JP2635783B2 - 直流抵抗溶接装置 - Google Patents

直流抵抗溶接装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は通電における被溶接部材の抵抗値の間接的測
定並びに通電停止制御が好適に行われる直流抵抗溶接装
置に関する。
[従来の技術] 近時、溶接ロボットに供される直流抵抗溶接装置には
溶接電極間電圧の変化、溶接電極間電圧と時間の積から
なる溶接エネルギー等の測定を行うためのモニタが装備
されている。
前記溶接電極間の電圧測定を行うモニタは通電通路
(ナゲット)の生成状態に伴う抵抗値の変化、すなわ
ち、電圧の印加後の被溶接部材の局部的な溶解に伴う抵
抗値の逓減に相応した溶接電極間の電圧変化を測定して
いる。
これにより、通電時における溶接部の温度上昇、通電
終了に伴う冷却状態を認識して、溶接電極の加圧、離間
を行い、溶接強度に優れ、散りのない良好なナゲットの
生成、例えば、散り直前等の良好な溶接状態を得るもの
である。
[発明が解決しようとする課題] 然しながら、上記の溶接電極間電圧測定のモニタにお
いては、インバータ、コンバータ等の本体部と、溶接ガ
ンの近傍に配設される溶接トランス、整流器等が離間し
て配設されている。これにより、溶接ガンと整流器との
間を短くして、導出される低電圧大電流の通電損失を阻
止するのが一般的である。
従って、溶接電極とモニタに接続される接続線は比較
的長いものとなり、また溶接電極間の電圧変化は極めて
小なる値である。このため、検出電圧の低下とともに通
電時等で生起する雑音が重畳して、検出電圧の変化分が
正確に測定し難い等々の欠点を有している。
本発明は係る点に鑑みてなされ、その目的とするとこ
ろは比較的簡単な構成において、インバータのスイッチ
ング動作に伴う電流の変化から、被溶接部材の通電状態
に対応した値の信号が間接的、且つ高精度に得られ、さ
らに得られた変化の信号をもとに、被溶接部材への通電
の停止制御を行い適切な溶接が可能とされる直流抵抗溶
接装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 前記の課題を解決するために、本発明は、少なくとも
コンバータ、インバータ、溶接トランス、整流器が連設
されるとともに被溶接部材を挟持する溶接ガンを備えた
直流抵抗溶接装置において、 インバータの出力波形に対応する検知信号を送出する
検知手段と、 前記検知信号から前縁部並びに後縁部の夫々の電流値
信号を送出する前縁部並びに後縁部電流検知手段と、 前記前縁部並びに後縁部電流検知のための制御信号を
前記前縁部並びに後縁部電流検知手段に送出する制御手
段と、 前記前縁部電流値信号並びに後縁部電流値信号から被
溶接部材の通電時の抵抗値変化に対応する電流差信号を
形成して送出する演算手段と、 を備えることを特徴とする。
[作用] 上記の構成において、溶接トランスの一次側に接続さ
れるインバータのスイッチング動作に伴う出力の前縁部
並びに後縁部の電流値(I、I0)と2次側に直列接続さ
れる整流器、溶接ガン、被溶接部材の合成抵抗値R、電
圧e、インタグタンスL、時間tは、 で表せる。ここで整流器、溶接ガンの抵抗値は一定、且
つ無視できる程度の値とすると前縁部並びに後縁部の電
流値の比I0/Iは被溶接部材で消費されるエネルギー、す
なわち、被溶接部材の溶接時のナゲットの生成に伴う抵
抗値変化の値に対応する。
これにより、溶接ガンに挟持される被溶接部材の通電
時の抵抗値の変化がインバータのスイッチング動作に伴
う出力(波形)の前縁部並びに後縁部の電流値の比から
間接的に得られる。
[実施例] 次に、本発明に係る直流抵抗溶接装置の実施例を添付
図面を参照しながら以下詳細に説明する。
第1図は実施例の全体を示す構成図、第2図は第1図
の動作説明に供され、信号処理波形とタイミングを示す
図である。
第1図に示される例は、溶接ガン等を含む、所謂、イ
ンバータ制御方式の電源部Aと、電源部Aのスイッチン
グ動作に伴う出力(波形)信号に対応した値の信号を導
出する検知部(検知手段)Bと、検知部Bで導出された
信号から前縁部並びに後縁部の電流値信号を創出し、続
