JPH06292981A - 抵抗溶接制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］電空比例弁の動作状況を監視して、溶接不良を
防止する。 ［構成］電空比例弁２４はコイル２４Ｌと抵抗２４Ｒの
直列回路として近似される。駆動回路３０におけるＰＷ
Ｍ制御回路４６は、制御部３２からの加圧力設定値Ｓi
にしたがってスイッチングトランジスタ４４をＰＷＭ
（パルス幅変調）制御方式でスイッチング制御する。電
空比例弁２４に駆動電流ｉd が供給されると電流検出用
抵抗４２の両端子間にはｉd に比例した電圧ｖR が発生
する。モニタ部３６は、抵抗４２の両端子間電圧ｖR か
ら駆動電流ｉd を検出し、その電流検出値を所定の監視
値と比較して電空比例弁２４の動作が正常であるか否か
を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電空比例弁を用いて抵
抗溶接機の加圧力を制御する抵抗溶接制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】抵抗溶接において、加圧力は溶接電流、
通電時間とともに、三大溶接条件の１つとされている。
エア加圧式の抵抗溶接機では、エアシリンダに送り込ま
れる圧縮空気の空気圧（可変量）、エアシリンダのボア
径（一定値）および加圧機構の加圧係数（一定値）で加
圧力が規定されるから、圧縮空気の空気圧を変えること
によって、加圧力の可変調整が可能である。ロボットを
配備した自動車工場等の自動溶接ラインでは、電空比例
弁を用いて圧縮空気の圧力を電気的に制御する方式によ
り、溶接スポット毎に加圧力を可変制御することが行わ
れている。

【０００３】一般に圧力形の電空比例弁は、ソレノイド
からなるバルブステムを有し、ソレノイドに対する駆動
（励磁）電流を変えることで、二次側圧力を無段階（ア
ナログ的）に制御することができる。エアシリンダで必
要とする圧縮空気の流量が大きい場合、電空比例弁の二
次側に得られる圧縮空気はパイロット形減圧弁に対する
空気圧制御信号として用いられ、減圧弁の二次側に得ら
れる調圧された圧縮空気がエアシリンダに供給される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な自動溶接ラインでは、電空比例弁が正常に動作しない
がために、被溶接物に印加される加圧力がコンピュータ
側で意図した通り（設定通り）にならないことがある。
たとえば、設定加圧力が３ｋｇ重なのに、実際には８ｋ
ｇ重の加圧力が被溶接物に印加されることがある。加圧
力が設定値より高すぎると、溶接部の抵抗値が下がっ
て、ジュール熱の発生量が少なくなり、溶接不良を起こ
しやすい。従来の抵抗溶接制御装置は、電空比例弁回り
の配線の断線事故や短絡事故を検出することはできた
が、電空比例弁の動作状況はわからなかった。このた
め、加圧力が設定値から外れて溶接不良が生じても、事
態の発見が遅れ、多量の溶接不良品がラインを流れてし
まうことがあった。

【０００５】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、電空比例弁の動作状況を監視して、加圧力の誤
差に起因する溶接不良を防止するようにした抵抗溶接制
御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の抵抗溶接制御装置は、抵抗溶接機の加圧
力を制御するための電空比例弁と、所望の加圧力を設定
するための加圧力設定手段と、前記加圧力設定手段から
の加圧力設定値にしたがって前記電空比例弁に駆動電流
を供給する駆動手段と、前記駆動電流を検出する電流検
出手段と、前記電流検出手段からの電流検出値に基づい
て前記電空比例弁の動作状況を監視する監視手段とを具
備する構成とした。

【０００７】

【作用】加圧力設定手段からの加圧力設定値にしたがっ
て駆動手段より駆動電流が電空比例弁に供給されると、
電空比例弁の可動部たとえばバルブステムが駆動電流に
応じた位置に変位し、二次側に所期の空気圧が得られ
る。しかし、駆動手段または電空比例弁における何らか
の異常によって電空比例弁が正常に動作しなくなると、
二次側に所期の空気圧は得られない。この場合、駆動電
流の波形またはレベルも正常時とは違ったものとなり、
電流検出値にその違いが反映される。監視手段は、電流
検出手段からの電流検出値に基づいて電空比例弁の動作
が正常であるか否かを判定し、ひいては実際に被溶接物
に加えられている加圧力が正常であるか否かを判定す
る。

