(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部電極と下部電極として働くテーブル電極との間に電力を供給する溶接電源と、
前記溶接電源の出力を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、溶接前に前記上部電極が前記テーブル電極の電圧検出線接続部に移動させられて接触されて通電したときの電流及び電極基準電極間電圧を検出して、これらの検出値から電極基準抵抗値を算出し、溶接を行うとき前記上部電極と前記テーブル電極との間に母材が設置されて、前記上部電極が前記テーブル電極の溶接箇所へ移動させられて接触されて前記テーブル電極に加圧された状態で、前記テーブル電極の電圧検出線接続部から前記溶接箇所までの距離が入力されて、前記テーブル電極の電圧検出線接続部からの距離と抵抗値との関数から電極補正抵抗値を算出し、
前記溶接電源によって前記上部電極と前記テーブル電極との間に電力が供給されて溶接を開始し、溶接中の溶接電流と電極間電圧を検出し、これらの検出値から電極間抵抗値を算出し、（母材抵抗値）＝（前記電極間抵抗値）−（前記電極基準抵抗値）−（前記電極補正抵抗値）を算出することを特徴とする抵抗溶接制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電極基準抵抗値を算出した後に、前記上部電極を前記テーブル電極の前記電圧検出線接続部から予め定めた距離に接触させて通電したときの電流及び無負荷時電極間電圧を検出して、これらの検出値から無負荷時電極間抵抗値を算出し、前記関数を｛（前記無負荷時電極間抵抗値）−（前記電極基準抵抗値）｝÷（前記予め定めた距離）から設定することを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部電極と下部電極として働くテーブル電極との間に電力を供給して溶接を行うための抵抗溶接制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スポット溶接において、ナゲット径を適正化したり、散りの発生を防止したりするために、スポット溶接中の温度変化を母材の材質や板厚等に応じて適正化する適応制御が行われている。この適応制御では、溶接部の温度変化をリアルタイムに算出して溶接部の温度推定値を求めている。溶接部の温度変化を算出するためには、溶接電流値や溶接電圧値及び電極や母材の抵抗値等から溶接部の温度を推定している。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上部電極及び下部電極とも棒状の電極で形成されて、上下から母材を挟む標準的な抵抗溶接制御装置では、電極間に通電して検出された電流値と電圧値とから抵抗値を算出する場合、電極間に母材を設けないときの電極間を短絡させた無負荷状態の電極間抵抗値は、電極形状の状態が同じであればほぼ同じ抵抗値が算出され、この抵抗値を利用して上記の溶接部の温度を推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２２１２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した標準的な抵抗溶接制御装置とは別に、上下から母材を挟む一対の電極のうち上部電極は棒状の電極であって、下部電極が板状に形成されたテーブル電極が使用される抵抗溶接制御装置がある。これはテーブル電極の上に母材を置いて、上部電極のみを溶接箇所へ移動させて溶接を行うものであって、テーブル電極の表面のいずれの所も下部電極として働くことができ、下部電極を移動させる必要が無いという利点がある。
【０００６】
しかし、テーブル電極を使用する抵抗溶接制御装置は、テーブル電極の一端に電圧検出線が接続されていて、この電圧検出線が接続されている電圧検出線接続部とテーブル電極の上部電極が接触している箇所との間の抵抗値を算出するために、電極形状の状態が同じであっても、電圧検出線接続部から溶接箇所までの距離が変わるので、無負荷時の短絡状態における算出された電極間抵抗値が変わる不具合があった。そのために、母材の抵抗値を正確に算出することができなかった。
【０００７】
