JPS6015078A - 抵抗点溶接機における異常短絡検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は抵抗点溶接機において２次ケーブル等トラン
スの２次側での異常な短絡を検出するための方法に関す
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、接触面に碁石状の酒肴部（ナ
ゲツト）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号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ｌＩ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ｖＩＩｉ＋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
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
ルの往復線が内部短絡する場合がある。このような場合
、溶接［１は短絡個所を通って往復線を流れ、電極間に
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、溶接良否を溶接の都度知ることはてきないから、
溶接欠陥が多発するおそれがある。

このような不都合を解消（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づ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、溶接欠陥の発見に努めるととも
に、溶接欠陥を通して２次ケーブル等の短絡を発見する
こととしているのが実情であり、作業者の負担が大きい
のみならず、能率が極めて悪い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、容易か
つ確実に異常な短絡を検出することのできる方法を提供
することを目的とし、その特徴とするところは、溶接ガ
ンを開放させた状態すなわち電極を相互に離隔させた状
態で溶接トランスの１次側に電流を流し、その際に溶接
トランスの１次側もしくは２次側の電流値を検出すると
ともに、検出した電流値と基準電流値とを比較する点に
ある。

以下この発明を実施例に基いて更に詳細に説明する。

まずこの発明の方法を実施するための装置を説明すると
、第１図は作業者による押釦操作で溶接および短絡検出
を行なうよう構成したリレー回路図であって、溶接押釦
スイッチＳ１が溶接リレーＲ１に、短絡検出押釦スイッ
チＳ２が短絡検出リレーＲ２に、リセット押釦スイッチ
Ｓ３がリセットリレーＲ３にそれぞれ接続されている。

溶接リレーＲ１の常開接点ＲＩａが後述する異常リレー
Ｒ４の常閉接点Ｒ４ｂおよび溶接完了リレー（図示せず
）の常開接点Ｒ５ｂを介して溶接補助リレーＲ６に接続
されており、その溶接補助リレーＲ６の常開接点Ｒ６ａ
が前記溶接リレーＲ１の常開接点Ｒ１ａに対し並列に接
続され、したがって溶接補助リレーＲ６は自己保持する
ようになっている。また溶接補助リレーＲ６の常開接点
Ｒ６ａは溶接加圧電磁バルブ（図示せず）のソレノイド
ＳＱＬに直列に接続され、常開接点Ｒ６ａが閉じること
によりソレノイドＳＱＬを励磁して溶接加圧電磁バルブ
を動作させ、その結果溶接ガンを閉じて電極によって被
溶接物（それぞれ図示せず）を挟持加圧するようになっ
ている。

他方、短絡検出リレーＲ２の常開接点Ｒ２ａが溶接完了
リレーの常開接点Ｒ５ｂを介して短絡検出補助リレーＲ
７に接続され、その短絡検出補助リレーＲ７は常開接点
Ｒ７ａを短絡検出リレーＲ２の常開接点Ｒ２ａに対し並
列に接続することにより自、己保持するようになってい
る。短絡検出補助リレーＲ７の使の常開接点Ｒ７ａが、
異常検出器に内蔵した異常検出リレー（それぞれ図示せ
ず）の常開接点Ｒ８ａおよび前記リセットリレーＲ３の
常閉接点Ｒ３ｂを介して異常リレーＲ４に接続されてお
り、その異常リレーＲ４の常開接点Ｒ４ａが短絡検出補
助リレーＲ７の常開接点Ｒ７ａおよび異常検出リレーの
常開接点Ｒ８ａに対し並列に接続されていることにより
、異常リレーＲ４は自己保持するように構成されている
。そしてその異常リレーＲ４に対し適宜の異常告知器例
えばランプＬが並列に接続されている。なお、異常リレ
ーＲ４の常閉接点Ｒ４ｂが前述したように溶接補助リレ
ーＲ６に直列に接続されているから、異常リレーＲ４を
消磁しない限り溶接を行なうことができず、したがって
異常があった場合には溶接を行なわないようインターロ
ックする構成となっている。

ここで前記異常検出器について説明すると、異常検出器
は溶接トランスの１次側あるいは２次側の電流値を検出
し、その電流値が基準電流値を超えている場合に異常信
号を出力するものであって、その異常検出器の構成の一
例を第２図に示す。第２図中符号１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２に与えるようになっ
ている。積分器２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し、その出力を波形整形器３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
づ−るようになっており、さらにその直流電圧を比較器
４に入力するようになっている。他方、比較器４には基
準発生器５が接続されており、その基準発生器５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３から入力される電圧と比較器４に
おいて比較し、波形整形器３から入力された電圧１なわ
ち実測電流値が基準電流値より大きい飴の場合にアンド
ゲート６を介して異常信号発生器７〈例えば異常検出リ
レー）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６には、溶接ガンを閉動作させる加圧信号
を反転して入力する反転回路８が接続されており、した
かって溶接電極を相互に離隔させた非加圧時に比較器４
がイム号を出力した場合にのみ異常イ８号発生器７が動
作し、その結果第１図に示す異常検出リレーの常開接点
Ｒ８ａが閉じ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させ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。

