JP6493093B2 - Power unit for resistance spot welding - Google Patents
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Description
本発明は、抵抗スポット溶接用電源装置に関し、特に、金属板を抵抗スポット溶接するために用いて好適なものである。 The present invention relates to a power source device for resistance spot welding, and is particularly suitable for use in resistance spot welding of a metal plate.
例えば、自動車の車体の組立や部品の取付け等の工程において、抵抗スポット溶接が用いられることが多い。抵抗スポット溶接は、板面が相互に重ね合わせられた１枚または複枚の金属板の重ね合わせ部の表側および裏側に対して溶接電極を加圧しながら通電することにより当該金属板の重ね合わせ部に発生するジュール熱によって、当該金属板の重ね合わせ部を溶融させ接合する方法である。 For example, resistance spot welding is often used in processes such as assembling automobile bodies and attaching parts. Resistance spot welding is performed by applying current while pressing the welding electrode against the front and back sides of the overlapped portion of one or more metal plates whose plate surfaces are overlapped with each other. This is a method in which the overlapping portion of the metal plates is melted and joined by Joule heat generated in the above.
一般的に、抵抗スポット溶接を行う際には、商用周波数での単相交流電流、または、コンデンサからの放電電流を、変流器を介して溶接電極に通電することが行われる。また、変流器を通した電流を整流して直流電流を通電する場合もある。これらの場合、通電周波数が低いため、溶接電極と金属板との接触部にほぼ均一に電流が流れる。したがって、周囲への熱流出を考慮すると、金属板の通電部における温度分布は、通電領域の中心の温度が最も高く、当該通電領域から離れた位置ほど温度が低くなる分布になる。 Generally, when performing resistance spot welding, a single-phase alternating current at a commercial frequency or a discharge current from a capacitor is applied to the welding electrode via a current transformer. In some cases, a direct current is applied by rectifying the current passing through the current transformer. In these cases, since the energization frequency is low, current flows almost uniformly through the contact portion between the welding electrode and the metal plate. Therefore, in consideration of heat outflow to the surroundings, the temperature distribution in the energization portion of the metal plate is a distribution in which the temperature at the center of the energization region is the highest and the temperature is lower as the position is farther from the energization region.
例えば、高張力鋼板や厚手の鋼板のように強度や剛性が大きい金属板に対して抵抗スポット溶接を行う場合には、溶接継手の継手強度も大きくすることが望まれる。そこで、特許文献１には、電流値を制御することで溶接部の温度履歴を制御し、溶接部の温度履歴を制御することで溶接金属の材質を制御する技術が開示されている。また、特許文献２には、金属板の通電部における発熱分布を制御するために、周波数が５０Ｈｚの低周波電源と、周波数が３０ｋＨｚの高周波電源からの電力を２枚の鋼板に同時に印加することで焼きもどし領域を制御することが開示されている。
For example, when resistance spot welding is performed on a metal plate having high strength and rigidity such as a high-tensile steel plate or a thick steel plate, it is desired to increase the joint strength of the welded joint. Therefore,
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、従来の商用周波数での単相交流電流や直流電流を対象としたものであり、電流の制御として従来の実効値についての制御しかできい。また、特許文献２に記載の技術では、低周波電源と高周波電源の２つの電源が必要になる。したがって、制御が複雑になると共に装置が大型化する虞がある。また、金属板の溶接部における適切な発熱分布は、溶接条件（溶接部の大きさ、材質、厚み、温度変化等）および要求特性（溶接金属組織、継ぎ手強度）に応じて、一点のスポット溶接を施すのに要する１秒以内といった極めて短時間の間で変わる。しかしながら、特許文献２に記載の技術の高周波電源では、直列共振回路を構成するため、高周波電源の周波数は固定であり、発熱領域を目的に合わせて設定するためには周波数毎の電源を用意しなければならず、実用上不可能である。
However, the technique described in
そこで、本発明者らは、抵抗スポット溶接用の電源装置として、特許文献３等に記載されている磁気エネルギー回生スイッチ（Magnetic Energy Recovery Switch）を用いることを検討した。しかしながら、特許文献３等に記載されている磁気エネルギー回生スイッチを用いて溶接電流の周波数を変更すると、溶接電流の周波数を変更する際に、溶接電流の大きさが急激に変動した後に定常状態になるという知見を得た。このような溶接電流の大きさの急激な変動は、溶接電極の損耗を早めたり、スパッタ（溶接中に飛散する粒子）を発生させたりする要因になり得る。
Therefore, the present inventors examined using a magnetic energy recovery switch described in
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、抵抗スポット溶接時の溶接電流の周波数を１つの電源装置で制御するに際し、溶接電流の周波数の変更時に生じる溶接電流の大きさの変動を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and when the frequency of the welding current at the time of resistance spot welding is controlled by one power supply device, the magnitude of the welding current generated when the frequency of the welding current is changed. The purpose is to suppress fluctuations in height.
本発明の抵抗スポット溶接用電源装置は、金属板の板面同士の重ね合わせ部の表側および裏側に対して溶接電極を加圧しながら通電することにより当該金属板の重ね合わせ部に発生するジュール熱によって、当該金属板の重ね合わせ部を抵抗スポット溶接するために、当該溶接電極に電力を供給する抵抗スポット溶接用電源装置であって、４個の逆導通型半導体スイッチにて構成されるブリッジ回路と、当該ブリッジ回路の直流端子間に接続され、磁気エネルギーを蓄積するコンデンサと、を有する磁気エネルギー回生スイッチと、前記磁気エネルギー回生スイッチのスイッチ動作を制御することにより、前記溶接電極に流れる溶接電流の周波数を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記磁気エネルギー回生スイッチのスイッチ動作を制御することにより、１回の前記抵抗スポット溶接の期間内において、前記溶接電流の周波数を第１の周波数から第２の周波数に上げる際に、当該第１の周波数を上回り且つ当該第２の周波数を下回る少なくとも１つの中間周波数に前記溶接電流の周波数を変更してから、当該第２の周波数に前記溶接電流の周波数を変更することを特徴とする。 The power supply device for resistance spot welding according to the present invention is a Joule heat generated in the overlapping portion of the metal plate by energizing the welding electrode while applying pressure to the front side and the back side of the overlapping portion of the plate surfaces of the metal plate. A resistance spot welding power supply device for supplying electric power to the welding electrode in order to resistance spot weld the overlapped portion of the metal plate by a bridge circuit comprising four reverse conducting semiconductor switches A magnetic energy regenerative switch connected between the DC terminals of the bridge circuit and storing magnetic energy, and a welding current flowing through the welding electrode by controlling the switch operation of the magnetic energy regenerative switch And a control means for controlling the frequency of the magnetic energy regeneration switch. By controlling the operation, when the frequency of the welding current is increased from the first frequency to the second frequency within one resistance spot welding period, the frequency exceeds the first frequency and the second frequency. The frequency of the welding current is changed to at least one intermediate frequency lower than the first frequency, and then the frequency of the welding current is changed to the second frequency.
本発明によれば、抵抗スポット溶接時の溶接電流の周波数を１つの電源装置で制御するに際し、溶接電流の周波数の変更時に生じる溶接電流の大きさの変動を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when controlling the frequency of the welding current at the time of resistance spot welding with one power supply device, the fluctuation | variation of the magnitude | size of the welding current which arises at the time of the change of the frequency of welding current can be suppressed.
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
本実施形態では、磁気エネルギー回生スイッチ（Magnetic Energy Recovery Switch、以降、必要に応じてＭＥＲＳと称する。）を用いることで、金属板を抵抗スポット溶接する際に金属板に与える溶接電流の周波数を、１回の抵抗スポット溶接を行っている最中に制御する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, by using a magnetic energy regenerative switch (hereinafter referred to as MERS if necessary), the frequency of the welding current applied to the metal plate when the metal plate is resistance spot welded, Control is performed during one resistance spot welding.
ＭＥＲＳは、４個の逆導通型半導体スイッチにて構成されるブリッジ回路と、当該ブリッジ回路の直流端子間に接続され、磁気エネルギーを蓄積するコンデンサと、を有する。これら４個の逆導通型半導体スイッチのゲートに制御信号を与えて、逆導通型半導体スイッチのそれぞれオン・オフ制御を行うことにより、出力電流の周波数を変更することができる。 The MERS has a bridge circuit composed of four reverse conducting semiconductor switches, and a capacitor that is connected between the DC terminals of the bridge circuit and stores magnetic energy. The frequency of the output current can be changed by applying a control signal to the gates of these four reverse conducting semiconductor switches to perform on / off control of the reverse conducting semiconductor switches.
（抵抗スポット溶接システムの構成）
図１は、抵抗スポット溶接システムの構成の一例を示す図である。
本実施形態では、抵抗スポット溶接システムは、交流電源１００と、整流器２００と、抵抗３００と、コンデンサ４００と、降圧チョッパ５００と、直流リアクトル６００と、ＭＥＲＳ７００と、制御部８００と、交流インダクタンス９００と、変流器１０００と、抵抗スポット溶接機１１００と、を有する。
(Configuration of resistance spot welding system)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a resistance spot welding system.
In this embodiment, the resistance spot welding system includes an
図１において、ＭＥＲＳ７００の入力側の接続関係は以下の通りである。
整流器２００の入力端と、交流電源１００とが相互に接続される。整流器２００の出力端の一つと、抵抗３００の一端およびコンデンサ４００の一端とが相互に接続される。整流器２００の出力端の他の一つと、抵抗３００の一端およびコンデンサ４００の他端とが相互に接続される。整流器２００の出力端には、さらに降圧チョッパ５００が接続される。本実施形態では、降圧チョッパ５００は、逆導通型半導体スイッチＩと、ダイオードＤjとを有する。本実施形態では、逆導通型半導体スイッチＩは、半導体スイッチＳiとダイオードＤiの並列接続によって構成される。具体的には、ダイオードＤiのアノードに半導体スイッチＳiのエミッタが、ダイオードＤiのカソードに半導体スイッチＳiのコレクタがそれぞれ接続される。このように、逆導通型半導体スイッチＩは、１つの半導体スイッチＳiと、当該半導体スイッチＳiに並列に接続された１つのダイオードＤiとを有する。
In FIG. 1, the connection relationship on the input side of
The input terminal of
逆導通型半導体スイッチＩの一端は、整流器２００の出力端の他の一つと相互に接続され、逆導通型半導体スイッチＩの他端は、ダイオードＤjのアノードに相互に接続される。ダイオードＤjのカソードは、整流器２００の出力端の一つと相互に接続される。
また、半導体スイッチＳiのゲート端子Ｇiは、制御部８００と接続される。半導体スイッチＳiのゲート端子Ｇiは、制御部８００から降圧チョッパ５００への制御信号として、半導体スイッチＳiをオンするオン信号（ゲート信号）の入力を受ける。オン信号が入力されている間、半導体スイッチＳiはオン状態となり、オン信号が入力されていない間、半導体スイッチＳiはオフ状態となる。
One end of the reverse conducting semiconductor switch I is connected to the other one with each other at the output terminal of the
The gate terminal G i of the semiconductor switch S i is connected to the
整流器２００の出力端の一つには、直流リアクトル６００の一端がさらに接続される。逆導通型半導体スイッチＩの他端には、ＭＥＲＳ７００の直流端子ｃが接続される。直流リアクトル６００の他端と、ＭＥＲＳ７００の直流端子ｂとが相互に接続される。
One end of the
ＭＥＲＳ７００の出力側の接続関係は以下の通りである。
ＭＥＲＳ７００の交流端子ｄと、交流インダクタンス９００の一端が相互に接続される。交流インダクタンス９００の他端と、変流器１０００の入力端の一つとが相互に接続される。ＭＥＲＳ７００の交流端子ａと、変流器１０００の入力端の他の一つとが相互に接続される。変流器１０００の出力端の一つと溶接電極Ｅ１とが相互に接続され、他の一つと溶接電極Ｅ２とが相互に接続される。
The connection relationship on the output side of the
The AC terminal d of the MERS 700 and one end of the
次に、抵抗スポット溶接システムの各構成要素の機能の一例を説明する。
交流電源１００は、交流電力を出力する。交流電源１００は、単相交流電源であっても、三相交流電源であってもよい。
整流器２００は、交流電源１００から出力される交流電力を整流して直流電力にする。交流電源１００が単相交流電源である場合、整流器２００は単相整流回路を備えることになる。一方、交流電源１００が三相交流電源である場合、整流器２００は三相整流回路を備えることになる。
降圧チョッパ５００は、整流器２００で整流された直流電圧を降圧する。
直流リアクトル６００は、降圧チョッパ５００を通った直流電力を平滑化する。
ＭＥＲＳ７００は、磁気エネルギー回生スイッチの一例であり、整流器２００から、降圧チョッパ５００および直流リアクトル６００を介して入力した直流電力を後述するようにして交流電力として出力する。
制御部８００は、制御手段の一例であり、ＭＥＲＳ７００および降圧チョッパ５００の動作を制御する。
ＭＥＲＳ７００の動作の詳細については後述する。
Next, an example of the function of each component of the resistance spot welding system will be described.
