KR19990082792A

KR19990082792A - 저항용접제어장치

Info

Publication number: KR19990082792A
Application number: KR1019990011052A
Authority: KR
Inventors: 죠우치타카시
Original assignee: 죠우치 다카시; 미야치 테크노스 가부시키가이샤
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 1999-11-25
Also published as: CN1234307A; US6046424A; JPH11285852A; EP0947278A3; EP0947278A2

Abstract

본 발명은 인버터 제어 교류식의 저항 용접에 있어서 극성 전환시의 용접 에너지의 중단을 짧게하여 발열 효율을 높이고, 통전 시간의 단축화 및 용접 품질의 향상을 꾀한다.

각 통전 기간이 개시하면, 제어부는, 인버터의 해당 극성 스위칭 소자에 예를 들면, H레벨의 온 신호를 공급하고, 그들의 스위칭 소자를 온으로 하고, 한편 그대로 온 상태로 유지한다(스텝S1). 이것에 의해 용접 트랜스의 일차측 및 이차측에서 전류가 흐르기 시작하고, 급속히 올라간다. 제어부는 전류 센서로부터의 전류 검출신호〈I1〉가 해당 통전 기간에 있어서의 전류 개시용 설정 전류값(IF)에 도달하면(스텝S3,S4), 상기 온 신호를 멈추고, 대신에 PWM신호를 공급하고, 상기 스위칭 소자를 고주파수(예를 들면 10kHz)로 스위칭 제어한다(스텝S5-S9).

Description

저항용접 제어장치{Controller for resistance welding}

본 발명은, 인버터 제어 교류식의 저항 용접을 하기 위한 저항 용접 제어 장치에 관한 것이다.

인버터 제어 교류식의 저항 용접법에서는, 용접 트랜스의 일차측 코일이 인버터의 출력 단자에 접속되며, 2차측 코일이 한 쌍의 용접 전극에 직접(정류 회로를 통하지 않고) 접속된다. 인버터는, 통전의 극성에 대응한 정극측의 스위칭 소자와 부극측의 스위칭 소자로 이루어지며, 정류 회로로부터 상용 주파수를 정류하여 얻어지는 직류 전력을 입력하고, 인버터 제어 회로에 의해 제어된다.

인버터 제어 회로는, 인버터의 정극측의 스위칭 소자와 부극측의 스위칭 소자를 2차측의 교류 용접 전류에 대해 설정되는 주기(TW)의 반주기(TW/2)에 상당하는 통전 기간(TA)마다에 교대로 고주파수로 스위칭 제어한다. 즉, 교류 용접 전류의 정극의 반주기에 대응하는 통전 기간(TA)에서는, 부극측의 스위칭 소자를 오프 상태로 유지한 채 정극측의 스위칭 소자를 고주파수 예를 들면, 10kHz로 스위칭 제어하고, 교류 용접 전류의 부극의 반주기에 대응하는 통전 기간(TA)에서는, 정극측의 스위칭 소자를 오프 상태로 유지한 채 부극측의 스위칭 소자를 같은 고주파수(10kHz)로 스위칭 제어한다.

이것에 의해, 도 5에 도시하는 바와 같이, 인버터의 출력 단자로부터 통전 기간(TA)마다에 극성이 반전하는 고주파 펄스가 용접 트랜스의 일차측 코일에 공급되며, 용접 트랜스의 2차측 회로에서는 주기(TW)를 가지는 교류의 용접 전류가 한 쌍의 용접 전극을 통하여 피용접재에 흐르며, 피용접재의 용접부가 저항 용접된다.

상기와 같은 인버터 제어 교류식의 저항 용접법은, 상용 주파수에 상당하는 낮은 주파수로 용접 전류의 극성을 전환하므로, 사이리스타 제어 방식의 보통의 저주파 교류식과 공통의 용접 헤드(용접 트랜스 및 2차측 회로)에 적용할 수 있다.

그리고, 사이리스타 제어 방식과 비교하여, 유효 통전 시간의 비율이 항상 무통전 시간보다도 현격하게 크기 때문에, 발열 효율이 높고, 스플랫쉬가 적은 안정된 저항용접을 할 수 있다.

인버터 제어 교류식에서도, 도 6에 도시하는 바와 같이, 극성 전환시에는 용접 에너지의 공급이 일시적으로 중단되므로, 이것이 용접 품질에 영향을 끼친다고 하는 문제가 있다. 높은 용접 품질을 얻으려면, 이와같은 극성 전환시에 있어서의 용접에너지의 중단을 될 수 있는 한 좁게하여 발열 효율을 높이고, 통전 시간을 짧게 하는 것이 요구된다.

