JPH08155654A - インバータ式抵抗溶接制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］通電初期にオーバシュート現象を出さずに電流
を高速に立ち上げ、かつ安定した抵抗溶接を行って、溶
接品質の向上をはかる。 ［構成］本インバータ式抵抗溶接制御装置は、電流検出
部４０、リミッタ制御部４２、ＰＷＭ制御部４４、シー
ケンス制御部４６およびインバータ駆動部４８を有して
いる。電流検出部４０は、一次導体に取り付けられたホ
ールＣＴ５０からなる。リミッタ制御部４２は、コンパ
レータ５２、リミッタレベル発生部５４、ラッチ回路
（Ｄ型フリップフロップ）５６、ＡＮＤゲート５８，６
０およびクロック回路６２から構成される。ＰＷＭ制御
部４４は、電流実効値演算部６８、電流設定部７０、Ｐ
ＷＭ制御パルス生成部７２、パルス幅測定部７４および
クロック回路６２から構成されている。シーケンス制御
部４６は、インバータ回路１８に対する制御手段をリミ
ッタ制御部４２もしくはＰＷＭ制御部４４のいずれかに
切り換える通電制御切換機能を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ式の抵抗溶
接機において溶接通電を制御する制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に、従来のインバータ式抵抗溶接機
の主要な回路構成を示す。インバータ回路１００は、Ｇ
ＴＲ、ＩＧＢＴまたはパワーＦＥＴ等からなるスイッチ
ング素子を内蔵しており、インバータ制御部１１６から
の制御パルスＣＰにしたがい、直流入力電圧Ｅを高周波
のスイッチングで切り刻むようにして高周波交流のパル
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の一次側コイルに供給さ
れ、その二次側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、一対のダイオード１０４
ａ，１０４ｂからなる整流回路１０６によって直流に変
換される。そして、この直流の電流ＩW が溶接電極１０
８，１１０を介して被溶接材１１２，１１４に供給され
る。

【０００３】インバータ式の抵抗溶接機においても、溶
接通電では一定の電流を被溶接材に流すようにフィード
バックをかける定電流制御が最も多く用いられている。
その主な理由としては、加圧力および通電時間とともに
電流が抵抗溶接の３大溶接条件とされていること、トロ
イダルコイルまたはカレントトランス等によって容易か
つ正確に電流を測定できるためフィードバックループを
構成しやすいこと等が挙げられる。なお、定電流制御に
おける一定とは、抵抗発熱（ジュール熱）を規定する電
流実効値が一定という意味である。

【０００４】図５において、インバータ制御部１１６
は、二次側回路に設けられた電流センサ（トロイダルコ
イル）１１８からの電流検出信号ＤＩを入力して、溶接
電流ＩW の実効値を求め、その電流実効値［ＩW ］を電
流設定値ＩS と比較して比較誤差を生成し、その比較誤
差を零にするような可変のパルス幅を有する制御パルス
ＣＰをインバータ回路１００に供給する。インバータ回
路１００の各スイッチング素子は、制御パルスＣＰのパ
ルス幅に相当する時間だけオンするようになっている。

【０００５】これにより、実際の電流実効値［ＩW ］が
電流設定値ＩS よりも小さいときは制御パルスＣＰのパ
ルス幅が段々と大きくなり、したがってインバータ回路
１００より出力される交流パルスのパルス幅が段々と大
きくなり、反対に［ＩW ］がＩS よりも大きいときは制
御パルスＣＰのパルス幅が段々と小さくなり、したがっ
てインバータ回路１００より出力される交流パルスのパ
ルス幅が段々と小さくなるようなＰＷＭ（パルス幅変
調）方式の定電流制御が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなＰＷＭ方
式の定電流制御によると、通電開始直後には図６に示す
ような波形で一次電流Ｉ1 および溶接電流ＩW が徐々に
立ち上がる。しかし、溶接性の点からすれば、電流は出
来るだけ早く設定値に到達するのが望ましい。このため
に、フィードバックループにおけるパルス幅可変制御の
ゲインを上げるような調整が行われている。

【０００７】ところが、この調整が難しく、立ち上げを
早くしようとすると、図７の一点鎖線で示すように、電
流が設定値を大きく越えてしまう、つまりオーバシュー
トする現象が生じやすい。ＰＷＭ方式の定電流制御は、
測定値と設定値との比較誤差から制御量（制御パルスの
パルス幅）を求める予測制御であるが、通電初期に電流
を零の値から設定値に向かって急激な勾配（変化率）で
立ち上げるときには、電流が設定値に達した時点でその
勢いを直ちには止めることは難しく、どうしてもオーバ
シュートを出してしまう。このような電流のオーバシュ
ート現象はスプラッシュの原因となり、望ましくないも
のである。

