JP7159516B2 - Power supply and processing system - Google Patents

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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 is known. Such welding systems include a welding power supply, a welding torch, a robot body, and a robot controller. The welding power supply outputs welding power for generating an arc to the welding torch. The welding power supply includes a control circuit that controls the output of welding power. The welding torch is supplied with welding power from the welding power supply, and performs welding by generating an arc between it and the workpiece. The robot body is fitted with a welding torch and moves the welding torch. The robot controller controls the robot body according to a program to move 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 air-cooled, an electromagnetic valve is arranged in a pipe that supplies cooling air to the welding torch, and the electromagnetic valve is opened during welding to supply cooling air to the welding torch. In response to a command from the welding power supply, the robot controller opens the solenoid valve by passing current through a solenoid that constitutes the solenoid valve, and closes the solenoid valve by stopping the current. When the welding torch is of a water-cooled type, an electromagnetic valve is arranged in a pipe for supplying cooling water to the welding torch, and the electromagnetic valve is similarly opened and closed. Also, a shielding gas is supplied to the welding torch during welding. A 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 electromagnetic valve is opened when the robot controller receives a command from the welding power supply and supplies current, and is closed when the current is stopped. For example, Patent Literature 1 discloses a welding system in which a robot control device outputs a gas open/close signal to a gas solenoid valve to control the supply of 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 showing the overall configuration of the welding system that opens and closes the electromagnetic 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 an electromagnetic valve 530. Welding power supply 100 converts three-phase AC power input from power system B into DC welding power by welding power supply 11 and supplies the welding power to welding torch 2 . Welding power supply 100 also converts a single-phase AC voltage input from electric power system B into a 24V DC voltage by 24V power supply 12 , and supplies the DC voltage 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 commands to the robot control device 400 to open and close the solenoid valve 530 . The robot control device 400 has an electromagnetic valve control unit 41 . Electromagnetic valve control unit 41 controls electromagnetic valve 530 according to a command input from control circuit 13 of welding power supply 100 . Specifically, the solenoid valve control unit 41 converts a single-phase AC voltage input from the power system B into a 24V DC voltage with a 24V power supply 411 . When receiving a command to open the solenoid valve 530 from the control circuit 13 , the solenoid valve control unit 41 outputs the 24V DC voltage output from the 24V power supply 411 to the solenoid valve 530 . As a result, the electromagnetic valve 530 is energized and opened. On the other hand, when receiving a command to close the solenoid valve 530 from the control circuit 13 , the solenoid valve control unit 41 stops outputting the 24V DC voltage from the 24V power supply 411 . As a result, the solenoid valve 530 is de-energized and closed.

特開２００９－６３４６号公報JP-A-2009-6346

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 robot controller 400 , it is desired that welding power supply 100 directly drives solenoid valve 530 without providing a power source for driving solenoid valve 530 in robot controller 400 . However, 24V power supply 411 of welding power supply 100 is for driving 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 source 411 to one with a larger capacity. Alternatively, it is necessary to newly add a 24V power supply 411 for driving the solenoid valve 530 . However, in these cases, the structure of welding power supply device 100 needs to be changed significantly, resulting in an increase in size of 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。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power supply device capable of driving a solenoid valve without changing its 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 a first aspect of the present invention drives a first power supply that supplies power for machining to a machining torch, and an electromagnetic valve that is arranged in a pipe that supplies fluid to the machining torch. A drive circuit, a second power supply that supplies power to the drive circuit, and a control circuit that controls the drive circuit, the drive circuit including a bridge circuit having a switching element. The average voltage of the output voltage is lowered 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 in which a first positive switching element and a first negative switching element are 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 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 solenoid valve is opened by switching the second positive side 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 reverse parallel to the second positive side switching element, and the control circuit controls the second negative side switching element when opening the solenoid valve. 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 48V, 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 keeps the switching duty ratio of the switching element smaller than the duty ratio after that for the first predetermined time when the solenoid valve is opened from the closed state. 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。 A processing system provided by the second aspect of the present invention is characterized by comprising the power supply device provided by the first aspect of the present invention, the processing torch, and the electromagnetic 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 reduces the average voltage of the output voltage by controlling the output of the DC voltage supplied from the second power supply by switching the switching element of the bridge circuit, and outputs it to the solenoid valve. . Therefore, the power supply device according to the present invention can utilize a second power supply that outputs a voltage higher than the voltage suitable for the solenoid valve. A bridge circuit can also be used to reduce the DC voltage. Therefore, it is possible to drive the solenoid valve without changing the power supply for outputting a voltage suitable for the solenoid valve to one with a larger capacity or without making any structural changes such as adding a new power supply.

