(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と母材との間に発生するアーク光を検知するとともにアーク光を電力に変換する光電変換装置をアーク発生源の近傍に備え、前記光電変換装置においてアーク光から変換された電力により、アーク光が発生している期間溶接作業に係わる負荷を動作させるようにしたアーク溶接機。
【請求項２】
電極と母材との間に発生するアーク光を検知するとともにアーク光を電力に変換する光電変換装置と、前記光電変換装置で発生される電力を蓄える蓄電回路とを備え、前記光電変換装置をアーク発生源の近傍に備え、前記光電変換装置においてアーク光から変換された電力および前記蓄電回路に蓄えられた電力とによりアーク光が発生している期間およびアーク消滅後の所定期間溶接作業に係わる負荷を動作させるようにしたアーク溶接機。
【請求項３】
電極と母材との間に発生するアーク光を検知するとともにアーク光を電力に変換する光電変換装置と、前記光電変換装置で発生される電力を蓄える蓄電回路とを備え、前記光電変換装置をアーク発生源の近傍に備え、前記蓄電回路において溶接作業に応じた電力を蓄えるようにしたアーク溶接機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極と母材との間にアーク光を発生させるアーク溶接機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アーク溶接機を含む産業用機器や職場において、節電を図り、作業環境を改善し良化する要望が強い。
【０００３】
たとえば、産業用機器の節電においては作業を中断している間は電源を遮断して節電を行う。また、産業用機器を用いる上で必要な周辺機器においても、その産業用機器を使用していない時は電源を遮断すると言ったことが、多くの職場では人的操作で行われている。アーク溶接機を使用する場合においても同様である。
【０００４】
また、作業環境の良化においても、アーク溶接機により溶接作業を行う場合には職場内の換気を良くする排出用のダクトを用いて職場内の排気ガスやヒュームなどを排出し、作業環境を良化すると言ったことが人的操作で行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、アーク溶接機を使用する場合、節電のための行為や作業環境を良化するための行為は、あくまで人に頼って行っているため、作業中断時に電源を切り忘れたり、職場内の換気を良くするための換気扇の稼働を忘れたりする場合が多い。また、作業環境を良くするための周辺機器は作業が終了してからも数分間は稼働しておく必要があるため、そのまま電源を切り忘れる場合も多い。また、前記周辺機器の電源が遠くにある場合には、作業者はその周辺機器の電源の場所まで移動する必要があり、時間がかかるとともに体力の消耗も伴う。
【０００６】
また、節電のための行為と作業環境の良化のための行為とは、基本的に相反するものがあり、節電するためには作業環境を良くする排出用の換気扇などの電源を切る必要があり、逆に、長い時間稼働し続けると作業環境の良化の点では効果が大きい。また、作業を行っていない場合に稼働し続けていては電力の無駄になる。また、作業環境を良くするためには種々の環境保全のための周辺機器を導入すればよいが、それらを導入すればするほど電力消費が増加し、電源の切り忘れによって電力が無駄に消費されてしまう。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、節電と作業環境の良化とを図ったアーク溶接機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電極と母材との間に発生するアーク光を検知するとともにアーク光を電力に変換する光電変換装置をアーク発生源の近傍に備え、前記光電変換装置においてアーク光から変換された電力により、アーク光が発生している期間溶接作業に係わる負荷を動作させるようにしたアーク溶接機である。
【０００９】
