(57)【要約】【課題】抵抗溶接において、電極の磨耗が進行しても、チリの発生しない状態で適正ナゲット径を形成すること。【解決手段】複数枚の被溶接材２を一対の電極１ａ、１ｂによって加圧し、所定の溶接電流Ｉｗを所定の溶接期間Ｔｗｒだけ通電して溶接する抵抗溶接制御方法において、溶接開始直後の初期状態を除く溶接中の電極間抵抗値Ｒｗの最大値を算出し、かつ、前記溶接期間Ｔｗｒ経過時点での前記電極間抵抗値Ｒｗを算出し、前記電極間抵抗値の最大値と前記溶接期間経過時点での電極間抵抗値との差を算出し、この差が予め定めた基準値Ｒｔｒ以上であるときは溶接を終了し、この差が前記基準値Ｒｔｒ未満であるときは溶接期間を延長し、この延長期間中の前記電極間抵抗値Ｒｗを刻々と算出し、前記電極間抵抗値の最大値とこの延長期間中の電極間抵抗値との差が前記基準値以上になったときに溶接を終了する。【選択図】  図３
2010099734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の被溶接材を一対の電極によって加圧し、所定の溶接電流を所定の溶接期間通電して溶接する抵抗溶接制御方法において、
溶接開始直後の初期状態を除く溶接中の電極間抵抗値の最大値を算出し、かつ、前記溶接期間経過時点での前記電極間抵抗値を算出し、
前記電極間抵抗値の最大値と前記溶接期間経過時点での電極間抵抗値との差を算出し、この差が予め定めた基準値以上であるときは溶接を終了し、この差が前記基準値未満であるときは溶接期間を延長し、この延長期間中の前記電極間抵抗値を刻々と算出し、前記電極間抵抗値の最大値とこの延長期間中の電極間抵抗値との差が前記基準値以上になったときに溶接を終了する、
ことを特徴とする抵抗溶接制御方法。
【請求項２】
前記溶接を延長している期間が予め定めた最大延長期間に達したときは溶接を終了する、ことを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接制御方法。
【請求項３】
複数枚の被溶接材を一対の電極によって加圧し、所定の溶接電流を所定の溶接期間通電して溶接する抵抗溶接制御方法において、
溶接開始直後の初期状態を除く溶接中の電極間抵抗値の最大値を算出し、かつ、前記溶接期間経過時点での前記電極間抵抗値を算出し、
前記電極間抵抗値の最大値と前記溶接期間経過時点での電極間抵抗値との差を算出し  この差が予め定めた基準値未満であるときは、次の溶接個所における前記溶接電流値を所定値だけ増加させて溶接を行う、
ことを特徴とする抵抗溶接制御方法。
【請求項４】
複数枚の被溶接材を一対の電極によって加圧し、所定の溶接電流を所定の溶接期間通電して抵抗溶接を行い、この抵抗溶接の状態を監視する抵抗溶接監視方法において、
溶接開始直後の初期状態を除く溶接中の電極間抵抗値の最大値を算出し、かつ、前記溶接期間経過時点での前記電極間抵抗値を算出し、
前記電極間抵抗値の最大値と前記溶接期間経過時点での電極間抵抗値との差を算出し  この差が予め定めた基準値未満であるときは警報を発する、
ことを特徴とする抵抗溶接監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極間抵抗値を利用して適正ナゲット径を形成するための抵抗溶接制御方法及び抵抗溶接監視方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数枚重ねた被溶接材を一対の電極によって加圧・通電して溶接する抵抗溶接において、溶接部の良好な品質を得るためには、ナゲット径が適正範囲内で形成されることが重要である。一般的に、抵抗溶接には定電流の交流又は直流の溶接電流が使用される。すなわち、少なくとも１回の溶接中の溶接電流値は一定値である。溶接電流が交流であるときは実効値が一定であることを意味している。ナゲット径は、溶接電流値、溶接期間、電極形状、加圧力等の溶接条件によって定まる。したがって、適正なナゲット径を形成するためには、被溶接材の材質、板厚、重ね枚数等の被溶接材条件に応じて上記の溶接条件を適正値に設定する必要がある。
【０００３】
抵抗溶接では、自動車ボディのように１つのワークに数多くの溶接個所があり、そして次々と流れてくるワークを溶接するケースが多い。このときに、各溶接個所の被溶接材の材質、板厚、重ね枚数等の被溶接材条件が同一であれば、溶接電流値、溶接期間、電極形状、加圧力等の溶接条件も同一になる。そして、この状態で数百〜数千個所の溶接を行うことが多い。連続した溶接中において、電極の被溶接材接触面が次第に磨耗して接触面積が初期状態よりも広くなる。接触面積が広くなった状態で同一値の溶接電流を通電すると、被溶接材を通電する電流密度が低くなり溶接部の温度上昇が低くなるために、ナゲット径が小さくなる。このために、電極の磨耗が著しく進行した場合には、電極の研磨又は交換を行う必要がある。この研磨又は交換を行う間隔は、溶接条件等によって異なるが数百〜数千回の溶接ごとである。この研磨又は交換後の溶接の繰り返しに伴って電極の磨耗は徐々に進行する。このために、予め定めた回数の溶接を行うと溶接電流値を増加させて、電極磨耗による電流密度の低下を補償する機能（ステッパー機能）を装備した抵抗溶接装置が従来から使用されている。
