JPH1110342A - スタッド溶接の引き上げ期間入熱管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 スタッド溶接のアーク電圧を算出し、スタッ
ドの溶込量を管理するスタッド溶接の品質管理方法。 【解決手段】 スタッドを被溶接材から引き上げてアー
ク発生中に溶接電圧平均値Ｖ1aと溶接電流平均値Ｉ1aと
を検出し、次にスタッドを被溶接材に押し込んで短絡さ
せ短絡電流通電中に溶接電圧平均値Ｖ2aと溶接電流平均
値Ｉ2aとを検出した後で、短絡電流通電中に検出した溶
接電圧平均値Ｖ2aを溶接電流平均値Ｉ2aで除算して抵抗
値Ｒavを算出し、続いてアーク発生中に検出した溶接電
圧平均値Ｖ1aからアーク発生中に検出した溶接電流平均
値Ｉ1aと抵抗値Ｒavとの積の電圧降下Ｖｒを減算してス
タッド溶接の等価アーク電圧を算出する方法及びこの方
法を使用して算出した判定したい算出平均アーク電圧Ｖ
av１と標準値とを比較して表示、警報、品質判定、入熱
制御等に使用する引き上げ期間入熱管理方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スタッド溶接のア
ーク電圧を算出して、その算出したアーク電圧を使用し
てスタッドの溶込量を管理するスタッド溶接の品質管理
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スタッド溶接の仕上がり外観、溶込量等
の品質を判定する方法として、ずっと以前から、作業員
が溶接したスタッドを目視によって外観検査をし、ハン
マーで打撃する曲げ試験等によって、溶接継手の品質を
判定してきたが、外観検査だけでは溶接継手の品質を正
確に判定することができないし、またハンマーで溶接し
たスタッドを打撃する曲げ試験は、過大な労力を要する
だけでなく破壊試験であるために、これらを改良する従
来技術として、次のような品質判定方法が提案されてい
る。

【０００４】特開昭６１−２４２７６６の技術は、電磁
オシログラフを使用して溶接電流及び溶接電圧、特に溶
接終了時の押込み中の短絡電流を測定記録して、品質判
定を行っている。

【０００６】特平１−１５４８７７の技術は、スタッド
の移動量とガンコイルの電圧及び溶接電流の各波形とを
検出して、押込み開始点、ガンコイルの電圧の出力停止
点及び溶接電流短絡時のサージ電流のピーク点の３点の
内のいずれか２つの時間的位置関係から溶接結果の合否
を判定してきた。

【０００８】特開平７−１４４２７５の技術は、アーク
電圧とスタッドの移動状態とを検出しモニタリングし
て、押込み開始前０. ３秒以内のアーク電圧を測定し
て、短絡が生じて溶接電圧が０になったとき、融合不良
欠陥を判定している。

【００１０】また溶接品質を確保するためには、所要の
入熱を得ることが重要であり、もし溶接条件が適正でな
く所要の入熱を得ることができない場合、例えば、溶接
電流が適正値よりも大きい場合、引き上げ距離が短い場
合又は溶接姿勢が不良の場合は、ア−ク中にスタッドの
溶融面が被溶接材の溶融プールに接触して短絡が発生す
る。この短絡が頻繁に発生すると、ア−ク電圧が十分に
継続しないために入熱不足となって、押し込み中に所要
の押し込み量だけ押し込むことができなくなり溶接不良
となる。

【００１２】そこで、所要の入熱が得られているかどう
かを確認するために、スタッド保持期間中の溶接電流と
溶接電圧とを常時監視しなければならない。ここで、サ
イリスタ等で構成される略定電流電源の場合、溶接電流
は略一定値に制御された電流を通電しているので、溶接
電圧だけを監視しても入熱を監視したことになる。

【００１４】溶接電圧を監視する方法として、検出され
た溶接電圧波形及び溶接電流波形をモニタ−装置等によ
って常時監視する方法があるが、作業者が常時監視しな
ければならない。このモニタ−装置自体は大型であるの
で、建設現場等の溶接位置が頻繁に移動するときは、溶
接位置に応じて移動しなければならないために作業性を
低下させる。またモニタ−装置は高価であり、頻繁に移
動すると故障の原因ともなる。

【００１６】図１は溶接電圧を監視する従来方法を実施
するスタッド溶接装置のブロック図である。同図は、三
相電源３０を入力としてサイリスタ等で構成される略定
電流特性の溶接電源装置１と、溶接ガン２と、溶接電源
装置１の出力端子の「−」端子と溶接ガン２との間に接
続された２次ケーブル１７と、スタッドを溶接する鉄骨
構造物等の被溶接材１４と、溶接電源装置１の出力端子
の「＋」端子と被溶接材１４とを接続する接続線４２、
４３等で形成されるスタッド溶接装置のブロック図であ
る。

【００１８】同図において、溶接電源装置１の出力端子
に接続された溶接電圧検出回路ＶＣによって検出された
検出電圧は、フィルタ回路３６を通って平均値化され
る。この平均値化された出力端子電圧（以下、出力端子
電圧という）Ｖｄは、増幅回路３７で増幅して表示回路
１２によってその値を表示する。また同時に、増幅回路
３７の出力信号と基準溶接電圧設定回路３９によって予
め設定された適正な溶接電圧が得られたときの溶接電圧
平均値Ｖｅとを比較器４０で比較してその差の絶対値が
許容範囲の値△Ｖｅから外れる場合は、警報器４１を作
動させて警報を発する。

【００２０】図２（Ａ）は、スタッド引き上げ期間中に
正常な溶接が行われた場合の溶接ガンと被溶接材の溶接
箇所付近との負荷電圧Ｖｏの波形を示す負荷電圧波形図
であり、同図（Ｂ）は、正常な溶接が行われた場合の出
力端子電圧Ｖｄの波形を示す図である。同図において、
Ｔｐは、溶接ガンを引き上げてア−クを発生させ、ア−
クを持続し安定させるために、所要の溶接電流に移行す
る前に、パイロット電流Ｉｐを通電するパイロット電流
期間である。Ｔａは主アーク電流期間であり、またＴｓ
は溶接ガンを押し込んでスタッドが被溶接材に短絡して
から溶接電流が停止して溶接が終了するまでの短絡電流
期間である。スタッド引き上げ期間中に短絡が発生しな
いときの溶接電圧平均値Ｖｄ１は、図１の基準溶接電圧
設定回路３９にＶｅ＝Ｖd1として予め設定しておき、次
の溶接において得られた溶接電圧平均値Ｖｄが｜Ｖｅ−
Ｖｄ｜≦ΔＶｅであれば、正常な入熱が得られたと判定
する。

