JPH0515641U - 溶接機の充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は，トランスのタップ切換えを行わず
にバッテリ（11) のトリクル充電ができ，また過電圧入
力を直ちに遮断できる溶接機の充電装置を提供すること
を目的としている。 【構成】 バッテリ駆動の溶接機において，スイッチン
グ素子(3) とアースとの間にシャント抵抗(4) を接続す
ると共に, バッテリ（11) の電圧が低いときには通常の
充電を行い, バッテリ（11)の充電電圧が基準値以上に
なったとき所定期間トリクル充電を行わせるチャージコ
ントロール回路(9) と, 過電圧入力防止回路(10)とを備
えて構成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は，溶接電流を制御するスイッチング素子とアースとの間にシャント抵 抗が接続された溶接機の充電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来，直接溶接機の電源は図７に示された構成で溶接回路へ電源を供給すると 共に，バッテリ１１の充電及び当該電源の過電圧入力防止を行っていた。

【０００３】 交流電源１２はノーヒューズ・ブレーカ１３，リレー１４を介してトランス１ ５の１次側に供給され，その２次側に発生する電圧がダイオード１６，１７で整 流され，バッテリ１１を充電すると共に，溶接回路へ直流電源を供給している。

【０００４】 バッテリ充電を行う場合，その規定電圧に達した後もバッテリ液の比重の安定 化のためにトリクル充電を行う必要があり，リレー１４を用いてトランス１５の １次側巻数のタップ切り換えを行い，２次側出力電圧を下げてタイマ等で所定期 間トリクル充電を行うようにしていた。

【０００５】 また交流電源１２の過電圧に対しては，トランス１５の１次側にメイン・スイ ッチを兼ねたノーヒューズ・ブレーカ１３を挿入し，例えば１００Ｖ電源を誤っ て２００Ｖ電源に接続したとき等バッテリ１１，トランス１５，ダイオード１６ ，１７などの破損を防止するようにしていた。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

リレー１４を用いてトランス１５の１次側巻数のタップ切り換えを行い，トリ クル充電を行う従来のバッテリ充電法では，リレー１４の接点による大幅な信頼 性の低下と共に，トランス１５の一次側中間タップ取り出しのため高価格化する 欠点があった。

【０００７】 また，メイン・スイッチを兼ねたノーヒューズ・ブレーカ１３による過電圧入 力防止法では，ノーヒューズ・ブレーカ１３が動作するまでに或る時間がかかり ，その上動作後に使用者が過電圧入力に気付かずノーヒューズ・ブレーカ１３を 何回も入れ直すことにより，トランス１５，ダイオード１６，１７等の部品が破 損する欠点があった。

【０００８】 本考案は，上記の欠点を解決することを目的としており，トランスのタップ切 り換えを行わずにトリクル充電ができ，また過電圧入力があっても直ちに当該過 電圧の入力を遮断する溶接機の充電装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために，本考案の溶接機の充電装置は一方の電極がアー スされた電源（１）の電圧をオンオフするスイッチング素子（３）と，リアクタ （２）と，シャント抵抗（４）とを備えた溶接機において， バッテリ（11）とチャージコントロール回路（９）の間に挿入した電源スイッ チをオンすることにより電源（１）内のバッテリ（１１）の充電を開始させると 共に，バッテリ電圧が予め定められた電圧以下のときには通常のバッテリ充電を 行わせ，バッテリ電圧が予め定められた電圧以上になったとき，その時から所定 期間トリクル充電を行わせるチャージコントロール回路（９）を設け， バッテリの充電を行うようにしたことを特徴としている。

【００１０】

【実施例】

図１は本考案の一実施例構成を示しており，符号１は電源，２はリアクタ，３ はスイッチング素子，４はシャント抵抗，６は溶接部，７は転流ダイオード，８ はノイズ除去増幅部，９はチャージコントロール回路，１０は過電圧入力防止回 路を表している。

