(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗溶接電流源（１）におけるデータ伝送（２８）用の方法であって、
インバータースイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）を有するインバーター（８）における溶接動作（２５）の間、スイッチング周波数（３４）及びパルス持続時間（３３）を有する溶接パルス（２０）が周期的に発生されてトランス（２）の一次側（９）に作用され、トランス（２）の二次側（１１）における整流器スイッチング素子（Ｓ５、Ｓ６）を使用して整流器（１２）によって整流され、その結果として溶接電流（ＩＳ）を与え、
データ伝送モード（２４）における溶接動作（２５）の休止において、トランス（２）の一次側（９）に存在するインピーダンス（２３）が増加され、データ伝送モード（２４）を開始するための制御パルス（２９）が制御装置（２６）によってトランス（２）の一次側（９）に作用され、二次側整流器（１２）の整流器スイッチング素子（Ｓ５、Ｓ６）が伝送されたデータにしたがって作動すると、この制御パルス（２９）は、トランス（２）の二次側（１１）において検出され、
その結果、それらのデータ及びデータがトランス（２）を介して伝送されることを使用してトランス（２）の一次側（９）において電流（ＩＴＲ）は調節される、
ことを特徴とするデータ伝送方法。
【請求項２】
制御パルス（２９）は、少なくとも１つのインバータースイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）を作動させることによって形成される、請求項１に記載のデータ伝送方法。
【請求項３】
トランス（２）の一次側（９）に存在するインピーダンス（２３）は、少なくとも１つのコイル（Ｌ２）を接続することによって増加される、請求項１又は２に記載のデータ伝送方法。
【請求項４】
データ伝送モード（２４）において、二次側整流器（１２）のスイッチング素子（Ｓ５、Ｓ６）が交互に複数回作動され、伝送されるデータを形成する、請求項１から３のいずれか１項に記載のデータ伝送方法。
【請求項５】
データ伝送モード（２４）を開始するための制御パルスのスイッチング周波数（３７）は、溶接パルス（２０）のスイッチング周波数（３４）と比較して増加され、及び／又は、データ伝送モード（２４）を開始するための制御パルス（２９）は、既定のパルス持続時間（３８）を有して発生される、請求項１から４のいずれか１項に記載のデータ伝送方法。
【請求項６】
データ伝送モード（２４）において、二次側電流（ＩＧＬ）がリミット値より下か否かについてのチェックがデータの伝送（２８）に先立って実行される、請求項１から５のいずれか１項に記載のデータ伝送方法。
【請求項７】
データ伝送モード（２４）において、測定値及び／又は製造者データが、トランス（２）の二次側（１１）からトランス（２）の一次側（９）へ伝送される、請求項１から６のいずれか１項に記載のデータ伝送方法。
【請求項８】
データ伝送モード（２４）において、トランス（２）の二次側（１１）で測定された温度値がトランス（２）の一次側（９）へ伝送される、請求項１から７のいずれか１項に記載のデータ伝送方法。
【請求項９】
溶接動作（２５）の間、スイッチング周波数（３４）及びパルス持続時間（３３）を有する溶接パルス（２０）を周期的に発生するインバータースイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）を含むインバーター（８）を有し、該インバーター（８）は、トランス（２）の一次側（９）に、及び、溶接電流（ＩＳ）を発生するため、整流器スイッチング素子（Ｓ５、Ｓ６）を使用してトランス（２）の二次側（１１）に接続される整流器（１２）に接続される、抵抗溶接電流源（１）であって、
溶接動作（２５）が休止中のデータ伝送モード（２４）において、トランス（２）の一次側（９）に存在するインピーダンス（２３）を増加させる装備（２２）が設けられ、
制御パルス（２９）を発生する制御装置（２６）がデータ伝送モード（２４）を開始するために設けられ、
制御パルス（２９）を検出する装置（３０）がトランス（２）の二次側（１１）に設けられ、
伝送されたデータにしたがって、二次側整流器（１２）の整流器スイッチング素子（Ｓ５、Ｓ６）を作動させるために整流器コントロール（１７）が設けられ、
その結果、それらのデータ及びよってデータがトランスを介して伝送可能であることを使用して、トランス（２）の一次側（９）における電流（ＩＴＲ）が調節可能である、
ことを特徴とする抵抗溶接電流源。
【請求項１０】
制御装置（２６）は、インバーター（８）に接続され、制御パルス（２９）は、少なくとも１つのインバータースイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）を作動させることによって発生されることができる、請求項９に記載の抵抗溶接電流源。
【請求項１１】
データ伝送モード（２４）においてトランス（２）の一次側（９）に存在するインピーダンス（２３）を増加するために、少なくとも１つのスイッチング素子（Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）及び１つのコイル（Ｌ２）が設けられている、請求項９又は１０に記載の抵抗溶接電流源。
【請求項１２】
データ伝送モード（２４）を開始するため制御パルス（２９）のスイッチング周波数（３７）が溶接パルス（２０）のスイッチング周波数（３４）と比較して増加され、及び／又は、データ伝送モード（２４）を開始するため制御パルス（２９）は既定のパルス持続時間（３８）を有する、請求項９から１１のいずれか１項に記載の抵抗溶接電流源。
【請求項１３】
トランス（２）の二次側（１１）における電流（ＩＧＬ）をリミット値と比較するデバイス（３９）がトランス（２）の二次側（１１）に設けられた、請求項９から１２のいずれか１項に記載の抵抗溶接電流源。
【請求項１４】
トランス（２）の一次側（９）から二次側（１１）へデータを伝送（２８）するため、制御装置（２６）は、データ伝送モード（２４）において異なるパルス持続時間（３８）の制御パルス（２９）を形成するため構築されている、請求項９から１３のいずれか１項に記載の抵抗溶接電流源。
