JPH0130593B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、抵抗溶接における溶接部の品質を
溶接過程中において自動的に保証するようにした
適応制御方法に関するものである。

従来の抵抗溶接、例えばスポツト溶接において
は、一般に被溶接材間の接触状態は、電極加圧
力、電極チツプ先端の寸法や形状、電極の圧潰状
況、被溶接材の材質や加工状態などによつて大き
く左右される。

したがつて、電極加圧力、溶接電流、及び溶接
時間を一定に保つても、一定の溶接部品質は得ら
れない。なお、ここで「電極加圧力」とは被溶接
材を挾む電極間の加圧力を云う。

このような問題に対処するため、従来から電極
間電圧方式、電極チツプ間抵抗方式、超音波方式
などの各種モニタ方式が考えられている。しか
し、これらのモニタ方式はそれぞれ適用範囲は異
なるが、いずれも溶接終了後において、その溶接
部の品質の可否をおおまかに判定し得るにすぎ
ず、その溶接部の品質を積極的に保証するもので
はない。なお、ここで「溶接部の品質」とは、溶
接部に形成されるナゲツトの大きさ及び溶け込み
率、それによつて得られる溶接部の引張り剪断強
度等を意味する。

したがつて、従来の抵抗溶接方法や、各種モニ
タ方式を併用しても、溶接部の品質不良が発生
し、手直しが必要となるばかりか、場合によつて
は製品を廃棄しなければならなくなることもあつ
た。

そこで、本発明者等は先に、溶接電流通電中の
被溶接材を挾む電極（スポツト溶接の場合の電極
チツプも含む）間の電圧が、溶接部の品質と密接
な関係を持つていることを確認し、その電圧を予
め良好な溶接部の品質が得られるように設定した
基準電圧曲線に倣つて変化させるように、電極加
圧力あるいは電極加圧力と溶接電流とを制御する
ことによつて抵抗溶接部の品質を溶接過程中にお
いて自動的に保証する適応制御方法を発明した。

しかし、この方法のみでは溶接部のナゲツトの
大きさを常に最適に制御することは困難であり、
例えば電極が圧潰した場合などには、ナゲツト径
が過大になつて所望以上の過大な品質が得られる
ことがあり、そのために必要以上の電力消費を招
く恐れがある。逆に、被溶接材の接触面の状態等
の条件によつては、電極間電圧は基準電圧曲線に
倣つて変化しても、充分な通電路面積が得られて
いないため必要なナゲツト径が得られないという
ような場合も生じた。

この発明は上記の問題を解決して、常に所望の
抵抗溶接部の品質を溶接過程中において自動的に
過不足なく保証し得るようにすることを目的とす
る。

そのため、次のような事実を実験によつて確認
し、それを抵抗溶接における適応制御に応用し
た。

すなわち、溶接電流通電中の被溶接材を挾む電
極間の抵抗は、抵抗溶接部の被溶接材間の接触面
積すなわち通電路面積と密接な関係をもつてお
り、溶接中における溶接部の通電路面積は、電極
間の抵抗値によつて観測することができる。

また、電極間の電圧が溶接部の温度及び発熱状
態と密接な関係をもつていて、この電極間電圧の
時間的変化を示す電圧曲線が、被溶接材の種類、
形状、板厚などが決まると定まり、その中で溶接
部での溶け込みの良好な電圧曲線が定められるこ
とは既に確認している。

さらに、この電極間電圧のうち溶接がなされる
ために有効なのは所定の水準以上の電圧であり、
その所定水準以上の電圧の積分値及びその時間的
変化が溶接部の品質を左右することも既に確認し
ている。

この発明はこれらの実験結果に基礎をおいてい
る。

そして、抵抗溶接における溶接過程中である溶
接電流通電中、被溶接材を挾む電極間の抵抗が基
準抵抗曲線による抵抗値と一致するように電極間
の加圧力を制御し、さらにはそれと同時に、電極
間の電圧が予め設定した基準電圧曲線に倣つて変
化するように溶接電流を制御するか、あるいは電
極間の電圧が予め定めた水準電圧を越えた時の差
電圧の積分値が予め設定した基準電圧積分値曲線
に倣つて変化するように溶接電流を制御し、ある
いはまた、電極間電圧が予め定めた水準電圧を越
えた時の差電圧の積分値が予め設定した基準電圧
積分値曲線に放つて変化するように溶接電流を制
御して、この差電圧の積分値が予め定めた基準積
分値に到達した時に溶接電流を遮断して溶接時間
を制御することにより、被溶接材間の接触状態の
変動や電極チツプ先端形状の圧潰状況の変化等が
あつても、その変化に適応して常に所望の溶接部
の品質を保証し得るようにした抵抗溶接における
適応制御方法を提供するものである。

