JP2672238B2 - 溶接機用トランス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接機用トランスに関
し、さらに詳しくは、小型でスペース効率に優れ、外部
への漏れ磁界の影響が少なく、かつ、保守性に優れた溶
接機用トランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】産業界においては、種々のワークを溶接
するために、インバータ式直流抵抗溶接機が広範に用い
られている。この種の溶接機は、例えば、ロボットアー
ムの先端に整流器を含むトランス部分および溶接チップ
を取り付け、所定の溶接作業を行うように構成されてい
る。

【０００３】この場合、整流器を含むトランス部分の小
型軽量化は、溶接用ロボット自体の高速化、生産性向上
の観点から、重要な要望事項である。そのためには、各
構成部分の小型化と同時にその配置方法が重要である。

【０００４】例えば、従来、トランス本体の前面に２個
乃至４個のダイオードを平面的に配列したものがあっ
た。しかし、このような配置方法を採用する限り、整流
器の占有面積を個々のダイオード面積の２倍乃至４倍以
下にすることは困難である。そして、各ダイオードの面
積がトランスの出力電流容量から決定される以上、その
ような整流器を含むトランス全体を小型化することには
限界がある。

【０００５】また、このような溶接機用トランスにあっ
ては、保守性は重要な評価項目である。中でもダイオー
ドは保守頻度が比較的高い構成部品である。従来は、こ
れを上記のようにトランス本体の前面に平面的に配置す
ることにより、保守性を向上させようとする試みがあっ
た。しかし、ダイオードをトランスに取り付けたままこ
れを分解修理する方法では、ロボット装置の休止時間が
増大するという問題を解決できない。

【０００６】さらに、一般に溶接機用トランスでは、二
次回路、例えば二次コイルの巻き始めおよび巻き終わり
の各端部導体、またはセンタタップ出力導体等に極めて
大きい電流が流れる。そのため、その電流が誘起する磁
界がトランス近傍を走る電力ケーブル等に作用して、無
用な力や振動を生じさせる現象が見られる。このような
現象はロボットの溶接動作や他の周辺機器の動作の障害
となることがあるので、極力排除することが望ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、二次コイル
に誘起される高周波電流を整流して直流溶接電流として
溶接チップ間に供給する直流抵抗溶接機用トランスにお
ける前記の問題点に鑑み、小型でスペース効率に優れ、
外部への漏れ磁界の影響が少なく、かつ、保守性にも優
れた溶接機用トランスを提供することを目的とする。

【０００８】

【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、本発明に係る溶接機用トランスは、センタタップ
付きの二次コイルの巻き始め端および巻き終わり端であ
る各出力端に誘起される高周波電流を各々整流器を介し
て全波整流し、直流溶接電流として溶接チップ間に供給
する直流溶接機用トランスにおいて、前記二次コイルに
は、前記センタタップと前記各出力端間に、各々並列に
構成された複数のコイルが一体的に設けられていること
を特徴とする。

【０００９】また、本発明に係る溶接機用トランスは、
前記各々並列に構成された複数のコイルは、前記各出力
端のうち一方の出力端から分岐して平行に延びて前記セ
ンタタップに接続される複数の第１コイルと、前記セン
タタップから分岐して平行に延びて他方の出力端に接続
される複数の第２のコイルとから構成され、 前記複数の
第１コイルを構成する各コイルと前記複数の第２コイル
を構成する各コイルとが、交互に配設されるように構成
されていることを特徴とする。

【００１０】さらに、本発明に係る溶接機用トランス
は、前記複数の第１コイルを構成する各コイルと前記複
数の第２コイルを構成する各コイルとが、交互に配設さ
れるように構成された前記二次コイルの、各第１コイル
および各第２コイルのそれぞれのコイルを挟むように一
次コイルが分割して配設されて構成されていることを特
徴とする。

【００１１】さらにまた、本発明に係る溶接機用トラン
スは、 前記二次コイルには、前記センタタップと前記
各出力端間に、各々並列に構成された２つのコイルが一
体的に設けられていることを特徴とする。

【００１２】さらにまた、本発明に係る溶接機用トラン
スは、前記二次コイルには、冷却媒体用通路が設けられ
ていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明に係る溶接機用トランスでは、一次コイ
ルに流れる高周波電流により二次コイルに誘起される電
流をダイオードを介して整流し、直流電流として溶接チ
ップ間に供給する。

