JP3881416B2 - Arc machining power supply - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はアーク溶接やアーク切断、プラズマアーク切断等のアーク加工に用いる電源装置の改良に関し、特に電力設備の貧弱な場所においても十分な出力を得ることができるようにした装置を提案したものである。
【0002】
【従来の技術】
一般にアーク溶接やプラズマアーク切断等に用いるアーク加工用電源装置は、商用交流電源を変圧器にて適宜変圧するとともに目的のアーク加工に適した特性、例えば定電流特性,垂下特性など、になるように半導体素子を用いて出力制御するものが用いられている。また近年では交流電源を一旦整流して直流とし、この直流を半導体スイッチング素子を用いたインバータ回路で数10kHz の交流に変換した後に高周波変圧器にてアーク加工に適した電圧に変換した後に再度整流して直流として被加工物に供給する方式のものも実用化されている。
【0003】
しかし、上記のようなアーク加工用電源装置においては、いずれも商用交流電源からの供給電力を加工するものであるので、その電源容量として、数KVA 以上の容量が必要である。このために小規模の建築現場や補修工事等の電源設備が完備されていないところでは、充分に能力が発揮できず、溶接欠陥を生じてしまうことがあった。また電源設備が全くないところではエンジン発電機を利用したエンジンウエルダーを用いることになるが、そのような場所では、当然他の工具等のためにも電力が必要であり、溶接や切断のためだけに大型の発電機を余分に用意することは極めて不経済であった。
【0004】
一方、これに対処すべく、電灯用の単相100V電源から電力を得るアーク溶接機もあるが、これらの電源は1回線が15Aまでが許容範囲であり、極めて小容量の加工が行なえるにすぎず、その適用範囲は極く限られたものであった。
【0005】
そこで、上記のような問題点を解決するものとして、交流電源を整流して直流とし、この直流出力で大容量のコンデンサを充電するとともにこの直流出力と充電されたコンデンサとを並列にして、総合出力を電流制御器を通してアーク溶接負荷に導く、図7の方式のものが提案されている。(特開平6−238443号)
【0006】
同図において、101は交流電源であり、通常商用交流電源、例えばAC100Vの電灯用電源である。102は電源回路であり、例えば交流電源を整流して直流とした後にインバータ回路で高周波交流とし、変圧器にて適宜電圧変換した後に再度整流して直流出力を得るものが利用される。103は電源回路102の直流出力端子に接続されたコンデンサであり、数10Fないし数1000F程度の大容量のコンデンサが用いられる。104は出力電流制限素子であり、トランジスタなどの半導体素子によって構成され、出力電流を所定値に制限する。105は電極および被溶接物からなる溶接負荷である。
【0007】
同図の装置においては、交流電源101からの電力は電源回路102にて整流されて所定の電圧の直流となり、大容量コンデンサ103を充電するとともに出力電流制限素子104にて電流制限されて溶接負荷105に供給される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記図7の方式のものにおいては、交流電源101からの供給電力を整流して溶接負荷に供給する直流電力を得る電源回路102の出力は同時にコンデンサ103を充電しているので、アーク溶接負荷105へは電源回路102の出力とこれに並列に接続されたコンデンサ103とから電力が供給されることになる。また、出力電流はコンデンサ103より出力端子側に接続された出力電流制限素子104によって制御されている。それ故、コンデンサ103はその端子電圧が電源回路102の出力電圧よりも高い間のみ放電可能であり、これより低くなると残余の蓄積電荷は放出できず、逆に電源回路から電力の供給をうけることになる。
【0009】
いま、仮に無負荷時,非溶接時の電源回路102の出力電圧と溶接時の出力電圧とが同じであれば、コンデンサ103は全くその効果を発揮することはなく、単に電源回路103の出力波形の平滑手段のためのコンデンサとしての機能を有するのみである。また、非溶接時に、コンデンサ103が溶接時の電源回路よりも高く充電されていたとしても、出力に寄与できるのは、非溶接時の充電電圧と溶接時の電源回路の出力電圧との差の電圧に相当する電圧のみであり、放電が進行して、コンデンサ103の端子電圧が溶接時の電源回路102の出力電圧よりも低くなると放電は停止し、電力は専ら電源回路102からのみ供給されることになる。このために、コンデンサ103に充電された電荷はその極く一部分のみが利用されるにすぎず、大容量のコンデンサを設けた効果がほとんど発揮できないものであった。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、交流電源から供給される電力をアーク加工に適した電力に変換する第1の電力変換手段と、前記交流電源から供給される電力を非加工時に整流して電力蓄積手段に蓄積する第2の電力変換手段と、前記電力蓄積手段に蓄積された電力をアーク加工に適した電力に変換する第3の電力変換手段とを備え、前記第1の電力変換手段の出力と前記第3の電力変換手段の出力とを重畳して被加工物に供給するようにしたアーク加工用電源装置を提案したものである。
【0011】
さらに第1および第2のの電力変換手段は、入力電力,出力電力,または入力電流のうちのいずれか1つ以上を所定の制限値以下に制限する変換手段とすることによって電力容量に制限のある交流電源でも安全に使用できるようにした装置を提案したものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1に本発明のアーク加工装置の実施の形態を接続図にて示す。同図において、1は交流電源であり、例えば電灯線用AC100V電源から供給される。2は第1の電力変換手段であり、アーク加工指令により起動して、交流電源1から供給される電力をアーク加工に適した電力に変換するものである。3は第2の電力変換回路であり、交流電源1の出力を電力蓄積手段4を充電するのに適した直流電圧に変換するものである。4は電力蓄積手段であり、例えば数10Fないし1000F程度で急速充・放電が可能な電気2重層コンデンサと呼ばれる巨大容量のコンデンサや蓄電池を用いることができる。5は電力蓄積手段4に蓄積された電力をアーク加工時にアーク加工に適した特性の出力に変換する第3の電力変換手段であり、6は第1の電力変換手段2の出力と第3の電力変換手段5の出力とを相互に重畳して出力する出力重畳手段であり、図中に略記したように、それぞれの出力をダイオードで並列に接続したり、これらを直列に接続して総合出力を得る回路である。7はアーク加工負荷であり、電極7aと被加工物7bを有する。11は起動指令スイッチであり、アーク加工中継続してハイレベル信号を出力する。12は起動指令スイッチ11の出力信号を反転し、非加工時に起動信号を第2の電力変換手段に供給するインバータゲート、13は出力電流のリップルを低減するとともに出力電流の変化にアーク加工に適した時定数をもたせるための直流リアクトルである。
【0013】
なお、出力重畳手段6は第1の電力変換手段2および第3の電力変換手段5が充分な逆耐圧を有するときは単に第1の電力変換手段2および第3の電力変換手段5の出力を並列または直列に接続するだけでよいので省略できる。
【0014】
図1の装置において、第1および第2の電力変換手段2,3は交流電源1からの電力をアーク加工および電力蓄積手段4を充電するのに適した電力に変換するものであればよく、例えば図中に略記するように変圧器2a,3aとこの変圧器の出力を整流して所定の電流に調整するサイリスタなどを用いた制御整流回路のような公知の回路を利用することができる。また第3の電力変換手段5は電力蓄積手段4の直流出力をチョッパ制御等によって所定の出力に変換するものであればよい。
【0015】
図1の装置において、開閉器Sを閉じると交流電源1の出力は第1の電力変換手段2および第2の電力変換手段3に供給されるが、このうち第1の電力変換手段は起動指令スイッチ11が閉路されるまでは停止している。一方、第2の電力変換手段3は、起動指令スイッチ11が閉路されるまでは、この起動指令スイッチ11の出力をインバータゲート12で反転したハイレベル信号が供給されているために電力の変換を開始し、入力電圧を変圧器3aおよび制御整流回路3bによって所定の直流電圧に変換して電力蓄積手段4に出力する。
