CN111465465A - 电阻焊机控制装置 - Google Patents

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Abstract

技术问题：考虑焊接电流和使用率来控制电阻焊机的动作。解决方案：具有：控制部(120)，其控制向逆变变压器(160)流动的焊接电流；电流检测部(125)，其检测流过逆变变压器(160)的焊接电流；使用率计算部(130)，其测量检测到的焊接电流的通电时间及打点时间间隔，并使用测量到的通电时间及打点时间间隔计算逆变变压器(160)的使用率；存储部(135)，其存储等价电流曲线，等价电流曲线表示使逆变变压器(160)以额定电容运转时的焊接电流的电流值与逆变变压器(160)的使用率的关系；以及判定部(140)，其对照等价电流曲线判定检测到的焊接电流的电流值与计算出的逆变变压器(160)的使用率的关系是否处于超过逆变变压器(160)的额定电容的关系，如果检测到的焊接电流的电流值与计算出的逆变变压器(160)的使用率的关系不是超过逆变变压器(160)的额定电容的关系，则继续控制部(120)的动作，如果检测到的焊接电流的电流值与计算出的逆变变压器(160)的使用率的关系是超过逆变变压器(160)的额定电容的关系，则停止控制部(120)的动作。

Description

电阻焊机控制装置
技术领域
本发明涉及一种考虑电阻焊机的焊接电流和使用率来控制电阻焊机的动作的电阻焊机控制装置。
背景技术
近年来，在汽车的车身上，面向确保强度和实现轻量化，而使用一种与现有的钢板相比提高了拉伸强度的高张力钢板。在对高张力钢板彼此进行点焊的情况下，需要使与对现有的钢板进行点焊时相比更大的焊接电流长时间通过。因此，在高张力钢板彼此的点焊中，使用一种能够设定宽范围的焊接条件并且能够进行高品质的焊接的、逆变器式的电阻焊机。一般而言，逆变器方式的电阻焊机不是连续地通电进行使用的，因此如专利文献1所述，在某个恒定的时间内考虑能够通电的时间的比率、即考虑使用率而使电阻焊机进行运转。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-141747号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
但是，在近年来的高张力钢板彼此的点焊中，为了在各焊接点实现高品质的焊接，而使焊接电流、通电时间、打点时间间隔等焊接条件因焊接点而变化。因此，如引用文献1那样，在仅考虑使用率而使电阻焊机运转的情况下会产生如下的故障。
用于逆变器方式的电阻焊机的逆变变压器在高张力钢板彼此的点焊中有超出额定电容进行使用的情况，由此，对逆变变压器的寿命产生恶劣影响。由于电容根据所使用的焊接条件而变化，因此仅考虑使用率很难以电容不超过额定电容的方式进行管理。
本发明为了消除这样的现有问题而做出，其目的在于提供一种考虑电阻焊机的焊接电流和使用率而对电阻焊机的动作进行控制的电阻焊机控制装置。
(二)技术方案
为了实现上述目的，本发明的电阻焊机控制装置具备：控制部，其控制向逆变变压器流动的焊接电流；电流检测部，其检测流过逆变变压器的焊接电流；使用率计算部，其测量检测到的焊接电流的通电时间及打点时间间隔，并使用测量到的通电时间及打点时间间隔计算逆变变压器的使用率；存储部，其存储等价电流曲线，等价电流曲线表示使逆变变压器以额定电容运转时的焊接电流的电流值与逆变变压器的使用率的关系；以及判定部，其对照等价电流曲线判定检测到的焊接电流的电流值与计算出的逆变变压器的使用率的关系是否处于超过逆变变压器的额定电容的关系，如果检测到的焊接电流的电流值与计算出的逆变变压器的使用率的关系不是超过逆变变压器的额定电容的关系，则继续控制部的动作，如果检测到的焊接电流的电流值与计算出的逆变变压器的使用率的关系处于超过逆变变压器的额定电容的关系，则停止控制部的动作。
