JPS61144279A - 周波数変換溶接装置の制御装置 - 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】 本発明は、中央脚に１次巻線および２次巻線を有する３
つの脚を備えたコアを有し、制御装置により制御される
電力半導体デバイスから正および負の電流パルスを受け
る溶接変圧器の飽和を監視するための周波数変換溶接装
置用の装置に関する。

従来技術 溶接変圧器の電圧を監視する抵抗溶接装置のための監視
装置は公知″１％ある（西独特許第１１２５５７３号参
照）。蒸気またはガス放電管が設けられている抵抗溶接
装置の動作中は、溶接電流および放電管を監視する必要
がある。と言うのは、１つの放電管の故障が生じても、
正規の溶接を行うのに不十分な電流が生ずるばかシフは
なく、接続されている溶接変圧器の非対称磁化が生じ、
場合によってはその破壊が起シ得るからマある。この公
知の監視装置においては、実際的な理由から、溶接動作
の監視には、１次電流および１次電圧しか適していない
。この目的１、溶接変圧器の１次巻線に並列に接続され
る補助変成器が用いられ、リレー回路および制御可能な
回路素子からなる直列接続により電圧の存在がチェック
され、それにより、「点弧が行われた」かまたは「点弧
が行われなかった」ことに関する判定が導き出される。

この公知の監視装置１は、溶接変圧器は、１つの放電管
の故障または非対称性の大きい位相制御が生じた場合に
、鉄心もしくはコアの飽和が原因磁化じ得る許容し得な
い持続的電流から保護されるに過ぎない。放電管の故障
が生じない場合ｆも或いはまた非対称性の大きい位相制
御が行われない場合受も起シ得る飽和は、この公知の監
視装置によっては回避することは！きない。さらに１公
知の監視装置の別の欠点は、変圧器の特性に関する判定
が１次側回路における測定から引出される点にある。変
圧器の特性のよシ重要な決定的量はその伝達特性（２次
電圧または２次電流２）であるからＴ！６る。変圧器な
らびにその開閉装置を保護するための公知の装置（西独
特許公報第１０２９４５７５参照）において変圧器の特
性に関する良好な情報を得るために、変圧器の磁束が可
飽和リアクトルｆ近似的にシミュレート（模擬）されて
いる。この公知の装置は、変圧器が常に、最後に印加さ
れた半波とは反対の極性の電圧の半波１投入されるよう
にして、正しい位相で開閉することによシ投入もしくは
起動電流の最大値を確保するように企図されている。さ
らに、所請逆並列接続の放電管が用いられている場合に
、１つの管が故障してその結果１つの方向の半波だけが
変圧器に供給されるのを阻止するように企図されている
。この場合、変圧器の飽和は、成る数の半波後に起シ得
る。

したがって公知の装置は、場合により非常に大きくなる
連続した飽和電流から変圧器および開閉装置を保護する
のに適切なタイミン／″′ｅ変圧器をオフに切換えるよ
うに構成されている。この公知の装置は、抵抗器ならび
に飽和磁束が少なくとも半波の電圧一時間積分に等しい
可飽和リアクトルとの直列接続を含み、そしてこの直列
接続は変圧器と並列に接続されておって、１つの半波が
欠落した場合或いは適切フない時点にオンに投入された
場合に、リアクトルが飽和して抵抗器に電圧パルスを発
生し、この電圧パルスを用いて引外し動作、例えばガス
放電管の点弧装置をオフに切換える。この公知の装置の
欠点は、保護しようとする変圧器の飽和状態が近似的に
しか検出できない点にある。と言うのは、可飽和リアク
トルが変圧器の１次側に接続されておシ、さらに変圧器
の特性に関する判定は、リアクトルの特性から引出さね
ばならないからｆある。

磁束を検出するために、溶接変圧器のコアに第２の２次
巻線が用いられている溶接変圧器の試験的な構造は、既
に知られている（ペルリン工業大学の１９６２年度の学
位論文）あるＭｅｙｅｒ　。

