JPH0216192B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は突合せ抵抗溶接法の内、溶接工程中、
フラツシユの発生を伴わないアプセツト溶接方法
に関する。

一般に、突合せ抵抗溶接法の中でもアプセツト
溶接と呼ばれる溶接法は、フラツシユ溶接と異な
り、溶接工程中フラツシユの発生を伴わないもの
で、互いに溶接すべき被溶接物を固定台と移動台
にそれぞれクランプして、移動台を固定台方向に
向けて前進移動させ、被溶接物の突合せ端面を互
いに突き合せて、一定の加圧力を作用せしめつ
つ、溶接電流を通電して被溶接物の固有抵抗及び
突合せ面に於ける接触抵抗等によるジユール熱に
よつて溶接部を適切な温度（溶融点に達する前の
温度）になるまで加熱し、その後加圧力を急激に
増加させてアプセツト工程に転じ、溶接部に大き
な塑性流動を生ぜしめて溶接する。

その後溶接電流を遮断して、加圧力を保持した
状態で被溶接物の冷却を待ち、一定時間経過後に
クランプを解除して溶接工程を終了するものであ
る。

ところで、この種のアプセツト溶接法におい
て、加熱工程からアプセツト工程に転じるタイミ
ングは極めて重要であつて、このアプセツト工程
に転じるタイミングが適正値より早ければ、加熱
不足となつて溶接不良を生じ、また適正値より遅
ければ溶接部の温度が上昇し過ぎて部分的溶融部
がスパツタとなつて飛散したり、溶接部が凝固す
る際に所定の加圧力が得られず、溶接部が弱くな
るなど、溶接品質上問題となる。

従来はアプセツトに転じるタイミングを検出す
るためにタイマやリミツトスイツチを設けて、移
動台がその移動を開始した時点を基準として、予
め設定される一定時間、或いは一定距離を移動し
た時点で加熱工程からアプセツト工程に切換える
ようにしていた。しかし、作業者が被溶接物を固
定台及び移動台にクランプする際には被溶接物の
対向する突合せ面の間隔にばらつきを生じたり、
被溶接物の突合せ端面の状態、つまり突合せ端面
の形状、凹凸の度合、表面粗さ等が必ずしも一定
でないため、溶接開始前のクランプ時の被溶接物
の突合せ面の状態はばらつくことになる。したが
つて、従来のように、クランプ時において、時間
的あるいは距離的な原点を設けて溶接する方法で
は、加熱工程における被溶接部の温度上昇の程度
が一定となりにくく、必ずしも適正なタイミング
でアプセツト工程に切換えられない問題があつ
た。

第１図は標準的なアプセツト溶接法における溶
接工程の時間的変化をグラフ化したもので、曲線
は移動台の変位を、曲線は溶接電流の変化
を、また曲線は加圧力の変化をそれぞれ表わし
ている。図中P₀は被溶接物をクランプした移動
台の移動開始前の位置、P₁は移動台を固定台方
向に向けて移動を開始し、被溶接物の双方の突合
せ端面が互いに当接して移動台が停止した時点で
の位置、P₂は溶接電流の通電を開始した時点に
於ける移動台の位置、P₃は被溶接物の突合せ端
面に凹凸が存在し、局部的に当接した部分に溶接
電流が集中的に流れて、その部分が軟化し、均一
な当りになるまで移動台が移動した位置、Ps₁は
加熱工程からアプセツト工程に切換える時点での
移動台の位置、Ps₂は溶接電流を遮断する時点で
の移動台の位置、Ps₃は移動台が装置のストツパ
に当接して停止する位置、もしくは被溶接物の圧
縮に伴う反作用と加圧力とがバランスして移動台
の移動が停止した位置をそれぞれ表わしている。

今仮に、移動台が移動を開始する点P₀を基準
として、この位置からla分の距離を移動した時点
でアプセツト工程に転じるものとした場合、被溶
接物をクランプするクランプ位置にばらつきを生
じると、P₀からP₁に至る距離lo₁が不確定となる
ため、溶接電流の通電を開始する点P₂からアプ
セツト工程に転じるPs₁までの距離が変動して加
熱時間にばらつきを生じる結果となる。

