JP2002321068A - 被覆線用抵抗溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】被覆線の絶縁膜除去に供する電流から被覆線胴
体部の溶接に供する電流への切り替えタイミングを的確
に行え、被覆絶縁膜を溶解する電極発熱の安定性が向上
でき、本通電での電流供給効率との品質の向上をさせる
被覆線用抵抗溶接装置 【解決手段】溶接ヘッド１０と溶接電源部１２とを有
し、溶接ヘッド１０に上部電極１４および下部電極１６
と加圧部１８とを備える。上部電極１４は、略Ｕまたは
Ｖ状の形体を有し、その左右一対の肢部１４ｃ，１４ｄ
の上端部を電極端子１４ａ，１４ｂとし、肢部１４ｃ，
１４ｄの下端連結部を被覆線Ｗ1，Ｗ2に加圧接触するた
めの電極先端部１４ｅとしている。下部電極１６は、逆
さの略ＵまたはＶ状の形体を有し、その左右一対の肢部
１６ｃ，１６ｄの下端部を電極端子１６ａ，１６ｂと
し、肢部１６ｃ，１６ｄの上端連結部を被覆線Ｗ1，Ｗ2
に加圧接触するための電極先端部１６ｅとしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の被覆線同士
を抵抗溶接で接合するための被覆線用抵抗溶接装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】被覆線は、導体をポリイミド、ポリアミ
ドイミド、ポリウレタン、エナメルまたはビニル等の絶
縁膜で被覆してなる電線である。従来より、２本の被覆
線同士を化学的または機械的な前処理を施すことなく通
電だけでつまり抵抗溶接で接合するようにした被覆線用
の抵抗溶接装置が知られている。この種の抵抗溶接装置
は、溶接ヘッドにおいて、上部電極とワーク（被覆線）
との間に中間電極を介在させ、下部電極に対して該中間
電極を電気的にバイパスさせた構成を有する。

【０００３】かかる構成によれば、通電初期は被覆線の
絶縁膜が電流を阻止するため、電流は上部電極および中
間電極を通って下部電極をバイパスする。これにより、
上部電極および中間電極（特に両電極間の接触部分）が
ジュール熱で発熱して、被覆線を加熱し、終いには被覆
線の絶縁膜が溶けて中の導体または素線が露出する。こ
うして被覆線の導体が露出した後は、ワーク（被覆線）
自体が導電路となり、上部電極と下部電極との間に電流
が流れる。このワークを貫通して流れる電流によってワ
ークの接触部分つまり両被覆線の導体同士がジュール熱
で発熱して溶融し、冶金的に接合する。このように、溶
接ヘッドを通電させるだけで、自動的に被覆線の絶縁膜
が除去され、両被覆線の導体が互いに抵抗溶接される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の被
覆線用抵抗溶接装置では、上部電極に中間電極を正確か
つ安定に取付するための電極構造が複雑で高くつくだけ
でなく、溶接性がよくないという問題がある。つまり、
ワークとしての両被覆線のうち上側の被覆線の絶縁膜は
上部電極および中間電極より直接与えられる熱（ジュー
ル熱）で溶けるが、下側の被覆線の絶縁膜は下部電極か
ら加熱されないためになかなか溶け難い。下側被覆線の
絶縁膜にも加熱が及ぶように上部電極および中間電極の
発熱を強めても、上側被覆線の絶縁膜が速く溶け過ぎて
燃えてしまうこともあり、溶接品質の面で具合がよくな
い。このため、実際の溶接作業現場では、上側被覆線の
絶縁膜を溶かした段階でいったん通電と加圧を停止し、
両被覆線の上下位置をひっくり返してから、改めて加圧
・通電を行うことにより、他方の被覆線の絶縁膜を溶か
し、両被覆線の導体に溶接電流を流すようにしていた。
しかし、この方法は、非常に面倒な両被覆線の上下反転
操作を必要とするうえ、多くの工程・時間をも要し、生
産性が低いという問題があり、根本的な解決にはなって
いない。

【０００５】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたもので、複数の被覆線同士を効率よくかつ良
好に溶接できるようにした被覆線用抵抗溶接装置を提供
することを目的とする。

【０００６】本発明の別の目的は、被覆線の絶縁膜除去
に供する電流から被覆線導体部の溶接に供する電流への
切り換えを適確なタイミングで行えるようにした被覆線
用抵抗溶接装置を提供することにある。

【０００７】本発明の別の目的は、被覆線の絶縁膜を溶
解するための電極発熱の安定性を向上させる被覆線用抵
抗溶接装置を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、被覆線の絶縁膜を除
去した後の本通電における電流供給効率および溶接品質
を向上させるようにした被覆線用抵抗溶接装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の被覆線用抵抗溶接装置は、複数の被覆線
を重ね合わせて抵抗溶接で接合するための被覆線用抵抗
溶接装置であって、第１および第２の端子を有する導電
性かつ高発熱性の部材からなり、前記第１および第２の
端子の間の電極先端部にて一方の前記被覆線に所定の加
圧力で接触する第１の電極と、第３および第４の端子を
有する導電性かつ高発熱性の部材からなり、前記第３の
端子が前記第１の電極の第２の端子に電気的に接続さ
れ、前記第１の電極とは反対側から前記第３および第４
の端子の間の電極先端部にて他方の前記被覆線に所定の
加圧力で接触する第２の電極と、前記第１の電極の第１
の端子に電気的に接続される第１の出力端子と、前記第
２の電極の第４の端子に電気的に接続される第２の出力
端子とを有し、前記第１および第２の出力端子間の導電
路に主電流を供給する電源回路とを具備する構成とし
た。

【００１０】上記の構成においては、電源回路より第１
および第２の出力端子間の導電路に主電流を供給する
と、通電初期は両被覆線の絶縁膜が主電流を阻止するた
め、電流は両電極をシリーズに縦断して流れる。つま
り、電源回路の第１の出力端子から第１の電極の第１の
端子に流入した電流は、第１の電極の電極先端部を通っ
て第２の端子を出て、第２の電極の第３の端子に入り、
第２の電極の電極先端部を通って第４の端子から電源回
路の第２の出力端子へ抜ける。これにより、両電極の電
極先端部付近でジュール熱が発生し、このジュール熱で
両被覆線の絶縁膜が上下から同時に加熱される。

