JP5514505B2 - 抵抗溶接用電源装置及び当該電源を使用した抵抗溶接装置、並びに電源制御方法 - Google Patents
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Description
従来、シーム溶接機は重くかつ大型で、2次元的溶接しかできなかったものであり、溶接ロボットに搭載し3次元的溶接をすることは困難であった。
これらは、アーク溶接(鋼板厚1mmで30〜40cm/分)に比べれば圧倒的に早いものの、近年の製造業における低コスト化及び効率性向上の必要性により、溶接速度についてさらなる速度向上の要求が高まっている。
具体的には、従来電源(1000HZ一定時)の電流変化の概念を示すと(図1参照。)、目標電流値(平均電流値)が高い場合に比べ目標電流値が少ない場合には、高い周波数を維持するために有効に電流を流す時間を減らすことになり、また各時間単位では不必要に大きな電流が流れ無駄が多いものであり、高周波化に一定の限界が生じていたものである。
具体的には、インバータ式抵抗溶接電源装置であって、所定の目標電流値を設定する手段、所定の時間単位で現実の電流値(1次電流及び/又は2次電流)を検出する手段と、現実の電流値と所定の目標電流値とを比較する手段と、比較した結果現実の電流値が目標電流値を超えた場合スイッチング制御して電流を止め、次の電流を立ち上げる手段とを備え、周波数を可変とすることからなる。したがって、例えば1000〜10000Hz、又はそれ以上の高周波に至る範囲で周波数が可変される。目標電流値は、時間の経過に応じて理想の立ち上がりを有する電流値とすべく適宜設定される。
さらに、上記電源を使用した上で、本発明者の発明した前述の溶接トランスコア冷却ケースを使用した場合、さらに大容量の溶接トランスを使用しても、トランスの発熱を十分に抑制することが出来、8m/分〜30m/分又はそれ以上に至るまでの高速でのシーム溶接が可能となったものである。
さらには、シーム溶接用ロボットに溶接トランスを搭載し、上記電源又は上記電源と溶接トランスコア冷却ケースを使用した場合、様々なワークに対して高速でシーム溶接を可能としたものである。
さらに、大容量の溶接トランスと組み合わせて使用することが可能で、8m/分〜30m/分、又はそれ以上に至る高速化が可能になったものである。
さらには、溶接ロボットと組み合わせて使用することにより、ワーク形状を問わずに高速シーム溶接を可能としたものである。
図2は、本発明の電源装置を使用した場合の電流と周波数出力変化を示す概念図である。図2中左のグラフは、目標電流値が高い場合である。これに対し、中央及び右のグラフは、目標電流値が左に比して低い場合である。
すなわち、本発明では、所定の目標電流値を設定する手段と、所定の時間単位で現実の電流値(1次電流値及び/又は2次電流値)を検出する手段と、現実の電流値と所定の目標電流値とを比較する手段と、比較した結果現実の電流値が目標電流値を超えた場合スイッチング制御(電流オフ)する手段と、からなるため、目標電流値が低い場合は、電流が立ち上がり後すぐに目標値に達する。そして目標電流値を超えた場合スイッチング制御され出力オフの後すぐに次の出力が立ち上がる。結果として、目標電流値及び現実の電流値に応じて、周波数が変化していることになるものである。
このように、図1に見られるような従来の制御に比して、無駄が少なく、より高周波化が可能であることが明らかである。
三相の商用交流電源端子1に整流回路2の入力端子が接続され、整流回路2の出力端子に直流が得られる。この直流は、コンデンサ3等からなる平滑回路で平滑されてからインバータ制御回路4に入力される。インバータ制御回路4は、GTR(Giant Transistor)またはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等からなるスイッチング素子5を有し、入力した直流を高周波のスイッチング動作によってパルス状の高周波交流に変換する。スイッチング制御は、PWM制御等を行う制御回路6を介して行われる。