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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining a welding power source device according to a first embodiment, and is a block diagram showing the overall configuration of a welding system; 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。FIG. 2 is a time chart showing changes over time in each gas discharge drive signal input to the drive circuit shown in FIG. 1 and in the voltage and current of the gas solenoid valve; FIG. 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。2 is a diagram for explaining current flow in a drive circuit of the welding power supply device shown in FIG. 1; FIG. 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。4 is a time chart showing a modification 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。4 is a time chart showing a modification 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。4 is a time chart showing a modification 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。4 is a time chart showing a modification 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。FIG. 10 is a diagram for explaining a welding power source device according to a second embodiment, and is a block diagram showing the overall configuration of a welding system; FIG. 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。FIG. 9 is a time chart showing changes over time in each gas discharge drive signal input to the drive circuit shown in FIG. 8 and in the voltage and current of the gas solenoid valve; FIG. 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 demonstrating the conventional welding power supply device, and is a block diagram which shows the whole welding system structure.

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。 Preferred embodiments of the present invention will now 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 the welding power supply according to the first embodiment. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a welding system A1 provided with a welding power supply 1. As shown in FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the control of the gas solenoid valve 53, showing each gas release drive signal input to the drive circuit 15 shown in FIG. It is a time chart. FIG. 3 is a diagram for explaining current flow in drive circuit 15 shown in FIG. It should be noted that the vertical and horizontal axes of each time chart referred to in this specification are enlarged or reduced as appropriate for ease of understanding, and each waveform shown is also simplified for ease of 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 source 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 welds a workpiece W using a welding torch 2 attached to a robot body 3 . Welding system A1 is a TIG welding system in which welding torch 2 is a non-consumable electrode type torch. If the welding torch 2 is a consumable electrode type torch, a wire feeding mechanism for feeding welding wire to the welding torch 2 is added. 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。 Welding power supply 1 converts AC power input from power system B into DC welding power, and outputs the DC welding power from output terminals a and b. One output terminal a is connected to the electrode of the welding torch 2 by a power cable 61 . The other output terminal b is connected to the workpiece W by a power cable 62 . The welding power supply 1 generates an arc between the tip of the electrode of the welding torch 2 and the workpiece W to supply power. Welding is performed by the heat of the arc. The welding power supply 1 also controls the supply of shielding gas. The welding power supply 1 communicates with the robot controller 4 and performs welding according to commands from the robot controller 4 . When a command to start welding is input, the welding power supply 1 first supplies shielding gas to the welding torch 2 and then supplies welding power to the welding torch 2 . When a command to stop welding is input, the welding power supply 1 first stops the supply of welding power, and then stops the supply of shielding gas. The welding power supply 1 corresponds to the "power supply" of the present invention. Details of the welding power supply 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 1 and generates an arc between the welding torch 2 and the workpiece W to perform welding. Also, the welding torch 2 blows off 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 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 to the base member via a plurality of shafts, and a plurality of drive motors (servo motors) provided at both ends or one end of the plurality of arms. Consists of The robot body 3 is controlled by a robot controller 4 . A drive motor provided in each arm is rotationally driven by a drive signal input from the robot control device 4, thereby displacing each arm and, as a result, the welding torch 2 is moved.

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 controller 4 controls the robot body 3 according to a program to move the welding torch 2 . The robot controller 4 includes a microcomputer and memory (not shown). This memory stores a work program in which various operations of the robot body 3 are set. The robot controller 4 outputs a drive signal to each drive motor of the robot main body 3 based on the work program. Further, the robot control device 4 outputs a welding start/stop command to the welding power source 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。 Gas supply mechanism 5 supplies shielding gas to welding torch 2 in accordance with a command from welding power supply 1 . The gas supply mechanism 5 includes a gas cylinder 51 , a gas pipe 52 and a gas electromagnetic valve 53 . A gas pipe 52 connects a gas cylinder 51 filled with shielding gas and the welding torch 2 , and serves as a flow path for the shielding gas from the gas cylinder 51 to the welding torch 2 . In this embodiment, the shielding gas corresponds to the "fluid" of the 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 is operated by DC 24V and driven to open and close by the welding power supply 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 has, for example, a solenoid and a movable core. When the solenoid is energized, the movable core moves to open the valve connected to the movable core. Note that the configuration of the gas solenoid valve 53 is not limited. Welding power supply 1 applies a voltage to gas solenoid valve 53 , and gas solenoid valve 53 is energized to be in an open state, whereby shielding gas is supplied to welding torch 2 . On the other hand, the welding power supply 1 stops applying voltage to the gas solenoid valve 53, and the gas solenoid valve 53 is closed due to de-energization, thereby stopping the supply of the shielding gas to the welding torch 2.