【００１１】この上下同時加熱により両被覆線の絶縁膜
がほぼ同時に溶けてそれぞれの導体が露出すると、それ
以後は第１および第２の電極間で両被覆線の導体が導電
路を提供することにより、電源回路の第１の出力端子か
ら第１の電極の第１の端子に流入した電流の大部分は、
第１の電極の第２の端子や第２の電極の第３の端子を経
由することなく第１の電極の電極先端部から両被覆線の
導体を横断して第２の電極の電極先端部に入り、第２の
電極の第４の端子から電源回路の第２の出力端子へ抜け
る。こうして、両電極間の被溶接材（被覆線）に抵抗溶
接用の電流が効率よく安定に供給され、両被覆線の導体
同士がしっかりと高品質に溶接される。

【００１２】本発明の被覆線用抵抗溶接装置の好ましい
態様は、前記電源回路または前記第１または第２の電極
を流れる所定の電流を監視して、前記電流が所定の変化
を示したタイミングで通電または加圧条件を切り替える
ための条件切替手段を有する構成である。

【００１３】前記条件切替手段の好ましい一態様とし
て、前記電流が所定の変化を示したタイミングに応動し
て前記主電流の電流設定値を切り替えてよい。あるいは
別の好ましい一態様として、前記電流が所定の変化を示
したタイミングに応動して以後の通電時間を前記被覆線
の導体同士を溶接するための設定時間に切り替える構成
としてもよい。あるいは、前記電流が所定の変化を示し
たタイミングに応動して前記被覆線に対する加圧力の大
きさを切り替える構成も可能である。

【００１４】また、好ましくは、前記条件切替手段が、
前記第１の電極の第２の端子と前記第２の電極の第３の
端子との間を流れる電流を測定するための第１の電流測
定手段と、前記第１の電流測定手段によって測定される
前記電流の電流値を監視し、前記電流の電流値が所定の
監視値よりも低下したタイミングを検出する第１の電流
監視手段とを有する構成としてよい。

【００１５】あるいは、前記条件切替手段が、前記主電
流を測定するための第２の電流測定手段と、前記第２の
電流測定手段によって測定される前記主電流のリップル
を監視し、前記主電流のリップルが所定の監視値を超え
たタイミングを検出する第２の電流監視手段とを有する
構成でもよい。

【００１６】本発明の被覆線用抵抗溶接装置における電
源回路の好ましい一態様は、 商用周波数の交流電圧を
直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路より出力
された直流電圧を高周波数のパルス電圧に変換するイン
バータと、一次側コイルの両端が前記インバータの出力
端子に電気的に接続され、二次側コイルの両端が整流回
路を介することなく前記第１の電極の第１の端子および
前記第２の電極の第４の端子にそれぞれ電気的に接続さ
れる溶接トランスと、１回の通電時間を単位通電期間の
複数回繰り返しで構成し、奇数番目の各単位通電期間で
は前記インバータより一方の極性で前記高周波パルスを
出力させて前記高周波数の単位通電サイクル毎に前記溶
接トランスの一次側回路または二次側回路で流れる電流
のピーク値または実効値を所望の電流設定値にほぼ一致
させ、偶数番目の各単位通電期間では前記インバータよ
り他方の極性で前記高周波パルスを出力させて前記単位
通電サイクル毎に前記溶接トランスの一次側回路または
二次側回路で流れる電流のピーク値または実効値を前記
電流設定値にほぼ一致させるように前記インバータのス
イッチング動作を制御するインバータ制御手段とを有す
る構成である。かかる交流インバータ式電源において
は、前記条件切替手段が、前記電流が所定の変化を示し
たタイミングに応動して前記単位通電期間の繰り返し周
波数を切り替える構成とすることもできる。

【００１７】また、本発明の被覆線用抵抗溶接装置にお
ける電源回路の別の好ましい態様は、商用周波数の交流
電圧を直流電圧に変換する第１の整流回路と、前記第１
の整流回路より出力された直流電圧を高周波数の交流パ
ルス電圧に変換するインバータと、一次側コイルが前記
インバータの出力端子に電気的に接続される溶接トラン
スと、前記溶接トランスの二次側コイルに得られる交流
電圧を直流電圧に変換して前記主電流を出力する第２の
整流回路と、前記溶接トランスの一次側または二次側で
流れる電流のピーク値または実効値を所望の電流設定値
にほぼ一致させるように前記インバータのスイッチング
動作を制御するインバータ制御手段とを有する構成であ
る。

【００１８】また、本発明の被覆線用抵抗溶接装置にお
ける電源回路の別の好ましい態様として、商用周波数の
交流電圧を一対のサイリスタからなるコンタクタを介し
て一次側コイルに入力し、二次側コイルより前記主電流
を出力する溶接トランスと、前記溶接トランスの一次側
または二次側で流れる電流の実効値を所望の電流設定値
にほぼ一致させるように前記サイリスタの点弧角を制御
するサイリスタ制御手段とを有する単相交流式も可能で
ある。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、添付図を参照して本発明の
好適な実施形態を説明する。

【００２０】図１に、本発明の一実施形態における被覆
線用抵抗溶接装置の主要な構成を示す。この抵抗溶接装
置は、溶接ヘッド１０と溶接電源部１２とを有し、溶接
ヘッド１０に上部電極１４および下部電極１６と加圧部
１８とを備える。

【００２１】溶接電源部１２は、たとえば三相の交流電
源端子（Ｒ，Ｓ，Ｔ）から商用周波数の交流電源電圧を
入力し、内部で溶接用の直流または交流電圧に変換し、
一対の出力端子１２ａ，１２ｂより溶接ヘッド１０の導
電路に主電流Ｉwを供給するように構成されている。

