CN1098672A - 电阻焊控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电阻焊控制方法，能够在电极消耗中将焊瘤 生成降低到最大限度。该方法包括：当将焊接电流供 给工件时，检测初级或次级电压；根据初级或次级电 压及同步检测的焊接电流，监视随时间消逝变化的焊 接操作中的工件的电阻值，从而辨认出电极接触端直 径的膨胀趋势，并作为第一数据存储在一计算机中， 同时查明焊接操作中生成焊瘤的条件，并作为第二数 据存储在计算机中；根据第一与第二存储数据及存储 在计算机中的统计处理数据，得出一个焊接电流图； 以及用该焊接电流图来控制电阻焊。

Description

本发明涉及将焊接电流供给工件以进行焊接的一种电阻焊控制方法。

在大多数情况中，在焊接操作中排出或溅出的熔化金属微粒的生成（此后称作焊瘤生成）成为评价焊接现场中的良好焊接，即形成所要求的点焊熔核，的一种标准。已经使用了下述方法来克服焊瘤生成，即在检测到生成焊瘤之后，停止或减少焊接电流的供给。

在电阻焊装置重复进行焊接操作时，电极接触端的直径逐渐膨胀，从而降低焊接部位的电流密度，因此某些焊接装置随着时间的消逝而不断增加焊接电流等，作为焊接条件之一。

然而，由于在先有技术措施中，是在检测到焊瘤生成以后才控制电阻焊来克服焊瘤生成的，所以存在着先有技术措施不能有效防止焊瘤生成的问题，而不能得到高质量焊接且恶化了焊接现场的环境。在一种广为应用十几年之久的系统中，由一位操作员随意设置焊接电流的递增比，这也存在着难以减少焊瘤生成及符合所要求的焊接质量的问题，即使依靠颇有经验与技术的操作员也是一样。

本发明是鉴于先有技术电阻焊控制方法中的问题而作出的，其目的为提供一种在电极的消耗中能够最大限度减少焊瘤生成的电阻焊控制方法，从而得到所要求的点焊熔核并保证优异的焊接质量，同时易于控制。

为了达到上述目的，本发明的第一方面的电阻焊控制方法的特征在于下述步骤：将焊接电流供给工件时，检测一个初级电压（即，变压器初级绕组两端之间的电压）或一个次级电压（即，变压器次级绕组两端之间的电压）;根据变压器的电压及与之同步测定的焊接电流，监视在焊接操作中的工件随时间消逝的电阻值的变化，从而辨认出电极接触端直径的膨胀趋势并将其作为第一数据存储在电阻焊装置的一台计算机中，同时查明焊接操作中的焊瘤生成条件并作为第二数据存储在该计算机中;根据第一与第二存储的数据及存储在计算机中的统计处理数据，得出一个焊接电流图;以及用该焊接电流图控制电阻焊，以便即使在电极消耗中也能最大限度减少焊瘤的生成而得到一种所要求的点焊熔核。

本发明的电阻焊控制方法的第二方面的特征在于包括下述步骤：在向工件供给焊接电流时，检测变压器的初级或次级电压;以及在变压器电压及与之同步测定的焊接电流的基础上，响应焊接操作中的工件的电阻值，根据工件的电阻值在数十毫秒中所适应的一种焊接电流图，实时控制焊接电阻。

本发明的电阻焊控制方法的第三方面的特征在于包括下述步骤：在向工件供给焊接电流时，检测变压器的初级电压或次级电压;根据变压器电压及与之同步测定的焊接电流，监视随时间的每一消逝而变化的焊接操作中的工件的电阻值;根据焊瘤生成条件及时降低焊接电流，并在此后经过一个给定的时间后重新提高焊接电流。

用本发明的配置，在向工件供给一定的焊接电流时，监视随时间消逝而变化的工件的电阻值，从而辨认出电极接触端的膨胀趋势并作为数据存储在计算机中，同时查明焊接操作中焊瘤生成的条件并作为另一数据存储在计算机中。根据这些存储的数据及经过统计处理的数据可以得到一个焊接电流图，用于即使在电极消耗的情况下也能控制电阻焊在最大限度地减少焊瘤生成的同时获得一种满意的点焊熔核。

图1    为根据本发明的一个较佳实施例的适用于执行一种电阻焊控制方法的电阻焊装置的电路图;

