JP2006205197A - 電極加圧制御方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗溶接機の安全性向上及び溶接品質向上を図る加圧制御システムを提供する。
【解決手段】加圧式抵抗溶接機のエア源から可動電極の加圧力を調整するためのエア供給回路に配置された加圧シリンダと該シリンダに内蔵された弾性部材と加圧シリンダにより動作させる可動軸とを有し，加圧シリンダのエア供給回路には第1電磁弁（ＳＯＬ１）及び第２電磁弁（ＳＯＬ２）が接続され第１電磁弁を作動することにより，可動軸，可動電極又はアーム，二次導体等を含む可動部による荷重及び弾性部材の弾力により可動電極が自重下降を開始してから本加圧で溶接完了するまでの可動電極の移動速度及び／又は移動距離をリニアエンコーダにより検出し，その検出した値が前記可動電極の移動中に異物を挟み込んだときの安全を確保するための基準値と溶接品質を確保するための基準値との設定可能なしきい値を超えたとき，可動電極を停止及び／又は開放動作させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は，定置式スポット溶接機，スポット溶接ガン（Ｃタイプ，Ｘタイプ）及びプロジェクション溶接機，シーム溶接機等の電気抵抗溶接機及び電極を直線駆動する加圧制御方法及び装置に関し，さらに限定して言えば，スポット溶接する場合に，ワークと電極間との間に異物を挟み込んだときの安全を確保するための安全機能並びに欠品検知機能，溶接品質判定機能をもつ加圧制御方法及び装置に関する。

従来，スポット溶接機等に知られた安全装置には，たとえば本件出願人が先に出願公開した発明がある。この先行技術は可動電極がワークを加圧する寸前の所定位置に可動電極が到達したかをセンサで検出して，検出した結果が未到達と判定したとき，わずかな時間を経て可動電極を電極加圧用シリンダの戻り側に開放するという加圧装置である（特許文献１）。

また同じ出願人の他の先行技術には少なくとも一方の可動電極を移動して他方の固定電極間でワークを挟みつけて必要な加圧力を発生させて通電して溶接する加圧式抵抗溶接機であって，エア源から前記可動電極の加圧力を調整するためのエア供給回路に配置された電極加圧用の大径シリンダと，前記大径シリンダに連結された低加圧用の小径シリンダとを有し，前記小径シリンダのエア供給回路には第1電磁弁（ＳＯＬ１）が，また前記大径シリンダのエア供給回路には第2電磁弁（ＳＯＬ２）がそれぞれ接続され，前記小径シリンダのピストンには前記大小シリンダと同心上に径の異なる両ロッドを設け，前記第１電磁弁を作動することにより，前記小径ピストンの面積の差圧でピストンがわずかな力で下方向に押され，前記大径シリンダのピストンに連結された可動ラムと共に，前記可動電極が下降しワークに当接するまでの前記可動電極の変位量をセンサが正常か異常かを検出し，その結果，前記センサが異常と検出したときに，僅かな時間を経て，第１電磁弁をＯＦＦして前記可動電極を前記大径シリンダの戻り側に開放させるようにしたことを条件とする抵抗溶接機の安全加圧装置が開示されている。また同装置において，前記小径シリンダの加圧側に弾性部材を設け，前記第１電磁弁が前記小径シリンダの加圧側に切り換わると同時に，前記弾性部材の弾性力でピストンを押し下げ，前記可動電極の加圧初期の動作速度を補助的に上げるようにした抵抗溶接機の安全加圧装置が開示されている（特許文献２）。

他には，電極間の異物の挟み込みを検出すると共に可動電極側を開放方向に移動する回避を行う抵抗溶接機の加圧制御方法が公開されている。
この種の従来の発明は下部電極の上に配置されたパネルワークにナットを溶接するために上部電極がナットに接近し溶接開始予定位置に達したときに，上部電極と下部電極との間の通電の有無を通電認識装置で確認し，制御部は溶接開始予定位置において通電が確認された場合，上部電極と下部電極間に異物がないものと判断し，上部電極による加圧を継続し溶接処理を実施する。導通が確認できない場合，上部電極,下部電極との間に異物挟み込みが生じたと判断し，電極沈み込み機構の動作中に上部電極の加圧方向の移動を停止すると共に，逆方向に移動させて，異物の挟み込みの検出と回避動作を行う（特許文献３）。

