JPH08150482A - インバータ式溶接機の動作制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】インバータ式溶接機における溶接トランスの偏
磁モードとこの溶接トランスの２次コイル側に接続され
ている整流ダイオードの短絡故障モードとインバータ回
路の出力側短絡モードとをそれぞれ区別して検出する。 【構成】Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号ＰＡ、ＰＢのオン
区間（通電区間）の前半部での比較回路７１による設定
低レベル過電流Ｉ_L の検出は整流ダイオード７、８の短
絡モードの故障、オン区間の後半部での設定低レベル過
電流Ｉ_L の検出は溶接トランス６の偏磁モード、比較回
路７２による設定高レベル過電流Ｉ_H の検出はインバー
タ回路５の出力側短絡モードとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、自動車等の
生産ラインに複数設置される溶接ロボットに適用して好
適なインバータ式溶接機の動作制御方法およびその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、Ａ相、Ｂ相のパルス幅変調信
号により駆動されるインバータ回路を有し、このインバ
ータ回路によって溶接トランスが駆動されるインバータ
式溶接機が、溶接トランスを小型・軽量に構成できる等
の理由により溶接ロボット等に広く採用されている。

【０００３】インバータ回路を構成するスイッチング素
子はＩＧＢＴ等の半導体素子であり、その出力側短絡か
ら前記スイッチング素子を保護することが望ましい。こ
のため、従来から、インバータ回路に流れる電流を電流
検出器で検出する電流検出回路と過電流を判定する比較
回路とが設けられ、この比較回路の出力信号がインバー
タ回路の駆動回路に供給されるようになっている。

【０００４】そして、比較回路で過電流と判定したと
き、即時に駆動回路を通じてインバータ回路の動作を停
止するようになっていた。

【０００５】ところが、溶接トランスに偏磁が発生した
ときにも、インバータ回路に流れる電流が比較的大きく
なるので、これを過電流として誤検出しまい、インバー
タ回路の動作を停止させてしまうことが頻繁に発生し、
結果として製造工数が過大になってしまうという問題が
あった。

【０００６】この偏磁を原因とする誤検出を回避するた
めに、従来は、偏磁が発生しないように溶接トランスの
コア断面積を大きくして、いわゆるトランスコア余裕を
大きくする対策がなされていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、偏磁が
発生しないようなコアの断面積の大きい溶接トランスを
使用した場合には、溶接トランス自体の重量が増加し
て、溶接ロボット等におけるロボットの機械的な負荷が
増大して、溶接ロボットの動作速度が低下するというよ
うな新たな問題が発生する。

【０００８】この発明に関連する従来技術として、本出
願人は、低レベルおよび高レベルの２段の過電流検出回
路を設け、低レベルの過電流検出時にはインバータ回路
の駆動パルス幅を狭くし、高レベルの過電流検出時には
インバータ回路の駆動を停止する技術を提案しているが
（特開昭６０−１３４７１７号公報）、この技術では、
溶接トランスの偏磁モードとトランスの２次コイル側に
接続されている整流ダイオードの短絡故障モードとイン
バータ回路の出力側短絡モードとをそれぞれ区別して検
出することができず、各モードに対して適切な対応を行
うことができない。

【０００９】この発明はこのような課題を考慮してなさ
れたものであり、溶接トランスの偏磁モードとトランス
の２次コイル側に接続されている整流ダイオードの短絡
故障モードとインバータ回路の出力側短絡モードとをそ
れぞれ区別して検出することを可能とするとともに、各
検出モードに対応して適切な処理が行えるインバータ式
溶接機の動作制御方法およびその装置を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この方法発明は、例え
ば、図１および図３に示すように、直流の入力を、Ａ
相、Ｂ相のパルス幅変調信号ＰＡ、ＰＢによって駆動さ
れるインバータ回路５により高周波交流に変換し、この
高周波交流をトランス６の１次側に供給し、このトラン
ス６の２次側整流出力を溶接電極２１、２２に供給する
インバータ式溶接機の動作制御方法において、溶接電極
２１、２２間にワークＷを挟んで通電するステップと、
通電時に、Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号ＰＡ、ＰＢのオ
ン区間（通電区間）においてインバータ回路５に流れる
通電電流Ｉｉを検出する通電電流検出ステップと、検出
された通電電流ａｂｓＩｉに対して、設定低レベル過電
流Ｉ_L と設定高レベル過電流Ｉ_H とを比較する比較ステ
ップと、Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号ＰＡ、ＰＢのオン
区間の前半部において、前記検出された通電電流ａｂｓ
Ｉｉが設定低レベル過電流Ｉ_L を超えたとき（図３ｉ参
照）に、インバータ回路５の駆動を停止する駆動停止ス
テップと、を有することを特徴とする。

【００１１】また、この方法発明は、直流の入力を、Ａ
相、Ｂ相のパルス幅変調信号によって駆動されるインバ
ータ回路により高周波交流に変換し、この高周波交流を
トランスの１次側に供給し、このトランスの２次側整流
出力を溶接電極に供給するインバータ式溶接機の動作制
御方法において、前記溶接電極間にワークを挟んで通電
するステップと、通電時に、前記Ａ相、Ｂ相パルス幅変
調信号のオン区間において前記インバータ回路に流れる
通電電流を検出する通電電流検出ステップと、前記検出
された通電電流に対して、設定低レベル過電流と設定高
レベル過電流とを比較する比較ステップと、前記Ａ相、
Ｂ相パルス幅変調信号のオン区間の後半部において、前
記検出された通電電流が前記設定低レベル過電流を超
え、かつ前記設定高レベル過電流を超えなかったとき
に、この検出に係る前記Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号の
オン区間を狭める狭駆動パルス幅化ステップと、を有す
ることを特徴とする。

