JP2005246482A - 溶接条件が簡単に設定できるスポット溶接機 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明はスポット溶接するに当って、きわめて少ない、なかでも、被溶接材の材質および板厚を入力させるだけで適正溶接条件や通電モ−ドが設定できるスポット溶接機を提案する。
【解決手段】タイマ−２０から経時的な出力信号が送られ、この出力信号にしたがって作動されるスポット溶接機１００において、このタイマ−２０にプログラマブルコントロ−ラ３０を接続する一方、このプログラマブルコントロ−ラ３０に溶接機メ−カ−側などのコンピュ−タ５０を通信回線４０を経て接続し、コンピュ−タ５０によってプログラマブルコントロ−ラ３０で比較、演算して溶接すべき材質などの被溶接材の溶接条件を設定できるスポット溶接機である。
【選択図】図１

Description

この発明は溶接条件が簡単に設定できるスポット溶接機に係り、詳しくは、付設されるタイマ−から時経列的に出される制御信号によって作動されるスポット溶接機において、このタイマ−にプログラマブルコントロ−ラを接続する一方、このプログラマブルコントロ−ラに溶接機メ−カ側コンピュ−タを通信回線を介して接続し、このプログラマブルコントロ−ラ内に被溶接材の厚さと材質に応じて設定される溶接条件又はその一部を溶接機メ−カ側コンピュ−タにより改善した溶接条件を記憶登録した登録ファイルを設けて成って、溶接条件などの変化に対応して溶接チップの耐用時間、交換期間、ドレッシング期間などの使用条件も検知でスポット溶接機に係る。

数多くの溶接法のうち最も広く利用されている溶接法がア−ク溶接と抵抗溶接であって、それぞれの溶接法を実施する溶接機が提案、実用に供せられている。また、抵抗溶接は原理的にみて、ア−ク溶接に較べて非常に高速、高能率である。さらに、多数の作業者を必要とせずに、溶接機への依存度が極めて高い溶接法でもある。

一方、抵抗溶接はほとんど溶接作業の良否に左右されることなく、その作業や溶接性は、それに使用する抵抗溶接機の機能や性能に依存し、作業者の技量に依存する割合が少ないことから、溶接作業の改善や合理化の上では最も好ましい溶接機であるといわれている。この点から、現在で溶接機そのものが無人化される傾向にあって、その改善が今日でもたゆまなく行なわれている。

わが国における抵抗溶接、なかでもスポット溶接の利用の範囲や形態は、すでに世界第一級の技術水準に達しているといわれている自動車や家電製品のような多量の製品を溶接する業界に達する一方、小ロッドの製品を個々に手作業で溶接する板金加工分野にまで及んで、きわめて広範囲にわたっている。

後者の板金加工の分野の抵抗溶接は、前者の自動車ボディなどと異なって、溶接すべき被溶接材が個々に小ロッドの製品であり、製品毎に被溶接材の性質、厚さ、長さなどが変化することが通例である。このため、小ロッドの製品毎に溶接部の信頼性の向上や需要者側の溶接部に対する要求や、さらに製品によっては例えば溶接部の外観などまで配慮することが必要になり、製品が変る毎に熟達した技術者や作業者がその都度適切な溶接条件を設定し、それに合わせた溶接技術を開発しながら溶接作業が行なわれている。

しかし、このように設定された溶接条件や開発された技術やその技術手法は、ほとんどが所謂職人的技量とされるものとされて、ブラック・ボックスの中に閉じ込められている。このため、熟達した技術者や作業者が何んらかの事由により欠席したり、欠除するような事態が起こったときには、機能、性能が改善された抵抗溶接機を用いても、溶接性にすぐれる抵抗溶接を行なうことが不可能に近く、この点の改善が望まれている。

