(57)【特許請求の範囲】
【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、定格出力を期間で定める電気装置の焼損防止装置であって、
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。
【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３５０Ａ、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】
前記目的を達成するため、本発明は、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、定格出力を期間で定める電気装置の焼損防止装置であって、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＝３５０、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≦１２００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）、Ｚi＝Ｚとする（手順Ｓ１８０）。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Ｓ３００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Ｚi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Ｓ３２０）、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Ｓ３４０）、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０．９５Ｑ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Ｓ３９０）、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〜ＺiとＺ1200-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Ｚi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３５０Ａ、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、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とともに、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
【図１】
0003926463.tif 000002
【図２】
0003926463.tif 000003