JPS6320460Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、エンジン駆動型溶接機に係り、特に
補助交流電源付き溶接用の交流発電機を備え、該
交流発電機の回転数を溶接時には所定の高速回転
に設定し、非溶接時に補助交流電源を取り出す場
合には所定の低速度に切換え設定するエンジン駆
動型溶接機に関する。

一般に、エンジン駆動型溶接機は、溶接用の交
流発電機に、夜間での照明用電源の他、溶接ビー
トの研磨用サンダー、鉄板加工用ドリル等の電動
工具の電源などとして取り出すことができる補助
交流電源用電機子巻線を付設し、斯る交流発電機
にエンジンを直結して駆動するものが知られると
ころである。上記補助交流電源用電機子巻線は、
２極の界磁磁極により出力を取り出すものと仮定
すると、商用周波数が50Hzの補助交流電力を得る
のに3000rpmの回転数を必要とし、又商用周波数
が60Hzの補助交流電力を得るのに3600rpmの回転
数を必要とし、しかも電動工具などの電源として
補助的に利用するために僅かな電力を取り出し得
るようにしてある。このため、上記溶接用の交流
発電機から溶接電力を取り出す時は、上記補助交
流電源として50Hz若しくは60Hzの商用周波数の出
力を取り出す時の低速回転数のままにすると、溶
接電力として補助交流電力より大電力の出力を取
り出さねばならないから溶接機として大型になら
ざるを得なかつた。これを解決すべく溶接電力を
取り出す時にのみ高速回転にし、補助交流電力を
取り出す場合には低速回転にすることが考えられ
る。

しかしながら、上記エンジン駆動型溶接機で
は、溶接電源として必要な電力を取り出し得る高
速回転から、50Hz又は60Hzの商用周波数の補助交
流電源を取り出すことができる低速回転に至るま
で、エンジンの回転数を可変するようにしても、
所定の値の溶接電力から、関西地方以南の商用電
源である商用周波数60Hzで実効電圧110Vの電力、
並びに関東地方以北の商用電源である商用周波数
50Hzで実効電圧100Vの電力を取り出すようにし
なければならない。斯る各種の電力を取り出しで
きるようにするためには、上記補助交流電源を備
えた溶接用の交流発電機の出力回路に、溶接用電
源回路、60Hz用補助交流電源回路、及び50Hz用補
助交流電源回路の各専用のものを別個に設けねば
ならない。この結果、それぞれ専用の出力回路の
ために回路構成が複雑になるばかりか、溶接時な
ど使用目的によつては他の出力回路が何等利用さ
れずに無駄が生ずるといつた問題がある。

そこで、本考案は、上記事情に鑑み、溶接電源
はもとより補助交流電源としてそれぞれ所定の値
の出力を得るのに補助交流電源を備えた溶接用の
交流発電機の出力回路に、それぞれ専用のものを
必要とせずに簡易な回路構成で済むばかりか、そ
れぞれ所定の値の溶接電力、50Hz並びに60Hzの商
用周波数の補助交流電力が、エンジンの回転数を
変えるのみで、他の切換え操作を要することなく
得ることができるエンジン駆動型溶接機を提供せ
んとするものである。

本考案は、上記目的を達成するために、ガバナ
ーを備えたエンジンで駆動され、かつ補助交流電
源用の巻線が付設された溶接用の交流発電機を有
し、補助交流電源と溶接電源とを択一的に取り出
すエンジン駆動型溶接機において、前記交流発電
機には溶接時における被制御電圧の検出手段を兼
用する補助交流電源の電圧検出手段と、溶接電流
を検出する電流検出手段とを設け、補助交流電源
の電圧検出手段にリアクタンス分を含むインピー
ダンス回路を介して比較器に接続し、かつ交流発
電機の励磁電流を整流する整流器に、スイツチン
グ素子を介して界磁巻線を接続し、前記比較器に
補助交流電源の電圧検出手段による検出信号の周
波数が増加すると界磁巻線に流れる電流を増加さ
せるべく制御する上記スイツチング素子を接続
し、比較器には切換回路を介在させて溶接時用基
準電圧設定器と補助交流電源用基準電圧設定器と
を接続し、該切換回路に前記溶接電流を検出する
検出手段を接続したエンジン駆動型溶接機を特徴
とするものである。

