JP2014161849A - 抵抗溶接制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通電の第１サイクルにおいてばらつきの少ない溶接電流が通電される抵抗溶接制御方法を提供する。
【解決手段】本発明の抵抗溶接制御方法は、同一形状の複数のワークに対して、通電の第１サイクルから第Ｎサイクルまでは設定電流にアップスロープがかかっている。プロジェクション溶接のワークに対応して、通電の第１サイクルから第Ｎサイクルまでの各サイクルにおける設定電流と点弧角とからなる特性表を実験で予め作成する。通電の第１サイクルでは、既にプロジェクション溶接を行ったワークの通電の第１サイクルにおける設定電流と通電電流との誤差に基づいて特性表の第１サイクルの点弧角を補正して通電する。この結果、通電の第１サイクルにおいてばらつきの少ない溶接電流が通電されるプロジェクション溶接を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクション溶接を行うための抵抗溶接制御方法に関するものである。

従来、力率角をパラメータとして予め作成された点弧角対相対溶接電流特性を有するスポット溶接機において、設定電流値に等しい溶接電流が流れるように各溶接サイクルの点弧角を制御する定電流制御方法がある。この方法は、スポット溶接機の最大電流及び力率角の概略値を定め、それら概略値に対応する点弧角を点弧角対相対溶接電流特性に基づいて決定する。

図４は、スポット溶接機の点弧角対相対溶接電流特性を示す図である。同図において、横軸に点弧角φを示し、縦軸に相対溶接電流Ｉを示す。力率角θが変化すると特性曲線も変化する。例えば最大溶接電流が１６ＫＡに定められたスポット溶接機において、設定電流が８ＫＡに選択された場合、設定電流に相当する相対溶接電流Ｉは０．５となるので、例えば力率角θ＝６０度の特性曲線で対応する点弧角φは１０５度となる。そして、通電の第１サイクルでは決定された点弧角で通電させ、通電の第２のサイクル以降では直前の溶接サイクルで流れた溶接電流の測定値と設定電流値との誤差を零にするような点弧角で通電させている。（例えば、特許文献１参照。）

特開昭６２−１０７８７７号公報

上述した定電流制御方法は、スポット溶接の場合である。一方プロジェクション溶接は、溶接継手に予め設けられた突起部を母材に接触させて加圧し、ここに電流を通じて抵抗熱の発生を特定の部分に限定するようにして行う抵抗溶接である。このプロジェクション溶接においては、同じ１０ｋＡの溶接電流で１０サイクルの通電時間で溶接する場合、その電流の立ち上がり方で溶接結果の強度が大きく異なる。

通電の第１サイクルでは突起部がつぶれていないので抵抗値が非常に高く溶接電流が流れにくい。通電の第２サイクルでは通電の第１サイクルで突起部が溶融して抵抗値がかなり低くなり、通電の第３サイクルではさらに抵抗値が低くなって電流が流れやすくなる。プロジェクション溶接は突起部が加圧されてつぶれるまでの通電の最初の数サイクルにおける電流値が溶接結果の強度に大きく影響する。また、突起部の形状のバラツキや、突起部の母材への接触状態によって抵抗値が変るので、特に通電の第１サイクルでは溶接電流が変りやすい。そのために最終的に１０ｋＡの溶接電流を通電させる溶接であっても、通電の第１サイクルの溶接電流が大きいときと小さいときとでは溶接結果の強度が大きく異なる。溶接箇所の形状や接触状態によって接触抵抗が変化し、通電の第１サイクルで同じ設定電流を通電しても実際に通電される溶接電流は許容範囲にあるが、溶接電流はばらついている。

本発明は、通電の第１サイクルにおいてばらつきの少ない溶接電流が通電される抵抗溶接制御方法を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
同一形状の複数のワークに対して、通電の第１サイクルから第Ｎ（Ｎは２以上）サイクルまでは設定電流にアップスロープがかかっていて、通電の第Ｎ＋１サイクル以降は設定電流が一定で、設定電流と通電電流との誤差に基づいて、サイリスタからなる位相制御回路の点弧角を変えてプロジェクション溶接を行う抵抗溶接制御方法において、
前記プロジェクション溶接の前記ワークに対応して、通電の第１サイクルから第Ｎサイクルまでの各サイクルにおける設定電流と点弧角とからなる特性表を実験で予め作成し、
通電の第１サイクルでは、既に前記プロジェクション溶接を行った前記ワークの通電の第１サイクルにおける設定電流と通電電流との誤差に基づいて前記特性表の第１サイクルの点弧角を補正して通電することを特徴とする抵抗溶接制御方法である。