图2    为展示焊接电流的流动周期与各碰撞时间中的电阻值之间的关系的视图;

图3    为以焊接电流的流动周期与电极接触端直径之间的关系展示焊点晕熔合部分直径与点焊熔核直径的形成的示例图;以及

图4    为展示工件熔化时温度与电阻率之间的关系的图。

图1    为适用于执行电阻焊控制方法的一种电阻焊装置（今后称作装置）的电路图。在采用反相器的直流焊接的情况中向电流/电压控制电路1供给三相电力，而在采用晶闸管进行相位控制的普通电阻焊的情况中则向电流/电压控制电路1供给单相电力。受电流/电压控制电路1控制的电压被供给一台变压器2，后者向工件13提供焊接电流，以进行电阻焊。

由环形线圈3或电流互感器CT3检测到的电流通过一个电流检测电路5及一个A/D转换器7作为一个焊接电流反馈信号提供给一个计算机电路8。当向工件13供给焊接电流时，在一个焊接操作中由次级电压检测器4检测出的一个次级电压（也可以是初级电压）通过A/D转换器7作为一个电阻计算数据及一个焊瘤生成检测信号从电压检测电路6提供给计算机电路8，以便通知计算机电路8电极接触端直径的膨胀趋势。

还设置了一个电极初始化输入部分9，用于使计算机电路8能够辨认用新电极更换旧电极或磨尖电极接触端的完成;一个由用于起动该装置的一个起动输入部分构成的输入部分10;生成报警时使用的一个报警复位输入部分;一个热敏开关;一个各种传感器输入部分;一个异常报警输出部分11，用于发布装置的异常或来自各种传感器数据的异常报警;以及一个电极磨尖时间到达输出部分12，用于通知计算机电路8电极初始化的必要性。电流/电压控制电路1是连接到计算机电路8上的，并受其控制。

当将图1中所示的装置安装在一个焊接现场中时，在开始使用该装置时，装置中既没有在时间消逝中有关电极变化的数据，也没有在电极变化中有关焊瘤生成点的数据。因此，在使用该装置前必须初始化电极，并将初始化的完成输入到电极初始化输入部分9，以通知计算机电路8初始化的完成。根据形成一个满意的点焊熔核的一个焊接电流图，焊接电流在第一次初始化到磨尖时间的第一至若干次碰撞时间中流动，这一图是根据工件13的材料与厚度等估计的。电阻或工件13的电阻值及焊瘤生成条件（在检测到生成或不生成焊瘤的情况中，表示在哪一个周期上生成焊瘤的所谓焊瘤生成点，今后称作“焊瘤生成条件”）是根据环形线圈3或电流互感器CT3检测到的焊接电流及次级电压检测器4检测到的次级电压存储在计算机电路8中的。

对一块难于得到电极接触端直径的膨胀趋势的镀锌钢板进行测试，图2中示出焊接时间与每一个碰撞点或时间（例如，N=1、N=1000、N=2000）中的电阻值之间的关系。根据这一测试，虽然电极消耗趋势（电极接触端直径的膨胀趋势）是随焊接电流开始流动时的各种条件而变化的，但它在10至60毫秒间总是呈现为陡的（此后将它定义为“用于获得电极接触端直径的明显膨胀趋势的电阻值”）。由于该电阻值是取决于各种条件在每一次焊接碰撞时间中实际变化的，最好使用以过去计算的数据填补这一数据的一均值的数据。

在图1中，计算机8中没有焊瘤生成点等的数据，这是在开始使用该装置时包含在时间消逝中的电极变化上生成的。从而，得出一个根据焊瘤生成点的紧接在焊瘤生成前的一个极限值的焊接电流图以及此时的电阻值，并将它们存储在计算机电路8中。

焊接电流首先按照上述焊接电流图流动。此时，每一次焊接电流流动时，便将电阻值与焊瘤生成条件存储在计算机电路8中。并重复这一过程。作为焊接电流的流动后果，检验是否生成焊瘤，如果生成了焊瘤，则将以前存储在计算机电路8中的所有焊瘤生成条件组与实际生成的并存储在计算机中的当前焊瘤生成条件组分别提交给回溯到过去的预先规定的碰撞间隔中的预先规定的评价，从而判定这次的焊瘤是否是偶然生成的。

