JP2653959B2 - 直流抵抗溶接機用トランス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型軽量で、且つ高性
能な直流抵抗溶接機用トランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】産業界においては、種々のワークを溶接
するために、インバータ式直流抵抗溶接機が広範に用い
られている。この種の溶接機は、例えば、ロボットアー
ムの先端部にトランス部分および溶接チップが取着さ
れ、前記ロボットアームを移動させることで所定の溶接
作業を行うように構成されている。

【０００３】この場合、前記トランス部分が大型である
と、ロボット自体が大型となるため、その分のスペース
を必要とするだけでなく、当該ロボットを高速動作させ
ることが困難となり、生産性が低下してしまうという不
具合が生じる。そのため、トランス部分の小型軽量化が
要求されている。

【０００４】例えば、小型軽量化の手段として、インバ
ータのドライブ周波数を高くし、一次電流の周波数を高
く設定することにより、コア断面積を減少させるものが
知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記一
次電流には、立ち上がりおよび立ち下がりの遅れがある
ため、所望の出力を得ることのできるドライブ周波数の
上限が制限されてしまう不都合がある。この場合、前記
一次電流の立ち上がりおよび立ち下がり時間は、一次コ
イルと二次コイルの結合率に依存している。すなわち、
結合率が低いと、電流の立ち上がり時間を短くすること
ができず、二次出力電圧幅が減少し所望の出力電圧が得
られない。また、所望の出力電圧を得るために二次側の
電圧を上げるとコア断面積が大きくなってしまう。

【０００６】一方、高い周波数の一次電流を一次コイル
に供給すると、一次コイルでの発熱量が増大し、抵抗値
が高くなって電流が低下する問題が生じる。また、高周
波数であると、二次コイル側のインダクタンスが大きい
場合に電流値が低下することになる。従って、所望の出
力が得られなくなってしまう。

【０００７】そこで、本発明は、前記の不都合を解決す
るためになされたものであって、一次コイル、二次コイ
ル間の結合率を高め、小型軽量で且つ高出力が得られる
直流抵抗溶接機用トランス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】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、一次コイルに供給される高周波電流を
二次コイルで整流して直流溶接電流とし、溶接チップ間
に供給する直流抵抗溶接機用トランスにおいて、前記二
次コイルは、一端部が第１端子部を共通とし、他端部が
第２端子部を共通として並行に配設される複数の第１コ
イル部と、一端部が前記第２端子部を共通とし、他端部
が第３端子部を共通として並行に配設される複数の第２
コイル部とを有し、前記複数の第１コイル部および前記
複数の第２コイル部が前記一次コイルに並行に配設さ
れ、前記第１端子部および一方の溶接チップが第１整流
素子を介して接続され、前記第２端子部および他方の溶
接チップが接続され、前記第３端子部および一方の溶接
チップが第２整流素子を介して接続されることを特徴と
する。

【０００９】

【作用】本発明に係る直流抵抗溶接機用トランスでは、
一次コイルに流れる電流により、並行に配設された二次
コイルの複数の第１または第２コイル部に励磁電流を生
じさせ、前記励磁電流を整流素子を介して直流溶接電流
として溶接チップ間に供給し、溶接を行う。この場合、
前記第１および第２コイル部を同時に通電される複数の
コイル部で構成しているため、結合率が高く、従って、
高い出力を小型軽量なトランスによって得ることが可能
となる。

【００１０】

【実施例】本発明に係る直流抵抗溶接機用トランスにつ
いて、実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳
細に説明する。

【００１１】図１は、本実施例の直流抵抗溶接機用トラ
ンスが適用される溶接装置の全体構成を示す。この溶接
装置は、交流電流を発生する交流電源１０と、前記交流
電流を全波整流し、直流電流を生成するコンバータ回路
１２と、前記直流電流を高周波電流に変換するインバー
タ回路１４と、前記交流電流を直流溶接電流に変換する
溶接トランス１６と、前記直流溶接電流に基づいてワー
クＷ１、Ｗ２の溶接を行う溶接部１８とから基本的に構
成される。この場合、溶接部１８は、図示しないロボッ
トによってワークＷ１、Ｗ２の所定部位に移動可能な一
対のガンアーム２０ａ、２０ｂと、前記各ガンアーム２
０ａ、２０ｂの先端部に取着される溶接チップ２２ａ、
２２ｂとを備える。

