JP2573123B2 - 溶接機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧変動範囲が一部重
複する高電圧の交流電源，低電圧の交流電源で使用され
る溶接機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アーク溶接機等の溶接機は、使用
地域等により商用電源等の入力電源（交流電源）が高電
圧電源，低電圧電源のいずれかになる場合、過電圧，電
圧不足による不都合を防止するため、入力電源の高電
圧，低電圧により、溶接電源を形成するインバータ電源
等の主回路部の接続或いは動作を切換えるだけでなく、
冷却ファンやワイヤ送給モータ等の付帯設備への給電電
圧も切換える必要がある。

【０００３】そして、これらの切換えを自動的に行うに
は入力電源の高電圧，低電圧を正確に判別する必要があ
り、そのため、両電圧は電圧変動が生じても重複しない
ようにかなり離れた電圧であることを要する。

【０００４】しかし、この種溶接機が使用される地域に
よっては、前記の高電圧，低電圧が例えば５７５Ｖ，４
６０Ｖと接近し、しかも、それぞれの電圧変動が共に１
２％あり、高電圧側の電圧変動範囲の最低電圧が（５７
５Ｖ×０．８８＝）５０６Ｖ，低電圧側の電圧変動範囲
の最高電圧が（４６０×１．１２＝）５１５Ｖになり、
高電圧と低電圧の電圧範囲が一部重複することがある。

【０００５】そして、このような一部重複する高電圧，
低電圧の２種の交流電源のいずれかで使用する場合は、
従来、高電圧仕用の溶接機と低電圧仕用の溶接機とを用
意し、入力電源の電圧に応じて使用する溶接機を変えて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のように電圧
範囲が一部重複する高電圧，低電圧の交流電源に対し、
それぞれの専用の溶接機を用意することは極めて不経済
である。

【０００７】そして、主回路部がインバータ電源等の場
合は、入力電源又は出力の溶接電源の電圧変動に追従し
て制御周波数を変えたりすることにより、比較的容易に
入力電源の高電圧，低電圧に応じた切換えが行えるが、
付帯設備への給電を切換えることは容易でなく、この切
換えが行えるものは発明されていない。

【０００８】本発明は、とくに給電される交流電源が一
部重複する高電圧，低電圧のいずれであっても、自動的
な切換えにより付帯設備過電圧，電圧不足による弊害を
防止して給電できる溶接機を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の溶接機においては、電圧変動範囲が一部
重複する高電圧の交流電源と低電圧の交流電源とが択一
的に給電される入力開閉器と、この開閉器を介した交流
電源が給電され溶接電源を形成する主回路部と、入力開
閉器を介した交流電源が１次側に給電され，２次側出力
を冷却ファン，モータ等の付帯設備に給電する補助トラ
ンスと、入力開閉器と補助トランスの１次側との間に設
けられ補助トランスの受電端子を高電圧端子，低電圧端
子に択一的に切換える接続切換回路と、しきい値が高電
圧の交流電源と低電圧の交流電源の電圧重複範囲に相当
する２次側出力の電圧範囲の中間値に設定され，入力開
閉器が投入される起動時の２次側出力の電圧のしきい値
以上，未満により受電端子を高電圧端子，低電圧端子に
択一的に決定して前記接続切換回路の切換えを制御する
電圧決定部と、この決定部の決定後の２次側出力の電圧
の所定値以上の高電圧変動，低電圧変動により入力開閉
器の開放，前記主回路部の出力停止に制御する保護部と
を備える。

【００１０】

【作用】前記のように構成された本発明の溶接機の場
合、入力開閉器が投入されて起動されると、この開閉器
を介した交流電源が接続切換回路から補助トランスの１
次側に供給され、このトランスの２次側出力の電圧が電
圧決定部によりしきい値と比較される。

【００１１】そして、２次側出力の電圧がしきい値以上
になるのは、通常、交流電源が高電圧電源の場合である
ため、電圧決定部により接続切換回路を介して補助トラ
ンスの受電端子を高電圧端子に設定する。

【００１２】また、２次側出力の電圧がしきい値未満に
なるのは、通常、交流電源が低電圧電源の場合であるた
め、電圧決定部により接続切換回路を介して補助トラン
スの受電端子を低電圧端子に設定する。

