JPH0215315B2 - - Google Patents

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JPH0215315B2
JPH0215315B2 JP58129252A JP12925283A JPH0215315B2 JP H0215315 B2 JPH0215315 B2 JP H0215315B2 JP 58129252 A JP58129252 A JP 58129252A JP 12925283 A JP12925283 A JP 12925283A JP H0215315 B2 JPH0215315 B2 JP H0215315B2
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JP
Japan
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switching
switching elements
voltage
switching element
primary winding
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JP58129252A
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Japanese (ja)
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JPS6021186A (en
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Resurii Buridenkanpu Goodon
Uan Rin Pieeru
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Anglo American Corp of South Africa Ltd
Original Assignee
Anglo American Corp of South Africa Ltd
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Application filed by Anglo American Corp of South Africa Ltd filed Critical Anglo American Corp of South Africa Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気的溶接機にかゝわる。[Detailed description of the invention] The present invention relates to an electric welder.

可聴周波数範囲を越えた出力周波数を持つイン
バータと、そしてそのインバータに接続されるセ
ンター・タツプ付1次巻線および電極並びに溶接
されるべき工作物に対する電気的接続のための出
力端子を伴なう2次巻線を持つ変圧器とを含む溶
接装置を構成することが本出願人により提案され
た。
an inverter with an output frequency above the audio frequency range, and a primary winding with a center tap connected to the inverter and an electrode and an output terminal for electrical connection to the workpiece to be welded. It has been proposed by the applicant to construct a welding device including a transformer with a secondary winding.

この溶接機は本出願人の南アフリカ特許第81/
2611号の課題を形成する。
This welding machine is the applicant's South African Patent No. 81/
Forming the issue of issue 2611.

この種溶接機の動作中、その1次巻線には供給
電圧の2倍の電圧が印加される。もしも供給電圧
が、例えば、380Vの整流された3相交流電圧か
ら得られるとすると、動作中における1次巻線は
約1000Vの電圧を持つことになる。動作電流にお
いてこの電圧を取扱えるトランジスタ化されたス
イツチング装置は作るのが困難でしかも高価であ
る。
During operation of this type of welding machine, a voltage twice the supply voltage is applied to its primary winding. If the supply voltage is obtained from a rectified three-phase alternating current voltage of, for example, 380V, the primary winding during operation will have a voltage of approximately 1000V. Transistorized switching devices capable of handling this voltage at operating currents are difficult and expensive to make.

特許文献は多くの溶接回路配列を開示してい
る。本出願人が知つている関連の特許明細書とし
ては、英国特許第2046537号、同第2019135号、同
第1591185号、同第1570614号、同第1541068号、
同第1530906号、同第1431379号、同第1420319号、
同第1362163号、同第130869号および同第722494
号;米国特許第4201906号、同第4159409号、同第
4117303号、同第4048468号、同第4047096号、同
第4038515号、同第4004209号、同第3973165号、
同第3818177号、同第3728516号、同第3518401号、
同第3304485号、同第3231711号、同第3211953
号;およびドイツ特許第2325793号などがある。
The patent literature discloses many welding circuit arrangements. Related patent specifications known to the applicant include British Patent No. 2046537, British Patent No. 2019135, British Patent No. 1591185, British Patent No. 1570614, British Patent No. 1541068,
Same No. 1530906, Same No. 1431379, Same No. 1420319,
Same No. 1362163, No. 130869 and No. 722494
No.: U.S. Patent No. 4201906, U.S. Patent No. 4159409, U.S. Patent No.
No. 4117303, No. 4048468, No. 4047096, No. 4038515, No. 4004209, No. 3973165,
Same No. 3818177, Same No. 3728516, Same No. 3518401,
Same No. 3304485, Same No. 3231711, Same No. 3211953
and German Patent No. 2325793.

かゝる多くの特許での回路は前述の不都合を有
している。
The circuits in many such patents suffer from the disadvantages mentioned above.

英国特許第2046537号の明細書は、各々が1次
巻線に接続され、共に並列に作動される2つの制
御ブリツジ型サイリスタ・インバータを使用した
異なる方式を開示している。そこでのインバータ
は電圧倍増作用を示さない。しかしながら、それ
らインバータは外部的に制御されるので、それら
は負荷に無関係な割合において機能するか又は切
換えられる。このことは回路のコンポーネントに
とつて望ましくなく、そしてもしも過負荷が生じ
るとすると、そこでのサイリスタは、付加的な予
防対策が取られているのでなければ焼損されるこ
とがある。
The specification of GB 2046537 discloses a different scheme using two controlled bridge-type thyristor inverters, each connected to a primary winding and operated together in parallel. The inverter there does not exhibit voltage multiplication. However, because the inverters are externally controlled, they function or are switched at a rate that is independent of the load. This is undesirable for the components of the circuit, and if an overload were to occur, the thyristor there could burn out unless additional precautions were taken.