特許文献１の装置では，部品点数の少ない簡易な安全装置ではあるが，加圧シリンダの自重下降のため電極下降時のスピードを速くしたい場合の対応が必要とされる。また機械式ではチップ磨耗量の検出が対応しにくい。

また特許文献２の装置はセンサの取り付け位置，つまり検出位置は電極が下降し，電極先端がワーク表面に当接した距離である。前記センサに対応する可動位置検出はＬＳドグが可動ラムに固定されていて，前記位置検出には可動電極の移動量がワークに接する距離，つまり正常な状態に相当する位置にＬＳが設けられている。したがって，可動電極が所定のストローク量を移動した場合，正常な常態にあり，リミットスイッチがＬＳドグにより蹴られたときに，前記センサをＯＮし，第２電磁弁がＯＮして大径シリンダの加圧室Ａに圧縮エアが供給され，電極間に溶接に必要な加圧力を発生させ，電極チップ間に溶接電流を流してスポット溶接が行われる。一方，誤って電極間に指が挟まれたとき，加圧する直前で，リミットスイッチはＬＳドグに蹴られる位置まで達せず，前記センサはＯＦＦしたままとなり，その僅かな一定時間たとえば１秒ないし２秒後に小径シリンダを動作し可動電極が開放し，非常事態を回避する仕組みとなっている。

特許文献２の場合は設定位置がワークの高さと指の高さとがたまたま重なった場合の対応が十分とはいえなかった。また，前記小径ピストンの面積の差圧で可動電極がワークを加圧するため，シリンダ構造が比較的大きくなり，部品点数が増える問題が残されていた。

また特許文献３の方法では，一対の電極間にワークを挟持して溶接を行う場合に電極間に異物等を挟み込んでいるか否かの判断を，一対の電極間の通電による導通を確認するための通電導通確認装置（センサ）用の通電検出回路を電極間に設ける点及び電極の動作中に供給される駆動力に反して電極の加圧方向の移動を一時的に抑制する手段つまり電極沈み込み機構を電極部に備える必要があり電極構造及び制御が複雑と考えられる。
特開２００２―３５９５４号公報 特開２００４―１０６６号公報 特開２００２−２０５１７４号公報

本発明が解決しようとする課題は，従来の方法及び装置（特許文献１）では初期低加圧時の電極移動速度を速くすることがむつかしく，チップ磨耗に対応することができなかったこと。また低加圧用の小径シリンダを備えたアクチュエータ（特許文献２）の場合は大小シリンダを一体型にしたもので，構造が標準的なアクチュエータに比べ大きくなる分，部品点数が増えること。さらにまた電極間の導通の有無を検出するための電極加圧制御方法（特許文献３）の場合は導通を確認する制御システムが複雑で電極沈み込み機構を必要とするため簡素化することが難しい点を改善することにある。

そこで，本発明は上記課題を解決するために次のような技術的手段を講じてある。すなわち，請求項１の発明は，一方の可動電極を移動して他方の固定電極間でワークを挟みつけて溶接に必要な加圧力を発生させ溶接電流を流して溶接する抵抗溶接方法において，少なくとも前記可動電極を含む可動部の自重による低加圧力によって下降動作させる前記可動電極の移動開始から前記ワークを溶接完了するまでの前記可動電極の移動速度及び／又は移動距離をセンサで監視し，前記センサにより検出した値が前記可動電極の移動中に異物を挟み込んだときの安全を確保するための基準値と溶接品質を確保するための基準値との設定可能なしきい値を超えたときに前記可動電極の動作を停止及び／又は開放動作に切り換えるようにしたことを特徴とする抵抗溶接機の電極加圧制御方法を提供する。

次に請求項２は前記可動電極を駆動するアクチュエータには前記可動電極の加圧動作開始時の初動速度を上げるための弾性部材を内蔵したことを特徴とする抵抗溶接機の電極加圧制御方法である。

