JPH04300078A

JPH04300078A - インバータ式抵抗溶接制御方法及び装置

Info

Publication number: JPH04300078A
Application number: JP8967691A
Authority: JP
Inventors: Koji Takaichi; 高市　幸二
Original assignee: Miyachi Technos Corp
Current assignee: Miyachi Technos Corp
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1992-10-23

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ式の抵抗溶
接に係り、特に溶接通電の制御を行う方法および装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】抵抗溶接時に被溶接材（ワーク）から散
りが飛ぶと、製品の品質を損ねるだけでなく作業環境の
悪化、産業廃棄物等の環境問題を招くため、今日の抵抗
溶接作業場では散りの発生を抑制することが重要な課題
となっている。

【０００３】この問題に関し、特開平１−２４１３８５
号公報には、散りの発生で値の変化するパラメータを検
出し、このパラメータ値の変化から散りの発生を検出し
たときはインバータ制御パルスを立ち上げて直ちに通電
を停止するようにした抵抗溶接の通電制御方法が開示さ
れている。インバータ式の抵抗溶接機においては、高周
波サイクルの短い周期で通電制御を行うので、散りの発
生が検出されたなら直ちに通電を止めることが可能であ
る。上記の通電制御方法は、インバータの即応性を利用
して、散りの発生を初期段階で食い止め、ひいては散り
の発生量を少なくするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の通電制御方法によると、散りが発生した場合は、ナ
ゲットの成長が不十分で、溶接部に良好な接合強度が得
られないという問題があった。ナゲットは、抵抗発熱に
よって接合面付近に生じる溶融部分で、通電時間の経過
とともに碁盤状に拡大成長する。そして、通電終了後の
保持時間でナゲットが凝固することにより、被溶接材間
に金属接合が形成される。しかるに、上記従来の通電制
御方法によれば、散りが発生した時点で直ちに通電を止
めるので、ナゲットの成長が途中で止められ、不十分な
ナゲット径で溶接が終了し、安定・強固な金属接合が得
られなかった。

【０００５】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、散りの発生を最小限に食い止めると同時にナゲ
ット成長を保証するようにしたインバータ式抵抗溶接の
制御方法および制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の第１の制御方法は、溶接実行中に所定のパ
ラメータを監視し、パラメータの変化から散りの発生を
検出する第１のステップと、この第１のステップで散り
が検出されたときは以後被溶接物に供給すべき電流を所
定量だけ減少せしめる第２のステップとを有する方法と
した。

【０００７】本発明の第２の制御方法は、溶接実行中に
所定のパラメータを監視し、このパラメータの変化から
散りの発生を検出する第１のステップと、この第１のス
テップで散りが検出されたときは以後被溶接物に供給す
べき電流を所定量だけ減少せしめる第２のステップと、
第１のステップで散りが検出されたときは通電時間を所
定時間だけ延長する第３のステップとを有する方法とし
た。

【０００８】また、本発明の第１の制御装置は、溶接実
行中に所定のパラメータを監視し、このパラメータの変
化から散りの発生を検出した時所定の散り検出信号を発
生する散り検出手段と、この散り検出手段からの散り検
出信号に応動して被溶接物に供給すべき電流を所定量だ
け減少せしめるための電流制御手段とを具備する構成と
した。

【０００９】本発明の第２の制御装置は、溶接実行中に
所定のパラメータを監視し、このパラメータの変化から
散りの発生を検出した時所定の散り検出信号を発生する
散り検出手段と、この散り検出手段からの散り検出信号
に応動して被溶接物に供給すべき電流を所定量だけ減少
せしめるための電流制御手段と、散り検出手段からの散
り検出信号に応動して通電時間を所定時間だけ延長する
ための通電時間制御手段とを具備する構成とした。

【００１０】

【作用】本発明の第１の制御方法または制御装置では、
溶接実行中に所定のパラメータの変化から散りの発生を
検出すると、通電を直ちに停止せずに、被溶接物に供給
すべき電流を所定量だけ減少せしめることで、散りの再
発を防止する。したがって、散りが発生してもナゲット
の成長がそのまま継続するので、通電終了時には所期の
通り拡大成長したナゲット径が得られる。

【００１１】本発明の第２の制御方法または制御装置で
は、上記のようなパラメータの変化から散りの発生を検
出すると、被溶接物に供給すべき電流を所定量だけ減少
せしめるとともに、通電時間を所定時間だけ延長するの
で、電流の減少による抵抗発熱の減少分が通電時間で補
われ、より一層確実に所期のナゲット径が得られる。