以下に、本考案に係るエンジン駆動型溶接機の
一実施例を図面に基づき説明する。まず、補助交
流電源を備えた溶接用の交流発電機について説明
すれば、第１図において、OU，OV，OWは三相
星形結線された電機子巻線である。電機子巻線
OU，OV，OWは、溶接時の外部特性として必要
な垂下特性を得るべく、リアクタL₁，L₂，L₃を
介して三相全波整流器Reに接続する。三相全波
整流器Reの出力端子にはそれぞれ溶接棒１、及
び溶接母材２を接続するようになつている。前記
電機子巻線OU，OV，OWのうち一相の巻線OU
に、補助交流電源用の補助巻線USを直列に接続
する。該補助巻線USと三相電機子巻線のうちの
二相分OU，OVとの直列結線を補助交流電源と
して利用すべくコンセント３に接続する。又、補
助交流電源を備えた溶接用の交流発電機には、周
知構成の１端が開放されたオープンデルタ結線と
称せられる励磁巻線EF，FG，GHを有している。

次に第２図に示す補助交流電源を備えた溶接用
の交流発電機の出力回路について説明する。第２
図の端子A′，B′には、補助交流電源の電圧検出
手段としてコンセント３の両端から引き出された
端子Ａ，Ｂを接続する。第２図の端子C′，D′は、
リアクタL₁に溶接電流を検出する電流検出手段
としての２次巻線ａを設けておき、該２次巻線ａ
の端子Ｃ，Ｄに接続するようにしたものである。
第２図の端子E′，F′，G′，H′は、第１図の励磁
巻線から引き出した対応する端子Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ
に接続する。前記端子A′，B′にはトランスＴを
介してインピーダンス回路を接続する。トランス
Ｔは、２次巻線T₂，T₃が１次巻線T₁と同一の向
きに巻装されており、かつ各２次巻線T₂，T₃が
共に同一巻数にしてある。２次巻線T₂，T₃の接
続点と他端との間には、それぞれ抵抗R₁とコン
デンサC₁、及び抵抗R₂とコンデンサC₂との直列
回路から成るインピーダンス回路を接続する。イ
ンピーダンス回路はコンデンサC₁，C₂によるリ
アクタンス分を含んでいる。抵抗R₁とコンデン
サC₁との接続点にダイオードD₁のアノードを、
同様に抵抗R₂とコンデンサC₂との接続点にダイ
オードD₂のアノードをそれぞれ接続し、ダイオ
ードD₁，D₂の各カソードに可変抵抗VR₁を介し
て比較器ICの比較端子を接続する。可変抵抗
VR₁と比較器ICとの間に、抵抗R₃とコンデンサ
C₃との並列回路を介在する。可変抵抗VR₁、抵
抗R₃及びコンデンサC₃は、リツプル分を含む被
比較信号を比較器ICに供与する波形成形回路を
構成する。前記端子C′，D′の一方の端子C′は、逆
流防止用ダイオードD₃及び抵抗R₄，R₅，R₆を介
してトランジスタTr₁のベースに接続し、該トラ
ンジスタTr₁のエミツタに端子D′を接続する。抵
抗R₄，R₅の接続点とトランジスタTr₁のエミツタ
間にコンデンサC₄を接続し、抵抗R₅，R₆の接続
点とトランジスタTr₁のエミツタ間に信号電圧安
定用のツエナーダイオードZD₁を接続し、トラン
ジスタTr₁のベース、エミツタ間に抵抗R₇を接続
する。前記抵抗R₅，R₆，R₇及びコンデンサC₄と
は、アーク切れによる誤動作防止のためのタイマ
回路としてある。前記端子E′，F′及び端子G′，
H′はそれぞれ整流器Re₁，Re₂の交流入力端子に
接続し、それぞれの整流器Re₁，Re₂の直流出力
の正極を互いに接続した後、界磁巻線Fg、トラ
ンジスタTr₃のコレクタ、エミツタを介して前記
整流器Re₁，Re₂の両負極に接続する。界磁巻線
Fgの両端にはフライホイールダイオードD₇を並
列に接続する。前記整流回路Re₁，Re₂の直流側
正極には抵抗R₁₂、ツエナーダイオードZD₂、コ
ンデンサC₅よりなる直流電圧安定化回路を接続
する。コンデンサC₅の正極端子は比較器ICの電
源及び抵抗R₁₀、トランジスタTr₂のコレクタ、
同エミツタを介してコンデンサC₅の負極に接続
すると共に、更に抵抗R₈、トランジスタTr₁のコ
レクタ、同エミツタを介してコンデンサC₅の負
極に接続する。トランジスタTr₁，Tr₂のコレク
タ、エミツタ間にはそれぞれ可変抵抗VR₂，VR₃
を接続する。トランジスタTr₁のコレクタは、抵
抗R₉を介してトランジスタTr₂のベースに接続す
る。トランジスタTr₁，Tr₂は、切換回路を形成
している。又、可変抵抗VR₂は補助交流電源用基
準電圧設定器としてあり、可変抵抗VR₃は溶接時
用基準電圧設定器としてある。可変抵抗VR₂，
VR₃の可変端子はそれぞれダイオードD₄，D₅を
介して比較器ICの基準端子に接続する。該基準
端子は抵抗R₁₁を介してコンデンサC₅の負極端子
に接続させてある。