이 점에 관하여, 종래의 이러한 종류의 저항 용접 제어 방식에서는, 각통전 기간(TA)의 시작부터 끝까지 해당하는 극성측의 스위칭 소자를 고주파수로 스위칭 하도록 하고 있다. 이와 같은 스위칭 제어에서는, 각 통전 기간의 개시 직후에 전류를 설정치까지 개시시키는데 시간이 걸리고, 용접 에너지의 중단을 좁게 하기가어렵다.

특히, 큰 용접 전류(예를 들면 8000A 이상)를 흐르게하는 저항 용접에서는, 통전 사이클수 즉 통전 기간의 회수가 많고, 전류의 개시를 몇번이나 반복하여 행하기 때문에, 전류 개시 특성은 용접 통전 전체의 발열 효율에 크게 영향을 끼친다.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 인버터 제어 교류식의 저항 용접에 있어서 극성 전환시의 용접 에너지의 중단을 짧게하여 발열 효율을 높이고, 통전 시간의 단축화 및 용접품질의 향상을 꾀하는 저항 용접 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1의 저항 용접 제어 장치는, 용접 트랜스의 2차 전압을 정류하지 않고 용접 전극을 통하여 피용접재에 공급하여 저항 용접을 하기위한 저항용접 제어 장치에 있어서, 상용주파수의 교류를 정류회로에서 직류로 교환하기 위한 정류 회로와, 입력단자가 상기 정류회로의 출력 단자에 전기적으로 접속되며, 출력 단자가 상기 용접 트랜스의 일차측 단자에 전기적으로 접속된 인버터와, 1회의 저항용접을 위한 통전 시간을 구성하는 복수의 통전 기간에 있어서, 홀수번째의 통전기간에서는 제 1 극성으로 통전하고, 짝수번째의 통전 기간에서는 상기 제 1 극성과는 반대의 극성인 제 2 극성으로 통전하도록 상기 인버터를 제어하는 통전 시퀀스 제어 수단과, 상기 용접 트랜스의 일차측 또는 2차측의 전류를 검출하고, 검출한 전류의 값을 나타내는 전류 검출 신호를 출력하는 전류 검출 수단과,

각각의 상기 통전 기간에 있어서, 통전 개시로부터 상기 전류 검출 신호가 소정의 설정 전류값에 도달하기 까지 상기 인버터를 상기 제 1의 극성 또는 상기 제 2 의 극성으로 실제로 연속적으로 온 상태로 제어하여 상기 전류를 개시시키는 전류 개시 제어 수단과, 각각의 상기 통전 기간에 있어서, 상기 전류가 상기 설정 전류값에 도달하고 나서 통전 종료까지 상기 인버터를 상기 제 1 의 극성 또는 상기 제 2 의 극성으로 연속적으로 소정의 고주파수로 스위칭 제어하는 스위칭 제어 수단을 구비하는 구성으로 하였다.

본 발명의 제 2 저항 용접 제어 장치는, 상기 제 1 의 저항 용접 제어 장치에 있어서, 상기 통전 시퀀스 제어 수단이 각각의 통전 기간의 종료 직후에 상기 전류 검출 수단으로부터의 전류 검출 신호를 토대로 상기 전류를 감시하고, 상기 전류가 소정의 감시값에 도달한 타이밍을 검출하는 전류 감시 수단과, 상기 전류 감시 수단에 의해 검출된 상기 타이밍에 따라 다음의 상기 통전 기간을 개시시키는 통전 개시 제어 수단을 가지는 구성으로 하였다.

본 발명의 제 3 저항 용접 제어 장치는, 상기 제 1 의 저항 용접 제어 장치에 있어서, 상기 전류 개시 제어 수단이, 각각의 통전 기간에 대해 상기 설정 전류값을 개개로 설정하는 전류 설정 수단을 가지는 구성으로 하였다.

본 발명의 제 4 저항 용접 제어 장치는, 상기 제 1 의 저항 용접 제어 장치에 있어서, 상기 전류 개시 제어 수단이, 최초의 소정수의 상기 통전 기간에 있어서는 상기 설정 전류값이 점차로 증대하고, 그 이후의 상기 통전 기간에 있어서는 상기 설정 전류값이 일정하게 유지되도록 각각의 상기 통전 기간마다의 설정 전류값을 설정하는 전류 설정 수단을 가지는 구성으로 하였다.

