JPS5914313B2 - 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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JPS5914313B2
JPS5914313B2 JP55140303A JP14030380A JPS5914313B2 JP S5914313 B2 JPS5914313 B2 JP S5914313B2 JP 55140303 A JP55140303 A JP 55140303A JP 14030380 A JP14030380 A JP 14030380A JP S5914313 B2 JPS5914313 B2 JP S5914313B2
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voltage
circuit
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control device
load
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JPS5779082A (en
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孝友 井爪
千尋 岡土
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24Electric supply or control circuits therefor
    • B23K11/25Monitoring devices
    • B23K11/252Monitoring devices using digital means

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は抵抗溶接機の制御装置に関する。
抵抗溶接機は周知のように溶接すべき2以上の; 鉄板
等を電極にはさみ、圧力を加え数千〜数万アンペアの電
流を電極と鉄板に流し、電流のジュール熱により鉄板を
溶カルて溶接する装置であり、この電極に流れる電流の
実効電流値、通電時間、圧力印加時間を制御するのが制
餌装置である。10このような抵抗溶接機の制御装置の
一般的構成を第1図のブロック図に示す。
1は交流電源、2は逆並列に接続されたサイリスタ、3
は溶接トランス、4は電流トランス、5及び5Aは溶接
トランス3の2次巻線の回路、6はA/D変換器、11
5は演算処理装置であるマイクロプロセッサ、8はプロ
グラムボックスである。
変換電源1(通常400/ 400り−50/ 60H
2)は電気弁であるサイリスタ2を介して溶接トランス
3に供給される。
溶接トランス3の一次20側の電流を工アンペア、トラ
ンスの巻数比をn■1とすると回路5、5AにはnXI
アンペアの電流が流れる。プログラムボックス8は抵抗
溶接機の2次巻線に流す電流の実効値及び通電時間をプ
ログラムするための装置であり、プログラムされ25た
データはマイクロプロセッサ7の主記憶装置に格納され
、マイクロプロセッサTはこの格納されたデータに基き
一次側電流Iの目標値を計算し、これに対応するサイリ
スタ2の点弧角を決定する。第2図にこの2次電流の通
電の状態を示す。第302図は1ケ所の溶接を行うため
に実効値11の電流をTiサイクル通電し、T2サイク
ル冷却した後再び実効値12の電流をT3サイクル通電
することを示している。プログラムボックス8では第2
図に示す工7、3512、Ti、T2、T3等がプログ
ラムできる。
溶接トランス3に流れた一次電流工は電流トランス4に
より検出され、A/D変換器によりデジタル値に変換さ
れ、マイクロプロセツサ7にフイードバツクされる。
マイクロプロセツサ7ではプログラムボツクス8にてプ
ログラムされた電流の目標値とフイードバツクされた電
流値を電源サイクル毎に比較し、計算してフイードバツ
クされる電流値が目標電流値と等しくなる様に通電時サ
イリスタ2の点弧角の制御を行う。第2図に示した冷却
時間、又はサイリスタ2が0FFしている間はマイクロ
プロセツサ7からサイリスタ2に対し点弧パルス指令が
出力されない。フイードバツクされる電流は瞬時値であ
るため、目標電流値が実効値(Ieff)で与えられる
場合、マイクロプロセツサ7は瞬時値電流を所定のサン
プルレート(通常100μs〜200μs)で読み込み
Ieff−JR?臣?の様な計算を行う必要がある。
しかし第1図に示す様に溶接トランス3の2次回路数が
2以上ある場合、一次巻線の電流フイードバツクを行つ
ている現行方式では、たとえば2次回路5が断線した場
合、二次電流1が一定になる様に制御されると2次回路
5Aには通常の2倍の電流が流れることになる。溶接部
に2倍もの電流が流れると、溶接部に穴があく等のこと
