電源装置及びアーク加工用電源装置
【課題】トランスの巻線タップ数を少なくしつつも出力電圧調整の微調整を可能にし、且つその調整を容易に行うことができる電源装置を提供する。
【解決手段】溶接トランスＷＴの一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに備えられるタップＴの接続位置を切替スイッチＳＷ２にて切り替えることでトランスＷＴの電圧変換率が変更され、アーク加工用出力電圧の電圧値が段階的に調整される。また、点弧角制御回路１２による二次側整流回路ＤＲ２のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御により、トランス変換後の交流電圧から整流回路ＤＲ２にて直流出力電圧を生成する際のその出力電圧、即ちアーク加工用出力電圧の電圧値が連続的に調整される。これにより、一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗのタップ数を少ない構成としても整流回路ＤＲ２でのサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御により、アーク加工用出力電圧の連続調整（微調整）が可能となる。
【解決手段】溶接トランスＷＴの一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに備えられるタップＴの接続位置を切替スイッチＳＷ２にて切り替えることでトランスＷＴの電圧変換率が変更され、アーク加工用出力電圧の電圧値が段階的に調整される。また、点弧角制御回路１２による二次側整流回路ＤＲ２のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御により、トランス変換後の交流電圧から整流回路ＤＲ２にて直流出力電圧を生成する際のその出力電圧、即ちアーク加工用出力電圧の電圧値が連続的に調整される。これにより、一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗのタップ数を少ない構成としても整流回路ＤＲ２でのサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御により、アーク加工用出力電圧の連続調整（微調整）が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスに備えられるタップを切り替えて出力電圧調整を行う例えばアーク加工用の電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アーク加工機等に用いられる電源装置は、例えば特許文献１に示されているように、溶接トランスの一次側に商用電源等から単相交流電圧が入力され、その入力交流電圧から溶接トランスの二次側においてアーク加工に適したアーク加工用出力電圧を生成している。アーク加工用出力電圧の調整には、溶接トランスの一次側巻線の複数箇所にタップが設けられ、該タップの接続位置をスイッチで切り替えることで、溶接トランスの二次側で生成されるアーク加工用出力電圧の電圧値がそのタップ接続位置に応じて段階的に調整されるようになっている。
【０００３】
また、特許文献２及び特許文献３に示されている電源装置は、入力が三相交流電源用であり、三相の溶接トランスが用いられて構成されている。このように入力交流電圧が三相の電源装置において、上記特許文献１のように出力電圧調整を行うべく溶接トランスの一次側巻線に複数のタップを設置する際、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の各巻線に複数のタップがそれぞれ設けられ、各相のタップの接続をスイッチにて連動して切り替えることで、出力電圧の電圧値の調整が可能となる。
【特許文献１】特公昭６２−３０８７１号公報
【特許文献２】特開２００６−２２３０３１号公報
【特許文献３】特開２００５−６６６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、出力電圧の細かな調整を可能とするには、タップ数をより多くする必要があり、特許文献２，３の電源装置のように三相の入力交流電圧を扱うものにおいては、一次側の各相の巻線のそれぞれにタップを設ける関係上、総数はその３倍となる。例えば、１１段階で出力電圧の電圧値を調整する場合、各相にはタップが１１個必要で、総数はその３倍の３３個必要となる。
【０００５】
そのため、タップ自身の配置やタップへの配線の取り回しが煩雑となり、溶接トランスの構造が複雑化して、溶接トランス、ひいては電源装置の組み立てに多大な手間がかかってしまう。また、タップ数を多くして更なる微調整を可能に構成しても、その組み立ての問題以外にも段階的な出力電圧調整となることは否めず、漸次変化させるような微調整は行えない。更に、タップの接続を切り替えるスイッチの接点保護のため、タップ切り替えのためのスイッチ操作を全て電源装置を停止させて行う必要があり、調整も煩雑であった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、トランスの巻線タップ数を少なくしつつも出力電圧調整の微調整を可能にし、且つその調整を容易に行うことができる電源装置及びアーク加工用電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、入力された三相交流電圧を所定電圧値の交流電圧に変換する三相トランスと、該三相トランスにて変換された変換後の三相交流電圧を直流出力電圧に変換する整流回路とを備えてなる電源装置であって、前記三相トランスの各相の一次側巻線又は二次側巻線にそれぞれ巻数の異なる箇所から引き出された複数のタップを有し、該タップの接続位置を切り替えることで前記出力電圧の電圧値を段階的に調整する第１電圧調整手段と、前記整流回路は、各相で少なくとも１個のサイリスタを用いた全波又は半波整流回路で構成され、該サイリスタの点弧角制御に基づいて前記出力電圧の電圧値を連続的に調整する第２電圧調整手段とを備えたことをその要旨とする。
【０００８】
この発明では、第１電圧調整手段では、三相トランスの各相の一次側巻線又は二次側巻線に備えられるタップの接続位置を切り替えることでトランスの電圧変換率が変更され、これにより出力電圧の電圧値が段階的に調整される。第２電圧調整手段では、各相で少なくとも１個のサイリスタを用いた全波又は半波整流回路のそのサイリスタの点弧角制御により、トランス変換後の交流電圧から直流出力電圧を生成する際のその出力電圧の電圧値が連続的に調整される。これにより、第１電圧調整手段においてタップ数を少ない構成としても第２電圧調整手段におけるサイリスタの点弧角制御により、出力電圧の連続調整（微調整）が可能である。しかも、このサイリスタの点弧角制御による電圧調整は電源装置が動作中でも行えることから、その電圧調整は容易である。また、サイリスタの点弧角制御のみによる電圧調整は広い範囲の電圧調整には不向きであるが、第１電圧調整手段との組み合わせにより、広い範囲の電圧調整にも対応可能である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電源装置において、前記第２電圧調整手段では、前記サイリスタの点弧角制御による電圧調整幅が前記第１電圧調整手段における前記タップの切替接続による段階的な調整電圧にラップさせるように設定されていることをその要旨とする。
【００１０】
この発明では、第２電圧調整手段では、第１電圧調整手段におけるタップの切替接続による段階的な調整電圧にラップするように、サイリスタの点弧角制御による電圧調整幅が設定される。これにより、広い範囲の連続した出力電圧の電圧調整ができるようになる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電源装置において、前記第２電圧調整手段では、前記サイリスタの点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分がその制御対象部分に設定されていることをその要旨とする。
【００１２】