次に請求項３は前記可動電極の移動速度及び／又は移動距離をデジタル式リニアエンコーダにより監視するようにしたことを特徴とする抵抗溶接機の電極加圧制御方法である。

次の請求項４は設定可能なしきい値を任意に設定可能としたことを特徴とする抵抗溶接機の電極加圧制御方法。

また請求項５は前記可動電極の移動速度及び移動距離を前打点ごとに測定して前回の基準値と平均をとり，それを次打点の基準値とすることを特徴とする。

次の請求項６は少なくとも一方の可動電極を移動して他方の固定電極間でワークを挟みつけて必要な加圧力を発生させて通電して溶接を開始する加圧式抵抗溶接機であって，エア源から前記可動電極の加圧力を調整するためのエア供給回路に配置された加圧シリンダと該シリンダに内蔵された弾性部材と前記シリンダにより動作させる可動軸とを有し，前記シリンダのエア供給回路には第1電磁弁（ＳＯＬ１）及び第2電磁弁（ＳＯＬ２）が接続され，前記第１電磁弁を作動することにより，前記可動軸，前記可動電極又はアーム，二次導体を含む可動部の自重及び前記弾性部材の弾力により前記可動電極が下降動作を開始してから本加圧で溶接完了するまでの前記可動電極の移動速度及び／又は移動距離をセンサにより監視し，前記センサにより検出した値が前記可動電極の移動中に異物を挟み込んだときの安全を確保するための基準値と溶接品質を確保するための基準値との設定可能なしきい値を超えたときに前記可動電極を停止及び／又は開放動作させるようにした。

また請求項７は前記溶接を開始前の前記可動電極の位置情報及び通電後の可動電極の位置情報をもとに溶接毎にワークの溶け込み量を計測しモニタ表示する機能および計測した溶け込み量が溶接品質を確保するための基準値に対し設定可能なしきい値以内であるか判定表示する機能を有する。

次の請求項８は前記可動電極のワーク到達時点の位置が溶接品質を確保するための基準値に対し設定可能なしきい値を超えたとき，被溶接部品の有無の自動判定機能を有する。

本発明方法によれば，特許文献２の発明と比較し，一対の電極間に異物等を挟み込んでいるか否かを見る場合に一対の電極間の通電による導通を確認するための通電検出回路及び電極の動作中に供給される駆動力に反して電極の加圧方向の移動を一時的に抑制する手段つまり電極沈み込み機構等を電極部に設ける必要がなく電極構造及び制御が簡単となる。

本発明方法によれば，電極チップの磨耗に従って生ずる異物の混入判定位置のずれを自動的に補正することで，手動での補正のための設定基準値変更が必要なくなり便利性が高まり，かつ適切な異物の混入判定位置を常に確保できるため安全性が高まる。正常に終了した時に，センサから検出した値と基準置との平均をとり，その平均した値が次打点の基準値となるので，電極チップの磨耗に従って生ずる異物の混入判定位置のずれを自動的に補正する。

本発明方法によれば，溶接によるワークの溶け込み量をモニタ表示および溶接品質を確保するための基準値に対し設定可能なしきい値以内であるか判定表示することで，使用者に対して溶接の成否を判定する正確な情報を提供可能とする。

本発明方法によれば，被溶接部品の欠品を使用者に通知することで，欠品による不良製品の発生を未然に防止することを可能とする。

本発明装置によれば，前記可動電極の加圧初期の動作速度を補助的に上げるための初期加圧補助用の弾性部材を前記アクチュエータに内蔵したことにより，電極初期加圧時の初動速度を速くすることができ，溶接タクトタイムの短縮を図ることができる。

本発明装置によれば弾性部材は前記アクチュエータに内蔵したことで，低加圧用の小径シリンダを使用せずに一般の標準的なエア式加圧シリンダを使用することができシンプルでコスト面でも有利である。

本発明装置によれば，前記センサにたとえばワイヤ式リニアエンコーダを使用することでアクチュエータの内部又は外部にセンサを取り付けることができ，アクチュエータをコンパクトな構造に設計することができる。