The
The
The step-down
The
The
The
Details of the operation of the
変流器１０００は、ＭＥＲＳ７００から交流インダクタンス９００を介して出力された交流電流を、（変流器１０００の）巻数比に応じて大電流に変換し、抵抗スポット溶接機１１００の溶接電極Ｅ１、Ｅ２に出力する。尚、本実施形態では、変流器１０００を用いて大電流を抵抗スポット溶接機１１００に供給する場合を例に挙げて示す。しかしながら、必ずしも変流器１０００を用いる必要はない。例えば、ＭＥＲＳ７００を構成する各素子を前述した大電流に耐え得るもので構成すれば、変流器１０００を用いる必要はない。
The
抵抗スポット溶接機１１００は、板面が相互に重ね合わせられた複数の金属板Ｍ１、Ｍ２の重ね合わせ部の表側及び裏側に対して、溶接電極Ｅ１、Ｅ２を（図１の上下方向から挟み込むようにして）加圧しながら、当該複数の金属板Ｍ１、Ｍ２の所望の接触領域を通電することにより当該複数の金属板Ｍ１、Ｍ２の重ね合わせ部に発生するジュール熱によって、当該複数の金属板Ｍ１、Ｍ２の所望の接触領域を接合する。尚、抵抗スポット溶接機１１００については、公知のものを利用することができる。抵抗スポット溶接の対象となる金属板Ｍ１、Ｍ２の材質・板厚・枚数としては、抵抗スポット溶接に適用することが可能な種々のものを採用することができる。尚、１枚の金属板の板面同士を重ね合わせて抵抗スポット溶接を行ってもよい。
以上のように本実施形態では、ＭＥＲＳ７００と、制御部８００とを用いることにより、抵抗スポット溶接用電源装置を構成することができる。
The resistance spot welder 1100 sandwiches the welding electrodes E1 and E2 (from above and below in FIG. 1) with respect to the front side and the back side of the overlapping portion of the plurality of metal plates M1 and M2 whose plate surfaces are overlapped with each other. The plurality of metal plates M1 by Joule heat generated in the overlapping portion of the plurality of metal plates M1 and M2 by energizing desired contact areas of the plurality of metal plates M1 and M2 while applying pressure. , Join the desired contact area of M2. In addition, about a resistance spot welder 1100, a well-known thing can be utilized. Various materials applicable to resistance spot welding can be adopted as the material, thickness, and number of metal plates M1 and M2 to be subjected to resistance spot welding. Note that resistance spot welding may be performed by superimposing the plate surfaces of one metal plate.
As described above, in this embodiment, by using the
（ＭＥＲＳ７００の構成）
次に、ＭＥＲＳ７００の構成の一例を説明する。
ＭＥＲＳ７００は、特許文献３等に開示されているＭＥＲＳの一例である。
図１に示すように、ＭＥＲＳ７００は、ブリッジ回路と、コンデンサＣとを含む。
ブリッジ回路は、２つの経路にそれぞれ２つずつ配置された４つの逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙによって構成される。コンデンサＣは、ブリッジ回路の２つの経路の間に配置される。
(Configuration of MERS700)
Next, an example of the configuration of the
The
As shown in FIG. 1, the
The bridge circuit is composed of four reverse conducting semiconductor switches U, V, X, and Y arranged in two paths. The capacitor C is disposed between the two paths of the bridge circuit.
具体的にブリッジ回路は、交流端子ａから直流端子ｂ（逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖの接続点）を経由して交流端子ｄまで到達する経路である第１の経路と、交流端子ａから直流端子ｃ（逆導通型半導体スイッチＸ、Ｙの接続点）を経由して交流端子ｄまで到達する経路である第２の経路とを含む。第１の経路には、交流端子ｄと直流端子ｂとの間に逆導通型半導体スイッチＶ（第４の逆導通型半導体スイッチ）が配置され、直流端子ｂと交流端子ａとの間に逆導通型半導体スイッチＵ（第１の逆導通型半導体スイッチ）が配置される。第２の経路には、交流端子ｄと直流端子ｃとの間に逆導通型半導体スイッチＹ（第３の逆導通型半導体スイッチ）が配置され、直流端子ｃと交流端子ａとの間に逆導通型半導体スイッチＸ（第２の逆導通型半導体スイッチ）が配置される。コンデンサＣは、直流端子ｂと直流端子ｃとの間に配置される。 Specifically, the bridge circuit includes a first path that is a path that reaches the AC terminal d from the AC terminal a via the DC terminal b (the connection point of the reverse conducting semiconductor switches U and V), and the AC terminal a. And a second path that is a path that reaches the AC terminal d via the DC terminal c (the connection point of the reverse conducting semiconductor switches X and Y). In the first path, a reverse conducting semiconductor switch V (fourth reverse conducting semiconductor switch) is disposed between the AC terminal d and the DC terminal b, and the reverse is provided between the DC terminal b and the AC terminal a. A conductive semiconductor switch U (first reverse conductive semiconductor switch) is disposed. In the second path, a reverse conducting semiconductor switch Y (third reverse conducting semiconductor switch) is arranged between the AC terminal d and the DC terminal c, and the reverse is provided between the DC terminal c and the AC terminal a. A conductive semiconductor switch X (second reverse conductive semiconductor switch) is disposed. The capacitor C is disposed between the DC terminal b and the DC terminal c.
逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙのそれぞれは、ゲート端子ＧU、ＧV、ＧX、ＧYにオン信号が入力していないスイッチオフ時には、電流を一方向にのみ導通させ、ゲート端子ＧU、ＧV、ＧX、ＧYにオン信号が入力しているスイッチオン時には、電流を両方向に導通させる。すなわち、逆導通半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙは、スイッチオフ時には、エミッタ端子及びコレクタ端子間の一方向において電流を導通させるが、スイッチオン時には、エミッタ端子及びコレクタ端子間の両方向において電流を導通させる。尚、以下の説明では、「各逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙがスイッチオフ時に電流を流す方向」を、必要に応じて「順方向」と称し、スイッチオフ時に電流を流さない方向を、必要に応じて「逆方向」と称する。また、以下の説明では、「順方向および逆方向の、回路に対する接続方向」を、必要に応じて「スイッチ極性」と称する。 Each of the reverse conducting semiconductor switches U, V, X, and Y conducts current only in one direction when the switch is turned off when no ON signal is input to the gate terminals G U , G V , G X , and G Y. When the ON signal is input to the gate terminals G U , G V , G X , and G Y , current is conducted in both directions. That is, the reverse conducting semiconductor switches U, V, X, and Y conduct current in one direction between the emitter terminal and the collector terminal when the switch is turned off, but pass current in both directions between the emitter terminal and the collector terminal when the switch is turned on. Conduct. In the following description, “the direction in which each reverse conducting semiconductor switch U, V, X, Y flows current when the switch is turned off” is referred to as “forward direction” as necessary, and no current flows when the switch is turned off. The direction is referred to as “reverse direction” as necessary. In the following description, the “direction of connection to the circuit in the forward direction and the reverse direction” is referred to as “switch polarity” as necessary.
また、各逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙは、それぞれスイッチの極性が以下のようになるように配置される。並列に接続された逆導通型半導体スイッチＵと逆導通型半導体スイッチＸは逆方向のスイッチ極性を有し、同様に、並列に接続された逆導通型半導体スイッチＶと逆導通型半導体スイッチＹも、逆方向のスイッチ極性を有する。また、直列に接続された逆導通型半導体スイッチＵと逆導通型半導体スイッチＶは、逆方向のスイッチ極性を有し、同様に、直列に接続された逆導通型半導体スイッチＸと逆導通型半導体スイッチＹも、逆方向のスイッチ極性を有する。よって、逆導通型半導体スイッチＵと逆導通型半導体スイッチＹは、順方向のスイッチ極性を有し、逆導通型半導体スイッチＶと逆導通型半導体スイッチＸも、順方向のスイッチ極性を有す。また、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｙのスイッチ極性と、逆導通型半導体スイッチＶ、Ｘのスイッチ極性は、逆方向となる。 The reverse conducting semiconductor switches U, V, X, and Y are arranged so that the polarity of the switches is as follows. The reverse conducting semiconductor switch U and the reverse conducting semiconductor switch X connected in parallel have reverse switch polarity, and similarly, the reverse conducting semiconductor switch V and the reverse conducting semiconductor switch Y connected in parallel are also included. , With reverse switch polarity. Further, the reverse conduction type semiconductor switch U and the reverse conduction type semiconductor switch V connected in series have reverse switch polarity, and similarly, the reverse conduction type semiconductor switch X and the reverse conduction type semiconductor connected in series. The switch Y also has a reverse switch polarity. Accordingly, the reverse conducting semiconductor switch U and the reverse conducting semiconductor switch Y have a forward switch polarity, and the reverse conducting semiconductor switch V and the reverse conducting semiconductor switch X also have a forward switch polarity. In addition, the switch polarity of the reverse conducting semiconductor switches U and Y and the switch polarity of the reverse conducting semiconductor switches V and X are in opposite directions.
尚、図１に示すスイッチ極性は、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｙと、逆導通型半導体スイッチＶ、Ｘとの間で、反対に構成されてもよい。
また、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙには、様々な構成が考えられるが、本実施形態では、半導体スイッチＳU、ＳV、ＳX、ＳYとダイオードＤU、ＤV、ＤX、ＤYとの並列接続によって構成されるものとする。すわなち、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙのそれぞれは、１つのダイオードＤU、ＤV、ＤX、ＤYと、当該ダイオードに並列に接続された１つの半導体スイッチＳU、ＳV、ＳX、ＳYとを有する。
Note that the switch polarity shown in FIG. 1 may be reversed between the reverse conducting semiconductor switches U and Y and the reverse conducting semiconductor switches V and X.
Various configurations are possible for the reverse conducting semiconductor switches U, V, X, and Y. In this embodiment, the semiconductor switches S U , S V , S X , and S Y and the diodes D U , D V are used. , D X , D Y are assumed to be configured in parallel. That is, each of the reverse conducting semiconductor switches U, V, X, Y includes one diode D U , D V , D X , D Y and one semiconductor switch S U connected in parallel to the diode. , S V , S X , S Y.
