(57)【要約】【課題】溶接トランスと二次電流検出器との間で二次電流の分流回路が発生することを判別することができる抵抗溶接制御装置を提供する。【解決手段】本発明の抵抗溶接制御装置１は、二次電流検出器２１の検出値に基づいて電流フィードバック制御を行う。データベース２８に二次電流と、一次電流と二次電流との基準電流比との関係が保存され、電流比算出回路３２が電流比を算出する。判別回路３０が二次電流検出器２１の検出値と算出電流比とを入力して、データベース２８から基準電流比を抽出して比較して、溶接トランス６と二次電流検出器２１との間で分流回路が発生したことを判別する。この結果、分流回路が発生したことを判別することができるので、溶接トランス６やインバータ回路４を壊すことが無い。【選択図】図１
2012143766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トランスと、
この溶接トランスの二次電流を検出する二次電流検出器と、
この二次電流検出器の検出値に基づいて電流フィードバック制御を行う抵抗溶接制御装置において、
前記溶接トランスの一次電流を検出する一次電流検出器と、
溶接トランスと二次電流検出器との間で分流回路が発生していないときの二次電流と基準電流比との関係が保存されたデータベースと、
前記一次電流検出器の検出値と前記二次電流検出器の検出値とから算出電流比を算出する電流比算出回路と、
前記二次電流検出器の検出値と前記算出電流比とを入力して、前記データベースから前記二次電流検出器の検出値に対応した前記基準電流比を抽出し、この抽出された基準電流比と前記算出電流比とを比較して、前記溶接トランスと前記二次電流検出器との間で分流回路が発生したことを判別する判別回路と、
を備えたことを特徴とする抵抗溶接制御装置。
【請求項２】
前記算出電流比が前記データベースから抽出された基準電流比から予め定めた基準値だけ外れているときに、前記判別回路が前記溶接トランスと前記二次電流検出器との間で分流回路が発生したと判別することを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接トランスと二次電流検出器との間で分流回路が発生したことを判別することができる抵抗溶接制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
抵抗溶接制御装置は、必要な二次電流である溶接電流に対して溶接トランスの巻数比から一次電流を算出して溶接トランスに供給する。溶接トランスは供給された一次電流を二次電流に変換し、この二次電流がスポット溶接の電極部に供給される。溶接条件として設定される巻数比は、溶接トランスの設計仕様上の巻数比を基にして、溶接トランスの鉄損等から成る無負荷損と銅損等から成る負荷損とを加味して設定される。
【０００３】
しかし、これらの損失は溶接条件や溶接トランスの状態によって変化するので、一次電流が安定してフィードバックされても予め定めた二次電流が得られない場合がある。そのために通常、溶接トランスの二次側に位置する溶接電極の適当な部位に電流センサを取り付けて二次電流を検出し、この検出値が予め定めた電流値と成るように一次電流が制御される。一次電流を検出して制御するよりも二次電流を検出して制御する方が実際に流れている溶接電流をフィードバックすることができるので、定置式スポット溶接機において広く使用されている。
【０００４】
そして、二次電流の検出器が故障したときには、二次電流の代わりに一次電流を検出して、この検出値が、予め定めた電流値と成る二次電流が得られるように一次電流が制御される。
【０００５】
抵抗溶接制御装置の溶接トランスの二次側端子及びこれに接続された銅バーから成る下部アームは、被溶接物や治具の操作性を向上させるために、通常、むき出しと成っている。下部ンアームにトロイダルコイルから成る二次電流検出器が取り付けられて、二次電流検出器は、下部アームに沿って移動させることができる。溶接チップ間に被溶接物を設置するときに、溶接トランスの二次側端子又は下部アームに治具が接触したり、溶接中に発生したちりが治具に堆積して、溶接トランスの二次側端子又は下部アームに接触したりするときがある。この場合、接触した部分で二次電流の分流回路が形成されることになる（例えば、特許文献１参照。）。この分流回路が二次電流検出器と、その先端側の溶接チップとの間で発生するときは、二次電流検出器によってフィードバックされた検出電流は、分流回路が発生しないときと同じであるので、分流回路に流れる無効電流を二次電流検出器は検出することができない。
【０００６】
