JP4267532B2

JP4267532B2 - バッテリ併用型エンジン駆動溶接機

Info

Publication number: JP4267532B2
Application number: JP2004208251A
Authority: JP
Inventors: 井亨広; 木健司勝
Original assignee: デンヨー株式会社
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2024-07-15
Also published as: JP2006026679A

Description

本発明は、エンジン溶接機とバッテリ溶接機とを併用したバッテリ併用型エンジン駆動溶接機に係り、とくにエンジン溶接機としてもバッテリ溶接機としても独立して使用できるようにしたバッテリ併用型エンジン駆動溶接機に関する。

この種のバッテリ併用型エンジン駆動溶接機は、通常はエンジン溶接機とバッテリ溶接機とを併用しているが、使用条件によってはバッテリ溶接機のみ、あるいはエンジン溶接機としてのみ使用することが行われている。

例えば、特許文献１では、エンジン溶接機とバッテリ溶接機とを並列に接続して供給する場合を大出力モードとし、各々の溶接機の溶接用直流出力を独立に供給する場合を小出力モードとして、それらのモードを選択する切替スイッチを設けている。

また、特許文献２では、バッテリ併用型エンジン駆動溶接機として使用する場合は、エンジンスイッチとバッテリスイッチとをオンにし、エンジン溶接機として使用する場合はエンジンスイッチのみをオンにし、バッテリ溶接機として使用する場合はバッテリスイッチのみをオンにする構成となっている。そして、バッテリ併用型エンジン駆動溶接機として使用して停止するときは、停止時にエンジンスイッチだけをオフにしてバッテリスイッチを切り忘れることが多い。そこで、エンジンスイッチだけをオフにすればバッテリスイッチも連動してオフになるように工夫されている。
特開平4-135070号公報特開平5-277729号公報

特許文献１の場合、種々のスイッチを作業者が手動操作するもので、操作自体が煩雑である。とくに充電装置の２つの入力電源スイッチは作業者が誤って同時に投入することがあると、エンジン溶接機の単相巻線と商用電源とが並列に入り危険である。

また特許文献２の場合、スイッチの切り忘れは防止できるが、全体の操作としては作業者が全てを手動で設定するものであり、煩雑さは解消されていない。しかも、バッテリ溶接機として使用したときにバッテリの充電ができない問題がある。

本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、エンジン溶接機とバッテリ溶接機との同時使用、商用電源から充電しながらのバッテリ溶接機としての使用、商用電源なしでバッテリ溶接機として使用、そしてエンジン溶接機としての使用、の４つの場合を簡単に切り換えできるバッテリ併用型エンジン駆動溶接機を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明では、
エンジン溶接機とバッテリ溶接機とを併用するバッテリ併用型エンジン駆動溶接機であって、前記エンジン溶接機の出力の一部を交流補助電源として利用し、さらにこの交流補助電源の一部を前記バッテリ溶接機のバッテリを充電するための電源として利用するものにおいて、
商用電源または前記交流補助電源から給電されて前記バッテリに充電する充電手段と、前記補助電源の電圧があるとき出力信号を生じる第１の検出回路と、
前記バッテリを充電するための主電源電圧があるとき出力信号を生じる第２の検出回路と、
商用電源電圧があるとき出力信号を生じる第３の検出回路と、
バッテリ溶接モード押ボタンが押されたとき出力信号を生じる第４の検出回路とをそなえ、
前記第１および第２の検出回路の出力信号があるときハイブリッド溶接モードとし、前記第１の検出回路の出力信号があり、前記第２の検出回路の出力信号がないときはエンジン溶接モードとし、第１の検出回路の出力信号がなく第２、第３および第４の検出回路の出力信号があるとき前記充電手段により充電しながら溶接するバッテリ溶接モードとし、前記第1の検出回路および前記第３の検出回路の出力信号がなく前記第４の検出回路の出力信号があるとき充電なしで溶接するバッテリ溶接モードとするバッテリ溶接機制御装置と
をそなえたことを特徴とするバッテリ併用型エンジン駆動溶接機、
を提供するものである。

