JPH09155562A - 抵抗溶接制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トランジスタのオンオフの回数を減少させ
る。 【解決手段】 抵抗溶接機８０に所定の交流電流を供給
する抵抗溶接制御装置１０であって、直流電源１２と、
インバータ２０と、一対の接続端子４８を有し、インバ
ータ２０が、第１〜第４トランジスタ２１〜２４と、第
１〜第４ダイオード３１〜３４を有し、マクロ的には第
１及び第４トランジスタ２１・２４がオン状態であって
第２及び第３トランジスタ２２・２３がオフ状態である
第１の状態とその逆の第２の状態とが交互に繰り返さ
れ、かつ、ミクロ的には第１の状態の際に第１・第４ト
ランジスタ２１・２４の両方がオンの状態とそのうちの
片方がオフの状態とが繰り返されるデューティ制御が行
われ、第２の状態の際にも第２・第３トランジスタ２２
・２３について同様なデューティ制御が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、抵抗溶接機に所
定の交流電流を供給する抵抗溶接制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】抵抗溶接機は、一対の電極間に溶接電流
を流して、両電極間に挟持されたワークの溶接を行うも
のである。そして、抵抗溶接機には直流用のものと交流
用のものがあり、交流用の抵抗溶接機は次のようになっ
ている。図３に示すように、その抵抗溶接機８０は、抵
抗溶接制御装置２１０から供給される交流電流をトラン
ス９０によって変圧し、交流電流のままで両電極８１，
８２間に流すものである。

【０００３】この抵抗溶接機８０には、次のような抵抗
溶接制御装置２１０が使用されている。交流電源２１４
に対して、双方向にサイリスタ２２０が接続されてお
り、その交流電流が抵抗溶接機８０に供給される。各サ
イリスタ２２０が制御部２４０によって制御されて、所
定の交流電流が供給されるようにされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、その抵
抗溶接制御装置２１０では、交流電流の周波数を調整す
ることができない。このため、本出願人は、次のような
抵抗溶接制御装置を開発し、特許出願している。なお、
その出願は、本出願時点において未公開である。

【０００５】図４に示すように、その抵抗溶接制御装置
１１０は、直流電源１１２と、インバータ１２０と、制
御部１４０と、一対の抵抗溶接機接続端子１４８と、コ
ンデンサ１５０を有している。インバータ１２０は、４
つのトランジスタ（第１トランジスタ１２１〜第４トラ
ンジスタ１２４）を有している。そして、制御部１４０
による制御の下、第１及び第４トランジスタ１２１，１
２４がオンで第２及び第３トランジスタ１２２，１２３
がオフの状態（これを第１の状態ということとする），
第２及び第３トランジスタ１２２，１２３がオンで第１
及び第４トランジスタ１２１，１２４がオフの状態（同
じく第２の状態）の２つの状態が、所定の周波数で繰り
返される。

【０００６】これによって、第１の状態の際には、直流
電源１１２→第１トランジスタ１２１→１次コイル９１
→第４トランジスタ１２４→直流電源１１２と、電流が
流れる。第２の状態の際には、直流電源１１２→第３ト
ランジスタ１２３→１次コイル９１→第２トランジスタ
１２２→直流電源１１２と、電流が流れる。このように
して、抵抗溶接機８０に対して、所定の交流電流が供給
される。なお、図５(b) に示すように、第１の状態にお
ける第１及び第４トランジスタ１２１，１２４のオン状
態といっても、両トランジスタ１２１，１２４はデュー
ティ制御されており、ミクロ的な時間で見ると細かくオ
ンオフが繰り返されている。第２の状態における第２及
び第３トランジスタ１２２，１２３についても同様であ
る。こうして、図５(a) に示すように、ほぼ矩形波状の
所定の交流電流が供給されるのである。

