JPS6254584A - 抵抗点溶接機制御方法 - 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、溶接ナゲツトの成長拡大に対応して溶接電流
を制御する抵抗点溶接機制御方法に関する。

（従来の技術） 従来、抵抗点溶接機の溶接電流を制御する場合、電源電
圧の変動、あるいは溶接機二次インピーダンスの変化、
すなわち被溶接物の挿入深さによるインダクタンス変化
、被溶接物に加えられる圧力、被溶接物の板厚、被溶接
物の重ね枚数、ケーブルの温度上野等による抵抗の変化
等によるインピーダンスの変化を考慮して溶接電流を設
定された値に制御する定電流制御が採用されている。溶
接電流を定電流制御することにより、前記電源電圧の変
動、溶接機の二次インピーダンスの変化が起った場合で
ら溶接電流の実効値を一定にして溶接品質の低下要因を
解決するものである。

ところで溶接電流を定電流制御しない場合、溶接学会誌
第３７巻（１９６８年）第１号Ｐ８４〜９４「点溶接に
おけるナゲツト生成機構の研究」及び溶接全書第８巻（
産報出版）Ｐ２０〜２６「抵抗溶接」に示されている如
く、溶接の進行とともに被溶接物と電極の接触面積が時
々刻々と変化するため、溶接電流は上記接触面積に対応
して増減していた。従って、被溶接物と電極の接触面積
が大きくなる通電中期から後１９１にかけて電極間抵抗
が小ざくなるため、自己制御作用により、上記接触面積
の増加分に対応して溶接電流も増加していくこと、及び
、溶接ナゲツト生成に最も溶接電流を必要とする通電時
間は、やはり通電中期から後期にかはでであることが記
載されている。

一般に従来の抵抗点溶接機において採用されている定電
流制御回路は第１図に示すように、変流器ＣＴ等を介し
て溶接電流７を検出する溶接電流検出器１と、溶接電流
検出器１の出力を全波整流する整流器２と、所望の溶接
電流を設定する基準゛電圧発生器３と、整流器２の出力
と基準電圧発生器３の出力、すなわち実際に通電されて
いる溶接電流対応の電圧信号と設定溶接電流対応の電圧
信号とを比較演算する比較差動増幅器４と、比較差動増
幅器４の出力電圧に対応した移相パルス信号を生成して
出力する移相パルス発生器５と、移相パルス発生器５の
出力パルスにより位相制御され、溶接電流を電極８に通
電させるサイリスタもしくはイグナイトロン等から構成
されるスイッチング素子６とから成り立っている。

上記回路を備えた抵抗点溶接機による溶接作業中に例え
ば電源電圧が変動した場合、前記理由により溶接電流７
が変化するが、溶接電流７の変化状況は変流器ＣＴを介
して溶接電流検出３１により検出される。

溶接電流検出器１により検出された実際の溶接通電電流
に対応した信号は整流器２で整流されたあと、比較差動
増幅器４に出力され、基準電圧発生器３から出力された
設定溶接電流対応の電圧イ警号と比較演算される。比較
差動増幅器４におＧＪる上記比較演算の結果、実際の溶
接通電電流が設定溶接電流から逸脱した場合には、実際
の溶接通電電流を設定溶接電流に収束させるような極性
と大きさを待った電圧信号が比較差動増幅器４から出力
され、その結電２．移相パルス発生２Ｈ５Ｃ；ｔスイッ
チング素子６のゲート入力電圧を、実際の溶接通電電流
が設定溶接°電流に一致づるように変化さけるため、例
え電源電圧が変動しても溶接電流７を瞬時的に設定溶接
電流に戻す作用をする。

なお、上記変化要因が電源電圧の場合でも、溶接機の二
次インピーダンスでも同様の作用により溶接電流７を常
に一定に保持する。

ところで上記定電流制御の場合でも、非定電流制御の場
合でも、第２図に示づ゛ように溶接電流が流れる時間、
すなわち、通電タイミング信号への間、基準電圧発生′
ＰＩ３の出力電圧Ｂは設定溶接電流対応の一定電圧信号
を出力する。

