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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024139118
(43)【公開日】2024-10-09
(54)【発明の名称】待機時電力を低減する溶接電源装置
(51)【国際特許分類】
   B23K 9/10 20060101AFI20241002BHJP
【FI】
B23K9/10 Z
B23K9/10 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023049923
(22)【出願日】2023-03-27
(71)【出願人】
【識別番号】000000262
【氏名又は名称】株式会社ダイヘン
(72)【発明者】
【氏名】田中 和裕
(72)【発明者】
【氏名】堀江 建尊
(72)【発明者】
【氏名】下菊 秀記
【テーマコード(参考)】
4E082
【Fターム(参考)】
4E082AA01
4E082AA07
4E082EA13
(57)【要約】
【課題】待機時中も、溶接電源装置の動作に必要な制御電源を生成しており、待機時中の制御電源の生成のための電力損失を低減できない。
【解決手段】平滑回路により平滑された直流電圧Vcと溶接電源の動作に必要な制御電源を生成する電源回路は直流電圧Vcを入力として生成し、モード切替回路は、待機モードから動作モードに切り替える場合、第2開閉器MS2を閉路し、充電抵抗にて制限した電流で平滑回路を充電し、第1所定時間T1後、第1開閉器MS1を閉路し、第2開閉器MS2を開路して充電抵抗の接続を切り離して動作モードに切り替える。モード切替回路は、動作モードから待機モードに切り替える場合は、第1開閉器MS1を開路し、平滑回路の充電を停止する。
【選択図】 図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
交流電源を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を直流電圧に平滑する平滑回路と、
前記平滑回路の直流電圧を入力として溶接電源の動作に必要な制御電源を生成する電源回路と、
前記平滑回路の直流電圧を前記溶接電源の出力に変換するコンバータ回路と、
前記交流電源から前記整流回路への接続を開閉する第1開閉器と、
前記第1開閉器へ充電抵抗を接続する第2開閉器と、
前記溶接電源が消費電力を低減する待機モードと前記溶接電源が溶接可能な動作モードを切り替えるモード切替回路と、
を備え、
前記モード切替回路は、前記待機モードから前記動作モードに切り替える場合は、第1所定時間第2開閉器を閉路し、前記充電抵抗により制限された電流にて前記平滑回路を充電し、
前記第1所定時間後、前記第1開閉器を閉路し、第2開閉器を開路して前記第1開閉器への前記充電抵抗を切り離して前記動作モードに切り替え、
前記動作モードから前記待機モードに切り替える場合は、前記第1開閉器を開路し、前記平滑回路への充電を停止して待機モードに切り替えること、
を特徴とする溶接電源装置。
【請求項2】
前記交流電源を入力として前記モード切替回路の動作に必要な制御電源を供給する電源生成部を備えていること、
を特徴とする請求項1に記載の溶接電源装置。
【請求項3】
前記モード切替回路は、インチングスイッチの操作又はトーチスイッチの操作により前記待機モードから前記動作モードに切り替わること、
を特徴とする請求項2に記載の溶接電源装置。
【請求項4】
前記インチングスイッチは、無線式リモコンに搭載されていること、
を特徴とする請求項3に記載の溶接電源装置。
【請求項5】
前記無線式リモコンの受信機は、前記電源生成部からの給電にて動作すること、
を特徴とする請求項4に記載の溶接電源装置。
【請求項6】
前記平滑回路には、前記第1開閉器のB接点及び前記第2開閉器のB接点に接続された放電抵抗が接続されていること、
を特徴とする請求項1から5に記載の溶接電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、待機時中の消費電力を低減する溶接電源装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年脱炭素化社会実現のため、溶接電源装置においても待機時中の消費損失を抑制することが望まれている。待機状態の主回路に通電が継続され、待機時中でも電力損失が発生するのを防ぐため、待機時中は主回路に通電が行われない突入防止回路が提案されている。(例えば、先行文献1)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許公報第6567233号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
