JP4318826B2 - Welding cable abnormality detection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば、抵抗溶接用ロボット等における溶接電源装置と溶接トランスとを結ぶ溶接ケーブルの地絡等の異常を検出する溶接ケーブルの異常検知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近時、ガンアームの近くに溶接トランスを配置し、この溶接トランスの1次コイルに対して溶接電源装置から溶接ケーブルを介して数百ボルト程度の1次交流電圧を供給する抵抗溶接装置が使用に供されている。この抵抗溶接装置では、1次交流電圧を前記溶接トランスにより数ボルト程度以下の電圧に降圧し、ワークに対して、たとえば数万アンペア程度の大電流を供給できるようになっている。
【0003】
このような構成の抵抗溶接装置とすることで、溶接ケーブルを比較的に細くすることができるため、可動性に優れ、ワークの多点溶接等の場合に、ガンアームを高速移動させることが可能となる。
【0004】
しかし、このように可動される溶接ケーブルを有する抵抗溶接装置では、溶接ケーブルの樹脂被覆が擦過等により剥がれて心線が地絡するおそれが存在する。
【0005】
この地絡を検知する装置として、特開昭59−127977号公報に開示された技術(第1の技術という。)、および実開平7−15175号公報に開示された技術(第2の技術という。)を挙げることができる。
【0006】
この第1の技術では、溶接電源装置と溶接トランスの1次側との間に絶縁トランスを設け、かつその絶縁トランスの2次側溶接ケーブル(可動ケーブル)の心線とグラウンド間に電流検知器を設けて、溶接ケーブルに地絡が発生した際、その電流検知器に流れる電流により地絡の発生を検知するようにしている。
【0007】
また、第2の技術では、溶接ケーブルの絶縁被覆である樹脂内にシールド線を配置し、このシールド線と溶接ケーブルの内導体(心線)間およびシールド線とワーク電位との間にそれぞれ絶縁回路を設け、これら2つの絶縁回路の出力によりシールド線と心線との間の地絡およびシールド線とワーク電位との間の地絡を検知するように構成している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第1の技術では、溶接電源装置と溶接トランスの1次側との間に絶縁トランスを設けていることから、この絶縁トランスによる溶接の電流効率が低下し、かつ絶縁トランスが高価なことから抵抗溶接装置自体がコストアップになるという問題がある。
【0009】
また、上記第2の技術では、シールド線と溶接ケーブルの心線間の地絡およびシールド線とワーク電位との間の地絡の両方に対して異常検知回路が必要となり、回路構成が複雑でコストもアップするという問題があり、さらに、通常高圧電圧となっている心線を導線により引き出す必要があることから、この導線も高圧絶縁被覆線が必要となりその点でもコストがアップするという問題がある。
【0010】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、簡易な構成で、しかも溶接ケーブルの心線を引き出す必要のない、溶接ケーブルの異常検知装置を提供することを目的とする。
【0011】
また、この発明は、低コストで構成することを可能とする溶接ケーブルの異常検知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】
この発明に係る溶接ケーブルの異常検知装置は、溶接トランスの1次コイルに電源を供給する溶接ケーブル(30)の異常検知装置において、前記溶接ケーブル(30)は、電源供給用の絶縁被覆導線(53)と、該絶縁被覆導線(53)を覆う可撓性の導電材料(64)と、該導電材料(64)を覆う可撓性の絶縁材料(66)とを有し、前記導電材料(64)とグラウンドとの間に、フローティングの直流電源(92)で動作し、かつ該直流電源(92)の電位変動を検知する異常検知回路(48)を有し、該異常検知回路(48)は、前記フローティングの直流電源(92)の正端子(Q)と負端子(P)間の端子間電圧(Ed)が分圧手段(94,96)により分圧された分圧電位(Ea)が負入力端子に供給され、正入力端子に前記グラウンド電位が供給される比較器(90)と、前記フローティングの直流電源(92)の前記正端子(Q)にアノード端子が接続され、カソード端子が、一端が前記可撓性の導電材料(64)に接続される第1抵抗器(84)の他端に接続される第1ダイオード(85)と、アノード端子が前記グラウンド電位にされた前記正入力端子に接続され、カソード端子が前記第1ダイオード(85)のカソード端子と前記第1抵抗器(84)の共通接続点に接続される第2ダイオード(86)と、一端が前記グラウンド電位にされた前記正入力端子に接続され、他端が前記フローティングの直流電源(92)の前記負端子(P)に接続される第2抵抗器(102)と、を有し、前記第2抵抗器(102)は、前記導電材料(64)が前記グラウンドと地絡したとき、又は前記導電材料(64)が前記絶縁被膜導線(53)の心線(51)と地絡したときに当該第2抵抗器(102)に流れる電流により発生する電圧降下により前記直流電源(92)の負端子(P)側の電位をフローティングさせるとともに正端子(Q)側の電位をフローティングさせることで前記分圧電位(Ea)を変動させ前記比較器(90)の出力を反転させることを特徴とする。
【0013】