【請求項１５】
温度感受性スイッチ（４０）及び／又は温度センサー（１９）がトランス（２）の二次側（１１）に設けられている、請求項９から１４のいずれか１項に記載の抵抗溶接電流源。
【請求項１６】
制御パルスのスイッチング周波数（３７）は、２０ｋＨｚから５０ｋＨｚに増加され、パルス持続時間（３８）は、２μｓから２５μｓを有する、請求項５に記載のデータ伝送方法。
【請求項１７】
制御パルスのスイッチング周波数（３７）は、２０ｋＨｚから５０ｋＨｚに増加され、パルス持続時間（３８）は、２μｓから２５μｓを有する、請求項１２に記載の抵抗溶接電流源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明は、抵抗溶接電流源におけるデータ伝送方法に関し、ここでインバータースイッチング素子を有するインバーターにおける溶接動作中に、スイッチング周波数及びパルス持続時間を有する溶接パルスは、周期的に生成され、トランスの一次側に作用され、かつ、結果として生じる溶接電流を与えるためにトランスの二次側において整流器スイッチング素子を使用して整流器によって整流される。
【０００２】
更に、発明は、溶接動作の間にスイッチング周波数及びパルス持続時間を有する溶接パルスを周期的に発生する、インバータースイッチング素子を有するインバーターを有する抵抗溶接電流源に関する。そのインバーターは、トランスの一次側、及び溶接電流の生成のために整流器スイッチング素子を使用してトランスの二次側に接続された整流器に接続される。
【背景技術】
【０００３】
抵抗溶接電流源は、溶接ガンに供給される溶接電流を提供することで知られている。溶接ガンを有する既知の抵抗溶接電流源の１つの例が図１に示され、それは従来技術の概略のブロック図を示す。
【０００４】
抵抗溶接電流源１は、少なくとも１つの一次コイル３と、少なくとも１つの二次コイル４とを有するトランス２を含んでいる。電源ユニット５は、トランス２の一次側電流ＩＴＲを発生するために設けられ、その電源ユニットは、供給ネットワーク６とトランス２との間に配置される。電源ユニット５は、またインバーター８に連結される最初の整流器７を有する。溶接動作中、インバーター８は、インバータースイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の援助によってトランス２の一次側９に溶接パルスを適用する。電源ユニット５のインバーターコントロール１０は、既定の溶接電流ＩＳにしたがって、あるスイッチング周波数及びパルス持続時間を有する溶接パルスが発生されることを保証する。トランス２によって伝送された電流は、トランス２の二次側１１において整流器スイッチング素子を有する整流器１２によって整流され、溶接ガンアーム１３つまり抵抗溶接装置１６の溶接ガン１５の電極１４に供給される。整流器コントロール１７は、整流器１２をコントロールするために設けられ、その整流器コントロールは、対応する制御信号を整流器スイッチング素子へ作用する。さらに、例えばトランス２、コイル、及び／又は整流器スイッチング素子の温度のような情報の同じものを通知するために、トランス２あるいは整流器コントロール１７から電源ユニット５へのデータ線１８がある。図１では、温度センサー１９は、例えば、一次コイル３、二次コイル４、及び整流器スイッチング素子において配置されている。特に、過負荷または機能不良の場合において、トランス２及び二次側整流器１２へのコスト集約的な損傷は防ぐことができる。このデータ伝送は、データバスによって行われることができるが、少ない信号及び低い情報密度によっては、センサーと電源ユニット５との間に一つだけの直接接続もまた、しばしば使用される。
【発明の概要】
【０００５】
通常、数ｋＡの領域における溶接電流ＩＳの大きさのため、トランスと電極との間の大きな断面積の配線にもかかわらず、相応して高い抵抗損が発生する。したがって、トランスは、溶接ガンに接近して、より有利には溶接ガンに直接に配置される。溶接ガンは、通常、ロボットにおいて移動可能な方法で装着されることから、電源ユニットは、トランスから離れて配置される。一方、ある状況下では、より低い加速、よってより遅い動作を引き起こすことから、さらに電源ユニットの重量をロボットにかけられない。他方では、複雑な幾何学形状のワークピースであっても、溶接ポイントへの良好なアクセスのしやすさを達成しロボットの操作性を制限しないために、可能な限り溶接ガンが小さくなるように設計する試みがなされている。この理由からも、溶接ガンへ直接に電源ユニットを配置することは避けられる。
【０００６】
電源ユニットとトランスとの間の距離は、全システム及び使用現場に依存するが、２０ｍ以内であるかもしれず、データ線に起因するコストは無視することができない。さらに、これらのデータ線は、溶接環境の手荒い作業条件に少なくとも部分的にさらされ、このことは、伝送エラー、損傷、よってシステムの休止時間に結びつくかもしれない。
【０００７】
したがって本発明は、冒頭に示した従来技術から始まり、抵抗溶接電流源におけるデータ伝送方法、及びその方法を実行する抵抗溶接電流源を創作するという目的に基づくものであり、これは電源ユニットとトランスとの間のデータ線を省くことができ、かつそれにもかかわらず高い動作信頼性を保証することができる。
【０００８】
本発明は、溶接動作休止中のデータ伝送モードにおいて、トランスの一次側に存在するインピーダンスが増加し、データ伝送モードを開始するための制御パルスが制御装置によってトランスの一次側に作用され、その制御パルスは、伝送されるデータにしたがって二次側整流器の整流器スイッチング素子が作動されると直ぐに、トランスの二次側において検出され、その結果、データ及びよってデータがトランスを介して伝送されることを使用して、トランスの一次側において電流が調節される、という方法に関して、設定された目的を達成する。
【０００９】
