JP6540973B2 - 溶接システム及び溶接システムにおける溶接電流通流経路上の異常検出方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る溶接システム1の概略構成を示すブロック図である。同図において、本実施形態に係る溶接システム1は、抵抗溶接機2と、溶接制御装置3と、Webサーバ4と、データベースサーバ5と、監視装置6と、PC(パーソナルコンピュータ)7と、を備える。抵抗溶接機2及び溶接制御装置3は、主に板金加工メーカーで使用される。例えば同図に示すように、抵抗溶接機2−1及び溶接制御装置3−1は板金加工メーカーYY1社で使用され、抵抗溶接機2−2及び溶接制御装置3−2は板金加工メーカーYY2社で使用され、…、抵抗溶接機2−n及び溶接制御装置3−nは板金加工メーカーYYn社で使用される。なお、本明細書では、抵抗溶接機と溶接制御装置を単数で扱うときは、「抵抗溶接機2」、「溶接制御装置3」と表記し、複数で扱うときは、「抵抗溶接機2−1,2−2〜2−n」、「溶接制御装置3−1,3−2〜3−n」と表記する。
(使用率のグループ分けの詳細)
例えば、「電流値」、「通電時間」、「加圧力」、「ワークの材質」、「ワークの板厚」、「ワーク名」及び「ワーク上の打点位置」の各種設定値のうちの1つである「電流値」を基に使用率をグループ分けする場合で、電流値10KA、12KA及び17KAでグループ分けするものとする。なお、「KA」はキロアンペアのことである。図7は、電流値10KA、12KA及び17KAでグループ分けしたときの打点ごとの使用率の変化の一例を示す図であり、横軸は打点(又は時間)、縦軸は使用率である。同図において、グループG1は、電流値10KAのときの使用率、グループG2は、電流値12KAのときの使用率、グループG3は、電流値17KAのときの使用率である。但し、図7ではグループG1〜G3を縦軸方向に並べて描いているが、実際は打点ごとの使用率なので、グループG1〜G3それぞれが横軸方向に対して異なることになる。図8は、電流値10KA、12KA、17KAの順で溶接を行ったときの使用率の一例を示す図であり、横軸は打点、縦軸は使用率である。同図に示す一例は、1打点目〜100打点目が電流値10KAで、101打点目〜200打点目が電流値12KAで、201打点目〜300打点目が電流値17KAでそれぞれ溶接が行われたときの使用率を示している。1つのグラフで表すためにはグループG1〜G3それぞれに対して横軸を設定する必要があるが、図6では省略している。
(1)電流値(設定値又はモニタ値)のみでグループ化する。異なるワークが含まれる点が劣る。
(2)電流値(設定値又はモニタ値)と通電時間でグループ化する。二次ケーブル15Aの劣化検出が(1)の条件の場合よりも確実である。
(3)電流値、通電時間、使用率(モニタ値)でグループ化する。二次ケーブル15Aの劣化検出が(2)の条件の場合よりも確実である。
(5)ワーク名とワーク上の打点位置でグループ化する。二次ケーブル15Aの劣化検出が確実である。
(6)ワーク名、電流値、通電時間でグループ化する。二次ケーブル15Aの劣化検出が確実であるが、(5)の条件の場合よりも確実である。
また、使用率のグループ分けを抵抗溶接機ごとに行うのは、二次ケーブル15Aの劣化具合が抵抗溶接機個々において異なるため、他の抵抗溶接機で得られる使用率をグループ分けしても意味がないからである。
以上のようにして使用率のグループ分けを行った後、グループごとに閾値を設定することになるが、使用率はノイズ等により変動し、また電源電圧の変動や電極チップの変動等によって緩やかに変動するため、変動する使用率に対して一定の値の閾値を設定すると、誤検出する機会が多くなる。そこで、使用率の変動に追従する閾値の設定が必要となる。
使用率は、使用する電流値、ワーク抵抗及びワーク以外の抵抗(抵抗溶接機2の抵抗であって、二次ケーブル15Aの抵抗と、溶接トランス19の内部の抵抗と、その他の抵抗を合計したもの)により異なる。即ち、使用率は、例えば電流値が大きいときやワーク抵抗値が大きいときに大となる。ここで、ワーク以外の抵抗を500μΩとし、溶接トランス19の二次側電圧を10Vとすると、短絡電流(使用率100%)は10V/500μΩで20KAとなる。
また、閾値は、実際の異常発生時の使用率に基づいて補正することも可能である。
(溶接制御装置3の動作)
図13は、溶接制御装置3の動作を説明するためのフローチャートである。なお、溶接制御装置3における動作は制御部301にて行われることから、主語は制御部301になるが、溶接制御装置3そのものの動作として説明することにするので、主語を溶接制御装置3とする。
図14は、監視装置6の動作を説明するためのフローチャートである。なお、監視装置6における動作は制御部601にて行われることから、主語は制御部601になるが、監視装置6そのものの動作として説明することにするので、主語を監視装置6とする。
使用率(PWMデューティ値)の二次抵抗相当は、二次電圧×(PWMデューティ値)/電流で表すことができる。以下に一例を挙げる。
ここで、電源電圧:AC400V、溶接トランス19の巻数比:50とすると、
