JPH036870B2 - - Google Patents
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Description
産業上の利用分野
本発明は、制御装置により制御される電力半導
体デバイスから正および負の電流パルスを受け、
かつ中央の脚に１次巻線および２次巻線を有する
３つの脚を備えたコアを有する溶接変圧器を備え
た周波数変換溶接装置の制御装置に関する。 従来技術 溶接変圧器の電圧を監視する抵抗溶接装置のた
めの監視装置は公知である（西独特許第1125573
号参照）。蒸気またはガス放電管が設けられてい
る抵抗溶接装置の動作中は、溶接電流および放電
管を監視する必要がある。と言うのは、１つの放
電管の故障が生じても、正規の溶接を行うのに不
十分な電流が生ずるばかりではなく、接続されて
いる溶接変圧器の非対称磁化が生じ、場合によつ
てはその破壊が起り得るからである。この公知の
監視装置においては、実際的な理由から、溶接動
作の監視には、１次電流および１次電圧しか適し
ていない。この目的で、溶接変圧器の１次巻線に
並列に接続される補助変成器が用いられ、リレー
回路および制御可能な回路素子からなる直列接続
により電圧の存在がチエツクされ、それにより
「点弧が行われた」かまたは「点弧が行われなか
つた」ことに関する判定が導き出される。この公
知の監視装置では、溶接変圧器は、１つの放電管
の故障または非対称性の大きい位相制御が生じた
場合に、鉄心もしくはコアの飽和が原因で生じ得
る許容し得ない持続的電流から保護されるに過ぎ
ない。放電管の故障が生じない場合でも或いはま
た非対称性の大きい位相制御が行われない場合で
も起り得る飽和は、この公知の監視装置によつて
は回避することはできない。さらに、公知の監視
装置の別の欠点は、変圧器の特性に関する判定が
１次側回路における測定から引出される点にあ
る。変圧器の特性のより重要な決定量はその伝達
特性（２次電圧または２次電流）であるからであ
る。変圧器ならびにその開閉装置を保護するため
の公知の装置（西独特許公報第10294575号参照）
において変圧器の特性に関する良好な情報を得る
ために、変圧器の磁束が可飽和リアクトルで近似
的にシユミレート（模擬）されている。この公知
の装置は、変圧器が常に、最後に印加された半波
とは反対の極性の電圧の半波で投入されるように
して、正しい位相で開閉することにより投入もし
くは起動電流の最大値を確保するように企図され
ている。さらに、所謂逆並列接続の放電管が用い
られている場合に、１つの管が故障してその結果
１つの方向の半波だけが変圧器に供給されるのを
阻止するように企図されている。この場合、変圧
器の飽和は、或る数の半波後に起り得る。したが
つて公知の装置は、場合により非常に大きくなる
連続した飽和電流から変圧器および開閉装置を保
護するのに適切なタイミングで変圧器をオフに切
換えるように構成されている。この公知の装置
は、抵抗器ならびに飽和磁束が少なくとも半波の
電圧−時間積分に等しい可飽和リアクトルとの直
列接続を含み、そしてこの直列接続は変圧器と並
列に接続されておつて、１つの半波が欠落した場
合或いは適切でない時点にオンに投入された場合
に、リアクトルが飽和して抵抗器に電圧パルスを
発生し、この電圧パルスを用いて引外し動作、例
えばガス放電管の点弧装置をオフに切換える。こ
の公知の装置の欠点は、保護しようとする変圧器
の飽和状態が近似的にしか検出できない点にあ
る。と言うのは、可飽和リアクトルが変圧器の１
次側に接続されており、さらに変圧器の特性に関
する判定は、リアクトルの特性から引出さねばな
らないからである。 磁束を検出するために、溶接変圧器のコアに第
２の２次巻線が用いられている溶接変圧器の試験
的な構造は、既に知られている（ベルリン工業大
学の1962年度の学位論文であるMeyer、K.著の
「Sa¨ttigungsvorga¨nge in periodisch
geschalteten、einphasigen Transformatoren
zur Widerstandschweissung und Verfahren
zun Schutz stromrichtergesteuerter
Widerstandsschweissanlagen」参照）。しかしな
がら、この試験的装置は、ハイパーシル
（Hypersyl型）溶接変圧器の電気的特性を検査す
るだけのみ有効であつて、この様な溶接変圧器に
おいては、溶接の実施に当り作用量の変動による
飽和が不可避であり、この理由から、飽和の記録
から有意味な結論もしくは判定を引出すことはで
きない。したがつて、溶接変圧器の飽和状態は、
或る種の環境においては公知の試験的な装置によ
り監視することはできるが、しかしながら、溶接
作業と関連してこのような飽和は甘受しなければ
ならなかつた。したがつて、上記の公知の試験的
装置では、ハイパーシル溶接変圧器の場合にも、
１次電圧の検出に頼らざるを得ず、そのため、上
に述べたような欠点を回避できず、飽和を完全に
回避すべき溶接変圧器には使用することはできな
い。 周波数変換溶接装置においては、上に述べたよ
うな公知の装置や試験的装置によつて克服するこ
とができない別の問題が生ずる。説明の便宜上、
以下、第１ａ図、第１ｂ図および第２図を参照す
る。これら図には、電流の立上りおよび電流の立
下りを有する単一の溶接電流と、周波数切換制御
を伴わない同じパルスと、最大溶接電流制御のた
めの飽和ダイヤラムがそれぞれ示してある。 単一溶接電流パルスの場合には、或る溶接電流
Isおよび溶接時間tsが利用可能である。溶接機械
の使用者は先ず、溶接変圧器が飽和領域にならな
いように溶接時間tsを選択しなければならない。
なぜならば、この飽和領域においては、１次電流
がその目標値を越えて増加し、溶接変圧器に電流
パルスを供給する制御電力半導体デバイスが損傷
される虞があるからである。したがつて、整流機
械の使用者は、第１ａ図に示した溶接パルスの長
さを第２図に示した飽和ダイヤグラムを参照して
選択し、周波数切換装置で第１ｂ図に示したよう
なパルスの持続期間ts′を選択して、それにより
第１ａ図に示した単一のパルスを、この例の場合
には極性が交番する等しい長さもしくは持続期間
の３つの個々のパルスに分割しなければならな
い。さらに、第２図のグラフに従がい許容される
時間が越えられてはならない。例えば、第２図の
ダイヤグラムに示すように、ステツプ３／直列か
らステツプ１／並列に切換する場合、変圧器が、
99％以上の溶接電流となる飽和状態にならないよ
うにするために、溶接時間を、給電回路網の４サ
イクル分だけ短かくしなければならない。機械の
使用者が、溶接電流および溶接時間ばかりではな
くそれに加えて、予備加圧時間、仕上げ加圧時
間、除去時間、休止時間、パルス数、初期電流お
よび立上り時間をロードする制御装置の制御プロ
グラムは、これらパラメータの許容し得ない選択
または電源側に過電圧が生じた場合に過負荷から
機械を保護し且つ制御電力半導体デバイスを過度
に大きい飽和電流の結果として破壊から保護する
安全手段を備えていないので、或る程度の安全マ
ージンが変圧器の使用ダイヤグラムに保護手段と
して取られているが、しかしながら、これでは、
溶接変圧器の最適な使用が阻害されてしまう。 さらにまた、溶接電流の制御においては、使用
者は、溶接変圧器の特性ばかりではなく材料の特
性をも考慮しなければならない。この目的で被溶
接材料に対し表の形態で経験値が与えられる。使
用者は溶接機械の各機種毎に異なるこのような表
から許容し得るパラメータを読取らねばならな
い。これは複雑であつて、例えば間違えた溶接ス
テツプのようなパラメータの誤つた選択の危険を
締出すことはできない。パラメータの選択に大き
な誤りが介入した場合には、使用者がそのことに
気付くことなく、安全マージンが最終的には越え
られてしまう可能性がある。このような安全マー
ジンを守るためには、飽和監視が必要であるが、
上述の公知の装置は既に述べたような理由からこ
の飽和監視には適してはいない。 周波数変換溶接機械の溶接電流の慣用の制御に
おいては、常に、交番する極性および等しい長さ
を有する要素パルスを用いて作業する必要があ
る。と言うのは、交番する極性および等しい長さ