また、半導体スイッチＳU、ＳV、ＳX、ＳYのそれぞれのゲート端子ＧU、ＧV、ＧX、ＧYは、それぞれ制御部８００と接続される。ゲート端子ＧU、ＧV、ＧX、ＧYは、制御部８００からＭＥＲＳ７００への制御信号として、半導体スイッチＳU、ＳV、ＳX、ＳYをオンするオン信号（ゲート信号）の入力を受ける。オン信号が入力されている間、半導体スイッチＳU、ＳV、ＳX、ＳYはオン状態となり、両方向に電流を導通させる。しかしながら、オン信号が入力されない場合、半導体スイッチＳU、ＳV、ＳX、ＳYはオフ状態となり、電流をどちらの方向にも導通させない。よって、半導体スイッチＳU、ＳV、ＳX、ＳYのオフ時には、半導体スイッチＳU、ＳV、ＳX、ＳYに並列に接続されたダイオードＤU、ＤV、ＤX、ＤYの導通方向にのみ、電流は導通される。
The gate terminals G U , G V , G X , and G Y of the semiconductor switches S U , S V , S X , and S Y are connected to the
また、ＭＥＲＳ７００に含まれる逆導通型半導体スイッチは、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙに限定されるものではない。すなわち、逆導通型半導体スイッチは、前述した動作を示す構成であればよく、例えば、パワーＭＯＳ ＦＥＴ、逆導通型ＧＴＯサイリスタ等であってもよく、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチとダイオードとの並列接続であってもよい。
Further, the reverse conducting semiconductor switches included in the
また、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙのスイッチ極性を、ダイオードＤU、ＤV、ＤX、ＤYに置き換えて説明すれば、以下のようになる。すなわち、順方向（スイッチオフ時に導通する方向）は、各ダイオードＤU、ＤV、ＤX、ＤYの導通方向であり、逆方向（スイッチオフ時に導通しない方向）は、各ダイオードＤU、ＤV、ＤX、ＤYの非導通方向である。また並列に接続されたダイオード同士（Ｕ・ＸまたはＶ・Ｙ）の導通方向は、相互に逆方向であり、直列に接続されたダイオード同士（Ｕ・ＶまたはＸ・Ｙ）の導通方向も、相互に逆方向である。また、ダイオードＵ、Ｙの導通方向は、相互に順方向であり、同様にダイオードＶ、Ｘの導通方向も相互に順方向である。よって、ダイオードＵ、Ｙと、ダイオードＶ、Ｘの導通方向は、相互に逆方向である。 Further, the description will be made as follows by replacing the switch polarities of the reverse conducting semiconductor switches U, V, X, and Y with the diodes D U , D V , D X , and D Y. That is, the forward direction (the direction of conduction when switched off) is the conduction direction of the diodes D U , D V , D X , and D Y , and the reverse direction (the direction of non-conduction when switched off) is the respective diodes D U , This is the non-conducting direction of D V , D X , and D Y. In addition, the conduction directions of the diodes connected in parallel (U · X or V · Y) are opposite to each other, and the conduction directions of the diodes connected in series (U · V or X · Y) are also The directions are opposite to each other. The conduction directions of the diodes U and Y are forward with respect to each other. Similarly, the conduction directions of the diodes V and X are also forward with each other. Therefore, the conduction directions of the diodes U and Y and the diodes V and X are opposite to each other.
以上のように、各逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙは、順方向が以下のようになるように配置される。すなわち、逆導通型半導体スイッチＵおよび逆導通型半導体スイッチＹを第１のペアとし、逆導通型半導体スイッチＶおよび逆導通型半導体スイッチＸを第２のペアとすると、第１のペアの逆導通型半導体スイッチＵおよび逆導通型半導体スイッチＹは、順方向が同じ方向になるように配置され、第２のペアの逆導通型半導体スイッチＶおよび逆導通型半導体スイッチＸは、順方向が同じ方向になるように配置され、第１のペアと第２のペアとは、順方向が相互に逆向きになるように配置される。したがって、ブリッジ回路で対角線上に配置された逆導通型半導体スイッチ（Ｕ・ＹまたはＶ・Ｘ）は、各順方向が同方向になるように配置される。 As described above, the reverse conducting semiconductor switches U, V, X, and Y are arranged so that the forward direction is as follows. That is, if the reverse conducting semiconductor switch U and the reverse conducting semiconductor switch Y are the first pair and the reverse conducting semiconductor switch V and the reverse conducting semiconductor switch X are the second pair, the reverse conducting of the first pair is performed. Type semiconductor switch U and reverse conduction type semiconductor switch Y are arranged so that the forward direction is the same direction, and the second pair of reverse conduction type semiconductor switch V and reverse conduction type semiconductor switch X have the same forward direction. The first pair and the second pair are arranged so that the forward directions are opposite to each other. Accordingly, the reverse conducting semiconductor switches (U · Y or V · X) arranged on the diagonal line in the bridge circuit are arranged so that the forward directions are the same.
（ＭＥＲＳ７００の動作）
ＭＥＲＳ７００では、ブリッジ回路の対角線上に配置された２つの逆導通型半導体スイッチのうち、一方の逆導通型半導体スイッチがオンすると他方の逆導通型半導体スイッチもオンする。同様に、ブリッジ回路の対角線上に配置された２つの逆導通型半導体スイッチの一方の逆導通型半導体スイッチがオフすると他方の逆導通型半導体スイッチもオフする。例えば、逆導通型半導体スイッチＵがオンすると逆導通型半導体スイッチＹもオンし、逆導通型半導体スイッチＵがオフすると逆導通型半導体スイッチＹもオフする。これらのことは、逆導通型半導体スイッチＶ、Ｘについても同じである。
(Operation of MERS700)
In
また、ブリッジ回路における２つの対角線のうち、一方の対角線上に配置された２つの逆導通型半導体スイッチがオンであるときには、他方の対角線上に配置された２つの逆導通型半導体スイッチはオフとなる。例えば、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｙがオンであるときには、逆導通型半導体スイッチＶ、Ｘはオフとなる。 In addition, when two reverse conducting semiconductor switches arranged on one of the two diagonal lines in the bridge circuit are on, the two reverse conducting semiconductor switches arranged on the other diagonal are off. Become. For example, when the reverse conducting semiconductor switches U and Y are on, the reverse conducting semiconductor switches V and X are off.
図２は、スイッチングパターンと通電パターン（当該スイッチングパターンに対応する部分の通電パターン）の一例を示す図である。具体的に図２は、ゲート端子ＧU、ＧV、ＧX、ＧYに入力されるオン信号（ゲート信号）、コンデンサＣの両端の電圧ＶC、およびＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLと、時間との関係の一例を示す。ここで、本実施形態におけるスイッチングパターンとは、図２に示す「Ｕ−Ｙゲート（ゲート端子ＧU、ＧY）」および「Ｖ−Ｘゲート（ゲート端子ＧV、ＧX）」に入力されるゲート信号のオン・オフのパターンである。また、通電パターンとは、１回の抵抗スポット溶接を行うために必要なＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLと時間との関係である。言い換えると、１回の抵抗スポット溶接における溶接電極Ｅ１、Ｅ２に対する通電パターンの継続時間（通電パターンの開始のタイミングから終了のタイミングまでの期間）が、１回の全溶接期間になる。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a switching pattern and an energization pattern (a portion of the energization pattern corresponding to the switching pattern). Specifically, FIG. 2 shows the ON signal (gate signal) input to the gate terminals G U , G V , G X , and G Y , the voltage V C across the capacitor C, the output current I L of the MERS 700, the time An example of the relationship is shown. Here, the switching pattern in this embodiment is input to “UY gate (gate terminals G U , G Y )” and “VX gate (gate terminals G V , G X )” shown in FIG. This is a gate signal on / off pattern. Further, the energization pattern is the relationship between MERS700 output current I L and time required to perform one of resistance spot welding. In other words, the duration of the energization pattern for the welding electrodes E1 and E2 in one resistance spot welding (a period from the start timing to the end timing of the energization pattern) is one full welding period.
図２において、Ｕ−Ｙゲートとは、ゲート端子ＧU、ＧYに入力されるオン信号（ゲート信号）を表す。また、Ｖ−Ｘゲートとは、ゲート端子ＧV、ＧXに入力されるオン信号（ゲート信号）を表す。Ｕ−Ｙゲートの波形が立ち上がっている期間に、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｙ（半導体スイッチＳU、ＳY）はオンとなり、Ｕ−Ｙゲートの波形が立ち下がっている期間に、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｙ（半導体スイッチＳU、ＳY）はオフとなる。同様に、Ｖ−Ｘゲートの波形が立ち上がっている期間に、逆導通型半導体スイッチＶ、Ｘ（半導体スイッチＳV、ＳX）はオンとなり、Ｖ−Ｘゲートの波形が立ち下がっている期間に、逆導通型半導体スイッチＶ、Ｘ（半導体スイッチＳV、ＳX）はオフとなる。 In FIG. 2, the U-Y gate represents an ON signal (gate signal) input to the gate terminals G U and G Y. The V-X gate represents an ON signal (gate signal) input to the gate terminals G V and G X. The reverse conducting semiconductor switches U and Y (semiconductor switches S U and S Y ) are turned on during the period when the waveform of the U-Y gate is rising, and the reverse conducting is performed during the period when the waveform of the U-Y gate is falling. The type semiconductor switches U and Y (semiconductor switches S U and S Y ) are turned off. Similarly, the reverse conducting semiconductor switches V and X (semiconductor switches S V and S X ) are turned on during the period when the waveform of the V-X gate is rising, and during the period when the waveform of the V-X gate is falling. The reverse conducting semiconductor switches V and X (semiconductor switches S V and S X ) are turned off.
尚、以下の説明では、ゲート端子ＧU、ＧYにオン信号（ゲート信号）が入力され、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｙがオンすることを必要に応じて「Ｕ−Ｙゲートがオン・オフする」と称する。また、ゲート端子ＧV、ＧXにオン信号（ゲート信号）が入力され、逆導通型半導体スイッチＶ、Ｘがオン・オフすることを必要に応じて「Ｖ−Ｘゲートがオン・オフする」と称する。 In the following description, an ON signal (gate signal) is input to the gate terminals G U and G Y and the reverse conducting semiconductor switches U and Y are turned on as necessary. "Turn off". Further, if necessary, an ON signal (gate signal) is input to the gate terminals G V and G X and the reverse conducting semiconductor switches V and X are turned on and off as necessary. Called.
以下に、図２に示す動作を説明する。
＜図２に示す動作＞
図２に示す例におけるスイッチングパターンは、ブリッジ回路における対角線のうち、一方の対角線上に配置された２つの逆導通型半導体スイッチ（Ｕ・Ｙ又はＶ・Ｘ）のオン・オフを１回行った後、他方の対角線上に配置された２つの逆導通型半導体スイッチ（Ｖ・Ｘ又はＵ・Ｙ）のオン・オフを１回行うことを交互に行うパターンである。
The operation shown in FIG. 2 will be described below.
<Operation shown in FIG. 2>
In the switching pattern in the example shown in FIG. 2, two reverse conducting semiconductor switches (U · Y or V · X) arranged on one of the diagonal lines in the bridge circuit are turned on / off once. Thereafter, two reverse conducting semiconductor switches (V · X or U · Y) arranged on the other diagonal line are alternately turned on / off once.
図２に示す例では、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙのオン・オフを２回行うたびに、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙのオン時間及びオフ時間を変更する。具体的に説明すると、図２に示すように、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙの１回のオン・オフの周期をＴ1→Ｔ2→Ｔ3→Ｔ1→Ｔ2→・・・の順に繰り返し変更する。
また、同一の周期Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3における、一方の対角線上に配置された２つの逆導通型半導体スイッチ（Ｕ・ＹまたはＶ・Ｘ）のオン時間およびオフ時間と、他方の対角線上に配置された２つの逆導通型半導体スイッチ（Ｖ・ＸまたはＵ・Ｙ）のオン時間およびオフ時間は、同じである。
In the example shown in FIG. 2, every time the reverse conducting semiconductor switches U, V, X, and Y are turned on and off twice, the on time and the off time of the reverse conducting semiconductor switches U, V, X, and Y are changed. To do. More specifically, as shown in FIG. 2, the cycle of one on / off of the reverse conducting semiconductor switches U, V, X, and Y is T 1 → T 2 → T 3 → T 1 → T 2 → Change repeatedly in the order.
Further, in the same period T 1 , T 2 , T 3 , the ON and OFF times of two reverse conducting semiconductor switches (U · Y or V · X) arranged on one diagonal line and the other diagonal line The on-time and off-time of the two reverse conducting semiconductor switches (V · X or U · Y) arranged above are the same.