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 1 will be described. Welding power supply 1 includes welding power supply 11 , 24V power supply 12 , control circuit 13 , 48V power supply 14 , and 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 the DC welding power. The welding power source 11 corresponds to the "first power source" of the present invention. Welding power supply 11 includes rectifier circuit 111 , inverter circuit 112 , transformer 113 , and 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 that rectifies alternating current and a smoothing capacitor that smoothes the alternating current. 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-controlled inverter, and includes four switching elements. The inverter circuit 112 switches the switching element according to the output control drive signal input from the control circuit 13 to convert the DC power input from the rectifier circuit 111 into high frequency power and output the high frequency power. It should be noted that the inverter circuit 112 may be of any type as long as it converts direct-current power into high-frequency power, and may be, for example, a half-bridge type, or may be 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 transformed high-frequency voltage to the rectifier circuit 114 . Transformer 113 has a primary winding and a secondary winding. Each terminal of the primary winding is connected to each output terminal of the inverter circuit 112 . Each terminal of the secondary winding is connected to each input terminal of the rectifier circuit 114 . The output voltage of the inverter circuit 112 is transformed according to the turns 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 into 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 the 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 that rectifies high-frequency current and a DC reactor that smoothes the current. 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, which 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 the DC voltage. Note that 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 step down the AC voltage input from the power system B with a transformer, convert it to DC power with a rectifier circuit, and output it. good too. The 24V power supply 12 supplies DC power with a voltage of 24V to the control circuit 13 and the like. The 24V power supply 12 has only a capacity sufficient to drive the control circuit 13 and the like. Therefore, the 24V power supply 12 cannot supply enough electric 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 that converts single-phase AC power input from the power system B into 48V DC power and outputs the same. 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 the DC voltage. Note that the configuration of the 48V power supply 14 is not limited. For example, the 48V power supply 14 may have the same configuration as the welding power supply 11, or step down the AC voltage input from the power system B with a transformer, convert it to DC power with a rectifier circuit, and output it. good too. The 48V power supply 14 supplies DC power with 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 the gas discharge drive signal input from the control circuit 13 . The drive circuit 15 comprises a full bridge circuit having four switching elements Q1-Q4 and four diodes D1-D4. In this embodiment, MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) are used as the switching elements Q1 to Q4. The switching elements Q1 to Q4 are not limited to MOSFETs, and 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. Let the said bridge|bridging part be a 1st arm. Similarly, the switching element Q3 and the switching element Q4 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. Let the said bridge|bridging part be a 2nd 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 respectively correspond to the "first positive side switching element", "first negative side switching element", "second positive side switching element", and "second negative side switching element" of the present invention. . A gas solenoid valve 53 (solenoid thereof) is connected between the connection point between the switching element Q1 and the switching element Q2 and the connection point between the switching element Q3 and the switching element Q4. Gas discharge driving 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-D4 are connected in anti-parallel to switching elements Q1-Q4, respectively. Each of the switching elements Q1-Q4 can be switched between an ON state and an OFF state based on the gas discharge drive signals T1-T4, respectively. The drive circuit 15 receives a 48V DC voltage from the 48V 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。 A 48V power source 14 and a drive circuit 15 are provided to drive a feed motor (48V DC servomotor) for feeding welding wire to the welding torch 2 during consumable electrode welding such as MIG welding and MAG welding. It is In this embodiment, there is no need to feed welding wire, so the 48V power supply 14 and drive circuit 15 are not used to drive the feed motor. In the case of consumable electrode welding, if the welding power supply 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. If welding power supply 1 only outputs commands to the drive circuit, 48V power supply 14 and drive circuit 15 are not used to drive the feed motor. In this embodiment, the 48V power supply 14 and 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 1, and is realized by, for example, a microcomputer. The control circuit 13 communicates with the robot control device 4 and controls the supply of welding power and the supply of shielding gas according to commands from the robot control device 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 shielding gas to the welding torch 2 . Then, an output control drive signal is output to the inverter circuit 112 to supply the welding power to the welding torch 2 . Further, when receiving a command to stop welding, the control circuit 13 first stops outputting the output control drive signal to stop the supply of welding power. Then, the output of the gas discharge drive signal is stopped to stop the supply of the shield gas. In addition, in order to feedback-control the output current of the welding power source 11, the control circuit 13 outputs an output control drive signal based on the deviation between the detected value of a current sensor (not shown) for detecting the output current and the set value of the output current. 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, referring to FIGS. 2 and 3, the control of the electromagnetic valve for supplying the shielding gas by the control circuit 13 will be described.