この発明によれば、電源供給用の絶縁被覆導線を覆う可撓性の導電材料とグラウンドとの間に、フローティングの直流電源で動作する異常検知回路を設け、該異常検知回路により前記直流電源の電位変動を検知するようにしたため、この直流電源の電位変動に基づき前記溶接ケーブルの地絡等の異常を検知することができる。
【0014】
この場合、前記直流電源の直流的な電位変動が検知されたとき、前記導電材料と前記グラウンドとの間に発生する地絡を検知する異常検知出力を発生することができ(請求項2記載の発明)、前記直流電源の交流的な電位変動が検知されたとき、前記電源供給用の絶縁被覆導線の心線と前記導電材料との間に発生する地絡を検知する異常検知出力として、前記動的な電位変動を利用したオンオフ異常検知出力を発生することができる(請求項3記載の発明)。
【0015】
また、異常検知回路の出力側に、該異常検知回路と絶縁するアイソレーション手段を接続し、直流電源の電位変動を検知したとき、前記アイソレーション手段を介して異常検知出力を発生するようにしたため、異常検知出力としてアイソレーションされた出力を得ることができる(請求項4記載の発明)。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【0017】
図1は、この発明の一実施の形態が適用された抵抗溶接装置10の各種機械的な駆動機構を省略した模式的な外観構成を示している。
【0018】
この抵抗溶接装置10は、溶接ロボット11と、この溶接ロボット11に対して溶接電源を供給する溶接電源装置32と、これら溶接電源装置32と溶接ロボット11との動作を制御する図示していないロボットコントローラとから基本的に構成されている。
【0019】
溶接ロボット11は、床12上に配置され矢印方向に移動自在な基台14を有し、この基台14上に水平方向に回転する回転台16が設けられ、さらに、この回転台16上に矢印方向に回動する関節18aを介してアーム20aが取り付けられている。そして、アーム20aの先端部には、矢印方向に回動する関節18b、アーム20bを介して矢印方向に回動する関節21が取り付けられ、この関節21に一体的に溶接トランス22が固定されている。
【0020】
この溶接トランス22の出力側が、シリンダ24により矢印方向に開閉制御される導電性の溶接ガン(ガンアーム)26の根本側に接続されている。
【0021】
溶接ガン26の先端側にワークWを挟んで溶接するための一対の溶接チップ28が取り付けられている。
【0022】
この場合、溶接トランス22の入力側は、可撓性の溶接ケーブル30を介して、溶接電源装置32に接続されている。この場合、溶接ケーブル30は、溶接ロボット11の内部空間を利用して溶接電源装置32から溶接トランス22に接続されている。
【0023】
図2は、溶接電源装置32から溶接チップ28に至る電気回路の概略的ブロック構成を示している。
【0024】
溶接電源装置32は、外部の交流電源41から出力される交流を全波整流するコンバータ回路42と、コンバータ回路42から出力される直流を繰り返し方形波状の高周波交流に変換するインバータ回路44と、インバータ回路44を制御する溶接コントローラ40と、この発明のポイントとなる異常検知回路48とを備えている。
【0025】
インバータ回路44で発生した高周波交流は、溶接ケーブル30を介して整流用のダイオードが一体的に組み込まれた溶接トランス22の1次コイル側に供給され、溶接トランス22は、2次コイル側出力を整流して溶接ガン26に整流出力を供給する。
【0026】
図3は、異常検知回路48の詳細な回路と、溶接ケーブル30の模式的な構成と、可撓性を有する溶接ケーブル30の入出力側に接続される回路の構成を示している。
【0027】
溶接ケーブル30は、それぞれ心線51と絶縁性の被覆52とを有する電源供給用の2本の可撓性を有する絶縁被覆導線53と、心線61と絶縁性の被覆62とを有するグラウンド用の可撓性を有する絶縁被覆導線63と、これら絶縁被覆導線53、63を覆うように埋め込む導電ゴム等の可撓性の導電材料64と、この導電材料64の全体を外部のグラウンド等から絶縁するために覆うブチルゴム等の可撓性被覆である絶縁材料(被覆ともいう。)66とから構成されている。なお、可撓性の導電材料64としては、導電ゴムに代替してシールド線である編組を使用することができる。
【0028】
図3において、コンバータ回路42は、電圧+E1と−E1を発生する2つの正負直流電源42a、42bにより模式的に表している。ここで、インバータ回路44は、基本的には、4個のトランジスタ46a、46b、46c、46dから構成され、これらトランジスタ46a〜46dのベース端子が溶接コントローラ40(図2参照)を通じてオンオフ制御される。
【0029】
トランジスタ46a、46cのコレクタ端子に直流電源42aが接続され、トランジスタ46d、46bのエミッタ端子に直流電源42bが接続される。
【0030】
トランジスタ46aのエミッタ端子とトランジスタ46dのコレクタ端子は接続され、その共通接続点が一方の絶縁被覆導線53の心線51に接続される。また、トランジスタ46cのエミッタ端子とトランジスタ46bのコレクタ端子が接続され、その共通接続点が他方の絶縁被覆導線53の心線51に接続される。さらに、絶縁被覆導線63は、溶接電源装置32側でグラウンド(接地またはアースともいう。)されている。
【0031】