以下、添付図面を参照してこの発明の内容を説
明する。

第１図は、板厚0.8mmの軟鋼板をスポツト溶接
した場合の電極（チツプ）間電圧一時間曲線（以
下単に「電圧曲線」という）の代表例を示したも
のである。そして、電極チツプの先端と被溶接材
との接触部の平均直径（以下「電極チツプ径」と
いう）をDe、電極加圧力をＰ、溶接電流をＩと
すると、曲線ａは、De＝6.8mm、Ｐ＝380Kg、Ｉ
＝12000Aの場合、曲線ｂは、De＝4.8mm、Ｐ＝
190Kg、Ｉ＝7800Aの場合の電圧曲線である。な
お、溶接時間は通電する交流のサイクル数で示し
ている。

この図から明らかなように、電極チツプ径が大
きく変化しても電極間電圧は曲線ａ，ｂにみるよ
うに条件によつて大きな差を生じない。

第２図は、第１図の場合と同一条件で溶接した
場合の電極間低抗一時間曲線（以下単に「抵抗曲
線」という）の代表例を示したものである。

この図から明らかなように、電極間抵抗は電極
チツプ径に大きく影響され、電極チツプ径に大き
くなると電極間抵抗は小さくなる傾向にある（曲
線ａ＜曲線ｂ）。

第３図は、第１、第２図と同様な条件で溶接し
た場合の被溶接材間の通電路径及びナゲツト径を
示す曲線であり、曲線ａ−１はDe＝6.8mm、Ｐ＝
380Kg、Ｉ＝12000Aの場合の通電路径一時間曲
線、ａ−２はその場合のナゲツト径一時間曲線、
曲線ｃ−１はDe＝4.8mm、Ｐ＝190Kg、Ｉ＝6000A
の場合の通電路径一時間曲線、ｃ−２はその場合
のナゲツト径一時間曲線である。

この図から、ナゲツトが形成された状態では、
ナゲツト径と通電路面積とは密接に関連してお
り、これらは電極チツプ径に大きく影響されるこ
とがわかる。

第４図は、溶接電流通電初期（通電開始後１サ
イクル）における通電路面積Ｓの逆数１／Ｓ及び
通電路径と電極加圧力との関係を示したものであ
る。

この図から、電極加圧力と通電路面積又は通電
路径とは、あるバラツキの範囲内でほぼ一定の関
係にあり、電極加圧力によつて通電初期での通電
路面積を制御することができることがわかる。

第５図は、種々の電極チツプ先端形状及び寸
法、電極加圧力、溶接電流等の異る溶接条件下で
の、溶接中における電極間抵抗と通電路面積の逆
数１／Ｓとの関係の時間的変化を示したものであ
る。

電極間抵抗は、溶接中において時々刻々変化し
ていくが（第５図で各曲線の矢印の向きが時間の
経過方向を示す）。通電路面積の逆数との関係を
みると、電極間抵抗が最大値を通過した後の時刻
ではほぼ比例関係にあり、どのような溶接条件の
場合にも、破線で示す１本の比例直線に近似する
関係にある。

第６図は、種々の溶接条件における通電初期の
電極間抵抗と通電路面積の逆数１／Ｓとの関係を
示すが、この場合にもほぼ破線で示す１本の比例
直線に沿つた比例関係があることがわかる。

これは、電極間抵抗ＲはＲ＝ρ・ｌ／Ｓ（ρ：
材料の固有抵抗、ｌ：電極間距離、Ｓ：被溶接材
間の通電路面積）の関係にあることによることは
容易に理解される。

これらの事実は、電極間抵抗の測定により被溶
接材間の通電路面積を、溶接中に容易に推定し得
ることを示している。

なお、注目している溶接個所の近傍に他の溶接
点がすでに存在する場合にも、電極間抵抗による
通電路面積の推定は、ほぼ同一誤差範囲内で行い
うる。

また、電極間電圧及び電極間抵抗の中には、被
溶接材間の値の外に、電極チツプと被溶接材との
間の値も含まれているが、一般に後者のそれは前
者のそれに比して約20〜30％と小さく、且つ時間
的にほぼ一定であるので、電極間電圧及び抵抗を
もつて、被溶接材間のそれを代表しているとみて
よい。