この発明では、第２電圧調整手段では、サイリスタの点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分が制御対象とされ、このピーク前部分のサイリスタの整流動作（電圧生成動作）が制御されて、出力電圧の電圧値が調整される。これにより、出力電圧のリップル増加が低減され、この出力電圧の安定化が図られる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置において、前記第２電圧調整手段では、可変抵抗器の抵抗値の変化に基づいて前記サイリスタの点弧のためのトリガ信号の位相が変更されることをその要旨とする。
【００１４】
この発明では、第２電圧調整手段では、可変抵抗器の抵抗値の変化に基づいてサイリスタの点弧のためのトリガ信号の位相が変更される。つまり、可変抵抗器の抵抗値を変化させるだけで、容易にサイリスタの点弧角の調整が行える。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置を用い、加工対象物のアーク加工を行うアーク加工用出力電圧を生成するように構成されているアーク加工用電源装置である。
【００１６】
この発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置が用いられてアーク加工用電源装置が構成されるため、上記各請求項の作用効果が得られるアーク加工用電源装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、トランスの巻線タップ数を少なくしつつも出力電圧調整の微調整を可能にし、且つその調整を容易に行うことができる電源装置及びアーク加工用電源装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のアーク加工用電源装置１１を備えたアーク加工機１０を示す。アーク加工機１０は、その電源装置１１から出力されるアーク加工用出力電圧をトーチＴＨに供給し、そのトーチＴＨから加工対象物Ｍに向けてアークを発生させることで、加工対象物Ｍに対して溶接や切断等のアーク加工を行う装置である。
【００１９】
アーク加工用電源装置１１は、三相２００Ｖ又は三相４００Ｖの商用電源等から入力される三相交流電圧をアーク加工に適したアーク加工用出力電圧に変換する三相用の溶接トランスＷＴを備えている。溶接トランスＷＴの一次側では、開閉スイッチＳＷ１がそれぞれ備えられＵ相、Ｖ相及びＷ相の入力交流電圧の供給を受けるＵ相、Ｖ相及びＷ相入力線Ｌ１１〜Ｌ１３を有し、Ｕ−Ｖ相入力線Ｌ１１，Ｌ１２間にはＵ相一次側巻線Ｐｕが、Ｖ−Ｗ相入力線Ｌ１２，Ｌ１３間にはＶ相一次側巻線Ｐｖが、Ｗ−Ｕ相入力線Ｌ１３，Ｌ１１間にはＷ相一次側巻線Ｐｗがそれぞれ備えられ、これら一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，ＰｗがΔ結線により接続されてなる。各相の入力線Ｌ１１〜Ｌ１３上の各開閉スイッチＳＷ１は連動してオンオフされ、各相の一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗへの入力交流電圧の供給・遮断を行うものである。
【００２０】
各相の一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの他端側には、一定巻数ずつ段階的に増加する箇所から引き出された５個のタップＴがそれぞれ備えられており、各相の一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの他端側と接続される入力線Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１１の接続を各タップＴの接点のいずれか１つに切り替える切替スイッチＳＷ２がそれぞれ備えられている。各相の切替スイッチＳＷ２は連動して動作され、各相それぞれで同位置のタップＴに切替接続する。つまり、切替スイッチＳＷ２によるタップＴの選択にて一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの巻数が５段階で変更され、溶接トランスＷＴの電圧変換率が５段階で変更される。これにより、溶接トランスＷＴの二次側で生成されるアーク加工用出力電圧の電圧値はこの一次側においては５段階で調整されるようになっている。
【００２１】
溶接トランスＷＴの二次側では、Δ結線よりなる前記一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに対し、Δ結線にてＵ相、Ｖ相及びＷ相二次側巻線Ｓ１ｕ，Ｓ１ｖ，Ｓ１ｗが接続されてなり、これら二次側巻線Ｓ１ｕ，Ｓ１ｖ，Ｓ１ｗはその頂点（各巻線Ｓ１ｕ，Ｓ１ｖ，Ｓ１ｗ間の接続点）がそれぞれＵ相、Ｖ相及びＷ相出力線Ｌ２１〜Ｌ２３を介して二次側整流回路ＤＲ２に接続されている。
【００２２】
二次側整流回路ＤＲ２は、３個のダイオードＤ１〜Ｄ３及び３個のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３を用いた全波整流ブリッジ回路で構成されている。具体的には、ダイオードＤ１〜Ｄ３のアノードとサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３のカソードとが接続された３つの直列回路に対し、対応する出力線Ｌ２１〜Ｌ２３がダイオードＤ１〜Ｄ３とサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３との間にそれぞれ接続されるとともに、ダイオードＤ１〜Ｄ３のカソードが直流リアクトルＤＣＬを有するプラス側出力線Ｌ３１に、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３のアノードがマイナス側出力線Ｌ３２にそれぞれ接続されて構成されている。このプラス側出力線Ｌ３１にはトーチＴＨが接続されるとともに、マイナス側出力線Ｌ３２には加工対象物Ｍが接続され、トーチＴＨへのアーク加工用出力電圧の供給に基づいて該トーチＴＨから加工対象物Ｍに向けて加工のためのアークが生じるようになっている。
【００２３】
また、各相のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３のゲートは、それぞれ抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３、ダイオードＤ１１〜Ｄ１３及びパルストランスＰＴ１〜ＰＴ３の二次巻線部ＰＴ１ｂ〜ＰＴ３ｂを介して自身のカソードにそれぞれ接続されている。サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３は、パルストランスＰＴ１〜ＰＴ３を通じて後述の点弧角制御回路１２による点弧角制御がなされ、溶接トランスＷＴの二次側でもアーク加工用出力電圧の電圧値が調整、この場合、連続調整（リニア調整）ができるようになっている。
【００２４】
サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御を行う点弧角制御回路１２は、溶接トランスＷＴの二次側に備えられ、Δ結線よりなる前記一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに対し、Ｙ結線（スター結線）にて接続されるＵ相、Ｖ相及びＷ相補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗを有している。これら補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗは、各相の交流電圧の位相を検出する位相検出用電圧信号Ｖ１ｕ，Ｖ１ｖ，Ｖ１ｗを得るために設けられている。各相の補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗの一端は中点としてグランドＧＮＤ（ゼロボルト電位）に接続されるとともに、各相の補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗの他端は、それぞれ位相シフタ１３ｕ，１３ｖ，１３ｗを介してコンパレータ１４ｕ，１４ｖ，１４ｗのプラス側入力端子に接続されている。各相の位相シフタ１３ｕ，１３ｖ，１３ｗは、それぞれ抵抗及びコンデンサ等で構成されており、各相の補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗで得られる位相検出用電圧信号Ｖ１ｕ，Ｖ１ｖ，Ｖ１ｗに対して６０°遅延させた制御用電圧信号Ｖ２ｕ，Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗを生成し（図２参照、但しＵ相のみ代表で図示）、各相のコンパレータ１４ｕ，１４ｖ，１４ｗのプラス側入力端子にはこの制御用電圧信号Ｖ２ｕ，Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗがそれぞれ入力される。各相のコンパレータ１４ｕ，１４ｖ，１４ｗのマイナス側入力端子はともに可変抵抗器ＶＲに接続されており、該マイナス側入力端子には可変抵抗器ＶＲにて抵抗を変化させることで電圧調整可能な比較電圧Ｖａが入力されている。