(三)有益效果
根据本发明的电阻焊机控制装置，由于考虑电阻焊机的焊接电流和使用率来控制电阻焊机的动作，因此能够在不超过电阻焊机的额定电容的范围内使电阻焊机运转，从而能够延长电阻焊机的寿命。
附图说明
图1是具备本实施方式的电阻焊机控制装置的电阻焊机的结构示意图。
图2是本实施方式的电阻焊机控制装置的使用率测量模式时的动作流程图。
图3是本实施方式的电阻焊机控制装置的平均使用率测量模式时的动作流程图。
图4是用于图2及图3的动作流程图的动作说明的图。
图5是用于图2及图3的动作流程图的动作说明的图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的电阻焊机控制装置的实施方式进行详细说明。图1是具备本实施方式的电阻焊机控制装置的电阻焊机的概要结构图。
＜电阻焊机的结构＞
电阻焊机10具备：逆变变压器160，其向焊枪190的电极200供给焊接电流；以及电阻焊机控制装置100，其控制逆变变压器160的动作。
逆变变压器160属于焊枪190的一部分，向焊枪190的电极200之间供给焊接电流。逆变变压器160具有用于生成焊接电流的变压器162、以及对由变压器162生成的焊接电流进行整流的二极管存储栈170。变压器162具有初级绕组166和次级绕组164，流过初级绕组166的电流放大为与匝数比对应的电流并供给至次级绕组164。二极管存储栈170具有二极管172、174，流过次级绕组164的交流的焊接电流由二极管172、174转换为直流的焊接电流。转换为直流的焊接电流供给至在电极200间加压的钢板(未图示)，并利用电极200对钢板进行点焊。
在逆变变压器160上设置有检测逆变变压器160的温度的温度检测部。温度检测部具有：变压器温度检测部182，其检测生成焊接电流的变压器162的温度；以及整流器温度检测部184，其检测二极管存储栈170的温度，该二极管存储栈170作为对由变压器162生成的焊接电流进行整流的整流器。
＜电阻焊机控制装置的结构＞
电阻焊机控制装置100考虑电阻焊机10的焊接电流和使用率来控制电阻焊机10的动作。
电阻焊机控制装置100具备：整流部110、开关部115、控制部120、电流检测部125、使用率计算部130、存储部135、判定部140、外部计算机即PC150、变压器温度检测部182以及整流器温度检测部184。
整流部110与三相的商用电源连接，将例如三相50Hz的交流转换为直流，并向电阻焊机控制装置100的所有构件供给电力。开关部115根据从控制部120输出的开关信号进行开关，并输出与焊接条件对应的电压。控制部120根据向开关部115输出的开关信号控制向逆变变压器160流动的焊接电流。电流检测部125检测流过逆变变压器160的焊接电流。
使用率计算部130测量电流检测部125检测到的焊接电流的通电时间及打点时间间隔。另外，使用率计算部130测量变压器温度检测部182检测到的变压器162的温度及整流器温度检测部184检测到的二极管存储栈170的温度。而且，使用率计算部130使用测量到的通电时间及打点时间间隔计算逆变变压器160的使用率。
使用率计算部130在其内部具备存储部135。存储部135存储等价电流曲线，该等价电流曲线表示使逆变变压器160以额定电容运转时的焊接电流的电流值与逆变变压器160的使用率的关系。
使用率计算部130具备“使用率测量模式”和“平均使用率测量模式”这两种测量模式作为计算使用率的测量模式。在启动使用率测量模式时，使用率计算部130对每个打点测量电流检测部125检测到的焊接电流的通电时间及打点时间间隔，并使用测量到的通电时间及打点时间间隔计算逆变变压器160的使用率。另外，在启动平均使用率测量模式时，使用率计算部130对每组多个打点数或者对每个恒定时间测量电流检测部125检测到的焊接电流的通电时间及打点时间间隔，并计算测量到的每组多个打点数或者每个恒定时间的平均通电时间或者平均打点时间间隔，并使用计算出的平均通电时间或者平均打点时间间隔计算逆变变压器160的使用率。
