JPH04127974A

JPH04127974A - 抵抗溶接制御装置

Info

Publication number: JPH04127974A
Application number: JP24798290A
Authority: JP
Inventors: Minoru Saito; 実斉藤; Kanji Suzuki; 幹治鈴木; Hideaki Hida; 飛田　英明
Original assignee: Miyachi Technos Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Miyachi Technos Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-09-17
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1992-04-28
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JP2670713B2

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】

本発明は抵抗溶接制御装置に関し、詳しくは抵抗溶接に
於ける各種溶接条件（溶接電流、通電時間、溶接チップ
加圧力等）を制御するための抵抗溶接制御装置に関する
。

【従来の技術】

抵抗溶接では、溶接の都度溶接チップの先端が摩耗し、
その径が段々大きくなって行く。このため電流密度が低
下して溶接強度が下がる虞れが有る。これを防ぐため従
来は一定の溶接打点数毎に溶接チップ先端を研磨してい
る。又、この研磨の回数も出来るだけ少なくて済むよう
に溶接打点ごとに少しずつ電流を増加させる、所謂ステ
ップアップ制御を加えている。

【発明が解決しようとする課題】

ところでこのステップアップ制御に於ける電流の増加量
は実験的、経験的に定められている。この為、溶接機毎
の特性の相違、ワーク（被溶接物）の板圧のバラつき、
表面状態のバラつき等に的確に対応させるのが難しい。又、溶接の良し悪し、特に溶接強度が十分有るか否かを
実製品について生産の現場で確認することは難しい。こ
のため多くの現場ではスプラッシュの有無を溶接条件設
定の目安にしている。この場合スプラッシュが全く無いと外見上は無通電や溶
融不足の場合と区別がつかない。又、前記バラつきやス
テップアップ量の設定の不的確などによりスプラッシュ
が出なくなる事もある。この為、作業担当者は通電電流
や通電時間をどうしても多めに設定してしまう傾向が有
る。このような条件設定は前述のステップアップ量設定の不
適切さと相俟って、ともすると強いスプラッシュを発生
させることになる。強いスプラッシュは溶接強度の低下を招く。又溶接チッ
プの寿命も縮める。更に作業者に対する危険度をも増大
させる。そして又、ケーブル、ホース、溶接機本体、制
御機器等の劣化や絶縁低下をも促進する。

【課題を解決するための手段】

そこで本発明では、スプラッシュ発生を検知する検知手
段と、所定の溶接実行打点数に対するスプラッシュ発生
打点数の比率を算出する算出手段と、該比率が所定の範
囲に収まるよう所定の溶接条件を制御する制御手段を用
い上記課題の解決を図る。

【作用】

スプラッシュが程々に発生するように溶接条件を定める
と、その発生状態はある程度ランダムになる。スプラッ
シュを目安にして溶接条件を制御するときはこのような
状態に維持するのが一番好ましい。このようにする為、本発明では先ず検知手段によって通
電中スプラッシュが発生するか否かをチエツクする。そ
して算出手段により溶接実行打点数に対するスプラッシ
ュ発生打点数の比率を算出し、この比率が所定の範囲に
収まるよう制御手段により溶接電流、通電時間などの溶
接条件を制御する。

