JPS5838678A - 抵抗溶接方法及び装置 - 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】 本発明に、抵抗溶接に於て、溶接部への入熱状態を時々
刻々監視し、これによって溶接電流ならびに通電時間を
１ｉｔｌｌ＠Ｌ、以て均一な溶接結果を得る方法及び装
＃に関するものである。

抵抗浴接は浴接部に通電される溶接電流に工るジュール
発熱を利用して行なわれるものである。このとき浴Ｆｉ
ｊ部に発生する熱量は溶接電流値の２乗ＶＣ浴接部抵抗
値を乗じた＠、即ち有効電力値である。

再現性のよい均一な溶接結果を得るためには。

この入熱が常に等晴、所定の時間開Ｍを以て浴臥邪に供
給されることが必要である。

しかし実際には適当な浴接条件全設定して通電を行って
も、溶接部Ｉ５！け電Ｉｓ変動の外乱によって不測の変
動？来すし、溶接部抵抗は加圧力変動等の外乱によって
変動したり、また電極チップの摩耗や溶接部近傍点への
分流等による通電経路の変化によっても影響を受ける。

更に溶接部抵抗の変動は溶接１１ＩＬ流に影響を与え、
そのため浴Ｗ：部Ｖこおける発熱状態が変化し、こｔＬ
がまた浴接部抵（ｒＭを変化させるーこのようＶＣそれ
ぞれの変動が互いに影響を及ぼし合い、浴康部における
発生熱綾を変化させるため、結果的にはそれが浴接結果
のバラツキとなって現れる。

従来一般に行なわれている足電流制呻け、醗采電流値を
検出し、その変動をフィードバックして点弧位相を制御
し、電流の外乱による変動を補償し、これを一定ならし
めるものであるが。

これに前記変動要素のうちの１つを補償するにすぎず、
たとえば電極チップの摩耗や溶接部近傍点への分流等に
よって起る溶接電流密度の低下による溶接部への入熱普
の変動に対しては補償できないという難点があった。

本発明は以上の難点を解消するためになされたもので、
ｍ接過程中において、溶接部ｆＬを調整することにより
溶接部に発生する熱ｔを制御し、適正な溶接結果を得ら
れる経過になぞらせ。

更に溶接時間を調整することにより、溶接部に９、主す
る熱量の積分値を所定の（ｔｆｉに刈鐸し、以て均一な
溶接結果を得る方法ならびに装置ｔを提供するものであ
る。

抵抗浴接において、電極チップ間抵抗、即ち電極チップ
と被溶接物間の表面接触抵抗と被溶接物どうしの表面接
触抵抗および被浴接物の溶接部抵抗の合成値は一般的な
薄板軟鋼板にあってけ以下のような挙動ケ示す。

まず１通電開始後１〜２サイクルの開け、被溶接物表面
に付着した油その他の汚染物や各接触ＩｆｒＴＡ　＃　
ｅり具合等による表面接触抵抗の変動の影響を受けてや
や不安定な挙動を示すが。

表面接触抵抗けこの間に消滅し、以降の４〜５サイクル
にあっては、溶接部の温度上昇による固有抵抗の上昇と
、浴接部の軟化、圧潰による通電路面積の拡大がともに
進行する。この開は固有抵抗の一ト昇ＶＣよる溶接部抵
抗の上件の方が通電路面積の拡大による抵抗値低下を上
棚るので、結果として電極チップ間抵抗に　上昇し。

Ｃの１１４程の終了付近、即ち通電開始後５〜７サイク
ル近辺で最大値となる。この開はナゲツトの生成開始お
工び成長初期にあたる。以降は通電路面積はナゲツトの
成長とともに拡大を轢けるが固有抵抗は飽和値に達して
ほぼ一定となるので、ａ極テツ１間抵抗は低下する。

以上のことから、同一形状、材質の被Ｉ＠接物に灯して
適正な溶接結果を与える溶接部ｐを通電したす合の＠接
過程中における電極チップ間抵抗の推５Ｖｉａ電開始直
後の１〜２サイクル間の不安定期を除いてほぼ一定であ
り、もしこれが変動したとすれば、その主因は、加圧力
変動や電極チップの摩耗あるいけ溶接部近傍点への分茄
等ｖｃｊる！内篭面積の変動であると推定することがり
能である。

そこで本発明け、基準となる　適正溶接結果？与えると
ころの溶接過程中における電極チップ間抵抗および溶接
電流の半サイクルごとの推移を記憶装＃に蓄え、浴接作
業中において時々刻々これらの値を検出し、電極チップ
間抵抗の基準値からの変動量により半サイクルごとに溶
接電流を制（財）し、溶接部における有効電力値の推移
を適正溶接未結が侍られる基準の値に倣わせ、−にこの
積分子ｉｌ？半サイクルごとに累算し。