【０００４】
図８は、このステッパー機能を示す溶接回数に対する溶接電流値Ｉｗの変化パターン図である。溶接回数０〜５００回をステップＳＴ１とし、５０１〜１０００回をステップＳＴ２とし、１００１〜１３５０回をステップＳＴ３とし、１３５１〜２０００回をステップＳＴ４として設定する。少なくともステップＳＴ１〜ＳＴ４の間は電極の研磨又は交換は行っていない。そして、同図に示すように、ステップが新しくなる時点で、溶接電流値Ｉｗを階段状に増加させる。上記の各ステップの溶接回数及び電流増加値は、被溶接材条件及び溶接条件に応じて予め試験等によって設定する。このようにすることによって、電極磨耗の進行に伴いナゲット径が適正範囲よりも小さくなることを防止することができる。
【０００５】
上述したステッパー機能においては、上述した溶接電流変化パターンを予め適正値に設定する必要がある。このために、数多くの被溶接材条件及び溶接条件に対応させて溶接電流変化パターンを試験等によって算出するには多くの時間とコストが必要になる。さらに、実施工においては電極磨耗の進行状態にはバラツキがあるために、予め定めた溶接電流変化パターンが常に適正であるとは言えない。これらの問題を解決する方法として以下に説明する従来技術１、２等が提案されている。
【０００６】
［従来技術１（特許文献１参照）］
従来技術１では、溶接部の抵抗値を電極間電圧値／溶接電流値によって算出し、この抵抗値の変化から溶接中のチリの発生の有無を判別して、チリ発生回数のカウントを行う。そして、カウントされたチリ発生回数を予め定めた最適チリ発生回数と比較し、前者＞後者なら溶接電流値を低下させ、前者＜後者なら溶接電流値を増大させるものである。１回の溶接においてチリが発生する溶接電流値の条件は、適正範囲のナゲット径を形成するための上限値ぎりぎり又は上限値を超えた条件である。したがって、複数回の溶接においてチリの発生した溶接の回数が予め定めた目標回数になるように溶接電流値を増減することによって、平均的なナゲット径を適正範囲の上限内に収めることができる。この従来技術１によれば、チリ発生回数によって溶接電流値は自動的に増減するので、上述した溶接電流変化パターンを予め設定する必要はない。また、電極磨耗の進行状態にバラツキが生じても、チリ発生回数によって溶接電流値は適正化される。
【０００７】
［従来技術２（特許文献２参照）］
従来技術２では、１回の溶接中は一定の溶接電流値Ｉｗで溶接を行うと共に、溶接中は熱伝道計算によって溶接部温度推定値の最高値Ｔcmを算出し、この溶接部温度推定値の最高値Ｔcmが予め定めた下限基準値Ｔta以下であったときは、溶接電流値Ｉｗを増加させて次の溶接を行い、以後この動作を繰り返す抵抗溶接制御方法である。この方法では、溶接部温度推定値の最高値Ｔcmがチリの発生、適正ナゲット径等の溶接品質と相関関係にあることを利用している。この従来技術２では、溶接電流変化パターンが自動的に適正化されるために、電極磨耗が進行してもチリの発生しない状態で適正ナゲット径を形成することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−７１４５７号公報
【特許文献２】特開２００６−６１９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した従来技術１では、電極間抵抗値の変化量から算出される複数回の溶接における平均チり発生回数が目標値に一致するように溶接電流値を増減する。このために、チリが発生した溶接部が複数回含まれることが前提となっている。しかし、溶接部にチリが発生することは、溶接品質上好ましい状態ではない。すなわち、良好な溶接品質とは、ナゲット径が適正範囲であり、かつ、チリが発生しないことである。従来技術１では、全ての溶接部においてチリが発生しないように制御することは原理的にできないという課題があった。さらに、溶接中の電極間抵抗値の変化量は、被溶接材と電極との接触角度によって大きく影響を受けるために、この接触角度がバラツクとチりの発生を誤検出することになり、上述した制御がうまく動作しなくなる。接触角度は、被溶接材の加工精度、固定精度、電極の磨耗による変形状態等によってバラツキを伴うので、従来技術１においては大きな課題であった。
【００１０】
