JPH07112275A - エンジン駆動形アーク溶接機 - Google Patents

エンジン駆動形アーク溶接機

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JPH07112275A
JPH07112275A JP25957893A JP25957893A JPH07112275A JP H07112275 A JPH07112275 A JP H07112275A JP 25957893 A JP25957893 A JP 25957893A JP 25957893 A JP25957893 A JP 25957893A JP H07112275 A JPH07112275 A JP H07112275A
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上 秀 喜 池
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 定電流特性のアークの安定性と、更に、高セ
ルロース被覆溶接棒等のアーク長を短くした溶接に適す
ること。 【構成】 エンジンによって駆動される溶接用発電機の
交流出力電源を直流に整流する整流器及び平滑にする平
滑コンデンサ、その出力をスイッチングして電流を出力
制御するスイッチング素子、その出力電流検知器にて検
知してスイッチング素子のオン、オフ周期を制御するエ
ンジン駆動形アーク溶接機において、溶接棒と母材との
間に供給する第1の設定電流を検出する第1の検出手段
と、予め設定した所定電圧に達したとき、第1の設定電
流値より増加した第2の設定電流値にすることを指令す
る第2の検出手段と、前記第1の設定電流と第2の設定
電流とを制御する定電流制御回路とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、外部出力特性に定電
流特性を持たせたエンジン駆動形アーク溶接機に係り、
特に被覆溶接棒と母材との溶着等の電圧降下時に電流を
増加させるべく制御し得るエンジン駆動形アーク溶接機
に関する。
【0002】
【従来技術】従来、野外での建設工事に使用しているエ
ンジン駆動形アーク溶接機は手溶接が主流である。そこ
で、アークの安定性が高い定電流特性の電源を野外用の
エンジン駆動形アーク溶接機に応用しても、一般的な定
電流特性を得るためのチョッパ回路33を構成し、エン
ジン21に連結した発電機22よりの出力は整流器23
にて整流され、平滑コンデンサ24にてトランジスタの
高速動作でもインピーダンスの少ない電源とされ、スイ
ッチングトランジスタ25でオン、オフ動作を高周波
で、しかも大電流で行ない、リアクタ27が電流の急激
な増減を押さえ、スイッチングトランジスタ25により
スイッチングされた出力を平滑化し、溶接条件を安定化
する。28,29は溶接端子、30は電流検出器、31
は定電流制御部、32はスイッチングトランジスタ25
を駆動させるトランジスタ駆動部である。
【0003】しかし、このような定電流特性の溶接機で
は、短絡電流が多く必要な高セルロース被覆溶接棒を使
用した場合、アーク切れが発生し易く、溶接欠陥が起こ
る問題があった。溶接時の短絡時に電流を増加する方法
として実公平4ー35007号公報に記載される考案が
提案されているが、この考案においては、サイリスタを
使用した電流制御回路内で、アーク電流検出回路の検出
値を電流設定回路で検出レベルの調整を行い切り替え回
路を経由して点弧回路で基準値と比較して位相制御して
いる。この場合短絡したときに電流を急激に増加するも
のである。また、特開平5ー185226号公報に直流
アーク溶接機における直流を高周波交流に交換し、この
高周波交流を溶接に必要な出力電圧に制御する出力変圧
器およびこの出力を整流するダイオードブリッジ構成の
出力側整流器を設けて定電流溶接を行い、溶接中の短絡
発生による電圧の低下に基づく切換えスイッチにより加
算電流に設定する発明が提案されている。
【0004】屋外で使用される上記高セルロース被覆溶
接棒の場合は、アーク長を非常に短くして溶接するた
め、垂下特性を持っていないと完全に短絡せず、ある程
度電圧が下がっただけで電流が急激に増加すると、均一
な溶接状態が得られず、不充分であった。特に、エンジ
ン駆動形アーク溶接機においては、前記直流アーク溶接
機と異なり、高周波交流インバータや高周波交流の出力
変圧器などを必要としない。しかも欧州や米国に使用さ
れている高セルロース溶接棒はこの問題が更に顕著であ
った。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、定電流特
性のアークの安定性と、更に、高セルロース被覆溶接棒
などのアーク長を短くした溶接に適するエンジン駆動形
アーク溶接機を提供するものである。特に、高セルロー
ス系被覆溶接棒に適するエンジン駆動形アーク溶接機を
提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、以上の目的
