(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一電源に接続された複数の溶接機に対する通電を制御する複数溶接機の通電制御システムにおいて、
前記複数の溶接機のおのおのに設けられた電流開閉手段と、
前記複数の溶接機からの通電要求を入力して各溶接機の溶接タイミングを集中的に監視し、複数の通電要求がある場合、対応する複数の溶接機に同時に通電しても電源電圧の変動が所定の許容範囲内に納まるかどうかを判断し、許容範囲内に納まる場合には、前記対応する複数の溶接機に同時通電するように前記電流開閉手段を制御し、許容範囲内に納まらない場合には、前記対応する複数の溶接機の通電タイミングがずれるように前記電流開閉手段を制御する共通の制御手段と、
を有することを特徴とする複数溶接機の通電制御システム。
【請求項２】
電源電圧を測定する電圧測定手段を有し、前記制御手段は前記電圧測定手段によって電源電圧の異常が検知されたとき通電を停止させることを特徴とする請求項１記載の複数溶接機の通電制御システム。
【請求項３】
電源電圧の異常が設定時間内に復旧しないとき警報を出力する警報手段を有することを特徴とする請求項２記載の複数溶接機の通電制御システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電源電圧の変動が前記許容範囲内に納まるかどうかを判断する際に、前記電源電圧が所定の下限値から上限値の範囲内である場合、または、同時通電する前記溶接機の台数が所定台数以下である場合に、前記許容範囲内に納まると判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の通電制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つの溶接タイマで複数の開閉器を制御することにより複数の溶接機の溶接タイミングを一元的に管理するようにした複数溶接機の通電制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、１つのステージに複数の溶接機（たとえば、溶接ロボット）を配置してステージ内の被溶接物を溶接する場合、従来は、図８に示すように、各ロボット１（＃１〜＃４）に対し１組の溶接タイマ２とコンタクタ（開閉器）３をそれぞれ個別に接続していた。
【０００３】
各ロボット１の一次回路には溶接電源（主電源）のコンタクタ３が入っており、このコンタクタ３が閉じている間、同一の電源から溶接トランスへ引き込み線４を介して主電流が供給され、二次回路に溶接電流が流れる。溶接電流のＯＮ／ＯＦＦ、すなわち、通電時間の制御（通電開始の制御を含む。）は、タイマ２からの指令によりコンタクタ３を制御することによって行われる。なお、同図中、符号「５」はロボットコントローラである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の通電制御システムにあっては、１台の溶接機１に対し必ず１組の溶接タイマ２とコンタクタ３を設ける必要があるため、設備自体にコストがかかるばかりか、設備の保全にも工数や費用がかかる。つまり、設備関連コストの上昇は避けられない。
【０００５】
また、上記した従来の通電制御システムにあっては、各溶接機１が相互の連係なく個別に溶接を行うため、溶接要求のタイミング次第で同時通電の可能性がある。複数の溶接機１が同時通電した場合には、電源電圧が低下して電流不足となり溶接品質が劣化するおそれがある。
【０００６】
なお、この不具合を避けるためには溶接タイミングをずらせばよいが、その調整作業には溶接作業を行うプログラム（たとえば、ロボットプログラム）の見直し（ティーチングのやり直し）を必要とするため、めんどうな作業となる。
【０００７】
本発明は、複数の溶接機を備えた溶接システムでの通電制御における上記課題に着目してなされたものであり、設備関連コストの低減を図るとともに常に一定の溶接品質を確保しうる複数溶接機の通電制御システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、同一電源に接続された複数の溶接機に対する通電を制御する複数溶接機の通電制御システムにおいて、前記複数の溶接機のおのおのに設けられた電流開閉手段と、前記複数の溶接機からの通電要求を入力して各溶接機の溶接タイミングを集中的に監視し、複数の通電要求がある場合、対応する複数の溶接機に同時に通電しても電源電圧の変動が所定の許容範囲内に納まるかどうかを判断し、許容範囲内に納まる場合には、前記対応する複数の溶接機に同時通電するように前記電流開閉手段を制御し、許容範囲内に納まらない場合には、前記対応する複数の溶接機の通電タイミングがずれるように前記電流開閉手段を制御する共通の制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
