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JPH0681673B2 - コンデンサ蓄勢式インバータ制御型溶接機 - Google Patents
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JPH0681673B2 - コンデンサ蓄勢式インバータ制御型溶接機 - Google Patents

コンデンサ蓄勢式インバータ制御型溶接機

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JPH0681673B2
JPH0681673B2 JP1284201A JP28420189A JPH0681673B2 JP H0681673 B2 JPH0681673 B2 JP H0681673B2 JP 1284201 A JP1284201 A JP 1284201A JP 28420189 A JP28420189 A JP 28420189A JP H0681673 B2 JPH0681673 B2 JP H0681673B2
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滋 根尾
純吉 島田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンデンサ蓄勢式インバータ制御型溶接機に関
する。
〔従来の技術〕
従来のコンデンサ型スポット溶接機としては例えば,第
4図に示すようなものがある。同図において,交流電源
1が変圧器11の一次巻線に接続され,その二次巻線はブ
リッジ接続された整流器2に接続される。整流器2の整
流出力はサイリスタ30と抵抗器300を介してコンデンサ
6に接続される。サイリスタ30には交流電源1に同期し
た,制御パルスがそのゲート電極に供給されて,コンデ
ンサ6への充電電流を所期の値に制御する。コンデンサ
6はさらにサイリスタ70を介して変圧器8の一次巻線に
送られる。変圧器8の一次巻線と二次との巻数比の逆比
で増倍された大電流が二次巻線から溶接電極9に流れ
る。この溶接電極9に挟まれた被溶接物が溶接される。
この溶接機ではエネルギーが蓄積されるコンデンサ6の
充電電流i1は第5図に示すように,典型的なコンデンサ
充電曲線に従い,通常は一回の充電期間t1は1秒程度に
選ばれる。そして溶接電極9に流れる溶接電流i2は同図
に示すようにコンデンサ放電の波形となり,電流通流期
間t2および波形はほぼ固定される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら,このような従来のコンデンサ型スポット
溶接機の放電制御にあっては,溶接用変圧器を介して一
方向電流として放電される。溶接電流i2が一方向で,第
5図に示すように,導通期間がt2=0.1秒程度なので,溶
接トランスの磁芯は同じ電力の商用周波数の変圧器と比
較して,大きくならざるを得ない。
また溶接電流波形はワンパルスであり,サイリスタ70は
その保持電流以下になるまで,オフはできず,溶接電流
波形の後ろの部分(波尾)が長い。この波尾の期間で,
溶接電極を上げると,その溶接電極と被溶接物間にアー
クが発生し,そのためスパッタが発生するという問題も
あった。特に被溶接物が鋳等の磁性体の場合には波尾が
よく長くなり,その長さは非磁性体の場合と比較して2
倍以上になることもある。そのためコンデンサ型スポッ
ト溶接機ではこの長い波尾の期間を予測して待機する必
要がある。しかしこの波尾の長さのばらつきにより溶接
電極を持ち上げるときにスパッタが発生し,被溶接物や
溶接電極を傷めるという問題があった。
一方,高周波インバータを用いたインバータ溶接機があ
る。その場合には溶接電流波形は自由に設定できるが,
連続した高周波大電流を供給するために入力電力が極め
て大きくなる問題がある。
本発明では,溶接機において入力電力を低く抑えつつ,
溶接電流波形の成形可能性を得ること,特に溶接電流波
形の波尾を短くすることによりスパッタの発生を防ぐこ
とを課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこのような課題を解決するため,コンデンサに
