JP2000246456A - 抵抗溶接用電流測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流測定レンジを自動的にかつ適切に選択
し、信頼性の高い電流測定値を得る。 【解決手段】 溶接通電中、トロイダルコイル２８は、
溶接電流Ｉの微分波形を表す出力信号ＢＩを発生する。
積分回路３２，３４，３６はそれぞれ小、中、大の測定
レンジで溶接電流Ｉの波形（瞬時値）を表す電流検知信
号ＳＩL，ＳＩM，ＳＩHを出力する。Ａ−Ｄ変換器４６
は、スイッチ３８，４０，４２および絶対値回路４４を
介して電流検出信号ＳＩL，ＳＩM，ＳＩHを時分割方式
で交互に入力し、それらのアナログ信号ＳＩL，ＳＩM，
ＳＩHを所定のサンプリング速度でそれぞれディジタル
信号ＤＩL，ＤＩM，ＤＩHに変換する。ＣＰＵ４８は、
Ａ−Ｄ変換器４８より各ディジタル信号ＤＩと一緒に出
力されるオーバ・レンジ・ビットを基に各電流測定レン
ジでオーバ・レンジ（測定不能）が起きたか否かを判定
して、最適な電流測定レンジを選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗溶接機で流れ
る電流を測定する抵抗溶接用の電流測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】抵抗溶接において、電流は最も重要な溶
接条件であり、正しく管理されなければならない。抵抗
溶接機で流れる電流、特に溶接トランスの二次側で流れ
る溶接電流は他の分野で扱う電流に比べれば押し並べて
大電流といえるが、その中にも大小の区別または分類が
あり、数千アンペア程度では小溶接電流、数十万アンペ
ア程度で大溶接電流とされている。

【０００３】従来より、抵抗溶接機で流れる電流を検出
するために、トロイダルコイルがよく用いられている。
一般に、トロイダルコイルは、抵抗溶接機で電流が流れ
る導体を囲むように取り付けられる。電流が流れると、
該導体の回りに発生した磁束がトロイダル状のコイル導
体を通ることで、その磁束の時間微分（したがって電流
の時間微分）に対応した誘導電圧が出力される。

【０００４】このように、トロイダルコイルより出力さ
れる信号は、抵抗溶接機で流れる電流の微分波形を表す
ものであり、そのままでは電流測定（平均値演算や実効
値演算）に適さない。そこで、積分回路からなる波形復
元器により、トロイダルコイルからの出力信号を積分し
て、電流の波形を表す積分値信号（電流波形復元信号）
を生成するようにしている。一般に、この種の積分回路
には演算増幅器が用いられている。

【０００５】従来の抵抗溶接用電流測定装置では、図８
に示すように、積分回路を構成する演算増幅器１００の
前段に抵抗値の異なる複数たとえば２個の入力抵抗１０
２，１０４を並列に設け、アナログスイッチ１０６，１
０８で入力抵抗１０２，１０４のどちらかを選択するこ
とで、電流測定レンジを切り替えるようにしている。

【０００６】たとえば、入力抵抗１０２，１０４の抵抗
値がそれぞれＲ102，Ｒ104で、Ｒ102≪Ｒ104であるとす
る。積分回路の積分定数または増幅率は、抵抗値の小さ
い入力抵抗１０２が選ばれたときは大きく、抵抗値の大
きい入力抵抗１０４が選ばれたときは小さくなる。これ
により、入力抵抗１０２を選択したときは比較的小さな
電流を大きな増幅率で検出する小電流測定用のレンジと
なり、入力抵抗１０４を選択したときは比較的大きな電
流を小さな増幅率で検出する大電流測定用のレンジとな
る。このレンジの切り替え、つまりスイッチ１０４，１
０６の切り替えは、作業員による手動スイッチの操作に
応動して装置の制御部が行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、抵抗溶
接用電流測定装置では、抵抗溶接機で流れる測定対象の
電流が小さい場合は小電流測定用レンジを選択し、該電
流が大きい場合は大電流測定用レンジを選択するのが理
想的である。

【０００８】しかしながら、溶接作業現場においては、
レンジ選択または切り替えを間違うことがしばしばあ
る。大きな電流に対して小電流測定レンジが選択されて
いた場合は、測定値がレンジを越えてしまって測定エラ
ーが出たり測定不能になったりすることがある。また、
小さな電流に対して大電流測定レンジが選択されていた
場合は、測定エラーや測定不能には至らないものの、低
い分解度で測定する結果となり、測定精度が低下すると
いう不具合がある。

【０００９】溶接作業現場の作業員にとっては、どの程
度の電流が流れるのかを常時適確に判断して、レンジ切
り替えを適切に行うことが、非常に煩わしい仕事となっ
ている。生産管理の面からみても、レンジ切り替えの間
違いは、測定のやり直しや作業の中断を来したり、電流
測定の信頼性を下げる原因にもなり、問題になってい
る。

【００１０】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、電流測定レンジを自動的にかつ適切に選択し、
信頼性の高い電流測定値を得られるようにした抵抗溶接
用電流測定装置を提供することを目的とする。

