JPH06292980A

JPH06292980A - 溶接装置

Info

Publication number: JPH06292980A
Application number: JP8289293A
Authority: JP
Inventors: Yukio Suzuki; 幸男鈴木; Yutaka Ikeda; 裕池田; Yasuyuki Hiyama; 泰之日山; Makio Watanabe; 万亀雄渡辺; Yoshimasa Nagano; 良正長野; Tatsuo Morita; 立夫森田
Original assignee: Ohara Inc; Hitachi Ltd
Current assignee: Ohara Inc; Hitachi Ltd
Priority date: 1993-04-09
Filing date: 1993-04-09
Publication date: 1994-10-21

Abstract

(57)【要約】【目的】位相角の制御範囲が大きく、リセット時間が
短くても誤動作がなく確実に連続通弧を検出し保護が可
能な溶接装置を提供する。【構成】主回路電流有無を検出する第２の変流器ＣＴ
１３４とリセット部１３３を設け時延部１３２の動作を
リセットし、連続通弧検出レベルを概ね一定に保持しリ
セット時間を短縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接装置に係り、特に
位相制御によって溶接電流値を変化させる場合に、その
位相角（または点弧角、図３参照）が大きくなっても連
続通弧（設定した時間以上、設定値以上の電流が流れる
現象）の検出レベルがほぼ一定で、しかも、リセット時
間の短縮により連続通弧の保護を行なう装置を具備した
溶接装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶接装置を保護するために、短絡、漏
電、連続通弧の三要素に対する保護手段を具備した遮断
器を使用することが広く一般化されている。図５は、従
来技術の保護装置のブロック図である。異常通電検出部
１３１の前段に主回路導体を貫通する変流器ＣＴ１６
が、また後段に時延部１３２が接続されている。１４は
漏電検出部である。溶接装置は、例えば抵抗溶接機を例
にとると、大きさや材料の異なる種々の被溶接物に対応
するため、溶接電流値の制御幅を大きくとることが必要
であって、そのためには位相角の制御範囲を大きくしな
ければならない。また、溶接精度の向上を図るために
は、数回のくり返し通電を行なうことが必要であり、一
方溶接作業速度を高めるためには、リセット時間をでき
るだけ短くする必要があった。これに関する技術文献と
しては、「溶接の現場技術」手塚他、昭４２、東京電機
大学出版局に詳しく述べられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、溶接装
置に対するニーズに応じて溶接装置自体の性能が向上す
るにつれて、保護装置に対しても性能の向上が要求され
ている。従来技術においては、前記位相角の制御範囲を
大きくした場合、検出電流幅が小さくなること、すなわ
ち、電流ゼロの時間が長くなることにより、位相角が大
きくなるにしたがって、連続通弧検出レベルが次第に高
くなり、動作しなくなるという問題点があった。また、
リセット時間を小さくなると、検出回路のリセット動作
が追随し難くなり、誤動作が発生するという問題点もあ
った。例えば、図６に示すように、従来の異常通電検出
部１３１と時延部１３２のみの回路においては、位相角
の制御範囲が狭く、またリセット時間も長くできたか
ら、コンデンサ５２、抵抗器５３からなる放電時定数を
小さくし、さらにコンデンサ５７、抵抗器７０の時定数
を大きく設定することが可能であり、連続通弧検出部１
３のみで充分であった。狭幅パルスが入るとコンデンサ
５２の電荷が放電されるため、その連続通弧検出レベル
は上昇する。これを回避するためにコンデンサ５２と抵
抗器５３の時定数を大きくすると、放電時間が長くなり
リセット時間を小さくできないという不具合を生じてい
た。

