JPS6129828B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、抵抗溶接機の制御装置に係り、特
に、蓄電池を電源とする定電圧式直流溶接電源を
使用する抵抗溶接機の制御装置に関する。

一般に、蓄電池式溶接電源は小電流ながら通電
時間設定用のタイマと組合わせることによつて、
溶接エネルギすなわち電圧と通電時間を広範囲に
設定できるため、半導体素子あるいはセラミツク
基板上の微細な回路やプリント配線板上の導体と
極細線との溶接、あるいは数十ミクロンの極細線
や箔同志の溶接などに用いられる。

このような蓄電池式溶接電源に、さらに精密な
出力制御と再現性の良好な機能を付加したものと
して、例えば特公昭42−2402号公報に開示された
溶接電源がある。この溶接電源は、定電圧方式
で、溶接過程中の条件変化を溶接電極間の電圧値
の変化によつて検出し、これをあらかじめ設定し
た基準電圧と比較して両電圧の差を表わす制御信
号を得る。そしてこの制御信号によつて溶接電流
を随時補正し、常に適正な値を溶接材料に供給す
るものである。

この溶接電源によれば、溶接材料に対する熱影
響を極力抑えながら、しかも溶接材料の過熱、溶
断などの事故を防ぎ、安定した溶接ができる反
面、電極先端や溶接材料表面の酸化、汚れなどの
影響を受けて、溶接出力を過少に制御する欠点が
あつた。

本発明の目的は蓄電池式抵抗溶接機において、
上記のような両電極間における状態の変化、特に
電極先端や溶接材料表面の酸化、汚れなどに左右
されることなく、常に最適溶接エネルギを溶接物
に供給し、一定品質の溶接部を得ることを可能に
した制御装置を提供するものである。

一般に、溶接部における発熱量はＱ＝I²RTで
示されるが、（ここで、Ｑ：発熱量、Ｒ：電極間
の抵抗値、Ｔ：通電時間）前述の特公昭42−2402
号公報の定電圧式溶接電源のごとく、溶接電源間
の電圧変化を検出し、これに基づいてあらかじめ
設定された一定の電極間電圧を常に自動的に保つ
べく溶接電流を適正に補正し制御しても、必らず
しも溶接部の品質は保証できない。すなわち、例
えば第１図に示すごときパラレル・ギヤツプ溶接
において、電極１および２先端の酸化あるいは溶
接材料３表面の汚れのため、電極１・２と溶接材
料３との接触面５における抵抗（接触抵抗）が異
常に大きな値を示す場合がある。このような場
合、定電圧式溶接電源を用いて溶接を行なうと、
その電源特性上、第２図に示すごとく接触抵抗値
Ｒが破線で示すR′に変化し、電流Ｉは破線で示
すI′に減少する。そのために、上述の式Ｑ＝I²RT
に示すごとく溶接部における発熱量Ｑが減少し溶
接強さは低下する。また、電子工業の分野で使用
される微小材料等の通電時間が短い溶接において
は、この溶接抵抗の変化は上述のような溶接強さ
のバラツキのみに止まらず、時には溶接電流の補
正が追従しきれずに溶接出力過大となつて過熱
し、爆飛現紋をおこして溶接材料を焼損すること
もある。すなわち、電極先端の汚れ、溶接物の表
面の汚染などにより、上式のＲ、特に電極間の接
触抵抗が大きく変化し、従つて溶接品質も変化す
る。このような溶接電極間の接触抵抗の変化に起
因する溶接品質のバラツキ、あるいは溶接不良を
なくするため、常に最適な溶接エネルギを溶接材
料に供給し、一定品質の溶接部を得るのが本発明
の目的である。

溶接電極間の接触抵抗を検出する手段として
は、種々の方法が考えられるが、その一例とし
て、一定の直流電流を溶接電極を介して溶接部に
供給し、この電流値を測定すると同時にその時両
電極間に発生する電圧をも測定してこの両者を演
算し、これにより接触抵抗の値を求めることがで
きる。また直流電源と両電極間を結ぶ回路の定数
が一定であれば、両電極間電圧を検出しても、同
様の結果が得られる。この値を上述の蓄電池式溶
接電源に帰還し、溶接エネルギーを制御すること
によつて溶接電極間の接触抵抗の変化に左右され
ない一定品質の溶接部を得ることができる。以下
にこの制御の一実施例について説明する。

