JPH0239350B2 - - Google Patents
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- JPH0239350B2 JPH0239350B2 JP59244288A JP24428884A JPH0239350B2 JP H0239350 B2 JPH0239350 B2 JP H0239350B2 JP 59244288 A JP59244288 A JP 59244288A JP 24428884 A JP24428884 A JP 24428884A JP H0239350 B2 JPH0239350 B2 JP H0239350B2
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- JP
- Japan
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- angle
- current
- energization
- control
- power factor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor
- B23K11/25—Monitoring devices
- B23K11/252—Monitoring devices using digital means
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、抵抗溶接機の溶接電流の定電流制御
方法に関し、さらに詳しくは、溶接中の負荷変動
の中でもとりわけ力率変動に対し従来より高精度
の定電流制御が得られる方法である。
方法に関し、さらに詳しくは、溶接中の負荷変動
の中でもとりわけ力率変動に対し従来より高精度
の定電流制御が得られる方法である。
（従来の技術）
従来の技術は、たとえば特開昭55−97884号公
報に記載されているように、被溶接物に溶接電流
を流す前に、予め微弱な「試験電流」を流し、こ
の試験電流のデータから通流角を求めることによ
りマイクロコンピユータにて力率角を計測し、そ
の求めた力率角からサイリスタの点弧角をコント
ロールして指定の溶接電流を供給するシステムが
知られている。
報に記載されているように、被溶接物に溶接電流
を流す前に、予め微弱な「試験電流」を流し、こ
の試験電流のデータから通流角を求めることによ
りマイクロコンピユータにて力率角を計測し、そ
の求めた力率角からサイリスタの点弧角をコント
ロールして指定の溶接電流を供給するシステムが
知られている。
すなわち、このシステムは、抵抗溶接機の力率
角φは試験電流の通電開始の最初（１番目）、あ
るいは次（２番目）の半波に位相制御角90゜〜
120゜程度のパイロツト通電を行い、このときの試
験電流の電流値と電流角とを検出し、これから溶
接機の力率角を求め、以降はこの力率角、上記電
流値と予め設定した電流設定値との差分から次の
半波の制御角を演算して求め、その演算により求
められた制御角を以て点弧を行うことにより定電
流制御を行つていた。
角φは試験電流の通電開始の最初（１番目）、あ
るいは次（２番目）の半波に位相制御角90゜〜
120゜程度のパイロツト通電を行い、このときの試
験電流の電流値と電流角とを検出し、これから溶
接機の力率角を求め、以降はこの力率角、上記電
流値と予め設定した電流設定値との差分から次の
半波の制御角を演算して求め、その演算により求
められた制御角を以て点弧を行うことにより定電
流制御を行つていた。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、従来のこの種の制御システムで
は、次のような問題が考えられる。
は、次のような問題が考えられる。
すなわち、
このシステムは、実際の本溶接通電に入る前
に流す試験電流から負荷力率角を求めると、そ
のパイロツト通電開始時のワークのなじみが不
安定なときに計測した力率角を全通電期間永久
に使うので、溶接中の抵抗変化に伴う負荷力率
の変動に対しては補償できず、定電流精度の中
で特に応答精度について難点があつた。
に流す試験電流から負荷力率角を求めると、そ
のパイロツト通電開始時のワークのなじみが不
安定なときに計測した力率角を全通電期間永久
に使うので、溶接中の抵抗変化に伴う負荷力率
の変動に対しては補償できず、定電流精度の中
で特に応答精度について難点があつた。
また、パイロツト通電は微弱とはいつても所
定の計測精度が得られる程度の大きさの電流が
必要であり、実際の本溶接通電を流す電源１周
期前に流すため、一般に被溶接物のなじみが悪
いときに点弧角130゜〜150゜程度の小電流値から
徐々に増加させなじみを改善するアツプ・スロ
ープ通電が要求されるような被溶接物には適用
