JPH065027Y2 - インバータ式抵抗溶接機の電源装置 - Google Patents
インバータ式抵抗溶接機の電源装置Info
- Publication number
- JPH065027Y2 JPH065027Y2 JP1988138817U JP13881788U JPH065027Y2 JP H065027 Y2 JPH065027 Y2 JP H065027Y2 JP 1988138817 U JP1988138817 U JP 1988138817U JP 13881788 U JP13881788 U JP 13881788U JP H065027 Y2 JPH065027 Y2 JP H065027Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse width
- current
- inverter
- circuit
- upper limit
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- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、定電流制御回路を備えたインバータ式抵抗溶
接機の電源装置に関する。
接機の電源装置に関する。
［従来の技術］ インバータ式の抵抗溶接機は、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一定周波数のパルス
状高周波交流に変換し、この高周波交流を溶接トランス
に通して再び直流にし、この直流を溶接電極を介して被
溶接材に供給して抵抗溶接を行う。高周波交流を溶接ト
ランスに通すためトランスの小型化が可能で、ロボット
への組込みが容易であり、また発熱効率が高く電力消費
の節約が図れる等の利点がある。
にし、この直流をインバータにより一定周波数のパルス
状高周波交流に変換し、この高周波交流を溶接トランス
に通して再び直流にし、この直流を溶接電極を介して被
溶接材に供給して抵抗溶接を行う。高周波交流を溶接ト
ランスに通すためトランスの小型化が可能で、ロボット
への組込みが容易であり、また発熱効率が高く電力消費
の節約が図れる等の利点がある。
このようなインバータ式の抵抗溶接機において溶接電流
を一定に制御するには、フィードバック制御方式の定電
流制御回路が使われる。この種の定電流制御回路は、溶
接電流または溶接トランスの一次電流（インバータ出力
電流）を検出してその検出値を設定値と比較し、その比
較誤差に応じてインバータのスイッチング動作を制御す
る。しかして、電流が設定値を越えているときはインバ
ータの出力、つまりパルス状高周波交流のパルス幅を狭
め、電流が設定値よりも小さいときはパルス状高周波交
流のパルス幅を広げるような制御が行われる。
を一定に制御するには、フィードバック制御方式の定電
流制御回路が使われる。この種の定電流制御回路は、溶
接電流または溶接トランスの一次電流（インバータ出力
電流）を検出してその検出値を設定値と比較し、その比
較誤差に応じてインバータのスイッチング動作を制御す
る。しかして、電流が設定値を越えているときはインバ
ータの出力、つまりパルス状高周波交流のパルス幅を狭
め、電流が設定値よりも小さいときはパルス状高周波交
流のパルス幅を広げるような制御が行われる。
［考案が解決しようとする課題］ ところで、抵抗溶接の通電初期に被溶接材同士の接触具
合あるいは被溶接材と溶接電極との接触具合がよくない
場合がある。特に、ゴミや油等が介在していると、接触
抵抗は非常に高いものとなり、電流が流れにくくなる。
そうなると、フィードバック方式の定電流制御回路は電
流を流す方向にインバータのスイッチング動作を制御す
る。
合あるいは被溶接材と溶接電極との接触具合がよくない
場合がある。特に、ゴミや油等が介在していると、接触
抵抗は非常に高いものとなり、電流が流れにくくなる。
そうなると、フィードバック方式の定電流制御回路は電
流を流す方向にインバータのスイッチング動作を制御す
る。
