JPS603909B2 - 溶接機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は抵抗溶接機等の負荷抵抗の変化する装置等に
おいて、その負荷抵抗を測定しながら負荷変化に従って
供給する電流や電力、電圧を制御する溶接機の制御装置
の改良に関する。

ここで、従来の交流電流制御回路の一例を第１図に示し
て説明する。

交流電源１に直列に接続されたサィリス夕等で成る電気
弁２により、交流電源１を制御した出力を負荷ィンダク
タンス３及び負荷抵抗４に供給する。

そして、負荷電流を変流器５により検出し、整流器６で
整流して電流基準ＩＲと比較し、その偏差を増中器７で
増中して位相器８により電気弁２の導通位相を制御する
ことにより、負荷電流１＾ｃは電流基準ＩＲに比例した
値に制御されることにある。しかしながら、抵抗溶接機
のように熱を利用する負荷の場合、負荷に流れる電流の
みを一定に制御しても溶接品質は必ずしも確保されない
。それは溶接部の接触面積が電極の摩耗により溶接回数
に比例して増加するので、その回数に従って溶接部の単
位面積あたりの電流が減少し、単位面積あたりの発生熱
量または全熱量が減少し溶接不良が発生するからである
。従来はこれに対処すべく、溶接回数に従って経験的に
溶接電流を段階的に増加させることにより溶接品質を確
保していた。ところが被溶接材料、溶接電極や溶接電流
等によって溶接電極の摩耗度が変化するので、溶接回数
に従って増加させる電流の条件を一律に決定出来ないと
いう不便があった。よって、本発明の目的は前述した従
来技術の不備を考慮し、溶接電極の摩耗度に従って負荷
電流を制御することにより自動的に溶接条件を最適にし
て溶接品質の向上した溶接機の制御装置を提供すること
にある。以下、添付図面を用いて本発明の一実施例につ
いて詳しく説明する。第２図は本発明の一実施例を示す
構成図であるが、第１図と同一構成部には同一記号を記
しているので記号１〜８までは説明を省略する。

ただし、第１図で示した負荷ィンダクタンス３および負
荷抵抗４を第２図ではそれぞれ３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂ
と分割し、電圧検出端子間の負荷インピーダンスを３Ｂ
，４Ｂとし、この両端電圧を電圧検出器９により検出す
る。なお、３Ａ，４Ａは変圧器、配線のインピーダンス
を示す。電流設定値ＩＲ，は関数発生器１０の出力ＶＦ
Ｇと掛算器１１により電流基準ＩＲを作る。

整流器６により出力された負荷電流１は通電検出回路１
２により電流の有無を検出される。さらに、この電流１
は電流変化率検出回路１３により電流変化率が零の点が
検出され、これらを入力とするアンド回路１４の出力と
、電圧Ｖと電流１から割算器１５によって負荷抵抗４Ｂ
を求めＲを出力する。抵抗算出のサイクル設定ＣＹによ
りカウソタ１７を動作させて通電電流１のサイクルを計
数し、設定されたサイクルごとの抵抗Ｒを積分器１６を
用いて積分し、カウンター８によってリセットされる毎
に抵抗Ｒの平均値Ｖ２を積分器１６より出力する。カゥ
ンタ１８の出力に従って、メモリ回路１ ９は抵抗Ｒの
平均値Ｖ２の値を記憶する。一方、メモリ回路２０‘ま
リセット信号によりリセットスイッチＲＥＳＴが押され
たときにのみ抵抗Ｒの平均値Ｖ２をメモリして、メモリ
回路２０とメモリ回路１９の出力を比較器２１によって
比較してその出力を関数発生器１０への入力とする。と
ころで、溶接機において溶接電流一定の制御を行なうこ
とのみでは溶接品質を向上することができない。これは
溶接回数が増加するに従って電極が摩耗し、接触面積が
変化し発生熱量が変化するからである。今、電極の接触
面積をＡ、電極両端から見た負荷抵抗をＲとすると、Ｒ
＝筆（Ｋ．淀数）‐‐‐‐‐‐‐・‐｛１１が成立する
。

更に、単位面積あたりの電流、即ち電流密度を一定に制
御するためには初期電流設定値ＩＲ，「電流基準ＩＲと
すると、電流基準を接触面積の関数として制御すればよ
い。ＩＲ＝Ｋ２・Ａ・ＩＲ，（Ｋ２：定数） ・・・
・・・｛２）即ち■式により制御すればよい。

ここで、｛１｝，（２’式により・Ｒ＝豊．・Ｒ．（Ｋ
３；定数）‐．・・・‐．・糊が成立する。

また、発生熱量一定制御をする場合は次の｛５）式で制
御すればよいことは明らかである。ＩＲ２・Ｒ＝Ｋ４・
ＩＲ，２（Ｋ４：定数） …・・・・・・【４１１Ｒ＝
策・ＩＲ・低鰍）．・・．・・．・棚次に【３’式に従
って制御を行なう場合について説明する。

第２図において負荷抵抗Ｒの平均値を積分回路１６‘こ
よって求め、メモリ回路２川こよりその初期値を記憶し
ておく。つづいて抵抗Ｒの変化をメモリ回路１９に記憶
させ、比較回路２１により抵抗Ｒの変化率を検出し、関
数発生器１川こより雫を算出して掛算器１１により【３
拭の電流基準ＩＲを算出する。つづいて、ｔ５１式によ
る制御を実現する場合について第３図〜第６図に従って
詳しく説明する。

