JPH0130594B2 - - 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、周辺部材による
拘束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溶接中に積極的に保証す
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、熱影響部の大きさ、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、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
曲線に倣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するものである。

ところで、このような制御を行なうためには、
被溶接材を挾む電極間の抵抗及び電圧が略所定の
基準値と一致するように、予め基準溶接電流値を
設定して通電し、実際の電極間抵抗とその基準値
との誤差により電極間の加圧力を制御すると共
に、実際の電極間電圧とその基準値との誤差等に
応じて溶接電流を修正するように制御することに
なる。

しかしながら、溶接電源電圧が変動すると、た
とえ他の条件が一定でもこの基準溶接電流値が変
動してしまうため、制御特性の劣化をきたし、特
に電源電圧の変動が大きい場合には電極間電圧制
御の応答特性が悪くなり、前述の制御による充分
な効果が得られなくなる恐れがある。

そこで、この発明においては、溶接電源電圧を
標準溶接電源電圧と時々刻々比較し、その電圧差
に応じて位相制御回路を用いた溶接電流制御回路
への点弧位相角制御信号を制御することにより、
溶接電源電圧が変動しても基準溶接電流を一定に
保持せしめて、電極間電圧の制御特性を改善する
ようにして、上記の問題をも解決した抵抗溶接に
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―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
場合の電極間抵抗―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、電極チツプ径が大き
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―時間曲
線、ａ―₂はその場合のナゲツト径―時間曲線、
曲線ｃ―₁はDe＝4.8mm，Ｐ＝190Kg，Ｉ＝6000A
の場合の通電路径―時間曲線、ｃ―₂はその場合
のナゲツト径―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数を
みると、電極間抵抗が最大値を通過した後の時刻
で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（例えば溶け
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
はシリンダ３のピストン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２
ａ，２ｂで被溶接材１ａ，１ｂを挾んで加圧し、
変圧器４の二次側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８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の出力信号によりシ
リンダ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。

１４は溶接電源としての交流電源、１５は後述
する基準溶接電流を流すと共に、電極間電圧制御
のために溶接電流を制御する溶接電流制御回路で
あり、三端子サイリスタ（SCR）、トライアツク
等を用いた公知の位相制御（交流波形制御）回路
を用いる。

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
および停止信号を溶接電流制御回路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。

さらに、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溶接電流制御回路１５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。

２３は予め標準溶接電源電圧を設定するための
標準溶接電源電圧設定回路、２４は溶接電源電圧
が標準溶接電源電圧の時に溶接電流として流す基
準溶接電流値を設定するための基準溶接電流値設
定回路である。

そして、差動増幅回路２５によつて、交流電源
１４による溶接電源電圧と標準溶接電源電圧設定
回路２３によつて設定された標準溶接電源電圧と
を時々刻々比較し、その電圧差に応じた正又は負
の信号Sfを加算増幅回路２６へ送る。

加算増幅回路２６はこの信号Sfを基準溶接電流
値設定回路２４からの基準溶接電流を流すための
信号Srに加算して増幅した信号Sr′を記憶回路１
９へ送る。

記憶回路１９はこの信号Sr′によつて、通電開
始後１〜２サイクル後から、基準溶接電流を流す
ように溶接電流制御回路１５におけるSCR等の
制御整流素子の点弧位相角を決定し、そのデータ
を演算回路１８へ送る。

演算回路１８は、差動増幅器２２からの信号が
ない時には、この記憶回路１９からの点弧位相角
データのみによつて点弧位相角を算出し、点弧位
相角制御信号を出力して溶接電流制御回路を制御
する。

それによつて、基準溶接電流が変圧器４の一次
側に流れ、溶接電源電圧が変動しても、差動増幅
回路２５の出力信号Sfによつて基準溶接電流を流
すための信号Srが補正されるので、基準溶接電
流を一定に保つことができる。

第８図は加圧力制御回路１３の具体例を示すも
ので、９１はモータ９２によつて駆動される油圧
ポンプ、９３は方向切換弁、９４は加圧力調整用
の比例式減圧弁、９５，９６は逆止弁、９７はリ
リーフ弁であり、これらとシリンダ３の上端およ
び下端とを結ぶ配管により油圧回路が形成されて
いる。９８は圧力ゲージポートP₁とP₂との間の
圧力差によつてシリンダ３のピストンに加わる圧
力を検出する圧力検出器、９９は前述の増幅器１
２からの信号Vdを入力し、圧力検出器９８から
の検出圧力に応じた信号Vpをフイードバツク入
力として比例式減圧弁９４を制御する信号を出力
するサーボアンプである。

