JPH0357568A

JPH0357568A - インバータ式抵抗溶接制御装置

Info

Publication number: JPH0357568A
Application number: JP19228189A
Authority: JP
Inventors: Minoru Saito; 実斉藤
Original assignee: Miyachi Electronic Co
Current assignee: Miyachi Electronic Co
Priority date: 1989-07-25
Filing date: 1989-07-25
Publication date: 1991-03-12
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JPH0815670B2

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おいてインパー
タを制御する装置に関する。

［従来の技術］第３図にインバータ式抵抗溶接機の主要な回路の構成を
示す。

インバータ回路１００は、ＧＴＯ１パワーＦＥＴ等をス
イッチング素子として内蔵し、制御回路（図示せず）か
らの制御信号Ｃにしたがい、直流入力電圧Ｅを一定周波
数のスイッチングで切り刻むようにして交流のパルスを
出力する。インバータ回路１００より出力された交流パ
ルスは溶接トランス１０２の一次コイルに供給され、そ
の二次コイルには一次側と相似な交流パルスが得られ、
この二次側交流パルスはダイオード１０４ａ，１０４ｂ
からなる整流回路１０６により直流に整流される。そし
て、この直流の電流Ｉｗが溶接電極１０８，１１０を介
して被溶接材１１２．１１４に供給される。

［発明が解決しようとする課題コところで、従来のインバータ式抵抗溶接機ではインバー
タ回路のスイ，チング周波数を１ｋＨｚ〜２ｋＨｚとし
ているが、溶接電流にリップルが重畳することで問題が
生ずる場合もあった。第４図は、インバータ●スイソチ
ング周波数を１ｋＨｚ〜２ｋＨｚとした場合の交流パル
ス電流（一次電流）ＩＩおよび溶接電流Ｉｗの波形を示
す。図示のように、溶接電流ＩＮに大きなリップルが現
れ具合が悪い。

このようなリップルはスイッチング周波数を高くするこ
とで（例えば１０ｋＨｚにすると）抑制できるのではあ
るが、しかし、その場合は第５図に示すように溶接電流
１ｗの立上がりが遅く、リソプル以」二に不具合な結果
となる。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、溶接
電流の立上がりを良くシ、かつリソプルを小さくしたイ
ンバータ式抵抗溶接機用の制御装置を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段コ上記の目的を達成するために、本発明のインバータ式抵
抗溶接制御装置は、直流をインバータにより交流のパル
スに変換し、この交流パルスを溶接トランスに通したの
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インバータ式抵抗
溶接機において、通電開始直後に大きなパルス幅を有す
る低周波パルスを１個または数個出力してから所定の高
周波パルスに切り替えるようインバータを制御する手段
を具備する構成とした。

また、通電開始直後の大パルスで溶接トランスが磁気飽
和を来さないようにするため、該低周波パルスのパルス
幅を溶接トランスの磁気容量に応した所定の上限値以内
に制御する手段を備える構成とした。

［作用コ通電開始直後に低周波で大きなパルス幅を有するパルス
がインバータより出力されると、そのパルス幅に相当す
る時間電流が流れ続けることにより、溶接電流は急激に
上昇して立ち上がる。しかる後、所定のタイミングで所
定の高周波数パルスに切り替えられると、溶接トランス
の二次側で高周波パルスが整流され、その結果得られる
溶接電流はリソブルの小さい設定値付近に維持される。

また、低周波パルスのパルス幅が溶接トランスの磁気容
量に応した所定の上限値以内に設定されることにより、
溶接トランスに過大な電流は流れないので、磁気飽和が
防止される。

［実施例コ以下、第１図および第２図を参照して本発明の一実施例
を説明する。

第１図は、この実施例による制御装置を適用したインバ
ータ式抵抗溶接機の主要な回路の構成を示す。この図に
おいて、ブリソジ接続された４つの大容量トランジスタ
（ＧＴＲ）１０〜１６がインバータ回路を構成する。こ
のインバータ回路の出力側に接続された溶接トランスｌ
８、ダイオード２　０　ａ　＋　　２　０　ｂ　Ｎ溶接
電極２２．２４および被溶接材２ｆ３．２８の回路は従
来通りである（第３図と同しである）。また、整流器２
９は、３相交流の入力電圧を所定電圧の直流に変換して
インバータ回路側へ出力する。

