JP3734108B2 - Resistance welding machine and resistance welding method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は抵抗溶接機及び抵抗溶接方法に関し、詳しくはスポット溶接、プロジェクション溶接及びシーム溶接等の抵抗溶接を実施する際に使用可能な抵抗溶接機及び抵抗溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
金属部材同士を接合する方法として、従来より抵抗溶接が利用されている。例えば、2枚の鋼板を重ねて接合する場合にはスポット溶接が利用される。このスポット溶接は、一対の電極で被溶接物を挟圧しながら電極に通電して被溶接物に直接電流を流し、電極及び被溶接物間における接触電気抵抗と被溶接物自身の電気抵抗とにより発生するジュール熱を利用して被溶接物を加熱し、被溶接物の接合部を溶融凝固させるこによりより行われる。
【0003】
一般に、導体に電流が流れることにより発生するジュール熱の量は、電流の強さの2乗及び導体の抵抗に比例する関係にある(ジュールの法則)。また、上記スポット溶接において、電極加圧力や溶接電流が増すと接触抵抗が減少する傾向にある。さらに、電流を少なくして長時間で溶接すると熱が集中しないから良好な溶接が行えず、一方大電流で短時間で行ってもナゲット径不足という不都合が生じる。したがって、上記スポット溶接等の抵抗溶接においては、電極加圧力、溶接電流及び通電時間の3条件を適正に設定することが重要である。
【0004】
このようなスポット溶接を実施する抵抗溶接機として、特開平4−178275号公報には図5に示すものが開示されている。この抵抗溶接機は、一対の電極81a、81bと、電極81a、81bに溶接電流を供給する抵抗溶接電源82と、一方の電極に電極加圧力を付与する加圧シリンダ83と、加圧シリンダ83の加圧力を調整する電空比例弁84とを備えており、加圧シリンダ83の作動により一対の電極81a、81bで被溶接物85を挟圧しながら、抵抗溶接電源82から電極81a、81bに溶接電流を供給することにより、スポット溶接を行うものである。そして、この抵抗溶接機では、検出ケーブル86により検出されるチップ間電圧、電流検出部87により検出される溶接電流、及び検出器88により検出される電極移動量から溶接部の平均温度及び通電径を信号処理部89及び推算部90により順に同定し、この通電径及びこれから求まる発熱密度を予め定めてあるそれぞれの標準増大パターンと対比した結果に基いて、信号作成部91及び制御部92、93により溶接電流及び電極加圧力をリアルタイムに適応制御することを繰り返して常に適正なナゲット成長状況を確保し、同時に行っているナゲット寸法の予測結果によって通電の終了時期を決定する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の抵抗溶接機においては、電極加圧力の制御は単一の加圧シリンダ83により一方の電極81aに対してのみ行われており、各電極81a、81bの加圧力をそれぞれ独立に制御することができない。このため、上記従来の抵抗溶接機では、ナゲット形成位置を一対の電極81a、81bの対向方向(被溶接物85の板厚方向)に調整することができず、その結果以下に示す種々の不都合があった。
【0006】
まず、互いに板厚が異なる2枚の鋼板を重ねてスポット溶接する場合には、板厚の違いに応じてナゲット形成位置を板厚方向に調整する必要がある。ここで、ナゲットの形成位置は、各電極81a、81bから被溶接物85へそれぞれ付与される加圧力によって調整することができる。すなわち、当該加圧力の大きさが異なると電極及び被溶接物間で発生するジュール熱量も異なるため、一方の電極81aから被溶接物85へ付与される加圧力の大きさと他方の電極81bから被溶接物85へ付与される加圧力の大きさとを異ならせることにより、ナゲットの形成位置をずらすことができる。しかし、上記従来の抵抗溶接機では、一方の電極81aから被溶接物85に付与される加圧力と他方の電極81bから被溶接物85に付与される加圧力とを異ならせることができないため、ナゲットの形成位置を板厚方向に調整することができず、互いに厚さの異なる2つの被溶接物を良好に溶接することが不可能であった。
【0007】
また、電極加圧力の制御は単一の加圧シリンダ83により一方の電極81aに対してのみ行う上記従来の溶接抵抗機では、ナゲットの偏りによる接合不良や溶接割れが発生するという問題があった。すなわち上記従来の抵抗溶接機において、例えば被溶接物85を一方の電極81a側に押し付ける外力が該被溶接物85に作用した場合、一方の電極81aから被溶接物85へ付与される電極加圧力が他方の電極81bから被溶接物へ付与される電極加圧力よりも大きくなる。そうすると、一方の電極81a及び被溶接物85間で発生するジュール熱が、他方の電極81b及び被溶接物間で発生するジュール熱よりも小さくなり、その結果ナゲットが他方の電極81b側へ偏った位置に形成されることとなり、接合不良や溶接割れの原因となる。
【0008】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ナゲット形成位置を各電極の対向方向に調整することのできる抵抗溶接機及び抵抗溶接方法を提供することを解決すべき技術課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項1記載の抵抗溶接機は、一対の電極で被溶接物を挟圧しつつ各該電極に通電して該被溶接物を溶接する抵抗溶接機であって、各上記電極から上記被溶接物へそれぞれ独立に加圧力を付与せしめる一対の加圧力付与手段と、各上記電極から上記被溶接物へそれぞれ付与される加圧力を独立に検出する一対の加圧力検出手段と、各上記加圧力検出手段の検出結果に基づいて各上記加圧力付与手段をそれぞれ独立に制御するとともに、各上記電極への通電を制御する制御手段とを備え、前記制御手段には、各上記電極から上記被溶接物へそれぞれ付与される加圧力の差Aの値とナゲット形成位置のオフセット量との相間関係に基づいて、該被溶接物の板厚の違いに応じた零でない所定のオフセット量になる時の該差Aの値が設定値として予め定められており、前記制御手段は、各前記加圧力検出手段からそれぞれ送られてきた検出信号を比較して加圧力の差Aの値が前記設定値であるか否かを判断するとともに、該差Aの値が該設定値になるように各前記加圧力付与手段を制御して、該差Aの値が該設定値になった時に各前記電極に通電して溶接を開始するように構成されていることを特徴とするものである。