【００１４】この場合、前記二次コイルには、前記セン
タタップと前記各出力端間に、各々並列に構成された複
数のコイルが一体的に設けられている。この構成によ
り、駆動時における漏れ磁束が少なく、一次コイルと二
次コイル間の結合率が極めて高い。従って、二次コイル
に生じる直流溶接電流の立ち上がり時間が極めて短いも
のとなる。この結果、一次コイル側の直流電流の周波数
を高く設定することができ、これによって高出力を得る
ことができるととともに、コア断面積を減少させ、小型
軽量な溶接機用トランスを提供することができる。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【実施例】本発明に係る溶接機用トランスについて、実
施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明
する。

【００１９】図１は、本実施例の溶接機用トランスが適
用される直流抵抗溶接装置の全体構成を示す。この溶接
装置は、交流電源１０と、この交流電流から直流電流を
生成するコンバータ回路１２と、この直流電流を高周波
電流に変換するインバータ回路１４と、この高周波電流
を直流電流に変換する整流器を含む溶接機用トランス１
６と、前記直流電流に基づいてワークＷ１、Ｗ２の溶接
を行う溶接部１８とから基本的に構成される。

【００２０】この場合、溶接部１８は、図示しないロボ
ットによってワークＷ１、Ｗ２の所定部位に移動可能な
一対のガンアーム２０ａ、２０ｂと、前記各ガンアーム
２０ａ、２０ｂの先端部に取着される溶接チップ２２
ａ、２２ｂとを備える。

【００２１】次に、図２、図３および図５、図６に基づ
き溶接機用トランス１６の構成を説明する。なお、図
２、図３は整流器のダイオード面が二次コイル巻軸に平
行に置かれた場合であり、図５、図６はダイオード面が
二次コイル巻軸に垂直に置かれた場合を示している。そ
れ以外の構成は同一である。

【００２２】溶接機用トランス１６は、帯状の導電性薄
板をコイル状に折曲形成した一次コイル２４と、前記一
次コイル２４と磁気的に結合すべく、導電性のブロック
体をコイル状に形成した二次コイル２６と、前記一次コ
イル２４および二次コイル２６の磁路に沿って配設され
磁気回路を構成するコア２８ａ、２８ｂと、整流器アセ
ンブリ３０とから構成される。

【００２３】一次コイル２４は、同一方向に周回するコ
イル部３９ａ〜３９ｈを有し、前記コイル部３９ａおよ
び３９ｈの端部がインバータ回路１４に夫々接続され
る。

【００２４】二次コイル２６は、図３に示すように、導
体ブロック４４（第１端子部）が形成された一端部から
平行に延びた後、一旦下方向に折曲し、次いで、センタ
タップ部に至る２つの第１コイル４０ａ、４０ｂと、セ
ンタタップ部から平行に延びた後、一旦下方向に折曲
し、次いで、導体ブロック４６（第３端子部）が形成さ
れた二次コイル２６の他端部に至る２つの第２コイル４
２ａ、４２ｂとからなる。第１コイル４０ａ、４０ｂと
第２コイル４２ａ、４２ｂとは、２回路並列接続、セン
タタップ付きの２ターンコイルを形成する。

【００２５】前記センタタップ部からは導体ブロック４
８（第２端子部）が突出する。導体ブロック４８は、導
体ブロック４４および４６に平行にかつそれらから等距
離を隔てつつ延在した後、左右いずれかへ引き出され
る。

【００２６】この二次コイル２６を構成する第１コイル
４０ａの側部と、第１コイル４０ａ、４０ｂ間と、第１
コイル４０ｂ、第２コイル４２ａ間と、第２コイル４２
ａ、４２ｂ間と、第２コイル４２ｂの側部には、一次コ
イル２４のコイル部３９ａ、３９ｂおよび３９ｃ、３９
ｄおよび３９ｅ、３９ｆおよび３９ｇ、３９ｈが図示し
ない絶縁用スペーサを介して装着される。

【００２７】整流器アセンブリ３０は、２枚の電極板３
２および３４と、この電極板３２および３４の間に対向
して挟持される一対のダイオードＤ１およびＤ２と、こ
のダイオードＤ１およびＤ２の間に介在する端子板３６
と、これらを一体に圧着する押圧手段により構成され
る。

【００２８】押圧手段は２枚の加圧板５２、５２と、加
圧板５２、５２と電極板３２および３４との間に夫々挿
入される皿ばね５４、５４と、締め付けボルト５６によ
り構成される。