以上の諸事実は、電極の先端形状、寸法や、被
溶接材の種類等によらず常に成立している。

また、被溶接材の板厚、枚数等が変つても、そ
の基本的な傾向に変化はない。

したがつて、溶接過程中の電極間抵抗を検出す
ることにより、被溶接材間の通電路面積を溶接中
に検出することが可能である。

この通電路面積が形成されるナゲツトの大きさ
と密接な関連をもつているので、所望のナゲツト
径が得られるような通電路面積となるように、予
め基準抵抗曲線を設定しておき、溶接中に電極間
抵抗がその基準抵抗曲線による抵抗値と一致する
ように時々刻々又は予め定めた特定の時点で電極
加圧力を制御すれば、所望の溶接部の品質（ナゲ
ツト径）を得ることができる。

この場合、電極加圧力により通電路面積を制御
することができるので、電極チツプ先端が圧潰な
どによつて大きく変化した場合にも必要な通電路
面積に制御可能であり、また、プレス成形品のよ
うな被溶接材のように溶接部の接触状況が変化す
る場合にも、通電路面積を必要値に制御すること
が可能となる。

さらに、電極間電圧により被溶接材間での発熱
状態、すなわちナゲツトの形成度合（溶け込み
率）を検出し得ることがすでに明らかにされてい
るので、溶接電流通電中に上述の電極加圧力の制
御に加えて、電極間電圧又はそれが一定の水準を
越えた時の差電圧の積分値が、必要なナゲツトの
形成度合に対応した電圧曲線又は電圧積分値曲線
になるように溶接電流を制御すれば、所望の溶接
部の品質を一層確実に得ることができる。

なお、溶接電流通電時間を適正に制御する手段
としては、予め定めた適正な通電時間（サイクル
数）で溶接電流を遮断するようにしてもよいが、
電極間電圧が予め定めた水準電圧を越えた時の差
電圧の積分値が、予め設定した適正値に到達した
時点で溶接電流を遮断するようにすれば一層確実
である。

第７図は、この発明の第１の方法を実施するた
めの装置のブロツク図である。

図中、１ａ，１ｂは軟鋼板等の被溶接材、２ａ
はピストン３に連結された可動の電極、２ｂは固
定の電極で、溶接工程中この電極２ａ，２ｂで被
溶接材１ａ，１ｂを挾んで加圧し、変圧器４から
溶接電流が通電される。

５は溶接電流通電中、電極２ａ，２ｂ間の電圧
（以下「電極間電圧」という）を時々刻々検出し
て整流する電圧検出回路、６はその検出電圧の各
半波の最大値を半サイクル間又は予め定めた期間
保持する波形代表点保持回路、７は溶接電流を
時々刻々検出して整流する電流検出回路、８は電
流検出回路７の検出電流の各半波の最大値を半サ
イクル間又は予め定めた期間保持する波形代表点
保持回路である。

９は波形代表点保持回路６に保持された電圧値
を波形代表点保持回路７に保持された電流値で除
して、電極２ａ，２ｂ間の抵抗値（以下「電極間
抵抗」という）を検出する抵抗値演算回路であ
る。

１０は基準抵抗値発生回路で、予め所望の溶接
品質が得られる場合の電極間抵抗の時間的変化に
相当する基準抵抗曲線を設定記憶し、それによる
抵抗値を通電開始後後述する通電時間制御回路１
６からのタイミング信号T_Pに同期して時々刻々
又は予め定めた特定の時点で出力する。

なお、ここに云う「基準抵抗曲線」とは、必ず
しも連続的に変化する曲線に限るものではなく、
特定の時点ごとの抵抗値を結ぶ曲線でもよく、特
定の時点が例えば通電初期の１時点のみの場合も
ある。

１１は差動増幅器で、抵抗値演算回路９によつ
て演算して検出された電極間抵抗に相当する電圧
と、基準抵抗値発生回路１０からのその時点の基
準抵抗曲線上の抵抗値に相当する電圧とを入力し
て比較し、その電圧差に応じた信号を出力する。

１２は差動増幅器１１の出力信号を増幅する増
幅器、１３はこの増幅器１２の出力信号によりピ
ストン３を制御して電極２ａ，２ｂ間の加圧力を
制御する加圧力制御回路である。