【０００４】本発明の目的は、位相角を大きくしても、
概ね一定の連続通弧電流の検出レベルを保持し、かつ、
広範囲の位相角制御と、溶接通電から次の溶接通電まで
のリセット時間を短縮し、頻繁にくり返し溶接を実行す
ることが可能な溶接装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段は特許請求の範囲に記載されている。すなわ
ち、本発明の目的は、予め設定された時間を超えて設定
値以上の電流が流れたことの検出、すなわち連続通弧検
出、を行なうことにより回路を遮断する保護装置を備え
た溶接装置において、前記溶接装置の主回路電流を検出
する第１の変流器の２次出力を電流／電圧変換し、溶接
電流を制御する位相角の通電時間よりも大きい時定数を
有する積分回路および時延回路からなる第１の制御回路
と、前記主回路電流の有無を検出し、その出力により前
記第１の制御回路の出力をリセットする第２の制御回路
を備えることを特徴とする溶接装置によって達成され
る。

【０００６】

【作用】上記の構成により、第１の制御回路はその積分
回路の放電時定数が大きいから狭幅電流波形においても
充分に平滑機能を満足し、位相角が大きくなっても、そ
のレベルは位相角が小さい場合と概ね同じレベルの電位
を保持することができ、したがって、連続通弧検出レベ
ルもおおむね一定となる。一方、前記積分回路の放電時
定数が大きいからリセット時間が長くなり、これによ
り、主回路電流の有無を検出する第２の制御回路により
リセットがなされる。

【０００７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図４は、保護装置と溶接装置の関係を示すブロック
図である。図４において、電源側上位から保護装置（遮
断器）１、抵抗溶接機２、電極３、被溶接物４が順次接
続されている。保護装置１は保護要素として漏電検出部
１４、連続通弧検出部１３、短絡検出部１２、変流器
（ＣＴ）１６、零相変流器（ＺＣＴ）１５、引きはずし
装置１１を具備している。保護装置１は、漏電検出、連
続通弧検出、短絡検出の動作により、引きはずし装置１
１が作動して回路を切離すように構成されている。連続
通弧の検出は、所定の電流、通電時間が共に整定値以上
になった場合に出力を発する機能である。漏電検出およ
び短絡検出については溶接装置の仕様に適合するよう回
路遮断器が併設されている。漏電検出は、電路の零相電
流が予め整定した値以上か否かを検出し回路遮断器を動
作させる機能であり、短絡検出は、電路の電流が短絡電
流程度の大きさか否かを検出し遮断信号を発する機能で
ある。本実施例は、異常通電検出部１３１と時延部１３
２にリセット回路１３３を付加することにより、連続通
弧検出レベルの値を上昇させず、リセット時間の短縮を
図るものである。図１は、本発明の一実施例を示す保護
装置１の要部ブロック図である。図６の従来技術と同一
の機能を有するものは同一記号で示す。図１の構成は、
ＣＴ１６の２次巻線を貫通するＣＴ１３４の２次巻線を
さらにリセット部１３３と接続し、リセット部１３３の
出力は、時延部１３２に接続されている。その動作は、
ＣＴ１３４の出力有無をリセット部１３３で検出し、検
出された出力により時延部１３２の出力として瞬時にリ
セットするものであり、その詳細な構成と作用動作につ
いては図２により説明する。