【0010】
この抵抗溶接機では、一対の加圧力付与手段により、各電極から被溶接物へそれぞれ独立に加圧力を付与せしめることができる。このため、例えば一方の電極に付与する加圧力を他方の電極に付与する加圧力よりも大きくした場合、一方の電極及び被溶接物間で発生するジュール熱が、他方の電極及び被溶接物間で発生するジュール熱よりも小さくなり、その結果電極及び被溶接物間で発生する熱量がアンバランスとすることによりナゲットの形成位置を他方(加圧力が小さい方)の電極側にずらすことができる。したがって、各電極から被溶接物へそれぞれ付与される加圧力を、例えば被溶接物の厚さの違いに応じて調整することにより、ナゲットの形成位置を任意に調整することが可能となる。
また、この抵抗溶接機では、各電極から被溶接物に付与されている加圧力を加圧力検出手段によりそれぞれ検出し、その検出結果に基づいて各電極から被溶接物へそれぞれ付与される加圧力を独立に制御することができる。このため、例えば被溶接物を一方の電極側に押し付ける外力が該被溶接物に作用して、一方の該電極から被溶接物へ付与される加圧力の大きさと他方の電極から被溶接物へ付与される加圧力の大きさとが異なる場合に、各加圧力検出手段の検出結果に基づき、各電極から被溶接物へ付与される加圧力の違いに応じて、制御手段により各加圧力付与手段を制御することにより、各電極から被溶接物へ付与される加圧力を調整することができ、ひいてはナゲットの形成位置を調整することができる。したがって、例えば被溶接物を一方の電極側に押し付ける外力が該被溶接物に作用して、一方の該電極から被溶接物へ付与される加圧力の大きさと他方の電極から被溶接物へ付与される加圧力の大きさとが異なる場合でも、ナゲットの偏りによる接合不良や溶接割れを防止することができる。
さらに、この抵抗溶接機では、各電極から被溶接物に付与されている加圧力を加圧力検出手段によりそれぞれ検出し、その検出結果に基づく制御手段の制御により、各加圧力付与手段を作動させて、各電極から被溶接物へそれぞれ付与される各電極加圧力を独立に制御することができる。このため、例えば互いに板厚の異なる2枚の被溶接物を溶接する場合でも、被溶接物の板厚の違いに応じてナゲット形成位置を調整することができるので、2枚の被溶接物Wの境界部に確実にナゲットを形成して良好な溶接を行うことが可能となる。
請求項1記載の抵抗溶接機において、前記制御手段には、各上記電極から上記被溶接物へそれぞれ付与される加圧力の和Bの値とナゲットの径の大きさとの相間関係に基づいて、該ナゲットが所定の大きさになる時の該和Bの値が設定値として予め定められており、前記制御手段は、溶接中に、各前記加圧力検出手段からそれぞれ送られてきた検出信号に基づいて加圧力の和Bの値が前記設定値であるか否かを判断するとともに、該和Bの値が該設定値になった時に各前記電極への通電を止めて溶接を終了するように構成されていることが好ましい。
この態様によれば、溶接中に、各加圧力検出手段からの検出信号に基づいてナゲットの成長過程をリアルタイムで制御してナゲット径が所定の大きさになったことを確実に検知することができる。このため、ナゲットの過大割れを確実に防止したり、余分の電気消費を回避して省エネに貢献したりすることができる。また、ナゲット成長を観測するための変位センサ等を別途設ける必要がない。
【0011】
上記課題を解決する請求項3記載の抵抗溶接機は、一対の電極で被溶接物を挟圧しつつ各該電極に通電して該被溶接物を溶接する抵抗溶接機であって、各上記電極から上記被溶接物へそれぞれ付与される加圧力を独立に検出する一対の加圧力検出手段と、少なくとも各上記電極を対向方向に上記被溶接物に対して相対的に移動させるシフト手段と、各上記加圧力検出手段の検出結果に基づいて、上記シフト手段を制御するとともに、各上記電極への通電を制御する制御手段とを備え、前記制御手段には、各上記電極から上記被溶接物へそれぞれ付与される加圧力の差Aの値とナゲット形成位置のオフセット量との相間関係に基づいて、該被溶接物の板厚の違いに応じた零でない所定のオフセット量になる時の該差Aの値が設定値として予め定められており、前記制御手段は、各前記加圧力検出手段からそれぞれ送られてきた検出信号を比較して加圧力の差Aの値が前記設定値であるか否かを判断するとともに、該差Aの値が該設定値になるように前記シフト手段を制御して、該差Aの値が該設定値になった時に各前記電極に通電して溶接を開始するように構成されていることを特徴とするものである。
【0012】
この抵抗溶接機では、各電極から被溶接物に付与されている加圧力を加圧力検出手段によりそれぞれ検出することができるので、例えば被溶接物を一方の電極側に押し付ける外力が該被溶接物に作用して、一方の該電極から被溶接物へ付与される加圧力の大きさと他方の電極から被溶接物へ付与される加圧力の大きさとが異なる場合、この各電極から被溶接物へ付与される加圧力の違いをそれぞれの加圧力検出手段により検出することができる。このため、各加圧力検出手段の検出結果に基づき、各電極から被溶接物へ付与される加圧力の違いに応じて、シフト手段の作動により、少なくとも各電極を対向方向に被溶接物に対して相対的に移動させることにより、各電極から被溶接物へ付与される加圧力、ひいてはナゲットの形成位置を調整することができる。したがって、例えば被溶接物を一方の電極側に押し付ける外力が該被溶接物に作用して、一方の該電極から被溶接物へ付与される加圧力の大きさと他方の電極から被溶接物へ付与される加圧力の大きさとが異なる場合でも、ナゲットの偏りによる接合不良や溶接割れを防止することができる。また、例えば互いに板厚の異なる2枚の被溶接物を溶接する場合でも、被溶接物の板厚の違いに応じてナゲット形成位置を調整することができるので、2枚の被溶接物Wの境界部に確実にナゲットを形成して良好な溶接を行うことが可能となる。