ところで前述した溶接補助リレーＲ６および短絡検出補
助リレーＲ７は、抵抗点溶接制御装置９の起動スイッチ
となっている。その構成を第３図に示す。すなわち互い
に並列接続された溶接補助リレーＲ６の常開接点Ｒ６ａ
と短絡検出補助リレーＲ７の常開接点Ｒ７ａとが、抵抗
点溶接制御装置（以下単に制御装置という）９に接続さ
れており、その制御装置９は前記いずれかの常開接点Ｒ
６ａ。

Ｒ７ａが閉じることにより予圧時間制御回路１０が動作
し、予め設定した所定の予圧時間ＴＳ経過後に予圧制御
回路１０が溶接時間制御回路１１および溶接電流制御回
路１２に信号を出力するようになっている。溶接時間制
御回路１１は溶接電流を流す溶接時間ＴＷを制御するも
のであって、その溶接時間制御回路１１は予圧時間制御
回路１０から信号が入力されかつ予め設定した溶接時間
Ｔｗを経過した後に、溶接電流制御回路１２にオフ信号
を出力するとともに、保持時ＦＵ　Ｍ　’５１回路１３
に対し信号を出力するようになっている。他方、溶接電
流制御回路１２ば、溶接ガンの電極間に流す溶接電流■
を制御するものであって、予圧時間制御回路１０から入
力される信号によって通電を開始し、溶接時間１１ｉ１
仰回２ｇ１１から入力される信号によって通電を停止す
るようになっている。また保持時間制御回路１３は、通
電終了後に被溶接物を電極によって挟持加圧しておく保
持時間Ｔｈを制御するものであって、その保持時間Ｂ１
１３御回路１３は前記溶接時間制御回路１１から信号が
入力されかつ予め設定した保持時間Ｔｈが経過した後に
？８接完了信号を出力し、例えば第１図に示す溶接完了
リレーの常閉接点Ｒ５ｂを開動作させるようになってい
る。したがって７８接加圧＝ｍバルブを動作させるため
の前記ソレノイドＳＱＬの励磁すなわち溶接ガンによる
加圧は、溶接補助リレーＲ６もしくは短絡検出補助リレ
ーＲ７のいずれかが励磁されてその常開接点Ｒ６ａ、Ｒ
７ａがｍじた後、前記溶接完了リレーの常閉接点Ｒ５ｂ
が開くまでの門灯なうことになり、換言すれば溶接およ
び短絡検出のそれぞれの１サイクル時間は、予圧時間Ｔ
、Ｓと溶接時間Ｔｗと保持時間Ｔｈとを加えた時間とな
る。

つぎに上記の装置の作用すなわちこの発明の詳細な説明
する。まず溶接を行なう場合について説明すると、溶接
ガンの電極の間に被溶接物を挿入した状態で溶接押釦ス
イッチＳ１を押せば、溶接リレーＲ１が励磁されてその
常開接点Ｒ１ａが閉じる。その場合、異常リレーＲ４が
消磁されてその常閉接点Ｒ４ｂが閉じ、また溶接完了信
号が出力されていないために、溶接完了リレーの常閉接
点Ｒ５ｂＳ閉じているから、溶接補助リレーＲ６が励磁
され、その結果その常開接点Ｒ６ａが閉じて溶接補助リ
レーＲ６が自己保持するとともに、溶接加圧電磁バルブ
のソレノイド５Ｏｌｊ：電流が流れる。

