JPH10128551A - 抵抗溶接方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 シリーズ溶接において複数の溶接箇所を均一
な溶接強度に同時接合できるようにする。 【解決手段】 第１の通電期間では、制御部５６が所定
の期間にわたって第１組（正極側）のスイッチング素子
３２，３６をＰＷＭ制御で連続的にスイッチングする。
これにより、台形状の電流波形を有する正極性の溶接電
流Ｉ_２が第１の溶接電極４８→被溶接材Ｗ1 →第１の溶
接箇所→被溶接材Ｗ2 →第２の溶接箇所→被溶接材Ｗ1
→第２の溶接電極５０の経路で流れる。第２の通電期間
では、制御部が第１の通電期間よりも所定時間だけ長い
期間にわたって第２組（負極側）のスイッチング素子３
４，３８をスイッチングする。これにより、台形状の電
流波形を有する負極性の溶接電流が第１の通電期間とは
逆の経路で流れる。この結果、全通電時間が終了した時
点で、両溶接箇所におけるナゲが同じ大きさに成長す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【００１０】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリーズ溶接等で
被溶接材を複数の溶接箇所で同時に接合する抵抗溶接方
法および装置に関する。

【００２０】

【従来の技術】近年、電源部にインバータを用いる抵抗
溶接装置が多く普及している。図７に従来の典型的なイ
ンバータ式抵抗溶接装置の構成を示す。インバータ回路
１００は、スイッチング素子を内蔵しており、インバー
タ制御部１０２からの制御パルスＣＰにしたがい、直流
入力電圧Ｅを高周波のスイッチングで切り刻むようにし
て高周波交流のパルスを出力する。インバータ回路１０
０より出力された交流パルスは溶接トランス１０４の一
次側コイルに供給され、二次側コイルには一次側と相似
な交流パルスが得られる。この二次側交流パルスは一対
のダイオード１０６ａ，１０６ｂからなる整流回路１０
６によって直流に変換され、この直流の二次電流つまり
溶接電流Ｉ2 が一対の溶接電極１０８，１１０を介して
被溶接材（Ｗ1 ，Ｗ2 ）に供給される。

【００３０】従来より、上記のようなインバータ式抵抗
溶接装置が、主に電子部品等の小物金属を対象（被溶接
材）とする２点同時接合型の抵抗溶接（シリーズ溶接）
にも用いられている。

【００４０】図８に、シリーズ溶接の一例を示す。この
例において、両溶接電極１０８，１１０は、被溶接材
（Ｗ1 ，Ｗ2 ）の片側面に互いに離れた位置で当接し、
加圧機構（図示せず）からの加圧力によって被溶接材
（Ｗ1 ，Ｗ2 ）に加圧接触する。通電時間中、直流の溶
接電流Ｉ2 は、点線で示すように、第１の溶接電極１０
８→被溶接材Ｗ1 →第１の溶接箇所Ｐa →被溶接材Ｗ2
→第２の溶接箇所Ｐb →被溶接材Ｗ1 →第２の溶接電極
１１０の経路で流れる。これにより、被溶接材（Ｗ1 ，
Ｗ2 ）の接触面（合わせ面）における第１および第２の
溶接箇所Ｐa ，Ｐbではジュール熱により被溶接材（Ｗ1
，Ｗ2 ）が溶融し、この溶融部分が通電後に凝固する
ことで、被溶接材（Ｗ1 ，Ｗ2 ）が冶金的に接合され
る。

【００５０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のインバータ式抵抗溶接装置によるシリーズ
溶接では、ペルチェ効果の影響により、両溶接箇所Ｐa
，Ｐb にそれぞれ生成されるナゲット（溶融凝固した
部分）Ｎa ，Ｎb の大きさが不均一になるという不具合
があった。ここで、ペルチェ効果とは、異種の導体の接
点に電流を流すとき該接点でジュール熱以外に熱の発生
または吸収が起こる現象であり、電流の方向を逆にすれ
ば熱の発生と吸収が反対になるという性質がある。

【００６０】シリーズ溶接では、被溶接材（導体）Ｗ1
，Ｗ2 から見て両溶接箇所（接点）Ｐa ，Ｐb を流れ
る溶接電流Ｉ2 の方向が互いに逆となる。すなわち、図
８に示すように、第１の溶接箇所Ｐa では溶接電流Ｉ2
が被溶接材Ｗ1 側から被溶接材Ｗ2 側へ流れるのに対
し、第２の溶接箇所Ｐb では溶接電流Ｉ2 が被溶接材Ｗ
2側から被溶接材Ｗ1 側へ流れる。

