JP4316226B2 - アーク溶接機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源投入時に発生する励磁突入電流値を低減するアーク溶接機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術１では、図４に示すように、入力端子に制御スイッチ１０を介し、出力制御回路１１を接続し、出力起動スイッチ１２をオンさせることにより発生する出力制御回路１１からの出力を予備励磁回路１４に入力する。予備励磁回路１４の出力１により予備励磁リレーＣＲ１を作動してスイッチ接点１５を閉路させる。ここで、スイッチ接点１５とインピーダンス１６の直列回路は、主回路開閉器１のバイパスとして主回路開閉器１と並列に接続されており、スイッチ接点１５が閉路することにより、バイパスを通じて溶接用変圧器２を予備的に励磁する。そして、スイッチ接点１５の出力により主回路開閉器１を閉路させ、溶接用変圧器２を回路に投入させる。
【０００３】
スイッチ接点１５が閉じた後、主回路開閉器１が閉じるまでの間が図５（Ｆ）に示す予備励磁時間Ｔｄとなり、この発明の実施の形態では数十ｍｓであった。その後、予備励磁回路１４の出力２をサイリスタ駆動回路１３の入力とし、サイリスタ駆動回路１３の出力であるサイリスタ駆動信号Ｓｃによりサイリスタ３を点弧させ、溶接用変圧器２の二次電流すなわち溶接電流の制御を行なう。
【０００４】
図５（Ｆ）に示す予備励磁時間Ｔｄはこの溶接機では数十ｍｓであるが、その後、主回路開閉器１の接点が閉じ、同時に図５（Ｅ）に示すサイリスタ駆動信号Ｓｃがサイリスタ３に入り、溶接が始まる。この時、溶接電流は安定しており、予備励磁時間Ｔｄから溶接開始へ移行する際励磁突入電流は非常に小さい。これは、予備励磁時間Ｔｄ内において、溶接用変圧器２の鉄心の残留磁束密度が増加する。そのため、主回路開閉器１の接点が閉じた際、溶接用変圧器２の鉄心内の磁束密度増大度（ｄφ／ｄｔ）が減少することによって、励磁突入電流を減少することが可能となる。しかし、予備励磁時間Ｔｄが機種によって大きくバラツキの微調整が困難である。（特許文献１参照）
【０００５】
従来技術２では、商用交流電源を整流する整流回路をサイリスタとダイオードとからなる混合回路によって形成し、この整流回路を形成するサイリスタのうち少なくとも商用交流の１相の半波を負担するサイリスタに並列に抵抗器とダイオードとからなる直列回路を接続し、主開閉器の閉路後所定の時間遅れをもって突入電流を減少させ、上記所定の時間遅れ終了後にサイリスタを導通させ、定常動作中はすべてのサイリスタを全導通状態で使用するようにしたものである。（特許文献２参照）
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１０９１６７
【特許文献２】
実開平５−６０６６５
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
主回路開閉器が閉路して主変圧器の一次側に商用交流電源が投入されたとき励磁突入電流が流れるが、この励磁突入電流が大きいと電源設備の故障又は電源設備に設けられたブレーカを誤動作させることがある。また、主回路開閉器の主回路開閉接点の接点磨耗が大きくなり、寿命が短くなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、商用交流電源に接続して入力開閉する第１の主回路開閉器及び第２の主回路開閉器と、前記第１の主回路開閉器に接続され商用交流電源をアーク溶接に適した電圧に変換する第１の主変圧器と、前記第２の主回路開閉器に接続され商用交流電源をアーク溶接に適した電圧に変換する第２の主変圧器と、前記第１の主変圧器の二次側に接続され二次側電圧を整流及び電力制御する第１の電力主回路と、前記第２の主変圧器の二次