JPH07112630B2 - 直流バット溶接機の電極管理システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般に自動車用ホィール等の製造ラインにお
いて使用される直流バット溶接機の、電極消耗状態また
は真の電極交換時期等を知るのに有用な電極管理システ
ムに関する。

（従来の技術） 自動車用ホィールを製造する場合、定寸にカットされた
平板を、コイリング装置に送り込み、ここで円筒状に丸
めた後、フラットナに送り開口端の突合せ部をフラット
に加工する。フラット部を形成した後、そのリム材を搬
送装置で溶接機に挿入し、突合せ端部を溶接する。溶接
した後、エジエクタによりこれを搬出し、トリミング装
置に搬入し、溶接部の表面に発生した余盛をトリミング
する。その後エッジをカットし、ロールフォーミングし
てリム形状出しを行う。次いで、リム内径にディスクを
圧入した後、ディスクとリムとをアーク溶接又はレーザ
ー溶接或いはマルチスポット溶接等で結合し完成する。

従来、突合せ端部を溶接する場合、一般にフラッシュ溶
接が使用されてきた。しかし、このフラッシュ溶接はフ
ラッシュが飛散するため、火事の原因になることもあ
る。またこのフラッシュ粒が搬送装置に付着したり摺動
部を汚すため自動化がしにくい等の問題があった。最近
はこれに代わるものとしてフラッシュの飛散が非常に少
ない直流バット溶接法が主流となってきている。この方
法は前者のような問題がなく自動化には有効な溶接法で
あることが言える。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、直流バット溶接は、溶接品質を高く保つ
ためにはフラッシュ溶接の時にはそれ程気にしなくても
良かった投入精度の高い搬送装置が必要となる。また、
溶接品質を高く保つためには、投入時の溶接端面の整合
性が重要であるため、電極のヘタリ（摩耗）は致命的に
なる。

そこで端面精度が充分出せるような搬送装置の作成に努
力しているが、搬送装置が良くてもそのワークを受ける
電極形状にヘタリが発生してくると不良品が増加してく
る。

すなわち、直流バット溶接機の電極が消耗した場合、ワ
ーク突合せ精度にバラツキが生じ、溶接条件で重要な押
し代が少なくなり、ロールフォーミング時に溶接部が割
れたりする。その不良品は一般にロールフォーミング後
に検査員が発見して、初めて電極交換時期を知ることに
なる。またこの電極交換時期は実際の生産個数や不良デ
ータ等などから電極交換時期を判断することもあるが、
通常は電極消耗による不良品を発見してからその時期を
知るため、このときにはすでに生産ラインの中には多数
の不良品が流れてしまい、不良品の山を築くことにな
る。

したがって、従来は溶接品質管理上ワークの投入精度管
理と電極管理が最も重要な項目として判っていながら、
実際の電極の摩耗具合等から真の電極交換時期を知る方
法がなかったため、まだ電極が継続使用できる範疇にあ
るにもかかわらず、早め早めに電極交換を余儀無くされ
ていた。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明は、上記の実情に鑑み開発されたもの
で、その具体的に講じた技術的手段は、直流バット溶接
機の相対向する一対の電極の摩耗による初期電極間隔
の、ワーク端面の突合せ精度のバラツキの度合を測定し
て求められた変位量と、あらかじめワーク端面の突合せ
精度のバラツキの度合を統計的に測定して求められた電
極の使用限界に対応した基準値とを比較し、上記変位量
が上記基準値を越えたとき（または越えなかったとき）
に外部に出力信号を発して電極の交換時期を判定する直
流バット溶接機の電極管理システムである。

（作用） そして、本発明の方法は、例えば、自動車用ホイールの
製造によれば、コイリングしたリム材を搬送装置で溶接
機のホーンに挿入し、これを電極間でクランプした状態
で移動台がゲージバーの厚さ分急前進し、リム材端面を
所定の圧力で押圧する。この押圧した時の位置、つまり
初期加圧力で溶接を開始する電極間隔は、もしリム材の
突合せ間隔が開いていれば、その間隔だけ余分に前進す
ることになり、その後端面が接触した位置で停止する。
この停止位置で電極間隔の変位量を読み取ることにな
る。

すなわち、本発明では直流バット溶接機の相対向する一
対の電極の、初期電極間隔の変位量を電極の使用限界に
相当する基準値とを比較することで、実際の電極の摩耗
による突合せ精度のバラツキから電極交換時期を知るこ
とができ、これにより、真の電極交換時期を自動的に判
定することができ、電極の寿命を有効に知ることができ
る。しかも不良品の発生を未然に防ぐことができ、リム
自動生産ラインを確立することにより、稼動率をより一
段と高めることができる。

（実施例） 以下、本発明にかかる電極管理システムの実施例を図面
に基づいて説明する。

なお、第１図は初期加圧時の正常な電極間隔δ₁を示
す。６は左右のホーンを示し、図の右が固定台側、左が
移動台側である。７は左右の上部電極。８は左右の下部
電極を示す。この下部電極の上面は一定の寸法で設計製
作されているため、新しい時は初期加圧した際にリム材
の突合せ形状は正常な状態である。第２図は初期加圧時
の異常な電極間隔δ₂を示す。この場合は、消耗した電
極間でリム材端面を初期加圧した際にリブ材の突合せ間
隔が一定でなくなる。

