JPH09192850A - 複数溶接機の通電制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設備関連コストの低減を図るとともに常に一
定の溶接品質を確保しうる複数溶接機の通電制御システ
ムを提供する。 【解決手段】 各溶接機１のコンタクタ３を制御する溶
接タイマを統合し（集中管理タイマ７）、各溶接機１の
溶接タイミングを一元的に管理する。このとき、電源電
圧の変動が品質保証の許容範囲内に納まるように各溶接
機１の溶接タイミングを調整する。また、集中管理タイ
マ７は電源電圧をも監視して、異常時にはシステムを停
止したりアラームを出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１つの溶接タイマ
で複数の開閉器を制御することにより複数の溶接機の溶
接タイミングを一元的に管理するようにした複数溶接機
の通電制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、１つのステージに複数の溶接
機（たとえば、溶接ロボット）を配置してステージ内の
被溶接物を溶接する場合、従来は、図８に示すように、
各ロボット１（＃１〜＃４）に対し１組の溶接タイマ２
とコンタクタ（開閉器）３をそれぞれ個別に接続してい
た。

【０００３】各ロボット１の一次回路には溶接電源（主
電源）のコンタクタ３が入っており、このコンタクタ３
が閉じている間、同一の電源から溶接トランスへ引き込
み線４を介して主電流が供給され、二次回路に溶接電流
が流れる。溶接電流のＯＮ／ＯＦＦ、すなわち、通電時
間の制御（通電開始の制御を含む。）は、タイマ２から
の指令によりコンタクタ３を制御することによって行わ
れる。なお、同図中、符号「５」はロボットコントロー
ラである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の通電制御システムにあっては、１台の溶接機
１に対し必ず１組の溶接タイマ２とコンタクタ３を設け
る必要があるため、設備自体にコストがかかるばかり
か、設備の保全にも工数や費用がかかる。つまり、設備
関連コストの上昇は避けられない。

【０００５】また、上記した従来の通電制御システムに
あっては、各溶接機１が相互の連係なく個別に溶接を行
うため、溶接要求のタイミング次第で同時通電の可能性
がある。複数の溶接機１が同時通電した場合には、電源
電圧が低下して電流不足となり溶接品質が劣化するおそ
れがある。

【０００６】なお、この不具合を避けるためには溶接タ
イミングをずらせばよいが、その調整作業には溶接作業
を行うプログラム（たとえば、ロボットプログラム）の
見直し（ティーチングのやり直し）を必要とするため、
めんどうな作業となる。

【０００７】本発明は、複数の溶接機を備えた溶接シス
テムでの通電制御における上記課題に着目してなされた
ものであり、設備関連コストの低減を図るとともに常に
一定の溶接品質を確保しうる複数溶接機の通電制御シス
テムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、同一電源に接続された複数
の溶接機に対する通電を制御する複数溶接機の通電制御
システムにおいて、前記複数の溶接機にそれぞれ設けら
れた電流開閉器を、共通の溶接タイマによって、電源電
圧の変動が所定の許容範囲内に納まるように統一的に制
御することを特徴とする。

【０００９】この発明にあっては、各溶接機の開閉器は
１つの溶接タイマによって制御されるので、溶接タイマ
と開閉器との対応関係は従来の１：１ではなく１：多の
関係になっており、溶接タイマの数が削減されている。
また、各溶接機の開閉器は電源電圧の変動が所定の許容
範囲内に納まるように統一的に制御されるので、各溶接
機の溶接タイミングは電源電圧が品質保証範囲内に納ま
るように調整され、同時通電により電源電圧が品質劣化
を来すほど低下することはない。

【００１０】請求項２記載の発明は、同一電源に接続さ
れた複数の溶接機に対する通電を制御する複数溶接機の
通電制御システムにおいて、前記複数の溶接機のおのお
のに設けられた電流開閉手段と、前記複数の溶接機から
の通電要求を入力して各溶接機の溶接タイミングを集中
的に監視し、溶接タイミングが許容以上に合致しないよ
うに前記電流開閉手段のおのおのを制御する共通の制御
手段とを有することを特徴とする。

