JPH0519181Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は溶接機のアーク安定化装置に関する。

「従来の技術」 一般に、アーク溶接機は、交流発電機の三相出
力を三相全波整流器にて全波整流した後、溶接電
力として溶接棒と溶接母材とに供給するようにし
たものが知られるところである。該アーク溶接機
は、アーク溶接時において、アーク長が変化する
と溶接電圧が変化し、特にアーク長が長くなつて
アークに必要とする電圧が交流発電機の出力電圧
より高くなると不用意なアーク切れを招くことが
あり、このようなアーク切れを防止すべく、該交
流発電機の出力回路にリアクタを挿入している。

「考案が解決しようとする課題」 しかしながら、上記アーク溶接機では、交流発
電機の出力回路に形状の大きなリアクタが挿入さ
れることになつて、溶接機全体の寸法が大きなも
のになり、又重量も増えて高価なものになつてい
た。これを解消すべく、出力端子間の無負荷電圧
を更に高い値に設定すると、非溶接時において不
用意に出力端子間に接触して感電するなどといつ
た事故の発生を招く虞れがあつた。このため、無
負荷電圧を85V以下にするように規定しているの
が現状である。

そこで、本考案は上記事情に鑑み、アーク溶接
時において、アーク長が変動してアークに必要と
する電圧が溶接機の出力電圧より高い値になつた
としてもアーク切れが生ぜず、しかも非溶接時の
無負荷電圧が感電等の事故を招かない規定値以下
に抑えることができる溶接機のアーク安定化装置
を提供することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 本考案は、上記目的を達成すべく、溶接用発電
機に、主溶接電力を出力する第１の溶接巻線と、
該第１の溶接巻線に比較して高い値の無負荷電圧
を出力する第２の溶接巻線とを有し、第１の溶接
巻線に溶接出力を制御する溶接出力制御装置を介
して出力端子を接続し、第２の溶接巻線には、ス
イツチング回路を介して上記出力端子を、第１の
溶接巻線の溶接出力に対して出力電圧が加算され
る向きに接続し、上記スイツチング回路には検出
信号制御装置を介して第１の溶接巻線及び第２の
溶接巻線の出力電流を検出する検出器を接続させ
てなる溶接機のアーク安定化装置を特徴とするも
のである。

「作用」 本考案は、上記手段において、第２の溶接巻線
からの無負荷電圧が第１の溶接巻線のものに比較
して高い値にしてあるために、溶接時においてア
ーク長が長くなつてアークに必要とする電圧が第
１の溶接巻線からの出力電圧より高い値になつて
も第２の溶接巻線の出力が供与されて不用意なア
ーク切れを防ぎ、一方非溶接時には、検出器が第
１の溶接巻線及び第２の溶接巻線の何れからも出
力電流を検出しないので、スイツチング回路によ
り第２の溶接巻線から出力端子に高い値の無負荷
電圧が加わらないようにしたものである。

「実施例」 以下に、本考案に係る溶接機のアーク安定化装
置の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図は回転界磁型ブラシレス溶接用発電機の
構成を示し、図中、１は回転子、２は固定子であ
る。回転子１には界磁巻線３，３を有し、かつ界
磁巻線３，３間の磁極の中央に凹陥部４，４を形
成させてあつて、該凹陥部４，４の存在によつて
上記界磁巻線３，３による通常の出力に対し第３
高調波の出力が後述する第１の溶接巻線６から取
り出せるようになつている。一方固定子２には適
数個のスロツト５，５……を有し、該スロツト
５，５……に第１の溶接巻線６と第２の溶接巻線
７とを巻装する。第１の溶接巻線６は第２図に示
す如くそれぞれ各相Ｕ，Ｖ，Ｗ毎に６スロツトの
ピツチで巻装して星形結線させてあり、無負荷電
圧が85V程度で、大きな電流値を出力し、その外
部出力特性に垂下特性を呈するものである。

第２の溶接巻線７は、第１の溶接巻線６に流れ
る出力電流で生ずる電機子反作用の最も影響の受
けない巻線ピツチである１スロツト間隔で、かつ
無負荷電圧の高い外部特性を得るように固定子に
巻装する。

尚、第１の溶接巻線６及び第２の溶接巻線７は
同一スロツト５，５……をそのまま共用して組込
む他、それぞれ専用のスロツトを固定子２に設け
て各専用のスロツトに単独で組込むことも可能で
ある。

