JPH11285852A

JPH11285852A - 抵抗溶接制御装置

Info

Publication number: JPH11285852A
Application number: JP10107027A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shirochi; 敞城地
Original assignee: Miyachi Technos Corp
Current assignee: Miyachi Technos Corp
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-10-19
Also published as: EP0947278A2; CN1234307A; KR19990082792A; EP0947278A3; US6046424A

Abstract

(57)【要約】［課題］インバータ制御交流式の抵抗溶接において極
性切換時の溶接エネルギーの中断を短くして発熱効率を
高め、通電時間の短縮化および溶接品質の向上を図る。［解決手段］各通電期間が開始すると、制御部は、イ
ンバータの該当する極性のスイッチング素子にたとえば
Ｈレベルのオン信号を供給し、それらのスイッチング素
子をオンにし、かつそのままオン状態に保持する（ステ
ップＳ1 ）。これにより、溶接トランスの一次側および
二次側で電流が流れ始め、急勾配で立ち上がる。制御部
は、電流センサからの電流検出信号＜Ｉ1 ＞が当該通電
期間における電流立ち上げ用設定電流値ＩF に達すると
（ステップＳ3 ，Ｓ4 ）、上記オン信号を止めて、代わ
りにＰＷＭ信号を供給し、上記スイッチング素子を高周
波数（たとえば１０ｋＨｚ）でスイッチング制御する
（ステップＳ5 〜Ｓ9 ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【００１０】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ制御交
流式の抵抗溶接を行うための抵抗溶接制御装置に関す
る。

【００２０】

【従来の技術】インバータ制御交流式の抵抗溶接法で
は、溶接トランスの一次側コイルがインバータの出力端
子に接続され、二次側コイルが一対の溶接電極に直接
（整流回路を介さずに）接続される。インバータは、通
電の極性に対応した正極側のスイッチング素子と負極側
のスイッチング素子とからなり、整流回路より商用周波
数を整流して得られる直流電力を入力し、インバータ制
御回路によって制御される。

【００３０】インバータ制御回路は、インバータの正極
側のスイッチング素子と負極側のスイッチング素子とを
二次側の交流溶接電流について設定される周期ＴW の半
周期ＴW ／２に相当する通電期間ＴA 毎に交互に高周波
数でスイッチング制御する。つまり、交流溶接電流の正
極の半周期に対応する通電期間ＴA では、負極側のスイ
ッチング素子をオフ状態に保ったまま正極側のスイッチ
ング素子を高周波数たとえば１０ｋＨｚでスイッチング
制御し、交流溶接電流の負極の半周期に対応する通電期
間ＴA では、正極側のスイッチング素子をオフ状態に保
ったまま負極側のスイッチング素子を同じ高周波数（１
０ｋＨｚ）でスイッチング制御する。

【００４０】これにより、図５に示すように、インバー
タの出力端子より通電期間ＴA 毎に極性が反転する高周
波パルスが溶接トランスの一次側コイルに供給され、溶
接トランスの二次側回路では周期ＴW を有する交流の溶
接電流が一対の溶接電極を介して被溶接材に流れ、被溶
接材の溶接部が抵抗溶接される。

【００５０】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなインバー
タ制御交流式の抵抗溶接法は、商用周波数に相当する低
い周波数で溶接電流の極性を切り換えるので、サイリス
タ制御方式の普通の低周波交流式と共通の溶接ヘッド
（溶接トランスおよび二次側回路）に適用できる。そし
て、サイリスタ制御方式と比較して、有効通電時間の割
合が常に無通電時間よりも格段に大きいため、発熱効率
が高く、スプラッシュの少ない安定した抵抗溶接が行え
る。

【００６０】もっとも、インバータ制御交流式でも、図
６に示すように、極性切換時には溶接エネルギーの供給
が一時的に中断されるため、これが溶接品質に影響する
という問題がある。高い溶接品質を得るには、このよう
な極性切換時における溶接エネルギーの中断（谷間）を
出来るだけ狭くして、発熱効率を高め、通電時間を短く
することが要求される。

