JPS622915B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、抵抗溶接における溶接部の強度等
の品質を、溶接作業中において自動的に保証する
と共にその結果をチエツクする方法に関する。

従来の抵抗溶接、例えばスポツト溶接における
溶接部の品質を溶接作業中に判定し、その品質を
保証する技術としては、溶接電流モニター方式、
電極チツプ間の被溶接材への投入エネルギー、す
なわち、電圧×電流×通電時間によるモニター方
式、電極チツプ間抵抗モニター方式、電極チツプ
の変位モニター方式、超音波による方式などがあ
る。

しかしながら、溶接電流モニター方式は、溶接
電流が一定に保たれているかを監視する方法であ
り、電源の故障、二次導体の断線などの発見には
有効であるが、電極チツプの圧潰、分流など、電
流密度の低下による溶接部の品質劣化はチエツク
できない。

被溶接材への投入エネルギーモニター方式は、
溶接部に投入される全電気エネルギーを一定に保
つように監視する方法であるが、これも実際に溶
接部の品質を規定するものがエネルギー密度であ
り、かつその時間的分布であるところから、電流
モニター方式と全く同様の欠点を有している。

電極チツプ間抵抗モニター方式は、溶接中にお
ける電極チツプ間の抵抗の変化を検出し、それを
基準値と比較する方法であるが、チツプの圧潰や
分流を生じた場合には抵抗値の変動が殆んどな
く、品質のチエツクが困難となる。

電極チツプの変位モニター方式は、溶接部の見
かけ上の厚さの変化を電極チツプの変位として検
出し、その変位量によつて溶接部の品質を判定し
ようとする方法であり、判定方法として有効であ
ることが知られているが、スポツト溶接の現場作
業に適用する場合には、ノイズの混入、微少変位
測定の困難さ等により、実際に適用するのが非常
にむずかしい現状である。

超音波による方式は、超音波の溶接部における
吸収や反射を応用した方法であるが、これも前述
の変位モニター方式と同様に有効ではあるが、電
極チツプ内への超音波振動子の挿入など、価格及
び現場作業上適用困難な問題をかかえている。

また、これらの従来の各種モニター方式は、い
ずれも溶接終了後において、その溶接部の可否を
おおまかに判定し得るにすぎず、溶接工程中にそ
の溶接部の品質を積極的に保証するものではなか
つた。

したがつて、従来の抵抗溶接方法や、各種モニ
タ方式を併用しても、溶接部の品質不良が発生
し、手直しが必要となるばかりか、場合によつて
は製品を廃棄しなければならなくなることもあつ
た。

そこで、本発明者等はこのような従来の抵抗溶
接部の品質チエツク方法における問題点を解消す
るために、先に次のような抵抗溶接部の品質保証
及びチエツク方法を発明した。

すなわち、溶接電流通電中の被溶接材を挾む電
極（スポツト溶接の場合の電極チツプも含む）間
の電圧が、溶接部の品質と密接な関係を持つてい
ることを確認し、その電圧を予め良好な溶接部の
品質が得られるように設定した基準電圧曲線に倣
つて変化させるように溶接電流を制御することに
よつて、抵抗溶接部の品質を溶接過程中において
積極的に保証し、さらに、前記電極間の電圧が実
際に溶接期間中設定基準電圧の許容範囲に入つて
いたか否かによつて溶接部の品質をチエツクする
方法である。

この方法の原理を、第１図及び第２図によつて
説明する。

第１図は板厚１mmの軟鋼板をスポツト溶接した
場合の電極チツプ間電圧の時間的変化の１例を示
した図であつて、一点当りの引張剪断強度が曲線
ａでは735Kg、曲線ｂでは670Kg、曲線ｃでは595
Kg、曲線ｄでは420Kg、曲線ｅでは65Kgであり、
曲線ａ，ｂ，ｃの場合の溶接は引張剪断強度約
600Kg／点以上であり良好、曲線ｄ，ｅの場合は
引張剪断強度500Kg／点以下で溶接不良と判定さ
れたものである。

この場合、曲線ａ，ｂ，ｃの電極チツプ間電圧
の極大値Vpa，Vpb，Vpcはいずれも1.4Vを越え
ており、これらの場合にはいずれも溶接部良好で
あるから、電極チツプ間電圧の極大値が1.4Vを
超えているか否かによつて溶接部の良否の判断が
可能であることがわかる。曲線ａ，ｂ，ｃはま
た、或る時間以上に亘つて1.4Vを越えているか
ら、この時間を基準として溶接部の良否を判断す
ることも可能である。

