JPH0715159U - エンジン溶接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低電流溶接時の燃費を効果的に低減することを
目的とする。 【構成】回転コントローラ７からの駆動電圧によって作
動する電気−機械変換形アクチュエータで回転数が制御
されるエンジン１によって駆動される発電機２を有する
エンジン溶接機において、チョッパ回路または位相制御
回路３と、溶接電流設定回路５と、溶接電流設定回路か
ら出力される溶接電流設定値に基づき、チョッパ回路ま
たは位相制御回路の通電率を制御する通電率制御回路４
とから構成され、発電機の出力を通電率制御する制御整
流手段Ｂと、溶接電流設定回路５と、この溶接電流設定
回路５から出力される溶接電流設定値に基づき回転数指
示電圧を前記回転コントローラ７へ出力する回転数指示
回路６とから構成され、エンジンの回転数を溶接電流に
適した回転数に調整する回転数調整手段Ａとを有し、溶
接電流の調整が前記両手段Ａ，Ｂの連動によって行われ
るエンジン溶接機。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、エンジンによって駆動される発電機を電源としてアーク溶接を行 うエンジン溶接機の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

エンジン溶接機の第１の従来技術は、図７の電気回路に示すように、溶接電流 設定回路５から出力される溶接電流設定値Ｖ_５を通電率制御回路４内の基準電圧 （図示せず）と比較し、この比較結果に基づいて通電率制御回路４から出力され る方形波信号Ｖ_４によって位相制御回路３′を制御して、溶接電流を制御するよ うになっている。

【０００３】 図８に従ってさらに詳しく説明すると、前記通電率制御回路４内では、発電機 ２の出力波形Ｖ_２と同期したのこぎり波を基準電圧Ｖとして発生するとともに、 この基準電圧Ｖと溶接電流設定回路５から出力される溶接電流設定値Ｖ_５と比較 し、前記基準電圧Ｖが溶接電流設定値Ｖ_５を越えた時点で方形波信号Ｖ_４を出力 し、発電機２の出力波形に対する方形波信号Ｖ_４の制御角αを変化させて位相制 御回路３′の通電率を制御し、この通電率の制御により溶接出力特性は、図９に 示すようになり、溶接電流設定値Ｖ_５のレベルを可変させれば、溶接電流をＩ_１ からＩ_２の範囲で自由に調整できるようになっていた。

【０００４】 第２の従来技術としては、エンジンの回転数を電気的に検出する回転数検知器 と、電気信号を機械的手段に変換してエンジンの回転数調整部材を変位させるア クチュエータと、使用する溶接棒径を選択できる溶接棒径選択スイッチと、この 溶接棒径選択スイッチによって選択された溶接棒径に応じてエンジン回転数がそ の溶接棒径に適した回転数となるように設定指示を行う回転数指示ユニットと、 エンジン回転数を前記設定指示された回転数に保持すべく前記アクチュエータへ の電気信号を制御する回転コントローラとからなるエンジンウエルダの電子制御 装置が特公平５−３０５５０号公報に開示されて公知となっている。

【０００５】 前記エンジンウエルダの電子制御装置において、例えば、直径３．２ｍｍの溶 接棒に適したエンジン出力を必要とする回転数が２６００ｒｐｍとすれば、溶接 棒径選択スイッチを直径３．２ｍｍの溶接棒径に合わせると、エンジン回転数が ２６００ｒｐｍとなるよう、設定値が回転数指示ユニットから回転コントローラ へ出力され、この回転コントローラは回転数指示ユニットからの設定値に応じた 電気信号を、エンジン回転数調節部材を変位させる電気−機械変換型アクチュエ ータに送り、エンジン回転数を前記回転数に保持するものである。 さらに、溶接電流の微調整は、溶接棒径選択スイッチとは別に設けた電流調整 器で行うようになっている。

