JPS594982A - 抵抗溶接用電流制御方法、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】 本発明は、抵抗溶接の電流制御、とくに電極間電圧又は
抵抗の変化をモニタ量とした溶接電流のステップアップ
又はダウン制御による溶接品質保証システムに関する。

抵抗溶接のナゲツトの大きさと溶接中の電極間電圧値又
は抵抗値との間には密接な関係がある。

抵抗溶接では、電極間電圧又は抵抗値の最大値（ピーク
）が現われ、溶接ナゲツトの成長に伴なって電極間電圧
又は抵抗は次第に小さくなる現象がある。

最近では、この現象を利用して、溶接過程中に電極間電
圧又は抵抗等の変化量を継続的に監視しながら、その変
化量が所定値に達するまで通電時間をコントロールする
。いわゆる溶接適応制御システムによる溶接品質管理方
法が普及している。

この方法は、電流密度がある値より低下する場合は、い
かに通電時間を延ばしても溶接ナゲツトの不良を補償す
ることができない欠点がある。

一方、スポット溶接の電極チップは溶接打点数に従って
先端の圧潰によシミ流密晟が変化するのであるが、この
通電時間延長方式のみでは前述のように、チップ圧潰に
よる溶接ナゲツト不良を防止できない。そこでこの改良
として最近の装置では通常の通電時間よシ延長された回
数が設定値に達したときに、次の打点から電流を増加さ
せるというように適応制御とステップアップコントロー
ルとを組み合せたものが実用されて来た。

しかし、この方法は溶接ナゲツト不良に近い状態になっ
てから、しかも不良打点が継続したときにはじめて電流
をステップアップするので、その間に不良打点が発生す
るという欠陥があった。

本発明は、従来のような通電時間の延長による溶接ナゲ
ツト不良状態をとらえるという、後手の対策（フィード
バック）でなく、電極間電圧又は抵抗のピーク発生時点
を検出し、この発生時点の関係から被溶接物への入熱の
過不足の兆候を逸゛速くとらえるという、先手の対策（
フィードフォワード）によって、電流、のステップアッ
プあるいはダウン制御による確実な入熱補ｆ＊を行なう
のである。すなわ９、本発明の原理を第１図により詳述
すると次のとおりである。

第１図の曲線Ｉは、加圧力・電流値を一定にして薄板を
浴接した場合の電極間電圧又は抵抗の変化を示す。曲線
■は曲線１と同−粂件で電流密度が低下した場合の変化
を示し、この曲線Ｈの場合、電極間電圧又は抵抗のピー
ク値（Ｐ２）が現われる電流が不足しているため、溶接
ナゲツトの生成開始が遅れるためでるる。このピークの
発生時点が浴接ナゲツトの生成開始時点であることが知
られている。

そこで、本発明は、この溶接ナゲツト生成開始時点とピ
ーク発生時点との相関関係を利Ｉ４ｑ　Ｌ、て、通常の
溶接のときの電極間電圧又は抵抗値が通電開始してから
ピークが現われるまでの時間を標準ピーク時間として、
この時１１１ｊ内にピークが現われたかどうかを調べ、
たとえば、第４図（Ａ）のように、ピーク（ｐ）の兆し
が現われない場合Ｃユ、そのワークにとって入熱量が不
足しているものと判断して直ちに電流を上げるか或いは
上げないで、次の溶接打点からは第４図（Ｂ）のように
、ス、テップアソグコントロールによって最初から溶接
電流を１段階増加させて割に溶接品質を一定に保つこと
を目的とするものである。また本発明の他の目的は、過
大入熱によるチリの発生を防止することにある。すなわ
ち溶接打点れの増加によるチップ先端の変化は必ずしも
ワークとの接触面積が増加するものでなく、打点が進む
につれて接触面積が小さくなる時期がめるので、むしろ
このようなときは、ワークにとって入熱過大となｐ１チ
リヲ発生して溶接不良となる場合が多く、その時の溶１
ｖカ程中のピーク（Ｐ）は、第４図（Ｃ１のように通常
のピーク時間よシ早い時点で発生するため、これを検出
して、次の溶接打点からは第４図ＣＤ）に示すように、
ステンプダウンコントロールによって最初から溶接電流
を減少させて過大入熱をおさえチリの発生を防止すると
ころにある。