【００１２】さらに、この方法発明は、前記設定低レベ
ル過電流が前記トランスが偏磁したことを検出するレベ
ルに設定され、前記設定高レベル過電流が前記インバー
タ回路の出力側が短絡したことを検出するレベルに設定
されることを特徴とする。

【００１３】この装置発明は、例えば、図１に示すよう
に、直流の入力を、Ａ相、Ｂ相のパルス幅変調信号Ｐ
Ａ、ＰＢによって駆動されるインバータ回路５により高
周波交流に変換し、この高周波交流をトランス６の１次
側に供給し、このトランス６の２次側整流出力を溶接電
極２１、２２に供給するインバータ式溶接機の動作制御
装置において、溶接電極２１、２２間にワークＷが挟ま
れて電流が供給される通電時に、Ａ相、Ｂ相パルス幅変
調信号ＰＡ、ＰＢのオン区間においてインバータ回路５
に流れる通電電流Ｉｉを検出する通電電流検出手段５１
と、前記検出された通電電流ａｂｓＩｉに対して、設定
低レベル過電流Ｉ_L と設定高レベル過電流Ｉ_H とを比較
する比較手段７１、７２と、Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信
号ＰＡ、ＰＢのオン区間の前半部において、前記検出さ
れた通電電流ａｂｓＩｉが設定低レベル過電流Ｉ_L を超
えたときに、インバータ回路５の駆動を停止する駆動停
止手段３２と、を有することを特徴とする。

【００１４】また、この装置発明は、直流の入力を、Ａ
相、Ｂ相のパルス幅変調信号によって駆動されるインバ
ータ回路により高周波交流に変換し、この高周波交流を
トランスの１次側に供給し、このトランスの２次側整流
出力を溶接電極に供給するインバータ式溶接機の動作制
御装置において、前記溶接電極間にワークが挟まれて電
流が供給される通電時に、前記Ａ相、Ｂ相パルス幅変調
信号のオン区間において前記インバータ回路に流れる通
電電流を検出する通電電流検出手段と、前記検出された
通電電流に対して、設定低レベル過電流と設定高レベル
過電流とを比較する比較手段と、前記Ａ相、Ｂ相パルス
幅変調信号のオン区間の後半部において、前記検出され
た通電電流が前記設定低レベル過電流を超え、かつ前記
設定高レベル過電流を超えなかったときに、この検出に
係る前記Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号のオン区間を狭め
る狭駆動パルス幅化手段と、を有することを特徴とす
る。

【００１５】さらにまた、この装置発明は、前記設定低
レベル過電流は前記トランスが偏磁したことを検出する
レベルに設定され、前記設定高レベル過電流は前記イン
バータ回路の出力側が短絡したことを検出するレベルに
設定されることを特徴とする。

【００１６】

【作用】この発明によれば、Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信
号のオン区間の前半部において、通電電流が設定低レベ
ル過電流を超えたことを検出したときには、トランスの
２次側整流ダイオードが短絡モードで故障したと判断し
てインバータ回路の駆動を停止する。

【００１７】また、この発明によれば、Ａ相、Ｂ相パル
ス幅変調信号のオン区間の後半部において、通電電流が
前記設定低レベル過電流を超え、かつ前記設定高レベル
過電流を超えなかったときには、トランスの偏磁が発生
したと判断し、この検出に係る前記Ａ相、Ｂ相パルス幅
変調信号のオン区間を狭めるようにしている。

【００１８】なお、Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号のオン
区間において、通電電流が設定高レベル過電流を超えた
ときにはインバータ回路の出力側が短絡したと判断して
インバータ回路の駆動を停止する。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。

【００２０】図１は、この発明の一実施例の構成を示し
ている。

【００２１】まず、図１の構成を説明するとともに、正
常時における動作を図２の波形図を参照しながら説明す
る。

【００２２】図１において、端子１〜３に供給された３
相の交流電圧が整流回路と平滑回路を含む交流直流変換
回路４により直流電圧にされる。この直流電圧は、ＩＧ
ＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子である
トランジスタ４１〜４４を有するインバータ回路５によ
り高周波交流に変換されてトランス６の１次コイル６ａ
側に供給される。

【００２３】トランス６の２次コイル６ｂ側にはダイオ
ード７とダイオード８からなる整流回路９が形成され
る。整流回路９の出力は、溶接ガンアーム１９（１９
ａ、１９ｂ）を通じて溶接電極２１、２２に供給され
る。溶接電極２１、２２の間にはワークＷが配される。

【００２４】一方、クロック発生回路３１からクロック
ＣＫ（図２ａ参照）がＰＷＭ（パルス幅変調）制御回路
３２に供給される。なお、ＰＷＭ制御回路３２はマイク
ロコンピュータを含む周知の回路である。

