(57)【要約】【課題】アーク放電などノイズを発生している電磁環境下で制御信号に妨害を与えないようにした、遠隔操作が可能な制御電源システムを製作容易な構成で安価に提供する。【解決手段】  例えば溶接用電源で、溶接条件など出力条件をデジタル入力できて、デジタル設定値（数値信号）で制御される出力条件記憶部を具備した制御電源ユニットに対して、デジタル設定値入力手段を具備した遠隔操作盤から公衆電話回線や光ファイバーなどの通信媒体を介してデジタル信号で交信、設定操作ができる制御電源システム。【選択図】  図１。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電端子１１，出力端子２１，インバータ３，出力センサ１７を含む電源主回路１８と，制御回路３０と，動作監視手段１９とによって構成され，遠隔操作されることを特徴とする制御電源ユニット２０に通信手段２９を設けて；
電気特性値表示手段３２および通信制御手段３４を具備した遠隔操作盤３３と，
該通信手段２９とが；
通信媒体３５を介して，交信し遠隔操作できる制御電源システムにおいて；
デジタル設定値入力手段２５を具備した該通信手段２９と，デジタル設定値入力手段２８を具備した遠隔操作盤３３とがデジタル信号で交信して，遠隔地点から制御の設定値を入力操作できることを特徴とした制御電源システム。
【請求項２】
前記デジタル設定値入力手段２５は，制御回路３０に対して制御の基準となる定電流設定などの設定値を入力するエンコーダを含むデジタル設定値入力手段であり；
遠隔操作盤３３に具備するデジタル設定値入力手段２７と同じ制御の，基準となる定電流設定などの設定値を入力する平行設定操作ができるので，パスワードなどのキーロック手段Ｃとキー解除手段Ｄとを具備して，管理された設定操作以外の不用意な設定操作を有効としない管理機能を付与したことを特徴とした請求項１記載の制御電源システム。
【請求項３】
前記制御電源ユニット２０は，受電した交流を整流する入力整流器１２と，入力整流器の出力側に接続されたインバータ１３及び，該インバータの出力側に接続された高周波トランス１４とで形成される高周波電力生成手段と；生成された高周波電力を出力波形生成手段１３０によって，電流波形の極性切換，パルス電流，交流の少なくとも一つ以上の態様で出力されることを特徴とした制御電源ユニットである請求項１または２記載の制御電源システム。
【請求項４】
前記制御回路３０は駆動信号生成手段２２，パルス波形制御信号生成手段２３，出力値Ａ／Ｄ変換手段２４と，操作子２６で回転操作されるエンコーダ２５とＣＰＵ（電力・電流・電圧制御手段）３１とによって形成されるデジタル制御回路であり，電源主回路１８のインバータ１３と出力波形生成手段１３０の制御素子に対し，デジタル設定値入力手段で設定した特性に制御する駆動信号およびパルス制御信号を出力することを特徴とした制御回路である請求項１乃至３記載の制御電源システム。
【請求項５】
前記制御回路３０のＣＰＵ３１に結合した出力条件記憶部Ａ１５に対して，出力条件切換操作部Ｂ１４で入力するデジタル信号を送信して，遠隔地点から溶接条件など出力条件を選定し入力操作できて，所定の出力条件で出力する請求項１乃至４記載の制御電源システム。
【請求項６】
前記出力条件記憶部Ａ１５は，溶接電流波形，メッキ電流波形など時間軸に対する電気特性値の出力条件を，複数のパターンに分類して，パターン番号を付与して記憶するための記憶部であり，該記憶部からの信号をＣＰＵが処理して電源主回路の半導体制御素子を駆動し，パターン番号に対応した出力条件に制御することを特徴とした請求項１乃至５記載の制御電源システム。
【請求項７】
前記遠隔操作盤３３は，入力特性値と出力特性値とを含む動作状態を動作監視手段１９で検知した信号が通信手段２９から送信され，これを受信して表示する電気特性値表示手段３２を備えており，該通信手段２９へ送信する指令信号を生成する出力制御指令部１４０を有し，公衆電話回線や光ファイバーのような通信媒体３５を介してデジタル信号で，制御電源ユニット２０に結合された通信手段２９と交信することによって制御電源ユニットの動作設定を遠隔操作できる遠隔操作盤３３であることを特徴とした請求項１乃至６記載の制御電源システム。
【請求項８】
前記電源主回路１８は，半導体スイッチング素子を含む高周波電力生成手段１２０と，半導体スイッチング素子を具備した出力波形生成手段１３０と，出力センサ１７で形成された電源主回路であり，該半導体スイッチング素子はＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ），パワーＭＯＳトランジスタ、又はサイリスタで形成される電源主回路であることを特徴とした請求項１乃至７記載の制御電源システム。
【請求項９】
