JP2000301352A - 抵抗溶接電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定電流制御および定電圧制御の双方とも同時
設定可能とし、多種多用な溶接要求や溶接状況の変化に
フレキシブルに適応できるようにする。 【解決手段】 主制御部は、マイクロプロセッサ（ＣＰ
Ｕ）または専用ロジック回路等で構成されてよく、機能
的には、入力部４６より入力された各種条件の設定値
（データ）を各部に与える設定部５０と、通電時間の制
御を行うシーケンス制御部５２と、定電流制御のための
電流誤差検出部５４および定電圧制御のための電圧誤差
検出部５６と、これらの誤差検出部５４，５６よりそれ
ぞれ得られる誤差検出値の１つを選択するためのセレク
タ部５８と、このセレクタ部５８で選択された誤差検出
値に応じた制御パルスＣＰを生成するＰＷＭパルス生成
部６０と、通電制御モード切換のために電流測定値ＩM
および電圧測定値ＶM の監視を行うモード切換用監視部
６２と、選択されていない通電制御方式側の電気的パラ
メータをモニタするモニタ部６４と、表示部４８に表示
すべきデータを出力する表示制御部６６とを有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トランジスタ式ま
たはインバータ式の抵抗溶接電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、金属箔や細線等を被溶接材と
する精密小型抵抗溶接にはトランジスタ式あるいはイン
バータ式の抵抗溶接電源装置が多く用いられている。

【０００３】トランジスタ式は、溶接エネルギーを蓄え
るコンデンサと溶接電極との間に溶接トランスを介在さ
せることなく実質的にトランジスタのみを介在させ、コ
ンデンサの放電による溶接電流をトランジスタで制御し
て被溶接材に供給する方式である。インバータ式では、
商用周波数の電力をインバータによって高周波数の電力
に変換したのち溶接トランスを介して被溶接材に供給す
る。両電源方式とも、直流の溶接電流を流すことが可能
であり、溶接電流の立ち上がりが速く、精細な定電流制
御または定電圧制御を行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、トラン
ジスタ式またはインバータ式の抵抗溶接電源装置におい
て、定電流制御も定電圧制御もよく用いられる通電制御
方式である。従来のこの種抵抗溶接電源装置では、１つ
の溶接通電に対して定電流制御または定電圧制御のいず
れかが択一的に選択されるようになっている。したがっ
て、定電流制御が選択された場合は、所望の電流値が設
定入力され、定電圧制御のための電圧設定値は入力され
ない。反対に、定電圧制御が選択された場合は、所望の
電圧値が設定入力され、定電流制御のための電流設定値
は入力されない。

【０００５】しかしながら、定電圧制御が選択され、所
望の溶接電流が流れても、被溶接材に印加される電圧が
高くなりすぎると、スプラッシュが発生して、結果的に
溶接不良となる場合がある。反対に、定電圧制御が選択
され、所望の溶接電圧が印加されても、溶接電流が過大
になると、やはり溶接不良となったり、電源回路が故障
する原因となることがある。

【０００６】また、従来の電源装置では、溶接通電中は
所期の通電制御方式による通電を完遂することにフィー
ドバック制御が機能するだけであり、上記のように選択
しなかったパラメータ側（裏側）での異常な現象を検出
する機能や、異常時に適切な処置に迅速に移行する機能
を持ち合わせてはいなかった。

【０００７】本発明は、かかる従来技術の問題点を解決
するものであり、定電流制御および定電圧制御の双方と
も同時設定可能とし、多種多用な溶接要求や溶接状況の
変化にフレキシプルに適応できるようにしたトランジス
タ式またはインバータ式の抵抗溶接電源装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】また、本発明の別の目的は、定電流制御お
よび定電圧制御の双方とも同時設定可能で、かつ電流モ
ニタおよび電圧モニタの双方とも同時設定可能とし、選
択された通電制御モードに応じた有益なモニタ情報を得
るようにしたトランジスタ式あるいはインバータ式の抵
抗溶接電源装置を提供することにある。

【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、本発明の抵抗溶接電源装置は、トランジスタ式ま
たはインバータ式の抵抗溶接電源装置であって、所望の
電流設定値および電圧設定値を入力するための設定値入
力手段と、前記被溶接材に供給される電流の値を前記電
流設定値に一致させるための定電流制御手段と、前記一
対の溶接電極間の電圧の値を前記電圧設定値に一致させ
るための定電圧制御手段と、前記定電流制御手段による
第１の通電制御モードまたは前記定電圧制御手段による
第２の通電制御モードのいずれかを選択し、前記溶接電
極間電圧の値が所定の電圧臨界値になった時に前記第１
の通電制御モードから前記第２の通電制御モードに切り
換え、前記被溶接材に供給される電流の値が所定の電流
臨界値になった時に前記第２の通電制御モードから前記
第１の通電制御モードに切り換える通電制御モード選択
手段と、前記通電制御モード選択手段によって選択され
た通電制御モードで溶接通電を実行する通電シーケンス
制御手段とを具備する構成とした。