できないことになり、ときとしてはチリの発生
を招来し、溶接品質を低下させることがある。
定の計測精度が得られる程度の大きさの電流が
必要であり、実際の本溶接通電を流す電源１周
期前に流すため、一般に被溶接物のなじみが悪
いときに点弧角130゜〜150゜程度の小電流値から
徐々に増加させなじみを改善するアツプ・スロ
ープ通電が要求されるような被溶接物には適用
できないことになり、ときとしてはチリの発生
を招来し、溶接品質を低下させることがある。
通電初期の被溶接物のなじみが不安定な時に
通流角から力率角を求めるので、求められた力
率角自身についても精度的に難があり、高精度
の定電流制御が得られない。
通流角から力率角を求めるので、求められた力
率角自身についても精度的に難があり、高精度
の定電流制御が得られない。
（課題を解決するための手段）
そこで、本発明の方法は、上記の課題を解決す
るために開発されたもので、その具体的な手段と
して、第１図に示す電流波形から説明するよう
に、溶接トランスの一次側または二次側の電流値
を検出してサイリスタ点弧角を制御することによ
り、溶接電流が一定となるようにフイードバツク
制御する抵抗溶接機の定電流制御方法において、
通電開始の半波を位相制御角120゜〜150゜範囲内の
所定制御各を以て通電し、このときの電流値IL
および通流角δを検出し、この検出した通流角δ
と上記位相制御角αから抵抗溶接機の力率角φを
求め、さらに上記で求めた力率角φと通流角δお
よび検出した電流値ILから予め設定した次の半
波の電流設定値に相当する電流値が得られる制御
角を求め、上記で求めた制御角によつて次の半波
を通電し、以降直前に通流した半波の通電波形の
位相制御角α、通流角δ及び溶接電流ILのデー
タを基にして次の半波の位相制御角αを計算して
通電を行い、この操作を各半波ごとに全通電時間
にわたつて繰り返するようにしたことを特徴とす
る。
るために開発されたもので、その具体的な手段と
して、第１図に示す電流波形から説明するよう
に、溶接トランスの一次側または二次側の電流値
を検出してサイリスタ点弧角を制御することによ
り、溶接電流が一定となるようにフイードバツク
制御する抵抗溶接機の定電流制御方法において、
通電開始の半波を位相制御角120゜〜150゜範囲内の
所定制御各を以て通電し、このときの電流値IL
および通流角δを検出し、この検出した通流角δ
と上記位相制御角αから抵抗溶接機の力率角φを
求め、さらに上記で求めた力率角φと通流角δお
よび検出した電流値ILから予め設定した次の半
波の電流設定値に相当する電流値が得られる制御
角を求め、上記で求めた制御角によつて次の半波
を通電し、以降直前に通流した半波の通電波形の
位相制御角α、通流角δ及び溶接電流ILのデー
タを基にして次の半波の位相制御角αを計算して
通電を行い、この操作を各半波ごとに全通電時間
にわたつて繰り返するようにしたことを特徴とす
る。
（作用）
そして、本発明の方法では、本通電を通流した
直前の半波の通電波形を位相制御角、通流角及び
溶接電流のデータを基にして次の半波の位相制御
角を計算して通電を行い、しかもこの操作をアツ
プ・スロープ通電の最初の半波からスロープ以降
の全通電サイクル終了まで繰り返し行うから、従
来のように、試験電流から得られた力率角を全通
電時間にわたつて永久的に使用するのではなく、
時々刻々変化する負荷変動に対応して力率角をも
毎回半サイクルごとに逐一計測し、求めた力率角
を最新の生データとして次の半波の通電制御に直
接反映させることができるため、定電流制御精度
を大幅に向上させることができる。
直前の半波の通電波形を位相制御角、通流角及び
溶接電流のデータを基にして次の半波の位相制御
角を計算して通電を行い、しかもこの操作をアツ
プ・スロープ通電の最初の半波からスロープ以降
の全通電サイクル終了まで繰り返し行うから、従
来のように、試験電流から得られた力率角を全通
電時間にわたつて永久的に使用するのではなく、
時々刻々変化する負荷変動に対応して力率角をも
毎回半サイクルごとに逐一計測し、求めた力率角
を最新の生データとして次の半波の通電制御に直
接反映させることができるため、定電流制御精度
を大幅に向上させることができる。
（実施例）
以下、本発明の「実施例」を図面を参照して説
明する。
明する。
第２図は、本発明の方法を実施するための制御
装置として最も好ましい一例を示す電気ブロツク
図である。
装置として最も好ましい一例を示す電気ブロツク
図である。
本制御装置は、抵抗溶接機に装備した溶接トラ
ンス１と電源２との間にサイリスタ３などの電子
スイツチ素子を有し、サイリスタ３と溶接トラン
ス１との間に挿入した電流検出器（CT）４で一
次側電路に流れる電流を検出するか、又は溶接ガ
ン５と溶接トランス１との間に挿入したトロイダ