方向切換弁９３が図示の位置にある時はシリン
ダの下端側から油圧が供給され、そのピストンに
より電極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による油圧が比
例式減圧弁９４を介してシリンダ３の上端から供
給され、そのピストンにより電極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，１ｂを加圧する。その加圧力はサーボアン
プ９９により比例式減圧弁９４が信号Vdに応じ
て制御されることにより、常に信号Vdに応じて
増減される。

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。

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、抵
抗演算回路９によつて検出される電極間抵抗値と
基準抵抗値発生回路１０からの基準抵抗曲線によ
る抵抗値とが差動増幅器１１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、シリンダ３を制御し、そのピストン
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。

一方、上述の電極加圧力の制御と同時に電極間
電圧の制御も行なわれる。

すなわち、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１
８が点弧位相角制御信号を出して溶接電流制御回
路１５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からの基準溶接電流を流すため
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、溶接電流制御回路１５
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。

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。

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、さらに溶接機器の
最大電源容量も小さくし得る。

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９図はこの発明の第２の方法を実施する装置
のブロツク図であり、第７図の実施例と異なる点
は、積分・加算回路２７及び水準電圧設定回路２
８を設けた点、および基準電圧発生回路２９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２７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２８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２７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２９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を演算回路１
８に入力して第７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、積分値比較回路３０と基準設定積分値発
生回路３１を設けた点のみである。

積分値比較回路３０は積分・加算回路２７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１６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。

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７図の装置に、第１
０図の装置における積分・加算回路２７と水準電
圧発生回路２８，及び積分値比較回路３０と基準
設定積分値発生回路３１を付加したものであり、
その作用効果は第１０図の実施例とほぼ同様であ
るので説明を省略する。

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、この発明の前記第１乃至第４の方
法ではいずれも、溶接電源電圧の変動時には、そ
の標準電源電圧からの変動量に応じて、溶接電流
制御回路１５内のサイリスタの点弧位相角を変化
させて基準溶接電流を一定に保持せしめるように
したので、たとえ溶接電源電圧が大きく変化して
も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
加圧力及び溶接電流を制御すると共に、溶接電源
電圧の変動による基準溶接電流の変動も防ぐよう
にしたので、溶接部の品質が高率で保証され、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するとともに作業
能率を大幅に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、比較的溶接電源電圧変動が
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―時間曲線の代表例を示す線図、第２図
は、同じく電極間抵抗―時間曲線の代表例を示す
線図、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、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、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、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、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、第８図は、加圧力制御回路１３の具体例を
示す構成図、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、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、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……シリンダ、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…
…溶接電流制御回路、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、２１，２９……基準電圧発生
回路、２３……標準電源電圧設定回路、２４……
基準溶接電流値設定回路、２５……差動増幅回
路、２６……加算増幅回路、２７……積分・加算
回路、２８……水準電圧設定回路、３０……積分
値比較回路、３１……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し、かつ溶接電
   源電圧を標準溶接電源電圧と時々刻々比較し、そ
   の電圧差に応じて位相制御回路を用いた溶接電流
   制御回路への点弧位相角信号を制御することによ
   り、溶接電源電圧が変動しても基準溶接電流を一
   定に保持せしめて、前記電極間電圧の制御特性を
   改善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 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し、かつ溶接電源電圧を標
   準溶接電源電圧と時々刻々比較し、その電圧差に
   応じて位相制御回路を用いた溶接電流制御回路へ
   の点弧位相角信号を制御することにより、溶接電
   源電圧が変動しても基準溶接電流を一定に保持せ
   しめて、前記電極間電圧の制御特性を改善するこ
   とを特徴とする抵抗溶接における適応制御方法。 ３ 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、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、誤差電圧
   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
   の品質を保証し、かつ溶接電源電圧を標準溶接電
   源電圧と時々刻々比較し、その電圧差に応じて位
   相制御回路を用いた溶接電流制御回路への点弧位
   相角信号を制御することにより、溶接電源電圧が
   変動しても基準溶接電流を一定に保持せしめて、
   前記電極間電圧の制御特性を改善することを特徴
   とする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、誤差電圧の積分値
   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
   保証し、かつ溶接電源電圧を標準溶接電源電圧と
   時々刻々比較し、その電圧差に応じて位相制御回
   路を用いた溶接電流制御回路への点弧位相角信号
   を制御することにより、溶接電源電圧が変動して
   も基準溶接電流を一定に保持せしめて、前記電極
   間電圧の制御特性を改善することを特徴とする抵
   抗溶接における適応制御方法。