JPS63137586A

JPS63137586A - 抵抗溶接制御装置

Info

Publication number: JPS63137586A
Application number: JP28282586A
Authority: JP
Inventors: Minoru Saito; 実斉藤
Original assignee: Miyachi Electronic Co
Current assignee: Miyachi Electronic Co
Priority date: 1986-11-27
Filing date: 1986-11-27
Publication date: 1988-06-09
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: JPH0679785B2

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】（産業上の利用分野）本発明は抵抗溶接制御装置に関し、特に溶接電極の使用
段階に関係なく常に適正なナゲツトを生成して安定な溶
接品質を得るように工夫したものである。

（従来の技術）周知のように、抵抗溶接は、２つの金属板（被溶接材）
を重ね、溶接電極で加圧しながら電圧を印加して電流を
流し、溶接部をジュール発熱により加熱して溶融せしめ
、被溶接材を冶金的に接合する技術である。

このような溶接技術において、溶接強度ないし溶接品質
は、溶接部（接合Ｎ５）に生じるナゲツト（溶融凝固部
分）の生成具合で決まる。したがって、一定の溶接強度
を得るにはナゲツトの生成具合を一定に制御すればよく
、そのための膏効な手段として、溶接電極間抵抗値の時
間変化を監視する、いわゆるΔＲ方式が知られている。

第６図および第７図につき、このΔＲ方式を説明する。

第６図は、抵抗溶接における溶接電極間抵抗値の一般的
な時間変化を示す。時刻ｔ１で通電が開始されてから、
〆…度上昇によって溶接電極間の全抵抗の固何抵抗値が
高くなり、時刻ｔ２で極大抵抗値ＲＰに達する。この時
点からナゲツトの生成が始まる。そして、ナゲツトが成
長するにつれて抵抗値は降下し、時刻ｔ３で極大抵抗値
ＲＰよりも△Ｒｆだけ低い抵抗値ＲＥに達する。

第７図は、上記のような極大抵抗値ＲＰに対する抵抗変
化（降下）量△Ｒと溶接強度との関係を示す。ΔＲが一
定の変化量△Ｒａよりも小さいと溶接エネルギの不足で
溶接強度が不十分になり、またΔＲが△Ｒｂよりも大き
くなると溶接エネルギの過多でスプラッシュを招き、逆
に溶接強度が低下する。しかして、△ＲがΔＲａ〜△Ｒ
ｂの範囲内にあれば、十分な溶接強度が得られ、安定な
溶接品質が確保される。

したがって、第７図において、△Ｒｊが△Ｒａ〜ΔＲｂ
の範囲内に達したときの時刻ｔ３で通電を停止させれば
、ナゲツトの生成具合を一定に制御することができる。

（発明が解決しようとする問題点）上記のΔＲ方式は、溶接電極が常に同じ状態、例えば新
品状態であれば、所期（計算通り）の精度が得られる。

しかし、実際には、同じ溶接電極で何回も溶接を行うこ
とが多く、その場合に経時的な誤差が出てくる。すなわ
ち、溶接回数が増えるにしたがって、溶接電極の先端部
に被溶接材のメッキや油等が付着し、そのような電着物
ないし汚れが溶接電極間の抵抗値に影響して第６図の抵
抗値の時間変化の波形が・変動する結果、通電停止のタ
イミングがずれてナゲツトの生成具合にバラツキが出る
といった不具合がある。