を有するパルスを用いることによつてのみ、変圧
器が飽和になるのを阻止することができるからで
ある。溶接機械の使用者が、パルスの分割を誤つ
た場合、例えば、３つの要素パルスではなく２つ
の要素パルスを選択した場合には、各要素パルス
は、過度に長くなつて、たとえ等しい長さのパル
スが用いられても（上記安全マージンが越えられ
たとすると）溶接変圧器は飽和になつてしまう。 発明の目的 本発明の目的は、溶接変圧器において飽和に達
したことを確実に検出して、使用者によるパラメ
ータの入力の信頼性に殆んど依存する必要がない
ように周波数変換溶接装置の制御を改善し、溶接
変圧器の最適な使用を可能にする冒頭に述べた型
の装置を提供することにある。 本発明によれば、上の目的は、中央の脚から出
る２つのヨーク上に分配されて直列に接続された
２つの測定巻線部分からなる測定巻線と、該測定
巻線に接続されて特定の周波数の測定電圧を発生
する周波数電圧発生器と、該周波数電圧発生器に
対して並列に上記測定巻線に接続されて、測定電
圧と基準電圧とを比較することによつて、溶接変
圧器が飽和に達した際測定巻線の誘導リアクタン
スが飽和に関連の閾値以下に降下して電力半導体
デバイスの駆動を阻止する信号を発生する検出回
路とを設けることにより達成される。 本発明による装置は、溶接変圧器のコアの飽和
特性に関する正確な情報を与え、そして飽和に関
する閾値に達した時には、電力半導体デバイスの
点弧がオフに切換えられる。したがつて、変圧器
の最大利用度に対応するパルス分割が飽和になる
まで自動的に制御されるので、第１ａ図に示した
ような電流入力（直流）が可能である。測定巻線
から取出される電圧は、飽和に近づくと共に減少
するので、飽和に関連の閾値を適当に選択するこ
とにより、溶接変圧器が飽和になるのを確実に阻
止することができる。本発明によれば、溶接変圧
器の飽和をチエツクすることができるので、安全
マージンを相当に狭め、溶接変圧器を最適な仕方
で利用することができる。 特許請求の範囲第２項ないし第５項に記載の本
発明の実施態様においては、測定結果は、電源側
の妨害による悪影響から確実に阻止される。 特許請求の範囲第６項および第７項に記載の本
発明の実施態様においては、飽和に依存してのオ
ン／オフ切換で溶接動作に発振状態が生ずるのが
阻止される。 本発明では、中央の脚に１次巻線および２次巻
線を有する３つの脚を備えたコアを有し、制御装
置により制御される電力半導体デバイスから正お
よび負の電流パルスを受ける溶接変圧器を有する
周波数変換溶接装置の制御装置において、中央の
脚から出る２つのヨーク上に分配されて直列に接
続された２つの測定巻線部分からなる測定巻線
と、この測定巻線に接続されて特定の周波数を測
定電圧を発生する周波数電圧発生器と、周波数電
圧発生器に対して並列に測定巻線に接続されて、
測定電圧と基準電圧との比較により、測定巻線の
誘導リアクタンスが飽和に関連の閾値以下に降下
した場合に電力半導体デバイスの駆動を阻止する
信号を発生する検出回路とを備えており、溶接サ
イクルに対する全溶接時間を、直流に関する限り
予め選択する手段と、更に、予め選択された全溶
接時間内で、溶接電流が溶接変圧器の、飽和に関
連の閾値に達するまで、選択された全溶接時間を
溶接電流の給電網のサイクル計数器の内容と比較
する手段とを備えていることにより、周波数変換
溶接装置の動作および制御は、驚くほど簡略化さ
れる。溶接電流および全溶接時間だけしか予め選
択しておく必要がないので、溶接電流制御のため
に予め選択すべきパラメータに関する作業は簡略
化される。即ち、溶接変圧器が飽和領域にならな
いように従来の制御方法においては飽和ダイヤグ
ラムを参照して数を選択しなければならない要素
溶接パルスの特定の数に溶接時間を分割する等の
作業は不要となる。各溶接パルスは、予め定めら
れた溶接時間範囲内で、飽和に関連の閾値に達す
るまで持続するので、本発明による制御によれ
ば、溶接時間の任意の長さの個々のパルスへの分
割は自動的に決定される。したがつて、本発明に
よる制御装置が用いられる場合には、周波数変換
溶接装置の使用者によるパラメータ入力の信頼性
に対する依存性は相当に軽減される。 本発明による制御装置が制御に関与できるよう
にするためには、単にレベル「飽和に達していな
いことに関連の閾値」および「飽和に達したこと
に関連の閾値」を有するデイジタル信号を利用可
能にすることが必要なだけである。この目的で、
飽和に反比例する直流電圧信号は、検出回路にお
いて比較器により基準値と比較される。直流電圧
が基準値よりも高い場合には、比較器の出力端に
は論理「１」信号が現れ、また直流電圧の方が低
い場合には、該比較器は論理「０」を発生する。
これらの論理信号値は、比較器に後置接続される
インバータにより、「０」＝「飽和に達していない
ことに関連の閾値」および「１」＝「飽和に達した
ことに関連の閾値」となるように適正な値の相関
のために互換することができる。通常既に存在し
ている溶接電流制御部は、上述の２進信号のため
の付加的なデイジタル入力および警報表示のため
のデイジタル出力を必要とするが、しかしなが
ら、パルス数を予め選択することは最早必要とさ
れないので、予め定められた数のパルスに達した
か否かを判定するためのパルス計数器は最早必要
とされない。 以下添付図面を参照し本発明の１実施例に関し
て詳細に説明する。 実施例 第３図には、ジグザグ接続された３相変成器
TR１を備えた周波数変換溶接機械が示されてい
る。該変成器TR１の出力側には、サイリスタ
TH１ないしTH６の形態にある３対の制御半導
体デバイスが逆並列接続で設けられている。交番
整流により正および負の電流パルスがそれぞれ溶
接変圧器TR２に供給される。これらの電流の振
幅、持続期間ならびに時間特性は、正確に動作し
適切な制御信号により３対のサイリスタを駆動す
るデイジタル制御装置制御部２０２により設定さ
れる。溶接変成器もしくは変圧器TR２の飽和を
回避し且つ磁気平衡状態に保つために、上記制御
装置はまた一連のパルスに正しい極性を維持する
働きをなす。この場合、制御装置２０２は、付加
的に、飽和監視装置により支援される。この飽和
監視装置は電子回路２０３と、溶接変圧器TR２
のコア２０６に付加的に配置された測定巻線２０
８とから構成される。 巻線を備えた溶接変圧器TR２のコア２０６が
第４図により詳細に示してある。コア２０６は、
１つの中央の脚２０６ａと２つの外側の脚２０６
ｂを有しており、これら脚は、ヨーク２０６ｃに
より互いに接続されている。11次巻線Ｗ１および
２次巻線Ｗ２は図示の仕方で中央の脚２０６ａに
配置されている。測定巻線２０８は、２つの類似
の測定巻線部分２０８′および２０８″から構成さ
れ、これら測定巻線部分はそれぞれ、中央の脚２
０６ａの各側においてヨーク２０６ｃの１つに配
置されており、そして直列に接続されている。各
ヨーク２０６ｃには、測定巻線の巻数Nmの２分
の１の巻数が割当てられる。測定電圧は、追つて
詳細に説明する仕方で測定巻線２０８に印加され
る。測定巻線部分２０８′および２０８″によつて
発生される磁束は、中央の脚２０６ａにおいては
互いに相殺し、したがつて測定電圧が変圧器の溶
接電流に影響を与えることはない。１次巻線Ｗ１
により誘起される磁速は測定巻線に電圧を発生し
ない。と言うのは、巻線部分２０８′，２０８″の
電圧は互いに打消し合うからである。このように
して、エネルギ伝送および信号伝送は完全に分離
されている。 第５図は、飽和監視装置の詳細な回路ダイヤグ
ラムである。測定巻線２０８′には、検出回路２
０４と信号周波数発生器２２０とを含む電子回路
２０３が接続されている。この信号周波数発生器
２２０は、測定巻線２０８に接続されておつて、
約100Ωの内部抵抗Riを有し、５ないし20kHzの
範囲内の値、好ましくは約10kHzの値を有する信
号周波数で矩形波電圧を発生する。測定巻線２０
８は、無視し得る程度のオーム抵抗とコア２０６
の磁気状態、コア材料ならびに巻数に依存するリ
アクタンスを有している。検出回路２０４の入力
側（端子２および３）は、信号周波数発生器２２
０と測定巻線２０８と並列に接続されており、検
出回路２０４の出力側（端子ｃ２２，７−１２）
は制御装置２０２（第３図）に接続されている。
