JPH08197261A - インバータ式溶接機の異常検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ワークへの通電時に、溶接トランスの２次側に
接続されている整流用ダイオードの短絡不良を検出す
る。 【構成】ワークＷへの通電時に、トランス６の１次コイ
ル６ａ側の電流Ｉｉをパルス幅Ｐｗの１／２の点でサン
プリングして、１通電サイクル毎の平均電流サンプル値
ｍｉを得、これをＰＷＭ制御回路３２にフィードバック
して１次側通電電流Ｉｉのフィードバック制御を行うイ
ンバータ式抵抗溶接機において、１通電サイクル毎の平
均電流サンプル値ｍｉに対して余裕分加算平均電流値ｍ
ａｉを作成する。そして、Ａ相、Ｂ相の各電流サンプル
値ａｉ、ｂｉとこの余裕分加算平均電流値ｍａｉとを比
較してこの値を超える値であった場合には、ダイオード
７、８のいずれかが短絡していると判断して、インバー
タ回路５の駆動を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、自動車等の
生産ラインに複数設置される溶接ロボットに適用して好
適なインバータ式溶接機の異常検出方法およびその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、インバータ回路によって溶接
トランスが駆動されるインバータ式溶接機が、トランス
を小型・軽量に構成できる等の理由により溶接ロボット
等に広く採用されている。

【０００３】図７は、従来の技術の説明に供される一般
的なインバータ溶接機の構成を示している。

【０００４】図７において、端子１〜３に供給された３
相の交流電圧が整流回路と平滑回路を含む交流直流変換
回路４により直流電圧にされる。この直流電圧は、イン
バータ回路５により高周波交流に変換されてトランス
（溶接トランス）６の１次コイル６ａに供給される。ト
ランス６の２次コイル６ｂにはダイオード７とダイオー
ド８からなる両波整流回路９が配される。整流回路９の
出力は、溶接ガンアーム１９（１９ａ、１９ｂ）を通じ
て溶接電極２１、２２に供給される。溶接電極２１、２
２間には溶接物であるワークＷが挟持される。

【０００５】一方、クロック発生回路３１から出力され
る一定周期のクロックＣＫ（図８ａ参照）がマイクロコ
ンピュータ等を有するＰＷＭ（パルス幅変調）制御回路
３２とタイミング信号発生回路４５に供給される。

【０００６】ＰＷＭ制御回路３２は、それぞれ同一のパ
ルス幅Ｐｗを有するＡ相、Ｂ相パルス幅変調信号ＰＡ、
ＰＢ（図８ｂ、図８ｃ参照）を出力してプリドライバ３
３に供給する。

【０００７】プリドライバ３３は、Ａ相、Ｂ相パルス幅
変調信号ＰＡ、ＰＢをインバータ回路５を構成するトラ
ンジスタ４１〜４４を駆動可能なレベル（電圧・電流）
に変換してそれらトランジスタ４１〜４４に供給する。

【０００８】通電の１サイクルの期間、すなわち、トラ
ンジスタ４１とトランジスタ４２とが導通（トランジス
タ４３、４４は遮断）を開始し、トランジスタ４１から
トランス６の１次コイル６ａを通過してトランジスタ４
２に向かって電流が流れた後、トランジスタ４３とトラ
ンジスタ４４とが導通し（トランジスタ４１、４２は遮
断）、その後、再びトランジスタ４１、４２が導通を開
始する直前までの期間は、図８ｄに示すように、クロッ
クＣＫの２周期に対応する。

【０００９】一方、タイミング信号発生回路４５は、ク
ロックＣＫに基づいてサンプリングパルスＳＨ１（図８
ｅ参照）、ＳＨ２（図８ｆ参照）およびＳＨ３（図８ｇ
参照）を発生する。

【００１０】サンプリングパルスＳＨ１は、Ａ相パルス
幅変調信号ＰＡのハイレベル区間の中間時点、すなわ
ち、パルス幅Ｐｗの半分の幅の時点ｔ１、ｔ３、…で発
生し、サンプリングパルスＳＨ２は、Ｂ相パルス幅変調
信号ＰＢのハイレベル区間の中間時点、同様にパルス幅
Ｐｗの半分の幅の時点ｔ２、ｔ４、…で発生する。サン
プリングパルスＳＨ３は、Ａ相パルス幅変調信号ＰＡの
開始時点ｔ１０１、ｔ１０２、…で発生する。

【００１１】トランス６の１次コイル６ａ側には電流検
出器５１が挿入されている。この電流検出器５１の出力
側、言い換えれば、絶対値回路５２の入力側には１次コ
イル６ａに流れる電流Ｉｉ（図８ｈ参照）が現れる。

【００１２】絶対値回路５２の出力側には、図８ｉに示
す絶対値電流ａｂｓＩｉ（ａｂｓは絶対値を意味す
る。）が現れる。なお、実際上、絶対値回路５２の入出
力側に現れる信号は電圧信号であるが、ここでは、繁雑
さを避けるために電流信号として取り扱う。

【００１３】この絶対値電流ａｂｓＩｉの時点ｔ１にお
ける電流値ａ１、すなわち、Ａ相の通電電流値（Ａ相電
流サンプル値ともいう。一般には、符号ａｉで表す。）
ａ１がサンプリングパルスＳＨ１に基づきサンプルホー
ルド回路５３によりサンプルホールドされ、同様に、時
点ｔ２においてＢ相の電流値（同様に、Ｂ相電流サンプ
ル値ともいい、一般には、符号ｂｉで表す。）ｂ１がサ
ンプリングパルスＳＨ２に基づきサンプルホールド回路
５４によりサンプルホールドされる。

