JPH07303973A - 抵抗溶接機の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極間の距離によってワークの真の膨張率を
判断できるようにして、その真の膨張率に基づいて溶接
電流の制御を行うことができるようにする。 【構成】 ２つの電極によってワークを挟圧し該両電極
間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって該ワー
クの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接機の制
御装置であって、前記両電極間に前記ワークの溶接をす
るための本通電を行う本通電手段と、その本通電を行う
前に、前記ワークと前記電極とがなじむまで前記両電極
間に予備的な通電を行う予備的通電手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、２つの電極間にワー
クを挟圧し両電極間に溶接電流を流してそのワークの溶
接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接機の制御装置
及び制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】抵抗溶接機において良好な溶接を行うた
めには、ワークに応じて両電極間に適切な溶接電流を流
す必要がある。そして、適切な溶接電流を自動的に流す
ようにする従来の装置として、特公昭６２−１８２７３
号公報に記載されているものがある。その装置は、時間
とともに変化する両電極間の抵抗値の目標カーブを設定
し、その実際の両電極間の抵抗値がその目標カーブに沿
うように両電極間を流れる溶接電流の値を制御するもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、適切な溶接
電流値は、ワークの材質，板厚，枚数等の溶接条件によ
って異なってくる。そのため、前述の従来の装置におい
ても、適切な抵抗値のカーブはワークの材質等の溶接条
件によって異なるため、溶接条件ごとに各々抵抗値の目
標カーブ（基準となる値）を設定する必要があり、煩雑
である。

【０００４】そこで、請求項１，請求項２，請求項１
４，請求項１５に係る発明は、ワークの材質，板厚，枚
数等の溶接条件が異なっても、それに応じて溶接電流値
を各々設定することなく、両電極間に自動的に適切な溶
接電流を流すことが可能であり、溶接条件が異なっても
ワークの溶接を自動的かつ適切に行うことができる制御
装置及び方法を提供することを課題とする（第１の課
題）。

【０００５】第１の課題を解決するために、請求項１，
請求項２，請求項１４，請求項１５に係る発明がなされ
たのであり、それによれば一般的には適切な溶接が行わ
れる。しかしながら、さらなる改良の余地があることが
判明した。すなわち、上記の発明においては、後述する
ようにワークの膨張率や抵抗値に基づいて制御される
が、ワークの膨張率や抵抗値は、電極間の距離や電極間
の抵抗値に基づいて判断されることが一般的である。し
かしながら、次のような場合は、ワークの膨張率（又は
抵抗値）と電極間の距離（又は抵抗値）とが一致せず、
電極間の距離（又は抵抗値）によっては適切な制御をす
ることができないのである。

【０００６】すなわち、多数回の使用によって電極の先
端部が欠けたりして平面状でなくなって突起部等が発生
していると、溶接の初期の段階においてはその突起部に
おいて電極がワークに沈み込んでいき、その分電極間の
距離は接近する。このため、電極間の距離によってワー
クの膨張率を判断すると、通電による発熱によってワー
クが実際には膨張していても、その沈み込み分が相殺さ
れてしまい、ワークの膨張率は実際の膨張率よりも小さ
く判断されてしまう。そのため、従来の制御をそのまま
適用すると、本来流すべき電流以上の大きな溶接電流を
流すこととなってしまい、スパッタが生じる場合もあ
る。

【０００７】また、このようなことは次の場合にも生じ
る。すなわち、電極とワークとの間に異物が存在してい
る場合においては、通電による発熱によってその異物が
燃焼又は溶解することにより、電極がワークの側へさら
に接近するように移動する。このため、電極間の距離を
基準に判断するとワークはその分収縮しているように判
断され、ワークの膨張率が実際の膨張率よりも小さく判
断されてしまうのである。なお上記２点については、
「ワークの膨張率」を「ワークの抵抗値」と置き換えて
も同様のことがいえる。

【０００８】そこで、請求項３〜請求項１１，請求項１
６に係る発明は、電極間の距離（又は抵抗値）によって
ワークの真の膨張率（又は抵抗値）を判断することが可
能であり、その真の膨張率（又は抵抗値）に基づいて溶
接電流の制御を行うことができる制御装置及び方法を提
供することを課題とする（第２の課題）。

【０００９】また、請求項１２，請求項１３に係る発明
は、上記第１・第２の両方の課題のを解決するものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の課題を解決す
るために、請求項１に係る発明は、２つの電極によって
ワークを挟圧し該両電極間に溶接電流を通電してそのジ
ュール熱によって該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制
御を行う抵抗溶接機の制御装置であって、前記ワークの
膨張速度又は抵抗値増加速度に基づいて前記溶接電流の
電流値を制御する電流値制御手段を有することを特徴と
する。

【００１１】また、請求項２に係る発明は、２つの電極
によってワークを挟圧し該両電極間に溶接電流を通電し
てそのジュール熱によって該ワークの溶接を行う抵抗溶
接機の制御を行う抵抗溶接機の制御装置であって、前記
ワークの膨張速度又は抵抗値増加速度がほぼゼロとなっ
た時点以降に前記溶接電流の通電を終了する通電終了手
段を有することを特徴とする。

【００１２】また、上記第２の課題を解決するために、
請求項３に係る発明は、２つの電極によってワークを挟
圧し該両電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱に
よって該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵
抗溶接機の制御装置であって、前記両電極間に前記ワー
クの溶接をするための本通電を行う本通電手段と、その
本通電を行う前に、前記ワークと前記電極とがなじむま
で前記両電極間に予備的な通電を行う予備的通電手段と
を有することを特徴とする。なお、ここで、電極の先端
部がワークに「なじむ」とは、電極の先端部がワークに
対して全面的にかつ直接的に接触することをいうことと
する。

