JPH0152115B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、抵抗溶接、特にスポツト溶接の溶接
品質をモニタリングする場合や品質を一定に制御
する場合に有効な制御因子としての溶接電極間電
圧（以後これをチツプ間電圧とよぶ）の検出方法
の改善に関する。

チツプ間電圧を監視することが、スポツト溶接
品質の管理にきわめて有効な手段であることは周
知の事実である。（例えば、文献として、抵抗溶
接研究委員会資料「スポツト溶接品質保証方法」
大阪大学、仲田周次他著昭和52年12月９日溶接学
会発行）。ところで、チツプ間電圧の検出は被溶
接物の形状等の制約から、第１図のように、検出
位置は溶接電極（チツプ）の先端からかなりはな
れた位置Ａ，Ｂ点にとられ、またその検出プルー
ブは、溶接機の腕にそわせて引き出される。ここ
で、１は溶接電極（チツプ）、２は被溶接物、３
は検出プルーブ、４は溶接機本体、Vtは電圧計
である。

さて、実際に検出されるチツプ間電圧（Vt）
は、第２図のＡ，Ｂ間の抵抗ドロツプ分（V₁＋
V₂＋V₃＋V₄＋V₅）と、溶接電流による誘起電圧
分（Ｋdi／dt）（但しＫ：誘起電圧係数、ｉ：溶接電 流、ｔ：時間）との和として与えられる。このう
ち溶接品値に関係するのは、抵抗ドロツプ分のう
ちの被溶接物と被溶接物との間の電圧（V₃）で
ある。

したがつて、実際に検出されるチツプ間電圧
（Vt）から、まず溶接電流による誘起電圧分（Ｋ
di／dt）を除去し、抵抗ドロツプ分を求め、次にチ ツプ内の抵抗ドロツプ分（V₁＋V₅）、チツプと被
溶接物間の抵抗ドロツプ分（V₂＋V₄）を差し引
いて、被溶接物間の抵抗ドロツプ分（V₃）のみ
を抽出することができれば、最も精度よく溶接品
質を監視することができるわけである。

ところが従来においては、誘起電圧分を除去す
る程度で、チツプ内の抵抗ドロツプ分等の除去は
なされていないのが現状であり、Ｓ／Ｎ比的にも
この検出精度は十分なものとはいえず、したがつ
て結果的にはチツプ間電圧を利用した溶接品質の
監視も決して満足すべきものではなかつた。

本発明の検出方法は、以上の従来例に鑑み、誘
起電圧分とチツプ内抵抗ドロツプの除去を同時に
効率よく行い、溶接品質に直接関係する被溶接物
間の抵抗ドロツプ分をより精度よく検出しようと
するものである。

すなわち、従来例の誘起電圧分に加えて、チツ
プ内抵抗ドロツプ分の除去も行えるようにしたも
のである。なお、説明の便宜上、チツプ短絡時の
溶接電流と実溶接時の溶接電流が等しいとして説
明する。本発明は第３図に示すように、通電時限
の指定したサイクル（C₁）から指定したサイク
ル（C_o）までの各通電サイクル毎のチツプ短絡
時におけるチツプ間電圧（V′ti）を順次V′t₁、
V′t₂、……V′tnとして検出しメモリに記憶する。
ここで、V′ti＝（V₁＋V₆＋V₅）ｉである。ただ
し、ｉは通電サイクル、（V₁＋V₅）はチツプ内抵
抗ドロツプ分、V₆はチツプ間の抵抗ドロツプ分
である。なお、誘起電圧分Ｋdi／dtが削除されてい るのは交流検出回路を検出に用いるためで、理由
は後述する。

次に実溶接に際して、通電時限の指定したサイ
クル（C₁）から指定したサイクル（C_o）までの
各通電サイクル毎のチツプ間電圧（Vti）を検出
し、例えば、通電サイクル（C₁）の場合の検出
値Vt₁から前記記憶値V′t₁を引き算して、その差
分値を（Vt₁−V′t₁）として決め、これを通電サ
イクル（C₁）のチツプ間電圧とする。以下、順
次、（Vt₂−V′t₂）、（Vt₃−V′t₃）……、（Vtn−
V′tn）のように各サイクル毎に差分値を求めて、
これを各サイクルのチツプ間電圧とする。ここ
で、Vti＝（V₁＋V₂＋V₃＋V₄＋V₅）ｉである。
ただし、誘起電圧分Ｋdi／dtが削除されているのは 交流積分回路を検出に用いているためで、理由は
後述する。