【００２５】
ここで、各相の補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗの他端は、それぞれダイオードＤ２１〜Ｄ２３を介してカソード側で互いに接続され、そのカソードが平滑コンデンサＣ１を介してグランドＧＮＤに接続されている。つまり、補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗで生じる相電圧（位相検出用電圧信号Ｖ１ｕ，Ｖ１ｖ，Ｖ１ｗ）からこれらダイオードＤ２１〜Ｄ２３と平滑コンデンサＣ１とで直流電圧ＶDCを生成する直流電圧生成部１５が構成され、生成された直流電圧ＶDCは抵抗Ｒ２１を介して前記可変抵抗器ＶＲに供給される。可変抵抗器ＶＲは、供給された直流電圧ＶDCから比較電圧Ｖａを生成し、抵抗値を漸次変化させることでその比較電圧Ｖａの電圧値が漸次変化するようになっている。
【００２６】
各相のコンパレータ１４ｕ，１４ｖ，１４ｗの出力端子は、それぞれコンデンサＣ１１〜Ｃ１３を介してトリガ生成用トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３のベースに接続されている。各コンパレータ１４ｕ，１４ｖ，１４ｗは、各相の制御用電圧信号Ｖ２ｕ，Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗと比較電圧Ｖａとの入力に基づいて、制御用電圧信号Ｖ２ｕ，Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗの電圧値が比較電圧Ｖａを越える期間でＨレベルとなる出力信号をコンデンサＣ１１〜Ｃ１３を介して各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３のベースにそれぞれ出力する。各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３のコレクタは、それぞれ各相の前記パルストランスＰＴ１〜ＰＴ３を構成する一次巻線部ＰＴ１ａ〜ＰＴ３ａ及び共通の起動／停止用リレー接点ＣＲを介して直流電圧生成部１５に接続されており、エミッタはそれぞれダイオードＤ３１〜Ｄ３３を介してベースに接続されるとともに、それぞれグランドＧＮＤに接続されている。
【００２７】
このように構成された点弧角制御回路１２では、図２を参照しつつＵ相を中心に説明すると、可変抵抗器ＶＲの抵抗値の変化に基づいて、コンパレータ１４ｕ，１４ｖ，１４ｗに入力される比較電圧Ｖａの電圧値がゼロボルトと所定電圧との間で上下し、これにより例えばＵ相では、コンパレータ１４ｕの出力信号のＨレベルへの立ち上がりがＵ相の制御用電圧信号Ｖ２ｕの０°〜３０°の範囲で変化する。
【００２８】
コンパレータ１４ｕの出力信号がＨレベルに立ち上がると、後段のコンデンサＣ１１はその立ち上がりの短い時間にオンのためのベース電流をトランジスタＴｒ１に出力し、該トランジスタＴｒ１はこのベース電流に基づいてオンされる。Ｕ相のトランジスタＴｒ１のコレクタ電位の変化から分かるように、該トランジスタＴｒ１のオンに基づいてコレクタ電位がコンパレータ１４ｕの出力信号の立ち上がりから短い時間だけゼロ（グランドＧＮＤレベル）となり、これによりパルストランスＰＴ１の一次巻線部ＰＴ１ａにてひげ状のトリガ信号が生成される。
【００２９】
生成されたＵ相のトリガ信号は、パルストランスＰＴ１を介してＵ相のサイリスタＳＣＲ１のゲートに入力され、該サイリスタＳＣＲ１は、コンパレータ１４ｕの出力信号の立ち上がり、即ち制御用電圧信号Ｖ２ｕの０°〜３０°の範囲のいずれかに立ち上がるトリガ信号に基づいてオン状態に切り替えられる。Ｖ相及びＷ相のトリガ信号についても同様にして生成される。生成されたＶ相及びＷ相のトリガ信号は、それぞれＶ相及びＷ相のサイリスタＳＣＲ２，ＳＣＲ３のゲートに入力され、該サイリスタＳＣＲ２，ＳＣＲ３は、コンパレータ１４ｖ，１４ｗの出力信号の立ち上がり、即ち制御用電圧信号Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗの０°〜３０°の範囲のいずれかに立ち上がるトリガ信号に基づいてそれぞれオン状態に切り替えられる。
【００３０】
これらＵ相、Ｖ相及びＷ相の制御用電圧信号Ｖ２ｕ，Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗの０°〜３０°を含む６０°までの範囲は、各相のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御が実施される半波整流部分であり、その制御にて整流回路ＤＲ２の出力電圧に変化が生じる部分である。特に、制御用電圧信号Ｖ２ｕ，Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗの０°は、直前の整流部分から上回る境目点である。従って、可変抵抗器ＶＲの抵抗値を漸次変化させることで各相のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角が０°〜３０°の範囲で変更され、その半波整流部分のピーク前部分のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の整流動作（電圧生成動作）が制御され、出力電圧の電圧値が調整される。因みに、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角を３０°から０°に向かって変更させることで、出力電圧の電圧値が上昇するようになっている。
【００３１】
尚、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御は、０°〜６０°の範囲まで拡大可能であり、このようにすればより広い電圧調整も可能となる。これに対し本実施形態では、その点弧角制御を０°〜３０°に限定することにより点弧角制御が３０°以降になった場合の整流回路ＤＲ２の出力電圧、即ちアーク加工用出力電圧のリップル増加を低減することができ、アーク加工用出力電圧の安定化が図られている。
【００３２】
こうして、整流回路ＤＲ２の出力電圧、即ちトーチＴＨに供給するアーク加工用出力電圧の電圧値が溶接トランスＷＴの二次側でも調整できるようになっており、本実施形態では、一次側のタップＴによる段階的な調整電圧にラップさせるようにこの二次側では出力電圧の連続調整が可能となっている。つまり、このアーク加工用電源装置１１では、一次側のタップＴの切り替えと二次側の点弧角制御との組み合わせにより、アーク加工用出力電圧の連続調整を広い範囲で行うことが可能な構成となっている。
【００３３】