본 발명의 제 5 저항 용접 제어 장치는, 상기 제 1 의 저항 용접 제어 장치에 있어서, 상기 스위칭 제어 수단이, 스위칭·사이클마다에 상기 전류 검출 수단으로부터의 전류 검출 신호를 토대로 상기 전류의 실효값 또는 평균값을 나타내는 전류 측정값을 구하는 전류 측정 수단과, 상기 전류 측정 수단으로부터의 전류 측정값을 정전류 제어용의 설정 전류값과 비교하고, 그 비교 오차에 따라 다음의 스위칭·사이클에 있어서의 상기 인버터의 출력 펄스의 펄스폭을 구하는 펄스폭 제어 수단을 포함하는 구성으로 하였다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 의한 저항 용접 제어 장치의 회로 구성을 나타내는 도이다.

도 2는 실시예에 있어서의 용접 통전을 위한 제어부의 처리 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.

도 3은 실시예의 용접 통전의 1회의 통전 기간에 있어서의 각부의 파형을 나타내는 파형도이다.

도 4는 실시예의 용접 통전의 전통전 시간에 걸친 전류 및 용접전력의 파형을 나타내는 파형도이다.

도 5는 인버터 제어 교류식의 저항 용접법을 설명하기 위한 파형도이다.

도 6은 인버터 제어 교류식에 있어서 피용접재에 공급되는 용접 에너지의 파형을 모식적으로 나타내는 도이다.

-도면중 주요부분에 대한부호의 설명-

10; 정류 회로 14; 인버터

16, 18,20, 22; 스위칭 소자 24; 용접 트랜스

26, 28; 용접 전극 30, 32; 피용접재

34; 전류 센서 36; 전류 측정치 연산회로

38; 입력부 40; 제어부

42; 구동회로

이하, 첨부된 도면의 도 1에서 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은, 본 발명의 일실시예에 따른 저항 용접 제어 장치의 회로 구성을 나타낸다.

이 저항 용접 제어 장치에 있어서의 인버터(14)는, GTR(자이언트 트랜지스터) 또는 IGBT(절연 게이트 바이폴라 트랜지스터)등으로 이루어지는 4개의 트랜지스터·스위칭 소자(16,18,20,22)를 가지고 있다.

이들 4개의 스위칭 소자(16-22)중, 제 1 셋트(정극측)의 스위칭 소자(16,20)는 구동회로(42)로부터의 제 1 인버터 제어신호(Fa)에 의해 동시에 온·오프 제어되며, 제 2 셋트(부극측)의 스위칭 소자(18,22)는 구동회로(42)로부터의 제 2 인버터 제어신호(Fb)에 의해 동시에 온·오프 제어되도록 되어 있다.

인버터(14)의 입력 단자(La,Lb)는 정류 회로(10)의 출력단자에 접속되어 있으며, 출력 단자(Ma,Mb)는 용접 트랜스(24)의 일차측 코일의 양단에 각각 접속되어 있다. 용접트랜스의 2차측 코일의 양단에는 한쌍의 용접 전극(26,28)이 직접(즉, 정류 회로를 통하지 않고)접속되어 있다. 양 용접 전극(26,28)은, 피용접재(30,32)에 대해 서로 떨어져( 예를 들면 대향하여) 맞붙어, 가압기구(도시않음)로부터의 가압력으로 가압 접촉한다.

정류 회로(10)는, 예를 들면 6개의 다이오드를 삼상 브릿지 결선하여 이루어지는 삼상 정류 회로로 이루어지며, 삼상의 교류 전원 단자(U,V,W)로부터의 상용 주파수의 삼상 교류 전압을 직접 전압으로 변환한다. 정류 회로(10)로부터 출력되는 직류 전압은 평활 콘덴서(12)를 통하여 인버터(14)에 공급된다.

인버터(14)의 출력단자와 용접 트랜스(24)의 일차측 코일과의 사이의 도체에는, 예를 들면 카렌트 트랜스로 이루어지는 전류 센서(34)가 설치되어 있다. 용접 통전중, 이차측의 용접 전류(IW)와 서로 비슷한 파형을 가지는 일차측의 전류(I1)의 순시값을 나타내는 전류 검출 신호(I1)가 전류 센서(34)로부터 출력된다. 이 전류 센서(34)로부터의 전류 검출 신호(I1)는 제어부(40)에 공급됨과 동시에 전류측정치 연산 회로(36)에도 공급된다.

전류 측정치 연산 회로(36)는, 각 스위칭·사이클마다에 전류 센서(34)로부터의 전류 검출 신호〈I1〉를 토대로 일차 전류(I1)의 실효값 또는 평균값을 전류 측정치[I1]로서 구하고, 그 구한 전류 측정치[I1]를 제어부(40)에 부여한다.