【０００６】 また、第３の従来技術としては、エンジンの回転数を電気的に検出する回転数 検出手段と、前記エンジンにて駆動されるウエルダの負荷電流を検出する負荷検 出手段と、電気信号を機械的手段に変換してエンジンの回転数調節部材を変位さ せるアクチュエータと、前記負荷検出手段からの入力信号に基づきウエルダの負 荷時にエンジン回転数が定格回転もしくは負荷量に応じた回転に、無負荷時に低 速回転となるよう設定指示を行なう回転数指示ユニットと、その設定された回転 数に保持すべく前記アクチュエータへの電気信号を制御する回転コントローラと からなるエンジンウエルダの電子制御装置が特開昭６１−２５８９４０号公報に 開示されて公知となっている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

前記従来技術のうち第１の従来技術については、通電率制御によって溶接電流 を調整する一方で、エンジンは常に定格回転数に保持されており、低電流溶接時 にも定格電流溶接時に近い燃費で運転されるため、燃料が無駄に消費されるとい う問題があった。

【０００８】 前記特公平５−３０５５０号公報に開示された第２の従来技術については、溶 接棒径に適したエンジン回転数に設定されるため、無駄な燃料消費は前者の従来 技術に比べ低減されるが、溶接棒径に応じて選択される回転数は、その溶接棒の 適用溶接電流範囲の最大値を出力し得るものでなくてはならないという制約があ る。 例えば、直径３．２ｍｍの溶接棒の適用溶接電流範囲は６０Ａ〜１５０Ａまで の広範囲なものであるが、前記２６００ｒｐｍという回転数は、１５０Ａを出力 可能にする回転数である。

【０００９】 従って、直径３．２ｍｍの溶接棒を１５０Ａ以下の溶接電流値で使用する場合 、２６００ｒｐｍという回転数は不必要に高いものであり、この場合、やはり燃 料が無駄に消費されるという問題があった。 さらに、溶接電流を調整するために溶接棒径選択スイッチと電流調整器という ２つの装置を必要とし、構造上、操作上煩雑になるという問題があった。

【００１０】 また、前記特開昭６１−２５８９４０号公報に開示された第３の従来技術につ いては、負荷電流を検出する負荷検出手段からの信号が回転数指示ユニットに入 力し、その入力信号に基づきウエルダの負荷時にエンジン回転数が定格回転もし くは負荷量に応じた回転に、また、無負荷時に低速回転となる利点はあるが、負 荷電流に応じて常にエンジン回転数が変動するので、エンジンに無理がかかると 共にエンジンの騒音が激しくなるという問題があった。また、このエンジン回転 数の変動により溶接むらが発生し易いという問題もあった。 この考案は、以上のような問題点に鑑み、低電流溶接時の燃費を効果的に低減 するエンジン溶接機を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

この考案は、前記目的を達成するために、燃料噴射量の調整が回転コントロー ラ７からの駆動電圧によって作動する電気−機械変換形アクチュエータによって 行われるエンジン１と、このエンジン１によって駆動される発電機２とを有する エンジン溶接機において、前記発電機２の出力を通電率制御する制御整流手段Ｂ と、前記エンジンの回転数を溶接電流に適した回転数に調整する回転数調整手段 Ａとを有し、溶接電流の調整が前記両手段Ａ，Ｂの連動によって行われることを 特徴とするエンジン溶接機としたものである。

【００１２】 また、前記制御整流手段Ｂは、チョッパ回路または位相制御回路３と、溶接電 流設定回路５と、この溶接電流設定回路５から出力される溶接電流設定値に基づ き、前記チョッパ回路または位相制御回路３の通電率を制御する通電率制御回路 ４とから構成されたことを特徴とするエンジン溶接機としたものである。

【００１３】 また、前記制御整流手段Ｂは、チョッパ回路または位相制御回路３と、このチ ョッパ回路または位相制御回路３から出力される溶接電流を検出する溶接電流検 出回路８と、この溶接電流検出回路８の出力値を溶接電流設定値と比較させるよ うこの溶接電流設定値を出力する溶接電流設定回路５と、前記溶接電流設定値と 前記出力値との比較値に基づき、前記チョッパ回路または位相制御回路３の通電 率を制御する通電率制御回路４とから構成されることを特徴とするエンジン溶接 機としたものである。

【００１４】 また、前記回転数調整手段Ａは、溶接電流設定回路５と、この溶接電流設定回 路５から出力される溶接電流設定値に基づき回転数指示電圧を前記回転コントロ ーラ７へ出力する回転数指示回路６とから構成されることを特徴とするエンジン 溶接機としたものである。