絶縁被覆導線63の反対側の心線は溶接トランス22側でも接地される。さらに、2本の絶縁被覆導線53の反対側は、溶接トランス22の1次コイル22aに接続される。溶接トランス22の2次コイル22bの出力は、それぞれ整流用のダイオード70、72のアノード端子側に接続され、整流用のダイオード70、72のカソード端子は共通接続されて溶接ガン26の一方の入力側に接続される。2次コイル22bの中間タップは、溶接ガン26の他方の入力側に接続される。上述したように、溶接ガン26の先端部にはそれぞれ溶接チップ28が着脱自在に取り付けられる。
【0032】
溶接ケーブル30の被覆66の内側に配された導電材料64には、絶縁被覆導線80の一端側の心線が接続され、この他端側の心線が、異常検知回路48を構成する同相トランス82を構成する一方のコイル82aのコイル端に接続される。このコイル82aの他端側は、抵抗器84を介してゲート手段として機能するダイオード85、86のカソード端子に接続される。
【0033】
異常検知回路48は、さらに、演算増幅器で構成される比較回路(比較手段)としてのコンパレータ90を有し、このコンパレータ90の電源端子には、溶接電源装置32による溶接電源とは異なるフローティング電源としての低電圧(ここでは電圧値Ed=24[V])の直流電源92が接続されている。ここで、直流電源92の正端子は基準点Q、負端子は基準点Pともいう。なお、フローティングの直流電源92は、無限遠点基準(大地基準)に対して端子間電圧Edが不変のままで、基準点P、Qが同時に同じ電位分変動する電源である。
【0034】
後に詳しく動作を説明するように、異常検知回路48は、絶縁被覆導線80を通じて溶接ケーブル30の地絡等を検知したとき、この直流電源92の電位変動、換言すれば、基準点P、Qの大地基準の電位差の変動をコンパレータ90により検知し、地絡の種類に対応した異常検知出力Soutを出力することができる。
【0035】
コンパレータ90の負入力端子には、直流電源92の端子間電圧値Edを分圧する分圧手段としての抵抗器94、96が接続されている。ここで、負入力端子に現れる基準電圧Eaは、正常時には、Ea=約4×Ed/24[V]=4[V]に設定される。
【0036】
一方、コンパレータ90の正入力端子には、カソード端子が基準点Qに接続されるダイオード98のアノード端子、基準点Pに並列接続されるコンデンサ100と抵抗器102、および同相トランス82の他方のコイル82bの一方のコイル端に接続されている。コイル82bの他方のコイル端はグラウンドされている。ここで、コンパレータ90の正入力端子に現れる電圧を比較電圧Ebという。
【0037】
コンパレータ90の出力端子には、バイアス用の抵抗器104が直流電源92の正端子に接続されるとともに、アイソレーション手段(アイソレーション回路)であるフォトカプラ106を構成する発光ダイオード108のカソード端子が接続される。この発光ダイオード108のアノード端子は、抵抗器109を通じて直流電源92の正端子に接続されている。
【0038】
フォトカプラ106を構成するフォトトランジスタ110のコレクタ端子とエミッタ端子が接続される出力端子112、114間には、異常検知出力Soutが発生する。なお、アイソレーション手段としてのフォトカプラ106は、電磁リレーに代替することができる。アイソレーション手段としては、出力を光学的、電磁的あるいは静電的にアイソレーション(絶縁)できるものであればよい。
【0039】
この実施の形態に係る抵抗溶接装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり次にその動作について説明する。
【0040】
まず、抵抗溶接装置10の全体動作について説明する。抵抗溶接装置10に電源が投入された状態において、ワークWが位置決め配置されると、図示していないロボットコントローラにより、溶接ロボット11の溶接ガン26がワークWを挟む位置まで、プレイバックモードで移動される。
【0041】
すなわち、予め作成されているティーチングデータに基づき、基台14、回転台16、関節18a、18b、21、アーム20a、20bが所定移動量だけ駆動されることで、開放状態にある溶接ガン26の溶接チップ28がワークWを介して対向する位置まで移動される。
【0042】
次に、シリンダ24により溶接ガン26が閉塞状態とされ、ワークWに対して溶接チップ28を介して加圧力が加えられる。このように、ワークWに対して溶接チップ28を介して溶接ガン26により加圧力が加えられているとき、ロボットコントローラからの指令により溶接電源装置32が所定時間だけ駆動される。
【0043】
すなわち、外部交流電源41からの交流電源に基づきコンバータ回路42により発生している電圧+E1と−E1の正負直流電源42a、42bが、溶接コントローラ40の制御下に、インバータ回路44を構成するトランジスタ46a〜46dが所定時間オンオフ制御されることで、溶接ケーブル30側に供給される。
【0044】
この場合、トランジスタ46a、46bがオン状態でトランジスタ46c、46dがオフ状態とされているとき、一方の直流電源42aの電圧E1の正端子から流れ出た電流が、トランジスタ46a、一方の絶縁被覆導線53の一端部側の心線51、溶接ケーブル30内、前記一方の絶縁被覆導線53の他端部側の心線51、溶接トランス22の1次コイル22aの一端部、この1次コイル22aの他端部、他方の絶縁被覆導線53の一端部側の心線51、溶接ケーブル30内、他方の絶縁被覆導線53の他端部の心線51を通じ、トランジスタ46bを介し、他方の直流電源42bの電圧−E1の負端子にもどる。
【0045】