【００１１】また、本発明は、電流測定レンジを自動的
にかつ適切に選択することにより、現場作業員の負担を
なくし、生産管理を向上させるようにした抵抗溶接用電
流測定装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の第１の抵抗溶接用電流測定装置は、抵抗溶
接機で流れる１次側または２次側の電流を検知し、前記
電流の微分波形を表す出力信号を発生する電流センサ
と、前記電流センサの出力信号を複数の異なる積分定数
で積分して、異なる電流測定レンジで前記電流を表す複
数の電流検知信号を生成する積分回路と、前記複数の電
流検知信号をそれぞれ所定のサンプリング速度でディジ
タル信号に変換するアナログ−ディジタル変換器と、前
記アナログ−ディジタル変換器の出力信号に基づいて前
記電流測定レンジの中の１つを選択する電流測定レンジ
選択手段と、選択された前記電流測定レンジに該当する
前記ディジタル信号から前記電流の測定値を求める電流
測定値演算手段とを具備する構成とした。

【００１３】また、本発明の第２の抵抗溶接用電流測定
装置は、抵抗溶接機で流れる１次側または２次側の電流
を検知し、前記電流の微分波形を表す出力信号を発生す
る電流センサと、前記電流センサの出力信号を一定の積
分定数で積分する積分回路と、前記積分回路の出力信号
を複数の異なる増幅率で増幅して、異なる電流測定レン
ジで前記電流を表す複数の電流検知信号を生成する増幅
回路と、前記複数の電流検知信号をそれぞれ一定のサン
プリング速度でディジタル信号に変換するアナログ−デ
ィジタル変換器と、前記アナログ−ディジタル変換器の
出力信号に基づいて電流測定に用いる電流測定レンジを
選択する電流測定レンジ選択手段とを具備する構成とし
た。

【００１４】本発明の第３の抵抗溶接用電流測定装置
は、抵抗溶接機で流れる１次側または２次側の電流を検
知し、前記電流を表す出力信号を発生する電流センサ
と、前記電流センサの出力信号を複数の異なる増幅率で
増幅して、異なる電流測定レンジで前記電流を表す複数
の電流検知信号を生成する増幅回路と、前記複数の電流
検知信号をそれぞれ一定のサンプリング速度でディジタ
ル信号に変換するアナログ−ディジタル変換器と、前記
アナログ−ディジタル変換器の出力信号に基づいて前記
電流測定レンジの中の１つを選択する電流測定レンジ選
択手段と、選択された前記電流測定レンジに該当する前
記ディジタル信号から前記電流の測定値を求める電流測
定値演算手段とを具備する構成とした。

【００１５】本発明の一実施態様によれば、前記電流測
定レンジ選択手段が、各々の前記電流検知信号につて前
記アナログ−ディジタル変換器でオーバ・レンジが起き
たか否かを検査して、オーバ・レンジを起こさなかった
最も低い電流測定レンジを選択するようになっている。

【００１６】

【発明の実施の態様】以下、図１〜図７を参照して本発
明の実施例を説明する。

【００１７】図１に、本発明の一実施例による抵抗溶接
用電流測定装置をインバータ式抵抗溶接機に適用した例
を示す。

【００１８】このインバータ式抵抗溶接機において、整
流回路１０は、商用３相交流電源Ｅからの３相交流電圧
を整流して直流電圧を出力する。インバータ回路１２
は、スイッチング素子を内蔵しており、溶接電流制御回
路１４より駆動回路１６を介して与えられる制御パルス
にしたがい、整流回路１０からの直流入力電圧を高周波
（たとえば１０ｋＨｚ）のスイッチングで切り刻むよう
にして高周波交流のパルスを出力する。インバータ回路
１２より出力された交流パルスは溶接トランス１８の一
次側コイルに供給され、二次側コイルには一次側と相似
な交流パルスが得られる。この二次側交流パルスは一対
のダイオード２０ａ，２０ｂからなる整流回路２２によ
って直流に変換され、この直流の二次電流つまり溶接電
流Ｉが一対の溶接電極２４，２６を介して被溶接材（Ｗ
1 ，Ｗ2 ）に供給される。

【００１９】この抵抗溶接機の二次側導体には、微分検
知型の電流センサたとえばトロイダルコイル２８が取り
付けられている。溶接電流Ｉが流れている時、トロイダ
ルコイル２８は溶接電流Ｉの微分波形を表す信号ＢＩを
出力する。

【００２０】トロイダルコイル２８の出力信号ＢＩは、
本実施例による溶接電流測定装置３０に入力される。溶
接電流測定装置３０は、トロイダルコイル２８の出力信
号ＢＩを信号処理して溶接電流Ｉに係る電流測定値や各
種判定値等を求め、求めた測定値情報ないしモニタ値情
報を表示出力する。後述するように、この溶接電流測定
装置３０は、複数の電流測定レンジを有し、各溶接通電
毎に溶接電流Ｉに対して最適な電流測定レンジを自動的
に選択するようになっている。

