JP2850696B2 - アプセット溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接に伴うアプセット
量の変化に応じて適切な溶接条件で溶接を行うアプセッ
ト溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアプセット溶接機で定電流制御方
式の溶接制御装置を備えたものにおいては、溶接条件を
一旦設定すると、設定された溶接条件に従って制御する
ものがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のアプセット
溶接機は、設定された溶接条件に従って、機械的に制御
するものであるため、溶接する部材の寸法、形状、また
は材質が徐々に変化し、ついには、溶接不良が生じ、そ
のような部材が継続して供給されると多数の不良品を作
ってしまうという問題が有った。

【０００４】本発明者らは、系統的な実験を行った結
果、溶接する部材の寸法、形状および材質と溶接条件と
の適合度によってアプセット量が変化することが判明し
たため、アプセット量を監視することにより供給された
部材に応じた溶接条件で溶接するという本発明の技術的
思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結果、溶接する部
材の寸法他の変化を検出し、適切な溶接条件による溶接
を実現し、多数の溶接不良品の発生を防止するという目
的を達成する本発明に到達した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）のアプセット溶接装置は、リング状に成形
されたパイプ部材の両端部を把持部により把持して両端
面を突合せて加圧する加圧装置と、前記パイプ部材の突
合された端面を挟んで対向して配設された少なくとも一
対の電極と、前記一対の電極に溶接電流を通電する通電
装置と、前記パイプ部材の両端部を把持する把持部の溶
接時における相対的変位を検出してアプセット量を検出
するセンサと、センサによって検出したアプセット量に
応じて、予め記憶されているアプセット量と溶接条件と
の関係から対応する溶接条件を通電装置に出力する制御
装置とから成るものである。

【０００６】

【作用】上記構成より成る第１発明のアプセット溶接装
置は、加圧装置の把持部によりリング状パイプ部材の両
端部を突合せて加圧するとともに、通電装置により一対
の電極を介してリング状パイプ部材の両端部に溶接電流
を通電した時の両端部のアプセット量をセンサにより検
出し、制御装置により記憶されている溶接条件の中から
センサによって検出したアプセット量に対応する溶接条
件を抽出して通電装置に出力され、通電装置がこの抽出
された溶接条件に応じた溶接電流で両端部を溶接するも
のである。

【０００７】

【発明の効果】上記作用を奏する第１発明のアプセット
溶接装置は、センサによって検出したアプセット量に基
づき供給されたリング状のパイプ部材に応じた予め記憶
されている一層適切な溶接条件による溶接を実現すると
ともに、引き続き供給される多数のリング状のパイプ部
材の溶接不良の発生を防止するという効果を奏する。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例につき、図面を用いて説
明する。

【０００９】（第１実施例） 第１実施例のアプセット溶接装置は、本発明の実施例で
あり、本発明をステアリングホィールの芯金用のリング
状のパイプ部材の両端の溶接に適用したものである。

【００１０】第１実施例のアプセット溶接装置は、図１
ないし図９に示すようにステアリングホィール用のリン
グ状パイプＷの両端部を把持部１１により把持した状態
で端面を突合せて加圧する加圧部１２を有する加圧装置
１と、把持部１１内においてリング状パイプ部材Ｗに接
触させて配設した一対の電極２と、および前記一対の電
極に対して設定に応じた溶接条件を実現するための溶接
電流を通電する通電装置３とから成る抵抗溶接機と、把
持部１１に配設され溶接時の把持部の相対的変位をアプ
セット量として検出するアプセットセンサ４と、電極２
に供給される溶接電流を検出する電流センサ５と、溶接
するリング状パイプＷの種類に応じてカードによって設
定された設定条件を読み取るカードリーダ６と、アプセ
ットセンサ４および電流センサ５からの信号に基づきア
プセット量、溶接電流および通電時間を判別する各判別
回路７１ないし７３とワークに応じた溶接条件を決定す
る溶接条件決定回路７４とを有するメイン制御装置７と
から成る。

【００１１】パイプコイル材Ｐをワークであるリング状
パイプＷに加工するワーク加工装置８は、図８に示すよ
うにパイプコイル材Ｐを直線状に矯正して測長する矯正
測長部８１と、直線状に矯正されたパイプ材Ｐを一定の
曲率に曲げた後一定長さで切断する曲げ切断部８２とか
ら成り、切断された一定曲率のリング状パイプのワーク
Ｗがアプセット溶接装置の加圧装置１の把持部１１に載
置される。