本発明の目的は、可聴周波数範囲を越える周波
数において動作可能で、負荷に依存し、電圧倍増
作用を示さない高周波溶接装置を提供することに
ある。
The object of the invention is to provide a high-frequency welding device which can operate at frequencies above the audio frequency range, is load dependent and does not exhibit voltage doubling effects.

本発明は直列に接続された第1および第2のス
イツチング素子12,14と、直列に接続された
第3および第4のスイツチング素子16,18と
を含み、前記第1および第2のスイツチング素子
12,14と、前記第3および第4のスイツチン
グ素子16,18とは、電圧の倍増動作なしで十
分な供給電圧のもとに負荷に依存した自励振動に
より作動する回路に電源Vに対して並列にそれぞ
れ接続され、更に、前記第1および第2のスイツ
チング素子12,14、および前記第3および第
4のスイツチング素子16,18の接続点60,
62間に接続されている1次巻線24および溶接
電流がそこから引き出される2次巻線26を持つ
変圧器10と、前記負荷に依存して作動する回路
に配置された自励スイツチング手段20,22,
28とを含み、該自励スイツチング手段がスイツ
チング素子をターンオンさせるための1次巻線2
4に結合された手段34と、 第1ないし第4のスイツチング素子12〜18
と各々連動した第1ないし第4の検知手段22で
あつて、それぞれのスイツチング素子がオン状態
にある間では少くともスイツチング素子の一部分
の端子間電圧を検知するものと、 その電圧が予め決められたレベルより上にある
ならば前記スイツチング素子のスイツチング・オ
フを開始させ、これにより第1および第4のスイ
ツチング素子12,18と第2および第3のスイ
ツチング素子14,16が交互にターンオンし、
前記電源Vからの電流を電圧の倍増動作なしで前
記第1次巻線24を通して反対の方向に交互に流
すようにさせる電圧調整手段および電子スイツチ
手段42と、 前記1次巻線24に並列に接続されるエネルギ
ー蓄積手段28であつて、前記1次巻線とエネル
ギー蓄積手段において循環電流を生じさせ、その
後第1および第2のスイツチング素子と第3およ
び第4のスイツチング素子が各々ターンオフされ
るとき電源にエネルギーを戻すものと、を含んで
いる高周波溶接装置を提供する。
The present invention includes first and second switching elements 12 and 14 connected in series, and third and fourth switching elements 16 and 18 connected in series, wherein the first and second switching elements 12, 14 and the third and fourth switching elements 16, 18 are connected to the power supply V in a circuit which operates by load-dependent self-oscillation under sufficient supply voltage without voltage doubling operation. and a connection point 60 between the first and second switching elements 12, 14 and the third and fourth switching elements 16, 18, respectively.
a transformer 10 having a primary winding 24 connected between 62 and a secondary winding 26 from which the welding current is drawn, and self-excited switching means 20 arranged in a circuit operating dependent on said load; ,22,
28, the self-excited switching means includes a primary winding 2 for turning on the switching element.
means 34 coupled to the first to fourth switching elements 12 to 18;
first to fourth detection means 22 respectively interlocked with the switching elements, each of which detects the voltage between the terminals of at least a portion of the switching element while each switching element is in the on state; If the switching element is above the above level, the switching element starts switching off, thereby turning on the first and fourth switching elements 12, 18 and the second and third switching elements 14, 16 alternately;
voltage regulating means and electronic switching means 42 for causing current from said power supply V to flow alternately in opposite directions through said primary winding 24 without voltage doubling; energy storage means 28 connected to produce a circulating current in the primary winding and the energy storage means, after which the first and second switching elements and the third and fourth switching elements are respectively turned off; When providing a high frequency welding device, the device includes: a device that returns energy to a power source;

スイツチング手段は、変圧器の鉄心容積が小さ
くなるように、好ましくは可聴範囲にあるか又は
それ以上にある変圧器の動作周波数を制御する。
The switching means control the operating frequency of the transformer, preferably in the audio range or above, such that the core volume of the transformer is reduced.

スイツチング手段は自励振動型であるので、そ
れは溶接装置の動作中、その溶接装置の回路が本
質的にフリー・ランニング・ブリツジ型式とな
り、その回路の動作が負荷自体にて決定されて結
果的に自己保護するように自動的に動作する。例
えば、過負荷又は故障状態中、その回路は振動を
停止しそしてそのコンポーネントに対する破損は
それによつて未然に防止される。
Since the switching means is of the self-oscillating type, it means that during operation of the welding device, the circuit of the welding device is essentially of the free-running bridge type, and the operation of the circuit is determined by the load itself, resulting in Automatically act to protect itself. For example, during overload or fault conditions, the circuit stops vibrating and damage to the components is thereby forestalled.