【0016】
アーク加工に際して、起動指令スイッチ11を閉路すると、インバータゲート12はこの起動指令スイッチ11からのハイレベル信号を反転してローレベルとして第2の電力変換手段3に供給するので第2の電力変換手段3は動作を停止し、電力蓄積手段4に対する充電を停止する。
【0017】
同時に起動指令スイッチ11のハイレベル信号は第1の電力変換手段2および第3の電力変換手段5に供給されてこれを起動し、第1の電力変換手段2は交流電源1から供給される電力をアーク加工に適した電力に変換して出力し、第3の電力変換手段5は電力蓄積手段4の蓄積電力をアーク加工に適した電力に変換して出力する。第1および第3の電力変換手段の出力は電力重畳手段6にて重畳されて直流リアクトル13を通してアーク加工負荷7に供給される。
【0018】
図1の装置は、上記のように動作するので、交流電源1から供給される電力はアーク加工を行っていないときはすべて電力蓄積手段に充電され、アーク加工時はアーク加工負荷にすべて供給されることになり、交流電源の電力容量を有効に利用できる。さらにアーク加工時は交流電源からの電力と電力蓄積手段に蓄えられた電力を重畳した電力で加工を行うので、交流電源の容量が小さいときにも、アーク加工に必要な電力を確保することができる。
【0019】
図2は本発明の第2の発明を実施するときの例を示したもので図1に示した装置と異なり、第1および第3の電力変換手段2および5は常時動作状態としておき、両出力を半導体スイッチング素子を通して並列にしてアーク加工負荷に供給するようにしたものである。それ故、図2の装置においては、電力重畳手段6としてはサイリスタやスイッチングトランジスタのような半導体スイッチング素子を用いたものにて構成し、このスイッチング素子をアーク加工時に起動指令スイッチが閉路されたときに導通させるようにしてある。その他は図1に示した装置と同様であるので説明は省略する。
【0020】
図3に本発明の具体的な実施例を示す。同図において、1は交流電源であり、例えば電灯線用AC100V電源から供給される。2は第1の電力変換手段であり、アーク加工指令により起動して、交流電源1から供給される電力をアーク加工に適した電力に変換するものである。3は第2の電力変換回路であり、交流電源1の出力を電力蓄積手段4を充電するのに適した直流電圧に変換するものである。4は電力蓄積手段であり、例えば数10Fないし1000F程度で急速充・放電が可能な電気2重層コンデンサや蓄電池を用いることができる。
【0021】
5は電力蓄積手段4に蓄積された電力をアーク加工時にアーク加工に適した特性の出力に変換する第3の電力変換手段であり、第1の電力変換手段2の出力と第3の電力変換手段5の出力とは相互に重畳して出力するように、並列に接続して総合出力を得ている。7はアーク加工負荷であり、電極7aと被加工物7bを有する。8は出力電流検出器、9は第1の電力変換手段への入力電流を検出する入力電流検出器、10は電力蓄積手段4への充電電流検出器、11は起動指令用起動指令スイッチであり、アーク加工中継続してハイレベル信号を出力する。
【0022】
13は出力電流のリップルを低減するとともに出力電流の変化にアーク加工に適した時定数をもたせるための直流リアクトルである。14は出力電流設定器であり、基準信号Iroを出力する。15は入力電流制限値設定器であり、最大許容入力電流を定める基準信号Iimを出力する。16は電力蓄積手段4に供給する電流値を定める充電電流設定器であり、基準信号Ircを出力する。17,18,19は比較器であり、比較器17は差信号ΔIo =Iro−Ifo、比較器19は差信号ΔIc =Irc−Ifcを出力し、比較器18はΔIi =Ifi−Iimを演算し、ΔIi ≦0の間は0またはローレベル信号を、ΔIi >0のときはハイレベル信号を出力する高ゲインの比較増幅器を用いる。
【0023】
同図において、第1の電力変換手段2は交流電源1の出力を整流して直流とする1次整流回路201と、この整流回路201の出力を高周波交流に変換するインバータ回路202と、このインバータ回路202の出力をアーク加工に適した電圧に変換する変圧器203と、この変圧器203の出力を再度整流して直流にする2次整流回路204およびインバータ回路202のためのパルス幅制御回路205を含む。また、206はパルス幅制御回路205への入力信号を接地するアナログスイッチ、207はオアゲート、208は起動指令スイッチ11の出力を反転し、起動指令スイッチが閉路されていないときにハイレベル信号を出力するインバータゲートである。
【0024】
第2の電力変換手段3は第1の電力変換手段2の1次整流回路201の直流出力を高周波交流に変換するインバータ回路302と、変圧器303、2次整流回路304およびインバータ回路302のためのパルス幅制御回路305からなる。また306パルス幅制御回路305への入力信号を接地するアナログスイッチ、307はオアゲートである。
【0025】
さらに、第3の電力変換手段5は電力蓄積手段4の直流出力を高周波交流に変換するインバータ回路502、変圧器503、整流回路502およびインバータ回路502のためのパルス幅制御回路505を含む。また506はパルス幅制御回路505への入力信号を接地してこの動作を停止させるアナログスイッチ、508は起動指令スイッチ11からの信号を反転するインバータゲートである。
【0026】
なお、図3の装置においてはは第1の電力変換手段2および第3の電力変換手段5はそれぞれ2次整流回路204および504にて出力を整流しているので充分な逆耐圧を有するから図1にて示した出力重畳手段は省略して直接第1の電力変換手段2および第3の電力変換手段5の出力を並列に接続してある。
【0027】
図3の装置において、開閉器Sを閉じると交流電源1の出力は第1の電力変換手段2の一次整流回路201によって整流されてインバータ回路202および第2の電力変換回路3に供給される。アーク加工起動指令用の起動指令スイッチ11が閉路されるまでは、この起動指令スイッチ11からのローレベル信号がインバータゲート208および508で反転されてハイレベルとなり、アナログスイッチ206および406が導通している。このために、パルス幅制御回路205および505は出力指令信号が接地されて零となるので比較器17の出力する誤差信号の大小にかかわらず駆動パルスを発生しない。このためにインバータ回路202および502は停止しており第1および第3の電力変換手段は出力を発生せず、アーク加工は行なわれない。
【0028】
一方、起動指令スイッチ11の出力がローレベルである間はアナログスイッチ306は遮断となるので第2の電力変換回路3のパルス幅制御回路305は比較器19の出力信号に対応したデューティの駆動パルスをインバータ回路302に供給する。この駆動パルスによって第2の電力変換手段3は第1の電力変換手段2の1次整流回路201の出力を受けるインバータ回路302が動作を開始し、変圧器303および整流回路304を介して直流出力を発生し、電力蓄積手段4を充電する。この第2の電力変換手段3の出力、即ち整流回路304の出力電流Ifcは充電電流検出器10にて検出されて比較器19にて充電電流設定器16の設定値Ircと比較されて差信号ΔIc =Irc−Ifcとなり、パルス幅制御回路305に出力指令信号として供給される。また交流電源1からの入力電流は入力電流検出器9にて検出されてIfiとなり、比較器18にて入力電流制限値設定器15の設定値Iimと比較されて差信号ΔIi =Ifi−Iimが演算され、ΔIi ≦0のときは零またはローレベル信号、ΔIi >0のときはハイレベル信号が出力される。この結果、入力電流Ifiが入力電流制限値設定器15の設定値Iimを超えるまで、即ちΔIi ≦0のときはアナログスイッチ306は遮断のままであり、インバータ回路302は誤差信号ΔIc =Irc−Ifcを減ずるようにそのデューティ比が決定されて、設定された充電電流設定値Ircに応じた定電流で電力蓄積手段4を充電する。
【0029】