また、非定電流制御の場合、第３図に示１ｊ−ように、
溶接電流を全波整流したあとのビーウ値を連続−グロッ
トさせた溶接電流波形Ｃは、溶接ナグッ１〜が生成した
と推定される通電時間Ｔ１で溶接電流は最少になり、溶
接ナゲツトの拡大とともに溶接電流が次第に増加する、
いわゆる溶接電流の自己制御作用がある。これは、前記
のように、溶接ナゲツトが生成したときから被溶接物と
電極の接触面積が次第に増加し、電極間抵抗が小ンキク
なるため、溶接電流が増加すること示している。従って
、非定電流１ｉ（Ｉ　１１１を採用した場合、溶接電流
の増加が通電中期から後期にかけて行なわれるため、溶
接ナゲツトの成長拡大に関しては大変有効である。

一方、定電流制御の場合には、被溶接物と電極の接触面
積が増す口したとしても、前記のように溶接電流を常に
一定に制御づるため、被溶接物の通電部分における電流
密度が減少し、溶接ナゲツトの成長拡大域でマイナス効
果になる。

（発明が解決しようとする問題点） 従って、溶接電流を定電流制御した場合は、前記電源電
圧の変動、もしくは溶接機二次インピーダンス変動によ
る溶接電流の変動分を吸収できるものの、溶接ナゲツト
成長拡大に最も溶接電流を必要とする通電中期から後期
においても溶接電流は一定で増加しないため、溶接ナゲ
ツトが十分に成長拡大しないことがあり、そのため、溶
接品質が不均一になり、溶接不良を生じやすいという問
題があった。

そこで本発明においては、溶接品質の安定イヒのために
最も重要な要因である溶接電流の変動を吸収できる定電
流制御を採用するとともに、溶接ナゲツトが成長拡大子
する通電中期から後期にか０寸で設定溶接電流を増加さ
せ、より安定な溶接品質を得ることを解決ずべき技術的
課題とするものであろ。

（問題点を解決するための手段） 上記課題解決のための抵抗点溶接機制御方法は、抵抗点
溶接機の電極間電圧を検出して該電極間電圧が閾大値を
示すまでは溶接電流を被溶接体の溶接特性に対応して予
め設定された定電流に制御するとともに、電極間電王が
最大値を越えたときから溶接ナゲツトの成長拡大に対応
して設定された増加率で溶接電流を増加させることであ
る。

（実施例） 次に本発明の一実施例を第４図〜第７図に従って説明す
る。

本実施例の抵抗点溶接機制御方法は、定電流側ね口を採
用づ−るとともに、第４図のタイミングチャー１〜に示
１ｒように、溶接ナゲツトが生成を開始したと■定され
る通電時間Ｔ１から、非定電流制御の場合の特徴であっ
た自己制御作用と同等、もしくは、より大きな電流増加
率で溶接電流が次第に増１川するように抵抗点溶接機を
制御することである。

１Ｊなわち、第５図に示すように通電時間Ｔ１までは前
記第１図に示した従来の基準電圧発生器３に相当１゛る
基へ（電圧発生器１１の出力電圧に対応させて溶接電流
を一定に制御するとともに、通電時間Ｔ１後は、出ツノ
電圧が徐々に増加していく積分器１２の出力を、スイッ
チＳ１を閉じることにより加算器１３に印加して基準電
圧発生器１１の出力電圧と加算させ、加算された電圧を
、溶接電流に対応した設定出力電圧どして加算器１３か
ら出力させることにより、溶接電流を該設定出力電圧に
対応して次第に増加させる制御をづることができる。

従って、前記第１図に示した基準電圧発生器３を上記第
５図に示した基準電圧発生器１１、積分器１２、加算器
１３及びスイッチＳ１で構成される溶接電流設定回路１
４に置換えることによって、溶接ナゲツトを確実に成長
拡大させることができるとともに、電源電圧の９９　ａ
」、溶接機の二次インピーダンスの変化に伴う溶接電流
の変動まで補償することができる。