【００２１】図２に、溶接電流測定装置３０の主要な回
路構成を示す。トロイダルコイル２８の出力端子は複数
たとえば３つの積分回路３２，３４，３６の入力端子に
接続される。３つの積分回路３２，３４，３６は異なる
積分定数または増幅率を有し、第１の積分回路３２が０
〜ＫLの小電流測定レンジ用、第２の積分回路３４が０
〜ＫMの中電流測定レンジ用、第３の積分回路３６が０
〜ＫHの大電流測定レンジ用にそれぞれ割り当てられて
いる。ここで、上限値ＫL，ＫM，ＫHの間にはＫL＜ＫM
＜ＫHの大小関係がある。

【００２２】図３に、積分回路３２，３４，３６の具体
的な回路構成例を示す。第１の積分回路３２は、演算増
幅器６０と、この演算増幅器６０の反転入力端子に接続
された入力抵抗６６と、演算増幅器６０の出力端子と反
転入力端子との間に接続された帰還コンデンサ７２とか
ら構成されている。同様の結線構造で、第２および第３
の積分回路３４，３６もそれぞれ演算増幅器６２，６４
と、入力抵抗６８，７０と、帰還コンデンサ７４，７６
とから構成されている。

【００２３】トロイダルコイル２８の一対の出力端子２
８ａ，２８ｂのうち、一方２８ａは各演算増幅器６０，
６２，６４の反転入力端子に各入力抵抗６６，６８，７
０を介して接続され、他方２８ｂは各演算増幅器６０，
６２，６４の非反転入力端子に直接接続されている。

【００２４】抵抗６６，６８，７０の抵抗値をそれぞれ
Ｒ66，Ｒ68，Ｒ70、コンデンサ７２，７４，７６の容量
（キャパシタンス）をそれぞれＣ72，Ｃ74，Ｃ76とする
と、積分回路３２，３４，３６の出力端子にはそれぞれ
次の式（1），（2），（3）で表されるような出力信号
ＳＩL，ＳＩM，ＳＩH が得られる。

【００２５】 ＳＩL＝（１／Ｒ66Ｃ72）∫ＢＩｄｔ ‥‥‥‥（1） ＳＩM＝（１／Ｒ68Ｃ74）∫ＢＩｄｔ ‥‥‥‥（2） ＳＩH＝（１／Ｒ70Ｃ76）∫ＢＩｄｔ ‥‥‥‥（3） ここで、１／Ｒ66Ｃ72，１／Ｒ68Ｃ74，１／Ｒ70Ｃ76は
それぞれ積分回路３２，３４，３６の積分定数である。
トロイダルコイル２８からの信号ＢＩは溶接電流Ｉの微
分値を表すから、その積分値である各出力信号ＳＩL，
ＳＩM，ＳＩHはいずれも溶接電流Ｉの瞬時値を表す。

【００２６】本実施例では、たとえば、Ｃ72＝Ｃ74＝Ｃ
76、Ｒ66＜Ｒ68＜Ｒ70の関係に設定され、これにより１
／Ｒ66Ｃ72＞１／Ｒ68Ｃ74＞１／Ｒ70Ｃ76の関係になっ
ている。

【００２７】各積分回路において積分定数を増幅率とみ
ることもできる。本実施例では、積分回路３２，３４，
３６における増幅率をそれぞれμL，μM，μHとする
と、μL＞μM＞μHの大小関係が成立する。また、出力
信号（電流検出信号）ＳＩL，ＳＩM，ＳＩHの間では、
ＳＩL＞ＳＩM＞ＳＩHの大小関係が成立する。

【００２８】なお、各積分回路３２，３４，３６には、
各帰還コンデンサ７２，７４，７６と並列に、たとえば
トランジスタからなるリセット用のスイッチ７８，８
０，８２が設けられている。各サイクルまたはシーケン
スにおける積分動作の終了時または開始時に、ＣＰＵ４
８または図示しないタイミング回路からの各制御信号Ｇ
L，ＧM，ＧHによって各スイッチ７８，８０，８２がオ
ンになり、各コンデンサ７２，７４，７６に蓄積されて
いた電荷（積分値）が放電し、各出力信号（電流検出信
号）ＳＩL，ＳＩM，ＳＩHの値またはレベルが０にリセ
ットされるようになっている。なお、各スイッチ７８，
８０，８２と直列に放電用の抵抗（図示せず）を接続し
てよい。

【００２９】再び図２において、積分回路３２，３４，
３６の出力端子はそれぞれアナログスイッチ３８，４
０，４２を介して絶対値回路４４の入力端子に接続され
ている。絶対値回路４４の出力端子はＡ−Ｄ（アナログ
−ディジタル）変換器４６の入力端子に接続され、Ａ−
Ｄ変換器４６の出力端子はＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４８のデータ入力端子に接続されている。

【００３０】アナログスイッチ３８，４０，４２は、Ｃ
ＰＵ４８からのスイッチング制御信号ＣL，ＣM，ＣHに
したがい、所定の周期で交互にオンになる。これによ
り、積分回路３２，３４，３６からの電流検知信号ＳＩ
L，ＳＩM，ＳＩHは、時分割方式で交互にそれぞれ対応
するアナログスイッチ３８，４０，４２と絶対値回路４
４とを介してＡ−Ｄ変換器４６に入力される。

