JP2011240347A - Power source device for arc machining - Google Patents

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勇 蒲生
Hiroyuki Ibuki
浩幸 伊吹
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent parts such as chips from being deteriorated by application of a large voltage to a chip that forms a cutting torch, due to hand movement during the operation of cutting a workpiece.SOLUTION: This power source device for arc machining includes: a DC power source circuit which rectifies and smoothes commercial AC power supply to output a DC voltage; an inverter circuit which converts a DC voltage into a high-frequency AC voltage; a main transformer which converts the high-frequency AC voltage into an AC voltage suitable for welding; a secondary rectifying circuit which rectifies the output of the main transformer; a rectified output current detection circuit which detects the rectified output current; and a main control circuit which controls the inverter circuit based on an output current value. When the output current value is equal to or greater than a predetermined output current reference value, the main control circuit performs external characteristic control creating a maximum load voltage characteristic at which a maximum load voltage is lowered to a predetermined value.

Description

本発明は、アーク加工用電源装置の最大負荷電圧を切り換える技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for switching the maximum load voltage of an arc machining power supply device.

アーク加工用電源装置(例えば、出力電流600A、無負荷電圧400Vの特性を有する大電流プラズマ切断機)で、作業者が長時間切断作業を行うと疲労で手ぶれが生じる。とくに、ロングハンドル形プラズマ切断トーチを用いると手ぶれが生じやすく、この手ぶれによりアーク長が長くなると、負荷電圧が上昇し切断トーチを構成するチップ、電極等に高い電圧が印加されて劣化を招いてしまう。   With an arc machining power supply device (for example, a high-current plasma cutting machine having characteristics of an output current of 600 A and a no-load voltage of 400 V), when an operator performs a cutting operation for a long time, camera shake occurs due to fatigue. In particular, if a long handle type plasma cutting torch is used, camera shake is likely to occur. When the arc length is increased due to this camera shake, the load voltage rises and a high voltage is applied to the chips, electrodes, etc. constituting the cutting torch, causing deterioration. End up.

図8は、従来技術のアーク加工用電源装置の電気接続図である。同図において、一次整流回路DR1と平滑コンデンサC1とで直流電源回路を形成し、一次整流回路DR1は、交流電源ACを整流して整流電圧を生成し、平滑コンデンサC1は、脈流を有する整流電圧を平滑して直流電圧を生成する。   FIG. 8 is an electrical connection diagram of a conventional arc machining power supply device. In the figure, a primary rectifier circuit DR1 and a smoothing capacitor C1 form a DC power supply circuit. The primary rectifier circuit DR1 rectifies an AC power supply AC to generate a rectified voltage, and the smoothing capacitor C1 is a rectifier having a pulsating current. The voltage is smoothed to generate a DC voltage.

第1のスイッチング素子TR1乃至第4のスイッチング素子TR4でフル・ブリッジのインバータ回路を形成し、直流電圧を高周波交流電圧に変換して出力する。主変圧器INTは、高周波交流電圧をアーク加工に適した電圧に変換し、二次整流回路DR2は、主変圧器INTの出力を整流し、直流リアクトルLを介して直流電力を供給する。   The first switching element TR1 to the fourth switching element TR4 form a full-bridge inverter circuit, which converts a DC voltage into a high-frequency AC voltage and outputs it. The main transformer INT converts the high-frequency AC voltage into a voltage suitable for arc machining, and the secondary rectifier circuit DR2 rectifies the output of the main transformer INT and supplies DC power via the DC reactor L.

切換スイッチSWは、接点a、接点bの2接点を備えた切換スイッチであり、a接点を選択することにより最大負荷電圧を降圧させ、b接点を選択することにより所定の最大負荷電圧になる。   The changeover switch SW is a changeover switch having two contacts, contact a and contact b, and the maximum load voltage is stepped down by selecting the contact a and becomes the predetermined maximum load voltage by selecting the contact b.

被加工物Mを切断するとき、使用する切断トーチとしてロングハンドル形プラズマ切断トーチ、ショートハンドル形プラズマ切断トーチ等があり、例えば、ロングハンドル形プラズマ切断トーチを使用して長時間切断作業を行うと手ぶれが多々生じる。そして、この手ぶれによってアーク長が長くなると負荷電圧が上昇し、例えば、400V近傍まで上昇することもある。この上昇によってチップの劣化を招いてしまう。   When cutting the workpiece M, there are a long handle type plasma cutting torch, a short handle type plasma cutting torch, etc. as a cutting torch to be used. Many camera shakes occur. When the arc length becomes longer due to this camera shake, the load voltage rises, and may rise to, for example, around 400V. This rise causes chip deterioration.