제어부(40)는 마이크로 컴퓨터로 이루어지며, CPU, ROM(프로그램 메모리),RAM(데이터 메모리), 클록 회로, 인터페이스 회로등을 포함하고 있으며, 본 장치내의 일체의 제어 예를 들면 용접 통전에 있어서의 전류 제어 나, 시퀀스 제어, 각종 용접 조건의 설정치에 연관하는 설정 입력이나 등록 관리, 더욱이는 측정치나 판정치등의 출력 제어등을 수행한다. 전류 제어에서는, 후술하는 바와같은 본 실시예에 의한 전류 개시 제어나 피이드백 방식의 정전류 제어를 한다. 또한, 시퀀스 제어에서는, 후술하는 바와같은 본실시예에 의한 전류 감시 제어 및 통전 개시 제어 등을 한다.

입력부(38)는, 키보드 혹은 마우스등의 입력장치로 이루어지며, 각종 용접 조건의 설정 입력에 사용된다. 본 실시예에서 설정 입력되는 주된 용접 조건은, 통전 시간(TG), 통전기간(TA), 전류 개시용 설정 전류치(IF), 정전류 제어용 설정 전류치(IC), 통전 개시용의 전류 감시값(IK), 펄스폭 초기값(Do)등이다.

이들의 용접 조건중, [통전 시간TG]은, 용접 통전의 개시부터 종료까지의 모든 통전시간이며,[통전 기간TA]을 반사이클의 사이클 펄스로서 그 정수배로 또는 반 사이클의 짝수배를 사이클수로 설정하면 된다. [통전 기간TA]은 인버터(14)가 정극측 또는 부극측에서 계속적으로 스위칭 동작하는 1회의 독립된 통전 기간이며, 예를 들면, 상용 주파수(50Hz 또는 60Hz)의 반사이클에 상당하는 기간이면 된다.

[전류 개시용의 설정 전류치(IF)]는, 각통전기간(TA)의 개시 직후에 전류 개시 제어에 의해 전류를 개시시킬때의 목표치이며, 각 통전 기간(TA)에 대해 개개의 값으로 설정하면 되고, 혹은 일정한 값으로 설정하면 된다.

[정전류 제어용의 설정 전류값IC]은, 각통전 기간(TA)에 있어서, 전류 개시후에 정전류제어를 할 때의 기준치이며, 각 통전 기간(TA)마다 설정 된다. 통상은, 각 통전 기간(TA)에 있어서, [전류 개시용의 설정 전류치IF]와 [정전류 제어용의 설정 전류치IC]를 같은 값으로 설정하면 된다. 그러나, 양 설정 전류치(IF)(IC)를 다른 값으로 설정해도 되고, 예를 들면 개시시의 오버슈트를 방지하기 위하여 IF를 IC보다도 몇 개인가 작은 값으로 설정해도 좋다.

또한, 대형의 저항 용접기에서는, 설정된 큰 전류값에 도달하기 까지의 시간이 걸리기 때문에, 용접 통전 개시부터 소정수의 통전 기간에 대해서는, [전류 개시용의 설정 전류값IF] 및 [정전류제어용의 설정 전류값IC]를 각각 업슬로프로 차례로 증대시키고, 이후의 통전기간에 있어서는, 양 설정 전류값(IF,IC)를 일정치(정상치)로 설정하면 된다.

[전류 감시값IK]는, 2회째 이후의 각 통전 기간(TA)에 있어서의 통전 개시의 최적 타이밍을 얻기 위한 용접 조건이며, 통상은 OA(암페아)부근의 값으로 선택된다. [펄스폭초기 값Do]은, 각 통전 기간(TA)의 펄스의 폭 제어에 있어서의 최초의 통전 펄스폭을 규정하는 초기값이다.

한편, 제어부(40)에는, 다른 주변 장치 예를 들면 표시 장치나 인자 장치등도 접속되어 있다.

이어서, 도 2 - 도 4에 대해 본 실시예의 작용을 설명한다. 도 2에 용접 통전을 위한 제어부(40)(특히 CPU)의 처리 동작을 플로 챠트로 나타낸다. 도 3에 1회째의 통전 기간에 있어서의 각부의 파형을 나타내고, 도 4 에 통전 기간의 사이클 수가 많은 경우의 용접 전류, 용접 전력의 파형을 나타낸다.

가압기구로부터의 소정의 가압력으로 용접 전극(26, 28)이 피용접재(30,32)에 가압접촉해 있는 상태하에서, 용접 로봇등의 외부 장치(도시하지 않음)로부터 기동 신호(ST)가 보내져오면, 이에 응동하여 제어부(40)는 용접 통전을 개시한다. 이 때, 기동 신호(ST)가 용접 통전의 개시를 지시할 뿐만 아니라, 금번의 용접 통전의 조건번호(No),또는 스케쥴번호(No)를 지정해도 좋다.