【００１３】また、請求項４に係る発明は、請求項３に
係る発明であって、前記予備的通電によって前記ワーク
と前記電極とがなじんだか否かを、前記両電極間の距離
が前記ワークの膨張に伴って離隔し始めたか否かをもっ
て判断するものであることを特徴とする。

【００１４】また、請求項５に係る発明は、請求項３に
係る発明であって、前記予備的通電によって前記ワーク
と前記電極とがなじんだか否かを、前記両電極間の前記
ワークの抵抗値が減少から増加へと転じたか否かをもっ
て判断するものであることを特徴とする。

【００１５】また、請求項６に係る発明は、請求項３に
係る発明であって、前記予備的通電手段における通電が
間欠的なものであることを特徴とする。なお、「間欠
的」とは、複数回の予備的通電の間に（正確にはそのう
ちの実質的な通電がされる複数の時間帯の間において）
無通電状態の時間があるということであるが、その「無
通電状態」とは、電流値がゼロの場合に限らず、上記の
予備的通電の電流値と比較して相当に低い値の電流が通
電される場合も含まれることとする。

【００１６】また、請求項７に係る発明は、請求項３又
は請求項６に係る発明であって、前記予備的通電手段に
おける電流値が、時間の経過とともに徐々に大きくなる
ものであることを特徴とする。なお、請求項６に係る発
明に関する場合においては、予備的通電のうちの実質的
に通電されている期間の電流値（すなわち、その間の無
通電状態を含まずに）が徐々に大きくなるものである。

【００１７】また、請求項８に係る発明は、請求項３に
係る発明であって、前記予備的通電と前記本通電との間
において通電を休止する通電休止手段を有することを特
徴とする。なお、「通電の休止」とは、電流値がゼロの
場合に限らず、上記の予備的通電の電流値と比較して相
当に低い値の電流が通電される場合も含まれることとす
る。

【００１８】また、請求項９に係る発明は、請求項８に
係る発明であって、前記通電休止手段による通電の休止
が、前記ワークの収縮速度又は抵抗値減少速度がほぼゼ
ロとなった時点以降に終了されるものであることを特徴
とする。

【００１９】また、請求項１０に係る発明は、請求項７
に係る発明であって、前記本通電の初期の電流値が、前
記予備的通電の終期の電流値を基準に定められるもので
あることを特徴とする。

【００２０】また、請求項１１に係る発明は、請求項３
に係る発明であって、前記本通電の初期の電流値が、前
記予備的通電の通電時間又は通電量に基づいて定められ
るものであることを特徴とする。なお、「通電量」と
は、電流値を通電時間で積分した値をいう。

【００２１】また、上記第１・第２の両方の課題を解決
するために、請求項１２に係る発明は、請求項３に係る
発明であって、前記両電極間の離隔速度又は抵抗値増加
速度に基づいて前記本通電の電流値を制御する電流値制
御手段を有することを特徴とする。なお、「両電極間の
離隔速度」とは、両電極間の距離が離隔する速度のこと
をいう。

【００２２】また、請求項１３に係る発明は、請求項３
に係る発明であって、前記両電極間の離隔速度又は抵抗
値増加速度がほぼゼロとなった時点以降に前記本通電を
終了する通電終了手段を有することを特徴とする。

【００２３】また、上記第１の課題を解決するために、
請求項１４に係る発明は、２つの電極によってワークを
挟圧し該両電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱
によって該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う
抵抗溶接機の制御方法であって、前記ワークの膨張速度
又は抵抗値増加速度に基づいて前記溶接電流の電流値を
制御する電流値制御段階を有することを特徴とする。

【００２４】また、請求項１５に係る発明は、２つの電
極によってワークを挟圧し該両電極間に溶接電流を通電
してそのジュール熱によって該ワークの溶接を行う抵抗
溶接機の制御を行う抵抗溶接機の制御方法であって、前
記ワークの膨張速度又は抵抗値増加速度がほぼゼロとな
った時点以降に前記溶接電流の通電を終了する通電終了
段階を有することを特徴とする。

【００２５】また、上記第２の課題を解決するために、
請求項１６に係る発明は、２つの電極によってワークを
挟圧し該両電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱
によって該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う
抵抗溶接機の制御方法であって、前記両電極間に前記ワ
ークの溶接をするための本通電を行う本通電段階と、そ
の本通電を行う前に、前記ワークと前記電極とがなじむ
まで前記両電極間に予備的な通電を行う予備的通電段階
とを有することを特徴とする。

【００２６】

【作用】請求項１，請求項１４に係る発明によれば、ワ
ークの材質，板厚，枚数等の条件にかかわらず、両電極
間に適切な電流が流され、適切に溶接できることが判明
した。すなわち、ワークの材質，板厚，枚数等の条件が
異なっても、ワークの膨張速度と溶接電流値との間には
同様な相関関係があることが判明したのであり、ワーク
の膨張速度を基準にフィードバック的に溶接電流値を制
御することによって、適切に溶接できるのである。すな
わち、膨張速度が小さければ電流値を増加させ、膨張速
度が大きければ電流値を減少させるのである。なお、こ
の制御は、溶接のうちの初期において有効である。ま
た、ワークの膨張率とワークの抵抗値との間にはほぼ正
の相関関係があるため、抵抗値の増加速度に基づいても
同様な作用が得られるのである。

【００２７】請求項２，請求項１５に係る発明によれ
ば、ワークの材質，板厚，枚数等の条件にかかわらず、
通電の適切な終了タイミングが得られ、適切に溶接でき
ることが判明した。すなわち、ワークの膨張速度がほぼ
ゼロになったということは、ワークが十分に溶解してそ
れ以上は溶解せず、それ以上の体積の膨張がないと推察
されるのであり、それを基準に通電の適切な終了タイミ
ングが得られるのである。また、前述したように、ワー
クの膨張率とワークの抵抗値との間にはほぼ相関関係が
あるため、抵抗値の増加速度に基づいても同様な作用が
得られるのである。

