JP2010131664A - エンジン駆動溶接機 - Google Patents

Abstract

【課題】 二人用運転モードで溶接作業を行う際に、それぞれの設定溶接電流に対して、エンジン回転速度を適正に制御して、騒音や燃料消費が無駄に大きくなってしまうのを防止する。
【解決手段】 エンジン１により駆動される交流発電機２は、二つの溶接用出力巻線を有している。それぞれの出力巻線の交流出力は、整流器４Ａ，４Ｂで整流され、ＩＧＢＴ電流制御回路６Ａ，６Ｂで電流制御を受けながら、Ａ側溶接出力端子及びＢ側溶接出力端子から出力される。エンジン溶接機制御回路１０は、Ａ側溶接電流設定器２１Ａ及びＢ側溶接電流設定器２１Ｂで設定された設定電流に基づいて、必要な合計溶接出力を算出し、算出した合計溶接出力に対応する回転速度になるようにエンジンを制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、二つの溶接用出力端子を有し、溶接電流を、それぞれの出力端子から独立に出力するか、並列にして一つにまとめて出力するかの二つの運転モードを持つエンジン駆動溶接機に関するものである。

一般に、商用電源のない建設現場等での溶接作業には、移動が簡便なエンジン駆動式の直流アーク溶接機が使用されている。そのような溶接作業現場では、ほとんどの溶接作業が２００Ａ程度の溶接電流で溶接可能であるが、時にはそれを上回る大電流が必要になることもある。そこで、例えば、特許文献１に示されるように、通常の溶接作業が可能な電流容量を有する２組の溶接出力端子を備え、大電流が必要な場合は、それらを並列接続して２倍近い大電流を出力できるようにしたエンジン駆動溶接機が普及している。

そのようなエンジン駆動溶接機について、本出願人は、先に、特願２００８−３８６７４として、一人用運転モードでも二人用運転モードでも常にエンジン出力を有効に引き出すことができ、最適な最大電流の設定を可能にして、エンジン駆動溶接機の低燃費，環境負担低減等を図るようにしたエンジン駆動溶接機を提案した。

このようなエンジン駆動溶接機では、二人用運転モードの時は、それぞれの溶接出力端子において、個別に出力電流を設定し、二人で別々の溶接作業ができる。また、大電流が必要になる溶接作業は、一人用運転モードに切り替えて、二つの出力を並列にすることにより、大電流での溶接作業ができる。

一方、本出願人は、先に、特願２００７−１６４５７５として、エンジンによって駆動される発電機の交流出力を直流に変換して溶接出力を導出するとともに、発電機の交流出力の一部を補助電源として導出するようにしたエンジン駆動溶接機において、補助電源が使用中のときは、当該地域の商用電源周波数で出力できるように固定回転速度でエンジンを運転する一方、補助電源が使用されていないときは、溶接電流に見合ったエンジン回転速度に可変制御にして、最大の溶接電流を効率よく出力できるようにしたエンジン駆動溶接機も提案した。

そのエンジン駆動溶接機では、溶接電流設定器により設定された溶接電流に対応する回転速度を、図６に示すようなエンジン回転速度設定データから取得して、設定された溶接電流に最適な回転速度になるようにする。ただし、エンジン回転速度を小さくしすぎると、エンジンの安定的な運転ができなくなるため、溶接電流が所定値以下に設定された場合は、最低限の回転速度を維持するようにしている。例えば、２３００〜３６００ｒｐｍの範囲内で運転されるエンジンで駆動され、溶接電流が最小３０Ａ、最大３２０Ａである場合、設定された溶接電流が３０Ａ〜１４０Ａの範囲では、回転速度を２３００ｒｐｍ以下にしようとすると、エンジンの振動が大きくなって安定な運転ができなくなるため、２３００ｒｐｍ一定で行い、１４０Ａ〜３２０Ａの範囲では、２３００〜３６００ｒｐｍの範囲で可変制御するようにしている。

そのようにすれば、補助電源が使用されていないときは、設定された溶接電流に応じて、エンジンを最適な回転速度にして、溶接電流を効率よく出力でき、燃料消費や騒音発生を必要最小限に抑えることができる。