【００１３】この電圧決定部の設定に基づく補助トラン
スの１次側の自動的なタップ切換えにより、多くの場合
は、付帯設備の給電電圧が交流電源の高電圧，低電圧に
よらずほぼ一定に保たれ、付帯設備の給電の過電圧，電
圧不足が防止される。

【００１４】さらに、起動時に高電圧の交流電源，低電
圧の交流電源が何らかの原因でしきい値に相当する重複
範囲の中間値より低電圧，高電圧それぞれになり、その
後所定値以上の高電圧変動，低電圧変動が生じて前記中
間値より高電圧，低電圧それぞれの電圧状態に戻り、電
圧決定部に基づく受電端子の決定が交流電源の電圧に適
合しなくなると、保護部が動作する。

【００１５】そして、この保護部の動作により、高電圧
変動が生じたときは過電圧から付帯設備を保護するよう
に入力開閉器が開放されて給電が停止し、低電圧変動が
生じたときは主回路部の出力を停止して付帯設備の電圧
不足に伴なう出力不足等の弊害が防止される。そして、
保護部の動作後に入力開閉器を再投入すると、再び電圧
決定部による補助トランスの１次側のタップ切換えが行
われる。

【００１６】したがって、電圧決定部による起動時のタ
ップ切換えと、この切換え後の保護部による給電停止又
は主回路部の出力停止とにより、電圧範囲の一部が重複
する高電圧の交流電源，低電圧の交流電源のいずれの給
電時にも、過電圧，電圧不足による弊害を防止して付帯
設備が給電駆動される。

【００１７】

【実施例】１実施例につき、図１及び図２を参照して説
明する。 （構成）図１は交流電源を３相電源としたときのアーク
溶接機の電源部の全体構成を示し、同図において、１ａ
〜１ｃは受電用の３相の電源端子、２は３相遮断器構成
の入力開閉器であり、電源端子１ａ〜１ｃに接続された
３相接点２ａ〜２ｃを有する。３はインバータ構成の主
回路部であり、入力整流器４，半導体ブリッジ構成のイ
ンバータ回路５，出力トランス６及び出力整流器７から
なる。８ｐ，８ｎは直流の溶接電源を出力する正，負の
出力端子である。

【００１８】９は補助トランスであり、１次側の巻線１
０の一端１１ａが接点２ｂを介して電源端子１ｂに接続
されている。１２は開閉器２と巻線１０との間に設けら
れた接続切換回路であり、接点２ａと巻線１０の高電圧
端子，低電圧端子としての他端１１ｂ，中間タップ１１
ｃとの間に常閉の接点１２ａ，常開の接点１２ｂを設け
て形成されている。

【００１９】１３はインバータ回路５の駆動を制御する
インバータ制御回路であり、補助トランス９の２次側の
第１巻線１４から給電される。１５は電圧決定部，保護
部を形成する給電制御回路であり、トランス９の２次側
の第２巻線１６から給電される。１７はインバータ回路
５の冷却ファンであり、トランス９の２次側の第３巻線
１８から給電される。

【００２０】１９は開閉器２の引外し用のリレーコイ
ル、２０は接点１２ａ，１２ｂの開閉制御用のリレーコ
イル、２１は溶接機のワイヤ送給モータであり、トラン
ス９の２次側の第４巻線２２により給電される。なお、
ファン１７，モータ２１が溶接機の付帯設備を形成す
る。

【００２１】また、給電制御回路１５は図２に示すよう
に構成され、同図において、２３〜２６は整流器を形成
するダイオード、２７，２８は平滑用のコンデンサ、２
９はリレー構成の電圧決定部であり、抵抗３０，ツェナ
ダイオード３１，可変抵抗３２が形成する高電圧検出回
路と、抵抗３３，コンデンサ３４が形成する小時定数の
平滑回路と、抵抗３５，サイリスタ３６，ダイオード３
７，抵抗３８が形成する切換ロック回路と、抵抗３９，
ツェナダイオード４０，可変抵抗４１が形成する低電圧
検出回路と、抵抗３９とともに時定数回路を形成するコ
ンデンサ４２と、リレーコイル４３及び接点４４，４５
が形成する接続切換リレーと、リレーコイル４３の駆動
用のトランジスタ４６と、トランジスタ保護用のダイオ
ード４７とを有する。