【実施例】

以下本発明の詳細を図示実施例に基いて説明する。第１
図に於いて、１は整流回路で、三相交流３φを整流し直
流電圧ＤＣを発生する。２はチョークコイル、３は電解
コンデンサで、これらは前記直流電圧ＤＣを平滑する。４はインバータで、制御信号Ｃ８に従いそのデユーティ
比が変化する１０００Ｈｚ前後の交流ＡＦを発生する。５は変圧器で、インバータ４から供給される交流ＡＦを
ステップダウンし低圧ＬＶを発生する。６．７はダイオードで、低圧ＬＶを全波整流する。８．９は溶接チップで、抵抗溶接機本体（不図示）に支
承されており、加圧力によってワーク１０に密着し、こ
れに溶接電流Ｉを供給する。１１は電流検出コイルで、
溶接電流Ｉの変化分（微分値）に対応した微小電流ｉを
発生する。１２は積分回路で、前記微小電流ｉを積分し
、デジタル値ＤＩを発生する。この値ＤＩは溶接電流Ｉ
に対応する。１３は微分回路で、溶接チップ間電圧ＶＣの立ち下がり
に応動してパルスＤＰを発生する。１４はゲート回路で
、ゲート信号Ｇが供給されている間、入力端子ＩＮと出
力端子ＯＵＴが導通する。１５はフリップフロップで、ゲート回路１４の出力でセ
ットされ、信号Ｒでリセットされる。セットされたとき
その出力Ｑは「１」となる。１６は集積回路からなる中
央処理装置（ＣＰ　Ｕ）所謂マイクロコンピュータで、
ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１７を使用しながら
リードオンリメモリ（ＲＯＭ）１８のプログラムに従い
後述の処理を実行する。１９は所謂ＲＡＭカードで、デ
ータやプログラムの格納に用いられる。２０は印字装置、２１は表示装置であり、夫々ＣＰＵ１
６から供給される制御データ（溶接電流の変更時刻、そ
のときの溶接打点番号、装置動作状況など）を印字出力
し、或いは表示する。２２はキーボードで、ＣＰＵ１６
へのデータ人力に用いられる。そして２３は入出力ポー
トで、前述の各回路等とＣＰＵｌ６との間、抵抗溶接機
本体制御回路（不図示）とＣＰＵｌ６との間、及び外部
コンピュータ等（不図示）とＣＰＵ１６との間のデータ
の受渡しを行なう。次に第２図を引用して本実施例に於けるスプラッシュ検
出の手法を説明する。第２図に於て図（Ａ）は溶接電流
■の一例を示し、ここでは通電開始時点ｔ０から終了時
点ｔ１まで定電流制御を行なっている。なお電流Ｉの大
きさはＣＰＵ１６により増減される（後述）。同図（Ｂ）、（Ｃ）はこのときの溶接チップ間電圧ＶＣ
の変化例を示す。同図（Ｂ）ＶＣＩはスプラッシュが発
生することなく通電が終った例、同図（Ｃ）ＶＯ２は通
電中にスプラッシュが発生した例を示し、この例では途
中の時点ｔ、に於いてスプラッシュが発生した為に溶接
チップ間電圧■Ｃ２が急激に低下している。本実施例ではこのような特性を利用してスプラッシュの
発生を検知する。具体的には微分回路１３、ゲート回路
１４及びフリップフロップ１５を用いる。即ち微分回路
１３は前述のように溶接チップ間電圧ＶＣが立ち下がっ
たときパルスＤＰを発生する（第２図（Ｄ））。そこで通電開始時ｔ０にフリップフロップ１５をリセッ
トすると共に、溶接チップ間電圧ＶＣが安定する適宜の
時点ｔ３から通電終了の直前の時点ｔ４まで、ゲート回
路１４にゲート信号Ｇを供給する（第２図（Ｅ））。こ
のようにすれば、通電終了時ｔ１に発生するパルスＤＰ
２はゲート回路１４で阻止され、その間に生ずるパルス
、例えばパルスＤＰＩのみがフリップフロップ１５に供
給される（第２図（Ｆ））。これにより、フリップフロップ１５の出力Ｑはスプラッ
シュ無しのとき「０」、スプラッシュ有りのとき「１」
となり（２回以上のときも同じ）、これでスプラッシュ
の有無が検知できる。第３図を引用して第１の実施例の動作を説明する。先ず
ロボット等によりワーク１０が溶接機本体に位置決めさ
れると、溶接機本体制御回路はＣＰＵ１６に作業開始命
令ＪＳを供給する。これに応動してＣＰＵ１６はこの処
理ルーチンを開始し、始めに通電電流の目標値ＭＩを初
期値ＭＯに設定する（ステップＳＬ）。初期値ＭＯはワ
ークや溶接機の特性に合せてスプラッシュが程々に出る
ような値に大まかに設定する。次にスプラッシュの発生回数Ｙと、溶接実行打点数Ｐを
「０」にする（ステップＳ２）。次いで溶接機本体制御
回路から通電命令ＳＴが到来するのを待つ（ステップＳ
３）。通電命令ＳＴは溶接チップ８．９が所定の溶接打
点に当接されて所定の時間（スクイズ時間）が経過した