【００１４】通電１サイクル分のサンプルホールド値が
加算回路５５で加算された後（ａ１＋ｂ１）、１／２ア
ンプ（割算回路）５６により平均化され、その平均電流
値（平均電流サンプル値ともいい、一般には、符号ｍｉ
で表す。）ｍ１＝｛（ａ１＋ｂ１）／２｝が時点ｔ１０
１でサンプリングパルスＳＨ３に基づきサンプルホール
ド回路５７によりサンプルホールドされる。そのサンプ
ルホールド値、すなわち通電１サイクル分の平均電流値
ｍ１＝｛（ａ１＋ｂ１）／２｝がＰＷＭ制御回路３２の
入力側にフィードバックされる。

【００１５】ＰＷＭ制御回路３２は、この平均電流値ｍ
１が図示していないＲＯＭ等に設定されている設定電流
値Ｉｒ（図５中、端子１１に現れる設定電流値Ｉｒとし
て表している。）と等しい値（ｍ１＝Ｉｒ）になるよう
にＡ相、Ｂ相パルス幅変調信号ＰＡ、ＰＢのパルス幅Ｐ
ｗを変化させる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このよう
に、通電１サイクルの平均電流値ｍｉが設定電流値Ｉｒ
と等しい値になるようにフィードバック制御（１次側定
電流制御という。）を行った場合において、トランス６
の２次コイル６ｂに接続されているダイオード７、８の
いずれか一方が短絡モードで破壊した場合、この故障を
検出することができないという問題があった。

【００１７】この問題についてさらに具体的に説明す
る。

【００１８】ダイオード７、８が共に正常である場合に
は、図９Ａの模式図に示すように、１次側Ａ相電流Ｉ_A
と１次側Ｂ相電流Ｉ_B が流れたとき、２次側Ａ相電流Ｉ
ａと２次側Ｂ相電流Ｉｂが流れ、２次側Ａ相、Ｂ相電流
Ｉａ、ＩｂはいずれもワークＷに流れる。

【００１９】次に、一方のダイオード７が正常であっ
て、他方のダイオード８が短絡モードで破壊しているも
のとすると、図９Ｂに示すように、１次側Ａ相電流Ｉ_A
が流れたとき、２次側Ａ相電流ＩａはワークＷに流れ
ず、ダイオード８側に流れてしまう。一方、図９Ｃに示
すように、１次側Ｂ相電流Ｉ_B が流れたとき、２次側Ｂ
相電流Ｉｂは、ワークＷに流れる。

【００２０】このように、ダイオード７が正常であっ
て、ダイオード８が短絡モードで破壊しているときの、
１次側Ａ相電流Ｉ_A と１次側Ｂ相電流Ｉ_B の波形を図８
ｊに模式的に示す。

【００２１】この場合、通電１サイクルの平均電流値ｍ
ｉが設定電流値Ｉｒになるようにフィードバック制御
（１次側定電流制御）を行ったときには、平均電流値ｍ
ｉ＝｛（ａ３＋ｂ３）／２｝が設定電流値Ｉｒになるフ
ィードバック制御が行われるので、平均値によるフィー
ドバック制御は、ＰＷＭ制御回路３２においては、正常
に行われているものと判断される。すなわち、（ａ１＋
ｂ１）／２＝（ａ３＋ｂ３）／２になるようなフィード
バック制御が行われる。

【００２２】ところが、図８ｊに示したように、ワーク
Ｗに供給される２次側Ａ相、Ｂ相電流Ｉａ、Ｉｂの個々
の波形が異なるので、たとえ、平均電流値ｍｉが一定に
制御されても、ワークＷに実際に流れる実効的な電流値
（電力値）は異なってしまい、ワークＷに溶接不良が発
生するという問題があった。ワークＷに溶接不良が発生
したときには、溶接工程の後工程、例えば、強度試験工
程等で異常が発見されることになって歩留まりが悪くな
り、結果として製品コストが高くなってしまうという問
題があった。

【００２３】このような整流用のダイオード７、８の短
絡モードを検出する技術が特開平４−９４８７９号公報
に開示されている。この技術は、溶接ガンアーム１９
ａ、１９ｂが開いているときに、言い換えれば、ワーク
Ｗを挟んでいないときに、インバータ回路５を駆動して
トランス６の１次コイル６ａ側に電圧を印加し、そのと
き励磁電流値を超える１次側電流値Ｉｉが流れた場合に
は、ダイオード７、８が異常であると判断する技術であ
る。ダイオード７、８が正常である場合、溶接ガンアー
ム１９ａ、１９ｂが開放しているときに、たとえ、イン
バータ回路５を駆動しても、トランス６の２次コイル６
ｂ側には電流が流れず、したがって、１次コイル６ａ側
にも励磁電流値を超える電流が流れないという原理を利
用している。

【００２４】しかしながら、この技術は、溶接ガンアー
ム１９ａ、１９ｂの開放時にダイオード７、８の異常を
検出する工程が必須の工程となるために、例えば、ワー
クＷに対する１打点毎にこの確認を行った場合、溶接の
サイクルタイムが増加して、結局、製品のコストが高く
なるという問題が解決されない。