【００２２】４８は保護部であり、ツェナダイオード４
９，抵抗５０，５１，トランジスタ５２，過電圧リレー
５３及びその接点５４が形成する過電圧保護回路と、基
準電源５５，比較器５６，不足電圧リレー５７，増幅器
５８及び抵抗５９〜６５，コンデンサ６６からなる電圧
不足保護回路とを有する。

【００２３】（動作）まず、電源端子１ａ〜１ｃの３相
交流電源は、使用地域等により例えば５７５Ｖの高電圧
電源又は４６０Ｖの低電圧電源になり、しかも、両電源
の電圧範囲が接近し、高電圧電源の低電圧側と低電圧電
源の高電圧側とは一部重複する。

【００２４】そして、開閉器２が投入されると、電源端
子１ａ〜１ｃの交流電源が開閉器２を介して主回路部３
及びトランス１０の１次側に給電される。

【００２５】このとき、主回路部３においては、交流電
源が整流器４により整流された後、制御回路１３の制御
に基づくインバータ５の高周波スイッチングにより高周
波交流に変換され、この交流が出力トランス６を介して
整流器７に供給され、この整流器７の直流出力が溶接電
源として出力端子８ｐ，８ｎから出力される。

【００２６】また、開閉器２が投入される起動時は、リ
レーコイル２０が通電されず、接続切換回路１２の接点
１２ａが閉（オン），接点１２ｂが開（オフ）に初期設
定され、巻線１０の受電端子が高電圧に対応した他端１
１ｂになり、開閉器２を介した交流電源が１次巻線１０
の一端１１ａ，他端１１ｂ間に印加される。

【００２７】そして、巻線１０との巻数比に応じた２次
巻線出力が２次側の各巻線１４，１６，１８，２２に発
生し、巻線１４，１６の出力は制御回路１３，１５に供
給され、巻線１８，２２の出力はファン１７，モータ２
１等に給電される。

【００２８】この給電に基づき、制御回路１３は巻線１
４の電圧に応じてインバータ５のスイッチング動作を調
整し、インバータ５の高周波交流を常に一定値（定格
値）に制御する。つぎに、制御回路１５は巻線１６の一
端１６ａ，タップ１６ｂ，他端１６ｃの出力をダイオー
ド２３〜２６により整流した後、コンデンサ２７，２８
により平滑し、タップ１６ｂを基準電位点とする２電源
を形成する。

【００２９】また、抵抗３０，ツェナダイオード３１，
可変抵抗３２の直列回路は、交流電源の電圧重複範囲に
相当する巻線１６の出力電圧範囲の中間値を、電源投入
時の電圧決定のしきい値としての高電圧判定値とし、巻
線１６の出力電圧が高電圧判定値以上になるときのコン
デンサ２７の平滑出力によりツェナダイオード３１がオ
ンするように設定される。

【００３０】そして、交流電源が前記高電圧判定値以上
の通常電圧範囲の高電圧電源の場合、開閉器２の投入に
よりツェナダイオード３１がオンし、このダイオード３
１，抵抗３３を介した電流によりコンデンサ３４が充電
される。

【００３１】また、抵抗３９，ツェナダイオード４０，
可変抵抗４１の直列回路は、前記高電圧判定値より低い
低電圧判定値を設定する。そして、ツェナダイオード３
１がオンするときは、ツェナダイオード４０もオンし、
このダイオード４０を介した電流によりコンデンサ４２
が充電される。

【００３２】ところで、抵抗３０，３３，コンデンサ３
４が形成する平滑回路（積分回路）の時定数は抵抗３
９，コンデンサ４２が形成する平滑回路（積分回路）の
時定数より十分に小さく、コンデンサ３４が先に充電さ
れる。

【００３３】そして、この充電によりサイリスタ３６の
ゲート電圧が直ちにオン電圧に達し、コンデンサ４２の
充電電圧がトランジスタ４６のオン電圧に達する前にサ
イリスタ３６がオンする。このサイリスタ３６のオンに
より、抵抗３８，ダイオード３７，サイリスタ３６の放
電路が形成され、コンデンサ４２の充電が阻止されてト
ランジスタ４６がオフに保持される。

【００３４】そして、トランジスタ４６がオフしてリレ
ーコイル４３が非通電に保たれるため、接点４４，４５
がオフし、リレーコイル２０が非通電に保持されて接続
切換回路１２は初期設定の状態に維持される。

