JP2577120B2 - スポット溶接の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スポット溶接用ガンに用いられているチッ
プの寿命低下を抑制し、溶接の品質を保証しうるスポッ
ト溶接の制御装置に関する。

（従来の技術） 一般的に、自動車の生産工程には多くの溶接が用いら
れている。この溶接の品質をいかに管理していくかは大
きな問題である。例えば、自動車の重要保安部品である
リムとディスクにおけるスポット溶接の管理は非常に厳
しい。スポット溶接に直接寄与するチップの成型（チッ
プドレス）は厳重に行なわれ、一点毎の溶接につき二次
電流が自動的にチェックされ、それが規定範囲外である
場合には警報するなどの手段も採られている。また、完
成品は、全数ハンマリングによる音感検査を行ない、周
期的に抜き取った部品の破壊試験、疲労試験を行ない、
常時、品質情況が管理されている。

一方、自動車車体のスポット溶接点数は3000〜4000点
であり、これらが全部確実に行われるように溶接条件の
設定には細心の注意が払われ、周期的な全点チェックと
統計的に重点箇所を決めて、その部位を頻繁にチェック
する方法の両面から品質が管理されている。

溶接の品質は、このように厳重に管理されているが、
溶接の品質（例えばナゲット径）は、チップ間電圧，チ
ップ間電圧積分，チップ間抵抗等の溶接条件に大きく影
響される。チップは溶接を行なうにしたがってその劣化
が進み、溶接条件が変化することから、その溶接条件の
変化を補償するようにしている。例えば、特開昭63−56
307号及び特開昭63−56368号広報には、溶接時における
チップ間の抵抗値の変化に応じて溶接条件を最適な状態
に制御する技術が開示されている。この溶接条件とは、
具体的にはチップ間に流す電流である。この電流は、例
えば第５図に示すように、溶接を行なうにしたがって，
すなわち打点数が増加するにしたがってチップ間に流す
電流I₀（設定電流I₀）の値を徐々に増加させたり（リニ
アアップ制御）、第６図に示すように段階的に増加させ
ている（ステップアップ制御）。このように打点数の増
加にしたがって設定電流I₀の値を増加させているのは、
チップの消耗によりその通電径が広がっていくことによ
る溶接の品質劣化（ナゲット径の不適性）を予め防止す
るためである。また、このような溶接条件の補償を行な
う他の方法としては、溶接時におけるチップ間電圧及び
チップ間電流を測定し、この測定結果に基づいて溶接電
流値及び通電時間を制御して、ナゲット径の下限値に達
しない場合には、補償不能を検出してその旨の表示を行
なうと共に再溶接を行なうようにしたものもある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような補償を行なう従来の技術
は、チップ先端部の冷却が常に充分に行われ、その部分
の温度が許容温度以内にある場合にのみ有効な技術であ
る。したがって、例えば、第７図に示すように同一チッ
プを用いて連続打点を行なうスポット溶接のインターバ
ルが短くなり、これに伴ってチップ先端部の温度が許容
温度以上に上昇してしまった場合には、この技術は適応
できない。つまり、このような場合に従来の技術を適用
すると、チップの温度上昇に伴う抵抗値の増加によって
チップにはさらに大きな電流が流れることになり、この
ような制御が繰り返し行われることによってチップに悪
影響を及ぼし、溶接の品質劣化を引き起こすことにな
る。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みて成された
ものであり、チップ先端の温度の如何にかかわらず常に
品質の良好な溶接を行なうことができるスポット溶接の
制御装置の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するための本発明は、スポット溶接
ガンに取り付けられている同一チップを用いて連続打点
を行なうスポット溶接の制御装置において、前記チップ
の温度を検出する温度検出手段と、当該温度検出手段に
よって検出された前記チップの温度を規定温度を比較す
る比較手段と、前記チップに溶接用の電力を供給する通
電手段と、前記比較手段による比較結果において前記チ
ップの温度が規定温度よりも高いとき、前記チップの温
度が規定温度以下に低下するまで前記通電手段による前
記チップへの電力供給のタイミングを遅延させる遅延手
段とを有することを特徴とする。