しかしながら、第５図に示した上記溶接電流設定回路１
４の場合は、溶接ナゲツトが生成したと＋ｔｃ定さ゛れ
る通電時間Ｔ１が固定的に設定されるが、実際には電極
の消耗度、分流、被溶接物の板合せ等により理想的な上
記Ｔ１は変動するもので一定ではない。そのため、第５
図に示した溶接電流設定回路１４では理想的な溶接電流
制御が行なわれるとは限らないという問題がある。

そこで、上記問題を解決するために溶接ナゲツ１〜生成
タイミングＴ１を適確に検出して理想的な溶接電流制御
を行なうための溶接ナゲツト生成開始検出手段について
第６図及び第７図に従って説明１；る。

始めに、第６図のタイミングチャートに示すＤは、電極
間電圧もしくは電極間抵抗の溶接通電時間における動特
性、すなわら、電極間電圧を全波整流したあとのピーク
値を連続プロットさせた波形である。また、タイミング
チャートＤ中にａ３いて溶接ナゲツトが生成開始したと
推定される通電時間Ｔ１のタイミングは、通電初期の数
サイクルを除いたあとの、すなわら、初期の高い接触抵
抗が通常の接触抵抗に戻ったあとの電極間最大電圧Ｖｐ
を示したタイミングに一致させたものである。

ずなわち、ａｆ極間駁大電圧Ｖｐを示したときから溶接
ナゲツトの成長拡大に対応させるため溶接電流を次第に
増加させる必要があり、そのタイミングをＴ１としたた
めである。そこで、前記第５図に示した溶接電流設定回
路１４のスイッチＳ１を、例えば電極間電圧が最大電圧
■ｐになったときに閉じるようなゲート信号Ｅの生成タ
イミングとも一致させる。

上記ゲート信号Ｅを生成させるための溶接ナゲツト生成
開始検出回路１００のブロック図を第７図に示す。例え
ば、電極間電圧を検出したセン廿１０１の出力信ｑは波
形整形器１０２に入力され、波形整形されて第６図りに
示すような波形信号が波形整形器１０２から出力される
。波形整形器１０２の出力側に接続されたスイッチ＄２
は溶接初期の高い接触抵抗あるい（ま溶接初期の不安定
要因を除くために通電開始から数サイクル後に閉じるよ
うにタイマー要素を内蔵したもので、スイッチ＄２が閉
じることによって波形整形器１０２の出力電圧Ｖは、波
形整形器１０２の最大出力電圧Ｖｐを保持させるための
ピークホールド回路１０３及び減算回路１０４に入力さ
れる。ピークボールド回路１０３に保持された前記最大
出力電圧Ｖａは減算回路１０４に出力され、（Ｖｐ−Ｖ
）の演算が実行される。

なお、リセット回路１０８から出力されたリセット信号
が、リセットスイッチ＄３が閉じることによりピークホ
ールド回路１０３に印加されたときピークホールド回路
１０３に保持された前記最大用ツノ電圧Ｖｐはリセット
される。リセットスイッチ＄３の閉じるタイミングはス
イッチ＄２が開くタイミング、寸なわら通電終了時であ
る。

減算回路１０４の出力は前記電極間電圧■が上界途上に
ある場合はｖｐ＝ｖであるため０ボルトを示し、電極間
電圧が最大値■ｐを越して下降状態になるとＶｐ−Ｖの
値になる。また、減算回路１０４の出力電圧がＯボルト
を示したとき、比較器１０６が論理信号ｒＯＪを、また
、減算回路１０／Ｉの出力電圧が（Ｖｐ−Ｖ）を示した
とき比較器１０６が論理信号「１」を出力−ｊｌるよう
に阜ｉｉｕ電圧発生器１０５の設定基準電圧と比較器１
０６の回路定数を決定する。

