JP3350216B2 - 抵抗溶接機の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、２つの電極間にワー
クを挟圧し両電極間に溶接電流を流してそのワークの溶
接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接機の制御装置
及び制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】抵抗溶接機において良好な溶接を行うた
めには、ワークに応じて両電極間に適切な溶接電流を流
す必要がある。そして、適切な溶接電流を自動的に流す
ようにする従来の装置として、特公昭６２−１８２７３
号公報に記載されているものがある。その装置は、時間
とともに変化する両電極間の抵抗値の目標カーブを設定
し、その実際の両電極間の抵抗値がその目標カーブに沿
うように両電極間を流れる溶接電流の値を制御するもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、適切な溶接
電流値は、ワークの材質，板厚，枚数等の溶接条件によ
って異なってくる。そのため、前述の従来の装置におい
ても、適切な抵抗値のカーブはワークの材質等の溶接条
件によって異なるため、溶接条件ごとに各々抵抗値の目
標カーブ（基準となる値）を設定する必要があり、煩雑
である。

【０００４】そこで、請求項１，請求項２，請求項１
２，請求項１３に係る発明は、ワークの材質，板厚，枚
数等の溶接条件が異なっても、それに応じて溶接電流値
を各々設定することなく、両電極間に自動的に適切な溶
接電流を流すことが可能であり、溶接条件が異なっても
ワークの溶接を自動的かつ適切に行うことができる制御
装置及び方法を提供することを課題とする（第１の課
題）。

【０００５】第１の課題を解決するために、請求項１，
請求項２，請求項１２，請求項１３に係る発明がなされ
たのであり、それによれば一般的には適切な溶接が行わ
れる。しかしながら、さらなる改良の余地があることが
判明した。すなわち、上記の発明においては、後述する
ようにワークの膨張率や抵抗値に基づいて制御される
が、ワークの膨張率や抵抗値は、電極間の距離や電極間
の抵抗値に基づいて判断されることが一般的である。し
かしながら、次のような場合は、ワークの膨張率（又は
抵抗値）と電極間の距離（又は抵抗値）とが一致せず、
電極間の距離（又は抵抗値）によっては適切な制御をす
ることができないのである。

【０００６】すなわち、多数回の使用によって電極の先
端部が欠けたりして平面状でなくなって突起部等が発生
していると、溶接の初期の段階においてはその突起部に
おいて電極がワークに沈み込んでいき、その分電極間の
距離は接近する。このため、電極間の距離によってワー
クの膨張率を判断すると、通電による発熱によってワー
クが実際には膨張していても、その沈み込み分が相殺さ
れてしまい、ワークの膨張率は実際の膨張率よりも小さ
く判断されてしまう。そのため、従来の制御をそのまま
適用すると、本来流すべき電流以上の大きな溶接電流を
流すこととなってしまい、スパッタが生じる場合もあ
る。

【０００７】また、このようなことは次の場合にも生じ
る。すなわち、電極とワークとの間に異物が存在してい
る場合においては、通電による発熱によってその異物が
燃焼又は溶解することにより、電極がワークの側へさら
に接近するように移動する。このため、電極間の距離を
基準に判断するとワークはその分収縮しているように判
断され、ワークの膨張率が実際の膨張率よりも小さく判
断されてしまうのである。なお上記２点については、
「ワークの膨張率」を「ワークの抵抗値」と置き換えて
も同様のことがいえる。

【０００８】そこで、請求項３〜請求項１０，請求項１
４、１５に係る発明は、電極間の距離（又は抵抗値）に
よってワークの真の膨張率（又は抵抗値）を判断するこ
とが可能であり、その真の膨張率（又は抵抗値）に基づ
いて溶接電流の制御を行うことができる制御装置及び方
法を提供することを課題とする（第２の課題）。

【０００９】また、請求項１１に係る発明は、上記第１
・第２の両方の課題を解決するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の課題を解決す
るために、請求項１に係る発明は、２つの電極によって
ワークを挟圧し該両電極間に溶接電流を通電してそのジ
ュール熱によって該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制
御を行う抵抗溶接機の制御装置であって、前記ワークの
膨張速度又は抵抗値増加速度が所定値より大きい場合に
は溶接電流値を 下げ、所定値より小さい場合には溶接電
流値を上げることを特徴とする。

【００１１】また、請求項２に係る発明は、２つの電極
によってワークを挟圧し該両電極間に溶接電流を通電し
てそのジュール熱によって該ワークが溶解して該ワーク
の溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接機の制御
装置であって、前記ワークの膨張速度がほぼゼロとな
り、前記ワークが十分に溶解して、それ以上はワークの
体積の膨張がない時点で前記溶接電流の通電を終了す
る。

【００１２】また、上記第２の課題を解決するために、
請求項３に係る発明は、２つの電極によってワークを挟
圧し該両電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱に
よって該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵
抗溶接機の制御装置であって、前記両電極間に前記ワー
クの溶接をするための本通電を行う前に、前記両電極間
の距離が前記ワークの膨張に伴って離隔し始めるまで予
備的な通電を行い、前記予備的な通電は初期から終期ま
で常に通電されていることを特徴とする。

【００１３】また、請求項４に係る発明は、２つの電極
によってワークを挟圧し該両電極間に溶接電流を通電し
てそのジュール熱によって該ワークの溶接を行う抵抗溶
接機の制御を行う抵抗溶接機の制御装置であって、前記
両電極間に前記ワークの溶接をするための本通電を行う
前に、前記両電極間の前記ワークの抵抗値が減少から増
加へと転じるまで予備的な通電を行う。

