JPS6043836B2

JPS6043836B2 - 抵抗溶接機の制御方法並びに装置

Info

Publication number: JPS6043836B2
Application number: JP56034350A
Authority: JP
Inventors: 優田中; 政治高木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-03-09
Filing date: 1981-03-09
Publication date: 1985-09-30
Also published as: JPS57149073A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、抵抗溶接中の電極間電圧を監視し、溶接部
の品質を制御する方法並びに制御装置に関する。

一般的に、抵抗溶接の通電時間は非常に短かく、数サ
イクル〜数十サイクルの間であり、一方、溶接がジュー
ル熱の融接によつてなされたことにより、制御と熱発生
との間に大きな時間差が発生する。

そのために抵抗溶接過程中に品質を制御する制御技術
は現在のところ確立されておらず、溶接の終了後に溶接
結果がどうであるかの判定を、溶接条件（溶接電流、通
電時間等）で行う方式が多く採用されている。

また、抵抗溶接の品質を監視するのに電極チップの中に
、超音波の送・受素子を埋設し、溶接部におけるナゲツ
ト生成過程における超音波の透過、反射量によつてナゲ
ツトの大きさを判別し、監視する方法が発表されている
。

しかし、装置が大がかりであり、その上、電極が高価で
あり、現場向ではなく産業性がない。

また、他の方式として、電極間電圧て監視する方式が発
表されている。これは、電極間電圧のピーク値を検出し
、このピーク値よりも一定の割合だけピーク値が減少し
た時点で通電をストップさせる方式のものである。この
方式は、信号検出が容易に出来るという長所を有してい
る。しかし、一般的に抵抗溶接機を使用している加工業
界における工場の電源事情は悪く、電源電圧変動は大き
い。

従つて従来の電極間電圧を監視する方式は、電源電圧変
動に直接左右され電源電圧変動により誤動作する。また
、チリが発生すると電極間電圧は大きく減少するので、
上記制御方式においては通電をストップすることになり
、良好な溶接結果が得られないという欠点を有している
。本発明は、従来の欠点を解決し、溶接結果を均質化で
きる抵抗溶接機の制御方法並びにその実用的価値のある
装置を提供することを目的とし、以下、その実施例につ
いて図面と共に説明する。

最初に通電サイクルと電極間電圧特性およびその積分時
間特性について説明する。一般的に、、抵抗溶接を行つ
た時に溶接電流、加圧力、板厚を一定の条件にしておく
と、通電サイクルに対する電極間電圧は、第１図に示す
ようになる。

図において、Ａの曲線は、適正溶接条件て溶接を行つた
時に得られる電極間電圧の特性で、良好．な溶接結果が
得られる。

Ｂの曲線は、入熱（例えば溶接電流）が少ない時の特性
であり、強度が不足している場合に得られる。

Ｃの曲線は、入熱が大きい時の特性で途中でチリが発生
して電極間電圧が急激にドロップしている。

一般的にチリが発生した時点において通電をストップす
ると十分な強度が得られ難く特性がばらつく。尚、同じ
板厚、材質の溶接を行う時に、通電サイクルに対する電
極間電圧の特性がほぼＡの曲線と同じになれば良好な溶
接結果が得られることは、一般的に認められていること
である。

第２図は、第１図の各通電サイクル毎の電極間電圧の積
算値をプロットしたものであり、Ａ曲線の積算値の特性
曲線をＡ，Ｂ曲線のそれをＢ，Ｃ曲線のそれをｃでプロ
ットしている。

従つて、良好な溶接結果を得るためには、電極間電圧の
積算値がほぼａ曲線に合致するように制御すれば良い。

しかし、抵抗溶接においては、電源電圧変動が大きいこ
と、電極チップの摩耗、加圧力の変動等にり、同じ条件
設定て繰り返し溶接をしてもａ曲線は得られないことが
多い。次に本発明の制御方法の一実施例について説明す
る。

