JPH1133744A - 抵抗溶接用電流制御方法及び装置 - Google Patents

抵抗溶接用電流制御方法及び装置

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JPH1133744A
JPH1133744A JP20866797A JP20866797A JPH1133744A JP H1133744 A JPH1133744 A JP H1133744A JP 20866797 A JP20866797 A JP 20866797A JP 20866797 A JP20866797 A JP 20866797A JP H1133744 A JPH1133744 A JP H1133744A
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JP
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offset
voltage
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JP20866797A
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Katsuo Yoshimura
勝夫 吉村
Reiji Kitabori
礼司 北堀
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NIPPON SYST KK
Dengensha Toa Co Ltd
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NIPPON SYST KK
Dengensha Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 抵抗溶接機の電流を検出して溶接品質を高め
る電流制御又は監視を行う装置類。 【解決手段】 トロイダルコイルの出力を波形復元する
積分器3と,この積分器のオフセット電圧出力を入力に
帰還するスイッチ手段8と,積分器のオフセット出力電
圧を記憶する記憶手段9と,この記憶手段の出力を前記
積分器入力に負帰還として与える帰還手段R2,11と
を備え,通電前にスイッチ手段を介して積分オフセット
電圧記憶し、通電時に積分器の帰還ループをオープンル
ープに切り換え,前期オフセット電圧を積分器の入力に
与えて該積分器のオフセット電圧をキヤンセルする電流
検出信号手段を設け、電流検出誤差及び制御電流値のバ
ラツキをなくし溶接品質を保証する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する利用分野】本発明は,抵抗溶接機の電流
を検出して電流制御及び/又は監視を行う抵抗溶接用電
流制御装置及び監視装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来,たとえばスポット・プロジェクシ
ョン・シーム溶接機などの二次導体に流れる溶接電流を
トロイダルコイル(別名ロゴウスキーコイル)で検出し
て,波形復元して電流検出信号を作る積分器は通電開始
以前に積分器動作を禁止し,通電中だけ積分動作が許可
されるような積分器となっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】通電開始以前は積分動
作を禁じられているので,積分器のオフセット積分値は
出力されないが,通電中はこのオフセットの積分値が真
の電流信号に加えられて出力されてしまうので,たとえ
入力オフセット電圧が1ミリボルトのような僅かな値で
あっても,通電時間が1秒ともなればこの時間での積分
値は真の電流値の数%にも達する。言い換えれば,この
積分値の出力である検出電流値は数%の誤差を含んでし
まうのである。
【0004】ところで,この電流検出信号を電流設定値
に対するフィードバックとして用いる定電流制御では検
出値に数%の誤差が含まれると,この結果,制御される
溶接電流も設定値に対し,数%増又は減の電流となって
しまう。したがって,このような,従来の積分器で電流
制御したり或いは計測して溶接電流を管理すると,溶接
欠陥が発生することもあり,大問題となることもある。
【0005】従来の回路の問題点について理解の便を図
るため直流溶接機を例にとって詳細に説明する。図1に
おいて,直流溶接機の通電が開始されると,積分禁止ス
