JPH03243280A - 抵抗溶接機制御方法およびその装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、抵抗溶接における溶接部の品質を溶接過程に
おいて自動的に保証するようにした抵抗溶接機制御方法
およびその装置に関するものである。

従来の技術 従来の抵抗溶接機において、被溶接材の溶接状態は、溶
接電極先端の形状、電極加圧力、被溶接材の表面処理状
態、被溶接材の形状や加工状態などによって大きく変化
する。したがって、溶接電流、溶接時間、電極加圧力を
一定に保っても、溶接部の溶接品質を一定にすることが
できず、溶接終了後、抜取り破壊試験が行なわれている
のが現状である。

また、このような問題に対処するため、従来から溶接部
の品質をモニタする方法として電極間電圧方式、電極間
抵抗方式、超音波方式などの各種品質保証方式が考えら
れている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の溶接電流、溶接時間、電極加圧力
を一定に制御する制御方法では、前記したように溶接電
極先端の形状、電極加圧力、被溶接材の表面処理状態、
被溶接材の形状や加工状態などが大きく変化するため、
溶接品質を一定に保つことが困難である。このため、溶
接条件を必要以上に過大に設定して溶接することが行な
われているが、このようにすると、溶接ナゲツトの表面
に窪みを生じて溶接部外観が悪くなり、塵埃の発生、人
力電力や溶接時間の増加、溶接電極先端の変形による電
極寿命の減少など、安全面、経済面からも問題がある。

また、前記したモニタ方式は、溶接電極先端の形状、被
溶接材の表面処理状態によっては実用に供することがで
きず、溶接終了後にしか適用できないなどの制約があり
、溶接部の品質を常に保証することができない問題があ
る。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり
、溶接中に自動的に溶接条件を制御して溶接品質を保証
し、過不足のない溶接ナゲツトを形成することのできる
抵抗溶接機の制御方法およびその装置を提供することを
目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、前記目的を達成するために、溶接電極の中心
から予め定めた距離だけ離れた位置の溶接電極の周囲部
分に対応する被溶接材の表面温度分布を検出し、その検
出された表面温度分布から予め設定された同一表面温度
の点を連ねた等温線を検出してその等温線で囲まれた面
積を算出し、等温線で囲まれた面積と予め定めた基準面
積とを比較して等温線で囲まれた面積が基準面積と一致
した時に溶接電極から被溶接材に加える溶接電流を停止
するようにしたものである。

作用 本発明は、前記構成により、被溶接材に形成される溶接
ナゲツトの大きさを溶接材表面に伝導される等混線変化
を検出することにより検知することができ、検出された
等温線で囲まれた面積が予め設定したナゲツト径に対応
した基準面積に一致した時に溶接電流を停止するように
制御することにより、被溶接材に形成される溶接ナゲツ
トの大きさを所望の大きさに制御することが可能になり
、溶接品質を常に保証することができるようになる。

実施例 第１図は本発明の一実施例の構成を示している。第１図
において、ｌａ、１．ｂは溶接電極、２ａ、　２ｂは被
溶接材、３は電源回路、４は温度検出器、５は温度信号
処理回路、６は溶接条件設定回路、７は演算回路、８は
記憶回路、９は基準面積発生回路、１０は信号比較回路
、１１は電流制御回路、１２は電流検出器、１３は増幅
回路である。

溶接電極１ａ、ｌｂは、被溶接材２ａ、２ｂを挟んで加
圧し、トランスおよび半導体素子からなるる電源回路３
から溶接電流の給電を受ける。温度検出器４は、非接触
型の温度検出器で、複数の温度検出素子を一次元に配置
し、１０面構成の回転ミラーを用いた光学系の走査機構
を備え、その温度検出先端部を被溶接材２ａ、２ｂの溶
接電極ｌａ、ｌｂから予め定められた距離だけ離れた温
度検出位置に向けて配置されている。温度検出器４は、
被溶接材２ａ、２ｂに生ずる表面温度分布をこの走査機
構により二次元走査して検出し、温度信号を電気信号に
変換して温度信号処理回路５に人力する。この温度検出
器４は、複数の温度検出素子を被溶接材２ａ、　２ｂの
表面の温度測定範囲に対応させて二次元に配置し、これ
らの温度検出素子により被溶接材２ａ、２ｂの表面温度
分布を検出するようにしてもよい。