この対策として、ロングハンドル形プラズマ切断トーチ等を用いて切断作業を行うときは、切換スイッチSWを接点a側にして、主変圧器INTの2次側巻線に設けたタップaが二次整流回路DR2に接続されると、最大負荷電圧が降圧されて所定の負荷電圧になり、手ぶれによってアーク長が長くなったときの負荷電圧の上昇を抑制することで、チップの劣化を防止していた。   As a countermeasure, when cutting using a long handle type plasma cutting torch or the like, the tap a provided on the secondary winding of the main transformer INT is subjected to secondary rectification with the changeover switch SW set to the contact a side. When connected to the circuit DR2, the maximum load voltage is stepped down to a predetermined load voltage, and the rise of the load voltage when the arc length becomes long due to camera shake is suppressed, thereby preventing chip deterioration. .

特許文献1に記載されたアーク加工用電源装置では、主変圧器INTの2次側巻線に設けた各タップにサイリスタ素子を接続し、トーチの種類に応じて各サイリスタを通電し、主変圧器INTの2次側巻線に設けられた各タップを選択するものである。   In the power supply device for arc processing described in Patent Document 1, a thyristor element is connected to each tap provided in the secondary winding of the main transformer INT, and each thyristor is energized according to the type of torch. Each tap provided in the secondary winding of the device INT is selected.

特開平11−58009号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-58009

プラズマ切断において、プラズマアークのスタート性を良くするために図4に示すように無負荷電圧が、例えば、400Vもの高い電圧を必要とする。このとき各出力電流値における最大負荷電圧も400V〜370になる。これに対して各出力電流値における標準負荷電圧は80V〜180Vと低く、図4に示すように、例えば、出力電流300Aのとき最大負荷電圧390Vと標準負荷電圧150Vとの差は約240Vにもなる。
この外部特性を有するプラズマ切断機で、例えば、ロングハンドル形プラズマ切断トーチを使用して被加工物を切断するとき、アーク長は通常30mm程度にして切断する。しかし、作業者が長時間の切断作業を行うとき、アーク長を30mm程度に維持することは困難であり手ぶれが生じる。この手ぶれによってアーク長が長くなると負荷電圧が上昇し切断トーチを形成するチップ、電極等に高い電圧が印加される。更に、負荷電圧の上昇に応じてチップ、電極等の発熱が増加し熱破損を招く。
In plasma cutting, in order to improve the starting property of the plasma arc, a no-load voltage as high as 400 V, for example, is required as shown in FIG. At this time, the maximum load voltage at each output current value is also 400V to 370. On the other hand, the standard load voltage at each output current value is as low as 80V to 180V. As shown in FIG. 4, for example, when the output current is 300A, the difference between the maximum load voltage 390V and the standard load voltage 150V is about 240V. Become.
When a workpiece is cut using a plasma cutting machine having this external characteristic, for example, using a long handle type plasma cutting torch, the arc length is usually set to about 30 mm. However, when an operator performs a long cutting operation, it is difficult to maintain the arc length at about 30 mm and camera shake occurs. When the arc length becomes longer due to this camera shake, the load voltage rises and a high voltage is applied to the tip, electrode, etc. that form the cutting torch. Furthermore, the heat generated by the chip, the electrode, etc. increases as the load voltage increases, causing thermal damage.

そこで、従来技術では、高電圧の印加によるチップの劣化を防止するために、主変圧器INTの2次側巻線に設けたタップを選択する切換スイッチSWを設け、手ぶれが生じやすいロングハンドル形プラズマ切断トーチを用いて被加工物を切断するとき、主変圧器INTの出力電圧の低いタップを切換スイッチで選択して最大負荷電圧を所定の負荷電圧に降圧させ、手ぶれによってアーク長が長くなったときに生じる負荷電圧の上昇を抑制していた。   Therefore, in the prior art, in order to prevent the deterioration of the chip due to the application of a high voltage, a changeover switch SW for selecting a tap provided on the secondary side winding of the main transformer INT is provided, and a long handle type in which camera shake is likely to occur. When cutting a workpiece using a plasma cutting torch, the tap with a low output voltage of the main transformer INT is selected with a changeover switch to lower the maximum load voltage to a predetermined load voltage, and the arc length increases due to camera shake. The rise in the load voltage that occurred when

しかし、従来技術では、使用する切断トーチの種類に応じて最大負荷電圧を降圧させることで、チップの劣化を防止できるが、最大負荷電圧が降圧することでアークのスタート性が悪くなる。さらに、主変圧器INTの2次側巻線にタップを別途必要とし、このタップを選択する切換スイッチ及びサイリスタ素子を必要とする。   However, in the prior art, it is possible to prevent chip deterioration by lowering the maximum load voltage according to the type of cutting torch used. However, the arc start performance is deteriorated by reducing the maximum load voltage. Furthermore, a tap is separately required for the secondary winding of the main transformer INT, and a changeover switch and a thyristor element for selecting the tap are required.