【００７０】このように、両溶接箇所Ｐa ，Ｐb で溶接
電流Ｉ2 が逆方向に流れることにより、ジュール熱は等
しくても、たとえば第１の溶接箇所Ｐa では熱を吸収す
るペルチェ効果が発生する一方で、第２の溶接箇所Ｐb
では熱を出すペルチェ効果が発生する。その結果、図８
に示すように、第１の溶接箇所Ｐa に生成されるナゲッ
トＮa は相対的に小さく、第２の溶接箇所Ｐb に生成さ
れるナゲットＮb は相対的に大きくなる。抵抗溶接の強
度はナゲットの大きさに比例するから、ナゲットの大き
さが不均一であれば、溶接箇所の接合強度にばらつきが
生じて、溶接品質の点で具合がよくない。

【００８０】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたもので、シリーズ溶接等において被溶接材の
複数の溶接箇所をほぼ均一な溶接強度に同時接合できる
ようにした抵抗溶接方法および装置を提供することを目
的とする。

【００９０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のうち請求項１に記載の発明は、被溶接材
に第１および第２の溶接電極を互いに離れた位置で加圧
接触させ、前記第１および第２の溶接電極の間で前記被
溶接材に溶接電流を流すことにより、前記被溶接材を前
記第１および第２の溶接電極の加圧接触位置にそれぞれ
対応する第１および第２の溶接箇所にて接合するように
した抵抗溶接方法において、１回の抵抗溶接のための通
電時間を第１および第２の通電期間に分割し、前記第１
の通電期間では前記溶接電流を一方の極性で流し、前記
第２の通電期間では前記第１の通電期間で流れた溶接電
流よりも所定量だけ多量の溶接電流を他方の極性で流す
ことを特徴とする。

【０１００】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の構成において、前記第２の通電期間を前記第１
の通電期間よりも所定の時間だけ長い期間に設定するこ
とを特徴とする。

【０１１０】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の構成において、前記第１の通電期間で流れる前
記溶接電流に対する設定電流値よりも前記第２の通電期
間で流れる前記溶接電流に対する設定電流値を所定の値
だけ大きな電流値に選定することを特徴とする。

【０１２０】請求項４に記載の発明は、商用周波数の交
流を直流に変換する整流回路と、前記整流回路からの直
流を高周波パルスに変換する双方向通電型のスイッチン
グ手段と、前記スイッチング手段の出力を一次側コイル
に入力し、二次側コイルより高周波パルスの電圧を出力
する溶接トランスと、前記溶接トランスの二次側コイル
の両端にそれぞれ接続され、被溶接材に対して互いに離
れた位置で加圧接触する第１および第２の溶接電極と、
１回の抵抗溶接のための通電時間を第１および第２の通
電期間に分割し、前記第１の通電期間よりも前記第２の
通電期間を所定の時間だけ長い期間に設定する通電期間
設定手段と、前記第１の通電期間では前記スイッチング
手段を一方の極性で連続的に高周波スイッチングし、前
記第２の通電期間では前記スイッチング手段を他方の極
性で連続的に高周波スイッチングするスイッチング制御
手段とを具備することを特徴とする。

【０１３０】請求項５に記載の発明は、商用周波数の交
流を直流に変換する整流回路と、前記整流回路からの直
流を高周波パルスに変換する双方向通電型のスイッチン
グ手段と、前記スイッチング手段の出力を一次側コイル
に入力し、二次側コイルより高周波パルスの電圧を出力
する溶接トランスと、前記溶接トランスの二次側コイル
の両端にそれぞれ接続され、被溶接材に対して互いに離
れた位置で加圧接触する第１および第２の溶接電極と、
１回の抵抗溶接のための通電時間を第１および第２の通
電期間に分割し、前記第１の通電期間と前記第２の通電
期間とをぼぼ等しい期間に設定する通電期間設定手段
と、前記溶接トランスの一次側または二次側電流につい
て第１の設定電流値と前記第１の設定電流値よりも所定
値だけ大きい第２の設定電流値を与える電流設定手段
と、前記第１の通電期間では前記第１の設定電流値にほ
ぼ等しい一次側または二次側電流が流れるように前記ス
イッチング手段を一方の極性で連続的に高周波スイッチ
ングし、前記第２の通電期間では前記第２の設定電流値
にほぼ等しい一次側または二次側電流が流れるように前
記スイッチング手段を他方の極性で連続的に高周波スイ
ッチングするスイッチング制御手段とを具備することを
特徴とする。

【０１４０】また、請求項６に記載の発明は、商用周波
数の交流電圧を一対のサイリスタからなるコンタクタを
介して溶接トランスの一次側コイルに供給し、前記溶接
トランスの二次側コイルに得られる電圧を被溶接材に対
して互いに離れた位置で加圧接触する第１および第２の
溶接電極に印加することにより二次側回路に溶接電流を
流すようにした抵抗溶接装置において、前記交流電圧の
前半の半サイクルに対応する第１の通電期間では一方の
前記サイリスタを所定の第１の点弧角で導通させ、前記
交流電圧の後半の半サイクルに対応する第２の通電期間
では他方の前記サイリスタを前記第１の点弧角よりも所
定時間だけ小さな第２の点弧角で導通させるサイリスタ
制御手段を具備することを特徴とする。