請求項3記載の抵抗溶接機において、前記制御手段には、各上記電極から上記被溶接物へそれぞれ付与される加圧力の和Bの値とナゲットの径の大きさとの相間関係に基づいて、該ナゲットが所定の大きさになる時の該和Bの値が設定値として予め定められており、前記制御手段は、溶接中に、各前記加圧力検出手段からそれぞれ送られてきた検出信号に基づいて加圧力の和Bの値が前記設定値であるか否かを判断するとともに、該和Bの値が該設定値になった時に各前記電極への通電を止めて溶接を終了するように構成されていることが好ましい。
上記課題を解決する請求項5記載の抵抗溶接方法は、一対の電極で被溶接物を挟圧しつつ各該電極に通電して該被溶接物を溶接する抵抗溶接方法であって、上記被溶接物を各上記電極間で挟圧した状態で、各該電極から該被溶接物へそれぞれ付与される加圧力を検出するとともに、その検出結果に基づいて各該電極から該被溶接物へそれぞれ付与される加圧力を調整することにより、ナゲット形成位置を該被溶接物の板厚方向に調整する溶接準備工程と、上記溶接準備工程でナゲット形成位置を上記被溶接物の板厚方向に調整した後に、各上記電極への通電により溶接を開始して該被溶接物を溶接する溶接工程とを備え、前記溶接準備工程では、各前記電極から前記被溶接物へそれぞれ付与される加圧力の差Aの値が、加圧力の差Aの値とナゲット形成位置のオフセット量との相間関係に基づいて予め設定された該被溶接物の板厚の違いに応じた零でない所定のオフセット量になる時の該差Aの設定値となるように、各該電極から該被溶接物へそれぞれ付与される加圧力を調整することを特徴とするものである。
請求項5記載の抵抗溶接方法において、前記溶接工程では、溶接中に、各前記電極から前記被溶接物へそれぞれ付与される加圧力を検出するとともに、その検出結果に基づく加圧力の和Bの値が、加圧力の和Bの値とナゲットの径の大きさとの相間関係に基づいて予め設定された該ナゲットが所定の大きさになる時の該和Bの設定値になった時に、各該電極への通電を止めて溶接を終了することが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。
(実施形態1)
図1に示す本実施形態に係る抵抗溶接機は、上アーム1、下アーム2にそれぞれ加圧力付与手段としての上油圧シリンダ3、下油圧シリンダ4が固定されている。上油圧シリンダ3には加圧力検出手段としての上ロードセル5を介して上電極6が連結されており、下油圧シリンダ4にも下ロードセル7を介して下電極8が連結されている。この上電極6及び下電極8は溶接電源9により通電可能とされている。
【0016】
上記上ロードセル5及び下ロードセル7の検出信号はそれぞれ制御装置10に送られ、制御装置10はこれらの検出信号に基づいて、上電磁比例弁11、下電磁比例弁12を介して上油圧シリンダ3、下油圧シリンダ4をそれぞれ制御可能とされている。また、上記溶接電源9も制御装置10により制御可能とされている。
【0017】
(ナゲットを被溶接物の中心に形成する場合)
上記構成を有する実施形態1に係る抵抗溶接機を用いて、同一厚さの2枚の被溶接物(鋼板)Wを重ね合わせて溶接する場合について、以下説明する。なお、被溶接物Wを上電極6及び下電極8間でクランプし、溶接前におけるフローチャートを図2に、溶接中におけるフローチャートを図3に示す。
【0018】
2枚の被溶接物Wを重ね合わせた状態で上電極6及び下電極8間に配置した後、制御手段10から上電磁比例弁11、下電磁比例弁12にそれぞれ所定の信号を送り、上油圧シリンダ3、下油圧シリンダ4を作動させて、上電極6及び下電極8間で被溶接物Wを挟圧した。このとき、上油圧シリンダ3及び下油圧シリンダ4のストローク量は同等となるようにした。また、被溶接物Wは図示しないクリップ装置により固定されている。この状態で、上電極6から被溶接物Wに付与される上電極加圧力FU を上ロードセル5が検出し、この検出信号が制御手段10に送られるとともに、下電極8から被溶接物Wに付与される下電極加圧力FD を下ロードセル7が検出し、この検出信号が制御手段10に送られる。制御装置10では、上ロードセル5、下ロードセル7からそれぞれ送られた検出信号を比較し、
A=(上電極加圧力FU )−(下電極加圧力FD )
の値が零であるか否かを判断する。そして、上記Aの値が零でない場合は、Aの値に応じて、上電磁比例弁11又は下電磁比例弁12に信号を送り、上油圧シリンダ3又は下油圧シリンダ4を作動させる。
【0019】
例えば、被溶接物Wを上電極6側に押し付ける外力が該被溶接物Wに作用している場合、上電極6から被溶接物Wへ付与される上電極加圧力FU が下電極8から被溶接物Wへ付与される下電極加圧力FD よりも大きくなり、A>0となるので、制御装置10は、このAの値に応じて、上電極比例弁11に信号を送り上油圧シリンダ3のストローク量を所定量小さくするか、又は下電極比例弁12に信号を送り下油圧シリンダ4のストローク量を所定量大きくする。
【0020】
このような過程を経て、上記Aの値が零になれば、上電極6から被溶接物Wに付与される上電極加圧力FU と下電極8から被溶接物Wに付与される下電極加圧力FD とが等しくなり、ナゲットを被溶接物Wの中心に形成する溶接準備が整ったことになるので、制御装置10は溶接電源9に信号を送り、溶接電源9から上電極6及び下電極8に所定の電流を供給して溶接を開始する。
【0021】
この溶接中においては、被溶接物Wの境界にナゲットが形成される。そして、被溶接物W内でナゲットが成長して膨張すると、ナゲット膨張に伴う圧力が被溶接物Wから上電極6及び下電極8にそれぞれ均等に加わる。この圧力はナゲットが成長すればするほど大きくなる。このため、被溶接物Wから上電極6及び下電極8にそれぞれ加わる圧力を、上電極加圧力FU 及び下電極加圧力FD としてそれぞれ上ロードセル5及び下ロードセル7で検出し、この検出信号が制御装置10に送られる。制御装置10では、上ロードセル5、下ロードセル7からそれぞれ送られた検出信号に基づいて、
B=(上電極加圧力FU )+(下電極加圧力FD )