【００２５】ＰＷＭ制御回路３２は、パルス幅Ｐｗａ、
Ｐｗｂを有するＡ相、Ｂ相のパルス幅変調信号ＰＡ、Ｐ
Ｂ（図２ｂ、図２ｃ参照）を出力してプリドライバ３３
に供給する。なお、正常時において、パルス幅Ｐｗａと
パルス幅Ｐｗｂとは等しくされている。また、正常時に
おいては、ラッチ回路７７の出力信号Ｓ５がハイレベル
になるような論理回路にしているので、Ａ相、Ｂ相パル
ス幅変調信号ＰＡ、ＰＢは、そのままアンド回路６１、
６２を通過してプリドライバ３３に供給される。

【００２６】通電１サイクルは、インバータ回路５を構
成するトランジスタ４１とトランジスタ４２とがＡ相パ
ルス幅変調信号ＰＡのハイレベル区間（以下、オン区間
ともいう。）の立ち上がり部で導通（トランジスタ４
３、４４は遮断）を開始し、トランジスタ４１からトラ
ンス６の１次コイル６ａを通過してトランジスタ４２に
向かって電流が流れた後、Ｂ相パルス幅変調信号ＰＢの
ハイレベル区間（以下、オン区間ともいう。）にトラン
ジスタ４３とトランジスタ４４とが導通し（トランジス
タ４１、４２は遮断）、その後、再びトランジスタ４
１、４２がＡ相パルス幅変調信号ＰＡのハイレベル区間
の立ち上がり部で導通を開始する直前までの期間であっ
て、図２ａと図２ｄから分かるように、クロックＣＫの
２周期に対応する。

【００２７】タイミング信号発生回路４５は、クロック
ＣＫに基づいてサンプリングパルスＳＨ１〜ＳＨ３（図
２ｅ〜図２ｇ参照）を発生する。サンプリングパルスＳ
Ｈ１は、Ａ相パルス幅変調信号ＰＡのオン区間の中間時
点で発生し、サンプリングパルスＳＨ２は、Ｂ相パルス
幅変調信号ＰＢのオン区間の中間時点で発生する。サン
プリングパルスＳＨ３は、Ａ相パルス幅変調信号ＰＡの
開始時点（立ち上がり部）で発生する。

【００２８】トランス６の１次コイル６ａ、言い換えれ
ば、インバータ回路５の出力側には電流検出器５１が挿
入されている。一般に、インバータ式溶接機が組み込ま
れた溶接ロボットでは、通常、図中、ｘ点とｙ点の箇所
が配線にされて延ばされ、溶接機本体側（インバータ回
路５を含む側）とエンドエフェクタ側（トランス６を含
む側）に物理的に分離されている。高周波を伝送するこ
とでエンドエフェクタ側への配線を細い配線とするため
であり、また、トランス６と溶接電極２１、２２間の距
離を短くして抵抗損失を少なくするためである。このよ
うな構成であるため、インバータ回路５の出力側短絡
は、前記配線を含む出力側に発生し易い。

【００２９】この短絡を効率的に検出する等のために電
流検出器５１は、図１に示すように、前記配線の入力側
に挿入されている。なお、図１中、ｚ点に電流検出器５
１を挿入することにより、次に説明する絶対値回路５２
を省略することができる。

【００３０】この電流検出器５１で検出された電流（電
流波形）Ｉｉが絶対値回路５２の入力側に現れる。な
お、実際上、電流検出器５１の２次側には値が既知の終
端抵抗器が配されており、したがって、絶対値回路５２
の入力側には電圧が現れるが、その値自体は電流Ｉｉの
値に対応しており換算可能であるので、以下、繁雑さを
避けるため、絶対値回路５２の入力側には電流Ｉｉが現
れるものと考える。同様に、絶対値回路５２の出力側に
は、図２ｉに示す絶対値電流（単に、検出電流ともい
う。）ａｂｓＩｉ（符号ａｂｓは、電流Ｉｉの絶対値を
とることを意味する。）が現れる。

【００３１】この絶対値電流ａｂｓＩｉの時点ｔ１にお
ける電流値ａ１、すなわち、Ａ相の電流値（Ａ相電流サ
ンプル値ともいう。一般には、符号ａｉで表す。）ａ１
がサンプリングパルスＳＨ１に基づきサンプルホールド
回路５３によりサンプルホールドされ、同様に、時点ｔ
２においてＢ相の電流値（同様に、Ｂ相電流サンプル値
ともいい、一般には、符号ｂｉで表す。）ｂ１がサンプ
リングパルスＳＨ２に基づきサンプルホールド回路５４
によりサンプルホールドされる。

【００３２】通電１サイクル分のサンプルホールド値が
加算回路５５で加算された後（ａ１＋ｂ１）、１／２ア
ンプ（割算回路）５６により平均化され、その平均電流
値（平均電流サンプル値ともいい、一般には、符号ｍｉ
であらわす。）ｍ１＝｛（ａ１＋ｂ１）／２｝が時点ｔ
１１でサンプリングパルスＳＨ３に基づきサンプルホー
ルド回路５７によりサンプルホールドされる。そのサン
プルホールド値、すなわち通電１サイクル分の平均電流
値ｍ１＝｛（ａ１＋ｂ１）／２｝がＰＷＭ制御回路３２
にフィードバック量として供給される。

【００３３】ＰＷＭ制御回路３２は、この平均電流値ｍ
１がＲＯＭ等に設定されている設定電流値Ｉｒと等しい
値（ｍ１＝Ｉｒ）になるようにパルス幅Ｐｗａ、Ｐｗｂ
を変化させる。なお、実際上、ＰＷＭ制御回路３２は、
通電開始時に徐々に通電電流を増加させる、言い換えれ
ば、基準電流値（設定電流値ともいう。）Ｉｒを徐々に
増加させる周知のスローアップ制御を行ったＡ相、Ｂ相
のパルス幅変調信号ＰＡ、ＰＢをアンド回路６１、６２
を介してプリドライバ３３に供給する。上述したよう
に、正常動作時において、アンド回路６１、６２の他方
の入力、言い換えれば、ラッチ回路７７の出力はハイレ
ベルになっている。