スイツチング手段は、第1、第2、第3および
第4のスイツチング手段とそれぞれ連動されてい
て、それがオンにあるときには各スイツチング素
子の少なくとも1部分の端子間電圧を検知して、
もしもその電圧が予め決められたレベルよりも上
であるならばその素子の遮断を開始させるための
第1、第2、第3および第4の検知手段を含んで
いる。そのそれぞれの検知手段はオンにある他の
スイツチング素子の遮断を同時に開始させるもの
である。
The switching means is respectively interlocked with the first, second, third and fourth switching means, and when the switching means is on, detects the voltage across at least a portion of each switching element;
It includes first, second, third and fourth sensing means for initiating a shutdown of the device if the voltage is above a predetermined level. Each of the sensing means simultaneously initiates the shutoff of other switching elements that are on.

スイツチング手段は前記1次巻線に対して好ま
しくは誘導的に連結されている手段によつてター
ン・オンされる。
The switching means are turned on by means preferably inductively connected to said primary winding.

各スイツチング素子は1つ又はそれ以上のトラ
ンジスタを含んでいる。
Each switching element includes one or more transistors.

こゝでの電圧検知手段は、各トランジスタのベ
ースを予め決められた電圧に接続するための、好
ましくは電界効果トランジスタを含む電子スイツ
チを利用している。
The voltage sensing means herein utilizes electronic switches, preferably including field effect transistors, for connecting the base of each transistor to a predetermined voltage.

装置は、好ましくは単一のコンデンサによつて
構成されそして1次巻線に並列接続されるエネル
ギ蓄積手段を含んでいる。
The device includes energy storage means, preferably constituted by a single capacitor and connected in parallel to the primary winding.

変圧器の2次巻線の出力は直流溶接電流を与え
るべく整流され、その溶接電流は2次巻線の出力
リードにおける可変誘導子によつて制御される。
The output of the secondary winding of the transformer is rectified to provide a DC welding current, which welding current is controlled by a variable inductor in the output lead of the secondary winding.

本発明は上述の構成により以下の作用を呈す
る。
The present invention exhibits the following effects with the above-described configuration.

それぞれのスイツチング素子がオン状態にある
間では、少くともスイツチング素子の一部分の端
子電圧ここではトランジスタのコレクタ―エミツ
タ間電圧を検知し、その電圧が予め決められたレ
ベルより上にあるならばスイツチング素子のスイ
ツチング・オフを開始させ、これにより第1,第
4のスイツチング素子12,18と第2,第3の
スイツチング素子14,16が交互にターンオン
し、電源からの電流を電圧の倍増動作なしで1次
巻線を通して反対の方向に交互に流し、1次巻線
とエネルギー蓄積手段において循環電流を生じさ
せ、その後、第1,第2のスイツチング素子と第
3,第4のスイツチング素子が各々ターンオフさ
れるとき電源にエネルギーを戻すようになる。
While each switching element is in the on state, the terminal voltage of at least a portion of the switching element, here the collector-emitter voltage of the transistor, is detected, and if that voltage is above a predetermined level, the switching element is switched off. This causes the first and fourth switching elements 12, 18 and the second and third switching elements 14, 16 to alternately turn on, allowing the current from the power source to flow without voltage doubling. alternately in opposite directions through the primary winding, creating a circulating current in the primary winding and the energy storage means, after which the first and second switching elements and the third and fourth switching elements are turned off, respectively. It returns energy to the power supply when it is used.

このため4つのスイツチング素子は1次巻線を
通して反対方向に交互に流れる電流を制御するた
めに使用され、スイツチング素子をターンオンさ
せる手段(バイアス回路)と検知手段により各ス
イツチング素子をターンオンさせるのを助ける適
当な電圧を与え、そして各スイツチング素子のコ
レクタ―エミツタ間電圧を監視し、所定の電圧値
よりも大きいときスイツチング素子をターンオフ
させることができる。
For this purpose, the four switching elements are used to control the current flowing alternately in opposite directions through the primary winding, with means for turning on the switching elements (bias circuit) and sensing means helping to turn on each switching element. By applying an appropriate voltage and monitoring the collector-emitter voltage of each switching element, the switching element can be turned off when the voltage is greater than a predetermined voltage value.

よつて、いずれかのスイツチング素子のコレク
タ―エミツタ間電圧の最大変化率はエネルギー蓄
積手段であるコンデンサ28によつて制御され、
このコンデンサは正しい瞬間に負荷電流に対する
通路を与え、そして正しいコレクタ―エミツタ間
電圧がスイツチング中に制御された率において変
化することを保証することができる。
Therefore, the maximum rate of change in the collector-emitter voltage of any switching element is controlled by the capacitor 28, which is the energy storage means.
This capacitor provides a path for the load current at the correct moment and can ensure that the correct collector-emitter voltage changes at a controlled rate during switching.

また、本発明は過負荷又は故障動作の場合に自
励振動によるその振動動作が停止されるか、ある
いはその回路から引き出される電流を極力制限す
るので、回路のコンポーネントを保護できる。
The invention also protects the components of the circuit, since in the event of an overload or faulty operation, the oscillatory operation due to self-excited oscillation is stopped or the current drawn from the circuit is limited as much as possible.