【００１２】

【実施例】以下、添付図を参照して本発明の実施例を説
明する。図１は本発明の一実施例を適用したインバータ
式抵抗溶接機システムの構成を示す図、図２はこの実施
例におけるＣＰＵの機能的構成を示す図、図３はこの実
施例における各種パラメータの波形を示す図である。

【００１３】図１において、商用の３相交流（Ｓ，Ｔ，
Ｕ）が３相全波整流回路１０に入力され、この整流回路
１０の出力端子に得られる直流電圧はコンデンサ１２で
平滑されてからインバータ回路１４に入力される。この
インバータ回路１４は４つのトランジスタＴＲ１　〜Ｔ
Ｒ４　からなり、インバータ駆動回路７０からの制御信
号Ｆａ，Ｆｂ　にしたがってトランジスタＴＲ１，ＴＲ
３　とトランジスタＴＲ２，ＴＲ４　とが商用交流周波
数よりも十分に高い所定の周波数で交互にオン・オフす
ることにより、出力端子ＯＵＴ０　，ＯＵＴ１　に高周
波の交流矩形波パルスが得られる。

【００１４】インバータ回路１４より出力された高周波
の交流矩形波パルスは溶接トランス１６の一次側コイル
に供給され、二次側コイルに低電圧・大電流のパルスが
得られる。この二次側パルスが一対のダイオードＤ１，
Ｄ２　からなる整流回路で直流に変換され、この直流の
二次電流（溶接電流）Ｉ２　が電極チップ２０，２２お
よびワーク２４，２６を流れ、ワーク２４，２６で抵抗
発熱が発生する。

【００１５】本実施例のシステムでは、かかるインバー
タ式抵抗溶接機における散りの発生を検出するためのパ
ラメータとして、チップ間電圧，チップ間抵抗、チップ
間距離（ワーク厚）等を監視する各種の手段が設けられ
る。

【００１６】すなわち、チップ間電圧を監視するために
、電極チップ２０，２２がチップ間電圧検出回路３０の
入力端子に接続され、この電圧検出回路３０の出力端子
よりチップ間電圧検出信号Ｓｖ　がＣＰＵ５０に与えら
れる。

【００１７】また、チップ間抵抗を監視するために、二
次側回路にトロイダルコイル３２が設けられ、このトロ
イダルコイル３２の出力端子に二次電流検出回路３４が
接続される。この二次電流検出回路３４より得られる二
次電流検出信号Ｓｉ　はＣＰＵ５０に与えられ、ＣＰＵ
５０で、この二次電流検出信号Ｓｉとチップ間電圧検出
回路３０からのチップ間電圧検出信号Ｓｖ　とから両電
極チップ２０，２２間の抵抗値が割り出される。

【００１８】また、チップ間距離（ワーク厚）を監視す
るために、可動の上部チップ支持部３６に水平棹３８が
固着され、この水平棹３８の先端部にポテンショメータ
４０の移動端子４２が取り付けられる。これにより、ポ
テンショメータ４０の出力端子より両電極チップ２０，
２２間の距離すなわちワーク２４，２６の厚みに応じた
出力電圧Ｅｐ　が得られ、この電圧Ｅｐ　に基づいてチ
ップ間距離検出回路４４がチップ間の距離（ワーク厚）
を表すチップ間距離検出信号Ｓｄ　を発生し、この信号
Ｓｄ　がＣＰＵ５０に与えられる。

【００１９】ＣＰＵ５０は、入力部７２から各種設定値
等のデータを取り込むとそれらをメモリ７０に格納し、
設定値、測定値、溶接結果等を表示出力するときは表示
部７４に表示データを送る。電源回路８０は、交流電源
電圧から各種の直流動作電圧を生成し、それらをＣＰＵ
５０その他の各部に供給する。電流トランス７７および
一次電流検出回路７８は二次側で溶接電流を検出できな
い場合に使用されるもので、これらの電流検出手段によ
って検出された一次電流に溶接トランス１６の巻線比を
乗じることで、二次電流（溶接電流）の値が割り出され
る。

【００２０】ＣＰＵ５０は、メモリ７０に格納されてい
る制御プログラムにしたがって本抵抗溶接機システムの
全体・各部の制御を行う。本実施例の通電制御に関して
、ＣＰＵ５０は、機能的には図２に示すように、チップ
間抵抗変化検出部５２、チップ間電圧変化検出部５４、
チップ間距離変化検出部５６、散り発生判定部５８、通
電時間設定部６０、溶接電流設定部６２およびインバー
タ制御信号生成部６４からなる。