Ｋ、著Ｏｒ　ＳｉｔｔｉｇＬｎｇｓｖｏｒｇｉｎｇｅ　
ｉｎ　ｐｅｒｌｏｄｉｓｃｈｇｅｓｃｈａｌｔｅｔｅｎ
　、　ｅｉｎｐｈａｓｉｇｅｎ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａ
ｔｏｒｅｎ　ｚｕｒＷｉｄｅｒｓｔａｎｄｓｃｈｗｅｌ
ｓｓＬｎｇ　ｕｎｄ　Ｖｅｒｆａｈｒｅｎ　ｚｕｍ　５
ｃｈｕセｓｔｒｏｍｒ　ｉ　ｃｈｔｅｒｇｅｓ　ｔｅｕ
ｅｒ　ｔｅｒ　Ｗ　１ｄｅｒｓ　ｔａｎｄｓｓｃｈｗｅ
　ｉ　ｓｓａｎ−Ｉａｇｅｎ　Ｊ参照）。しかしながら
、この試験的装置は、ハイ・ぞ−シル（Ｈｙｐｅｒｓｙ
ｌ型）溶接変圧器の電気的特性を検査するだけＫのみ有
効であって、この様な溶接変圧器においては、溶接の実
施に当シ作用量の変動による飽和が不可避″ｔ’あシ、
この理由から、飽和の記録から有意味な結論もしくは判
定を引出すことはできない。したがって、溶接変圧器の
飽和状態は、成る種の環境においては公知の試験的な装
置によシ監視することは１きるが、しかしながら、溶接
作業と関連してこのような飽和は甘受しなければならな
かった。したがって、上記の公知の試験的装置型は、ハ
イパーシル溶接変圧器の場合にも、１次電圧の検出に頼
らざるを得す、そのため、上に述べたような欠点を回避
フきず、飽和を完全に回避すべき溶接変圧器には使用す
ることはできない。

周波数変換溶接装置においては、上に述べたような公知
の装置や試験的装置によって克服することが１きない別
の問題が生ずる。説明の便宜上、以下、第１ａ図、第１
ｂ図および第２図を参照する。これら図には、電流の立
上シおよび電流の立下シを有する単一の溶接電流と、周
波数切換制御を伴わない同じパルスと、最大溶接電流制
御のための飽和ダイヤグラムがそれぞれ示しである。

単一溶接電流・ぞルスの場合には、成る溶接電流１８お
よび溶接時間ｔ８が利用可能″Ｔ！ある。溶接機械の使
用者は先ず、溶接変圧器が飽和領域にならないように溶
接時間ｔ８を選択しなければならない。なぜならば、こ
の飽和領域においては、１次電流がその目標値を越えて
増加し、溶接変圧器に電流パルスを供給する制御電力半
導体デバイスが損傷される虞があるから１ある。

したがって、整流機械の使用者は、第１ａ図に示した溶
接パルスの長さを第２図に示した飽和ダイヤグラムを参
照して選択し、周波数切換装置ｆ第１ｂ図に示したよう
な・臂ルスの持続期間ｔ８′を選択して、それＫよシ第
１ａ図に示した単一のパルスを、この例の場合には極性
が交番する等しい長さもしくは持続期間の３つの個々の
パルスに分割しなければならない。さらに、第２図のグ
ラフに従がい許容される時間が越えられてはならない。

例えば、第２図のダイヤグラムに示すように、ステップ
３／直列からステップｌ／並列に切換する場合、変圧器
が、９９チ以上の溶接電流となる飽和状態にならないよ
うにするために、溶接時間を、給電回路網の牛すイクル
分だけ短かくしなければならない。機械の使用者が、溶
接電流および溶接時間ばかシではなく、それに加えて、
予備加圧時間、仕上げ加圧時間、除去時間、休止時間、
パルス数、初期電流および立上シ時間をロードする制御
装置の制御プログラムは、これらパラメータの許容し得
ない選択または電源側に過電圧が生じた場合に過負荷か
ら機械を保護し且つ制御電力半導体デフイスを過度に大
きい飽和電流の結果として破壊から保護する安全手段を
備えていないので、成る程度の安全マージンが変圧器の
使用ダイヤグラムに保護手段として取られているが、し
かしながら、これでは、溶接変圧器の最適な使用が阻害
されてしまう。

さらにまた、溶接電流の制御においては、使用者は、溶
接変圧器の特性ばかシ〒はなく材料の特性をも考慮しな
ければならない。この目的ｆ被溶接材料に対し表の形態
ｆ経験値が与えられる。使用者は溶接機械の各機種毎に
異なるこのような表から許容し得る・４ラメータを読取
らねばならない。これは複雑であって、例えば間違えた
溶接ステップのようなパラメータの誤った選択の危険を
締出すことは１きない。／臂うメータの選択に大きな誤
シが介入した場合には、使用者がそのことに気付くこと
なく、安全マージンが最終的には越えられてしまう可能
性がある。このような安全マージンを守るためには、飽
和監視が必要であるが、上述の公知の装置は既に述べた
ような理由からこの飽和監視には適してはいない。

