JPS63154276A - 溶接電流監視装置 - 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】 〔産業上の利用分骨〕 この発明は、抵抗溶接において、その溶接電流を監視す
るための溶接電流監視装置に係り、さらに詳しくは溶接
時の通電を時間軸に対し段階的に変化させて抵抗溶接す
る場合に、各通電段階の溶接電流をモニターリングでき
るようにした溶接電流監視装置に関する。

〔従来の技術〕

抵抗溶接は、自動車ボディ、その他の自動組立ライン等
の各分野に広く利用されている。また、抵抗溶接により
接合される金属材には、表面処理の施されていない鋼板
のみに限らず、防錆などの各種の表面処理を施した鋼板
も使用されてきているが、近年では表面処理鋼板を使用
するのが主流となっている。

ところで、表面処理鋼板では、その表面処理層が溶接時
にスプラッシュして、溶接部分の仕上り状態を悪化させ
る問題がある。

そこで、上記問題を解決するｔコめに、例えば第４図に
示すような溶接電流モードの通電方式を採用している。

第４図において、アップスロープ区間Ｔ、は、スプラッ
シュを抑えて溶接仕上り状態を良好にするための予熱段
階であり、また、区間Ｔ２は溶接強度を得ろための本通
電段階を示し、さらに区間Ｔ３は溶接熱による歪を除去
するための後熱段階を示している。

このような通電モードで溶接電流を制御すれば、スプラ
ッシュ及び熱歪のない、かつ溶接強度の十分な良品質の
溶接が可能になる。また、かかる通電モードを維持する
ためには、その溶接電流をモニターリングし適否を判定
する必要がある。

従来、溶接電流のモニターリング装置としては、例えば
特公昭５６−３７０３７号公報で知られている。

この公報に開示されたモニターリング方式は、溶接電流
に最も関係のある通電サイクルの区間、例えば第３図に
示す如き通電モードの場合は、区間Ｔを設定し、この区
間Ｔにおけろ溶接電流波形の１サイクル（又は半づイク
ル）毎の実効値を求め、さらに実効値の区間サイクル数
に応じた累積平均値を求め、これと予め設定した基準値
とを比較して、測定電流値の合否判定を行うようにした
ものである。

以下、第５図乃至第７図に基いて説明する。

第５図は溶接電流モニターリングの手順を示す大略のフ
ローチャートで、まず、ステップＳ１において、溶接結
果に最も関係のある通電サイクル区間（サンプリング区
間で、第４図の区間Ｔに相当する）をセットし、次のス
テップＳ２で、測定電流値の合否判定を行うための基準
電流値を設定する。

その後、溶接電流が流れろ毎に、ステップＳ３で示す電
流測定処理ルーチンに移り、上記サンプリング区間での
累積実効平均値が算出される。この実効平均値は、ステ
ップＳ４で基準値と比較され合否判定される。その合否
判定結果を、次のステップＳ５で処理することにより判
定出力を送出する。

第６図は上記第４図の測定処理ルーチンにおける累積平
均値を求めるためのフローチャートを示す。

第６図において、測定処理がスタートすると、まず、ス
テップ３３１で、測定開始サイクルか否かを判定する。

これにより、通電初期から数えて予め設定した測定開始
サイクルに到達すると、次のステップ３３２の演算ルー
チンに移行して溶接電流波形】サイクル毎の実効値演算
を実効する。

上記１サイクル毎の実効値は、次のステップＳ３３で逐
次累積加算され、次のステップ３３４で測定終了サイク
ルか否かを判定する。測定終了サイクルの実効値演算及
びその累積算が終了すると、ステップ３３５に移行し、
累積実効値をサイクル数で割算して累積平均値を求める
。これが累積平均実効値であり、基準値との比較対象と
なる。

第７図は上記第６図に示した実効値演算ルーチンの手順
を示すフローチャートである。

同図において、実効値演算ルーチンがスタートすると、
まず、ステップ５３２１において、演算領域を初期し、
次のステップ５３２２で１サイクル間の瞬時値をサンプ
リング周期に従って順次読み込み、これを次のステップ
５３２３でサンプリング毎に２乗演算し、さらに次のス
テップ５３２４で累積加算する。そして、次のステップ
５３２５で１サイクル間のサンプリングが終了したか否
かを判定する。サンプリング終了が判定されろと、次の
ステップ８３２６で、累積値をサンプリング回数で割算
する平均値演算が実効され、さらに次のステップ５３２
７で平方根演算を実効することにより、実効値を求めろ
。その後は、第６図のステップ８３３に移行する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の溶接電流モニタ一方式では、１回の
通電サイクル中の特定の区間、即ち溶接結果に最も関係
のある１つの区間を選択して測定開始サイクルと測定終
了サイクルを定め。その区間内の累積平均実効電流を求
めるものであるため、この累積平均実効電流が基準値に
適合したものであっても、溶接結果に一致する値のもの
であるか否かは、溶接された部位を観察しないと判断で
きない。この場合、単に溶接強度だけを主眼にしたモニ
タ一方式では、実用上問題がない。