また、上述した従来技術２においては、溶接部温度推定値を熱伝導計算によって精度よく算出することが前提条件となる。しかし、一般的に熱伝導計算には堅い処理能力を有するマイクロプロセッサが必要となり、コストが高くなるという課題があった。さらに、熱伝導計算を行うための溶接部モデルを形成するためには、種々の物理量に関するパラメータを同定する必要がある。これらのパラメータは、被溶接材条件が異なれば異なる値となるので、数多くの被溶接材条件に応じてパラメータを同定することには多くの試験及び多額の費用が必要であるという課題もあった。
【００１１】
そこで、本発明では、電極が磨耗してもチリの発生しない状態で適正ナゲット径を形成することができ、高速な処理能力を有するマイクロプロセッサを使用する必要もなく、かつ、被溶接材条件に対応するための多くの試験を行う必要もない、抵抗溶接制御方法及び抵抗溶接監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、
複数枚の被溶接材を一対の電極によって加圧し、所定の溶接電流を所定の溶接期間通電して溶接する抵抗溶接制御方法において、
溶接開始直後の初期状態を除く溶接中の電極間抵抗値の最大値を算出し、かつ、前記溶接期間経過時点での前記電極間抵抗値を算出し、
前記電極間抵抗値の最大値と前記溶接期間経過時点での電極間抵抗値との差を算出し、この差が予め定めた基準値以上であるときは溶接を終了し、この差が前記基準値未満であるときは溶接期間を延長し、この延長期間中の前記電極間抵抗値を刻々と算出し、前記電極間抵抗値の最大値とこの延長期間中の電極間抵抗値との差が前記基準値以上になったときに溶接を終了する、
ことを特徴とする抵抗溶接制御方法である。
【００１３】
第２の発明は、前記溶接を延長している期間が予め定めた最大延長期間に達したときは溶接を終了する、
ことを特徴とする第１の発明記載の抵抗溶接制御方法である。
【００１４】
第３の発明は、複数枚の被溶接材を一対の電極によって加圧し、所定の溶接電流を所定の溶接期間通電して溶接する抵抗溶接制御方法において、
溶接開始直後の初期状態を除く溶接中の電極間抵抗値の最大値を算出し、かつ、前記溶接期間経過時点での前記電極間抵抗値を算出し、
前記電極間抵抗値の最大値と前記溶接期間経過時点での電極間抵抗値との差を算出し  この差が予め定めた基準値未満であるときは、次の溶接個所における前記溶接電流値を所定値だけ増加させて溶接を行う、
ことを特徴とする抵抗溶接制御方法である。
【００１５】
第４の発明は、複数枚の被溶接材を一対の電極によって加圧し、所定の溶接電流を所定の溶接期間通電して抵抗溶接を行い、この抵抗溶接の状態を監視する抵抗溶接監視方法において、
溶接開始直後の初期状態を除く溶接中の電極間抵抗値の最大値を算出し、かつ、前記溶接期間経過時点での前記電極間抵抗値を算出し、
前記電極間抵抗値の最大値と前記溶接期間経過時点での電極間抵抗値との差を算出し  この差が予め定めた基準値未満であるときは警報を発する、
ことを特徴とする抵抗溶接監視方法である。
【発明の効果】
【００１６】
上記第１の発明によれば、電極間抵抗値の最大値と溶接期間経過時点での電極間抵抗値との抵抗値差が基準値以上であるときは溶接を終了し、未満であるときは以上になるまで溶接期間を延長して溶接を終了する。所定の溶接期間とは、電極の磨耗が少ない状態のときに適正なナゲット径が得られるように設定された溶接期間である。これにより、電極磨耗の状態に応じて溶接期間が延長されるので、常に適正ナゲット径を得ることができる。このときに、延長期間は適正ナゲット径が得られるための必要最小限の値であるために、過剰な入熱になることがなく、チリの発生を抑制することができる。さらに、第１の発明では、電極間抵抗値を算出する必要があるが、この算出のためには高速な演算処理は必要ない。さらに、第１の発明では、従来と同様に、適正ナゲット径が得られる溶接電流値及び溶接期間を試験によって設定し、このときに抵抗値差を算出し、この算出地から基準値を設定すれば良いので、従来の試験に追加される工数は少ない。
【００１７】
上記第２の発明によれば、第１の発明の効果に加えて、溶接期間の延長が最大延長期間に達したときは、溶接状態が異常であると判断して溶接を早期に終了させることができる。このために、溶接状態の異常を早期に発見することができ、溶接の復旧を迅速に行うことができる。
【００１８】
上記第３の発明によれば、電極間抵抗値の最大値と溶接期間経過時点での電極間抵抗値との抵抗値差が基準値未満であるときは、次の溶接における溶接電流値を所定値だけ増加させる。これにより、電極磨耗の状態に応じて溶接電流値が増加するので、常に適正ナゲット径を得ることができる。このときに、溶接電流値の増加は適正ナゲット径が得られるための必要最小限の値であるために、過剰な入熱になることがなく、チリの発生を抑制することができる。さらに、第３の発明では、電極間抵抗値を算出する必要があるが、この算出のためには高速な演算処理は必要ない。さらに、第３の発明では、従来と同様に、適正ナゲット径が得られる溶接電流値及び溶接期間を試験によって設定し、このときに抵抗値差を算出し、この算出地から基準値を設定すれば良いので、従来の試験に追加される工数は少ない。
