JPS61224862A - 変圧器と整流器の組立体 - Google Patents

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】 ３豆ｎヱ１ 本発明は、溶接用変圧器と整流器に関し、より詳しくは
ロボット溶接機のための変圧器と整流器に関する。

抵抗溶接において、融合は主として加工品を通過する電
流により生じる抵抗熱により作られる。抵抗溶接機は、
−次導体、変圧器、二次導体、及び溶接電極を含む。−
次導体は変圧器を電源に結合する。

二次導体は変圧器と電極を相互接続する。

典型的には、抵抗溶接における一次電源は、線路周波数
、例えば米国では６’ＪＨｚ、欧州では５０Ｈｚで電力
を供給する。この比較的低周波電流のための溶接変圧器
は、重量が主要な考慮事項である多くのロボット溶接機
に対して過度に重いＱ 変圧器の重量を減少させる試みとして、技術者達は比較
的高周波電源（例えば、４００　又は１２００Ｈ２，）
を使用した。周波数をこのように増加させることにより
変圧器重量は大いに減らすことができる。しかし、周波
数を増加させると誘導リアクタンスが増加する理由で二
次電圧を増大させる必要があり、それは二次電圧は周波
数に正比例するからである。インピーダンスを減らす試
みで、技術者達は二次電圧又は二次電流を整流した。こ
のような構造の一つが米国再発行特許ｆ３１．４４４号
（１９８３年１１月１５日再発行）で、ブロックに付与
され、「二相変圧器及びそのための溶接回路」の名称の
ものに示されている。このような構造は比較的に大型で
重く、従って総てのロボット溶接機に完全に適合すると
はいえない。さらに、変圧器と整流器の間の分路は「誘
導性の狭路」であるので高周波リアクタンスの問題が残
る。

発明の概要 上述の問題は本発明において克服され、本発明では極度
に＠量で小型の変圧器と整流器組立体が整流された二次
電流を供給する。ユニットの寸法と重量は公知のユニッ
トに対して大きく減少しており、またこのユニットはロ
ボット溶接機に対する総ての現在知られている重量及び
寸法の制約に従ったものと考えられる。

本発明の第１の局面においては、整流器組立体は変圧器
の二次パッドと直接当接しその間の誘導性狭路を除外し
ている。

より詳しく述べると、この局面においては、変圧器は、
一対の二次パッドと、各二次パッド上に横たわりかつ当
接する少なくとも１個のダイオードと、ダイオードの上
に横たわりかつこれと当接する整流母線とを含む。この
結果、整流された電流は整流母線上に出力される。

ダイオードを直接に二次側に対して挾むととくより変圧
器の輪郭と重量の両方を大きく減少させる。変圧器とそ
れに接続される整流器組立体との間の電気的接続に基因
するインダクタンスは実質的に除去される。このユニッ
トは従って公知のユニットよりも、より小さくかつｉｔ
のパッケージで向上した性能をもっている。

本発明の第２の局面においては、変圧器の共通母線はユ
ニットの寸法と重量をさらに減少するように構成される
。

この詳しく述べると、この局面では、変圧器は一対の同
一平面上の二次パッド、二次パッド上に横たわる平面の
共通母線、及び複数の二次コイルターンを含む。各ター
ンは共通母線に接続された第１の端と、共通母線を通り
又は超えて延び二次パッドの一つと接続される第２の端
をもつ。

好ましくは、母ｆｍはいくつかの開口を画定し、第２の
ターンの端が母線と電気的に接触することなくそこを通
って延びるようにする。このコイルターンと共通母線と
のかみ合いはさらに変圧器ユニットの寸法と重量を減少
させる。

本発明のこれら及び他の目的、利点、及び特徴は好まし
い実施例の説明及び図面を参照することによりさらに完
全に埋屏される。

実施例 本発明の好ましい実施例に従って作られる溶接用変圧器
と整流器ユニット又は組立体は図面において、全般的に
１０で示される。変圧器は、変圧器部１２及び整流器部
１４（第１図と第２図）を含む。変圧器部１２は、一対
の全般的に同一平面の二次コネクタ又はパッド１６ａ及
び１６ｂ、共通母線１８、及び二次コイル加を含む。