を達成するために、エンジンによって駆動される溶接用
発電機と、その交流出力電源を直流に整流する整流器及
び平滑にする平滑コンデンサと、その直流出力をスイッ
チングして電流を出力制御するスイッチング素子と、そ
の出力電流を出力電流検知器にて検知してスイッチング
素子のオン、オフ周期を制御して、溶接出力電流を定電
流制御するエンジン駆動形アーク溶接機において、溶接
棒と母材との間に供給する第1の設定電流を検出する第
1の検出手段と、予め設定した所定電圧に達したとき、
第1の設定電流値より増加した第2の設定電流値にする
ことを指令する第2の検出手段と、前記第1の設定電流
と第2の設定電流とを制御する定電流制御回路とからな
り、前記スイッチング素子と前記第1,第2の検出手段
との間に前記定電流制御回路を配設し、前記溶接機の出
力を定電流制御すると同時に低電圧域における垂下特性
をもたせて第2の設定電流値に増加することを特徴とす
る構成である。また、低電圧域における垂下特性をもた
せて第2の設定電流値に増加するために、出力端子と前
記スイッチングトランジスタ素子の駆動回路との間に比
較制御回路、増幅トランジスタ、電流増加開始電圧設定
抵抗および安定化電源を備えた電流増加回路を配設する
ことにより前記目的は達成することができる。
【0007】
【作用】この発明は、高セルロース被覆溶接棒を使用し
ても、第1の設定電流出力による溶接を行っているとき
に、アーク長が短くなってアーク電圧が低下し、所定電
圧に降下したことを第2の検出手段によって検出してか
ら、電流を遮断することなく、垂下特性に応じて電流値
を徐々に増加せしめ、予め設定した第2の設定電流値に
到達したときに一定にして、再アーク溶接時にも初期の
期待した電流値を得ることができる。この発明エンジン
駆動形アーク溶接機のような一定電流で溶接作業中に所
定電圧の降下点では充分なる効果が期待できる。
【0008】
【実施例】図1は、この発明のエンジン駆動形アーク溶
接機の一実施例の一部ブロックで表した電気回路図、図
2は横軸にアーク電流I、縦軸にアーク電圧Vとした電
源特性曲線を示すグラフ、図3は従来のアーク溶接機の
ブロック図である。
【0009】エンジン1には溶接用発電機2が連結され
ており、溶接用発電機2よりの出力は整流器3にて整流
され、平滑コンデンサ4にてトランジスタの高速動作で
もインピーダンスの少ない電源とされる。5はオン、オ
フ動作を高周波で、しかも大電流で行うスイッチングト
ランジスタ、6は電流の急激な増減を押さえ、スイッチ
ングトランジスタ5によりスイッチングされた出力を平
滑化し、溶接条件を安定化するリアクタ、9はスイッチ
ングトランジスタ5がオフの時のアーク電流を維持する
ためのリアクタ、アーク、還流ダイオードの閉回路を作
る還流ダイオードである。7,8は出力端子、10は第
1の検出手段の電流検出器である。
【0010】11はスイッチングトランジスタ5を制御
するトランジスタ駆動部で、12はA点の基準電圧と電
流検出器10の出力電圧信号とを比較し、同一の電圧に
する様にトランジスタ駆動部11に信号を送る比較制御
回路である。13はA点に基準電圧を与えるための安定
化電源で、発電機内に巻装した巻線より供給され、14
は前記電流検出器10の出力電圧信号を変化させ、任意
に設定電流を調整する可変抵抗、D1 は整流ダイオード
である。このうち出力端子7と比較制御回路12との間
が溶接電流を増加制御する電流増加回路である。なお、
安定化電源13の電源は発電機ではなく、平滑コンデン
サ4とスイッチングトランジスタ5との間、または、バ
ッテリーから供給されていてもよい。
【0011】この発明のエンジン駆動形アーク溶接機は
以上のような構成よりなるので、エンジンの作動によ
り、溶接用発電機2の出力が整流器3,平滑コンデンサ
4,スイッチングトランジスタ5およびリアクタ6を経
由して出力端子7,8間に出力する。出力端子7,8を
使用して溶接作業を始めると、その溶接電流を電流検出
器10で検出し、電圧信号を出力し、比較制御回路12
に送る。この比較制御回路12は安定化電源13より供
給される電圧を抵抗r4 と抵抗r5 で分圧した基準電圧
と前記電圧信号と比較し、同一の電圧になるようにトラ
ンジスタ駆動部11に信号を送ることにより、設定した
電流に常に一定にしようと定電流制御が行われて溶接作
業が継続する。
【0012】また、この設定電流は可変抵抗14により
任意に変化させることができる。このとき前記比較制御
回路12の比較基準電圧は安定化電源13を抵抗r4
抵抗r5 に分圧したA点の電圧を基準としているが、電
流検出器10の電流検出と同時に出力端子7とアース間
の電圧も検出しており、図2のV1 より高い電圧では、
その電圧を抵抗r1 と抵抗r2 で分圧し、整流ダイオー
ドD1 と増幅トランジスタTr1に供給している。そのた
め増幅トランジスタTr1は通電状態であるので安定化電
源13より抵抗r4 ,増幅トランジスタTr1抵抗r3
