JPH0441081A - 抵抗溶接機および抵抗溶接方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被溶接物に電流を流し、該被溶接物に発生す
るジュール熱によって溶接を行う抵抗溶接機とその溶接
方法に関する。

抵抗溶接機は、被溶接物の溶接を短時間に行うことが可
能であり、溶接コストも低いことから金属部材の溶接に
広く利用している。

しかし、溶接後の外観の善し悪しを問題にするような被
溶接物、例えば、自動車のボディの溶接、あるいは、溶
接して組み立てた後の寸法精度の善し悪しを問題にする
ような被溶接物、例えば、ブラウン管の電子銃、などに
おいては、抵抗溶接部分のナゲツト形状の悪化・不揃い
、また、爆飛・散りによって突起や塵埃が発生するとい
う事項が重要な問題点となっている。

そこで、自動車においては、溶接後に溶接部をヤスリで
研磨したり、ブラウン管の電子銃においては、抵抗溶接
機を用いずに、レーザ溶接を行っている。すなわち、溶
接後の外観を問題にするような被溶接物においては、非
住産的なりスリ掛は作業や、高価なレーザ溶接機に頼ら
ざるを得ないのが現状である。

そのため、散り・爆飛を発生せず、溶接部の外観が美し
く１、かつ、仕上寸法精度が高く、しかも汎用性が高（
生産性の高い抵抗溶接機が求められている。

［従来の技術］ 抵抗溶接機を大別すると、コンデンサ蓄勢式抵抗溶接機
、交流式抵抗溶接機、インバータ式抵抗溶接機、が在る
。

（１）コンデンサ蓄勢式抵抗溶接機 第４図は、コンデンサ蓄勢式抵抗溶接機の概要を説明す
る図で、（ａ）は原理的回路図、（ｂ）は溶接電流波形
図、である。

１）溶接機の概要 すなわち、コンデンサＣｃに、溶接に必要な電力を充電
しておき、その放電電流を溶接トランスＴ、を介して被
溶接物１に供給し、溶接を行う。

尚、コンデンサＣｃの放電開始制御はサイリスタ５ＣＲ
３で行う。

他方、コンデンサＣｃの充電は、商用交流電源をブリッ
ジ型ダイオードＢＤ、で全波整流した後、抵抗Ｒ，を通
して行う。向、コンデンサＣｃの充電開始制御はサイリ
スタＳＣＲ、と５ＣＲ２で行う。

また、コンデンサＣｃの充電と放電の制御は、制御部２
ａがサイリスタＳＣＲ，と５ＣＲ２および５ＣＲ３のゲ
−トＧ、とＧ２およびＧ３を制御して行う。

２）溶接電流 第４図（ｂ）は、被溶接物１に流れる溶接電流ｉの一例
を示している。

時刻り。からｔ、までの時間は、一般的には３〜２０ｍ
５程度である。また、溶接電流ｉの最大値ｉｍは、一般
的に数千〜敵方Ａ程度である。

３）特徴 コンデンサ蓄勢式抵抗溶接機は、大きい溶接電流を必要
とする被溶接物に通している。また、コンデンサＣｃに
必要な電力を充電してから溶接を行うため、溶接電流の
大きさに比較して商用交流電源の容量は大幅に小さ（て
済む長所がある。

（２）交流式抵抗溶接機 第５図は、交流式抵抗溶接機の概要を説明する図で、（
ａ）は原理的回路図、（ｂ）は溶接電流波形図、である
。

１）溶接機の概要 交流式抵抗溶接機は、商用交流電源の電流を直接に溶接
トランスＴｔに流し、該溶接トランスＴ２の２次側コイ
ルに接続した被溶接物１に溶接電流ｊを供給し、溶接を
行う。

尚、溶接電流ｉの制御は、商用交流電源と溶接トランス
Ｔ２の間に設けたサイリスタＳＣＲ，と５ＣＲ５の流通
角を制御して行う。また、該流通角の制御は、制御部２
ｂがサイリスタ５ＣＲ４と５ＣＲ５のゲートＧ４とＧ、
を制御して行う。

２）溶接電流 第５図（ｂ）は、被溶接物１に流れる溶接電流ｉの一例
を示している。

時刻ｔ０からｔ４までの時間は、商用交流電源の周波数
が５０Ｈｚの場合は２０ｍ５である。

すなわち、溶接電流ｉは、例えば、時刻ｔ１からＴ−２
＋　あるいは、時刻ｔ３からｊ４＋時刻ｔ。

からｊ６＋　・・・・・・のように、流通角を制御する
ことによって制御する。

ちなみに、溶接電流の最大値１ＩＩｌは、一般的に数千
〜敵方Ａ程度である。

３）特徴 交流式抵抗溶接機は、溶接機の価格を低くすることがで
きる。しかし、溶接部の外観は悪い。

尚、溶接タクトは溶接機によって規定されないので、溶
接を短い時間間隔で繰り返し行う場合に有利である。

（３）インバータ式抵抗溶接機 第６図は、インバータ式抵抗溶接機の概要を説明する図
で、（ａ）は原理的回路図、（ｂ）は溶接電流の瞬時値
波形を説明する図、（ｃ）は（ｂ）を平均した溶接電流
波形図、である。