【００７０】この点に関し、従来のこの種抵抗溶接制御
装置では、各通電期間ＴA の始めから終りまで該当する
極性側のスイッチング素子を高周波数でスイッチングす
るようにしている。しかし、このようなスイッチング制
御では、各通電期間の開始直後に電流を設定値まで立ち
上げるのに時間がかかり、溶接エネルギーの中断（谷
間）を狭くするのが難しい。

【００８０】特に、大きな溶接電流（たとえば８０００
Ａ以上）を流す抵抗溶接では、通電サイクル数つまり通
電期間の回数が多く、電流の立ち上げを何度も繰り返し
て行うため、電流立ち上げ特性は溶接通電全体の発熱効
率に大きく影響する。

【００９０】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、インバータ制御交流式の抵抗溶接に
おいて極性切換時の溶接エネルギーの中断を短くして発
熱効率を高め、通電時間の短縮化および溶接品質の向上
を図る抵抗溶接制御装置を提供することを目的とする。

【０１００】

【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、本発明の第１の抵抗溶接制御装置は、溶接トラン
スの二次電圧を整流することなく溶接電極を介して被溶
接材に印加して抵抗溶接を行うための抵抗溶接制御装置
において、商用周波数の交流を整流回路で直流に変換す
るための整流回路と、入力端子が前記整流回路の出力端
子に電気的に接続され、出力端子が前記溶接トランスの
一次側端子に電気的に接続されたインバータと、１回の
抵抗溶接のための通電時間を構成する複数の通電期間に
おいて奇数番目の通電期間では第１の極性で通電し、偶
数番目の通電期間では前記第１の極性とは逆の極性であ
る第２の極性で通電するように前記インバータを制御す
る通電シーケンス制御手段と、前記溶接トランスの一次
側または二次側の電流を検出し、検出した電流の値を表
す電流検出信号を出力する電流検出手段と、各々の前記
通電期間において通電開始から前記電流検出信号が所定
の設定電流値に達するまで前記インバータを前記第１の
極性または前記第２の極性で実質上連続的にオン状態に
制御して前記電流を立ち上げる電流立ち上げ制御手段
と、各々の前記通電期間において前記電流が前記設定電
流値に達してから通電終了まで前記インバータを前記第
１の極性または前記第２の極性で連続的に所定の高周波
数でスイッチング制御するスイッチング制御手段とを具
備する構成とした。

【０１１０】本発明の第２の抵抗溶接制御装置は、上記
第１の抵抗溶接制御装置において、前記通電シーケンス
制御手段が、各々の通電期間の終了直後に前記電流検出
手段からの電流検出信号に基づいて前記電流を監視し、
前記電流が所定の監視値に達したタイミングを検出する
電流監視手段と、前記電流監視手段により検出された前
記タイミングに応じて次の前記通電期間を開始させる通
電開始制御手段とを有する構成とした。

【０１２０】本発明の第３の抵抗溶接制御装置は、上記
第１の抵抗溶接制御装置において、前記電流立ち上げ制
御手段が、各々の通電期間について前記設定電流値を個
々に設定する電流設定手段を有する構成とした。

【０１３０】本発明の第４の抵抗溶接制御装置は、上記
第１の抵抗溶接制御装置において、前記電流立ち上げ制
御手段が、最初の所定数の前記通電期間については前記
設定電流値が次第に増大し、それ以降の前記通電期間に
ついては前記設定電流値が一定に維持されるように各々
の前記通電期間毎の電流設定値を設定する電流設定手段
を有する構成とした。

【０１４０】本発明の第５の抵抗溶接制御装置は、上記
第１の抵抗溶接制御装置において、前記スイッチング制
御手段が、スイッチング・サイクル毎に前記電流検出手
段からの電流検出信号に基づいて前記電流の実効値また
は平均値を表す電流測定値を求める電流測定手段と、前
記電流測定手段からの電流測定値を定電流制御用の設定
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・サイクルにおける前記インバータの出力パルスのパ
ルス幅を求めるパルス幅制御手段とを含む構成とした。

