JP2594655B2 - 直流抵抗溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は被溶接部材の通電終了後の加圧保持時間の効
果的な設定が可能とされる直流抵抗溶接装置に関する。

［従来の技術］ 近時、溶接ロボット等に用いられる直流抵抗溶接装置
の溶接の１工程（サイクル）は、溶接ガンにおける被溶
接部材の初期加圧、通電（開始／終了）、被溶接部材の
加圧保持、且つ開放からなる。この場合の前記加圧保持
は数工程（サイクル）に係る時間（以後、加圧保持時間
と記載する）であり、これにより溶接品質が安定、且つ
加圧保持状態により、通電終了時の溶接トランスに蓄積
されているエネルギーの放出を行う。これにより、溶接
トランスの発熱の低減、さらに工程での溶接電極間のア
ーク放電による溶接電極部材の溶解が阻止され、溶接品
位の向上の要請に対応している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の従来例では、予め余裕を持たせ
た数工程（サイクル）の加圧保持時間の設定が必要であ
り、近時の溶接工程の短縮の要請に対応し得ない。殊
に、アルミニウム等の被溶接部材の溶接のように大電流
が供給され、且つ熱伝動率が良好であり、本来加圧保持
時間が短い場合に、結果的に溶接工程の短縮が困難とな
る欠点を有している。

本発明は係る点に鑑みてなされ、その目的とするとこ
ろは、比較的小型且つ簡単な構成において、通電終了後
の効果的な加圧保持時間が通電電流並びに被溶接部分に
対応して設定可能とされ、且つ溶接品位の安定向上に優
れる直流抵抗溶接装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記の課題を解決するために、本発明の直流抵抗溶接
装置は、第１図の請求項対応図に示されるように、 溶接ガン（Ａ）において、被溶接部材を挟持する溶接
電極の開放並びに被溶接部材の加圧保持を行う。

加圧制御手段（Ｂ）において、供給される制御信号
（Sd）に基づいて前記溶接ガン（Ａ）の開放、被溶接部
材の加圧保持を制御せしめる。

検出手段（Ｃ）は、溶接トランスの二次側と溶接ガン
との結線路あるいは溶接トランスに接続されているイン
バータの入出力路に配設され、溶接ガンの通電電流値に
対応した検知信号（Sc）を送出する。

演算手段（Ｄ）において、通電終了時の電流値を示す
検知信号（Sc）から溶接ガンを開放すべき時間を演算し
て開放時間値信号（Sd）を導出する。

制御手段（Ｅ）において、前記開放時間値信号（Sd）
を基に前記溶接ガンを開放せしめる制御信号（Sd）を加
圧制御手段（Ｂ）に送出する。

［作用］ 上記の構成においては、被溶接部材の通電終了時の電
流値を基に溶接ガンを開放すべき時間（時刻）を、例え
ば、通電電流並びに被溶接部材を考慮して演算した開放
時間値（信号）を得る。続いて、開放時間値に基づいて
溶接ガンを開放せしめる。

これにより、通電終了後の効果的な加圧保持時間が通
電電流、被溶接部材に対応して設定可能となる。

［実施例］ 次に、本発明に係る直流抵抗溶接装置の実施例を添付
図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第２図は実施例の全体に示す構成図、第３図は第２図
の動作説明に狂される図、第４図は実施例のシステムコ
ントローラのプログラムに係るフローチャートである。

先ず、構成を説明する。

第２図に示される例は、溶接電源部10と溶接部20と、
溶接制御を行うシステムコントローラ40で概略構成され
ている。

溶接電源部10は、三相交流源から供給される三相交流
400Vを直流化（整流電圧）するコンバータ12と、ここで
の整流電圧をパルス状の高周波（交流）に変換するスイ
ッチングトランジスタTra、Trb、Trc、Trdのフルブリッ
ジ回路であるインバータ14と、大電流を得るべく、例え
ば、10Vの交流低電圧交換が行われる溶接トランス16
と、両波整流を行い直流電圧Vcを導出する整流器Da、Db
と、さらにスイッチングトランジスタTra、Trb、Trc、T
rdのベース駆動制御を行うベース駆動回路18を有してい
る。