【００１１】この発明にあっては、制御手段は、複数の
溶接機からの通電要求を入力して各溶接機の溶接タイミ
ングを集中的に監視し、溶接タイミングが許容以上に合
致しないように各溶接機の電流開閉手段を制御する。す
なわち、１つの制御手段によって複数の溶接機の溶接タ
イミングを調整する。これによって、各溶接機は溶接タ
イミングをずらすなど相互に連係しながら溶接を行うこ
とになる。

【００１２】請求項３記載の発明は、上記請求項２記載
の複数溶接機の通電制御システムにおいて、さらに、電
源電圧を測定する電圧測定手段を有し、前記制御手段は
前記電圧測定手段によって電源電圧の異常が検知された
とき通電を停止させることを特徴とする。

【００１３】請求項４記載の発明は、上記請求項３記載
の複数溶接機の通電制御システムにおいて、さらに、電
源電圧の異常が設定時間内に復旧しないとき警報を出力
する警報手段を有することを特徴とする。

【００１４】請求項５記載の発明は、同一電源に接続さ
れた複数の溶接機に対する通電を制御する複数溶接機の
通電制御システムにおいて、前記複数の溶接機のおのお
のに設けられた、電流をＯＮ／ＯＦＦする開閉器と、前
記複数の溶接機からの通電要求を入力して各溶接機の溶
接タイミングを集中的に監視し、溶接タイミングが合致
する場合には所定の条件に従って通電可能な溶接機を選
択し、選択した溶接機の開閉器に対し通電指令を出力す
る共通の溶接タイマとを有することを特徴とする。

【００１５】この発明にあっては、溶接タイマは、複数
の溶接機からの通電要求を入力して各溶接機の溶接タイ
ミングを集中的に監視し、溶接タイミングが合致する場
合には所定の条件に従って通電可能な溶接機を選択し、
選択した溶接機の開閉器に対し通電指令を出力する。す
なわち、１つの溶接タイマによって複数の溶接機の溶接
タイミングを調整する。これによって、各溶接機は溶接
タイミングをずらすなど相互に連係しながら溶接を行う
ことになる。

【００１６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、溶接タイ
マと開閉器との対応関係が従来の１：１から１：多の関
係になるので、溶接タイマの数が削減され、設備関連コ
ストの低減が図られる。また、各溶接機は電源電圧の変
動が品質保証範囲内に納まるように溶接タイミングが調
整されるので、同時通電によって電源電圧が品質劣化を
来すほど低下することはなくなり、常に安定した溶接電
流が得られ一定の溶接品質の確保が図られる。

【００１７】請求項２記載の発明によれば、１つの制御
手段によって複数の溶接機の溶接タイミングを調整する
ので、制御手段の数の削減により設備関連コストの低減
が図られるとともに、電源電圧が低下しすぎるというこ
とがなくなり常に一定の溶接品質の確保が図られる。

【００１８】請求項３記載の発明によれば、上記請求項
２記載の発明の効果に加え、電源電圧の異常が検知され
たときは通電を停止させるので、この点からも溶接電流
の安定化が図られ一定の溶接品質の確保が図られる。

【００１９】請求項４記載の発明によれば、上記請求項
３記載の発明の効果に加え、電源電圧の異常が設定時間
内に復旧しないときは警報を出力するので、作業者は電
源の異常を容易に知ることができる。

【００２０】請求項５記載の発明によれば、１つの溶接
タイマによって複数の溶接機の溶接タイミングを調整す
るので、溶接タイマの数の削減により設備関連コストの
低減が図られるとともに、電源電圧が低下しすぎるとい
うことがなくなり常に一定の溶接品質の確保が図られ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る
複数溶接機の通電制御システムの概略構成図である。な
お、図８と共通する部分には同一の符号を付してある。
この溶接ステージには溶接機として複数（ここでは４
台）の溶接ロボット１（以下、単にロボットという。）
が配置されている。ステージ内の被溶接物はこれら４台
のロボット１（＃１〜＃４）によって溶接される。