【０１５０】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４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抵抗溶接
制御装置の回路構成を示す。この抵抗溶接制御装置にお
けるインバータ１４は、ＧＴＲ（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１６，１８，２
０，２２を有している。

【０１７０】これら４つのスイッチング素子１６〜２２
のうち、第１組（正極側）のスイッチング素子１６，２
０は駆動回路４２からの第１のインバータ制御信号Ｆa
により同時にオン・オフ制御され、第２組（負極側）の
スイッチング素子１８，２２は駆動回路４２からの第２
のインバータ制御信号Ｆb によって同時にオン・オフ制
御されるようになっている。

【０１８０】インバータ１４の入力端子（Ｌa ，Ｌb ）
は整流回路１０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２４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２４の二次
側コイルの両端には一対の溶接電極２６，２８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２６，２８は、被溶接材３０，３２に対して互いに
離れて（たとえば対向して）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１０は、たとえば６個のダイオー
ドを三相ブリッジ結線してなる三相整流回路からなり、
三相の交流電源端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）からの商用周波数の
三相交流電圧を直流電圧に変換する。整流回路１０より
出力される直流電圧は平滑コンデンサ１２を介してイン
バータ１４に供給される。

【０２００】インバータ１４の出力端子と溶接トランス
２４の一次側コイルとの間の導体には、たとえばカレン
ト・トランスからなる電流センサ３４が取付されてい
る。溶接通電中、二次側の溶接電流ＩW と相似な波形を
有する一次側の電流Ｉ1 の瞬時値を表す電流検出信号＜
Ｉ1 ＞が電流センサ３４より出力される。この電流セン
サ３４からの電流検出信号＜Ｉ1 ＞は、制御部４０に供
給されるとともに、電流測定値演算回路３６にも供給さ
れる。

【０２１０】電流測定値演算回路３６は、各スイッチン
グ・サイクル毎に電流センサ３４からの電流検出信号＜
Ｉ1 ＞に基づいて一次電流Ｉ1 の実効値または平均値を
電流測定値［Ｉ1 ］として求め、その求めた電流測定値
［Ｉ1 ］を制御部４０に与える。

【０２２０】制御部４０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
等を含んでおり、本装置内の一切の制御たとえば溶接通
電における電流制御やシーケンス制御、各種溶接条件の
設定値に関連する設定入力や登録管理、さらには測定値
や判定値等の出力制御等を行う。電流制御では、後述す
るような本実施例による電流立ち上げ制御やフィードバ
ック方式の定電流制御を行う。また、シーケンス制御で
は、後述するような本実施例による電流監視制御および
通電開始制御等を行う。

【０２３０】入力部３８は、キーボードあるいはマウス
等の入力装置からなり、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、通
電時間ＴG 、通電期間ＴA 、電流立ち上げ用設定電流値
ＩF 、定電流制御用設定電流値ＩC 、通電開始用の電流
監視値ＩK 、パルス幅初期値Ｄ0 等である。

【０２４０】これらの溶接条件のうち、「通電時間ＴG
」は、溶接通電の開始から終了までの全通電時間であ
り、「通電期間ＴA 」を半サイクルとしてその整数倍ま
たは偶数倍のサイクル数として設定されてよい。「通電
期間ＴA 」はインバータ１４が正極側または負極側で継
続的にスイッチング動作する１回の独立した通電期間で
あり、たとえば商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）
の半サイクルに相当する期間であってよい。

【０２５０】「電流立ち上げ用の設定電流値ＩF 」は、
各通電期間ＴA の開始直後に電流立ち上げ制御によって
電流を立ち上げる際の目標値であり、各通電期間ＴA に
ついて別々の値に選定されてもよく、あるいは一様な値
に選定されてもよい。