同様に、トランジスタ46a、46bがオン状態でトランジスタ46c、46dがオフ状態とされているとき、一方の直流電源42aの電圧E1の正端子から流れでた電流が、トランジスタ46c、一方の絶縁被覆導線53の一端部、溶接ケーブル30内、前記一方の絶縁被覆導線53の他端部、溶接トランス22の1次コイル22aの一端部、1次コイル22aの他端部、他方の絶縁被覆導線53の一端部、溶接ケーブル30内、他方の絶縁被覆導線53の他端部を通じてトランジスタ46dを介し、他方の直流電源42bの電圧−E1の負端子にもどる。
【0046】
このような動作を所定時間繰り返して行うことで、絶縁被覆導線53の心線51(1次コイル22a)には、図3に示すように、振幅+E1〜−E1の繰り返し方形波電圧が印加される。
【0047】
この繰り返し方形波電圧は、2次コイル22bに降圧されて誘起し、ダイオード70、72により整流され、直流電圧として溶接ガン26、溶接チップ28を通じてワークWに印加される。このとき、たとえば、ワークWに流れる2次電流値あるいは1次コイル22aに流れる1次電流値が図示していない電流検知器により検知され、溶接コントローラ40に供給されることで、電流値のフィードバック制御がなされ、ワークWに対して所望の時間、所望の加圧力で所望の電流が供給されることとなり、ワークWが好適に溶接される。
【0048】
ワークWに対する溶接処理後、溶接コントローラ40によるインバータ回路44の駆動が停止され、シリンダ24により溶接ガン26が開放され、次の打点位置に溶接ガン26が移動開始する。
【0049】
このようにしてワークWに対する抵抗溶接装置10による溶接作業が遂行される。
【0050】
次に、電源投入状態にある抵抗溶接装置10において、異常検知回路48による溶接ケーブル30に対する異常検知動作(地絡検知動作)について説明する。この異常検知回路48における異常検知動作は、コンパレータ90の正負入力端子に発生する基準電圧Eaと比較電圧Ebとの電位差から溶接ケーブル30の、いわゆる内傷(絶縁被覆導線53の心線51と導電材料64との間の地絡)あるいは外傷(被覆66が破れたことに伴い発生する導電材料64とグラウンドとの間の地絡)等の異常状態と、正常状態とを判別する動作である。
【0051】
A.溶接ケーブル30が正常時における検知動作の説明
溶接ケーブル30が正常である場合には、抵抗器94、96の分圧比により設定される基準電圧Eaは約4[V]とされており、このとき、コンパレータ90の正入力端子に発生する比較電圧Ebは、同相トランス82のコイル82bを介してグラウンドされているので、Eb=0[V]となる。したがって、コンパレータ90の出力はローレベルとされている。
【0052】
このためフォトカプラ106を構成する発光ダイオード108に直流電源92から抵抗器109を通じて電流が流れ、フォトカプラ106の出力フォトトランジスタ110は、オン可能な状態とされる。一方の出力端子114が、図示していないモニタ回路のグラウンドに接続され、他方の出力端子112に正の直流電源から抵抗器を通じて電流が供給されるプルアップ構成とすることにより、フォトトランジスタ110はオープンコレクタ回路として動作し、モニタ回路に供給される異常検知出力Soutは正常を表すローレベルの静止状態(直流的状態)になる。なお、以下の説明において、フォトトランジスタ110は、そのようなオープンコレクタ回路として動作するものとする。
【0053】
B.溶接ケーブル30に外傷が生じている場合の検知動作の説明
図4に模式的に示すように、溶接ケーブル30の被覆(外皮)66に外傷が発生した場合において、溶接ケーブル30の内部の導電性樹脂である導電材料64がグラウンドに接触したとき地絡が発生する。
【0054】
このとき、異常検知回路48の直流電源92の正端子から流れ出した電流iが、ダイオード85、抵抗器84、コイル82a、絶縁被覆導線80および導電材料64を通じてグラウンドG1に流れる。さらにこのグラウンドG1からグラウンドG2および同相トランス82の他方のコイル82bを通じて流れる電流iによりコンデンサ100が充電されるとともに、抵抗器102を通じて電流iが直流電源92の負端子に流れ込む。なお、ダイオード85には、順バイアスがかかることになるので、このダイオード85をゲート手段として考えた場合には開状態となる。
【0055】
この場合、抵抗器102に流れる電流iと抵抗器102の抵抗値をかけた電圧降下分、直流電源92の負端子(基準点P)の電位がフローティングする(低下する。)。同時に、直流電源92の正端子(基準点Q)がフローティング(低下)して基準電圧(基準電位)Eaが低下し、このときの基準電圧Eaがグラウンド電位より低い電位となるように抵抗器84、抵抗器102の抵抗値を設定しておくことにより、導電材料64が地絡したときコンパレータ90が反転し、コンパレータ90の出力電圧がハイレベルとなる。このため、フォトカプラ106はオフ状態となり、異常検知出力Soutは、外傷異常を表す直流のハイレベル出力に保持される。この状態において、直流電源92は、直流的な電位変動を発生し、結果としてこの直流的な電位変動がコンパレータ90により検知される。
【0056】
C.溶接ケーブル30に内傷が生じている場合の検知動作の説明
図5の破断部位に示すように、溶接ケーブル30の内部の電源供給用導体である絶縁被覆導線53の被覆52が破れて内傷が発生し、心線51と導電材料64が接触したときにも地絡が発生する。
【0057】
この場合、心線51には、高周波交流である正電圧+E1(この実施の形態では+300[V])と負電圧−E1(この実施の形態では−300[V])が交互に発生し、したがって、導電材料64にもこれらと同電位の正電圧+E1と負電圧−E1が交互に発生する。
【0058】
