JPH11259149A - 定格出力を期間で定める電気装置の焼損防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業者が使用時間の管理をしなくても電気装
置の定格を超えて使用することを防止でき、電気装置の
寿命を長くすることができる定格出力を期間で定める電
気装置の焼損防止装置を提供すること。 【解決手段】 出力ケーブル５を流れる電流値をシャン
ト３０で検出し、単位時間Δｔ毎の平均電流値Ｉを求め
て、演算装置２５により単位発熱量Ｚ_i（Ｉ²・Δｔ）を
求める。そして、単位時間Δｔ毎にＺ₁〜Ｚ_k（ただし、
ｋ＝Ｋ／Δｔ）の総和ΣＺと、設定器２１〜２３により
設定される定格電流値Ｌ、定格使用率αおよび期間Ｋで
定まる許容熱量Ｑ（Ｌ²×α×Ｋ）とを比較し、ΣＺ＞
Ｑの場合は、トーチスイッチ７の信号を切断する。この
時、休止になるまでの連続した時間の総和ΣＺに応じて
休止期間の長さを設定すると、電気装置の定格をほぼ１
００％活用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接用の電源装置
のように定格出力を期間で定める電気装置の焼損防止装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば溶接用の電源装置では、過負荷に
よる装置部品の焼損を防止するため、定格電流値Ｌと定
格使用率αが定められており、定格使用率αは期間１０
分に対するものである。すなわち、定格電流値Ｌが３５
０Ａ、定格使用率αが６０％の電源装置の場合、任意の
１０分間のうち電流値３５０Ａで溶接できる時間の総計
が６分間であり、残りの４分間は使用してはならない。
そこで、電流値Ｉで溶接をしようとする場合、作業者は
電流値Ｉの許容使用率βを式１により求め、任意の１０
分間における溶接時間が許容使用率βを超えないように
して作業を行っていた。 β＝（Ｌ／Ｉ）²×α……式１ したがって、上記の電源装置を用いて電流値３００Ａで
溶接をする場合、許容使用率βが８１％であることを計
算で求め、８分間溶接をしたら２分間休むようにしてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、作業者が行う
管理は自主的なものであり、必ず行われるとは限らなか
った。しかも、許容使用率を超えた場合であっても、電
源装置が直ちに焼損することはない。このため、過負荷
で使用されることがあり、電源装置の寿命が短くなっ
た。

【０００４】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、作業者が使用時間の管理をしなくても電気
装置の定格を超えて使用することを防止でき、電気装置
の寿命を長くすることができる定格出力を期間で定める
電気装置の焼損防止装置を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、定格電流値の設定器と、定格使
用率の設定器と、期間の設定器と、電流検出器と、演算
装置と、記憶装置と、タイマとからなり、検出した電流
値の２乗の総和が前記設定器で設定された期間よりも短
い期間で前記定格電流値の２乗と前記定格使用率と期間
との積を超えたときは、出力停止信号を出力するように
構成したことを特徴とする。

【０００６】また、請求項２の発明は、請求項１におい
て、前記出力停止信号を出力した時点までの予め定める
期間の電流値の２乗の和の大きさに応じて出力停止期間
を定めることをことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る
定格出力を期間で定める電気装置の焼損防止装置を溶接
用の電源装置に適用した場合の外部接続図である。図
で、１は消耗電極式直流アーク用の電源装置であり、定
格電流値Ｌは３５０Ａ、定格使用率αは６０％、期間Ｋ
は１０分である。２はファンで、電源装置１の内部を冷
却する。３、４は外部出力端子である。５はプラス側の
出力ケーブルで、外部出力端子３とワイヤ６を接続して
いる。７はトーチスイッチで、トーチ８に載置されてい
る。９は溶接負荷、１０は母材である。１１はマイナス
側の出力ケーブルで、外部出力端子４と母材１０を接続
している。１２、１３はトーチスイッチケーブルで、ス
イッチ２８を介して電源装置１の図示しない制御部に接
続されている。

