JPH03133581A - スタッド溶接装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶接スタッドの自動取り付けを行うスタッド
溶接装置の制御に関し、より詳細には、アーク点火技術
を用いる装置の制御に関する。

〔従来の技術〕

アーク点火スタッド溶接装置においては、スタッドは最
初に、そのスタッドを溶接すべき工作物に接触させられ
、次いで、電流（通常は低電流）がスタッドを通して流
されショート回路が形成される。これによって、スタッ
ドは所定の距離（リフト・ストローク）だけ引かれ、溶
接工程に用いられるアークが形成される。アークが点火
されると、溶接電流が増加して工作物表面およびスタッ
ドの溶接箇所に溶融金属のプールが形成される。

溶接作業は、溶融金属を介してスタッドを工作物に接触
させるプランジ・ストロークによって完了する。続いて
起こるこの溶融金属の凝固によってスタッドは工作物に
接着する。

このような装置においては、スタッドはスタッド・キャ
リアーによって搬送されるが、このスタッド・キャリア
ーは、動力が溶接プールをつくりだしたときに、アーク
が点火され工作物の方向に押し戻されると、工作物から
持ち上げられる。多くの通常の形式の装置では、この持
ち上げる力は電磁気力であり、バネその他の機械的手段
はスタッド・ホルダーをプランジ方向に付勢する。この
ため、電磁気による持ち上がりはプランジャー・スプリ
ングに抗して作用しなければならない。しかしながら、
スタッドは大きな力かつ高速でプランジ・ストロークを
完了する傾向があるので、スタッドが工作物と接触する
ときの衝撃によって溶接箇所の回りの溶融金属が飛び跳
ねることがあるが、これは非効率的であり、見苦しく、
危険でさえある。

これまでに、スタッドと工作物の接触がより小さな力、
および、より小さな速度でなされるようにプランジ・ス
トロークを減衰させる提案は数多くなされてきた。代表
的なものは米国特許第３，２４２、３０７号および同４
．５６２．３２８号である。後者が開示する提案におい
ては、プランジ・ストロークの後半部分のみが機械的に
減衰され、プランジ・ストロークの前半部分は、プラン
ジ・スプリングは減衰されていないことから、自由工程
となっている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はスタッド溶接装置の改良された制御方法を提供
することを目的とする。対象とするスタット溶接装置は
、工作物と接触しているスタッド・ホルダーによって保
持されているスタッドに電流を通すことによってアーク
が開始されるスタッド・ホルダーを備えており、アーク
は、スタッドを工作物から持ち上げ、全動力をアークに
集中してスタッドおよび工作物上に溶融金属のプールを
形成することによって形成され、溶接接触（衝撃）は機
械的減衰を用いることなく制御されるプランジ・ストロ
ークの終期においてなされるものである。

本発明に係るスタッド溶接装置の制御方法は、スタッド
・ホルダーと、スタッドを打ち込む工作物から離れるよ
うにスタッド・ホルダーを持ち上げるように形成されて
いる電磁気リフト・コイルと、作動中においてリフト・
ストロークの間は電磁気リフトコイルは機械的プランジ
・リターン手段に抗して作動し、プランジ・ストローク
は機械的プランジ・リターン手段によってなされるよう
にスタッド・ホルダーを工作物に向かつて付勢する機械
的プランジ・リターン手段とからなる制御装置において
、プランジ・ストロークの開始時期においてリフト・コ
イルは電流および電圧が全（与えられていないが、プラ
ンジ・ストロークは、衝撃前において短時間だけリフト
コイルに与えられ、スタッドが工作物に接触するときに
停止するパルス電流によって減衰される。

パルス・ストロークの期間は当然のことなから極めて短
く、またパルス電流は衝撃以前に停止する。

この結果として衝撃は緩和され、溶接の散乱は実質的に
減少する。パルス電流はこのようにして時間および強度
の点において制御され、ばらつきのない落下時間を達成
することができる。この落下時間は減衰されていないス
タッド溶接装置の落下時間よりも長くないものである。

ここで落下時間とは、プランジ・ストロークの開始から
衝撃までの間の時間である。この落下時間は重力その他
の要因によって影響されるが、落下時間をばらつきなく
するためにパルス電流を制御することによって、重力場
の影響をなくすことは可能である。

これによって、落下時間は、重力場内での溶接装置の姿
勢にかかわりなく一定となる。さらに、パルス電流は衝
撃時のスタッド速度が０になるように制御することもで
きる。これによって、スタットあるいは工作物の振動は
なくなり、制御装置は自動的に減衰を行う。

スタッド溶接作業のプランジ・ストロークの間において
リフト・ソレノイドを用いることがドイツ特許明細書Ｄ
Ｅ３８０３４１６Ｃに開示されているが、この特許では
プランジ・ストロークの最中に供給される電圧はゆっく
り減少し、プランジ・ストロークの終期において０にな
る。このような構成では落下時間は必然的に長くなり、
落下時間をばらつきなくするための制御手段を提供する
ことは不可能である。このため、このドイツ特許の装置
は重力の影響には大変敏感であり、落下時間は装置の重
力場内での姿勢によって太き（変化する。

通常使用されている多くのソレノイドの磁力はアーマチ
ュアのストローク中に大変影響を受けやすく、一定電流
によって発生する動力はアーマチュアとソレノイドとの
間のギャップが増加するにつれて急速に低下する。電流
が一定の場合には、最大磁力はギャップが０のときに生
じるが、ギャップの大きさに応じて磁力は一次的に減少
していく。

