JPH03142078A

JPH03142078A - コンデンサ型抵抗溶接方法

Info

Publication number: JPH03142078A
Application number: JP28113089A
Authority: JP
Inventors: Takanori Sato; 隆則佐藤
Original assignee: Origin Electric Co Ltd
Current assignee: Origin Electric Co Ltd
Priority date: 1989-10-27
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1991-06-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、コンデンサ型抵抗溶接における放電波形の＄
制御に関する。

〔従来の技術］一般にコンデンサ型抵抗溶接機は、第４図に示すように
、文法入力端子１．ｌ’間に接続された充電１）４御回
路２、その充電制御回路２の出力端子間に接続された充
放電用コンデンサ３、充放電用コンデンサ３に充電され
たエネルギを選択的に放電するようオンするサイリスタ
のような半導体スイッチ４′、複数のタフプａ、ｂ、ｃ
を有する溶接トランス５、及び一対の溶接電極６などか
らなる。

このようなコンデンサ型抵抗溶接機を用いてスポット溶
接、又はプロジェクション溶接を行っているが、これら
の溶接方法の内いずれの方法を採用するか、またどのよ
うな材質の被７８接物を溶接するかによって、溶接電流
の波形を変更することがある。この場合には７８接トラ
ンス５の１次巻線のタップａ−ｃを切り替えることによ
り、その巻数比を変え、溶接電流の波形を変更している
。第５図に示す溶接電点波形Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ溶接
トランス５のタップａ、ｂ、ｃに対応し、これらタップ
をａからす、ｂからＣへ切り替えて１次２次巻線間の巻
数比を減少させて行くに従って、溶接電流波形はピーク
値が増大すると共にパルス幅が減少して行く。

一般に、アルミニウム合金のような固有抵抗の小さい材
質の被溶接物、又はプロジェクタ３ン溶接の場合には、
第５図に示す溶接電流波形Ｃが適しているが、材質、溶
接強度、外観仕上がり、被溶接物の寸法形状、その組合
せなどの条件により、実情に合わせて夕７プａ−Ｃが選
択されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来のコンデンサ型抵抗溶接
機にあっては、溶接電流は基本的に単発の短時間大電流
波形となる急熱急冷の入熱モードになり、溶接トランス
のタップの切り替えによっても大幅に溶接電流の波形を
変えることは困難で、あった。

したがって、入熱モードが制限され、大幅に変えること
が出来ないので、ある材質の被溶接物を溶接した場合に
は良好な溶接結果が得られ難いというケースがあった。

〔問題点を解決するための手段〕

前述のような従来の欠点を除去するために、本発明では
充放電用コンデンサに充電されたエネルギをｒｉ数回に
断続して放電し、かつ溶接条件に合わせて各波形のピー
ク値とパルス幅を制御する。

〔作用〕

このようにすることにより十分に広い範囲で入熱モード
を選択できるので、より良好な溶接結果を得ることが出
来ると共に、より広い範囲の材質の被溶接物を溶接でき
る可能性を備えている。

〔実施例〕

第１図乃至第３図により本発明の実施例について説明す
る。

第１図において、第４図に示した記号の部材に相当する
部材は同一記号で示す、４は、ゲート・ターン・オフ・
サイリスタのような自己ターンオフ機能を有する放電ｆ
４ｒＪｌスイッチ４Ａ、その放電制御スイッチ４Ａを保
護するためのスナバ回路を構成するダイオード４Ｂとコ
ンデンサ４Ｃと抵抗器４Ｄ、及び放電＄制御スイッチ４
Ａと逆並列に接続されたダイオード４Ｅからなる放Ｔｉ
′Ｍｍ回路である。７は放電ｔｓｍスイッチ４Ａをター
ンオン、ターンオフさせる駆動回路、８は放電ｔ４ｒＢ
スイッチ４Ａのオン、オフを制御する１Ａ御パルスを発
生するパルス発生回路である。

なお、放電ｉｉ制御スイッチ４Ａがオンの期間は、通常
、充電側御回路２はオフ状態にある。

第２図（Ａ）は第１図における放電？ｉ制御スイッチ４
Ａと充放電用コンデンサ３と溶接トランス５などで構成
される等価回路を示し、４”八は放電制御スイッチ４Ａ
と等価のスイッチ、Ｃは２次回路に換算したキャパシタ
ンス、Ｌは１次側インダクタンスを２次側に換算したイ
ンダクタンスと２次回路のインダクタンスと溶接トラン
ス５の漏洩インダクタンスとの和に等しいインダクタン
ス、Ｒは同様に２次側に換算した１次側抵抗と２次回路
の抵抗と溶接電極間の被溶接物の抵抗器との和に等しい
抵抗を示す。