【０１５０】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図６を参照して本発
明の実施例を説明する。

【０１６０】図１に、本発明の一実施例によるシリーズ
溶接用抵抗溶接装置の回路構成を示す。この抵抗溶接装
置は、商用周波数（５０または６０Ｈｚ）のたとえば１
００Ｖ単相交流電源を使用し、双方向通電型のスイッチ
ング手段３０を備える。スイッチング手段３０は、ＧＴ
Ｒ（シ゛ャイアント・トランシ゛スタ)またはＩＧＢＴ（絶縁ケ゛ート・ハ゛イホ゜
ーラ・トランシ゛スタ）等からなる４つのトランジスタ・スイッチ
ング素子３２，３４，３６，３８を有している。

【０１７０】これら４つのスイッチング素子３２〜３８
のうち、第１組（正極側）のスイッチング素子３２，３
６は駆動回路５８からの第１のスイッチング制御信号Ｆ
a により所定の高周波数（たとえば８ｋＨｚ）で同時に
オン・オフ制御され、第２組（負極側）のスイッチング
素子３４，３８は駆動回路５８からの第２のスイッチン
グ制御信号Ｆb によって同時に上記所定の高周波数（８
ｋＨｚ）でオン・オフ制御されるようになっている。

【０１８０】スイッチング手段３０の入力端子（Ｌa ，
Ｌb ）は後述する整流回路２８の出力端子に接続されて
おり、出力端子（Ｍa ，Ｍb ）は溶接トランス４６の一
次側コイルの両端にそれぞれ接続されている。溶接トラ
ンス４６の二次側コイルの両端には一対の溶接電極４
８，５０が直接（つまり整流回路を介さずに）接続され
ている。両溶接電極４８，５０は、溶接時には被溶接材
（Ｗ1 ，Ｗ2 ）に対して互いに離れて当接し、加圧機構
（図示せず）からの加圧力で加圧接触する。

【０１９０】整流回路２８は、主として一対のダイオー
ド２０，２２と一対のコンデンサ２４，２６とから構成
されている。ダイオード２０のアノード端子およびダイ
オード２２のカソード端子が交流電源１０の一方の端子
１０ａに接続されている。ダイオード２０のカソード端
子は、コンデンサ２４の一方の端子に接続されるととも
に、スイッチング手段３０の一方の入力端子Ｌa に接続
されている。コンデンサ２４の他方の端子は、コンデン
サ２６の一方の端子に接続されるとともに、交流電源１
０の他方の端子１０ｂに接続されている。コンデンサ２
６の他方の端子は、ダイオード２２のアノード端子に接
続されるとともに、スイッチング手段３０の他方の入力
端子Ｌb に接続されている。

【０２００】この整流回路２８において、商用周波数の
正極性の半サイクルでは、交流電源１０からの商用交流
がダイオード２０により半波整流され、コンデンサ２４
が充電される。そして、商用周波数の負極性の半サイク
ルでは、交流電源１０からの商用交流がダイオード２２
により半波整流され、コンデンサ２６が充電される。両
コンデンサ２４，２６は極性の向きを同一方向にして互
いに直列接続されているため、それぞれの充電電圧を加
算した値の直流電圧が整流回路２８の出力電圧としてス
イッチング手段３０の入力端子（Ｌa ，Ｌb ）に与えら
れる。

【０２１０】また、交流電源１０の一方の端子１０ａと
ダイオード２０のアノード端子およびダイオード２２の
カソード端子との間には、主電源スイッチ１２ａ、チョ
ークコイル１４および電流制限用抵抗１６が直列に挿入
され、さらに電流制限用抵抗１６と並列にバイパス用
（抵抗外し用）のスイッチ１８が接続されている。交流
電源１０の他方の端子１０ｂとコンデンサ２４，２６の
接続点との間にも、主電源スイッチ１２ｂが挿入されて
いる。電流制限用抵抗１６は、主電源スイッチ１２ａ，
１２ｂの閉成直後の充電立ち上げ時に動作し、立ち上げ
終了後は回路から外される。

【０２２０】かかる構成の整流回路２８によれば、単相
交流電源１０からの１００Ｖの商用交流を直流に変換し
て、たとえば２８０Ｖ程度まで昇圧した直流電圧をコン
デンサ（２４，２６）に充電することができる。

【０２３０】スイッチング手段３０内には、入力端子Ｌ
a とＬb との間に、抵抗４０，ダイオード（４２ａ，４
２ｂ）およびコンデンサ（４４ａ，４４ｂ）からなるス
イッチング・ノイズ除去回路が設けられている。