【００１４】また、請求項５に係る発明は、請求項４に
記載の抵抗溶接機の制御装置であって、前記予備的な通
電が間欠的なものであることを特徴とする。なお、「間
欠的」とは、複数回の予備的通電の間に（正確にはその
うちの実質的な通電がされる複数の時間帯の間におい
て）無通電状態の時間があるということであるが、その
「無通電状態」とは、電流値がゼロの場合に限らず、上
記の予備的通電の電流値と比較して相当に低い値の電流
が通電される場合も含まれることとする。

【００１５】また、請求項６に係る発明は、請求項３〜
５のいずれかに記載の抵抗溶接機の制御装置であって、
前記予備的な通電と前記本通電との間において通電を休
止することを特徴とする。なお、「通電の休止」とは、
電流値がゼロの場合に限らず、上記の予備的通電の電流
値と比較して相当に低い値の電流が通電される場合も含
まれることとする。

【００１６】また、請求項７に係る発明は、２つの電極
によってワークを挟圧し該両電極間に溶接電流を通電し
てそのジュール熱によって該ワークの溶接を行う抵抗溶
接機の制御を行う抵抗溶接機の制御装置であって、前記
両電極間に前記ワークの溶接をするための本通電を行う
前に、前記両電極間の距離が前記ワークの膨張に伴って
離隔し始めるまで予備的な通電を行い、前記予備的な通
電と前記本通電との間において通電を休止し、ワークの
収縮速度がほぼゼロになった時点以降に通電の休止を終
了する。

【００１７】また、請求項８に係る発明は、請求項３〜
７のいずれかに記載の抵抗溶接機の制御装置であって、
前記予備的な通電における電流値が、時間の経過ととも
に徐々に大きくなるものであることを特徴とする。な
お、請求項８に係る発明に関する場合においては、予備
的通電のうちの実質的に通電されている期間の電流値
（すなわち、その間の無通電状態を含まずに）が徐々に
大きくなるものである。

【００１８】また、請求項９に係る発明は、請求項８に
記載の抵抗溶接機の制御装置であって、前記本通電の初
期の電流値が、前記予備的な通電の終期の電流値に基づ
いて定められるものであることを特徴とする。

【００１９】また、請求項１０に係る発明は、請求項３
〜７のいずれかに記載の抵抗溶接機の制御装置であっ
て、前記本通電の初期の電流値が、前記予備的通電の通
電時間に基づいて定められるものであることを特徴とす
る。

【００２０】また、上記第１・第２の両方の課題を解決
するために、請求項１１に係る発明は、請求項３〜１０
のいずれかに記載の抵抗溶接機の制御装置であって、前
記両電極間の離隔速度又は抵抗値増加速度がほぼゼロと
なった時点以降に前記本通電を終了することを特徴とす
る。なお、「両電極間の離隔速度」とは、両電極間の距
離が離隔する速度のことをいう。

【００２１】また、上記第１の課題を解決するために、
請求項１２に係る発明は、２つの電極によってワークを
挟圧し該両電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱
によって該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御方法で
あって、前記ワークの膨張速度又は抵抗値増加が所定値
より大きい場合には溶接電流値を下げ、所定値より小さ
い場合には溶接電流値を上げる。

【００２２】また、請求項１３に係る発明は、２つの電
極によってワークを挟圧し該両電極間に溶接電流を通電
してそのジュール熱によって該ワークの溶接を行う抵抗
溶接機の制御方法であって、前記ワークの膨張速度がほ
ぼゼロとなった時点で前記溶接電流の通電を終了するこ
とを特徴とする。

【００２３】また、上記第２の課題を解決するために、
請求項１４に係る発明は、２つの電極によってワークを
挟圧し該両電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱
によって該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御方法で
あって、前記両電極間に前記ワークの溶接をするための
本通電を行う前に、前記両電極間の距離が前記ワークの
膨張に伴って離隔し始めるまで予備的な通電を行い、前
記予備的な通電は初期から終期まで常に通電されている
ことを特徴とする。

【００２４】また、請求項１５に係る発明は、２つの電
極によってワークを挟圧し該両電極間に溶接電流を通電
してそのジュール熱によって該ワークの溶接を行う抵抗
溶接機の制御方法であって、前記両電極間に前記ワーク
の溶接をするための本通電を 行う前に、前記両電極間の
前記ワークの抵抗値が減少から増加へと転じるまで予備
的な通電を行うことを特徴とする。

【００２５】

【作用】請求項１，請求項１２に係る発明によれば、ワ
ークの材質，板厚，枚数等の条件にかかわらず、両電極
間に適切な電流が流され、適切に溶接できることが判明
した。すなわち、ワークの材質，板厚，枚数等の条件が
異なっても、ワークの膨張速度と溶接電流値との間には
同様な相関関係があることが判明したのであり、ワーク
の膨張速度を基準にフィードバック的に溶接電流値を制
御することによって、適切に溶接できるのである。すな
わち、膨張速度が小さければ電流値を増加させ、膨張速
度が大きければ電流値を減少させるのである。なお、こ
の制御は、溶接のうちの初期において有効である。ま
た、ワークの膨張率とワークの抵抗値との間にはほぼ正
の相関関係があるため、抵抗値の増加速度に基づいても
同様な作用が得られるのである。

【００２６】請求項２，請求項１３に係る発明によれ
ば、ワークの材質，板厚，枚数等の条件にかかわらず、
通電の適切な終了タイミングが得られ、適切に溶接でき
ることが判明した。すなわち、ワークの膨張速度がほぼ
ゼロになったということは、ワークが十分に溶解してそ
れ以上は溶解せず、それ以上の体積の膨張がないと推察
されるのであり、それを基準に通電の適切な終了タイミ
ングが得られるのである。