また、前者の世界第一級の水準に達しているといわれている自動車や家電製品業界をみても、これら製品やその製造技術が輸出されることが多い。これにともなって、その一つとして自動車ボディの製造に不可欠な抵抗溶接機とそれにともなう溶接技術や手法も海外に技術移転することになる。しかし、この技術指導は遠隔地の海外で行なわれ、溶接条件などの変化は溶接する被溶接材のわずかな材質の変化、厚さの変化などで起こり、このような事態は抵抗溶接機を使用している間に被溶接材の変化や溶接部に対する要望の変化毎に起こる。このため、この点を含めた技術指導が大きな責務にもなっている。

前者、後者のいずれの業界であっても、抵抗溶接、なかでも、スポット溶接においては、先にのべたとおりブラック・ボックスの中に閉じられている改良・開発技術は作業者の所謂職人的技量とされている。

このため、電子制御技術の進歩にともなって無人化をはかった抵抗溶接機が開発されているにしても、溶接作業そのもので職人的技量までを含めて改善されることがない。むしろ、タイマ−などを付設して溶接機操作の電子制御化をはかった抵抗溶接機（主としてスポット溶接機）はかえって、溶接機に入力する数値や因子が多くなり、溶接機の操作そのもの複雑化になっている。このために、溶接条件の設定に操作の手違いがあると、所期に目的とした溶接部が得られず、事故につながることすら起こっている。

すなわち、現在では、溶接条件など変化する毎に作業者が溶接機メ−カ−側に逐次電話などで問い合わせて溶接条件や入力（又は設定）因子を決め、場合によっては、溶接機のメ−カ−側から専門家をして設定することもあって、それが外国や遠隔地のときには、大きな障害になっている。

本発明は上記欠点を改善することを目的とし、具体的には、溶接するに当ってきわめて少ない、なかでも、被溶接材の少なくとも、材質、板厚を入力させることにより、時経列的な適正溶接条件や通電モ−ドで溶接できる溶接機を提案する。

すなわち、本発明は、スポット溶接機に付設されるタイマ−と、このタイマ−に接続されるプログラマブルコントロ−ラと、このプログラマブルコントロ−ラに通信回路を介して接続される溶接機メ−カ側コンピュ−タとを具え、プログラマブルコントロ−ラ内に溶接機メ−カ側コンピュ−タにより材質および板厚に応じて設定された溶接条件又はその一部の溶接機メ−カ側コンピュ−タにより改善し記憶された登録ファイルを設けて成ることを特徴とする。

次に、このように登録ファイルに溶接機メ−カ側コンピュ−タにより新しい通電モ−ドの溶接条件を記憶させることを特徴とする。

このプログラマブルコントロ−ラに登録される登録基準溶接条件はプログラマブルコントロ−ラに接続されるタッチパネルなどを経て入力もできるが、コンピュ−タによって通信回線を経てプログラマブルコントロ−ラに入力し、登録する。

溶接のときには、タッチパネルによって被溶接材の材質と板厚をプログラマブルコントロ−ラに入力し、この材質および板厚と登録されている基準溶接条件とにもとずいて被溶接材の一連の溶接条件をプログラム化するとともに、このプログラムにもとずく命令をタイマ−に出力する。

この命令によりタイマ−は抵抗溶接機に作動信号を出力し、なかでも、抵抗溶接機の各種作動機器を作動させて溶接する。

このように溶接できる溶接機はいずれの抵抗溶接機も対象とできるが、なかでも、スポット溶接機が好適である。

また、このように設定される一連の溶接条件は被溶接材への加圧力のほか、プログラマブルコントロ−ラ内でプログラム化された通電モ−ドであり、なかでも、この通電モ−ドの各々の特性値である。

なお、通電モ−ドとは、ちなみに、シングルパルス通電モ−ド、パルセ−ション通電モ−ド、予熱や後熱を伴う通電モ−ド、又はスロ−プコントロ−ル通電モ−ドである。

また、設定された溶接条件は予め登録した基準溶接条件と比較し、一致しているものであり、一致しない場合は近似するもの少なくとも一部を修正したものである。

また、設定された溶接条件は、それにより溶接した溶接部の溶接性を配慮して演算し、修正することもできる。

また、修正した溶接条件は新らたな基準溶接条件として登録ファイルに登録する。

また、プログラマブルコントロ−ラ内の登録ファイルには、溶接条件のほかに、この溶接条件に対応させて溶接に使用する電極チップの耐用期間、使用条件、ドレッシング時期などの使用上の条件も登録させることもできる。