第３図につきこの様子を説明する。この図はインバータ
より出力されるパルス状高周波交流の波形を示し、Ｔは
半周期で一定であり、ΔＴはパルス幅で可変である。溶
接電極間の電圧および抵抗値をそれぞれＶ，Ｒとする
と、実効電流Ｉrmsは次式で表される。
より出力されるパルス状高周波交流の波形を示し、Ｔは
半周期で一定であり、ΔＴはパルス幅で可変である。溶
接電極間の電圧および抵抗値をそれぞれＶ，Ｒとする
と、実効電流Ｉrmsは次式で表される。
Ｉrms＝Ｖ・ΔＴ／Ｒ・Ｔ 溶接電圧Ｖは、溶接電流や電極間抵抗値に影響されず略
々一定である。また、周期Ｔも固定されている。しかし
て、上記のように通電初期に被溶接材や溶接電極の接触
具合が悪くて電極間抵抗値Ｒが高すぎると、定電流制御
回路はＩrmsを設定値まで上げるようパルス幅ΔＴを広
くする。
々一定である。また、周期Ｔも固定されている。しかし
て、上記のように通電初期に被溶接材や溶接電極の接触
具合が悪くて電極間抵抗値Ｒが高すぎると、定電流制御
回路はＩrmsを設定値まで上げるようパルス幅ΔＴを広
くする。
そうすると、電源装置の容量が特に小さくない限り、パ
ルス幅ΔＴは半周期Ｔまで大きくなり、高周波交流の電
圧は全波（フルウェーブ）の状態になる。しかし、この
時点で電流は全く流れていないか、わずかしか流れてい
ない。そのうちに被溶接材ないし溶接電極の接触具合が
よくなると、高周波交流の電流がフルウェーブで突然に
流れ出し、被溶接材に直流の大電流が流れる。これによ
って、スプラッシュ（爆飛）が発生したり、被溶接材が
破壊することがあった。
ルス幅ΔＴは半周期Ｔまで大きくなり、高周波交流の電
圧は全波（フルウェーブ）の状態になる。しかし、この
時点で電流は全く流れていないか、わずかしか流れてい
ない。そのうちに被溶接材ないし溶接電極の接触具合が
よくなると、高周波交流の電流がフルウェーブで突然に
流れ出し、被溶接材に直流の大電流が流れる。これによ
って、スプラッシュ（爆飛）が発生したり、被溶接材が
破壊することがあった。
上記のような通電初期の接触不良は一時的なもので、普
通の交流式抵抗溶接機では５０Hzや６０Hzの低速度で定
電流制御を行うため、電流がフルウェーブ状態になるに
は至らない。しかしながら、インバータ式の場合は、１
ＫHz等のような高速度で定電流制御を行うため、たちま
ちフルウェーブに達してしまい、結果として上記のよう
な不具合を生ずる。
通の交流式抵抗溶接機では５０Hzや６０Hzの低速度で定
電流制御を行うため、電流がフルウェーブ状態になるに
は至らない。しかしながら、インバータ式の場合は、１
ＫHz等のような高速度で定電流制御を行うため、たちま
ちフルウェーブに達してしまい、結果として上記のよう
な不具合を生ずる。
本考案は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、通電
初期の接触不良等のために溶接電極間の抵抗値が非常に
高いときにインバータ出力がフルウェーブ状態になるの
を防止してスプラッシュの出ない安定な溶接を行うよう
にしたインバータ式抵抗溶接機の電源装置を提供するこ
とを目的とする。
初期の接触不良等のために溶接電極間の抵抗値が非常に
高いときにインバータ出力がフルウェーブ状態になるの
を防止してスプラッシュの出ない安定な溶接を行うよう
にしたインバータ式抵抗溶接機の電源装置を提供するこ
とを目的とする。
［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、本考案は、被溶接材に略
々一定の電流を流すようフィードバック制御方式でイン
バータのスイッチング動作を制御する定電流制御回路を
備えたインバータ式抵抗溶接機の電源装置において、イ
ンバータのスイッチング動作を制御するための制御パル
スのパルス幅に対する上限値を設定するパルス幅上限値
設定手段と、制御パルスのパルス幅が設定上限値を越え
ないようにするパルス幅制限手段とを具備する構成とし
た。
々一定の電流を流すようフィードバック制御方式でイン