【００２７】請求項３，請求項１４に係る発明によれば
適切な溶接が行われることが判明した。その理由は次の
とおりであると推察される。電極の先端部に突起部が生
じている場合においては、予備的通電による発熱によっ
てワークが軟らかくなり、電極の先端部の突起部がワー
クに対して沈み込んでいき、電極の先端部がワークに対
してなじむようになる。すなわち、ワークの当該電極に
対する部分の形状が電極の形状に沿ったものとなり、電
極の先端部とワークとが全面的に接触することとなる。
また、電極とワークとの間に異物が存在する場合等にお
いても、予備的通電による発熱によって、その異物が燃
焼又は溶解して、電極とワークとが直接的に接触する
（なじむ）こととなる。このように、電極の先端部とワ
ークとがなじむまで予備的通電を行うと、本通電の際に
おいてワークの膨張率と電極間の距離の変化とが一致す
ることとなり、電極間の距離の変化に基づいてワークの
膨張率を正確に把握することが可能となる。このため、
電極間の距離に基づいて、ワークの膨張率に対応した溶
接電流の制御をすることが可能となり、適切な溶接を行
うことが可能となるのである。

【００２８】また、電極とワークとがなじむと、ワーク
の膨張率と電極間の距離の変化とが一致することから、
通電による発熱に基づくワークの膨張によって、両電極
間の距離が離隔し始めるのである。すなわち、両電極間
の距離が離隔し始めたか否かによって電極とワークとが
なじんだか否かが判断され得るのであり、それを基準に
予備的通電の終了タイミングを得ることができるのであ
る。

【００２９】また、請求項４、請求項１５に係る発明に
よっても、請求項３に係る発明の作用を効果的に得るこ
とができる。電極とワークとがなじむと、両電極間のワ
ークの抵抗値が、減少から増加へと転じることが判明し
たのである。すなわち、電極とワークとがなじむ前は、
電極間の通電によるジュール熱によって電極間抵抗値が
一旦増加し、その後、前述したように、電極がワークに
沈み込んだり電極とワークとの間の異物が燃焼したりし
て、両電極間の距離が短くなって、電極間の抵抗値が減
少していく。そして、電極とワークとがなじむと、両電
極間の距離がワークの膨張に伴って離隔し、また、ワー
クが高温となることも伴って、ワークの抵抗値が増加し
始める。このため、両電極間のワークの抵抗値が減少か
ら増加へと転じたか否かによっても、電極とワークとが
なじんだか否かが判断され得るのであり、それを基準に
予備的通電の終了タイミングを得ることができるのであ
る。

【００３０】請求項５に係る発明によれば、さらに適切
な溶接が行われることが判明した。その理由は次のとお
りであると推察される。予備的通電が間欠的であるとい
うことは、予備的通電と予備的通電との間（正確には、
予備的通電のうちの通電期間と通電期間との間）に通電
休止期間があるのである。このため、先の予備的通電に
よって電極がワークに沈み込んだ場合に、通電休止期間
においてワークの熱が放散されて、ワークの硬さが回復
し、電極がそれ以上沈み込むことが防止される。そし
て、次の予備的通電によって再度電極が所定の度合いだ
け沈み込む。このように、電極がワークに対して少しず
つ沈み込むため、電極がワークに対して一度に過度に沈
み込む（最悪の場合ワークに孔があく）ようなことが防
止され、電極がワークになじむのに必要な分だけ電極が
ワークに沈み込む。このようにして、電極とワークとが
適切になじむことが担保されると推察されるのである。

【００３１】請求項６に係る発明によれば、さらに適切
な溶接が行われることが判明した。その理由は次のとお
りであると推察される。予備的通電によってワークには
徐々に熱の蓄積が生じるが、予備的通電の初期から発熱
していた部分と、後になってから電極と接触して発熱し
た部分とでは、温度が不均一となる場合がある。そこ
で、一旦ワークが冷却されることによって、その温度の
不均一状態が解消され、本通電においてはワークが均一
的に高温となり、適切な溶接が行われるのである。

【００３２】請求項７に係る発明によっても、適切な溶
接が行われることが判明した。その理由は次のとおりで
あると推察される。予備的通電の後に通電が休止される
とワークの温度が低下していく。このため、ワークの厚
さや抵抗値の上昇ピークを過ぎた後に、ワークの厚さは
薄くなっていき（収縮していき）、ワークの抵抗値も減
少していく。そして、十分ワークの温度が低下した際に
は、ワークの収縮や抵抗値の減少も収まっていく（収縮
速度や抵抗値減少速度がほぼゼロとなる）。このため、
ワークの収縮速度や抵抗値減少速度がほぼゼロとなった
時点以降においては、ワークが十分低下していることか
ら、本通電においてワークが均一的に高温になることが
担保されるのである。

【００３３】請求項８に係る発明によれば、さらに適切
な溶接が行われることが判明した。その理由は次のとお
りであると推察される。予備的通電の初期においては電
極とワークとの接触面積が小さいが、予備的通電によっ
て徐々に電極がワークになじんできてその接触面積が大
きくなっていきジュール熱が分散されるようになってい
く。このため、予備的通電の電流値が徐々に大きくなっ
ていくことによって、そのジュール熱の分散が補完さ
れ、ワークが常に適切な高温状態とされると推察される
のである。

【００３４】請求項９に係る発明によれば、さらに適切
な溶接が行われることが判明した。その理由は次のとお
りであると推察される。予備的通電において徐々に電流
値が大きくされていった結果のその終期の電流値は、電
極とワークとがなじむのに適した大きさであるわけであ
るから、その電流値を基準とした電流値で本通電が開始
されるのが好ましいと考えられるからである。