以上のとおり、本発明はタイマ−から出力される制御信号により作動するスポット溶接機であって、タイマ−にプログラマブルコントロ−ラを接続する一方、このプログラマブルコントロ−ラに対し通信回路を介してコンピュ−タを接続し、このコンピュ−タからの出力信号によって、プログラマブルコントロ−ラ内に予め被溶接材の材質および板厚毎に設定した基準溶接条件を記憶させておき、溶接のときに、材質と板厚をプログラマブルコントロ−ラに入力して、この基準溶接条件を呼び出すか、これをもとにして演算・プログラム化した被溶接材の溶接条件をタイマ−を介して溶接機に出力して溶接することにより、溶接条件を板厚と材質のみにより設定できる。

したがって、本発明によると、溶接するに当ってきわめて少ない、なかでも、被溶接材の少なくとも、材質、板厚を入力させるだけで時経列的な適正溶接条件や通電モ−ドで溶接までも設定でき、これによって適正な溶接条件で溶接できる。

さらに、設定された溶接条件などに対応して溶接チップの耐用時間、交換期間、ドレッシング期間などの使用条件も知らされ、きわめて厳格な管理下で溶接することができる。

そこで、これら手段たる構成ならびにその作用について、図示するところを通してさらに詳しく説明すると、つぎのとおりである。

なお、図１は本発明溶接機の一例のシステムの配置図である。

図２は本発明溶接機において溶接条件を決定する際の一例を示すフロ−チャ−トである。

図３は本発明溶接機において溶接条件を決定する際のこの溶接条件を検討吟味する一つの検査過程を示すフロ−チャ−トである。

図４は図１に示すスポット溶接機の基本構造を示す説明図である。

まず、図１において符号１００は本発明に係るスポット溶接機を示し、スポット溶接機１００には溶接機本体１０が設けられ、この溶接機本体１０にタイマ−２０が付設され、このタイマ−２０からの出力信号により溶接機本体１０を作動され溶接する。

溶接機本体１０は、図４に示すように、電源１１が変圧器１２を介して一対の溶接電極１３、１３に接続されている。電源１１からは所定の電圧が溶接電極１３、１３間に印加され、そのもとで所定の加圧力によってはさまれた被溶接材Ｗはスポット溶接される。このときの溶接電流は変圧器１２の一次側におかれた電流開閉装置、例えばサイリスタ１４のスイッチ動作によって開閉され通電される。このスイッチ動作は時間的制御装置、例えばタイマ−２０からの時間的信号によって行なわれ、サイリスタ１４による開閉が行なわれる。

すなわち、タイマ−２０は、あらかじめ設定された時間に達すると、制御信号を出力するものである。所定の通電モ−ドが与えられると、それにしたがって時経列的に順次制御信号を出し、溶接される。なお、通電モ−ドは使用者側で要求される場合もあり、溶接機メ−カ−側がコンピュ−タ５０を介してスクイ−ズ時間、保持時間、通電時間、休止時間を制御し、抵抗溶接される。

このようにタイマ−２０が付設された溶接機本体においてこのタイマ−２０にプログラマブルコントロ−ラ３０を接続し、このプログラマブルコントロ−ラ３０は通信回線４０を介して溶接機メ−カ側のコンピュ−タ５０に接続する。このように通信回線４０を介して接続されるために、溶接機メ−カが溶接機本体１０から遠くはなれていても、溶接機本体１０を自からのコンピュ−タ１０によって自由に作動させ溶接条件をコントロ−ルできる。

このプログラマブルコントロ−ラ３０は入出力部を介して溶接機本体１０の各種自動化機器を制御するもので、プログラマブルな命令を記憶するためのメモリを内蔵した電子装置である。

タイマ−２０に接続するプログラマブルコントロ−ラ３０はコンピュ−タを内蔵し、このコンピュ−タを使って制御する装置で、例えば、図２や図３に示すフロ−チャ−トをもとにしてプログラムをつくり、このプログラマブルな命令を記憶し、このプログラマブルな命令をタイマ−２０に出力するものである。

