JP2762201B2 - 抵抗溶接制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、定電流制御又は定電圧
制御又は定電力制御又は波形制御した溶接電流を被溶接
物に供給して溶接を行う抵抗溶接機における抵抗溶接制
御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に行われている溶接現場での溶
接が充分に行われているかどうかの判断は、散りの発生
がその目安となっている場合が多い。そして、その散り
に対応する対策としては、散りの発生を検出してから通
電を停止させたり、電流を下げたりする手法が用いられ
ている。

【０００３】また、抵抗溶接機において溶接動作を繰り
返すと電極の先端径が徐々に拡大して溶接部の電流密度
が低下するようになるため、経時的に刻々と溶接条件で
ある電流値等を増加させているものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の技術
のような散りの発生に対応する対策では、散りを検出し
てからのコントロ―ルであるため、散り防止対策として
の効果は小さく良好な溶接品質のものを得ることができ
ないばかりでなく、溶接現場の環境が悪化するという問
題がある。また、前記経時的に電流値を増加させるには
過分の経験と熟練を必要とするという問題もある。

【０００５】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、散りの発生を防止することにより溶接現場の環
境を改善しより良い溶接品質を確保すると共にその制御
が容易な抵抗溶接制御方法を提供しようとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における抵抗溶接制御方法は、溶接電流を被
溶接物に供給したときの二次側電圧を検出し、該検出し
た二次側電圧と該二次側電圧の検出と同期して検出した
溶接電流とから被溶接物の溶接時における抵抗変化を監
視することにより、溶接時の散りの発生を経時的に学習
記憶し、該記憶したデ―タに基づいて散りの発生の直前
に前記溶接電流を下げるようにしたことを特徴とするも
のである。

【０００７】また、請求項２においては、予め電流の増
加割合を経時的に任意に設定できるようにし、該任意に
設定した上下限範囲内で前記学習記憶内容により自動的
に電流の増減を行うようにしたことを特徴とするもので
ある。

【０００８】さらに、請求項３においては、前記電流を
下げた後、所定の時間経過後に再び電流を増加させるよ
うにしたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】上記のように構成であるので、散りの発生直前
に溶接電流が下げられて、所望のナゲットを形成しなが
ら散りの発生がなく、溶接品質に悪影響を与えず、また
溶接現場の環境にも悪影響を与えない。また、請求項２
では予め電流の増加割合を経時的に任意に上下限を設定
できるようにすることにより、使用者のニ―ズに合わせ
て、前記上下限の範囲を大きく又は無限にして完全自動
コントロ―ルを行わせ、または上下限の範囲を小さくし
その範囲内で自動コントロ―ルを行わせる等、選択した
コントロ―ルが可能となる。さらに、請求項３では電流
を下げた後、所定の時間経過後に再び電流を増加させる
ことにより、散りの発生がなくナゲット径をさらに大き
くすることができる。

【００１０】

【実施例】添付図面を参照して本発明の実施例について
説明する。図１は本発明に係る抵抗溶接制御方法を実施
するのに適した抵抗溶接装置の回路図であって、１は電
流・電圧制御回路であり、ここにインバ―タ直流溶接の
場合は３相，サイリスタの位相制御による一般抵抗溶接
の場合は単相の電源が供給される。そして、電流・電圧
制御回路１でコントロ―ルされた電圧はトランス２に印
加され、該トランス２の二次側に定電流制御又は定電圧
制御又は定電力制御又は波形制御化された電流が流さ
れ、被溶接物１３が抵抗溶接される。

【００１１】３はトロイダルコイル，３’はＣＴであ
り、トロイダルコイル３又はＣＴ３’で検出された電流
は、電流検出回路５からＡ／Ｄコンバ―タ７を経由して
コンピュ―タ回路８に溶接電流のフィ―ドバック信号と
して取り込まれる。また、二次側電圧検出部４，４で被
溶接物１３に溶接電流を通電した時の溶接時における検
出された二次側電圧は、電圧検出回路６からＡ／Ｄコン
バ―タ７を経由してコンピュ―タ回路８に散りの発生検
出用信号として取り込まれる。