【００３５】請求項１０に係る発明によっても、さらに
適切な溶接が行われることが判明した。その理由は、請
求項９に係る発明と同様に、予備的通電において電極と
ワークとがなじむまで通電した通電時間は、本通電の初
期の電流値の基準になり得ると推察されるからである。

【００３６】また、請求項１１に係る発明によれば、請
求項３及び請求項２に係る発明の両方の作用が得られ
る。すなわち、予備的通電において、電極の先端部とワ
ークとがよくなじんで、ワークの膨張率（又は抵抗値）
と電極間の距離（又は抵抗値）とが一致するようにな
る。そして、本通電において、電極間の離隔速度（又は
抵抗値増加速度）がほぼゼロになったことに基づいて、
本通電の適切な終了タイミングが得られ、適切に溶接で
きるのである。

【００３７】

【実施例】＜第１実施例＞ 次に、本発明を具体化した第１の実施例を図面に基づい
て説明する。図１及び図２に示すように、この抵抗溶接
機１０は、本体部１２に対して、横方向に張り出すよう
に下側支持部２０及び上側支持部３０が設けられてい
る。下側支持部２０には下側プラテン２２が固定され、
上側支持部３０には上側プラテン３２がシリンダ３１に
よって上下動可能に設けられている。各プラテン２２，
３２にはシャンク２４，３４が設けられ、各シャンク２
４，３４には電極２６，３６が設けられている。また、
上側支持部３０には変位センサ３８が設けられており、
上側プラテン３２の位置（変位）を始終認識するように
されている。そして、シリンダ３１の駆動によって、上
側プラテン３２を下降させ、両電極２６，３６によって
ワークＷ１，Ｗ２を挟圧し、電源回路４２からの溶接電
流を両電極２６，３６間に流して両ワークＷ１，Ｗ２の
溶接がされるようにされている。

【００３８】本体部１２には、制御装置が設けられてい
る。制御装置はＣＰＵ４０を有し、ＣＰＵ４０には電源
回路４２や変位センサ３８が接続されている。また、Ｃ
ＰＵ４０には、クロック４４，起動回路４６，メモリ４
８も接続されている。起動回路４６はシリンダ３１の駆
動を制御する。メモリ４８には次述の制御内容のプログ
ラム等が記憶されている。

【００３９】制御装置の制御内容は、図３及び図４のフ
ローチャートや図５のタイミングチャートのとおりであ
る。また、その際の電極３６やワークＷ１の状態を図６
に示す。なお、両電極２６，３６間の挟圧力は常に一定
であるとする。図６(a) に示すように、両電極２６，３
６によってワークＷ１，Ｗ２を挟圧した後に、まず、ス
テップＳ２において１パルスの予備的通電が行われる。
その時間は１０ミリ秒程度である（以下同様である）。
これによって、ワークＷ１のうちの電極３６の突出部に
対応する部分がジュール熱によって高温となる。

【００４０】そして、ステップＳ４において、電極３６
の移動方向が判断される。すなわち、電極３６が下降中
であれば、両電極２６・３６間の距離が減少中であり、
電極３６が上昇中であれば、両電極２６・３６間の距離
が増加中であることを意味する。

【００４１】ステップＳ４において電極３６が下降中
（上下動しない場合も含む）である場合においては、ス
テップＳ６において、所定時間（２０ミリ秒程度であ
り、以下同様である）だけ通電を休止する。電極３６が
下降中であってワークＷ１に沈み込んでいるということ
は、次の現象が生じていると推察される。すなわち、図
６(a) に示すように、電極３６の先端部には突起部３７
等が生じており、電極３６の先端部とワークＷ１（その
表面は平面状である）との当接は全面的なものではな
く、電極３６の突起部３７の先端部という小さな面積に
よって行われている。このため、その部分での単位面積
あたりの圧力が大きく、通電による発熱によって軟らか
くなっているワークＷ１に電極３６（突起部３７）が沈
み込む度合いが、ワークＷ１が熱膨張によって電極３６
を上方へ押し上げようとする度合いよりもまさっている
のである。そして、図６(b) に示すように、この電極３
６がワークＷ１に対して少し沈み込むことによって、電
極３６とワークＷ１とがなじむようになる。すなわち、
ワークＷ１の表面の形状が電極３６の先端部の形状（突
起部３７を有する形状）にやや沿ったたものとなる。ま
たは、次のように推察される場合もある。ワークＷ１と
電極３６との間に異物が存在し、通電による発熱によっ
てその異物が燃焼または溶解し、それによって電極３６
が下降する度合いが、ワークＷ１（Ｗ２）が熱膨張によ
って電極３６を上方へ押し上げようとする度合いよりも
まさっているのである。そして、電極３６がワークＷ１
に対して少し沈み込むことによって、電極３６とワーク
Ｗ１とがなじむようになる。すなわち、ワークＷ１・電
極３６間の異物が小さくなり、ワークＷ１と電極３６の
先端部とがより直接的に接するようになるのである。そ
して、このステップＳ４における通電の休止によって、
ワークＷ１の熱が放散されて、ワークＷ１の当該部分の
温度が下がり、ワークＷ１の硬さが回復する。このた
め、電極３６がそれ以上沈み込むことがほぼ阻止され
る。