本発明の実施例は定置式抵抗スポット溶接機の加圧装置に使用した場合であって，圧縮エア等の膨張エネルギーにより電極を直線駆動する加圧シリンダを例に説明する。

図１は本発明に係る定置式抵抗スポット溶接機の電極開放時（Ａ）と加圧時（Ｂ）の加圧装置と空圧配管系統の接続回路および電力制御部の電気ブロック図を示す。図２は電極加圧制御方法のシーケンスチャート図と溶接時の電極間の時系列的な動きを示す説明図である。図３，図４,図５は検出フローを示す。

図１においてアクチュエータ１はスポット溶接機本体（図省略）の上腕に支持されている。アクチュエータ１のガイドケース２は上記溶接機本体上腕の先端に固着されている。前記ガイドケース２の上面には加圧シリンダ３が固定されている。加圧シリンダ３のピストン４は前記ガイドケース２によって案内される可動ラム５（可動軸ともいう）と連結され，前記加圧シリンダ３のピストン動作で可動ラム５を上下動する。前記可動ラム５の先端には上部導体６（プラテン又はサポートともいう）を介して支持された丸アームにより可動電極７が支持されている。

一方，可動電極７に対応する固定電極８はスポット溶接機下腕に支持された下部アーム９を介して支持されている。前記可動電極７と固定電極８は溶接機本体内に収納された溶接トランスＴの正負出力端子ｔ１，ｔ２に可動銅板及び導電部材を介して接続される。スポット溶接機は発熱源にジュール熱を利用するもので，主電源１１と溶接トランスＴの一次側には電力制御を行う溶接制御装置１２が接続されている。

溶接制御装置１２には主要部のタイマ部１３を有し所定の溶接電流値及び通電時間をマイクロコンピュータによる制御部からの指令で溶接トランスＴからの二次電流をサイリスタ等のスイッチング部１４をＯＮ，ＯＦＦ動作させて電流制御を行う。前記タイマ部１３からの出力情報により固定電極８と可動電極７との間で挟みつけた被溶接物の加圧部に溶接に必要な加圧力を掛けて数千〜数万アンペアの溶接電流をごく短時間に流し集中的に加熱溶融しナゲットを生成させて接合する。

本発明装置の実施例に示すように，加圧シリンダ３の加圧室Ａの内部にはピストン４を常時下降方向にスプリング力を付勢し可動電極７の初期加圧時の移動速度を補助的に上げるための初期加圧補助用の弾性部材１０が挿入されている。この場合，初期加圧補助用の弾性部材１０の応用例としてたとえばコイルスプリングが使用されている。
これによって加圧シリンダ３の戻り室Ｂの圧縮エアが排気に切り換わった瞬間に前記スプリング力でピストン４を押し下げて可動電極７の加圧初期の動作速度を補助的に上げることができる構造になっている。

スポット溶接機の加圧力を発生する加圧シリンダ３のエア供給回路には，エア源１７から前記可動電極７の加圧力を調整するためのエア減圧弁１８，１９が一次側にそれぞれ配置され，さらに前記エア供給回路に接続された第2電磁弁（ＳOＬ２）の二次側エア供給回路が前記シリンダ４の加圧室Ａに接続されている。

本発明のアクチュエータ１は第２電磁弁（ＳＯＬ２）により加圧され，第１電磁弁（ＳＯＬ1）により自重下降と開放が行われる。エア源はボトムに直結され，第１電磁弁（ＳＯＬ1）を経由し加圧シリンダの戻り室Ｂに繋がれている。
なお，第１電磁弁，第２電磁弁の用語は図３−４のフロー図ではバルブ１，バルブ２の用語で表示する。

図２に示す実施例においては，加圧装置の全ストロークをたとえば５０ｍｍとし，起動開始点（電極上昇端）Oから可動電極７が移動し固定電極８と正常の状態において接触するまでの位置，つまり加圧基準点Ｒまでのストローク量を設定した場合，起動開始点Ｏから正常時完了位置Ｐまでをローフォース（低加圧）制御範囲とする。正常時完了位置Ｐから加圧基準点Ｒまでが被溶接物の厚さ寸法の基準値となる。

