JPH0530856Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔技術分野〕 本考案は、アーク出力を利用して負荷を加工す
る場合に使用されるアーク加工装置の改良に関す
る。

アーク加工装置としては、例えばアークプラズ
マを出力させてワークを切断するプラズマアーク
切断層やワークをアーク溶接するアーク溶接機な
どが存在するが、本考案はこのようなアーク加工
装置のうち、特に電圧レベルの異なる交流外部電
源を使用した場合にも、その電源電圧の種別を判
別して装置を外部電源電圧の種別に応じた駆動状
態に安全に設定できるアーク加工装置に関するも
のである。

〔背景技術〕

この種の先行技術としては、例えば、最初の使
用時にはAC200Vを電源として使用し、後に
AC100Vを使用するような場合において、外部電
源の種別を判別してこの種別に応じてアーク加工
装置の内部回路もAC200V仕様からAC100V仕様
の状態に自動的に切換設定できるようにされてい
る。

しかしながら、このような先行技術では、外部
電源のON，OFFを繰り返しおこなつた時には、
その変化に対応できずに、200Vの電源供給時に
も100V仕様になつてしまうことがあり安全な制
御を行うことができず、内部回路の安全対策上問
題を生じている。

また、上記の如きの機能を有した従来のアーク
加工装置は、駆動部にインバータ回路を備えて、
負荷に対する制御効率のアツプを図つているが、
インバータ回路に制御信号を送出するための制御
部は、商用周波数である交流外部電源を入力して
駆動され、この入力した外部電源を内部回路にお
いて一定レベルに変換して駆動部のインバータ回
路に制御信号を送出する構成とされていたため
に、電圧レベル変換のための変圧器が大型化し、
小型で軽量化を図る妨げとなつていた。

〔考案の目的〕

本考案は、叙上の事情に鑑みて開発されたもの
で、電圧レベルの異なる２つの交流外部電源を使
用し、外部電源のON，OFFが繰り返し行われた
場合にも、判別した外部電源電圧に応じた駆動状
態に内部回路を安全に設定でき、しかも装置全体
を小型で軽量に出来るアーク加工装置を提供する
ことを目的としている。

〔考案の構成〕

上記目的を達成するため提案される本考案は、
２つの異なる電圧レベルの外部電源電圧の種別を
判別して、装置を外部電源に応じた駆動状態に自
動的に設定するようにしたアーク加工装置の改良
であつて、２つの電圧レベルの異なる交流外部電
源の種別を判別する電圧判別回路を有し、外部電
源電圧が低い方のレベル電圧であると判断したと
きには切換信号を出力する入力電圧自動切換回路
と、この入力電圧自動切換回路からの切換信号に
応じて、切換制御されることによつて入力された
外部電源を一定レベルの直流化された駆動電圧に
変換出力する電圧調整回路と、この電圧調整回路
から出力される一定レベルの直流化された駆動電
圧を受けて作動するインバータ駆動部と、負荷に
供給されている出力を検出する出力検出器を有
し、上記インバータ駆動部からの出力を負荷に供
給する出力部と、上記電圧調整回路より一定レベ
ルの直流化された駆動電圧を受け、DC−DCコン
バータを介して制御回路に駆動電源を供給し、こ
の制御回路より上記インバータ駆動部に制御信号
を出力する制御部とを備えて成り、上記入力電圧
自動切換回路の電圧判別回路は、上記外部電源が
電圧レベルの低い方の電圧レベルであると判断し
た時は、所定の遅延時間を経過した後に切換信号
を出力して上記電圧調整回路を外部電源電圧の種
別に応じて自動的に切換設定できるようにしたこ
とを特徴としている。

〔実施例〕

以下、添付図を参照して本考案を説明する。

第１図は、本考案のアーク加工装置の基本的構
成を示すブロツク図である。

図において、１は電圧調整回路であり、入力し
た交流外部電源Vinの電圧レベルを変換しインバ
ータ駆動部２に一定レベルの直流化された駆動電
圧Voを供給する。２は制御部３によつて制御さ
れるインバータ駆動部で、出力部５を介して負荷
に所定の出力を供給する。制御部３には、電圧調
整回路からの駆動電圧Voが供給されており、出
力部５より検出される出力が設定値に合致するよ
うにフイードバツク制御を行う。