【００２１】通電時間設定部６０および溶接電流設定部
６２には、通電開始に先立ち、それぞれ通電時間および
溶接電流Ｉ２　の設定値ＴＥ，ＩＷ　がセットされる。インバータ制御信号生成部６４は、通電が開始されると
、二次電流検出回路３４からの二次電流検出信号Ｓｉ　
を受け取り、この信号Ｓｉ　の値を設定値ＩＷ　と比較
し、その比較誤差に応じたインバータ制御信号ｆａ，ｆ
ｂ　を生成する。このインバータ制御信号ｆａ，ｆｂ　は、インバータ駆
動回路７６で増幅されることで、インバータ駆動信号Ｆ
ａ，Ｆｂ　に変換される。

【００２２】チップ間抵抗変化検出部５２は、チップ間
電圧検出回路３０からのチップ間電圧検出信号Ｓｖ　と
二次電流検出回路３４からの二次電流検出信号Ｓｉ　と
を受け取り、それらを一定周期毎にサンプリングして、
両サンプル値からチップ間抵抗のサンプル値を演算し、
連続する２つまたはそれ以上のチップ間抵抗サンプル値
間の差分（変動値）が所定値を越えた時に所定の信号を
発生する。チップ間電圧変化検出部５４は、チップ間電
圧検出回路３０からのチップ間電圧検出信号Ｓｖ　を受
け取って、これを一定周期毎にサンプリングし、連続す
る２つまたはそれ以上のサンプル値間の差分（変動値）
が所定値を越えた時に所定の信号を発生する。また、チ
ップ間距離変化検出部５６は、チップ間距離検出回路４
４からのチップ間距離検出信号Ｓｄ　を受け取って、こ
れを一定周期毎にサンプリングし、連続する２つまたは
それ以上のサンプル値間の差分（変動値）が所定値を越
えた時に所定の信号を発生する。

【００２３】散り発生判定部５８は、チップ間抵抗変化
検出部５２、チップ間電圧変化検出部５４、チップ間距
離変化検出部５６の中のいずれか１つ、あるいは２つ、
あるいは３つ全部から上記所定の出力信号が発生された
ときは、ワーク２４，２６から散りが発生したものと判
定し、通電時間設定部６０および溶接電流設定部６２に
対して次のような補正値を与える。

【００２４】つまり、通電時間設定部６０には、散りの
発生時刻に応じて通電時間を所定時間だけ延長させる補
正値ΔＴが与えられる。また、溶接電流設定部６２には
、二次電流Ｉ２　を所定量だけ減少させる補正値ΔＩが
与えられる。これにより、通電時間設定部６０において
は通電時間設定値がＴＥ　からＴＥ’（ＴＥ　＋ΔＴ）
に補正され、溶接電流設定部６２においては溶接電流設
定値がＩＷ　からＩＷ’（ＩＷ　−ΔＩ）に補正される
。

【００２５】しかして、散りの発生が検出されると、そ
れ以後、インバータ制御信号生成部６４は、二次電流Ｉ
２　を補正後の設定値ＩＷ’に一致させるようなインバ
ータ制御信号ｆａ，ｆｂ　を生成し、通電開始から補正
通電時間設定値ＴＥ’だけ時間が経過した時点でインバ
ータ制御信号ｆａ，ｆｂ　の生成を止める。

【００２６】図３は、上述した本実施例の通電制御の作
用を図解するための波形図である。この例では、時刻Ｔ
ｘ　で散りが発生している。この時、チップ間電圧、チ
ップ間抵抗、チップ間距離は急激に低下・減少するので
、チップ間電圧検出信号Ｓｖ　，チップ間抵抗値、チッ
プ間距離検出信号Ｓｄ　の各パラメータの値が急激に低
下・減少し、この変化がチップ間抵抗変化検出部５２，
チップ間電圧変化検出部５４およびチップ間距離変化検
出部５６で検出され、散り発生判定部５８で散りの発生
が確認され、通電時間設定部６０，溶接電流設定部６２
に対して所定の補正が行われる。これにより、時刻Ｔｘ
　以後は、二次電流Ｉ２　は当初の設定値ＩＷ　から補
正電流値ＩＷ’に減少し、通電時間は当初の設定時間Ｔ
Ｅ　を越して補正通電時間ＴＥ’まで延長される。

