JP2020019043A

JP2020019043A - Power supply device, and processing system

Info

Publication number: JP2020019043A
Application number: JP2018144656A
Authority: JP
Inventors: 親法高見; Chikanori TAKAMI
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2018-08-01
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2038-08-01
Also published as: JP7159516B2

Abstract

To provide a power supply device which can drive a solenoid valve without changing a structure.SOLUTION: A welding power supply device 1 includes a welding power supply 11 which supplies welding power to a welding torch 2, a drive circuit 15 which drives a gas solenoid valve 53 arranged on piping 52 for supplying shield gas to the welding torch 2, a 48V power supply 14 which supplies power to the drive circuit 15, and a control circuit 13 which controls the drive circuit 15. The drive circuit 15 includes a bridge circuit which has switching elements Q1-Q4, and reduces an average voltage of an output voltage by controlling output of a DC voltage supplied from the 48V power supply 14 by switching of the switching elements Q1-Q4.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば溶接などの加工用の電源装置、および、当該電源装置を備えた加工システムに関する。 The present invention relates to a power supply device for processing such as welding, and a processing system including the power supply device.

従来、ロボットを利用した溶接システムが知られている。このような溶接システムは、溶接電源装置、溶接トーチ、ロボット本体、およびロボット制御装置を備える。溶接電源装置は、アークを発生させるための溶接電力を溶接トーチに出力する。溶接電源装置は、溶接電力の出力を制御する制御回路を備える。溶接トーチは、溶接電源装置から溶接電力を供給され、被加工物との間にアークを発生させて溶接を行う。ロボット本体は、溶接トーチを取り付けられて、溶接トーチを移動させる。ロボット制御装置は、プログラムに従ってロボット本体を制御し、溶接トーチを移動させる。 Conventionally, a welding system using a robot has been known. Such a welding system includes a welding power supply device, a welding torch, a robot body, and a robot control device. The welding power supply device outputs welding power for generating an arc to a welding torch. The welding power supply device includes a control circuit that controls the output of welding power. The welding torch is supplied with welding power from a welding power supply device, and generates an arc between the welding torch and a workpiece to perform welding. The robot body is attached with a welding torch and moves the welding torch. The robot control device controls the robot body according to the program and moves the welding torch.

溶接トーチが空冷式の場合、溶接トーチに冷却用の空気を供給する配管に電磁弁が配置され、溶接時には当該電磁弁が開放されて、冷却用の空気が溶接トーチに供給される。ロボット制御装置は、溶接電源装置からの指令を受けて、電磁弁を構成するソレノイドに電流を流すことで電磁弁を開放させ、電流を停止することで電磁弁を閉鎖させる。なお、溶接トーチが水冷式の場合は、溶接トーチに冷却水を供給する配管に電磁弁が配置され、同様に電磁弁が開閉される。また、溶接トーチには、溶接時に、シールドガスが供給される。シールドガスのガスボンベと溶接トーチとは配管で接続され、当該配管の途中に電磁弁が配置される。当該電磁弁も同様に、溶接電源装置からの指令を受けたロボット制御装置が電流を流すことで開放され、電流を停止することで閉鎖される。例えば、特許文献１には、ロボット制御装置がガス電磁弁にガス開閉信号を出力することで、シールドガスの供給を制御する溶接システムが開示されている。 When the welding torch is of an air-cooling type, an electromagnetic valve is arranged in a pipe for supplying cooling air to the welding torch, and at the time of welding, the electromagnetic valve is opened and the cooling air is supplied to the welding torch. In response to a command from the welding power supply, the robot control device opens the solenoid valve by passing a current through a solenoid constituting the solenoid valve, and closes the solenoid valve by stopping the current. When the welding torch is of a water-cooling type, an electromagnetic valve is disposed in a pipe for supplying cooling water to the welding torch, and the electromagnetic valve is opened and closed in the same manner. Further, a shielding gas is supplied to the welding torch at the time of welding. The gas cylinder of the shielding gas and the welding torch are connected by a pipe, and an electromagnetic valve is arranged in the middle of the pipe. Similarly, the solenoid valve is opened when the robot controller receives a command from the welding power supply and supplies current, and is closed when the current stops. For example, Patent Document 1 discloses a welding system in which a robot control device outputs a gas opening / closing signal to a gas solenoid valve to control supply of a shielding gas.

図１２は、上述したように電磁弁の開閉を行う溶接システムの全体構成を示すブロック図である。当該溶接システムＡ１００は、溶接電源装置１００、溶接トーチ２、ロボット本体３、ロボット制御装置４００、および電磁弁５３０を備える。溶接電源装置１００は、電力系統Ｂから入力される三相交流電力を溶接用電源１１で直流の溶接電力に変換して、溶接トーチ２に供給する。また、溶接電源装置１００は、電力系統Ｂから入力される単相の交流電圧を２４Ｖ電源１２で２４Ｖの直流電圧に変換して、制御回路１３に供給する。制御回路１３は、２４Ｖの直流電圧で駆動される。制御回路１３は、ロボット制御装置４００との間で通信を行っており、ロボット制御装置４００に電磁弁５３０の開閉を指示する指令を出力する。ロボット制御装置４００は、電磁弁制御ユニット４１を備える。電磁弁制御ユニット４１は、溶接電源装置１００の制御回路１３から入力される指令に応じて、電磁弁５３０を制御する。具体的には、電磁弁制御ユニット４１は、電力系統Ｂから入力される単相の交流電圧を２４Ｖ電源４１１で２４Ｖの直流電圧に変換する。そして、電磁弁制御ユニット４１は、制御回路１３から電磁弁５３０を開放する指令を入力された場合は、２４Ｖ電源４１１が出力する２４Ｖの直流電圧を電磁弁５３０に出力する。これにより、電磁弁５３０は、通電されて開放状態になる。一方、電磁弁制御ユニット４１は、制御回路１３から電磁弁５３０を閉鎖する指令を入力された場合は、２４Ｖ電源４１１が出力する２４Ｖの直流電圧の出力を停止する。これにより、電磁弁５３０は、通電されなくなり、閉鎖状態になる。 FIG. 12 is a block diagram illustrating the overall configuration of the welding system that opens and closes the solenoid valve as described above. The welding system A100 includes a welding power supply device 100, a welding torch 2, a robot body 3, a robot control device 400, and a solenoid valve 530. The welding power supply device 100 converts the three-phase AC power input from the power system B into DC welding power by the welding power source 11 and supplies the DC power to the welding torch 2. In addition, welding power supply device 100 converts a single-phase AC voltage input from power system B into a DC voltage of 24 V by 24 V power supply 12 and supplies it to control circuit 13. The control circuit 13 is driven by a DC voltage of 24V. The control circuit 13 communicates with the robot control device 400, and outputs a command for instructing the robot control device 400 to open and close the electromagnetic valve 530. The robot control device 400 includes an electromagnetic valve control unit 41. The solenoid valve control unit 41 controls the solenoid valve 530 according to a command input from the control circuit 13 of the welding power supply device 100. Specifically, the solenoid valve control unit 41 converts a single-phase AC voltage input from the power system B into a DC voltage of 24V by the 24V power supply 411. Then, when a command to open the solenoid valve 530 is input from the control circuit 13, the solenoid valve control unit 41 outputs a 24 V DC voltage output from the 24 V power supply 411 to the solenoid valve 530. As a result, the solenoid valve 530 is energized and is opened. On the other hand, when a command to close the solenoid valve 530 is input from the control circuit 13, the solenoid valve control unit 41 stops outputting the 24 V DC voltage output from the 24 V power supply 411. As a result, the solenoid valve 530 is not energized and enters a closed state.

特開２００９−６３４６号公報JP 2009-6346 A

ロボット制御装置４００の小型軽量化のために、ロボット制御装置４００に電磁弁５３０を駆動するための電源を設けずに、溶接電源装置１００が電磁弁５３０を直接駆動することが要望されている。しかし、溶接電源装置１００の２４Ｖ電源４１１は、制御回路１３などを駆動するためのもので容量が小さい。したがって、電磁弁５３０を駆動させるためには、２４Ｖ電源４１１を容量の大きいものに変更する必要がある。または、電磁弁５３０の駆動用に、２４Ｖ電源４１１を新たに追加する必要がある。しかし、これらの場合、溶接電源装置１００の構造を大きく変更する必要があり、溶接電源装置１００が大型化し、また、大幅なコストアップとなる。 In order to reduce the size and weight of the robot control device 400, it is desired that the welding power supply device 100 directly drives the electromagnetic valve 530 without providing a power supply for driving the electromagnetic valve 530 in the robot control device 400. However, the 24 V power supply 411 of the welding power supply device 100 is for driving the control circuit 13 and the like and has a small capacity. Therefore, in order to drive the solenoid valve 530, it is necessary to change the 24V power supply 411 to one having a large capacity. Alternatively, it is necessary to newly add a 24 V power supply 411 for driving the solenoid valve 530. However, in these cases, it is necessary to largely change the structure of the welding power supply device 100, which results in an increase in the size of the welding power supply device 100 and a significant increase in cost.

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、構造変更することなく、電磁弁を駆動させることができる電源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and has as its object to provide a power supply device capable of driving an electromagnetic valve without changing the structure.

本発明の第１の側面によって提供される電源装置は、加工用トーチに加工用の電力を供給する第１電源と、前記加工用トーチに流体を供給する配管に配置された電磁弁を駆動させる駆動回路と、前記駆動回路に電力を供給する第２電源と、前記駆動回路を制御する制御回路とを備え、前記駆動回路は、スイッチング素子を有するブリッジ回路を備え、前記スイッチング素子のスイッチングにより、前記第２電源から供給される直流電圧の出力を制御することで、出力電圧の平均電圧を低下させることを特徴とする。 A power supply device provided by the first aspect of the present invention drives a first power supply for supplying power for processing to a processing torch, and an electromagnetic valve disposed on a pipe for supplying fluid to the processing torch. A driving circuit, a second power supply for supplying power to the driving circuit, and a control circuit for controlling the driving circuit, the driving circuit includes a bridge circuit having a switching element, by the switching of the switching element, The average voltage of the output voltage is reduced by controlling the output of the DC voltage supplied from the second power supply.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記ブリッジ回路は、第１正極側スイッチング素子と第１負極側スイッチング素子とを直列接続した第１アームと、第２正極側スイッチング素子と第２負極側スイッチング素子とを直列接続した第２アームとを並列接続したフルブリッジ回路であって、前記制御回路は、前記第１正極側スイッチング素子をオフ状態とし、前記第１負極側スイッチング素子をオン状態とし、前記第２正極側スイッチング素子を所定の周波数でスイッチングさせることで、前記電磁弁を開放させる。 In a preferred embodiment of the present invention, the bridge circuit includes a first arm having a first positive switching element and a first negative switching element connected in series, a second positive switching element and a second negative switching element. A full bridge circuit in which a second arm in which elements are connected in series and a second arm are connected in parallel, wherein the control circuit turns off the first positive-side switching element and turns on the first negative-side switching element; The electromagnetic valve is opened by switching the second positive switching element at a predetermined frequency.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記ブリッジ回路は、前記第２正極側スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードを備え、前記制御回路は、前記電磁弁を開放させるとき、前記第２負極側スイッチング素子をオフ状態とする。 In a preferred embodiment of the present invention, the bridge circuit includes a diode connected in anti-parallel to the second positive switching element, and the control circuit, when opening the solenoid valve, operates the second negative switching element. The switching element is turned off.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第２電源の出力電圧は４８Ｖであり、前記制御回路は、前記スイッチング素子を５０％のデューティ比でスイッチングさせる。 In a preferred embodiment of the present invention, the output voltage of the second power supply is 48 V, and the control circuit switches the switching element at a duty ratio of 50%.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御回路は、前記電磁弁を閉鎖状態から開放させるときの最初の所定時間の間、前記スイッチング素子のスイッチングのデューティ比を、それ以降のデューティ比より小さくする。 In a preferred embodiment of the present invention, the control circuit reduces the duty ratio of the switching of the switching element during the first predetermined time when the solenoid valve is opened from the closed state, to be smaller than the subsequent duty ratio. I do.

