(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から供給される電力を加工時にアーク加工に適した電力に変換する第１の電力変換手段と、非加工時に電力蓄積用インバータを動作し前記交流電源から供給される電力を高周波交流に変換し電力蓄積用変圧器によって変換した高周波交流を整流し非加工時に整流した電力を電力蓄積手段に蓄積する第２の電力変換手段と、前記電力蓄積手段に蓄積された電力を加工時にアーク加工に適した特性の電力に変換する第３の電力変換手段とを備え、前記第１の電力変換手段の出力と前記第３の電力変換手段の出力とを重畳して被加工物に供給するアーク加工用電源装置。
【請求項２】
交流電源から供給される電力をアーク加工に適した電力に変換する第１の電力変換手段と、非加工時に電力蓄積用インバータを動作し前記交流電源から供給される電力を高周波交流に変換し電力蓄積用変圧器によって変換した高周波交流を整流し非加工時に整流した電力を電力蓄積手段に蓄積する第２の電力変換手段と、前記電力蓄積手段に蓄積された電力をアーク加工時にアーク加工に適した特性の電力に変換する第３の電力変換手段と、加工時に前記第１の電力変換手段の出力と前記第３の電力変換手段の出力とを重畳して被加工物に供給する出力重畳手段とを備えたアーク加工用電源装置。
【請求項３】
前記アーク加工負荷には前記重畳した出力の出力極性を正、逆または所定の正逆比率の交流に切りかえる極性切換回路を通して電力を供給する請求項１ないし２のいずれかに記載のアーク加工用電源装置。
【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等のアーク加工に用いる電源装置の改良に関し、特に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等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、この直流を半導体スイッチング素子を用いたインバータ回路で数１０kHz の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た後に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築現場や補修工事等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、当然他の工具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極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１００Ｖ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なえるにすぎず、その適用範囲は極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の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、総合出力を電流制御器を通してアーク溶接負荷に導く、図７の方式のものが提案されている。（特開平６−２３８４４３号）
【０００６】
同図において、１０１は交流電源であり、通常商用交流電源、例えば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の直流出力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は電極および被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電圧の直流となり、大容量コンデンサ１０３を充電するとともに出力電流制限素子１０４にて電流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７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、アーク溶接負荷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１０３より出力端子側に接続された出力電流制限素子１０４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の出力電圧よりも高い間のみ放電可能であり、これより低くなると残余の蓄積電荷は放出できず、逆に電源回路から電力の供給をうけることになる。
