JP2007050442A - 抵抗溶接方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 電極間に挟まれるワークの抵抗値を正確に把握できるようにして、適正な溶接電流を求められるようにすることを目的とする。
【解決手段】 本発明に係る抵抗溶接方法は、複数の板状のワークWを一対の電極14,15で表裏から挟み、それらの電極14,15でワークWを加圧した状態で電極14,15間に溶接電流を流し、ワークWの溶接を行なう抵抗溶接方法であって、電極14,15間にワークWを挟まない状態で、両電極14,15を直接的に接触させて、電極14,15間の電気抵抗を求めるオフセット抵抗値の測定工程と、ワークWの溶接時における電極14,15間の電気抵抗を求める溶接時の総抵抗値の測定工程と、溶接時の総抵抗値からオフセット抵抗値を減じて電極14,15間のワークWの抵抗値を求め、ワークWの抵抗値に基づいて溶接電流を決定する工程とを有する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、複数の板状のワークを一対の電極で表裏から挟み、それらの電極で前記ワークを加圧した状態で前記電極間に溶接電流を流し、前記ワークの溶接を行なう抵抗溶接方法に関する。
上記した抵抗溶接方法としては種々のものが提案されている。
例えば、特許文献1に記載の抵抗溶接方法では、図5に示すように、溶接時に電極101,102間の電圧を測定することで、その電極101,102間の抵抗を求め、その抵抗値に基づいて溶接電流を設定するようにしている。
特開平9−141451号公報
上記抵抗溶接方法で測定される溶接時の電極101,102間の抵抗値Rwは、電極101,102自身の抵抗値(オフセット抵抗値Rof)と、それらの電極101,102間に挟まれるワークWの抵抗値Rsとの総和である。一般的に、抵抗溶接ではワークWに供給する熱量(Q=RsI2)がほぼ一定になるように溶接電流Iを設定するため、ワークWの抵抗値Rsを正確に把握する必要がある。ワークWの抵抗値Rsは、溶接時の電極101,102間の抵抗値Rw(以下、総抵抗値Rwという)からオフセット抵抗値Rofを減じた値に等しい。このため、オフセット抵抗値Rofがほぼ一定であれば、総抵抗値Rwを求めることでワークWの抵抗値Rsを把握することができる。
しかし、電極用の冷却水温度が外気温により変化して、この結果、電極101,102の温度が変化すると、前記オフセット抵抗値Rofは変動するようになる。このため、上記したように総抵抗値Rwを求めるだけでは、ワークWの抵抗値Rsを正確に把握できず、適正な溶接電流Iを求めることは困難である。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、電極間に挟まれるワークの抵抗値を正確に把握できるようにして、適正な溶接電流を求めることである。
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項1の発明は、複数の板状のワークを一対の電極で表裏から挟み、それらの電極で前記ワークを加圧した状態で前記電極間に溶接電流を流し、前記ワークの溶接を行なう抵抗溶接方法であって、前記電極間にワークを挟まない状態で、両電極を直接的に接触させて、前記電極間の電気抵抗を求めるオフセット抵抗値の測定工程と、前記ワークの溶接時における前記電極間の電気抵抗を求める溶接時の総抵抗値の測定工程と、前記溶接時の総抵抗値から前記オフセット抵抗値を減じて前記電極間のワークの抵抗値を求め、前記ワークの抵抗値に基づいて溶接電流を決定する工程とを有することを特徴とする。
本発明によると、溶接時の総抵抗値とオフセット抵抗値とをそれぞれ求め、その総抵抗値からオフセット抵抗値を減じることで、電極間のワークの抵抗値を求めるようにしている。このため、電極の磨耗や外気温の変動等からオフセット抵抗値が変化しても、電極間のワークの抵抗値(Rs)を正確に求めることができる。したがって、ワークに対して一定熱量(Qc=Rs×I2)を供給する場合の適正な溶接電流Iを求めることができるようになる。
請求項2の発明によると、オフセット抵抗値の測定工程(以下、オフセット抵抗値の測定)は、ワークを加圧する電極先端部分を交換する度に実施されることを特徴とする。
一般的に、ワークを加圧する電極先端部分の交換は数時間毎に行なわれるため、オフセット抵抗値の測定も数時間毎に行なわれる。このため、オフセット抵抗値を測定した後、次の測定までの間に、オフセット抵抗値が外気温の変動等の影響をほとんど受けることがない。
請求項3の発明によると、オフセット抵抗値が設定範囲から外れた場合には、報知手段により抵抗異常が報知されるため、不適正な溶接電流で溶接が継続されるような不具合が生じない。
請求項4の発明によると、オフセット抵抗値は、両電極を直接的に接触させた状態で、前記電極間に一定電流を流し、それらの電極間の電圧を測定し、その電圧値と前記電流値とに基づいて求めることを特徴とする。