本発明は上述のように、バッテリ併用型エンジン駆動溶接機における各種電源条件に応じて最適運転モードを自動的に選択するようにしたため、煩雑な操作を要せずに的確な運転を行うことができる。これにより、従来問題となっていた誤操作に起因する諸問題を解消することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

図１は、本発明の一実施例の構成を示す説明図である。この図1に示すように、エンジンＥにより駆動される溶接機Ｇは２つの出力を有する。その一方は、制御整流器１１および直流リアクトル１２を介して溶接出力端子１０に直流溶接出力として供給される。他方は、インバータ２１およびブレーカ２２を介して交流補助電源端子２０に交流出力として供給される。

また、この実施例では、溶接機Ｇの出力の外にバッテリＢによる溶接出力が供給される。そして、バッテリＢの充電対策として、インバータ２１からの交流補助電源出力、および商用電源ＡＣが選択的に充電トランス３２に引き入れられて利用される。これら電源条件、すなわち交流補助電源、商用電源、これら両者に基く充電用主電源の状態に応じて、バッテリ溶接機制御装置３４がＩＧＢＴを用いたチョッパ３５を制御し、バッテリＢから溶接出力端子１０への出力供給を制御する。

この実施例におけるインバータ２１の出力側から交流補助電源電圧Ｓ1を、
充電トランス３２の入力側から主電源電圧Ｓ２を、さらに商用電源ＡＣから商用電源電圧Ｓ３を取り出して、図２により後述する電圧検出回路に与えて電圧信号を形成する。

すなわち、バッテリ溶接機制御回路３４には、図２に示す電圧検出回路が電圧Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３から形成した交流補助電源電圧信号S01、バッテリ溶接機主電源電圧信号S02および商用電源電圧信号S03が与えられ、また制御電源としてバッテリＢから、あるいは溶接出力端子１０に溶接出力が供給されているときは、直流リアクトル３６、チョッパ３５のクランプダイオードおよびダイオードＤ１を介する経路により給電が行われる。

そして、インバータ２１の出力端にはリレーＲｙ1が接続されており、リレーＲｙ1が付勢されるとインバータ２１の出力をこのリレーＲｙ1の接点を介して充電トランス３２に給電するようにしている。交流補助電源がなくリレーＲｙ1が消勢されると、リレー接点は商用電源ＡＣに接続される。

このとき商用電源ＡＣが活きていれば、充電トランス３２には商用電源ＡＣからリレー接点およびブレーカ３１を介して給電される。そして、充電トランス３２の１次側に設けられたリレーＲｙ2により、交流補助電源および商用電源の何れか一方が活きていればバッテリ溶接機制御装置３４の制御電源が供給される。

充電トランス３２の2次側には制御整流器３３が設けられており、バッテリ溶接機制御装置３４が電圧信号S01,S02,S03および押しボタンスイッチＰＢの開閉に応じて制御整流器３３の動作制御を行い、併せてコンタクタＭＣおよびチョッパ３５の制御を行い、バッテリＢから溶接出力を供給する。

すなわち、押しボタンスイッチＰＢを押すと、バッテリ溶接機制御装置３４に押しボタンスイッチＰＢの図示左側接点によってオン信号が与えられ、かつ図示右側接点によって制御電源が供給される。そして、コンタクタＭＣを閉じてバッテリＢの出力をチョッパ３５および直流リアクトル３６を介して溶接出力端子１０に供給する。

このバッテリＢから溶接出力端子１０に給電する際に、交流補助電源もしくは商用電源が活きていてバッテリＢに充電を行う場合とこれら両電源からの給電がなく充電しない場合とがある。

図２は、バッテリ溶接機制御装置３４に与える３つの電圧信号S01，S02，S03を形成する電圧検出回路の構成を示している。この回路は、交流補助電源電圧検出用、バッテリ溶接機主電源電圧検出用および商用電源電圧検出用に３つの回路が用意されており、各別に電圧信号S01，S02およびS03を形成し、バッテリ溶接機制御装置３４に与える。