【００１２】また、９は電極を新品に取り替え又は電極
先端を研磨した場合に前記コンピュ―タ回路８にそれを
認識させるための電極初期化入力部、１０は本装置を起
動させるための起動入力部，アラ―ム発生時のアラ―ム
リセット入力部及び各種センサ入力部、１１は本装置の
異常又は各種センサ情報から得た異常警報を発するため
の出力部、１２は電極の初期化することが必要なことを
知らせるための電極研磨時期到達出力部である。そして
前記電流・電圧制御回路１はコンピュ―タ回路８に接続
され、該コンピュ―タ回路８によってコントロ―ルされ
るものである。

【００１３】図１に示すような装置を溶接現場に設置し
た場合、使用を開始する当初は装置には電極の経時的変
化に伴う散りの発生ポイントなど記憶が無い状態であ
る。そこで、装置の使用前に電極を初期化し、電極初期
化入力部９より電極を初期化したことをコンピュ―タ回
路８に知らせるために入力する。そして、第１回目の初
期化から研磨時期までの通電は、第１発目から数回は任
意に設定した電流パタ―ンで通電し、トロイダルコイル
３又はＣＴ３’と二次側電圧検出部４とで検出した溶接
電流及び二次側電圧より被溶接物１３の抵抗変化を求
め、前記散りの発生ポイントが所定の範囲内（後述する
ｔaとｔb）となるかどうかをチェックし、所定の範囲外
であれば散りの発生ポイントが所定の範囲内となるよう
に電流値を増減して電極初期化時の散りの出ない電流パ
タ―ンを求め、これをコンピュ―タ回路８に記憶する。

【００１４】さらに詳細に説明すると、図２に示すイン
バ―タ式抵抗溶接又は図３に示すサイリスタ位相制御に
よる抵抗溶接のように、予め任意に設定した時間又はサ
イクル範囲のｔaとｔb間に散りの発生ポイントｔcとな
るように溶接電流の増減を行い、電極初期化時Ｎ0の散
りの出ない電流パタ―ンとして記憶する。なお、上記ｔ
aとｔbの設定は例えば溶接通電時間又は溶接通電サイク
ルの６０％をｔa，８０％をｔbとする。次に、前記記憶
した電流パタ―ンでの電流を散りの発生ポイントｔcの
直前において下げるようにする。なお、この「直前」の
意味には、被溶接物１３の材質等により若干の許容範囲
を持たせるとよい。そして、前記コンピュ―タ回路８に
記憶したＮ0で求めた電流パタ―ンにより図４のＮ0〜Ｎ
1間の溶接動作を行うことにより溶接動作時に散りの発
生は防止される。なお、前記Ｎ0〜Ｎ1間の溶接打点は任
意に設定できるが、例えば初期化から研磨時期までの溶
接打点の１／１０〜１／２０程度とするとよい。

【００１５】次に、Ｎ1に達した時点で、Ｎ0で求めた手
法と同様に電流を増減させ、散りの発生ポイントｔcが
ｔaとｔb間になるところの電流を、予め設定した任意の
回数通電することにより求め、Ｎ1での散りの出ない電
流パタ―ンを記憶し、この電流パタ―ンでＮ1〜Ｎ2間の
溶接動作を行う。以下，同様にＮ2，Ｎ3…Ｎe-1，Ｎeの
各溶接打点回数に達した時点で散りの発生ポイントｔc
がｔaとｔb間にあるよう電流を増減させ、散りの発生の
直前の散りの発生しない電流パタ―ンを各々記憶し、Ｎ
2〜Ｎ3間，Ｎ3〜Ｎ4間…Ｎe-1〜Ｎe間を各々記憶した電
流パタ―ンで溶接動作を実行する。