本考案では、この制御部３は、電圧調整回路か
らの一定レベルの直流化された駆動電圧Voを受
けてDC−DCコンバータ３１を駆動して、所定周
波数の高周波数信号に変換し所定レベルに直流化
された駆動電源を制御回路３２に供給する構成と
されており、このため制御部３は交流外部電源
Va（又はVb）を処理する必要がなく、また駆動
電圧Voを高周波に変換しているので内部回路の
変圧器を小型でかつ軽量にできる。

制御部３の制御回路３２より出力される直流信
号は、インバータ駆動部２の制御信号となり上記
したインバータ駆動部２をフイードバツク制御す
る。

また、本考案では、交流外部電源Vinの電圧レ
ベルは、入力電圧自動切換回路４によつて判別さ
れ、外部電源の電圧レベルが低い方（Va）であ
る場合には、所定の遅延時間の後、電圧調整回路
に切換信号を出力する。電圧調整回路は、この切
換信号を受けると、入力した外部電源Vinの電圧
レベルに応じた状態に制御設定され、これによつ
て外部電圧Vinの種別如何にかかわらず電圧調整
回路から後段のインバータ駆動部２には一定レベ
ルの電圧Voが出力されることになる。

一方、入力電圧自動切換回路４は、入力された
交流外部電源Vinの種別を判別するための電圧判
別回路を有しており、２つの電圧レベルVa，Vb
を判別できる基準電圧をその判別レベルとして設
定している。

本考案では、アーク加工装置は、外部電源投入
前の初期時には電圧調整回路１が高い方の電圧レ
ベル（Vb）の外部電源を受けて駆動できる状態
に設定されており、外部電源として電圧レベルの
低い方（Va）が入力されるまでこの状態は保持
される。ところが、入力電圧自動切換回路４が電
圧レベルの低い方（Va）を外部電源として入力
したことを判断すると、所定の遅延時間の後、切
換信号を出力して電圧調整回路１を低い外部電源
（Va）に対応した状態に切換設定するものであ
る。

本考案における切換信号の遅延時間は、アーク
加工装置への電源で頻繁にON，OFFされた時に
も、入力電圧自動切換回路４の切換動作を確実に
かつ安全に行うために設けられ、この設定時間
は、後述する実施例においても明らかなように、
外部電源投入後、入力電圧が判別レベルに到達す
るまでの間の切換信号の出力を抑制するものであ
る。

第２図は、本考案装置を更に具体的に示したブ
ロツク図である。

電圧調整回路１は、４つのダイオード１ａ〜１
ｄによつて形成されたダイオードブリツジDBの
出力側に同一容量の２つのコンデンサ１ｆ，１ｇ
を接続し、このコンデンサ１ｆと１ｇの直列回路
とダイオードブリツジDBとの間にリレー接点CR
１（ａ接点）を介在させて構成される。

このリレー接点CR１は、入力電圧自動切換回
路４からの切換信号により駆動され、入力電圧自
動切換回路４が外部電源Vinの低い方のレベルの
もの（Va）と判別した時には、そのリレー接点
CR１が閉じられ、逆の場合にはリレー接点CR１
は開となる。

高い方の電圧レベル（Vb）の外部電源が入力
されてリレー接点CR１が開となると、電圧調整
回路１はダイオードブリツジDBによる全波整流
回路を構成し出力はVoとなり、一方、電圧レベ
ルの低い方（Va）の外部電源が入力されてリレ
ー接点CR１が閉となると、電圧調整回路１はダ
イオードブリツジDBの後段にコンデンサ１ｆ，
１ｇの直列回路を接続した倍電圧回路を構成する
ので出力は同じようにVoとなる。

また、制御部３は、DC−DCコンバータ３１を
有しており、ここでは電圧調整回路１より出力さ
れた一定レベルの駆動電圧Voが駆動電圧として
入力され、所定周波数の高周波数信号に変化した
信号を再び直流信号に変換して制御回路３２に駆
動電源を供給している。制御回路３２はインバー
タ駆動部２に制御信号を出力している。

次いで、第３図を参照して入力電圧自動切換回
路の構成と動作について具体的に説明する。

第３図は、本考案の要部を構成する入力電圧自
動切換回路４の詳細内部回路を示している。以下
の例ではVref２＜Vref１と設定されており、
Vref２＜Ｖ１＜Vref１の時に切換信号を出力す
る構成とされている。