そして、何れも同一回路構成であり、ダイオードＤによる半波整流回路、抵抗Ｒ１，Ｒ２およびコンデンサＣを有し半波整流回路の出力が与えられる平滑回路、平滑回路の出力が与えられるフォトカプラＰＣ、ならびにフォトカプラＰＣに接続された抵抗Ｒ３によって構成される。

例えば、交流補助電源電圧検出用回路は、インバータ２１の出力側から得られる交流電圧信号S1が与えられてダイオードＤにより半波整流して抵抗Ｒ１，Ｒ２およびコンデンサＣによる平滑回路により直流電圧を形成し、フォトカプラＰＣに与える。フォトカプラＰＣは、その出力側から平滑回路の直流電圧に応じた電圧信号Ｓ01をバッテリ溶接機制御装置３４に与える。商用電源電圧検出回路およびバッテリ溶接機主電源電圧検出回路も同様に電圧信号S02,S03を検出し、バッテリ溶接機制御装置３４に与える。

図３は、図１におけるバッテリ溶接機制御装置３４の動作内容を示すフローチャートである。バッテリ溶接機制御装置３４は、３つの電源の状況、すなわち交流補助電源、商用電源の状態およびこれら２つの電源の状態に基くバッテリ溶接機主電源の状態に応じて４つの溶接モード、すなわちエンジン溶接モード、ハイブリッド溶接モード、バッテリ溶接モード(充電あり)およびバッテリ溶接モード(充電無し)を選択する。

エンジン溶接モードはエンジン溶接機の出力のみを利用するものであり、バッテリ溶接モードは充電による補充の有無の違いはあっても、基本的にバッテリの出力のみを利用するものであるが、ハイブリッド溶接モードは両者の出力をともに利用する点が特徴である。

そして、ハイブリッド溶接モードを有するバッテリ併用型エンジン駆動溶接機の利点は、小型軽量にも拘らず大出力が得られることにある。可搬式のエンジン溶接機は、３００Ａクラスのディーゼルエンジン機と１５０Ａクラスのガソリンエンジン機とに大別され、バッテリ併用型エンジン駆動溶接機は小型のガソリンエンジン機でありながら、バッテリの助力で大型のディーゼルエンジン機の能力を発揮することができる。

図３に示した動作では、まず交流補助電源の電圧有無の判断を行う(ステップＳ11)。有れば、ステップＳ12によりバッテリ溶接機主電源の電圧有無を判断する。ブレーカ31(図1)がオフになっていて主電源電圧が無ければ、ステップＳ13によりエンジン溶接モードを選択し、溶接終了後にステップＳ11に戻る。

一方、主電源の電圧が有れば、ステップＳ14に移行してコンタクタＭＣをオンとし、ステップＳ15によるハイブリッド溶接モードを選択する。ハイブリッド溶接モードでは、エンジン溶接機とバッテリ溶接機とを同時出力し、しかも溶接中断時にはバッテリＢの充電を行い、バッテリの充電電力を回復させる。

溶接終了後は、ステップＳ16により交流補助電源の電圧有無を判断し、有ればハイブリッド溶接モードを継続するが、無ければコンタクタＭＣをオフにしてステップＳ11に戻る。

次にステップＳ11での判断で、交流補助電源の電圧が無い場合は、ステップＳ21に移行する。そして、商用電源の電圧有無を判断する(ステップＳ21)。商用電源の電圧が有れば、ステップＳ22に移行し、主電源の電圧有無を判断する。主電源の電圧が有れば、ステップＳ23によりコンタクタＭＣをオンしてステップＳ24に移行し、押しボタンスイッチがオンかどうかを判断する。そして、オンになればステップＳ25に移行してバッテリ溶接モード(充電あり)を選択する。この溶接モードでの溶接において、中断時間が停止タイマ(図示せず)による規定時間を超えるまでステップＳ26によりバッテリ溶接モードＳ25を継続する。そして、超えたらステップＳ28に移行してコンタクタＭＣをオフにし、ステップＳ11に戻る。

また、作業者が溶接作業を終了して強制的にバッテリ溶接モードＳ25を終了する場合は、再び押しボタンを押し、これをステップＳ27により判断し、オンの場合はステップＳ28に移行してコンタクタＭＣをオフにし、ステップＳ11に戻る。

ステップＳ11においては、交流補助電源の電圧がなくてステップＳ21に移行したところ、商用電源の電圧が無い場合は、ステップＳ31に移行する。そして、押しボタンスイッチがオンか否かを判断する。オンになると、ステップS32に移行してコンタクタＭＣをオンにしバッテリ溶接モード(充電なし)に移行する。

この運転時に、溶接中断時間が規定値以上になるまではステップＳ33によるバッテリ溶接モードを継続する。一方、溶接中断時間が規定時間以上になるとコンタクタＭＣをオフにしてステップＳ11に戻る。

また、作業者が溶接作業を終了して強制的にバッテリ溶接モードＳ33を終了する場合は、再び押しボタンを押し、これをステップＳ35により判断し、オンの場合はステップＳ36に移行してコンタクタＭＣをオフにし、ステップＳ11に戻る。

本発明の一実施例の構成を示す説明図。図１の実施例に用いられる電圧検出回路の構成を示す回路図。図１の実施例の動作を説明するフローチャート。

符号の説明

Ｅエンジン、Ｇ溶接機、Ｂバッテリ，Ｄダイオード、Ｒ抵抗、
Ｃコンデンサ、ＰＢ押しボタンスイッチ、ＰＣフォトカプラ、
Ｒｙリレー、ＭＣコンタクタ、ＡＣ商用電源、Ｓ電圧信号、
１１制御整流器、１２，３６直流リアクトル、２１インバータ、
２２，３１ブレーカ、３２充電トランス、３３制御整流器、
３４バッテリ溶接機制御装置、３５チョッパ。

Claims

エンジン溶接機とバッテリ溶接機とを併用するバッテリ併用型エンジン駆動溶接機であって、前記エンジン溶接機の出力の一部を交流補助電源として利用し、さらにこの交流補助電源の一部を前記バッテリ溶接機のバッテリを充電するための電源として利用するものにおいて、
商用電源または前記交流補助電源から給電されて前記バッテリに充電する充電手段と、前記補助電源の電圧があるとき出力信号を生じる第１の検出回路と、
前記バッテリを充電するための主電源電圧があるとき出力信号を生じる第２の検出回路と、
商用電源電圧があるとき出力信号を生じる第３の検出回路と、
バッテリ溶接モード押ボタンが押されたとき出力信号を生じる第４の検出回路とをそなえ、
前記第１および第２の検出回路の出力信号があるときハイブリッド溶接モードとし、前記第１の検出回路の出力信号があり、前記第２の検出回路の出力信号がないときはエンジン溶接モードとし、第１の検出回路の出力信号がなく第２、第３および第４の検出回路の出力信号があるとき前記充電手段により充電しながら溶接するバッテリ溶接モードとし、前記第1の検出回路および前記第３の検出回路の出力信号がなく前記第４の検出回路の出力信号があるとき充電なしで溶接するバッテリ溶接モードとするバッテリ溶接機制御装置と
をそなえたことを特徴とするバッテリ併用型エンジン駆動溶接機。
請求項１記載のバッテリ併用型エンジン駆動溶接機において、
前記バッテリ溶接機制御装置は、
前記バッテリ溶接モードにおける溶接中断時間が所定時間を経過したとき出力信号を形成する停止タイマをそなえ、
前記停止タイマの出力信号があると前記バッテリ溶接モードを停止するようにしたバッテリ併用型エンジン駆動溶接機。