【００１２】次に、図２および図３に基づき溶接トラン
ス１６の構成を説明する。溶接トランス１６は、帯状の
導電性薄板をコイル状に折曲形成した一次コイル２４
と、前記一次コイル２４と磁気的に結合すべく、導電性
のブロック体をコイル状に形成した二次コイル２６と、
前記一次コイル２４および二次コイル２６間に配設され
るコア２８ａ、２８ｂおよび３０ａ、３０ｂと、前記二
次コイル２６の一端部から突出する端子ブロック３２
（第１端子部）と、前記二次コイル２６の他端部に接続
される端子ブロック３４（第３端子部）と、前記二次コ
イル２６の中間部に接続されるセンタタップブロック３
６（第２端子部）と、前記端子ブロック３２、３４間に
配設される端子ブロック３８と、前記端子ブロック３
２、３８間および端子ブロック３４、３８間に夫々接続
されるダイオードＤ１、Ｄ２（整流素子）とから構成さ
れる。

【００１３】一次コイル２４は、同一方向に周回するコ
イル部３９ａ〜３９ｈを有し、前記コイル部３９ａおよ
び３９ｈの端部がインバータ回路１４に夫々接続され
る。

【００１４】二次コイル２６は、図３に示すように、端
子ブロック３２が形成された一端部から並行状態で延在
した後、一旦下方向に折曲し、次いで、前記端子ブロッ
ク３２側に延在する２つの第１コイル部４０ａ、４０ｂ
と、二次コイル２６の中間部において前記第１コイル部
４０ａ、４０ｂと接続し、前記中間部から並行状態で延
在した後、一旦下方向に折曲し、次いで、二次コイル２
６の他端部に延在する２つの第２コイル部４２ａ、４２
ｂとからなる。

【００１５】この二次コイル２６を構成する第１コイル
部４０ａの側部と、第１コイル部４０ａ、４０ｂ間と、
第１コイル部４０ｂ、第２コイル部４２ａ間と、第２コ
イル部４２ａ、４２ｂ間と、第２コイル部４２ｂの側部
とには、一次コイル２４のコイル部３９ａ、３９ｂおよ
び３９ｃ、３９ｄおよび３９ｅ、３９ｆおよび３９ｇ、
３９ｈが図示しない絶縁用スペーサを介して装着され
る。

【００１６】結合された一次コイル２４および二次コイ
ル２６の周囲には、Ｕ字状のコア２８ａ、２８ｂおよび
３０ａ、３０ｂが配設される。これらのコア２８ａ、２
８ｂおよび３０ａ、３０ｂは、磁気回路を構成する。

【００１７】また、二次コイル２６、センタタップブロ
ック３６および端子ブロック３４は、図４に一点鎖線で
示すように、センタタップブロック３６から第１コイル
部４０ａ、４０ｂおよび第２コイル部４２ａ、４２ｂの
中央部を連通し、端子ブロック３２および３４に至る冷
却水通路４４を有している。

【００１８】本実施例の直流抵抗溶接機用トランスおよ
びそれが適用される溶接装置は、基本的には以上のよう
に構成されるものであり、次にその作用効果について説
明する。

【００１９】先ず、この溶接装置は、次のように動作す
る（図１参照）。交流電源１０より供給された交流電流
は、コンバータ回路１２によって直流電流に変換され、
次いで、インバータ回路１４において高周波電流に変換
される。そして、この高周波電流が溶接トランス１６の
一次コイル２４に供給される。一次コイル２４に高周波
電流が流れると、コア２８ａ、２８ｂおよび３０ａ、３
０ｂを介して二次コイル２６に誘導電流が生じる。前記
誘導電流は、ダイオードＤ１、Ｄ２によって整流され、
第１コイル部４０ａ、４０ｂまたは第２コイル部４２
ａ、４２ｂを流れる直流溶接電流としてガンアーム２０
ａ、２０ｂを介して溶接チップ２２ａ、２２ｂ間に供給
され、ワークＷ１、Ｗ２の溶接が行われる。

【００２０】ここで、上記の溶接装置に適用される溶接
トランス１６では、並行に配設した２つの第１コイル部
４０ａ、４０ｂおよび第２コイル部４２ａ、４２ｂによ
り二次コイル２６を構成しており、且つ、第１コイル部
４０ａ、４０ｂまたは第２コイル部４２ａ、４２ｂを同
時に電流が流れるように構成しているため、駆動時にお
ける漏れ磁束が少なく、一次コイル２４および二次コイ
ル２６間の結合率が極めて高い。従って、二次コイル２
６に生じる直流溶接電流の立ち上がり時間が極めて短い
ものとなる。この結果、一次コイル２４側の直流電流の
周波数を高く設定することができ、これによって高出力
を得ることができるとともに、コア断面積を減少させ、
小型軽量な溶接トランス１６を提供することができる。