먼저, 제어부(40)는, 금번의 용접 통전에 관련하는 통전 시간(TG),전류설정치

(각 통전 기간분의 전류 개시용의 설정 전류값IF), 정전류 제어용의 설정 전류값(IC)), 전류 감시값(IK), 펄스폭 초기값(Do)등의 각종 설정치 데이터를 메모리로부터 판독하여, 각각 소정의 기억 번지 또는 레지스터 및 타이머 또는 카운터등에 셋트한다(스텝SI).

이어서, 제어부(40)는, 1회째의 통전 기간(TA)를 개시하고, 제 2의 인버터 제어 신호(Fb)를 중지시킨 채, 제 1 의 인버터 제어 신호(Fa)로서 예를 들면 H레벨의 온 신호(F(온))를 출력한다(스텝S2).

이 온 신호(F(온))는 구동 회로(42)를 통하여 인버터(14)의 정극측의 스위칭 소자(16,20)에 공급되며, 이들의 스위칭 소자(16,20)가 온하여 도통 상태가 된다. 이것에 의해, 용접 트랜스(24)의 일차측 회로 및 이차측 회로에서 정극성의 일차 전류(I1) 및 이차 전류(용접 전류(Iw))가 각각 흐르기 시작한다.

제어부(40)는, 상기 온 신호(F(온))를 출력한 채, 전류 센서(34)로부터의 전류 검출 신호〈I1〉를 넣고(스텝S3).일차 전류(I1)의 순시값을 1회째의 통전 기간(TA1)에 있어서의 전류 개시용 설정 전류값(IF1)과 비교한다(스텝S4).

정극측의 스위칭 소자(16,20)가 온 상태를 유지하기 때문에, 인버터(14)는 단락 상태를 유지하고, 전류(I1(Iw))는 급속히 개시된다.

그리고, 일차 전류(I1)가 1회째의 통전 기간(TA1)에 있어서의 설정 전류값(IF1)에 도달한 시점(tF)에서, 제어부(40)는, 상기 온 신호F(온) 출력을 멈추고, 제 1의 인버터 제어신호(Fa)를 고주파수 예를 들면, 10kHz의 PWM신호 F(PWM)로 전환한다(스텝S5).

이 펄스폭 제어에서는, 먼저 초기 펄스폭(Do)으로 정극측의 양스위칭 소자(16,20)를 스위칭,온 시킨다. 이 최초의 스위칭. 사이클로 용접 전류(Iw) 및 일차 전류(I1)가 용접 트랜스(24)의 이차측 및 일차측 회로로 흐르면, 전류 측정치 연산 회로(36)로부터 이 스위칭·사이클에 있어서의 일차 전류(I1)의 전류 측정치(실효값 또는 평균값)[I1]이 수득된다.

제어부(40)는, 전류 측정치 연산회로(36)로부터의 전류 측정치[I1]를 입력하고

(스텝S6), 이 전류 측정치[I1]를 1회째의 통전 기간(TA1)에 있어서의 정전류 제어용의 전류 설정치[IC]와 비교하고, 그 비교 오차를 기초로 다음의 스위칭·사이클에 있어서의 폭(스위칭·온 시간)(D1)을 결정한다(스텝S7).

그리고, 2회째의 스위칭·사이클에서는, 펄스폭(D1)의 PWM신호F(PWM)를 출력하고, 정극측의 스위칭 소자(16,20)를 펄스폭(D1)의 시간 만큼 스위칭·온시킨다(스텝S9,S5).

그 이후도, 1회째의 통전 기간(TA1)이 종료되기 까지, 상기와 같은 피이드백식의 펄스폭 제어에의해 스위칭 수단(14)의 정극측의 스위칭 소자(16,20)만을 고주파수(10kHz)로 연속적으로 스위칭 한다(스텝S5-S9). 그동안, 부극측의 스위칭소자(18,22)는 오프 상태로 유지된다. 이것에 의해, 용접 트랜스(24)의 일차측 회로 및 2차측 회로에는 1회째의 통전 기간(TA1)에 있어서의 정전류 제어용의 설정 전류치(IC1)에 거의 일치하는 것과 같은 전류(I1)(IW)가 정극 방향으로 흐른다.