【０２４０】スイッチング手段３０の出力端子と溶接ト
ランス４６の一次側コイルとの間には、たとえばカレン
トトランスからなる電流センサ５２が設けられている。
溶接通電中、一次側電流Ｉ1 の電流値（瞬時値）を表す
電流検出信号が電流センサ５２より出力され、この電流
検出信号に基づいて電流検出回路５４により所定のスイ
ッチング・サイクル毎に一次側電流Ｉ1 の電流測定値
［Ｉ1 ］が求められる。電流検出回路５４より得られた
電流測定値［Ｉ1 ］は制御部５６に与えられる。

【０２５０】制御部５６は、マイクロコンピュータから
なり、ＣＰＵ、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ
（データメモリ）、クロック回路、インタフェース回路
等を含んでいる。本実施例におけるフイードバック式の
定電流制御のために、制御部５６は、電流検出回路５４
からの電流測定値［Ｉ1 ］をメモリに登録されている設
定電流値と比較し、その比較誤差に応じて次のスイッチ
ング・サイクルにおけるスイッチング手段の出力パルス
を演算し、その出力パルスを規定するパルス幅変調（Ｐ
ＷＭ）信号をスイッチング制御信号またはパルス幅制御
信号Ｆとして駆動回路５８に与える。

【０２６０】また、制御部５６は、主電源スイッチ（１
２ａ，１２ｂ）およびバイパス用スイッチ１８の制御を
も行う。もっとも、主電源スイッチ（１２ａ，１２ｂ）
は、手動操作で切り換えるようにしてもよい。入力部６
０は、キーボードあるいはマウス等のポインティング・
デバイスからなり、各種溶接条件の設定入力に用いられ
る。本実施例で設定入力される主な溶接条件は、一次側
電流Ｉ1 または二次側電流（溶接電流）Ｉ2 、全通電時
間、第１および第２の通電期間等である。

【０２７０】後述するように、本実施例の第１の通電方
式では、第１および第２の通電期間ＴA ，ＴB をＴB ＝
ＴA ＋ＴC （ただしＴC ＞０）と設定し、第１および第
２の通電期間ＴA ，ＴB における設定電流値ＩA ，ＩB
をＩA ＝ＩB と選定する。また、第２の通電方式では、
第１および第２の通電期間ＴA ，ＴB をＴB ＝ＴA と設
定し、第１および第２の通電期間ＴA ，ＴB における設
定電流値ＩA ，ＩB をＩB ＝ＩA ＋ＩC （ただしＩC ＞
０）と選定する。第１および第２の通電期間ＴA ，ＴB
は通電時間ＴG を２つに分割したものであるが、両サイ
クルの間に切換用の休止時間ＴH を挿入してもよい。そ
の場合、ＴG ＝ＴA ＋ＴH ＋ＴB の関係が成立する。

【０２８０】なお、制御部５６には、他の周辺装置たと
えば表示装置や印字装置（図示せず）等も接続されてい
る。

【０２９０】次に、図２〜図４につき本実施例の抵抗溶
接装置における作用を説明する。

【０３００】溶接通電を行うに先立ち、制御部５６は、
主電源スイッチ１２ａ，１２ｂを閉じて、整流回路２８
のコンデンサ２４，２６を所定電圧（たとえば２８０
Ｖ）まで充電する。この充電の立ち上げの際には、バイ
パス・スイッチ１８をオフにして、電流制限用抵抗１６
を通して充電電流を流す。

【０３１０】上記のようにしてコンデンサ２４，２６を
所定電圧まで充電した後、溶接ロボット等の外部装置
（図示せず）より起動信号ＳＴが送られてくると、これ
に応動して制御部５６は溶接通電を開始する。

【０３２０】たとえば、図３に示すような被溶接材（Ｗ
1 ，Ｗ2 ）に対してシリーズ溶接を行う場合、制御部５
６は、第１の通電期間ＴA では第１組（正極側）のスイ
ッチング素子（３２，３６）だけをＰＷＭ制御で連続的
にスイッチングし、第２の通電期間ＴB では第２組（負
極側）のスイッチング素子（３４，３８）だけをＰＷＭ
制御で連続的にスイッチングする。

【０３３０】第１の通電方式によれば、図２に示すよう
に、第１の通電期間ＴA の定電流制御における一次側設
定電流値ＩA1（二次側電流設定値ＩA2）と第２の通電期
間ＴB の定電流制御における一次側設定電流値ＩB1（二
次側電流設定値ＩB2）とは等しい電流値に選定される。

