JPH081350A - インバータ式抵抗溶接機の並列システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、標準のインバータを使用し、各イン
バータ間を数本の伝送線で接続して簡単に並列運転対応
可能なインバータの並列システムを提供することにあ
る。 【構成】本発明は、商用交流を変換回路にて直流に変換
した電力を，インバータにて所定の交流電力に変換する
インバータ式抵抗溶接機において、同一構成の複数台の
インバータ式抵抗溶接機をそれぞれ前記インバータ毎に
溶接トランスを介して接続し、この溶接トランスの二次
側を直接並列接続すると共に同期信号と通信手段によっ
て容量アップができる機能を備えた溶接シーケンス処理
部を設けているので、単機容量をアップしたものを作る
ことなく、標準容量のものを並列に接続することにより
比較的簡単に容量アップが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同一容量の複数台のイ
ンバータ式抵抗溶接機を溶接トランスの二次側に接続す
るインバータ式抵抗溶接機の並列システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインバータ式抵抗溶接機（以下イ
ンバータとする）の容量アップ方法を図２と図３の回路
図を用いて説明する。従来の溶接機の容量アップ方法の
一つは、図２の回路図に示す如く単機容量を増やす方法
がある。また他の容量アップ方法は、図３の回路図に示
す如く同一容量のインバータを直接並列接続してインバ
ータ出力を増やす方法がある。後者の同一容量のインバ
ータを並列接続してインバータ出力を増やす方法は、一
台のマスターと称するインバータの制御回路で全てのイ
ンバータの制御を行い、他はマスターとなるインバータ
の制御回路からインバータ駆動回路へ引き渡される駆動
信号を分配し共通に接続する方法をとっている。この
時、他のインバータの制御回路は取り外すか、または保
護動作のみを行い出力の制御は行わない状態にしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な従来の溶接機の容量アップ方法は次のような問題があ
る。図２の単機容量を増加する方法の場合、必要とする
容量を確実に実現することが可能であるが、その反面容
量アップを行う毎に使用する部品を変更することとなる
ので、その都度新設計が必要になる。また、容量アップ
に伴い、出力回路に接続される溶接トランスとトランス
二次側の整流ダイオードも容量アップが必要となり、更
にインバータ，溶接トランス，整流回路の開発が個々に
必要となるという問題がある。

【０００４】また図３の並列接続によるインバータ出力
を増加する方法の場合、標準機種を並列に接続して容量
アップが可能であるが、全ての制御をマスターとなるイ
ンバータの制御回路で行うことから他の制御基板は使用
しないか、または保護処理だけを行う利用の低い状態に
なる。また、標準機種を使用していながら容量アップの
要求に応じてその都度マスターとなるインバータの制御
基板から駆動信号を分配するための改造と、故障信号や
他のインターロック関係等の信号の接続を行うための改
造が必要となり、手間のかかる方法である。さらに、駆
動信号を直接並列接続するインバータ全てに接続するた
め、信号線に対するノイズ対策が別途必要になることと
標準品を改造することから品質保証の観点からも改善す
る必要があった。

【０００５】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、その目的は標準のインバータを使用し、各イ
ンバータ間を数本の伝送線で接続して簡単に並列運転対
応可能なインバータの並列システムを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明の請求項１は、商用交流を変換回路にて直流
に変換した電力を，インバータにて所定の交流電力に変
換するインバータ式抵抗溶接機において、同一構成の複
数台のインバータ式抵抗溶接機をそれぞれ前記インバー
タ毎に溶接トランスを介して接続し、この溶接トランス
の二次側を直接並列接続すると共に同期信号と通信手段
によって容量アップができる機能を備えた溶接シーケン
ス処理部を設けたことを特徴とする。

【０００７】本発明の請求項２は、請求項１記載のイン
バータ式抵抗溶接機の並列システムにおいて、通電の最
終サイクルで電流基準を設定値の半分に設定することに
より並列運転の同期ズレを防止する機能を備えた溶接シ
ーケンス処理部を設けたことを特徴とする。

