JPS6238779A - 抵抗溶接用制御方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、抵抗溶接用制御方法に関し、さらに詳しくは
、電極チップが損耗したり、亜鉛メッキ鋼板の溶接を行
う場合に発生する溶接部内の溶接電流密度の低下を補償
し、以て所定の大きさのナゲツトを得る抵抗溶接用制御
方法に関する。

（従来の技術） スボ７）溶接機において、その電極子ノブは溶接作業を
長時間行うと、溶接時の強大な加圧力と加熱等により次
第に電極子ノブの先端がキノコ状にめくれ上がり、除々
に電極チップ先端の面積が拡大変形し、直接溶接性に影
響をおよぼすことになる。

したがって、良好な溶接品質を得るためには、通常は電
極チップ先端の形状を周期的にドレッシングするか、新
しいものに交換する必要があるが、この作業周期を長く
する対策として、予め電極チップの摩耗推移を見込んで
溶接電流を所定の溶接回数毎に数段階にわけて増加させ
るいわゆるステップアップ制御方式や、溶接電流を溶接
打点数、１回目毎に連続して増加させていくいわゆるリ
ニアアップ制御方式等によって電極チップの先端形状の
変化に対応した補正を行ってきた。

しかし、今日のように溶接ロボットを大量に導入した亜
鉛メブキ鋼板や暦き鋼板等の多種混合生産ラインにおい
ては、異種材質の被溶接物が複雑な比率で混合しており
、電極チップの摩耗度の相違する溶接条件下で行なわれ
る亜鉛メッキ鋼板のスポット溶接では、大電流が必要で
あり、麿き鋼板に比べ電極チップのよごれや摩耗が激し
く、一層電極チノブの整形作業やチップ交換作業の周期
が短かくなり、高稼動率で生産する製造上の見地から、
これらの附帯作業にかかる時間的負Ｉ旦が問題視される
一方、このような状況下でこれまでのステップ・アップ
制御やリニア・アンプ制御にもとずく補正では、次なる
問題が挙げられ、その対応策が強く望まれていた。

すなわち、ステップ・アンプ制御やリニア・アップ制御
は、いずれも多種混流生産ライン下で異種金属の溶接に
応じて、その都度適正な電流上昇率を求めて通電するこ
とはむつかしいだけでなく、これまでの補正は、あくま
でも溶接打点数を適正な溶接品質を得るためのパラメー
タとしているため、その実、電極チップの損耗度に対し
、溶接品質に悪影客を与えない範囲でどれだけの電流値
を増加させるべきか、その電流上昇率は必ずしも実際の
電極チップの消耗度に対し一致対応しているとは限らな
い。。

（発明が解決しようとする問題点） したがって、従来は、溶接品質上無難に、やや高めの上
昇率で電流値を設定しているのが普通で、その過大条件
下での溶接は、電極チップの損耗を著しく促進し、電極
チップのドレッシングやチップ交換の頻度を増すという
不合理な面があった。

また、従来において適正な電流上昇率を出すためには、
数百〜数千打点を対象に、電極チップが連続して何打点
溶接したらどれだけ消耗するのか、実験上それを確認す
るのが容易でなかった。

（問題点を解決するための手段） そこで、本発明はあらかじめテストピースにおいて適正
な溶接電流１１、通電時間Ｔ１等によって適正ナゲツト
が得られる条件を出し、その時に測定された初期通電時
間内における電極チップ間抵抗Ｒ，と、適正溶接電流Ｉ
いとの積による溶接電力値を計算し、その値を適正溶接
電力Ｐ、として記憶し、次に、実際の被溶接材であるワ
ークの溶接の際には予め定められた初期通電区分は、定
められた電流Ｉ２を流し、その時の電極子ノブ間抵抗値
の最低値を演算し、その電極チップ間抵抗値Ｒ２と前記
適正溶接電力値Ｐ１とにより前記初期通電以降は、この
Ｒ２、Ｐｌとから演算される電流■、を以て溶接通電を
行う溶接電流制御方法を提供する。

（作用） そして、本発明では、初期通電以降は、このＲ２とＰｌ
とから演算される電流Ｉ３を以て溶接通電を行い定めら
れた通電時間を以て通電を停止させるという電流制御と
することで、電極チップの損耗、あるいは溶融亜鉛等に
よる通電路面積の拡大による電流密度の低下による発熱
不足、または表面の亜鉛の抵抗が低いことによる発熱不
足等を打点毎に補償し、溶接部単位面積あたりに供給さ
れるジュール熱によって常に均一な大きさのナゲツトを
生成することができる。