判定部140对照存储于存储部135的等价电流曲线判定由电流检测部125检测到的焊接电流的电流值与由使用率计算部130计算出的逆变变压器160的使用率的关系是否处于超过逆变变压器160的额定电容的关系。如果判定部140判定为检测到的焊接电流的电流值与计算出的逆变变压器160的使用率的关系不是超过逆变变压器160的额定电容的关系，则继续控制部120的动作。另外，如果判定部140判定为检测到的焊接电流的电流值与计算出的逆变变压器160的使用率的关系处于超过逆变变压器160的额定电容的关系，则停止控制部120的动作。
判定部140在使用存储部135存储的等价电流曲线描绘的曲线图上，标出由电流检测部125检测到的焊接电流的电流值与由使用率计算部130计算出的逆变变压器160的使用率的交点，如果标出的交点与等价电流曲线相比更靠近下侧，则判定为检测到的焊接电流的电流值与计算出的逆变变压器160的使用率的关系不是超过逆变变压器160的额定电容的关系。另外，如果标出的交点与等价电流曲线相比更靠近上侧，则判定为检测到的焊接电流的电流值与计算出的逆变变压器160的使用率的关系处于超过逆变变压器160的额定电容的关系。
存储于存储部135的等价电流曲线是根据现场的经验、试验获得的曲线。一般而言，等价电流曲线a通过焊接电流(KA)×使用率α1/2的计算来求出。使用率的计算通过换算成任意的电流值来进行。这是因为，例如在考虑汽车的焊接工序时，需要考虑连续打点的合计使用率。观察等价电流曲线(参照图5)可知，为了在额定电容的范围内使用逆变变压器160，如果使用率小则能够使大的焊接电流流动，但是随着使用率变大，则只能使小的焊接电流流动。等价电流曲线因电阻焊机10的大小、焊接方法不同而异。在各电阻焊机10中，使用最适合该电阻焊机10的等价电流曲线。
PC150与使用率计算部130连接。由电流检测部125检测到的每个打点的焊接电流的电流值、通电时间以及打点时间间隔、由使用率计算部130计算出的逆变变压器160的使用率发送至作为外部计算机的PC150。焊接电流的电流值、通电时间、打点时间间隔以及逆变变压器160的使用率由PC150存储及监视。另外，由电流检测部125检测到的焊接电流的电流值及由使用率计算部130计算出的逆变变压器160的使用率发送至PC150。在使用存储部135存储的等价电流曲线描绘的曲线图上，利用PC150标出检测到的焊接电流的电流值与计算出的逆变变压器160的使用率的交点，并监视焊接电流的电流值与逆变变压器160的使用率的关系是否处于超过逆变变压器160的额定电容的关系。而且，由温度检测部检测到的逆变变压器160的温度发送至PC150，逆变变压器160的温度由PC150存储及监视。
＜电阻焊机控制装置的动作＞
[使用率测量模式]
图2是本实施方式的电阻焊机控制装置100的使用率测量模式时的动作流程图。参照图4及图5对使用率测量模式的动作进行说明。
当在使用率计算部130中启动使用率测量模式时，使用率计算部130首先测量电流检测部125检测到的每个打点的焊接电流的电流值、焊接电流的通电时间以及打点时间间隔(S100)。例如，如图4所示，按照打点来测量第一打点的焊接电流的电流值A1、第一打点的焊接电流的通电时间T11、第一打点的焊接电流的打点时间间隔T21、第二打点的焊接电流的电流值A1、第二打点的焊接电流的通电时间T12、第二打点的焊接电流的打点时间间隔T22、第三打点的焊接电流的电流值A3、第三打点的焊接电流的通电时间T13、第三打点的焊接电流的打点时间间隔T23、第四打点的焊接电流的电流值A1、第四打点的焊接电流的通电时间T14、第四打点的焊接电流的打点时间间隔T24。