ところが、防錆処理などの表面処理を施した被溶接材料
では、第４図について述べたように、予熱段階で電流を
アップフローブ制部し、スプラッシュを発生させないで
本通電へ移行させるかが重要であり、この段階で溶接仕
上りの表面状態が決定されると云っても過言でない。つ
まり、予熱段階も本通電と同様に重要なモニターリング
の対象となってくる。さらに被溶接材料によっては、後
熱通電が熱歪を除去して溶接品質を高める上で重要な要
素となり、この後熱段階のモニターリングも必要となる
。

しかし、上記従来のモニタ一方式は、予熱・本通電・後
熱と続く溶接電流の各段階を別々にモニターリングする
方式になっていないため、モニターリングされた累積平
均実効値が基準値に適合したと判断されたにも拘らず、
溶接後の表面状態を観察しな結果、スプラッシュが生じ
ていたり、熱歪が生じたり、あるいは溶接強度に問題が
生じたりすることがある。これば特定のサンプリング区
間内にある予熱通電及び後熱通電の電流値が設定値から
ずれていても、その電流値を確実にモニターリングでき
ないからである。

即ち、第４図に示すような通電モードの溶接電流をモニ
ターリングしても、これは見掛は上の累積平均実効値で
あって、真の実効値とならないからである。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、通電電流が時間軸に対し段階的に変化する溶
接過程の全域を正確にモニターリングできないと共に、
モニターリングの信頼性を向上できる溶接電流監視装置
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図はこの発明に係る溶接電流監視装置の原理ブロッ
ク図を示す。

第１図において、１は設定手段で、時間的経過に従って
予熱・本通電・後熱等のように段階的に変化する溶接通
電区間を複数に区分し、この各区間毎に供給電流サイク
ル数及び実効電流の基準値を設定する。

２は溶接電流を検出する検出手段である。

３は設定手段１で設定された各区間毎の実効値を順次演
算する演算手段で、検出手段２から、入力される区間内
の始点から終点までの複数の電流サイクルを、各区間毎
に所定周期でサンプリングして得た瞬時値から実効値を
算出するものである。

４ば合否判定手段で、演算手段３で求めた各区間の実効
電流と設定手段１で設定した夫々の基準値とを比較し、
総合的に溶接結果の合否判定を行うものである。

〔作　用〕

この発明においては、予熱・本通電・後熱の如く段階的
に変化する溶接の通電区間を複数に区分し、この各区分
毎に基準電流値を設定して溶接電流をモニターリングす
るから、溶接過程の全域が正確にモニターリングされる
ことになり、これにより信頼性の高いモニターリングを
可能にする。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を第２図について説明する。

第２図は、上記第１図に示す原理方式をマイクロコンピ
ュータを利用して実現した場合の−・実施例を示すもの
である。

第２図において、１は設定手段、２Ｌよ溶接電流検出手
段、５は上記第１図の符号３，４で示す区間毎の実効値
演算及び溶接結果の総合的合否判定機能を有する制御部
である。

上記制御部５は、実効値演算２合否判定処理。

各種設定値の入力処理及び表示処理、各種出力処理を実
効し、管理する中央処理装置（以下ＣＰＵと略称する）
５１と、ＣＰＵ５１にバス５２を介して接続され、上述
する各種の処理プログラムを格納したプログラムメモリ
　（以下ＲＯＭと云う）５３と、同じ（ＣＰＵ５１にバ
ス５２を介して接続され、ＣＰＵ５１での演算結果、設
定入力データ等を格納するメモリ　（以下ＲＡＭと云う
）５４と、ＣＰＵ５１にバス５２を介して接続された入
力インターフェイス５５２表示用インターフェイス５６
及び判定出力インターフェイス５７とから構成されてい
る。

また、上記設定手段１は入力インターフェイス５５に接
続されたキースイッチ１１から構成され、このキースイ
ッチ１１を操作することにより、溶接過程の予熱２本通
電及び後熱に対応する区間設定及び該区間でモニターす
べき溶接電流のサイクル数、及び各区間の基準電流値を
入力できるようになっている。

