JP3302548B2

JP3302548B2 - 抵抗溶接制御装置

Info

Publication number: JP3302548B2
Application number: JP33194395A
Authority: JP
Inventors: 由起男西脇; 芳克遠藤
Original assignee: Nadex Co Ltd
Current assignee: Nadex Co Ltd
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 2002-07-15
Anticipated expiration: 2015-12-20
Also published as: JPH09168869A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、抵抗溶接機に所
定の交流電流を供給する抵抗溶接制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】抵抗溶接機は、一対の電極間に溶接電流
を流して、両電極間に挟持されたワークの溶接を行うも
のである。そして、抵抗溶接機には、直流用のものと交
流用のものの２つのタイプがある。直流用の抵抗溶接機
は、抵抗溶接制御装置から供給される交流電流（商用の
周波数よりも１０倍程度高い周波数である）をトランス
によって変圧した後に直流電流に変換して、その直流電
流を両電極間に通電するものである。一方、図６に示す
ように、交流用の抵抗溶接機８０は、抵抗溶接制御装置
２１０から供給される交流電流（商用の周波数）をトラ
ンス９０によって変圧し、その商用の周波数の交流電流
のままで両電極８１，８２間に流すものである。

【０００３】そして、交流用の抵抗溶接機８０を制御す
る抵抗溶接制御装置２１０は、次のとおりである。交流
電源２１４に対して、双方向にサイリスタ２２０が接続
されており、その交流電流が抵抗溶接機８０に供給され
る。各サイリスタ２２０が制御部２４０によって制御さ
れて、所定の交流電流が供給されるようにされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
交流用の抵抗溶接制御装置２１０では、抵抗溶接機８０
に供給する周波数を変換することができない。このた
め、次のような不都合がある。すなわち、抵抗溶接機に
よっては、電気回路中のコイル分（インダクタンス）が
異なり、インダクタンスが小さい場合は周波数が高くて
もインピーダンスはそれほど高くはならない。そして、
周波数が高いと抵抗溶接機の電気回路中のトランスを小
型化できて、抵抗溶接機全体を小さくすることができ
る。しかし、周波数が商用のものに限られていれば、こ
のようなことはできない。

【０００５】そこで、本発明は、交流用の抵抗溶接機に
対して周波数可変の交流電流を供給することができる抵
抗溶接制御装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、直流電源と、直流電源から
の直流電流を交流電流に変換して交流用抵抗溶接機に供
給するインバータとを備える抵抗溶接制御装置であっ
て、交流用抵抗溶接機で溶接するワークの性質に応じた
所定の通電時間、交流用抵抗溶接機の特性に応じた所定
の周波数の交流電流を抵抗溶接機に供給した時に、抵抗
溶接機への正の電流の供給時間の合計と負の電流の供給
時間の合計がほぼ同一とならない場合には、正の電流の
供給時間の合計と負の電流の供給時間の合計がほぼ同一
となる交流電流がインバータから抵抗溶接機に供給され
るように構成されている。

【０００７】この発明では、抵抗溶接機に対して供給す
る交流電流の周波数を適宜変えることができる。このた
め、インダクダンスが小さい抵抗溶接機に対しては、商
用の周波数よりも高い周波数の交流電流を供給すること
によって、インピーダンスがあまり高くならない範囲
で、抵抗溶接機のトランスを小型化することが可能であ
り、抵抗溶接機自体もコンパクト化することができる。
また、抵抗溶接機の特性に応じて、最も効率の良い周波
数の交流電流を供給することもできる。さらに、抵抗溶
接機へ交流電流が供給されている間において、正の電流
の供給時間の合計と負の電流の供給時間の合計がほぼ同
一となるため、抵抗溶接機内のトランスの磁気飽和等を
防止することができる。

【０００８】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
記載の抵抗溶接機であって、所定の通電時間の終期にお
いて、抵抗溶接機への正の電流の供給時間の合計と負の
電流の供給時間の合計がほぼ同一となる交流電流が抵抗
溶接機に供給されるように構成されている抵抗溶接制御
装置である。

【０００９】この発明では、交流電流の供給の終期以外
には最適の周波数の交流電流を供給することができると
ともに、終期にのみ周波数の調整をすることによって、
請求項１に係る発明の効果を得ることができる。また、
この発明は、抵抗溶接機への電流の全通電時間が予めわ
かっておらず、終期にはその残りの通電時間がわかる場
合にも適用することができる。