本発明により、溶接作業開始時から溶接作業終了時まで周辺機器などの負荷を動作させることができ、負荷を無駄に使用することなく、効果的に駆動することができる。
【００１０】
本発明は、電極と母材との間に発生するアーク光を検知するとともにアーク光を電力に変換する光電変換装置と、前記光電変換装置で発生される電力を蓄える蓄電回路とを備え、前記光電変換装置をアーク発生源の近傍に備え、前記光電変換装置においてアーク光から変換された電力および前記蓄電回路に蓄えられた電力とによりアーク光が発生している期間およびアーク消滅後の所定期間溶接作業に係わる負荷を動作させるようにしたアーク溶接機である。
【００１１】
本発明により、溶接作業終了後の数分間は、負荷を駆動することができ、溶接作業終了後も作業環境の良化のための負荷を数分間駆動することができるため、作業環境を効果的に良化することができる。
【００１２】
本発明は、電極と母材との間に発生するアーク光を検知するとともにアーク光を電力に変換する光電変換装置と、前記光電変換装置で発生される電力を蓄える蓄電回路とを備え、前記光電変換装置をアーク発生源の近傍に備え、前記蓄電回路において溶接作業に応じた電力を蓄えるようにしたアーク溶接機である。
【００１３】
本発明により、アーク光発生の有無の精度を上げることができ、負荷の動作が確実に行える。したがって、アーク溶接機を使用する職場の節電を図れるとともに、作業環境の良化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
請求項１に係わる本発明において、アーク光を電力に変換する光電変換装置は、たとえば半導体の光電変換素子で実現でき、アーク光から発生した電力により、アーク光の発生と消滅とを非接触に検知する機能と、前記発生した電力により負荷、たとえば換気扇などを駆動する電力源としての機能とを併せて備えるものである。アーク発生の検知を光電変換装置により行うことで、非接触かつ複雑な回路構成なしで取り出せるため、アーク発生を容易に検知でき、出力電流を電圧に変換して検知するなどの複雑な回路を設ける必要がなく、さらに溶接中に発生するノイズが負荷に侵入することを防止できる。また、溶接作業に係わる負荷は、溶接作業に伴って作動させる周辺機器、たとえば換気扇や、アーク溶接機の内部の機器、たとえば冷却用ファンである。したがって、アーク光のエネルギーの有効利用と、アーク溶接機の稼働に連動した前記換気扇の動作による環境良化とを図ることができる。
【００１５】
請求項２に係わる本発明において、蓄電回路は前記光電変換装置により発生した電力を蓄えるものであり、蓄電池により実現できる。アーク光が消滅した後でも前記蓄えた電力で上記の負荷、たとえば換気扇などを駆動できるので、溶接作業が終了してから数分間は前記負荷を継続して駆動することができる。また、溶接作業が断続的な場合、たとえば負荷のモータについては断続させないで駆動することにより、起動時の突入電流の負担をなくすることもできる。
【００１６】
本発明は、光電変換装置をアーク溶接機の本体から分離してアーク光の近傍に配置できるようにするもので、アーク光の近傍に光電変換装置を配置することにより、アーク光を有効に電力に変換するとともに、周辺が明るくてもアーク光の発生および消滅を確実に検知する。また、母材とアーク溶接機が離れていてもよい。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
以下、本発明のアーク溶接機の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明のアーク溶接機の構成を示すブロック図である。図１において、１は電極、２は母材、３は電極１と母材２との間に発生するアーク光、４はアーク光３を電気エネルギーに変換する光電変換装置、５は光電変換装置４により発生した電力により駆動する負荷、６は光電変換装置４により発生した電力を蓄える蓄電回路、７は蓄電回路６を内部に備えたアーク溶接機である。
【００１９】
