JPS63273575A - インバ−タ式直流抵抗溶接機 - 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） 本発明はインバータ式直流抵抗溶接機の改良に係わるも
のである。

（従来の技術） 従来のインバータ式直流抵抗溶接機において、溶接電流
は、被溶接物およびガンの形状などにより一定の値が設
定され、この電流値を基にして溶接トランスの重量を最
小にすることを優先条件として決められた一定の周波数
のインバータによりＰＷＭ　（ＰＵＬＳＥ旧ＤＴＨＨＯ
ＤＵＬＡＴＩＯＮ＞方式で制御されている。

従って、被溶接物が変わり、またガンの形状も変わり溶
接電流が変わった場合は１．一般に上記インバータの周
波数を基にして溶接トランスを新しく作らねばならなく
なり、その場合には当初の溶接トランスの重量を最小に
するという優先条件が保てなくなり溶接トランスを小形
にすることができないという欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） よって本発明は、溶接トランスの重量を最小限に維持し
たまま、インバータの周波数を変化できるようにして前
記溶接トランスが磁気飽和しない範囲で溶接電流を制御
可能とすることを解決すべき技術的課題とするものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 上記課題を解決するための技術的手段は、交流′！Ｒｍ
整流回路と、インバータと、溶接トランスおよび溶接ト
ランス出力整流回路とからなるインバータ式直流抵抗溶
接機を前記溶接トランスの磁気飽和を検出する磁気飽和
検出手段と、該磁気飽和検出手段により前記溶接トラン
スの磁気飽和が検出されない範囲内で周波数を変更可能
に＄１３１１１する前記インバータの周波数ｔｉｌｊｔ
ｌ１手段と、被溶接物およびガン形状に適合する溶接Ｉ
ｉＲ流値および重量などを優先設計条件とし周波数によ
る１Ｉｌｊ約条件を除外してなる前記溶接トランスとを
具備した構成とすることにある。

（作　用） 次に上記構成の作用を説明する。交流電源は交流電源整
流回路により全波整流された直流となるが、インバータ
で逆変換されて再び交流となり溶接トランスの１次コイ
ルに入力され２次コイルに２次電流を誘起する。この２
次電流は再度整流されて直流の溶接電流となりガンの両
極に加えられ被溶接物を溶接する。以上が溶接主回路の
作用であるが前記インバータは可変周波数の制御装置を
備えており、溶接トランスの１次コイルへ入力されるイ
ンバータの出力電流を周波数を変えることにより任意の
設定値になるように制御する。そして磁気飽和検出手段
は溶接トランスが磁気飽和することにより急激に増加す
る励磁電流を検出することによって溶接トランスが磁気
飽和したことを検知し、それ以上にインバータ周波数を
変化させることを停止させインバータ出力電流を安定さ
せる。

（実施例） 以下に本発明の一実施例の構成を述べる。第１図は当該
インバータ式抵抗溶接機のブロックダイヤグラムで、本
体は整流回路１、インバータ２、溶接トランス３、主制
御装置４、磁気飽和検出回路５、電流センサ６およびガ
ン７で構成され交流商用電源８から給電されて被溶接物
９を溶接加工する。

第２図は溶接主回路の電気回路図で整流回路１は商用交
流電源８を整流する３相の全波整流機、インバータ２は
ブリッジ接続されたトランジスタスイッチング素子から
なる逆変換器、溶接トランス３は、例えば５０対１の巻
線比でワンターンコイルの２次巻線を有しその巻線端に
整流素子を接続内蔵し直流溶接電流を出力する変圧器、
であって以上により溶接主回路が構成されている。

上記溶接主回路に対し制御回路は第３図ブロックダイヤ
グラムに示す如く、溶接電流設定器１０゜コンパレータ
１１、フリツプフロツプ回路１２、ターンオンターンオ
フ時間設定回路１３、ＡＮＤ論理素子１４．１５とから
成る主制御装置４と、磁気飽和検出回路５とインバータ
２の出力端子と溶接トランス３の１次コイル入力端子と
を接続する１次溶接１！流導体１６を１次コイルとした
１流変成りＣ■より成る電流センサ６とから構成されて
いる。