【００１０】本発明において、通電制御モードの切り換
えは自動的に行なわれ、切換の方向（第１→第２、第２
→第１）や切換の回数に制限はない。

【００１１】前記通電制御モード選択手段は、前記被溶
接材に供給される電流が前記電流臨界値に達しておら
ず、かつ前記溶接電極間電圧が前記電圧臨界値に達して
いない時は、予め設定された優先順位にしたがって前記
第１の通電制御モードまたは前記第２の通電制御モード
のいずれかを選択する優先モード選択手段を有するもの
であってよい。

【００１２】また、本発明の抵抗溶接電源装置は、上記
構成に加えて、前記被溶接材に供給される電流をモニタ
するための電流モニタ手段と、前記一対の溶接電極間の
電圧をモニタするための電圧モニタ手段と、前記第１の
通電制御モードが選択されている時は前記電圧モニタ手
段による第１のモニタモードを選択し、前記第２の通電
制御モードが選択されている時は前記電流モニタ手段に
よる第２のモニタモードを選択するモニタモード選択手
段とをさらに具備してよい。さらには、溶接通電中に選
択された通電制御モードの履歴を記録する通電制御モー
ド履歴記録手段を具備してよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図を参照して本発明の
実施例を説明する。

【００１４】図１に、本発明の一実施例によるトランジ
スタ式抵抗溶接電源装置の回路構成を示す。

【００１５】この抵抗溶接電源装置は、溶接エネルギー
を電荷として蓄える大容量コンデンサ２０と、このコン
デンサ２０を所定の電圧まで充電する充電部１８と、コ
ンデンサ２０と片側の溶接電極２４との間に電気的に接
続され、かつ互いに並列接続された複数個のトランジス
タ（トランジスタ群）２２と、溶接通電中にこのトラン
ジスタ群２２を所定の周波数でスイッチング動作させて
溶接電流Ｉを制御する制御部３０とを有している。

【００１６】充電部１８は、充電トランス１４と整流回
路１６を有している。充電トランス１４は、一次側コイ
ルが主電源スイッチ１２を介して商用周波数の交流電源
１０（たとえば２００Ｖ電圧）に接続されており、二次
側コイルよりたとえば３０Ｖに降圧した電圧を出力す
る。整流回路１６は、２個のサイリスタＳと２個のダイ
オードＤをブリッジ接続してなる単相混合ブリッジ整流
回路であり、充電トランス１４からの交流電圧を整流し
て直流電圧に変換し、コンデンサ２０を所定の電圧たと
えば２４Ｖまで充電する。なお、サイリスタＳは、商用
交流電源１０のサイクルに同期して充電用の点弧回路
（図示せず）により点弧制御される。

【００１７】コンデンサ２０は、低圧大容量型のコンデ
ンサを１個または複数個並列接続したもので、たとえば
１．２Ｆ程度の容量を有する。

【００１８】トランジスタ群２２は、複数個たとえば２
５個のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）またはＩＧＢＴ
（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）等の高速型
トランジスタＴＲ1 ，ＴＲ2 ，…ＴＲn を並列接続して
なる。各トランジスタＴＲiの第１の端子（たとえばコ
レクタまたはドレイン）はコンデンサ２０の片側の端子
に電気的に接続され、第２の端子（エミッタまたはソー
ス）は片側の溶接電極２４に電気的に接続されている。
また、各トランジスタＴＲi の制御端子（ベースまたは
ゲート）は駆動回路４４の出力端子に接続されている。

【００１９】溶接電極２４，２６は加圧機構（図示せ
ず）に結合されており、溶接中は被溶接材Ｗ1 ，Ｗ2 に
加圧接触するようになっている。なお、溶接電極２６は
コンデンサ２０の反対側の端子に電気的に接続されてい
る。

【００２０】制御部３０は、駆動回路４４を介してトラ
ンジスタ群２２のスイッチング動作を制御する主制御部
３２を含むほか、溶接電流または電極間電圧についてフ
ィードバック制御を行うための各種センサ、測定回路ま
たは演算回路を含んでいる。

【００２１】この構成では、溶接電流Ｉを流す導体に電
流センサたとえばトロイダルコイル３４が取り付けら
れ、この電流センサ３４の出力端子に電流測定回路３６
が接続されている。また、両溶接電極２４，２６に電圧
センス線３８を介して電圧測定回路４０が接続されてい
る。