図に示したように、入力電圧自動切換回路４
は、入力した交流電源Vinを直流化するためにダ
イオードＤ１と平滑コンデンサＣ１を有し、入力
した外部電源Vinの電圧レベルを判別し、切換信
号を出力させるために２つのコンパレータ
COMP１，COMP２、トランジスタTR及びリレ
ーRyを備えている。

切換信号は、トランジスタTRをONさせるこ
とにより発生され、図例のものではコンデンサＣ
２と抵抗Ｒ６とで遅延時間を設定している。

その構成を説明すると、所定電圧レベルの交流
電源VinはダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ１
により直流化され、抵抗Ｒ１とＲ２の直列回路の
抵抗Ｒ２の分担電圧としてコンパレータCOMP
１の入力電圧Ｖ１として入力される。

ここに、コンパレータCOMP１は、Vinを抵抗
Ｒ５，Ｒ３，Ｒ４で形成された直流回路の抵抗Ｒ
４の分担電圧を基準電圧Vref１としており、こ
の基準電圧Vref１は外部電源を入力した後の定
常時にはツエナーダイオードZDにどり一定に保
持されている。

一方、コンパレータCOMP２は、平滑コンデ
ンサＣ１の出力電圧によつて抵抗Ｒ６を介して充
電されるコンデンサＣ２の両端電圧を入力電圧Ｖ
２としており、抵抗Ｒ５，Ｒ８，Ｒ９の直列回路
の抵抗Ｒ９の分担電圧を基準電圧Vref２として
おり、コンデンサＣ２に充電された電荷はコンパ
レータCOMP１によりダイオードＤ２を介して
放電制御できる構成とされている。このコンパレ
ータCOMP２の基準電圧Vref２も、上記したツ
エナーダイオードZDにより電源投入後の定常時
には一定レベルに保持されるようになつている。

コンパレータCOMP２の出力端子は、抵抗Ｒ
１０を介してトランジスタTRのベースに接続さ
れ、トランジスタTRはコンパレータCOMP２の
出力によつてON，OFF制御され、リレーRyの
駆動を介して切換信号が出力される構成とされて
いる。

なお、Ｄ３はリレーRyのOFF時に生じるサー
ジ電流の吸収用に設けたものである。

次いで、第４図、第５図を参照して入力電圧自
動切換回路の動作を説明すると、 今、高い方の電圧レベルVbの外部電源が入力
されると、Ｖ１は平滑コンデンサＣ１の充電にと
もない徐々に上昇して行き、所定の時間To経過
後には、基準電圧Vref１に到達する。このToの
間、コンデンサＣ２も抵抗Ｒ６を介して充電され
て出力を増大して行くが、本考案ではこの時に形
成されるコンデンサの充電回路の時定数τ（＝Ｒ
６×Ｃ２）の設定を適切に選択して、コンデンサ
Ｃ２の両端電圧Ｖ２が、コンパレータCOMP２
の基準電圧Vref２を越えないように設定されて
いるので、コンパレータCOMP２の出力が「Ｈ」
となつてトランジスタTRを駆動することがな
く、したがつて切換信号は出力されず、装置は
Vbの外部電源によつて駆動可能な状態に設定保
持される。

また、時間Toの経過後は、Ｖ１は更に上昇し、
定常状態に至つて一定の飽和レベルとなるが、Ｖ
１が基準電圧Vref１を越えた時点で、コンパレ
ータCOMP１は「Ｌ〕レベルを出力し、ダイオ
ードＤ２を介して、コンデンサＣ２に充電された
電荷を放電することになる。

この結果、Ｖ２は基準電圧Vref２より低くな
り、コンパレータCOMP２は「Ｌ」レベルの出
力を保持してトランジスタTRをOFFとするの
で、やはり切換信号が出力されることがない。

そして、Ｖ１が飽和レベルに達した後、電源電
圧が遮断されると、これにともないＶ１のレベル
も徐々に低下して行き、最後に基準レベルVref
１より低くなる。この時、コンパレータCOMP
１は「Ｈ」レベルの出力に転じ、コンデンサＣ２
の放電は停止され、コンデンサＣ２は再び充電に
転じるが、電源電圧の低下にともないその両端電
圧Ｖ２も次第に低下して行くことになり、トラン
ジスタTRはOFFの状態を保持し、切換信号は出
力されず、装置は高い電圧レベルによつて駆動可
能な状態に設定保持されることになる（第４図参
照）。