【０００７】しかしながら、上記の抵抗溶接制御装置１
１０では、上述のように、マクロ的にオン状態の１組の
トランジスタもミクロ的には同時に細かくオンオフされ
ているために、次のような欠点がある。すなわち、各ト
ランジスタ１２１〜１２４のスイッチングの回数が多い
ため、交流電流の各波形ごとにおける電流値をほぼ一定
にする（ほぼ矩形状の波形とする）ための制御が容易で
はないし、スイッチングの際のエネルギーのロスも多
い。また、各トランジスタ１２１〜１２４がオフされた
際に抵抗溶接機８０内のコイル分によって、抵抗溶接機
８０内（トランス９０の２次コイル９１側）ではそれま
でと同様に引き続き電流が流れようとして、それによっ
て抵抗溶接制御装置１１０内（トランス９０の１次コイ
ル側９２）に誘導された電流がトランジスタ１２１〜１
２４を流れようとする。このため、トランジスタ１２１
〜１２４に過大な電圧が加わって、トランジスタ１２１
〜１２４の不調の原因ともなりかねない。また、図５
(a) に示すように、両トランジスタ１２１，１２４（又
は１２２，１２３）がオフにされた際に電流が大きく降
下し、リプルが大きく、電流があまり平滑にならない。
また、このために、所定の電流値に維持するためにはデ
ューティ制御のオンオフの回数を一層多くしなくてはな
らないこととなり、上記の欠点がきわだつことになる。

【０００８】そこで、本発明は、トランジスタのオンオ
フの回数を減少させた抵抗溶接制御装置を提供すること
を課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、抵抗溶接機に所定の交流電
流を供給する抵抗溶接制御装置であって、直流電源と、
その直流電源からの直流電流を交流電流に変換するイン
バータと、そのインバータからの交流電流を前記抵抗溶
接機に供給する一対の抵抗溶接機接続端子とを有し、前
記インバータが、すべて同一の通電方向の第１〜第４の
４つのトランジスタを有し、ともに各々直列的に接続さ
れた前記第１・第２トランジスタの組と前記第３・第４
トランジスタの組とが、前記直流電源に対して並列的に
接続され、前記第１〜第４の各トランジスタに対して通
電方向が反対側である第１〜第４の各ダイオードが並列
的に接続されており、前記一対の抵抗溶接機接続端子
が、前記第１・第２トランジスタ間及び前記第３・第４
トランジスタ間に接続されており、前記第１及び第４ト
ランジスタがオン状態であって第２及び第３トランジス
タがオフ状態である第１の状態と、前記第２及び第３ト
ランジスタがオン状態であって第１及び第４トランジス
タがオフ状態である第２の状態とが交互に繰り返され、
かつ、前記第１の状態の際には、前記第１・第４トラン
ジスタの両方がオンの状態とそのうちの片方がオフの状
態とが繰り返されるデューティ制御が行われ、前記第２
の状態の際にも、前記第２・第３トランジスタの両方が
オンの状態とそのうちの片方がオフの状態とが繰り返さ
れるデューティ制御が行われることを特徴とする。

【００１０】なお、第１の状態と第２の状態との間や、
第２の状態と第１の状態との間には、すべてのトランジ
スタがオフの状態があってもよい。また、第１の状態に
おける第１・第４トランジスタのオンの状態とは、第２
の状態等における両トランジスタのオフの状態と比較し
たマクロ的な時間で認識した際のオンの状態であり、デ
ューティ制御されるように、その「オン」の状態におい
ても、ミクロ的にはオンオフが繰り返されるものであ
る。第２の状態における第２・第４トランジスタのオン
の状態についても同様である。