上記構成のエンジン駆動型溶接機において、ま
ずエンジンを駆動させて、補助交流電源を備えた
交流発電機を回転させれば、周知の如く励磁巻線
EF，FG，GHに誘起される起電力が整流器Re₁，
Re₂にて整流された後、界磁巻線Fgに供与され、
これにより交流発電機の出力が確立されるように
なつている。励磁巻線EF，FG，GHに誘起され
る起電力は、ガバナーによる調速操作で交流発電
機の回転数を可変すると斯る回転数の変化に応じ
て変動する。オープンデルタ結線の励磁巻線EF，
FG，GHは、開放端EH間に周知の如く高周波電
流が誘起されるが、端子E′，H′から整流器Re₁，
Re₂を介して界磁巻線Fgに供与される。又、各相
の励磁巻線EF，FG，GHにそれぞれ誘起される
相電圧は、対応する端子E′，F′，F′G′，G′H′間
から整流器Re₁，Re₂を介して界磁巻線Fgに供与
される。界磁巻線Fgに供与される電流は、溶接
時、商用周波数60Hz時の補助交流電力の出力時、
商用周波数50Hz時の補助交流電力の出力時に、そ
れぞれの設定値に見合うように制御される。

次に非溶接時において出力周波数が50Hzの補助
交流電源を取り出すべくエンジンのガバナーをそ
の50Hzに対応する低速度に調整した場合の補助交
流電源電圧の確立について説明する。非溶接時に
おいては溶接電流は零であることから、第１図に
おけるリアクタL₁の同一鉄心に巻回された巻線
ａの誘起電圧が零である。従つて第２図における
端子C′，D′の入力電圧は零となつて、トランジス
タTr₁はベース入力が零なのでOFFとなる。この
ため第２図における端子Ｊ，Ｋにおける励磁巻線
EFGHからの励磁電圧が抵抗R₁₂、コンデンサ
C₅、ツエナーダイオードZD₂からなる直流電圧安
定化回路を介して、抵抗R₈と可変抵抗VR₂の両
端に加わる。該可変抵抗VR₂の両端に加わる励磁
巻線EFGHからの励磁電圧は、50Hz時のエンジン
の回転数に対応する値となつている。該可変抵抗
VR₂の可変端子電圧がダイオードD₄を介して比
較器ICの基準端子に加わる。このとき、トラン
ジスタTr₁がOFFであることからトランジスタ
Tr₂はそのベースにハイレベル電圧が供給されて
ONになつて可変抵抗VR₃を短絡し、該可変抵抗
VR₃の可変端子からは比較器ICの基準端子に基
準電圧を供給しない。他方、第２図における端子
A′，B′には補助巻線SU、電機子巻線OU，OVの
誘起電圧が変圧器Ｔに供与され、ここで変圧器Ｔ
の２次巻線T₂，T₃で分割され、各分割された電
圧がインピーダンス回路に供与される。インピー
ダンス回路ではコンデンサC₁，C₂、つまりリア
クタンス分によりその分割された電圧の周波数の
変化に逆比例した値の電圧に変換し、更に波形成
形回路によりリツプル分を含む直流電圧となつて
比較回路ICの比較端子に供給する。比較器ICに
おいては、比較端子の入力電圧が可変抵抗VR₂に
よつて50Hz・100Vに設定された基準電圧より小
さい場合に出力信号を送出し、この出力信号でス
イツチング素子Tr₃のONする時間を長くし、界
磁巻線Fgの励磁電流を増加させ、励磁電流の増
加によつて補助交流電源の電圧が増大し、又比較
器ICの入力端子電圧が基準端子の入力電圧より
大となる場合には、比較器ICから出力信号を送
出する時間が短くなつて、交流発電機の出力を50
Hz・100Vの値に保つこととなる。