【０００８】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、通電初期にはオーバシュート現象を出さずに電
流を高速に立ち上げ、立ち上げ後の通電時間中は抵抗溶
接を安定化させて溶接品質を向上させるようにしたイン
バータ式抵抗溶接制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１のインバータ式抵抗溶接制御装置
は、商用交流を整流して直流にし、この直流をインバー
タにより所定周波数の交流パルスに変換し、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、前記被
溶接材に所定のリミッタレベル以下のピーク値を有する
電流が流れるよう前記インバータを制御する第１のイン
バータ制御手段と、前記被溶接材に所定の実効値を有す
る電流が流れるよう前記インバータを制御する第２のイ
ンバータ制御手段と、前記第１のインバータ制御手段に
よるインバータ制御で通電を立ち上げ、所定のタイミン
グで前記第２のインバータ制御手段によるインバータ制
御の通電に切り換える通電制御切換手段とを具備する構
成とした。

【００１０】本発明の第２のインバータ式抵抗溶接制御
装置は、上記第１のインバータ式抵抗溶接制御装置にお
いて、前記第１のインバータ制御手段には、前記溶接ト
ランスの一次側回路または二次側回路を流れる電流を検
出し、その電流波形を表す電流検出信号を出力する電流
検出手段と、前記リミッタレベルを与えるリミッタレベ
ル発生手段と、前記電流検出手段からの前記電流検出信
号と前記リミッタレベル発生手段からの前記リミッタレ
ベルとを比較して両者間の大小関係を表す論理値を有す
る比較結果信号を出力する比較手段と、前記交流パルス
の周波数に等しい周波数を有し、かつ一定のパルス幅を
有するクロックパルスを発生するクロック回路と、前記
クロック回路からの前記クロックパルスと前記比較手段
からの前記比較結果信号とを入力し、前記インバータを
制御するために、前記クロックパルスの立上がりに応動
して立ち上がり、前記比較結果信号の論理値の変化また
は前記クロックパルスの立下がりに応動して立ち下がる
制御パルスを発生するインバータ制御パルス発生手段と
が含まれる構成とした。

【００１１】本発明の第３のインバータ式抵抗溶接制御
装置は、上記第２のインバータ式抵抗溶接制御装置にお
いて、前記リミッタレベル発生手段を、所定時間毎に前
記リミッタレベルを段階的に高くするような構成とし
た。

【００１２】本発明の第４のインバータ式抵抗溶接制御
装置は、上記第１のインバータ式抵抗溶接制御装置にお
いて、前記第２のインバータ制御手段には、前記溶接ト
ランスの一次側回路または二次側回路を流れる電流を検
出し、その電流波形または電流微分波形を表す電流検出
信号を出力する電流検出手段と、前記電流検出信号から
の前記電流検出信号に基づいて前記電流の実効値を求め
る電流実効値演算手段と、所望の電流設定値を与える電
流値設定手段と、前記電流実効値演算手段からの前記電
流実効値と前記電流設定値発生手段からの前記電流設定
値とを比較して両者間の比較誤差を求め、その比較誤差
を零にするように前記インバータに対する制御パルスの
パルス幅を可変制御するパルス幅制御手段とが含まれる
構成とした。

【００１３】本発明の第５のインバータ式抵抗溶接制御
装置は、上記第４のインバータ式抵抗溶接制御装置にお
いて、前記制御パルスのパルス幅を測定するパルス幅測
定手段が備えられ、前記パルス幅制御手段は前記通電制
御切換手段による切り換えの直前の前記制御パルスのパ
ルス幅を表す前記パルス幅測定手段からの出力信号に基
づいて前記パルス幅の可変制御を開始する構成とした。

【００１４】本発明の第６のインバータ式抵抗溶接制御
装置は、上記第１のインバータ式抵抗溶接制御装置にお
いて、前記通電制御切換手段は、前記所定周波数と等し
い周波数を有するクロックパルスを通電開始からカウン
トし、そのカウント値が所定値に達した時点で前記第２
のインバータ制御手段によるインバータ制御の通電に切
り換える構成とした。

【００１５】

【作用】本発明のインバータ式抵抗溶接制御装置では、
通電開始直後は第１のインバータ制御手段が動作し、被
溶接材に所定のリミッタレベル以下のピーク値を有する
溶接電流が流れるようにインバータ制御が行われる。こ
のリミッタ制御により、電流はそのピーク値をリミッタ
レベルに制限されつつオーバシュートすることなく設定
電流値まで高速に立ち上がる。そして、電流が立ち上が
った後は、第２のインバータ制御手段が動作し、被溶接
材に所定の実効値を有する電流が流れるようにインバー
タ制御が行われる。このインバータ制御は、好ましく
は、フィードバックループのＰＷＭ制御によって行われ
る。これにより、電源電圧変動や負荷変動があっても電
流の実効値が所定値に維持され、抵抗溶接が安定化され
る。