【００２２】溶接ヘッド１０において、上部電極１４お
よび下部電極１６は、互いに上下に重ね合わせられた２
本の被覆線Ｗ1，Ｗ2を両側（上方および下方）から挟
み、加圧部１８からの加圧力で加圧接触するようになっ
ている。

【００２３】上部電極１４は、高発熱性の導電体たとえ
ばモリブデンまたはタングステン系の合金からなり、任
意の形状を有してよいが、好ましくは略ＵまたはＶ状の
形体を有し、その左右一対の肢部１４ｃ，１４ｄの上端
部を電極端子１４ａ，１４ｂとし、肢部１４ｃ，１４ｄ
の下端連結部をワークに加圧接触するための電極先端部
１４ｅとしてよい。なお、上部電極１４においては、少
なくとも電極先端部１４ｅ付近が高発熱性の部材であれ
ばよく、他の部分は低発熱性の部材（たとえば銅合金）
であってもよい。

【００２４】下部電極１６も、高発熱性の導電体たとえ
ばモリブデンまたはタングステン系の合金からなり、任
意の形状を有してよいが、好ましくは逆さの略Ｕまたは
Ｖ状の形体を有し、その左右一対の肢部１６ｃ，１６ｄ
の下端部を電極端子１６ａ，１６ｂとし、肢部１６ｃ，
１６ｄの上端連結部をワークに加圧接触するための電極
先端部１６ｅとしてよい。下部電極１６においても、少
なくとも電極先端部１６ｅ付近が高発熱性の部材であれ
ばよく、他の部分は低発熱性の部材（たとえば銅合金）
であってもよい。

【００２５】上部電極１４および下部電極１６は、機械
的には、加圧部１８の上部電極支持部材２０および下部
電極支持部材２２にそれぞれ取付される。電気的には、
溶接電源部１２の両出力端子１２ａ，１２ｂが下部電極
１６の電極端子１６ａおよび上部電極１４の電極端子１
４ａにそれぞれ接続され、下部電極１６の電極端子１６
ｂと上部電極１４の電極端子１４ｂとが相互に接続され
ている。

【００２６】かかる構成において、溶接ヘッド１０を通
電させると、つまり溶接電源部１２より溶接ヘッド１０
の導電路に主電流Ｉwを流すと、通電初期は両被覆線Ｗ
1，Ｗ2の絶縁膜が主電流Ｉwを阻止するため、電流Ｉwは
両電極１４，１６をシリーズに縦断して流れる。より詳
細には、たとえば主電流Ｉwが図示の向きで流れるとき
は、電流Ｉwの全部が溶接電源部１２の出力端子１２ａ
→下部電極１６（電極端子１６ａ→肢部１６ｃ→電極先
端部１６ｅ→肢部１６ｄ→電極端子１６ｂ）→上部電極
１４（電極端子１４ｂ→肢部１４ｄ→電極先端部１４ｅ
→肢部１４ｃ→電極端子１４ａ）→溶接電源部１２の出
力端子１２ｂの導電経路を流れる。主電流Ｉwが図示の
向きとは反対の向きで流れるときは、上記の経路を逆向
きに流れる。

【００２７】このように、通電を開始してしばらくの間
は、主電流Ｉwの全部が上部電極１４および下部電極１
６の端から端までシリーズに縦断することにより、両電
極１４，１６の電極先端部１４ｅ，１６ｅおよび肢部１
４ｃ，１４ｄ，１６ｄ，１６ｃでジュール熱が発生し、
このジュール熱で両被覆線Ｗ1，Ｗ2の絶縁膜が上下から
同時に加熱される。

【００２８】この上下同時加熱により両被覆線Ｗ1，Ｗ2
の絶縁膜がほぼ同時に溶融して、それぞれ中の導体が露
出してくる。そうすると、上部電極１４と下部電極１６
との間でワーク（Ｗ1，Ｗ2）に導電路が形成され、主電
流Ｉwの大部分がこの導電路を流れるようになる。

【００２９】より詳細には、たとえば主電流Ｉwが図示
の向きで流れるときは、溶接電源部１２の出力端子１２
ａから下部電極１６に流入した主電流Ｉwの大部分が、
下部電極１６の電極先端部１６ｅから両被覆線Ｗ2，Ｗ1
の導体を横断して上部電極１４の電極先端部１４ｅに入
り、そこから上部電極１４の肢部１４ｃおよび電極端子
１４ａを通って溶接電源部１２の出力端子１２ｂ側に抜
ける。また、下部電極１６に流入した主電流Ｉwの一部
（残りの部分）は、下部電極１６の電極先端部１６ｅか
ら肢部１６ｄおよび電極端子１６ｂを通って、上部電極
１４の電極端子１４ｂに迂回し、電極先端部１４ｅにて
ワーク（Ｗ1，Ｗ2）経由の電流と合流して、溶接電源部
１２の出力端子１２ｂ側に流れる。主電流Ｉwが図示の
向きとは反対の向きに流れるときは、各部の電流が上記
の各経路を逆向きに流れる。

【００３０】このように、通電途中で両被覆線Ｗ1，Ｗ2
の絶縁膜が溶けてそれぞれの導体が露出した後は、主電
流Ｉwの大部分が両電極１４，１６間の最短ルートつま
り両被覆線Ｗ1，Ｗ2の導体を横断して流れることによ
り、両被覆線Ｗ1，Ｗ2の導体同士を効率よくかつ安定に
抵抗溶接することができる。

【００３１】溶接電源部１２は、溶接ヘッド１０におけ
る通電や加圧を制御するための後述する制御部を含んで
いる。該制御部は、通電の途中で、両被覆線Ｗ1，Ｗ2の
絶縁膜が溶融した頃合またはタイミングを見計らって通
電または加圧の条件を適宜切り替えることができる。こ
の条件切替の制御を行うために、たとえば上部電極１４
の電極端子１４ｂと下部電極１６の電極端子１６ｂとの
間の導電路１５を流れる電流Ｉcおよび／または溶接電
源部１２の出力端子１２ａ，１２ｂと両電極１６，１４
の電極端子１６ａ，１４ａとの間の導電路１７，１９を
流れる電流つまり主電流Ｉwを電流センサ２４，２６を
用いて測定し、後述するような電流モニタリング法によ
り電流Ｉc，Ｉwの所定の属性（たとえば電流値、リップ
ル、波形等）の変化をとらえて、両被覆線Ｗ1，Ｗ2の絶
縁膜が溶けたタイミングを検知する。