そこで、予め曲線ａ，ｂ又はｃのように良好な
溶接部が得られる電極チツプ間電圧の時間的変化
を基準電圧として設定し、電極チツプ間電圧が溶
接期間中、この設定基準電圧の許容範囲内に入る
ように溶接電流を制御することによつて積極的に
溶接部の品質を保証することが可能であり、また
検出された電極チツプ間電圧が実際に溶接期間中
前記設定基準電圧の許容範囲に入つていたか否か
によつて溶接部の品質を確実にチエツクすること
ができる。

第２図は溶接部の引張剪断強度と電極チツプ間
電圧の極大値との関係を示したもので、引張り剪
断強度とチツプ間電圧の極大値との間に完全な対
応関係があり、この関係は、正常チツプにおいて
も、チツプの圧潰した場合や分流を生じた場合に
もくずれない。図において明らかなように、例え
ば、チツプ間電圧の極大値が1.4Vを越えると引
張剪断強度600Kg／点以上の品質が保証され、
1.4Vより低くなるとその強度が急激に低下する
ことがわかる。

ところで、この方法によつて、被溶接材をはさ
む電極間の電圧が全溶接期間中又は通電初期を除
く溶接期間中、設定基準電圧の許容範囲内に入る
ように溶接電流を制御するには、予め電極間電圧
が略設定基準電圧となるような基準溶接電流を流
して、それを実際の電極間電圧と基準電圧との電
圧差に応じて修正すればよい。

しかしながら、溶接電源電圧が変動すると、こ
の基準溶接電流値も変動してしまうため、制御特
性の劣化をきたし、特に電源電圧変動が大きい場
合には電極間電圧制御の応答特性が悪くなり、溶
接不良を招く恐れがあつた。

この発明は、上記のような問題を解決するため
になされたもので、前述のような抵抗溶接部の品
質保証及びチエツク方法において、さらに溶接電
源電圧を標準溶接電源電圧と時々刻々比較し、そ
の電圧差に応じて位相制御回路を用いた溶接電流
制御回路への点弧信号の位相角を制御することに
より、基準溶接電流を一定に保持せしめて、電源
電圧の変動による影響を除去し、電極間電圧の制
御特性を改善したものである。

第３図はこの発明の方法を実施するための装置
の一例を示すブロツク図であり、被溶接材１を電
極チツプ２ａ，２ｂにて加圧し、交流電源３から
溶接トランス４を介して被溶接材１に必要な電流
を通電し、その溶接電流通電中、電圧検出回路５
によつて電極チツプ２ａ，２ｂ間の電圧Vdを
時々刻々検出して整流し、比較判別回路６に送
る。但し、通電初期においては接触抵抗のために
異常に大きな電圧が検出されるが、これは溶接部
の品質に関係しないので、電圧検出回路５内の通
電初期電圧カツトオフ回路によつて除去する。

基準電圧発生器７は一定の基準電圧を発生する
のではなく、前述のように良好な溶接部を得るた
めに必要な時間的に変化する予め設定された電圧
Vrを発生する。

比較判別回路６は、電圧検出回路５によつて検
出された電極チツプ間電圧Vdと時間的に変化す
る基準電圧Vrとを比較し、その電圧差に応じた
信号Sdを演算回路８へ送る。

一方、基準溶接電流値設定回路９から、予め設
定した基準溶接電流を流すための信号Srが出力
され、加算増幅回路１０を介して信号Sr′となつ
て演算回路８へ入力する。

また、電源３と溶接トランス４の一次側との間
に、三端子サイリスタ（SCR）、トライアツク等
を用いた公知の位相制御（交流波形制御）回路に
よる溶接電流制御回路１１を介挿してあり、演算
回路８は前述の信号Sr′と信号Sdとによつて、溶
接電流制御回路１１の点弧位相角を演算し、点弧
位相角信号Ｓ〓を溶接電流制御回路１１へ送る。

溶接電流制御回路１１は、この点弧位相角信号
Ｓ〓に応じた位相角で点弧パルスを発生して
SCR等をターンオンし、溶接トランス４の一次
側に流す交流の波形を制御して溶接電流の実効値
を制御する。

比較判別回路６からの出力信号Sdがない時、
すなわち、電圧検出回路５によつて検出された電
圧Vdと基準電圧発生器７から出力される基準電
圧Vrとが略等しい時には、演算回路８による点
弧位相信号Ｓ〓の位相角は、加算増幅回路１０を
介して入力する基準溶接電流値設定回路９からの
信号Sr（今Sr′＝Srとする）によつて決まり、溶
接電流制御回路１１が基準溶接電流を流すように
点弧位相角が制御される。

