JPH0494879A - インバータ式抵抗溶接電源装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、インバータ式の抵抗溶接電源装置に係り、特
にロボット搭載用の電源装置に関する。

［従来の技術］ インバータ式の抵抗溶接電源装置は、効率、力率にすく
れ、溶接トランスを小型にできるため、自動溶接機、特
に溶接ロボットに広く利用されている。この種の電源装
置では、整流素子付きの溶接トランスがよく使われる。

これは、全体の構成部分が一体的なユニットとしてつく
られているトランスで、二次コイルに整流素子を一体的
に取り付け、溶接ガンに直結されるようになっている。

この直結構造により、接続ケーブルを大幅に短くし、イ
ンピーダンスドロップや消費電力を低減することができ
る。

ところで、このような整流素子付溶接トランスを備えた
インバータ式抵抗溶接電源装置で定電流制御を行う場合
、上記のように溶接トランスと溶接ガンとが直結してい
るため二次側に電流検出コイルを取り付けるのが難しい
ことから、電流検出コイルを一次側に取り付け、−次側
の電流をフィードバックしてインバータ回路の出力を制
御するようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記のような一次側電流フイードバック方式
の定電流制御では、溶接トランスの二次側の整流素子が
短絡破壊したときに不都合が生した。つまり、溶接トラ
ンスの二次側で整流素子が短絡破壊すると、二次側電流
は溶接ガン側へ流れな（なる。しかし、二次側コイルと
整流素子間に形成された閉回路で二次側電流か流れるた
め、これに対応した一次側電流が流れ続ける。したかっ
て、溶接ガン側では無通電状態であるにかかわらず、−
次側ではその異常を検出することかできないばかりか、
フィードバック制御で通電動作を続ける結果、溶接不良
の加工品をラインに流し続けたり、整流素子以外の電源
装置部品まで故障か及ぶおそれがあった。

なお、整流素子付溶接トランスの場合、二次側コイルの
導体（コイル片）で一対の整流素子をそれぞれ両側から
挟着する構造をとるが、両整流素子に加わる電気接触用
の加重かアンバランスになっていると、一方の整流素子
が短絡破壊しやすくそうすると他方の整流素子も過電圧
に耐えきれずやがて短絡破壊することか多かった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、溶接
トランスの二次側整流素子の異常（短絡破壊状態）を早
期に検出して溶接不良を最小限に喰い止め他の部品の連
鎖的故障を防止するようにしたインバータ式抵抗溶接電
源装置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］ Ｅ記の目的を達成するため、本発明の第１のインバータ
式抵抗溶接電源装置は、溶接トランスの−・次側の電流
を検出する手段を備え、この電流検出手段の出力信号に
応じてインバータ回路の出力を制御するようにしたイン
バータ式抵抗溶接電源装置において、溶接電極の開放時
にインバータ回路を作動させ、この時の電流検出手段の
出力信号に基づいて溶接トランスの二次側の整流素子の
状態を判定する手段を具備する構成とした。

本発明の第２のインバータ式抵抗溶接電源装置は、溶接
トランスの一次側の電流を検出し、その電流検出値に応
してインバータ回路の出力を制御するようにしたインバ
ータ式抵抗溶接電源装置において、溶接トランスの二次
側の電圧を検出する電圧検出手段と、溶接電極の開放時
にインバータ回路を作動させ、この時の電圧検出手段の
出力信号に基づいて溶接トランスの二次側の整流素子の
状態を判定する手段とを具備する構成とした。

また、整流素子の異常を発見したときは各制御部に直ち
に適正な処置をとらせるよう、判定手段の判定結果にし
たがって条件的に警報を発生する手段を具備する構成と
した。

［作用コ 溶接電極が開放して被溶接材から離れた時に、インバー
タ回路を作動させると、インバータ回路より溶接トラン
スの一次側コイルに商用周波数よりも高い周波数（例え
ば６００Ｈｚ〜２ＫＨｚ）のパルス（−次側電圧）か印
加される。二次側において、整流素子か正常であれば、
溶接電極が開放しているため、二次側電流は流れず、−
次側電流も流れない。また、このとき、二次側電圧は無
負荷電圧として検出される。しがし、いずれかの整流素
子が短絡破壊を起こしていると、その整流素子に逆電圧
が印加する時も導通するため二次側コイルと整流素子と
の間の閉回路で二次側電流が流れ、それに応じて一次側
電流が流れる。そのような閉回路で二次側電流が流れる
時は、二次側電圧は現れない（はぼ零となる）。このよ
うに、溶接電極の開放時に、インバータ回路を作動させ
、その時の一次側電流または二次側電圧の波形ないし値
から各整流素子の状態を判定し、異常を発見することか
できる。

