JP3037657B2 - 抵抗スポット溶接品質管理装置 - Google Patents
抵抗スポット溶接品質管理装置Info
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Resistance Welding (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗スポット溶接
の品質(quality) を管理する装置及びその方法に係り、
特に、標準動的抵抗曲線の組を格納するメモリを用い
て、抵抗スポット溶接の品質を管理する抵抗スポット溶
接品質管理装置及びその方法に関する。
の品質(quality) を管理する装置及びその方法に係り、
特に、標準動的抵抗曲線の組を格納するメモリを用い
て、抵抗スポット溶接の品質を管理する抵抗スポット溶
接品質管理装置及びその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】今日、自動車の製造において、一対の金
属シートを接続するために抵抗スポット溶接(resistanc
e spot weld)が汎用されている。公知のように、溶接プ
ロセスの際の抵抗スポット溶接の品質管理は、非常に難
しい問題の一つとされている。
属シートを接続するために抵抗スポット溶接(resistanc
e spot weld)が汎用されている。公知のように、溶接プ
ロセスの際の抵抗スポット溶接の品質管理は、非常に難
しい問題の一つとされている。
【0003】従来の抵抗スポット溶接装置は、一対の溶
接電極を有するスポット溶接器と、一対の金属シート
と、変圧器と、制御部と、電流センサと、電圧センサ
と、マイクロプロセッサとから構成されている。
接電極を有するスポット溶接器と、一対の金属シート
と、変圧器と、制御部と、電流センサと、電圧センサ
と、マイクロプロセッサとから構成されている。
【0004】このような抵抗スポット溶接装置におい
て、上記制御部は変圧器を通じて、溶接電流及び溶接電
圧を、溶接すべき金属シートに供給する。1つの抵抗ス
ポットの溶接の際(即ち、一つのスポット溶接のための
周期)、上記電流センサ及び電圧センサは、溶接電流及
び溶接電圧に比例するアナログ信号を各々発生する。こ
こで、1つの抵抗スポットの溶接周期は、複数の半サイ
クルを有しており、1サイクルは溶接電流及び溶接電圧
の周波数の逆数となっている。上記マイクロプロセッサ
は、1つの抵抗スポットを溶接する間、検出された電流
及び電圧によって動的抵抗を計算して、当該動的抵抗に
基づいて制御信号を発生し、該制御信号を制御部に供給
する。この制御部は、上記マイクロプロセッサからの制
御信号に応じて、抵抗スポット溶接装置の回路に印加さ
れる次の抵抗スポット溶接の際に用いられる初期溶接電
流を制御する。
て、上記制御部は変圧器を通じて、溶接電流及び溶接電
圧を、溶接すべき金属シートに供給する。1つの抵抗ス
ポットの溶接の際(即ち、一つのスポット溶接のための
周期)、上記電流センサ及び電圧センサは、溶接電流及
び溶接電圧に比例するアナログ信号を各々発生する。こ
こで、1つの抵抗スポットの溶接周期は、複数の半サイ
クルを有しており、1サイクルは溶接電流及び溶接電圧
の周波数の逆数となっている。上記マイクロプロセッサ
は、1つの抵抗スポットを溶接する間、検出された電流
及び電圧によって動的抵抗を計算して、当該動的抵抗に
基づいて制御信号を発生し、該制御信号を制御部に供給
する。この制御部は、上記マイクロプロセッサからの制
御信号に応じて、抵抗スポット溶接装置の回路に印加さ
れる次の抵抗スポット溶接の際に用いられる初期溶接電
流を制御する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
抵抗スポット溶接装置においては、次の抵抗スポット溶
接の際に用いられる初期溶接電流のみを制御し、現在の
抵抗スポット溶接に用いられる現溶接電流は制御しない
為、1つの抵抗スポット溶接の際、各半サイクルにて発