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 the gas release command inside the control circuit 13. In FIG. The gas release command indicates the period during which the shielding gas is released, and is turned on at a predetermined timing when a command to start welding is input from the robot controller 4, and is turned off at a predetermined timing when a command to end welding is input. become. (b), (c), (d), and (e) of the same figure show the gas discharge drive signals T1 to T4 that the control circuit 13 outputs to the drive circuit 15, respectively. (f) shows the waveform of the voltage applied to the gas solenoid valve 53, and (g) shows the waveform of the current flowing through the gas solenoid valve 53. As shown in FIG.

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, the switching elements Q1 to Q4 of the drive circuit 15 are all in the OFF state, no voltage is applied to the gas solenoid valve 53, and no current flows. Therefore, the gas electromagnetic valve 53 is closed and no shielding gas is 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. 2(a)). As a result, the control circuit 13 generates the gas release drive signals T1-T4 and outputs them to the respective switching elements Q1-Q4 of the drive circuit 15. FIG. As shown in FIG. 2(b), the gas discharge driving signal T1 generated by the control circuit 13 remains off. Therefore, the switching element Q1 of the drive circuit 15 is off. As shown in FIG. 2(c), the gas discharge drive signal T2 generated by the control circuit 13 remains ON. Therefore, the switching element Q2 of the drive circuit 15 is on. As shown in FIG. 2(d), the gas discharge driving signal T3 generated by the control circuit 13 is a pulse signal that switches between ON and OFF at a predetermined frequency. The duty ratio (=ON period Ton/(ON period Ton+OFF period Toff)) of the gas discharge drive signal T3 is 50%. Therefore, the switching element Q3 of the driving circuit 15 switches between the ON state and the OFF state at a predetermined frequency. As shown in FIG. 2(e), 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 half cycle out of phase. That is, the gas discharge drive signal T4 is a signal obtained by inverting the gas discharge drive signal T3. Therefore, the switching element Q4 of the driving circuit 15 is turned off while the switching element Q3 is on, and is turned on while the switching element Q3 is off. Therefore, the drive circuit 15 outputs a DC voltage of 48V input from the 48V power supply 14 with the switching elements Q2 and Q3 turned on and the switching elements Q1 and Q4 turned off. In the ON state, the switching elements Q1 and Q3 are turned OFF and no voltage is output (the output voltage is "0" V), and the switching is alternately performed in the same period (see FIG. 2(f)). As a result, the average voltage of the output voltage of the driving 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. 3(a) 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 arrows 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 arrows in the figure. During this period, the current commutates through the closed circuit consisting of 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. As a result, the current flowing through the gas solenoid valve 53 becomes a pulsating current that fluctuates up and down (see FIG. 2(g)). Since the gas solenoid valve 53 closes when the current flowing through the gas solenoid valve 53 becomes "0", the predetermined frequency of the gas release drive signal T3 is set so that the current does not become "0". According to experiments, it takes about 10 ms for the current to become "0" after switching to the state shown in FIG. be. Moreover, 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 this 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 with an average voltage of 24 V, and the gas solenoid valve 53 is energized. As a result, the gas electromagnetic valve 53 is opened, and the shield 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 effects of the welding power source device 1 according to this 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 this 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 turns the switching element Q3 on at a predetermined frequency with a duty ratio of 50. Switch between on and off states as a percentage. As a result, the drive circuit 15 alternately switches between a state of outputting the 48V DC voltage input from the 48V power supply 14 and a state of not outputting the DC voltage (the output voltage is "0" V) in the same period. , an output voltage with an average voltage of 24 V is output to the gas solenoid valve 53 . Therefore, welding power supply 1 can use 48V power supply 14 and drive circuit 15 to drive gas solenoid valve 53 that operates on 24V DC. The 48V power source 14 and the drive circuit 15 are components originally provided in the welding power source device 1 . Therefore, the welding power supply 1 can drive the gas solenoid valve 53 without changing the structure of the 24V power source 12 to one with a larger capacity or adding another 24V power source. 