JPH0677849B2 - 抵抗点溶接機用制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は抵抗点溶接機における溶接ガンの開閉動作お
よび溶接電流の通電を制御するための装置に関するもの
である。

例えば自動車ボディーの組立工程ではスポット溶接が多
用されていることは周知の通りであり、最近ではその溶
接作業をロボット等を用いて自動的に行なうようになっ
てきている。

ところで抵抗点溶接は、重ね合わせた被溶接物を溶接ガ
ンの電極によって挟持加圧し、その結果局部的に接触抵
抗の減少した個所に大電流を通して、接触面に碁石状の
溶着部（ナゲット）を作って溶接する方法である。した
がって溶接トランスと溶接ガンとを接続する２次ケーブ
ルには、溶接時に数千〜１万数千アンペアの電流が流
れ、その結果発熱するから、従来２次ケーブルには水冷
構造のケーブルが使用されており、特に最近では往復線
を１本のゴムホース内に組み込んだキックレスケーブル
が大半を占めている。この種のケーブルは往復線がゴム
隔膜によって電気的に絶縁されてはいるが、頻繁に曲げ
られたり縦横に引き回されたりするうえに、間欠的かつ
頻繁に大電流が流れ、さらにゴムホース内に冷却水が満
されているから、使用中にケーブルの往復線が損傷して
内部短絡する場合がある。このような場合、溶接電流は
短絡個所を通って往復線を流れ、電極間に充分な電流が
流れないから、溶接を行なうことができなくなる。しか
るに上記のキックレスケーブルでは内部の状況が外部か
らはわからず、しかもロボット等を用いた自動溶接工程
では、溶接の良否を溶接の都度知ることはできないか
ら、溶接欠陥が多発するおそれがあった。

このような不都合を解消するために、２次ケーブルの定
期検査を頻繁に行なうことが考えられるが、定期検査に
よって内部短絡を予知することは極めて難しく、そのた
め溶接欠陥を発生させてしまったり、あるいは未だ充分
使用し得る２次ケーブルを交換し、その結果溶接コスト
を高騰させてしまうおそれがある。そこで従来では、溶
接品質検査頻度を高めることにより、溶接欠陥および溶
接欠陥を通した２次ケーブル等の短絡の発見に努めてい
るが、このような方法では作業者の負担が大きいのみな
らず、能率が極めて悪く、さらに溶接欠陥が生じた後に
対策を講じるのであるから、溶接欠陥を皆無にすること
は不可能であり、換言すれば溶接欠陥の手直し作業が必
ず必要となるなどの問題があった。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、通常の
溶接作業の制御に加え、短絡検出のための通電制御を行
なうことができ、ひいては溶接欠陥の発生を防止するこ
とも可能な抵抗点溶接機用制御装置を提供することを目
的とするものである。

そしてこの発明の制御装置は、溶接ガンを閉動作させる
ための加圧バルブ駆動回路がオン動作する以前もしくは
オフ動作した後に、遅延時間制御回路によって設定され
た時間をあけてオン動作する短絡検出時間制御回路を設
け、その短絡検出時間制御回路によって溶接電流制御回
路を予め設定した時間オン動作させることにより、溶接
ガンが開状態の時にも一時的に通電を行なうように構成
したことを特徴とするものである。

以下この発明の実施例を説明する。

第１図はこの発明の一実施例を模式的に示すブロック図
であって、ここに示す制御装置は溶接ガンによる被溶接
物（それぞれ図示せず）の挟持加圧を行なう前に、一時
的に通電を行なうよう構成したものである。すなわち起
動スイッチ１をオンにすることによる起動信号もしくは
ロボット制御装置等のコントロールから出力される起動
信号が第１の加圧遅延時間制御回路２に入力され、その
加圧遅延時間制御回路２は起動信号入力後予め設定した
遅延時間T1が経過したのちに短絡検出時間制御回路３お
よび溶接電流制御回路４に対して信号を出力するように
なっている。短絡検出時間制御回路３は実質的に遅延回
路からなるものであって、前記加圧遅延時間制御回路２
から信号が入力されることによりオン動作するととも
に、予め設定した検出時間T2が経過した後に溶接電流制
御回路４および第２の加圧遅延時間制御回路５に対し信
号を出力するようになっている。また溶接電流制御回路
４は、従来の制御装置における溶接電流制御回路と同様
に、溶接ガンの電極の間に流す溶接電流を制御するもの
であって、前記第１の加圧遅延時間制御回路２から入力
される信号によりオン動作して溶接電流の通電を開始
し、かつ短絡検出時間制御回路３から入力される信号に
よりオフ動作して通電を停止するよう構成されている。
さらに前記第２の加圧遅延時間制御回路５は溶接ガンを
閉動作させるまでにある程度の時間をおくことにより、
電極同士がショートすることを防止するためのものであ
って、前記短絡検出時間制御回路３から入力される信号
でオン動作した後予め設定した遅延時間T3経過後に信号
を出力するよう構成されている。