【０００９】
いま、仮に無負荷時，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１０３の出力波形の平滑手段の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、非溶接時の充電電圧と溶接時の電源回路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、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に充電された電荷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。
【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アーク加工に適した電力に変換する第１の電力変換手段と、前記交流電源から供給される電力を非加工時に整流して電力蓄積手段に蓄積する第２の電力変換手段と、前記電力蓄積手段に蓄積された電力をアーク加工に適した電力に変換する第３の電力変換手段とを備え、前記第１の電力変換手段の出力と前記第３の電力変換手段の出力とを重畳して被加工物に供給す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。
【００１１】
さらに第１および第２のの電力変換手段は、入力電力，出力電力，または入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変換手段とすることによって電力容量に制限のある交流電源でも安全に使用できるようにした装置を提案したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のアーク加工装置の実施の形態を接続図にて示す。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は第１の電力変換手段であり、アーク加工指令により起動して、交流電源１から供給される電力をアーク加工に適した電力に変換するものである。３は第２の電力変換回路であり、交流電源１の出力を電力蓄積手段４を充電するのに適した直流電圧に変換するものである。４は電力蓄積手段であり、例えば数１０Ｆないし１０００Ｆ程度で急速充・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のコンデンサや蓄電池を用いることができる。５は電力蓄積手段４に蓄積された電力をアーク加工時にアーク加工に適した特性の出力に変換する第３の電力変換手段であり、６は第１の電力変換手段２の出力と第３の電力変換手段５の出力とを相互に重畳して出力する出力重畳手段であり、図中に略記したように、それぞれの出力をダイオードで並列に接続したり、これらを直列に接続して総合出力を得る回路である。７はアーク加工負荷であり、電極７ａと被加工物７ｂを有する。１１は起動指令スイッチであり、アーク加工中継続してハイレベル信号を出力する。１２は起動指令スイッチ１１の出力信号を反転し、非加工時に起動信号を第２の電力変換手段に供給するインバータゲート、１３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アーク加工に適した時定数をもたせるための直流リアクトルである。
【００１３】
なお、出力重畳手段６は第１の電力変換手段２および第３の電力変換手段５が充分な逆耐圧を有するときは単に第１の電力変換手段２および第３の電力変換手段５の出力を並列または直列に接続するだけでよいので省略できる。
【００１４】
図１の装置において、第１および第２の電力変換手段２，３は交流電源１からの電力をアーク加工および電力蓄積手段４を充電するのに適した電力に変換するものであればよく、例えば図中に略記するように変圧器２ａ，３ａとこの変圧器の出力を整流して所定の電流に調整するサイリスタなどを用いた制御整流回路のような公知の回路を利用することができる。また第３の電力変換手段５は電力蓄積手段４の直流出力をチョッパ制御等によって所定の出力に変換するものであればよい。
【００１５】