【００２５】図３（Ａ）はスタッド引き上げ期間中に短
絡が発生した場合の溶接ガンと溶接箇所付近の被溶接材
との負荷電圧Ｖｏの波形を示す負荷電圧波形図であり、
同図（Ｂ）はスタッド引き上げ期間中に短絡が発生した
場合の出力端子電圧Ｖｄの波形を示す図である。同図
（Ｂ）において、スタッド引き上げ期間中に短絡が発生
したときの溶接電圧平均値をＶd2とすると、溶接電圧平
均値Ｖｄは、｜Ｖｅ−Ｖd2｜＞△Ｖｅとなるために、正
常な入熱が得られていないと判定する。ここで、２次ケ
ーブル、被溶接材の接触抵抗等による電圧降下分を無視
しているが、正確にアーク電圧を検出するためには、溶
接するスタッド又は溶接ガンと被溶接材の溶接する箇所
付近とに電圧検出用の検出線を接続しなければならな
い。しかし、ほとんどの場合、溶接電源装置の出力端子
間に検出線を設けて出力端子電圧Ｖｄを検出している。
この場合、検出した出力端子電圧Ｖｄは、溶接電源装置
の出力端子に接続された２次ケーブル、被溶接材等の抵
抗による電圧降下Ｖｒがアーク電圧Ｖａに加算した電圧
となる。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】現場作業では、通常、
溶接電源装置が重量物であるために移動が困難であるの
で、溶接電源装置を頻繁に移動させないで、ある位置に
設置してその出力端子の「＋」端子を溶接電源装置付近
の被溶接材に接続し、「−」端子を溶接可能な範囲内で
２次ケーブルに接続して２次ケーブルを溶接箇所まで延
長する。したがって、２次ケーブル、被溶接材等の抵抗
値が溶接場所によって変化するために、２次ケーブル、
被溶接材等の抵抗による電圧降下Ｖｒも変化する。

【００３２】溶接電源装置の出力端子間で出力電圧を検
出する場合、２次ケーブル長が短いときは、検出電圧と
アーク電圧との誤差は少ないが、１６φ、１９φ、２２
φ等の太径のスタッドを溶接するときは１０００〜２０
００Ａ程度の大電流を通電するので、検出電圧とアーク
電圧との誤差が大になる。また、溶接電源装置の出力電
流容量では、２次ケーブル長を溶接箇所まで最長往復２
００［ｍ］延長して溶接することが可能であるが、往復
２００［ｍ］延長して溶接すると、２次ケーブル、被溶
接材等の電圧降下Ｖｒは数十Ｖになり、この電圧降下Ｖ
ｒは、溶接電源装置から溶接箇所までの距離に関係する
２次ケーブルの長さ、２次ケーブルの直径等の違いによ
って大きく変化する。

【００３４】図４（Ａ）は、溶接ガンと溶接箇所付近の
被溶接材との負荷電圧Ｖｏの波形を示す負荷電圧波形図
であり、同図（Ｂ）は２次ケーブル及び被溶接材の抵抗
値による電圧降下Ｖｒが大きい場合の出力端子電圧Ｖｄ
の波形を示す図である。同図において、出力端子電圧の
溶接電圧平均値Ｖd3は、負荷電圧Ｖｏと２次ケーブル及
び被溶接材の抵抗値による電圧降下Ｖｒとの和であり、
負荷電圧Ｖｏはスタッドと被溶接材との溶接電圧平均値
Ｖd1であり、電圧降下Ｖｒは２次ケ−ブルの電圧降下と
被溶接材の抵抗によって生じる電圧降下との和であるの
で、Ｖd3＝Ｖｒ＋Ｖｏ＝Ｖｒ＋Ｖd1となる。

【００３５】したがって、正常なア−ク電圧が発生して
も、出力端子電圧の溶接電圧平均値Ｖd3は、図２に示す
溶接電圧平均値Ｖd1よりも電圧降下Ｖｒだけ大きくなる
ために、図１の基準溶接電圧設定回路３９に予め設定す
る溶接電圧平均値Ｖｅとして、出力端子電圧の溶接電圧
平均値Ｖd3を設定しなければならない。しかし、前述し
た現場作業のように、２次ケーブル及び被溶接材の抵抗
値が常に変化する場合は、電圧降下Ｖｒが大きく変化す
るために、出力端子電圧の溶接電圧平均値Ｖd3を監視し
ても、スタッドと被溶接材との溶接電圧平均値Ｖd1すな
わち負荷電圧Ｖｏを制御することができなくなる。

【００３６】以上の［発明が解決しようとする課題］
は、本出願人が特願平 9-98330（以下、先願という）に
おいて記載した課題であり、先願はこれらの課題を簡略
な方法で解決している。しかし、この先願発明は、スタ
ッド溶接の溶接電圧を算出する方法において、スタッド
を被溶接材から引き上げたときのアーク発生中の溶接電
流平均値とこのスタッドを被溶接材に押し込んだときの
短絡電流通電中の溶接電流平均値とが変化しないことを
前提条件にしているので、以下に記載するような課題が
残されている。

【００３８】工事現場、建設現場等では、例えば、１８
００［Ａ］の大電流を必要とする直径２２［mm］の太径
のスタッドを溶接することができる大容量の商用電源が
得られないことがあり、そのようなときは、エンジン発
電機を使用する。移動可能な実用的なエンジン発電機で
は、通常の商用電源に接続したスタッド溶接電源装置の
ような定電流特性の出力特性を得ることができないで、
垂下特性の出力特性になってしまう。このようなスタッ
ド溶接電源装置においては、スタッドを被溶接材から引
き上げたときのアーク発生中の溶接電流平均値とこのス
タッドを被溶接材に押し込んだときの短絡溶接電流平均
値とが変化してしまうことが多く、先願発明を実施する
と誤差が大きくなる。

【００４０】上記の垂下特性のスタッド溶接電源装置に
おいて、アーク発生中と短絡中との溶接電流平均値が変
化してしまう場合について説明する。図５は、横軸が出
力電流Ｉ［Ａ］であり縦軸が出力電圧Ｖ［Ｖ］である理
想的な定電流特性及び移動が容易で経済的設計をした実
用的な垂下特性のスタッド溶接電源装置の出力特性を示
す図である。同図において、２点鎖線で示す折れ線Ｅ
は、電源装置の出力端子までの内部抵抗が零である理想
的な定電流特性の出力特性である。スタッド溶接電源装
置の出力特性が、理想的な定電流特性のときは、スタッ
ドを被溶接材から引き上げたときのアーク発生中の溶接
電流平均値とこのスタッドを被溶接材に押し込んだとき
の短絡溶接電流平均値とが変化しないので、簡略な方法
の先願発明を実施することが望ましい。

【００４１】また、同図において、実線で示す曲線Ｆ
は、移動が容易で経済的設計をした実用的な垂下特性の
電源装置の出力特性である。スタッド溶接電源装置の出
力特性が、垂下特性のときは、スタッドを被溶接材から
引き上げたときのアーク発生中の溶接電流平均値とこの
スタッドを被溶接材に押し込んだときの短絡溶接電流平
均値とが変化してしまうので、簡略な方法の先願発明を
実施すると誤差が大きくなる。

【００４２】以下、図５に示す垂下特性のスタッド溶接
電源装置に生じる誤差について説明する。同図におい
て、直線Ｖ1aはスタッド近傍のアーク電圧特性であり、
直線Ｖｒ1tは２次ケーブル長が短いときの２次ケーブル
電圧降下特性であり、直線Ｖｒ2tは２次ケーブル長が長
いときの２次ケーブル電圧降下特性であり、直線Ｖt1は
２次ケーブル電圧降下特性がＶｒ1tのときの出力端子電
圧特性であり、直線Ｖt2は２次ケーブル電圧降下特性が
Ｖｒ2tのときの出力端子電圧特性である。

【００４３】これらの出力特性の電源装置を出力電流が
500,1000,1500,2000［Ａ］になるように制御をすると、
２点鎖線で示す折れ線ＥはＥ05, Ｅ10, Ｅ15, Ｅ20のよ
うな定電流特性となり、実線で示す曲線ＦはＦ05, Ｆ1
0, Ｆ15, Ｆ20及びＧ05, Ｇ10, Ｇ15, Ｇ20のような垂
下特性となる。これらのＦ05, Ｆ10, Ｆ15, Ｆ20で示す
曲線は、アーク発生中に出力電流が500,1000,1500,2000
［Ａ］になるように制御したときの出力特性であり、Ｇ
05, Ｇ10, Ｇ15, Ｇ20で示す曲線は、短絡中に出力電流
が500,1000,1500,2000［Ａ］になるように制御したとき
の出力特性である。