今、充放電用コンデンサ３を充電し、次に放電する場合
を考える。ここで充放電用コンデンサの初期充電々圧を
２次側に換算した電圧をＥとし、放電々魔をｉ、充放電
用コンデンサ３の充電々圧をＶ　ｃ、回路定数で定まる
定数をａとすると、とｖｃは次式ｉｌｌ、（２）で与え
られる。

ｉ＝　　　Ｅ　　−ｔ　　−ｅ　　　／Ｌ（１）ｖ　ｃ　＝　　　Ｅ　　（１＋ａ　　Ｌ　）　　ｅ　　
　　　　　　（２）ただし、上２２つの式は説明を単純
にするため、臨界的波形の場合の式を示している。

次に放電々流ｉと充放電用コンデンサ３の波形を第２図
（Ｂ）に示す、同図（Ｃ）は充電々圧Ｅを最大電圧から
小さい方へ変化させた場合の放電々流の波形を示してい
る。同図（Ｃ）から明らかなように、充電々圧Ｅを変え
ることにより放電々流ｉのピーク値が異なっても、ピー
ク値に達するまでの時間Ｔρ、放電々流ｉが零に至まで
の時間Ｔｚは変わらず一定である。

第２図（Ｄ）に示すように、スイッチ４Ａを時刻ｉでオ
ン、ｖｆ刻（、でオフさせると、期間（ｔｓ〜１＋）で
放電々流ｉが魔れるので充放電用コンデンサ３は一部分
だけ放電され、その端子電圧は初期電圧ＥからΔｖ１だ
け下がった電圧（Ｅ−Δｖ＋）にある０次に期間（１，
〜ｈ）ではスイッチ４’Ａをオフ状態に保持し、期間（
Ｌｔ−ｔ＋）でスイッチ４°Ａをオンさせて充放電用コ
ンデンサ３を放電させると、上記（１）式で初期の電圧
Ｅを（Ｅ−Δｖｌ）とした電圧から放電が開始し、時刻
り、までに充放電用コンデンサ３の端子電圧は更に電圧
Δｖ２だけ低下するものとする。したがって、時刻り、
での充放電用コンデンサ３はＥ−（Δｖ１＋ΔＶｚ）に
等しい電圧になる。以下同様に放電を断続的に繰り返す
場合にも上記と同様に考えればよい。

以下の記載から分かるように、スイッチ４’Ａのオン、
オフの繰り返しにより、最初の放電々流の上昇の傾斜は
初期電圧Ｅに対応し、２番目の放電々魔の上昇の傾斜は
電圧（Ｅ−Δｖ１）に、また３番目の放電々流の上昇の
傾斜は電圧（Ｅ−Δｖ１Δｖｚ）に対応するというよう
に、そのときの充放電用コンデンサ３の端子電圧に対応
する傾斜の放電々流が得られる。このことを考慮してス
イッチ４゛＾のデユーティサイクルを変えることにより
、所望のピーク値、電流積分値をもつ鋸歯状電流パルス
を得ることが出来る。

このような結果をもとに、第１図に示したコンデンサ型
抵抗溶接機を用いて放電ｉ４御スイッチ４へのデユーテ
ィサイクルを種々変えることにより、大別して第３図（
Ａ）乃至（Ｄ）に示すような放電々原波形を得た。

第３図（Ａ）は、放電ａｍスイッチ４Ａのオン期間を最
初は非常に小さく、以後大きな増加率で増大させること
により得られた放電々流の波形を示す、各パルスＭ　ｍ
のピーク値は徐々に高くなり、また電流積分値も増大す
る。このような波形の放電々流は、従来予熱を必要とし
た被溶接物の溶接に特に効果があった。

同図（Ｂ）は、放電制御スイッチ４Ａのオン期間を、最
初は非常に小さく、途中まで順次大きな増加率で増大さ
せ、その後比較的小さな減少率で減少させて得られた放
電々原波形を示す、この放電々原波形は中間に最大のピ
ーク値をもつパルス電床があり、その両個の電流パルス
は任意の低いピーク値をもつ、このような波形の放電々
流、つまり溶接電流は、従来、予熱と後熱を行っていた
被溶接物に特に適する。同図（Ｃ）は、放電ｔ４ｇ！Ａ
スイッチ４Ａのオン期間を、最初は小さく、２番目以降
をある比率で増大させることにより、各電流パルスのピ
ーク値をほぼ同程度にして放電々原波形を示す、このよ
うな放電々流は比較灼熱電導が良好でない鉄を主成分と
するｗ４板の溶接に特に適する。