デジタル設定値入力手段（エンコーダを含む）の操作を不用意に変更させないキーロ
ック手段Ｃとキー解除手段Ｄを具備したことを特徴とした請求項１乃至８記載の制御電源システム。
【請求項１０】
通信手段２９は，制御電源ユニット２０の操作面に設けられており，制御回路３０に電気的に結合されたデジタル設定値入力手段２５の，エンコーダ操作子２６や，指令スイッチ，キーロック手段Ｃ，キー解除手段Ｄなど操作手段を具備しており，制御電源ユニット２０に設けられた動作監視手段１９の出力を通信媒体３５を介して送信する通信制御手段３４を具備した通信手段である請求項１乃至９記載の制御電源システム。
【請求項１１】
前記電源主回路１８は，半導体スイッチング素子を具備した高周波電力生成手段１２０と，半導体スイッチング素子を具備した出力波形生成手段１３０と，出力センサ１７で形成された電源主回路１８であり，該半導体スイッチング素子はＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ），パワーＭＯＳトランジスタ、又はサイリスタで形成される電源主回路であることを特徴とした請求項１乃至１０記載の制御電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電気溶接用や光源用，めっき用などの直流電源や交流電源，又はパルス電源など制御される電源において，定電流制御，パルス電流制御など，使用現場における制御設定操作を，遠隔地点から行うことが出来る制御電源システムに関する。
例えば，溶接用電源に於いては，溶接条件を制御電源から離れていて管理者が設定操作の出来る溶接機器用の制御電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術に関しては，アーク溶接機における，遠隔地からの溶接電流調節に関する技術が下記文献に開示されている。
【特許文献１】次の記述がある。「特開平１０−３０５３６６号」公報，「溶接機器の通信制御装置」（段落０００８）に「溶接制御部に無線局Ｎを設け，溶接機器より離れた位置に遠隔制御器を設け，この遠隔制御器に無線局Ｍを設け，無線局Ｎと無線局Ｍを無線通信により送受信接続することを特徴とするものである。さらに本発明の第２手段ないし第４手段は無線局Ｎと無線局Ｍをそれぞれ複数台，あるいはどちらか一方を複数台とし，それぞれの無線局間が無線通信により送受信接続することを特徴とするものである。さらに本発明の第５手段と第６手段は無線局ＮまたはＮｎと，無線局ＭまたはＭｍに接続可否判断（インターロック機能）手段を付加した事を特徴とするものである。」
【０００３】
（段落００１４）に「実施の形態について図に沿って説明する。溶接作業者が設定する溶接条件設定部１と，設定した条件を確認するとともに，溶接機器７からの返信を確認する表示部２と，設定した条件を送信し，溶接機器７からの返信を受信する無線局Ｍよりなる遠隔制御器３を有し，前記遠隔制御器３の無線局Ｍと交信を行う無線局Ｎと，受信された溶接条件を用いて溶接機器７の出力変更信号を出力する出力指令部４と，実際に溶接出力を変更する出力制御部５と，溶接機器７の動作状態を監視するセンサ部６により構成された溶接機器を有するものである。」と記述されている。この引例図は図５として示した。
同公報にはシステムの構成が開示されており，無線局を介して遠隔操作を可能としたシステムである。このような方式で機器設計するには無線と溶接の相性が悪いことを克服しなければならない。即ち溶接機から発生する高周波ノイズ及びアーク放電から発生するノイズが無線通信妨害となって対策手段に多大なコストが掛かっていた。本発明は，この技術課題を克服して遠隔操作出来る制御電源を安価に提供をしようとするものである。アーク放電がノイズを発生している電磁環境下で制御信号に妨害を与えないようにした新規な技術が要求された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ノイズを発生している電磁環境下で制御信号に妨害を与えないようにした、遠隔操作機能を有する制御電源を製作容易な構成で安価に提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の課題を解決するために創案した手段について説明すると，制御電源ユニットの操作面に通信手段を設ける。これとペアになる遠隔操作盤とが，例えば公衆電話回線のような通信媒体を介してデジタル信号で，交信することによって遠隔操作できる制御電源システムとした。該制御電源ユニットは，本発明で特徴的なデジタル設定値入力手段に接続された制御回路，および電源主回路とによって構成される。電源主回路は，受電端子から出力端子に至る主電流を制御しつつ通電する回路であり，半導体スイッチング素子で形成されたインバータを含むものとし，出力の電気特性の電流値，電圧値，電力値のいずれか一つ以上を検出する出力センサを含んでいる。例えば出力電流を一定にする定電流制御のために主回路の出力電流値を検出する出力センサを制御回路に結合する。