【００１１】この発明では、例えば、第１の状態の際に
は、マクロ的に見た際には第１・第４トランジスタがオ
ン状態とされるのであるが、デューティ制御されるため
に、ミクロ的に見るとその両方がオンの状態とそのうち
の片方がオフの状態とが繰り返される。このため、ま
ず、両方のトランジスタとも同時にオンオフされる場合
よりも、トランジスタのオンオフの回数が減少される。
第１・第４のトランジスタがオンの際には、直流電源→
第１トランジスタ→一対の抵抗溶接機接続端子（一方の
端子→抵抗溶接機→他方の端子）→第４トランジスタ→
直流電源と、電流が流れる。そして、片方のトランジス
タ（たとえば第１トランジスタ）がオフの際には、抵抗
溶接機内のコイル分によって抵抗溶接機内ではそれまで
と同様に引き続き電流が流れようとして、それによって
誘導された電流が、第２ダイオード→一対の抵抗溶接機
接続端子（一方の端子→抵抗溶接機→他方の端子）→第
４トランジスタ→第２ダイオードと、引き続き流れよう
とする。そして、このルートは導通状態のために（第２
ダイオードによる）、電流がスムーズに流れ、電流はそ
れほど大きくは降下しない。このため、リプルが小さ
く、電流がかなり平滑なものとされる。また、このこと
からも、第１又は第４のトランジスタのオンオフのスイ
ッチングの回数が少なくて済むことになる。このため
に、交流電流の各波形ごとにおける電流値をほぼ一定と
するための制御が容易なものとなるとともに、スイッチ
ングの際のエネルギーのロスも減少させることができ
る。また、トランジスタ（例えば第１トランジスタ）が
オフの際には、前述のように、そのトランジスタと直列
的に接続されているトランジスタに対して並列的に接続
されているダイオード（例えば第２ダイオード）を通っ
て導通状態とされるために、トランジスタに過大な電圧
が加わることなく、トランジスタの不調を招くこともな
い。

【００１２】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明であって、前記第１の状態の際における片方の
トランジスタのオフの状態が前記第１・第４トランジス
タについて交互に行われ、前記第２の状態の際における
片方のトランジスタのオフの状態が前記第２・第３トラ
ンジスタについて交互に行われることを特徴とする。

【００１３】この発明では、組になっているトランジス
タ（例えば第１の状態における第１・第４トランジス
タ）のオンオフが、交互に行われるために、各トランジ
スタ（そのための回路を含む）における発熱が均一なも
のとなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１に示すように、この抵抗溶接
制御装置１０は、直流電源１２と、インバータ２０と、
制御部４０と、一対の抵抗溶接機接続端子４８と、コン
デンサ５０を有している。

【００１５】直流電源１２は、三相交流電源１４とダイ
オード１６によって形成されている。直流電源１２に対
して、インバータ２０とコンデンサ５０とは、直流電源
１２に対して並列的に設けられている。

【００１６】インバータ２０は、４つのトランジスタ
（第１トランジスタ２１〜第４トランジスタ２４）を有
している。第１トランジスタ２１及び第２トランジスタ
２２の組と、第３トランジスタ２３及び第４トランジス
タ２４の組とが、直流電源１２に対して並列的に接続さ
れている。第１トランジスタ２１と第２トランジスタ２
２とは、直流電源１２に対して直列的に接続されてお
り、第３トランジスタ２３と第４トランジスタ２４と
も、直流電源１２に対して直列的に接続されている。各
トランジスタ２１〜２４の通電方向はすべて同一の方向
である。また、各トランジスタ２１〜２４のベースは制
御部４０に接続されている。

【００１７】また、各トランジスタ２１〜２４に対して
並列的にダイオード（第１ダイオード３１〜第４ダイオ
ード３４）が接続されている。各トランジスタ２１〜２
４の通電方向と各ダイオード３１〜３４の通電方向とは
逆である。一対の抵抗溶接機接続端子４８は、第１トラ
ンジスタ２１と第２トランジスタ２２との間の部分及び
第３トランジスタ２３と第４トランジスタ２４との間の
部分に接続されている。

【００１８】直流電源１２とインバータ２０とを接続す
る電線に対して電流検出回路４２が設けられており、電
流検出回路４２は制御部４０に接続されている。

【００１９】交流用抵抗溶接機８０は、一対の電極（第
１電極８１，第２電極８２）と、制御装置接続端子８４
を有している。制御装置接続端子８４にはトランス９０
が接続され、トランス９０の２次コイル９２の一端側が
第１電極８１に接続され、他端側が第２電極８２に接続
されている。

【００２０】そして、この交流用抵抗溶接機８０は、そ
の制御装置接続端子８４において抵抗溶接制御装置１０
の抵抗溶接機接続端子４８に接続されることによって、
抵抗溶接制御装置１０から所定の交流電流の供給を受け
る。

【００２１】次に、この抵抗溶接制御装置１０の概略的
な制御内容（マクロ的に見たもの）について説明する。
抵抗溶接制御装置１０において、制御部４０による制御
の下、第１及び第４トランジスタ２１，２４がオンで第
２及び第３トランジスタ２２，２３がオフの状態（第１
の状態）と、第２及び第３トランジスタ２２，２３がオ
ンで第１及び第４トランジスタ２１，２４がオフの状態
（第２の状態）の２つの状態が繰り返される。

