JPH1034350A - 抵抗溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】溶接部が過剰発熱することなく溶接速度を上げ
ることができ、かつ溶接ナゲットの形状が均一となる抵
抗溶接装置を簡単な構成で実現する。 【解決手段】溶接トランスの１次側に流す基準電流波形
として、ゼロ点から第１のピーク点まで上昇し、その後
ゼロ点まで下降する第１の波形部と、その後第２のピー
ク点まで上昇し、それからゼロ点まで下降する第２の波
形部とによって正の半周期を構成し、ゼロ点から第３の
ピーク点まで下降し、その後ゼロ点まで上昇する第３の
波形部と、その後第４のピーク点まで下降し、それから
ゼロ点まで上昇する第四の波形部とによって負の半周期
を構成し、かつ前記第１のピーク点での電圧値よりも前
記第２のピーク点での電圧値のほうが大きく、前記第３
のピーク点での電圧値よりも前記第４のピーク点での電
圧値のほうが小さい交流波形を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、缶胴ブランクを
丸めて両端縁を重ね合わせた缶胴体の重ね合わせ部を、
相対向する一対の電極間に挿入し、両電極間に通電して
抵抗溶接することにより溶接缶体を製造する缶体の抵抗
溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】缶体の抵抗溶接は、溶接対象物である缶
胴体が挿入された一対の円板状の溶接電極を回転させな
がらスポット溶接を繰り返すことで行われる。そして、
溶接電極間に流す溶接電流としては、通常正弦波交流電
流が用いられる。正弦波交流電流を用いたときには、溶
接電極間には、正弦波の半周期（±ピーク時）毎に最大
電流が供給されて、溶接が行われる。即ち、半周期毎に
スポット溶接がなされて、形状が均一な溶接ナゲットが
１箇所できる。しかし、正弦波を用いた場合、周波数を
上げて高速溶接を行ったときに、スプラッシュ（溶接メ
タルの飛散）が起こるという不都合があった。そしてこ
の不都合を解消するために、溶接電流波形の波高率（ピ
ーク電流値÷電流の実効値）を調整する手法が知られて
いる（特公昭６３─２４７９７号）。この波高率を調整
した溶接電流波形を用いることで、周波数を上げたとき
に発生するスプラッシュを抑えることができるが、誘導
加熱による溶接部の過剰発熱を抑えることはできず、こ
の過剰発熱が溶接装置に悪影響を及ぼすという不都合は
解消されなかった。

【０００３】また、特開平４─３３３３８０号には、溶
接対象の材質に応じて、正弦波以外の、例えば三角波、
台形、パルス頂部の下降する台形、凹部又は凸部付きの
台形等が、溶接トランスの１次側に流れる基準電流波形
として選択され、該基準電流波形と実際に溶接トランス
の１次側に流れる電流の波形とが一致するように制御す
ることで、溶接トランスに接続された溶接電極に流れる
電流を調整する方法が開示されている。この方法によ
り、１つの溶接ナゲット内での加熱相及び冷却相の制御
が細かく行えるので、前記スプラッシュの防止をより有
効に行うことができる。また、半周期に複数のピークを
もつ基準波形を用いて、半周期内に複数回のスポット溶
接を行うことで、周波数を上げることなく溶接間隔を短
くすることができる。したがって誘導加熱による溶接部
の過剰発熱を抑えながら、溶接速度を上げることができ
る。