そこで、本発明では、アークのスタート性が良く、且つ、負荷電圧の上昇が主変圧器INTの2次側巻線にタップ及び切換スイッチを設けなくても抑制できるアーク加工用電源装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a power supply device for arc machining that has good arc startability and can suppress an increase in load voltage without providing a tap and a changeover switch on the secondary winding of the main transformer INT. For the purpose.

上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、商用交流電源を整流及び平滑して直流電圧を出力する直流電源回路と、前記直流電圧を高周波交流電圧に変換するインバータ回路と、前記高周波交流電圧を溶接に適した交流電圧に変換する主変圧器と、前記主変圧器の出力を整流する2次整流回路と、前記整流された出力電流を検出する出力電流検出回路と、前記出力電流値に基づいて前記インバータ回路を制御する主制御回路と、を備えたアーク加工用電源装置において、
前記主制御回路は、前記出力電流値が予め定めた出力電流基準値以上のとき、最大負荷電圧を予め定めた値に降圧させた最大負荷電圧特性を形成する外部特性制御を行う、ことを特徴とするアーク加工用電源装置である。
In order to solve the above-described problem, the invention of claim 1 includes a DC power supply circuit that outputs a DC voltage by rectifying and smoothing a commercial AC power supply, an inverter circuit that converts the DC voltage into a high-frequency AC voltage, and A main transformer for converting a high-frequency AC voltage into an AC voltage suitable for welding, a secondary rectifier circuit for rectifying the output of the main transformer, an output current detection circuit for detecting the rectified output current, and the output A main control circuit for controlling the inverter circuit based on a current value, and an arc machining power supply device comprising:
The main control circuit performs external characteristic control for forming a maximum load voltage characteristic in which the maximum load voltage is stepped down to a predetermined value when the output current value is equal to or greater than a predetermined output current reference value. It is a power supply device for arc processing.

請求項2の発明は、前記外部特性制御を、前記インバータ回路の最大ON・Dutyを減少させることによって行う、ことを特徴とする請求項1記載のアーク加工用電源装置である。   The invention according to claim 2 is the power supply device for arc machining according to claim 1, wherein the external characteristic control is performed by reducing the maximum ON / Duty of the inverter circuit.

請求項3の発明は、前記整流された出力電圧を検出する出力電圧検出回路を設け、前記外部特性制御を、前記出力電圧値が予め定めた出力電圧基準値以上のとき定電圧制御を行う、ことを特徴とする請求項1記載のアーク加工用電源装置である。   The invention of claim 3 is provided with an output voltage detection circuit that detects the rectified output voltage, and performs the external voltage control when the output voltage value is equal to or higher than a predetermined output voltage reference value. The arc machining power supply device according to claim 1, wherein:

請求項4の発明は、前記出力電圧基準値を、出力電流設定値に基づいて設定すること、を特徴とする請求項3記載のアーク加工用電源装置である。   The invention according to claim 4 is the power supply device for arc machining according to claim 3, wherein the output voltage reference value is set based on an output current set value.

本発明の請求項1及び2によれば、出力電流値が出力電流基準値以上になると、インバータ回路の最大ON・Dutyを減少させて最大負荷電圧を所定の負荷電圧に降圧させることで、アーク長の増加に応じて生じる電極、チップ間の印加電圧の上昇が所定の値で抑制できるのでチップ、電極等の劣化が防止できると共に、アーク発生時の無負荷電圧は降圧しないのでアークのスタート性は悪くならない。そして、上記を行うために別途部品を設ける必要がないので回路構成が簡素化できる。   According to the first and second aspects of the present invention, when the output current value exceeds the output current reference value, the maximum load voltage of the inverter circuit is decreased and the maximum load voltage is stepped down to a predetermined load voltage. The increase in the applied voltage between the electrode and the chip that occurs as the length increases can be suppressed at a predetermined value, so that the deterioration of the chip and the electrode can be prevented, and the no-load voltage at the time of the arc is not reduced, so the arc start property Will not get worse. And since it is not necessary to provide another component in order to perform the above, a circuit structure can be simplified.

本発明の請求項3及び4によれば、上記の効果に加えて、出力電圧値が出力電流設定値に基づいて設定した出力電圧基準値より大きくなったとき、定電流制御から定電圧制御に切り換わるので、チップ、電極に供給される出力電力の増加が抑制でき、この出力電力の増加抑制によって発生する熱が最適な値に抑えられ、チップ、電極等が熱の破損から防止できる。   According to the third and fourth aspects of the present invention, in addition to the above effect, when the output voltage value becomes larger than the output voltage reference value set based on the output current set value, the constant current control is changed to the constant voltage control. Since switching is performed, an increase in output power supplied to the chip and the electrode can be suppressed, and heat generated by the suppression of the increase in output power can be suppressed to an optimum value, and the chip, the electrode, and the like can be prevented from being damaged by heat.