しかも、二次側の点弧角制御でのアーク加工用出力電圧の調整は、アーク加工中でも調整可能であることからその調整が容易であり、また電源装置１１の起動・停止を繰り返さなくても済むことから、電源装置１１の開閉スイッチＳＷ１の接点保護に寄与できる。また、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３を用いていることから電源装置１１の停止制御も容易であり、トーチＴＨにアークを生じさせる電極としてワイヤを自動送り装置により送られるものにおいては、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の停止制御にてアンチスティック時限（自動送り装置によるワイヤの慣性分、トーチＴＨへの電圧供給の停止を遅らせ、加工後にワイヤが加工対象物Ｍに接合されてしまうことを防止するための時限）の設定も容易となる。
【００３４】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、溶接トランスＷＴの各相の一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに備えられるタップＴの接続位置を切替スイッチＳＷ２にて切り替えることで該溶接トランスＷＴの電圧変換率が変更され、これによりアーク加工用出力電圧の電圧値が段階的に調整される（第１電圧調整手段）。また、点弧角制御回路１２による二次側整流回路ＤＲ２のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御により、トランス変換後の交流電圧から該整流回路ＤＲ２にて直流出力電圧を生成する際のその出力電圧、即ちアーク加工用出力電圧の電圧値が連続的に調整される（第２電圧調整手段）。これにより、一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに備えられるタップＴの数を本実施形態のように５個と少ない構成としても整流回路ＤＲ２でのサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御により、アーク加工用出力電圧の連続調整（微調整）を行うことができる。しかも、このサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御による電圧調整は電源装置１１が動作中でも行えることから、その電圧調整は容易である。また、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御のみによる電圧調整は広い範囲の電圧調整には不向きであるが、タップＴの切替接続による電圧調整との組み合わせにより、広い範囲の電圧調整にも対応することができる。
【００３５】
（２）本実施形態では、タップＴの切替接続による段階的な調整電圧にラップするように、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御による電圧調整幅が設定されている。これにより、広い範囲の連続したアーク加工用出力電圧の電圧調整を行うことができる。
【００３６】
（３）本実施形態では、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分が制御対象とされ、このピーク前部分のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の整流動作（電圧生成動作）が制御されて、出力電圧の電圧値が調整される。これにより、整流回路ＤＲ２の出力電圧、即ちアーク加工用出力電圧のリップル増加を低減することができ、アーク加工用出力電圧の安定化を図ることができる。
【００３７】
（４）本実施形態では、可変抵抗器ＶＲの抵抗値の変化に基づいてサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧のためのトリガ信号の位相が変更される。つまり、可変抵抗器ＶＲの抵抗値を変化させるだけで、容易にサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角の調整を行うことができる。
【００３８】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに複数のタップＴを設け、タップＴの切替接続による出力電圧の調整を溶接トランスＷＴの一次側で行う構成としたが、二次側巻線Ｓ１ｕ，Ｓ１ｖ，Ｓ１ｗにタップを設け、トランスＷＴの二次側で出力電圧の調整を行うようにしてもよい。
【００３９】
・上記実施形態では、一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ及び二次側巻線Ｓ１ｕ，Ｓ１ｖ，Ｓ１ｗをともにΔ結線したΔ−Δ変換型の溶接トランスＷＴを用いたが、Δ−Ｙ変換やＹ−Δ変換、更にはＹ−Ｙ変換型の三相トランスを用いて電源装置を構成してもよい。また、トランスの二次側をＹ結線の巻線で構成した場合、上記実施形態のように全波整流回路でなく、半波整流回路を用いることもできる。
【００４０】
・上記実施形態では、整流回路ＤＲ２を３個のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３と３個のダイオードＤ１〜Ｄ３とで構成したが、６個のサイリスタで構成してもよく、この場合、サイリスタの点弧角制御による電圧調整幅を拡大することができる。
【００４１】
・上記実施形態では、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分をその制御対象としたが、そのピーク後部分もその制御対象としてもよい。このようにすれば、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御による電圧調整幅を拡大することができる。
【００４２】
・上記実施形態の点弧角制御回路１２の構成を適宜変更してもよい。例えば、補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗをＹ結線としたものを用いたが、Δ結線で構成したものを用いて制御回路を構成してもよい。また、バイポーラ型のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３を用いたが、その他のスイッチング素子を用いて構成してもよい。また、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角の調整（トリガ信号の位相調整）を可変抵抗器ＶＲにて行う構成としたが、可変抵抗器以外で調整する態様としてもよい。
【００４３】
・上記実施形態では、アーク加工用電源装置１１に実施したが、アーク加工用以外の用途の電源装置に実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態のアーク加工用電源装置を示す回路図である。
【図２】電源装置各所の波形図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１…電源装置
１２…点弧角制御回路（第２電圧調整手段）
ＤＲ２…二次側整流回路（整流回路）
Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ…一次側巻線
Ｓ１ｕ，Ｓ１ｖ，Ｓ１ｗ…二次側巻線
ＳＣＲ１〜ＳＣＲ３…サイリスタ（第２電圧調整手段）
ＳＷ２…切替スイッチ（第１電圧調整手段）
Ｔ…タップ（第１電圧調整手段）
ＶＲ…可変抵抗器
ＷＴ…溶接トランス（三相トランス）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスに備えられるタップを切り替えて出力電圧調整を行う例えばアーク加工用の電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アーク加工機等に用いられる電源装置は、例えば特許文献１に示されているように、溶接トランスの一次側に商用電源等から単相交流電圧が入力され、その入力交流電圧から溶接トランスの二次側においてアーク加工に適したアーク加工用出力電圧を生成している。アーク加工用出力電圧の調整には、溶接トランスの一次側巻線の複数箇所にタップが設けられ、該タップの接続位置をスイッチで切り替えることで、溶接トランスの二次側で生成されるアーク加工用出力電圧の電圧値がそのタップ接続位置に応じて段階的に調整されるようになっている。
【０００３】