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 this embodiment, the control circuit 13 generates the gas discharge drive signal T4 as a signal obtained by inverting the gas discharge drive signal T3, but the present invention is not limited to this. In this embodiment, since the diode D4 is connected in antiparallel to the switching element Q4, a closed circuit for commutation is formed without turning on the switching element Q4 when the switching element Q3 is in the off state. be. Therefore, as shown in FIG. 4(e), the control circuit 13 may generate the gas discharge 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 discharge driving 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 of outputting a DC voltage of 48 V and a state of not outputting voltage (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 keeps the gas discharge drive signal T4 off (see FIG. 5(e)) and keeps the gas discharge drive signal T3 on (see FIG. 5 ( d)), the gas discharge drive signal T2 is a pulse signal (see FIG. 5(c)) that switches between ON and OFF at a predetermined frequency, and the gas discharge drive signal T1 is a pulse obtained by inverting the gas discharge drive signal T2. It may be a signal (see FIG. 5(b)). In this case, the driving circuit 15 outputs the 48V DC voltage input from the 48V power supply 14 with the switching elements Q2 and Q3 turned on and the switching elements Q1 and Q4 turned off, and the switching elements Q1 and Q3 are turned on. is in the ON state, the switching elements Q2 and Q4 are in the OFF state and do not output voltage (the output voltage is "0" V) (current commutates through the closed circuit consisting of the gas solenoid valve 53 and the switching elements Q1 and Q3). and alternately in the same period (see FIG. 5(f)). As a result, the average voltage of the output voltage of the driving 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 keeps the gas discharge drive signals T1 and T4 off (see FIGS. 5B and 5E), and sets the gas discharge drive signals T2 and T3 to predetermined values. may be pulse signals of the same phase (see FIGS. 5(c) and 5(d)) that are switched on and off at a frequency of . In this case, the drive circuit 15 outputs the 48V DC voltage input from the 48V power supply 14 with the switching elements Q2 and Q3 turned on and the switching elements Q1 and Q4 turned off, and the switching elements Q1 to Q4 are all turned off and do not output voltage (output voltage is "0" V) (gas solenoid valve 53, diode D1 anti-paralleled to switching element Q1, 48V power supply 14, and anti-parallel to switching element Q4 The current is commutated through the closed circuit formed by the diode D4, which is alternately switched in the same period (see FIG. 6(f)). As a result, the average voltage of the output voltage of the driving 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 discharge drive signal T3 to 50% has been described, but the present invention is not limited to this. In this embodiment, the control circuit 13 has a duty ratio of 50% so that the drive circuit 15 steps down the 48V DC voltage input from the 48V power supply 14 to 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 96V, the control circuit 13 sets the duty ratio to 25%. Further, when the voltage input to the drive circuit 15 is 32V, the control circuit 13 sets the duty ratio to 75%. That is, even if the welding power supply 1 does not have the 48V power supply 14, the gas solenoid valve 53 can be driven by appropriately setting the duty ratio as long as the welding power supply 1 has a power supply with 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, while the gas release command is on, the control circuit 13 fixes the duty ratio of the gas release drive signal T3 to 50%, but the present invention is not limited to this. The control circuit 13 may change the duty ratio. For example, as shown in FIG. 7(d), the control circuit 13 may change the duty ratio of the gas release drive signal T3. Specifically, the control circuit 13 keeps the gas solenoid valve 53 from the closed state for a predetermined time T 0 (for example, 1 second) after the gas release command is turned on (time t1) (until time t3). The duty ratio of the gas discharge driving signal T3 is fixed at 25% during the initial predetermined time T0 when opening. 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. In other words, at the beginning of opening the gas solenoid valve 53 from the closed state, the output voltage is suppressed from the normal voltage (24 V), so that the gas solenoid valve 53 can be opened slowly. As a result, excessive gas consumption due to gas rushing can be suppressed. Note that the control circuit 13 does not fix the duty ratio at 25% from time t1 to time t3, but gradually increases it from "0" and changes it to 50% at time t3. good too.

