JPH11245033A - アーク加工用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池やこれに匹敵するような大容量のコン
デンサに蓄えた電力を利用するアーク加工用電源装置の
改良に関する。 【解決手段】 交流電源から供給される電力を整流す
る第１の整流回路と、第１の整流回路の出力側に設けら
れた第１のコンデンサと、交流電源から供給される電力
を昇圧して第１の整流回路の出力よりも高い直流電圧に
変換する第２の整流回路と、第２の整流回路の出力側に
設けられた第１のコンデンサよりも大容量の第２のコン
デンサと、第１の整流回路と第２の整流回路の各出力を
第１の整流回路から第２の整流回路に向かう方向を順方
向として並列接続するダイオードと、第２の整流回路の
出力をアーク加工用に変換する電力変換手段とを備えた
アーク加工用電源装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アーク溶接やアー
ク切断、プラズマアーク切断などのアーク加工にもちい
る電源装置の改良に関し、特に電池やこれに匹敵するよ
うな大容量のコンデンサに蓄えた電力を直流入力として
用いて電力設備の貧弱な場所においても十分な出力を得
ることができるようにしたアーク加工用電源装置を提案
したものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にアーク溶接やプラズマアーク切断
に用いるアーク加工用電源装置は、商用交流電源を変圧
器にて適宜変圧するとともに目的のアーク加工に適した
特性、例えば定電流特性、垂下特性などになるように半
導体素子を用いて出力制御するものが用いられている。
また、近年では交流電源を一旦整流して直流とし、この
直流を半導体素子を用いたインバータ回路で数１０ｋHz
の高周波交流に変換した後に高周波変圧器にてアーク加
工に適した電圧に変換し、この出力を再度整流して直流
として被加工物に供給する方式のものも実用化されてい
る。

【０００３】しかし、上記のようなアーク加工用電源装
置においては、いずれも商用交流電源からの供給電力を
加工するものであるので、その電源容量として数KVA 以
上の容量が必要である。このために小規模の建設現場や
補修工事などの電源設備が完備されていないところで
は、充分に能力が発揮できず、溶接欠陥を生じてしまう
ことがあった。また、電源設備が全くないところではエ
ンジン発電機を利用したエンジンウエルダーを用いるこ
とになるが、そのような場所では、当然他の工事等のた
めにも電力が必要であり、溶接や切断のためだけに大型
の発電機を余分に用意することはきわめて不経済であっ
た。

【０００４】一方、これに対処すべく、電灯用の単相１
００Ｖ電源から電力を得るアーク溶接機もあるが、これ
らの電源は１回線が１５Ａまでが許容範囲であり、極め
て小容量の加工が行えるにすぎず、その適用範囲はごく
限られたものであった。

【０００５】そこで、上記のような問題点を解決するも
のとして、交流電源を整流して直流とし、この直流出力
で大容量コンデンサを充電するとともにこの直流出力と
充電されたコンデンサとを並列にして、総合出力を電流
制限素子を通してアーク溶接負荷に導く、図５の方式の
ものが提案されている。（特許第２６４９８８５号）

【０００６】同図において、１０１は交流電源であり、
通常ＡＣ１００Ｖの電灯用電源である。１０２は電源回
路であり、例えば交流電源を整流して直流とした後にイ
ンバータ回路で高周波交流とし、変圧器にて適宜電圧を
変換した後に再度整流して直流出力を得るものが利用さ
れる。１０３は電源回路１０２の直流端子に接続された
コンデンサであり、数１０Ｆないし数１０００Ｆ程度の
大容量のコンデンサが用いられる。１０４は出力電流制
限素子であり、トランジスタなどの半導体素子によって
構成され、出力電流を所定値に制限する。１０５は電極
および非溶接物からなる溶接負荷である。

【０００７】同図の装置においては、交流電源１０１か
らの電力は電源回路１０２にて整流されて所定の直流と
なり、大容量コンデンサ１０３を充電すると共に出力電
流制限素子１０４にて電流が制限されて溶接負荷１０５
に供給される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記図５の
方式のものにおいては、交流電源１０１からの供給電力
を整流して溶接負荷に供給する直流電力を得る電源回路
１０２の出力は、同時にコンデンサ１０３を充電してい
るので、アーク負荷１０５へは電源回路１０２の出力と
これに並列に接続されたコンデンサ１０３とから電力が
供給されることになる。また、出力電流はコンデンサ１
０３より出力端子側に接続された出力電流制限素子１０
４によって制御されている。それ故、コンデンサ１０３
はその端子電圧が電源回路１０２の出力電圧より高い分
のみ放電可能であり、これより低い範囲では残余の電荷
は放出出来ず、逆に電源回路１０２から電力の供給を受
けることになる。