さらに、本発明は1次巻線間に交互に逆極性で
もつて印加される最大電圧は電源電圧に等しく、
電圧の増倍動作がないので、スイツチング素子と
して供給電圧に等しい電圧定格のものを選ぶこと
ができる。
Furthermore, the present invention provides that the maximum voltage applied alternately between the primary windings with opposite polarity is equal to the power supply voltage;
Since there is no voltage multiplication operation, switching elements can be chosen with voltage ratings equal to the supply voltage.

以下、本発明は、その好ましき実施例による溶
接装置の回路を示している添付図面を参照して詳
細に記述される。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, which show circuits of a welding device according to preferred embodiments thereof.

図面には、溶接用変圧器10、4つのトランジ
スタ・スイツチ12,14,16および18、そ
してそれらトランジスタ・スイツチ12,14,
16,18の各々に対応されて設けられたバイア
ス回路20および検知回路22が例示されてい
る。
The drawing shows a welding transformer 10, four transistor switches 12, 14, 16 and 18;
A bias circuit 20 and a detection circuit 22 provided corresponding to each of circuits 16 and 18 are illustrated.

溶接用変圧器10は1次巻線24および2次巻
線26を含んでいる。1次巻線24はコンデンサ
28によつて分路され、そして2次巻線26は、
参照数字30でもつて集合的に示すブリツジ構成の
4つの整流器に接続されている。ブリツジ構成の
整流器30は出力端子32および33を持ち、使
用に際して、それらの端子32,33は溶接用電
極とそして溶接されるべき工作片に接続される。
Welding transformer 10 includes a primary winding 24 and a secondary winding 26. The primary winding 24 is shunted by a capacitor 28 and the secondary winding 26 is
It is connected to four rectifiers in a bridge configuration, also indicated collectively by the reference numeral 30. The bridge configuration rectifier 30 has output terminals 32 and 33 which, in use, are connected to a welding electrode and to the workpiece to be welded.

バイアス回路20は、検知回路22の場合と同
様に同じ構成のものがトランジスタスイツチ1
2,14,16,18に対してそれぞれ設けられ
ている。かくして、以下においては、唯1つのバ
イアス回路20および唯1つの検知回路22の構
成が記述される。
The bias circuit 20 has the same configuration as the detection circuit 22, but the transistor switch 1
2, 14, 16, and 18, respectively. Thus, in the following the configuration of only one bias circuit 20 and only one sensing circuit 22 will be described.

バイアス回路20は溶接変圧器の1次巻線24
に誘導的に連結されている巻線34を含んでい
る。その巻線は直列にあるコンデンサ36とダイ
オード38とにより分路され、そしてダイオード
40によつて連動のトランジスタ・スイツチのベ
ースに接続されている。実際の場合における各ト
ランジスタ・スイツチ12,14,16,18は
並列に接続された多くのトランジスタから構成さ
れるが、こゝでは、便宜上、各トランジスタ・ス
イツチ12,14,16,18は1つのトランジ
スタから成るものとして取扱われる。
The bias circuit 20 is connected to the primary winding 24 of the welding transformer.
It includes a winding 34 that is inductively coupled to. The winding is shunted by a capacitor 36 and a diode 38 in series and connected by a diode 40 to the base of an interlocking transistor switch. Although each transistor switch 12, 14, 16, 18 in a real case would consist of a number of transistors connected in parallel, here for convenience each transistor switch 12, 14, 16, 18 is constructed from one transistor. Treated as consisting of transistors.

検知回路22は電界効果トランジスタ42を含
み、ゼナーダイオード44および巻線46がその
電界効果トランジスタ42のゲートとソースとの
間に並列に接続されている。ゲートは第2のゼナ
ーダイオード48とRC回路網とを通して連動さ
れたトランジスタ・スイツチのコレクタに接続さ
れている。
Sensing circuit 22 includes a field effect transistor 42 with a zener diode 44 and a winding 46 connected in parallel between the gate and source of field effect transistor 42 . The gate is connected to the collector of the coupled transistor switch through a second zener diode 48 and an RC network.

トランジスタ12および18とをそれぞれ連動
されているバイアス回路20の巻線34は1つの
意味において1次巻線24に連結されるが、トラ
ンジスタ14および16と連動されている他の2
つのバイアス回路20の巻線34は別な意味にお
いて1次巻線24に連結されている。更に、トラ
ンジスタ12および18と連動されている検知回
路22の巻線46は互いに誘導的に連結されてお
り、他方、トランジスタ14および16と連動さ
れている検知回路22の巻線46は互いに誘導的
に連結されている。
The winding 34 of the biasing circuit 20, which is coupled to the transistors 12 and 18, respectively, is connected in one sense to the primary winding 24, but in the other two, which is coupled to the transistors 14 and 16.
The windings 34 of the two bias circuits 20 are otherwise coupled to the primary winding 24. Additionally, windings 46 of sensing circuit 22 that are associated with transistors 12 and 18 are inductively coupled to each other, while windings 46 of sensing circuit 22 that are associated with transistors 14 and 16 are inductively coupled to each other. is connected to.

