JPS582745B2 - テイコウヨウセツキノヨウセツデンリユウセイギヨホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、通電素子にサイリスタなどを用いて位相制御
する抵抗溶接機の制御において、何らかの要因で溶接電
流が変化した場合、サイリスタの点弧角を制御すること
により溶接電流を増減し，溶接点の発熱量を常に一定に
するようにした抵抗溶接機の溶接電流制御方法に関する
ものであり、従来の発熱量を通電時間の増減により補償
する方法の欠点を除去することを目的とし，調整が容易
で．信頼性が高く，価値ある抵抗溶接機の溶接電流制御
方法を提供するものである。

一般に抵抗溶接機において、被溶接物に用いられている
溶接電流が溶接電源電庄の変動，溶接トランスの２次イ
ンピーダンス等の種々の要因で変化した場合，その変化
分を溶接点の発熱量が一定になるように、Ｊ＝Ｊ％・Ｒ
−ｔｗの関係から一即ち通電（溶接）時間を２乗で増減
させることにより、一定に保とうとする制御方法が用い
られている。

通常通電時間を制御するタイマは，抵抗とコンデンサに
よる時定数を利用したＣＲタイマであり、コンデンサの
電位がある設定された値になると通電時間は終了となる
。

ここで、溶接点の発熱量を，通電時間を２乗で増減させ
ることにより、一定にする方法は、溶接電流に比例した
電圧を変流器（ＣＴ）により発生させ、この電圧を通電
時間を制御する回路の素子の入力に与え，この素子の内
部抵抗がＣＴの電圧の大小により増減することを利用し
、設定した基準溶接電流における通電時間に増減を与え
ている。

即ち、真空管等のプレート電流Ｉｐ−グリッド電圧ＥＧ
特性において．グリッド電圧の変化で、プレート電流が
２乗で変化する領域を利用しているのである。

この場合、■，一Ｅｇ特性の２乗曲線部分に従ってＣＴ
よりの入力信号の増減で、しかも２乗に比例して内部抵
抗は変化するか、グリッドバイアスの大きさが正しくな
いと，２乗を上まわったり，あるいは足りなかったりす
ることがある。

しかも，バイアスの調整が２乗曲線部分を利用するため
極めて困難であり，真空管回路の電源電圧のわずかな変
動などにより、通電時間が２乗で得られないことがおう
おうにしてあった。

また、実際に通電時間が２乗で得られても．溶接部の熱
的効果が好ましくなく、十分な溶接結果が得られなかっ
た。

これらは、調整が困難であると共に、わずかな回路電圧
などの変動により補償効果がバラソキ、ひいては満足な
溶接結果が得られず、溶接品質の低下を招き，大きな問
題を残していた。

本発明は，このような従来の問題点を除去して冒頭に述
べたような調整が容易で，信頼性が高く、価値ある制御
方法を提供するものであり，以下図面を用いて、本発明
の一実施例について説明する。

まず第１図〜第３図は従来の補償方法で．第１図につい
ては，Ｌ８時に起動がかかると．加圧が開始され、功期
加圧時間後にＴ１の期間だけ溶接電流が流れる。

期間Ｔ２については，溶接電流が設定値より低くなった
場合．通電時間を２乗で増加させた場合を示すもので，
この通電時間の制御を行なう通電時間回路が第２図であ
る。

図において．ＶＴは真空管，ＴＨは放電管，■は電圧計
、ＶＲ１〜ＶＲμ可変抵抗器．Ｒ１〜Ｒ７は固定抵抗器
、Ｃ１，Ｃ２はコンデンサ、Ｓ１，Ｓ２はスイツテ，Ｔ
ｒｌ ｒ Ｔｒ２はトランス、ＣＴは変流器，Ｅ３は
直流電源である。

