JPH06344155A - スポット溶接機用制御装置 - Google Patents

スポット溶接機用制御装置

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JPH06344155A
JPH06344155A JP5137456A JP13745693A JPH06344155A JP H06344155 A JPH06344155 A JP H06344155A JP 5137456 A JP5137456 A JP 5137456A JP 13745693 A JP13745693 A JP 13745693A JP H06344155 A JPH06344155 A JP H06344155A
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JP
Japan
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welding
current
inter
period
voltage
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Pending
Application number
JP5137456A
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English (en)
Inventor
Takutsugu Noda
卓継 野田
Susumu Kumagai
奨 熊谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NASU TOOA KK
Toa Seiki Co Ltd
Original Assignee
NASU TOOA KK
Toa Seiki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スポット溶接の溶接中の電極間電圧を検出し
て、これを散り発生予測の判断要素として取り入れ、散
り発生があると予測した場合には散り発生を抑止する対
策を溶接中に講じて、散り発生を抑止する。 【構成】 被溶接材を重ねて、これを一対の電極で挟持
し、該電極間に適当な圧力を加えて、この間に溶接電流
を通電して溶接するスポット溶接機において、溶接通電
中に一定期間溶接電流を低減させる溶接電流低域回路
と、溶接中の電極間電圧を検出する電極間電圧検知器
と、散り発生限界電流よりやや小さい電流で溶接した時
に生じた電極間電圧を予め実験時に求めて得た基準電極
間電圧と前記電極間電圧検知器より検知された電圧とを
比較して検知された電圧がこれを越えているか否かを判
別する判別回路とを備え、検知された電極間電圧が基準
電圧を越えた場合は溶接電流低減回路が動作して一定期
間溶接電流を低減させ、散り発生を抑止することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属板材を重ね合せて
溶接するスポット溶接装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は軟鋼板、亜鉛メッキ鋼板などの金
属板材を溶接する従来の一般的なスポット溶接機の制御
回路のブロック図である。同図において、Ia ,I
b は、例えば材厚が0.6mm 〜3.2mm 程度の金属板の被溶
接機で、電極2a, 2bにより挟持され、溶接電源21から電
子スイッチ29を経て溶接トランス30の二次導体が前記電
極に接続されている。一方、制御電源20を受電した初期
加圧時間タイマ(T1)22、通電タイマ(T2)23、電極保
持時間タイマ(T3)24は、順次動作してシーケンス動作
をするなかで、通電時間中に溶接電流制御回路26は、電
子スイッチ29を作動させて、溶接変圧器30に溶接電源を
給電する。
【0003】図8は、直流溶接変圧器を用いた場合の溶
接電流と電極加圧力の状態を示した一例であり、横軸に
時間、縦軸に電極加圧力(F)と溶接電流(IW ) を示
し、図7の3種類のタイマ22, 23, 24により夫々T1
2 ,T3 のシーケンスが進行していることを示してい
る。
【0004】従来の溶接機では電極先端形状、電極加圧
力、通電時間を一定にして、溶接電流のみを増大して溶
接するとナゲット径が図9に示すように増し、やがて散
り発生限界電流を越えると被溶接材の板−板間で散りが
発生し、ナゲット径も減少する。
【0005】スポット溶接を多数使用している自動車メ
ーカでは溶接強度の安定性を増す目的で、比較的大きな
ナゲット径が生成される溶接条件を用いて作業すること
が多い。被溶接物のプレス精度の変動により、被溶接材
の板−板間の重ね合わせの度合いが一様でなく、散り発
生限界電流以下に溶接電流を設定しても散り発生を生ず
ることがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のス
ポット溶接機で、ナゲット径の大きなスポット溶接を得
ようとして、散り発生電流の近くまで溶接電流を増すと
溶接条件(電極加圧力、溶接電流、被溶接材間の通電流
路面積など)の僅かな変動によっても散りが発生するこ
とがある。
【0007】ナゲット径の大きな、しかも確実なスポッ
トを得ようとしているにも拘わらず、被溶接材間で散り
が発生すると、極端にナゲット径が小さくなり、溶接強
度が低下することになる。更にこの散りは電極近傍の機
器に付着するだけでなく、作業者の安全上からも好まし
くなく、作業環境の上からも問題とされてきた。
【0008】本発明の制御装置は、上記の問題点を解決