【０３４０】図２に示すように、第１の通電期間ＴA で
は、スイッチング手段３０より正極性の出力パルスが溶
接トランス４６の一次側コイルに供給され、二次側回路
ではほぼ台形状の電流波形を有する電流値ＩA2の溶接電
流Ｉ2 が正極方向に流れる。

【０３５０】これにより、図３の（Ａ）に示すように、
溶接電流Ｉ2 は第１の溶接電極４８→被溶接材Ｗ1 →第
１の溶接箇所Ｐa →被溶接材Ｗ2 →第２の溶接箇所Ｐb
→被溶接材Ｗ1 →第２の溶接電極５０の経路で流れる。
すなわち、第１の溶接箇所Ｐa では被溶接材Ｗ1 側から
被溶接材Ｗ2 側に溶接電流Ｉ2 が流れ、第２の溶接箇所
Ｐa では被溶接材Ｗ2 側から被溶接材Ｗ1 側に溶接電流
Ｉ2 が流れる。そうすると、たとえば第１の溶接箇所Ｐ
a では熱を吸収するペルチェ効果が生じる一方で、第２
の溶接箇所Ｐb では熱を発生するペルチェ効果が生じ
る。

【０３６０】こうして、第１の通電期間ＴA では、第１
の溶接箇所Ｐa におけるナゲットＮa よりも第２の溶接
箇所Ｐb におけるナゲットＮb のほうが大きな成長率で
成長する。この結果、第１の通電期間ＴA の終了時に
は、図３の（Ｂ）に示すようにナゲットＮb がナゲット
Ｎa よりも相対的に大きくなっている。この時点での両
ナゲットＮa ，Ｎb のサイズの差は、被溶接材（Ｗ1 ，
Ｗ2 ）の材質や板厚、第１の通電期間ＴA の期間、設定
電流値ＩA1等に依存する。

【０３７０】そして、図２に示すように、第２の通電期
間ＴB では、スイッチング手段３０より負極性の出力パ
ルスが溶接トランス４６の一次側コイルに供給され、二
次側回路ではほぼ台形状の電流波形を有する電流値ＩB2
（＝ＩA2）の溶接電流Ｉ2 が負極方向に流れる。

【０３８０】この場合、図３の（Ｃ）に示すように、溶
接電流Ｉ2 は第２の溶接電極５０→被溶接材Ｗ1 →第２
の溶接箇所Ｐb →被溶接材Ｗ2 →第１の溶接箇所Ｐa →
被溶接材Ｗ1 →第１の溶接電極４８の経路で流れる。す
なわち、第１の溶接箇所Ｐaでは被溶接材Ｗ2 側から被
溶接材Ｗ1 側に溶接電流Ｉ2 が流れ、第２の溶接箇所Ｐ
a では被溶接材Ｗ1 側から被溶接材Ｗ2 側に溶接電流Ｉ
2 が流れる。これにより、今度は、第１の溶接箇所Ｐa
で熱を発生するペルチェ効果が生じる一方で、第２の溶
接箇所Ｐb で熱を吸収するペルチェ効果が生じることと
なる。

【０３９０】このような逆極性のペルチェ効果により、
第２の通電期間ＴB では、第１の溶接箇所Ｐa における
ナゲットＮa のほうが第２の溶接箇所Ｐb におけるナゲ
ットＮb よりも大きな成長率または成長速度で成長し、
両ナゲットＮa ，Ｎb のサイズの差は徐々に縮まる。し
かし、第１の通電期間ＴA でナゲットが形成されていて
通電路の抵抗値が低くなっており、これにより発熱効率
が下がるため、ナゲットＮa ，Ｎb の成長速度は第１の
通電期間ＴA の時よりも遅く、したがって両ナゲットＮ
a ，Ｎb 間の成長速度の差（Ｎa ＞Ｎb ）は第１の通電
期間ＴA の時の差（Ｎa ＜Ｎb ）よりも小さい。この結
果、第２の通電期間ＴB において第１の通電期間ＴA と
等しい期間が経過しても、ナゲットＮa はナゲットＮb
に追い付くことができない。

【０４００】しかし、本実施例の第１の通電方式では、
第２の通電期間ＴB を第１の通電期間ＴA よりもＴC だ
け長い期間に設定しており、この延長期間ＴC でナゲッ
トＮa をナゲットＮb に追い付かせることができる。こ
の追い付き条件を満たすための延長期間ＴC は、被溶接
材（Ｗ1 ，Ｗ2 ）の材質や板厚、第１の通電期間ＴAの
期間、設定電流値ＩA 等の溶接条件に依存するものであ
り、テスト通電等に基づいた経験値として決定されても
よい。

【０４１０】この結果、第２の通電期間ＴB が終了した
時点、つまり全通電時間ＴG が終了した時点では、図３
の（Ｄ）に示すように、第１の溶接箇所Ｐa におけるナ
ゲットＮa と第２の溶接箇所Ｐb におけるナゲットＮb
とはほぼ同じ大きさに成長している。したがって、第１
の溶接箇所Ｐa と第２の溶接箇所Ｐb とでほぼ均等な溶
接強度が得られる。