【００３１】絶対値回路４４は、電流検出信号ＳＩL，
ＳＩM，ＳＩHが負極性の信号として生成された場合にそ
れらを正極性の信号に変換するためのものである。ＳＩ
L，ＳＩM，ＳＩHが正極性の信号である場合はそのまま
（スルーで）出力する。

【００３２】Ａ−Ｄ変換器４６は積分回路３２，３４，
３６からの電流検出信号ＳＩL，ＳＩM，ＳＩHを所定の
サンプリング周波数（たとえば１０ｋＨｚ）で所定ビッ
ト数（たとえば１２ビット）のディジタル信号ＤＩL，
ＤＩM，ＤＩHに変換する。

【００３３】Ａ−Ｄ変換器４６においては、入力フルス
ケール電圧Ｖmaxが所定の値に設定されており、入力信
号の電圧レベルがこの入力フルスケール電圧Ｖmax以下
である限り、１２ビットのスケールに収まり、有意なデ
ィジタル信号ＤＩが得られる。しかし、入力信号の電圧
レベルが入力フルスケール電圧Ｖmaxを越えたときは、
１２ビットのスケールには収まりきれなくなり、オーバ
・レンジのビットまたはフラグｆがたとえば論理値１に
セットされる。このオーバ・レンジ・ビットｆもディジ
タル信号ＤＩと一緒にＣＰＵ４８に与えられる。

【００３４】本実施例では、積分回路３２，３４，３６
からの電流検出信号ＳＩL，ＳＩM，ＳＩHが、ＳＩL＞Ｓ
ＩM＞ＳＩHの大小関係でＡ−Ｄ変換器４６に入力され
る。Ａ−Ｄ変換器４６でオーバ・レンジを起こすときの
電流検出信号ＳＩL，ＳＩM，ＳＩHの値は、上記した小
電流測定レンジ［０〜ＫL］、中電流測定レンジ［０〜
ＫM］、大電流測定レンジ［０〜ＫH］の上限値ＫL，Ｋ
M，ＫHにそれぞれ対応している。

【００３５】つまり、第１の積分回路３２からの電流検
出信号ＳＩLが上限値ＫLを越えると、Ａ−Ｄ変換器４６
でオーバ・レンジが起こり、オーバ・レンジ・ビットｆ
が１になる。第２の積分回路３４からの電流検出信号Ｓ
ＩMが上限値ＫMを越えたとき、あるいは第３の積分回路
３６からの電流検出信号ＳＩHが上限値ＫHを越えたとき
にも、同様のオーバ・レンジ現象が生じる。

【００３６】ＣＰＵ４８には、メモリ５０、表示部５
２、印字部５４、入力部５６等が接続されている。メモ
リ５０は、ＣＰＵ４８で実行される各種処理の手順を規
定するプログラムを蓄積するプログラム記憶部と、ＣＰ
Ｕ４８で演算処理を受ける入力データや測定値データ、
演算途中または演算結果のデータ、各種設定値データ等
を蓄積するデータ記憶部とを含んでいる。

【００３７】表示部５２は、たとえば液晶またはＬＥＤ
からなるディスプレイを有し、各種測定値や判定値、設
定値等を表示する。印字部５４は、表示部５２の表示内
容等をプリント出力する。入力部５６は、たとえばキー
ボードやマウスを有し、ユーザの操作に応じて各種のデ
ータまたはコマンドを入力する。

【００３８】なお、ＣＰＵ４８は、通信インタフェース
（図示せず）を介して外部の装置（図示せず）とデータ
の授受を行うこともできる。また、図２の例のように、
溶接通電の一切を管理する溶接制御回路１４に本溶接電
流測定装置３０が接続されていない場合は、装置３０側
で独自に溶接通電の開始のタイミングを検知する必要が
ある。その場合には、トロイダルコイル２８の出力端子
にたとえば絶対値回路とコンパレータからなる電流検知
回路（図示せず）が接続される。抵抗溶接機で溶接電流
Ｉが流れ始めてトロイダルコイル２８より出力信号ＢＩ
が発生されると、該電流検知回路が信号ＢＩの立ち上が
りエッジを検知し、ＣＰＵ４８に通電開始のタイミング
を知らせる。

【００３９】次に、図４〜図６につき本実施例の溶接電
流測定装置３０における作用を説明する。

【００４０】溶接通電が開始されると、本インバータ抵
抗溶接機の各部で電流が流れ始め、二次側の整流回路２
２と溶接電極２４，２６との間では直流の溶接電流Ｉが
流れ始める。トロイダルコイル２８は、図４の（Ａ）に
示すように、溶接電流Ｉの微分波形を表す出力信号ＢＩ
を発生する。積分回路３２，３４，３６は図４の
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示すようにそれぞれ小、中、
大の測定レンジで、別な見方をすればそれぞれ大、中、
小の積分定数または増幅率で、溶接電流Ｉの波形（瞬時
値）を表す電流検知信号ＳＩL，ＳＩM，ＳＩHを出力す
る。Ａ−Ｄ変換器４６は、スイッチ３８，４０，４２お
よび絶対値回路４４を介して電流検出信号ＳＩL，ＳＩ
M，ＳＩHを時分割方式で交互に入力し、それらのアナロ
グ信号ＳＩL，ＳＩM，ＳＩHを所定のサンプリング速度
（この例では１０ｋＨｚ）でそれぞれディジタル信号Ｄ
ＩL，ＤＩM，ＤＩHに変換する。

