JP5653116B2 - メッキ鋼板の抵抗溶接制御方法 - Google Patents
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Description
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実験によって設定しておく。
被溶接材の材質がメッキ鋼板であるときには、ナゲットを形成するための本電流の通電前にメッキを除去するための先行通電を行うことが多い。メッキ鋼板の種類としては、亜鉛メッキ鋼板、アルミニウム合金メッキ鋼板等がある。図4は、この先行通電を示す電流通電パターン図である。同図の横軸は1回の溶接における経過時間t(cyc)を示し、縦軸は溶接電流値Iw(kA)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、溶接開始時点から予め定めた先行通電期間Tm中は、予め定めたメッキ除去電流Imを通電する。続いて、予め定めた通電休止期間Tk中は、溶接電流Iwの通電を中断する。続いてナゲットを形成するための本電流の通電に移行し、予め定めた溶接期間Tw中は、予め定めた定常溶接電流Icを通電する。先行通電を行う理由は、以下のとおりである。すなわち、鋼板の表面にメッキ層があるために、そのまま本通電を行っても被溶接材間の接触状態が安定しないので、適正なナゲットが形成されない。これを改善するために、本通電の前に上記のメッキ除去電流Imを通電することによって、メッキ層を除去している。また、上記の通電休止期間Tkを設けることによって、先行通電によって高温になった被溶接材を冷却している。これは、被溶接材が高温のままで本通電を行うと、入熱過剰となり、良好な溶接品質が得られないためである。
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、溶接中を定電力制御する方法が慣用されている。この定電力制御は、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設定値と等しくなるように抵抗溶接装置の出力を制御するものである。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、定電力制御では、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瞬時電力値が一定であるので一定となり、ナゲット径が小さくなることを抑制することができる。
メッキ鋼板から成る複数枚の被溶接材を一対の電極によって加圧し、溶接部へ入力される瞬時電力値が予め定めた電力設定値と等しくなるように定電力制御しながら溶接するメッキ鋼板の抵抗溶接制御方法において、
前記電力設定値は、予め定めた電力目標パターンに従って溶接経過時間に伴って変化する値であり、
前記電力目標パターンが、溶接開始時点で予め定めた初期値となり、その後は次第に大きくなり予め定めた第1溶接経過時間で予め定めた第1ピーク値となり、その後は次第に小さくなり予め定めた第2溶接経過時間で0となり、その後は予め定めた第3溶接経過時間までの冷却期間中は0のままであり、その後は次第に大きくなり溶接終了時点で予め定めた第2ピーク値となるパターンであり、前記冷却期間を被溶接材間の密着度に応じて変化させる、
ことを特徴とするメッキ鋼板の抵抗溶接制御方法。である
ことを特徴とする請求項1記載のメッキ鋼板の抵抗溶接制御方法である。
ことを特徴とする請求項1記載のメッキ鋼板の抵抗溶接制御方法である。
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
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
Ic 定常溶接電流
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
Im メッキ除去電流
INV インバータ回路
IR 電流設定回路
Ir 電流設定信号
Iw 溶接電流
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
Pp ピーク値
Pp1 第1ピーク値
Pp2 第2ピーク値
PR 電力設定回路
Pr 電力設定(値/信号)
Ps 初期値
ST 溶接開始回路
St 溶接開始信号
t 溶接経過時間
T1 第1溶接経過時間
T2 第2溶接経過時間
T3 第3溶接経過時間
Tc 冷却期間
Te 溶接終了時間
Tk 通電休止期間
Tm 先行通電期間
TR 高周波変圧器
Tw 溶接期間
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
Claims (3)
- メッキ鋼板から成る複数枚の被溶接材を一対の電極によって加圧し、溶接部へ入力される瞬時電力値が予め定めた電力設定値と等しくなるように定電力制御しながら溶接するメッキ鋼板の抵抗溶接制御方法において、
前記電力設定値は、予め定めた電力目標パターンに従って溶接経過時間に伴って変化する値であり、
前記電力目標パターンが、溶接開始時点で予め定めた初期値となり、その後は次第に大きくなり予め定めた第1溶接経過時間で予め定めた第1ピーク値となり、その後は次第に小さくなり予め定めた第2溶接経過時間で0となり、その後は予め定めた第3溶接経過時間までの冷却期間中は0のままであり、その後は次第に大きくなり溶接終了時点で予め定めた第2ピーク値となるパターンであり、前記冷却期間を被溶接材間の密着度に応じて変化させる、
ことを特徴とするメッキ鋼板の抵抗溶接制御方法。 - 前記第1ピーク値を、メッキ層の厚み及び/又はメッキの種類に応じて変化させる、
ことを特徴とする請求項1記載のメッキ鋼板の抵抗溶接制御方法。 - 前記冷却期間を、メッキの種類に応じて変化させる、
ことを特徴とする請求項1記載のメッキ鋼板の抵抗溶接制御方法。
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