また、特許文献２及び特許文献３に示されている電源装置は、入力が三相交流電源用であり、三相の溶接トランスが用いられて構成されている。このように入力交流電圧が三相の電源装置において、上記特許文献１のように出力電圧調整を行うべく溶接トランスの一次側巻線に複数のタップを設置する際、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の各巻線に複数のタップがそれぞれ設けられ、各相のタップの接続をスイッチにて連動して切り替えることで、出力電圧の電圧値の調整が可能となる。
【特許文献１】特公昭６２−３０８７１号公報
【特許文献２】特開２００６−２２３０３１号公報
【特許文献３】特開２００５−６６６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、出力電圧の細かな調整を可能とするには、タップ数をより多くする必要があり、特許文献２，３の電源装置のように三相の入力交流電圧を扱うものにおいては、一次側の各相の巻線のそれぞれにタップを設ける関係上、総数はその３倍となる。例えば、１１段階で出力電圧の電圧値を調整する場合、各相にはタップが１１個必要で、総数はその３倍の３３個必要となる。
【０００５】
そのため、タップ自身の配置やタップへの配線の取り回しが煩雑となり、溶接トランスの構造が複雑化して、溶接トランス、ひいては電源装置の組み立てに多大な手間がかかってしまう。また、タップ数を多くして更なる微調整を可能に構成しても、その組み立ての問題以外にも段階的な出力電圧調整となることは否めず、漸次変化させるような微調整は行えない。更に、タップの接続を切り替えるスイッチの接点保護のため、タップ切り替えのためのスイッチ操作を全て電源装置を停止させて行う必要があり、調整も煩雑であった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、トランスの巻線タップ数を少なくしつつも出力電圧調整の微調整を可能にし、且つその調整を容易に行うことができる電源装置及びアーク加工用電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、入力された三相交流電圧を所定電圧値の交流電圧に変換する三相トランスと、該三相トランスにて変換された変換後の三相交流電圧を直流出力電圧に変換する整流回路とを備えてなる電源装置であって、前記三相トランスの各相の一次側巻線又は二次側巻線にそれぞれ巻数の異なる箇所から引き出された複数のタップを有し、該タップの接続位置を切り替えることで前記出力電圧の電圧値を段階的に調整する第１電圧調整手段と、前記整流回路は、各相で少なくとも１個のサイリスタを用いた全波又は半波整流回路で構成され、該サイリスタの点弧角制御に基づいて前記出力電圧の電圧値を連続的に調整する第２電圧調整手段とを備えたことをその要旨とする。
【０００８】
この発明では、第１電圧調整手段では、三相トランスの各相の一次側巻線又は二次側巻線に備えられるタップの接続位置を切り替えることでトランスの電圧変換率が変更され、これにより出力電圧の電圧値が段階的に調整される。第２電圧調整手段では、各相で少なくとも１個のサイリスタを用いた全波又は半波整流回路のそのサイリスタの点弧角制御により、トランス変換後の交流電圧から直流出力電圧を生成する際のその出力電圧の電圧値が連続的に調整される。これにより、第１電圧調整手段においてタップ数を少ない構成としても第２電圧調整手段におけるサイリスタの点弧角制御により、出力電圧の連続調整（微調整）が可能である。しかも、このサイリスタの点弧角制御による電圧調整は電源装置が動作中でも行えることから、その電圧調整は容易である。また、サイリスタの点弧角制御のみによる電圧調整は広い範囲の電圧調整には不向きであるが、第１電圧調整手段との組み合わせにより、広い範囲の電圧調整にも対応可能である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電源装置において、前記第２電圧調整手段では、前記サイリスタの点弧角制御による電圧調整幅が前記第１電圧調整手段における前記タップの切替接続による段階的な調整電圧にラップさせるように設定されていることをその要旨とする。
【００１０】
この発明では、第２電圧調整手段では、第１電圧調整手段におけるタップの切替接続による段階的な調整電圧にラップするように、サイリスタの点弧角制御による電圧調整幅が設定される。これにより、広い範囲の連続した出力電圧の電圧調整ができるようになる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電源装置において、前記第２電圧調整手段では、前記サイリスタの点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分がその制御対象部分に設定されていることをその要旨とする。
【００１２】
この発明では、第２電圧調整手段では、サイリスタの点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分が制御対象とされ、このピーク前部分のサイリスタの整流動作（電圧生成動作）が制御されて、出力電圧の電圧値が調整される。これにより、出力電圧のリップル増加が低減され、この出力電圧の安定化が図られる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置において、前記第２電圧調整手段では、可変抵抗器の抵抗値の変化に基づいて前記サイリスタの点弧のためのトリガ信号の位相が変更されることをその要旨とする。
【００１４】
この発明では、第２電圧調整手段では、可変抵抗器の抵抗値の変化に基づいてサイリスタの点弧のためのトリガ信号の位相が変更される。つまり、可変抵抗器の抵抗値を変化させるだけで、容易にサイリスタの点弧角の調整が行える。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置を用い、加工対象物のアーク加工を行うアーク加工用出力電圧を生成するように構成されているアーク加工用電源装置である。
【００１６】
この発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置が用いられてアーク加工用電源装置が構成されるため、上記各請求項の作用効果が得られるアーク加工用電源装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、トランスの巻線タップ数を少なくしつつも出力電圧調整の微調整を可能にし、且つその調整を容易に行うことができる電源装置及びアーク加工用電源装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のアーク加工用電源装置１１を備えたアーク加工機１０を示す。アーク加工機１０は、その電源装置１１から出力されるアーク加工用出力電圧をトーチＴＨに供給し、そのトーチＴＨから加工対象物Ｍに向けてアークを発生させることで、加工対象物Ｍに対して溶接や切断等のアーク加工を行う装置である。
【００１９】
アーク加工用電源装置１１は、三相２００Ｖ又は三相４００Ｖの商用電源等から入力される三相交流電圧をアーク加工に適したアーク加工用出力電圧に変換する三相用の溶接トランスＷＴを備えている。溶接トランスＷＴの一次側では、開閉スイッチＳＷ１がそれぞれ備えられＵ相、Ｖ相及びＷ相の入力交流電圧の供給を受けるＵ相、Ｖ相及びＷ相入力線Ｌ１１〜Ｌ１３を有し、Ｕ−Ｖ相入力線Ｌ１１，Ｌ１２間にはＵ相一次側巻線Ｐｕが、Ｖ−Ｗ相入力線Ｌ１２，Ｌ１３間にはＶ相一次側巻線Ｐｖが、Ｗ−Ｕ相入力線Ｌ１３，Ｌ１１間にはＷ相一次側巻線Ｐｗがそれぞれ備えられ、これら一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，ＰｗがΔ結線により接続されてなる。各相の入力線Ｌ１１〜Ｌ１３上の各開閉スイッチＳＷ１は連動してオンオフされ、各相の一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗへの入力交流電圧の供給・遮断を行うものである。
【００２０】