【００４１】ＣＰＵ４８は、Ａ−Ｄ変換器４６のサンプ
リング速度に同期した速度で、図５に示すような測定デ
ータ取り込みサイクルＨを通電開始から終了まで繰り返
し実行する。

【００４２】この測定データ取り込みサイクルＨの期間
ＴAはＡ−Ｄ変換器４６のサンプリング周期（１０μse
c）に等しく、この中に複数個たとえば５個の小サイク
ルｈ1〜ｈ5が含まれている。各小サイクルｈの期間Ｔa
は、基本サイクルＨの期間ＴAを小サイクル数（５）で
除した値（２μsec）である。

【００４３】第１小サイクルｈ1では、スイッチ３８が
選択的にオンになり、小電流測定レンジ用の第１の積分
回路３２からの電流検知信号ＳＩLがＡ−Ｄ変換器４６
で１２ビットのディジタル信号ＤＩLに変換され、この
ディジタル信号ＤＩLが１個の電流値データとしてＣＰ
Ｕ４８に取り込まれる。

【００４４】第２小サイクルｈ2では、スイッチ４０が
選択的にオンになり、中電流測定レンジ用の第２の積分
回路３４からの電流検知信号ＳＩMがＡ−Ｄ変換器４６
で１２ビットのディジタル信号ＤＩMに変換され、この
ディジタル信号ＤＩMが１個の電流値データとしてＣＰ
Ｕ４８に取り込まれる。

【００４５】第３小サイクルｈ3では、スイッチ４２が
選択的にオンになり、大電流測定レンジ用の第３の積分
回路３６からの電流検知信号ＳＩHがＡ−Ｄ変換器４６
で１２ビットのディジタル信号ＤＩHに変換され、この
ディジタル信号ＤＩHが１個の電流値データとしてＣＰ
Ｕ４８に取り込まれる。

【００４６】第４および第５小サイクルｈ4、ｈ5では、
図示していない他の種類の測定系からの測定信号、たと
えば溶接加圧力検知信号、電圧検知信号等がそれぞれデ
ィジタル信号の形態でＣＰＵ４８に取り込まれる。

【００４７】このようにして、積分回路３２，３４，３
６からの３種類の測定レンジの電流検知信号ＳＩL，Ｓ
ＩM，ＳＩHにそれぞれ対応する３系統のディジタル信号
ＤＩL，ＤＩM，ＤＩHが、各々一定の周期（１０μsec）
で、かつ互いに期間Ｔa（２μsec）を隔てて順次ＣＰＵ
４８に取り込まれる。

【００４８】たとえば、通電時間が１０ｍsecのとき
は、測定データ取り込みサイクルＨが１００回繰り返さ
れ、それぞれ１００個のディジタル信号または電流値デ
ータＤＩL，ＤＩM，ＤＩHが得られる。

【００４９】ＣＰＵ４８は、各サイクル毎に取り込んだ
電流値データＤＩL，ＤＩM，ＤＩHをたとえば図６に示
すようなテーブル形式でメモリ５０のデータ記憶部に格
納する。

【００５０】また、Ａ−Ｄ変換器４６より各電流値デー
タＤＩと一緒にオーバ・レンジ・ビットｆも出力される
ので、各オーバ・レンジ・ビットｆも各対応するＤＩと
同一または連関するメモリ５０内の記憶番地に格納され
てよい。

【００５１】さらに、ＣＰＵ４８は、上記のような測定
データ取り込みサイクルＨと並行して、各測定レンジ毎
に溶接電流Ｉの測定値たとえば実効値、平均値またはピ
ーク値等の演算処理を逐次進めてよい。

【００５２】たとえば実効値演算を行う場合、小電流測
定レンジ、中電流測定レンジおよび大電流測定レンジに
おける溶接電流Ｉの実効値ＩL、ＩM、ＩHは図６に示す
ような演算式（４），（５），（６）によってそれぞれ
求められる。

【００５３】したがって、溶接通電の終了時つまり最後
のサイクルＨnが終了した時点で、各測定レンジの溶接
電流実効値ＩL、ＩM、ＩHが得られる。

【００５４】なお、演算処理の一環として各測定レンジ
毎に所要の較正または標準化を行ってよい。本例では、
各積分回路３２，３４，３６における積分定数または増
幅率と逆比例関係を有する所定の係数を演算データに乗
じることによって、全測定レンジ間で標準化または正規
化された溶接電流実効値ＩL、ＩM、ＩHが得られる。Ｃ
ＰＵ４８は、これらの溶接電流測定値データＩL、ＩM、
ＩHもメモリ５０に格納する。