周波数変換溶接機械の溶接電流の慣用の制御においては
、常に、交番する極性および等しい長さを有する要素パ
ルスを用いて作業する必要がある。と言うのは、交番す
る極性および等しい長さを有するノｅルスを用いること
によってのみ、変圧器が飽和になるのを阻止することが
１きるからフある。溶接機械の使用者が、パルスの分割
を誤った場合、例えば、３つの要素、ｅルスではなく２
つの要素パルスを選択した場合には、各要素／Ｊルスは
、過度に長くなって、たとえ等しい長さのパルスが用い
られても（上記安全マージンが越えられたとすると）溶
接変圧器は飽和になってしまう。

発明の目的 本発明の目的は、溶接変圧器において飽和に達したこと
を確実に検出して、使用者によるパラメータの入力の信
頼性に殆んど依存する必要がないように周波数変換溶接
装置の制御を改善し、溶接変圧器の最適な使用を可能に
する冒頭に述べた型の装置を提供することにある。

本発明によれば、上の目的は、吊央の脚から出る２つの
ヨーク上に分配されて直列に接続された２つの測定巻線
部分からなる測定巻線と、該測定巻線に接続されて特定
の周波数の測定電圧を発生する周波数電圧発生器と、該
周波数電圧発生器に対して並列に上記測定巻線に接続さ
れて、測定電圧と基準電圧とを比較することによって、
測定巻線の誘導リアクタンスが飽和に関連の閾値以下に
降下した場合に電力半導体デバイスの駆動を阻止する信
号を発生する検出回路とを設けることによシ達成される
。

本発明による装置は、溶接変圧器のコアの飽和特性に関
する正確な情報を与え、そして飽和に関する閾値に達し
た時には、電力半導体デ／々イスの点弧がオフに切換え
られる。したがって、変圧器の最大利用度に対応するパ
ルス分割が飽和になるまｔ自動的に制御されるので、第
１ａ図に示したような電流入力（直流）が可能１ある。

測定巻線から取出される電圧は、飽和に近づくと共に減
少するので、飽和に関連の閾値を適当に選択することに
より、溶接変圧器が飽和になるのを確実に阻止すること
がマきる。本発明によれば、溶接変圧器の飽和をチェッ
クすることができるのマ、安全マージンを相当に狭め、
溶接変圧器を最適な仕方で利用することができる０ 特許請求の範囲第２項ないし第５項に記載の本発明の実
施態様においては、測定結果は、電源側の妨害による悪
影響から確実に阻止される。

特許請求の範囲第６項および第７項に記載の本発明の実
施態様にセいては、飽和に依存してのオン／オフ切換フ
溶接動作に発振状態が生ずるのが阻止される。

本発明１は中央の脚に１次巻線および２次巻線を有する
３つの脚を備えたコアを有し、制御装置によ多制御され
る電力半導体デバイスから正および負の電流）Ｉｔルス
を受ける溶接変圧器の飽和を監視するための監視装置を
有する周波数変換溶接装置の制御方法において、溶接サ
イクルに対する全溶接時間を、直流に関する限シ予め選
択し、そして、前記予め選択された溶接時間内で、単ノ
々ルス溶接においてもまた複ノぞルス溶接においても、
飽和に関連の閾値に達するまｆ常に溶接電流を発生する
ことを特徴とする周波数変換溶接装置を制御する方法を
使用フき、この制御方法において本発明による装置を使
用することにより、周波数変換溶接装置の動作および制
御は、驚くほど簡略化される。溶接電流および全溶接時
間だけしか予め選択しておく必要がないの１、溶接電流
制御のために予め選択すべきパラメータに関する作業は
簡略化される。

即ち、溶接変圧器が飽和領域にならないように従来の制
御方法においては飽和メイヤグ２ムを参照して数を選択
しなければならない要素溶接パルスの特定の数に溶接時
間を分割する等の作業は不要となる。各溶接パルスは、
予め定められた溶接時間範囲内で、飽和に関連の閾値に
達するまで持続するの１、本発明による制御によれば、
溶接時間の任意の長さの個々のパルスへの分割は自動的
に決定される。したがって、本発明による飽和監視装置
が用いられる場合には、周波数変換溶接装置の使用者に
よるノクラメータ入力の信頼性に対する依存性は相当に
軽減される。

本発明による飽和監視装置が制御に関与１きるようにす
るためには、単にレベル「飽和に達していないことに関
連の閾値」および「飽和に達したことに関連の閾値」を
有するディジタル信号を利用可能にすることが必要なだ
けである。