そしてこの補償回路はスイッチＳ２が真空管ｖＴ側に接
続されているとき使用状態になる。

まず，サイラトロン等のスイッチＳ１ が閉じると、可
変抵抗器ＶＲ１の両端に電圧が発生するので、真空管Ｖ
Ｔを通じてコンデンサＣ１ が充電されると同時に、サ
イラトロン等の放電管ＴＨのプレート．カソード間の電
位が上昇すると共に，放電管ＴＨのカソード、グリッド
間のバイアス電圧は減少するので、トランスＴｒｐ同期
パルスで放電管ＴＨが放電し、トランスＴｒｌに溶接終
了パルスが発生する。

この時，溶接電流に比例した電圧を変流器ＣＴより発生
させ．真空管ＶＴのグリッドＫ与えてやると，その内部
抵抗が変流器ＣＴの電圧の大小により２乗で変化し，基
準溶接電流における通電時間に増減を与えることができ
る。

電源Ｅｓと、可変抵抗器ＶＲ３は第３図のＤＣバイアス
を決定するものであり，可変抵抗器ＶＲ３により調整す
る。

また，可変抵抗器ＶＲ１は第３図のＥｇ−Ｉｐ特性が２
乗曲線部分に最も近くするように調整するものであり、
補償する通電時間の調整については．電圧計ｙを見なが
ら、変流器ＣＴの出力タップの選定と可変抵抗器ＶＲ４
により，真空管ＶＴのグリッドの入力電圧の大きさを選
定する。

この場合、希望する電圧などが得られない時は変流器Ｃ
Ｔのタップを変更し．可変抵抗器ＶＲ，で再度調整を繰
り返えす。

なお．補償回路を用いない場合は．スイッチＳ２をコン
デンサＣ２側にする。

この場合の通電時間はコンデンサＣ２と可変抵抗器ｖＲ
２にて設定する。

第３図の曲線ｌｔ ，ｌ２については、第２図の変流器
ＣＴの出力であり、例えば設定した溶接電流に比例した
出力が曲線ｌ１であり、その時のプレート電流はＩｐｔ
であった場合，゛溶接電流が何らかの要因で減少すると
、変流器ＣＴの出力はｌ２のようになり，その時のプレ
ート電流は２乗で減少してＩｐ２になり，したがって通
電時間は２乗で増加するよりになる。

これに対して，第４図と第５図は本発明による補償方法
を示すもので、第４図はその回路図，第５図は第４図の
各部波形を示すものである。

まず、第４図について説明すると、溶接電源ＡＣ２００
Ｖは，降圧トランスＴｒｌにより５ｖにされた後、ダイ
オードＤ１〜Ｄ４により全彼整流される（第５図イ）。

この全彼整流された波形はゼロクロススイッチ１により
、線ｌ３上には第５図口に示すような電圧が発生する。

２はのこぎり波発生回路であり、線ｌ４上には第５図ハ
のような電圧が発生する。

この電圧は差動演算増巾素子（以下、ＯＰアンブという
）ＯＰ，のＯの反転端子の入力となる。

一方■の非反転端子には溶接電流設定用可変抵抗器ＶＲ
１と線ｌ５上の電位によって決定される電位３が与えら
れ，これらの入力による出力は第５図二に示すようなも
のが線ｌ上に得られる。

通電信号（第５図ホ）が伝達されると．ＮＡＮＤ論理素
子４の出力が線ａとの出力に応じて，１レベル，Ｏレベ
ルとなり，素子５，６，ＴＲ２を通じてコンデンサＣ１
は充電される。

コンデンサ電位がある値になると，ユニジャンクシュン
トランジスタＴＲ２より，パルストランスＰＴ１■に電
流が流れ，パルストランスの２次側に電圧が発生する。

この電圧が溶接電流を開閉するメインのサイリスタのゲ
ート信号（第５図テ）となり，線ｌ６の出力により点弧
する位置を変えることにより溶接電流を制御することが
できる。