なお、１４は交流電源、１５は定電流制御回路
で、電源電圧の変動時においても設定した一定の
電流を流すようになつている。また、１６は通電
時間制御回路で、溶接電流を予め設定した必要な
時間だけ流すため、通電開始および停止信号を定
電流制御回路１５へ送ると共に、破線で示す経路
で、通電開始後各回路の同期をとるためのタイミ
ング信号T_Pを送る。

この実施例によれば、溶接電流通電中、半サイ
クル毎にあるいは予め定めた特定の時点毎に、電
極間抵抗値と基準抵抗曲線による抵抗値とが差動
増幅器によつて比較され、その差に応じた信号に
よつて加圧力制御回路１３が作動して、ピストン
３を介して電極２ａ，２ｂ間の加圧力を制御する
ことにより、上記抵抗値の差がゼロになるように
制御する。

すなわち、加圧力を増加すると電極間抵抗は減
少し、加圧力を減少すると電極間抵抗は増加す
る。それによつて、電極間抵抗が通電中に亘つ
て、上記基準抵抗曲線に許容範囲内で倣うよう
に、あるいは少くとも予め定めた特点の時点で基
準抵抗曲線による抵抗値と許容範囲内で一致する
ように制御して被溶接材１ａ，１ｂ間の通電路面
積を保証し、その適正な通電路面積に一定な溶接
電流を必要時間流すことによつて、所望の溶接部
の品質が得られる。

なお、被溶接材の種類等の条件によつては、溶
接電流通電初期の時点で上述の電極間抵抗の検出
及びそれによる加圧力制御を行つて通電路面積を
保証し、その後予め必要とされている一定の溶接
電流を必要な時間流すことによつても所望の溶接
品質を得ることが可能である。

その場合、溶接電流通電初期の１〜２サイクル
は溶接に必要な電流より小さい電流を流し、その
間に電極間抵抗を検出して規定の通電路面積を確
保するように電極加圧力を制御した後、溶接に必
要な大きさの電流を流すようにすると、電極２
ａ，２ｂと被溶接材１ａ，１ｂとの間の表面チリ
や、被溶接材１ａ，１ｂ間の中チリの発生を防止
することができる。

これは、溶接電流通電中に亘つて電極間抵抗を
検出して加圧力制御を行う場合にも勿論有効であ
る。

なお、電極間電圧を溶接電流によつて制御する
場合、ときによつては通電初期での異常に高い接
触抵抗などによつて、制御系が誤動作する場合が
ある。この場合には、電圧検出回路にて、通電初
期の１〜２サイクルは電極間電圧の検出を停止さ
せ、その後に制御系を動作させるようにするとよ
い。

第８図は加圧制御回路（装置）１３の具体例を
示すもので、９８は圧力ゲージポートP₁とP₂と
の間の圧力差によつてピストン３に加わる圧力を
検出する圧力検出器、９９はこの圧力検出器９８
からの検出信号Vp及び第７図の増幅器１２から
の信号Vdを入力して、その和に応じて電気・油
圧サーボ弁９４を駆動するのに必要な電流信号に
変換するサーボアンプである。

ところで、この実施例に使用する電気・油圧サ
ーボ弁９４は、公知のトルクモータとノズルフラ
ツパ機構とからなるもので、サーボアンプ９９か
らの駆動電流をトルクモータに流すことによつて
フラツパを変位させて、ノズルからの油の漏れ量
を制御することによつて出力油圧を変化させるよ
うになつている。

そのため、サーボアンプ９９は増幅器１２から
の信号Vdが零になつた時に圧力検出器９８によ
つて検出される圧力に応じた信号Vpによつて、
その時の圧力を維持するのに必要な駆動電流（保
持電流）を電気・油圧サーボ弁９４に供給し続け
るように動作する。

そして、入力信号Vdが一旦零になつた後に再
び入力すると、その時圧力検出器９８から入力し
ている信号Vpの値と増幅器１２から入力した信
号Vdの値とを加算して、それを電気・油圧サー
ボ弁９４を駆動する電流に変換し、入力信号Vd
の正・負及び大きさに応じて上述の保持電流を増
減する。

それによつて、例えば電極２ａ，２ｂ間の抵抗
値が基準抵抗値より大きくなつて、第７図の増幅
器から正の信号Vdがサーボアンプ９９に入力す
ると、電気・油圧サーボ弁９４の駆動電流が増加
し、フラツパがノズルを閉じる方向に変位するの
で出力油圧が高くなり、ピストン３による電極加
圧力が増大するので電極間抵抗が減少し、基準抵
抗値と一致するように作用する。