したがって溶接加圧電磁バルブが切換って溶接ガンにエ
アーが供給されるために、溶接ガンが閉動作してその電
極によって被溶接物を挟持加圧する。

これと同時に、前記制御装ｒＦ１９は溶接補助リレー［
く６が励磁されてその常閉接点が閉じるためにオフ動作
する。すなわち溶接ガンが閉じた俊予め設定した予圧時
間Ｔｓが経過すると、予圧時間制御回路１０が溶接＠間
制御回Ｆｆｌ　１１６３よび溶接電流制御回路１２に信
号を出力する。すると、溶接電流ＦＩｉ！Ｊ御回路１２
がオン動作することにより、溶接ガンにおける電極の間
に溶接電流Ｉが流れて被溶接物のスポット溶接が行なわ
れる。このような通電は、溶接トランスの１次側に高電
圧小電流を流すことにより２次側に小電圧大電流を生じ
させることにより行ない、その場合の１次側の電流は例
えば数百アンペアであり、また２次側の電流は数百〜壬
数百アンペアである。溶接電流Ｉの通電は、予め設定し
た溶接時間Ｔｗ　ｌｆｉ経過するまで継続し、溶接時間
７ｗが経過すると、溶接時間制御回路１１から出力され
るオフ信号によって溶接電流制御回路１２がオフ動作し
て通電が停止する。通電停止後予め設定した保持時間Ｔ
ｂが経過すると、保持時間制御回路１３が溶接完了信号
を出力し、その結果溶接完了リレーの常閉接点Ｒ５ｂが
開く。すると、溶接補助リレーＲ６への通電が停止して
溶接補助リレーＲ６が消磁されるためにその常閉接点Ｒ
６ａが開き、それに伴って溶接加圧電磁バルブのソレノ
イドＳＱＬへの通電が止まるから、その電磁バルブが切
換って溶接ガンが開き、被溶接物を開放することによっ
て溶接が完了する。

つぎに短絡を検出する場合について説明すると、短絡検
出押釦スイッチＳ２を押すことにより短絡検出リレーＲ
２を励磁すれば、その常閉接点Ｒ２ａが閉じ、これに対
し溶接完了リレーの常閉接点Ｒ５ｂが閉じているから、
短絡検出補助リレーＲ７が励磁されて自己保持する。短
絡検出補助リレーＲ７が励磁されるとその常閉接点Ｒ７
ｂが閉じるから。

前記制御装置９が前述した溶接の場合と同様に動作する
が、溶接加圧電磁バルブのソレノイドＳＯＬは溶接補助
リレーＲ６が消磁されてその常閉接点Ｒ６ａが開いてい
るために励磁されず、したがって溶接加圧電磁バルブが
切替わらないために溶接ガンは閉動作せず、電極が相互
に離れたままとなる。その状態で予圧時間ＴＳが経過す
ると、溶接電流制御回路１２がオン動作し、溶接トラン
スの１次側の回路を閉じて電流が流れる。その場合、２
次側の回路が開いていれば、２次側には全く電流が流れ
ず、１次側に数アンペア−数十アンペアの電流が流れる
のみであるが、２次ケーブルや溶接ガン等の２次側に短
絡が生じていると２次側に数百〜千数白アンペアの溶接
電流ｌが流れ、また１次側に数百アンペアの電流が流れ
る。ところで溶接トランスの１次側もしくは２次側の電
流は、第２図に示す電流検出器１によって検出されてお
り、その電流検出器１の出力信号は前記積分器２および
波形整形器３を経て通電電流値に応じた電圧に変換され
、さらに比較器４において基準電圧と比較される。その
場合、溶接トランスの２次側に短絡が生じていると、溶
接ガンが開いているにもかかわらず前述したような大電
流が１次側および２次側に流れるから、実測電流値は基
準発生器５によって予め設定した基準量流値を大幅に超
えることになる。したがって溶接トランスの２次側に短
絡が生じていれば、比較器４に入力される直流電圧が基
準電圧を超えるために比較器４が信号を出力する。その
出力信号は、溶接ガンが非加圧状態にあってアンドゲー
ト６が開いているから、異常信号発生器７に入力され、
その結果異常信号発生器７がオン動作して異常検出リレ
ーの常閉接点Ｒ８ａが閉じる。このようにしてその常開
接点Ｒ８ａｆｆｉ閉じると、これに対して直列に接続さ
れた接点すなわち短絡検出補助リレーＲ７の常閉接点Ｒ
７ａおよびリセットリレーＲ３の常閉接点Ｒ３ａが閉じ
ているから、異常リレーＲ４が励磁されて自己保持し、
同時に異常リレーＲ４と並列に接続したランプＬが点灯
する。したがって、短絡検出押釦スイッチＳ２を押した
結果、ランプＬが点灯すれば、溶接トランスの２次側に
短絡が生じていることを知ることができる。

なお、短絡の検出を行なう場合であっても、通電は溶接
ｖｉＳｔＩｌｌＩＩ１１回路１１に設定した溶接時間Ｔ
Ｗのみ行ない、溶接時間Ｔｗおよび保持時間Ｔｈが経過
すると、溶接完了信号が出力されて溶接完了リレーの常
開接点Ｒ５ｂが開き、その結果短絡検出補助リレーＲ７
が消磁されてその常開接点Ｒ７ａが開くが、異常リレー
Ｒ４が自己保持しているためにランプＬは点灯し続ける
。またランプＬが点灯している場合すなわち異常リレー
Ｒ４が励磁されていれば、その常閉接点Ｒ４ｂが開いて
いるから、誤って溶接押釦スイッチＳ１を押しても溶接
補助リレーＲ６が励磁されず、したがって制御装置９が
動作することはない。