【００２５】この発明はこのような課題を考慮してなさ
れたものであり、溶接のサイクルタイムを増加すること
なく整流用のダイオードの異常を検出することを可能と
するインバータ式溶接機の異常検出方法およびその装置
を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】この方法発明は、例え
ば、図１および図２に示すように、Ａ相、Ｂ相のパルス
幅変調信号ＰＡ、ＰＢによって駆動され、かつ直流の入
力を高周波交流に変換するインバータ回路５の出力がト
ランス６の１次側に供給され、このトランス６の２次側
が整流され、その整流出力が溶接電極２１、２２に供給
されるインバータ式溶接機の異常検出方法において、溶
接電極２１、２２間にワークＷを挟んで通電するステッ
プと、通電時に、インバータ回路５のＡ相、Ｂ相の各通
電電流値ａｉ、ｂｉを測定し（ステップＳ１）、これら
の平均通電電流値ｍｉを求めるステップ（ステップＳ
２）と、この通電時の平均通電電流値ｍｉに余裕分ΔＩ
ｓを加算して余裕分加算平均電流値ｍａｉを求めるステ
ップ（ステップＳ３）と、測定したＡ相、Ｂ相の各通電
電流値ａｉ、ｂｉが余裕分加算平均電流値ｍａｉを超え
る値であるときに異常であると判定するステップ（ステ
ップＳ４）と、を有することを特徴とする。

【００２７】この装置発明は、例えば、図１、図３、図
５および図６に示すように、Ａ相、Ｂ相のパルス幅変調
信号ＰＡ、ＰＢによって駆動され、かつ直流の入力を高
周波交流に変換するインバータ回路５の出力がトランス
６の１次側に供給され、このトランス６の２次側が整流
され、その整流出力が溶接電極２１、２２に供給される
インバータ式溶接機の異常検出装置において、溶接電極
２１、２２にワークＷが挟まれて通電されているとき、
インバータ回路５のＡ相、Ｂ相の通電電流値ａｉ、ｂｉ
を測定する測定手段５１、５２、５３、５４と、この測
定手段によって測定されたＡ相、Ｂ相の通電電流値ａ
ｉ、ｂｉの平均通電電流値ｍｉを求める平均化手段５
５、５６、５７と、一定値である余裕分ΔＩｓ、平均通
電電流値ｍｉに比例して増加する値である余裕分（ｋ×
ｍｉ）、または平均通電電流値ｍｉが所定値ΔＩｓ／ｋ
より小さい領域では一定値ΔＩｓに設定され所定値ΔＩ
ｓ／ｋを超えた領域では平均通電電流値ｍｉに比例して
増加する値ｋ×ｍｉである余裕分ΔＩｓ′を出力する余
裕分出力手段９１、９２、９３、９４と、平均化手段５
５、５６、５７により求めた平均通電電流値ｍｉに余裕
分出力手段９１、９２、９３、９４から出力されるいず
れかの余裕分ΔＩｓ′を加算して余裕分加算平均電流値
ｍａｉ′を求める加算手段６７と、測定したＡ相、Ｂ相
の各通電電流値ａｉ、ｂｉが余裕分加算平均電流値ｍａ
ｉ′を超える値であるときに異常であると判定する判定
手段６１と、を備えることを特徴とする。

【００２８】

【作用】この発明によれば、ワークＷへの通電時に、イ
ンバータ回路５のＡ相、Ｂ相の各通電電流値ａｉ、ｂｉ
の平均値ｍｉを求め、この平均値ｍｉに余裕分ΔＩｓ
（ΔＩｓ′）を加算して余裕分加算平均電流値ｍａｉ
（ｍａｉ′）を求める。

【００２９】そして、Ａ相、Ｂ相の各通電電流値ａｉ、
ｂｉがこの余裕分加算平均電流値ｍａｉ（ｍａｉ′）を
超える値であるときには異常であると判定する。

【００３０】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。なお、以下に参照する図面において、
上記図７〜図９に示した構成要素と対応するものには同
一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。

【００３１】図１は、この発明の一実施例の構成を示し
ている。

【００３２】図１において、図示しない３相の交流電源
から端子１〜３に供給された３相の交流電圧が整流回路
と平滑回路を含む交流直流変換回路４により直流電圧に
される。この直流電圧は、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等の
半導体スイッチング素子であるトランジスタ４１〜４４
を有するインバータ回路５により１〜２ｋＨｚ程度の高
周波交流に変換されてトランス６の１次コイル６ａ側に
供給される。トランジスタ４１〜４４のベースには、プ
リドライバ３３からベース駆動信号が供給される。これ
らのベース駆動信号は、マイクロコンピュータ等を有す
るＰＷＭ制御回路３２から出力されるＡ相パルス幅変調
信号ＰＡ、Ｂ相パルス幅変調信号ＰＢに基づいて作成さ
れる。

【００３３】トランス６の２次コイル６ｂの両端には、
ダイオード７とダイオード８からなる整流回路９が形成
される。整流回路９の出力は、溶接ガンアーム１９（１
９ａ、１９ｂ）を通じて溶接電極２１、２２に供給され
る。溶接電極２１、２２間には溶接物であるワークＷが
挟持される。