溶接部20は、直流電圧Vcが印加される溶接ガン21と、
この溶接ガン21を構成する溶接電極21a、21b間に挟持さ
れる被溶接部材22とを備えている。この場合は、加圧制
御手段30により、図示されるＰ方向において被溶接部材
22の所定部分が挟持、且つ加圧、開放等が行われる。

加圧制御手段30は周知の加圧シリンダ32、ソレノイド
バルブ34、コンプレッサ36、変位センサ38等を有してい
る。

システムコントローラ40は、例えば、フルクローズド
NC制御を行うFMSコンピュータ等の設定手段／集中制御
装置に接続されて溶接指令信号Cmが入力され、さらに加
圧制御手段30、搬送手段等と連動装置との協動制御を行
う制御信号Cnを送出するとともに、定電流制御等を行
う。このシステムコントローラ40はI/O、CPU、ROM、RA
M、タイマ等を備えたマイクロプロセッサ（MPU）42と、
PWM回路44（制御手段、制御手段に対応）とを有してい
る。さらに、溶接ガン21の通電電流を検知するためのホ
ール効果を利用した電流検知器46（検知手段）とを備え
ている。

次に、上記の構成における動作を説明する。

三相電流源から供給される三相400Vはコンバータ12で
直流化された後、インバータ14で、パルス状の高周波
（交流）に変換される。この場合、スイッチングトラン
ジスタTra、Trb、Trc、TrdのベースにPWM回路44から供
給されるPWM制御信号（ベースゲートパルス）が供給さ
れ、この信号に基づいたスイッチング動作が行われる。
ここでの交流は溶接トランス16で低電圧変換され、続い
て整流器Da、Dbで両波整流が行われて直流電圧Vcが導出
される。この直流電圧Vcは溶接ガン21に印加される。

そして溶接電極21a、21bの間に挟持された被溶接部材
22はMPU42からソレノイドバルブ34に供給される加圧制
御信号Cbにより応動する加圧シリンダ32の溶接ガン21の
駆動により、Ｐ方向において所定部分が加圧される。そ
して、通電、続いて加圧保持の後、溶接ガン21の開放が
行われる。この状態における被溶接部材22の初期加圧時
間ta、通電時間tb、加圧保持時間tcの通電の電流の状態
を第３図に示す。

初期加圧時間taは溶接電極21a、21Bが被溶接部材22を
安定に加圧するまで、すなわち、加圧力が上昇するまで
の時間である。さらに通電時間tbは被溶接部材22に通電
が行われて溶接が行われる時間である。加圧保持時間tc
は通電終了時の溶接トランス16に蓄積されているエネル
ギーの放出等を行い、且つ溶接品質を安定せしめるため
の時間である。

ここで、通電時間tbの終端（通電停止時点）の通電の
電流値Ionを基に、溶接トランス16のエネルギーの放出
等が完了して、溶接トランス16等に悪影響を与えない、
すなわち、通電の電流逓減した経験的な電流値IoffをMP
U42で演算する。

この演算は下記による。

Ion:通電の電流値 Ioff:電流値 R:溶接トランス16の２次抵抗値 L:溶接トランス16の２次インタグタンス （１）式をもとに、加圧保持時間tcを求める。

このようにして得られた加圧保持時間tcの終端をもっ
てMPU42からソレノイドバルブ34に溶接ガン21を開放す
る加圧制御信号Cbを送出する。次いで、加圧シリンダ32
が駆動されて、溶接電極21a、21bが開放される。

なお、これらの動作、演算、制御は後記されるMPU42
の制御に基づいた溶接制御において行われる。

以下、溶接制御を前記MPU42のROMに記憶されたプログ
ラムに基づいて説明する（第３図、第４図参照）。

ステップ101において、全体に係る動作開始の後、
設定手段／集中制御装置からの溶接指令信号Cmを取り込
み、被溶接部材22の搬送、挟持が行われる。

ステップ102において、溶接電極21a、21b間に被溶
接部材22の加圧を行うべく、加圧制御手段30等に溶接指
令信号Cmに基づいた加圧制御信号Cbの送信指示が行われ
る（第３図における初期加圧時間taに対応）。