本発明は、従来技術の上記問題点に鑑みてなされたもの
で、溶接電極の使用段階に関係なく常に適正なナゲツト
を生成して安定な溶接品質を得るようにした抵抗溶接制
御装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成する本発明の構成は、溶接電極間に印加
される電圧を検出する電圧検出手段と；溶接電極間に流
れる電流を検出する電流検出手段と；電圧検出手段より
得られる電圧値とＩ！？！Ｅ検出手段より得られる電流
値とを基に溶接電極間の抵抗値を演算する抵抗値演算手
段と；第１の使用段階における溶接電極を短絡して通電
したときに抵抗値演算手段より得られる抵抗値を基準抵
抗値として記憶する基準抵抗値記憶手段と；第１の使用
段階より後の第２の使用段階における溶接電極を短絡し
て通電したときに抵抗値演算手段より得られる抵抗値と
基準抵抗値との差を誤差抵抗値として演算する誤差抵抗
値演算手段と；第２の使用段階の溶接電極を用いた抵抗
溶接において誤差抵抗値で補正をかけて溶接電流を制御
する制御手段とを具備することを特徴とする。

（作用）第２の使用段階で得られる誤差抵抗値は、第１の使用段
階から第２の使用段階までの使用（抵抗溶接）によって
溶接電極の電極端部に付着した電着物ないし汚れ等に起
因する増加分である。この増加分は溶接電極を短絡して
通電したときにも現れるので、本発明ではそれが誤差抵
抗値として演算・検出される。そして、本来の抵抗溶接
では、上記の増加分がやはり現れて、これによって溶接
電極間抵抗値の時間特性は変動するが、誤差抵抗値によ
って補正、例えばキャンセルがなされることにより、第
１の使用段階のときと同じような抵抗値の時間特性が得
られる。そして、この補正された時間特性に基づいて溶
接電流の通電時間または大きさ等が制御されることによ
り、第１の使用段階のときとほぼ同じ生成具合のナゲツ
トが得られる。

（実施例）以下、第１図ないし第５図を参照して本発明の詳細な説
明する。

第１図は、単相の交流式抵抗溶接機に適用した一実施例
による抵抗溶接制御装置の構成を示す。

入力端子１０．１２間に与えられた電源電圧Ｅは一対の
サイリスタ１４．１８からなるコンタクタを介して溶接
トランス１８の一次側に供給され、このトランス１８で
低電圧・大電流への変換が行われる。しかして、溶接ト
ランス１８の二次側より大きな電流Ｉが溶接電極２０．
２２を介して被溶接材２４．２６に流れ、これによって
抵抗溶接が行われる。

この抵抗溶接において、電流Ｉの供給停止つまり通電停
止のタイミングはΔＲ方式によってつくられるが、本実
施例によれば、以下説明するような構成と作用により、
溶接電極２０．２２の使用段階または汚れの程度に関係
なく常に一定の停止タイミングが得られる。

先ず、溶接電極２０．２２間の電圧Ｖが差動増幅器２８
を通して積分回路３０に与えられる。この積分回路３０
は通電期間中に各交流サイクルの半周期（０〜π）に亘
って電圧Ｖを積分する。そうして得られた各積分値ＳＶ
Ｉは、サンプル・ホールド回路３２によってサンプル・
ホールドされた後、アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変
換器３４でディジタル信号ＤＳＶＩに変換されて抵抗値
演算部１０２に供給される。

一方、二次導線にトロイダルフィル３６が配置され、こ
こから電流！の微分波形に相当する電圧信号が出力され
る。そして、この電圧信号が積分回路３８で積分される
ことによって、その出力端子に電流Ｉと相似な波形の電
圧信号Ｖが得られ、この電圧信号Ｖは積分回路４０とＡ
／Ｄ変換器５０とに供給される。積分回路４０は通電期
間中に各交流サイクルの半周期（０〜π）に亘って電圧
信号Ｖを積分する。そして、各積分値ｓｖｉは、サンプ
ル拳ホールド回路４２によってサンプル・ホールドされ
た後、アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器４４でデ
ィジタル信号Ｄｓｖｌに変換されて抵抗値演算部１０２
に供給される。

抵抗値演算部１０２は、一方の入力信号ＤＳＶｉを他方
の入力信号Ｄｓｖｉで割り算し、その割算値にある定数
を補正乗算することによって各交流サイクル毎の平均抵
抗値Ｒ１を演算する。