【００２２】電流測定回路３６は、電流センサ３４の出
力信号を基にスイッチング周波数の各１サイクル毎に溶
接電流Ｉの実効値または平均値を電流測定値として求
め、各電流測定値ＩM を主制御部３２に与える。

【００２３】電圧測定回路４０は、電圧センス線３８を
介して得られる電極間電圧検出信号を基にスイッチング
周波数の各１サイクル毎に電極間電圧Ｖの実効値または
平均値を電極間電圧測定値として求め、各電圧測定値Ｖ
M を主制御部３２に与える。

【００２４】なお、電流測定回路３６および電圧測定回
路４０は、アナログ回路またはディジタル回路のいずれ
であってもよく、アナログ回路で構成した場合は、その
出力信号（測定値、演算値）をＡ−Ｄ変換器（図示せ
ず）でディジタル信号に変換したうえで主制御部３２に
供給してよい。

【００２５】主制御部３２は、マイクロプロセッサ（Ｃ
ＰＵ）または専用ロジック回路等で構成されてよく、後
述するように設定部、シーケンス制御部、ＰＷＭ制御
部、モード切換用監視部、モニタ部等の諸機能を含んで
いる。

【００２６】入力部４６は、キーボードやマウス等の入
力装置および所要のインタフェース回路で構成され、通
電時間、パルス幅初期値、溶接電流、電極間電圧等の各
種溶接条件や各種モニタ条件の設定値またはコマンド等
をデータとして入力する。入力部４６より入力されたデ
ータは主制御部３２内のメモリに保持される。

【００２７】表示部４８は、たとえば液晶ディスプレイ
からなり、ユーザ側より入力された設定値や指示値、あ
るいは装置側より提示（出力）すべきモニタ情報や警告
等を表示する。

【００２８】図２に、主制御部３２の機能的構成をブロ
ック図で示す。

【００２９】主制御部３２は、機能的には、入力部４６
より入力された各種条件の設定値（データ）を各部に与
える設定部５０と、通電時間の制御を行うシーケンス制
御部５２と、定電流制御のための電流誤差検出部５４お
よび定電圧制御のための電圧誤差検出部５６と、これら
の誤差検出部５４，５６よりそれぞれ得られる誤差検出
値の１つを選択するためのセレクタ部５８と、このセレ
クタ部５８で選択された誤差検出値に応じた制御パルス
ＣＰを生成するＰＷＭパルス生成部６０と、通電制御モ
ード切換のために電流測定値ＩM および電圧測定値ＶM
の監視を行うモード切換用監視部６２と、選択されてい
ない通電制御方式側の電気的パラメータをモニタするモ
ニタ部６４と、表示部４８に表示すべきデータを出力す
る表示制御部６６とを有している。

【００３０】電流誤差検出部５４は、電流測定回路３６
からの溶接電流測定値ＩM を設定部５０からの溶接電流
設定値ＩS と比較し、両者の差分を電流誤差検出値ＥＲ
I として出力する。電圧誤差検出部５６は、電圧測定回
路４０からの電極間電圧測定値ＶM を設定部５０からの
電極間電圧設定値ＶS と比較し、両者の差分を電圧誤差
検出値ＥＲV として出力する。両誤差検出値ＥＲI ，Ｅ
ＲV はセレクタ部５８に入力される。

【００３１】設定部５０より与えられる設定値ＩS ，Ｖ
S は、所望の値をとる一定値であってもよく、あるいは
所望の波形として時間的に値が任意に変化する波形値で
あってもよい。

【００３２】シーケンス制御部５２が定電流制御の通電
モードを選択している時は、セレクタ部５８が電流誤差
検出部５４からの電流誤差検出値ＥＲI を選択してＰＷ
Ｍパルス生成部６０側に出力し、ＰＷＭパルス生成部６
０は溶接電流Ｉを溶接電流設定値ＩS に一致させるため
の制御パルスＣＰを生成する。

【００３３】また、シーケンス制御部５２が定電圧制御
の通電モードを選択している時は、セレクタ部５８が電
圧誤差検出部５６からの電圧誤差検出値ＥＲV を選択し
てＰＷＭパルス生成部６０側に出力し、ＰＷＭパルス生
成部６０は電極間電圧Ｖを電極間電圧設定値ＶS に一致
させるための制御パルスＣＰを生成する。