一方、低い方の電圧レベルVaの外部電源が入
力されると、Ｖ１は平滑コンデンサＣ１の充電に
ともない徐々に上昇して行くが、本考案では、こ
の時のＶ１が飽和レベルに達しても基準電圧
Vrefに到達しないように設定している。したが
つて、コンパレータCOMP１は「Ｈ」レベル出
力となり、コンデンサＣ２の放電は阻止される。

この結果、コンデンサＣ２は抵抗Ｒ６を介して
充電されて行き、コンデンサＣ２の両端電圧Ｖ２
が、コンパレータCOMP２の基準電圧Vref２を
越えると、コンパレータCOMP２の出力は「Ｈ」
となりトランジスタTRをONにし、リレーRyを
駆動して切換信号を出力し、装置を電圧レベルの
低い方Vaの外部電源によつて駆動可能な状態に
設定する。

この切換信号は、投入された外部電源が遮断さ
れ、コンデンサＣ２の両端電圧Ｖ２が基準電圧
Vref２を下るまで保持され、コンデンサＣ２の
両端電圧Ｖ２が基準電圧Vref２より低下すると、
切換信号は解除されて、装置は初期状態、つまり
高い方のレベルVbの電源電圧によつて駆動可能
な状態に設定される（第５図参照）。

したがつて、本考案によれば、電源電圧の投入
を頻繁に行つても、その途中で低い電圧レベルの
外部電源で駆動する状態に設定されることがない
ので、内部回路を損傷させることがなく安全であ
る。なお、前述の実施例では、遅延回路をコンパ
レータCOMP２の入力側に設けた構成としたが、
コンパレータCOMP２の出力側に設けた構成に
してもよいことはいうまでもなく、その場合の回
路構成図を第６図に示す。

〔考案の効果〕

以上の説明より理解されるように、本考案によ
れば、外部電源の電圧レベルを判別する入力電圧
自動切換回路から出力される切換信号を、電源投
入後の所定時間の遅延の後に出力させるようにし
ているので、外部電源の投入、遮断を頻繁に行つ
た場合にも切換信号が出力されることがなく、入
力電圧の変動に対する装置の駆動状態を安全でか
つ確実に行える。

また、本考案では、インバータ駆動部の制御部
をDC−DCコンデンサで構成し、しかも電圧調整
回路によつて交流外部電源を一定レベルに変換し
て出力された駆動電圧をその駆動電源として制御
回路に供給する構成としているために構成が簡略
化できるとともに、制御回路部に必要な変圧器を
小型化でき、したがつてアーク加工装置を全体と
して小型でかつ軽量化にして安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の基本構成図、第２図は具
体的なブロツク図、第３図は入力電圧自動切換回
路の内部回路の例図、第４図、第５図は入力電圧
自動切換回路の動作を説明するタイムチヤート、
第６図は入力電圧自動切換回路の内部回路の他例
図を示す。 符号の説明、１……電圧調整回路、２……イン
バータ駆動部、３……制御部、３１……DC−DC
コンバータ、３２……制御回路、４……入力電圧
自動切換回路、５……出力部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ２つの電圧レベルの異なる交流外部電源の種別
   を判別する電圧判別回路を有し、外部電源電圧が
   低い方のレベル電圧であると判断したときには切
   換信号を出力する入力電圧自動切換回路と、この
   入力電圧自動切換回路からの切換信号に応じて、
   切換制御されることによつて入力された外部電源
   を一定レベルの直流化された駆動電圧に変換出力
   する電圧調整回路とこの電圧調整回路から出力さ
   れる一定レベルの直流化された駆動電圧を受けて
   作動するインバータ駆動部と、負荷に供給されて
   いる出力を検出する出力検出器を有し、上記イン
   バータ駆動部からの出力を負荷に供給する出力部
   と、上記電圧調整回路より一定レベルの直流化さ
   れた駆動電圧を受け、DC−DCコンバータを介し
   て制御回路に駆動電源を供給し、この制御回路よ
   り上記インバータ駆動部に制御信号を出力する制
   御部とを備えて成り、上記入力電圧自動切換回路
   の電圧判別回路は、上記外部電源が電圧レベルの
   低い方の電圧レベルであると判断した時は、所定
   の遅延時間を経過した後に切換信号を出力して上
   記電圧調整回路を外部電源電圧の種別に応じて自
   動的に切換設定できるようにしたアーク加工装
   置。