【００２８】請求項３，請求項１６に係る発明によれば
適切な溶接が行われることが判明した。その理由は次の
とおりであると推察される。電極の先端部に突起部が生
じている場合においては、予備的通電による発熱によっ
てワークが軟らかくなり、電極の先端部の突起部がワー
クに対して沈み込んでいき、電極の先端部がワークに対
してなじむようになる。すなわち、ワークの当該電極に
対する部分の形状が電極の形状に沿ったものとなり、電
極の先端部とワークとが全面的に接触することとなる。
また、電極とワークとの間に異物が存在する場合等にお
いても、予備的通電による発熱によって、その異物が燃
焼又は溶解して、電極とワークとが直接的に接触する
（なじむ）こととなる。このように、電極の先端部とワ
ークとがなじむまで予備的通電を行うと、本通電の際に
おいてワークの膨張率と電極間の距離の変化とが一致す
ることとなり、電極間の距離の変化に基づいてワークの
膨張率を正確に把握することが可能となる。このため、
電極間の距離に基づいて、ワークの膨張率に対応した溶
接電流の制御をすることが可能となり、適切な溶接を行
うことが可能となるのである。

【００２９】請求項４に係る発明によれば、請求項３に
係る発明の作用を効果的に得ることができる。電極とワ
ークとがなじむと、ワークの膨張率と電極間の距離の変
化とが一致することから、通電による発熱に基づくワー
クの膨張によって、両電極間の距離が離隔し始めるので
ある。すなわち、両電極間の距離が離隔し始めたか否か
によって電極とワークとがなじんだか否かが判断され得
るのであり、それを基準に予備的通電の終了タイミング
を得ることができるのである。

【００３０】また、請求項５に係る発明によっても、請
求項３に係る発明の作用を効果的に得ることができる。
電極とワークとがなじむと、両電極間のワークの抵抗値
が、減少から増加へと転じることが判明したのである。
すなわち、電極とワークとがなじむ前は、電極間の通電
によるジュール熱によって電極間抵抗値が一旦増加し、
その後、前述したように、電極がワークに沈み込んだり
電極とワークとの間の異物が燃焼したりして、両電極間
の距離が短くなって、電極間の抵抗値が減少していく。
そして、電極とワークとがなじむと、両電極間の距離が
ワークの膨張に伴って離隔し、また、ワークが高温とな
ることも伴って、ワークの抵抗値が増加し始める。この
ため、両電極間のワークの抵抗値が減少から増加へと転
じたか否かによっても、電極とワークとがなじんだか否
かが判断され得るのであり、それを基準に予備的通電の
終了タイミングを得ることができるのである。

【００３１】請求項６に係る発明によれば、請求項３に
係る発明よりもさらに適切な溶接が行われることが判明
した。その理由は次のとおりであると推察される。予備
的通電が間欠的であるということは、予備的通電と予備
的通電との間（正確には、予備的通電のうちの通電期間
と通電期間との間）に通電休止期間があるのである。こ
のため、先の予備的通電によって電極がワークに沈み込
んだ場合に、通電休止期間においてワークの熱が放散さ
れて、ワークの硬さが回復し、電極がそれ以上沈み込む
ことが防止される。そして、次の予備的通電によって再
度電極が所定の度合いだけ沈み込む。このように、電極
がワークに対して少しずつ沈み込むため、電極がワーク
に対して一度に過度に沈み込む（最悪の場合ワークに孔
があく）ようなことが防止され、電極がワークになじむ
のに必要な分だけ電極がワークに沈み込む。このように
して、電極とワークとが適切になじむことが担保される
と推察されるのである。

【００３２】請求項７に係る発明によれば、請求項３や
請求項６に係る発明よりもさらに適切な溶接が行われる
ことが判明した。その理由は次のとおりであると推察さ
れる。予備的通電の初期においては電極とワークとの接
触面積が小さいが、予備的通電によって徐々に電極がワ
ークになじんできてその接触面積が大きくなっていきジ
ュール熱が分散されるようになっていく。このため、予
備的通電の電流値が徐々に大きくなっていくことによっ
て、そのジュール熱の分散が補完され、ワークが常に適
切な高温状態とされると推察されるのである。

【００３３】請求項８に係る発明によれば、請求項３に
係る発明よりもさらに適切な溶接が行われることが判明
した。その理由は次のとおりであると推察される。予備
的通電によってワークには徐々に熱の蓄積が生じるが、
予備的通電の初期から発熱していた部分と、後になって
から電極と接触して発熱した部分とでは、温度が不均一
となる場合がある。そこで、一旦ワークが冷却されるこ
とによって、その温度の不均一状態が解消され、本通電
においてはワークが均一的に高温となり、適切な溶接が
行われるのである。

【００３４】請求項９に係る発明によれば、請求項８に
係る発明よりもさらに適切な溶接が行われることが判明
した。その理由は次のとおりであると推察される。予備
的通電の後に通電が休止されるとワークの温度が低下し
ていく。このため、ワークの厚さや抵抗値の上昇ピーク
を過ぎた後に、ワークの厚さは薄くなっていき（収縮し
ていき）、ワークの抵抗値も減少していく。そして、十
分ワークの温度が低下した際には、ワークの収縮や抵抗
値の減少も収まっていく（収縮速度や抵抗値減少速度が
ほぼゼロとなる）。このため、ワークの収縮速度や抵抗
値減少速度がほぼゼロとなった時点以降においては、ワ
ークが十分低下していることから、本通電においてワー
クが均一的に高温になることが担保されるのである。