次に線ｌ，の電位を上げたり，下げたりする回路につい
て説明すると、変流器ＣＴ，は溶接電流に比例した電圧
を抵抗器Ｒ７に発生し、ダイオードＤ，〜Ｄ８により全
波整流された後、抵抗器Ｒ８コンデンサＣ２により積分
されて，可変抵抗器ＶＲ２により分圧された電圧がＯＰ
アンプＯＰ２の反転端子ｌに与えられている。

また，■の非反転端子には可変抵抗器ＶＲ，により分圧
された電圧が与えられており、ＯＰアンプＯＰ２では，
可変抵抗器ｖＲ２より得られる溶接電流に比例した電圧
と可変抵抗器ＶＲ３より得られる電圧とを比較し、溶接
電流の増減がない場合，すなわち設定値の電流が流れて
いる場合は、ＯＰアンプｏＰ２の出力の線ｌ７上の電圧
はＯＶである。

なお、可変抵抗器ＶＲ２，ｖＲ３は、溶接電流の大きさ
に比例して同時に変化するように連動しており，可変抵
抗器ＶＲ２，ｖＲ３より得られる電圧が溶接電流の各目
盛で同じになるように構成されている。

溶接電流が小さい場合は、可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ３に
よりＯＰアンプの■端子に与えられるそれぞれの電圧は
低く、溶接電流が大きくなるほど，θ端子に与えられる
電圧は高くなる。

線ｌ７には、可変抵抗器ＶＲ２とＶＲの差の電圧がアン
プＯＰ２により増巾されて得られ、リレー接点ＣＲ１が
閉じている時（第５図へ）には，線ｌ５上には，第５図
トに示すような電圧波形が得られる。

ここで，リレー接点ＣＲ１が閉じている時のことを考え
ると、可変抵抗器ＶＲ１によって設定された溶接電流が
何らかの要因で減少すると、変流器ＣＴ１の出力電圧が
小さくなり、これがアンフ℃Ｐ２により反転し増巾され
て、線ｌ，はプラス電位の溶接電流を増加させる方向に
レベルアップする。

逆に、設定した電流より何らかの要因で溶接電流が増加
すると，変流器ＣＴ１の出力電圧が増加し，アンプＯＰ
２により反転し増巾されて、線ｌ，はマイナス電位の溶
接電流を減少させる方向にレベルダウンする。

通常，溶接電流に変動がない場合は，可変抵抗器ｖＲ２
とＶＲ．ｐ可動接続端子による電圧は、同じ電位になる
ように設定してあるから、アンプＯＰ２の出力はＯｖで
あり、よってトランジスタＴＲ６により電流増巾された
線ｌ，もＯＶであり、可変抵抗器ＶＲ。

のみにより設定した溶接電流が流れる。補償回路を用い
ない場合は、スイッチＳ１ をＯＦＦ にすると，リレ
ーＣＲがＯＦＦするので、（以下コイル電圧がなくなる
ことをＯＦＦという）可変抵抗器ＶＲ１はリレー接点Ｃ
Ｒ′１によりアース（ＯＶライン）されたことになる。

この場合は，変流器ＣＴ，〜トランジスタＴＲ６までの
回路は切りはなされ、溶接電流の変動に対する補償は行
なわれない。

リレー接点ＣＲ１とＣＲ′１の切り換えタイミングにつ
いて説明すると、通電信号が入ると、素子７，８のゲー
ト素子を通じて，トランジスタＴＲ４がＯＮＬ、可変抵
抗器ＶＲ，とコンデンサＣ３による時定数により設定さ
れたある一定時間後（通常は１〜２サイクル後に設定し
てある）にトランジスタＴＲ５がＯＮＬ、よってリレー
ＣＲもＯＮする（以下コイル電王がかかることをＯＮと
いう）。

即ち、通電信号が伝達されて１〜２サイクル（可変抵抗
器ＶＲ４により可変することができる）は、可変抵抗器
ＶＲ，はリレー接点ＣＲ’１により回路アースされてい
るが、リレーＣＲがＯＮｔ，リレー接点ＣＲ１が閉じる
と，クローズドループによる補償回路のフィードバック
制御が行なわれるのである。

