JPH04108979U - 溶接条件モニタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】シーケンス制御で動作する抵抗溶接機に関し加
圧力と通電関係の溶接条件（電流、電圧、電力等）との
間のタイミング関係の容易な設定・調整を可能にする。 【構成】溶接シーケンスに先立ち、電極チップ２０，２
２間にロードセル４４ａを挿入した上で、ＣＰＵ４０が
加圧装置４２へ溶接シーケンスのときと同じ制御信号Ｃ
2 を与えることにより、加圧装置４２が溶接シーケンス
のときと同じタイミングで所定時間だけ所定の加圧力を
ロードセル４４ａに加える。ロードセル４４ａの出力信
号（加圧力検出信号）は、Ａ／Ｄ変換器４８を介してＣ
ＰＵ４０に取り込まれてからメモリ５６に格納される。
溶接シーケンスが行われると、ＣＰＵ４０は、トロイダ
ルコイル２８から得られる溶接電流ＩW 及び電極チップ
２０，２２から検出される電圧等（通電関係の溶接条
件）を受け取って、それら通電関係溶接条件の波形をデ
ィスプレイ５２の画面に表示すると同時に、メモリ５６
から加圧力波形データを読み出し、通電関係の溶接条件
の波形と同期させ同時に加圧力の波形を表示する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、シーケンス制御によって溶接動作を実行する抵抗溶接機に係り、よ り詳細には溶接条件をモニタするための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

抵抗溶接では、加圧力、溶接電流、通電時間が溶接条件の３大要素で、これら の要素を精密に制御するほど、ナゲットの大きさ・接合強度が安定し、高い溶接 品質が得られる。したがって、各溶接条件の動作順序・タイミングを自動的に制 御するシーケンス制御方式の抵抗溶接機においては、上記の各溶接条件を最適な 値に設定することが肝要である。

【０００３】 ところで、最近、加圧機構に加圧力計を組込んだ抵抗溶接機が普及してきてお り、このような抵抗溶接機では通電中の加圧力変化をモニタすることができる。 しかし、まだ大半の抵抗溶接機では、加圧力計を組込んではおらず、加圧力測定 器を用いて加圧力の特性を測定している。この加圧力測定に際しては、被溶接材 に代えてロードセル等の加圧力センサを一対の電極チップ間に挿入し、通電を行 わずに加圧力だけを該センサに加える。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記のように、加圧力計を組込んでいない抵抗溶接機では、加圧力測定を無通 電で、つまり通電動作を停止させて実施しなければならない。このことから、従 来は、加圧力と通電関係の溶接条件（溶接電流、電圧等）とを別個独立にモニタ して、それぞれの設定・調整を行っていた。

【０００５】 しかし、シーケンス制御を行う場合、加圧力と通電関係の溶接条件との間には 所定のタイミング関係が要求される。たとえば、加圧開始時刻と通電開始時刻と の間には適当なスクイズ・タイム（加圧力を安定させ被溶接物のなじみをよくす るための初期加圧時間）が必要であり、通電終了時刻と加圧終了時刻との間には 適当なホールド・タイム（加圧力を加えた状態で金属を固まらせることによりナ ゲットの性質をよくするための保持時間）が必要である。

【０００６】 しかるに、従来は、上記のように加圧力と通電関係の溶接条件とを別個独立に モニタするため、スクイズ・タイムやホールド・タイム等を最適値にするのが難 しく、設定・調整作業に多大の労力と時間を費やしていた。

【０００７】 本考案は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、抵抗溶接機において加圧力 と通電関係の溶接条件との間のタイミング関係を容易に設定・調整できるように した溶接条件モニタ装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、本考案の溶接条件モニタ装置は、シーケンス制御 によって被溶接物に所定の加圧力を印加しながら所定の溶接電流を流すようにし た抵抗溶接機において、加圧力センサに対し溶接電流を流さずに溶接シーケンス のときと同じタイミングで加圧力だけを印加する手段と、加圧力を印加された加 圧センサより得られる加圧力の波形を記憶する加圧力波形記憶手段と、溶接シー ケンスの実行時に通電関係の溶接条件の波形を検出する通電関係溶接条件波形検 出手段と、この通電関係溶接条件波形検出手段によって検出された溶接電流の波 形と加圧力波形記憶手段に記憶されている加圧力の波形とを同期させて同時に表 示出力する波形表示出力手段とを具備する構成とした。