この実施例による制御装置はＣＰＵ３０およびタイミン
グ制御回路４０を備える。ＣＰＵ３０は溶接開始を指示
するためのスタート信号ＳＴをタイミング制御回路４０
に与えるとともに、溶接電流１ｗの設定値に対応するイ
ンバータ出力電流（一次電流）ＩＩのディジタル値［１
１コおよびその半値［Ｉ１／２］をそれぞれ基準値とし
てＤ／Ａ変換器３２．３４に与える。これらの基準値［
１１コ．［Ｉｌ／２］は、Ｄ／Ａ変換器３２，３４によ
りアナログ値Ｉ１，ＩＩ／２に変換されてからコンバレ
ータ３６，３８の一方の入力端子に与えられる。

これらコンパレータ３６．３８の他方の入力端子には、
インバータ回路の入力側に設けられた電流センサ（例え
ばトロイダルコイル）４８より波形復元（積分）回路５
０を通してインパータ回路の入力電流Ｉｅを表す電流検
出信号Ｖｉが与えられる。ここで、インバータ入力電流
Ｉｅは交流のインバータ出力電流パルスＩＩを全波整流
したものに相当する直流の電流で、Ｉ１と略々同一の絶
対値を有する。コンパレータ３６，３８は、それぞれ電
流検出信号Ｖｉを基準値Ｉ１，ＩＩ／２と比較し、前者
が後者に達した時に“Ｈ　ｎレベルの出力信号を発生す
る。

タイミング制御回路４０は、ＣＰＵ３０からのスタート
信号ＳＴを受けると出力端子Ｙｌより“′Ｈ”レベルの
制御パルスｙ１を発生し、しかる後にコンパレータ３８
からの出力信号が“Ｈ′に立上がると出力端子Ｙ３より
“Ｈ”レベルの制御パルスｙ３を発生し、次にコンパレ
ータ３６からの出力信号が“Ｈ”に立」二がると出力端
子Ｙ２，Ｙ４より“Ｈ”レベルの制御パルスｙ２，ｙ４
を一定の高周波数（例えば１　０ｋＨｚ−２０ｋＨｚ）
で交互に出力する。これら出力端子Ｙ２，Ｙ４からの制
御パルスｙ２，ｙ４は、クロック回路４２より与えられ
る一定周波数の２相クロックＣＩ，Ｃ２に対応している
。

タイミング制御回路４０からの制御パルスｌ，ｙ２の各
々はオアゲート４４、駆動回路５２，５６を介してＧＴ
ＲＩ０，１Ｂを同時にオンにし、この時は溶接トランス
１８の一次側に正方向の電流（一次電流）Ｉ＋が流れる
。また、タイミング制御回路４０からの制御パルスｙ　
３，ｙ　４の各々はオアゲート４６、駆動回路５８．５
４を介してＧＴＲ１２，１４を同時にオンにし、この時
溶接トランス１８の一次電流Ｉ１は負方向に流れる。

第２図は、この実施例による抵抗溶接システムの各部の
信号波形を示す。以下、この信号波形図につき実施例の
作用を説明する。

タイミング制御回路４０は、ＣＰＵ３０からのスタート
信号ＳＴに応動して゛′Ｈ”レベルの制御パルスｙ１を
出力する（第２図（二））。この制御パルスｙ１に応動
してＧＴＲＩ０，１８がオンになり一次電流（インバー
タ出力電流）ＩＩが正方向に流れる（第２図（口））。

そして、この一次電流Ｉ１が１／２基準値［Ｉ１／２］
に達すると、コンパレータ３８の出力信号が“Ｈ”に立
上がることにより、タイミング制御回路４０は制御パル
スｙ１を“Ｌ”に立下げると同時に、制御パルスｙ３を
“Ｈ”に立上げる（第２図（二），（ネ））。