【００３４】ＰＷＭパルス生成部６０は、セレクタ部５
８より誤差検出値ＥＲを受け取るだけでなく、制御パル
スＣＰの周波数（スイッチング周波数）を規定する高周
波数たとえば２０ｋＨｚのクロックＣＫをクロック回路
（図示せず）より受け取り、シーケンス制御部５２によ
る制御の下で通電期間だけ作動する。

【００３５】図３に、本実施例におけるモード切換用監
視部６２の構成例を示す。この例のモード切換用監視部
６２は２つのコンパレータ６８，７０で構成される。

【００３６】一方のコンパレータ６８は、電流測定回路
３６からの溶接電流測定値ＩM を設定部５０からの比較
用電流基準値ＩJ と比較し、両者の大小関係を表す比較
判定信号ＣI を出力する。たとえば、ＩM ＜ＩJ のとき
はＣI ＝０、ＩM ≧ＩJ のときはＣI ＝１とする。

【００３７】他方のコンパレータ７０は、電圧測定回路
４０からの電極間電圧測定値ＶM を設定部５０からの比
較用電圧基準値ＶJ と比較し、両者の大小関係を表す比
較判定信号ＣV を出力する。たとえば、ＶM ＜ＶJ のと
きはＣV ＝０、ＶM ≧ＶJ のときはＣV ＝１とする。

【００３８】両コンパレータ６８，７０の出力ＣI ，Ｃ
V はシーケンス制御部５２に与えられる。比較用基準値
ＩJ ，ＶJ は、それぞれ電流設定値ＩS ，電圧設定値Ｖ
S に応じた値に選ばれてよく、たとえばＩJ ＝ＩS ＋δ
i ，ＶJ ＝ＶS ＋δv に選ばれる。ここで、δi ，δv
はＩS ，ＶS に対する適当なオフセット値（正または負
の値、零の場合を含む。時間的に変化してもよい。）で
ある。

【００３９】正常な溶接通電では、定電流制御または定
電圧制御のいずれの通電制御モードが選択されている時
でも、コンパレータ６８，７０の出力はＣI ＝０、ＣV
＝０である。

【００４０】溶接通電中、シーケンス制御部５２は、選
択されていない通電制御方式の電気的パラメータまたは
測定値（ＩM もしくはＶM ）に対応するコンパレータ出
力Ｃを監視する。つまり、定電流制御方式を選択してい
る時は電圧比較のコンパレータ７０の出力ＣV を監視
し、定電圧制御を選択している時は電流比較のコンパレ
ータ６８の出力ＣI を監視する。そして、監視対象のコ
ンパレータ出力Ｃが０から１に転じた時は、選択されて
いない通電制御方式の電気的パラメータまたは測定値が
臨界値に達したものと判定し、その電気的パラメータ側
の通電制御方式に切り換えるようになっている。

【００４１】たとえば、定電流制御の通電モード中に電
圧比較のコンパレータ出力ＣV が０から１に変わると、
シーケンス制御部５２は、セレクタ部５８を制御して定
電流制御から定電圧制御の通電モードに切り換えるよう
になっている。

【００４２】図４に、本実施例におけるモニタ部６４の
構成例を示す。この例のモニタ部６４は、電圧モニタ部
８０、電流モニタ部８２およびモニタ情報出力部８４か
らなる。

【００４３】電圧モニタ部８０は、シーケンス制御部５
２より通電制御モード選択信号ＳＷを受け取り、定電流
制御方式が選択されている時、つまり選択信号ＳＷが所
定の論理値たとえば０の時に、電圧測定回路４０からの
電極間電圧測定値ＶM について電圧モニタリングを実行
する。

【００４４】電流モニタ部８２は、定電圧制御方式が選
択されている時、つまりシーケンス制御部５２からの選
択信号ＳＷが１の時に、電流測定回路３６からの溶接電
流測定値ＩM について電流モニタリングを実行する。

【００４５】モニタ情報出力部８４は、両モニタ部８
０，８２で得られたモニタ結果のデータをメモリに蓄積
し、所要の解析または統合処理を行った上で、表示項目
のモニタ情報を表示部４８に出力する。表示出力するモ
ニタ情報としては、測定値、極大・極小値、良否判定等
の通常のモニタ情報のほか、本実施例により溶接通電中
に選択された通電制御モードの履歴すなわち通電制御方
式の切換時点、持続時間等のデータを含んでよい。

【００４６】図５に、電圧モニタ部８０の構成例を示
す。電圧モニタ部８０は、たとえば良否判定部８６、平
均値演算部８８、極大値（ピーク値）検出部９０等を含
んでいる。良否判定部８６には、設定部５０より良否判
定のための監視値ＱV が与えられる。電流モニタ部８２
も、上記電圧モニタ部８０と同様の構成を有していてよ
い。