検出回路２０４は、1kHzより低い全ての周波数
を阻止し1kHzより高い全ての周波数を伝送する
ハイ・パスフイルタ２０４ａと、振幅復調器２０
４ｂと弁別回路２０４ｃとから構成されている。
フイルタ２０４ａは電源回路網側の擾乱もしくは
妨害が、溶接変圧器TR２を介して検出回路２０
４に介入するのを阻止する。フイルタ２０４ａは
その出力に、発生器信号周波数に対応する周波数
を有する正弦波電圧を発生する。この電圧は、内
部抵抗Riおよび測定巻線２０８によつて形成さ
れる分圧器で取出されて、測定巻線２０８に存在
する合成電圧を表す。コア２０６が、溶接変圧器
TR２の１次巻線および２次巻線を流れる電流に
より飽和された場合には、コアの磁気状態が変わ
り、コアが飽和すればする程、コイルの磁気抵抗
は低くなり、したがつてまた、測定巻線２０８か
ら取出される電圧の振幅も応分に低くなる。振幅
復調器２０４ｂはその出力に信号周波数の正弦波
電圧ｕ＾Ｆの振幅に比例する直流電圧を発生する。
電圧ｕ＾Ｆの振幅は、コア２０６の飽和状態により
直接的な影響を受ける測定巻線２０８の磁気抵抗
に比例する。コア２０６が飽和すればする程、よ
り多くの磁力線束が空気中を通ることになり、そ
の結果として、測定巻線２０８の磁気抵抗は応分
に小さくなり、該測定巻線の低い巻線抵抗だけが
有効となる。なお、弁別回路２０４ｃに関しては
第９図を参照し追つて説明する。 第６図は単パルス溶接を例にとつて、飽和監視
装置の動作モードを図解する図である。第６図の
ａに示す曲線は、制御装置２０２に設けられてい
るタイミング発生器（図示せず）によつて発生さ
れるタイミング信号を示す。また第６図のｄの曲
線は、（分路で電圧ｕとして測定される）溶接電
流Isを示す。第６図の曲線ｃは、振幅復調器２０
４ｂの出力信号を示す。第６図の左手側の部分か
ら明らかなように、溶接電流Isが増加しても、振
幅復調器の出力信号は最初は殆んど変化しない状
態に留まる。溶接変圧器が飽和に近づくと、振幅
復調器の出力信号は降下し始める。この出力信号
が飽和に関連の閾値（この閾値の発生に関して
は、第９図および弁別回路２０４ｃと関連して説
明する）に達すると、第６図のｂに示されている
阻止信号が発生され（第９図の比較器Ｎ１１）、
それにより、サイリスタTH１ないしTH６（第
３図）に対する以後の点弧は阻止される。この阻
止信号は、第９図の端子ｃ２２に発生される。飽
和に依存する閾値は、コア２０６の飽和が確実に
回避されるように選択される。 第９図の回路図においては、信号周波数発生器
２２０、フイルタ２０４ａおよび振幅復調器２０
４ｂはそれぞれ破線ブロツクに示されている。こ
れら３つの回路要素は、市販品として入手可能な
回路であるので詳細に説明する必要はないであろ
う。なお第９図の回路で、用いられている回路要
素に関しては、本項の末尾に掲げてある部品のリ
ストから理解されるであろう。これら回路要素以
外に、第９図には、比較器Ｎ１１を含み飽和に関
連の閾値が設定される弁別回路２０４ｃが示して
ある。この飽和閾値の設定は、可変抵抗器Ｒ１０
４によつて行われる。即ち、この抵抗器から電圧
が取出されて比較器Ｎ１１の反転入力端に印加さ
れる。振幅弁別器２０４ｂの出力電圧は比較器Ｎ
１１の非反転入力端７に印加される。比較器Ｎ１
１はこれら２つの電圧を比較し、飽和閾値に達し
ている時には、阻止信号（第６図、ｂを参照）を
発生し、この信号は出力端ｃ２２に現れる。並列
に接続されている２つのダイオードＶ１０１およ
びＶ１０２は第９図に示されている仕方で、イン
バータＶ３を介し比較器Ｎ１１の出力端に接続さ
れると共に他方また、抵抗器Ｒ１０５を介して比
較器Ｎ１１の反転入力端に接続されている。この
回路により、飽和監視装置をして応答せしめる飽
和閾値が、該飽和監視装置をして再び無効にする
ような飽和閾値よりも大きくなるようにヒステリ
シスが発生される。このようにしなければ、発振
状態が生じ得る。 ヒステリシスは次のようにして発生される。抵
抗器Ｒ１０４の調整で、飽和監視装置が応答すべ
き特定の基準電圧が決定される。該飽和監視装置
が応答した場合には、この基準電圧を増加して、
オフに切換えるための閾値（第６図、ｂの阻止信
号の右側の縁）が、オンに切換えるための閾値に
等しくならないようにする。比較器Ｎ１１の反転
入力端６に抵抗器Ｒ１０４により発生される基準
電圧は、最初同じレベルに留まるが、他方、比較
器Ｎ１１の反転入力端７に印加される測定電圧は
飽和領域に接近するに伴い降下して基準電圧以下
に減少する。測定電圧が基準電圧以下に降下する
と、比較器Ｎ１１は、２通信号「０」を発生し、
この信号は、出力端子ｃ２２に前置されているイ
ンバータＶ３により、２進信号「１」に変換され
る。この信号「１」はまたダイオードＶ１０１お
よびＶ１０２にも現れて、抵抗器Ｒ１０５を介
し、比較器の基準電圧入力端６に印加され、その
結果、飽和監視装の応答後、基準電圧は高くな
る。基準電圧はこの時点では高くなつているの
で、この基準電圧信号を元のレベルに戻すために
は、飽和度を低くしなければならず、然も、応答
を生ぜしめた飽和度よりも実際に低くなるように
しなければならない。したがつて、飽和閾値に達
して阻止信号が発生されたことを表す基準電圧
は、飽和閾値以下に再び降下したことを表す電圧
よりも若干低くなる。このようにして、どのよう
な場合にも溶接電流は確実にオフに切換えること
ができ、さらに加えて、必要に応じて次のサイリ
スタの点弧を阻止することができる。 次に第１図、第７図および第８図を参照し、飽
和監視装置が周波数変換溶接装置の従来の制御を
相当に簡略化し且つ改善する仕方に関して説明す
る。溶接機の使用者は、符号化スイツチを備えた
スイツチボードまたは対話型制御パネルを介して
所要の溶接サイクルを設定する。この目的で、多
数の種々な制御パラメータを設定する必要があ
る。また、マイクロコンピユータが用いられてい
る場合には、これらパラメータを予めプログラム
に組込んでおく必要がある。慣用の最も単純な制
御の場合には、加圧パラメータ（それぞれ０…99
サイクルの予備加圧時間、仕上げ加圧時間および
除去時間）ならびに電流パラメータ、即ち０…７
サイクルの溶接時間ts（第１ｂ図）、１…99サイク
ルの間隔時間、１…99サイクルのパルス数、30…
95％の起動電流IA（第１ａ図）、０…79サイクルの
立上り時間tA（第１ａ図）および30…99％の溶接
電流Isがある。全ての時間は、サイクルで測定さ
れる。即ち、電源回路網の周波数のサイクルで測
定される。以下に述べる例においては、電流パラ
メータだけを考察することにし、そして溶接電流
パルス間には休止区間は存在しないものと仮定す
る（第１ｂ図）。 慣用の制御方法においては、第７図に示す最小
プログラムに従い、機械の使用者により溶接電流
の初期極性が設定される。さらに、使用者は、特
定の溶接パルス数を設定しなければならない（第
１ｂ図の例では３つの溶接パルス）。制御装置２
０２に含まれ、最初にリセツトされるパルス計数
器は、設定されたパルス数が既に使い尽くされた
かどうかを判定する。残つている場合には、サイ
クル計数器をリセツトして、１つの溶接パルスに
対し電源回路網のサイクルを計数することによ
り、設定された溶接時間ts′に既に達しているか
否かを決定する。サイクル計数器は零にリセツト
されたのであるから、溶接時間は未だ完了してお
らず、判定の結果は否定（NO）である。溶接電
流の設定に従い、位相制御のための点弧角を、所
要の溶接電流に達することができるように設定す
る。次いで１サイクル期間サイリスタの点弧を行
い、それに対応してサイリスタ計数器を「１」だ
け増分する。然る後に、サイクル計数器が再び溶
接時間に達したかどうかをチエツクする。この場
合の答も否定（NO）であるので、点弧パルスを
再び発生し、サイクル計数器「１」だけ増分し、
この動作を、サイクル計数器により溶接時間ts′
が終了したことが検出されるまで続ける。溶接時
間が終りになると、サイクル計数器での質問判定
は肯定（YES）となり、その結果溶接電流の極
性が切換えられる。サイクル計数器は再びリセツ
トされて、反対の極性の溶接パルスに対し同じ動
作が行われる。 第８図のフローチヤートは、第７図に示したフ
ローチヤートと実質的に同じであるが、第８図の