【０００９】いま、仮に非溶接時の電源回路１０２の出
力電圧と溶接時の出力電圧とが同じであれば、コンデン
サ１０３は全くその効果を発揮することはなく、単に電
源回路１０２の出力波形のリップルを平滑するためのコ
ンデンサとしての機能を有するのみである。また、非溶
接時に、コンデンサ１０３が溶接時の電源回路の出力電
圧よりも高く充電されていたとしても、出力に寄与でき
るのは非溶接時の電源回路１０２の出力電圧と溶接時の
出力電圧との差の電圧に相当する電圧のみであり、放電
が進行して、コンデンサ１０３の端子電圧が溶接時の電
源回路１０２の出力電圧よりも低くなると放電は停止
し、以後の電力は専ら電源回路１０２からのみ供給され
ることになる。このために、コンデンサ１０３に充電さ
れた電力はその極く一部分のみが利用されるにすぎず、
大容量のコンデンサを設けた効果がほとんど発揮できな
いものであった。また、このような欠点を改善しコンデ
ンサ１０３の容量を増さずに大電流で長時間溶接を行な
おうとすると、非溶接時の出力電圧を高くしなければな
らず、出力端子側の電圧が高くなる。この場合、もし出
力電流制限素子１０４が故障した場合、高い電圧が直接
作業者にかかる危険性がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、交流電源から
供給される電力を整流する第１の整流整流回路と、前記
交流電源から供給される電力を昇圧して前記第１の整流
回路の出力よりも高い直流電圧に変換する第２の整流回
路と、前記第１の整流回路の出力側に設けられた第１の
コンデンサと、前記第２の整流回路の出力側に設けられ
た前記第１のコンデンサよりも大容量の第２のコンデン
サと、前記第１の整流回路と前記第２の整流回路の各出
力を前記第１の整流回路から前記第２の整流回路に向か
う方向を順方向として並列接続するダイオードと、前記
第２の整流回路の出力を高周波交流に変換するインバー
タ回路と前記インバータ回路の出力を入力としてアーク
加工に適した電圧に変換する出力変圧器と前記出力変圧
器の出力を整流して直流とする出力整流回路とを含む電
力変換手段とを備えたアーク加工用電源装置を提案した
ものである。

【００１１】本発明はまた、交流電源から供給される電
力を整流する第１の整流回路と、前記交流電源から供給
される電力を昇圧して前記第１の整流回路の出力よりも
高い直流電圧に変換する第２の整流回路と、前記第１の
整流回路の出力側に設けられた第１のコンデンサと、前
記第２の整流回路の出力側に設けられた前記第１のコン
デンサよりも大容量の第２のコンデンサと、前記第１の
整流回路と前記第２の整流回路の各出力を前記第２の整
流回路から前記第１の整流回路に向かう方向を順方向と
して並列接続するダイオードと、前記第１の整流回路の
出力を高周波交流に変換するインバータ回路と前記イン
バータ回路の出力を入力としてアーク加工に適した電圧
に変換する出力変圧器と前記出力変圧器の出力を整流し
て直流とする出力整流回路とを含む電力変換手段とを備
えたアーク加工用電源装置を提案したものである。

【００１２】本発明はまた、交流電源から供給される電
力を整流する第１の整流回路と、前記第１の整流回路の
出力端子間に接続された第１のコンデンサと、前記第１
の整流回路の出力を昇圧するＤＣ／ＤＣ変換回路と、前
記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力端子間に接続された前記第
１のコンデンサよりも大容量の第２のコンデンサと、前
記第１の整流回路と前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の各出力を
前記第１の整流回路から前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力
端子に向かう方向を順方向として並列接続するダイオー
ドと、前記第２のコンデンサに充電された電力を高周波
交流に変換するインバータ回路と前記インバータ回路の
出力を入力としてアーク加工に適した電圧に変換する出
力変圧器と前記出力変圧器の出力を整流して直流とする
出力整流回路とを含む電力変換手段とを備えたアーク加
工用電源装置を提案したものである。