側に接続され二次側電圧を整流及び電力制御する第２の電力主回路と、前記商用交流電源を投入する指令信号を制御する電源投入スイッチと、前記電源投入スイッチのオンに応じて前記商用交流電源が開閉器制御回路に入力されると第１の開閉器駆動信号を出力して前記第１の主回路開閉器を閉路し、その後、予め定めた開閉器遅れ時間が経過した後に第２の開閉器駆動信号を出力して前記第２の主回路開閉器を閉路させる前記開閉器制御回路と、外部から起動信号が入力すると前記第１の電力主回路及び前記第２の電力主回路の出力を同時に制御する電力制御回路と、前記第１の電力主回路及び前記第２の電力主回路の出力側に接続され出力を平滑する直流リアクトルと、を具備したことを特徴とするアーク溶接機である。
【０００９】
第２の発明は、前記開閉器制御回路は、前記第１の開閉器駆動信号及び前記第２の開閉器駆動信号の順に出力し、前記第２の開閉器駆動信号が出力した後、予め定めた時間が経過した後に電力制御回路開始信号を出力し、前記電力制御回路は、前記電力制御回路開始信号及び前記起動信号のどちらも入力されると前記第１の電力主回路及び前記第２の電力主回路の出力を同時に制御することを特徴とする請求項１記載のアーク溶接機である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明のアーク溶接機の電気接続図であり、第１の電力主回路ＳＣＲ１と第２の電力主回路ＳＣＲ２とを出力制御素子（サイリスタ素子及びチョパ用トランジスタ等）として、溶接トーチＴＨと被溶接物１との間に発生するアーク負荷に対し、直流電力を供給するアーク溶接機である。図１において、第１の主変圧器ＩＮＴ１と第２の主変圧器ＩＮＴ２とを並列に配設して、電磁開閉器を用いた第１の主回路開閉器ＭＳ１の第１の開閉接点ＭＳ１ａを第１の主変圧器ＩＮＴ１の一次側に接続し、第２の主回路開閉器ＭＳ２の第２の開閉接点ＭＳ２ａを第２の主変圧器ＩＮＴ２の一次側に接続し、上記第１の主変圧器ＩＮＴ１及び第２の主変圧器ＩＮＴ２の二次側には第１の電力主回路ＳＣＲ１、第２の電力主回路ＳＣＲ２に接続し、上記第１の電力主回路ＳＣＲ１及び第２の電力主回路ＳＣＲ２の出力に直流リアクトルＤＣＬを接続して主回路部を形成している。
【００１１】
図１において、第１の主変圧器ＩＮＴ１と第２の主変圧器ＩＮＴ２とは商用交流電源をアーク溶接に適した電圧に変換する。また、第１の電力主回路ＳＣＲ１は上記第１の主変圧器ＩＮＴ１の二次側電圧を整流及び電力制御し、第２の電力主回路ＳＣＲ２は、上記第２の主変圧器ＩＮＴ２の二次側電圧を整流及び電力制御をする。
【００１２】
主制御回路部ＭＣは、開閉器制御回路ＭＫ、開閉器遅れ時限設定回路ＴＭ、第１の開閉器駆動回路ＭＦ１、第２の開閉器駆動回路ＭＦ２及び電力制御回路ＳＣによって形成している。
【００１３】
図２に示す開閉器遅れ時限設定回路ＴＭは、電源投入スイッチＳＷ１がオンされてから第２の主回路開閉器ＭＳ２の第２の主回路開閉接点ＭＳ２ａが閉路されるまでの予め定めた開閉器遅れ時限設定信号Ｔｍを出力する。
【００１４】
開閉器制御回路ＭＫは、上記電源投入スイッチＳＷ１がオンされて上記商用交流電源が入力すると直ちに第１の開閉器駆動信号Ｍｋ１を出力し、予め定めた開閉器遅れ時間Ｔ１が経過した後に第２の開閉器駆動信号Ｍｋ２を出力すると共に電力制御回路開始信号Ｍｓｃも出力する。
【００１５】
第１の開閉器駆動回路ＭＦ１は、上記第１の開閉制御信号Ｍｋ１をレベル変換して第１の開閉器駆動信号Ｍｆ１を出力する。第１の主回路開閉器ＭＳ１は、第１の開閉器駆動信号Ｍｆ１が入力すると動作を開始して第１の主回路開閉接点ＭＳ１ａを閉路させて、第１の主変圧器ＩＮＴ１の一次側に商用交流電源を入力する。
【００１６】