如果判断结果为不生成焊瘤（偶然的），则焊接电流保持在同样条件下流动。反之，如果是生成焊瘤，则将以前面的方式测得的电阻值与不生成焊瘤时测得的同一组电阻进行比较，从而检验电极接触端直径是否变化。如果电极接触端直径没有减小的趋势，则焊接电流在与前面确定的相同条件下流动。此时，若电极接触端直径有减小的趋势，则焊接电流在减小的焊接电流图中流动，由于虽然电极接触端直径在每一次碰撞时间上通常具有膨胀的趋势，但取决于碰撞时间与作用的压力等条件，有可能出现电极接触端外形的变化或表面上的电极接触端直径的减小。

如果根据上述焊接电流图的焊接电流的流动结果未产生焊瘤，则将过去存储在计算机电路8中的所有的电极接触端直径的膨胀趋势的组以及当前的电极接触端直径的膨胀趋势的组分别提交给回溯到过去的预先规定的碰撞时间间隔中的预先规定的评价，从而判定电极接触端直径是否有膨胀的趋势。如果辨认出电极接触端直径的膨胀趋势，则以给定的比例增加焊接电流图。如果未辨认出电极接触端直径的膨胀趋势，则焊接电流仍在相同的条件下流动。

当焊接电流按照焊接电流图重复流动时，对第一次焊接操作中的相同电极的焊接电阻进行控制。当完成了第一次焊接操作而初始化电极而接连地控制第二次焊接操作中的焊接电阻时，焊接电流便根据焊接电流图流动，该图是紧接在焊瘤生成前面的极限值，并且是在第一次初始化电极时计算出或得到的。

焊接电流根据上述得到的焊接电流流动。此时，将每一次焊接电流流动时的电阻值与焊瘤生成条件存储在计算机电路8中。重复这一过程。作为焊接电流的流动结果，检验是否生成焊瘤。如果生成了焊瘤，便将以前存储在计算机电路8中的所有焊瘤生成条件组及实际生成焊瘤并存储在计算机中的当前焊瘤生成条件组分别提交给回溯到过去的预先规定的碰撞时间间隔中的预先规定的评价，从而判断焊瘤是否是偶然生成的。

如果判断结果为不生成焊瘤（偶然的），则焊接电流保持在相同条件下流动。反之，如果生成焊瘤，则将以前述方式测定的电阻值与不生成焊瘤的同一组进行比较，从而检验电极接触端直径有无变化。如果电极接触端直径无减小趋势，则电流在与前面确定的相同的条件下流动。此时，如果电极接触端直径有减小的趋势，原则上焊接电流在减小的焊接电流图上流动，由于虽然在每一次碰撞时间中通常电极接触端直径有膨胀的趋势，但取决于碰撞时间及作用压力等力件，电极接触端外形变化或表面上的电极接触端减小也有可能出现。然而，本焊接电流图是与存储在第一次焊接操作中的碰撞时间中的图进行比较的，因此检验焊接电流图的电流是太低还是足够，以便有可能输出表示这些情况的任何信息而不降低焊接电流。

作为焊接电流根据上述得到的焊接电流值流动的结果，如果不出现焊瘤，则参照存储在第一次焊接操作中的焊接电流图得到一个在这一碰撞时间后面的下一个焊接电流图。接连地将以前存储在计算机电路8中的所有电极接触端直径的膨胀趋势组及当前的膨胀趋势组分别提交给回溯到过去的预先规定的碰撞时间间隔中的预先规定的评价，从而判定电极接触端直径是否有膨胀的趋势。如果辨认出电极接触端直径的膨胀趋势，则焊接电流在参照存储在第一次焊接操作中的焊接电流图根据电极接触端直径的膨胀趋势增加了焊接电流图时流动。如果未辨认出电极接触端直径的膨胀趋势，则焊接电流仍在相同的条件下流动。

在焊接电流根据前面得到的焊接电流图重复流动时，在第二次焊接操作中对相邻电极的焊接电阻进行控制。当完成了第二次焊接操作从而初始化电极并接连地在第三次焊接操作中对焊接电阻进行控制时，焊接电流便参照焊接电流图流动，该图是紧接在焊瘤生成前面的极限值，并且是在初始化电极时得到的及已经到此时为止存储在计算机电路中的。