ルコイル６を用いて二次側電路に流れる電流を検
出する。
ンス１と電源２との間にサイリスタ３などの電子
スイツチ素子を有し、サイリスタ３と溶接トラン
ス１との間に挿入した電流検出器（CT）４で一
次側電路に流れる電流を検出するか、又は溶接ガ
ン５と溶接トランス１との間に挿入したトロイダ
ルコイル６を用いて二次側電路に流れる電流を検
出する。
そして、どちらか一方の電流検出器４又はトロ
イダルコイル６から検出された値の出力信号を電
流実効値、通流検出器７に入力し、ここで電流角
と電流実効値とをそれぞれ検出する。この電流実
効値、通電角検出器７により検出された通流角の
出力信号は、力率角演算回路９に入力する回路構
成となつている。上記力率角演算回路８は、次の
半波の制御角演算回路１０と上記最大電流演算回
路９との間に接続され、次の半波の制御角演算回
路１０に予め内設された最初の半波として点弧す
る120゜〜150゜の位相制御角αと、上記検出器７に
よつて検出された通流角δとから溶接機の力率角
φを次の(1)式から求める。
イダルコイル６から検出された値の出力信号を電
流実効値、通流検出器７に入力し、ここで電流角
と電流実効値とをそれぞれ検出する。この電流実
効値、通電角検出器７により検出された通流角の
出力信号は、力率角演算回路９に入力する回路構
成となつている。上記力率角演算回路８は、次の
半波の制御角演算回路１０と上記最大電流演算回
路９との間に接続され、次の半波の制御角演算回
路１０に予め内設された最初の半波として点弧す
る120゜〜150゜の位相制御角αと、上記検出器７に
よつて検出された通流角δとから溶接機の力率角
φを次の(1)式から求める。
tan（π−α＋φ）＝sinδ／cosδ−ε−δcotφ …(1)
上記最大電流値演算回路９は、上記検出器７に
よつて検出された電流値ILと点弧した制御角α
及び上記(1)式より求められた力率角φとからこの
溶接機に対して無制御点弧を行つたときの最大電
流値IL0を次の(2)式から求める。
よつて検出された電流値ILと点弧した制御角α
及び上記(1)式より求められた力率角φとからこの
溶接機に対して無制御点弧を行つたときの最大電
流値IL0を次の(2)式から求める。
上記次の半波の制御角演算回路１０は、サイリ
スタ３に接続された点弧回路１１と、設定器１２
との間に接続され、予め設定器１２に設定された
半サイクル毎の次の半波の設定電流値を引き出
し、(2)式から上記次の半波の設定電流値に相当す
る電流値となる位相制御角αを求める。
スタ３に接続された点弧回路１１と、設定器１２
との間に接続され、予め設定器１２に設定された
半サイクル毎の次の半波の設定電流値を引き出
し、(2)式から上記次の半波の設定電流値に相当す
る電流値となる位相制御角αを求める。
上記点弧回路１１は、上記次の半波の制御角演
算回路１０から求められた制御角の指令値を受
け、その求めた制御角を以て点弧すべくサイリス
タ３を制御する。
算回路１０から求められた制御角の指令値を受
け、その求めた制御角を以て点弧すべくサイリス
タ３を制御する。
本発明は以上の構成からなり、これを実施する
ときは、先ず設定器１２に対し予め半サイクル毎
の設定電流値を設定する。
ときは、先ず設定器１２に対し予め半サイクル毎
の設定電流値を設定する。
この場合、半サイクル毎とは言つても普通は全
通電時間にわたり一定であり、精々２段、つまり
２回通電とされる場合が多い。またワークのなじ
みを確保するために３サイクル（６半波）程度の
アツプ・スロープを通電初頭に持たせる場合が多
く、この時の最初の半波は無制御点弧を行つたと
きの最大電流値IL0の10％〜35％、制御角では
150゜乃至120゜から開始される。
通電時間にわたり一定であり、精々２段、つまり
２回通電とされる場合が多い。またワークのなじ
みを確保するために３サイクル（６半波）程度の
アツプ・スロープを通電初頭に持たせる場合が多
く、この時の最初の半波は無制御点弧を行つたと
きの最大電流値IL0の10％〜35％、制御角では
150゜乃至120゜から開始される。
次に、外部からの溶接開始信号が入力される
と、通電開始の最初の半波を位相制御角120゜〜
150゜を以て通電する。これは、通常一般に用いら
れる溶接機の力率角45゜〜70゜程度を前提とすれ
ば、無制御の点弧による最大電流の35％〜10％に
相当し、いきなり大電流を通電することによる溶
接トランスへの突入電流の防止及びワークのなじ
みが悪い場合のチリ発生の予防にかなり好適であ
る。
と、通電開始の最初の半波を位相制御角120゜〜
150゜を以て通電する。これは、通常一般に用いら
れる溶接機の力率角45゜〜70゜程度を前提とすれ
ば、無制御の点弧による最大電流の35％〜10％に
相当し、いきなり大電流を通電することによる溶