温度信号処理回路５は、記憶部とマイコンを含み、演算
回路７から人力される予め設定された基準信号を境界値
として温度検出器４で検出された表面温度分布データを
二値化処理して連ねた等温線を検出し、この作成した等
温線データを温度検出位置に対応した記憶素子からなる
記憶部に記憶させ、演算部はこの等温線で囲まれた部分
の面積を記憶部に格納された等温線データから算出して
出力する。なお、この実施例では、温度検出器４はナゲ
ツト形成部全体をモニタしていないが、ナゲツトは溶接
電極ｌａ、ｌｂの中心から等方向に形成されるも、のと
想定して、モニタ部分の面積から全体の面積を算出して
いる。

溶接条件設定回路６は、被溶接材２ａ、　２ｂの板厚、
材質、ナゲツトの必要径などが入力された設定条件に対
応した出力信号を出力する。演算回路７は、マイコン含
む論理演算回路で、溶接条件設定回路６の出力値に応じ
て記憶回路８に格納された基準面積データを呼び出し、
基準面積発生回路９に出力するとともに、温度信号処理
回路５に二値化処理のため前記した基準信号を出力し、
さらに信号比較回路１０の出力値に応じて電流制御回路
１１に制御信号を出力し、同時に溶接電流のフィードバ
ック値が増幅回路１３から人力される。記憶回路８は、
溶接条件設定回路６により設定された溶接条件と、選択
されたナゲツト径に対応する基準面積データが記憶され
ている。基準面積発生回路９は、記憶回路８に記憶され
た基準面積データから基準面積に相当する信号を出力し
て、信号比較回路１０に入力する。信号比較回路ｌＯは
、温度信号処理回路５から出力された信号値と基準面積
発生回路９から出力された信号値とを比較し、温度信号
処理回路Ｓからの信号値が基準面積発生回路９からの信
号値に達した時に到達信号を発生する。電流制御回路１
１は、演算回路７からの信号により、電源回路３の出力
を略一定に制御する。電流検出器１２は、溶接電流を検
出して増幅回路１３へ入力させ、増幅回路１３により増
幅された信号は、演算回路７にフィードバックされる。

次に前記実施例の動作について説明する。まず、溶接が
開始されて被溶接材２ａ、　２ｂが通電加熱され始める
と、被溶接材２ａ、２ｂの表面温度が増加し始める。溶
接条件設定回路６には、予め所望の溶接結果を得るため
の条件が入力されており、演算回路７はこの条件に応じ
て、記憶回路８に格納された基準面積データのひとつを
選択し、基準面積発生回路９に入力する。基準面積発生
回路９は、基準面積に相当する信号を信号比較回路１０
に出力する。一方、温度信号処理回路５は、被溶接材２
ａ、　２ｂに形成されて溶接進行とともに拡大してゆく
ナゲツトの面積に相当する等温線で囲まれた面積を示す
信号を出力する。このため信号比較回路１０は、温度信
号処理回路５からの信号と基準面積発生回路９からの信
号とを常に比較することとなり、両方の信号値が一致す
ると、ナゲツト面積すなわちナゲツト径は所望の大きさ
に成長したことになり、この時点で信号比較回路１０は
到達信号を発生させ、演算回路７に入力する。演算回路
７は、この到達信号が人力されるまで、電流制御回路１
１を介して電源回路３に流れる溶接電流を略一定に保っ
て出力しており、到達信号が人力されると、電流制御回
路１１を介して電源回路３に流れる溶接電流を停止する
。電流検出器１２と増幅回路１３とは、溶接電流を検出
して演算回路７に溶接電流の状態をフィードバックし、
溶接電流を略一定に保っている。

第２図は抵抗溶接の一方法であるスポット溶接において
溶接部に形成されるナゲツト径と溶接電流の関係の代表
例を示したものである。また、第３図はナゲツト径と溶
接電流通電時間の関係の代表例を示したものである。さ
らに、第４図はナゲツト径と溶接部の引張せん断強度の
代表例を示したものである。