【０００４】しかし、この方法は、溶接電極が接続され
た溶接トランスの２次側に流れる電流波形を、溶接トラ
ンスの１次側に流れる電流波形によって制御しているた
め、応答時間遅れの影響から溶接電極に流れる電流波形
が、アンダーシュートやオーバーシュートを起こし易
く、正確に制御することが難しい。そのため、溶接ナゲ
ットの形状が不均一となり、溶接強度がばらついていま
うという不都合があった。この不都合を解消するため、
ＰＩＤ制御及びフィードフォワード制御を適用する方法
も同公報に開示されているが、ＰＩＤ制御及びフィード
フォワード制御を行うには、演算処理を行うマイクロコ
ンピュータ等の演算手段と、演算に必要な各種パラメー
タが設定され記憶手段とが必要となるので、装置構成が
非常に複雑になるという不都合があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記不都合
を解消するため、溶接部が過剰発熱することなく溶接速
度を上げることができ、かつ溶接ナゲットの形状が均一
となる抵抗溶接装置を簡単な構成で実現し、提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため各種検討を重ねた結果、溶接トランスの
１次側に流れる電流の基準波形として、ゼロ点から第１
のピーク点まで上昇し、その後ゼロ点まで下降する第１
の波形部と、その後第２のピーク点まで上昇し、それか
らゼロ点まで下降する第２の波形部とによって正の半周
期を構成し、ゼロ点から第３のピーク点まで下降し、そ
の後ゼロ点まで上昇する第３の波形部と、その後第４の
ピーク点まで下降し、それからゼロ点まで上昇する第４
の波形部とによって負の半周期を構成し、かつ前記第１
のピーク点での電圧値よりも前記第２のピーク点での電
圧値のほうが大きく、前記第３のピーク点での電圧値よ
りも前記第４のピーク点での電圧値のほうが小さい交流
波形を用いたときに、溶接ナゲツトの形状が均一となる
ことを知見した。そして、本発明はこのことを利用して
抵抗溶接装置を構成したことを特徴とする。

【０００７】すなわち、本発明は、２次側に溶接電極が
接続された溶接トランスの、１次側に流れる電流の基準
波形を生成する基準電流波形生成手段と、該溶接トラン
スの１次側に流れる電流を検出する電流検出手段とを有
し、該電流検出手段によって検出される電流の波形が、
前記基準電流波形と一致するように、溶接電極に印加す
る電圧の制御を行う抵抗溶接装置において、前記基準電
流波形生成手段は、ゼロ点から第１のピーク点まで上昇
し、その後ゼロ点まで下降する第１の波形部と、その後
第２のピーク点まで上昇し、それからゼロ点まで下降す
る第２の波形部とによって正の半周期を構成し、ゼロ点
から第３のピーク点まで下降し、その後ゼロ点まで上昇
する第３の波形部と、その後第４のピーク点まで下降
し、それからゼロ点まで上昇する第４の波形部とによっ
て負の半周期を構成し、かつ前記第１のピーク点での電
圧値よりも前記第２のピーク点での電圧値のほうが大き
く、前記第３のピーク点での電圧値よりも前記第４のピ
ーク点での電圧値のほうが小さい交流波形を生成するこ
とを特徴とする。

【０００８】かかる本発明によれば、溶接対象物である
缶胴体の重ね合わせ部の溶接ナゲットの形状が均一に保
たれるので、溶接強度が安定する。また、前記基準波形
生成手段によって生成される交流波形の半周期につき２
回のスポット溶接がなされるので、該交流波形の周波数
を上げることなく、溶接部の過剰発熱を抑制して溶接速
度を上げることができる。したがって、溶接品質を下げ
ることなく、生産性を向上することができる。

【０００９】また、前記基準波形生成手段は、倍率器を
有し、前記第１の波形部と同一形状の波形を該倍率器に
よって振幅方向に増幅することで、前記第２の波形部を
生成し、前記第３の波形部と同一形状の波形を該倍率器
によって振幅方向に増幅することで、前記第４の波形部
を生成するようにしたことを特徴とする。

【００１０】かかる本発明によれば、前記基準波形生成
手段の構成が簡単になり、前記第２、第４の波形部の電
流値の調整が容易になる。したがって、溶接ナゲットの
形状のばらつきの調整を簡単に行うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一例を図１から図
４を参照して説明する。図１は本発明である抵抗溶接装
置の構成図、図２〜図４は基準電流波形と溶接ナゲット
の形状との関係図である。図１を参照して、本抵抗溶接
装置は溶接トランス１の２次側に接続された一対の円板
状の溶接電極２に、溶接対象物である図示しない缶胴体
を挿入し、溶接電極２を回転させて該缶胴体を移動させ
ながら、溶接電極２に交流電流を流すことで、スポット
溶接を連続して行うものである。そして、溶接電極２に
流れる交流電流の制御は、溶接トランス１の１次側に流
れる電流を制御することで行われる。即ち、基準電流波
形生成手段３で生成される基準電流波形と、電流検出手
段４によって検出される、溶接トランスの１次側に流れ
る実際の電流波形とが一致するように、比較手段５によ
って、溶接トランス１の１次側に印加する電圧が制御さ
れる。