故に、Vti−V′ti＝（V₂＋V₃＋V₄−V₆）ｉとな
り、少なくともチツプ内の抵抗ドロツプ分であ
る。（V₁＋V₅）および誘起電圧分（Ｋdi／dt）が除 去できるので、従来のような誘起電圧分（Ｋdi／dt） のみを除去したものに比べ、より溶接品質に関係
の深い電圧V₃の検出精度が高められたことにな
る。

更に本発明は、チツプ間電圧の検出に際して、
検出プルーブからの信号を交流積分回路に入力し
て、その出力電圧のうち、溶接電流が流れ始める
時点の電圧から溶接電流が流れ終つた時点の電圧
を引き算して、その絶対値をとることにより誘起
電圧の除去を行なうものである。

なお、上記溶接電流は、例えば、板厚１mmの軟
鋼板２枚を溶接する場合、8000Aが適当である。
また、チツプ短絡時の溶接電流と実溶接時の溶接
電流が異なる場合には、チツプ短絡時のチツプ間
電圧にある一定定数を乗算した値をもつて、チツ
プ短絡時のチツプ間電圧として記憶すればよい。

第４図は、本発明の検出方法を実施するための
検出回路の一実施例を示したものである。図にお
いて、チツプ間電圧は交流積分回路に入力さ
れ、さらにサンプルホールド回路、Ａ／Ｄ変換
回路を介してマイクロコンピユータに入力さ
れる。一方、溶接電流は変流器を介してゼロ点
検出回路に入力され、溶接電流が流れ始める時
点や流れ終える時点を検知し、マイクロコンピユ
ータに入力する。回路は検出されたチツプ間
電圧がチツプ短絡時のチツプ間電圧か実溶接時の
チツプ間電圧なのかを指示するスイツチ回路であ
る。

さて、交流積分回路を介してチツプ間電圧
は、第５図に示すような積分波形となる。ここで
イには、溶接電圧と溶接電流の波形を示してい
る。

通常、抵抗溶接の溶接電流の制御は、通電電流
制御素子として、逆並列に配置されたサイリスタ
の点弧角（電流導通角度）を制御することによつ
て行う。この例では第３図イに示すように溶接電
圧のＣ、Ｅ点でサイリスタに点弧し、通電した例
を示している。抵抗溶接では、リアクタンスによ
り、溶接電圧より電流が遅れるので、第３図イの
ように溶接電圧と電流の位相は、少しズレたもの
になる。またDE間はサイリスタが点弧していな
いので、この間は溶接電流が流れることなくゼロ
となる。

次に第５図ロは交流積分回路を介して得たチツ
プ間電圧（Vti）または（V′ti）を示している。
ここで、交流積分回路は、オペアンプを反転増幅
器として利用するような回路構成にしているの
で、第５図イの溶接電流に対する信号が入力され
た時、その信号の入力と出力は、符号が反転した
ものになる。つまり、負側のCDに対応する信号
により交流積分回路は正側に充電される。この充
電値は誘起電圧分（Ｋdi／dt）と抵抗ドロツプ分の 和となる。

さて、di／dtは、溶接電流の増加中は正となり、 減少中は負となり、ちようどCDのピークのとこ
ろで零となる。

対応する交流積分回路の出力は、Vt_Cから上昇
し、CDのピークのところでピーク値をとり、そ
れ以降はdi／dtが負になるので減少し、Ｄ点に対応 するところで溶接電流がゼロになり、交流積分回
路出力はVt_Dになる。

また、DE間は、溶接電流がゼロであるので、
この交流積分回路の出力は保持される。しかし、
実際はわずかな放電がおこるので、次の通電開始
点での交流積分回路出力値Vt_EとVt_Dは等しくな
らない。

同様に、次の通電が、サイリスタの点弧により
Ｅ点でおこると、溶接電流波形がCDとは逆に正
側であるので交流積分回路出力はVt_Eから下がり
はじめ、EFのピークのところで下側のピークに
なり、ここから誘起電圧分Ｋdi／dtのdi／dtの符号が反 転するので、正方向に充電されはじめ、溶接電流
が零になるＦ点でVt_Fという値をとることにな
る。