第２の開閉器駆動回路ＭＦ２は、上記第２の開閉制御信号Ｍｋ２をレベル変換して第２の開閉器駆動信号Ｍｆ２を出力する。第２の主回路開閉器ＭＳ２は、第２の開閉器駆動信号Ｍｆ２が入力すると動作を開始して第２の主回路開閉接点ＭＳ２ａを閉路させて、第２の主変圧器ＩＮＴ２の一次側に商用交流電源を入力する。
【００１７】
電力制御回路ＳＣは、電力制御回路開始信号Ｍｓｃ及び起動信号Ｔｓのどちらも入力されると動作を開始して電力制御信号Ｓｃを出力する。図１に示す電力主駆動回路ＳＤは電力制御信号Ｓｃをレベル変換して、第１の電力主駆動信号Ｓｄ１と第２の電力主駆動信号Ｓｄ２とを出力し、第１の電力主回路ＳＣＲ１と第２の電力主回路ＳＣＲ２とを制御して電力制御する。
【００１８】
図１に示す本発明の実施例１の動作を図３の波形タイミング図を参照して説明する。
【００１９】
図３（Ａ）は電源投入スイッチＳＷ１の開閉する制御信号Ｓｗ１の波形を示し、図３（Ｂ）は第１の開閉器駆動信号Ｍｆ１を示し、図３（Ｃ）は第２の開閉器駆動信号Ｍｆ２を示し、図３（Ｄ）は開閉器遅れ時限設定回路ＴＭによって設定される開閉器遅れ時限設定信号Ｔｍを示す。図３（Ｅ）は電力制御回路開始信号Ｍｓｃを示し、図３（Ｆ）は起動信号Ｔｓを示し、図３（Ｇ）は電力制御信号Ｓｃを示し、図３（Ｈ）は第１の主変圧器ＩＮＴ１の励磁突入電流を示し、図３（Ｉ）は第２の主変圧器ＩＮＴ２の励磁突入電流を示す。
【００２０】
開閉器遅れ時限設定回路ＴＭによって、予め定めた開閉器遅れ時限設定信号Ｔｍの値が開閉器制御回路ＭＫに設定される。そして、図３に示す、時刻ｔ＝ｔ１において、電源投入スイッチＳＷ１がオンされると商用交流電源が開閉器制御回路ＭＫに入力される。
【００２１】
開閉器制御回路ＭＫは、上記電源投入スイッチＳＷ１がオンされて上記商用交流電源が入力すると直ちに時刻ｔ＝ｔ１において、図３（Ｂ）に示す第１の開閉器駆動信号Ｍｆ１を出力し、予め定めた開閉器遅れ時間Ｔ１が経過した後の時刻ｔ＝ｔ２において、図３（Ｃ）に示す第２の開閉器駆動信号Ｍｋ２を出力する。
【００２２】
第１の主回路開閉器ＭＳ１は、上記第１の開閉器駆動信号Ｍｆ１が入力されると第１の主回路開閉接点ＭＳ１ａを閉路する。このとき、第１の主変圧器ＩＮＴ１の一次側に商用交流電源が投入され図３（Ｈ）に示す第１の励磁突入電流が流れる。
【００２３】
予め定めた開閉器遅れ時間Ｔ１が経過した後の時刻ｔ＝ｔ２において、第２の主回路開閉器ＭＳ２に第２の開閉器駆動信号Ｍｆ２が入力されると第２の主回路開閉接点ＭＳ２ａを閉路する。このとき、第２の主変圧器ＩＮＴ２の一次側に商用交流電源が投入され、図３（Ｉ）に示す第２の励磁突入電流が流れる。このとき、上記第１の励磁突入電流と第２の励磁突入電流の大きさは、ほぼ同一の値になる。
【００２４】
時刻ｔ＝ｔ３において、電力制御回路ＳＣに、電力制御回路開始信号Ｍｓｃが入力されると動作待機状態になり、時刻ｔ＝ｔ４において、起動信号Ｔｓが入力されると動作を開始して電力制御信号Ｓｃを出力する。電力主駆動回路ＳＤは電力制御信号Ｓｃをレベル変換して、第１の電力主駆動信号Ｓｄ１と第２の電力主駆動信号Ｓｄ２とを出力し、第１の電力主回路ＳＣＲ１と第２の電力主回路ＳＣＲ２とを制御して電力制御する。
【００２５】
[実施例２]
図１に示す本発明の実施例１のアーク溶接機の電気接続図と同一符号は、同一動作を行なうので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００２６】
開閉器制御回路ＭＫは、上記電源投入スイッチＳＷ１がオンされて上記商用交流電源が入力すると直ちに第１の開閉器駆動信号Ｍｋ１を出力し、予め定めた開閉器遅れ時間Ｔ１が経過した後に第２の開閉器駆動信号Ｍｋ２を出力し、更に、上記第２の開閉器駆動信号Ｍｋ２が出力した後に、予め定めた第２の開閉器遅れ時間Ｔ２が経過した後に電力制御回路開始信号Ｍｓｃを出力する。
【００２７】
電力制御回路ＳＣは、電力制御回路開始信号Ｍｓｃと起動信号Ｔｓのどちらも入力されると動作を開始して電力制御信号Ｓｃを出力して、第１の電力主回路ＳＣＲ１と第２の電力主回路ＳＣＲ２とを同時に制御して電力制御する。