【０００８】

【実施例】以下、添付図を参照して本発明の実施例を説
明する。図４に、本発明の一実施例による抵抗溶接制御
装置を適用したエア加圧式抵抗溶接機の構成を示す。こ
の抵抗溶接機において、溶接時には、エアシリンダ１０
のピストンロッド１２が前進（下降）して、上部電極チ
ップ１４と下部電極チップ１６との間で被溶接材１８，
２０が挟まれるようにして加圧され、かかる加圧状態下
の被溶接材１８，２０に電源回路（図示せず）からの溶
接電流が両電極チップ１４，１６を介して流れることに
より、被溶接材１８，２０間で抵抗溶接が行われるよう
になっている。

【０００９】エアシリンダ１０に駆動力（加圧力）を発
生させるための空気圧システムは、主として圧縮空気圧
源２２、電空比例弁２４、パイロット形減圧弁２６およ
び方向切換弁２８から構成される。この空気圧システム
による加圧力の大きさは、エアシリンダ１０に供給され
る圧縮空気の空気圧に依存し、ひいては減圧弁２６の二
次側圧力できまる。減圧弁２６の二次側圧力は、電空比
例弁２４の二次側より減圧弁２６のパイロット端子２６
ａに与えられる圧縮空気の空気圧によってきまる。電空
比例弁２４は、ソレノイドからなるバルブステムを有す
る周知の構造であり、駆動回路３０よりソレノイドに与
えられる駆動（励磁）電流ｉd に応動して無段階（アナ
ログ的）に二次側圧力を変えられるようになっている。

【００１０】駆動回路３０は、制御部３２より加圧力設
定値を表す電気信号Ｓi を入力し、その信号Ｓi に応じ
た駆動電流ｉd を電空比例弁２４に与えるように構成さ
れている。制御部３２は、上記のように加圧力を制御す
るための電気信号Ｓi を駆動回路３０に与えるほか、エ
アシリンダ１０の動作を切り換えるための電気信号ＷＲ
を方向切換弁２８に与える。また、制御部３２は、溶接
加圧制御だけでなく、溶接電流および通電時間の制御を
行うものであってもよい。設定値入力部３４は制御部３
２に対して加圧力の設定値ＰＣを与える。制御部３２お
よび設定値入力部３４は、キーボード等の入力装置、Ｃ
ＰＵ等の演算処理装置およびＲＡＭ等のメモリから構成
されてよい。

【００１１】本実施例の抵抗溶接制御装置には、上記し
た構成要素に加えて、モニタ部３６が設けられている。
このモニタ部３６は、後述するように、駆動回路３０よ
り電空比例弁２４に供給される駆動電流ｉd を検出する
手段、および駆動電流ｉd の電流検出値に基づいて電空
比例弁２４の動作状況を監視する監視手段を有してい
る。かかる監視で良否判定を行うため、モニタ部３６
は、設定値入力部３４より加圧力設定値の許容幅の設定
値ＱＡを受け取る。モニタ部３６の出力は、制御部３２
に与えられるとともに、図示しない外部の装置たとえば
警報装置等に与えられる。

