(57)【要約】【課題】溶接作業時に発生する主要なトラブルを十分に検知することで、信頼度や操作性の向上等が期待できる抵抗溶接機における電流フィ―ドバック制御方法及び装置を提供する。【解決手段】溶接トランス６の一次側及び二次側に電流センサ１１，１２を備え、これら両電流センサにより検出された電流値に基づいて電流フィ―ドバック制御を行う抵抗溶接機における電流フィ―ドバック制御方法及び装置であって、予め一次電流値と二次電流値と溶接トランス巻数比設定値とを含めた一次，二次の電流値の比又は差を相関値として記憶し、溶接時に前記両電流センサにより一次側電流と二次側溶接電流をそれぞれ検出し、該検出された両電流値の比又は差を前記記憶された相関値と比較し、該比較結果によって溶接上の異常を検知するようにした抵抗溶接機における電流フィ―ドバック制御方法及び装置。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トランスの一次側及び二次側に電流センサを備え、これら両電流センサにより検出された電流値に基づいて電流フィ―ドバック制御を行う抵抗溶接機における電流フィ―ドバック制御方法であって、予め一次電流値と二次電流値と溶接トランス巻数比設定値とを含めた一次，二次の電流値の比又は差を相関値として記憶し、溶接時に前記両電流センサにより一次側電流と二次側溶接電流をそれぞれ検出し、該検出された両電流値の比又は差を前記記憶された相関値と比較し、該比較結果によって溶接上の異常を検知するようにしたことを特徴とする抵抗溶接機における電流フィ―ドバック制御方法。
【請求項２】
前記溶接上の異常が検知されたとき、一次フィ―ドバックを基準とした制御では、異常が分流やトランス巻数比設定の誤りやトランス励磁電流の影響によると判断されると二次フィ―ドバックに切り換えて制御を行うか、二次側電流値を参照しながらそのまま一次フィ―ドバック制御を継続するか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせるが、二次側の電流センサの故障やそのリ―ド線の断線によると判断されるとそのまま一次フィ―ドバック制御を継続するか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電流フィ―ドバック制御方法。
【請求項３】
前記溶接上の異常が検知されたとき、二次フィ―ドバックを基準とした制御では、異常が分流やトランス巻数比設定の誤りやトランス励磁電流の影響によると判断されるとそのまま二次フィ―ドバックを継続するか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせるが、二次側の電流センサの故障やそのリ―ド線の断線によると判断されると一次フィ―ドバック制御に切り換えるか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電流フィ―ドバック制御方法。
【請求項４】
前記溶接上の異常が検知されたとき、一次、二次の加算・平均フィ―ドバック制御では、異常が分流やトランス励磁電流の影響によると判断されるとそのまま一次、二次の加算・平均フィ―ドバックを継続するか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせ、トランス巻数比設定の誤りと判断されると二次フィ―ドバック制御に切り換えるか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせ、二次側の電流センサの故障やそのリ―ド線の断線によると判断されると一次フィ―ドバック制御に切り換えるか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電流フィ―ドバック制御方法。
【請求項５】
前記溶接上の異常が検知されたときアラ―ム出力表示も同時に行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電流フィ―ドバック制御方法。
【請求項６】
溶接トランスの一次側及び二次側に電流センサを取付け、予め一次電流値と二次電流値と溶接トランス巻数比設定値とを含めた一次，二次の電流値の比又は差を相関値として記憶するコンピュ―タ回路を備え、前記各電流センサにより検出し、電流検出回路、Ａ／Ｄコンバ―タを経て前記コンピュ―タ回路に取り込まれ、該コンピュ―タ回路内でメモリに記憶した前記相関値と該取り込まれた各電流センサの値と予め指定された電流値とを比較演算判断処理を行い、溶接電流値が前記予め指定された電流値となるように、該コンピュ―タ回路にパワ―素子駆動回路を接続し該パワ―素子駆動回路により前記溶接トランスの一次側に配置したパワ―素子を制御するようにしたことを特徴とする抵抗溶接機における電流フィ―ドバック制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抵抗溶接機の通電制御に係り、特にその電流フィ―ドバック制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、抵抗溶接機の通電制御として、電流フィ―ドバックをかける定電流制御は例示するまでもなく周知である。