JPH0353795Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、異種用途の電力を具備するエンジン
駆動型溶接機に係り、特に溶接出力と略同等の交
流出力を具備したエンジンの過剰負荷を保護する
電気回路を備えたエンジン駆動型溶接機に関す
る。

「従来の技術」 従来のエンジン駆動型溶接機は溶接作業とは別
に夜間の照明用電源あるいはグラインダー，孔あ
け加工などの電動工具用電源として、少容量の交
流補助電源を具備している。

しかし、近年、野外作業において、溶接作業と
同時に電動作業の使用頻度が多くなり需要者側よ
り、大容量の交流発電機を具備したエンジン駆動
型溶接機の要求が多くなつてきた。

溶接機は常時定格出力で使用されることは少な
く、溶接物により溶接電流は異なり、また、溶接
の段取り作業のため溶接作業を休止する時間が長
く、その間作業効率の向上を図るべく、グライン
ダ作業の他に、水中ポンプ等の大容量の電動負荷
も使用し、又小電流の溶接作業時には、交流電源
をフルに使用出来る様、溶接電源とほぼ同等の交
流電源を一つのエンジンによつて駆動し需要者の
要求品質を満足していた。

この場合、機械の小型，軽量化を図るべく、エ
ンジン馬力は溶接電源の定格出力に合せて選定
し、溶接出力の使用条件に応じて、作業者が交流
電源の負荷容量を調整し、常にエンジン馬力を超
えないよう、手動で調整し、エンジンの過負荷運
転を防止していた。

しかし、上述したエンジン駆動型溶接機によれ
ば大容量の交流電源を使用することは解決された
が、エンジンの過負荷運転に対しては何ら保護装
置を設けておらず、作業者の調整に任せているた
め、次の欠点があつた。

(1) 作業者が絶えずエンジンが過負荷にならない
よう調整しているが、過負荷を防止する保護装
置がないため、過負荷で運転される場合が多
く、エンジン寿命の短縮および故障をまねく虞
れがあつた。

(2) 交流電源の過負荷使用によりエンジンにハン
テング現象が生じて溶接に欠陥をまねく虞れが
あつた。

「考案が解決しようとする課題」 そこで本考案は、上記問題点に鑑み、溶接電源
と交流電源の総負荷量がエンジン定格容量を超え
たときは、溶接電源を優先させて、上記交流電源
を自動的に遮断してエンジンの過負荷運転を防ぐ
ことができるエンジン過負荷保護回路を備えたエ
ンジン駆動型溶接機を提供することを目的とす
る。

「考案が解決しようとする手段」 本考案は、上記目的を達成するために、溶接電
源と交流電源とを有し、該溶接電源を優先して使
用する異種用途の電力を具備するエンジン駆動型
溶接機において、該溶接電源と交流電源との各出
力ラインに検出用変流器１０，１４〜１６を介在
させ、検出用変流器１０のコイル内に溶接用電源
の出力ライン９を貫通させるとともに前記検出用
変流器１４〜１６にコイル内に交流電源用各ライ
ン１１〜１３を貫通させて、前記各検出用変流器
１０，１４〜１６にレベル調整器１７，１８〜２
０を介して加算器を接続して、この加算器には過
負荷保護レベルが設定された比較器を接続し、前
記加算器の総出力が前記レベル値を超えたとき、
前記交流電源の各出力ラインを遮断する遮断駆動
回路を接続したことを特徴とするエンジン過負荷
保護回路を備えたエンジン駆動型溶接機を特徴と
するものである。

「作用」 本考案は、上記手段において、各検出器がそれ
ぞれの出力ラインの負荷量を検出し、該負荷量の
検出レベルをレベル調整器が後段の比較器に供与
可能に更に低いレベル値に調整した後、加算器が
加算をし、次いで比較器が内部に設定された過負
荷保護レベルと上記加算値とを比較し、加算値が
過負荷保護レベルを超えた時、溶接電源を優先さ
せるべき上記交流電源の出力ラインを遮断駆動回
路が遮断されるエンジンの過負荷保護回路を備え
たエンジン駆動型溶接機である。