地絡により導電材料64に正電圧+E1が印加されているとき、ゲート手段であるダイオード85、86のカソード端子に正電圧+E1が印加されるため逆バイアスがかかりオフ状態(ゲート手段としては閉状態)となるので、コンパレータ90の出力は、正常時と同じ非反転状態のローレベルになる。
【0059】
しかし、負電圧−E1が印加された場合には、図6に示すように、ダイオード85、86が導通する(ゲート手段としてはそれぞれ開く)ため、直流電源92の電位変動が発生して基準電圧Eaが比較電圧Ebより低電圧となる。換言すれば、比較電圧Ebが基準電圧Eaより高くなり、コンパレータ90の出力が反転状態のハイレベルになる。
【0060】
したがって、心線51が導電材料64に対して接触する地絡が発生した場合には、コンパレータ90により直流電源92の交流的な電位変動が検知され、その結果、異常検知出力Soutは、オンオフを繰り返す異常検知出力になる。
【0061】
このように上述の実施の形態によれば、溶接電源供給用の絶縁被覆導線53を覆う可撓性の導電材料64とグラウンドとの間に、フローティングの直流電源92で動作する異常検知回路48を設け、異常検知回路48を構成するコンパレータ90によりフローティングの直流電源92の電位変動を検知するようにしたため、地絡等を原因とする直流電源92の電位変動に基づき溶接ケーブル30の地絡等の異常を検知することができる。
【0062】
基本的には、地絡が発生していない場合のコンパレータ90の出力が非反転状態となっているように、基準電圧Eaを比較電圧Ebより高い電圧とする抵抗値に抵抗器94、96を設定しておく。そして、溶接ケーブル30の被覆66が破れてグラウンドに接触する等の地絡が発生した場合に、直流電源92がフローティングしたとき、基準電圧Eaが比較電圧Ebより低くなるように、抵抗器・ダイオード・コンデンサ(84、85、86、98、100、102)の回路構成・値を決定しておくことにより、コンパレータ90が反転する。
【0063】
コンパレータ90の出力側にアイソレーション手段であるフォトカプラ106を設けることで、フォトカプラ106の異常検知出力Soutに基づき図示していないモニタ回路等により地絡を検知することができる。モニタ回路では、地絡を点灯表示したり、警報で知ることができる。ディスプレイに文字等で表示させることもできる。なお、コンパレータ90の極性を逆に使用することもできる。
【0064】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【0065】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、電源供給用の絶縁被覆導線を覆う可撓性の導電材料とグラウンドとの間に、フローティングの直流電源で動作する異常検知回路を設け、該異常検知回路により前記直流電源の電位変動を検知するようにしたため、この直流電源の電位変動に基づき前記溶接ケーブルの地絡等の異常を簡単に検知することができる。
【0066】
したがって、この発明によれば、従来技術における第1の技術のように、溶接電源と溶接トランスの1次側との間に絶縁トランスを設ける必要がないため、溶接の電流効率が低下することを抑制することができ、また、高価な絶縁トランスを使用する必要もないため、コストを低減することができる。
【0067】
また、従来技術における第2の技術のように、2系統の異常検知回路を用いる必要がないため、回路構成が簡単で、かつコストを低減することができる。
【0068】
すなわち、この発明によれば、簡易な構成で、しかも溶接ケーブルの心線を引き出す必要のない、溶接ケーブルの異常検知装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態が適用された抵抗溶接装置の外観図である。
【図2】図1例の抵抗溶接装置の電気回路ブロック図である。
【図3】図1例の抵抗溶接装置の要部の詳細を示す回路図である。
【図4】溶接ケーブルの被覆に傷等が発生した場合の異常検知回路の動作説明に供される回路図である。
【図5】溶接ケーブルの心線に傷等が発生した場合の異常検知回路の動作説明に供される回路図である。
【図6】溶接ケーブルの心線に傷等が発生した場合の異常検知回路の動作説明に供される回路図である。
【符号の説明】
10…抵抗溶接装置 11…溶接ロボット
22…溶接トランス 22a…1次コイル
22b…2次コイル 26…溶接ガン(ガンアーム)
28…溶接チップ 30…溶接ケーブル
32…溶接電源装置 40…溶接コントローラ
41…外部交流電源 42…コンバータ回路
42a、42b…正負直流電源 44…インバータ回路
48…異常検知回路 51、61…心線
52、62…被覆 53、63、80…絶縁被覆導線
64…導電材料 66…絶縁材料(被覆)
82…同相トランス 90…コンパレータ
92…直流電源
106…フォトカプラ(アイソレーション手段)
Sout…異常検知出力[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an abnormality detection device for a welding cable that detects an abnormality such as a ground fault of a welding cable connecting a welding power source device and a welding transformer in a resistance welding robot or the like.