そして、電極チツプ２ａ，２ｂ間の電圧Vdが
基準電圧Vrからずれてくると、比較判別回路６
からその電圧差（Vd−Vr）に応じた正又は負の
信号Sdが出力されるので、演算回路８はその信
号Sdによつて点弧位相角信号を修正し、溶接電
流制御回路１１を制御して、信号Sdがゼロにな
るように溶接電流を変化させる。

このようにして、全溶接期間中又は通電初期を
除く溶接期間中、電極チツプ２ａ，２ｂ間の電圧
を基準電圧と許容範囲内で一致させるようにし
て、抵抗溶接部の品質を自動的に保証させる。

しかしながら、基準電圧との差が大きすぎて制
御しきれず、結果的に電極チツプ間電圧が許容範
囲を逸脱したときには、比較判別回路６から不合
格の信号が判定表示回路１２に送られ、不合格の
判定を表示する。

また、電源３による溶接電源電圧Ｖ_Iを差動増
幅回路１３に入力し、標準電源電圧設定回路１４
によつて予め設定した標準電圧Vsと時々刻々比
較し、その電圧差（Ｖ_I−Vs）に応じた正又は負
の信号Ｓ_fを加算増幅回路１０へ出力する。

それによつて、加算回路１０は基準溶接電流値
設定回路９からの予め定めた基準溶接電流を流す
ために信号Srに差動回路１３からの信号Ｓ_fを加
算して増幅した信号Sr′を演算回路８へ送る。

それにより、演算回路８は点弧位相角信号Ｓ〓
を信号Ｓ_fに応じた分だけ補正制御して、電源電
圧の変動によつて基準溶接電流値が変動しないよ
うにする。

したがつて、電源電圧の変動があつても基準溶
接電流が一定に保持され、電極チツプ２ａ，２ｂ
間の電圧制御特性（応答特性）が良好となり、抵
抗溶接部の品質保証率がさらに向上する。

この発明は上述の実施例のようなスポツト溶接
に限らず、他の抵抗溶接法、例えばプロジエクシ
ヨン、アプセツト、コンデンサー式等の溶接法、
あるいはシリース溶接にもそのまま適用し得るも
のである。但し、シリース溶接の場合には各電極
チツプとバツクバー間の電圧を検出する必要があ
る。

また、被溶接材としては、冷間圧延鋼板以外に
表面皮膜鋼板、ステンレス鋼板、アルミ合金板等
に適用し得る。

以上説明したように、この発明の方法によれ
ば、電流の分流やチツプの圧潰はもとより、溶接
電源電圧の変動にも係りなく、溶接部の品質を溶
接工程中において積極的に保証して、不良品の発
生を最少限にすることができると共に、その最終
的な品質の良否を正確にチエツクすることができ
る。また、そのための信号の検出及び処理が容易
で安価に実施出来、現場溶接に容易に適用し得る
ものであり、その産業上の効果は極めて大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は種々の溶接状態における電極チツプ間
電圧の時間的変化を示す線図、第２図は電極チツ
プ間電圧の極大値と溶接部の引張剪断強度との関
係を示す線図、第３図はこの発明の実施例を示す
ブロツク図である。 １…被溶接材、２ａ，２ｂ…電極チツプ、３…
電源、４…溶接トランス、５…電圧検出回路、６
…比較判別回路、７…基準電圧発生器、８…演算
回路、９…基準溶接電流値設定回路、１０…加算
増幅回路、１１…溶接電流制御回路、１２…判定
表示回路、１３…差動増幅回路、１４…標準溶接
電源電圧設定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 抵抗溶接において、溶接電流通電中被溶接材
   をはさむ電極間の電圧を検出し、該電圧とあらか
   じめ設定された基準電圧の時間的変化とを比較
   し、前記電極間の電圧が全溶接期間中又は通電初
   期を除く溶接期間中、設定基準電圧の許容範囲内
   に入るように溶接電流を制御して抵抗溶接部の品
   質を保証するとともに、前記検出された電圧が実
   際に前記溶接期間中設定基準電圧の許容範囲に入
   つていたか否かによつて溶接部の品質をチエツク
   し、かつ溶接電源電圧を標準溶接電源電圧と時々
   刻々比較し、その電圧差に応じて位相制御回路を
   用いた溶接電流制御回路への点弧位相角信号を制
   御することにより、溶接電源電圧が変動しても基
   準溶接電流を一定に保持せしめて、前記電極間電
   圧の制御特性を改善することを特徴とする抵抗溶
   接部の品質保証及びチエツク方法。