実施形態1に係るアーク加工用電源装置の電気接続図である。FIG. 3 is an electrical connection diagram of the arc machining power supply device according to the first embodiment. 図1に示す主制御回路の詳細図である。FIG. 2 is a detailed diagram of a main control circuit shown in FIG. 1. 実施形態1の動作を説明するタイミング図である。FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the first embodiment. 図1に示すアーク加工用電源装置の外部特性図である。It is an external characteristic view of the power supply device for arc processing shown in FIG. 実施形態2に係るアーク加工用電源装置の電気接続図である。FIG. 5 is an electrical connection diagram of a power supply device for arc machining according to a second embodiment. 図5に示す主制御回路の詳細図である。FIG. 6 is a detailed diagram of the main control circuit shown in FIG. 5. 図5に示すアーク加工用電源装置電源装置の外部特性図である。FIG. 6 is an external characteristic diagram of the power supply device for arc machining shown in FIG. 5. 従来技術のアーク加工用電源装置の電気接続図である。It is an electrical connection figure of the power supply apparatus for arc processing of a prior art.

図1は、実施形態1のアーク加工用電源装置の電気接続図である。同図において、図8に示す従来技術のアーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号の構成物は、同一動作を行うので説明は省略し、符号の相違する構成物についてのみ説明する。   FIG. 1 is an electrical connection diagram of the arc machining power supply device according to the first embodiment. In the figure, components having the same reference numerals as those in the electrical connection diagram of the arc machining power supply device of the prior art shown in FIG. 8 perform the same operations, and thus description thereof will be omitted. Only components having different reference numerals will be described.

図2は、実施形態1の主制御回路SCAの詳細図であり、第1の比較回路CP1、第1のデッドタイム基準回路DT1、第2のデッドタイム基準回路DT2、パルス幅変調回路PWM、三角波発生回路OSC、電流誤差増幅回路EI、第1のダイオードD1及び第2のダイオードD2にて形成し、第1の比較回路CP1は、出力電流検出信号Idの値と予め定めた出力電流基準信号Irefの値とを比較し、出力電流検出信号Idの値が出力電流基準信号Irefの値より大きいときに、第1の比較信号Cp1をHighレベルにして出力する。   FIG. 2 is a detailed diagram of the main control circuit SCA according to the first embodiment. The first comparison circuit CP1, the first dead time reference circuit DT1, the second dead time reference circuit DT2, the pulse width modulation circuit PWM, the triangular wave The generation circuit OSC, the current error amplifier circuit EI, the first diode D1 and the second diode D2 are formed, and the first comparison circuit CP1 generates a value of the output current detection signal Id and a predetermined output current reference signal Iref. When the value of the output current detection signal Id is larger than the value of the output current reference signal Iref, the first comparison signal Cp1 is set to High level and output.

第1のデッドタイム基準発生回路DT1は、予め定めた値の第1のデッドタイム基準信号Dt1を出力し、第2のデッドタイム基準発生回路DT2は、第1の比較信号Cp1がHighレベルのとき、第1のデッドタイム基準信号Dt1の値より大きい予め定めた第2のデッドタイム基準信号Dt2を出力する。   The first dead time reference generation circuit DT1 outputs a first dead time reference signal Dt1 having a predetermined value, and the second dead time reference generation circuit DT2 outputs when the first comparison signal Cp1 is at a high level. Then, a predetermined second dead time reference signal Dt2 larger than the value of the first dead time reference signal Dt1 is output.

電流誤差増幅回路EIは、出力電流設定信号Irの値と出力電流検出信号Idの値とを比較演算して電流誤差増幅信号Eiとして出力する。   The current error amplification circuit EI compares and calculates the value of the output current setting signal Ir and the value of the output current detection signal Id and outputs the result as a current error amplification signal Ei.

図2に示すパルス幅変調回路PWMは、パルス周波数が一定でパルス幅を変調する制御を行い、三角波信号Oscと電流誤差増幅信号Eiの値に応じて第1の出力制御信号Sc1及び第2の出力制御信号Sc2のパルス幅を制御して出力する。   The pulse width modulation circuit PWM shown in FIG. 2 performs control to modulate the pulse width with a constant pulse frequency, and the first output control signal Sc1 and the second output control signal Sc1 according to the values of the triangular wave signal Osc and the current error amplification signal Ei. The pulse width of the output control signal Sc2 is controlled and output.