【０００８】２０は焼損防止装置で、２１は定格電流値
Ｌの設定器、２２は定格使用率αの設定器、２３は期間
Ｋの設定器で、それぞれ記憶装置２４に接続されてい
る。２５は演算装置で、記憶装置２４に接続されてい
る。２６はタイマで、記憶装置２４、演算装置２５およ
び積算器２７に接続されている。積算器２７はシャント
３０から出力される電圧を積分し、積分値Ｍを単位時間
Δｔ（ここでは０．５秒）毎に演算装置２５に出力す
る。２８は２連のスイッチで、一方のスイッチはａ接点
側にトーチスイッチケーブル１２、１３が、また他方の
スイッチはｂ接点側に警報ランプ２９が接続されてい
る。３０はシャントで、外部出力端子３と出力ケーブル
５の間に配置され、内部を流れる電流に応じた電圧を出
力する。

【０００９】次に、本実施の形態の動作を説明する。図
２は制御の手順を示すフローチャートである。予め設定
器２１〜２３により、電源装置１の定格電流値Ｌ、定格
使用率αおよび期間Ｋを設定して、記憶装置２４に記憶
させる（図２の手順Ｓ１００）。ここでは、Ｌ＝３５
０、α＝６０、Ｋ＝１０が入力される。図示しない設定
完了釦がオンされると、スイッチ２８がオンになり、演
算装置２５は期間Ｋにおいて許容される発熱量に対応す
る許容量Ｑ（ただし、Ｑ＝Ｌ²×α×Ｋ）および順番ｉ
の最大値ｉｍａｘ（ここでは、単位時間Δｔが０．５秒
であるから、ｉｍａｘ＝１２００である。）を演算する
（手順Ｓ１１０）。次に、ｉの順番ｉをｉ＝０また、後
述するＺ₁〜Ｚ₁₂₀₀を総て０にして（手順Ｓ１２０）、
積分値Ｍが出力されるのを待つ（手順Ｓ１３０）。な
お、スイッチ２８がオンになると、トーチスイッチ７が
操作可能となる。

【００１０】積算器２７から積分値Ｍが出力されたら、
単位時間Δｔにおける平均電圧を求めて平均電流値Ｉに
換算し、単位発熱量Ｚ（ただし、Ｚ＝Ｉ²×Δｔ。ここ
ではＺ＝０．５×Ｉ²）を求める（手順Ｓ１４０）。そ
して、順番ｉに１を加えてから（手順Ｓ１５０）、ｉ＞
１２００かどうかを確認し（手順Ｓ１６０）、ｉ≦１２
００の場合は直ちに、またｉ＞１２００の場合はｉ＝１
としてから（手順Ｓ１７０）、Ｚ_i＝Ｚとする（手順Ｓ
１８０）。次に、単位発熱量Ｚ₁〜Ｚ₁₂₀₀の総和ΣＺと
許容量Ｑを比較し（手順Ｓ１９０）、ΣＺ≦Ｑの場合は
手順Ｓ１３０の処理を行い、ΣＺ＞Ｑの場合は手順Ｓ３
００の処理を行う。

【００１１】手順３００では、スイッチ２８をオフす
る。すると、警報ランプ２９が点灯し、トーチスイッチ
７が操作不能となる。次に、この時点直前の連続する６
分間の総熱量Ｂ₆（ｉ＝ｉ−７２１からｉ＝ｉまでの単
位発熱量Ｚ_iの総和。なお、７２０は６分×６０秒／分
÷０．５秒／回で求めた値である。以下、同じ。）を演
算して０．９５Ｑと比較し（手順Ｓ３１０）、Ｂ₆＞
０．９５Ｑの場合は、休止時間Ｔを４分にして（手順Ｓ
３２０）、手順Ｓ３３０の処理を行う。また、Ｂ₆≦
０．９５Ｑの場合は、この時点直前の連続する７分間の
総熱量Ｂ₇を演算して０．９５Ｑと比較し（手順Ｓ３４
０）、Ｂ₇＞０．９５Ｑの場合は、休止時間Ｔを３分
（手順Ｓ３５０）にして手順Ｓ３３０の処理を行う。