この目的型、飽和に反比例する直流電圧信号は、検出回
路において比較器によシ基準値と比較される。直流電圧
が基準値よシも高い場合には、比較器の出力端には論理
「１」信号が現れ、また直流電圧の方が低い場合には、
該比較器は論理「０」を発生する。これら論理信号値は
、比較器に後置接続されるインバータにより、「０」＝
「飽和に達していないことに関連の閾値」およびｒ　ｌ
　Ｊ＝ｒ飽和に達したことに関連の閾値」となるように
適正な値の相関のために互換することができる。通常既
に存在している溶接　　　　　１電流制御部は、上述の
２進信号のための付加的なディジタル入力および警報表
示のためのディジタル出力を必要とするが、しかしなが
ら、ノセルス数を予め選択することは最早必要とされな
いのマ、予め定められた数のパルスに達したか否かを判
定するためのパルス計数器は最早必要とされない。

以下添付図面を参照し本発明の１実施例に関して詳細に
説明する。

実施例 第３図には、ジグザグ接続された３相変成器ＴＲ１を備
えた周波数切換溶接機械が示されている。該変成器ＴＲ
Ｉの出力側には、サイリスタＴＨＩないしＴＨ６の形態
にある３対の制御半導体デバイスが逆並列接続ｆ設けら
れている。

交番整流によシ正および負の電流パルスがそれぞれ溶接
変圧器ＴＲ２に供給される。これら電流の振幅、持続期
間ならびく時間特性は、正確に動作し適切な制御信号に
よシ３対のサイリスタを駆動するディジタル制御装置２
０２によシ設定される。溶接変成器もしくは変圧器ＴＲ
２の飽和を回避し且つ磁気平衡状態に保つために、上記
制御装置はまた一連のパルスに正しい極性を維持する働
きをなす。この場合、制御装置２０２は、付加的に、飽
和監視装置によシ支援される。この飽和監視装置は電子
回路２０３と、溶接変圧器ＴＲ２のコア２０６に付加的
に配置された測定巻線２０Ｆ５とから構成される。

巻線を備えた溶接変圧器ＴＲ２のコア２０６が第養図に
よシ詳細に示しである。コア２０６は、１つの中央の脚
２０６ａと２つの外側の脚２０６ｂを有しておシ、これ
ら脚は、ヨーク２０６Ｃによシ互いに接続されている。

１次巻線Ｗ１および２次巻線Ｗ２は図示の仕方フ中夫の
脚２０６ａに配置されている。測定巻線２０８は、２つ
の類似の測定巻線部分２０８Ｉおよび２０８′から構成
され、これら測定巻線部分はそれぞれ、中央の脚２０６
ａの各側においてヨーク２０６Ｃの１つに配置されてお
シ、そして直列に接続されている。各ヨーク２０６Ｃに
は、測定巻線の巻数Ｎｍの２分の１の巻数が割当てられ
る。測定電圧は、追って詳細に説明する仕方で測定巻線
２０８に印加される。測定巻線部分２０８′および２０
８′によって発生される磁束は、中央の脚２０６ａにお
いては互いに相殺し、したがって測定電圧が変圧器の溶
接電流に影響を与えることはない。１次巻線Ｗ１によシ
誘起される磁束は測定巻線に電圧を発生しない。と言う
のは、巻線部分２０８’　、　２０８’の電圧は互いに
打消し合うからｆある。このようにして、エネルギ伝送
および信号伝送は完全に分離されている。

第５図は、飽和監視装置の詳細な回路ダイヤグラムフあ
る。測定巻線２０８′には、検出回路２０４と信号周波
数発生器２２０とを含む電子回路２０３が接続されてい
る。この信号周波数発生器２２０は、測定巻線２０８に
接続されておって、約１０００の内部抵抗Ｒ１を有し、
δないし２０　ｋ）−１ｚの範囲内の値、好ましくは約
１０ｋＨｚの値を有する信号周波数１矩形波電圧を発生
する。測定巻線２０８は、無視し得る程度のオーム抵抗
とコア２０６の磁気状態、コア材料ならびに巻数に依存
するりアクタンスを有している。検出回路２０４の入力
側（端子２および３）は、信号周波数発生器２２０と測
定巻線２ｏ８と並列に接続されておシ、検出回路２０４
の出力側（端子Ｃ２２，７−１２）は制御装置２０２（
第３図）に接続されている。検出回路２０４は、１ｋＨ
ｚよシ低い全ての周波数を阻止しｌ　ｋＨｚよシ高い全
ての周波数を伝送する高域フィルタ２０４ａと、振幅復
調器２０４ｂと弁別回路２０４Ｃとから構成されている
。フィルタ２０４ａは電源回路網側の擾乱もしくは妨害
が、溶接変圧器ＴＲ２を介して検出回路２０４に介入す
るのを阻止する。フィルタ２０４ａはその出力に、発生
器信号周波数に対応する周波数を有する正弦波電圧を発
生する。この電圧は、内部抵抗Ｒ１および測定巻線２０
８によって形成される分圧器で取出されて、測定巻！２
０．８に存在する合成電圧を表す。コア２０６が、溶接
変圧器ＴＲ２の１次巻線および２次巻線を流れる電流に
よシ飽和された場合には、コアの磁気状態が変わシ、コ
アが飽和すればする程、コイルの磁気抵抗は低くなシ、
したがってまた、測定巻線２０８から取出される電圧の
振幅も応分に低くなる。振幅復調器２０４ｂはその出力
に△ 信号周波数の正弦波電圧ｕＦの振幅に比例する△ 直流電圧を発生する。電圧ｕＦの振幅は、コア２０６の
飽和状態により直接的な影響を受ける測定巻線２０８の
磁気抵抗に比例する。コア２０６が飽和すればする程、
よシ多くの磁力線束が空気中を通ることになシ、その結
果として、測定巻線２０８の磁気抵抗は応分に小さくな
シ、該測定巻線の低い巻線抵抗だけが有効となる。