特開１０−２７２５６４号公報

しかしながら、そのように溶接電流に見合ったエンジン回転速度に可変制御する技術を、上記、二人用運転モードを持つエンジン駆動溶接機に適用すると、二人用運転モードのとき、エンジン回転速度が必要以上におおきくなってしまうという問題点がある。例えば上の例では、一人用運転モードにおいて、設定電流３０Ａ〜１４０Ａの範囲ではエンジン回転速度を２３００ｒｐｍ一定とし、１４０Ａ〜３２０Ａの範囲では２３００〜３６００ｒｐｍの範囲で可変制御するところ、二人用運転モードにおいては、それぞれ２分の１になって、設定電流が３０Ａ〜７０Ａまでエンジン回転速度を２３００ｒｐｍ一定とし、７０Ａ〜１６０Ａの範囲では２３００〜３６００ｒｐｍの範囲で可変制御することになる。この場合、どちらかが７０Ａを超えて設定されると、他方が３０Ａしか使っていなくても、エンジン回転速度が２３００ｒｐｍより上昇してしまう。すなわち、低速で最大１４０Ａを出力できるエンジン出力がありながら、二人用運転モードで使った場合は、どちらかが７０Ａを超えるとエンジンは回転速度の上昇を始めてしまい、騒音や燃料消費が無駄に大きくなってしまう。

そこで、双方で設定された溶接電流の和に基づいて回転速度を決定することが考えられ、そのようにすれば、回転速度が必要以上に大きくなる度合いは小さくなる。しかしながら、そのようにしてもなお、回転速度が必要な値より大きくなってしまう。以下に、その理由を説明する。

エンジン駆動溶接機で所定の溶接電流を維持するには、その溶接電流に対応した発電機出力が必要で、発電機出力は、発電機の回転速度、すなわち、エンジンの回転速度に依存する。一方、エンジン駆動溶接機では、ＪＩＳＣ９３００及びその他の工業規格により、標準負荷電圧Ｖと出力電流Ｉとの関係が、Ｖ＝２０＋０．０４Ｉの式で計算される。

そこで、例えば、図６に示した例に当てはめ、一人用運転モードで設定電流２００Ａで溶接作業を行う場合と、二人用運転モードでそれぞれ設定電流１００Ａ、合計２００Ａで溶接作業を行う場合とを比較して説明すると、一人用運転モードで設定電流２００Ａ出力時の負荷電圧は、
Ｖ＝２０＋０．０４×２００＝２８Ｖ
となり、その時の発電機出力は、
２８Ｖ×２００Ａ＝５．６ｋＷ
となる。そして、図６に示すように、電流２００Ａを出力するのに必要なエンジン回転速度は２６００ｒｐｍである。

一方、二人用運転モードでそれぞれ設定電流１００Ａ出力時の負荷電圧は、それぞれの出力巻線において、
Ｖ＝２０＋０．０４×１００＝２４Ｖ
となり、その時の各出力巻線の出力は、
２４Ｖ×１００Ａ＝２．４ｋＷ
となって、二つの出力巻線の合計出力は、
２．４ｋＷ×２＝４．８ｋＷ
となる。

すなわち、一人用運転モードで設定電流２００Ａで溶接を行うのに、５．６ｋＷのエンジン出力が必要であるのに対して、二人用運転モードでそれぞれ設定電流１００Ａ、合計２００Ａで溶接を行うには、４．８ｋＷのエンジン出力ですむことになる。

そして、４．８ｋＷの発電機出力を得るのに必要なエンジン回転速度は、一人用運転モードで溶接を行う際の、出力４．８ｋＷに対応する設定電流を求めた上、図６のエンジン回転速度設定データを参照することにより求めることができる。そこで、出力４．８ｋＷに対応する設定電流をＩとして、上記の式を適用すると、
４．８ｋＷ＝（２０＋０．０４Ｉ）×Ｉ
すなわち、
０．０４Ｉ^２＋２０Ｉ−４８００＝０
となり、この２次方程式の解は１７７Ａとなって、その値が求める設定電流となる。そして、図６に示されるように、設定電流１７７Ａに対応するエンジン回転速度は、２４８０ｒｐｍであることが分かり、その値が４．８ｋＷの発電機出力を得るのに必要なエンジン回転速度となる。

すなわち、二人用運転モードでそれぞれ設定電流１００Ａで溶接を行う場合、双方で設定された溶接電流の和である２００Aに基づいてエンジン回転速度を決定すると２６００ｒｐｍとなるが、それは、本来必要なエンジン回転速度である２４８０ｒｐｍより１２０ｒｐｍも大きくなってしまう。

また、同様の計算を、エンジンを、その下限速度である２３００ｒｐｍで運転している場合について行うと、一方で７０Ａで溶接している時、エンジン回転速度はそのままでも、他方では８５Ａまで出力可能となり、双方の電流の和で計算した場合と比べて１５Ａの差が生じる。すなわち、一方で７０Ａで溶接している時、他方で８５Ａで溶接を行おうとすると、本来は２３００ｒｐｍのままで運転可能であるのに対して、設定溶接電流に応じてエンジン回転速度を制御する方法では、エンジン回転速度を２３００ｒｐｍより増加させなければならなかった。

