JPS5853186Y2

JPS5853186Y2 - 溶接電流制御装置

Info

Publication number: JPS5853186Y2
Application number: JP12422380U
Authority: JP
Inventors: 秀一砂原
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 1980-09-01
Filing date: 1980-09-01
Publication date: 1983-12-03
Also published as: JPS5749083U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は溶接電流制御装置に係り、特に、自動車ボディ
に使用されるめっき鋼板と普通鋼板とが共に流れるライ
ン中に設置されて前記鋼板の溶接に用いられる抵抗溶接
機に最適な溶接電流制御装置に関する。

従来、自動車のボディ製造ラインにおいては、自動車ボ
ディの必要部位に応じて、下まわり等の防錆処理が必要
な箇所に用いられる防錆用めっき鋼板と、防錆処理が必
要とされない一般箇所に用いられる普通鋼板とが不規則
に流れるなかで、抵抗点溶接機により同一溶接条件で溶
接を行なっている。

即ち、亜鉛めっき等の防錆用めっき処理が施されためつ
き鋼板と、めっき処理が施されない普通鋼板では、電気
抵抗値が異なり、その最適溶接条件も異なるものである
。

従って、鋼板表面のめつき層の有無を容易かつ確実に判
別し、溶接電流を制御しなければならない。

鋼板表面のめつき層の厚さを測定する方法としては、渦
電流を利用したもの、及び電磁誘導を利用したものがあ
る。

このうち、渦電流を利用しためつき層の厚さを測定する
方法は、被測定物中に発生する渦電流の大きさを測定す
る方法である。

しかしながら、この渦電流の大きさは被測定物の導電率
により決まることから、この方法はめつき層と被めっき
材との導電率の差が大きい場合、あるいは金属上の非導
電性処理層の厚さ測定には適しているが、めっき層の有
無を検出する目的には適さない。

一方、電磁誘導を利用しためつき層厚さ測定方法は、被
測定物の電磁抵抗を測定する方法であるが、この電磁抵
抗はめつき眉と被めっき材との透磁率によって決まる。

この透磁率は、例えば、めっき層がμ＝１、被めっき材
がμ＝５００の如くに大差を有しており、これを利用す
ることによってめっき層の厚さを測定することができる
。

以上の事実から鋼板のめつき層の有無の判別のためには
、電磁誘導を利用した方法の適することがわかる。

しかしながら、日間、季節間での温度変動が大きい工場
現場において、数μｍの厚みのめつき層の有無を精度良
く判別するためには、大きな問題がある。

特に、温度、時間等により変動するものは、励磁電流及
び各材料の透磁率である。

このうち励磁電流は測定精度に影響するが、この励磁電
流を定電流にすることで測定精度が向上する。

この構成の一例を示したのが第１図である。第１図に示
すように、抵抗溶接機は、亜鉛めっき鋼板或いは普通鋼
板からなる被溶接材１，２とそれぞれ接触される一対の
溶接電極３ａ、３ｂと該溶接電極３ａ＊３ｂ
に溶接電流を供給する抵抗点溶接機４とを備えている。

このような溶接装置において、被溶接材１表面のめつき
層の有無を検出するための電磁センサ５と、該電磁セン
サ５をばね６の強さによって定まる一定の付勢力で被溶
接材１表面に当接させるシリンダ７と、電磁センサ５の
出力に応じて、被溶接材１表面の亜鉛めっき層の有無を
判別し、亜鉛めっき層の有無により異なった出力を出力
する判別回路８と、該判別回路８出力により、抵抗点溶
接機４に発生される溶接電流を制御する溶接電流制御回
路９とが備えられている。

電磁センサ５は、第２図に示す如く、略Ｕ字形状のコア
５０と該コア５０の一方に巻回された、従来と同様の励
磁コイル５１と、コア５０の他端に巻回された、従来と
同様の検出コイル５２と、を有してなり、励磁コイル５
１には、発振回路からなる励磁電源１０と、該励磁電源
１０より励磁コイル５１に供給される電流を検出する電
流検出器１１と、該電流検出器１１で検出された励磁電
流が一定値となるように、励磁電源１０出力を定電流増
幅する定電流増幅器１２と、が接続されており、又、検
出コイル５２には、コア５０の他端に巻回された検出コ
イル５２の両端に発生した検出電圧Ｅ２を増幅する増幅
器１３と、該増幅器１３の交流出力を整流する整流器１
４とが接続されている。

