JPS62101387A - 抵抗溶接機電力供給制御電子装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は抵抗溶接機への電力供給を制御するための電子
装置に関する。

〔従来の技術〕

この装置は定振幅のパルス列を特徴とする波形を有する
出力電圧を溶接用変圧器の一次巻線に供給する周波数変
換器と、溶接電流の振幅と周波数とに釣合ったフィード
バック信号を設定規準と比較する電子調整器とから成っ
ており、この比較をベースにして、変換器は調整され変
圧器の一次巻線に供給される電圧が所定の溶接電流を発
するような振幅と周波数とを有するようになっている。

金属箱部品の長手方向の継目を重ね溶接するのに用いら
れるような抵抗溶接機の技術分野では、電力を溶接ロー
ラに供給する装置はきすのない溶接ができなければなら
ず、また寸法特徴と定性特徴とが長期に変ることがなく
、与えられた仕様にできる限り叶うものでなければなら
ない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術には上記の目的を果すようにしたいろいろな電
力供給装置があるが、その中の１つに、サイン波形の交
流を利用しかつ周波数をやや上げて所要の溶接速度に合
わせるよう１こして電流の供給を行うものがある。たと
えば、ロータリ式または外周波数変換器がそれである。

しかしこの第１のタイプの装置にはいろいろの欠点があ
る。その欠点の一つは、一定の閾値以下に落ちてはいけ
ない動作周波数のような電流特性を使わねばならないの
で、規則的に電力を送らなければならないのだが、それ
ができないというものである。このために溶接機は極端
にオーバヒートを起し、かなりの電力が消費されること
になる。

第２のタイプの装置にも交流が用いられるが、その波形
は正弦波ではなく方形波状のものである。

方形波形は正弦波形に比べて注目すべき利点をもつ。な
ぜなら、正弦波の場合よりもなお一層規則正しく溶接材
に電力を送ることができ、かつ低い値の電流の振幅と周
波数とを用いることができるため溶接機がオーバヒート
しようとするのを強く抑制し、かつ溶接作業と溶接機の
冷却化に消費される電力量を節減することができるから
であ−る。

しかしながら、この第２タイプの装置はとくにやつがい
な強力装備を必要とし、これと直接関連する欠陥として
方形波の溶接電流に対する傾斜コントロールを最適にす
るためには、２つ以上の周波数変換器を用いねばならず
、そして、最大傾斜を示す方形電流を流すためには、そ
れら交換器の交流出力電圧が、位相において一体化され
ねばならないという欠陥を有している。

実際、もしその傾斜が十分きついものであれば、溶接電
流はわずかな時間に反転し、非常に低い動作周波数を用
いることができる。

第３タイプの装置の場合かなりの進歩のあとが見うけら
れる。このタイプの装置における主要な改良点は、定振
幅を示し、かつパルス正負交代群に分割された出力パル
ス列を発し、電力源に接続した変換器に関している。生
じた電流は正負の各半周期でしかもできるだけ短時間で
所要の振幅に達する。この装置は電子調整器を備えてい
て、これが溶接電流の振幅と周波数の両者を、予め設定
された基準値と比較し、この比較をもとに、変圧器に供
給された電圧が所要の溶接電流を起すカーことができる
ような振幅と周波数とになるように変換器を調整する。

このタイプの装置では、かなり高圧用の変圧器の二次巻
線との動作が必要となる。なぜなら、変換器から来るほ
ぼ方形波の出力電流は急勾配特性を特徴とするからであ
る。このため、溶接不良と係りのある大半の問題をなく
すことが可能であり、方形波出力の場合、低周波数での
動作によって、装置がオーバヒートしに（くなるのであ
る。

それにも拘わらず、この第３タイプの先行技術の装置に
も欠点がいくつかある。そのうちの１つは、変圧器の二
次巻線を通過する高電圧との動作が原因となっている。

大型の変圧器のニーズが高まった結果、変換器段の拡大
が必要となって来ている。なぜならば、−次巻線通過電
流はかなり高位のものでなければならないからである。

この場合においてもまた、溶接速度に制限がある。なぜ
なら一定の速度よりアップするとひびの問題が再び起る
からである。このことは、変圧器の二次巻線の両端の高
電圧で動作していても、動作周波数を上げる必要があり
、このためにオーバヒートが起るということを覚悟しな
ければならないということを意味する。