【００１２】溶接機の加圧装置１の把持部１１は、図８
に示されるワーク加工装置によって加工された両端が分
離したリング状のパイプＷの両端部を、図１、図４、お
よび図５に示すように加圧シリンダにより上下に動く上
方把持部１１Ｕを固定された下方把持部１１Ｄに接近さ
せて把持する構成より成る。

【００１３】加圧装置１の加圧部１２、図１および図４
に示すように一方の把持部に加圧シリンダ１２Ｃを係止
して、他方の把持部を固定とし、加圧シリンダ１２Ｃの
加圧により一方の把持部を他方の把持部に接近させるこ
とにより、リング状のパイプの両端面を当接させ、図９
に示すような台形パターンＳＶに従い加圧することがで
きる構成より成る。

【００１４】一対の電極２は、図５に示されるようにリ
ング状パイプＷにその突合せ端面を挟んで対抗して配設
されている。

【００１５】通電装置３は、図５に示されるように一対
の電極２に接続した昇圧トランス３Ｔより成る通電部３
１と、通電部３１に制御信号を出力して設定された溶接
条件に対応する通電を可能にする溶接条件制御部３２と
から成り、図９に示すような３つの通電パルスＣ１、Ｃ
２、Ｃ３で示されるような溶接電流の通電制御を可能に
する構成より成る。

【００１６】図９において、最初の通電パルスは、溶接
部の予熱を行う予熱パルスＣ１で前半は徐々に増加する
部分が形成され、溶接電流Ｃ１、パルス時間ｔ１に設定
され、２番目の本溶接を行う本溶接パルスＣ２は、大電
流による短時間溶接を行う観点より１７０Ａ／mm² 以上
で０．３秒以下が望ましく、本実施例では一例として２
００Ａ／mm² 、０．２秒になるように溶接電流Ｃ２、パ
ルス時間ｔ２を設定し、最後の通電パルスＣ３は、焼き
戻しのために保熱を行うもので、後半は徐々に減少する
部分を形成し、溶接電流Ｃ３、パルス時間ｔ３に設定さ
れている。

【００１７】アプセットセンサ４は、図４に示すよう
に、リング状パイプを把持して可動側の把持部１１Ｕ、
１１Ｄを備えた部材１Ｍと一体的に動く棒状部材４１
と、固定側の把持部１１Ｄを備えた部材１Ｆに配設され
たポテンションメータ４２により構成され、溶接時のリ
ング状パイプＷのアプセット量を電気的信号として出力
出来る構成より成る。

【００１８】電流センサ５は、図５に示すように通電部
３１と電極２との間のケーブル５Ｃに配設され、流れる
電流をカレントプローブによって形成されるうず電流よ
り検出する構成より成るものである。

【００１９】カードリーダ６は、カードに設定された溶
接を行うリング状パイプ部材の材質、寸法その他に応じ
た設定条件を読み取り、出力する構成より成る。

【００２０】メイン制御装置７は、アプセット量を判別
するアプセット量判別回路７１と、溶接電流を判別する
電流判別回路７２と、通電時間を判別する通電時間判別
回路７３と、および溶接条件決定回路７４とから成る。

【００２１】アプセット量判別回路７１は、図４に示す
ように溶接終了信号が出力された時点のアプセットセン
サ４から供給されるポテンションメータ４２の出力から
溶接開始信号が出力された時点の零点としてのポテンシ
ョンメータ４２の出力を差し引くことにより、アプセッ
ト量を演算し、アプセット量がカードリーダ６によって
設定された設定条件によって定まる許容範囲内かどうか
を判別し、溶接条件に適合しない許容範囲外のリング状
パイプを溶接した場合は、異常停止信号を出力する構成
より成る。