【００１３】本発明はまた、交流電源から供給される電
力を整流する第１の整流回路と、前記第１の整流回路の
出力端子間に接続された第１のコンデンサと、前記第１
のコンデンサの出力側に直列接続されたダイオードを介
して接続された昇圧型チョッパ回路と、前記昇圧型チョ
ッパ回路の出力端子間に接続された前記第１のコンデン
サよりも大容量の第２のコンデンサと、前記第２のコン
デンサに充電された電力を高周波交流に変換するインバ
ータ回路と前記インバータ回路の出力を入力としてアー
ク加工に適した電圧に変換する出力変圧器と前記出力変
圧器の出力を整流して直流とする出力整流回路とを含む
電力変換手段とを備えたアーク加工用電源装置を提案し
たものである。

【００１４】本発明はさらに上記において、第１及び第
２の整流回路は入力電流、出力電流のいずれか１つ以上
を所定の制限値以下に制限する整流回路としたアーク加
工用電源装置を提案したものである。

【００１５】本発明はさらに上記において、電力変換手
段には出力極性を正・逆または所定の正逆比率の交流に
切り替える極性切り替え回路を備えている手段としたア
ーク加工用電源装置を提案したものである。

【００１６】本発明はさらに上記において、第２のコン
デンサは電気２重層コンデンサまたは急速充放電可能な
２次電池を用いるアーク加工用電源装置を提案したもの
である。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１に本発明のアーク加工用電源
装置の実施の形態の例を接続図にて示す。同図におい
て、１は交流電源であり、例えば電灯線用ＡＣ１００Ｖ
電源から供給される。２は電源開閉器、３はアーク加工
用電極、４は被加工物、ＲＥＣ１は第１の整流回路であ
り、交流電源１の出力を整流して直流に変換する。Ｃ１
は第１の整流回路ＲＥＣ１の出力を平滑する第１のコン
デンサ、Ｔ１は昇圧用変圧器であり交流電源１の電圧を
これより高い電圧、たとえば２００Ｖないし４００Ｖ程
度に昇圧する。ＲＥＣ２は第２の整流回路であり、昇圧
変圧器Ｔ１の出力を直流に変換する。Ｃ２は第２のコン
デンサであり、整流回路ＲＥＣ２の出力によって充電さ
れる巨大容量、例えば数１０Ｆないし数１０００Ｆ程度
の容量で急速充放電が可能な電気２重層コンデンサと呼
ばれる巨大容量コンデンサや導電性ポリマーを用いた容
量性２次電池（商品名ＰＡＳ電池）である。ＤＲ１は第
１の整流回路ＲＥＣ１の出力と第２の整流回路ＲＥＣ２
の出力との間に第１の整流回路ＲＥＣ１の出力端子から
第２の整流回路ＲＥＣ２の出力端子に向かう方向を順方
向にして接続されたダイオードであり、ＴＲＡ１は昇圧
変圧器Ｔ１への入力を開閉する交流スイッチング素子で
あり、例えばリレー接点や双方向サイリスタ、トライア
ックなどを用いることができる。５は第１のコンデンサ
Ｃ１および第２のコンデンサＣ２に蓄積された電力を高
周波交流に変換するインバータ回路であり、図示のよう
に電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）をブリッジ接続した
回路などが用いられる。Ｔ２はインバータ回路５の出力
をアーク加工に適した電圧に変換する出力変圧器であ
り、ＲＥＣ３は出力整流回路である。Ｌ１は出力電流の
リップルを低減するとともに出力電流の変化に適当な時
定数をもたせるためのリアクトルである。６は入力電流
検出器であり、交流電源１からの入力電流値を検出して
信号Ｉfiを出力する。７は充電電流検出器であり、第２
のコンデンサＣ２に対する充電電流を検出して信号Ｉfc
を出力する。８は出力電流検出器であり、アーク加工電
流を検出して信号Ｉfoを出力する。９、１０、１１は比
較器、１２は入力電流設定器であり交流電源１からの入
力電流の最大値Ｉriを設定する。１３は充電電流設定器
であり、第２のコンデンサＣ２に対する最大充電電流Ｉ
rcを設定する。１４は出力電流設定器であり、電極３お
よび被加工物４に対するアーク加工電流設定信号Ｉroを
設定する。１５はインバータ回路５の各電界効果トラン
ジスタに対する導通指令信号を出力するインバータ制御
回路であり、１６および１７はオアゲート、１８は極性
反転用インバータゲート、１９および２０はスイッチン
グトランジスタ、２１はアーク加工中ハイレベル信号を
出力する起動指令スイッチである。ここで、インバータ
回路５、出力変圧器Ｔ２、出力整流回路ＲＥＣ３、出力
電流設定器１４、出力電流検出器８、比較器１１および
インバータ制御回路１５は第２のコンデンサＣ２に充電
された電力を高周波交流に変換したのちアーク加工に適
した電圧に変換し、再度整流して直流出力を取り出すた
めの電力変換手段を構成している。