１）溶接機の概要 インバータ式抵抗溶接機は、商用交流電源をブリッジ型
ダイオードＢＤ、で全波整流した後、コンデンサＣｆで
平滑して直流電源を作製゛し、該直流電源をトランジス
タＴｒ、、　Ｔｒｚ、　Ｔｒｙ、　　Ｔｒ４でスイッチ
ングして溶接トランスＴ３へ加え、該溶接トランスＴ、
の２次側コイルに接続したブリッジ型ダイオードＢＤ、
を介して被溶接物１に溶接電流ｉを供給し、溶接を行う
。

尚、トランジスタＴｒｌ＋　　Ｔｒｚ＋　Ｔｒ、、、　
Ｔｒ４のスイッチングは、制御部２ｃが該トランジスタ
Ｔ　ｒ　＋　＋Ｔｒｚ、　Ｔｒ３＋　Ｔｒ４のヘースｂ
＋、ｂｚ、ｂ３．ｂａを制御して行い、該スイッチング
周波数は数ＫＨｚ程度である。

また、溶接電流ｉの制御は、トランジスタＴｒＴ゛ｒｚ
＋　Ｔｒ：＋＋　Ｔｒａをスイッチングする際のデユー
ティサイクルを可変して行っている。すなわち、ＰＷＭ
変調によって行っている。

２）溶接電流 第６図（ｂ）は溶接電流の瞬時値を説明する波形図、（
ｃ）は（ｂ）の溶接電流を平均した波形図、である。

スイッチング周波数を、例えばＩ　ＫＨｚとすると、時
刻ｔｏからむ、までの時間が１ｍｓとなる。

溶接電流ｉは、その最大値ｉｍが一定していて、該溶接
電流ｉを流す時間を可変することによって、溶接電流の
平均値１０を可変する仕組みである。

例えば、時刻ｔ０からｔ、までの間流れてぃた溶接電流
ｉを、時刻ｔ０からＬ２までの間流すならば、溶接電流
の平均値１０は増加する。

すなわち、以下同様にして、各溶接電流パルスの幅を可
変することによって、必要とする溶接電流の大きさと時
間的変化を得ることができる。

第６図（ｃ）は、溶接電流ｉの平均値１０の一例である
。

一般的に、溶接電流ｌｏｔ　＋　１０ｍ　＋　１０４＋
　　と、時刻ｔ０゜＋　ＬＯＩ　、ｔｏｚ　Ｉ　ｊ０３
を制御部２Ｃにプリセットすることによって、必要とす
る溶接電流波形が得られるようにしている。

ちなみに、時刻ｔ６０からｔ０３までの時間は数十１Ｉ
ＩＳ程度である。また、溶接電流の平均値１０の最大値
１（１ｍ　　は、−船釣に数千Ａ程度である。

３）特徴 インバータ式抵抗溶接機も、あまり大きい溶接電流を必
要としない被溶接物に適している。すなわち、溶接電流
ｉの最大値１Ｉｌｌは、商用交流電源の容量で制限され
るからである。

しかし、散り・爆飛が非常に少なく、溶接後の外観が大
変良く整っている。また、溶接を短い時間間隔で繰り返
し行うことができるので、溶接における生産性も高い。

他方、コンデンサ蓄勢式抵抗溶接機や交流式抵抗溶接機
に比較して、溶接機が高価であるという短所もある。

〔発明が解決しようとする課題］ 次に、コンデンサ蓄勢式抵抗溶接機、交流式抵抗溶接機
、インバータ式抵抗溶接機、の問題点と本発明の課題を
挙げる。

（１）コンデンサ蓄勢式抵抗溶接機の問題点■大きい溶
接電流を得ることができるが、溶接電流の制御が困難で
ある。

■溶接電流波形を、希望とする電流波形に設定すること
が難しい。

■散り・爆飛が発生し易い。

■溶接後のナゲツト表面に、突起などのパリが出やすい
。

■溶接トランスの形状が太き（、かつ、重い。

尚、前記■■は■■に原因することが多い。

は整っているが、溶接機の価格が高価である。

（２）交流式抵抗溶接機の問題点 ■溶接電流の制御が可能であるが、散り・爆飛が発生し
易く、溶接後の外観が悪い。

■溶接電流を制御できる時間は、商用交流電源の周波数
（周期）によって規定され、該商用交流電源の周波数が
６０Ｈｚであっても、その周期は約１６．７ｍｓと長く
、溶接電流波形を、希望とする電流波形に設定すること
が難しい。

（３）インバータ式抵抗溶接機の問題点■溶接電流の制
御が可能であるが、大きい溶接電流を得ることが難しい
。

■溶接電流波形を容易に希望とする電流波形に設定する
ことができるが、溶接電流パルスのピーク値を可変・制
御することはできない。

■溶接電流パルス相互間の時間間隔を任意に設定・制御
することができない。

■散り・爆飛が少なく、溶接後のナゲツト表面（４）課
題 本発明の技術的課題は、従来の抵抗溶接機における以上
のような問題点を解消し、溶接電流パルスを連続して発
生することが可能であり、しかも該溶接電流パルスのピ
ーク値とパルス間隔を自由に制御することが可能であっ
て、かつ、大きい溶接電流と該溶接電流の制御が可能な
抵抗溶接機と抵抗溶接方法を確立することによって、散
り・爆飛を発生せず、溶接部の外観が美しく、しかも汎
用性が高く生産性の高い抵抗溶接機を安価に実現するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の基本原理を説明する図で、（ａ）は
基本回路図、（ｂ）は溶接電流の瞬時値波形を説明する
図、（ｃ）は＜ｂ）を平均した溶接電流波形図、である
。