【０４２０】図４に、本実施例の抵抗溶接装置における
第２の通電方式を示す。この方式でも、制御部５６は、
第１の通電期間ＴA では第１組（正極側）のスイッチン
グ素子（３２，３６）だけをＰＷＭ制御で連続的にスイ
ッチングし、第２の通電期間ＴB では第２組（負極側）
のスイッチング素子（３４，３８）だけをＰＷＭ制御で
連続的にスイッチングする。ただし、第１の通電期間Ｔ
A の定電流制御における一次側設定電流値ＩA1（二次側
電流設定値ＩA2）よりも第２の通電期間ＴB の定電流制
御における一次側設定電流値ＩB1（二次側電流設定値Ｉ
B2）のほうを所定の値ＩC だけ大きな電流値に選定して
いる。

【０４３０】この場合、第１の通電期間ＴA では、上記
と同様のペルチュ効果により、第１の溶接箇所Ｐa にお
けるナゲットＮa よりも第２の溶接箇所Ｐb におけるナ
ゲットＮb のほうが大きな成長率で成長し、第１の通電
期間ＴA の終了時には図３の（Ｂ）に示すように、ナゲ
ットＮb がナゲットＮa よりも相対的に大きくなってい
る。

【０４４０】そして、第２の通電期間ＴB では、逆方向
のペルチェ効果により、第１の溶接箇所Ｐa におけるナ
ゲットＮa のほうが第２の溶接箇所Ｐb におけるナゲッ
トＮb よりも大きな成長率で成長し、両ナゲットＮa ，
Ｎb のサイズの差は徐々に縮まる。この際、第１の通電
期間ＴA のときの溶接電流ＩA2よりも大きな溶接電流Ｉ
B2が流れるため、ナゲットＮa がナゲットＮb に追い付
く速さが促進（加速）される。これにより、第２の通電
期間ＴB の終了時につまり第１の通電期間ＴAと同じ期
間が経過した時点で、ナゲットＮa をナゲットＮb に追
い付かせることができる。この追い付き条件を満たすた
めの余分の電流値ＩC は、被溶接材（Ｗ1 ，Ｗ2 ）の材
質や板厚、第１の通電期間ＴA の期間、設定電流値ＩA
等の溶接条件に依存するものであり、テスト通電等に基
づいた経験値として決定されてもよい。

【０４５０】このように、第２の通電方式によっても、
全通電時間ＴG が終了した時点で、図３の（Ｄ）に示す
ように、第１の溶接箇所Ｐa におけるナゲットＮa と第
２の溶接箇所Ｐb におけるナゲットＮb とをほぼ同じ大
きさに成長させることが可能であり、第１の溶接箇所Ｐ
a と第２の溶接箇所Ｐb とでほぼ均等な溶接強度を得る
ことができる。

【０４６０】なお、この実施例におけるスイッチング手
段３０の回路構成は一例であり、種々の変形が可能であ
る。また、電流センサ５２を二次側回路に取り付けるこ
とも可能である。

【０４７０】図５に、本発明の別の実施例による単相交
流式の抵抗溶接装置の回路構成を示す。この抵抗溶接装
置において、入力端子６２，６４に入力された商用周波
数の交流電源電圧Ｅは、一対のサイリスタ６６，６８か
らなるコンタクタを介して溶接トランス７０の一次コイ
ルに供給される。溶接トランス７０の二次コイルに発生
した交流の誘導起電力（二次側電圧）は二次導体および
一対の溶接電極７２，７４を介して被溶接材Ｗ1 ，Ｗ2
に印加され、二次側回路に溶接電流Ｉ2 が流れる。一次
側回路でも、溶接電流（二次側電流）Ｉ2 と相似な一次
側電流Ｉ1 が流れる。

【０４８０】溶接電流Ｉ2 の大きさ（実効値）は、通電
角によって決まるが、点弧角と通電角との間にはほぼ一
定の関係があるので、点弧角によって決まるともいえ
る。本抵抗溶接制御装置では、制御部７６が点弧回路７
８を介してサイリスタ６６，６８の点弧角（点弧タイミ
ング）を制御することによって、溶接電流Ｉ2 の実効値
を制御する。

【０４９０】入力端子６２，６４に入力された商用周波
数の交流電源電圧Ｅは同期用のトランス８０の一次側コ
イルにも入力され、トランス８０の二次側コイルより得
られる電源電圧と同相の降圧された交流電圧ｅが同期検
出回路８２と電源電圧検出回路８４とに入力される。同
期検出回路８２は、入力した交流電圧ｅ（５０または６
０Ｈｚ）から交流電源電圧Ｅに同期したタイミング信号
ＳE を生成し、この信号ＳE を制御部７６に与える。電
源電圧検出回路８４は、入力した交流電圧ｅから電源電
圧Ｅを表す電源電圧補償のための電圧検出信号ＶE を生
成し、この信号ＶE を制御部７６に与える。