【００３４】なお、図１例において、通電時には、溶接
ガンアーム１９が矢印方向に閉じられ、ワークＷを溶接
電極２１、２２を介して加圧挟持した状態でそのワーク
Ｗに溶接電流が供給される。

【００３５】次に偏磁、インバータ回路５の出力側短絡
および２次コイル６ｂ側の整流用のダイオード７、８の
短絡を検出する回路の構成を説明するとともに、まず偏
磁を検出した際の動作について図３をも参照して説明す
る。なお、波形を重複して描く繁雑さを避けるため、図
３において、必要に応じて図３ａ、図３ｂ、図３ｃ、図
３ｇが同一時間軸上の波形であり、図３ａ、図３ｂ、図
３ｄ、図３ｅ、図３ｆ、図３ｇが同一時間軸上の波形で
あるものとする。図３ｃと図３ｄの波形は時間軸が異な
る。また、図３ａ、図３ｂ、図３ｈ、図３ｉが同一時間
軸上の波形であるものとする。

【００３６】図３ａはクロックＣＫを、図３ｂはＡ相、
Ｂ相パルス幅変調信号ＰＡ、ＰＢを、図３ｃは正常時に
おける検出電流ａｂｓＩｉをそれぞれ表している。

【００３７】図３ｄはＡ相側で偏磁が発生した場合の検
出電流ａｂｓＩｉを表している。偏磁は、通電期間（オ
ン区間）の中央点、この場合、Ａ相電流サンプル値ａ２
が得られる点以降で電流Ｉｉ（したがって、検出電流ａ
ｂｓＩｉ）が徐々に大きくなる現象である。そこで、こ
れを検出するための比較回路（偏磁電流検出回路兼ダイ
オード短絡検出回路の一部を構成する。）７１を設け、
比較回路７１の比較入力端子には検出電流ａｂｓＩｉを
導く。一方、この比較回路７１の基準入力端子に設定さ
れる設定低レベル過電流（実際には、この電流に対応す
る電圧であるがここでも繁雑さを避けるために電流とい
う。）Ｉ_L を、図３ｃの一点鎖線に示すように、正常時
のオン期間における最大電流値Ｉｎｍａｘよりも余裕を
みて少し大きな値に設定している。

【００３８】なお、インバータ回路５の出力側短絡を検
出するための比較回路（出力側短絡検出回路）７２の基
準入力端子に設定される設定高レベル過電流Ｉ_H は、図
３ｃに示すように、偏磁を検出するための設定低レベル
過電流Ｉ_L より高い値に設定しておく。

【００３９】比較回路７１の出力信号Ｓ１は、検出電流
ａｂｓＩｉが設定低レベル過電流Ｉ _L より低い値である
場合には、ローレベルを保持する。比較回路７２の出力
信号Ｓ２は、検出電流ａｂｓＩｉが設定高レベル過電流
Ｉ_H より低い値ではハイレベルを保持するように比較回
路７１と逆極性の接続にしている。

【００４０】トランス６の偏磁は、図３ｄに示すよう
に、パルス幅Ｐｗａの中間点以降、言い換えれば、サン
プリング時点ｔ２０以降、すなわち、Ａ相パルス幅変調
信号ＰＡのオン区間の後半部で発生し、徐々に通電電流
が増加する現象（例えば、１〜５Ａ（アンペア）／μｓ
の傾斜）を引き起こす。

【００４１】この場合、図３ｄ、図３ｅに示すように、
時点ｔ２１で比較回路７１により設定低レベル過電流Ｉ
_L を超える値が検出され、比較回路７１の出力信号Ｓ１
がローレベルからハイレベルに移る。また、時点ｔ２２
ではハイレベルからローレベルにもどる。

【００４２】時点ｔ２１で発生する信号Ｓ１の立ち上が
りエッジでラッチ回路７３の出力信号（バーＱ）Ｓ３が
ハイレベルからローレベルに移る。時点ｔ２３、言い換
えれば、デッドタイムパルスＰｄ（図３ｇ参照）の立ち
下がりエッジでラッチ回路７３はリセットされ、出力信
号Ｓ３がまたローレベルからハイレベルにもどる。した
がって、時点ｔ２０〜ｔ２３の区間において、ノア回路
８０の出力信号Ｓ４はローレベルのままであり、ラッチ
回路７７の出力信号（バーＱ）Ｓ５もハイレベルのまま
であるので、インバータ回路５の駆動が停止されること
はない。

【００４３】なお、デッドタイムパルスＰｄは、ＰＷＭ
制御回路３２により発生されるパルスであり、ハイレベ
ルがオン区間を表す信号であるＡ相、Ｂ相パルス幅変調
信号ＰＡ、ＰＢのローレベル期間にハイレベルになる信
号であって、トランジスタ４１〜４４の非通電期間（イ
ンバータ回路５の遮断期間ともいう。）に対応する信号
である。