本発明は、テーブル電極を使用する抵抗溶接制御装置において、テーブル電極の電圧検出線接続部から溶接箇所までの距離が変わっても母材の抵抗値を正確に算出することができる抵抗溶接制御装置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】
【０００８】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
上部電極と下部電極として働くテーブル電極との間に電力を供給する溶接電源と、
前記溶接電源の出力を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、溶接前に前記上部電極が前記テーブル電極の電圧検出線接続部に移動させられて接触されて通電したときの電流及び電極基準電極間電圧を検出して、これらの検出値から電極基準抵抗値を算出し、溶接を行うとき前記上部電極と前記テーブル電極との間に母材が設置されて、前記上部電極が前記テーブル電極の溶接箇所へ移動させられて接触されて前記テーブル電極に加圧された状態で、前記テーブル電極の電圧検出線接続部から前記溶接箇所までの距離が入力されて、前記テーブル電極の電圧検出線接続部からの距離と抵抗値との関数から電極補正抵抗値を算出し、
前記溶接電源によって前記上部電極と前記テーブル電極との間に電力が供給されて溶接を開始し、溶接中の溶接電流と電極間電圧を検出し、これらの検出値から電極間抵抗値を算出し、（母材抵抗値）＝（前記電極間抵抗値）−（前記電極基準抵抗値）−（前記電極補正抵抗値）を算出することを特徴とする抵抗溶接制御装置である。
【０００９】
請求項２の発明は、
前記制御部は、前記電極基準抵抗値を算出した後に、前記上部電極を前記テーブル電極の前記電圧検出線接続部から予め定めた距離に接触させて通電したときの電流及び無負荷時電極間電圧を検出して、これらの検出値から無負荷時電極間抵抗値を算出し、前記関数を｛（前記無負荷時電極間抵抗値）−（前記電極基準抵抗値）｝÷（前記予め定めた距離）から設定することを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接制御装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の抵抗溶接制御装置は、上部電極と下部電極として働くテーブル電極との間に電力を供給する溶接電源と、溶接電源の出力を制御する制御部とを備え、電圧検出線接続部から溶接箇所までの距離が変わっても母材の抵抗値を正確に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の抵抗溶接制御装置１のブロック図である。
【図２】抵抗溶接制御装置１のテーブル電極１６の電圧検出線接続部１６ａからの距離Ｌ［ｍｍ］と抵抗値Ｒ［Ω］との関数を示す図である。
【図３】本発明の抵抗溶接制御装置１の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［実施の形態１］
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装置１のブロック図であり、図２は、抵抗溶接制御装置１のテーブル電極１６の電圧検出線接続部１６ａからの距離Ｌ［ｍｍ］と抵抗値Ｒ［Ω］との関数を示す図であり、図３は、本発明の抵抗溶接制御装置１の動作を説明するための図である。図１において、抵抗溶接制御装置１は、交流電源ＰＳによって発生される商用周波数の交流電力が整流回路ＲＥによって整流される。この整流回路ＲＥから出力された直流電力がインバータ回路ＩＮＶに入力される。このインバータ回路ＩＮＶは、図示を省略した複数のスイッチング素子から成るブリッジ回路から構成されていて、入力された直流電力が高周波のスイッチング動作によってパルス状の高周波交流電力に変換される。このインバータ回路ＩＮＶのスイッチング動作は、後述するインバータ駆動回路ＤＲからの制御信号によって制御される。
【００１３】
溶接トランスＴは、一次コイル７と二次コイル８とコア９とから成り、一次コイル７がインバータ回路ＩＮＶの出力側に接続され、二次コイル８の出力端子が第１整流素子Ｄ１及び第２整流素子Ｄ２をそれぞれ介して上部アーム１２に接続されるとともに、二次コイル８のセンタータップ１４が下部アーム１３に接続されている。上部アーム１２及び下部アーム１３の先端部に上部電極１５及びテーブル電極１６がそれぞれ取り付けられている。上部電極１５は例えば溶接用ロボットの先端部に取り付けられている。
【００１４】