バータのスイッチング動作を制御する定電流制御回路を
備えたインバータ式抵抗溶接機の電源装置において、イ
ンバータのスイッチング動作を制御するための制御パル
スのパルス幅に対する上限値を設定するパルス幅上限値
設定手段と、制御パルスのパルス幅が設定上限値を越え
ないようにするパルス幅制限手段とを具備する構成とし
た。
［作用］ 通電初期に溶接部の接触具合が悪いため電流が流れにく
いと、電流を設定値まで上げるようフィードバック制御
が働いて制御パルスのパルス幅ひいてはインバータ出力
のパルス幅を大きくする。インバータ式は高速制御であ
るから、パルス幅はたちまち大きくなる。しかし、パル
ス幅制限手段の働きで制御パルスのパルス幅が予め設定
された上限値以下で抑えられることにより、インバータ
出力のパルス幅も一定値以下に抑えられ、フルウェーブ
状態までには至らない。その結果、溶接部の接触具合が
よくなって電流が流れ始めても、フルウェーブ状態での
急激な大電流ではないので、スプラッシュが発生するお
それはない。
いと、電流を設定値まで上げるようフィードバック制御
が働いて制御パルスのパルス幅ひいてはインバータ出力
のパルス幅を大きくする。インバータ式は高速制御であ
るから、パルス幅はたちまち大きくなる。しかし、パル
ス幅制限手段の働きで制御パルスのパルス幅が予め設定
された上限値以下で抑えられることにより、インバータ
出力のパルス幅も一定値以下に抑えられ、フルウェーブ
状態までには至らない。その結果、溶接部の接触具合が
よくなって電流が流れ始めても、フルウェーブ状態での
急激な大電流ではないので、スプラッシュが発生するお
それはない。
パルス幅の上限値は、被溶接材の材質，形状，厚み等に
応じてパルス幅上限値設定手段により適当な値に設定さ
れる。
応じてパルス幅上限値設定手段により適当な値に設定さ
れる。
［実施例］ 第１図は、本考案の一実施例による電源装置の回路構成
を示す。
を示す。
先ず、抵抗溶接を行うための回路は次のようになってい
る。
る。
三相の商用交流電源端子１０に整流回路１２の入力端子
が接続され、整流回路１２の出力端子には直流が得られ
る。この直流は、コイル１４とコンデンサ１６とからな
る平滑回路で平滑あれたのちインバータ回路１８に入力
される。このインバータ回路１８は、パワートランジス
タまたはＦＥＴ等で構成される周知のもので、入力の直
流を高周波のスイッチングで切り刻むようにしてパルス
状（矩形）の高周波交流を出力する。この高周波交流は
溶接トランス２０の一次側に供給され、その二次側には
減圧された高周波交流が得られ、これはダイオード２２
ａ，２２ｂからなる整流回路２４により直流に整流され
る。そしてこの直流が溶接電極２６ａ，２６ｂを介して
被溶接材２８，３０に供給される。
が接続され、整流回路１２の出力端子には直流が得られ
る。この直流は、コイル１４とコンデンサ１６とからな
る平滑回路で平滑あれたのちインバータ回路１８に入力
される。このインバータ回路１８は、パワートランジス
タまたはＦＥＴ等で構成される周知のもので、入力の直
流を高周波のスイッチングで切り刻むようにしてパルス
状（矩形）の高周波交流を出力する。この高周波交流は
溶接トランス２０の一次側に供給され、その二次側には
減圧された高周波交流が得られ、これはダイオード２２
ａ，２２ｂからなる整流回路２４により直流に整流され
る。そしてこの直流が溶接電極２６ａ，２６ｂを介して
被溶接材２８，３０に供給される。
この電源装置における定電流制御回路は次のようになっ
ている。
ている。
インバータ１８の出力端子と溶接トランス２０の一次側
コイルとの間の配線（一次導体）にトロイダル・コイル
もしくはカレント・トランス等の電流センサ３２が設け
られる。電流センサ３２の出力信号は電流実効値演算回
路３４に入力され、この演算回路３４より高周波交流の
電流実効値を表す電流検出信号Ｖｉが出力される。比較
回路３６は、電流検出信号Ｖｉを入力するとともに、電
流設定回路３８より電流設定値を表す基準値信号Ｖｓを
入力し、両信号Vi,Vsを比較してその比較誤差を表す誤