【００１２】比較手段５は、前記基準電流波形をＢ端子
に、前記実際の電流波形をＡ端子にそれぞれ入力して、
これらを比較する。そして、比較手段５の出力はＲ相ド
ライバ６とＳ相ドライバ７を介して、スイッチング回路
８内の各トランジスタに接続され、各トランジスタは比
較結果に応じて以下の動作をする。 1.基準電流波形＞実際の電流波形・・・トランジスタＳ
1 とＲ2 がオンし、図１の矢印方向に電圧が印加され
る。 2.基準電流波形＝実際の電流波形・・・全てのトランジ
スタはオフし、電圧は印加されない。

【００１３】（各トランジスタに並列に接続されたフラ
イホイールダイオードを通って電流が環流する） 3.基準電流波形＜実際の電流波形・・・トランジスタＳ
2 とＲ1 がオンし、図１の矢印と反対方向に電圧が印加
される。

【００１４】スイッチング回路８には、３相交流電源９
の交流出力電圧を直流変換器１０によって整流、平滑化
した直流電圧が入力され、該直流電圧が上記比較手段５
の動作によってスイッチングされて、交流電圧が生成さ
れる。生成された交流電圧は溶接トランス１の１次側に
印加され、相互誘導によって２次側に生じる起電力によ
って溶接電極２を介して缶胴体に電流が流れ、溶接が行
われる。

【００１５】また、基準電流波形生成手段３は、電流値
（基準電流波形の振幅）を設定するポテンショメータ１
１と、ポテンショメータ１１に接続されて原波形を生成
する原波形発生器１２と、原波形発生器１２に接続され
て入力波形を振幅方向に増幅する倍率器１３と、倍率器
１３と原波形発生器１２の出力波形とを入力し、原波形
発生器１２からの切換信号に応じて、入力された２つの
波形のうちのいずれか１つを出力するアナログスイッチ
１４とからなり、生成した基準電流波形は比較手段５の
Ｂ端子に入力される。

【００１６】図２は、半周期に１つのピークをもつ、正
弦波に近い形状の基準電流波形２０を用いたときの、溶
接電極２に流れる電流波形と溶接ナゲットの形状を示し
ている。尚、ピーク部の傾斜ａは、急激な電流の変化に
よりスプラッシュ（溶接メタルの飛散）が生じるのを防
ぐためのものである（図３、図４において同様）。この
基準電流波形２０を用いた場合、溶接トランス１の２次
側に発生する電圧波形は２１のようになり、流れる電流
波形は２２に示すように形状が均一となる。そのため、
溶接ナゲットの形状は２３に示すように均一となる。し
かし周波数を上げたときに、溶接部の発熱量が増加して
溶接装置に悪影響を及ぼすという不都合がある。

【００１７】また、図３は、半周期に２つのピーク（ピ
ーク値は同一）を持つ基準電流波形３０を用いたとき
の、溶接電極２に流れる電流波形と溶接ナゲットの形状
を示している。この基準電流波形３０を用いた場合、溶
接トランス１の２次側に発生する電圧波形は３１のよう
になるが、基準電流波形３０の第１のピーク点ｂと第２
のピーク点ｃの間で傾きが負から正に急激に変化するた
め、溶接トランス１の２次側に流れる電流波形３２のｇ
点でアンダーシュートを生じる。そのため、基準電流波
形３０の第２のピーク点ｃへの傾きに対応した電流の上
昇が遅れ、第２のピーク点ｃに対応した電流値は、第１
のピーク点ｂに対応した電流値レベルまで達することが
できない（このことは、第３のピーク点ｄと第４のピー
ク点ｅの関係についてもいえる。）。そのため、各ピー
ク点での溶接電流値が異なり、溶接ナゲットの形状が３
３に示すように不均一となって溶接強度が低下するとい
う不都合がある。