さらに本加圧時のスクイズ終了後の通電開始直前の位置から溶接後のナゲット膨張による可動電極７の押し込み量と電極チップ消耗量を勘案した加圧基準点Ｒまでを検出領域としてナットNの溶け込み量を検出し，その検出した溶け込み量が前記溶け込み量基準値に対し設定可能なしきい値以内であるかどうかにより，溶接の成否を判定するものである。

この実施例の場合，センサ２０は直線的な動きを監視するためのデジタル式変位量検出手段たとえばここでの応用例は位置センサであるリニアエンコーダ（以下 単にセンサともいう）である。このリニアエンコーダ２０は一定の回転角ごとにパルスを発生し一定距離ごとの出力パルス数がたとえば１０パルス／ｍｍであるか，あるいはパルス間隔を計測して移動体の直線運動の移動速度及び位置又は移動量を計測するデジタル式のものである。

２１はリニアエンコーダの検出ワイヤで，有効長が０〜６００ｍｍ程度，径が０．４５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度，材質ＳＵＳ３０４の仕様である。検出用ワイヤ２１の機械可動部が所定量移動又は所定角度回転する毎にパルス発生器から１パルスを発生し，その発生したパルスを移動方向に応じて現在位置カウントにカウントアップまたはダウンさせ，その情報を溶接制御装置１２のカウンタ部１５に取り込みその現在位置カウンタの計数値を機械可動部の現在位置として表示するものである。

前記リニアエンコーダ２０はアクチュエータ１の内部又は外側に取り付けられ，ユニットカバー（図省略）で覆われている。前記リニアエンコーダ２０は加圧シリンダ３と連結された可動ラム５の先端に固定されたプラテン又は上部導体６に検出用ワイヤ２１が取り付けられていて，移動体の移動に伴い検出用ワイヤ２１がエンコーダ２０のパルス発生器から一定の回転角ごとに出力パルス数を発生させて移動量を検出するよう設置されている。前記リニアエンコーダ２０の監視限界点はなく電極間の全ストローク間を監視範囲とする。どの位置でも異物が電極間に挟み込まれたとき損害を最小限に防ぐ配慮がなされている。たとえば可動電極７の初期加圧時の移動開始点Ｏから可動電極７が溶接ナットＮに当接する正常時完了位置Ｐまでの区間を監視ゾーンとして置くことで，可動電極７の１０ｍｓｅｃ毎に移動量を検出して，その検出した値が前記基準値に対し設定可能なしきい値を超えない範囲内であれば，正常に加圧用電磁弁を動作させて本加圧に入り実質的な溶接動作を開始する。逆に可動電極７の１０ｍｓｅｃ毎の移動量を検出した値が何らかの原因で前記基準値に対し設定可能なしきい値を超えたときは電極間に異物を挟み込んだものとして判断し，直ちに可動電極７を停止及び／又は開放する動作を開始させる構成になっている。

前記溶接制御装置１２は，前述したタイマ部１３及びスイッチング部１４（サイリスタ，トランジスタ等の電源部制御素子）のほかカウンタ部１５及びＩ／Ｏユニット１６（入出力装置）などから構成されたものである。

前記タイマ部１３は加圧力，溶接電流値，通電時間等のデータ情報に応じて溶接パラメータを設定する制御要素設定部と中央処理部（ＣＰＵ）などから構成され，溶接機の機械的及び／又は電気的な溶接シーケンス制御を前記データ情報に応じて実行する制御機能を有している。前記中央処理部には前記可動電極の移動中に異物を挟み込んだときの安全を確保するための基準値と溶接品質を確保するための各検出位置の基準値に対して任意に設定可能なしきい値を設定し，かつこれを系列的にモニタリングする設定・記憶表示部及び各位置の基準値と異常判定を演算処理すると共に，正常終了後に検出したワーク到達位置，１０ｍｓｅｃ毎の移動位置，本加圧位置，溶け込み位置を，これら各々の基準値と加算した値を２で割り平均値を算出するための機能を有する。

前記リニアエンコーダ２０からの信号線２２はカウンタ部１５のパルス入力ドライバに接続されており，前記カウンタ部１５はリニアエンコーダ２０からのパルス信号を入力し変位量に変換して検出する機能を有している。