【００３５】一方、開閉器２の投入時の交流電源が前記
高電圧判定値未満の通常電圧範囲の低電圧電源であれ
ば、巻線１６の一端１６ａとタップ１６ｂとの間の正電
源の電圧が前記高電圧判定値より低く、ツェナダイオー
ド３１はオフするが、前記低電圧判定値より高く、ツェ
ナダイオード４０はオンする。そして、ツェナダイオー
ド３１のオフによりサイリスタ３６はオフし、ツェナダ
イオード４０を介した電流によりコンデンサ４２が充電
されてトランジスタ４６がオンする。

【００３６】このトランジスタ４６のオンによりリレー
コイル４３が通電駆動されて接点４４，４５がオンし、
接点４４のオンによりリレーコイル４３の通電路が自己
保持され、接点４５のオンによりリレーコイル２０が通
電される。そして、この通電により接点切換回路１２は
接点１２ａがオン，接点１２ｂがオフに反転して切換わ
り、トランス９の受電端子が他端１１ｂの高電圧端子か
らタップ１１ｃの低電圧端子に切換わる。

【００３７】このとき、トランス９の１次側の巻線１０
の巻数が減少し、各巻線１４，１６，１８，２２の出力
電圧が高電圧時と同じになるように上昇補正される。し
たがって、開閉器２の投入時の交流電源の電圧のしきい
値以上，未満に基づき、接続切換回路１２を介してトラ
ンス９の１次側の巻線１０の受電端子が高電圧端子，低
電圧端子に自動的に切換わる。

【００３８】そして、交流電源が電圧判別のしきい値以
上の通常電圧範囲の高電圧電源，しきい値未満の通常電
圧範囲の低電圧電源であれば、巻線１０の受電端子の切
換えにより各巻線１４，１６，１８，２２の出力電圧が
常にそれぞれの規定電圧に保持され、ファン１７，モー
タ２１等の付帯設備が過不足のない電源で安定に駆動さ
れる。

【００３９】つぎに、交流電源が高電圧電源ではある
が、その電圧が開閉器２の投入時に前記高電圧判定値よ
り低電圧に低下している場合は、まず、投入時の電圧判
別により巻線１０の受電端子はタップ１１ｃが形成する
低電圧端子に切換わる。

【００４０】そして、この切換わり後に交流電源が所定
値以上電圧上昇し、高電圧判定値以上の通常電圧範囲の
高電圧電源に戻っても、自己保持動作でリレーコイル４
３の通電が継続され、巻線１０の受電端子は低電圧端子
に保持される。

【００４１】このとき、２次側の各巻線１４，１６，１
８，２２の出力電圧が過電圧になり、巻線１６の過電圧
によりコンデンサ２７の平滑出力が保護部４８のツェナ
ダイオード４９，抵抗５０，５１により設定される過電
圧基準値より大きくなり、ツェナダイオード４９がオン
してトランジスタ５２がオンし、このオンにより過電圧
リレー５３が動作し、その接点５４が開放される。そし
て、この開放によりリレーコイル１９が非通電になり、
開閉器２が釈放されて入力電源が遮断される。

【００４２】この遮断によりファン１７，モータ２１等
の付帯設備は、入力電源の電圧と接続切換回路１２の切
換えとの不適合に伴う過電圧から防止される。そして、
開閉器２を再投入すると、このとき、入力電源の電圧が
重複範囲のしきい値以上の高電圧に戻っているため、接
続切換回路１２により巻線１０の受電端子が初期設定の
高電圧端子に保持され、正常な給電状態になる。

【００４３】つぎに、入力電源が低電圧電源ではある
が、その電圧が開閉器２の投入時に前記高電圧判定値以
上の高電圧に上昇している場合は、まず、投入時の電圧
判別により巻線１０の受電端子は他端１１ｃが形成する
高電圧端子に保持される。

【００４４】そして、投入後に入力電源が所定値以上電
圧低下し、高電圧判定値未満の通常電圧範囲の低電圧電
源に戻っても、サイリスタ３６がオンしてリレーコイル
４３は非通電に保たれ、巻線１０の受電端子が高電圧端
子に保持される。