いて、電流差信号を形成して送出する差信号演算部C
(前縁部並びに後縁部電流検知手段、演算手段に対応)
と、前記前縁部並びに後縁部電流検知のための制御信号
を創出し、併せて全体の動作の閉ループ制御等を行う制
御部D(制御手段に対応)とで概略構成されている。
電源部Aはコンバータ12、インバータ14、溶接トラン
ス16、整流器18a、18bを有し、整流器18a、18bの出力端
で合成された直流E1が溶接ガン20に印加される。さらに
溶接ガン20の溶接チップ20a、20bの間には被溶接部材
(ワーク)22が挟持される。
検知部Bはトロイダルコイル等の電流検知器が採用さ
れ、インバータ14と溶接トランス16との間の結線路に配
置されてスイッチング動作信号S1に対応した検知信号S
1aを送出する。
差信号演算部Cは検知信号S1aの前縁部並びに後縁部
をホールドするためのタイミング信号St1、St2が供給さ
れるトラックホールド増幅器24、26と、接続される抵抗
器R1、R2を介した出力信号S3、S4が供給され、アナログ
対数処理による演算信号S6を送出する対数増幅器28とを
有している。
制御部Dは、例えば、溶接システムコントローラであ
り、スイッチングトランジスタTr1、Tr2、Tr3、Tr4(フ
ルブリッジ回路)に駆動信号を送出するベース駆動回路
30と、タイミング信号St1、St2を送出するタイミング発
生器32と、ベース駆動回路30にスイッチング周波数を固
定したままON/OFF時間の比率を変更する、所謂、周波数
固定パルス変調方式(PWM)に係る信号を送出するPWM回
路34とを有している。さらにこれらの閉ループ制御を行
い、前記演算信号S6、フルクローズドNC制御を行うFMS
用のコンピュータ等の設定手段並びに集中制御装置から
溶接開始指令信号CC等が供給されて、所謂、溶接シーケ
ンス制御を行うCPU、RAM、ROM、I/O等の機能手段を備え
たマイクロプロセッサ(MPU)36とを有している。
なお、制御部Dには、前記各部の処理に対応する数値
並びに波形を可視的に表示するモニタ40と、表示される
数値並びに波形の指示、あるいはMPU36と協動して制御
指示等を行うための設定部42が設けられている。
以下、上記の構成における動作を説明する(第1図、
第2図参照)。
MPU36に溶接開始指令信号Ccが供給されて、先ず、PWM
回路34の動作指示が行われる。これにより、ベース駆動
回路30からの駆動信号がインバータ14に供給され、その
全体に係る動作が開始する。そして、三相400Vがコンバ
ータ12で整流され、次いで、インバータ14でパルス状高
周波(交流)のスイッチング動作信号S1に変換される。
さらに、交流が溶接トランス16に供給されて、例えば、
10Vの比較的低電圧、大電流に変換される。続いて、整
流器18a、18bで両波整流が行われ、且つ合成されて直流
E1が導出される。
そして、検知部Bからは第2図(a)に示される前記
インバータ14から導出されるスイッチング動作信号S1
相応した検知信号S1aが得られる。検知信号S1aは夫々ト
ラックホールド増幅器24、26に供給される。さらにトラ
ックホールド増幅器24、26には、PWM回路34から送出さ
れた信号がタイミング発生器32で第2図(b)、(c)
に夫々示されるように前記検知信号S1aの前縁部(電流
値I)並びに後縁部(電流値I0)に対応したタイミング
信号St1、St2が供給される。これにより、トラックホー
ルド増幅器24、26から導出される信号が抵抗器R1、R2
介し夫々第2図(d)、(e)に示されるように前縁部
の電流値I並びに後縁部の電流値I0に対応するレベルV1
並びにV2に形成された出力信号S3、S4が対数増幅器28に
供給される。これにより、対数増幅器28では、インタグ
タンスL、時間Tとして、 によるアナログ対数処理による演算信号S6を送出する。
このようにして得られる演算信号S6は整流器18a、18
b、溶接ガン20の抵抗値が一定、且つ無視できる程度の
値であり、第2図(a)に示されるm部分が被溶接部材
22で通電時に消費されるエネルギー、すなわち、被溶接
部材22の溶接時のナゲットの生成に伴う抵抗値変化に対
応する。
