JPH10272563A - 直流電源を電源とするアーク溶接機および切断機 - Google Patents
直流電源を電源とするアーク溶接機および切断機Info
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- JPH10272563A JPH10272563A JP8005297A JP8005297A JPH10272563A JP H10272563 A JPH10272563 A JP H10272563A JP 8005297 A JP8005297 A JP 8005297A JP 8005297 A JP8005297 A JP 8005297A JP H10272563 A JPH10272563 A JP H10272563A
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Abstract
ない場所における溶接作業の段取りが容易なアーク溶接
機および切断機を提供すること。 【解決手段】 溶接作業に先立ち、予め割当電力設定器
25によりバッテリー1の使用可能な電力を設定する。
溶接作業時、溶接機2に入力された電力量を消費電力積
算回路23で積算すると共に、主比較器24で比較し、
両者が等しくなったら溶接を中止させる。また、入力電
流設定器43によりバッテリー1の許容電流を設定する
と、入力電流制限回路42は、入力電流が許容電流を超
えないように制御する。
Description
するアーク溶接機および切断機に関する。
合、汎用の溶接機および切断機(以下、両者をまとめて
溶接機という。)が使用できるように商用電源(交流5
0Hzあるいは60Hz)を準備する。一方、一般住宅
などの小規模建築物の建設や既設の設備の定期補修等の
小規模の現地工事の場合、商用電源の設備が無いときに
は、エンジン発電機による交流電源あるいはエンジン駆
動式の溶接機やバッテリーを一体に組み合わせた溶接機
を使用していた。
式あるいはバッテリー一体形の溶接機は、その質量の大
半をエンジン発電機やバッテリーが占めており、低使用
率の溶接機でも50kgを超える質量のものが多い。こ
のため、工事現場への移動、搬入は容易でない。また、
インバータ制御技術を採用することにより溶接機を軽量
・小型化し、出張現地工事用として特長づけた溶接機も
あるが、電源は商用電源であり、エンジン発電機を必要
とする。このため、エンジン発電機と溶接機の両方を工
事現場まで移動、搬入しなければならず、段取りに時間
がかかる。
小規模の現地工事のように商用電源が得られない場所で
あっても溶接作業の段取りが容易なアーク溶接機および
切断機を提供するにある。
ため、請求項1に記載の発明は、直流電源を電源とする
アーク溶接機および切断機において、入力された電力量
を記憶する電力量記憶手段を設けたことを特徴とする。
を電源とするアーク溶接機および切断機において、入力
電流の設定手段を備え、出力を前記設定手段により設定
された入力電流の範囲内に制御することを特徴とする。
源を電源とするアーク溶接機および切断機において、電
力量を設定する電力量設定手段を備え、入力された電力
量が前記電力量設定手段により設定された電力量に等し
くなったときは出力を停止させる手段を設けたことを特
徴とする。
明する。図1は電気回路の全体構成図、図2は入力電流
の制限回路を示す図、図3は出力の特性図である。1は
直流電源としての電気自動車のバッテリーで出力電圧は
Eである。2は溶接機で、主電源回路部2aと制御回路
部2bおよび制御電源回路部3により構成されている。
4はバッテリー1と溶接機2とを接続するコードであ
る。先ず、主電源回路部2aについて説明する。5は入
力電流検出器、6はスイッチで、後述する入力開閉制御
回路46により開閉される。7は溶接電源回路で、IG
BT等のパワー半導体を採用したインバータあるいはチ
ョッパ回路方式で構成され、入力電圧Eを溶接に適した
大きさの電圧に変換すると共に、溶接に適した溶接出力
特性になるように構成されている。8は直流リアクタ
で、溶接電源回路7から出力される出力電流の平滑機能
と溶接電流の動作特性を適正にする機能を合わせ持つ。
9はフライホイールダイオードで、直流リアクタ8に保
持されたエネルギーによる電流を循環させる。なお、フ
ライホイールダイオード9は、溶接電源回路7の構成に
よっては、溶接電源回路7のパワー半導体に内蔵される
ダイオードで兼用することができる。10は出力電流検
出器、11は出力電圧検出器で、後述する出力電流・出
力電圧検出回路30に接続され、溶接出力特性の制御の
ために使用される。12は溶接出力端子で、溶接ホルダ
あるいは溶接トーチと溶接物(母材)等の溶接負荷13
が溶接方法に応じた出力極性で接続される。
21は入力電流検出回路で、入力電流検出器5に接続さ
れている。22は入力電圧検出回路で、バッテリー1の
出力端子に接続されている。23は消費電力積算回路
で、入力電流検出回路21と入力電圧検出回路22に接
続されている。24は主比較器で、割当電力設定器25
と消費電力積算回路23に接続されている。26は警報
電力記憶回路で、割当電力設定器25に接続されてい
る。27は副比較器で、警報電力記憶回路26と消費電
力積算回路23に接続されている。28は消費電力警報
信号発生回路で、副比較器27に接続されている。
器41と出力電流・出力電圧検出回路30に接続されて
いる。42は入力電流制限回路で、入力電流検出器5と