コイル加の各ターンは共通母線１８に電気的に接続され
る第１の端と、パッド１６ａ及び１６ｂの一つに電気的
に接続される第２の端を含む。共通母線１８は、各ター
ンの第２の端が母線と電気的に接触することなくそれを
通り抜けるよ５に構成される。整流器部１４は、二次パ
ッド１６Ｊｌ及び１６ｂに対してそれぞれ挾まれる複数
のディスクダイオード２２ａ及び２２ｂ、及びダイオー
ド乙に対して挾まれる整流母線冴な含む。二次バッド１
６上の交流は単相直流に整流されて整流母線ス上に出る
。

二次パッド１６（第１図−第３図及び第５図）の各々は
全般的に矩形の平行六面体である。各二次パッド１６は
コイル回加と反対側のＩＭ泥器面列をもつ。２つのパッ
ドの２つのコイル面あは同一平面上にあり、また２つの
整流器面部も同一平面上でかつコイル面と平行である。

希望すれば、摩耗パッド萄を整流器面部上に収付けるこ
とができる。もし、これを取付けるときは、各摩耗パッ
ドは、それが取付けられる二次パッド１６の高さと幅の
全部に延びていることが好ましい。

二次パッド１６はコイル頷を受入れるため、そのコイル
面あに１１１３２を画定する。パッドはまた後述するよ
うにボルト７０を受入れるタップ穴おを画定する。

共通母線１８　（第１図−第３図及び第７図）は全般的
に平面でかつ二次パッド１６と平行である。

共通母線１８はパッド面具とコイル面間をもち、これら
は相互に平行である。共通母線１８は、通常ノ方法で電
気的コネクタを受入れ８．ツブ穴４０を画定する端子部
あを含む。

共通母線１８は、また一対の矩形の開口又は空所４２ｂ
及び４２ｄ（第７−）を画定し、これらは後述のように
あるコイルの端を受入れるため共通母線を通って延びる
０端子縁あの反対側には一対のアーム４４ａ及び４４ｂ
があり、これらはその間に片側が開いた開口４２ｃを画
定する、アーム４４ａの直下には第４の空所又は一方が
開いた開口４２ｄが位置する。共通母線１８にはコイル
端を受入れるため複数の韓又は凹み４６ａ１４５ｂ　、
　４６ｃ及び４６ｄがコイル面あに形成される。

二次コイル２０（Ｍ１図−第３図）のターン又はループ
は全外的に相互に同一である。ターンは、物理的に交互
になっている又は一つ置きの２組にグループ分けされ、
第１の組はターン２０ａと２０ｃを含み、第２の組はタ
ーン２０ｂと２０４を含む０ターン囚の各々は押出銅で
好ましくは水冷のため中空である。

ターン２０ａ（第１図及び第２図）は湾曲部４８とそれ
から延びる一対の脚部５０ａと５０ｂを含む。

脚部■は全般に物理的に相互に平行で、また脚部５０ａ
はｓｏｂより長い。

脚部５０ａは、共通母線内の空所４２Ｊｌを通って延び
電気的に二次パッド１６ｂに接続されるパッド端５２ａ
を含む。脚部５Ｑａは従って、共通母線１８とは接触せ
ずに二次パッド１６ｂとのみ接触する。

り２ン端５２ａは二次バッド１６ｂ内の？４３２で銀う
ろ付げされる。短い方の脚部５０ｂは共通母線１８の溝
４６ａ内に位置する母線端５２ｂを含む。従って、脚部
５０ｂは共通母線を通って延びずに、それに電気的に接
続される。

ターン２０ｃはターン２０ａと同じであり、長い脚部５
０ａをもち、これは共通母線１８内の空所４２ｃを通っ
て延びパッド１６ｂに接続され、また短い方の脚部５０
ｂは共通母線に溝４６ｃ内で電気的に接続される。この
ため、ターン２０ａと２０ｃの第１の組は共通母線１８
及び二次パッド１６ｂ　Ｋ電気的に接続される。共通母
線１８は、゛ターン２０ａと２０ｃの２つの長い脚部５
０ａをそれらが通って受入れるように構成される０ ターン２０ｂ及び２０ｄ　（第２図−第３図）は全般的
にターン２０ａ及び２０ｃと同じであるが、１８０゜回
転又は「フリップオーバ」されている。この結果、ター
ン２０ｂと２０ｄの両方の長い脚部５０ａは共通母線１
８の空所４２ｂと４２ｄをそれぞれ通って延び、二次パ
ッド１６ａに電気的に接続される。ターン２０ｂと２０
ｄの短い脚部５０ｂはそれぞれ溝４６ｂと４６ｄ内で共
通母９１８と電気的に接続される。この結果第２の組の
ターン２０ｂ及び２０ｄは共通母線１８及び三次バンド
１６ａに電気的に接続される。