【００４７】次に、図６および図７につき本実施例の抵
抗溶接電源装置における作用の一例を説明する。図６に
主制御部３２の処理手順を示し、図７に溶接通電中の溶
接電流Ｉおよび電極間電圧Ｖの波形を示す。なお、この
例では、モード切換用監視部６２が図３の構成を有して
いるものとする。

【００４８】加圧機構からの所定の加圧力で溶接電極２
４，２６が被溶接材Ｗ1 ，Ｗ2 に加圧接触している状態
の下で溶接ロボット等の外部装置（図示せず）より起動
信号が送られてくると、この信号に応動して主制御部３
２は溶接通電を開始する。この際、起動信号が溶接通電
の開始を指示するだけでなく、今回の溶接通電の条件Ｎ
ｏ．またはスケジュールＮｏ．を指定してもよい。

【００４９】主制御部３２においては、先ず設定部５０
が今回の溶接通電に関連する通電時間、電流設定値、電
圧設定値、比較用基準値、モニタ用監視値等の各種設定
値をメモリから読み出して、各々対応するレジスタ、カ
ウンタ等にセットする（ステップＡ1 ）。

【００５０】次に、主制御部３２は、モード切換用監視
部６２における電流比較用コンパレータ６８の出力ＣI
が０であることを確認したうえで（ステップＡ2 ）、セ
レクタ部５８を電圧誤差検出部５６側に切り換えて、定
電圧制御のモードで通電を開始する（ステップＡ3 ）。

【００５１】通常の抵抗溶接では、スプラッシュの発生
を防止するうえで通電開始直後は定電圧制御方式を選択
するのが望ましい。

【００５２】そうすると、ＰＷＭパルス生成部６０より
所定のスイッチング周波数（２０ｋＨｚ）で制御パルス
ＣＰが出力され、この制御パルスＣＰに応動して駆動回
路４４がトランジスタ群２２の全トランジスタＴＲ1 ，
ＴＲ2 ，…ＴＲn を同時に、つまり同じタイミングでス
イッチング駆動する。

【００５３】このようにして、トランジスタ群２２の全
トランジスタＴＲ1 ，ＴＲ2 ，…ＴＲn がスイッチング
動作することにより、コンデンサ２０がトランジスタ群
２２を介して溶接電極２４，２６および被溶接材Ｗ1 ，
Ｗ2 側に放電し、直流の溶接電流Ｉが流れる。

【００５４】スイッチング周波数の各サイクル毎に、電
流測定回路３６より溶接電流Ｉの測定値ＩM が得られ、
電極間測定回路４０より電極間電圧Ｖの測定値ＶM が得
られる。

【００５５】定電圧制御の通電制御モードが選択されて
いるので、電極間電圧測定値ＶM をフィードバック信号
として電圧誤差検出部５６、セレクタ部５８およびＰＷ
Ｍパルス生成部６０により電極間電圧Ｖの値を電圧設定
値ＶS に一致させるための定電圧制御が行われる。

【００５６】一方、モニタ部６４では、電流モニタ部８
２がイネーブル状態となり、溶接電流Ｉをモニタする
（ステップＡ4 ）。通電開始直後は溶接電流Ｉが立ち上
がるので、この立ち上げ特性を表す電流波形等がモニタ
されてよい。

【００５７】こうして、通電開始直後は、定電圧制御に
よって電極間電圧Ｖが設定値ＶS 付近に維持されたま
ま、溶接電流Ｉが立ち上がる。そして、時間ｔa で溶接
電流Ｉが比較用基準値ＩJ に達すると、モード切換用監
視部６２においてコンパレータ６８の出力が１に変わり
（ステップＡ2 ）、これに応動してシーケンス制御部５
２がセレクタ部５８を切り換える。

【００５８】この切換によって通電制御モードが定電圧
制御から定電流制御に移行し、それ以降は溶接電流測定
値ＩM をフィードバック信号として電流誤差検出部５
４、セレクタ部５８およびＰＷＭパルス生成部６０によ
り溶接電流Ｉの値を電流設定値ＩS に一致させるための
定電流制御が行われる（ステップＡ7 ）。

【００５９】一方、モニタ部６４では、選択信号ＳＷが
０になることで、電圧モニタ部８０がイネーブル状態と
なり、電極間電圧Ｖをモニタする（ステップＡ8 ）。一
般的には、定電流制御によって溶接電流が設定値に維持
されると、図７の実線Ｌで示すように電極間電圧Ｖはい
ったん低下して極小点Ｖmin に達した後に上昇に転じて
極大値Ｖmax に達し、以後通電終了まで低下し続ける。
このような電極間電圧Ｖの動的特性（波形）は、極大値
検出部９０等によってモニタされる。

