JP2854999B2 - スポット溶接機用のロボットコントローラ - Google Patents

スポット溶接機用のロボットコントローラ

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JP2854999B2
JP2854999B2 JP3143384A JP14338491A JP2854999B2 JP 2854999 B2 JP2854999 B2 JP 2854999B2 JP 3143384 A JP3143384 A JP 3143384A JP 14338491 A JP14338491 A JP 14338491A JP 2854999 B2 JP2854999 B2 JP 2854999B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スポット溶接において
被溶接物の抵抗値の変化を検出することにより、溶接品
質を監視することができるスポット溶接機用のロボット
コントローラに関する。
【0002】
【従来の技術】産業界においては、ラインに流れるワー
クに対してスポット溶接を行うスポット溶接装置が多く
用いられているが、このスポット溶接装置によって溶接
されたワークの溶接品質を安定させることが要求されて
いる。
【0003】溶接品質を安定させるために、溶接電流を
フィードバック制御する技術的思想として、特開平2−
220785号公報における抵抗溶接用制御装置を掲げ
ることができる。前記技術的思想は溶接電流の実効値を
制御するものである。
【0004】また、制御された溶接電流値を監視するこ
とにより、溶接品質の監視および溶接不良が発生した場
合の原因を究明するための情報とする技術的思想は特公
平2−44630号公報の溶接電流測定装置に開示され
ている。該溶接電流測定装置は溶接電流値を全通電時間
にわたって検出し、任意の通電サイクル区間の通電電流
の平均値および最大値等を表示できるものであり、この
場合も溶接電流の実効値を検出するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術における溶接電流の実効値に基づいた溶接品質
の管理では、溶接打点毎に異なる負荷の状態変化、例え
ば、チップの磨耗、ワークの汚れ、およびチップとワー
クとの接触不良、いわゆる合いの悪さ等による溶接品質
の変化を検出することができないために、スポット溶接
の品質の変化を充分に管理しているとはいえないという
問題がある。
【0006】本発明はこのような従来の問題を解決する
ためになされたものであって、被溶接物の抵抗値の変化
を溶接トランス一次電流波形によって監視するものであ
り、パルス状の溶接トランス一次電流のパルス幅の値お
よび前記パルス幅の中の予め設定された任意の時点にお
ける電流値を、予め設定された基準となる値と夫々比較
することにより、溶接品質の変化を管理することが可能
なスポット溶接機用のロボットコントローラを提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、基準溶接電流値と検出溶接電流値とを
比較して、溶接電流値をフィードバック制御するスポッ
ト溶接機用のロボットコントローラにおいて、基準とな
る溶接トランス一次電流のパルス幅を基準パルス幅とし
て、該基準パルス幅の中の予め設定された任意の時点に
おける電流波高値を基準電流波高値として記憶する基準
記憶手段と、溶接中において、溶接トランス一次電流
の実パルス幅と、前記任意の時点と同一時点における実
電流波高値を記憶する実値記憶手段と、前記基準パルス
幅と前記実パルス幅および前記基準電流波高値と前記実
電流波高値とをそれぞれ比較する比較手段とを備え、
比較結果に基づき溶接品質を判定することを特徴とす
る。
【0008】
【作用】本発明に係るスポット溶接機用のロボットコン
トローラでは、比較手段により溶接トランスの一次電流
の基準パルス幅と実パルス幅および基準電流波高値と実
電流波高値とをそれぞれ比較し、該比較結果に基づき溶
接品質を判定するようにしている。このようにすれば、
従来の実効値比較では検出できなかった品質を監視する
ことができる。
【0009】