【０２６０】「定電流制御用の設定電流値ＩC 」は、各
通電期間ＴA において電流立ち上げ後に定電流制御を行
う際の基準値であり、各通電期間ＴA 毎に設定される。
通常は、各通電期間ＴA において「電流立ち上げ用の設
定電流値ＩF 」と「定電流制御用の設定電流値ＩC 」と
を同じ値に選んでよい。しかし、両設定電流値ＩF ，Ｉ
C を異なる値に選んでもよく、たとえば立ち上げ時のオ
ーバーシュートを防止するためにＩF をＩC よりも幾ら
か小さな値に選んでもよい。

【０２７０】また、大型の抵抗溶接機では、設定された
大きな電流値に達するまで相当の時間がかかるため、溶
接通電開始から所定数の通電期間については「電流立ち
上げ用の設定電流値ＩF 」および「定電流制御用の設定
電流値ＩC 」をそれぞれアップスロープで次第に増大さ
せ、以降の通電期間においては両設定電流値ＩF ，ＩC
を一定値（定常値）に選んでよい。

【０２８０】「電流監視値ＩK 」は、２回目以降の各通
電期間ＴA おける通電開始の最適なタイミングを得るた
めの溶接条件であり、通常は０Ａ（アンペア）付近の値
に選ばれる。「パルス幅初期値Ｄ0 」は、各通電期間Ｔ
A のパルス幅制御における最初の通電パルス幅を規定す
る初期値である。

【０２９０】なお、制御部４０には、他の周辺装置たと
えば表示装置や印字装置等も接続されている。

【０３００】次に、図２〜図４につき本実施例の作用を
説明する。図２に、溶接通電のための制御部４０（特に
ＣＰＵ）の処理動作をフローチャートで示す。図３に１
回の通電期間における各部の波形を示し、図４に通電期
間のサイクル数が多い場合の溶接電流、溶接電力の波形
を示す。

【０３１０】加圧機構からの所定の加圧力で溶接電極２
６，２８が被溶接材３０，３２に加圧接触している状態
の下で、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４
０は溶接通電を開始する。この際、起動信号ＳＴが溶接
通電の開始を指示するだけでなく、今回の溶接通電の条
件Ｎｏ．またはスケジュールＮｏ．を指定してもよい。

【０３２０】先ず制御部４０は、今回の溶接通電に関連
する通電時間ＴG 、通電期間ＴA 、電流設定値（各通電
期間分の電流立ち上げ用の設定電流値ＩF 、定電流制御
用の設定電流値ＩC ）、電流監視値ＩK 、パルス幅初期
値Ｄ0 等の各種設定値データをメモリから読み出して、
それぞれ所定の記憶番地またはレジスタおよびタイマま
たはカウンタ等にセットする（ステップＳ1 ）。

【０３３０】次に、制御部４０は、１回目の通電期間Ｔ
A を開始し、第２のインバータ制御信号Ｆb を止めたま
ま、第１のインバータ制御信号Ｆa としてたとえばＨレ
ベルのオン信号Ｆ(ON)を出力する（ステップＳ2 ）。

【０３４０】このオン信号Ｆ(ON)は駆動回路４２を介し
てインバータ１４の正極側のスイッチング素子１６，２
０に供給され、これらのスイッチング素子１６，２０が
オンして導通状態となる。これにより、溶接トランス２
４の一次側回路および二次側回路で正極性の一次電流Ｉ
1 および二次電流（溶接電流）Ｉw がそれぞれ流れ始め
る。

【０３５０】制御部４０は、上記オン信号Ｆ(ON)を出力
したまま、電流センサ３４からの電流検出信号＜Ｉ1 ＞
を取り込んで（ステップＳ3 ）、一次電流Ｉ1 の瞬時値
を１回目の通電期間ＴA1における電流立ち上げ用設定電
流値ＩF1と比較する（ステップＳ4 ）。