【０５００】制御部７６は、マイクロコンピュータから
なり、ＣＰＵ、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ
（データメモリ）、インタフェース回路等を含んでい
る。入力部８６は、キーボードあるいはマウス等のポイ
ンティング・デバイスからなり、電流値や点弧角等の設
定入力に用いられる。

【０５１０】この実施例の抵抗溶接装置では、電子部品
等の小物金属に対して電源電圧補償方式による１サイク
ル通電でシリーズ溶接を行う。電源電圧補償方式は、電
源電圧の変動を検出してその変動分を補うように溶接電
流を制御する方式であり、応答が速いので、１サイクル
通電に有利とされている。

【０５２０】図６に、本実施例による１サイクル通電方
式のタイミングを示す。

【０５３０】この種の交流式抵抗溶接装置では、点弧角
φを力率角θに一致させると、溶接電流Ｉはほぼ連続的
な正弦波、いわゆるフルヒート電流波形になる。点弧角
φを力率角θよりさらにζだけ遅らせると、溶接トラン
スの一次側には電圧のかからない期間が発生し、溶接電
流Ｉは不連続になると同時にそのピーク値も小さくな
り、いわゆるヒート・コントロール電流波形になる。点
弧角φの遅れζを更に大きくすると、電圧の休止期間が
増え、溶接電流Ｉの大きさが更に小さくなる。このよう
に、点弧角φを変えることによって溶接電流Ｉの大きさ
を制御することができる。

【０５４０】本実施例では、前半の半サイクルにおける
点弧角φA よりも後半の半サイクルにおける点弧角φB
のほうを所定の値ζC だけ小さくする。すなわち点弧角
φAの遅れζA よりも点弧角φB の遅れζB のほうを所
定の値ζC だけ小さくする。これにより、前半の半サイ
クルに対応する第１の通電期間ＴA で流れる溶接電流Ｉ
2 よりも後半の半サイクルに対応する第２の通電期間Ｔ
B で流れる溶接電流Ｉ2 のほうが多量に流れる。

【０５５０】これにより、第１の通電期間ＴA では被溶
接材（Ｗ1 ，Ｗ2 ）において図３の（Ａ），（Ｂ）と同
様のナゲット成長工程が行われるとともに、第２の通電
期間ＴB では被溶接材（Ｗ1 ，Ｗ2 ）において図３の
（Ｃ），（Ｄ）と同様のナゲット成長工程が行われ、第
２の通電期間ＴB の終了時にナゲットＮa とナゲットＮ
b をほぼ同サイズまでに成長させることができる。第２
の通電期間ＴB でナゲットＮa をナゲットＮb に追い付
かせるための点弧角φA ，φB の差ζC は、被溶接材
（Ｗ1 ，Ｗ2 ）の材質や板厚、第１の通電期間ＴA の点
弧角φA 等の溶接条件に依存し、テスト通電に基づいた
経験値として決定されてもよい。

【０５６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の抵抗溶接
方法または装置によれば、１回の抵抗溶接のための通電
時間を第１および第２の通電期間に分割し、第１の通電
期間では前記溶接電流を一方の極性で流し、第２の通電
期間では第１の通電期間で流れた溶接電流よりも所定量
だけ多量の溶接電流を他方の極性で流すことにより、シ
リーズ溶接等において被溶接材の複数の溶接箇所をほぼ
均一な溶接強度に同時接合することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるシリーズ溶接用抵抗溶
接装置の回路構成を示す図である。