【００３２】図２に、この実施形態における溶接ヘッド
１０の要部の構成を示す。

【００３３】上部電極支持部材２０は、加圧部１８（図
１）内の図示しない加圧駆動部（たとえばエアシリン
ダ）に作動結合されている垂直アーム３０と、この垂直
アーム３０の下端部に絶縁材（図示せず）を介して一体
に固定されている導電性の水平アーム３２と、この水平
アーム３２の先端面に垂直に取付固定されている左右一
対の電極支持板３４，３６とを有する。両電極支持板３
４，３６のうち、右側の電極支持板３６は水平アーム３
２に電気的に接続される一方、左側の電極支持板３４は
水平アーム３２から絶縁材（図示せず）を介して電気的
に分離されている。両電極支持板３４，３６の間も絶縁
材３８を介して互いに電気的に分離されている。

【００３４】上部電極１４の左右の電極端子１４ｂ，１
４ａは左側および右側電極支持板３４，３６にボルト４
０，４２でそれぞれ着脱可能に取付される。水平アーム
３２の後端部（背面側）には、電源出力端子１２ｂ（図
１）からの導体板４４が結合されている。導体板４４、
水平アーム３２および右側電極支持板３６は、電源出力
端子１２ｂと上部電極１４の右側電極端子１４ａとの間
の導電路１９（図１）を構成している。

【００３５】下部電極支持部材２２は、支持台４６上に
絶縁材（図示せず）を介して固定されている導電性のブ
ロック４８と、この導電性ブロック４８の一端面に垂直
に固定取付されている左右一対の電極支持板５０，５２
とを有する。両電極支持板５０，５２のうち、右側の電
極支持板５２は導電性ブロック４８に電気的に接続され
る一方、左側の電極支持板５０は導電性ブロック４８か
ら絶縁材（図示せず）を介して電気的に分離されてい
る。両電極支持板５０，５２の間も絶縁材５４を介して
互いに電気的に分離されている。下部電極１６の左右の
電極端子１６ｂ，１６ａは左側および右側電極支持板５
０，５２にボルト５６，５８でそれぞれ着脱可能に取付
される。導電性ブロック４８の後端部（背面側）には、
電源出力端子１２ａ（図１）からの導体板６０が結合さ
れている。導体板６０、導電性ブロック４８および右側
電極支持板５２は、電源出力端子１２ａと下部電極１６
の右側電極端子１６ａとの間の導電路１７（図１）を構
成している。

【００３６】上部の左側電極支持板３４と下部の左側電
極支持板５０同士はケーブル６１を介して相互に接続さ
れている。これらの電極支持板３４，５０およびケーブ
ル６１は上部電極１４の左側電極端子１４ｂと下部電極
１６の左側電極端子１６ｂとの間の導電路（バイパス導
電路）１５を構成している。ケーブル６１には、電流セ
ンサ２４としてたとえばトロイダルコイルが取り付けら
れてよい。

【００３７】図３に、一実施例による溶接電源部１２の
構成を示す。この実施例の溶接電源部１２は交流インバ
ータ式の電源回路を用いている。この電源回路における
インバータ６２は、ＧＴＲ（ジャイアント・トランジス
タ)またはＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トラン
ジスタ）等からなる４つのトランジスタ・スイッチング
素子６４，６６，６８，７０を有している。

【００３８】これら４つのスイッチング素子６４〜７０
のうち、第１組（正極側）のスイッチング素子６４，６
８はドライブ回路７２を介して制御部７４からの同相の
駆動パルスＧ1，Ｇ3 により所定のインバータ周波数
（たとえば４ｋＨｚ）で同時にスイッチング（オン・オ
フ）制御され、第２組（負極側）のスイッチング素子６
６，７０はドライブ回路７２を介して制御部７４からの
同相の駆動パルスＧ2，Ｇ4 により上記インバータ周波
数で同時にスイッチング制御されるようになっている。

【００３９】インバータ６２の入力端子［Ｌ0 ，Ｌ1］
は三相整流回路７６の出力端子に接続されている。三相
整流回路７６は、たとえば６個のダイオードを三相ブリ
ッジ結線してなり、三相交流電源端子（Ｒ，Ｓ，Ｔ）よ
り入力する商用数の三相交流電圧を全波整流して直流電
圧に変換する。三相整流回路７６より出力された直流電
圧は、コンデンサ７８で平滑されてからインバータ６２
の入力端子［Ｌ0 ，Ｌ1］に与えられる。

【００４０】インバータ６２の出力端子［Ｍ0 ，Ｍ1］
は溶接トランス８０の一次側コイルに接続されている。
溶接トランス８０の二次側コイルの両端はそれぞれ出力
端子１２ａ，１２ｂおよび二次導体（導電路）１７，１
９を介して下部電極１６の電極端子１６ａおよび上部電
極１４の電極端子１４ａに電気的に接続されている。

【００４１】制御部７４は、マイクロコンピュータから
なり、ＣＰＵ、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ
（データメモリ）、インタフェース回路等を含んでお
り、電源装置内の一切の制御たとえば通電制御（特にイ
ンバータ制御）や各種溶接条件の設定ないし表示処理等
を行うほか、加圧部１８その他の外部関連装置に対して
も所要の制御を行う。機能的には、通電時間を管理する
ための通電シーケンス部、インバータ６２のスイッチン
グ動作を制御するインバータ制御部、通電時間の途中で
通電・加圧等の条件を切り替えるための条件切替部等が
制御部７４に含まれている。

【００４２】入力部８２は、溶接電源部１２の操作パネ
ル（図示せず）に設けられたキーボードまたはキー・ス
イッチ群を含み、抵抗溶接用の各種条件の設定入力に用
いられる。表示部８４は、該操作パネルに設けられたデ
ィスプレイたとえば液晶ディスプレイを含み、制御部７
４の制御の下で各種条件の設定値や測定値等を表示す
る。