判別回路８は、同じく第２図に示す如く、整流器１４の
出力に応じて動作し、溶接電流制御回路９に、電磁セン
サ５で検出される被溶接材１表面のめつき層の有無に応
じた出力を出力すると共に、めっき鋼表示灯１５ａ、普
通鋼表示灯１５ｂ、異常表示灯１５ｃ、１５ｄを選択的
に点灯する。

ところで、前述の構成で一層の精度向上を望む場合には
、励磁電流を一定に保つための定電流回路の安定性を更
に向上させなければならない。

しかし、これを達成する為に高精度の定電流回路を実現
しようとすれば、現状では技術的な制約があり、また、
価格的にも制約があり、大幅な精度向上は期待できない
。

本考案の目的は、鋼板の種類に応じて出力信号の成分に
差が出るようにしてめっき層の有無を判定し上記した従
来の欠点を解消した溶接電流制御装置を提供するにある
。

本考案は、２つの電磁センサを設け、両センサの出力を
減算処理することにより、めっき鋼板と普通鋼板とで出
力波形に差が出るようにすることにより、めっき鋼板で
は歪が（高周波成分）小さく、普通鋼板では歪が大きく
なることに基づいて判別するものである。

考案者の考案によれば、第２図に示した電磁センサ５の
検出コイル５２に出力される検出電圧Ｅ２をフーリエ変
換（Ｆ−Ｆ−Ｔ）により波形分析を行った結果、第３図
ａ、ｂに示すように被溶接材の種類によって異なる出力
波形となることが知られた。

即ち、普通鋼板では第３図ａに示す如くに高調波成分が
多く現われ、めっき鋼板では第３図すに示す如く高調波
成分は少ない。

従って、この高調波の有無を電気的に検出することがで
きれば、めっき層を有する鋼板であるか否かがわかるこ
ととなる。

第４図は本考案の実施例を示すブロック図である。

第４図においては第２図で用いたと同一部材であるもの
には同一符号を付している。

従来より設けられている電磁センサ５を測定電磁センサ
とし、更に同様構成のダミー電磁センサ２０を追加する
。

ダミー電磁センサ２０は、コア２１に巻回された励磁コ
イル２２と検出コイル２３を有し、該励磁コイル２２は
測定電磁センサ５の励磁コイル５１と直列接続し、定電
流増幅器１２に接続する。

このダミー電磁センサ２０は被溶接材１には当接せず無
負荷状態で用い、この場合、検出々力は小さいので補正
用増幅器１６で測定電磁センサ５の出力値と等しい値ま
で増幅する。

測定電磁センサ５及びダミー電磁センサ２０の各検出電
圧Ｅ８．Ｅ２は、差動増幅器１７に印加され、両人力
信号の減算処理が行なわれる。

ダミー電磁センサ２０は鋼板の種類に拘わらず一定の検
出値を出力する０これに対し測定電磁センサ５は第３図
に示すように鋼板の種類によって変化し、これに伴ない
位相差変化及び波形歪変化を呈する。

即ち、普通鋼板は検出電圧Ｅ１とＥ２との位相差が大き
く、且つ波形歪があるため波形歪が増長される。

他方、めっき鋼板は検出電圧Ｅ、とＥ２との位相差は小
さく、波形歪は生じない。

差動増幅器１７の出力は、めっき鋼板においては無歪で
あるから、その波形は発振器１０の正弦波形と等しいも
のとなり、出力レベルは小さく、逆に普通鋼板において
は高調波成分を多く含んだ波形となるので、出力レベル
は太きい。

差動増幅器１７の出力はバイパスフィルター１８に送り
、高調波成分のみを取り出す。

このバイパスフィルター１８は、発振器１０の発信周波
数の３倍以上のところに遮断周波数を持つものとすれば
、第３図すより明らかな如く、めっき鋼板の場合に出る
大きな高調波成分を除去し、信号差を大きくとることが
できる。

