JPS6043835B2 - スポット溶接の溶接強度監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、検出機構を被溶接材から遠く離れた位置
に取り付けても、スポット溶接の強度が非常に精度よく
検出でき、溶接現場で多い通電中の電源変動やスパッタ
などの影響も受けず、さらに一度の調整で非有効電圧を
簡単に除去し、溶接電流が変化しても再調整の必要がな
いスポット溶接の溶接強度監視装置に関するものである
。

スポット溶接は鋼板を使用する製品の種々のものに多
く使用されるが、近年その溶接不良が増大する傾向にあ
る。

これは、従来一般に用いられていた軟鋼板に代つて、亜
鉛鋼板や高張力鋼板等の新材料が多く使用されるように
なつたからである。これらの材料はスポット溶接をする
に当り、従来の軟鋼板に比較して非常にシビアに電流監
視を行なわないと溶接不良が出るのである。 そこで溶
接電流を監視することが必要となるが、種々の要因によ
り、単に電流監視のみを行なつていたのでは、溶接不良
の検出が充分に行なわれないことが確認されている。

この点については工夫がなされ、本出願人によつてすで
に特許出願されている（特公昭５９−４０５印号）。
ところでスポット溶接の溶接強度監視装置において電極
間の電圧を検出する場合、ガン電極の抵抗による電圧が
加わらないように、できる限り電極の先端近くにリード
線を取付けるのが望ましいが、実際には作業の妨げとな
るため、ガンの基端付近にリード線を取付けざるを得な
い。

このため、非有効電圧として誘導ノイズや熱放散による
ものの他に、ガン電極の抵抗による電圧が発生する。
この発明は、この電圧を除去する回路を具体化したもの
で、作業開始前に一度だけ被溶接物のない状態で電極を
加圧、通電（いわゆる空打ち）するだけで、ガン電極の
抵抗による電圧が除去できるようにしたスポット溶接の
溶接強度監視装置を提供することを目的とするものであ
る。

この発明の一実施例を図について説明すると、１は溶
接トランスであつて、この溶接トランス１には溶接ガン
電極２，３が接続されている。

溶接ガン電極２，３の先端のチップ４，５間には被溶接
材６，７が挟持され、溶接電流が流されることになる。
８は電圧検出回路であつて、溶接ガン電極２，３間に印
加される電圧を検出するものである。

この電圧検出回路８の出力側には、誘導ノイズ除去回路
９の一部を構成するアナログスイッチ１０の入力側が接
続されている。誘導ノイズ除去回路９は、このアナログ
スイッチ１０のほか、溶接ガン電極３に巻かれたトロイ
ダルコイル１１から微分電流を検出する微分電流回路１
２と、この微分電流が摺＝ｏのタイミングで電流電圧を
検出するようにスイッチングを行ない、電圧の誘導ノイ
ズ分を除去する零クロスタイミング回路１３とから成つ
ている。

アナログスイッチ１０の出力側には、ガン電極成分除去
回路１４のうちの第１のメモリー回路１５の入力側が接
続されている。

この第１のメモリー回路１５は、被溶接物６，７が無い
状態で溶接ガン電極２，３を加圧して通電したときの検
出電圧を記憶するものである。ガン電極成分除去回路１
４は、この第１のメモリー回路１５のほかに、検出した
電流を記憶する第２のメモリー回路１６と、この電流を
負特性に極性反転する極性反転回路１７と、この電流を
第１のメモリー回路１５に記憶した電圧と加算する加算
回路１８と、その出力を表示する出力表示装置２０と、
この出力が零になるように調整する可変抵抗器２１を有
する。

微分電流検出回路１２の出力側は、前述のように零クロ
スタイミング回路１３の入力側に接続されているが、こ
れとともに、積分回路２２と積分時間タイミング回路２
３の入力側も接続されている。

積分回路２２の出力側は、零クロスタイミング回路１３
の出力で閉じるアナログスイッチ２４を介して第２のメ
モリー回路１６の入力側に接続されている。第２のメモ
リー回路１６の出力側は極性反転回路１７を介して可変
抵抗器２１に接続一されている。積分時間タイミング回
路２３の出力側は、加算回路１８の出力側に接続された
積分回路２５の制端に接続されている。零クロスタイミ
ング回路１３の出力側はリセットタイミング回路２６の
入力側に接続されている。