図２に示すように、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙの１回のオン・オフの周期（Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3）は、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLおよび溶接電流ＩWの周期に対応する。すなわち、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙの１回のオン・オフの周波数は、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLおよび溶接電流ＩWの周波数（通電周波数）に対応する。
As shown in FIG. 2, the ON / OFF cycle (T 1 , T 2 , T 3 ) of the reverse conducting semiconductor switches U, V, X, Y once depends on the output current I L and the welding current I of the
本実施形態では、この通電周波数として、ＭＥＲＳ７００の出力端から負荷側を見たときのインダクタンスと、コンデンサＣのキャパシタンス（容量）とに基づく共振周波数以下の周波数を採用する。このようにすることにより、特許文献３に記載されているようにソフトスイッチングを行うことができるからである。また、大容量の電圧源コンデンサを用いる必要がなくなるので、コンデンサＣのキャパシタンスを小さくすることができる。ただし、必ずしも、通電周波数として、ＭＥＲＳ７００の出力端から負荷側を見たときのインダクタンスと、コンデンサＣのキャパシタンス（容量）とに基づく共振周波数以下の周波数を採用する必要はない。
In the present embodiment, a frequency equal to or lower than the resonance frequency based on the inductance when the load side is viewed from the output end of the
また、周波数ｆ3（＝１／Ｔ3）が前記共振周波数になるようにし、周波数ｆ2（＝１／Ｔ2）が周波数ｆ3よりも低くなるようにし、ｆ1（＝１／Ｔ1）が周波数ｆ2よりも低くなるようにする（すなわち、ｆ3＞ｆ2＞ｆ1になるようにする）。 Further, the frequency f 3 (= 1 / T 3 ) is set to the resonance frequency, the frequency f 2 (= 1 / T 2 ) is set lower than the frequency f 3 , and f 1 (= 1 / T 1). ) Is lower than the frequency f 2 (ie, f 3 > f 2 > f 1 ).
次に、図１及び図２を参照しながら、図２に示す例でのＭＥＲＳ７００の動作を説明する。尚、図２では、説明を簡単にするため、後述する周波数の変更時に生じる溶接電流ＩWの大きさの変動を考慮していない。
Next, the operation of the
［周波数ｆ1（＜共振周波数ｆ3）の期間ｔ1］
（１ａ）Ｕ−Ｙゲート：オン、Ｖ−Ｘゲート：オフ
Ｖ−Ｘゲートがオフし、Ｕ−Ｙゲートがオンすると、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは、変流器１０００→逆導通型半導体スイッチＵ→コンデンサＣ→逆導通型半導体スイッチＹの経路を流れ、コンデンサＣが充電される。したがって、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは減少し（０（ゼロ）に近づき）、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは上昇する。そして、コンデンサＣの充電が完了すると、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは０（ゼロ）になると共に、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは最大値を示す。
[Period t 1 of frequency f 1 (<resonance frequency f 3 )]
(1a) U-Y gate: ON, V-X gate: OFF When V-X gate is turned OFF and U-Y gate is turned ON, the output current I L of MERS 700 is the
コンデンサＣの充電が完了した後、コンデンサＣの放電が開始し、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは、コンデンサＣ→逆導通型半導体スイッチＵ→変流器１０００→逆導通型半導体スイッチＹの経路を流れる。したがって、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは０（ゼロ）から増加し（０（ゼロ）から正の値になり）、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは減少する。そして、コンデンサＣの放電が完了すると、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは最大値を示すと共に、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは最小値（０（ゼロ））になる。
After the charging of the capacitor C is completed, the discharging of the capacitor C starts, and the output current I L of the MERS 700 flows through the path of the capacitor C → the reverse conducting semiconductor switch U → the
周波数ｆ1は前記共振周波数ｆ3よりも低いので（周期Ｔ1は周期Ｔ3より長いので）、コンデンサＣの放電が完了しても、制御部８００は、Ｕ−Ｙゲートをオフせず、Ｕ−Ｙゲートはオンされた状態のままであり、Ｖ−Ｘゲートはオフされた状態のままである。したがって、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは、逆導通型半導体スイッチＹ→ダイオードＤX→変流器１０００の経路と、ダイオードＤV→逆導通型半導体スイッチＵ→変流器１０００の経路に並列に流れ、還流する。このＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは、負荷の抵抗とインダクタンスから定まる時定数に従って減少する（０（ゼロ）に近づく）。
Since the frequency f 1 is lower than the resonance frequency f 3 (since the period T 1 is longer than the period T 3 ), the
（２ａ）Ｕ−Ｙゲート：オフ、Ｖ−Ｘゲート：オン
制御部８００は、周波数ｆ1の２倍の逆数の時間（周期Ｔ1の１／２倍の時間）が経過すると、Ｕ−Ｙゲートをオフすると共にＶ−Ｘゲートをオンする。このとき、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは０（ゼロ）であるから、ソフトスイッチングが実現される。
Ｕ−Ｙゲートがオフされると共にＶ−Ｘゲートがオンされると、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは、変流器１０００→逆導通型半導体スイッチＶ→コンデンサＣ→逆導通型半導体スイッチＸの経路を流れ、コンデンサＣが充電される。したがって、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは減少し（０（ゼロ）に近づき）、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは上昇する。そして、コンデンサＣの充電が完了すると、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは０（ゼロ）になると共に、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは最大値を示す。
(2a) U-Y gate: OFF, V-X gate: ON When the time of the reciprocal of twice the frequency f 1 (1/2 time of the period T 1 ) elapses, the
When the U-Y gate is turned off and the V-X gate is turned on, the output current I L of the MERS 700 is a path of the
コンデンサＣの充電が完了した後、コンデンサＣの放電が開始し、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは、コンデンサＣ→逆導通型半導体スイッチＶ→変流器１０００→逆導通型半導体スイッチＸの経路を流れる。したがって、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは０（ゼロ）から増加し（０（ゼロ）から負の値になり）、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは減少する。そして、コンデンサＣの放電が完了すると、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは負の最大値を示すと共に、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは最小値（０（ゼロ））になる。
After the charging of the capacitor C is completed, the discharging of the capacitor C starts, and the output current I L of the MERS 700 flows through the path of the capacitor C → the reverse conducting semiconductor switch V → the
周波数ｆ1は前記共振周波数ｆ3よりも低いので、コンデンサＣの放電が完了しても、制御部８００は、Ｖ−Ｘゲートをオフせず、Ｖ−Ｘゲートはオンされた状態のままであり、Ｕ−Ｙゲートはオフされた状態のままである。したがって、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは、逆導通型半導体スイッチＶ→変流器１０００→ダイオードＤUの経路と、逆導通型半導体スイッチＸ→ダイオードＤY→変流器１０００の経路に並列に流れ、還流する。このＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは、負荷の抵抗とインダクタンスから定まる時定数に従って減少する（０（ゼロ）に近づく）。
Since the frequency f 1 is lower than the resonance frequency f 3 , even when the discharge of the capacitor C is completed, the
制御部８００は、周波数ｆ1の２倍の逆数の時間（周期Ｔ1の１／２倍の時間）が経過すると、Ｖ−Ｘゲートをオフすると共にＵ−Ｙゲートをオンする。このとき、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは０（ゼロ）であるから、ソフトスイッチングが実現される。
以上の前記（１ａ）及び前記（２ａ）の動作で、周期Ｔ1（１周期）の動作が終了する。以上のようにして前記（１ａ）の動作、前記（２ａ）の動作が交互に２回行われると、期間ｔ1の動作が終了する。
The
With the above operations (1a) and (2a), the operation of the cycle T 1 (one cycle) is completed. As described above, when the operation (1a) and the operation (2a) are alternately performed twice, the operation in the period t 1 is completed.
［周波数ｆ2（＞周波数ｆ1、＜共振周波数ｆ3）の期間ｔ2］
期間ｔ2では、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLが還流する時間が、期間ｔ1よりも短くなる。この他のＭＥＲＳ７００の動作は、期間ｔ1の動作と同じであるので、期間ｔ2におけるＭＥＲＳ７００の動作の詳細な説明を省略する。
[Period t 2 of frequency f 2 (> frequency f 1 , <resonance frequency f 3 )]
In the period t 2 , the time for which the output current I L of the MERS 700 is circulated is shorter than that in the period t 1 . Since the other operations of the
［周波数ｆ3（＝共振周波数）の期間ｔ3］
（１ｂ）Ｕ−Ｙゲート：オン、Ｖ−Ｘゲート：オフ
Ｖ−Ｘゲートがオフし、Ｕ−Ｙゲートがオンすると、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは、変流器１０００→逆導通型半導体スイッチＵ→コンデンサＣ→逆導通型半導体スイッチＹの経路を流れ、コンデンサＣが充電される。したがって、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは減少し（０（ゼロ）に近づき）、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは上昇する。そして、コンデンサＣの充電が完了すると、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは０（ゼロ）になると共に、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは最大値を示す。
[Period t 3 of frequency f 3 (= resonance frequency)]
(1b) U-Y gate: ON, V-X gate: OFF When V-X gate is OFF and U-Y gate is ON, the output current I L of MERS 700 is the
コンデンサＣの充電が完了した後、コンデンサＣの放電が開始し、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは、コンデンサＣ→逆導通型半導体スイッチＵ→変流器１０００→逆導通型半導体スイッチＹの経路を流れる。したがって、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは０（ゼロ）から増加し（０（ゼロ）から正の値になり）、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは減少する。そして、コンデンサＣの放電が完了すると、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは正の最大値を示すと共に、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは最小値（０（ゼロ））になる。
After the charging of the capacitor C is completed, the discharging of the capacitor C starts, and the output current I L of the MERS 700 flows through the path of the capacitor C → the reverse conducting semiconductor switch U → the
（２ｂ）Ｕ−Ｙゲート：オフ、Ｖ−Ｘゲート：オン
周波数ｆ3は前記共振周波数である。したがって、制御部８００は、以上のようにコンデンサＣの両端の電圧ＶCが０（ゼロ）になった時点で、Ｕ−Ｙゲートをオフすると共にＶ−Ｘゲートをオンする。そうすると、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは、変流器１０００→逆導通型半導体スイッチＶ→コンデンサＣ→逆導通型半導体スイッチＸの経路を流れ、コンデンサＣが充電される。したがって、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは減少し（０（ゼロ）に近づき）、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは上昇する。そして、コンデンサＣの充電が完了すると、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは０（ゼロ）になると共に、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは最大値を示す。
(2b) U-Y gate: OFF, V-X Gate: on frequency f 3 is the resonant frequency. Therefore, the
コンデンサＣの充電が完了した後、コンデンサＣの放電が開始し、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは、コンデンサＣ→逆導通型半導体スイッチＶ→変流器１０００→逆導通型半導体スイッチＸの経路を流れる。したがって、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは０（ゼロ）から減少し（０（ゼロ）から負の値になり）、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは減少する。そして、コンデンサＣの放電が完了すると、ＭＥＲＳ７００の出力電流ＩLは負の最大値を示すと共に、コンデンサＣの両端の電圧ＶCは最小値（０（ゼロ））になる。
After the charging of the capacitor C is completed, the discharging of the capacitor C starts, and the output current I L of the MERS 700 flows through the path of the capacitor C → the reverse conducting semiconductor switch V → the
周波数ｆ3は前記共振周波数である。したがって、制御部８００は、以上のようにコンデンサＣの両端の電圧ＶCが０（ゼロ）になった時点で、Ｕ−Ｙゲートをオンすると共にＶ−Ｘゲートをオフする。以上の前記（１ｂ）及び前記（２ｂ）の動作で、周期Ｔ3（１周期）の動作が終了する。以上のようにして、前記（１ｂ）の動作、前記（２ｂ）の動作が交互に２回行われると、期間ｔ3の動作が終了する。
以上のように、Ｕ−ＹゲートおよびＶ−Ｘゲートをオン・オフするタイミングでコンデンサＣの両端の電圧ＶCは０（ゼロ）になるので、ソフトスイッチングが実現される。
The frequency f 3 is the resonance frequency. Therefore, the
As described above, since the voltage V C across the capacitor C becomes 0 (zero) at the timing when the UY gate and the VX gate are turned on / off, soft switching is realized.
そして、図２に示す例では、１回の通電パターン（すなわち、１回の抵抗スポット溶接）を実行する過程で、以上の期間ｔ1、ｔ2、ｔ3の動作が、少なくとも１回実行される。例えば、期間ｔ1、ｔ2、ｔ3の動作が２回以上行われる場合には、期間ｔ1、ｔ2、ｔ3の動作がこの順で繰り返し実行される。 In the example shown in FIG. 2, in the process of executing one energization pattern (that is, one resistance spot welding), the operations in the above-described periods t 1 , t 2 , and t 3 are executed at least once. The For example, when the operations in the periods t 1 , t 2 , and t 3 are performed twice or more, the operations in the periods t 1 , t 2 , and t 3 are repeatedly executed in this order.
