JPH01273120A - 抵抗溶接機の制御装置 - Google Patents

抵抗溶接機の制御装置

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JPH01273120A
JPH01273120A JP63100272A JP10027288A JPH01273120A JP H01273120 A JPH01273120 A JP H01273120A JP 63100272 A JP63100272 A JP 63100272A JP 10027288 A JP10027288 A JP 10027288A JP H01273120 A JPH01273120 A JP H01273120A
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24Electric supply or control circuits therefor
    • B23K11/25Monitoring devices

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は抵抗溶接機の制御装置に係り、特にサイリスタ
を用いた単相全波形抵抗溶接機の電圧制御の精度を向上
させるようにした抵抗溶接機の制御装置に関するもので
ある。
(従来の技術) 抵抗溶接機はスポラトウエルダーとも呼称され、自動車
組立て等、一般産業に広く用いられている。
その中でも、単相全波形抵抗溶接機は最も一般的に用い
られている方式である。
この単相全波形抵抗溶接機は溶接トランスに印加する1
次電圧をサイリスタ等のスイッチング素子により制御し
て溶接トランスの2次電流、すなわち、溶接電流を制御
している。
また、制御方式としては、溶接トランスの1次側または
2次側の電流をフィードバックする電流制御方式と、溶
接トランスの1次側に印加される電圧をフィードバック
する電圧制御方式がある。
電流制御方式は高精度の溶接電流制御を行うことができ
るがCT、サーチコイル等の電流検出器を必要とし高価
である。また、この場合溶接トランスのガンが2つ以上
あり、溶接電流の流れないガンがあるとその分だけ他の
ガンに流れる電流が増大する問題がある。一方、電圧制
御方式は高精度の溶接電流制御は望めないが安価で経済
的である。
このような単相全波形抵抗溶接機において、電源電圧を
Vx溶接トランスの1次電流をiとし、点弧角θnを9
0°とした場合の波形を第2図(、)に示す。
溶接トランスは力率く1なので第2図(a)のように電
流iはθnで零から単調増加した後単調減少してθmで
零に戻り半サイクルの通電を終了する0次の半サイクル
は逆極性で同様の電流が通電される。また、溶接トラン
スにはθnからθ1の範囲の斜線で示す電源電圧が半サ
イクル通電期間に印加される。
電圧制御方式では各半サイクル毎に上記斜線部の電圧を
検出してフィードバックする。
(発明が解決しようとする課題) しかし、一定のサンプリング時刻毎に斜線部の電圧を検
出して実効値を求めようとすると、この電圧の初期値お
よび最終値が零でないためサンプリング開始および終了
タイミングにより検出誤差が生じる。サンプリングの周
期を短くすれば検出誤差を少なくすることができるが、
他の制御やモニター等を一緒に行うとマイクロコンピュ
ータの処理能力を越え複数のマイクロコンピュータが必
要になり高価になるという問題がある。
本発明の目的はマイクロコンピュータの処理負担の少な
い所定のサンプリング周期で溶接トランスに印加される
実効電圧を高精度でかつ高速に検出し、高精度の電圧制
御方式を安価に実現すると共に、溶接トランスの使用率
をも表示可能な抵抗溶接機の制御装置を提供することに
ある。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明は、逆並列接続されたサイリスタと溶接トランス
の1次巻線を直列接続し、点弧位相θnを制御して溶接
電流を調節する単相全波形抵抗溶接機の制御装置におい
て、一定の波高値を持つ正弦値VK= K、 sinθ
mの一定の位相範囲を所定の位相間隔で各位相θK毎に
該位相θKに対する上記正弦値vKノ平方和5K=Vx
”+Vx”+Vx”+−Vx”te予ab計算して格納
された記憶手段と、点弧位相θnと通電終了位相θmの
平方和Snと5Illを前記記憶手段から読み出して溶
接トランスに印加される実効電圧の正規化された実効値
Vxを求める第1の演算手段と、交流電源の電圧を検出
する電圧検出手段と、この検出電圧から交流電源の実効
電圧Vrmsを算出する演算手段と、この実効電圧Vr
msと前記正規化された実効値Vxから溶接トランスに
印加された実効電圧Vtを算出する第2の演算手段と、