フローチヤートにおいてはパルス計数器が省略さ
れている。と言うのは、要素溶接パルスの時間
ts′ではなく全溶接時間ts（第１ａ図および１ｂ図
を参照）が制御の条件となるからである。さら
に、サイクル計数器の内容と溶接時間との比較
後、常に、飽和閾値に既に達したかどうかが確認
される。したがつて、飽和監視を考慮して働くこ
の制御は、次のような動作シーケンスを有する。 最初に、溶接電流の初期極性が設定される（溶
接電流Is自体は後に点弧角により設定される）。
サイクル計数器を零にリセツトする。該サイクル
計数器の内容は零であり、設定された溶接時間よ
り小さいのでは答は否定（NO）である。飽和に
達したかどうかに関する質問に対する答も同様に
否定（NO）である。と言うのは、溶接動作が未
だ開始されていないからである。次いで、位相
Ｒ、ＳおよびＴに対する点弧角を、溶接電流の設
定に従つて予め選択する。即ち、溶接電流Isがこ
の段階で設定されるのである。１サイクルの間、
サイリスタ点弧を行い、そこで溶接電流は１サイ
クルの期間流れて、サイクル計数器はそれに対応
し「１」だけ増分される。飽和に達したかどうか
に関するチエツクは否定（NO）である。と言う
のは、１サイクル後に飽和閾値に達することはあ
り得ないからである。次いで溶接を再度１サイク
ル期間行い、この動作を、飽和閾値に達するまで
続ける。 第８図に示した制御と第７図に示した慣用の制
御との間の本質的な差異は、溶接パルスの長さ
が、特定数のサイクルに最早や制限されず、パル
スは、溶接変圧器が飽和閾値に達するまで所望の
ように長くすることができるという点にある。し
たがつて加工は、機械の使用者が予め設定する必
要が無く、然も前以つて知ることができないパル
ス長で行われる。 溶接パルスが終末すると、溶接電流Isの極性が
反転される。次いで、溶接は、飽和閾値に再び達
するまで、反対の溶接パルスで行われる。溶接時
間の終末に達したならば、飽和閾値に達する前に
溶接は停止することは言うまでもない。第７図に
示した制御では、本明細書の冒頭で詳細に説明し
たように、機械の使用者が、第２図の飽和ダイヤ
グラムを参照して特定の変圧器に対し不適当な数
の要素溶接パルスを選択した場合には、溶接変圧
器は、望ましくない仕方で飽和領域になり得る。
これに対し、第８図に示した制御では、使用者
は、溶接電流ならびに全溶接時間tsを設定するだ
けでよく、後は、飽和閾値の監視に依存し上記溶
接時間が自動的に制御下で要素パルス間に分配さ
れることになる。さらに、この制御方法を用いれ
ば、等しい長さの要素パルスは最早や必要とされ
ない。と言うのは、１つの要素パルスから他の要
素パルスへの切換は、飽和閾値に依存し常に行わ
れるので、第１のパルスから第２のパルスへの切
換後は、第２のパルスは第１のパルスよりも容易
に長くすることができるからである。 第６図、ｄに示した曲線は、実験に用いた構造
から得られたものであり、溶接電流Isは、飽和閾
値に既に達しているが、阻止信号の前縁（第６
図、ｂの左側の縁）後直ちに零に降下してはいな
い。その理由は、導通すべき最後のサイリスタ
は、該サイリスタを流れる電流が零に落ちた後に
初めて導通を止めるからである。この実験的な構
造においては、１つのサイリスタにより発生され
た溶接パルスだけについて検査した。即ち、該サ
イリスタの点弧パルスのオフ切換に続き、反転さ
れた極性の他のサイリスタの点弧を行わなかつ
た。実際の場合には、導通しているサイリスタの
点弧のオフ切換後、反対の極性を有する次のサイ
リスタが点弧されて反対の方向に電流を引込み、
その結果第６図ｄに見られるような振動は現れな
い。 （第９図の回路で用いられる）要素のリスト：
体デバイスから正および負の電流パルスを受け、
かつ中央の脚に１次巻線および２次巻線を有する
３つの脚を備えたコアを有する溶接変圧器を備え
た周波数変換溶接装置の制御装置に関する。 従来技術 溶接変圧器の電圧を監視する抵抗溶接装置のた
めの監視装置は公知である（西独特許第1125573
号参照）。蒸気またはガス放電管が設けられてい
る抵抗溶接装置の動作中は、溶接電流および放電
管を監視する必要がある。と言うのは、１つの放
電管の故障が生じても、正規の溶接を行うのに不
十分な電流が生ずるばかりではなく、接続されて
いる溶接変圧器の非対称磁化が生じ、場合によつ
てはその破壊が起り得るからである。この公知の
監視装置においては、実際的な理由から、溶接動
作の監視には、１次電流および１次電圧しか適し
ていない。この目的で、溶接変圧器の１次巻線に
並列に接続される補助変成器が用いられ、リレー
回路および制御可能な回路素子からなる直列接続
により電圧の存在がチエツクされ、それにより
「点弧が行われた」かまたは「点弧が行われなか
つた」ことに関する判定が導き出される。この公
知の監視装置では、溶接変圧器は、１つの放電管
の故障または非対称性の大きい位相制御が生じた
場合に、鉄心もしくはコアの飽和が原因で生じ得
る許容し得ない持続的電流から保護されるに過ぎ
ない。放電管の故障が生じない場合でも或いはま
た非対称性の大きい位相制御が行われない場合で
も起り得る飽和は、この公知の監視装置によつて
は回避することはできない。さらに、公知の監視
装置の別の欠点は、変圧器の特性に関する判定が
１次側回路における測定から引出される点にあ
る。変圧器の特性のより重要な決定量はその伝達
特性（２次電圧または２次電流）であるからであ
る。変圧器ならびにその開閉装置を保護するため
の公知の装置（西独特許公報第10294575号参照）
において変圧器の特性に関する良好な情報を得る
ために、変圧器の磁束が可飽和リアクトルで近似
的にシユミレート（模擬）されている。この公知
の装置は、変圧器が常に、最後に印加された半波
とは反対の極性の電圧の半波で投入されるように
して、正しい位相で開閉することにより投入もし
くは起動電流の最大値を確保するように企図され
ている。さらに、所謂逆並列接続の放電管が用い
られている場合に、１つの管が故障してその結果
１つの方向の半波だけが変圧器に供給されるのを
阻止するように企図されている。この場合、変圧
器の飽和は、或る数の半波後に起り得る。したが
つて公知の装置は、場合により非常に大きくなる
連続した飽和電流から変圧器および開閉装置を保
護するのに適切なタイミングで変圧器をオフに切
換えるように構成されている。この公知の装置
は、抵抗器ならびに飽和磁束が少なくとも半波の
電圧−時間積分に等しい可飽和リアクトルとの直
列接続を含み、そしてこの直列接続は変圧器と並
列に接続されておつて、１つの半波が欠落した場
合或いは適切でない時点にオンに投入された場合
に、リアクトルが飽和して抵抗器に電圧パルスを
発生し、この電圧パルスを用いて引外し動作、例
えばガス放電管の点弧装置をオフに切換える。こ
の公知の装置の欠点は、保護しようとする変圧器
の飽和状態が近似的にしか検出できない点にあ
る。と言うのは、可飽和リアクトルが変圧器の１
次側に接続されており、さらに変圧器の特性に関
する判定は、リアクトルの特性から引出さねばな
らないからである。 磁束を検出するために、溶接変圧器のコアに第
２の２次巻線が用いられている溶接変圧器の試験
的な構造は、既に知られている（ベルリン工業大
学の1962年度の学位論文であるMeyer、K.著の
「Sa¨ttigungsvorga¨nge in periodisch
geschalteten、einphasigen Transformatoren
zur Widerstandschweissung und Verfahren
zun Schutz stromrichtergesteuerter
Widerstandsschweissanlagen」参照）。しかしな
がら、この試験的装置は、ハイパーシル
（Hypersyl型）溶接変圧器の電気的特性を検査す
るだけのみ有効であつて、この様な溶接変圧器に
おいては、溶接の実施に当り作用量の変動による
飽和が不可避であり、この理由から、飽和の記録
から有意味な結論もしくは判定を引出すことはで
きない。したがつて、溶接変圧器の飽和状態は、
或る種の環境においては公知の試験的な装置によ
り監視することはできるが、しかしながら、溶接
作業と関連してこのような飽和は甘受しなければ
ならなかつた。したがつて、上記の公知の試験的