このように、二人用運転モードを持つエンジン駆動溶接機に、設定溶接電流に応じてエンジン回転速度を可変制御する技術を適用すると、回転速度が過剰になって、その分、騒音や燃料消費が無駄に大きくなってしまうという問題点があった。

また、二人用運転モードにおいて、片方で溶接作業を行っている状態で、他方でも溶接作業を開始すると、エンジンの制御回路は、両方の溶接電流に対応するためエンジンの回転速度を上げようとするが、所定の回転速度になるまでには多少の時間遅れが避けられない。一方、溶接電流制御回路は、後から溶接を開始した方の溶接電流が、設定された電流になるように制御する。そのため、エンジンが所定の回転速度に達するまでの間に、発電機が過負荷状態になり、先行して溶接作業を行っていた方の溶接出力に悪影響を与え、溶接部の溶け込み不足やアーク切れ等の溶接欠陥を起こすばかりでなく、最悪の場合にはエンジンが過負荷状態になって停止してしまうおそれもあるという問題点もあった。

本発明は、そのような問題点に鑑み、二人用運転モードを持つエンジン駆動溶接機において、二人で個別に溶接作業を行う際に、それぞれの設定溶接電流に対して、エンジン回転速度を適正に制御して、騒音や燃料消費が無駄に大きくなってしまうのを防止することを目的とするものである。また、片方で溶接作業を行っている状態で、他方でも溶接作業を開始した際に、エンジンが所定の回転速度に達するまでの間に、先行して溶接作業を行っていた方の溶接出力に悪影響を与えないようにすることを目的とするものである。

前記課題を解決するため、本願の請求項１にかかる発明は、エンジンにより駆動される交流発電機と、前記交流発電機の出力を直流に変換した溶接電流を個別に出力する二組の溶接出力端子と、該二組の溶接出力端子から出力される電流の大きさをそれぞれ設定する二つの溶接電流設定手段と、前記それぞれの溶接電流設定手段で設定された電流が、前記それぞれの溶接出力端子から出力されるように制御する溶接電流制御手段と、前記二つの溶接電流設定手段の設定電流に対応する合計溶接出力を算出し、算出した合計溶接出力に必要な回転速度になるようにエンジンを制御するエンジン運転制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、本願の請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記二組の溶接出力端子からの合計溶接出力に対する最適なエンジン回転速度を示す回転速度設定データを保持する記憶手段を備え、前記エンジン運転制御手段は、前記回転速度設定データに基づいて最適な回転速度を取得することを特徴とする。

また、本願の請求項３にかかる発明は、請求項１又は２にかかる発明において、前記二組の溶接出力端子の内の一方を使って先行して溶接作業が行われている状態で、他方の溶接出力端子を使って別の溶接作業が開始されたとき、前記溶接電流制御手段は、エンジンの回転速度が所定の速度に達するまでの間、後から開始した側の溶接電流を漸増させるようにしたことを特徴とする。

また、本願の請求項４にかかる発明は、請求項３にかかる発明において、前記溶接電流制御手段は、エンジンの回転速度が所定の速度に達するまでの間、後から開始した側の溶接電流を、合計溶接出力が、エンジンの回転速度に対応する値を上回らない範囲に抑制しながら漸増させるようにしたことを特徴とする。

本発明のエンジン駆動溶接機は、次のような効果を奏する。
すなわち、請求項１にかかる発明においては、二つの溶接電流設定手段の設定電流に対応する合計溶接出力を算出し、算出した合計溶接出力に必要な回転速度になるようにエンジンを制御するようにしたので、二人で個別に溶接作業を行う際に、それぞれの設定溶接電流に対して、エンジン回転速度を適正に制御して、騒音や燃料消費が無駄に大きくなってしまうのを防止することができる。

また、請求項２にかかる発明においては、前記二組の溶接出力端子からの合計溶接出力に対する最適なエンジン回転速度を示す回転速度設定データを保持し、該回転速度設定データに基づいて最適な回転速度を取得するようにしたので、合計溶接出力に対応する回転速度を容易に取得することができる。