【００２２】各ロボット１は図示しない溶接ガン、溶接
トランスなどを備えており、各ロボット１の溶接トラン
スの一次側はコンタクタ３、溶接用電気幹線６、および
引き込み線４を介して共通の溶接電源（主電源）と接続
されている。各ロボット１の溶接トランスの一次側にそ
れぞれ接続されているコンタクタ３は主電源の開閉器で
あり電流開閉手段として機能するものである。このコン
タクタ３が閉じている間、電源から溶接トランスへ主電
流が供給され、二次回路に溶接電流が流れる。コンタク
タ３には、２つのサイリスタ等を用いて構成されている
ものや、インバータで構成されているものなどがある。

【００２３】同一ステージ内のロボット１のコンタクタ
３は共通の集中管理タイマ７に接続されている。この集
中管理タイマ７は制御手段として機能するものであっ
て、従来コンタクタ３ごとに個別に設けていた溶接タイ
マ（図８参照）を統合したものである。各ロボット１に
おける溶接電流のＯＮ／ＯＦＦ、すなわち、通電時間の
制御（通電開始の制御を含む。）は、この集中管理タイ
マ７からの指令により各ロボット１のコンタクタ３を制
御することによって行われる。集中管理タイマ７は、後
述するように、マイコンを内蔵し（マイコンタイマ）、
各ロボット１の通電時間を統一的に制御してそれらの溶
接タイミングを適切に調整する機能を有している。

【００２４】各集中管理タイマ７にはそれぞれモニタ８
が接続されている。モニタ８は、これが接続された集中
管理タイマ７の管理下にある同一ステージ内の各ロボッ
ト１の溶接状態を画面に表示するとともに、警報手段と
して所定の場合に警報を発する機能を有している。警報
は、たとえば、電源電圧の異常が設定時間を超えて継続
している場合に出される。

【００２５】溶接用電気幹線６には幹線電圧（電源電
圧）を測定する電圧測定手段としての電圧測定装置９が
設けられている。電圧測定装置９は情報ネットワーク１
０を介して各集中管理タイマ７に接続されており、電圧
測定装置９で測定された電源電圧のデータは各集中管理
タイマ７に送られ、ここで監視される。

【００２６】また、各ロボット１にはそれぞれロボット
コントローラ５が接続されており、このロボットコント
ローラ５によってロボット本体の動作が制御される。各
ロボット１のロボットコントローラ５は集中管理タイマ
７に接続されており、これによってロボット１の動作と
溶接タイミングとの同期がとられている。すなわち、ロ
ボットコントローラ５からの通電要求を受けて集中管理
タイマ７は各コンタクタ３に通電の指令を出す。溶接タ
イミングを含む各ロボット１の動作はあらかじめティー
チングされている。ここでは、ティーチングされた溶接
情報（溶接点の順番、通電時間など）はロボット１ごと
に集中管理タイマ７にも記憶されるようになっている。
また、集中管理タイマ７では、各溶接部位の優先順位な
どもティーチングされるようになっている。

【００２７】図２は集中管理タイマ７の構成を示すブロ
ック図である。同図に示すように、集中管理タイマ７
は、外部からの信号を入力処理する入力処理部１１と、
集中管理タイマ７の動作プログラムや各種の登録データ
を記憶するメモリ１２と、通電要求に関するデータを一
時的に格納する通電要求バッファ１３と、後述する各種
の演算処理を行うＣＰＵ１４と、ＣＰＵ１４の処理結果
を外部に出力するための処理を行う出力処理部１５とか
ら構成されている。

【００２８】入力処理部１１には電圧測定装置９と各ロ
ボット１のロボットコントローラ５とが接続されてい
る。電圧測定装置９で測定された電源電圧のデータおよ
びロボットコントローラ５からの通電要求の信号はこの
入力処理部１１を介して集中管理タイマ７の中に取り込
まれる。

【００２９】メモリ１２はたとえばＲＯＭで構成されて
おり、これには、上記したように、集中管理タイマ７の
動作プログラムや各種の登録データがあらかじめ記憶さ
れている。登録データには、たとえば、品質を保証しう
る電源電圧の許容範囲（たとえば、上限値と下限値）、
ロボット＃をキーとした溶接情報（溶接点の順番、通電
時間、優先順位など）、溶接タイミング調整用の参照デ
ータ（通電と電源電圧の降下との関係）などがある。