接着，使用率计算部130使用在S100的步骤中测量到的通电时间及打点时间间隔计算逆变变压器160的使用率(S101)。例如，在图4的情况下，第一打点中的逆变变压器160的使用率α1能够求出为α1＝T11/T21，第二打点中的逆变变压器160的使用率α2能够求出为α2＝T12/T22，第三打点中的逆变变压器160的使用率α3能够求出为α3＝T13/T23，第四打点中的逆变变压器160的使用率α4能够求出为α4＝T14/T24。
接着，判定部140对照存储于存储部135的等价电流曲线判定在S100的步骤中测量到的每个打点的焊接电流的电流值与在步骤101中计算出的每个打点的逆变变压器160的使用率的关系是否处于超过逆变变压器160的额定电容的关系。也就是说，判定焊接电流与使用率的关系是否处于超过逆变变压器160的额定电容的关系(S102)。
例如，如图5所示，如果第一打点的焊接电流的电流值是A1、使用率是α1，则判定部140在使用存储部135存储的等价电流曲线a描绘的曲线图上标出电流值A1与使用率α1的交点，如果标出的交点与等价电流曲线a相比更靠近下侧，则判定为电流值A1与使用率α1的关系不是超过逆变变压器160的额定电容的关系(S102中“否”的情况)。如果不是超过额定电容的关系，则判定部140继续控制部120的动作，并重复S100及S101的步骤的处理。
另一方面，例如图5所示，如果第四打点的焊接电流的电流值是A1、使用率是α4，则判定部140在使用存储部135存储的等价电流曲线a描绘的曲线图上标出电流值A1与使用率α4的交点，如果标出的交点与等价电流曲线a相比更靠近上侧，则判定为电流值A1与使用率α4的关系处于超过逆变变压器160的额定电容的关系(S102中“是”的情况)。如果是超过额定电容的关系，则判定部140停止控制部120的动作，并输出“异常”(S103)。对每个打点输出“异常”。例如，当第三打点结束时，当判断为处于超过额定电容的关系时，在进行第四打点的焊接前输出“异常”。当输出“异常”时，电阻焊机控制装置100利用警报音、警示灯进行异常显示，并且向PC150等外部装置输出异常信号。作为异常信号，包含接点信号、异常数据，异常信号通过有线、无线向外部装置输出。此外，当输出“异常”时，直到该输出被重置为止都无法恢复。
如上所述，当启动使用率测量模式时，对每个打点判断是否超过逆变变压器160的额定电容。因而，由于能够在不超过电阻焊机10的额定电容的范围内使电阻焊机10运转，因此能够防止逆变变压器160所具备的二极管172、174过热。因此，能够延长二极管存储栈170的寿命，从而能够减少二极管存储栈170的更换频率。另外，由于更换二极管存储栈170需要较长的时间，因此能够提高焊接线的生产效率。
[平均使用率测量模式]
图3是本实施方式的电阻焊机控制装置100的平均使用率测量模式时的动作流程图。参照图4及图5对平均使用率测量模式的动作进行说明。
当在使用率计算部130中启动平均使用率测量模式时，使用率计算部130首先测量电流检测部125检测到的、每个打点的焊接电流的电流值、焊接电流的通电时间以及打点时间间隔(S200)。例如，如图4所示，按照打点来测量第一打点的焊接电流的电流值A1、第一打点的焊接电流的通电时间T11、第一打点的焊接电流的打点时间间隔T21、第二打点的焊接电流的电流值A1、第二打点的焊接电流的通电时间T12、第二打点的焊接电流的打点时间间隔T22、第三打点的焊接电流的电流值A3、第三打点的焊接电流的通电时间T13、第三打点的焊接电流的打点时间间隔T23、第四打点的焊接电流的电流值A1、第四打点的焊接电流的通电时间T14、第四打点的焊接电流的打点时间间隔T24。测量到的这些数据暂时存储于存储部。
接着，使用率计算部130使用在S200的步骤中测量到的通电时间及打点时间间隔计算恒定的打点数、或者恒定的时间中的平均焊接电流的电流值、平均使用率(S201)。例如，在恒定的打点数设定为四个打点时，在图4的情况下，平均焊接电流的电流值是(A1×3+A3)/4，平均使用率是(T11+T12+T13+T14)/(T21+T22+T23+T24)。此外，即使在不是恒定的打点数而是恒定的时间的情况下，考虑方法也相同。