また、この判定によって整流素子の異常を発見したとき
は、ロボット制御部やインバータ制御部等の各制御部に
警報を出して溶接作業を直ちに中止させることにより、
損害を最小限に喰い止めることができる。

［実施例コ 第１図は、本発明の一実施例によるインバータ式抵抗溶
接電源装置の全体構成を示す。

この電源装置は、三相インバータ式で、三相の商用交流
電圧Ｓ、Ｔ、Ｕをブレーカ１０を通して三相整流回路１
２に入力し、この整流回路１２の直流出力電圧をインバ
ータ回路１４に供給する。

インバータ回路１４は、ＧＴＯまたはＦＥＴ等で構成さ
れるもので、入力した直流を商用周波数よりも高い周波
数（例えば６００Ｈｚ〜２ＫＨｚ）のスイッチングで切
り刻むようにしてパルス状の交流を出力する。インバー
タ回路１４の動作は、インバータ制御部２６からの制御
信号Ｃ８によって制御される。

インバータ回路１４の交流出力は溶接トランス１８（７
）−？１１１コイルに供給され、この溶接トランス１８
の二次側コイルに得られる二次側電圧は一対のダイオー
ド（整流素子）２ＯＡ、２０Ｂにより直流に整流され、
この直流が溶接ガン２２に供給される。溶接ガン２２に
は、一対の溶接電極２４Ａ、２４Ｂが取り付けられ、溶
接時にこれらの溶接電極２４Ａ、２４Ｂが被溶接材（図
示せず）を挟み込むことにより、被溶接材に直流の溶接
電流を流すようになっている。なお、溶接トランス１８
とダイオード２ＯＡ、２０Ｂは、溶接ロボ。

トのアーム（図示せず）に搭載された整流素子付溶接ト
ランス１６において一体的に組み立てられている。溶接
ガン２２は、ロボット・アームの先端部に取り付けられ
おり、電源装置とは別体のロボット制御装置５０の制御
の下で、各溶接ポイントに通電を行う度に被溶接材を挟
み込み、通電か終了すると開放するようになっている。

この電源装置では、−次側電流フィードバック方式で定
電流制御を行う。このために、インバータ回路１４と整
流素子付溶接トランス１６との間の導体（−次側導体）
に電流検出コイル２８か取り付けられる。溶接時、−次
側電流Ｉｔが流れると、コイル２８より一次側電流Ｉｆ
に対応した電圧信号ｆｌが発生し、この電圧信号ｆｌを
基に電流検出回路３０より一次側電流Ｈの値を表す電流
検出信号Ｆｌが得られる。この電流検出信号Ｆは、スイ
ッチ３４を介してインバータ制御部２６に与えられる。

インバータ制御部２６は、電圧検出信号Ｆｌを電流設定
値と比較し、その比較誤差に応じた制御信号Ｃ８をイン
バータ回路１４に与える。

以上の構成（たたしスイッチ３４を除く）は従来と共通
する部分である。かかる構成において、溶接中に整流素
子付溶接トランス１６で一方のダイオード２ＯＡが短絡
破壊したとする。そうすると、ダイオード２０Ｂに順方
向、ダイオード２０Ａに逆方向の二次側電圧が印加する
半周期において、二次側電流Ｉ２は溶接ガン２２側へ流
れず、代わりに１２′で示すように短絡状態のダイオー
ド２ＯＡ側へ大電流となって流れる。ダイオード２０Ａ
に順方向、ダイオード２０Ｂに逆方向の二次側電圧が印
加する半周期においては、二次側電流Ｉ２は通常通り溶
接ガン２２側へ流れる。したがって、半周期間隔で溶接
部が無通電状態になるものの、−次側電流１１は流れ続
けるため、インバータ制御部２６はフィードバンク方式
でインバータ回路１４を駆動し続ける。その結果、今回
の溶接ポイントたけでなく以後の溶接ポイントでも溶接
不良が続出するとともに、ダイオード２０Ｂも過電圧に
耐えきれなくなってやがては短絡破壊を起こし、さらに
はインバータ回路１４内のスイ。