【００２２】第１の状態（第１及び第４トランジスタ２
１，２４がオン）の際には、直流電源１２→第１トラン
ジスタ２１→１次コイル９１→第４トランジスタ２４→
直流電源１２と、電流が流れる。第２の状態（第２及び
第３トランジスタ２２，２３がオン）の際には、直流電
源１２→第３トランジスタ２３→１次コイル７１→第２
トランジスタ２２→直流電源１２と、電流が流れる。

【００２３】この２つの状態の切替えによって、抵抗溶
接機８０の１次コイル９１を流れる電流がａ方向（プラ
ス方向），ｂ方向（マイナス方向）に切り替えられ、２
次コイル９２を流れる電流もａ′方向（プラス方向），
ｂ′方向（マイナス方向）に切り替えられる（図２も参
照）。例えば、商用の電流と同一の周波数（５０Ｈｚ
等）の交流電流を抵抗溶接機８０に供給する場合は、上
記のトランジスタ２１〜２４の２つの状態を１／１００
秒ごとに切り替えて、周期Ｔ＝１／５０（秒）とする。

【００２４】このようにして、交流用抵抗溶接機８０の
第１電極８１と第２電極８２との間に交流の溶接電流が
流れ、両電極８１，８２間に挟持されたワークＷ，Ｗの
溶接が行われる。

【００２５】次に、ミクロ的な制御内容について説明す
る。図２に示すように、第１の状態（第１及び第４トラ
ンジスタ２１，２４がオン）の際にも、両トランジスタ
２１，２４に対してデューティ制御され、両トランジ
スタ２１，２４がオンの状態，第４トランジスタ２４
のみがオンで第１トランジスタ２１はオフの状態，両
トランジスタ２１，２４がオンの状態，第１トランジ
スタ２１のみがオンで第４トランジスタ２４はオフの状
態の４つの状態が繰り返される。

【００２６】及びの状態の際には、前述したよう
に、直流電源１２→第１トランジスタ２１→１次コイル
９１（ａ方向）→第４トランジスタ２４→直流電源１２
と、電流が流れる。これによって、抵抗溶接機８０（２
次コイル９２側）では、２次コイル９２（ａ′方向）→
第２電極８２→第１電極８１→２次コイル９２と、電流
が流れる。

【００２７】の状態の際には、抵抗溶接制御装置１０
から積極的に電流を供給しようとするのではないが、抵
抗溶接機８０内の２次コイル９２等のコイル分によって
抵抗溶接機８０内（２次コイル９２側）ではそれまでと
同様に引き続き電流（ａ′方向）が流れようとする。こ
のため、それによって誘導された電流が、第２ダイオー
ド３２→１次コイル９１（ａ方向）→第４トランジスタ
２４→第２ダイオード３２と、引き続き流れようとす
る。そして、このルートは第２ダイオード３２によって
導通状態のために、電流がスムーズに流れ、図２(a) に
示すように、電流はそれほど急激には下降しない。

【００２８】同様に、の状態の際には、第１トランジ
スタ２１→１次コイル９１（ａ方向）→第３ダイオード
３３→第１トランジスタ２１と、引き続き流れようとす
る。このルートも第３ダイオード３３によって導通状態
のために、電流がスムーズに流れ、電流はそれほど急激
には下降しない。

【００２９】次に、すべてのトランジスタ２１〜２４が
オフの状態の時間を挟んで、上述と同様に、第２の状態
において、両トランジスタ２２，２３がオンの状態，
第２トランジスタ２２のみがオンで第３トランジスタ
２３はオフの状態，両トランジスタ２２，２３がオン
の状態，第３トランジスタ２３のみがオンで第２トラ
ンジスタ２２はオフの状態の４つの状態が繰り返され
る。