一方、分流回路が二次電流検出器と、その後部側である溶接トランスの二次端子との間で発生するときは、分流回路に流れる無効電流は二次電流検出器を通過しないために、二次電流をフィードバック制御することによって、予め定めた設定電流値にこの無効電流を追加した電流値に対応した一次電流を供給することになる。例えば、設定電流値が１０、０００［Ａ］のとき、分流回路が二次電流検出器と溶接トランスの二次端子との間で発生すると二次電流検出器に８、０００［Ａ］が流れて、８、０００［Ａ］とフィードバックされ、抵抗溶接制御装置は設定値の１０、０００［Ａ］に対して溶接電流が少ないと判断する。そこで、８、０００［Ａ］を１０、０００［Ａ］にするために、溶接電流値を２５［％］上げようと制御される。このような場合、分流回路に流れる無効電流が大きくなると、溶接トランスの一次側に過電流が流れて溶接トランスやインバータ回路を壊すおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−９９３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来技術の抵抗溶接制御装置は、二次電流の分流回路が二次電流検出器と溶接トランスの二次端子との間で発生するときは、予め定めた溶接電流に分流回路によって流れる無効電流を追加した電流値に対応した一次電流を供給することになる。そのために、分流回路に流れる無効電流が大きくなると、溶接トランスの一次側に過電流が流れて溶接トランスやインバータ回路を壊す不具合があった。
【０００９】
本発明は、溶接トランスと二次電流検出器との間で二次電流の分流回路が発生することを判別することができる抵抗溶接制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
溶接トランスと、
この溶接トランスの二次電流を検出する二次電流検出器と、
この二次電流検出器の検出値に基づいて電流フィードバック制御を行う抵抗溶接制御装置において、
前記溶接トランスの一次電流を検出する一次電流検出器と、
溶接トランスと二次電流検出器との間で分流回路が発生していないときの二次電流と基準電流比との関係が保存されたデータベースと、
前記一次電流検出器の検出値と前記二次電流検出器の検出値とから算出電流比を算出する電流比算出回路と、
前記二次電流検出器の検出値と前記算出電流比とを入力して、前記データベースから前記二次電流検出器の検出値に対応した前記基準電流比を抽出し、この抽出された基準電流比と前記算出電流比とを比較して、前記溶接トランスと前記二次電流検出器との間で分流回路が発生したことを判別する判別回路と、
を備えたことを特徴とする抵抗溶接制御装置である。
【００１１】
請求項２の発明は、
前記算出電流比が前記データベースから抽出された基準電流比から予め定めた基準値だけ外れているときに、前記判別回路が前記溶接トランスと前記二次電流検出器との間で分流回路が発生したと判別することを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接制御装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の抵抗溶接制御装置は、溶接トランスの二次端子と二次電流検出器との間で二次電流の分流回路が発生したことを判別して、警報を鳴らしたり、抵抗溶接制御装置を停止させたりすることができる。従って、溶接トランスの一次側に過電流が流れて溶接トランスやインバータ回路を壊すという不具合が無い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の抵抗溶接制御装置のブロック図である。
【図２】二次電流Ｉ２（Ａ）（横軸）と基準電流比Ｚ（Ｉ１／Ｉ２）（縦軸）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は、本発明の抵抗溶接制御装置のブロック図であり、インバータ制御方式の場合であって、溶接電流は直流と成る。同図において、抵抗溶接制御装置１は、交流電源２によって発生される商用周波数の交流電力が整流回路３によって整流される。この整流回路３から出力された直流電力がインバータ回路４に入力される。このインバータ回路４は、図示を省略した複数のスイッチング素子から成るブリッジ回路から構成されていて、入力された直流電力が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電力に変換される。このインバータ回路４のスイッチング動作は、インバータ駆動回路５からの制御信号によって制御される。
【００１５】
インバータ回路４から出力された高周波交流電力が溶接トランス６に入力されて、抵抗溶接に適した直流溶接電力に降圧される。この溶接トランス６は、一次コイル７と二次コイル８とコア９とから成り、一次コイル７がインバータ回路４の出力側に接続され、二次コイル８の出力端子が第１整流素子１０及び第２整流素子１１をそれぞれ介して上部アーム１２に接続されるとともに、二次コイル８のセンタータップ１４が下部アーム１３に接続されている。上部アーム１２及び下部アーム１３の先端部に第１溶接チップ１５及び第２溶接チップ１６がそれぞれ取り付けられている。
【００１６】
インバータ回路４から出力された高周波交流電力は、溶接トランス６の一次コイル７に印加され、溶接トランス６の二次コイル８には電圧が降圧された大電流の高周波交流電力が発生する。この二次コイル８に発生した高周波交流電力が第１整流素子１０及び第２整流素子１１によって半周期毎に交互に整流され、上部アーム１２及び下部アーム１３との間に直流電力が供給される。複数枚の被溶接物１７が上部アーム１２及び下部アーム１３によって加圧されて直流電流が流れ、溶接部がジュール熱によって冶金的に接合される。
【００１７】