【００４５】このとき、２次側の各巻線１４，１６，１
８，２２の出力電圧が不足し、巻線１６の電圧低下によ
りコンデンサ２９の平滑出力を分圧した抵抗６１，６２
の接続点Ｂの検出電圧が基準電源５５を分圧した抵抗５
９，６０の接続点Ａの電圧不足基準値より低下し、比較
器５６の出力がハイレベルになる。

【００４６】そして、このハイレベルにより不足電圧リ
レー５７が動作し、このリレー５７の出力により抵抗６
５を介してコンデンサが充電され、この充電の終了によ
り増幅器５８の出力がハイレベルの停止指令に反転す
る。

【００４７】この停止指令が制御回路１３に供給され、
この供給により制御回路１３がインバータ回路５を停止
制御し、この停止制御により主回路部３の出力が停止さ
れる。

【００４８】そして、インバータ回路５の動作が停止し
た後、開閉器２を開放して再投入すれば、このとき、交
流電源の電圧が高電圧判定値より低い電圧に戻っている
ため、接続切換回路１２により巻線１０の受電端子が低
電圧端子に切換えられ、正常な給電状態に戻る。

【００４９】したがって、交流電源が電圧範囲の一部が
重複する高電圧電源，低電圧電源のいずれであっても、
過電圧，電圧不足による弊害の発生を防止して冷却ファ
ン１７，モータ２１等の付帯設備に給電が行える。

【００５０】そして、各部の構成等は実施例に限定され
るものでなく、例えば、接続切換回路１２の切換等にリ
レーの代わりに半導体スイッチを用いてもよい。また、
入力電源は単相電源であってもよい。そして、種々の溶
接機に適用できるのは勿論である。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。入力開閉器
２が投入される起動時に、電圧決定部２９により補助ト
ランス９の２次側出力の電圧のしきい値以上，未満から
交流電源を高電圧電源，低電圧電源に決定し、この決定
に基づく接続切換回路１２のタップ切換えによりトラン
ス９の１次側の受電端子を高電圧端子，低電圧端子に択
一的に切換え、しかも、その後交流電源の電圧が変動し
て交流電源の電圧に対して受電端子の決定が適合しなく
なると、保護部４８により開閉器２の開放又は主回路部
３の出力停止に制御したため、交流電源が一部重複する
高電圧，低電圧のいずれであっても自動的な切換えによ
り付帯設備に過電圧，電圧不足の弊害を防止して給電す
ることができ、一部重複する高電圧，低電圧のいずれで
も使用可能な溶接機を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶接機の１実施例のブロック結線図で
ある。

【図２】図１の一部の詳細な結線図である。

【符号の説明】

２ 入力開閉器 ３ 主回路部 ９ 補助トランス １２ 接続切換回路 １７ 冷却ファン ２１ モータ ２９ 電圧決定部 ４８ 保護部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 哲朗 大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株 式会社三社電機製作所内 (72)発明者 檀上 謙三 大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株 式会社三社電機製作所内 (72)発明者 青山 雅洋 大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株 式会社三社電機製作所内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧変動範囲が一部重複する高電圧の交
   流電源と低電圧の交流電源とが択一的に給電される入力
   開閉器と、 前記入力開閉器を介した交流電源が給電され溶接電源を
   形成する主回路部と、 前記入力開閉器を介した交流電源が１次側に給電され，
   ２次側出力を冷却ファン，モータ等の付帯設備に給電す
   る補助トランスと、 前記入力開閉器と前記補助トランスの１次側との間に設
   けられ前記補助トランスの受電端子を高電圧端子，低電
   圧端子に択一的に切換える接続切換回路と、 しきい値が前記高電圧の交流電源と前記低電圧の交流電
   源の電圧重複範囲に相当する前記２次側出力の電圧範囲
   の中間値に設定され，前記入力開閉器が投入される起動
   時の前記２次側出力の電圧の前記しきい値以上，未満に
   より前記受電端子を前記高電圧端子，前記低電圧端子に
   択一的に決定して前記接続切換回路の切換えを制御する
   電圧決定部と、 前記電圧決定部の決定後の前記２次側出力の電圧の所定
   値以上の高電圧変動，低電圧変動により前記入力開閉器
   の開放，前記主回路部の出力停止に制御する保護部とを
   備えたことを特徴とする溶接機。