接トランスへの突入電流の防止及びワークのなじ
みが悪い場合のチリ発生の予防にかなり好適であ
る。
なお、位相制御角を150゜以降にするとサイリス
タの点弧が確実に行われない恐れがあるのでこれ
以上最初の電流値を小さくすることは実現上難点
がある。
タの点弧が確実に行われない恐れがあるのでこれ
以上最初の電流値を小さくすることは実現上難点
がある。
すなわち、第３図からも理解できるように、電
流値が溶接機の力率角（通常45゜から70゜程度）に
あまり大きな影響を受けない領域であつて、無制
御の点弧による電流値に対して35％から10％とい
う小さい値で通電するために上記のチリ発生等の
弊害が避けられる。
流値が溶接機の力率角（通常45゜から70゜程度）に
あまり大きな影響を受けない領域であつて、無制
御の点弧による電流値に対して35％から10％とい
う小さい値で通電するために上記のチリ発生等の
弊害が避けられる。
次に、この通電中の電流実効値と通流角を、溶
接トランス１の一次側又は二次側の電流検出器
（CT）４あるいはトロイダルコイル６からの出力
信号を受けた電流実効値、通電角検出器７により
検出する。
接トランス１の一次側又は二次側の電流検出器
（CT）４あるいはトロイダルコイル６からの出力
信号を受けた電流実効値、通電角検出器７により
検出する。
そして、上記検出器７により検出された通流角
δの値は力率角演算回路８に入力され、その通流
角δと点弧した制御角αから溶接機の力率角φを
演算する。これは(1)式によるが、現実には予め計
算したデータをテーブルにしてメモリを蓄え、制
御角と通流角のパラメータとして力率角を引き出
すようにすれば計算時間の短縮のため、より有効
である。
δの値は力率角演算回路８に入力され、その通流
角δと点弧した制御角αから溶接機の力率角φを
演算する。これは(1)式によるが、現実には予め計
算したデータをテーブルにしてメモリを蓄え、制
御角と通流角のパラメータとして力率角を引き出
すようにすれば計算時間の短縮のため、より有効
である。
一方また上記検出器７により検出された電流値
ILが最大電流演算回路９に入力されると、その
電流値と次の半波の制御角演算回路１０から得ら
れた制御角及び上記演算された力率角から(2)式に
よつて無制御点弧を行つたときの最大電流値を演
算する。これも上記同様にテーブル索引式にすれ
ば容易である。
ILが最大電流演算回路９に入力されると、その
電流値と次の半波の制御角演算回路１０から得ら
れた制御角及び上記演算された力率角から(2)式に
よつて無制御点弧を行つたときの最大電流値を演
算する。これも上記同様にテーブル索引式にすれ
ば容易である。
続いて、二つの演算回路８，９により求められ
た力率角と最大電流値の出力値は次の半波の制御
角演算回路１０に集合され、ここでは設定器１２
に記憶保持された次の半波の電流設定値を得てそ
の電流値となる制御角を(2)の方程式から求める。
これもテーブル式で実現可能である。
た力率角と最大電流値の出力値は次の半波の制御
角演算回路１０に集合され、ここでは設定器１２
に記憶保持された次の半波の電流設定値を得てそ
の電流値となる制御角を(2)の方程式から求める。
これもテーブル式で実現可能である。
かくして、次の半波の制御角演算回路１０から
の指定によつて求められた制御角で通電すべく、
点弧回路１１を動作し、サイリスタ３を点弧す
る。以下この動作を全通電時間にわたり繰り返す
ことになる。
の指定によつて求められた制御角で通電すべく、
点弧回路１１を動作し、サイリスタ３を点弧す
る。以下この動作を全通電時間にわたり繰り返す
ことになる。
（発明の効果）
以上で説明したように、本発明によれば、サイ
リスタを通して大電流を流す抵抗溶接機におい
て、その溶接機の力率は電流実効値の誤差分に対
する点弧角移動量、すなわち応答ゲインに関係
し、したがつて、従来の定電流に比べ、本溶接電
流を通流した直前の半波の通電波形を位相制御
角、通流角及び溶接電流のデータを基にして次の
半波の位相制御角を計算して通流を行い、しかも
この操作をアツプ・スロープ通電の最初の半波か
らスロープ以降の全通電時間終了まで繰り返し行
うから、溶接中の負荷力率の変動まで補償するこ
とができ、ために応答精度の向上を図ることがで
きる。また通電初期のワークのなじみが不安定な
ときの力率角を全通電時間にわたり最後まで使う
のではないので、求められる力率角自身の精度も
かなり向上し、完璧な定電流制御を実現すること
ができる。また、本発明は、本溶接通電の最初の
半波を120゜〜150゜の範囲の制御角によつて通電を
行うことにより、従来の通電モードのようにアツ
プ・スロープによる本溶接通電を開始する前に、
いきなり予備計測に必要な大きさのパイロツト電
流を流す必要がなく、チリの発生防止対策に極め
て有効である。