1次電流のセンサ位置は、適宜の位置で設置可能だが、インバータ制御回路4の前で直流値として検出可能である。電流センサ10は、1次電流を検出し、その電流値を制御回路6に送る。一方、電流センサ11は、2次電流を検出し、その電流値を制御回路6に送る。この際、必要であれば積分回路15やA−D変換器16が用いられ、また電圧の検出17を行っても良い。
従来の電源を使用した場合、明らかに波形が荒く応答性が悪く、リップルが多く、立ち上がりに大きな1次電流が流れてしまい、無駄が多いものとなっている。これに対し、本発明の電源では、1次電流波形が理想的に滑らかになっている結果、2次電流波形も理想的に滑らかでリップルの少ない波形となっている。また、溶接中の抵抗変化に対するフィードバックも、周波数が高い分早く、従来に比べ3倍から10倍早いレスポンスで行われるため、チリ発生なども少なくすることが出来たものである。
図8に従い具体的な一例を述べると、溶接用トランス101の二次側コイル102は、コイル冷却用パイプ13に冷却媒体を流すことにより冷却される。2つのトランスコア冷却ケース102,103が一対として使用される。即ち、トランスコア104を挟むようにトランスコア冷却ケース102、103が設置されている。一対のトランスコア冷却ケース102,103はネジ又はボルト105を利用して互いに接近するように力を加えることで、トランスコア4に押しつけられ固着されている。
2 整流回路
3 コンデンサ
4 インバータ制御回路
5 スイッチング素子
6 制御回路
7 溶接トランス
8 ダイオード
9 溶接電極
10 電流センサ
11 電流センサ
12 ディスプレイ
13 パネルスイッチ
14 インターフェース回路
15 積分回路
16 A−D変換器
17 電圧の検出
101 溶接用トランス
102,103 トランスコア冷却ケース
104 トランスコア
105 ネジ又はボルト
106 冷却用パイプ
107 冷却媒体導入部
108 冷却媒体排出部
109 バルブ
Claims (5)
- 2つの円盤状の溶接電極を使用し、ワークを挟んで連続的に回転させながら電流を断続させ、溶接を行うシーム溶接装置において、現実の電流値に応じて、周波数を可変としたインバータ式直流抵抗溶接電源装置を用いてシーム溶接を行うシーム溶接方法であって、
前記インバータ直流式抵抗溶接電源装置が、所定の目標電流値を設定する手段と、所定の時間単位で現実の電流値を検出する手段と、現実の電流値と所定の目標電流値とを比較する手段と、比較した結果現実の電流値が目標電流値を超えた場合スイッチング制御し、次の電流を立ち上げる手段と、を備えたシーム溶接方法。 - 2つの円盤状の溶接電極を使用し、ワークを挟んで連続的に回転させながら電流を断続させ、溶接を行うシーム溶接装置であって、現実の電流値に応じて、周波数を可変としたインバータ式直流抵抗溶接電源装置を用いて溶接が可能なシーム溶接機であって、
前記インバータ直流式抵抗溶接電源装置が、所定の目標電流値を設定する手段と、所定の時間単位で現実の電流値を検出する手段と、現実の電流値と所定の目標電流値とを比較する手段と、比較した結果現実の電流値が目標電流値を超えた場合スイッチング制御し、次の電流を立ち上げる手段と、を備えたシーム溶接機。 - 前記インバータ直流式抵抗溶接電源装置が、1000〜10000Hzの範囲内で周波数が可変であることを特徴とする請求項2に記載のシーム溶接機。
- 請求項2又は3に記載のインバータ直流式抵抗溶接電源装置を備えたシーム溶接機であって、固定手段を有する絶縁性の通熱ケースであって、一端が冷却媒体導入部となり他の一端が冷却媒体排出部となる冷却用パイプを当該ケース内部に備えられたトランスコア冷却ケースが、トランスに装着されていることを特徴とするシーム溶接機。
- 請求項3乃至5に記載のシーム溶接機が、ロボットシーム溶接機であることを特徴とするシーム溶接機。
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