上記溶接電流検出手段２は、溶接電流を検知するトロイ
ダルコイル２１と、このトロイダルコイル２１から溶接
電流の微分値に比例して出力されろ電圧を積分し、元の
溶接ｆ４流波形に復元する積分回路２２と、この積分回
路２２から出力される電流をデジタル量に変換するＡ−
Ｄコンバータ２３とから構成され、Ａ−Ｄコンバータ２
３の出力信号１ｆＣＰＵ５］に取り込まれろようになっ
ている。

また、表示用インターフェイス５６に（よ表示装置６が
接続され、判定出力インターフェイス５７には、リレー
又はオーブンコレクタ等からなる出力手段７が接続され
ている。

次に、上記のように構成された本実施例の動作を第３図
（ａ）、（ｂ）に示すフローチャー１・に従って説明す
る。

この実施例では、その通電方式を第４図に示すような予
熱・本通電・後熱の各段階を経て行うものとする。

上記通電方式のモニターリングに際しては、第３図（＋
１）に示すように、まず、ステップ３１０において、設
定手段１のキースイッチ１１を操作することにより、予
熱区間Ｔ、内に供給される電流サイクル数（これは溶接
電源の周波数は一定であるため、サイクル数を設定すれ
ば予熱区間Ｔ、が設定されろことになる）及び予熱に最
適な基準電流値をそれぞれ入力する。これら入力データ
は表示用インターフェイス５６を通して表示装置６に表
示される。ここで希望する設定値であることが、オペレ
ータにより確認されたならば、インプットキーを操作し
て、入力データをＲＡＭ５４に格納する。

上記予熱区間Ｔ、のデータ設定が終了すると、プログラ
ムは本通電区間Ｔ、のデータ入力ステップｓ１１に移行
する。そこでキースイッチ１１を操作することにより、
本溶接に必要な電流サイクル数及びその時の基準電流値
を入力し、これを表示袋Ｎ６に表示する。入力データが
適値であることがオペレータにより確認されたならば、
インプットキーを操作することで、本通電のデータをＲ
ＡＭ５４に格納する。

また、本通電区間Ｔ２のデータ設定が終了すると、ステ
ップＳ１２に移行し、同様にして後熱区間Ｔ、のデータ
設定を行う。

その後、抵抗溶接機がスタートシ、第４図に示す通電モ
ードで被溶接物の溶接を実効する。この時の溶接電流は
検出手段２により検出され、デジタル量に変換されて制
御部５に入力される。

制御部５では、各区間毎の実効値を測定する（ステップ
８１３）。測定された各区間の実効値は、それぞれの基
準値と比較され（ステップ５１４）、そして、総合的に
溶接結果の合否判定を行う（ステップ５１５）。

第３図（ｂ）ば上記第３図（ａ）におけろ実効値測定ル
ーチンの詳細を示すものである。

実効値測定ルーチンがスタートすると、ステップ２０に
おいて、まず、予熱区間Ｔ、の先頭サイクルであるか否
かを判定する。これは図示しないタイマを動作させるこ
とにより、その計数値から余熱・本通電・後熱の各開始
点及び終了点を判定することが可能である。

上記ステップ２０で、まず予熱区間Ｔ、の先頭サイクル
であることが判定されると、所定同期でサンプリングさ
れる電流サイクルの瞬時値をＡ−Ｄコンバータ２２から
ＣＰＵ５１に順次取り込み（ステップ３２１１、これを
ステップ３２２で２乗演算し、この２乗値を次のステッ
プ８２３で逐次加算する。そして、次のステップ３２４
で区間の最終サイクル、即ち区間Ｔ、の最終サイクルか
を判定する。最終サイクルであることが判定されると、
ステップ３２５に移行して、まず、区間Ｔ。

の平均値演算（２乗累積値／加算回数）を行った後火の
ステップ８２６で開平演算を行い、区間Ｔ。

の実効値を算出する。

上記ステップ３２５，３２６での区間Ｔ、に対する演算
が行われている間に、区間Ｔ、に引続く本通電区間Ｔ２
の先頭サイクルをステップ２０で判定し、この区間Ｔ２
の電流サイクルを予熱段階と同様にサンプリングして、
その瞬時値を取り込み、この瞬時値を２乗演算すると共
に逐次加算する。

そして、区間Ｔ２の最終サイクルであることがステップ
３２４で判定されろと、次のステップＳ２５．３２６で
平均値演算及び開平演算を行って本通電電流の実効値を
求める。