請求項２の発明は、
各ワークの複数の溶接箇所において、
溶接箇所ごとに、通電の第１サイクルでは、既に前記プロジェクション溶接を行った前記ワークの通電の第１サイクルにおける設定電流と通電電流との誤差に基づいて前記特性表の第１サイクルの点弧角を補正して通電することを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接制御方法である。

本発明の抵抗溶接制御方法は、ワークの突起部のプレス加工によって、突起部の形状がばらついたり、突起部とワークとの接触状態によって抵抗値が変化しても、通電の第１サイクルにおいてばらつきの少ない溶接電流が通電されるプロジェクション溶接を行うことができる。

本発明の抵抗溶接制御方法のブロック図である。 本発明の抵抗溶接制御方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の抵抗溶接制御方法を説明するためのフローチャートである。 スポット溶接機の点弧角対相対溶接電流特性を示す図である。

発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。プロジェクション溶接における通電の第１サイクルでは、突起部の形状が基準となる形状であれば特性表の設定電流を通電すると理想となる溶接電流が通電される。しかし、溶接箇所の形状や接触状態によって接触抵抗が変化し、同じ設定電流を通電しても実際に通電される溶接電流は許容範囲にあるがばらついている。本発明の抵抗溶接制御方法は、第２ワーク以降のプロジェクション溶接において、通電の第１サイクルで設定電流を通電したときに、理想となる溶接電流に対する実際の溶接電流のばらつきを小さくする補正を行う。

図１は、本発明の抵抗溶接制御方法のブロック図である。同図において、サイリスタを逆並列に接続した位相制御回路ＳＣＲは、商用交流電源ＡＣを入力として、後述するサイリスタ点弧信号Ｄｖに従って溶接電流Ｉｗを位相制御する。変圧器ＴＲは、抵抗溶接に適した電圧値に降圧する。１対の電極１ａ、１ｂは突起部を含むワークＷを加圧し、溶接電流Ｉｗが通電され溶接電圧Ｖｗが印加される。

電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して電流検出信号Ｉｄを出力する。 電流実効値演算回路ＩＲＭは、上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、その実効値を演算
して電流実効値信号Ｉｒｍを出力する。

特性表保存回路ＦＡＭは、実験で求めたワークＷの突起部の形状ごとの通電の第１サイクルから例えば第３サイクルまでの設定電流と各サイクルの設定電流を出力するための点弧角とからなる特性表が保存されている。ワーク設定回路ＷＣは、プロジェクション溶接を行うワークＷの材質や板厚、突起部の形状等が設定され、ワーク設定信号Ｗｃを出力する。特性表選択回路ＦＡＳは、ワーク設定信号Ｗｃを入力として、特性表保存回路ＦＡＭからワーク設定回路ＷＣによって設定されたワークＷの突起部の形状に対応する特性表を選択し、特性表選択信号Ｆａｓを出力する。

点弧角制御回路ＦＡＣは、電流実効値信号Ｉｒｍと特性表選択信号Ｆａｓとを入力として、点弧角制御信号Ｆａｃを出力する。サイリスタ点弧回路ＤＶは、点弧角制御信号Ｆａｃを入力として、位相制御回路ＳＣＲを位相制御するためのサイリスタ点弧信号Ｄｖを出力する。

以下、動作を説明する。先ず実験によってワークＷの突起部の形状ごとの各サイクルの設定電流を求める。通電の第１サイクルから例えば通電の第３サイクルまでは設定電流にアップスロープがかかっていて、通電の第４サイクル以降は設定電流が一定であるとすると、第３サイクルまでの溶接時間について設定電流を求める。この実験で求める設定電流は、プロジェクション溶接の突起部の基準となる形状に対して実験を行って理想的な溶接結果が得られた中から、アップスロープとなる設定電流の平均値を求める。その結果、例えばあるワークＷについて、第１のサイクルの設定電流Ａ１＝４ｋＡ、第２のサイクルの設定電流Ａ２＝８ｋＡ、第３のサイクルの設定電流Ａ３＝１０ｋＡが得られたとする。