二次電流検出器２１は溶接トランス６の二次側の電流である溶接電流を検出する。溶接電流設定器２２は被溶接物１７を抵抗溶接するのに適した溶接電流を設定する。電流誤差増幅回路２３は二次電流検出器２１の出力と溶接電流設定器２２の出力とを入力して、これらの誤差を増幅してインバータ駆動回路５へ出力する。溶接時間設定器２４は１回当たりの溶接時間を設定する。溶接開始回路２５は溶接を開始するときにＨｉｇｈレベルに成る信号を出力する。起動回路２６は溶接時間設定器２４と溶接開始回路２５とからの出力信号を入力して、溶接開始回路２５の出力信号がＨｉｇｈレベルに成ってから溶接時間設定器２４によって設定された時間だけＨｉｇｈレベルに成る信号を出力する。
【００１８】
一次電流検出器２７は溶接トランス６の一次側の電流を検出する。データベース２８には、溶接トランス６の二次端子と二次電流検出器２１との間で二次電流の分流回路が発生していない場合であって、例えば図２に示す二次電流Ｉ２と、一次電流Ｉ１及び二次電流Ｉ２の比率である電流比Ｉ２／Ｉ１との関係が保存されている。この電流比を基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）とする。図２は、二次電流Ｉ２（横軸）と基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）（縦軸）との関係を示す図である。図２は巻数比（一次電圧／二次電圧）が５０のときを示し、二次電流Ｉ２が高い範囲では、励磁電流が大きく成るので二次電流Ｉ２が減少している。データベース２８には、種々の巻数比に対応した二次電流Ｉ２と基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）との関係が保存されている。
【００１９】
電流比算出回路３２は、一次電流検出器２７の検出値と二次電流検出器２１の検出値とを入力して電流比＝（二次電流検出器２１の検出値／一次電流検出器２７の検出値）を算出する。この算出された電流比を算出電流比Ｐ（Ｉ２／Ｉ１）とする。判別回路３０はデータベース２８から二次電流検出器２１の検出値に対応した基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）を抽出する。そして、判別回路３０はＰ（Ｉ２／Ｉ１）算出電流比と基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）とを比較して、算出電流比Ｐ（Ｉ２／Ｉ１）が基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）から外れているときに、溶接トランス６の二次端子と二次電流検出器２１との間で分流回路が発生したと判別する。
【００２０】
出力回路３１は判別回路３０から出力された異常信号が入力されたときに、警報を鳴らしたり、抵抗溶接制御装置１を停止させたりする。基準値設定器２９は、算出電流比Ｐ（Ｉ２／Ｉ１）が基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）から外れる割合を示す裕度を設定する。溶接トランス６と二次電流検出器２１との間で分流回路が発生しても、例えば、ナゲットの品質に影響を与えず、溶接トランス６やインバータ回路４に損傷を与えないと判断されて溶接を継続させたいときには、基準値設定器２９によって基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）からの裕度を例えば７％と設定することができる。そして、判別回路３０は、算出電流比Ｐ（Ｉ２／Ｉ１）が基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）に裕度を考慮した電流比を超えたときに分流回路が発生したと判別して異常信号を出力する。
【００２１】
以下、動作を説明する。まず、溶接トランス６と二次電流検出器２１との間で分流回路が発生していない場合を説明する。抵抗溶接制御装置１において、例えば溶接トランス６の巻数比（一次電圧／二次電圧）が５０で、二次電流である溶接電流が溶接電流設定器２２によって１０、０００［Ａ］と設定されている。溶接中に、二次電流Ｉ２がフィードバック制御されているので、二次電流検出器２１は１０、０００［Ａ］を検出する。このとき、一次電流検出器２７によって一次電流Ｉ１が、例えば２００［Ａ］と検出される。電流比算出回路３２は検出された一次電流Ｉ１＝２００［Ａ］と、検出された二次電流Ｉ２＝１０、０００［Ａ］とが入力されて、算出電流比Ｐ（Ｉ２／Ｉ１）が１０、０００／２００＝５０と算出される。判別回路３０は検出された二次電流Ｉ２＝１０，０００［Ａ］と、算出電流比Ｐ（Ｉ２／Ｉ１）＝５０が入力される。
【００２２】
判別回路３０は、データベース２８に保存されている二次電流Ｉ２と基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）との関係から、検出された二次電流Ｉ２＝１０，０００［Ａ］に対応した基準電流比基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）である５０を抽出し、この基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）の５０と算出電流比Ｐ（Ｉ２／Ｉ１）の５０とを比較して、これらが一致していることから、溶接トランス６と二次電流検出器２１との間で分流回路が発生していないと判別する。