本発明によると、電極間に挟まれるワークの抵抗値を正確に求めることができるため、ワークに対して一定熱量を供給する場合の適正な溶接電流を設定できるようになる。
[実施形態1]
以下、図1〜図4に基づいて、本発明の実施形態1に係る抵抗溶接方法の説明を行う。ここで、図1は抵抗溶接機による板状ワークの溶接時の様子を表す側面図、図2はオフセット抵抗値の測定状態を表す側面図等である。図3はオフセット抵抗値の測定手順を表すフローチャート、図4は本実施形態に係る抵抗溶接方法を実施するための抵抗溶接機の全体模式図及び電気回路図である。
<抵抗溶接機の概要>
先ず、本実施形態 に係る抵抗溶接方法を実施するための抵抗溶接機10の概要について説明する。
抵抗溶接機10は、図4(B)に示すように、溶接トランス13の一次コイル13eに商用周波数の交流電圧Eを印加するための一次回路11と、溶接トランス13の二次コイル13pに誘導された二次電圧を一対の電極14,15に加える二次回路12とを備えている。一次回路11には、一対のサイリスタからなる開閉器16が設けられている。また、二次回路12には、溶接時に溶接電流Iを検出するための電流検出器17が設けられている。
抵抗溶接機10は、図4(A)に示すように、支持架台22を備えており、その支持架台22の先端に一方の電極15が固定されている。また、抵抗溶接機10は加圧装置24を備えており、その加圧装置24の押圧軸23の先端に他方の電極14が一方の電極15と同軸状態で固定されている。そして、加圧装置24の動作で押圧軸23が軸方向に移動すると、一方の電極15に対して他方の電極14が接離するようになる。
板状のワークWの溶接では、先ず、加圧装置24が動作し、両電極14,15間に、図1、図4(B)に示すように、板状のワークWが挟まれて、所定の押圧力で加圧される。この状態で、開閉器16がオンして、二次回路12に溶接電流Iが流れ、電極14,15間で板状のワークWの溶接が行なわれる。
<抵抗溶接機の電極>
抵抗溶接機10の電極14,15には、図1に示すように、先端部分にキャップ状をした銅製のチップ14c,15cが装着されており、それらのチップ14c,15c間で前記ワークWが挟まれるように構成されている。チップ14c,15cは、交換が可能な構成で電極14,15に装着されており、その内側に冷却水が通されるようになっている。また、各々の電極14,15には、後記するように、抵抗の検出に使用されるリード線14e,15eが電気的に接続されている。
即ち、チップ14c,15cが本発明の電極先端部分に相当する。
<抵抗溶接方法>
次に、上記した抵抗溶接機10を使用する本実施形態に係る抵抗溶接方法について説明する。
本実施形態に係る抵抗溶接方法では、先ず、オフセット抵抗値Rofの測定が行なわれる。オフセット抵抗値Rofとは、図2に示すように、一方の電極15(チップ15c)と他方の電極14(チップ14c)とを当接させ、溶接時の様に加圧した状態における電極15のリード線15eと電極14のリード線14e間の抵抗値をいう。オフセット抵抗値Rofの測定は、図3に示すフローチャートの手順に従って実行される。
先ず、オフセット抵抗測定ボタンが押されると(ステップS101)、加圧装置24が押圧軸23を押し出す方向に動作し、他方の電極14のチップ14cが一方の電極15のチップ15cに対して所定の押圧力で押し付けられる。この状態で、抵抗溶接機10の二次回路12に電流Ioが流され、一方の電極15と他方の電極14のリード線14e,15e間の電圧Voが測定される。そして、電圧Voと電流Ioとに基づいてオフセット抵抗値Rof(Rof=Vo÷Io)が求められる(ステップS102)。
このようにして、一回目のオフセット抵抗値Rofの測定が終了すると、加圧装置24が押圧軸23を収納する方向に動作して、他方の電極14のチップ14cが一方の電極15のチップ15cから離される。次に、上記した手順と同様の手順で二回目のオフセット抵抗値Rofの測定が実施される。このようにして、オフセット抵抗値Rofの測定が所定回数だけ実施されると(ステップS103 YES)、測定されたオフセット抵抗値Rofが監視幅以内にあるか、即ち、許容範囲内にあるか否かが判定される(ステップS104)。オフセット抵抗値Rofが許容範囲内にある場合には(ステップS104 YES)、それらのオフセット抵抗値Rofの平均値がオフセット抵抗値Rofとして記憶、又は表示される(ステップS105)。また、オフセット抵抗値Rofが許容範囲内にない場合には(ステップS104 NO)、オフセット抵抗値Rofが異常と判定され(ステップS106)、それが報知される。オフセット抵抗値Rofが異常と判定された場合には、例えば、チップ14c,15cの交換等が行なわれる。
即ち、ステップS106の処理が本発明の報知手段に相当する。
