JP5473048B2 - Resistance welding control method - Google Patents
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Description
本発明は、溶接部に供給する瞬時電力値が電力目標パターンに沿って変化するように電力制御して溶接する抵抗溶接制御方法の改良に関するものである。 The present invention relates to an improvement in a resistance welding control method for welding by controlling power so that an instantaneous power value supplied to a welded portion changes along a power target pattern.
複数枚重ねた被溶接材を一対の電極によって加圧・通電して溶接する抵抗溶接において、溶接部の良好な品質を得るためには、チリの発生を抑制しながらナゲット径が適正範囲内で形成されることが重要である。一般的に、抵抗溶接には定電流の交流又は直流の溶接電流が使用される。すなわち、少なくとも１回の溶接中の溶接電流値は一定値である。溶接電流が交流であるときは実効値が一定であることを意味している。ナゲット径は、溶接電流値、溶接時間、電極形状、加圧力等の溶接条件によって定まる。したがって、適正なナゲット径を形成するためには、被溶接材の材質、板厚、重ね枚数等の被溶接材条件に応じて上記の溶接条件を適正値に設定する必要がある。 In resistance welding, in which multiple welded materials are welded by pressing and energizing with a pair of electrodes, in order to obtain good quality welds, the nugget diameter is within an appropriate range while suppressing the generation of dust. It is important that it be formed. In general, a constant current alternating current or direct current welding current is used for resistance welding. That is, the welding current value during at least one welding is a constant value. When the welding current is an alternating current, it means that the effective value is constant. The nugget diameter is determined by welding conditions such as a welding current value, welding time, electrode shape, and applied pressure. Therefore, in order to form an appropriate nugget diameter, it is necessary to set the above welding conditions to appropriate values in accordance with the welded material conditions such as the material of the welded material, the plate thickness, and the number of stacked sheets.
［従来技術１（例えば、特許文献１参照）］
抵抗溶接では、自動車ボディのように１つのワークに数多くの溶接個所があり、そして次々と流れてくるワークを溶接するケースが多い。このときに、各溶接個所の被溶接材の材質、板厚、重ね枚数等の被溶接材条件が同一であれば、溶接電流値、溶接時間、電極形状、加圧力等の溶接条件も同一になる。そして、この状態で数百〜数千個所の溶接を行うことが多い。連続した溶接中において、電極の被溶接材接触面が次第に磨耗して接触面積が初期状態よりも広くなる。接触面積が広くなった状態で同一値の溶接電流を通電すると、被溶接材を通電する電流密度が低くなり溶接部の温度上昇が低くなるために、ナゲット径が小さくなる。このために、電極の磨耗が著しく進行した場合には、電極の研磨又は交換を行う必要がある。この研磨又は交換を行う間隔は、溶接条件等によって異なるが数百〜数千回の溶接ごとである。この研磨又は交換後の溶接の繰り返しに伴って電極の磨耗は徐々に進行する。このために、予め定めた回数の溶接を行うと溶接電流値を増加させて、電極磨耗による電流密度の低下を補償する機能（ステッパー機能）を装備した抵抗溶接装置が従来から使用されている。このステッパー機能は、溶接回数が増加するのに伴い、溶接電流値を階段状又は直線状に増加させるものである。この溶接電流値の増加パターンは、被溶接材条件に応じて予め試験によって設定しておく。
[Prior Art 1 (for example, see Patent Document 1)]
In resistance welding, there are many welding points in one work like an automobile body, and there are many cases of welding work that flows one after another. At this time, if the welded material conditions such as the material, thickness, and number of sheets to be welded at each welding point are the same, the welding conditions such as the welding current value, welding time, electrode shape, and applied pressure are also the same. Become. In many cases, hundreds to thousands of places are welded in this state. During continuous welding, the contact surface of the workpiece to be welded gradually wears, and the contact area becomes wider than the initial state. When a welding current having the same value is applied in a state where the contact area is widened, the current density for supplying the material to be welded is reduced and the temperature rise of the welded portion is reduced, so that the nugget diameter is reduced. For this reason, it is necessary to polish or replace the electrode when the wear of the electrode has progressed remarkably. The interval at which this polishing or replacement is performed varies depending on the welding conditions and the like, but is every several hundred to several thousand weldings. As the welding after the polishing or replacement is repeated, the wear of the electrode gradually proceeds. For this reason, a resistance welding apparatus equipped with a function (stepper function) that increases a welding current value when a predetermined number of weldings are performed and compensates for a decrease in current density due to electrode wear has been conventionally used. This stepper function is to increase the welding current value stepwise or linearly as the number of welding increases. The increasing pattern of the welding current value is set in advance by a test according to the welding material conditions.