待機時中も、溶接電源装置の動作に必要な制御電源を生成しており、待機時中の制御電源の生成のための電力損失を低減できない。
【0005】
本発明は、上記の課題を解決するためのものであって、その目的は、待機時中の制御電源の生成のための電力損失を防止するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
交流電源を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を直流電圧に平滑する平滑回路と、
前記平滑回路の直流電圧を入力として溶接電源の動作に必要な制御電源を生成する電源回路と、
前記平滑回路の直流電圧を前記溶接電源の出力に変換するコンバータ回路と、
前記交流電源から前記整流回路への接続を開閉する第1開閉器と、
前記第1開閉器へ充電抵抗を接続する第2開閉器と、
前記溶接電源が消費電力を低減する待機モードと前記溶接電源が溶接可能な動作モードを切り替えるモード切替回路と、
を備え、
前記モード切替回路は、前記待機モードから前記動作モードに切り替える場合は、第1所定時間第2開閉器を閉路し、前記充電抵抗により制限された電流にて前記平滑回路を充電し、
前記第1所定時間後、前記第1開閉器を閉路し、第2開閉器を開路して前記第1開閉器への前記充電抵抗を切り離して前記動作モードに切り替え、
前記動作モードから前記待機モードに切り替える場合は、前記第1開閉器を開路し、前記平滑回路への充電を停止して待機モードに切り替えること、
を特徴とする溶接電源装置である。
【0007】
請求項2の発明は、
前記交流電源を入力として前記モード切替回路の動作に必要な制御電源を供給する電源生成部を備えていること、
を特徴とする請求項1に記載の溶接電源装置である。
【0008】
請求項3の発明は、
前記モード切替回路は、インチングスイッチの操作又はトーチスイッチの操作により前記待機モードから前記動作モードに切り替わること、
を特徴とする請求項2に記載の溶接電源装置である。
【0009】
請求項4の発明は、
前記インチングスイッチは、無線式リモコンに搭載されていること、
を特徴とする請求項3に記載の溶接電源装置である。
【0010】
請求項5の発明は、
前記無線式リモコンの受信機は、前記電源生成部からの給電にて動作すること、
を特徴とする請求項4に記載の溶接電源装置である。
【0011】
請求項6の発明は、
前記平滑回路には、前記第1開閉器のB接点及び前記第2開閉器のB接点に接続された放電抵抗が接続されていること、
を特徴とする請求項1から5に記載の溶接電源装置である。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、待機時中の制御電源の生成による電力損失を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】本発明の実施の形態1に係る消耗電極式アーク溶接装置の各機能のブロック図である。
図2】本発明の実施の形態1に係るモード切替回路の動作を示すフローチャートである。
図3】本発明の実施の形態1に係る動作モード中にインチング操作及びトーチスイッチ操作が行われなかった場合のタイミングチャートである。
図4】本発明の実施の形態1に係る待機モード中にインチング操作が行われた場合のタイミングチャートである。
図5】本発明の実施の形態1に係る待機モード中及び動作モード中にトーチスイッチ操作が行われた場合のタイミングチャートである。
図6】本発明の実施の形態2に係る非消耗電極式アーク溶接装置の各機能のブロック図である。
図7】本発明の実施の形態3に係る消耗電極式アーク溶接装置の各機能のブロック図である。
図8】本発明の実施の形態4に係る消耗電極式アーク溶接装置の各機能のブロック図である。
図9】本発明の実施の形態4に係る動作モード中にインチング操作及びトーチスイッチ操作が行われなかった場合のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0015】
〔実施の形態1〕
図1は、本発明の実施の形態1に係る消耗電極式アーク溶接装置の各機能のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【0016】
スイッチSWは、溶接電源PMの操作パネルに備えられたスイッチであり、スイッチSWをオンすると、溶接電源PMには、交流電源PSが入力される。
【0017】
