JPH03285777A - コンデンサ型溶接機 - Google Patents

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−１−の利用分野） 複数個のコンデンサに充電されている電荷を溶接電極対
間に圧接したワーク接合部においてシーケンシャルに順
次放電させるよう溶接電流とタイミング時間を制御する
コンデンサ型溶接機に関する。

（従来の技術） 従来の溶接機には、第５図（ａ）に示す単一コンデンサ
５の放電により溶接を行う直流溶接機と、第６図（ａ、
　）に示す交流入力をスイッチングして溶接を行う交流
溶接機の２種類がある。

第５図（ａ）の単一コンデンサ型直流溶接機において溶
接は次のように行われる。先ずスイッチ９を直流電源６
側とこ倒し、直流電源６の電圧Ｖによりコンデンサ５を
充電する。次にスイッチ９をトランス４側に切り替える
と、コンデンサ５の充電電荷はトランス４を経由して溶
接電流に変換され、トランス４の２次側接続の溶接電極
対１　ａ。

ｌ　ｂ間に圧接されているワーク接合部２において、放
電により溶接が行われる。ワーク接合部２における溶接
電流と通電時間の関係は第５図（ａ）のグラフのような
プロファイルを示すが、ワーク接合部２の電気抵抗、コ
ンデンサ５の容量、直流型ｓ６の電圧■及び溶接回路の
全インピーダンス等に強く依存するから、コンデンサ５
の選択と直流電源６の印加電圧■の設定とｔこより最大
溶接電流Ｉｄ（全放電電荷量）の大きさを制御している
。

第６図（ａ）のスイッチング型交流溶接機において溶接
は次のように行われる。第６図（Ｉ））のグラフに示す
ように、タイマー１７３により動作時間を設定し、かつ
スイッチＩＩ（こよりトランス１０のタップ位置を切り
替えることここよって、ワーク接合部２ｔこおける溶接
電流の通電時間（サイクル）ｔａと波高値［ｄを制御し
ている。

（発明が解決しようとする課題） 単一コンデンサ型直流溶接機は、コンデンサ５に充電さ
れている電荷をワーク接合部２において一時に放電する
ことによりワーク接合部２を溶接するものであるから、
ワーク接合部２の溶接中の電気抵抗変化の影響を受は易
く、また−回の短時間放電で完全溶接しなければならな
いため、例えば第５図（ａ）の最大放電電流Ｔｄ（全放
電電荷量）を必要以」−に大きく設定しなけれはならな
い。

この結果、溶接時に望ましくないスブラッシ：Ｌ（チリ
）が発生し易かった。スプラッシュの発生を防止しよう
とすると、溶接時間ｔｄが短いために溶接不良を招き不
完全な気密封止となり易く、スプラッシュの発生防止は
原理的にも困難があった。

その結果、例えは、半導体素子の気密容器の溶接時にス
プラッシュが発生し内部に残留すると、半導体素子内部
の細密配線部分ζこスプラッシュか（−１着して電気シ
ョートを惹起するから、半導体素子の高信勅性動作保証
を著しく損なうものであった。

あるいは、水晶振動子の気密容器の溶接時に発生し内部
に残留すると、水晶振動基板の電極表面」−に付着して
、発振周波数を変化させ、さらここ発振停止さぜること
かあり、やはり高信頼性動作１ｖ証を損なうものとして
、根本的ζこ解決すべき課、題となっていた。

しかしながら、単一コンデンサ型直流溶接機においては
、交流入力を直流電源６において一旦直流電圧に変換し
てこれをコンデンサ５に充電し溶接に利用する構成であ
るから、交流入力の影響を直接骨けず、従って電力の配
電状況等を殆と考慮する必要がないという捨て難い利点
かある。

これに対しスイッチング型交流溶接機においては、例え
は第６図（ｌ〕）の溶接電流■と通電時間（サイクル）
ｔａを共に制御することができるから、溶接条件を最適
化しつつスプラッシュの発生を抑制して、個々の溶接条
件に整合させることが比較的容易である利点があるが、
交流入力に直結している構成であるため、交流入力側の
電力容量を必要以」−に大きく取る必要があった。すな
わち、溶接時において一時的に電力遮断に近い電圧降下
を発生さぜろことかあり、他の装置の動作に影響を及ぼ
し問題となるからである。とぎには、スイッチング型交
流溶接機のみを他の施設から隔設し専用変電所を設ける
などしてその影響を極力少なくするよう配慮しなけれは
ならず、生産性を著しく阻害することがあった。

本発明は、従来例にある上記課題を解決するため、単一
コンデンサ型直流溶接機の交流入力に依存しない利点と
スイッチング型交流溶接機の溶接条件を最適化制御でき
る利点を共に合わせもつよう、複数のコンデンサとサイ
リスタからなる溶接回路のサイリスタをシーケンシャル
にタイミング制御するコンデンサ型溶接機を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、コンデンサ５と直列ζこサイリスタ３を直列
接続した回路の複数個とトランス４の一次側とを並列に
接続した溶接回路において、各コンデンサを直流電源６
の電圧■により予め充電しておき、各サイリスタ３を順
次シーケンシャル制御することにより放電時間をタイミ
ング制御ずろようにしたもので、スイッチング交流溶接
器の交流の溶接電流に相当する直流脈流をワーク接合部
２において通電することにより、溶接電流の波高値と通
電時間とを共に最適化てきるよう制御しつつ、溶接電極
対１ａ、ｌｂ間に圧接されてたワーク接合部２を溶接す
るように構成したコンデンサ型溶接機である。