【００１２】図１に、本実施例による抵抗溶接制御装置
の要部の構成を示す。電空比例弁２４はコイル２４Ｌと
抵抗２４Ｒの直列回路として近似される。駆動回路３０
は、電空比例弁２４のＬＲ回路（２４Ｌ，２４Ｒ）に直
列接続された直流電源４０、電流検出用抵抗４２および
スイッチングトランジスタ４４と、制御部３２からの加
圧力設定値Ｓi にしたがってスイッチングトランジスタ
４４をＰＷＭ（パルス幅変調）制御方式でスイッチング
制御するＰＷＭ制御回路４６とからなる。このＰＷＭ制
御方式によれば、ＰＷＭ制御回路４６よりスイッチング
トランジスタ４４に与えられるＰＷＭ制御信号ＳPWM の
デューティ比に応じて、電空比例弁２４に供給される駆
動電流ｉd の大きさがきまり、ひいては電空比例弁２４
の二次側圧力がきまる。これにより、制御部３２からの
加圧力設定値Ｓi に対応した空気圧が上記（図４の）空
気圧システムで得られるようになっている。しかし、実
際には、電空比例弁２４の誤動作または異常動作によっ
て、設定通りの空気圧が得られず、ひいては設定通りの
加圧力が得られないことがある。

【００１３】電空比例弁２４の誤動作または異常動作の
原因は、電空比例弁２４側にある場合（たとえば異物に
よる詰まり）と、駆動回路３０側にある場合（たとえば
温度上昇によるＰＷＭ制御回路４６の入出力特性の変
動）とがある。いずれの場合でも、駆動電流ｉd の波形
またはレベルが正常時とは違ったものになる。本実施例
では、以下に述べるように、モニタ部３６が駆動電流ｉ
d を検出し、その検出値に基づいて電空比例弁２４の動
作状況を監視する。

【００１４】モニタ部３６は、増幅回路５０、積分回路
５２、サンプル・ホールド回路（Ｓ／Ｈ）５４、電圧・
周波数変換回路（Ｖ／Ｆ）５６、比較器５８およびモニ
タ出力部６０からなる。増幅回路５０はたとえば差動増
幅器からなり、その一対の入力端子は駆動回路３０内の
電流検出用抵抗４２の両端子に接続される。駆動回路３
０より駆動電流ｉd が電空比例弁２４に供給されると、
電流検出用抵抗４２の両端子間にはｉd に比例した電圧
ｖR （＝Ｒ42・ｉd ）が発生し、増幅回路５０の出力端
子には入力電圧ｖR に比例した出力電圧Ｖid（＝μ・Ｒ
42・ｉd ）が電流検出値信号として得られる。ここで、
Ｒ42は抵抗４２の抵抗値であり、μは増幅回路５０の増
幅率である。

【００１５】図２の(c)、(D) に示すように、増幅回路５
０より得られる電流検出値信号Ｖidは、ＰＷＭ制御回路
４６よりスイッチングトランジスタ４４に与えられるＰ
ＷＭ制御信号ＳPWM のデューティ比に応じてレベルが変
化し、デューティ比が大きくなるほどＶidのレベルが高
くなる。

【００１６】積分回路５２は、増幅回路５０より電流検
出値信号Ｖidを入力し、基本クロックに同期して一定周
期毎に信号Ｖidを時間積分し（図２の(A),(F) ）、その
積分値に対応したレベルの出力電圧Ｓidを出力する（図
２の(E) ）。積分回路５２の出力電圧Ｓidは、サンプル
・ホールド回路５４によって所定のタイミングでサンプ
ル・ホールドされる（図２の(B),(E) ）。このサンプル
・ホールド値ＨＳidは電圧・周波数変換回路５６でディ
ジタルの周波数信号ＦＳidに変換され、この周波数信号
ＦＳidが比較器５８に取り込まれる。比較器５８には、
一定周期毎に周波数信号ＦＳidを計数するカウンタが内
蔵されており、その計数値はサンプル・ホールド値ＨＳ
idに対応し、ひいては電流検出値Ｖidに対応する。

【００１７】比較器５８は、その計数値を監視値と比較
する。監視値つまり比較基準値は、制御部３２からの加
圧力設定値Ｓi と、設定値入力部３４からの許容値ＱＡ
とから定められる。たとえば、自動溶接ライン等のプロ
グラム溶接では溶接ポイント毎に加圧力設定値Ｓi が変
わることがあり、そのような場合は監視値も溶接ポイン
ト毎に変わることになる。