データ伝送モードにおいて、トランスの一次側に存在するインピーダンスが溶接動作の休止において増加する場合、溶接電流用の伝送路すなわちトランス及び一次側ラインもまた、データ伝送に使用することができる。トランスの一次側で存在するインピーダンスの増加により、データ伝送モードにおいて、高電流は効果的に抑えられ、その結果として、過度の高電流による抵抗溶接電流源への損傷は、データ伝送モードにおいて排除することができる。さらに、データ伝送モードを開始するための制御パルスが制御装置によってトランスの一次側に適用された場合、その制御パルスは、トランスの二次側において検出され、データ伝送モードへの変更が起こるように、二次側において測定することができる。したがって、電源ユニットへのトランスあるいは整流器コントロールの間のデータ伝送を同期させるための信号あるいは制御線は、省くことができる。そして、二次側整流器の整流器スイッチング素子が、伝送されるデータにしたがって作動する場合には、その結果、これらのデータを使用して、電流はトランスの一次側において調節され、よって、データはトランスを介して伝送され、抵抗溶接電流源におけるデータ伝送は、追加のデータ線を必要とせずに容易に実現することができる。したがって、整流器スイッチング素子の同時の作動は、二次側の短絡を達成し、それは一次側における電流の増加に基づいて検出することができる。一次側において存在するインピーダンスのために、これは本発明によって増加され、二次側の短絡は、抵抗溶接電流源に損傷あるいは破壊さえも引き起こす可能性のある非常に高い電流を、引き起こさない。整流器スイッチング素子のような入手可能な部品、並びに、溶接電流用の入手可能な伝送路つまりトランス及び一次側ラインの使用は、データ線が省かれることから、高い動作信頼性と同時に、トランスあるいは整流器コントロールと電源ユニットとの間のデータ伝送が必須条件を示す抵抗溶接電流源の設計を単純化することができる。
【００１０】
一般的に、溶接動作からデータ伝送モードへの変更は、通常、制御装置によって始められることは確証されている。これは、抵抗溶接電流源のコントロール、特にインバーターコントロールであるかもしれず、しかしまた、それは抵抗溶接電流源及び溶接ガンをコントロールする上位コントロールであってもよい。
【００１１】
少なくとも１つのインバータースイッチング素子を作動させることによって、制御パルスが形成される場合、方法は、さらに改善可能である。発明による、溶接パルス及び制御パルスの両方の形成のための少なくとも１つのインバータースイッチング素子の使用は、抵抗溶接電流源の部品支出を減じることができ、その結果、データ伝送と共に達成される、より単純でよりコスト効率の良い設計と高い動作信頼性との両方が達成可能である。
【００１２】
トランスの一次側において存在するインピーダンスが少なくとも１つのコイルを接続することによって増加される場合、データ伝送モードにおける最大電流を制限することが可能である。この場合、コイルは、高電流を考慮しても、製造に関して、インピーダンスの単純な生成可能性の利点を提供する。更にコイルは、最大電流増加速度を減じ、その結果としてデータ伝送モードでさえ、特に、整流器スイッチング素子を介する二次側短絡によってデータ伝送が起こったとしても、高い動作信頼性を保証することができる。
【００１３】
この方法における一つの有利な設計は、データ伝送モードにおいても、伝送されるデータを形成するために二次側整流器のスイッチング素子が交互に複数回作動されることに帰着することである。これは、シングルビット（０又は１）の単純な２進情報とは対照的にデータパケットの伝送を容易にすることができる。この場合、整流器スイッチング素子の動作は、制御パルス内で複数回起こることができるが、しかし、複数の制御パルスへの伝送されるデータの分割が単に可能なだけである。シリアルデータ伝送は、例えば、スタートビット及びストップビットに非同期に実現することができるが、しかし、制御パルスへの同期が起こる、同期したシリアルデータ伝送の使用もまた考えることができる。
【００１４】
データ伝送モードを開始するための制御パルスのスイッチング周波数が、溶接パルスのスイッチング周波数と比較して、特に２０ｋＨｚから５０ｋＨｚに、増加する場合、データ伝送モードへの変更は、二次側において容易に検出することができる。特に、データ伝送モードにおけるスイッチング周波数が溶接動作において使用されないスイッチング周波数を示す場合には、データ伝送モードは、確実に検出することができる。したがってこのことは、溶接動作の間にデータ伝送用の整流器スイッチング素子の正しくない同時の作動によって引き起こされる可能性のある、抵抗溶接電流源への損傷を防ぐことができる。
【００１５】
データ伝送モードを開始するための制御パルスが既定のパルス持続時間、特に２μｓから２５μｓ、と共に生成される場合には、これは、データ伝送モードへの変更に関するさらなるサインとして使用することができる。さらに、最大電流または最大エネルギーは、短いパルス持続時間によってデータ伝送モードの間、制限することができる。
【００１６】
二次側電流がリミット値より下か否かに関して、データ伝送モードにおけるデータの伝送の前にチェックが実行される場合には、データ伝送モードへの望まない変更は、溶接動作の間、防止することができる。したがって、データ伝送モードへの望まない変更による抵抗溶接電流源への損傷を防ぐことができる。
【００１７】
抵抗溶接電流源におけるデータ伝送方法は、データ伝送モードにおいて測定値及び／又は製造者データがトランスの二次側からトランスの一次側に伝送される場合には、それ自体を区別するかもしれない。これは、例えば、トランスは通常、溶接ガンに取り付けられているので、トランスあるいは溶接ガンの識別を可能にするかもしれない。ロボットのアームが異なる溶接ガンを装備可能なシステムでは、溶接ガンのこのユニークな認識は、システムコントロールにおける有益な方法において使用可能である。溶接電流源コントロールが、システムについて、特にトランス及び二次側整流器について、追加の測定値及びデータを受け取ることから、測定値の伝送を通じて抵抗溶接電流源の動作信頼性は、さらに増加することができる。
【００１８】
データ伝送モードにおいて、トランスの二次側において測定された温度値がトランスの一次側に伝送される場合には、トランス及び整流器の過熱及び過負荷は、防止することができ、その結果、抵抗溶接電流源の耐用年数の低下を防止することができる。したがって、装置状態の決定を導くために、二次側において、特にトランス及び整流器スイッチング素子における温度カーブも、また記録することができてもよい。モニターされるべき、冷却体とトランスの整流器スイッチング素子との間の、いずれの遮断冷却溝、又は貧弱な機械的あるいは熱的な接続は、早期に検出可能である。