逆に入力電流が過大となり、ΔIi >0即ちIfi>Iimとなったときは比較器18はハイレベル信号を出力し、これによって、アナログスイッチ306は導通し、パルス幅制御回路は入力信号が接地され零となるために駆動パルスは出力しなくなり、インバータ回路302は停止する。この結果、第2の電力変換手段3は入力電流が設定値Iimを越えるまでは通常のフィードバック制御により動作し、電力蓄積手段4を設定値Ircに対応した定電流で充電する。一方、入力電流が設定値Iimを越えるとアナログスイッチ306が導通してインバータ回路302は動作を停止するが、動作を停止すると入力電流が急減してIfi<Iim、即ちΔIi ≦0となって再びアナログスイッチ306が遮断となり、インバータ回路302が再び出力を発生して電力蓄積手段4に対する充電を再開する。上記のことをくりかえして、結局、入力電流をIim以下に制限した動作をするようになる。
【0030】
電力蓄積手段が十分に充電された後に起動指令スイッチ11を閉路すると、この起動指令スイッチ11からのハイレベル信号によってアナログスイッチ306は導通して、パルス幅制御回路305の入力信号を零にする。このために第2の電力変換手段3は動作を停止し、電力蓄積手段4に対する充電を停止する。
【0031】
一方、起動指令スイッチ11からのハイレベル信号はインバータゲート208および508にて反転されてローレベルとなり、アナログスイッチ206および506を遮断する。この結果、パルス幅制御回路205および505にはそれぞれ比較器17からの誤差信号ΔIo =Iro−Ifoが供給されて、各入力信号に対応したデューティの駆動パルスをインバータ回路202および502に出力する。インバータ回路202および502はこれによって動作し、それぞれ直流入力を高周波交流に変換し、それぞれの出力は変圧器203,503にてアーク加工に適した電圧に変換された後に2次整流回路204,504にて再度整流されて直流となる。
【0032】
2次整流回路204,504の各出力はその出力端子がそれぞれ共通接続されているために重畳されて、直流リアクトル13を通して電極7aと被加工物7bとを有するアーク加工負荷7に供給される。この出力電流は出力電流検出器8にて検出されて信号Ifoとなり、比較器17にて出力電流設定器14の設定値Iroと比較されて誤差信号ΔIo =Iro−Ifoが演算される。このとき、また、入力電流は入力電流検出器9にて検出されて信号Ifiとなり、比較器18にて入力電流制限値設定器15の出力Iimと比較されて差信号ΔIi =Ifi−Iimが演算される。
【0033】
ここでΔIi ≦0の間、即ち入力電流Ifiが制限値Iimを越えない間はアナログスイッチ206,506は起動指令スイッチ11からの信号にのみ対応して導通・遮断が定まるが、ΔIi >0になると起動指令スイッチ11からの信号にかかわらずアナログスイッチ206,506は導通し、パルス幅制御回路205,505に対する指令信号を接地する。このために、入力電流が制限値Iimを越えるまではアーク加工負荷7には第1の電力変換回路2および第3の電力変換回路5から共に電力が供給されて出力電流設定器14にて設定された値の電流が供給される。しかし、入力電流が制限値Iimを越えるような状態のときには、ΔIi >0になると第1の電力変換回路2は出力は停止し、停止によってΔIi ≦0となると再び起動することをくりかえすことになるので、結局入力電流がIimを越えるような設定のときには、出力設定値にかかわらず第1の電力変換回路2は入力電流が制限値Iimとなる値の出力電流に制限された出力状態で動作し、残余の出力は第3の電力変換手段5の出力によって賄われることになる。
【0034】
ここで第2の電力変換手段3の変圧器303としてはインバータ302の出力電圧を電力蓄積手段4の定格電圧に適した電圧に変換するものを用い、また、第3の電力変換手段5の変圧器503としては電力蓄積手段4の出力電圧をインバータ回路502にて変換した高周波交流電圧をアーク加工に適した所望の電圧に変換するものを用いることにより、電力蓄積手段4の定格電圧を必要なアーク加工用電圧とは無関係に任意に選定することが可能となる。このため、電力蓄積手段4として小形で軽量、長寿命ではあるが比較的低い定格電圧の電気2重層コンデンサのような巨大容量のコンデンサを用いることが容易となる。
【0035】
図4は、本発明の別の実施の形態を示す接続図であり、本発明の第2の発明に相当する。同図において、6a,6bは2次整流回路と出力重畳手段とを兼用した制御整流回路であり、センタータップを有する変圧器203および503に対して、サイリスタ61a,61b,62a,62bがそれぞれ図示のように両波制御整流する関係に接続されており、サイリスタ61aと61bおよびサイリスタ62aと62bとの各カソード側は共通接続されて共に直流リアクトル13の一方の端子に接続されている。また、起動指令スイッチ11の出力はそれぞれサイリスタ61a,61b,62a,62bに供給されて、加工中これらを導通させる。
【0036】
図4においては、起動指令スイッチ11の出力は制御整流回路6a,6bに供給されてこれを導通,遮断させるとともにオアゲート307に供給されるだけであり、図3において設けられていたインバータゲート208,508、オアゲート207およびアナログスイッチ506は設けられていない。これにしたがって比較器18の出力は直接アナログスイッチ206に供給され、また、パルス幅制御回路505は常時動作状態にある。
【0037】
同図において、起動指令スイッチ11が閉路される前は図3の装置と全く同様にして充電電流設定器16の設定値で電力蓄積手段4が充電され、このときの入力電流Ifiが制限値Iimを越えないように制御される。この間サイリスタ61a,61b,62a,62bには点弧指令信号が供給されないために遮断しており、アーク加工負荷7には電力は供給されない。
【0038】
起動指令スイッチ11が閉路されると、制御整流回路6a,6bには、この起動指令スイッチ11からの信号が供給されて、サイリスタ61a,61b,62a,62bに点弧信号が供給されて導通する。このとき、出力電流検出器8の検出値Ifoが出力電流設定器14の設定値と比較器17にて比較されて誤差信号ΔIo =Iro−Ifoが演算されてパルス幅制御回路205および505に供給され、インバータ回路202,502の出力がこれに従って決定されて出力電流が設定値に対応した値に保たれる。一方、このとき起動指令スイッチ11の出力はオアゲート307を通してアナログスイッチ306を導通させてパルス幅制御回路302の動作を停止させる。また、このとき入力電流は検出器9にて検出されて比較器18にて入力電流制限値設定器15の設定値と比較されて差信号ΔIi =Ifi−Iimが演算されて、図3の実施例にて説明したのと同様に入力電流が過大となってΔIi >0となったときにアナログスイッチ206を導通させ、パルス幅制御回路205に対する出力指令信号を接地して、インバータ回路202を停止させるように動作し、入力電流値をIim以下になるようにインバータ回路202を動作させる。
【0039】
なお、図3および図4の実施例においては、電力蓄積手段4に対する充電電流を検出し、この充電電流を設定値に保つようにした定電流充電回路の例を示したが、充電電流検出器10にかえて電力蓄積手段4の端子電圧を検出し、この端子電圧が設定値になるまで充電するようにした定電圧充電回路を用いてもよい。
【0040】
また、出力電流検出器8にかえて出力電圧検出器を設け、この検出器の検出値が設定値になるようにパルス幅制御回路206,506を制御して定電圧出力特性を得るようにしてもよい。
【0041】
さらに入力電流検出器9にかえて、入力電力検出器を設け、この検出器の検出出力と、入力電力制限値設定器の設定値とを比較し、入力電力が制限値を越えたときは各インバータ回路の出力を停止させるようにしてもよい。
【0042】
また、入力電流または入力電力と出力電力とが略比例することを利用して、第1の電力変換手段または第2の電力変換手段の出力電力検出器を設け、この検出出力を制限値設定器の設定値と比較して差信号によりこれらの電力変換手段を停止させるようにしてもよい。
【0043】
さらにまた、第1ないし第3の電力変換手段2,3および5としては図に示した装置以外にこれらのいずれかまたは全部をサイリスタと変圧器とにより必要な電圧と出力とを得るようにした位相制御整流回路により構成するものなど公知の手段が利用できる。
【0044】
もちろん、第2の電力変換手段3にも第1の電力変換手段2と同様に1次整流回路を設けて交流電源1から直接電力を得るようにしてもよい。
【0045】
図5に本発明の別の実施例を示す。同図において1ないし12は図1に示した実施例と同機能のものに同符号を付してある。同図において20は直流リアクトル13とアーク加工負荷7との間に設けられた極性切替回路、、21は極性切替回路20に対して、所定の周期と割合で正,逆駆動信号を供給するための極性切替制御回路、21a,21bは極性切替制御回路21に対して、正極性期間および逆極性期間の各長さを設定する設定器である。