とき、溶接機本体制御回路から送出される。通電命令ＳＴが到来すると、ＣＰＵ１６はフリップフロ
ップ１５にリセット信号Ｒを供給する（ステップＳ４）
。これによりフリップフロップ１５の出力Ｑは「０」に
なる。次いでインバータ４にスイッチ信号ＳＷを供給し
、溶接電流■の通電を開始する（ステップＳ５．第２図
ｔｏ）。溶接電流Ｉの大きさはデジタル値ＤＩで表わさ
れる。ＣＰＵ１６はこのデジタル値ＤＩを基に溶接電流Ｉが目
標値ＭＩになるように、制御信号Ｃ８で交流ＡＦのデユ
ーティ比を制御する。次にステップＳ６に進み通電開始時点ｔ０から所定時間
Ｔ１が経過するのを待つ。一般に溶接チップ間電圧ＶＣ
Ｉ、ＶＣ２は通電開始後第２図（Ｂ）、（Ｃ）に示すよ
うに変化する。そこで本実施例では通電開始後すぐには
ゲート回路１４を導通させず、時間Ｔ１だけ遅らせてゲ
ート回路１４を導通させる。この様にすると通電当初の
電圧降下で仮にパルスＤＰが発生したとしてもこれをス
プラッシュとして誤って検出するようなことが無い。なおこの時間Ｔ１はワークの形状、素材の違いに対応し
うるよう変更可能にしておくと良い。時間Ｔ１が経過したらゲート回路１４にゲート信号Ｇを
供給する（ステップＳ７）。次いでＳ８に進み所定時間
Ｔ２が経過するのを待つ（第２図（Ｅ））。この時間Ｔ２は所定通電時間Ｔ３（第２図（Ａ））と時
間Ｔ１の差より稍短い時間とする。この時間Ｔ２内にス
プラッシュが発生すると、ゲート回路１４の出力（ＯＵ
Ｔ）にパルスＤＰＩが現れ（第２図（Ｆ））フリップフ
ロップ１５がセットされる。所定時間Ｔ２が経過したらゲート信号Ｇの供給を停止す
る（ステップＳ９）。次いでステップＳ１０に進みイン
バータ４へのスイッチ信号ＳＷの供給を停止し通電を終
了する。そして溶接機本体制御回路に通電完了信号Ｅを
送出する（ステップ５１１）。溶接機本体制御回路はこ
の信号Ｅに応動して溶接チップ８．９を次の溶接打点に
移動する。次いでステップＳ１２に進みＣＰＵｌ６はこのときのＱ
の値が「１」か否かを検査する。その答が「はい」であ
るときはスプラッシュ発生回数に「ＩＪを加える（ステ
ップ５１３）。又、答か「いいえ」のときはこのステッ
プＳ１３をバイパスしてステップＳ１４に進む。ここで溶接実行打点数Ｐに１を加える。そして次のステ
ップＳ１５で溶接実行打点数Ｐが２０になったか否かを
検査する。この第１の実施例では溶接実行打点数２０毎
にその間に発生したスプラッシュ発生打点数を積算し、
これを基にスプラッシュの比率を求めることとしている
。溶接実行打点数Ｐが２０に達していないときはここで
の答は「いいえ」となる。この場合ＣＰＵ１６はステッ
プＳ３に戻り同様の処理を繰返す。２０個の溶接打点についてのスプラッシュ発生打点数の
積算が完了すると、このステップＳ１５での答は「はい
」となる。これによりＣＰＵ１６はステップ８１６に進
む。本実施例では溶接実行打点数２０に対するスプラッシュ
発生打点数を管理することとし、「６」を中心値、「７
」を管理上限、「５」を管理下限とする。ステップ５１
６，５１７はこれらを判断するもので、管理上限を超え
たときはこのステップＳ１６での答が「はい」となり、
ＣＰＵｌ６は目標値Ｍｌから所定の調整値ＭＡを減算す
る（ステップ５１８）そしてステップＳ２に戻る。又、管理限界内にあるときはステップ８１６゜８１７で
の答が「いいえ」となり、ＣＰＵ１６は目標値ＭＩを変
更することなくステップＳ２に戻る。又、管理下限を下回ったときは、ステップＳ１６での答
が「いいえ」、ステップＳ１７での答が「はい」となり
、ステップＳ１９に進んでＣＰＵ１６は目標値Ｍｌに所
定の調整値ＭＡを加算する。なお溶接電流Ｉは大き過ぎるとナゲツトに欠陥が生ずる
等の虞れが有る。又、電流供給能力にも自ずから限界が
有る。そこで本実施例では、ステップＳ１９で目標値Ｍ
Ｉを増加させた場合、次のステップＳ２０に於いてそれ
が上限値ＭＭを超えているかいないかを検査する。そし
て目標値ＭＩが上限値ＭＭを超えていた場合はステップ
Ｓ２１に進み、溶接機本体制御回路に対し最大電流到達
信号Ｍを供給しこのルーチンを一旦終了する。又、増加
後のＭｌが上限値ＭＭを超えていないときはステップＳ
２に戻る。調整値ＭＡはワーク、溶接機の特性に照し、従来手動で
調整していたときの例に倣って定める。次に第２の実施例の動作を説明する。本実施例では溶接
実行打点数に対するスプラッシュ発生打点数の比率を移