そして、２次ケーブルの交換等知略個所の補修を行なっ
た後にリセット押釦スイッチＳ３を押せば、リセットリ
レーＲ３が励磁されてその常閉接点Ｒ３ｂが開くため、
異常リレーＲ４の自己保持が解除されると同時に、溶接
補助リレーＲ６のインターロックが解除され、したがっ
て溶接可能な状態に復帰する。

なお、この発明の方法は上記の実施例で示した装置以外
の装置によっても実施できることは勿論であり、また装
置の構成次第で自動化することも容易である。

以上の説明から明らかなようにのこの発明の方法は、溶
接ガンを冊数させた状態すなわち溶接電極を相互に１１
陪させた状態て溶接トランスの１次側に電流を流し、そ
の際に溶接トランスの１次側もしくは２次側の電流値を
検出するとともに、その検出した電流値を基準電流値と
比較する方法であるから、２次ケーブル等溶接トランス
の２次側に短絡個所があれば、１次側もしくは２次側の
電流値が異常に大きくなるために、短絡していることを
容易かつ確実に知ることができ、したがってこの発明の
方法を１打点毎もしくは数行点毎に実施すれば、短絡を
生じたまま溶接を行なってしまうことを防止でき、ひい
ては溶接不良品の発生や溶接不良部の手直しを解消でき
る等の実用１優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明を実施するための装置を示す図であって、
溶接開始および短絡検出開始ならびにリセッ１〜の各装
置と溶接ガンによる加圧と異常表示とを行なわせるため
のリレー回路の一例を示′！ｊ回路図、第２図は異常検
出器の一例を示すブロック図、第３図は抵抗点溶接制御
装置の一例を示ずブロック図である。 １・・・電流検出器、　４・・・比較器、　５・・・基
準発生器、　７・・・異常信号発生器、　１２・・・溶
接電流制御回路、　Ｒ１・・・溶接リレー、　Ｒ２・・
・短絡検出リレー、　Ｒ３・・・リセットリレー、　Ｒ
４・・・異常リレー、　Ｒ６・・・溶接補助リレー、　
Ｒ７・・・短絡検出補助リレー、　ＳＱＬ・・・（溶接
加圧電磁パルプの）ソレノイド。 出願人　トヨタ自動車株式会社 代理人　弁理士　豊　１）武　久 （ほか１名） 第　ｉ　図 第３　ｒ”−’！ ？ ）ｙ、１ｌｌｉ　１１．’　Ｆ！ｊ　（方式）％式％ ２、発明の名称 ＩＫ　ｂ’ｔ　！、’、！ｌｌｉ　ｌ第１；壇ｊ、Ｉｊ
ｌノる５χ常う、０絡検出方法３、１１１ｉ１−を１ｊ
　ろ占 ’Ｊｉ　ＩＮとの閂１デｋ　ｌ’Ｉ　ｎ’ｌ出願人Ｉｔ
、ｉ：＋１　云グ、１１県＋：：：　＋１＋市ｌ・三ｊ
り町１番地′／１１り１・　（３１０）　Ｉ−７１り自
動車株式会社４、　代　叩　ノ、 １１　所　中巾都港１ス三１１」３丁目４番１８号５　
、ン市１１　命／ｌンＣノ月１ｌ−１１１ｊ１和！、’
＋　８　’ｌ　’Ｉ　０月２５１１（光送日）７−） ７、補正の内容 明細書の第１７頁第３ｉ−Ｊ目の１あ−Ｊ（、ｌと［（
ン口１ｉ　１ｉｉｌ　’／：ｉ　：、・！の間に、「第
１図はｊと挿入づる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被溶接物を、溶接トランスの２次側に電気的に接続され
   た溶接ガンにおける１対の電極によって挟持加圧し、そ
   の状態で溶接トランスの１次側に電流を流すことにより
   、前記電極間に溶接用大電流を流して被溶接物を溶着さ
   せる抵抗点溶接機において、前記電極を相互に離隔させ
   た状態で前記溶接トランスの１次側に電流を流すととも
   に、その溶接トランスの１次側もしくは２次側のｌＩ電
   流値検出し、かつその検出した電流値と基準電流値とを
   比較することを特徴とする抵抗点溶接機における異常知
   略検出方法。