【００１６】

【実施例】以下、図１〜図４を参照して本発明の実施例
を説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施例によるインバー
タ式抵抗溶接制御装置の回路構成を示す。この制御装置
が適用されるインバータ式抵抗溶接機において、ブリッ
ジ接続された４つの大容量トランジスタ（ＧＴＲ）１０
〜１６はインバータ回路１８を構成している。このイン
バータ回路１８の出力側に接続された溶接トランス２
０，ダイオード２２ａ，２２ｂ、溶接電極２４，２６お
よび被溶接材２８，３０の回路は従来通りである（図５
のものと同様である）。また、インバータ回路１８の入
力側に接続された三相整流回路３２は、商用の三相交流
を所定電圧の直流に変換してインバータ回路１８に供給
する。三相整流回路３２とインバータ回路１８との間に
は平滑用のコンデンサ３４が接続されている。

【００１８】本実施例のインバータ式抵抗溶接制御装置
は、電流検出部４０、リミッタ制御部４２、ＰＷＭ制御
部４４、シーケンス制御部４６およびインバータ駆動部
４８を有している。

【００１９】電流検出部４０は、コンデンサ３４とイン
バータ回路１８との間の一次導体に取り付けられた電流
センサたとえばホールＣＴ５０からなる。インバータ回
路１８が作動している間、このホールＣＴ５０には、溶
接トランス２０の一次側コイルに流れる交流のパルス電
流Ｉ1'を絶対値化したような波形、つまり正極性のパル
スはそのままで負極性のパルスを正極側に極性反転した
ような波形の直流のパルス電流Ｉ1 が流れる。ホールＣ
Ｔ５０は、この一次電流Ｉ1 の波形を表すアナログの電
流検出信号ＨＩを出力する。

【００２０】リミッタ制御部４２は、コンパレータ５
２、リミッタレベル発生部５４、ラッチ回路（Ｄ型フリ
ップフロップ）５６、ＡＮＤゲート５８，６０およびク
ロック回路６２から構成されている。コンパレータ５２
の一方の入力端子（非反転入力端子）には上記電流検出
部４０のホールＣＴ５０からの電流検出信号ＨＩが供給
され、コンパレータ５２の他方の入力端子（反転入力端
子）にはリミッタレベル発生部５４よりリミッタレベル
ＬＭを表す信号が供給される。

【００２１】コンパレータ５２の出力端子は、プルアッ
プ抵抗６４を介してＨレベルの電源電圧Ｖccの端子に接
続されるとともに、ラッチ回路５６の入力端子ＣＫに接
続されている。コンパレータ５２の入力側でＨＩ＜ＬＭ
のときその出力端子にはＬレベルの出力電圧が得られ、
ＨＩ≧ＬＭになると出力端子にＨレベルの出力電圧が得
られるようになっている。

【００２２】本実施例では、リミッタレベル発生部５４
がクロック回路６２からの２相クロックパルスφA,φB
に応動し、クロック周波数の半サイクル毎にリミッタレ
ベルＬＭを段階的に上げるようになっている。

【００２３】ラッチ回路５６の反転出力端子Ｑ_- はＡＮ
Ｄゲート５８，６０のそれぞれの第１入力端子に接続さ
れている。ラッチ回路５６のリセット端子Ｒには、クロ
ック回路６２からの２相クロックパルスφA,φB がＯＲ
ゲート６６を介して与えられる。これらの２相クロック
パルスφA,φB は、インバータ回路１８のスイッチング
周波数を規定する周波数（たとえば１ＫＨｚ）を有して
おり、ＡＮＤゲート５８，６０のそれぞれの第３入力端
子にも供給される。ＡＮＤゲート５８，６０の出力端子
は、後述するインバータ駆動部４８の４つのドライブ回
路８０，８２，８４，８６の入力端子に所定の対応関係
で接続されている。

【００２４】ＰＷＭ制御部４４は、電流実効値演算部６
８、電流設定部７０、ＰＷＭ制御パルス生成部７２、パ
ルス幅測定部７４およびクロック回路６２から構成され
ている。電流実効値演算部６８は、上記電流検出部４０
のホールＣＴ５０からの電流検出信号ＨＩを入力し、こ
の電流検出信号ＨＩに基づいて一定時間たとえばクロッ
ク周波数の半サイクル毎に一次電流Ｉ1 の実効値を演算
する。電流設定部７０は、定電流制御における所望の電
流設定値（実効値）ＫＩを表す電流設定値信号［ＫＩ］
を出力する。