各平均抵抗値Ｒ１は、溶接モードでは減算部１１０また
は１０６に供給され、基準抵抗値検出モードでは基準抵
抗値記憶部１０４に格納され、誤差抵抗値検出モードで
は減算部１０６に供給される。

ここで、溶接モードとは、実際に抵抗溶接を実行するモ
ードで、図示のように溶接電極２０，２２を被溶接材２
４．２６に当ててそこに電圧Ｖを印加し電流■を流す。

基準抵抗値検出モードとは溶接電極２０．２２がほぼ新
品状態（第１の使用段階）のときの溶接電極間抵抗値を
基準抵抗値として検出するモードで、溶接電極２０．２
２を短絡してそこに電圧Ｖを印加し電流Ｉを流す。誤差
抵抗値検出モードとは、溶接電極２０．２２をある回数
使用して電極端部に電着物ないし汚れが付着した伏態（
第２の使用段階）のときにその電着物ないし汚れによる
溶接電極間抵抗値の増加分（誤差）を検出するモードで
、やはり溶接電極２０゜２２を短絡してそこに電圧■を
印加し電流Ｉを流す。以下、第２図ないし第５図につき
各モードの動作を説明する。

モード第２図は、最初に行われる基準抵抗値検出モードでの電
流Ｉと溶接電極間抵抗値Ｒ１の時間変化の波形を示す。

第２図（Ｂ）に示すように、このモ−ドでは、最初のサ
イクルを除き溶接電極間抵抗値（Ｒ２）〜（Ｒ１５）は
通電中太体一定の値である。上述のように、これら各サ
イクル毎の平均抵抗値（Ｒ１）〜（Ｒ１５）は基準抵抗
値記憶部１０４に格納され、そこに記憶される。

なお、本実施例では、第２図（Ａ）に示すように電流■
をアップスロープ波形にしているが、他の波形にしても
溶接電極間抵抗値Ｒ１の時間変化の波形は第２図（Ｂ）
と同じであり、これは後述する第３図ないし第５図にも
当てはまることである。

゛　モー６　　　の第３図は、新品状態の溶接電極２０．２２を用いた場合
の溶接モードでの電流Ｉと溶接電極間抵抗値Ｒ１の時間
変化の波形を示す。第３図（Ｂ）に示すように、溶接電
極間抵抗値Ｒ１のの時間変化は第６図と同様に山形の波
形になる。この場合、抵抗値演算部１０２で得られた各
サイクル毎の平均抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・・は
減算部１１０と極大値検出・保持部１１２とに送られる
。しかして、第８サイクルの平均抵抗値Ｒ８で極大にな
り、この平均抵抗値Ｒ８が極大値検出・保持部１１２に
保持される。減算部１１０は、極大値Ｒ８とそれ以降に
抵抗値演算部１０２より与えられる平均抵抗値Ｒｘ　（
ｘ＝ＬｌＯ＋−・）との差（Ｒ８−ＲＸ）を演算し、そ
れを一致判定部１１４に送る。一致判定部１１４には、
△Ｒ設定部１１６より第７図の△Ｒａ〜△Ｒｂの範囲内
に選ばれた設定値△Ｒｆが与えられている。しかして、
差（°Ｒ８−ＲＸ）が設定値△Ｒｆに達した時、一致判
定部１１４より通電停止信号ＥＮが点弧パルス発生回路
５２に与えられ、これによって第１２サイクルで通電が
停止され、所期の生成具合のナゲツトが得られる。この
ように、新品状態の溶接電極２０．２２を用いた場合の
溶接モードは、従来の△Ｒ方式と同様な作用である。

モード第４図は、誤差抵抗値検出モードでの電流Ｉと溶接電極
間抵抗値Ｒｉの時間変化の波形を示す。

第４図（Ｂ）に示すように、通電期間の前半部から中間
部にかけて溶接電極間抵抗値Ｒ１が基準抵抗値検出モー
ド（第２図Ｂ）のときよりも高くなっている。これは、
溶接電極２０．２２の先端部に付着した電着物ないし汚
れの影響によるものである。しかし、通電期間の後半部
になると加熱によって、そのような影響骨はなくなる。