【００３５】請求項１０に係る発明によれば、請求項７
に係る発明よりもさらに適切な溶接が行われることが判
明した。その理由は次のとおりであると推察される。予
備的通電において徐々に電流値が大きくされていった結
果のその終期の電流値は、電極とワークとがなじむのに
適した大きさであるわけであるから、その電流値を基準
とした電流値で本通電が開始されるのが好ましいと考え
られるからである。

【００３６】請求項１１に係る発明によっても、請求項
３に係る発明よりもさらに適切な溶接が行われることが
判明した。その理由は、請求項１０に係る発明と同様
に、予備的通電において電極とワークとがなじむまで通
電した通電時間や通電量は、本通電の初期の電流値の基
準になり得ると推察されるからである。

【００３７】また、請求項１２に係る発明によれば、請
求項３及び請求項１に係る発明の両方の作用が得られ
る。すなわち、予備的通電において、電極の先端部とワ
ークとがよくなじんで、ワークの膨張率（又は抵抗値）
と電極間の距離（又は抵抗値）とが一致するようにな
る。そして、本通電において、電極間の離隔速度（又は
抵抗値増加速度）を基準にフィードバック的に溶接電流
値を制御することによって、ワークの材質，板厚，枚数
等の条件にかかわらず、自動的に適切な溶接をすること
ができるのである。なお、この制御は、本通電の初期に
おいて有効である。

【００３８】また、請求項１３に係る発明によれば、請
求項３及び請求項２に係る発明の両方の作用が得られ
る。すなわち、予備的通電において、電極の先端部とワ
ークとがよくなじんで、ワークの膨張率（又は抵抗値）
と電極間の距離（又は抵抗値）とが一致するようにな
る。そして、本通電において、電極間の離隔速度（又は
抵抗値増加速度）がほぼゼロになったことに基づいて、
本通電の適切な終了タイミングが得られ、適切に溶接で
きるのである。

【００３９】

【実施例】

＜第１実施例＞次に、請求項１〜請求項４，請求項６〜
請求項１０，請求項１２〜請求項１６の発明を具体化し
た実施例を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示
すように、この抵抗溶接機１０は、本体部１２に対し
て、横方向に張り出すように下側支持部２０及び上側支
持部３０が設けられている。下側支持部２０には下側プ
ラテン２２が固定され、上側支持部３０には上側プラテ
ン３２がシリンダ３１によって上下動可能に設けられて
いる。各プラテン２２，３２にはシャンク２４，３４が
設けられ、各シャンク２４，３４には電極２６，３６が
設けられている。また、上側支持部３０には変位センサ
３８が設けられており、上側プラテン３２の位置（変
位）を始終認識するようにされている。そして、シリン
ダ３１の駆動によって、上側プラテン３２を下降させ、
両電極２６，３６によってワークＷ１，Ｗ２を挟圧し、
電源回路４２からの溶接電流を両電極２６，３６間に流
して両ワークＷ１，Ｗ２の溶接がされるようにされてい
る。

【００４０】本体部１２には、制御装置が設けられてい
る。制御装置はＣＰＵ４０を有し、ＣＰＵ４０には電源
回路４２や変位センサ３８が接続されている。また、Ｃ
ＰＵ４０には、クロック４４，起動回路４６，メモリ４
８も接続されている。起動回路４６はシリンダ３１の駆
動を制御する。メモリ４８には次述の制御内容のプログ
ラム等が記憶されている。

【００４１】制御装置の制御内容は、図３及び図４のフ
ローチャートや図５のタイミングチャートのとおりであ
る。また、その際の電極３６やワークＷ１の状態を図６
に示す。なお、両電極２６，３６間の挟圧力は常に一定
であるとする。図６(a) に示すように、両電極２６，３
６によってワークＷ１，Ｗ２を挟圧した後に、まず、ス
テップＳ２において１パルスの予備的通電が行われる。
その時間は１０ミリ秒程度である（以下同様である）。
これによって、ワークＷ１のうちの電極３６の突出部に
対応する部分がジュール熱によって高温となる。

【００４２】そして、ステップＳ４において、電極３６
の移動方向が判断される。すなわち、電極３６が下降中
であれば、両電極２６・３６間の距離が減少中であり、
電極３６が上昇中であれば、両電極２６・３６間の距離
が増加中であることを意味する。

【００４３】ステップＳ４において電極３６が下降中
（上下動しない場合も含む）である場合においては、ス
テップＳ６において、所定時間（２０ミリ秒程度であ
り、以下同様である）だけ通電を休止する。電極３６が
下降中であってワークＷ１に沈み込んでいるということ
は、次の現象が生じていると推察される。すなわち、図
６(a) に示すように、電極３６の先端部には突起部３７
等が生じており、電極３６の先端部とワークＷ１（その
表面は平面状である）との当接は全面的なものではな
く、電極３６の突起部３７の先端部という小さな面積に
よって行われている。このため、その部分での単位面積
あたりの圧力が大きく、通電による発熱によって軟らか
くなっているワークＷ１に電極３６（突起部３７）が沈
み込む度合いが、ワークＷ１が熱膨張によって電極３６
を上方へ押し上げようとする度合いよりもまさっている
のである。そして、図６(b) に示すように、この電極３
６がワークＷ１に対して少し沈み込むことによって、電
極３６とワークＷ１とがなじむようになる。すなわち、
ワークＷ１の表面の形状が電極３６の先端部の形状（突
起部３７を有する形状）にやや沿ったたものとなる。ま
たは、次のように推察される場合もある。ワークＷ１と
電極３６との間に異物が存在し、通電による発熱によっ
てその異物が燃焼または溶解し、それによって電極３６
が下降する度合いが、ワークＷ１（Ｗ２）が熱膨張によ
って電極３６を上方へ押し上げようとする度合いよりも
まさっているのである。そして、電極３６がワークＷ１
に対して少し沈み込むことによって、電極３６とワーク
Ｗ１とがなじむようになる。すなわち、ワークＷ１・電
極３６間の異物が小さくなり、ワークＷ１と電極３６の
先端部とがより直接的に接するようになるのである。そ
して、このステップＳ４における通電の休止によって、
ワークＷ１の熱が放散されて、ワークＷ１の当該部分の
温度が下がり、ワークＷ１の硬さが回復する。このた
め、電極３６がそれ以上沈み込むことがほぼ阻止され
る。

