JPS6376771A

JPS6376771A - 抵抗溶接機

Info

Publication number: JPS6376771A
Application number: JP21885686A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Namiki; 三夫並木
Original assignee: Miyachi Electronic Co
Current assignee: Miyachi Electronic Co
Priority date: 1986-09-17
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1988-04-07
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPH0677851B2

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、インバータ式の抵抗溶接機に関し、特に安定
な溶接品質を得るように工夫したものである。

（従来の技術）最近、電源回路にインバータを用いる抵抗溶接機が市場
に現れ、普及の兆しを見せている。このインバータ式抵
抗溶接機は、これまで最も多用されている単相交流式抵
抗溶接機に比較して次のような特長がある。

（１）、溶接トランスに高周波交流を通すため、トラン
スを小型にできる。したがって、例えばロボット溶接に
適用した場合、ロボットアーム先端部に溶接トランスを
搭載して二次ケーブルを不要にすることが可能であり、
そうするとケーブルコストが浮くだけでな（、ケーブル
による電力ｍ失がなくなり省電力化が図れる。

（２）、直流の溶接電流なので、発熱効率が高い。した
がって、溶接電流を比較的小さくしたり、あるいは通電
時間を比較的短くすることが可能であり消費電力の節約
と溶接電極の長寿命化が図れる。

（３）、三相の商用交流電源が使用可能で、その場合三
相平衡負荷になり、力率もよい。

ところで、従来のインバータ式抵抗溶接機では定電流タ
イマを組込み、通電期間中は溶接電流の実効値が一定に
なるような制御を行っていた。これは、単相交流式にお
ける定電流位相制御の思想を踏襲したもので、溶接電流
を主要な溶接条件とし、これを一定に保つことでバラツ
キの少ない安定な溶接品質を得ようとするものである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、単相交流式では交流の溶接電流であるの
に対しインバータ式では直流の溶接電流であり、この直
流電流が一定に保たれると、むしろ不具合が生じること
がある。例えば、加圧力が不足していると被溶接材を挟
む溶接電極間の抵抗が上昇するが、溶接電流が一定に保
たれるため、相対的に加圧力に対して溶接電流が大きく
なって散りゃパリの発生する率が高い。また、／８接電
極の先端が磨耗すると溶接電極と被溶接材間の接触面積
が増大するが、そのようになっても溶接電流が一定に保
たれるため、溶接部での電流密度が減少して抵抗発熱が
小さくなり溶接不良になるおそれがある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、散り
ゃパリの発生などを抑制して安定な溶接品質を得るよう
にしたインバータ式の抵抗溶接機を提供することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成する本発明の構成は、商用交流を整流し
て直流にし、該直流をインバータにより一定周波数のパ
ルス状高周波交流に変換し、該高周波交流を溶接トラン
スに通してのち整流器に通して再び直流にし、この直流
を溶接電極を介して被溶接材に供給するようにした抵抗
溶接機において、溶接電極に印加される直流電圧を検出
してそのレベルを測定する電圧検出手段と；仕置に設定
可能な一定の電圧を与える電圧設定手段と；該直流電圧
の測定値と該一定電圧とを比較して両者間の誤差を示す
誤差信号を生成する比較手段と；該誤差信号に応答し、
溶接電極に印加される直流電圧が一定のレベルに保持さ
れるように該一定周波数に同期して高周波交流のパルス
幅を制御する手段とを具備することを特徴とする。

（作用）第３図および第４図につき本発明の詳細な説明する。

第３図は溶接電極間の構成を示す。図示のように、一対
の溶接電極１０ａ、１０ｂが２つの被溶接材１２ａ、１
２ｂを挟むように接触した状態でそれら溶接電極間に加
圧力が印加され且つ直流の溶接電流■が流される。この
ような構成においてＲＬＲ５はそれぞれ溶接電極１０ａ
、１０ｂの抵抗、Ｒ２，Ｒ４はそれぞれ電極１０ａ、１
０ｂと被溶接材１２ａ、１２ｂ間の接触面の抵抗、Ｒ３
は被溶接材１２ａ、１２ｂの抵抗である。溶接電流■が
流れると、それら各抵抗で抵抗発熱（ジュール熱）が生
じる。

さて、本発明では、電圧検出手段、比較手段およびパル
ス幅制御手段が定電圧制御のフィートノ・ツクループを
構成する。したがって、溶接電極１０ａ、１０ｂ間の電
圧Ｖは次のように表される。