【0046】
図6に極性切替回路の具体例を示す。同図において20aないし20dはブリッジ接続された半導体スイッチング素子であり、極性切替制御回路21からの駆動信号によってスイッチング素子20aと20bが同時に、またはスイッチング素子20cと20dとが同時に導通する。また20eないし20hはスイッチング素子保護用のダイオードである。
【0047】
図5および図6において、極性切替制御回路21は起動指令スイッチ11が閉路されたときに起動し、設定器21a,21bによって定まる周期と比率とに従った矩形波状のパルス信号s1 ,s2 を交互に出力し、スイッチング素子20a,20bおよび20c,20dに供給して、これらを交互に導通させるものであり、公知の時限回路やモノマルチバイブレータなどが利用できる。この結果、出力重畳手段6にて重畳された第1および第3の電力変換手段の出力はスイッチング素子20a,20bが導通している期間は電極7aが正となる極性の出力となり、スイッチング素子20c,20dが導通している期間は電極7aが負となる極性の出力となる。それ故、設定器21a,21bを調整して駆動信号s1 ,s2 の長さと割合とを変化させるとアーク加工負荷7に対する出力を任意の正,逆比率の交流とすることができる。また信号s1 のみを出力し、信号s2 の出力を停止すると電極7aが正の極性の直流出力を、逆に信号s2 のみを出力するときは電極7aが負の極性の直流出力を得ることができる。
【0048】
【発明の効果】
本発明のアーク加工用電源装置は上記の通り、電力蓄積手段に対する充電はアーク加工を実施していないときのみ行なわれるので交流電源の電力容量を有効に活用できる。また、電力蓄積手段に予め蓄積した電力と交流電源からの電力とは別の電力変換手段によってそれぞれアーク加工に適した特性の電力に変換するものであるので、電力蓄積手段に蓄えた電力を有効に利用することが可能となり、この結果入力電力容量に制限のある作業現場においても、加工に必要な電力を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の例を示す接続図。
【図2】本発明の実施の形態の別の例を示す接続図。
【図3】本発明の具体的な実施例を示す接続図。
【図4】本発明の別の具体的な実施例を示す接続図。
【図5】本発明のさらに別の実施の形態の例を示す接続図。
【図6】図5の実施例に用いる極性切替回路の具体例を示す接続図。
【図7】従来の装置の例を示す接続図。
【符号の説明】
1 交流電源
2 第1の電力変換手段
2a、3a 変圧器
2b、3b 制御整流回路
3 第2の電力変換手段
4 電力蓄積手段
5 第3の電力変換手段
6 電力重畳手段
7 アーク加工負荷
7a 電極
7b 被加工物
8 出力電流検出器
9 入力電流検出器
10 充電電流検出器
11 起動指令スイッチ
12、208、508 インバータゲート
13 直流リアクトル
14 出力電流設定器
15 入力電流制限値設定器
16 充電電流設定器
17、18、19 比較器
20 極性切替回路
20a〜20d スイッチング素子
21 極性切替制御回路
201 1次整流回路
202、302、502 インバータ回路
203、303、503 変圧器
204、304、504 2次整流回路
205、305、505 パルス幅制御回路
206、306、506 アナログスイッチ
207、307 オアゲート
61、62 ダイオード
61a、61b、62a、62b サイリスタ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a power supply device used for arc processing such as arc welding, arc cutting, and plasma arc cutting, and particularly proposes a device that can obtain a sufficient output even in a poor place of power equipment. is there.
[0002]
[Prior art]
In general, a power supply device for arc machining used for arc welding, plasma arc cutting, or the like appropriately transforms a commercial AC power source with a transformer and has characteristics suitable for a desired arc machining, such as constant current characteristics and drooping characteristics. A device that controls output using a semiconductor element is used. In recent years, the AC power supply is once rectified to direct current, and this direct current is converted to AC of several tens of kHz by an inverter circuit using a semiconductor switching element, then converted to a voltage suitable for arc machining by a high frequency transformer, and then rectified again. A method of supplying a direct current to a workpiece has also been put into practical use.
[0003]
However, since all of the arc machining power supply devices described above process power supplied from a commercial AC power supply, a capacity of several KVA or more is required as the power supply capacity. For this reason, in a place where power facilities such as a small-scale construction site and repair work are not fully equipped, the ability cannot be fully exhibited and a welding defect may occur. Where there is no power supply equipment, an engine welder using an engine generator will be used. However, in such a place, power is also necessary for other tools, and only for welding and cutting. It was extremely uneconomical to prepare an extra large generator.
[0004]
On the other hand, to cope with this, there is an arc welding machine that obtains electric power from a single-phase 100V power supply for electric lamps. However, these power supplies have an allowable range of up to 15A per line, and can process extremely small capacities. However, the application range was extremely limited.