動平均で求める。第５図にこの為の記録手段たるＲＡＭ
１７のメモリ割付け（一部）を示す。本実施例では２０
個の溶接実行打点についてスプラッシュの有無を記録す
ることとし、アドレス０１００ＯＨから０１０１３Ｈ迄
をこの記録の為に用いる。なお各アドレスの中に表示さ
れている数字は記録されているデータの一例を示しｒＯ
Ｊはスプラッシュ無し、「１」はスプラッシュ有りを示
す。第４図を引用してこの第２の実施例の動作を説明する。ＣＰＵ１６は始めにメモリアドレスＡの値をｒｏｌｏｏ
ｏＨＪに設定する（ステップ５３０）。次いで第１の実
施例と同じ内容のステップＳ１を実行する。次にスプラ
ッシュの発生回数Ｙと、最初の２０打点に達したか否か
を示すフラグＮを「０」にする（ステップ５３１）。こ
の後第１の実施例と同じ内容のステップ８３〜Ｓｌｌを
実行する。つぎにＣＰＵ１６はフラグＮが「１」か否かを確認する
（ステップ５３２）。本実施例では最初の２０打点まで
はアドレスへの値をｒｏｌｏｏｏＨ」からｒｏ１０１３
ＨＪまでインクリメントしつつ当該アドレスにそのとき
の各溶接実行打点のスプラッシュの有無を記録し、且つ
スプラッシュが有ったときはスプラッシュ発生回数Ｙに
「１」を加算する。一方、２１打点以降に就いては２０
打点ごとにアドレスＡの値をｒｏｌｏｏｏＨＪに戻すこ
とにより、このアドレスの範囲に当該溶接打点から２０
打点前迄のスプラッシュ発生状況が循環的に記録される
ようにし、且つこの２１打点以降についてはそれ以前の
２０打点のスプラッシュ発生比率を見ながら溶接電流目
標値ＭＩの調整を行なう。この為最初の２０打点を境に
流れを変更する必要が有り、フラグＮはこの判断の為に
使用される。而してステップＳ３１でＮは当初「０」に設定されてい
る。従ってこのステップＳ３２の答は「いいえ」となり
、ＣＰＵｌ６は前述の通りＡが示すアドレスにフリップ
フロップ１５の出力Ｑ即ちスプラッシュの有無を表すデ
ータを格納する（ステップ５３３）。そして第１の実施例と同じ内容のステップＳ１２、Ｓ１
３を実行する。次のステップＳ３４でＣＰＵ１６はアドレスＡがｒ０１
０１３ＨＪになったか否か、即ち最初の２０打点の記録
が終ったか否かを検査する。２０打点に達していないと
きここでの答は「いいえ」であり、ＣＰＵ１６はＡの値
をインクリメント（ステップ５３５）した後ステップＳ
３に戻り同様の処理を繰返す。最初の２０打点の結果を記録するとこのステップＳ３４
での答は「はい」となる。これによりＣＰＵ１６はステ
ップＳ３６に進みフラグＮを「１」にしだ後Ａの値をｒ
ｏｌｏｏｏＨＪに戻す（ステップ５３７）。そして又ス
テップＳ３に戻る。Ｎが「１」となった後はステップＳ３２からステップＳ
３８へと進む。ここでＣＰＵ１６はＡが示すアドレスに
格納されている値をＢとして読出す。次いでこのＢから
そのときのフリップフロップ１５の出力Ｑを減算する（
ステップ５３９）。このステップＳ３９は、そのときの溶接打点に於けるフ
リップフロップ１５の出力Ｑの値とそこから２０打点前
のフリップフロップ１５の出力Ｑの値（変数としてはＢ
）を比較してその結果によりＹの値を増減するためのも
のである。ここで先ずその差りがｒＯＪを示すときはそ
のときのスプラッシュの有無と２０打点前のスプラッシ
ュの有無が一致している状態である。従ってこの場合ス
プラッシュ発生数たるＹの値を変更する必要はなく、Ｃ
ＰＵ１６はステップＳ４０．Ｓ４１から第１の実施例と
同じ内容のＳ１６へと進む。また差りが「１」を示すときは今回スプラッシュ無し、
２０打点前スプラッシュ有りの状態である。そこでステ
ップＳ４３でＹの値を「１」たけ減算し、次のステップ
Ｓ４４で八が示しているアドレスに新たなＱ　（＝Ｏ）
を記録する。また差りが「−１」を示すときはその逆の状態にある。従ってＣＰＵ１６はステップＳ４５に進みＹに「１」を
加算すると共に、次のステップＳ４４でＡが示すアドレ
スに新たなＱの値（＝１）を記録する。そしてＣＰＵ１６は第１の実施例と同じ内容のステップ
８１６〜Ｓ２１を実行する。なおステップ８１８を実行
した後、並びにステップＳ１７及びＳ２０に於て答が「
いいえ」のときは、夫々ステップＳ３４に進む。又、最
初の２０打点を終了したときフラグＮを「１」にしてい
るので、それ以後の溶接打点についてステップＳ３６で
再度フラグＮを「１」にする必要は無いが、同じルーチ
ンを利用してプログラムの量を少なくする為ここではこ
のステップＳ３６を再度実行している。