トランジスタ12,14,16,18の各々は
そのコレクタとエミツタ間に接続されたフリー・
ホイール・ダイオード52,54,56,58の
それぞれにより分路される。
Each of transistors 12, 14, 16, 18 has a free transistor connected between its collector and emitter.
shunted by wheel diodes 52, 54, 56, and 58, respectively.

ブリツジ構成におけるトランジスタ12,1
4,16,18は、接地と、そして例えば、整流
された3相源から引出される供給電圧Vとの間に
接続されている。
Transistor 12,1 in bridge configuration
4, 16, 18 are connected between ground and a supply voltage V, drawn for example from a rectified three-phase source.

溶接装置の動作中、トランジスタ対12および
18、そして14および16はそれぞれ交互にタ
ーン・オンされるので、電源がその1次巻線24
に対して反対の極性において接続される。交番す
る磁束は2次巻線26に電圧を誘起し、これは溶
接電流を溶接電極に供給するのに使用される。
During operation of the welding device, transistor pairs 12 and 18 and 14 and 16, respectively, are alternately turned on so that the power source is connected to its primary winding 24.
connected in opposite polarity to. The alternating magnetic flux induces a voltage in the secondary winding 26, which is used to supply welding current to the welding electrode.

回路の動作は以下の通りである。初めに、トラ
ンジスタ対12および18が、図示されていない
手段によつて2つのトランジスタ12,18のベ
ースに印加されるパルスによつてターン・オンさ
れる。そこで、電流は電源Vからトランジスタ1
2、1次巻線24およびトランジスタ18を通し
て接地へと流れる。その後、それらのトランジス
タ12,18は、1次巻線24に連結されている
巻線34から引き出されるベース電流によつて一
層の飽和へと駆動される。
The operation of the circuit is as follows. Initially, transistor pair 12 and 18 are turned on by a pulse applied to the bases of the two transistors 12, 18 by means not shown. Therefore, the current flows from the power supply V to the transistor 1
2, flows through primary winding 24 and transistor 18 to ground. The transistors 12, 18 are then driven into further saturation by the base current drawn from the winding 34 coupled to the primary winding 24.

トランジスタ12および18はそのまゝオンし
続けるので、1次巻線24には全電圧Vが印加さ
れ、フエライト・コアである変圧器の鉄心におけ
る磁束は直線的に増加する。磁束が飽和すると
き、1次巻線24により引出される磁化電流は、
2つのトランジスタ12および18を通して流れ
るコレクタ電流であるその1次巻線24によつて
引かれる全電流が電流利得とベース電流との積に
等しくなるまで急激に増加する。コレクタ電流が
この値を越える状態になると、2つのトランジス
タ12,18は飽和から抜け出ようとし、電力消
散が増加する。
Since transistors 12 and 18 remain on, the full voltage V is applied to primary winding 24 and the magnetic flux in the ferrite core of the transformer increases linearly. When the magnetic flux is saturated, the magnetizing current drawn by the primary winding 24 is
The collector current flowing through the two transistors 12 and 18 increases rapidly until the total current drawn by its primary winding 24 is equal to the product of the current gain and the base current. When the collector current exceeds this value, the two transistors 12, 18 tend to come out of saturation and power dissipation increases.

トランジスタ12,18が飽和状態から移動す
るにつれて、それらのコレクタ―エミツタ間電圧
が増加する。トランジスタ12および18の電流
利得は同一でないので、結果的に、それらトラン
ジスタ12および18のうちの一方が他方に先立
つてその最大コレクタ電流に到達する。かくし
て、関連せるトランジスタのコレクタ―エミツタ
間電圧は他のトランジスタのものよりも一層迅速
に増加する。例として、こゝではこの先行するト
ランジスタをトランジスタ12と仮定する。この
トランジスタ12のコレクタ―エミツタ間電圧は
それぞれの検知回路22によつて絶え間なく監視
され、その電圧がゼナーダイオード48のゼナー
電圧を越えると、電界効果トランジスタ42がタ
ーン・オンされ、それにより、そのトランジスタ
12のベースが、ダイオード38を介して負に充
電されるコンデンサ36に接続される。トランジ
スタ12の帯電されたベース領域はそれにより放
電されそしてそのトランジスタ12はかなり短か
いコレクタ電流降下時間でもつてターンオフされ
る。
As transistors 12 and 18 move out of saturation, their collector-emitter voltage increases. Since the current gains of transistors 12 and 18 are not the same, the result is that one of transistors 12 and 18 reaches its maximum collector current before the other. Thus, the collector-emitter voltage of the associated transistor increases more rapidly than that of other transistors. As an example, assume here that this preceding transistor is transistor 12. The collector-emitter voltage of this transistor 12 is continuously monitored by the respective sensing circuit 22, and when that voltage exceeds the zener voltage of the zener diode 48, the field effect transistor 42 is turned on, thereby The base of transistor 12 is connected via diode 38 to a negatively charged capacitor 36 . The charged base region of transistor 12 is thereby discharged and transistor 12 is turned off with a fairly short collector current fall time.