【００４４】次に、ステップＳ８において、前回よりも
やや大きな電流で１パルスの予備的通電が行われる。前
回よりやや大きな電流が通電されるのは、実験的にその
方が好ましい結果が得られたからなのであるが、その理
由は次のとおりであると推察される。すなわち、ワーク
Ｗ１の表面は前回の予備的通電（ステップＳ２又はＳ
８）及び休止（ステップＳ６）によって電極３６の先端
部とワークＷ１とがややなじむようになり、電極３６の
先端部との接触面積が前回よりも大きくなっている場合
が多い。そのため、前回よりも大きな電流によって大き
なジュール熱が発生しても、その熱は前回よりもワーク
Ｗ１（Ｗ２）の広い面積部分に分散される。このため、
前回よりも大きな電流を通電することによって、ワーク
Ｗ１の当該部分が前回と同様の適切な高温状態となるの
である。

【００４５】そして、ステップＳ４に戻り、ステップＳ
４〜ステップＳ８のループが繰り返される。このループ
の繰り返しによって、電極３６の先端部とワークＷ１と
がよくなじんでいく。すなわち、電極３６の先端部に突
起部３７がある場合には、図６(a) →(b) →(c) のよう
に、ワークＷ１の形状が、電極３６の先端部の形状に沿
った形状となっていく。また、電極３６・ワークＷ１間
に異物が存在する場合には、その異物が徐々に小さくな
っていき、電極３６が直接的にワークＷ１に対して当接
するようになっていく。なお、ステップＳ２及びステッ
プＳ４〜ステップＳ８のループが、予備的通電をする予
備的通電手段（予備的通電段階）（請求項３〜請求項１
３，請求項１６）に該当する。

【００４６】ステップＳ４において電極３６が上昇中と
判断された場合は、ステップＳ１０へ移行して、所定の
時間の間通電が休止される。電極３６が上昇中であると
いうことは、電極３６の沈下よりもワークＷ１（Ｗ２）
の熱膨張の方が大きいことから、電極３６とワークＷ１
とがよくなじんでいると推察される。このため、この時
点以後においては、電極３６の位置（電極２６・３６間
の距離）とワークＷ１，Ｗ２の膨張度合いが対応するこ
とから、電極３６の位置を認識することによってワーク
Ｗ１，Ｗ２の膨張度合いを認識することができるように
なるのである。このため、もう予備的通電をする必要が
なくなったため、予備的通電は終了され、次の段階へと
進むのである。すなわち、電極３６の位置が上昇するこ
と（電極２６・３６間の距離が増加すること）をもっ
て、予備的通電の終了タイミングを適切に得ることがで
きるのである。

【００４７】ステップＳ１０では、ある一定時間通電が
休止され、ステップＳ１２，Ｓ１４において電極３６の
変位（ワークＷ１，Ｗ２の膨張収縮）について判断され
る。通電が休止されると、ワークＷ１，Ｗ２が冷却され
て、ワークＷ１，Ｗ２が、膨張のピークを過ぎた後に収
縮するからである。なお、まず膨張のピークがあるの
は、それまでの通電による遅れ現象であると考えられ
る。ワークＷ１，Ｗ２が膨張中（電極３６が上昇ピーク
を越えていない）場合は、ステップＳ１２でＮｏとなっ
てステップＳ１０へ戻る。そして、ステップＳ１２でＹ
ｅｓとなるまで、ステップＳ１０及びステップＳ１２の
ループが繰り返される。ステップＳ１２でＹｅｓとなっ
た（電極３６が上昇ピークを越えた）後は、ステップＳ
１４でワークＷ１，Ｗ２の収縮速度（電極３６の下降速
度）がほぼゼロになったか否か、すなわちワークＷ１，
Ｗ２の収縮が収まったか否かが判断される。Ｎｏの場合
はステップＳ１０へ戻り、ステップＳ１４でＹｅｓとな
るまでステップＳ１０，Ｓ１２，Ｓ１４のループが繰り
返される。このようにして、電極３６の下降速度がほぼ
ゼロとなるまで、すなわちワークＷ１，Ｗ２の収縮が収
まるまで、通電が休止される。ワークＷ１，Ｗ２の収縮
が収まった時点で、ワークＷ１，Ｗ２が十分に冷却され
たと考えられるからである。このような休止時間を設け
る方が好ましい結果が得られた理由は、次のとおりであ
ると推察される。すなわち、ステップＳ４〜ステップＳ
８のループが何回も繰り返される際に、ステップＳ６で
の休止時間があるとはいえ徐々に熱の蓄積が起きる。そ
して、その際に、ワークＷ１（Ｗ２）のうち当初から電
極３６と当接していて当初から発熱していた部分と、後
になってから電極に当接してその時点から発熱し始めた
部分とが存在し、ワークＷ１（Ｗ２）の温度が不均一で
ある場合もある。そこで、一旦ワークＷ１，Ｗ２がこの
通電停止によって冷却されることによって、その温度の
不均一状態が解消され、次述の本通電においてワークＷ
１，Ｗ２は均一的に高温となり、適切な溶接が行われる
のである。このステップＳ１０，Ｓ１２，Ｓ１４が、通
電休止手段（請求項８）に該当する。