【０００９】 本考案において、通電関係の溶接条件とは、被溶接物に供給される電流、電圧 または電力等である。

【００１０】

【作用】

本考案では、溶接シーケンスを実行するに先立って、溶接シーケンスのときと 同じタイミングで加圧力の時間特性（波形）を検出し、その検出した加圧力波形 をメモリに記憶しておく。そして、溶接シーケンスの実行時に通電関係の溶接条 件（溶接電流、電圧または電力等）の波形を検出し、その検出した通電関係溶接 条件の波形と該メモリに記憶してある加圧力波形とを同期させて同時に表示出力 する。これにより、あたかも溶接シーケンス時に通電関係の溶接条件だけでなく 加圧力をも同時に測定して、それらを一緒に表示したような疑似的同時測定モニ タ画面が得られる。

【００１１】

【実施例】

以下、添付図を参照して本考案の実施例を説明する。図１は一実施例を適用し た抵抗溶接機システムの主要な構成のブロック図、図２は実施例で表示出力され る溶接条件波形の波形図である。

【００１２】 図１において、入力端子１０，１２に入力された交流電源電圧Ｅは、一対のサ イリスタ１４，１６からなるコンタクタを介して溶接トランス１８の一次側コイ ルに供給される。溶接トランス１８の二次側コイルは、一対の電極チップ２０， ２２に接続されている。これにより、この二次側コイルに得られた二次側電圧は 電極チップ２０，２２に印加され、被溶接物２４が両電極チップ２０，２２間に 挿入されているときは二次側回路に溶接電流Ｉw が流れる。溶接電流Ｉw の制御 は、ＣＰＵ４０からの制御信号Ｃ1 の下で点弧回路２６により行われる。

【００１３】 二次側回路に溶接電流Ｉw が流れると、トロイダルコイル２８よりその溶接電 流Ｉw の微分波形を表す出力信号ｑi が得られる。この信号ｑi は積分回路から なる波形復元回路３０に供給され、波形復元回路３０の出力端子に溶接電流Ｉw の波形を表す信号（溶接電流検出信号）Ｑi が得られる。この溶接電流検出信号 Ｑi は、Ａ／Ｄ変換器３２によりディジタル信号に変換されたうえでＣＰＵ４０ に与えられる。

【００１４】 また、溶接トランス１８の一次側コイルに一次電圧が供給されている時は、電 極チップ２０，２２が短絡していない限り、両チップ間に電圧Ｖが得られる。こ のチップ間電圧Ｖは、増幅回路３４で増幅ののち、Ａ／Ｄ変換器３６によりディ ジタル信号に変換されたうえでＣＰＵ４０に与えられる。

【００１５】 両電極チップ２０，２２には、チップ支持部材（図示せず）を介して加圧装置 ４２より加圧力Ｐが印加されるようになっている。この加圧装置４２は、エアシ リンダ等の加圧力発生手段を有し、ＣＰＵ４０からの制御信号Ｃ2 に応答して所 定時間にわたり所定の加圧力Ｐを出力する。この加圧装置４２に加圧力計は内蔵 されていない。したがって、加圧力Ｐを測定するために、市販で入手可能な単品 の加圧力計４４が用いられる。この加圧力計４４は柄４４ｂの先端にロードセル ４４ａを取り付けたもので、ロードセル４４ａの出力端子はケーブル４５，コネ クタ４６，Ａ／Ｄ変換器４８を介してＣＰＵ４０に接続される。

【００１６】 しかして、作業員は、溶接動作を行うに先立ち、加圧力計４４のロードセル４ ４ａを両電極チップ２０，２２間に挿入し、キーボード５０上の所定のボタンを 押す。そうすると、ＣＰＵ４０は、そのボタン操作に応答し、加圧装置４２に対 して溶接シーケンスのときと同じ制御信号Ｃ2 を与える。

【００１７】 この制御信号Ｃ2 を受けて加圧装置４２は、溶接実行時と同じタイミングで所 定時間だけ所定の加圧力をロードセル４４ａに加える。その結果、ロードセル４ ４ａより加圧力の時間特性（波形）を表す出力信号（加圧力検出信号）Ｇが得ら れ、この信号ＧはＡ／Ｄ変換器３６によりディジタル信号に変換されたうえでＣ ＰＵ４０に供給される。