の値が設定値であるか否かを判断する。なお、ナゲット径の大きさと上記Bの値との相関関係を予め求めておき、その相関関係に基づきナゲットが所定の大きさになった時の上記Bの値が制御装置10に予め設定されている。そして、上記Bの値が予め設定された設定値になった時に、制御装置10から溶接電源9に通電OFFの信号が送られ、溶接を終了する。
【0022】
このように本実施形態の溶接抵抗機によれば、上電極6、下電極8から被溶接物Wに付与されている上電極加圧力FU 、下電極加圧力FD を上ロードセル5、下ロードセル7によりそれぞれ検出し、その検出結果に基く制御装置10の制御により、上電磁比例弁11又は下電磁比例弁12を介して上油圧シリンダ3又は下油圧シリンダ4を作動させて、上電極6、下電極8から被溶接物Wへそれぞれ付与される上電極加圧力FU 、下電極加圧力FD を独立に制御することができる。このため、例えば被溶接物Wを上電極6側に押し付ける外力が該被溶接物Wに作用している場合でも、上電極6及び下電極8から被溶接物Wへ付与される上電極加圧力FU 及び下電極加圧力FD の値を同等とすることができ、ナゲットの形成位置を確実に被溶接物Wの中心とすることが可能となる。したがって、ナゲットの偏りによる接合不良や溶接割れを防止することができる。
【0023】
また、本実施形態の溶接抵抗機によれば、ナゲットの成長過程を上ロードセル5及び下ロードセル7の検出信号に基づいてリアルタイムで制御することができる。このため、ナゲット径が所定の大きさになったことを確実に検知することができるので、ナゲットの過大割れを確実に防止することができるとともに、余分の電気消費を回避して省エネに貢献することもできる。またナゲット成長を観測するために別途変位センサ等を設ける必要がない。
【0024】
(ナゲットをオフセットする場合)
上記実施形態1に係る抵抗溶接機を用いて、板厚が互いに異なる2枚の被溶接物(鋼板)Wを重ね合わせて溶接する場合について、以下説明する。
ナゲットを中心に形成する場合と同様に、上油圧シリンダ3及び下油圧シリンダ4のストローク量が同等となるように、図示しないクリップ装置により固定された2枚の被溶接物Wを重ね合わせた状態で上電極6及び下電極8間で挟圧した。この状態で、上電極6から被溶接物Wに付与される上電極加圧力FU を上ロードセル5が検出し、この検出信号が制御手段10に送られるとともに、下電極8から被溶接物Wに付与される下電極加圧力FD を下ロードセル7が検出し、この検出信号が制御手段10に送られる。制御装置10では、上ロードセル5、下ロードセル7からそれぞれ送られた検出信号を比較し、
A=(上電極加圧力FU )−(下電極加圧力FD )
の値が設定値であるか否かを判断する。なお、上記Aの値とナゲット形成位置のオフセット量との相関関係を予め求めておき、その相関関係に基づき、2枚の被溶接物Wの板厚の違いに応じた所定のオフセット量になった時の上記Aの値が制御装置10に予め設定されている。そして、上記Aの値が設定値でない場合は、Aの値に応じて、上電磁比例弁11又は下電磁比例弁12に信号を送り、上油圧シリンダ3又は下油圧シリンダ4を作動させる。
【0025】
このような過程を経て、上記Aの値が設定値になれば、所定のオフセット位置、すなわち被溶接物Wの境界部にナゲットを形成する溶接準備が整ったことになるので、制御装置10は溶接電源9に信号を送り、溶接電源9から上電極6及び下電極8に所定の電流を供給して溶接を開始する。
この溶接中においても、ナゲットを中心に形成する場合と同様に、ナゲット膨張に伴う圧力増大を、上電極加圧力FU 及び下電極加圧力FD としてそれぞれ上ロードセル5及び下ロードセル7で検出し、この検出信号に基づいてナゲットが所定の大きさになったことを検知して、溶接を終了することができる。
【0026】
このように本実施形態の溶接抵抗機によれば、上電極6、下電極8から被溶接物Wに付与されている上電極加圧力FU 、下電極加圧力FD を上ロードセル5、下ロードセル7によりそれぞれ検出し、その検出結果に基く制御装置10の制御により、上電磁比例弁11又は下電磁比例弁12を介して上油圧シリンダ3又は下油圧シリンダ4を作動させて、上電極6、下電極8から被溶接物Wへそれぞれ付与される上電極加圧力FU 、下電極加圧力FD を独立に制御することができる。このため、例えば互いに板厚の異なる2枚の被溶接物Wを溶接する場合でも、被溶接物Wの板厚の違いに応じてナゲット形成位置を調整することができるので、2枚の被溶接物Wの境界部に確実にナゲットを形成して良好な溶接を行うことが可能となる。
【0027】
また例えば、被溶接物Wを上電極6側に押し付ける外力が該被溶接物Wに作用しているような場合でも、上ロードセル5及び下ロードセル7により、この外力の影響を加味しつつ上記Aの値を制御することができるので、2枚の被溶接物Wの境界部に確実にナゲットを形成して良好な溶接を行うことができる。
なお、上記実施形態1において、加圧力検出手段としてのロードセル5、7をなくした構成を採用した場合は、例えば被溶接物Wを上電極6側に押し付けるような外力が該被溶接物Wに作用していないことを条件に、互いに板厚の異なる2枚の被溶接物Wの境界部に確実にナゲットを形成して良好な溶接を行うことが可能となる。
【0028】
(実施形態2)
図4に示す本実施形態に係る抵抗溶接機は、互いに連結された上アーム1、下アーム2にそれぞれ加圧力付与手段としての上油圧シリンダ3、土台13が固定されている。上油圧シリンダ3には加圧力検出手段としての上ロードセル5を介して上電極6が連結されており、土台13にも下ロードセル7を介して下電極8が連結されている。この上電極6及び下電極8は溶接電源9により通電可能とされている。また、互いに連結された上アーム1、下アーム2は、シフト手段としてのアーム用油圧シリンダ14により上下動可能とされている。
【0029】
上記上ロードセル5及び下ロードセル7の検出信号はそれぞれ制御装置10に送られ、制御装置10はこれらの検出信号に基づいて、電磁比例弁15を介してアーム用油圧シリンダ14を制御可能とされている。また、上油圧シリンダ3も上電磁比例弁11を介して制御装置10により制御可能とされるとともに、上記溶接電源9も制御装置10により制御可能とされている。