本発明の第２の側面によって提供される加工システムは、本発明の第１の側面によって提供される電源装置と、前記加工用トーチと、前記電磁弁とを備えることを特徴とする。 The processing system provided by the second aspect of the present invention includes the power supply device provided by the first aspect of the present invention, the processing torch, and the solenoid valve.

本発明によると、駆動回路は、ブリッジ回路のスイッチング素子のスイッチングにより、第２電源から供給される直流電圧の出力を制御することで、出力電圧の平均電圧を低下させて、電磁弁に出力する。したがって、本発明に係る電源装置は、電磁弁に適した電圧より高い電圧を出力する第２電源を利用できる。また、直流電圧の低下のために、ブリッジ回路を利用できる。したがって、電磁弁に適した電圧を出力する電源を容量の大きいものに変更したり、あらたに追加したりするなどの構造変更を行うことなく、電磁弁を駆動させることが可能である。 According to the present invention, the drive circuit controls the output of the DC voltage supplied from the second power supply by switching the switching element of the bridge circuit to reduce the average voltage of the output voltage and output the average voltage to the solenoid valve. . Therefore, the power supply device according to the present invention can use the second power supply that outputs a voltage higher than the voltage suitable for the solenoid valve. Further, a bridge circuit can be used to reduce the DC voltage. Therefore, it is possible to drive the solenoid valve without changing the power supply that outputs a voltage suitable for the solenoid valve to one having a large capacity or adding a new structure.

第１実施形態に係る溶接電源装置を説明するための図であり、溶接システムの全体構成を示すブロック図である。It is a figure for explaining the welding power supply device concerning a 1st embodiment, and is a block diagram showing the whole welding system composition. 図１に示す駆動回路に入力される各ガス放出駆動信号と、ガス電磁弁の電圧および電流の時間変化を示すタイムチャートである。2 is a time chart showing each gas release drive signal input to the drive circuit shown in FIG. 1 and a time change of a voltage and a current of a gas solenoid valve. 図１に示す溶接電源装置の駆動回路における電流の流れを説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a current flow in a drive circuit of the welding power supply device shown in FIG. 1. 制御回路が生成するガス放出駆動信号の変形例を示すタイムチャートである。9 is a time chart illustrating a modified example of the gas release drive signal generated by the control circuit. 制御回路が生成するガス放出駆動信号の変形例を示すタイムチャートである。9 is a time chart illustrating a modified example of the gas release drive signal generated by the control circuit. 制御回路が生成するガス放出駆動信号の変形例を示すタイムチャートである。9 is a time chart illustrating a modified example of the gas release drive signal generated by the control circuit. 制御回路が生成するガス放出駆動信号の変形例を示すタイムチャートである。9 is a time chart illustrating a modified example of the gas release drive signal generated by the control circuit. 第２実施形態に係る溶接電源装置を説明するための図であり、溶接システムの全体構成を示すブロック図である。It is a figure for explaining the welding power supply device concerning a 2nd embodiment, and is a block diagram showing the whole welding system composition. 図８に示す駆動回路に入力される各ガス放出駆動信号と、ガス電磁弁の電圧および電流の時間変化を示すタイムチャートである。9 is a time chart showing each gas release drive signal input to the drive circuit shown in FIG. 8 and a change over time of the voltage and current of the gas solenoid valve. 第３実施形態に係る溶接システムの全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing the whole welding system composition concerning a 3rd embodiment. 第４実施形態に係る溶接システムの全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing the whole welding system composition concerning a 4th embodiment. 従来の溶接電源装置を説明するための図であり、溶接システムの全体構成を示すブロック図である。It is a figure for explaining the conventional welding power supply unit, and is a block diagram showing the whole welding system composition.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.

図１〜図３は、第１実施形態に係る溶接電源装置を説明するための図である。図１は、溶接電源装置１を備えた溶接システムＡ１の全体構成を示すブロック図である。図２は、ガス電磁弁５３の制御について説明するための図であり、図１に示す駆動回路１５に入力される各ガス放出駆動信号と、ガス電磁弁５３の電圧および電流の時間変化を示すタイムチャートである。図３は、図１に示す駆動回路１５における電流の流れを説明するための図である。なお、本明細書で参照する各タイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化され、あるいは誇張もしくは強調されている。 1 to 3 are diagrams for explaining a welding power supply device according to the first embodiment. FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a welding system A1 including a welding power supply device 1. FIG. 2 is a diagram for explaining the control of the gas solenoid valve 53. FIG. 2 shows each gas discharge drive signal input to the drive circuit 15 shown in FIG. 1 and the time change of the voltage and current of the gas solenoid valve 53. It is a time chart. FIG. 3 is a diagram for explaining a current flow in the drive circuit 15 shown in FIG. The vertical and horizontal axes of each time chart referred to in this specification are appropriately enlarged or reduced for easy understanding, and each waveform shown is also simplified for easy understanding. Or exaggerated or emphasized.

図１に示すように、溶接システムＡ１は、溶接電源装置１、溶接トーチ２、ロボット本体３、ロボット制御装置４、ガス供給機構５、およびパワーケーブル６１，６２を備える。溶接システムＡ１は、ロボット本体３に取り付けられた溶接トーチ２によって、被加工物Ｗの溶接を行う。また、溶接システムＡ１は、溶接トーチ２が非消耗電極式のトーチであるＴＩＧ溶接システムである。なお、溶接トーチ２が消耗電極式のトーチの場合、溶接トーチ２に溶接ワイヤを送給するワイヤ送給機構が追加される。溶接システムＡ１が、本発明の「加工システム」に相当する。 As shown in FIG. 1, the welding system A1 includes a welding power supply device 1, a welding torch 2, a robot body 3, a robot control device 4, a gas supply mechanism 5, and power cables 61 and 62. The welding system A1 performs welding of the workpiece W by the welding torch 2 attached to the robot body 3. The welding system A1 is a TIG welding system in which the welding torch 2 is a non-consumable electrode type torch. When the welding torch 2 is a consumable electrode type torch, a wire feeding mechanism for feeding a welding wire to the welding torch 2 is added. The welding system A1 corresponds to the “processing system” of the present invention.

溶接電源装置１は、電力系統Ｂから入力される交流電力を直流の溶接電力に変換して、出力端子ａ，ｂから出力する。一方の出力端子ａは、パワーケーブル６１によって溶接トーチ２の電極に接続される。他方の出力端子ｂは、パワーケーブル６２によって被加工物Ｗに接続される。溶接電源装置１は、溶接トーチ２の電極の先端と被加工物Ｗとの間にアークを発生させて、電力を供給する。当該アークの熱によって、溶接が行われる。また、溶接電源装置１は、シールドガスの供給の制御を行う。溶接電源装置１は、ロボット制御装置４との間で通信を行い、ロボット制御装置４からの指令に応じて溶接を行う。溶接電源装置１は、溶接開始の指令を入力されると、まず、シールドガスを溶接トーチ２に供給させ、その後、溶接電力を溶接トーチ２に供給する。また、溶接電源装置１は、溶接停止の指令を入力されると、まず、溶接電力の供給を停止し、その後、シールドガスの供給を停止させる。溶接電源装置１が、本発明の「電源装置」に相当する。溶接電源装置１の詳細については後述する。 The welding power supply device 1 converts AC power input from the power system B into DC welding power and outputs the DC power from the output terminals a and b. One output terminal a is connected to an electrode of the welding torch 2 by a power cable 61. The other output terminal b is connected to the workpiece W by the power cable 62. The welding power supply device 1 supplies electric power by generating an arc between the tip of the electrode of the welding torch 2 and the workpiece W. Welding is performed by the heat of the arc. Further, the welding power supply device 1 controls the supply of the shielding gas. The welding power supply device 1 performs communication with the robot control device 4 and performs welding according to a command from the robot control device 4. When a welding start command is input, the welding power supply device 1 first supplies a shielding gas to the welding torch 2, and then supplies welding power to the welding torch 2. Further, when the welding stop command is input, the welding power supply device 1 first stops the supply of the welding power, and then stops the supply of the shielding gas. The welding power supply device 1 corresponds to the “power supply device” of the present invention. Details of the welding power supply device 1 will be described later.

溶接トーチ２は、溶接電源装置１から溶接電力を供給され、被加工物Ｗとの間にアークを発生させて溶接を行う。また、溶接トーチ２は、溶接時、供給されるシールドガスを先端から吹き出す。溶接トーチ２が、本発明の「加工用トーチ」に相当する。 The welding torch 2 is supplied with welding power from the welding power supply device 1 and performs welding by generating an arc between the welding torch 2 and the workpiece W. Further, the welding torch 2 blows out the supplied shielding gas from the tip during welding. The welding torch 2 corresponds to the “processing torch” of the present invention.

ロボット本体３は、溶接トーチ２を取り付けられて、溶接トーチ２を移動させる。ロボット本体３は、フロア等に固定されるベース部材と、それに複数の軸を介して連結された複数のアームと、複数のアームの両端または片端に設けられた複数の駆動モータ（サーボモータ）とによって構成される。ロボット本体３は、ロボット制御装置４によって制御される。各アームに設けられた駆動モータは、ロボット制御装置４より入力される駆動信号によってそれぞれ回転駆動され、これにより、各アームが変位し、結果的に溶接トーチ２が移動する。 The robot main body 3 is attached with the welding torch 2 and moves the welding torch 2. The robot body 3 includes a base member fixed to a floor or the like, a plurality of arms connected thereto through a plurality of shafts, and a plurality of drive motors (servo motors) provided at both ends or one end of the plurality of arms. Composed of The robot body 3 is controlled by a robot control device 4. The drive motor provided for each arm is driven to rotate by a drive signal input from the robot controller 4, whereby each arm is displaced, and as a result, the welding torch 2 moves.