【００６０】定電流制御の下では電極間電圧Ｖの波形パ
ターンと溶接品質との間に一定の相関関係があり、たと
えばスプラッシュが発生するときは図７の鎖線Ｌ’で示
すように電極間電圧Ｖが異常に高くなる。

【００６１】モード切換用監視部６２に与える比較用電
圧基準値ＶJ を相当高い値に選ぶことで、溶接電流Ｉが
立ち上がった後は溶接品質の如何に関係なく通電時間の
終了まで定電流制御を続行させることができ、電極間電
圧Ｖの特性についてモニタ情報が得られる。したがっ
て、或る設定電流値ＩS において良好な溶接結果が得ら
れたときは、それに対応する電極間電圧Ｖの特性が知れ
るので、定電圧制御で溶接通電を実行する場合の設定値
を選ぶうえでの参考となるデータを得ることができる。
また、反対に溶接不良となったときも、そのときの電極
間電圧Ｖの特性は溶接現象を解析するうえで役立つデー
タとなり得る。いずれの場合でも、フィードバック制御
部からは見えない重要な電気的パラメータについてのモ
ニタ情報なので、有益である。

【００６２】また、比較用電圧基準値ＶJ を電圧設定値
ＶS より幾らか高い適当な値ＶJ'に選ぶことで、定電流
制御下における電極間電圧Ｖの異常上昇を早期に（図７
の例では時間ｔb で）検出して（ステップＡ9 ）、直ち
に定電圧制御に切り換えることもできる（ステップＡ1
3）。

【００６３】図６の処理手順は一例であり、モード切換
用監視部６２の構成およびこの監視部６２に与えられる
基準値の設定にしたがって種々の変形が可能である。

【００６４】図１に示す構成のトランジスタ式抵抗溶接
電源装置は一例であり、他の種々の抵抗溶接電源装置に
も本発明は適用可能である。

【００６５】図８に、本発明の別の実施例によるトラン
ジスタ式抵抗溶接電源装置の構成を示す。図中、上記第
１の実施例における電源装置と同様の構成・機能を有す
る部分には同一の符号を付してある。

【００６６】この抵抗溶接電源装置は、４組の複数個の
トランジスタ（トランジスタ群）２２Ａ，２２Ａ’，２
２Ｂ，２２Ｂ’を有している。

【００６７】第１のトランジスタ群２２Ａ’は、所定数
たとえば２５個のＦＥＴまたはＩＧＢＴ等の高速トラン
ジスタＴＲA1' 〜ＴＲAn' を並列接続してなる。各トラ
ンジスタＴＲAi' の第１の端子は一方の溶接電極２６に
電気的に接続され、第２の端子はコンデンサ２０の一方
の端子に電気的に接続されている。また、各トランジス
タＴＲAi' の制御端子は駆動回路４４Ａの出力端子に接
続されている。

【００６８】第２のトランジスタ群２２Ａは、所定数た
とえば２５個のＦＥＴまたはＩＧＢＴ等の高速トランジ
スタＴＲA1〜ＴＲAnを並列接続してなる。各トランジス
タＴＲAiの第１の端子はコンデンサ２０の他方の端子に
電気的に接続され、第２の端子は他方の溶接電極２４に
電気的に接続されている。また、各トランジスタＴＲAi
の制御端子は駆動回路４４Ａの出力端子に接続されてい
る。

【００６９】第３のトランジスタ群２２Ｂ’は、所定数
たとえば２５個のＦＥＴまたはＩＧＢＴ等の高速トラン
ジスタＴＲB1' 〜ＴＲBn' を並列接続してなり、各トラ
ンジスタＴＲBi' の第１の端子は他方の溶接電極２４に
電気的に接続され、第２の端子はコンデンサ２０の一方
の端子に電気的に接続されている。また、各トランジス
タＴＲBi' の制御端子は駆動回路４４Ｂの出力端子に接
続されている。

【００７０】第４のトランジスタ群２２Ｂは、所定数た
とえば２５個のＦＥＴまたはＩＧＢＴ等の高速トランジ
スタＴＲB1〜ＴＲBnを並列接続してなり、各トランジス
タＴＲBiの第１の端子はコンデンサ２０の他方の端子に
電気的に接続され、第２の端子は一方の溶接電極２６に
電気的に接続されている。また、各トランジスタＴＲBi
の制御端子は駆動回路４４Ｂの出力端子に接続されてい
る。