Ｖ　　＝　　Ｉ　　Ｒ＝　　Ｉ　　（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３
＋Ｒ４＋Ｒ５）　　　・・・・・・・・　（１）しかし
て、いずれかの抵抗ＲＩが変化しても電圧Ｖが一定に保
たれるので、電流Ｉがその抵抗変化分を補償するように
変化する。これによって、次のような作用効果が奏され
る。

■、溶接時に散りゃパリが抑制される。

■、／８接電極が磨耗しても溶接品質が低下しない。

■１表面処理ｗ４板に適応できる。

■、小物金属や金属薄板などに対してずくれた溶接品質
が得られる。

先ず、■について、散りゃパリの主な要因は加圧力不足
、被溶接材同士の密着不良、電極径の過小などであるが
、どの要因も抵抗Ｒ２，Ｒ４の増大を招くものである。

しかし、本発明によれば、抵抗Ｒ２，Ｒ４が増大した分
たけ電流１が減少し、その結果抵抗Ｒに対して電流Ｉが
相対値に大きくなることはなく散りゃパリが抑制される
。

次に■について、溶接電極が磨耗すると溶接電極と被溶
接材間の接触面積が増大し、そのままでは電流密度が減
少する。しかし、このとき抵抗Ｒ２、Ｒ４が減少するた
め、その分電流■が増大して電流密度の減少が喰い止め
られ、安定な溶接品質が確保される。

■について、被溶接材１２ａ、１２ｂが表面処理鋼板の
場合には、上記（１）式の抵抗にバラツキがあり、亜鉛
メッキ鋼板やターンシートなどでは比較的低く、化成処
理鋼板やシンクロメッキ鋼板などでは逆に比較的高いが
、本発明によれば前者に対しては溶接電流が自動的に大
きくなることにより溶接強度不足が防止され、後者に対
しては溶接電流が自動的に小さくなることにより散りな
どの不良が防止される。

■について、被溶接材１２ａ、１２ｂが小物金属や非常
に薄い金属板の場合には、通電時間が１０ミリ秒、２０
ｔり秒などのように非常に短いのが普通であるが、この
短い通電時間の間に金属が変形して溶接電流の通電路が
変わりやすい。例えば、第４図（Ａ）に示すように通電
初期には小物金属１４ａと金属薄板１４ｂ間は線接触状
態になっているが、通電終期には第４図（Ｂ）に示すよ
うに両者間は面接触状態になる。このような被溶接材に
対して従来のように一定の電流が供給されると通電初期
には散りが発生し、通電終期には溶接電流不足になるこ
とが多い。しかるに、本発明では高い周波数に同期して
微細に定電圧制御が行われるので、短い通電期間中でも
初期には溶接電流が小さくなって故りが抑えられ、終期
に近づくにつれて溶接電流は迅速に増大して良好な溶接
品質が得られる。

なお、本発明によれば、電源電圧が変動しても一定の溶
接強度が保証される。すなわち、電源電圧の変動は比較
誤差に反映し、その誤差に応答し高周波に同期して迅速
に高周波交流のパルス幅か調整されて電圧変動が補償さ
れ、溶接電圧は一定に保たれる。

（実施例）以下、第１図および第２図を参照して本発明の詳細な説
明する。

第１図は本発明の一実施例によるインバータ式抵抗溶接
機の主要な構成を示す。

三相の商用交流電源端子２０に整流回路２２の入力端子
が接続され、整流端子２２の出力端子には直流が得られ
る。この直流はコイル２４とコンデンサ２６からなる平
滑回路で平滑されてからインバータ回路２８に入力され
る。このインバータ回路２８は、パワートランジスタま
たはＦＥＴなどで構成される周知のもので、入力の直流
を高周波のスイッチングで切り刻むようにしてパルス状
（矩形）の高周波交流を出力する。インバータ回路２８
のスイッチングひいてはその高周波交流出力のパルス幅
は、インバータドライブ回路４８を介してパルス幅制御
回路４４により可変制御される。

インバータ回路２８より出力される高周波交流は溶接ト
ランス３０の一次側に供給され、その二次側には減圧さ
れた高周波交流が得られ、これはダイオード３２ａ、３
２ｂからなる整流回路３４により直流に整流される。そ
して、この直流が溶接電極１０ａ、１０ｂを介してｖｔ
溶接材１２ａ。