ロボット制御装置４は、プログラムに従ってロボット本体３を制御し、溶接トーチ２を移動させる。ロボット制御装置４は、図示しないマイクロコンピュータおよびメモリを備える。このメモリには、ロボット本体３の各種の動作が設定された作業プログラムが記憶されている。ロボット制御装置４は、上記作業プログラムに基づいて、ロボット本体３の各駆動モータに駆動信号を出力する。また、ロボット制御装置４は、作業プログラムに基づいて、溶接電源装置１に溶接の開始／停止の指令を出力する。 The robot control device 4 controls the robot body 3 according to the program and moves the welding torch 2. The robot control device 4 includes a microcomputer and a memory (not shown). This memory stores a work program in which various operations of the robot main body 3 are set. The robot control device 4 outputs a drive signal to each drive motor of the robot body 3 based on the work program. Further, the robot control device 4 outputs a command to start / stop welding to the welding power supply device 1 based on the work program.

ガス供給機構５は、溶接電源装置１からの指令に応じて、溶接トーチ２にシールドガスを供給する。ガス供給機構５は、ガスボンベ５１、ガス配管５２およびガス電磁弁５３を備える。ガス配管５２は、シールドガスが充填されたガスボンベ５１と溶接トーチ２とを接続し、ガスボンベ５１から溶接トーチ２までのシールドガスの流路になる。本実施形態では、シールドガスが本発明の「流体」に相当する。 The gas supply mechanism 5 supplies a shielding gas to the welding torch 2 according to a command from the welding power supply device 1. The gas supply mechanism 5 includes a gas cylinder 51, a gas pipe 52, and a gas solenoid valve 53. The gas pipe 52 connects the gas cylinder 51 filled with the shielding gas and the welding torch 2 and serves as a flow path of the shielding gas from the gas cylinder 51 to the welding torch 2. In the present embodiment, the shielding gas corresponds to the “fluid” of the present invention.

ガス電磁弁５３は、ガス配管５２の途中に配置される。ガス電磁弁５３は、直流２４Ｖで作動し、溶接電源装置１によって開閉駆動される。ガス電磁弁５３は、ノーマルクローズタイプの電磁弁であり、非通電時に閉鎖状態になり、通電時には開放状態になる。ガス電磁弁５３は、例えば、ソレノイドおよび可動コアを備え、ソレノイドへの通電により可動コアが移動し、可動コアに接続されたバルブが開放される。なお、ガス電磁弁５３の構成は限定されない。溶接電源装置１がガス電磁弁５３に電圧を印加し、ガス電磁弁５３が通電により開放状態になることで、溶接トーチ２にシールドガスが供給される。一方、溶接電源装置１がガス電磁弁５３への電圧の印加を停止し、ガス電磁弁５３が非通電により閉鎖状態になることで、溶接トーチ２へのシールドガスの供給が停止される。 The gas solenoid valve 53 is arranged in the middle of the gas pipe 52. The gas solenoid valve 53 operates at 24 VDC and is driven to open and close by the welding power supply device 1. The gas solenoid valve 53 is a normally closed type solenoid valve, which is closed when not energized and opened when energized. The gas solenoid valve 53 includes, for example, a solenoid and a movable core. When the solenoid is energized, the movable core moves, and the valve connected to the movable core is opened. The configuration of the gas solenoid valve 53 is not limited. The welding power supply device 1 applies a voltage to the gas solenoid valve 53, and the gas solenoid valve 53 is opened by energization, so that the shielding gas is supplied to the welding torch 2. On the other hand, the supply of the shield gas to the welding torch 2 is stopped by the welding power supply device 1 stopping the application of the voltage to the gas solenoid valve 53 and the gas solenoid valve 53 being closed by the non-energization.

次に、溶接電源装置１の詳細について説明する。溶接電源装置１は、溶接用電源１１、２４Ｖ電源１２、制御回路１３，４８Ｖ電源１４、および駆動回路１５を備える。 Next, details of the welding power supply device 1 will be described. The welding power supply device 1 includes a welding power supply 11, a 24V power supply 12, a control circuit 13, a 48V power supply 14, and a drive circuit 15.

溶接用電源１１は、電力系統Ｂから入力される三相交流電力を直流の溶接電力に変換して出力する。溶接用電源１１が、本発明の「第１電源」に相当する。溶接用電源１１は、整流回路１１１、インバータ回路１１２、トランス１１３、および整流回路１１４を備える。 The welding power supply 11 converts the three-phase AC power input from the power system B into DC welding power and outputs it. The welding power source 11 corresponds to the “first power source” of the present invention. The welding power supply 11 includes a rectifier circuit 111, an inverter circuit 112, a transformer 113, and a rectifier circuit 114.

整流回路１１１は、電力系統Ｂから入力される交流電力を直流電力に変換して出力する。整流回路１１１は、交流電流を整流する例えば全波整流回路と、平滑する平滑コンデンサとを備える。なお、整流回路１１１の構成は限定されない。 The rectifier circuit 111 converts AC power input from the power system B into DC power and outputs the DC power. The rectifier circuit 111 includes, for example, a full-wave rectifier circuit for rectifying an alternating current and a smoothing capacitor for smoothing. Note that the configuration of the rectifier circuit 111 is not limited.

インバータ回路１１２は、例えば、単相フルブリッジ型のＰＷＭ制御インバータであり、４つのスイッチング素子を備える。インバータ回路１１２は、制御回路１３から入力される出力制御駆動信号によってスイッチング素子をスイッチングさせることで、整流回路１１１から入力される直流電力を高周波電力に変換して出力する。なお、インバータ回路１１２は直流電力を高周波電力に変換するものであればよく、例えばハーフブリッジ型であってもよいし、その他の構成のインバータ回路であってもよい。 The inverter circuit 112 is, for example, a single-phase full-bridge type PWM control inverter, and includes four switching elements. The inverter circuit 112 converts the DC power input from the rectifier circuit 111 into high-frequency power and outputs the high-frequency power by switching the switching element according to the output control drive signal input from the control circuit 13. Note that the inverter circuit 112 only needs to convert DC power into high-frequency power, and may be, for example, a half-bridge type or an inverter circuit having another configuration.

トランス１１３は、インバータ回路１１２が出力する高周波電圧を変圧して、整流回路１１４に出力する。トランス１１３は、一次側巻線および二次側巻線を備える。一次側巻線の各端子は、インバータ回路１１２の各出力端子にそれぞれ接続される。二次側巻線の各端子は、整流回路１１４の各入力端子にそれぞれ接続される。インバータ回路１１２の出力電圧は、一次側巻線と二次側巻線の巻き数比に応じて変圧されて、整流回路１１４に入力される。二次側巻線は一次側巻線に対して絶縁されているので、電力系統Ｂから入力される電流が二次側の回路に流れることを防止できる。 The transformer 113 transforms the high frequency voltage output from the inverter circuit 112 and outputs the high frequency voltage to the rectifier circuit 114. The transformer 113 includes a primary winding and a secondary winding. Each terminal of the primary winding is connected to each output terminal of the inverter circuit 112, respectively. Each terminal of the secondary winding is connected to each input terminal of the rectifier circuit 114, respectively. The output voltage of the inverter circuit 112 is transformed according to the turn ratio between the primary winding and the secondary winding, and is input to the rectifier circuit 114. Since the secondary winding is insulated from the primary winding, it is possible to prevent the current input from the power system B from flowing to the secondary circuit.

整流回路１１４は、トランス１１３から入力される高周波電力を直流電力に変換して出力する。整流回路１１４は、高周波電流を整流する例えば全波整流回路と、平滑する直流リアクトルとを備える。なお、整流回路１１４の構成は限定されない。 The rectifier circuit 114 converts high-frequency power input from the transformer 113 into DC power and outputs the DC power. The rectifier circuit 114 includes, for example, a full-wave rectifier circuit for rectifying a high-frequency current, and a DC reactor for smoothing. Note that the configuration of the rectifier circuit 114 is not limited.

２４Ｖ電源１２は、いわゆるスイッチングレギュレータであり、電力系統Ｂから入力される単相交流電力を２４Ｖの直流電力に変換して出力する。２４Ｖ電源１２は、例えば、交流電力を直流電力に変換する整流回路と、直流電圧を降圧するＤＣ/ＤＣコンバータ回路とを備える。なお、２４Ｖ電源１２の構成は限定されない。例えば、２４Ｖ電源１２は、溶接用電源１１と同様の構成であってもよいし、電力系統Ｂから入力される交流電圧をトランスで降圧して、整流回路で直流電力に変換して出力してもよい。２４Ｖ電源１２は、電圧が２４Ｖの直流電力を制御回路１３などに供給する。２４Ｖ電源１２は、制御回路１３などを駆動できるだけの容量しか有さない。したがって、２４Ｖ電源１２は、ガス電磁弁５３に駆動できるだけの電力を供給することができない。 The 24V power supply 12 is a so-called switching regulator, and converts single-phase AC power input from the power system B into 24V DC power and outputs the same. The 24V power supply 12 includes, for example, a rectifier circuit that converts AC power into DC power, and a DC / DC converter circuit that steps down a DC voltage. The configuration of the 24V power supply 12 is not limited. For example, the 24V power supply 12 may have the same configuration as the welding power supply 11, or may reduce the AC voltage input from the power system B with a transformer, convert the AC voltage into DC power with a rectifier circuit, and output the converted DC power. Is also good. The 24V power supply 12 supplies DC power having a voltage of 24V to the control circuit 13 and the like. The 24V power supply 12 has only a capacity enough to drive the control circuit 13 and the like. Therefore, the 24 V power supply 12 cannot supply enough power to drive the gas solenoid valve 53.