本発明は、コンデンサ蓄勢式抵抗溶接機の長所と、イン
バータ式抵抗溶接機の長所とを合わせ持ち、かつ、該コ
ンデンサ蓄勢式抵抗溶接機とインバータ式抵抗溶接機の
短所を解消したところに特徴がある。

（１）抵抗溶接機の構成 ■少なくとも２個以上の蓄勢用コンデンサＣ１Ｃｚ、Ｃ
ｚ、Ｃ４，Ｃｓ、Ｃａ、Ｃｒ、・・・Ｃ７■前記■のコ
ンデンサＣ＋＋Ｃｚ＋Ｃａ＋Ｃ４＋Ｃｓ＋ＣｂｔＣｔ＋
・・・Ｃ７を充電する充電部３ ■１次側コイルに前記■のコンデンサＣＩ＋Ｃ２＋Ｃ３
１Ｃ４１Ｃ５＋Ｃ６＋Ｃ？＋・・・Ｃ７の放電電流を流
し、２次側コイルに被溶接物１を接続する溶接トランス
Ｔ４■前記■の溶接トランスＴ４の２次側コイルと被溶
接物１との間に設け、該被溶接物１に流れる電流を整流
する整流部４ ■前記■の充電部３と前記■の各々のコンデンサＣＩ＋
Ｃ！＋Ｃ３＋Ｃ４＋Ｃ５＋Ｃ６＋Ｃ？＋・・・Ｃｎｌと
の間に個別に設け、該コンデンサＣ＋＋Ｃｚ＋Ｃｓ＋Ｃ
ａ＋Ｃｓ＋Ｃｉ＋Ｃｔ＋・・・Ｃ７への充ｔｉｉ流の開
閉を行い、かつ、開閉制御が可能なスイッチ手段５ＩＩ
ＩＳＺＩＩＳ：１Ｉｌｓ４１１ｓｓＩｌｓ＆１１Ｓ、１
．・・・　Ｓ□ ■前記■の各々のコンデンサＣ＋＋Ｃｚ＋Ｃｓ＋Ｃ＊＋
Ｃｓ＋Ｃ！＋Ｃ？＋・・・Ｃ７と前記■の溶接トランス
Ｔ４との間に個別に設け、該コンデンサＣ＋＋Ｃｚ＋Ｃ
ｓ＋Ｃｎ＋Ｃｔ＋Ｃｉ＋Ｃ１，・・・Ｃ７の放電電流の
開閉を行い、かつ、開閉制御が可能なスイッチ手段Ｓ＋
２＋Ｓｚ２．Ｓｓｚ＋Ｓｎ！＋Ｓｓｚ＋Ｓｂｚ＋Ｓｔｚ
＋　・・・Ｓｎｔ ■前記■溶接トランスＴ４と、前記■のコンデンサＣ＋
＋Ｃｚ＋Ｃｓ＋Ｃａ＋Ｃｓ＋Ｃ６＋Ｃｔ＋　・・・Ｃｎ
との間に設け、該コンデンサＣ＋＋Ｃｚ＋Ｃｉ＋Ｃ４＋
Ｃｓ＋Ｃｉ＋Ｃｔ＋　・・・Ｃ７から該溶接トランスＴ
４に流れる放電電流の向きを、各放電毎に逆向きにする
スイッチ手段Ｓ＋３．５ｈ！■前記■の充電電流の開閉
を行うスイッチ手段ＳＩＩ＋　ｓ、□Ｓ３１＋Ｓ４１＋
ＳＳｌ＋Ｓ６１＋５７□・・・Ｓ□と、前記■の放電電
流の開閉を行うスイッチ手段Ｓ＋！＋Ｓ！！＋５３！＋
５４！＋ＳＳｇ＋Ｓ６！＋Ｓ？ｌ＋　”・Ｓｎ！　　、
および前記■の放電電流が溶接トランスＴ４に流れる向
きを各放電毎に逆向きにするスイッチ手段ＳＩ３＋Ｓｔ
３との開閉制御を行う制御部２ｄ 以上、■〜■で構成する抵抗溶接機である。

尚、コンデンサＣ１、ＣＺ、Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，
Ｃ７，・・・Ｃｎ。

の容量は、全て同一であっても良（、また、個別に任意
に選択・決定しても良い。

（２）溶接方法 ■）充電 充電電流の開閉を行うスイッチ手段ＳＩＩ＋Ｓ２＋＋Ｓ
３１＋Ｓ４１＋ＳＳ＋＋Ｓ６１＋Ｓ７＋＋・・・Ｓｌの
閉時間を制御し、各々のコンデンサＣ１＋ＣＺ＋Ｃ３＋
Ｃ４＋Ｃ５＋Ｃ６＋Ｃ７＋・・・Ｃ７への充電電圧を、
制御部２ｄが個別に設定・制御する。

２）放電 放電電流の開閉を行うスイッチ手段Ｓｌｔ＋ＳＺＺ＋Ｓ
ｏ、Ｓ４！＋Ｓｓ２＋Ｓ６２＋Ｓ？！＋・・・Ｓｎ２の
閉タイミングを制御し、各々のコンデンサＣ１、Ｃ２，
Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃａ、Ｃ７・・・Ｃｎ、の放電開始
タイミングを、制御部２ｄが個別に設定・制御する。

