JP2691561B2 - Inverter resistance welding machine - Google Patents
Inverter resistance welding machineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はインバータ式抵抗溶接機の改良に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement in an inverter type resistance welding machine.
（従来の技術） 従来のインバータ式抵抗溶接機はインバータ出力電流
の周波数と同一の三角波を発生する回路を有し、これと
溶接トランスの一次側電流を検出し直流に変換するか、
または溶接トランスの二次側に接続されているダイオー
ドの出力電流、即ち直流溶接電流を検出し、前記の三角
波と比較するパルス幅制御方式が主として用いられてい
る。(Prior Art) A conventional inverter-type resistance welding machine has a circuit that generates a triangular wave having the same frequency as the inverter output current, and detects the primary current of this and a welding transformer and converts it to direct current.
Alternatively, a pulse width control method is mainly used in which an output current of a diode connected to the secondary side of the welding transformer, that is, a DC welding current is detected and compared with the triangular wave.
従って従来のインバータ抵抗溶接機の出力周波数は三
角波と同一周波数であり、電流制御は三角波の幅を制御
することにより行われている。この場合、出力電圧波形
は矩形波のみとなる。Therefore, the output frequency of the conventional inverter resistance welding machine is the same frequency as the triangular wave, and the current control is performed by controlling the width of the triangular wave. In this case, the output voltage waveform is only a rectangular wave.
この方式は溶接トランスの小型軽量化が可能で制御精
度も比較的良いが出力電流波形の正、負のパルスに不平
衡がある場合、或は溶接負荷に不平衡があると、溶接ト
ランスの直流偏磁が発生する。一般に、この方式は電流
フィードバックを行っているが、平均値制御奉仕では応
答に遅れがあって正・負半サイクル以内の訂正動作は困
難である。この対策として出力電流の正・負パルスを別
個に検出し両者の差を求め、これによってパルス幅を変
化させる機能を付加する方法がとられている。また、イ
ンバータ式抵抗溶接機の溶接電流を制御する方法の一つ
として、溶接トランスを含む溶接負荷リアクタンスを利
用して、通電中に周波数を変化し、溶接電流値を制御す
るものが提案されている。This method can reduce the size and weight of the welding transformer and has relatively good control accuracy, but if there is an imbalance in the positive and negative pulses of the output current waveform, or if there is an imbalance in the welding load, the DC of the welding transformer Demagnetization occurs. In general, this method uses current feedback, but in average value control service, there is a delay in response, and it is difficult to perform correction operations within positive and negative half cycles. As a countermeasure against this, a method is added in which positive and negative pulses of the output current are detected separately, the difference between them is obtained, and the pulse width is changed by this. In addition, as one of the methods for controlling the welding current of an inverter type resistance welding machine, a method has been proposed in which a welding load reactance including a welding transformer is used to change the frequency during energization to control the welding current value. There is.
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前者のパルス幅を制御する方法は、ル
ープゲィンを余り大きく出来ず電流制御ループを不安定
にする要因の一つになっている。(Problems to be Solved by the Invention) However, the former method of controlling the pulse width is one of the factors that make the current control loop unstable because the loop gain cannot be made too large.
後者の場合は前記の溶接機負荷にリアクタンスによっ
て電流値が変化するという問題点にあり、また電圧／周
波数変換回路を付加する必要がある。In the latter case, there is a problem that the current value changes due to the reactance in the load of the welding machine, and it is necessary to add a voltage / frequency conversion circuit.
（課題を解決するための手段） 本発明は上記の問題を解決するもので、商用周波数の
交流を順変換器により直流に変換し、これを電源とする
ハーフまたはフルブリッジのインバータにより低次高周
波電流を発生し、これを溶接トランスを通して溶接に必
要な電流を電極に供給して被溶接物を加圧溶接するイン
バータ式スポット溶接機において、溶接トランスに供給
するインバータ出力電流の周波数よりも常に高次高周波
の三角波を発生する回路と、前記の出力電流を検出し、
両者を比較するパルス幅変調回路とを有し、この変調波
によってインバータ主回路のスイッチング素子をオン・
オフし、さらに高次の高周波成分をフイルタするリアク
ターまたは直接、溶接トランスを介してスポット溶接に
必要な正弦波・三角波・矩形波又はこれらの波形に近い
形態を含む設定信号波形に忠実な溶接電流波形を生成す
ることを特徴とするインバータ式スポット溶接機を提供
するものである。(Means for Solving the Problem) The present invention is to solve the above-mentioned problems, and converts a commercial frequency alternating current into a direct current by a forward converter, and uses a half- or full-bridge inverter that uses this as a power source to generate a low-order high-frequency wave. In an inverter type spot welder that generates a current and supplies it to the electrode with the current required for welding through a welding transformer to weld the work piece under pressure, the frequency is always higher than the frequency of the inverter output current supplied to the welding transformer. A circuit that generates a triangular wave of the next high frequency and detects the output current,
It has a pulse width modulation circuit that compares the two, and this modulation wave turns on the switching element of the inverter main circuit.