なお、弁別回路２０４Ｃに関しては第９図を参照し追っ
て説明する。

第６図は、単パルス溶接を例にとって、飽和監視装置の
動作モードを図解する図である。第６図のａ）に示す曲
線は、制御装置２０２に設けられているタイミング発生
器（図示せず）によって発生されるタイミング信号を示
す。また第６図のｄ）の曲線は、（分路″′＋４電圧Ｕ
として測定される）溶接電流１８を示す。第６図の曲線
Ｃ）は、振幅復調器２０４ｂの出力信号を示す。第６図
の左手側の部分から明らかなように、溶接電流１８が増
加しても、振幅復調器の出力信号は最初は殆んど変化し
ない状態に留まる。溶接変圧器が飽和に近づくと、振幅
復調器の出力信号は降下し始める。この出力信号が飽和
に関連の閾値（この閾値の発生に関しては、第９図およ
び弁別回路２０４Ｃと関連して説明する）に達すると、
第６図のｂ）に示されている阻止信号が発生され（第９
図の比較器Ｎ１１）、それにより、サイリスタＴＨ１な
いしＴＨ６Ｃ第３図）に対する以後の点弧は阻止される
。この阻止信号は、第９図の端子Ｃ２２に発生される。

飽和に依存する閾値は、コア２０６の飽和が確実に回避
されるように選択される。

第９図の回路図においては、信号周波数発生器２２ｏ１
フイルタ２０４ａおよび振幅復調器２０４ｂはそれぞれ
破線ブロックに示されている。これら３つの回路要素は
、市販品として入手可能な回路１あるの！詳細に説明す
る必要はない１あろう。なお第９図の回路で、用いられ
ている回路要素に関しては、事項の末尾に掲げである部
品のリストから理解されるｔ’あろう。

これら回路要素以外に、第９図には、比較器Ｎ１１を含
み飽和に関連の閾値が設定される弁別回路２０４Ｃが示
しである。この飽和閾値の設定は、可変抵抗器Ｒ１０４
によって行われる。

即ち、この抵抗器から電圧が取出されて比較器Ｎ１１の
反転入力端に印加される。振幅弁別器２０４ｂの出力電
圧は比較器Ｎ１１の非反転入力端７に印加される。比較
器Ｎ１１はこれら２つの電圧を比較し、飽和閾値に達し
ている時には、阻止信号（第６図、ｂを参照）を発生し
、この信号は出力端Ｃ２２に現れる。並列に接続されて
いる２つのダイオ−）’Ｖ　Ｉ　Ｏ１および■１０２は
第９図に示されている仕方で、インノ々−タｖ３を介し
比較器Ｎ１１の出力端に接続されると共に他方また、抵
抗器Ｒ１０５を介して比較器Ｎ１１の反転入力端に接続
されている。

この回路により、飽和監視装置をして応答せしめる飽和
閾値が、該飽和監視装置をして再び無効にするような飽
和閾値よりも大きくなるようにヒステリシスが発生され
る。このようにしなければ、発振状態が生じ得る。

ヒステリ７スは次のようにして発生される。

抵抗器Ｒ１０４の調整フ、飽和監視装置が応答すべき特
定の基準電圧が決定される。該飽和監視装置が応答した
場合には、この基準電圧を増加して、オフに切換えるた
めの閾値（第６図、ｂ）の阻止信号の右側の縁）が、オ
ンに切換えるための閾値に等しくならないようにする。