【００２５】ＰＷＭ制御パルス生成部７２は、電流実効
値演算部６８からの電流実効値［ＨＩ］と電流設定部７
０からの電流設定値信号［ＫＩ］とを比較して両者間の
比較誤差を求める誤差生成部と、この誤差生成部より得
られた比較誤差と直前のＰＷＭ制御パルスＰA(i-1)また
はＰB(i-1)のパルス幅の値とから次のＰＷＭ制御パルス
ＰA(i)またはＰB(i)のパルス幅を決定するパルス幅決定
部と、該次の制御パルスＰA(i)またはＰB(i)をクロック
パルスφA またはφB に同期して出力するパルス出力部
とを内蔵している。ＰＷＭ制御パルス生成部７２の出力
端子に得られる２相のＰＷＭ制御パルスＰA,ＰB のう
ち、ＰA はＡＮＤゲート５８の第２入力端子に供給さ
れ、ＰB はＡＮＤゲート６０の第２入力端子に供給され
る。

【００２６】パルス幅測定部７４は、ＡＮＤゲート５
８，６０よりそれぞれ出力される制御パルスＣA,ＣB を
入力してそれらのパルス幅Ｗ(CA)，Ｗ(CB)を測定し、各
パルス幅測定値［Ｗ(CA)］，［Ｗ(CB)］を少なくとも次
の制御パルスが入力されるまで保持する。このパルス幅
測定部７４で得られるパルス幅測定値［Ｗ(CA)］，［Ｗ
(CB)］は、後述するようにリミッタ制御部４２から定電
流制御部４４に切り換えられた時に、つまりＰＷＭ制御
パルス生成部７２が最初のＰＷＭ制御パルスを生成する
際に、直前の制御パルスのパルス幅の値として用いられ
る。

【００２７】シーケンス制御部４６は、この抵抗溶接機
における溶接通電のシーケンスを制御するものであり、
特に本実施例では外部からの起動信号ＳＴに応動して溶
接通電時間を規定する通電イネーブル信号ＥＮを発生す
る通電時間制御機能と、インバータ回路１８に対する制
御手段をリミッタ制御部４２もしくはＰＷＭ制御部４４
のいずれかに切り換える通電制御切換機能とを有してい
る。

【００２８】通電時間制御機能において、シーケンス制
御部４６は、通電イネーブル信号ＥＮをＡＮＤゲート５
８，６０の第４入力端子に与える。通電制御切換機能に
おいて、シーケンス制御部４６は、通電開始直後の立ち
上げ時にはリミッタ制御部４２にインバータ回路１８の
制御を行わせ、ＰＷＭ制御部４４のほうは実質的に働か
ない状態にしておく。そして、通電開始時からクロック
パルスφA,φB をカウントし、そのカウント値が設定値
に達した時点でリミッタ制御部４２の動作を停止させ、
代わってＰＷＭ制御部４４にインバータ回路１８の制御
を行わせる。

【００２９】インバータ駆動部４８は、４つのドライブ
回路８０，８２，８４，８６から構成されている。第１
および第４ドライブ回路８０，８６の入力端子にＡＮＤ
ゲート５８の出力端子が接続され、第２および第３ドラ
イブ回路８２，８４の入力端子にＡＮＤゲート６０の出
力端子が接続されている。これらの第１〜第４ドライブ
回路８０，８２，８４，８６の出力端子は、インバータ
回路１８の第１〜第４ＧＴＲ１０，１２，１４，１６の
ベース端子にそれぞれ接続されている。

【００３０】ＡＮＤゲート５８よりＨレベルの制御パル
スＣA が出力されると、この制御パルスＣA が第１およ
び第４ドライブ回路８０，８６を介してインバータ回路
１８の第１および第４ＧＴＲ１０，１６を同時にオンさ
せ、これによりインバータ回路１８の出力側に正方向の
一次電流Ｉ1'が流れる。この時、インバータ回路１８の
入力側のホールＣＴ５０には、出力側の一次電流Ｉ1'と
極性も波形も同一の一次電流Ｉ1 が流れる。

【００３１】また、ＡＮＤゲート６０よりＨレベルの制
御パルスＣB が出力された時は、この制御パルスＣB が
第２および第３ドライブ回路８２，８４を介してインバ
ータ回路１８の第２および第３ＧＴＲ１２，１４を同時
にオンさせ、これによりインバータ回路１８の出力側に
負方向の一次電流Ｉ1'が流れる。この時、インバータ回
路１８の入力側のホールＣＴ５０には、出力側の一次電
流Ｉ1'と波形が同一で極性が逆の（正極性の）一次電流
Ｉ1 が流れる。このように、ホールＣＴ５０を流れる一
次電流Ｉ1 は、インバータ回路１８の出力側で流れる交
流のパルス電流Ｉ1'を絶対値化した波形を有する直流の
パルス電流である。

