JP2011212690A - 直流抵抗溶接機用トランス - Google Patents

Abstract

【課題】出力の効率を向上させた溶接トランスを提供する。
【解決手段】本発明の溶接トランス３１は、二次コイル３３が第１コイル３４と第２コイル３５とから成り、整流器３６が二次コイル３３に接続されている。第１コイル３４はコの字に形成されて、上端部の一方の側端部に設けられた出力端子３４ａが第１整流素子１０の入力端子に接続され、第２コイル３５がコの字に形成されて、第１コイルの出力端子３４ａと同じ側に設けられた第２コイル３５の下端部の出力端子３５ｂが第２整流素子１１の入力端子に接続されている。第１コイル３４の下端部の他の側端部に設けられた入力端子３４ｂと、第１コイルの入力端子３４ｂと同じ側に設けられた第２コイル３５の上端部の入力端子３５ａとが接続されてセンタータップ３８を成している。溶接トランス３１の二次コイル３３と整流器３６との距離を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、改善された直流抵抗溶接機用トランス（以下、溶接トランスという。）に関するものである。

図４は、溶接トランスが使用される溶接装置の一般的な構成を示す図である。同図において、溶接装置１は、交流電源２によって発生する商用周波数の交流電力をコンバータ回路３によって整流する。このコンバータ回路３から出力された直流電力がインバータ回路４に入力される。このインバータ回路４は、図示を省略した複数のスイッチング素子から成り、入力された直流電力を高周波のスイッチング動作によってパルス状の高周波交流電力に変換する。このインバータ回路４のスイッチング動作は、インバータ制御回路５からの制御信号によって制御される。

インバータ回路４から出力された高周波交流電力は溶接トランス６に入力されて、直流溶接電力に変換される。この溶接トランス６は、一次コイル７と二次コイル８とコア９とから成り、一次コイル７がインバータ回路４の出力側に接続され、二次コイル８の出力端子が第１整流素子１０及び第２整流素子１１をそれぞれ介して第１ガンアーム１２に接続されるとともに、二次コイル８のセンタータップ１４が第２ガンアーム１３に接続されている。第１ガンアーム１２及び第２ガンアーム１３の先端部に第１溶接チップ１５及び第２溶接チップ１６がそれぞれ取り付けられている。

インバータ回路４から出力された高周波交流電力は、溶接トランス６の一次コイル７に印加され、溶接トランス６の二次コイル８には降圧された大電流の高周波交流電力が発生する。この二次コイル８に発生した高周波交流電力が第１整流素子１０及び第２整流素子１１によって半周期毎に交互に整流されることで、第１ガンアーム１２及び第２ガンアーム１３との間には直流電力が供給される。これによって、直流電力が被溶接物１７に流れ、溶接部がジュール熱によって冶金的に接合される。（例えば、特許文献１参照。）。

図５及び図６は、従来技術の溶接トランスの構造を示す図である。図５（Ａ）は溶接トランスの外形図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図６（Ａ）は図５（Ａ）を整流器側から見たときの二次コイルの斜視図を示している。図６（Ｂ）は図５（Ａ）を整流器側から見たときの溶接トランスの部分断面図を示している。図５及び図６において、被溶接物１７に供給される直流電流は数千Ａ〜数万Ａを必要とするため、溶接トランス６の二次コイル８は、平角導線を使用する代わりに、Ｕの字形状又はコの字形状の導体を２個設けて、それらを第１コイル１８及び第２コイル１９とし、この二次コイル８の外側と内側に一次コイル７を巻いている。これらの第１コイル１８及び第２コイル１９は中に冷却水を通しているために、通常パイプをＵの字形状に形成して、図６（Ａ）に示すように並べて設けていた。

そして二次コイル８の第１コイルの下端部１８ｂと第２コイルの上端部１９ａとを導電体から成る短絡バー２１で対角線状に接続し、この短絡バー２１からセンタータップ１４を引き出し、溶接トランス６の出力端子の一端としている。この短絡バー２１は二次コイル８の第１コイル１８と第２コイル１９との間に配置されている一次コイル７の外側を交差させるように設けられている。そして、第１コイルの上端部１８ａと第２コイルの下端部１９ｂとが第１整流素子１０及び第２整流素子１１をそれぞれ介して引き出され、溶接トランス６の他の出力端子としている。このように、溶接トランス６の二次コイル８と整流器２０との間に短絡バー２１が設けられて、この短絡バー２１からセンタータップ１４が引き出されている。