トランジスタ18はなおもオン状態にあるの
で、コンデンサ28は放電を開始する。コンデン
サ28の右側はトランジスタ18を介して接地に
クランプされるので、循環電流はそのコンデンサ
と1次巻線24とにおいて樹立される。この時点
において、電源Vからの又はそこへの電流の流れ
はない。コンデンサ28が極性を変え始めるにつ
れて、すなわち、その左側が負になるにつれて、
ダイオード54はトランジスタ18がまだオンに
あることを条件にオンになる。そこで、電流はト
ランジスタ18を通して接地へ流れ、そして接地
からダイオード54を通してそのコンデンサへと
流れる。もしも、他方、トランジスタ18が、そ
の間に、それぞれの交差連結された巻線46の作
用によつてターン・オフされるとすると、コンデ
ンサ28の2つの端子間の電位は浮動する。コン
デンサ28間電圧が極性において完全に反転され
てそして供給電圧Vを越える場合、ダイオード5
4および56が同時にターン・オンされ、そして
余分なエネルギはその変圧器から電源へと戻され
る。
Since transistor 18 is still on, capacitor 28 begins to discharge. Since the right side of capacitor 28 is clamped to ground via transistor 18, a circulating current is established in that capacitor and in primary winding 24. At this point, there is no current flow from or to the power supply V. As capacitor 28 begins to change polarity, i.e. as its left side becomes negative,
Diode 54 turns on provided transistor 18 is still on. Current then flows through transistor 18 to ground, and from ground through diode 54 to the capacitor. If, on the other hand, transistor 18 were to be turned off by the action of the respective cross-coupled winding 46, the potential between the two terminals of capacitor 28 would float. If the voltage across capacitor 28 is completely reversed in polarity and exceeds the supply voltage V, diode 5
4 and 56 are turned on at the same time, and the excess energy is returned from that transformer to the power supply.

蓄えられた磁気エネルギが電源に戻された後、
導通し始めつゝあるトランジスタ14および16
はベース巻線34を横切つた電圧によつてター
ン・オンされる。故に、電源Vからの電流は1次
巻線24を通して反対方向において流れる。この
様にして、如上のプロセスが繰返されて、交番す
る磁束フイールドが変圧器の鉄心内に樹立され
る。
After the stored magnetic energy is returned to the power source,
Transistors 14 and 16 beginning to conduct
is turned on by the voltage across base winding 34. Therefore, current from the power source V flows through the primary winding 24 in the opposite direction. In this manner, the above process is repeated to establish alternating magnetic flux fields within the transformer core.

2次巻線26に誘起される電圧はブリツジ整流
器30において整流されて、そして溶接用として
端子32および33に供給される。引き出される
溶接電流は2次巻線の出力リードに接続されてい
る可変誘導子64によつて制御される。
The voltage induced in the secondary winding 26 is rectified in a bridge rectifier 30 and supplied to terminals 32 and 33 for welding. The welding current drawn is controlled by a variable inductor 64 connected to the output lead of the secondary winding.

記述された回路構成は自励型ブリツジ回路の構
成を有している。4つのトランジスタ12,1
4,16,18は1次巻線24を通して反対方向
に且つ交互に流れる電流を制御するのに使用され
る。バイアス回路20は適当なトランジスタ対1
2,18及び14,16をターン・オンさせるの
に使用されている。このバイアス回路20は又、
それぞれのトランジスタ12,14,16,18
をターン・オンさせるのを助ける適当な電圧を与
える。検知回路22は各トランジスタ12,1
4,16,18のコレクタ―エミツタ間電圧を監
視し、そしてそのトランジスタの1つのコレクタ
―エミツタ間電圧が予め決められた値に到達する
ときにそれぞれのトランジスタ対12,18及び
14,16をターン・オフさせるのに使用されて
いる。いずれかのトランジスタのコレクタ―エミ
ツタ間電圧の最大変化率は、正しい瞬間に負荷電
流に対する通路を与え、そして正しいコレクタ―
エミツタ間電圧がスイツチング中に制御された率
において変化することを保証するコンデンサ28
によつて制御される。故に、この自励振動回路は
負荷依存型である。この設計は、過負荷又は故障
動作の場合に、その振動動作が停止されるか或は
その回路から引き出される電流を極力制限するよ
うに成されている。これは、その回路のコンポー
ネントが完全に保護される点で重要な利点であ
る。
The circuit configuration described has the configuration of a self-excited bridge circuit. 4 transistors 12,1
4, 16 and 18 are used to control the current flowing in opposite directions and alternately through the primary winding 24. The bias circuit 20 consists of a suitable pair of transistors.
2,18 and 14,16 are used to turn on. This bias circuit 20 also
Respective transistors 12, 14, 16, 18
Apply appropriate voltage to help turn on. The detection circuit 22 includes each transistor 12,1
monitor the collector-emitter voltages of transistors 4, 16, and 18 and turn on each transistor pair 12, 18 and 14, 16 when the collector-emitter voltage of one of that transistor reaches a predetermined value. -Used to turn off. The maximum rate of change of the collector-to-emitter voltage of any transistor is such that it provides a path for the load current at the correct instant, and
Capacitor 28 that ensures that the emitter voltage changes at a controlled rate during switching
controlled by. Therefore, this self-oscillating circuit is load dependent. The design is such that in the event of overload or fault operation, the oscillatory operation is stopped or the current drawn from the circuit is limited as much as possible. This is an important advantage in that the components of the circuit are completely protected.