【００１９】
本発明は、溶接動作休止中のデータ伝送モードにおいてトランスの一次側に存在するインピーダンスを増加させるための設備と、データ伝送モードを開始するために設けられ制御パルスを生成するための制御装置と、伝送されたデータにしたがって二次側整流器の整流器スイッチング素子が作動可能である状態にて、トランスの二次側に設けられて制御パルスを検出するための装置と、を設け、その結果、それらのデータ及びよってデータがトランスを介して伝送することができることを使用して、トランスの一次側の電流が調節されることができる、ということにおいて、抵抗溶接電流源に関して設定された目的を達成する。
【００２０】
このように構築された抵抗溶接電流源は、比較的容易にかつコスト効率良く生産可能である。それと共に達成可能な利点に関して、本発明による方法の上の記述が参照される。
【００２１】
制御装置がインバーターに接続される場合には、抵抗溶接電流源は、さらに改善可能であり、その結果、制御パルスは、少なくとも１つのインバータースイッチング素子を作動させることによって発生可能である。少なくとも１つのスイッチング素子及び１つのコイルが、データ伝送モードにおいてトランスの一次側で存在するインピーダンスを増加させるために設けられる場合には、最大電流は、データ伝送モードにおいて制限されることができる。データ伝送モードを開始するための制御パルスのスイッチング周波数が溶接パルスのスイッチング周波数と比較して、特に２０ｋＨｚから５０ｋＨｚへ、増加される場合には、溶接動作とデータ伝送モードとを容易に区別することが可能である。データ伝送モードを開始するための制御パルスは、予め定められたパルス持続時間、特に２μｓから２５μｓ、を有する。これは、溶接動作とデータ伝送モードとの間を区別するために使用されてもよく、このことは、上で述べたように、抵抗溶接電流源への損傷に結びつくかもしれない機能不良を抑えることができる。
【００２２】
トランスの二次側における電流をリミット値と比較するデバイスが、トランスの二次側に設けられた場合には、溶接動作中のデータ伝送モードへの望まない変更、及びそこから結果として生じる抵抗溶接電流源への損傷は、防止することができる。
【００２３】
電源ユニットからトランスあるいは整流器コントロールへのデータ伝送の間、抵抗溶接電流源が、トランスの一次側から二次側へデータを伝送するデータ伝送モードにおいて異なるパルス持続時間の制御パルスを形成するために構築されることは、非常に好都合かもしれない。異なるパルス持続時間の制御パルスは、トランスの二次側で検出可能であり、トランスの二次側への情報伝送に使用することができる。この場合、情報は、パルス持続時間によって、例えばパルス持続時間に関する２つの異なる値によって、コード化可能である。ここで論理値のゼロは、一方のパルス持続時間に割り当てられ、論理値の１は他方のパルス持続時間に割り当てられる。任意のタイプの２値データは、この方法において伝送することができる。同様に、パルス持続時間に関する複数の異なる値を有するデータの符号化が考えられ、これは異なる意味、あるいは応答確認用に使用される他のものを有してもよい。したがって、データ及び／又はコマンドは、トランスの二次側へ伝送することができる。
【００２４】
温度感受性スイッチがトランスの二次側に設けられる場合には、抵抗溶接電流源はまた、際立つことができる。これらのスイッチは、温度上昇過大な事象において応答することができ、対応情報がデータ伝送モードにおいて制御装置のためにトランスの一次側へ伝送可能である。特に温度感受性スイッチの場合、伝送される情報は、特に小さく、つまりわずかに１ビットであり、２つの整流器スイッチング素子の単一の作動によって送ることができる。そのような示された温度上昇過大の場合、一次側制御装置は、新しい溶接動作を防止することができ、抵抗溶接電流源を損傷から保護することができる。
【００２５】
温度センサーがトランスの二次側において設けられる場合には、現在の温度値、また記録された温度の最大値は、一次側制御装置へ伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来技術の抵抗溶接装置における概略のブロック図を示す。
【図２】発明による例示の抵抗溶接電流源のブロック図を示す。
【図３】抵抗溶接電流源の電源ユニットにおける別の異なる設計のブロック図を示す。
【図４】溶接動作中の溶接パルス、及びデータ伝送モードにおける制御パルスを示す。
【図５】発明による例示の方法手続きにおけるフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、以下に図を参照してより詳しく説明される。それらの図は、例示的に、概略的に、及び限定しない方法によって発明の有利な実施形態を示している。
【００２８】
発明による例示の抵抗溶接電流源１のブロック図が図２に示される。認識できるように、図１による従来技術と比較すると、電源ユニット５と、トランス２あるいは整流器コントロール１７との間のデータ線１８は、除外されている。インバーター８の原理的構造は、抵抗溶接電流源１における電源ユニット５のブロック図で見ることができる。フリーホイーリングダイオードを有する４つのインバータースイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、溶接ガン１５による溶接箇所の製作のため、図４に示される溶接パルス２０を発生するためブリッジ回路にて配置されている。この場合、複数の溶接パルス２０が、溶接箇所の製作に必要である。次の溶接箇所に関して溶接ガン１５を特に位置決めするために、休止が個々の溶接箇所の製作間に設けられる。最大電流増加速度を制限するための誘導率Ｌ１、及び最新の一次側トランス電流ＩＴＲを検出する測定装置２１がトランス２への電流経路に位置する。切替手順後に誘導率Ｌ１の電流流れを許容可能なため、２つの追加のダイオードＤ１、Ｄ２がブリッジ回路を完成する。
【００２９】