【００３２】次に、図２の信号波形図につき本実施例の
インバータ式抵抗溶接制御装置の作用を説明する。

【００３３】外部より起動信号ＳＴが入力されると、こ
れに応動してシーケンス制御部４６はＨレベルの通電イ
ネーブル信号ＥＮを発生し、この信号ＥＮをＡＮＤゲー
ト５８，６０に与える。そして、リミッタレベル発生部
５４を動作モードにするとともに、ＰＷＭ制御パルス生
成部７２を非動作モードにする。

【００３４】非動作モードのＰＷＭ制御パルス生成部７
２は、クロックパルスφA,φB と位相もパルス幅も等し
いＰＷＭ制御パルスＰA,ＰB を出力する。これにより、
両ＡＮＤゲート５８，６０は、それぞれクロックパルス
φA,φB のパルス期間中にラッチ回路５６の反転出力端
子Ｑ_- に得られる出力信号の論理レベルに依存した出力
信号（制御パルス）ＣA,ＣB を出力することになる。

【００３５】動作モードで、リミッタレベル発生部５４
は、最初に入力したクロックパルスφA の立ち上がりに
応動して最も低い値の第１リミッタレベルＬＭ(1) を発
生する（図２の(A),(F))。この時点では、ホールＣＴ５
０からの電流検出信号ＨＩのレベルはまだ第１リミッタ
レベルＬＭ(1) よりも低く、ラッチ回路５６の反転出力
端子Ｑ_- の出力電圧はＨレベルになっている。したがっ
て、クロックパルスφA の立ち上がりに応動してＡＮＤ
ゲート５８の出力電圧（制御パルスＣA ）がＨレベルに
立ち上がる（図２の(G))。

【００３６】ＡＮＤゲート５８からの制御パルスＣA が
Ｈレベルに立ち上がることで、インバータ回路１８の第
１および第４ＧＴＲ１０，１６が同時にオンし、本抵抗
溶接機の一次側および二次側回路でそれぞれ１パルス分
の一次電流Ｉ1 （Ｉ1'），溶接電流ＩW が流れ始める。
これにより、ホールＣＴ５０より出力される電流検出信
号ＨＩのレベルが立ち上がり、クロックパルスφA が立
ち下がる前に第１リミッタレベルＬＭ(1) に到達する
（図２の(F))。すると、コンパレータ５２の出力端子が
Ｈレベルになり、これによってラッチ回路５６の反転出
力端子Ｑ_- の出力電圧がＬレベルになり、ＡＮＤゲート
５８の出力電圧（制御パルスＣA ）もＬレベルに立ち下
がる（図２の(G))。その直後に、クロックパルスφA が
立ち下がって、ラッチ回路５６はリセットされ、その反
転出力端子Ｑ_- の出力電圧はＨレベルに戻る。

【００３７】次に、クロック回路６２よりクロックパル
スφB が出力されると、その立ち上がりに応動してリミ
ッタレベル発生部５４は上記第１リミッタレベルＬＭ
(1) よりも一段高い第２リミッタレベルＬＭ(2) をコン
パレータ５２に与える（図２の(B),(F))。この場合は、
ＡＮＤゲート６０より制御パルスＣB が出力され、イン
バータ回路１８の第２および第３ＧＴＲ１２，１４が同
時にオンする。そして、ホールＣＴ５０からの電流検出
信号ＨＩのレベルが第２リミッタレベルＬＭ(2)に到達
すると（図２の(F))、コンパレータ５２の出力端子がＨ
レベル、ラッチ回路５６の反転出力端子Ｑ_- の出力電圧
がＬレベルになり、ＡＮＤゲート６０の出力電圧（制御
パルスＣB ）がＬレベルに立ち下がる（図２の(H))。そ
の直後に、クロックパルスφB が立ち下がって、ラッチ
回路５６はリセットされ、その反転出力端子Ｑ_- の出力
電圧はＨレベルに戻る。

【００３８】このようにして、通電開始直後はリミッタ
レベルＬＭを半サイクル毎に段階的に上げていくリミッ
タ制御によって得られる制御パルスＣA,ＣB でインバー
タ回路１８が制御され、抵抗溶接機の電流が立ち上げら
れる。この場合、制御パルスＣA,ＣB のパルス幅は、ク
ロックパルスφA,φB の立ち上がりエッジから電流検出
信号ＨＩのレベルが各段階のリミッタレベルＬＭ(n) に
到達した時点まで、あるいは到達しなかったときはクロ
ックパルスφA,φB の立ち下がりエッジまで持続する。
これにより、一次電流Ｉ1 （Ｉ1') および溶接電流ＩW
は、クロック周波数の半サイクル毎にピーク値を一定値
に制限されつつ目一杯のパルス幅（持続時間）で流れ、
可及的に大きな速度（勾配）で立ち上がる。