【0010】
【0011】
【実施例】次に、本発明に係るスポット溶接機用のロボ
ットコントローラについて好適な実施例を挙げ、添付の
図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0012】図1は本発明のスポット溶接機用のロボッ
トコントローラを実施するスポット溶接ロボットシステ
ムの一実施例を示すブロック図であり、図中、参照符号
20はスポット溶接ロボットシステムを示す。スポット
溶接ロボットシステム20は溶接ロボット22と、溶接
コントローラ24と、ロボットコントローラ26と、溶
接電流を検出する電流検出器28とを備える。
【0013】ロボットコントローラ26はCPU30
と、記憶手段としてのROM32およびRAM34と、
入力手段としてのキーボード36と、表示手段としての
LCD38と、前記溶接ロボット22とのインタフェー
スとしてのI/O40と、前記溶接コントローラ24と
のインタフェースとしてのI/O42と、前記電流検出
器28が検出する溶接電流をデジタル値に変換するアナ
ログ/デジタル(以下、A/Dという)変換回路44
と、警報手段であるブザー46とのインタフェースとし
てのI/O48とを備える。
【0014】図2はロボットコントローラ26の機能を
示すブロック図である。
【0015】ロボットコントローラ26は基準となるパ
ルス幅の上下限許容値、および1/2パルス幅における
溶接電流値の上下限許容値を予め記憶するRAM34か
らなる第1記憶手段50と、A/D変換回路44に溶接
電流をデジタル値に変換するための同期信号を出力する
同期信号発生回路52と、前記A/D変換回路44が変
換した溶接電流値を記憶するRAM34からなる第2記
憶手段54と、この溶接電流の値から正および負の最大
変化量を求めるための演算を行う変化量演算手段56
と、該変化量演算手段56の演算結果に基づいて溶接電
流のパルス幅、および1/2パルス幅を演算するパルス
幅演算手段58と、該パルス幅の情報および1/2パル
ス幅における溶接電流値を記憶するRAM34からなる
第3記憶手段60とを備える。
【0016】さらに、ロボットコントローラ26は第1
記憶手段50の情報と第3記憶手段60の情報とを比較
する比較手段62と、この比較手段62の出力によって
ブザー46を鳴動させる警報手段64と、ロボットコン
トローラ26を総括的に制御する制御手段66とを備え
る。
【0017】以上のように構成されるロボットコントロ
ーラ26の作用効果について、図1乃至図6を参照しな
がら詳細に説明する。
【0018】図3はロボットコントローラ26の動作を
示すメインのフローチャートであり、図4は図3のフロ
ーチャートを説明するための検出された溶接電流の波形
図を示す。図4において、Iは基準となるパルス波形を
示し、I1 は測定された溶接電流のパルス波形を示す。
【0019】溶接が開始されると、RAM34に予め設
定された一定時間が経過した後に、同期信号発生回路5
2から出力される同期信号(A−n)乃至(B+n)に
同期してA/D変換回路44は、電流検出器28の出力
をデジタル値に変換する。この場合、変換された夫々の
溶接電流値I(A-n) 乃至I(B+n) は制御手段66の制御
下にサンプリング時刻((A−n)乃至(B+n))と
ともに、第2記憶手段54に記憶される(ステップS3
1)。溶接電流I1 は周波数が約1キロヘルツであっ
て、パルス状の波形を有するため、サンプリング時間は
0.5ミリ秒以上あれば1パルス分のサンプリングを終
了することができる(図4、(A−n)時刻乃至(B+
n)時刻参照)(ステップS32)。
【0020】次いで、第2記憶手段54に記憶された夫
々のサンプル時間における溶接電流値I(A-n) 乃至I
(B+n) に係る情報によって、溶接電流I1 のパルス幅
(図4、T1 参照)の値と、1/2パルス幅における溶
接電流値IM1とを求めるための波形の数値化処理が制御
手段66の制御下に変化量演算手段56およびパルス幅
演算手段58等によって行われ(ステップS33)、こ
れらの結果が第3記憶手段60に記憶される。
【0021】比較手段62は制御手段66の制御下に、
前記第3記憶手段60に記憶された溶接電流のパルス幅