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。 8-11 show another embodiment of the invention. In these figures, the same or similar elements as in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as 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 diagrams for explaining a welding power supply according to a second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a block diagram showing the overall configuration of a welding system A2 including welding power supply 1'. FIG. 9 is a diagram for explaining the control of the gas solenoid valve 53, showing each gas discharge drive signal input to the drive circuit 15' shown in FIG. It is a time chart showing.

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 1' differs from the welding power supply 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' comprises a half-bridge circuit with 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. A gas solenoid valve 53 (solenoid thereof) is connected between the connection point between the switching element Q1 and the switching element Q2 and the negative output terminal of the 48V power supply 14 . Gas discharge driving 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 antiparallel to switching elements Q1 and Q2, respectively. Each of the switching elements Q1 and Q2 is switched between an ON state and an OFF state based on the gas discharge drive signals T1 and T2, respectively. The drive circuit 15 ′ receives a 48V DC voltage from the 48V power source 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 the gas release command inside the control circuit 13. In FIG. (b) and (c) of the figure respectively show gas discharge drive signals T1 and T2 output from the control circuit 13 to the drive circuit 15'. (d) shows the waveform of the voltage applied to the gas solenoid valve 53, and (e) shows the waveform of the current flowing through the gas solenoid valve 53. As shown in FIG.

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, until time t1, the gas release command is off and the gas release drive signals T1 and T2 are not output (both are off). Therefore, the switching elements Q1 and Q2 of the drive circuit 15' are both in the OFF state, no voltage is applied to the gas solenoid valve 53, and no current flows. Therefore, the gas electromagnetic valve 53 is closed and no shielding gas is 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 turned on (see FIG. 9(a)). As a result, the control circuit 13 generates the gas discharge drive signals T1 and T2 and outputs them to the switching elements Q1 and Q2 of the drive circuit 15'. As shown in FIG. 9(c), the gas discharge drive signal T2 generated by the control circuit 13 remains off. Therefore, the switching element Q2 of the driving circuit 15' is in the OFF state. As shown in FIG. 9B, the gas discharge drive signal T1 generated by the control circuit 13 is a pulse signal that switches between 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 driving circuit 15' switches between the ON state and the OFF state at a predetermined frequency. Therefore, the drive circuit 15' can be in a state in which the switching element Q1 is in an ON state and the switching element Q2 is in an OFF state to output a DC voltage of 48V input from the 48V power supply 14, and in which the switching elements Q1 and Q2 are in an OFF state. It is alternately switched in the same period between a state in which no voltage is output (the output voltage is "0" V) (see FIG. 2(d)). As a result, the average voltage of the 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 during the period in which the switching element Q1 is in the ON state and the switching element Q2 is in the OFF state. In addition, while the switching elements Q1 and Q2 are in the OFF state, current commutates through the closed circuit formed by 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 current that fluctuates up and down (see FIG. 2(e)). In other words, from time t1 to time t2, the drive circuit 15' outputs a DC voltage of 24V, and the gas solenoid valve 53 is energized. As a result, the gas electromagnetic valve 53 is opened, and the shield 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, the control circuit 13 turns off the switching element Q2 of the driving circuit 15' while the gas release command is on, and turns the switching element Q1 into an on state and an off state with a predetermined frequency and a duty ratio of 50%. switch between As a result, the drive circuit 15' alternately switches between a state of outputting the 48V DC voltage input from the 48V power supply 14 and a state of not outputting the DC voltage (output voltage is "0" V) in the same period. Thus, an output voltage with an average voltage of 24 V is output to the gas solenoid valve 53 . Therefore, the welding power supply 1' can drive the gas solenoid valve 53 that operates on 24V direct current using the 48V power supply 14 and the drive circuit 15'. The 48V power supply 14 and the drive circuit 15' are the components originally provided in the welding power supply 1'. Therefore, the welding power supply 1' can drive the gas solenoid valve 53 without changing the structure of the 24V power supply 12 to one with a larger capacity or adding another 24V power supply. can be done.

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 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 has an air-cooled welding torch 2 and includes a cooling air supply mechanism 7 for circulating cooling air to the welding torch 2, in that the welding system A3 according to the first embodiment (see FIG. 1 ).