差信号Ｅｒを出力する。この誤差信号Ｅｒはリミッタ回
路４８を通ってパルス幅制御回路４０に与えられる。
コイルとの間の配線（一次導体）にトロイダル・コイル
もしくはカレント・トランス等の電流センサ３２が設け
られる。電流センサ３２の出力信号は電流実効値演算回
路３４に入力され、この演算回路３４より高周波交流の
電流実効値を表す電流検出信号Ｖｉが出力される。比較
回路３６は、電流検出信号Ｖｉを入力するとともに、電
流設定回路３８より電流設定値を表す基準値信号Ｖｓを
入力し、両信号Vi,Vsを比較してその比較誤差を表す誤
差信号Ｅｒを出力する。この誤差信号Ｅｒはリミッタ回
路４８を通ってパルス幅制御回路４０に与えられる。
パルス幅制御回路４０は、パルス幅変調（ＰＷＭ）でイ
ンバータ回路１８の高周波交流出力を制御するもので、
周波数発生器４２より例えば第２図(A)に示すような一
定周波数の鋸波信号ＳＦを変調波として入力し、この信
号ＳＦと誤差信号Ｅｒとの比較論理をとることによって
第２図(B)に示すような“Ｈ”と“Ｌ”のレベルを有す
るパルス状のＰＷＭ信号ＳPWMを生成する。そして、こ
のＰＷＭ信号ＳPWMを基に、インバータ・ドライブ回路
４６を介してインバータ回路１８内の各トランジスタを
オン・オフ制御する。したがって、インバータ回路１８
の出力のパルス幅はＰＷＭ信号ＳPWMのパルス幅に対応
する。シーケンス回路４４は、通電の開始と終了を指示
し、通電時間中だけパルス幅制御回路４０ひいてはイン
バータ回路１８を作動させる。
ンバータ回路１８の高周波交流出力を制御するもので、
周波数発生器４２より例えば第２図(A)に示すような一
定周波数の鋸波信号ＳＦを変調波として入力し、この信
号ＳＦと誤差信号Ｅｒとの比較論理をとることによって
第２図(B)に示すような“Ｈ”と“Ｌ”のレベルを有す
るパルス状のＰＷＭ信号ＳPWMを生成する。そして、こ
のＰＷＭ信号ＳPWMを基に、インバータ・ドライブ回路
４６を介してインバータ回路１８内の各トランジスタを
オン・オフ制御する。したがって、インバータ回路１８
の出力のパルス幅はＰＷＭ信号ＳPWMのパルス幅に対応
する。シーケンス回路４４は、通電の開始と終了を指示
し、通電時間中だけパルス幅制御回路４０ひいてはイン
バータ回路１８を作動させる。
かかる定電流制御回路の構成（３２〜４６）は従来通り
のもので、溶接トランスの一次電流（電流センサ３２が
整流回路２４の出力側に設けられた場合は直流の溶接電
流）を設定値に一致させるようにフィードバック制御方
式の定電流制御を行う。しかし、このような定電流制御
によれば、通電初期に被溶接材２８，３０の接触具合あ
るいはそれら被溶接材と溶接電極２６ａ，２６ｂとの接
触具合が悪いときは、電流が流れにくいため、負のフィ
ードバック制御が強く働いてＰＷＭ信号ＳPWMのパルス
幅ひいてはインバータ出力のパルス幅が急速に広げら
れ、たちまちフルウェーブ波形状態となる。そうなる
と、上述したように、溶接部の接触具合がよくなった時
に急激に大電流が流れ出し、スプラッシュが発生しやす
い。
のもので、溶接トランスの一次電流（電流センサ３２が
整流回路２４の出力側に設けられた場合は直流の溶接電
流）を設定値に一致させるようにフィードバック制御方
式の定電流制御を行う。しかし、このような定電流制御
によれば、通電初期に被溶接材２８，３０の接触具合あ
るいはそれら被溶接材と溶接電極２６ａ，２６ｂとの接
触具合が悪いときは、電流が流れにくいため、負のフィ
ードバック制御が強く働いてＰＷＭ信号ＳPWMのパルス
幅ひいてはインバータ出力のパルス幅が急速に広げら
れ、たちまちフルウェーブ波形状態となる。そうなる
と、上述したように、溶接部の接触具合がよくなった時
に急激に大電流が流れ出し、スプラッシュが発生しやす
い。
そのような事態を防止するため、本実施例は、比較回路
３６とパルス幅制御回路４０との間にリミッタ回路４８
を設ける。このリミッタ回路４８は、パルス幅制御回路
４０に与えられる誤差信号ＥＲが上限値ＥＵを越えない