つまり、被溶接物間の相対距離が正規の値より
短い状態で被溶接物をクランプした場合、lo₁が
短くなつて加熱工程の距離が大となるので加熱期
間が長くなり、溶接部の温度が上昇し過ぎてスパ
ツタを発生する。また逆に被溶接物間の相対距離
が正規の値より長い状態で被溶接物をクランプし
た場合は、lo₁が長くなつて加熱工程の距離が短
くなるので、加熱時間が短くなり、加熱不足で溶
接不良を生じる。

一方、被溶接物の突合せ端面に凹凸が存在する
場合、まず局部的に当接している部分に溶接電流
が集中的に流れてその部分が軟化するため、通電
の初期に於いて、移動台が図中lo₂で示す距離だ
け移動するが、その移動量lo₂は突合せ端面の状
態によつてさまざまであり、また突合せ端面が平
滑で最初から均一な当りが得られる場合は上記移
動量lo₂は零に近い。このことは被溶接物の突合
せ部の形状、つまり尖鋭状であるか否かによつて
も言える訳で、このように被溶接物の突合せ端面
の状態によつて、溶接電流の通電初期に於ける移
動台の移動量が異なるため、前述の被溶接物のク
ランプ位置のばらつきと同様、加熱時間に誤差を
生じ、溶接不良或いはスパツタの発生原因となつ
ていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
であつて、その目的とするところは被溶接物のク
ランプ位置や、突合せ端面の状態等によつて影響
を受けることなく、常に適切なタイミングでアプ
セツト工程に転じることができるアプセツト溶接
方法を提供することにある。

上記目的を達成すべく本発明は以下の如く構成
したことを特徴とする。すなわち、移動台の移動
量を検出してアプセツト工程に切換えるものであ
るが、移動台の移動量を検出する基準点を溶接電
流の通電初期に於いて発生する移動台の初期移動
が収まつた時点での移動台の位置として設定し、
再度移動し始めた移動台がこの基準点から予め設
定される移動量を移動した時点でアプセツト工程
に切換えるようにしたことにより、被溶接物のク
ランプ位置や、被溶接物の突合せ端面の状態等に
影響を受けず、常に適切なタイミングでアプセツ
ト工程に切換えることができるものである。

以下、本発明を第２図に示す実施例に基づいて
説明する。

図中１は一方の被溶接物２Ａをクランプする固
定台、３は他方の被溶接物２Ｂをクランプする移
動台であり、この移動台３を駆動シリンダ４によ
つて固定台１方向に進退駆動できるようにしてい
る。

また駆動シリンダ４には油圧源５からの油圧が
油圧制御弁６及びアプセツト弁７を介して供給さ
れるようになつており、通常は油圧制御弁６によ
つて移動台３の進退移動に必要な油圧が供給さ
れ、アプセツト工程以降のみ上記アプセツト弁７
が開いてアプセツトに必要な油圧が供給される。
また上記油圧制御弁６は駆動シリンダ４に供給す
る油圧量と油圧の供給方向を切換える機能を有
し、移動台駆動回路８から出力される励磁電流に
従つて作動するものである。

また上記移動台駆動回路８はシーケンス制御回
路１０から出力される一定の制御手順に従つて付
勢されるもので、この実施例ではアプセツト工程
以降を除く溶接工程に於いて、被溶接物に作用す
る加圧力が時間の経過と共に第１図に曲線で示
す如く変化するよう油圧制御弁６を制御するとと
もに、１溶接工程が終了した時点で移動台３を所
定の後退位置まで戻すべく油圧制御弁６を制御す
る。

ところで、移動台３の移動量は該移動台３にラ
ツクギヤ１１を取着し、このラツクギヤ１１に歯
合するピニオンギヤ１２をパルスゼネレータ１３
の回転軸に取着して、パルスゼネレータ１３が出
力するパルス信号をカウンタ１４でカウントして
検出するようにしている。

また上記カウンタ１４はシーケンス制御回路１
０から出力される起動信号を受けてカウント動作
を開始するもので、上記起動信号が出力されるタ
イミングは、移動台３が前進移動を開始した時点
から第１図に示す一定時間t₂を経過した時点、つ
まり溶接電流の通電が開始され、被溶接物の突合
せ端面に存在する凹凸部が軟化して均一な当りに
なり、移動台３の初期移動が収まつている時点で
あり、この時間t₂に於ける移動台３の位置を基準
点Ps₀として、この基準点Ps₀からの移動台３の移
動量を上記パルスゼネレータ１３とカウンタ１４
とによつて検出するようにしている。