この発明にあっては、１つの制御手段によって、複数の溶接機からの通電要求を入力して各溶接機の溶接タイミングを集中的に監視し、溶接タイミングが許容以上に合致しないように各溶接機の電流開閉手段を制御する。すなわち、１つの制御手段によって複数の溶接機の溶接タイミングを調整する。制御手段によって複数の溶接機の溶接タイミングを調整する。これによって、各溶接機は溶接タイミングをずらすなど相互に連係しながら溶接を行うことになる。特に、制御手段は、通電要求に対応する複数の溶接機を同時に通電したときの電源電圧の変動が所定の許容範囲内かどうかを判断し、許容範囲外であれば、通電タイミングをずらして、電源電圧の変動が許容範囲を超えることを防止する。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の複数溶接機の通電制御システムにおいて、さらに、電源電圧を測定する電圧測定手段を有し、前記制御手段は前記電圧測定手段によって電源電圧の異常が検知されたとき通電を停止させることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の複数溶接機の通電制御システムにおいて、さらに、電源電圧の異常が設定時間内に復旧しないとき警報を出力する警報手段を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、上記請求項１〜３記載の複数溶接機の通電制御システムにおいて、前記制御手段は、前記電源電圧の変動が前記許容範囲内に納まるかどうかを判断する際に、前記電源電圧が所定の下限値から上限値の範囲内である場合、または、同時通電する前記溶接機の台数が所定台数以下である場合に、前記許容範囲内に納まると判断することを特徴とする。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、１つの制御手段によって複数の溶接機の溶接タイミングを調整するので、制御手段の数の削減により設備関連コストの低減が図られるとともに、電源電圧が低下しすぎるということがなくなり常に一定の溶接品質の確保が図られる。
【００１８】
請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加え、電源電圧の異常が検知されたときは通電を停止させるので、この点からも溶接電流の安定化が図られ一定の溶接品質の確保が図られる。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、上記請求項２記載の発明の効果に加え、電源電圧の異常が設定時間内に復旧しないときは警報を出力するので、作業者は電源の異常を容易に知ることができる。
【００２０】
請求項５記載の発明によれば、制御手段は、電源電圧が所定の下限値から上限値の範囲内である場合、または、同時通電する前記溶接機の台数が所定台数以下である場合に、許容範囲内に納まると判断するので、これら以外の場合には、通電タイミングをずらす。したがって、電源電圧が低下しすぎるということがなくなり常に一定の溶接品質の確保が図られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る複数溶接機の通電制御システムの概略構成図である。なお、図８と共通する部分には同一の符号を付してある。
この溶接ステージには溶接機として複数（ここでは４台）の溶接ロボット１（以下、単にロボットという。）が配置されている。ステージ内の被溶接物はこれら４台のロボット１（＃１〜＃４）によって溶接される。
【００２２】
各ロボット１は図示しない溶接ガン、溶接トランスなどを備えており、各ロボット１の溶接トランスの一次側はコンタクタ３、溶接用電気幹線６、および引き込み線４を介して共通の溶接電源（主電源）と接続されている。各ロボット１の溶接トランスの一次側にそれぞれ接続されているコンタクタ３は主電源の開閉器であり電流開閉手段として機能するものである。このコンタクタ３が閉じている間、電源から溶接トランスへ主電流が供給され、二次回路に溶接電流が流れる。コンタクタ３には、２つのサイリスタ等を用いて構成されているものや、インバータで構成されているものなどがある。