【００３９】シーケンス制御部４６は、通電開始からク
ロックパルスφA,φB をカウントする。そして、そのカ
ウント値が設定値に達した時点で、リミッタ制御部４２
の動作を止めるためリミッタレベル発生部５４にリミッ
タレベルを解除させる。本実施例において、リミッタレ
ベル発生部５４は、シーケンス制御部４６からの指示を
受けるとリミッタレベルを電流設定値ＫＩに対応する一
次電流ピーク値よりも格段に高いレベルＦＭまで引き上
げる。これによって、コンパレータ５２の出力電圧がＨ
レベルになることはなくなり、ラッチ回路５６の反転出
力端子Ｑ_- はＨレベルに保持される。

【００４０】なお、リミッタ制御部４２の動作が止まる
直前のリミッタレベルＬＭ(n) は電流設定値ＫＩに対応
した一次電流ピーク値付近の値に設定されるのが好まし
い。そうすることで、後述するＰＷＭ制御部４４による
制御に円滑に移行することができる。

【００４１】一方、シーケンス制御部４６は、ＰＷＭ制
御部４４を動作させるため、ＰＷＭ制御パルス生成部７
２に所定の制御信号を与える。そうすると、ＰＷＭ制御
パルス生成部７２は、この切り換えの直前に出力された
制御パルスＣA またはＣB のパルス幅を知るため、パル
ス幅測定部７４からのパルス幅測定値（図２の例では
［Ｗ(CB)］）を読み取る。また、この時点で、ＰＷＭ制
御パルス生成部７２は、この切り換えの直前の電流実効
値演算部６８からの電流実効値［ＨＩ］と電流設定部７
０からの電流設定値［ＫＩ］との比較誤差を求めてい
る。したがって、ＰＷＭ制御パルス生成部７２は、この
切り換え直前の比較誤差とパルス幅測定値［Ｗ(CB)］と
から最初のパルス幅Ｗ(PA)を求め、この求めたパルス幅
Ｗ(PA)を有するＰＷＭ制御パルスＰA をクロックパルス
φA に同期させて（それぞれの立ち上がりエッジをほぼ
一致させて）出力する。

【００４２】ＡＮＤゲート５８，６０においては、それ
ぞれの第１入力端子に供給されるラッチ回路５６の反転
出力端子Ｑ_- の電圧はＨレベルに保持され、それぞれの
第４入力端子に供給されるシーケンス制御部４６からの
通電イネーブル信号ＥＮもＨレベルに保持されている。
したがって、両ＡＮＤゲート５８，６０は、それぞれク
ロックパルスφA,φB のパルス期間中にＰＷＭ制御パル
ス生成部７２より第３入力端子に与えられるＰＷＭ制御
パルスＰA,ＰB の論理レベルに依存した出力信号（制御
パルス）ＣA,ＣB を出力することになる。

【００４３】上記のようにＰＷＭ制御パルス生成部７２
よりパルス幅Ｗ(PA)を有するＰＷＭ制御パルスＰA が出
力されると、このＰＷＭ制御パルスＰA はそのままＡＮ
Ｄゲート５８を通り抜けて制御パルスＣA としてインバ
ータ回路１８の第１および第４ＧＴＲ１０，１６を同時
にオンさせる。これにより、リミッタ制御のときと同様
に、本抵抗溶接機の一次側および二次側回路でそれぞれ
半サイクル分の一次電流Ｉ1 （Ｉ1'），溶接電流ＩW が
流れ始める。ただし、ＰＷＭ制御における制御パルスＣ
A のパルス幅Ｗ(CA)はその時点での電流実効値を設定電
流値に一致させるためのフィードバックループ内の制御
量である。

【００４４】このようにして、本抵抗溶接機で半サイク
ル分の電流Ｉ1 （Ｉ1'），ＩW が流れると、直流の一次
電流Ｉ1 がホールＣＴ５０で検出され、ホールＣＴ５０
よりその電流波形を表す電流検出信号ＨＩが電流実効値
演算部６８に与えられる。電流実効値演算部６８はその
半サイクル分の電流検出信号ＨＩの実効値を演算し、そ
の演算した電流実効値［ＨＩ］をＰＷＭ制御パルス生成
部７２に与える。ＰＷＭ制御パルス生成部７２は、この
電流実効値［ＨＩ］を電流設定部７０からの電流設定値
［ＫＩ］と比較して両者間の比較誤差を求め、その比較
誤差と前回のパルス幅Ｗ(PA)とから次の半サイクルのた
めのパルス幅Ｗ(PB)を決定し、その決定したパルス幅Ｗ
(PB)を有するＰＷＭ制御パルスＰB をクロックパルスφ
B に同期させて出力する。