Weld current that is faithful to the set signal waveform that includes a sine wave, triangular wave, rectangular wave, or a form close to these waveforms required for spot welding via a reactor that turns off and filters high-frequency components, or directly through a welding transformer. The present invention provides an inverter type spot welding machine characterized by generating a waveform.
（作用） インバータ出力電流の周波数より実用的には10倍また
はそれ以上の三角波発生回路を有するパルス幅変調回路
において、出力電流設定信号と実際の出力電流の検出値
を差し引いた偏差信号即ち制御信号と前記の三角波キャ
リア信号とを比較し、パルス幅変調波を生成する。この
矩形波パルス列を増幅し、インバータ主回路のスイッチ
ング素子をオン・オフする。インバータ出力端子間電圧
はキャリア周波数の矩形波パルス列が出現する。これを
比較的小容量のリアクターを通すことによりキャリア周
波数をフィルタするか、溶接トランスの漏洩インダクタ
ンスを利用できれば直接、溶接トランスに電力を供給す
る。従って溶接トランスの二次電流は前記の出力電流設
定信号と同一の波形となる。例えば設定信号として50Hz
矩形波とした場合、キャリアは周波数を1KHz以上とすれ
ばよい。また、設定信号が500Hz正弦波とした場合は、
キャリア周波数を5KHz以上とすればよい。本発明方式の
特徴の一つとして、電流制御ループの周波数帯域内では
正弦波・三角波・矩形波又は矩形波に近い波形などいか
なる形態の電流波形の再現も可能である。従って抵抗溶
接機においては通電時間、アップスロープ・ダウンスロ
ープ等の波形制御を演出するには理想的な溶接システム
といえる。(Function) In a pulse width modulation circuit that has a triangular wave generation circuit that is practically 10 times or more than the frequency of the inverter output current, a deviation signal or control signal obtained by subtracting the output current setting signal and the actual detected value of the output current. And the triangular wave carrier signal are compared with each other to generate a pulse width modulated wave. This rectangular wave pulse train is amplified to turn on / off the switching element of the inverter main circuit. A rectangular wave pulse train with a carrier frequency appears in the voltage between the inverter output terminals. The carrier frequency is filtered by passing this through a reactor with a relatively small capacity, or power is supplied directly to the welding transformer if the leakage inductance of the welding transformer can be used. Therefore, the secondary current of the welding transformer has the same waveform as the output current setting signal. For example, 50Hz as the setting signal
When a rectangular wave is used, the carrier may have a frequency of 1 KHz or higher. If the setting signal is a 500Hz sine wave,
The carrier frequency should be 5 KHz or higher. One of the features of the method of the present invention is that it is possible to reproduce any form of current waveform such as a sine wave, a triangular wave, a rectangular wave, or a waveform close to a rectangular wave within the frequency band of the current control loop. Therefore, it can be said that the resistance welding machine is an ideal welding system for producing waveform control such as energization time and up-slope / down-slope.
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。第１
図は本発明方式のシステム構成を示す。１は商用周波数
の交流電源で、順変換器２により整流され、コンデンサ
３によって平滑される。この直流がインバータ４の電源
となる。インバータ４はハーフまたはフルブリッチ構成
でスイッチング素子としてはトランジスタ、GTO、BI−M
OS、MOSFET等のオン、オフ可能なデバイスが用いられ
る。図のインバータは電圧形を用いている。５はキャリ
ア周波数をおフイルタするリアクターで、通常は数ミリ
ヘンリーと比較的小さい。従ってキャリア周波数が10KH
z以上では溶接トランス６の漏洩インダクタンスを利用
することにより不用となる。７は直流抵抗溶接機として
し使用する場合のダイオード、８は溶接負荷で、溶接を
行う電極および被溶接物を含む。９は電極８の加圧装置
である。10、11、12はそれぞれ電流センサーを示し、10
は過電流用、11はインバータ出力電流用、12は溶接電流
用である。また13は溶接時間、溶接電流値、波形、周波
数等を設定するアナログまたはデジタル設定器である。
直流抵抗溶接機の場合は電流センサー11、12の検出値を
取り込み13がデジタル設定器のときはA/D変換器14を介
している。また、この場合デジタル設定器13の出力信号
即ち設定信号もD/A変換器15でアナログ信号に変換され
る。さらに電流センサー11、12の検出値をデジタル設定
器23に取り込む理由は電流センサー11の検出値は交流で
あり、電流センサー12は直流である。電流制御の精度を
高めるためデジタル設定器13に平均値／実効値演算回路
を付加している。従って、交流抵抗溶接機においてはと
くに必要はない。D/A変換器15を経て出力された設定信
号は差動増幅器16およびゲイン増幅器、位相補償器で偏
差増幅され、制御信号となり、比較器17で三角波発生器
18のキャリア周波数と比較され、矩形波パルス列の変調
波となる。さらに変調波はデッドタイム回路およびパル
ス分配回路を経てホトカプラ19またはパルストランスを
介してベースまたはゲート駆動回路20に入力されインバ
ータ４のスイッチング素子g1−４をドライブする。第２
図にパルス幅変調回路における矩形波パルス列の生成と
インバータ出力端子間電圧波形を示す。21は正弦波状の
制御信号、22は三角波キャリア周波数で正弦波形制御信
号21に対して約12倍高い、23は比較器の出力で矩形波パ
ルス列となる。これをフルブリッジ電圧形インバータの
ベースまたはゲートを駆動することにより電圧波形24が
出力端子間に現れることになる。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. First
The figure shows the system configuration of the present invention. Reference numeral 1 denotes a commercial frequency AC power source, which is rectified by a forward converter 2 and smoothed by a capacitor 3. This DC powers the inverter 4. The inverter 4 has a half- or full-blit configuration and the switching element is a transistor, GTO, BI-M.