【０３６０】正極側のスイッチング素子１６，２０がオ
ン状態を維持するため、インバータ１４は短絡状態を維
持し、電流Ｉ1 （ＩW ）は急速に立ち上がる。

【０３７０】そして、一次電流Ｉ1 が１回目の通電期間
ＴA1における設定電流値ＩF1に達した時点（ｔF)で、制
御部４０は上記オン信号Ｆ(ON)の出力を止め、第１のイ
ンバータ制御信号Ｆa を高周波数たとえば１０ｋＨｚの
ＰＷＭ信号Ｆ(PWM）に切り換える（ステップＳ5 ）。

【０３８０】このパルス幅制御では、先ず初期パルス幅
Ｄ0 で正極側の両スイッチング素子１６，２０をスイッ
チング・オンさせる。この最初のスイッチング・サイク
ルで溶接電流Ｉw および一次電流Ｉ1 が溶接トランス２
４の二次側および一次側回路で流れると、電流測定値演
算回路３６よりこのスイッチング・サイクルにおける一
次電流Ｉ1 の電流測定値（実効値または平均値）［Ｉ1
］が得られる。

【０３９０】制御部４０は、電流測定値演算回路３６か
らの電流測定値［Ｉ1 ］を取り込んで（ステップＳ6
）、この電流測定値［Ｉ1 ］を１回目の通電期間ＴA1
における定電流制御用の電流設定値［ＩC ］と比較し、
その比較誤差を基に次のスイッチング・サイクルにおけ
るパルス幅（スイッチング・オン時間）Ｄ1 を決定する
（ステップＳ7 ）。

【０４００】そして、２回目のスイッチング・サイクル
では、パルス幅Ｄ1 のＰＷＭ信号Ｆ(PWM) を出力し、正
極側のスイッチング素子１６，２０をパルス幅Ｄ1 の時
間だけスイッチング・オンさせる（ステップＳ9 ，Ｓ5
）

【０４１０】それ以降も、１回目の通電期間ＴA1が終了
するまで、上記のようなフィードバック式のパルス幅制
御によりスイッチング手段１４の正極側のスイッチング
素子１６，２０だけを高周波数（１０ｋＨｚ）で継続的
にスイッチングする（ステップＳ5 〜Ｓ9 ）。この間、
負極側のスイッチング素子１８，２２はオフ状態に維持
される。これによって、溶接トランス２４の一次側回路
および二次側回路には１回目の通電期間ＴA1における定
電流制御用の設定電流値ＩC1にほぼ一致するような電流
Ｉ1 （ＩW ）が正極方向に流れる。

【０４２０】１回目の通電期間ＴA1が所定時間ｔE で終
了すると（ステップＳ8 ）、制御部４０は、正極側のス
イッチング素子１６，２０に対するＰＷＭ信号Ｆ(PWM)
の供給を止めるとともに電流測定値演算回路３６からの
電流測定値［Ｉ1 ］の取り込みも止め、代わりに電流セ
ンサ３４からの電流検出信号＜Ｉ1 ＞を取り込んで一次
電流Ｉ1 ないし溶接電流ＩW の瞬時値をモニタする（ス
テップＳ11）。このモニタ期間中、電流Ｉ1 （ＩW ）は
当該抵抗溶接機のインダクタンスないし負荷インピーダ
ンスに応じた時定数で立ち下がる。

【０４３０】そして、電流Ｉ1 （ＩW ）が電流監視値Ｉ
K まで減少したタイミングｔK を検出すると（ステップ
Ｓ12）、制御部４０は、直ちにモニタ期間または休止期
間を終了し、次の設定電流値（ＩF2，ＩC2）に切り換え
たうえで（ステップＳ13）、２回目の通電期間ＴA2を負
極側で開始する（ステップＳ14）。

【０４４０】２回目の通電期間ＴA2が開始すると、制御
部４０は、第１のインバータ制御信号Ｆa を止めたまま
第２のインバータ制御信号Ｆb をＨレベルのオン信号Ｆ
(ON)にして出力する（ステップＳ2 ）。このオン信号Ｆ
(ON)により、インバータ１４では負極側のスイッチング
素子１８，２２がオンしてそのままオン状態を維持す
る。これによって今度は負極方向の電流Ｉ1 （Ｉw ）が
流れ始め、かつ急勾配で立ち上がる。