演算信号S6は、二乗器(図示せず)を介してMPU36に
供給されて量子化の後、デジタル信号に変換され、第2
図(f)に示すタイミング信号でサンプリングされ、そ
の数値並びに波形が可視的にモニタ40に表示される。
これにより、溶接チップ20a、20bに挟持される被溶接
部材22の通電時の抵抗値の変化がインバータ14のスイッ
チング動作信号S1の前縁部の電流値I並びに後縁部の電
流値I0から間接的に得られることになる。
次に、これらの数値並びに波形を参照して、異なる被
溶接部材22に対し、経験並びに実験等から知見される散
りを生起せず、且つ高強度が得られるエネルギーによる
溶接、すなわち、溶接チップ20a、20b間に印加される直
流E1の制御を行う。
この制御は、先ず、設定部42からモニタ40を介して、
通電開始並びに停止時期あるいは通電時間等をMPU36内
のRAMに設定する。
次に、例えば、FMS用のコンピュータ等の設定手段並
びに集中制御装置の製造ラインにおける各種のフルクロ
ーズドNC制御に対応して被溶接部材22の搬送並びに固定
が行われるが、続いて、溶接ガン20の加圧が行われた
後、MPU36では設定された通電開始並びに停止時期ある
いは通電時間の値に基づいて、PWM回路34に対し、ベー
ス駆動回路30への信号の送出を指示する。
このようにして、散りを生起することなく、高強度の
溶接が形成される。
[発明の効果] 以上の説明から理解されるように本発明の直流抵抗溶
接装置は次の効果を有する。
比較的簡単な構成において、インバータの電流の変化
から、被溶接部材の通電状態に対応した値の信号が間接
的に得られる。これにより、溶接電極間の電圧変化、す
なわち、通電通路(ナゲット)の生成状態に伴う抵抗値
の変化を検出するための接続線が不必要となり、検出電
圧の低下、通電時等で生起する雑音の重畳が低減して、
被溶接部材の通電時の抵抗値の変化が高精度に得られ
る。
さらに、異なる被溶接部材の通電時の抵抗値をもと
に、被溶接部材への通電開始並びに停止時期あるいは通
電時間停止制御が適切に可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の直流抵抗溶接装置に係る実施例の全体
を示す構成図、 第2図は第1図の動作説明に供され、信号処理波形とタ
イミングを示す図である。 12……コンバータ、14……インバータ 16……溶接トランス、18a、18b……整流器 20……溶接ガン、22……被溶接部材 24、26……トラックホールド増幅器 28……対数増幅器、30……ベース駆動回路 32……タイミング発生器、34……PWM回路 36……マイクロプロセッサ 40……モニタ、42……設定部 A……電源部、B……検知部 C……差信号演算部、D……制御部 R1、R2……抵抗器、S1a……検知信号 S3、S4……出力信号、S6……演算信号 St1、St2……タイミング信号

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくともコンバータ、インバータ、溶接
    トランス、整流器が連設されるとともに被溶接部材を挟
    持する溶接ガンを備えた直流抵抗溶接装置において、 インバータの出力波形に対応する検知信号を送出する検
    知手段と、 前記検知信号から前縁部並びに後縁部の夫々の電流値信
    号を送出する前縁部並びに後縁部電流検知手段と、 前記前縁部並びに後縁部電流検知のための制御信号を前
    記前縁部並びに後縁部電流検知手段に送出する制御手段
    と、 前記前縁部電流値信号並びに後縁部電流値信号から被溶
    接部材の通電時の抵抗値変化に対応する電流差信号を形
    成して送出する演算手段と、 を備えることを特徴とする直流抵抗溶接装置。
  2. 【請求項2】前記請求項1記載の直流抵抗溶接装置にお
    いて、演算手段から導出される電流差信号の値が予め設
    定された所定の値において、被溶接部材を挟持する溶接
    ガンの通電を停止する通電停止制御手段を備えることを
    特徴とする直流抵抗溶接装置。
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