（作用） 本発明のコンデンサ型溶接機が発生する溶接電流の脈流
波高値及び通電時間の制御は、次のように行うことがで
きる。

溶接電流の制御：溶接回路はコンデンサ５の容量Ｃとト
ランス、／′Ｌの一次側からみた等価インタフタンス■
−及びワーク接合部の等価抵抗Ｒ（）ランス１１の巻線
比ごこより変換されワーク接合部の実抵抗１１＋’ｉｌ
　）からなる−次側直列等価回路ξこ置き換えてみるこ
とかできろ（ただ腰　二次側の溶接電流Ｉとするとき（
４：、　　ｌ−ランス４の変換比により容易ここ変換て
きろ）。この回路（こ流れる電流、を）　〈ｔ）とする
と、コンデンサＣに印加された電荷■から、ここで電圧
■て基準化して、ｖ（ｔ）を単位人力とするとうプラス
変換より（ｖ（ｔ、））＝１７入となるから、 （１（入））　　よ・１．＋８Ｒ＋１／。

これを逆変換することにより （ｔ）＝ｅｘｐ　（−αｔ）ｓ　１ｎｈｒ　ｔ。

と表されるから、これは において、振動することなく第５図（１））のｉＩ−！
衰曲線状波形状の推移をとることがよく知られている。

またこのとき、スイッチ９かトランス４の一次側に倒し
てから、時定数τ二（ＬＣ）’・２　に略等しい遅延時
間後において、二次側の溶接電流Ｉは最大値Ｔｄを示し
、かつ通電時間ｔｄはγの約４倍（印加電圧波高値の約
１０％値）近くを示すこともよく知られていることであ
る。

以北に説明した通り、コンデンサ５の容量Ｃと印加電圧
Ｖの設定と調整により、ワーク接合部２の溶接に必要か
つ最適の溶接電流■を任意に設定し制御することができ
る。

通電時間の制御：コンデンサ５とサイリスタ３の直列回
路の個数を選定して、タイミンク制御器７のクロックパ
ルス制御により、通電時間の長さｔｎ　（ｎ＝１．　２
．　３・・）及びスイッチングするタイミンクを最適に
なるように、例えは、第２図あるいは第４図のように任
意に設定できるから、従来例のスイッチング型交流溶接
機に匹敵する以」−の制御が、本発明のコンデンサ型溶
接機によって初めて可能となったものである。

（実施例） 第１図は本発明の実施例であり、直流電源６とコンデン
サ５とサイリスタ３が並列にトランス４の一次側に接続
され、かつ各サイリスタ３をシーケンシャル制御するタ
イミング制御器７により、第２図に示すような、通電時
間Ｔｏ、脈流各波の時間幅ｔｏで波高値Ｉｏの溶接電流
■を得ている。

第３図は、第１図の実施例をさらに改良したもので、直
流電源６の出力直流電圧Ｖをスイッチ８により切り替え
て、各コンデンサ５に充電電荷を供給するようにしたも
のであって、その他の構成は第１図のものと同してあり
、溶接電流ｌと波高値Ｉｎ　（ｎ＝１．　２．　３・・
・）を得ている。これにより単一の直流電源に節約する
ことができる。

上記のいずれの実施例において、溶接電流■の波形の制
御は、各コンデンサ５の容量値または印加電圧を異なら
せること乙こより、あるいはサイリスタ３をタイミング
制御器７によりシーケンシャル制御して通電時間ｔｎを
異ならせることにより容易に行うことができ、例えは、
第４図に示すような任意波形の脈流溶接電流Ｉを得るこ
とかできる。これにより様々な溶接条件を、スプラッシ
ュを発生させることなく、任意に設定できる。ざらにス
イッチ８をサイクリックに、タイミング制御と同期して
切り替えることにより、全通電時間Ｔｔを任意に延長す
ることも可能である。

（効果） コンデンサ５とサイリスタ３の複数個を並列に接続した
構成の各サイリスタ３をシーケンシャル制御して適当な
通電時間にタイミング制御し、かつ充電電圧とコンデン
サ５の容量値を予め適当な値に設定することにより、任
意な脈流波形の溶接電流を実現できるようになり、各種
ワーク接合部２に対応して、最適な溶接条件をきわめて
容易に設定できるようになったものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のコンデンサ型溶接機の一実施例を示
すフロック結線図である。 第２図は、第１図のコンデンサ型溶接機のワーク接合部
２に流れる溶接電流の波形図である。 第３図は、本発明のコンデンサ型溶接機の他の実施例を
示すブロック結線図である。 第４図は、第３図のコンデンサ型溶接機のワーク接合部
２に流れる溶接電流の波形図である。 第５図（ａ）は従来例の単一コンデンサ型直流溶接機の
ブロック結線図、同図（１））はワーク接合部に流れる
溶接電流の波形図である。 第６図（ａ）は従来例のスイッチンク型交流溶接機のブ
ロック結線図、同図（ｌ〕）はワーク接合部２に流れる
溶接電流の波形図である。 Ｉａ、、ｌｂ・・・・・・溶接電極 ２・・・・・・・・・・ワーク接合部 ３・・・・・・・・・・サイリスタ ４、ＩＯ・・・・・・・トランス ５・・・・・・・・・・コンデンサ １ ６　・ ７　・ ８゜ １２　・ 　３４ ９．１１争争・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンデンサに充電された電荷をトランスを経由し
   て溶接電極対間に圧接されたワーク接合部において放電
   することにより該ワーク接合部を電気溶接するコンデン
   サ型溶接機において、 該コンデンサとサイリスタの直列回路の複数個と該トラ
   ンスとを並列に接続する溶接回路と、該サイリスタの各
   々をシーケンシャル制御するタイミング制御器と、 該コンデンサの各々を充電する直流電源と、を具備する
   ことを特徴とするコンデンサ型溶接機。