さらに、図２によれば、従来技術の図１と比較して、トランス２の一次側９で存在するインピーダンス２３を増加させるための装備２２が設けられる。図２に点線で示したインピーダンス２３は、この場合、単に記号的なものと理解され、したがってトランス２の一次側９の電流経路におけるインピーダンスは、この開示のうちにおいて意味される。図２によって示された例示の実施形態では、トランス２の一次側９で存在するインピーダンス２３は、電源ユニット５の初期インピーダンスに相当する。インピーダンスの増加が溶接動作２５の休止におけるデータ伝送モード２４において起きる。溶接動作２５及びデータ伝送モード２４の時間的経過に関する例が図４に示される。通常、データ伝送モード２４は、制御装置２６によって開始される。図２あるいは図３による図示された例において、抵抗溶接電流源１の制御装置２６は、同時にインバーターコントロール１０である。しかしながら、共に存在してもよい、上位のシステムコントロールが抵抗溶接電流源１、溶接ガン１５、及びロボットをコントロールし、データ伝送モード２４を開始することも考えられる。トランス２の一次側９で存在するインピーダンス２３の増加により、溶接電流ＩＳ用の伝送路、すなわちトランス２及び一次側ライン２７、はまた、溶接動作２５の休止においてデータ伝送２８用に使用することもできる。このインピーダンスの増加は、データ伝送モード２４における高電流を防止し、その結果、抵抗溶接電流源１の耐用年数が増加される。さらに、制御装置２６は、データ伝送モード２４を開始するための図４に示された制御パルス２９を発生することができる。これらの制御パルス２９は、トランス２の二次側１１において制御パルス２９を検出するための装置３０によって検出される。トランス２の二次側１１において、よって、データ伝送モード２４への変更は、電源ユニット５へのトランス２あるいは整流器コントロール１７の間のデータ伝送２８の同期用の信号あるいは制御線を必要とすることなく検出することができる。データ伝送モード２４において、二次側整流器１２の整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６は、伝送されるデータにしたがって作動される。整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６の作動は、通常、整流器コントロール１７によって起こり、それらのデータ及びトランス２を介して伝送されるデータにより、トランス２の一次側９における電流ＩＴＲに調節をもたらす。したがって、トランス２の二次側１１から一次側９あるいはそれに接続している電源ユニット５へのデータ伝送２８は、専用データ線１８なしで起こる。この場合、整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６の同時作動は、二次側の短絡をもたらし、それは一次側９において電流増加に反映される。この電流増加は、既に存在し一次側溶接電流ＩＴＲを検出するための測定装置２１を使用して、あるいは、特にそのために設けられ図３に示されるような測定装置３１を使用して、一次側９において任意的に検出され、制御装置２６へ供給される。制御装置２６は、電流測定値に基づいて二次側１１によって送られたデータを決定する。発明によって増加される、一次側９におけるインピーダンス２３のために、二次側の短絡は、抵抗溶接電流源１の損傷あるいは破壊さえも引き起こす程に高い電流を引き起こさない。整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６、及び溶接電流ＩＳ用の現在の伝送路つまりトランス２及び一次側ライン２７、のような現在の部品の使用により、抵抗溶接電流源１の構造は、高い動作信頼性を同時に提供しながら単純化される。結果としてトランス２及び整流器１２の過負荷及び過熱は、検出され防止することができるので、抵抗溶接電流源１の高い動作信頼性及び安定性は、この場合、とりわけトランス２あるいは整流器コントロール１７と、電源ユニット５との間のデータ伝送２８によって達成される。
【００３０】
図２によって示された例示の実施形態では、制御装置２６は、同時にインバーターコントロール１０であり、したがってインバーター８に接続される。したがって、データ伝送モード２４における制御パルス２９は、インバータースイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を作動させることによって発生することができる。図２による例示の実施形態では、４つのインバータースイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４はすべて、溶接パルス２０を発生すること、及び制御パルス２９を発生することの両方に使用される。一方、図３による代替の電源ユニット５では、トランス２の一次側９に存在するインピーダンス２３を増加させるための装備２２は、データ伝送モード２４において制御パルス２９を生成するためのインバーター８の半ブリッジＳ３、Ｓ４と一緒に使用される。それぞれの場合において、追加の半ブリッジの一方のスイッチング素子Ｓ７、Ｓ８は、インバーター８のスイッチング素子Ｓ３、Ｓ４と同時に、制御パルス２９をトランス２の一次側９へ切り替える。データ伝送モード２４における、インバータースイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の少なくとも部分的な使用により、データ伝送２８用の部品に関する支出の合計は、低く維持される。この配置は、図３による電源ユニット５においてでさえ、溶接パルス２０の電流経路における電流増加を検出する測定装置３１を配置しないことを可能にする。したがって測定装置３１は、高い一次側溶接電流用に設計する必要がなく、したがって、より敏感に構築することができる。このことは、電流検出の間に、より高い分解能を達成し、データ伝送２８の間にエラーの減少を達成する。
【００３１】