［従来技術２（例えば、特許文献２参照）］
上述した電極磨耗の進行に伴うナゲット径の減少を保証する方法として、溶接部に供給する電力を制御する方法が慣用されている。この電力制御は、溶接中の溶接電流及び溶接電圧（電極間電圧）を検出し、両値を乗算して瞬時電力値を算出し、この瞬時電力値が予め定めた電力目標パターンに沿って変化するように抵抗溶接装置の出力を制御するものである。図３は、この電力目標パターンの一例を示す図である。同図の横軸は溶接経過時間ｔ（cyc）を示し、縦軸は電力設定信号Ｐｒ（Ｗ）の値を示す。溶接経過時間ｔは、慣習により商用電源の１周期（１／５０又は１／６０）を１サイクル（cyc）として表している。同図に示すように、電力目標パターンは、溶接開始時点ｔ＝０のとき予め定めた初期値Ｐｓとなり、その後は曲線状に予め定めたピーク値Ｐｍまで大きくなり、その後は小さくなり予め定めた溶接終了時間ｔ＝Ｔｅのとき予め定めた終了値Ｐｅとなる。溶接開始時点からの瞬時電力値が同図に示す電力目標パターンに沿って変化するように電力制御を行う。定電流制御では、電極磨耗が進行して接触面積が広くなると、電極間抵抗値が小さくなり発熱量が減少してナゲット径が小さくなる。これに対して、電力制御では、電極磨耗が進行して接触面積が広くなり電極間抵抗値が小さくなっても、被溶接材への入熱量は一定となり、ナゲット径が小さくなることを抑制することができる。これは、電極磨耗が進行しても、瞬時電力値は常に同図に示す電力目標パターンと一致するように電力制御されるので、被溶接材への入熱量は一定になるためである。
[Prior Art 2 (for example, see Patent Document 2)]
As a method for guaranteeing a decrease in the nugget diameter accompanying the progress of electrode wear as described above, a method of controlling the power supplied to the welded portion is commonly used. This power control detects the welding current and welding voltage (electrode voltage) during welding, calculates the instantaneous power value by multiplying both values, and this instantaneous power value changes according to a predetermined power target pattern Thus, the output of the resistance welding apparatus is controlled. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the power target pattern. In the figure, the horizontal axis indicates the elapsed welding time t (cyc), and the vertical axis indicates the value of the power setting signal Pr (W). The welding elapsed time t is conventionally expressed as one cycle (cyc) of one cycle (1/50 or 1/60) of the commercial power source. As shown in the figure, the power target pattern has a predetermined initial value Ps when the welding start time t = 0, and thereafter increases to a predetermined peak value Pm in a curved shape, and then decreases to a predetermined value. A predetermined end value Pe is obtained when the welding end time t = Te. Power control is performed so that the instantaneous power value from the welding start time changes along the power target pattern shown in FIG. In constant current control, when electrode wear progresses and the contact area increases, the resistance value between the electrodes decreases, the amount of heat generation decreases, and the nugget diameter decreases. On the other hand, in the power control, even when the electrode wear progresses and the contact area becomes wider and the resistance value between the electrodes becomes smaller, the amount of heat input to the welded material becomes constant and the nugget diameter is suppressed from becoming smaller. be able to. This is because even if electrode wear progresses, the power is controlled so that the instantaneous power value always matches the power target pattern shown in the figure, so that the amount of heat input to the material to be welded is constant.
上述した電力制御では、電極の磨耗が進行しても、ナゲット径はほとんど変化しないために、高品質な溶接を行うことができる。しかしながら、現状としては、ほとんどの抵抗溶接工程において、定電流制御による溶接が行われている。このために、種々な被溶接材条件に対応した適正な溶接電流値のデータが永年にわたって蓄積されている。したがって、新しいワークを抵抗溶接する場合において、そのワークの被溶接材条件に対応した溶接電流値を過去の蓄積されたデータから容易に設定することができるので、生産準備は短時間で行える。 In the power control described above, the nugget diameter hardly changes even when the electrode wears, so that high-quality welding can be performed. However, under the present circumstances, welding by constant current control is performed in most resistance welding processes. For this reason, data of appropriate welding current values corresponding to various welding material conditions have been accumulated for many years. Therefore, when resistance welding a new workpiece, the welding current value corresponding to the workpiece condition of the workpiece can be easily set from past accumulated data, so that production preparation can be performed in a short time.
これに対して、上述した電力制御においては、過去の実績がほとんどないために、電力制御に必要な電力目標パターンを試験によって多くの時間を費やして作成しなければならない。この試験においても、電力制御による抵抗溶接は経験がほとんどないために、試行錯誤的にならざるを得ず必ずしも最適パターンが作成される保証はない。 On the other hand, in the power control described above, since there are almost no past results, a power target pattern necessary for the power control must be created by spending a lot of time by testing. Even in this test, resistance welding by power control has little experience, so it must be trial and error, and there is no guarantee that an optimum pattern will be created.
そこで、本発明では、電力制御による抵抗溶接において、電力目標パターンを最適値に効率的に設定することができる抵抗溶接制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a resistance welding control method capable of efficiently setting a power target pattern to an optimum value in resistance welding by power control.