次に上記実施例の構成の作用を説明する。商用交流電源
８は整流回路１によって全波整流され次のインバータ２
により逆変換され再び交番電流となり溶接トランス３の
１次コイルに流れ２次コイルに２次電流を誘起する。該
２次電流は前記２次コイル喘に接続内蔵されている整流
器により直流溶接電流として出力されガン７により被溶
接物９を点溶接する。以上が溶接主回路の作用であ−る
。

いま溶接電流設定器１０に溶接電流Ｉｓが設定されたと
すると上述の溶接主回路に溶接電流としてＩＳが流れる
。すると電流センサ６は前記溶接電流ｉｓに対応する信
号電圧Ｅωを出力し磁気飽和検出回路５を経由してコン
パレータ１１のプラス入力端子に入力する。コンパレー
タ１１はマイナズ入力端子に入力されている溶接電流設
定器１０によって設定された溶接！！流１ｉに対応する
信号電圧Ｅｓと前記プラス入力端子に入力された実際に
流れている溶接電流１ｓに対応する信号電圧Ｅωとを比
較して設定溶接型ＦＥ　Ｉ　Ｓより実際の溶接電流ｉｓ
の方が小さければ第４図に示す如く一定電圧の信号Ｅｄ
を出力する。該信号ｌａｄはフリップフロップ回路１２
の入力端子Ｔに入力されＱもしくはＱ端子から交互にフ
リップフロップ信号を出力させるとともにターンオン・
ターンオフ時間設定回路１３にも同時に入力され第５図
に示す如くインバータ２の相対するスイッチング素子の
オフ時期とオン時期の間に一定の待ち時間ｔｄを設定す
る。ＡＮＤ論理素子１４は２個の入力端子Ａ。

Ｂを有しＡには前段のフリップフロップ回路１２の出力
端子Ｑから７リツプ７０ツブ信号を入力されるが一方の
入力端子Ｂにはターンオン・ターンオフ時間設定回路１
３から待ち時間信号が入力される。持ち時間ｔｄを経過
するとＡＮＤ論理信号１４の入力端子はＡ、Ｂ共にオン
となり出力端子Ｘにはオン信号が出力されインバータ２
のスイッチング素子Ｔｒｉ、Ｔｒ４のゲートへ入力され
て該スイッチング素子Ｔｒ１．Ｔｒ４を導通状態とする
。従ってインバータ２からの出力電流は溶接トランス３
の入力端子Ｕから１次コイルを経由し他方の入力端子Ｗ
へ流れる。そして前記１次コイルを流れる溶接電流ｉｓ
が増加し溶接トランス３が磁気飽和状態近くなると第６
図に示す如く励磁電流成分が急激に増加し始める。電流
センサ６は前記溶接電流ｉｓに対応する検出信号を磁気
飽和検出回路５に出力し該磁気飽和検出回路５はこの急
激に増加し始めた溶接電流ｉｓの情報データとしての信
号電圧Ｆωをコンパレータ１１のプラス入力端子に出力
する。コンパレータ１１はこの信号電圧Ｅωとマイナス
入力端子に入力されている設定溶接電流Ｉｓに対応する
信号電圧ＥＳとを比較するがＥωは磁気飽和直前でＥＳ
より大きくなっているため第４図に示す如く出力を停止
する。

従って次段のフリップフロップ回路１２への入力はなく
なり、出力端子Ｑからの出力も一停止するためＡＮＤ論
理素子１４の入力端子Ａは零となり、出力端子Ｘも無出
力となる。従ってインバータ２のスイッチング素子Ｔｒ
１．Ｔｒ４もターンオフさせられ溶接電流ｉｓは急激に
減少し始める。すると、電流センサ６は溶接電流ｉｓの
減少を検出しコンパレータ１１は再びＥｓとＥωを比較
し上述と同じ順序でＥＳ＞Ｅωとなれば出力信＠Ｅｄを
次段のフリップフロップ回路１２に出力する。