バイパスフィルター１８の出力は増幅器１９で所定値に
増幅されたのち、整流器１４に送られる。

整流器１４は増幅器１９の出力信号を整流し、直流信号
となる。

整流器１４の出力を入力信号とする判別回路８は、整流
器１４の出力に応じて、めっき層の有無により異なった
出力を溶接条件制御回路９に出力すると共に、めっき鋼
表示灯１５ａ、普通鋼表示灯１５ｂ、電磁センサ５と被
溶接材１との接触異常であることを表示する異常表示灯
１５ｃ、或いは電磁センサ５又は回路系が異常であるこ
とを表示する異常表示灯１５ｄを、それぞれ選択的に点
灯する。

抵抗点溶接機４は、前記判別回路８の出力に応じて、め
っき鋼板或いは普通鋼板に適した溶接電流を発生し、溶
接電極３ａ。

３ｂに供給して溶接が行なわれる。

以上の如く、ダミー電磁センサとバイパスフィルターを
備えた構成により、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能で
あり、考案者の一実施結果によれば、従来、Ｓ／Ｎ＝１
．４程度であったものが、Ｓ／Ｎ＝３程度まで改善する
ことができる。

また、励磁電流について考察すれば、従来においては１
１の変動を１条以下に抑えなければ十分な精度が得られ
なかったが、本考案によれば、ダミー電磁センサを設け
たことにより６０％までのＩ、変動を許容することがで
きる。

従って、めっき層の有無のみを目的とするならば、１１
の許容範囲が広く、Ｓ／Ｎ比も大きくとれることから、
長期間に亘り、キャリブレーションなしで用いることが
できる。

しかも、Ｓ／Ｎ比が大きいため、めっき層の厚さ変動に
よる誤判定が無くなる。

また、特殊な補償回路を設ける必要が無いので、回路構
成は簡単になり、装置の低価格化を図ることができる。

以上より明らかな如く本考案によれば、鋼板のめつき層
の有無を高精度に検出ならびに判別でき、この結果、夫
々の最適溶接条件で溶接ができるよようになり、溶接品
質の向上及び溶接電極の寿命延長が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の溶接電流制御装置を示すブロック図第２
図は第１図の装置の電磁センサ系を示す詳細ブロック図
、第３図は被溶接材の種類による電磁センサ検出電圧波
形図、第４図は本考案の実施例を示すブロック図である
。１・・・・・・被溶接材、５；・・・・・測定電磁セン
サ、８・・・・・・判別回路、９・・・・・・溶接電流
制御回路、１０・・・・・・励磁電源、１２・・・・・
・定電流増幅器、１４・・・・・・整流器、１５ａ、
１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ＝表示灯、１６・・
・・・・補正用増幅器、１７・・・・・・差動増幅器、
１８・・・・・・バイパスフィルタ、２０・・・・・・
ダミー電磁センサ、２２，５１・・・・・・励磁コイル
、２３，５２・・・・・・検出コイル〇

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

被溶接材であるめっき鋼板及び普通鋼板が共に流れるラ
イン中に設置された抵抗溶接機の溶接電流制御装置にお
いて、同二コア上に巻回される第１の励磁コイル及び第
１の検出コイルを有する第１の電磁センサと、前記第１
の励磁コイルに直列接続されて交流電源の供給を受は前
記被溶接材に磁束を付与する第２の励磁コイル及び、前
記被溶接材の磁気抵抗に応じて変化する磁束を検出する
第２の検出コイルを有する第・２の電磁センサと、前記
第１の検出コイルの出力と前記第２の検出コイルの出力
との偏差を出力する減算回路と、該減算回路の出力信号
中より高周波域成分信号のみを出力するフィルターと、
該フィルターの゛出力より前記被検材表面のめつき層の
有無を判別する判別回路と、該判別回路の出力に基づい
て前記溶接機より出力すべき溶接電流を制御する溶接電
流制御回路とを備えたことを特徴とする溶接電流制御装
置。