【００１９】
上記第４の発明によれば、電極間抵抗値の最大値と溶接期間経過時点での電極間抵抗値との抵抗値差が基準値未満であるときは、ナゲット径が適正範囲の下限値近傍であると判別して警報を発することができる。この警報を受けて、ナゲットを確認し、手動で溶接期間又は溶接電流値を調整することができる。このために、電極が消耗してもチリの発生しない状態で適正なナゲット径を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る抵抗溶接制御方法の原理を説明するための図である。同図において、横軸は溶接経過時間（ｃｙｃ）を示し、縦軸は電極間抵抗値を示す。同図は１回の溶接中における電極間抵抗値の変化を示している。溶接経過時間は、慣例により、商用電源の１周期（１／５０又は１／６０）を１サイクルとして表している。以下、同図を参照して説明する。
【００２２】
同図に示すように、電極によって被溶接材が加圧されて通電が開始された直後の初期状態においては、被溶接材相互の接触状態及び被溶接材と電極との接触状態が次第に安定するので、電極間抵抗値は急減する。この初期状態の後は、被溶接材の温度が上昇するのに伴い、電極間抵抗値は次第に増加する。そして被溶接材の溶融が始まり、ナゲットが成長しだす溶接中期から終期において、電極間抵抗値は最大値Ｒｍを示し、ナゲット径（軟化部）が広がり、電流密度が低下するのみ伴って、電極間抵抗値は次第に減少する。
【００２３】
上記の電極間抵抗値の変化は、、電極と被溶接材との接触角度、接触面積等のバラツキによって影響を受ける。すなわち、溶接中期における電極間抵抗値の増加カーブ及び溶接終期における電極間抵抗値の減少カーブは、電極と被溶接材との接触角度、接触面積等によって変動することになる。しかし、同図に示す電極間抵抗値の最大値Ｒｍと溶接終了時点での電極間抵抗値（以下、所定期間経過時抵抗値Ｒｅという）との差（以下、抵抗値差ΔＲ＝Ｒｍ−Ｒｅという）は、電極と被溶接材との接触角度、接触面積等によらず、ナゲット径と相関関係にあることを発明者らは見出した。所定期間経過時抵抗値Ｒｅは、予め定めた溶接期間が経過して溶接を終了する直前の電極間抵抗値である。抵抗値差ΔＲとナゲット径とが相関関係になる理由は、以下のとおりである。すなわち、電極の磨耗が進行して接触面積が広くなると、電極間抵抗値の最大値Ｒｍは次第に小さくなり、所定期間経過時抵抗値Ｒｅは次第に大きくなる。したがって、電極の磨耗が進行してナゲット径が小さくなるのに伴って、抵抗値差ΔＲが次第に小さくなる。すなわち、抵抗値差ΔＲの値によって、電極の磨耗度及びナゲット径を推定することができる。
【００２４】
図２は、上述した抵抗値差ΔＲとナゲット径との相関関係を例示するための図である。同図において、横軸は溶接回数を示し、左の縦軸は抵抗値差ΔＲを示し、右の縦軸はナゲット径を示す。同図は電極の交換及び研磨をしないで溶接を継続したときの実線で示す抵抗値差ΔＲ及び破線で示すナゲット径の変化を示す。同図は、被溶接材には高張力鋼板１，２ｍｍの２枚重ねを使用し、溶接電流7000Ａ、溶接期間１７サイクルで抵抗溶接を行った場合である。以下、同図を参照して説明する。
【００２５】
同図に示すように、溶接回数が多くなるのに伴い、電極の磨耗が進行して、ナゲット径は次第に小さくなる。同時に、抵抗値差ΔＲも次第に小さくなる。したがって、ナゲット径と抵抗値差ΔＲとは相関関係にある。このために、ナゲット径を検出する代用として、抵抗値差ΔＲを使用することができる。
【００２６】
したがって、本発明の実施の形態１に係る抵抗溶接制御方法では、電極磨耗が進行しても適正ナゲット径を得るために以下のような制御を行う。
（１）予め定めた溶接電流及び予め定めた溶接期間で抵抗溶接を行う。
（２）初期状態を除く溶接中の電極間抵抗値の最大値Ｒｍ及び溶接期間終了時点での電極間抵抗値を所定期間経過時抵抗値Ｒｅとして算出する。
（３）抵抗値差ΔＲ＝Ｒｍ−Ｒｅを算出する。
（４）この抵抗値差ΔＲが予め定めた基準値Ｒｔ以上のときは溶接を終了する。
（５）抵抗値差ΔＲが上記の基準値Ｒｔ未満であるときは、溶接期間を延長し、この延長期間中の電極間抵抗値を算出し、上記電極間抵抗値の最大値Ｒｍとこの延長期間中の電極間抵抗値との差を新たな抵抗値差ΔＲとして刻々と算出し、ΔＲ≧Ｒｔになるまで延長した後に溶接を終了する。
（６）以後、これらの動作を繰り返して行う。
【００２７】
上記において、基準値Ｒｔは、予め定めた溶接電流で予め定めた溶接期間だけ溶接を行い、この溶接を繰り返すことによって電極の消耗が進行してナゲット径が小さくなり、このナゲット径が適正範囲の下限値になったときの抵抗値差ΔＲに設定する。また、基準値Ｒｔは、新品の電極で溶接を行ったときの抵抗値差ΔＲに係数を乗じた値として簡易に設定することもできる。この場合、係数は７０％程度にすれば良い。