生するエラーを直ちに制御することができない。即ち、
従来の抵抗スポット溶接装置は、リアルタイムエラーを
予防できないといった不都合がある。
抵抗スポット溶接装置においては、次の抵抗スポット溶
接の際に用いられる初期溶接電流のみを制御し、現在の
抵抗スポット溶接に用いられる現溶接電流は制御しない
為、1つの抵抗スポット溶接の際、各半サイクルにて発
生するエラーを直ちに制御することができない。即ち、
従来の抵抗スポット溶接装置は、リアルタイムエラーを
予防できないといった不都合がある。
【0006】従って、本発明の主目的は、標準動的抵抗
曲線の組を格納するメモリを用いて抵抗スポット溶接の
品質(quality) を管理する改善された抵抗スポット溶接
品質管理装置及びその方法を提供することにある。
曲線の組を格納するメモリを用いて抵抗スポット溶接の
品質(quality) を管理する改善された抵抗スポット溶接
品質管理装置及びその方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、抵抗スポット溶接の動作を制御す
る電流センサ及び電圧センサを有する抵抗スポット溶接
システムに用いられる抵抗スポット溶接管理装置であっ
て、各々が該当動的抵抗曲線を表すN個( Nは正の整
数) の予め定められた動的抵抗値を格納する格納手段
と、前記抵抗スポット溶接が開始されると、所定の溶接
条件に基づいて前記動的抵抗曲線のうちの何れか1つを
選択する選択手段と、前記電圧センサによって検出され
る溶接電圧及び前記電流センサによって検出される溶接
電流に基づいて、動的抵抗を計算する計算手段と、前記
動的抵抗と前記選択手段によって選択された前記予め定
められた動的抵抗値とを比較する比較手段と、前記比較
結果に基づいて前記溶接電流を調整して、前記抵抗スポ
ット溶接の品質を制御する調整手段とを含むことを特徴
とする抵抗スポット溶接品質管理装置が提供される。
に、本発明によれば、抵抗スポット溶接の動作を制御す
る電流センサ及び電圧センサを有する抵抗スポット溶接
システムに用いられる抵抗スポット溶接管理装置であっ
て、各々が該当動的抵抗曲線を表すN個( Nは正の整
数) の予め定められた動的抵抗値を格納する格納手段
と、前記抵抗スポット溶接が開始されると、所定の溶接
条件に基づいて前記動的抵抗曲線のうちの何れか1つを
選択する選択手段と、前記電圧センサによって検出され
る溶接電圧及び前記電流センサによって検出される溶接
電流に基づいて、動的抵抗を計算する計算手段と、前記
動的抵抗と前記選択手段によって選択された前記予め定
められた動的抵抗値とを比較する比較手段と、前記比較
結果に基づいて前記溶接電流を調整して、前記抵抗スポ
ット溶接の品質を制御する調整手段とを含むことを特徴
とする抵抗スポット溶接品質管理装置が提供される。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施例につい
て図面を参照しながらより詳しく説明する。
て図面を参照しながらより詳しく説明する。
【0009】図1は、本発明による溶接品質管理部15
0が組込まれている抵抗スポット溶接装置100のブロ
ック図である。この溶接品質管理部150は、動的抵抗
計算部152と、比較部154と、メモリ156と、溶
接電流制御部158とよりなる。本発明の抵抗スポット
溶接装置100は、また、1次コイル、鉄心及び2次コ
イルよりなる変圧器120と、1次回路130と、2次
回路110と、電流センサ140と、電圧センサ142
と、溶接品質管理部150から構成される。上記1次回
路130は、変圧器120の1次コイルと、第1及び第
2半導体制御整流素子SCR1、SCR2を有するSC
R部136とよりなる。上記2次回路110は、一対の
電極112、114と、両電極112、114の間に配
設される一対の金属シート116と、変圧器120の2
次コイルとよりなる。
0が組込まれている抵抗スポット溶接装置100のブロ
ック図である。この溶接品質管理部150は、動的抵抗