するため溶接中の電極間電圧を検出して、これを散り発
生予測の判断要素として取り入れ、散り発生があると予
測した場合には散り発生を抑止する対策を溶接中に講じ
て、これを抑止することを可能にしたスポット溶接機用
制御装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】溶接中に散りが発生する
場合の電極間電圧は、図10(A) に示すように、一定の溶
接電流(IW ) を流すと電極間電圧(VE ) は同図のよ
うに通電初期に最大値を示す波形を描く。図10(A) と同
一溶接電流(IW ) であっても、前述のような溶接条件
の僅かな変動により図10(B) 図10(C) のような電極間電
圧(VE ) を示し、同図(B) の場合のように初期の立ち
上りが急で、波高値の高いものでは図示のような時間帯
で散りが発生することが多い。また図10(C) の場合は、
散りが発生する心配がない。
【0010】そこで、本発明のスポット溶接機用制御装
置では、溶接中の電極間電圧を検出する電極間電圧検知
器と、図9に示す散り発生限界電流(Iex) よりやや小
さい電流で溶接した時に生じた電極間電圧を実験的に求
めて、これを基準電圧とし、前記電極間電圧検知器によ
り検知された電圧を該基準電圧と比較して基準電圧を越
えるか否かを判別する判別回路と、該判別回路により電
極間電圧が基準電圧を越えたと判別された際に一定期間
溶接電流を低減させる溶接電流低減回路を作動させて図
10(B) の散り発生時よりやや以前の溶接電流を供給する
ことにより該電流を低減させて散り発生を抑止するよう
にしたことを特徴とするものである。
【0011】
【作用】本発明の制御装置では、溶接通電中の所定の期
間のみに、通常の電流量より所定量だけ低減した電流を
供給することにより、溶接しようとする金属板材間から
発生する散りを抑制できる。この所定の期間とは図1に
示すtw1 の期間で、散りが発生しやすいことが実験的
に確認されている期間である。さらに本発明の制御装置
では、溶接中の電極間電圧が基準値を越えているか否か
で、散り発生の有無を予測するようにしたため、確実か
つ効果的な散り発生抑止ができる。図1に示すtw1
期間は被溶接材間の電流路の面積が急に拡大しようとし
ている期間であるが、この期間に溶接電流をΔIW だけ
低減して、溶接電流路の面積が穏やかに拡大されること
で散り発生が抑止される。しかし、溶接電流の低減量Δ
W1が過大になると、図2(A) のSに示すような第2の
散り発生が生ずる危険性があるので、この期間において
も電極間電圧を検知して、該電圧の変化を検知し、その
変化が増加に転じた時には、図2(B) に示すように第
2、第3の散り発生を抑止するため、tw2 , ΔIw2
及びtw3 ,ΔIw3 の制御をしている。
【0012】
【実施例】図1は本発明の制御装置が散り発生を予測し
て作動した場合のシーケンス動作と、溶接電流、電極間
電圧及び電極加圧力の状態を示すものである。図1の散
り発生は図1のtw1 期間に発生することが多く、この
場合、溶接電流の通電初期において、電極間電圧が最大
値を示す頃から散り発生の危険性が増し、ほぼ図1のt
1 期間に集中している。しかも、散りが発生する場合
は図3(A) に示すように、散りが発生しない場合図3
(B) に較べて最大値が高くなる。そこで、図1に示す溶
接電流通電後tC の電極間電圧VE と基準電圧EC を比
較して散り発生の有無を判別、予測する。通電後tC
おける電極間電圧が基準電圧EC を越えた場合は散りが
発生すると判別して通電開始からto 後に、tw1の期
間、溶接電流をΔIW1低減する。
【0013】尚、通電後tC における電極間電圧VE
サンプリングした理由は、被溶接材の種類によって通電
初期の電極間電圧が図6に示すように2種類あり、この
初期電圧の差を避けることと、電極間電圧VE の最大値
を図3のように検出することも可能であるが、同図E
O+e , EO の電圧を検出後、散り発生部までの時間が比
較的、短時間であるため、散り発生の判別と、散り発生
抑止策を実施する間の時間をできる限り長くした方が制
御装置の製作が容易となることなどにある。
【0014】図4は本発明の制御を可能にした制御装置
のブロック図を示す。同図において、被溶接材1a, 1bか
ら溶接変圧器30までは従来の制御装置のブロック図と同
様で、電極間電圧検知回路50から散り発生抑止タイマ
(to )55 が本発明により新設された回路である。
【0015】本回路の動作について次に説明する。制御
電源を20から受電し、初期加圧時間タイマ(T1)22、通
電時間タイマ(T 2)23、電極保持時間タイマ(T3)24は
図1に示すT1,T2,T3 のようなシーケンス動作をす
る。
【0016】いま、溶接を開始して、溶接電流を初期加
圧時間タイマ(T1)22がカウント・アップした時点から
通電を開始する。この通電時間中は溶接電流制御回路26
の指令により溶接電源用電子スイッチ29が作動し、溶接
変圧器30に給電される溶接電流が電極2a, 2bを経て被溶
接物1a, 1bに流れると、電極2aと2b間に図1に示す電極
間電圧VE が発生する。このVE を電極間電圧検知器50
で検知し、このVE を予め設定しておいた基準電圧(E
C ) 53と比較判別回路52で比較する。この比較する際の
電極間電圧は通電開始からtc 経過した際の電極間電圧
E でこのtc時のVE のサンプリングは比較判別回路5
2でされる。この判別のフローは図5に示す通りで各電
圧を直接比較する方法(A) と電圧の変化率を比較する方
法(B) がある。判別の結果、電極間電圧が基準電圧Ec
を超えた場合は通電開始から散り抑止対策タイマ