整流回路DRは、交流電源PSを直流に整流して、平滑回路Cに出力する。交流電源PSと整流回路DR間には、同図に示すとおり、開閉器MS2及び充電抵抗RCと開閉器MS1が挿入されている。開閉器MS1及び開閉器MS2は、実施の形態1においては電磁接触器を用いているが、電磁接触器に限らず開閉制御可能な開閉器であればよい。交流電源PSは三相に限らず単相であっても良い。
【0018】
平滑回路Cは、コンデンサであり、整流回路DRから入力された直流電源を平滑して、コンバータ回路CV及び電源回路PCに平滑電圧Vcを出力する。例えば、交流電源PSが三相200Vであった場合、平滑電圧VcはDC270~280V程度である。平滑回路Cには、コンデンサを放電する放電抵抗RDが接続されている。
【0019】
コンバータ回路CVは、マイクロプロセッサMPUからの起動信号St及び出力指令Cvにより、平滑電圧Vcを出力電圧Voに変換して次のとおり溶接電源PMの出力端子+、-間に出力する。
1)起動信号StがLowの場合:コンバータ回路CVは動作を停止して、溶接電源PMの出力端子+、-間に出力電圧Voを出力しない。
2)起動信号StがHighの場合:コンバータ回路CVは出力指令Cvに応じた出力電圧Voを溶接電源PMの出力端子+、-間に出力する。
【0020】
ワイヤ送給装置7は、送給モータMに結合された送給ロール3の回転により、溶接ワイヤ2を溶接トーチ1に送給する。ワイヤ送給装置7に搭載されている電磁弁SOLには、ガスボンベなどにてシールドガス源GASが供給されており、溶接電源PMに接続された送給装置ケーブル11により電磁弁SOLの開閉が行われ、電磁弁SOLが開路した場合は、溶接トーチ1の先端からシールドガスGasが噴出して、アーク8を大気から遮蔽する。
【0021】
溶接トーチ1は、トーチスイッチ4を具備しており、トーチスイッチ4の操作状態を示すトーチスイッチ信号Tsが送給装置ケーブル11にてマイクロプロセッサMPU及びモード切替回路CHに送信される。トーチスイッチ信号Tsは、トーチスイッチ4が開路の時Lowとなり溶接停止を示し、トーチスイッチ4が押されて閉路となった場合Highとなり溶接動作を示す。
【0022】
リモコンRMは、リモコンケーブル9にて溶接電源PMに接続され、溶接電流調整ボリュームWC及び溶接電圧調整ボリュームWVにより設定された溶接電流及び溶接電圧の設定値をリモコン設定値Rmとして、アナログ回路ADへ出力する。また、リモコンRMには、溶接ワイヤ2を溶接トーチ1先端に繰り出すためのインチングスイッチ6が搭載されており、インチングスイッチ6の操作状態を示すインチング信号InをマイクロプロセッサMPU及びモード切替回路CHにリモコンケーブル9を通して送信する。インチング信号Inは、インチングスイッチ6が開路の時Lowとなりインチング停止を示し、インチングスイッチ6が押されて閉路となった場合Highとなりインチング動作を示す。
【0023】
電源回路PCは、平滑回路Cからの平滑電圧Vcをもとに、溶接電源PMの動作に必要な制御電源を生成し、駆動回路DRへ+24V、アナログ回路ADへ±15V、マイクロプロセッサMPUへ+5V及びモータ駆動回路MDへ+48Vを供給する。電源回路PCは、定格入力電圧DC270~280V程度を入力として、+48V、+24V、±15V及び+5Vを出力するスイッチング電源を用いれば良い。
【0024】
駆動回路IDは、電源回路PCからの+24Vを動作電源として、溶接電源PM内部の冷却を行うファンモータFMの駆動、図示しない溶接電源PM内部の機構部品のコントロールを行うリレーCR及び電磁弁SOLの開閉などをマイクロプロセッサMPUからの駆動指令Idに従って行う。
【0025】
モータ駆動回路MDは、電源回路PCからの+48Vを動作電源として、マイクロプロセッサMPUからのモータ指令信号Mdに従って送給モータMを回転させて、溶接ワイヤ2を溶接トーチ1先端に送給する。
【0026】
電流検出器IOは、溶接電流Iwを検出し電流検出値Ioとして、アナログ回路ADへ出力する。
【0027】
アナログ回路ADは、電源回路PCからの±15Vを動作電源として、リモコンRMからのリモコン設定値Rm及び電流検出器IOからの溶接電流値Ioをレベル変換して、マイクロプロセッサMPUの入力レベルに適した値に変換して、マイクロプロセッサMPUにアナログ信号Adとして出力するとともに、各種のアナログ信号の処理、変換を行う。
【0028】
マイクロプロセッサMPUは、電源回路PCからの+5Vを動作電源として、アナログ回路ADからのアナログ信号Ad、リモコンRMからのインチング信号In、トーチスイッチ4からのトーチスイッチ信号Ts及びモード切替回路CHからの許可信号Prをもとに、次のとおり動作する。