そして上記以降の構成は、前記第２の加圧遅延時間制御
回路５からの出力信号をスタート信号とする点を除いて
従来の制御装置とほぼ同様である。すなわち第２の加圧
遅延時間制御回路５の出力信号は加圧バルブ駆動回路６
および予圧時間制御回路７のそれぞれに入力され、その
結果これらの回路をオン動作させるよう構成されてい
る。加圧バルブ制御回路６は加圧シリンダ用電磁バルブ
のソレノイドSOLを励磁してそのバルブを切換えること
により、被溶接物を挟持加圧すべく溶接ガンを閉動作さ
せるものであって、第２の加圧遅延時間制御回路５から
入力される信号によってオン動作するようになってい
る。また予圧時間制御回路７は溶接ガンが被溶接物を挟
持加圧した後、その電極の間に通電し始めるまでの時間
すなわち予圧時間を制御するものであって、前記第２の
加圧遅延時間制御回路５から信号が入力された後予め設
定した予圧時間Tsが経過した後に前記溶接電流制御回路
４および溶接時間制御回路８に対して信号を出力するよ
うになっている。溶接時間制御回路８は、電極の間すな
わち被溶接物に通電すべき時間を制御するものであっ
て、予圧時間制御回路７から信号が入力された後予め設
定した溶接時間Twの経過後に、前記溶接電流制御回路４
および保持時間制御回路９に信号を出力するよう構成さ
れている。そして溶接電流制御回路４は予圧時間制御回
路７から入力される信号によってオン動作し、かつ溶接
時間制御回路８から入力される信号によってオフ動作す
るよう構成され、したがって第１図に示す制御装置は溶
接時間制御回路８に予め設定した溶接時間Twが経過する
まで溶接電流の通電を行なうよう構成されている。さら
にまた保持時間制御回路９は通電終了後溶接ガンによる
被溶接物の挟持加圧を継続させる時間すなわち保持時間
Thを制御するものであって、溶接間制御回路８から信号
が入力されてオン動作しかつ予め設定した保持時間Thの
経過後に終了信号を出力し、その終了信号によって前記
加圧バルブ駆動回路６をオフ動作させるようになってい
る。

つぎに上記のように構成した制御装置の作用を説明す
る。上記の制御装置のタイムチャートは第２図に示す通
りであって、起動スイッチ１がオンとなって起動信号が
第１の加圧遅延時間制御回路２に入力されると、その加
圧遅延時間制御回路２はオン動作後予め設定した遅延時
間T1が経過することにより、短絡検出時間制御回路３お
よび溶接電流制御回路４に信号を出力する。その結果溶
接電流制御回路４が溶接ガンにおける電極に所定の電流
を流すべくオン動作し、これに対し短絡検出時間制御回
路３はオン動作した後予め設定した検出時間T2の経過後
に溶接電流制御回路４に信号を出力してこれをオフ動作
させる。したがって溶接電流制御回路４は前記検出時間
T2の間だけ通電を行なうべく動作するが、その場合、溶
接ガンは閉動作していず、したがって電極同士が相互に
離隔しているから、２次ケーブル等溶接トランスの２次
側に短絡が生じていなければ、溶接トランスの１次側に
は数アンペア〜数十アンペアの電流しか流れず、また２
次側には電流が流れない。これに対し２次ケーブルや溶
接ガンにおける電極等溶接トランスの２次側に短絡が生
じていれば、１次側には数百アンペアの電流が流れ、ま
た２次側には数千〜１万数千アンペアの大電流が流れ
る。したがって溶接トランスの１次側もしくは２次側の
電流値を検出し、その実測電流値と予め設定した基準電
流値とを比較することにより、溶接トランスの２次側で
の短絡の有無を知ることができる。