上述した課題を解決するために、第１の発明は、
複数枚の被溶接材を一対の電極によって加圧し、溶接部に供給する瞬時電力値が、溶接経過時間に伴って電力設定値が変化する電力目標パターンに沿って変化するように電力制御して溶接する抵抗溶接制御方法において、
テスト溶接モード及び本溶接モードの２つの溶接モードを有し、
前記テスト溶接モードが選択されると、定電流制御によって溶接電流を通電して適正なナゲットを形成するテスト溶接を行い、このテスト溶接中の前記瞬時電力値の時間変化を１ms以下のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換して記憶し、この記憶されたデータ列に基づいて前記電力目標パターンを生成し、
前記本溶接モードが選択されると、前記瞬時電力値が生成された前記電力目標パターンに沿って変化するように前記電力制御して本溶接を行う、
ことを特徴とする抵抗溶接制御方法である。
In order to solve the above-described problem, the first invention
Pressurize multiple workpieces with a pair of electrodes and control the power so that the instantaneous power value supplied to the weld changes along the power target pattern where the power set value changes with the elapsed welding time. In the resistance welding control method for welding,
There are two welding modes, test welding mode and main welding mode,
When the test welding mode is selected, test welding is performed to form an appropriate nugget by energizing the welding current by constant current control, and the time variation of the instantaneous power value during the test welding is changed with a sampling period of 1 ms or less. A / D-convert and store, generate the power target pattern based on the stored data sequence,
When the main welding mode is selected, the power is controlled so that the instantaneous power value changes along the generated power target pattern, and main welding is performed.
This is a resistance welding control method.
第２の発明は、前記テスト溶接を複数回行い、それぞれのテスト溶接中の前記データ列を平均化して前記電力目標パターンを生成する、
ことを特徴とする第１の発明記載の抵抗溶接制御方法である。
2nd invention performs the said test welding in multiple times, averages the said data sequence during each test welding, and produces | generates the said electric power target pattern.
A resistance welding control method according to the first aspect of the invention.
第３の発明は、前記被溶接材の条件毎に、前記テスト溶接を行って前記電力目標パターンを生成する、
ことを特徴とする第１又は第２の発明記載の抵抗溶接制御方法である。
3rd invention performs the said test welding for every condition of the said to-be-welded material, and produces | generates the said electric power target pattern.
The resistance welding control method according to the first or second aspect of the invention.
本発明によれば、本溶接の前に、定電流制御によって溶接電流を通電して適正なナゲットを形成するテスト溶接を行い、このテスト溶接中の瞬時電力値の時間変化を記憶して電力目標パターンを生成する。定電流制御による抵抗溶接は、慣用されている方法であるために、永年の経験及び蓄積データを有効に活用することができる。このために、テスト溶接において、適正なナゲットを形成するための溶接電流値、溶接時間、加圧力等の溶接条件の適正値を短時間で設定することができる。そして、この適正化された溶接条件でテスト溶接を行うだけで、電力目標パターンの適正値を効率的に生成することができる。したがって、生産準備に多くの時間を費やすことなく、電力制御を行うことができるので、高品質な溶接結果を得ることができる。 According to the present invention, prior to the main welding, test welding is performed in which a welding current is applied by constant current control to form an appropriate nugget, and the time change of the instantaneous power value during this test welding is stored to store the power target. Generate a pattern. Since resistance welding by constant current control is a commonly used method, it is possible to make effective use of years of experience and accumulated data. For this reason, in test welding, it is possible to set appropriate values for welding conditions such as a welding current value, a welding time, and a pressing force for forming an appropriate nugget in a short time. And the appropriate value of an electric power target pattern can be efficiently produced | generated only by performing test welding on this optimized welding condition. Therefore, since power control can be performed without spending much time for production preparation, a high-quality welding result can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施の形態に係る抵抗溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図は、インバータ制御方式の抵抗溶接装置の場合であり、溶接電流Ｉｗは直流となる。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。 FIG. 1 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out a resistance welding control method according to an embodiment of the present invention. This figure shows the case of an inverter control type resistance welding apparatus, and the welding current Iw is a direct current. Hereinafter, each block will be described with reference to FIG.
インバータ回路ＩＮＶは、商用交流電源ＡＣを入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御を行い、高周波交流を出力する。このインバータ回路ＩＮＶは、図示は省略するが、商用交流電源ＡＣを整流する１次整流回路、整流された直流を平滑する平滑コンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換する複数のスイッチング素子から成るブリッジ回路から構成される。高周波変圧器ＴＲは、高周波交流を抵抗溶接に適した電圧値に降圧する。２次整流回路ＤＲは、降圧された高周波交流を直流に整流する。１対の電極１ａ、１ｂは、複数枚の被溶接材２を加圧し、電極を介して溶接電流Ｉｗが通電し溶接電圧Ｖｗが印加する。 The inverter circuit INV receives the commercial AC power supply AC, performs inverter control according to a drive signal Dv described later, and outputs high-frequency AC. Although not shown, the inverter circuit INV includes a primary rectifier circuit that rectifies the commercial AC power supply AC, a smoothing capacitor that smoothes the rectified direct current, and a plurality of switching elements that convert the smoothed direct current into high-frequency alternating current. Consists of a bridge circuit. The high frequency transformer TR steps down the high frequency alternating current to a voltage value suitable for resistance welding. The secondary rectifier circuit DR rectifies the stepped-down high-frequency alternating current into direct current. The pair of electrodes 1a and 1b pressurize a plurality of materials to be welded 2, and a welding current Iw is passed through the electrodes and a welding voltage Vw is applied.