【０４５０】制御部４０は、電流センサ３４からの電流
検出信号＜Ｉ1 ＞が２回目の通電期間ＴA2における電流
立ち上げ用設定電流値ＩF2に達すると（ステップＳ4
）、上記と同様に第２のインバータ制御信号Ｆa をオ
ン信号Ｆ(ON)から高周波数（１０ｋＨｚ）のＰＷＭ信号
Ｆ(PWM）に切り換える（ステップＳ5 ）。

【０４６０】以後、２回目の通電期間ＴA2が終了するま
で、フィードバック式のパルス幅制御によりスイッチン
グ手段１４の負極側のスイッチング素子１８，２２だけ
を高周波数（１０ｋＨｚ）で継続的にスイッチングする
（ステップＳ5 〜Ｓ9 ）。この間、正極側のスイッチン
グ素子１６，２０はオフ状態に維持される。これによっ
て、溶接トランス２４の一次側回路および二次側回路に
は定電流制御用の設定電流値ＩC2にほぼ一致するような
電流Ｉ1 （ＩW ）が負極方向に流れる。

【０４７０】２回目の通電期間ＴA2が終了すると（ステ
ップＳ8 ）、制御部４０は、負極側のスイッチング素子
１８，２２に対するＰＷＭ信号Ｆ(PWM) の供給を止める
とともに電流測定値演算回路３６からの電流測定値［Ｉ
1 ］の取り込みも止め、代わりに電流センサ３４からの
電流検出信号＜Ｉ1 ＞を取り込んで、一次電流Ｉ1 ない
し溶接電流ＩW の立ち下がりをモニタする（ステップＳ
10）。

【０４８０】そして、電流Ｉ1 （ＩW ）が電流監視値Ｉ
K に達すると（ステップＳ12）、制御部４０はモニタ期
間または休止期間を終了し、次の設定電流値（ＩF3，Ｉ
C3）に切り換えたうえで（ステップＳ13）、３回目の通
電期間ＴA3を正極側で開始する（ステップＳ14）。

【０４９０】このようにして、通電期間ＴA が正極側と
負極側とで交互に繰り返され、通電時間ＴG の終了時刻
になると、通電制御動作を終了する（ステップＳ10）。
本実施例では、通電時間ＴG を通電期間ＴA の偶数倍の
サイクル数で設定するので、通電時間設定用のカウンタ
が設定値をカウントした時点で、溶接通電を終了するこ
とになる。

【０５００】なお、図４に示すように、通電期間のサイ
クル数が多い場合は、通電開始から所定数たとえば５つ
の通電期間ＴA1〜ＴA5では電流Ｉ1 （ＩW ）ないし溶接
電力がアップスロープで増大し、それ以降の通電期間Ｔ
A5，ＴA6，…では電流が一定値（定常値）に維持され
る。

【０５１０】このように、本実施例の抵抗溶接制御装置
では、奇数番目の通電期間ＴA1，ＴA3，ＴA5，…の間は
インバータ１４を正極側で通電させて正極方向の電流Ｉ
1 （ＩW ）を流すとともに、偶数番目の通電期間ＴA2，
ＴA4，ＴA6，…の間はインバータ１４を負極側で通電さ
せて負極方向の電流Ｉ1 （ＩW ）を流す。各通電期間Ｔ
A の中では、通電開始直後に該当する極性側のスイッチ
ング素子１６，２０（または１８，２２）を連続的にオ
ン状態に保持して、電流Ｉ1 （ＩW ）を所定の設定電流
値ＩF まで高速に立ち上げ、それ以降はフィードバック
式のパルス幅制御に切り換えてそれらのスイッチング素
子１６，２０（または１８，２２）を高周波数でスイッ
チング制御し、電流Ｉ1 （ＩW ）を設定電流値ＩC に一
致するように流す。