1회째의 통전 기간(TA1)이 소정 시간(tE)으로 종료되면(스텝S8),제어부(40)는, 정극측의 스위칭 소자(16,20)에 대한 PWM신호F(PWM)의 공급을 중지함과 동시에 전류 측정치 연산회로(36)로부터의 전류 측정치[I1]의 입력도 중지되고, 대신에 전류 센서(34)로부터의 전류 검출 신호〈I1〉를 입력하고, 일차전류(I1)내지 용접 전류(IW)의 순시값을 모니터한다(스텝S11).이 모니터 기간중, 전류(I1)(IW),는 해당 저항 용접기의 인덕턴스 내지 부하 임피던스에 따른 시정수로 내려간다.

그리고, 전류(I1)(IW)가 전류 감시값(IK)까지 감소한 타이밍(tk)을 검출하면(스텝S12), 제어부(40)는, 즉각 모니터 기간 또는 휴지기간을 종료하고, 다음의 설정 전류치(IF2,IC2)로 전환할 뿐만 아니라(스텝S13), 2회째의 통전 기간(TA2)을 부극측으로 개시한다(스텝S14).

2회째의 통전 기간(TA2)이 개시하면, 제어부(40)는, 제1의 인버터 제어 신호(Fa)를 중지한 채 제 2의 인버터 제어신호(Fb)를 H레벨의 온신호로 하여 출력한다(스텝S2). 이 온신호F(온)에 의해, 인버터(14)에서는, 부극측의 스위칭 소자(18,22)가 온하여 그 대로 온 상태를 유지한다. 이것에 의해 이번에는 부극 방향의 전류(I1(IW))가 흐르기 시작하고, 한편 급속히 올라간다.

제어부(40)는, 전류 센서(34)로부터의 전류 검출 신호〈I1〉가 2회째의 통전 기간(TA2)에 있어서의 전류 개시용 설정 전류치(IF2)에 도달하면(스텝S4),상기와 마찬가지로 제 2의 인버터 제어신호(Fb)를 온신호F(온)로부터 고주파수(10kHz)의 PWM신호F(PWM)로 전환한다(스텝S5).

이후, 2회째의 통전 기간(TA2)이 종료되기 까지, 피이드백식의 펄스폭 제어에 의해 스위칭 수단(14)의 부극측의 스위칭 소자(18,22)만을 고주파수(10kHz)에서 연속적으로 스위칭 한다(스텝S5-S9). 그 동안, 정극측의 스위칭소자(16,20)는 오프상태로 유지된다. 이것에 의해 용접 트랜스(24)의 일차측 회로 및 이차측 회로에는 정전류 제어용의 설정 전류값(IC2)에 거의 일치하는 전류I1(IW)가 부극 방향으로 흐른다.

2회째의 통전 기간(TA2)이 종료되면(스텝S8), 제어부(40)는, 부극측의 스위칭 소자(18,22)에 대한 PWM신호F(PWM)의 공급을 중지함과 동시에 전류 측정치 연산 회로(36)로부터의 전류 측정치[I1]의 입력도 중지하고, 대신에 전류 센서(34)로부터의 전류 검출 신호〈I1〉를 입력하고, 일차 전류(I1)내지 용접 전류(IW)의 하강을 모니터한다(스텝S10).

그리고, 전류(I1(IW))가 전류 감시값(IK)에 도달하면(스텝S12),제어부(40)는, 모니터 기간 또는 휴지 기간을 종료하고, 다음의 설정 전류값(IF3,IC3),으로 전환할 뿐만 아니라(스텝S13), 3회째의 통전 기간(TA3)을 정극측에서 개시한다(스텝S14).

이와 같이 하여, 통전 기간(TA)이 정극측과 부극측으로 교대로 반복되며, 통전 시간(TG)의 종료 시각이 되면, 통전 제어 동작을 종료한다(스텝S10). 본 실시예에서는, 통전 시간(TG)를 통전 기간(TA)의 짝수배의 사이클수로 설정 하므로 통전 시간 설정용의 카운터가 설정치를 카운트한 시점에서, 용접 통전을 종료하게 된다.

한편, 도 4에 도시하는 바와 같이, 통전 기간의 사이클수가 많은 경우는 통전 개시로부터 소정수 예를 들면 5개의 통전 기간(TA1-TA5)에서는, 전류(I1(IW))내지 용접 전력이 업슬로프로 증대하고, 그 이후의 통전 기간(TA5),(TA6)… 에서는 전류가 일정치(정상치)로 유지된다.

