JP4361669B2

JP4361669B2 - 溶接機の故障診断装置

Info

Publication number: JP4361669B2
Application number: JP2000227583A
Authority: JP
Inventors: 義治坂井; 哲也小澤; 光隆伊賀上; 栄作長谷川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: JP2002035950A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接ガンに所定値の溶接電流を通電させるように制御する溶接機の故障診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶接機として溶接品質を保つために、溶接ガンに出力した溶接電流を電流センサでアナログ電圧信号として検出し、ＡＤ変換器でこのアナログ電圧信号をデジタル電圧信号に変換し、このデジタル電圧信号に基づいて所定の溶接電流値となるために必要な指令値をＣＰＵで演算し、この指令値に応じて制御された溶接電流を溶接ガンへ通電するように電流制御を行うことが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記溶接機において、ＡＤ変換器が故障すると、溶接ガンへ通電する溶接電流が正確にＣＰＵ等の演算制御手段に入力されず、溶接電流を正しく制御できなくなって溶接不良を生ずる。そのため、ＡＤ変換器が故障したとき、これを直ちに検出し得るようにすることが望まれる。
【０００４】
本発明は、かかる要望に適合した溶接機の故障診断装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶接ガンに通電する溶接電流を検出すると共に、該溶接電流に対応するアナログ電圧を溶接電流信号として出力する電流センサと、該溶接電流信号をデジタル電圧信号に変換するＡＤ変換器と、該ＡＤ変換器から出力されるデジタル電圧信号に基づいて溶接ガンに通電される溶接電流を所定値にするために必要な指令値を演算する演算手段と、該指令値に応じて前記溶接電流を制御する通電制御手段とを備える溶接機の故障診断装置において、以下の構成を特徴とする。
第１の特徴は、故障診断のためのアナログ電圧信号から成る擬似信号を発生させる擬似信号発生手段と、前記ＡＤ変換器への入力を、前記電流センサから出力される溶接電流信号と、前記擬似信号発生手段から出力される擬似信号とのいずれか一方に切り替える切替手段と、前記溶接電流の通電停止期間に、前記切替手段により前記擬似信号を前記ＡＤ変換器に入力し、前記ＡＤ変換器から当該擬似信号に対応するデジタル電圧信号が出力されたか否かを判定する判定手段とを備えることである。
第２の特徴は、故障診断のためのアナログ電圧信号から成る擬似信号を発生させる擬似信号発生手段と、該擬似信号発生手段から出力される擬似信号を擬似電流信号に変換して、前記電流センサの検出部に巻回したコイルに通電する電圧電流変換器と、前記溶接電流の通電停止期間に、前記擬似信号発生手段から前記擬似信号を発生し、前記ＡＤ変換器から当該擬似信号に対応するデジタル電圧信号が出力されたか否かを判定する判定手段とを備えることである。
【０００６】
本発明の第１の特徴によれば、ＡＤ変換器が正常であれば擬似信号発生手段からの擬似信号に対応するデジタル電圧信号がＡＤ変換器より出力されるが、ＡＤ変換器に故障が発生すると、ＡＤ変換器から出力されるデジタル電圧信号が擬似信号に対応しなくなる。これにより、ＡＤ変換器の故障発生を検出できる。
本発明の第２の特徴によれば、電流センサも含めて故障発生を検出できる。
【０００７】
本発明においては、前記擬似信号発生手段が、擬似信号として鋸波状のアナログ電圧信号を発生するように構成し、前記判定手段が、擬似信号に対応してＡＤ変換器により出力される少なくとも１サイクル分の鋸波状のデジタル電圧信号の上限値と下限値とゼロ点オフセット値と直線性誤差とが夫々所定範囲内であるか否かを判定するように構成すれば、ＡＤ変換器又は電流センサを含めたＡＤ変換器の故障診断を高精度で正確に行うことができる。