１２ｂに供給される。

さて、本実施例では、整流回路３４と溶接電極１０　ａ
、　　１０　ｂとの間に誘導電圧除去回路３６を介して
電圧検出回路３８が接続される。誘導電圧除去回路３６
はローパスフィルタからなり、溶接電流の高周波成分に
よる誘導電圧（ノイズ）を取り除く。電圧検出回路３８
は周知の直流電圧検出回路でよく、溶接電極１０ａ、１
０ｂに印加される直流電圧Ｖのレベルを表す電圧信号Ｓ
Ｖを出力する。この電圧信号Ｓｖは電圧比較回路４０の
一方の入力端子に供給される。電圧比較回路４０の他方
の入力端子には例えばポテンシヨメータからなる電圧設
定回路４２より一定の設定電圧に対応した電圧信号ＳＰ
が供給され、電圧比較回路４０はそれら両入力電圧信号
ｓｖ、ｓｐを比較してそれらの比較誤差を示す誤差電圧
ＥＲを生成し、これをパルス幅制御回路４４に与える。

このパルス幅制御回路４４は、パルス幅変調（Ｐ　’ｔ
Ｖ　Ｍ　）でインバータ回路２８の出力高周波交流を制
御するもので、周波数発生器４６より例えば第２図（Ａ
）に示すような一定周波数ｆの三角波信号ＷＴを変調波
として入力し、これを誤差電圧と較論理をとることによ
って第２図（Ｂ）に示すような“Ｈ１１と“Ｌ”のレベ
ルを仔するパルス状のＰＷＭ信号を生成し、これに基づ
いてインバータ回路２８の各トランジスタをオン・オフ
制御する。

ンーケンス回路５０は通電開始と終了を指示し、通電時
間中だけパルス幅制御回路４４ひいてはインバータ回路
２８を作動させる。

上記の構成において、直流電圧Ｖに変動が生じると、電
圧信号Ｓｖが変動して誤差電圧ＥＲが変化する。例えば
、直流電圧Ｖが上昇するとその分電圧信号Ｓｖが上昇し
誤差電圧ＥＲも第２図（＆）の点線で示すように上昇す
る。すると、ＰＷＭ信号のパルス幅が減少し、これに応
じてインバータ回路２８の高周波交流出力のパルス幅が
減少して直流電圧Ｖが低下する。このようにして、直流
電圧Ｖは一定周波数ｆの周期毎に微細に定電圧制御され
るので、たとえ溶接電極Ｌ　Ｏａ、　　１０　ｂで抵抗
が変動してもそれに迅速に追随して電流が増減し、結果
として安定な溶接品質が得られる。

（発明の効果）以上のように、本発明によれば、定電圧制御によりイン
バータの高周波交流出力をパルス幅制御するようにした
ので、散りゃパリなどの抑制などの改善が図られ、安定
な溶接品質が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例によるインバータ式抵抗溶
接機の主要な構成を示すブロック図、第２図は、第１図
の抵抗溶接機における定電流制御の一例を示す図、第３図および第４図は、それぞれ本発明の詳細な説明す
るための図である。１０ａ、１０ｂ・・・・溶接電極、１２ａ、１２ｂ・・・・被溶接材、２０・・・・商用交流電源端子、２２．３４・・・・整流回路、２８・・・・インバータ回路、３０・・・・溶接トランス、３６・・・・誘導電圧除去回路、３８・・・・電圧検出回路、４０・・・・電圧比較回路、４２・・・・電圧設定回路、４４・・・・パルス幅制御装置、４６・・・・周波数発生器、４８・・・・インバータドライブ回路。

Claims

【特許請求の範囲】商用交流を整流して直流にし、前記直流をインバータに
より一定周波数のパルス状高周波交流に変換し、前記高
周波交流を溶接トランスに通してのち整流器に通して再
び直流にし、この直流を溶接電極を介して被溶接材に供
給するようにした抵抗溶接機において、前記溶接電極に印加される直流電圧を検出してそのレベ
ルを測定する電圧検出手段と、任意に設定可能な一定の電圧を与える電圧設定手段と、前記直流電圧の測定値と前記一定電圧とを比較して両者
間の誤差を示す誤差信号を生成する比較手段と、前記誤差信号に応答し、前記溶接電極に印加される直流
電圧が一定のレベルに保持されるように前記一定周波数
に同期して前記高周波交流のパルス幅を制御する手段と
、を具備することを特徴とする抵抗溶接機。