[0002]
[Prior art]
Recently, a resistance transformer that places a welding transformer near the gun arm and supplies a primary AC voltage of about several hundred volts to the primary coil of this welding transformer from a welding power source via a welding cable is in use. It is provided. In this resistance welding apparatus, the primary AC voltage is stepped down to a voltage of about several volts or less by the welding transformer, and a large current of, for example, about tens of thousands of amperes can be supplied to the workpiece.
[0003]
By using a resistance welding device with such a configuration, the welding cable can be made relatively thin, so it has excellent mobility and can move the gun arm at high speed in the case of multi-point welding of workpieces, etc. Become.
[0004]
However, in a resistance welding apparatus having a welding cable that is moved in this manner, there is a possibility that the resin coating of the welding cable is peeled off due to scratching or the like and the core wire is grounded.
[0005]
As a device for detecting this ground fault, a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-127777 (referred to as a first technique) and a technique disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 7-15175 (referred to as a second technique). .).
[0006]
In this first technique, an insulation transformer is provided between the welding power source and the primary side of the welding transformer, and a current detector is connected between the core wire of the secondary side welding cable (movable cable) of the insulation transformer and the ground. When a ground fault occurs in the welding cable, the occurrence of the ground fault is detected by the current flowing through the current detector.
[0007]
In the second technique, a shield wire is disposed in the resin that is the insulation coating of the weld cable, and insulation is provided between the shield wire and the inner conductor (core wire) of the weld cable and between the shield wire and the work potential. A circuit is provided, and a ground fault between the shield wire and the core wire and a ground fault between the shield wire and the work potential are detected by outputs of these two insulation circuits.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the first technique, since an insulating transformer is provided between the welding power source device and the primary side of the welding transformer, the current efficiency of welding by this insulating transformer is reduced, and the insulating transformer is expensive. Therefore, there is a problem that the resistance welding apparatus itself increases in cost.
[0009]
In the second technique, an abnormality detection circuit is required for both a ground fault between the shield wire and the core of the welding cable and a ground fault between the shield wire and the work potential, and the circuit configuration is complicated. In addition, there is a problem that the cost is increased, and further, since it is necessary to draw out the core wire, which is normally at a high voltage, with the lead wire, this lead wire also requires a high-voltage insulation coated wire, which also increases the cost. is there.
[0010]
The present invention has been made in consideration of such problems, and an object of the present invention is to provide a welding cable abnormality detection device that has a simple configuration and that does not require drawing out the core wire of the welding cable.
[0011]
Another object of the present invention is to provide a welding cable abnormality detection device that can be configured at low cost.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
This inventionAnomaly detection device for welding cableIs a welding cable that supplies power to the primary coil of the welding transformer(30)In the abnormality detection apparatus, the welding cable(30)Insulated conductors for power supply(53)And the insulated coated conductor(53)Flexible conductive material covering(64)And the conductive material(64)Flexible insulating material covering(66)And the conductive material(64)Floating DC power supply between ground and ground(92)And the DC power supply(92)Anomaly detection circuit that detects potential fluctuations(48)TheThe abnormality detection circuit (48) is configured such that the voltage (Ed) between the positive terminal (Q) and the negative terminal (P) of the floating DC power source (92) is divided by the voltage dividing means (94, 96). A divided voltage potential (Ea) is supplied to the negative input terminal, the ground potential is supplied to the positive input terminal, and the positive terminal (Q) of the floating DC power source (92). A first diode (85) connected to the other end of the first resistor (84), one end of which is connected to the flexible conductive material (64); A second diode having an anode terminal connected to the positive input terminal at the ground potential and a cathode terminal connected to a common connection point of the cathode terminal of the first diode (85) and the first resistor (84). (86) and one end is the above A second resistor (102) connected to the positive input terminal having a round potential and having the other end connected to the negative terminal (P) of the floating DC power source (92). When the conductive material (64) has a ground fault with the ground, or when the conductive material (64) has a ground fault with the core wire (51) of the insulating film conductor (53) The potential on the negative terminal (P) side of the DC power source (92) is floated and the potential on the positive terminal (Q) side is floated by the voltage drop generated by the current flowing through the second resistor (102). The divided potential (Ea) is changed to invert the output of the comparator (90).It is characterized byThe
[0013]
According to the present invention, an abnormality detection circuit that operates with a floating DC power supply is provided between a flexible conductive material that covers the insulation-coated conductor for supplying power and the ground, and the abnormality detection circuit allows the DC power supply to be Since the potential fluctuation is detected, an abnormality such as a ground fault of the welding cable can be detected based on the potential fluctuation of the DC power source.
[0014]
In this case, when a DC potential fluctuation of the DC power supply is detected, an abnormality detection output for detecting a ground fault occurring between the conductive material and the ground can be generated. Invention), when an AC potential fluctuation of the DC power source is detected, as an abnormality detection output for detecting a ground fault occurring between the core of the insulation coated conductor for supplying power and the conductive material, An on / off abnormality detection output using dynamic potential fluctuation can be generated (invention of claim 3).