各相の一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの他端側には、一定巻数ずつ段階的に増加する箇所から引き出された５個のタップＴがそれぞれ備えられており、各相の一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの他端側と接続される入力線Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１１の接続を各タップＴの接点のいずれか１つに切り替える切替スイッチＳＷ２がそれぞれ備えられている。各相の切替スイッチＳＷ２は連動して動作され、各相それぞれで同位置のタップＴに切替接続する。つまり、切替スイッチＳＷ２によるタップＴの選択にて一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの巻数が５段階で変更され、溶接トランスＷＴの電圧変換率が５段階で変更される。これにより、溶接トランスＷＴの二次側で生成されるアーク加工用出力電圧の電圧値はこの一次側においては５段階で調整されるようになっている。
【００２１】
溶接トランスＷＴの二次側では、Δ結線よりなる前記一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに対し、Δ結線にてＵ相、Ｖ相及びＷ相二次側巻線Ｓ１ｕ，Ｓ１ｖ，Ｓ１ｗが接続されてなり、これら二次側巻線Ｓ１ｕ，Ｓ１ｖ，Ｓ１ｗはその頂点（各巻線Ｓ１ｕ，Ｓ１ｖ，Ｓ１ｗ間の接続点）がそれぞれＵ相、Ｖ相及びＷ相出力線Ｌ２１〜Ｌ２３を介して二次側整流回路ＤＲ２に接続されている。
【００２２】
二次側整流回路ＤＲ２は、３個のダイオードＤ１〜Ｄ３及び３個のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３を用いた全波整流ブリッジ回路で構成されている。具体的には、ダイオードＤ１〜Ｄ３のアノードとサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３のカソードとが接続された３つの直列回路に対し、対応する出力線Ｌ２１〜Ｌ２３がダイオードＤ１〜Ｄ３とサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３との間にそれぞれ接続されるとともに、ダイオードＤ１〜Ｄ３のカソードが直流リアクトルＤＣＬを有するプラス側出力線Ｌ３１に、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３のアノードがマイナス側出力線Ｌ３２にそれぞれ接続されて構成されている。このプラス側出力線Ｌ３１にはトーチＴＨが接続されるとともに、マイナス側出力線Ｌ３２には加工対象物Ｍが接続され、トーチＴＨへのアーク加工用出力電圧の供給に基づいて該トーチＴＨから加工対象物Ｍに向けて加工のためのアークが生じるようになっている。
【００２３】
また、各相のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３のゲートは、それぞれ抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３、ダイオードＤ１１〜Ｄ１３及びパルストランスＰＴ１〜ＰＴ３の二次巻線部ＰＴ１ｂ〜ＰＴ３ｂを介して自身のカソードにそれぞれ接続されている。サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３は、パルストランスＰＴ１〜ＰＴ３を通じて後述の点弧角制御回路１２による点弧角制御がなされ、溶接トランスＷＴの二次側でもアーク加工用出力電圧の電圧値が調整、この場合、連続調整（リニア調整）ができるようになっている。
【００２４】
サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御を行う点弧角制御回路１２は、溶接トランスＷＴの二次側に備えられ、Δ結線よりなる前記一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに対し、Ｙ結線（スター結線）にて接続されるＵ相、Ｖ相及びＷ相補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗを有している。これら補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗは、各相の交流電圧の位相を検出する位相検出用電圧信号Ｖ１ｕ，Ｖ１ｖ，Ｖ１ｗを得るために設けられている。各相の補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗの一端は中点としてグランドＧＮＤ（ゼロボルト電位）に接続されるとともに、各相の補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗの他端は、それぞれ位相シフタ１３ｕ，１３ｖ，１３ｗを介してコンパレータ１４ｕ，１４ｖ，１４ｗのプラス側入力端子に接続されている。各相の位相シフタ１３ｕ，１３ｖ，１３ｗは、それぞれ抵抗及びコンデンサ等で構成されており、各相の補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗで得られる位相検出用電圧信号Ｖ１ｕ，Ｖ１ｖ，Ｖ１ｗに対して６０°遅延させた制御用電圧信号Ｖ２ｕ，Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗを生成し（図２参照、但しＵ相のみ代表で図示）、各相のコンパレータ１４ｕ，１４ｖ，１４ｗのプラス側入力端子にはこの制御用電圧信号Ｖ２ｕ，Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗがそれぞれ入力される。各相のコンパレータ１４ｕ，１４ｖ，１４ｗのマイナス側入力端子はともに可変抵抗器ＶＲに接続されており、該マイナス側入力端子には可変抵抗器ＶＲにて抵抗を変化させることで電圧調整可能な比較電圧Ｖａが入力されている。
【００２５】
ここで、各相の補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗの他端は、それぞれダイオードＤ２１〜Ｄ２３を介してカソード側で互いに接続され、そのカソードが平滑コンデンサＣ１を介してグランドＧＮＤに接続されている。つまり、補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗで生じる相電圧（位相検出用電圧信号Ｖ１ｕ，Ｖ１ｖ，Ｖ１ｗ）からこれらダイオードＤ２１〜Ｄ２３と平滑コンデンサＣ１とで直流電圧ＶDCを生成する直流電圧生成部１５が構成され、生成された直流電圧ＶDCは抵抗Ｒ２１を介して前記可変抵抗器ＶＲに供給される。可変抵抗器ＶＲは、供給された直流電圧ＶDCから比較電圧Ｖａを生成し、抵抗値を漸次変化させることでその比較電圧Ｖａの電圧値が漸次変化するようになっている。
【００２６】
各相のコンパレータ１４ｕ，１４ｖ，１４ｗの出力端子は、それぞれコンデンサＣ１１〜Ｃ１３を介してトリガ生成用トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３のベースに接続されている。各コンパレータ１４ｕ，１４ｖ，１４ｗは、各相の制御用電圧信号Ｖ２ｕ，Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗと比較電圧Ｖａとの入力に基づいて、制御用電圧信号Ｖ２ｕ，Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗの電圧値が比較電圧Ｖａを越える期間でＨレベルとなる出力信号をコンデンサＣ１１〜Ｃ１３を介して各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３のベースにそれぞれ出力する。各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３のコレクタは、それぞれ各相の前記パルストランスＰＴ１〜ＰＴ３を構成する一次巻線部ＰＴ１ａ〜ＰＴ３ａ及び共通の起動／停止用リレー接点ＣＲを介して直流電圧生成部１５に接続されており、エミッタはそれぞれダイオードＤ３１〜Ｄ３３を介してベースに接続されるとともに、それぞれグランドＧＮＤに接続されている。