データ伝送モード２４においてトランス２の一次側９に存在するインピーダンス２３を増加させるため、図２によれば、スイッチング素子Ｓ９及びコイルＬ２が設けられている。この場合、スイッチング素子Ｓ９は、溶接動作２５の間、コイルＬ２をブリッジあるいは短絡するために使用される。しかしながら、図３による回路装置も使用することができ、ここではコイルＬ２は、データ伝送モード２４において、追加の半ブリッジの２つのスイッチング素子Ｓ７、Ｓ８によって電流経路へ切り替えられる。図３による回路が図２に示したものよりも複雑に見えたとしても、追加の半ブリッジ用の有益なスイッチング素子Ｓ７、Ｓ８により、同じことが確信されるだろう。データ伝送モード２４におけるより小さな電流のため、図２において使用されるようなインバーター８、あるいはコイルＬ２をブリッジするためのスイッチング素子Ｓ９の場合よりも少ないパワーのスイッチング素子Ｓ７、Ｓ８を使用することができ、その結果、より高い部品の出費が抑えられる。データ伝送モード２４における最大電流は、両方の回路変形におけるいずれの場合でも減少される。この場合、インピーダンス２３を増加させるためのコイルＬ２は、高電流であることを考慮しても、製作に関して単純な生産が可能という利点を提供する。更に、接続可能なコイルＬ２は、最大電流増加速度を減じ、これは、特にデータ伝送２８が整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６による二次側の短絡によって起こる場合には、データ伝送モード２４における高い動作信頼性をさらに保証することができる。
【００３２】
トランス２の一次側９における電圧ＵＴＲ及び電流ＩＴＲ（点線）の経時的なカーブが図４に示されている。この場合における図示の電流及び電圧カーブは、溶接動作２５の間の溶接パルス２０の、及びデータ伝送モード２４の間の制御パルス２９の、例示の時系列を示している。この単純化された図では、発明に関連しないので過渡現象は確実には示していない。
【００３３】
溶接動作２５の間、溶接パルス２０は、インバーター８によって発生される。この場合、トランス２の一次側９における電圧ＵＴＲは、導電性インバーター素子Ｓ１、Ｓ４あるいはＳ２、Ｓ３の場合には、階段状に増加する。この階段は、コイルＬ１での電圧降下により生じ、一方、電流ＩＴＲは、トランス２における磁界が構築されるまで増加する。この電流増加の後、トランス２における電圧ＵＴＲは、中間回路電圧ＵＺＫにほぼ相当し、また電流ＩＴＲは、トランス２の主な誘導率の磁化電流にしたがってさらに単に増加する。したがって、点線で示された電流ＩＴＲは増加し、トランス２を介して伝送され、整流された溶接電流ＩＳとして電極へ供給される。整流された溶接電流ＩＳの強度は、パルス持続時間３３によって調整される。インバータースイッチング素子Ｓ１、Ｓ４あるいはＳ２、Ｓ３がパルス持続時間３３の終わりによってスイッチオフとなる場合には、電流ＩＴＲは減少し、トランス２の一次側９において負電圧を引き起こす。次に、他方のインバータースイッチング素子Ｓ２、Ｓ３、あるいはＳ１、Ｓ４がコントロールされて導電性になり、その結果、記述したカーブが逆符号にて繰り返され、その後、スイッチング期間ＴＳＣＨは完了する。溶接動作２５用の典型的な期間持続時間ＴＳＣＨは、およそ１００μｓであり、それは、およそ１０ｋＨｚのスイッチング周波数３４に相当する。
【００３４】
２つの溶接箇所の溶接の間で、溶接動作２５における休止中にて、データ伝送２８は、データ伝送モード２４において起こることができる。データ伝送モード２４の制御パルス２９は、図４において相応して示されている。データ伝送モード２４においてコイルＬ２が接続されたとき、電流増加ＩＴＲは、Ｌ１、Ｌ２、及びトランス２の主な誘導率にしたがって起こる。トランス２における電圧ＵＴＲは、コイルＬ１、Ｌ２の容量に応じた結果となる。一つの可能な容量は、例えば、ほぼトランス２の漏れ誘導率の大きさのオーダーにおけるＬ１を選ぶことになるだろう。一方、Ｌ２は、例えば、要素３０によってＬ１よりも大きく、トランス２の主な誘導率のほぼ３分の１に相当する。またここで、整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６が開いた場合には、電圧ＵＴＲは、トランス２での過渡現象が終わった後の結果となり、その電圧は、中間回路電圧ＵＺＫにほぼ相当する。これは、例えば制御パルス３５の場合におけるケースである。一方、制御パルス３６の場合には、トランス２の二次側１１は、整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６と協働して短絡し、これは、より大きな電流増加を引き起こす。同時に、トランス２の主な誘導率が整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６によって短絡したとき、トランス２の電圧ＵＴＲは、かなりより小さくなる。示した例示の実施形態では、電圧ＵＴＲは、中間回路電圧ＵＺＫのおよそ３０％である。電流ＩＴＲは、測定装置２１あるいは測定装置３１を使用したコントロールによって検出される。これらの測定値を評価することによって、トランス２の二次側１１から送られたデータは、回収することができ、また、データ伝送２８は、追加のデータ線１８なしで起こる。
【００３５】
図示するように、制御パルス２９の期間持続時間ＴＳＴは、溶接パルス２０の期間持続時間ＴＳＣＨと比較して短くされる。図示の例において、制御パルス２９の増加した、およそ２０ｋＨｚのスイッチング周波数３７が生じる。特に、データ伝送モード２４を開始するとき、増加したスイッチング周波数３７は、溶接動作２５とデータ伝送モード２４とを区別することに役立つ。すなわち、データ伝送モード２４におけるスイッチング周波数３７が、例えば２０ｋＨｚと５０ｋＨｚとの間の範囲における、溶接動作２５では使用されないスイッチング周波数を示す場合、データ伝送モード２４は、明白に検出することができる。したがって、結果として、溶接動作２５の間のデータ伝送２８のための整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６の同時作動によって引き起こされる可能性がある、抵抗溶接電流源１への損傷は、防止することができる。
【００３６】
制御パルス２９のパルス持続時間３８は、データ伝送モード２４を開始するための、好ましくは２μｓと２５μｓとの間の範囲における、既定値を有することから、このことは、溶接動作２５とデータ伝送モード２４とを区別するためのさらなる特徴になる。上で既に述べたように、抵抗溶接電流源１への損傷に結びつく可能性がある整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６の誤ったスイッチングは、トランス２の二次側１１のこの検出によって防止される。
【００３７】