まず、負荷にはィンダクタンス分を含むので負荷電圧か
ら抵抗分のみを算出するため、第３図ａに示す電流１か
ら電流変化率洋が零の時を検出し、（第３図ｂ）更に電
流が流れていることを検出してアンド回路１４により第
３図ｅに示す。ジック信号Ｖ．を出力し、この瞬間の負
荷電圧Ｖｒ、負荷電流ｌｒを求めればィンダクタンス分
の電圧は零であるので負荷抵抗Ｒを割算器１５により求
めることができる（第３図ｆ）。次にカゥンタ１７、カ
ウンタ１８の作用を第４図に従って説明する。

溶接通電サイクルと溶接の過程を考えると、通電の最初
は被溶接材の〃なじみ〃がなく接触面積が不安定であり
、通電の後半は被溶接材の一部が火花となり飛散するの
で、接触面積が不安定となる。

そこで、接触面積の安定するサイクルをＣＹ（第４図Ｃ
）によりカゥンタ１７に設定し、負荷抵抗Ｒはカウンタ
ー ７の出力ＣＯＵＴ，（第４図ｄ）毎に積分回路１６
を用いて第４図ｅに示すＶ２を算出する。第４図では、
３サイクル目の抵抗値を測定するようサイクル設定ＣＹ
を設定した様子を示している。カウンタ１８の出力は第
５図ａに示すようなＣＯＵＴ，出力パルスを計数して、
一定カウント毎に出力パルスＣＯＵＴ２を出力して第一
５図ｂ積分器１６の出力である平均値Ｖ２をリセットし
て第５図ｃ、負荷抵抗Ｒの平均値を求めるようにしてい
る。また同時に、出力パルスＣＯＵＴ２の出力時にメモ
リ回路１ ９に平均値Ｖ２の値を記憶させる。更に、第
６図に負荷抵抗の測定結果から電流基準ＩＲが変化して
いる様子を示す。

溶接電極が新しい場合には電流設定をＩＲ，（第６図ｆ
）としてリセット信号ＲＥＳＴ（第６図ａ）を時点ｔ，
に入力して溶接を開始させる。設定した溶接回数毎にＣ
ＯＵＴ２出力（第６図ｂ）により負荷抵抗を平均値とし
て求め、最初のデータをメモリ回路２０にＭ，として（
第６図ｄ）記憶する。メモリ回路１９１こは負荷抵抗の
平均値がＭ２として（第６図ｅ）ＣＯＵＴ２出力毎に訂
正されるので、Ｍ，とＭ２を比較しこの比率に従って関
数回路１０と掛算器１１により溶接電流基準ＩＲを出力
し、この電流基準に従って負荷電流を制御することによ
り熔接電極の摩耗に無関係に熔接品質を自動的に確保す
ることができる。本発明の他の実施例として次に示すよ
うな変形が考えられる。

それは、第２図における電流制御は電流の平均値制御で
示してあるが、実効値変換器２２を通してフィードバッ
クし、第７図に示すように実効値電流制御を行なう方が
更に有効であるということである。また更には、第２図
において電流変化率が零の時の電圧、電流を測定して負
荷抵抗を求めているが、電極両端から電圧を検出する場
合には電流変化率零検出回路１３を省略しても、負荷ィ
ンダクタンスが小さいので抵抗測定誤差は少ない。同様
にカゥンタ１７を省略し、毎サイクルの負荷抵抗を測定
するようにしても同じ機能を有する。関数発生器１川こ
おいては先に説明した単位面積当りの電流を一定に制御
したり、負荷の熱量を一定にする制御以外でも自由に選
べる。続いて第８図ａに示すごとく、熔接変圧器一次側
から負荷抵抗の変化を間懐的に測定して制御することも
可能である。この場合、電極までの抵抗Ｒ４ａをメモリ
回路１９及び２０から差し引いて（第８図ｂ）比較器２
１に入力すればよい。このことは電極端を短絡し自動的
に前記抵抗Ｒ４ａを求めて、合計抵抗分から差し引く回
路を追加することも可能である。またこれは負荷抵抗の
測定を自動的にフィードバックする方式であるが、抵抗
測定のみを自動化して電流設定の変更は手動である比率
増加をさせるようにしてもよい。同図ａに示す温度検出
器２３により電極までの抵抗分Ｒ４＾の変化を電子計算
機等を利用して自動修正し、精度の向上を計ることも可
能である。このように、本発明における溶接装置の制御
装置によれば、従来不可能であった電極摩耗に伴う溶接
品質低下の防止に対して、負荷抵抗を測定することによ
り電極の摩耗を自動的に補正するよう電流を流すことが
可能になり、既述した従来技術の欠点を解消することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の交流電流制御回路の一例を説明するため
の図、第２図は本発明の溶接機の制御装置の−実施例を
説明するための図、第３図、第４図、第５図、第６図は
本発明の一実施例における回路の動作を説明するための
タイムチャート、第７図、第８図は本発明の他の実施例
を説明するための図である。 １・・・・・・交流電源、２・・・・・・電気弁、３・
・・・・・負荷ィンダクタンス、４・・・・・・負荷抵
抗、５・・・・・・変流器、１０・・・・・・関数発生
器、１１・・・・・・鶏算器、１６・・・・・・積分回
路、１７，１８・・・・・・カウンタ回路。 溝ー図発３図 第４図 第２図 発５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電気弁を介して抵抗溶接機等の負荷に電力を供給す
   る制御装置において、負荷電流、負荷電流の変化率及び
   負荷電圧を検出する検出装置と、前記負荷電流の変化率
   が零の時の負荷電圧値及び負荷電流値から前記負荷の抵
   抗分を算出する負荷抵抗算出装置と、この負荷抵抗算出
   装置より得られたデータから前記負荷に供給する電流、
   電力、電圧等を制御する信号を出力する制御信号供給部
   とを有することを特徴とする溶接機の制御装置。