３）溶接トランスへの放電電流の供給 スイッチ手段Ｓ＋３＋ＳＺ３の閉タイミングを制御し、
各々のコンデンサＣ＋＋Ｃｚ＋Ｃ３＋Ｃａ＋Ｃｓ＋Ｃ６
＋Ｃ１＋　　・・・Ｃ０から溶接トランスＴ４に流れる
放電電流の向きが、各放電毎に逆向きになるように制御
部２ｄが制御する。

４）放電中の充電 各々のコンデンサＣ＋＋Ｃｚ＋Ｃ＊＋Ｃｎ＋Ｃｓ＋Ｃｉ
＋Ｃｔ＋　　＋＋　Ｃｎを充電する場合に、放電中のコ
ンデンサが在る時においても、放電が完了し、かつ、放
電電流の開閉を行うスイッチ手段が開状態であるコンデ
ンサが在る場合は、制御部２ｄは該放電完了コンデンサ
の充電を行う。

以上、１）〜４）によって、被溶接物１に溶接電流ｉを
流し、抵抗溶接を行う。

〔作用〕

（１）溶接機の基本的作動 本発明の溶接機は、コンデンサＣ＋＋Ｃｚ＋Ｃｓ＋Ｃａ
＋Ｃｓ＋Ｃｂ　＋　Ｃｑ　＋　・・・Ｃ７に充電してお
いた電力を、スイッチ手段Ｓ＋ｚ＋Ｓｚｚ＋　Ｓｓｔ＋
Ｓａｚ＋Ｓｓｔ＋Ｓｂｚ＋Ｓ？ｚｓ＝　Ｓａｇを、順次
あるいは任意に連続して閉状態にすることによって放電
させ、連続した一連の溶接電流パルスを得る仕組みであ
る。

尚、溶接電流ｉは瞬時値で示している。

（２）溶接電流パルスのピーク電流値の制御各々のコン
デンサＣ＋＋Ｃｚ＋Ｃ＋＋Ｃ４＋Ｃｓ＋Ｃ６＋Ｃｔ＋　
・・・Ｃ７の充電電圧は、スイッチ手段５ＩＩＩＳ２１
１５３１１Ｓ４＋＋Ｓｓ＋＋Ｓｉ＋＋Ｓｔ＋＋−Ｓ＋の
閉時間を制御することによって可変することができるの
で、各々のコンデンサ（＋＋Ｃｚ＋Ｃｚ＋Ｃｎ＋Ｃｓ＋
Ｃａ＋Ｃ７＋　・・・Ｃｎ、が放電する時に発生する溶
接電流パルスのピーク電流値は、各々の溶接電流パルス
について任意に選択・決定し制御することができる。

すなわち、コンデンサの充電電圧を個別に制御すること
によって、例えば、第１図（ｂ）に示すように、時刻ｔ
０からｔ、に流れる溶接電流パルスと、時刻ｔ２からｔ
、ｌおよび時刻ｔ４からｔｓに流れる溶接電流パルスの
ように、それぞれのピーク電流値を制御できる。

また、コンデンサの放電によって溶接電流を得ているの
で、溶接電流の大きさはコンデンサ蓄勢式抵抗溶接機と
同等に選定・制御できる。

（３）溶接電流パルスのパルス間隔の制御各々のコンデ
ンサＣ＋＋Ｃｚ＋Ｃｆｆ＋Ｃ４＋Ｃ５＋Ｃａ＋Ｃｆｆ＋
・・・Ｃｎ、の放電開始タイミングは、スイッチ手段Ｓ
、２゜Ｓ２□＋　Ｓ’ｌ□＋Ｓ４□＋ＳＳ２＋Ｓ＆□ｌ
５７２＋・・・Ｓ、１２の閉タイミングを制御すること
によって任意に制御できる。

例えば、第１図（ｂ）に示すように、時刻ｔ０から１＋
に流れる溶接電流パルスと時刻ｔ２からｔ３に流れる溶
接電流パルスとの時間間隔（ｔｚ−ｔｌ）と、時刻ｔ２
からｔ３に流れる溶接電流パルスと時刻ｔ４からｔ、に
流れる溶接電流パルスとの時間間隔（ｔ４−ｔ３　）と
のように、それぞれの溶接電流パルス間の時間間隔を任
意に制御することができる。

（４）溶接電流パルスのパルス幅の制御溶接電流パルス
のパルス幅は、放電するコンデンサの容量によって決ま
る。

したがって、コンデンサを２個同時に放電開始させれば
、溶接電流パルスのパルス幅を２倍にすることができる
。すなわち、３個、４個、５個、・・・と同時放電コン
デンサの数を増やせば、溶接電流パルスのパルス幅も、
３倍、４倍、５倍、・・・と広（なり、溶接電流パルス
のパルス幅を制御することが可能である。

また、コンデンサＣｒ　＋　ＣＺ　＋　Ｃ３＋　Ｃ４１
ＣＳ　＋　Ｃｂ　＋　Ｃ７＋・・・Ｃｎｌに、予め幾つ
かの異なる容量のコンデンサを用意しておき、それらの
コンデンサを選択的に放電させることによって、溶接電
流パルスのパルス幅を制御することも可能である。

例えば、第１図（ｂ）に示すように、時刻ｔ６からｔ、
に流れる溶接電流パルスの幅は、時刻ｔ４から１ｓに流
れる溶接電流パルスの幅の２倍であり、時刻ｔｌｌから
ｔ、に流れる溶接電流パルスの幅は、時刻ｔ、からｔ、
に流れる溶接電流パルスの幅の３倍である。