【００４３】この溶接電源部１２では、電流フィードバ
ック方式の通電制御を行なえるように、一次側回路にお
いて整流回路７６とインバータ６２との間（図１の構成
例ではコンデンサ７８とインバータ６２との間）の導体
にたとえばカレント・トランスからなる電流センサ８６
を取り付け、この電流センサ８６の出力信号を基に電流
測定回路８８がインバータ６２の入力側で流れる一次電
流Ｉ1の測定値（瞬時値）を電流測定信号ＭＩ1として求
め、その電流測定信号ＭＩ1を制御部７４に与えるよう
にしている。

【００４４】また、二次側回路に設けられる電流センサ
２４，２６の出力信号を基に電流測定回路９０，９２が
電流Ｉc,Ｉwの測定値（実効値）をそれぞれ求め、それ
らの電流測定値を表す電流測定信号ＭＩc,ＭＩwを制御
部７４に与えるようにしている。

【００４５】次に、この実施例の溶接電源部１２におけ
る作用を説明する。

【００４６】制御部７４内のメモリには、所与のワーク
（Ｗ1，Ｗ2）に対する溶接条件が予め設定されている。
特に重要な条件は、通電時間、電流値、加圧力である。

【００４７】通電時間は、両被覆線Ｗ1，Ｗ2の絶縁膜を
溶解除去するための第１通電時間ＷＥ1と、両被覆線Ｗ
1，Ｗ2の導体同士を溶接するための第２通電時間ＷＥ2
とに分割して設定される。ここで、第１通電時間ＷＥ1
は不定であり、ただし上限時間ＷＥ’が設定されてよ
い。第２通電時間ＷＥ2は第１通電時間ＷＥ1の終了と同
時に開始される。この溶接電源部１２では、後述するよ
うに第１通電時間ＷＥ1の通電を終了させるべきタイミ
ングを適確に検出できるため、第２通電時間ＷＥ2の通
電開始のタイミングを管理することができ、したがって
ＷＥ2の期間を設定通りに管理することができる。この
ため、第２通電時間ＷＥ2は、被覆線Ｗ1の導体を端子部
材Ｗ2に接合するのに適した通電時間に設定することが
できる。

【００４８】電流値は、第１通電時間ＷＥ1と第２通電
時間ＷＥ2とで別個に設定されてよい。第１通電時間Ｗ
Ｅ1における主電流Ｉwの設定電流値は、両被覆線Ｗ1，
Ｗ2の絶縁膜を所望の所要時間で溶解除去するのに適し
た電流値Ｉs1に選ばれてよい。一方、第２通電時間ＷＥ
2における設定電流値は、通電時間ＷＥ2で両被覆線Ｗ
1，Ｗ2の導体同士を溶接するのに適した電流値Ｉs2に選
ばれてよい。

【００４９】加圧力も、第１通電時間ＷＥ1と第２通電
時間ＷＥ2とで別個に設定されてよい。たとえば、被覆
線Ｗ1，Ｗ2の線径が小さい場合は、ワーク（導体同士）
の溶け込みが速いため、第２通電時間ＷＥ2における加
圧力を第１通電時間ＷＥ1における加圧力よりも低い値
に設定してよい。

【００５０】また、この実施例の溶接電源部１２は交流
インバータ式であるため、二次側交流サイクルの周波数
を任意に設定することが可能であり、第１通電時間ＷＥ
1と第２通電時間ＷＥ2とで独立した交流サイクル周波数
を設定することも可能である。

【００５１】図４および図５に、この実施例における通
電中の各部の電流の波形（一例）を示す。図示の例で
は、制御部７４内のインバータ制御部が、電流センサ８
６および電流測定回路８８を通じて一次電流Ｉ1の瞬時
値をフィードバックして、定電流リミッタ制御を行って
いる。交流インバータ式の定電流リミッタ制御では、所
定のクロックサイクルＴＣの始端でドライブ回路７２を
介して駆動パルスＧ1，Ｇ3をＨレベルに立ち上げ、片側
たとえば正極側のスイッチング素子６４，６８をオンに
する。この時、駆動パルスＧ2，Ｇ4はＬレベルに保持
し、負極側のスイッチング素子６６，７０をオフにして
おく。正極側のスイッチング素子６４，６８をオンにす
ると、一次電流Ｉ1が正極方向で立ち上がる。

【００５２】一次電流Ｉ1が正常に立ち上がると、電流
測定信号ＭＩ1が当該クロックサイクル内で第１通電時
間ＷＥ1用の設定電流値Ｉs1に応じた所定のリミッタレ
ベルに達し、制御部７４内のインバータ制御部はこのリ
ミッタレベル到達時点で制御パルスＧ1，Ｇ3をＬレベル
に戻し、正極側のスイッチング素子６４，６８をオフに
する。

【００５３】二次側回路の抵抗値の増大あるいは三相交
流電源電圧の降下等の変動に起因して、一次電流Ｉ1の
立ち上がりがよくなく、電流測定信号ＭＩ1が当該クロ
ックサイクル内でリミッタレベルに達しないことがあ
る。この場合は、クロックサイクルＴＣの終端手前で、
制御パルスＧ1，Ｇ3を立ち下げて正極側のスイッチング
素子６４，６８をオフにする。

【００５４】このようにして、二次側交流サイクルの各
正極性の半サイクル（たとえば奇数番目の単位通電期間
Ｔ）中は、上記のように負極側のスイッチング素子６
６，７０をオフにしたまま正極側のスイッチング素子６
４，６８を定電流リミッタ制御で高速に（インバータ周
波数で）スイッチング動作させることにより、溶接トラ
ンス８０の二次側回路ではほぼ台形波で主電流Ｉwが正
方向に流れる。