【０００８】図２において、ＣＴ１６の２次巻線はダイ
オードブリッジ５１の交流端子と接続され、ダイオード
ブリッジ５１の直流端子にはコンデンサ５２と抵抗器５
３の並列回路が接続されている。さらに、ダイオードブ
リッジ５１の正極は、比較器５６の非反転入力端子に接
続してある。一方、安定電圧Ｖｃｃとダイオードブリッ
ジ５１の負極との間に抵抗器５４、５５が接続され、抵
抗器５４と抵抗器５５の接続点は比較器５６の反転入力
に接続されている。さらに比較器５６の出力は抵抗７０
を介してコンデンサ５７に接続され、コンデンサ５７の
正極は、比較器５８の非反転端子に接続され、比較器５
８の出力は引きはずし装置１１に接続されトリップ信号
を発するように構成されている。一方リセット回路１３
３の構成は、ＣＴ１３４の２次巻線をダイオードブリッ
ジ６１の交流端子に接続し、ダイオードブリッジ６１の
直流端子は抵抗器６２と接続し、さらにダイオードブリ
ッジ６１の正極は抵抗器８０を介して比較器６４の非反
転入力に接続されている。また、比較器６３の入力端子
は、比較器５６の入力端子と反転、非反転を一致させて
接続してある。比較器６４の出力は抵抗器７１とダイオ
ード７４を介してコンデンサ６６の正極に接続され、さ
らに比較器６３の出力は、抵抗器６５を介してコンデン
サ６６の正極に接続されている。また、コンデンサ６６
の正極は、比較器６７、６８の非反転入力端子に接続さ
れている。７２、７３はダイオードバリスタ、７４はダ
イオード、７５はツェナダイオード、７６〜８３は抵抗
器である。

【０００９】次にその動作を図２によって説明する。連
続通弧検出部１３１、１３２の動作は、電路に所定値以
上の電流が流れた場合、比較器５６のオープンコレクタ
出力段がオフとなり、コンデンサ５７が充電され、所定
値以上の電流が所定時間以上流れた場合、比較器５８の
オープンコレクタ出力段がオフとなり、トリップ信号を
発するものである。また、リセット部１３３の動作は、
電路の電流が所定値以上になった場合、比較器６３、６
４のオープンコレクタ出力段がオフし、コンデンサ６６
が充電され、所定時間後、比較器６７、６８のオープン
コレクタ出力段がオンとなり、コンデンサ５７を放電す
るものである。

【００１０】溶接作業中は、上記の所定値以上の電流が
所定時間の範囲内だけ流れている状態である。したがっ
て比較器５６の出力段はオフ、比較器５８の出力段はオ
ン、比較器６３、６４の出力段はオフ、比較器６７、６
８の出力段はオフとなる。溶接作業が終了し、主回路電
流が検出レベルを下回ったとすると、抵抗器６２に印加
される電圧は、瞬時に比較器６４の反転レベルよりも小
さくなるため、コンデンサ６６の電荷も比較器６４の出
力端子により減少し、比較器６７、６８の出力はローレ
ベルとなりコンデンサ５７の電荷を放電させる。コンデ
ンサ６６と抵抗器７１の時定数は、コンデンサ５２、抵
抗器５３の時定数に比べて、極めて小さく選定すること
が可能である。コンデンサ６６、抵抗器７１は、電流の
有無検出のためであるから、時定数は、商用周波数の半
サイクル程度、また、コンデンサ５２、抵抗器５３は連
続通弧検出整定時間以上必要である。溶接が終了した
後、すなわち、連続通弧電流整定値以下に主回路電流が
減少した時点では、時定数の長短の差により、必ずコン
デンサ６６の電位がコンデンサ５７の電位より早く低下
するため、比較器６７、６８によりコンデンサ５７が放
電される。すなわち、比較器５６による放電よりも早く
放電されることとなりリセット時間が短縮されるもので
ある。因みに、コンデンサ６６と抵抗器７１の時定数は
９．１ｍｓ、コンデンサ５２と抵抗器５３の時定数は１
５ｍｓである。上記の通り、本実施例によれば連続通弧
検出回路の第１の変流器ＣＴ１６の入力平滑回路時定数
を大きく設定することができる。

【００１１】なお本実施例では、第１の変流器ＣＴ１６
の２次巻線を貫通するように、第２の変流器ＣＴ１３４
を配設したが、図３において、ＣＴ１６と同一鉄心に巻
回された巻線、すなわち第３次巻線をリセット部１３３
の入力となるように接続してもよい。また、図示しない
が、主回路の導体近傍にホール素子を配し、このホール
素子の出力を異常電流検出部に入力してもよい。また、
リセット部１３３の出力はコンデンサ５７に接続した
が、定数値の設定を変更することにより、コンデンサ５
２に接続しても同様の効果が得られる。請求項１記載の
第１の制御回路とは例えば実施例の異常通電検出部１３
１と時延部１３２に相当し、第２の制御回路とは、例え
ば、実施例のトリップ部１３３に相当する。