第３図は本発明になる蓄電池式抵抗溶接機の制
御装置を示すブロツク図である。同図において、
１１は溶接電流の通電時間を任意に調整するため
の出力パルスを発生するタイマーである。タイマ
ー１１からの出力信号は、所望の溶接材料に応じ
てその出力電圧をプリセツト可能な基準電圧発生
器１２に送られる。基準電圧発生器１２からの出
力電圧は、他方の入力が溶接電極間の電圧を表わ
す帰還信号である電圧比較器１３の一方の入力側
に加えられる。電圧比較器１３は、溶接電極間電
圧を前記基準電圧と比較して、基準電圧と帰還電
圧の差を表わす制御信号を出力する。電圧比較器
１３からの制御信号は直流増幅器１４で増幅され
た後、電流制御器１５に加えられる。電流制御器
１５は、溶接材料３と接触するようになつている
１対の溶接電極１および２と、蓄電池１６とに直
列に接続されている。溶接電極１と２の間に現わ
れる電圧は、リード１７を経て、基準電圧との比
較のために電圧比較器１３へ帰還される。２１
は、溶接材料３を溶融することなく、溶接電極１
および２間の接触抵抗を検出し得る程度の微弱電
流を供給するための直流電源であり、蓄電池１６
から溶接材料３に溶接電流が流される前に、溶接
材料を最適溶接条件に維持して溶接電極１および
２間に一定の微弱直流電流を供給する。なお、こ
の電源２１として適当な周波数を発生する高周波
電源を用いても同様の効果を得ることができる。
溶接電極１および２には、電極間電圧を検出する
ためのリード２２および２２′がクリツプ等で取
り付けられている。リード２２および２２′によ
つてピツクアツプされた電圧は、演算増幅器２３
に入力され増幅されたのち、Ａ／Ｄ変換器２４に
出力される。Ａ／Ｄ変換された電圧信号は、スイ
ツチ２５を経て記憶器２６に記憶される。記憶器
２６としては、例えば磁気メモリまたは半導体メ
モリが使用できる。比較器２７においては、記憶
器２６に記憶されている電圧と、その後の溶接過
程中において溶接電流を溶接部に供給する前に微
弱電流を流して得た電極間電圧とを比較し、両電
圧の電圧差を演算器２８に出力する。演算器２８
は、接触抵抗値の増減（差電圧）に対応した最適
溶接電流を得るために必要な基準電圧変更値を実
験的に定めて、これをもとに用意された接触抵抗
値（差電圧）−基準電圧変更値テーブルを備えて
おり、このテーブルから測定した差電圧値に対す
る基準電圧変更値を選択してＤ／Ａ変換器２９に
出力し、Ｄ／Ａ変換されて基準電圧発生器１２に
入力される。基準電圧発生器１２は、入力された
基準電圧変更値を、プリセツトされている基準電
圧に加算または減算することによつてプリセツト
された基準電圧値を修正して、溶接電極１および
２間の接触抵抗の変化に適応した基準電圧を出力
する。この修正された基準電圧は電圧比較器１３
に入力されて、以下の動作は前述の動作と同様に
行われる。前記接触抵抗値（差電圧）−基準電圧
変更値テーブルの具体的一実施例を示すと、厚さ
0.07mm×幅0.2mmのプリント銅箔と、厚さ
0.05mm×幅0.2mmの金メツキコバール箔を最適
溶接条件下におき、直流電源２１から通電し電極
間の接触抵抗値を測定したところ、電極間電圧v₁
＝0.25V、電流ｉ＝40Aとから、接触抵抗値R₁＝
6.3mΩを得た。次いで、この最適溶接条件下で
パラレル・ギヤツプ溶接したときに十分な強度が
得られた際の基準電圧はV₁＝0.50Vであつた。

一方、同一材料で表面に汚れがあるものの接触
抵抗値はR₂＝7.8mΩであり、この条件下でパラ
レル・ギヤツプ溶接したときに十分な強度が得ら
れた際の基準電圧はV₂＝0.42Vであつた。

従つて、この場合の前記テーブルに格納するデ
ータは、両接触抵抗値の差R2−R1＝7.8−6.3＝
1.5mΩの値と、これに対応する基準電圧変更値
V₂−V₁＝0.42−0.50＝−0.08Vが格納される。こ
の基準電圧変更値は、基準電圧発生器１２にプリ
セツトされている基準電圧値から減じられて、あ
らたな基準電圧が出力される。この一連の動作に
よつて、従来の蓄電池式定電圧式溶接電源が有し
ていたところの、電極先端や溶接物表面の酸化、
汚れなどに起因する接触抵抗の変化に基づく溶接
不良、すなわち溶接出力の不足による溶接強度不
良、あるいは微小材料等の通電時間の短い溶接物
においては、溶接電流の補正が追従しきれずに溶
接出力過大となつて爆飛現象を伴うという溶接部
の過熱による溶接不良などをなくすることがで
き、つねに一定の溶接品質を確保することができ
る。