（５）溶接電流波形の形成 前記（２）〜（４）の制御によって生み出す溶接電流パ
ルスの列を平均し、必要とする溶接電流の波形を得る。

但し、この場合の平均とは計算上の平均であって、現実
に被溶接物１に流れる溶接電流は、一連の溶接電流パル
スのパルス列である。

第１図（ｃ）は、溶接電流パルスを平均した溶接電流ｉ
。の波形の一例であり、時刻ｔ０゜から溶接電流の供給
を開始して、時刻ｔ。３に溶接電流の供給を停止し、１
箇所の抵抗溶接が完了する。

したがって、第１図（ｂ）に示す溶接電流パルスノパル
ス幅（ｔｓ　　ｔａ）、あるいは、パルス幅（ｔ７　ｔ
ｉ、）、パルス幅（ｔ、−ｔｓ）は、溶接電流波形の１
周期（ｔｏ３ｔｏｏ）に比較して、十分に狭く設定する
。

すなわち、 （ｔｏｉ−ｔｏｏ）　）　（ｔｓ　−ｔｓ＞　−−−−
−（１）（ｔｏｔ−ｔｏｏ）　　　＞　　　（ｔ−ｒ　
　　−ｔ　　６）　　　−−−−−（２ン（ｔｏｚ　　
ｔｏ。）　＞　（ｔ　Ｑ　−ｔ　＠）　−−−−−（３
）である。

（６）コンデンサの充電 コンデンサＣｎ，Ｃｎ，Ｃ３，Ｃｎ，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ？
、−Ｃｎの充電／放電の制御は、それぞれのコンデンサ
毎に個別に制御することができるので、放電中のコンデ
ンサが在る時においても、放電が完了し、かつ、放電電
流の開閉を行うスイッチ手段が開状態であるコンデンサ
が在る場合は、該放電完了コンデンサの充電を行うこと
が可能である。

したがって、溶接を繰り返し行う場合においては、コン
デンサを充電するための溶接休止時間は不要である。す
なわち、溶接機によって溶接タクトが規定されることが
無い。

（７）溶接電流パルス列による抵抗溶接の長所前記（６
）で説明したように、第１図（ｃ）の溶接電流１００波
形は計算上の波形であり、被溶接物１に流れる溶接電流
ｉは、パルス電流の列である。すなわち、抵抗溶接を具
体的に進行させるのは、個々の溶接電流パルスである。

このように、間欠的に溶接電流パルスを被溶接物１へ供
給すると、該被溶接物は加熱と冷却を速い速度で繰り返
しながら急速に温度上昇し、溶接が行われる。

そのため、溶接電流が多過ぎることに原因したり、ある
いは、追従性の悪い溶接ヘッドに原因する散り・爆飛が
発生し難い。

したがって、溶接部のナゲツトは整った形状となり、該
溶接部の突起やパリ、塵埃の発生が無くなる。

特に、本発明においては、溶接電流パルスのパルス高、
パルス幅、パルス間隔、を任意に選択・決定し制御する
ことができるので、被溶接物に最も適合した溶接電流パ
ルスの列を供給することができる。

〔実施例〕

次に、本発明による抵抗溶接機と溶接方法を、実際上ど
のように具体化できるかを実施例で説明する。

第２図は、実施例を説明する回路図である。

（１）構成 １）充電部 充電部は、ステップアップトランスＴｓで構成し、商用
交流電源から必要とする電圧を得る。

２）コンデンサ コンデンサとしては、理論上Ｃ（１）、　Ｃ（２）、・
・・・・・Ｃ（ｎ−１）　、　Ｃ（ｎ）までｎ個のコン
デンサを使用することができるが、本実施例ではｎ＝４
０としている。

また、容量は、全てのコンデンサについて１００μＦと
した。

３）充電用スイッチ手段 ］ンデンサＣ（１）、　Ｃ（２）、　−・−Ｃ（ｎ−１
）、　Ｃ（ｎ）の充電用スイッチ手段としては、サイリ
スタ５ＣＲＡ　（１）、　５ＣＲＡ　（２）　−−５Ｃ
ＲＡ　（ｎ−１）　、　５ＣＲＡ　（ｎ）を使用してい
る。

すなわち、サイリスクを導通状態にするタイミングをゲ
ート信号によって決定し、充電のタイミングと該コンデ
ンサＣ（１）、Ｃ（２）、＝−Ｃ（ｎ−１）、　　Ｃ（
ｎ）の充電電圧を制御する。

４）ｆ４接トランス 溶接トランスＴ６は、１次側コイルにコンデンサＣ（１
）、　Ｃ（２）、−−Ｃ（ｎ−１）、　Ｃ（ｎ）の放電
電流を流し、２次側コイルに被溶接物１を接続して溶接
電流を流す。

ただし、本実施例の場合は、２次側コイルに中間タップ
が有り、ダイオードＤ　１、　Ｄ　ｚによって溶接電流
を全波整流し、被溶接物１に流れる溶接電流の方向を一
方向のみとなるようにしている。

５）放電用のスイッチ手段 ］ンデンサＣ（１）、　Ｃ（２）、　−−−Ｃ（ｎ−１
）、　Ｃ（ｎ）の放電用スイッチ手段としては、サイリ
スタ５ＣＲＢ（１）、　５ＣＲＢ　（２）　−−５ＣＲ
Ｂ　（ｎ−１）　、　５ＣＲＢ　（ｎ）を使用している
。