（作用） 以上のように構成された本発明にかかるスポット溶接
の制御装置は、以下のように作用する。

スポット溶接ガンに取り付けられている同一チップを
用いて連続打点を行なうに際し、温度検出手段はそのチ
ップの温度を検出し、比較手段は、その検出されたチッ
プの温度を予め設定された規定温度と比較して、そのチ
ップの温度が規定温度よりも高いかどうかを判断する。
遅延手段は、比較手段による比較結果においてチップの
温度が規定温度よりも高いとき、通電手段によるチップ
への通電のタイミングをチップ温度が規定温度以下にな
るまで遅延させる指令を出力する。電力供給手段は、遅
延手段から指令が出されている間はチップに電力を供給
せず、遅延手段からの指令がなくなると、つまり、チッ
プの温度が規定温度以下になると直ちにチップに電力を
供給する。これにより、同一チップにより連続打点を行
なう場合において、各打点の溶接時、つまりチップへの
通電時にはチップの温度が常に規定温度以内にあること
になるため、チップの温度上昇は常に一定の範囲に収ま
るようになる。したがって、チップの温度上昇に伴う必
要な溶接電流の上昇が抑えられ、チップの摩耗が極力抑
制される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明にかかるスポット溶接の制御装置の
概略ブロック図、第２図は、第１図において本発明の要
部に関連する部分のみを抽出したブロック図である。

図示されていないワークにスポット溶接を行なうスポ
ット溶接ガン１には、通電制御部２から送出された通電
指令信号Ｑに基づいて溶接用の電力がトランス３を介し
て供給される。

温度センサ４はスポット溶接ガン１に取り付けられて
いるチップ先端部の温度を検出するものであり、ここで
検出された検出温度T_Wは、溶接の品質を保証しうる最高
温度として設定部５に記憶されている最大許容温度ＴUL
と比較演算部６において比較される。比較演算部６にお
ける比較の結果、ＴW＞ＴULであれば、比較演算部６か
らは設定変更処理部７に向けて時間延長信号ＵUが出力
される。チップ先端部の温度を規定温度以下まで低下さ
せるためである。設定変更処理部７においては、比較演
算部６からの時間延長信号ＵUを受けて、一定時間だけ
スポット溶接ガン１への通電を遅らせる処理を行ない、
その処理結果を時間変化量Δｔとして設定部８に出力す
る。その後設定変更処理部７は、再び比較演算部６から
の時間延長信号ＵUを入力するが、このときに時間延長
信号ＵUが出力されていなければ、時間変化量Δｔは出
力されない。設定部８では、予め定められている遅延時
間又は、この遅延時間に時間変化量Δｔを加えた時間を
勘案して、通電制御部２から出力する通電指令信号の出
力タイミングの調整を行なう。溶接開始指令部９は、溶
接ロボットの制御装置などから出力されるワーク位置決
め完了信号などを受けて溶接指令信号Ｓを出力する部分
である。

したがって、通電制御部２から通電指令信号Ｑが出力
されるのは、溶接開始指令部９から溶接指令信号Ｓが出
力され、かつ、設定部８からタイミングを調整する信号
が出力された時である。

本発明の要部は、第２図に示されている通りであり、
２枚の鋼板が重ねられているワークＷは、溶接時に、ス
ポット溶接ガン１の両端に取り付けられているチップ1
2,13によって加圧され、この状態でトランス３から両チ
ップ間に通電される。この通電によって、ワークＷには
両チップを介して相等量の電流が流れ、これによって規
定径のナゲットが形成されて２枚の鋼板がスポット溶接
される。温度センサ４は、溶接終了直後のチップ12の先
端部の温度を検出する。この温度センサとしては、放射
温度計や、熱電対などを適用することが考えられる。放
射温度計を使用した場合には被検出体の局部的な温度は
直接には検出しにくいから、チップ先端部のみの温度を
抽出するための後処理を必要とする。熱電対を用いた場
合には、局部的な温度も比較的容易に検出することがで
きるから、本発明の技術には熱電対の使用が適している
と思われる。第１図においては記載していないが、いず
れのタイプの温度計を使用してもその検出信号を適当な
信号に変換する必要があるので、温度センサ４には、ア
ンプユニット15が接続してある。制御ユニット20は、第
１図の点線で囲まれている部分を包含したものであり、
前記したように、チップ先端部の温度を勘案してトラン
ス３への通電タイミングを制御するものである。