計算部152と、比較部154と、メモリ156と、溶
接電流制御部158とよりなる。本発明の抵抗スポット
溶接装置100は、また、1次コイル、鉄心及び2次コ
イルよりなる変圧器120と、1次回路130と、2次
回路110と、電流センサ140と、電圧センサ142
と、溶接品質管理部150から構成される。上記1次回
路130は、変圧器120の1次コイルと、第1及び第
2半導体制御整流素子SCR1、SCR2を有するSC
R部136とよりなる。上記2次回路110は、一対の
電極112、114と、両電極112、114の間に配
設される一対の金属シート116と、変圧器120の2
次コイルとよりなる。
【0010】上記メモリ156は、N組の最適動的抵抗
曲線及びN個の該当初期溶接電流を格納している。各々
の初期溶接電流は、最適動的抵抗曲線の各組に対応し、
Nは予め定められた正の整数である。最適動的抵抗曲線
の各組及び該当初期溶接電流は、所定の溶接条件の下で
実験的に求められる。この所定の溶接条件は、端子13
2、134の間に印加される入力電圧と溶接すべき金属
シート116の形態及び厚さとによって決定される。
曲線及びN個の該当初期溶接電流を格納している。各々
の初期溶接電流は、最適動的抵抗曲線の各組に対応し、
Nは予め定められた正の整数である。最適動的抵抗曲線
の各組及び該当初期溶接電流は、所定の溶接条件の下で
実験的に求められる。この所定の溶接条件は、端子13
2、134の間に印加される入力電圧と溶接すべき金属
シート116の形態及び厚さとによって決定される。
【0011】ここでは、説明の便宜上、入力電圧は所定
の値に決まるものと仮定する。まず、N個の所定の溶接
条件の各々に対して、電流センサ140にて測定された
与えられた初期溶接電流で多回溶接が行われることによ
って、多組の動的抵抗が生成される。各組における動的
抵抗は、電圧センサ142によって測定される電圧値を
電流センサ140によって測定される電流値に分けて決
定される。各電圧値及び各電流値は、該当半サイクル毎
にて求められるRMS( 平方根) 値である。その後、上
記の過程が相異なる初期溶接電流に対して行われること
によって、多様な初期溶接電流に対する複数組の動的抵
抗が生成される。次に、最良の溶接に必要な実験データ
の組が、予め定められた各溶接条件の下で、溶接際に用
いられる動的抵抗値の組及び該当初期溶接電流として決
定される。本発明の他の好適実施例によれば、与えられ
た所定の溶接条件で用いられる初期溶接電流は一定であ
り、最適抵抗値の組は与えられた所定の溶接条件で用い
られる一定な初期溶接電流から求められ得る。
の値に決まるものと仮定する。まず、N個の所定の溶接
条件の各々に対して、電流センサ140にて測定された
与えられた初期溶接電流で多回溶接が行われることによ
って、多組の動的抵抗が生成される。各組における動的
抵抗は、電圧センサ142によって測定される電圧値を
電流センサ140によって測定される電流値に分けて決
定される。各電圧値及び各電流値は、該当半サイクル毎
にて求められるRMS( 平方根) 値である。その後、上
記の過程が相異なる初期溶接電流に対して行われること
によって、多様な初期溶接電流に対する複数組の動的抵
抗が生成される。次に、最良の溶接に必要な実験データ
の組が、予め定められた各溶接条件の下で、溶接際に用
いられる動的抵抗値の組及び該当初期溶接電流として決
定される。本発明の他の好適実施例によれば、与えられ
た所定の溶接条件で用いられる初期溶接電流は一定であ
り、最適抵抗値の組は与えられた所定の溶接条件で用い
られる一定な初期溶接電流から求められ得る。
【0012】図2は、図1中の溶接品質管理部150に
おけるメモリ156に格納されている標準動的抵抗曲線
の一例を示す模式図である。この場合、金属シート11
6は軟鋼よりなり、例えば0.7mmの厚さを有する。
図2中の最適の動的抵抗値は、抵抗スポット溶接装置1
00が初期溶接電流として例えば9000アンペアに設