[0005]
Therefore, to solve the above problems, the AC power supply is rectified to be DC, and a large-capacity capacitor is charged with this DC output, and this DC output and the charged capacitor are connected in parallel. The system of FIG. 7 has been proposed in which the output is led to an arc welding load through a current controller. (Japanese Patent Laid-Open No. 6-238443)
[0006]
In the figure, reference numeral 101 denotes an AC power source, which is a normal commercial AC power source, for example, a power source for an AC 100V lamp. Reference numeral 102 denotes a power supply circuit. For example, a power supply circuit that rectifies an alternating current power supply to obtain a direct current, then converts it to a high frequency alternating current by an inverter circuit, converts the voltage appropriately by a transformer, and rectifies again to obtain a direct current output. Reference numeral 103 denotes a capacitor connected to the DC output terminal of the power supply circuit 102, and a capacitor having a large capacity of several tens of F to several thousand F is used. Reference numeral 104 denotes an output current limiting element, which is composed of a semiconductor element such as a transistor, and limits the output current to a predetermined value. Reference numeral 105 denotes a welding load composed of an electrode and a workpiece.
[0007]
In the apparatus shown in the figure, the power from the AC power supply 101 is rectified by the power supply circuit 102 to become a direct current of a predetermined voltage, charges the large-capacity capacitor 103 and is current-limited by the output current limiting element 104 and is welded. 105.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the system of FIG. 7 described above, the output of the power supply circuit 102 that rectifies the power supplied from the AC power supply 101 and obtains the DC power supplied to the welding load simultaneously charges the capacitor 103, so that arc welding is performed. Electric power is supplied to the load 105 from the output of the power supply circuit 102 and the capacitor 103 connected in parallel thereto. The output current is controlled by the output current limiting element 104 connected to the output terminal side from the capacitor 103. Therefore, the capacitor 103 can be discharged only while the terminal voltage thereof is higher than the output voltage of the power supply circuit 102. When the capacitor voltage is lower than this, the remaining accumulated charge cannot be discharged, and conversely, power can be supplied from the power supply circuit. become.
[0009]
If the output voltage of the power supply circuit 102 at the time of no load and non-welding and the output voltage at the time of welding are the same, the capacitor 103 does not exhibit the effect at all, and the output waveform of the power supply circuit 103 is simply It only has a function as a capacitor for the smoothing means. In addition, even when the capacitor 103 is charged higher than the power circuit during welding during non-welding, it is possible to contribute to the output because of the difference between the charging voltage during non-welding and the output voltage of the power circuit during welding. When the discharge progresses and the terminal voltage of the capacitor 103 becomes lower than the output voltage of the power supply circuit 102 during welding, the discharge stops and power is supplied exclusively from the power supply circuit 102. It will be. For this reason, only a very small part of the electric charge charged in the capacitor 103 is used, and the effect of providing a large-capacity capacitor can hardly be exhibited.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a first power conversion unit that converts electric power supplied from an AC power source into electric power suitable for arc machining, and rectifies the electric power supplied from the AC power source during non-processing and stores the electric power in the power storage unit. A second power conversion means; and a third power conversion means for converting the power stored in the power storage means into a power suitable for arc machining. The output of the first power conversion means and the third power conversion means The power supply device for arc processing is proposed in which the output of the power conversion means is superimposed on the workpiece and supplied to the workpiece.
[0011]
Furthermore, the first and second power conversion means can limit the power capacity by using any one of input power, output power, and input current as a conversion means that restricts one or more of them to a predetermined limit value or less. We proposed a device that can be used safely with some AC power supply.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a connection diagram showing an arc machining apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an AC power source, which is supplied from, for example, a power line AC100V power source. Reference numeral 2 denotes a first power conversion means which is activated by an arc machining command and converts the power supplied from the AC power source 1 into power suitable for arc machining. Reference numeral 3 denotes a second power conversion circuit for converting the output of the AC power source 1 into a DC voltage suitable for charging the power storage means 4. Reference numeral 4 denotes power storage means. For example, a huge capacity capacitor or storage battery called an electric double layer capacitor capable of rapid charging / discharging at several tens of F to 1,000 F can be used. Reference numeral 5 denotes third power conversion means for converting the electric power stored in the power storage means 4 into an output having characteristics suitable for arc machining at the time of arc machining, and reference numeral 6 denotes the output of the first power conversion means 2 and the third output. Output superimposing means for superimposing the output of the power conversion means 5 on each other, and as outlined in the figure, each output is connected in parallel with a diode, or these are connected in series to provide a total output. It is the circuit which obtains. An arc machining load 7 includes an electrode 7a and a workpiece 7b. A start command switch 11 continuously outputs a high level signal during arc machining. 12 is an inverter gate that inverts the output signal of the start command switch 11 and supplies the start signal to the second power conversion means at the time of non-machining, and 13 is suitable for arc machining to reduce the output current ripple and change the output current. This is a direct current reactor for providing a constant time constant.
[0013]
The output superimposing means 6 simply outputs the outputs of the first power converting means 2 and the third power converting means 5 when the first power converting means 2 and the third power converting means 5 have sufficient reverse breakdown voltage. It can be omitted because it only needs to be connected in parallel or in series.
[0014]
In the apparatus of FIG. 1, the first and second power conversion means 2, 3 may be any one that converts power from the AC power source 1 into power suitable for arc machining and charging the power storage means 4, For example, as briefly shown in the figure, a known circuit such as a control rectifier circuit using a transformer 2a, 3a and a thyristor that rectifies the output of the transformer to adjust it to a predetermined current can be used. The third power conversion means 5 may be any one that converts the DC output of the power storage means 4 into a predetermined output by chopper control or the like.
[0015]
In the apparatus of FIG. 1, when the switch S is closed, the output of the AC power supply 1 is supplied to the first power conversion means 2 and the second power conversion means 3, and among these, the first power conversion means is the start command. It is stopped until the switch 11 is closed. On the other hand, until the start command switch 11 is closed, the second power conversion means 3 converts the power because the high level signal obtained by inverting the output of the start command switch 11 by the inverter gate 12 is supplied. The input voltage is converted into a predetermined DC voltage by the transformer 3a and the control rectifier circuit 3b and output to the power storage means 4.
[0016]
When the start command switch 11 is closed during arc machining, the inverter gate 12 inverts the high level signal from the start command switch 11 and supplies it to the second power conversion means 3 as a low level, so that the second power conversion means 3 stops the operation and stops charging the power storage means 4.
[0017]
At the same time, the high-level signal of the start command switch 11 is supplied to the first power conversion means 2 and the third power conversion means 5 to start it, and the first power conversion means 2 is the power supplied from the AC power supply 1. Is converted into electric power suitable for arc machining and output, and the third power conversion means 5 converts the electric power stored in the power storage means 4 into electric power suitable for arc machining and outputs the electric power. The outputs of the first and third power conversion means are superimposed by the power superimposing means 6 and supplied to the arc machining load 7 through the DC reactor 13.