整流器部１４　（第１図−第２図）は、全般に平面のデ
ィスクダイオードｎ、整流母線ス、及びばね組立体巽を
含む。

ばね組立体シは整流母線スをディスクダイオード乙に対
して押し付けるため二次バンド１６に固定され、従って
、ディスクダイオードを整流母線と二次パッド１６の間
に挾んでいる。

ディスクダイオードｎは、一般にダイオード分野の人に
周知である。これらのダイオードは好ましくはクエステ
イングノ島ウスから型第Ｒ９ＫＮｏ６１０号として販売
されている５２■ダイオードである。典凰的には、この
ようなダイオードは、製造中に形成される一面の周縁の
回りにオーバーフロクシリコンビードをもっている。他
のダイオードをこれらの代りに用いることもできる。

整流母線２４（第１図、第２図及び第６図）は、全般的
に平面で、ディスクダイオードｎ及び２次側に全般的に
平行である。整流母線冴は、相互に一般に平行なダイオ
ード面間及びばね画郭を含む。ダイオード面は４個の円
形溝ωを画定し、各々はディスクダイオード４のシリコ
ンビードな受入れ母線スがダイオードの面に完全に当接
できるようにする。各溝ωはその回りに等しい間隔の４
個の通し孔軸が側面にある。整流母線スは端子部−をも
ち従来の電気的コネクタを受入れるねじ付大圀を画定し
ている。

二次パッド１６、共通母ｍ１８、及び整流母線スは総て
低応力のスル７アメートニツケル板をもつ銅素材が作ら
れる。

他の適当な導電性材料もこの代りに用いることができる
。

さらに、二次パッド１６、共通母線１８、コイルＪ及び
整流母線スは従来の方法で水冷（図示なし）である。

４個のばね組立体（第１図−第２図及び第４図）は、全
般的に相互に同じで、ユニットにおける熱膨張を吸収す
るために含まれている０１個のばね組立体８はダイオー
ド四の各々の上に位置し各ダイオードに対するばね力が
独立して調節できるようになっている。各組立体與はば
ねワッシャの積重ね、バックアップ板部、及びポル）　
７０を含む。好ましい実施例において、はねワッシャ６
７は産業界においてベルビレはねとして知られたもので
ある。

バックアップ板田は、ばねワッシャ６７を整流器［２４
に対して挾んでいる・完全には示されていないがボルト
７０はバックアップ板部と！１流母線スの穴６２を通っ
て延び、二次パッド１６内の開口羽においてねじ込まれ
ている。ステンレス鋼ワッシャ７２及び絶縁ワッシャ７
４は各ボルト７０の上でヘッドとバックアップ板田の間
に置かれる。

さらに、絶縁スリーブ７６（第１図にのみ示される）は
各ボルト７０上でバックアップ板田と整流母線冴を通っ
て延びる。従って、ボルト７０は電気的に二次パッド１
６に接続され、この場合ボルト７０はパッド１６に固定
されかつ整流器ｉｉ！ｉ！２４とバックアップ板部から
は電気的に絶縁される。スリーブ７６はダイオード四を
支持し位置させる。

動作を説明すると、変圧器は上述のように組立てられた
後、−次コイル（図示なし）及び鉄心（図示なし）が従
来の方法で二次コイル田と共に取付けられる。二次コネ
クタ又はパッド１６、共通母線１８、コイル加、−次コ
イル及び鉄心は、電気的に、熱的に、かつ構造的に一体
にするため容器に入れられる。ボルト７０を注意して回
し、所望のばね力をばねワッシャ圀を介して整流母線ス
に与えるようにする。好ましい実施例では、所望のばね
力は２２７５ｋｙ　（５５００ボンド）である。