イッチS1 が開く,これによって,積分器は積分動作可
能な状態となる。同時にトロイダルコイルは溶接電流の
立ち上がり部での電流微分値を出力し,これを積分器に
与える。積分器はこの電流微分電圧を積分して溶接電流
図2(A)aの波形を復元しようとする。そしてOPア
ンプ(演算増幅器)の出力には図2(A)aの波形と同
一の波形,図2(C)aがOPアンプ出力に現れるはず
である。
【0006】しかし,実際にはOPアンプにはオフセッ
ト電圧V10やバイアス電圧I10があり,これらの微小電
圧も増幅され積分されるので図2(C)のb又はcのよ
うに,元の電流波形図2(A)aとは異なった波形が出
力されてしまう。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は,上述したよう
に,溶接電流のフィードバック制御又は計測監視を行う
ために最も重要な役割を担う電流検出信号に前述のオフ
セット電圧などによる電流検出誤差を生じさせないよう
な回路を組み込んで,この問題を解決した。
【0008】すなわち,従来の方法である図1の積分禁
止スイッチ12を除去し積分器を常時動作状態にしてお
き,積分器出力が常にゼロになるように,この積分器出
力から入力側にオフセットの積分出力を負帰還させる。
同時にオフセットキヤンセル電圧を記憶手段で記憶して
おく。通電時は溶接電流信号が帰還されないように,し
かしオフセット電圧はキヤンセルさせるようにするため
に,積分器の帰還系を切りオープンループとしてこの積
分器入力に前記記憶しておいたオフセットキヤンセル電
圧を与えるようにした。
【0009】このように,電流検出信号回路の積分器3
に対し常時は積分器の負帰還系を切り,記憶してあった
オフセットキヤンセル電圧をオープンループで与えるこ
とを主要な特徴としている。
【0010】
【作用】そして,上記の手段を講じることによって通電
時のオフセット電圧による電流検出誤差を除去すること
ができ,溶接機であれば溶接電流の制御精度(設定値と
実際に流れる電流との誤差など)を高める。また電流監
視装置や溶接電流計であればその計測精度を格段に向上
させることができるのである。特に,本発明によって従
来できなかった溶接の焼なましを行う“後熱通電”や
“シーム溶接”など10秒〜20秒のような長時間通電
の電流検出も可能になったのである。
【0011】なお,本発明の実施例では積分器のオフセ
ット電圧による積分器出力の変動の様子を理解し易いよ
うにするために,最も好ましい一例として直流式抵抗溶
接機の場合について説明したが,本発明の技術的思想は
これに限定されるものではなく,たとえば交流式抵抗溶
接機でも同様の作用・効果が得られることは言うまでも
ない。
【0012】
【実施例】図3は,本発明装置の第1実施例の動作回路
図である。1は溶接機の溶接電流を通ずる二次導体であ
る。2は二次導体の中に挿入して電流の微分値を出力す
るトロイダルコイルTCである。3は積分器で,抵抗R
1 4とキヤパシタC1 5とOPアンプOP1 6とから構
成される。7は通電前の積分器の微小オフセット出力を
十分な信号電圧レベルにするための増幅器である。8は
通電時にOFFして積分器の帰還ループを切り,オープ
ンループにするスイッチS2 である。9は通電開始前の
積分器出力から得たオフセットキヤンセル電圧を記憶す
るキヤパシタC2 である。10は入力インピーダンスを
高くするためのボルテージフロア用OPアンプOP2
ある。11は積分器出力を入力し負帰還するための帰還
抵抗器R2 である。
【0013】次に,第1の実施例の動作について説明す
る。溶接電流が流れる前(通電前)図3のスイッチ8は
閉じている。このことにより,積分器3のオフセット電
圧出力は増幅器7,スイッチ8,キヤパシタ9,OPア
ンプOP2 10,帰還抵抗器R2 11の帰還回路によっ
て積分器の入力に負帰還され,積分出力は常時ほぼゼロ
ボルトを保っている(0.5ミリボルト以下)。ここで
キヤパシタ9に記憶して(蓄えて)いるオフセット帰還
電圧(オフセットキヤンセル電圧)について説明する。
【0014】今,積分器3の出力にOPアンプOP1
のオフセット電圧が負帰還系(ネガテブフィードバック
ループ)の残留電圧として,0.5ミリボルト出力され
ているとする。この電圧はアンプ7で増幅され,スイッ
チS2 8,を経てキヤパシタC2 9にボルトオーダの電
圧として蓄えられる。そして,このキヤパシタ9の電圧
はOPアンプOP2 10と帰還抵抗R2 11を介して積