以上のようにＭＥＲＳ７００を用いることによって、１つの電源装置により、１回の抵抗スポット溶接を実行する過程で、溶接電流ＩWの周波数を変更することができる。
尚、通電パターンは、図２に示す例に限定されない。例えば、通電パターンの少なくとも一部の期間に、２つの逆導通型半導体スイッチ（Ｖ・ＸまたはＵ・Ｙ）のみをオン・オフする期間があってもよい。また、例えば、一周期において、２つの逆導通型半導体スイッチＶ・Ｘをオンする時間と、２つの逆導通型半導体スイッチＵ・Ｙをオンする時間とを異ならせてもよい。また、例えば、一周期において、２つの逆導通型半導体スイッチＵ・Ｙをオフしたまま２つの逆導通型半導体スイッチＶ・Ｘを複数回オンした後に、２つの逆導通型半導体スイッチＶ・Ｘをオフしたまま２つの逆導通型半導体スイッチＵ・Ｙを複数回オンしてもよい。
By using
The energization pattern is not limited to the example shown in FIG. For example, there may be a period in which only two reverse conducting semiconductor switches (V · X or U · Y) are turned on / off in at least a part of the energization pattern. Further, for example, in one cycle, the time for turning on the two reverse conducting semiconductor switches V · X may be different from the time for turning on the two reverse conducting semiconductor switches U · Y. Further, for example, after two reverse conducting semiconductor switches V · X are turned on a plurality of times while two reverse conducting semiconductor switches U · Y are turned off in one cycle, the two reverse conducting semiconductor switches V · X are turned on. The two reverse conducting semiconductor switches U • Y may be turned on a plurality of times while being turned off.
（本発明者らが得た知見）
図３は、溶接電流ＩWの周波数を変更した場合の、溶接電流ＩWと時間との関係の一例と、ＭＥＲＳ７００のコンデンサＣの電圧ＶCと時間との関係の一例を示す図である。図３（ａ）は、溶接電流ＩWの周波数を０．１ｋＨｚから１．０ｋＨｚに変更した場合の関係を示し、図３（ｂ）は、溶接電流ＩWの周波数を１．０ｋＨｚから０．１ｋＨｚに変更した場合の関係を示す。図３では、抵抗スポット溶接機１１００の金属板Ｍ１、Ｍ２を含む等価回路が、ＲＬ直列回路（Ｒ＝１．０８ｍΩ、Ｌ＝０．２９９μＨ）であるものとしてコンピュータシミュレーションを行った結果を示す。
(Knowledge obtained by the present inventors)
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the relationship between the welding current I W and time and the relationship between the voltage V C of the capacitor C of the
図３（ａ）に示すように、本発明者らは、ＭＥＲＳ７００を用いて出力電流ＩL（すなわち、溶接電流ＩW）の周波数を低周波数から高周波数に変更する際に、溶接電流ＩWの大きさ（振幅）が急激に変動した後に定常状態になる場合があるという知見を得た。これは、以下の理由によるものと考えられる。
As shown in FIG. 3 (a), when the present inventors change the frequency of the output current I L (that is, the welding current I W ) from the low frequency to the high frequency using the
ＭＥＲＳ７００の交流端子ａ、ｄ（出力端）から負荷側（溶接部側）を見た場合、容量性リアクタンス（キャパシタンス）は、誘導性リアクタンス（インダクタンス）よりも十分に小さいので、ＭＥＲＳ７００の交流端子ａ、ｄ（出力端）から負荷側（溶接部側）を見た場合のインピーダンスＺは、低周波数の場合には小さくなり、高周波数の場合には大きくなる。したがって、溶接電極Ｅ１、Ｅ２に流れる溶接電流ＩWは低周波数の場合には大きくなり、高周波数の場合には小さくなる。
When the load side (welding part side) is viewed from the AC terminals a and d (output ends) of the
一方、ＭＥＲＳ７００に供給する直流電流は一定値である。ＭＥＲＳ７００の交流端子ａ、ｄ（出力端）から負荷側（溶接部側）を見た場合のインピーダンスＺが大きいことから、低周波数から高周波数への変更時には、直流リアクトル６００の磁気エネルギーは、ＭＥＲＳ７００のコンデンサＣに供給され、ＭＥＲＳ７００のコンデンサＣを充電する。これによりコンデンサＣの電圧ＶCは急増する（図３（ａ）のコンデンサＣの電圧ＶCの波形を参照）。そうすると、溶接電極Ｅ１、Ｅ２に流れる溶接電流ＩWは、ＭＥＲＳ７００に供給する直流電流にこのコンデンサＣの放電電流が重畳することになり、これにより、低周波数から高周波数への変更時には、出力電流ＩLが一時的に過大になり、図３（ａ）の溶接電流ＩWの波形に示すように、溶接電極Ｅ１、Ｅ２に流れる溶接電流ＩWも一時的に過大になる。このように溶接電流ＩWが過大になると、溶接電極Ｅ１、Ｅ２の損耗を早めたり、スパッタが発生したりする虞がある。
On the other hand, the direct current supplied to
一方、高周波数から低周波数に変更する場合には、ＭＥＲＳ７００の交流端子ａ、ｄ（出力端）から負荷側（溶接部側）を見た場合のインピーダンスＺは小さくなることから、ＭＥＲＳ７００に供給する直流電流は、コンデンサＣに流入せず、逆導通型半導体スイッチＵ、Ｖ、Ｘ、Ｙに供給されるので、コンデンサＣの電圧ＶCは急増しない（図３（ｂ）のコンデンサＣの電圧ＶCの波形を参照）。従って、図３（ｂ）の溶接電流ＩWの波形に示すように、溶接電極Ｅ１、Ｅ２には過大な溶接電流ＩWは流れない。
On the other hand, when changing from a high frequency to a low frequency, the impedance Z when the load side (welded portion side) is viewed from the AC terminals a and d (output ends) of the
以上のような低周波数から高周波数への変更時の溶接電流ＩWの急激な変化を抑制する方法として、溶接電極Ｅ１、Ｅ２に流れる電流値を計器用変流器などで直接検出して、当該電流値が目標値になるようにＭＥＲＳ７００の入力電圧（逆導通型半導体スイッチＩの動作）を制御する方法が考えられる。しかしながら、このようにすると、新たに計測器を設置することと、新たな制御ロジックを構築する必要があることから、抵抗スポット溶接システムのコストが増加する。また、抵抗スポット溶接は、約１秒（ｓ）程度の短時間で行われることから、制御の応答性を確保することが容易ではない。したがって、このような手法とは異なる方法により、低周波数から高周波数への変更時の溶接電流ＩWの急激な変化を抑制する必要がある。 As a method of suppressing the rapid change in the welding current I W when changing from the low frequency to the high frequency as described above, the current value flowing through the welding electrodes E1 and E2 is directly detected by an instrument current transformer, etc. A method of controlling the input voltage of MERS 700 (operation of reverse conducting semiconductor switch I) so that the current value becomes a target value can be considered. However, if it does in this way, since it is necessary to newly install a measuring instrument and to construct a new control logic, the cost of a resistance spot welding system increases. Also, resistance spot welding is performed in a short time of about 1 second (s), so it is not easy to ensure control responsiveness. Therefore, it is necessary to suppress a rapid change in the welding current I W when changing from a low frequency to a high frequency by a method different from such a method.
そこで、本発明者らは、このような方法とは別の方法で低周波数から高周波数への変更時の溶接電流ＩWの急激な変化を抑制することを指向し、ＭＥＲＳ７００の交流端子ａ、ｄ（出力端）から負荷側（溶接部側）を見た場合の変動の要因を調査した。
ここでは、厚みが１．６ｍｍ、大きさが２０ｍｍ角の矩形の普通鋼を２枚重ね合わせたものを抵抗スポット溶接機１１００にセットした状態（溶接電極Ｅ１、Ｅ２に挟んだ状態）で、それぞれの周波数における溶接電極Ｅ１、Ｅ２の直流抵抗ＲとインダクタンスＬをＬＣＲメータで測定した。その結果を表１に示す。
Therefore, the present inventors aim to suppress a rapid change in the welding current I W when changing from a low frequency to a high frequency by a method different from such a method. The factors of fluctuation when the load side (welded portion side) was viewed from d (output end) were investigated.
Here, in a state in which two pieces of rectangular plain steel having a thickness of 1.6 mm and a size of 20 mm square are set in a resistance spot welding machine 1100 (a state sandwiched between welding electrodes E1 and E2), The DC resistance R and the inductance L of the welding electrodes E1 and E2 at the frequency were measured with an LCR meter. The results are shown in Table 1.
表１において、Ｒ増分とは、各周波数ｆにおける直流抵抗Ｒの値（＝Ｒ）を、周波数ｆが１００［Ｈｚ］のときの直流抵抗Ｒの値（＝Ｒ）で割ったものである。Ｒ2増分とは、各周波数ｆにおける直流抵抗Ｒの２乗の値（＝Ｒ2）を、周波数ｆが１００［Ｈｚ］のときの直流抵抗Ｒの２乗の値（＝Ｒ2）で割ったものである。Ｌ増分とは、各周波数ｆにおけるインダクタンスＬの２乗の値（＝Ｌ）を、周波数ｆが１００［Ｈｚ］のときのインダクタンスＬの値（＝Ｌ）で割ったものである（ωＬ）2増分とは、各周波数ｆにおける誘導性リアクタンスωＬの２乗の値（＝（ωＬ）2）を、周波数ｆが１００［Ｈｚ］のときの誘導性リアクタンスωＬの２乗の値（＝（ωＬ）2）で割ったものである。 In Table 1, the R increment is obtained by dividing the value (= R) of the DC resistance R at each frequency f by the value (= R) of the DC resistance R when the frequency f is 100 [Hz]. The R 2 increment is the square value (= R 2 ) of the DC resistance R at each frequency f divided by the square value (= R 2 ) of the DC resistance R when the frequency f is 100 [Hz]. It is a thing. The L increment is obtained by dividing the square value (= L) of the inductance L at each frequency f by the value (= L) of the inductance L when the frequency f is 100 [Hz] (ωL) 2. The increment is the square value of the inductive reactance ωL at each frequency f (= (ωL) 2 ), or the square value of the inductive reactance ωL when the frequency f is 100 [Hz] (= (ωL). 2 ) divided by.
表１に示すように、ＭＥＲＳ７００の交流端子ａ、ｄ（出力端）から負荷側（溶接部側）を見た場合のインピーダンスＺの増加の主要因は、周波数ｆの増加であり、直流抵抗ＲおよびインダクタンスＬの増加は、周波数ｆの増加に比べて十分に小さい。したがって、溶接電流ＩWの周波数を低周波数から高周波数へ変更した際の、ＭＥＲＳ７００の交流端子ａ、ｄ（出力端）から負荷側（溶接部側）を見た場合のインピーダンスＺは、金属板Ｍ１、Ｍ２の総板厚、種類、および材質に依存せず、周波数に依存すると言える。
As shown in Table 1, the main cause of the increase in the impedance Z when the load side (welded portion side) is viewed from the AC terminals a and d (output ends) of the
このことから、第１の周波数から第２の周波数に溶接電流ＩWの周波数を上げる過程において、当該第１の周波数を上回り且つ当該第２の周波数を下回る少なくとも１つ、好ましくは２つの中間周波数で通電を行うことにより、当該第１の周波数から当該第２の周波数に溶接電流ＩWの周波数を直接変更する場合よりも、周波数を変更する際に生じる溶接電流ＩWの大きさの急激な変動を抑制することができると言える。また、第１の周波数から第２の周波数に溶接電流ＩWを上げるのに要する時間は、短い方が好ましいことから、当該第１の周波数から当該第２の周波数に変更するのに要する時間の上限値は、１回の抵抗スポット溶接の全溶接期間の２％の時間であるのが好ましい。また、第１の周波数から第２の周波数に溶接電流ＩWの周波数を上げる過程で中間周波数による通電の実施を確保する観点から、当該第１の周波数から当該第２の周波数に変更するのに要する時間の下限値は、１回の抵抗スポット溶接の全溶接期間の１％の時間であるのが好ましい。すなわち、１回の抵抗スポット溶接の全溶接期間の１％〜２％の時間内に、第１の周波数から第２の周波数に溶接電流ＩWの周波数を変更するのが好ましい。この１回の抵抗スポット溶接の全溶接期間の１％〜２％の時間において、中間周波数での通電が行われる。 Therefore, in the process of increasing the frequency of the welding current I W from the first frequency to the second frequency, at least one, preferably two intermediate frequencies that are higher than the first frequency and lower than the second frequency. By energizing the welding current, the magnitude of the welding current I W generated when the frequency is changed is sharper than when the frequency of the welding current I W is directly changed from the first frequency to the second frequency. It can be said that fluctuations can be suppressed. Moreover, since it is preferable that the time required to increase the welding current I W from the first frequency to the second frequency is shorter, the time required for changing from the first frequency to the second frequency is The upper limit value is preferably 2% of the total welding period of one resistance spot welding. Further, in order to ensure the execution of energization at the intermediate frequency in the process of increasing the frequency of the welding current I W from the first frequency to the second frequency, the first frequency is changed to the second frequency. The lower limit of the time required is preferably 1% of the total welding period of one resistance spot welding. That is, it is preferable to change the frequency of the welding current I W from the first frequency to the second frequency within a time of 1% to 2% of the entire welding period of one resistance spot welding. In the time of 1% to 2% of the entire welding period of this one resistance spot welding, energization at an intermediate frequency is performed.
