JPH0681670B2 - 抵抗溶接機における通電制御方法 - Google Patents

抵抗溶接機における通電制御方法

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JPH0681670B2
JPH0681670B2 JP63065766A JP6576688A JPH0681670B2 JP H0681670 B2 JPH0681670 B2 JP H0681670B2 JP 63065766 A JP63065766 A JP 63065766A JP 6576688 A JP6576688 A JP 6576688A JP H0681670 B2 JPH0681670 B2 JP H0681670B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、抵抗溶接機における通電制御方法に関する。
(従来の技術) 抵抗溶接では、電極間に挾まれるワークの部分に通電に
よる発熱でナゲット部が形成されるが、その後も通電を
続けるとナゲット部の熱膨張力を電極加圧力が押えきれ
なくなり、溶接金属の一部が外に飛出して散りを生ずる 溶接強度が最大になるのは、散りの発生寸前で通電を停
止したときであるが、散りの発生時期を事前に知ること
はできず、そこで従来は、特公昭57−37430号公報で知
られるように、通電時間を一定にして通電を行い、散り
が発生したときは次の打点での溶接に際し溶接電流を所
定量減少させるか、或いは特開昭58−47579号公報や、
特開昭58−47580号公報に見られるように、散りの発生
時点で通電を停止するようにしている。
尚、上記のものでは、散りによって変化する電極間の距
離や抵抗値、電流値、電極加圧力等のパラメータを検出
し、この検出値の変化からチリの発生を検出している。
(発明が解決しようとする課題) 上記特公昭57−37430号公報の技術は、散りが発生した
ときの事後対策であり、散りが発生した打点部の溶接強
度を保証できない。
又、特開昭58−47579号公報や特開昭58−47580号公報に
記載のものは、商用電源からコンタクタを介して溶接ト
ランスに電力を供給する通常の交流式溶接機であって、
1次電流の波形は第9図に示すようになり、ここでコン
タクタは一般にサイリスタで構成するため、通電途中で
は電流をカットできず、通電途中のt1の時点で散りが発
生しても半サイクルの通電が終了するt2の時点までは通
電が継続され、散りの発生から通電停止までのタイムラ
グは、電源周波数が50Hzの場合最大限10ミリ秒になる。
ところで、本願発明者は高速度カメラを用いて実験を行
い、散りの飛散速度が時速200km(5.5cm/ミリ秒)に達す
ることを確認した。
上記の如く、10ミリ秒のタイムラグがあると、散りの発
生を初期段階で抑制できなくなり、溶接強度が低下して
しまう。
本発明は、以上の点に鑑み、散りが発生したときその初
期段階で確実に通電を停止して、良好な溶接を行い得ら
れるようにした通電制御方法を提供することをその目的
とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は、上記目的を達成すべく、1対の電極間にワー
クを挾んで通電する際に、散りの発生で値が変化するパ
ラメータを検出し、このパラメータ値の変化から散りの
発生を検出して通電を停止するようにしたものにおい
て、溶接トランスの2次側に整流回路を介して前記電極
を接続すると共に、該トランスの1次側をパワトランジ
スタで構成されるインバータと整流回路とを介して交流
電源端子に接続し、該インバータに加える制御パルスの
パルス幅に応じて1次側の通電パルス幅を変化させて溶
接電流を制御するようにし、散りの発生を検出したとき
制御パルスを立下げて直ちに通電を停止するようにした
ことを特徴とする。
この場合、溶接電流を通電開始後散りの発生で通電を停
止するまで漸増させることが望ましい。
(作 用) インバータのパワトランジスタは、制御パルスの立上り
と立下りでオンオフし、これにより溶接トランスの1次
側の通電パルス幅が制御パルスに応じて変化する。そし