（実施例） 以下、本発明の電流制御方式につき詳細に説明する。

周知のように、一般的な溶接電流においては、溶接過程
中の電極間抵抗は、第１図に示すような推移を示すのが
代表的である。同図に示されたａ区間は、通電開始直後
の不安定領域で、この間の電極間抵抗の挙動は被溶接材
のあたり具合（なじみ）や油、サビ等の被溶接物表面の
汚染状況等に依存する。この表面接触抵抗は、通電開始
後１〜２サイクルで消滅し、電極間抵抗は急速に低下す
る。次にｂ区間では、溶接部の温度上昇による被溶接物
の固有抵抗の上昇と溶接部の軟化、圧潰による通電路面
積の拡大が同時に進行する。この間は温度上昇によるチ
ップ間抵抗の増加の方が通電路面積の拡大による抵抗値
減少を土建るので、結果として、電極間抵抗は上昇し、
この過程の終了付近で極大値となる。この間はナゲツト
の生成開始および成長初期にあたる。

次にＣ区間においては、通電路面積はナゲツトの成長と
ともに拡大を続けるが、ワークの温度上昇が飽和値に達
してはソ一定となるので電極間抵抗は低下する。

一方、電極チップはスポット溶接を繰返すことにより、
電極先端面積が徐々に拡大で接触抵抗が低下すると共に
被溶接物内の通電路径が拡大しこれにより電極チップ抵
抗は低下する。

したがって、通電開始後４−５サイクル内での電極子ノ
ブ間抵抗の最低値は、■通電初期の不安定な表面接触抵
抗はほぼ除去されているということと、■いまだ溶接部
の温度上昇はさほどでなく、被溶接材の固有抵抗の上昇
もやはりさほどでないということから、一般的に電極チ
ップ先端径の拡大程度、すなわち、電極チップ摩耗度に
比例することが言える。

上記の溶接過程中の電極間抵抗の推移から、亜鉛メッキ
銅板の溶接の場合は、通電開始後１〜２サイクルの第１
図に述べる初期不安定領域終了後、チップや被溶接材各
接触面における接触抵抗は、亜鉛メッキの電気抵抗が鉄
より低いため低下し、被溶接物そのものの有する抵抗値
は、通電によって溶接部周辺の亜鉛メッキが溶融し、通
電路面積を拡大させるようになるため低下し、結果とし
て電極チップ間抵抗は低下することになる。

従って、この点に関しても、■通電初期の不安定な表面
接触抵抗はほぼ除去されているということと、■いまだ
溶接部の温度上昇はさほどでなく、従って被溶接材の固
有抵抗の上昇もやはりさほどでなく、電極デツプ間抵抗
低下に関して、支配的であるのは（イ）表面に付着して
いる亜鉛層そのものによることと、（ロ）熔融亜鉛によ
る通電路面積の拡大であると言うことができる。

均一なナゲ７）を得るためには、溶接部単位面積あたり
に供給されるジュール熱が常に均一である必要がある。

これはＩ”Ｒ、即ち溶接電流の２乗値に溶接部抵抗Ｒを
乗した値に比例するよで、このＲにより通電電流値■を
Ｉ”Ｒが一定になるように（最適ナゲツトかえられるＩ
”Ｒは同一に）選択することによって、溶接部単位面積
あたりに供給されるジュール熱を最適に保つことができ
る。

次に本発明の方法を実施する場合の一例を、第２図の電
気ブロック図に基づいて説明する。

１は電極チップ、２は溶接トランス、３は溶接トランス
と溶接電源との間に挿入されたサイリスク、４は溶接ト
ランスの２次側に装着されたトロイダイルコイルで、５
は溶接トランスの一次側に装着されたＣＴで、４．５は
２次導体に流れる電流、溶接トランスの１次側を流れる
電流を検出する。６は検出電流切換スイッチ、７は最低
抵抗値演算回路で、上記トロイダイルコイル又はＣＴか
らの検出電流と電極チップ１からの電極チップ間電圧と
により初期通電区間内の電極間抵抗値を次の式から求め
る。

８は電力値演算回路で、まず最適溶接条件をみいだすた
めのテスト溶接のときは■の経路より電流１１と抵抗Ｒ
４とによってその時の電力値を演算し、記憶回路１１へ
そのデータを記憶する。また本溶接のときは、最低抵抗
値演算回路７からの任意に設定された初期通電サイクル
における最低抵抗値Ｒ２で、記憶している電力値Ｒ１を
除算することによりその設定された初期通電サイクルの
以降に流すべき電流値を次の式で演算する。