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。電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して電圧検出信号Ｖｄを出力する。瞬時電力値算出回路ＰＤは、上記の電流検出信号Ｉｄ及び上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、両値を乗算し、瞬時電力値信号Ｐｄを出力する。 The current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a current detection signal Id. The voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd. The instantaneous power value calculation circuit PD receives the current detection signal Id and the voltage detection signal Vd, multiplies both values, and outputs an instantaneous power value signal Pd.
溶接モード選択回路ＭＳは、テスト溶接モード及び本溶接モードの２つの溶接モードから１つを選択することができ、テスト溶接モードが選択されたときは溶接モード選択信号ＭｓをＨｉｇｈレベルにして出力し、本溶接モードが選択されたときは溶接モード選択信号ＭｓをＬｏｗレベルにして出力する。この溶接モード選択回路ＭＳは、スイッチ、押しボタン等が相当する。また、ロボットを使用した溶接装置においては、上記の溶接モード選択信号Ｍｓをロボット制御装置から設定するようにしても良い。溶接時間設定回路ＴＷＲは、１回当たりの溶接時間を設定するための溶接時間設定信号Ｔwrを出力する。溶接開始回路ＳＴは、溶接を開始するときにＨｉｇｈレベルになる溶接開始信号Ｓｔを出力する。起動回路ＯＮは、上記の溶接時間設定信号Ｔwr及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルに変化した時点から溶接時間設定信号Ｔwrによって定まる時間だけＨｉｇｈレベルになる起動信号Ｏｎを出力する。 The welding mode selection circuit MS can select one of the two welding modes of the test welding mode and the main welding mode. When the test welding mode is selected, the welding mode selection circuit Ms outputs the welding mode selection signal Ms at a high level. When the main welding mode is selected, the welding mode selection signal Ms is set to Low level and output. The welding mode selection circuit MS corresponds to a switch, a push button, or the like. In a welding apparatus using a robot, the welding mode selection signal Ms may be set from the robot control apparatus. The welding time setting circuit TWR outputs a welding time setting signal Twr for setting a welding time per one time. The welding start circuit ST outputs a welding start signal St that becomes High level when starting welding. The start-up circuit ON receives the welding time setting signal Twr and the welding start signal St, and receives a start signal that becomes High level for a time determined by the welding time setting signal Twr from when the welding start signal St changes to High level. On is output.
電力設定回路ＰＲは、上記の瞬時電力値信号Ｐｄ、上記の溶接モード選択信号Ｍｓ及び上記の起動信号Ｏｎを入力として、以下の動作を行い、電力設定信号Ｐｒを出力する。
（１）上記の溶接モード選択信号ＭｓがＨｉｇｈレベル（テスト溶接モード）のときは、上記の起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベル（通電中）の間、上記の瞬時電力値信号Ｐｄの値を１ms以下の所定サンプリング周期ごとにＡ／Ｄ変換して電力目標パターンＰｐとして記憶する。
（２）上記の溶接モード選択信号ＭｓがＬｏｗレベル（本溶接モード）のときは、上記の起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベル（通電中）に変化すると、上記（１）によって記憶された電力目標パターンＰｐから上記のサンプリング周期ごとにデータを順番に読み出してＤ／Ａ変換し、電力設定信号Ｐｒとして出力する。
The power setting circuit PR receives the instantaneous power value signal Pd, the welding mode selection signal Ms, and the activation signal On as inputs, performs the following operation, and outputs a power setting signal Pr.
(1) When the welding mode selection signal Ms is at a high level (test welding mode), the instantaneous power value signal Pd is set to 1 ms or less while the activation signal On is at a high level (energization). A / D conversion is performed every predetermined sampling period and stored as the power target pattern Pp.
(2) When the welding mode selection signal Ms is at the low level (main welding mode) and the activation signal On changes to the high level (energization), the power target pattern Pp stored according to the above (1). Are sequentially read out for each sampling period, D / A converted, and output as a power setting signal Pr.