一般に、Ｌ１及びＬ２の容量は、また当然に、スイッチング周波数３４、３７、及びそれぞれのパルス持続時間３３、３８に依存する。所望の電流増加速度及び中間回路電圧に応じて、Ｌ１及びＬ２は、Ｕ＝Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）にしたがって測定することができる。
【００３８】
さらに、トランス２の二次側１１における電流ＩＧＬとリミット値とを比較するためのデバイス３９は、トランス２の二次側１１に設けられる。電流ＩＧＬの実値は、これを達成するために電流計測装置５２によって検出され、デバイス３９へ供給される。図２によって示された例示の実施形態では、このデバイス３９は、整流器コントロール１７へ組み込まれる。このリミット値が上回らない場合に限り、二次側１１の整流器コントロール１７のデータ伝送モード２４への変更が導入される。このことは、溶接動作２５の間の、データ伝送モード２４への不注意な変更、及びその結果として生じる抵抗溶接電流源１への損傷を防止するため、追加の安全対策を構成する。
【００３９】
電源ユニット５からトランス２あるいは整流器コントロール１７までのデータ伝送２８のため、異なるパルス持続時間３８の制御パルス２９が制御装置２６によって発生される。したがって、データ伝送モード２４において、トランス２の一次側９から二次側１１へのデータの伝送もまた可能である。異なるパルス持続時間３８の制御パルス２９は、トランス２の二次側１１において検出され、トランス２の二次側１１への情報を伝送するために使用される。この場合、情報は、パルス持続時間３８によってコード化することができる。例えば、パルス持続時間３８に関する２つの異なる値を使用し、ここで論理ゼロは一方のパルス持続時間３８に割り当てられ、論理１は他方に割り当てられる。これは、任意のタイプの２値データの伝送を可能にする。同様に、パルス持続時間３８に関する複数の異なる値によってデータを符号化することが考えられ、これは異なる意味あるいは応答確認として使用されるその他のものを有するかもしれない。コマンド、例えば「シリアルナンバーを送れ」、「最高温度値を送れ」、「最高温度値をリセットせよ」、コンフィギュレーションデータなどは、トランス２の二次側１１に伝送される。
【００４０】
さらに、温度感受性スイッチ４０がトランス２の二次側１１に設けられる。これらは、好ましくは、整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６における変圧器巻線あるいはその他の領域に配置される。スイッチ４０は、温度上昇過大の事象にて応答し、対応情報は、データ伝送モード２４において制御装置２６のためトランス２の一次側９に伝送される。有利には、温度感受性スイッチ４０の場合、伝送される情報は特に小さく、すなわちわずかに１ビットであり、２つの整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６の単一作動によって送ることができる。述べた温度上昇過大の場合、一次側の制御装置２６は、その後、新しい溶接動作２５を防止することができ、相応して抵抗溶接電流源１を損傷から保護することができる。
【００４１】
同様に、温度センサー１９は、整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６に設けられる。これらの温度センサー１９もまた、もちろん変圧器巻線の領域にて使用可能である。温度センサー１９は、一次側の制御装置２６への、現在の温度値の伝送を、記録された温度の最大値の伝送もまた可能にする。したがって、トランス２及び／又は整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６の状態についての結論を引き出すために、二次側１１における温度カーブもまた評価されることができる。モニターされるべき、冷却体と、整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６及びトランス２との間の、いずれの遮断冷却溝、又は貧弱な機械的あるいは熱的接続は、温度センサー１９によって早期に検出される。その結果として、永久的な損傷は防ぐことができる。
【００４２】
抵抗溶接電流源１用のデータ伝送２８の方法の例示的な手続きは、図５におけるフローチャートに基づいて述べられている。溶接動作２５の間、必要な高電流ＩＳを溶接ガン１５へ提供可能にするために、整流された入力電圧がインバーター８に供給される。溶接動作２５の間、インバーター８は、スイッチング周波数３４及びパルス持続時間３３を有する溶接パルス２０を発生し、そのパルスは、トランス２の一次側９に作用される。この場合、スイッチング周波数３４は、通常、１ｋＨｚから１５ｋＨｚの範囲において移動し、一方、パルス持続時間３３は、溶接されるワークピース、あるいは要求される溶接電流ＩＳに依存する。よって伝送される溶接パルス２０は、整流器１２の整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６によってトランス２の二次側１１において整流され、結果として得られる溶接電流ＩＳを与える。この場合、溶接プロセスは、制御装置２６によってモニターされコントロールされ、これは、示された例示の実施形態では抵抗溶接電流源１の内部で準備され、同時にインバーターコントロール１０を実行する。しかしながら、システム構成に応じて、溶接プロセスはまた、上位のシステムコントロールを使用してコントロールされることができ、これは、インバーターコントロール１０とデータ及びコマンドをやりとりする。現在の溶接箇所が終了した場合には、この制御装置２６は、溶接動作２５の休止においてデータ伝送モード２４への遷移を始めることができる。この目的のために、データがトランス２の二次側によって、あるいは二次側整流器コントロール１７によって検出されるべきかどうかに関してのクエリー４２が実行される。データが伝送されたならば、トランス２の一次側９に存在するインピーダンス２３は、データ伝送モード２４への遷移に関するステップ４３において増加される。さらに、さらなるステップ４４において、データ伝送モード２４を開始するための制御パルス２９が制御装置２６によってトランス２の一次側９に作用される。続いて、制御パルス２９は、トランス２の二次側１１において検出される。示された例示の実施形態では、これは第２の整流器コントロール１７によって起こる。