【００３４】トランス６の１次コイル６ａ側には、電流
検出器５１が挿入される。この電流検出器５１で検出さ
れた電流Ｉｉが絶対値回路５２の入力側に現れる。絶対
値回路５２の出力側には、絶対値電流ａｂｓＩｉ（実際
には対応電圧値であるが、繁雑を避けるために電流値と
いう。）が現れる。なお、図１中、符号ｘで示す箇所に
電流検出器５１を挿入するようにすれば、絶対値回路５
２は不要である。

【００３５】絶対値電流ａｂｓＩｉのうち、Ａ相電流サ
ンプル値ａｉがサンプルホールド回路５３でサンプルホ
ールドされ、Ｂ相電流サンプル値ｂｉがサンプルホール
ド回路５４でサンプルホールドされる。１サイクル分の
Ａ相、Ｂ相電流サンプル値ａｉ、ｂｉは加算回路５５で
加算され、１／２アンプ（割算回路または減衰回路）５
６で平均され、Ａ相、Ｂ相１サイクルの平均値がサンプ
ルホールド回路５７でサンプルホールドされて平均電流
サンプル値（平均電流値または平均通電電流値ともい
う。）ｍｉが得られ、これがＰＷＭ制御回路３２にフィ
ードバック量として供給される。

【００３６】この実施例において、ＰＷＭ制御回路３２
は、ワークＷを溶接電極２１、２２で挟んだ後の通電開
始時に徐々に通電電流を増加させる、言い換えれば、基
準電流値（設定電流値または一定電流値ともいう。）Ｉ
ｒを増加させる周知のスローアップ制御を行うととも
に、通電開始時には同一のパルス幅Ｐｗを有するＡ相、
Ｂ相のパルス幅変調信号ＰＡ、ＰＢをアンド回路（論理
積回路）５８、５９を介してプリドライバ３３に供給す
る。

【００３７】Ａ相、Ｂ相電流サンプル値ａｉ、ｂｉは、
ダイオード短絡検出回路６１とダイオード開放検出回路
６２を構成する比較回路６３〜６６の比較入力端子に供
給される。

【００３８】ダイオード短絡検出回路６１を構成する比
較回路６３、６４の基準入力端子には、平均電流サンプ
ル値ｍｉに、ノイズ、回路素子の許容誤差等に基づく誤
動作を回避するための余裕分（余裕電流分）ΔＩｓを加
算回路６７で加算した余裕分加算平均電流値ｍａｉが供
給される。余裕分ΔＩｓは、直流電源または直流電源の
抵抗分圧回路から供給される電圧である。

【００３９】一方、ダイオード開放検出回路６２を構成
する比較回路６５、６６の基準入力端子には、ダイオー
ド７、８が開放しているときの１次コイル６ａに流れる
励磁電流（無負荷電流）に許容誤差を加えた許容誤差付
加無負荷電流値ｍ０が供給される。許容誤差付加無負荷
電流値ｍ０も、直流電源等から供給される電圧である。

【００４０】比較回路６３、６４の出力はノア回路７１
を通じてオア回路７２の一方の入力端子に供給される。
オア回路７２の他方の入力端子には、タイミング信号発
生回路４５からエラー検出用ウィンドウパルスＥｗが供
給される。オア回路７２の出力はラッチ回路７３を通じ
てアンド回路５８、５９の他の入力として供給される。

【００４１】同様に、比較回路６５、６６の出力はノア
回路７５を通じてオア回路７６の一方の入力端子に供給
される。オア回路７６の他方の入力端子には、エラー検
出用ウィンドウパルスＥｗが供給される。オア回路７６
の出力はラッチ回路７７を通じてアンド回路５８、５９
のさらに他の入力として供給される。

【００４２】ラッチ回路７３、７７には、端子７８を通
じてオペレータからリセットパルスＲｐが供給される。

【００４３】次に、上述の実施例の動作について図２の
フローチャートおよび図３のタイミングチャートを参照
して詳しく説明する。

【００４４】まず、図１に示すように、図示しないシリ
ンダ機構等により溶接ガンアーム１９ａ、１９ｂを矢印
方向に駆動してワークＷを溶接電極２１、２２で挟んで
加圧する。

【００４５】この状態で通電を開始する。ここで、Ａ相
側のダイオード７が短絡モードで破壊しており、Ｂ相側
のダイオード８が正常であると仮定した場合、図３ａに
示すような絶対値電流ａｂｓＩｉが絶対値回路５２の出
力側に現れる。

【００４６】そこで、第１の通電サイクルにおいて、Ａ
相電流サンプル値ａｉ＝ａ１１とＢ相電流サンプル値ｂ
ｉ＝ｂ１１とを時点ｔ１１と時点ｔ１２でそれぞれサン
プリングパルスＳＨ１（図３ｂ参照）、ＳＨ２（図３ｃ
参照）により取り込む（ステップＳ１；図３ｄ、図３ｅ
参照）。

【００４７】次に、平均化処理を行う（ステップＳ
２）。この平均化処理では、Ａ相電流サンプル値ａ１１
とＢ相電流サンプル値ｂ１１とを加算回路５５で加算し
た後（図３ｆ参照）、１／２アンプ５６で半分にする
（図３ｇ参照）。１／２アンプ５６で半分にした値をサ
ンプリングパルスＳＨ３（第３図ｈ参照）でサンプルホ
ールドして、平均電流サンプル値ｍｉ＝ｍ１１（図３ｉ
参照）を得る。