以下、負荷５を換気扇とした場合について説明する。図２は本実施の形態を示す模式図である。図２において、８は溶接に伴って発生するヒューム、９はヒューム８を室外に排出するためのダクト、１０はダクト９の内部に設けられた換気扇である。なお、換気扇１０を光電変換装置４で発生した電力で駆動する。
【００２０】
溶接作業中において、電極１と母材２との間にはアーク光３が発生するとともに、溶融反応に対応してヒューム８も発生する。このヒューム８は、いわゆる排気ガスであり、人体に悪影響をもたらす物質である。そのため、ダクト９を介してヒューム８を室外に排出し、職場の空気を浄化する。ダクト９は内部に換気扇１０を備え、換気扇１０によりヒューム８を室外に排出する。換気扇１０の使用目的はヒューム８を室外に排出することにあるので、溶接作業中に換気扇１０を駆動すればよく、溶接開始時、すなわちアーク光３の発生時から溶接作業終了、すなわちアーク光３の消滅まで換気扇１０を駆動すればよい。これにより、溶接作業に連動して換気扇１０が駆動しているので、電力を無駄なく使用できる。
【００２１】
以下、負荷５をアーク溶接機７に内装している空冷用ファンとした場合について説明する。図３は本実施の形態を示す模式図である。なお、図１および図２と同じ構成要素には同一番号を付与して説明を省略する。図３において、１１はアーク溶接機７を駆動する電装部品、１２はアーク溶接機７の動力源である変圧器、１３は冷却用ファンである。
【００２２】
アーク溶接機７は、溶接作業に伴って発熱する電装部品１１と変圧器１２とを備え、アーク溶接機７の出力の増加に応じて発熱量も増加し、ある温度を超えると熱焼損を起こす。それに対処するために電装部品１１および変圧器１２の発熱を抑制するために冷却用ファン１３を内部に備え、冷却用ファン１３を溶接作業中に駆動することにより、電装部品１１および変圧器１２の発熱を抑制している。
【００２３】
従来のアーク溶接機７では、この冷却用ファン１３はアーク溶接機７の電源を投入した時点から駆動するように設計されており、溶接作業に関係なく駆動していたが、本実施の形態では、アーク光３を光電変換装置４により電力に変換して冷却用ファン１３を駆動するので、溶接作業時、すなわちアーク光３が発生すると同時に冷却用ファン１３が作動して電装部品１１と変圧器１２とを効果的に冷却する。したがって、アーク光３のエネルギーを利用して冷却用ファン１３を駆動することにより節電効果を得ることができるとともに、アーク溶接機７の動作に連動するので無駄な電力消費もなくすることができる。
【００２４】
以上のように本実施の形態によれば、光電変換装置によりアーク光を電力に変換し、その電力により換気扇や冷却用ファンなどの負荷を動作させることにより、負荷を無駄なく動作させるとともに、アーク光のエネルギーを有効に利用し、節電と環境の良化とを図ることができる。
【００２５】
（実施の形態２）
以下、本発明のアーク溶接機の実施の形態２について図面を参照しながら説明する。なお、アーク溶接機は図１に示す実施の形態１と同様の構成とする。
【００２６】
以下、負荷５を換気扇とした場合について図２を用いて説明する。溶接作業を開始するとアーク光３の発生から換気扇１０を駆動するとともに蓄電回路６に電力を蓄え、溶接作業を中断すると蓄電回路６に蓄電された電圧により換気扇１０を数分間は駆動し続ける。この時、蓄電回路６を溶接作業時間に応じた電力を蓄えるように回路設計を行うことにより、効果的にヒューム８を排出することができ、職場内の環境を良化することができる。また、溶接作業中や溶接作業終了後の数分間のみ換気扇１０を駆動するので電力を一層無駄なく使用できる。
【００２７】
以下、負荷５を冷却用ファンとした場合について図３を用いて説明する。アーク光３を光電変換装置４により電力に変換し、冷却用ファン１３を駆動しており、アーク光３が消滅した後も、蓄電回路６によって数分間駆動を継続している。溶接作業開始時、すなわちアーク光３が発生すると同時に冷却用ファン１３を駆動し、また、溶接作業終了後の数分間は、蓄電回路６によって冷却用ファン１３を駆動することで、電装部品１１と変圧器１２の冷却を効果的に行っている。また、蓄電回路６を溶接作業時間に応じた電力を蓄えるように回路設計を行うことにより、冷却用ファン１３の駆動に一層無駄がなくなり、冷却用ファン１３が効果的に使用され、アーク溶接機７の節電を行うことができる。