これにより、ＧＴＲ．１０．１６がオフになると同時に
ＧＴＲ１２，１４がオンになり、一次電流（インバータ
出力電流）Ｉｌは負方向に流れる（第２図（口））。そ
して、この一次電流工１が基準値［Ｉ１コに達すると、
コンパレータ３８の出力信号が“Ｈ”に立上がり、タイ
ミング制御回路４０は制御パルスｙ３を“ｌ　Ｌ　Ｔ“
に立下げ、以後溶接終了時まで一定周波数（定常周波数
）の２相制御パルスｙ２，ｌを出力し続ける（第２図（
へ），Ｄ））。

この結果、第２図（イ）に示すように、溶接電流Ｉｗは
、溶接開始直後は低周波（１０Ｈｚ〜１ｋＨｚ）で大き
なパルス幅の一次電流パルス（第２図（二），（ネ））
に応して基準値［１１’ｌｌまで急峻に立ち上がり、そ
の後は定常の高周波数（　１　０　ｋ．　Ｈ　ｚ〜２０
ｋＨｚ）で所定のパルス幅をもつ一次電流パルス（第２
図（へ），（ト））に応してリップルの小サな設定値［
ＩＷ　］に維持される。

なお、溶接開始直後にパルス幅の極めて大きなパルス電
流が溶接トランスに流れると、トランスが磁気飽和して
破壊するおそれがある。そこで、使用中の溶接トランス
１８の磁気容量に応して、制御パルスｙｌ，Ｙ３のパル
ス幅を所定の上限値ＴＭＬＴＭ３（第２図（二），（ネ
））以内に制限するようにタイミング制御回路４０が構
成されている。

以上、好適な実施例を説明したが、本発明はこれに限定
されるものではない。例えば、上記実施例では、溶接開
始直後に２つの低周波交流パルスを出力するようインバ
ータ回路を制御したが、基準値の数を１つまたは３つ以
上設けて１つまたは３つ以上の低周波交流パルスを出力
するように制御することも可能である。また、上記実施
例ではインバータ電流が基準値に達する度に低周波パル
スを切り替え、低周波パルスによって溶接電流を設定値
まで迅速に立ち上がらせるようにした。しかし、そのよ
うな精細な制御でなくとも、予め設定したパルス幅およ
び周波数を有する予め設定した数の低周波パルスを通電
開始直後に出力してから高周波パルスに切り替えるよう
な制御でも可能である。

［発明の効果コ本発明は、上述したような構成を有することにより、次
のような効果を奏する。

通電開始直後に低周波で大きなパルス幅を有するパルス
を１個または数個出力してから所定の高周波数パルスを
出力するよう２段周波数切替機能でインバータを制御す
ることにより、溶接電流を高速に立上がらせるとともに
定常状態ではリップルを小さくすることができる。

また、低周波パルスのパルス幅を溶接トランスの磁気容
量に応じた所定の上限値以内で制御することで、溶接ト
ランスに過大な電流が流れないようにして磁気飽和を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による制御装置を適用した
インバータ式抵抗溶接機の主要な回路の構成を示す図、第２図は、実施例の制御装置の作用を説明するための第
１図の各部の電流および信号の波形を示すタイミング図
、第３図は、一般的なインバータ式抵抗溶接機の主要な回
路の構成を示す図、第４図は、従来のインバータ式抵抗溶接機において比較
的低いインパータ周波数を選んだ場合の各部の電流の波
形を示す図、および第５図は、従来のインバータ式抵抗溶接機において比較
的高いインバータ周波数を選んだ場合の各部の電流の波
形を示す図である。１０〜１６・・・・ＧＴＲ，　　　１Ｂ・・・・溶接ト
ランス、３０・・・・ＣＰＵ１　３２．３４・・・・Ｄ
／Ａ変換器、３Ｅ３．３８・・・・コンパレー夕、　　
４０・・・・タイミング制御回路、　　４８・・・・ト
ロイダルコイル、　５０・・・・波形復元回路。ゴ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直流をインバータにより交流のパルスに変換し、
この交流パルスを溶接トランスに通したのち整流器に通
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インバータ式抵抗溶接機におい
て、通電開始直後に大きなパルス幅を有する低周波パルスを
１個または数個出力してから所定の高周波パルスに切り
替えるよう前記インバータを制御する手段を具備するこ
とを特徴とする抵抗溶接制御装置。
（２）前記低周波パルスのパルス幅を溶接トランスの容
量に応じた所定の上限値以内で制御する手段を備えたこ
とを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接制御装置。