[0018]
Since the apparatus of FIG. 1 operates as described above, all of the electric power supplied from the AC power source 1 is charged to the power storage means when arc machining is not performed, and is all supplied to the arc machining load during arc machining. Therefore, the power capacity of the AC power source can be used effectively. Furthermore, during arc machining, machining is performed with the power superimposed from the power from the AC power supply and the power stored in the power storage means, so even when the capacity of the AC power supply is small, it is possible to secure the power necessary for arc machining. it can.
[0019]
FIG. 2 shows an example when the second invention of the present invention is implemented. Unlike the apparatus shown in FIG. 1, the first and third power conversion means 2 and 5 are always kept in an operating state. The output is supplied in parallel to the arc machining load through the semiconductor switching element. Therefore, in the apparatus of FIG. 2, the power superimposing means 6 is constituted by using a semiconductor switching element such as a thyristor or a switching transistor, and this switching element is used when the start command switch is closed during arc machining. It is made to conduct. The rest is the same as the apparatus shown in FIG.
[0020]
FIG. 3 shows a specific embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an AC power source, which is supplied from, for example, a power line AC100V power source. Reference numeral 2 denotes a first power conversion means which is activated by an arc machining command and converts the power supplied from the AC power source 1 into power suitable for arc machining. Reference numeral 3 denotes a second power conversion circuit for converting the output of the AC power source 1 into a DC voltage suitable for charging the power storage means 4. Reference numeral 4 denotes power storage means. For example, an electric double layer capacitor or a storage battery capable of rapid charging / discharging at about several tens of F to 1000F can be used.
[0021]
Reference numeral 5 denotes third power conversion means for converting the electric power stored in the power storage means 4 into an output having characteristics suitable for arc processing at the time of arc processing. The output of the first power conversion means 2 and the third power conversion The outputs of the means 5 are connected in parallel so as to be superimposed on each other to obtain a total output. An arc machining load 7 includes an electrode 7a and a workpiece 7b. 8 is an output current detector, 9 is an input current detector for detecting the input current to the first power conversion means, 10 is a charge current detector for the power storage means 4, and 11 is a start command switch for start command. The high level signal is output continuously during arc machining.
[0022]
Reference numeral 13 denotes a direct current reactor for reducing the ripple of the output current and giving the change of the output current a time constant suitable for arc machining. An output current setting unit 14 outputs a reference signal Iro. Reference numeral 15 denotes an input current limit value setter which outputs a reference signal Iim for determining the maximum allowable input current. Reference numeral 16 denotes a charging current setter that determines a current value to be supplied to the power storage means 4 and outputs a reference signal Irc. Reference numerals 17, 18, and 19 denote comparators. The comparator 17 outputs a difference signal ΔIo = Iro−Ifo, the comparator 19 outputs a difference signal ΔIc = Irc−Ifc, and the comparator 18 calculates ΔIi = Ifi−Iim. , .DELTA.Ii.ltoreq.0, use a 0 or low level signal, and when .DELTA.Ii> 0, use a high gain comparison amplifier that outputs a high level signal.
[0023]
In the figure, a first power conversion means 2 includes a primary rectifier circuit 201 that rectifies the output of the AC power source 1 to make a DC, an inverter circuit 202 that converts the output of the rectifier circuit 201 into a high-frequency AC, and the inverter A transformer 203 that converts the output of the circuit 202 into a voltage suitable for arc machining, a secondary rectifier circuit 204 that rectifies the output of the transformer 203 again into a direct current, and a pulse width control circuit 205 for the inverter circuit 202 including. 206 is an analog switch for grounding the input signal to the pulse width control circuit 205, 207 is an OR gate, 208 is the output of the start command switch 11, and outputs a high level signal when the start command switch is not closed. This is an inverter gate.
[0024]
The second power conversion means 3 is for the inverter circuit 302 that converts the direct current output of the primary rectifier circuit 201 of the first power conversion means 2 into a high frequency alternating current, the transformer 303, the secondary rectifier circuit 304, and the inverter circuit 302. Pulse width control circuit 305. An analog switch 307 for grounding an input signal to the 306 pulse width control circuit 305 is an OR gate.
[0025]
Further, the third power conversion means 5 includes an inverter circuit 502 that converts the direct current output of the power storage means 4 into high frequency alternating current, a transformer 503, a rectifier circuit 502, and a pulse width control circuit 505 for the inverter circuit 502. Reference numeral 506 denotes an analog switch that grounds an input signal to the pulse width control circuit 505 and stops this operation. Reference numeral 508 denotes an inverter gate that inverts a signal from the start command switch 11.
[0026]
In the apparatus of FIG. 3, the first power conversion means 2 and the third power conversion means 5 have sufficient reverse breakdown voltage because the outputs are rectified by the secondary rectifier circuits 204 and 504, respectively. The output superimposing means indicated by 1 is omitted, and the outputs of the first power converting means 2 and the third power converting means 5 are directly connected in parallel.
[0027]
In the apparatus of FIG. 3, when the switch S is closed, the output of the AC power supply 1 is rectified by the primary rectifier circuit 201 of the first power converter 2 and supplied to the inverter circuit 202 and the second power converter circuit 3. Until the start command switch 11 for the arc machining start command is closed, the low level signal from the start command switch 11 is inverted by the inverter gates 208 and 508 and becomes high level, and the analog switches 206 and 406 are turned on. Yes. For this reason, the pulse width control circuits 205 and 505 do not generate drive pulses regardless of the magnitude of the error signal output from the comparator 17 because the output command signal is grounded and becomes zero. For this reason, the inverter circuits 202 and 502 are stopped, the first and third power conversion means do not generate output, and arc machining is not performed.
[0028]
On the other hand, since the analog switch 306 is cut off while the output of the start command switch 11 is at a low level, the pulse width control circuit 305 of the second power conversion circuit 3 has a duty driving pulse corresponding to the output signal of the comparator 19. Is supplied to the inverter circuit 302. By this drive pulse, the second power conversion means 3 starts the operation of the inverter circuit 302 that receives the output of the primary rectifier circuit 201 of the first power conversion means 2, and the direct current output via the transformer 303 and the rectifier circuit 304. And the power storage means 4 is charged. The output of the second power converter 3, that is, the output current Ifc of the rectifier circuit 304 is detected by the charging current detector 10 and compared with the set value Irc of the charging current setter 16 by the comparator 19 to obtain a difference signal. ΔIc = Irc−Ifc is supplied to the pulse width control circuit 305 as an output command signal. The input current from the AC power source 1 is detected by the input current detector 9 and becomes Ifi, and the comparator 18 compares it with the set value Iim of the input current limit value setter 15 to obtain the difference signal ΔIi = Ifi−Iim. When ΔIi ≦ 0, a zero or low level signal is output, and when ΔIi> 0, a high level signal is output. As a result, until the input current Ifi exceeds the set value Iim of the input current limit value setter 15, that is, when ΔIi ≦ 0, the analog switch 306 remains cut off, and the inverter circuit 302 causes the error signal ΔIc = Irc−Ifc. The duty ratio is determined such that the power storage means 4 is charged with a constant current corresponding to the set charging current set value Irc.