【００１５】

【作用】

この考案のエンジン溶接機は、前記のような構成にすることにより、溶接状況 例えば低電流溶接が続く状況においては、その低電流溶接となるように、溶接電 流設定回路５を調整し、この溶接電流設定回路５から出力される溶接電流設定値 を回転数指示回路６および通電率制御回路４に入力し、この回転数指示回路６か ら出力される回転数指示電圧を回転コントローラ７に入力して、エンジン１を低 電流溶接に応じた一定回転数になるように制御すると共に、前記通電率制御回路 ４が前記溶接電流設定値に基づき前記チョッパ回路または位相制御回路３の通電 率を低電流溶接に応じた値に制御する。

【００１６】

【実施例】

以下、この考案に係るエンジン溶接機の実施例を図面に基づいて詳細に説明す る。図１はこの考案のエンジン溶接機の第１の実施例の電気回路で、１はエンジ ン、２はこのエンジン１で駆動される発電機、３はチョッパ回路または位相制御 回路、４はこのチョッパ回路または位相制御回路３を制御する通電率制御回路、 ５は溶接電流設定回路、６は回転数指示回路、７はエンジン１の回転コントロー ラ、８は溶接電流検出回路、Ａは回転数調整手段、Ｂは制御整流手段である。

【００１７】 この考案は図１から明らかなように、前記溶接電流設定回路５から出力される 溶接電流設定値Ｖ_５が通電率制御回路４と回転数指示回路６への入力となる点、 および溶接電流設定回路５のみの操作でエンジン回転数と通電率とを共に無段階 に調整できる点で前記特公平５−３０５５０号公報および特開昭６１−２５８９ ４０号公報に記載の従来例と異なる。

【００１８】 以下、図面に基づいてこの考案をさらに詳細に説明するが、回転コントローラ ７の入出力規格は１０００ｒｐｍ／Ｖ、すなわち、１Ｖの入力に対してエンジン 回転数を１０００ｒｐｍに保持する電気信号を電気−機械変換形アクチュエータ に出力するものであることを前提条件とする。

【００１９】 まず、図１における回転数調整手段Ａについてさらに詳しく説明する。 回転数調整手段Ａは、前記溶接電流設定回路５と回転数指示回路６とから構成 されている。溶接電流設定回路５は、図１に示すように可変抵抗器であり、これ を手動操作することにより、＋Ｅの分圧電圧としての溶接電流設定値Ｖ_５が出力 される。

【００２０】 溶接電流設定回路５から出力された溶接電流設定値Ｖ_５は、回転数指示回路６ に入力され、この回転数指示回路６によって、回転コントローラ７の入出力規格 を満足するとともに、エンジン回転数の所望可変範囲を決定する回転数指示電圧 Ｖ_６に変換され、この回転数指示電圧Ｖ_６が回転コントローラ７に印加されてエ ンジン１の回転が制御される。

【００２１】 図２は前記回転数指示回路６の動作原理図である。 いま、溶接電流設定回路５の手動操作に伴って溶接電流設定値Ｖ_５が１Ｖ〜６ Ｖの範囲で変化するものとする。この溶接電流設定値Ｖ_５は電圧フォロワ回路６ ａを通過後、分圧抵抗器ＶＲによって、０．５Ｖ〜３Ｖの変化範囲に降圧された 溶接電流設定値Ｖ_５′となる。

【００２２】 次に、ダイオードＤ_１と下限回転数設定電圧Ｅ_１（＝２Ｖ）およびダイオード Ｄ_２と上限回転数設定電圧Ｅ_２（＝３Ｖ）の存在により、０．５Ｖ≦Ｖ_５′＜２ Ｖでは下限回転数設定電圧Ｅ_１（＝２Ｖ）が回転数指示電圧Ｖ_６となって常に回 転コントローラ７へ出力されるから、前記前提条件よりエンジン回転数Ｎは、Ｎ ＝２０００ｒｐｍに保持される。