【００１１】 スイッチング素子（以下の実施例ではトランジスタを例に挙げ説明する）３と アースとの間にシャント抵抗４が接続されており，ＰＷＭ制御信号によりトラン ジスタ３がオンになると，リアクタ２に流れる溶接電流が当該シャント抵抗４に 流れる。すなわちトランジスタ３がオンになると，電源１，リアクタ２，溶接部 ６，トランジスタ３，シャント抵抗４，アース及び電源１の回路で溶接電流が流 れ，シャント抵抗４からトランジスタ３がオンになったときの溶接電流が検出さ れる。

【００１２】 トランジスタ３がオフになると，リアクタ２に蓄積されたエネルギーにより， リアクタ２，溶接部６，転流ダイオード７及びリアクタ２の回路で溶接電流が流 れ，溶接部６でのアークの消弧が防止されるようになっている。

【００１３】 バッテリ11とチャージコントロール回路９の間に挿入した電源スイッチをオン することにより電源１内のバッテリの充電を開始させると共に，バッテリ電圧が 予め定められた電圧以下のときには通常のバッテリ充電を行わせ，バッテリ電圧 が予め定められた電圧以上になったとき，その時から所定期間トリクル充電を行 わせるようになっている。更にシャント抵抗４に溶接電流が流れている間は，チ ャージコントロール回路９は，ノイズ除去増幅部８を介してこの電流を検出し， 通常のバッテリ充電を行うようにしている。このチャージコントロール回路９の 具体的な回路構成は図３に示されている。

【００１４】 電源１内に誤って規定以上の交流電圧が印加されたとき，過電圧入力防止回路 １０はこの規定以上の交流電圧の印加を検出し，直ちに交流電圧の印加を遮断さ せ，電源１の保護をはかっている。過電圧入力防止回路１０の具体的な回路構成 は図６に示されている。

【００１５】 図２は電源の一実施例構成を示している。 図中，符号１，１１は図１のものに対応し，１２，１３，１５ないし１７は図 ７のものに対応している。

【００１６】 符号１８は検出トランス，１９はトライアック，２０はフォトカプラ，２１， ２２はトランジスタ，２３は整流器，２４，２５はダイオード，２６はコンデン サ，２７ないし３２は抵抗を表している。

【００１７】 溶接を行っているとき，トランジスタ２２はオフ，トランジスタ２１はオンで フォトカプラ２０を介してトライアック１９が常時オンとなるように制御され， トランス１５の２次側に発生した交流電圧がダイオード１６，１７で整流されて バッテリ１１を充電するようになっている。

【００１８】 バッテリ電圧が予め定められた電圧以上になったとき行われるトリクル充電は ，トランス１８，整流器２３を用いて交流電源１２と同期した電圧を基にトラン ジスタ２１をオンオフし，フォトカプラ２０を介してトライアック１９のスイッ チングを制御することにより行われる。

【００１９】 図３はノイズ除去増幅及びチャージコントロール回路の一実施例構成を示して おり，符号３，４，９は図１のものに対応している。 符号３３ないし３５，３７はコンパレータ，３６はアンプ，３８はバッファ・ アンプ，３９はタイマ回路，４０，４１はフリップフロップ回路，４２ないし４ ７，７８はダイオード，４８ないし５０はコンデンサ，５１は可変抵抗，５２な いし６５は抵抗を表している。

【００２０】 溶接が行われているとき，シャント抵抗４にはトランジスタ３のスイッチング に応じて溶接電流の大きさに比例した波高のパルスが発生する。このパルスのノ イズ成分を抵抗５２とコンデンサ４８とのフィルタで除去した後，溶接電流のパ ルスはアンプ３６で適宜増幅され，コンパレータ３３に入力する。

【００２１】 溶接が行われているときには，当該コンパレータ３３に入力される溶接電流の パルスの方が基準電圧のダイオード７８の順方向降下電圧よりも遥かに大きいの で，当該コンパレータ３３からＨレベルのパルスが出力される。このパルスがフ リップフロップ回路４０，４１にそれぞれリセットを掛け，フリップフロップ回 路４０の出力ＱにはＬレベル，フリップフロップ回路４１の出力ＱバーにはＨレ ベルをそれぞれ出力させる。