比較器Ｎ１１の反転入力端６に抵抗器Ｒ１０４によ多発
生される基準電圧は、最初同じレベルに留まるが、他方
、比較器Ｎ１１の反転入力端７に印加される測定電圧は
飽和領域に接近するに伴い降下して基準電圧以下に減少
する。測定電圧が基準電圧以下に降下すると、比較器Ｎ
１１は、　　　　１２進信号「０」を発生し、この信号
・は、出力端子Ｃ２２１Ｃ前置されているイン／々−タ
ｖ３により、２通信号ｒｌＪに変換される。この信号「
１」はまたダイオ−）’Ｖ１０１および■１０２にも現
れて、抵抗器Ｒ１０５を介し、比較器の基準電圧入力端
６に印加され、その結果、飽和監視装置の応答後、基準
電圧は高くなる。基準電圧はこの時点フは高くなってい
るの１１この基準電圧信号を元のレベルに戻すためには
、飽和度を低くしなければならず、然も、応答を生ぜし
めた飽和度よシも実際に低くなるようにしなければなら
ない。したがって、飽和閾値に達して阻止信号が発生さ
れたことを表す基準電圧は、飽和閾値以下に再び降下し
たことを表す電圧よ）も若干低くなる。このようにして
、どのような場合にも溶接電流は確実にオフに切、換え
ることが１き、さらに加えて、必要に応じ次のサイリス
タの点弧を阻止することが１きる。

次に第１図、第７図および第８図を参照し、飽和監視装
置が周波数変換溶接機の従来の制御を相当に簡略化し且
つ改善する仕方に関して説明する。溶接機の使用者は、
符号化スイッチを備えたスイッテゼードまたは対話量制
御、ｅレルを介して所要の溶接サイクルを設定する。こ
の目的１、多数の種々な制御パラメータを設定する必要
がある。また、マイクロコンピュータが用いられている
場合には、これらパラメータを予めプログラムに組込ん
雫おく必要がある。慣用の最も単純な制御の場合には、
加圧／ｅラメータ（それぞれ０・・・９９サイクルの予
備加圧時間、仕上げ加圧時間および除去時間）ならびに
電流ノぞラメータ、即ち０・・・７サイクルの溶接時間
ｔ８（第１ｂ図）、１・・・９９ｔイクルの間隔時間、
１・・・９９サイクルのノξルス数、３０・・・９５％
の起動電流ＩＡ（第１ａ図）、０・・・７９サイクルの
立上シ時間１Ａ（第１ａ図）および３ｏ・・・９９チの
溶接電流１８がある。全ての時間は、サイクルで測定さ
れる。即ち、電源回路網の周波数のサイクルで測定され
る。以下に述べる例においては、電流ノぞラメータだけ
を考察することにし、そして溶接電流ＩＲルス間には休
止区間は存在しないものと仮定する（第１ｂ図）。

慣用の制御方法においては、第７図に示す最小プログラ
ムに従い、機械の使用者によシ溶接電流の初期極性が設
定される。さらに、使用者は、特定の溶接・ぞルス数を
設定しなければならない（第１ｂ図の例）は３つの溶接
・ぐルス）。

制御装置２０２に含まれ、最初にリセットされるパルス
計数器は、設定されたパルス数が既に使い尽くされたか
どうかを判定する。残っている場合には、サイクル計数
器をリセットして、１つの溶接ノソルスに対し電源回路
網のサイクルを計数することにより、設定された溶接時
間ｔｉに既に達しているか否かを決定する。サイクル計
数器は零にリセットされたの１あるから、溶接時間は未
だ完了しておらず、判定の結果は否定（Ｎｏ　）−’Ｉ
’ある。溶接電流の設定に従い、位相制御のための点弧
角を、所要の溶接電流に達することができるように設定
する。次いで１サイクル期間サイリスタの点弧を行い、
それに対応してサイクル計数器を「１」だけ増分する。

然る後に、サイクル計数器が再び溶接時間に達したかど
うかをチェックする。この場合の答も否定（ＮＯ）であ
るので、点弧パルスを再び発生し、サイクル計数器を「
１」だけ増分し、この動作を、サイクル計数器によシ溶
接時間１／が終了したことが検出するまで続ける。溶接
時間が終シになると、サイクル計数器フの質問判定は肯
定（ＹＥＳ）となシ、その結果溶接電流の極性が切換え
られる。サイクル計数器は再びリセットされて、反対の
極性の溶接パルスに対し同じ動作が行われる。

第８図のフローチャートは、第７図に示した７０−チャ
ートと実質的に同じフあるが、第８図のフローチャート
においてはノセルス計数器が省略されている。と言うの
は、要素溶接パルスの時間ｔ８−１４はなく全溶接時間
１８（第１ａ図およびｌｂ図を参照）が制御の条件とな
るからである。さらに、サイクル計数器の内容と溶接時
間との比較後、常に、飽和閾値に既に達したかどうかが
確認される。したがって、飽和監視を考慮して働くこの
制御は、次のような動作シーケンスを有する◇ 最初に、溶接電流の初期極性が設定される（溶接電流：
８ａ体は後に点弧角によシ設定される）。サイクル計数
器を零にリセットする。該サイクル計数器の内容は零フ
あシ、設定された溶接時間よシ小さいので答は否定（Ｎ
Ｏ）である。