また、請求項３にかかる発明においては、前記二組の溶接出力端子の内の一方を使って先行して溶接作業が行われている状態で、他方の溶接出力端子を使って別の溶接作業が開始されたとき、前記溶接電流制御手段は、エンジンの回転速度が所定の速度に達するまでの間、後から開始した側の溶接電流を漸増させるようにしたので、片方で溶接作業を行っている状態で、他方でも溶接作業を開始した際に、エンジンが所定の回転速度に達するまでの間に、先行して溶接作業を行っていた方の溶接出力に悪影響を与えないようにすることができる。また、エンジンが過負荷状態になって停止してしまうことも防止できる。

また、請求項４にかかる発明においては、エンジンの回転速度が所定の速度に達するまでの間、後から開始した側の溶接電流を、合計溶接出力が、エンジンの回転速度に対応する値を上回らない範囲に抑制しながら漸増させるようにしたので、後から作業を開始した側の溶接電流を、先行して溶接作業を行っていた側の溶接出力に悪影響を与えない範囲内に、確実に抑えることができる。また、エンジンが過負荷状態になって停止してしまうことも確実に防止できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係るエンジン駆動溶接機のシステムブロック図である。図１において、１はエンジン、２は発電機、３は自動電圧調整器、４Ａ，４Ｂは整流器、５Ａ，５Ｂは平滑コンデンサ、６Ａ，６ＢはＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)電流制御回路、７Ａ，７Ｂは直流リアクタ、８は過電流継電器、９は遮断器である。

このエンジン駆動溶接機は、Ａ側溶接出力端子，Ｂ側溶接出力端子の二つの溶接出力端子と一組の三相交流出力端子を備えており、エンジン１で駆動される発電機２には、それぞれの出力に対応する巻線が設けられている。該発電機２は、通常の交流発電機であり、ディーゼルエンジン，ガソリンエンジン等のエンジン１により駆動され、その出力電圧は自動電圧調整器３により一定に保たれる。

発電機２の二つの溶接出力用巻線の交流出力は、それぞれ整流器４Ａ，４Ｂで整流された後、ＩＧＢＴ電流制御回路６Ａ，６Ｂによって電圧，電流が調整され、Ａ側溶接出力端子，Ｂ側溶接出力端子から溶接電源として供給される。また、発電機２のもう一つの巻線の交流出力は、過電流継電器８，遮断器９等を介し、電動工具等への補助電源として出力される。

二組のＡ側溶接出力端子，Ｂ側溶接出力端子は、切換器２５によってＡ側溶接出力端子に両方の溶接出力が並列接続される一人用運転モードと、Ａ側溶接出力端子，Ｂ側溶接出力端子から個別に出力する二人用運転モードとに切り替えられる。切換器２５は、補助接点（図示せず）を有しており、それがエンジン溶接機制御回路１０に接続されていて、該補助接点の状態によって、エンジン溶接機制御回路１０は、切換器２５が、一人用運転モードと、二人用運転モードのどちらのポジションになっているかを判別する。なお、図１では、二人用運転モードに切り替えられた状態を示している。

エンジン１の回転速度及び溶接電流の制御は、エンジン溶接機制御回路１０により行うが、その内、エンジン回転速度の制御は、マイコンで構成されるエンジン回転速度目標値設定回路１１により行われ、補助電源負荷の有無、周波数の設定、溶接設定電流の大きさに応じてエンジン回転速度が決定される。

エンジン回転速度の制御は、次のようにして行われる。すなわち、マグネティックピックアップ等よりなる回転センサ２２によりエンジン１，発電機２の回転速度を検出し、その出力をエンジン回転速度検出回路１３に与える。そして、エンジン回転速度検出回路１３の出力をフィードバックして、エンジン回転速度目標値設定回路１１の出力との差信号をＤＣモータ駆動回路１４に与え、ＤＣモータ駆動回路１４の出力でＤＣギアドモータ３１を駆動する。ＤＣギアドモータ３１とエンジンガバナ３０とはリンク機構により結合されており、ＤＣモータ駆動回路１４によってＤＣギアドモータ３１の正転・逆転の制御がなされる。それに伴って、エンジン１の回転速度が上昇あるいは下降して、所定の回転速度に調整される。

そして、補助電源が使用されているときは、当該地域における電源周波数に応じて、出力周波数が５０Ｈｚ，６０Ｈｚの内、予め設定されている周波数に対応するエンジン回転速度になるように制御する。すなわち、商用電源周波数が５０Ｈｚの地域で使用する場合は５０Ｈｚ用の回転速度、例えば３０００ｒｐｍ一定になるように制御し、６０Ｈｚの地域で使用する場合は６０Ｈｚ用の回転速度、例えば３６００ｒｐｍ一定になるように制御する。