【００４２】次に、ステップＳ８において、前回よりも
やや大きな電流で１パルスの予備的通電が行われる。前
回よりやや大きな電流が通電されるのは、実験的にその
方が好ましい結果が得られたからなのであるが、その理
由は次のとおりであると推察される。すなわち、ワーク
Ｗ１の表面は前回の予備的通電（ステップＳ２又はＳ
８）及び休止（ステップＳ６）によって電極３６の先端
部とワークＷ１とがややなじむようになり、電極３６の
先端部との接触面積が前回よりも大きくなっている場合
が多い。そのため、前回よりも大きな電流によって大き
なジュール熱が発生しても、その熱は前回よりもワーク
Ｗ１（Ｗ２）の広い面積部分に分散される。このため、
前回よりも大きな電流を通電することによって、ワーク
Ｗ１の当該部分が前回と同様の適切な高温状態となるの
である。

【００４３】そして、ステップＳ４に戻り、ステップＳ
４〜ステップＳ８のループが繰り返される。このループ
の繰り返しによって、電極３６の先端部とワークＷ１と
がよくなじんでいく。すなわち、電極３６の先端部に突
起部３７がある場合には、図６(a) →(b) →(c) のよう
に、ワークＷ１の形状が、電極３６の先端部の形状に沿
った形状となっていく。また、電極３６・ワークＷ１間
に異物が存在する場合には、その異物が徐々に小さくな
っていき、電極３６が直接的にワークＷ１に対して当接
するようになっていく。なお、ステップＳ２及びステッ
プＳ４〜ステップＳ８のループが、予備的通電をする予
備的通電手段（予備的通電段階）（請求項３〜請求項１
１，請求項１４、１５）に該当する。

【００４４】ステップＳ４において電極３６が上昇中と
判断された場合は、ステップＳ１０へ移行して、所定の
時間の間通電が休止される。電極３６が上昇中であると
いうことは、電極３６の沈下よりもワークＷ１（Ｗ２）
の熱膨張の方が大きいことから、電極３６とワークＷ１
とがよくなじんでいると推察される。このため、この時
点以後においては、電極３６の位置（電極２６・３６間
の距離）とワークＷ１，Ｗ２の膨張度合いが対応するこ
とから、電極３６の位置を認識することによってワーク
Ｗ１，Ｗ２の膨張度合いを認識することができるように
なるのである。このため、もう予備的通電をする必要が
なくなったため、予備的通電は終了され、次の段階へと
進むのである。すなわち、電極３６の位置が上昇するこ
と（電極２６・３６間の距離が増加すること）をもっ
て、予備的通電の終了タイミングを適切に得ることがで
きるのである。

【００４５】ステップＳ１０では、ある一定時間通電が
休止され、ステップＳ１２，Ｓ１４において電極３６の
変位（ワークＷ１，Ｗ２の膨張収縮）について判断され
る。通電が休止されると、ワークＷ１，Ｗ２が冷却され
て、ワークＷ１，Ｗ２が、膨張のピークを過ぎた後に収
縮するからである。なお、まず膨張のピークがあるの
は、それまでの通電による遅れ現象であると考えられ
る。ワークＷ１，Ｗ２が膨張中（電極３６が上昇ピーク
を越えていない）場合は、ステップＳ１２でＮｏとなっ
てステップＳ１０へ戻る。そして、ステップＳ１２でＹ
ｅｓとなるまで、ステップＳ１０及びステップＳ１２の
ループが繰り返される。ステップＳ１２でＹｅｓとなっ
た（電極３６が上昇ピークを越えた）後は、ステップＳ
１４でワークＷ１，Ｗ２の収縮速度（電極３６の下降速
度）がほぼゼロになったか否か、すなわちワークＷ１，
Ｗ２の収縮が収まったか否かが判断される。Ｎｏの場合
はステップＳ１０へ戻り、ステップＳ１４でＹｅｓとな
るまでステップＳ１０，Ｓ１２，Ｓ１４のループが繰り
返される。このようにして、電極３６の下降速度がほぼ
ゼロとなるまで、すなわちワークＷ１，Ｗ２の収縮が収
まるまで、通電が休止される。ワークＷ１，Ｗ２の収縮
が収まった時点で、ワークＷ１，Ｗ２が十分に冷却され
たと考えられるからである。このような休止時間を設け
る方が好ましい結果が得られた理由は、次のとおりであ
ると推察される。すなわち、ステップＳ４〜ステップＳ
８のループが何回も繰り返される際に、ステップＳ６で
の休止時間があるとはいえ徐々に熱の蓄積が起きる。そ
して、その際に、ワークＷ１（Ｗ２）のうち当初から電
極３６と当接していて当初から発熱していた部分と、後
になってから電極に当接してその時点から発熱し始めた
部分とが存在し、ワークＷ１（Ｗ２）の温度が不均一で
ある場合もある。そこで、一旦ワークＷ１，Ｗ２がこの
通電停止によって冷却されることによって、その温度の
不均一状態が解消され、次述の本通電においてワークＷ
１，Ｗ２は均一的に高温となり、適切な溶接が行われる
のである。このステップＳ１０，Ｓ１２，Ｓ１４が、通
電休止手段に該当する。

【００４６】そして、ステップＳ２０から本通電が行わ
れる。本通電は予備的通電のような間欠的なものではな
く、連続的なものである。最初の電流値から徐々に上げ
ていく。本通電の最初の電流値は、予備的通電のうちの
最後のパルスの電流値を基準に設定される。すなわち、
その予備的通電によって、熱膨張による電極３６の押し
上げがなされているのであるから、必要な発熱が生じる
ほど十分に大きな電流であると判断されるからである。
また、支障なく予備的通電量を徐々に大きくしていった
結果の電流値であるから、大きすぎる電流値でもないと
判断されるからである（過大な電流を通電するとスパッ
タが生じてしまい好ましくないのである）。しかし、さ
らに念を入れるために、予備的通電のうちの最後のパル
スの電流値よりはやや小さな電流から本通電を開始す
る。