ステップ103において、被溶接部材22の初期加圧時
間taの完了を示す位置信号Cdを取り込む。

ステップ104において、溶接ガン21に直流電圧Vcを
印加せしめるためのPWM回路44への制御信号Ccの送出の
指示が行われる（第３図における通電時間tbに対応）。
なお、通電時間tbは予め、図示しないモニタ／設定手段
からMPU42のタイマに設定された時間である。

ステップ105において、通電時間tbの終端（時刻）
において、その電流値Ionを示す検知信号Ckを取り込
む。

ステップ106において、電流値Ionを基に加圧保持時
間tcの演算が行われる（（１）式参照）。

ステップ107において、加圧保持時間tcのカウント
値の判断が行われ、Noの場合は直前に戻り、Yesの場合
は次のステップに進む。

ステップ108において、前記ステップ107において得
られた加圧保持時間tcの終端において、ソレノイドバル
ブ34に溶接ガン21を開放する加圧制御信号Cbが送出さ
れ、続いて加圧シリンダ32により、溶接電極21a、21bが
開放されて、被溶接部材22の溶接に係る一工程のプログ
ラムが終了する。

このようにして、通電時間tbの終端の通電の電流値Io
nから、溶接トランス16のエネルギーの放出、すなわ
ち、通電が逓減した経験的な電流値Ioffをもって、電極
21a、21bが開放される。このため溶接トランス16の発熱
の低減、さらに次工程での溶接電極21a、21b間のアーク
放電による溶接電極部材の溶解が阻止され、溶接品位が
向上するものとなる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の直流抵抗溶接装置において
は、被溶接部材の通電終了時の電流値を基に溶接ガンを
開放すべき時間（時刻）を、例えば、通電電流並びに被
溶接部材を考慮して演算した開放時間値信号を得る。続
いて、開放時間値信号に基づいて溶接ガンを開放せしめ
ることを特徴としている。

これより、比較的小型且つ簡単な構成において、通電
終了後の効果的な加圧保持時間が通電電流並びに被溶接
部材に対応して設定可能となり、さらに溶接品位が安定
し、且つ向上する効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の直流抵抗溶接装置に係る請求項対応
図、 第２図は本発明の直流抵抗溶接装置に係る実施例の全体
を示す構成図、 第３図は第２図の動作説明に供される図、 第４図は実施例のシステムコントローラのプログラムに
係るフローチャートである。 12……コンバータ 14……インバータ 16……溶接トランス 21……溶接ガン 21a、21b……溶接電極 22……被溶接部材 30……加圧制御手段 40……システムコントローラ 42……MPU 44……PWM回路 Cb……加圧制御信号 Cc……制御信号 Cd……位置信号 Ck……検出信号 Cm……溶接指令信号 Da、Db……整流器 Vc……直流電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 信雄 埼玉県狭山市新狭山１―10―１ ホンダ エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 鈴木 誠 埼玉県狭山市新狭山１―10―１ ホンダ エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特公 昭55−25953（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被溶接部材の加圧保持並びに開放を行う溶
   接ガンと、 前記の開放あるいは加圧保持を制御するための加圧制御
   手段と、 インバータに接続される溶接トランスの二次側と前記溶
   接ガンとの結線路あるいはインバータの入出力路に配設
   され、溶接ガンの通電電流値に対応した検知信号を送出
   する検知手段と、 前記検知信号の電流値を基に溶接ガンを開放すべき時間
   を演算して開放時間値信号を導出する演算手段と、 前記開放時間値信号を基に前記溶接ガンを開放せしめる
   制御信号を加圧制御手段に送出する制御手段と、 を備えることを特徴とする直流抵抗溶接装置。