【００４４】このような出力特性の電源において、アー
ク発生中の出力電流が1000［Ａ］になるように制御した
ときの出力特性Ｆ10と出力端子電圧特性Ｖt2との交点に
おける出力電圧値をＥａとし、短絡中に出力電流が1000
［Ａ］になるように制御したときの出力特性Ｇ10と出力
端子電圧特性Ｖt2との交点における出力電圧値をＦａと
したとき、出力電流値が1000［Ａ］のように小さいとき
は、２次ケーブル長が長い場合であっても、出力電圧値
Ｅａと出力電圧値Ｆａとの差ΔＶ10は、小さく無視する
ことができる。

【００４５】しかし、アーク発生中の出力電流が1500
［Ａ］になるように制御したときの出力特性Ｆ15と出力
端子電圧特性Ｖt1との交点における出力電圧値をＥｂと
し、短絡中に出力電流が1500［Ａ］になるように制御し
たときの出力特性Ｇ15と出力端子電圧特性Ｖt2との交点
における出力電圧値をＦｂとしたとき、出力電流値が15
00［Ａ］のように大きくなると、２次ケーブル長が長い
場合は、出力電圧値Ｅｂと出力電圧値Ｆｂとの差ΔＶ15
は、大きくなり無視することができなくなり、先願の管
理方法では精度が低下する。

【００４６】さらに、アーク発生中の出力電流が2000
［Ａ］になるように制御したときの出力特性Ｆ20と出力
端子電圧特性Ｖt1との交点における出力電圧値をＥｃと
し、短絡中に出力電流が2000［Ａ］になるように制御し
たときの出力特性Ｇ20と出力端子電圧特性Ｖt1との交点
における出力電圧値をＦｃとしたとき、出力電流値が20
00［Ａ］のように大きくなり、２次ケーブル長が短いと
きであっても、出力電圧値Ｅｃと出力電圧値Ｆｃとの差
ΔＶ20は大きくなり、先願の管理方法では実用価値がな
くなる。

【００５１】

【課題を解決するための手段】請求項１の方法は、スタ
ッド溶接の入熱管理方法において、後述する図６に示す
ように、スタッドを被溶接材から引き上げてアーク発生
中に溶接電圧平均値Ｖ1aと溶接電流平均値Ｉ1aとを検出
し、次にスタッドを被溶接材に押し込んで短絡させ短絡
電流通電中に溶接電圧平均値Ｖ2aと溶接電流平均値Ｉ2a
とを検出した後で、短絡電流通電中に検出した溶接電圧
平均値Ｖ2aを溶接電流平均値Ｉ2aで除算して抵抗値Ｒav
を算出し、続いてアーク発生中に検出した溶接電圧平均
値Ｖ1aからアーク発生中に検出した溶接電流平均値Ｉ1a
と抵抗値Ｒavとの積の電圧降下Ｒav・Ｉ1aを減算して、
算出平均アーク電圧Ｖavを算出するスタッド溶接の引き
上げ期間入熱管理方法である。

【００５２】請求項２の方法は、スタッド溶接の入熱管
理方法において、スタッドを被溶接材から引き上げてア
ーク発生中に予め定めた引き上げ中の検出期間Ｔ１の溶
接電圧平均値Ｖ1aと溶接電流平均値Ｉ1aとを検出し、次
にスタッドを被溶接材に押し込んで短絡させ短絡電流通
電中に予め定めた押し込み中の検出期間Ｔ２の溶接電圧
平均値Ｖ2aと溶接電流平均値Ｉ2aとを検出した後で、短
絡電流通電中に検出した溶接電圧平均値Ｖ2aを溶接電流
平均値Ｉ2aで除算して抵抗値Ｒavを算出し、続いてアー
ク発生中に検出した溶接電圧平均値Ｖ1aからアーク発生
中に検出した溶接電流平均値Ｉ1aと抵抗値Ｒavとの積の
電圧降下Ｒav・Ｉ1aを減算して、算出平均アーク電圧Ｖ
avを算出するスタッド溶接の引き上げ期間入熱管理方法
である。

【００５３】請求項３の方法は、スタッド溶接の引き上
げ期間入熱管理において、基準にするスタッドを被溶接
材から引き上げてアークを発生してアーク発生中に短絡
が生じない基準にする溶接電流平均値Ｉ1aを測定してお
き、再度アークを発生してアーク発生中に溶接電圧平均
値Ｖ1bを検出し、次にスタッドを被溶接材に押し込んで
短絡させ短絡電流通電中に溶接電圧平均値Ｖ2bと溶接電
流平均値Ｉ2bとを検出した後で、短絡電流通電中に検出
した溶接電圧平均値Ｖ2bを溶接電流平均値Ｉ2bで除算し
て抵抗値Ｒav１を算出し、続いてアーク発生中に検出し
た溶接電圧平均値Ｖ1aからアーク発生中に短絡を生じな
い基準にする溶接電流平均値Ｉ1aと抵抗値Ｒav１との積
の電圧降下Ｒav１・Ｉ1aを減算して算出した判定したい
算出平均アーク電圧Ｖav１を、予め定めた標準値（後述
する平均電圧標準値Ｖst）と比較するスタッド溶接の引
き上げ期間入熱管理方法である。

【００５４】請求項４の方法は、請求項３の予め定めた
標準値が、基準にするスタッドを被溶接材から引き上げ
てアークを発生し、アーク発生中に短絡が発生しないと
きの溶接電圧平均値Ｖ1aと溶接電流平均値Ｉ1aとを検出
し、次にスタッドを被溶接材に押し込んで短絡させ短絡
電流通電中に溶接電圧平均値Ｖ2aと溶接電流平均値Ｉ2a
とを検出した後で、短絡電流通電中に検出した溶接電圧
平均値Ｖ2aを溶接電流平均値Ｉ2aで除算して抵抗値Ｒav
を算出し、続いてアーク発生中に検出した溶接電圧平均
値Ｖ1aからアーク発生中に検出した溶接電流平均値Ｉ1a
と抵抗値Ｒavとの積の電圧降下Ｒav・Ｉ1aを減算して算
出した基準にする算出平均アーク電圧Ｖavであるスタッ
ド溶接の引き上げ期間入熱管理方法である。

【００５５】請求項５の方法は、後述する図１０に示す
ように、判定したいスタッドを被溶接材から引き上げて
アークを発生し、アーク発生中に短絡を生じたために、
請求項３の方法で算出した判定したい算出平均アーク電
圧Ｖav１が、請求項４の方法で算出した基準にする算出
平均アーク電圧Ｖavよりも減少したときに品質低下と判
定するスタッド溶接の引き上げ期間入熱管理方法であ
る。この請求項５の方法は、判定したいスタッドを被溶
接材から引き上げてアーク発生中に溶接電圧平均値Ｖ1b
を検出し、次にスタッドを被溶接材に押し込んで短絡さ
せ短絡電流通電中に溶接電圧平均値Ｖ2bと溶接電流平均
値Ｉ2bとを検出した後で、短絡電流通電中に検出した溶
接電圧平均値Ｖ2bを溶接電流平均値Ｉ2bで除算して抵抗
値Ｒav１を算出し、続いてアーク発生中に検出した溶接
電圧平均値Ｖ1bからアーク発生中に短絡を生じない基準
にする溶接電流平均値Ｉ1aと抵抗値Ｒav１との積の電圧
降下Ｒav１・Ｉ1aを減算して算出した判定したい算出平
均アーク電圧Ｖav１を、請求項４の方法で算出した基準
にする算出平均アーク電圧Ｖavと比較するスタッド溶接
の引き上げ期間入熱管理方法である。

