(57)【要約】【課題】最適な電流立ち上がり波形が出力される抵抗溶接制御方法を提供する。【解決手段】本発明のプロジェクション溶接を行う抵抗溶接制御方法は、通電の第１サイクルの前に、第１サイクルのよりも設定電流が小さいプリサイクルを設け、プロジェクション溶接のワークに対応して、プリサイクルから第Ｎサイクルまでの各サイクルにおける設定電流と点弧角とからなる特性表を実験で予め作成する。通電のプリサイクルでは、特性表のプリサイクルの点弧角で点弧して通電する。通電の第１サイクルでは、プリサイクルにおける設定電流と通電電流との誤差に基づいて特性表の第１サイクルの点弧角を補正して通電する。通電の第２サイクルから第Ｎサイクルまでは、直前の通電サイクルの設定電流と通電電流との誤差に基づいて特性表の第Ｎサイクルの点弧角を補正して通電する。この結果、安定した品質でプロジェクション溶接を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電の第Ｎ（Ｎは２以上）サイクルまでは設定電流にアップスロープがかかっていて、通電の第Ｎ＋１サイクル以降は設定電流が一定で、設定電流と通電電流との誤差に基づいて、サイリスタからなる位相制御回路の点弧角を変えるプロジェクション溶接を行う抵抗溶接制御方法において、
通電の第１サイクルの前に、第１サイクルのよりも設定電流が小さいプリサイクルを設け、
前記プロジェクション溶接のワークに対応して、前記プリサイクルから第Ｎサイクルまでの各サイクルにおける設定電流と点弧角とからなる特性表を実験で予め作成し、
通電のプリサイクルでは、前記特性表のプリサイクルの点弧角で点弧して通電し、
通電の第１サイクルでは、前記プリサイクルにおける設定電流と通電電流との誤差に基づいて前記特性表の第１サイクルの点弧角を補正して通電し、
通電の第２サイクルから第Ｎサイクルまでは、直前の通電サイクルの設定電流と通電電流との誤差に基づいて前記特性表の第Ｎサイクルの点弧角を補正して通電することを特徴とする抵抗溶接制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクション溶接を行うための抵抗溶接制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スポット溶接機における定電流制御方法として、力率角をパラメータとして予め作成された点弧角対相対溶接電流特性を有するスポット溶接機において、設定電流値に等しい溶接電流が流れるように各溶接サイクルの点弧角を制御する定電流制御方法がある。この方法は、スポット溶接機の最大電流及び力率角の概略値を定め、それら概略値に対応する点弧角を点弧角対相対溶接電流特性に基づいて決定する。
【０００３】
図５は、スポット溶接機の点弧角対相対溶接電流特性を示す図である。同図において、横軸に点弧角φを示し、縦軸に相対溶接電流Ｉを示す。力率角θが変化すると特性曲線も変化する。例えば最大溶接電流が１６ＫＡに定められたスポット溶接機において、設定電流が８ＫＡに選択された場合、設定電流に相当する相対溶接電流Ｉは０．５となるので、例えば力率角θ＝６０度の特性曲線で対応する点弧角φは１０５度となる。そして、最初の溶接サイクルでは決定された点弧角で通電させ、第２のサイクル以降では前回の溶接サイクルで流れた溶接電流の測定値と設定電流値との比較誤差を実質上零にするような点弧角で通電させている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１０７８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した定電流制御方法は、スポット溶接の場合である。一方プロジェクション溶接は、溶接継手に予め設けられた突起部を接触させて加圧し、ここに電流を通じて抵抗熱の発生を特定の部分に限定するようにして行う抵抗溶接であるが、このプロジェクション溶接においては、同じ１０ｋＡの溶接電流で１０サイクルの通電時間で溶接する場合、その電流の立ち上がり方で溶接の強度が大きく異なる。
【０００６】