このモードにおいて、抵抗値演算部１０２より得られた
各交流サイクルの平均抵抗値Ｒ１’、　Ｒ２’、・・・
・は減算部１０６に逐次与えられる。一方、基準抵抗値
記憶部１０４から基準抵抗値（Ｒ１）、　　（Ｒ２＞、
・・・・が減算部１０６に逐次与えられ、減算部１０６
は相対応する両人力の差Ｒ１’−（Ｒ１）　（１＝１．
２゜・・・・）を誤差抵抗値ｒｌとして演算し、それを
誤差抵抗値記憶部１０８に記憶する。理解されるように
、誤差抵抗値ｒ１は、電着物ないし汚れによる各交流サ
イクル毎の溶接電極間抵抗値の増加分である。

°　モー０第５図は、誤差抵抗値検出モードと同じ使用段階におけ
る溶接電極２０．２２を用いて抵抗溶接を行ったときの
電流Ｉと溶接電極間抵抗値Ｒ１の時間変化の波形を示す
。第５図（Ｂ）に示すように通電期間の前半部から中間
部にかけて溶接電極間抵抗値Ｒｉが第１の使用段階にお
ける溶接モード（第３図Ｂ）のときよりも高くなってい
るが、この増加分は、溶接電極２０．２２の先端部に付
着した電着物ないし汚れの影響によるもので誤差抵抗値
ｒｉに相当する。このような溶接電極間抵抗値Ｒ１の時
間変化の波形に基づいて従来のΔＲ方式を適用すると、
第５サイクルで極大値が得られ第９サイクルで抵抗値低
下分が設定値ΔＲｆに達して停止タイミングが出される
ことになり、ナゲツトの生成具合が不十分で溶接強度が
弱いものになってしまう。

しかし、本実施例によれば、溶接電極間抵抗値Ｒｉから
電着物ないし汚れの影響による誤差抵抗値ｒｌがキャン
セルされ、それによって得られる第５図（Ｂ）の一点鎖
線で示すような曲線の波形（これは第３図Ｂの波形にほ
ぼ相当する）に対してΔＲ方式が適用されることにより
、新品状態の溶接電極２０．２２を用いた抵抗溶接（第
３図）と同様に所定の第１２サイクルで停止タイミング
が出され、所期の生成具合のナゲツトが得られ、したが
って所期の溶接強度が得られる。

すなわち、このモードでは、抵抗値演算部１０２で得ら
れた各交流サイクルの平均抵抗値Ｒ１”が減算部１０６
に逐次与えられ、ここで平均抵抗値Ｒ１”とそれに対応
した誤差抵抗値ｒ１との差Ｒ１”−ｒｌが演算される。

そして、この差Ｒ１″−ｒｌが減算部１１０と極大値検
出・保持部１１２とに逐次与えられる結果、第８サイク
ルで極大値が検出され、第１２サイクルで一致判定部１
１４より通電停止信号ＥＮが点弧パルス発生回路５２に
与えられる。

点弧角制御部１１８は、Ａ／Ｄ変換器５０を介して積分
回路３８より電流Ｉの検出値に相当する電圧信号Ｖを受
は取り、それが設定通りになるようにサイリスタ１４．
１６の点弧角を制御する。

また、点弧角制御部１１８は、誤差抵抗値記憶部１０８
より溶接電極２０．２２の汚れないし磨耗度を示すデー
タとして誤差抵抗値ｒ１を受は取りそのデータを基に点
弧角に補正をかけることもできるようになっている。

また、誤差抵抗値により電極の汚れ具合を知ることがで
き、その値から電極のドレッシングまたは交換の時機を
知ることもできる。

なお、第１図の鎖線１００で囲まれた部分はマイクロフ
ンピユータで構成されてよい。またタイミング回路６０
は、マイクロコンピュータその他の各部に基準クロック
信号や同期タイミング信号ＴＩ、Ｔ２．・・・・を供給
する。