【００７１】この抵抗溶接電源装置において、主制御部
３２は、第１および第２のトランジスタ群（２２Ａ’，
２２Ａ）と第３および第４のトランジスタ群（２２
Ｂ’，２２Ｂ）とを別個の駆動回路４４Ａ，４４Ｂを介
して選択的にスイッチング動作させるような制御を行
う。

【００７２】図９に示すように、第１および第２のトラ
ンジスタ群（２２Ａ’，２２Ａ）を選択的にスイッチン
グ動作させるときは、溶接電極２４，２６および被溶接
材Ｗ1 ，Ｗ2 に正方向の溶接電流ＩA が流れる。このモ
ードは、上記した第１の実施例における電源装置に相当
する。また、第３および第４のトランジスタ群（２２
Ｂ’，２２Ｂ）を選択的にスイッチング動作させるとき
は、逆（負）方向の溶接電流ＩB が流れる。

【００７３】図１０に、本発明の一実施例による直流イ
ンバータ式抵抗溶接電源装置の構成を示す。この抵抗溶
接電源装置におけるインバータ９０は、ＧＴＲ（ジャイ
アント・トランジスタ)またはＩＧＢＴ等からなる４つ
のトランジスタ・スイッチング素子９２，９４，９６，
９８を有している。

【００７４】これら４つのスイッチング素子９２〜９８
のうち、第１組（正極側）のスイッチング素子９２，９
４は主制御部３２からの第１の制御パルスＣＰA により
同時にオン・オフ制御され、第２組（負極側）のスイッ
チング素子９６，９８は駆動回路４０からの第２の制御
パルスＣＰB によって同時にオン・オフ制御される。

【００７５】インバータ９０の入力端子（Ｌa ，Ｌb ）
は整流回路１６の出力端子に接続されており、出力端子
（Ｍa ，Ｍb ）は溶接トランス１００の一次側コイルに
接続されている。溶接トランス１００の二次側コイルは
一対のダイオードからなる整流回路１０２を介して溶接
電極２４，２６に電気的に接続されている。

【００７６】このインバータ式抵抗溶接電源装置では、
主制御部３２からの第１および第２の制御パルスＣＰA
，ＣＰB にしたがって正極側のスイッチング素子９
２，９４と負極側のスイッチング素子９６，９８とが所
定の高周波数（たとえば１０ｋＨｚ）で交互にオン・オ
フすることにより、出力端子Ｍa ，Ｍb に高周波の交流
矩形波パルス電圧が得られる。

【００７７】インバータ９０より出力された高周波の矩
形波交流パルス電圧は溶接トランス１００の一次側コイ
ルに供給され、溶接トランス１００の二次側コイルに低
電圧・大電流の交流パルスが得られる。この二次側の交
流パルスが整流回路１０２で直流に変換され、この直流
の二次電流（溶接電流）Ｉ2 が溶接電極２４，２６およ
び被溶接材Ｗ1 ，Ｗ2 に流れる。

【００７８】図１１に、本発明の一実施例による交流イ
ンバータ式抵抗溶接電源装置の構成を示す。この電源装
置は、図１０の電源装置において二次側の整流回路１０
２を省いて溶接トランス１００の二次側コイルを溶接電
極２４，２６に直接接続したものである。

【００７９】主制御部３２は、インバータ９０の正極側
のスイッチング素子９２，９４と負極側のスイッチング
素子９６，９８とを二次側の交流溶接電流について設定
される周期ＴW の半周期ＴW ／２に相当する通電期間Ｔ
A 毎に交互に高周波数でスイッチング制御する。

【００８０】より詳細には、図１２に示すように、交流
溶接電流の正極の半周期に対応する通電期間ＴA では、
負極側のスイッチング素子９６，９８をオフ状態に保っ
たまま正極側のスイッチング素子９２，９４を高周波数
たとえば１０ｋＨｚでスイッチング制御し、交流溶接電
流の負極の半周期に対応する通電期間ＴA では、正極側
のスイッチング素子９２，９４をオフ状態に保ったまま
負極側のスイッチング素子９６，９８を同じ高周波数
（１０ｋＨｚ）でスイッチング制御する。

【００８１】これにより、インバータ９０の出力端子よ
り通電期間ＴA 毎に極性が反転する高周波パルスが溶接
トランス１００の一次側コイルに供給され、溶接トラン
ス１００の二次側回路では周期ＴW を有する交流の溶接
電流Ｉ2 が一対の溶接電極２４，２６を介して被溶接材
Ｗ1 ，Ｗ2 に流れ、被溶接材Ｗ1 ，Ｗ2 の溶接部が抵抗
溶接される。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のトランジ
スタ式またはインバータ式抵抗溶接電源装置において
は、定電流制御および定電圧制御の双方について同時に
設定可能であり、溶接要求や溶接状況に応じて両通電制
御方式を適切に選択・切換することで、多種多用な溶接
要求や溶接状況の変化にフレキシプルに適応することが
可能である。