が起り、この場合製品は不良品となつて排除される。
断線した回路5の方は溶接が不可能となるが、この場合
は溶接をやり直せば良く製品が不良品として排除される
ことはない。自動車工業等の場合、車体の溶接で不良品
が出て排除されると後工程に重大な影響を及ぼすため、
一方の回路5が断線しても他の回路5Aでは正常に溶接
が行われることが必要である。本発明はこのためになさ
れたもので、複数の2次回路の一部に断線が発生しても
残りの回路を正常に動作させることが出来る制御装置を
提供することを目的とするものである。
以下本発明の一実施例を第3図に基いて説明する。
第1図と同一の機能のものには同一の番号を付してある
。9は電気弁であるサイリスタ2の両端電圧を検出する
電圧検出器で、その出力は前記マイクロプロセツサ7に
入力し、更に後記するスイツチSWに入力し、このスイ
ツチSWf)0N10FFを行う。
この検出回路9はサイリスタ2の順方向電圧降下の2〜
4倍以上でスイツチSWを0Nし、2〜4倍以下でスイ
ツチSWを0FFするための出力を有するフオトカプラ
一、シユミツト回路等で構成されている。10はRCか
ら成る一次遅れ回路で、抵抗Rに並列に、更に抵抗R1
及びスィツチSWlから成る位相調整回路10″が設け
られている。
該スイツチSWlはマイクロプロセツサ7の指令により
開閉される。この一次遅れ回路10および位相調整回路
10/においてスイツチSWlが開の時RCの一次遅れ
要素の位相角φ=Tan−11/ωRCになり、またス
イツチSWlが閉の時の位相角φはφ=(R+R1) Tan−1?になる。
ω・R−R1・C そして、一次遅れ回路10におけるコンデンサCの両端
に並列に前記したスイツチSWが設けられている。
このスイツチSWはサイリスタ2が0Nの間は開放、0
FFの間は短絡するように動作し、FET或いはトラン
ジスタ等の半導体により構成されている。11はゲイン
調整回路で、抵抗R2,R3,R4とスイツチSW2及
び演算増幅器0Pにより構成されている。
スイツチSW2はマイクロプロセツサ7の指令により開
閉され、スイツチSW,が開R3゜R4の時は?である
R2(R3+R4) このような構成において、溶接トランス3の一次側に印
加される電圧はRCの一次遅れ回路10及び位相調整回
路10′とゲイン調整回路11を通じてA/D変換器6
に導かれ、ここでデジタル変換されマイクロプロセツサ
7にフイードバツクされる。
第1図における溶接トランス3の等価回路は2次回路を
1つとした場合、第4図に示す抵抗R1リアクタンスL
、サイリスタ2、及び交流電源1の直列回路で表現でき
る。
文流電源1をEsinωT,.taIlφ=ωL/R1
サイリスタ2の点弧角をθとすると流れる電流1は過度
現象を解くことにより下記1式で示される。
すなわち、交流電源1がESin(!)tの電圧を、ス
イツチ2を介して抵抗Rl.リアクタンスLの直列回路
に与える回路において、位相角θのときにスイツチ2を
オンしたときに回路に流れる電流を表すと、〔但しTO
−Tanφ/ω〕 となる。
第3図において、交流電源1をEsinωt、Tanφ
=CRlサイリスタ2の点弧角をθとし、サイリスタ2
が点弧以前コンデンサCの両端はスイツチSWにより短
絡されサイリスタ2が点弧と同時に開放になつたとすれ
ば、コンデンサCの両端電圧EOは、上記1及び2式か
らωL/Rの値と1/ωCRの値を一致させればIとE
は比例関係にあることがわかる。従つて、EOの値をA
/D変換器6によりデジタル変換し、マイクロプロセツ
サ7にフイードバツクすれば、第1図の構成で電流トラ
ンス4の値をA/D変換器6を介してA/D変換し、マ
イクロプロセツサ7にフイードバツクする場合と同等な
制御が可能である。その上、この回路は電流フイードバ
ツクではなく電圧フイードバツクであるから、電圧E。
の波形は溶接トランス3の2次回路の1つの回路の断線
には影響されないので、2次回路の1つが断線しても残
りの回路に過電流が流れることはない。次に前記CRの
時定数は溶接トランス3の時定数L/Rにあらかじめ合
せておかなければならないが、負荷の力率は溶接トラン
スがかわつたり、溶接トランスから溶接点までのケーブ
ル長の変化等で影響をうける。
負荷の力率(L/Rの時定数)を知るには溶接電流の流
しはじめの第1サイクルの点弧角を特定の点弧角(たと
えば900又は1200)で点弧させ、この溶接電流が
切れる時のサイリスタ2の両端電圧検出回路9の出力で
マイクロプロセツサ7に割込みをかけることにより、マ
イクロプロセツサの内部のカウンタの値をインデツクス
にして主メモリに格納されているテーブルを参照するこ
とにより力率角を知ることが出来る。このテーブルは式
1のI=0の時のSin(ωt+θ−φ)=e(−t/
TO)Sin(θ−φ)であるためこの式を解いて求め
れば良く、あらかじめマイクロプロセツサの主メモリに
格納しておく。