【００１８】 ＣＰＵ４０は、加圧力計４４からの加圧力検出信号Ｇを取り込むと、これを加 圧力波形データとして不揮発性のメモリ５６に格納する。なお、この加圧力測定 を行っている間、ＣＰＵ４０は点弧回路２６ないしコンタクタ（１４，１６）の 動作を止めておく。これにより、溶接トランス１８には電源電圧Ｅが供給されな いため、二次側回路に溶接電流Ｉw が流れたりロードセル４４ａにチップ間電圧 Ｖが印加するようなことはない。

【００１９】 キーボード５０には、上記の加圧力測定開始ボタンの外、種々のデータ入力ボ タン、制御ボタンが設けられており、それらのボタンを通して作業員はシーケン ス制御のための各種溶接条件および所要のタイミングを設定入力する。設定入力 されたデータは、ＣＰＵ４０の演算処理を受け、メモリ５６に格納される。

【００２０】 上記のような加圧力測定および溶接条件等の設定入力が行われた後、図２にお いて、所定の時刻ｔ0 で、キーボード５０上の所定の溶接開始ボタンが操作され たか、あるいは外部から所定の溶接開始信号が入ったとする。そうすると、ＣＰ Ｕ４０は加圧装置４２に制御信号Ｃ2 を与える。これにより、加圧装置４２が動 作し、時刻ｔ1 で被溶接物２４に対する加圧が開始する。そして、時刻ｔ2 で、 ＣＰＵ４０より点弧回路２６に制御信号Ｃ1 が送られることによりサイリスタ１ ４，１６がスイッチング動作を開始し、電極チップ２０，２２間に電圧が印加さ れ（図２(B))、溶接電流Ｉw が流れる（図２(C))。そして、所定時間ＴC が経過 すると、時刻ｔ3 で、ＣＰＵ４０から点弧回路２６への制御信号Ｃ1 によってサ イリスタ１４，１６のスイッチング動作が止められ、チップ間電圧Ｖ，溶接電流 Ｉw の供給が止まる。しかる後、時刻ｔ4 で被溶接材２４に対する加圧力Ｐの印 加が解除され、時刻ｔ5 で１回の溶接シーケンスが終了する。そして、所定時間 ＴF が経過した後、時刻ｔ6 で次の溶接シーケンスが開始される。

【００２１】 かかる溶接シーケンスにおいて、時間ＴA は上部電極降下時間、ＴB はスクイ ズ・タイム（初期加圧時間）、ＴC は通電時間、ＴD はホールド・タイム、ＴE は電極開放時間、ＴF はオフタイムである。

【００２２】 本実施例の溶接機システムによれば、時刻ｔ0 で溶接シーケンスが開始される と、ＣＰＵ４０は、加圧装置４２に加圧開始の制御信号Ｃ2 を送ると同時に、メ モリ５６から加圧力波形データの読出しを開始し、逐次読出した加圧力波形デー タを基に上記の加圧力測定で検出した加圧力Ｐの波形（時間特性）をディスプレ イ５２の画面上に表示する。そして、時刻ｔ2 で通電が開始されると、Ａ／Ｄ変 換器３２，３６よりそれぞれ溶接電流検出信号Ｑi ，チップ間電圧検出信号Ｖが ＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０はそれらの信号Ｑi ，Ｖに基づいて溶接電流 Ｉw 、チップ間電圧Ｖの各波形をディスプレイ５２の画面上に表示する。

【００２３】 その結果、ディスプレイ５２の画面上には、図２に示すように、加圧力Ｐ、チ ップ間電圧Ｖ、溶接電流Ｉw の各溶接条件波形が同時に表示される。これら３現 象の波形のうち、チップ間電圧Ｖ、溶接電流Ｉw は実際の溶接シーケンスで検出 された波形であるのに対し、加圧力Ｐの波形は溶接シーケンスに先立って行った 加圧力測定で検出された波形である。しかし、この加圧力Ｐの波形は、溶接シー ケンスのときに得られる波形とパターン的にもタイミング的にも相似しており、 かつチップ間電圧Ｖ、溶接電流Ｉw の波形と同期しているので、あたかもこれら ３現象Ｐ，Ｖ，Ｉw を同時に観測してそれぞれの波形を一緒に表示したような、 いわば疑似的同時波形観測のモニタ画面が得られたことになる。