【００３０】通電要求バッファ１３は、上記したよう
に、通電要求に関するデータを一時的に格納するもので
ある。通電要求の格納にあたっては、通電要求を受け付
けた順序で格納され、通常はこの順序で通電される。特
に、複数の通電要求を同時にまたは同時とみなすように
設定された時間間隔内に受け付けた場合にはそれらの溶
接の優先順位に従って通電するようにそれぞれ格納され
る。

【００３１】ＣＰＵ１４は、電圧測定装置９の測定値を
入力して電源電圧を監視する機能と、各ロボットコント
ローラ５からの通電要求を入力して各ロボット１の溶接
タイミングを一元的に管理する機能などを有している。
各ロボット１の溶接タイミングの一元管理にあたって
は、電源電圧の変動が所定の許容範囲内に納まるように
通電タイミングを調整する。電源電圧の許容範囲は、上
記したように、上限値と下限値によって規定される。た
とえば、溶接電源の基準値を２００Ｖとした場合、上限
値は２２０Ｖ、下限値は１８０Ｖに設定される。なお、
電源電圧の許容範囲をどのように設定するかは、運用の
問題であって、溶接品質を確保できる範囲で適当に設定
すればよい。

【００３２】出力処理部１５にはモニタ８のほか各ロボ
ット１のコンタクタ３がそれぞれ接続されている。ＣＰ
Ｕ１４での監視状態（電源電圧、溶接タイミング、溶接
結果）およびアラーム（警報）信号はこの出力処理部１
５を介してモニタ８に出力される。また、ＣＰＵ１４で
選択された通電可能なロボット１への通電指令もこの出
力処理部１５を介してそれぞれのコンタクタ３に出力さ
れる。

【００３３】次に、以上のように構成された本システム
の動作について図３〜図６のフローチャートを用いて説
明する。なお、適宜、図７を参照する。図７は通電タイ
ミングの一例を示す図であり、同図（Ａ）は通電タイミ
ングの調整を行わない場合、同図（Ｂ）は本発明による
通電タイミングの調整を行った場合をそれぞれ示してい
る。

【００３４】図３は集中管理タイマ７の動作を示すメイ
ンフローチャートである。集中管理タイマ７の動作の概
略は同図に示すとおりであって、まず、電圧測定装置９
から測定データを取り込んで幹線電圧の監視を行う（ス
テップＳ１）。ここでは、時間（ｔ）の経過につれて幹
線電圧がどのように変動しているかを見る（図７参
照）。そして、その監視結果をもとに、幹線電圧が正常
かどうか、すなわち、品質を保証しうる範囲内（下限値
１８０Ｖと上限値２２０Ｖの間）であるかどうかを判断
し（ステップＳ２）、ＮＯであれば所定の異常処理を行
って（ステップＳ３）ステップＳ１に戻り、ＹＥＳであ
れば通電要求の管理（ステップＳ４）と通電タイミング
処理（ステップＳ５）とを溶接作業が終了するまで（ス
テップＳ６）繰り返す。これらの処理はすべてマルチタ
スクで行われる。

【００３５】図４は図３中の異常処理の内容を示すフロ
ーチャートである。ステップＳ２で幹線電圧の異常が検
知された場合、より具体的には、幹線電圧が異常に上昇
して上限値（２２０Ｖ）を超えた場合（図７（Ｂ）の区
間ａ参照）、または、幹線電圧が異常に下降して下限値
（１８０Ｖ）を超えた場合（本発明では通電中に電圧が
異常に下がることはないので通電中以外のときに何らか
の原因で低下した場合に限る。）には、品質を保証でき
る電源状態ではないので、ただちにシステムを停止して
一切の溶接作業を終了する（ステップＳ１１）。このと
き、通電要求の受付も停止される。その後、幹線電圧の
異常が検知された時点から設定時間が経過したかどうか
を判断し（ステップＳ１２）、ＹＥＳであれば、電源異
常を知らせるアラーム（警報）をモニタ８から出力して
（ステップＳ１３）リターンし、ＮＯであればただちに
リターンする。すなわち、設定時間内に幹線電圧が復旧
し正常になればアラームを発することなく通電を再開
し、設定時間内に幹線電圧が復旧しない場合に限ってア
ラームが出力される。