[0029]
Conversely, when the input current becomes excessive and ΔIi> 0, that is, Ifi> Iim, the comparator 18 outputs a high level signal, whereby the analog switch 306 becomes conductive, and the pulse width control circuit makes the input signal grounded. Then, since it becomes zero, the drive pulse is not output, and the inverter circuit 302 stops. As a result, the second power conversion means 3 operates by normal feedback control until the input current exceeds the set value Iim, and charges the power storage means 4 with a constant current corresponding to the set value Irc. On the other hand, when the input current exceeds the set value Iim, the analog switch 306 is turned on and the inverter circuit 302 stops operating. However, when the operation is stopped, the input current rapidly decreases and Ifi <Iim, that is, ΔIi ≦ 0, again. The analog switch 306 is cut off, and the inverter circuit 302 generates an output again to resume charging the power storage unit 4. By repeating the above, eventually, an operation is performed in which the input current is limited to Iim or less.
[0030]
When the start command switch 11 is closed after the power storage means is sufficiently charged, the analog switch 306 is turned on by the high level signal from the start command switch 11 and the input signal of the pulse width control circuit 305 is made zero. Therefore, the second power conversion unit 3 stops its operation and stops charging the power storage unit 4.
[0031]
On the other hand, the high level signal from the start command switch 11 is inverted by the inverter gates 208 and 508 to become a low level, and the analog switches 206 and 506 are shut off. As a result, the error signal ΔIo = Iro−Ifo from the comparator 17 is supplied to the pulse width control circuits 205 and 505, respectively, and a drive pulse having a duty corresponding to each input signal is output to the inverter circuits 202 and 502. The inverter circuits 202 and 502 operate in this way, respectively converting DC input to high frequency AC, and the respective outputs are converted into voltages suitable for arc machining by the transformers 203 and 503, and then the secondary rectifier circuits 204 and 504. The current is rectified again and becomes direct current.
[0032]
The outputs of the secondary rectifier circuits 204 and 504 are superimposed because their output terminals are commonly connected, and are supplied to the arc machining load 7 having the electrode 7a and the workpiece 7b through the DC reactor 13. This output current is detected by the output current detector 8 to become a signal Ifo, and the comparator 17 compares it with the set value Iro of the output current setter 14 to calculate the error signal ΔIo = Iro−Ifo. At this time, the input current is detected by the input current detector 9 to become the signal Ifi, and the comparator 18 compares the input current with the output Iim of the input current limit value setting unit 15 to calculate the difference signal ΔIi = Ifi−Iim. Is done.
[0033]
Here, while ΔI i ≦ 0, that is, while the input current Ifi does not exceed the limit value Iim, the analog switches 206 and 506 are turned on / off only in response to the signal from the start command switch 11, but ΔI i> 0. In this case, the analog switches 206 and 506 are turned on regardless of the signal from the start command switch 11, and the command signals for the pulse width control circuits 205 and 505 are grounded. Therefore, until the input current exceeds the limit value Iim, the arc machining load 7 is supplied with power from both the first power conversion circuit 2 and the third power conversion circuit 5 and is set by the output current setting unit 14. A current of the specified value is supplied. However, in a state where the input current exceeds the limit value Iim, the output of the first power conversion circuit 2 stops when ΔIi> 0, and when ΔIi ≦ 0 due to the stop, the first power conversion circuit 2 is repeatedly started again. Therefore, when the setting is such that the input current exceeds Iim after all, the first power conversion circuit 2 operates in the output state where the input current is limited to the output current having a value at which the input current becomes the limit value Iim, regardless of the output setting value. The remaining output is covered by the output of the third power conversion means 5.
[0034]
Here, as the transformer 303 of the second power conversion means 3, a transformer that converts the output voltage of the inverter 302 into a voltage suitable for the rated voltage of the power storage means 4 is used. As the device 503, the rated voltage of the power storage unit 4 is required by using a converter that converts a high-frequency AC voltage obtained by converting the output voltage of the power storage unit 4 by the inverter circuit 502 into a desired voltage suitable for arc machining. It can be arbitrarily selected regardless of the arc machining voltage. For this reason, it is easy to use a capacitor having a large capacity such as an electric double layer capacitor having a small, light, long life but relatively low rated voltage as the power storage means 4.
[0035]
FIG. 4 is a connection diagram showing another embodiment of the present invention and corresponds to the second invention of the present invention. In the figure, reference numerals 6a and 6b denote control rectifier circuits that serve as both secondary rectifier circuits and output superimposing means, and thyristors 61a, 61b, 62a, and 62b are shown for transformers 203 and 503 having center taps, respectively. Thus, the cathode side of the thyristors 61a and 61b and the thyristors 62a and 62b are connected in common and are both connected to one terminal of the DC reactor 13. The output of the start command switch 11 is supplied to thyristors 61a, 61b, 62a, and 62b, respectively, to make them conductive during processing.
[0036]
In FIG. 4, the output of the start command switch 11 is supplied to the control rectifier circuits 6 a and 6 b to turn on and off the control rectifier circuits 6 a and 6 b, and is only supplied to the OR gate 307. 508, OR gate 207 and analog switch 506 are not provided. Accordingly, the output of the comparator 18 is directly supplied to the analog switch 206, and the pulse width control circuit 505 is always in an operating state.
[0037]
In the figure, before the start command switch 11 is closed, the power storage means 4 is charged with the set value of the charging current setter 16 in the same manner as in the apparatus of FIG. 3, and the input current Ifi at this time is the limit value Iim. It is controlled not to exceed. During this time, the ignition command signal is not supplied to the thyristors 61a, 61b, 62a, and 62b, so that the thyristors 61a, 61b, 62a, and 62b are cut off, and no electric power is supplied to the arc machining load 7.
[0038]
When the start command switch 11 is closed, the control rectifier circuits 6a and 6b are supplied with a signal from the start command switch 11 and supplied with an ignition signal to the thyristors 61a, 61b, 62a and 62b to be conducted. . At this time, the detected value Ifo of the output current detector 8 is compared with the set value of the output current setter 14 by the comparator 17 to calculate the error signal ΔIo = Iro−Ifo and supply it to the pulse width control circuits 205 and 505. Then, the outputs of the inverter circuits 202 and 502 are determined accordingly, and the output current is maintained at a value corresponding to the set value. On the other hand, at this time, the output of the start command switch 11 makes the analog switch 306 conductive through the OR gate 307 and stops the operation of the pulse width control circuit 302. At this time, the input current is detected by the detector 9 and compared with the set value of the input current limit value setter 15 by the comparator 18 to calculate the difference signal ΔIi = Ifi−Iim. As described in the example, when the input current becomes excessive and ΔI i> 0, the analog switch 206 is turned on, the output command signal for the pulse width control circuit 205 is grounded, and the inverter circuit 202 is stopped. The inverter circuit 202 is operated so that the input current value becomes Iim or less.
[0039]
3 and 4, the example of the constant current charging circuit in which the charging current for the power storage means 4 is detected and the charging current is maintained at the set value is shown. Instead of 10, a constant voltage charging circuit may be used in which the terminal voltage of the power storage means 4 is detected and charging is performed until the terminal voltage reaches a set value.
[0040]
In addition, an output voltage detector is provided in place of the output current detector 8, and the pulse width control circuits 206 and 506 are controlled to obtain a constant voltage output characteristic so that the detection value of the detector becomes a set value. Also good.
[0041]
Furthermore, an input power detector is provided in place of the input current detector 9, and the detection output of this detector is compared with the set value of the input power limit value setter. When the input power exceeds the limit value, each The output of the inverter circuit may be stopped.