【００２２】上記判別回路７１において判別されるアプ
セット量の許容範囲は、本発明者らが行った各種リング
状のパイプについての系統的実験により図７の（Ａ）に
示されるアプセット量と強度の関係において最低限要求
される強度によりアプセット量の許容範囲の下限を定
め、図７の（Ｂ）に示されるアプセット量と鋳バリの量
（溶接部外径寸法）の関係において図６に図示された鋳
バリ量の許容最大限度によりアプセット量の許容範囲の
上限を定める。図７の（Ｃ）は、溶接部強度と溶接部外
径との関係を示すものである。

【００２３】アプセット量制御回路７１は、アプセット
量が上記許容範囲内ではあるが徐々に減少したり、増加
する場合は、減少または増加信号を出力する。すなわ
ち、アプセット量の変化から、例えばワークの板厚の変
化を予測して、適切な溶接条件によって溶接が行われる
ようにするとともに、将来許容範囲を越え不良品の発生
を未然に防止するものである。

【００２４】電流判別回路７２は、電流センサ５から出
力されるうず電流信号の変化をフォローするとともに、
設定条件によって定まる電流の許容範囲内かどうかを判
別し、許容範囲外の設定条件に反する場合は、溶接電流
の異常信号を出力し得る構成より成る。

【００２５】通電時間判別回路７３は、電流センサ５か
らの電流信号より通電時間を演算し、設定条件から定ま
る通電時間から許容範囲内かどうかを判別し、前記許容
範囲外の場合は、通電時間の異常信号を出力し得る構成
より成る。

【００２６】溶接条件決定回路７４は、アプセット量判
別回路７１が減少信号または増加信号を出力すると、溶
接条件例えば溶接電流もしくは加圧力、通電時間等を制
御する信号を出力する。

【００２７】アプセット量判別回路７１、電流判別回路
７２、通電時間判別回路７３のいずれかが異常停止信号
を出力すると、抵抗溶接機に停止信号を出力する。

【００２８】上記構成より成る第１実施例のアプセット
溶接装置は、ワーク加工装置８によって加圧されたリン
グ状のパイプＷが、加圧装置１の加圧シリンダ１１Ｃに
より把持部１１Ｕ、１１Ｄによって把持され、加圧部１
２の加圧シリンダ１２Ｃによりリング状のパイプＷの両
端を当接させて突合せた後、図９に示す台形パターンに
従い加圧する。

【００２９】その間に通電装置３は、カードリーダ６に
よって読み込んだ設定条件に対応する予め記憶されてい
る溶接条件に従い図９に示す予熱波形Ｃ１、本溶接波形
Ｃ２および保熱波形Ｃ３の溶接電流を一対の電極２に印
加して、突合せ端面に作用させて溶接を行う。

【００３０】アプセットセンサ４は、ポテンションメー
タ４２により把持部１１Ｕ、１１Ｄの相対変位、すなわ
ちリング状パイプＷのアプセット量を検出し出力する。

【００３１】電流判別回路７２は、図１０に示すよう
に、電流センサ５が出力するうず電流がカードにより設
定された設定条件に対応する電流の許容範囲内かどうか
を判別し、許容範囲外の場合は、電流異常信号を出力す
る。

【００３２】通電時間判別回路７３は、電流センサ５が
出力するうず電流より、溶接電流の通電時間を演算し、
カードにより設定された設定条件に対応する電流の許容
範囲かどうかを判別し、許容範囲外の場合は、通電時間
異常信号を出力する。

【００３３】メイン制御装置７のアプセット量判別回路
７１は、図１０の制御フローに示すように、溶接開始信
号が出力された時点のアプセットセンサ４の出力をアプ
セット量の零点とし、溶接終了信号が出力された時点の
アプセットセンサ４の出力をアプセット量とし、カード
によって設定された設定条件に対応するアプセット量の
許容範囲内かどうかを判別し、許容範囲外の場合は、異
常信号を出力する。

【００３４】溶接条件決定回路７４は、アプセット量判
別回路７１よりアプセット量が徐々に減少するという信
号が入力されると、例えば板厚が大きなパイプの溶接条
件に対応すべく溶接電流を少し上げるための制御信号を
出力し、逆にアプセット量が徐々に増加するという信号
が入力されると、例えば板厚が小さなパイプの溶接条件
に対応すベく溶接電流を少し下げるための制御信号を出
力する。