「実施例」 以下に、本考案に係る異種用途の電力を出力す
る発電機、即ち溶接電源と交流電源の二つの発電
機を一つのエンジンによつて駆動する機械であ
り、前記溶接電源用発電機を優先して使用した場
合のエンジン過負荷保護装置の一実施例を図面に
基づき説明する。第１図において、１は溶接電源
用電機子巻線、２は交流電源用電機子巻線、Fg
は界磁巻線、Exは励磁電源である。つまり、１
台の発電機Ｇ内に、上記溶接電源用電機子巻線と
交流電源用電機子巻線２とが組込まれていて、１
台のエンジンEnで駆動するようになつている。
エンジンEn、は上記溶接電源用電機子巻線１の
定格出力に見合う馬力のものを使用する。一方、
交流電源用電機子巻線２は、上記溶接電源用電機
子巻線１を使用することなく、エンジンEnによ
つて駆動させた時に単独で定格出力が取出し得る
容量に設定しておく。従つて、エンジンEnの馬
力は、上記溶接電源用電機子巻線１の定格出力を
基準にして設定してある。

上記溶接電源用電機子巻線１は三相交流を出力
するものであつて、整流器３を介して出力端子
４，５に接続するようになつている。出力端子
４，５は、溶接棒及び溶接母材が接続されて、該
溶接棒と溶接母材との間に溶接電力を供給するよ
うになつている。上記交流電源用電機子巻線２
は、出力端子６〜８に接続し、該出力端子６〜８
から工具や照明器具などの交流負荷に三相交流の
電力を供給できるようになつている。出力端子６
〜８は、三相のうちの何れかの二相に工具や照明
器具などの交流負荷を接続して、該交流負荷に単
相の交流電力を供給することもできる。

上記溶接電源用電機子巻線１の何れかの相と整
流器３との間を接続する交流側の出力ライン９′，
９に、検出用変流器１０及び変圧器１０′を介在
させる。つまり、検出用変流器１０としてのコイ
ル内に上記出力ライン９を貫通させるものであ
る。ここで変圧器１０′は溶接電源用電機子巻線
１の出力電圧を検出するものである。又、上記交
流電源用電機子巻線２の各相と出力端子６〜８を
接続する出力ライン１１〜１３との間にも、検出
用変流器１４〜１６を介在させる。この場合も、
検出用変流器１４〜１６としてのコイル内に上記
の対応する出力ライン１１〜１３を貫通させて介
在させるものである。上記検出用変流器１０と変
圧器１０′とは積算回路３５を介してレベル調整
器１７及び演算制御回路２１に接続する。一方、
上記各検出用変流器１４〜１６は、それぞれにレ
ベル調整器１８〜２０を介して演算制御回路２１
に接続する。演算制御回路２１は、各レベル調整
器１７〜２０からの出力値を加算する加算器と、
内部に過負荷保護レベルが設定されてある比較器
と、ある時間だけ遅延させて動作をさせるための
遅延回路を有している。該演算制御回路２１には
遮断駆動回路２２を接続する。遮断駆動回路２２
は遮断器２３を動作させるようになつている。遮
断器２３は上記出力ライン１１〜１３中に設けて
ある。上記溶接電源用電機子巻線１からの出力で
溶接作業を優先的に行い、交流電源用電機子巻線
２から工具や照明器具などの交流負荷に電力を供
与して使用することは補助的な利用方法にしてあ
る。従つて、上記出力ライン９′，９は、主出力
ラインと、又上記出力ライン１１〜１３は副出力
ラインとする使用形式にしてある。

そして、エンジンを駆動させて、溶接電源用電
機子巻線１から整流器３及び出力端子４，５を介
して溶接負荷に溶接電力を供給すれば、検出用変
流器１０に検出電流が誘起され、検出用変圧器１
０′の二次側に検出電圧が誘起され、一方交流電
源用電機子巻線２から出力端子６〜８を介して交
流負荷に交流電力を供与すれば、検出用変流器１
４〜１６に検出電流が誘起される。溶接出力の検
出は検出用変流器１０の検出電流と変圧器１０′
の検出電圧の積により積算回路３５の出力として
検出可能となる。

第２図に示す如く、各出力ライン１１〜１３に
流れる電流に直線的な比例関係で検出電流が誘起
されるようになつている。ところが溶接電源用電
機子巻線１からの出力値を例えば好適なアーク電
圧と電流の関係式、Ｅ＝20＋0.041から6Kw（定格
出力電流200A，定格出力電圧28V）とすれば、
検出用変流器１０に流れる一次電流は163Aとな
り、検出用変流器１０′の一次電圧は24Vとなり
それぞれの二次側に出力される値の積は、溶接出
力に比例する。