【０００８】
上記故障診断装置を用いた場合、溶接機の稼動中でも故障発生を直ちに検出することができる。すなわち、本発明の第１の特徴の故障診断装置では、溶接電流の通電停止期間に前記切替手段で前記擬似信号をＡＤ変換器に入力し、また、本発明の第２の特徴の故障診断装置では、溶接電流の通電停止期間に前記擬似信号発生手段で擬似信号を発生させることにより、溶接中に故障を生じた場合、その直後の通電停止期間に故障発生を直ちに検出できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、ロボット１の動作端に溶接ガン２を搭載し、溶接ロボットコントローラ３を備えた溶接機の概要を示している。溶接ロボットコントローラ３は、溶接コントロール部４とロボットコントロール部５とを備えており、ロボットコントロール部５に記憶されているティーチングデータに従ってロボット１を動作させて、溶接ガン２を複数の打点位置に順に移動させ、各打点位置において溶接ガン２を閉じる。そして、溶接コントロール部４で制御された溶接電流を、トランス６を介して溶接ガン２に通電し、各打点位置での溶接を行う。
【００１０】
図２は、溶接電流を制御する溶接コントロール部４の構成を示している。
溶接コントロール部４は、ＣＰＵ７とＰＷＭジェネレータ８とパワードライブ９とを備えており、ＣＰＵ７によりＰＷＭジェネレータ８を制御して、ＰＷＭジェネレータ８からの信号をパワードライブ１０に入力し、パワードライブ１０から溶接コントロール部４に接続したトランス６を介して、溶接ガン２に溶接電流を通電する。
また、溶接コントロール部４は、パワードライブ１０の出力側の電流センサ１０とＡＤコンバータ１１と溶接電流設定部１２とを備えており、電流センサ１０で検出されたアナログ電圧を溶接電流信号として、電圧アンプ１３を介してＡＤコンバータ１１に入力し、ＡＤコンバータ１１でデジタル電圧信号に変換する。
ＣＰＵ７は、このデジタル電圧信号を、溶接電流設定部１２が設定した溶接電流設定値と比較し、溶接電流が設定値となるために必要な指令値を演算し、この指令値に応じてＰＷＭジェネレータ８を制御する。これにより、設定値となった溶接電流がトランス６を介して溶接ガン２に通電される。
【００１１】
更に、溶接コントロール部４は、鋸波状のアナログ電圧信号から成る擬似信号を発生するＤＡコンバータ１４とマルチプレクサ１５とを備えており、マルチプレクサ１５は、電流センサ１０からの溶接電流信号とＤＡコンバータ１４からの擬似信号とのいずれか一方の信号を、ＡＤコンバータ１１への入力として切替えるように構成されている。
ＣＰＵ７は、上記ＤＡコンバータ１４からの擬似信号の発生と、マルチプレクサ１５の切替えを制御する。
詳細には、溶接電流の通電中は、電流センサ１０からの溶接電流信号がＡＤコンバータ１１に入力されるようにマルチプレクサ１５を切替えて、溶接電流を制御する。
一方、溶接電流の通電停止期間中（例えば、各打点位置の溶接終了後の次の打点位置へ溶接ガン２が移動している間）は、ＤＡコンバータ１４から出力される擬似信号がＡＤコンバータ１１に入力されるようにマルチプレクサ１５を切替える。このとき、ＤＡコンバータ１４から出力された鋸波状のアナログ電圧信号から成る擬似信号は、マルチプレクサ１５を介してＡＤコンバータ１１に入力され、ＡＤコンバータ１１でデジタル電圧信号に変換される。このデジタル電圧信号は、ＤＡコンバータ１４から出力された鋸波状のアナログ電圧信号から成る擬似信号に対応する鋸波形状となって、ＡＤコンバータ１１から出力される。ＣＰＵ７は、この出力値が所定範囲であるか否かを判定する。
【００１２】
このＣＰＵ７での判定を多岐に亘って行えば、故障診断の精度が向上し、正確に故障を検出することができる。そこで、上記鋸波状のアナログ電圧信号から成る擬似信号において１サイクル分の鋸波形状が出力されるのに要する時間を、溶接電流の通電停止期間より常に短くなるように設定することにより、ＡＤコンバータ１１より出力されるデジタル電圧信号の鋸波形状を１サイクル以上確保する。このデジタル電圧信号に関して、ＣＰＵ７は以下のような判定を行う。