図1に示すインバータ駆動回路DKは、第1の出力制御信号Sc1に応じて第1のインバータ駆動信号Dk1及び第4のインバータ駆動信号Dk4を出力し、第2の出力制御信号Sc2に応じて第2のインバータ駆動信号Dk2及び第3のインバータ駆動信号Dk3を出力してインバータ回路の出力電流を制御する。   The inverter drive circuit DK shown in FIG. 1 outputs a first inverter drive signal Dk1 and a fourth inverter drive signal Dk4 in response to the first output control signal Sc1, and the second output control signal Sc2 in response to the second output control signal Sc2. The inverter drive signal Dk2 and the third inverter drive signal Dk3 are output to control the output current of the inverter circuit.

図3は、実施の形態1の動作を説明するタイミング図である。
図3において、同図(A)は、起動信号Tsを示し、同図(B)は出力電流検出信号Idを示し、同図(C)は、第1の比較信号Cp1を示し、同図(D)はデッドタイム基準信号Dtを示し、同図(E)は三角波発生信号Oscを示し、同図(F)は最大ON・Duty信号を示す。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the first embodiment.
3A shows the start signal Ts, FIG. 3B shows the output current detection signal Id, FIG. 3C shows the first comparison signal Cp1, and FIG. (D) shows the dead time reference signal Dt, (E) shows the triangular wave generation signal Osc, and (F) shows the maximum ON / Duty signal.

次に、図3及び図4を参照して本発明の実施形態1の動作について説明する。
図3に示す時刻t=t1において、起動信号TsがHighレベルになると、主制御回路SCAのパルス幅変調回路PWMは動作を開始し、第1の比較回路CP1は、出力電流検出信号Idの値と出力電流基準信号Irefの値(例えば、50A)とを比較し、出力電流検出信号Idの値が出力電流基準信号Irefの値より小さいので、図3(A)に示す第1の比較信号Cp1はLowレベルになる。
Next, the operation of Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
When the activation signal Ts becomes High level at time t = t1 shown in FIG. 3, the pulse width modulation circuit PWM of the main control circuit SCA starts operation, and the first comparison circuit CP1 determines the value of the output current detection signal Id. And the value of the output current reference signal Iref (for example, 50 A), and since the value of the output current detection signal Id is smaller than the value of the output current reference signal Iref, the first comparison signal Cp1 shown in FIG. Becomes Low level.

図2に示す第2のデッドタイム基準発生回路DT2は、第1の比較信号Cp1がLowレベルのとき第2のデッドタイム基準信号Dt2の出力を停止し、第1のダイオードD1及び第2のダイオードD2にて形成されるオアー回路によって、第1のデッドタイム基準発生回路DT1から出力される第1のデッドタイム基準信号Dt1を選択してパルス幅変調回路PWMに入力し、パルス幅変調回路PWMは、図3(F)に示す最大ON・Dutyでインバータ回路を駆動させてアークを発生させる。このとき、切断トーチESと被加工物Mとの間に図4に示す400Vの無負荷電圧が印加され、時刻t=t2においてアークが発生する。   The second dead time reference generation circuit DT2 shown in FIG. 2 stops the output of the second dead time reference signal Dt2 when the first comparison signal Cp1 is at the low level, and the first diode D1 and the second diode The OR circuit formed at D2 selects the first dead time reference signal Dt1 output from the first dead time reference generation circuit DT1 and inputs it to the pulse width modulation circuit PWM. The pulse width modulation circuit PWM The inverter circuit is driven at the maximum ON · Duty shown in FIG. 3F to generate an arc. At this time, a no-load voltage of 400 V shown in FIG. 4 is applied between the cutting torch ES and the workpiece M, and an arc is generated at time t = t2.

アーク発生後の時刻t=t3において、図3に示す出力電流検出信号Idの値が出力電流基準信号Irefの値より大きくなると、第1の比較回路CP1は第1の比較信号Cp1をHighレベルにして出力する。このとき第2のデッドタイム基準発生回路DT2は、第1のデッドタイム基準信号Dt1の値より大きい予め定めた第2のデッドタイム基準信号Dt2を出力する。そして、第1のダイオードD1及び第2のダイオードD2にて形成されるオアー回路は、第2のデッドタイム基準信号Dt2を選択してパルス幅変調回路PWMに入力する。   When the value of the output current detection signal Id shown in FIG. 3 becomes larger than the value of the output current reference signal Iref at time t = t3 after the occurrence of the arc, the first comparison circuit CP1 sets the first comparison signal Cp1 to the high level. Output. At this time, the second dead time reference generation circuit DT2 outputs a predetermined second dead time reference signal Dt2 that is larger than the value of the first dead time reference signal Dt1. The OR circuit formed by the first diode D1 and the second diode D2 selects the second dead time reference signal Dt2 and inputs it to the pulse width modulation circuit PWM.