次に交流電源用電機子巻線２からの出力値は、
例えば5.5Kw（定格出力電流Ｉ＝20A，定格出力
電圧Ｅ＝200V，３相，力率0.8）とすれば各検出
用変流器１４，１５，１６に流れる一次電流は
20Aであり、出力Ｐ＝√3EIcosψで表示される。
ここでＥは一定であることから、出力は電流に比
例する。従つて、交流電源の出力は制御用として
取出すのに電流値のみでよい。

又、交流電源用電機子巻線２からの出力が50Hz
若しくは60Hzの商用周波数であるのに対して、溶
接電源用電機子巻線１の出力は商用周波数と異な
る場合もある。したがつて、そのまま検出用変流
器１０，又は検出用変圧器１０′の積算回路３５
を通過した検出電流及び各検出用変流器１４〜１
６の検出電流に基づいて後段の演算制御回路２１
を動作させることは容易なことではない。そこ
で、積算回路３５を通過した検出電流及び各検出
用変流器１４〜１６の検出電圧値をそれぞれレベ
ル調整器１７〜２０で一定レベル以下にレベル調
整する。このレベル調整は、単独の使用時におけ
る溶接作業した時の溶接電流の最大値を検出用変
流器１０で検出すると同時に溶接電圧の定格値を
検出用変流器１０′で検出し、それぞれの積を積
算回路３５で演算して出力し、レベル調整器１７
によつてレベルを調整した後の検出信号の値が、
単独使用時における交流電源用巻線２から交流負
荷に最大許容電力を供与した際に、検出用変流器
１４〜１６でその最大負荷電流を検出し、レベル
調整器１８〜２０によつてレベルを調整した後の
検出信号の値の約３倍になるように各レベル調整
器１７〜２０の調整比率を設定しておく。つま
り、レベル調整器１７〜２０は、積算回路３５か
らの出力検出電流と各検出用変流器１４〜１６の
検出電流を演算制御回路２１に入力可能なレベル
に変換するものである。演算制御回路２１では、
各レベル調整器１７〜２０から出力される検出信
号の値を加算して、この加算値と内部に設定され
た過負荷レベルと比較し、上記加算値が過負荷レ
ベルより超えているとき、遮断駆動回路２２より
遮断器２３を動作させて、交流電源用電機子巻線
２から出力端子６〜８を介して交流負荷に供与さ
れる交流電力を遮断し、エンジンEnの過負荷を
防止する。エンジンEnは溶接電源用電機子巻線
１から整流器３及び出力端子４，５を介して溶接
負荷に供与される溶接電力の最大値に対応させて
容量を決定しているので、交流負荷への交流電力
の供与を遮断するのみで過負荷状態から免れるこ
とができる。

上記レベル調整器１８〜２０は、各々同一比率
でレベル変換をするようになつている。上記レベ
ル調整器１８〜２０とレベル調整器１７とは、レ
ベル変換の比率が相違するが、しかし、各レベル
調整器１７〜２０から出力される検出信号の加算
値で過負荷保護レベルと比較して、これによりエ
ンジンが過負荷になるといつたことから保護でき
る。

溶接電源用電機子巻線１と交流電源用電機子巻
線２の両者からそれぞれの負荷に電力を供与し、
これにより積算回路３５からの出力検出電流及び
各検出用変流器１４〜１６からレベル調整器１７
〜２０を介して出力される検出信号の加算値が過
負荷保護レベルを超えると、エンジンが過負荷状
態となるので、遮断駆動回路２２により遮断器２
３を作動させてエンジンを過負荷から保護する。

第３図は具体的な第１実施例を示すものであ
る。即ち、上記レベル調整器１７〜２０として可
変抵抗器VR₁〜VR₄を用いたものである。この場
合、レベル調整器１７はもとより、各レベル調整
器１８〜２０もそれぞれ個々にレベル変換の比率
を設定すべく調整できる。又、演算制御回路２１
における加算器として整流器２４〜２７を縦続接
続させたものである。整流器２４〜２７の縦続接
続回路は、分圧抵抗R₁，R₂を介して比較器２８
の一方の入力端に接続する。比較器２８の他方の
入力端には過負荷保護レベルを設定する可変抵抗
器VR₅を有している。遮断駆動回路２２は、トラ
ンジスタＱとリレーRYと押ボタンスイツチPB
とから成つている。又トランジスタＱには上述し
た遅延回路としてのタイマーリレーTRを介在さ
せ、該タイマーレリレーTRのタイマー接点trを
上記リレーRYに接続する。タイマー接点trには、
自己保持用としてのリレーRYのメーク接点ry₁を
並列に接続する。従つて、上記遮断器２３として
は、リレーRYのブレーク接点ry₂〜ry₄を用いて
いる。又上記出力ライン１１〜１３は、交流電源
のみの過負荷に応動するブレーカ２９〜３１を介
入させてある。