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 electromagnetic valve 73 . The air compressor 71 supplies 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 cooling air flow path from the air compressor 71 to the welding torch 2 . In this embodiment, 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 with DC 24V, and is driven to open and close by the welding power supply 1 . Drive circuit 15 of welding power supply 1 applies a voltage to air solenoid valve 73 , and air solenoid valve 73 is energized to open, thereby supplying cooling air to welding torch 2 . On the other hand, the drive circuit 15 of the welding power supply 1 stops applying voltage to the air solenoid valve 73, and the air solenoid valve 73 is closed due to de-energization, thereby stopping the supply of cooling air to the welding torch 2. be done. The period during which cooling air is supplied 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。 Also in this 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 showing the overall configuration of a welding system A4 according to the fourth embodiment of the 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 has a water-cooled welding torch 2 and includes a cooling water supply mechanism 8 for circulating cooling water in the welding torch 2, in that the welding system A1 according to the first embodiment (see FIG. 1 ).

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 electromagnetic valve 84 . Cooling water pipes 82 and 83 connect the cooling water circulating device 81 and the welding torch 2 and serve as flow paths for 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 condensate side pipe for sending cooling water from the welding torch 2 to the cooling water circulation device 81 . The cooling water supplied through 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 through the cooling water pipe 83 . In this embodiment, 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 circulation 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 it with a radiator (not shown). Also, the cooled cooling water is supplied to the welding torch 2 through the cooling water pipe 82 by a circulation 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 middle of 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 on DC 24V, and is driven to open and close by the welding power supply 1 . Drive circuit 15 of welding power supply 1 applies a voltage to cooling water solenoid valve 84 , and cooling water solenoid valve 84 is opened by energization, whereby cooling water is supplied to welding torch 2 . On the other hand, drive circuit 15 of welding power supply 1 stops applying voltage to cooling water solenoid valve 84, and cooling water solenoid valve 84 is closed due to de-energization, thereby supplying cooling water to welding torch 2. is stopped. Note that the cooling water solenoid valve 84 may be arranged in the middle of the cooling water pipe 83 . Moreover, the period during which cooling water is supplied 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。 Also in this embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

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 addition, in the first to fourth embodiments, the case where the welding power supply 1 (1') is used in the TIG welding system has been described, but the present invention is not limited to this. The power supply according to the invention can also be used in other robotic welding systems. Moreover, the power supply device according to the present invention can also be used in a fully automatic welding system or 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。 Further, in the above-described first to fourth embodiments, the case where the power supply device according to the present invention is used in the 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 example, in an arc cutting system for cutting a workpiece W with an arc generated at the tip of a torch, an arc gouging system for grooving a workpiece W, and the like. . Moreover, the power supply device according to the present invention is not limited to thermal processing by arc, and can also be used in processing systems that perform processing such as gas welding and 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 above-described embodiments. The specific configuration of each part of the power supply device according to the present invention can be changed in various ways.

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: Welding power supply (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-Q4: switching elements D1-D4: diodes a, b: output terminal 2: welding torch (processing torch)
3: Robot main 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 device 82, 83: Cooling water pipe 84: Cooling water electromagnetic valve B: Electric power system W: Workpiece

Claims (5)

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、
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、
ことを特徴とする電源装置。 a first power source that supplies processing power to the processing torch;
a drive circuit for driving an electromagnetic valve arranged in a pipe that supplies fluid to the processing torch;
a second power supply that supplies power to the drive circuit;
a control circuit that controls the drive circuit;
with
The drive circuit is
comprising a bridge circuit having switching elements,
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 ,
The control circuit makes the switching duty ratio of the switching element smaller than the subsequent duty ratio for the first predetermined time when the solenoid valve is opened from the closed state.
A power supply device characterized by: 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、
請求項１に記載の電源装置。 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. is a full-bridge circuit in which
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 operating the electromagnetic valve. to open up
The power supply device according to claim 1 . 前記ブリッジ回路は、前記第２負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、
請求項２に記載の電源装置。 The bridge circuit includes a diode connected in anti-parallel to the second negative switching element,
The control circuit turns off the second negative switching element when opening the solenoid valve.
The power supply device according to claim 2. 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、
請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置。 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 any one of claims 1 to 3. 請求項１ないし４のいずれかに記載の電源装置と、
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加工システム。 a power supply device according to any one of claims 1 to 4 ;
the processing torch;
the solenoid valve;
A processing system comprising:
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