【００３６】図５は図３中の通電要求管理処理の内容を
示すフローチャートである。ステップＳ２で幹線電圧が
正常と判断されると、通電要求受付可能状態となり（ス
テップＳ２１）、ロボットコントローラ５から通電要求
があったかどうかを判断し（ステップＳ２２）、ＮＯで
あればただちにリターンして待機し、ＹＥＳであれば次
の一連の処理を行う。

【００３７】すなわち、通電要求があった場合には、そ
の通電要求を出したロボット１の番号（＃）を取得し
（ステップＳ２３）、そのロボット＃をキーとしてメモ
リ１２内の登録溶接データにアクセスしてその通電時間
を把握し（ステップＳ２４）、その結果をロボット＃と
共に通電要求バッファ１３に格納、蓄積する（ステップ
Ｓ２５）。通電要求のバッファ１３への格納にあって
は、上記したように、通電要求の受付順で通電するよう
に格納され、複数の通電要求を同時にまたは同時とみな
すように設定された時間間隔内に受け付けた場合には優
先順位に従って格納される。

【００３８】図６は図３中の通電タイミング処理の内容
を示すフローチャートである。この処理は、上記したよ
うに、マルチタスクによりステップＳ４の通電要求管理
処理やステップＳ１〜ステップＳ３の電源電圧監視処理
と並行に実行される。ここでは、まず、通電要求バッフ
ァ１３に通電要求のデータが有るかどうかを判断し（ス
テップＳ３１）、ＮＯであればただちにリターンして待
機し、ＹＥＳであれば次の一連の処理を行う。

【００３９】すなわち、通電要求バッファ１４の先頭に
あるロボット１を選択し（ステップＳ３２）、まず、現
在他のロボット１に通電中かどうかを判断し（ステップ
Ｓ３３）、ＮＯであれば、同時通電の可能性はないの
で、ただちにステップＳ３５に進んで通電指令を当該ロ
ボット１のコンタクタ３に出力する。

【００４０】これに対し、ステップＳ３３の判断の結果
としてＹＥＳであれば、同時通電となるので、この場合
の同時通電が品質保証の観点から可能であるかどうかを
判断する（ステップＳ３４）。この判断は、メモリ１２
内の登録参照データ（通電と電源電圧の降下との関係）
をルックアップして、当該ロボット１に通電することに
よって電源電圧が許容範囲である下限値（１８０Ｖ）を
下回る可能性があるかどうかによって行われる。なお、
この判断にあっては、本案のように電圧降下の程度で規
制するのではなく、単純に同時通電の台数によって規制
することも可能である。さらには、電圧降下の程度と同
時通電の台数とを併用して規制することも可能である。

【００４１】そして、ステップＳ３４の判断の結果とし
てＮＯであれば、この同時通電により品質が確保できな
いおそれがあるので、当該ロボット１への通電を待たせ
てそのタイミングをずらすべく、ステップＳ３３に戻
る。たとえば、図７（Ａ）に示すように、区間ｂでは４
台のロボット１（＃１〜＃４）への通電が集中してお
り、電源電圧は下限値（１８０Ｖ）を下回る結果となる
が、本案のようにしてロボット＃４の通電タイミングを
遅らせることによって電源電圧の変動は許容範囲内に抑
えられることになる。

【００４２】また、ステップＳ３４の判断の結果として
ＹＥＳであれば、同時通電となっても品質に影響はない
ので、通電指令を当該ロボット１のコンタクタ３に出力
する（ステップＳ３５）。コンタクタ３はその指令を受
けている間閉じており、これによって電源から溶接トラ
ンスへ主電流が供給され、二次側に溶接電流が流れ、実
際に溶接が行われる。

【００４３】集中管理タイマ７からコンタクタ３への通
電指令は当該溶接点での通電時間が終了するまで継続的
に出力され、通電時間の経過によって停止して通電が終
了する（ステップＳ３６、ステップＳ３７）。