【０００６】
制御電源ユニットには動作中の電気特性の数値を遠隔地点へ送信するために感知する検知器で形成された動作監視手段を含んでいる。通信手段は，制御電源ユニットに伝達する指令信号を受信し，動作監視手段の出力信号を送信する手段である。以上に説明した部分と，電気特性値表示手段および，通信制御手段を具備した遠隔操作盤が公衆電話回線や光通信など通信媒体を介して交信し，制御電源ユニットの動作を遠隔操作できる制御電源システムとした。
【０００７】
請求項２に関しては，前記デジタル設定値入力手段は，制御回路に対して制御の基準となる定電流設定などの設定値を入力するエンコーダを含むデジタル設定値入力手段とした。遠隔操作盤に具備するデジタル設定値入力手段と同じ制御の、基準となる定電流設定などの設定値を入力する平行設定操作ができるので，パスワードなどのキーロック手段とキー解除手段とを具備して，管理された設定操作以外の不用意な設定操作を有効としない管理機能を付与した。
請求項３に関しては，前記制御電源ユニットは，受電した交流を整流する入力整流器と，入力整流器の出力側に接続されたインバータおよび，該インバータの出力側に接続された高周波トランスとで形成される高周波電力生成手段と，生成された高周波電力を出力電流の極性切換やパルス電流や交流の少なくとも一つ以上の態様で出力される出力波形生成手段とによって形成された制御電源ユニットとした。
【０００８】
請求項４に関しては，前記制御回路は駆動信号生成手段，パルス波形制御信号生成手段，出力値Ａ／Ｄ変換手段と，操作子で回転操作されるエンコーダとＣＰＵ（電力・電流・電圧制御手段）とによって形成されるデジタル制御回路であり，電源主回路のインバータおよび出力波形生成手段の制御素子に対して，デジタル設定値入力手段で設定した特性に制御する駆動信号およびパルス制御信号を生成し出力することを特徴とした制御回路である制御電源ユニットとした。
【０００９】
請求項５に関しては，前記制御回路のＣＰＵに結合した出力条件記憶部にたいして，出力条件切替操作部で入力するデジタル信号を送信して，遠隔地点から制御の設定値を選定し入力操作できて，所定の出力条件で出力する制御電源ユニットとした。
請求項６に関しては，前記出力条件記憶部は，溶接電流波形、メッキ電流波形など時間軸に対する電気特性値の出力条件を，複数のパターンに分類して，パターン番号を付与して記憶するための記憶部であり，該記憶部からの信号をＣＰＵが処理して電源主回路の半導体制御素子を駆動し，パターン番号に対応した出力条件に制御することを特徴とした電源ユニットとした。
請求項７に関しては，前記遠隔操作盤３３は，入力特性値と出力特性値とを含む動作状態を動作監視手段１９で検知して表示する電気特性値表示手段３２を備えており，出力指令信号を生成する出力制御指令部を有し，公衆電話回線や光ファイバーのような通信媒体を介してデジタル信号で，制御電源ユニットに結合された通信手段と交信することによって制御電源ユニットの動作設定を遠隔操作できる遠隔操作盤とした。
【００１０】
請求項８に関しては，前記電源主回路は，半導体スイッチング素子を具備した高周波電力生成手段と，半導体スイッチング素子を具備した出力波形生成手段と，出力センサで形成された電源主回路であり，該半導体スイッチング素子はＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ），パワーＭＯＳトランジスタ、又はサイリスタで形成される電源主回路であることを特徴とした制御電源ユニットとした。
請求項９に関しては，デジタル設定値入力手段（エンコーダを含む）の操作を不用意に変更させないキーロック手段Ｃとキー解除手段Ｄを具備した。
請求項１０に関しては，通信手段は，制御電源ユニットの操作面に設けられており，制御回路に電気的に結合されたデジタル設定値入力手段の，エンコーダ操作子や，指令スイチ，キーロック手段，キー解除手段など操作手段を具備しており，制御電源ユニットに設けられた動作監視手段の出力を通信媒体を介して送信する通信制御手段を具備した通信手段とした。
請求項１１に関しては，前記電源主回路は，半導体スイッチング素子を具備した高周波電力生成手段と，半導体スイッチング素子を具備した出力波形生成手段と，出力センサで形成された電源主回路であり，該半導体スイッチング素子はＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ），パワーＭＯＳトランジスタ，又はサイリスタで形成される電源主回路とした。
【００１１】