【００１３】
図３は、図２のＡＤコンバータ１１から出力される鋸波状のデジタル電圧信号に関して、図２のＣＰＵ７で行われる判定に用いる入力−出力特性を示す。
図３において、横軸（Ｘ軸）は、ＤＡコンバータ１４から出力される擬似信号に対応してＡＤコンバータ１１に入力されるアナログ電圧信号の入力値（以下、入力値とする）を表し、縦軸（Ｙ軸）は、これら入力値に対応してＡＤコンバータ１１から出力されるデジタル電圧信号の出力値（以下、出力値とする）を表す。
判定に際して、ＣＰＵ７は、入力値Ｘを−４．５Ｖから４．５Ｖまで変化させる場合、先ず、入力値Ｘの下限値（−４．５Ｖ）に対応する出力値Ｙの下限値が、所定値（例えば、−３．６Ｖ）以下で、入力値Ｘの上限値（４．５Ｖ）に対応する出力値Ｙの上限値が、所定値（例えば、３．６Ｖ）以上であるか否かを判定する。そして、入力上限値の出力値が３．６Ｖ以上であれば、上限値に関してＡＤコンバータ１１は正常であり、入力下限値の出力値が−３．６Ｖ以下であれば、下限値に関してＡＤコンバータ１１は正常であると、夫々診断する。
これに対し、上限値、下限値について夫々上記の範囲を逸脱していれば、ＡＤコンバータ１１に故障が発生していると診断する。
次に、上に例示した−４．５Ｖから４．５Ｖまでの範囲の入力値と、これに対応する出力値とから、入力−出力の比較直線Ｌを計算して導き、この比較直線ＬのＹ軸上の切片値が所定範囲（例えば、±８０ｍＶの範囲）内であるか否かを判定する。そして、この範囲内であれば、ゼロ点オフセット値に関してＡＤコンバータ１１は正常であると診断し、この範囲を逸脱していれば、ＡＤコンバータ１１に故障が発生していると診断する。
更に、入力値と出力値との直線性誤差の判定に用いる所定範囲を決定するため、比較直線Ｌを基準としてその上下３％の範囲を所定範囲Ｓとする。但し、入力値が±１．０Ｖの範囲においては、ノイズによる読み取り誤差が生じるのを避けるために、比較直線Ｌを基準としてその上下３０ｍＶの範囲を所定範囲Ｓとする。従って、所定範囲Ｓは、図３において多数の点を分布させた領域で表される。
ＣＰＵ７は、この所定範囲Ｓ内に、入力値とこれに対する出力値が分布するか否かを判定し、これらが所定範囲Ｓ内に分布していれば、入力値と出力値との直線性誤差に関し前記ＡＤコンバータ１１は正常であり、所定範囲を逸脱して分布すれは前記ＡＤコンバータ１１に故障が発生していると診断する。
【００１４】
このようにして、故障が発生した直後の溶接電流の通電停止期間に行った故障診断により、ＡＤコンバータ１１の故障を高精度で正確に検出できる。そして、故障を検出したときは、故障検出の直前の溶接電流の通電期間に生産された製品に補修等の適宜の対策を施す。
【００１５】
図４は、別の実施形態を示す。この実施形態の溶接コントロール部４では、図２のマルチプレクサ１５に代えて、電流アンプ１６と、電流センサ１０の検出部に巻回したコイル１７とを使用する。
ＤＡコンバータ１４は、ＣＰＵ７による制御下で鋸波状のアナログ電圧信号から成る擬似信号を発生するが、この擬似信号は、電流アンプ１６により電流信号に変換された後、電流センサ１０の検出部に巻回したコイル１７に通電される。
溶接電流の通電中は、ＤＡコンバータ１４から擬似信号は出力されずに溶接電流の制御が行われる。一方、溶接電流の通電停止期間中は、ＤＡコンバータ１４から鋸波状のアナログ電圧信号から成る擬似信号を出力し、この擬似信号を電流アンプ１６でアナログ電流信号に変換した後、電流センサ１０の検出部に巻回したコイル１７に通電する。この通電で生じる起電力によるアナログ電圧信号が、電流センサ１０から出力され、電圧アンプ１３を介してＡＤコンバータ１１に入力されてデジタル電圧信号に変換される。
このデジタル電圧信号は、ＤＡコンバータ１４より出力された鋸波状のアナログ電圧信号から成る擬似信号に対応して、鋸波形状でＡＤコンバータ１１から出力される。ＣＰＵ７は、この出力値が所定範囲であるか否かを判定する。
【００１６】