その理由は、プロジェクション溶接は突起部が加圧されてつぶれるまでの最初の数サイクルにおける電流値が強度に大きく影響するからである。また、突起部の形状のバラツキや、突起部の接触状態によって抵抗値が変るので、特に第１サイクルは溶接電流が変りやすい。そのために最終的に１０ｋＡの溶接電流を通電させる溶接であっても、最初の第１サイクルの電流が大きいときと小さいときとでは溶接結果の強度が大きく異なる。
【０００７】
また最適な溶接電流の立ち上がり波形は突起部の形状によって異なるので、突起部に対応した最適な電流立ち上がり波形を維持することが重要である。第１サイクルでは突起部がつぶれていないので抵抗値が非常に高く溶接電流が流れにくい。第２サイクルでは第１サイクルの通電で突起部が溶融して抵抗値がかなり低くなり、第３サイクルではさらに抵抗値が低くなり電流が流れやすくなる。しかし従来技術では、突起部の形状に対応した最適な電流立ち上がり波形が出力されることはできなかった。
【０００８】
本発明は、最適な電流立ち上がり波形が出力される抵抗溶接制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
通電の第Ｎ（Ｎは２以上）サイクルまでは設定電流にアップスロープがかかっていて、通電の第Ｎ＋１サイクル以降は設定電流が一定で、設定電流と通電電流との誤差に基づいて、サイリスタからなる位相制御回路の点弧角を変えるプロジェクション溶接を行う抵抗溶接制御方法において、
通電の第１サイクルの前に、第１サイクルのよりも設定電流が小さいプリサイクルを設け、
前記プロジェクション溶接のワークに対応して、前記プリサイクルから第Ｎサイクルまでの各サイクルにおける設定電流と点弧角とからなる特性表を実験で予め作成し、
通電のプリサイクルでは、前記特性表のプリサイクルの点弧角で点弧して通電し、
通電の第１サイクルでは、前記プリサイクルにおける設定電流と通電電流との誤差に基づいて前記特性表の第１サイクルの点弧角を補正して通電し、
通電の第２サイクルから第Ｎサイクルまでは、直前の通電サイクルの設定電流と通電電流との誤差に基づいて前記特性表の第Ｎサイクルの点弧角を補正して通電することを特徴とする抵抗溶接制御方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の抵抗溶接制御方法は、ワークの突起部のプレス加工によって、突起部の形状がばらついたり、突起部とワークとの接触状態によって抵抗値が変化しても、最適な電流立ち上がり波形が出力され、安定した品質でプロジェクション溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の抵抗溶接制御方法のブロック図である。
【図２】本発明の抵抗溶接制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の抵抗溶接制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の抵抗溶接制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】スポット溶接機の点弧角対相対溶接電流特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は、本発明の抵抗溶接制御方法のブロック図である。同図において、サイリスタを逆並列に接続した位相制御回路ＳＣＲは、商用交流電源ＡＣを入力として、後述するサイリスタ点弧信号Ｄｖに従って溶接電流Ｉｗを位相制御する。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は突起部を含むワークＷを加圧し、溶接電流Ｉｗが通電され溶接電圧Ｖｗが印加される。
【００１３】
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。
【００１４】