定するとき、多くの実験データのうち最良の抵抗スポッ
ト溶接の品質を有する動的抵抗を選択して求められる。
ここで、図2中の各小丸は、溶接周期の該当半サイクル
間、抵抗スポット溶接の動的抵抗値を表すことに注目さ
れたい。
おけるメモリ156に格納されている標準動的抵抗曲線
の一例を示す模式図である。この場合、金属シート11
6は軟鋼よりなり、例えば0.7mmの厚さを有する。
図2中の最適の動的抵抗値は、抵抗スポット溶接装置1
00が初期溶接電流として例えば9000アンペアに設
定するとき、多くの実験データのうち最良の抵抗スポッ
ト溶接の品質を有する動的抵抗を選択して求められる。
ここで、図2中の各小丸は、溶接周期の該当半サイクル
間、抵抗スポット溶接の動的抵抗値を表すことに注目さ
れたい。
【0013】本発明の抵抗スポット溶接装置100にお
いて、ユーザはキーマトリックス板(図示せず)におけ
る選択キーを用いて、メモリ156に格納された、最適
の動的抵抗値の組に対応する特定な標準動的抵抗曲線を
選択することによって抵抗スポット溶接を開始する。こ
こで、特定な標準動的抵抗曲線は、溶接すべき金属シー
トの厚さ等の溶接パラメータによって決定される与えら
れた溶接条件に基づいて決定される。即ち、溶接の開始
の前に、ユーザは与えられた溶接条件を認識し得ると共
に、この溶接条件に対応する標準動的抵抗曲線を選択し
得る。ユーザが選択キーを押すと、該当選択信号がメモ
リ156に入力される。すると、メモリ156は選択信
号に対応する標準動的抵抗曲線を選択して比較部154
に供給する。その後、該当初期溶接電流がラインL20
を介して溶接電流制御部158に入力される。この溶接
電流制御部158は、SCR部136への初期溶接電流
を1次電流として設定するためのゲート制御信号を発生
する。
いて、ユーザはキーマトリックス板(図示せず)におけ
る選択キーを用いて、メモリ156に格納された、最適
の動的抵抗値の組に対応する特定な標準動的抵抗曲線を
選択することによって抵抗スポット溶接を開始する。こ
こで、特定な標準動的抵抗曲線は、溶接すべき金属シー
トの厚さ等の溶接パラメータによって決定される与えら
れた溶接条件に基づいて決定される。即ち、溶接の開始
の前に、ユーザは与えられた溶接条件を認識し得ると共
に、この溶接条件に対応する標準動的抵抗曲線を選択し
得る。ユーザが選択キーを押すと、該当選択信号がメモ
リ156に入力される。すると、メモリ156は選択信
号に対応する標準動的抵抗曲線を選択して比較部154
に供給する。その後、該当初期溶接電流がラインL20
を介して溶接電流制御部158に入力される。この溶接
電流制御部158は、SCR部136への初期溶接電流
を1次電流として設定するためのゲート制御信号を発生
する。
【0014】一方、AC( 交流) 入力電圧Vが両端子1
32、134の間に印加されることによって、SCR部
136及び変圧器120の1次コイルを通じて1次電流
が流れるようにする。このAC入力電圧Vは通常、11
0V、380V又は440Vである。溶接周期のP個
(例えば、1つ又は2つ)の初期半サイクルの間、1次
電流は溶接電流制御部158からのゲート制御信号によ
って該当初期溶接電流Isに設定される。変圧器120
は、2次回路110の電流が1次回路130の電流より
大きくなるように電圧及び電流を変更して、1次回路1
30の電気エネルギを2次回路110に伝送する。抵抗
スポット溶接において、一対の電極112、114は金
属シート116を締付け、金属シート116の局所域を
通じて2次電流を加えることで、金属シート116の局
所域が加熱されるようにする。電流センサ140は、1
次回路110に接続されて、1つの溶接周期の半サイク
ルの間溶接電流を検出して、溶接品質管理部150にお
ける動的抵抗計算部152に供給する。ここで、溶接周
期はM個の半サイクルを有する。また、電圧センサ14
2は一対の電極112、114に接続され、溶接周期の
半サイクルの間2次回路110の電圧を検出して、溶接