（発明の効果）以上のように、本発明によれば、何回かの使用によって
溶接電極の電極面に電着物ないし汚れが付き、それによ
って溶接電極間の抵抗値の時間特性が変動しても、その
変動分がキャンセルされて溶接電流の制御がなされるた
め、ナゲツトの生成具合を常にほぼ一定にすることがで
き、したがって安定な溶接品質を確保することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、単相の交流式抵抗溶接機に適用した本発明の
一実施例による抵抗溶接制御装置の構成を示すブロック
図、第２図は、基準抵抗値検出モードでの溶接電極間電圧Ｖ
と電流工の時間変化の波形を示す図、第３図は、新品状
態の溶接電極２０．２２を用いた場合の溶接モード（第
１の使用段階）での電流Ｉと溶接電極間抵抗値Ｒ１の時
間変化の波形を示す図、第４図は、誤差抵抗値検出モード（第２の使用段階）で
の電流工と溶接電極間抵抗値Ｒｊの時間変化の波形を示
す図、第５図は、誤差抵抗値検出モードと同じ（第２の）使用
段階における溶接電極２０．２２を用いて抵抗溶接を行
ったときの電流工と溶接電極間抵抗値Ｒ１の時間変化の
波形を示す図、第６図は、抵抗溶接における溶接電極間抵抗値の一般的
な時間変化を示す図、および第７図は、極大抵抗値Ｒｐからの抵抗変化（降下）量△
Ｒと溶接強度との関係を示す図である。図面において、１４．１８・・・・サイリスタ、２０．２２・・・・溶接電極、２４．２８・・・・被溶接材、３０．３８．４０・・・・積分回路、３２．４２・・・・サンプル・ホールド回路、３４．４
４・・・・アナログ−ディジタル変換器、５２・・・・
点弧パルス発生回路、１０２・・・・抵抗値演算部、１０４・・・・基準抵抗値記憶部、１０８・・・・減算部、１０８・・・・誤差抵抗値記憶部、１１０・・・・減算部、１１２・・・・極大！！検出・保持部、１１４・・・・
一致判定部、１１６・・・・ΔＲ設定部、１１８・・・・点弧角制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶接電極間に印加される電圧を検出する電圧検出
手段と、前記溶接電極間に流れる電流を検出する電流検出手段と
、前記電圧検出手段より得られる電圧値と前記電流検出手
段より得られる電流値とを基に前記溶接電極間の抵抗値
を演算する抵抗値演算手段と、第１の使用段階における
前記溶接電極を短絡して通電したときに前記抵抗値演算
手段より得られる抵抗値を基準抵抗値として記憶する基
準抵抗値記憶手段と、前記第１の使用段階より後の第２の使用段階における前
記溶接電極を短絡して通電したときに前記抵抗値演算手
段より得られる抵抗値と前記基準抵抗値との差を誤差抵
抗値として演算する誤差抵抗値演算手段と、前記第２の使用段階の前記溶接電極を用いた抵抗溶接に
おいて前記誤差抵抗値で補正をかけて溶接電流を制御す
る制御手段と、を具備することを特徴とする抵抗溶接制御装置。
（２）前記制御手段は、前記抵抗値演算手段より得られ
る抵抗値と前記誤差抵抗値との差を補正抵抗値として演
算する減算手段と、前記補正抵抗値の極大値を検出する
手段と、前記極大値が検出されたのち前記補正抵抗値が
前記極大値より所定値だけ降下したタイミングを検出し
、そのタイミングで溶接電流の通電を停止させる通電停
止手段とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の抵抗溶接制御装置。
（３）前記制御手段は、前記誤差抵抗値に応じて溶接電
流の点弧角を制御する点弧角制御手段からなることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の抵抗溶接制御装
置。