【図２】実施例の抵抗溶接装置における第１の通電方式
を示す波形図である。

【図３】実施例の抵抗溶接装置における作用の一例を示
す部分断面図である。

【図４】実施例の抵抗溶接装置における第２の通電方式
を示す波形図である。

【図５】別の実施例による単相交流式の抵抗溶接装置の
回路構成を示す図である。

【図６】別の実施例による抵抗溶接装置における通電方
式を示す波形図である。

【図７】従来の典型的なインバータ式抵抗溶接装置の回
路構成を示す図である。

【図８】シリーズ溶接において従来のインバータ式抵抗
溶接装置による不具合を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１０ 単相交流電源 ２８ 整流回路 ３０ スイッチング手段 ３２，３４，３６，３８ スイッチング素子 ４６ 溶接トランス ４８，５０ 溶接電極 Ｗ1 ，Ｗ2 被溶接材 ５２ 電流センサ ５４ 電流検出回路 ５６ 制御部 ５８ 駆動回路 ６０ 入力部 ６６，６８ サイリスタ ７０ 溶接トランス ７２，７４ 溶接電極 ７６ 制御部 ７８ 点弧回路 ８２ 同期検出回路 ８４ 電源電圧検出回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被溶接材に第１および第２の溶接電極を
   互いに離れた位置で加圧接触させ、前記第１および第２
   の溶接電極の間で前記被溶接材に溶接電流を流すことに
   より、前記被溶接材を前記第１および第２の溶接電極の
   加圧接触位置にそれぞれ対応する第１および第２の溶接
   箇所にて接合するようにした抵抗溶接方法において、 １回の抵抗溶接のための通電時間を第１および第２の通
   電期間に分割し、前記第１の通電期間では前記溶接電流
   を一方の極性で流し、前記第２の通電期間では前記第１
   の通電期間で流れた溶接電流よりも所定量だけ多量の溶
   接電流を他方の極性で流すことを特徴とする抵抗溶接方
   法。
2. 【請求項２】 前記第２の通電期間を前記第１の通電期
   間よりも所定時間だけ長い期間に設定することを特徴と
   する請求項１に記載の抵抗溶接方法。
3. 【請求項３】 前記第１の通電期間で流れる前記溶接電
   流に対する設定電流値よりも前記第２の通電期間で流れ
   る前記溶接電流に対する設定電流値を所定の値だけ大き
   な電流値に選定することを特徴とする請求項１に記載の
   抵抗溶接方法。
4. 【請求項４】 商用周波数の交流を直流に変換する整流
   回路と、 前記整流回路からの直流を高周波パルスに変換する双方
   向通電型のスイッチング手段と、 前記スイッチング手段の出力を一次側コイルに入力し、
   二次側コイルより高周波パルスの電圧を出力する溶接ト
   ランスと、 前記溶接トランスの二次側コイルの両端にそれぞれ接続
   され、被溶接材に対して互いに離れた位置で加圧接触す
   る第１および第２の溶接電極と、 １回の抵抗溶接のための通電時間を第１および第２の通
   電期間に分割し、前記第１の通電期間よりも前記第２の
   通電期間を所定の時間だけ長い期間に設定する通電期間
   設定手段と、 前記第１の通電期間では前記スイッチング手段を一方の
   極性で連続的に高周波スイッチングし、前記第２の通電
   期間では前記スイッチング手段を他方の極性で連続的に
   高周波スイッチングするスイッチング制御手段とを具備
   することを特徴とする抵抗溶接装置。
5. 【請求項５】 商用周波数の交流を直流に変換する整流
   回路と、 前記整流回路からの直流を高周波パルスに変換する双方
   向通電型のスイッチング手段と、 前記スイッチング手段の出力を一次側コイルに入力し、
   二次側コイルより高周波パルスの電圧を出力する溶接ト
   ランスと、 前記溶接トランスの二次側コイルの両端にそれぞれ接続
   され、被溶接材に対して互いに離れた位置で加圧接触す
   る第１および第２の溶接電極と、 １回の抵抗溶接のための通電時間を第１および第２の通
   電期間に分割し、前記第１の通電期間と前記第２の通電
   期間とをぼぼ等しい期間に設定する通電期間設定手段
   と、 前記溶接トランスの一次側または二次側電流について第
   １の設定電流値と前記第１の設定電流値よりも所定値だ
   け大きい第２の設定電流値を与える電流設定手段と、 前記第１の通電期間では前記第１の設定電流値にほぼ等
   しい一次側または二次側電流が流れるように前記スイッ
   チング手段を一方の極性で連続的に高周波スイッチング
   し、前記第２の通電期間では前記第２の設定電流値にほ
   ぼ等しい一次側または二次側電流が流れるように前記ス
   イッチング手段を他方の極性で連続的に高周波スイッチ
   ングするスイッチング制御手段とを具備することを特徴
   とする抵抗溶接装置。
6. 【請求項６】 商用周波数の交流電圧を一対のサイリス
   タからなるコンタクタを介して溶接トランスの一次側コ
   イルに供給し、前記溶接トランスの二次側コイルに得ら
   れる電圧を被溶接材に対して互いに離れた位置で加圧接
   触する第１および第２の溶接電極に印加することにより
   二次側回路に溶接電流を流すようにした抵抗溶接装置に
   おいて、 前記交流電圧の前半の半サイクルに対応する第１の通電
   期間では一方の前記サイリスタを所定の第１の点弧角で
   導通させ、前記交流電圧の後半の半サイクルに対応する
   第２の通電期間では他方の前記サイリスタを前記第１の
   点弧角よりも所定時間だけ小さな第２の点弧角で導通さ
   せるサイリスタ制御手段を具備することを特徴とする抵
   抗溶接装置。