その結果が基準の累算値と一致、ないしけこれを上娼っ
た時点で浴接ＩＩｃ流を打切るように劃−を行うことに
エリ、浴Ｆ＃部にυける有効電力値。

即ち発生熱量の推移お工び統計値を適正に維持し、均一
な浴接結果を得ることができろ抵抗浴接方法及び装置を
開発したものである。

以下、本発明を実施例の図面に基づ真説明する。

第１図において、基準の電極チップおよびその通電断面
と電極チップが摩耗し、その結果６電断面が拡大された
様子全示し、ａのげ皐耗前の［極チツ１．０４Ｖｉ摩耗
した電極チップ、　Ｑ３ｔｊ摩耗前の電極チップによる
通電断面、ａ４け摩耗した電極チップによる通電断面、
ａ尋は被浴接物を示す。

第２図は第１図のべ気的等価回路図であって。

（Ａ）は摩耗前の等価回路で適正な浴接条件として浴接
部抵抗ｒに半サイクルあたりのｆｇ妥電流実効値Ｉｓが
通電されている。この場合の俗ｉ部における有効電力値
けＩａ”・ｒであ−る。次に＠け電極チップが摩耗した
場合の特価回路で１曲電断面拡大分の抵抗ｒ′が並列に
接続されており、このときの浴接電流Ｉｓ’け浴接部抵
抗ｒへ９′ＩＳＩと周辺部抵抗ｒ′へのＩａ２とに分流
される。

この場合の浴接部における有効電力値けＩｓｌ”−ｒで
あり、たとえば定電流側ｄｌｌｆｔ行なってＩｓ’＝Ｉ
ｓ　　としただけでに、この値はさきの基準有効電力値
Ｉｓ”−ｒエリ小さく、浴接部に対する入熱が減少し、
結果として、溶接不良を招来する。

そこで、このような場合は、基準の溶接部抵抗値ケ１に
：、ｒとｒ’ｏ合成抵抗値ｒ−ｒ’／　（ｒ＋ｒ’　）
で徐した値をＩｓに乗じ、Ｉｓ’がこの値となる工うに
制御ｇｌを行えば であるから ｒ′ となり、俗［Ｂにおける有効電力値はもとの基準値と一
致する。

以上のことから、この１ｌｉ１１−を実現するために必
要となる情報Ｆｉ、適正溶接条件となる。基準のＩｓお
よびｒｖ溶接過程中における半サイクルごとの推移と、
実際に溶接作業を行う間に検出する。浴接ａａ値および
電極チップ間抵抗である。

第３図は、浴接部の等価回路を示し１図中に同一符号ｆ
付記する。

以Ｆこれに従い、浴接電流Ｉｓ　、電極チップ間抵抗ｒ
の検出方法につき説明する。

浴接電流Ｉｓの検出け、その瞬時値ｔ′Ｓを噴流器を中
いて検出するが、実装状、これを＠接機の２次導体に装
着するのが困難であれば、溶接トランスの１次側ｘｉ　
ｔｐを検出し、これか溶接トランスの励磁電光ｉｆをさ
し引き、巻数比ｎを乗ずにとにエリ算出することもでき
る。

この瞬時償金適当な時間間隔でサンプルし、そのナンプ
ル故をＮとすれば 次に電極チップ間抵抗？求めゐためｖｃ４極チクプ間１
［）Ｅ’九を検出する。

この検出点は電極チップ部が槽度上、最も望ましいが、
これも実装上の困難があれば、検出点より電極チップ側
の２次導体の電路抵抗「ｌが電極チップ間抵抗ｒに比較
し、無視し得るほど小さければどこから検出してもよい
。

これにエリ、電極チップ間抵抗ｒｔｊ ν３ （Ｓ として算出“でき−ｂｏなおこのとき、回路のインダク
タンスが抵抗値に対して無視できない場合は工く刊られ
た方法であるがそのインダクタンスｆＬとすれば回路方
程式は ｔ ここにおいて（Ｓの微分値が零となる点、即ちｉ　ｓ　
Ｑ雇人、極小点にあっては、 ｔ であるから、その瞬間ｓ　Ｓ＋’ｌ）”を検出すればや
けり、　　ｒ＝ｖｓ／ｊｓとなる。

次に第４図は本発明の方法？実施するための一実施例と
して抵抗浴接機用制御装菅金構成した場合のブロック図
である。以下、図に従い、（１１け溶接電源、（２）は
溶接トランス（３）の１次ｇｌｌに直列ｖｃ、ｗＩ！暁
されたサイリスク等の交流スイッチング素子からｂｖる
コンタクタ、　（６１汀Ｒ接電茄の時々刻々の瞬時１１
１ｙを検出するための倹帷器、（７）にＩＩｃ極チッ１
間電圧の時々刻々のＩｊ／４時埴を検出−「Φための変
圧器で、これらの亀気酸はいずれも演算制御装置（８）
ＶＣ入力され、この内部で整流、ＡＤ蟻の処置がなされ
たのち、半サイクルごとの浴接ｆＩＬ流実効頃と電極テ
ップ間抵抗が演算に工り求められる。（９）は演算制御
装置からの点弧指令を受けて、与えられた位相角の点弧
信号音フンタクタに送出する点弧回路、　ａ（Ｊけあら
かじめ、適正浴接結果金与える。半サイクルごとの俗接
電鑞値と電極ナツプ１Ｍ１抵抗値の推移全記憶装置で、
半導体メモリ等が使用される。０υけ浴接作庚にさきだ
ち、演算制ｆｉｌｌ装置に１って記憶装置１１ｆｆｆｉ
に基準となる情報を演算、格納させるたＩＥ代ｆｆｆと
１！１［時間を演算制御装置に与える設定器である。