【００２３】
次に、溶接トランス６と二次電流検出器２１との間で分流回路が発生した場合を説明する。例えば溶接トランス６の巻数比（一次電圧／二次電圧）が５０で、二次電流である溶接電流が溶接電流設定器２２によって１０、０００［Ａ］と設定されている。溶接中に、二次電流Ｉ２がフィードバック制御されているので、二次電流検出器２１は１０、０００［Ａ］を検出する。このとき溶接トランス６の一次側には、二次電流に分流回路に流れる無効電流が足された電流が溶接トランス６の巻数比によって変換された一次電流が流れる。一次電流検出器２７によって一次電流Ｉ１が、例えば２２０［Ａ］と検出される。電流比算出回路３２に検出された一次電流Ｉ１＝２２０［Ａ］と、検出された二次電流Ｉ２＝１０，０００［Ａ］とが入力されて、算出電流比Ｐ（Ｉ２／Ｉ１）は１０，０００／２２０＝４５．５と算出される。判別回路３０に検出された二次電流Ｉ２＝１０，０００［Ａ］と算出電流比Ｐ（Ｉ２／Ｉ１）＝４５．５が入力される。このとき基準値設定器２９によって例えば裕度が７％と設定されているとする。
【００２４】
判別回路３０は、データベース２８に保存されている二次電流Ｉ２と基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）との関係から検出された二次電流Ｉ２＝１０，０００［Ａ］に対応した基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）の５０を抽出し、算出電流比Ｐ（Ｉ２／Ｉ１）の４５．５と基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）の５０とを比較し、ずれ量＝｛算出電流比Ｐ（Ｉ２／Ｉ１）−基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）｝／基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）×１００＝（４５．５−５０）／５０×１００＝９［％］を演算する。このずれ量が基準値設定器２９によって設定された裕度７％を超えているので、溶接トランス６と二次電流検出器２１との間で分流が発生したと判別する。そして、判別回路３０は異常信号を出力して、出力回路３１は、この異常信号が入力されたときに、警報を鳴らしたり、抵抗溶接制御装置１を停止させたりする。
【００２５】
この結果、本発明の抵抗溶接制御装置１は、溶接トランス６と二次電流検出器２１との間で分流回路が発生したことを判別して、警報を鳴らしたり、抵抗溶接制御装置１を停止させたりすることができる。従って、溶接トランス６の一次側に過電流が流れて溶接トランス６やインバータ回路４を壊す不具合が無い。
【００２６】
さらに、溶接トランス６やインバータ回路４に損傷を与えないと判断されて溶接を継続させたいときには、基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）からの裕度を設定することができる。この場合、判別回路３０は、算出電流比Ｐ（Ｉ２／Ｉ１）が基準電流比Ｚ（Ｉ２／Ｉ１）に裕度を考慮した電流比を超えたときに分流回路が発生したと判別して異常信号を出力して、警報を鳴らしたり、抵抗溶接制御装置１を停止させたりすることができる。
【００２７】
上述した本発明の抵抗溶接制御装置１は、溶接トランス６の二次電流を検出してフィードバック制御を行う場合について説明したが、溶接トランス６の一次電流を検出してフィードバック制御を行う場合も動作及び効果は同様であるので説明を省略する。
【符号の説明】
【００２８】
１            抵抗溶接制御装置
２            交流電源
３            整流回路
４            インバータ回路
５            インバータ駆動回路
６            溶接トランス
７            一次コイル
８            二次コイル
９            コア
１０            第１整流素子
１１            第２整流素子
１２            上部アーム
１３            下部アーム
１４            センタータップ
１５            第１溶接チップ
１６            第２溶接チップ
１７            被溶接物
２１            二次電流検出器
２２            溶接電流設定器
２３            電流誤差増幅回路
２４            溶接時間設定器
２５            溶接開始回路
２６            起動回路
２７            一次電流検出器
２８            データベース
２９            基準値設定器
３０            判別回路
３１            出力回路
３２            電流比算出回路
【図１】
2012143766.tif 000003
【図２】
2012143766.tif 000004