JPS5831271B2 - 抵抗溶接制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、抵抗溶接制御方法に係り、抵抗溶接、特にス
ポット溶接の品質の向上と均一化を図ることを目的とす
る。

従来からスポット溶接の溶接品質の向上を図るための方
策として、（１）溶接条件の安定化制御、（２）溶接ナ
ゲツトの形成を何らかの物理量で検知し、とのナゲツト
径が均一になるようにインプロセスで制御を行うことの
２通りの方法が考えられている。

（１）の方法は、いわゆる抵抗溶接の３大条件といわれ
る溶接電流、通電時限、加圧力を変動が少ないように安
定に制御する方法であり、例えば、入力電圧変動を補償
する回路や、負荷力率が異なった場合でも常に一定の電
流を流すように制御する定電流制御回路等を組み込んだ
同期式タイマーにその具現化されたものをみることがで
きる。

しかし、これらは、加圧力変動、分流、チップ変形もし
くはワーク（被溶接物）の形状、表面状況、当り具合等
の変動に対しては、何ら補償する機能をもっておらず、
溶接品質を一定化することは困難である。

一方、（２）の方法は、より直接的に溶接品質すなわち
ナゲツト形成状況を音とか電圧によって検出し、ナゲツ
トが十分成長した時点で通電をカットすることにより品
質を一定化しようとするものである。

例えば、溶接中の溶接電極間電圧（以後、これをチップ
間電圧と呼ぶ）を監視し、第１図に示すように、毎サイ
クル毎のチップ間電圧の各波高値を監視し、その最大値
■２を検知し、■、に対して予め設定してち・いた割合
だけチップ間電圧が低下した時点（Ｖｏ値になった時点
）で通電をカットすることにより、上記の加圧力変動等
があった場合でも、溶接品質を溶接中、すなわちインプ
ロセスで均一化せんとするものである（特開昭５２−１
１４５４１号公報、特公昭５５−６０３７号公報）。

しかし、この方法の欠点は、通電時限のみの制御のため
、例えば何らかの原因で溶接電流がかなり低下した場合
、通電時限は長くなるが、十分なナゲツト成長は望めず
、したがって強度も低いことになる。

ここで、第２図の■は十分なナゲツトが得られた場合の
チップ間電圧の波高値のエンベロープ、同■はナゲツト
形成が不十分な場合を示す。

また、この方法では、ワークとして軟鋼やステンレスの
ような比抵抗の大きい材料しか適用できない欠点を有し
ている。

何故なら、ア／１／ ｉ 等の比抵抗の小さい材料は、
上記波高値のエンベロープに最高値があるとは限らない
からである。

他方、溶接中に溶接部から発生するアコースティックエ
ミッション（略してＡＥと記す）信号を監視シ、アルス
レッシュホールドレベルＶＴ□以上のＡＥ信号が検出さ
れた時点で通電をカットする方法も試みられている。

これは特に溶接中の中チリ発生に伴なう大きなＡＥ信号
を検出して、中チリが発生する時点では十分なナゲツト
が形成されているという考えにもとすき、そこで通電を
カットするものである。

しかし、この方法も上記チップ間電圧方式と同様、単に
通電時限のみを制約するのみで、溶接電流を積極的に制
御する方法ではないため、例えば電流像下等によりナゲ
ツト形成が不十分な場合はＡＥ信号も小さく、通電時限
のみが長くなるだけで、均一なナゲツト径を得ることは
できない。

本発明は、チップ間電圧がナゲツト成長に密接な関連が
あることに着目し、溶接中のチップ間電圧を監視して、
電源半サイクル分の通電に対応するチップ間電圧を半サ
イクル分の通電範囲にわたって積分した積分値が予め設
定していた値を超えた時点で通電をカットする通電制御
方法であり、かつ最も重要な点は、通電開始から一定期
間は、そのワークの標準溶接電流で通電を行い、その後
溶接電流を各サイクル毎に略一定の割合で、順次増加さ
せていく方法を採用したことにある。

１ず、チップ間電圧の監視方法に関して説明する。

チップ間電圧を検出する場合、第３図ａに示すように単
に波高値を検出する場合と、同すに示すように半サイク
ル分の通電に対応するチップ間電圧をその半サイクル分
について積分１〜た値として検出する場合とがある。

ｂの方法は、チップ間電圧の検出プルーブをスポット溶
接機の懐にそわせて配置した場合に特に顕著にみられる
溶接電流による誘起電圧の重畳分を大巾に除くことがで
きるので検出精度の向上が図れる利点がある。

さて、このようにして検出した半サイクル分を積分した
値を監視し、それが予め設定しておいた値ｖＴを超えた
時点で通電カットを行う。

上記ｖＴの設定に関しては、良好な溶接結果が得られた
時のｖＴの値を参考にして設定することはいう１でもな
い。

なお、ここで第３図ａの波形の根拠について説明して釦
く。

チップ間電圧ｅは、通常上チップと下チップとの間の電
圧を検出プルーブを用いて検出することにより測定され
るが、この時、チップ間電圧ｅはチップ間を溶接電流が
流れることによる抵抗降下電圧Ｒｉと溶接電流により検
出プルーブの閉ルーｉ プ内に誘起される誘起電圧（Ｋ−）の和としてｔ 検出される。

すなわち、 １ ｅ＝ｉＲ＋に− ｔ （Ｋ ’誘起電圧係数・ ｉ°溶接電流・）Ｒ：チップ
間抵抗 これを図で示したものが第４図ａ、ｂ、ｃである。

次に溶接電流の設定に関して説明する。

溶接電流の設定は、通電の開始時については標準溶接電
流条件に設定する。

通電が開始されて一定期間は、ワークのナゲツト形成箇
所の温度上昇が見られ、ついに溶融点に達し、ナゲツト
が成長し始める。

この間は、溶接電流は略一定に保つか多少アップスロー
プをかけるのがよいようである。

さて、この区間を過ぎると、溶接電流を２〜２０咎の範
囲で１サイクル毎に順次増加させてゆく。

具体的には、定電流タイマーや入力電圧変動補償タイマ
ーの溶接電流設定電圧値を予め各サイクル毎について個
々にプリセットしてプログラム化してむき、溶接が進行
するにつれて、スイッチでそのプリセット値を選択して
ゆくように、例えば、第５図に示すようにプリセット値
を与える複数の可変抵抗ＶＲＩ ｙ ＶＨ２ｙ ＶＢ２
． ”””ＶＲｎと、その可変抵抗を選択するスイッチ
としてアナログスイッチＡＳ１．ＡＳ２．ＡＳ３．−Ａ
Ｓｎと、アナログスイッチを制御するための電源周波数
に同期したパルスをクロック入力としてもつシフトレジ
スタＳＲとにより容易に構成できる。

そして上記ｖＲ１は第１サイクル目の溶接電流を設定す
るための、ＶＨ２は第２サイクル目の溶接電流を設定す
るための、ｖＲｎは第ｎサイクル目の溶接電流を設定す
るためのそれぞれ可変抵抗である。

ＡＮＤはシフトレジスタＳＲの前段のＭ（ト）ゲートで
あり、その入力側には電源周波数パルスと通電時限信号
がいずれもタイマーより与えられる。

なか、通電時限は通電カット信号によって限定されるが
、これがタイマーにより設定される上限通電サイクル値
を超えても出ない場合は、上限通電サイクル値によりカ
ットされる。

次に本発明の方法を実施するための一回路例について第
６図の図面とともに説明する。

図において、１は溶接電極（電極チップ）、２はワーク
（被溶接物）、３はフィルタ回路、４は交流積分回路、
５はＡ／Ｄ変換回路、６は通電カット設定値回路、７は
マイクロコンピュータ、８は入力電圧変動補償タイマー
９は第５図の溶接電流設定回路である。