蓄積されたエネルギーを溶接用変圧器の一次巻線に供給
し,該溶接用変圧器の二次巻線に溶接電極を接続してな
るコンデンサ蓄勢式溶接機において,コンデンサと溶接
用変圧器の一次巻線との間にインバータを接続し,この
インバータの各スイッチング素子には逆並列にダイオー
ドを接続し,コンデンサにほぼ溶接1回分のエネルギー
を蓄積した後に充分高い周波数で被溶接物に適した波形
でインバータを作動させることを特徴とするコンデンサ
蓄勢式インバータ制御型溶接機を提案するものである。
〔作用〕
本発明はこのような特徴を有するので,コンデンサへの
充電期間は1秒ないし数秒で行われ,この蓄積エネルギ
ーをインバータにより充電期間よりはるかに短い期間に
溶接電極間に放電供給されるため,入力電力は低く抑え
つつ出力電力は溶接に必要な瞬時大電力が供給される。
そして溶接電流波形はインバータの変換端数が充分高い
ので成形自由である。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示す図である。先ず構成を
説明すると,交流電源1が変圧器11の一次巻線に接続さ
れ,その二次巻線はブリッジ接続されたダイオード21〜
24からなる整流器2に接続される。整流器2の整流出力
はサイリスタ30を介してコンデンサ6に接続される。図
示されていないが,サイリスタ30には交流電源1に同期
した,制御パルスがそのゲート電極に供給されて,コン
デンサ6への充電電流を所期の値に制御する。コンデン
サ6はさらに電界効果トランジスタ701〜704からなるイ
ンバータ7に接続される。電界効果トランジスタ701〜7
04は制御回路709によって約20kHzでスイッチング駆動さ
れて,変圧器8の一次巻線に送られる。電界効果トラン
ジスタ701〜704のそれぞれのドレイン・ソース間に並列
接続されたダイオード705〜708はいわゆるフリーホィー
リングダイオードとして作用するものである。つまり電
界効果トランジスタ701と704の一対がオンしている状態
からこれらがオフするとき,それまで流れていた溶接用
変圧器8に蓄えられた電流エネルギーは瞬時にダイオー
ド707と706とを通ってコンデンサ6に回生充電される。
この電流により溶接用変圧器8はスムーズに次の反対周
期,すなわち電界効果トランジスタ702と703の組がオン
する状態へと移行する。なお,これらのダイオード705
〜708は電界効果トランジスタの構造上固有ダイオード
を利用する場合と,別にダイオードを設ける場合の両方
がある。(別にダイオードを接続する場合には各ドレイ
ン・ソース間にそれぞれ順方向ダイオードを直列接続す
る。)変圧器8の一次巻線と二次との巻数比は約60:1に
選ばれており,この逆比で増倍された大電流が二次巻線
から溶接電極9に流れる。この溶接電極9に挟まれた被
溶接物が溶接される。
このように構成された,溶接機ではエネルギーが蓄積さ
れるコンデンサ6の充電電流i1は第2図に示すように,
典型的なコンデンサ充電曲線に従い,通常は一回の充電
期間t1は1秒程度に選ばれる。そしてインバータ7と溶
接用変圧器8を経て溶接電極に流れる電流i2は同図に示
すような波形となる。電流通流期間t2および波形は制御
回路709の特性によって自由に得ることができる。例え
ば,放電途中において,コンデンサ6の放電を止め,無
駄なエネルギー消費と被溶接物のスパッタ防止ができ
る。
第3図は本発明の他の実施例を示す。この実施例は第1
図に示す実施例においてコンデンサ6を充電する回路を
高周波で動作するコンバータ3を経由して行い,かつコ
ンデンサ6からのエネルギー供給用のインバータ(7,7
2)と溶接用変圧器(8,82)を2系統構成している。構
成を説明すると,交流電源1はダイオード21〜24からな
る整流器2によって整流され,コンデンサ31と32とを互
いに等しい電位に充電する。このコンデンサ31,32の両
端に互いに直列接続された電界効果トランジスタ33,34
が接続される。コンデンサ31,32の接合点と電界効果ト
ランジスタ33,34の接合点との間にコンデンサ38とイン
ダクタ37とが直列に接続されている。そしてコンデンサ