４８Ｖ電源１４は、いわゆるスイッチングレギュレータであり、電力系統Ｂから入力される単相交流電力を４８Ｖの直流電力に変換して出力する。４８Ｖ電源１４は、例えば、交流電力を直流電力に変換する整流回路と、直流電圧を降圧するＤＣ/ＤＣコンバータ回路とを備える。なお、４８Ｖ電源１４の構成は限定されない。例えば、４８Ｖ電源１４は、溶接用電源１１と同様の構成であってもよいし、電力系統Ｂから入力される交流電圧をトランスで降圧して、整流回路で直流電力に変換して出力してもよい。４８Ｖ電源１４は、電圧が４８Ｖの直流電力を駆動回路１５に供給する。４８Ｖ電源１４が、本発明の「第２電源」に相当する。 The 48V power supply 14 is a so-called switching regulator, and converts single-phase AC power input from the power system B into 48V DC power and outputs it. The 48V power supply 14 includes, for example, a rectifier circuit that converts AC power into DC power, and a DC / DC converter circuit that steps down a DC voltage. The configuration of the 48V power supply 14 is not limited. For example, the 48V power supply 14 may have the same configuration as that of the welding power supply 11, or may reduce the AC voltage input from the power system B with a transformer, convert the AC voltage into DC power with a rectifier circuit, and output the DC power. Is also good. The 48V power supply 14 supplies DC power having a voltage of 48V to the drive circuit 15. The 48V power supply 14 corresponds to the “second power supply” of the present invention.

駆動回路１５は、ガス電磁弁５３に駆動電力を出力するものである。駆動回路１５は、制御回路１３から入力されるガス放出駆動信号に基づいて内蔵されたスイッチング素子のオンオフを切り替えることで、駆動電力を出力する。駆動回路１５は、４個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４および４個のダイオードＤ１〜Ｄ４を有するフルブリッジ回路を備える。本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４としてＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を使用している。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４はＭＯＳＦＥＴに限定されず、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor : 絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ）などであってもよい。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とは、直列接続され、４８Ｖ電源１４の正極側出力端子と負極側出力端子との間に接続されて、ブリッジ構造を形成する。当該ブリッジ部分を第１アームとする。同様に、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４とは、直列接続され、４８Ｖ電源１４の正極側出力端子と負極側出力端子との間に接続されて、ブリッジ構造を形成する。当該ブリッジ部分を第２アームとする。つまり、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、第１アームと第２アームとが並列接続されたフルブリッジ回路を形成する。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、それぞれ、本発明の「第１正極側スイッチング素子」、「第１負極側スイッチング素子」、「第２正極側スイッチング素子」、「第２負極側スイッチング素子」に相当する。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との接続点と、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との接続点との間に、ガス電磁弁５３（のソレノイド）が接続される。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲート端子には、制御回路１３から出力されるガス放出駆動信号Ｔ１〜Ｔ４がそれぞれ入力される。ダイオードＤ１〜Ｄ４は、それぞれ、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に逆並列に接続される。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、それぞれガス放出駆動信号Ｔ１〜Ｔ４に基づいて、オン状態とオフ状態とを切り替えられる。駆動回路１５は、４８Ｖ電源１４から４８Ｖの直流電圧を入力される。 The drive circuit 15 outputs drive power to the gas solenoid valve 53. The drive circuit 15 outputs drive power by switching on / off of a built-in switching element based on a gas release drive signal input from the control circuit 13. The drive circuit 15 includes a full bridge circuit having four switching elements Q1 to Q4 and four diodes D1 to D4. In the present embodiment, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is used as the switching elements Q1 to Q4. The switching elements Q1 to Q4 are not limited to MOSFETs, but may be bipolar transistors, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), or the like. The switching element Q1 and the switching element Q2 are connected in series, and connected between the positive output terminal and the negative output terminal of the 48V power supply 14 to form a bridge structure. The bridge portion is a first arm. Similarly, switching element Q3 and switching element Q4 are connected in series and connected between the positive output terminal and negative output terminal of 48V power supply 14 to form a bridge structure. The bridge portion is referred to as a second arm. That is, the switching elements Q1 to Q4 form a full bridge circuit in which the first arm and the second arm are connected in parallel. The switching elements Q1 to Q4 correspond to the “first positive switching element”, the “first negative switching element”, the “second positive switching element”, and the “second negative switching element” of the present invention, respectively. . A gas solenoid valve 53 (solenoid thereof) is connected between a connection point between the switching elements Q1 and Q2 and a connection point between the switching elements Q3 and Q4. The gas discharge drive signals T1 to T4 output from the control circuit 13 are input to the gate terminals of the switching elements Q1 to Q4, respectively. Diodes D1 to D4 are connected in antiparallel to switching elements Q1 to Q4, respectively. Each of the switching elements Q1 to Q4 can be switched between an on state and an off state based on the gas release drive signals T1 to T4, respectively. The drive circuit 15 receives a DC voltage of 48 V from the 48 V power supply 14.

４８Ｖ電源１４および駆動回路１５は、ＭＩＧ溶接やＭＡＧ溶接などの消耗電極式の溶接時に、溶接トーチ２に溶接ワイヤを送給するための送給モータ（ＤＣ４８Ｖのサーボモータ）を駆動させるために備えられている。本実施形態では、溶接ワイヤを送給する必要がないので、４８Ｖ電源１４および駆動回路１５は、送給モータを駆動するためには用いられない。また、消耗電極式の溶接の場合でも、溶接ワイヤを送給するための送給モータを溶接電源装置１が直接駆動させない場合、例えば、送給モータを駆動する駆動回路が別途設けられており、溶接電源装置１が当該駆動回路に指令を出力するだけの場合には、４８Ｖ電源１４および駆動回路１５は、送給モータを駆動するためには用いられない。本実施形態では、４８Ｖ電源１４および駆動回路１５は、ガス電磁弁５３を駆動するために用いられる。 The 48 V power supply 14 and the drive circuit 15 are provided for driving a feed motor (48 VDC servo motor) for feeding a welding wire to the welding torch 2 at the time of consumable electrode type welding such as MIG welding or MAG welding. Have been. In this embodiment, there is no need to feed the welding wire, so the 48V power supply 14 and drive circuit 15 are not used to drive the feed motor. Further, even in the case of the consumable electrode type welding, if the welding power supply device 1 does not directly drive the feed motor for feeding the welding wire, for example, a drive circuit for driving the feed motor is provided separately. When the welding power supply device 1 only outputs a command to the drive circuit, the 48V power supply 14 and the drive circuit 15 are not used for driving the feed motor. In the present embodiment, the 48V power supply 14 and the drive circuit 15 are used to drive the gas solenoid valve 53.

制御回路１３は、溶接電源装置１を制御するための回路であり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現される。制御回路１３は、ロボット制御装置４と通信を行い、ロボット制御装置４からの指令に応じて、溶接電力の供給と、シールドガスの供給を制御する。制御回路１３は、溶接開始の指令を入力されると、まず、駆動回路１５にガス放出駆動信号を出力して、シールドガスを溶接トーチ２に供給させる。そして、インバータ回路１１２に出力制御駆動信号を出力して、溶接電力を溶接トーチ２に供給させる。また、制御回路１３は、溶接停止の指令を入力されると、まず、出力制御駆動信号の出力を停止して、溶接電力の供給を停止させる。そして、ガス放出駆動信号の出力を停止して、シールドガスの供給を停止させる。また、制御回路１３は、溶接用電源１１の出力電流をフィードバック制御するために、出力電流を検出する図示しない電流センサの検出値と出力電流の設定値との偏差に基づいて出力制御駆動信号を生成する。 The control circuit 13 is a circuit for controlling the welding power supply device 1, and is realized by, for example, a microcomputer. The control circuit 13 communicates with the robot controller 4 and controls the supply of welding power and the supply of shield gas in accordance with a command from the robot controller 4. When a command to start welding is input, the control circuit 13 first outputs a gas release drive signal to the drive circuit 15 to supply the shielding gas to the welding torch 2. Then, an output control drive signal is output to the inverter circuit 112 to supply welding power to the welding torch 2. When a command to stop welding is input, the control circuit 13 first stops output of the output control drive signal and stops supply of welding power. Then, the output of the gas release drive signal is stopped, and the supply of the shield gas is stopped. In addition, the control circuit 13 outputs an output control drive signal based on a deviation between a detection value of a current sensor (not shown) that detects the output current and a set value of the output current in order to perform feedback control of the output current of the welding power supply 11. Generate.

次に、図２および図３を参照して、制御回路１３による、シールドガス供給のための電磁弁の制御について説明する。 Next, control of the solenoid valve for supplying the shielding gas by the control circuit 13 will be described with reference to FIGS.

図２に示すタイムチャートにおいて、（ａ）は制御回路１３の内部でのガス放出指令を示す。ガス放出指令は、シールドガスを放出させる期間を示し、ロボット制御装置４から溶接開始の指令を入力されると所定のタイミングでオンになり、溶接終了の指令を入力されると所定のタイミングでオフになる。同図（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、それぞれ、制御回路１３が駆動回路１５に出力するガス放出駆動信号Ｔ１〜Ｔ４を示す。同図（ｆ）は、ガス電磁弁５３に印加される電圧の波形を示し、同図（ｇ）は、ガス電磁弁５３に流れる電流の波形を示す。 In the time chart shown in FIG. 2, (a) shows a gas release command inside the control circuit 13. The gas release command indicates a period during which the shielding gas is released, and is turned on at a predetermined timing when a welding start command is input from the robot controller 4, and turned off at a predetermined timing when a welding end command is input. become. 4B, 4C, 4D, and 4E show the gas release drive signals T1 to T4 output from the control circuit 13 to the drive circuit 15, respectively. FIG. 7F shows a waveform of a voltage applied to the gas solenoid valve 53, and FIG. 7G shows a waveform of a current flowing through the gas solenoid valve 53.

図２に示すように、時刻ｔ１までは、ガス放出指令がオフであり、ガス放出駆動信号Ｔ１〜Ｔ４は出力されない（いずれもオフである）。したがって、駆動回路１５の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４はいずれもオフ状態であり、ガス電磁弁５３には電圧が印加されず、電流も流れない。よって、ガス電磁弁５３は閉鎖状態であり、溶接トーチ２にシールドガスは供給されない。 As shown in FIG. 2, the gas release command is off until time t1, and the gas release drive signals T1 to T4 are not output (all are off). Therefore, each of the switching elements Q1 to Q4 of the drive circuit 15 is in the off state, and no voltage is applied to the gas solenoid valve 53 and no current flows. Therefore, the gas solenoid valve 53 is in the closed state, and the shielding gas is not supplied to the welding torch 2.