すなわち、サイリスタを導通状態にするタイミングをゲ
ート信号によって決定し、該コンデンサＣ（１）、　Ｃ
（２）、　・−”　Ｃ（ｎ−１）、　Ｃ（ｎ）の放電タ
イミングを制御する。

また、サイリスタ５ＣＲＣ（１）　、　５ＣＲＣ（２）
　　は、溶接トランスＴ、に流れるコンデンサＣ（１）
、　Ｃ（２）、・・・・・・Ｃ（ｎ−１）　、　Ｃ（ｎ
）の放電電流を、各放電毎に逆向きにするためのもので
ある。

すなわち、コンデンサＣ（１）の放電に際しては、サイ
リスタ５ＣＲＣ（２）を導通状態とし、コンデンサＣ（
２）の放電に際しては、サイリスタ５ＣＲＣＣ１＞　を
導通状態とする。

尚、放電電流を各放電毎に逆向きにするために、放電用
サイリスク５ＣＲＢ（１）、５ＣＲＢ（２）　−−−−
−−５ＣＲＢ（ｎ−１）、５ＣＲＢ（ｎ）の溶接トラン
スＴ６への接続も、１次側コイル端子へ交互に接続して
いる。

６）制御部 制御部２ｅはマイクロコンピュータと入出力インタフェ
ースで構成し、前記３）の充電用サイリスク５ＣＲＡ（
１）、５ＣＲＡ（２）　−−５ＣＲＡ（ｎ−１）、５Ｃ
ＲＡ（ｎ）　　と前記５）の放電用サイリスタサイリス
ク５ＣＲＢ　（１）　。

５ＣＲＢ（２）　・・−＝ＳＣＲＢ（ｎ−１）、５ＣＲ
Ｂ（ｒ＋）およびサイリスク５ＣＲＣ（１）　、　５Ｃ
ＲＣ（２）のゲート制御を行う。

また、コンデンサＣ（１）、Ｃ（２）ｓ・”＝　　Ｃ（
ｎ−１）。

Ｃ（ｎ）の両電極間には、分圧用の抵抗Ｒ、Ｈ、ＲＩｔ
＋　Ｒｌｔ、　　Ｒｌｔ”・・・・Ｒ（１１−１１１１
Ｒｔｎ−ｒ＞ｚ＋Ｒｈ＋。

ＲＲｆｆｉを取り付け、分圧した電圧　Ｖｉ、Ｖｇ・・
・・・・Ｖい−１１，％’Ｒを制御部２ｅに入力し、該
コンデンサＣ（１）、Ｃ（２）ｓ”・Ｃ（ｎ−１）、Ｃ
（ｎ）の充電電圧を制御する。

（２）作動 コンデンサＣ（１）、Ｃ（２）、−＝−Ｃ（ｎ−１）、
Ｃ（ｎ）の充電／放電の制御は、制御部２ｅに予めプロ
グラムした手順にしたがって該制御部２ｅが行う。

本実施例の場合、１００μＦのコンデンサを４０個使用
しているが、溶接に際しては２０個を１ブロツクとして
使用し、２０個の溶接電流パルス列によって約２ｈｓの
時間に渡って溶接電流を流している。

すなわち、２つのブロックを順次放電し、他方で放電を
完了したブロックを順次充電する。そのため、溶接タク
トは連続的であり、極めて高速度の溶接を行うことがで
きる。

また、溶接トランスＴ６に流れるコンデンサＣ（１）、
Ｃ（２）、−Ｃ（ｎ４）、Ｃ（ｎ）の放電電流の周期は
平均的２１１３であり、周波数は約５００）１ｚである
。そのため、溶接トランスＴ、のインダクタンスを小さ
くすることが可能であり、該溶接トランスＴ、の外観形
状を非常に小さくすることができると同時に、重量も極
めて軽量にすることができる。

すなわち、放電電流の周期に反比例して、溶接トランス
Ｔ、の大きさと重量とを小さくすることが可能であり、
コンデンサ蓄勢式抵抗溶接機の数十分の一以下にするこ
とができる。

したがって、溶接トランスＴ６を溶接ロボットのロボッ
トアームやロボットハンドに取り付けることが可能であ
り、溶接ヘッドと該溶接トランスＴ、とを至近距離で接
続することができるようになり、溶接効率が格段に向上
する。

ちなみに、コンデンサ蓄勢式抵抗溶接機では、溶接トラ
ンスの外観形状が大きく、かつ、重量も大きく、溶接ロ
ボットのロボットハンドに取り付けることは不可能であ
る。

また、本実施例において、万が一１充電用サイリスタ、
コンデンサ、放電用サイリスタの何れか１つに故障を生
じた場合にあっても、該故障を制御部２ｅが自己診断し
、該故障回路部分の使用を閉鎖することができる。

しかし、前記故障回路の閉鎖によって溶接機の作動に支
障を与えることは無い。すなわち、同一で健全な他の回
路（充電用サイリスク、コンデンサ、放電用サイリスタ
）を代用することができるからである。