デジタル設定値入力手段（エンコーダを含む）の操作を不用意に変更操作をさせない為の暗証ナンバーを用いたキーロック手段とキー解除手段を具備したことを特徴とする制御電源システムとした。回転エンコーダによる設定値入力から通信・制御一貫してデジタル信号で実行されるから，ノイズに強い実績のある公衆電話回線や赤外線など光通信が安価に使用できる。したがって，個別に設計してノイズ対策にコストを掛けた従来例の無線局に比べて標準的に安価に製作できる。
【発明の効果】
【００１２】
デジタル信号で設定値を入力できる回転エンコーダによる入力信号生成手段を用いるときの操作者が，不用意に設定値を修正できないように暗証ナンバーを用いたキーロック手段とキー解除手段を具備したので溶接条件など出力条件を設定する管理者の暗証キーが保持できるから溶接品質，めっき品質などプロセス品質の重点ポイントが保証できる電源システムとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を図１について説明すると，制御電源ユニット２０の前面に通信手段２９を設ける。これとペアになる遠隔操作盤３３とが、例えば公衆電話回線のような通信媒体を介してデジタル信号で，交信することによって遠隔操作できる制御電源システムとした。制御電源ユニット２０は，本発明の特徴的なデジタル設定値入力手段２５に接続された制御回路３０、および電源主回路１８とによって構成される。電源主回路１８は，受電端子１１から出力端子２１に至る電力を変換しつつ主電流を通電する回路であり，半導体スイッチング素子で形成されたインバータ１３を含むものとし，出力の電気特性の電流値，電圧値，電力値のいずれか一つ以上を検出する出力センサ１７を含んでいる。例えば出力を一定にする制御のために電流値を検出して制御回路３０に結合する。制御電源ユニット２０には動作中の電気特性の数値を遠隔地点へ送信するために感知する検知器で形成された動作監視手段１９を含んでいる。通信手段２９は、制御電源ユニット２０に伝達する指令信号を受信し，動作監視手段１９の出力信号を送信する手段である。以上に説明した部分と，電気特性値表示手段３２および，通信制御手段３４を具備した遠隔操作盤３３が通信媒体３５を介して交信し，制御電源ユニット２０の動作を遠隔操作できる制御電源システムとした。
【００１４】
デジタル設定値入力手段２５は，電力・電流・電圧制御手段（ＣＰＵ）３１に対して制御の基準となる設定値を入力する手段であり，エンコーダを含むデジタル設定値入力手段であり，エンコーダ操作子２６で容易に数値生成の操作ができる回転エンコーダが有効である。
【００１５】
制御電源ユニット２０は，受電した交流を整流する入力整流器１２と，入力整流器の出力側に接続されたインバータ１３および，該インバータの出力側に接続された高周波トランス１４とで形成される高周波電力生成手段１２０と，生成された高周波電力を出力電流の極性切換やパルス電流や交流が形成される出力波形生成手段１３０によって形成された電源主回路とした。電源主回路の制御素子の制御極に結合する信号を生成する制御回路３０と，電源主回路とで制御電源ユニットを形成した。
【００１６】
制御回路３０は駆動信号生成回路２２，パルス波形制御信号生成回路２３，出力値Ａ／Ｄ変換手段２４と，操作子２６で回転操作されるエンコーダ２５とＣＰＵ（電力・電流・電圧制御手段）３１とによって形成されるデジタル制御回路であり，電源主回路のインバータ１３と出力波形生成手段１３０と，をデジタル設定値入力手段２５で設定した特性に制御する駆動信号を出力し，制御素子に結合する。
【００１７】
電源主回路１８は，半導体スイッチング素子を具備した高周波電力生成手段１２０と，半導体スイッチング素子を具備した出力波形生成手段１３０と，出力センサ１７で形成された電源主回路１８であり，該半導体スイッチング素子はＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ），パワーＭＯＳトランジスタ，バイポーラトランジスタ又はサイリスタで形成される。
【００１８】
出力波形生成手段１３０には，図１では出力波形制御手段１６を具備し，図３に示す波形のような溶接電流がパルス電流でありパルス幅を設定したり，電流のピーク値やベース電流（パルス波形の底部電流）値を設定値に合致するように電流制御する部分であり，
図２では本発明の第２の実施形態を示す回路図であり，出力波形制御手段１６に替わって交流・直流切換手段１６１を具備していて，直流と交流を切り替えて出力し，交流波形を用いて溶接する場合にも適した電源主回路を具備した制御電源システムとした。
【００１９】