1)許可信号PrがLowの場合:インチング信号In及びトーチスイッチ信号Tsに関わらず何もしない。
2)許可信号PrがHighでインチング信号InがHighの場合:アナログ回路ADからのアナログ信号Adに基づいた指令信号Mdをモータ駆動回路MDに出力し、送給モータMを回転させて溶接ワイヤ2を溶接トーチ1先端に繰り出す。
3)許可信号PrがHighでトーチスイッチ信号TsがHighの場合:アナログ回路ADからのアナログ信号Adに基づいた指令信号Mdをモータ駆動回路MDに出力するとともに、駆動指令Idにて溶接開始に必要な溶接電源PM内部の機構部品や電磁弁SOLを駆動する。また、コンバータ回路CVにアナログ回路ADからのアナログ信号Adに基づいた出力指令Cvを出力し、起動信号StをLowからHighに切り替え、溶接電源PMの出力端子+、-間に出力電圧Voを出力する。
【0029】
モード切替回路CHは、交流電源PSか電源供給され、電源生成部ASにてモード切替回路CHの動作に必要な制御電源15Vを生成する。リレーRY1及びリレーRY2は、電源生成部ASにて生成された制御電源15Vを電源として動作し、モード切替回路CHの図示しない指令により駆動され、開閉器MS1及び開閉器MS2の操作コイルを励磁して開閉器MS1及び開閉器MS2を開路から閉路に切り替える。また、モード切替回路CHは、第1所定時間を計測するタイマーTM1及び第2所定時間を計測するタイマーTM2を具備しており、インチング信号In及びトーチスイッチ信号Tsを入力として、許可信号Prを待機モードを示すLow及び動作モードを示すHighに切り替えて、マイクロプロセッサMPUに出力する。
【0030】
図2は、モード切替回路CHの動作を示すフローチャートであり、同図を用いて動作を説明する。なお、STEP1~8とは、同図において点線で囲んで示したそれぞれの処理ステップの番号である。
1)STEP1:スイッチSWをオンし、電源生成部ASに交流電源PSから電源供給され、モード切替回路CHの動作に必要な制御電源15Vが生成された時点で、許可信号PrをLowに設定する。
2)STEP2:リレーRY1を駆動して、開閉器MS1の操作コイルを励磁し、開閉器MS1を閉路する。これにより、平滑回路Cは、充電抵抗RCにて制限された電流にて充電を開始する。
3)STEP3:タイマーTM1のカウント値を第1所定時間T1にセットし、カウントを開始する。タイマーTM1が第1所定時間T1をカウントアップしていない場合は、TM1のカウントを継続する。
4)STEP4:タイマーTM1のカウントが、第1所定時間T1をカウントアップした場合は、許可信号PrをLowからHighに切り替える。リレーRY2を駆動して、開閉器MS2の操作コイルを励磁し、開閉器MS2を閉路するとともに、リレーRY1の駆動を停止して、開閉器MS1の操作コイルの励磁を停止し、開閉器MS1を開路する。これにより、平滑回路Cは開閉器MS2の接点及び整流回路DRを介して、交流電源PSから直接給電された状態となり、待機モードから溶接可能な動作モードに切り替わる。
5)STEP5:タイマーTM2のカウント値を第2所定時間T2にセットし、カウントを開始する。
6)STEP6:タイマーTM2のカウントが、第2所定時間T2をカウントアップしておらず、インチング信号In及びトーチスイッチ信号TsがLowの場合は、タイマーTM2のカウントを継続する。インチング信号In又はトーチスイッチ信号Tsのうち少なくとも1つがHighの場合は、STEP5に戻りタイマーTM2のカウント値を第2所定時間T2にセットし、再度カウントを開始する。
7)STEP7:タイマーTM2のカウントが、第2所定時間T2をカウントアップした場合は、許可信号PrをHighからLowに切り替える。リレーRY2の駆動を停止し、開閉器MS2の操作コイルの励磁を停止し、開閉器MS2を開路する。これにより、平滑回路Cは、交流電源PSから給電が遮断された状態となり、放電抵抗RDを介して放電し、消費電力を抑える待機モードとなる。インチング信号In及びトーチスイッチ信号TsがLowの場合は、このSTEP7を継続する。
8)STEP8:STEP7の待機モード中に、インチング信号In又はトーチスイッチ信号Tsのうち少なくとも1つがHighの場合は、STEP2に戻り、再度STEP2から3のステップを経て、STEP4の溶接可能な動作モードに切り替わる。
【0031】