また、１回の抵抗スポット溶接の全溶接期間において、第１の周波数と第２の周波数との組みが２以上あってもよい。例えば、１回の抵抗スポット溶接の全溶接期間において、第１の周波数から第２の周波数に溶接電流ＩWの周波数を上げた後、第２の周波数から第３の周波数に溶接電流ＩWの周波数を上げてもよい。この場合、第１の周波数から第２の周波数に溶接電流ＩWの周波数を上げる過程と、第２の周波数から第３の周波数に溶接電流ＩWの周波数を上げる過程との少なくとも何れか一方において、中間周波数での通電が行われる。 Further, there may be two or more combinations of the first frequency and the second frequency in the entire welding period of one resistance spot welding. For example, the entire welding period of one time of resistance spot welding, the first frequency after raising the frequency of the welding current I W to a second frequency, the second frequency of the welding current I W to a third frequency The frequency may be increased. In this case, at least one of the process of increasing the frequency of the welding current I W from the first frequency to the second frequency and the process of increasing the frequency of the welding current I W from the second frequency to the third frequency. Energization at an intermediate frequency is performed.
また、１回の抵抗スポット溶接の全溶接期間において、相対的に低い周波数から相対的に高い周波数に変更することを少なくとも１回行っていれば、当該変更の前と後の少なくとも何れか一方において、相対的に高い周波数から相対的に低い周波数に変更してもよい。例えば、第１の周波数から第２の周波数に溶接電流ＩWの周波数を上げた後、第２の周波数から第３の周波数に溶接電流ＩWの周波数を下げてもよい。前述したように、溶接電流ＩWの周波数を下げる際には、周波数を変更する際に生じる溶接電流ＩWの大きさの変動は小さいので、高い周波数から低い周波数に直接変更する。 In addition, if the change from a relatively low frequency to a relatively high frequency is performed at least once in the entire welding period of one resistance spot welding, at least either before or after the change The frequency may be changed from a relatively high frequency to a relatively low frequency. For example, after increasing the frequency of the welding current I W from the first frequency to the second frequency, the frequency of the welding current I W may be decreased from the second frequency to the third frequency. As described above, when the frequency of the welding current I W is lowered, the variation in the magnitude of the welding current I W that occurs when the frequency is changed is small, so the frequency is directly changed from a high frequency to a low frequency.
本発明者らは、溶接部の溶融状態から、凝固過程において、溶接電極Ｅ１、Ｅ２に流れる電流の周波数を増加することで、凝固組織の改質が可能であることを見出した。ここで、第１の周波数および第２の周波数としては、主として、金属板Ｍ１、Ｍ２の種類・材質・総板厚、溶接条件によって、種々の値をとり得るが、本発明者らは、第１の周波数から第２の周波数に変更する過程で、第２の周波数が第１の周波数の３倍以上となる場合は、第２の周波数に変更した直後に溶接電極Ｅ１、Ｅ２に流れる電流の変動が大きくなることを見出した。また、本発明者らは、第２の周波数において金属板Ｍ１、Ｍ２を流れる電流の通電路は、高周波化するにつれ拡散し、金属板Ｍ１、Ｍ２の端部まで広がることになることを見出し、さらに、種々の実験結果により、凝固組織を改質させる観点から、第２の周波数は第１の周波数の１０倍以下であることが必要であることを見出した。ここでは、以上の観点から、第２の周波数が第１の周波数の３倍以上、１０倍以下である場合において、第１の周波数から第２の周波数に溶接電流ＩWの周波数を上げる際の電流変動抑制条件（溶接電流ＩWの大きさが急激に変動することを抑制するための条件）を検討した。 The inventors have found that the solidification structure can be modified by increasing the frequency of the current flowing through the welding electrodes E1 and E2 in the solidification process from the molten state of the weld. Here, the first frequency and the second frequency can take various values mainly depending on the type / material / total thickness of the metal plates M1 and M2 and welding conditions. In the process of changing from the frequency of 1 to the second frequency, if the second frequency is three times or more of the first frequency, the current flowing through the welding electrodes E1 and E2 immediately after the change to the second frequency We found that the fluctuations would be large. Further, the present inventors have found that the current path of the current flowing through the metal plates M1 and M2 at the second frequency diffuses as the frequency increases, and spreads to the ends of the metal plates M1 and M2. Furthermore, from various experimental results, it was found that the second frequency needs to be 10 times or less of the first frequency from the viewpoint of modifying the solidified structure. Here, from the above viewpoint, when the second frequency is not less than 3 times and not more than 10 times the first frequency, the frequency of the welding current I W is increased from the first frequency to the second frequency. The current fluctuation suppression conditions (conditions for suppressing a sudden change in the magnitude of the welding current I W ) were examined.
その結果、第２の周波数が第１の周波数の３倍以上、１０倍以下である場合には、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の全ての条件を満たすのが好ましいことを見出した。
（Ａ）第１の周波数から第２の周波数に溶接電流ＩWの周波数を上げる過程において設定される中間周波数の数が２以上（溶接電流ＩWの周波数の変更回数が３回以上）である。
（Ｂ）中間周波数の増加率Δｆ／Δｔが５０kＨz／ｓ以上である。
（Ｃ）中間周波数のサイクルの数が５未満である。
As a result, it has been found that when the second frequency is not less than 3 times and not more than 10 times the first frequency, it is preferable to satisfy all of the following conditions (A) to (C).
(A) The number of intermediate frequencies set in the process of raising the frequency of the welding current I W from the first frequency to the second frequency is 2 or more (the frequency of changing the frequency of the welding current I W is 3 or more). .
(B) The increase rate Δf / Δt of the intermediate frequency is 50 kHz / s or more.
(C) The number of intermediate frequency cycles is less than five.
ここで、中間周波数は、第１の周波数を上回り且つ第２の周波数を下回る周波数である。中間周波数の増加率Δｆ／Δｔとは、当該中間周波数における周波数の増加量（当該中間周波数から当該中間周波数に変更する直前の周波数（第１の周波数または当該中間周波数とは別の中間周波数）を減算した値）Δｆを、当該中間周波数の継続時間Δｔで割った値である。また、中間周波数のサイクルの数は、当該中間周波数と当該中間周波数の継続時間との積である。 Here, the intermediate frequency is a frequency that is higher than the first frequency and lower than the second frequency. The increase rate Δf / Δt of the intermediate frequency is the frequency increase amount at the intermediate frequency (the frequency immediately before the change from the intermediate frequency to the intermediate frequency (the first frequency or an intermediate frequency different from the intermediate frequency)) (Subtracted value) Δf divided by the duration Δt of the intermediate frequency. The number of cycles of the intermediate frequency is the product of the intermediate frequency and the duration of the intermediate frequency.
中間周波数の数が１以下であると、周波数を急激に変動させなければならない。したがって、溶接電流ＩWの大きさの急激な変動を抑制することができない。このような条件の中で中間周波数の数（周波数の変更の回数）を可及的に少なくすることが好ましい。中間周波数は溶接部に本来与えるべき周波数ではなく、また、前述したように、１回の抵抗スポット溶接の全溶接期間の１％〜２％の時間内に第１の周波数から第２の周波数に周波数を変更する必要があるからである。このような観点から、中間周波数の増加率Δｆ／Δｔが５０kＨz／ｓ以上であり、且つ、中間周波数のサイクルの数が５未満であるという条件が設定される。これらの条件を満たさないと、中間周波数の数（周波数の変更の回数）が過大になる。 If the number of intermediate frequencies is 1 or less, the frequency must be changed rapidly. Accordingly, it is not possible to suppress a sudden change in the magnitude of the welding current I W. Under such conditions, it is preferable to reduce the number of intermediate frequencies (number of frequency changes) as much as possible. The intermediate frequency is not a frequency that should be originally given to the welded portion, and as described above, from the first frequency to the second frequency within 1% to 2% of the entire welding period of one resistance spot welding. This is because it is necessary to change the frequency. From such a viewpoint, a condition is set that the increase rate Δf / Δt of the intermediate frequency is 50 kHz / s or more and the number of cycles of the intermediate frequency is less than 5. If these conditions are not satisfied, the number of intermediate frequencies (number of frequency changes) becomes excessive.
図４〜図８は、溶接電流ＩWの周波数を変更した場合の、溶接電流ＩW、ＭＥＲＳ７００のコンデンサＣの電圧ＶC、Ｕ−Ｙゲート、およびＸ−Ｖゲートと、時間との関係の一例を示す図である。Ｕ−ＹゲートおよびＸ−Ｖゲートの意味は、図２を参照しながら説明した通りである。
4 to 8 show the relationship between the welding current I W , the voltage V C of the capacitor C of the
また、図４〜図８でも、図３と同様に、抵抗スポット溶接機１１００の金属板Ｍ１、Ｍ２を含む等価回路が、ＲＬ直列回路（Ｒ＝１．０８ｍΩ、Ｌ＝０．２９９μＨ）であるものとしてコンピュータシミュレーションを行った結果を示す。また、図４〜図８に示す何れの場合も、１回の抵抗スポット溶接の全溶接期間は１秒（ｓ）である。 4 to 8, the equivalent circuit including the metal plates M1 and M2 of the resistance spot welder 1100 is an RL series circuit (R = 1.08 mΩ, L = 0.299 μH) as in FIG. The result of computer simulation is shown. In any case shown in FIGS. 4 to 8, the total welding period of one resistance spot welding is 1 second (s).
図４は、溶接を開始してから０．２１０ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．１ｋＨｚから１．０ｋＨｚに変更した場合の関係を示す（０〜０．２１０ｓ：０．１ｋＨｚ、０．２１０ｓ〜１ｓ：１．０ｋＨｚ）。 FIG. 4 shows the relationship when the frequency of the welding current I W is changed from 0.1 kHz to 1.0 kHz when 0.210 s has elapsed since the start of welding (0 to 0.210 s: 0.00. 1 kHz, 0.210 s to 1 s: 1.0 kHz).
図５は、溶接を開始してから０．２００ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．１ｋＨｚから０．５ｋＨｚに変更し、溶接を開始してから０．２１０ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．５ｋＨｚから１．０ｋＨｚに変更した場合の関係を示す（０〜０．２００ｓ：０．１ｋＨｚ、０．２００ｓ〜０．２１０：０．５ｋＨｚ、０．２１０ｓ〜１ｓ：１．０ｋＨｚ）。 FIG. 5 shows the time when 0.200 s has elapsed from the start of welding and the frequency of the welding current I W is changed from 0.1 kHz to 0.5 kHz, and 0.210 s has elapsed since the start of welding. The relationship when the frequency of the welding current I W is changed from 0.5 kHz to 1.0 kHz is shown (0 to 0.200 s: 0.1 kHz, 0.200 s to 0.210: 0.5 kHz, 0.210 s). ~ 1 s: 1.0 kHz).