次に溶接機のアーク安定化装置の回路構成を第
３図に基づき説明する。第３図において上記界磁
巻線３は励磁巻線Exから整流器１２を介して電
流が供与されるようになつている。励磁巻線Ex
は回転子１に同軸上に設けた励磁機のものを利用
する他に、バツテリー等の直流電源を利用するこ
とができる。直流電源を用いた時には、整流器１
２は不用である。上記第１の溶接巻線６は、溶接
出力制御装置１３を介して出力端子１４，１５に
接続する。溶接出力制御装置１３は、位相制御装
置１６とサイリスタ回路１７とから成つている。
位相制御装置１６は、サイリスタ回路１７の各サ
イリスタの点弧角を制御するもので、溶接出力を
可変する設定器をも具有している。サイリスタ回
路１７は位相制御装置１６によつて所望する溶接
出力を得ると共に、第１の溶接巻線６の三相出力
を全波整流するものである。上記第２の溶接巻線
７には、整流器１８及びスイツチング回路として
のサイリスタSCRを介して出力端子１４，１５
を接続する。この時、第２の溶接巻線７からの出
力は、整流器１８及びサイリスタSCRを介して
上記サイリスタ回路１７の出力に相加わるように
接続する。上記第１の溶接巻線６とサイリスタ回
路１７との間の三相のうち何れか一相の出力線、
及び上記第２の溶接巻線７と整流器１８との間の
何れかの出力線の両者に、検出器としての検出用
変流器CTを介在させる。検出用変流器CTは検出
信号制御装置１９を介して上記サイリスタSCR
のゲートに接続する。検出信号制御装置１９には
直流電源２０から動作電力が供与されるようにな
つている。上記第１の溶接巻線６から出力端子１
４，１５に供与される無負荷電圧の最大値は、第
４図に示す特性曲線２１の如く、85V程度に設定
してある。一方、第２の溶接巻線７から出力端子
１４，１５に供与される無負荷電圧は第４図に示
す特性曲線２２の如く300V程度に設定してある。

次に、動作説明をすれば、まずエンジンにより
回転子１を回転させ、励磁巻線Exから整流器１
２を介して界磁巻線３に電流を供与して交流発電
機の出力を確立させる。この時、第１の溶接巻線
６の無負荷電圧は、85V程度に、又第２の溶接巻
線７の無負荷電圧は300V程度になるように設定
させてある。無負荷運転している状態では、検出
用変流器CTが第１の溶接巻線６及び第２の溶接
巻線７からの負荷電流を検出しないので、検出信
号制御装置１９によつてサイリスタSCRがオン
することはなく、このため出力端子１４，１５に
は、第１の溶接巻線６からの無負荷電圧のみが供
与され、第２の溶接巻線７の無負荷電圧が供与さ
れない。