【００２２】 フリップフロップ回路４０から出力されるこのＬレベルは，ダイオード４５， ４６と抵抗６４で構成されるアンド回路に入力し，コンパレータ３７から発生す るトリクル充電用の制御パルスの通過を阻止すると共に，バッファ・アンプ３８ からＬレベルを出力させる。このバッファ・アンプ３８のＬレベルはダイオード ２４，抵抗３２を介してトランジスタ２２をオフにする。

【００２３】 フリップフロップ回路４１から出力されるＨレベルは抵抗２７を介してトラン ジスタ２１をオンにする。 従って図２で説明した如く，トライアック１９が常時オンに制御され，バッテ リ１１は通常の充電が行われる。

【００２４】 交流電源１２をトランス１８で降圧し，整流器２３で全波整流された直流電圧 は，さらにチャージコントロール回路９内の抵抗５８と５９で分圧され，コンパ レータ３５に入力してダイオード４２の順方向降下電圧と比較される。コンパレ ータ３５からは図４に示された如く交流電源１２の電源電圧波形に同期した矩形 波が得られる。当該コンパレータ３５及びダイオード４３，４４，抵抗６２，６ ３，コンデンサ４９で鋸歯状波発生回路を構成しているので，次段のコンパレー タ３７に上記電源電圧波形に同期した鋸歯状波が入力され，可変抵抗５１で設定 される基準電圧Ｋと比較される。従って当該コンパレータ３７から図４に示され たトリクル充電用の制御パルスが発生する。

【００２５】 次に説明する様に，バッテリ１１が予め定められた電圧以上に充電されると， ダイオード４６は逆バイアスされるようになり，チャージコントロール回路９か ら上記のトリクル充電用の制御パルスが電源１内のトランジスタ２２に印加され る。その結果当該トランジスタ２２のコレクタの点Ｃには図４に示されたパルス が発生する。

【００２６】 次にトリクル充電について図５のタイムチャートを参照しながら説明する。 通常の充電によりバッテリ１１が予め定められた電圧以上になると，バッテリ 電圧を監視しているコンパレータ３４はフリップフロップ回路４０をセットし， タイマ回路３９を作動させると共に，ダイオード４６のカソードにＨレベルを印 加させる。

【００２７】 コンパレータ３７から発生する上記説明のトリクル充電用の制御パルスは，ダ イオード４６のカソードにＨレベルが印加されているので，ダイオード４５，４ ６と抵抗６４とのアンド回路を通過し，バッファ・アンプ３８を介してチャージ コントロール回路９から出力される。そして電源１内のダイオード２４，抵抗３ ２を介してトランジスタ２２を制御する。

【００２８】 従って当該トランジスタ２２のコレクタには図５図示のパルスが発生し，フォ トカプラ２０を介してトライアック１９をスイッチングさせる。つまり交流電源 １２の位相制御が行われる。

【００２９】 これによりトランス１５の２次側に発生する電圧が降下し，バッテリ１１を充 電する電流が減少してトリクル充電状態に入る。このトリクル充電電流は可変抵 抗５１によって任意に設定される。

【００３０】 トリクル充電の開始から所定期間が経過すると，タイマ回路３９からＨレベル の信号が出力される。このＨレベルの信号はコンデンサ５０と抵抗６５との微分 回路を介してフリップフロップ回路４１にセットを掛け，その出力ＱバーをＨレ ベルからＬレベルへ反転させる。これにより電源１内のトランジスタ２１はオフ となり，フォトカプラ２０の動作が阻止され，トライアック１９はそのスイッチ ング動作を停止する。すなわちバッテリ１１のトリクル充電が終了となる。

【００３１】 トリクル充電中或いはトリクル充電終了後に溶接が再開されると，上記説明の 如くフリップフロップ回路４０，４１がそれぞれリセットされ，通常充電圧を再 開し，更にトリクル充電が行われる。

【００３２】 図６は過電圧入力防止回路の一実施例構成を示している。 図中，７１はコンパレータ，７２はバッファ・アンプ，７３はコンデンサ，７ ４は可変抵抗，７５ないし７７は抵抗を表している。