品質管理部150における動的抵抗計算部152に供給
する。
32、134の間に印加されることによって、SCR部
136及び変圧器120の1次コイルを通じて1次電流
が流れるようにする。このAC入力電圧Vは通常、11
0V、380V又は440Vである。溶接周期のP個
(例えば、1つ又は2つ)の初期半サイクルの間、1次
電流は溶接電流制御部158からのゲート制御信号によ
って該当初期溶接電流Isに設定される。変圧器120
は、2次回路110の電流が1次回路130の電流より
大きくなるように電圧及び電流を変更して、1次回路1
30の電気エネルギを2次回路110に伝送する。抵抗
スポット溶接において、一対の電極112、114は金
属シート116を締付け、金属シート116の局所域を
通じて2次電流を加えることで、金属シート116の局
所域が加熱されるようにする。電流センサ140は、1
次回路110に接続されて、1つの溶接周期の半サイク
ルの間溶接電流を検出して、溶接品質管理部150にお
ける動的抵抗計算部152に供給する。ここで、溶接周
期はM個の半サイクルを有する。また、電圧センサ14
2は一対の電極112、114に接続され、溶接周期の
半サイクルの間2次回路110の電圧を検出して、溶接
品質管理部150における動的抵抗計算部152に供給
する。
【0015】動的抵抗計算部152は、溶接周期におけ
る毎半サイクルに対する動的抵抗RD を下記式 RD =VD /ID 式( 1) ここで、VD :検出電圧のRMS値 ID :検出溶接電流のRMS値 を用いて計算し、計算した動的抵抗RD を比較部上記1
54に供給する。
る毎半サイクルに対する動的抵抗RD を下記式 RD =VD /ID 式( 1) ここで、VD :検出電圧のRMS値 ID :検出溶接電流のRMS値 を用いて計算し、計算した動的抵抗RD を比較部上記1
54に供給する。
【0016】この比較部154は、動的抵抗計算部15
2から供給される動的抵抗RD とゲート制御信号に基づ
いて選択される標準動的抵抗曲線における該当半サイク
ルに対する動的抵抗RS とを比較し、これらのRD とR
S との差分値を表す比較結果ΔRをラインL10を介し
て溶接電流制御部158に供給する。この溶接電流制御
部158は、受取った比較結果ΔRを下記式 ΔI=K×ΔR 式( 2) ここで、K:定数 のように計算して補償電流値ΔIを求める。その後、溶
接電流制御部158は、次の半サイクルに対する溶接電
流IN をSCR部136に伝送することによって、抵抗
スポット溶接装置100として抵抗スポット溶接の品質
を管理する。ここで、IN はIS とΔIとの和である。
2から供給される動的抵抗RD とゲート制御信号に基づ
いて選択される標準動的抵抗曲線における該当半サイク
ルに対する動的抵抗RS とを比較し、これらのRD とR
S との差分値を表す比較結果ΔRをラインL10を介し
て溶接電流制御部158に供給する。この溶接電流制御
部158は、受取った比較結果ΔRを下記式 ΔI=K×ΔR 式( 2) ここで、K:定数 のように計算して補償電流値ΔIを求める。その後、溶
接電流制御部158は、次の半サイクルに対する溶接電
流IN をSCR部136に伝送することによって、抵抗
スポット溶接装置100として抵抗スポット溶接の品質
を管理する。ここで、IN はIS とΔIとの和である。
【0017】上記過程は、次の半サイクルの間反復して
行われ、溶接電流は溶接周期が終了するまでに、後続す
る半サイクルの間調整される。
行われ、溶接電流は溶接周期が終了するまでに、後続す
る半サイクルの間調整される。
【0018】上記において、本発明の好適な実施の形態
について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱すること
なく、当業者は種々の改変をなし得る。
について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱すること
なく、当業者は種々の改変をなし得る。