以上のよりに構成され九側−装置の作用動作は、まず実
際の溶接作業にさきだち、設定器より適当な浴接電性を
浴接電流値と通電時間を以て与え、当該溶接物にて試験
浴接を行う。このとき演算制御装置ｔけ与えられた酊慶
条件に基いて点弧回路に指令を発し、溶接作業を行うと
１川時に溶接電流と電極チップ間部ＵＥ、を検出し、こ
れらの１直から半サイクルごとの浴接′を流実効値と電
極ナッグ間抵抗値を演算し、順次記憶装置に格納し、＃
後にそれらの値から求められる有効゛電力値の全Ａ″ｌ
ＩＬ時間中の累算値を求め、これも記憶装置に格納する
。この試験浴接を適当な浴接結果が得られる筐で繰返せ
ば、そのとき記憶装ｆに格納されている情報は適正浴接
結果を与える静接電流および電極チップ間抵抗のｆｇ接
接過程中推移ならびに有効電力値の累算値と見なすこと
ができる。

以降１本格的な浴接作業に入り、演算制御装ａは半サイ
クルごとに１１ｆ極チップ間抵抗全検出し、これを記憶
装置ｔに格納されている当該サイクルの基準値と比較し
、もし変動があつ九噂合＋−ｔ、これをＩＩｈＷ１＠面
の変化によるものとし、検出］また電極テクプｒＪ’析
抗と基準値とから、これも記憶装置ｔに格納さｎている
次の半サイクルの基準浴陸電ａ＠全較正１７．これを新
たなＩｌ！ｌＩ制御目標値と考え、（ロ）時に検出した
浴接電鬼値？この目標値とするための点弧角移動綾を演
算によって求め、次の半サイクルの点弧角？決定し、こ
れを以って通電を行う。

以上で説明したようＶこ１本発明によれば、上述した操
作に工って通電断面の変化および電源変動等の外乱によ
る浴采装置の変動を補償し、浴硬邪における有効電力値
の醇牛過程中における推移全基準１（６に倣わせろこと
ができ、更に演Ｈセ１１−装置ｉ１　ｖＣ工り半サイク
ルごとの有効電力値を演算、累算し、これが基準の累算
値と一致あるいけ越えたところで通ＩＩＬを打切るよう
、通電時間を制御できるからこれによって、ｍ接部Ｖこ
おける有効電力値の総和、即ち総発熱綾を一定とするこ
とができ、ｍ接部に対する入熱の経過と総優ｆ帛Ｖこ一
定ＶＣ保ち、均一な浴接結果？得々ことができめ。

【図面の簡単な説明】

第１図に、基準の電極チップ先端の摩耗変化とその＾″
ＩＫ＠面を示す。 第２図り、電気的等価回路図２第３図げ酊接機の等価回
路図、第４図り、本発明の靜接乃法を実施するための制
御装置の一例を示すブロック図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、抵抗＃！接方法において、溶接電流と電極チップ間
   電圧を検出し、これから半サイクルごとの浴接電ａ、実
   効値と電極チップ間抵抗を演算によって求め、これらの
   値とあらかじめ与えられた適正Ｗ！接結果を与える基準
   の溶接過程中にお轄る浴接電流値と電極チップ間抵抗の
   推移とを比較演算しｓ溶接ｍｖｃおける有効電力値の推
   移が基準値に倣うよう浴接１［ｆｉを制御し、更に全通
   電時間にわたる有効車力の累算値が基準の総計値と一致
   するよう通電時間′ｆｒ制鐸する浴接方法。 ２、抵抗ｆｆ！ｒ接装＃において、浴接電流全検出する
   検流器と、′電極テップ関電圧を検出する手段と、適正
   溶接結果を与える基準の溶接電流実効値と電極チップ間
   抵抗の溶接過程中における推移ならびにＦ！ｒ接部にお
   ける有効電力の総計値を記憶する記憶装置と、検出電気
   量と記憶装着内の情報から半サイクルごとの溶接部の有
   効電力値が基準値に倣う工うな点弧角を演算し、ま友溶
   接期間中浴ｗＩｅ部における有効重力ａｔ累算する演算
   １１１ｆｌｌｌ装置と、上記演算の結果に基いて出力さ
   れる点弧位相に従って浴接トランスの１欠伸に直列に接
   続されたサイリスタ等の交流電子スイッチに点弧信号を
   送出する点弧回路を備えたことを特徴とする抵抗浴接横
   用制御装置。