ここで、溶接トランスの２次側での短絡の有無を検出す
る装置の一例を示すと第３図の通りである。

第３図中符号10は電流検出器であって、トロイダルコイ
ルやホール素子あるいはカレントトランス等により溶接
トランスの１次側もしくは２次側の電流を検出し、その
出力を積分器11に与える構成である。その積分器11は入
力された通電電流をその微分波形である電流波形に変換
するとともにその出力を波形整形器12に加え、ここで整
流して通電電流値に応じた直流電圧に変換するようにな
っており、さらにその直流電圧を比較器13に入力するよ
う構成されている。他方、比較器13には基準発生器14が
接続されており、その基準発生器14によって基準電流値
に相当する基準電圧を設定し、その基準電圧と前記波形
整形器12から入力される電圧とを比較器13において比較
し、波形整形器12から入力された電圧すなわち実測電流
値が基準電流値より大きい値の場合にアンドゲート15を
介して異常信号発生器16に対して信号を出力するように
なっている。そのアンドゲート15には、溶接ガンを閉動
作させる加圧信号（例えば前記第２の加圧遅延時間制御
回路５からの出力信号もしくは加圧バルブ駆動回路６か
らの出力信号）を反転して入力する反転回路17が接続さ
れており、したがって溶接ガンにおける電極を相互に離
隔させた非加圧時に比較器13が信号を出力した場合にの
み、前記異常信号発生器16が動作して警報機を鳴動させ
たり、あるいは警報ランプを点灯させたりするようにな
っている。なお、前記基準電流値は実測電流値が異常を
示しているか否かを判定する基準となるものであって、
具体的には溶接電極を相互に絶縁した状態でオン動作さ
せた際に溶接トランスの１次側に流れる所謂無負荷電流
値と、実際に溶接を行なう際に１次側に流れる溶接電流
値との中間の値とし、あるいは２次側の電流を検出する
場合には、２次側の溶接電流値の半分の値とすればよ
い。

以上のようにして溶接電流を短絡検出時間T2だけ通電す
ることにより、溶接トランスの２次側での短絡が発見さ
れた場合、溶接機を直ちに停止させることにより溶接欠
陥の発生を未然に防止することができる。

また短絡が特に生じていなかった場合には、前記短絡検
出時間制御回路３から検出される信号によって第２の加
圧遅延時間制御回路５がオン動作し、かつ予め設定した
遅延時間T3の経過後にその加圧遅延時間制御回路５が信
号を出力する。そしてその出力信号によって加圧バルブ
駆動回路６がオン動作して前記ソレノイドSOLを励磁す
ることによりバルブが切替わって溶接ガンが被溶接物を
挟持加圧する。したがって短絡検出のための通電と溶接
ガンの閉動作との間に前記遅延時間T3の時間差があるか
ら、電極同士の不要なショートを防止できる。加圧バル
ブ駆動回路６のオン動作すなわち溶接ガンの閉動作と同
時に予圧時間制御回路７がオン動作し、かつ予め設定し
た予圧時間Tsの経過後に溶接電流制御回路４および溶接
時間制御回路８に対して信号を出力する。すると溶接電
流制御回路４がオン動作するために、所定の電流値の溶
接電流が溶接ガンにおける電極間に流れ、また溶接時間
制御回路８は信号の入力に伴ってオン動作した後予め設
定した溶接時間Twの経過後に信号を出力し、その結果溶
接電流制御回路４がオフ動作して通電が停止する。すな
わち溶接電流の通電は、溶接時間Twが経過するまで継続
する。なおその場合、第３図に示す短絡検出用の装置を
用いていれば、溶接トランスの１次側および２次側の電
流値が基準電流値よりも大きくなるために、比較器13が
信号を出力するが、溶接ガンが加圧状態にあり、したが
って反転回路17からの信号によりアンドゲート15が閉じ
ているから、異常信号発生器16が動作せず、そのため警
報機が鳴動するなどのことはない。溶接電流の通電終了
後、すなわち溶接時間制御回路８の出力信号によって保
持時間制御回路９がオン動作し、その保持時間制御回路
９が予め設定した保持時間Thの経過後に終了信号を出力
するために、加圧バルブ駆動回路６がオフ状態となって
前記ソレノイドSOLが消磁され、その結果溶接ガンが開
いて被溶接物を開放する。このようにして被溶接物にお
ける所定の溶接点での溶接が行なわれる。