電気コネクタ（図示なし）は端子部あの穴４ｏで共通母
線１８に固定される。同様に電気コネクタ（図示なし）
が端子部６４の大田で整流母線スに固定される。変圧器
はそこで特にロボット溶接機と共に使用する用意が整っ
ている。

−次電圧が約１２００ＲＺで一次コイル（図示なし）に
印加される。この比較的高い周波数により、線路周波数
を利用する変圧器よりもはるかに小型で軽量にできる。

二次電圧が二次コイルｍに酵起され、これは交流電圧と
して二次パッド１６ａ及び１６ｂに現われる。この交流
は、単相全波直流が整流母線冴に印加されるようにダイ
オード乙により整流される。この結果、変圧器と整流器
ユニットは直流電圧を供給しりアクタンスの間ｄを除去
、している。さらに、上述した構成は、きわめて小型か
つ軽食であり、広い種類のロボット及び寸法及び重量が
重要な制約となる固定の応用設備に使用できる。

上述は、本発明の好ましい実施例である。

本発明の精神及びより広い局面から脱れることなく徨々
の変更及び修正が可能であり、これらは均等の教義を含
む特許法の原則に従って解釈されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の変圧器と整流器組立体の側面図、 第２図は、組立体の上面図、 第３図は、第２図の右側からみた端面図、第４図は、第
２図の左側からみた端面図、第５図は、第２図のｖ−１
面からみた図、第６図は、第２図のＭ−■面からみた図
、第７図は、共通母線の立面図である。 図において、 １０　−・・　　変圧器と整流器組立体１２　−・・　
　変圧器部 １４　　・・・　整流器部 １６ａ、１６ｂ　・−’二次コネクタパッド１８　　・
・・　共通母線 １）−・　二次コイル ２２ａ％２２ｂ　−・ディスタダイオード２４　−・　
整流母線 シ　・−ばね組立体 代理人弁理士　斎　　藤　　　　　信 性１名 図面の浄書（内容に変更なし〕 手続補正書 昭和６１年４月２−７日 ”８＋ｒ’ｒ＆ｔ＊５ｉ！＊ｔｅＲφ １、事件の表示 昭和６１年　特願第　５６７３１　　号２、発明の名称 変圧器と整流器の組立体 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　アメリカ合衆国　ンシガン州　４９４２６５、補
正の対象　明細書　　図面 ６、補正の内容別紙のとおり