【００２３】 溶接電流設定値Ｖ_５′が２Ｖ＜Ｖ_５′≦３Ｖで変化すると、２Ｖ＜Ｖ_６≦３Ｖ となり、エンジン回転数Ｎは２０００ｒｐｍ＜Ｎ≦３０００ｒｐｍの範囲で変化 する。 さらに、Ｖ_５′が３Ｖを超える場合には、Ｖ_６は上限回転数設定電圧Ｅ_２（＝ ３Ｖ）以上にはなり得ず、エンジン回転数Ｎは、Ｎ＝３０００ｒｐｍに保持され る。

【００２４】 次に図１における前記制御整流手段Ｂについてさらに詳しく説明する。 この制御整流手段Ｂは、溶接電流設定回路５と、通電率制御回路４と、チョッ パ回路または位相制御回路３と、溶接電流検出回路８とによって、いわゆる電流 フィードバック制御を行うように構成されている。

【００２５】 前記通電率制御回路４は溶接電流検出回路８が検出した溶接電流の検出値Ｖ_８ と溶接電流設定値Ｖ_５とを比較し、この比較に基づいてチョッパ回路または位相 制御回路３の通電率を決定する方形波信号Ｖ_４を出力する。この結果、溶接電流 は溶接電流設定値Ｖ_５で決まる一定値となる。

【００２６】 この考案のエンジン溶接機は、エンジン回転数と通電率とを共に変化させて溶 接電流の調整を行うものであるから。エンジン回転数と通電率との相関関係を決 定する必要がある。この方法として下限回転数を超える回転数における通電率が エンジン回転数に比例して変化するよう通電率制御回路４の回路定数を実験的に 決定する方法が最も簡単である。

【００２７】 図３は以上のような回転数調整手段Ａと制御整流手段Ｂの動作によって得られ る溶接出力特性である。溶接電流が５０Ａ〜１４０Ａの範囲でエンジン回転数を ２０００ｒｐｍに保持したまま、通電率のみの変化によって、また、１４０Ａ〜 ３００Ａの範囲でエンジン回転数と通電率とを共に変化させることによって、溶 接電流調整を行った結果である。

【００２８】 ２０００ｒｐｍという下限回転数は、無負荷時の出力電圧Ｅ_０がＪＩＳＣ９３ ２２に規定された最低値５０Ｖを維持し得る回転数の下限値であることから設定 されている。また、３０００ｒｐｍという上限回転数は溶接電流の定格値（３０ ０Ａ）を出力し得る回転数として設定されており、この値はエンジンの定格回転 数でもある。

【００２９】 前記実施例では、溶接電流検出回路８を用いた、いわゆる電流フィードバック によって通電率制御を行ったが、図４に示す第２の実施例のように、溶接電流検 出回路８を有しない、いわゆるオープンループ形式の通電率制御とすることも可 能である。 また、トランジスタを用いたチョッパ回路は、サイリスタを用いた位相制御回 路に周知技術の範囲で置換可能である。

【００３０】 図５はこの考案の第３の実施例を示す電気回路であり、２つの出力機能を有す る発電機２または２台の発電機を１台のエンジン１で駆動して、ａ，ｂ２人の作 業者が同時に溶接作業を行うことを可能にしたエンジン溶接機へのこの考案の適 用例である。 ａ側、ｂ側それぞれの構成は、前記図１の実施例と同様であり、図１の実施例 と同一機能部分は同一符号を付してある。

【００３１】 この実施例の場合、ａ側のみ出力、ｂ側のみ出力、ａ，ｂ同時出力の３つの出 力形態が存在するから、回転数指示回路６は、ａ側のみ出力の場合は溶接電流設 定回路５ａの溶接電流設定値Ｖ_５ａに基づく、ｂ側のみ出力の場合は溶接電流設 定回路５ｂの溶接電流設定値Ｖ_５ｂに基づく、またａ，ｂ側同時出力の場合は溶 接電流設定回路５ａ，５ｂの溶接電流設定値Ｖ_５ａ，Ｖ_５ｂの加算値に基づく回 転数指示電圧Ｖ_６を出力すればよい。