このとき、図3(F)に示す最大ON・Dutyは、第2のデッドタイム基準信号Dt2の値に応じて減少し、図4に示す、例えば、300Aの最大負荷電圧が、390Vから290Vに降圧する。この降圧により、作業者が疲労により手ぶれが生じ、この手ぶれによってアーク長が長くなってもチップ、電極等の印加電圧の上昇が290Vに抑制できるので、チップ、電極等の劣化が防止できる。更にアーク発生時の無負荷電圧は、図4に示すように降圧しないのでアークのスタート性が悪くなることもない。   At this time, the maximum ON · Duty shown in FIG. 3 (F) decreases according to the value of the second dead time reference signal Dt2, and the maximum load voltage of 300A shown in FIG. 4 is changed from 390V to 290V, for example. Step down. Due to this step-down, the operator is shaken due to fatigue, and even if the arc length is increased due to the shake, the increase in applied voltage to the tip, electrode, etc. can be suppressed to 290 V, so that deterioration of the tip, electrode, etc. can be prevented. Further, since the no-load voltage at the time of arc generation is not stepped down as shown in FIG. 4, the arc startability is not deteriorated.

図5は、実施形態2のアーク加工用電源装置の電気接続図である。
同図において、図1及び図10に示すアーク加工用電源装置の電気接続図と同一符号の構成物は、同一動作を行うので説明は省略し、符号の相違する構成物についてのみ説明する。
FIG. 5 is an electrical connection diagram of the arc machining power supply device of the second embodiment.
In the figure, components having the same reference numerals as those in the electrical connection diagrams of the arc machining power supply apparatus shown in FIGS. 1 and 10 perform the same operations, and thus description thereof will be omitted. Only components having different reference numerals will be described.

図5に示す出力電圧検出回路VDは、負荷電圧を検出して出力電圧検出信号Vdとして出力する。出力電流設定回路IRは、予め定めた出力電流設定値Irを設定する。   The output voltage detection circuit VD shown in FIG. 5 detects the load voltage and outputs it as an output voltage detection signal Vd. The output current setting circuit IR sets a predetermined output current setting value Ir.

図6は、実施形態2の主制御回路SCVの詳細図であり、同図に示す主制御回路SCVは、第2の比較回路CP2、出力電圧基準信号設定回路VREF、出力電流基準信号設定回路IREF、第1のデッドタイム基準回路DT1、パルス幅変調回路PWM、三角波発生回路OSC、電流誤差増幅回路EI、電圧誤差増幅回路EV及びダイオードD3、4にて形成する。   FIG. 6 is a detailed diagram of the main control circuit SCV of the second embodiment. The main control circuit SCV shown in FIG. 6 includes a second comparison circuit CP2, an output voltage reference signal setting circuit VREF, and an output current reference signal setting circuit IREF. The first dead time reference circuit DT1, the pulse width modulation circuit PWM, the triangular wave generation circuit OSC, the current error amplifier circuit EI, the voltage error amplifier circuit EV, and the diodes D3 and D4.

出力電圧基準設定回路VREFは、出力電流設定値Irに基づいて出力電圧基準信号Vrefの値を設定する。第2の比較回路CP2は、出力電流検出信号Idの値と予め定めた出力電流電圧基準信号Irefの値(例えば、50A)とを比較し、出力電流検出信号Idの値が出力電流基準信号Irefの値より大きいときに、第2の比較信号Cp2をHighレベルにして出力する。   The output voltage reference setting circuit VREF sets the value of the output voltage reference signal Vref based on the output current setting value Ir. The second comparison circuit CP2 compares the value of the output current detection signal Id with a predetermined value (for example, 50 A) of the output current voltage reference signal Iref, and the value of the output current detection signal Id is the output current reference signal Iref. The second comparison signal Cp2 is set to a high level and output when the value is larger than the value of.

電圧誤差増幅回路EVは、第2の比較信号Cp2がHighレベルになると動作し、出力電圧基準信号Vrefの値と出力電圧検出信号Vdの値とを比較演算し電圧誤差増幅信号Evとして出力する。   The voltage error amplification circuit EV operates when the second comparison signal Cp2 becomes High level, compares the value of the output voltage reference signal Vref and the value of the output voltage detection signal Vd, and outputs the result as a voltage error amplification signal Ev.

次に、図5、図6及び図7を用いて実施形態2の動作について説明する。
図6に示す主制御回路SCVは、起動信号TsがHighレベルになるとパルス幅変調回路PWMは動作し、図7に示す無負荷電圧400Vを印加してアークを発生させる。そして、アーク発生後に出力電流検出信号Idの値が出力電流基準信号Irefの値(例えば、50A)より大きくなると、第2の比較回路CP2は第2の比較信号Cp2をHighレベルにして出力する。
Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to FIGS.
In the main control circuit SCV shown in FIG. 6, the pulse width modulation circuit PWM operates when the activation signal Ts becomes High level, and an arc is generated by applying the no-load voltage 400V shown in FIG. Then, when the value of the output current detection signal Id becomes larger than the value of the output current reference signal Iref (for example, 50 A) after the arc is generated, the second comparison circuit CP2 sets the second comparison signal Cp2 to High level and outputs it.