リセットタイミング回路２６の出力側には切換スイッチ
２７の可動接点２８が接続されている。切換スイッチ２
７の固定接点２９はメモリースイッチ３１，３２の制御
端に接続されており、リセットタイミング回路２６がオ
ンになつた場合に切換スイッチ２７の可動接点２８が固
定接点２９に接して、第１、第２のメモリー回路１５，
１６がオンになるようになつている。切換スイッチ１２
７の固定接点３０は接続されていない。切換スイッチ２
７は、可動接点３３と固定接点３４，３５を有する切換
スイッチ３６と、可動接点３７と固定接点３８，３９を
有する切換スイッチ４０とに連動するものであり、可動
接点２８，３３，３７は、図示する状態か、同時に図示
とは逆の状態に切換えられるようになつている。加算回
路１８の入力側には、第１のメモリー回路１５の出力側
と、可変抵抗器２１の出力側（摺動子）と、切換スイッ
チ３６の固定接点３４とが接続さ”れている。切換スイ
ッチ３６の固定接点３５は非接続となつており、可動接
点３３は電圧設定回路４４の出力側に接続されている。
加算回路１８の出力側は、切換スイッチ４０の固定接点
３８と積分回路２５の入力側に接続されており、積分回
路２５の出力側は固定接点３９に接続されている。

切換スイッチ４０の可動接点３７には、比較判定回路４
１の入力側および出力表示装置２０が接続されており、
比較判定回路４１の出力側には表示装置４２が接続され
ている。また比較判定回路４１の制御端には、上下限設
定回路４３が接続されている。前記した切換スイッチ２
７，３６，４０は、この発明の溶接強度監視装置のガン
電極の抵抗による電圧を除去する初期調整ができるよう
にするために設けたものであり、図示する側に切換えた
ときは、ガン電極の抵抗による電圧をメモリー回路に記
憶するための回路を形成し、図示する側と反対側に切換
えると通常の監視装置としての回路を形成する。

また、前記リセットタイミング回路２６は、零クロスタ
イミングでサンプリングした電圧を一定の積分し易いパ
ルス巾に整えるものである。

零クロスタイミング回路１３でのサンプリングは５０μ
Ｓｅｃ程度の短時間で読みとつておりパルス巾が狭くて
積分の精度が確保できないため、パルス巾を１０ｎ１Ｓ
ｅＣまで大きくして精度確保を行なうものである。この
ように構成されたこの装置は、次のように使用される。

まず溶接強度を監視する前にガン電極の抵抗による電圧
を除去する調整を行なう。

切換スイッチ２７，３６，４０を図示する状態にマニュ
アルで切換える。

切換スイッチ２７はリセットタイミング回路２６の出力
をオフし、これに伴ないメモリースイッチ３１，３２は
常時オフになり、第１のメモリー回路１５、第２のメモ
リー回路１６のリセットがかからないようにする。切換
スイッチ３６は熱放散に等価な電圧を除去するための電
圧設定回路４４をオフする。切換スイッチ４０は加算回
路１８の出力がが積分回路を通らずに出力が表示できる
ように切換える。この様な状態にしてチップ４，５間に
被溶接物６，７を挾持しないで溶接ガン電極２，３を加
圧して通電し、そのときのチップ４，５間の電圧を電圧
検出−回路８で検出する。この電圧は第１のメモリー回
路１５により記憶され、一方、検出電流が第２のメモリ
ー回路１６によつて記憶される。この第１のメモリー回
路１５、第２のメモリー回路１６はリセットタイミング
回路２６とオフされているので、入つた電圧、電流は、
切換スイッチ２７，３６，４０を切換えるまで記憶され
ることになる。上記電圧と極性変換された電流は加算回
路１８によつて加算され、出力表示装置２０によつて表
示されるが、被溶接物６，７が挾持されない状態での加
圧通電（空打ち）後の出力表示が零になるように可変抵
抗器２１を調節する。これにより、非有効電圧が有効に
除去されることになる。この調整をすれば、可変抵抗器
２１がガン電極抵抗に相当する抵抗値にセットされるこ
とになり、以後電流が変化しても再調整することなく、
非有効電圧が除去される。次に、切換スイッチ２７，３
６，４０を図示とは逆の状態に切換えることにより監視
装置としての作用を行なう。

すなわち、被溶接物６，７をチップ４，５間に挾んで電
流を流してスポット溶接したときに溶接ガン電極２，３
に印加される電圧■が電圧検出回路８によつて検出され
るが、この電圧Ｖは微分電流（ＤＩ／Ｄｔ）が零となる
タイミングで検出することにより誘導ノイズ分を除去し
たものが加算回路１８に入力され、この加算回路１８に
はさらに、積分回路２２、極性反転回路１７を通つて予
め設定した可変抵抗器２１に流れる電流によつてガン電
極抵抗に等価な電圧と、電圧設定回路４４によつて設定
された熱放散に等価な電圧を入力することにより、非有
効電圧が全て除去された電圧が加算回路１８から出力さ
れる。