【００２８】
図３は、上述した実施の形態１に係る抵抗溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【００２９】
サイリスタＳＣＲは、商用交流電源ＡＣを入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従って溶接電流Ｉｗの実効値が所定値になるように位相制御する。変圧器ＴＲは、抵抗溶接に適した電圧値に降圧する。１対の電極１ａ、１ｂは、複数枚の被溶接材２を加圧し、電極を介して溶接電流Ｉｗが通電し溶接電圧Ｖｗが印加する。
【００３０】
電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して電流検出信号Ｉｄを出力する。電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して電圧検出信号Ｖｄを出力する。電極間抵抗値算出回路ＲＷは、上記の電流検出信号Ｉｄ及び電圧検出信号Ｖｄを入力として電極間抵抗値を算出し、電極間抵抗値信号Ｒｗを出力する。この電極間抵抗値の算出方法については図４で後述する。
【００３１】
溶接電流設定回路ＩＲは、予め定めた溶接電流設定信号Ｉｒを出力する。電流実効値演算回路ＩＲＭは、上記の電流検出信号Ｉｄを入力としてその実効値を演算して、電流実効値信号Ｉrmを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の溶接電流設定信号Ｉｒと上記の電流実効値信号Ｉrmとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。駆動回路ＤＶは、後述する起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルのときは、この電流誤差増幅信号Ｅｉに従って上記のサイリスタＳＣＲを位相制御するための駆動信号Ｄｖを出力する。起動信号ＯｎがＬｏｗレベルのときはこの駆動信号Ｄｖは出力されないために溶接装置の出力は停止する。
【００３２】
溶接開始回路ＳＴは、溶接を開始するための溶接開始信号Ｓｔを出力する。溶接期間設定回路ＴＷＲは、予め定めた溶接期間設定信号Ｔwrを出力する。基準値設定回路ＲＴＲは、予め定めた基準値設定信号Ｒtrを出力する。シーケンス制御回路ＳＣは、上記の溶接開始信号Ｓｔ、上記の電極間抵抗値信号Ｒｗ、上記の溶接期間設定信号Ｔwr及び上記の基準値設定信号Ｒtrを入力として下記のようなシーケンス制御を行い、起動信号Ｏｎを出力する。
（１）入力信号である溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルに変化すると、Ｈｉｇｈレベルになる起動信号Ｏｎを出力する。これにより溶接が開始される。
（２）溶接期間設定信号Ｔwrによって定まる所定期間が経過した時点において、初期状態を除いた所定期間中の電極間抵抗値信号Ｒｗの最大値及び所定期間経過時点での電極間抵抗値信号Ｒｗの値（所定期間経過時抵抗値）を算出する。
（３）上記の電極間抵抗値の最大値と上記の所定期間経過時抵抗値との差（抵抗値差）を算出する。
（４）上記の抵抗値差と基準値設定信号Ｒtrとを比較して、抵抗値差≧Ｒtrならば起動信号ＯｎをＬｏｗレベルに変化させて出力する。これにより溶接は終了する。
（５）他方、抵抗値差＜ＲtrのときはＨｉｇｈレベルの起動信号Ｏｎを継続して溶接期間を延長する。上記の電極間抵抗値の最大値とこの延長期間中の電極間抵抗値信号Ｒｗの値との差（新たな抵抗値差）を刻々と算出し、抵抗値差≧Ｒtrが成立した時点で起動信号ＯｎをＬｏｗレベルに変化させて出力する。これにより溶接期間の延長は終了する。
【００３３】
図４は、抵抗溶接中の溶接電圧ｖｗ及び溶接電流ｉｗの波形図である。同図に示すように、位相角９０°のときに溶接電流ｉｗの変化率ｄｉ／ｄｔが零となり電圧検出線にインダクタンスによる誘導電圧が重畳しないので、正確な溶接電圧値ｖｗを計測することができる。この位相角９０°のとき、溶接電流ｉｗ＝ｉ１であり、溶接電圧ｖｗ＝ｖ１であるので、電極間抵抗値Ｒｗ＝ｖ１／ｉ１によって算出することができる。位相角が２７０°のときも同様である。したがって、電極間抵抗値は半サイクルごとに算出される。上述した図３において、電極間抵抗値を変圧器ＴＲの１次側電流値及び１次側電圧値によって巻数比を考慮して算出するようにしても良い。また、抵抗溶接装置が直流インバータ方式であるときには、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗは共に直流になるので、上記のような位相を考慮する必要はなくなる。