上記（１）項において、電力値信号Ｐｄを１ms以下でサンプリングする理由は以下のとおりである。すなわち、サンプリング周期が１msよりも遅くなると、テスト溶接中の瞬時電力値信号Ｐｄの値の時間変化を正確に再現することができなくなり、電力制御による溶接品質が悪くなるからである。この動作を、より具体的に説明する。ここで、上記の溶接時間設定信号Ｔwrの値が１４cycであり、１cycが１／５０＝２０msである場合とすると、溶接時間は２０×１４＝２８０msとなる。また、上記のサンプリング周期は、１ms以下に設定されるために、ここではサンプリング周期が０．５msの場合とする。溶接モード選択信号ＭｓがＨｉｇｈレベル（テスト溶接モード）のときは、溶接時間２８０ms中を０．５msごとに瞬時電力値信号ＰｄをＡ／Ｄ変換するので、５６０個のデータが記憶されることになる。このデータ列｛Ｐｄ(1)，Ｐｄ(2)…Ｐｄ(560)｝が、電力目標パターンＰｐとなる。溶接モード選択信号ＭｓがＬｏｗレベル（本溶接モード）になると、この電力目標パターンＰｐから０．５msごとに１つずつデータが読み出されてＤ／Ａ変換され、電力設定信号Ｐｒとして出力される。 In the above item (1), the reason why the power value signal Pd is sampled in 1 ms or less is as follows. That is, if the sampling period is slower than 1 ms, it is impossible to accurately reproduce the temporal change in the value of the instantaneous power value signal Pd during test welding, and the welding quality by power control is deteriorated. This operation will be described more specifically. Here, when the value of the welding time setting signal Twr is 14 cyc and 1 cyc is 1/50 = 20 ms, the welding time is 20 × 14 = 280 ms. In addition, since the sampling period is set to 1 ms or less, it is assumed here that the sampling period is 0.5 ms. When the welding mode selection signal Ms is at a high level (test welding mode), the instantaneous power value signal Pd is A / D converted every 0.5 ms during the welding time 280 ms, so that 560 pieces of data are stored. Become. This data string {Pd (1), Pd (2)... Pd (560)} becomes the power target pattern Pp. When the welding mode selection signal Ms becomes the Low level (main welding mode), data is read out from the power target pattern Pp one by one every 0.5 ms, D / A converted, and output as the power setting signal Pr. .
溶接電流設定回路ＩＲは、予め定めた溶接電流設定信号Ｉｒを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の溶接電流設定信号Ｉｒと上記の電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。電力誤差増幅回路ＥＰは、上記の電力設定信号Ｐｒと上記の瞬時電力値信号Ｐｄとの誤差を増幅して、電力誤差増幅信号Ｅｐを出力する。制御切換回路ＳＷは、上記の溶接モード選択信号Ｍｓ、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉ及び上記の電力誤差増幅信号Ｅｐを入力として、溶接モード選択信号ＭｓがＨｉｇｈレベル（テスト溶接モード）のときは電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力し、溶接モード選択信号ＭｓがＬｏｗレベル（本溶接モード）のときは電力誤差増幅信号Ｅｐを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。 The welding current setting circuit IR outputs a predetermined welding current setting signal Ir. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the welding current setting signal Ir and the current detection signal Id, and outputs a current error amplification signal Ei. The power error amplifier circuit EP amplifies an error between the power setting signal Pr and the instantaneous power value signal Pd, and outputs a power error amplified signal Ep. The control switching circuit SW receives the welding mode selection signal Ms, the current error amplification signal Ei, and the power error amplification signal Ep. When the welding mode selection signal Ms is at a high level (test welding mode), the current is switched. The error amplification signal Ei is output as the error amplification signal Ea, and when the welding mode selection signal Ms is at the low level (main welding mode), the power error amplification signal Ep is output as the error amplification signal Ea.
駆動回路ＤＶは、上記の誤差増幅信号Ｅａ及び上記の起動信号Ｏｎを入力として、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルの間は、誤差増幅信号Ｅａに基づいてパルス幅変調制御を行い、上記のインバータ回路ＩＮＶを駆動するための駆動信号Ｄｖを出力する。上述した回路構成によって、テスト溶接モードでは、溶接電流Ｉｗが溶接電流設定信号Ｉｒの値と等しくなるように定電流制御される。また、本溶接モードでは、瞬時電力値信号Ｐｄと電力目標パターンＰｐに従って変化する電力設定信号Ｐｒとが等しくなるように電力制御が行われる。 The drive circuit DV receives the error amplification signal Ea and the activation signal On, and performs pulse width modulation control based on the error amplification signal Ea while the activation signal On is at a high level. The inverter circuit INV A drive signal Dv for driving is output. With the circuit configuration described above, in the test welding mode, constant current control is performed so that the welding current Iw becomes equal to the value of the welding current setting signal Ir. In the main welding mode, power control is performed so that the instantaneous power value signal Pd and the power setting signal Pr that changes according to the power target pattern Pp are equal.
図２は、上述した電力目標パターンＰｐの一例を示す図である。同図の横軸は溶接経過時間ｔ（cyc）を示し、縦軸は瞬時電力値Ｐｄ（Ｗ）及び電力設定信号Ｐｒ（Ｗ）の値を示す。同図の被溶接材条件は、被溶接材が軟鋼１．２mmの２枚重ねの場合である。この溶接終了時間Ｔｅと図１の溶接時間設定信号Ｔwrの値とは等しい値である。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the above-described power target pattern Pp. In the figure, the horizontal axis indicates the elapsed welding time t (cyc), and the vertical axis indicates the instantaneous power value Pd (W) and the value of the power setting signal Pr (W). The welded material condition in the figure is the case where the welded material is a two-layered stack of mild steel 1.2 mm. The welding end time Te is equal to the value of the welding time setting signal Twr in FIG.