【００８３】また、本発明の抵抗溶接電源装置において
は、定電流制御方式で通電が行われている時は自動的に
電圧のモニタリングが行われ、定電圧制御方式で通電が
行われている時は自動的に電流のモニタリングが行われ
るようにしたので、フィードバック制御部には見えない
重要な電気的パラメータについて、ひいては溶接通電中
の溶接部の状態について有益なモニタ情報を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるトランジスタ式抵抗溶
接電源装置の回路構成を示すブロック図である。

【図２】実施例における主制御部の機能的な構成を示す
ブロック図である。

【図３】実施例におけるモード切換用監視部の構成例を
示すブロック図である。

【図４】実施例におけるモニタ部の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図５】実施例における電圧モニタ部の構成例を示すブ
ロック図である。

【図６】実施例における溶接通電のための主制御部の処
理手順を示すフローチャートである。

【図７】実施例における溶接通電中の溶接電流および溶
接電極間電圧の波形を示す波形図である。

【図８】別の実施例によるトランジスタ式抵抗溶接電源
装置の回路構成を示すブロック図である。

【図９】図８の抵抗溶接電源装置におけるスイッチング
方式の作用を示す図である。

【図１０】本発明の一実施例による直流インバータ式抵
抗溶接電源装置の回路構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明の一実施例による交流インバータ式抵
抗溶接電源装置の回路構成を示すブロック図である。

【図１２】図１１の抵抗溶接電源装置におけるスイッチ
ング方式の作用を示す図である。

【符号の説明】

１６ 整流回路 ２０ コンデンサ ２２ トランジスタ群 ２４，２６ 溶接電極 Ｗ1 ，Ｗ2 被溶接材 ３２ 主制御部 ３４ 電流センサ ３６ 電流測定回路 ４０ 電圧測定回路 ４６ 入力部 ４８ 表示部 ５０ 設定部 ５２ シーケンス制御部 ５４ 電流誤差生成部 ５６ 電圧誤差生成部 ５８ セレクタ部 ６０ ＰＷＭパルス生成部 ６２ モード切換用監視部 ６４ モニタ部 ６６ 表示制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｊ 9/00 9/00 Ｂ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランジスタ式またはインバータ式の抵
   抗溶接電源装置において、 所望の電流設定値および電圧設定値を入力するための設
   定値入力手段と、 前記被溶接材に供給される電流の値を前記電流設定値に
   一致させるための定電流制御手段と、 前記一対の溶接電極間の電圧の値を前記電圧設定値に一
   致させるための定電圧制御手段と、 前記定電流制御手段による第１の通電制御モードまたは
   前記定電圧制御手段による第２の通電制御モードのいず
   れかを選択し、前記溶接電極間電圧の値が所定の電圧臨
   界値になった時に前記第１の通電制御モードから前記第
   ２の通電制御モードに切り換え、前記被溶接材に供給さ
   れる電流の値が所定の電流臨界値になった時に前記第２
   の通電制御モードから前記第１の通電制御モードに切り
   換える通電制御モード選択手段と、 前記通電制御モード選択手段によって選択された通電制
   御モードで溶接通電を実行する通電シーケンス制御手段
   とを具備することを特徴とする抵抗溶接電源装置。
2. 【請求項２】 前記通電制御モード選択手段が、前記被
   溶接材に供給される電流が前記電流臨界値に達しておら
   ず、かつ前記溶接電極間電圧が前記電圧臨界値に達して
   いない時は、予め設定された優先順位にしたがって前記
   第１の通電制御モードまたは前記第２の通電制御モード
   のいずれかを選択する優先モード選択手段を有すること
   を特徴とする請求項１に記載の抵抗溶接電源装置。
3. 【請求項３】 前記被溶接材に供給される電流をモニタ
   するための電流モニタ手段と、 前記一対の溶接電極間の電圧をモニタするための電圧モ
   ニタ手段と、 前記第１の通電制御モードが選択されている時は前記電
   圧モニタ手段による第１のモニタモードを選択し、前記
   第２の通電制御モードが選択されている時は前記電流モ
   ニタ手段による第２のモニタモードを選択するモニタモ
   ード選択手段とを具備することを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の抵抗溶接電源装置。
4. 【請求項４】 溶接通電中に選択された通電制御モード
   の履歴を記録する通電制御モード履歴記録手段を具備す
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
   の抵抗溶接電源装置。