【００１０】また、請求項３に係る発明は、請求項１に
記載の抵抗溶接機であって、正負の各通電時間が均等と
なる交流電流が抵抗溶接機に供給されるように構成され
ている抵抗溶接制御装置である。

【００１１】この発明は、抵抗溶接機への全通電時間が
予めわかっている場合に、その時間に基づいて、正負の
両方向への電流の供給がほぼ同時間となる均一な交流電
流の周波数を計算して、電流の供給を行うのである。均
一な交流電流のため、その電流供給の制御を容易に行う
ことができる。

【００１２】また、請求項４に係る発明は、直流電源
と、直流電源からの直流電流を交流電流に変換して交流
用抵抗溶接機に供給するインバータとを備える抵抗溶接
制御装置であって、交流用抵抗溶接機で溶接するワーク
の性質に応じた所定の通電時間、交流用抵抗溶接機の特
性に応じた所定の周波数の交流電流を抵抗溶接機に供給
した時に、抵抗溶接機内のトランスの磁気飽和の兆候を
察知した際、抵抗溶接機に供給する交流電流の周期を小
さくするように構成されている抵抗溶接制御装置であ
る。

【００１３】この発明では、抵抗溶接機に対して供給す
る交流電流の周波数を適宜変えることができる。このた
め、インダクダンスが小さい抵抗溶接機に対しては、商
用の周波数よりも高い周波数の交流電流を供給すること
によって、インピーダンスがあまり高くならない範囲
で、抵抗溶接機のトランスを小型化することが可能であ
り、抵抗溶接機自体もコンパクト化することができる。
また、抵抗溶接機の特性に応じて、最も効率の良い周波
数の交流電流を供給することもできる。さらに、磁気飽
和の兆候が生じた際に、交流電流の周期が小さくされ
る。このため、磁気飽和の発生を防止することができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１に示すように、この抵抗溶接
制御装置１０は、交流用抵抗溶接機８０と接続され、そ
れに対して所定の交流電流を供給するものである。この
抵抗溶接制御装置１０は、直流電源１２と、インバータ
２０と、制御部４０と、一対の抵抗溶接機接続端子４８
と、コンデンサ５０を有している。

【００１５】直流電源１２は、三相交流電源１４とダイ
オード１６によって形成されている。直流電源１２に対
して、インバータ２０とコンデンサ５０とは、直流電源
１２に対して並列的に設けられている。

【００１６】インバータ２０は、４つのトランジスタ
（第１トランジスタ２１〜第４トランジスタ２４）を有
している。第１トランジスタ２１及び第２トランジスタ
２２の組と、第３トランジスタ２３及び第４トランジス
タ２４の組とが、直流電源１２に対して並列的に接続さ
れている。第１トランジスタ２１と第２トランジスタ２
２とは、直流電源１２に対して直列的に接続されてお
り、第３トランジスタ２３と第４トランジスタ２４と
も、直流電源１２に対して直列的に接続されている。各
トランジスタ２１〜２４のベースは制御部４０に接続さ
れている。一対の抵抗溶接機接続端子４８は、第１トラ
ンジスタ２１と第２トランジスタ２２との間の部分及び
第３トランジスタ２３と第４トランジスタ２４との間の
部分に接続されている。

【００１７】交流用抵抗溶接機８０は、一対の電極（第
１電極８１，第２電極８２）と、制御装置接続端子８４
を有している。制御装置接続端子８４にはトランス９０
が接続され、トランス９０の２次コイル９２の一端側が
第１電極８１に接続され、他端側が第２電極８２に接続
されている。

【００１８】そして、交流用抵抗溶接機８０は、その制
御装置接続端子８４において抵抗溶接制御装置１０の抵
抗溶接機接続端子４８に接続されることによって、抵抗
溶接制御装置１０から所定の交流電流の供給を受ける。