【００２３】
同一ステージ内のロボット１のコンタクタ３は共通の集中管理タイマ７に接続されている。この集中管理タイマ７は制御手段として機能するものであって、従来コンタクタ３ごとに個別に設けていた溶接タイマ（図８参照）を統合したものである。各ロボット１における溶接電流のＯＮ／ＯＦＦ、すなわち、通電時間の制御（通電開始の制御を含む。）は、この集中管理タイマ７からの指令により各ロボット１のコンタクタ３を制御することによって行われる。集中管理タイマ７は、後述するように、マイコンを内蔵し（マイコンタイマ）、各ロボット１の通電時間を統一的に制御してそれらの溶接タイミングを適切に調整する機能を有している。
【００２４】
各集中管理タイマ７にはそれぞれモニタ８が接続されている。モニタ８は、これが接続された集中管理タイマ７の管理下にある同一ステージ内の各ロボット１の溶接状態を画面に表示するとともに、警報手段として所定の場合に警報を発する機能を有している。警報は、たとえば、電源電圧の異常が設定時間を超えて継続している場合に出される。
【００２５】
溶接用電気幹線６には幹線電圧（電源電圧）を測定する電圧測定手段としての電圧測定装置９が設けられている。電圧測定装置９は情報ネットワーク１０を介して各集中管理タイマ７に接続されており、電圧測定装置９で測定された電源電圧のデータは各集中管理タイマ７に送られ、ここで監視される。
【００２６】
また、各ロボット１にはそれぞれロボットコントローラ５が接続されており、このロボットコントローラ５によってロボット本体の動作が制御される。各ロボット１のロボットコントローラ５は集中管理タイマ７に接続されており、これによってロボット１の動作と溶接タイミングとの同期がとられている。すなわち、ロボットコントローラ５からの通電要求を受けて集中管理タイマ７は各コンタクタ３に通電の指令を出す。溶接タイミングを含む各ロボット１の動作はあらかじめティーチングされている。ここでは、ティーチングされた溶接情報（溶接点の順番、通電時間など）はロボット１ごとに集中管理タイマ７にも記憶されるようになっている。また、集中管理タイマ７では、各溶接部位の優先順位などもティーチングされるようになっている。
【００２７】
図２は集中管理タイマ７の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、集中管理タイマ７は、外部からの信号を入力処理する入力処理部１１と、集中管理タイマ７の動作プログラムや各種の登録データを記憶するメモリ１２と、通電要求に関するデータを一時的に格納する通電要求バッファ１３と、後述する各種の演算処理を行うＣＰＵ１４と、ＣＰＵ１４の処理結果を外部に出力するための処理を行う出力処理部１５とから構成されている。
【００２８】
入力処理部１１には電圧測定装置９と各ロボット１のロボットコントローラ５とが接続されている。電圧測定装置９で測定された電源電圧のデータおよびロボットコントローラ５からの通電要求の信号はこの入力処理部１１を介して集中管理タイマ７の中に取り込まれる。
【００２９】
メモリ１２はたとえばＲＯＭで構成されており、これには、上記したように、集中管理タイマ７の動作プログラムや各種の登録データがあらかじめ記憶されている。登録データには、たとえば、品質を保証しうる電源電圧の許容範囲（たとえば、上限値と下限値）、ロボット＃をキーとした溶接情報（溶接点の順番、通電時間、優先順位など）、溶接タイミング調整用の参照データ（通電と電源電圧の降下との関係）などがある。
【００３０】
通電要求バッファ１３は、上記したように、通電要求に関するデータを一時的に格納するものである。通電要求の格納にあたっては、通電要求を受け付けた順序で格納され、通常はこの順序で通電される。特に、複数の通電要求を同時にまたは同時とみなすように設定された時間間隔内に受け付けた場合にはそれらの溶接の優先順位に従って通電するようにそれぞれ格納される。
【００３１】
ＣＰＵ１４は、電圧測定装置９の測定値を入力して電源電圧を監視する機能と、各ロボットコントローラ５からの通電要求を入力して各ロボット１の溶接タイミングを一元的に管理する機能などを有している。各ロボット１の溶接タイミングの一元管理にあたっては、電源電圧の変動が所定の許容範囲内に納まるように通電タイミングを調整する。電源電圧の許容範囲は、上記したように、上限値と下限値によって規定される。たとえば、溶接電源の基準値を２００Ｖとした場合、上限値は２２０Ｖ、下限値は１８０Ｖに設定される。なお、電源電圧の許容範囲をどのように設定するかは、運用の問題であって、溶接品質を確保できる範囲で適当に設定すればよい。