Devices that can be turned on and off such as OS and MOSFET are used. The inverter in the figure uses a voltage type. 5 is a reactor for filtering the carrier frequency, which is usually a few millihenries and relatively small. Therefore, the carrier frequency is 10KH
Above z, it becomes unnecessary by utilizing the leakage inductance of the welding transformer 6. Reference numeral 7 is a diode for use as a DC resistance welding machine, and 8 is a welding load, which includes an electrode for welding and an object to be welded. Reference numeral 9 is a pressurizing device for the electrode 8. 10, 11, 12 are current sensors, 10
Is for overcurrent, 11 is for inverter output current, and 12 is for welding current. Reference numeral 13 is an analog or digital setting device for setting the welding time, welding current value, waveform, frequency and the like.
In the case of a DC resistance welding machine, the detection values of the current sensors 11, 12 are taken in, and when 13 is a digital setter, it is passed through an A / D converter 14. Further, in this case, the output signal of the digital setting device 13, that is, the setting signal is also converted into an analog signal by the D / A converter 15. Further, the reason why the detection values of the current sensors 11 and 12 are taken into the digital setter 23 is that the detection value of the current sensor 11 is alternating current and the current sensor 12 is direct current. An average value / effective value calculation circuit is added to the digital setter 13 in order to improve the accuracy of current control. Therefore, it is not necessary in the AC resistance welding machine. The setting signal output through the D / A converter 15 is deviation-amplified by the differential amplifier 16, the gain amplifier, and the phase compensator to become the control signal, and the comparator 17 generates the triangular wave generator.
It is compared with 18 carrier frequencies and becomes a modulated wave of a rectangular wave pulse train. Further modulated wave switching element g 1 of the inverter 4 is input to the base or gate drive circuit 20 via the photocoupler 19 or pulse transformer via a dead time circuit and the pulse distribution circuit - to drive 4. Second
The figure shows the generation of a rectangular wave pulse train in the pulse width modulation circuit and the voltage waveform between the inverter output terminals. 21 is a sinusoidal control signal, 22 is a triangular wave carrier frequency, which is about 12 times higher than the sinusoidal waveform control signal 21, and 23 is the output of the comparator, which is a rectangular wave pulse train. By driving this to the base or gate of the full-bridge voltage source inverter, the voltage waveform 24 appears between the output terminals.
第３図は第１図に示す実システムによって実験した場
合の、電流設定信号とインバータ出力電流波形を示す。FIG. 3 shows a current setting signal and an inverter output current waveform when an experiment is performed by the actual system shown in FIG.
25は第１図のD/A変換器15の出力信号即ち溶接電流設
定信号、26は同じく電流センサー11で検出した溶接トラ
ンスの一次電流を記録したものである。この図から判る
ように、出力電流が設定信号に良く追従し、しかも波形
は全く同一のものが得られる。25 is an output signal of the D / A converter 15 shown in FIG. 1, that is, a welding current setting signal, and 26 is a recording of the primary current of the welding transformer detected by the current sensor 11. As can be seen from this figure, the output current follows the set signal well and the waveforms are exactly the same.