そしてチップ間電圧は、フィルタ回路３を介して交流積
分回路４に入力されて積分処理され、Ａ／Ｄ交換回路５
に入力される。

Ａ／Ｄ変換は各半サイクル毎の溶接電流が流れ終った時
点で変換開始パルスをつくり変換を行う。

次に、Ａ／Ｄ変換終了信号で、この積分回路４をリセッ
トする。

このようにして各半サイクル毎のチップ間電圧をマイク
ロコンピュータ７のメモリ内に記憶する。

回路６はディジタルスイッチで構成する。

マイクロコンピュータγ内に取り込昔れた各半サイクル
毎のチップ間電圧は設定値回路６の値と比較される。

ここでもし、マイクロコンピュータ７内に取り込１れた
前記半サイクル毎のチップ間電圧値が設定値回路６の設
定値より小さくなった場合に、マイクロコンピュータ７
からタイマー８に対し、通電をカットするための信号を
出力する。

タイマー８はこの信号を受ければ直ちに通電をカットす
る。

寸たタイマー８の溶接電流設定に関しては、溶接電流設
定回路９を利用して行われる。

さて、具体的に実施した一例を示すと、次のようである
。

ワーク；軟鋼板（厚さ１ｍｍ） 溶接機； ３５ＫＶＡ単相スポット溶接機制御装置；第
６図に示す装置 溶接条件；初期溶接電流 ８１００Ａ 上限通電サイクル値 １５サイクル 電流増加開始サイクル ５サイクル 電流増加値 ３００Ａ／１サイクル 通電カットのチップ間電圧累積値 ４．５ｖ チリ検出チップ間電圧値 ０．２５Ｖ 以上について、加圧力を１７０〜２６０ｋｇ、チップ（
ＣＦチップ）の径を５．８〜７．０ｍ＋ｎｔで変化させ
て溶接を行った。

その結果、通電時限は７〜１５サイクルの内に収１す、
溶接結果（強度）もきわめて良好であった。

以上のように本発明の抵抗溶接制御方法によれば、通電
開始から一定時限を経た後で、溶接電流をそれ筐での値
に比べ２〜２０％の範囲内で順次増加させる制御と、チ
ップ間電圧鑑視による溶接ナゲツトの族長を保証する制
御との効果的な結合により、チップの変形や加圧力変動
、電流変動、ワークの表面状況や当り具合等の溶接条件
変動があった場合でも常に良好で均一な溶接品質を保証
することができるものであり、その産業性は犬なるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はチップ間電圧の代表的な波形図、第２図はチッ
プ間電圧による通電時限制御の一例を示す図、第３図ａ
ｙｂはチップ間電圧を半サイクル毎に積分した→Ｕの波
形図、第４図ａ ｒ ｂ ｙ ｃはチップ間電圧波形を
説明するための図、第５図は溶接電流を順次切り換えて
ゆく溶接電流設定回路の回路図、第６図は本発明の方法
を実施するための装置のブロック図である。 １・・・・・・溶接電極、２・・・・・・被溶接物、３
・・・・・・フィルタ回路、４・・・・・・交流積分回
路、５・・・・・・Ａ／Ｄ変換回路、６・・・・・・通
電カット設定値回路、７・・・・・・マイクロコンピュ
ータ、８・・・・・・入力電圧変動補償タイマー、９・
・・・・・溶接電流設定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 抵抗溶接の通電開始から予め設定した時限後に溶接
   電流を予め設定した割合で順次増加させ、溶接中に溶接
   電極間電圧を監視して半サイクル分の通電に対する溶接
   電極間電圧を前記半サイクル分の通電範囲にわたって積
   分した積分値が予め設定した値以上になった時点に通電
   をカットすることを特徴とする抵抗溶接制御方法。