【００６０】

【発明の実施の形態】本発明の方法は、スタッド溶接の
入熱管理方法において、２次ケーブルによる電圧降下が
変化したときであっても、スタッド溶接電源装置の出力
端子から検出した出力電圧によって、スタッド近傍の負
荷電圧を算出して入熱を管理する方法であって、後述す
る図６に示すように、スタッドを被溶接材から引き上げ
てアーク発生中に溶接電圧平均値Ｖ1aと溶接電流平均値
Ｉ1aとを検出し、次にスタッドを被溶接材に押し込んで
短絡させ短絡電流通電中に溶接電圧平均値Ｖ2aと溶接電
流平均値Ｉ2aとを検出した後で、短絡電流通電中に検出
した溶接電圧平均値Ｖ2aを溶接電流平均値Ｉ2aで除算し
て抵抗値Ｒavを算出し、続いてアーク発生中に検出した
溶接電圧平均値Ｖ1aからアーク発生中に検出した溶接電
流平均値Ｉ1aと抵抗値Ｒavとの積の電圧降下Ｖｒを減算
して、算出平均アーク電圧Ｖavを算出するスタッド溶接
の等価アーク電圧を算出する方法及びこの方法を使用し
て算出した判定したい算出平均アーク電圧Ｖav１と標準
値とを比較して表示、警報、品質判定、入熱制御等に使
用する引き上げ期間入熱管理方法である。

【００６１】ここで、本出願に使用する用語の一部につ
いて説明する。「短絡電流通電中」とは、前述した「短
絡電流期間Ｔｓ」又は後述する「押し込み中の検出期間
Ｔ２」のうちの定常の短絡電流が流れる期間をいう。判
定したいスタッドとは、今溶接しようとしているスタッ
ドの検出又は算出データを入熱管理に使用するスタッド
をいう。基準にするスタッドとは、判定したいスタッド
を溶接する前に、正常な溶接が行われたときの検出又は
算出データを収集するスタッドであって、収集したデー
タを後の判定したいスタッドの入熱管理に使用するスタ
ッドをいう。この基準にするスタッドは、正常な溶接が
行われたときのスタッドであればよいので、必ずしも、
データを収集する目的だけのスタッドでなくても、現
在、判定しようとしているスタッドよりも前に溶接され
た判定したいスタッドであればよい。

【００６２】

【実施例】以下、図面を参照して動作を説明する。図６
は、本発明の共通の思想となる請求項１のスタッド溶接
の等価アーク電圧を算出する引き上げ期間入熱管理のフ
ローチャートである。同図において、ステップＳＴ１
は、スタッドを被溶接材から引き上げてアーク発生中に
溶接電圧平均値Ｖ1aと溶接電流平均値Ｉ1aとを検出する
アーク発生中の検出ステップである。

【００６３】ステップＳＴ２は、スタッドを被溶接材に
押し込んで短絡させ短絡電流通電中に溶接電圧平均値Ｖ
2aと溶接電流平均値Ｉ2aとを検出する短絡電流通電中の
検出ステップである。ステップＳＴ３は、短絡電流通電
中に検出した溶接電圧平均値Ｖ2aを溶接電流平均値Ｉ2a
で除算して抵抗値Ｒavを算出する抵抗値算出ステップで
ある。ステップＳＴ４は、アーク発生中に検出した溶接
電流平均値Ｉ1aと抵抗値Ｒavとの積の電圧降下Ｖｒを算
出する電圧降下算出ステップである。ステップＳＴ５
は、アーク発生中に検出した溶接電圧平均値Ｖ1aから電
圧降下Ｖｒを減算して算出平均アーク電圧Ｖavを算出す
る等価アーク電圧算出ステップである。

【００６４】図７は、本発明の方法を実施するスタッド
溶接装置の実施例を示す図である。同図のスタッド溶接
装置は、溶接電源装置１と溶接ガン２と溶接制御装置３
とから形成される。この溶接電源装置１は、溶接ガン２
にパイロット電流Ｉｐと主ア−ク電流Ｉａとから成る溶
接電流を出力し、後述する溶接制御装置３から出力され
るアナログ信号に応じて、出力電流Ｉｏを制御する電流
指令出力回路５と、その電流指令に基づいて溶接電流を
制御するサイリスタ等の半導体スイッチング素子からな
る溶接電流出力回路１５と、２次ケーブル１７を通って
溶接ガン２に装着されたスタッド１８に出力される出力
電流Ｉｏを検出して溶接電流検出信号Ｉｃを出力する溶
接電流検出回路ＩＣと、出力端子電圧Ｖｄを検出して溶
接電圧検出信号Ｖｃを出力する溶接電圧検出回路ＶＣと
から形成される。

【００６５】溶接制御装置３は、溶接電流検出信号Ｉｃ
をディジタル溶接電流検出信号Ｉddに変換して演算処理
回路ＣＰＵに出力するＡ／Ｄ変換器７と、溶接電圧検出
信号Ｖｃをディジタル溶接電圧検出信号Ｖddに変換して
演算処理回路ＣＰＵに出力するＡ／Ｄ変換器８と、ディ
ジタル溶接電流検出信号Ｉddとディジタル溶接電圧検出
信号Ｖddとを入力して後述するディジタル出力信号を出
力する演算処理回路ＣＰＵと、演算処理回路ＣＰＵのデ
ィジタル出力信号Ｉodをアナログ出力信号Ｉoaに変換し
て電流指令出力回路５に出力するＤ／Ａ変換器６と、溶
接結果のデータを記憶する記憶回路１１と、溶接結果を
表示するディジタルパネル等の表示回路１２とからな
る。このＤ／Ａ変換器６、Ａ／Ｄ変換器７及びＡ／Ｄ変
換器８は演算処理回路ＣＰＵに内蔵してもよい。

【００６６】判定したいスタッドも、上記の基準にする
スタッドと同様に、抵抗値Ｒav１及び算出平均アーク電
圧Ｖav１を算出して、抵抗値Ｒav１のディジタル出力信
号、算出平均アーク電圧Ｖav１のディジタル出力信号等
を記憶回路１１に記憶する。

【００６７】以下、図７の実施例のスタッド溶接装置の
動作について説明する。溶接ガンに保持されたスタッド
先端を被溶接材１４に当接した位置まで押し当て、溶接
ガン２に配設されている起動スイッチ１３を押すと、当
接位置にあったスタッド１８は予め設定された位置まで
引き上げられ、続いて予め設定されたパイロット電流Ｉ
ｐを通電する。スタッドが引き上げられてアークが発生
すると、予め設定した時間後にパイロット電流Ｉｐを主
ア−ク電流Ｉａに切り換える。パイロット電流Ｉｐ又は
主ア−ク電流Ｉａの通電開始から所要の溶接電流値に達
した後に、予め設定された時間が経過すると、スタッド
１８を被溶接材１４に向かって押し込む。その途中で、
スタッド１８が被溶接材１４に対して短絡し、短絡時間
だけ短絡電流Ｉｓが流れる。この一連の溶接動作のうち
で、後述するサンプリング時間Ｔ１及びＴ２の間、演算
処理回路ＣＰＵによって、溶接電流及び溶接電圧を検出
する。

