(57)【要約】【課題】小型内燃機関を駆動源とする発電機の出力をアーク溶接用電源とする場合も、安定したアーク溶接を遂行することができる携帯用アーク溶接機を提供すること。【解決手段】内燃機関により駆動される発電機からの電源又は１００Ｖ商用電源と、溶接負荷が接続される一対の出力端子と、前記電源を整流して前記一対の出力端子に供給する整流回路を備えたアーク溶接機において、弾み車が付設された磁石型同期機からなるインピーダンス低減化装置を前記内燃機関により駆動される発電機からの電源又は１００Ｖ商用電源に並列に接続した。請求項２に記載の発明は、さらに、等価的に低インピーダンス化された変圧器入力電圧の周期に自動的に追従するサイリスタ基準点弧角発生回路を設けた。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関により駆動される発電機からの電源又は１００Ｖ商用電源と、溶接負荷が接続される一対の出力端子と、前記電源を整流して前記一対の出力端子に供給する整流回路とを備えたアーク溶接機において、弾み車が付設された磁石型同期機からなるインピーダンス低減化装置を前記内燃機関により駆動される発電機からの電源又は１００Ｖ商用電源に並列に接続してなる携帯用アーク溶接機。
【請求項２】
内燃機関により駆動される発電機からの電源又は１００Ｖ商用電源と、溶接負荷が接続される一対の出力端子と、前記電源を整流して前記一対の出力端子に供給する整流回路とを備えた直流アーク溶接機において、弾み車が付設された磁石型同期機からなるインピーダンス低減化装置を前記内燃機関により駆動される発電機からの電源又は１００Ｖ商用電源に並列に接続するとともに、前記インピーダンス低減化装置の並列接続によって等価的に低インピーダンス化された変圧器入力電源の電圧周期に自動的に追従するサイリスタ基準点弧角発生回路を設けてなる携帯用アーク溶接機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯用アーク溶接機に関し、さらに詳しくは、たとえばホビー用小型内燃機関で駆動される発電機によって溶接用電源を得るか或は１００Ｖ商用電力を電源とする携帯用アーク溶接機に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、アーク溶接を行うには、２００Ｖの商用電源を必要としていた。
２００Ｖの商用電源を得難い建設現場等で用いるべく、一般家庭に供給されている１００Ｖの商用電源を用いる携帯用アーク溶接機が開発されている。処が、前記一般家庭用１００Ｖ電源を用いる提携用アーク溶接機は、小型内燃機関を駆動源とする発電機を用いることができなかった。即ち、たとえばホビー用の小型内燃機関を駆動源とする発電機の出力をアーク溶接用電源とすると、一般的に、電源は容量不足である。また、前記小型内燃機関を駆動源とする発電機の場合、断面積の小さなワイヤで巻数が多いことに起因して内部インピーダンスが高い。また、出力される電圧波形が正弦波でなくさらに、負荷変動に伴って電圧および周波数の変動が大きいという問題があり、実用化されなかった。
【０００３】
一方、内燃機関を発電機の駆動源とするアーク溶接機が、たとえば特開平８−９６０９号公報に開示されている。しかしながら、この先行技術は、前記小型内燃機関を駆動源とする発電機の出力をアーク溶接用電源とするときの、上記諸問題を解決する手段を与えるものではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、たとえばホビー用の小型内燃機関を駆動源とする発電機の出力をアーク溶接用電源とするときの上記諸問題を解決し、安定したアーク溶接を遂行することができる携帯用アーク溶接機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、内燃機関により駆動される発電機からの電源又は１００Ｖ商用電源と、溶接負荷が接続される一対の出力端子と、前記電源を整流して前記一対の出力端子に供給する整流回路とを備えたアーク溶接機において、弾み車が付設された磁石型同期機からなるインピーダンス低減化装置を前記内燃機関により駆動される発電機からの電源又は１００Ｖ商用電源に並列に接続してなる携帯用アーク溶接機である。