電気特性値表示手段３２は入力と出力の電気特性値，半導体素子の温度を含む電源主回路の動作状態を表示する電気特性値表示手段であり，これを具備した遠隔操作盤３３が，公衆電話回路や光ファイバー，赤外線放射などの通信媒体３５を介して交信し，制御電源ユニット２０の動作を遠隔監視・操作できる。
【００２０】
制御回路３０のＣＰＵ３１に結合した，（溶接条件を番号別に記憶した）出力条件記憶部Ａ１５に対して，出力条件切換操作部Ｂ１４で入力するデジタル信号を送信して、遠隔地点から図３に示すような溶接条件を番号指定して，電流ピーク値など設定値を指定し操作できて、所定の出力条件で出力する制御電源ユニットとした。デジタル設定値入力手段（エンコーダを含む）２５，２８の操作を不用意に変更操作をさせない為の暗証ナンバーを用いたキーロック手段Ｃと，暗証ナンバーを用いたキー解除手段Ｄを具備した。指令スイッチ（動作／停止）Ｅの操作によって出力条件の変更・選定・設定を開始すること，及び運転動作指令し，停止を指令することが遠隔地点からでも可能とした。
【００２１】
以上は主として溶接を行う場合について説明したが，例えばメッキ用電源ならば、めっき室の制御電源ユニットを管理者が集中管理室から操作できる。めっき電流の指令を制御電源ユニット２０の通信手段２９へ遠隔操作盤３３から送信，制御電源ユニット２０から運転動作状態を送信，遠隔操作盤３３の電気特性値表示手段３２に表示する。遠隔地点から指令スイッチ（動作／停止）Ｅで運転を停止することも出来る。図４に，めっき電流の波形の一例を示したように，出力条件の幾つかのモードをデジタル信号で記憶されたＡ１５の出力条件記憶部に対して，遠隔操作盤３３から送信して，めっき指令を発信することが出来る。
【００２２】
例えば光源用電源ならば，出力電力の指令を制御電源ユニット２０へ遠隔操作盤３３の通信制御手段３４から送信，制御電源ユニット２０側から動作状態，異常状態の信号を送信して，遠隔操作盤に表示される。伝達される情報は（１）光源が立ち消えや極端に寿命が短縮しない様にする為，一定電力に制御する電力設定値，電流設定値などの設定情報。（２）電源の動作状態を知らせる表示情報として電圧値，電流値，電力値，温度（半導体素子，高周波トランス）（３）故障状態など異常現象を知らせる表示情報として出力電圧低下，光源の点灯異常で出力停止などを遠隔操作盤において監視出来るようになった。
【００２３】
通信媒体として，有線や無線の公衆電話回線，ＬＡＮ，インターネット，光ファイバーを通信媒体とした通信によるものも，本発明に含まれるものとする。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
キーロック手段とキー解除手段を具備したので溶接条件など出力条件を設定する管理者の暗証キーが保持できるから溶接品質，めっき品質などプロセス品質の重点ポイントが保証できる。設定値入力から電力制御に至るまでノイズに強いデジタル信号で，通信・制御一貫して行うことができた為に，部材の標準化が容易である。制御電源ユニットの電源主回路も溶接用，めっき用，光源用など電気特性の設定数値の変更だけで標準化できるから部材調達・製作コストが安価で産業的価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による一実施の形態を示す回路図である。
【図２】本発明による第２の実施形態を示す回路図である。
【図３】本発明による出力電流の波形図。
【図４】本発明による出力電流の波形図。
【図５】従来の電源の説明図（特許文献１に示された図１）
【符号の説明】
【００２６】
１１  受電端子
１２  入力整流器
１３  インバータ（半導体制御素子を含む）
１４  高周波トランス
１５  出力整流器
１６  出力波形制御手段
１７  出力センサ
１８  電源主回路
１９  動作監視手段
２０  制御電源ユニット
２１  出力端子
２２  駆動信号生成回路
２３  パルス制御信号生成回路
２４  Ａ/Ｄ変換手段
２５  デジタル設定値入力手段（エンコーダを含む）
２６  エンコーダ操作子
２７  エンコーダ操作子
２８  デジタル設定値入力手段（エンコーダを含む）
２９  通信手段
３０  制御回路
３１  ＣＰＵ（電力・電流・電圧制御手段）
３２  電気特性表示手段
３３  遠隔操作盤
３４  通信制御手段
３５  通信媒体
１２０  高周波電力生成手段
１３０  出力波形生成手段，
１４０  出力制御指令部
１６１  交流・直流切換手段
Ａ１４  出力条件切換設定部
Ａ１５  出力条件記憶部
Ｂ１４  出力条件切換操作部
Ｃ    キーロック手段
Ｄ    キー解除手段
Ｅ    指令スイッチ（動作／停止）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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