本発明の主要な目的は、上述のような様々の欠点を克服
し、抵抗溶接のひび割れに関する問題を包括的に解決し
、かつ変換器の二次巻線に低電圧を通して動作する構成
とすることにより検車サイズの変換器と変圧器との使用
を可能とすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題を解決するための手段として、本発明の電子
装置は、変換器からの出力電圧Ｕの単一パルスが正とな
ったり負となったりし、かつその振幅は限定されたもの
であることを特徴とし、加えて変換器出力電圧Ｕの周波
数の関数であって、かなりの量で脈動する安定した正波
形また負波形の高周波数電流ＩＲを、溶接ローラに供給
する変圧器の二次巻線に位置する整流器ブロックを備え
ていることを特徴とする。

〔作用〕

本発明の装置は、定振幅の出力パルス列を発する単一ブ
ロックの変換器回路を有し、そのシングルパルスは交互
に正と負に変る。変換器からの出力電流は平均値をもた
ない周期波として現われることに特徴があり、この電流
は全装置の時定数に従ってパルスが正になったり負にな
ったりする間に充電し、同じ時定数に従って１つのパル
スが終って次のパルスが始まるまでの間に放電する。

変圧器の二次巻線からの電流の流れを整流回路の別のブ
ロックにより調整して、正または負の平均値で脈動する
電流とするが、この場合電流の大きさはかなり著しく変
化する。調整器回路のブロックは変圧器の一次または二
次巻線から出たフィードバック電流信号を受け、変換器
からの出力電圧の周波数と振幅の両方を変えて、溶接ロ
ーラにおいて電流を発することができるが、この電流は
脈動装置の周波数と振幅振動に従って変えることができ
る。

このような態様の装置においては、必要に応じた速度で
溶接を行うことができる。なぜなら、溶接周波数を高い
レベルにとどめておき、またどのような場合でも調整器
などによって調節することができるからである。オーバ
ヒートの点では高層脈動電流の大きさをその可能な範囲
内において大きく変えたり小さく変えたりすることによ
り所定の用途に合わせて最適の溶接をすることができる
。

本発明の装置においては、二次巻線による低電圧レベル
で作動可能であることにより、溶接機の加熱問題が解消
され、従って高周波数で溶接のひび割れの問題を解決で
きる。溶接ローラに加えられる電流の脈動振幅を変え、
適切ならばその周波数を修正することができるゆえに、
この装置を使用すればいかなる抵抗溶接にも十分かつ確
実な効果をもたらすことができる。このことは明らかで
ある。

〔実施例〕

添付の図面により本発明について詳細に説明する。添付
図面、とくに第１図に関しては、本装置は静電周波数変
換器７で、この変換器は、不断続出力電圧を全トランジ
スタ式周波数転換ブロック２の入力側にＰＭすることの
できる整流器と安定器とから成るブロック１と、変圧器
８の一次巻線６または二次巻線９からの電流フィードバ
ック信号を受信する電子調整器３とを有している。調整
器は第１図で電位差計の信号で示された振幅基準源４と
周波数基準源５とに接続されている。

本電子装置は、溶接ローラ１０に縦続し、変圧器８の二
次巻線９に位置する整流器回路から成るもう１つのブロ
ック１１をも備えているという重要でかつ独創的な特徴
を有しており、その機能については後で明らかにする。

転換ブロック２は出力電圧Ｕ（第２図参照）を変圧器８
の一次巻線に供給し、そのパルス列は定振幅を示し、パ
ルス持続時間は溶接しようとする材料の抵抗に応じて自
動的に変ることになるが、長いものではない。なぜなら
本装置が高レベルの電圧を変圧器の二次巻線に通す動作
を特徴とするものではないからである。出力電圧Ｕの単
一パルスは交互に正と負になる。

変換器７からの出力電流１１は、変圧器の二次巻線９を
通って整流器ブロック１１に到る電流ｉ２と波形が釣合
う（第３図）。本装置の時定数に従って電圧Ｕのパルス
がそれぞれ正または負である時間中に電流１１の充電が
行われ、１つのパルスが終ッて次のパルスがスタートす
るまでの間に放電か生じる。整流器ブロック１１は変圧
器８の二次巻線９を通る電流１２を調整して溶接電流Ｉ
Ｒを出力する°。その波形が第４図に示されている。

溶接電流ＩＲの波形は平均値Ｉｍを有し、正または負と
なりかつ脈動しているものと云うことができ、その振幅
△ＩＲの大きさがかなり顕著なりプル電流に似ている。

従って、電流１１または１２の周波数がｆの場合溶接電
流ＩＲの周波数は２ｒとなる。

いろいろな実験から溶接電流ＩＲはその動作周波数が高
い（５００−２０００Ｈｚ）のに装置類がオーバヒート
巳ないという特徴があり、実際のオーバヒートのレベル
は従来技術の装置において通常見られるレベルの約２５
−３０％までであることが分っている。また、△ＩＲの
特徴（この特徴は著しいものであることを思い出して清
さだい）によって溶接の質と能率が一段と向上する。