図１の装置において、開閉器Ｓを閉じると交流電源１の出力は第１の電力変換手段２および第２の電力変換手段３に供給されるが、このうち第１の電力変換手段は起動指令スイッチ１１が閉路されるまでは停止している。一方、第２の電力変換手段３は、起動指令スイッチ１１が閉路されるまでは、この起動指令スイッチ１１の出力をインバータゲート１２で反転したハイレベル信号が供給されているために電力の変換を開始し、入力電圧を変圧器３ａおよび制御整流回路３ｂによって所定の直流電圧に変換して電力蓄積手段４に出力する。
【００１６】
アーク加工に際して、起動指令スイッチ１１を閉路すると、インバータゲート１２はこの起動指令スイッチ１１からのハイレベル信号を反転してローレベルとして第２の電力変換手段３に供給するので第２の電力変換手段３は動作を停止し、電力蓄積手段４に対する充電を停止する。
【００１７】
同時に起動指令スイッチ１１のハイレベル信号は第１の電力変換手段２および第３の電力変換手段５に供給されてこれを起動し、第１の電力変換手段２は交流電源１から供給される電力をアーク加工に適した電力に変換して出力し、第３の電力変換手段５は電力蓄積手段４の蓄積電力をアーク加工に適した電力に変換して出力する。第１および第３の電力変換手段の出力は電力重畳手段６にて重畳されて直流リアクトル１３を通してアーク加工負荷７に供給される。
【００１８】
図１の装置は、上記のように動作するので、交流電源１から供給される電力はアーク加工を行っていないときはすべて電力蓄積手段に充電され、アーク加工時はアーク加工負荷にすべて供給されることになり、交流電源の電力容量を有効に利用できる。さらにアーク加工時は交流電源からの電力と電力蓄積手段に蓄えられた電力を重畳した電力で加工を行うので、交流電源の容量が小さいときにも、アーク加工に必要な電力を確保することができる。
【００１９】
図２は本発明の第２の発明を実施するときの例を示したもので図１に示した装置と異なり、第１および第３の電力変換手段２および５は常時動作状態としておき、両出力を半導体スイッチング素子を通して並列にしてアーク加工負荷に供給するようにしたものである。それ故、図２の装置においては、電力重畳手段６としてはサイリスタやスイッチングトランジスタのような半導体スイッチング素子を用いたものにて構成し、このスイッチング素子をアーク加工時に起動指令スイッチが閉路されたときに導通させるようにしてある。その他は図１に示した装置と同様であるので説明は省略する。
【００２０】
図３に本発明の具体的な実施例を示す。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は第１の電力変換手段であり、アーク加工指令により起動して、交流電源１から供給される電力をアーク加工に適した電力に変換するものである。３は第２の電力変換回路であり、交流電源１の出力を電力蓄積手段４を充電するのに適した直流電圧に変換するものである。４は電力蓄積手段であり、例えば数１０Ｆないし１０００Ｆ程度で急速充・放電が可能な電気２重層コンデンサや蓄電池を用いることができる。
【００２１】
５は電力蓄積手段４に蓄積された電力をアーク加工時にアーク加工に適した特性の出力に変換する第３の電力変換手段であり、第１の電力変換手段２の出力と第３の電力変換手段５の出力とは相互に重畳して出力するように、並列に接続して総合出力を得ている。７はアーク加工負荷であり、電極７ａと被加工物７ｂを有する。８は出力電流検出器、９は第１の電力変換手段への入力電流を検出する入力電流検出器、１０は電力蓄積手段４への充電電流検出器、１１は起動指令用起動指令スイッチであり、アーク加工中継続してハイレベル信号を出力する。
【００２２】
１３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アーク加工に適した時定数をもたせるための直流リアクトルである。１４は出力電流設定器であり、基準信号Ｉroを出力する。１５は入力電流制限値設定器であり、最大許容入力電流を定める基準信号Ｉimを出力する。１６は電力蓄積手段４に供給する電流値を定める充電電流設定器であり、基準信号Ｉrcを出力する。１７，１８，１９は比較器であり、比較器１７は差信号ΔＩo ＝Ｉro−Ｉfo、比較器１９は差信号ΔＩc ＝Ｉrc−Ｉfcを出力し、比較器１８はΔＩi ＝Ｉfi−Ｉimを演算し、ΔＩi ≦０の間は０またはローレベル信号を、ΔＩi ＞０のときはハイレベル信号を出力する高ゲインの比較増幅器を用いる。
【００２３】