【０００８】本発明の請求項３は、請求項１記載のイン
バータ式抵抗溶接機の並列システムにおいて、前記同期
手段として商用交流電源から同期信号を取り出し、この
同期信号と起動信号との論理積を取った信号にて前記並
列インバータの起動信号を処理する同期信号発生回路を
設けたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明のインバータ式抵抗溶接機の並列システ
ムは上記の如く構成されているので、溶接条件の設定と
溶接結果のモニターを並列台数を意識せずに単機大容量
のインバータとして自由に使用できる。また、並列運転
を行う各インバータ間の信号のやり取りが同期信号，通
信回線，起動信号，故障信号のみで可能となり、駆動信
号のようなノイズに敏感な信号をインターフェイスする
ことなく通常の接続方法にて簡単にできる。さらに、イ
ンバータおよび溶接トランスとして、標準容量のものが
使用可能となり電源容量または機械的な制約以内で自由
に容量のアップまたは変更ができる。しかも、単機とし
て標準機能を有しているので、個々の信頼性が高く、か
つ故障となった場合でも故障したインバータのみをそっ
くり交換することにより短時間に復旧することが可能と
なる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の構成図である。同図に示
すように、本実施例は同期信号発生回路１と、前記同期
信号に同期または非同期に動作することを選択できる溶
接シーケンス処理部２と、溶接シーケンス処理部２から
の指定に従ってインバータ出力の制御を行うインバータ
制御部３と、インバータ制御部３からの信号により駆動
される主回路１５と、溶接シーケンス処理部２に接続さ
れる起動スイッチ４と、溶接シーケンス処理部２に接続
され故障処理を行う故障処理部５と、溶接シーケンス処
理部２に接続される単独／並列運転設定スイッチ６と、
マスター／スレーブ設定スイッチ７と、通信回線と接続
する通信処理部８と、マスターインバータに設定された
場合機能するプログラムボックス（以下Ｐ／Ｂと略す）
１４との通信を処理するＰ／Ｂ通信処理部９とを備えた
インバータを設け、このインバータの出力側には、並列
数に見合った整流回路を含む複数の標準の溶接トランス
１０と、この溶接トランス１０とインバータを一対一に
接続するケーブル１１と、溶接トランス１０の二次側を
直接接続する短絡バー１２と、この短絡バー１２と溶接
チップ１９までを接続する水冷ケーブルまたは導体１３
からなる並列運転のための溶接システムを提供するもの
である。なお、溶接条件の設定と溶接結果のモニターの
ために設定キーと表示機能と通信機能をもつＰ／Ｂ（プ
ログラムボックス）１４を使用する。

【００１１】次に、本実施例を構成する各部の作用につ
いて説明する。同期信号発生回路１は、並列接続してい
るインバータの主回路１５または制御電源の特定相より
０クロス信号を取り出し、同期信号を発生する回路であ
る。

【００１２】溶接シーケンス処理部２は、同期信号発生
回路１からの信号にて電源同期状態となっており、溶接
を実行するための基本部分である。Ｐ／Ｂ通信処理部
９、通信処理部８、単独／並列スイッチ６、マスター／
スレーブ設定スイッチ７、故障処理部５、インバータ制
御部３、同期信号発生回路１の各機能を統括制御してい
る。また、通電最終部での電流基準を設定値の１／２に
自動的に低下し、並列運転されているインバータ間に同
期ズレが生じた場合、電流分担が図４（ｂ）の如く最後
に通電を終了したインバータに集中することを軽減処理
している。設定値の処理については、スロープ制御また
は１／３とするなどの方法もある。

【００１３】インバータ制御部３は溶接シーケンス処理
部２からの信号に応じて出力を制御し、主回路１５を駆
動するものである。故障処理部５は、インバータの故障
を検出したことを出力する出力部と、他のインバータが
故障したことを検出する入力部とからなり、故障検出し
たインバータはそれ自身の溶接動作を停止すると同時に
故障信号を出力し、他のインバータでは出力された故障
信号により即座に溶接動作を停止する処理を行う。な
お、故障検出によりマスターはＰ／Ｂ通信処理部９に故
障信号を送りＰ／Ｂ１４へ送信する。この信号を受信し
たＰ／Ｂ１４は故障表示を行う。この故障信号には故障
ユニットの区別と故障内容が含まれる。

【００１４】単独／並列切り替えスイッチ６は、インバ
ータを単独にて使用するかまたは並列にして使用するか
を指定するスイッチであり、「単独」にした場合は電源
との同期の関係はなくなり独立した動作になる。また、
「並列」にした場合は同期信号発生回路１からの同期信
号によって電源同期状態になり、並列接続されている全
てのインバータが同期状態になる。この状態で、起動ス
イッチ４が入力されると溶接シーケンス及び通電処理が
同期状態にて実行されることになる。

【００１５】マスター／スレーブ切り替えスイッチ７
は、インバータの動作を「マスター」または「スレー
ブ」に設定するスイッチであり、並列接続するインバー
タの内一台のみ「マスター」に設定し、他のインバータ
は「スレーブ」に設定する。「マスター」に設定した場
合は、Ｐ／Ｂ通信処理部９の制御が有効になる。「スレ
ーブ」に設定した場合は、Ｐ／Ｂ通信処理部９は動作し
なくなり、マスターより通信回線を通して入力される溶
接条件によって溶接条件が決定される。

【００１６】通信処理部８は、通信回線を通じて他のイ
ンバータとの間で前記Ｐ／Ｂ通信処理部９からの指令に
基づいてデータの送受信を行う。Ｐ／Ｂ通信処理部９
は、後述するスイッチの切り替えにて「並列＋マスタ
ー」に指定した場合と「単独」に設定した場合に動作す
る機能を有する。Ｐ／Ｂ１４から送信されてくる設定デ
ータをマスターの溶接シーケンス処理部２に設定すると
同時に、通信処理部８に同じ設定データを送る。通信処
理部８に送られたデータは、外部配線にて接続されてい
る他のインバータへデータを送信する。この時、溶接電
流設定に関してはＰ／Ｂ１４での設定がトータル値で設
定されるため並列数に応じて各インバータに１／台数の
溶接電流を設定値として処理される。また、Ｐ／Ｂ１４
よりインバータの状態をモニターするためのコマンドが
送信された場合は、要求に応じたデータを編集し、Ｐ／
Ｂ１４に送信する機能を持つ。この時スレーブ側のデー
タについても通信処理部８を通してデータの吸い上げ処
理を行う。また、設定の時と同様に溶接電流については
スレーブ側のデータを吸い上げた結果を加算処理した上
でＰ／Ｂ１４にデータを送信する。