【0030】
上記構成を有する実施形態2に係る抵抗溶接機を用いても、上記実施形態1と同様に、ナゲットを被溶接物Wの中心に確実に形成しつつ溶接したり、板厚が互いに異なる2枚の被溶接物を良好に溶接したりすることが可能である。
すなわち、本実施形態の抵抗溶接機では、上電極加圧力FU 及び下電極加圧力FD をそれぞれ上ロードセル5及び下ロードセル7により検出し、この検出信号が制御装置10に送られる。制御装置10では、これらの検出信号を上記実施形態1と同様に比較し、
A=(上電極加圧力FU )−(下電極加圧力FD )
の値に応じて、電磁比例弁15に信号を送り、アーム用油圧シリンダ14を作動させる。
【0031】
例えば、被溶接物Wを上電極6側に押し付ける外力が該被溶接物Wに作用している場合、上電極6から被溶接物Wへ付与される上電極加圧力FU が下電極8から被溶接物Wへ付与される下電極加圧力FD よりも大きくなり、A>0となるので、制御装置10は、このAの値に応じて、電極比例弁15に信号を送りアーム用油圧シリンダ14のストローク量を所定量大きくして、上アーム1及び下アーム2を一体的に上昇させる。なお、被溶接物Wは図示しないクリップ装置により固定されている。これにより、上油圧シリンダ3及び上ロードセル5を介して上アーム1に連結された上電極6と、土台13及び下ロードセル7を介して下アーム2に連結された下電極8とが、上電極6及び下電極8の対向方向(上下方向)に被溶接物Wに対して相対的に移動する。その結果、移動前と比較して、上電極加圧力FU が小さくなるとともに、下電極加圧力FD が大きくなる。
【0032】
このような過程を経て、上記Aの値を調整する事により、ナゲット形成位置を任意に調整することができる。したがって、同一板厚の被溶接物Wを溶接する場合であっても、また板厚が互いに異なる被溶接物Wを溶接する場合であっても、被溶接Wの境界部に確実にナゲットを形成することが可能となる。
なお、本実施形態2に係る溶接抵抗機においても、上ロードセル5及び下ロードセル7の検出信号に基づいて、溶接中のナゲット成長過程を観察、制御できることは勿論である。
【0033】
また、上記実施形態2では、被溶接物Wを固定状態とし、この被溶接物Wに対して、上電極6及び下電極8を相対的に移動させる例について説明したが、上電極6及び下電極8を固定状態とし、この上電極6及び下電極8に対して、被溶接物Wを相対的に移動させることも可能である。この場合、被溶接物Wを保持するクリップ装置等をシフト手段としての油圧シリンダ等により昇降可能とすることができる。
【0034】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1〜4記載の抵抗溶接機又は請求項5、6記載の抵抗溶接方法によれば、例えば被溶接物の厚さの違いに応じてナゲットの形成位置を任意に調整することが可能となり、厚さが互いに異なる被溶接物でも確実にナゲットを被溶接物の境界部に形成して良好な溶接が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態1に係る抵抗溶接機の全体構成を模式的に示す側面図である。
【図2】 溶接前における電極加圧力の制御を説明するフローチャートである。
【図3】 溶接中におけるナゲット径の制御を説明するフローチャートである。
【図4】 本実施形態2に係る抵抗溶接機の全体構成を模式的に示す側面図である。
【図5】 従来の抵抗溶接機の全体構成を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
1は上アーム、2は下アーム、3は上油圧シリンダ、4は下油圧シリンダ、5は上ロードセル、6は上電極、7は下ロードセル、8は下電極、9は溶接電源、10は制御装置、11は上電磁比例弁、12は下電磁比例弁、13は土台、14はアーム用油圧シリンダ、15は電磁比例弁である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a resistance welding machine.And resistance welding methodIn particular, resistance welding machines that can be used when performing resistance welding such as spot welding, projection welding, and seam weldingAnd resistance welding methodAbout.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, resistance welding has been used as a method for joining metal members. For example, spot welding is used when two steel plates are stacked and joined. In this spot welding, an electrode is energized while a workpiece is sandwiched between a pair of electrodes to cause a current to flow directly through the workpiece, and the contact electrical resistance between the electrode and the workpiece and the electrical resistance of the workpiece itself are used. This is done by heating the work to be welded using the generated Joule heat and melting and solidifying the joint of the work to be welded.