【００５５】溶接通電の終了後、ＣＰＵ４８は、今回の
溶接電流Ｉに対して最適な測定レンジを選択するための
処理手順を実行する。

【００５６】先ず、各測定レンジについてメモリ５０に
格納されているオーバ・レンジ・ビットｆを検査する。
本実施例では、小電流測定レンジ、中電流測定レンジ、
大電流測定レンジの順に採用の優先順位をつけている。
したがって、小電流測定レンジからオーバ・レンジ・ビ
ットｆの検査を行う。図４の例の場合、小電流測定レン
ジの電流検出信号ＳＩLは通電時間の中間部分で持続的
に小電流測定レンジの上限値ＫLを越えており、その時
間に対応する測定データ取り込みサイクルではオーバ・
レンジ・ビットｆがオーバ・レンジの発生を示す値
「１」になっている。

【００５７】ＣＰＵ４８は、かかるオーバ・レンジ・ビ
ット検査から、小電流測定レンジではオーバ・レンジが
発生したことを確認し、小電流測定レンジの採用を見送
る。

【００５８】そして、次に、中電流測定レンジについて
オーバ・レンジ・ビットｆの検査を行う。図４の例の場
合、中電流測定レンジの電流検出信号ＳＩMは全通電時
間を通して小電流測定レンジの上限値ＫLを越えていな
い、つまりＫLよりも大きい中電流測定レンジの上限値
ＫMを越えてはいない。したがって、中電流測定レンジ
では全サイクルのオーバ・レンジ・ビットｆM1，ｆM2，
‥‥ｆMnがオーバ・レンジの無を示す値「０」である。

【００５９】ＣＰＵ４８は、このオーバ・レンジ・ビッ
ト検査から、中電流測定レンジではオーバ・レンジが一
度も発生しなかったことを確認し、今回の最適な測定レ
ンジとして中電流測定レンジを選択する。その結果、溶
接電流実効値ＩL、ＩM、ＩHの中から中電流測定レンジ
のＩMを本装置における正規の電流測定値として選択す
る。選択された電流測定値ＩMは表示部５２のディスプ
レイに表示されたり、印字部５４でプリント出力され
る。

【００６０】また、溶接電流Ｉの波形を表示または印字
出力する場合は、中電流測定レンジの電流値データＤＩ
M1，ＤＩM2，‥‥ＤＩMnを較正（標準化）したうえで、
これらの電流値データから電流波形を作成または再現す
る。

【００６１】本例のように、中電流測定レンジを選択す
る場合は、それよりも優先順位の低い大電流測定レンジ
についてのオーバ・レンジ・ビット検査は不要である。

【００６２】上記したように、本実施例の溶接電流測定
装置３０では、トロイダルコイル２８の出力信号ＢＩか
ら積分定数または増幅率の異なる３つの積分回路３２，
３４，３６により小・中・大の電流測定レンジ用の電流
検出信号ＳＩL，ＳＩM，ＳＩHを生成し、これらの電流
検出信号ＳＩL，ＳＩM，ＳＩHをＡ−Ｄ変換器４６にお
いて所定のサンプリング速度でそれぞれディジタル信号
ＤＩL，ＤＩM，ＤＩHに変換してメモリ５０に蓄積す
る。さらに、Ａ−Ｄ変換器４６より各ディジタル信号Ｄ
Ｉに付随して得られるオーバ・レンジ・ビットｆも取り
込んでメモリ５０に蓄積する。

【００６３】そして、溶接通電の終了後に優先順位の最
も高い小電流測定レンジからオーバ・レンジ・ビットｆ
の値を検査する。その検査の結果、小電流測定レンジで
オーバ・レンジが一度も発生したかったことが判明した
場合は、小電流測定レンジを選択し、小電流測定レンジ
で得られた電流測定値その他のデータを表示部５２や印
字部５４等で出力する。

【００６４】小電流測定レンジでオーバ・レンジが一回
でも発生した場合は、その次に高い優先順位の中電流測
定レンジについて全オーバ・レンジ・ビットｆの値を検
査する。この検査の結果、中電流測定レンジでオーバ・
レンジが一度も発生したかったことが判明した場合は、
中電流測定レンジを選択して、中電流測定レンジで得ら
れた電流測定値その他のデータを表示部５２や印字部５
４等で出力する。

【００６５】中電流測定レンジでオーバ・レンジが一回
でも発生した場合は、優先順位の最も低い大電流測定レ
ンジについて全オーバ・レンジ・ビットｆの値を検査す
る。この検査の結果、大電流測定レンジでオーバ・レン
ジが一度も発生していなかった場合は、大電流測定レン
ジを選択して、大電流測定レンジで得られた電流測定値
その他のデータを表示部５２や印字部５４等で出力す
る。大電流測定レンジでもオーバ・レンジが発生してい
た場合は、今回の溶接通電は測定不能と判定し、測定値
の表示出力に代えてかかる判定結果を出力してよい。

【００６６】なお、溶接通電の終了後に、今回選択した
電流測定レンジの電流測定値を予め設定している所定の
電流監視値と比較して、溶接通電ないし溶接の良否を判
定し、判定結果を出力することもできる。