【００２９】前記電極板３２および３４は、夫々導体ブ
ロック４４および４６に電気的に接続される。この場
合、図２、図３では電極板３２および３４が二次コイル
巻軸に平行に置かれ、図５、図６では該電極板３２、３
４が二次コイル巻軸に垂直に置かれている。また、端子
板３６の一端は外部に突出し、前記センタタップ部から
突出する導体ブロック４８とともに、溶接用直流回路の
正極および負極を構成する。

【００３０】また、二次コイル２６、導体ブロック４
４、４６、電極板３２、３４、および端子板３６は、図
４および図７に一点鎖線で示すように、夫々その内部
に、各結着面で接続され連通する冷却水通路６０および
６２を有している。すなわち、電極板３４から入り、導
体ブロック４６、二次コイル２６の第２コイル４２ａ、
４２ｂ、センタタップ部、二次コイル２６の第１コイル
４０ａ、４０ｂ、導体ブロック４４を経て、電極板３４
から排出される冷却水通路６０と、端子板３６に出入り
する冷却水通路６２である。

【００３１】本実施例の溶接機用トランスおよびそれが
適用される溶接装置は、基本的には以上のように構成さ
れるものであり、次にその作用効果について説明する。

【００３２】先ず、この溶接装置は、次のように動作す
る（図１参照）。交流電源１０より供給された交流電流
は、コンバータ回路１２によって直流電流に変換され、
次いで、インバータ回路１４において高周波電流に変換
される。そして、この高周波電流が溶接機用トランス１
６の一次コイル２４に供給される。

【００３３】一次コイル２４に高周波電流が流れると、
コア２８ａ、２８ｂを介して二次コイル２６に高周波電
圧が誘起される。この高周波電圧はダイオードＤ１およ
びＤ２によって全波整流され、高周波電圧の半周期毎
に、第１コイル４０ａ、４０ｂまたは第２コイル４２
ａ、４２ｂを流れる直流電流として、ガンアーム２０
ａ、２０ｂを介して溶接チップ２２ａ、２２ｂ間に供給
され、ワークＷ１、Ｗ２の溶接が行われる。

【００３４】ここで、上記の溶接装置に適用される溶接
機用トランス１６では、平行に配設した２つの第１コイ
ル４０ａ、４０ｂおよび第２コイル４２ａ、４２ｂによ
り二次コイル２６を構成しており、且つ、第１コイル４
０ａ、４０ｂまたは第２コイル４２ａ、４２ｂに同時に
電流が流れるように構成しているため、駆動時における
漏れ磁束が少なく、一次コイル２４および二次コイル２
６間の結合率が極めて高い。従って、二次コイル２６に
生じる直流溶接電流の立ち上がり時間が極めて短いもの
となる。この結果、一次コイル２４側の直流電流の周波
数を高く設定することができ、これによって高出力を得
ることができるとともに、コア断面積を減少させ、小型
軽量な溶接機用トランス１６を提供することができる。

【００３５】この場合、二次コイル２６の巻き始めおよ
び巻き終わりの各端部導体ブロック４４、４６に接続さ
れた２枚の電極板３２、３４を介して、一対のダイオー
ドＤ１、Ｄ２を対向させて配置するので、２個のダイオ
ードが立体的に積み重ねられ、整流器アセンブリ３０と
しての占有面積はダイオード合計面積の１／２に近い値
になる。

【００３６】また、二次コイル２６のセンタタップ部の
出力導体ブロック４８の一部を、二次コイル２６の巻き
始めおよび巻き終わりの各端部導体ブロック４４、４６
に平行に延在せしめるので、少なくともこれら各導体が
平行する部分においては、高周波電流の半周期毎に、巻
き始めおよび巻き終わりの各端部導体ブロック４４、４
６のいずれか一方とセンタタップ部の出力導体ブロック
４８には、大きさが等しく向きが反対の電流が流れる。
従って、その部分を流れる電流が作り出す磁界は相互に
打ち消し合い、トランス外近傍における磁界の作用が軽
減される。

【００３７】さらに、２枚の電極板３２、３４、一対の
ダイオードＤ１、Ｄ２およびダイオード間端子板３６を
押圧手段により一体に圧着してなる整流器アセンブリ３
０を、端部導体ブロック４４、４６間に着脱自在に取り
付ける構造を採用しているので、整流器アセンブリ３０
に何らかの故障を生じた場合、それを取り外し、良品と
交換するだけで修理を完了することができる。