前記実効値Vつから溶接トランスの使用率Pを算出する
第3の演算手段と、この使用率Pを表示する表示手段と
、溶接トランスの実効電流Irm5を検出する実効電流
検出手段を設けて構成したものである。
(作用) 上記構成において、第1の演算手段は半サイクルの通電
が終了すると直ちに ’Jz=に1”MSlmo  Sn+5w1(但し、K
ltSll。は定数) の演算を実行しVつの値を算出する。
第2の演算手段は上記v×と別途に求められた交流電源
の実効電圧Vrmsから Vt=V?mg・Vx/V1.。
(但し、vts。は定数) の演算を実行して溶接トランスに印加された実効電圧V
xを算出する。
また、第3の演算手段は上記v8から P =100 VX/ VL−0 の演算を実行し溶接トランスの使用率Pを算出する。こ
の使用率Pは表示手段により外部に表示される。
このようにして求められた実効電圧Vxおよび前記実効
電流I?allはフィードバック信号として電圧制御お
よび電流制御に用いられる。
(実施例) 本発明の実施例を第1図を用いて説明する。
同図において1は逆並列に接続されたサイリスタ、2は
溶接トランス、3は溶接トランス2の1次電流を検出す
る変流器、4,5は電源電圧、サイリスタ端子電圧を検
出する電圧検出器である。
6は点弧位相θnを演算出力する制御回路、7はラッチ
回路、8は一定周波数のクロックパルス発生回路、9は
位相カウンタ、lOはコンパレータ(比較器)、11は
パルス増幅器(PA)である。
12は零電圧検出回路で電圧検出器4の検出電圧が零に
なる度にパルスが出力される。13は電流検出回路で変
流器3の2次電流に比例した電圧を出力する。 14.
15はA/D変換器、16は電源電圧の実効値Vrms
を算出する演算手段、17は電流の実効値工?、8を算
出する演算手段である。18は後述する正規化データが
記憶されたデータテーブル(記憶手段)、19は点弧位
相角θnと後述する通電終了位相角θmから正規化デー
タを用いて溶接トランスに印加される正規化された実効
電圧v8を算出する演算手段、20は前記VrmsとV
つから溶接トランスに印加される実効電圧vtを算出す
る演算手段、21は前記vxから溶接トランスの使用率
Pを算出する演算手段、22は上記使用率Pを表示する
表示手段である。
上記構成において、位相カウンタ9の計数値はクロック
パルス発生回路8の出力するパルスによってカウントア
ツプされ零電圧検出回路12の出力によって零リセット
され、電源電圧に同期した位相信号θ(1)となる。
制御回路6は制御目標値Refが与えられ、溶接トラン
スの実効電圧Vxまたは実効電流Ir■Sをフィードバ
ック信号として点弧角θnを演算しラッチ回路7に書き
込む、コンパレータ10は位相信号θ(1)が点弧角θ
7に一致した時点でパルスを出力する。このパルスはパ
ルス増幅器11を介してサイリスタ1を点弧させる。
なお、制御回路6は電圧制御と電流制御のいずれかを選
択可能なように構成されている。
本発明の主要部は正規化されたデータを用いて溶接トラ
ンスの実効電圧Vxを演算する部分にあり実施例を第1
表に示す。この例は位相角θXが1〜180°の範囲で
1°毎に正規化された瞬時値VKと、予め計算された平
方和SKを示したものである。
(但し、K=1〜180とし、この場合はKとθKは等
しい値となる。)vには255si閣θKの整数部をと
あり、 51=v、”、 s、=s、+v、”、 s、=s、+
v、”、 ・・・S+r=S+t−1+VK” v ”
’ ”’ t St*a =Szt* +V”l@11
の各位を予め計算して記憶させる。
演算手段19は点弧位相角データθnを読み込むと共に
、サイリスタ端子電圧の検出信号vthを監視しターン
オフ時に生じるvthの変化時点の位相信号θ(1)か
ら通電終了の位相角θmを検出する。
その後これらの位相角θn、θmに対応した平方和sn
、 s、を記憶手段18から読み出し0式の演算を実行
する。
vX=に7Stso −5n+S、   ・・・・−■
(但しに1.S1□は定数) 上記の演算値Vxは溶接トランスに印加された正規化さ
れた実効電圧を意味する。すなわち、第2図(b)に示
すように位相角180°〜θmまでの電圧波形v1は0
1′=θm−180@ とすると位相角O°〜θm′の
波形りに等しく、θn〜θ1間の実効電圧は0°〜θm
′間とθn〜180°間の電圧の和の実効電圧と等しい
値となる。また、位相カウンタ9は1800毎に零リセ
ットされるので通電終了位相角θmの値はθm′として
検出される。従って1通電が終了すると直ちにデータテ
ーブル18を参照し短時間にV!を算出することができ
る0以上の処理手順を第3図(a)のフローチャートに
示す。
一方、電源電圧の実効値Vrmsは演算手段16により
、第3図(b)に示す処理手順で半サイクル毎に検出、