【００５５】二次側交流サイクルの各負極性の半サイク
ル（偶数番目の単位通電期間Ｔ）中は、インバータ６２
内で正極側のスイッチング素子６４，６８と負極側のス
イッチング素子６６，７０を入れ替えて上記と同様の高
速スイッチング動作を行うことにより、溶接トランス８
０の二次側回路ではほぼ台形波で主電流Ｉwが負方向に
流れる。

【００５６】上記のように、通電を開始してからしばら
くの間、つまり第１通電時間ＷＥ1の初期ないし中間段
階では、溶接ヘッド１０において主電流Ｉwの全部がバ
イパス導電路１５経由で上部電極１４および下部電極１
６をシリーズに縦断する。したがって、バイパス導電路
１５を流れる電流Ｉcは主電流Ｉwと一致する。この段階
では、上部電極１４および下部電極１６がそれぞれ発熱
して、両被覆線Ｗ1，Ｗ2を上下から同時に加熱する。

【００５７】この上下同時加熱により、両被覆線Ｗ1，
Ｗ2の絶縁膜がほぼ同時に溶ける。すると、図４に示す
ように、バイパス電流Ｉc、主電流Ｉwおよび一次電流Ｉ
1に顕著な変化が現れる。すなわち、バイパス電流Ｉcは
電流値が突然または急激に低くなる。主電流Ｉwはリッ
プルが突然または急激に大きくなる。また、一次電流Ｉ
1においては、各クロックパルス毎のパルス幅Ｔpに突然
に大きな変動Ｑが生じる。

【００５８】制御部７４内の条件切替部は、第１通電時
間ＷＥ1中に、電流センサ２４および電流測定回路９０
を通じてバイパス電流Ｉcの電流値を監視することが可
能であり、電流センサ２６および電流測定回路９２を通
じて主電流Ｉwのリップルを監視することも可能であ
る。

【００５９】したがって、各単位通電期間Ｔにおいて電
流立ち上げ後にバイパス電流Ｉcの電流値Ｉfを所定の監
視値Ｉkと比較し、Ｉf＜Ｉkになった時点をもって両被
覆線Ｗ1，Ｗ2の絶縁膜が溶けたタイミングと判定してよ
い。

【００６０】あるいは、主電流ＩwのリップルδＩを演
算して所定の監視値ΔＩと比較し、δＩ＞ΔＩになった
時点をもって両被覆線Ｗ1，Ｗ2の絶縁膜が溶けたタイミ
ングと判定してよい。なお、主電流Ｉwのリップル演算
は、所定の周波数でサンプル値を抽出して極大点と極小
点を求め、隣り合う極大点と極小点との差分をリップル
δＩとしてよい。

【００６１】あるいは、一次電流Ｉ1のパルス幅Ｔpの変
動率ｄＴpをクロックサイクル毎に求めて所定の監視値
ＤＴpと比較し、ｄＴp＞ＤＴpになった時点をもって両
被覆線Ｗ1，Ｗ2の絶縁膜が溶けたタイミングと判定して
よい。なお、一次電流Ｉ1のパルス幅Ｔpの代わりに駆動
パルスＧのパルス幅を監視してもよい。

【００６２】上記のようにして両被覆線Ｗ1，Ｗ2の絶縁
膜が溶けたタイミングを検知すると、制御部７４内の条
件切替部は、そのタイミングを検知した単位通電期間Ｔ
で第１通電時間ＷＥ1を終了させ、次の単位通電期間Ｔ
から第２通電時間ＷＥ2を開始させ、ここで通電時間、
電流設定値、加圧力等の溶接条件を切り替える。図示の
例では、第２通電時間ＷＥ2を二次側交流サイクルベー
スで１サイクル（単位通電期間ベースでは２サイクル）
に設定している。また、主電流Ｉwの設定値Ｉs2を第１
通電時間ＷＥ1における設定値Ｉs1よりも一段と大きな
値に設定している。

【００６３】第２通電時間ＷＥ2では、主電流Ｉwの大部
分が上部電極１４および下部電極１６間の最短ルートつ
まり両被覆線Ｗ1，Ｗ2の導体を横断して流れるため、バ
イパス導電路１５を迂回して流れる電流Ｉcは漸次減少
して零に近づく。主電流Ｉwにおいては相変わらず大き
なリップルδＩが現れ、この二次側電流リップルδＩと
呼応して一次電流Ｉ1のパルス幅も断続的に大きく変動
し続ける。しかし、両電極１４，１６より両被覆線Ｗ
1，Ｗ2に供給される熱エネルギーは安定しており、両被
覆線Ｗ1，Ｗ2の導体同士は効率的で安定した抵抗溶接に
よってしっかりと高品質に接合される。

【００６４】図７に、別の実施例による溶接電源部１２
の構成を示す。この実施例の溶接電源部１２は直流イン
バータ式の電源回路を用いている。図中、上記実施例に
おける交流インバータ式電源回路のものと実質的に同様
の構成または機能を有する部分には同一の符号を付して
いる。

【００６５】直流インバータ式では、溶接トランス８０
の二次側に一対のダイオード９４，９６を有する整流回
路９８が設けられる。より詳細には、溶接トランス８０
の二次側コイルの両端がそれぞれダイオード９４，９６
を介して正極側の出力端子１２ａに共通接続され、二次
側コイルの中間タップが負極側の出力端子１２ｂに接続
される。

【００６６】一次側のインバータ６２においては、通電
時間を通して正極側のスイッチング素子６４，６８と負
極側のスイッチング素子６６，７０とがクロックサイク
ル毎に交互にリミッタ制御によってスイッチング制御さ
れ、インバータ６２の出力端子［Ｍ0，Ｍ1］より溶接ト
ランス８０の一次側コイルにインバータ周波数の交流パ
ルス電圧が与えられる。

【００６７】溶接トランス８０の二次側コイルに誘導起
電力で発生した二次側の交流パルス電圧は整流回路９８
によって直流に変換され、出力端子１２ａ，１２ｂより
溶接ヘッド１０の溶接部に直流の主電流Ｉwが出力され
る。