この構成によって、小型内燃機関を駆動源とする発電機の出力をアーク溶接用電源とする場合に、電源容量を等価的に大きくなし得るとともに電源の電圧波形を正弦波形とすることができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、内燃機関により駆動される発電機からの電源又は１００Ｖ商用電源と、溶接負荷が接続される一対の出力端子と、前記電源を整流して前記一対の出力端子に供給する整流回路とを備えた直流アーク溶接機において、弾み車が付設された磁石型同期機からなるインピーダンス低減化装置を前記内燃機関により駆動される発電機からの電源又は１００Ｖ商用電源に並列に接続するとともに、前記インピーダンス低減化装置の並列接続によって等価的に低インピーダンス化された変圧器入力電源の電圧周期に自動的に追従するサイリスタ基準点弧角発生回路を設けてなる携帯用アーク溶接機である。
この構成により、整流器前段の変圧器に入力されるべき電源電圧の周期に自動的に追従してサイリスタの点弧を行うことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその好ましい実施形態に則して説明する。
【０００８】
本発明の携帯用アーク溶接機にあっては、ホビー用の、小型内燃機関で駆動される発電機からの出力或は、一般家庭に供給されているコンセント電流（２０Ａ以下）を電源として用いる。先ず、電源を整流して溶接に必要なエネルギーを時間積分して蓄電池に蓄える。次いで、蓄電池に蓄えられたエネルギーを電源からのエネルギーに加算して、溶接に必要な電流を得る。
【０００９】
【実施例】
図１は、本発明の一実施例に係る携帯用アーク溶接機のブロック図である。図２に、本発明において用いる電源インピーダンス低減化装置を示す。本発明の携帯用アーク溶接機にあっては、内部抵抗ｒＳおよび内部インダクタンスｌＳを有する電圧ＶＳの電源に、電源インピーダンス低減化装置ＭＬＩを並列に接続している。電源インピーダンス低減化装置ＭＬＩは、この実施例においては、図２に示すように、弾み車Ｆ．Ｗ．が付設された同期機Ｓ．Ｍ．からなり、同期機Ｓ．Ｍ．は永久磁石型単相同期発電機（モーター）として構成されている。この同期機ＳＭは、高い磁束密度をもつ回転磁界とすることによって所要巻線数を小ならしめるとともに巻線径を大ならしめて、インピーダンスを低くしている。このように構成される電源インピーダンス低減化装置ＭＬＩを、図１に示すように、小型内燃機関で駆動される発電機出力或は一般家庭用電源と並列に接続することによって、溶接用変圧器Ｔ１および蓄電池充電用変圧器Ｔ２に供給される電源のインピーダンスは等価的に低くなる。
【００１０】
電源インピーダンス低減化装置ＭＬＩにおいては、アーク溶接を行わない軽負荷時に、小型内燃機関で駆動される発電機の余剰電力によって弾み車Ｆ．Ｗ．が回転せしめられ、余剰電力が運動エネルギーとして蓄えられる。アーク溶接時には、弾み車Ｆ．Ｗ．に蓄積された運動エネルギーを同期機Ｓ．Ｍ．から出力し、小型内燃機関で駆動される発電機からの出力と合わせて溶接用変圧器Ｔ１および蓄電池充電用変圧器Ｔ２に供給する。図１において、Ｎ１，１およびＮ１，２は溶接用変圧器Ｔ１における１次巻線および２次巻線の巻数、Ｎ２，１およびＮ２，２は蓄電池充電用変圧器Ｔ２における１次巻線および２次巻線の巻数である。而して、小型内燃機関で駆動される発電機からの電源周波数は溶接時に低下し、無負荷時には上昇する。また、この同期機Ｓ．Ｍ．は、正弦波形でない小型内燃機関で駆動される発電機からの出力電源波形を正弦波形化するフィルタとしても機能する。