【００４８】次に、平均電流サンプル値ｍｉ＝ｍ１１に
余裕分ΔＩｓ（図３ｊ参照）を加算回路６７で加算して
余裕分加算平均電流値ｍａｉ＝ｍａ１１＝ｍ１１＋ΔＩ
ｓ（図３ｌ参照）を作成する（ステップＳ３）。

【００４９】次に、第１通電サイクルのＡ相、Ｂ相電流
サンプル値ａ１１、ｂ１１のそれぞれが、余裕分加算平
均電流値ｍａｉ＝ｍａ１１＝ｍ１１＋ΔＩｓを超える値
であるかどうかを比較回路６３、６４で比較する（ステ
ップＳ４）。

【００５０】ダイオード７、８が正常である場合には、
Ａ相、Ｂ相電流サンプル値ａｉ＝ａ１１、ｂｉ＝ｂ１１
のそれぞれが、余裕分加算平均電流値ｍａｉを超えない
ように余裕分加算平均電流値ｍａ１１を作成しているの
で、その場合には、ステップＳ４の判定は非成立にな
る。判定が非成立のときには、比較回路６３、６４の出
力はローレベルのままである。したがって、ノア回路７
１の出力が接続されたオア回路７２の一方の入力端子は
ハイレベルのままである。このとき、エラー検出用ウィ
ンドウパルスＥｗ（第３図ｋ参照）がオア回路７２の他
方の入力端子に供給されてもオア回路７２の出力はハイ
レベルのままであり、ラッチ回路７３の出力もハイレベ
ルのままになる。

【００５１】次に、第１通電サイクルのＡ相、Ｂ相電流
サンプル値ａ１１、ｂ１１のそれぞれが、許容誤差付加
無負荷電流値ｍ０より小さい値であるかどうかを比較回
路６５、６６で判定する（ステップＳ５）。両方とも小
さい値でなかった場合には、ダイオード７、８はともに
正常であり、ステップＳ１にもどり、次の第２の通電サ
イクルの測定を行う。この場合における比較回路６５、
６６、ノア回路７５およびオア回路７６の各レベルは、
比較回路６３、６４側の動作と同様であるので説明を省
略する。なお、ステップＳ５の判定は、ステップＳ４の
判定の後ではなく、ステップＳ１の測定後、直ちに行っ
てもよいことはもちろんである。

【００５２】ステップＳ４の判定が成立した場合または
ステップＳ５の判定が成立した場合には、インバータ回
路５の駆動を停止するために、Ａ相、Ｂ相パルス幅変調
信号ＰＡ、ＰＢの発生を停止させる（ステップＳ６）。

【００５３】すなわち、図３ａに示すように、一方のダ
イオード７が短絡モードで破壊している場合には、余裕
分加算平均電流値ｍａ１１＝ｍ１１＋ΔＩｓよりＡ相電
流サンプル値ａ１１の値の方が大きな値になるので、比
較回路６３の出力がローレベルからハイレベルに反転し
て、オア回路７２の対応する一方の入力がローレベルに
なる。そうすると、エラー検出用ウィンドウパルスＥｗ
がオア回路７２の他方の入力端子に供給されたとき、オ
ア回路７２からラッチ信号Ｌｐｓ（図３ｍ参照）が出力
される。このラッチ信号Ｌｐｓの立ち下がりエッジでラ
ッチ回路７３がローレベルにラッチされることで、アン
ド回路５８、５９が遮断状態とされて、Ａ相、Ｂ相パル
ス幅変調信号ＰＡ、ＰＢが遮断される。

【００５４】同様に、第１通電サイクルのＡ相、Ｂ相電
流サンプル値ａ１１、ｂ１１のそれぞれが、許容誤差付
加無負荷電流値ｍ０より小さい値であった場合にもオア
回路７６からラッチ信号Ｌｐｏが出力され、Ａ相、Ｂ相
パルス幅変調信号ＰＡ、ＰＢが遮断される。

【００５５】なお、ラッチ回路７３、７７の出力側に警
報ランプ、警報スピーカ等を接続しておけば、オペレー
タにダイオード７、８の短絡、開放等の状態を知らせる
ことができる。オペレータがこの指示に基づきダイオー
ド７、８を正常品と交換したときに、端子７８を通じて
ラッチ回路７３、７７をリセットすることにより再びＡ
相、Ｂ相パルス幅変調信号ＰＡ、ＰＢをプリドライバ３
３側に供給することが可能となる。

【００５６】ここで、前記エラー検出用ウィンドウパル
スＥｗの発生タイミングは、図３に示すように、第２通
電サイクルのサンプリングパルスＳＨ１で取り込まれた
Ａ相電流サンプル値ａ１２と第１通電サイクル時の余裕
分加算平均電流値ｍａｉとの比較回路６３による比較結
果を取り込まないように、第２の通電サイクルの開始時
から発生して、第２の通電サイクルにおける第１のサン
プリングパルスＳＨ１の発生前に終了するタイミングを
有する負極性のパルスとしている。

【００５７】図４Ａおよび図４Ｂは、図８ｉと図８ｊと
を再掲示した図である。図４Ａ、図４Ｂから分かるよう
に、余裕分加算平均電流値ｍａｉは、ダイオード７、８
の正常時のＡ相、Ｂ相の各電流サンプル値ａｉ、ｂｉ
（図４Ａ）よりも大きい値に選択されており、一方、ダ
イオード７、８のいずれか一方が短絡時のＡ相、Ｂ相の
各電流サンプル値ａｉ、ｂｉ（図４Ｂ）よりも小さい値
に選択している。図４Ａ、図４Ｂから分かるように、許
容誤差付加無負荷電流値ｍ０は、それらの場合のＡ相、
Ｂ相の各電流サンプル値ａｉ、ｂｉの平均値よりも小さ
い値に選択している。