同図に示すように、溶接終了時間Ｔｅ＝１４cycであるので、１cyc＝１／５０＝２０msの場合とすると、溶接終了時間Ｔｅ＝２８０msとなる。この溶接時間２８０msを０．５msのサンプリング周期で瞬時電力値信号Ｐｄの値をＡ／Ｄ変換する。この結果が、データ列｛Ｐｄ(1)，Ｐｄ(2)…Ｐｄ(n)…Ｐｄ(560)｝となり、これらのデータ列が電力目標パターンＰｐとなる。同図において、電力目標パターンＰｐの曲線上にある小さな黒丸が、１つ１つのデータを示す。同図では、黒丸の数は本来560個表示する必要があるが、その数を省略して表示している。溶接経過時間ｔが０直後のときのデータがＰｄ(1)＝３０Ｗとなっており、ｎ番目のデータがＰｄ(n)となっており、溶接経過時間ｔ＝ＴｅのときのデータがＰｄ(560)＝８８Ｗとなっている。 As shown in the figure, since the welding end time Te = 14 cyc, if 1 cyc = 1/50 = 20 ms, the welding end time Te = 280 ms. The value of the instantaneous power value signal Pd is A / D converted with the welding time of 280 ms at a sampling period of 0.5 ms. This result is a data string {Pd (1), Pd (2)... Pd (n)... Pd (560)}, and these data strings are the power target pattern Pp. In the figure, small black circles on the curve of the power target pattern Pp indicate each piece of data. In the figure, the number of black circles originally needs to be displayed, but the number is omitted. The data when the welding elapsed time t is immediately after 0 is Pd (1) = 30 W, the nth data is Pd (n), and the data when the welding elapsed time t = Te is Pd ( 560) = 88W.
本溶接モードになると、溶接が開始された時点からこの電力目標パターンＰｐを形成するデータ列が、上記と同一値のサンプリング周期ごとに順次電力設定信号Ｐｒとして出力される。したがって、Ｐｒ(1)＝Ｐｄ(１)、Ｐｒ(2)＝Ｐｄ(2)、Ｐｒ(n)＝Ｐｄ(n)、Ｐｒ(560)＝Ｐｄ(560)となる。 When the main welding mode is entered, a data string that forms the power target pattern Pp is sequentially output as the power setting signal Pr for each sampling cycle having the same value as described above from the time when welding is started. Therefore, Pr (1) = Pd (1), Pr (2) = Pd (2), Pr (n) = Pd (n), Pr (560) = Pd (560).
同図においては、テスト溶接モード時に電力目標パターンＰｐとして記憶したデータ列を、本溶接モードでは、そのまま電力設定信号Ｐｒとして出力する場合を説明した。この方法以外にも以下のようにして電力目標パターンＰｐを生成する方法がある。
（１）テスト溶接モード時に記憶したデータ列に基づいて、近似式を算出し、この近似式を電力目標パターンＰｐとする。このようにすれば、本溶接モード時において、任意のサンプリング周期でＤ／Ａ変換を行って、電力設定信号Ｐｒを出力できる。さらには、近似式を算出することで、データ列に含まれているバラツキ、ノイズ等の変動要因を除去することができるので、安定した電力制御が可能となる。
（２）テスト溶接モードにおいて、テスト溶接を複数回行い、複数のデータ列を記憶する。１回目のテスト溶接のデータ列をＰｄ(1,n)とし、２回目のテスト溶接のデータ列をＰｄ(2,n)とし、３回目のテスト溶接のデータ列をＰｄ(3,n)とする。電力目標パターンＰｐを生成するときは、これらの平均値を算出することによって行う。すなわち、電力目標パターンＰｐを形成するデータ列Ｐｄ(n)＝（Ｐｄ(1,ｎ)＋Ｐｄ(2,n)＋Ｐｄ(3,n)）／３となる。同図では、ｎは１〜560までの数となるので、560回の平均値を算出することになる。このようにして算出された電力目標パターンＰｐのデータ列を、本溶接モードでは直接出力しても良い。また、上記（１）項のように、近似式を算出するようにしても良い。この方法では、複数回のテスト溶接時のデータ列から電力目標パターンＰｐを生成するので、バラツキ、ノイズ等の変動要因を除去することができ、安定した電力制御が可能となる。
In the figure, the case where the data string stored as the power target pattern Pp in the test welding mode is directly output as the power setting signal Pr in the main welding mode has been described. In addition to this method, there is a method for generating the power target pattern Pp as follows.
(1) An approximate expression is calculated based on the data string stored in the test welding mode, and this approximate expression is set as the power target pattern Pp. In this way, the power setting signal Pr can be output by performing D / A conversion at an arbitrary sampling period in the main welding mode. Furthermore, by calculating the approximate expression, it is possible to remove variation factors such as variation and noise included in the data string, and thus stable power control is possible.
(2) In the test welding mode, test welding is performed a plurality of times and a plurality of data strings are stored. The data string of the first test welding is Pd (1, n), the data string of the second test welding is Pd (2, n), and the data string of the third test welding is Pd (3, n). To do. The power target pattern Pp is generated by calculating an average value of these. That is, the data string Pd (n) = (Pd (1, n) + Pd (2, n) + Pd (3, n)) / 3 forming the power target pattern Pp. In the figure, since n is a number from 1 to 560, an average value of 560 times is calculated. The data sequence of the power target pattern Pp calculated in this way may be directly output in the main welding mode. Further, as in the above item (1), an approximate expression may be calculated. In this method, since the power target pattern Pp is generated from the data string at the time of a plurality of test weldings, variation factors such as variation and noise can be removed, and stable power control becomes possible.