また溶接制御装置１２には加圧シリンダ３の戻り室Ｂの第１電磁弁（ＳＯＬ１）及び加圧室Ａの第２電磁弁（ＳＯＬ２）のＯＮ，ＯＦＦをタイマ部１３からの指令で切り換える入出力信号を制御して加圧制御を行うＩ／Ｏユニット１６が装備されている。

次に、本発明にかかる加圧制御方法を有効にするために初期設定（基準値の設定）が必要となる。図３の加圧検出フローチャート図で説明する。
Ｓ１．定時間到達基準位置の保存（ステップ１）
ワーク到達までの１０ｍｓｅｃ毎の位置を定時間到達基準値として保存する。５回連続して１０ｍｓｅｃ毎の移動量が±０．１ｍｍ以内となったときにワーク到達とする。

Ｓ２．ワーク到達基準位置の保存（ステップ２）
ワーク到達後の位置をワーク到達基準値として保存する。

Ｓ３．本加圧基準位置の保存（ステップ３）
スクイズ終了後の位置を本加圧基準値として保存する。

Ｓ４．溶け込み量の計算・溶け込み量基準値の保存（ステップ４）
スクイズ終了後の位置と溶接終了後の位置から，溶け込み量を計算しその結果を溶け込み量基準値として保存する。

次に，本発明にかかる加圧制御方法の異常検出設定項目を図４又は図５の加圧検出フローチャート図で説明する。
Ｓ１．検出時間（ステップ１）
ローフォース加圧時にワーク到達までの検出した値（検出時間）が５ｓｅｃ以上たった場合，NGとなる。（異常検出設定項目無し，５ｓｅｃ固定）

Ｓ２．定時間位置レベルの設定（ステップ２）
ローフォース加圧時に１０ｍｓｅｃ毎の位置を検出し定時間到達基準値と比較を行う時のしきい値。例えば，前記設定・記憶部への設定を１０％にした場合，１０ｍｓｅｃ毎に検出した値が定時間到達基準値に対し±１０％を超えたときに異常としてＮＧ信号を外部に出力する。また，１０ｍｓｅｃ毎の位置がワーク到達基準値を超えた場合にも異常としてＮＧ信号を外部に出力する。

Ｓ３．ワーク到達（ステップ３）
ローフォース加圧時に５回連続して１０ｍｓｅｃ毎に検出された移動量が±０．１ｍｍ以内となったときにワーク到達とみなす。

Ｓ４．ワーク到達位置レベルの設定（ステップ４）
ワーク到達となった時の位置をワーク到達基準値と比較を行う時のしきい値。例えば，前記設定・記憶部への設定を１ｍｍにした場合，ワーク到達となった時の位置がワーク到達基準値に対し±１ｍｍを超えたときに異常としてＮＧ信号を外部に出力する。

Ｓ５．本加圧位置レベルの設定（ステップ５）
スクイズ終了後の電極位置を本加圧基準値と比較を行う時のしきい値。例えば，前記設定・記憶部への設定を１ｍｍにした場合、スクイズ終了後の電極位置が前記本加圧基準値に対し±１ｍｍを超えたときに異常としてＮＧ信号を外部に出力する。

Ｓ６．溶け込みレベルの設定（ステップ６）
溶接終了後に溶け込み量の計算を行い，溶け込み量基準値と比較を行う時のしきい値。例えば，前記設定・記憶部への設定を１０％にした場合，溶け込み量の計算結果が前記溶け込み量基準値に対し±１０％を超えたときに異常としてＮＧ信号を外部に出力する。

Ｓ７．基準値の保存（ステップ７）
正常終了後，検出したワーク到達位置，１０ｍｓｅｃ毎の位置，本加圧位置，溶け込み位置を，これら各々の基準値と加算した値を２で割りその値（平均値）を，次打点の基準値として保存する。以上のステップにより１サイクルの溶接を終了する。

次に，本発明の加圧装置の加圧シーケンス動作を図１及び図２の溶接動作フローチャートに基づいて説明する。

開放した可動電極７の下側の固定電極８にパネルワークＷをセットし，そのパネルワークの溶接位置に相手方の溶接ナットＮまたは溶接ボルトをセットした後，当該溶接機の足踏みスイッチ(起動スイッチ)を踏むと，溶接制御装置１２に内蔵された前記Ｉ／Ｏユニット１６からの出力信号で第１電磁弁（ＳＯＬ１）がＯＮしピストン４の戻り室Ｂから圧縮エアが排出される（図１Ａ−Ｂ）。