(to )55 でto 後に溶接電流低減回路54がtw1の間Δ
w1だけ溶接電流を低減することを溶接電流制御回路26
に指令する。その後電極間電圧が増加方向に転ずること
がなければ溶接終了まで設定された溶接電流Iw が流れ
るが、若し、電極間電圧が最大値を示した以降の電圧を
監視する間に増加方向に転ずることがあれば電圧増減判
別回路51から、散り抑止対策電流とするように溶接電
流低減回路54に指令が出され図2(B) のように第2の散
り抑止電流(ΔIw1,tw2)、場合によっては第3の散
り抑止電流(ΔIw3,tw3)が制御される。
【0017】
【発明の効果】本発明のスポット溶接機用制御装置は、
被溶接物の金属板材のスホット溶接において、電極間電
圧を検出して、電圧値又はその増加率を基準値と比較し
て散りの発生を予測し、その予測結果に従って対策を講
ずることで必要に応じて散り発生の抑止を行うため、全
体として散り発生を抑止した環境で、溶接ナゲット径の
均一な溶接をすることができる溶接装置であり、さら
に、実際に溶接する被溶接物の板厚、材質、電極形状、
溶接電流、加圧力、その他の溶接条件から散り発生のな
い安定した電極間電圧と実際に溶接を行っている電極に
おける電圧とを比較して散り発生に対するフィードバッ
ク制御を行うため、散り発生の抑止及び溶接ナゲット径
の均一な溶接がより効果的に達成できるものである。
【0018】また、散り発生を抑止できるので、電極近
くの機器の汚れを防止し、作業者の安全を確保し、作業
環境を良くするとともに溶接作業の効率を向上させ得る
という多大な効果の得られるスポット溶接装置である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による制御装置の動作を説明するシーケ
ンス図である。
【図2】本発明による制御装置の動作を説明するシーケ
ンスで、散り発生が複数回に渡って発生する状況になっ
た時のシーケンス図である。
【図3】一般的な溶接装置を用いて溶接した場合の電極
間電圧で、(A) は散りが発生する場合、(B) は散りが発
生しない場合の状態を示した図である。
【図4】本発明による制御装置のブロック図を示す。
【図5】図4における電極間電圧を基準電圧と比較して
溶接中の電極間電圧から散りが発生するか、否かを予
測、判別する制御回路の動作フローを示す図である。
【図6】被溶接物の材質や、表面状況により通電初期の
電極間電圧に(A), (B)の二種類あることを説明した図で
ある。
【図7】従来の制御装置のブロック図を示す。
【図8】図7の制御装置で溶接した場合の動作シーケン
ス図である。
【図9】ナゲット径と溶接電流の関係を示したもので、
特に溶接電流を増して行くと被溶接材間に散りが発生す
る電流があることを示した。
【図10】散りが発生する場合と発生しない場合の電極
間電圧の状態を説明した図である。
【符号の説明】
1a, 1b 被溶接材 2a, 2b 被溶接材を挟持する電極 20 制御電源の受電端子 21 溶接電源の受電端子 22 初期加圧時間タイマ 23 通電時間タイマ 24 電極保持時間タイマ 26 溶接電流制御回路 29 電子スイッチ 30 溶接変圧器 50 電極間電圧検知器 51 電圧増減判別回路 52 比較判別回路 53 基準電圧設定回路 54 タイマ内蔵溶接電流低減回路 55 散り発生抑止対策を実施するまでのタイマ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被溶接材を重ねて、これを一対の電極で
    挟持し、該電極間に適当な圧力を加えて、この間に溶接
    電流を通電して溶接するスポット溶接機において、溶接
    通電中に一定期間溶接電流を低減させる溶接電流低域回
    路と、溶接中の電極間電圧を検出する電極間電圧検知器
    と、散り発生限界電流よりやや小さい電流で溶接した時
    に生じた電極間電圧を予め実験時に求めて得た基準電極
    間電圧と前記電極間電圧検知器より検知された電圧とを
    比較して検知された電圧がこれを越えているか否かを判
    別する判別回路とを備え、検知された電極間電圧が基準
    電圧を越えた場合は溶接電流低減回路が動作して一定期
    間溶接電流を低減させ、散り発生を抑止することを特徴
    とするスポット溶接器用制御装置。
JP5137456A 1993-06-08 1993-06-08 スポット溶接機用制御装置 Pending JPH06344155A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014188539A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Nippon Steel & Sumitomo Metal 亜鉛系めっき鋼板の抵抗スポット溶接方法
JP2015013302A (ja) * 2013-07-04 2015-01-22 株式会社電元社製作所 抵抗溶接装置、および抵抗溶接の溶接制御方法
JP2015134359A (ja) * 2014-01-16 2015-07-27 トヨタ自動車株式会社 溶接品質検査方法と溶接品質検査装置

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JPH04300078A (ja) * 1991-03-28 1992-10-23 Miyachi Technos Kk インバータ式抵抗溶接制御方法及び装置

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