【００６８】この実施例においても、二次側の主電流Ｉ
wおよびバイパス電流Ｉcが直流で流れることを除いて、
上記実施例の交流インバータ式のものと同様の作用が奏
される。特に、両被覆線Ｗ1，Ｗ2の絶縁膜が溶けたタイ
ミングを検知して、溶接条件を切り替える作用について
は、上記実施例の関連する構成および機能をそのまま用
いることが可能であり、それによって上記同様の効果を
得ることができる。

【００６９】図６に、溶接電源部１２に単相交流式の電
源回路を用いる構成例を示す。この電源部において、入
力端子１００，１０２に入力された商用周波数の単相交
流電圧Ｖは、一対のサイリスタ１０４，１０６からなる
コンタクタを介して溶接トランス８０の一次側コイルに
供給される。溶接トランス８０の二次側コイルに交流の
誘導起電力（二次側電圧）が発生し、出力端子１２ａ，
１２ｂより交流の二次電流または主電流Ｉwが溶接ヘッ
ド１０の溶接部に出力される。

【００７０】主電流Ｉwの大きさ（実効値）は、通電角
によって決まるが、点弧角と通電角との間にはほぼ一定
の関係があるので、点弧角によって決まるともいえる。
この実施例では、制御部７４内のサイリスタ制御部が点
弧回路１０８を介してサイリスタ１０４，１０６の点弧
角（点弧タイミング）を制御することによって、主電流
Ｉwの実効値を制御する。

【００７１】この実施例においても、上記実施例の交流
インバータ式よりは制御の速度や精細度の面で劣るもの
の、基本的には上記実施例の交流インバータ式のものと
ほぼ同様の作用ないし効果を得ることができる。

【００７２】上記した実施形態における各部の構成、特
に溶接ヘッド１０の電極回りの構成や溶接電源部１２内
の回路構成は一例であり、本発明の技術思想の範囲内で
種々の変形が可能である。たとえば、上部電極１４およ
び下部電極１６の形状・サイズ・材質は必ずしも同一で
ある必要はなく、両被覆線Ｗ1，Ｗ2の材質・形状や溶接
仕様に応じて別個の電極構造とすることも可能である。

【００７３】上記実施例の直流インバータ式では、溶接
ヘッド１０に直流の主電流Ｉwが供給されるため、両電
極１４，１６の各部には常に同一方向の電流が流れるこ
とにより、両電極１４，１６の磨耗度に片寄りが生じや
すい。この問題に対しては、溶接電源部１２の出力端子
１２ａ，１２ｂと両電極１４，１６との間に切替器を設
けて溶接ヘッド１０における通電の極性つまり電源出力
端子１２ａ，１２ｂと両電極１４，１６との間の接続関
係を定期的に逆転させることも可能である。上記実施例
のインバータ式電源では定電流制御をリミッタ制御方式
で行ったが、クロックサイクル毎に測定値と設定値間の
誤差を求めてパルス幅を変調するパルス幅変調方式で行
うことも可能である。

【００７４】さらに、上記実施例では定電流制御方式で
あったが、定電圧制御や定電力制御などの他の制御方式
でもよい。また、被覆線についても、２本の接合に限定
されるものではなく、１本の線に２本同時あるいは３本
同時と、３本以上の同時接合にも適用可能である。ま
た、被覆線は丸線に限らず平角線などでもよい。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の被覆線用
抵抗溶接装置によれば、複数の被覆線同士を効率よくか
つ良好に溶接することができる。特に、上部電極および
下部電極の双方を単一または一体型のヒータ電極で構成
して、両被覆線の絶縁膜を上下から同時に溶かすことが
可能であり、両被覆線の絶縁膜を除去した後は両被覆線
の導体同士を抵抗溶接するのに最適な溶接条件に切り替
えることで、良好な溶接品質を得ることができる。被覆
線の絶縁膜除去に供する電流から被覆線導体部の溶接に
供する電流への切り替えを適確なタイミングで行うこと
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における被覆線用抵抗溶接
装置の主要な構成を示す図である。