第5図は基準電流(溶接トランスの1次電流)のパーセ
ンテージと基準電流に対応する電圧(溶接トランスの電
圧)のパーセンテージとの関係を示したもので、このよ
うにして得られた電圧値がマイクロプロセツサの主記憶
部に記憶される。上記方法で負荷の力率角を知り、次に
その値と一次遅れ回路CRの時定数を比較し、この値と
前記負荷の力率角が違つている時は位相調整回路と、ゲ
イン調整回路によりこれを補正する。抵抗溶接機におい
ては、負荷力率角の変動は同一の溶接トランスを使用し
ている限りにおいては大巾に変化することはないから、
一次遅れ回路CRの時定数は2種ぐらいあれば良い。
マイクロプロセツサ7は上記した方法で負荷力率を知る
とその値に近くなるように位相調整回路のスイツチSW
lを開閉し、位相を負荷力率に近ずけ、同時にゲイン調
整回路のスイツチSW2を開閉して位相調整のため変化
した振幅値を元にもどす。なお、第3図においてRCに
よる電圧検出入力部は交流電源1の両端を入力するよう
にしても同様に動作する。スイツチSWによりコンデン
サCをりセツトしているため、サイリスタ2が0FFの
時はコンデンサCを常に短絡しており、負荷電流分はA
/D変換器6に入力されないためである。また2次回路
が1つである時4叡第1図に示すように電流トランス4
による電流フイードバツクにより制御する方式をとり、
2回路以上の時は、上記した本発明による構成により制
御するように構成しても良い。更に遅れ回路10はL/
R又は演算増幅器を使用して実現することが出来ること
はいうまでもないO以上説明したように本発明による制
御装置によれば、2以上の2次回路の一部が断線しても
残りの2次回路の電流が急増することがない。
またマイクロプロセツサにフイードバツクされる等価電
圧の瞬時値は、一次電流波形に比例するため、プロセツ
サでの処理がフイードバツク値に比例定数を掛算するの
みで良く簡単である。更に負荷電圧制御を行つているが
、設定は負荷電流の実効値に比例して制御できるので、
設定値変更が簡単である等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の抵抗溶接機の制御装置のプロツク図、第
2図はプログラム方法と溶接電流の説明図、第3図は本
発明による制御装置の一実施例を示すプロツク図、第4
図は溶接トランスの等価回路図、第5図は第3図の制御
装置におけるマイクロプロセツサの主記憶部に記憶すべ
き、溶接トランスの電圧対1次電流の特性を示した図で
ある。 1・・・・・・交流電源、2・・・・・・サイリスタ、
3・・・・・・溶接トランス、4・・・・・・電流トラ
ンス、5,5A・・・・・・2次回路、6・・・・・・
A/D変換器、7・・・・・・マイクロプロセツサ、8
・・・・・・マイクロプログラムボツクス、9・・・・
・・電圧検出回路、10・・・・・・遅れ回路、10″
・・・・・・位相調整回路、11・・・・・・ゲイン調
整回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 交流電源を、逆並列に接続した電気弁および溶接ト
    ランスを介して負荷に供給し、演算処理装置により前記
    電気弁の開閉制御を行い、これにより前記溶接トランス
    の2次回路に流れる電流の実効値及び通電時間を制御す
    る抵抗溶接機の制御装置において、前記電気弁の両端電
    圧を検出する検出手段と、前記電源電圧又は負荷電圧を
    入力し前記負荷の抵抗R及びインダクタンスLにより示
    される時定数L/Rと等価な時定数の遅れ回路と、前記
    検出手段により検出された電圧に応じて開閉し前記遅れ
    回路をリセットするスイッチと前記遅れ回路の出力電圧
    を得てその振幅を調整するゲイン調整手段と、このゲイ
    ン調整手段の出力をA/D変換し、前記演算処理装置に
    帰還するA/D変換器とを有することを特徴とする抵抗
    溶接機の制御装置。 2 演算処理装置が検出手段により電気弁の開閉タイミ
    ングを検出して負荷力率を演算する機能を有し、遅れ回
    路が前記負荷力率に応じて時定数を変化させる可変時定
    数回路を有する特許請求の範囲第1項に記載の抵抗溶接
    機の制御装置。
JP55140303A 1980-10-07 1980-10-07 抵抗溶接機の制御装置 Expired JPS5914313B2 (ja)

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DE19813139405 DE3139405A1 (de) 1980-10-07 1981-10-03 Steuerungs- und regelungsschaltung fuer widerstandsschweissgeraet

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