【００１８】本発明者らは、上記不都合を解決するため
各種検討を重ねた結果、図４に示すように、第１のピー
ク点ｇでの電圧値よりも第２のピーク点ｈでの電圧値の
ほうが大きく、第３のピーク点ｉでの電圧値よりも第４
のピーク点ｊでの電圧値のほうが小さい交流波形４０を
基準電流波形として用いることが有効であることを知見
した。この交流波形４０を基準電流波形として用いた場
合、溶接トランス１の２次側に発生する電圧波形は４１
のようになり、流れる電流波形は４２のようになり、ｋ
点でのアンダーシュートの発生を防ぐことができる。し
たがって、第２のピーク点ｈに対応した電流値は、第１
のピーク点ｇに対応した電流値レベルまで達することが
できる（このことは、第３のピーク点ｉと第４のピーク
点ｊの関係についてもいえる。）。そのため、各ピーク
点での溶接電流値が等しくなり、溶接ナゲットの形状が
４３に示すように均一となって、安定した溶接強度を得
ることができる。そして交流波形４０を用いた場合、半
周期につき２回のスポット溶接がなされ、周波数を上げ
ることなく、スポット溶接の間隔を短縮することができ
るので、溶接部の過剰発熱を抑制して溶接速度を上げる
ことができる。

【００１９】そして、本発明は、ＰＩＤ制御や、フィー
ドフォワード制御等の処理を行っていないため、複雑な
演算手段は不要である。したがって、本発明を用いるこ
とで、溶接部が過剰発熱することなく溶接速度を上げる
ことができ、かつ溶接ナゲットの形状が均一となる抵抗
溶接装置を簡単な構成で実現することができる。

【００２０】なお、本実施例では倍率器１３を用いて、
基準波形の微調整が容易にできるようにしているが、こ
の微調整を原波形発生器１２で直接行うようにすること
も勿論可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の構成図。

【図２】基準電流波形と溶接ナゲットの関係図。

【図３】基準電流波形と溶接ナゲットの関係図。

【図４】基準電流波形と溶接ナゲットの関係図。

【符号の説明】

１…溶接トランス、２…溶接電極、３…基準電流波形生
成手段、４…電流検出手段、５…比較手段、６…Ｒ相ド
ライバ、７…Ｓ相ドライバ、８…スイッチング回路、９
…３相交流電源、１０…直流変換器、１１…ポテンショ
メータ、１２…原波形発生器、１３…倍率器、１４…ア
ナログスイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２次側に溶接電極が接続された溶接トラン
   スの、１次側に流れる電流の基準波形を生成する基準電
   流波形生成手段と、該溶接トランスの１次側に流れる電
   流を検出する電流検出手段とを有し、該電流検出手段に
   よって検出される電流の波形が、前記基準電流波形と一
   致するように、溶接電極に印加する電圧の制御を行う抵
   抗溶接装置において、前記基準電流波形生成手段は、ゼ
   ロ点から第１のピーク点まで上昇し、その後ゼロ点まで
   下降する第１の波形部と、その後第２のピーク点まで上
   昇し、それからゼロ点まで下降する第２の波形部とによ
   って正の半周期を構成し、ゼロ点から第３のピーク点ま
   で下降し、その後ゼロ点まで上昇する第３の波形部と、
   その後第４のピーク点まで下降し、それからゼロ点まで
   上昇する第四の波形部とによって負の半周期を構成し、
   かつ前記第１のピーク点での電圧値よりも前記第２のピ
   ーク点での電圧値のほうが大きく、前記第３のピーク点
   での電圧値よりも前記第４のピーク点での電圧値のほう
   が小さい交流波形を生成することを特徴とする抵抗溶接
   装置。
2. 【請求項２】前記基準電流波形生成手段は、倍率器を有
   し、前記第１の波形部と同一形状の波形を該倍率器によ
   って振幅方向に増幅することで、前記第２の波形部を生
   成し、前記第３の波形部と同一形状の波形を該倍率器に
   よって振幅方向に増幅することで、前記第４の波形部を
   生成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の抵
   抗溶接装置。