この場合、リセットタイミング回路２６によつて前述の
零クロスタイミングの時点から一定時間経過したのち、
メモリースイッチ３１，３２をオンにして第１、第２の
メモリー回路１５，１６をリセットするため、零クロス
タイミングで検出した電圧、電流の波形は常に一定巾に
なるまで保持され、積分回路２５によつて積分したとき
、高精度の積分値が得られる。

なお、上記した熱放散に等価な電圧は、電流の加圧力・
通電時間・被溶接物の板厚を一定にし、電流を徐々に低
下させてスポット溶接を行なつて、その都度電圧を測定
し、ナゲツトが生成される下限の電圧■ェを求める。

この電圧によるエネルギーは、ナゲツトの生成（すなわ
ち溶着）に寄与することなく熱として空気中に放散して
しまう非有効成分であり、この電圧が熱放散に等価な成
分である。

なお、この電圧は誘導電圧除去のため電流が変化しない
ＤＬ／Ｄｔ＝０のタイミングで瞬間的に測定し、この電
圧を電圧設定回路４４によつて設定する。次にリセット
タイミング回路２６をオフにすると、第１、第２のメモ
リー回路１５，１６はオフとなる。

これにより、切換スイッチ２７，３６，４０の可動接点
２８，３３，３７は固定接点２９，３４，３９側に接す
ることになる。この場合ｉは非有効成分を除去した溶接
電圧の監視を行なうことになる。積分回路２５には、こ
のようにして非有効成分を除去した溶接電圧と、あらか
じめ熱放散に等価な電圧を除去するように電圧設定され
た電圧設定回路４４の出力電圧の加算値が加えらフれる
ことになる。このため、積分回路２５に与えられる電圧
は、実際に被溶接材６，７に供給されてスポット溶接の
ナゲツト生成に役立つ電圧と同等値ということができる
。

そこでこの電圧を積分回路２５で積分した後、比較判定
回路４１によつて、あらかじめ上下限設定回路４３によ
つて設定された値との比較判定が行なわれ、表示装置４
２によつて良否が表示されるのである。積分をするのは
、溶接現場で生じ易い通電中の電源変動やスパッタなど
の影響を受けないようにするためである。この発明は上
述のように構成したものであるから、検出機構を被溶接
材６，７から遠くはなれた位置に取付けてもスポット溶
接の強度が非常に精度よく検出できる利点がある。

また溶接現場で多い通電中の電源変動やスパッタなどの
影響を受けないで上記検出が行なえる特長がある。さら
に１回の空打ちおよび可変抵抗器２１の調整で、簡単に
非有効電圧が除去され、この状態は溶接ガン自体の変更
がない限り、溶接電流が変化しても再調整の必要がない
特長もある。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例のブロック図である。 ２，３・・・・・・溶接ガン電極、６，７・・・・・・
被溶接材、８・・・・・・電圧検出回路、９・・・・・
・誘導ノイズ除去回路、１２・・・・・・微分電流検出
回路、１３・・・・・・零クロスタイミング回路、１４
・・・・・・ガン電極成分除去回路、１５・・・・・・
第１のメモリー回路、１６・・・・・・第２のメモリー
回路、１７・・・・・極性反転回路、１８・・・・加算
回路、２０・・・・・・出力表示装置、２１・可変抵抗
器、２５・・・・・・積分回路、４１・・・・・・比較
判定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶接ガン電極に印加される電圧を検出する電圧検出
   回路と、該電圧検出回路の出力側に順次接続される誘導
   ノイズ除去回路、熱放散成分除去回路、ガン電極成分除
   去回路と、これらの回路により非有効成分を除去された
   後の溶接電圧を積分する積分回路と、該積分回路の出力
   電圧をあらかじめ設定した基準値と比較する比較判定回
   路と、該比較判定回路の出力電圧を良否判別表示する表
   示装置とを備えた装置において、前記誘導ノイズ除去回
   路は微分電流検出回路と零クロスタイミング回路とを備
   え、またガン電極成分除去回路は被溶接物が無い状態で
   電極を加圧して通電したときの検出電圧を記憶する第１
   のメモリー回路と、検出した電流を記憶する第２のメモ
   リー回路と、該電流を負特性に極性反転して前記電圧に
   加算し、加算した結果を比較判定して出力を表示する出
   力表示装置と、該出力が零になるように調整する可変抵
   抗器とを有する構成としたことを特徴とするスポット溶
   接の溶接強度監視装置。