【００１１】
蓄電池は、蓄電池充電用変圧器Ｔ２で変圧された電源をサイリスタ
Ｔｈ２によって整流された直流によって充電される。蓄電池電圧ＶＢは、その目標値ＶＢ、ｒに一致させるべく、抵抗Ｒ１およびＲ１を介して検出された蓄電池電圧ＶＢ，ｄｅｔとＶＢ、ｒを比較し、その偏差εＶを０とするように、サイリスタの点弧角αｃｈを操作量として制御される。ＶＢ，ｒ＞ＶＢである場合、蓄電池充電電流ｉＢは、電流検出器ＣＤｃｈによる検出値ＩＢ，ｂｅｔと蓄電池充電電流ｉＢの目標値ＩＢ，ｒを比較し、その偏差εＩを０とするように、点弧パルス発生回路Ｇα，ｃｈによる点弧タイミング（角度）αｃｈを操作量として制御される。ＶＢ，ｒ≦ＶＢである場合は、蓄電池充電電流ｉＢは、溶接電流ｉＷの目標値ＩＷ，ｒよりも小さくなるか或は流れなくなる。図１において、ＧＶ（Ｓ）は電圧偏差εＶの増幅器、ＧＩ（Ｓ）は電流偏差εＩの増幅器である。
【００１２】
アーク溶接電流ｉＷを流すための電圧は、蓄電池電圧ＶＢの上に、溶接用変圧器Ｔ１の２次電圧をサイリスタＴｈ１，１およびＴｈ１，２で整流して得た電圧を重畳して得る。そして、溶接電流ｉＷは、その目標値であるＷ，ｒに一致させるべく、電流検出器ＣＤＷにおける検出値ＩＷ，ｄｅｔと目標値ＩＷ，ｒを比較してその偏差εＩＷを０とするように、点弧パルス発生回路Ｇα，Ｗから出力される点弧角αＷをサイリスタＴｈ１，１およびＴｈ１，２での操作量として制御される。図１において、ＧＩＷ（Ｓ）は溶接電流の偏差εＩＷの増幅器である。ＬＷは、溶接回路のインダクタンスである。
【００１３】
点弧パルス発生回路Ｇα，ｃｈおよびＧα，Ｗには、サイリスタ点弧角の基準値αｒｅｆが入力される。サイリスタ点弧角の基準値αｒｅｆは、サイリスタ基準点弧角発生回路Ｇα，ｒｅｆから出力される。図３に、この実施例のサイリスタ基準点弧角発生回路Ｇα，ｒｅｆの構成を示す。サイリスタ基準点弧角発生回路Ｇα，ｒｅｆは、たとえば小型内燃機関で駆動される発電機からの電圧の波形と周期に依存することなく、電源インピーダンス低減化装置ＭＬＩの並列接続によってインピーダンスが低減化され、正弦波化された溶接用変圧器Ｔ１および蓄電池充電用変圧器Ｔ２に入力されるべき電源の電圧ＶＳｆの周期に自動的に追従する。
【００１４】
この回路は、小型内燃機関で駆動される発電機からの電源の周波数が変動しても、電源インピーダンス低減化装置ＭＬＩの並列接続によってインピーダンスが低減化され、正弦波化された溶接用変圧器Ｔ１および蓄電池充電用変圧器Ｔ２に入力されるべき電源に基づいて、蓄電池を充電するためのサイリスタＴｈ２での点弧角αｃｈならびに溶接電流ｉＢを制御するサイリスタＴｈ１，１およびＴｈ１，２の点弧角αＷを定めるための基準位相信号αｒｅｆを出力する。
【００１５】
既に述べたように、蓄電池充電電流ｉＢは、サイリスタＴｈ２の点弧角αｃｈを操作量として、目標値ＩＢ，ｒに一致するように制御されている。
同様に、溶接電流ｉＷは、その目標値であるＩＷ，ｒに一致させるべく、電流検出器ＣＤＷにおける検出値ＩＷ，ｄｅｔと目標値ＩＷ，ｒを比較してその偏差εＩＷを０とするように、点弧パルス発生回路Ｇα，Ｗから出力される点弧角αＷをサイリスタＴｈ１，１およびＴｈ１，２での操作量として制御されている。従って、サイリスタＴｈ２での点弧角αｃｈとサイリスタＴｈ１，１およびＴｈ１，２の点弧角αＷは、溶接用変圧器Ｔ１および蓄電池充電用変圧器Ｔ２に入力されるべき電源の電圧ＶＳｆの周波数に同期して発生されなければならない。
【００１６】