【００３３】 電源１内の交流電源１２に高電圧が印加された場合，例えば定格１００Ｖの交 流電源に誤って２００Ｖの交流電源が接続されたとき，２００Ｖの高電圧はトラ ンス１８を介して整流器２３で整流され，抵抗７５と７６で分圧された電圧とな ってコンパレータ７１に入力する。コンパレータ７１ではこの入力電圧と可変抵 抗７４によって設定されたカットされるべき電圧の基準電圧とが比較され，当該 コンパレータ７１からＨレベルの信号が出力される。

【００３４】 このＨレベルの信号はコンデンサ７３を充電すると共に，バッファ・アンプ７ ２を介して電源１に入力し，ダイオード２５，抵抗３２を介してトランジスタ２ ２をオンにする。従ってフォトカプラ２０はオフとなり，トライアック１９の動 作が阻止される。すなわち交流電源１２の正波又は負波の次の負波又は正波から 当該トライアック１９によって高電圧は遮断される。

【００３５】 トランス１８の巻線仕様及び整流器２３は過電圧に対して十分余裕を持たせて おかれる。 以上の説明から判るように，ノーヒューズ・ブレーカ１３はメイン・スイッチ の機能を果たすだけとなる。

【００３６】

【考案の効果】

以上説明した如く，本考案によれば， 請求項１の場合は， リレーなどの機械的な接点がないため，信頼性が大幅に向上すると共に，トリ クル充電の際可変抵抗によりバッテリに最適な電流値が設定でき，またトランス に一次側中間タップを必要としないので，安価となる。

【００３７】 請求項２の場合は， 電子回路で過電圧の印加を遮断するようにしたので，極短時間で過電をカット でき，そのため各部品の負担が軽くなる。そしてカット電圧も可変抵抗により容 易に設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例構成を示す。

【図２】電源の一実施例構成を示す。

【図３】チャージコントロール回路の一実施例構成を示
す。

【図４】トリクル充電用の制御パルス発生波形説明図を
示す。

【図５】トリクル充電の一実施例タイムチャートを示
す。

【図６】過電圧入力防止回路の一実施例構成を示す。

【図７】従来の溶接機の電源構成を示す。

【符号の説明】

１ 電源 ２ リアクタ ３ スイッチング素子（トランジスタ） ４ シャント抵抗 ６ 溶接部 ７ 転流ダイオード ８ ノイズ除去増幅部 ９ チャージコントロール回路 １０ 過電圧入力防止回路 １１ バッテリ １２ 交流電源 １３ ノーヒューズ・ブレーカ １５ トランス １６，１７ ダイオード １９ トライアック

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の電極がアースされた電源（１）の
   電圧をオンオフするスイッチング素子（３）と，リアク
   タ（２）と，シャント抵抗（４）とを備えた溶接機にお
   いて， バッテリ（11）とチャージコントロール回路（９）の間
   に挿入した電源スイッチをオンすることにより電源
   （１）内のバッテリ（11）の充電を開始させると共に，
   バッテリ電圧が予め定められた電圧以下のときには通常
   のバッテリ充電を行わせ，バッテリ電圧が予め定められ
   た電圧以上になったとき，その時から所定期間トリクル
   充電を行わせるチャージコントロール回路（９）を設
   け， バッテリの充電を行うようにしたことを特徴とする溶接
   機の充電装置。
2. 【請求項２】 一方の電極がアースされた電源（１）の
   電圧をオンオフするスイッチング素子（３）と，リアク
   タ（２）と，シャント抵抗（４）とを備えた溶接機にお
   いて， バッテリ（11）とチャージコントロール回路（９）の間
   に挿入した電源スイッチをオンすることにより電源
   （１）内のバッテリ（11）の充電を開始させると共に，
   バッテリ電圧が予め定められた電圧以下のときには通常
   のバッテリ充電を行わせ，バッテリ電圧が予め定められ
   た電圧以上になったとき，その時から所定期間トリクル
   充電を行わせるチャージコントロール回路（９）を設
   け， さらに，電源（１）内に過電圧の交流電圧が印加された
   とき，当該交流電圧を遮断させる過電圧入力防止回路
   （10）を設け， 電源（１）を保護するようにしたことを特徴とする溶接
   機の充電装置。