【００２８】
本発明の実施例１では、主変圧器を２個並列に配設して使用しているが、上記主変圧器を３個以上配設して使用してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
商用交流電源が投入されたとき励磁突入電流が時分割されて流れるので、上記励磁突入電流の値が小さくなり、電源設備の故障又は電源設備に設けられたブレーカの誤動作がなくなる。また、主回路開閉器の主回路開閉接点の接点磨耗が小さくなって寿命が伸びる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアーク溶接機の電気接続図である。
【図２】図１に示す、主制御回路の詳細回路図である。
【図３】図１に示す、本発明のアーク溶接機の動作を説明するための波形タイミング図である。
【図４】従来技術のアーク溶接機の電気接続図である。
【図５】従来技術のアーク溶接機の動作を説明するための波形タイミング図である。
【符号の説明】
１ 被溶接物
ＤＣＬ 直流リアクトル
ＩＮＴ１ 第１の主変圧器
ＩＮＴ２ 第２の主変圧器
ＭＣ 主制御回路部
ＭＦ１ 第１の開閉器駆動回路
ＭＦ２ 第２の開閉器駆動回路
ＭＫ 開閉器制御回路
ＭＳ１ 第１の主回路開閉器
ＭＳ１ａ 第１の主回路開閉接点
ＭＳ２ 第２の主回路開閉器
ＭＳ２ａ 第２の主回路開閉接点
ＳＣ 電力制御回路
ＳＤ 電力主駆動回路
ＳＣＲ１ 第１の電力主回路
ＳＣＲ２ 第２の電力主回路
ＳＷ１ 電源投入スイッチ
ＴＭ 開閉器遅れ時限設定回路
ＴＳ 起動スイッチ
ＴＨ 溶接トーチ
Ｍｆ１ 第１の開閉器駆動信号
Ｍｆ２ 第２の開閉器駆動信号
Ｍｋ１ 第１の開閉制御信号
Ｍｋ２ 第２の開閉制御信号
Ｍｓｃ 電力制御回路開始信号
Ｓｃ 電力制御信号
Ｓｄ１ 第１の電力主駆動信号
Ｓｄ２ 第２の電力主駆動信号
Ｓｗ１ 制御用スイッチ閉路信号
Ｔｓ 起動信号
Ｔｍ 開閉器遅れ時限設定信号
Ｔ１ 開閉器遅れ時間
Ｔ２ 第２の開閉器遅れ時間
Claims (2)
- 商用交流電源に接続して入力開閉する第１の主回路開閉器及び第２の主回路開閉器と、前記第１の主回路開閉器に接続され商用交流電源をアーク溶接に適した電圧に変換する第１の主変圧器と、前記第２の主回路開閉器に接続され商用交流電源をアーク溶接に適した電圧に変換する第２の主変圧器と、前記第１の主変圧器の二次側に接続され二次側電圧を整流及び電力制御する第１の電力主回路と、前記第２の主変圧器の二次側に接続され二次側電圧を整流及び電力制御する第２の電力主回路と、前記商用交流電源を投入する指令信号を制御する電源投入スイッチと、前記電源投入スイッチのオンに応じて前記商用交流電源が開閉器制御回路に入力されると第１の開閉器駆動信号を出力して前記第１の主回路開閉器を閉路し、その後、予め定めた開閉器遅れ時間が経過した後に第２の開閉器駆動信号を出力して前記第２の主回路開閉器を閉路させる前記開閉器制御回路と、外部から起動信号が入力すると前記第１の電力主回路及び前記第２の電力主回路の出力を同時に制御する電力制御回路と、前記第１の電力主回路及び前記第２の電力主回路の出力側に接続され出力を平滑する直流リアクトルと、を具備したことを特徴とするアーク溶接機。
- 前記開閉器制御回路は、前記第１の開閉器駆動信号及び前記第２の開閉器駆動信号の順に出力し、前記第２の開閉器駆動信号が出力した後、予め定めた時間が経過した後に電力制御回路開始信号を出力し、前記電力制御回路は、前記電力制御回路開始信号及び前記起動信号のどちらも入力されると前記第１の電力主回路及び前記第２の電力主回路の出力を同時に制御することを、特徴とする請求項１記載のアーク溶接機。
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