【００３４】
上述した実施の形態１によれば、電極間抵抗値の最大値と溶接期間経過時点での電極間抵抗値との抵抗値差が基準値以上であるときは溶接を終了し、未満であるときは以上になるまで溶接期間を延長して溶接を終了する。所定の溶接期間とは、電極の磨耗が少ない状態のときに適正なナゲット径が得られるように設定された溶接期間である。これにより、電極磨耗の状態に応じて溶接期間が延長されるので、常に適正ナゲット径を得ることができる。このときに、延長期間は適正ナゲット径が得られるための必要最小限の値であるために、過剰な入熱になることがなく、チリの発生を抑制することができる。さらに、本実施の形態では、電極間抵抗値を算出する必要があるが、この算出のためには高速な演算処理は必要ない。さらに、本実施の形態では、従来と同様に、適正ナゲット径が得られる溶接電流値及び溶接期間を試験によって設定し、このときに抵抗値差を算出し、この算出地から基準値を設定すれば良いので、従来の試験に追加される工数は少ない。
【００３５】
［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係る抵抗溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において上述した図３と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、図３とは異なる破線で示すブロックについて同図を参照して説明する。
【００３６】
同図においては、破線で示す最大延長期間設定回路ＴＭＲを追加し、図３のシーケンス制御回路ＳＣを破線で示す第２シーケンス制御回路ＳＣ２に置換している。最大延長期間設定回路ＴＭＲは、予め定めた最大延長期間設定信号Ｔmrを第２シーケンス制御回路ＳＣ２に出力する。第２シーケンス制御回路ＳＣ２は、この最大延長期間設定信号Ｔmr、溶接開始信号Ｓｔ、電極間抵抗値信号Ｒｗ、溶接期間設定信号Ｔwr及び基準値設定信号Ｒtrを入力として下記のようなシーケンス制御を行い、起動信号Ｏｎを出力する。
（１）入力信号である溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルに変化すると、Ｈｉｇｈレベルになる起動信号Ｏｎを出力する。これにより溶接が開始される。
（２）溶接期間設定信号Ｔwrによって定まる所定期間が経過した時点において、初期状態を除いた所定期間中の電極間抵抗値信号Ｒｗの最大値及び所定期間経過時点での電極間抵抗値信号Ｒｗの値（所定期間経過時抵抗値）を算出する。
（３）上記の電極間抵抗値の最大値と上記の所定期間経過時抵抗値との差（抵抗値差）を算出する。
（４）上記の抵抗値差と基準値設定信号Ｒtrとを比較して、抵抗値差≧Ｒtrならば起動信号ＯｎをＬｏｗレベルに変化させて出力する。これにより溶接は終了する。
（５）他方、抵抗値差＜ＲtrのときはＨｉｇｈレベルの起動信号Ｏｎを継続して溶接期間を延長する。この延長期間が最大延長期間設定信号Ｔmrの値に達した時点又は上記の電極間抵抗値の最大値とこの延長期間中の電極間抵抗値信号Ｒｗの値との差（新たな抵抗値差）を刻々と算出し、抵抗値差≧Ｒtrが成立した時点で起動信号ＯｎをＬｏｗレベルに変化させて出力する。これにより溶接期間の延長は終了する。上述した実施の形態１のときとは異なり延長期間の最大値が制限されることになる。
【００３７】
上述したように、実施の形態２では、溶接期間が終了した時点での抵抗値差が基準値未満であるときは以上になるまで溶接期間を延長し、延長期間が最大延長期間に達したときは以上になっていなくても溶接を終了するものである。これは、最大延長期間まで延長しても適正ナゲット径が形成されない場合であり、溶接状態が何らかの原因で以上状態になっていると考えられる。このために、溶接を終了して、その原因を把握する必要がある。このときに警報を発するようにしても良い。この最大延長期間は、被溶接材条件によって異なるが、例えば、３サイクル程度に設定する。
【００３８】
上述した実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加えて、溶接期間の延長が最大延長期間に達したときは、溶接状態が異常であると判断して溶接を早期に終了させることができる。このために、溶接状態の異常を早期に発見することができ、溶接の復旧を迅速に行うことができる。
【００３９】
［実施の形態３］
図６は、本発明の実施の形態３に係る抵抗溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において上述した図３と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、図３とは異なる破線で示すブロックについて同図を参照して説明する。
【００４０】