飽和に達したかどうかに関する質問に対する答も同様に
否定（Ｎｏ）−ｖある。と言うのは、溶接動作が未だ開
始されていないから１ある。次いｔ１位位相、Ｓおよび
Ｔに対する点弧角を、溶接電流の設定に従って予め選択
する。即ち、溶接電流Ｉ８がこの段階で設定されるので
ある。１サイクルの間、サイリスタ点弧を行い、そこ１
溶接電流は１サイクルの期間流れて、サイクル計数器は
それに対応し「１」だけ増分される。

飽和に達したかどうかに関するチェックは否定（Ｎｏ）
−’Ｉ’ある。と言うのは、１サイクル後に飽和閾値に
達することはあシ得ないから！ある。

次いで溶接を再度１サイクルの期間行い、この動作を、
飽和閾値に達するｔ′１？続ける。

第８図に示した制御と第７図に示した慣用の制御との間
の本質的な差異は、溶接パルスの長さが、特定数のサイ
クルに最早や制限されず、・にルスは、溶接変圧器が飽
和閾値に達するま〒所望のように長くすることが１きる
という点にある。したがって加工は、機械の使用者が予
め設定する必要が無く、然も前取って知ることが１きな
いＪルス長ｆ行われる。

溶接パルスが終末すると、溶接電流１８の極性が反転さ
れる。次い１、溶接は、飽和閾値に再び達するま１、反
対の溶接パルスフ行われる。

溶接時間の終末に達したならば、飽和閾値に達する前に
溶接は停止することは言うまｆもない。

第７図に示した制御マは、本明細書の冒頭１詳細に説明
したように、機械の使用者が、第２図の飽和ダイヤグラ
ムを参照して特定の変圧器に対し不適当な数の要素溶接
パルスを選択した場合には、溶接変圧器は、望ましくな
い仕方フ飽和領域になシ得る。これに対し、第８図に示
した制御では、使用者は、溶接電流ならびに全溶接時間
ｔ８を設定するだけマよく、後は、飽和閾値の監視に依
存し上記溶接時間が自動的に制御下−’６９素パルス間
に分配されることになる。さらに、この制御方法を用い
れば、等しい長さの要素パルスは最早や必要とされない
。と言うのは、１つの要素パルスから他の要素パルスへ
の切換は、飽和閾値に依存し常に行われるのフ、第１の
パルスから第２の／々パルスの切換後は、第２のパルス
は第１のノぞルスよシも容易に長くすることが１きるか
らフある。

第６図、ｄ）に示した曲線は、実験に用いた構造から得
られたものｉ４あシ、溶接電流１８は、飽和閾値に既に
達しているが、阻止信号の前縁（第６図、ｂ）の左側の
縁）後直ちに零に降下してはいない。その理由は、導通
すべき最後のサイリスタは、該サイリスタを流れる電流
が零に落ちた後に初めて導通を止めるからフある。この
実験的な構造においては、１つのサイリスタによ多発生
された溶接ＩＲパルスけについて検査した。即ち、該サ
イリスタの点弧パルスのオフ切換に続き、反転された極
性の他のサイリスタの点弧を行わなかった。実際の場合
には、導通しているサイリスタの点弧のオフ切換後、反
対の極性を有する次のサイリスタが点弧されて反対の方
向に電流を引込み、その結果第６図ｄ）に見られるよう
な振動は現れない。

ネ 水　車　寧　水　車　京　寧　水　車　水　＊ｏ　ｏ　
ｏ　ＯＮ　ｌ−Ｉ　Ｆ−１ｔ’）ＯＦ−１。

へへへ−ヘ　　　リ 穆　　　！１１１１１　穆　ｌ噛　暁Ｉ噛梢　圃穆０　
−１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　０　、−１０　［Ｆ］　Ｉ−ＩＰ−
ＩＦ−１１Ｎυφ０［Ｆ］トの０）ｌ−１＋ｚｚｚｚａ
＝　　χ　α　α　α　α　α　匡　ご　α　α０−一
　の