【００６８】溶接電源装置１の出力端子に接続された溶
接電圧検出回路ＶＣによって検出した出力電圧は、アー
ク発生中と短絡中との溶接状態及び２次ケーブル１７と
被溶接材１４との間の抵抗値によって大きく変化するた
めに、その平均値として算出された電圧は一定値でな
い。また、溶接電源装置１の出力回路に接続された溶接
電流検出回路ＩＣによって検出した出力電流は、溶接電
源装置１が垂下特性であるとき、アーク発生中と短絡発
生中とが変化するために、その平均値として算出された
電流値は一定値でない。そこで、溶接ガン２を引き上げ
てアーク発生中の一定期間Ｔ１（以下、引き上げ中の検
出期間という）に検出した溶接電圧の平均値Ｖ1a（以
下、引き上げ中の溶接電圧平均値という）及び溶接電流
の平均値Ｉ1a（以下、引き上げ中の溶接電流平均値とい
う）と、押し込み中の短絡期間Ｔ２（以下、押し込み中
の検出期間という）の間の溶接電圧の平均値Ｖ2a（以
下、押し込み中の溶接電圧平均値という）及び溶接電流
の平均値Ｉ２a （以下、押し込み中の溶接電流平均値と
いう）とを検出する。

【００７０】次に、短絡電流通電中に検出した溶接電圧
平均値Ｖ2aを溶接電流平均値Ｉ2aで除算して抵抗値Ｒav
を算出し、続いてアーク発生中に検出した溶接電圧平均
値Ｖ1aからアーク発生中に検出した溶接電流平均値Ｉ1a
と抵抗値Ｒavとの積を減算した値を算出平均アーク電圧
Ｖavとする。

【００７２】演算処理回路ＣＰＵは、前述した図６の機
能をディジタル信号によって実行する演算処理回路であ
って、基準にするスタッドを被溶接材から引き上げてア
ーク発生中に検出したディジタル溶接電圧検出信号Ｖdd
とディジタル溶接電流検出信号Ｉddとを入力して後述す
るサンプリング時間Ｔ１の溶接電圧平均値Ｖ1aと溶接電
流平均値Ｉ1aとを演算し、次にスタッドを被溶接材に押
し込んで短絡させ短絡電流通電中に検出したディジタル
溶接電圧検出信号Ｖddとディジタル溶接電流検出信号Ｉ
ddとを入力して後述するサンプリング時間Ｔ２の溶接電
圧平均値Ｖ2aと溶接電流平均値Ｉ2aとを検出した後で、
短絡電流通電中に検出した溶接電圧平均値Ｖ2aを溶接電
流平均値Ｉ2aで除算して抵抗値Ｒavを算出し、続いてア
ーク発生中に検出した溶接電圧平均値Ｖ1aからアーク発
生中に検出した溶接電流平均値Ｉ1aと抵抗値Ｒavとの積
を減算して算出平均アーク電圧Ｖavを算出して、抵抗値
Ｒavのディジタル出力信号と算出平均アーク電圧Ｖavの
ディジタル出力信号とを記憶回路１１に記憶する。

【００７４】これらの基準となる抵抗値Ｒav、基準とな
る算出平均アーク電圧Ｖav、判定したい抵抗値Ｒav１又
は判定したい算出平均アーク電圧Ｖav１を使用すること
によって、従来技術のモニターによって波形データを管
理する方法よりも、データ量を少なくして大量の溶接結
果のデータを管理することができる。

【００８０】図８（Ａ）は出力電流Ｉｏの波形を示す溶
接電流波形図であり、同図（Ｂ）は溶接電源装置の出力
端子で検出した出力端子電圧Ｖｄの波形を示す図であ
る。次の順序で溶接を開始する。出力電流Ｉｏを通電し
てスタッド１８を引き上げると、被溶接材１４に接触し
たスタッド先端の電極子からアークを発生し、時刻ｔ０
においてパイロット電流Ｉｐが流れる。次に、この時刻
ｔ０から予め設定した時刻ｔ１になると、パイロット電
流Ｉｐを主アーク電流Ｉａに切り換える。続いて、主ア
ーク電流Ｉａが安定するまでに十分な時間が経過した時
刻ｔ11から予め設定した引き上げ中の検出期間Ｔ１の
間、出力端子電圧Ｖｄを検出する。時刻ｔの引き上げ中
の溶接電圧Ｖ1(ｔ) 及び溶接電流Ｉ1(t)を検出して演算
処理回路ＣＰＵによって積算する。

【００８２】次に、抵抗値Ｒavの第１の算出方法につい
て説明する。引き上げ中の検出期間Ｔ１の間、時刻ｔの
引き上げ中の溶接電圧Ｖ1(ｔ) を積算して、引き上げ中
の検出期間Ｔ１で除算して算出した溶接電圧平均値Ｖ1a
及び溶接電流Ｉ1(t)を積算して、引き上げ中の検出期間
Ｔ１で除算して算出した溶接電流平均値Ｉ1aを、それぞ
れ数１及び数２によって算出する。

【数１】

【数２】 なお、溶接電源装置が定電流特性であるときは、溶接電
流Ｉ1(t)を積算する必要がなく、検出した溶接電流Ｉ1
(t)が溶接電流平均値Ｉ1aにしてもよい。

【００８４】次に、時刻ｔ12にスタッド１８を被溶接材
１４に押し込む指令をして、スタッド１８を溶融プール
に押し込んで短絡させる。短絡後、ピーク電流が低下し
た十分な時刻ｔ21になってから検出を開始し、時刻ｔ21
から時刻ｔ22までの押し込み中の検出期間Ｔ２の間、時
刻ｔの押し込み中の溶接電圧Ｖ2(ｔ) 及び溶接電流Ｉ2
(t)を検出して、時刻ｔの抵抗値Ｒ(t) を数３によって
算出する。 Ｒ(t) ＝Ｖ2(t)／Ｉ2(ｔ) …（数３）

【００８５】この時刻ｔの抵抗値Ｒ(t) を、押し込み中
の検出期間Ｔ２の間、演算処理回路ＣＰＵによって積算
して、押し込み中の検出期間Ｔ２の抵抗の平均値（以
下、抵抗値という）Ｒavを数４によって算出する。

【数４】 この期間Ｔ２の抵抗値Ｒavは、２次ケーブル１７及び被
溶接材１４の抵抗値（以下、抵抗値という）である。

【００８６】この抵抗値Ｒavに、前述した数２の引き上
げ中（アーク発生中）の検出期間Ｔ１の溶接電流平均値
Ｉ1aを乗算して、抵抗値による電圧降下Ｒav・Ｉ1aを算
出する。次に、前述した数１の引き上げ中の検出期間Ｔ
１の溶接電圧平均値Ｖ1aから、この電圧降下Ｒav・Ｉ1a
を減算した平均ア−ク電圧Ｖavを数５によって算出す
る。 Ｖav＝Ｖ1a− Ｒav・Ｉ1a…（数５）

【００８７】次に、抵抗値Ｒavの第２の算出方法につい
て説明する。短絡時の溶接電流の変動がない場合、演算
処理回路ＣＰＵによって、この押し込み中の溶接電圧Ｖ
2(t)及び溶接電流Ｉ2(ｔ) を積算して、この押し込み中
の検出期間Ｔ２の溶接電圧平均値Ｖ2a及び溶接電流平均
値Ｉ2aを、それぞれ、数６及び数７によって算出する。