通る電流により、抵抗r4 での電圧降下が大きくなるの
で、A点の電圧は前記抵抗r4 ,抵抗r 5 のみで分圧さ
れた電圧より低くなる。よって、比較制御回路12に低
い基準電圧が供給され、図2のグラフにあるようにV1
より上の電源特性を形成する。(V1 より上の電源特性
はA点の電位が無負荷よりV1 までの電圧変化ではほと
んど変化がないように前記抵抗r1 ,抵抗r2 ,抵抗r
3 の抵抗値を設定しているのでほぼ定電流特性とな
る。)
【0013】V1 より低い電圧の電源特性は、溶接作業
中、作業者が溶接棒と母材との間を短くしてアーク長を
詰めたり、溶接棒の溶滴が発達し、両者の間が狭くな
り、同様にアーク長が短くなるとアーク電圧が低下する
ので、出力端子7とアースとの間の電圧も比例して低下
する。図2に示すようにV1 電圧をアーク電圧付近に設
定しておくと、この比例して低下していく電圧により増
幅トランジスタTr1に供給される電圧も低下していく。
このため増幅トランジスタTr1の導通抵抗が大きくな
り、抵抗r4 の電圧降下は小さくなるので、A点の電位
が上昇していく。そして更に出力端子7と8間のアーク
電圧が降下し、ほとんど前記増幅トランジスタTr1が導
通状態でなくなると、A点の電圧は安定化電源13の電
圧を前記抵抗r4 ,抵抗r5 のみで分圧する電圧とな
り、図2のV2 より下の電源特性となる。V1 2 の電
圧間はA点の電圧が徐々に上昇していくため垂下特性曲
線となる。
【0014】以上の回路で図2のような電源特性を作る
ことにより、出力端子間のアーク長が短くなり、不用意
に短絡しても、溶接電流が増加するために溶接棒が母材
に固着し難く、更に、垂下特性があるから溶滴が発達し
ていくと電流が増加し、溶接棒の溶融が早まるので溶滴
の母材への移行が円滑になり、溶接作業がし易く、熟練
度も必要としない。また、高セルロース系被覆溶接棒や
立向き溶接などのアーク長を短くして行う溶接ではアー
ク切れもなく、溶接品質も高く、非常に溶接作業がし易
くなる。この発明のエンジン駆動形アーク溶接機におい
ては、第1の設定電流から垂下特性曲線に応じて徐々に
電流を増加し、前記第1の設定電流値の2.5 倍に第2の
設定電流値にすると非常に効果的である。特に、高セル
ロース系被覆溶接棒を使用するときは安定した溶接作業
を行うことができる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のエンジ
ン駆動形アーク溶接機によれば、低電圧域における一定
電流の溶接に際して、出力端子間のアーク長さが短くな
っても安定した溶接を行うことができ、再アークのとき
も充分なる電流を得ることができる。従って、溶接の仕
上がり状態が綺麗であり、特に、外国の製品に多く使用
されている高セルロース系被覆溶接棒の使用に際しても
優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のエンジン駆動形アーク溶接機の一実
施例の一部ブロックで表した電気回路図である。
【図2】横軸にアーク電流I、縦軸にアーク電圧Vをと
った電源特性曲線を示すグラフである。
【図3】従来のアーク溶接機のブロック図である。
【符号の説明】
1 …エンジン 2 …発電機 3 …整流器 4 …平滑コンデンサ 5 …スイッチングトランジスタ 6 …リアクター 7,8… 出力端子 9 …還流ダイオード 10 …電流検出器 11 …トランジスタ駆動部 12 …比較制御回路 13 …安定化電源 14 …可変抵抗
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年11月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】11はスイッチングトランジスタ5を制御
するトランジスタ駆動部で、12はA点の基準電圧と電
流検出器10の出力電圧信号とを比較し、同一の電圧に
する様にトランジスタ駆動部11に信号を送ると比較制
御回路である。13はA点に基準電圧を与えるための安
定化電源で、発電機内に巻装した巻線より供給され、
14は前記電流検出器10の出力電圧信号を変化させ、
任意に設定電流を調整する可変抵抗、D1 は整流ダイオ
ードである。このうち出力端子7と比較制御回路12と
の間が溶接電流を第1,第2の設定電流値に増加制御す
る電流増加回路である。この電流増幅回路のうち抵抗r
1 ,r2 が第2の検出手段である。なお、安定化電源1
3の電源は発電機2ではなく、平滑コンデンサ4とスイ
ッチングトランジスタ5との間、または、バッテリーか
ら供給されていてもよい。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】この発明のエンジン駆動形アーク溶接機は
以上のような構成よりなるので、エンジンの作動によ
り、溶接用発電機2の出力が整流器3,平滑コンデンサ
4,スイッチングトランジスタ5およびリアクタ6を経