【００１８】図１の装置において、アーク加工開始前
は、起動指令スイッチ２１の出力はローレベルであるの
でこれをインバータゲート１８で反転した信号が供給さ
れるオアゲート１７の出力はハイレベルとなり、スイッ
チングトランジスタ２０は導通する。このため、インバ
ータ制御回路１５に対する指令信号は接地されて０レベ
ルとなるのでインバータ制御回路１５は停止状態とな
り、インバータ回路５は停止しており、電極３および被
加工物４には電力は供給されない。これに対してオアゲ
ート１６は比較器９の出力がローレベルの間はその出力
はローレベルであるのでスイッチングトランジスタ１９
は遮断しており、比較器１０の出力信号は交流スイッチ
ング素子ＴＲＡ１にそのまま供給される。比較器１０は
充電電流設定器１３の設定値Ｉrcと充電電流検出器７の
検出値Ｉfcとを比較し、差信号ΔＩc＝Ｉrc−Ｉfcを出
力する。ここで、交流スイッチング素子ＴＲＡ１にリレ
ー接点を用いるときには差信号ΔＩc ＞０の間は比較器
１０はハイレベル信号を出力し、ΔＩc ≦０になるとロ
ーレベル信号を出力するものを用いる。この場合、交流
スイッチング素子ＴＲＡ１はこの比較器１０の出力信号
がハイレベルの間導通する。また、交流スイッチング素
子ＴＲＡ１に導通量の制御が可能な双方向サイリスタや
トライアックなどを用いるときには比較器１０として差
信号ΔＩc をそのまま出力するものを使用し、交流スイ
ッチング素子ＴＲＡ１をこの差信号によって導通制御す
る。いずれの場合も第２のコンデンサＣ２は充電電流設
定器１３で設定された充電電流値以下で充電される。

【００１９】このとき同時に、入力電流検出器６は交流
電源１からの入力電流Ｉfiを検出し、比較器９はこの検
出値Ｉfiと入力電流設定器１２の設定値Ｉriとを比較
し、Ｉri≧Ｉfiの間はローレベル信号を出力し、Ｉri＜
Ｉfiになるとハイレベル信号を出力する。比較器９の出
力信号がハイレベルになるとオアゲート１６の出力信号
はハイレベルとなり、スイッチングトランジスタ１９は
これにより導通する。この結果、交流スイッチング素子
ＴＲＡ１に対する比較器１０の出力信号のレベルにかか
わらず交流スイッチング素子ＴＲＡ１は遮断状態を保つ
ことになり、交流電源１からの入力電流は設定値Ｉri以
下に制限される。この間、第１の整流回路ＲＥＣ１は交
流電源１を整流して直流として出力し、第１のコンデン
サＣ１を充電する。また、交流スイッチング素子ＴＲＡ
１が導通している間中、第２の整流回路ＲＥＣ２は交流
電源１の出力を昇圧変圧器Ｔ１で昇圧した電圧を整流し
て第２のコンデンサＣ２を充電する。

【００２０】第２のコンデンサＣ２が十分に充電された
後、起動指令スイッチ２１からハイレベル信号（起動信
号）が出力されるとオアゲート１６の出力はハイレベル
に反転し、スイッチングトランジスタ１９が導通して交
流スイッチング素子ＴＲＡ１を遮断し、第２のコンデン
サＣ２に対する充電を停止する。同時に起動指令スイッ
チ２１からの信号はインバータゲート１８で反転されて
ローレベルとなり、オアゲート１７の出力はローレベル
となってスイッチングトランジスタ２０は遮断する。出
力電流設定器１４の設定値Ｉroは出力電流検出器８の検
出値Ｉfoと比較器１１にて比較されて、差信号ΔＩo ＝
Ｉro−Ｉfoがインバータ制御回路１５に供給される。イ
ンバータ制御回路１５はこの入力信号に対応したパルス
幅の駆動信号をインバータ回路５を構成する電界効果ト
ランジスタに供給してこれらを所定の順序と入力信号に
比例した導通時間率とで導通させ、第１のコンデンサＣ
１および第２のコンデンサＣ２の端子電圧を高周波交流
に変換し、出力変圧器Ｔ２にて所定の電圧に変換した後
出力整流回路ＲＥＣ３にて再度整流して直流としてリア
クトルＬ１を介してアーク加工用電極および被加工物に
供給する。この出力電流は出力電流検出器８にて検出さ
れ、比較器１１にて出力電流設定器１４の設定値と比較
されて両者の差がなくなるように制御される。