【００１２】また、Ｂ₇≦０．９５Ｑの場合は、この時
点直前の連続する８分間の総熱量Ｂ₈を演算して０．９
５Ｑと比較し（手順Ｓ３６０）、Ｂ₈＞０．９５Ｑの場
合は、休止時間Ｔを２分にして（手順Ｓ３７０）、手順
Ｓ３３０の処理を行う。また、Ｂ₈≦０．９５Ｑの場合
は、この時点直前の連続する９分間の総熱量Ｂ₉を演算
して０．９５Ｑと比較し（手順Ｓ３８０）、Ｂ₉＞０．
９５Ｑの場合は、休止時間Ｔを１分にして（手順Ｓ３９
０）、また、Ｂ₉≦０．９５Ｑの場合は、休止時間Ｔを
０．５分にして（手順Ｓ４００）、手順Ｓ３３０の処理
を行う。

【００１３】手順Ｓ３３０では、スイッチ２８をオフし
てからの時間ｔが休止時間Ｔを経過するのを待ってスイ
ッチ２８を再びオンし（手順Ｓ４１０）、手順Ｓ１２０
の処理を行う。

【００１４】なお、手順Ｓ３１０においてｉ＜７２０の
場合は、Ｚ₁〜Ｚ_iとＺ_1200-i+1〜Ｚ₁₂₀₀との和とする。
手順Ｓ３４０、手順Ｓ３６０、手順Ｓ３８０の場合も同
様にして停止直前の連続する単位発熱量Ｚ_iの総和を演
算する。

【００１５】上記では、総熱量ΣＺが許容量Ｑに等しく
なった時点で、直前の総熱量に合わせて休止時間を定め
るようにしたから、無駄な休止時間が発生せず、電気装
置の定格をほぼ１００％活用することができる。

【００１６】また、上記では、定格電流値Ｌ、定格使用
率α、期間Ｋを設定できるようにしたから、例えば定格
電流値が５００Ａ、定格使用率が６０％、期間が１０分
の電源装置１に、操作性に優れる定格電流値が３５０
Ａ、定格使用率が７０％、期間が１０分、すなわち、電
源装置１よりも定格が小さいトーチ８を接続して溶接電
流３００Ａで溶接をするような場合であっても、トーチ
８の定格に合わせて定格電流値Ｌ、定格使用率αおよび
期間Ｋを設定すれば、トーチ８の定格を超えることがな
く、トーチ８の焼損を防止できる。

【００１７】なお、上記実施の形態の説明では、単位時
間Δｔを０．５秒にしたが、さらに短くしてもよいし、
長くしてもよい。

【００１８】また、休止期間を固定の長さにしても良
い。

【００１９】さらに、警報ランプ２９の代わりにブザー
を用いてもよいし、休止期間を表示するようにしてもよ
い。

【００２０】また、焼損防止装置２０を溶接電源１に組
み込むようにしてもよい。この場合、定格電流値Ｌ、定
格使用率α、期間Ｋの設定値を固定にしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
検出した電流値の２乗の総和が電気装置で定められた期
間よりも短い期間で定格電流値の２乗と定格使用率と定
められた期間の積を超えたときは、出力停止信号を出力
するように構成したから、作業者が使用時間の管理をし
なくても電気装置の定格を超えて使用することを防止で
き、電気装置の寿命を長くすることができる。また、出
力停止信号を出力した時点までの予め定める期間の電流
値の２乗の和の大きさに応じて出力停止期間を定めるよ
うにしたから、休止期間を適切な長さにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る焼損防止装置を溶接
用の電源装置に適用した場合の外部接続図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る制御の手順を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

５ 出力ケーブル ７ トーチスイッチ ２１、２２、２３ 設定器 ２５ 演算装置 ３０ シャント

フロントページの続き (72)発明者 立石 秀典 神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立精 工株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定格電流値の設定器と、定格使用率の設
   定器と、期間の設定器と、電流検出器と、演算装置と、
   記憶装置と、タイマとからなり、検出した電流値の２乗
   の総和が前記設定器で設定された期間よりも短い期間で
   前記定格電流値の２乗と前記定格使用率と期間との積を
   超えたときは、出力停止信号を出力するように構成した
   ことを特徴とする定格出力を期間で定める電気装置の焼
   損防止装置。
2. 【請求項２】 前記出力停止信号を出力した時点までの
   予め定める期間の電流値の２乗の和の大きさに応じて出
   力停止期間を定めることをことを特徴とする請求項１に
   記載の定格出力を期間で定める電気装置の焼損防止装
   置。