【００１６】電極研磨時期又は電極取替時期であるＮe
に達した際に、図５に示す如く各溶接打点毎（Ｎ0，Ｎ
1，…Ｎe-1，Ｎe）に記憶した電流パタ―ン（電流値）
は経時的に見ると若干の凹凸が生じることが予想され
る。これは電極を初期化してから研磨時期に達する間の
長い期間で見ると除々に電極先端径が拡大するもので、
散りの発生限界も段々高電流側に移行するものである
が、短い期間で見ると、電極の先端形状は拡大傾向では
あるが若干バラツキがあることと電極と被溶接物１３と
の合い等によって図５に示す如く電流パタ―ンもＮ0〜
Ｎeに至る部分で若干の凹凸が生じるのである。これは
電極を新たに研磨し又は取替した場合，全く図５と同様
に電流パタ―ンに凹凸ができるとは考えられないが、図
５で得た電流パタ―ンの溶接打点回数と共に電流が増加
する。そしてその増加傾向はほぼ一致するものと考えら
れる。そこで、記憶した図５よりこの増加傾向を加味し
た溶接打点回数ごとの電流パタ―ンを図６の如く求め記
憶する。

【００１７】前記第１回目が終了し電極を初期化し第２
回目のコントロ―ルについては、前記第１回目の電流パ
タ―ンの記憶に基づき溶接動作を行うが、所定の溶接打
点回数毎に散りの発生しない電流パタ―ンを第１回目で
一応一通り記憶しているので、散りの発生ポイントのチ
ェック頻度を落し、例えばＮ0,Ｎ3，Ｎ5…とする。そし
て、第２回目の溶接では、第１回目の溶接時に記憶した
ものから補正した図６に基づき溶接動作を行うので、第
１回目に比べ散りの発生は格段と少なくなり且つ散りの
発生ポイントのチェック頻度も少ないことから、良好な
溶接品質が得られる確度も高くなる。

【００１８】第３回目以降のコントロ―ルについては、
過去の溶接打点回数ごとに求められた電流パタ―ンの記
憶により第３回目以降の溶接動作を行う。したがって、
使い込めば込むほどにその溶接現場に合った溶接機とな
る。そして、前記過去のデ―タが図７に示すようにある
範囲で分散している場合には、統計的手法をもって算出
して散りの発生のない（散りの発生の検出の可能性の極
めて少ない）電流パタ―ンを記憶し、これを基に溶接動
作を行う。また、過去のデ―タが図８又は図９に示すよ
うな回数毎に電流パタ―ンが増加傾向（図８）或いは減
少傾向（図９）にある場合には、一番新しい電流パタ―
ンを採用し、次回以降の溶接動作を行うようにする。こ
れは電極の材質，形状等の変化、加圧力の変化、被溶接
物１３の変化等により上記の電流パタ―ンが増加傾向或
いは減少傾向になることがあるが、溶接打点回数と電流
パタ―ンの増加割合等については各回に記憶したデ―タ
を採用するのがよい。

【００１９】そして、前記電極の初期化から打点，通電
回数が増すほどに電極先端径が段々拡大して散りの発生
限界も高電流側に移行するものであることから、予め電
流の増加割合を経時的に任意にその上下限を設定できる
ようにして、理想的には上下限を大きくとった自動コン
トロ―ルが望ましいのであるが、通常では起り得ないこ
とであるが万一，二次電圧を誤認した場合でも、設定し
た上下限内でのコントロ―ルであるので極端な溶接がな
されることは避けられるようにする等、使用者の安心が
得られるように使用者のニ―ズに自由に合わせることが
できる。

【００２０】また、図１０に示すように、前記散りの発
生ポイントｔcの直前のｔ1で溶接電流を下げた後、所定
の時間ｔ2を経過した通電終了間際に溶接電流を再び増
加させると、該通電終了間際ではナゲット径とコロナボ
ンド径との差が大きくなっていることとコロナボンドの
部分にも電流が流れるので通電径が大きくまた電極が被
溶接物１３と接触する面積も増えていることから該時点
では散りの発生が生じ難いので、溶接電流を増加させて
も散りの発生がなくて、より大きなナゲット径を得るこ
とができるのである。