1 と、第1記憶手段50に予め記憶されている基準と
なるパルス幅Tの上限許容値Taおよび下限許容値Tb
(図4参照)とを比較し、パルス幅T1 が基準パルス幅
Tの上下限許容値Ta乃至Tb内であるか否かの判定を
行うとともに、前記第3記憶手段60に記憶されたT1
/2パルス幅における溶接電流値IM1とT/2パルス幅
における溶接電流値IM の上限許容値Iaと下限許容値
Ibとを比較し(ステップS34)、パルス幅T1 およ
びT1 /2パルス幅における溶接電流値IM1が夫々基準
となる上下限許容値Ta乃至TbおよびIa乃至Ibの
範囲にあるか否かの判定を行う(ステップS35)。
【0022】この判定結果がいずれも上下限許容値内で
あればステップS31に戻り、次なる溶接電流I2 のサ
ンプリングを開始し、パルス幅T1 若しくはT1 /2パ
ルス幅における溶接電流値IM1が上下限許容値を越えた
場合はI/O48を介して警報手段64であるブザー4
6を鳴動させる(ステップS36)。
【0023】この場合、ステップS33の波形の数値化
について、図5のフローチャートを参照しながら詳細に
説明する。
【0024】第2記憶手段54には、上記説明した如
く、同期信号発生回路52が発生する同期信号毎の溶接
電流値情報、例えば、A−n時刻における溶接電流値I
A-n 、乃至B+n時刻における溶接電流値IB+n 等が記
憶されており、これらの電流値IA-n 乃至IB+n から正
の変化量が最大である時刻、例えば、時刻Aから時刻A
+1を求め(ステップS51)、時刻Aをパルスの立ち
上がりとする(ステップS52)。この場合、正の変化
量が最大である時刻が複数存在したときは、最先の時刻
をパルスの立ち上がりとする。
【0025】次いで、ステップS51と同様に負の変化
量が最大である時刻、例えば、時刻Bから時刻B+1を
求め(ステップS53)、時刻Bをパルス幅T1 の終端
と擬制する(ステップS54)。この場合、負の変化量
が最大である時刻が複数存在したときは、最後の時刻を
パルスの終端とし、時刻Bから時刻Aの差を求める演算
を、パルス幅演算手段58によって行うことでパルス幅
1 を得ることができ(ステップS55)、パルス幅T
1 に1/2を乗ずる積によってT1 /2パルス幅の時刻
を求め、(ステップS56)、この時刻における溶接電
流値IM1を第2記憶手段54から読み取る(ステップS
57)。
【0026】以上のようにして、予め設定した基準とな
るパルス幅と、読み取った溶接電流のパルス幅とを比較
するとともに、1/2パルス幅における基準となる溶接
電流値と、読み取った溶接電流値とを比較することによ
り、溶接時の抵抗値を監視することができ、チップの磨
耗、ワークの汚れおよび合いの悪さ等が原因で発生す
る、溶接電流の実効値だけの監視では発見することので
きない溶接品質の不良を監視することが可能となる。
【0027】さらに、パルス幅および1/2パルス幅に
おける溶接電流値を基準となる値と比較するとき、基準
となる値との差を求めて、この偏差を第3記憶手段に記
憶しておくことにより、例えば、ラインに流れる複数の
自動車等の大型のワークに複数ポイントのスポット溶接
を行うとき、各溶接ポイントの偏差情報を図6に示すよ
うにLCD38に表示することができ、これらの情報を
定期的に検討することにより、チップの磨耗、ワークの
汚れおよび合いの悪さ等による溶接品質の変化の傾向を
監視することとなり、スポット溶接の品質の劣化の予防
および保全に活用することができる。
【0028】この場合、スポット溶接ロボットシステム
20が新規に導入されたとき、または該システム20の
整備直後に行われる溶接条件を設定する工程において得
ることができるパルス幅および1/2パルス幅における
電流値を、基準となるパルス幅および1/2パルス幅に
おける電流値とすることもできる。
【0029】以上説明したように、本実施例によれば、
溶接トランス一次電流のパルス幅と、1/2パルス幅に
おける電流値とを、予め設定された基準となる値と比較
することにより、溶接時の抵抗値の異常を発見すること
ができ、溶接品質の監視が可能となる。
【0030】また、基準となる値との偏差を記憶してお