特開平６−２３５６３号公報

溶接装置の第１整流素子１０及び第２整流素子１１以降の第１ガンアーム１２及び第２ガンアーム１３と、第１溶接チップ１５及び第２溶接チップ１６と、被溶接物１７とには直流電力が流れるために、これらの抵抗による損失はあまり大きくない。しかし、上述したように、従来技術の溶接トランス６は、二次コイル８と整流器２０との間に短絡バー２１が設けられて、この短絡バー２１からセンタータップ１４が引き出されているために、二次コイルと整流器とが図５に示す距離Ｌ１だけ離れた位置に設けられることになる。そのために、二次コイル８からの交流出力電力によって発生する二次コイル８と整流器２０との間の距離Ｌ１のインダクタンスが大きくなり、被溶接物１７に供給される直流電流が数千Ａ〜数万Ａと非常に大きいために距離Ｌ１でのインピーダンスによる損失が大きく、溶接トランス６の効率が低下していた。

本発明は、出力の効率を向上させた溶接トランスを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
交流電力が入力される一次コイルと、
第１コイルと第２コイルとから成る二次コイルと、
この二次コイルに接続されて、直流電力を出力する第１整流素子と第２整流素子とから成る整流器とを備え、
前記第１整流素子及び前記第２整流素子の出力端子が第１溶接チップに接続され、
前記二次コイルのセンタータップが第２溶接チップに接続された直流抵抗溶接機用トランスにおいて、
前記第１コイル及び前記第２コイルがそれぞれコの字に形成されて、前記第１コイル及び前記第２コイルのそれぞれのコの字形状が同一方向を向いて前記第２コイルの外側に前記第１コイルが設けられ、
前記第１コイルの上端部の一方の側端部に設けられた出力端子が前記第１整流素子の入力端子に接続され、
前記第１コイルの上端部の前記出力端子と同じ側に設けられた前記第２コイルの下端部の出力端子が前記第２整流素子の入力端子に接続され、
前記第１コイルの下端部の他の側端部に設けられた入力端子と、前記第１コイルの下端部の入力端子と同じ側に設けられた前記第２コイルの上端部の入力端子とが接続されて前記センタータップを成すことを特徴とする直流抵抗溶接機用トランスである。

本発明の溶接トランスは、溶接トランスの二次コイルと整流器との距離を低減することによって電力損失を低減することができるので、出力の効率を向上させることができ、溶接トランスの容量を低減することができる。

本発明の溶接トランスの構造を示す図である。 本発明の溶接トランスの構造を示す図である。 本発明の溶接トランスの構造を示す図である。 溶接トランスが使用される溶接装置の一般的な構成を示す図である。 従来技術の溶接トランスの構造を示す図である。 従来技術の溶接トランスの構造を示す図である。

発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１乃至図３は、本発明の溶接トランスの構造を示す図である。図１（Ａ）は溶接トランスの外形図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図２（Ａ）は図１（Ａ）を整流器側から見たときの二次コイルの斜視図を示している。図２（Ｂ）は図１（Ａ）を整流器側から見たときの溶接トランスの部分断面図を示している。図３は、２次コイルの構造を説明するための図である。図１乃至図３において、溶接トランス３１は、一次コイル３２と二次コイル３３とコア３７とから成り、一次コイル３２が図４に示したインバータ回路４の出力側に接続されている。

溶接トランス３１の二次コイル３３は、幅の広い板状の二枚のコの字に形成された導電体で形成されていて、この二枚の導電体を第１コイル３４と第２コイル３５としている。第１コイル３４及び第２コイル３５のそれぞれのコの字形状が同一方向を向いて、第２コイル３５の外側に第１コイル３４が設けられている。そして、第１コイル３４と第２コイル３５との間に一次コイル３２を巻いている。二次コイル３３の出力端子が第１整流素子１０及び第２整流素子１１をそれぞれ介して図４に示した第１ガンアーム１２に接続されるとともに、二次コイル３３のセンタータップ３８が第２ガンアーム１３に接続されている。

第１コイル３４の上端部の一方の側端部に設けられた出力端子３４ａが第１整流素子１０の入力端子に接続され、この第１コイル３４の上端部の出力端子３４ａと同じ側に設けられた第２コイル３５の下端部の出力端子３５ｂが第２整流素子１１の入力端子に接続されている。そして、第１コイル３４の下端部の他の側端部に設けられた入力端子３４ｂと、第１コイル３４の下端部の入力端子３４ｂと同じ側に設けられた第２コイル３５の上端部の入力端子３５ａとが図示を省略した短絡バーで接続されて、この短絡バーがセンタータップ３８に接続されている。即ち、第１コイル３４の出力端子３４ａと入力端子３４ｂとが対角線上に位置していて、第２コイル３５の出力端子３５ｂと入力端子３５ａとも対角線上に位置している。従来、二次コイル内に冷却水を流して冷却していたが、本発明の溶接トランスは二次コイル３３の外部に冷却水を流して冷却している。