分器3の入力に負帰還されるので,オフセットの積分値
は従来ならば飽和電圧,即ち電源電圧の10ボルトに上
がるべきものが,前記のように0.5ミリボルトまでに
圧縮される。
【0015】次に,この回路で重要な働きを行うスイッ
チS2 とキヤパシタC2 の役割について更に詳しく説明
してこの回路の優れた特長を明らかにする。前述のよう
に常時積分器出力のフィードバック電圧がキヤパシタC
2 に蓄えられ,同時にキヤパシタC2 の電圧はOPアン
プOP2 を介して積分器の入力にフィードバックされて
いる。これによってキヤパシタC2 には通電開始直前の
オフセット電圧を相殺するオフセットキヤンセル電圧を
記憶しているのである。通電時にはスイッチS2 をOF
Fさせて積分器のフィードバックループを切る。しか
し,通電前にキヤパシタC2 に記憶してあったオフセッ
トキヤンセル電圧は積分器に入力し続けているので,通
電時でもこの入力によって積分器のオフセット電圧を相
殺し,積分器の出力として現れない。すなわちOPアン
プOP1 等のオフセット電圧による電流検出誤差は生じ
ないようになるのである。
【0016】次に,第2の実施例について説明する。図
4は積分器のオフセット電圧によって生じる電流検出誤
差を除去する方法としてマイクロコンピュータCPUを
用いて実現する回路図である。図4の符号1〜11は第
1の実施例図3と同じものである。また図4の15〜1
8は主としてマイクロコンピュータのソフトで実現でき
る。13は積分器3の出力のアナログ量をデジタル量に
変換するA/D変換器である。14はCPUのオフセッ
トキヤンセル出力のデジタル量をアナログに変換するD
/A変換器である。15はA/D変換器13のデジタル
値がほぼゼロになるまでD/A変換器14と帰還抵抗器
2 11を介して積分器の入力に帰還させるときの積分
器出力量を検出手段である。16は通電時はA/D変換
器13からの入力を断ち積分器の帰還をオープンループ
にするスイッチ手段S3 である。17は積分器出力量の
検出手段15からの出力をスイッチ手段S3 16を介し
て入力し,積分器のオフセットキヤンセル量を記憶する
記憶手段である。この記憶手段17の出力は通電中でも
通電しないときでも,D/A変換器14と帰還抵抗器R
2 11を介してオフセットキヤンセル量を積分器の入力
に与えている。18は積分器出力量の検出手段15,ス
イッチ手段S3 16,積分器のオフセットキヤンセル量
を記憶する記憶手段17の各手段に対し,統括的な制御
を行う積分器帰還制御手段である。19は積分器出力量
の検出手段15,スイッチ手段S3 16,積分器のオフ
セットキヤンセル量を記憶する記憶手段17,積分器帰
還制御手段18を含んだマイクロコンピュータCPUで
ある。
【0017】次に第2の実施例の動作を簡単に説明す
る。第2の実施例は第1の実施例の積分器の帰還制御を
マイクロコンピュータで実現する例である。
【0018】積分器3の出力をA/D変換器13を介し
て積分器出力量の検出手段15に取り込み,そのデジタ
ル値がほぼゼロになるまで,一定周期で前記積分器出力
量の検出手段15の出力をD/A変換器14に与えると
同時にオフセット記憶手段17にも与える。
【0019】D/A変換器14は前記記憶手段17のア
ナログ量を帰還抵抗器R2 11を介して積分器3の入力
に与える。このようにして積分器の出力と入力は負帰還
系を構成する。通電中はスイッチ手段S3 16を切って
オープンループにし,オフセット記憶手段17に蓄えて
あったオフセットキヤンセル電圧をD/A変換器14と
帰還抵抗器R2 11を介して積分器に与えることは第1
の実施例と同じである。以上の説明で各手段に対し行う
制御は積分器帰還制御手段18が行うのである
【0020】
【発明の効果】以上で説明したように,溶接電流の検出
回路を請求項1及び請求項2の発明によって積分器のオ
フセット出力をゼロにすることにより,溶接電流の検出
誤差がなくなり,安定で正確な電流制御が確保され,ス
ポット・プロジェクション・シーム溶接機等の抵抗溶接
機であれば高い溶接品質が保証される。また請求項3の
発明を抵抗溶接機の溶接電流計や監視装置に用いれば,
高い測定精度が得られ,信頼性の高い溶接品質管理を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の電流検出回路の構成例を示す。
【図2】従来の電流検出回路の直流溶接機での動作波形
を示す。(A)は溶接電流波形である。(B)トロイダ