オフセット抵抗値Rofの測定が終了すると、次に、図1に示すように、一方の電極15(チップ15c)と他方の電極14(チップ14c)との間にワークWを挟んだ状態における電極15のリード線15eと電極14のリード線14e間の抵抗値Rw(総抵抗値Rw)が測定される。
総抵抗値Rwの測定は、ワークWを溶接する際に、一方の電極15と他方の電極14とのリード線14e,15e間の電圧Vwを測定することにより行なう。即ち、総抵抗値Rwは、電圧Vw÷溶接電流Iによって求められる。
ここで、総抵抗値Rwは、電極14,15自身の抵抗値(オフセット抵抗値Rof)と、それらの電極14,15間に挟まれるワークWの抵抗値Rsとの総和である。
このため、総抵抗値Rwからオフセット抵抗値Rofを減じることで、ワークWの抵抗値Rsを求めることができる。
このようにしてワークWの抵抗値Rsが求められると、ワークWに供給する熱量(Q=RsI2)がほぼ一定になるように溶接電流Iを決定し、その溶接電流IでワークWの溶接が実施される。
ここで、オフセット抵抗値Rofの測定は、チップ14c,15cを交換する度に(通常、約二時間に一回)実施される。
<本実施形態に係る抵抗溶接方法の利点>
本実施形態に係る抵抗溶接方法によると、溶接時の総抵抗値Rwとオフセット抵抗値Rofとをそれぞれ求め、その総抵抗値Rwからオフセット抵抗値Rofを減じることで、電極14,15間のワークWの抵抗値Rsを求めるようにしている。このため、冷却水温度の変動等からオフセット抵抗値Rofが変化しても、ワークWの抵抗値Rsを正確に求めることができる。したがって、ワークに対して一定熱量(Qc=Rs×I2)を供給する場合の適正な溶接電流Iを求めることができるようになる。
また、オフセット抵抗値Rofの測定は、ワークWを加圧するチップ14c,15cを交換する度に(数時間毎に)実施されるため、オフセット抵抗値Rofを測定した後、次の測定までの間に、オフセット抵抗値Rofが外気温の変動等の影響をほとんど受けることがない。
また、オフセット抵抗値Rofが設定範囲から外れた場合には、報知手段により抵抗異常が報知されるため、不適正な溶接電流で溶接が継続されるような不具合が生じない。
<抵抗溶接方法の変更例>
上記したように、本実施形態では、チップ14c,15cを交換する度にオフセット抵抗値Rofを測定する例を示したが、所定の溶接回数毎に前記オフセット抵抗値Rofを測定することも可能である。また、電極14,15の冷却水温度を監視しておき、冷却水温度の変動が大きい場合にはオフセット抵抗値Rofの測定回数を増加させることも可能である。
さらに、本実施形態では、抵抗溶接機10の二次回路12に電流を流し、電極14,15のリード線14e,15e間の電圧を測定することで、計算によりオフセット抵抗値Rofを求める例を示したが、例えば、抵抗計を使用して直接的にオフセット抵抗値Rofを求めることも可能である。
抵抗溶接機によるワークの溶接時の様子を表す側面図である。 オフセット抵抗値の測定状態を表す側面図である。 オフセット抵抗値の測定手順を表すフローチャートである。 本実施形態に係る抵抗溶接方法を実施するための抵抗溶接機の全体模式図及び電気回路図である。 従来の抵抗溶接機の電気回路図である。
符号の説明
W ワーク
14 電極
14c チップ(電極先端部分)
15 電極
15c チップ(電極先端部分)
Rof オフセット抵抗値
Rw 総抵抗値
Rs ワークの抵抗値

Claims (4)

  1. 複数の板状のワークを一対の電極で表裏から挟み、それらの電極で前記ワークを加圧した状態で前記電極間に溶接電流を流し、前記ワークの溶接を行なう抵抗溶接方法であって、
    前記電極間にワークを挟まない状態で、両電極を直接的に接触させて、前記電極間の電気抵抗を求めるオフセット抵抗値の測定工程と、
    前記ワークの溶接時における前記電極間の電気抵抗を求める溶接時の総抵抗値の測定工程と、
    前記溶接時の総抵抗値から前記オフセット抵抗値を減じて前記電極間のワークの抵抗値を求め、前記ワークの抵抗値に基づいて溶接電流を決定する工程と、
    を有することを特徴とする抵抗溶接方法。
  2. 請求項1に記載された抵抗溶接方法であって、
    前記オフセット抵抗値の測定工程は、ワークを加圧する電極先端部分を交換する度に実施されることを特徴とする抵抗溶接方法。
  3. 請求項1又は請求項2のいずれかに記載された抵抗溶接方法であって、
    前記オフセット抵抗値が設定範囲から外れた場合には、報知手段により抵抗異常が報知されることを特徴とする抵抗溶接方法。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載された抵抗溶接方法であって、
    前記オフセット抵抗値は、両電極を直接的に接触させた状態で、前記電極間に一定電流を流し、それらの電極間の電圧を測定し、その電圧値と前記電流値とに基づいて求めることを特徴とする抵抗溶接方法。
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