この電通サイクル毎の溶接電流が流れ始める時
点（例えばＣ、Ｅ点）の交流積分回路出力
（Vt_C、Vt_E）と流れ終わる時点（Ｄ、Ｆ点）の値
（Vt_D、Vt_F）をサンプルホールドして、Ａ／Ｄ変
換して、マイクロコンピユータ内にとり込み、通
電サイクル毎に、溶接電流が流れ始めるときの交
流積分回路の出力値から、流れ終つた時点の交流
積分回路の出力値を引き算し、その絶対値をとる
演算（例えばVt₁＝｜Vt_C−Vt_D｜、Vt₂＝｜Vt_E−
Vt_F｜、……）をマイクロコンピユータで行な
う。この絶対値は、誘起電圧分Ｅdi／dtが除去され たものとなる。何故ならば、すでに述べたように
溶接電流の通電波形は凸形となり、このdi／dtは山 のピークを界にして正、負の符号をとり、１サイ
クル通電全体について積分することにより正、負
相殺されて、Ｅdi／dtはゼロになるからである。こ のようにして求めた、抵抗ドロツプ分のみのチツ
プ間電圧をもとにして、既に述べたように、チツ
プ短絡時のチツプ間電圧（V′ti）を指定したサイ
クル（C₁）からサイクル（C_o）まで客サイクル
毎に第４図に示す手段で検出し、それをメモリに
V′t₁、V′t₂、……V′t_oのように記憶する。

そして実溶接時のチツプ間電圧（Vti）を同様
に第４図に示す手段で検出し、指定したサイクル
（C₁）の検出値Vt₁からメモリ内の記憶値V′t₁を引
き算して、これをサイクル（C₁）のチツプ間電
圧とする。このようにして順次サイクル（C₁）
から（C_o）まで同様の手順で引き算を行ない、
各サイクルのチツプ間電圧を求めるものである。

サイクル（C₁）、（C_o）の指定については、各
種考えられるが、ここではマイクロコンピユータ
のROM内に指定値を記憶させる方法を取つた。
通常は、サイクル（C₁）が１でサイクル（C_o）
は、通電時限となるように設定されている。

以上のような、本発明の検出方法を用いれば、
チツプ間電圧のうち、従来ノイズ成分とみなされ
除去されていた誘起電圧分のみならずチツプ内抵
抗ドロツプ分をも除去できるので、溶接品質に関
係する被溶接物間の抵抗ドロツプ分をより高精度
に検出可能となり、チツプ間電圧を利用した抵抗
溶接の品質向上にきわめて大なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はチツプ間電圧の検出方法を実施してい
る溶接機の側面図、第２図は実溶接時のチツプ間
電圧を示すチツプ部分の拡大側面図、第３図はチ
ツプ短絡時のチツプ間電圧を示すチツプ部分の拡
大側面図、第４図は本発明の検出方法を実施する
ための検出回路の一ブロツク図、第５図イ，ロは
チツプ間電圧検出例を示す溶接電流とチツプ間電
圧の交流積分値の波形図である。 １……溶接電極（チツプ）、２……被溶接物、
３……検出プルーブ、４……溶接機本体、……
交流積分回路、……サンプルホールド回路、
……Ａ／Ｄ変換回路、……マイクロコンピユー
タ、……交流器、……ゼロ点検出回路、…
…スイツチ回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 抵抗溶接の溶接電極間電圧の検出において、
   交流積分回路を介して検出し、通電サイクル毎の
   溶接電流の流れ始める時点の前記交流積分回路の
   出力と流れ終わる時点の前記交流積分回路の出力
   の差の絶対値を各通電サイクル毎の溶接電極間電
   圧とし、溶接電極を短絡して通電した時の指定し
   た通電サイクル（C₁）から指定した通電サイク
   ル（C_o）までの各通電サイクル毎の溶接電極間
   電圧（V′ti）を検出して順次V′t₁、V′t₂、……
   V′t_oとして記憶し、実溶接に際して、前記指定し
   た通電サイクル（C₁）から（C_o）までの各サイ
   クル毎の溶接電極間電圧（Vti）を検出し、前記
   指定した通電サイクル（C₁）から（C_o）までの
   各通電サイクル毎に、前記溶接電極間電圧
   （Vti）から記憶してある前記溶接電極間電圧
   （V′ti）を引き算して得た差分値を溶接電極間電
   圧とすることを特徴とする溶接電極間電圧の検出
   方法。