以上のように構成されたスポット溶接の制御装置は、
第３図に示されているフローチャートのように動作す
る。

まず、図示されていないスポット溶接器の制御装置か
ら溶接完了指令が出力されると、溶接開始指令部９から
溶接指令信号Ｓが通電指令部２に出力される（S1）。一
方、比較演算部６は、温度センサ４によって検出された
チップ先端部の温度を検出温度T_Wとして入力し、この検
出温度ＴWを温度設定部５に記憶されている最大許容温
度ＴULと比較する（S2,S3）。この比較の結果、ＴW≦Ｔ
ULであれば、チップの温度は規定温度以下であるから、
カウンタｎの値を０にセットして、スポット溶接器の制
御装置は次の打点の溶接準備を行なう（S4,S5）。ま
た、この比較の結果、ＴW＞ＴULであれば、チップの温
度は規定温度を超えてしまっており、次の溶接において
正常な溶接は期待できないことから、カウンタｎの値を
１だけインクリメントして、比較演算部６からは次の溶
接時の通電タイミングを一定時間延長させるための時間
延長信号ＵUが出力される。以上の処理は、ＴW≦ＴULと
なるまで、つまり、チップ先端部の温度が規定温度以下
になるまで繰り返し行われる（S6,S7）。

このように、同一チップを用いて連続打点を行なう場
合において、溶接完了直後のチップ先端部の温度が規定
温度よりも高いときには、その温度が規定温度以下にな
るまで次の打点の溶接のためのチップ間への通電を行な
わないようにしている。換言すれば、チップ先端部の冷
却時間を制御している。このような制御が行われる結
果、第４図に示すように、冷却時間T1において一定の感
覚で連続して溶接が行われている状態から、生産率向上
のためにその冷却時間がT2とされてチップ先端部の温度
が図示のように許容温度を超える温度上昇を呈してしま
ったときには、その温度上昇が一定範囲に収まるように
なる。図においては、本発明の適用によって、冷却時間
がT2＋２Δｔとされている状態が例示されているが、こ
の場合には、ステップ７における時間延長信号の出力処
理がその冷却期間中に２回行われていることになる。

（発明の効果） 以上の説明により明らかなように、本発明によれば、
同一チップを用いて連続打点を行なう場合において、チ
ップの温度が規定温度よりも高いときには、その温度が
規定温度以下になるまで次の打点の溶接のためのチップ
間への通電を遅延させることにより、各打点の溶接時、
つまりチップへの通電時にチップの温度が常に規定温度
以内にあるようにしたので、チップの温度上昇は常に一
定の範囲に収まるようになり、チップの温度上昇に伴う
必要な溶接電流の上昇が抑えられる。したがって、生産
率の低下を招くことなく、チップの摩耗が極力抑制され
ることになり、チップの摩耗に伴う溶接の品質劣化を最
小限に抑えることができるとともに、摩耗によるチップ
の寿命低下を抑制して設備稼働率の向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかるスポット溶接の制御装置の概
略ブロック図、 第２図は、第１図において本発明の要部に関連する部分
のみを抽出したブロック図、 第３図は，本発明のスポット溶接の制御装置のフローチ
ャート、 第４図は、本発明を適用した場合のチップ温度の変化過
程を示した図、 第５図及び第６図は、従来のスポット溶接の制御装置の
電流制御の態様を示した図、 第７図は、第５図及び第６図に示すような態様で電流制
御を行なった場合のチップ温度の変化過程を示した図で
ある。 １……スポット溶接ガン、 ２……通電制御部（遅延手段）、 ３……トランス（通電手段）、 ４……温度センサ（温度検出手段）、 ６……比較演算部（比較手段）、 ７……設定変更処理部（遅延手段）、 ８……設定部（遅延手段）、 12,13……チップ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スポット溶接ガンに取り付けられている同
   一チップを用いて連続打点を行なうスポット溶接の制御
   装置において、 前記チップの温度を検出する温度検出手段と、 当該温度検出手段によって検出された前記チップの温度
   を規定温度を比較する比較手段と、 前記チップに溶接用の電力を供給する通電手段と、 前記比較手段による比較結果において前記チップの温度
   が規定温度よりも高いとき、前記チップの温度が規定温
   度以下に低下するまで前記通電手段による前記チップへ
   の電力供給のタイミングを遅延させる遅延手段とを有す
   ることを特徴とするスポット溶接の制御装置。