新しい信号Ｅｄを入力されたフリップフロップ回路１２
は前回とは別の出力端子Ｑから別のＡＮＤ論理素子１５
の入力端子Ａ′へ信号を出力する。

同時にターンオン・ターンオフ時間設定回路１３も信号
Ｅｄを入力されて待ち時間ｔｄを設定し、ＡＮＤ論理素
子１５の別の入力端子Ｂ−へ待ち時間信号を出力する。

持ち時間ｔｄを経過するとＡＮＤＩＡｌｌ素子１５の入
力端子Ａ−、Ｂ−共オンとなり、出力端子Ｙもオンとな
りインバータ２のスイッチング素子Ｔｒ２．Ｔｒ３が導
通状態となり、インバータ２の出力電流は溶接トランス
３の入力端子Ｗから１次コイルを経由して前述とは逆向
きに入力端子Ｕへ流れる。以上が１サイクルの作用を述
べたものであるがフローチャートに表わせば第７図の如
くなる。

上述の作用の如く溶接電流の設定値が小さければ、溶接
トランス３は高い周波数で、逆に溶接電流が大きく設定
されれば低い周波数でその鉄心が飽和しない範囲で連続
的にドライブされる。

（発明の効果） 従来のインバータ式直流抵抗溶接機においてはインバー
タの周波数が固定されているため固定された値の溶接電
流で溶接が行われる場合は溶接トランスの軽量化も困難
ではないが専用の溶接機を除いては一般に溶接対象物は
多種多様で使用されるガンもそれにともなって種々形状
のものがあり、従って一定の溶接電流で満足な品質の溶
接仕上げ結果を得ることは技術的に限界があった。本発
明によるインバータ式直流抵抗溶接機においては、イン
バータの周波数を可変することにより、鉄心が磁気的に
飽和する直前まで溶接電流を溶接トランスの設計最大値
まで流すことが可能になるという効果がある。また溶接
トランスの設計に際しては周波数の制約を除外できるの
で被溶接物が要求する最大溶接電流値、３１ｍを優先設
計条件とすることができるため当該溶接トランスを溶接
ロボットなどに装架する場合などにはロボットの可般重
量に適応させた設計が容易になるなど設計の自由度が広
がるという効果もある。更にＰＷＭ　（パルス巾変ＩＩ
）制御と異なり、周波数を連続的に変えるためリップル
の少ない溶接電流が得られるため被溶接物の品質の向上
も期待できる。

一方従来の固定周波数のＰＷＭ制御方式では溶接トラン
スを小形化するためインバータの周波数を比較的高く設
定するため溶接トランスの周波数特性ばかりでなく溶接
トランスまでのパワーケーブルおよび溶接トランス自身
のインピーダンスなどからの回路条件に制限されて設計
上の最大許容値まで溶接電流を流すことができなかった
。本発明はこの欠点も間接的に解決するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は当該インバータ式直流抵抗溶接機全体のブロッ
クダイヤグラム、第２図は主溶接回路の電気回路図、第
３図は制御回路のブロックダイヤグラム、第４図はコン
パレータ１１における入出力信号の関係を説明する図、
第５図はインバータ２のスイッチング素子の切換え時の
説明図、第６図は磁気飽和と励磁電流との関係の説明図
、第７図溶接電流制御のフローチャートである。 ２・・・インバータ ３・・・溶接トランス ４・・・主制御装置 ５・・・磁気飽和検出回路 ６・・・電流センサ ７・・・ガン １０・・・溶接電流設定器 １１・・・コンパレータ １２・・・フリツプフロツプ回路 １３・・・ターンオン・ターンオフ時間設定回路１４．
１５・・・ＡＮＤ論理素子 出願人　　　株式会社　名古ｒＭ電元社代理人　　　弁
理士　岡田英彦（外舎名）図面その１ 第１図 第２図 第３図 第４ｇ 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源整流回路と、インバータと、溶接トラン
   スおよび溶接トランス出力整流回路とから構成され、イ
   ンバータ出力をパルス巾変調方式により制御して溶接電
   流とするインバータ式直流抵抗溶接機において、前記溶
   接トランスの磁気飽和を検出する磁気飽和検出手段と、
   該磁気飽和検出手段により前記溶接トランスの磁気飽和
   が検出されない範囲において周波数を変更可能に制御す
   る前記インバータの周波数制御手段とを具備したことを
   特徴とするインバータ式直流抵抗溶接機。
2. （２）被溶接物およびガン形状に適合する溶接電流値お
   よび重量などを優先設計条件として周波数による制約条
   件を除外してなる前記溶接トランスとを具備したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のインバータ式
   直流抵抗溶接機。