[0003]
In general, the amount of Joule heat generated when a current flows through a conductor is proportional to the square of the current intensity and the resistance of the conductor (Joule's law). In the spot welding, the contact resistance tends to decrease as the electrode pressing force and the welding current increase. Furthermore, if welding is performed for a long time with a reduced current, heat does not concentrate, so that satisfactory welding cannot be performed. Therefore, in resistance welding such as spot welding, it is important to properly set three conditions of electrode pressing force, welding current, and energization time.
[0004]
As a resistance welding machine for performing such spot welding, Japanese Patent Laid-Open No. 4-178275 discloses one shown in FIG. This resistance welder includes a pair of
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional resistance welding machine, the electrode pressurizing force is controlled only on one
[0006]
First, when two steel plates having different plate thicknesses are overlapped and spot-welded, it is necessary to adjust the nugget formation position in the plate thickness direction according to the difference in plate thickness. Here, the nugget formation position can be adjusted by the pressure applied to each
[0007]
Further, the conventional welding resistance machine that controls the electrode pressing force only with respect to one
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a resistance welding machine capable of adjusting the nugget formation position in the opposing direction of each electrode.And resistance welding methodIt is a technical problem to be solved.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The resistance welding machine according to
[0010]
In this resistance welder, the pressure can be applied independently from each electrode to the workpiece by the pair of pressure application means. For this reason, for example, when the pressure applied to one electrode is larger than the pressure applied to the other electrode, Joule heat generated between the one electrode and the work piece is generated between the other electrode and the work piece. As a result, the amount of heat generated between the electrode and the work piece is unbalanced, so that the nugget formation position can be shifted to the other (smaller pressing force) electrode side. . Therefore, the nugget formation position can be arbitrarily adjusted by adjusting the pressure applied from each electrode to the workpiece, for example, according to the difference in the thickness of the workpiece.
Further, in this resistance welding machine, the applied pressure applied from each electrode to the workpiece is detected by the applied pressure detection means, and the applied pressure applied from each electrode to the workpiece is determined based on the detection result. Can be controlled independently. For this reason, for example, an external force that presses the work piece to one electrode side acts on the work piece, the magnitude of the pressure applied from the one electrode to the work piece, and the other electrode to the work piece. When the applied pressure is different from the applied pressure, the control means applies each applied pressure applying means according to the difference in applied pressure from each electrode to the workpiece based on the detection result of each applied pressure detecting means. By controlling the above, it is possible to adjust the pressure applied from each electrode to the workpiece, and thus to adjust the nugget formation position. Therefore, for example, an external force that presses the work piece to one electrode side acts on the work piece, and the amount of pressure applied from the one electrode to the work piece and the other electrode to the work piece are applied. Even when the applied pressure is different from the magnitude of the applied pressure, it is possible to prevent poor bonding and weld cracking due to the nugget bias.
Further, in this resistance welding machine, the pressure applied to the work piece from each electrode is detected by the pressure detection means, and each pressure application means is operated by the control of the control means based on the detection result. Thus, it is possible to independently control each electrode pressure applied from each electrode to the workpiece. For this reason, for example, even when two workpieces having different plate thicknesses are welded, the nugget formation position can be adjusted in accordance with the difference in the plate thickness of the workpieces. Thus, it is possible to reliably form a nugget at the boundary portion and perform good welding.
In the resistance welding machine according to
According to this aspect, during welding, it is possible to reliably detect that the nugget diameter has reached a predetermined size by controlling the nugget growth process in real time based on detection signals from the respective pressure detection means. it can. For this reason, excessive cracking of the nugget can be surely prevented, and extra electricity consumption can be avoided to contribute to energy saving. Further, it is not necessary to separately provide a displacement sensor for observing nugget growth.
[0011]
The resistance welding machine according to
[0012]
In this resistance welding machine, the applied pressure applied to the work piece from each electrode can be detected by the pressure detection means, so that, for example, an external force that presses the work piece against one electrode side is subjected to the work piece. If the magnitude of the pressure applied from one electrode to the workpiece is different from the magnitude of the pressure applied from the other electrode to the workpiece, the electrodes are transferred from the electrodes to the workpiece. The difference in applied pressure can be detected by each applied pressure detection means. For this reason, based on the detection result of each applied pressure detection means, depending on the difference in the applied pressure from each electrode to the workpiece, at least each electrode is moved relative to the workpiece in the opposite direction by the operation of the shift means. Thus, the applied pressure from each electrode to the workpiece, and thus the nugget formation position, can be adjusted. Therefore, for example, an external force that presses the work piece to one electrode side acts on the work piece, and the amount of pressure applied from the one electrode to the work piece and the other electrode to the work piece are applied. Even when the applied pressure is different from the magnitude of the applied pressure, it is possible to prevent poor bonding and weld cracking due to the nugget bias. For example, even when two workpieces having different plate thicknesses are welded, the nugget formation position can be adjusted according to the difference in the plate thickness of the workpieces. It is possible to reliably form a nugget at the boundary and perform good welding.
In the resistance welding machine according to
The resistance welding method according to
The resistance welding method according to claim 5.,in frontIn the welding process, during welding, the pressure applied to each of the workpieces from each of the electrodes is detected, and the value of the sum B of the pressures based on the detection result is the value of the sum B of the pressures. When the set value of the sum B when the nugget is set to a predetermined size based on the correlation between the diameter of the nugget and the diameter of the nugget is reached, the energization to each electrode is stopped and welding is performed. It is preferable to end.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described.