이처럼, 본 실시예의 저항용접 제어 장치에서는, 홀수번째의 통전 기간(TA1,TA3,TA5),,의 동안은, 인버터(14)를 정극측에서 통전시켜서 정극 방향의 전류(I1(IW))를 흐르게 함과 동시에, 짝수번째의 통전 기간(TA2,TA4,TA6),,의 동안은 인버터(14)를 부극측으로 통전시켜서 부극 방향의 전류(I1(IW))를 흐르게한다. 각 통전 기간(TA)중에는, 통전 개시 직후에 해당하는 극성측의 스위칭 소자(16,20 또는18,22)을 연속적으로 온 상태로 유지하여, 전류(I1(IW))를 소정의 설정 전류값(IF)까지 고속으로 상승시키고, 그 이후는 피이드백식의 펄스폭 제어로 전환하여 그들의 스위칭 소자(16,20 또는 18,22)를 고주파수로 스위칭 제어하고, 전류(I1(IW))를 설정 전류치(IC)에 일치하도록 흐르게한다.

상기와 같은 전류 개시 제어에 의해, 극성 전환시의 저항 발열 또는 용접 에너지의 중단을 좁게하여 발열 효율을 높이고, 통전 시간을 짧게하고 높은 용접 품질을 얻을 수가 있다.

더욱이, 본 실시예에서는, 각 통전 기간(TAi)으로부터 다음의 통전기간(TA(i+1))으로 전환할 시에는, 통전기간(TAi)의 종료후에 인버터(14)의 스위칭 동작을 중지하여 전류(I1(IW))의 하강을 감시하고, 전류(I1(IW))가 소정의 감시값(IK)에 도달한 직후에 다음의 통전 기간(TA(i+1))을 개시시킨다.

이와같은 통전 개시 제어에 의해, 스위칭 수단(16-22)의 단락 파괴를 방지하면서 극성 전환시의 용접 에너지의 중단을 가급적 좁게할 수가 있으며, 발열 효율의 향상과 통전 시간의 단축화를 한층 촉진하고, 용접 품질을 더욱 향상시킬수 가 있다.

특히, 도 4에 도시하는 바와같이, 통전 기간의 사이클 수가 많은 경우는, 극성의 전환 및 전류의 개시가 몇번이나 반복되기 때문에, 본 실시예에 따른 중단 시간 단축효과는 크며, 용접통전의 발열 효과를 높이고, 업슬로프 시간(TU)을 짧게하고, 나아가서는 전 통전시간(TG)을 대폭 짧게 할 수가 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예로 한정하지 않고, 그 기술적 사상의 범위내에서 여러 가지의 변형·변경이 가능하다.

예를 들면, 상기한 실시예의 전류 개시제어에서는, 온신호F(ON)를 완전히 H레벨로 유지하는 것에 의해 인버터(14)를 정극측 또는 부극측에서 연속적으로 온 상태로 유지하였지만, 예를 들면 도 3의 파선(J)으로 나타내는 바와같이, 온신호F(ON)를 도중에서 잠깐동안만 L레벨로 낮추어 인버터(14)를 순간 멈추더라도 실질적으로는 연속적으로 온 상태를 유지한 것이되며, 상기와 마찬가지의 개시특성을 얻을 수가 있다.

또한, 상기 실시예에 의한 통전 개시 제어에서는 직전의 통전 기간의 전류가소정의 감시값(IK)까지 내려간 타이밍을 검출하는 것에 의해, 다음의 통전 기간의 통전을 최적 타이밍으로 개시시킬수가 있다. 이와같은 통전 개시 제어법보다는 떨어지지만, 직전의 통전기간의 종료시간(tE)으로부터 일정의 휴지기간이 경과한 시점에서 다음의 통전 기간의 통전을 개시시키는 통전 개시 제어법도 사용가능하다.

상기한 실시예에서는, 통전 시간을 구성하는 복수의 통전기간 중, 홀수번째를 정극측으로하고 짝수번째를 부극측으로 하였지만, 반대로, 홀수번째를 부극측으로하고 짝수번째를 정극측으로 할 수도 있다.

또한, 통전 시간을 통전 기간의 정수배만이 아니라, 시간(초)으로 설정할 수도 있으며, 필요에 따라 소정의 (예를 들면 최후의)통전 기간을 도중에서 멈추거나, 각 통전 기간의 길이를 다른 길이로 설정하거나 가변 제어할 수도 있다.

상기 실시예에서는, 상용 주파수의 3상교류를 직류로 변환하여 스위칭 수단(14)에 공급하고 있지만, 상용 주파수의 단상 교류를 직류로 변환해도 좋다. 인버터(14)의 회로 구성도 일예이며, 여러 가지의 변형이 가능하다. 또한, 상기 실시예에서는 전류 센서(34)를 일차측 회로로 설치하였지만, 2차측 회로로 설치하더라도 좋다.

상기 실시예에서는, 각 통전 기간의 정전류 제어로 펄스 폭 제어를 사용하였다. 그러나, 인버터 주파수의 각 사이클마다 일차측 또는 2차측의 전류의 순시값 또는 파형을 검출하고 그 전류 순시값이 소정의 피이크값(리밋터값)에 도달한 시점에서 인버터를 스위칭·오프하는 방식의 전류 피이크값(리미터)제어법을 사용할 수도 있다.