次に同図（Ｄ）は、放電１ｌｒｉｌスイツチ４Ａの各オ
ン期間をほぼ同程度にすることにより、最初ピーク値が
高く、順次ピーク値の減少するパルス電流からなる放電
々流の波形を示す、このような波形の放電々流は、従来
、後熱を行っていた溶接に特に適する。

この他にも前記放電々原波形を細い点で種々に変更した
入熱モードが考えるものの、大別して前記のような溶接
電流波形がある溶接に対し有効であることがｆ１認され
た。

なお、放電１）１）１スイツチ４Ａのオン、オフは、予
めマイコンを利用してディジタル的にプログラミング、
又はコンデンサと抵抗器などを組み合わせた複数のアー
ムによりアナログ的にプログラミングしておくことによ
り、容易に所望のデユーティサイクルで制御することが
可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、充＠’ＩＡ御回路を
通して充放電用コンデンサに充電した電荷を放電制御ス
イッチを１Ａ御して、断続的な所望の波形のパルスｆｕ
魔からなる放電々流を形成して６）るので、被溶接物の
材質、形状、組合わせ、その信認々の条件に合わせて放
電々原波形を選択することが出来る。

したがって、下記のような効果が得られる。

（１）　　従来の単発の放電々流に比べて、被溶接物の
材質、形状、組み合わせ方、その他の溶接条件に合わせ
て放電々原波形を選択できるため、溶接箇所におけるチ
リの発生の制限、ナゲフトの調整が可能、くぼみやヤケ
のような圧こんを小さくできる。

（２）　　従来のコンデンサ型抵抗溶接機における予熱
用回路、後熱用回路を備えることなく、予熱、後熱用エ
ネルギを与えることができ、回路構成が簡単になる。

（３）　　溶接電流のピーク値が小さくなるので、電流
容量の小さな部品を用いることが出来、コストを低減で
きる。

（４）　　充放電用コンデンサのエネルギを幾つかのパ
ルス電流に分けて放出しているので、単一放電パルスに
比べて周波数が高くなり、したがって、溶接トランスを
小型・軽量化できる。

（５）　　−台の溶接機で新素材なども含めて非常に広
範囲の被溶接物を溶接できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る溶接方法を実現するためのコンデ
ンサ型抵抗溶接機の一例を示す図、第２図は本発明の詳
細な説明するための図であり、その（Ａ）は第１図に示
した回路の等価回路図、その（Ｂ）乃至（Ｅ）はそれぞ
れ電圧波形と電流波形の一方又は双方を示す図、第３図
（Ａ）乃至（Ｄ）は本発明の詳細な説明するための放電
々原波形と放電ｔｉ１ｆ１）用スイッチのゲートパルス
波形を示す図、第４図は従来溶接方法を実現するための
コンデンサ型抵抗溶接機を示す図、第５図は従来のコン
デンサ型抵抗溶接法による放電々原波形を示す図である
。１．１′・−・交流入力端子　２・・・充電＄４ｖｓ回
路３・・・充放電用コンデンサ　４−・・放電ｆ４御回
路４Ａ・・・放電Ｍｌスイッチ　５・・・溶接トランス
６・・・溶接電極７・・・放電制御スイッチの駆動回路８・・・パルス発生回路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）充放電用コンデンサに充電されたエネルギを溶接
トランスの１次巻線に放電し、その２次巻線を通流する
電流を被溶接物に流して溶接を行うコンデンサ式抵抗溶
接方法において、前記充放電用コンデンサに充電された
エネルギを複数回に分けて放電することにより、間欠的
で急峻な波形の電流で溶接を行うことを特徴とするコン
デンサ型抵抗溶接方法。
（２）前記間欠的で急峻な波形の電流のピーク値が次第
に大きくなることを特徴とする請求項（１）に記載のコ
ンデンサ型抵抗溶接方法。
（３）前記間欠的で急峻な波形の電流が漸次増大し、し
かる後減少することを特徴とする請求項（１）に記載の
コンデンサ型抵抗溶接方法。
（４）前記間欠的で急峻な波形の電流のピーク値が初期
に高くその後ほぼ減少して行くことを特徴とするコンデ
ンサ型抵抗溶接方法。
（５）前記間欠的で急峻な波形の電流のピーク値がほぼ
一定であることを特徴とするコンデンサ型抵抗溶接方法
。