【００３８】また、二次コイル２６および各導体３２、
３４、３６、４４、４６の内部には冷却水通路６０、６
２が形成されており、この冷却水通路６０、６２を流れ
る冷却水により二次コイルおよび各導体中で発生するジ
ュール熱が系外に排出される。これにより温度と抵抗値
の相乗的累加現象が食い止められるので、コイルや各導
体部分の断面積を小さくすることができる。

【００３９】また、この二次コイル２６の冷却に伴っ
て、二次コイル２６に沿って配設された一次コイル２４
も冷却されるため、その抵抗値が低下し、従って、高電
流を容易に得ることができる。

【００４０】なお、上述した実施例では、第１コイル４
０ａ、４０ｂおよび第２コイル４２ａ、４２ｂを夫々一
対としたが、これに限定されるものではなく、二対以上
とすることもできる。

【００４１】

【発明の効果】本発明に係る溶接機用トランスによれ
ば、センタタップと巻き始め端および巻終わり端の各出
力端間に、各々並列に構成された複数のコイルが一体的
に設けられた二次コイルの構成としている。このため、
駆動時における漏れ磁束が少なく、一次コイルと二次コ
イル間の結合率が極めて高い。従って、二次コイルに生
じる直流溶接電流の立ち上がり時間が極めて短いものと
なる。この結果、一次コイル側の直流電流の周波数を高
く設定することができ、これによって高出力を得ること
ができるととともに、コア断面積を減少させ、小型軽量
な溶接機用トランスを提供することができる。

【００４２】また、各導体部分を流れる電流が作り出す
磁界が相互に打ち消し合うような構成を採用する結果、
トランス外近傍における磁界の作用が軽減され、外部へ
の漏れ磁界の影響が少ない。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶接機用トランスが適用される直
流抵抗溶接装置の構成図である。

【図２】本発明に係る溶接機用トランスであって、ダイ
オード面を二次コイル巻軸に平行に配置したものの構成
斜視図である。

【図３】図２に示す溶接機用トランスの要部分解斜視図
である。

【図４】図３に示す溶接機用トランスの冷却水通路の説
明図である。

【図５】本発明に係る溶接機用トランスであって、ダイ
オード面を二次コイル巻軸に垂直に配置したものの構成
斜視図である。

【図６】図５に示す溶接機用トランスの要部分解斜視図
である。

【図７】図６に示す溶接機用トランスの冷却水通路の説
明図である。

【符号の説明】

１６…溶接機用トランス ２６…二次コイル ３０…整流器アセンブリ ３２、３４…電極板 ３６…端子板 ４０ａ、４０ｂ…二次コイルの第１コイル ４２ａ、４２ｂ…二次コイルの第２コイル ４４、４６…二次コイル端部導体ブロック ４８…二次コイルセンタタップ部出力導体ブロック Ｄ１、Ｄ２…ダイオード

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】センタタップ付きの二次コイルの巻き始め
   端および巻き終わり端である各出力端に誘起される高周
   波電流を各々整流器を介して全波整流し、直流溶接電流
   として溶接チップ間に供給する直流溶接機用トランスに
   おいて、前記二次コイルには、前記センタタップと前記各出力端
   間に、各々並列に構成された複数のコイルが一体的に設
   けられてい ることを特徴とする溶接機用トランス。
2. 【請求項２】請求項１記載のトランスにおいて、前記各々並列に構成された複数のコイルは、前記各出力
   端のうち一方の出力端から分岐して平行に延びて前記セ
   ンタタップに接続される複数の第１コイルと、前記セン
   タタップから分岐して平行に延びて他方の出力端に接続
   される複数の第２のコイルとから構成され、 前記複数の第１コイルを構成する各コイルと前記複数の
   第２コイルを構成する各コイルとが、交互に配設される
   ように構成されてい ることを特徴とする溶接機用トラン
   ス。
3. 【請求項３】請求項２記載のトランスにおいて、前記複数の第１コイルを構成する各コイルと前記複数の
   第２コイルを構成する各コイルとが、交互に配設される
   ように構成された前記二次コイルの、各第１コイルおよ
   び各第２コイルのそれぞれのコイルを挟むように一次コ
   イルが分割して配設されて構成されてい ることを特徴と
   する溶接機用トランス。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載のトラ
   ンスにおいて、前記二次コイルには、前記センタタップと前記各出力端
   間に、各々並列に構成された２つのコイルが一体的に設
   けられてい ることを特徴とする溶接機用トランス。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載のトラ
   ンスにおいて、前記二次コイルには、冷却媒体用通路が設けられてい る
   ことを特徴とする溶接機用トランス。