補助電源が使用されているか否かは、交流負荷判別回路１５により判別する。すなわち、交流負荷判別回路１５は、補助電源の出力回路に設けた電流センサ２３の出力を受けて、補助電源の出力の有無を判別し、その結果をエンジン回転速度目標値設定回路１１に与える。なお、補助電源の出力回路の内、Ｕ相の出力線が電流センサ２３を逆方向に通されているが、その理由は、この電流センサ２３は、電流の正確な値を検出する必要はなく、負荷電流の有無を検出できればよいものであるが、すべての相を同方向に通すと、３相の各相電流が等しい時、電流センサ２３の出力が０になってしまい、負荷電流の有無を検出できなくなってしまうからである。

交流負荷判別回路１５により、補助電源の出力があると判定されたときは、補助電源を使って電動機等の三相負荷が稼働中であるということになる。そこで、エンジン回転速度目標値設定回路１１は、周波数選択スイッチ２０により、その地域に応じて選択された周波数の交流電力を出力できるように、例えば、５０Ｈｚ地域では３０００ｒｐｍ、６０Ｈｚ地域では３６００ｒｐｍというように、その周波数に対応した回転速度の信号を出力する。

すなわち、エンジン回転速度検出回路１３の出力とエンジン回転速度目標値設定回路１１の出力との差信号に基づいて、ＤＣモータ駆動回路１４がＤＣギアドモータ３１を制御し、エンジン１が、周波数選択スイッチ２０により選択された周波数に対応する回転速度になるようにする。その結果、発電機２は設定された周波数の交流電力を安定的に発電することができる。

また、エンジン駆動発電機においては、一般に、５０Ｈｚ運転時の三相定格電圧は２００Ｖ、６０Ｈｚ運転時の三相定格電圧は２２０Ｖにしている。そこで、エンジン回転速度目標値設定回路１１は自動電圧調整器３に対して、エンジン１の回転速度が３０００ｒｐｍ一定運転の時は、交流出力２００Ｖ一定の制御信号を出力し、また、３６００ｒｐｍ一定運転の時は、交流出力２２０Ｖ一定の制御信号を出力する。そのようにして、周波数に応じて最適な電圧で補助電源の電力供給ができるようにする。

一方、交流負荷判別回路１５により、補助電源の出力が無いと判別されたときは、補助電源は使用されていないことになるので、周波数は５０Ｈｚ又は６０Ｈｚに維持する必要はない。そこで、エンジン回転速度目標値設定回路１１は、溶接電流制御回路１８を介してＡ側溶接電流設定器２１Ａ，Ｂ側溶接電流設定器２１Ｂにより設定された溶接電流を取得し、その溶接電流に対応する回転速度をエンジン回転速度設定データ１２から取得して、設定された溶接電流に最適な回転速度になるようにする。

ただ、前述したように、単に設定された溶接電流に基づいて最適な回転速度を求めようとすると、二人用運転モードのとき、回転速度が過剰になって、騒音や燃料消費が無駄に大きくなってしまう。そこで、本発明では、エンジン回転速度設定データ１２として、それぞれの溶接出力に対応させて最適なエンジン回転速度を設定し、二人用運転モードのときは、合計溶接出力に基づいて最適な回転速度を求め、制御するようにした。

エンジン回転速度設定データの一例を図２に示す。図２は、エンジン回転速度設定データをグラフ化して示したものである。特願２００７−１６４５７５のものでは、エンジン回転速度設定データとして、それぞれ溶接電流に対しての最適なエンジン回転速度を設定したが、このエンジン回転速度設定データは、溶接出力とエンジン回転速度との関係を設定している。このエンジン回転速度設定データ１２は、エンジン回転速度目標値設定回路１１内のメモリ（図示せず）に保存される。

このエンジン回転速度設定データは、一人用運転モードにおいて、それぞれの溶接電流を出力するのに最適なエンジン回転速度を求め、それぞれの溶接電流に対応する溶接出力とエンジン回転速度との関係を示している。それぞれの溶接電流に対応する溶接出力は、前記関係式、Ｖ＝２０＋０．０４Ｉを使って求めることができる。

例えば、溶接電流が３０Ａのときは、Ｖ＝２０＋０．０４×３０Ａなので、
出力Ｐ＝３０Ａ×（２０＋０．０４×３０Ａ）＝０．６３６ｋＷ
となる。同様にして、その他の溶接電流と溶接出力との関係を求めると、図３に示すような関係になる。