【００４５】このＰＷＭ制御パルスＰB はそのままＡＮ
Ｄゲート６０を通り抜けて制御パルスＣB としてインバ
ータ回路１８の第２および第３ＧＴＲ１２，１４を同時
にオンさせる。これにより、本抵抗溶接機の一次側およ
び二次側回路でそれぞれ半サイクル分の一次電流Ｉ1
（Ｉ1'），溶接電流ＩW が流れ始める。

【００４６】このようにして、通電の立ち上げ後は、フ
ィードバックループによるＰＷＭ制御が行われること
で、本抵抗溶接機で本抵抗溶接機の一次側および二次側
回路でそれぞれほぼ一定の実効値を有する一次電流Ｉ1
（Ｉ1'），溶接電流ＩW が流れる。これにより、特に溶
接電流ＩW の実効値がほぼ一定に維持されることによっ
て、良好な溶接品質が保証される。

【００４７】この点、通電の立ち上げ後もリミッタ制御
を継続させるようにした場合は、電流ピーク値を一定に
維持する（揃える）ことはできるが、図３に示すよう
に、たとえば電源電圧変動や負荷変動等によって電流パ
ルス幅Ｗが変動すると、電流実効値が変動してしまい、
抵抗発熱ひいては溶接性が不安定になるという不具合が
ある。本実施例のように、通電の立ち上げ後はフィード
バックループによるＰＷＭ制御でインバータを制御すれ
ば、電源電圧変動や負荷変動等があっても溶接電流の実
効値をほぼ一定に維持し、抵抗発熱ないし溶接性を安定
化させることができる。

【００４８】図４は、本実施例のインバータ式抵抗溶接
制御装置によって得られる溶接電流ＩW の波形を示す。
上記のように、通電開始直後はリミッタ制御によりイン
バータを制御することで、溶接電流ＩW を零の値から電
流設定値ＫＩW までオーバーシュートさせることなく可
及的に高速に（短時間で）立ち上げることができる。そ
して、電流設定値ＫＩW 付近に達した後はフィードバッ
クループのＰＷＭ制御によりインバータを制御すること
で、電源電圧変動や負荷変動等があっても溶接電流ＩW
の実効値を所定の電流設定値に維持し、安定した抵抗溶
接を行うことができる。

【００４９】上記した実施例では、抵抗溶接機における
直流の一次電流Ｉ1 をホールＣＴ５０で検出したが、イ
ンバータ１８の出力側の交流の一次電流Ｉ1'をホールＣ
Ｔで検出してもよく、あるいは二次側の溶接電流ＩW を
トロイダルコイル等で検出するようにしてもよい。

【００５０】上記した実施例では、通電開始直後からリ
ミッタレベルを半サイクル毎に段階的に上げるようにし
たが、最初はリミッタレベルなしでクロックパルスのパ
ルス幅を有する制御パルスで立ち上げ、途中からあるい
は立ち上げの後半でリミッタ制御をかけるようにしても
よい。また、ＰＷＭ制御における電流設定値を必要に応
じて可変制御し、電流実効値をそれに倣わせるようにし
てもよい。リミッタ制御とＰＷＭ制御の切り換えの条件
またはタイミングは任意に設定可能であり、必要に応じ
て立ち上げ時以外の場面で両制御の切り換えを行っても
よい。

【００５１】また、上記実施例ではリミッタ制御および
ＰＷＭ制御がそれぞれクロック周波数の半サイクルを基
本サイクルとしたが、クロック周波数の１サイクルまた
はそれ以上のサイクルを基本サイクルとすることも可能
である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインバー
タ式抵抗溶接制御装置によれば、通電開始直後は電流の
ピーク値を所定のリミッタレベル以下に制限する制御で
電流を零の値から電流設定値付近までオーバーシュート
させることなく可及的に高速に立ち上げ、立ち上げ後の
通電時間中は電流の実効値を電流設定値に維持する制御
によって抵抗溶接を安定化させるようにしたので、良好
な溶接結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるインバータ式抵抗溶接
制御装置の回路構成を示すブロック図である。