図６は、溶接を開始してから０．２００ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．１ｋＨｚから０．５ｋＨｚに変更し、溶接を開始してから０．２０５ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．５ｋＨｚから０．９ｋＨｚに変更し、溶接を開始してから０．２１０ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．９ｋＨｚから１．０ｋＨｚに変更した場合の関係を示す（０〜０．２００ｓ：０．１ｋＨｚ、０．２００ｓ〜０．２０５：０．５ｋＨｚ、０．２０５ｓ〜０．２１０ｓ：０．９ｋＨｚ、０．２１０ｓ〜１ｓ：１．０ｋＨｚ）。 FIG. 6 shows the time when 0.200 s has elapsed from the start of welding and the frequency of the welding current I W is changed from 0.1 kHz to 0.5 kHz, and 0.205 s has elapsed since the start of welding. in the frequency of the welding current I W change from 0.5kHz to 0.9 kHz, when the 0.210s from the start of the welding has elapsed, the frequency of the welding current I W to 1.0kHz from 0.9 kHz The relationship when changed is shown (0 to 0.200 s: 0.1 kHz, 0.200 s to 0.205: 0.5 kHz, 0.205 s to 0.210 s: 0.9 kHz, 0.210 s to 1 s: 1. 0 kHz).
図７は、溶接を開始してから０．２００ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．１ｋＨｚから０．５ｋＨｚに変更し、溶接を開始してから０．２０４ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．５ｋＨｚから０．７ｋＨｚに変更し、溶接を開始してから０．２０６ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．７ｋＨｚから０．８ｋＨｚに変更し、溶接を開始してから０．２０８ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．８ｋＨｚから０．９ｋＨｚに変更し、溶接を開始してから０．２１０ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．９ｋＨｚから１．０ｋＨｚに変更した場合の関係を示す（０〜０．２００ｓ：０．１ｋＨｚ、０．２００ｓ〜０．２０４：０．５ｋＨｚ、０．２０４ｓ〜０．２０６ｓ：０．７ｋＨｚ、０．２０６ｓ〜０．２０８：０．８ｋＨｚ、０．２０８ｓ〜０．２１０：０．９ｋＨｚ、０．２１０ｓ〜１ｓ：１．０ｋＨｚ）。 FIG. 7 shows the time when 0.200 s has elapsed from the start of welding and the frequency of the welding current I W is changed from 0.1 kHz to 0.5 kHz, and 0.204 s has elapsed since the start of welding. Then, the frequency of the welding current I W is changed from 0.5 kHz to 0.7 kHz, and when 0.206 s has elapsed since the start of welding, the frequency of the welding current I W is changed from 0.7 kHz to 0.8 kHz. When 0.208 s has elapsed since the start of welding, the frequency of the welding current I W is changed from 0.8 kHz to 0.9 kHz, and when 0.210 s has elapsed since the start of welding. The relationship when the frequency of the welding current I W is changed from 0.9 kHz to 1.0 kHz is shown (0 to 0.200 s: 0.1 kHz, 0.200 s to 0.204: 0.5 kHz, 0.204 s to 0.206s: 0. 7 kHz, 0.206 s to 0.208: 0.8 kHz, 0.208 s to 0.210: 0.9 kHz, 0.210 s to 1 s: 1.0 kHz).
図８は、溶接を開始してから０．２００ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．１ｋＨｚから０．３ｋＨｚに変更し、溶接を開始してから０．２０２ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．３ｋＨｚから０．５ｋＨｚに変更し、溶接を開始してから０．２０４ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．５ｋＨｚから０．７ｋＨｚに変更し、溶接を開始してから０．２０６ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．７ｋＨｚから０．８ｋＨｚに変更し、溶接を開始してから０．２０８ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．８ｋＨｚから０．９ｋＨｚに変更し、溶接を開始してから０．２１０ｓが経過した時点で、溶接電流ＩWの周波数を０．９ｋＨｚから１．０ｋＨｚに変更した場合の関係を示す（０〜０．２００ｓ：０．１ｋＨｚ、０．２００ｓ〜０．２０２：０．３ｋＨｚ、０．２０２ｓ〜０．２０４ｓ：０．５ｋＨｚ、０．２０４ｓ〜０．２０６：０．７ｋＨｚ、０．２０６ｓ〜０．２０８：０．８ｋＨｚ、０．２０８ｓ〜０．２１０：０．９ｋＨｚ、０．２１０ｓ〜１ｓ：１．０ｋＨｚ）。 FIG. 8 shows the time when 0.200 s has elapsed from the start of welding and the frequency of the welding current I W is changed from 0.1 kHz to 0.3 kHz, and 0.202 s has elapsed since the start of welding. Then, the frequency of the welding current I W is changed from 0.3 kHz to 0.5 kHz, and when 0.204 s has elapsed since the start of welding, the frequency of the welding current I W is changed from 0.5 kHz to 0.7 kHz. When 0.206 s has elapsed since the start of welding, the frequency of the welding current I W was changed from 0.7 kHz to 0.8 kHz, and when 0.208 s has elapsed since the start of welding. , changes the frequency of the welding current I W when changed from 0.8kHz to 0.9 kHz, 0.210S has elapsed from the start of welding, the frequency of the welding current I W from 0.9 kHz to 1.0kHz Shows the relationship (0 to 0.200 s: 0.1 kHz, 0.200 s to 0.202: 0.3 kHz, 0.202 s to 0.204 s: 0.5 kHz, 0.204 s to 0.206: 0.7 kHz, 0.206 s -0.208: 0.8 kHz, 0.208 s-0.210: 0.9 kHz, 0.210 s-1 s: 1.0 kHz).
図４〜図８に示すように、ここでは、第２の周波数が第１の周波数の３倍以上、１０倍以下である条件の一例として、第１の周波数が０．１ｋＨｚであり、第２の周波数が１．０ｋＨｚである場合を示す。前述したように図４は、溶接電流ＩWの周波数を０．１ｋＨｚから１．０ｋＨｚに直接変更した場合の関係を示す。一方、図５〜図８は、その変更の過程において、中間周波数に変更した場合の関係を示す。図５〜図８では、中間周波数の数と、中間周波数における溶接電流ＩWのサイクルの数を異ならせている。 As shown in FIGS. 4 to 8, here, as an example of the condition that the second frequency is not less than 3 times and not more than 10 times the first frequency, the first frequency is 0.1 kHz, The case where the frequency is 1.0 kHz is shown. As described above, FIG. 4 shows the relationship when the frequency of the welding current I W is directly changed from 0.1 kHz to 1.0 kHz. On the other hand, FIGS. 5 to 8 show the relationship when the frequency is changed to the intermediate frequency in the process of the change. 5 to 8, the number of intermediate frequencies is different from the number of cycles of the welding current I W at the intermediate frequency.
このような図４〜図８に示す溶接電流ＩWと時間との関係から、溶接電流ＩWの周波数を低周波数から高周波数に変更する際の溶接電流ＩWの大きさの変動を評価した。ここでは、溶接電流ＩWの周波数を低周波数から高周波数に変更する際の溶接電流ＩWの大きさの変動を表す指標として、以下に説明するオーバーシュートβを採用した。
図９は、オーバーシュートβを説明する図である。
図９において、周波数を変更した直後の溶接電流ＩWのピーク値をＡとし、周波数を変更した後の定常時の溶接電流ＩWのピーク値をＢとすると、オーバーシュートβは、以下の（１）式で定義される。
β＝｛（Ａ−Ｂ）／Ｂ｝×１００ ・・・（１）
From this Figure 4 to the relationship of the welding current I W and time shown in Figure 8, was evaluated variation magnitude of the welding current I W for changing the frequency of the welding current I W to the high frequencies from the low frequency . Here, as an index indicating the variations in the magnitude of the welding current I W for changing the frequency of the welding current I W to the high frequencies from the low frequency, employing the overshoot β described below.
FIG. 9 is a diagram for explaining the overshoot β.
In FIG. 9, when the peak value of the welding current I W immediately after changing the frequency is A and the peak value of the welding current I W at the steady state after changing the frequency is B, the overshoot β is as follows: 1) It is defined by the formula.
β = {(A−B) / B} × 100 (1)
本発明者らは、種々の通電パターンで抵抗スポット溶接を行った結果から、オーバーシュートβが１０％以下であれば、溶接電極Ｅ１、Ｅ２の損耗やスパッタの発生を実用上問題ないレベルに抑えることができることを確認した。 As a result of performing resistance spot welding with various energization patterns, the present inventors suppress the wear of the welding electrodes E1 and E2 and the occurrence of spatter to a level that does not cause any practical problems if the overshoot β is 10% or less. Confirmed that it can.
そして、本発明者らは、第２の周波数が第１の周波数の３倍以上、１０倍以下である場合には、金属板Ｍ１、Ｍ２の種類・材質・総板厚、溶接条件に関わらず、前述した（Ａ）〜（Ｃ）の条件を全て満たすと、オーバーシュートβが１０％以下になり、前述した（Ａ）〜（Ｃ）の条件を全て満たさないと、オーバーシュートβが１０％以下にならないことを確認した。図４〜図８を例に挙げて、その結果を表２に示す。 And when the 2nd frequency is 3 times or more and 10 times or less of the 1st frequency, the present inventors are irrespective of the kind, material, total plate thickness, and welding conditions of metal plates M1 and M2. When all the conditions (A) to (C) described above are satisfied, the overshoot β is 10% or less, and when all the conditions (A) to (C) are not satisfied, the overshoot β is 10%. It was confirmed that it was not the following. Taking FIG. 4 to FIG. 8 as examples, the results are shown in Table 2.
表２において、Δｆは、周波数の増加量であり、変更後の周波数から変更前の周波数を減算した値である。
Δｆ／Δｔは、中間周波数の増加率である。前述したように、中間周波数の増加率Δｆ／Δｔは、当該中間周波数における周波数の増加量Δｆを、当該中間周波数の継続時間Δｔで割った値である。例えば、表２において、ケース（図６）の０．９ｋＨｚの継続時間Δｔは０．００５ｓであるので、Δｆ／Δｔは、８０．０（＝（０．９−０．５）／０．００５）になる。尚、前述したように図４〜図８では、溶接電流ＩWの周波数を０．１ｋＨｚから１．０ｋＨｚに変更するので、中間周波数は、０．１ｋＨｚを上回り、１．０ｋＨｚを下回る周波数である。したがって、表２に示すように、０．１ｋＨｚ、１．０ｋＨｚにおいては、中間周波数の増加率Δｆ／Δｔは算出されない。
In Table 2, Δf is an increase amount of the frequency, and is a value obtained by subtracting the frequency before change from the frequency after change.
Δf / Δt is an increase rate of the intermediate frequency. As described above, the increase rate Δf / Δt of the intermediate frequency is a value obtained by dividing the increase amount Δf of the frequency at the intermediate frequency by the duration Δt of the intermediate frequency. For example, in Table 2, since the duration Δt of 0.9 kHz in the case (FIG. 6) is 0.005 s, Δf / Δt is 80.0 (= (0.9−0.5) /0.005. )become. Note that, as described above, in FIGS. 4 to 8, the frequency of the welding current I W is changed from 0.1 kHz to 1.0 kHz, so that the intermediate frequency is a frequency that is higher than 0.1 kHz and lower than 1.0 kHz. . Therefore, as shown in Table 2, the increase rate Δf / Δt of the intermediate frequency is not calculated at 0.1 kHz and 1.0 kHz.
図４、図５、図６、図７、図８に示す結果では、オーバーシュートβは、それぞれ１８．２％（＝｛（１４．７９６−１２．５１９）／１２．５１９｝×１００）、２０．７％（＝｛（１５．１０８−１２．５１８）／１２．５１８｝×１００）、３．４％（＝｛（１２．９５０−１２．５１９）／１２．５１９｝×１００）、２．９％（＝｛（１２．８６２−１２．５０３）／１２．５０３｝×１００）、２．３％（＝｛（１２．７９７−１２．５１５）／１２．５１５｝×１００）である。したがって、表２において、図４および図５のケースでは、判定は「×」になる。すなわち、図４および図５のケースでは、オーバーシュートβを１０％以下にすることができず、溶接電流ＩWの周波数の変更時に、溶接電流ＩWの大きさが急激に変動すると評価することができる。一方、図６〜図８のケースでは、判定は「○」になる。すなわち、図６〜図８のケースでは、オーバーシュートβを１０％以下にすることができ、溶接電流ＩWの周波数の変更時に、溶接電流ＩWの大きさが急激に変動しないと評価することができる。 In the results shown in FIGS. 4, 5, 6, 7, and 8, the overshoot β is 18.2% (= {(14.796-12.519) /12.519} × 100), 20.7% (= {(15.108-12.518) /12.518} × 100), 3.4% (= {(12.950-12.519) /12.519} × 100), 2.9% (= {(12.862-12.503) /12.503} × 100), 2.3% (= {(12.797-12.515) /12.515} × 100) is there. Therefore, in Table 2, in the cases of FIGS. 4 and 5, the determination is “x”. That is, in the case of FIG. 4 and FIG. 5, it is evaluated that the overshoot β cannot be reduced to 10% or less, and that the magnitude of the welding current I W varies rapidly when the frequency of the welding current I W is changed. Can do. On the other hand, in the cases of FIGS. 6 to 8, the determination is “◯”. That is, in the cases of FIGS. 6 to 8, it is possible to make the overshoot β 10% or less and evaluate that the magnitude of the welding current I W does not change rapidly when the frequency of the welding current I W is changed. Can do.