(Embodiment 1)
In the resistance welding machine according to the present embodiment shown in FIG. 1, an upper
[0016]
The detection signals of the
[0017]
(When forming a nugget at the center of the work piece)
A case where two welding objects (steel plates) W having the same thickness are overlapped and welded using the resistance welder according to the first embodiment having the above configuration will be described below. The workpiece W is clamped between the
[0018]
After the two workpieces W are overlapped and placed between the
A = (Upper electrode pressure FU)-(Lower electrode pressure FD)
It is determined whether or not the value of is zero. If the value of A is not zero, a signal is sent to the upper electromagnetic
[0019]
For example, when an external force pressing the workpiece W toward the
[0020]
Through this process, when the value of A becomes zero, the upper electrode pressure F applied from the
[0021]
During this welding, a nugget is formed at the boundary of the workpiece W. Then, when the nugget grows and expands in the workpiece W, the pressure accompanying the nugget expansion is equally applied from the workpiece W to the
B = (Upper electrode pressure FU) + (Bottom electrode pressure FD)
It is determined whether the value of is a set value. A correlation between the size of the nugget diameter and the value of B is obtained in advance, and the value of B when the nugget becomes a predetermined size is preset in the
[0022]
Thus, according to the welding resistance machine of this embodiment, the upper electrode pressure F applied to the workpiece W from the
[0023]
Moreover, according to the welding resistance machine of this embodiment, the nugget growth process can be controlled in real time based on the detection signals of the
[0024]
(When offsetting nuggets)
A case where two welding objects (steel plates) W having different thicknesses are overlapped and welded using the resistance welder according to the first embodiment will be described below.
Similar to the case where the nugget is formed at the center, two workpieces W fixed by a clip device (not shown) are overlapped so that the stroke amounts of the upper
A = (Upper electrode pressure FU)-(Lower electrode pressure FD)
It is determined whether the value of is a set value. A correlation between the value A and the offset amount of the nugget formation position is obtained in advance, and based on the correlation, a predetermined offset amount corresponding to the difference in the thickness of the two workpieces W is obtained. The value of A at that time is preset in the
[0025]
Through such a process, if the value of A becomes a set value, preparation for welding for forming a nugget at a predetermined offset position, that is, a boundary portion of the workpiece W, is completed. A signal is sent to the
During this welding, as in the case where the nugget is formed at the center, the pressure increase due to the nugget expansion is increased by the upper electrode pressure FUAnd lower electrode pressure FDAnd detecting by the
[0026]
Thus, according to the welding resistance machine of this embodiment, the upper electrode pressure F applied to the workpiece W from the
[0027]
Further, for example, even when an external force that presses the work piece W toward the
In addition, in the said
[0028]
(Embodiment 2)
In the resistance welding machine according to the present embodiment shown in FIG. 4, an upper
[0029]
The detection signals of the
[0030]
Even when the resistance welding machine according to the second embodiment having the above-described configuration is used, as in the first embodiment, the nugget is welded while being reliably formed at the center of the workpiece W, or two sheets having different plate thicknesses are used. It is possible to weld the workpiece to be welded satisfactorily.
That is, in the resistance welding machine of this embodiment, the upper electrode pressure FUAnd lower electrode pressure FDAre detected by the
A = (Upper electrode pressure FU)-(Lower electrode pressure FD)
In response to the value of, a signal is sent to the electromagnetic
[0031]
For example, when an external force pressing the workpiece W toward the
[0032]
Through such a process, the nugget formation position can be arbitrarily adjusted by adjusting the value A. Therefore, even when welding workpieces W having the same thickness, or when welding workpieces W having different thicknesses, a nugget is reliably formed at the boundary of the workpieces W. It becomes possible to do.
Of course, also in the welding resistance machine according to the second embodiment, the nugget growth process during welding can be observed and controlled based on the detection signals of the
[0033]
In the second embodiment, the example in which the workpiece W is fixed and the
[0034]
【The invention's effect】
As described in detail above, the resistance welder according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view schematically showing an overall configuration of a resistance welding machine according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart for explaining control of electrode pressing force before welding.
FIG. 3 is a flowchart for explaining control of a nugget diameter during welding.
FIG. 4 is a side view schematically showing the overall configuration of a resistance welding machine according to a second embodiment.
FIG. 5 is a side view schematically showing the overall configuration of a conventional resistance welder.
[Explanation of symbols]
1 is upper arm, 2 is lower arm, 3 is upper hydraulic cylinder, 4 is lower hydraulic cylinder, 5 is upper load cell, 6 is upper electrode, 7 is lower load cell, 8 is lower electrode, 9 is welding power source, 10 is
Claims (6)
各上記電極から上記被溶接物へそれぞれ独立に加圧力を付与せしめる一対の加圧力付与手段と、
各上記電極から上記被溶接物へそれぞれ付与される加圧力を独立に検出する一対の加圧力検出手段と、
各上記加圧力検出手段の検出結果に基づいて各上記加圧力付与手段をそれぞれ独立に制御するとともに、各上記電極への通電を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段には、各上記電極から上記被溶接物へそれぞれ付与される加圧力の差Aの値とナゲット形成位置のオフセット量との相間関係に基づいて、該被溶接物の板厚の違いに応じた零でない所定のオフセット量になる時の該差Aの値が設定値として予め定められており、
前記制御手段は、各前記加圧力検出手段からそれぞれ送られてきた検出信号を比較して加圧力の差Aの値が前記設定値であるか否かを判断するとともに、該差Aの値が該設定値になるように各前記加圧力付与手段を制御して、該差Aの値が該設定値になった時に各前記電極に通電して溶接を開始するように構成されていることを特徴とする抵抗溶接機。A resistance welding machine that welds the workpiece by energizing each electrode while sandwiching the workpiece with a pair of electrodes,
A pair of pressure applying means for applying pressure independently from each of the electrodes to the workpiece;
A pair of pressure detection means for independently detecting the pressure applied to each workpiece from each of the electrodes;
Controlling each pressure application means independently based on the detection result of each pressure detection means, and a control means for controlling the energization to each electrode,
The control means includes a difference in plate thickness of the workpieces based on the interrelationship between the value A of the applied pressure applied from the electrodes to the workpiece and the offset amount of the nugget formation position. The value of the difference A when a predetermined non-zero offset amount according to is set as a set value,
The control means compares the detection signals sent from the respective pressure detection means to determine whether or not the value of the pressure difference A is the set value, and the value of the difference A is Each pressurizing force applying means is controlled to become the set value, and when the value of the difference A reaches the set value, the electrodes are energized to start welding. Features resistance welding machine.