上記の実験によって得られたワークＷの突起部の形状ごとの各サイクルの設定電流を出力するための点弧角を実験によって求め、ワークＷの突起部の形状ごとの各サイクルの設定電流と点弧角とからなる特性表を作成する。実験で求められた点弧角は、求められた設定電流を通電して、理想的な溶接結果が得られた中から平均値を求める。特性表は、例えば下記のようになる。第１サイクルでは、設定電流が４ｋＡで、点弧角がα１度、第２サイクルでは、設定電流が８ｋＡで、点弧角がα２度、第３サイクルでは、設定電流が１０ｋＡで、点弧角がα３度である。この作成された特性表が、特性表保存回路ＦＡＭに保存される。

次に、実際のプロジェクション溶接を行う。同一形状の複数のワークの各ワークにおいて同一の複数箇所に対してプロジェクション溶接を行う。まず、溶接されるワークＷの形状と突起部の形状がワーク設定回路ＷＣに設定される。

第１ワークの第１溶接箇所の第１サイクルの通電の動作に入る。設定されたワークＷの突起部に対応する特性表保存回路ＦＡＭに保存された第1サイクルの特性表が、特性表選択回路ＦＡＳによって選択される。特性表選択回路ＦＡＳによって選択された第1サイクルの特性表の点弧角がサイリスタ点弧回路ＤＶに入力されて、位相制御回路ＳＣＲのサイリスタが点弧されて溶接電流が通電される。突起部の形状のばらつきや突起部とワークＷとの接触状態によって、設定電流が必ずしも通電されるわけではない。

次に、第１ワークの第１溶接箇所の第２サイクルの通電の動作に入る。電流実効値演算回路ＩＲＭから第1サイクルの通電電流の実効値が点弧角制御回路ＦＡＣに入力される。特性表保存回路ＦＡＭに保存された第1サイクル及び第２サイクルの特性表が特性表選択回路ＦＡＳによって選択されて、点弧角制御回路ＦＡＣに入力される。

第1サイクルの通電電流の実効値と第1サイクルの特性表の設定電流とが比較され、第1サイクルの通電電流の実効値が、第1サイクルの設定電流よりも小さいときは、第２サイクルの溶接電流を大きくするために、点弧角制御回路ＦＡＣは第２サイクルの特性表の点弧角を小さくする方向に補正する。逆に第1サイクルの通電電流の実効値が、第1サイクルの設定電流よりも大きいときは、第２サイクルの溶接電流を小さくするために、点弧角制御回路ＦＡＣは第２サイクルの特性表の点弧角を大きくする方向に補正する。

上記の補正された点弧角がサイリスタ点弧回路ＤＶに入力されて、位相制御回路ＳＣＲのサイリスタが点弧されて第２サイクルの溶接電流が通電される。このとき通電される溶接電流は、突起部の形状のばらつきや突起部とワークとの接触状態によって、設定電流が必ずしも通電されるわけではない。

次に、第１ワークの第１溶接箇所の第３サイクルの通電の動作に入る。この動作は第２サイクルの通電の動作と同様であるので説明を省略する。

次に、第１ワークの第１溶接箇所の第４サイクルの通電の動作に入る。通電の第４サイクル以降は設定電流が一定である。電流実効値演算回路ＩＲＭから第３サイクルの通電電流の実効値が点弧角制御回路ＦＡＣに入力される。特性表保存回路ＦＡＭに保存された第３サイクル及び第４サイクルの特性表が特性表選択回路ＦＡＳによって選択されて、点弧角制御回路ＦＡＣに入力される。