【００３２】
出力処理部１５にはモニタ８のほか各ロボット１のコンタクタ３がそれぞれ接続されている。ＣＰＵ１４での監視状態（電源電圧、溶接タイミング、溶接結果）およびアラーム（警報）信号はこの出力処理部１５を介してモニタ８に出力される。また、ＣＰＵ１４で選択された通電可能なロボット１への通電指令もこの出力処理部１５を介してそれぞれのコンタクタ３に出力される。
【００３３】
次に、以上のように構成された本システムの動作について図３〜図６のフローチャートを用いて説明する。なお、適宜、図７を参照する。図７は通電タイミングの一例を示す図であり、同図（Ａ）は通電タイミングの調整を行わない場合、同図（Ｂ）は本発明による通電タイミングの調整を行った場合をそれぞれ示している。
【００３４】
図３は集中管理タイマ７の動作を示すメインフローチャートである。
集中管理タイマ７の動作の概略は同図に示すとおりであって、まず、電圧測定装置９から測定データを取り込んで幹線電圧の監視を行う（ステップＳ１）。ここでは、時間（ｔ）の経過につれて幹線電圧がどのように変動しているかを見る（図７参照）。そして、その監視結果をもとに、幹線電圧が正常かどうか、すなわち、品質を保証しうる範囲内（下限値１８０Ｖと上限値２２０Ｖの間）であるかどうかを判断し（ステップＳ２）、ＮＯであれば所定の異常処理を行って（ステップＳ３）ステップＳ１に戻り、ＹＥＳであれば通電要求の管理（ステップＳ４）と通電タイミング処理（ステップＳ５）とを溶接作業が終了するまで（ステップＳ６）繰り返す。これらの処理はすべてマルチタスクで行われる。
【００３５】
図４は図３中の異常処理の内容を示すフローチャートである。
ステップＳ２で幹線電圧の異常が検知された場合、より具体的には、幹線電圧が異常に上昇して上限値（２２０Ｖ）を超えた場合（図７（Ｂ）の区間ａ参照）、または、幹線電圧が異常に下降して下限値（１８０Ｖ）を超えた場合（本発明では通電中に電圧が異常に下がることはないので通電中以外のときに何らかの原因で低下した場合に限る。）には、品質を保証できる電源状態ではないので、ただちにシステムを停止して一切の溶接作業を終了する（ステップＳ１１）。このとき、通電要求の受付も停止される。その後、幹線電圧の異常が検知された時点から設定時間が経過したかどうかを判断し（ステップＳ１２）、ＹＥＳであれば、電源異常を知らせるアラーム（警報）をモニタ８から出力して（ステップＳ１３）リターンし、ＮＯであればただちにリターンする。すなわち、設定時間内に幹線電圧が復旧し正常になればアラームを発することなく通電を再開し、設定時間内に幹線電圧が復旧しない場合に限ってアラームが出力される。
【００３６】
図５は図３中の通電要求管理処理の内容を示すフローチャートである。
ステップＳ２で幹線電圧が正常と判断されると、通電要求受付可能状態となり（ステップＳ２１）、ロボットコントローラ５から通電要求があったかどうかを判断し（ステップＳ２２）、ＮＯであればただちにリターンして待機し、ＹＥＳであれば次の一連の処理を行う。
【００３７】
すなわち、通電要求があった場合には、その通電要求を出したロボット１の番号（＃）を取得し（ステップＳ２３）、そのロボット＃をキーとしてメモリ１２内の登録溶接データにアクセスしてその通電時間を把握し（ステップＳ２４）、その結果をロボット＃と共に通電要求バッファ１３に格納、蓄積する（ステップＳ２５）。通電要求のバッファ１３への格納にあっては、上記したように、通電要求の受付順で通電するように格納され、複数の通電要求を同時にまたは同時とみなすように設定された時間間隔内に受け付けた場合には優先順位に従って格納される。
【００３８】
図６は図３中の通電タイミング処理の内容を示すフローチャートである。
この処理は、上記したように、マルチタスクによりステップＳ４の通電要求管理処理やステップＳ１〜ステップＳ３の電源電圧監視処理と並行に実行される。ここでは、まず、通電要求バッファ１３に通電要求のデータが有るかどうかを判断し（ステップＳ３１）、ＮＯであればただちにリターンして待機し、ＹＥＳであれば次の一連の処理を行う。
【００３９】