したがって上記の制御装置によれば、起動から終了まで
の間のうち、溶接ガンで被溶接物を挟持加圧した状態に
おける通電すなわち実質上の溶接に先立って、溶接ガン
を開いた状態における短絡検出のための通電を一時的に
行なうことになる。そのため、例えば第３図に示す装置
を設けることにより、溶接の都度２次ケーブル等の短絡
の有無を検出でき、それに伴って短絡が原因となる溶接
欠陥を未然に防止できる。

第４図はこの発明の他の実施例を模式的に示すブロック
図であって、ここに示す制御装置を溶接を行なった後に
短絡検出のための通電を行なうよう構成したものであ
る。すなわち、溶接を行なうための構成は前述した実施
例と同様であって、起動スイッチ１をオンにすることに
よる起動信号が加圧バルブ駆動回路６と予圧時間制御回
路７とに入力され、その結果ソレノイドSOLを励磁する
ことによって溶接ガンを閉動作させるとともに、所定の
予圧時間Ts経過後に予圧時間制御回路７が信号を出力す
るよう構成されている。そして溶接電流制御回路４がオ
ン動作して溶接電流の通電を行なうとともに、溶接時間
制御回路８が予め設定した溶接時間Twの経過後に出力す
る信号によって溶接電流制御回路４がオフ動作し、した
がって溶接電流の通電を前記溶接時間Twの間継続して行
なうようになっている。溶接時間制御回路８の出力信号
によって保持時間制御回路９がオン動作し、その保持時
間制御回路９は、予め設定した保持時間Thの経過後に前
記加圧バルブ駆動回路６に対し信号を出力してこれをオ
フ動作させることにより溶接ガンを開放させるととも
に、第１の溶接遅延時間制御回路18に対して信号を出力
する構成である。その第１の溶接遅延時間制御回路18に
続けて短絡検出時間制御回路３および第２の溶接遅延時
間制御回路19のそれぞれが設けられている。これらの溶
接遅延時間制御回路18、19は、前述した実施例における
加圧遅延時間制御回路２、５に対応するものであって、
第１の溶接遅延時間制御回路18は、保持時間制御回路９
から信号が入力されてオン動作するとともに、予め設定
した遅延時間T4が経過した後に前記溶接電流制御回路４
および短絡検出時間制御回路３に対して信号を出力する
よう構成されている。また短絡検出時間制御回路３は前
述した実施例における場合と同様に、予め設定した検出
時間T2の経過後に溶接電流制御回路４および第２の溶接
遅延時間制御回路19に対して信号を出力するようになっ
ている。したがって第４図に示す装置においても検出時
間T2が経過するまでの間溶接電流制御回路４がオン動作
して通電を行なうようになっている。そして第３の溶接
遅延時間回路19は、短絡検出時間制御回路３から信号が
入力されることによりオン動作し、ついで予め設定した
遅延時間T5の経過後に終了信号を出力するよう構成され
ている。

