JPH0313277A - スポット溶接装置の溶接電流制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スポット溶接装置の溶接電流制御装置に関し
、さらに詳しくは溶接を繰り返し行った場合の電極の消
耗を考慮して、溶接を終えた累積打点数の増大に応じて
溶接電流を順次変化させるようにした溶接電流制御装置
に関する。

従来の技術 スポット溶接装置の溶接電流制御方式としては、リニア
アップ制御方式およびステ、２プア、２ブ制御方式と称
せられる方式のものが知られている。

第５図はりニアアップ制御方式の溶接電流変化を、第６
図はステップアップ制御方式の溶接電流変化をそれぞれ
に示し、これらの方式はいずれも多数の打点のスポット
溶接を連続的に行った場合に電極（チップ）の消耗（へ
たり）によりその通電径が徐々に広がってゆくことを予
め想定し、初期設定電流値Ｉ。のほか、溶接電流の上昇
率（増加量）および溶接電流の上昇率を変化させるべき
ポイントの打点数を予め設定しておき、溶接を終えた累
積打点数の増大に応じて溶接電流を初期設定電流値ｒ。

から所定量づつ順次増加させるようにしたものである。

なお、最終打点の溶接を終えた後は電極の研摩あるいは
交換等の再調整作業が行われる。

発明が解決しようとする課題 上記のような従来の溶接電流制御方式においては、電極
の消耗（へたり）に伴う通電径の変化を経験的に予測し
、連続打点数とこれに応じた溶接電流値とを作業者が設
定する方式であるため、設定値が最終的に決まるまでに
長時間を要し、また−旦設定されてしまうと電極の消耗
あるいは溶接結果とは無関係に溶接電流値が上昇してし
まうため、電極の消耗が予測通りに行われない場合には
溶接電流値が必ずしも最適とはなり得ない。その結果、
はがれ、ちり、ぼり等の溶接不良が発生し、溶接品質が
低下することになる。

本発明は以上のような問題点に鑑み、電極の消耗と被溶
接部位の温度とに相関があることに着目し、加圧通電時
の被溶接部位近傍の温度をモニタリングし、この温度に
応じて溶接電流を自動的に増減させるようにした溶接電
流制御装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 本発明は、前述したように、多数の打点数の被溶接部位
についてスポット溶接ガンによる加圧通電動作を繰り返
しながら順次溶接するにあたり、溶接を終えた累積打点
数の増大に応じて順次溶接電流を変化させるようにした
溶接電流制御装置において、第１図に示すように、適正
な溶接品質を得るに必要な加圧通電時の被溶接部位近傍
の最大許容温度および最小許容温度が予め設定された温
度設定手段と、最初の打点位置の溶接電流値が予め設定
された溶接電流設定手段と、スポット溶接ガンに取り付
けられて、加圧通電時の被溶接部位近傍の温度を検出す
る温度センサと、検出温度と最大許容温度および最小許
容温度とを比較して検出温度が最大許容温度よりも高い
時には電流ステップダウン信号を出力する一方、検出温
度が最小許容温度よりも低い時には電流ステップアップ
信号を出力する比較演算手段と、前記電流ステップダウ
ン信号を受けた時には予め定められた電流変化量だけ設
定電流値を減少させる一方、電流ステップアップ信号を
受けた時には上記の電流変化量だけ設定電流値を増加さ
せて、設定電流値を増減後の値に更新して設定し直す設
定電流変更処理手段と、各打点位置での溶接開始信号を
受けて、設定電流値に応じた通電指令信号を溶接トラン
スの１次側に付与する通電制御手段とを備えている。

ここで、加圧通電時の温度が突発的あるいは一時的な要
因で許容範囲を越えた場合でも直ちに溶接電流が変化し
て溶接電流が頻繁に増減を繰り返すことが予想されるの
で、許容範囲からの温度の逸脱が例えば２回続けて生じ
た場合に初めて温度を増減させるようにするのが望まし
い。