溶接部の品質とは、溶接部に形成されるナゲツトおよび
それによって得られる溶接部の引張せん断強度を意味し
ており、溶接部の品質を保証することは、溶接部に形成
されるナゲツトの径を被溶接材により規定される大きさ
に制御することを意味している。またこのためには、第
２図および第３図に示す関係から溶接電流を略一定に設
定された場合、溶接電流の通電時間を制御することが有
効な手段であることを示している。

したがって、前記実施例によれば、被溶接材２ａ、　２
ｂに形成されるナゲツト径は、溶接電極１ａ、ｌｂ、被
溶接材２ａ、　２ｂ、加圧力などの溶接部の状況が変化
しても常に温度検出器４によりモニタされており、温度
検出器４の信号を二値化処理したナゲツト径に対応する
等温線で囲まれた面積が基準面積に到達し、ナゲツト面
積すなわちナゲツト径が所望の値になった時に溶接を終
了するため、溶接時間を過大に設定して長時間溶接電流
を印加することによる電極寿命への悪影響を防止するこ
とができ、また塵埃の発生なしに安全かつ適切な溶接が
行なわれ、常に良好な溶接品質を保証することができる
。また、自動的に最短時間で溶接が終了するため、同一
時間当りの溶接回数が増加し、能率も向上する。さらに
、不用な電力を消費することもなくなり、溶接コストも
引き下げることができる等の多くの利点を有する。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、溶
接電極の周囲部分に対応する被溶接材の表面温度を検出
し、ナゲツト径に対応する等温線の成長をモニタし、そ
の等温線で囲まれた面積を予め設定された基準面積と比
較し、等温線で囲まれた面積が基準面積に一致した時に
溶接電極に通電される溶接電流を停止するようにしたの
で、溶接部の品質を常に保証することができ、安全性、
作業能率、経済性を向上させた抵抗溶接機の制御方法お
よびその装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の抵抗溶接機制御装置の構成
を示すブロック図、第２図は抵抗溶接機の一種であるス
ポット溶接のナゲツト径と溶接電流の関係を示すグラフ
、第３図は同溶接法のナゲツト径と溶接電流通電時間の
関係を示すグラフ、第４図は同溶接法の引張せん断強度
とナゲツト径の関係を示すグラフである。 ｌａ、ｌｂ・・・溶接電極、２ａ、　２ｂ・・・被溶接
材、３・・・電源回路、４・・・温度検出器、５・・・
温度信号処理回路、６・・・溶接条件設定回路、７・・
・演算回路、８・・・記憶回路、９・・・基準面積発生
回路、１０・・・信号比較回路、１１・・・電流制御回
路、１２・・・電流検出器、１３・・・増幅回路。 第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接電極の中心から予め定めた距離だけ離れた位
   置の前記溶接電極の周囲部分に対応する被溶接材の表面
   温度分布を検出し、その検出された表面温度分布から予
   め設定された同一表面温度の点を連ねた等温線を検出し
   てその等温線で囲まれた面積を算出し、前記算出された
   面積と予め定めた基準面積とを比較して算出された面積
   が基準面積と一致した時に前記溶接電極から前記被溶接
   材に加える溶接電流を停止することを特徴とする抵抗溶
   接機制御方法。
2. （２）溶接電極の中心から予め定めた距離だけ離れた位
   置の前記溶接電極の周囲部分に対応する被溶接材の表面
   温度分布を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段
   により検出された表面温度分布から予め設定された同一
   表面温度の点を連ねた等温線を検出してその等温線で囲
   まれた面積を算出する手段と、前記等温線で囲まれた面
   積と予め定めた基準面積とを比較して等温線で囲まれた
   面積が基準面積と一致した時に前記溶接電極から前記被
   溶接材に加える溶接電流を停止する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする抵抗溶接機制御装置。
3. （３）温度検出手段が被溶接材表面の温度測定範囲を定
   まった平面上で二次元走査する走査手段を備えているこ
   とを特徴とする請求項（２）記載の抵抗溶接機制御装置
   。
4. （４）温度検出手段が被溶接材表面の温度測定範囲に対
   応して二次元配置された複数の温度検出素子を備えてい
   ることを特徴とする請求項（２）記載の抵抗溶接機制御
   装置。