溶接材の性質と溶接速度とに合った最適の溶接電流Ｉλ
を選択するには、電位差計４と５を使って行い、算出さ
れた振幅と周波数との値に調整器をセットして転換ブロ
ック２に正しく入力する。

すなわち、周波数を変えることにより溶接電流ＩＲの周
波数を調整してもよいことは十分に明らかである。この
ような調整は変圧器の一次または二次巻線から調整器３
にリレーされた電流フィードバック信号をベースにして
行われる。後者の場合、離昇点（ｔａｋｅ　ｏｆｆ　ｐ
ａｉｎｔ　）は整流器ブロック１１の入力側にあっても
、出力側にあってもよい。溶接電流ＩＲが選択された振
幅と周波数のパラメータに正確に応じたものでない場合
、このようなことは電子調整器３によってほとんど瞬間
的に修正されることは当業者なら分るであろう。

本装置はこのような構成であるので、高周波数による動
作で反転する場合急な電流傾斜特性が必要とされないた
め、変圧器の二次巻線の両端で低電圧をかけて動作する
ことができる。従って、ひび割れ溶接の問題は解消され
る。最後につけ加えれば、二次巻線により低電圧レベル
が処理される場合、溶接機は標準サイズの放散型変圧器
と変換器であってもよい。

変換器７と整流器ブロック１１には、上で説明され、か
つ特許請求の範囲で請求された特徴を有しておれば、本
発明の特許性に支障をきたさない範囲内で様々な所要の
回路を用いてよいことは云うまでもない。

〔効果〕

本発明による装置が提供する利点は次の通りである。

−うず゛電流により生ずるオーバヒートの問題を解消す
る。すなわち、うず電流を先行技術の装置におけるオー
バヒートレベルの約２５−３０％のレベルで定量化し得
るぎりぎりの所まで減らす。

−溶接および冷却による電力消費をできるだけ節約し、
消費されるのはもっばらジュール効果と溶接電流の損失
によるものだけとする。

−溶接の質的改良。すなわち溶接、ローラに電流を規則
的にかつよどみなく供給するだけでなく、動作周波数は
すでに十分高く要求に応じて変更可能であるので周波数
を高める必要がなくなり、そのためどのような溶接速度
をもとることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子装置のブロック図、第２図は第１
図の変換器からの１と圧出力信号を示した図、第３図は
本装置の変圧器の二次巻線からの出力電流を示した図、
第４図は本装置により供給される溶接電流を示した図。 １・・・整流器・安定器ブロック、２・・・周波数転換
ブロック、３・・・電子調整器、４，５・・・基準源、
６・・・−次巻線、７・・・変換器、８・・・変圧器、
９・・・二次巻線、１０・・・溶接ローラ、１１・・・
整流器ブロック。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接用変圧器８の一次巻線６にパルス列が定振幅
   であることを特徴とする波形ｕを有した出力電圧を供給
   する単一周波数変換器７と、変圧器８の一次巻線６また
   は二次巻線９を通る電流の振幅と周波数とをそのそれぞ
   れの所定基準源４と５と比較して変換器７を調整するこ
   とにより、その出力電圧ｕの振幅と周波数が所定の溶接
   電流ＩＲを発するようなものとなる電子調整器３とから
   成る、抵抗溶接機電力供給制御電子装置において、変換
   器７からの出力電圧ｕの単一パルスは正となったり負と
   なつたりし、かつその振幅は限定されたものであること
   を特徴とし、加えて変換器出力電圧ｕの周波数の関数で
   あつて、かなりの量で脈動する安定した正波形また負波
   形の高周波数電流ＩＲを、溶接ローラ１０に供給する変
   圧器８の二次巻線９に位置する整流器ブロック１１を備
   えていることを特徴とする抵抗溶接機電力供給制御電子
   装置。
2. （２）電子調整器３に接続された基準源４、５によって
   脈動溶接電流ＩＲの振幅と周波数を選択できかつ変える
   ことができる特許請求の範囲第１項に記載の抵抗溶接機
   電力供給制御電子装置。
3. （３）脈動溶接電流ＩＲの動作周波数ｆが少なくとも変
   換器出力電圧ｕの周波数と等しい特許請求の範囲第１項
   に記載の抵抗溶接機電力供給制御電子装置。
4. （４）脈動溶接電流ＩＲの動作周波数ｆが少なくとも変
   換器出力電圧ｕの周波数の２倍である特許請求の範囲第
   １項に記載の抵抗溶接機電力供給制御電子装置。
5. （５）動作周波数ｆが約５００Ｈｚから約２０００Ｈｚ
   まで変ることができる特許請求の範囲第３項に記載の抵
   抗溶接機電力供給制御電子装置。