このエンジン回転速度設定データは、エンジンが２３００〜３６００ｒｐｍの範囲内で運転される場合のもので、個々のエンジンの出力特性に応じて、溶接出力に対する最適なエンジン回転速度、すなわち、その溶接電力を出力するのに十分で、かつ、大き過ぎないエンジン回転速度が設定される。データとしては、グラフの両端と折曲点のデータのみを保持し、中間点は各点間を直線的に変化するものとして計算により求めるようにしてもよいし、中間点も含めて細かく設定してもよいが、両端と折曲点のデータのみを保持する方がメモリを節約できる。

なお、図２に示すエンジン回転速度設定データでは、溶接設定電流１４０Ａに対応する溶接出力３．５８４ｋＷ以下の領域では、エンジン回転速度を２３００ｒｐｍに固定しているが、回転速度をそれ以下にしようとすると、エンジンの振動が大きくなって安定な運転ができなくなるためである。

補助電源が使用されていないときで、かつ、一人用運転モードのときは、エンジン回転速度目標値設定回路１１は、溶接電流制御回路１８を介してＡ側溶接電流設定器２１Ａにより設定された溶接電流を取得し、その溶接電流に対応する溶接出力に最適な回転速度をエンジン回転速度設定データ１２から取得して、設定された溶接電流に最適な回転速度になるようにする。

次に、図４に示すフローチャートを参照しながら、本発明のエンジン駆動溶接機において、二人用運転モードで溶接作業が行われる際のエンジン回転制御を説明する。二人用運転モードでの溶接作業は、Ａ側溶接出力端子，Ｂ側溶接出力端子において、まったく同時に溶接作業が開始されるよりも、いずれか一方の溶接出力端子でまず溶接作業が開始され、その後他方の溶接出力端子でも作業が開始されるのが通常である。そこで、ここでは、Ａ側溶接出力端子で、まず溶接作業が開始され、その後Ｂ側溶接出力端子でも作業が開始される場合で説明する。Ａ側溶接出力端子で溶接作業が開始されると、処理が開始される。

まず、Ａ側溶接電流設定器２１Ａで設定されたＡ側設定電流を取得し（ステップＳ１）、取得したＡ側設定電流に基づいて、Ａ側の溶接出力を演算する（ステップＳ２）。そして、演算した溶接出力が、エンジン回転速度を最低限度の回転速度（図２の例では２３００ｒｐｍ）に固定する境界値であるP₀ｋW（図２の例では３．５８４ｋW）を超えているか否かを判別し（ステップＳ３）、P₀ｋWを超えていなければ、もう一方のＢ側溶接出力端子で溶接作業が開始されたか否かを判別する（ステップＳ４）。その結果、Ｂ側溶接出力端子で溶接作業が開始されていなかったら、安定な運転ができる最低限度の回転速度での低速運転を行う（ステップＳ５）。

一方、ステップＳ４で、Ｂ側溶接出力端子で溶接作業が開始されていたら、Ｂ側溶接電流設定器２１Ｂで設定されたＢ側設定電流を取得し（ステップＳ６）、取得したＢ側設定電流、及び、ステップＳ１で取得したＡ側設定電流に基づいて、Ａ側及びＢ側の溶接出力を演算する（ステップＳ７）。そして、演算したＡ側及びＢ側の溶接出力の合計値が、P₀ｋWを超えているか否かを判別し（ステップＳ８）、P₀ｋWを超えていなければ、低速運転を継続する（ステップＳ９）。

また、ステップＳ３かステップＳ８で、P₀ｋWを超えていたら、エンジン回転速度設定データ１２を参照して、ステップＳ２又はステップＳ７で演算した溶接出力に対応するエンジン回転速度を取得し（ステップＳ１０）、取得した回転速度になるまでエンジンを加速する（ステップＳ１１）。

そして、エンジン回転速度検出回路１３の出力に基づいて、エンジン回転速度が、取得した回転速度になったか否かを判別し（ステップＳ１２）、まだ達していなければ、ステップＳ１１に戻ってエンジンの加速を継続し、取得した回転速度になったら、それ以上の加速は行わず、その回転速度での運転を継続させる（ステップＳ１３）。

一方、それと並行して、溶接電流制御回路１８でＩＧＢＴ電流制御回路６Ａ，６Ｂを制御することにより、溶接電流の制御が行われる。溶接電流制御回路１８は、電流センサ２４Ａ，２４Ｂを介して、Ａ側溶接電流ＡＤ変換器１６Ａ，Ｂ側溶接電流ＡＤ変換器１６Ｂから得られる溶接電流と、Ａ側溶接電圧ＡＤ変換器１７Ａ，Ｂ側溶接電圧ＡＤ変換器１７Ｂから得られる溶接電圧とが入力され、それらの大きさと、Ａ側溶接電流設定器２１Ａ，Ｂ側溶接電流設定器２１Ｂで設定される設定値とに基づいて、所定の電圧で目標溶接電流になるように、ＩＧＢＴ電流制御回路６Ａ，６Ｂに制御信号を出力する。