作用 この溶接電流制御装置によると、加圧通電時の溶接電流
値が適正な溶接品質を得るに必要な温度範囲を越えてい
ると、電流ステップダウン信号または電流ステップアッ
プ信号が出力され、それによって予め設定された変化量
だけ設定電流値を増減させてその増減後の値に設定電流
値を更新する。

その結果、次の打点の溶接時には適正な増減後の溶接電
流値のもとで溶接が行われる。

実施例 第２図は本発明の一実施例を示す全体の構成説明図であ
って、Ｗは被溶接物、ｌはスポット溶接ガン、２，３は
スポット溶接ガン１に対をなして設けられた電極（チッ
プ）で、電極２，３Ｌｔトランス４の二次側に接続され
る一方、トランス４の一次側には開閉素子であるサイリ
スタユニット５が設けられている。

６はスポット溶接ガン１に設けられた赤外線温度センサ
、７は溶接電流制御装置としてのタイマユニット、８は
タイマユニット７に対し設定値等をキー人力するための
プログラムユニットであって、赤外線温度センサ６は電
極２．３による加圧通電時に被溶接部位Ｐ近傍を指向し
てその被溶接部位Ｐ近傍の表面温度を検出し、その検出
温度はアンプユニット９で校正・増幅が加えられたのち
タイマユニット７に入力される。

タイマユニット７には、後述するように適正な溶接品質
を得るに必要な被溶接部位Ｐ近傍の最大許容温度ＴＩＪ
Ｌおよび最小許容温度Ｔ　ＬＬのほか最初の打点位置の
初期溶接電流値■。が予め設定されており、赤外線温度
センサ６による検出温度Ｔｗと最大許容温度ＴＵＬおよ
び最小許容温度ＴＬＬとの比較により設定電流値の変更
処理と通電制御とを行う。

タイマユニット７はマイクロコンピュータ等を中心とし
て構成されており、第１図に示すように最大許容温度Ｔ
ＩＪＬと最小許容温度ＴＬＬが予め設定される温度設定
手段ＩＯ１初期溶接電流値Ｉ。が予め設定される溶接電
流設定手段１１、比較演算処理手段１２、設定電流変更
処理手段１３および通電制御手段１４とを備える。上記
の各設定値ＴＵＬＩＴＬＬおよびＩ。はいずれも第２図
のプログラムユニット８のキー人力操作により設定され
る。

第３図は上記のタイマユニット７による溶接電流制御の
フローチャートを、また第４図はその電流変化をそれぞ
れ示しており、溶接開始に先立って、最大許容温度Ｔ　
ｏＬ、、最小許容温度ＴＬ１．、初期溶接電流値Ｉ０、
溶接電流を増減させる際の電流変化量（ステップアップ
、ステップダウン量）Δ■のほか、初期溶接電流値■。

を第１ステツプとして溶接電流を変化量Δ■づつ段階的
にステップアップさせたときの最大ステップ数ｑを予め
プログラムユニット８のキー操作により入力して設定し
てお（。

そして、第１の打点位置において、外部からの溶接開始
指令Ｓを受けたスポット溶接ガンｌがその電極２，３で
被溶接物Ｗを加圧したのち、通電制御手段１４が第１ス
テツプの初期設定電流値■。

に基づいてトランス４の一次側に通電指令信号Ｑを与え
て溶接が行われる。このような動作を順次繰り返すこと
により予め定められた打点数の各打点位置について同様
にスポット溶接が施される。

ここで、各打点位置での溶接に際し、加圧通電時におけ
る被溶接部位Ｐ近傍の温度ＴＶを赤外線温度センサ６で
検出し、この検出温度Ｔ、、ｌを比較演算手段１２に取
り込み、温度設定手段１０に予め設定された最大許容温
度ＴＩＪＬおよび最小許容温度Ｔ’ｔ、ｔと比較して検
出温度Ｔ、が許容範囲内に入っているか否か演算を行う
（ステップＳ２．Ｓ３）。