ようにし、これによってＰＷＭ信号ＳPWMのパルス幅が
所定の上限値ＴＵを越えないようにする。
３６とパルス幅制御回路４０との間にリミッタ回路４８
を設ける。このリミッタ回路４８は、パルス幅制御回路
４０に与えられる誤差信号ＥＲが上限値ＥＵを越えない
ようにし、これによってＰＷＭ信号ＳPWMのパルス幅が
所定の上限値ＴＵを越えないようにする。
第２図につきリミッタ回路４８の作用を説明する。電流
が流れにくくなると、比較回路３６より出力される誤差
信号Ｅｒは増大し、それに応じてＰＷＭ信号ＳPWMのパ
ルス幅ひいてはインバータ出力のパルスΔＴは大きくな
る。インバータ式は高速制御であるから、パルス幅ΔＴ
はたちまち大きくなる。しかし、リミッタ回路４８より
パルス幅制御回路４０に与えられる誤差信号ＥＲは上限
値ＥＵ以下に抑えられるため、パルス幅ΔＴは上限値Ｔ
Ｕ以下に抑えられ、したがってフルウェーブ状態（ΔＴ
＝Ｔ）に至ることはない。これにより、溶接部の接触具
合がよくなって電流が流れ始めても、急激な大電流では
ないので、スプラッシュが発生することはなく、被溶接
材２８，３０が破壊するおそれもない。
が流れにくくなると、比較回路３６より出力される誤差
信号Ｅｒは増大し、それに応じてＰＷＭ信号ＳPWMのパ
ルス幅ひいてはインバータ出力のパルスΔＴは大きくな
る。インバータ式は高速制御であるから、パルス幅ΔＴ
はたちまち大きくなる。しかし、リミッタ回路４８より
パルス幅制御回路４０に与えられる誤差信号ＥＲは上限
値ＥＵ以下に抑えられるため、パルス幅ΔＴは上限値Ｔ
Ｕ以下に抑えられ、したがってフルウェーブ状態（ΔＴ
＝Ｔ）に至ることはない。これにより、溶接部の接触具
合がよくなって電流が流れ始めても、急激な大電流では
ないので、スプラッシュが発生することはなく、被溶接
材２８，３０が破壊するおそれもない。
パルス幅上限値設定回路５０は、所望のパルス幅上限値
ＴＵに対応するリミッタ回路１８の上限値ＥＵを設定す
るための回路である。例えば、リミッタ回路４８に内蔵
されるツェナー・ダイオードによって上限値ＥＵが規定
される場合、設定回路５０はツェナー・ダイオードの接
続個数を切り替えるスイッチング回路として構成されて
よい。なお、パルス幅上限値ＴＵは、被溶接材２８，３
０の材質，形状，厚み等に応じて選ばれる。
ＴＵに対応するリミッタ回路１８の上限値ＥＵを設定す
るための回路である。例えば、リミッタ回路４８に内蔵
されるツェナー・ダイオードによって上限値ＥＵが規定
される場合、設定回路５０はツェナー・ダイオードの接
続個数を切り替えるスイッチング回路として構成されて
よい。なお、パルス幅上限値ＴＵは、被溶接材２８，３
０の材質，形状，厚み等に応じて選ばれる。
以上のように、本実施例では、リミッタ回路４８により
誤差信号ＥＲを制限することでＰＷＭ信号ＳPWMひいて
はインバータ出力のパルスΔＴを制限するようにした
が、他の型式または構成のパルス幅制限手段も可能であ
り、例えばパルス幅制御回路４０の内部または後段でＰ
ＷＭ信号ＳPWMのパルス幅を直接制限するような回路で
も可能である。
誤差信号ＥＲを制限することでＰＷＭ信号ＳPWMひいて
はインバータ出力のパルスΔＴを制限するようにした
が、他の型式または構成のパルス幅制限手段も可能であ
り、例えばパルス幅制御回路４０の内部または後段でＰ
ＷＭ信号ＳPWMのパルス幅を直接制限するような回路で
も可能である。
［考案の効果］ 本考案は、上述したような構成を有することにより、次
のような効果を奏する。
のような効果を奏する。
パルス幅上限値設定手段およびパルス幅制限手段によっ
て制御パルスのパルス幅を所望の上限値以下に制限する
ようにしたので、溶接部の接触不良等によって電流が流
れにくいときにフィードバック制御方式の定電流制御回
路が制御パルスのパルス幅ひいてはインバータ出力のパ
ルス幅を広げるように動作しても、上限値を越えてフル
ウェーブ状態に至ることはなく、スプラッシュの発生や
被溶接材の破壊が防止され、安定で高品質な溶接結果が
得られる。
て制御パルスのパルス幅を所望の上限値以下に制限する