【００３５】通電装置３は、メイン制御装置７の溶接条
件決定回路７４から溶接条件を変更するための制御信号
が出力されると、溶接条件制御部３２により制御信号に
応じた溶接条件における溶接を可能にするための通電制
御信号が通電部３１に出力され、通電部３１はこの通電
信号に基づきワークの変動に対応した溶接条件による溶
接を行うものである。

【００３６】上記作用を奏する第１発明のアプセット溶
接装置は、ワークＷであるリング状のパイプの板厚その
他が徐々に変化した場合、アプセット量の変化（減少、
増加）として検出し、それに応じた溶接条件を決定し、
決定された適切な溶接条件で溶接を行うので、ワークの
変化に応じた適切な溶接を実現し、溶接不良品の発生を
防止するという効果を奏する。

【００３７】また第１実施例のアプセット溶接装置は、
アプセット量、溶接電流、および溶接時間が許容範囲を
越えた場合には、異常を知らせ停止するので、溶接不良
品を検出してそれを取り除くことができるとともに、設
定条件とワークとの条件違いにより継続して溶接不良品
が出る場合は、ワークに合わせて設定条件を変更するこ
とによりそれを未然に防止することができるという効果
を奏する。

【００３８】さらに第１実施例のアプセット溶接装置
は、溶接電流を２００Ａ／mm² とし、溶接時間を０．２
秒で行うので、いわゆる大電流による短時間溶接を行う
ので、上記アプセット量による溶接不良の評価の信頼性
が一層高いという効果を奏する。

【００３９】上述の実施例は、説明のために例示したも
ので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。

【００４０】上述の第１実施例は一例としてアプセット
量をポテンショメータにより検出したが、本発明として
は可動部材と固定部材との間に介挿したコイルスプリン
グのひずみ量によりアプセット量を検出することも可能
である。

【００４１】上述の第１実施例は、一例として溶接条件
として溶接電流を変える例について代表的に説明した
が、本発明としては、通電時間や加圧力を変えても良
く、又溶接電流、通電時間、加圧力の三者を総合的に制
御することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のアプセット溶接装置を示
す正面図である。

【図２】本発明の第１実施例のアプセット溶接装置を示
す側面図である。

【図３】第１実施例のアプセット溶接装置を示すブロッ
ク図である。

【図４】第１実施例の加圧装置とセンサを示す拡大図で
ある。

【図５】第１実施例装置の基本的制御を示すブロック図
である。

【図６】溶接時におけるアプセット量を示す説明図であ
る。

【図７】（Ａ）は、アプセット量と溶接部強度との関係
を示す線図であり、（Ｂ）はアプセット量と溶接部外径
との関係を示す線図であり、（Ｃ）は溶接部強度と溶接
部外径との関係を示す線図である。

【図８】第１実施例のアプセット溶接装置とワーク加工
装置を示す斜視図である。

【図９】第１実施例の加圧波形、および溶接電流波形を
示す線図である。

【図１０】第１実施例装置の制御フローを示すチャート
図である。

【符号の説明】

１ 加圧装置 ２ 一対の電極 ３ 通電装置 ４ アプセットセンサ ５ 電流センサ ６ カードリーダ ７ メイン制御装置 １１、１１Ｕ、１１Ｄ 把持部 １Ｍ 可動部材 １Ｆ 固定部材 １２ 加圧部 ３Ｔ 昇圧トランス ３１ 通電部 ３２ 溶接条件制御部 ４１ 棒状部材 ４２ ポテンションメータ ５Ｃ ケーブル ７１ アプセット量判別回路 ７２ 電流判別回路 ７３ 通電時間判別回路 ７４ 溶接条件決定回路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 11/02 B23K 11/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング状に成形されたパイプ部材の両端
   部を把持部により把持して両端面を突合せて加圧する加
   圧装置と、 前記パイプ部材の突合された端面を挟んで対向して配設
   された少なくとも一対の電極と、 前記一対の電極に溶接電流を通電する通電装置と、 前記パイプ部材の両端部を把持する把持部の溶接時にお
   ける相対的変位を検出してアプセット量を検出するセン
   サと、 センサによって検出したアプセット量に応じて、予め記
   憶されているアプセット量と溶接条件との関係から対応
   する溶接条件を通電装置に出力する制御装置とから成る
   ことを特徴とするアプセット溶接装置。