電圧誤差増幅回路EVは、第2の比較信号Cp2がHighレベルになると、出力電圧基準信号Vrefの値と出力電圧検出信号Vdの値とを比較演算して電圧誤差増幅信号Evとして出力する。   When the second comparison signal Cp2 becomes High level, the voltage error amplifier circuit EV compares the value of the output voltage reference signal Vref and the value of the output voltage detection signal Vd, and outputs it as a voltage error amplification signal Ev.

アーク発生後、例えば、出力電流が300Aでアーク長が通常の状態、30mm程度で切断作業が行われると、負荷電圧は図7より150V近傍になり、このとき、電流誤差増幅信号Eiの値は電圧誤差増幅信号Evの値より大きくなり、第3のダイオードD3及び第4のダイオードD4にて形成されるオアー回路よって、電流誤差増幅信号Eiの値が選択されてパルス幅変調回路PWMは電流誤差増幅信号Eiの値に応じて定電流制御が行われる。続いて、切断作業中に作業者が疲労により手ぶれが生じ、この手ぶれによってアーク長が長くなったとき出力電圧検出信号Vdの値が増加し、この増加に応じて電圧誤差増幅信号Evの値も増加する。   After the arc is generated, for example, when the cutting operation is performed with an output current of 300 A and an arc length of about 30 mm, the load voltage becomes about 150 V from FIG. 7, and at this time, the value of the current error amplification signal Ei is The value of the current error amplification signal Ei is selected by the OR circuit formed by the third diode D3 and the fourth diode D4, and becomes larger than the value of the voltage error amplification signal Ev, so that the pulse width modulation circuit PWM has a current error. Constant current control is performed according to the value of the amplified signal Ei. Subsequently, during the cutting operation, the operator shakes due to fatigue, and when the arc length becomes longer due to the shake, the value of the output voltage detection signal Vd increases, and the value of the voltage error amplification signal Ev also increases according to this increase. To increase.

そして、電圧誤差増幅信号Evの値が電流誤差増幅信号Eiの値より大きくなると、第3のダイオードD3及び第4のダイオードD4にて形成されるオアー回路よって、電圧誤差増幅信号Evの値が選択され、パルス幅変調回路PWMは、定電流制御から電圧誤差増幅信号Evの値に応じて定電圧制御に切り換わる。   When the value of the voltage error amplification signal Ev becomes larger than the value of the current error amplification signal Ei, the value of the voltage error amplification signal Ev is selected by the OR circuit formed by the third diode D3 and the fourth diode D4. Then, the pulse width modulation circuit PWM switches from constant current control to constant voltage control according to the value of the voltage error amplification signal Ev.

上述より、作業者がロングハンドル形プラズマ切断トーチを用いて切断作業中に疲労で手ぶれが生じ、この手ぶれによってアーク長が長くなり出力電圧値が出力電圧基準値(例えば、300V)より大きくなったときに、定電流制御から定電圧制御に切り換えて最大負荷電圧を300Vにすることで、チップ、電極等の印加電圧の上昇抑制に加えて、チップ、電極に供給される電力の増加が抑制でき、この電力増加の抑制によって発生する熱が最適な値に抑えられるのでチップ、電極等が熱の破損からも防止できる。   As described above, an operator causes fatigue during hand cutting using a long handle type plasma cutting torch, the arc length becomes longer due to the hand shaking, and the output voltage value becomes larger than an output voltage reference value (for example, 300 V). Sometimes, by switching from constant current control to constant voltage control and setting the maximum load voltage to 300 V, in addition to suppressing the increase in applied voltage to the chip, electrode, etc., it is possible to suppress the increase in power supplied to the chip, electrode. Since the heat generated by suppressing the increase in power is suppressed to an optimum value, the chip, electrode, etc. can be prevented from being damaged by heat.