【００２８】
以上のように本実施の形態によれば、光電変換装置によりアーク光を電力に変換するとともに蓄電回路に蓄え、その電力により換気扇や冷却用ファンなどの負荷を動作させることにより、実施の形態１と同様の効果を得るとともに、溶接作業後も継続して負荷を動作させることができるので、アーク溶接機の保全や環境の良化を一層図ることができる。
【００２９】
（実施の形態３）
以下、本発明のアーク溶接機の実施の形態３について図面を参照しながら説明する。なお、アーク溶接機は図１に示す実施の形態１と同様の構成とする。
【００３０】
以下、負荷５を外部に配置されたアーク溶接機の周辺機器、たとえば溶接作業中に発生するヒュームを排出するためのダクトの換気扇とした場合について図２を用いて説明する。
【００３１】
換気扇１０の使用目的は溶接作業中に発生するヒューム８を室外に排出することであり、溶接作業に応じて換気扇１０を駆動しなければならないので、アーク光３の発生の有無を確実に判断する必要がある。そこで、本実施の形態では、アーク光３の光量をより多く得るために、光電変換装置４をアーク発生源の近傍に配置する。これにより、周囲の照明の光度が、室内では約２００〜４００ルクスあるのに対して、アーク発生源の近傍では約１０倍の２０００〜４０００ルクスに達するため、アーク光３の発生の有無が判別し易くなり、溶接作業開始時の換気扇１０の駆動の応答を良くし、確実に換気扇１０を駆動することができる。したがって、アーク光３の発生の有無の検知精度を上げることができる。また、光度が増加することにより蓄電回路６に蓄える電力が多くなり、効果的に蓄電回路６に電力を蓄えることができる。
【００３２】
以上のように本実施の形態によれば、光電変換装置をアーク溶接機の外部に備え、アーク光の近傍で光電変換装置によりアーク光を電力に変換することにより、アーク光のエネルギーを一層有効に利用できるとともに、アーク光の検知精度を高めて負荷を確実に動作させることができ、実施の形態１および実施の形態２の効果を確実に得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、電極と母材との間に発生するアーク光を電力に変換する光電変換装置と、前記光電変換装置から発生される前記電力により溶接作業に係わる負荷を動作させるようにしたアーク溶接機とすることにより、溶接作業に同期して周辺機器などの負荷を無駄なく動作させることができるとともに、アーク光のエネルギーを有効利用して電力消費を低減することができる。
【００３４】
本発明は、光電変換装置で発生される電力を蓄える蓄電回路を備えた請求項１に係わるアーク溶接機とすることにより、溶接作業終了後の数分間は負荷を駆動することができ、溶接作業終了後も作業環境の良化を一層効果的に行えるとともに、断続的な溶接作業であっても前記負荷を継続的に動作させることもできる。
【００３５】
本発明は、光電変換装置をアーク溶接機の外部に設け、アーク発生源の近傍に配置できるようにしたアーク溶接機とすることにより、アーク光のエネルギーを一層有効に利用できるとともに、アーク光発生の有無の検知精度を上げることができ、負荷を確実に動作させ、作業環境の良化についても確実に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアーク溶接機の構成を示すブロック図
【図２】本発明のアーク溶接機の実施の形態で負荷を換気扇とした構成を示す模式図
【図３】本発明のアーク溶接機の実施の形態で負荷をアーク溶接機の冷却用ファンとした構成を示す模式図
【符号の説明】
１  電極
２  母材
３  アーク光
４  光電変換装置
５  負荷
６  蓄電回路
７  アーク溶接機
８  ヒューム
９  ダクト
１０  換気扇
１１  電装部品
１２  変圧器
１３  冷却用ファン
【図１】
0003642161.tif 000002
【図２】
0003642161.tif 000003
【図３】
0003642161.tif 000004