【００５８】なお、図１例は、サンプルホールド回路、
比較回路、加算回路、論理回路等のディスクリート部品
を組み合わせた回路例を示しているが、これらは、Ａ／
Ｄ変換器等を有するマイクロコンピュータで構成するこ
とが可能であることはいうまでもない。

【００５９】このように上述の実施例によれば、ワーク
Ｗへの通電時に、トランス６の１次コイル６ａ側の電流
Ｉｉをパルス幅Ｐｗの１／２の点でサンプリングして、
１通電サイクル毎の平均電流サンプル値ｍｉを得、これ
をＰＷＭ制御回路３２にフィードバックして１次側通電
電流Ｉｉのフィードバック制御を行うインバータ式抵抗
溶接機において、１通電サイクル毎の平均電流サンプル
値ｍｉに対して余裕分加算平均電流値ｍａｉ（ｍａｉ＝
ｍｉ＋ΔＩｓ）を作成する。そして、Ａ相、Ｂ相の各電
流サンプル値ａｉ、ｂｉとこの余裕分加算平均電流値ｍ
ａｉとを比較してこの値を超える値であった場合には、
ダイオード７、８のいずれかが短絡していると判断し
て、インバータ回路５の駆動を停止するようにしてい
る。

【００６０】また、Ａ相、Ｂ相の各電流サンプル値ａ
ｉ、ｂｉと許容誤差付加無負荷電流値ｍ０とを比較し
て、ダイオード７、８の開放を監視し、同様にインバー
タ回路５の駆動を停止するようにしている。

【００６１】このため、ダイオード７、８の異常状態が
直ちに検出でき、これを原因とするワークＷに対する溶
接不良を皆無にすることができるので、次工程に溶接不
良のワークＷを送ってしまうこともなくなる。

【００６２】また、ワークＷへの通電時に異常検出処理
を行っているので、異常検出処理を原因として溶接のサ
イクルタイムが長くなることもない。

【００６３】上述の実施例において、電流余裕分ΔＩｓ
は、一定値に選択している。これは、ワークＷに通電さ
れる溶接電流値（この実施例においては、溶接電流の平
均値）が一定であることを前提にしている。

【００６４】具体的には、余裕分ΔＩｓは、例えば、簡
単のために、ワークＷに通電される溶接電流の平均値が
トランス６の１次側電流Ｉｉの平均通電電流値ｍｉと同
一であると仮定した場合、溶接電流平均値が５［ｋＡ］
であれば、例えば、その半分の値２．５［ｋＡ］に設定
され、溶接電流平均値が１５［ｋＡ］であれば、例え
ば、７．５［ｋＡ］に設定される。

【００６５】余裕分ΔＩｓを平均通電電流値ｍｉの値に
応じて変更する理由は、溶接電流平均値（ここでは、上
述の仮定のように１次側電流Ｉｉの平均通電電流値ｍ
ｉ）が大きくなった場合に、もし、余裕分ΔＩｓが一定
値に固定されていた場合には、溶接電流平均値の増大に
伴い、例えば、Ａ相、Ｂ相の各電流サンプル値ａｉ、ｂ
ｉのオフセット誤差等の増大に対して、相対的に余裕分
ΔＩｓが小さくなることを原因としてダイオード７、８
の不良検出の誤検出が発生する可能性があるからであ
る。

【００６６】ところで、１台の溶接機、特に１台の抵抗
溶接ロボットによりワークＷに通電しようとする電流
は、ワークＷの材質、溶接箇所のワークＷの仕上げ状態
等に応じた複数の最適な溶接電流値に設定する必要があ
る。そこで、電流余裕分ΔＩｓも、そのような複数の最
適電流値に応じて、自動的に変化できるような回路構成
になっていることが望ましい。

【００６７】図５は、溶接電流値に応じて、電流余裕分
ΔＩｓを可変して、新たな電流余裕分ΔＩｓ′を発生す
るためのこの発明の他の実施例の構成を示している。

【００６８】図５に示す実施例においては、図１に示し
た加算回路６７と余裕分ΔＩｓを発生する直流電源から
なる直列回路を、可変利得増幅回路９１、比較回路９
２、マルチプレクサ９３及び可変直流電源９４を備える
新たな電流余裕分（以下、必要に応じて可変電流余裕分
ともいう。）ΔＩｓ′を発生する回路に代替している。
加算回路６７の出力側には、新たな余裕分加算平均電流
値ｍａｉが得られるようになっている。なお、図５にお
いて、図１に示す構成要素と対応するものには、同一の
符号を付けてその詳細な説明を省略する。

【００６９】まず、図５の構成を説明する。サンプルホ
ールド回路５７（図１参照）から供給される平均通電電
流値ｍｉは、加算回路６７の一方の入力端子と、図示し
ない外部制御装置からの直流電圧の制御により増幅度
（定数ともいう。）ｋを可変することの可能な可変利得
増幅回路９１（増幅度ｋの値は、例えば、０．５、した
がって、実際上は、割算回路または減衰回路）の入力端
子に供給される。