電力目標パターンＰｐは、被溶接材の条件に応じて最適化する必要がある。このために、被溶接材条件ごとにテスト溶接を行い、電力目標パターンＰｐを生成することになる。このようにすることによって、被溶接材条件に応じて最適な電力制御が行われることになり、良好な溶接品質を得ることができる。 The power target pattern Pp needs to be optimized according to the conditions of the material to be welded. For this reason, test welding is performed for each material to be welded to generate the power target pattern Pp. By doing in this way, optimal electric power control will be performed according to to-be-welded material conditions, and favorable welding quality can be obtained.
以下、図１の溶接装置を用いて、実施の形態に係る抵抗溶接制御方法を実施する場合の手順について説明する。
（１）テスト溶接のための溶接条件の設定
図１の溶接装置において、溶接モード選択回路ＭＳによってテスト溶接モードを選択する。このテスト溶接モードが選択されると、制御切換回路ＳＷは電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力するようになるので、溶接装置は定電流制御されることになる。すなわち、溶接電流設定回路ＩＲで設定された溶接電流設定信号Ｉｒの値に溶接電流Ｉｗが制御されることになり、一般的な溶接装置と同様の動作となる。この状態で、溶接対象となる被溶接材に対して、溶接電流値、溶接時間、電極の加圧力等を適正化して、適正なナゲットが形成されるようにする。このような溶接条件の設定は、定電流制御の溶接装置を用いて行われるために、これまでに蓄積された経験、データ等を再利用することができるので、適正条件を効率的に設定することができる。
Hereinafter, the procedure in the case of carrying out the resistance welding control method according to the embodiment will be described using the welding apparatus of FIG.
(1) Setting of welding conditions for test welding In the welding apparatus of FIG. 1, the test welding mode is selected by the welding mode selection circuit MS. When this test welding mode is selected, the control switching circuit SW outputs the current error amplification signal Ei as the error amplification signal Ea, so that the welding apparatus is subjected to constant current control. That is, the welding current Iw is controlled to the value of the welding current setting signal Ir set by the welding current setting circuit IR, and the operation is the same as that of a general welding apparatus. In this state, an appropriate nugget is formed by optimizing the welding current value, the welding time, the electrode pressing force, and the like for the workpiece to be welded. Since the setting of such welding conditions is performed using a constant current control welding apparatus, it is possible to reuse experience, data, etc. accumulated so far, so that appropriate conditions are set efficiently. be able to.
（２）テスト溶接による電力目標パターンＰｐの生成
テスト溶接モードにおいて、上記（１）項で設定した溶接条件で、対象となる被溶接材をテスト溶接する。このテスト溶接中に、瞬時電力値をサンプリングしたデータ列が記憶される。この記憶されたデータ列が、電力目標パターンＰｐとなる。この電力目標パターンＰｐの生成方法については、上述したように種々の方法がある。
(2) Generation of power target pattern Pp by test welding In the test welding mode, the welding target material is test welded under the welding conditions set in the above item (1). During this test welding, a data string obtained by sampling the instantaneous power value is stored. This stored data string becomes the power target pattern Pp. As described above, there are various methods for generating the power target pattern Pp.
（３）本溶接の実施
溶接モード選択回路ＭＳにおいて本溶接モードを選択する。本溶接モードが選択されると、制御切換回路ＳＷは、電力誤差増幅信号Ｅｐを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。また、電力設定回路ＰＲから電力目標パターンＰｐに従って順次電力設定信号Ｐｒが出力される。この結果、瞬時電力値が電力目標パターンＰｐに沿って変化する電力制御が行われる。この電力制御によって、電極磨耗が進行しても常に被溶接材に供給される入熱量が一定になるために、適正なナゲット径を維持することができる。
(3) Execution of main welding The main welding mode is selected in the welding mode selection circuit MS. When the main welding mode is selected, the control switching circuit SW outputs the power error amplification signal Ep as the error amplification signal Ea. Further, the power setting signal Pr is sequentially output from the power setting circuit PR according to the power target pattern Pp. As a result, power control is performed in which the instantaneous power value changes along the power target pattern Pp. With this power control, the amount of heat input supplied to the material to be welded is always constant even when electrode wear proceeds, so that an appropriate nugget diameter can be maintained.