この切り換えは，第５図トに示されるように、通電開始
前は溶接電流が流れていないので，線ｌ７はプラス１２
Ｖ程度まで電圧が出るために行なうのである。

またこの切換え回路の方法は，一例を示すものであり，
例えば，アンプＯＰ２の■，ｌ入力端子にリレー接点Ｃ
Ｒ、を接続しても同様に可能である。

なお，図において、ＴＲ１はトランジスタ、Ｒ１〜Ｒ１
７は固定抵抗器． Ｄ９．Ｄ１０はダイオードである。

本発明は，上記のように構成された補償回路において，
溶接電流の変動に対する補償をＯＰアンプを用いたフィ
ードバック回路により，極めて容易に確実に実現できる
ようにしたものである。

即ち，従来の溶接電流の変動補償は，通電時間を制御す
るものであったが、本発明による方法は，最も有効な溶
接電源回路に用いられているサイリスタの点弧角を制御
するようにしたものであり、調整，補償効果，確実性な
どの面において極めて有効である。

従来の補償回路で，変流器のタップの選定、真空管のＤ
Ｃバイアスの調整，また２乗曲線部分を利用するための
可変抵抗器などの極めて正確で厳密な調整などが不必要
となる。

本発明による補償回路の調整は、第４図の可変抵抗器Ｖ
Ｒ１により設定される溶接電流により，変流器ＣＴ１か
ら得られる電圧と、可変抵抗器ＶＲ１に連動する可変抵
抗器ＶＲ３により得られる電圧が同じくなるように、可
変抵抗器ＶＲ２によって調整するのみである。

しかも，従来の方法では，２乗曲線部分を利用して補償
の効き方を調整するのであるが，補償効果が得られるの
はある限られた溶接電流回路の範囲である。

本発明による方法では．第４図の固定抵抗器Ｒ１を可変
抵抗器にすることによって容易に増巾度，即ち．フィー
ドバックの度合を可変できるので．補償効果を広範囲に
利用できる。

また，回路に真空管などを用いてないため，直流電源が
低くてよく，経年変化もなく信頼性がある。

以上のことより．本発明による方法では，従来の欠点が
全て解消されると同時に、抵抗溶接機の溶接電流変化に
対して極めて速い応答で補償することにより，充分実用
上効果がある。

その上、電源電圧の変動に対しても有効であることより
、産業性大である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は従来の補償方法に関するものであり、
第１図は通電時間による補償のタイミング図，第２図は
第１図の通電時間による補償回路図、第３図は溶接電流
の増減の２乗で通電時間を制御する真空管のＥＧ−Ｉｐ
特性図、第４図，第５図は本発明に関するものであり、
第４図は位相制御回路と溶接電流をフィードバックして
制御するクローズドルーブ方式の補償回路図を示し．第
５図は第４図の各部の波形を示す図である。 ＣＴ１・・・・・・変流器，ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３−
・・・・・可変抵抗器．ＯＰｌ，ＯＰ２・・・・・・比
較器（差動演算増巾器）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 通電素子にサイリスタなどを用いて位相制御するよ
   うに構成し，かつ溶接電流の変動を溶接電源回路に接続
   された変流器により検出し，この変流器によって得られ
   る出力電圧と溶接電流設定用の可変抵抗器と連動する別
   の可変抵抗器より得られる電圧とを差動演算増巾器など
   の比較器の入力にそれぞれ与え，この比較器により増巾
   された出力を溶接電流を設定する可変抵抗器の接続端子
   の一端に与え，設定した溶接電流の増減に追従して比較
   器の出力レベルが溶接電流の増減を打ち消すように変わ
   ることにより常に溶接電流が一定となるようにしたこと
   を特徴とする抵抗溶接機の溶接電流制御方法。