【００１２】図３（ａ）は、本発明の実施例の保護装置
と従来技術の保護装置との通電率と連続通弧検出電流の
関係を示す比較特性図、図３（ｂ）は通電率、点弧角
（位相角）の定義を示す図である。従来技術Ａ（図６）
と本発明の実施例Ｂ（図２）を比較すると、本実施例は
位相角が変化しても概ね一定の電流値の検出レベルを得
ることができることを示す。

【００１３】

【発明の効果】本発明の保護装置によれば、位相角の制
御幅を大きくしても、概ね一定の連続通弧検出レベルを
保持することができ、かつ、主回路電流を時間遅れなく
検出することができ、リセット時間を短縮することがで
き、頻繁なくり返し溶接を行なっても誤動作なく、確実
な溶接作業を実施することが可能な溶接装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す保護装置の要部ブロッ
ク図である。

【図２】本発明の一実施例を示す保護装置の連続通弧検
出回路図である。

【図３】本発明の実施例の保護装置と従来技術の保護装
置との通電率と連続通弧検出電流の関係を示す比較特性
図（ａ）、通電率、点弧角（位相角）の定義を示す図
（ｂ）である。

【図４】保護装置と溶接装置の関係を示すブロック図で
ある。

【図５】従来技術の保護装置のブロック図である。

【図６】従来技術の保護装置の連続通弧検出回路図であ
る。

【符号の説明】

１…保護装置２…抵抗溶接機３…電極４…溶接物１１…引はずし装置１２…短絡検出
部１３…連続通弧検出部１４…漏電検出
部１５…零相変流器１６…第１の変
流器１７…電源部５１、６１…ダイオー
ドブリッジ５２、５７、６６…コンデンサ５３〜５５、６２、６５、６９、７０、７１、７６〜８
３…抵抗器５６、５８、６３、６４、６７、６８…比較器７２、７３…ダイオ−ドバリスタ７４…ダイオード７５…ツェナダイオ
ード１３１…異常通電検出部１３２…時延部１
３３…リセット部１３４…第２の変流器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者日山泰之新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番１号株式会社日立製作所中条工場内 (72)発明者渡辺万亀雄新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番１号株式会社日立製作所中条工場内 (72)発明者長野良正新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番１号株式会社日立製作所中条工場内 (72)発明者森田立夫神奈川県綾瀬市大上４丁目２番37号小原株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め設定された時間を超えて設定値以上の
電流が流れたことの検出、すなわち連続通弧検出、を行
なうことにより回路を遮断する保護装置を備えた溶接装
置において、前記溶接装置の主回路電流を検出する第１の変流器の２
次出力を電流／電圧変換し、溶接電流を制御する位相角
の通電時間よりも大きい時定数を有する積分回路および
時延回路からなる第１の制御回路と、前記主回路電流の有無を検出し、その出力により前記第
１の制御回路の出力をリセットする第２の制御回路を備
えることを特徴とする溶接装置。
【請求項２】前記第２の制御回路は、前記第１の変流器
の２次電流を１次電流とする第２の変流器の２次出力電
流を検出することを特徴とする請求項１記載の溶接装
置。
【請求項３】前記第２の制御回路は、前記第１の変流器
の第３次巻線の出力電流を検出することを特徴とする請
求項１記載の溶接装置。
【請求項４】前記第２の制御回路は、前記主回路電流を
１次電流とする前記第２の変流器の２次電流を検出する
ことを特徴とする請求項１記載の溶接装置。
【請求項５】前記第２の制御回路は、ホール素子の出力
電流を検出することを特徴とする請求項１記載の溶接装
置。