同図において、第１の電力変換手段２は交流電源１の出力を整流して直流とする１次整流回路２０１と、この整流回路２０１の出力を高周波交流に変換するインバータ回路２０２と、このインバータ回路２０２の出力をアーク加工に適した電圧に変換する変圧器２０３と、この変圧器２０３の出力を再度整流して直流にする２次整流回路２０４およびインバータ回路２０２のためのパルス幅制御回路２０５を含む。また、２０６はパルス幅制御回路２０５への入力信号を接地するアナログスイッチ、２０７はオアゲート、２０８は起動指令スイッチ１１の出力を反転し、起動指令スイッチが閉路されていないときにハイレベル信号を出力するインバータゲートである。
【００２４】
第２の電力変換手段３は第１の電力変換手段２の１次整流回路２０１の直流出力を高周波交流に変換するインバータ回路３０２と、変圧器３０３、２次整流回路３０４およびインバータ回路３０２のためのパルス幅制御回路３０５からなる。また３０６パルス幅制御回路３０５への入力信号を接地するアナログスイッチ、３０７はオアゲートである。
【００２５】
さらに、第３の電力変換手段５は電力蓄積手段４の直流出力を高周波交流に変換するインバータ回路５０２、変圧器５０３、整流回路５０２およびインバータ回路５０２のためのパルス幅制御回路５０５を含む。また５０６はパルス幅制御回路５０５への入力信号を接地してこの動作を停止させるアナログスイッチ、５０８は起動指令スイッチ１１からの信号を反転するインバータゲートである。
【００２６】
なお、図３の装置においてはは第１の電力変換手段２および第３の電力変換手段５はそれぞれ２次整流回路２０４および５０４にて出力を整流しているので充分な逆耐圧を有するから図１にて示した出力重畳手段は省略して直接第１の電力変換手段２および第３の電力変換手段５の出力を並列に接続してある。
【００２７】
図３の装置において、開閉器Ｓを閉じると交流電源１の出力は第１の電力変換手段２の一次整流回路２０１によって整流されてインバータ回路２０２および第２の電力変換回路３に供給される。アーク加工起動指令用の起動指令スイッチ１１が閉路されるまでは、この起動指令スイッチ１１からのローレベル信号がインバータゲート２０８および５０８で反転されてハイレベルとなり、アナログスイッチ２０６および４０６が導通している。このために、パルス幅制御回路２０５および５０５は出力指令信号が接地されて零となるので比較器１７の出力する誤差信号の大小にかかわらず駆動パルスを発生しない。このためにインバータ回路２０２および５０２は停止しており第１および第３の電力変換手段は出力を発生せず、アーク加工は行なわれない。
【００２８】
一方、起動指令スイッチ１１の出力がローレベルである間はアナログスイッチ３０６は遮断となるので第２の電力変換回路３のパルス幅制御回路３０５は比較器１９の出力信号に対応したデューティの駆動パルスをインバータ回路３０２に供給する。この駆動パルスによって第２の電力変換手段３は第１の電力変換手段２の１次整流回路２０１の出力を受けるインバータ回路３０２が動作を開始し、変圧器３０３および整流回路３０４を介して直流出力を発生し、電力蓄積手段４を充電する。この第２の電力変換手段３の出力、即ち整流回路３０４の出力電流Ｉfcは充電電流検出器１０にて検出されて比較器１９にて充電電流設定器１６の設定値Ｉrcと比較されて差信号ΔＩc ＝Ｉrc−Ｉfcとなり、パルス幅制御回路３０５に出力指令信号として供給される。また交流電源１からの入力電流は入力電流検出器９にて検出されてＩfiとなり、比較器１８にて入力電流制限値設定器１５の設定値Ｉimと比較されて差信号ΔＩi ＝Ｉfi−Ｉimが演算され、ΔＩi ≦０のときは零またはローレベル信号、ΔＩi ＞０のときはハイレベル信号が出力される。この結果、入力電流Ｉfiが入力電流制限値設定器１５の設定値Ｉimを超えるまで、即ちΔＩi ≦０のときはアナログスイッチ３０６は遮断のままであり、インバータ回路３０２は誤差信号ΔＩc ＝Ｉrc−Ｉfcを減ずるようにそのデューティ比が決定されて、設定された充電電流設定値Ｉrcに応じた定電流で電力蓄積手段４を充電する。
【００２９】
逆に入力電流が過大となり、ΔＩi ＞０即ちＩfi＞Ｉimとなったときは比較器１８はハイレベル信号を出力し、これによって、アナログスイッチ３０６は導通し、パルス幅制御回路は入力信号が接地され零となるために駆動パルスは出力しなくなり、インバータ回路３０２は停止する。この結果、第２の電力変換手段３は入力電流が設定値Ｉimを越えるまでは通常のフィードバック制御により動作し、電力蓄積手段４を設定値Ｉrcに対応した定電流で充電する。一方、入力電流が設定値Ｉimを越えるとアナログスイッチ３０６が導通してインバータ回路３０２は動作を停止するが、動作を停止すると入力電流が急減してＩfi＜Ｉim、即ちΔＩi ≦０となって再びアナログスイッチ３０６が遮断となり、インバータ回路３０２が再び出力を発生して電力蓄積手段４に対する充電を再開する。上記のことをくりかえして、結局、入力電流をＩim以下に制限した動作をするようになる。