そして、前記電流フィ―ドバックをかける定電流制御において、溶接トランスの一次側及び二次側に電流検出器を設け、抵抗溶接機に流れる二次電流を、前記二次側に設けた電流検出器により検出して、その検出した電流値を設定電流値と比較し、溶接電流が一定になるように制御して溶接条件の低下や溶接不良を防ぐようにしたもので、前記溶接トランスの二次側に設けた電流検出器に異常が生じても、これを一次側に設けた電流検出回路に自動的に切り換えて通常の定電流制御を行うことができる抵抗溶接機の通電制御がある（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１ー１３０８８５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例の場合に、二次側に設けた電流検出器及びそのリ―ド線等に異常が生じた場合には、それを一次側の電流検出器に切り換えて検出することによってフィ―ドバック制御が可能であるが、二次側に設けた電流検出器及びそのリ―ド線が正常状態にある場合でも、シャントの破断やスパッタ等によるリ―クやワ―ク干渉など二次側に電流の分流がある場合、またはトランス巻数比を誤って設定変更した場合、あるいはトランスの励磁電流が大きな場合等、溶接電流と当該二次側に設けた電流検出器の検出値との間に誤差を生じ、この二次側に設けた電流検出器の検出値を基準とした電流フィ―ドバック制御方式では、一次側の過電流によってトランスや制御装置内の部品を壊すようなおそれがある。
また、一次側に設けた電流検出器の検出値を基準とした電流フィ―ドバック制御方式を採用した場合にも、一次側に所望の電流を流しても、前記分流，トランス巻数比の誤った設定変更あるいはトランスの励磁電流等による、溶接電流の不足あるいは過剰供給によって溶接不良が発生するおそれがある。
【０００５】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、溶接作業時に発生する主要なトラブルを十分に検知することで、信頼度や操作性の向上等が期待できる抵抗溶接機における電流フィ―ドバック制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における電流フィ―ドバック制御方法は、溶接トランスの一次側及び二次側に電流センサを備え、これら両電流センサにより検出された電流値に基づいて電流フィ―ドバック制御を行う抵抗溶接機における電流フィ―ドバック制御方法であって、予め一次電流値と二次電流値と溶接トランス巻数比設定値とを含めた一次，二次の電流値の比又は差を相関値として記憶し、溶接時に前記両電流センサにより一次側電流と二次側溶接電流をそれぞれ検出し、該検出された両電流値の比又は差を前記記憶された相関値と比較し、該比較結果によって溶接上の異常を検知するようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記溶接上の異常が検知されたとき、一次フィ―ドバックを基準とした制御では、異常が分流やトランスの巻数比の設定の誤りやトランス励磁電流の影響によると判断されると二次フィ―ドバックに切り換えて制御を行うか、二次側電流値を参照しながらそのまま一次フィ―ドバック制御を継続するか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせるが、二次側の電流センサの故障やそのリ―ド線の断線によると判断されるとそのまま一次フィ―ドバック制御を継続するか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせるようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記溶接上の異常が検知されたとき、二次フィ―ドバックを基準とした制御では、異常が分流やトランス巻数比設定の誤りやトランス励磁電流の影響によると判断されるとそのまま二次フィ―ドバックを継続するか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせるが、二次側の電流センサの故障やそのリ―ド線の断線によると判断されると一次フィ―ドバック制御に切り換えるか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせるようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記溶接上の異常が検知されたとき、一次、二次の加算・平均フィ―ドバック制御では、異常が分流やトランス励磁電流の影響によると判断されるとそのまま一次、二次の加算・平均フィ―ドバックを継続するか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせ、トランス巻数比設定の誤りと判断されると二次フィ―ドバック制御を行うか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせ、二次側の電流センサの故障やそのリ―ド線の断線によると判断されると一次フィ―ドバック制御を行うか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせるようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記溶接上の異常が検知されたときアラ―ム出力表示も同時に行うことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明における電流フィ―ドバック制御装置は、溶接トランスの一次側及び二次側に電流センサを取付け、予め一次電流値と二次電流値と溶接トランスの巻数比の設定値とを含めた一次，二次の電流値の比又は差を相関値として記憶するコンピュ―タ回路を備え、前記各電流センサにより検出し、検出回路、Ａ／Ｄコンバ―タを経て前記コンピュ―タ回路に取り込まれ、該コンピュ―タ回路内でメモリに記憶した前記相関値と該取り込まれた各電流センサの値と予め設定された電流値とを比較演算判断処理を行い、溶接電流値が前記予め設定された電流値となるように、該コンピュ―タ回路にパワ―素子駆動回路を接続し該パワ―素子駆動回路により前記溶接トランスの一次側に配置したパワ―素子を制御するようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１を参照してこの発明の実施例について説明する。
図１は、インバ―タ式抵抗溶接機の通電回路及びその制御回路である。そしてその通電回路において、１は三相の商用交流電源端子２に接続された整流回路、３は前記整流回路１に接続されたインバ―タ回路であって、その出力側の出力端子４には溶接機５のインバ―タ式トランス回路６が接続されている。
【００１３】
７は設定・モニタ器８からの予め設定された溶接機５の溶接スケジュ―ル（溶接電流，初期加圧時間，通電時間，保持時間等）や後述する電流フィ―ドバック制御のための指定電流、指定トランス巻数比、一次，二次の電流値の比又は差の相関値等の演算処理を行うコンピュ―タ回路であり、９は該コンピュ―タ回路７と外部との起動入力、アラ―ム出力等その他各種情報の受け渡しを行う入出力回路である。
【００１４】
また、１０はコンピュ―タ回路７からの信号によって前記インバ―タ回路３の例えばＩＧＢＴのようなパワ―素子を動作させるパワ―素子駆動回路である。
【００１５】
以上のような構成からなるこの発明に係る実施例のインバ―タ式抵抗溶接機では、溶接機５の起動入力を入出力回路９の起動入力部によって与えた場合、起動入力が付与されると、設定・モニタ器８によって予め設定された溶接機の電流値（適用制御の場合，電気的機械的フィ―ドバックからコンピュ―タの演算処理により求めた指定電流，以下単に指定電流という）をその他、スケジュ―ルに基づいてコンピュ―タ回路７によりパワ―素子駆動回路１０へ指令することによりＩＧＢＴを制御し、通電を行う。また、加圧動作については、一般にロボット側で行うが、前記入出力回路９の出力部を経て溶接機５の加圧動作を行う場合もある。
【００１６】
一方、商用交流は、整流回路１で直流に変換され、この直流はインバ―タ回路３に入力されて、このインバ―タ回路３では各半導体素子ＩＧＢＴがパワ―素子駆動回路１０からの信号によって制御され前記直流がパルス状の高周波交流に変換され、その出力端子４からの高周波交流がインバ―タ式トランス回路６に導かれる。そして、このインバ―タ式トランス回路６において直流に変換された電流は溶接機５に供給されて溶接に供せられるものである。
【００１７】
そして、１１は溶接トランス６の一次側に配置された例えば変流器からなる電流センサであり、１２は溶接トランス６の二次側に配置された例えばトロイダルコイルからなる電流センサであり、電流センサ１１はリ―ド線を介して電流検出回路１３に、電流センサ１２はリ―ド線を介して電流検出回路１４にそれぞれ接続されている。また、電流検出回路１３からの信号はＡ／Ｄコンバ―タ１５を経由して前記コンピュ―タ回路７に、電流検出回路１４からの信号はＡ／Ｄコンバ―タ１６を経由してコンピュ―タ回路７にそれぞれ接続されている。
【００１８】
したがって、電流センサ１１，１２からの検出された電流はそれぞれその電流値がコンピュ―タ回路７に読み込まれることになる。
【００１９】
そして、該コンピュ―タ回路７内のメモリには、溶接作業前に予め電流センサ１１からの一次電流値と電流センサ１２からの二次電流値とトランス回路６の溶接トランス巻数比設定値とを含めた一次，二次の電流値の比又は差が相関値として記憶されるようになっている。
【００２０】
そこで、溶接作業時には、前記両電流センサ１１，１２により一次側電流と二次側溶接電流をそれぞれ検出し、コンピュ―タ回路７内で該検出された両電流値の比又は差とトランス巻数比設定値とを前記記憶された相関値と比較し、該比較結果によって溶接上の異常を検知するようになる。そして、前記溶接上の異常を検知した場合には、それを表示するとともに、フィ―ドバック方式の切り換えを行うこともあり、また、必要に応じて入出力回路９を介してアラ―ムを出力したり、溶接作業を停止することもある。
【００２１】