入力電流設定器43に接続されている。なお、入力電流
制限回路42の詳細については後述する。44は出力制
御回路で、入力電流制限回路42と溶接出力制御回路4
0に接続されている。45は入力遮断指令回路で、主比
較器24に接続されている。46は入力開閉制御回路
で、溶接出力制御回路40と入力遮断指令回路45に接
続されている。
の構成を説明する。なお、図1と同じものは同一の符号
を付してある。C1はコンパレータで、+側入力端子は
抵抗63を介して入力電流設定器43に、−側入力端子
は抵抗64を介して溶接出力設定器41に、出力側端子
はゲートORの一方の入力端子にそれぞれ接続されてい
る。C2はコンパレータで、+側入力端子は抵抗62を
介して入力電流設定器43に、−側入力端子は抵抗61
を介して入力電流検出器5に、出力側端子はゲートOR
の他方の入力端子と入力遮断指令回路45にそれぞれ接
続されている。OP1は電圧フォロアを構成するオペア
ンプで、+側入力端子は入力電流設定器43に、−側入
力端子はOP1の出力側端子にそれぞれ接続されてい
る。OP2はフィードバック制御で出力を安定化制御す
るオペアンプで、+側入力端子は抵抗65,66を介し
て溶接出力設定器41に、−側入力端子は抵抗67を介
して出力電流・出力電圧検出回路30にそれぞれ接続さ
れている。また、オペアンプOP2の出力側端子は、溶
接出力制御回路40と、抵抗68を介してオペアンプO
P2の−側入力端子に接続されている。69は抵抗で、
一方の端子はOP1の−側入力端子に、他方の端子は接
地されている。70は抵抗で、一方の端子はOP2の−
側入力端子に、他方の端子は接地されている。80はア
ナログスイッチで、一方の端子はOP1の出力側端子
に、他方の端子は抵抗65と抵抗66の接合点に接続さ
れ、ゲートORにより操作される。
る前に、予め以下の設定をする。すなわち、先ず割当電
力設定器25により、バッテリー1の現在の容量(単位
は例えばkWH)から帰路(例えば工事現場から出発点
あるいは充電設備のある所まで)に必要な容量を差し引
いた容量を割当電力Sとして設定する。割当電力Sが設
定されると、警報電力記憶回路26は、割当電力設定器
25で設定された値Sの80%である値0.8Sを記憶
する。また、溶接出力設定器41により溶接電流と溶接
電圧の値をそれぞれ設定する。なお、溶接作業について
は従来と全く同一であるから説明を省略する。
3は、入力電流検出回路21で検出した入力電流Iiと
入力電圧検出回路22で検出した電圧Eとから消費電力
W(バッテリー1から溶接機2に入力された電力)の時
間積分を行う。副比較器27と主比較器24は消費電力
Wとそれぞれの設定値である値0.8Sまたは値Sとを
常時比較する。そして、消費電力Wが値0.8Sになる
と、副比較器27は消費電力警報信号発生回路28を動
作させ、例えばベル等を鳴らしたり、表示装置に警告を
表示して、バッテリー1の容量が減ったことを作業者に
知らせる。さらに溶接作業を継続し、消費電力Wが値S
になると、主比較器24は入力遮断指令回路45に信号
を送る。入力遮断指令回路45はこの信号により、入力
開閉制御回路46を動作させてスイッチ6を開き、入力
を遮断する。なお、入力遮断指令回路45は割当て電力
設定値Sが更新されるまで入力遮断指令をホールドす
る。また、溶接作業休止中に電力消耗を防ぐために溶接
機2をバッテリー1から外した場合も、消費電力積算回
路23の演算結果及び入力遮断指令はホールドされる。
そして、割当て電力の設定値Sが変更されたときはリセ
ットされる。
て最大許容出力電流値が規定されており、上記の値を超
えた電流で使用するとバッテリー1の寿命を著しく縮め
る。そこで、制御回路部2bは溶接作業前にバッテリー
1の仕様に合わせた入力電流Iiの最大値すなわち許容
電流値Iimaxを設定することができるように構成さ
れている。以下、この機能を説明する。
許容電流値Iimaxを設定する。溶接出力設定器41
で設定した出力設定値が許容電流値Iimaxより大き
いとコンパレータC1の出力はLOWレベルになる。こ
の結果、ゲートORの出力がHIGHレベルとなり、ア
ナログスイッチ80が閉じ、出力設定値はオペアンプO
P1の出力レベル、すなわち許容電流値Iimaxにク
ランプされる。したがって、溶接出力設定器41で実質
的に選択できる溶接電流は、図3に示すように、入力電
流Iiが許容電流値Iimaxに等しくなる値までであ
る。
電流値Iimaxより大きくなることを防止するため、
入力電流Iiを検出して以下の制御を行う。すなわち、
入力電流Iiが許容電流値Iimaxを超えると、コン
パレータC2の出力がLOWレベルになる。この結果、
ゲートORの出力がHIGHレベルになり、アナログス
イッチ80が閉じ、出力設定値はオペアンプOP1の出
力レベル、すなわち許容電流値Iimaxにクランプさ
れる。したがって、入力電流Iiが許容電流値Iima
xを超えることはない。なお、保護機能をより優先する
ときは、図1に点線で示すように、コンパレータC2の
出力信号を入力遮断指令回路45へ送ることによりスイ
ッチ6を開き、入力を強制的に遮断させるようにしても
よい。
ーの一例として、単位セル当たり1.2Vのセル10個
を一まとめにしたモジュールを24個直列に接続し、全
電圧が288Vで容量が30kWH程度のものが実用化
されている。そこで、容量が30kWHのバッテリーで
溶接する場合を試算すると下記のようになる。なお、溶
接機2内部のロスを考慮して、溶接機の効率を80%と