【００６７】このように、溶接電流測定装置３０におい
て、小・中・大の３つの電流測定レンジの中から、オー
バ・レンジ（測定不能）を起こさなかった最も小さい測
定レンジを分解度が可及的に高い最適な測定レンジとし
て自動的に選択する。したがって、作業員等のユーザに
とっては、電流測定レンジを選択するための煩わしい判
断や操作等は一切不要となる。また、予め設定した優先
順位の測定レンジで信頼性の高い電流測定値が常に安定
して得られるので、生産管理の面でも大きな改善とな
る。なお、電流測定レンジ間の優先順位はアプリケーシ
ョンに応じて任意に設定してよい。

【００６８】上記した実施例では、溶接通電中に測定デ
ータ取り込みサイクルと並行して電流測定値の演算を逐
次実行することにより、溶接通電の終了時点で電流測定
値が得られるため、それに続く後処理の良否判定や表示
出力等を迅速に行うことができる。もっとも、溶接通電
の終了後に、電流測定レンジを選択してから、その選択
した電流測定レンジについてだけ電流測定値演算その他
の処理を行うようにしてもよい。

【００６９】上記の例では溶接通電の開始から終了ま
で、つまり全通電時間を測定区間としたが、溶接通電時
間の任意の一部を測定区間とすることもできる。

【００７０】上記の例では、通電時間中にＡ−Ｄ変換器
４６より出力される各電流測定レンジの電流値データＤ
Ｉおよびオーバ・レンジ・ビットｆの全てをいったんメ
モリ５０に格納し、溶接通電の終了後にオーバ・レンジ
・ビットｆの検査を行って電流測定レンジを選択した。
しかし、通電時間中に各オーバ・レンジ・ビットｆの値
を逐次検査し、オーバ・レンジが発生したことを意味す
るビット値「１」が出たときは当該電流測定レンジにお
ける電流値データＤＩの取り込みや電流測定値演算を打
ち切るようにしてもよい。

【００７１】異なる電流測定レンジを有する複数の電流
検出信号を得るために、種種の回路構成を採ることがで
きる。図７に、上記実施例における一変形例を示す。

【００７２】図７の構成例においては、大電流測定レン
ジ用の積分回路３６の構成は上記実施例のものと同じで
あるが、２つの増幅回路８４，８６が上記実施例におけ
る中電流測定レンジおよび小電流測定レンジ用の積分回
路３４，３２とそれぞれ置き換わっている。

【００７３】中電流測定レンジ用の増幅回路８４は、反
転入力端子に接続されている入力抵抗８６と帰還抵抗８
８のそれぞれの抵抗値Ｒ86，Ｒ88で定まる所定の増幅率
μm（μm＞１）で積分回路３６からの大電流測定レンジ
用の電流検出信号ＳＩHを増幅して、中電流測定レンジ
用の電流検出信号ＳＩMを生成する。

【００７４】小電流測定レンジ用の増幅回路８６は、反
転入力端子に接続されている入力抵抗９２と帰還抵抗９
４のそれぞれの抵抗値Ｒ92，Ｒ94で定まる所定の増幅率
μl（μl＞μm）で積分回路３６からの大電流測定レン
ジ用の電流検出信号ＳＩHを増幅して、小電流測定レン
ジ用の電流検出信号ＳＩLを生成する。

【００７５】このように、１つの積分回路と複数の増幅
回路とを組み合わせる構成によっても、電流測定レンジ
の異なる複数の電流検出信号を得ることができる。な
お、電流測定レンジは、上記した実施例におけるような
３つに限るものではなく、２つまたは４つ以上設定する
ことも可能である。

【００７６】上記した実施例では、Ａ−Ｄ変換器４６の
出力信号をＣＰＵ４８がいったん取り込んでからメモリ
５０に格納するようにした。しかし、ＤＭＡコントロー
ラを用いてＡ−Ｄ変換器４６の出力信号を直接（ＣＰＵ
４８を介さずに）メモリ５０に格納する構成も可能であ
る。

【００７７】上記した実施例では電流センサに微分出力
型のトロイダルコイルを用いた。しかし、電流波形を直
接出力する方式の電流センサたとえばホールＣＴ等も使
用可能である。その場合、積分回路は不要であり、電流
センサの出力端子に増幅率の異なる複数個の増幅回路を
接続することで、電流測定レンジの異なる複数の電流検
出信号を得ることができる。

【００７８】オーバ・レンジの検出ないし確認方式は種
種変形可能である。たとえば、オーバ・レンジ・ビット
がディジタル信号ＤＩの最上位ビットとして与えられて
もよく、あるいはＣＰＵ４８のデータ処理によってオー
バ・レンジの有無を検出することも可能である。

【００７９】上記実施例では、複数の電流検出信号に対
して時分割方式で１つのＡ−Ｄ変換器４６を共用させ
た。しかし、各々の電流検出信号に別個のＡ−Ｄ変換器
を割り当ててスイッチ３８，４０，４２を省く構成とす
ることも可能である。

【００８０】抵抗溶接機において電流センサを取り付け
る部位あるいは測定対象となる電流は任意のものが可能
であり、１次側の電流であってもよく、交流の電流であ
ってもよい。