装置では、ハイパーシル溶接変圧器の場合にも、
１次電圧の検出に頼らざるを得ず、そのため、上
に述べたような欠点を回避できず、飽和を完全に
回避すべき溶接変圧器には使用することはできな
い。 周波数変換溶接装置においては、上に述べたよ
うな公知の装置や試験的装置によつて克服するこ
とができない別の問題が生ずる。説明の便宜上、
以下、第１ａ図、第１ｂ図および第２図を参照す
る。これら図には、電流の立上りおよび電流の立
下りを有する単一の溶接電流と、周波数切換制御
を伴わない同じパルスと、最大溶接電流制御のた
めの飽和ダイヤラムがそれぞれ示してある。 単一溶接電流パルスの場合には、或る溶接電流
Isおよび溶接時間tsが利用可能である。溶接機械
の使用者は先ず、溶接変圧器が飽和領域にならな
いように溶接時間tsを選択しなければならない。
なぜならば、この飽和領域においては、１次電流
がその目標値を越えて増加し、溶接変圧器に電流
パルスを供給する制御電力半導体デバイスが損傷
される虞があるからである。したがつて、整流機
械の使用者は、第１ａ図に示した溶接パルスの長
さを第２図に示した飽和ダイヤグラムを参照して
選択し、周波数切換装置で第１ｂ図に示したよう
なパルスの持続期間ts′を選択して、それにより
第１ａ図に示した単一のパルスを、この例の場合
には極性が交番する等しい長さもしくは持続期間
の３つの個々のパルスに分割しなければならな
い。さらに、第２図のグラフに従がい許容される
時間が越えられてはならない。例えば、第２図の
ダイヤグラムに示すように、ステツプ３／直列か
らステツプ１／並列に切換する場合、変圧器が、
99％以上の溶接電流となる飽和状態にならないよ
うにするために、溶接時間を、給電回路網の４サ
イクル分だけ短かくしなければならない。機械の
使用者が、溶接電流および溶接時間ばかりではな
くそれに加えて、予備加圧時間、仕上げ加圧時
間、除去時間、休止時間、パルス数、初期電流お
よび立上り時間をロードする制御装置の制御プロ
グラムは、これらパラメータの許容し得ない選択
または電源側に過電圧が生じた場合に過負荷から
機械を保護し且つ制御電力半導体デバイスを過度
に大きい飽和電流の結果として破壊から保護する
安全手段を備えていないので、或る程度の安全マ
ージンが変圧器の使用ダイヤグラムに保護手段と
して取られているが、しかしながら、これでは、
溶接変圧器の最適な使用が阻害されてしまう。 さらにまた、溶接電流の制御においては、使用
者は、溶接変圧器の特性ばかりではなく材料の特
性をも考慮しなければならない。この目的で被溶
接材料に対し表の形態で経験値が与えられる。使
用者は溶接機械の各機種毎に異なるこのような表
から許容し得るパラメータを読取らねばならな
い。これは複雑であつて、例えば間違えた溶接ス
テツプのようなパラメータの誤つた選択の危険を
締出すことはできない。パラメータの選択に大き
な誤りが介入した場合には、使用者がそのことに
気付くことなく、安全マージンが最終的には越え
られてしまう可能性がある。このような安全マー
ジンを守るためには、飽和監視が必要であるが、
上述の公知の装置は既に述べたような理由からこ
の飽和監視には適してはいない。 周波数変換溶接機械の溶接電流の慣用の制御に
おいては、常に、交番する極性および等しい長さ
を有する要素パルスを用いて作業する必要があ
る。と言うのは、交番する極性および等しい長さ
を有するパルスを用いることによつてのみ、変圧
器が飽和になるのを阻止することができるからで
ある。溶接機械の使用者が、パルスの分割を誤つ
た場合、例えば、３つの要素パルスではなく２つ
の要素パルスを選択した場合には、各要素パルス
は、過度に長くなつて、たとえ等しい長さのパル
スが用いられても（上記安全マージンが越えられ
たとすると）溶接変圧器は飽和になつてしまう。 発明の目的 本発明の目的は、溶接変圧器において飽和に達
したことを確実に検出して、使用者によるパラメ
ータの入力の信頼性に殆んど依存する必要がない
ように周波数変換溶接装置の制御を改善し、溶接
変圧器の最適な使用を可能にする冒頭に述べた型
の装置を提供することにある。 本発明によれば、上の目的は、中央の脚から出
る２つのヨーク上に分配されて直列に接続された
２つの測定巻線部分からなる測定巻線と、該測定
巻線に接続されて特定の周波数の測定電圧を発生
する周波数電圧発生器と、該周波数電圧発生器に
対して並列に上記測定巻線に接続されて、測定電
圧と基準電圧とを比較することによつて、溶接変
圧器が飽和に達した際測定巻線の誘導リアクタン
スが飽和に関連の閾値以下に降下して電力半導体
デバイスの駆動を阻止する信号を発生する検出回
路とを設けることにより達成される。 本発明による装置は、溶接変圧器のコアの飽和
特性に関する正確な情報を与え、そして飽和に関
する閾値に達した時には、電力半導体デバイスの
点弧がオフに切換えられる。したがつて、変圧器
の最大利用度に対応するパルス分割が飽和になる
まで自動的に制御されるので、第１ａ図に示した
ような電流入力（直流）が可能である。測定巻線
から取出される電圧は、飽和に近づくと共に減少
するので、飽和に関連の閾値を適当に選択するこ
とにより、溶接変圧器が飽和になるのを確実に阻
止することができる。本発明によれば、溶接変圧
器の飽和をチエツクすることができるので、安全
マージンを相当に狭め、溶接変圧器を最適な仕方
で利用することができる。 特許請求の範囲第２項ないし第５項に記載の本
発明の実施態様においては、測定結果は、電源側
の妨害による悪影響から確実に阻止される。 特許請求の範囲第６項および第７項に記載の本
発明の実施態様においては、飽和に依存してのオ
ン／オフ切換で溶接動作に発振状態が生ずるのが
阻止される。 本発明では、中央の脚に１次巻線および２次巻
線を有する３つの脚を備えたコアを有し、制御装
置により制御される電力半導体デバイスから正お
よび負の電流パルスを受ける溶接変圧器を有する
周波数変換溶接装置の制御装置において、中央の
脚から出る２つのヨーク上に分配されて直列に接
続された２つの測定巻線部分からなる測定巻線
と、この測定巻線に接続されて特定の周波数を測
定電圧を発生する周波数電圧発生器と、周波数電
圧発生器に対して並列に測定巻線に接続されて、
測定電圧と基準電圧との比較により、測定巻線の
誘導リアクタンスが飽和に関連の閾値以下に降下
した場合に電力半導体デバイスの駆動を阻止する
信号を発生する検出回路とを備えており、溶接サ
イクルに対する全溶接時間を、直流に関する限り
予め選択する手段と、更に、予め選択された全溶
接時間内で、溶接電流が溶接変圧器の、飽和に関
連の閾値に達するまで、選択された全溶接時間を
溶接電流の給電網のサイクル計数器の内容と比較
する手段とを備えていることにより、周波数変換
溶接装置の動作および制御は、驚くほど簡略化さ
れる。溶接電流および全溶接時間だけしか予め選
択しておく必要がないので、溶接電流制御のため
に予め選択すべきパラメータに関する作業は簡略
化される。即ち、溶接変圧器が飽和領域にならな
いように従来の制御方法においては飽和ダイヤグ
ラムを参照して数を選択しなければならない要素
溶接パルスの特定の数に溶接時間を分割する等の
作業は不要となる。各溶接パルスは、予め定めら
れた溶接時間範囲内で、飽和に関連の閾値に達す
るまで持続するので、本発明による制御によれ
ば、溶接時間の任意の長さの個々のパルスへの分
割は自動的に決定される。したがつて、本発明に
よる制御装置が用いられる場合には、周波数変換
溶接装置の使用者によるパラメータ入力の信頼性
に対する依存性は相当に軽減される。 本発明による制御装置が制御に関与できるよう
にするためには、単にレベル「飽和に達していな
いことに関連の閾値」および「飽和に達したこと
に関連の閾値」を有するデイジタル信号を利用可
能にすることが必要なだけである。この目的で、
飽和に反比例する直流電圧信号は、検出回路にお
いて比較器により基準値と比較される。直流電圧
が基準値よりも高い場合には、比較器の出力端に
は論理「１」信号が現れ、また直流電圧の方が低
い場合には、該比較器は論理「０」を発生する。
これらの論理信号値は、比較器に後置接続される
インバータにより、「０」＝「飽和に達していない
ことに関連の閾値」および「１」＝「飽和に達した