【図２】実施形態における溶接ヘッドの要部の構成を示
す。

【図３】一実施例による溶接電源部の回路構成を示す図
である。

【図４】実施例における通電中の各部の電流の波形を示
す図である。

【図５】実施例における交流インバータ式の定電流リミ
ッタ制御を説明するための各部の電流波形およびクロッ
クパルスを示す図である。

【図６】別の実施例による溶接電源部の回路構成を示す
図である。

【図７】別の実施例による溶接電源部の回路構成を示す
図である。

【符号の説明】

１０ 溶接ヘッド １２ 溶接電源部 １４ 上部電極 １５ バイパス導電路 １６ 下部電極 １７，１９ 導電路（二次導体） １８ 加圧部 ２４，２６ 電流センサ ６２ インバータ ６４，６６，６８，７０ スイッチング素子 ７４ 制御部 ７６ 整流回路 ８０ 溶接トランス ８２ 入力部 ８６ 電流センサ ８８，９０，９２ 電流測定回路 ９８ 整流回路 １０４，１０６ サイリスタ １０８ 点弧回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 11/24 ３４０ Ｂ２３Ｋ 11/24 ３４０ ３９２ ３９２ ３９４ ３９４ 11/25 ５１０ 11/25 ５１０ Ｈ０１Ｒ 4/02 Ｈ０１Ｒ 4/02 Ｃ 43/02 43/02 Ｂ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の被覆線を重ね合わせて抵抗溶接で
   接合するための被覆線用抵抗溶接装置であって、 第１および第２の端子を有する導電性かつ高発熱性の部
   材からなり、前記第１および第２の端子の間の電極先端
   部にて一方の前記被覆線に所定の加圧力で接触する第１
   の電極と、 第３および第４の端子を有する導電性かつ高発熱性の部
   材からなり、前記第３の端子が前記第１の電極の第２の
   端子に電気的に接続され、前記第１の電極とは反対側か
   ら前記第３および第４の端子の間の電極先端部にて他方
   の前記被覆線に所定の加圧力で接触する第２の電極と、 前記第１の電極の第１の端子に電気的に接続される第１
   の出力端子と、前記第２の電極の第４の端子に電気的に
   接続される第２の出力端子とを有し、前記第１および第
   ２の出力端子間の導電路に主電流を供給する電源回路と
   を具備する被覆線用抵抗溶接装置。
2. 【請求項２】 前記電源回路または前記電極を流れる所
   定の電流を監視して、前記電流が所定の変化を示したタ
   イミングで通電または加圧条件を切り替えるための条件
   切替手段を有する請求項１に記載の被覆線用抵抗溶接装
   置。
3. 【請求項３】 前記条件切替手段が、前記電流が所定の
   変化を示したタイミングに応動して前記主電流の電流設
   定値を切り替える請求項２に記載の被覆線用抵抗溶接装
   置。
4. 【請求項４】 前記条件切替手段が、前記電流が所定の
   変化を示したタイミングに応動して以後の通電時間を前
   記被覆線の導体同士を溶接するための設定時間に切り替
   える請求項２に記載の被覆線用抵抗溶接装置。
5. 【請求項５】 前記条件切替手段が、前記電流が所定の
   変化を示したタイミングに応動して前記被覆線に加える
   加圧力の大きさを切り替える請求項２に記載の被覆線用
   抵抗溶接装置。
6. 【請求項６】 前記条件切替手段が、 前記第１の電極の第２の端子と前記第２の電極の第３の
   端子との間を流れる電流を測定するための第１の電流測
   定手段と、 前記第１の電流測定手段によって測定される前記電流の
   電流値を監視し、前記電流の電流値が所定の監視値より
   も低下したタイミングを検出する第１の電流監視手段と
   を有する請求項２〜５のいずれかに記載の被覆線用抵抗
   溶接装置。
7. 【請求項７】 前記条件切替手段が、 前記主電流を測定するための第２の電流測定手段と、 前記第２の電流測定手段によって測定される前記主電流
   のリップルを監視し、前記主電流のリップルが所定の監
   視値を超えたタイミングを検出する第２の電流監視手段
   とを有する請求項２〜６のいずれかに記載の被覆線用抵
   抗溶接装置。
8. 【請求項８】 前記電源回路が、 商用周波数の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路
   と、 前記整流回路より出力された直流電圧を高周波数のパル
   ス電圧に変換するインバータと、 一次側コイルの両端が前記インバータの出力端子に電気
   的に接続され、二次側コイルの両端が整流回路を介する
   ことなく前記第１の電極の第１の端子および前記第２の
   電極の第４の端子にそれぞれ電気的に接続される溶接ト
   ランスと、 １回の通電時間を単位通電期間の複数回繰り返しで構成
   し、奇数番目の各単位通電期間では前記インバータより
   一方の極性で前記高周波パルスを出力させて前記高周波
   数の単位通電サイクル毎に前記溶接トランスの一次側回
   路または二次側回路で流れる電流のピーク値または実効
   値を所望の電流設定値にほぼ一致させ、偶数番目の各単
   位通電期間では前記インバータより他方の極性で前記高
   周波パルスを出力させて前記単位通電サイクル毎に前記
   溶接トランスの一次側回路または二次側回路で流れる電
   流のピーク値または実効値を前記電流設定値にほぼ一致
   させるように前記インバータのスイッチング動作を制御
   するインバータ制御手段とを有する請求項１に記載の被
   覆線用抵抗溶接装置。
9. 【請求項９】 前記電源回路が、 商用周波数の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路
   と、 前記整流回路より出力された直流電圧を高周波数のパル
   ス電圧に変換するインバータと、 一次側コイルの両端が前記インバータの出力端子に電気
   的に接続され、二次側コイルの両端が整流回路を介する
   ことなく前記第１の電極の第１の端子および前記第２の
   電極の第４の端子にそれぞれ電気的に接続される溶接ト
   ランスと、 １回の通電時間を単位通電期間の複数回繰り返しで構成
   し、奇数番目の各単位通電期間では前記インバータより
   一方の極性で前記高周波パルスを出力させて前記高周波
   数の単位通電サイクル毎に前記溶接トランスの一次側回
   路または二次側回路で流れる電流のピーク値または実効
   値を所望の電流設定値にほぼ一致させ、偶数番目の各単
   位通電期間では前記インバータより他方の極性で前記高
   周波パルスを出力させて前記単位通電サイクル毎に前記
   溶接トランスの一次側回路または二次側回路で流れる電
   流のピーク値または実効値を前記電流設定値にほぼ一致
   させるように前記インバータのスイッチング動作を制御
   するインバータ制御手段とを有する請求項２〜７のいず
   れかに記載の被覆線用抵抗溶接装置。
10. 【請求項１０】 前記条件切替手段が、前記電流が所定
    の変化を示したタイミングに応動して前記単位通電期間
    の繰り返し周波数を切り替える請求項９に記載の被覆線
    用抵抗溶接装置。
11. 【請求項１１】 前記電源回路が、 商用周波数の交流電圧を直流電圧に変換する第１の整流
    回路と、 前記第１の整流回路より出力された直流電圧を高周波数
    の交流パルス電圧に変換するインバータと、 一次側コイルが前記インバータの出力端子に電気的に接
    続される溶接トランスと、 前記溶接トランスの二次側コイルに得られる交流電圧を
    直流電圧に変換して前記主電流を出力する第２の整流回
    路と、 前記溶接トランスの一次側または二次側で流れる電流の
    ピーク値または実効値を所望の電流設定値にほぼ一致さ
    せるように前記インバータのスイッチング動作を制御す
    るインバータ制御手段とを有する請求項１〜７のいずれ
    かに記載の被覆線用抵抗溶接装置。
12. 【請求項１２】 前記電源回路が、 商用周波数の交流電圧を一対のサイリスタからなるコン
    タクタを介して一次側コイルに入力し、二次側コイルよ
    り前記主電流を出力する溶接トランスと、 前記溶接トランスの一次側または二次側で流れる電流の
    実効値を所望の電流設定値にほぼ一致させるように前記
    サイリスタの点弧角を制御するサイリスタ制御手段とを
    有する請求項１〜６のいずれかに記載の被覆線用抵抗溶
    接装置。