【００３０】
電力蓄積手段が十分に充電された後に起動指令スイッチ１１を閉路すると、この起動指令スイッチ１１からのハイレベル信号によってアナログスイッチ３０６は導通して、パルス幅制御回路３０５の入力信号を零にする。このために第２の電力変換手段３は動作を停止し、電力蓄積手段４に対する充電を停止する。
【００３１】
一方、起動指令スイッチ１１からのハイレベル信号はインバータゲート２０８および５０８にて反転されてローレベルとなり、アナログスイッチ２０６および５０６を遮断する。この結果、パルス幅制御回路２０５および５０５にはそれぞれ比較器１７からの誤差信号ΔＩo ＝Ｉro−Ｉfoが供給されて、各入力信号に対応したデューティの駆動パルスをインバータ回路２０２および５０２に出力する。インバータ回路２０２および５０２はこれによって動作し、それぞれ直流入力を高周波交流に変換し、それぞれの出力は変圧器２０３，５０３にてアーク加工に適した電圧に変換された後に２次整流回路２０４，５０４にて再度整流されて直流となる。
【００３２】
２次整流回路２０４，５０４の各出力はその出力端子がそれぞれ共通接続されているために重畳されて、直流リアクトル１３を通して電極７ａと被加工物７ｂとを有するアーク加工負荷７に供給される。この出力電流は出力電流検出器８にて検出されて信号Ｉfoとなり、比較器１７にて出力電流設定器１４の設定値Ｉroと比較されて誤差信号ΔＩo ＝Ｉro−Ｉfoが演算される。このとき、また、入力電流は入力電流検出器９にて検出されて信号Ｉfiとなり、比較器１８にて入力電流制限値設定器１５の出力Ｉimと比較されて差信号ΔＩi ＝Ｉfi−Ｉimが演算される。
【００３３】
ここでΔＩi ≦０の間、即ち入力電流Ｉfiが制限値Ｉimを越えない間はアナログスイッチ２０６，５０６は起動指令スイッチ１１からの信号にのみ対応して導通・遮断が定まるが、ΔＩi ＞０になると起動指令スイッチ１１からの信号にかかわらずアナログスイッチ２０６，５０６は導通し、パルス幅制御回路２０５，５０５に対する指令信号を接地する。このために、入力電流が制限値Ｉimを越えるまではアーク加工負荷７には第１の電力変換回路２および第３の電力変換回路５から共に電力が供給されて出力電流設定器１４にて設定された値の電流が供給される。しかし、入力電流が制限値Ｉimを越えるような状態のときには、ΔＩi ＞０になると第１の電力変換回路２は出力は停止し、停止によってΔＩi ≦０となると再び起動することをくりかえすことになるので、結局入力電流がＩimを越えるような設定のときには、出力設定値にかかわらず第１の電力変換回路２は入力電流が制限値Ｉimとなる値の出力電流に制限された出力状態で動作し、残余の出力は第３の電力変換手段５の出力によって賄われることになる。
【００３４】
ここで第２の電力変換手段３の変圧器３０３としてはインバータ３０２の出力電圧を電力蓄積手段４の定格電圧に適した電圧に変換するものを用い、また、第３の電力変換手段５の変圧器５０３としては電力蓄積手段４の出力電圧をインバータ回路５０２にて変換した高周波交流電圧をアーク加工に適した所望の電圧に変換するものを用いることにより、電力蓄積手段４の定格電圧を必要なアーク加工用電圧とは無関係に任意に選定することが可能となる。このため、電力蓄積手段４として小形で軽量、長寿命ではあるが比較的低い定格電圧の電気２重層コンデンサのような巨大容量のコンデンサを用いることが容易となる。
【００３５】
図４は、本発明の別の実施の形態を示す接続図であり、本発明の第２の発明に相当する。同図において、６ａ，６ｂは２次整流回路と出力重畳手段とを兼用した制御整流回路であり、センタータップを有する変圧器２０３および５０３に対して、サイリスタ６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂがそれぞれ図示のように両波制御整流する関係に接続されており、サイリスタ６１ａと６１ｂおよびサイリスタ６２ａと６２ｂとの各カソード側は共通接続されて共に直流リアクトル１３の一方の端子に接続されている。また、起動指令スイッチ１１の出力はそれぞれサイリスタ６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂに供給されて、加工中これらを導通させる。