二次電圧=400×√2/50−0.7V=10.6V(約11V)
電流:10KA、PWMデューティ値:60%とすると、
二次抵抗相当=11V×60%/10KA=約660μΩとなる。
2,2−1,2−2,2−n 抵抗溶接機
3,3−1,3−2,3−n 溶接制御装置
4 Webサーバ
5 データベースサーバ
6 監視装置
7 PC
8 クラウド
10 冷却ユニット
11 電源ユニット
12 支持ポスト
13 支持アーム
14 溶接ガン
15A,15B 二次ケーブル
16 テーブル電極
17 テーブル駆動部
18 操作パネル
19 溶接トランス
25 電極チップ
26 シリンダ
31 整流器
32 平滑用コンデンサ
34 インバータ回路
301,601 制御部
302 時計部
303 カウンタ部
304 インタフェース部
305,602 記憶部
306,605 通信部
307,606 共通バス
60 電流センサ
61 圧力センサ
62 温度センサ
194 第1整流素子
195 第2整流素子
341 インバータ制御回路
342 IGBTを用いたスイッチ
343 電流センサ
500 ワーク
603 操作部
604 表示部
Claims (3)
- 対向する2つの電極でワークを挟圧しながら溶接を行う抵抗溶接機と、
クラウドコンピューティングへの接続が可能であり、電流値、通電時間、加圧力、ワークの材質、ワークの板厚、ワーク名及びワーク上の打点位置を含む各種設定値に基づいて前記抵抗溶接機を動作させる指令信号を生成し、またPWMデューティ信号を基にPWMデューティ値を計測する溶接制御装置と、
一次側に高周波交流が供給され、二次側からは前記高周波交流を整流した直流を出力する溶接トランスと、
前記溶接制御装置で生成された前記指令信号及び前記溶接トランスの一次側を流れる一次電流に基づいてPWM制御した高周波交流を発生して前記溶接トランスの一次側に供給し、また前記PWMデューティ信号を出力するインバータ制御回路と、
前記クラウドコンピューティング上に構築されたデータベースサーバと、
前記クラウドコンピューティング上に構築され、前記データベースサーバにアクセス可能な監視装置と、
を備えた溶接システムであって、
前記溶接制御装置は、前記抵抗溶接機で溶接が行われたときに電流値、通電時間、加圧力及びPWMデューティ値を含む各種モニタ値を計測するとともに、前記抵抗溶接機で溶接が行われたときの前記各種設定値を取得し、取得した前記各種設定値及び計測した前記各種モニタ値を関連付けて前記データベースサーバに送信し、
前記監視装置は、前記データベースサーバから、関連付けられた前記各種設定値及び前記各種モニタ値を複数取得し、取得した前記複数の各種モニタ値それぞれに含まれる前記PWMデューティ値について、前記各種設定値及び前記各種モニタ値のうちの少なくともいずれか1つを用いて、値が近似するもの同士にグループ分けし、グループごとに溶接電流通流経路上の異常を検出する、
溶接システム。 - 前記監視装置は、前記グループごとに閾値を設定し、設定した前記閾値を超えるグループがあると、前記抵抗溶接機のユーザに前記溶接電流通流経路上の異常を通知する、請求項1に記載の溶接システム。
- 対向する2つの電極でワークを挟圧しながら溶接を行う抵抗溶接機と、
クラウドコンピューティングへの接続が可能であり、電流値、通電時間、加圧力、ワークの材質、ワークの板厚、ワーク名及びワーク上の打点位置を含む各種設定値に基づいて前記抵抗溶接機を動作させる指令信号を生成し、またPWMデューティ信号を基にPWMデューティ値を計測する溶接制御装置と、
一次側に高周波交流が供給され、二次側からは前記高周波交流を整流した直流を出力する溶接トランスと、
前記溶接制御装置で生成された前記指令信号及び前記溶接トランスの一次側を流れる一次電流に基づいてPWM制御した高周波交流を発生して前記溶接トランスの一次側に供給し、また前記PWMデューティ信号を出力するインバータ制御回路と、
前記クラウドコンピューティング上に構築されたデータベースサーバと、
前記クラウドコンピューティング上に構築され、前記データベースサーバにアクセス可能な監視装置と、
を備えた溶接システムにおいて実行される溶接電流通流経路上部品の劣化検出方法であって、
前記抵抗溶接機で溶接が行われたときに電流値、通電時間、加圧力及びPWMデューティ値の各種モニタ値を計測するとともに、前記抵抗溶接機で溶接が行われたときの前記各種設定値を取得するステップと、
計測された前記各種モニタ値及び取得された前記各種設定値を関連付けて前記データベースサーバに送信するステップと、
前記データベースサーバから、関連付けられた前記各種設定値及び前記各種モニタ値を複数取得し、取得した前記複数の各種モニタ値それぞれに含まれる前記PWMデューティ値について、前記各種設定値及び前記各種モニタ値の中の少なくともいずれか1つを用いて、値が近似するもの同士にグループ分けし、グループごとに溶接電流通流経路上の異常を検出するステップと、
を含む、溶接システムにおける溶接電流通流経路上の異常検出方法。
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