【００２１】このとき、交流電源１からの入力電流は加
工開始前と同様に、入力電流検出器６にて検出され、比
較器９にて入力電流設定器１２の設定値と比較されて入
力電流が設定値を越えると比較器９がハイレベル信号を
出力するのでオアゲート１７の出力がハイレベルとな
り、スイッチングトランジスタ２０が導通して比較器１
１の出力を接地するのでインバータ回路５の出力は零に
なる。

【００２２】図１の装置においては上記のように、加工
開始前に第２のコンデンサＣ２に交流電源１からの電力
を昇圧して交流電源１の電流容量をこえないように制限
しながら高い電圧に充電し、加工中は第２のコンデンサ
Ｃ２に対する充電を停止し、高い電圧に充電された第２
のコンデンサＣ２の充電電力と交流電源１からの供給電
力とを利用してアーク加工をすることになる。このた
め、第２のコンデンサＣ２の電圧が交流電源１の出力電
圧にまで低下するまでは第２のコンデンサＣ２の保有す
る電力を利用することになるので第２のコンデンサＣ２
の充電電力を十分に活用することができ、交流電源１の
電流容量が貧弱な場合でも十分なアーク加工電流の供給
が可能となる。第２のコンデンサＣ２の電圧が第１のコ
ンデンサＣ１の電圧まで下がると、ダイオードＤＲ１が
導通するようになって、以後は交流電源１からの入力電
流が入力電流設定器１２の設定値を超えない範囲で通常
の動作が行なわれる。

【００２３】なお、図１の装置においては、第２のコン
デンサＣ２は非加工時にのみ充電するようにしたが、第
２のコンデンサＣ２は加工時にも充電するようにしても
よい。このためには図１の接続図においてオアゲート１
６を除去し、比較器９の出力を直接スイッチングトラン
ジスタ１９に供給して、スイッチングトランジスタ１９
の制御を起動指令スイッチ２１のＯＮ／ＯＦＦと無関係
にして入力電流の制限値に対してのみ実施するように変
更すればよい。

【００２４】さらに、図１の装置において、交流スイッ
チング素子ＴＲＡ１と昇圧変圧器Ｔ１にかえて交流電源
１の出力を一旦整流して直流とし、得られた直流をチョ
ッパ回路またはインバータ回路によって高周波交流とし
た後に昇圧変圧器で先の昇圧変圧器Ｔ１と同様に高い電
圧に変換した後に第２の整流回路ＲＥＣ２により再度整
流して直流電圧を得、これを第２のコンデンサＣ２の充
電用電源として用いるようにしてもよい。この場合は、
チョッパ回路またはインバータ回路の出力制御または起
動・停止を図１の装置の比較器９および比較器１０の出
力で行うようにすればよい。

【００２５】図２は本発明の実施の形態を示す別の接続
図であり、同図において、ＦＥＴ１は第１の整流回路Ｒ
ＥＣ１の出力をＯＮ／ＯＦＦするスイッチングトランジ
スタ、Ｔ３は昇圧用変圧器であり、ＲＥＣ４は整流回路
であり、スイッチングトランジスタＦＥＴ１、昇圧用変
圧器Ｔ３および整流回路ＲＥＣ４はＲＥＣ１の出力を昇
圧するＤＣ／ＤＣ変換回路を構成している。また、比較
器１０の出力は差信号ΔＩc ＝Ｉrc−Ｉfcを出力し、ス
イッチングトランジスタＦＥＴ１のＯＮ／ＯＦＦの比率
を決定する。