更新される。演算手段20は上記VつとVrmsから溶
接トランスに印加された実効電圧Vxを0式によって演
算しフィードバック信号として出力する。
Vt=V−ms・Vx/Vx−o   −−(21但し
、Vxm。=K、・4訂=(定数)制御回路6は電圧制
御が選択されたとき、上記Vxをフィードバック信号と
して電圧制御を行う。
演算手段17は点弧位相角θnから通電終了位相角θ1
までの電流を所定のサンプリング周期で検出し、実行電
流Irm5を演算出力する。制御回路6は電流制御が選
択されたとき、上記Irm5をフィードバック信号とし
て電流制御を行う。
演算手段21は上記Vxから溶接トランスの使用率Pt
l−■式により演算出力し、表示手段22はこれを外部
に表示する。
Pm2O3・Vつ/v1.。   ・・・・・・ ■こ
れにより、溶接トランスの使用率を常時、監視すること
ができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、溶接トランスに印加される実効電圧を
高精度で高速に検出することができ、高精度の電圧制御
を行なうことができる。また、電圧検出のサンプリング
周期を高速で行う必要がないので高精度の電圧制御を安
価に経済的に実現することができる。また、常に溶接ト
ランスの使用率が表示できるので制御余裕が監視でき、
使用し易く信頼性の高い運転を行うことが可能となる。
この溶接トランスの使用率は電流制御の場合にも行うこ
とができる。また、溶接トランスの適性な容量の選定を
容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による実施例のブロック構成図。 第2図は本発明の詳細な説明するための波形図、第3図
は本発明で用いる演算手段の処理手順の一例を示したフ
ローチャートである。 1・・・サイリスタ   2・・・溶接トランス3・・
・変流器     4,5・・・電圧検出器6・・・制
御回路    7・・・ラッチ回路8・・・クロックパ
ルス発生回路 9・・・位相カウンタ 10・・・コンパレータ(比較器) 11・・・パルス増幅器  12・・・零電圧検出器1
3・・・電流検出回路  14,15・・・D/A変換
器16・・・Vrms演算手段  17・・・Irm5
演算手段18・・・データテーブル(記憶手段)19・
・・第1の演算手段 20・・・第2の演算手段21・
・・第3の演算手段 22・・・表示手段23・・・溶
接ガン 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同  第子丸 健 (改ン 7t (、b) 第2rlA (久〕 第3図 (b) 第3図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)逆並列接続されたサイリスタと溶接トランスの1
    次巻線を直列接続し、点弧位相θ_nを制御して溶接電
    流を調節する単相全波形抵抗溶接機の制御装置において
    、一定の波高値を持つ正弦値V_K=K_esinθ_
    Kの一定の位相範囲を所定の位相間隔で各位相θ_K毎
    に該位相θ_Kに対する上記正弦値V_Kの平方和S_
    K=V_1^2+V_2^2+V_2^2+・・・V_
    K^2を予め計算して格納された記憶手段と、点弧位相
    θ_nと通電終了位相θ_mの平方和S_nとS_mを
    前記記憶手段から読み出して溶接トランスに印加される
    実効電圧の正規化された実効値V_xを求める第1の演
    算手段を設けたことを特徴とする抵抗溶接機の制御装置
  2. (2)交流電源の電圧を検出する電圧検出手段と、この
    検出電圧から交流電源の実効電圧V_r_m_sを算出
    する演算手段と、この実効電圧V_r_m_sと前記正
    規化された実効値V_xから溶接トランスに印加された
    実効電圧V_tを算出する第2の演算手段を設け、前記
    実効電圧V_tをフィードバック信号として電圧制御を
    行うことを特徴とした前記特許請求の範囲第1項記載の
    抵抗溶接機の制御装置。
  3. (3)前記正規化された実効値V_xから溶接トランス
    の使用率Pを算出する第3の演算手段と、この使用率P
    を表示する表示手段を設けたことを特徴とする前記特許
    請求の範囲第1項記載の抵抗溶接機の制御装置。
  4. (4)溶接トランスの実効電流I_r_m_sを検出す
    る実効電流検出手段を設け、この実効電流をフィードバ
    ック信号として電流制御を行うことを特徴とする前記特
    許請求の範囲第3項記載の抵抗溶接機の制御装置。
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