ことに関連の閾値」となるように適正な値の相関
のために互換することができる。通常既に存在し
ている溶接電流制御部は、上述の２進信号のため
の付加的なデイジタル入力および警報表示のため
のデイジタル出力を必要とするが、しかしなが
ら、パルス数を予め選択することは最早必要とさ
れないので、予め定められた数のパルスに達した
か否かを判定するためのパルス計数器は最早必要
とされない。 以下添付図面を参照し本発明の１実施例に関し
て詳細に説明する。 実施例 第３図には、ジグザグ接続された３相変成器
TR１を備えた周波数変換溶接機械が示されてい
る。該変成器TR１の出力側には、サイリスタ
TH１ないしTH６の形態にある３対の制御半導
体デバイスが逆並列接続で設けられている。交番
整流により正および負の電流パルスがそれぞれ溶
接変圧器TR２に供給される。これらの電流の振
幅、持続期間ならびに時間特性は、正確に動作し
適切な制御信号により３対のサイリスタを駆動す
るデイジタル制御装置制御部２０２により設定さ
れる。溶接変成器もしくは変圧器TR２の飽和を
回避し且つ磁気平衡状態に保つために、上記制御
装置はまた一連のパルスに正しい極性を維持する
働きをなす。この場合、制御装置２０２は、付加
的に、飽和監視装置により支援される。この飽和
監視装置は電子回路２０３と、溶接変圧器TR２
のコア２０６に付加的に配置された測定巻線２０
８とから構成される。 巻線を備えた溶接変圧器TR２のコア２０６が
第４図により詳細に示してある。コア２０６は、
１つの中央の脚２０６ａと２つの外側の脚２０６
ｂを有しており、これら脚は、ヨーク２０６ｃに
より互いに接続されている。11次巻線Ｗ１および
２次巻線Ｗ２は図示の仕方で中央の脚２０６ａに
配置されている。測定巻線２０８は、２つの類似
の測定巻線部分２０８′および２０８″から構成さ
れ、これら測定巻線部分はそれぞれ、中央の脚２
０６ａの各側においてヨーク２０６ｃの１つに配
置されており、そして直列に接続されている。各
ヨーク２０６ｃには、測定巻線の巻数Nmの２分
の１の巻数が割当てられる。測定電圧は、追つて
詳細に説明する仕方で測定巻線２０８に印加され
る。測定巻線部分２０８′および２０８″によつて
発生される磁束は、中央の脚２０６ａにおいては
互いに相殺し、したがつて測定電圧が変圧器の溶
接電流に影響を与えることはない。１次巻線Ｗ１
により誘起される磁速は測定巻線に電圧を発生し
ない。と言うのは、巻線部分２０８′，２０８″の
電圧は互いに打消し合うからである。このように
して、エネルギ伝送および信号伝送は完全に分離
されている。 第５図は、飽和監視装置の詳細な回路ダイヤグ
ラムである。測定巻線２０８′には、検出回路２
０４と信号周波数発生器２２０とを含む電子回路
２０３が接続されている。この信号周波数発生器
２２０は、測定巻線２０８に接続されておつて、
約100Ωの内部抵抗Riを有し、５ないし20kHzの
範囲内の値、好ましくは約10kHzの値を有する信
号周波数で矩形波電圧を発生する。測定巻線２０
８は、無視し得る程度のオーム抵抗とコア２０６
の磁気状態、コア材料ならびに巻数に依存するリ
アクタンスを有している。検出回路２０４の入力
側（端子２および３）は、信号周波数発生器２２
０と測定巻線２０８と並列に接続されており、検
出回路２０４の出力側（端子ｃ２２，７−１２）
は制御装置２０２（第３図）に接続されている。
検出回路２０４は、1kHzより低い全ての周波数
を阻止し1kHzより高い全ての周波数を伝送する
ハイ・パスフイルタ２０４ａと、振幅復調器２０
４ｂと弁別回路２０４ｃとから構成されている。
フイルタ２０４ａは電源回路網側の擾乱もしくは
妨害が、溶接変圧器TR２を介して検出回路２０
４に介入するのを阻止する。フイルタ２０４ａは
その出力に、発生器信号周波数に対応する周波数
を有する正弦波電圧を発生する。この電圧は、内
部抵抗Riおよび測定巻線２０８によつて形成さ
れる分圧器で取出されて、測定巻線２０８に存在
する合成電圧を表す。コア２０６が、溶接変圧器
TR２の１次巻線および２次巻線を流れる電流に
より飽和された場合には、コアの磁気状態が変わ
り、コアが飽和すればする程、コイルの磁気抵抗
は低くなり、したがつてまた、測定巻線２０８か
ら取出される電圧の振幅も応分に低くなる。振幅
復調器２０４ｂはその出力に信号周波数の正弦波
電圧ｕ＾Ｆの振幅に比例する直流電圧を発生する。
電圧ｕ＾Ｆの振幅は、コア２０６の飽和状態により
直接的な影響を受ける測定巻線２０８の磁気抵抗
に比例する。コア２０６が飽和すればする程、よ
り多くの磁力線束が空気中を通ることになり、そ
の結果として、測定巻線２０８の磁気抵抗は応分
に小さくなり、該測定巻線の低い巻線抵抗だけが
有効となる。なお、弁別回路２０４ｃに関しては
第９図を参照し追つて説明する。 第６図は単パルス溶接を例にとつて、飽和監視
装置の動作モードを図解する図である。第６図の
ａに示す曲線は、制御装置２０２に設けられてい
るタイミング発生器（図示せず）によつて発生さ
れるタイミング信号を示す。また第６図のｄの曲
線は、（分路で電圧ｕとして測定される）溶接電
流Isを示す。第６図の曲線ｃは、振幅復調器２０
４ｂの出力信号を示す。第６図の左手側の部分か
ら明らかなように、溶接電流Isが増加しても、振
幅復調器の出力信号は最初は殆んど変化しない状
態に留まる。溶接変圧器が飽和に近づくと、振幅
復調器の出力信号は降下し始める。この出力信号
が飽和に関連の閾値（この閾値の発生に関して
は、第９図および弁別回路２０４ｃと関連して説
明する）に達すると、第６図のｂに示されている
阻止信号が発生され（第９図の比較器Ｎ１１）、
それにより、サイリスタTH１ないしTH６（第
３図）に対する以後の点弧は阻止される。この阻
止信号は、第９図の端子ｃ２２に発生される。飽
和に依存する閾値は、コア２０６の飽和が確実に
回避されるように選択される。 第９図の回路図においては、信号周波数発生器
２２０、フイルタ２０４ａおよび振幅復調器２０
４ｂはそれぞれ破線ブロツクに示されている。こ
れら３つの回路要素は、市販品として入手可能な
回路であるので詳細に説明する必要はないであろ
う。なお第９図の回路で、用いられている回路要
素に関しては、本項の末尾に掲げてある部品のリ
ストから理解されるであろう。これら回路要素以
外に、第９図には、比較器Ｎ１１を含み飽和に関
連の閾値が設定される弁別回路２０４ｃが示して
ある。この飽和閾値の設定は、可変抵抗器Ｒ１０
４によつて行われる。即ち、この抵抗器から電圧
が取出されて比較器Ｎ１１の反転入力端に印加さ
れる。振幅弁別器２０４ｂの出力電圧は比較器Ｎ
１１の非反転入力端７に印加される。比較器Ｎ１
１はこれら２つの電圧を比較し、飽和閾値に達し
ている時には、阻止信号（第６図、ｂを参照）を
発生し、この信号は出力端ｃ２２に現れる。並列
に接続されている２つのダイオードＶ１０１およ
びＶ１０２は第９図に示されている仕方で、イン
バータＶ３を介し比較器Ｎ１１の出力端に接続さ
れると共に他方また、抵抗器Ｒ１０５を介して比
較器Ｎ１１の反転入力端に接続されている。この
回路により、飽和監視装置をして応答せしめる飽
和閾値が、該飽和監視装置をして再び無効にする
ような飽和閾値よりも大きくなるようにヒステリ
シスが発生される。このようにしなければ、発振
状態が生じ得る。 ヒステリシスは次のようにして発生される。抵
抗器Ｒ１０４の調整で、飽和監視装置が応答すべ
き特定の基準電圧が決定される。該飽和監視装置
が応答した場合には、この基準電圧を増加して、
オフに切換えるための閾値（第６図、ｂの阻止信
号の右側の縁）が、オンに切換えるための閾値に
等しくならないようにする。比較器Ｎ１１の反転
入力端６に抵抗器Ｒ１０４により発生される基準
電圧は、最初同じレベルに留まるが、他方、比較
器Ｎ１１の反転入力端７に印加される測定電圧は
飽和領域に接近するに伴い降下して基準電圧以下
に減少する。測定電圧が基準電圧以下に降下する
と、比較器Ｎ１１は、２通信号「０」を発生し、
この信号は、出力端子ｃ２２に前置されているイ
ンバータＶ３により、２進信号「１」に変換され
る。この信号「１」はまたダイオードＶ１０１お
よびＶ１０２にも現れて、抵抗器Ｒ１０５を介
し、比較器の基準電圧入力端６に印加され、その