前記記憶回路は、テスト溶接時の電力値Ｐ、を記憶した
り、本溶接での初期通電以降に流すべき溶接電流値Ｉ３
を決める回路である。

１０は位相制御点弧回路で上記の設定器９とサイリスク
の間に装着され、テスト溶接時は設定器９からの溶接電
流指令値■１を入力し、あるいは本溶接では予め定めら
れた初期通電時間Ｔ０内に流す溶接電流Ｉ２や記憶回路
からの溶接電流指令値Ｉ３を入力し、これを目標値とし
であるいはこれにアンプスロープを付加した形でサイリ
スタ３を制御する。

又この点弧回路１０はトロイダイルコイル４又はＣＴ５
が接続され、トロイダイルコイル又はＣＴなどにより検
出された電流値が、上記点弧回路にフィードバックされ
、上記指令値Ｉ＋１２またはＩ３との差分を補正するよ
うに次の半波の点弧位相を制御し、定電流制御を行う。

以上の構成から動作を説明すると、まず最初に、最適な
ナゲツトが得られるように、与えられた被溶接材につい
てテスト溶接を行う。それは、設定器９よりナス１−溶
接時のシーケンスの流れ■に従って最適な溶接電流■１
および通電時間Ｔ、を設定し、位相制御点弧回路１０に
よって設定された時間だけ溶接電流を流し、テスト溶接
を行う。その結果を最低抵抗値演算回路７によりあらか
じめ定められた初期通電時間内における最低抵抗値Ｒ，
をテスト溶接時流れた電流と電極チップ１からの電極間
電圧より ■、　　として計算し、 このＲ１と１１により、その時の電力Ｐｌを次式で計算
する。

Ｐ＋＝１２＋ＸＲ＋ この電力値はテスト）容接時において最適なナゲツトが
得られるための最適な電力値Ｐ１として記憶回路１１へ
記憶する。

次に、本溶接においては、設定器９より■のシーケンス
の流れに沿って　、、；ず設定器９からあらかじめ定め
られたサイクル数だけ初期溶接電流Ｉ２と初１！Ｊ１通
電時間Ｔ。により被溶接物にパイロット通電として電流
が流れる。その時の予め定められた初期通電時間Ｔ、内
の最低抵抗値Ｒ２を演算し、の抵抗値Ｒ２で、テスト溶
接での最適電力値Ｐ、を除算することにより、予め定め
られた初期通電時間以降に通電すべき溶接電流値■３を
記憶回路よりとり出しその溶接電流指令値■３を位相制
御点弧回路へ指令する。この指令値による溶接電流値で
サイリスタ３を経て、定電流制御を行いながら定められ
た通電時間、通電を続行する。

このように本発明の方法によれば、予め定められた初期
通電時間内の電極チップ間抵抗値の最低値を検出し、こ
の値は被溶接材である亜鉛メッキ鋼板の場合と、磨き鋼
板の場合とでその値が異なるという・点に着目し、亜鉛
メッキ鋼板のチップ内抵抗は、磨き鋼板のそれに比べて
１０〜ｂ値であり、その値でテスト溶接で得られた最適
なナゲツトを得る電力値Ｐを除算することによって得ら
れる溶接電流値を、初期通電サイクル以降通電すること
により、自動的に亜鉛メッキ鋼板の場合は大きな電流値
となり、また磨き鋼板のときはちいさな電流値を以て通
電することになる。

（発明の効果） 以上で説明したように、テスト溶接において最適なナゲ
ツトが得られる時の最適電力値を記憶し、次に、本溶接
における予め定められた初期通電時間内の電極チップ間
抵抗の最低値を計算し、それ以降の溶接すべき溶接電流
を決定するような構成にしたので、多種混流生産ライン
下で亜鉛メ・７キ鋼板や、磨き＠板の溶接を行う場合で
も、それぞれの被溶接物のチップ間抵抗を検出しながら
、溶接電流を決めるので、それぞれの被溶接物に見合っ
た最適な溶接電流を自動的に流すことができ、最適なナ
ゲツトが得られるばかりでなく、最も大きな効果として
、電極チップの寿命延長を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、溶接過程中の電極間抵抗の推移を示す波形図
。 第２図は本発明にかかる方法の実施例を示す電気ブロッ
ク図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶接通電の、予め定められた初期通電時間内における電
   極チップ間抵抗の最低値を検出し、この検出値で、予め
   テスト溶接して最適なナゲットが得られる条件として記
   憶させた溶接電力値を除算することにより溶接電流値を
   求め、前記初期通電時間以降はこの求められた溶接電流
   値を以て溶接通電を行うことを特徴とする抵抗溶接用制
   御方法。