データ伝送モード２４の検出４５は、例えば、スイッチング周波数３７及び／又はパルス持続時間３８によって実行可能である。しかしながら、溶接動作２５用の区別基準として変圧器の電圧ＵＴＲの大きさの使用もまた考えられる。任意のクエリー４６では、様々な他の基準も、それらはより詳細に下に記述される、抵抗溶接電流源１がデータ伝送モード２４にあることを保証するために、チェックすることができる。条件が満たされた場合には、二次側整流器１２の整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６は、伝送されるデータにしたがって、ステップ４７にてデータ伝送２８のために作動される。整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６の同時作動は、トランス２の二次側の短絡を達成する。これは、伝送されるデータとともにトランス２の一次側９の電流ＩＴＲを調節し、したがってデータはトランス２を介して伝送される。この場合、発明によって増加する、一次側９に存在するインピーダンス２３は、抵抗溶接電流源１の損傷あるいは破壊さえも引き起こすかもしれない過剰な高電流を防止する。一次側９における電流増加は、次のステップ４８において検出され評価される。クエリー４９では、トランス２あるいは整流器コントロール１７の二次側１１からの可能性のあるエラー通知が検出され、エラー処理が相応して実行される。これは、オペレーターへ警告５０を構成してもよく、また同様に溶接動作への復帰を阻むこと、及びエラー状態５０に留まることも考えられる。別の方法では、溶接動作２５への復帰が生じ、抵抗溶接電流源１は、次の溶接箇所の準備状態にある。したがってこの方法は、整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６、及び溶接電流ＩＳ用の現在の伝送路、つまりデータ伝送２８用のトランス２及び一次側ライン２７、のような現在の部品の使用を可能にする。二次側整流器コントロール１７あるいはトランス２の二次側１１と電源ユニット５との間のデータ線１８を省くことが可能なように、全体の構造は、相応して単純化される。
【００４３】
データパケットを伝送するため、二次側整流器１２のスイッチング素子Ｓ５、Ｓ６が複数回交互に作動され、伝送されるデータを形成する。この場合、整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６の作動は、制御パルス３５、３６内で複数回起こることができ、しかし、複数の制御パルス３５、３６に伝送されるデータの分割は、単に可能なだけである。発明によれば、一つの現在のライン２７のみがデータ伝送２８に利用可能であり、データパケットのデータ伝送２８は、連続的に起こらなければならない。シリアルデータ伝送２８は、例えばスタート及びストップビットと非同期に実現可能であるが、例えばある制御パルス３５、３６への同期が起こる、同時のシリアルデータ伝送２８もまた使用することができる。したがって、図４による例示の実施形態では、４ビットを有するデータ伝送２８を見ることができる。それに先立って、データ伝送モード２４を検出し同期させるための２つの制御パルス３５が使用される。もちろん、いずれの所望の他のビット長あるいはデータパケットサイズを有する方法もまた使用可能である。同様に、同期用に作動した整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６と共に、最初の制御パルス３６が使用されることは考えられる。
【００４４】
既に上で述べたように、データ伝送モード２４への変更はまた、様々なクエリー４６のチェックによって二次側１１において検出することができる。溶接パルス２０のスイッチング周波数３４と比較して、データ伝送モード２４を開始するための制御パルス２９のスイッチング周波数３７が増加する場合には、これは、整流器コントロール１７によって二次側１１において検出することができる。例えば、溶接パルス２０の通常のスイッチング周波数３４は、１〜１５ｋＨｚの間の範囲にある。データ伝送モード２４を開始するために、スイッチング周波数３７は、例えば２０ｋＨｚと５０ｋＨｚとの間の範囲に増加する。増加したスイッチング周波数３７がスイッチング周波数を構成する場合、それは溶接動作２５において使用されず、データ伝送モード２４へのこの変更は、容易に検出可能である。したがって、データ伝送モード２４の信頼できる検出が保証され、これは、結果として、溶接動作２５の間、データ伝送２８用の整流器スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６の同時の作動によって引き起こされる可能性のある、抵抗溶接電流源１への損傷を防止する。
【００４５】
予め定められたパルス持続時間３８を有する制御パルス２９は、またデータ伝送モード２４を開始するのにも適している。この予め定められたパルス持続時間３８は、データ伝送モード２４への変更用のさらなる基準として使用することができる。
【００４６】
さらに、二次側の電流ＩＧＬがリミット値より下か否かについて、データ伝送モード２４におけるデータの伝送に先立って、チェックが行なわれる。したがって、溶接動作２５の間に機能不良によって引き起こされるデータ伝送モード２４への変更は抑えられ、これは、抵抗溶接電流源１への損傷を防止する。
【００４７】
好ましくは、データ伝送モード２４において、測定値及び／又は製造者データは、トランス２の二次側１１からトランス２の一次側９へ伝送される。トランス２は通常、溶接ガン１５に取り付けられているので、製造者データは、例えばトランス２つまり溶接ガン１５の識別を可能にするかもしれない。ロボットのアームが異なる溶接ガン１５を装備可能なシステムでは、溶接ガン１５のこのユニークな識別は、システムコントロールにおいて役立つかもしれない。したがって、制御装置２６が追加の測定値、及びシステムについてのデータ、特にトランス２及び二次側整流器１２についてのデータを受けることから、測定値の伝送を通じて、抵抗溶接電流源１の動作信頼性は、さらに増加する。
【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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