尚、上記時間t₂は経験的に求められる値であ
り、この時間t₂における移動台３の位置すなわち
基準点P_S0は、溶接電流通電直後の初期移動が収
まつた時点の移動台３の位置P₃と同じである。
また上記カウンタ１４はシーケンス制御回路１０
から出力される起動信号を受けた時点、或いは１
溶接工程が終了して次の溶接工程に移行する時点
でそのカウント値がリセツトされる。

ところで、上記カウンタ１４の出力は第１及び
第２の比較器１５及び１６に供給されて、それぞ
れ第１及び第２のプリセツト回路１７及び１８に
予め設定されるプリセツト値と比較される。すな
わち、第１の比較器１５に於いては上記カウンタ
１４の出力が第１のプリセツト回路１７に設定さ
れるプリセツト値と等しくなつた時点で、アプセ
ツト起動回路１９及び溶接電流制御回路２０に制
御信号を出力し、アプセツト弁７を開放するとと
もに後述するサイリスタS₁，S₂の位相角を制御し
て第１図に示す如く、溶接電流をI₂からI₃に切換
える。

また第２の比較器１６に於いては、上記カウン
タ１４の出力が第２のプリセツト回路１８に設定
されるプリセツト値と等しくなつた時点で溶接電
流制御回路２０に制御信号を出力して溶接電流を
遮断する。尚、第１及び第２のプリセツト回路１
７及び１８には、それぞれ移動台３が基準点Ps₀
からアプセツト工程に転じるPs₁まで移動する移
動量l₁に相当する値及び移動台３が基準点Ps₀か
ら溶接電流を遮断するPs₂まで移動する移動量l₂
に相当する値が設定される。

一方、固定台１及び移動台３には溶接トランス
２１の２次巻線２１ａの各一端が接続され、また
この溶接トランス２１の１次巻線２１ｂはサイリ
スタS₁及びS₂の逆並列接続回路を介して電源に接
続される。

また上記各サイリスタS₁及びS₂の各ゲートには
前記溶接電流制御回路２０から出力される位相制
御信号が供給されるようになつており、被溶接物
に供給される溶接電流は、シーケンス制御回路１
０及び第１、第２の比較器１５，１６から出力さ
れる制御信号に従つて第１図の曲線で示される
如く制御される。

このような構成によれば、被溶接物２Ａ及び２
Ｂを固定台１及び移動台３にそれぞれクランプし
て、油圧制御弁６を介して駆動シリンダ４に所定
の油圧を供給すると、移動台３は固定台１方向に
前進を開始し、まず被溶接物２Ａ，２Ｂの突合せ
端面が互いに当接して停止するP₁の位置まで移
動する。

次にシーケンス制御回路１０に設定される制御
手順に従つて時間t₁経過後に溶接電流の通電を開
始すると、局部的に接触している部分に溶接電流
が集中してその部分が軟化し、移動台３はP₂か
らP₃に初期移動する。そして初期移動が一旦収
まつたのちである時間t₂経過後にシーケンス制御
回路１０からカウンタ１４に起動信号が出力さ
れ、カウンタ１４のカウント値がリセツトされる
と同時にパルスゼネレータ１３から出力されるパ
ルス信号のカウント動作を開始する。すなわち、
基準点P_S0を設定し、ここから再度移動し始めた
移動台３の移動量を検出している。

この間、被溶接物２Ａ，２Ｂに第１図に示す如
く所定の溶接電流と加圧力が作用するが、この実
施例では時間t₃を経過する時点でシーケンス制御
回路１０から出力される制御信号に従つて溶接電
流をI₁からI₂に切換えると共に、加圧力をF₁から
F₂に切換える。

かくして被溶接物２Ａ，２Ｂの加熱が進行し、
溶接部が軟化するに従つて移動台３が前進移動
し、カウンタ１４のカウント値が第１のプリセツ
ト回路１７に設定している移動量l₁に相当する値
と等しくなつた時点で、第１の比較器１５からア
プセツト起動回路１９及び溶接電流制御回路２０
に制御信号が出力され、加圧力をF₂からF₃に切
換えると同時に溶接電流をI₂からI₃に切換えてア
プセツト工程に転じる。