[0042]
Further, by utilizing the fact that the input current or the input power and the output power are approximately proportional, an output power detector of the first power conversion means or the second power conversion means is provided, and this detection output is set as a limit value setting device. These power conversion means may be stopped by a difference signal in comparison with the set value.
[0043]
Furthermore, as the first to third power conversion means 2, 3 and 5, in addition to the apparatus shown in the figure, any or all of these are obtained by a thyristor and a transformer to obtain a necessary voltage and output. Known means such as one constituted by a phase control rectifier circuit can be used.
[0044]
Needless to say, the second power conversion means 3 may be provided with a primary rectifier circuit in the same manner as the first power conversion means 2 so as to obtain power directly from the AC power source 1.
[0045]
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. In the figure, reference numerals 1 to 12 denote the same functions as those in the embodiment shown in FIG. In the figure, 20 is a polarity switching circuit provided between the DC reactor 13 and the arc machining load 7, and 21 is for supplying the polarity switching circuit 20 with forward and reverse drive signals at a predetermined cycle and rate. The polarity switching control circuits 21 a and 21 b are setters for setting the lengths of the positive polarity period and the reverse polarity period for the polarity switching control circuit 21.
[0046]
FIG. 6 shows a specific example of the polarity switching circuit. In the figure, reference numerals 20a to 20d denote bridge-connected semiconductor switching elements, and the switching elements 20a and 20b are turned on simultaneously or the switching elements 20c and 20d are turned on simultaneously by a drive signal from the polarity switching control circuit 21. Reference numerals 20e to 20h denote switching element protection diodes.
[0047]
5 and 6, the polarity switching control circuit 21 is activated when the activation command switch 11 is closed, and the rectangular wave pulse signal s according to the period and ratio determined by the setting devices 21a and 21b. 1 , S 2 Are alternately output and supplied to the switching elements 20a, 20b and 20c, 20d to alternately conduct them. A known timed circuit, mono-multivibrator, or the like can be used. As a result, the outputs of the first and third power conversion means superimposed by the output superimposing means 6 become an output having a polarity in which the electrode 7a is positive during the period in which the switching elements 20a and 20b are conductive, and the switching element 20c. , 20d is in a conductive period, the electrode 7a has a negative polarity output. Therefore, the setting signals 21a and 21b are adjusted to drive signal s. 1 , S 2 When the length and the ratio of are changed, the output to the arc machining load 7 can be an alternating current with an arbitrary positive / reverse ratio. Also signal s 1 Output only the signal s 2 Is stopped, the electrode 7a converts the positive polarity DC output to the signal s. 2 When only the output is made, the electrode 7a can obtain a direct current output having a negative polarity.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, since the power supply device for arc machining of the present invention is charged only when arc machining is not performed, the power capacity of the AC power supply can be used effectively. In addition, the power stored in the power storage means is converted into power having characteristics suitable for arc machining by the power conversion means different from the power stored in advance in the power storage means and the power from the AC power supply. As a result, it is possible to secure electric power necessary for processing even at a work site where the input power capacity is limited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a connection diagram illustrating an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a connection diagram showing another example of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a connection diagram showing a specific embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a connection diagram showing another specific embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a connection diagram showing an example of still another embodiment of the present invention.
6 is a connection diagram showing a specific example of a polarity switching circuit used in the embodiment of FIG.
FIG. 7 is a connection diagram showing an example of a conventional apparatus.
[Explanation of symbols]
1 AC power supply
2 First power conversion means
2a, 3a transformer
2b, 3b Control rectifier circuit
3 Second power conversion means
4 Power storage means
5 Third power conversion means
6 Power superposition means
7 Arc machining load
7a electrode
7b Workpiece
8 Output current detector
9 Input current detector
10 Charging current detector
11 Start command switch
12, 208, 508 Inverter gate
13 DC reactor
14 Output current setting device
15 Input current limit value setter
16 Charge current setting device
17, 18, 19 Comparator
20 Polarity switching circuit
20a to 20d switching element
21 Polarity switching control circuit
201 Primary rectifier circuit
202, 302, 502 Inverter circuit
203, 303, 503 Transformer
204, 304, 504 Secondary rectifier circuit
205, 305, 505 Pulse width control circuit
206, 306, 506 Analog switch
207, 307 or gate
61, 62 Diode
61a, 61b, 62a, 62b thyristor

Claims (3)

交流電源から供給される電力を加工時にアーク加工に適した電力に変換する第1の電力変換手段と、非加工時に電力蓄積用インバータを動作し前記交流電源から供給される電力を高周波交流に変換し電力蓄積用変圧器によって変換した高周波交流を整流し非加工時に整流した電力を電力蓄積手段に蓄積する第2の電力変換手段と、前記電力蓄積手段に蓄積された電力を加工時にアーク加工に適した特性の電力に変換する第3の電力変換手段とを備え、前記第1の電力変換手段の出力と前記第3の電力変換手段の出力とを重畳して被加工物に供給するアーク加工用電源装置。A first power conversion means for converting electric power supplied from an AC power source into electric power suitable for arc machining at the time of machining, and an electric power storage inverter at the time of non-machining to convert the electric power supplied from the AC power source into high frequency AC A second power conversion means for rectifying the high-frequency alternating current converted by the power storage transformer and storing the power rectified during non-processing in the power storage means; and the electric power stored in the power storage means for arc processing during processing Arc processing comprising: third power conversion means for converting into power having suitable characteristics, wherein the output of the first power conversion means and the output of the third power conversion means are superimposed and supplied to the workpiece Power supply. 交流電源から供給される電力をアーク加工に適した電力に変換する第1の電力変換手段と、非加工時に電力蓄積用インバータを動作し前記交流電源から供給される電力を高周波交流に変換し電力蓄積用変圧器によって変換した高周波交流を整流し非加工時に整流した電力を電力蓄積手段に蓄積する第2の電力変換手段と、前記電力蓄積手段に蓄積された電力をアーク加工時にアーク加工に適した特性の電力に変換する第3の電力変換手段と、加工時に前記第1の電力変換手段の出力と前記第3の電力変換手段の出力とを重畳して被加工物に供給する出力重畳手段とを備えたアーク加工用電源装置。First power conversion means for converting power supplied from an AC power source into power suitable for arc machining, and operating a power storage inverter during non-machining to convert power supplied from the AC power source into high frequency AC power Suitable for arc machining at the time of arc machining, the second power conversion means for rectifying the high-frequency alternating current converted by the storage transformer and storing the power rectified at the time of non-processing in the power storage means, and the power stored in the power storage means Third power conversion means for converting the power into the characteristic power, and output superimposing means for superimposing the output of the first power conversion means and the output of the third power conversion means upon processing to supply to the workpiece Power supply device for arc processing equipped with. 前記アーク加工負荷には前記重畳した出力の出力極性を正、逆または所定の正逆比率の交流に切りかえる極性切換回路を通して電力を供給する請求項1ないし2のいずれかに記載のアーク加工用電源装置。3. The arc machining power source according to claim 1, wherein electric power is supplied to the arc machining load through a polarity switching circuit that switches the output polarity of the superimposed output to an alternating current of normal, reverse, or a predetermined normal / reverse ratio. apparatus.
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