[0015]
In addition, an isolation means that is insulated from the abnormality detection circuit is connected to the output side of the abnormality detection circuit, and when abnormality in the potential of the DC power supply is detected, an abnormality detection output is generated via the isolation means. Thus, an isolated output can be obtained as the abnormality detection output (the invention according to claim 4).
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 shows a schematic external configuration in which various mechanical drive mechanisms of a
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The output side of the
[0021]
A pair of
[0022]
In this case, the input side of the
[0023]
FIG. 2 shows a schematic block configuration of an electric circuit from the welding
[0024]
The welding
[0025]
The high-frequency alternating current generated in the
[0026]
FIG. 3 shows a detailed circuit of the
[0027]
The
[0028]
In FIG. 3, the
[0029]
A
[0030]
The emitter terminal of the
[0031]
The core wire on the opposite side of the insulation coated
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
As will be described in detail later, when the
[0035]
[0036]
On the other hand, the positive input terminal of the
[0037]
A
[0038]
An abnormality detection output Sout is generated between the
[0039]
The
[0040]
First, the overall operation of the
[0041]
That is, based on the teaching data prepared in advance, the
[0042]
Next, the
[0043]
That is, the positive and negative direct
[0044]
In this case, when the
[0045]
Similarly, when the
[0046]
By repeating such an operation for a predetermined time, a repetitive square wave voltage with an amplitude of + E1 to −E1 is applied to the core wire 51 (
[0047]
This repetitive square wave voltage is stepped down and induced in the
[0048]
After the welding process on the workpiece W, the drive of the
[0049]
In this way, the welding operation for the workpiece W by the
[0050]
Next, in the
[0051]
A. Explanation of detection operation when welding
When the
[0052]
Therefore, a resistor is connected from the
[0053]
B. Description of detection operation in the case where the
As schematically shown in FIG. 4, when a damage occurs on the covering (outer skin) 66 of the
[0054]
At this time, the current i flowing out from the positive terminal of the
[0055]
in this case,The potential of the negative terminal (reference point P) of the
[0056]
C. Explanation of detection operation when internal damage has occurred in
As shown in the broken part of FIG. 5, when the
[0057]
In this case, a positive voltage + E1 (+300 [V] in this embodiment) and a negative voltage −E1 (−300 [V] in this embodiment), which are high-frequency alternating current, are alternately generated in the
[0058]
When the positive voltage + E1 is applied to the
[0059]
However, when the negative voltage −E1 is applied, as shown in FIG. 6, the
[0060]
Therefore, when a ground fault occurs in which the
[0061]
As described above, according to the above-described embodiment, the
[0062]
Basically, the
[0063]
By providing the
[0064]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an abnormality detection circuit that operates with a floating DC power source is provided between a flexible conductive material that covers an insulation-coated conductor for supplying power and the ground, and the abnormality detection is performed. Since the potential fluctuation of the DC power source is detected by the circuit, an abnormality such as a ground fault of the welding cable can be easily detected based on the potential fluctuation of the DC power source.
[0066]
Therefore, according to the present invention, it is not necessary to provide an insulating transformer between the welding power source and the primary side of the welding transformer as in the first technique in the prior art, so that the current efficiency of welding is reduced. Further, it is possible to suppress the cost, and it is not necessary to use an expensive insulating transformer, so that cost can be reduced.
[0067]
Further, unlike the second technique in the prior art, it is not necessary to use two systems of abnormality detection circuits, so that the circuit configuration is simple and the cost can be reduced.
[0068]
That is, according to the present invention, it is possible to obtain a welding cable abnormality detection device that has a simple configuration and that does not require drawing out the core wire of the welding cable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of a resistance welding apparatus to which an embodiment of the present invention is applied.
2 is an electric circuit block diagram of the resistance welding apparatus of FIG. 1 example. FIG.
3 is a circuit diagram showing details of a main part of the resistance welding apparatus of FIG. 1 example; FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining the operation of the abnormality detection circuit when a flaw or the like occurs in the welding cable covering.
FIG. 5 is a circuit diagram for explaining the operation of the abnormality detection circuit when a flaw or the like occurs in the core wire of the welding cable.
FIG. 6 is a circuit diagram for explaining the operation of the abnormality detection circuit when a flaw or the like occurs in the core wire of the welding cable.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
22 ... Welding
22b ...
28 ... Welding
32 ... Welding
41 ... External
42a, 42b ... Positive and negative
48 ...
52, 62 ...