図3は、本発明の実施の形態1に係る動作モード中にインチング操作及びトーチスイッチ操作が行われなかった場合のタイミングチャートである。同図(a)はトーチスイッチ信号Tsを示し、同図(b)はインチング信号Inを示し、同図(c)は開閉器MS1の開路/閉路を示し、同図(d)は開閉器MS2の開路/閉路を示し、同図(e)は許可信号Prを示し、同図(f)は起動信号Stを示し、同図(g)は平滑電圧Vcを示し、同図(h)は待機/動作モードのいずれかであることを示す。同図を用いて、本発明の実施の形態1における動作モード中にインチング操作及びトーチスイッチ操作が行われなかった場合の動作を説明する。
【0032】
時刻t0:時刻t0は、スイッチSWをオンにより溶接電源PMに交流電源PSが印加され、モード切替回路CHの電源生成部ASにてモード切替回路CHの動作に必要な制御電源15Vが確立した時点である。すると、モード切替回路CHは、同図(e)のとおり許可信号PrをLowに設定し、リレーRY1を駆動し、開閉器MS1の操作コイルを励磁し、同図(c)のとおり開閉器MS1は開路から閉路に切り替わる。開閉器MS1及び充電抵抗RCを介して交流電源PSから整流回路DRを通して平滑回路Cを充電するため、平滑回路Cの平滑電圧Vcは同図(g)のとおり、OVから徐々に上昇する。また、時刻t0において、タイマーTM1は計測を開始する。
【0033】
時刻t1:同図(g)のとおり、平滑回路Cの平滑電圧Vcは上昇し、時刻t1の時点で、平滑電圧Vcを入力として電源回路PCが+48V、+24V、±15V及び+5Vを生成できるレベルに達し、電源回路PCは、駆動回路IDに+24V、アナログ回路ADへ±15V、マイクロプロセッサMPUへ+5V及びモータ駆動回路MDに+48Vをそれぞれ出力する。
【0034】
時刻t2:時刻t0からタイマーTM1により設定された第1所定時間T1が経過した時刻t2の時点で、モード切替回路CHは、リレーRY1の駆動を停止し、リレーRY2を駆動する。すると、同図(c)のとおり開閉器MS1は開路し、同図(d)のとおり開閉器MS2は閉路する。開閉器MS2の閉路により、交流電源PSから整流回路DRを介して平滑回路Cは直接充電される。交流電源PSがAC200Vの場合、平滑回路Cの平滑電圧Vcは同図(g)のとおり、270~28OVに充電される。モード切替回路CHは、同図(e)のとおり許可信号PrをLowからHighに切り替えて、マイクロプロセッサMPUがインチング信号In又はトーチスイッチ信号Tsにより、インチング開始や溶接開始可能な動作モードに同図(h)のとおり切り替わる。また、時刻t2において、タイマーTM2は計測を開始する。第1所定時間T1は、充電抵抗RCを介して交流電源PSから平滑回路Cを270~28OV付近まで充分充電できる程度の2秒程度に設定されるが、第1所定時間T1は、充電抵抗RCの抵抗値及び平滑回路Cの静電容量により当業者が設定すればよく、平滑回路Cの平滑電圧Vcを検出して時刻t2を決定する必要はない。なお。開閉器MS1を開路するのは、時刻t2に限らず、時刻t2~t3までの開閉器MS2が閉路している期間であればよい。
【0035】
時刻t3:時刻t2からタイマーTM2により設定された第2所定時間T2後の時刻t3において、同図(a)及び同図(b)のとおりトーチスイッチ信号Ts及びインチング信号InはLowからHighに切り替わらなかったため、モード切替回路CHは、同図(e)のとおり許可信号PrをHighからLowに切り替え、リレーRY2の駆動を停止し、開閉器MS2を開路する。開閉器MS2を開路したため、交流電源PSから整流回路DRへの給電がなくなり、平滑回路Cの平滑電圧Vcも放電抵抗RD及び電源回路PCに放電し、同図(g)のとおり平滑電圧Vcは徐々に減少する待機モードに同図(h)のとおり切り替わる。第2所定時間T2は、溶接中に発生する溶接電源PM内部の部品温度上昇がファンモータFMにより充分冷却される期間である10~20分程度に設定されるが、動作モードである時刻t2からt3の期間において、溶接電流Iwが流れなかった場合は、溶接電源PM内部の部品温度上昇は低いので第2所定時間T2を短くしてもよい。
【0036】
時刻t4:時刻t4において、平滑電圧Vcは放電を終了し、同図(g)のとおり0Vとなる。時刻t3からt4の期間の平滑電圧Vcが減少する途中において、平滑回路Cの平滑電圧Vcを入力として動作している電源回路PCは、+48V、+24V、±15V及び+5Vを出力することができなくなり、駆動回路ID、アナログ回路AD、マイクロプロセッサMPU及びモータ駆動回路MDの動作は停止する。従って、時刻t3以降の待機モード中の接電源PMの消費する電力は、モード切替回路CHの動作必要な電源生成部ASの消費電力のみで良く、15V、0.5A程度の10W以下の消費電力に抑えることができる。
【0037】