【００２６】同図において、第２のコンデンサＣ２には
第１の整流回路ＲＥＣ１の直流出力がスイッチングトラ
ンジスタＦＥＴ１によって高周波でＯＮ／ＯＦＦされ、
昇圧用変圧器Ｔ３にて昇圧されて整流回路ＲＥＣ４にて
再度整流された直流電圧が供給される。その他の動作は
図１の装置と同様である。

【００２７】図２において、スイッチングトランジスタ
ＦＥＴ１にはまた、第１の整流回路ＲＥＣ１の出力にか
えて交流電源１の出力を一旦整流して直流とする別の整
流回路を設けてもよく、その動作は図２の装置と同様で
ある。

【００２８】図３は本発明の実施の形態を示す別の接続
図である。同図においては、第１のコンデンサＣ１と第
２のコンデンサＣ２との間に接続するダイオードＤＲ１
を第２のコンデンサＣ２から第１のコンデンサＣ１に向
かう方向を順方向として接続したものであり、またイン
バータ回路５を第１のコンデンサＣ１の端子に接続して
ある。同図の装置においては第１のコンデンサＣ１と第
２のコンデンサＣ２とはともに昇圧用変圧器Ｔ１によっ
て得られる高い電圧に充電されるので第２のコンデンサ
Ｃ２の電圧が交流電源１の電圧よりも高い間は第１のコ
ンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２の両方の充電電荷
によって被加工物に電力が供給され、第２のコンデンサ
Ｃ２の電圧が交流電源１の電圧よりも低下した後は交流
電源１からの供給電力によって加工が行われる。

【００２９】図４は本発明の実施の形態を示す別の接続
図である。同図においてＬ２はリアクトル、ＦＥＴ２は
チョッパ用スイッチングトランジスタであり、リアクト
ルＬ２と共に昇圧型チョッパ回路を構成している。２２
は電圧検出器であり、第２のコンデンサＣ２の端子電圧
を検出して信号Ｖfcを出力する。また２３は充電電圧設
定器であり、第２のコンデンサＣ２の充電電圧制限値Ｖ
rcを設定する。２４は比較器であり充電電圧設定器２３
の設定値Ｖrcと電圧検出器２２の検出値Ｖfcとを入力と
して差信号ΔＶc ＝Ｖrc−Ｖfcを出力する。２５はチョ
ッパ制御回路であり、比較器２４の出力ΔＶc に比例し
てチョッパ用スイッチングトランジスタＦＥＴ２のＯＮ
／ＯＦＦ比率を決定し、チョッパ用スイッチングトラン
ジスタＦＥＴ２に導通信号を供給する。同図のその他の
構成部品は図１ないし図３と同機能のものに同符号を付
して詳細な説明を省略する。

【００３０】図４の装置において、加工開始前には、比
較器２４の出力に比例してチョッパ用スイッチングトラ
ンジスタＦＥＴ２がＯＮ／ＯＦＦし、チョッパ用スイッ
チングトランジスタＦＥＴ２の導通期間中にリアクトル
Ｌ２に蓄えられた電磁エネルギーがチョッパ用スイッチ
ングトランジスタＦＥＴ２が遮断したときに第２のコン
デンサＣ２に放出されてこれを充電する。このときリア
クトルＬ２には直前に流れていた電流と同じ値の電流を
流すべく電圧が誘起されるので第２のコンデンサＣ２の
充電の進行にしたがつてその誘起電圧は増加してゆく。
この第２のコンデンサＣ２の端子電圧が充電電圧設定器
２３の設定値に近づくと比較器２４の出力信号が減少し
てチョッパ用スイッチングトランジスタＦＥＴ２の導通
時間比率を低減してゆき、ΔＶc ＝０になると停止する
（充電完了）。加工中はオアゲート１６からのハイレベ
ル信号によりスイッチングトランジスタ１９が導通する
のでΔＶc の値に関わらずチョッパ用スイッチングトラ
ンジスタＦＥＴ２は遮断状態を保つ。この結果、第２の
コンデンサＣ２の端子電圧が交流電源１の電圧よりも高
い間は、第２のコンデンサＣ２に充電された電力がイン
バータ回路５によって変換されて出力変圧器Ｔ２および
出力整流回路ＲＥＣ３を経てアーク加工用電極および被
加工物に供給される。第２のコンデンサＣ２の電圧が低
下して交流電源１の電圧以下になると交流電源１からの
電力によって加工が行なわれる。