て、散りの発生により制御パルスが立下ると、瞬時にパ
ワトランジスタがオフし、散りの発生初期段階で確実に
通電が停止される。
ところで、ワークの種類や板厚等によってナゲットの形
成に必要な溶接電流値が変化するため、例えば板厚の異
る打点を定電流で溶接する場合、打点毎に電流値を設定
せざるを得なくなり、又電極の摩耗による電流密度の減
少に合わせて電流値を設定し直す必要を生ずる これに対し、溶接電流を漸増させるようにすれば、一々
電流値を設定する必要がなくなり、而も散りの発生で自
動的に通電が停止されるため、通電時間の設定も不要と
なり、設定作業が極めて簡単になる。
(実施例) 第1図を参照して、(1)は溶接トランスを示し、該ト
ランス(1)の2次側を整流回路(2)を介して1対の
電極(3)(3)に接続し、後記するコントローラ(1
1)により空圧サーボ回路(26)を介して作動される加
圧シリンダ(4)により電極(3)(3)間にワークW
を挾んで加圧した状態で該両電極(3)(3)間に直流
の溶接電流を通電してワークWのスポット溶接を行うよ
うにした。
該トランス(1)の1次側は、4個のパワトランジスタ
(51)(52)(53)(54)から成るインバータ(5)
と、濾波回路(6)と、整流回路(7)とを介して三相
の交流電源端子(8)に接続され、これらパワトランジ
スタ(51)〜(54)をパルス幅制御回路(9)によりベ
ースドライブ回路(10)を介してオンオフ制御するよう
にした。
図中(11)はマイクロコンピュータから成る抵抗溶接機
のコントローラ、(12)は電流検出素子(12a)からの
信号で実効電流値を検出する電流検出回路、(13)は電
流設定器、(14)は電流検出回路(12)と電流設定器
(13)との出力を比較して実効電流値が設定電流値に達
するまで低レベルの信号を出力し両者が一致したとき高
レベルの信号を出力する比較器、(15)は高周波例えば
1600Hzのクロックパルスを発生する発振器を示し、これ
らコントローラ(11)からの信号と、比較器(14)から
の信号と、発振器(15)からのクロックパルスとをパル
ス幅制御回路(9)に入力して、該回路(9)から後記
する如く制御パルスを出力させるようにした。
パルス幅制御回路(9)の詳細は第2図に示す通りであ
り、比較器(14)からの信号を入力するANDゲート(1
6)と、クロックパルスを入力するANDゲート(17)と、
両ANDゲート(16)(17)の出力をORゲート(18)を介
して入力するフリップフロップ(19)と、クロックパル
スを入力するフリップフロップ(20)と、クロックパル
スの入力で端子の出力が短時間低レベルになる単安定
マルチバイブレータ(21)と、出力側の2個のANDゲー
ト(22)(23)とを設け、該両ANDゲート(22)(23)
にフリップフロップ(19)のQ端子と単安定マルチバイ
ブレータ(21)の端子とコントローラ(11)との信号
を入力すると共に、一方のANDゲート(22)にフリップ
フロップ(20)のQ端子の信号と、他方のANDゲート(2
3)に該フリップフロップ(20)の端子の信号とを入
力した。
かくて、実効電流値が設定電流値に達するまでは、AND
ゲート(16)に比較器(14)から低レベルの信号が入力
されて、フリップフロップ(19)のQ端子からは高レベ
ルの信号が継続して出力され、一方、フリップフロップ
(20)のQ端子及び端子の出力はクロックパルスによ
って交互に高レベルとなり、又単安定マルチバイブレー
タ(21)の端子の出力はクロックパルスの入力毎に短
時間低レベルになるため、ANDゲート(22)(23)から
クロックパルスに同期した短い休止時間を存して高レベ
ルの制御パルスが交互に出力され、一方のANDゲート(2
2)からの制御パルスによりパワトランジスタ(51)(5
2)と、他方のANDゲート(23)からの制御パルスにより
パワトランジスタ(53)(54)とがオンされて、溶接ト
ランス(1)の1次コイルに第8図に示す如き矩形波の
交流パルスが通電される。
実効電流値が設定電流値に一致すると、比較器(14)か
らANDゲート(16)に高レベルの信号が入力されて、フ