次いで、補助交流電源として60Hz・110Vの出
力を取り出す場合について説明する。インピーダ
ンス回路のコンデンサC₁，C₂のインピーダンス
は、トランスＴから供給される60Hzの周波数の補
助交流電源の場合が50Hzの場合よりも小さいの
で、交流発電機を駆動するエンジンのガバナーを
調整して交流発電機の回転数を50Hzの場合より大
きくしていくと、比較器ICの比較端子への入力
が次第に基準端子電圧に達するまで比較器ICの
出力信号のハイレベルのパルス幅が広くなり励磁
電流が増大する。このガバナーの調整時点におい
て補助交流電源は、60Hz・110Vの出力を発生す
ることになる。この時、ガバナーの調整によりエ
ンジンの回転数を上昇すると、励磁巻線EFGHに
誘起される起電力もその回転数の上昇に応じて多
少上昇し、これに伴い可変抵抗VR₂によつて設定
される上記基準電圧も周波数60Hz時に得るべき出
力電圧110Vに対応するように上昇する。

次に溶接時においてエンジンのガバナーを所望
の高速度に調整して溶接電圧を確立する場合につ
いて説明する。この場合には、リアクタL₁に補
充巻回した巻線ａ（第１図）による溶接電流検出
手段の電流は、端子C′，D′（第２図）から逆流防
止用ダイオードD₃、抵抗R₄を介し、更にコンデ
ンサC₄、抵抗R₅，R₆，R₇からなるアーク切れに
よる誤動作防止のための遅延時間設定用のタイマ
回路及び信号電圧を安定化するツエナーダイオー
ドZD₁を介し、トランジスタTr₁のベースに供給
されて、該トランジスタTr₁をONする。このト
ランジスタTr₁のONによつて補助交流電源用基
準電圧の設定用である可変抵抗VR₂を短絡する。
トランジスタTr₂はベースがローレベル電圧とな
つてOFFする。このトランジスタTr₂のOFFに伴
つて比較器ICの基準端子の入力電圧は、励磁巻
線EFGHから供給される直流電源端子Ｊ，Ｋから
の電圧を抵抗R₁₀と可変抵抗VR₃の可変端子で分
割した電圧となる。励磁巻線EFGHの起電力はエ
ンジンの高速回転に伴い、上記補助交流電源を得
る場合より更に大きな値となり、可変抵抗VR₃に
より設定される比較器ICの基準電圧が所定の溶
接電力を得るのに対応する値となる。他方、比較
器ICの比較端子への入力については、溶接時に
は補助交流電源が使用されないことから負荷によ
つて変動を受けない補助交流電源の電圧が端子
A′，B′を介してインピーダンス回路に供給され、
更に前記の如く、周波数に逆比例するコンデンサ
C₁，C₂の端子電圧が可変抵抗VR₁、抵抗R₃、コ
ンデンサC₃によりリツプル分を含む直流電圧と
して供給される。従つて比較器ICの比較端子へ
の入力が基準端子電圧より小さいときは比較器
ICから出力信号を送出し、この出力信号によつ
てトランジスタTr₃のON時間を長くする如く、
オープンデルタ形の励磁巻線EFGHの励磁電流か
ら界磁巻線Fgに供給される電流を制御する。比
較器ICの比較端子の入力が基準端子への電圧よ
り大きくなると、界磁巻線Fgに供給される電流
を小さくして励磁を弱め、斯様な制御により溶接
電圧を所望値に確立する。尚、溶接電圧値を微調
整したい場合には、可変抵抗VR₃を調整して比較
器ICの基準電圧を変えることによりその目的を
達成することができる。又上記可変抵抗VR₁，
VR₂は、回路製作時などの時の微調整用で、それ
以外は固定としておくものである。