そして、移動台３が急速に前進し、カウンタ１
４のカウント値が第２のプリセツト回路１８に設
定している移動量l₂に相当する値と等しくなつた
時点で第２の比較器１６から溶接電流制御回路２
０に制御信号が出力され溶接電流を遮断する。

その後、被溶接物２Ａ，２Ｂの冷却が始まるた
め、移動台３はl₃に示される移動量を移動した
後、被溶接物２Ａ，２Ｂの圧縮に伴う反作用と加
圧力とがバランスして移動台３の移動が停止し、
一定の加圧保持時間が経過した時点でクランプを
解除して溶接工程を終了する。

以上のように、この発明は被溶接物をクランプ
している移動台の移動量を検出して加熱工程から
アプセツト工程に転じるようにしたものである
が、移動台の移動量を検出する基準点を被溶接物
に通電を開始した直後に於ける移動台の初期移動
が一旦収まつて停止している時点での移動台の位
置を基準点として設定し、再度移動し始めた移動
台がこの基準点から予め設定される移動量を移動
した時点でアプセツト工程に転じるようにしたも
のであるため、被溶接物のクランプ位置や、被溶
接物の突合せ端面の形状、或いは凹凸状態、表面
粗さ等による影響を受けず、溶接不良のない品質
の揃つた溶接を実施することができる。

またこの実施例ではアプセツト工程に転じるタ
イミングだけでなく、溶接電流を遮断するタイミ
ングをもアプセツト工程への切換えと同様、移動
台が上記基準点から予め設定される移動量を移動
した時点で溶接電流を遮断するようにしているた
め、被溶接物のクランプ位置や突合せ端面の状態
等によつて影響を受けず、溶接電流を常に適切な
タイミングで遮断することができ、溶接部の加熱
不足或いは加熱過度になる虞れがない。

因みに、加熱不足になれば溶接不良を生じ、ま
た加熱過度になれば溶接部が軟化し過ぎて所定の
加圧力が得られず加圧不足となつて、溶接部に於
ける結晶粒が粗大化する等、冶金的な不具合を生
じる。

尚、本実施例では移動台３の移動量を検出する
手段としてパルスゼネレータ１３とカウンタ１４
を組合せたものにしているが、必ずしもこのよう
なものに限らず、ポテンシヨメータ或いは差動ト
ランス等を使用することもできる。

また溶接電流及び加圧力を制御する手段も第２
図に示されるものに限らず、本発明の趣旨を逸脱
しない範囲で種々に変形できるものである。

また本実施例では、溶接電流の通電を開始した
直後の移動台の初期移動が収まる時点を経験的に
求め、移動台の移動を開始した時点から一定時間
t₂経過後の移動台の位置を基準点として設定する
ようにしたが、例えば移動台の移動速度をパルス
ゼネレータ或いはタコゼネレータ等によつて検出
するようにし、溶接電流の通電を開始した直後
で、移動台の移動速度が零になるのを検出して、
この時点での移動台の位置を基準点として設定す
るようにしてもよい。この場合、基準点は第１図
における位置P₃として設定されるが、このよう
にして設定される基準点P₃が前述した実施例に
おける基準点P_S0と同一もしくは略同一であるこ
とはこの第１図から明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接工程に於ける移動台の変位及び溶
接電流、加圧力の変化を示すグラフ、第２図は本
発明を実施するための装置の一例を示すブロツク
図である。 １……固定台、２Ａ，２Ｂ……被溶接物、３…
…移動台。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 互いに溶接すべき被溶接物を固定台と移動台
   にそれぞれクランプしたのち移動台を固定台方向
   へ移動させ、これによつて双方の被溶接物を互い
   に当接加圧し、かつ溶接電流を通電した直後の移
   動台の初期移動が一旦収まつて停止している時点
   での移動台の位置を基準点として設定し、再度移
   動し始めた移動台がこの基準点から予め設定され
   る移動量を移動した時点でアプセツト工程に切換
   えるようにしたことを特徴とするアプセツト溶接
   方法。