前記制御手段は、溶接中に、各前記加圧力検出手段からそれぞれ送られてきた検出信号に基づいて加圧力の和Bの値が前記設定値であるか否かを判断するとともに、該和Bの値が該設定値になった時に各前記電極への通電を止めて溶接を終了するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の抵抗溶接機。When the nugget has a predetermined size based on the interrelationship between the value of the sum B of the applied pressures applied from the electrodes to the workpiece and the size of the nugget diameter, The value of the sum B is determined in advance as a set value,
The control means determines whether or not the value of the sum B of the applied pressure is the set value based on the detection signal sent from each of the applied pressure detecting means during welding. 2. The resistance welding machine according to claim 1, wherein when the value of becomes the set value, the energization to each of the electrodes is stopped and the welding is finished.
各上記電極から上記被溶接物へそれぞれ付与される加圧力を独立に検出する一対の加圧力検出手段と、
少なくとも各上記電極を対向方向に上記被溶接物に対して相対的に移動させるシフト手段と、
各上記加圧力検出手段の検出結果に基づいて、上記シフト手段を制御するとともに、各上記電極への通電を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段には、各上記電極から上記被溶接物へそれぞれ付与される加圧力の差Aの値とナゲット形成位置のオフセット量との相間関係に基づいて、該被溶接物の板厚の違いに応じた零でない所定のオフセット量になる時の該差Aの値が設定値として予め定められており、
前記制御手段は、各前記加圧力検出手段からそれぞれ送られてきた検出信号を比較して加圧力の差Aの値が前記設定値であるか否かを判断するとともに、該差Aの値が該設定値になるように前記シフト手段を制御して、該差Aの値が該設定値になった時に各前記電極に通電して溶接を開始するように構成されていることを特徴とする抵抗溶接機。A resistance welding machine that welds the workpiece by energizing each electrode while sandwiching the workpiece with a pair of electrodes,
A pair of pressure detection means for independently detecting the pressure applied to each workpiece from each of the electrodes;
Shift means for moving at least each of the electrodes relative to the work piece in a facing direction;
The shift means is controlled based on the detection result of each pressurizing force detection means, and includes a control means for controlling energization to each electrode.
The control means includes a difference in plate thickness of the workpieces based on the interrelationship between the value A of the applied pressure applied from the electrodes to the workpiece and the offset amount of the nugget formation position. The value of the difference A when a predetermined non-zero offset amount according to is set as a set value,
The control means compares the detection signals sent from the respective pressure detection means to determine whether or not the value of the pressure difference A is the set value, and the value of the difference A is The shift means is controlled to become the set value, and when the value of the difference A reaches the set value, the electrodes are energized to start welding. Resistance welding machine.
前記制御手段は、溶接中に、各前記加圧力検出手段からそれぞれ送られてきた検出信号に基づいて加圧力の和Bの値が前記設定値であるか否かを判断するとともに、該和Bの値が該設定値になった時に各前記電極への通電を止めて溶接を終了するように構成されていることを特徴とする請求項3記載の抵抗溶接機。When the nugget has a predetermined size based on the interrelationship between the value of the sum B of the applied pressures applied from the electrodes to the workpiece and the size of the nugget diameter, The value of the sum B is determined in advance as a set value,
The control means determines whether or not the value of the sum B of the applied pressure is the set value based on the detection signal sent from each of the applied pressure detecting means during welding. The resistance welding machine according to claim 3, wherein when the value of becomes the set value, the energization to each of the electrodes is stopped to end the welding.
上記被溶接物を各上記電極間で挟圧した状態で、各該電極から該被溶接物へそれぞれ付与される加圧力を検出するとともに、その検出結果に基づいて各該電極から該被溶接物へそれぞれ付与される加圧力を調整することにより、ナゲット形成位置を該被溶接物の板厚方向に調整する溶接準備工程と、
上記溶接準備工程でナゲット形成位置を上記被溶接物の板厚方向に調整した後に、各上記電極への通電により溶接を開始して該被溶接物を溶接する溶接工程とを備え、
前記溶接準備工程では、各前記電極から前記被溶接物へそれぞれ付与される加圧力の差Aの値が、加圧力の差Aの値とナゲット形成位置のオフセット量との相間関係に基づいて予め設定された該被溶接物の板厚の違いに応じた零でない所定のオフセット量になる時の該差Aの設定値となるように、各該電極から該被溶接物へそれぞれ付与される加圧力を調整することを特徴とする抵抗溶接方法。A resistance welding method of welding the workpiece by energizing each electrode while sandwiching the workpiece with a pair of electrodes,
In a state where the workpiece is sandwiched between the electrodes, the pressure applied from the electrodes to the workpiece is detected, and the workpiece is detected from the electrodes based on the detection result. A welding preparation step of adjusting the nugget formation position in the plate thickness direction of the workpiece by adjusting the applied pressure respectively to
After adjusting the nugget formation position in the plate thickness direction of the workpiece to be welded in the welding preparation step, the welding step starts welding by energizing each electrode and welding the workpiece ,
In the welding preparation step, the value of the pressure difference A applied from each of the electrodes to the workpiece is previously determined based on the correlation between the value of the pressure difference A and the offset amount of the nugget formation position. Addition applied from each electrode to the work piece so as to be a set value of the difference A when a predetermined non-zero offset amount corresponding to the set thickness difference of the work piece is obtained. A resistance welding method characterized by adjusting pressure .
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