また、このプログラマブルコントロ−ラ３０の入力端子として通信回線４０を介してコンピュ−タ５０などの入力装置を接続し、キ−ボ−ド、タッチディスプレイ６０などの入力装置を接続する。

このようにプログラマブルコントロ−ラ３０からプログラマブルな命令がタイマ−２０に与えられ、プログラマブルコントロ−ラ３０に溶接すべき被溶接材について少なくとも材質および板厚を入力すると、溶接条件は設定でき、その設定した条件はタッチディスプレイ６０に併せて表示される。

すなわち、タイマ−２０とそれに接続されるプログラマブルコントロ−ラ３０はともにあらかじめ設定された時間に達すると、出力部から制御信号を出すようになっていることでは共通している。しかし、タイマ−２０と異なって、プログラマブルコントロ−ラ３０はこれのみにとどまらず、内蔵されたコンピュ−タによって溶接条件やその制御システムをプログラム化でき、このプログラマブルな命令、平らたくいうと、制御プログラムを内蔵したメモリ−に記憶させておくことができる。

一方、プログラマブルコントロ−ラ３０の出力側にはタイマ−２０とタッチディスプレイ６０、なかでも溶接条件などの表示部とに接続されるとともに、入力側にはタッチディスプレイ６０の材質、板厚などの入力部が接続される一方、通信回線４０を介して入力コンピュ−タ５０を接続する。

したがって、入力コンピュ−タ５０が遠隔のところにあっても、送信者側、例えば、溶接に供する溶接機の製造メ−カ−側から通信回線４０を介して直接プログラマブルコントロ−ラ３０に入力できる。

平らたくいうと、遠くはなれた製造メ−カ−側は、直接溶接機の運転者側まで出向かなくとも、入力コンピュ−タ５０によってプログラマブルコントロ−ラ３０、なかでも、内蔵するコンピュ−タを使用して被溶接材の材質や板厚に合わせた溶接条件をプログラミングでき、このプログラムを内蔵するメモリ−の中に記憶させることができる。更に詳しく説明すると、溶接するに先立って、作業者側は溶接すべき被溶接材の少なくとも材質と板厚とを例えばタッチディスプレイ６０の入力部（又はその表示部）を介して入力する。（入力プロセス１）

材質と板厚が入力されると、図２に示すように、プログラマブルコントロ−ラ３０のメモリ−には表１および表２に示す板厚および材質毎の溶接条件が記憶され登録ファイルとして登録されているため、この登録ファイルの中に板厚および材質の入力情報が一致している溶接条件があるかどうか判断される。（第一判断プロセス２参照）

一致した溶接条件があったときは、所定の通電モ−ドのもとにおける通電条件など、加圧力、変圧器の巻線比のほか、用いる溶接チップの管理条件（例えば、溶接チップのドレッシング周期、溶接チップの交換期間など）の情報かタッチディスプレイ６０の表示部に表示される。

この中で溶接条件に属する情報はタイマ−２０を送られ、タイマ−２０からの出力信号によって溶接機本体の各機器が制御され、溶接される。

表１および表２は都合の都合上分けて示されているが、一体として一連の溶接条件などが示され、登録ファイルに登録されている。

例えばシングルインパルス通電モ−ドのときには、通電条件、例えばスクイ−ズ時間、電流の上昇スロ−プ（ＵＳ）、通電時間１（Ｈ１）、電流値（Ｃ１）、冷却時間、通電時間２、電流値（Ｃ２）、保持時間（ＨＯ）、が示され（表１参照）、さらに、これに加えて、巻数比、加圧力［２１］、そのゲ−ジ圧［２１］、加圧力［０３］、そのゲ−ジ圧［０３］、それに加えて、溶接チップのドレッシング時期、交換期間、そのほかの注意すべき事項が示されている。