図4は、本発明の実施の形態1に係る待機モード中にインチング操作が行われた場合のタイミングチャートである。同図(a)はトーチスイッチ信号Tsを示し、同図(b)はインチング信号Inを示し、同図(c)は開閉器MS1の開路/閉路を示し、同図(d)は開閉器MS2の開路/閉路を示し、同図(e)は許可信号Prを示し、同図(f)は起動信号Stを示し、同図(g)は平滑電圧Vcを示し、同図(h)は待機/動作モードのいずれかであることを示す。同図を用いて、本発明の実施の形態1における待機モード中にインチング操作が行われた場合の動作を説明する。
【0038】
時刻t10:時刻t10の時点で、インチングスイッチ6が操作され、同図(b)のとおりインチングスイッチ信号InがLowからHighに切り替わる。モード切替回路CHは、同図(e)のとおり許可信号PrをLowに設定し、リレーRY1を駆動し、開閉器MS1の操作コイルを励磁し、同図(c)のとおり開閉器MS1は開路から閉路に切り替える。開閉器MS1及び充電抵抗RCを介して交流電源PSが整流回路DRから平滑回路Cを充電するため、平滑回路Cの平滑電圧Vcは同図(g)のとおり、OVから徐々に上昇する。また、時刻t10において、タイマーTM1は計測を開始する。
【0039】
時刻t11:時刻t10からタイマーTM1により設定された第1所定時間T1が経過した時刻t11の時点で、モード切替回路CHは、リレーRY1の駆動を停止し、リレーRY2を駆動し、同図(c)のとおり開閉器MS1は開路し、同図(d)のとおり開閉器MS2は閉路する。開閉器MS2の閉路により、交流電源PSが整流回路DRを介して平滑回路Cを直接充電するため、交流電源PSがAC200Vの場合、平滑回路Cの平滑電圧Vcは同図(g)のとおり、270~28OVに充電され、モード切替回路CHは、同図(e)のとおり許可信号PrをLowからHighに切り替えて、同図(h)のとおり動作モードに切り替わる。また、時刻t11において、タイマーTM2は計測を開始する。
【0040】
時刻t11~t12:時刻t11からタイマーTM2により設定された第2所定時間T2が経過した時刻t12までの期間で、同図(a)及び(b)のとおりトーチスイッチ信号Ts及びインチングスイッチ信号InがLowからHighに切り替わらなかったため、モード切替回路CHは、同図(e)のとおり許可信号PrをHighからLowに切り替えて、リレーRY2の駆動を停止し、開閉器MS2の接点を開路する。開閉器MS2の接点を開路したため、交流電源PSから整流回路DRへの給電がなくなり、平滑回路Cの平滑電圧Vcも放電抵抗RD及び電源回路PCに放電し、同図(g)のとおり平滑電圧Vcは徐々に減少し、同図(h)のとおり待機モードに切り替わる。
【0041】
図5は、実施の形態1における待本発明の実施の形態1に係る待機モード中及び動作モード中にトーチスイッチ操作が行われた場合のタイミングチャートである。同図(a)はトーチスイッチ信号Tsを示し、同図(b)はインチング信号Inを示し、同図(c)は開閉器MS1の開路/閉路を示し、同図(d)は開閉器MS2の開路/閉路を示し、同図(e)は許可信号Prを示し、同図(f)は起動信号Stを示し、同図(g)は平滑電圧Vcを示し、同図(h)は待機/動作モードのいずれかであることを示す。同図を用いて、本発明の実施の形態1における待機モード中及び動作モード中にトーチスイッチ信号Tsが操作された場合の動作を説明する。
【0042】
時刻t20:時刻t20の時点で、トーチスイッチTSが操作され、同図(a)のとおりトーチスイッチ信号TsがLowからHighに切り替わる。モード切替回路CHは、同図(e)のとおり許可信号PrをLowに設定し、リレーRY1を駆動し、開閉器MS1の操作コイルを励磁し、同図(c)のとおり開閉器MS1は開路から閉路に切り替わる。開閉器MS1及び充電抵抗RCを介して交流電源PSが整流回路DRから平滑回路Cを充電するため、平滑回路Cの平滑電圧Vcは同図(g)のとおり、OVから徐々に上昇する。また、時刻t20において、タイマーTM1は計測を開始する。
【0043】
時刻t21:時刻t20からタイマーTM1により設定された第1所定時間T1が経過した時刻t20の時点で、モード切替回路CHは、リレーRY1の駆動を停止し、リレーRY2を駆動し、同図(c)のとおり開閉器MS1は開路し、同図(d)のとおり開閉器MS2は閉路する。開閉器MS2の閉路により、交流電源PSが整流回路DRを介して平滑回路Cを直接充電するため、交流電源PSがAC200Vの場合、平滑回路Cの平滑電圧Vcは同図(g)のとおり、270~28OVに充電され、モード切替回路CHは、同図(e)のとおり許可信号PrをLowからHighに切り替えて、同図(h)のとおり動作モードに切り替わる。時刻t21にて許可信号PrがHighであり、同図(a)のとおりトーチスイッチ信号TsもHighであるため、マイクロプロセッサMPUは、同図(f)のとおり起動信号StをLowからHighに切り替え、コンバータ部CVは、マイクロプロセッサMPUからの出力指令Cvに応じた出力電圧Voを溶接電源PMの出力端子+、-間に出力し、溶接を開始する。