【図面の簡単な説明】

第１８図ないし第１Ｃ図は本発明の詳細な説明するため
の信号波形図、第２図は、段階的に切換可能な溶接変圧
器の飽和特性を示すダイヤグラム、第３図は、本発明に
よる飽和監視装置を備えた周波数変換溶接機械の回路略
図、第Φ図は磁束分布を有する第３図の溶接変圧器のコ
アの詳細を示す図、第５図は第３図の溶接変圧器に接続
される本発明による飽和監視装置の回路図、第６図は、
本発明による飽和監視装置を用いて第３図に示した周波
数変換溶接機械の動作時に測定した信号の波形を表す曲
線を示すグラフ、第７図は、本発明による飽和監視装置
を用いない場合の周波数変換溶接機械の制御を図解する
フローチャートを示す図、第８図は、本発明による飽和
監視装置を用いた周波数変換溶接機械の制御を図解する
フローチャートを示す図、そして第９図は、本発明によ
る飽和監視装置に設けられている検出回路の詳細な回路
図である。 ２．３・・・端子、６，７・・・反転入力端、２０２・
・・ディジタル制御装置、２０３・・・電子回路、２０
４・・・検出回路、２０４ａ・・・高域フィルタ、２０
４ｂ・・・振幅復調器、２０４Ｃ・・・弁別回路、２０
６・・・コア、２０（３ａ・・・中央の脚、２０６ｂ・
・・外側の脚、２０６Ｃ・・・ヨーク、２０８・・・測
定巻線、２２ｏ・・・信号周波数発生器、ＴＲ・・・３
相変成器、ＴＨ・・・サイリスタ、１８・・・溶接電流
、ＩＡ・・・起動電流、Ｎ１１・・・比較器、　・・・
電圧、Ｒ１゜４、Ｒ１０５・・・可変抵抗器、ｔ８・・
・全溶接時間、Ｖ１０１　、Ｖ２Ｏ３・　／イオーｒ、
Ｖ　３−（：ｙ〕々　−タ　。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中央の脚に１次巻線および２次巻線を有する３つの
   脚を備えたコアを有し、制御装置により制御される電力
   半導体デバイスから正および負の電流パルスを受ける溶
   接変圧器の飽和を監視するために周波数変換溶接装置で
   用いられる監視装置において、前記中央の脚（２０６ａ
   ）から出る２つのヨーク（２０６ｃ）上に分配されて直
   列に接続された２つの測定巻線部分（２０８′、２０８
   ″）からなる測定巻線（２０８）と、該測定巻線（２０
   ８）に接続されて特定の周波数の測定電圧を発生する周
   波数電圧発生器（２２０）と、前記周波数電圧発生器（
   ２２０）に対して並列に前記測定巻線（２０８）に接続
   されて、測定電圧と基準電圧との比較により、測定巻線
   （２０８）の誘導リアクタンスが飽和に関連の閾値以下
   に降下した場合に前記電力半導体デバイス（ＴＨ１ない
   しＴＨ６）の駆動を阻止する信号を発生する検出回路（
   ２０４）とを備えていることを特徴とする溶接変圧器の
   飽和を監視するための装置。 ２、発生器（２２０）が信号周波数発生器であつて５な
   いし２０ｋＨｚの範囲内の周波数の矩形波電圧を発生す
   る特許請求の範囲第１項記載の溶接変圧器の飽和監視装
   置。 ３、信号周波数発生器（２２０）が１０ｋＨｚの周波数
   の矩形波電圧を発生する特許請求の範囲第２項記載の溶
   接変圧器の飽和監視装置。 ４、検出回路（２０４）が、フィルタ（２０４ａ）と、
   振幅復調器（２０４ｂ）と、弁別回路（２０４ｃ）とか
   ら構成される特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れかに記載の溶接変換器の飽和監視装置。 ５、フイルタが１ｋＨｚを越える総ての周波数を伝達す
   る特許請求の範囲第３項または第４項に記載の溶接変換
   器の飽和監視装置。 ６、閾値に達する都度、測定巻線（２０８）の誘導リア
   クタンスの閾値に対応する基準電圧を増加するために弁
   別回路（２０４ｃ）に接続されているヒステリシス回路
   （Ｖ１０１、Ｖ１０２、Ｒ１０５）を備えている特許請
   求の範囲第４項または第５項に記載の溶接変換器の飽和
   監視装置。 ７、弁別回路（２０４ｃ）が比較器（Ｎ１１）を備え、
   該比較器の非反転入力端が振幅復調器（２０４ｂ）の出
   力端に接続され、他方、反転入力端は、閾値に対応する
   基準電圧を調節するための分圧器（Ｒ１０３、Ｒ１０４
   ）に接続され、そして前記比較器の出力端は制御装置（
   ２０２）ならびにダイオードおよび抵抗回路（Ｖ１０１
   、Ｖ１０２、Ｒ１０５）を介してその反転入力端に接続
   されている特許請求の範囲第６項記載の溶接変換器の飽
   和監視装置。