【００４４】通電が終了すると、通電要求バッファ１３
内の当該通電要求データを消去し（ステップＳ３８）、
リターンする。

【００４５】したがって、本実施形態によれば、従来コ
ンタクタ３ごとに個別に設けていた溶接タイマを統合し
て集中管理タイマ７によって各ロボット１の溶接タイミ
ングを一元的に管理するようにしたので、タイマの数が
減少し、設備費が削減されるとともに設備の保全の工数
や費用も低減される。

【００４６】また、集中管理タイマ７によって各ロボッ
ト１の溶接タイミングを一元管理する際に、電源電圧の
変動が許容範囲（１８０Ｖ〜２２０Ｖ）内に納まるよう
に各ロボット１の溶接タイミングを調整するようにした
ので、同時通電によって電源電圧が低下しすぎることが
なくなり、常に一定の溶接品質が確保される。

【００４７】これにより、溶接タイミングを調整する目
的でプログラムの見直し（ティーチングのやり直し）を
行う必要はなくなり、プログラムの見直し作業は必要最
小限で済むため、かかる作業が大幅に削減される。

【００４８】また、自動的に溶接タイミングを調整して
常に一定の溶接品質を確保できることから、溶接機の台
数が増加した場合でも安易に幹線容量を増やす必要はな
く、この点からもコスト的なメリットがある。

【００４９】なお、本実施形態では、溶接機として溶接
ロボット１を例にとって説明したが、これに限定されな
いことはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る複数溶接機の通電
制御システムの概略構成図

【図２】 集中管理タイマの構成を示すブロック図

【図３】 集中管理タイマの動作を示すメインフローチ
ャート

【図４】 図３中の異常処理の内容を示すフローチャー
ト

【図５】 図３中の通電要求管理処理の内容を示すフロ
ーチャート

【図６】 図３中の通電タイミング処理の内容を示すフ
ローチャート

【図７】 通電タイミングの一例を示す図

【図８】 従来例を示す図

【符号の説明】

１…溶接ロボット（溶接機） ３…コンタクタ（電流開閉器、電流開閉手段、開閉器） ４…引き込み線 ５…ロボットコントローラ ６…溶接用電気幹線 ７…集中管理タイマ（溶接タイマ、制御手段） ８…モニタ（警報手段） ９…電圧測定装置（電圧測定手段） １０…情報ネットワーク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一電源に接続された複数の溶接機に対
   する通電を制御する複数溶接機の通電制御システムにお
   いて、 前記複数の溶接機にそれぞれ設けられた電流開閉器を、
   共通の溶接タイマによって、電源電圧の変動が所定の許
   容範囲内に納まるように統一的に制御することを特徴と
   する複数溶接機の通電制御システム。
2. 【請求項２】 同一電源に接続された複数の溶接機に対
   する通電を制御する複数溶接機の通電制御システムにお
   いて、 前記複数の溶接機のおのおのに設けられた電流開閉手段
   と、 前記複数の溶接機からの通電要求を入力して各溶接機の
   溶接タイミングを集中的に監視し、溶接タイミングが許
   容以上に合致しないように前記電流開閉手段のおのおの
   を制御する共通の制御手段と、 を有することを特徴とする複数溶接機の通電制御システ
   ム。
3. 【請求項３】 電源電圧を測定する電圧測定手段を有
   し、前記制御手段は前記電圧測定手段によって電源電圧
   の異常が検知されたとき通電を停止させることを特徴と
   する請求項２記載の複数溶接機の通電制御システム。
4. 【請求項４】 電源電圧の異常が設定時間内に復旧しな
   いとき警報を出力する警報手段を有することを特徴とす
   る請求項３記載の複数溶接機の通電制御システム。
5. 【請求項５】 同一電源に接続された複数の溶接機に対
   する通電を制御する複数溶接機の通電制御システムにお
   いて、 前記複数の溶接機のおのおのに設けられた、電流をＯＮ
   ／ＯＦＦする開閉器と、 前記複数の溶接機からの通電要求を入力して各溶接機の
   溶接タイミングを集中的に監視し、溶接タイミングが合
   致する場合には所定の条件に従って通電可能な溶接機を
   選択し、選択した溶接機の開閉器に対し通電指令を出力
   する共通の溶接タイマと、 を有することを特徴とする複数溶接機の通電制御システ
   ム。