インバータ回路ＩＮＶから出力された高周波交流電力は、溶接トランスＴの一次コイル７に印加され、溶接トランスＴの二次コイル８には電圧が降圧された大電流の高周波交流電力が発生する。この二次コイル８に発生した高周波交流電力が第１整流素子Ｄ１及び第２整流素子Ｄ２によって半周期毎に交互に整流され、上部アーム１２及び下部アーム１３との間に直流電力が供給される。複数枚の母材Ｗが上部アーム１２及び下部アーム１３によって加圧されて直流電流が流れ、溶接部がジュール熱によって冶金的に接合される。
【００１５】
二次電流検出器ＩＤは溶接トランスＴの二次側の電流である溶接電流を検出する。二次電流設定器ＩＲは二次電流が設定され、電流誤差増幅回路ＥＩは、二次電流検出器ＩＤの検出信号と二次電流設定器ＩＲの出力信号とを入力として、これらの誤差を増幅する。溶接時間設定器ＴＭＲは１回当たりの溶接時間を設定する。溶接開始回路ＳＴは、溶接を開始するときにＨｉｇｈレベルに成る信号を出力する。起動回路ＯＮは溶接時間設定器ＴＭＲの出力信号と溶接開始回路ＳＴの出力信号とを入力として、溶接開始回路ＳＴの出力信号がＨｉｇｈレベルに成ってから溶接時間設定器ＴＭＲによって設定された時間だけＨｉｇｈレベルに成る信号を出力する。
【００１６】
電極間電圧検出器ＶＤは、上部電極１５とテーブル電極１６の電圧検出線接続部１６ａとの間の電極間電圧を検出する。抵抗値算出回路１７は、二次電流検出器ＩＤと電極間電圧検出器ＶＤとの検出値を入力として、電極間の抵抗値を算出する。距離設定器１８は、テーブル電極１６の電圧検出線接続部１６ａから溶接箇所までの距離が、例えば図示を省略したロボット制御装置からの制御信号によって設定される。補正抵抗値算出回路１９は、距離設定器１８から距離設定値を入力して、テーブル電極１６の電圧検出線接続部１６ａからの距離と抵抗値との関数から距離設定値に対応する電極補正抵抗値Ｒａを算出する。この補正抵抗値算出回路１９には、図２に示すテーブル電極１６の電圧検出線接続部１６ａからの距離Ｌ［ｍｍ］と抵抗値Ｒ［Ω］との関数が保存されている。この関数は、テーブル電極１６の材質を特定して距離Ｌ［ｍｍ］を変化させたときの抵抗値Ｒ［Ω］を測定して決定される。
【００１７】
または上部電極１５をテーブル電極１６の電圧検出線接続部１６ａから予め定めた距離に接触させて通電したときの電流及び無負荷時電極間電圧を検出して、これらの検出値から無負荷時電極間抵抗値を算出し、関数を｛（無負荷時電極間抵抗値）−（電極基準抵抗値Ｒ１）｝÷（予め定めた距離）から設定してもよい。
【００１８】
母材抵抗値算出回路２１は、後述するように、抵抗値算出回路１７から電極間抵抗値Ｒ２を入力し、（母材抵抗値Ｒｗ）＝（電極間抵抗値Ｒ２）−（電極基準抵抗値Ｒ１）−（電極補正抵抗値Ｒａ）を算出する。溶接条件修正回路２２は、電流誤差増幅回路ＥＩの出力信号と母材抵抗値算出回路２１から母材抵抗値Ｒｗとを入力して、さらに図示を省略したその他の溶接条件を入力して、熱伝導計算を利用したシミュレーションを用いて溶接部の温度変化を算出して溶接部の温度推定値を求める。この温度推定値に対応して溶接条件を修正して所望の溶接品質が得られるようにインバータ駆動回路ＤＲへ制御信号を出力する。
【００１９】
溶接電源１０は、交流電源ＰＳ、整流回路ＲＥ、インバータ回路ＩＮＶ、溶接トランスＴ、第１整流素子Ｄ１及び第２整流素子Ｄ２からなる。また制御部１１は、二次電流検出器ＩＤ、二次電流設定器ＩＲ、電流誤差増幅回路ＥＩ、溶接時間設定器ＴＭＲ、溶接開始回路ＳＴ、起動回路ＯＮ、電極間電圧検出器ＶＤ、抵抗値算出回路１７、距離設定器１８、補正抵抗値算出回路１９、母材抵抗値算出回路２１及びインバータ駆動回路ＤＲからなる。
【００２０】
以下、動作を説明する。
（１）図３に示すように、溶接前に図示を省略した溶接用ロボットによって上部電極１５をテーブル電極１６の電圧検出線接続部１６ａまで移動させて接触させる。
（２）二次電流設定器ＩＲに電極基準電流Ｉ１が設定されて、溶接電源１０は上部電極１５とテーブル電極１６との間に電力を供給する。このときに二次電流検出器ＩＤが電流を検出して、電極間電圧検出器ＶＤが上部電極１５とテーブル電極１６の電圧検出線接続部１６ａとの間の電極基準電極間電圧Ｖ１を検出する。
（３）抵抗値算出回路１７が二次電流検出器ＩＤと電極間電圧検出器ＶＤとの検出値を入力として、電極基準抵抗値Ｒ１を算出する。
【００２１】