ようにしたので、溶接部の接触不良等によって電流が流
れにくいときにフィードバック制御方式の定電流制御回
路が制御パルスのパルス幅ひいてはインバータ出力のパ
ルス幅を広げるように動作しても、上限値を越えてフル
ウェーブ状態に至ることはなく、スプラッシュの発生や
被溶接材の破壊が防止され、安定で高品質な溶接結果が
得られる。
第１図は、本考案の一実施例による電源装置の回路構成
を示すブロック図、 第２図は、実施例のパルス幅制御回路およびリミッタ回
路のそれぞれの作用を説明するための信号波形図、およ
び 第３図は、フィードバック制御方式による定電流制御回
路の作用を説明するための信号波形図である。 １８…インバータ回路、 ３６…比較回路、 ４０…パルス幅制御回路、 ４８…リミッタ回路、 ５０…パルス幅上限値設定回路。
を示すブロック図、 第２図は、実施例のパルス幅制御回路およびリミッタ回
路のそれぞれの作用を説明するための信号波形図、およ
び 第３図は、フィードバック制御方式による定電流制御回
路の作用を説明するための信号波形図である。 １８…インバータ回路、 ３６…比較回路、 ４０…パルス幅制御回路、 ４８…リミッタ回路、 ５０…パルス幅上限値設定回路。
Claims (1)
- 【請求項１】 被溶接材に略々一定の電流を流すようフィードバック制
御方式でインバータのスイッチング動作を制御する定電
流制御回路を備えたインバータ式抵抗溶接機の電源装置
において、 前記インバータのスイッチング動作を制御するための制
御パルスのパルス幅に対する上限値を設定するパルス幅
上限値設定手段と、 前記制御パルスのパルス幅が前記設定上限値を越えない
ようにするパルス幅制限手段と、 を具備することを特徴とする電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988138817U JPH065027Y2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | インバータ式抵抗溶接機の電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988138817U JPH065027Y2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | インバータ式抵抗溶接機の電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0259888U JPH0259888U (ja) | 1990-05-01 |
| JPH065027Y2 true JPH065027Y2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=31401509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1988138817U Expired - Lifetime JPH065027Y2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | インバータ式抵抗溶接機の電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065027Y2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60137582A (ja) * | 1983-12-24 | 1985-07-22 | Honda Motor Co Ltd | 抵抗溶接機の定電流制御回路 |
-
1988
- 1988-10-25 JP JP1988138817U patent/JPH065027Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0259888U (ja) | 1990-05-01 |
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