逆に電極２ａ，２ｂ間の抵抗値が基準抵抗値よ
りも小さくなつて、負の信号Vdがサーボアンプ
９９に入力すると、電気・油圧サーボ弁９４の駆
動電流が減少し、フラツパがノズルを開く方向に
変位するので出力油圧が低くなり、ピストン３に
よる電極加圧力が低下するので電極間抵抗が増加
し、やはり基準抵抗値と一致するように作用す
る。

方向切換弁９３が図示の位置にある時はピスト
ン３のシリンダ室下端側から油圧が供給され、電
極２ａが上昇されているが、図示しない制御盤か
らの信号により方向切換弁９３が図示とは逆に切
換わると、油圧ポンプ９１による油圧が電気・油
圧サーボ弁９４を介してピストン３のシリンダ室
上端から供給され、電極２ａが仮想線で示すよう
に下降して電極２ｂと共働して被溶接材１ａ，１
ｂを加圧する。

電極加圧力に良好な応答性が要求される場合に
は、上述のような油圧サーボ系を採用することが
必要となるが、例えば通電初期の時点のみに通電
路面積をチツプ間抵抗により検出して電極加圧力
を制御するような場合には、それ程加圧力の応答
が要求されないので、空圧シリンダなどの空圧回
路を応用することも可能である。

第９図は本発明の第２の方法を実施するための
装置のブロツク図で、第７図と同一部分には同一
符号を付してあり、その部分の説明は省略する。

この実施例は、電極間抵抗の制御を電極２ａ，
２ｂ間の加圧力の制御によつて行うだけでなく、
溶接電流の制御によつて電極間電圧の制御をも行
うようにしたものである。

１７は電極間電圧制御のための電流制御回路
で、サイリスタ、トライアツク等の制御整流素子
からなる。１８は演算回路で、後述する差動増幅
器２２の出力信号と記憶回路１９からの信号を入
力して演算した値を電流制御回路１７の点弧位相
角制御信号に変換して出力する。

記憶回路１９は通電初期１〜２サイクル間の点
弧位相角を予め記憶して通電を開始し、通電開始
１〜２サイクル後に波形代表点保持回路を動作さ
せて制御を開始する。そして、電流検出回路７に
よつて実際の通電電流を検出し、各時点で前の半
サイクルの電流の点弧位相を記憶する。

２０は波形代表点保持回路６と同様な波形代表
点保持回路であり、電圧検出回路５によつて検出
される電極間電圧の各半波の最大値を半サイクル
間又は予め定めた期間保持する。

２１は基準電圧発生回路で、予め良好な溶接部
品質が得られる電極間電圧の時間的変化に相当す
る基準電圧曲線を設定記憶し、それによる基準電
圧を通電開始後通電時間制御回路１６からのタイ
ミング信号T_Pに同期して時々刻々出力する。

差動増幅器２２は、波形代表点保持回路２０の
出力電圧と基準電圧発生回路２１の出力電圧を入
力して比較し、その電圧差に応じた信号を出力す
る。

この実施例によれば、溶接電流通電初期は差動
増幅器２２の出力信号の値に係りなく、記憶回路
１９に記憶された初期電流点弧位相角によつて、
演算回路１８が点弧位相角制御信号を出して電流
制御回路１７を制御し、所定の電流を流す。

それによつて、初期接触抵抗の変動及び初期チ
リなどによる異常電極間電圧に起因する制御の誤
動作を防ぐ。

その後、差動増幅器２２から出力される出力信
号と記憶回路１９に記憶された前の半サイクルの
点弧位相角のデータとを演算回路１８に入力し
て、差動増幅器２２の出力電圧をゼロにする方向
に溶接電流を制御するように点弧位相角信号を変
化させる。それによつて、電流制御回路１７によ
つて溶接電流が変化し、この溶接電流が増加する
と電極間電圧は増加する方向に、減少すると減少
する方向に変化する。

ところで、被溶接材の温度分布が同一であつて
も溶接電流の点弧位相が変れば電極間電圧は変化
する。そこで点弧位相角の大小によつて、基準電
圧発生回路２１に記憶された基準電圧曲線を補正
する必要があり、そのため、記憶回路１９に記憶
された実際の溶接電流の点弧位相角を演算回路１
８を介して基準信号発生回路２１に転送し、位相
角による基準電圧曲線の補正を行つている。