【００２７】
このように構成された点弧角制御回路１２では、図２を参照しつつＵ相を中心に説明すると、可変抵抗器ＶＲの抵抗値の変化に基づいて、コンパレータ１４ｕ，１４ｖ，１４ｗに入力される比較電圧Ｖａの電圧値がゼロボルトと所定電圧との間で上下し、これにより例えばＵ相では、コンパレータ１４ｕの出力信号のＨレベルへの立ち上がりがＵ相の制御用電圧信号Ｖ２ｕの０°〜３０°の範囲で変化する。
【００２８】
コンパレータ１４ｕの出力信号がＨレベルに立ち上がると、後段のコンデンサＣ１１はその立ち上がりの短い時間にオンのためのベース電流をトランジスタＴｒ１に出力し、該トランジスタＴｒ１はこのベース電流に基づいてオンされる。Ｕ相のトランジスタＴｒ１のコレクタ電位の変化から分かるように、該トランジスタＴｒ１のオンに基づいてコレクタ電位がコンパレータ１４ｕの出力信号の立ち上がりから短い時間だけゼロ（グランドＧＮＤレベル）となり、これによりパルストランスＰＴ１の一次巻線部ＰＴ１ａにてひげ状のトリガ信号が生成される。
【００２９】
生成されたＵ相のトリガ信号は、パルストランスＰＴ１を介してＵ相のサイリスタＳＣＲ１のゲートに入力され、該サイリスタＳＣＲ１は、コンパレータ１４ｕの出力信号の立ち上がり、即ち制御用電圧信号Ｖ２ｕの０°〜３０°の範囲のいずれかに立ち上がるトリガ信号に基づいてオン状態に切り替えられる。Ｖ相及びＷ相のトリガ信号についても同様にして生成される。生成されたＶ相及びＷ相のトリガ信号は、それぞれＶ相及びＷ相のサイリスタＳＣＲ２，ＳＣＲ３のゲートに入力され、該サイリスタＳＣＲ２，ＳＣＲ３は、コンパレータ１４ｖ，１４ｗの出力信号の立ち上がり、即ち制御用電圧信号Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗの０°〜３０°の範囲のいずれかに立ち上がるトリガ信号に基づいてそれぞれオン状態に切り替えられる。
【００３０】
これらＵ相、Ｖ相及びＷ相の制御用電圧信号Ｖ２ｕ，Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗの０°〜３０°を含む６０°までの範囲は、各相のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御が実施される半波整流部分であり、その制御にて整流回路ＤＲ２の出力電圧に変化が生じる部分である。特に、制御用電圧信号Ｖ２ｕ，Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗの０°は、直前の整流部分から上回る境目点である。従って、可変抵抗器ＶＲの抵抗値を漸次変化させることで各相のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角が０°〜３０°の範囲で変更され、その半波整流部分のピーク前部分のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の整流動作（電圧生成動作）が制御され、出力電圧の電圧値が調整される。因みに、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角を３０°から０°に向かって変更させることで、出力電圧の電圧値が上昇するようになっている。
【００３１】
尚、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御は、０°〜６０°の範囲まで拡大可能であり、このようにすればより広い電圧調整も可能となる。これに対し本実施形態では、その点弧角制御を０°〜３０°に限定することにより点弧角制御が３０°以降になった場合の整流回路ＤＲ２の出力電圧、即ちアーク加工用出力電圧のリップル増加を低減することができ、アーク加工用出力電圧の安定化が図られている。
【００３２】
こうして、整流回路ＤＲ２の出力電圧、即ちトーチＴＨに供給するアーク加工用出力電圧の電圧値が溶接トランスＷＴの二次側でも調整できるようになっており、本実施形態では、一次側のタップＴによる段階的な調整電圧にラップさせるようにこの二次側では出力電圧の連続調整が可能となっている。つまり、このアーク加工用電源装置１１では、一次側のタップＴの切り替えと二次側の点弧角制御との組み合わせにより、アーク加工用出力電圧の連続調整を広い範囲で行うことが可能な構成となっている。
【００３３】
しかも、二次側の点弧角制御でのアーク加工用出力電圧の調整は、アーク加工中でも調整可能であることからその調整が容易であり、また電源装置１１の起動・停止を繰り返さなくても済むことから、電源装置１１の開閉スイッチＳＷ１の接点保護に寄与できる。また、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３を用いていることから電源装置１１の停止制御も容易であり、トーチＴＨにアークを生じさせる電極としてワイヤを自動送り装置により送られるものにおいては、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の停止制御にてアンチスティック時限（自動送り装置によるワイヤの慣性分、トーチＴＨへの電圧供給の停止を遅らせ、加工後にワイヤが加工対象物Ｍに接合されてしまうことを防止するための時限）の設定も容易となる。
【００３４】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、溶接トランスＷＴの各相の一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに備えられるタップＴの接続位置を切替スイッチＳＷ２にて切り替えることで該溶接トランスＷＴの電圧変換率が変更され、これによりアーク加工用出力電圧の電圧値が段階的に調整される（第１電圧調整手段）。また、点弧角制御回路１２による二次側整流回路ＤＲ２のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御により、トランス変換後の交流電圧から該整流回路ＤＲ２にて直流出力電圧を生成する際のその出力電圧、即ちアーク加工用出力電圧の電圧値が連続的に調整される（第２電圧調整手段）。これにより、一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに備えられるタップＴの数を本実施形態のように５個と少ない構成としても整流回路ＤＲ２でのサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御により、アーク加工用出力電圧の連続調整（微調整）を行うことができる。しかも、このサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御による電圧調整は電源装置１１が動作中でも行えることから、その電圧調整は容易である。また、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御のみによる電圧調整は広い範囲の電圧調整には不向きであるが、タップＴの切替接続による電圧調整との組み合わせにより、広い範囲の電圧調整にも対応することができる。
【００３５】
（２）本実施形態では、タップＴの切替接続による段階的な調整電圧にラップするように、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御による電圧調整幅が設定されている。これにより、広い範囲の連続したアーク加工用出力電圧の電圧調整を行うことができる。
【００３６】
（３）本実施形態では、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分が制御対象とされ、このピーク前部分のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の整流動作（電圧生成動作）が制御されて、出力電圧の電圧値が調整される。これにより、整流回路ＤＲ２の出力電圧、即ちアーク加工用出力電圧のリップル増加を低減することができ、アーク加工用出力電圧の安定化を図ることができる。