検出温度Ｔ。と設定温度Ｔ　ｕＬ、　Ｔ　ＬＬとの比較
演算の結果、検出温度Ｔｗが許容範囲内に収まっている
場合には適正な溶接温度のもとで溶接が行われたものと
判定し、設定電流値（当初は■。）を変更することなく
次の打点位置の溶接動作に移行する（ステップＳ４．Ｓ
５）。

これに対して、加圧通電時の発熱が十分に行われずに検
出温度Ｔ８が最小許容温度ＴＬＬを下回った場合には、
直ちに同じ打点位置の再通電を行う（ステップＳ６）。

そして、検出温度Ｔ、が最小許容温度Ｔ　ＬＬを下回る
事態が２回続けて発生したかどうかを判断しくステップ
Ｓ８）、検出温度Ｔ。

が最小許容温度ＴＬＬを下回った回数が１回目である場
合には再通電を行っただけで次の打点位置の溶接に移行
する（ステップ５１５）。

一方、２回続けて検出温度Ｔｗが最小許容温度Ｔｔ、ｔ
、を下回った場合には比較演算手段１２から設定電流変
更処理手段１３に対して電流ステップアップ信号ＵＵを
出力し、溶接電流設定手段１１に記憶されている設定電
流値（当初はＩ。）を予め定められた変化量ΔＩだけ増
加させて設定電流値を増加後の値（直前の設定電流がＩ
ｏの場合には１、＋ΔＩ）に設定し直した上で（ステッ
プＳ９゜ＳＩＯ，Ｓｌｌ、Ｓ１２．５１３）、次の打点
位置の溶接動作に移行する（ステ・ツブ５１５）。

ただし、電流ステップが最大ステ・ノブ数ｑを越えた場
合（Ｐ＝ｑ＋　１となった時）には溶接電流値をステッ
プアップさせることなく以降の溶接動作を停止しくステ
ップ５１６）、ステップ完了出力を出して例えば表示灯
を点灯させて作業者にチップ研摩等の指示を与える（ス
テ・ツブ５１７）。

また、上記のように溶接電流値のステ・ノブア・ノブの
結果、その電流ステップが最大ステ・ノブ数ｑとなった
場合（Ｐ＝ｑ）には、以降の溶接に際して、溶接電流値
が最終ステップ領域に入ったことを知らせる表示灯を点
灯させ（ステップＳ１３゜５１４）、作業者にチップ研
摩等の時期が近いことを告知する。

一方、検出温度Ｔ、と設定温度ＴＵＬ、ＴＬＬとの比較
演算の結果、加圧通電時の発熱が高過ぎて検出温度Ｔ、
が最大許容温度Ｔｕｔ、を越えた場合にはくステップＳ
３．Ｓ　１９）　、検出温度Ｔ８が最大許容温度Ｔｕｔ
、を越える事態が２回続けて発生したかどうかを判断す
る（ステップ５２０）。そして、上記の事態の発生が１
回目である時には次の打点位置の溶接に移行する一方（
ステップ５１５）、２回続けて検出温度Ｔｗが最大許容
温度’ｒｕ＋−を越えた場合には比較演算手段１２から
設定電流変更処理手段１３に対して電流ステップダウン
信号Ｕ。

を出力し、溶接電流設定手段１１に記憶されている設定
電流値を予め定められた変化量ΔＩだけ減少させて、設
定電流値を減少後の値（直前の設定電流値−ΔＩ）に更
新して設定し直した上で（ステップＳ２１．Ｓ２２，５
２３）　、次の打点位置の溶接動作に移行する（ステッ
プＳ２４．Ｓ＋５）。

ただし、溶接電流値のステップアップ動作を経ることな
く最初からいきなり電流ステップダウン信号Ｕｏが出力
された場合（Ｐ＝０となった時）には（ステップ５２２
）、溶接電流値をステップダウンさせることなく以降の
溶接作動を停止しくステップ５２５）、例えば異常表示
ランプを点灯させて電流および温度の設定値の見直しを
促す（ステップ８２６）。