【０５２０】上記のような電流立ち上げ制御により、極
性切換時における抵抗発熱または溶接エネルギーの中断
（谷間）を狭くして、発熱効率を高め、通電時間を短く
し、高い溶接品質を得ることができる。

【０５３０】さらに、本実施例では、各通電期間ＴAiか
ら次の通電期間ＴA(i+1)に切り替える際には、通電期間
ＴAiの終了後にインバータ１４のスイッチング動作を止
めて電流Ｉ1 （ＩW ）の立ち下がりを監視し、電流Ｉ1
（ＩW ）が所定の監視値ＩKに達した直後に次の通電期
間ＴA(i+1)を開始させる。

【０５４０】このような通電開始制御により、スイッチ
ング手段１６〜２２の短絡破壊を防止しつつ極性切換時
における溶接エネルギーの中断（谷間）を可及的に狭く
することが可能であり、発熱効率の向上と通電時間の短
縮化を一層促進し、溶接品質の一層の向上を実現するこ
とができる。

【０５５０】特に、図４に示すように、通電期間のサイ
クル数が多い場合は、極性の切換および電流の立ち上げ
が何度も繰り返されるため、本実施例による中断時間短
縮効果は大きく、溶接通電の発熱効率を高め、アップス
ロープ時間ＴU を短くし、ひいては全通電時間ＴG を大
幅に短くすることができる。

【０５６０】以上、本発明の好適な実施例を説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、そ
の技術的思想の範囲内で種々の変形・変更が可能であ
る。

【０５７０】たとえば、上記した実施例における電流立
ち上げ制御では、オン信号Ｆ(ON)を完全にＨレベルに保
持することによってインバータ１４を正極側または負極
側で連続的にオン状態に保持したが、たとえば図３の破
線Ｊで示すように、オン信号Ｆ(ON)を途中で一瞬の間だ
けＬレベルに下げてインバータ１４を一瞬止めても実質
的には連続的にオン状態を保持したことになり、上記と
同様の立ち上げ特性を得ることができる。

【０５８０】また、上記実施例による通電開始制御で
は、直前の通電期間における電流が所定の監視値ＩK ま
で立ち下がったタイミングを検出することにより、次の
通電期間における通電を最適なタイミングで開始させる
ことができる。このような通電開始制御法よりは劣るの
であるが、直前の通電期間の終了時間ｔE から一定の休
止期間が経過した時点で次の通電期間における通電を開
始させる通電開始制御法も使用可能である。

【０５９０】上記した実施例では、通電時間を構成する
複数の通電期間のうち、奇数番目を正極側とし偶数番目
を負極側としたが、反対に、奇数番目を負極側とし偶数
番目を正極側とすることも可能である。また、通電時間
を通電期間の整数倍だけでなく、時間（秒）で設定する
ことも可能であり、必要に応じて所定の（たとえば最後
の）通電期間を途中で止めたり、各通電期間の長さを異
なる長さに設定したり可変制御することも可能である。

【０６００】上記実施例では、商用周波数の三相交流を
直流に変換してスイッチング手段１４に供給している
が、商用周波数の単相交流を直流に変換してもよい。イ
ンバータ１４の回路構成も一例であり、種々の変形が可
能である。また、上記実施例では電流センサ３４を一次
側回路に設けたが、二次側回路に設けてもよい。

【０６１０】上記実施例では、各通電期間における定電
流制御にパルス幅制御を用いた。しかし、インバータ周
波数の各サイクル毎に一次側または二次側の電流の瞬時
値または波形を検出し、その電流瞬時値が所定のピーク
値（リミッタ値）に達した時点でインバータをスイッチ
ング・オフする方式の電流ピーク値（リミッタ）制御法
を用いることも可能である。