上述した実施の形態によれば、本溶接の前に、定電流制御によって溶接電流を通電して適正なナゲットを形成するテスト溶接を行い、このテスト溶接中の瞬時電力値の時間変化を記憶して前記電力目標パターンを生成する。定電流制御による抵抗溶接は、慣用されている方法であるために、永年の経験及び蓄積データを有効に活用することができる。このために、テスト溶接において、適正なナゲットを形成するための溶接電流値、溶接時間、加圧力等の溶接条件の適正値を短時間で設定することができる。そして、この適正化された溶接条件でテスト溶接を行うだけで、電力目標パターンの適正値を効率的に生成することができる。したがって、生産準備に多くの時間を費やすことなく、電力制御を行うことができるので、高品質な溶接結果を得ることができる。 According to the above-described embodiment, before the main welding, test welding is performed in which a welding current is applied by constant current control to form an appropriate nugget, and the time change of the instantaneous power value during this test welding is stored. To generate the power target pattern. Since resistance welding by constant current control is a commonly used method, it is possible to make effective use of years of experience and accumulated data. For this reason, in test welding, it is possible to set appropriate values for welding conditions such as a welding current value, a welding time, and a pressing force for forming an appropriate nugget in a short time. And the appropriate value of an electric power target pattern can be efficiently produced | generated only by performing test welding on this optimized welding condition. Therefore, since power control can be performed without spending much time for production preparation, a high-quality welding result can be obtained.
上述した実施の形態では、インバータ制御の直流抵抗溶接装置について説明したが、サイリスタ制御の交流抵抗溶接装置の場合も同様である。 In the above-described embodiment, the inverter-controlled DC resistance welding apparatus has been described, but the same applies to the case of the thyristor-controlled AC resistance welding apparatus.
１ａ、１ｂ 電極
２ 被溶接材
ＡＣ 商用交流電源
ＤＲ ２次整流回路
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
Ｅａ 誤差増幅信号
ＥＩ 電流誤差増幅回路
Ｅｉ 電流誤差増幅信号
ＥＰ 電力誤差増幅回路
Ｅｐ 電力誤差増幅信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
ＩＮＶ インバータ回路
ＩＲ 溶接電流設定回路
Ｉｒ 溶接電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＭＳ 溶接モード選択回路
Ｍｓ 溶接モード選択信号
ＯＮ 起動回路
Ｏｎ 起動信号
ＰＤ 瞬時電力値算出回路
Ｐｄ 瞬時電力値信号
Ｐｅ 終了値
Ｐｍ ピーク値
Ｐｐ 電力目標パターン
ＰＲ 電力設定回路
Ｐｒ 電力設定信号
Ｐｓ 初期値
ＳＴ 溶接開始回路
Ｓｔ 溶接開始信号
ＳＷ 制御切換回路
ｔ 溶接経過時間
Ｔｅ 溶接終了時間
ＴＲ 高周波変圧器
ＴＷＲ 溶接時間設定回路
Ｔwr 溶接時間設定信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
Ｖｗ 溶接電圧
1a, 1b Electrode 2 Material to be welded AC Commercial AC power supply DR Secondary rectifier circuit DV Drive circuit Dv Drive signal Ea Error amplification signal EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification signal EP Power error amplification circuit Ep Power error amplification signal ID Current detection Circuit Id Current detection signal INV Inverter circuit IR Welding current setting circuit Ir Welding current setting signal Iw Welding current MS Welding mode selection circuit Ms Welding mode selection signal ON Startup circuit On Startup signal PD Instantaneous power value calculation circuit Pd Instantaneous power value signal Pe End Value Pm peak value Pp power target pattern PR power setting circuit Pr power setting signal Ps initial value ST welding start circuit St welding start signal SW control switching circuit t welding elapsed time Te welding end time TR high frequency transformer TWR welding time setting circuit Twr welding Time setting signal VD Voltage detection circuit Vd Voltage detection signal w welding voltage
Claims (3)
テスト溶接モード及び本溶接モードの２つの溶接モードを有し、
前記テスト溶接モードが選択されると、定電流制御によって溶接電流を通電して適正なナゲットを形成するテスト溶接を行い、このテスト溶接中の前記瞬時電力値の時間変化を１ms以下のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換して記憶し、この記憶されたデータ列に基づいて前記電力目標パターンを生成し、
前記本溶接モードが選択されると、前記瞬時電力値が生成された前記電力目標パターンに沿って変化するように前記電力制御して本溶接を行う、
ことを特徴とする抵抗溶接制御方法。 Pressurize multiple workpieces with a pair of electrodes and control the power so that the instantaneous power value supplied to the weld changes along the power target pattern where the power set value changes with the elapsed welding time. In the resistance welding control method for welding,
There are two welding modes, test welding mode and main welding mode,
When the test welding mode is selected, test welding is performed to form an appropriate nugget by energizing the welding current by constant current control, and the time variation of the instantaneous power value during the test welding is changed with a sampling period of 1 ms or less. A / D-convert and store, generate the power target pattern based on the stored data sequence,
When the main welding mode is selected, the power is controlled so that the instantaneous power value changes along the generated power target pattern, and main welding is performed.
The resistance welding control method characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接制御方法。 The test welding is performed a plurality of times, and the data sequence during each test welding is averaged to generate the power target pattern.
The resistance welding control method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１又は２記載の抵抗溶接制御方法。 For each condition of the material to be welded, generate the power target pattern by performing the test welding,
3. The resistance welding control method according to claim 1, wherein the resistance welding control method is used.
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