このように、予め一次電流値と二次電流値と溶接トランス巻数比設定値とを含めた一次，二次の電流値の比又は差を相関値として記憶し、溶接時に前記両電流センサにより一次側電流と二次側溶接電流をそれぞれ検出し、該検出された両電流値の比又は差とトランス巻数比設定値とを前記記憶された相関値と比較した場合には、電流センサ１１または１２の破損やリ―ド線の断線等は勿論のこと、シャントの破断やスパッタ等によるリ―クやワ―ク干渉など二次側に電流の分流がある場合、またはトランス巻数比を誤って設定変更した場合、あるいはトランスの励磁電流が大きな場合等にも比較結果にそれらがあらわれることから、溶接上の異常を十分に検知することができるのである。
【００２２】
次に一次フィ―ドバックを基準とした場合の制御について述べる。
溶接作業時には、前記両電流センサ１１，１２により一次側電流と二次側溶接電流をそれぞれ検出し、コンピュ―タ回路７内で該検出された両電流値の比又は差とトランス巻数比設定値とを前記記憶された相関値と比較し、該比較結果によって溶接上の異常を検知するようになる。そして、前記溶接上の異常が格別に検知されない場合には、コンピュ―タ回路７内で前記電流センサ１１から取り込まれた電流値と予め指定された電流値とを比較演算判断処理を行い、溶接電流値が前記予め指定された電流値となるように、該コンピュ―タ回路７からパワ―素子駆動回路１０に信号を送り、該パワ―素子駆動回路１０により前記溶接トランスの一次側に配置したパワ―素子のＩＧＢＴを制御する。
【００２３】
そして、溶接上の異常を検知した場合、異常が分流やトランス巻数比設定の誤りやトランス励磁電流の影響によると判断されるとき、即ち，電流センサ１２から取り込まれた電流値が電流センサ１３から取り込まれた電流値よりも許容範囲を越えて大きいときには、二次フィ―ドバックに切り換えて制御を行うか、電流センサ１２から取り込まれた電流値を参照しながらそのまま一次フィ―ドバック制御を継続するか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせる。また、電流センサ１２の故障やそのリ―ド線の断線によると判断されるとき、即ち，電流センサ１１から取り込まれた電流値が電流センサ１２から取り込まれた電流値よりも許容範囲を著しく越えて大きいときには、そのまま一次フィ―ドバック制御を継続するか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせる。そして、溶接上の異常を検知した場合にはアラ―ム出力表示も同時に行う。
【００２４】
次に二次フィ―ドバックを基準とした場合の制御について述べる。
溶接上の異常を検知する手段は上記の手段と同様である。そして、前記溶接上の異常が格別に検知されない場合には、コンピュ―タ回路７内で前記電流センサ１２から取り込まれた電流値と予め指定された電流値とを比較演算判断処理を行い、溶接電流値が前記予め指定された電流値となるように、該コンピュ―タ回路７からパワ―素子駆動回路１０に信号を送り、該パワ―素子駆動回路１０により前記溶接トランスの一次側に配置したパワ―素子のＩＧＢＴを制御する。
【００２５】
そして、溶接上の異常を検知した場合、異常が分流やトランス巻数比設定の誤りやトランス励磁電流の影響によると判断されるとき、即ち，電流センサ１１から取り込まれた電流値が電流センサ１２から取り込まれた電流値より許容範囲を越えて大きいときには、そのまま二次フィ―ドバックを継続するか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせるが、二次フィ―ドバックを継続する場合でも一次電流が装置の許容容量を越えないよう一次電流を検出しながら制御を行うようにし、電流センサ１２の故障やそのリ―ド線の断線によると判断されるときには、一次フィ―ドバックに切り換えるか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせる。そして、溶接上の異常を検知した場合にはアラ―ム出力表示も同時に行う。
【００２６】
次に，一次、二次の加算・平均フィ―ドバック制御について述べる。
溶接上の異常を検知手段はこれまでのものと同様である。そして、前記溶接上の異常が格別に検知されない場合には、コンピュ―タ回路７内で前記電流センサ１１から取り込まれた電流値と電流センサ１２から取り込まれた電流値との加算・平均電流値と、予め指定された電流値とを比較演算判断処理を行い、溶接電流値が前記予め指定された電流値となるように、該コンピュ―タ回路７からパワ―素子駆動回路１０に信号を送り、該パワ―素子駆動回路１０により前記溶接トランスの一次側に配置したパワ―素子のＩＧＢＴを制御する。
【００２７】
そして、溶接上の異常を検知した場合、異常が分流やトランス励磁電流の影響によると判断されるとき、即ち，電流センサ１１から取り込まれた電流値が電流センサ１２から取り込まれた電流値の差が許容範囲を越えて大きいときには、そのまま一次、二次の加算・平均フィ―ドバックを継続するか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせるが、トランス巻数比設定の誤りと判断されるときには二次フィ―ドバック制御を行うか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせる。さらに、電流センサ１２の故障やそのリ―ド線の断線によると判断されるときには、一次フィ―ドバック制御を行うか、異常を検知した時点で溶接作業の異常停止をさせる。そして、溶接上の異常を検知した場合にはアラ―ム出力表示も同時に行う。