つまり、本実施例によれば溶接済みの打点数の増大に応
じて第４図のＱ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ・・・のように溶接電
流の増減を繰り返しながら多数の打点数のスポット溶接
が連続的に行われる。

そして、加圧通電時の発熱が十分でなく検出温度Ｔ、が
最小許容温度ＴＬＬを下回った場合でも直ちに同じ打点
位置に対して再通電を行うことにより、溶接品質が確実
に保証される。

また、検出温度Ｔ、が許容温度を高温側または低温側に
２回続けて逸脱した場合にのみ設定電流値の増減処理を
行うようにしているので、突発的あるいは一時的な温度
変化で設定電流値が頻繁に増減することがなく、全体と
しては電極２，３の消耗に伴う通電径の増大に応じた適
正な電流の上昇を実現できる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、加圧通電時における被溶
接部位近傍の温度をモニタリングし、この検出温度に応
じて設定電流値を増減させるようにしているため、電極
の消耗が予測通りに行われない場合でも、次の打点位置
からはその電極の消耗状態もしくは溶接結果に応じた適
正な溶接電流のもとて溶接が行われるようになり、溶接
品質の向上が図れる。

また、溶接電流の増減は従来のように定量的に把握しに
（い電極の消耗を条件とするのではなく、溶接品質との
相関性が強くしかも定量的な把握が容易な被溶接部位近
傍の温度を条件としているので、溶接条件の設定も比較
的短時間で行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶接電流制御装置の構成を示す機能ブ
ロック図、第２図は本発明の一実施例を示す図で上記の
溶接電流制御装置を含むスポット溶接装置全体の概略説
明図、第３図は上記の溶接電流制御装置による電流制御
時のフローチャート、第４図は上記の電流制御時の電流
変化を示す説明図、第５図および第６図は従来の制御方
式による電流変化を示す説明図である。 １・・・スポット溶接ガン、２，３・・・電極、４・・
・トランス、６・・・赤外線温度センサ、７・・・溶接
電流制脚装置としてのタイマユニット、１０・・・温度
設定手段、１１・・・溶接電流設定手段、１２・・・比
較演算手段、１３・・・設定電流変更処理手段、１４・
・・通電制御手段、Ｔ１・・・検出温度、Ｔｕｔ、・・
・最大許容温度、Ｔｔ、Ｌ・・・最小許容温度、Ｕｕ・
・・電流ステップアップ信号、ＵＤ・・・電流ステップ
ダウン信号、ΔＩ・・・電流変化量、Ｑ・・・通電指令
信号。 第２図 第Ｓ図 第６図 打点数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の打点数の被溶接部位についてスポット溶接
   ガンによる加圧通電動作を繰り返しながら順次溶接する
   にあたり、溶接を終えた累積打点数の増大に応じて順次
   溶接電流を変化させるようにした溶接電流制御装置にお
   いて、 適正な溶接品質を得るに必要な加圧通電時の被溶接部位
   近傍の最大許容温度および最小許容温度が予め設定され
   た温度設定手段と、 最初の打点位置の溶接電流値が予め設定された溶接電流
   設定手段と、 スポット溶接ガンに取り付けられて、加圧通電時の被溶
   接部位近傍の温度を検出する温度センサと、 検出温度と最大許容温度および最小許容温度とを比較し
   て検出温度が最大許容温度よりも高い時には電流ステッ
   プダウン信号を出力する一方、検出温度が最小許容温度
   よりも低い時には電流ステップアップ信号を出力する比
   較演算手段と、前記電流ステップダウン信号を受けた時
   には予め定められた電流変化量だけ設定電流値を減少さ
   せる一方、電流ステップアップ信号を受けた時には上記
   の電流変化量だけ設定電流値を増加させて、設定電流値
   を増減後の値に更新して設定し直す設定電流変更処理手
   段と、 各打点位置での溶接開始信号を受けて、設定電流値に応
   じた通電指令信号を溶接トランスの１次側に付与する通
   電制御手段、 とを備えたことを特徴とするスポット溶接装置の溶接電
   流制御装置。