リップフロップ(19)のQ端子の出力が低レベルにな
り、かくするときはクロックパルスが入力される前に制
御パルスが立下って制御パルスのパルス幅が減少し、こ
れに応じて溶接トランス(1)の1次側の通電パルス幅
Tも減少し、溶接電流が設定電流値に等しくなるように
制御される。
そして、電流設定器(13)から第7図に示す特性の設定
信号を出力し、溶接電流を通電開始後この特性に従って
漸増させるようにした。
前記コントローラ(11)には、加圧シリンダ(4)のピ
ストンの変位から電極(3)(3)間の開度を検出する
光学式距離センサから成る開度検出器(24)の信号と、
電極(3)(3)間の電圧と電流とから電極(3)
(3)間の抵抗値を検出する抵抗検出回路(25)の信号
とが入力され、開度検出器(24)からの信号で電極
(3)(3)が所定の加圧開度に閉じられたことが確認
されたとき、該コントローラ(11)から前記ANDゲート
(22)(23)に高レベルの通電指令信号を出力して、通
電を開始するようにし、又抵抗検出回路(25)で検出さ
れた抵抗値の単位時間当りの変化量ΔRをコントローラ
(11)のCPUで演算して、これが規定値以上になったと
きコントローラ(11)からANDゲート(22)(23)に低
レベルの通電停止信号を出力し、制御パルスを立下げて
通電を停止するようにした。
第4図のa線は良好な溶接が行われた場合の電極(3)
(3)間の抵抗値の変化を示し、通電初期に接触抵抗の
減少で抵抗値が一旦低下した後、発熱により抵抗値が次
第に増加し、ナゲットの形成後の散りの発生で抵抗値が
急激に低下する。
尚、ワークの汚損や電極(3)の片当り等で電極(3)
とワークの接触面積が小さくなると、ワークの局部加熱
により通電初期に散りを発生し、抵抗値の変化特性は第
4図のb線のようになり、又電極(3)が過度に摩耗す
ると、電流密度の減少でナゲットが良好に形成されなく
なり、その結果散りも発生しなくなって、抵抗値の変化
特性は第4図のc線のようになる。
第3図はコントローラ(11)のプログラムを示し、先ず
抵抗値を読込んでストアし、所定の単位時間前に読込ん
だ抵抗値と今回読込んだ抵抗値との偏差から単位時間当
りの変化量ΔRを演算し()、次にΔRが設定値α以
上か否かを判別して()、ΔR<αのときは通電開始
からの経過時間tが予め定めた最大通電時間tmaxに達し
たか否かを判別し()、t<tmaxのときはのステッ
プに戻り上記の判別処理を繰返す。
尚、前記単位時間はこの判別処理のサイクルタイムのn
(整数)倍に設定し、のステップでn回前に読込んだ
抵抗値をRAMから読出してΔRを演算する。単位時間を1
00マイクロ秒程度に設定すれば、散りの発生時にのみΔ
Rが判別可能な大きさとなり、散り発生時以外の抵抗値
の変化ではΔRが殆んど零となり、誤作動を生ずること
なく散りの発生を応答性良く検出できる。
散りの発生でΔR≧αになると、経過時間tが予め定め
た最小通電時間tminを越えているか否かを判別する
()。t>minでΔR>αになるのは、第4図のa線
の如く良好な溶接が行われたときであり、この場合は
のステップに進んで通電停止信号を出力する。これによ
れば、パルス幅制御回路(9)から出力されている制御
パルスが立下り、ΔR>αになった第8図のt1の時点で
直ちに通電が停止される。
又、第4図のb線の如く初期散りを生じてt<tminでΔ
R>αになったときは、のステップに進んで通電停止
信号を出力し、次いでのステップに進んでアラームを
作動する。
又、第4図のc線の如く最大通電時間tmaxになってもΔ
R≧αにならないときは、のステップからのステッ
プに進んで通電停止信号を出力し、次いでのステップ
に進んで整形指令信号を出力し、抵抗溶接機をこれを取
付けたロボットの作動で整形器の配置場所に移動して、
電極(3)を整形する。
尚、溶接電流を上記の如く漸増させるため、ワークの種
類や板厚が変化しても、電極(3)が過度に摩耗してい
ない限り確実にナゲットが形成され、tminとtmaxとを、
各種ワークのナゲット形成時期がその間に含まれるよう
に多少余裕を持って設定しておけば、ワーク毎に溶接電
流や溶接時間を設定しなくとも、良好に溶接が行われ