（３）溶接電流の制御例 第３図は、溶接電流の制御例を説明する図で、（ａ）　
（ｂ）　（ｃ）は各々その一例の波形図、である。

尚、溶接電流１０は、溶接電流パルスを積分した値であ
り、該溶接電流１０の波形は該積分結果である。

（ａ）　（ｂ）は、追従性の悪い溶接ヘッドを使用した
場合の溶接電流１００波形である。

溶接開始時刻ｔ０〜溶接終了時刻ｔ３までの時間は約２
５ｍ５で、時刻ｔ０〜時刻ｔ１までの時間間隔を長く採
っているところに特徴がある。

また、（ｃ）は、追従性の良い溶接ヘッドを使用した場
合の溶接電流１０の波形である。

溶接開始時刻ｔ０゜〜溶接終了時刻ｔｚｉまでの時間は
約２０ｍ５で、時刻ｔ０〜時刻ｔ１までの時間間隔を短
くしているところに特徴がある。

尚、溶接電流の最大値五〇、の値の一例を上げると、次
のようになる。

ｌ閣のアルミニュウムー−−−−−１５０００〜２００
００　ＡＩＩＩＩＩＩｌの鉄　　　　　　−−−−−−
８０００Ａ以上０．２　ｔｒｍのＳＵＳ　　　　　　−
−−−−−３０００〜４０００　Ａ以上のように本実施
例によれば、コンデンサの充電電圧を高くすることによ
って、インバータ式抵抗溶接機では得られない大電流の
溶接電流を得ることができる。しかも、溶接電流の制御
も極めて容易であり、かつ、多彩である。

特に、溶接電流パルスのパルス高、パルス幅、パルス間
隔を任意に選択・決定し制御し、必要とする溶接電流ｉ
ｏの波形を得ることは特筆的である。

・決定して制御し、該溶接電流パルスの積分値から必要
とする溶接電流１０の波形を得ることができる。すなわ
ち、コンデンサ蓄勢式抵抗溶接機の長所と、インバータ
式抵抗溶接機の長所とを合わせ持っている。

その結果、インバータ式抵抗溶接機では溶接できないよ
うな大型の被溶接物から、他方、小型の被溶接物まで溶
接することが可能であり、がっ、散り・爆飛を発生せず
、溶接部の外観が美しく、しかも汎用性が高く生産性の
高い抵抗溶接機を安価に実現することができる。

また、溶接トランスの大きさをインバータ式抵抗溶接機
と同等の大きさに小型化することが可能であり、該溶接
トランスの設置場所を任意に選定・設定することができ
る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、溶接電流パルスのパルス
高、パルス幅、パルス間隔を任意に選択

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本原理を説明する図で、（ａ）は
基本回路図、（ｂ）は溶接電流の瞬時値波形を説明する
図、（ｃ）は（ｂ）を平均した溶接電流波形図、 第２図は、実施例を説明する回路図、 第３図は、溶接電流の制御例を説明する図で、（ａ）　
（ｂ）　（ｃ）は各々その一例の波形図、第４図は、コ
ンデンサ蓄勢式抵抗溶接機の概要を説明する図で、（ａ
）は原理的回路図、（ｂ）は溶接電流波形図、 第５図は、交流式抵抗溶接機の概要を説明する図で、（
ａ）は原理的回路図、（ｂ）は溶接電流波形図、 第６図は、インバータ式抵抗溶接機の概要を説明する図
で、（ａ）は原理的回路図、（ｂ）は溶接電流の瞬時値
波形を説明する図、（ｃ）は（ｂ）を平均した溶接電流
波形図、である。 図において、１は被溶接物、２ａ、　２ｂ、　２ｃ、　
２ｄ、　２ｅは制御部、３は充電部、４は整流部、Ｇ目
、Ｇ、、。 ・・・ＧｏおよびＧ１□、Ｇ、１　・・・Ｇ７□とＧ１
３．　　ｃｚ３はスイッチ手段の開閉動作を制御する制
御信号、である。 第２図 Ｚ　１ｌｌｌｊｔ流 Ｉ連接を浜 ’Ｊａｍ］　　（ＳＪ１？ｔ＊１１ｍ１ｉ＋ｌ　）第３
図 （ａ） コンテ′ン寸箋４撃を叉ｆｅＳ、杆を亥社接１舌第４区 （ＣＬ） （ｂ） 交通式１咬削只接器 第５区 平成２年７月５日 １゜ ２゜ 事件の表示 発明の名称 平成２年 特許願 第１４６５３５号 抵抗溶接機および抵抗溶接方法 ３゜ 補正をする者 事件との関係 住所 名称