また、表１、表２における材質は記号を定めて入力することもできる。

なお、ＳＰＣは軟鋼の冷却鋼板である。ボンデは所謂ボンデライジング処理された表面処理鋼板である。ＳＵＳはオ−ステナイトステンレス鋼板である。そのほかにも抵抗溶接できる金属材についても同様に溶接条件などの情報を登録ファイルに入力させておくことができる。

また、材質および板厚にもとずく一連の溶接条件は加圧力と一つの通電モ−ドにおける通電条件である。この通電モ−ドは、シングルパルス通電モ−ド、パルセ−ション通電モ−ド、予熱や後熱を伴う通電モ−ド、又はスロ−プコントロ−ル通電モ−ドであるが、これ以外のモ−ドも自由に設定し、それに対応する溶接条件も登録させておくことができる。

すなわち、抵抗溶接すべき被溶接材は変化し、その技術改善によって多種にわたる材質の被溶接材が提供されている。このため、通例の通電モ−ドを採用するときも、その一部の改善を要求される場合もあり、新しい通電モ−ドが要求されることもある。この場合には後述のように例えば、溶接機メ−カ−側が入力コンピュ−タ５０によってプログラマブルコントロ−ラ３０に内蔵するコンピュ−タを使ってプログラムし、これを記憶させておくこともできる。

また、上記の場合と相違して材質、板厚の入力情報が登録ファイルにファイルされる基準溶接条件と比較し、第一判断プロセス２で一致する溶接条件がないときもある。

このときには、第二判断プロセス３で比較、演算し、近似する基準溶接条件を上記と同様にタイマ−２０を通じて溶接機本体１０に制御信号を出力する。

この近似する基準溶接条件がないときには、溶接性を配慮した演算式による比較演算する演算プロセス４に移行し、基準溶接条件をし、その修正した溶接条件を登録ファイルに登録する一方、（修正溶接条件の登録５）、出力する。

以上のように近似する基準溶接条件や基準溶接条件を修正した修正溶接条件を出力したときには、所望に応じて、例えば図３に示す検査過程Ａを経てプログラマブルコントロ−ラ３０の登録ファイルに登録する。

すなわち、検査過程Ａは溶接部の性能の入力プロセス６、溶接性の判断７を経て行なわれる。

前者の近似する基準溶接条件で溶接したときは、これを入力したときの材質および板厚に対応させて登録する。一方、修正溶接条件で溶接したときは、これと同様に、この修正溶接条件を入力したときの材質、板厚につながるものとして登録する。

被溶接材の板厚と材質のみを入力させるだけでスポット溶接でき、しかも、特殊な条件を要求される場合でも溶接機メ−カ−側のもつ技術、ノウハウを直ちに利用できるため、広く板金加工産業で利用できる。

本発明溶接機の一例のシステムの配置図である。 本発明溶接機において溶接条件を決定する際の一例を示すフロ−チャ−トである。 本発明溶接機において溶接条件を決定する際のこの溶接条件を検討吟味する一つの検査過程を示すフロ−チャ−トである。 図１に示すスポット溶接機の基本構造を示す説明図である。

符号の説明

１０ 溶接機本体
２０ タイマ−
３０ プログラマブルコントロ−ラ
４０ 通信回線
５０ コンピュ−タ
６０ タッチディスプレイ
１００ 抵抗溶接機

Claims (2)

1. スポット溶接機に付設されるタイマ−と、このタイマ−に接続されるプログラマブルコントロ−ラと、このプログラマブルコントロ−ラに通信回路を介して接続される溶接機メ−カ側コンピュ−タとを具え、前記プログラマブルコントロ−ラ内に前記溶接機メ−カ側コンピュ−タにより材質および板厚に応じて設定された溶接条件又はその一部の前記溶接機メ−カ側コンピュ−タにより改善し記憶された登録ファイルを設けて成ることを特徴とする溶接条件が簡単に設定できるスポット溶接機。
2. 前記登録ファイルに前記溶接機メ−カ側コンピュタにより新しい通電モ−ドの溶接条件を記憶させることを特徴とする請求項１記載の溶接条件が簡単に設定できるスポット溶接機。
   

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