そして、第３図の回路動作は、第１図の回路構
成と同様であり、積算回路３５の出力電流又は各
出力ライン１１〜１３の負荷電流を検出用変流器
１４〜１６が検出して、各可変抵抗器VR₁〜VR₄
でレベル変換した後、各整流器２４〜２７で整流
すると共に加算をし、該加算値を比較器２８で過
負荷保護レベルと比較し、比較した結果、上記加
算値が過負荷保護レベルより大きい値の時、トラ
ンジスタＱを動作させ、この動作後遅延時間が経
過してからタイマーリレーTRが動作をしてタイ
マー接点trを閉じ、これによりリレーRYを付勢
動作させ、メーク接点ry₁を閉じてタイマー接点
trを自己保持させると共に、ブレーク接点ry₂〜
ry₄を開離させ、これにより交流電源用電機子巻
線２から交流負荷に供給される交流電力を遮断す
る。元に復帰させる場合は、押ボタンスイツチ
PBを押せば、リレーRYが消勢して、交流電源
用電機子巻線２から交流負荷に電力が供給可能に
なる。上記タイマーリレーTRは、溶接開始時の
短絡電流，又は交流負荷投入時の起動電流によつ
て遮断器２３が作動しないように遅延時間を設定
するためのものである。

第４図は、上記演算制御回路２１にマイクロコ
ンピユータCPUを用いたものである。マイクロ
コンピユータCPUを使用した関係上、上記検出
用変流器１０，１４〜１６及び検出用変圧器１
０′とマイクロコンピユータCPUとの間にバツフ
アー回路３２およびインターフエイス３３を介在
させてある。インターフエイス３３は、上記レベ
ル調整器１７〜２０と兼用させている。

「考案の効果」 以上の如く、本考案に係る異種用途の電力を具
備するエンジン駆動型溶接機のエンジン過負荷保
護回路を備えたエンジン駆動型溶接機によればエ
ンジンが過負荷状態になつた時、溶接電源を優先
させて、交流電源を遮断するので、溶接作業中電
力低下による溶接状態の悪化を懸念することな
く、作業者においては負荷量を気にすることなく
作業ができ、又負荷状態を確実に計測して過負荷
の時自動的に遮断するので、エンジンを過負荷で
運転するといつたことなく、エンジンの故障発生
を未然に防ぐことができる。しかも、エンジンは
常に定格状態で運転される為に、エンジンの回転
変動は少なく、高品質のアークが得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本考案に係る異種用途の電力を具備す
るエンジン駆動型溶接機のエンジン過負荷保護回
路を備えたエンジン駆動型溶接機の一実施例を示
し、第１図はエンジン過負荷保護装置のブロツク
図、第２図は出力ラインの負荷電流に対する検出
用変流器における検出電流の関係図、第３図はエ
ンジン過負荷保護回路の第１の具体的構成図、第
４図はエンジン過負荷保護回路の第２の具体的要
部構成図である。 １……溶接電源用電機子巻線、２……交流電源
用電機子巻線、３……整流器、４〜８……出力端
子、９……出力ライン（主出力ライン）、１１〜
１３……出力ライン（副出力ライン）、１０，１
４〜１６……検出用変流器、１０′……変圧器、
１７〜２０……レベル調整器、２１……演算制御
回路、２２……遮断駆動回路、２３……遮断器、
３５……積算回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 溶接電源と交流電源とを有し、該溶接電源を優
   先して使用する異種用途の電力を具備するエンジ
   ン駆動型溶接機において、該溶接電源と交流電源
   との各出力ラインに検出用変流器１０，１４〜１
   ６を介在させ、検出用変流器１０のコイル内に溶
   接用電源の出力ライン９を貫通させるとともに前
   記検出用変流器１４〜１６にコイル内に交流電源
   用各ライン１１〜１３を貫通させて、前記各検出
   用変流器１０，１４〜１６にレベル調整器１７，
   １８〜２０を介して加算器を接続し、この加算器
   には過負荷保護レベルが設定された比較器を接続
   し、前記加算器の総出力が前記レベル値を超えた
   とき、前記交流電源の各出力ラインを遮断する遮
   断駆動回路を接続したことを特徴とするエンジン
   過負荷保護回路を備えたエンジン駆動型溶接機。