由して出力端子7,8間に出力する。出力端子7,8を
使用して溶接作業を始めると、その溶接電流を第1の検
出手段である電流検出器10で検出し、電圧信号を出力
し、比較制御回路12に送る。この比較制御回路12は
安定化電源13より供給される電圧を抵抗r4 と抵抗r
5 で分圧した基準電圧と前記電圧信号と比較し、同一の
電圧になるようにトランジスタ駆動部11に信号を送る
ことにより、設定した電流に常に一定にしようと定電流
制御が行われて溶接作業が継続する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】また、この設定電流は可変抵抗14により
任意に変化させることができる。このとき前記比較制御
回路12の比較基準電圧は安定化電源13を抵抗r4
抵抗r5 に分圧したA点の電圧を基準としているが、
1の検出手段である電流検出器10の電流検出と同時に
出力端子7とアース間の電圧も検出しており(第2の検
出手段)、図2のV1 より高い電圧では、その電圧を
2の検出手段4である抵抗r1 と抵抗r2 で分圧し、整
流ダイオードD1 と増幅トランジスタTr1に供給してい
る。そのため増幅トランジスタTr1は通電状態であるの
で安定化電源13より抵抗r4 ,増幅トランジスタT
r 1抵抗r3 を通る電流により、抵抗r4での電圧降下
が大きくなるので、A点の電圧は前記抵抗r4 ,抵抗r
5 のみで分圧された電圧より低くなる。よって、比較制
御回路12に低い基準電圧が供給され、図2のグラフに
あるようにV1 より上の電源特性を形成する。すなわ
ち、第1の設定電流となる。(V1 より上の電源特性は
A点の電位が無負荷よりV1 までの電圧変化ではほとん
ど変化がないように前記抵抗r1 ,抵抗r2 ,抵抗r3
の抵抗値を設定しているのでほぼ定電流特性となる。)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンによって駆動される溶接用発電機
    と、その交流出力電源を直流に整流する整流器及び平滑
    にする平滑コンデンサと、その直流出力をスイッチング
    して電流を出力制御するスイッチング素子と、その出力
    電流を出力電流検知器にて検知してスイッチング素子の
    オン、オフ周期を制御して、溶接出力電流を定電流制御
    するエンジン駆動形アーク溶接機において、 溶接棒と母材との間に供給する第1の設定電流を検出す
    る第1の検出手段と、 予め設定した所定電圧に達したとき、第1の設定電流値
    より増加した第2の設定電流値にすることを指令する第
    2の検出手段と、 前記第1の設定電流と第2の設定電流とを制御する定電
    流制御回路とからなり、 前記スイッチング素子と前記第1,第2の検出手段との
    間に前記定電流制御回路を配設し、前記溶接機の出力を
    定電流制御すると同時に低電圧域における垂下特性をも
    たせて第2の設定電流値に増加することを特徴とするエ
    ンジン駆動形アーク溶接機。
  2. 【請求項2】低電圧域における垂下特性をもたせて第2
    の設定電流値に増加するために、出力端子と前記スイッ
    チングトランジスタ素子の駆動回路との間に比較制御回
    路、増幅トランジスタ、電流増加開始電圧設定抵抗およ
    び安定化電源を備えた電流増加回路を配設したことを特
    徴とするエンジン駆動形アーク溶接機。
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ES94116273T ES2116500T3 (es) 1993-10-18 1994-10-15 Soldadora por arco accionada a motor.
DE69424193T DE69424193T2 (de) 1993-10-18 1994-10-15 Durch einen Motor angetriebener Schweisseinrichtungsgenerator
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EP97117658A EP0820832B1 (en) 1993-10-18 1994-10-15 Engine driven arc welder
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113102869A (zh) * 2021-03-26 2021-07-13 华南理工大学 一种基于粒子群优化的双丝mig焊增材制造系统及方法

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CN113102869A (zh) * 2021-03-26 2021-07-13 华南理工大学 一种基于粒子群优化的双丝mig焊增材制造系统及方法

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