【００１９】次に、この抵抗溶接制御装置１０の概略的
な制御内容について説明する。抵抗溶接制御装置１０に
おいて、制御部４０による制御の下、第１及び第４トラ
ンジスタ２１，２４がオン（第２及び第３トランジスタ
２２，２３がオフ）の状態と、第２及び第３トランジス
タ２２，２３がオンの状態（第１及び第４トランジスタ
２１，２４がオフ）の状態の２つの状態が繰り返され
る。第１及び第４トランジスタ２１，２４がオンの際に
は、直流電源１２→第１トランジスタ２１→１次コイル
９１→第４トランジスタ２４→直流電源１２と、電流が
流れる。第２及び第３トランジスタ２２，２３がオンの
際には、直流電源１２→第３トランジスタ２３→１次コ
イル９１→第２トランジスタ２２→直流電源１２と、電
流が流れる。この２つの状態の切替えによって、抵抗溶
接機８０の１次コイル９１を流れる電流がａ方向（プラ
ス方向），ｂ方向（マイナス方向）に切り替えられ、２
次コイル９２を流れる電流もａ′方向（プラス方向），
ｂ′方向（マイナス方向）に切り替えられる（図２も参
照）。このようにして、交流用抵抗溶接機８０の第１電
極８１と第２電極８２との間に交流の溶接電流が流れ、
両電極８１，８２間に挟持されたワークＷ，Ｗの溶接が
行われる。なお、どちらの際にも、ミクロ的に見れば、
両トランジスタ２１，２４（又は２２，２３）はデュー
ティ制御されて、細かくオンオフが繰り返される。この
ため、抵抗溶接機８０を流れる交流電流が、ほぼ矩形状
のものとされる。

【００２０】そして、商用の周波数（例えば５０Ｈｚ）
の交流電流を抵抗溶接機８０に供給して、その周波数の
交流電流を両電極８１，８２間に通電使用とする場合
は、図２(a) に示すように、上記のトランジスタ２１〜
２４の２つの状態（第１・第４トランジスタ２１・２４
がオンの状態と、第２・第３トランジスタ２２・２３が
オンの状態）を、１／１００秒ごとに切り替えて、周期
Ｔ＝１／５０（秒）とする。一方、抵抗溶接機の特性に
よって、その倍の１００Ｈｚの交流電流を流したい場合
には、図２(b) に示すように、上記のトランジスタ２１
〜２４の２つの状態を、１／２００秒ごとに切り替え
て、周期Ｔ＝１／１００（秒）とする。このように、こ
の抵抗溶接制御装置１０では、交流用の抵抗溶接機８０
の特性に応じて最適の周波数の交流電流を供給すること
が可能となるのである。すなわち、各抵抗溶接機８０に
よって最も効率の良い周波数があり、その周波数の交流
電流を供給することができるのである。

【００２１】また、ワークＷの性質（材質，厚さ等）に
応じて、両電極間の最適な通電時間は異なる。その通電
時間は予めわかっている場合が多く、その通電時間で通
電するように制御部４０で制御される。そして、その周
波数は次のように制御される。

【００２２】まず、前述のようにして求められた最も効
率の良い周波数Ｔ0 （秒）で通電する（周波数ω＝１／
Ｔ0 ）。すると、図３(a) に示すように、その通電の終
期においては、一般的に、１周期分の通電時間Ｔ0
（秒）が確保されない。すなわち、最後に半端な時間ｘ
（秒）が残ってしまうのである。その際に、それまでど
おりの通電を行うと、抵抗溶接機８０（２次コイル９２
の側）においてａ′方向（プラス方向）の通電時間と
ｂ′方向（マイナス方向）の通電時間とが同一ではなく
なり、トランスの磁気飽和を招く原因ともなり得る。し
かしながら、この抵抗溶接制御装置１０では、その半端
な時間ｘに対して、交流電流の周波数を切り替えること
によって、抵抗溶接機８０のａ′方向（プラス方向）の
通電時間とｂ′方向（マイナス方向）の通電時間とを同
一とすることができるのである。その際、種々の方法が
ある。図３(b) に示すように、半端な時間Ｘのみを正負
の各方向に２分割して各方向にｘ／２（秒）ごと通電し
てもよい。また、図３(c) に示すように、１周期分の時
間（Ｔ0 ）と半端な時間ｘを合わせた時間を２分割して
正負の各方向に（Ｔ0 ＋ｘ）／２（秒）ごと通電しても
よい。また、図３(d) に示すように、１周期分の時間
（Ｔ0 ）と半端な時間ｘを合わせた時間を４分割して正
負の各方向に（Ｔ0 ＋ｘ）／４（秒）ごと通電してもよ
い。なお、この制御では、通電当初には全通電時間がわ
かっておらず、その通電の終期において残りの通電時間
がわかるという場合にも有効である。