【数６】

【数７】

【００８８】抵抗値Ｒavを数８によって算出する。 Ｒav＝Ｖ2a／Ｉ2a…（数８） なお、この第２の方法によって算出した抵抗値Ｒavを使
用して平均ア−ク電圧Ｖavを、前述した数５、即ち［Ｖ
av＝Ｖ1a− Ｒav・Ｉ1a］によって算出する。

【００８９】この押し込み中の溶接電圧平均値Ｖ2aは、
２次ケーブル１７及び被溶接材１４の抵抗値による電圧
降下Ｖｒである。ここで算出したＶ1aと押し込み中の溶
接電圧平均値Ｖ2aとの差を算出平均アーク電圧Ｖavとし
て演算処理回路ＣＰＵから記憶回路１１に記憶し、また
表示回路１２に出力して表示させてもよい。

【００９０】図９（Ａ）は出力電流Ｉｏの波形を示す溶
接電流波形図であり、同図（Ｂ）は引き上げ中の検出期
間Ｔ１の間に、引き上げ不良、アーク現象による片溶け
等によって、時刻ｔ1Sにおいてスタッド１８が溶融プー
ルに短絡した場合の出力端子電圧Ｖｄの波形を示す図で
ある。

【００９２】アーク発生中に短絡を生じる図９（Ｂ）に
示す算出平均アーク電圧Ｖav１とアーク発生中に短絡を
生じない図８（Ｂ）に示した算出平均アーク電圧Ｖavと
を比較すると、次のとおりである。図９（Ｂ）に示す算
出平均アーク電圧Ｖav１は、Ｖav１＝Ｖ1b−Ｖ2a＝Ｖ1b
−Ｒav・Ｉ1aであり、図８（Ｂ）に示した算出平均アー
ク電圧Ｖavは、Ｖav＝Ｖ1a−Ｖ2a＝Ｖ1a−Ｒav・Ｉ1aで
あり、Ｖav−Ｖav１＝Ｖ1a−Ｖ1bであって、短絡が発生
するときの引き上げ中の検出期間Ｔ１の溶接電圧平均値
Ｖ1bは、図８（Ｂ）に示す短絡が発生しないときの引き
上げ中の検出期間Ｔ１の溶接電圧平均値Ｖ1aよりも減少
してＶ1a−Ｖ1b＞０となるので、Ｖav１＜Ｖavとなり、
図９（Ｂ）の算出平均アーク電圧Ｖav１はＶavよりも減
少する。なお、各符号は次のとおりである。 Ｖav 短絡が発生しないときの算出平均ア−ク電圧
（Ｖ1a−Ｖ2a） Ｖav１ 短絡が発生したときの算出平均ア−ク電圧（Ｖ
1b−Ｖ2a） Ｖ1a 短絡が発生しないときの引き上げ中の検出期間
Ｔ１の溶接電圧平均値 Ｖ1b 短絡が発生するときの引き上げ中の検出期間Ｔ
１の溶接電圧平均値 Ｖ2a 押し込み中の溶接電圧平均値（正常動作時の検
出期間Ｔ２の溶接電圧平均値） Ｒav 抵抗値 Ｉ1a 引き上げ中の検出期間Ｔ１の溶接電流平均値

【００９４】上記の図９（Ｂ）に示す引き上げ中の短絡
波形のときは、短絡が発生したときの算出平均アーク電
圧Ｖav１は、短絡が発生するときの引き上げ中の検出期
間Ｔ１の溶接電圧平均値Ｖ1bから押し込み中の検出期間
Ｔ２の溶接電圧平均値Ｖ2aを引いた値であって、短絡が
発生したときの算出平均ア−ク電圧Ｖav１が、短絡が発
生しないときの算出平均ア−ク電圧Ｖavよりも減少した
ときに品質低下と判定する。

【００９６】短絡が発生しないときの算出平均アーク電
圧Ｖavは略一定であるので、短絡が発生しないときの算
出平均ア−ク電圧Ｖavの値（以下、平均電圧標準値Ｖst
という）は、溶接スタッドの直径、被溶接材１４等の条
件に応じて評価され、平均電圧標準値として決めること
ができる。したがって、短絡が発生しないときの算出平
均ア−ク電圧（平均電圧標準値）Ｖstを演算処理回路Ｃ
ＰＵに予め入力しておけば、各スタッドの溶接毎に得ら
れた算出平均アーク電圧Ｖavと平均電圧標準値Ｖstとを
比較することができる。

【０１００】図１０は、請求項５又は請求項６の判定し
たい算出平均アーク電圧Ｖav１と基準にする算出平均ア
ーク電圧Ｖavとを比較して信号を出力するスタッド溶接
の引き上げ期間入熱管理のフローチャートである。同図
において、ステップＳＴ１乃至ＳＴ４は基準にする算出
平均アーク電圧Ｖavを算出するステップであり、ステッ
プＳＴ１１乃至ＳＴ１４は判定したい算出平均アーク電
圧Ｖav１を算出するステップである。ステップＳＴ１
は、基準にするスタッドを被溶接材から引き上げてアー
ク発生中に溶接電圧平均値Ｖ1aと溶接電流平均値Ｉ1aと
を検出するアーク発生中の検出ステップである。

【０１０２】ステップＳＴ２は、基準にするスタッドを
被溶接材に押し込んで短絡させ短絡電流通電中に溶接電
圧平均値Ｖ2aと溶接電流平均値Ｉ2aとを検出する短絡電
流通電中の検出ステップである。ステップＳＴ３は、短
絡電流通電中に検出した溶接電圧平均値Ｖ2aを溶接電流
平均値Ｉ2aで除算して抵抗値Ｒavを算出する基準抵抗値
算出ステップである。

【０１０４】ステップＳＴ４は、アーク発生中に検出し
た溶接電流平均値Ｉ1aと基準にする抵抗値Ｒavとの積の
基準にする電圧降下Ｖｒを算出する基準電圧降下算出ス
テップである。ステップＳＴ５は、アーク発生中に検出
した溶接電圧平均値Ｖ1aから基準にする電圧降下Ｖｒを
減算して基準にする算出平均アーク電圧Ｖavを算出する
基準電圧算出ステップである。

【０１０６】ステップＳＴ１１は、判定したいスタッド
を被溶接材から引き上げてアーク発生中に溶接電圧平均
値Ｖ1bを検出するアーク発生中の検出ステップである。

【０１０８】ステップＳＴ１２は、判定したいスタッド
を被溶接材に押し込んで短絡させ短絡電流通電中に溶接
電圧平均値Ｖ2bと溶接電流平均値Ｉ2bとを検出する短絡
電流通電中の検出ステップである。ステップＳＴ１３
は、短絡電流通電中に検出した溶接電圧平均値Ｖ2bを溶
接電流平均値Ｉ2bで除算して、抵抗値Ｒav１を算出する
判定抵抗値算出ステップである。

【０１１０】ステップＳＴ１４は、アーク発生中に検出
した溶接電流平均値Ｉ1aと判定したい抵抗値Ｒav１との
積の電圧降下Ｖr1を算出する判定電圧降下算出ステップ
である。ステップＳＴ１５は、アーク発生中に検出した
溶接電圧平均値Ｖ1aから判定したい電圧降下Ｖr1を減算
して判定したい算出平均アーク電圧Ｖav１を算出する判
定電圧算出ステップである。