尚、上記インピーダンス回路のコンデンサC₁，
C₂の代りにそれぞれインダクタンスX₁，X₂を用
いてもよい。この場合に、インダクタンスX₁，
X₂の両端電圧は補助電源の周波数の変化に正比
例した電圧を発生する。従つて比較器ICの２つ
の入力端子を入れ替えて置きさえすれば、入力端
子電圧が規準電圧より大きいときにのみ比較器
ICから出力信号を送出してスイツチングトラン
ジスタTr₃をONさせ、これにより界磁巻線Fgを
励磁し、交流発電機の得るべき補助交流電源又は
溶接電源を回転数に見合つた値にする。

以上要するに、本考案に係るエンジン駆動型溶
接機は、スイツチング素子を介して界磁巻線に供
与される電流を制御する比較器に溶接時用と補助
交流電源用の二つの基準電圧設定器を設けてあつ
て、各基準電圧設定器を溶接時と補助交流電源の
使用時とに対応させて切換回路が選択し、溶接時
又は補助交流電源の使用時において所定の定格出
力値が得られるように、それぞれの基準電圧設定
器により界磁巻線に供与される電流値を制御する
ために、溶接時には高速運転を行い、又補助交流
電源の使用時には、所定の低速運転を行うことが
でき、従つて発電機の小型軽量化を図ることがで
きるばかりか、補助交流電源の電圧検出手段にリ
アクタンス分を含むインピーダンス回路を介して
比較器を接続したことから、ガバナーによるエン
ジンの回転数の可変で補助交流電源の周波数が変
化すると、比較器に入力される電圧値も変化する
ことになり、この結果補助交流電源用基準電圧設
定器を可変させることなく、エンジンガバナーを
調整して発電機の回転数を変えるのみで、60Hz，
110Vや50Hz，100V等定格出力でかつ異なる周波
数の補助交流電源出力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は補助交流電源付き溶接用の交流発電機
の構成を示す電気的結線図、第２図は第１図に示
された交流発電機を用いた本考案に係る実施例の
電気的結線図である。 １……溶接棒、２……溶接母材、OU，OV，
OW……三相電機子巻線、L₁，L₂，L₃……リアク
タ、US……補助巻線、Re……三相全波整流器、
Re₁，Re₂……整流器、Fg……界磁巻線、Tr₁…
…スイツチング素子、Ｔ……変圧器、R₁〜R₁₂…
…抵抗、C₁〜C₅……コンデンサ、D₁〜D₅，D₇…
…ダイオード、ZD₁，ZD₂……ツエナーダイオー
ド、Tr₁，Tr₂……トランジスタ、VR₁〜VR₃…
…可変抵抗、IC……比較器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ガバナーを備えたエンジンで駆動され、かつ補
   助交流電源用の巻線が付設された溶接用の交流発
   電機を有し、補助交流電源と溶接電源とを択一的
   に取出すエンジン駆動型溶接機において、前記交
   流発電機には、溶接時における被制御電圧の検出
   手段を兼用する補助交流電源の電圧検出手段と、
   溶接電流を検出する電流検出手段とを設け、補助
   交流電源の電圧検出手段にリアクタンス分を含む
   インピーダンス回路を介して比較器に接続し、か
   つ交流発電機の励磁電流を整流する整流器に、ス
   イツチング素子を介して界磁巻線を接続し、前記
   比較器に補助交流電源の電圧検出手段による検出
   信号の周波数が増加すると界磁巻線に流れる電流
   を増加させるべく制御する上記スイツチング素子
   を接続し、比較器には切換回路を介在させて溶接
   時用基準電圧設定器と補助交流電源用基準電圧設
   定器とを接続し、該切換回路に前記溶接電流を検
   出する電流検出手段を接続したことを特徴とする
   エンジン駆動型溶接機。