サイリスタ基準点弧角発生回路Ｇα，ｒｅｆは、図３に示すように、位相検出器Ｐｈ，ｄｅｔ、積分回路Ｉｎｔ、電圧制御発振器ＶＯＣ（ｖｏｌｔａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ
ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）および波形変換回路ＣＷｃｈから構成されている。
この回路の動作は、先ず、等価的に低インピーダンス化された変圧器供給電源電圧ＶＳｆとサイリスタ点弧角αｒｅｆとの位相差εｐｈを、位相差検出回路Ｐｈ，ｄｅｔによって検出する。次いで、この位相差εｐｈを、積分回路Ｉｎｔで時間積分して得た電圧Ｖｐｈを電圧制御発振器ＶＯＣに入力して周波数ｆｐｈを得る。そして、この周波数ｆｐｈを波形変換回路ＣＷｃｈで正弦波に変換して基準位相信号αｒｅｆを得る。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、たとえばホビー用の小型内燃機関によって駆動される発電機で溶接電源を得る場合にも、容量不足、電源波形等の問題を克服して、安定したアーク溶接を可能ならしめる。従って、商用電源を得難い建設現場等において、簡便に携帯可能なアーク溶接機として用いることができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、容量不足、電源波形等の問題を克服しさらに、ホビー用の小型内燃機関によって駆動される発電機で溶接電源を得る場合のように電源の周波数が大きく変動する場合にも、変圧器供給電圧の周期に自動追従するサイリスタ基準点弧角を設定でき、安定したアーク溶接が可能な携帯用アーク溶接機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の携帯用アーク溶接機のブロック図
【図２】本発明の携帯用アーク溶接機における電源インピーダンス低減化装置を示す斜視図
【図３】本発明の携帯用アーク溶接機におけるサイリスタ基準点弧角発生回路の構成を示すブロック図
【符号の説明】
ＶＳ　電源電圧
ｒＳ　電源内部抵抗
ｌＳ　電源内部インダクタンス
ＭＬＩ　電源インピーダンス低減化装置
ＶＳｆ　等価的に低インピーダンス化された変圧器供給電圧
Ｔ１　溶接用変圧器
Ｔ２　蓄電池充電用変圧器
Ｔｈ１，１　溶接電流制御用サイリスタ
Ｔｈ１，２　溶接電流制御用サイリスタ
Ｔｈ２　蓄電池充電用サイリスタ
ＶＢ　蓄電池電圧
ｉＢ　蓄電池充電電流
Ｒ１，Ｒ２　蓄電池電圧を検出するための抵抗
ＩＢ，ｒ　蓄電池充電電流の目標値
ＣＤｃｈ　蓄電池充電電流検出器
ＩＢ，ｄｅｔ　検出された蓄電池充電電流
εＩ　蓄電池充電電流の目標値ＩＢ，ｒと検出された蓄電池充電電流ＩＢ，ｄｅｔとの偏差
ＧＶ（Ｓ）　電圧偏差の増幅器
ＶＢ，ｒ　蓄電池充電電圧の目標値
ＶＢ，ｄｅｔ　検出された蓄電池充電電圧
εＶ　蓄電池充電電圧の目標値ＶＢ，ｒと検出された蓄電池充電電圧ＶＢ，ｄｅｔとの偏差
αｒｅｆ　サイリスタ点弧角の基準値
Ｇα，ｃｈ　蓄電池充電電流制御用点弧パルス発生回路
Ｇα，Ｗ　溶接電流制御用点弧パルス発生回路
αｃｈ　蓄電池を充電するサイリスタの点弧角
αＷ　溶接電流を制御するサイリスタの点弧角
ＩＷ，ｒ　溶接電流の目標値
ＣＤＷ　溶接電流検出器
ＩＷ，ｄｅｔ　検出された溶接電流
εＩＷ　溶接電流の目標値ＩＷ，ｒと検出された溶接電流ＩＷ，ｄｅｔとの偏差
ＧＩ（Ｓ）　電流偏差の増幅器
ＬＷ　溶接回路のインダクタンス
ｉＷ　溶接電流
Ｐｈ，ｄｅｔ　位相検出器
Ｉｎｔ　積分回路
ＶＯＣ　電圧制御発振器
ＣＷｃｈ　波形変換回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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