第２図において、通電１サイクル目の電極間電圧の値が
■１Ｓであつた場合、この値はａ曲線を得るための第１
サイクル目の電極間電圧Ｖｌａより低い。

この両者の値を比較し、■１ａ−■１Ｓ〉０ならば前も
つてプログラム設定されたΔθ（または割合）だけ、次
の通電におけるサイリスタ（溶接電源回路中に設けてあ
る）の導通角を増してサイリスタを点弧する。その結果
、通電２サイクル目における電極間電圧の積分値の値が
■２Ｓとなつたとする。再び■ゎ−Ｖ２．を計算し、こ
の結果が正であれば、再び次の通電におけるサイリスタ
の導通角を前回と同じ量Δ０（または割合）だけ増して
通電する。通電３サイクル目の電極間電圧の積算値が■
ぉとなり、再び同じ動作を行つて、通電４サイクル目の
それが図のように■。となり、■４ａの値より高くなつ
た時には、次の通電におけるサイリスタの導通角を、前
もつてプログラム設定された値Δθ（または割合）だけ
減じて通電する。その結果、通電５サイクル目の電極間
電圧の積分値■ぉが得られ、以後、全通電サイクル期間
同じ動作を繰り返し行い、ａ曲線に漸近した特性曲線Ｓ
が得られる。尚、Ｓ曲線がａ曲線を中心とし上下するの
は、前もつてプログラムされたサイリスタの導通角の増
減値Δθ（または割合）が大きい時に発生する。また、
逆にそのΔθ（または割合）があまりにも小さい時には
短かい通電期間ではａ曲線に漸近しない。従つて、サイ
リスタの導通角の増減値Δθ（または割合）の設定は、
非常に重要であり、多少過制御気味にするのが良い。第
２図におけるａ″，ａ″曲線は、ａ曲線に巾を持たせた
時のもので、ａ″はａに？し一定値（または一定割合）
増してプロットし−た時に得られる曲線、ａ″はａに対
し一定値（（または一定割合）減じてプロットした時に
得られる曲線であり、Ｓ曲線が、ａ″とａ″″の内に入
つた時には、次の通電におけるサイリスタの導通角の増
減操作は行わないで、前回の導通角で通電を行う。

このように不感帯を設けることにより、制御におけるハ
ンチング現象が防げる。以上のように、本施例の制御方
法はサイクルにおける電極間電圧の積分値をａ曲線に漸
近するようにサイリスタの導通角を制御することにより
、溶接時の情乱（電源電圧変動、加圧力の変動、電極チ
ップの消耗等）が発生しても常に良好な溶接結果が得ら
れるものである。

また、本発明の他の実施例方法は、特に制御に対する溶
接結果の品質のバラツキをなくすための制御方法に関す
るものである。

その方法は、第２図において、通電１サイクル目の電極
間電圧の値を検出しないか、または無視することである
。その理由は、最初の通電１サイクル目においては、非
溶接材の表面がよごれていたり、酸化されていたり、ま
たソリ等により接触状態が安定しないことが多く、この
時の電極間電圧は高い値となる。しかし、２サイクル目
からは１サイクル目に多少でも電流が流れているため、
電極間電圧は被．溶接材の表面状態によつて左右されな
くなり、安定した値が得られる。従つて、第２図で示し
た１サイクル目をカットして第２サイクル目からの電極
間電圧の積分値てもつて制御すれば、より溶接品質の安
定性が得られる。次に本発明による制御方法を実施する
抵抗溶接機の制御装置の一実施例を第３図でもつて説明
する。

図において、１は溶接トランス、２，３は電極間に取り
付けられたリード線、４は電極間電圧検一出回路、５は
電極間電圧検出回路４の出力のアナログ量をデジタル量
に変換するＡ／Ｄ回路、６はマイクロコンピュータ、７
はテスト●モード（良好な溶接が得られた時の電極間電
圧の通電サイクル毎の積算値をマイクロコンピュータ６
に記憶させる）と自動制御モード（テスト・モードで記
憶した電極間電圧の積算値と遂次比較して、次の通電サ
イクルのサイリスタの導通角を前もつてプログラム設定
された一定値（または割合）だけ増減制御し、テスト・
モード時に得られた電極間電圧の通電サイクル毎の積算
値に漸近制御する）との切替と、サイリスタの導通角の
増減を行う量をあらかじめプログラム設定するためのキ
ーボート回路、８は足踏スイッチを含む起動回路、９は
起動回路８が動作した時に溶接シーケンスを制御するタ
イマー回路、１０はマイクロコンピュータ６の出力側に
接続されたサイリスタの点弧を制御する１／０回路、１
１はサイリスタ回路をそれぞれ示している。

次に動作について説明する。

キーボード回路７によりテスト・モードを選択する。

そして被溶接材の材質、板厚に対して確立されてる推奨
溶接条件を参考にして良好な溶接ができる迄、起動回路
８を介してタイマー回路９を動作させ、溶接サイクル時
に電極間電圧をリード線２，３を介して電極間電圧検出
回路４にて検出し、この検出電圧をＡ／Ｄ回路５を介し
てデジタル量に変換し、マイクロコンピュータ６に入力
する。そして、良好な溶接ができた時の各通電サイクル
における電極間電圧の値をマイクロコンピュータ６で積
算して、ＲＡＭ（ランダム●メモリ）に記憶する。次に
キーボード回路７によりテスト・モードを自動制御モー
ドに切替える。また、キーボード回路７により、サイリ
スタの１ステップ当りの増減量（または割合）をマイク
ロコンピュータ６に記憶させる。実際の溶接は、起動回
路８よりタイマー回路９を動作させ、溶接通電サイクル
中の電極間電圧を電極間電圧検出回路牡Ａ／Ｄ回路５を
介してマイクロコンピュータ６に入力し、その値の積算
値を毎通電サイクル毎にテスト●モードで記憶した値と
比較し、テスト・モード時の値の方が高い時には、次の
サイリスタの通電において、上記設定した増加量だけサ
イリスタの導通角を増して通電し、逆の場合は上記減少
量だけサイリスタの導通角を減じて通電し、テスト・モ
ード時に記憶した値（電極間電圧の積算値）に近づくよ
うに制御する。