第３サイクルの通電電流の実効値と第３サイクルの特性表の設定電流とが比較され、第３サイクルの溶接電流の実効値が、第３サイクルの設定電流よりも小さいときは、第４サイクルの溶接電流を大きくするために、点弧角制御回路ＦＡＣは第３サイクルの補正された点弧角を小さくする方向に補正する。逆に第３サイクルの通電電流の実効値が、第３サイクルの設定電流よりも大きいときは、第４サイクルの溶接電流を小さくするために、点弧角制御回路ＦＡＣは第３サイクルの補正された点弧角を大きくする方向に補正する。

上記の補正された点弧角がサイリスタ点弧回路ＤＶに入力されて、位相制御回路ＳＣＲのサイリスタが点弧されて第４サイクルの溶接電流が通電される。

次に、第１ワークの第１溶接箇所の第５サイクル以降の溶接電流の通電を、第１ワークの第１溶接箇所の第４サイクルの通電の動作と同様に行う。

次に、第１ワークの第２溶接箇所以降のプロジェクション溶接を第１ワークの第１溶接箇所のプロジェクション溶接と同様に行う。

次に、第２ワークのプロジェクション溶接を行う。第２ワークから例えば第４ワークまでは、既にプロジェクション溶接を行ったワークの通電の第１サイクルにおける設定電流と通電電流との誤差に基づいて特性表の第１サイクルの点弧角を補正して通電する。

図２及び図３は、本発明の抵抗溶接制御方法を説明するためのフローチャートである。図２に示すステップ１において、第２ワークの第１溶接箇所の第１サイクルの通電の動作に入る。設定されたワークＷの突起部に対応する特性表保存回路ＦＡＭに保存された第1サイクルの特性表が、特性表選択回路ＦＡＳによって選択される。

ステップ２において、電流実効値演算回路ＩＲＭから第１ワークの第１溶接箇所の第1サイクルの通電電流の実効値が点弧角制御回路ＦＡＣに入力される。

ステップ３において、第１ワークの第１溶接箇所の第1サイクルの通電電流の実効値と第１ワークの第１溶接箇所の第1サイクルの特性表の設定電流とが比較され、通電電流の実効値が設定電流よりも小さいときは、第２ワークの第１溶接箇所の第１サイクルの溶接電流を大きくするために、点弧角制御回路ＦＡＣは第１サイクルの特性表の点弧角を小さくする方向に補正する。逆に通電電流の実効値が設定電流よりも大きいときは、第２ワークの第１溶接箇所の第１サイクルの溶接電流を小さくするために、点弧角制御回路ＦＡＣは第１サイクルの特性表の点弧角を大きくする方向に補正する。

ステップ４において、上記の補正された点弧角がサイリスタ点弧回路ＤＶに入力されて、位相制御回路ＳＣＲのサイリスタが点弧されて第１サイクルの溶接電流が通電される。

ステップ５において、第２ワークの第１溶接箇所の第２〜第３サイクルの通電の動作に入る。この動作は、第１ワークの第１溶接箇所の第２〜第３サイクルの通電の動作と同様であるので説明を省略する。

ステップ６において、第２ワークの第１溶接箇所の第４サイクル以降の溶接電流の通電を、第１ワークの第１溶接箇所の第４サイクル以降の通電の動作と同様に行う。

図３に示すステップ７において、第２ワークの第２溶接箇所以降のプロジェクション溶接を第２ワークの第１溶接箇所のプロジェクション溶接と同様に行う。

次に、第３ワークのプロジェクション溶接を行う。ステップ８において、第１ワークの第１溶接箇所の第1サイクルの通電電流の実効値と第１ワークの第１溶接箇所の第1サイクルの特性表の設定電流とから、これらの差である第１ワーク誤差を算出する。また第２ワークの第１溶接箇所の第1サイクルの通電電流の実効値と第２ワークの第１溶接箇所の第1サイクルの特性表の設定電流とから、これらの差である第２ワーク誤差を算出する。そして第１ワーク誤差と第２ワーク誤差との平均値を算出する。

第１ワーク誤差と第２ワーク誤差との平均値から、通電電流の実効値が設定電流よりも小さいときは、第３ワークの第１溶接箇所の第１サイクルの溶接電流を大きくするために、点弧角制御回路ＦＡＣは第１サイクルの特性表の点弧角を小さくする方向に補正する。逆に通電電流の実効値が設定電流よりも大きいときは、第３ワークの第１溶接箇所の第１サイクルの溶接電流を小さくするために、点弧角制御回路ＦＡＣは第１サイクルの特性表の点弧角を大きくする方向に補正する。