【００３１】図４の装置においても図２と同様にリアク
トルＬ２とチョッパ用スイッチングトランジスタＦＥＴ
２とからなるチョッパ回路に別の直流電源となる整流回
路を設けたものとしてもよい。さらにまた図４におい
て、ダイオードＤＲ１とリアクトルＬ２との順序を逆に
しても全く同じ動作の装置となる。

【００３２】また、図１ないし図４の装置において、出
力整流回路ＲＥＣ３の出力端子にブリッジ接続したスイ
ッチング素子の直流側を接続し、このブリッジ回路の交
流側から出力端子に電力を供給するように電力変換手段
を構成してもよい。この場合は、ブリッジ接続されたス
イッチング素子のうち導通させる素子を適宜制御するこ
とによって、電極３側に正の極性の出力と負の極性の出
力あるいは正・負が所定の割合で交番する交流出力を自
由に切り替えて使用することができる。

【００３３】図１ないし図４の装置においては、加工電
流を出力電流検出器８にて検出してこれを設定値に保つ
ように制御する図示の装置以外に加工電圧を検出してこ
れを設定電圧と比較して設定値に保つようにする定電圧
制御方式のものにも本発明は実施可能である。

【００３４】さらにまた、各制御回路に対する電力源と
して大容量コンデンサから電力を供給するようにしてお
けば、装置に対する交流電源が遮断されたときにも一定
の時間内であればアーク加工が可能となる。このように
したときは、大容量コンデンサを充電後に装置を交流電
源から切り離して電源から離れた場所での加工ができる
ので比較的短時間の作業のために改めて装置を電源に接
続し直す必要がなく、便利である。

【００３５】

【発明の効果】本発明は上記の通り、交流電源の電圧よ
り高い電圧に大容量コンデンサを充電し、その充電電荷
を高周波交流に変換するインバータ回路と前記インバー
タ回路の出力を入力としてアーク加工に適した電圧に変
換する出力変圧器と前記出力変圧器の出力を整流して直
流とする出力整流回路とを含む電力変換手段によって溶
接出力として取り出すものであるので、交流電源の電流
容量より大きい出力を安定に得ることができる。また、
非加工時に大容量コンデンサを充電し、アーク加工時
に、大容量コンデンサから電力を取り出すので、交流電
源に大きな負担をかけることがなく、電源設備の貧弱な
ところでも十分な出力がえられる。

【００３６】また本発明は、インバータ回路の出力をア
ーク加工に適した電圧に変換する出力変圧器を設け、こ
の出力変圧器の出力を整流して直流としてアーク加工用
に用いるものであるので、出力制御用スイッチング素子
が故障して短絡状態となっても出力端子に高電圧が現れ
ることがなく、作業者の安全性確保にすぐれている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアーク加工用電源装置の実施の形態の
例を示す接続図である。

【図２】本発明のアーク加工用電源装置の別の実施の形
態の例を示す接続図である。

【図３】本発明のアーク加工用電源装置の別の実施の形
態の例を示す接続図である。

【図４】本発明のアーク加工用電源装置の別の実施の形
態の例を示す接続図である。

【図５】従来の装置の例を示す接続図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 電源開閉器 ３ アーク加工用電極 ４ 被加工物 ＲＥＣ１ 第１の整流回路 Ｃ１ 第１のコンデンサ Ｔ１ 昇圧用変圧器 ＲＥＣ２ 第２の整流回路 Ｃ２ 第２のコンデンサ ＤＲ１ ダイオード ＴＲＡ１ 交流スイッチング素子 ５ インバータ回路 Ｔ２ 出力変圧器 ＲＥＣ３ 出力整流回路 Ｌ１ リアクトル ６ 入力電流検出器 ７ 充電電流検出器 ８ 出力電流検出器 ９、１０，１１ 比較器 １２ 入力電流設定器 １３ 充電電流設定器 １４ 出力電流設定器 １５ インバータ制御回路 １６、１７ オアゲート １８ インバータゲート １９、２０ スイッチングトランジスタ ２１ 起動指令スイッチ ２２ 電圧検出器 ２３ 充電電圧設定器 ２４ 比較器 ２５ チョッパ制御回路 ＦＥＴ１、ＦＥＴ２ スイッチングトランジスタ Ｌ２ リアクトル Ｔ３ 昇圧用変圧器 １０２ 巨大容量コンデンサ １０４ 出力電流制限素子