【００３０】以上のように、この制御では、組となって
いるトランジスタ（２１〜２４）のうちの片方のトラン
ジスタのみがオフの状態とされるために、そのこと自体
で各トランジスタ２１〜２４のオンオフの回数が半減さ
れるとともに、その片方のトランジスタがオフされた際
における電流の降下が小さいため（対応するダイオード
によって導通状態が確保されるため）、その点からもさ
らに各トランジスタ２１〜２４のオンオフのスイッチン
グの回数が少なくて済むことになる。このため、電流値
を所定のものに維持する（矩形波状の交流とする）ため
の制御が容易となる。また、各トランジスタ２１〜２４
のオンオフの回数が減少することによって、その際のエ
ネルギーの損失も減少される。

【００３１】また、その片方のトランジスタ（２１〜２
４）がオフされた際にも、各ダイオード（３１〜３４）
によって導通状態となるために（このことは前述）、各
トランジスタ２１〜２４に過大な電圧が加わることもな
く、トランジスタ２１〜２４の不調を招くこともない。

【００３２】また、組となっているトランジスタ（例え
ば、第１の状態における第１及び第４トランジスタ２
１，２４）において、交互にオンオフのスイッチングが
されるために、第１トランジスタ２１（これのための回
路を含む）と、第４トランジスタ２４（これのための回
路を含む）とにおいて、発熱が均一なものとなり、ある
部位に偏って大きく熱が発生して故障等を招くというこ
とも防止することができる。

【００３３】なお、この抵抗溶接制御装置１０は、交流
用抵抗溶接機８０に限らず、直流用抵抗溶接機に対して
も接続されて所定の交流電流を供給することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す回路図である。

【図２】図１の装置における制御内容を示す図である。
(a) は抵抗溶接制御装置及び抵抗溶接機の１次コイルの
側を流れる電流を示し、(b) はその際におけるトランジ
スタのオンオフ状態を示す図である。

【図３】第１の従来の技術を示す図である。

【図４】第２の従来の技術を示す図である。

【図５】図４の装置における制御内容を示す図である。
(a) は抵抗溶接制御装置及び抵抗溶接機の１次コイルの
側を流れる電流を示し、(b) はその際におけるトランジ
スタのオンオフ状態を示す図である。

【符号の説明】

１０ 抵抗溶接制御装置 ２０ インバータ ２１〜２４ 第１〜第４トランジスタ ３１〜３４ 第１〜第４ダイオード ４０ 制御部 ４８ 抵抗溶接機接続端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗溶接機に所定の交流電流を供給する
   抵抗溶接制御装置であって、 直流電源と、 その直流電源からの直流電流を交流電流に変換するイン
   バータと、 そのインバータからの交流電流を前記抵抗溶接機に供給
   する一対の抵抗溶接機接続端子とを有し、 前記インバータが、すべて同一の通電方向の第１〜第４
   の４つのトランジスタを有し、ともに各々直列的に接続
   された前記第１・第２トランジスタの組と前記第３・第
   ４トランジスタの組とが、前記直流電源に対して並列的
   に接続され、前記第１〜第４の各トランジスタに対して
   通電方向が反対側である第１〜第４の各ダイオードが並
   列的に接続されており、 前記一対の抵抗溶接機接続端子が、前記第１・第２トラ
   ンジスタ間及び前記第３・第４トランジスタ間に接続さ
   れており、 前記第１及び第４トランジスタがオン状態であって第２
   及び第３トランジスタがオフ状態である第１の状態と、
   前記第２及び第３トランジスタがオン状態であって第１
   及び第４トランジスタがオフ状態である第２の状態とが
   交互に繰り返され、 かつ、前記第１の状態の際には、前記第１・第４トラン
   ジスタの両方がオンの状態とそのうちの片方がオフの状
   態とが繰り返されるデューティ制御が行われ、前記第２
   の状態の際にも、前記第２・第３トランジスタの両方が
   オンの状態とそのうちの片方がオフの状態とが繰り返さ
   れるデューティ制御が行われることを特徴とする抵抗溶
   接制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の抵抗溶接制御装置であ
   って、 前記第１の状態の際における片方のトランジスタのオフ
   の状態が前記第１・第４トランジスタについて交互に行
   われ、前記第２の状態の際における片方のトランジスタ
   のオフの状態が前記第２・第３トランジスタについて交
   互に行われることを特徴とする抵抗溶接制御装置。