この溶接電流の制御による電極間電圧の制御と
併行して、前述の第１実施例と同様にして電極間
抵抗が検出され、それによつて電極間加圧力が制
御される。

このようにして、溶接電流通電中、電極間電圧
が基準電圧曲線に倣つて変化し、且つ電極間抵抗
が基準抵抗曲線に倣つて変化するように、溶接電
流及び電極加圧力が制御され、所望の溶接部の品
質が得られる。

このようにすれば、抵抗溶接部の状況、特に電
極２ａ，２ｂと被溶接材１ａ，１ｂとの間及び被
溶接材１ａ，１ｂ間の接触状況が変化し易い場
合、例えばプレス製品、高張力鋼板等の溶接の場
合に対する制御範囲が広くなり、被溶接材の状況
に応じて常に的確な制御を行うことができる。

また、電極チツプ先端の圧潰が激しい場合に
は、自動的に電極と被溶接材間及び被溶接材間の
通電路面積が調整されるため、過度に大きなナゲ
ツトが形成されることがなくなり、過大なエネル
ギー（電力）消費も防止し得る。

なお、上記の説明では、電極間抵抗が時々刻々
検出され、基準抵抗曲線と時々刻々比較されて、
その抵抗値の差に応じて電極加圧力を制御するよ
うに述べたが、通電初期にのみ、あるいは通電初
期、中期、後期等の特定の時点で電極間抵抗を検
出し、その時点での基準抵抗値との差に応じて電
極加圧力を制御するようにしてもよい。

一般に、加圧力の制御には油圧サーボ系を採用
すれば、約50Hzの応答は容易に得られるが、通電
初期、中期、後期などの特定時点で電極加圧力を
制御する場合には、より応答の遅い空気加圧系を
採用してもよい。

第１０図はこの発明の第３の方法を実施する装
置のブロツク図であり、第９図の実施例と異なる
点は、積分・加算回路２３及び水準電圧設定回路
２４を設けた点、および基準電圧発生回路２５は
良好な溶接部品質が得られる基準電圧積分値曲線
を予め記憶させ、それによつて各時点の基準電圧
（積分値）を出力することである。

この実施例において、積分・加算回路２３は波
形代表点保持回路２０から出力される電極間電圧
の各半波毎の最大値Vcが、予め水準電圧設定回
路２４によつて設定された水準電圧V₀を越えた
ときのみ、その差電圧（Vc−V₀）を積分・加算
する。この積分・加算回路２３の出力としての積
分値が、差動増幅器２２において基準電圧発生回
路２５から出力される基準電圧（積分値）と時々
刻々比較され、その差に応じた信号Vdを演算回
路１８に入力して第９図の実施例と同様に溶接電
流を制御する。それによつて上記積分値が変動し
て基準電圧積分値曲線よりずれても、次の半波で
修正して基準電圧積分値曲線に倣わすことができ
る。

このようにすると、比較的電圧変動が多い場合
にも極めて良好な溶接部の品質を保証することが
できる。

第１１図は、この発明の第４の方法を実施する
装置のブロツク図であり、第１０図の実施例と異
なる点は、積分値比較回路２６と基準設定積分値
発生回路２７を設けた点のみである。

積分値比較回路２６は積分・加算回路２３から
出力される積分値、すなわち電極間電圧Vcが水
準電圧V₀を越えた時の差電圧（Vc−V₀）の積分
値と、基準設定積分値発生回路２７から出力され
る予め所望の溶接部の品質が得られるように設定
した積分値とを比較し、その値が一致した時に溶
接電流を遮断する信号を通電時間制御回路へ送り
溶接電流を遮断する。

このようにすれば、溶接電流通電時間が自動的
に常に最適時間に制御されるので、より適切な溶
接部の品質を得ることができる。

なお、電極チツプが圧潰し、電極と被溶接材間
及び被溶接材の板間の通電路面積が過度に増加す
ると、基準電圧値又は基準電圧積分値に電極間電
圧を一致させるには必要な溶接電流が増加する
が、溶接機の電流容量を越えると必要な電流の供
給が不能になる。

そこで、溶接機が供給し得る最大電流と必要な
溶接電流との差を検出し、その値がゼロになると
信号を出力して、制御機能を停止させると共に、
それを表示するか又は警報を発するようにしてお
くことが望ましい。

スポツト溶接においては、電極チツプ先端形状
が加圧力と通電路面積の関係、特に比例定数に影
響を与え、一般にどのような形状のチツプを用い
てもよいが、加圧力による通電路面積の制御の観
点からは、Ｒ形、ドーム形の使用が望ましい。