【００２７】このように、本実施例では、散りの発生に
よって値の変化するチップ間電圧、チップ間抵抗、チッ
プ間距離（ワーク厚）をパラメータとして監視し、それ
らのパラメータの変化から散りの発生を検出したときは
、溶接電流を直ちに停止せずに所定量だけ減少させるこ
とにより、散りの再発を防止するとともにナゲットの成
長を継続せしめるようにしたので、十分に拡大成長した
ナゲット径を保証し、安定・強固な金属接合を得ること
ができる。さらに、本実施例では、散りが発生したとき
は、通電時間を所定時間だけ延長して、溶接電流の減少
による抵抗発熱量の減少分を補うようにしたので、ナゲ
ットの成長拡大をより一層確実に保証することができる
。

【００２８】なお、本実施例では、散りの発生を検出す
るために３つのパラメータ（チップ間電圧、チップ間抵
抗、チップ間距離）を監視するので、誤動作の少ない散
り発生検出を行うことができる。しかし、これらのパラ
メータの中の１つだけを監視して散り発生を検出するこ
とも可能である。また、上記のように通電時間を延長さ
せる代わりに、同じ通電（再通電）を繰り返すようにし
てもよい。また、定電流制御を行わない場合でも本発明
を適用することが可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、上述したような構成を有する
ことにより、以下のような効果を奏する。

【００３０】請求項１の制御方法または請求項３の制御
装置によれば、溶接実行中に所定のパラメータを監視し
、このパラメータの変化から散りの発生を検出したとき
は、以後被溶接物に供給すべき電流を所定量だけ減少せ
しめることにより、散りの発生を所期段階で最小限に食
い止めると同時に、散りの発生に関係なくナゲットの成
長を維持促進せしめるようにしたので、安定で信頼性の
高い溶接接合を得ることができる。

【００３１】請求項２の制御方法または請求項４の制御
装置によれば、溶接実行中に所定のパラメータを監視し
、このパラメータの変化から散りの発生を検出したとき
は、以後被溶接物に供給すべき電流を所定量だけ減少せ
しめ、かつ通電時間をその分延長することにより、散り
の発生を所期段階で最小限に食い止めると同時に、散り
の発生に関係なく一定の抵抗発熱量でナゲットの成長を
維持促進せしめるようにしたので、より一層安定で信頼
性の高い溶接接合を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を適用したインバータ式抵抗
溶接機システムの構成を示す図である。

【図２】実施例におけるＣＰＵの機能的構成を示す図で
ある。

【図３】実施例における各種パラメータの波形を示す図
である。

【符号の説明】

１４　　　　インバータ回路１６　　　　溶接トランス２０　　　　電極チップ２２　　　　電極チップ２４　　　　ワーク２６　　　　ワーク３０　　　　チップ間電圧検出回路３２　　　　トロイダルコイル３４　　　　二次電流検出回路４０　　　　ポテンショメータ４４　　　　チップ間距離検出回路５０　　　　ＣＰＵ５２　　　　チップ間抵抗変化検出部５４　　　　チップ間電圧変化検出部５６　　　　チップ間距離変化検出部５８　　　　散り発生判定部６０　　　　通電時間設定部６２　　　　溶接電流設定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　溶接実行中に所定のパラメータを監視
し、前記パラメータの変化から散りの発生を検出する第
１のステップと、前記第１のステップで散りが検出され
たときは以後被溶接物に供給すべき電流を所定量だけ減
少せしめる第２のステップと、を有することを特徴とす
るインバータ式抵抗溶接の制御方法。
【請求項２】　　溶接実行中に所定のパラメータを監視
し、前記パラメータの変化から散りの発生を検出する第
１のステップと、前記第１のステップで散りが検出され
たときは以後被溶接物に供給すべき電流を所定量だけ減
少せしめる第２のステップと、前記第１のステップで散
りが検出されたときは通電時間を所定時間だけ延長する
第３のステップと、を有することを特徴とするインバー
タ式抵抗溶接の制御方法。
【請求項３】　　溶接実行中に所定のパラメータを監視
し、前記パラメータの変化から散りの発生を検出した時
所定の散り検出信号を発生する散り検出手段と、前記散
り検出手段からの散り検出信号に応動して被溶接物に供
給すべき電流を所定量だけ減少せしめるための電流制御
手段と、を具備したことを特徴とするインバータ式抵抗
溶接の制御装置。
【請求項４】　　溶接実行中に所定のパラメータを監視
し、前記パラメータの変化から散りの発生を検出した時
所定の散り検出信号を発生する散り検出手段と、前記散
り検出手段からの散り検出信号に応動して被溶接物に供
給すべき電流を所定量だけ減少せしめるための電流制御
手段と、前記散り検出手段からの前記散り検出信号に応
動して通電時間を所定時間だけ延長するための通電時間
制御手段と、を具備したことを特徴とするインバータ式
抵抗溶接の制御装置。