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも２個以上のコンデンサ（Ｃ＿１、Ｃ＿２
   、Ｃ＿３、Ｃ＿４、Ｃ＿５、Ｃ＿６、Ｃ＿７、・・・Ｃ
   ＿ｎ）と、前記コンデンサ（Ｃ＿１、Ｃ＿２、Ｃ＿３、
   Ｃ＿４、Ｃ＿４、Ｃ＿６、Ｃ＿７、・・・Ｃ＿ｎ）を充
   電する充電部（３）と、 １次側コイルに前記コンデンサ（Ｃ＿１、Ｃ＿２、Ｃ＿
   ３、Ｃ＿４、Ｃ＿５、Ｃ＿６、Ｃ＿７、・・・Ｃ＿ｎ）
   の放電電流を流し、２次側コイルに被溶接物（１）を接
   続する溶接トランス（Ｔ＿４）と、 前記溶接トランス（Ｔ＿４）の２次側コイルと被溶接物
   （１）との間に設け、該被溶接物（１）に流れる電流を
   整流する整流部（４）と、 前記充電部（３）と前記各々のコンデンサ（Ｃ＿１、Ｃ
   ＿２、Ｃ＿３、Ｃ＿４、Ｃ＿５、Ｃ＿６、Ｃ＿７、・・
   ・Ｃ＿ｎ）との間に個別に設け、該コンデンサ（Ｃ＿１
   、Ｃ＿２、Ｃ＿３、Ｃ＿４、Ｃ＿５、Ｃ＿６、Ｃ＿７、
   ・・・Ｃ＿ｎ）への充電電流の開閉を行い、かつ、開閉
   制御が可能なスイッチ手段（Ｓ＿１＿１、Ｓ＿２＿１、
   Ｓ＿３＿１、Ｓ＿４＿１、Ｓ＿７＿１、Ｓ＿６＿１、Ｓ
   ＿７＿１、・・・Ｓ＿ｎ＿１）と、 前記各々のコンデンサ（Ｃ＿１、Ｃ＿２、Ｃ＿３、Ｃ＿
   ４、Ｃ＿５、Ｃ＿６、Ｃ＿７、・・・Ｃ＿ｎ）と溶接ト
   ランス（Ｔ＿４）との間に個別に設け、該コンデンサ（
   Ｃ＿１、Ｃ＿２、Ｃ＿３、Ｃ＿４、Ｃ＿５、Ｃ＿６、Ｃ
   ＿７、・・・Ｃ＿ｎ）の放電電流の開閉を行い、かつ、
   開閉制御が可能なスイッチ手段（Ｓ＿１＿２、Ｓ＿２＿
   ２、Ｓ＿３＿２、Ｓ＿４＿２、Ｓ＿５＿２、Ｓ＿６＿２
   、Ｓ＿７＿２、・・・Ｓ＿ｎ＿ｚ）と、前記溶接トラン
   ス（Ｔ＿４）と、前記コンデンサ（Ｃ＿１、Ｃ＿２、Ｃ
   ＿３、Ｃ＿４、Ｃ＿５、Ｃ＿６、Ｃ＿７、・・・Ｃ＿ｎ
   ）との間に設け、該コンデンサ（Ｃ＿１、Ｃ＿２、Ｃ＿
   ３、Ｃ＿４、Ｃ＿５、Ｃ＿６、Ｃ＿７、・・・Ｃ＿ｎ）
   から該溶接トランス（Ｔ＿４）に流れる放電電流の向き
   を、各放電毎に逆向きにするスイッチ手段（Ｓ＿１＿３
   、Ｓ＿２＿３）と、前記充電電流の開閉を行うスイッチ
   手段（Ｓ＿１＿１、Ｓ＿２＿１、Ｓ＿３＿１、Ｓ＿４＿
   １、Ｓ＿５＿１、Ｓ＿６＿１、Ｓ＿７＿１、・・・Ｓ＿
   ｎ＿１）と、前記放電電流の開閉を行うスイッチ手段（
   Ｓ＿１＿２、Ｓ＿２＿２、Ｓ＿３＿２、Ｓ＿４＿２、Ｓ
   ＿５＿２、Ｓ＿６＿２、Ｓ＿７＿２、・・・Ｓ＿ｎ＿ｚ
   ）、および放電電流が溶接トランス（Ｔ＿４）に流れる
   向きを各放電毎に逆向きにするスイッチ手段（Ｓ＿１＿
   ３、Ｓ＿２＿３）との開閉制御を行う制御部（２ｄ）と
   、 を備えて成ることを特徴とする抵抗溶接機。 ２、請求項１記載の抵抗溶接機において、 各々のコンデンサ（Ｃ＿１、Ｃ＿２、Ｃ＿３、Ｃ＿４、
   Ｃ＿５、Ｃ＿６、Ｃ＿７、・・・Ｃ＿ｎ）への充電電圧
   を個別に設定・制御し、その後、該コンデンサ（Ｃ＿１
   、Ｃ＿２、Ｃ＿３、Ｃ＿４、Ｃ＿５、Ｃ＿６、Ｃ＿７、
   ・・・Ｃ＿ｎ）を放電すること、 を特徴とする抵抗溶接方法。 ３、請求項２記載の抵抗溶接方法において、各々のコン
   デンサ（Ｃ＿１、Ｃ＿２、Ｃ＿３、Ｃ＿４、Ｃ＿５、Ｃ
   ＿６、Ｃ＿７、・・・Ｃ＿ｎ）の放電開始タイミングを
   個別に設定・制御すること、 を特徴とする抵抗溶接方法。 ４、請求項２および請求項３記載の抵抗溶接方法におい
   て、 各々のコンデンサ（Ｃ＿１、Ｃ＿２、Ｃ＿３、Ｃ＿４、
   Ｃ＿５、Ｃ＿６、Ｃ＿７、・・・Ｃ＿ｎ）の放電を行う
   場合に、各放電毎に溶接トランス（Ｔ＿４）に流れる放
   電電流の向きを逆向きにすること、 を特徴とする抵抗溶接方法。 ５、請求項２記載の抵抗溶接方法において、各々のコン
   デンサ（Ｃ＿１、Ｃ＿２、Ｃ＿３、Ｃ＿４、Ｃ＿５、Ｃ
   ＿６、Ｃ＿７、・・・Ｃ＿ｎ）を充電する場合に、放電
   中のコンデンサが在る時においても、放電が完了し、か
   つ、放電電流の開閉を行うスイッチ手段が開状態である
   コンデンサが在る場合は、該放電完了コンデンサの充電
   を行うこと、 を特徴とする抵抗溶接方法。