【００３２】 図６は以上の動作を可能にする回転数指示回路６の動作原理図である。 図中の加算回路６ｂは、溶接電流設定値Ｖ_５ａのみが入力された場合に溶接電 流設定値Ｖ_５ａをＶ_５′として、Ｖ_５ｂのみが入力された場合にＶ_５ｂをＶ_５′ として、またＶ_５ａとＶ_５ｂとが同時に入力された場合にＶ_５ａ＋Ｖ_５ｂの値を Ｖ_５′として出力する。 次段に設けてあるダイオードＤ_１，Ｄ_２、下限回転数設定電圧Ｅ_１、上限回転 数設定電圧Ｅ_２の動作は図２の実施例と同様に考えられる。

【００３３】

【考案の効果】

この考案のエンジン溶接機によれば、通電率とエンジン回転数とを溶接電流設 定回路の調整設定によって連続変化させることにより、低電流溶接時におけるエ ンジン回転数を低溶接電流に見合った回転数に低減し得るから、燃費の低減効果 に優れる。また、溶接電流調整は、溶接電流設定回路を構成する１個の可変抵抗 器等の操作で可能であるから構造上、操作上の簡単化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案のエンジン溶接機の第１の実施例の電
気回路である。

【図２】この考案のエンジン溶接機の第１の実施例の回
転数指示回路の実施例である。

【図３】この考案のエンジン溶接機の第１の実施例の溶
接出力特性の説明図である。

【図４】この考案のエンジン溶接機の第２の実施例の電
気回路である。

【図５】この考案のエンジン溶接機の第３の実施例の電
気回路である。

【図６】この考案のエンジン溶接機の第３の実施例の回
転数指示回路の実施例である。

【図７】エンジン溶接機の第１の従来技術の電気回路で
ある。

【図８】エンジン溶接機の第１の従来技術の動作説明図
である。

【図９】エンジン溶接機の第１の従来技術の溶接出力特
性の説明図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 発電機 ３ チョッパ回路または位相制御回路 ４ 通電率制御回路 ５ 溶接電流設定回路 ５ａ，５ｂ 溶接電流設定回路 ６ 回転数指示回路 ６ａ 電圧フォロワ回路 ７ 回転コントローラ ８ 溶接電流検出回路 Ａ 回転数調整手段 Ｂ 制御整流手段

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射量の調整が回転コントローラ
   （７）からの駆動電圧によって作動する電気−機械変換
   形アクチュエータによって行われるエンジン（１）と、
   このエンジン（１）によって駆動される発電機（２）と
   を有するエンジン溶接機において、前記発電機（２）の
   出力を通電率制御する制御整流手段Ｂと、前記エンジン
   の回転数を溶接電流に適した回転数に調整する回転数調
   整手段Ａとを有し、溶接電流の調整が前記両手段Ａ，Ｂ
   の連動によって行われることを特徴とするエンジン溶接
   機。
2. 【請求項２】前記制御整流手段Ｂは、チョッパ回路また
   は位相制御回路（３）と、溶接電流設定回路（５）と、
   この溶接電流設定回路（５）から出力される溶接電流設
   定値に基づき、前記チョッパ回路または位相制御回路
   （３）の通電率を制御する通電率制御回路（４）とから
   構成されたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン
   溶接機。
3. 【請求項３】前記制御整流手段Ｂは、チョッパ回路また
   は位相制御回路（３）と、このチョッパ回路または位相
   制御回路（３）から出力される溶接電流を検出する溶接
   電流検出回路（８）と、この溶接電流検出回路（８）の
   出力値を溶接電流設定値と比較させるようこの溶接電流
   設定値を出力する溶接電流設定回路（５）と、前記溶接
   電流設定値と前記出力値との比較値に基づき、前記チョ
   ッパ回路または位相制御回路（３）の通電率を制御する
   通電率制御回路（４）とから構成されることを特徴とす
   る請求項１に記載のエンジン溶接機。
4. 【請求項４】前記回転数調整手段Ａは、請求項２または
   請求項３に記載の溶接電流設定回路（５）と、この溶接
   電流設定回路（５）から出力される溶接電流設定値に基
   づき回転数指示電圧を前記回転コントローラ（７）へ出
   力する回転数指示回路（６）とから構成されることを特
   徴とする請求項１に記載のエンジン溶接機。