このように制御することにより良好な溶接結果が得られ
る。第４図は、本発明にかかる制御装置の他の実施例を
示すもので、第３図におけるタイマー回路９をマイクロ
コンピュータ６の機能内に内蔵させた構成を示している
。

この方式の方がマイクロコンピュータ６のソフトで処理
できるので、ハード回路が簡略化でき安価なものが作成
できる。また他の方法としては第３図におけるボード回
路７の代りに基準デジタル値発生回路と切替スイッチて
構成させることも可能である。

以上説明したように本発明の抵抗溶接機の制御方法は、
溶接過程中にテストモード時の値と比較し、溶接品質が
良好になるようにフィード・バック制御するので、溶接
品質の向上を容易に図ることができ、またチリが発生し
た時、あるいは溶接時の情乱（電源電圧変動、加圧力変
動、チップの消耗等）が到来しても良好な溶接結果を得
ることができる。

また、フィード・バック制御を行うに際し、前もつて定
めた一定値または割合の増減で行うので制御方法が非常
に簡単になる。

また、本発明の抵抗溶接機の制御装置は、抵抗溶接中の
電極間電圧を検出する電極間電圧検出回路と、その電極
間電圧検出回路の出力をデジタル量に変換する回路と、
、テスト・自動制御のモードの切替と溶接電源回路中の
サイリスタの導通角の増減量を設定するためのキーボー
ド回路と、抵抗溶接作業の起動信号を発生させるための
起動回路と、テスト・モード時の電極間電圧の各通電サ
イクル毎の積算値を記憶し、自動制御モード時の電極間
電圧の各通電サイクル毎の積算値と比較して前記サイリ
スタの導通角を前もつて定めた一定量または割合で増減
制御するマイクロコンピュータと、そのマイクロコンピ
ュータの出力側に接続された前記サイリスタを点弧制御
するＩ／０回路とで構成したので、リアルタイム処理が
可能で、信頼性が高く、回路構成が簡単で安価な装置を
提供することができ、その工業的価値は高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は抵抗溶接における通電サイクルと電極間電圧と
の関係を示す図、第２図は本発明にかかる抵抗溶接機の
制御方法を説明するための図、第３図は本発明にかかる
抵抗溶接機の制御装置の一実施例を示すブロック図、第
４図は同他の実施例を示すブロック図である。１・・・・・・溶接トランス、４・・・・・・電極間電
圧検出回路、５・・・・・・Ａ／Ｄ回路、６・・・・・
・マイクロコンピュータ、７・・・・・・キーボード回
路、８・・・・・・起動回路、１０・・・・Ｉ／０回路
、１１・・・・・・サイリスタ回路。

Claims

【特許請求の範囲】１抵抗溶接中の電極間電圧を検出し、その検出電圧を
デジタル値に変換してマイクロコンピュータに入力し、
テスト・モードにセットして良好な溶接がなされた時の
前記電極間電圧のデジタル値を各通電サイクル毎に積算
してマイクロコンピュータのＲＡＭに記憶し、次に自動
制御モードにして各通電サイクル毎の電極間電圧の積算
値を前記テスト・モードの時の値と比較して、テスト・
モードの値より低い時には、次の通電において前もつて
プログラム設定された割合または量だけ溶接電源回路中
のサイリスタの導通角を増し、逆に前記テスト・モード
の値より高い時には前もつてプログラム設定された割合
だけ前記サイリスタの導通角に減じて導通させ、これら
の動作を各通電サイクル毎に実行することを特徴とする
抵抗溶接機の制御方法。２抵抗溶接中の電極間電圧のデジタル値の積算を通電
サイクルの２サイクル目より行うことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の抵抗溶接機の制御方法。３抵抗溶接中の各通電サイクル毎の電極間電圧の積算
値を、テスト・モードの時の値と比較し、不感帯を設け
てその差分が一定の量または割合内であれば、次のサイ
リスタの導通角を前のままの値にして点弧することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の抵抗溶接機の制御
方法。４抵抗溶接中の電極間電圧を検出する電極間電圧検出
回路と、その電極間電圧検出回路の出力をデジタル量に
変換する回路と、テスト・自動制御のモードの切替と溶
接電源回路中のサイリスタの導通角の増減量を設定する
ためのキーボード回路と、抵抗溶接作業の起動信号を発
生させるための起動回路と、テスト・モード時の電極間
電圧の各通電サイクル毎の積算値を記憶し、自動制御モ
ード時の電極間電圧の各通電サイクル毎の積算値と比較
して、前記サイリスタの導通角を前もつて定めた一定量
または割合で増減制御するマイクロコンピュータと、そ
のマイクロコンピュータの出力側に接続された前記サイ
リスタを点弧制御するＩ／Ｏ回路とを具備し、抵抗溶接
中の電極間電圧を制御することを特徴とする抵抗溶接機
の制御装置。