在使用上述装置与方法的大多数情况中，与传统的情况相比，显著地减少了焊瘤的生成，并且改进了点焊熔核的形成（焊接质量），但是如果将下述装置与方法加进上述装置与方法中，焊接质量的可靠性能够得到进一步提高，即在电极接触端接触工件的部位上的电极接触端直径（电极接触端直径的明显膨胀趋势认为是影响这一电极接触端直径的多种因素）极大地影响此后要形成的点焊熔核的成形。从而，如果与工件的配合、镀覆条件、压力作用条件等相当可观地变化，则焊接电阻可以在焊接电流图的基础上进行控制，该焊接电流图是以前适应于响应每次焊接电流流动时的电阻值的数十秒钟时间内的实时电阻值的。在这一情况中，“以前适应于电阻值的焊接电流”意味着根据工件（材料、厚度及待连接的工件数目）的测试数据所得到的焊接电流，而既不是根据所谓的热力模拟定律也不是根据恒定功率控制得到的。

根据热力模拟定律的焊接电流图中，工件的连接部位处的点焊熔核是形成得如此之快，从而很可能出现焊瘤生成。当在恒定功率控制中出现焊瘤生成时，电阻值是极度降低的，从而降低了电流，并在以后很可能出现强的焊瘤生成。

下面参照图3与4更详细地说明焊瘤生成。

在形成点焊熔核的过程中，焊瘤生成很可能出现在焊点晕熔合部分直径接近点焊熔核直径的地方。焊瘤生成在一定程度上可通过监视每一时刻的电阻变化（电阻值）来估计。从以下事实可以明显地看出这一点，即点焊熔核在电极接触端接触工件处及焊点晕熔合部分直径接近点焊熔核直径处占据大部分电极接触端直径，并且如图4中所示，当工件熔化时电组率极度增加。从而，由于可以分别捕捉或得到可能出现焊瘤生成的地方及焊瘤生成的时刻，即使在电极消耗的情况中也能利用适用于本发明的上述装置与方法最大限度地减少焊瘤生成并将电极质量保持在良好条件中。

在降低焊接电流以便使焊瘤生成保持在最低限度的情况中，即在焊接电流流动中检测到焊瘤而抑制焊瘤的膨胀，即使在紧接在焊接电流流动结束以前点焊熔核的直径与焊点晕熔合部分的直径之差被增加了，焊接电流也能再次增加以便形成更大直径的点焊熔核，从而使焊瘤不大可能生成。

必然，本发明能应用于控制焊接电流流动时间、作用压力等以及控制焊接电流控制的电阻焊控制方法。此外，上述实施例只是实施例中的一个，因此对本发明可进行多种修正。

从而，本发明能有效地应用于电阻焊控制方法，这种方法与先有技术的机械判断与处理（可从一个单一的因素得到）具有不稳定的因素，由于在焊接操作中具有不稳定因素的焊接现象可以完全根据各种数据来判断与处理，这些数据中包含诸如通过获取每一时刻上的焊瘤生成条件及电极接触端直径的膨胀趋势的电极控制、根据查明的与存储在计算机中的统计处理数据的判断、以及要实时执行的对应于电阻值（电阻变化）的焊接电流（焊接能量）控制。

Claims (3)

1、一种通过将焊接电流作用在工件上而焊接所述工件的一种电阻焊装置中的电阻焊控制方法，所述方法包括下述步骤：

在将所述焊接电流供给所述工件时，检测初级或次级电压；

根据所述初级或次级电压及与检测所述初级或次级电压同步检测的焊接电流，监视焊接操作中的所述工件随时间消逝变化的电阻值，从而辨认出电极接触端直径的膨胀趋势并作为第一数据存储在所述电阻焊装置的一台计算机中，同时查明在焊接操作中生成焊瘤的条件并作为第二数据存储在所述计算机中；

根据存储在所述计算机中的所述第一与第二数据及统计处理的数据，得出一个焊接电流图；以及

用所述焊接电流图控制电阻焊，以便即使在电极消耗中也能得到一个满意的点焊熔核并将焊瘤生成减少到最低限度。

2、根据权利要求1的一种电阻焊控制方法，其中所述电阻焊是根据以前适用于数十毫秒内所述工件的电阻值的一个焊接电流图，对响应每次焊接电流流动时的所述电阻值实时进行控制的。

3、根据权利要求1或2的一种电阻焊接控制方法，进一步包括下述步骤，监视时刻变化的所述工件的电阻值，根据焊瘤生成条件及时减小所述焊接电流，此后在经过一个给定的时间时再度增加所述焊接电流。

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