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　複数の全般的に同一平面上の二次コネクタパッドと
   、全般的に平面で上記二次パッドに平行な共通母線と、 各々がパッド端と母線端をもつ複数のター ンをもつ二次コイル装置であつて、上記複数のターンは
   、上記二次パッド及び上記共通母線に直角であり、上記
   ターンの母線端の各々は上記共通母線に電気的に接続さ
   れ、上記ターンのパッド端の各々は上記共通母線を通つ
   て延び上記二次パッドの一つに電気的に接続され、また
   上記ターンのパッド端は上記共通母線から電気的に絶縁
   され、 上記二次パッドの各々の上に横たわりかつ これと当接する少なくとも一個の全般的に平面の整流器
   装置と、 上記整流器装置の上に横たわりかつこれと 当接し上記ダイオードを上記二次パッドとの間に挾んで
   いる整流母線からなり、これにより小型でかつ軽量の構
   成で直流が上記整流母線上に出力される変圧器と整流器
   の組立体。 ２　特許請求の範囲第１項の変圧器であつて、上記共通
   母線は、上記コイルパッド端の選択されたいくつかがそ
   こを通つて受入れる空所部を画定している変圧器と整流
   器の組立体。 ３　特許請求の範囲第２項の変圧器であつて、上記共通
   母線は、１個の部品である変圧器と整流器の組立体。 ４　特許請求の範囲第１項の変圧器であつて、ターンは
   一つ置きに上記二次パッドの一つに接続され、残りのタ
   ーンは他方の二次パッドに接続される変圧器と整流器の
   組立体。 ５　特許請求の範囲第１項の変圧器であつて、上記整流
   母線を上記整流器装置に対して押しつけるばね装置をさ
   らに含む変圧器と整流器の組立体。 ６　特許請求の範囲第５項の変圧器であつて、上記ばね
   装置は、各々の整流器装置上への押しつけ力を独立に調
   節する装置を含む変圧器と整流器の組立体。 ７　二次コイル装置と、 上記コイル装置に電気的に結合され、各々 が上記コイル装置に対向する整流面を画定する一対の二
   次コネクタパッドと、 各二次パッドの上に横たわりかつこれと当 接する少なくとも一つの整流器装置と、 上記整流器装置の上に横たわりかつこれと 当接する整流母線からなり、これにより小型な構成で上
   記ダイオードが上記母線と上記二次パッドの間に挾まれ
   る変圧器と整流器の組立体。 ８　特許請求の範囲第７項の変圧器であつて、上記整流
   母線を上記整流器装置の方へ押しつけるばね装置をさら
   に含む変圧器と整流器の組立体。 ９　特許請求の範囲第８項の変圧器であつて、上記ばね
   装置は各整流器装置の方への押しつけ力を独立して調節
   する装置を含む変圧器と整流器の組立体。 １０　特許請求の範囲第７項の変圧器であつて、上記コ
   ネクタパッドの整流面は全般的に同一平面円にあり、ま
   たさらに上記整流器装置は全般的に平面である変圧器と
   整流器の組立体。 １１　複数の全般的に同一平面内の二次パッドと、上記
   パッドに固定された二次コイル装置と、上記二次パッド
   の上に横たわり、各々が上記二次パッドの一つだけと電
   気的に接続された複数の全般的に同一平面内の整流器装
   置と、上記整流器装置の上に横たわる整流母線装 置と、 上記整流母線及び上記二次パッドをそれら の間に挾まれた上記整流器装置と共に押しつけるための
   押しつけ装置とからなる変圧器と整流器の組立体。 １２　特許請求の範囲第１１項の変圧器であつて、上記
   押しつけ装置は上記整流器装置の各々の上の押しつけ力
   を独立して調節するための複数の装置を含む変圧器と整
   流器の組立体。 １３　各々が第１と第２の端をもつ複数のターンを含む
   二次コイル装置と、 全般的に上記ターンの平面と垂直に向いて いる全般的に同一平面上の一対の二次コネクタパッドで
   あつて、上記ターンの各々の第１の端は上記コネクタパ
   ッドの一つに電気的に接続され、 全般的に上記コネクタパッドに平行な全般 的に同一平面上の共通母線であつて、上記ターンの各々
   の第２の端は上記母線に電気的に接続され、上記母線の
   画定する空所部は上記第２のターンの端が上記母線に接
   触することなく上記母線を通つて延びることを許してい
   る変圧器。 １４　特許請求の範囲第１３項の変圧器であつて、上記
   母線は単一の部品材料で作られている変圧器。 １５　特許請求の範囲第１４項の変圧器であつて、上記
   ターンは２組の物理的に交互になつているターンからな
   り各組のターンは共通の二次パッドに接続されている変
   圧器。 １６　特許請求の範囲第１３項の変圧器であつて、上記
   ターンは２組の物理的に交互になつているターンからな
   り各組のターンは共通の二次パッドに接続されている変
   圧器。 １７　二次コネクタ装置と、 上記コネクタ装置に近接する共通母線装置 と、 複数のターンを含む二次コイル装置とから なり、各ターンは第１と第２の端を含み、上記第１のタ
   ーンの端は上記共通母線装置に電気的に接続され、上記
   第２のターンの端は上記共通母線に接触することなく上
   記共通母線装置を通つて延びそして上記第２のコネクタ
   装置に電気的に接続される変圧器。 １８　特許請求の範囲第１７項の変圧器であつて、上記
   共通母線は上記ターンの第２の端がそこを通つて受入れ
   られる空所部を画定する変圧器。 １９　特許請求の範囲第１８項の変圧器であつて、上記
   共通母線は単一部品である変圧器。 ２０　特許請求の範囲第１７項の変圧器であつて、上記
   ターンは２組の物理的に交互になつているターンからな
   り、いずれの組の中のターンも共通二次パッドに接続さ
   れる変圧器。