【００４４】時点ｔ２１において出力信号Ｓ１のハイレ
ベルへの変化により設定低レベル過電流Ｉ_L を検出した
ＰＷＭ制御回路３２は、出力信号Ｓ１がローレベルに変
化した時点ｔ２２以降の適当な時、例えば、次の相（こ
の例では、Ｂ相）の通電期間の立ち上がり時点ｔ２３で
ノア回路８０の出力信号Ｓ４のレベルを確認する。その
時点ｔ２３でノア回路８０の出力信号Ｓ４のレベルがロ
ーレベルに保持されている場合には、この前の相（この
例では、Ａ相）で偏磁が発生したものと特定して、次の
Ａ相パルス幅変調信号ＰＡのパルス幅Ｐｗａを図３ｂの
時点ｔ２５〜ｔ２６に示すように狭いパルス幅Ｐｗａ′
にする。このように制御すれば、図３ｄに示すようにＡ
相側の偏磁が解消される。偏磁は、トランス６を流れる
磁束のＢ−Ｈ曲線上における中心からの偏りであるが、
それが解消されることになる。そこで、Ａ相パルス幅変
調信号ＰＡの次のオン区間をもとのパルス幅Ｐｗａにも
どせばよい。

【００４５】このように、Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号
ＰＡ、ＰＢのオン区間の後半部において、検出電流ａｂ
ｓＩｉが設定低レベル過電流Ｉ_L を超え、かつ設定高レ
ベル過電流Ｉ_H を超えなかったときには、トランス６の
偏磁が発生したと判断し、この検出に係るＡ相、Ｂ相パ
ルス幅変調信号ＰＡ、ＰＢのオン区間を狭めるように
し、その後もとの広さにもどせば、トランス６に偏磁が
発生しても、溶接作業を停止することなく、偏磁を自動
的に解消して次の溶接作業を行うことができる。

【００４６】次に、インバータ回路５の出力側短絡によ
る過電流を検出する動作について図４をも参照して説明
する。

【００４７】図４ａはクロックＣＫの波形を、図４ｂは
Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号ＰＡ、ＰＢの波形を、図４
ｃは検出電流ａｂｓＩｉの波形を表している。

【００４８】時点ｔ３１においてインバータ回路５の出
力側短絡が発生したと仮定する。そうすると、図４ｃに
示すように、次のＢ相パルス幅変調信号ＰＢの立ち上が
り時点ｔ３２から検出電流ａｂｓＩｉが急激に増加して
（例えば、１００Ａ／μｓの傾斜）、インバータ回路５
に設定低レベル過電流Ｉ_L 、設定高レベル過電流Ｉ_Hを
超える電流Ｉｉが流れる。

【００４９】検出電流ａｂｓＩｉが設定低レベル過電流
Ｉ_L を超えた時点ｔ３３で比較回路７１の出力信号Ｓ１
（図４ｄ参照）はローレベルからハイレベルに反転し、
ラッチ回路７３の出力信号Ｓ３（図４ｆ参照）がハイレ
ベルからローレベルに反転する。次に、検出電流ａｂｓ
Ｉｉが設定高レベル過電流Ｉ_H を超えた時点ｔ３４で出
力側短絡過電流検出回路としての比較回路７２の出力信
号Ｓ２がハイレベルからローレベルに反転する（図４ｅ
参照）。

【００５０】このとき、ノア回路８０の両方の入力がロ
ーレベルになるので、ノア回路８０の出力信号Ｓ４（図
４ｇ参照）がローレベルからハイレベルに反転する。こ
のローレベルからハイレベルに移るエッジ、すなわち、
立ち上がりエッジでラッチ回路７７の出力信号Ｓ５（図
４ｈ参照）がローレベルにラッチされる。

【００５１】これにより、アンド回路６１、６２の一方
の入力がローレベルに保持されてしまうので、図４ｂの
時点ｔ３５に示すように、Ｂ相パルス幅変調信号ＰＢが
遮断される。以降、ラッチ回路７７の保持機能により、
アンド回路６１、６２の各一方の入力がローレベルに保
持されて、インバータ回路５は駆動が停止される。

【００５２】インバータ回路５の出力側短絡の原因が取
り除かれたときには、オペレータが端子７８からリセッ
トパルスＲＰを供給して、ラッチ回路７７による出力信
号Ｓ５のラッチを解除する。

【００５３】このように、Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号
ＰＡ、ＰＢのオン区間において、検出された電流Ｉｉが
設定高レベル過電流Ｉ_H を超えたときにはインバータ回
路５の出力側が短絡したと判断してインバータ回路５の
駆動を直ちに停止できる。このため、インバータ回路５
を構成するスイッチング素子であるトランジスタ４１〜
４４には、設定高レベル過電流Ｉ_H を大きく超える電流
が長時間流れることがないので、トランジスタ４１〜４
４の接合の熱破壊を防止することができる。

【００５４】次に、図１例の回路の応用回路によりトラ
ンス６の２次側の整流回路９を構成するダイオード７、
８の短絡モードや開放モードの不良等をも検出できるこ
とについて図５および図６のフローチャートをも参照し
て説明する。

【００５５】なお、応用回路は、図１例において、Ａ
相、Ｂ相電流値ａｉ、ｂｉをもＰＷＭ制御回路３２に取
り込み、そのＰＷＭ制御回路３２によりアンド回路６
１、６２を通じてインバータ回路５の駆動を停止できる
ように構成したものであり、図６のフローチャートは、
そのＰＷＭ制御回路３２を構成するＲＯＭに予め格納さ
れたプログラムの一部を示している。したがって、この
フローチャートの判断制御主体は、ＰＷＭ制御回路３２
を構成するＭＰＵ（マイクロプロセッサ）である。