このため、アーマチュアのストロークの最中にギャップ
が増加して磁力の振動が起こらないように均質の特性を
もったソレノイドを使用することが好ましい。このよう
なソレノイドが［装置技術におけるロボット（Ｒｏｂｏ
ｔｅｒ　ｉｎ　ｄｅｒ　Ｇｅｒａｔｅｔｅｃｈｎｉｋ　
）ｊ　　（Ｇ、　Ｂｏｇｌｅｓａｃｋ他著。Ｈｕｔｈｉ
ｇ社出版。１９８５年。１７７頁）に述べられている。

本発明の好ましい実施態様においては、２．５ｍｍ以上
の実質的に一定な動力を維持し得るソレノイドを用いる
。これによって、１．２〜１．　５ｍｍの作動ストロー
クの最中における動力損失をなくすことができる。ここ
で、■、２〜１．５ｍｍの作動ストロークは、そのよう
なソレノイドをスタッド溶接装置に用いるときの溶接ガ
ンの通常のストロークである。

これによって、ストロークとは無関係で、ばらつきなく
再生可能な磁力をつくりだすことができる。すなわち、
落下時間の最終部分に対するばらつきのない磁力を得る
ことができる。

本発明をより良く理解できるように、図面を参照して本
発明の内容を以下に詳細に述べる。

〔実施例〕

図面において実線は溶接スタンドと工作物との距離を示
しており、時間〔ｍｓ〕に対する距離ｄ［ｍｍ）をプロ
ットしたものである。ソレノイド電流（ａｍｐｓｌは同
じ時間スケールでプロットされた鎖線で示されている。

本発明はスタッド溶接装置のプランジ・ストロークの制
御に関するものであるので、時間スケールはプランジ・
ストロークの開始時期に合わせられている。この開始時
期とは、すなわち、電磁気コイルへの電流の供給の終了
時期である。

溶接サイクルの開始時期においては、スタッドが工作物
と最初に接触した後で、リフト電流として知られている
電流がスタッド溶接装置の電磁気リフト・コイルを通り
、スタッドを工作物から持ち上げさせ、アークを引く。

リフト電流は、アークに全動力が供給される期間の間、
ソレノイド内で維持される。リフト電流は図面では３で
示されており、プランジ・ストロークは４において開始
する。この開始の時間４は、リフト・コイルがスタッド
を付勢して工作物から引き離すことをもはや停止し、プ
ランジ・ストロークが開始するようにリフト電流が停止
する時間である。プランジ・ストロークが減衰されない
と、第１図に示すように、スタッドは衝撃５、およびそ
れに連続する衝撃５′　　５′をもって工作物と接触す
る。しかしながら、プランジ・ストロークが本発明によ
って制御されると、第２図に示すようなパルス電流が衝
撃以前に極めて短い時間だけリフトコイルに供給される
。パルス電流の強さおよび期間は、プランジがスムーズ
に衝撃時の停止までもたらされ、スタッドの工作物に対
する反発がなくなり、落下時間が減衰されていないスタ
ッド溶接装置の落下時間と比較して増加しないように、
選定される。

パルス電流は衝撃前に停止し、このため衝撃後において
リフトコイル内での持ち上げ効果は発生しない。

パルス電流のレベル、およびパルス電流の期間（図面で
は７〜８で表す）は落下時間（図面では４〜５で表す）
が一定になるように容易に制御でき、またパルス電流は
落下時間が重力場とは無関係になるように制御すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は既知のスタッド溶接装置におけるソレノイド電
流と、時間の関数としての溶接スタッドと工作物との距
離を示すグラフ、 第２図は本発明によって制御されるスタッド溶接装置に
おけるソレノイド電流と、時間の関数としての溶接スタ
ッドと工作物との距離を示すグラフである。 〔符号の説明〕 ３・・・リフト電流 ４・・・プランジφストローク開始時 ５．５′　５′・・・衝撃

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）スタッド・ホルダーと、スタッドを打ち込む工作
   物から離れるように前記スタッド・ホルダーを持ち上げ
   るように形成されている電磁気リフト・コイルと、作動
   中においてリフト・ストロークの間は前記電磁気リフト
   ・コイルは機械的プランジ・リターン手段に抗して作動
   し、プランジ・ストロークは機械的プランジ・リターン
   手段によってなされるように前記スタッド・ホルダーを
   前記工作物に向かって付勢する機械的プランジ・リター
   ン手段とからなる、溶接スタッドを自動的に取りつける
   スタッド溶接装置を制御する方法において、 前記プランジ・ストロークの開始時期においては前記リ
   フト・コイルは電流および電圧が全く与えられていない
   が、前記プランジ・ストロークは、衝撃前において短時
   間だけ前記リフト・コイルに与えられ、スタッドが工作
   物に接触したときに停止するパルス電流によって減衰さ
   れることを特徴とする方法。
2. （２）前記パルス電流は時間および強さの双方の点にお
   いて制御されることを特徴とする請求項（１）記載の方
   法。
3. （３）前記スタッド溶接装置の前記リフト・コイルは、
   該装置の作動ストロークの間において実質的に均一な動
   力を有するソレノイドを備えていることを特徴とする請
   求項（１）または（２）のいずれかに記載の方法。