さらに区間Ｔ２に対する平均値及び開平演算が実行され
ている間に、区間Ｔ２に引続く後熱区間Ｔ３の先頭サイ
クルがステップ２０で判定されろと、この区間Ｔ３の電
流サイクルを同様にサンプリングして、その瞬時値を順
次取り込み、ステップＳ２２で２乗演算すると共に、次
のステップ３２３で逐次累積する。そして、区間Ｔ３の
最終サイクルであることが判定されると、ステップ３２
５で平均値演算を行い、さらに次のステップＳ２６で開
平演算して、区間Ｔ３の実効値を求めろ。

このようにして求められた各区間の実効値は、プログラ
ムに従ってそれぞれの基準値と比較され、これから溶接
結果の合否判定を行う。この判定結果はインターフェイ
ス５７を通して出力手段７に出力し、これを動作させる
ことにより、現在溶接された被溶接物が設定値通りに溶
接されたものであるか否かをオペレータ等に知らせる。

このように本実施例にあっては、予熱・本通電・後熱の
各段階の溶接電流を正確にモニターリングするものであ
るため、これらの判定結果が、例えば“否”であっても
、これを表示あるいはプリントアウトすることにより、
′否”の原因がいずれの段階で生じたかを確実にモニタ
ーすることができると共に、従来のように溶接された被
溶接物の溶接結果が不良であっても、モニター結果が良
となるような問題を一掃し得る。

また、各区間内の電流測定において従来のような１サイ
クル毎の除算演算と開平演算が不要となるため、ＣＰＵ
５１がこれらの演算に専有される時間比率は区間内のサ
イクル数分の１に減少されろ。これにより、ＣＰＵ５１
は連続する各区間毎の溶接電流をモニターリングするこ
とができ、かつＣＰＵ５１の負担が軽減され、処理能力
に余裕度が生しることにより、測定データのプリントア
ウトやネットワーク化された管理センターとのデータ通
信等のタスクを有効に実行することができる。

なお、この発明においては、第４図に示すような通電形
式のモニターリングに限らず、溶接電流が時間的経過に
応じて段階的に変化する他の通電方式のものにも適用し
得ろことは勿論である。

また、この発明における各区間の実効値演算方式は、上
記実施例に示す演算方式に限定されない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、溶接時の通電を予熱
・本通電・後熱のように段階的に変化させろ抵抗溶接に
おいて、段階的に変化する溶接通電区間を複数に区分し
、この各区間毎にサイクル数及び基準電流値を設定し、
区間内の全サイクルを各区間毎に所定周期でサンプリン
グして得た瞬時値から各区間毎の実効値を求め、これら
実効値をそれぞれの基準値と比較し、その大小により溶
接電流の合否判定を総合的に行うようにしたものである
から、溶接過程の全域を正確にモニターリングすること
ができろと共に、モニターリングの信頼性が向上し、溶
接結果の合否判定も正確かつ信頼性の高いものにできる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の溶接電流監視装置の原理ブロック図
、第２図はこの発明に係る溶接電流監視装置の一実施例
を示すブロック図、第３図（ａ）。 （ｂ）はそれぞれ本実施例におけるモニターリングの動
作手順を示すフローチャート、第４図は通電方式の一例
を示す説明用波形図、第５図乃至第７図は従来の溶接電
流モニターリングの動作手順を示すフローチャートであ
る。 １　設定手段、２　・溶接電流検出手段、３　・演算手
段、４　合否判定手段、５　制御部。 第４図 第３ （ａ） （ｂ） σＤ 第５図 第６図 第７図 手続補正書（自発） 昭和６２年２り々日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接時の通電を予熱・本通電・後熱のように時間
   的経過に従って段階的に変化させる抵抗溶接において、
   上記段階的に変化する溶接通電区間を複数に区分し、こ
   の各区間毎に供給サイクル数及び基準電流値を設定する
   設定手段と、溶接電流を検出する検出手段と、上記検出
   手段を通して入力される区間内の全サイクルを各区間毎
   に所定周期でサンプリングして瞬時値から各区間毎の実
   効値を演算する演算手段と、上記演算手段で求めた各区
   間の実効値と上記設定手段で設定したそれぞれの基準値
   とを比較して溶接結果の合否判定を行う判定手段を備え
   たことを特徴とする溶接電流監視装置。
2. （２）演算手段による各区間の実効値は、それぞれの区
   間内の瞬時値を２乗演算し、これを逐時加算すると共に
   、該２乗総和の平均値を求め、これを開平演算すること
   により求められるようになっていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の溶接電流監視装置。