【００４７】ステップＳ２２においては本通電開始時か
ら所定時間以内か否かが判断される。所定時間以内にお
いてはワークＷ１，Ｗ２の膨張度合いに応じて溶接電流
値がフィードバック制御され、所定時間経過後ではその
ような制御はされないため、まず、この判断がされる。

【００４８】本通電開始時から所定時間以内の場合に
は、ステップＳ２４，Ｓ２６，Ｓ２８，Ｓ３０におい
て、ワークＷ１，Ｗ２の膨張速度に基づくフィードバッ
ク制御によって、溶接電流値が制御される。すなわち、
ステップＳ２４及びステップＳ２６においては、電極３
６の上昇速度が所定値であるか、それより大きいか、小
さいかが判断される。その際、前述の予備的通電によっ
て、ワークＷ１，Ｗ２の膨張度合いと電極３６の上昇速
度とが対応しているため、電極３６の上昇速度を認識す
ることによって、ワークＷ１，Ｗ２の膨張度合いを認識
することができるのである。電極３６の上昇速度が所定
値より小さく、ワークＷ１，Ｗ２の膨張度合いが所定値
より小さい場合（ステップＳ２４でＮｏ，ステップＳ２
６でＹｅｓとなる）は、ステップＳ３０で溶接電流値が
増加され、ステップＳ２２へ戻る。また、電極３６の上
昇速度が所定値より大きく、ワークＷ１，Ｗ２の膨張度
合いが所定値より大きい場合（ステップＳ２４でＹｅｓ
となる）は、ステップＳ２８で溶接電流値が増加され、
ステップＳ２２へ戻る。また、電極３６の上昇速度が所
定値と一致しており、ワークＷ１，Ｗ２の膨張度合いが
所定値と一致している場合（ステップＳ２４及びステッ
プＳ２６でともにＮｏとなる）は、その溶接電流値のま
まステップＳ２２へ戻る。このようにして、電流値が適
切な値になるように導かれていく。なお、ステップＳ２
４〜Ｓ３０が、電流値制御手段（電流値制御段階）に該
当する。

【００４９】本通電開始後所定の時間が経過した以降
は、適切な電流値であっても、徐々に、ワークＷ１，Ｗ
２の膨張速度が小さくなっていくので、ワークＷ１，Ｗ
２の膨張速度に基づく溶接電流値のフィードバック制御
はされず、ステップＳ３２へ移行する。ステップＳ３２
では、電極３６の上昇速度がほぼゼロとなったか否かが
判断される。すなわち、ワークＷ１，Ｗ２の膨張が飽和
し、ワークＷ１，Ｗ２の膨張速度がほぼゼロになったか
否かが判断される。経験上、ワークの膨張が飽和した際
にはワークの溶接が完了しているからである。そして、
ワークＷ１，Ｗ２の膨張速度が飽和するまで、ステップ
Ｓ３２及びステップＳ２２のループを循環して、その
間、前述のようにして定められた値の溶接電流が通電さ
れる。

【００５０】そして、ワークＷ１，Ｗ２の膨張が飽和し
た際には、ステップＳ３２でＹｅｓとなり、ステップＳ
３４において溶接電流の通電（本通電）が停止される。
なぜなら、ワークＷ１，Ｗ２の膨張速度がほぼゼロにな
ったということは、ワークＷ１，Ｗ２が十分に溶解して
それ以上は溶解せず、それ以上の体積の膨張がないと推
察されるからである。すなわち、それを基準にすること
によって本通電の適切な終了タイミングが得られるので
ある。なお、ステップＳ３２及びＳ３４が、通電終了手
段（通電終了段階）に該当する。

【００５１】以上のように、この制御装置及び方法で
は、本通電される前に予備的通電されることによって、
電極３６とワークＷ１とがよくなじみ、電極３６の位置
（電極２６・３６間の距離）によって、ワークＷ１，Ｗ
２の真の膨張度合いを知ることが可能となる。このた
め、本通電の際に、電極３６の位置に基づいて、ワーク
Ｗ１，Ｗ２の膨張度合いに対応した適切な溶接電流を流
すことができることが担保されるのである。

【００５２】＜第２実施例＞ 次に、本発明を具体化した第２の実施例を、第１実施例
との相違点（請求項４，請求項７に対応する事項）を中
心に説明する。図７に示すように、この制御内容は、図
３のフローチャートの制御内容と比較して、ステップＳ
４，Ｓ１２，Ｓ１４の部分がステップＳ１０４，Ｓ１１
２，Ｓ１１４となっている点において異なる。すなわ
ち、ステップＳ２の後に、ステップＳ１０４において、
両電極２６・３６間の抵抗値が減少から増加へ転じたか
否かが判断される。なぜなら、次のことが実験的に判明
したからである。電極３６とワークＷ１とがなじむ前
は、電極２６・３６間の通電によるジュール熱によって
電極２６・３６間の抵抗値が一旦増加し、その後、前述
したように、電極３６がワークＷ１に沈み込んだり電極
３６とワークＷ１との間の異物が燃焼したりして、両電
極２６・３６間の距離が短くなって、電極２６・３６間
の抵抗値が減少していく。そして、電極３６とワークＷ
１とがなじむと、両電極２６・３６間の距離がワークＷ
１，Ｗ２の膨張に伴って離隔し、また、ワークＷ１，Ｗ
２が高温となることも伴って、ワークＷ１，Ｗ２の抵抗
値が増加し始める。このため、両電極２６・３６間のワ
ークＷ１，Ｗ２の抵抗値が減少から増加へと転じるまで
（ステップＳ１０４でＹｅｓとなるまで）、ステップＳ
２，Ｓ１０４，Ｓ６，Ｓ８のループが繰り返されるので
ある。