【００５６】ある時点、例えば、図３ｂ、図３ｈに示す
ように、時点ｔ５１においてＡ相パルス幅変調信号ＰＡ
が発生を開始するものとする（ステップＳ１）。

【００５７】この後、検出電流ａｂｓＩｉが比較回路７
１、７２により連続的に比較され、まず、時点（サンプ
リング時点）ｔ５２までに比較回路７１が反転したかど
うか、言い換えれば、設定低レベル過電流Ｉ_L を超えた
かどうかが出力信号Ｓ１のレベルにより監視される（ス
テップＳ２）。

【００５８】ステップＳ２の判定が成立したとき、比較
回路７２も反転したかどうか、言い換えれば、設定高レ
ベル過電流Ｉ_H を超えたかどうかが出力信号Ｓ４により
判定される（ステップＳ３）。ステップＳ３の判定が成
立したときには、上述したように、インバータ回路５の
出力側短絡と判断し、ＰＷＭ制御回路３２の出力信号で
あるＡ相、Ｂ相パルス幅変調信号ＰＡ、ＰＢをローレベ
ルにし、アンド回路６１、６２を開放して直ちにインバ
ータ回路５を停止させる。これによりワークＷに対する
通電が終了する（ステップＳ４）。

【００５９】一方、ステップＳ３の判定が非成立の場合
には、ダイオード７またはダイオード８が短絡モードで
破壊していると判定されるので（ステップＳ５）、この
場合にも通電を終了する。

【００６０】ダイオード７、８の片側短絡時の検出電流
ａｂｓＩｉの波形を図３ｉに示す。この場合には、Ａ相
パルス幅変調信号ＰＡのパルス幅Ｐｗａの前半部、言い
換えれば、サンプル時点（パルス幅Ｐｗａ（オン区間）
の中間時点）ｔ５２よりも以前に検出電流ａｂｓＩｉの
値が設定低レベル過電流Ｉ_L を超えることから、パルス
幅Ｐｗａ（オン区間）の後半部で発生する偏磁による過
電流でないことを判断することができる。

【００６１】ステップＳ３の判定結果に係る状態情報、
すなわち、出力側短絡状態情報またはダイオード７、８
の一方が短絡破壊した情報を、ＰＷＭ制御回路３２に接
続したランプ（図示していない。）またはプリンタ（図
示していない。）等の報知手段により報知するように構
成することにより、オペレータによるメンテナンス時間
（故障発見までの時間と修理時間との合計時間）を短縮
することが可能となり、インバータ式溶接機の復旧作業
をより短い時間に行うことができる。

【００６２】一方、ステップＳ２の判定が非成立の場合
には、時点ｔ５２において検出電流ａｂｓＩｉをサンプ
リングして、電流値ａｉを取り込む（ステップＳ６）。

【００６３】次に、この電流値ａｉがトランス６の励磁
電流（トランス６の２次コイル６ｂ側開放のときに、１
次コイル６ａに流れる電流）Ｉ_E （図３ｉ参照）より小
さい電流であるかどうかを判定する（ステップＳ７）。

【００６４】もし、励磁電流Ｉ_E より小さい電流値であ
った場合には、Ａ相無通電フラグＦｍａをＦｍａ＝１に
セットする（ステップＳ８）。

【００６５】次に、時点ｔ５３（図３ｈ参照）において
Ｂ相パルス幅変調信号ＰＢ（図３ｂ参照）を発生させる
（ステップＳ９）。

【００６６】この後、検出電流ａｂｓＩｉが比較回路７
１、７２により連続的に比較され、まず、時点（サンプ
リング時点）ｔ５４までに比較回路７１が反転したかど
うか、言い換えれば、設定低レベル過電流Ｉ_L を超えた
かどうかが判定される（ステップＳ１０）。

【００６７】ステップＳ１０の判定が成立したとき、比
較回路７２も反転したかどうか、言い換えれば、設定高
レベル過電流Ｉ_H を超えたかどうかが判定される（ステ
ップＳ３）。ステップＳ３の判定が成立したときには、
Ａ相の場合と同様の処理を行って通電を終了させる（ス
テップＳ４）。

【００６８】一方、ステップＳ３の判定が非成立の場合
には、ダイオード７またはダイオード８が短絡モードで
破壊していると判定されるので（ステップＳ５）、この
場合にも通電を終了させる（ステップＳ４）。

【００６９】ステップＳ１０の判定が非成立の場合に
は、時点ｔ５４において検出電流ａｂｓＩｉをサンプリ
ングして、電流値ｂｉを取り込む（ステップＳ１１）。

【００７０】次に、この電流値ｂｉがトランス６の励磁
電流Ｉ_E より小さい電流値であったかどうかが判定され
る（ステップＳ１２）。

【００７１】もし、励磁電流Ｉ_E より小さい電流値であ
った場合には、Ｂ相無通電フラグＦｍｂをＦｍｂ＝１に
セットする（ステップＳ１３）。

【００７２】次に、Ａ相、Ｂ相無通電フラグＦｍａ、Ｆ
ｍｂが両方ともセットされているかどうかが判定される
（ステップＳ１４）。

【００７３】ステップＳ１４の判定が成立した場合に
は、ダイオード７、８が２個とも開放モードで破壊して
いるか、トランス６の１次コイル６ａ側が断線している
か、トランジスタ４１〜４４が開放モードで破壊してい
るか、整流回路９を構成するダイオードが開放モード
か、整流回路９に３相交流が供給されていないなどの不
良モードが考えられ（ステップＳ１５）、通電を終了す
る（ステップＳ１６）。