同図においては、図３のシーケンス制御回路ＳＣを破線で示す第３シーケンス制御回路ＳＣ３に置換し、図３の溶接電流設定回路ＩＲを破線で示す第２溶接電流設定回路ＩＲ２に置換している。第３シーケンス制御回路ＳＣ３は、溶接開始信号Ｓｔ、電極間抵抗値信号Ｒｗ、溶接期間設定信号Ｔwr及び基準値設定信号Ｒtrを入力として下記のようなシーケンス制御を行い、起動信号Ｏｎ及び警報信号Ｅｓを出力する。
（１）入力信号である溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルに変化すると、Ｈｉｇｈレベルになる起動信号Ｏｎを出力する。これにより溶接が開始される。
（２）溶接期間設定信号Ｔwrによって定まる所定期間が経過した時点において、初期状態を除いた所定期間中の電極間抵抗値信号Ｒｗの最大値及び所定期間経過時点での電極間抵抗値信号Ｒｗの値（所定期間経過時抵抗値）を算出する。
（３）上記の電極間抵抗値の最大値と上記の所定期間経過時抵抗値との差（抵抗値差）を算出する。
（４）上記の抵抗値差と基準値設定信号Ｒtrとを比較して、抵抗値差≧Ｒtrならば警報信号ＥｓをＬｏｗレベルにし、抵抗値差＜Ｒtrならば警報信号をＨｉｇｈレベルにして出力する。そして、起動信号ＯｎをＬｏｗレベルにして出力する。これにより溶接期間で溶接が終了する。
【００４１】
第２溶接電流設定回路ＩＲ２は、上記の警報信号Ｅｓを入力として、予め定めた初期値の溶接電流設定信号Ｉｒを出力し、Ｈｉｇｈレベルの警報信号Ｅｓが入力されると初期値に予め定めた増加値を加算した溶接電流設定信号Ｉｒを出力し、さらにＨｉｇｈレベルの警報信号Ｅｓが入力されると加算値に増加値を加算した溶接電流設定信号Ｉｒを出力し、以後この動作を繰り返す。したがって、溶接電流設定信号Ｉｒの値は、Ｈｉｇｈレベルの警報信号Ｅｓが入力されるごとに増加値だけ大きくなっていく。これにより、第ｎ番目の溶接個所の溶接において、抵抗値差が基準値未満であったときは、第ｎ＋１番目の溶接個所の溶接においては、溶接電流値が増加値だけ大きくなっている。
【００４２】
前の溶接において抵抗値差が基準値未満であったときは次の溶接における溶接電流値を増加させる理由は以下のとおりである。すなわち、前の溶接において抵抗値差が基準値未満であることは、電極の磨耗が進行して現在の溶接電流値ではナゲット径が許容限界値になっていることを示している。このために、次の溶接においては、溶接電流値を増加させることによって、所定の溶接期間で適正ナゲット径を形成することができるようにしている。
【００４３】
上述した実施の形態３によれば、電極間抵抗値の最大値と溶接期間経過時点での電極間抵抗値との抵抗値差が基準値未満であるときは、次の溶接における溶接電流値を所定値だけ増加させる。これにより、電極磨耗の状態に応じて溶接電流値が増加するので、常に適正ナゲット径を得ることができる。このときに、溶接電流値の増加は適正ナゲット径が得られるための必要最小限の値であるために、過剰な入熱になることがなく、チリの発生を抑制することができる。さらに、本実施の形態では、電極間抵抗値を算出する必要があるが、この算出のためには高速な演算処理は必要ない。さらに、本実施の形態では、従来と同様に、適正ナゲット径が得られる溶接電流値及び溶接期間を試験によって設定し、このときに抵抗値差を算出し、この算出地から基準値を設定すれば良いので、従来の試験に追加される工数は少ない。
【００４４】
［実施の形態４］
実施の形態４に係る抵抗溶接監視方法は、上述した抵抗値差ΔＲを算出して基準値Ｒｔと比較し、ΔＲ＜Ｒｔのときはナゲット径が適正範囲の下限値近傍であると判別して警報を発するものである。すなわち、ナゲット径の推定方法は、上述した実施の形態１〜３と同様であるが、溶接状態の監視だけを行い警報を発するものである。したがって、実施の形態１及び２のように溶接期間を自動的に長くすることはなく、実施の形態３のように溶接電流地を自動的に増加させることもない。したがって、実施の形態４の抵抗溶接監視方法によって発せられた警報を受けて、形成されたナゲットを確認して、手動で溶接期間又は溶接電流値を調整することになる。ときには、電極の研磨又は交換を行うことになる。
【００４５】
図７は、本発明の実施の形態４に係る抵抗溶接監視方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において上述した図６と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、図６とは異なる破線で示すブロックについて同図を参照して説明する。
【００４６】