【0044】
時刻t22:時刻t22にて、同図(a)のとおりトーチスイッチ信号TsがHighからLowに切り替わる。マイクロプロセッサMPUは、同図(f)のとおり起動信号StをHighからLowに切り替え、コンバータ部CVは、溶接電源PMの出力端子+、-間への出力を停止する。また、トーチスイッチ信号TsがLowになった時刻t22において、タイマーTM2は計測を開始する。
【0045】
時刻t23:時刻t22からタイマーTM2により設定された第2所定時間T2が経過した時刻t23までの期間で、同図(a)及び(b)のとおりトーチスイッチ信号Ts及びインチングスイッチ信号InがLowからHighに切り替わらなかったため、モード切替回路CHは、同図(e)のとおり許可信号PrをHighからLowに切り替えて、リレーRY2の駆動を停止し、開閉器MS2の接点を開路する。開閉器MS2の接点を開路したため、交流電源PSから整流回路DRへの給電がなくなり、平滑回路Cの平滑電圧Vcも放電抵抗RD及び電源回路PCに放電し、同図(g)のとおり平滑電圧Vcは徐々に減少する待機モードに同図(h)のとおり切り替わる。
【0046】
〔実施の形態2〕
図6は、実施の形態2に係る非消耗電極式アーク溶接装置の各機能のブロック図である。図6を用いて、本発明の実施の形態1と異なる点についてのみ動作を説明する。
【0047】
非消耗電極式アーク溶接装置の場合、溶接ワイヤ2を溶接トーチ1先端に繰り出す必要がないため、送給装置7は不要であり、リモコンRMにインチングスイッチ6を搭載する必要もない。また、非消耗電極式アーク溶接装置は、溶接電流Iwを設定するのみで良いので、溶接電圧調整ボリュームWVを搭載する必要もない。
【0048】
コンバータ部CVは、マイクロプロセッサMPUからの起動信号St及び出力指令Cvに基づき、溶接電源PMの出力端子+から-側へ溶接電流Iwを出力し、溶接トーチ1先端の電極10と母材5間に、アーク8を発生させる。溶接電源PMに内蔵された電磁弁SOLに供給されているシールドガス源GASにより、機構駆動部IDは、電磁弁SOLを開路してトーチ1先端にシールドガスGasを噴出し、アーク8を大気から遮蔽する。
【0049】
実施形態2においては、インチングスイッチ6がないため、インチング操作による待機モードから動作モードへの切り替えはできないが、溶接トーチ1に具備されたトーチスイッチ4と溶接電源PMとは、トーチスイッチケーブル12で接続されており、トーチスイッチ4の操作により、待機モードから動作モードへ切り替えられることは、図5からも明らかである。
【0050】
〔実施の形態3〕
図7は、実施の形態3に係る消耗電極式アーク溶接装置の各機能のブロック図である。図7を用いて、本発明の実施の形態1と異なる点についてのみ動作を説明する。
【0051】
リモコンRMは、リモコンケーブル9にて溶接電源PMとは接続されておらず、無線信号RAにて接続されている。リモコンRMは、図示しない内蔵した電池を動力源として、溶接電源PMの受信機RVと無線信号RAにて交信を行い、インチング信号In及びリモコン設定値Rmを溶接電源PMへ送信する。
【0052】
受信機RVは、モード切替回路CH内の電源生成部ASが生成する15Vから動作に必要な電源が供給され、待機モード中も常時リモコンRMと交信可能な状態を維持しており、リモコンRMからのインチング信号Inにより、待機モードから動作モードへの復帰が可能な状態を維持している。
【0053】
実施の形態3によれば、リモコンケーブル9を用いていないので、ケーブルの引き回しを気にせず作業できるとともに、溶接電源PMから離れた遠方からでもリモコンケーブル9を延長せずに手元のリモコンRMのインチングスイッチ6の操作により待機モードから動作モードに切り替えできる。
【0054】
〔実施の形態4〕
図8は、実施の形態4に係る消耗電極式アーク溶接装置の各機能のブロック図である。図8を用いて、本発明の実施の形態1と異なる点についてのみ動作を説明する。
【0055】
平滑回路Cには、放電抵抗RDとともに、開閉器MS1のB接点(バック接点)である開閉器MS1b及び開閉器MS2のB接点(バック接点)である開閉器MS2bに接続された放電抵抗RD1が接続されており、開閉器MS1b及び開閉器MS2bが閉路の時、すなわち開閉器MS1及び開閉器MS2が開路の場合のみ、放電抵抗RD1は平滑回路Cに接続されて、平滑回路Cを放電するように構成されている。