【００１８】図３において、直線６２は、電空比例弁制
御における設定圧力（加圧力設定値Ｓi ）と正常な駆動
電流ｉd との関係を示す。本実施例では、監視値（上限
値および下限値）により点線６４，６６で示すような許
容範囲が規定される。制御部３２より与えられた設定圧
力Ｓi に対して、実際に電空比例弁２４に流れている駆
動電流ｉd が許容範囲内にあるか否かが比較器５８の比
較結果で判明する。モニタ出力部６０は、比較器５８か
らの比較結果を受け取り、駆動電流ｉd が許容範囲から
出た時は制御部３２に異常検出信号ＡＬを与え、必要に
応じて警報発生器（図示せず）を作動させる。制御部３
２は、モニタ部３６より異常検出信号ＡＬを受け取る
と、当該抵抗溶接機における各部の動作を停止させ、抵
抗溶接を中止させる。これにより、初期加圧の段階で異
常検出信号ＡＬがモニタ部３６より発生されたときは、
本加圧は中止され、かつ通電も中止されるので、溶接不
良品を出さずに済む。

【００１９】このように、本実施例の抵抗溶接制御装置
は、モニタ部３６を設けて、電空比例弁２４に供給され
る駆動電流ｉd を検出し、その電流検出値を基に電空比
例弁２４の動作状況を監視するようにしたので、駆動回
路３０ないし電空比例弁２４の何らかの異常によって電
空比例弁２４が正常に動作しなくなったときは、直ちに
その異常事態を検知して所要の安全措置をとることがで
きる。

【００２０】上記した実施例におけるモニタ回路３６の
構成は一例にすぎず、外にも種々の回路構成が可能であ
る。たとえば、比較器５８の前段の電圧・周波数変換器
５６をＡ／Ｄ変換器に置き換えることが可能であり、あ
るいは増幅回路５０の後段にＡ／Ｄ変換器を設け、積分
回路５２をディジタル回路で構成してもよい。また、Ｐ
ＷＭ制御回路４６の動作状況を監視するためにＰＷＭ制
御信号ＳPWM を検出することも可能である。また、上記
した実施例における駆動回路３０の回路構成も一例であ
り、任意の方式で電空比例弁を制御する回路構成が可能
である。また、電空比例弁も任意の弁構造が可能であ
り、電空比例弁の二次側に得られる空気圧が減圧弁を介
さずにエアシリンダに与えられるような空気圧システム
にも本発明は適用可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の抵抗溶接
制御装置によれば、電空比例弁に供給される駆動電流を
検出し、その電流検出値を基に電空比例弁の動作状況を
監視するようにしたので、電空比例弁が正常に動作しな
くなったときは、直ちにその異常事態を検知し、迅速に
所要の安全措置をとることができる。したがって、自動
溶接ライン等において溶接不良品を流さずに済み、品質
管理の向上をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による抵抗溶接制御装置の要
部の構成を示すブロック図である。

【図２】実施例におけるモニタ部の動作を説明するため
の各部の信号の波形図である。

【図３】実施例における比較器の作用を説明するための
図である。

【図４】実施例による抵抗溶接制御装置を適用した抵抗
溶接機の構成を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１０ エアシリンダ １４，１６ 電極チップ １８，２０ 被溶接物 ２２ 圧縮空気圧源 ２４ 電空比例弁 ２６ 減圧弁 ３０ 駆動回路 ３２ 制御部 ３４ 設定値入力部 ３６ モニタ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗溶接機の加圧力を制御するための電
   空比例弁と、 所望の加圧力を設定するための加圧力設定手段と、 前記加圧力設定手段からの加圧力設定値にしたがって前
   記電空比例弁に駆動電流を供給する駆動手段と、 前記駆動電流を検出する電流検出手段と、 前記電流検出手段からの電流検出値に基づいて前記電空
   比例弁の動作状況を監視する監視手段と、を具備するこ
   とを特徴とする抵抗溶接制御装置。
2. 【請求項２】 前記監視手段に、前記電流検出手段から
   の電流検出値を前記加圧力設定値に応じた監視値と比較
   する比較手段を設けた請求項１に記載の抵抗溶接制御装
   置。