以上のごとき制御をすることによつて、溶接電
極間の接触抵抗の変化に左右されない一定品質の
溶接部を得ることができるが、何らかの原因、例
えば溶接中における電極先端の酸化、損耗による
電極先端の汚れ、溶接材料のピツク・アツプある
いは電極と溶接材料との接触面積の変化等によつ
て、溶接電極間の抵抗値が異常に高まり、前述の
各種制御を行なつても不良溶接、特に溶接材料の
溶断が発生することがあり、このような不良溶接
から溶接材料を守り、完壁な溶接を期するための
通電停止手段について、以下に説明する。

第３図において、３１は溶接電極１および２間
の電極間電圧を、比較器３３に帰還させるための
リードである。通電停止基準設定器３２は、溶接
材料の材質および寸法形状から定まるところの、
通電を停止すべき溶接電極間の抵抗値に対応する
電圧を予め設定するもので、その設定電圧は、例
えば、通常のプリント基板の銅箔と金メツキ銅リ
ボンを溶接する場合には２〜3mΩ、金メツキコ
バーリボンの場合には５〜6mΩに対応した電圧
に設定される。比較器３３においては、リード３
１からの入力電圧と、予め設定された通電停止基
準電圧とを比較し、電圧入力が基準電圧を越えた
時に、信号を通電停止器３４に出力する。通電停
止器３４への入力は、通電停止器３４を構成する
双安定マルチ・バイブレータをセツトし、通電停
止信号を直流増幅器１４に出力して直流増幅器１
４の出力を遮断し、溶接電流を強制的に停止させ
る。この双安定マルチ・バイブレータは、タイマ
１１の終了によつてリセツトされる。通電停止器
３４の他方の出力は、LED等で構成された表示
器３５および警報器３６に入力され、通電停止器
３４が作動して溶接電流の通電が停止されている
ことを表示し警報を発する。この表示器３５およ
び警報器３６は、溶接電極間の抵抗値が所定の抵
抗値を越えると、点灯し警報を発するものであ
る。

以上の説明から明らかなごとく、本発明になる
蓄電池式抵抗溶接機によれば、溶接電流の通電開
始以前に溶接部が適切な溶接条件下にある場合、
例え電極先端の酸化被膜の存在、溶接物の油脂類
による汚染など多少の悪条件にあつても、供給す
べき溶接電流を溶接電極間の抵抗値にもとづいて
最適な大きさに制御して、常に最適のナゲツトを
得、これにより溶接品質を一定に保つことができ
る。さらに、前記同様の原因ならびにその他の事
故によつて、溶接電流の通電開始以前に溶接部が
適切な溶接条件下になく、溶接電流を供給すると
危険な状態にある場合には、溶接電流の供給を自
動的に停止するものである。これらの手段によ
り、溶接電流の通電開始の前後にわたつて溶接状
態を監視し、最適な溶接結果が得られるように溶
接機を制御することができ、これにより、常に一
定の溶接品質を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はパラレルギヤツプ抵抗溶接法を示す概
略図、第２図は定電圧式抵抗溶接機の溶接電圧波
形と、このような波形が得られた時の接触抵抗と
電流との関係を示す図、第３図は本発明になる蓄
電池式抵抗溶接機の制御装置の一実施例を示すブ
ロツク図である。 １および２……溶接電極、３……溶接材料、１
１……タイマ、１２……基準電圧発生器、１３…
…電圧比較器、１４……直流増幅器、１５……電
流制御器、１６……蓄電池、１７，３１……リー
ド、２１……微弱直流電源、２２・２２′……リ
ード、２３……演算増幅器、２４……Ａ／Ｄ変換
器、２５……スイツチ、２６……記憶器、２７…
…比較器、２８……演算器、２９……Ｄ／Ａ変換
器、３２……通電停止基準設定器、３３……比較
器、３４……通電停止器、３５……表示器、３６
……警報器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶接中における溶接条件の変化を検出して、
   あらかじめ設定した可変の基準電圧と比較し、そ
   の差を表わす制御信号を得て、この制御信号で溶
   接電流を補正し適正な溶接電流を溶接材料に供給
   する蓄電池式抵抗溶接機において、溶接電流を溶
   接材料に供給する前に２つの電極間にある溶接材
   料を最適溶接条件に維持してこの両電極間の接触
   抵抗または電圧たる電気量を検出する手段と、こ
   の検出した電気量を所望の形態に加工して記憶す
   る手段と、その後の溶接時に前記電気量検出手段
   にて検出した両電極間の電気量を前記の記憶され
   た値と比較して両電気量の差を得る手段と、この
   電気量の差を表わす信号から基準電圧変更値を選
   択して出力する手段と、前記基準電圧変更値によ
   つて前記基準電圧を増減しあらたな基準電圧を出
   力する手段と、前記溶接時に検出した両電極間の
   電気量とあらかじめ設定した通電停止のための基
   準抵抗値と比較する手段と、この比較結果が基準
   抵抗値を越えた時に溶接電流を遮断する通電停止
   手段とからなることを特徴とする蓄電池式抵抗溶
   接機の制御装置。