64:
82 ... In-
92 ... DC power supply
106: Photocoupler (isolation means)
Sout ... abnormal detection output
Claims (4)
前記溶接ケーブル(30)は、電源供給用の絶縁被覆導線(53)と、該絶縁被覆導線(53)を覆う可撓性の導電材料(64)と、該導電材料(64)を覆う可撓性の絶縁材料(66)とを有し、
前記導電材料(64)とグラウンドとの間に、フローティングの直流電源(92)で動作し、かつ該直流電源(92)の電位変動を検知する異常検知回路(48)を有し、
該異常検知回路(48)は、
前記フローティングの直流電源(92)の正端子(Q)と負端子(P)間の端子間電圧(Ed)が分圧手段(94,96)により分圧された分圧電位(Ea)が負入力端子に供給され、正入力端子に前記グラウンド電位が供給される比較器(90)と、
前記フローティングの直流電源(92)の前記正端子(Q)にアノード端子が接続され、カソード端子が、一端が前記可撓性の導電材料(64)に接続される第1抵抗器(84)の他端に接続される第1ダイオード(85)と、
アノード端子が前記グラウンド電位にされた前記正入力端子に接続され、カソード端子が前記第1ダイオード(85)のカソード端子と前記第1抵抗器(84)の共通接続点に接続される第2ダイオード(86)と、
一端が前記グラウンド電位にされた前記正入力端子に接続され、他端が前記フローティングの直流電源(92)の前記負端子(P)に接続される第2抵抗器(102)と、を有し、
前記第2抵抗器(102)は、前記導電材料(64)が前記グラウンドと地絡したとき、又は前記導電材料(64)が前記絶縁被膜導線(53)の心線(51)と地絡したときに当該第2抵抗器(102)に流れる電流により発生する電圧降下により前記直流電源(92)の負端子(P)側の電位をフローティングさせるとともに正端子(Q)側の電位をフローティングさせることで前記分圧電位(Ea)を変動させ前記比較器(90)の出力を反転させる
ことを特徴とする溶接ケーブルの異常検知装置。In the abnormality detection device for the welding cable (30) for supplying power to the primary coil of the welding transformer,
The welding cable (30) is flexible to an insulation coated conductive wire for power supply (53), covering a flexible conductive material which covers the insulating coated conductive wire (53) (64), the conductive material (64) An insulating material (66) ,
Between the conductive material (64) and ground, and operates in floating DC power supply (92), and has an abnormality detection circuit (48) for detecting a potential change of the DC power supply (92),
The abnormality detection circuit (48)
A divided potential (Ea) obtained by dividing the voltage (Ed) between the positive terminal (Q) and the negative terminal (P) of the floating DC power source (92) by the voltage dividing means (94, 96) is negative. A comparator (90) supplied to the input terminal and supplied with the ground potential to the positive input terminal;
An anode terminal is connected to the positive terminal (Q) of the floating DC power source (92), a cathode terminal is connected to the flexible conductive material (64), and the first resistor (84) is connected to the flexible conductive material (64). A first diode (85) connected to the other end;
A second diode having an anode terminal connected to the positive input terminal at the ground potential and a cathode terminal connected to a common connection point of the cathode terminal of the first diode (85) and the first resistor (84). (86)
A second resistor (102) having one end connected to the positive input terminal at the ground potential and the other end connected to the negative terminal (P) of the floating DC power source (92). ,
The second resistor (102) has a ground fault when the conductive material (64) has a ground fault with the ground, or the conductive material (64) has a ground fault with the core wire (51) of the insulating film conductor (53). Sometimes the potential on the negative terminal (P) side of the DC power source (92) is floated and the potential on the positive terminal (Q) side is floated due to a voltage drop generated by the current flowing through the second resistor (102). An apparatus for detecting an abnormality of a welding cable, wherein the divided voltage potential (Ea) is varied to reverse the output of the comparator (90) .
前記異常検知回路(48)により、前記直流電源(92)の直流的な電位変動が検知されたとき、前記比較器(90)は、前記導電材料(64)と前記グラウンドとの間に発生する地絡を検知する異常検知出力を発生する
ことを特徴とする溶接ケーブルの異常検知装置。The abnormality detection device according to claim 1,
When the DC potential fluctuation of the DC power supply (92) is detected by the abnormality detection circuit (48) , the comparator (90) is generated between the conductive material (64) and the ground. An apparatus for detecting an abnormality of a welding cable, characterized by generating an abnormality detection output for detecting a ground fault.
前記異常検知回路(48)により、前記直流電源(92)の交流的な電位変動が検知されたとき、前記比較器(90)は、前記絶縁被覆導線(53)の前記心線(51)と前記導電材料(64)との間に発生する地絡を検知する異常検知出力として、オンオフ異常検知出力を発生する
ことを特徴とする溶接ケーブルの異常検知装置。The abnormality detection device according to claim 1,
By the abnormality detection circuit (48), when the AC potential variation of the DC power source (92) is detected, the comparator (90), said insulating coating said core wire conductor (53) and (51) An on / off abnormality detection output is generated as an abnormality detection output for detecting a ground fault occurring between the conductive material (64) and the welding cable abnormality detection device.
前記異常検知回路(48)の前記比較器(90)の出力側には、該異常検知回路(48)を絶縁するアイソレーション手段(106)が接続され、
前記異常検知回路(48)は、前記直流電源(92)の電位変動を検知したとき、前記アイソレーション手段(106)を介して前記異常検知出力を出力する
ことを特徴とする溶接ケーブルの異常検知装置。In the abnormality detection apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The output of the comparator (90) of the abnormality detection circuit (48), isolation means (106) for insulating the abnormal detection circuit (48) is connected,
The abnormality detection circuit (48) outputs the abnormality detection output via the isolation means (106) when detecting a potential fluctuation of the DC power source (92). apparatus.
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