この瞬間，加圧リンダ３のピストン４はコイルスプリング１０の弾発力でわずかに押され重力方向に加速されて下降する。このピストン初動時に前記スプリングによって加速される可動電極７は前記シリンダ３の可動ラム５，その他上部導体６，丸アーム等の可動部分の荷重が加わり速い速度で自重下降する（図１Ｂ）。この自重降下により可動電極７の先端が固定電極８にセットされたパネルワーク上の溶接ナットＮに当接する正常時完了位置Ｐまで低加圧力で下降する。この移動距離Ｏ−Ｐの間をリニアエンコーダ２０からのパルスを溶接制御装置に取り込み１０ｍｓｅｃ毎の位置を順次測定しかつ定時間到達基準値に対し設定可能なしきい値以内にあることを確認しかつ記憶される（図２ａ−ｂ）。つまり自重下降中に１０ｍｓｅｃ毎の位置を定時間到達基準値に対し設定可能なしきい値を超えたとき自重下降中に誤って手又は指が電極間に挟み込まれたと判定し不測の事故（図２ｅ）を速やかに検出する。

可動電極７が正常時の完了位置Ｐで溶接ナットＮに当接すると，当接した後引き続き５回連続して１０ｍｓｅｃ毎の移動量が±０．１ｍｍ以内であれば，到達したと判定する。到達確認後，到達位置がワーク到達基準値に対し設定可能なしきい値以内にあることを確認する。つまりワーク到達後の位置がワーク到達基準値に対し設定可能なしきい値以内であることで溶接ナット送給ミス等による欠品事故の有無を検出する。

そしてワーク到達後タイマ部１３からの指令でＩ／Ｏユニット１６を介して第２電磁弁（ＳＯＬ２）がＯＮし加圧シリンダ３の加圧室Ａに圧縮エアが送られ溶接に必要な加圧力に立ち上げ正常加圧完了位置Ｐから溶接ナットＮの突起をパネルワークＷ側に押し込み本加圧となる（図２ｃ）。

引き続き，可動電極７が加圧した状態でスクイズ時間終了後，現在の本加圧位置が本加圧基準値に対し設定可能なしきい値以内にあればタイマ部１３からの通電指令によりスイッチング部１４の電子素子がＯＮし電極間に溶接パラメータのデータ情報に基づき溶接電流が供給される。リニアエンコーダ２０からの出力パルス数は逐一溶接制御装置１２のカウンタ部１５及びタイマ部１３に取り込まれ，通電前の位置との差分を溶接中にも溶融軟化した溶接部の溶け込み量として計算し，計算結果を溶け込み量基準値に対し設定可能なしきい値以内かどうか判定及びモニタ回路に記憶させて（又は表示器で表示させ）溶接部の品質確認を行う（図２ｄ）。

このように，誤って手や指等が電極間に挟まれたとき，リニアエンコーダ２０は可動電極７の開放上昇端Ｏから加圧基準点Ｒまでの全区間を全検出領域として電極相互間の定時間あたりの移動距離変化を１０ｍｓｅｃ毎に位置を検出し，その検出した値が前記基準値に対して設定可能なしきい値をオーバーしたとき異常と判定しＩ／Ｏユニットからの信号によって，第２電磁弁（ＳＯＬ２）をＯＦＦし，可動電極７を直ちに上昇させ開放する。

本発明の実施例では定置式抵抗溶接機の加圧装置の安全システムについて説明したがロボットに搭載されるＣタイプ又はＸタイプの溶接ガン，シーム溶接機，アプセット溶接機のほか，溶接機分野以外にも金型プレス機のような金属塑性加工に要する加圧装置の機械可動部等の安全性向上にも有用である。