【００７４】次いで、Ａ相、Ｂ相無通電フラグＦｍａ、
Ｆｍｂのいずれか一方がセットされているかどうかが判
定される（ステップＳ１７）。どちらかがセットされて
いた場合には、それに対応する側のダイオード７、８の
一方が開放モードの破壊であることが考えられ（ステッ
プＳ１８）、その後に通電を終了する。

【００７５】ステップＳ１７が非成立のときには、１通
電サイクルのＡ相、Ｂ相の平均電流値ｍｉをｍｉ＝（ａ
ｉ＋ｂｉ）／２として算出する（ステップＳ１９）。

【００７６】次に、この平均電流値ｍｉに回路の許容誤
差に係る電流の余裕分Δｉを加算して余裕分加算平均電
流値ｃｉ（ｃｉ＝ｍｉ＋Δｉ）を作成する（ステップＳ
２０）。この余裕分加算平均電流値ｃｉは、設定高レベ
ル過電流Ｉ_H よりは相当に小さく、設定低レベル過電流
Ｉ_L よりも若干大きい値に設定する。

【００７７】次に、電流値ａｉ、ｂｉがそれぞれこの余
裕分加算平均電流値ｃｉよりも大きい値であるかどうか
が判定される（ステップＳ２１、ステップＳ２２）。

【００７８】大きい値であった場合には、ダイオード
７、８が２個とも短絡、ダイオード７、８のうち１個が
短絡で１個が開放、またはダイオード７、８のうちの１
個が短絡（１個は正常）と判断して（ステップＳ２３）
通電を終了する（ステップＳ２４）。

【００７９】ステップＳ２１、ステップＳ２２の判定結
果がいずれも小さい値であった場合には、設定電流値Ｉ
ｒと比較して次のサイクルのパルス幅の計算（偏磁を解
消するための狭パルス幅化制御も含む。）を行ってステ
ップＳ１にもどる（ステップＳ２５）。

【００８０】このように、Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号
ＰＡ、ＰＢのオン区間の前半部において、検出電流Ｉｉ
が設定低レベル過電流Ｉ_L を超えたことを検出したとき
には、トランス６の２次側の整流用のダイオード７、８
が短絡モードで故障したと判断してインバータ回路５の
駆動を停止することができる。このため、２次側整流ダ
イオード７、８が短絡モード破壊の状態で溶接を終了し
てしまうという事態を事前に回避できる、言い換えれ
ば、溶接不良の発生を未然に回避することができる。

【００８１】また、図５、図６のフローチャートに基づ
く作用によれば、インバータ回路５の出力側短絡不良の
検出の他、ダイオード７、８の短絡モードの破壊、開放
モードの破壊等を検出することができる。したがって、
これらの不良に基づく溶接不良の発生を未然に防止する
ことができる。

【００８２】上述の実施例によれば、基本的には、Ａ
相、Ｂ相パルス幅変調信号ＰＡ、ＰＢのオン区間（通電
区間）の前半部での比較回路７１による設定低レベル過
電流Ｉ _L の検出は整流ダイオード７、８の短絡モードの
故障、オン区間の後半部での設定低レベル過電流Ｉ_L の
検出は溶接トランス６の偏磁モード、比較回路７２によ
る設定高レベル過電流Ｉ_H の検出はインバータ回路５の
出力側短絡モードと区別して判定することができ、各モ
ードに応じた適切な処理を行うことができる。

【００８３】なお、この発明は上述の実施例に限らず、
この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得
ることはもちろんである。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号のオン区間の前半部に
おいて、通電電流が設定低レベル過電流を超えたことを
検出したときには、トランスの２次側整流ダイオードが
短絡モードで故障したと判断してインバータ回路の駆動
を停止している。このため、２次側整流ダイオードが短
絡の状態で溶接を終了してしまうという事態を事前に回
避できる、言い換えれば、溶接不良の発生を未然に回避
することができる。

【００８５】また、この発明によれば、Ａ相、Ｂ相パル
ス幅変調信号のオン区間の後半部において、通電電流が
前記設定低レベル過電流を超え、かつ前記設定高レベル
過電流を超えなかったときには、トランスの偏磁が発生
したと判断し、この検出に係る前記Ａ相、Ｂ相パルス幅
変調信号のオン区間を狭めるようにしている。このた
め、偏磁が発生しても、溶接作業を停止することなく、
偏磁を解消して次の溶接作業を行うことができる。

【００８６】なお、Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号のオン
区間において、通電電流が設定高レベル過電流を超えた
ときにはインバータ回路の出力側が短絡したと判断して
インバータ回路の駆動を停止している。このため、イン
バータ回路を構成するスイッチング素子の破壊を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の構成を示す回路ブロック
図である。