しかして上記のように構成した制御装置のタイムチャー
トは第５図に示す通りであって、起動スイッチ１をオン
とすると同時に加圧バルブ駆動回路６がオン動作して溶
接ガンを閉動作させ、その状態で予圧時間Tsが経過する
と、溶接電流の通電が予め設定した溶接時間Twのあいだ
継続し、ついで通電終了保持時間Thが経過することによ
り、保持時間制御回路９が信号を出力して加圧バルブ駆
動回路６がオフ状態となり、その結果溶接ガンが開動作
して所定の溶接点の溶接が完了する。他方、保持時間制
御回路９からの出力信号によって第１の溶接遅延時間制
御回路18がオン動作するとともに、予め設定した遅延時
間T4の経過後にその溶接時間制御回路18が信号を出力
し、さらにその出力信号によって短絡検出時間制御回路
３がオン動作するとともに、検出時間T2の経過後に信号
を出力する。したがって溶接電流制御回路４は検出時間
T2が経過するまでの間オン動作して通電を行なう。その
場合、溶接ガンが開いて非加圧状態にあるから、溶接ト
ランスの２次側に短絡が生じていなければ、１次電流が
わずか流れるのみで２次電流は全く流れず、これに対し
短絡が生じていれば、１次電流および２次電流が共に溶
接時と同様に流れる。そして通電の終了後に第２の溶接
遅延時間制御回路19がオン動作するとともに、予め設定
した遅延時間T5の経過後に終了信号を出力することによ
り、１サイクルが終了する。

したがって上記の制御装置によれば、例えば第３図に示
す短絡検出のための装置を設けておくことにより、１回
溶接を行なう都度、溶接トランスの２次側における短絡
の有無を調べることができ、ひいては溶接欠陥の発生を
未然に防止することができる。

なお、上記の各実施例では、短絡検出のための前後に所
定の遅延時間を設定する構成としたが、この発明は上記
の各実施例に限られるものではなく、短絡検出のための
通電に伴う電極同士のショートを防ぐべく、加圧バルブ
駆動回路のオン・オフ動作と短絡検出のための通電との
間に所定の遅延時間を設定する構成であればよい。

以上説明したようにこの発明の抵抗点溶接機用制御装置
によれば、通常の溶接のための通電と溶接ガンを開放さ
せた状態での所謂無負荷通電とを行なう構成であるか
ら、溶接トランスの２次側に短絡が生じていれば無負荷
通電時に大電流が流れるため、溶接トランスの１次側も
しくは２次側の電流値を検出することにより、溶接を行
なう都度短絡の有無を知ることができるうえに、従来必
要としていた溶接欠陥の手直し作業を皆無にすることも
可能になり、しかも短絡検出のために電流を流す期間と
加圧バルブ駆動回路がオン状態となっている期間との間
に所定の時間が設定されるから、溶接ガンが完全に開い
た状態で短絡を検出するための電流を流すことになり、
その結果、溶接ガンが充分に開いていないことによる短
絡の誤検出を防止できるなどの効果を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を模式的に示すブロック
図、第２図はそのタイムチャートを示す線図、第３図は
短絡検出のための装置の一例を示すブロック図、第４図
はこの発明の他の実施例を模式的に示すブロック図、第
５図はそのタイムチャートを示す線図である。 ３……短絡検出時間制御回路、４……溶接電流制御回
路、６……加圧バルブ駆動回路、７……予圧時間制御回
路、８……溶接時間制御回路、９……保持時間制御回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接ガンを閉動作させるべく加圧バルブを
   動作させる加圧バルブ駆動回路と、その加圧バルブ駆動
   回路と共にオン状態となりかつ予め設定した予圧時間の
   経過後に信号を出力する予圧時間制御回路と、その予圧
   時間制御回路からの出力信号によって動作しかつ予め設
   定した溶接時間の経過後に信号を出力する溶接時間制御
   回路と、前記予圧時間制御回路からの出力信号によりオ
   ン動作して溶接電流の通電を行ないかつ溶接時間制御回
   路からの出力信号でその通電を停止する溶接電流制御回
   路と、前記溶接時間制御回路からの出力信号によってオ
   ン動作しかつ予め設定した保持時間の経過後に信号を出
   力して前記加圧バルブ駆動回路をオフ動作させる保持時
   間制御回路とを具備した制御装置において、前記加圧バ
   ルブ駆動回路がオン動作する以前もしくはオフ動作した
   後に前記溶接電流制御回路を予め設定した時間オン動作
   させる短絡検出時間制御回路と、その短絡検出時間制御
   回路が前記溶接電流制御回路をオン動作させる期間と前
   記加圧バルブ駆動回路がオン動作している期間との間に
   所定の時間を設定する遅延時間制御回路とを備えている
   ことを特徴とする抵抗点溶接機用制御装置。