【００４８】そして、ステップＳ２０から本通電が行わ
れる。本通電は予備的通電のような間欠的なものではな
く、連続的なものである。最初の電流値から徐々に上げ
ていく。本通電の最初の電流値は、予備的通電のうちの
最後のパルスの電流値を基準に設定される。すなわち、
その予備的通電によって、熱膨張による電極３６の押し
上げがなされているのであるから、必要な発熱が生じる
ほど十分に大きな電流であると判断されるからである。
また、支障なく予備的通電量を徐々に大きくしていった
結果の電流値であるから、大きすぎる電流値でもないと
判断されるからである（過大な電流を通電するとスパッ
タが生じてしまい好ましくないのである）。しかし、さ
らに念を入れるために、予備的通電のうちの最後のパル
スの電流値よりはやや小さな電流から本通電を開始す
る。

【００４９】ステップＳ２２においては本通電開始時か
ら所定時間以内か否かが判断される。所定時間以内にお
いてはワークＷ１，Ｗ２の膨張度合いに応じて溶接電流
値がフィードバック制御され、所定時間経過後ではその
ような制御はされないため、まず、この判断がされる。

【００５０】本通電開始時から所定時間以内の場合に
は、ステップＳ２４，Ｓ２６，Ｓ２８，Ｓ３０におい
て、ワークＷ１，Ｗ２の膨張速度に基づくフィードバッ
ク制御によって、溶接電流値が制御される。すなわち、
ステップＳ２４及びステップＳ２６においては、電極３
６の上昇速度が所定値であるか、それより大きいか、小
さいかが判断される。その際、前述の予備的通電によっ
て、ワークＷ１，Ｗ２の膨張度合いと電極３６の上昇速
度とが対応しているため、電極３６の上昇速度を認識す
ることによって、ワークＷ１，Ｗ２の膨張度合いを認識
することができるのである。電極３６の上昇速度が所定
値より小さく、ワークＷ１，Ｗ２の膨張度合いが所定値
より小さい場合（ステップＳ２４でＮｏ，ステップＳ２
６でＹｅｓとなる）は、ステップＳ３０で溶接電流値が
増加され、ステップＳ２２へ戻る。また、電極３６の上
昇速度が所定値より大きく、ワークＷ１，Ｗ２の膨張度
合いが所定値より大きい場合（ステップＳ２４でＹｅｓ
となる）は、ステップＳ２８で溶接電流値が増加され、
ステップＳ２２へ戻る。また、電極３６の上昇速度が所
定値と一致しており、ワークＷ１，Ｗ２の膨張度合いが
所定値と一致している場合（ステップＳ２４及びステッ
プＳ２６でともにＮｏとなる）は、その溶接電流値のま
まステップＳ２２へ戻る。このようにして、電流値が適
切な値になるように導かれていく。なお、ステップＳ２
４〜Ｓ３０が、電流値制御手段（電流値制御段階）（請
求項１，請求項１２，請求項１４）に該当する。

【００５１】本通電開始後所定の時間が経過した以降
は、適切な電流値であっても、徐々に、ワークＷ１，Ｗ
２の膨張速度が小さくなっていくので、ワークＷ１，Ｗ
２の膨張速度に基づく溶接電流値のフィードバック制御
はされず、ステップＳ３２へ移行する。ステップＳ３２
では、電極３６の上昇速度がほぼゼロとなったか否かが
判断される。すなわち、ワークＷ１，Ｗ２の膨張が飽和
し、ワークＷ１，Ｗ２の膨張速度がほぼゼロになったか
否かが判断される。経験上、ワークの膨張が飽和した際
にはワークの溶接が完了しているからである。そして、
ワークＷ１，Ｗ２の膨張速度が飽和するまで、ステップ
Ｓ３２及びステップＳ２２のループを循環して、その
間、前述のようにして定められた値の溶接電流が通電さ
れる。

【００５２】そして、ワークＷ１，Ｗ２の膨張が飽和し
た際には、ステップＳ３２でＹｅｓとなり、ステップＳ
３４において溶接電流の通電（本通電）が停止される。
なぜなら、ワークＷ１，Ｗ２の膨張速度がほぼゼロにな
ったということは、ワークＷ１，Ｗ２が十分に溶解して
それ以上は溶解せず、それ以上の体積の膨張がないと推
察されるからである。すなわち、それを基準にすること
によって本通電の適切な終了タイミングが得られるので
ある。なお、ステップＳ３２及びＳ３４が、通電終了手
段（通電終了段階）（請求項２，請求項１３，請求項１
５）に該当する。

【００５３】以上のように、この制御装置及び方法で
は、本通電される前に予備的通電されることによって、
電極３６とワークＷ１とがよくなじみ、電極３６の位置
（電極２６・３６間の距離）によって、ワークＷ１，Ｗ
２の真の膨張度合いを知ることが可能となる。このた
め、本通電の際に、電極３６の位置に基づいて、ワーク
Ｗ１，Ｗ２の膨張度合いに対応した適切な溶接電流を流
すことができることが担保されるのである。