次に、本発明の方法を用いたいくつかの実施例を紹介す
る。

第一の実施例は、適応制御を行わない場合である。電気
ブロック回路は後述する第二の実施例で詳細に説明する
ものの一部が使用される。第２図Ａ回路の一部である電
極間電圧又は抵抗検出回路（８）、整流回路（４）、平
均値ホールド回路（５）、ビータホールド回路（６）及
び同図５回路を使用する。通電停止の方法は、位相制御
方式の通常のタイマ・コンタクタを用い、溶接時間タイ
マの設定時間で停止させる。標準ピーク時間完了時点１
でにピーク現象が現われない場合は、これをワークへの
入熱不足と判断し、溶接電流をそれ以前の値より１段階
増加させる。

第二の実施例は、溶接ナゲツト量を監視するナゲツトモ
ニタ回路をもつ通常知られている適応制御回路と、標準
ピークタイマの時間完了以前にピーク発生がないときは
、１ｂちに電流を所定階増加させて溶接ナゲ・ノドの減
少を補償する溶接ナゲツト生成促進回路（３回路）と、
後述の論理ゲート（１５）の出力数を計数するカウンタ
（１，’８．１８’ｌを含むステップアップ回路（１９
）から成っている。

この第二の実施例を示す第２同人回路において、図示し
ない溶接電流フィードバンク回路をもったサイリスタ・
コンタクタによって溶接電流を一定に保もち、抵抗、溶
接機の電極（１）（ｆｌ　’に通じてワーク（２）に電
流を流す。この電流によって生じる電極間電圧を電圧検
出回路（３）で検出し、これを整流器（４）で整流し、
その出力を半サイクル又は１サイクル毎に平均して保持
する平均値ホールド回路（５）に入れ、その出力をこの
値の最大値を保持するピークホールド回路（６）に与え
る。このピークホールド回路（６）の入力すと出力ａの
検出量をナゲツト量検出回路を含んだ適応制御（ロ）路
（８）に入れる。この回路で溶接ナゲツトｉｔを監視し
溶接ナゲツトが完成したとき通電停止信号を図示しない
サイリスク位相制御回路に与えて通電を停止させる。

次に第２図Ｂ回路について説明する。

標準ピーク時間タイマ（１３）は、通電開始を電極間電
圧検出回路の整流器（４）の出力を受けて計時を開始し
、標準ピーク時間タイマの設定時間に達したとき出力す
る標準ピーク時間タイマである。

比較器ＩＩ　（１４）は前記ピークホールド回路（６）
の入力ｂ１出力ａがｂ＜ａのとき出力する。この比較器
Ｈの出力りがゼロ、前記標準ピーク時間タイマの出力Ｅ
が出力するとき、出力するｐ、（１，１，、・Ｅ）、す
なわち論理ゲート（１５）の出力で一方は電流増減制御
回路（Ｉ６）は制御出力を出す。この電流増減制御回路
（１６）によって図示しない位相制御回路の位相制御角
を所定前進めて標準ビータタイマ（１８）の設定時間以
降の溶接電流を増加させるのである。他方は、前記論理
ゲー）　（１５）の出力の回数を数えるカウンタ（１８
）によって標準ピークタイマ完了前にピークが発生しな
かった溶接打点数を数え、この溶接打点数がある設定値
に達したときに、その出力をステップアップコントロー
ル回ｅ（１９）のアップ入力（Ｕ）に与え、この回路（
１９）の出力によって電流増減回路（１６）を制御して
次の打点以降の電流を増加させるのである。そして再び
チップのへタリが進行して電流密度が低下するとステッ
プアップコントロールは次のステップに進む。

なお、１回の入熱不足の検出でステップアップさせる場
合は上記カウンタ（１８）は不用である。

本実施例の場合は、今通電中の打点にピークが現われな
いことを検出して直ちに必要な電流を増加させるように
したので、未然に溶接ナゲツト生成不良を防止すること
ができるうえに、次の溶接打点からは通電の初期からス
テップアップ回路で定めた小中の電流値で電流を増加さ
せることになる。第４図（Ａ）及び（均がその制御パタ
ーンを示す。

一方、逆に過大入熱のとき、溶接電流を下げる必要があ
る場合は、入熱不足を検出する標準ピーク時間タイマ（
１８）の他に、更に１組みの過大入熱検出用の標準ピー
ク時間タイマ（１８′）（この時間設定は、正常な溶接
状態ではピークの発生しない時間にセットする）、比較
器（１４’）、論理ゲート（１５’）　＋カウンタ（１
ぎ）ピーク時間計測スイッチ（１２’）　′ｆｒ、設け
てステップアップコントロール回路のダウン人力ｔＤ）
に入れて電流を減少させる。第４図（Ｃ）及び（Ｄ）が
その制御パターンを示す。