本発明の構成において、1次巻線24間に交互
に逆極性でもつて印加される最大電圧は電源電圧
に等しい。従つて、そこには電圧の増倍動作がな
いので、スイツチング素子として使用されるトラ
ンジスタとしては、供給電圧に等しい電圧定格の
ものを選ぶことができる。緩衝用として使用され
る単体のコンデンサは、実質的に廉価であり且つ
トランジスタの保護用としての等価な再生成回路
網よりもはるかに簡単で、しかも等しく有効であ
る。
In the configuration of the present invention, the maximum voltage applied between the primary windings 24, alternately with opposite polarity, is equal to the power supply voltage. Therefore, since there is no voltage multiplication operation, the transistors used as switching elements can be chosen with a voltage rating equal to the supply voltage. A single capacitor used for buffering is substantially less expensive and much simpler than an equivalent regeneration network for transistor protection, yet equally effective.

本発明の原理に従つて形成された溶接機におい
て、平均出力電流は200Aで、0から200Aまで連
続して調整可能で、そして短絡電流は300Aであ
つた。開回路電圧は80Vで、そして溶接機の重量
は6Kgであつた。溶接機は、380V,50Hz3相電
源か又は220V,50Hz単相電源にて作動され、そ
の出力周波数は15〜20KHzであつた。
In a welding machine constructed according to the principles of the present invention, the average output current was 200A, continuously adjustable from 0 to 200A, and the short circuit current was 300A. The open circuit voltage was 80V and the weight of the welding machine was 6Kg. The welding machine was operated with either a 380V, 50Hz three-phase power supply or a 220V, 50Hz single-phase power supply, and its output frequency was 15-20KHz.

本発明の回路が自励型である限り、正確な動作
周波数は運転状態によつて決められる点に注目さ
れたい。しかしながら、回路の設計に関しては、
鉄心を小さくするために、動作周波数を十分に高
くする点に注意を払つている。その反面、その周
波数は鉄心における電気的損失が重大になる程高
くてはならない。
Note that to the extent that the circuit of the present invention is self-excited, the exact operating frequency is determined by operating conditions. However, when it comes to circuit design,
Care has been taken to ensure that the operating frequency is sufficiently high in order to reduce the iron core size. On the other hand, the frequency must not be so high that electrical losses in the core become significant.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