本制御方法では、電極チツプ間電圧が基準電圧
からはずれた場合には、その差電圧をとり出し、
その差電圧を打ち消すように溶接電流を変化させ
ているが、この溶接電流の変化は普通溶接電流制
御装置内のサイリスタの点弧角を変化させて行つ
ている。

差電圧とサイリスタの点弧角の変化量の関係は
制御の応答性を考慮してあらかじめ別途設定して
おり、一般に電源電圧が一定の場合には、この関
係は変える必要はない。しかし、工場現場などに
おいては、電源電圧が時間的に大きく変動する場
合がある。この場合、電源電圧の変動時に、差電
圧を解消するように溶接電流を変化させるサイリ
スタの点弧角が、変動前と同一の設定では差電圧
を解消するに充分な溶接電流の変化を与えること
ができなくなる。

したがつて、電源電圧の変動時には、電源電圧
の変動量に応じて、差電圧に対するサイリスタの
点弧角の関係を変化させると、本制御方法は電源
電圧が大きく変化してもより有効に品質の保証を
行ない得る。

なお、溶接電流の検出はいずれも溶接変圧器の
１次側で行つているが、２次側で検出してもよ
い。特にマルチ・スポツト溶接、シリーズ・スポ
ツト溶接などでは、２次側で電流を検出すること
が望ましい。

以上の各実施例の説明は交流を用いて溶接した
場合であり、そのため、波形をその半波の最大値
をもつて代表点とし、そのサンプリング値をもつ
て制御を行うサンプル値制御を行つているが、直
流を用いて溶接する場合は連続的制御も可能とな
る。

また、いずれもこの発明をスポツト溶接に適用
した場合について説明したが、同様にして他の抵
抗溶接、すなわち、プロジエクシヨン溶接、シー
ム溶接、フラツシユ溶接、アプセツト溶接等の抵
抗溶接に適用し得るものである。

さらに、マルチ・スポツト溶接、シリーズ・ス
ポツト溶接など、一個の溶接装置で多数の電極を
有する場合においては、各溶接点毎の電極加圧力
を個別に電極間抵抗を検出して制御することによ
り、各溶接部の品質を所望に応じて独立に容易に
制御することができる。

以上のように、本発明の適応制御方法によれ
ば、溶接過程中において電極間の抵抗あるいは抵
抗と電圧を検出して、確実に所望の抵抗溶接部の
品質が得られるように、被溶接材を挾む電極間の
加圧力又は加圧力及び溶接電流を制御するので、
溶接部の不良による手直しや、不良品の廃棄が殆
んど解消され、製品の不良率を大幅に低減し、し
かも作業能率を向上させることができる。