【００３６】
図４においては、起動指令スイッチ１１の出力は制御整流回路６ａ，６ｂに供給されてこれを導通，遮断させるとともにオアゲート３０７に供給されるだけであり、図３において設けられていたインバータゲート２０８，５０８、オアゲート２０７およびアナログスイッチ５０６は設けられていない。これにしたがって比較器１８の出力は直接アナログスイッチ２０６に供給され、また、パルス幅制御回路５０５は常時動作状態にある。
【００３７】
同図において、起動指令スイッチ１１が閉路される前は図３の装置と全く同様にして充電電流設定器１６の設定値で電力蓄積手段４が充電され、このときの入力電流Ｉfiが制限値Ｉimを越えないように制御される。この間サイリスタ６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂには点弧指令信号が供給されないために遮断しており、アーク加工負荷７には電力は供給されない。
【００３８】
起動指令スイッチ１１が閉路されると、制御整流回路６ａ，６ｂには、この起動指令スイッチ１１からの信号が供給されて、サイリスタ６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂに点弧信号が供給されて導通する。このとき、出力電流検出器８の検出値Ｉfoが出力電流設定器１４の設定値と比較器１７にて比較されて誤差信号ΔＩo ＝Ｉro−Ｉfoが演算されてパルス幅制御回路２０５および５０５に供給され、インバータ回路２０２，５０２の出力がこれに従って決定されて出力電流が設定値に対応した値に保たれる。一方、このとき起動指令スイッチ１１の出力はオアゲート３０７を通してアナログスイッチ３０６を導通させてパルス幅制御回路３０２の動作を停止させる。また、このとき入力電流は検出器９にて検出されて比較器１８にて入力電流制限値設定器１５の設定値と比較されて差信号ΔＩi ＝Ｉfi−Ｉimが演算されて、図３の実施例にて説明したのと同様に入力電流が過大となってΔＩi ＞０となったときにアナログスイッチ２０６を導通させ、パルス幅制御回路２０５に対する出力指令信号を接地して、インバータ回路２０２を停止させるように動作し、入力電流値をＩim以下になるようにインバータ回路２０２を動作させる。
【００３９】
なお、図３および図４の実施例においては、電力蓄積手段４に対する充電電流を検出し、この充電電流を設定値に保つようにした定電流充電回路の例を示したが、充電電流検出器１０にかえて電力蓄積手段４の端子電圧を検出し、この端子電圧が設定値になるまで充電するようにした定電圧充電回路を用いてもよい。
【００４０】
また、出力電流検出器８にかえて出力電圧検出器を設け、この検出器の検出値が設定値になるようにパルス幅制御回路２０６，５０６を制御して定電圧出力特性を得るようにしてもよい。
【００４１】
さらに入力電流検出器９にかえて、入力電力検出器を設け、この検出器の検出出力と、入力電力制限値設定器の設定値とを比較し、入力電力が制限値を越えたときは各インバータ回路の出力を停止させるようにしてもよい。
【００４２】
また、入力電流または入力電力と出力電力とが略比例することを利用して、第１の電力変換手段または第２の電力変換手段の出力電力検出器を設け、この検出出力を制限値設定器の設定値と比較して差信号によりこれらの電力変換手段を停止させるようにしてもよい。
【００４３】
さらにまた、第１ないし第３の電力変換手段２，３および５としては図に示した装置以外にこれらのいずれかまたは全部をサイリスタと変圧器とにより必要な電圧と出力とを得るようにした位相制御整流回路により構成するものなど公知の手段が利用できる。
【００４４】
もちろん、第２の電力変換手段３にも第１の電力変換手段２と同様に１次整流回路を設けて交流電源１から直接電力を得るようにしてもよい。
【００４５】
図５に本発明の別の実施例を示す。同図において１ないし１２は図１に示した実施例と同機能のものに同符号を付してある。同図において２０は直流リアクトル１３とアーク加工負荷７との間に設けられた極性切替回路、、２１は極性切替回路２０に対して、所定の周期と割合で正，逆駆動信号を供給するための極性切替制御回路、２１ａ，２１ｂは極性切替制御回路２１に対して、正極性期間および逆極性期間の各長さを設定する設定器である。