すなわち、通電要求バッファ１４の先頭にあるロボット１を選択し（ステップＳ３２）、まず、現在他のロボット１に通電中かどうかを判断し（ステップＳ３３）、ＮＯであれば、同時通電の可能性はないので、ただちにステップＳ３５に進んで通電指令を当該ロボット１のコンタクタ３に出力する。
【００４０】
これに対し、ステップＳ３３の判断の結果としてＹＥＳであれば、同時通電となるので、この場合の同時通電が品質保証の観点から可能であるかどうかを判断する（ステップＳ３４）。この判断は、メモリ１２内の登録参照データ（通電と電源電圧の降下との関係）をルックアップして、当該ロボット１に通電することによって電源電圧が許容範囲である下限値（１８０Ｖ）を下回る可能性があるかどうかによって行われる。なお、この判断にあっては、本案のように電圧降下の程度で規制するのではなく、単純に同時通電の台数によって規制することも可能である。さらには、電圧降下の程度と同時通電の台数とを併用して規制することも可能である。
【００４１】
そして、ステップＳ３４の判断の結果としてＮＯであれば、この同時通電により品質が確保できないおそれがあるので、当該ロボット１への通電を待たせてそのタイミングをずらすべく、ステップＳ３３に戻る。たとえば、図７（Ａ）に示すように、区間ｂでは４台のロボット１（＃１〜＃４）への通電が集中しており、電源電圧は下限値（１８０Ｖ）を下回る結果となるが、本案のようにしてロボット＃４の通電タイミングを遅らせることによって電源電圧の変動は許容範囲内に抑えられることになる。
【００４２】
また、ステップＳ３４の判断の結果としてＹＥＳであれば、同時通電となっても品質に影響はないので、通電指令を当該ロボット１のコンタクタ３に出力する（ステップＳ３５）。コンタクタ３はその指令を受けている間閉じており、これによって電源から溶接トランスへ主電流が供給され、二次側に溶接電流が流れ、実際に溶接が行われる。
【００４３】
集中管理タイマ７からコンタクタ３への通電指令は当該溶接点での通電時間が終了するまで継続的に出力され、通電時間の経過によって停止して通電が終了する（ステップＳ３６、ステップＳ３７）。
【００４４】
通電が終了すると、通電要求バッファ１３内の当該通電要求データを消去し（ステップＳ３８）、リターンする。
【００４５】
したがって、本実施形態によれば、従来コンタクタ３ごとに個別に設けていた溶接タイマを統合して集中管理タイマ７によって各ロボット１の溶接タイミングを一元的に管理するようにしたので、タイマの数が減少し、設備費が削減されるとともに設備の保全の工数や費用も低減される。
【００４６】
また、集中管理タイマ７によって各ロボット１の溶接タイミングを一元管理する際に、電源電圧の変動が許容範囲（１８０Ｖ〜２２０Ｖ）内に納まるように各ロボット１の溶接タイミングを調整するようにしたので、同時通電によって電源電圧が低下しすぎることがなくなり、常に一定の溶接品質が確保される。
【００４７】
これにより、溶接タイミングを調整する目的でプログラムの見直し（ティーチングのやり直し）を行う必要はなくなり、プログラムの見直し作業は必要最小限で済むため、かかる作業が大幅に削減される。
【００４８】
また、自動的に溶接タイミングを調整して常に一定の溶接品質を確保できることから、溶接機の台数が増加した場合でも安易に幹線容量を増やす必要はなく、この点からもコスト的なメリットがある。
【００４９】
なお、本実施形態では、溶接機として溶接ロボット１を例にとって説明したが、これに限定されないことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る複数溶接機の通電制御システムの概略構成図
【図２】集中管理タイマの構成を示すブロック図
【図３】集中管理タイマの動作を示すメインフローチャート
【図４】図３中の異常処理の内容を示すフローチャート
【図５】図３中の通電要求管理処理の内容を示すフローチャート
【図６】図３中の通電タイミング処理の内容を示すフローチャート
【図７】通電タイミングの一例を示す図
【図８】従来例を示す図
【符号の説明】
１…溶接ロボット（溶接機）
３…コンタクタ（電流開閉器、電流開閉手段、開閉器）
４…引き込み線
５…ロボットコントローラ
６…溶接用電気幹線
７…集中管理タイマ（溶接タイマ、制御手段）
８…モニタ（警報手段）
９…電圧測定装置（電圧測定手段）
１０…情報ネットワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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