ただし、一人用運転モードになっているときは、Ａ側溶接電流設定器２１Ａだけの設定値に基づいて目標溶接電流を演算させる。すなわち、Ａ側溶接電流設定器２１Ａが示す設定溶接電流と、Ａ側溶接電圧ＡＤ変換器１７Ａ，Ｂ側溶接電圧ＡＤ変換器１７Ｂからそれぞれ入力された溶接電圧とから、予め記憶された溶接特性に従って必要な目標溶接電流を演算する。そして、演算した目標溶接電流とＡ側溶接電流ＡＤ変換器１６Ａ，Ｂ側溶接電流ＡＤ変換器１６Ｂから得られる実際の溶接電流とを比較し、溶接電流制御回路１８によりＩＧＢＴ電流制御回路６Ａ，６Ｂを制御して、溶接電流が、目標溶接電流と同じになるようにする。

一方、二人用運転モードになっているときは、Ａ側溶接電流設定器２１ＡとＢ側溶接電流設定器２１Ｂの設定値に基づいて、Ａ側，Ｂ側それぞれの目標溶接電流を演算させる。すなわち、Ａ側溶接電流設定器２１Ａ，Ｂ側溶接電流設定器２１Ｂが示す設定溶接電流と、Ａ側溶接電圧ＡＤ変換器１７Ａ，Ｂ側溶接電圧ＡＤ変換器１７Ｂから入力された溶接電圧とから、予め記憶された溶接特性に従って必要な目標溶接電流を演算する。そして、演算した目標溶接電流とＡ側溶接電流ＡＤ変換器１６Ａ，Ｂ側溶接電流ＡＤ変換器１６Ｂから得られる実際の溶接電流とを比較し、溶接電流制御回路１８によりＩＧＢＴ電流制御回路６Ａ，６Ｂを制御して、溶接電流が、目標溶接電流と同じになるようにする。

このようにして、本発明のエンジン駆動溶接機では、二人用運転モードでは、それぞれ、例えば、３０〜２００Ａの範囲で、二人分の溶接作業ができ、一人用運転モードでは、３０〜３３５Ａの範囲で溶接作業ができる。

次に、図５に示すフローチャートを参照しながら、本発明のエンジン駆動溶接機において、二人用運転モードで溶接作業が行われる際の出力電流の制御について説明する。ここでも、Ａ側溶接出力端子で、まず溶接作業が開始され、その後Ｂ側溶接出力端子でも作業が開始される場合で説明する。Ａ側溶接出力端子で溶接作業が開始されると、処理が開始される。

まず、Ａ側溶接電流設定器２１Ａで設定されたＡ側設定電流を取得し（ステップＳ１４）、Ａ側溶接出力端子からの出力電流が設定電流になるように制御する（ステップＳ１５）。そして、もう一方のＢ側溶接出力端子で溶接作業が開始されたか否かを判別し（ステップＳ１６）、Ｂ側溶接出力端子で溶接作業が開始されていなかったら、ステップＳ１５に戻って、Ａ側出力電流が設定電流になるようにする制御を継続する。

一方、ステップＳ１６において、Ｂ側溶接出力端子で溶接作業が開始されていたら、Ｂ側溶接電流設定器２１Ｂで設定されたＢ側設定電流を取得する（ステップＳ１７）。そして、エンジン回転速度検出回路１３から現在のエンジン回転速度を取得し（ステップＳ１８）、エンジン回転速度設定データ１２を参照して、取得したエンジン回転速度に対応する溶接出力を取得する（ステップＳ１９）。

そして、取得した溶接出力に基づいて、Ｂ側許容出力電流を演算する（ステップＳ２０）。例えば、Ａ側で溶接電流３０Ａ、エンジン回転速度２３００ｒｐｍで作業しているときのＢ側許容出力電流を算出する方法を説明する。エンジン回転速度２３００ｒｐｍにおける最大出力は、図２に示すように３．５８４ｋＷなので、そのときＢ側で使用可能な出力は、
３．５８４ｋＷ−３０Ａ×（２０＋０．０４×３０Ａ）＝２．９４８ｋＷ
となり、Ｂ側出力電流をｘＡとすると、
ｘＡ×（２０＋０．０４×ｘＡ）＝２．９４８ｋＷ
となるので、ｘ＝１１９Ａ
と計算される。