【０１１２】ステップＳＴ２０は、判定したい算出平均
アーク電圧Ｖav１と基準にする算出平均アーク電圧Ｖav
とを比較して品質を管理するを基準・判定電圧比較ステ
ップである。この判定したい算出平均アーク電圧Ｖav１
と基準にする算出平均アーク電圧Ｖavとを比較した信号
によって、表示、警報、品質判定、入熱制御等を行うこ
とができる。

【１０００】

【発明の効果】本発明の効果は次のとおりである。

【１００１】（１）本発明においては、溶接電源の出力
端子間で検出した出力端子電圧信号及び出力電流を検出
した出力電流検出信号によって、２次ケーブルを延長し
たときでも、アーク電圧を容易に正確に算出することが
できる。

【１００２】（２）本発明においては、短絡が発生しな
いときの算出平均ア−ク電圧（平均電圧標準値）Ｖstを
演算処理回路ＣＰＵに予め入力しておくと、各スタッド
の溶接毎に得られる算出平均アーク電圧Ｖavと平均電圧
標準値Ｖstとを比較することができる。この比較によっ
て、溶接品質に影響する合格範囲をはずれた場合、警報
器等で作業者に知らせて、作業者が不良個所を再度、溶
接し直して部材の強度を確保することができるので、ア
ークスタッド溶接の施工管理を適切にかつ容易に行うこ
とができる。

【１００３】（３）本発明においては、各スタッドの溶
接毎に得られるデータは、各スタッドの溶接ごとに記憶
させ、演算処理回路ＣＰＵ又はこのデータを外部記憶回
路、例えばメモリカード又はパソコンに入力して、パソ
コンで処理してヒストグラム等を作成して評価すること
ができるので各スタッド溶接作業の溶接品質を容易に確
認することができる。

【１００４】（４）本発明においては、現場でのスタッ
ド溶接においては、運搬、引き回し等の作業性を良くす
るため、規定のケーブル径よりも小径のケーブルを使用
する場合が多いために、大電流を頻繁に通電すると、接
触部、劣化部等の発熱が大きく加速度的に劣化して焼損
する。本発明においては、短絡時の電圧降下Ｖｒが予め
定められた許容値を越えると異常信号を出力するので、
正常なケーブル又はコネクタであるかどうかを確認する
ことができ、早期の交換等の対策が可能になる。また使
用可能なケーブル長を越えたときでも確認することがで
きる。

【１００５】（５）本発明においては、２次ケーブルを
延長したときであっても、溶接電源装置の出力端子から
検出した溶接電圧によって、ア−ク発生位置における実
際のアーク電圧を算出することができるので、各スタッ
ドの溶接毎に算出した算出平均ア−ク電圧Ｖav１を平均
電圧標準値Ｖstと比較して溶接部の品質管理を容易にす
ることができる。

【１００６】（６）本発明においては、２次経路の電圧
降下を測定する目的で短絡電流Ｉｓを流す必要がなく、
溶接工程の中で測定できるので、溶接すべきスタッド又
は溶接ガンと被溶接材の溶接すべき箇所付近との間を短
絡する短絡回路を設ける必要がない。

【１００７】（７）本発明においては、波形モニタを特
に必要としないために、現場作業において、従来技術の
モニターによって波形データを管理する方法よりも、管
理装置の設置、移動等がないので作業性が損なわれな
い。

【１００８】（８）本発明においては、算出平均アーク
電圧Ｖav１を使用することによって、データ量を少なく
して、大量の溶接結果のデータを管理することができ
る。

【１００９】（９）本発明においては、スタッドを被溶
接材から引き上げたときのアーク発生中の溶接電流平均
値とこのスタッドを被溶接材に押し込んだときの溶接電
流平均値とが変化する場合であっても、誤差が生じな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は溶接電圧を監視する従来方法を実施する
スタッド溶接装置のブロック図である。

【図２】図２（Ａ）はスタッド引き上げ期間中に短絡が
発生した場合の溶接ガンと溶接箇所付近の被溶接材との
負荷電圧Ｖｏの波形を示す負荷電圧波形図であり、同図
（Ｂ）は正常な溶接が行われた場合の出力端子電圧Ｖｄ
の波形を示す図である。

【図３】図３（Ａ）はスタッド引き上げ期間中に短絡が
発生した場合の溶接ガンと溶接箇所付近の被溶接材との
負荷電圧Ｖｏの波形を示す負荷電圧波形図であり、同図
（Ｂ）はスタッド引き上げ期間中に短絡が発生した場合
の出力端子電圧Ｖｄの波形を示す図である。

【図４】図４（Ａ）は、溶接ガンと溶接箇所付近の被溶
接材との負荷電圧Ｖｏの波形を示す負荷電圧波形図であ
り、同図（Ｂ）は、２次ケーブル及び被溶接材の抵抗値
による電圧降下Ｖｒが大きい場合の出力端子電圧Ｖｄの
波形を示す図である。

【図５】図５は、横軸が出力電流Ｉ［Ａ］であり、縦軸
が出力電圧Ｖ［Ｖ］である理想的な定電流特性及び移動
が容易で経済的設計をした実用的な垂下特性のスタッド
溶接電源装置の出力特性を示す図である。

【図６】図６は、本発明のスタッド溶接の等価アーク電
圧を算出する引き上げ期間入熱管理方法のフローチャー
トである。

【図７】図７は、本発明の方法を実施するスタッド溶接
装置の実施例を示す図である。

【図８】図８（Ａ）は、出力電流Ｉｏの波形を示す溶接
電流波形図であり、同図（Ｂ）は、溶接電源装置の出力
端子電圧Ｖｄの波形を示す図である。

【図９】図９（Ａ）は出力電流Ｉｏの波形を示す溶接電
流波形図であり、同図（Ｂ）は引き上げ中の検出期間Ｔ
１の間に、引き上げ不良、アーク現象による片溶け等に
よって、時刻ｔ1Sにおいてスタッド１８が溶融プールに
短絡した場合の出力端子電圧Ｖｄの波形を示す図であ
る。

【図１０】図１０は、判定したい算出平均アーク電圧Ｖ
av１と基準にする算出平均アーク電圧Ｖavとを比較して
信号を出力するスタッド溶接の引き上げ期間入熱管理の
フローチャートである。