時刻ｔ１において、ガス放出指令がオンになっている（図２（ａ）参照）。これにより、制御回路１３がガス放出駆動信号Ｔ１〜Ｔ４を生成して、駆動回路１５の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に出力する。図２（ｂ）に示すように、制御回路１３が生成するガス放出駆動信号Ｔ１は、オフのままの信号である。したがって、駆動回路１５のスイッチング素子Ｑ１はオフ状態である。図２（ｃ）に示すように、制御回路１３が生成するガス放出駆動信号Ｔ２は、オンのままの信号である。したがって、駆動回路１５のスイッチング素子Ｑ２はオン状態である。図２（ｄ）に示すように、制御回路１３が生成するガス放出駆動信号Ｔ３は、所定の周波数でオンとオフとが切り替わるパルス信号である。ガス放出駆動信号Ｔ３のデューティ比（＝オン期間Ｔｏｎ／（オン期間Ｔｏｎ＋オフ期間Ｔｏｆｆ））は５０％である。したがって、駆動回路１５のスイッチング素子Ｑ３は所定の周波数でオン状態とオフ状態とが切り替わる。図２（ｅ）に示すように、制御回路１３が生成するガス放出駆動信号Ｔ４は、周波数およびデューティ比がガス放出駆動信号Ｔ３と同一で、位相が半周期ずれたパルス信号である。つまり、ガス放出駆動信号Ｔ４は、ガス放出駆動信号Ｔ３を反転させた信号になっている。したがって、駆動回路１５のスイッチング素子Ｑ４は、スイッチング素子Ｑ３がオン状態の間オフ状態になり、スイッチング素子Ｑ３がオフ状態の間オン状態になる。よって、駆動回路１５は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオン状態でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオフ状態となって４８Ｖ電源１４から入力される４８Ｖの直流電圧を出力する状態と、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４がオン状態でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３がオフ状態となって電圧を出力しない（出力電圧が「０」Ｖ）状態とで、同じ期間で交互に切り替わる（図２（ｆ）参照）。これにより、駆動回路１５の出力電圧の平均電圧は２４Ｖになる。つまり、駆動回路１５は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングにより、４８Ｖ電源１４から入力される４８Ｖの直流電圧を２４Ｖの直流電圧に降圧して出力する。 At time t1, the gas release command is turned on (see FIG. 2A). Thereby, the control circuit 13 generates the gas release drive signals T1 to T4 and outputs them to the switching elements Q1 to Q4 of the drive circuit 15. As shown in FIG. 2B, the gas release drive signal T1 generated by the control circuit 13 is a signal that remains off. Therefore, the switching element Q1 of the drive circuit 15 is off. As shown in FIG. 2C, the gas discharge drive signal T2 generated by the control circuit 13 is a signal that remains on. Therefore, the switching element Q2 of the drive circuit 15 is on. As shown in FIG. 2D, the gas release drive signal T3 generated by the control circuit 13 is a pulse signal that switches on and off at a predetermined frequency. The duty ratio (= ON period Ton / (ON period Ton + OFF period Toff)) of the gas release drive signal T3 is 50%. Therefore, the switching element Q3 of the drive circuit 15 switches between an on state and an off state at a predetermined frequency. As shown in FIG. 2E, the gas discharge drive signal T4 generated by the control circuit 13 is a pulse signal having the same frequency and duty ratio as the gas discharge drive signal T3 and a phase shifted by half a cycle. That is, the gas release drive signal T4 is a signal obtained by inverting the gas release drive signal T3. Therefore, switching element Q4 of drive circuit 15 is turned off while switching element Q3 is on, and turned on while switching element Q3 is off. Therefore, the driving circuit 15 outputs the 48V DC voltage input from the 48V power supply 14 when the switching elements Q2 and Q3 are turned on and the switching elements Q1 and Q4 are turned off. In the ON state, the switching elements Q1 and Q3 are in the OFF state and do not output a voltage (the output voltage is “0” V), and are alternately switched in the same period (see FIG. 2F). As a result, the average output voltage of the drive circuit 15 becomes 24V. In other words, the drive circuit 15 steps down the 48V DC voltage input from the 48V power supply 14 to a 24V DC voltage and outputs it by switching the switching elements Q1 to Q4.

図３（ａ）は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオン状態でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオフ状態のときの駆動回路１５およびガス電磁弁５３を示している。このとき、電流は、図の破線矢印のように流れる。この期間、ガス電磁弁５３に流れる電流は徐々に増加する。図３（ｂ）は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４がオン状態でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３がオフ状態のときの駆動回路１５およびガス電磁弁５３を示している。このとき、電流は、図の破線矢印のように流れる。この期間、ガス電磁弁５３およびスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４（実際にはダイオードＤ４）からなる閉回路を電流が転流し、ガス電磁弁５３に流れる電流は徐々に減少する。これにより、ガス電磁弁５３に流れる電流は、上下動する脈流になる（図２（ｇ）参照）。ガス電磁弁５３に流れる電流が「０」になるとガス電磁弁５３が閉鎖してしまうので、当該電流が「０」にならないように、ガス放出駆動信号Ｔ３の所定の周波数が設定される。実験によると、図３（ｂ）の状態に切り替わってから電流が「０」になるまでに１０ｍｓ程度かかるので、所定の周波数は、５０Ｈｚ（＝１／（１０ｍｓ×２））以上である必要がある。また、周波数が大きいほどガス電磁弁５３に流れる電流のリップルが小さくなるので、所定の周波数は大きくするのが望ましい。本実施形態では、所定の周波数を１０ｋＨｚとしている。 FIG. 3A shows the drive circuit 15 and the gas solenoid valve 53 when the switching elements Q2 and Q3 are on and the switching elements Q1 and Q4 are off. At this time, the current flows as indicated by the dashed arrow in the figure. During this period, the current flowing through the gas solenoid valve 53 gradually increases. FIG. 3B shows the drive circuit 15 and the gas solenoid valve 53 when the switching elements Q2 and Q4 are on and the switching elements Q1 and Q3 are off. At this time, the current flows as indicated by the dashed arrow in the figure. During this period, the current commutates through the closed circuit including the gas solenoid valve 53 and the switching elements Q2 and Q4 (actually, the diode D4), and the current flowing through the gas solenoid valve 53 gradually decreases. Thus, the current flowing through the gas solenoid valve 53 becomes a pulsating flow that moves up and down (see FIG. 2G). When the current flowing through the gas solenoid valve 53 becomes “0”, the gas solenoid valve 53 closes. Therefore, a predetermined frequency of the gas discharge drive signal T3 is set so that the current does not become “0”. According to an experiment, it takes about 10 ms until the current becomes “0” after switching to the state shown in FIG. 3B, so that the predetermined frequency needs to be 50 Hz (= 1 / (10 ms × 2)) or more. is there. Also, since the ripple of the current flowing through the gas solenoid valve 53 decreases as the frequency increases, it is desirable to increase the predetermined frequency. In the present embodiment, the predetermined frequency is 10 kHz.

つまり、時刻ｔ１から時刻ｔ２においては、駆動回路１５が平均電圧２４Ｖの直流電圧を出力して、ガス電磁弁５３が通電する状態になる。これにより、ガス電磁弁５３は開放状態になって、溶接トーチ２にシールドガスが供給される。 That is, from time t1 to time t2, the drive circuit 15 outputs a DC voltage having an average voltage of 24 V, and the gas solenoid valve 53 is in a state of being energized. As a result, the gas solenoid valve 53 is opened, and the shielding gas is supplied to the welding torch 2.

次に、本実施形態に係る溶接電源装置１の作用および効果について説明する。 Next, the operation and effect of the welding power supply device 1 according to the present embodiment will be described.

本実施形態によると、制御回路１３はガス放出指令がオンの間、駆動回路１５のスイッチング素子Ｑ１をオフ状態とし、スイッチング素子Ｑ２をオン状態とし、スイッチング素子Ｑ３を所定の周波数でデューティ比を５０％としてオン状態とオフ状態とを切り替える。これにより、駆動回路１５は、４８Ｖ電源１４から入力される４８Ｖの直流電圧を出力する状態と、直流電圧を出力しない（出力電圧が「０」Ｖ）状態とで、同じ期間で交互に切り替わることで、平均電圧２４Ｖの出力電圧をガス電磁弁５３に出力する。したがって、溶接電源装置１は、４８Ｖ電源１４および駆動回路１５を用いて、直流２４Ｖで作動するガス電磁弁５３を駆動することができる。４８Ｖ電源１４および駆動回路１５は、溶接電源装置１がもともと備えていた構成である。したがって、溶接電源装置１は、２４Ｖ電源１２を容量の大きいものに変更したり、あらたに別の２４Ｖ電源を追加したりするなどの構造変更を行うことなく、ガス電磁弁５３を駆動させることができる。 According to the present embodiment, while the gas release command is on, the control circuit 13 turns off the switching element Q1 of the drive circuit 15, turns on the switching element Q2, and sets the switching element Q3 to a predetermined frequency with a duty ratio of 50%. The on / off state is switched as%. As a result, the drive circuit 15 switches between a state in which the DC voltage of 48 V input from the 48 V power supply 14 is output and a state in which the DC voltage is not output (the output voltage is “0” V) in the same period. Then, an output voltage having an average voltage of 24 V is output to the gas solenoid valve 53. Therefore, the welding power supply device 1 can drive the gas solenoid valve 53 that operates at DC 24 V using the 48 V power supply 14 and the drive circuit 15. The 48V power supply 14 and the drive circuit 15 have a configuration originally included in the welding power supply device 1. Therefore, the welding power supply device 1 can drive the gas solenoid valve 53 without changing the structure of the 24V power supply 12 to one having a large capacity or adding another 24V power supply. it can.

なお、本実施形態においては、制御回路１３は、ガス放出駆動信号Ｔ４を、ガス放出駆動信号Ｔ３を反転させた信号として生成するが、これに限られない。本実施形態では、スイッチング素子Ｑ４にダイオードＤ４が逆並列接続されているので、スイッチング素子Ｑ３がオフ状態のときにスイッチング素子Ｑ４をオン状態にしなくても、転流のための閉回路が形成される。したがって、図４（ｅ）に示すように、制御回路１３が、ガス放出駆動信号Ｔ４をオフのままの信号として生成してもよい。
。 In the present embodiment, the control circuit 13 generates the gas release drive signal T4 as a signal obtained by inverting the gas release drive signal T3, but is not limited thereto. In this embodiment, since the diode D4 is connected in anti-parallel to the switching element Q4, a closed circuit for commutation is formed even if the switching element Q4 is not turned on when the switching element Q3 is turned off. You. Therefore, as shown in FIG. 4E, the control circuit 13 may generate the gas release drive signal T4 as a signal that remains off.
.

また、制御回路１３が生成するガス放出駆動信号Ｔ１〜Ｔ４は、上述したものに限定されない。制御回路１３は、駆動回路１５を、４８Ｖの直流電圧を出力する状態と、電圧を出力しない（出力電圧が「０」Ｖ）状態とで、同じ期間で交互に切り替えることができればよい。 Further, the gas release drive signals T1 to T4 generated by the control circuit 13 are not limited to those described above. The control circuit 13 only needs to be able to alternately switch the drive circuit 15 between a state in which a DC voltage of 48 V is output and a state in which no voltage is output (output voltage is “0” V) in the same period.