チング素子等も破壊するに至る。

しかし、この実施例では、次のような機構によってダイ
オード２ＯＡの異常を早期に検出し、上記のような溶接
不良の拡大および他の部品の連鎖的破壊を防止するよう
にしている。

この実施例によれば、判定部３２．スイッチ３４、表示
部３６．警報発生部３８が備えられる。

判定部３２は、１つの溶接ポイントに対する溶接の終了
後に溶接カン２２ないし溶接電極２４Ａ。

２４Ｂが開放した時（次の溶接ポイントへ移るため被溶
接材からいったん離れた時）、ロボット制御装置５０か
らの信号を受け、検査を開始する。

先ず、スイッチ３４を判定部３２側へ切り替えてから、
インバータ制御部２６に検査用の通電を行わせる。そう
すると、制御部２６よりインバータ回路１４にインバー
タ制御信号Ｃ８が出され、インバータ回路１４が作動し
、溶接トランス１８の一次側コイルに第３図（Ａ）に示
すような通電パルス（−次側電圧）が印加される。しか
し、この時、溶接電極２４Ａ、２４Ｂが開放しているの
でダイオード２ＯＡ、２０Ｂが共に正常であれば、二次
側回路に電流は全く流れず、したがって−次側電流ＩＩ
も流れない。ところが、例えばダイオード２ＯＡが短絡
破壊を起こしていると、ダイオード２０Ｂに順方向、ダ
イオード２ＯＡに逆方向の二次側電圧が印加する半周期
において、二次側電流がＩ２’で示すように短絡状態の
ダイオード２０Ａ側へ大電流゛となって流れることによ
り、第３図（Ｂ）に示すような波形の一次側電流１１が
得られる。ダイオード２０Ｂが短絡破壊を起こしている
ときは、極性が異なるだけで同様な波形の一次側電流１
１が得られる。また、両ダイオード２０Ａ、２０Ｂが共
に短絡破壊を起こしているときは両極性で大電流となる
ような波形の一次側電流１１が得られる。このように、
ダイオード２０Ａ。

２０Ｂの状態に応じて一次側電流ＩＩの波形が異なる。

判定部３２は、電流検出コイル２８．−次側電流検出回
路３０．スイッチ３４を介して一次側電流ＩＩの状態を
検出し、ひいてはダイオード２０Ａ、２０Ｂの状態を判
定し、判定結果を出す。すなわち、ダイオード２ＯＡ、
２０Ｂが共に正常であれば、特に判定信号を出力しない
が（必要に応して表示部３６に“正常”を表示させても
よいか）、ダイオード２ＯＡ、２０Ｂの少な（とも１つ
が短絡破壊を起こしているときは、′異常゛を表示部３
６に表示させるとともに、警報発生部３８に異常信号を
与える。そうすると、警報発生部３８よりロボット制御
装置５０．インバータ制御部２６等の各制御部へ警報信
号ＡＲが送られる。その結果、ロボット制御装置５０は
次の溶接ポイントに対する溶接ガン２２の圧着を中止し
、インバータ制御部２６は次の溶接ポイントに対する通
電を中止する等の処置が各制御部で取られる。

これにより、後続の溶接ポイントへ溶接不良か拡大する
ことがなく、また電源装置内の他の部品か連鎖的に破壊
するような事態が避けられる。なお、表示部３８におい
ては、“異常”の表示だけでなく、どのダイオードが短
絡状態を起こしているかの表示も７行ってよく、そうす
ることによって作業者に適切な修理・交換作業を行わせ
ることができる。

第２図は、別の実施例によるインバータ式抵抗溶接電源
装置の全体構成を示す。上記実施例（第１図）と同様な
構造・機能を有する部分には同の参照符号を付しである
。この実施例では、二次側電圧検出回路４０を備える。

そして、上記実施例と同様に、各溶接ポイントに対する
通電後に溶接電極２４Ａ、２４Ｂが開放された時、判定
部３２が、インバータ制御部２６に検査用の通電を行わ
せ、その時の二次側の電圧Ｖ２の状態からダイオード２
ＯＡ、２０Ｂの状態を判定する。