【００７０】可変利得増幅回路９１の出力側には、平均
通電電流値ｍｉに増幅度ｋを掛けた値ｋ×ｍｉが出力さ
れ、比較回路９２の比較入力端子と、マルチプレクサ９
３の一方の入力端子９３ｂに供給される。

【００７１】マルチプレクサ９３の他方の入力端子９３
ｃと、比較回路９２の基準入力端子には、図示しない外
部制御装置からの直流電圧の制御により、余裕分ΔＩｓ
の値を可変することが可能な可変直流電源９４が接続さ
れている。

【００７２】マルチプレクサ９３の制御端子には、比較
回路９２の比較結果である２値出力信号が供給され、値
「０」、値「１」に応じてマルチプレクサ９３の共通端
子９３ａがいずれかの入力端子９３ｂ、９３ｃに接続さ
れるようになっている。

【００７３】マルチプレクサ９３の出力信号である電流
余裕分ΔＩｓ′が加算回路６７の他方の入力端子に供給
される。そして、加算回路６７の出力信号である新たな
余裕分加算平均電流値ｍａｉ′が、比較回路６３、６４
（図１をも参照）に供給されるように構成されている。

【００７４】次に、図５に示す実施例の動作を図６をも
参照して説明する。

【００７５】図５例の回路によれば、平均通電電流値ｍ
ｉに定数ｋを掛けた値ｋ×ｍｉが余裕分ΔＩｓ（例え
ば、ΔＩｓ＝０．５［ｋＡ］）までは、比較回路９２の
出力はローレベル「０」になっており、マルチプレクサ
９３の共通端子９３ａと端子９３ｃとが接続された状態
とされ（図５に示した状態と反対の状態）、電流余裕分
ΔＩｓ′として、一定値である余裕分ΔＩｓが、加算回
路６７に対して出力される（ΔＩｓ′＝ΔＩｓ）。

【００７６】加算回路６７は、この電流余裕分ΔＩｓ′
（この場合、ΔＩｓ′＝ΔＩｓ）と平均通電電流値ｍｉ
とを加算して比較回路６３、６４に新たな余裕分加算平
均電流値ｍａｉ′（ｍａｉ′＝ｍｉ＋ΔＩｓ′＝ｍｉ＋
ΔＩｓ）を供給する。

【００７７】この場合、平均通電電流値ｍｉに定数ｋを
掛けた値ｋ×ｍｉが、余裕分ΔＩｓになるまでの動作
は、図１例の動作と同じ動作になる。

【００７８】一方、平均通電電流値ｍｉに定数ｋを掛け
た値ｋ×ｍｉが余裕分ΔＩｓより大きな値になった場合
には、比較回路９２の出力がハイレベル「１」に反転さ
れ、マルチプレクサ９３の共通端子９３ａと入力端子９
３ｂとが接続されるので（図５に示した状態）、電流余
裕分ΔＩｓ′として、平均通電電流値ｍｉに比例して値
が大きくなる電流余裕分ΔＩｓ′＝ｋ×ｍｉが、加算回
路６７に対して出力される。

【００７９】加算回路６７は、この電流余裕分ΔＩｓ′
と平均通電電流値ｍｉとを加算して比較回路６３、６４
に新たな余裕分加算平均電流値ｍａｉ′｛ｍａｉ′＝ｋ
×ｍｉ＋ｍｉ＝（１＋ｋ）ｍｉ｝を供給する。

【００８０】このように、図５に示した実施例によれ
ば、溶接電流値、言い換えれば、平均通電電流値ｍｉ
が、一定の余裕分ΔＩｓを定数ｋで割った値（ΔＩｓ／
ｋ）より小さな値であるときには、可変余裕分ΔＩｓ′
として、一定の余裕分ΔＩｓを出力するようにしてい
る。具体的な値で説明すると、図６において、平均通電
電流値ｍｉがｍｉ＝１［ｋＡ］以下、すなわち、ΔＩｓ
／ｋ＝０．５／０．５＝１［ｋＡ］以下の場合には、一
定の余裕分ΔＩｓ＝０．５［ｋＡ］を電流余裕分ΔＩ
ｓ′として出力するようにしている。

【００８１】このため、例えば、通電初期時（通電開始
時）における小電流通電時（この具体例では、平均通電
電流値ｍｉがｍｉ＝１［ｋＡ］以下の場合）において、
例えば、サンプルホールド回路５３とサンプルホールド
回路５４との間にオフセット誤差があっても、その差に
基づいて、比較回路６３、６４がダイオード７、８等の
短絡と誤検出して溶接動作を停止させるような不具合が
未然に解消される。

【００８２】また、ノイズが混入し、そのノイズ分を含
めてサンプルホールド回路５３、５４、５７でサンプル
ホールドしてしまい、これをダイオード７、８の短絡不
良と誤検出して溶接動作を停止させるような不具合も未
然に解消される。

【００８３】さらに、交流直流変換回路４を構成する各
部品のばらつき及びインバータ回路５を構成するトラン
ジスタ４１〜４４の飽和電圧、オン抵抗値等のばらつき
を原因とするサンプルホールド回路５３、５４における
Ａ相電流サンプル値ａｉとＢ相電流サンプル値ｂｉの電
圧偏差を原因とする誤検出により溶接動作を停止させて
しまうという不都合も未然に解消される。