くことにより、溶接時の抵抗値の変移情報を得ることが
でき、チップの交換時期、ワークにおけるスポット溶接
部の洗浄度合い、およびチップとワークの接合度合い等
を推測することが可能となり、溶接品質の劣化の予防お
よび保全を遂行することにより、良質な溶接品質を保つ
ことができる。
【0031】
【発明の効果】本発明に係るスポット溶接機用のロボッ
トコントローラでは、検出溶接電流のパルス幅および前
記パルス幅の中の予め設定された任意の時点における溶
接電流値を基準となる値と比較することによって、溶接
時の抵抗値を監視することができるため、溶接品質を監
視することが可能となる。
【0032】さらに、基準となるパルス幅と、検出溶接
電流のパルス幅との偏差を監視するとともに、パルス幅
の中の予め設定された任意の時点における基準となる溶
接電流値と、検出溶接電流のパルス幅の中の予め設定さ
れた任意の時点における溶接電流値との偏差を監視する
ことにより、溶接時の抵抗値の変移を監視することがで
き、溶接品質の劣化の原因となるチップの磨耗等の状態
を知ることが可能となるとともに、良質な溶接品質を保
つためのチップの交換時期等を容易に判定することがで
き、保守および保全が一層容易になるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスポット溶接機用のロボットコントロ
ーラを実施するスポット溶接ロボットシステムの全体構
成を示すブロック図である。
【図2】図1に示すスポット溶接機用のロボットコント
ローラの機能を示すブロック図である。
【図3】図2に示すスポット溶接機用のロボットコント
ローラの動作を示すフローチャトである。
【図4】図3に示すフローチャートを説明するための検
出された溶接電流の波形図である。
【図5】図3に示すフローチャートの一部を詳細に説明
するためのフローチャートである。
【図6】図1に示すスポット溶接ロボットシステムによ
って複数の溶接ポイントを有する複数のワークの溶接を
行ったときの溶接電流の情報データシートである。
【符号の説明】
20…スポット溶接ロボットシステム 22…溶接ロボット 24…溶接コントローラ 26…ロボットコントローラ 28…電流検出器 30…CPU 32…ROM 34…RAM 38…LCD 40、42、48…I/O 44…A/D変換回路 46…ブザー

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基準溶接電流値と検出溶接電流値とを比較
    して、溶接電流値をフィードバック制御するスポット溶
    接機用のロボットコントローラにおいて、 基準となる溶接トランス一次電流のパルス幅を基準パル
    ス幅として、該基準パルス幅の中の予め設定された任意
    の時点における電流波高値を基準電流波高値として記憶
    する基準値記憶手段と、溶接中において、溶接トランス一次電流の実パルス幅
    と、前記任意の時点と同一時点における実電流波高値
    記憶する実値記憶手段と、前記基準パルス幅と前記実パルス幅および前記基準電流
    波高値と前記実電流波高値とをそれぞれ比較する比較手
    段とを備え、 該比較結果に基づき溶接品質を判定する ことを特徴とす
    るスポット溶接機用のロボットコントローラ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のスポット溶接機用のロボッ
    トコントローラにおいて、 前記予め設定された任意の時点における電流波高値を、
    1/2パルス幅における電流波高値とする ことを特徴と
    するスポット溶接機用のロボットコントローラ。
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US11065707B2 (en) * 2017-11-29 2021-07-20 Lincoln Global, Inc. Systems and methods supporting predictive and preventative maintenance
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