する。 100Aの直流ティグ溶接の場合;標準負荷電圧は1
6Vであるから、使用電力は1.6kWとなり、連続1
5時間溶接できる。 50Aの直流ティグ溶接の場合;標準負荷電圧は15
Vであるから、使用電力は0.75kWとなり、連続3
2時間溶接できる。 100Aの直流手棒溶接の場合;標準負荷電圧は24
Vであるから、使用電力は2.4kWとなり、連続10
時間の溶接ができる。 50Aの直流手棒溶接の場合;標準負荷電圧は22V
であるから、使用電力は1.1kWとなり、連続22時
間の溶接ができる。 なお、軽負荷作業の場合のアーク発生時間比率は普通2
0%以下であるから、実用的には上記試算例の5倍以上
の時間作業ができることになる。
割当電力設定器25で設定された値Sの80%である値
0.8Sを記憶するようにしたが、任意に変えることが
できる。また、スイッチ6は、溶接電源回路の構成方式
によっては溶接電源回路7を構成するIGBT等のパワ
ー半導体のスイッチング機能により構成することができ
る。さらに、図1では溶接出力を直流で示しているが、
交流で出力することも可能であることは言うまでもな
い。また、制御電源回路部3の電源としては、バッテリ
ー1の出力電圧をそのまま用いてもよいが、より低い電
圧に変換した方が実用的である。また、溶接機2のう
ち、主電源回路部2aと、制御回路部2bおよび制御電
源回路部3を別構成としてもよい。
は、出力電圧Eが徐々に低下していくものや放電の終り
で急激に端子電圧が低下するもあるから、出力電圧Eの
監視手段を設け、警報電力記憶回路26と並列または直
列に接続し、例えば定格電圧から5%低下した時に警報
を出したり、10%低下した時に入力遮断指令を出すよ
うに構成してもよい。また、溶接出力設定器41で選択
した溶接電流が許容電流値Iimaxを超える値である
ときには、警報を出すように構成してもよい。
れた電力量を積算して記憶する電力量記憶手段を設けた
から、電気自動車のバッテリーを用いる場合、バッテリ
ーの容量を使い果たして自動車が運転できなくなり、次
の目的地に移動できなくなることがない。また、入力電
流の設定手段を備え、出力を前記設定手段により設定さ
れた入力電流の範囲内に制御するから、バッテリーの寿
命を縮めることもない。したがって、商用電源のないと
ころであっても、本発明による溶接機を乗せて工事現地
に電気自動車で出向き、その他に特別な設備を用意する
ことなしに溶接施工が可能になる。
は、出力電圧Eが徐々に低下していくものや放電の終り
で急激に端子電圧が低下するものもあるから、出力電圧
Eの監視手段を設け、警報電力記憶回路26と並列また
は直列に接続し、例えば定格電圧から5%低下した時に
警報を出したり、10%低下した時に入力遮断指令を出
すように構成してもよい。また、溶接出力設定器41で
選択した溶接電流が許容電流値Iimaxを超える値で
あるときには、警報を出すように構成してもよい。
Claims (3)
- 【請求項1】 入力された電力量を記憶する電力量記憶
手段を設けたことを特徴とする直流電源を電源とするア
ーク溶接機および切断機。 - 【請求項2】 入力電流の設定手段を備え、出力を前記
設定手段により設定された入力電流の範囲内に制御する
ことを特徴とする直流電源を電源とするアーク溶接機お
よび切断機。 - 【請求項3】 電力量を設定する電力量設定手段を備
え、入力された電力量が前記電力量設定手段により設定
された電力量に等しくなったときは出力を停止させる手
段を設けたことを特徴とする請求項1に記載の直流電源
を電源とするアーク溶接機および切断機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8005297A JPH10272563A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 直流電源を電源とするアーク溶接機および切断機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8005297A JPH10272563A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 直流電源を電源とするアーク溶接機および切断機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10272563A true JPH10272563A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=13707478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8005297A Pending JPH10272563A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 直流電源を電源とするアーク溶接機および切断機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10272563A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1997
- 1997-03-31 JP JP8005297A patent/JPH10272563A/ja active Pending
Cited By (12)
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