【他の実施例】

なお本実施例では溶接電流を制御対象にしたか、溶接時
間等、他の溶接条件を制御するようにしてもよい。また
二つ以上の溶接条件を同時に制御するようにしても良い
。又、サンプルの採り方、その数、比率の求め方、管理限
界等はワーク、溶接機の特性などに合せて工夫をすると
良い。更にスプラッシュの検知についても、例えば受光素子で
その発生を検知する、圧力センサで加圧力の変動を検知
する、位置センサで溶接チップ移動を検出する、Ａ−Ｄ
変換器とＣＰＵを用いて、或いは交流１サイクルの溶接
チップ間電圧ＶＣの積分値で溶接電流Ｉの積分値を除し
て抵抗変化を検出するなど、実施例以外の手法を用いて
構わない。更に本実施例はインバータ方式について本発明を適用し
たものであるが、交流方式、コンデンサ方式等、他の方
式のものにも本発明を適用し得る。

【発明の効果】

以上説明したように本発明ではスプラッシュが所定の比
率で発生するように溶接条件を制御することとした。従
ってワークの状態、例えば板厚や表面状態にバラつきが
有ったとしてもこれに柔軟に対応することが出来、溶接
条件を的確な値に維持することが出来る。また溶接チップ先端が徐々に太くなっていく現象に対し
ても、その変化がスプラッシュの発生状況に反映される
ので、本発明で溶接条件をコントロールするようにすれ
ば溶接チップ径の増加にも対応し、従来のステップアッ
プ制御は不用になる。そして又この様に程々にスプラッシュが発生するような
溶接条件下では、スプラッシュは従来のものに比べ遥か
に弱いものとなる。従って作業者に対する危険度、機器
の損耗度、溶接チップの摩耗度を一段と小さくすること
が出来る。更に又スプラッシュが程々に出ているので、スプラッシ
ュが毎回比るような過度の値に溶接条件を設定するよう
なことも無くなって溶接品質の向上、均一化が図れる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示し、第１図は回路構成を示す
ブロック図、第２図は各信号を示す波形図、第３図は第
１の実施例の処理手順を示す流れ図、第４図は第２の実
施例の処理手順を示す流れ図、第５図はメモリ割付を示
す線図である。１３〜１５・・・検知手段、１６〜１８・・・算出手段、４．１６〜１８・・・制御手段。特許出願人　ミャチテクノス株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スプラッシュ発生を検知する検知手段と、所定の
溶接実行打点数に対するスプラッシュ発生打点数の比率
を算出する算出手段と、該比率が所定の範囲に収まるよ
う所定の溶接条件を制御する制御手段を備えたことを特
徴とする抵抗溶接制御装置。