【0056】
図9は、本発明の実施の形態4に係る動作モード中にインチング操作及びトーチスイッチ操作が行われなかった場合のタイミングチャートである。同図(a)はトーチスイッチ信号Tsを示し、同図(b)はインチング信号Inを示し、同図(c)は開閉器MS1の開路/閉路を示し、同図(d)は開閉器MS2の開路/閉路を示し、同図(e)は許可信号Prを示し、同図(f)は起動信号Stを示し、同図(g)は平滑電圧Vcを示し、同図(h)は待機/動作モードのいずれかであることを示す。同図を用いて、本発明の実施の形態4における実施の形態1との違いのある時刻t3以降についてのみ説明する。
【0057】
時刻t3:時刻t3:時刻t2からタイマーTM2により設定された第2所定時間T2後の時刻t3において、同図(a)及び同図(b)のとおりトーチスイッチ信号Ts及びインチング信号InはLowからHighに切り替わらなかったため、モード切替回路CHは、同図(e)のとおり許可信号PrをHighからLowに切り替え、リレーRY2の駆動を停止し、開閉器MS2を開路する。開閉器MS2を開路したため、交流電源PSから整流回路DRへの給電がなくなり、平滑回路Cの平滑電圧Vcも放電抵抗RD及び電源回路PCに放電し、同図(g)のとおり平滑電圧Vcは徐々に減少する待機モードに同図(h)のとおり切り替わる。しかし、時刻t3以降は同図(c)及び(d)のとおり開閉器MS1及び開閉器MS2が開路しており、開閉器MS1b及び開閉器MS2bは閉路となり、平滑回路Cには放電抵抗RD1が並列接続されるため、実施の形態4においては、実施の形態1に比べて同図(g)のとおり平滑電圧Vcの放電スピードが速くなり、平滑電圧Vcの電圧が0Vになる時刻t4も速くなる。
【0058】
実施の形態4によれば、動作モードから待機モードに切り替わった時点で、放電抵抗値を小さくして、溶接電源の入力コンデンサの自己放電に求められる規格(例えばアーク溶接装置のJIS規格であるJIS C9300-1、6.2.3項 入力コンデンサに自己放電)である、平滑回路Cの平滑電圧Vcを人が触れることができる時間内に60V以下に低減する自己放電手段も実現できる。また、開閉器MS1が閉路、開閉器MS2が開路して充電抵抗RCを介して平滑回路Cに充電を行っている第1所定時間T1の期間及び開閉器MS2が閉路している動作モードの期間は、平滑回路Cに放電抵抗RD1は接続されないため、放電抵抗RD1での損失は発生しない。
【0059】
本発明実施の形態1から4により待機モード中の平滑回路Cの平滑電圧Vcを0Vにし、待機モード中にも発生していた電源回路PCの消費電力55W及び放電抵抗RDの消費電力10Wを、モード切替回路の消費電力10W以下のみに抑えることができ、さらに実施の形態4においては、入力コンデンサの自己放電に求められる規格を達成することができる。
【0060】
上述のように開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではない
。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範
囲内での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【0061】
1 溶接トーチ
2 溶接ワイヤ
3 送給ロール
4 トーチスイッチ
5 母材
6 インチングスイッチ
7 送給装置
8 アーク
9 リモコンケーブル
10 電極
11 送給装置ケーブル
12 トーチスイッチケーブル
+、- 出力端子
AD アナログ制御部
Ad アナログ信号
AS 電源生成部
C 平滑回路
CH モード切替回路
CR リレー
CV コンバータ回路
Cv 出力指令
DR 整流回路
FM ファンモータ
GAS シールドガス源
Gas シールドガス
ID 機構駆動部
Id 駆動指令
In インチング信号
Iw 溶接電流
M 送給モータ
MD モータ駆動部
Md モータ指令
MPU マイクロプロセッサ
MS1、2 開閉器
MS1b、2b 開閉器(b接点、バック接点)
PC 電源回路
PS 交流電源
PM 溶接電源
Pr 許可信号
RC 充電抵抗
RD 放電抵抗
RD1 放電抵抗
RY1、2 リレー
RM リモコン
Rm リモコン設定値
SOL 電磁弁
St 起動信号
SW スイッチ
TM1、2 タイマー
Ts トーチスイッチ信号
Vc 平滑電圧
Vo 出力電圧
WC 溶接電流調整ボリューム
WV 溶接電圧調整ボリューム
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9