そのようにして許容出力電流を算出したら、算出した許容出力電流がＢ側設定電流以上であるか否かを判別し（ステップＳ２１）、算出した許容出力電流がＢ側設定電流以上でなければ、Ｂ側の出力電流Ｉ_Ｂを、その許容出力電流まで増加させる（ステップＳ２２）。そして、Ｂ側の出力電流Ｉ_Ｂが、Ｂ側設定電流になったか否かを判別し（ステップＳ２３）、まだＢ側設定電流になっていなければ、ステップＳ１８に戻って、現在のエンジン回転速度を再び取得する。その間に、エンジン回転制御により、エンジン回転速度は増加している。

そのような処理を繰り返す内に、ステップＳ２３において、Ｂ側の出力電流Ｉ_Ｂが、Ｂ側設定電流になったら、出力電流をその値に維持する（ステップＳ２４）。

一方、ステップＳ２１において、算出した許容出力電流がＢ側設定電流以上であったときは、Ｂ側の出力電流Ｉ_ＢをＢ側設定電流まで増加させ（ステップＳ２５）、出力電流をその値に維持する（ステップＳ２４）。なお、算出した許容出力電流がＢ側設定電流以上になることは、上記例のように、Ａ側で溶接電流３０Ａ、エンジン回転速度２３００ｒｐｍで作業しているとき、Ｂ側で、溶接電流が１１９Ａ以下、例えば、７０Ａに設定された状態で溶接を開始したような場合に起こりうる。

以上のようにすれば、エンジンの回転速度が所定の速度に達するまでの間、後から開始したＢ側の溶接電流は、合計溶接出力が、エンジンの回転速度に対応する値を上回らない範囲を保ちながら漸増する。その結果、先行して溶接作業を行っていたＡ側の溶接出力に悪影響を与えなくなる。

なお、上記実施例では、エンジン制御において、エンジン回転速度を連続的に変化させる場合で説明したが、必ずしもそれに限定されず、エンジン回転速度を、２段階，３段階等、複数段階で非連続的に変化させるような制御を行う場合にも適用可能である。

本発明の一実施例に係るエンジン駆動溶接機のシステムブロック図である。 エンジン回転速度設定データの一例を示す図である。 一人用運転モードにおける溶接設定電流と溶接出力との関係を示す図である。 エンジン回転速度の制御処理を示すフローチャートである。 出力電流の制御処理を示すフローチャートである。 先願発明におけるエンジン回転速度設定データの一例を示す図である。

符号の説明

１…エンジン
２…発電機
３…自動電圧調整器
４Ａ，４Ｂ…整流器
５Ａ，５Ｂ…平滑コンデンサ
６Ａ，６Ｂ…ＩＧＢＴ電流制御回路
７Ａ，７Ｂ…直流リアクタ
８…過電流継電器
９…遮断器
２２…回転センサ
２３，２４Ａ，２４Ｂ…電流センサ
２５…切換器

Claims (4)

1. エンジンにより駆動される交流発電機と、
   前記交流発電機の出力を直流に変換した溶接電流を個別に出力する二組の溶接出力端子と、
   該二組の溶接出力端子から出力される電流の大きさをそれぞれ設定する二つの溶接電流設定手段と、
   前記それぞれの溶接電流設定手段で設定された電流が、前記それぞれの溶接出力端子から出力されるように制御する溶接電流制御手段と、
   前記二つの溶接電流設定手段の設定電流に対応する合計溶接出力を算出し、算出した合計溶接出力に必要な回転速度になるようにエンジンを制御するエンジン運転制御手段
   とを備えたことを特徴とするエンジン駆動溶接機。
2. 前記二組の溶接出力端子からの合計溶接出力に対する最適なエンジン回転速度を示す回転速度設定データを保持する記憶手段を備え、前記エンジン運転制御手段は、前記回転速度設定データに基づいて最適な回転速度を取得することを特徴とする請求項１に記載のエンジン駆動溶接機。
3. 前記二組の溶接出力端子の内の一方を使って先行して溶接作業が行われている状態で、他方の溶接出力端子を使って別の溶接作業が開始されたとき、前記溶接電流制御手段は、エンジンの回転速度が所定の速度に達するまでの間、後から開始した側の溶接電流を漸増させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン駆動溶接機。
4. 前記溶接電流制御手段は、エンジンの回転速度が所定の速度に達するまでの間、後から開始した側の溶接電流を、合計溶接出力が、エンジンの回転速度に対応する値を上回らない範囲に抑制しながら漸増させるようにしたことを特徴とする請求項３に記載のエンジン駆動溶接機。

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