接着，判定部140对照存储于存储部135的等价电流曲线判定在S201的步骤中测量到的恒定打点数的平均焊接电流的电流值与恒定打点数的逆变变压器160的平均使用率的关系是否处于超过逆变变压器160的额定电容的关系。也就是说，判定平均焊接电流与平均使用率的关系是否处于超过逆变变压器160的额定电容的关系(S202)。
例如，如图5所示，如果某个恒定打点数的平均焊接电流的电流值是A5、平均使用率是α5，则判定部140在使用存储部135存储的等价电流曲线a描绘的曲线图上标出电流值A5与平均使用率α5的交点，如果标出的交点与等价电流曲线a相比更靠近下侧，则判定为电流值A5与平均使用率α5的关系不是超过逆变变压器160的额定电容的关系(S202中“否”的情况)。如果不是超过额定电容的关系，则判定部140继续控制部120的操作，并重复S200及S201的步骤的处理。
另一方面，例如，如图5所示，如果某个恒定打点数的平均焊接电流的电流值是A6、平均使用率是α6，则判定部140在使用存储部135存储的等价电流曲线a描绘的曲线图上标出电流值A6与平均使用率α6的交点，如果标出的交点与等价电流曲线a相比更靠近上侧，则判定为电流值A6与平均使用率α6的关系处于超过逆变变压器160的额定电容的关系(S202中“是”的情况)。如果是超过额定电容的关系，则判定部140停止控制部120的操作，并输出“异常”(S203)。按照恒定打点数输出“异常”。例如，当某个恒定打点数结束时判断为处于超过额定电容的关系时，则在进行下个打点的焊接前输出“异常”。输出“异常”后的处理与S103的步骤的情况相同。
如上所述，当启动平均使用率测量模式时，按照恒定的打点数判断是否超过逆变变压器160的额定电容。因而，由于能够在不超过电阻焊机10的额定电容的范围内使电阻焊机10运转，因此与使用率测量模式同样地，能够防止逆变变压器160所具备的二极管172、174过热。因此，能够延长二极管存储栈170的寿命，从而能够减少二极管存储栈170的更换频率。另外，由于更换二极管存储栈170需要较长的时间，因此能够提高焊接线的生产效率。
如上所述，根据本实施方式的电阻焊机控制装置100，能够阻止二极管172、174等整流元件劣化。因此，能够防止例如焊接机器人那样的电阻焊机10由于二极管172、174的劣化而突然停止，并为了对每个逆变变压器160更换二极管存储栈170而不得不使制造线长时间停止。另外，能够延长逆变变压器160的寿命，并能够进行预防维护，因此能够进行二极管存储栈170的计划性的更换。
以上说明了本发明的电阻焊机控制装置的实施方式，但是本发明的技术范围不限于该实施方式的记载内容。因而，即使不明确地记载在本实施方式中，本领域技术人员在权利要求书记载的范围内改变的内容也包含于本发明的技术范围中。
附图标记说明
10-电阻焊机；100-电阻焊机控制装置；110-整流部；115-开关部；120-控制部；125-电流检测部；130-使用率计算部；135-存储部；140-判定部；150-PC(外部计算机)；160-逆变变压器；162-变压器；164-次级绕组；166-初级绕组；170-二极管存储栈；172、174-二极管(整流器)；182-变压器温度检测部(温度检测部)；184-整流器温度检测部(温度检测部)；190-焊枪；200-电极。

Claims (8)

1.一种电阻焊机控制装置，其具有：
控制部，其控制向逆变变压器流动的焊接电流；
电流检测部，其检测流过所述逆变变压器的所述焊接电流；
使用率计算部，其测量检测到的所述焊接电流的通电时间及打点时间间隔，并使用测量到的所述通电时间及所述打点时间间隔计算所述逆变变压器的使用率；