比較器１０６の出力信号はアンドゲート１０８に入力さ
れ、通電時間タイミング信号発生回路１０７から出力さ
れる通電時間タイミング信号Δ対応の論理信号「１」と
の２人カアンドによりアンドゲート１０８が論理信号「
１」を出力した場合、該論理信号「１」を前記ゲート信
号Ｅとして用いることによって前記第５図に示したスイ
ッチ＄１が制御され、実際に叩した溶接ナゲツト生成時
期から溶接電流を次第に増加させるため、理想的な溶接
電流制御ができる。

なお、第８図は溶接電流設定回路１４及び溶接ナゲツト
生成開始検出回路１００を、前記第１図に示した定電流
制ｔａＩ１口路と組合わせることによって得られた本実
施例の理想的な抵抗点溶接機制御回路ブロック図である
。該抵抗点溶接８！イリ御回路により、通電時間Ｔ１ま
では、基準電圧発生器１１の一定出力電圧に対応させて
溶接電流を一定に制御するとともに、溶接ナゲツト生成
開始検出回路１００で検出された上記通電時間Ｔ１以後
は、積分器１２から出力される電圧と基準電圧発生器１
１の出力電圧を加筒した設定出力電圧に対応さけて溶接
電流を次第に増加させ、溶接ナゲツトを確実に成長拡大
させるものである。

なお、他の実施例として、第９図に示すように電極間電
圧が初期通電時間で最低となるＶＭに対応する通電時間
Ｔ３、あるいは溶接ナゲツト成長拡大期ｖ１に対応する
通電時間Ｔ２で溶接電流値を変える方法もあり、前記実
施例と同様の効果がある。

（発朗の効果） 以上のように本発明によれば、溶接ナゲツトの生成開始
タイミングを実際に即して適確に検出し、該溶接ナゲツ
ト生成開始タイミングまでは溶接電流を定電流制御づ゛
るとともに溶接ナゲツト生成開始タイミングを越してか
らは、溶接電流を設定された増加率で次第に増加させて
いくことによって、溶接ナゲツトの成長拡大を確実に促
し、溶接品質を良好にかつ均一に保つ効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の抵抗点溶接機の定電流制御回路図、第２
図、第３図は従来の抵抗点溶接機の制御作用説明図、第
４図は本発明の一実施例の制御作用説明図、第５図【よ
本発明の一実施例の制御回路部分説明図、第６図は本発
明の一実施例の制御タイミング説明図、第７図は木発Ｉ
］ｌの一実施例のａｌす御回路部分説明図、第８図は本
発明の一実施例の全体制御回路ブロック図、第９図は他
の実施例の制御タイミング説明図である。 １・・・溶接電流検出器 ２・・・整　流　器 ４・・・比較差動増幅器 ５・・・移相パルス発生品 ６・・・スイッチング素子 ８・・・電　　　極 １１・・・基１１・電圧発生器 １２・・・積　　分　　器 １３・・・加　筒　器 １４・・・溶接電流設定回路 １００・・・溶接ナゲツト生成開始検出回路１０１・・
・セ　ン　サ １０２・・・波形整流器 １０３・・・ピークホールド回路 １０４・・・減算回路 １０５・・・基準電圧発生器 １０６・・・比　　較　　器 １０７・・・通電時間タイミング信号発生回路１０８・
・・アンドゲート ３１．３２．３３・・・スイッチ ＣＴ・・・変　流　器 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　　弁理士　岡田英彦（外２名）１，１４蕩ヰ
乞幻錠回玲 １１　−％？ｄ 第　６　図 第　２　図 Σ丁・像 第２図　　　　　第３図 ”ＡｙＩｋ 第　θ　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 抵抗点溶接機の電極間電圧を検出して該電極間電圧が最
   大値を示すまでは溶接電流を被溶接体の溶接特性に対応
   して予め設定された定電流に制御するとともに、電極間
   電圧が最大値を越えたときから溶接ナゲツトの成長拡大
   に対応して設定された増加率で溶接電流を増加させるこ
   とを特徴とする抵抗点溶接機制御方法。