（４）溶接を行うときに上部電極１５とテーブル電極１６との間に母材Ｗが設置されて、図示を省略した溶接用ロボットによって上部電極１５がテーブル電極１６の溶接箇所へ移動させられて接触されて、上部電極１５がテーブル電極１６に加圧される。
（５）図示を省略したロボット制御装置からの制御信号によって、テーブル電極１６の電圧検出線接続部１６ａから溶接箇所までの距離Ｌ２が距離設定器１８に設定される。
（６）補正抵抗値算出回路１９が距離設定器１８から距離設定値を入力して、テーブル電極１６の電圧検出線接続部１６ａからの距離と抵抗値との関数から距離Ｌ２に対応する電極補正抵抗値Ｒａを算出する。
【００２２】
（７）二次電流設定器ＩＲに溶接電流Ｉ２が設定されて、溶接電源１０は上部電極１５とテーブル電極１６の電圧検出線接続部１６ａとの間に電力を供給する。このときに二次電流検出器ＩＤが溶接中の溶接電流を検出して、電極間電圧検出器ＶＤが上部電極１５とテーブル電極１６の電圧検出線接続部１６ａとの間の電極間電圧Ｖ２を検出する。
（８）抵抗値算出回路１７が二次電流検出器ＩＤと電極間電圧検出器ＶＤとの検出値を入力として、電極間抵抗値Ｒ２を算出する。
【００２３】
（９）母材抵抗値算出回路２１が抵抗値算出回路１７から電極間抵抗値Ｒ２を入力し、（母材抵抗値Ｒｗ）＝（電極間抵抗値Ｒ２）−（電極基準抵抗値Ｒ１）−（電極補正抵抗値Ｒａ）を算出する。
（１０）溶接条件修正回路２２が、電流誤差増幅回路ＥＩの出力信号と母材抵抗値算出回路２１から母材抵抗値Ｒｗとを入力して、さらに図示を省略したその他の溶接条件を入力して、熱伝導計算を利用したシミュレーションを用いて溶接部の温度変化を算出して溶接部の温度推定値を求める。この温度推定値に対応して溶接条件を修正して所望の溶接品質が得られるようにインバータ駆動回路ＤＲを制御する。
【００２４】
この結果、本発明の抵抗溶接制御装置１は、テーブル電極１６の電圧検出線接続部１６ａから溶接箇所までの距離が変わっても母材の抵抗値Ｒｗを正確に算出することができるので、この測定された抵抗値Ｒｗを利用して、上述した適応制御や溶接部の入熱状態のモニタなどを適切に行うことができる。
【符号の説明】
【００２５】
１            抵抗溶接制御装置
７            一次コイル
８            二次コイル
９            コア
１０            溶接電源
１１            制御部
１２            上部アーム
１３            下部アーム
１４            センタータップ
１５            上部電極
１６            テーブル電極
１６ａ            電圧検出線接続部
１７            抵抗値算出回路
１８            距離設定器
１９            補正抵抗値算出回路
２１            母材抵抗値算出回路
２２            溶接条件修正回路
Ｄ１            第１整流素子
Ｄ２            第２整流素子
ＤＲ            インバータ駆動回路
ＥＩ            電流誤差増幅回路
Ｉ１            電極基準電流
Ｉ２            溶接電流
ＩＤ            二次電流検出器
ＩＮＶ            インバータ回路
ＩＲ            二次電流設定器
Ｌ              距離
Ｌ２            距離
ＯＮ            起動回路
ＰＳ            交流電源
Ｒ              抵抗値
Ｒ１            電極基準抵抗値
Ｒ２            電極間抵抗値
Ｒａ            電極補正抵抗値
ＲＥ            整流回路
Ｒｗ            母材抵抗値
ＳＴ            溶接開始回路
Ｔ                  溶接トランス
ＴＭＲ            溶接時間設定器
Ｖ１            電極基準電極間電圧
Ｖ２            電極間電圧
ＶＤ            電極間電圧検出器
Ｗ                  母材
【図１】
0005825665.tif 000002
【図２】
0005825665.tif 000003
【図３】
0005825665.tif 000004