第３図はその不正確な突合せ先端形状を示す。

電極は消耗品であるため使用しているうちに、次第にヘ
タリが発生し、甚だしい場合はクランプした際、出し代
に変化が生じることになる。この状態で移動台を前進
し、アプセットするとアプセット代が減る恰好になりこ
の時点で電極を新しいものに交換しなければ溶接がうま
くいかない。本発明の電極管理方法は、この移動台がゲ
ージバーの突合せ間隔を前進した際の初期加圧時の電極
停止位置の変位量を監視することによって行われる。

第４図は、本発明の電極管理システムを実施するための
電気回路図であって、この実施方法はコンピュータ制御
やシーケンス制御等を使用することによって容易に得る
ことができるが、ここでは簡単なアナログ回路を用いた
場合の一例を代表して説明する。

この場合、電極の摩耗があると、移動台を前進させた
時、本来停止しなければならない位置より行き過ぎた位
置で停止することになる。本来停止しなければならない
電極間隔は実験により測定した結果から求められる。こ
の移動台の停止位置を基準値として設定用ポテンション
・メータ１で決めておく。

現在の移動台の位置を示すポテンション・メータやエン
コーダ等により出力された移動台からのフィードバック
電圧２を入力し、この電圧と基準値の電圧をコンパレー
タ３で比較する。普段は設定用ポテンション・メータ１
の電圧より移動台からのフィードバック電圧が高いため
ポイントＡの信号にはプラス信号が出ているが、電極の
摩耗により移動台が本来止まるべき位置より前進し過ぎ
ると設定用ポテンション・メータ１の電圧より移動台の
フィードバック電圧２が低くなるためポイントＡの信号
がプラスからナイマスに変わる。この信号を次段のスイ
ッチ回路４で溶接中の、例えばタイマから初期加圧中の
信号が出ているときにのみ出力するようにして、必要な
ときにのみ、これから出た信号によりリレー等を動かし
エラー信号を警報器などの外部機器に発するようにす
る。これによって電極交換時期が判る。

なお、本発明の実際的な根拠を第５図の実験データに基
づいて説明する。

第５図は実際の初期電極間隔のバラツキの度合を測定し
たグラフである。

〔実験値〕

◎被溶接物 ：リム材 ◎板厚、板幅:3.2^t×198 ◎材質 ：ハイテン材55 ◎出し代 :14mm このデータによれば同図Ａが電極のヘタリ（摩耗）のな
い状態であり、生産につれて摩耗による電極間隔の経時
的変化が同図Ｂから同図Ｃへと推移する。

このデータから判るように、電極が新しいうちは、ある
ピーク値を持っているが、電極の消耗につれてピーク値
が崩れ、初期電極間隔が短くなる方向（左側）に度合が
増えてくる。同図Ｃのデータは初期電極間隔のバラツキ
の度合が限界に達し、最終的に電極を交換する時期を表
すことになる。直流バット溶接の場合、最終電極間隔が
機械的に決まっているため、初期電極間隔が短くなるこ
とは溶接条件のうちアプセット代が短くなることで、こ
れは溶接品質に関しての重要因子であるため、不良の発
生原因となる。

本発明は、このような現象を解決の糸口として着目し、
ワーク端面の接触位置を読み取ることにより、 ある数値より小さな値が出た場合 ある数値が何回以上出た場合 に電極が摩耗したとして電極交換信号を出すようにする
ことによって常に電極表面の維持管理を自動的に監視で
きるのである。

（発明の効果） 以上、本発明によれば、直流バット溶接機の相対向する
一対の電極の、初期電極間隔の変位量からワーク突合せ
精度のバラツキの度合を統計的に測定して求められた電
極の使用限界に対応する基準値を比較することで、実際
の電極寿命による電極交換時期を知ることができ、これ
により電極の寿命を限界ギリギリの線まで有効に延長さ
せ、真の電極交換時期を自動的に判定することができ
る。したがって、不良品の多発を未然に防ぐことがで
き、リム自動生産ラインの稼動率をより一段と高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は初期加圧時の正常な電極間隔を示す正面図。第
２図は初期加圧時の異常な電極間隔を示す正面図。第３
図は電極摩耗状態による不正確な突合せ先端形状を示す
要部拡大図。第４図は本発明の電極管理システムを実施
するための概略構成と動作説明の電気回路図。第５図Ａ
〜Ｃは実際の初期電極間隔のバラツキの度合を測定した
グラフであって、第５図Ａは摩耗してない状態の初期電
極間隔のバラツキの度合を表す。第５図Ｂは初期電極間
隔が電極消耗により次第に短くなっていく状態を表し、
第５図Ｃは初期電極間隔のバラツキの度合が限界に達し
最終的に電極交換時期を表す。 〔符号の説明〕 １……ポテンション・メータ、２……移動台フィードバ
ック電圧、３……コンパレータ、４……スイッチ回路、
５……信号発生器、６……ホーン、７……上部電極、８
……下部電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流バット溶接機の相対向する一対の電極
   の摩耗による初期電極間隔の、ワーク端面の突合せ精度
   のバラツキの度合を測定して求められた変位量と、あら
   かじめワーク端面の突合せ精度のバラツキの度合を統計
   的に測定して求められた電極の使用限界に対応した基準
   値とを比較し、上記変位量が上記基準値を越えたとき
   （または越えなかったとき）に外部に出力信号を発して
   電極の交換時期を判定する直流バット溶接機の電極管理
   システム。