尚、本発明者らは、第２の周波数が第１の周波数の３倍以上、１０倍以下である場合には、図６〜図８のケースに限らず、前述した（Ａ）〜（Ｃ）の条件を全て満たすと、オーバーシュートβが１０％以下になり、前述した（Ａ）〜（Ｃ）の条件を全て満たさないと、オーバーシュートβが１０％以下にならないことを確認している。 In addition, when the second frequency is not less than 3 times and not more than 10 times the first frequency, the present inventors are not limited to the cases of FIGS. ) Satisfies all of the conditions (), the overshoot β is 10% or less, and if all the conditions (A) to (C) described above are not satisfied, it is confirmed that the overshoot β does not become 10% or less. .
（通電パターンの設定）
抵抗スポット溶接を行うことにより形成される溶接継手の品質に影響を与える所定の１つまたは複数の因子により定まる溶接条件に応じた適切な通電パターンを、例えば模擬実験を行って特定し、特定した通電パターンを制御部８００に記憶する。この通電パターンには、当該通電パターンの継続時間（すなわち、１回の抵抗スポット溶接の全期間）の１％〜２％の時間内において、前述した（Ａ）〜（Ｃ）の条件を全て満たすように、第１の周波数から第２の周波数に溶接電流ＩWの周波数を上げることが少なくとも１つ含まれる。制御部８００は、この通電パターンに基づいて、半導体スイッチＳU、ＳV、ＳX、ＳYのオン・オフを制御する。
(Energization pattern setting)
Appropriate energization patterns according to welding conditions determined by one or more predetermined factors affecting the quality of welded joints formed by resistance spot welding are identified and identified, for example, through simulation experiments The energization pattern is stored in the
（まとめ）
以上のように、本実施形態では、ＭＥＲＳ７００を用いて、１回の抵抗スポット溶接において、溶接電流ＩWの周波数を第１の周波数から第２の周波数に上げる際に、当該第１の周波数を上回り且つ当該第２の周波数を下回る少なくとも１つの中間周波数での通電を所定の期間行ってから当該第２の周波数に溶接電流ＩWの周波数を変更する。したがって、溶接電流ＩWの周波数を１つの電源装置で制御するに際し、溶接電流ＩWの周波数の変更時に生じる溶接電流ＩWの大きさの急激な変動を抑制することができる。
また、本実施形態では、１回の抵抗スポット溶接の全溶接期間の１％〜２％の時間内において、溶接電流ＩWの周波数を第１の周波数から第２の周波数に上げる。したがって、可及的に速やかに所望の周波数（第２の周波数）に変更することができる。
また、本実施形態では、第２の周波数が第１の周波数の３倍以上、１０倍以下である場合に、前述した（Ａ）〜（Ｃ）の条件を全て満たすようにする。したがって、オーバーシュートβを１０％以下にすることができる。
(Summary)
As described above, in the present embodiment, when the frequency of the welding current I W is increased from the first frequency to the second frequency in one resistance spot welding using the
In the present embodiment, the frequency of the welding current I W is increased from the first frequency to the second frequency within a time period of 1% to 2% of the entire welding period of one resistance spot welding. Therefore, the frequency can be changed to a desired frequency (second frequency) as quickly as possible.
Further, in the present embodiment, when the second frequency is not less than 3 times and not more than 10 times the first frequency, all the conditions (A) to (C) described above are satisfied. Therefore, the overshoot β can be made 10% or less.
このように、第２の周波数が第１の周波数の３倍以上、１０倍以下である場合に、前述した（Ａ）〜（Ｃ）の条件を全て満たすようにすると、オーバーシュートβを１０％以下にすることができるので好ましい。しかしながら、１回の抵抗スポット溶接の期間内において、溶接電流の周波数を第１の周波数から第２の周波数に上げる際に、少なくとも１つの中間周波数を設定する場合の方が、設定しない場合よりも、オーバーシュートβを低減することができ、且つ、抵抗スポット溶接により凝固組織の改質ができれば、必ずしも、第２の周波数を第１の周波数の３倍以上１０倍以下とし、前述した（Ａ）〜（Ｃ）の条件を全て満たす必要はない。すなわち、前述したように、１回の抵抗スポット溶接において、溶接電流ＩWの周波数を第１の周波数から第２の周波数に上げる際に、当該第１の周波数を上回り且つ当該第２の周波数を下回る少なくとも１つの中間周波数での通電を所定の期間行ってから当該第２の周波数に溶接電流ＩWの周波数を変更していればよい。 Thus, when the second frequency is not less than 3 times and not more than 10 times the first frequency, if all the conditions (A) to (C) described above are satisfied, the overshoot β is set to 10%. Since it can be made below, it is preferable. However, when raising the frequency of the welding current from the first frequency to the second frequency within the period of one resistance spot welding, the case where at least one intermediate frequency is set is greater than the case where it is not set. If the overshoot β can be reduced and the solidification structure can be modified by resistance spot welding, the second frequency is necessarily set to be not less than 3 times and not more than 10 times the first frequency. It is not necessary to satisfy all the conditions of (C). That is, as described above, when the frequency of the welding current I W is increased from the first frequency to the second frequency in one resistance spot welding, the frequency exceeds the first frequency and the second frequency is increased. It is only necessary to change the frequency of the welding current I W to the second frequency after conducting energization at at least one lower intermediate frequency for a predetermined period.
尚、以上説明した本発明の実施形態における制御部８００の処理は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
In addition, the process of the
In addition, the embodiments of the present invention described above are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. Is. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
１００：交流電源、２００：整流器、３００：抵抗、４００：コンデンサ、５００：降圧チョッパ、６００：直流リアクトル、７００：ＭＥＲＳ、８００：制御部、９００：交流インダクタンス、１０００：変流器、１１００：抵抗スポット溶接機 100: AC power supply, 200: Rectifier, 300: Resistance, 400: Capacitor, 500: Step-down chopper, 600: DC reactor, 700: MERS, 800: Control unit, 900: AC inductance, 1000: Current transformer, 1100: Resistance Spot welder
Claims (4)
４個の逆導通型半導体スイッチにて構成されるブリッジ回路と、当該ブリッジ回路の直流端子間に接続され、磁気エネルギーを蓄積するコンデンサと、を有する磁気エネルギー回生スイッチと、
前記磁気エネルギー回生スイッチのスイッチ動作を制御することにより、前記溶接電極に流れる溶接電流の周波数を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記磁気エネルギー回生スイッチのスイッチ動作を制御することにより、１回の前記抵抗スポット溶接の期間内において、前記溶接電流の周波数を第１の周波数から第２の周波数に上げる際に、当該第１の周波数を上回り且つ当該第２の周波数を下回る少なくとも１つの中間周波数に前記溶接電流の周波数を変更してから、当該第２の周波数に前記溶接電流の周波数を変更することを特徴とする抵抗スポット溶接用電源装置。 Resisting the overlapped portion of the metal plate by Joule heat generated in the overlapped portion of the metal plate by energizing the welding electrode while applying pressure to the front and back sides of the overlapped portion of the metal plate surfaces A resistance spot welding power supply for supplying power to the welding electrode in order to perform spot welding,
A magnetic energy regenerative switch having a bridge circuit composed of four reverse conducting semiconductor switches, and a capacitor connected between the DC terminals of the bridge circuit for storing magnetic energy;
Control means for controlling the frequency of the welding current flowing through the welding electrode by controlling the switch operation of the magnetic energy regenerative switch,
The control means controls the switching operation of the magnetic energy regenerative switch to increase the frequency of the welding current from the first frequency to the second frequency within one resistance spot welding period. The frequency of the welding current is changed to at least one intermediate frequency that is higher than the first frequency and lower than the second frequency, and then the frequency of the welding current is changed to the second frequency. Power supply device for resistance spot welding.
前記第１の周波数から前記第２の周波数に前記溶接電流の周波数を上げる過程において設定される前記中間周波数の数は、２以上であり、
前記中間周波数の増加率は、５０kＨz／ｓ以上であり、
前記中間周波数のサイクルの数は、５未満であり、
前記中間周波数の増加率は、当該中間周波数から、当該中間周波数に変更する直前の周波数を減算した値を、当該中間周波数の継続時間で割った値であり、
前記中間周波数のサイクルの数は、当該中間周波数と当該中間周波数の継続時間との積であることを特徴とする請求項１または２に記載の抵抗スポット溶接用電源装置。 The second frequency is not less than 3 times and not more than 10 times the first frequency,
The number of the intermediate frequencies set in the process of increasing the frequency of the welding current from the first frequency to the second frequency is 2 or more,
The increasing rate of the intermediate frequency is 50 kHz / s or more,
The number of cycles of the intermediate frequency is less than 5;
The increase rate of the intermediate frequency is a value obtained by subtracting the frequency immediately before changing to the intermediate frequency from the intermediate frequency, and dividing the value by the duration of the intermediate frequency.
3. The resistance spot welding power supply device according to claim 1, wherein the number of cycles of the intermediate frequency is a product of the intermediate frequency and a duration of the intermediate frequency.
前記第１の逆導通型半導体スイッチと前記第４の逆導通型半導体スイッチは、スイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして第１の経路に直列に配置され、
前記第２の逆導通型半導体スイッチと前記第３の逆導通型半導体スイッチは、スイッチオフ時の導通方向を相互に逆向きにして第２の経路に直列に配置され、
前記第１の逆導通型半導体スイッチと前記第３の逆導通型半導体スイッチのスイッチオフ時の導通方向は同じであり、
前記コンデンサは、前記第１の経路の領域のうち、前記第１の逆導通型半導体スイッチと前記第４の逆導通型半導体スイッチとの間の領域と、前記第２の経路の領域のうち、前記第２の逆導通型半導体スイッチと前記第３の逆導通型半導体スイッチとの間の領域との間に接続され、
前記制御手段は、前記第１の逆導通型半導体スイッチおよび前記第３の逆導通型半導体スイッチと、前記第２の逆導通型半導体スイッチおよび前記第４の逆導通型半導体スイッチと、の少なくとも何れか一方のオン時間とオフ時間とを制御することにより、前記溶接電極に流れる溶接電流の周波数を制御することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の抵抗スポット溶接用電源装置。 The bridge circuit includes a first reverse conducting semiconductor switch, a second reverse conducting semiconductor switch, a third reverse conducting semiconductor switch, and a fourth reverse conducting semiconductor switch,
The first reverse conduction type semiconductor switch and the fourth reverse conduction type semiconductor switch are arranged in series in the first path with conduction directions at the time of switch-off being opposite to each other,
The second reverse conducting semiconductor switch and the third reverse conducting semiconductor switch are arranged in series in the second path with the conducting directions at the time of switch-off being opposite to each other,
The conduction direction at the time of switch-off of the first reverse conduction type semiconductor switch and the third reverse conduction type semiconductor switch is the same,
The capacitor includes a region between the first reverse conduction type semiconductor switch and the fourth reverse conduction type semiconductor switch, and a region of the second path among the region of the first path. Connected between a region between the second reverse conducting semiconductor switch and the third reverse conducting semiconductor switch;
The control means includes at least one of the first reverse conducting semiconductor switch and the third reverse conducting semiconductor switch, the second reverse conducting semiconductor switch, and the fourth reverse conducting semiconductor switch. The resistance spot welding power source according to any one of claims 1 to 3, wherein the frequency of the welding current flowing through the welding electrode is controlled by controlling one of the on time and the off time. apparatus.
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