【００８４】一方、平均通電電流値ｍｉがｍｉ＝１［ｋ
Ａ］以上の定常溶接時においては、平均通電電流値ｍｉ
の増加に対応して、電流余裕分ΔＩｓ′を増加させるよ
うにしているので、もし、電流余裕分ΔＩｓ′が、平均
通電電流値ｍｉに応じて変化させることのできない一定
値であると仮定した場合の図１の実施例の動作、すなわ
ち、溶接電流値が大きくなるにつれて相対的に余裕分Δ
Ｉｓが小さくなってしまうことによる誤検出動作を解消
することもできる。

【００８５】なお、この発明は上述の実施例に限らず、
この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得
ることはもちろんである。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、通電時に、インバータ回路のＡ相、Ｂ相の各通電電
流値の平均値を求め、この平均値に余裕分を加算して余
裕分加算平均電流値を求める。そして、Ａ相、Ｂ相の各
通電電流値がこの余裕分加算平均電流値を超える値であ
るときには異常であると判定している。このため、通電
時にインバータ溶接機の異常を判定することができる、
言い換えれば、溶接のサイクルタイムを長くすることな
く異常を判定することができるという効果が達成され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の構成を示す回路ブロック
図である。

【図２】図１例の動作説明に供されるフローチャートで
ある。

【図３】図１例の動作説明に供される波形図である。

【図４】図１例の動作説明に供される波形図であって、
図４Ａは、ダイオードが正常な場合における溶接トラン
スの１次側電流の絶対値をとった波形図、図４Ｂは、ダ
イオードの一方が短絡モードの場合における溶接トラン
スの１次側電流値の絶対値をとった波形図である。

【図５】この発明の他の実施例の要部の構成を示す回路
ブロック図である。

【図６】図５例の動作説明に供される図である。

【図７】従来の技術のインバータ溶接機の構成を示す回
路ブロック図である。

【図８】従来の技術の動作説明に供される波形図であ
る。

【図９】図９Ａは、ダイオードが正常な場合の動作説明
に供される線図、図９Ｂ、図９Ｃは、ダイオードの一方
が短絡している場合の動作説明に供される線図である。

【符号の説明】

４…整流回路と平滑回路を含む交流直流変換回路 ５…インバータ回路 ６…トラン
ス ６ａ…１次コイル ６ｂ…２次
コイル ７、８…ダイオード ９…整流回
路 １９、１９ａ、１９ｂ…溶接ガンアーム ２１、２２
…溶接電極 ３２…ＰＷＭ制御回路 ５２…絶対
値回路 ５３、５４、５７…サンプルホールド回路 ５６…１／
２アンプ ６１…ダイオード短絡検出回路 ６２…ダイ
オード開放検出回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ａ相、Ｂ相のパルス幅変調信号によって駆
   動され、かつ直流の入力を高周波交流に変換するインバ
   ータ回路の出力がトランスの１次側に供給され、このト
   ランスの２次側が整流され、その整流出力が溶接電極に
   供給されるインバータ式溶接機の異常検出方法におい
   て、 前記溶接電極間にワークを挟んで通電するステップと、 通電時に、前記インバータ回路の前記Ａ相、Ｂ相の各通
   電電流値を測定し、これらの平均通電電流値を求めるス
   テップと、 この通電時の平均通電電流値に余裕分を加算して余裕分
   加算平均電流値を求めるステップと、 前記測定したＡ相、Ｂ相の各通電電流値が前記余裕分加
   算平均電流値を超える値であるときに異常であると判定
   するステップと、 を有することを特徴とするインバータ式溶接機の異常検
   出方法。
2. 【請求項２】前記余裕分が、一定値に設定されることを
   特徴とする請求項１記載のインバータ式溶接機の異常検
   出方法。
3. 【請求項３】前記余裕分が、前記平均通電電流値に比例
   して増加する値に設定されることを特徴とする請求項１
   記載のインバータ式溶接機の異常検出方法。
4. 【請求項４】前記余裕分が、前記平均通電電流値が所定
   値より小さい領域では一定値に設定され、前記所定値を
   超えた領域では前記平均通電電流値に比例して増加する
   値に設定されることを特徴とする請求項１記載のインバ
   ータ式溶接機の異常検出方法。
5. 【請求項５】Ａ相、Ｂ相のパルス幅変調信号によって駆
   動され、かつ直流の入力を高周波交流に変換するインバ
   ータ回路の出力がトランスの１次側に供給され、このト
   ランスの２次側が整流され、その整流出力が溶接電極に
   供給されるインバータ式溶接機の異常検出装置におい
   て、 前記溶接電極にワークが挟まれて通電されているとき、
   前記インバータ回路のＡ相、Ｂ相の通電電流値を測定す
   る測定手段と、 前記測定手段によって測定された前記Ａ相、Ｂ相の通電
   電流値の平均通電電流値を求める平均化手段と、 一定値である余裕分、前記平均通電電流値に比例して増
   加する値である余裕分、または前記平均通電電流値が所
   定値より小さい領域では一定値に設定され前記所定値を
   超えた領域では前記平均通電電流値に比例して増加する
   値である余裕分を出力する余裕分出力手段と、 前記平均化手段により求めた平均通電電流値に前記余裕
   分出力手段から出力されるいずれかの余裕分を加算して
   余裕分加算平均電流値を求める加算手段と、 前記測定したＡ相、Ｂ相の各通電電流値が前記余裕分加
   算平均電流値を超える値であるときに異常であると判定
   する判定手段と、 を備えることを特徴とするインバータ式溶接機の異常検
   出装置。