ルコイルの出力電圧波形である。(C)積分器の出力電
圧波形を示す。
【図3】本発明装置の第1の実施例を示す電気ブロック
回路図である。
【図4】本発明装置の第1の実施例の積分器の帰還制御
をマイクロコンピュータで実現する場合の第2の実施例
を示す電気ブロック回路図である。
【符号の説明】
1・・・・溶接機の二次導体 2・・・・トロイダルコイルTC 3・・・・積分器 4・・・・積分抵抗R1 5・・・・積分キヤパシタC1 6・・・・OPアンプOP1 7・・・・増幅器 8・・・・スイッチS2 9・・・・オフセットキヤンセル電圧記憶用キヤパシタC2 10・・・・ボルテージフロア用OPアンプOP2 11・・・・帰還抵抗器R2 12・・・・積分禁止スイッチ 13・・・・A/D変換器 14・・・・D/A変換器 15・・・・積分器出力量の検出手段 16・・・・スイッチ手段S3 17・・・・オフセット記憶手段 18・・・・積分器帰還制御手段 19・・・・マイクロコンピュータCPU

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 抵抗溶接機の二次導体に流れる溶接電流
    の微分値を検出し,その検出した微分出力を積分して波
    形復元する積分器に与えるようにし,該積分器出力を通
    電前は閉,通電時は開とするスイッチング動作によっ
    て,通電前は該積分器のオフセット出力電圧を入力に負
    帰還させると同時に,前記積分オフセット出力電圧を記
    憶し,通電時は前記スイッチング動作で帰還系を開と
    し,オープンループで通電前に記憶してあった積分オフ
    セット電圧(オフセットキヤンセル電圧)を積分器の入
    力に与えて,オフセット電圧をキヤンセルするようにし
    た抵抗溶接機の電流制御方法。
  2. 【請求項2】 抵抗溶接機の溶接電流をトロイダルコイ
    ル(ロゴウスキーコイル)を用いて検出する場合に,該
    トロイダルコイルの出力を波形復元する積分器と,この
    積分器のオフセット電圧出力を入力に帰還するときに通
    電前は閉,通電時は開とするスイッチ手段と,該スイッ
    チ手段を経て前記積分器のオフセット出力電圧を記憶す
    る記憶手段と,この記憶手段の出力を前記積分器入力に
    負帰還として与える帰還手段とを備え,通電前に,前記
    スイッチ手段を介して記憶してあった積分オフセット電
    圧(オフセットキヤンセル電圧)を通電時に,前記スイ
    ッチ手段を開にし,積分器の帰還ループをオープンルー
    プに切り換え,積分器の入力に与えるようにして該積分
    器のオフセット電圧をキヤンセルするようにした電流検
    出信号手段を有することを特徴とする抵抗溶接機の電流
    制御装置。
  3. 【請求項3】 抵抗溶接機の溶接電流をトロイダルコイ
    ル(ロゴウスキーコイル)を用いて検出する場合に,該
    トロイダルコイルの出力を波形復元する積分器と,この
    積分器のオフセット電圧出力を入力に帰還するときに通
    電前は閉,通電時は開とするスイッチ手段と,該スイッ
    チ手段を経て前記積分器のオフセット出力電圧を記憶す
    る記憶手段と,この記憶手段の出力を前記積分器入力に
    負帰還として与える帰還手段とを備え,通電前に,前記
    スイッチ手段を介して記憶してあった積分オフセット電
    圧(オフセットキヤンセル電圧)を通電時に,前記スイ
    ッチ手段を開にし,積分器の帰還ループをオープンルー
    プに切り換え,積分器の入力に与えるようにして該積分
    器のオフセット電圧をキヤンセルするようにした電流検
    出信号手段を含む抵抗溶接機の溶接電流計及び溶接電流
    監視装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001259836A (ja) * 2000-03-15 2001-09-25 Daihen Corp アーク加工電源装置の出力制御方法
WO2016126406A1 (en) * 2015-02-04 2016-08-11 3M Innovative Properties Company Electronic integrator for rogowski coil sensors

Cited By (3)

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