【００５３】通電休止手段に該当するステップＳ１０，
Ｓ１１２，Ｓ１１４では、次のように制御される。ステ
ップＳ１０では、ある一定時間通電が休止され、ステッ
プＳ１１２，Ｓ１１４において電極２６・３６間の抵抗
値について判断される。通電が休止されると、ワークＷ
１，Ｗ２の抵抗値が、その上昇ピークを過ぎた後に減少
するからである。すなわち、ワークＷ１，Ｗ２への通電
が休止されることによって、ワークＷ１，Ｗ２が冷却さ
れるとともに、その冷却に伴って収縮する（厚さが薄く
なる）ことによって抵抗値が減少すると考えられるので
ある。なお、まず上昇ピークがあるのは、それまでの通
電による遅れ現象であると考えられる。抵抗値が上昇ピ
ークを越えていない場合は、ステップＳ１１２でＮｏと
なってステップＳ１０へ戻る。そして、ステップＳ１１
２でＹｅｓとなるまで、ステップＳ１０及びステップＳ
１１２のループが繰り返される。ステップＳ１１２でＹ
ｅｓとなった後は（抵抗値が上昇ピークを越えた後
は）、ステップＳ１１４で抵抗値の減少速度がほぼゼロ
になったか否か（抵抗値の減少が収まったか否か）が判
断される。Ｎｏの場合はステップＳ１０へ戻り、ステッ
プＳ１１４でＹｅｓとなるまでステップＳ１０，Ｓ１１
２，Ｓ１１４のループが繰り返される。このようにし
て、抵抗値の減少が収まるまで通電が休止される。抵抗
値の減少が収まった時点で、ワークＷ１，Ｗ２が十分に
冷却されたと考えられるからである。以上のようにし
て、ワークＷ１，Ｗ２が十分冷却された後に、第１実施
例と同様に、図４のフローチャートのステップＳ２０へ
移行して、本通電が行われるのである。

【００５４】＜その他の実施例＞ 本発明は、以上の実施例に限られるのではなく、その他
種々の実施例が考えられる。すなわち、予備的通電は必
ずしも間欠的なものでなくてもよく、予備的通電の初期
から終期まで常に通電されていてもよい（請求項３、１
４に関する事項）。また、予備的通電の電流値は、上記
第１・第２実施例のように複数の矩形的なものに限ら
ず、複数の三角波的なものや、滑らかに電流値が増減す
るものも含まれる。また、予備的通電の電流値は必ずし
も徐々に大きくなるものでなくてもよい（請求項８に関
する事項）。また、予備的通電と本通電との間に必ずし
も通電休止期間が設けられなくてもよい（請求項６に関
する事項）。

【００５５】また、本通電の初期の電流値は、上記第１
・第２実施例（請求項９）のように予備的通電の終期の
電流値に基づくのではなく、予備的通電の時間に基づい
て設定される場合でもよい（請求項１０に対応）。すな
わち、予備的通電の時間が長い場合には本通電の初期の
電流値は大きく、予備的通電の時間が短い場合には本通
電の初期の電流値は小さく、というように予備的通電の
時間に応じて本通電の初期値を設定してもよい。また、
予備的通電の通電量（電流値を通電時間で積分した値）
が大きい場合には本通電の初期の電流値は大きく、予備
的通電の通電量が小さい場合には本通電の初期の電流値
は小さく、というように予備的通電の通電量に応じて本
通電の初期値を設定してもよい。

【００５６】また、本通電の電流値の制御や終了タイミ
ングについては、前述したようにワークの膨張率と抵抗
値との間に正の相関関係があることから、次のことがい
える。すなわち、本通電の電流値は、ワークの膨張速度
（両電極間の離隔速度）に基づいて制御するものに限ら
ず、ワークの抵抗値増加速度（両電極間の抵抗値増加速
度）に基づいて制御されてもよい（請求項１，請求項１
２）に関する事項）。また、本通電の終了は、ワークの
膨張速度（両電極間の離隔速度）がほぼゼロになった時
点以降に行われるものに限らず、ワークの抵抗値増加速
度（両電極間の抵抗値増加速度）がほぼゼロになった時
点以降に行われるものであってもよい（請求項２，請求
項１１，請求項１３に関する事項）。すなわち、図４の
フローチャートにおけるステップＳ２４・Ｓ２６やステ
ップＳ３２における「電極３６の上昇速度」を、「両電
極２６・３６間の抵抗値の増加速度」と置き換えた制御
をしてもよい。

【００５７】また、電極とワークとが最初からなじんで
いる場合においては、予備的通電は不要であり、最初か
ら本通電（通電）をしてもよい。

【００５８】

【発明の効果】請求項１〜請求項１５に係る発明によれ
ば、適切な溶接が行われるため、溶接ミスが生じにく
く、溶接作業を効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の制御対象となる抵抗溶接機
の全体を示す側面図である。