上記制御回路はマイクロコンピュータを用いてプログラ
ムによって実現することができる。第３図はそのブロッ
ク図である。

なお、本発明の実施例において、電極間電圧又は抵抗の
検出は、必ずしもワークの近傍である必要はなく、たと
えば溶接トランスの二次端子からでも検出できることは
言うまでもない。

以上、本発明によれば、従来のような溶接ナゲツトの生
成が得られないために通電時間が延長されたという不良
発生の危険信号をとらえて、しかもその危険信号が数打
点発生したとき、ステップアップするというような後手
の対策でなく、電極間電圧又は抵抗のピーク発生の時点
を調べ、この発生した時間関係によってワークへの入熱
の不足又は過大の兆候が境われだという早い時期に電流
をステップアップ又はダウンさせるというような先手の
対策によって電流切換までの数打点の溶接不良を防止す
ることができ、高度の溶接品質保証が図れるほか、通電
延長時間を減少し、作業タクトを短縮することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ワークに流れる電流密度の変化によるピーク
の時間遅れを具体的に示す説明図、第２図は、本発明に
かかる方法を実施するための装置の一例を示す電気ブロ
ック図、第８図は本発明の方法をコンピュータで行なう
場合の一例を示す電気ブロック図である。第４図は、本
発明の方法の原理を用いたいくつかな実施例を説明する
ための電極間電圧と溶接電流等の制御パターンを示す図
である。 〔符号の説明〕 （８）・・・電極間電圧又は抵抗検出回路（１３）・・
・標準ピーク時間回路 （１５）・・・論理回路　（１６）・・・電流増減制御
回路（１８）・・・カウンタ装置（１９）・・・ステッ
プアップコントロール回路特許出願人　株式会社電元社
製作所 第３図 第　　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　サイリスタなどの電子スイッチを抵抗溶接機に備
   えて溶接電流の制御を行なう方法において、前記スイッ
   チの点弧によって生じた溶接中の電極間電圧又は抵抗を
   検出し、通電中の前日己検出値のピーク発生時点を検出
   し、標準的な溶接状態での前記ピーク発生時点の近くを
   標準ピーク時間として設定し、その設定時間完了時点で
   ピークの発生の有無をチェックし、前Ｈ己ビークの発生
   のない溶接打点数が１回又はある設定値に達したときに
   、次の溶接ｒｊ点力瓢らｆｏｓ、＝ａ寛子スイッチの点
   弧位相を制御することによってそれ壕での電流値よりも
   大きな電流を通流させることを特徴とする抵抗溶接用電
   流制御方法。 ２　サイリスタなどの電子スイッチを抵抗溶接機に備え
   て溶接電流の制御を行なう方法において、前記スイッチ
   の点弧によって生じた溶接中の電極間電圧又は抵抗を検
   出し、通電中の前記検出値のピーク発生時点を検出し、
   標準ピーク時間を標準的な溶接状態におけるピーク発生
   時点よシ前に設定し、その設定時間完了前にピークの発
   生が１回又はそれ以上の設定値に達したときに、次の溶
   接打点から前記電子スイッチの点弧位相を制御すること
   によってそれまでの電流値よシも小さな電流を通流させ
   ることを特徴とする抵抗溶接用電流制御方法。 ＆　抵抗溶接機において溶接時の電極間電圧又は抵抗を
   検出するための回路と、前記回路の出力のピーク発生時
   点の近くを設定値とする標準ピーク時間回路と、前記標
   準ピーク時間回路の出力と前記ピーク発生検出手段の出
   力との論理積によりて出力する論理回路と、この論理回
   路の出力によって前記設定時間内にピークが発生しなか
   った場合の溶接打点数をＮｉ数し、かつこの計数値が予
   め設定された数値に達したときに出力するカウンタ装置
   と、そのカウンタ装置の出力によって溶接電流の設定値
   をステップアンプ又はダウンさせるステップアップコン
   トロール回路と、このステップアップコントロール回路
   の出力によって電流を増、減させる電流増減制御回路と
   からなる抵抗溶接用電流制御装置。