例えば、図５に示すように、制御回路１３は、ガス放出駆動信号Ｔ４をオフのままの信号（図５（ｅ）参照）とし、ガス放出駆動信号Ｔ３をオンのままの信号（図５（ｄ）参照）とし、ガス放出駆動信号Ｔ２を所定の周波数でオンとオフとが切り替わるパルス信号（図５（ｃ）参照）とし、ガス放出駆動信号Ｔ１をガス放出駆動信号Ｔ２を反転させたパルス信号（図５（ｂ）参照）としてもよい。この場合、駆動回路１５は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオン状態でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオフ状態となって４８Ｖ電源１４から入力される４８Ｖの直流電圧を出力する状態と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３がオン状態でスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４がオフ状態となって電圧を出力しない（出力電圧が「０」Ｖ）状態（ガス電磁弁５３およびスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３からなる閉回路を電流が転流）とで、同じ期間で交互に切り替わる（図５（ｆ）参照）。これにより、駆動回路１５の出力電圧の平均電圧は２４Ｖになる。つまり、駆動回路１５は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングにより、４８Ｖ電源１４から入力される４８Ｖの直流電圧を２４Ｖの直流電圧に降圧して出力する。 For example, as shown in FIG. 5, the control circuit 13 sets the gas release drive signal T4 to a signal that remains off (see FIG. 5E) and sets the gas release drive signal T3 to a signal that remains on (see FIG. d)), the gas release drive signal T2 is a pulse signal that switches on and off at a predetermined frequency (see FIG. 5C), and the gas release drive signal T1 is a pulse obtained by inverting the gas release drive signal T2. It may be a signal (see FIG. 5B). In this case, the drive circuit 15 includes a state in which the switching elements Q2 and Q3 are in an on state and the switching elements Q1 and Q4 are in an off state to output a DC voltage of 48V input from the 48V power supply 14, and the switching elements Q1 and Q3 Is in the ON state, the switching elements Q2, Q4 are in the OFF state, and no voltage is output (output voltage is "0" V) (current is commutated through the closed circuit including the gas solenoid valve 53 and the switching elements Q1, Q3). And alternately in the same period (see FIG. 5 (f)). As a result, the average output voltage of the drive circuit 15 becomes 24V. In other words, the drive circuit 15 steps down the 48V DC voltage input from the 48V power supply 14 to a 24V DC voltage and outputs it by switching the switching elements Q1 to Q4.

また、図６に示すように、制御回路１３は、ガス放出駆動信号Ｔ１，Ｔ４をオフのままの信号（図５（ｂ），（ｅ）参照）とし、ガス放出駆動信号Ｔ２，Ｔ３を所定の周波数でオンとオフとが切り替わる同じ位相のパルス信号（図５（ｃ），（ｄ）参照）としてもよい。この場合、駆動回路１５は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオン状態でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオフ状態となって４８Ｖ電源１４から入力される４８Ｖの直流電圧を出力する状態と、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４がすべてオフ状態となって電圧を出力しない（出力電圧が「０」Ｖ）状態（ガス電磁弁５３、スイッチング素子Ｑ１に逆並列されたダイオードＤ１、４８Ｖ電源１４、および、スイッチング素子Ｑ４に逆並列されたダイオードＤ４からなる閉回路を電流が転流）とで、同じ期間で交互に切り替わる（図６（ｆ）参照）。これにより、駆動回路１５の出力電圧の平均電圧は２４Ｖになる。つまり、駆動回路１５は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングにより、４８Ｖ電源１４から入力される４８Ｖの直流電圧を２４Ｖの直流電圧に降圧して出力する。 Further, as shown in FIG. 6, the control circuit 13 sets the gas release drive signals T2 and T3 to the off-state signals (see FIGS. 5B and 5E) and sets the gas release drive signals T2 and T3 to predetermined values. May be pulse signals of the same phase that are switched on and off at the frequency (see FIGS. 5C and 5D). In this case, the drive circuit 15 includes a state in which the switching elements Q2 and Q3 are turned on and the switching elements Q1 and Q4 are turned off to output a DC voltage of 48V input from the 48V power supply 14, and a state in which the switching elements Q1 to Q4 Are all turned off and no voltage is output (output voltage is "0" V) (gas solenoid valve 53, diode D1, anti-parallel to switching element Q1, 48V power supply 14, and anti-parallel to switching element Q4). (The current is commutated through the closed circuit composed of the switched diode D4) in the same period (see FIG. 6 (f)). As a result, the average output voltage of the drive circuit 15 becomes 24V. In other words, the drive circuit 15 steps down the 48V DC voltage input from the 48V power supply 14 to a 24V DC voltage and outputs it by switching the switching elements Q1 to Q4.

また、本実施形態においては、制御回路１３が、ガス放出駆動信号Ｔ３のデューティ比を５０％とする場合について説明したが、これに限られない。本実施形態では、駆動回路１５が４８Ｖ電源１４から入力される４８Ｖの直流電圧を２４Ｖの直流電圧に降圧するために、制御回路１３は、デューティ比を５０％としている。制御回路１３は、駆動回路１５に入力される電圧に応じて、デューティ比を設定すればよい。例えば、駆動回路１５に入力される電圧が９６Ｖの場合は、制御回路１３はデューティ比を２５％に設定する。また、駆動回路１５に入力される電圧が３２Ｖの場合は、制御回路１３はデューティ比を７５％に設定する。つまり、溶接電源装置１は、４８Ｖ電源１４を備えていなくても、２４Ｖより高い電圧の電源を備えていれば、デューティ比を適宜設定することで、ガス電磁弁５３を駆動させることができる。 Further, in the present embodiment, the case where the control circuit 13 sets the duty ratio of the gas release drive signal T3 to 50% has been described, but the present invention is not limited to this. In the present embodiment, the control circuit 13 sets the duty ratio to 50% so that the drive circuit 15 reduces the 48V DC voltage input from the 48V power supply 14 to a 24V DC voltage. The control circuit 13 may set the duty ratio according to the voltage input to the drive circuit 15. For example, when the voltage input to the drive circuit 15 is 96 V, the control circuit 13 sets the duty ratio to 25%. When the voltage input to the drive circuit 15 is 32 V, the control circuit 13 sets the duty ratio to 75%. That is, the welding power supply device 1 can drive the gas solenoid valve 53 by appropriately setting the duty ratio as long as the welding power supply device 1 does not include the 48V power supply 14 but has a power supply having a voltage higher than 24V.

また、本実施形態においては、ガス放出指令がオンの間、制御回路１３が、ガス放出駆動信号Ｔ３のデューティ比を５０％に固定する場合について説明したが、これに限られない。制御回路１３は、デューティ比を変更してもよい。例えば、図７（ｄ）に示すように、制御回路１３は、ガス放出駆動信号Ｔ３のデューティ比を変更してもよい。具体的には、制御回路１３は、ガス放出指令がオンになって（時刻ｔ１）から所定時間Ｔ₀（例えば１秒）の間（時刻ｔ３まで）、すなわち、ガス電磁弁５３を閉鎖状態から開放させるときの最初の所定時間Ｔ₀の間、ガス放出駆動信号Ｔ３のデューティ比を２５％に固定する。そして、時刻ｔ３からガス放出指令がオフになる（時刻ｔ２）までの間、デューティ比を５０％に固定する。この場合、駆動回路１５は、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間、ガス電磁弁５３に平均電圧１２Ｖを出力し、時刻ｔ３から時刻ｔ２までの間、ガス電磁弁５３に平均電圧２４Ｖを出力する。つまり、ガス電磁弁５３を閉鎖状態から開放させる当初は出力電圧を通常時の電圧（２４Ｖ）より抑制して、ガス電磁弁５３の開放を緩やかにできる。これにより、ガス突入による過大なガス消費を抑制できる。なお、制御回路１３は、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間、デューティ比を２５％に固定するのではなく、「０」から徐々に大きくして、時刻ｔ３で５０％になるように変化させてもよい。 Further, in the present embodiment, a case has been described in which the control circuit 13 fixes the duty ratio of the gas release drive signal T3 to 50% while the gas release command is on, but the present invention is not limited to this. The control circuit 13 may change the duty ratio. For example, as shown in FIG. 7D, the control circuit 13 may change the duty ratio of the gas release drive signal T3. Specifically, the control circuit 13 sets the gas solenoid valve 53 from the closed state for a predetermined time T ₀ (for example, one second) (until time t3) from the time when the gas release command is turned on (time t1). during the first predetermined time T ₀ at which to open, to fix the duty ratio of the gas discharge drive signal T3 to 25%. Then, the duty ratio is fixed at 50% from time t3 until the gas release command is turned off (time t2). In this case, the drive circuit 15 outputs an average voltage of 12 V to the gas solenoid valve 53 from time t1 to time t3, and outputs an average voltage of 24 V to the gas solenoid valve 53 from time t3 to time t2. That is, when the gas solenoid valve 53 is opened from the closed state, the output voltage is suppressed from the normal voltage (24 V), and the opening of the gas solenoid valve 53 can be made gentle. Thereby, excessive gas consumption due to gas intrusion can be suppressed. Note that the control circuit 13 does not fix the duty ratio to 25% from time t1 to time t3, but gradually increases the duty ratio from “0” and changes the duty ratio to 50% at time t3. Is also good.

図８〜図１１は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。 8 to 11 show another embodiment of the present invention. In these drawings, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment.

図８および図９は、本発明の第２実施形態に係る溶接電源装置を説明するための図である。図８は、溶接電源装置１’を備えた溶接システムＡ２の全体構成を示すブロック図である。図９は、ガス電磁弁５３の制御について説明するための図であり、図８に示す駆動回路１５’に入力される各ガス放出駆動信号と、ガス電磁弁５３の電圧および電流の時間変化を示すタイムチャートである。 8 and 9 are views for explaining a welding power supply device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a block diagram showing the overall configuration of a welding system A2 including the welding power supply device 1 '. FIG. 9 is a diagram for explaining the control of the gas solenoid valve 53. FIG. 9 shows the time change of each gas discharge drive signal input to the drive circuit 15 ′ shown in FIG. It is a time chart shown.

図８に示すように、溶接電源装置１’は、駆動回路１５’がハーフブリッジ回路を備えている点で、第１実施形態に係る溶接電源装置１（図１参照）と異なる。 As shown in FIG. 8, the welding power supply device 1 'differs from the welding power supply device 1 according to the first embodiment (see FIG. 1) in that the drive circuit 15' has a half-bridge circuit.