【００３７】
（４）本実施形態では、可変抵抗器ＶＲの抵抗値の変化に基づいてサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧のためのトリガ信号の位相が変更される。つまり、可変抵抗器ＶＲの抵抗値を変化させるだけで、容易にサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角の調整を行うことができる。
【００３８】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに複数のタップＴを設け、タップＴの切替接続による出力電圧の調整を溶接トランスＷＴの一次側で行う構成としたが、二次側巻線Ｓ１ｕ，Ｓ１ｖ，Ｓ１ｗにタップを設け、トランスＷＴの二次側で出力電圧の調整を行うようにしてもよい。
【００３９】
・上記実施形態では、一次側巻線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ及び二次側巻線Ｓ１ｕ，Ｓ１ｖ，Ｓ１ｗをともにΔ結線したΔ−Δ変換型の溶接トランスＷＴを用いたが、Δ−Ｙ変換やＹ−Δ変換、更にはＹ−Ｙ変換型の三相トランスを用いて電源装置を構成してもよい。また、トランスの二次側をＹ結線の巻線で構成した場合、上記実施形態のように全波整流回路でなく、半波整流回路を用いることもできる。
【００４０】
・上記実施形態では、整流回路ＤＲ２を３個のサイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３と３個のダイオードＤ１〜Ｄ３とで構成したが、６個のサイリスタで構成してもよく、この場合、サイリスタの点弧角制御による電圧調整幅を拡大することができる。
【００４１】
・上記実施形態では、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分をその制御対象としたが、そのピーク後部分もその制御対象としてもよい。このようにすれば、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角制御による電圧調整幅を拡大することができる。
【００４２】
・上記実施形態の点弧角制御回路１２の構成を適宜変更してもよい。例えば、補助巻線Ｓ２ｕ，Ｓ２ｖ，Ｓ２ｗをＹ結線としたものを用いたが、Δ結線で構成したものを用いて制御回路を構成してもよい。また、バイポーラ型のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３を用いたが、その他のスイッチング素子を用いて構成してもよい。また、サイリスタＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の点弧角の調整（トリガ信号の位相調整）を可変抵抗器ＶＲにて行う構成としたが、可変抵抗器以外で調整する態様としてもよい。
【００４３】
・上記実施形態では、アーク加工用電源装置１１に実施したが、アーク加工用以外の用途の電源装置に実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態のアーク加工用電源装置を示す回路図である。
【図２】電源装置各所の波形図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１…電源装置
１２…点弧角制御回路（第２電圧調整手段）
ＤＲ２…二次側整流回路（整流回路）
Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ…一次側巻線
Ｓ１ｕ，Ｓ１ｖ，Ｓ１ｗ…二次側巻線
ＳＣＲ１〜ＳＣＲ３…サイリスタ（第２電圧調整手段）
ＳＷ２…切替スイッチ（第１電圧調整手段）
Ｔ…タップ（第１電圧調整手段）
ＶＲ…可変抵抗器
ＷＴ…溶接トランス（三相トランス）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された三相交流電圧を所定電圧値の交流電圧に変換する三相トランスと、該三相トランスにて変換された変換後の三相交流電圧を直流出力電圧に変換する整流回路とを備えてなる電源装置であって、
前記三相トランスの各相の一次側巻線又は二次側巻線にそれぞれ巻数の異なる箇所から引き出された複数のタップを有し、該タップの接続位置を切り替えることで前記出力電圧の電圧値を段階的に調整する第１電圧調整手段と、
前記整流回路は各相で少なくとも１個のサイリスタを用いた全波又は半波整流回路で構成され、該サイリスタの点弧角制御に基づいて前記出力電圧の電圧値を連続的に調整する第２電圧調整手段と
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置において、
前記第２電圧調整手段では、前記サイリスタの点弧角制御による電圧調整幅が前記第１電圧調整手段における前記タップの切替接続による段階的な調整電圧にラップさせるように設定されていることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電源装置において、
前記第２電圧調整手段では、前記サイリスタの点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分がその制御対象部分に設定されていることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記第２電圧調整手段では、可変抵抗器の抵抗値の変化に基づいて前記サイリスタの点弧のためのトリガ信号の位相が変更されることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置を用い、加工対象物のアーク加工を行うアーク加工用出力電圧を生成するように構成されていることを特徴とするアーク加工用電源装置。
【請求項１】
入力された三相交流電圧を所定電圧値の交流電圧に変換する三相トランスと、該三相トランスにて変換された変換後の三相交流電圧を直流出力電圧に変換する整流回路とを備えてなる電源装置であって、
前記三相トランスの各相の一次側巻線又は二次側巻線にそれぞれ巻数の異なる箇所から引き出された複数のタップを有し、該タップの接続位置を切り替えることで前記出力電圧の電圧値を段階的に調整する第１電圧調整手段と、
前記整流回路は各相で少なくとも１個のサイリスタを用いた全波又は半波整流回路で構成され、該サイリスタの点弧角制御に基づいて前記出力電圧の電圧値を連続的に調整する第２電圧調整手段と
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置において、
前記第２電圧調整手段では、前記サイリスタの点弧角制御による電圧調整幅が前記第１電圧調整手段における前記タップの切替接続による段階的な調整電圧にラップさせるように設定されていることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電源装置において、
前記第２電圧調整手段では、前記サイリスタの点弧角制御が実施される半波整流部分のピーク前部分がその制御対象部分に設定されていることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記第２電圧調整手段では、可変抵抗器の抵抗値の変化に基づいて前記サイリスタの点弧のためのトリガ信号の位相が変更されることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置を用い、加工対象物のアーク加工を行うアーク加工用出力電圧を生成するように構成されていることを特徴とするアーク加工用電源装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１７１６８４（Ｐ２００９−１７１６８４Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４７２８（Ｐ２００８−４７２８）
【出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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