【００５４】＜第２実施例＞次に、請求項１〜請求項
３，請求項５〜請求項１０，請求項１２〜請求項１６の
発明を具体化した実施例を、第１実施例との相違点（請
求項５，請求項９に対応する事項）を中心に説明する。
図７に示すように、この制御内容は、図３のフローチャ
ートの制御内容と比較して、ステップＳ４，Ｓ１２，Ｓ
１４の部分がステップＳ１０４，Ｓ１１２，Ｓ１１４と
なっている点において異なる。すなわち、ステップＳ２
の後に、ステップＳ１０４において、両電極２６・３６
間の抵抗値が減少から増加へ転じたか否かが判断され
る。なぜなら、次のことが実験的に判明したからであ
る。電極３６とワークＷ１とがなじむ前は、電極２６・
３６間の通電によるジュール熱によって電極２６・３６
間の抵抗値が一旦増加し、その後、前述したように、電
極３６がワークＷ１に沈み込んだり電極３６とワークＷ
１との間の異物が燃焼したりして、両電極２６・３６間
の距離が短くなって、電極２６・３６間の抵抗値が減少
していく。そして、電極３６とワークＷ１とがなじむ
と、両電極２６・３６間の距離がワークＷ１，Ｗ２の膨
張に伴って離隔し、また、ワークＷ１，Ｗ２が高温とな
ることも伴って、ワークＷ１，Ｗ２の抵抗値が増加し始
める。このため、両電極２６・３６間のワークＷ１，Ｗ
２の抵抗値が減少から増加へと転じるまで（ステップＳ
１０４でＹｅｓとなるまで）、ステップＳ２，Ｓ１０
４，Ｓ６，Ｓ８のループが繰り返されるのである。

【００５５】通電休止手段に該当するステップＳ１０，
Ｓ１１２，Ｓ１１４では、次のように制御される。ステ
ップＳ１０では、ある一定時間通電が休止され、ステッ
プＳ１１２，Ｓ１１４において電極２６・３６間の抵抗
値について判断される。通電が休止されると、ワークＷ
１，Ｗ２の抵抗値が、その上昇ピークを過ぎた後に減少
するからである。すなわち、ワークＷ１，Ｗ２への通電
が休止されることによって、ワークＷ１，Ｗ２が冷却さ
れるとともに、その冷却に伴って収縮する（厚さが薄く
なる）ことによって抵抗値が減少すると考えられるので
ある。なお、まず上昇ピークがあるのは、それまでの通
電による遅れ現象であると考えられる。抵抗値が上昇ピ
ークを越えていない場合は、ステップＳ１１２でＮｏと
なってステップＳ１０へ戻る。そして、ステップＳ１１
２でＹｅｓとなるまで、ステップＳ１０及びステップＳ
１１２のループが繰り返される。ステップＳ１１２でＹ
ｅｓとなった後は（抵抗値が上昇ピークを越えた後
は）、ステップＳ１１４で抵抗値の減少速度がほぼゼロ
になったか否か（抵抗値の減少が収まったか否か）が判
断される。Ｎｏの場合はステップＳ１０へ戻り、ステッ
プＳ１１４でＹｅｓとなるまでステップＳ１０，Ｓ１１
２，Ｓ１１４のループが繰り返される。このようにし
て、抵抗値の減少が収まるまで通電が休止される。抵抗
値の減少が収まった時点で、ワークＷ１，Ｗ２が十分に
冷却されたと考えられるからである。以上のようにし
て、ワークＷ１，Ｗ２が十分冷却された後に、第１実施
例と同様に、図４のフローチャートのステップＳ２０へ
移行して、本通電が行われるのである。

【００５６】＜その他の実施例＞本発明は、以上の実施
例に限られるのではなく、その他種々の実施例が考えら
れる。すなわち、予備的通電は必ずしも間欠的なもので
なくてもよく、予備的通電の初期から終期まで常に通電
されていてもよい（請求項６に関する事項）。また、予
備的通電の電流値は、上記第１・第２実施例のように複
数の矩形的なものに限らず、複数の三角波的なものや、
滑らかに電流値が増減するものも含まれる。また、予備
的通電の電流値は必ずしも徐々に大きくなるものでなく
てもよい（請求項７に関する事項）。また、予備的通電
と本通電との間に必ずしも通電休止期間が設けられなく
てもよい（請求項８に関する事項）。

【００５７】また、本通電の初期の電流値は、上記第１
・第２実施例（請求項１０）のように予備的通電の終期
の電流値に基づくのではなく、予備的通電の時間や予備
的通電の通電量に基づいて設定される場合でもよい（請
求項１１に対応）。すなわち、予備的通電の時間が長い
場合には本通電の初期の電流値は大きく、予備的通電の
時間が短い場合には本通電の初期の電流値は小さく、と
いうように予備的通電の時間に応じて本通電の初期値を
設定してもよい。また、予備的通電の通電量が大きい場
合には本通電の初期の電流値は大きく、予備的通電の通
電量が小さい場合には本通電の初期の電流値は小さく、
というように予備的通電の通電量に応じて本通電の初期
値を設定してもよい。

【００５８】また、本通電の電流値の制御や終了タイミ
ングについては、前述したようにワークの膨張率と抵抗
値との間に正の相関関係があることから、次のことがい
える。すなわち、本通電の電流値は、ワークの膨張速度
（両電極間の離隔速度）に基づいて制御するものに限ら
ず、ワークの抵抗値増加速度（両電極間の抵抗値増加速
度）に基づいて制御されてもよい（請求項１，請求項１
２，請求項１４に関する事項）。また、本通電の終了
は、ワークの膨張速度（両電極間の離隔速度）がほぼゼ
ロになった時点以降に行われるものに限らず、ワークの
抵抗値増加速度（両電極間の抵抗値増加速度）がほぼゼ
ロになった時点以降に行われるものであってもよい（請
求項２，請求項１３，請求項１５に関する事項）。すな
わち、図４のフローチャートにおけるステップＳ２４・
Ｓ２６やステップＳ３２における「電極３６の上昇速
度」を、「両電極２６・３６間の抵抗値の増加速度」と
置き換えた制御をしてもよい。

【００５９】また、電極とワークとが最初からなじんで
いる場合においては、予備的通電は不要であり、最初か
ら本通電（通電）をしてもよい。

【００６０】

【発明の効果】請求項１〜請求項１６に係る発明によれ
ば、適切な溶接が行われるため、溶接ミスが生じにく
く、溶接作業を効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の制御対象となる抵抗溶接機
の全体を示す側面図である。