唯一の添付図面は、本発明の原理に従つて構成
された好ましき実施例の概略回路図である。 10:変圧器、12,14,16,18:トラ
ンジスタ・スイツチ、20:バイアス回路、2
2:検知回路、24:変圧器10の1次巻線、2
6:変圧器10の2次巻線、28:コンデンサ、
30:整流器ブロツク、34:巻線、36:コン
デンサ、38,40:ダイオード、42:電界効
果トランジスタ、44:ダイオード、46:巻
線、48:ゼナーダイオード、52〜58:フリ
ー・ホイール・ダイオード、66,62:接続
点、64:可変誘導子。
The only accompanying drawing is a schematic diagram of a preferred embodiment constructed in accordance with the principles of the invention. 10: Transformer, 12, 14, 16, 18: Transistor switch, 20: Bias circuit, 2
2: Detection circuit, 24: Primary winding of transformer 10, 2
6: Secondary winding of transformer 10, 28: Capacitor,
30: Rectifier block, 34: Winding, 36: Capacitor, 38, 40: Diode, 42: Field effect transistor, 44: Diode, 46: Winding, 48: Zener diode, 52-58: Free wheel diode , 66, 62: Connection point, 64: Variable inductor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 直列に接続された第1および第2のスイツチ
ング素子12,14と、直列に接続された第3お
よび第4のスイツチング素子16,18とを含
み、前記第1および第2のスイツチング素子1
2,14と、前記第3および第4のスイツチング
素子16,18とは、電圧の倍増動作なしで十分
な供給電圧のもとに負荷に依存した自励振動によ
り作動する回路に電源Vに対して並列にそれぞれ
接続され、 更に、前記第1および第2のスイツチング素子
12,14、および前記第3および第4のスイツ
チング素子16,18の接続点60,62間に接
続されている1次巻線24および溶接電流がそこ
から引き出される2次巻線26を持つ変圧器10
と、 前記負荷に依存して作動する回路に配置された
自励スイツチング手段20,22,28とを含
み、 該自励スイツチング手段がスイツチング素子を
ターンオンさせるための1次巻線24に結合され
た手段34と、 第1ないし第4のスイツチング素子12〜18
と各々連動した第1ないし第4の検知手段22で
あつて、それぞれのスイツチング素子がオン状態
にある間では少くともスイツチング素子の一部分
の端子間電圧を検知するものと、 その電圧が予め決められたレベルより上にある
ならば前記スイツチング素子のスイツチング・オ
フを開始させ、これにより第1および第4のスイ
ツチング素子12,18と第2および第3のスイ
ツチング素子14,16が交互にターンオンし、
前記電源Vからの電流を電圧の倍増動作なしで前
記1次巻線24を通して反対の方向に交互に流す
ようにさせる電圧調整手段および電子スイツチ手
段42と、 前記1次巻線24に並列に接続されるエネルギ
ー蓄積手段28であつて、前記1次巻線とエネル
ギー蓄積手段において循環電流を生じさせ、その
後第1および第2のスイツチング素子と第3およ
び第4のスイツチング素子が各々ターンオフされ
るとき電源にエネルギを戻すものと、を含んでな
ることを特徴とする高周波溶接装置。 2 各スイツチング素子12〜18が少くとも1
つのスイツチング素子トランジスタを含み、各検
知手段22が電圧調整手段と電子スイツチ手段4
2を含んでおり、各々のスイツチング素子のスイ
ツチングオフが開始されたとき、それぞれに対応
する電子スイツチ手段が動作して各々のスイツチ
ング素子トランジスタのベースに予め決められた
電圧を与えるように配列したことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の高周波溶接装置。 3 各電子スイツチ手段42が対応するスイツチ
ング素子トランジスタのエミツタに結合されると
ともに、前記スイツチング素子トランジスタのコ
レクタに結合した対応する電圧調整手段と直列接
続のゲートを有する電界効果トランジスタを含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の高
周波溶接装置。 4 第1および第4の検知手段22に結合する手
段と、第2および第3の検知手段22に結合する
手段とにより、第1および第4のスイツチング素
子12,18の一方のスイツチング・オフが開始
されるとき、第1および第4のスイツチング素子
の他方のスイツチングオフが実質的に同時に開始
され、かつ第2および第3のスイツチング素子1
4,16の一方のスイツチングオフが開始される
とき、第2および第3のスイツチング素子の他方
のスイツチングオフが実質的に同時に開始される
ようになつていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の高周波
溶接装置。
[Scope of Claims] 1. A switching element including first and second switching elements 12, 14 connected in series, and third and fourth switching elements 16, 18 connected in series; 2 switching element 1
2, 14, and the third and fourth switching elements 16, 18 are connected to the power supply V in a circuit that operates by load-dependent self-oscillation under a sufficient supply voltage without voltage doubling operation. a primary winding connected in parallel between the first and second switching elements 12, 14 and between the connection points 60, 62 of the third and fourth switching elements 16, 18; A transformer 10 having a wire 24 and a secondary winding 26 from which the welding current is drawn.
and self-excited switching means 20, 22, 28 arranged in a circuit operating in dependence on said load, said self-excited switching means being coupled to a primary winding 24 for turning on the switching element. means 34 and first to fourth switching elements 12 to 18
first to fourth detection means 22 respectively interlocked with the switching elements, each of which detects the voltage between the terminals of at least a portion of the switching element while each switching element is in the on state; If the switching element is above the above level, the switching element starts switching off, thereby turning on the first and fourth switching elements 12, 18 and the second and third switching elements 14, 16 alternately;
voltage regulating means and electronic switching means 42 connected in parallel to said primary winding 24 for causing current from said power source V to flow alternately in opposite directions through said primary winding 24 without voltage doubling; energy storage means 28 which generates a circulating current in the primary winding and the energy storage means, after which the first and second switching elements and the third and fourth switching elements are respectively turned off; A high-frequency welding device comprising: a device that returns energy to a power source; and a device that returns energy to a power source. 2 Each switching element 12 to 18 has at least one
each sensing means 22 includes a voltage regulating means and an electronic switching means 4.
2, arranged so that when switching off of each switching element is initiated, respective corresponding electronic switching means are operated to apply a predetermined voltage to the base of each switching element transistor. A high frequency welding device according to claim 1, characterized in that: 3. characterized in that each electronic switching means 42 comprises a field effect transistor having a gate coupled to the emitter of a corresponding switching element transistor and connected in series with a corresponding voltage regulating means coupled to the collector of said switching element transistor. A high frequency welding device according to claim 2. 4 The means coupled to the first and fourth sensing means 22 and the means coupled to the second and third sensing means 22 cause switching off of one of the first and fourth switching elements 12, 18. When initiated, the switching off of the other of the first and fourth switching elements is initiated substantially simultaneously and the switching off of the other of the first and fourth switching elements 1
When the switching off of one of the switching elements 4 and 16 is started, the switching off of the other switching element of the second and third switching elements is started substantially simultaneously. The high-frequency welding device according to any one of items 1 to 3.
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JPS5952628A (en) * 1982-09-20 1984-03-27 Toshiba Mach Co Ltd Replacing device for heating cylinder unit in injection molding machine

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