特性表記憶回路ＦＡＭは、実験で求めたワークＷの突起部の形状ごとのプリサイクルから例えば３サイクルまでの設定電流と各サイクルの設定電流を出力するための点弧角とからなる特性表が記憶され、特性表記憶信号Ｆａｍを出力する。ワーク設定回路ＷＣは、プロジェクション溶接を行うワークＷの材質や板厚、突起部の形状等が設定され、ワーク設定信号Ｗｃを出力する。特性表選択回路ＦＡＳは、特性表記憶信号Ｆａｍとワーク設定信号Ｗｃとを入力として、ワーク設定回路によって設定されたワークＷの突起部の形状に対する特性表を選択し、特性表選択信号Ｆａｓを出力する。
【００１５】
点弧角制御回路ＦＡＣは、電流実効値信号Ｉｒｍと特性表選択信号Ｆａｓとを入力として、点弧角制御信号Ｆａｃを出力する。サイリスタ点弧回路ＤＶは、点弧角制御信号Ｆａｃを入力として、位相制御回路ＳＣＲを位相制御するためのサイリスタ点弧信号Ｄｖを出力する。
【００１６】
以下、動作を説明する。図２〜図４は、本発明の抵抗溶接制御方法を説明するためのフローチャートである。図２に示すステップ１において、先ず実験によってワークＷの突起部の形状ごとの各サイクルの設定電流を例えば第３サイクルまでの溶接時間について求める。この実験で求める設定電流は、プロジェクション溶接の突起部の基準となる形状に対して実験を行って理想的な溶接結果が得られた中から、アップスロープとなる設定電流の平均値を求める。その結果、例えばあるワークＷについて、プリサイクルの設定電流Ａ０＝１ｋＡ、第１のサイクルの設定電流Ａ１＝４ｋＡ、第２のサイクルの設定電流Ａ２＝８ｋＡ、第３のサイクルの設定電流Ａ３＝１０ｋＡが得られたとする。
【００１７】
ステップ２において、上記の実験によって得られたワークＷの突起部の形状ごとの各サイクルの設定電流を出力するための点弧角を実験によって求め、ワークＷの突起部の形状ごとの各サイクルの設定電流と点弧角とからなる特性表を作成する。実験で求められた点弧角は、ステップ１で求められた設定電流を通電して、理想的な溶接結果が得られた中から点弧角の平均値を求める。特性表は、例えば下記のようになる。プリサイクルでは、設定電流が１ｋＡで、点弧角がα０度、第１のサイクルでは、設定電流が４ｋＡで、点弧角がα１度、第２のサイクルでは、設定電流が８ｋＡで、点弧角がα２度、第３のサイクルでは、設定電流が１０ｋＡで、点弧角がα３度である。
【００１８】
ステップ３において、上記の作成された特性表が、特性表記憶回路ＦＡＭに記憶される。
【００１９】
次に実際のプロジェクション溶接を行う。図３に示すステップ１１において、プリサイクルの通電の動作に入るが、このとき、溶接されるワークＷの形状や突起部の形状がワーク設定回路ＷＣに設定される。通電の第１サイクルでは、突起部の形状が基準となる形状であれば特性表の設定電流を通電すると理想となる溶接電流が通電される。しかし、突起部の接触状態のばらつきによって接触抵抗が変化し、同じ設定電流を通電しても実際に通電される溶接電流は異なる。従って、このプリサイクルの通電は、通電の第１サイクルで設定電流を通電したときの実際の溶接電流の基準値からの変動を補正するために行う。
【００２０】
ステップ１２において、設定されたワークＷの突起部に対応する特性表記憶回路ＦＡＭに記憶されたプリサイクルの特性表が、特性表選択回路ＦＡＳによって選択される。
【００２１】
ステップ１３において、特性表選択回路ＦＡＳによって選択されたプリサイクルの特性表の点弧角がサイリスタ点弧回路ＤＶに入力されて、位相制御回路ＳＣＲのサイリスタが点弧されて溶接電流が通電される。このとき通電される溶接電流は、第1サイクルの設定電流よりも小さい、突起部が溶けない程度の電流である。突起部の形状のばらつきや突起部とワークＷとの接触状態によって、設定電流が必ずしも通電されるわけではない。
【００２２】
ステップ１４において、第１サイクルの通電の動作に入るが、このとき、電流実効値演算回路ＩＲＭからプリサイクルの通電電流の実効値が点弧角制御回路ＦＡＣに入力される。
【００２３】
ステップ１５において、特性表記憶回路ＦＡＭに記憶されたプリサイクル及び第１サイクルの特性表が特性表選択回路ＦＡＳによって選択されて、点弧角制御回路ＦＡＣに入力される。
【００２４】