【００２４】 このモニタ画面から、作業員は、加圧力Ｐと通電関係の溶接条件Ｖ，Ｉw 間の タイミング関係、特にスクイズ・タイムＴB ，ホールド・タイムＴD 等を一目で 知ることができる。したがって、現在の溶接シーケンスを正確に把握・解析する ことが可能であり、溶接条件を最適化ないし再設定することも容易である。

【００２５】 なお、図２に示すような波形表示をプリンタ５４によってハードコピーしても よい。また、加圧力Ｐと溶接電流Ｉw だけの表示、あるいは加圧力Ｐとチップ間 電圧Ｖだけの表示とすることも可能である。また、上述した実施例では、溶接ト ランス１８の二次側回路に流れる電流Ｉw を溶接電流として検出し、その波形を 表示したが、一次側回路の電流を検出してその波形を表示してもよい。電圧につ いても同様で、チップ間電圧に代えて一次側電圧を検出し、その波形を表示する ようにしてもよい。さらには、溶接電流と電圧とから溶接電力またはチップ間抵 抗値を検出して、その電力波形またはチップ間抵抗値波形を表示することも可能 である。また、上述した実施例の抵抗溶接機は単相交流式であったが、３相交流 式やインバータ式あるいはコンデンサ式等、他の型の抵抗溶接機にも本考案は適 用可能である。

【００２６】

【考案の効果】

本考案は、上述したような構成を有することにより、以下のような効果を奏す る。 加圧力測定を溶接シーケンスと同じタイミングで行って加圧力の波形を検出し て、その加圧力波形をメモリに記憶しておき、溶接シーケンスの実行時に通電関 係の溶接条件（溶接電流、電圧または電力等）の波形を検出し、その検出した通 電関係溶接条件の波形と該メモリに記憶してある加圧力波形とを同期させて同時 に表示出力するようにしたので、あたかも溶接シーケンス時に通電関係の溶接条 件と同時に加圧力をも測定してそれらを一緒に表示したようなモニタ画面を得る ことができる。したがって、作業員は、溶接シーケンスにおける加圧力と通電関 係の溶接条件との間のタイミング関係（たとえばスクイズ・タイム、ホールド・ タイム等）を一目で精確に知ることが可能であり、容易・的確に溶接シーケンス の設定・調整を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を適用した抵抗溶接機システ
ムの主要部の構成を示すブロック図である。

【図２】実施例の抵抗溶接機システムで表示出力される
溶接条件波形を示す波形図である。

【符号の説明】

２８ トロイダルコイル ３０ 波形復元回路 ３４ 増幅回路 ４０ ＣＰＵ ４２ 加圧装置 ４４ 加圧力計 ５０ キーボード ５２ ディスプレイ ５４ プリンタ ５６ メモリ

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シーケンス制御によって被溶接物に所定
   の加圧力を印加しながら所定の溶接電流を流すようにし
   た抵抗溶接機において、加圧力センサに対し前記溶接電
   流を流さずに溶接シーケンスのときと同じタイミングで
   前記加圧力だけを印加する手段と、前記加圧力を印加さ
   れた前記加圧センサより得られる前記加圧力の波形を記
   憶する加圧力波形記憶手段と、前記溶接シーケンスの実
   行時に通電関係の溶接条件の波形を検出する通電関係溶
   接条件波形検出手段と、前記通電関係溶接条件波形検出
   手段によって検出された前記溶接電流の波形と前記加圧
   力波形記憶手段に記憶されている前記加圧力の波形とを
   同期させて同時に表示出力する波形表示出力手段と、を
   具備することを特徴とする溶接条件モニタ装置。
2. 【請求項２】 前記通電関係の溶接条件は被溶接物に供
   給される電流である請求項１記載の溶接条件モニタ装
   置。
3. 【請求項３】 前記通電関係の溶接条件は被溶接物に供
   給される電圧である請求項１記載の溶接条件モニタ装
   置。
4. 【請求項４】 前記通電関係の溶接条件は被溶接物に供
   給される電力である請求項１記載の溶接条件モニタ装
   置。