【００２８】
そして、前記の一次フィ―ドバックを基準とする制御、二次フィ―ドバックを基準とする制御、或は一次、二次の加算・平均フィ―ドバック制御のいずれを用いるかは、用途，使用状態に対応して使用者の判断により選択できるようにすることが望ましい。
【００２９】
以上，電流フィ―ドバック制御をインバ―タ式直流抵抗溶接機に適用したものについて説明をしたが、本発明の電流フィ―ドバック制御はこれに限らずインバ―タ式交流抵抗溶接機やサイリスタ制御による交流抵抗溶接機等にも適用されるものである。
【００３０】
【発明の効果】
この発明によれば、予め一次電流値と二次電流値と溶接トランス巻数比設定値とを含めた一次，二次の電流値の比又は差を相関値として記憶し、溶接時に前記両電流センサにより一次側電流と二次側溶接電流をそれぞれ検出し、該検出された両電流値の比又は差を前記記憶された相関値と比較し、該比較結果によって溶接上の異常を検知するようにしたので、一次，二次側の電流センサの破損やリ―ド線の断線等は勿論のこと、シャントの破断やスパッタ等によるリ―クやワ―ク干渉など二次側に電流の分流がある場合、またはトランス巻数比を誤って設定変更した場合、あるいはトランスの励磁電流が大きな場合等にも比較結果にそれらがあらわれることから、溶接上の異常を十分に検知することができるのである。
【００３１】
そして、一次フィ―ドバックを基準とした制御では、一次フィ―ドバック制御の欠点であるトランス巻数比を誤って設定した場合やトランス励磁電流が大きい場合や分流があった場合でも、二次検出結果により補正制御され、また一次フィ―ドバック用電流センサは制御装置内にあり二次フィ―ドバック用電流センサ，その検出線のようにダメ―ジを受けるおそれがなく通常使用において故障率はほとんど０である。さらにガンチェンジをする場合にも、一次フィ―ドバック用電流センサは制御装置内にあり、ガンとともにチェンジされることもなく、該電流センサのバラツキによる調整は不要である。
【００３２】
そして、二次フィ―ドバックを基準とした制御では、二次フィ―ドバック制御の欠点である電流センサ，検出線へのダメ―ジによる溶接作業の停止や装置の許容容量を越える一次電流を流し装置を壊すおそれがないように一次電流検出結果により補正制御される。また一次フィ―ドバックのようにトランス巻数比設定の間違い，トランス励磁電流，分流などの影響もされない。さらに、一次基準とした場合でもこれらの補正は許容値内においてなされるが許容値範囲内の誤差が生じる場合がある。二次基準の場合，一次基準に見られる許容値範囲内の誤差は生じ生じることはなくより高精度の電流制御が可能である。
【００３３】
そして、一次，二次の加算・平均フィ―ドバック制御では、トランス巻数比設定の誤りの場合には二次フィ―ドバックに切り換えることができ、二次側の電流センサの故障やリ―ド線の断線時に一次フィ―ドバックに切り換えることもでき、そのような明らかな誤りや故障の場合には一次，二次の加算・平均をしないので、大きな誤差となるような制御をすることはなく、また異常が分流やトランス励磁電流の影響や二次側電流センサのバラツキや磁性体の影響など従来，一次のみのフィ―ドバック又は二次のみのフィ―ドバックでがそれがそのまま誤差となったであろう誤差が次，二次の加算・平均制御を行えばそうした場合でも従来の誤差より小さくなり、一次，二次の相互の信頼性を補完し合うことになり、従来より誤差が少なく信頼性が高い制御となる。
【００３４】
アラ―ム表示出力について、一次フィ―ドバックを基準とする制御、二次フィ―ドバックを基準とする制御、或は一次、二次の加算・平均フィ―ドバック制御のいずれを行う場合でも、一次又は二次により補正制御にてそのまま継続が可能であるが、何らかの異常がある旨を表示出力しないと使用者が状況を知らず対処もできないことになる。それ故，その旨をアラ―ム表示出力させ、必要な対処を可能とした。
【００３５】
装置の発明について、一次フィ―ドバックを基準とする制御、二次フィ―ドバックを基準とする制御、或は一次、二次の加算・平均フィ―ドバック制御を行う場合の全てにおいて一次，二次の電流検出とその検出演算結果と相関値との比較からパワ―素子駆動回路を経てパワ―素子を制御するに適したハ―ド構成となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明に係る電流フィ―ドバック制御をインバ―タ式抵抗溶接機に適用したそのブロック図である。
【符号の説明】
６　　　　　　　　　溶接トランス
７　　　　　　　　　コンピュ―タ回路
１０　　　　　　　　パワ―素子駆動回路
１１，１２　　　　　電流センサ
１３，１４　　　　　電流検出回路
１５，１６　　　　　Ａ／Ｄコンバ―タ
【図１】
2004130378.tif 000003