【０６２０】本発明の抵抗溶接制御装置は、通電期間や
通電時間を任意の値に設定することが可能であり、正極
側の通電期間と負極側の通電期間とを交互に１回ずつ行
うだけの小物溶接等にも適用可能である。

【０６３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の抵抗溶接
制御装置によれば、インバータ制御交流式の抵抗溶接に
おいて、各通電期間の通電開始直後にインバータを実質
的にオン状態に保持して電流を高速に立ち上げるように
したので、極性切換時の溶接エネルギーの中断を短くし
て発熱効率を高め、通電時間の短縮化および溶接品質の
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による抵抗溶接制御装置の回
路構成を示す図である。

【図２】実施例における溶接通電のための制御部の処理
動作を示すフローチャートである。

【図３】実施例の溶接通電の１回の通電期間における各
部の波形を示す波形図である。

【図４】実施例の溶接通電の全通電時間にわたる電流お
よび溶接電力の波形を示す波形図である。

【図５】インバータ制御交流式の抵抗溶接法を説明する
ための波形図である。

【図６】インバータ制御交流式において被溶接材に供給
される溶接エネルギーの波形を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１０整流回路１４インバータ１６，１８，２０，２２スイッチング素子２４溶接トランス２６，２８溶接電極３０，３２被溶接材３４電流センサ３６電流測定値演算回路３８入力部４０制御部４２駆動回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接トランスの二次電圧を整流すること
なく溶接電極を介して被溶接材に供給して抵抗溶接を行
うための抵抗溶接制御装置において、商用周波数の交流を整流回路で直流に変換するための整
流回路と、入力端子が前記整流回路の出力端子に電気的に接続さ
れ、出力端子が前記溶接トランスの一次側端子に電気的
に接続されたインバータと、１回の抵抗溶接のための通電時間を構成する複数の通電
期間において、奇数番目の通電期間では第１の極性で通
電し、偶数番目の通電期間では前記第１の極性とは逆の
極性である第２の極性で通電するように前記インバータ
を制御する通電シーケンス制御手段と、前記溶接トランスの一次側または二次側の電流を検出
し、検出した電流の値を表す電流検出信号を出力する電
流検出手段と、各々の前記通電期間において、通電開始から前記電流検
出信号が所定の設定電流値に達するまで前記インバータ
を前記第１の極性または前記第２の極性で実質上連続的
にオン状態に保持して前記電流を立ち上げる電流立ち上
げ制御手段と、各々の前記通電期間において、前記電流が前記設定電流
値に達してから通電終了まで前記インバータを前記第１
の極性または前記第２の極性で連続的に所定の高周波数
でスイッチング制御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制御装置。
【請求項２】前記通電シーケンス制御手段が、各々の
通電期間の終了直後に前記電流検出手段からの電流検出
信号に基づいて前記電流を監視し、前記電流が所定の監
視値に達したタイミングを検出する電流監視手段と、前
記電流監視手段により検出された前記タイミングに応じ
て次の前記通電期間を開始させる通電開始制御手段とを
有することを特徴とする請求項１に記載の抵抗溶接制御
装置。
【請求項３】前記電流立ち上げ制御手段が、各々の通
電期間について前記設定電流値を個々に設定する電流設
定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の抵抗
溶接制御装置。
【請求項４】前記電流立ち上げ制御手段が、最初の所
定数の前記通電期間においては前記設定電流値が次第に
増大し、それ以降の前記通電期間においては前記設定電
流値が一定に維持されるように各々の前記通電期間毎の
設定電流値を設定する電流設定手段を有することを特徴
とする請求項１に記載の抵抗溶接制御装置。
【請求項５】前記スイッチング制御手段が、スイッチ
ング・サイクル毎に前記電流検出手段からの電流検出信
号に基づいて前記電流の実効値または平均値を表す電流
測定値を求める電流測定手段と、前記電流測定手段から
の電流測定値を定電流制御用の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
る前記インバータの出力パルスのパルス幅を求めるパル
ス幅制御手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載
の抵抗溶接制御装置。