C1 平滑コンデンサ
CP1 第1の比較回路
Cp1 第1の比較信号
CP2 第2の比較回路
Cp2 第2の比較信号
D1 第1のダイオード
D2 第2のダイオード
D3 第3のダイオード
D4 第4のダイオード
DK インバータ駆動回路
Dk1 第1のインバータ駆動信号
Dk2 第2のインバータ駆動信号
Dk3 第3のインバータ駆動信号
Dk4 第4のインバータ駆動信号
DCL 直流リアクトル
DR1 1次整流回路
DR2 2次整流回路
DT1 第1のデッドタイム基準発生回路
Dt1 第1のデッドタイム基準信号(第1のデッドタイム基準値)
DT2 第2のデッドタイム基準発生回路
Dt2 第2のデッドタイム基準信号(第2のデッドタイム基準値)
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
EV 電圧誤差増幅回路
Ev 電圧誤差増幅信号
ES 切断トーチ
ID 出力電流検出回路
Id 出力電流検出信号
INT 主変圧器
IR 出力電流設定回路
Ir 出力電流設定信号(出力電流設定値)
IREF 出力電流基準回路
Iref 出力電流基準回路
M 被加工物
OSC 三角波発生回路
Osc 三角波発生信号
PWM パルス幅変調回路
SC 主制御回路
Sc1 第1の出力制御信号
Sc2 第2の出力制御信号
SCA 主制御回路
SCV 主制御回路
SW 切換スイッチ
TR1 第1のスイッチング素子
TR2 第2のスイッチング素子
TR3 第3のスイッチング素子
TR4 第4のスイッチング素子
VD 出力電圧検出回路
Vd 出力電圧検出信号
VREF 出力電圧基準回路
Vref 出力電圧基準信号(出力電圧基準値)
C1 smoothing capacitor CP1 first comparison circuit Cp1 first comparison signal CP2 second comparison circuit Cp2 second comparison signal D1 first diode D2 second diode D3 third diode D4 fourth diode DK inverter drive Circuit Dk1 First inverter drive signal Dk2 Second inverter drive signal Dk3 Third inverter drive signal Dk4 Fourth inverter drive signal DCL DC reactor DR1 Primary rectifier circuit DR2 Secondary rectifier circuit DT1 First dead time reference generation Circuit Dt1 First dead time reference signal (first dead time reference value)
DT2 Second dead time reference generation circuit Dt2 Second dead time reference signal (second dead time reference value)
EI current error amplifier circuit
Ei Current error amplification signal EV Voltage error amplification circuit
Ev Voltage error amplification signal ES Cutting torch ID Output current detection circuit Id Output current detection signal INT Main transformer IR Output current setting circuit Ir Output current setting signal (output current setting value)
IREF Output current reference circuit Iref Output current reference circuit M Workpiece OSC Triangle wave generation circuit Osc Triangle wave generation signal PWM Pulse width modulation circuit SC Main control circuit Sc1 First output control signal Sc2 Second output control signal SCA Main control circuit SCV Main control circuit SW selector switch TR1 1st switching element TR2 2nd switching element TR3 3rd switching element TR4 4th switching element VD Output voltage detection circuit Vd Output voltage detection signal VREF Output voltage reference circuit Vref Output voltage reference signal (Output voltage reference value)

Claims (4)

商用交流電源を整流及び平滑して直流電圧を出力する直流電源回路と、前記直流電圧を高周波交流電圧に変換するインバータ回路と、前記高周波交流電圧を溶接に適した交流電圧に変換する主変圧器と、前記主変圧器の出力を整流する2次整流回路と、前記整流された出力電流を検出する出力電流検出回路と、前記出力電流値に基づいて前記インバータ回路を制御する主制御回路と、を備えたアーク加工用電源装置において、
前記主制御回路は、前記出力電流値が予め定めた出力電流基準値以上のとき、最大負荷電圧を予め定めた値に降圧させた最大負荷電圧特性を形成する外部特性制御を行う、ことを特徴とするアーク加工用電源装置。
A DC power supply circuit that outputs a DC voltage by rectifying and smoothing a commercial AC power supply, an inverter circuit that converts the DC voltage into a high-frequency AC voltage, and a main transformer that converts the high-frequency AC voltage into an AC voltage suitable for welding A secondary rectifier circuit that rectifies the output of the main transformer, an output current detection circuit that detects the rectified output current, and a main control circuit that controls the inverter circuit based on the output current value; In an arc machining power supply device comprising:
The main control circuit performs external characteristic control for forming a maximum load voltage characteristic in which the maximum load voltage is stepped down to a predetermined value when the output current value is equal to or greater than a predetermined output current reference value. Power supply device for arc machining.
前記外部特性制御を、前記インバータ回路の最大ON・Dutyを減少させることによって行う、ことを特徴とする請求項1記載のアーク加工用電源装置。   2. The arc machining power supply device according to claim 1, wherein the external characteristic control is performed by reducing a maximum ON / Duty of the inverter circuit. 前記整流された出力電圧を検出する出力電圧検出回路を設け、前記外部特性制御を、前記出力電圧値が予め定めた出力電圧基準値以上のとき定電圧制御を行う、ことを特徴とする請求項1記載のアーク加工用電源装置。   An output voltage detection circuit for detecting the rectified output voltage is provided, and the external characteristic control is performed by constant voltage control when the output voltage value is equal to or higher than a predetermined output voltage reference value. 1. The arc machining power supply device according to 1. 前記出力電圧基準値を、出力電流設定値に基づいて設定すること、を特徴とする請求項3記載のアーク加工用電源装置。   4. The arc machining power supply device according to claim 3, wherein the output voltage reference value is set based on an output current set value.
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