【符号の説明】

１ 溶接電源装置 ２ 溶接ガン ３ 溶接制御装置 ５ 電流指令出力回路 ６ Ｄ／Ａ変換器 ７、８ Ａ／Ｄ変換器 １１ 記憶回路 １２ 表示回路 １３ 起動スイッチ １４ 被溶接材 １５ 溶接電流出力回路 １６ 制御ケーブル １７ ２次ケーブル １８ スタッド ３０ 三相電源 ３６ フィルタ回路 ３７ 増幅回路 ３９ 基準溶接電圧設定回路 ４０ 比較器 ４１ 警報器 ４２、４３ 溶接電源装置１の出力端子の「＋」端子と
被溶接材１４とを接続する接続線 ＣＰＵ 演算処理回路 Ｉａ 主ア−ク電流 Ｉ1a 短絡が発生しないときの引き上げ期間の溶接電
流平均値 Ｉ2a 押し込み期間の短絡電流通電中に検出した溶接
電流平均値 ＩＣ 溶接電流検出回路 Ｉｃ 溶接電流検出信号 Ｉｏ 出力電流 Ｉｐ パイロット電流 １1(t) 時刻ｔの引き上げ中の溶接電流 Ｉ2(t) 時刻ｔの押し込み中の溶接電流 Ｒ(t) 時刻ｔの抵抗値Ｒ(t) Ｒav 溶接電圧平均値Ｖ2aを溶接電流平均値Ｉ2aで除
算した抵抗値／基準にする抵抗値 Ｒav１ 溶接電圧平均値Ｖ2bを溶接電流平均値Ｉ2bで除
算した抵抗値／判定の抵抗値 Ｔ１ 引き上げ中の検出期間 Ｔ２ 押し込み中の検出期間 Ｔａ 主ア−ク電流期間 Ｔｐ パイロット電流期間 Ｔｓ 短絡電流期間 ｔ０ パイロット電流通電開始時点 ｔ１ 主ア−ク電流通電開始時点 ｔ２ スタッド押し込み時点 ｔ３ 溶接電流停止時点 ｔ1s ア−ク中の短絡時点 ｔ11 ア−ク中の溶接電圧検出開始時点 ｔ12 ア−ク中の溶接電圧検出終了時点 ｔ21 短絡中の溶接電圧検出開始時点 ｔ22 短絡中の溶接電圧検出終了時点 Ｖ1(t) 時刻ｔの引き上げ中の溶接電圧 Ｖ2(t) 時刻ｔの押し込み中の溶接電圧 Ｖ1a 短絡が発生しないときの引き上げ中の溶接電圧
平均値（正常動作時の検出期間Ｔ１の溶接電圧平均値）
／スタッド近傍のアーク電圧特性 Ｖ1b 短絡が発生するときの引き上げ中の検出期間Ｔ
１の溶接電圧平均値 Ｖ2a 押し込み中の溶接電圧平均値（正常動作時の検
出期間Ｔ２の溶接電圧平均値） Ｖａ アーク電圧 Ｖav アーク発生中に短絡が発生しないときの算出平
均アーク電圧／基準にする算出平均アーク電圧（Ｖ1a−
Ｖ2a） Ｖav１ アーク発生中に短絡が発生したときの算出平均
ア−ク電圧／判定したい算出平均アーク電圧（Ｖ1b−Ｖ
2a） ＶＣ 溶接電圧検出回路 Ｖｃ 溶接電圧検出信号 Ｖｄ 出力端子電圧／溶接電圧平均値 Ｖd1 スタッド引き上げ期間中に短絡が発生しないと
きのスタッドと被溶接材との溶接電圧平均値 Ｖd2 スタッド引き上げ期間中に短絡が発生したとき
のスタッドと被溶接材との溶接電圧平均値 Ｖd3 電圧降下Ｖｒが大のときの出力端子電圧の溶接
電圧平均値 Ｖｅ 予め設定された溶接電圧平均値 △Ｖｅ （Ｖｅからの）許容範囲の値 Ｖｏ 溶接ガンと溶接箇所付近の被溶接材との負荷電
圧 Ｖｒ アーク発生中に検出した溶接電流平均値Ｉ1aと
抵抗値Ｒavとの積の電圧降下／基準にする電圧降下 Ｖr1 アーク発生中に検出した溶接電流平均値Ｉ1bと
抵抗値Ｒav１との積の電圧降下／判定したい電圧降下 Ｖｒ1t ケーブルが短いときの２次ケーブルの電圧降下
特性 Ｖｒ2t ケーブルが長いときの２次ケーブルの電圧降下
特性 Ｖst 平均電圧標準値（正常動作の算術平均ア−ク電
圧Ｖav） Ｖt1 ２次ケーブルの電圧降下特性がＶｒ1tのときの
出力端子電圧特性 Ｖt2 ２次ケーブルの電圧降下特性がＶｒ2tのときの
出力端子電圧特性

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 章二 大阪市北区南森町１丁目１番29号 ダイヘ ンスタッド株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スタッド溶接の引き上げ期間入熱管理方
   法において、スタッドを被溶接材から引き上げてアーク
   発生中に溶接電圧平均値と溶接電流平均値とを検出し、
   次にスタッドを被溶接材に押し込んで短絡させ短絡電流
   通電中に溶接電圧平均値と溶接電流平均値とを検出した
   後で、前記短絡電流通電中に検出した溶接電圧平均値を
   溶接電流平均値で除算して抵抗値を算出し、続いて前記
   アーク発生中に検出した溶接電圧平均値から前記アーク
   発生中に検出した溶接電流平均値と前記抵抗値との積の
   電圧降下を減算して、算出平均アーク電圧を算出するス
   タッド溶接の引き上げ期間入熱管理方法。
2. 【請求項２】 スタッド溶接の引き上げ期間入熱管理方
   法において、スタッドを被溶接材から引き上げてアーク
   発生中に予め定めた引き上げ中の検出期間の溶接電圧平
   均値と溶接電流平均値とを検出し、次にスタッドを被溶
   接材に押し込んで短絡させ短絡電流通電中に予め定めた
   押し込み中の検出期間の溶接電圧平均値と溶接電流平均
   値とを検出した後で、前記短絡電流通電中に検出した溶
   接電圧平均値を溶接電流平均値で除算して抵抗値を算出
   し、続いて前記アーク発生中に検出した溶接電圧平均値
   から前記アーク発生中に検出した溶接電流平均値と前記
   抵抗値との積の電圧降下を減算して算出平均アーク電圧
   を算出するスタッド溶接の引き上げ期間入熱算出方法。
3. 【請求項３】 スタッド溶接の引き上げ期間入熱管理方
   法において、判定したいスタッドを被溶接材から引き上
   げてアーク発生中に溶接電圧平均値と溶接電流平均値と
   を検出し、次にスタッドを被溶接材に押し込んで短絡さ
   せ短絡電流通電中に溶接電圧平均値と溶接電流平均値と
   を検出した後で、短絡電流通電中に検出した前記溶接電
   圧平均値を前記溶接電流平均値で除算して抵抗値を算出
   し、続いてアーク発生中に検出した前記溶接電圧平均値
   からアーク発生中に検出した前記溶接電流平均値と前記
   抵抗値との積の電圧降下を減算して算出した判定したい
   算出平均アーク電圧を予め定めた標準値と比較するスタ
   ッド溶接の引き上げ期間入熱管理方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の予め定めた標準値が、
   基準にするスタッドを被溶接材から引き上げてアークを
   発生し、アーク発生中に短絡が発生しないときの溶接電
   圧平均値と溶接電流平均値とを検出し、次にスタッドを
   被溶接材に押し込んで短絡させ短絡電流通電中に溶接電
   圧平均値と溶接電流平均値とを検出した後で、短絡電流
   通電中に検出した前記溶接電圧平均値を前記溶接電流平
   均値で除算して抵抗値を算出し、続いてアーク発生中に
   検出した前記溶接電圧平均値からアーク発生中に検出し
   た前記溶接電流平均値と前記抵抗値との積の電圧降下を
   減算して算出した基準にする算出平均アーク電圧である
   スタッド溶接の引き上げ期間入熱管理方法。
5. 【請求項５】 判定したいスタッドを被溶接材から引き
   上げてアーク発生中に溶接電圧平均値を検出し、次にス
   タッドを被溶接材に押し込んで短絡させ短絡電流通電中
   に溶接電圧平均値と溶接電流平均値とを検出した後で、
   短絡電流通電中に検出した前記溶接電圧平均値を前記溶
   接電流平均値で除算して抵抗値を算出し、続いてアーク
   発生中に短絡を生じない基準にする溶接電圧平均値から
   アーク発生中に検出した前記溶接電流平均値と前記抵抗
   値との積の電圧降下を減算して算出した判定したい算出
   平均アーク電圧を、請求項４に記載の基準にする算出平
   均アーク電圧と比較するスタッド溶接の引き上げ期間入
   熱管理方法。