駆動回路１５’は２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２および２個のダイオードＤ１，Ｄ２を有するハーフブリッジ回路を備える。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とは、直列接続され、４８Ｖ電源１４の正極側出力端子と負極側出力端子との間に接続されて、ブリッジ構造を形成する。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との接続点と、４８Ｖ電源１４の負極側出力端子との間に、ガス電磁弁５３（のソレノイド）が接続される。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート端子には、制御回路１３から出力されるガス放出駆動信号Ｔ１，Ｔ２がそれぞれ入力される。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に逆並列に接続される。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、それぞれガス放出駆動信号Ｔ１，Ｔ２に基づいて、オン状態とオフ状態とを切り替えられる。駆動回路１５’は、４８Ｖ電源１４から４８Ｖの直流電圧を入力される。 The drive circuit 15 'includes a half bridge circuit having two switching elements Q1, Q2 and two diodes D1, D2. The switching element Q1 and the switching element Q2 are connected in series, and connected between the positive output terminal and the negative output terminal of the 48V power supply 14 to form a bridge structure. The gas solenoid valve 53 (the solenoid thereof) is connected between the connection point between the switching elements Q1 and Q2 and the negative output terminal of the 48V power supply 14. The gas discharge drive signals T1 and T2 output from the control circuit 13 are input to the gate terminals of the switching elements Q1 and Q2, respectively. Diodes D1 and D2 are connected in anti-parallel to switching elements Q1 and Q2, respectively. Each of the switching elements Q1 and Q2 can be switched between an on state and an off state based on the gas release drive signals T1 and T2, respectively. The drive circuit 15 ′ receives a DC voltage of 48 V from a 48 V power supply 14.

図９に示すタイムチャートにおいて、（ａ）は制御回路１３の内部でのガス放出指令を示す。同図（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、制御回路１３が駆動回路１５’に出力するガス放出駆動信号Ｔ１，Ｔ２を示す。同図（ｄ）は、ガス電磁弁５３に印加される電圧の波形を示し、同図（ｅ）は、ガス電磁弁５３に流れる電流の波形を示す。 In the time chart shown in FIG. 9, (a) shows a gas release command inside the control circuit 13. FIGS. 7B and 7C respectively show the gas emission drive signals T1 and T2 output from the control circuit 13 to the drive circuit 15 '. FIG. 4D shows a waveform of a voltage applied to the gas solenoid valve 53, and FIG. 6E shows a waveform of a current flowing through the gas solenoid valve 53.

図９に示すように、時刻ｔ１までは、ガス放出指令がオフであり、ガス放出駆動信号Ｔ１，Ｔ２は出力されない（いずれもオフである）。したがって、駆動回路１５’の各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はいずれもオフ状態であり、ガス電磁弁５３には電圧が印加されず、電流も流れない。よって、ガス電磁弁５３は閉鎖状態であり、溶接トーチ２にシールドガスは供給されない。 As shown in FIG. 9, the gas release command is off until time t1, and the gas release drive signals T1 and T2 are not output (both are off). Therefore, each of the switching elements Q1 and Q2 of the drive circuit 15 'is in the off state, and no voltage is applied to the gas solenoid valve 53 and no current flows. Therefore, the gas solenoid valve 53 is in the closed state, and the shielding gas is not supplied to the welding torch 2.

時刻ｔ１において、ガス放出指令がオンになっている（図９（ａ）参照）。これにより、制御回路１３がガス放出駆動信号Ｔ１，Ｔ２を生成して、駆動回路１５’の各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に出力する。図９（ｃ）に示すように、制御回路１３が生成するガス放出駆動信号Ｔ２は、オフのままの信号である。したがって、駆動回路１５’のスイッチング素子Ｑ２はオフ状態である。図９（ｂ）に示すように、制御回路１３が生成するガス放出駆動信号Ｔ１は、所定の周波数でオンとオフとが切り替わるパルス信号である。ガス放出駆動信号Ｔ１のデューティ比は５０％である。したがって、駆動回路１５’のスイッチング素子Ｑ１は所定の周波数でオン状態とオフ状態とが切り替わる。よって、駆動回路１５’は、スイッチング素子Ｑ１がオン状態でスイッチング素子Ｑ２がオフ状態となって４８Ｖ電源１４から入力される４８Ｖの直流電圧を出力する状態と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフ状態となって電圧を出力しない（出力電圧が「０」Ｖ）状態とで、同じ期間で交互に切り替わる（図２（ｄ）参照）。これにより、駆動回路１５’の出力電圧の平均電圧は２４Ｖになる。つまり、駆動回路１５’は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチングにより、４８Ｖ電源１４から入力される４８Ｖの直流電圧を２４Ｖの直流電圧に降圧して出力する。 At time t1, the gas release command is on (see FIG. 9A). As a result, the control circuit 13 generates the gas release drive signals T1 and T2 and outputs them to the switching elements Q1 and Q2 of the drive circuit 15 '. As shown in FIG. 9C, the gas release drive signal T2 generated by the control circuit 13 is a signal that remains off. Therefore, the switching element Q2 of the drive circuit 15 'is off. As shown in FIG. 9B, the gas release drive signal T1 generated by the control circuit 13 is a pulse signal that switches on and off at a predetermined frequency. The duty ratio of the gas discharge drive signal T1 is 50%. Therefore, the switching element Q1 of the drive circuit 15 'switches between an on state and an off state at a predetermined frequency. Therefore, the drive circuit 15 'switches between a state where the switching element Q1 is turned on and the switching element Q2 is turned off to output a 48V DC voltage input from the 48V power supply 14, and a state where the switching elements Q1 and Q2 are turned off. And the voltage is not output (the output voltage is "0" V), and the voltage is alternately switched in the same period (see FIG. 2D). As a result, the average output voltage of the drive circuit 15 'becomes 24V. In other words, the drive circuit 15 'steps down the 48V DC voltage input from the 48V power supply 14 to a 24V DC voltage and outputs it by switching the switching elements Q1 and Q2.

また、スイッチング素子Ｑ１がオン状態でスイッチング素子Ｑ２がオフ状態の期間、ガス電磁弁５３に流れる電流は徐々に増加する。また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフ状態の期間、ガス電磁弁５３およびダイオードＤ２からなる閉回路を電流が転流し、ガス電磁弁５３に流れる電流は徐々に減少する。これにより、ガス電磁弁５３に流れる電流は、上下動する脈流になる（図２（ｅ）参照）。つまり、時刻ｔ１から時刻ｔ２においては、駆動回路１５’が２４Ｖの直流電圧を出力して、ガス電磁弁５３が通電する状態になる。これにより、ガス電磁弁５３は開放状態になって、溶接トーチ２にシールドガスが供給される。 Further, the current flowing through the gas solenoid valve 53 gradually increases while the switching element Q1 is on and the switching element Q2 is off. Further, while the switching elements Q1 and Q2 are in the OFF state, the current commutates through the closed circuit including the gas solenoid valve 53 and the diode D2, and the current flowing through the gas solenoid valve 53 gradually decreases. As a result, the current flowing through the gas solenoid valve 53 becomes a pulsating flow that moves up and down (see FIG. 2E). That is, from the time t1 to the time t2, the drive circuit 15 'outputs a DC voltage of 24V, and the gas solenoid valve 53 is in a state of being energized. As a result, the gas solenoid valve 53 is opened, and the shielding gas is supplied to the welding torch 2.

本実施形態によると、制御回路１３はガス放出指令がオンの間、駆動回路１５’のスイッチング素子Ｑ２をオフ状態とし、スイッチング素子Ｑ１を所定の周波数でデューティ比を５０％としてオン状態とオフ状態とを切り替える。これにより、駆動回路１５’は、４８Ｖ電源１４から入力される４８Ｖの直流電圧を出力する状態と、直流電圧を出力しない（出力電圧が「０」Ｖ）状態とで、同じ期間で交互に切り替わることで、平均電圧２４Ｖの出力電圧をガス電磁弁５３に出力する。したがって、溶接電源装置１’は、４８Ｖ電源１４および駆動回路１５’を用いて、直流２４Ｖで作動するガス電磁弁５３を駆動することができる。４８Ｖ電源１４および駆動回路１５’は、溶接電源装置１’がもともと備えていた構成である。したがって、溶接電源装置１’は、２４Ｖ電源１２を容量の大きいものに変更したり、あらたに別の２４Ｖ電源を追加したりするなどの構造変更を行うことなく、ガス電磁弁５３を駆動させることができる。 According to the present embodiment, while the gas release command is on, the control circuit 13 sets the switching element Q2 of the drive circuit 15 'to the off state, sets the switching element Q1 to a predetermined frequency and a duty ratio of 50%, and turns the switching element Q1 on and off. And switch. As a result, the drive circuit 15 'switches between a state in which the DC voltage of 48V input from the 48V power supply 14 is output and a state in which the DC voltage is not output (the output voltage is "0" V) in the same period. Thus, an output voltage having an average voltage of 24 V is output to the gas solenoid valve 53. Therefore, the welding power supply device 1 ′ can drive the gas solenoid valve 53 operating at 24 VDC using the 48 V power supply 14 and the drive circuit 15 ′. The 48V power supply 14 and the drive circuit 15 'have a configuration originally included in the welding power supply device 1'. Therefore, the welding power supply device 1 ′ drives the gas solenoid valve 53 without changing the structure of the 24 V power supply 12 to a larger capacity or adding another 24 V power supply. Can be.

図１０は、本発明の第３実施形態に係る溶接システムＡ３の全体構成を示すブロック図である。 FIG. 10 is a block diagram showing the overall configuration of a welding system A3 according to the third embodiment of the present invention.

溶接システムＡ３は、溶接トーチ２が空冷式であり、溶接トーチ２に冷却エアを循環させるための冷却エア供給機構７を備えている点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１（図１参照）と異なる。 The welding system A3 according to the first embodiment is different from the welding system A1 according to the first embodiment in that the welding torch 2 is an air-cooling type and includes a cooling air supply mechanism 7 for circulating cooling air through the welding torch 2 (see FIG. 1). ) And different.

冷却エア供給機構７は、エアーコンプレッサ７１、エア配管７２およびエア電磁弁７３を備える。エアーコンプレッサ７１は、圧縮した空気を冷却エアとして、溶接トーチ２に供給する。エア配管７２は、エアーコンプレッサ７１と溶接トーチ２とを接続し、エアーコンプレッサ７１から溶接トーチ２までの冷却エアの流路になる。本実施形態では、冷却エアが本発明の「流体」に相当する。 The cooling air supply mechanism 7 includes an air compressor 71, an air pipe 72, and an air solenoid valve 73. The air compressor 71 supplies the compressed air to the welding torch 2 as cooling air. The air pipe 72 connects the air compressor 71 and the welding torch 2 and serves as a flow path for cooling air from the air compressor 71 to the welding torch 2. In the present embodiment, the cooling air corresponds to the “fluid” of the present invention.