【図２】図１例の正常時の動作説明に供される波形図で
ある。

【図３】図１例の異常時（偏磁発生時等）の動作説明に
供される波形図である。

【図４】図１例において、インバータ回路の出力側短絡
が発生した時の動作説明に供される波形図である。

【図５】他の実施例の動作説明に供されるフローチャー
ト（１／２）である。

【図６】他の実施例の動作説明に供されるフローチャー
ト（２／２）である。

【符号の説明】

４…整流回路と平滑回路を含む交流直流変換回路 ５…インバータ回路 ６…トラン
ス ６ａ…１次コイル ６ｂ…２次
コイル ７、８…ダイオード ９…整流回
路 １９、１９ａ、１９ｂ…溶接ガンアーム ２１、２２
…溶接電極 ３２…ＰＷＭ制御回路 ５２…絶対
値回路 ５３、５４、５７…サンプルホールド回路 ５６…１／
２アンプ ７１…比較回路（偏磁電流検出回路兼ダイオード短絡検
出回路の一部） ７２…比較回路（インバータ回路の出力側短絡検出回
路） ＰＡ…Ａ相パルス幅変調信号 ＰＢ…Ｂ相
パルス幅変調信号

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流の入力を、Ａ相、Ｂ相のパルス幅変調
   信号によって駆動されるインバータ回路により高周波交
   流に変換し、この高周波交流をトランスの１次側に供給
   し、このトランスの２次側整流出力を溶接電極に供給す
   るインバータ式溶接機の動作制御方法において、 前記溶接電極間にワークを挟んで通電するステップと、 通電時に、前記Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号のオン区間
   において前記インバータ回路に流れる通電電流を検出す
   る通電電流検出ステップと、 前記検出された通電電流に対して、設定低レベル過電流
   と設定高レベル過電流とを比較する比較ステップと、 前記Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号のオン区間の前半部に
   おいて、前記検出された通電電流が前記設定低レベル過
   電流を超えたときに、前記インバータ回路の駆動を停止
   する駆動停止ステップと、 を有することを特徴とするインバータ式溶接機の動作制
   御方法。
2. 【請求項２】直流の入力を、Ａ相、Ｂ相のパルス幅変調
   信号によって駆動されるインバータ回路により高周波交
   流に変換し、この高周波交流をトランスの１次側に供給
   し、このトランスの２次側整流出力を溶接電極に供給す
   るインバータ式溶接機の動作制御方法において、 前記溶接電極間にワークを挟んで通電するステップと、 通電時に、前記Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号のオン区間
   において前記インバータ回路に流れる通電電流を検出す
   る通電電流検出ステップと、 前記検出された通電電流に対して、設定低レベル過電流
   と設定高レベル過電流とを比較する比較ステップと、 前記Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号のオン区間の後半部に
   おいて、前記検出された通電電流が前記設定低レベル過
   電流を超え、かつ前記設定高レベル過電流を超えなかっ
   たときに、この検出に係る前記Ａ相、Ｂ相パルス幅変調
   信号のオン区間を狭める狭駆動パルス幅化ステップと、 を有することを特徴とするインバータ式溶接機の動作制
   御方法。
3. 【請求項３】前記設定低レベル過電流が前記トランスが
   偏磁したことを検出するレベルに設定され、前記設定高
   レベル過電流が前記インバータ回路の出力側が短絡した
   ことを検出するレベルに設定されることを特徴とする請
   求項１または請求項２記載のインバータ式溶接機の動作
   制御方法。
4. 【請求項４】直流の入力を、Ａ相、Ｂ相のパルス幅変調
   信号によって駆動されるインバータ回路により高周波交
   流に変換し、この高周波交流をトランスの１次側に供給
   し、このトランスの２次側整流出力を溶接電極に供給す
   るインバータ式溶接機の動作制御装置において、 前記溶接電極間にワークが挟まれて電流が供給される通
   電時に、前記Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号のオン区間に
   おいて前記インバータ回路に流れる通電電流を検出する
   通電電流検出手段と、 前記検出された通電電流に対して、設定低レベル過電流
   と設定高レベル過電流とを比較する比較手段と、 前記Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号のオン区間の前半部に
   おいて、前記検出された通電電流が前記設定低レベル過
   電流を超えたときに、前記インバータ回路の駆動を停止
   する駆動停止手段と、 を有することを特徴とするインバータ式溶接機の動作制
   御装置。
5. 【請求項５】直流の入力を、Ａ相、Ｂ相のパルス幅変調
   信号によって駆動されるインバータ回路により高周波交
   流に変換し、この高周波交流をトランスの１次側に供給
   し、このトランスの２次側整流出力を溶接電極に供給す
   るインバータ式溶接機の動作制御装置において、 前記溶接電極間にワークが挟まれて電流が供給される通
   電時に、前記Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号のオン区間に
   おいて前記インバータ回路に流れる通電電流を検出する
   通電電流検出手段と、 前記検出された通電電流に対して、設定低レベル過電流
   と設定高レベル過電流とを比較する比較手段と、 前記Ａ相、Ｂ相パルス幅変調信号のオン区間の後半部に
   おいて、前記検出された通電電流が前記設定低レベル過
   電流を超え、かつ前記設定高レベル過電流を超えなかっ
   たときに、この検出に係る前記Ａ相、Ｂ相パルス幅変調
   信号のオン区間を狭める狭駆動パルス幅化手段と、 を有することを特徴とするインバータ式溶接機の動作制
   御装置。
6. 【請求項６】前記設定低レベル過電流は前記トランスが
   偏磁したことを検出するレベルに設定され、前記設定高
   レベル過電流は前記インバータ回路の出力側が短絡した
   ことを検出するレベルに設定されることを特徴とする請
   求項４または請求項５記載のインバータ式溶接機の動作
   制御装置。