本発明を抵抗スポット溶接機の加圧装置とリニアエンコーダの実施形態および加圧系統のエア供給回路と溶接制御装置との概略図である。同図（Ａ）は電極開放時のアクチュエータを示し，同図（Ｂ）は電極加圧時のアクチュエータを示す。 本発明にかかる加圧制御動作の実施例を示す溶接動作フロー図である。 本発明の実施例の加圧動作時の基準位置設定フロー図である。 本発明の加圧動作時の異物挟み込み防止，欠品検出位置，本加圧位置検出フロー図である。 本発明の実施例の加圧位置溶け込み量検出，平均基準値測定・保存フロー図である。

符号の説明

１ アクチュエータ ２ ガイドケース ３ 加圧シリンダ
４ ピストン ５ 可動ラム（可動軸） ６ 上部導体
７ 下部導体 ８ 可動電極 ９ 固定電極
１０ 弾性部材（コイルスプリング） １１ 主電流
１２ 溶接制御装置 １３ タイマ部 １４スイッチング部
１５ カウンタ部 １６ Ｉ／Ｏユニット １７エア源
１８，１９ エア減圧弁 ２０ リニアエンコーダ（センサ）
２１ 検出用ワイヤ ２２ 信号線

Claims (8)

1. 一方の可動電極を移動して他方の固定電極間でワークを挟みつけて溶接に必要な本加圧力を発生させ溶接電流を流して溶接する抵抗溶接方法において，少なくとも前記可動電極を含む可動部の自重による低加圧力によって下降動作させる前記可動電極の移動開始から前記ワークを溶接完了するまでの前記可動電極の移動速度及び／又は移動距離をセンサで監視し，前記センサにより検出した値が前記可動電極の移動中に異物を挟み込んだときの安全を確保するための基準値と溶接品質を確保するための基準値との設定可能なしきい値を超えたときに前記可動電極の動作を停止及び／又は開放動作に切り換えるようにしたことを特徴とする抵抗溶接機の電極加圧制御方法。
2. 請求項１において，前記可動電極を駆動するアクチュエータには前記可動電極の加圧動作開始時の初動速度を上げるための弾性部材を内蔵したことを特徴とする抵抗溶接機の電極加圧制御方法。
3. 請求項１において，前記可動電極の移動速度及び／又は移動距離をデジタル式リニアエンコーダにより監視するようにしたことを特徴とする抵抗溶接機の電極加圧制御方法。
4. 請求項１，２又は３において，前記基準値に対し設定可能なしきい値を任意に設定可能としたことを特徴とする抵抗溶接機の電極加圧制御方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一つにおいて，前打点ごとに移動速度及び／又は移動距離を測定してその値と基準値との平均をとり，それを次打点の基準値とすることを特徴とする抵抗溶接機の電極加圧制御方法。
6. 少なくとも一方の可動電極を移動して他方の固定電極間でワークを挟みつけて必要な加圧力を発生させて通電して溶接を開始する加圧式抵抗溶接機であって，エア源から前記可動電極の加圧力を調整するためのエア供給回路に配置された加圧シリンダと該シリンダに内蔵された弾性部材と前記シリンダにより動作させる可動軸とを有し，前記シリンダのエア供給回路には第1電磁弁（ＳＯＬ１）及び第2電磁弁（ＳＯＬ２）が接続され，前記第１電磁弁を作動することにより，前記可動軸，前記可動電極又はアーム，二次導体等を含む可動部の自重及び前記弾性部材の弾力により前記可動電極が下降動作を開始してから本加圧で溶接完了するまでの前記可動電極の移動速度及び／又は移動距離をセンサにより監視し，前記センサで検出した値が所定の移動速度及び／又は所定の移動距離に対応した基準値に対し設定可能なしきい値を超えたとき，前記可動電極を停止及び／又は開放動作させるようにしたことを特徴とする抵抗溶接機。
7. 請求項６において，前記溶接を開始前の前記可動電極の位置情報と通電後の可動電極の位置情報をもとに溶接毎にワークの溶け込み量を計測しモニタ表示する機能および計測した溶け込み量が溶け込み量基準値に対し設定可能なしきい値以内であるか判定表示する抵抗溶接機。
8. 請求項６又は７において、前記可動電極のワーク到達時点の位置を前記基準値に対し設定可能なしきい値を超えたとき，被溶接部品の有無の自動判定機能を有する抵抗溶接機。

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