この実施形態においても、図２の溶接コントロール部４の場合と同様に、ＡＤコンバータ１１から出力されるデジタル電圧信号の鋸波形状を１サイクル以上確保して、図３に示した入力−出力特性に基づき、この鋸波状の信号に関して上限値と下限値とゼロ点オフセット値と直線性誤差とに係る判定をＣＰＵ７で行うことにより、ＡＤコンバータ１１のみならず電流センサ１０も含めて高精度で正確な故障診断ができ、故障発生を直ちに検出できる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高精度で正確な故障診断を行って、故障が発生した直後の溶接電流の通電停止期間に、少なくともＡＤコンバータの故障発生を直ちに検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶接機の概要を示す図。
【図２】本発明を適用する溶接機の溶接コントロール部の概要を示す図。
【図３】ＡＤコンバータの入力−出力特性を示すグラフ。
【図４】本発明を適用する溶接機の溶接コントロール部の他の実施形態の概要を示す図。
【符号の説明】
２溶接ガン、４溶接コントロール部、７ＣＰＵ（演算手段、判定手段）、８ＰＷＭジェネレータ（通電制御手段）、１０電流センサ、１１ＡＤコンバータ、１４ＤＡコンバータ（擬似信号発生手段）、１５マルチプレクサ（切替手段）、１６電流アンプ（電圧電流変換器）、１７コイル。

Claims

溶接ガン（２）に通電する溶接電流を検出すると共に、該溶接電流に対応するアナログ電圧を溶接電流信号として出力する電流センサ（１０）と、
該溶接電流信号をデジタル電圧信号に変換するＡＤ変換器（１１）と、
該ＡＤ変換器（１１）から出力されるデジタル電圧信号に基づいて、前記溶接ガン（２）に通電される溶接電流を所定値にするために必要な指令値を演算する演算手段（７）と、
該指令値に応じて前記溶接電流を制御する通電制御手段（８）と
を備える溶接機の故障診断装置において、
故障診断のためのアナログ電圧信号から成る擬似信号を発生させる擬似信号発生手段（１４）と、
前記ＡＤ変換器（１１）への入力を、前記電流センサ（１０）から出力される溶接電流信号と、前記擬似信号発生手段（１４）から出力される擬似信号とのいずれか一方に切り替える切替手段（１５）と、
前記溶接電流の通電停止期間に、前記切替手段（１５）により前記擬似信号を前記ＡＤ変換器（１１）に入力し、前記ＡＤ変換器（１１）から当該擬似信号に対応するデジタル電圧信号が出力されたか否かを判定する判定手段（７）と
を備えたことを特徴とする故障診断装置。
溶接ガン（２）に通電する溶接電流を検出すると共に、該溶接電流に対応するアナログ電圧を溶接電流信号として出力する電流センサ（１０）と、
該溶接電流信号をデジタル電圧信号に変換するＡＤ変換器（１１）と、
該ＡＤ変換器（１１）から出力されるデジタル電圧信号に基づいて、前記溶接ガン（２）に通電される溶接電流を所定値にするために必要な指令値を演算する演算手段（７）と、
該指令値に応じて前記溶接電流を制御する通電制御手段（８）と
を備える溶接機の故障診断装置において、
故障診断のためのアナログ電圧信号から成る擬似信号を発生させる擬似信号発生手段（１４）と、
該擬似信号発生手段（１４）から出力される擬似信号を擬似電流信号に変換して、前記電流センサ（１０）の検出部に巻回したコイル（１７）に通電する電圧電流変換器（１６）と、
前記溶接電流の通電停止期間に、前記擬似信号発生手段（１４）から前記擬似信号を発生し、前記ＡＤ変換器（１１）から当該擬似信号に対応するデジタル電圧信号が出力されたか否かを判定する判定手段（７）と
を備えることを特徴とする故障診断装置。
請求項１又は２に記載の故障診断装置において、
前記擬似信号発生手段（１４）は、前記擬似信号として鋸波状のアナログ電圧信号を発生するように構成され、
前記判定手段（７）は、前記擬似信号に対応して前記ＡＤ変換器（１１）から出力される少なくとも１サイクル分の鋸波状のデジタル電圧信号の上限値、下限値、ゼロ点オフセット値及び直線性誤差が、夫々所定範囲内であるか否かを判定するように構成されることを特徴とする故障診断装置。