結果、飽和監視装の応答後、基準電圧は高くな
る。基準電圧はこの時点では高くなつているの
で、この基準電圧信号を元のレベルに戻すために
は、飽和度を低くしなければならず、然も、応答
を生ぜしめた飽和度よりも実際に低くなるように
しなければならない。したがつて、飽和閾値に達
して阻止信号が発生されたことを表す基準電圧
は、飽和閾値以下に再び降下したことを表す電圧
よりも若干低くなる。このようにして、どのよう
な場合にも溶接電流は確実にオフに切換えること
ができ、さらに加えて、必要に応じて次のサイリ
スタの点弧を阻止することができる。 次に第１図、第７図および第８図を参照し、飽
和監視装置が周波数変換溶接装置の従来の制御を
相当に簡略化し且つ改善する仕方に関して説明す
る。溶接機の使用者は、符号化スイツチを備えた
スイツチボードまたは対話型制御パネルを介して
所要の溶接サイクルを設定する。この目的で、多
数の種々な制御パラメータを設定する必要があ
る。また、マイクロコンピユータが用いられてい
る場合には、これらパラメータを予めプログラム
に組込んでおく必要がある。慣用の最も単純な制
御の場合には、加圧パラメータ（それぞれ０…99
サイクルの予備加圧時間、仕上げ加圧時間および
除去時間）ならびに電流パラメータ、即ち０…７
サイクルの溶接時間ts（第１ｂ図）、１…99サイク
ルの間隔時間、１…99サイクルのパルス数、30…
95％の起動電流IA（第１ａ図）、０…79サイクルの
立上り時間tA（第１ａ図）および30…99％の溶接
電流Isがある。全ての時間は、サイクルで測定さ
れる。即ち、電源回路網の周波数のサイクルで測
定される。以下に述べる例においては、電流パラ
メータだけを考察することにし、そして溶接電流
パルス間には休止区間は存在しないものと仮定す
る（第１ｂ図）。 慣用の制御方法においては、第７図に示す最小
プログラムに従い、機械の使用者により溶接電流
の初期極性が設定される。さらに、使用者は、特
定の溶接パルス数を設定しなければならない（第
１ｂ図の例では３つの溶接パルス）。制御装置２
０２に含まれ、最初にリセツトされるパルス計数
器は、設定されたパルス数が既に使い尽くされた
かどうかを判定する。残つている場合には、サイ
クル計数器をリセツトして、１つの溶接パルスに
対し電源回路網のサイクルを計数することによ
り、設定された溶接時間ts′に既に達しているか
否かを決定する。サイクル計数器は零にリセツト
されたのであるから、溶接時間は未だ完了してお
らず、判定の結果は否定（NO）である。溶接電
流の設定に従い、位相制御のための点弧角を、所
要の溶接電流に達することができるように設定す
る。次いで１サイクル期間サイリスタの点弧を行
い、それに対応してサイリスタ計数器を「１」だ
け増分する。然る後に、サイクル計数器が再び溶
接時間に達したかどうかをチエツクする。この場
合の答も否定（NO）であるので、点弧パルスを
再び発生し、サイクル計数器「１」だけ増分し、
この動作を、サイクル計数器により溶接時間ts′
が終了したことが検出されるまで続ける。溶接時
間が終りになると、サイクル計数器での質問判定
は肯定（YES）となり、その結果溶接電流の極
性が切換えられる。サイクル計数器は再びリセツ
トされて、反対の極性の溶接パルスに対し同じ動
作が行われる。 第８図のフローチヤートは、第７図に示したフ
ローチヤートと実質的に同じであるが、第８図の
フローチヤートにおいてはパルス計数器が省略さ
れている。と言うのは、要素溶接パルスの時間
ts′ではなく全溶接時間ts（第１ａ図および１ｂ図
を参照）が制御の条件となるからである。さら
に、サイクル計数器の内容と溶接時間との比較
後、常に、飽和閾値に既に達したかどうかが確認
される。したがつて、飽和監視を考慮して働くこ
の制御は、次のような動作シーケンスを有する。 最初に、溶接電流の初期極性が設定される（溶
接電流Is自体は後に点弧角により設定される）。
サイクル計数器を零にリセツトする。該サイクル
計数器の内容は零であり、設定された溶接時間よ
り小さいのでは答は否定（NO）である。飽和に
達したかどうかに関する質問に対する答も同様に
否定（NO）である。と言うのは、溶接動作が未
だ開始されていないからである。次いで、位相
Ｒ、ＳおよびＴに対する点弧角を、溶接電流の設
定に従つて予め選択する。即ち、溶接電流Isがこ
の段階で設定されるのである。１サイクルの間、
サイリスタ点弧を行い、そこで溶接電流は１サイ
クルの期間流れて、サイクル計数器はそれに対応
し「１」だけ増分される。飽和に達したかどうか
に関するチエツクは否定（NO）である。と言う
のは、１サイクル後に飽和閾値に達することはあ
り得ないからである。次いで溶接を再度１サイク
ル期間行い、この動作を、飽和閾値に達するまで
続ける。 第８図に示した制御と第７図に示した慣用の制
御との間の本質的な差異は、溶接パルスの長さ
が、特定数のサイクルに最早や制限されず、パル
スは、溶接変圧器が飽和閾値に達するまで所望の
ように長くすることができるという点にある。し
たがつて加工は、機械の使用者が予め設定する必
要が無く、然も前以つて知ることができないパル
ス長で行われる。 溶接パルスが終末すると、溶接電流Isの極性が
反転される。次いで、溶接は、飽和閾値に再び達
するまで、反対の溶接パルスで行われる。溶接時
間の終末に達したならば、飽和閾値に達する前に
溶接は停止することは言うまでもない。第７図に
示した制御では、本明細書の冒頭で詳細に説明し
たように、機械の使用者が、第２図の飽和ダイヤ
グラムを参照して特定の変圧器に対し不適当な数
の要素溶接パルスを選択した場合には、溶接変圧
器は、望ましくない仕方で飽和領域になり得る。
これに対し、第８図に示した制御では、使用者
は、溶接電流ならびに全溶接時間tsを設定するだ
けでよく、後は、飽和閾値の監視に依存し上記溶
接時間が自動的に制御下で要素パルス間に分配さ
れることになる。さらに、この制御方法を用いれ
ば、等しい長さの要素パルスは最早や必要とされ
ない。と言うのは、１つの要素パルスから他の要
素パルスへの切換は、飽和閾値に依存し常に行わ
れるので、第１のパルスから第２のパルスへの切
換後は、第２のパルスは第１のパルスよりも容易
に長くすることができるからである。 第６図、ｄに示した曲線は、実験に用いた構造
から得られたものであり、溶接電流Isは、飽和閾
値に既に達しているが、阻止信号の前縁（第６
図、ｂの左側の縁）後直ちに零に降下してはいな
い。その理由は、導通すべき最後のサイリスタ
は、該サイリスタを流れる電流が零に落ちた後に
初めて導通を止めるからである。この実験的な構
造においては、１つのサイリスタにより発生され
た溶接パルスだけについて検査した。即ち、該サ
イリスタの点弧パルスのオフ切換に続き、反転さ
れた極性の他のサイリスタの点弧を行わなかつ
た。実際の場合には、導通しているサイリスタの
点弧のオフ切換後、反対の極性を有する次のサイ
リスタが点弧されて反対の方向に電流を引込み、
その結果第６図ｄに見られるような振動は現れな
い。 （第９図の回路で用いられる）要素のリスト：
【表】
【表】
第１ａ図ないし第１ｃ図は本発明の背景を説明
するための信号波形図、第２図は、段階的に切換
可能な溶接変圧器の飽和特性を示すダイヤグラ
ム、第３図は、本発明による制御装置を備えた周
波数変換溶接機械の回路略図、第４図は磁束分布
を有する第３図の溶接変圧器のコアの詳細を示す
図、第５図は第３図の溶接変圧器に接続される本
発明による制御装置の回路図、第６図は、本発明
による制御装置を用いて第３図に示した周波数変
換溶接機械の動作時に測定した信号の波形を表す
曲線を示すグラフ、第７図は、本発明による制御
装置を用いない場合の周波数変換溶接機械の制御
を図解するフローチヤートを示す図、第８図は、
本発明による制御装置を用いた周波数変換溶接機
械の制御を図解するフローチヤートを示す図、そ
して第９図は、本発明による制御装置に設けられ
ている検出回路の詳細な回路図である。 ２，３……端子、６，７……反転入力端、２０
２……デイジタル制御装置、２０３……電子回
路、２０４……検出回路、２０４ａ……ハイ・パ
スフイルタ、２０４ｂ……振幅復調器、２０４ｃ
……弁別回路、２０６……コア、２０６ａ……中
央の脚、２０６ｂ……外側の脚、２０６ｃ……ヨ