【0019】
【発明の効果】従って、本発明によれば、与えられた溶
接条件の下で割当てられるN個の初期溶接電流値及び標
準動的抵抗曲線をメモリに格納し、半サイクルの単位で
溶接電流を制御することによって、抵抗スポット溶接の
品質をより一層正確に管理することができる。
接条件の下で割当てられるN個の初期溶接電流値及び標
準動的抵抗曲線をメモリに格納し、半サイクルの単位で
溶接電流を制御することによって、抵抗スポット溶接の
品質をより一層正確に管理することができる。
【図1】本発明による抵抗スポット溶接制御装置のブロ
ック図である。
ック図である。
【図2】図1中の溶接品質管理部のメモリに格納されて
いる標準動的抵抗曲線の一例を示す模式図である。
いる標準動的抵抗曲線の一例を示す模式図である。
100 抵抗スポット溶接装置 110 2次回路 112 電極 114 電極 116 一対の金属シート 120 変圧器 130 1次回路 131 シリコン制御整流素子(SCR)部 132 電流センサ 133 電圧センサ 134 溶接品質管理部 135 動的抵抗計算部 136 比較部 156 メモリ 158 溶接電流制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−123578(JP,A) 特開 平5−337655(JP,A) 特開 昭61−9982(JP,A) 特開 昭58−181488(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 11/24 - 11/25
Claims (5)
- 【請求項1】 抵抗スポット溶接の動作を制御する電流
センサ及び電圧センサを有する抵抗スポット溶接システ
ムに用いられる抵抗スポット溶接品質管理装置であっ
て、 M,N共に正の整数であり、Nのみが予め定められた数
であり、溶接時間周期がM個の半サイクルを表すM個の
サンプル点に分けられるとき、各々が前記溶接時間周期
とその動的抵抗値との関数として動的抵抗の変化を表す
動的抵抗曲線に対応するN個の予め定められた動的抵抗
値を格納する格納手段と、前記抵抗スポット溶接が開始されると、所定の溶接条件
に基づいて前記動的抵抗曲線のうちの何れか一つを選択
する選択手段と、 前記溶接電流が1つの抵抗スポット溶接の際M個の半サ
イクルを有するとき、前記電圧センサによって検出され
る溶接電圧及び前記電流センサによって検出される前記
溶接電流に基づいて、動的抵抗を計算する計算手段と、 前記動的抵抗と前記選択手段によって選択された前記予
め定められた動的抵抗値とを比較する比較手段と、 前記比較結果に基づいて前記溶接電流を調整して、前記
抵抗スポット溶接の品質を管理するもので、前記溶接時
間周期の一つまたは2つの半サイクルの間、前記溶接電
流を前記選択された動的抵抗曲線の該当初期溶接電流I
Sに設定する、調整手段とを含み、 前記格納手段は、各々が前記動的抵抗曲線に対応するN
個の初期電流値を格納する手段をさらに含むことを特徴
とする抵抗スポット溶接品質管理装置。 - 【請求項2】 前記動的抵抗が、前記溶接電流における
1つの半サイクルの間計算されることを特徴とする請求
項1に記載の抵抗スポット溶接品質管理装置。 - 【請求項3】 前記比較手段が、前記選択された動的抵
抗曲線の該当半サイクルにおける動的抵抗と前記計算さ
れた動的抵抗とを比較することを特徴とする請求項2に
記載の抵抗スポット溶接品質管理装置。 - 【請求項4】 前記調整手段が、前記比較手段による比
較結果に基づいて補償されるべき溶接電流ICを計算す
ることを特徴とする請求項3に記載の抵抗ス ポット溶接
品質管理装置。 - 【請求項5】 溶接電流INがISとICとの和であると
き、前記調整手段が、次の半サイクルに用いられる次の
溶接電流INを前記抵抗スポット溶接システムに供給す
ることを特徴とする請求項4に記載の抵抗スポット溶接
品質管理装置。
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