ステップ９において、上記の補正された点弧角がサイリスタ点弧回路ＤＶに入力されて、位相制御回路ＳＣＲのサイリスタが点弧されて第１サイクルの溶接電流が通電される。

次に、第４ワークのプロジェクション溶接を行う。この動作は第３ワークのプロジェクション溶接と同様であるので説明を省略する。

次に、第５ワークのプロジェクション溶接を行う。第５ワーク以降のワークについては、第４ワークの第１溶接箇所の第１サイクルの補正された点弧角を通電する。

第５ワークの第１溶接箇所の第１サイクルの通電の動作に入る。点弧角制御回路ＦＡＣは、第４ワークの第１溶接箇所の第１サイクルの補正された点弧角を出力する。この補正された点弧角がサイリスタ点弧回路ＤＶに入力されて、位相制御回路ＳＣＲのサイリスタが点弧されて第１サイクルの溶接電流が通電される。

次に、第５ワークの第１溶接箇所の第２〜第３サイクルの通電の動作に入る。この動作は、第１ワークの第１溶接箇所の第２〜第３サイクルの通電の動作と同様であるので説明を省略する。

次に、第５ワークの第１溶接箇所の第４サイクル以降の溶接電流の通電を、第１ワークの第１溶接箇所の第４サイクル以降の通電の動作と同様に行う。

次に、第５ワークの第２溶接箇所以降のプロジェクション溶接を第５ワークの第１溶接箇所のプロジェクション溶接と同様に行う。

次に、第６ワーク以降のプロジェクション溶接を第５ワークのプロジェクション溶接と同様に行う。

この結果、本発明の抵抗溶接制御方法は、ワークの突起部のプレス加工によって、突起部の形状がばらついたり、突起部とワークとの接触状態によって抵抗値が変化しても、通電の第１サイクルにおいてばらつきの少ない溶接電流が通電されるプロジェクション溶接を行うことができる。

ＡＣ 商用交流電源
Ｄｖ サイリスタ点弧信号
ＤＶ サイリスタ点弧回路
ＦＡＣ 点弧角制御回路
Ｆａｃ 点弧角制御信号
ＦＡＭ 特性表保存回路
ＦＡＳ 特性表選択回路
Ｆａｓ 特性表選択信号
Ｉ 相対溶接電流
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
ＩＲＭ 電流実効値演算回路
Ｉｒｍ 電流実効値信号
Ｉｗ 溶接電流
ＳＣＲ 位相制御回路
ＴＲ 変圧器
Ｖｗ 溶接電圧
Ｗ ワーク
ＷＣ ワーク設定回路
Ｗｃ ワーク設定信号
θ 力率角
φ 点弧角

Claims (2)

1. 同一形状の複数のワークに対して、通電の第１サイクルから第Ｎ（Ｎは２以上）サイクルまでは設定電流にアップスロープがかかっていて、通電の第Ｎ＋１サイクル以降は設定電流が一定で、設定電流と通電電流との誤差に基づいて、サイリスタからなる位相制御回路の点弧角を変えてプロジェクション溶接を行う抵抗溶接制御方法において、
   前記プロジェクション溶接の前記ワークに対応して、通電の第１サイクルから第Ｎサイクルまでの各サイクルにおける設定電流と点弧角とからなる特性表を実験で予め作成し、
   通電の第１サイクルでは、既に前記プロジェクション溶接を行った前記ワークの通電の第１サイクルにおける設定電流と通電電流との誤差に基づいて前記特性表の第１サイクルの点弧角を補正して通電することを特徴とする抵抗溶接制御方法。
2. 各ワークの複数の溶接箇所において、
   溶接箇所ごとに、通電の第１サイクルでは、既に前記プロジェクション溶接を行った前記ワークの通電の第１サイクルにおける設定電流と通電電流との誤差に基づいて前記特性表の第１サイクルの点弧角を補正して通電することを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接制御方法。

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