본 발명의 저항 용접 제어 장치는, 통전 기간이나 통전 시간을 임의의 값으로 설정할수 도 있으며, 정극측의 통전 기간과 부극측의 통전 기간을 교대로 1회씩 만 행하는 소형 용접등에도 적용가능하다.

이상, 설명한 바와같이, 본 발명의 저항 용접 제어 장치에 따르면, 인버터 제어교류식의 저항 용접에 있어서, 각 통전 기간의 통전 개시 직후에 인버터를 실질적으로 온 상태로 유지하여 전류를 고속으로 개시하도록 하였기 때문에 극성 전환시의 용접 에너지의 중단을 짧게하여 발열 효과를 높이고, 통전 시간의 단축화 및 용접 품질의 향상을 꾀할 수가 있다.

Claims

용접 트랜스의 2차 전압을 정류하지 않고 용접 전극을 통하여 피용접재에 공급하여 저항 용접을 하기위한 저항용접 제어 장치에 있어서,

상용주파수의 교류를 정류회로에서 직류로 교환하기 위한 정류 회로와,

입력단자가 상기 정류회로의 출력 단자에 전기적으로 접속되며, 출력 단자가 상기 용접 트랜스의 일차측 단자에 전기적으로 접속된 인버터와,

1회의 저항용접을 위한 통전 시간을 구성하는 복수의 통전 기간에 있어서, 홀수번째의 통전기간에서는 제 1 극성으로 통전하고, 짝수번째의 통전 기간에서는 상기 제 1 극성과는 반대의 극성인 제 2 극성으로 통전하도록 상기 인버터를 제어하는 통전 시퀀스 제어 수단과,

상기 용접 트랜스의 일차측 또는 2차측의 전류를 검출하고, 검출한 전류의 값을 나타내는 전류 검출 신호를 출력하는 전류 검출 수단과,

각각의 상기 통전 기간에 있어서, 통전 개시로부터 상기 전류 검출 신호가 소정의 설정 전류값에 도달하기 까지 상기 인버터를 상기 제 1의 극성 또는 상기 제 2 의 극성으로 실질적이고도 연속적으로 온 상태로 유지하여 상기 전류를 개시시키는 전류 개시 제어 수단과,

각각의 상기 통전 기간에 있어서, 상기 전류가 상기 설정 전류값에 도달하고 나서 통전 종료까지 상기 인버터를 상기 제 1 의 극성 또는 상기 제 2 의 극성으로 연속적으로 소정의 고주파수로 스위칭 제어하는 스위칭 제어 수단을 구비하는 것을특징으로 하는 저항 용접 제어 장치.
제 1항에 기재에 있어서,

상기 통전 시퀀스 제어 수단이, 각각의 통전 기간의 종료 직후에 상기 전류 검출 수단으로부터의 전류 검출 신호를 토대로 상기 전류를 감시하고, 상기 전류가 소정의 감시값에 도달한 타이밍을 검출하는 전류 감시 수단과, 상기 전류 감시 수단에 의해 검출된 상기 타이밍에 따라 다음의 상기 통전 기간을 개시시키는 통전 개시 제어 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 저항 용접 제어 장치.
제 1항에 기재에 있어서,

상기 전류 개시 제어 수단이, 각각의 통전 기간에 대해 상기 설정 전류값을 개개로 설정하는 전류 설정 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 저항 용접 제어 장치.
제 1항의 기재에 있어서,

상기 전류 개시 제어 수단이, 최초의 소정수의 상기 통전 기간에 있어서는 상기 설정 전류값이 점차로 증대하고, 그 이후의 상기 통전 기간에 있어서는 상기 설정 전류값이 일정하게 유지되도록 각각의 상기 통전 기간마다의 설정 전류값을 설정하는 전류 설정 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 저항 용접 제어 장치.
제 1항의 기재에 있어서,

상기 스위칭 제어 수단이, 스위칭·사이클마다에 상기 전류 검출 수단으로부터의 전류 검출 신호를 토대로 상기 전류의 실효값 또는 평균값을 나타내는 전류 측정값을 구하는 전류 측정 수단과, 상기 전류 측정 수단으로부터의 전류 측정값을 정전류 제어용의 설정 전류값과 비교하고, 그 비교 오차에 따라 다음의 스위칭·사이클에 있어서의 상기 인버터의 출력 펄스의 펄스폭을 구하는 펄스폭 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로하는 저항 용접 제어 장치.