【図２】図１中の要部を示すブロック図である。

【図３】本発明の第１実施例の制御内容を示すフローチ
ャートの一部である。

【図４】本発明の第１・第２実施例の制御内容を示すフ
ローチャートの一部である。

【図５】図３のフローチャートに対応するタイミングチ
ャートである。

【図６】図３〜図５の内容の制御によるワークの各段階
の状態を推察して示す図である。

【図７】本発明の第２実施例の制御内容を示すフローチ
ャートの一部である。

【符号の説明】

１０ 抵抗溶接機 ２６，３６ 電極 Ｗ１，Ｗ２ ワーク Ｓ２〜Ｓ８ 予備的通電手段（予備的通電段階） Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１４ 通電休止手段 Ｓ１０，Ｓ１１２，Ｓ１１４ 通電休止手段 Ｓ２４〜Ｓ３０ 電流値制御手段（電流値制御段階） Ｓ３２，Ｓ３４ 通電終了手段（通電終了段階）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−165976（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−305376（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−119422（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−128658（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−196184（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 11/24 B23K 11/25

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの電極によってワークを挟圧し該両
   電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって該
   ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接機
   の制御装置であって、 前記ワークの膨張速度又は抵抗値増加速度が所定値より
   大きい場合には溶接電流値を下げ、所定値より小さい場
   合には溶接電流値を上げることを特徴とする、抵抗溶接
   機の制御装置。
2. 【請求項２】 ２つの電極によってワークを挟圧し該両
   電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって該
   ワークが溶解して該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制
   御を行う抵抗溶接機の制御装置であって、 前記ワークの膨張速度がほぼゼロとなり、ワークが十分
   に溶解してそれ以上はワークの体積の膨張がない時点で
   前記溶接電流の通電を終了する、 抵抗溶接機の制御装置。
3. 【請求項３】 ２つの電極によってワークを挟圧し該両
   電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって該
   ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接機
   の制御装置であって、 前記両電極間に前記ワークの溶接をするための本通電を
   行う前に、前記両電極間の距離が前記ワークの膨張に伴
   って離隔し始めるまで予備的な通電を行い、前記予備的
   な通電は初期から終期まで常に通電されていることを特
   徴とする、 抵抗溶接機の制御装置。
4. 【請求項４】 ２つの電極によってワークを挟圧し該両
   電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって該
   ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接機
   の制御装置であって、 前記両電極間に前記ワークの溶接をするための本通電を
   行う前に、前記両電極間の前記ワークの抵抗値が減少か
   ら増加へと転じるまで予備的な通電を行う、 抵抗溶接機の制御装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の抵抗溶接機の制御装置
   であって、 前記予備的な通電が間欠的なものであることを特徴とす
   る抵抗溶接機の制御装置。
6. 【請求項６】 請求項３〜５のいずれかに記載の抵抗溶
   接機の制御装置であって、前記予備的な通電と前記本通
   電との間において通電を休止することを特徴とする抵抗
   溶接機の制御装置。
7. 【請求項７】 ２つの電極によってワークを挟圧し該両
   電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって該
   ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接機
   の制御装置であって、 前記両電極間に前記ワークの溶接をするための本通電を
   行う前に、前記両電極間の距離が前記ワークの膨張に伴
   って離隔し始めるまで予備的な通電を行い、 前記予備的な通電と前記本通電との間において通電を休
   止し、ワークの収縮速度がほぼゼロになった時点以降に
   通電の休止を終了する、 抵抗溶接機の制御装置。
8. 【請求項８】 請求項３〜７のいずれかに記載の抵抗溶
   接機の制御装置であって、前記予備的な通電における電
   流値が、時間の経過とともに徐々に大きくなるものであ
   ることを特徴とする抵抗溶接機の制御装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の抵抗溶接機の制御装置
   であって、前記本通電の初期の電流値が、前記予備的な
   通電の終期の電流値に基づいて定められるものであるこ
   とを特徴とする抵抗溶接機の制御装置。
10. 【請求項１０】 請求項３〜７のいずれかに記載の抵抗
    溶接機の制御装置であって、前記本通電の初期の電流値
    が、前記予備的な通電の通電時間に基づいて定められる
    ものであることを特徴とする抵抗溶接機の制御装置。
11. 【請求項１１】 請求項３〜１０のいずれかに記載の抵
    抗溶接機の制御装置であって、前記両電極間の離隔速度
    又は抵抗値増加速度がほぼゼロとなった時点以降に前記
    本通電を終了することを特徴とする抵抗溶接機の制御装
    置。
12. 【請求項１２】 ２つの電極によってワークを挟圧し該
    両電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって
    該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御方法であって、
    前記ワークの膨張速度又は抵抗値増加が所定値より大き
    い場合には溶接電流値を下げ、所定値より小さい場合に
    は溶接電流値を上げる、抵抗溶接機の制御方法。
13. 【請求項１３】 ２つの電極によってワークを挟圧し該
    両電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって
    該ワークが溶解して該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の
    制御方法であって、前記ワークの膨張速度がほぼゼロと
    なり、ワークが十分に溶解してそれ以上はワークの体積
    の膨張がない時点で前記溶接電流の通電を終了する、抵
    抗溶接機の制御方法。
14. 【請求項１４】 ２つの電極によってワークを挟圧し該
    両電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって
    該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御方法であって、
    前記両電極間に前記ワークの溶接をするための本通電を
    行う前に、前記両電極間の距離が前記ワークの膨張に伴
    って離隔し始めるまで予備的な通電を行い、前記予備的
    な通電は初期から終期まで常に通電されていることを特
    徴とする、抵抗溶接機の制御方法。
15. 【請求項１５】 ２つの電極によってワークを挟圧し該
    両電極間に溶接電流を通電してそのジュール熱によって
    該ワークの溶接を行う抵抗溶接機の制御方法であって、
    前記両電極間に前記ワークの溶接をするための本通電を
    行う前に、前記両電極間の前記ワークの抵抗値が減少か
    ら増加へと転じるまで予備的な通電を行う、抵抗溶接機
    の制御方法。