さらに、電極間の加圧力の制御はチリおよびバ
リの防止に特に有効であり、それによつて安全性
が向上すると共に、外観品質の損傷を防止し得
る。

また、所定の水準電圧を越える電極間電圧の差
電圧の積分値を基準電圧積分値曲線（良好な溶接
品質を得るために必要な曲線）に倣わせるように
制御することにより、比較的電圧変動が多い場合
にも極めて良好な溶接品質を保証することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、軟鋼板をスポツト溶接した場合の電
極間電圧一時間曲線の代表例を示す線図である。
第２図は、同じく電極間抵抗一時間曲線の代表例
を示す線図である。第３図は、同じく被溶接材間
の通電路径及びナゲツト径と溶接時間との関係を
示す線図である。第４図は、溶接電流通電初期に
おける通電路面積の逆数及び通電路径と電極加圧
力との関係を示す図である。第５図は、種々の異
なる溶接条件下での溶接中における電極間抵抗と
通電路面積の逆数との関係の時間的変化を示す線
図である。第６図は、種々の異なる溶接条件下で
の通電初期の電極間抵抗と通電路面積の逆数との
関係を示す図である。第７図は、この発明の第１
の方法を実施するための装置のブロツク図であ
る。第８図は、加圧力制御回路１３の具体例を示
す構成図である。第９図は、この発明の第２の方
法を実施するための装置のブロツク図である。第
１０図は、この発明の第３の方法を実施するため
の装置のブロツク図である。第１１図は、この発
明の第４の方法を実施するための装置のブロツク
図である。 １ａ，１ｂ…被溶接材、２ａ，２ｂ…電極、３
…ピストン、４…変圧器、５…電圧検出回路、
６，８，２０…波形代表点保持回路、７…電流検
出回路、９…抵抗値演算回路、１０…基準抵抗値
発生回路、１１，２２…差動増幅器、１３…加圧
力制御回路、１５…定電流制御回路、１６…通電
時間制御回路、１７…電流制御回路、１８…演算
回路、１９…記憶回路、２１，２５…基準電圧発
発生回路、２６…積分値比較回路、２７…基準設
定積分値発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 抵抗溶接において、溶接電流通電中被溶接材
   を挾む電極間の抵抗を検出し、その検出した抵抗
   値を予め設定された基準抵抗曲線による抵抗値と
   時々刻々又は予め定めた特定の時点で比較し、そ
   の抵抗値の差に応じて前記電極間の加圧力を制御
   して、該電極間の抵抗を前記基準抵抗曲線による
   抵抗値と一致するように変化させることにより所
   望の溶接部の品質を保証することを特徴とする抵
   抗溶接における適応制御方法。 ２ 被溶接材を挾む電極間の抵抗を、該電極間の
   電圧及び通電電流を検出し、その検出した電圧及
   び電流値から算出することによつて検出する特許
   請求の範囲第１項記載の抵抗溶接における適応制
   御方法。 ３ 溶接電流通電初期に、溶接に必要な電流より
   小さい電流を被溶接材を挾む電極間に流して該電
   極間の抵抗を検出し、その検出した抵抗値を予め
   定めた基準抵抗曲線による抵抗値と通電初期の時
   点で比較し、その抵抗値の差に応じて前記電極間
   の加圧力を制御する特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の抵抗溶接における適応制御方法。 ４ 抵抗溶接において、溶接電流通電中被溶接材
   を挾む電極間の電圧及び抵抗を検出し、その検出
   した抵抗値を予め設定された基準抵抗曲線による
   抵抗値と時々刻々又は予め定めた特定の時点で比
   較し、その抵抗値の差に応じて前記電極間の加圧
   力を制御して該電極間の抵抗を前記基準抵抗曲線
   による抵抗値と一致するように変化させると共
   に、前記検出した電圧値を予め設定された基準電
   圧曲線による電圧値と時々刻々比較し、その電圧
   値の差に応じて溶接電流を制御して前記電極間の
   電圧を前記基準電圧曲線に倣つて変化させること
   により所望の溶接部の品質を保証することを特徴
   とする抵抗溶接における適応制御方法。 ５ 抵抗溶接において、溶接電流通電中被溶接材
   を挾む電極間の電圧及び抵抗を検出し、その検出
   した抵抗値を予め設定された基準抵抗曲線による
   抵抗値と時々刻々又は予め定めた特定の時点で比
   較し、その抵抗値の差に応じて前記電極間の加圧
   力を制御して、該電極間の抵抗を前記基準抵抗曲
   線による抵抗値と一致するように変化させると共
   に、前記検出した電圧値が予め設定された水準電
   圧値を越えた時にその差電圧を時々刻々積分し、
   その積分値を予め別途設定された基準電圧積分値
   曲線による積分値と時々刻々比較し、その差に応
   じて溶接電流を制御して、前記電極間の電圧が水
   準電圧を越えた時の差電圧の積分値を前記基準電
   圧積分値曲線に倣つて変化させることにより所望
   の溶接部の品質を保証することを特徴とする抵抗
   溶接における適応制御方法。 ６ 抵抗溶接において、溶接電流通電中被溶接材
   を挾む電極間の電圧及び抵抗を検出し、その検出
   した抵抗値を予め設定された基準抵抗曲線による
   抵抗値と時々刻々又は予め定めた特定の時点で比
   較し、その抵抗値の差に応じて前記電極間の加圧
   力を制御して該電極間の抵抗を前記基準抵抗曲線
   による抵抗値と一致するように変化させると共
   に、前記検出した電圧値が予め設定された水準電
   圧値を越えた時にその差電圧を時々刻々積分し、
   その積分値を予め別途設定された基準電圧積分値
   曲線による積分値と時々刻々比較し、その差に応
   じて溶接電流を制御して前記電極間の電圧が水準
   電圧を越えた時の差電圧の積分値を前記基準電圧
   積分値曲線に倣つて変化させ、該差電圧の積分値
   が予め設定した基準積分値に到達した時点で溶接
   電流を遮断することにより所望の溶接部の品質を
   保証することを特徴とする抵抗溶接における適応
   制御方法。