【００４６】
図６に極性切替回路の具体例を示す。同図において２０ａないし２０ｄはブリッジ接続された半導体スイッチング素子であり、極性切替制御回路２１からの駆動信号によってスイッチング素子２０ａと２０ｂが同時に、またはスイッチング素子２０ｃと２０ｄとが同時に導通する。また２０ｅないし２０ｈはスイッチング素子保護用のダイオードである。
【００４７】
図５および図６において、極性切替制御回路２１は起動指令スイッチ１１が閉路されたときに起動し、設定器２１ａ，２１ｂによって定まる周期と比率とに従った矩形波状のパルス信号ｓ1 ，ｓ2 を交互に出力し、スイッチング素子２０ａ，２０ｂおよび２０ｃ，２０ｄに供給して、これらを交互に導通させるものであり、公知の時限回路やモノマルチバイブレータなどが利用できる。この結果、出力重畳手段６にて重畳された第１および第３の電力変換手段の出力はスイッチング素子２０ａ，２０ｂが導通している期間は電極７ａが正となる極性の出力となり、スイッチング素子２０ｃ，２０ｄが導通している期間は電極７ａが負となる極性の出力となる。それ故、設定器２１ａ，２１ｂを調整して駆動信号ｓ1 ，ｓ2 の長さと割合とを変化させるとアーク加工負荷７に対する出力を任意の正，逆比率の交流とすることができる。また信号ｓ1 のみを出力し、信号ｓ2 の出力を停止すると電極７ａが正の極性の直流出力を、逆に信号ｓ2 のみを出力するときは電極７ａが負の極性の直流出力を得ることができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明のアーク加工用電源装置は上記の通り、電力蓄積手段に対する充電はアーク加工を実施していないときのみ行なわれるので交流電源の電力容量を有効に活用できる。また、電力蓄積手段に予め蓄積した電力と交流電源からの電力とは別の電力変換手段によってそれぞれアーク加工に適した特性の電力に変換するものであるので、電力蓄積手段に蓄えた電力を有効に利用することが可能となり、この結果入力電力容量に制限のある作業現場においても、加工に必要な電力を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の実施の形態の例を示す接続図。
【図２】本発明の実施の形態の別の例を示す接続図。
【図３】本発明の具体的な実施例を示す接続図。
【図４】本発明の別の具体的な実施例を示す接続図。
【図５】本発明のさらに別の実施の形態の例を示す接続図。
【図６】図５の実施例に用いる極性切替回路の具体例を示す接続図。
【図７】従来の装置の例を示す接続図。
【符号の説明】
１    交流電源
２    第１の電力変換手段
２ａ、３ａ    変圧器
２ｂ、３ｂ    制御整流回路
３    第２の電力変換手段
４    電力蓄積手段
５    第３の電力変換手段
６    電力重畳手段
７    アーク加工負荷
７ａ    電極
７ｂ    被加工物
８    出力電流検出器
９    入力電流検出器
１０    充電電流検出器
１１    起動指令スイッチ
１２、２０８、５０８    インバータゲート
１３    直流リアクトル
１４    出力電流設定器
１５    入力電流制限値設定器
１６    充電電流設定器
１７、１８、１９    比較器
２０    極性切替回路
２０ａ〜２０ｄ    スイッチング素子
２１    極性切替制御回路
２０１    １次整流回路
２０２、３０２、５０２    インバータ回路
２０３、３０３、５０３    変圧器
２０４、３０４、５０４    ２次整流回路
２０５、３０５、５０５    パルス幅制御回路
２０６、３０６、５０６    アナログスイッチ
２０７、３０７    オアゲート
６１、６２      ダイオード
６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ    サイリスタ
【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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【図６】
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【図７】
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