る。
又、上記実施例では散りの発生を検出するパラメータと
して抵抗値を用いたが、電極(3)(3)間の距離即ち
電極開度をパラメータとして用いることも可能である。
電極開度は、ワークの発熱による膨張で次第に増加し、
散りの発生で急激に減少し、その変化特性は、溶接が良
好に行われたとき第6図のa線、電極(3)の接触不良
による初期散りを生じたとき同図b線、電極(3)の過
度の摩耗を生じたとき同図c線の如くになる。
第5図は電極開度θをパラメータに用いたときの制御プ
ログラムを示し、のステップで前記開度センサ(24)
により検出される電極開度θを読込んでストアし、の
ステップで単位時間前に読込んだ電極開度と今回読込ん
だ電極開度との偏差から単位時間当りの開度変化量Δθ
を演算し、のステップでΔθが設定値β以上になった
か否かを判別する。のステップから先の判別処理は、
第3図のものと同一である。
尚、第5図では通電開始までのプログラムを付記したの
で、これについて説明する。
加圧開始後、電極開度θを読込んでθが打点位置のワー
クの厚さに相当する正規の加圧開度θに減少したか否
かを判別し(、)、θ>θのときは空圧サーボ回
路(26)を介して加圧力を増加し()、θ≦θにな
ったとき通電を開始する。
これによれば、ワーク同士が加圧密着されたときにのみ
通電が行われ、密着不良状態での通電によるワークの穴
明きといった不具合の発生を防止できる。
そして、電極開度を本実施例の如く散りの検出パラメー
タに用いれば、抵抗検出回路(25)のような別の検出手
段が不用となり、コストダウンを図ることができる。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、請求項1の発明によれ
ば、散りの発生初期段階で確実に通電を停止でき、自動
的に良好な溶接を行い得られ、更に請求項2の発明によ
れば、溶接条件の設定が容易なり、生産性の一層の向上
を図れる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の実施に用いる通電制御装置の1例
のブロック回路図、第2図は制御パルスを発生するパル
ス幅制御回路の1例のブロック回路図、第3図はコント
ローラのプログラムを示すフローチャート、第4図は抵
抗値の変化特性を示す線図、第5図はパラメータとして
電極開度を用いた場合のプログラムを示すフローチャー
ト、第6図は電極開度の変化特性を示す線図、第7図は
溶接電流の設定特性を示す線図、第8図は溶接トランス
の1次電流の波形を示す線図、第9図は交流溶接を行う
従来技術における溶接トランスの1次電流の波形を示す
線図である。 W……ワーク、(1)……溶接トランス (2)……整流回路、(3)……電極 (5)……インバータ (51)〜(54)……パワトランジスタ (7)……整流回路、(8)……交流電源端子 (9)……パルス幅制御回路 (11)……コントローラ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1対の電極間にワークを挾んで通電する際
    に、散りの発生で値が変化するパラメータを検出し、こ
    のパラメータ値の変化から散りの発生を検出して通電を
    停止するようにしたものにおいて、溶接トランスの2次
    側に整流回路を介して前記電極を接続すると共に、該ト
    ランスの1次側をパワトランジスタで構成されるインバ
    ータと整流回路とを介して交流電源端子に接続し、該イ
    ンバータに加える制御パルスのパルス幅に応じて1次側
    の通電パルス幅を変化させて溶接電流を制御するように
    し、散りの発生を検出したとき制御パルスを立下げて直
    ちに通電を停止するようにしたことを特徴とする抵抗溶
    接機における通電制御方法。
  2. 【請求項2】溶接電流を通電開始後散りの発生で通電を
    停止するまで漸増させるようにしたことを特徴とする請
    求項1記載の抵抗溶接機における通電制御方法。
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