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源から供給される電力を整流する
   第１の整流回路と、前記第１の整流回路の出力側に設け
   られた第１のコンデンサと、前記交流電源から供給され
   る電力を昇圧して前記第１の整流回路の出力よりも高い
   直流電圧に変換する第２の整流回路と、前記第２の整流
   回路の出力側に設けられた前記第１のコンデンサよりも
   大容量の第２のコンデンサと、前記第１の整流回路と前
   記第２の整流回路の各出力を前記第１の整流回路から前
   記第２の整流回路に向かう方向を順方向として並列接続
   するダイオードと、前記第２の整流回路の出力を高周波
   交流に変換するインバータ回路と前記インバータ回路の
   出力を入力としてアーク加工に適した電圧に変換する出
   力変圧器と前記出力変圧器の出力を整流して直流とする
   出力整流回路とを含む電力変換手段とを備えたアーク加
   工用電源装置。
2. 【請求項２】 交流電源から供給される電力を整流する
   第１の整流回路と、前記第１の整流回路の出力側に設け
   られた第１のコンデンサと、前記交流電源から供給され
   る電力を昇圧して前記第１の整流回路の出力よりも高い
   直流電圧に変換する第２の整流回路と、前記第２の整流
   回路の出力側に設けられた前記第１のコンデンサよりも
   大容量の第２のコンデンサと、前記第１の整流回路と前
   記第２の整流回路の各出力を前記第２の整流回路から前
   記第１の整流回路に向かう方向を順方向として並列接続
   するダイオードと、前記第１の整流回路の出力を高周波
   交流に変換するインバータ回路と前記インバータ回路の
   出力を入力としてアーク加工に適した電圧に変換する出
   力変圧器と前記出力変圧器の出力を整流して直流とする
   出力整流回路とを含む電力変換手段とを備えたアーク加
   工用電源装置。
3. 【請求項３】 前記第１および第２の整流回路は入力電
   流、出力電流のうちのいずれか１つ以上を所定の制限値
   以下に制限する整流回路である請求項１または２のいず
   れかに記載のアーク加工用電源装置。
4. 【請求項４】 交流電源から供給される電力を整流する
   第１の整流回路と、前記第１の整流回路の出力端子間に
   接続された第１のコンデンサと、前記第１の整流回路の
   出力を昇圧するＤＣ／ＤＣ変換回路と、前記ＤＣ／ＤＣ
   変換回路の出力端子間に接続された前記第１のコンデン
   サよりも大容量の第２のコンデンサと、前記第１の整流
   回路と前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の各出力を前記第１の整
   流回路から前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力端子に向かう
   方向を順方向として並列接続するダイオードと、前記第
   ２のコンデンサに充電された電力を高周波交流に変換す
   るインバータ回路と前記インバータ回路の出力を入力と
   してアーク加工に適した電圧に変換する出力変圧器と前
   記出力変圧器の出力を整流して直流とする出力整流回路
   とを含む電力変換手段とを備えたアーク加工用電源装
   置。
5. 【請求項５】 交流電源から供給される電力を整流する
   第１の整流回路と、前記第１の整流回路の出力端子間に
   接続された第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサ
   の出力側に直列接続されたダイオードを介して接続され
   た昇圧型チョッパ回路と、前記昇圧型チョッパ回路の出
   力端子間に接続された前記第１のコンデンサよりも大容
   量の第２のコンデンサと、前記第２のコンデンサに充電
   された電力を高周波交流に変換するインバータ回路と前
   記インバータ回路の出力を入力としてアーク加工に適し
   た電圧に変換する出力変圧器と前記出力変圧器の出力を
   整流して直流とする出力整流回路とを含む電力変換手段
   とを備えたアーク加工用電源装置。
6. 【請求項６】 前記第１の整流回路は入力電流、出力電
   流のうちのいずれか１つ以上を所定の制限値以下に制限
   する整流回路である請求項４または５のいずれかに記載
   のアーク加工用電源装置。
7. 【請求項７】 前記第２のコンデンサは電気２重層コン
   デンサまたは急速充放電可能な２次電池を用いる請求項
   １ないし６項のいずれかに記載のアーク加工用電源装
   置。
8. 【請求項８】 前記電力変換手段には出力極性を正・逆
   または所定の正逆比率の交流に切り替える極性切り替え
   回路を備えている請求項１ないし７項のいずれかに記載
   のアーク加工用電源装置。