ここで、出力端子１４，１５に溶接棒と溶接母
材とを接続し、溶接を開始すべく溶接棒と溶接母
材とを短絡させれば、第１の溶接巻線６から溶接
棒と溶接母材とに短絡電流が流れ、斯る短絡電流
を検出用変流器CTが検出し、これにより検出信
号制御装置１９がサイリスタSCRをオンさせて、
上記出力端子１４，１５間、つまり溶接棒と溶接
母材との間に、第２の溶接巻線７の無負荷電圧が
供与される。溶接棒と溶接母材との間に、第１の
溶接巻線６の無負荷電圧より高い値の第２の溶接
巻線７の無負荷電圧が加わると、溶接棒と溶接母
材との間のアークの発生が極めて容易に行われ
る。一旦アークが発生すると、第４図に示すアー
ク特性曲線２３の如く、出力端子１４，１５間の
総合出力がアーク電圧にまで降下し、主に第１の
溶接巻線６から溶接棒と溶接母材とに溶接出力が
供与される。溶接電流の調整は、位相制御装置１
６によりサイリスタ回路１７内の各サイリスタの
点弧角を変えれば、溶接条件に応じて自由に可変
できる。一方、溶接棒と溶接母材との間の間隔の
変化、つまりアーク長の変化に伴いアークを維持
するのに必要とする溶接電流の関係は、第４図及
び第５図に示す特性曲線２４の如くなつている。
アーク特性曲線２４は、第１の溶接巻線６のみに
よるアーク特性曲線を示している。そして、不用
意にアーク長が長くなつて、アークを維持するの
に必要とするアーク電圧が、第１の溶接巻線６か
ら供与される出力電圧以上に高い値となると、第
１の溶接巻線６からの溶接電流の供給が断たれ、
従来ではアーク切れが生ずるが、第１の溶接巻線
６の無負荷電圧より第２の溶接巻線７の無負荷電
圧が高い値に設定してあるので、第２の溶接巻線
７から溶接棒と溶接母材とに負荷電流が供与され
続ける。検出用変流器CTは、第２の溶接巻線７
からの負荷電流つまり溶接電流を検出して、検出
信号制御装置１９によるサイリスタSCRのオン
継続する。このため、溶接棒と溶接母材との間に
は第２の溶接巻線７からの溶接電流の供与により
アークを切れを防ぎ、アークの発生を維持する。
その後溶接棒を溶接母材に近づけて、アーク力を
強めればよい。この結果、適正なアーク長を保持
し得ない溶接作業に未熟な者であつても、アーク
切れを招くことなく溶接作業が行える。溶接作業
を休止すれば、第１の溶接巻線６若しくは第２の
溶接巻線７の何れからも、負荷電流が検出されな
いので、検出信号制御装置１９によりサイリスタ
SCRがオフする。このため、出力端子１４，１
５間には、値の高い第２の溶接巻線の無負荷電圧
が供与されず、値の低い第１の溶接巻線の無負荷
電圧のみが加わるので、仮りに出力端子１４，１
５間、若しくは溶接棒と溶接母材との間に、不用
意に作業員が接触しても感電するといつた事故の
発生がない。

尚、上記第２の溶接巻線７は、第２図に示す如
く、総てのスロツトに１スロツト間隔で多数のル
ープ状の巻線を施す他に、適宜のスロツトを選択
して、１スロツト間隔でループ状の巻線を施すこ
ともできる。

「考案の効果」 以上の如く、本考案に係る溶接機のアーク安定
化装置によれば、第１の溶接巻線若しくは第２の
溶接巻線の何れか一方から負荷電流が出力されて
いると、これを検出器が検出して検出信号制御装
置によりスイツチング回路をオンさせて、第１の
溶接巻線の出力に第２の溶接巻線の出力を加える
ために、溶接時において、不用意にするアーク長
が長くなつて、アークを維持するのに必要とする
アーク電圧が第１の溶接巻線から供与される出力
電圧より高い値になつても、第２の溶接巻線から
の負荷電流が溶接棒と溶接母材との間に供与され
て、アーク切れが生ずることを防止できる。又非
溶接時にはスイツチング回路がオフするので、値
の高い第２の溶接巻線の無負荷電圧が出力端子間
に加わらず、不用意な感電事故等の発生もない。

【図面の簡単な説明】

図面は、本考案に係る溶接機のアーク安定化装
置の一実施例を示し、第１図はその溶接機用の交
流発電機の構成図、第２図は交流発電機における
第１の溶接巻線及び第２の溶接巻線の巻装図、第
３図はアーク安定化回路の総合回路図、第４図は
第１の溶接巻線と第２の溶接巻線との各外部出力
特性、及びアーク特性を示す特性図、第５図は適
正アーク長に対する溶接電流の関係を示す特性図
である。 １……回転子、２……固定子、３……磁界巻
線、４……凹陥部、５……スロツト、６……第１
の溶接巻線、７……第２の溶接巻線、１３……溶
接出力制御装置、１４，１５……出力端子、１６
……位相制御装置、１７……サイリスタ回路、１
９……検出信号制御装置、CT……検出用変流器、
SCR……サイリスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 溶接用発電機に、主溶接電力を出力する第１溶
   接巻線と、該第１の溶接巻線に比較して高い値の
   無負荷電圧を出力する第２の溶接巻線とを有し、
   第１の溶接巻線に溶接出力を制御する溶接出力制
   御装置を介して出力端子を接続し、第２の溶接巻
   線には、スイツチング回路を介して上記出力端子
   を、第１の溶接巻線の溶接出力に対して出力電圧
   が加算される向きに接続し、上記スイツチング回
   路には検出信号制御装置を介して第１の溶接巻線
   及び第２の溶接巻線の出力電流を検出する検出器
   を接続させてなることを特徴とする溶接機のアー
   ク安定化装置。