リスタを通して大電流を流す抵抗溶接機におい
て、その溶接機の力率は電流実効値の誤差分に対
する点弧角移動量、すなわち応答ゲインに関係
し、したがつて、従来の定電流に比べ、本溶接電
流を通流した直前の半波の通電波形を位相制御
角、通流角及び溶接電流のデータを基にして次の
半波の位相制御角を計算して通流を行い、しかも
この操作をアツプ・スロープ通電の最初の半波か
らスロープ以降の全通電時間終了まで繰り返し行
うから、溶接中の負荷力率の変動まで補償するこ
とができ、ために応答精度の向上を図ることがで
きる。また通電初期のワークのなじみが不安定な
ときの力率角を全通電時間にわたり最後まで使う
のではないので、求められる力率角自身の精度も
かなり向上し、完璧な定電流制御を実現すること
ができる。また、本発明は、本溶接通電の最初の
半波を120゜〜150゜の範囲の制御角によつて通電を
行うことにより、従来の通電モードのようにアツ
プ・スロープによる本溶接通電を開始する前に、
いきなり予備計測に必要な大きさのパイロツト電
流を流す必要がなく、チリの発生防止対策に極め
て有効である。
第１図は、本発明の方法を説明するための電源
電圧および電流波形を示す。第２図は、本発明の
方法を実施するための制御装置の一例を示す制御
ブロツク図であり、第３図は、位相制御と電流値
の関係を示すグラフで、無制御の点弧による最大
電流に対する比率で(2)式をグラフ化したものであ
る。 （符号の説明）、１……溶接トランス、４……
電流検出器（CT）、５……溶接ガン、６……トロ
イダルコイル、７……電流実効値、通電角検出
器、８……力率角演算回路、９……最大電流値演
算回路、１０……次半波制御角演算回路、１１…
…点弧回路、１２……設定器。
電圧および電流波形を示す。第２図は、本発明の
方法を実施するための制御装置の一例を示す制御
ブロツク図であり、第３図は、位相制御と電流値
の関係を示すグラフで、無制御の点弧による最大
電流に対する比率で(2)式をグラフ化したものであ
る。 （符号の説明）、１……溶接トランス、４……
電流検出器（CT）、５……溶接ガン、６……トロ
イダルコイル、７……電流実効値、通電角検出
器、８……力率角演算回路、９……最大電流値演
算回路、１０……次半波制御角演算回路、１１…
…点弧回路、１２……設定器。
Claims (1)
- １ 溶接トランスの一次側または二次側の電流値
を検出してサイリスタ点弧角を制御することによ
り、溶接電流が一定となるようにフイードバツク
制御する抵抗溶接機の定電流制御方法において、
通電開始の最初の半波を位相制御角120゜〜150゜範
囲内の所定制御角を以て通電し、このときの電流
値ILおよび通流角δを検出し、この検出した通
流角δと上記位相制御角αから抵抗溶接機の力率
角φを求め、さらに上記で求めた力率角φと通流
角δおよび検出した電流値から予め設定した次の
半波の電流設定値に相当する電流値ILが得られ
る制御角αを求め、上記で求めた制御角αによつ
て次の半波を通電し、以降直前に通流した半波の
通電波形の位相制御角α、通流角δ及び溶接電流
ILのデータを基にして次の半波の位相制御角α
を計算して通電を行い、この操作を各半波ごとに
全通電時間にわたつて繰り返すようにしたことを
特徴とする抵抗溶接機の定電流制御方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59244288A JPS61123481A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 抵抗溶接機の定電流制御方法 |
| IN205/MAS/85A IN163315B (ja) | 1984-11-19 | 1985-03-19 | |
| US06/799,685 US4634830A (en) | 1984-11-19 | 1985-11-19 | Method of controlling constant-current for resistance welding machines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59244288A JPS61123481A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 抵抗溶接機の定電流制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61123481A JPS61123481A (ja) | 1986-06-11 |
| JPH0239350B2 true JPH0239350B2 (ja) | 1990-09-05 |
Family
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