【図２】図１中の要部を示すブロック図である。

【図３】本発明の第１実施例の制御内容を示すフローチ
ャートの一部である。

【図４】本発明の第１・第２実施例の制御内容を示すフ
ローチャートの一部である。

【図５】図３のフローチャートに対応するタイミングチ
ャートである。

【図６】図３〜図５の内容の制御によるワークの各段階
の状態を推察して示す図である。

【図７】本発明の第２実施例の制御内容を示すフローチ
ャートの一部である。

【符号の説明】

１０ 抵抗溶接機 ２６，３６ 電極 Ｗ１，Ｗ２ ワーク Ｓ２〜Ｓ８ 予備的通電手段（予備的通電段階） Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１４ 通電休止手段 Ｓ１０，Ｓ１１２，Ｓ１１４ 通電休止手段 Ｓ２４〜Ｓ３０ 電流値制御手段（電流値制御段階） Ｓ３２，Ｓ３４ 通電終了手段（通電終了段階）

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの電極によってワークを挟圧し該両
   電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって該
   ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接機
   の制御装置であって、 前記ワークの膨張速度又は抵抗値増加速度に基づいて前
   記溶接電流の電流値を制御する電流値制御手段を有する
   ことを特徴とする抵抗溶接機の制御装置。
2. 【請求項２】 ２つの電極によってワークを挟圧し該両
   電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって該
   ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接機
   の制御装置であって、 前記ワークの膨張速度又は抵抗値増加速度がほぼゼロと
   なった時点以降に前記溶接電流の通電を終了する通電終
   了手段を有することを特徴とする抵抗溶接機の制御装
   置。
3. 【請求項３】 ２つの電極によってワークを挟圧し該両
   電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって該
   ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接機
   の制御装置であって、 前記両電極間に前記ワークの溶接をするための本通電を
   行う本通電手段と、 その本通電を行う前に、前記ワークと前記電極とがなじ
   むまで前記両電極間に予備的な通電を行う予備的通電手
   段とを有することを特徴とする抵抗溶接機の制御装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の抵抗溶接機の制御装置
   であって、 前記予備的通電によって前記ワークと前記電極とがなじ
   んだか否かを、前記両電極間の距離が前記ワークの膨張
   に伴って離隔し始めたか否かをもって判断するものであ
   ることを特徴とする抵抗溶接機の制御装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の抵抗溶接機の制御装置
   であって、 前記予備的通電によって前記ワークと前記電極とがなじ
   んだか否かを、前記両電極間の前記ワークの抵抗値が減
   少から増加へと転じたか否かをもって判断するものであ
   ることを特徴とする抵抗溶接機の制御装置。
6. 【請求項６】 請求項３に記載の抵抗溶接機の制御装置
   であって、 前記予備的通電手段における通電が間欠的なものである
   ことを特徴とする抵抗溶接機の制御装置。
7. 【請求項７】 請求項３又は請求項６に記載の抵抗溶接
   機の制御装置であって、 前記予備的通電手段における電流値が、時間の経過とと
   もに徐々に大きくなるものであることを特徴とする抵抗
   溶接機の制御装置。
8. 【請求項８】 請求項３に記載の抵抗溶接機の制御装置
   であって、 前記予備的通電と前記本通電との間において通電を休止
   する通電休止手段を有することを特徴とする抵抗溶接機
   の制御装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の抵抗溶接機の制御装置
   であって、 前記通電休止手段による通電の休止が、前記ワークの収
   縮速度又は抵抗値減少速度がほぼゼロとなった時点以降
   に終了されるものであることを特徴とする抵抗溶接機の
   制御装置。
10. 【請求項１０】 請求項７に記載の抵抗溶接機の制御装
    置であって、 前記本通電の初期の電流値が、前記予備的通電の終期の
    電流値を基準に定められるものであることを特徴とする
    抵抗溶接機の制御装置。
11. 【請求項１１】 請求項３に記載の抵抗溶接機の制御装
    置であって、 前記本通電の初期の電流値が、前記予備的通電の通電時
    間又は通電量に基づいて定められるものであることを特
    徴とする抵抗溶接機の制御装置。
12. 【請求項１２】 請求項３に記載の抵抗溶接機の制御装
    置であって、 前記両電極間の離隔速度又は抵抗値増加速度に基づいて
    前記本通電の電流値を制御する電流値制御手段を有する
    ことを特徴とする抵抗溶接機の制御装置。
13. 【請求項１３】 請求項３に記載の抵抗溶接機の制御装
    置であって、 前記両電極間の離隔速度又は抵抗値増加速度がほぼゼロ
    となった時点以降に前記本通電を終了する通電終了手段
    を有することを特徴とする抵抗溶接機の制御装置。
14. 【請求項１４】 ２つの電極によってワークを挟圧し該
    両電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって
    該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接
    機の制御方法であって、 前記ワークの膨張速度又は抵抗値増加速度に基づいて前
    記溶接電流の電流値を制御する電流値制御段階を有する
    ことを特徴とする抵抗溶接機の制御方法。
15. 【請求項１５】 ２つの電極によってワークを挟圧し該
    両電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって
    該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接
    機の制御方法であって、 前記ワークの膨張速度又は抵抗値増加速度がほぼゼロと
    なった時点以降に前記溶接電流の通電を終了する通電終
    了段階を有することを特徴とする抵抗溶接機の制御方
    法。
16. 【請求項１６】 ２つの電極によってワークを挟圧し該
    両電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって
    該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接
    機の制御方法であって、 前記両電極間に前記ワークの溶接をするための本通電を
    行う本通電段階と、 その本通電を行う前に、前記ワークと前記電極とがなじ
    むまで前記両電極間に予備的な通電を行う予備的通電段
    階とを有することを特徴とする抵抗溶接機の制御方法。