ステップ１６において、プリサイクルの通電電流の実効値とプリサイクルの特性表の設定電流とが比較され、プリサイクルの通電電流の実効値が、プリサイクルの設定電流よりも小さいときは、第１サイクルの溶接電流を大きくするために、点弧角制御回路ＦＡＣは第１サイクルの特性表の点弧角を小さくする方向に補正する。逆にプリサイクルの通電電流の実効値が、プリサイクルの設定電流よりも大きいときは、第１サイクルの溶接電流を小さくするために、点弧角制御回路ＦＡＣは第１サイクルの特性表の点弧角を大きくする方向に補正する。
【００２５】
ステップ１７において、上記の補正された点弧角がサイリスタ点弧回路ＤＶに入力されて、位相制御回路ＳＣＲのサイリスタが点弧されて第１サイクルの溶接電流が通電される。このとき通電される溶接電流は、突起部の形状のばらつきや突起部とワークとの接触状態によって、設定電流が必ずしも通電されるわけではない。
【００２６】
ステップ１８において、第２サイクルの通電の動作に入るが、この動作は第１サイクルの通電の動作と同じであるので説明を省略する。
【００２７】
ステップ１９において、第３サイクルの通電の動作に入るが、この動作は第２サイクルの通電の動作と同じであるので説明を省略する。
【００２８】
ステップ２０において、第４サイクルの通電の動作に入るが、このとき、電流実効値演算回路ＩＲＭから第３サイクルの通電電流の実効値が点弧角制御回路ＦＡＣに入力される。
【００２９】
ステップ２１において、特性表記憶回路ＦＡＭに記憶された第３サイクルの特性表が特性表選択回路ＦＡＳによって選択されて、点弧角制御回路ＦＡＣに入力される。
【００３０】
ステップ２２において、第３サイクルの通電電流の実効値と第３サイクルの特性表の設定電流とが比較され、第３サイクルの溶接電流の実効値が、第３サイクルの設定電流よりも小さいときは、第４サイクルの溶接電流を大きくするために、点弧角制御回路ＦＡＣは第３サイクルの補正された点弧角を小さくする方向に補正する。逆に第３サイクルの通電電流の実効値が、第３サイクルの設定電流よりも大きいときは、第４サイクルの溶接電流を小さくするために、点弧角制御回路ＦＡＣは第３サイクルの補正された点弧角を大きくする方向に補正する。
【００３１】
ステップ２３において、上記の補正された点弧角がサイリスタ点弧回路ＤＶに入力されて、位相制御回路ＳＣＲのサイリスタが点弧されて第４サイクルの溶接電流が通電される。
【００３２】
ステップ２４において、第５サイクル以降の溶接電流の通電を、第４サイクルの通電の動作と同様に行う。
【００３３】
この結果、本発明の抵抗溶接制御方法は、ワークＷの突起部のプレス加工によって、突起部の形状がばらついたり、突起部とワークＷとの接触状態によって抵抗値が変化しても、最適な電流立ち上がり波形が出力され、安定した品質でプロジェクション溶接を行うことができる。
【符号の説明】
【００３４】
１ａ、１ｂ        電極
ＡＣ            商用交流電源
ＤＶ            サイリスタ点弧回路
Ｄｖ            サイリスタ点弧信号
ＦＡＣ            点弧角制御回路
Ｆａｃ            点弧角制御信号
ＦＡＭ            特性表記憶回路
Ｆａｍ            特性表記憶信号
ＦＡＳ            特性表選択回路
Ｆａｓ            特性表選択信号
Ｉ            相対溶接電流
ＩＤ            電流検出回路
Ｉｄ            電流検出信号
ＩＲＭ            電流実効値演算回路
Ｉｒｍ            電流実効値信号
Ｉｗ            溶接電流
ＳＣＲ            位相制御回路
ＴＲ            変圧器
Ｖｗ            溶接電圧
Ｗ            ワーク
ＷＣ            ワーク設定回路
Ｗｃ            ワーク設定信号
θ            力率角
φ            点弧角
【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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