第４図は、ダイオード２ＯＡが短絡破壊を起こしている
ときの二次側電圧ｖ２の波形を示す。ダイオード２０Ｂ
か短絡破壊を起こしているときは位相が１８０゛すれた
波形か得られ、両ダイオード２ＯＡ、２０Ｂか共に短絡
破壊していれば実質的に全期間にわたって零電圧が得ら
れ、両ダイオード２ＯＡ、２０Ｂが共に正常であれば図
示のような半周期置きにではなく連続的な無負荷電圧が
得られる。このように、ダイオード２ＯＡ、２０Ｂの状
態に応じて二次側電圧Ｖ２の状態か異なるので、判定部
３２は二次側電圧検出回路４０の出力信号からダイオー
ド２ＯＡ、２０Ｂの状態を判定することができる。なお
、図示の例では、二次側電圧ｖ２として溶接電極２４Ａ
、２４Ｂ間の電圧を検出するように二次側電圧検出回路
４０を接続しているが、整流素子付溶接トランス１６の
タップ間電圧を検出するようにしてもよい。

［発明の効果コ 本発明は、上述したような構成を有することにより、次
のような効果を奏する。

請求項１のインバータ式抵抗溶接電源装置によれば、溶
接電極の開放時にインバータ回路を作動させ、この時の
一次側電流の状態に基づいて溶接トランスの二次側の整
流素子の状態を判定するようにしたので、溶接作業の合
間を利用して整流素子の異常を早期に発見して、溶接不
良の拡大を防止し、他の部品の連鎖的故障を防止するこ
とかできる。

請求項２のインバータ式抵抗溶接電源装置によれば、溶
接電極の開放時にインバータ回路を作動させ、この時の
二次側電圧の状態に基づいて溶接トランスの二次側の整
流素子の状態を判定するようにしたので、溶接作業の合
間を利用して整流素子の異常を早期に発見し、溶接不良
の拡大および他の部品の連鎖的故障を防止することがで
きる。

請求項３のインバータ式抵抗溶接電源装置によれば、整
流素子の異常を検出したときは判定手段の判定結果を受
けて警報を発生するようにしたので、各制御部に適正な
処置をとらせ、損害を最小限に喰い止めることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例によるインバータ式抵抗溶
接電源装置の構成を示すブロック図、第２図は、別の一
実施例によるインバータ式抵抗溶接電源装置の構成を示
すブロック図、第３図は、実施例の電源装置において一
方のダイオードが短絡破壊を起こしているときの一次側
電流の波形を示す波形図、および 第４図は、実施例の電源装置において一方のダイオード
が短絡破壊を起こしているときの二次側電圧の波形を示
す波形図である。 １４・・・・インバータ回路、　　１６・・・・整流素
子付溶接トランス、　　１８・・・・溶接トランス、　
２ＯＡ。 ２０Ｂ・・・・ダイオード、　２２・・・・溶接ガン、
２４Ａ、２４Ｂ・・・・溶接電極、　２６・・・・イン
バータ制御部、　２８．４４・・・・電流検出コイル、
　３０・・・・−次側電流検出回路、　３２・・・・判
定部、　３４・・・・スイッチ、　３６・・・・表示部
、　３８・・・・警報発生部３８、４０・・・・二次側
電圧検出回路、　５０・・・・ロボット制御装置。 特許出願人　ミャチテクノス株式会社 代理人　弁理士　佐々木　を　孝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接トランスの一次側の電流を検出する手段を備
   え、この電流検出手段の出力信号に応じてインバータ回
   路の出力を制御するようにしたインバータ式抵抗溶接電
   源装置において、 溶接電極の開放時に前記インバータ回路を作動させ、こ
   の時の前記電流検出手段の出力信号に基づいて前記溶接
   トランスの二次側の整流素子の状態を判定する手段を具
   備したことを特徴とするインバータ式抵抗溶接電源装置
   。
2. （２）溶接トランスの一次側の電流を検出し、その電流
   検出値に応じてインバータ回路の出力を制御するように
   したインバータ式抵抗溶接電源装置において、 前記溶接トランスの二次側電圧を検出する電圧検出手段
   と、 溶接電極の開放時に前記インバータ回路を作動させ、こ
   の時の前記電圧検出手段の出力信号に基づいて前記溶接
   トランスの二次側の整流素子の状態を判定する手段と、 を具備したことを特徴とするインバータ式抵抗溶接電源
   装置。
3. （３）前記判定手段の判定結果にしたがって条件的に警
   報を発生する手段を具備したことを特徴とする請求項１
   または２記載のインバータ式抵抗溶接電源装置。