【００８１】また、抵抗溶接機も、上記実施例における
ようなインバータ式抵抗溶接機に限るものではなく、交
流式抵抗溶接機やコンデンサ式抵抗溶接機等にも本発明
の電流測定装置は適用可能である。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように，本発明の抵抗溶接
用電流測定装置によれば、電流測定レンジを自動的にか
つ適切に選択し、信頼性の高い電流測定値を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による抵抗溶接用電流測定装
置を適用したインバータ式抵抗溶接機の回路構成を示す
ブロック図である。

【図２】実施例の溶接電流測定装置の主要な回路構成を
示すブロック図である。

【図３】実施例の溶接電流測定装置における積分回路の
構成を示す回路図である。

【図４】実施例の溶接電流測定装置の作用を説明するた
めの各部の信号の波形を示す波形図である。

【図５】実施例の溶接電流測定装置における測定データ
取り込みサイクルの処理内容を示す図である。

【図６】実施例の溶接電流測定装置において電流値デー
タをメモリにテーブル形式で格納するフォーマットの一
例を示す図である。

【図７】実施例の溶接電流測定装置において電流測定レ
ンジの異なる複数の電流検出信号を得るための一変形例
を示す回路図である。

【図８】従来の抵抗溶接用電流測定装置の要部の構成を
示す回路図である。

【符号の説明】

１２ インバータ回路 １８ 溶接トランス ２４，２６ 溶接電極 ２８ トロイダルコイル ３０ 溶接電流測定装置 ３２，３４，３６ 積分回路 ３８，４０，４２ アナログスイッチ ４６ Ａ−Ｄ変換器 ４８ ＣＰＵ（マイクロプロセッサ） ５０ メモリ ５２ 表示部 ８４，８６ 増幅器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗溶接機で流れる１次側または２次側
   の電流を検知し、前記電流の微分波形を表す出力信号を
   発生する電流センサと、 前記電流センサの出力信号を複数の異なる積分定数で積
   分して、異なる電流測定レンジで前記電流を表す複数の
   電流検出信号を生成する積分回路と、 前記複数の電流検出信号をそれぞれ所定のサンプリング
   速度でディジタル信号に変換するアナログ−ディジタル
   変換器と、 前記アナログ−ディジタル変換器の出力信号に基づいて
   前記電流測定レンジの中の１つを選択する電流測定レン
   ジ選択手段と、 選択された前記電流測定レンジに該当する前記ディジタ
   ル信号から前記電流の測定値を求める電流測定値演算手
   段とを具備する抵抗溶接用電流測定装置。
2. 【請求項２】 抵抗溶接機で流れる１次側または２次側
   の電流を検知し、前記電流の微分波形を表す出力信号を
   発生する電流センサと、 前記電流センサの出力信号を一定の積分定数で積分する
   積分回路と、 前記積分回路の出力信号を複数の異なる増幅率で増幅し
   て、異なる電流測定レンジで前記電流を表す複数の電流
   検出信号を生成する増幅回路と、 前記複数の電流検出信号をそれぞれ所定のサンプリング
   速度でディジタル信号に変換するアナログ−ディジタル
   変換器と、 前記アナログ−ディジタル変換器の出力信号に基づいて
   前記電流測定レンジの中の１つを選択する電流測定レン
   ジ選択手段と、 選択された前記電流測定レンジに該当する前記ディジタ
   ル信号から前記電流の測定値を求める電流測定値演算手
   段とを具備する抵抗溶接用電流測定装置。
3. 【請求項３】 前記積分回路の出力信号が前記複数の電
   流検出信号の中の１つであることを特徴とする請求項２
   に記載の抵抗溶接用電流測定装置。
4. 【請求項４】 抵抗溶接機で流れる１次側または２次側
   の電流を検知し、前記電流を表す出力信号を発生する電
   流センサと、 前記電流センサの出力信号を複数の異なる増幅率で増幅
   して、異なる電流測定レンジで前記電流を表す複数の電
   流検出信号を生成する増幅回路と、 前記複数の電流検出信号をそれぞれ所定のサンプリング
   速度でディジタル信号に変換するアナログ−ディジタル
   変換器と、 前記アナログ−ディジタル変換器の出力信号に基づいて
   前記電流測定レンジの中の１つを選択する電流測定レン
   ジ選択手段と、 選択された前記電流測定レンジに該当する前記ディジタ
   ル信号から前記電流の測定値を求める電流測定値演算手
   段とを具備する抵抗溶接用電流測定装置。
5. 【請求項５】 前記電流測定レンジ選択手段が、各々の
   前記電流検知信号につて前記アナログ−ディジタル変換
   回路でオーバ・レンジが起きたか否かを検査して、オー
   バ・レンジを起こさなかった最も低い電流測定レンジを
   選択することを特徴とする請求項１ないし３項のいずれ
   かに記載の抵抗溶接用電流測定装置。
6. 【請求項６】 前記アナログ−ディジタル変換器の出力
   信号が、入力フルスケール電圧の範囲内で入力された前
   記電流検出信号の電圧レベルを表す複数のビット数の第
   １のディジタル信号と、入力された前記電流検出信号の
   電圧レベルが前記入力フルスケール電圧の範囲を越えて
   いるか否かを表す１ビットの第２のディジタル信号とを
   含むことを特徴とする請求項１ないし４項のいずれかに
   記載の抵抗溶接用電流測定装置。