同図においては、図６の第２溶接電流設定回路ＩＲ２を破線で示す溶接電流設定回路ＩＲに置換し、新たに破線で示す警報回路ＡＬを追加している。溶接電流設定回路ＩＲは、図３と同様の回路であり、予め定めた溶接電流設定信号Ｉｒを出力する。警報回路ＡＬは、警報信号Ｅｓを入力として、この警報信号ＥｓがＨｉｇｈレベルのときは赤色点灯して警報を発する。この警報回路ＡＬは、ブザーを鳴らす回路であっても良い。また、図示は省略するが、この警報信号Ｅｓをインターフェース回路を介して外部に出力するようにしても良い。ロボットを使用した抵抗溶接では、ロボット制御装置にこの警報信号Ｅｓを送信して、ロボット制御装置内に警報情報を記憶することもできる。また、警報信号Ｅｓを受信したロボット制御装置は、溶接期間又は溶接電流値を適正値に修正して両値に対する設定信号を溶接装置に送信することもできる。
【００４７】
上述した実施の形態４によれば、電極間抵抗値の最大値と溶接期間経過時点での電極間抵抗値との差が基準値未満であるときは、ナゲット径が適正範囲の下限値近傍であると判別して警報を発することができる。この警報を受けて、ナゲットを確認し、手動で溶接期間又は溶接電流値を調整することができる。このために、電極が消耗してもチリの発生しない状態で適正なナゲット径を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る抵抗溶接制御方法の原理を説明するための図であり、溶接中の電極間抵抗値の変化を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る抵抗値差ΔＲとナゲット径との相関関係を例示するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る抵抗溶接装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電極間抵抗値の算出方法を示す溶接電流・溶接電圧波形図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る抵抗溶接装置のブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る抵抗溶接装置のブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る抵抗溶接装置のブロック図である。
【図８】従来技術における溶接回数に対する溶接電流値Ｉｗの変化パターン図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ａ、１ｂ        電極
２            被溶接材
ＡＣ            商用交流電源
ＡＬ            警報回路
ＤＶ            駆動回路
Ｄｖ            駆動信号
ＥＩ            電流誤差増幅回路
Ｅｉ            電流誤差増幅信号
Ｅｓ            警報信号
ＩＤ            電流検出回路
Ｉｄ            電流検出信号
ＩＲ            溶接電流設定回路
Ｉｒ            溶接電流設定信号
ＩＲ２            第２溶接電流設定回路
ＩＲＭ            電流実効値演算回路
Ｉrm            電流実効値信号
Ｉｗ            溶接電流
Ｏｎ            起動信号
Ｒｅ            所定期間経過時抵抗値
Ｒｍ            （初期状態を除く）電極間抵抗値の最大値
Ｒｔ            基準値
ＲＴＲ            基準値設定回路
Ｒtr            基準値設定信号
ＲＷ            電極間抵抗値算出回路
Ｒｗ            電極間抵抗値（信号）
ＳＣ            シーケンス制御回路
ＳＣ２            第２シーケンス制御回路
ＳＣ３            第３シーケンス制御回路
ＳＣＲ            サイリスタ
ＳＴ            溶接開始回路
Ｓｔ            溶接開始信号
ＳＴ１〜ＳＴ４        ステップ
Ｔcm            溶接部温度推定値の最高値
ＴＭＲ            最大延長期間設定回路
Ｔmr            最大延長期間設定信号
ＴＲ            変圧器
Ｔta            下限基準値
ＴＷＲ            溶接期間設定回路
Ｔwr            溶接期間設定信号
ＶＤ            電圧検出回路
Ｖｄ            電圧検出信号
Ｖｗ            溶接電圧
ΔＲ            抵抗値差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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