38の両端には変圧器4の一次巻線が接続され,その二次
巻線はダイオード51〜54からなる整流器5に接続され
る。電界効果トランジスタ33,34は制御回路39で高周波
でオンオフ駆動され,コンバータ3を形成する。すなわ
ち交流電源1の50〜90Hzの波形はそれより数百〜千倍の
周波数に交換されてコンデンサ6を制御充電する。
この実施例では,入力は並列接続とし,出力は直列接続
としており,等アンペアターン則により,溶接変圧器8,
82の二次巻線の電流は強制的に等しくなり,好都合であ
る。この性質を利用して等しい標準容量のインバータを
複数用意すれば限られた容量の標準インバータで目的の
大容量の溶接機が製作できる。これら複数のインバータ
7,72は動作周波数と位相は基本的には互いに等しく選ば
れるが,目的によっては,それ以外の動作モードでもよ
い。
図示はしていないが,第3図の実施例を拡張して,任意
の数,n個のインバータを設け,溶接用変圧器の二次側を
直列にすることもできる。また任意の数,n個のコンバー
タを設け,それぞれ任意の数,n個のインバータに接続
し,溶接用変圧器の二次側を直列にすることもできる。
その場合は,各制御回路は個別制御あるいは共働制御と
する。
さらに,溶接用変圧器の二次巻線に直列に整流器を挿入
接続することにより,一方向極性電流を被溶接物に与え
ることができる。
〔発明の効果〕
本発明は以上述べたような特徴を有しているので,入力
電力を低く抑えつつ,溶接電流波形を自由に制御できる
ので,溶接物の特性に適合させることができたり,溶接
電流の波尾を短くしてスパッタの発生を防止することが
できる。特に鉄などの磁性体を被溶接物とするときに好
適となる。あるいは特殊な被溶接物,条件にも対応でき
る。また被溶接物に最適な溶接電流波形とすることによ
りエネルギー利用率が向上する。さらに溶接用変圧器が
高効率化と高周波化により小型経済的となる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるコンデンサ蓄勢式インバータ制御
型溶接機の一実施例を示し,第2図はその特性を説明す
るための波形を示す。また第3図は本発明によるコンデ
ンサ蓄勢式インバータ制御型溶接機の他の実施例を示
す。第4図は従来のコンデンサ型スポット溶接機の一例
を示し,第5図はその特性を説明するための波形を示
す。 1……交流電源,11……変圧器,2……整流器, 21,22,23,24……ダイオード、3……コンバータ、 30……サイリスタ,300……抵抗器 31,32……コンデンサ,33,34……電界効果トランジスタ,
35,36……ダイオード 37……インダクタ,38……コンデンサ, 39……制御回路,4……変圧器、5……整流器,51,52,53,
54……ダイオード 6……コンデンサ 7,72……インバータ 701,702,703,704……電界効果トランジスタ 705,706,707,708……ダイオード 721,702,723,724……電界効果トランジスタ 725,726,727,728……ダイオード 709,729……制御回路 8,82……溶接用変圧器,9……溶接電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コンデンサに蓄積されたエネルギーを溶接
    用変圧器の一次巻線に供給し,該溶接用変圧器の二次巻
    線に溶接電極を接続してなるコンデンサ蓄勢式溶接機に
    おいて, 前記コンデンサと前記溶接用変圧器の一次巻線との間に
    インバータを接続し,該インバータの各スイッチング素
    子には逆並列にダイオードを接続し, 前記コンデンサにほぼ溶接1回分のエネルギーを蓄積し
    た後に充分高い周波数で被溶接物に適した波形で前記イ
    ンバータを作動させることを特徴とするコンデンサ蓄勢
    式インバータ制御型溶接機。
JP1284201A 1989-10-31 1989-10-31 コンデンサ蓄勢式インバータ制御型溶接機 Expired - Fee Related JPH0681673B2 (ja)

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