【００２１】また、二次コイル２６には、冷却水通路４
４が形成されており、この冷却水通路４４を流れる冷却
水により二次コイル２６が冷却されるだけでなく、この
二次コイル２６に沿って配設された一次コイル２４も冷
却されるため、抵抗値が低下し、従って、高電流を容易
に得ることができる。

【００２２】さらに、ダイオードＤ１、Ｄ２が接続され
る端子ブロック３２、３４および３８は、二次コイル２
６の同一側に近接して配設されているため、ダイオード
Ｄ１、Ｄ２の結線距離が短く設定される。従って、二次
コイル２６側のインダクタンスが小さく、直流溶接電流
の変化時における過渡応答が小さいため、電流をさらに
高周波数として溶接トランス１６の小型軽量化を促進す
ることができる。

【００２３】図５（Ａ）は、上記のように構成された溶
接トランス１６における一次コイル２４の巻数に対する
電流の立ち上がり特性（実線）を、第１コイル部４０
ａ、４０ｂおよび第２コイル部４２ａ、４２ｂを夫々一
つずつとした場合（破線）と比較したものを示す。ま
た、図５（Ｂ）は、前記溶接トランス１６における一次
コイル２４に流れる電流の周波数に対する許容電流密度
（実線）を、第１コイル部４０ａ、４０ｂおよび第２コ
イル部４２ａ、４２ｂを夫々一つずつとした場合（破
線）と比較したものを示す。本実施例によれば、電流の
立ち上がり特性が向上し、また、一層大きな電流を流す
ことができることがこの実験例から了解される。

【００２４】なお、上述した実施例では、第１コイル部
４０ａ、４０ｂおよび第２コイル部４２ａ、４２ｂを夫
々一対としたが、これに限定されるものではなく、二対
以上とすることもできる。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係る直流抵抗溶接機用トランス
によれば、並行に配設され同時に通電される複数のコイ
ル部で二次コイルを構成することにより、一次コイルお
よび二次コイルの結合率が向上し、これによって電流の
立ち上がり特性を向上させることができる。この結果、
前記電流を高周波数としてコアを小型化し、溶接トラン
スを小型軽量なものとすることができる。また、前記二
次コイルを冷却して一次コイルを間接的に冷却すること
により、一次コイルの抵抗値を低下させ、電流を容易に
増大させることができる。これによって、大きな出力を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る直流抵抗溶接機用トランスが適用
される溶接装置の構成図である。

【図２】本発明に係る直流抵抗溶接機用トランスの構成
斜視図である。

【図３】図２に示す直流抵抗溶接機用トランスの要部分
解斜視図である。

【図４】図３に示す直流抵抗溶接機用トランスの冷却水
通路の説明図である。

【図５】図２に示す直流抵抗溶接機用トランスの特性説
明図である。

【符号の説明】

１０…交流電源 １２…コンバータ回路 １４…インバータ回路 １６…溶接トランス １８…溶接部 ２４…一次コイル ２６…二次コイル ２８ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂ…コア ３２、３４、３８…端子ブロック ３６…センタタップブロック ３９ａ〜３９ｈ…コイル部 ４０ａ、４０ｂ…第１コイル部 ４２ａ、４２ｂ…第２コイル部 Ｄ１、Ｄ２…ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 雄浩 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダ エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 宮永 健二 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダ エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−283508（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−301109（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一次コイルに供給される高周波電流を二次
   コイルで整流して直流溶接電流とし、溶接チップ間に供
   給する直流抵抗溶接機用トランスにおいて、 前記二次コイルは、一端部が第１端子部を共通とし、他
   端部が第２端子部を共通として並行に配設される複数の
   第１コイル部と、一端部が前記第２端子部を共通とし、
   他端部が第３端子部を共通として並行に配設される複数
   の第２コイル部とを有し、前記複数の第１コイル部およ
   び前記複数の第２コイル部が前記一次コイルに並行に配
   設され、前記第１端子部および一方の溶接チップが第１
   整流素子を介して接続され、前記第２端子部および他方
   の溶接チップが接続され、前記第３端子部および一方の
   溶接チップが第２整流素子を介して接続されることを特
   徴とする直流抵抗溶接機用トランス。
2. 【請求項２】請求項１記載のトランスにおいて、 前記二次コイルは、冷却媒体の流通通路を備えることを
   特徴とする直流抵抗溶接機用トランス。