（発明の効果） 以上、本発明のインバータ式スポット溶接機は、本格
的パルス幅変調回路を具備し、スポット溶接に最適な任
意形状、例えば正弦波・三角波・矩形波又はこれらの形
態に近い形状の溶接電流波形を発生するだけでなく、設
定信号に対して応答も速く、また交流、直流の何れのス
ポット溶接機としても実用可能である。(Effects of the Invention) As described above, the inverter type spot welding machine of the present invention is provided with a full-scale pulse width modulation circuit, and has an arbitrary shape suitable for spot welding, for example, a sine wave, a triangular wave, a rectangular wave, or a shape close to these shapes. In addition to generating the welding current waveform of No. 1, it has a fast response to the setting signal, and can be used as an AC or DC spot welding machine.
第１図は、本発明にかかるインバータ式抵抗溶接機のシ
ステム構成例を示す電気ブロック回路図。 第２図は、パルス幅変調回路における矩形波パルス列の
生成とインバータ出力端子間電圧波形を示す図。 第３図は、本発明装置の実験測定結果による電流設定信
号とインバータ出力電流波形を示す図。 〔符号の説明〕 １……交流電源、２……順変換器 ３……コンデンサ、３……インバータ ５……リアクター、６……溶接トランス ７……ダイオード、８……溶接負荷 ９……加圧装置、10.11.12……電流センサー 13……アナログ又はデジタル設定器 14……A/D変換器、15……D/A変換器 16……差動増幅器、17……比較器 18……三角波発生器、19……ホトカプラ 20……ベース、21……正弦波状の制御信号 22……三角波キャリア周波数 23……パルス幅変調された矩形波パルス列 24……インバータ出力電圧波形 25……溶接電流設定信号 26……溶接トランス一次側電流FIG. 1 is an electric block circuit diagram showing a system configuration example of an inverter type resistance welding machine according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing generation of a rectangular wave pulse train in the pulse width modulation circuit and a voltage waveform between inverter output terminals. FIG. 3 is a diagram showing a current setting signal and an inverter output current waveform according to experimental measurement results of the device of the present invention. [Description of symbols] 1 ... AC power supply, 2 ... Forward converter 3 ... Capacitor, 3 ... Inverter, 5 ... Reactor, 6 ... Welding transformer, 7 ... Diode, 8 ... Welding load, 9 ... Addition Pressure device, 10.11.12 …… Current sensor 13 …… Analog or digital setting device 14 …… A / D converter, 15 …… D / A converter 16 …… Differential amplifier, 17 …… Comparator 18 …… Triangle wave generator, 19 ...... Photo coupler 20 ...... Base, 21 ...... Sine wave control signal 22 ...... Triangle wave carrier frequency 23 ...... Pulse width modulated rectangular wave pulse train 24 ...... Inverter output voltage waveform 25 ...... Welding current Setting signal 26 …… Welding transformer primary side current
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−115380（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−137582（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−111785（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−76771（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) Reference JP-A-60-115380 (JP, A) JP-A-60-137582 (JP, A) JP-A61-111785 (JP, A) JP-A-63- 76771 (JP, A)
Claims (1)
変換し、これを電源とするハーフまたはフルブリッジの
インバータにより低次高周波電流を発生し、これを溶接
トランスを通して溶接に必要な電流を電極に供給して被
溶接物を加圧溶接するインバータ式スポット溶接機にお
いて、溶接トランスに供給するインバータ出力電流の周
波数よりも常に高次高周波の三角波を発生する回路と、
前記の出力電流を検出し、両者を比較するパルス幅変調
回路とを有し、この変調波によってインバータ主回路の
スイッチング素子をオン・オフし、さらに高次の高周波
成分をフイルタするリアクターまたは直接、溶接トラン
スを介してスポット溶接に必要な正弦波・三角波・矩形
波又はこれらの波形に近い形態を含む設定信号波形に忠
実な溶接電流波形を生成することを特徴とするインバー
タ式スポット溶接機。1. A commercial converter is used to convert an alternating current of a commercial frequency into a direct current, and a half or full bridge inverter that uses this as a power source generates a low-order high-frequency current, which is passed through a welding transformer to generate a current necessary for welding. In an inverter type spot welder that supplies pressure to an object to be welded by supplying it to an electrode, a circuit that constantly generates a high-frequency triangular wave higher than the frequency of the inverter output current supplied to the welding transformer,
It has a pulse width modulation circuit that detects the output current and compares the two, and turns on / off the switching element of the inverter main circuit by this modulated wave, or a reactor that directly filters high-frequency components, or directly, An inverter type spot welding machine characterized by generating a welding current waveform faithful to a setting signal waveform including a sine wave, a triangular wave, a rectangular wave required for spot welding or a form close to these waveforms via a welding transformer.
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| JP63124246A JP2691561B2 (en) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | Inverter resistance welding machine |
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| JPH01293985A JPH01293985A (en) | 1989-11-27 |
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Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP63124246A Expired - Lifetime JP2691561B2 (en) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | Inverter resistance welding machine |
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