以下、動作を説明する。本発明の溶接トランス３１が使用される溶接装置は、交流電源によって発生する商用周波数の交流電力をコンバータ回路３によって整流し、このコンバータ回路３から出力された直流電力がインバータ回路４に入力される。インバータ回路４から出力された高周波交流電力は溶接トランス３１に入力されて、直流溶接電力に変換される。

インバータ回路４から出力された高周波交流電力は、溶接トランス３１の一次コイル３２に印加され、溶接トランス３１の二次コイル３３には降圧された大電流の高周波交流電力が発生する。この二次コイル３３に発生した高周波交流電力が第１整流素子１０及び第２整流素子１１によって半周期毎に交互に整流されることで、第１ガンアーム１２及び第２ガンアーム１３との間には直流電力が供給される。これによって、直流電力が被溶接物１７に流れ、溶接部がジュール熱によって冶金的に接合される。

このとき、本発明の溶接トランス３１は、センタータップ３８に接続される第１コイルの入力端子３４ｂと第２コイルの入力端子３５ａとが、同じ側に引き出されているので、これらの入力端子３４ｂ、３５ａをセンタータップ３８に接続して溶接トランス３１の二次端子とすると、従来技術の溶接トランス６のように、センタータップ１４に接続される短絡バー２１が一次コイル７の外側を交差することがない。そして、本発明の溶接トランス３１は、第１コイルの出力端子３４ａが第１整流素子１０の入力端子に接続され、第２コイルの出力端子３５ｂが第２整流素子１１の入力端子に接続されて、これらの第１整流素子１０と第２整流素子１１との出力端子を接続して溶接トランス３１の出力端子としている。

この結果、溶接トランス３１の二次コイル３３と整流器３６との距離を低減することによって、発生するインダクタンスを減少させて電力損失を低減することができるので、出力の効率を向上させることができ、溶接トランス３１の容量を低減することができる。また、溶接トランス３１の容量を低減することによって溶接トランス３１の軽量化が可能となり、可搬重量が低い溶接ロボットへ溶接トランス３１を搭載することが可能となる。

１ 溶接装置
２ 交流電源
３ コンバータ回路
４ インバータ回路
５ インバータ制御回路
６ 溶接トランス
７ 一次コイル
８ 二次コイル
９ コア
１０ 第１整流素子
１１ 第２整流素子
１２ 第１ガンアーム
１３ 第２ガンアーム
１４ センタータップ
１５ 第１溶接チップ
１６ 第２溶接チップ
１７ 被溶接物
１８ 第１コイル
１８ａ 第１コイルの上端部
１８ｂ 第１コイルの下端部
１９ 第２コイル
１９ａ 第２コイルの上端部
１９ｂ 第２コイルの下端部
２０ 整流器
２１ 短絡バー
３１ 溶接トランス
３２ 一次コイル
３３ 二次コイル
３４ 第１コイル
３４ａ 第１コイルの出力端子
３４ｂ 第１コイルの入力端子
３５ 第２コイル
３５ａ 第２コイルの入力端子
３５ｂ 第２コイルの出力端子
３６ 整流器
３７ コア
３８ センタータップ
Ｌ１ 距離

Claims (1)

1. 交流電力が入力される一次コイルと、
   第１コイルと第２コイルとから成る二次コイルと、
   この二次コイルに接続されて、直流電力を出力する第１整流素子と第２整流素子とから成る整流器とを備え、
   前記第１整流素子及び前記第２整流素子の出力端子が第１溶接チップに接続され、
   前記二次コイルのセンタータップが第２溶接チップに接続された直流抵抗溶接機用トランスにおいて、
   前記第１コイル及び前記第２コイルがそれぞれコの字に形成されて、前記第１コイル及び前記第２コイルのそれぞれのコの字形状が同一方向を向いて前記第２コイルの外側に前記第１コイルが設けられ、
   前記第１コイルの上端部の一方の側端部に設けられた出力端子が前記第１整流素子の入力端子に接続され、
   前記第１コイルの上端部の前記出力端子と同じ側に設けられた前記第２コイルの下端部の出力端子が前記第２整流素子の入力端子に接続され、
   前記第１コイルの下端部の他の側端部に設けられた入力端子と、前記第１コイルの下端部の入力端子と同じ側に設けられた前記第２コイルの上端部の入力端子とが接続されて前記センタータップを成すことを特徴とする直流抵抗溶接機用トランス。

Images