エア電磁弁７３は、エア配管７２の途中に配置される。エア電磁弁７３は、第１実施形態に係るガス電磁弁５３と同様のものであり、直流２４Ｖで作動し、溶接電源装置１によって開閉駆動される。溶接電源装置１の駆動回路１５がエア電磁弁７３に電圧を印加し、エア電磁弁７３が通電により開放状態になることで、溶接トーチ２に冷却エアが供給される。一方、溶接電源装置１の駆動回路１５がエア電磁弁７３への電圧の印加を停止し、エア電磁弁７３が非通電により閉鎖状態になることで、溶接トーチ２への冷却エアの供給が停止される。なお、溶接トーチ２に冷却エアを供給する期間は限定されない。 The air solenoid valve 73 is arranged in the middle of the air pipe 72. The air solenoid valve 73 is the same as the gas solenoid valve 53 according to the first embodiment, operates at 24 VDC, and is opened and closed by the welding power supply device 1. The drive circuit 15 of the welding power supply device 1 applies a voltage to the air solenoid valve 73, and the air solenoid valve 73 is opened by energization, whereby cooling air is supplied to the welding torch 2. On the other hand, the drive circuit 15 of the welding power supply device 1 stops applying the voltage to the air solenoid valve 73, and the air solenoid valve 73 is closed by non-energization, thereby stopping the supply of the cooling air to the welding torch 2. Is done. The period for supplying the cooling air to the welding torch 2 is not limited.

本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。 In the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

図１１は、本発明の第４実施形態に係る溶接システムＡ４の全体構成を示すブロック図である。 FIG. 11 is a block diagram illustrating an overall configuration of a welding system A4 according to the fourth embodiment of the present invention.

溶接システムＡ４は、溶接トーチ２が水冷式であり、溶接トーチ２に冷却水を循環させるための冷却水供給機構８を備えている点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１（図１参照）と異なる。 The welding system A4 according to the first embodiment is different from the welding system A1 according to the first embodiment in that the welding torch 2 is a water-cooling type and includes a cooling water supply mechanism 8 for circulating cooling water through the welding torch 2 (see FIG. 1). ) And different.

冷却水供給機構８は、冷却水循環装置８１、冷却水配管８２，８３および冷却水電磁弁８４を備える。冷却水配管８２，８３は、冷却水循環装置８１と溶接トーチ２とを接続し、冷却水の流路になる。冷却水配管８２は、冷却水循環装置８１から溶接トーチ２に冷却水を送る送水側の配管である。冷却水配管８３は、溶接トーチ２から冷却水循環装置８１に冷却水を送る復水側の配管である。冷却水配管８２によって供給された冷却水は、溶接トーチ２の本体内部を流れて熱を吸収して、冷却水配管８３によって冷却水循環装置８１に戻される。本実施形態では、冷却水が本発明の「流体」に相当する。 The cooling water supply mechanism 8 includes a cooling water circulation device 81, cooling water pipes 82 and 83, and a cooling water solenoid valve 84. The cooling water pipes 82 and 83 connect the cooling water circulation device 81 and the welding torch 2 and serve as a flow path of the cooling water. The cooling water pipe 82 is a pipe on the water supply side that sends cooling water from the cooling water circulation device 81 to the welding torch 2. The cooling water pipe 83 is a pipe on the condensing side that sends cooling water from the welding torch 2 to the cooling water circulation device 81. The cooling water supplied by the cooling water pipe 82 flows inside the main body of the welding torch 2 to absorb heat, and is returned to the cooling water circulation device 81 by the cooling water pipe 83. In the present embodiment, the cooling water corresponds to the “fluid” of the present invention.

冷却水循環装置８１は、溶接トーチ２を冷却するための冷却水を循環させる。冷却水循環装置８１は、冷却水配管８３を介して溶接トーチ２から送られる冷却水を、図示しないラジエータで放熱させることで冷却する。また、冷却された冷却水を、図示しない循環ポンプによって、冷却水配管８２を介して溶接トーチ２に供給する。 The cooling water circulating device 81 circulates cooling water for cooling the welding torch 2. The cooling water circulating device 81 cools the cooling water sent from the welding torch 2 through the cooling water pipe 83 by radiating heat with a radiator (not shown). The cooled cooling water is supplied to the welding torch 2 via a cooling water pipe 82 by a circulating pump (not shown).

冷却水電磁弁８４は、冷却水配管８２の途中に配置される。冷却水電磁弁８４は、第１実施形態に係るガス電磁弁５３と同様のものであり、直流２４Ｖで作動し、溶接電源装置１によって開閉駆動される。溶接電源装置１の駆動回路１５が冷却水電磁弁８４に電圧を印加し、冷却水電磁弁８４が通電により開放状態になることで、溶接トーチ２に冷却水が供給される。一方、溶接電源装置１の駆動回路１５が冷却水電磁弁８４への電圧の印加を停止し、冷却水電磁弁８４が非通電により閉鎖状態になることで、溶接トーチ２への冷却水の供給が停止される。なお、冷却水電磁弁８４は、冷却水配管８３の途中に配置されてもよい。また、溶接トーチ２に冷却水を供給する期間は限定されない。 The cooling water solenoid valve 84 is arranged in the cooling water pipe 82. The cooling water solenoid valve 84 is the same as the gas solenoid valve 53 according to the first embodiment, operates at 24 V DC, and is opened and closed by the welding power supply device 1. The drive circuit 15 of the welding power supply device 1 applies a voltage to the cooling water solenoid valve 84, and the cooling water solenoid valve 84 is opened by energization, whereby cooling water is supplied to the welding torch 2. On the other hand, the drive circuit 15 of the welding power supply device 1 stops applying the voltage to the cooling water solenoid valve 84, and the cooling water solenoid valve 84 is closed by non-energization, thereby supplying the cooling water to the welding torch 2. Is stopped. Note that the cooling water solenoid valve 84 may be arranged in the cooling water pipe 83. Further, the period for supplying the cooling water to the welding torch 2 is not limited.

なお、上記第１〜第４実施形態では、溶接電源装置１（１’）をＴＩＧ溶接システムに用いた場合について説明したが、これに限られない。本発明に係る電源装置は、その他のロボット溶接システムにも用いることができる。また、本発明に係る電源装置は、ロボット溶接システム以外の全自動溶接システムや半自動溶接システムにも用いることができる。 In the first to fourth embodiments, the case where the welding power supply device 1 (1 ') is used in the TIG welding system has been described, but the present invention is not limited to this. The power supply device according to the present invention can be used for other robot welding systems. Further, the power supply device according to the present invention can be used for a fully automatic welding system and a semi-automatic welding system other than the robot welding system.

また、上記第１〜第４実施形態においては、本発明に係る電源装置を溶接システムに用いた場合について説明したが、これに限られない。本発明に係る電源装置は、例えば、トーチの先端に発生させたアークによって被加工物Ｗを切断するアーク切断システムや、被加工物Ｗに溝彫りを行うアークガウジングシステムなどにも用いることができる。また、本発明に係る電源装置は、アークによる熱加工に限定されず、ガス溶接や抵抗溶接などの加工を行う加工システムにも用いることができる。 In the first to fourth embodiments, the case where the power supply device according to the present invention is used in a welding system has been described, but the present invention is not limited to this. The power supply device according to the present invention can also be used for, for example, an arc cutting system that cuts a workpiece W by an arc generated at the tip of a torch, an arc gouging system that grooves a workpiece W, and the like. . Further, the power supply device according to the present invention is not limited to thermal processing by arc, and can be used for a processing system for performing processing such as gas welding or resistance welding.

本発明に係る電源装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る電源装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The power supply device according to the present invention is not limited to the embodiment described above. The specific configuration of each part of the power supply device according to the present invention can be variously changed in design.

Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４：溶接システム（加工システム）
１，１’ ：溶接電源装置（電源装置）
１１：溶接用電源（第１電源）
１１１：整流回路
１１２：インバータ回路
１１３：トランス
１１４：整流回路
１２：２４Ｖ電源
１３：制御回路
１４：４８Ｖ電源（第２電源）
１５，１５’：駆動回路
Ｑ１〜Ｑ４：スイッチング素子
Ｄ１〜Ｄ４：ダイオード
ａ，ｂ：出力端子
２：溶接トーチ（加工用トーチ）
３：ロボット本体
４：ロボット制御装置
５：ガス供給機構
５１：ガスボンベ
５２：ガス配管
５３：ガス電磁弁
６１，６２：パワーケーブル
７：冷却エア供給機構
７１：エアーコンプレッサ
７２：エア配管
７３：エア電磁弁
８：冷却水供給機構
８１：冷却水循環装置
８２，８３：冷却水配管
８４：冷却水電磁弁
Ｂ：電力系統
Ｗ：被加工物 A1, A2, A3, A4: Welding system (processing system)
1,1 ': welding power supply (power supply)
11: Power supply for welding (first power supply)
111: Rectifier circuit 112: Inverter circuit 113: Transformer 114: Rectifier circuit 12: 24V power supply 13: Control circuit 14: 48V power supply (second power supply)
15, 15 ': drive circuits Q1 to Q4: switching elements D1 to D4: diodes a, b: output terminal 2: welding torch (processing torch)
3: Robot body 4: Robot controller 5: Gas supply mechanism 51: Gas cylinder 52: Gas pipe 53: Gas solenoid valves 61, 62: Power cable 7: Cooling air supply mechanism 71: Air compressor 72: Air pipe 73: Air electromagnetic Valve 8: Cooling water supply mechanism 81: Cooling water circulation devices 82, 83: Cooling water piping 84: Cooling water solenoid valve B: Power system W: Workpiece

Claims

A first power supply for supplying processing power to the processing torch;
A drive circuit that drives an electromagnetic valve disposed on a pipe that supplies a fluid to the processing torch,
A second power supply for supplying power to the drive circuit;
A control circuit for controlling the drive circuit;
With
The driving circuit includes:
A bridge circuit having a switching element,
By controlling the output of the DC voltage supplied from the second power supply by switching the switching element, the average voltage of the output voltage is reduced.
A power supply device, characterized in that:

The bridge circuit includes a first arm in which a first positive switching element and a first negative switching element are connected in series, and a second arm in which a second positive switching element and a second negative switching element are connected in series. Are connected in parallel with each other,
The control circuit turns off the first positive-side switching element, turns on the first negative-side switching element, and switches the second positive-side switching element at a predetermined frequency, thereby causing the electromagnetic valve to operate. Let open,
The power supply device according to claim 1.

The bridge circuit includes a diode connected in anti-parallel to the second positive switching element,
The control circuit turns off the second negative switching element when the electromagnetic valve is opened,
The power supply device according to claim 2.

The output voltage of the second power supply is 48V,
The control circuit switches the switching element at a duty ratio of 50%.
The power supply device according to claim 1.

The control circuit, during the first predetermined time when the solenoid valve is opened from the closed state, the duty ratio of the switching of the switching element, to reduce the duty ratio after that,
The power supply device according to claim 1.

A power supply device according to any one of claims 1 to 5,
The processing torch,
The solenoid valve;
A processing system comprising: