JPH03286158A - 交流出力機能を有するエンジン駆動溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ業上の利用分野） 本発明は、交流電源つきエンジン駆動溶接装置に関する
。

（従来の技術） 従来、この種の装置としては、溶接電流を供給するエン
ジン駆動発電機において一般交流負荷には商用周波数の
交流電力を供給できるようにした形の交流電源つきエン
ジン駆動溶接装置が知られている。例えば実公昭６２−
１３７３５号公報に示すように負荷電流を検出する電流
検出器で交番電流が検出されない場合には、無負荷状態
にあるものとしてソレノイドで燃料供給装置を制御して
エンジンをアイドリング状態に置くように構成したもの
がある。

更に、加えて特開昭６２−６４４７７号公報に示すよう
に負荷電流に応じてエンジンの回転数を制御することに
よって、アーク発生毎にエンジンを高回転させて適正値
以上の電流を発生させることや、使用する溶接棒径に応
じてエンジンの回転数がその溶接棒に適した回転数とな
るように制御することも行なわれている。

（発明が解決しようとする課題） 従来の技術で述べたものにおいては、溶接機として使用
する場合には大電流出力優先の出力特性を、商用周波数
の交流電源として使用する場合には周波数および出力電
圧の安定化優先の出力特性を選択して切換えることが好
ましく、通常はこの切換えをマニュアル操作で行ってい
たため操作が繁雑になり易い。また複数の溶接出力を有
する場合それぞれの溶接出力のトータルに対応するエン
ジンの回転数を設定する構成であるため、個々の溶接出
力への配分設定調節が繁雑になり易いという問題点を有
していた。

本発明は、従来の技術か有するこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、商用
周波数出力を優先させると共に溶接機として使用する場
合には、複数の溶接出力に対応するエンジンの回転数を
個々に独立して設定することが出来るエンジン駆動溶接
装置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決すべく本発明は、エンジンとこのエンジ
ンによって駆動される発電機と、この発電機によって発
生した交流電力を整流して溶接出力部に溶接電流を供給
する溶接電力供給回路と、前記発電機によって供給され
る交流電源から所定周波数の交流電力を負荷に供給する
交流電力供給回路とを備えたエンジン駆！２Ｉ溶接装置
において、前記エンジンへの燃料噴射量を制御する電子
ガバナを設け、この電子ガバナが前記エンジンの回転数
を溶接機として使用するのに適した回転数に制御するた
めに目標回転数を設定する第１目標回転数設定器と、所
定周波数出力の発電機として使用するのに適した回転数
に制御するために目標回転数を設定する第２目標回転数
設定器を備えると共に交流電力の出力を検出する負荷検
出器を前記交流電力供給回路に備えて交流電力出力が検
知された時のみ前記第２目標回転数設定器に基づいてエ
ンジン回転数を制御するように構成したものである。

また、前記溶接機が溶接電流設定器を備えた複数の溶接
電流制御回路を有すると共に前記溶接電流設定器の調節
操作に連動する夫々の可変抵抗器を直列接続して前記第
１目標回転数設定器を構成するようにすることが好まし
い。

（作用） 商用周波数の交流電源として使用する場合には、出力周
波数を安定に維持するべくエンジンの回転数を所定値に
維持するよう働き、溶接機として使用する場合には、溶
接電流設定器と連動してエンジンの目標回転数設定器が
設定された溶接出力電流値に適した回転目標設定値を出
力してエンジンの回転数を制御するように働く。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るエンジン駆動溶接装置の全体シス
テム構成国である。

エンジン駆動溶接装置１は、エンジン２とエンジン２に
よって駆動される発電機３と発電機３によって発生した
交流電力を整流して溶接出力部４に溶接電流を供給する
溶接電力供給回路５と発電機３によって供給される交流
電源から所定周波数（例えば５０Ｈｚ）の交流電力を負
荷に供給する交流電力供給回路６とから構成し、更にエ
ンジン２の燃料噴射量を制御する電子ガバナ７と電子ガ
バナ７がエンジン２の回転数を溶接機として使用するの
に適した回転数に制御するように目標回転数を設定する
ｉｆ目標回転数設定器８と所定周波数出力の発電機とし
て使用するのに適した回転数に制御するために目標回転
数を設定する第２目標回転数設定器９を設けて構成して
いる。

また、交流電力供給回路６には、交流電力の出力を検知
する負荷検出器である電流検出器１０を備え、このｔ流
検出器１０が電流を検知するとオフ状態になる入切スイ
ッチ１１を第１目標回転数設定器８に配設している。

更に、溶接電力供給回路５を整流ユニット１２と共に構
成する複数の溶接電流制御回路１３に備えられた第３図
に示す溶接電流設定器である可変抵抗器ＶＲ，、ＶＲ，
の調節操作に連動する夫々の可変設定器ＶＲ３，ＶＲ４
を直列接続して第１目標回転数設定器８を構成するよう
にしている。

第１目標回転数設定器８は、抵抗Ｒ□＋Ｒ２を直列接続
して一端に基準電圧＋Ｖを、他端をアースに接続し、抵
抗Ｒ３、可変抵抗器ＶＲ３，ＶＲ４、大切スイッチ１１
を直列接続して抵抗Ｒ３の一端を基準電圧＋Ｖに、大切
スイッチ１１の一端を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続部１５
に接続し、更に、大切スイッチ１１の他端とアース間に
抵抗Ｒ４を接続して構成され、接続部１５から電圧信号
ｅｖが出力される。

また、第２目標回転数設定器９は、大切スイッチ１ヱが
オフ状態になることにより抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の直列接
続のみで構成され、抵抗Ｒｒ　、　Ｒ２によって基準電
圧＋Ｖを分圧した電圧信号ｅ、が接続部１５から出力さ
れる。

第２図は、電子ガバナのブロック構成図である。

電子ガバナ７は、第１又は第２目標回転数設定器８，９
で設定した目標回転数に対応する電圧信号ｅｗ又はｅ３
を重畳回路２ｏを介して比例・積分・微分演算回路（以
下ＰＩＤ回路と記す）２１の一方の入力端子２１ａへ印
加するとともに、エンジン２の実回転数に対応する電圧
信号ｅ。を他方の入力端子２１ｂへ印加して、両電圧信
号ｅｗまたはｅ８とｅ７の差電圧に比例・積分・微分演
算を施した出力電圧ｅ０を発生させ、ＰＷＭ　（パルス
幅変調）変換回路２２を介して燃料噴射装置２３のソレ
ノイド式アクチュエータ２３ａを駆動して、燃料噴射量
を増減させ、エンジン２の回転数を制御する構成として
いる。

回転数検出器２４はエンジン２の回転数に比例する周期
のパルス信号ｐ。を出力し、このパルス信号Ｐｎは周波
数・電圧変換回路（Ｆ／Ｖ変換回路）２５でパルス信号
ｐｎの周期に対応するアナログ電圧ｅ。に変換される。

ソレノイド式アクチュエータ２３ａの位置は、アクチュ
エータ位置検出器２６で検出され、その位置検出出力は
検波・整流回路２７で直流信号ｅ、に変換される。直流
信号ｅ１は増幅回路２８で増幅され、その出力は重畳回
路２ｏへ入力される。

第４図はソレノイド式アクチュエータおよびアクチュエ
ータ位置検出器の一構成例を示す構造図である。

第４図はジーゼルエンジン用の燃料噴射装置７のコント
ロールラック２３ｂを駆動する例を示したもので、燃料
噴射装置２３の側方の固着されたソレノイド式アクチュ
エータ２３ａの一端をコントロールラック２３ｂと連結
し、さらにソレノイド式アクチュエータ２３ａの側方に
差動トランスを用いた位置検出器２６を設けている。

ソレノイド式アクチュエータ２３ａは、ソレノイドコイ
ル２３ｃへの通電量に応して電磁力でアクチュエータ２
３ｄを軸方向へ移動させるものである。位置検出器２６
は１次コイル２６ｂおよび２次コイル２６ｃ、２６ｄの
中に、可動コア２６ｅを挿入した直線変位検出器である
。この検出器２６は、１次コイル２６ｂを低周波交流で
励磁することにより、アクチュエータ２３ｄに連結され
た可動コア２６ｅの位置によって、逆極性接続した２次
コイル２６ｃ、２６ｄに発生する電圧及び極性が変化す
ることを利用してアクチュエータの位置を検出するもの
である。

第２図に戻って説明を続ける。

検波・整流回路２７は位置検出器２６の出力に基づいて
アクチュエータ位置検出器２６が燃料噴射装置側に位置
すると、位置検出出力電圧ｅ、が高くなるよう構成され
ている。検波・整流回路２７の出力ｅ、は、増幅回路２
Ｂで直流増幅され、その出力は重畳回路２０へ人力され
る。

重畳回路２０では、第５図に示すように増幅回路２８で
直流増幅された出力は、コンデンサ２０ａと抵抗２０ｃ
からなる微分回路を通してアクチュエータ位置変化に対
応する電圧が微分されて演算増幅器２０ｄの反転入力端
子２０ｂへ入力される。演算増幅器２０ｄの非反転入力
端子２０ｅには第１又は第２目標回転数設定器８，９の
出力電圧ｅｗ又はｅ、が印加されている。反転入力端子
２０ｂに微分入力電圧が印加されない状態では、重畳回
路２０の出力電圧はｅ、の電圧と同じで、アクチュエー
タ位置が燃料増側へ移動した場合は微分回路２０ａ、２
０ｃからの入力により、重畳回路２０の出力電圧は前記
電圧ｅ、より低い電圧となり、燃料減側へ移動した時は
前記電圧ｅ３よ−り高い電圧となるよう構成している。

第６図は、ＰＩＤ回路２１を示す回路図である。ＰＩＤ
回路２１は、演算増幅器２１ｃと、この演算増幅器２１
ｃの出力端子２１ｄと反転入力端子２１ｅとの間に設け
た積分回路３０と、反転入力端子２１ｅに一端が接続さ
れた入力抵抗３１と、この人力抵抗３１と並列に接続さ
れた微分回路３２を備えている。積分回路３０は、コン
デンサ３０　ａと、このコンデンサ３０ａに並列接続さ
れたコンデンサ３０ｂと抵抗３０ｃの直列回路からなる
３素子で構成している。微分回路３２はコンデンサ３２
ａと抵抗３２ｂから構成している。

なお、２１ｆは非反転入力端子である。

以上のように構成されたエンジン駆動溶接装置の動作に
ついて以下に説明する。

エンジン駆動溶接装置１を溶接機として使用する場合に
は、まず溶接電流制御回路１３に備えられた溶接電流設
定器である可変抵抗器ＶＲＩ　、ＶＨ２を第３図に示す
ようにつまみ４０を夫々回して所望な電流値の目盛に合
せる。第３図においては可変抵抗器ＶＲ，を８ＯＡ（第
１の溶接機出力８０Ａ）に、可変抵抗器ＶＲ２を１４Ｏ
Ａ　（第２の溶接機出力１４０Ａ　）に夫々合せ、合計
２２０Ａに設定した場合を示している。このように溶接
電流値を設定すると、溶接電流制御回路１３において発
電機３から出力される交流電力をサイリスタ（不図示）
を点弧する位相角を調整する位相制御によって溶接出力
部４に供給される溶接電流を夫々最大８０Ａ、最大１４
０Ａとなるように制御する。

また、この可変抵抗ＶＲ，，ＶＲ２の調節操作に連動し
て第１目標回転数設定器８に設けた可変抵抗器ＶＲ３，
ＶＲ４が調節され、エンジン２の回転数を第３図に示す
ように８０Ａ＋　１４０Ａ＝　２２ＯＡの溶接電流を出
力する溶接機に適した回転数に制御するためにそれに対
応した電圧信号ｅｗを第１目標回転数設定器８を構成す
る可変抵抗器ＶＲ３、ＶＨ２と、抵抗Ｒ，，Ｒ，，Ｒ，
，Ｒ４とで形成して接続部１５から出力し、重畳回路２
０を構成する演算増幅器２０ｄの非反転入力端子２１ｅ
に入力する。

更ニ、ＰＩＤ回路２１において重畳回路２０の出力信号
とエンジン２の実回転数に対応する電圧信号ｅ。の差電
圧に基づいて比例・積分・微分増幅を行なって出力電圧
ｅ０を発生し、ＰＷＭ変換回路２２、燃料噴射装置２３
のアクチュエータ２３ａを介してエンジン２への燃料噴
射量を調整して溶接電流（合計２２０Ａ　）に適したエ
ンジン２の回転数に制御する。

そして、溶接電流設定器で一方のあるいは双方の出力設
定値を高くしたり、低くしたりする変更を行っても、Ｈ
ｒの目標回転数設定器８では両者の合計出力値に自動的
に設定変更が行われる。例えば、ＶＪ　＝　１００Ａ、
　ＶＨ２＝　１００Ａ　ニ操作すれば第１の目標回転数
設定器８では１００Ａ　＋　　１００Ａ　＝２０ＯＡの
出力値に対応する目標回転数に設定される。

また、本実施例では、燃料噴射量を可変するソレノイド
式アクチュエータ２３ａの移動量に対しても微分回路を
介してフィードバックループを設け、ＰＩＤ回路２１を
構成する演算増幅器２１ｃの非反転入力端子２１ｆに印
加する電圧値を重畳回路２０により補正しているので、
ソレノイド式アクチュエータ２３ａが移動中に、これと
逆方向へ動かそうとするような補正信号を目標回転数信
号に重畳させるため、移動量が目標に対して大幅にずれ
ることのない応答性の良好な制御を行うことができる。

一方、エンジン駆動溶接装置１を所定周波数出力の発電
機として使用する場合には１．交流出力端子６ａに負荷
を接続し、この負荷に交流電力を供給すれば通常の商用
周波数出力の発電機として使用することができる。即ち
、電流検出器１０が交流電流を検知して、第１目標回転
数設定器８に設けた入切スイッチ１１を強制的にオフ状
態に切換える。この結果優先的に基準電圧＋Ｖを抵抗Ｒ
１と抵抗Ｒ２のみで分圧して構成する第２目標回転数設
定器９が所定周波数出力の発電機として使用するのに遺
した回転数に制御するためにそれに対応した電圧信号ｅ
、を接続部１５から出力し、重畳回路２０を構成する演
算増幅器２０ｄの非反転入力端子２１ｅに人力する。以
下発電機３が所定周波数の交流電源となるようにエンジ
ン２の回転数を制御するのは溶接機としてエンジン駆動
溶接装置１を使用する場合と同様である。

また、このような交流発電機として使用している状態で
溶接出力を取り出そうとしても、交流発電機出力が優先
されるため運転中の交流負荷への出力特性が悪影響を受
けることがない。

なお、本実施例では溶接出力を２系統で示したが、溶接
出力を何系統設けてもよく、それらの系統の合計溶接電
流を設定値としてエンジン２の回転数が制御されること
になる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、溶接電流値を溶接
ｉｔ流流走設定器調節設定すると、これに連動してエン
ジンの目標回転数設定値が自動的に適切な値に切換おる
ので溶接機として単独で使用する場合の小電流使用時に
おける燃費向上及び運転音の低減が図れ、かつ大電流使
用時の出力も向上する。

また、複数の溶接出力系統を備えていて、夫々の溶接電
流値を異ならせて使用する場合でも、１系統のみ使用す
る場合と同様の操作を各系統毎に行えばよいので操作性
が良い。

また、所定周波数出力で使用する場合には、交流出力端
子に負荷を接続して、これに電力供給する状態とするこ
とによって自動的に優先して所定周波数出力の特性に切
換えることができるため、切換操作もきわめて簡略化さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエンジン駆動溶接装置の全体シス
テム構成図、第２図は電子ガバナのブロック構成図、第
３図は溶接電流設定器の平面図、第４図はソレノイド式
アクチュエータおよびアクチュエータ位置検出器の一構
成例を示す構造図、第５図は重畳回路を示す回路図、第
６図はＰＩＤ回路を示す回路図である。 １・・・エンジン駆動溶接装置、２・・・エンジン、３
・・・発電機、４・・・溶接出力部、５・・・溶接電力
供給回路、６・・・交流電力供給回路、７・・・電子ガ
バナ、８・・・第１目標回転数設定器、９・・・第２目
標回転数設定器、１０・・・電流検出器、１３・・・溶
接電流制御回路、ｖ１□、ＶＲ２・・・溶接電流設定器
、ＶＲ３，ＶＲ４・・・可変抵抗器。 溶接電流設定器 ＶＲ。 ０ ＶＲ２ ０ 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンとこのエンジンによって駆動される発電
   機と、この発電機によって発生した交流電力を整流して
   溶接出力部に溶接電流を供給する溶接電力供給回路と、
   前記発電機によって供給される交流電源から所定周波数
   の交流電力を負荷に供給する交流電力供給回路とを備え
   たエンジン駆動溶接装置において、前記エンジンへの燃
   料噴射量を制御する電子ガバナを設け、この電子ガバナ
   が前記エンジンの回転数を溶接機として使用するのに適
   した回転数に制御するために目標回転数を設定する第１
   目標回転数設定器と、所定周波数出力の発電機として使
   用するのに適した回転数に制御するために目標回転数を
   設定する第２目標回転数設定器を備えると共に交流電力
   の出力を検出する負荷検出器を前記交流電力供給回路に
   備えて交流電力出力が検知された時のみ前記第２目標回
   転数設定器に基づいてエンジン回転数を制御することを
   特徴とするエンジン駆動溶接装置。
2. （２）前記溶接電力供給回路が溶接電流設定器を備えた
   複数の溶接電流制御回路を有すると共に前記溶接電流設
   定器の調節操作に連動する夫々の可変抵抗器を直列接続
   して前記第１目標回転数設定器を構成するようにした請
   求項１記載のエンジン駆動溶接装置。