【図２】実施例のインバータ式抵抗溶接制御装置の作用
を説明するための各部の信号波形を示す信号波形図であ
る。

【図３】定電流制御におけるリミッタ制御の問題点を示
す電流波形図である。

【図４】実施例のインバータ式抵抗溶接制御装置によっ
て得られる溶接電流波形を示す電流波形図である。

【図５】従来のインバータ式抵抗溶接制御装置を適用し
たインバータ式抵抗溶接機の回路構成を示す回路図であ
る。

【図６】従来のインバータ式抵抗溶接制御装置で得られ
る一次電流および溶接電流の立ち上がり特性を示す電流
波形図である。

【図７】図５のインバータ式抵抗溶接機における溶接電
流の立ち上がり時のオーバシュート現象を示す電流波形
図である。

【符号の説明】

１０〜１６ ＧＴＲ（大容量トランジスタ） １８ インバータ回路 ２０ 溶接トランス ２２ａ，２２ｂ 整流用ダイオード ２４，２６ 溶接電極 ２８，３０ 被溶接材 ３２ 三相整流器 ４２ リミッタ制御部 ４４ ＰＷＭ制御部 ４６ シーケンス制御部 ４８ インバータ駆動部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用交流を整流して直流にし、この直流
   をインバータにより所定周波数の交流パルスに変換し、
   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、 前記被溶接材に所定のリミッタレベル以下のピーク値を
   有する電流が流れるよう前記インバータを制御する第１
   のインバータ制御手段と、 前記被溶接材に所定の実効値を有する電流が流れるよう
   前記インバータを制御する第２のインバータ制御手段
   と、 前記第１のインバータ制御手段によるインバータ制御で
   通電を立ち上げ、所定のタイミングで前記第２のインバ
   ータ制御手段によるインバータ制御の通電に切り換える
   通電制御切換手段と、を具備することを特徴とするイン
   バータ式抵抗溶接制御装置。
2. 【請求項２】 前記第１のインバータ制御手段には、 前記溶接トランスの一次側回路または二次側回路を流れ
   る電流を検出し、その電流波形を表す電流検出信号を出
   力する電流検出手段と、 前記リミッタレベルを与えるリミッタレベル発生手段
   と、 前記電流検出手段からの前記電流検出信号と前記リミッ
   タレベル発生手段からの前記リミッタレベルとを比較
   し、両者間の大小関係を表す論理値を有する比較結果信
   号を出力する比較手段と、 前記交流パルスの周波数と等しい周波数を有し、かつ一
   定のパルス幅を有するクロックパルスを発生するクロッ
   ク回路と、 前記クロック回路からの前記クロックパルスと前記比較
   手段からの前記比較結果信号とを入力し、前記インバー
   タを制御するために、前記クロックパルスの立上がりに
   応動して立ち上がり、前記比較結果信号の論理値の変化
   または前記クロックパルスの立下がりに応動して立ち下
   がる制御パルスを発生するインバータ制御パルス発生手
   段と、が含まれることを特徴とする請求項１に記載のイ
   ンバータ式抵抗溶接制御装置。
3. 【請求項３】 前記リミッタレベル発生手段は、所定時
   間毎に前記リミッタレベルを段階的に高くするように構
   成されたことを特徴とする請求項２に記載のインバータ
   式抵抗溶接制御装置。
4. 【請求項４】 前記第２のインバータ制御手段には、 前記溶接トランスの一次側回路または二次側回路を流れ
   る電流を検出し、その電流波形または電流微分波形を表
   す電流検出信号を出力する電流検出手段と、 前記電流検出信号からの前記電流検出信号に基づいて前
   記電流の実効値を求める電流実効値演算手段と、 所望の電流設定値を与える電流値設定手段と、 前記電流実効値演算手段からの前記電流実効値と前記電
   流値設定手段からの前記電流設定値とを比較して両者間
   の比較誤差を求め、その比較誤差を零にするように前記
   インバータに対する制御パルスのパルス幅を可変制御す
   るパルス幅制御手段と、が含まれることを特徴とする請
   求項１に記載のインバータ式抵抗溶接制御装置。
5. 【請求項５】 前記制御パルスのパルス幅を測定するパ
   ルス幅測定手段が備えられ、前記パルス幅制御手段は前
   記通電制御切換手段による切り換えの直前の前記制御パ
   ルスのパルス幅を表す前記パルス幅測定手段からの出力
   信号に基づいて前記パルス幅の可変制御を開始するよう
   にしたことを特徴とする請求項４に記載のインバータ式
   抵抗溶接制御装置。
6. 【請求項６】 前記通電制御切換手段は、前記交流パル
   スの周波数と等しい周波数を有するクロックパルスを通
   電開始からカウントし、そのカウント値が所定値に達し
   た時点で前記第２のインバータ制御手段によるインバー
   タ制御の通電に切り換えるように構成されたことを特徴
   とする請求項１に記載のインバータ式抵抗溶接制御装
   置。