【００２１】なお、本発明において、学習記憶の結果、
散りの発生ポイントチェック時以外は散りの発生は理論
的には存在しないが、諸般の事情により例外的に前記電
流を下げる前に散りの発生を検出した場合には、この検
出に対応して最短時間内に電流を下げるようにして散り
の発生を最小限にとどめるようにするとよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、溶接時の散りの発生を経時的
に学習記憶し、該記憶したデ―タに基づいて散りの発生
の直前に溶接電流を下げるようにしたので、所望のナゲ
ットを形成しながら散りの発生がなく、溶接品質及び溶
接現場の環境にも悪影響を与えず、より良い溶接品質が
確保されながら溶接現場の環境も充分に改善されるもの
である。

【００２３】また、予め電流の増加割合を経時的に任意
に上下限を設定できるようにした場合には、通電する電
流パタ―ンを完全に自動コントロ―ルすることも、任意
に設定した範囲内で自動コントロ―ルすることもできる
ことから、万一のトラブル時又は例外的稀れなケ―スに
おいても極端なコントロ―ルをすることが避けられ、こ
れらが使用者のニ―ズに合わせられるので、抵抗溶接制
御の自動化が容易で格別に熟練を要しない抵抗溶接制御
方法を提供し得るものである。さらに、電流を下げた
後、所定の時間経過後に再び電流を増加させる場合に
は、散りの発生がなくてナゲット径をさらに大きくする
ことができることから、溶接品質をさらに向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る抵抗溶接制御方法を実施するのに
適した抵抗溶接装置の回路図である。

【図２】本発明に係る抵抗溶接制御方法におけるインバ
―タ式直流抵抗溶接時の散りの発生を探査する説明図で
ある。

【図３】本発明に係る抵抗溶接制御方法におけるサイリ
スタ位相制御による抵抗溶接時の散りの発生を探査する
説明図である。

【図４】本発明に係る抵抗溶接制御方法における溶接電
流と電極初期化以降の溶接動作回数の説明図である。

【図５】本発明に係る抵抗溶接制御方法における記憶し
た電流パタ―ンを下げる前の電流値と電極初期化以降の
溶接動作回数の説明図である。

【図６】本発明に係る抵抗溶接制御方法における記憶し
た電流パタ―ンを下げる前の電流値の補正値と電極初期
化以降の溶接動作回数の説明図である。

【図７】本発明に係る抵抗溶接制御方法における複数回
実施して記憶した電流パタ―ンを下げる前の電流値と電
極初期化以降の溶接動作回数の説明図である。

【図８】本発明に係る抵抗溶接制御方法における複数回
実施して記憶した電流パタ―ンを下げる前の電流値の他
の例と電極初期化以降の溶接動作回数の説明図である。

【図９】本発明に係る抵抗溶接制御方法における複数回
実施して記憶した電流パタ―ンを下げる前の電流値の更
に他の例と電極初期化以降の溶接動作回数の説明図であ
る。

【図１０】本発明に係る抵抗溶接制御方法における他の
実施例の電流波形と時期との説明図である。

【符号の説明】

１ 電流・電圧制御回路 ２ トランス ３ トロイダルコイル ３’ ＣＴ ４ 二次側電圧の検出部 ８ コンピュ―タ回路 １３ 被溶接物 ｔc 散りの発生ポイント

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定電流制御又は定電圧制御又は定電力制
   御又は波形制御した溶接電流を被溶接物に供給して溶接
   を行う抵抗溶接機における抵抗溶接制御方法において、
   前記溶接電流を被溶接物に供給したときの二次側電圧を
   検出し、該検出した二次側電圧と該二次側電圧の検出と
   同期して検出した溶接電流とから被溶接物の溶接時にお
   ける抵抗変化を監視することにより、溶接時の散りの発
   生を経時的に学習記憶し、該記憶したデ―タに基づいて
   散りの発生の直前に前記溶接電流を下げるようにしたこ
   とを特徴とする抵抗溶接制御方法。
2. 【請求項２】 予め電流の増加割合を経時的に任意に設
   定できるようにし、該任意に設定した上下限範囲内で前
   記学習記憶内容により自動的に電流の増減を行うように
   したことを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接制御方
   法。
3. 【請求項３】 前記電流を下げた後、所定の時間経過後
   に再び電流を増加させるようにしたことを特徴とする請
   求項１又は請求項２記載の抵抗溶接制御方法。