存储部，其存储等价电流曲线，所述等价电流曲线表示使所述逆变变压器以额定电容运转时的所述焊接电流的电流值与所述逆变变压器的所述使用率的关系；以及
判定部，其对照所述等价电流曲线判定检测到的所述焊接电流的所述电流值与计算出的所述逆变变压器的所述使用率的关系是否处于超过所述逆变变压器的所述额定电容的关系，如果检测到的所述焊接电流的所述电流值与计算出的所述逆变变压器的所述使用率的关系不是超过所述逆变变压器的所述额定电容的关系，则继续所述控制部的动作，如果检测到的所述焊接电流的所述电流值与计算出的所述逆变变压器的所述使用率的关系处于超过所述逆变变压器的所述额定电容的关系，则停止所述控制部的动作。
2.根据权利要求1所述的电阻焊机控制装置，其特征在于，
在启动使用率测量模式时，
所述使用率计算部
对每个打点测量检测到的所述焊接电流的所述通电时间及所述打点时间间隔，并使用测量到的所述通电时间及所述打点时间间隔计算所述逆变变压器的所述使用率。
3.根据权利要求1所述的电阻焊机控制装置，其特征在于，
在启动平均使用率测量模式时，
所述使用率计算部
对每组多个打点数或者对每个恒定时间测量检测到的所述焊接电流的所述通电时间及所述打点时间间隔，并计算测量到的所述每组多个打点数的、或者所述每个恒定时间的平均通电时间或者平均打点时间间隔，并使用计算出的所述平均通电时间或者所述平均打点时间间隔计算所述逆变变压器的所述使用率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电阻焊机控制装置，其特征在于，
所述判定部
在使用所述存储部存储的所述等价电流曲线描绘的曲线图上，标出检测到的所述焊接电流的所述电流值与计算出的所述逆变变压器的所述使用率的交点，如果标出的所述交点与所述等价电流曲线相比更靠近下侧，则判定为检测到的所述焊接电流的所述电流值与计算出的所述逆变变压器的所述使用率的关系不是超过所述逆变变压器的所述额定电容的关系，如果标出的所述交点与所述等价电流曲线相比更靠近上侧，则判定为检测到的所述焊接电流的所述电流值与计算出的所述逆变变压器的所述使用率的关系处于超过所述逆变变压器的所述额定电容的关系。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电阻焊机控制装置，其特征在于，
由所述电流检测部检测到的所述焊接电流的所述电流值、所述通电时间以及所述打点时间间隔、以及由所述使用率计算部计算出的所述逆变变压器的所述使用率发送至外部计算机，
所述焊接电流的所述电流值、所述通电时间、所述打点时间间隔以及所述逆变变压器的所述使用率由所述外部计算机存储及监视。
6.根据权利要求4所述的电阻焊机控制装置，其特征在于，
由所述电流检测部检测到的所述焊接电流的所述电流值及由所述使用率计算部计算出的所述逆变变压器的所述使用率发送至外部计算机，
在使用所述存储部存储的所述等价电流曲线描绘的曲线图上，利用所述外部计算机标出检测到的所述焊接电流的所述电流值与计算出的所述逆变变压器的所述使用率的所述交点，并监视所述焊接电流的所述电流值与所述逆变变压器的所述使用率的关系是否处于超过所述逆变变压器的所述额定电容的关系。
7.根据权利要求5或6所述的电阻焊机控制装置，其特征在于，
所述电阻焊机控制装置还设置检测所述逆变变压器的温度的温度检测部，
由所述温度检测部检测到的所述逆变变压器的温度发送至所述外部计算机，
所述逆变变压器的温度由所述外部计算机存储及监视。
8.根据权利要求7所述的电阻焊机控制装置，其特征在于，
所述温度检测部具有：
变压器温度检测部，其检测生成所述焊接电流的变压器的温度；以及
整流器温度检测部，其检测整流器的温度，所述整流器对在所述变压器中生成的所述焊接电流进行整流。
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