【００２３】また、次のような周波数で通電されること
もあり得る。すなわち、図４に示すように、その全通電
時間が、計算の結果、ｎＴ0 ＋ｘとなるとする。ここ
で、Ｔ0 とは、前述のようにして求められた最も効率の
良い周波数であり、ｘは半端な時間である。そのとき
は、その全通電時間中を、常にＴ＝（ｎＴ0 ＋ｘ）／ｎ
＝Ｔ0 ＋ｘ／ｎの周波数で通電する。すると、最も効率
の良い周波数Ｔ0 に近く、かつ正負の各方向に同じ通電
時間の交流電流が供給されることになる。なお、正負の
各方向に同じ通電時間の交流電流を供給することのみを
目的とする場合は、Ｔ＝（ｎＴ0 ＋ｘ）／ｍ（ｍはｎ以
外の自然数）の周波数で通電すればよい。

【００２４】また、図５に示すように、抵抗溶接機８０
を長期間使用していると、トランス９０が磁気飽和する
場合がある。すなわち、所定の周期（Ｔ＝Ｔ0 ）の交流
電流を通電していると、トランジスタ２１，２４（又は
２２，２３）に対してそれまでと同様なデューティ制御
をしていても、抵抗溶接制御装置１０（１次コイル９１
の側）の電流が異常に増大してくるのである。その兆候
を察知した場合には、周期ＴをＴ0 よりも小さなＴ1 と
する。これによって、磁気飽和を回避することができ
る。周期ＴをＴ1 （＜Ｔ0 ）とするのは、１周期のみで
もよいし、複数周期行ってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す回路図である。

【図２】図１の装置中の抵抗溶接機の１次コイルの側を
流れる電流を示す図である（２次コイルの側も同様であ
る）。(a) は５０Ｈｚの場合であり、(b) は１００Ｈｚ
の場合である。

【図３】図１の装置中の抵抗溶接機への通電の終期にお
いて、その抵抗溶接機の１次コイルの側を流れる電流を
示す図である（２次コイルの側も同様である）。(a) は
半端な時間もそれまでと同様に通電する場合であり、
(b) は半端な時間のみを正負に２分割して通電する場合
であり、(c) は半端な時間とそれまでの１周期分の時間
を正負に２分割して通電する場合であり、(d) は半端な
時間とそれまでの１周期分の時間を正負に４分割して通
電する場合である。

【図４】図１の装置中の抵抗溶接機への全通電時間につ
いて正負への通電が均等になるように通電する場合を示
す図である。

【図５】図１の装置中の抵抗溶接機のトランスに磁気飽
和の兆候があった際に、それまでよりも周期を小さくし
て通電する状態を示す図である。

【図６】従来の交流用の抵抗溶接制御装置を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０抵抗溶接制御装置２０インバータ４０制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−293985（ＪＰ，Ａ) 特開平１−266973（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−40182（ＪＰ，Ａ) 特開平８−1351（ＪＰ，Ａ) 特開平７−276064（ＪＰ，Ａ) 特開平３−124374（ＪＰ，Ａ) 特開平３−118984（ＪＰ，Ａ) 特開平３−174983（ＪＰ，Ａ) 特開平８−98562（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 11/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源と、直流電源からの直流電流を
交流電流に変換して交流用抵抗溶接機に供給するインバ
ータとを備える抵抗溶接制御装置であって、交流用抵抗溶接機で溶接するワークの性質に応じた所定
の通電時間、交流用抵抗溶接機の特性に応じた所定の周
波数の交流電流を抵抗溶接機に供給した時に、抵抗溶接
機への正の電流の供給時間の合計と負の電流の供給時間
の合計がほぼ同一とならない場合には、正の電流の供給
時間の合計と負の電流の供給時間の合計がほぼ同一とな
る交流電流がインバータから抵抗溶接機に供給されるよ
うに構成されている、抵抗溶接制御装置。
【請求項２】請求項１に記載の抵抗溶接機であって、
所定の通電時間の終期において、抵抗溶接機への正の電
流の供給時間の合計と負の電流の供給時間の合計がほぼ
同一となる交流電流が抵抗溶接機に供給されるように構
成されている抵抗溶接制御装置。
【請求項３】請求項１に記載の抵抗溶接機であって、
正負の各通電時間が均等となる交流電流が抵抗溶接機に
供給されるように構成されている抵抗溶接制御装置。
【請求項４】直流電源と、直流電源からの直流電流を
交流電流に変換して交流用抵抗溶接機に供給するインバ
ータとを備える抵抗溶接制御装置であって、交流用抵抗溶接機で溶接するワークの性質に応じた所定
の通電時間、交流用抵抗溶接機の特性に応じた所定の周
波数の交流電流を抵抗溶接機に供給した時に、抵抗溶接
機内のトランスの磁気飽和の兆候を察知した際、抵抗溶
接機に供給する交流電流の周期を小さくするように構成
されている、抵抗溶接制御装置。