ーク、２０８……測定巻線、２２０……信号周波
数発生器、TR……３相変成器、TH……サイリ
スタ、Is……溶接電流、IA……起動電流、Ｎ１１
……比較器、 ……電圧、Ｒ１０４，Ｒ１０５
……可変抵抗器、ts……全溶接時間、Ｖ１０１，
Ｖ１０２……ダイオード、Ｖ３……インバータ。
するための信号波形図、第２図は、段階的に切換
可能な溶接変圧器の飽和特性を示すダイヤグラ
ム、第３図は、本発明による制御装置を備えた周
波数変換溶接機械の回路略図、第４図は磁束分布
を有する第３図の溶接変圧器のコアの詳細を示す
図、第５図は第３図の溶接変圧器に接続される本
発明による制御装置の回路図、第６図は、本発明
による制御装置を用いて第３図に示した周波数変
換溶接機械の動作時に測定した信号の波形を表す
曲線を示すグラフ、第７図は、本発明による制御
装置を用いない場合の周波数変換溶接機械の制御
を図解するフローチヤートを示す図、第８図は、
本発明による制御装置を用いた周波数変換溶接機
械の制御を図解するフローチヤートを示す図、そ
して第９図は、本発明による制御装置に設けられ
ている検出回路の詳細な回路図である。 ２，３……端子、６，７……反転入力端、２０
２……デイジタル制御装置、２０３……電子回
路、２０４……検出回路、２０４ａ……ハイ・パ
スフイルタ、２０４ｂ……振幅復調器、２０４ｃ
……弁別回路、２０６……コア、２０６ａ……中
央の脚、２０６ｂ……外側の脚、２０６ｃ……ヨ
ーク、２０８……測定巻線、２２０……信号周波
数発生器、TR……３相変成器、TH……サイリ
スタ、Is……溶接電流、IA……起動電流、Ｎ１１
……比較器、 ……電圧、Ｒ１０４，Ｒ１０５
……可変抵抗器、ts……全溶接時間、Ｖ１０１，
Ｖ１０２……ダイオード、Ｖ３……インバータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 制御部ないし制御機器より制御される電力半
導体デバイスから正および負の電流パルスを受
け、かつ中央の脚に１次巻線および２次巻線を有
する３つの脚を備えたコアを有する溶接変圧器を
備えた周波数変換溶接装置の制御装置において、
前記中央の脚２０６ａから出る２つのヨーク２０
６ｃ上に分配されて直列に接続された２つの測定
巻線部分２０８′，２０８″からなる測定巻線２０
８と、該測定巻線２０８に接続されて特定の周波
数の測定電圧を発生する周波数電圧発生器２２０
と、前記周波数電圧発生器２２０に対して並列に
前記測定巻線２０８に接続されて、測定電圧と基
準電圧との比較により、溶接変圧器が飽和に達し
た際測定巻線２０８の誘導リアクタンスが飽和に
関連の閾値以下に降下して前記電力半導体デバイ
スTH１ないしTH６の駆動を阻止する信号を発
生する検出回路２０４とを備えていることを特徴
とする周波数変換溶接装置の制御装置。 ２ 発生器２２０が信号周波数発生器であつて５
ないし20KHzの範囲内の周波数の矩形波電圧を発
生する特許請求の範囲第１項記載の周波数変換溶
接装置の制御装置。 ３ 信号周波数発生器２２０が10KHzの周波数の
矩形波電圧を発生する特許請求の範囲第２項記載
の周波数変換溶接装置の制御装置。 ４ 検出回路２０４が、フイルタ２０４ａと、振
幅復調器２０４ｂと、弁別回路２０４ｃとから構
成される特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
ずれかに記載の周波数変換溶接装置の制御装置。 ５ フイルタが1KHzを越える総ての周波数を伝
達する特許請求の範囲第３項または第４項に記載
の周波数変換溶接装置の制御装置。 ６ 閾値に達する都度、測定巻線２０８の誘導リ
アクタンスの閾値に対応する基準電圧を増加する
ために弁別回路２０４ｃに接続されているヒステ
リシス回路Ｖ１０１，Ｖ１０２，Ｒ１０５を備え
ている特許請求の範囲第４項または第５項に記載
の周波数変換溶接装置の制御装置。 ７ 弁別回路２０４ｃが比較器Ｎ１１を備え、該
比較器の非反転入力端が振幅復調器２０４ｂの出
力端に接続され、他方、反転入力端は、閾値に対
応する基準電圧を調節するための分圧器Ｒ１０
３，Ｒ１０４に接続され、そして前記比較器の出
力端は制御部ないし制御機器２０２ならびにダイ
オードおよび抵抗回路Ｖ１０１，Ｖ１０２，Ｒ１
０５を介してその反転入力端に接続されている特
許請求の範囲第６項記載の周波数変換溶接装置の
制御装置。 ８ 制御部ないし制御機器により制御される電力
半導体デバイスから正および負の電流パルスを受
け、中央の脚に１次巻線および２次巻線を有する
３つの脚を備えたコアを有する溶接変圧器を備え
た周波数変換溶接装置の制御装置において、前記
中央の脚２０６ａから出る２つのヨーク２０６ｃ
上に分配されて直列に接続された２つの測定巻線
部分２０８′，２０８″からなる測定巻線２０８
と、該測定巻線２０８に接続されて特定の周波数
の測定電圧を発生する周波数電圧発生器２２０
と、前記周波数電圧発生器２２０に対して並列に
前記測定巻線２０８に接続されて、測定電圧と基
準電圧との比較により、溶接変圧器が飽和に達し
た際測定巻線２０８の誘導リアクタンスが飽和に
関連の閾値以下に降下して前記電力半導体デバイ
スTH１ないしTH６の駆動を阻止する信号を発
生する検出回路２０４とを備えており、更に、溶
接サイクルに対する全溶接時間を、直流に関する
限り予め選択する手段と、更に、前記予め選択さ
れた全溶接時間内で、溶接電流が溶接変圧器の、
飽和に関連の閾値に達するまで、選択された全溶
接時間を溶接電流の給電網のサイクル計数器の内
容と比較する手段とを備えていることを特徴とす
る周波数変換溶接装置の制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH5945/84A CH676442A5 (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | |
| CH5945/84-6 | 1984-12-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61144279A JPS61144279A (ja) | 1986-07-01 |
| JPH036870B2 true JPH036870B2 (ja) | 1991-01-31 |
Family
ID=4301930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60279403A Granted JPS61144279A (ja) | 1984-12-14 | 1985-12-13 | 周波数変換溶接装置の制御装置 |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4709132A (ja) |
| EP (1) | EP0191178B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61144279A (ja) |
| AU (1) | AU579056B2 (ja) |
| BR (1) | BR8506274A (ja) |
| CA (1) | CA1244095A (ja) |
| CH (1) | CH676442A5 (ja) |
| DE (2) | DE3512834A1 (ja) |
| ES (1) | ES8705275A1 (ja) |
| FI (1) | FI854938A (ja) |
| GB (1) | GB2168496B (ja) |
| GR (1) | GR852977B (ja) |
| SU (1) | SU1530086A3 (ja) |
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| AT405624B (de) * | 1996-09-25 | 1999-10-25 | Stempfer Ferdinand Ing | Schweissgerät und schweissverfahren, insbesondere widerstandsschweissverfahren |
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