【００１７】溶接トランス１０は、インバータの出力を
受け低電圧大電流の溶接電流を供給するものであり、溶
接トランス１０の二次側には直流に変換するための整流
器を取り付けている。溶接トランス１０は、並列接続す
るインバータと一対一に用意するものであり、整流器を
通して直流に変換した出力を直接短絡バーにて正極同士
または負極同士を接続し並列にした上で溶接を行うそれ
ぞれの溶接チップ１９に接続する。

【００１８】次に、図５のタイミング図を用いて本発明
のインバータ式抵抗溶接機の並列システムの同期処理手
順についてその概要を説明する。まず、交流電源の０ク
ロスから同期信号発生回路にて同期信号１が作られ、こ
の同期信号１から９０°位相シフト回路により９０°遅
れた同期信号２が作られる。また、第１，第２のエッジ
信号発生回路により各同期信号の「立上がり」，「立ち
下がり」を起点としたエッジ信号１，２が作られる。

【００１９】起動信号１，２は、任意のタイミングにて
入力されるが、一旦エッジ信号２にて同期化処理を行
い、この同期化処理を行った起動信号を各インバータに
分配し起動信号とする。さらに、各インバータはエッジ
信号１，２にて電源と同期した状態にあり、起動信号
１，２が入力されると並列接続されたインバータは同時
に起動することになる。

【００２０】上述のように、本実施例によると、単機容
量をアップしたものを作ることなく、標準容量のものを
並列に接続することにより比較的簡単に容量アップが可
能であり、更に下記のような効果を奏する。 （１）万一の故障時でも、当該インバータを交換するこ
とにより短時間に復旧することが可能である。 （２）容量不足が生じた場合は、インバータと溶接トラ
ンスを増設することが可能なため自由度が高い。 （３）特に重要な設備については、並列数を多くしてお
くことにより余裕を持たせた設計が簡単にできる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
Ｐ／Ｂをマスターに接続することにより、溶接条件の設
定と溶接結果のモニターを並列台数を意識せずに単機大
容量のインバータとして自由に使用できる。また、並列
運転を行う各インバータ間の信号のやり取りが同期信
号，通信回線，起動信号，故障信号のみで可能となり、
駆動信号のようなノイズに敏感な信号をインターフェイ
スすることなく通常の接続方法にて簡単に構成すること
が可能となる。更に、インバータおよび溶接トランスと
して、標準容量のものが使用可能となり電源容量または
機械的な制約以内で自由に容量のアップまたは変更がで
きる。しかも、単機として標準機能を有しているので、
個々の信頼性が高く、かつ故障となった場合でも故障し
たインバータのみをそっくり交換することにより短時間
に復旧することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図。

【図２】従来方式による単機容量アップの構成図。

【図３】従来方式によるインバータ並列による容量アッ
プの構成図。

【図４】通電最終サイクル制御を説明するための波形
図。

【図５】同期タイミングを説明するための波形図。

【符号の説明】

１…同期信号発生回路、２…溶接シーケンス処理部、３
…インバータ制御部、４…起動スイッチ、５…故障信号
処理部、６…単独／並列切り替えスイッチ、７…マスタ
ー／スレーブ切り替えスイッチ、８…通信処理部、９…
Ｐ／Ｂ通信処理部、１０…溶接トランス、１１…ケーブ
ル、１２…短絡バー、１３…水冷ケーブル、１４…プロ
グラムボックス、１５…主回路、１６…制御回路、１７
…ドライブ回路、１８…並列用リアクトル、１９…溶接
チップ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用交流を変換回路にて直流に変換した
   電力を，インバータにて所定の交流電力に変換するイン
   バータ式抵抗溶接機において、同一構成の複数台のイン
   バータ式抵抗溶接機をそれぞれ前記インバータ毎に溶接
   トランスを介して接続し、この溶接トランスの二次側を
   直接並列接続すると共に同期信号と通信手段によって容
   量アップができる機能を備えた溶接シーケンス処理部を
   設けたことを特徴とするインバータ式抵抗溶接機の並列
   システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインバータ式抵抗溶接機
   の並列システムにおいて、通電の最終サイクルで電流基
   準を設定値の半分に設定することにより並列運転の同期
   ズレを防止する機能を備えた溶接シーケンス処理部を設
   けたことを特徴とするインバータ式抵抗溶接機の並列シ
   ステム。
3. 【請求項３】 請求項１記載のインバータ式抵抗溶接機
   の並列システムにおいて、前記同期手段として商用交流
   電源から同期信号を取り出し、この同期信号と起動信号
   との論理積を取った信号にて前記並列インバータの起動
   信号を処理する同期信号発生回路を設けたことを特徴と
   するインバータ式抵抗溶接機の並列システム。