JPH07178566A - 抵抗溶接機用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 適性で良好な溶接が行える溶接条件を記憶ま
たは実施する抵抗溶接機用制御装置を提供する。 【構成】 溶接時、マイクロプロセッサ１０はメモリＡ
に記憶されている溶接条件データを参照して溶接機の制
御を行う。データ設定時、入力部２２には溶接機種類デ
ータと電極チップ間距離データと被溶接材料材質および
板厚データと溶接レベルが入力される。マイクロプロセ
ッサ１０は入力されたデータをもとに、メモリＢのデー
タテーブルから溶接環境に合致した溶接開始から終了ま
でのシーケンスデータと溶接電流値と加圧制御出力値を
選択しメモリＡに記憶させる。したがって多数の溶接条
件の設定を各溶接過程の項目ごとに行うことなく、適正
な溶接条件で良好な溶接が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、抵抗溶接において被溶
接材料および溶接機の種類・状態などの溶接環境に関す
るデータを入力することにより、スプラッシュが発生せ
ず十分な引っ張りせん断強度が得られる溶接条件を選定
する機能を備えた抵抗溶接機用制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】抵抗溶接を行う際は一般的に溶接条件選
定用のテストピースを使用し、溶接結果を見ながら加圧
力、通電時間、溶接電流値などを調整するが、それらの
設定が適性でない場合、十分な引っ張りせん断強度が得
られず溶接不良となったりスプラッシュが発生し作業者
に危険が及んだりした。また近年の制御装置は多機能化
し操作も複雑となっている。

【０００３】したがって、被溶接材料に適した溶接条件
の選定及び制御装置への設定作業は安全面、生産性向上
の面から、熟練した作業者がいなくとも容易となること
が急務とされていた。

【０００４】従来の制御装置は、被溶接材料の種別に関
わらず操作パネルから、溶接過程のシーケンスデータ、
溶接電流値データ、加圧力に関するデータなど溶接機を
制御するための直接的な１０項目前後の数値データをそ
れぞれに対応させて入力し、それを制御装置が記憶可能
な溶接条件の範囲内で、作業に必要な条件の数だけ行う
必要があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に制御装
置が記憶可能な溶接条件の数よりも抵抗溶接の材料には
さまざまな材質、板厚のものがあるため、溶接材料が変
わるたびにテストピースの溶接結果から得た溶接条件、
または過去の実績から得た溶接条件のデータを制御装置
に入力する必要性があった。

【０００６】このため、適正な溶接条件を得るまでの条
件選定作業およびデータ入力作業にかなりの時間を要
し、生産性向上の点で問題があった。また大量の入力デ
ータを取り扱うため、データの誤入力により溶接不良や
スプラッシュの発生などもあり信頼性・安全性の点でも
問題があった。

【０００７】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、溶接機を制御するための直接的なシーケンスデ
ータと、溶接電流値データと、加圧力に関するデータと
を入力することなく、溶接機の制御に対して間接的な溶
接環境に関する数項目のデータを制御装置に入力するこ
とにより被溶接材料に適した溶接条件を自動的に導き出
し、記憶するようにした抵抗溶接機用制御装置を提供す
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、本発明の抵抗溶接機用制御装置は溶接条件の設定方
法において、溶接機種類データと電極チップ間距離デー
タと被溶接材料材質および板厚データと溶接レベルか
ら、適性で良好な溶接が行える溶接条件を導き記憶する
手段を具備している。

【０００９】

【作用】制御装置は、抵抗溶接機に供給される溶接電流
の電圧の極性が変化する時点とその後に点弧される時点
の間の位相角差（点弧角）を制御し、種々の溶接機の二
次回路に流れる溶接電流の実効値を制御する装置であ
る。一方、抵抗溶接機は被溶接材料に見合った加圧力・
溶接電流を必要とするため、その加圧力機構（加圧ヘッ
ド）には数十kgｆ（数十ニュートン）から数千kgｆ（数
万ニュートン）を発揮するもの、溶接トランスには数千
アンペアから数万アンペアを最大能力（最大電流値）と
するものがあり、その種類は様々である。

【００１０】このため、加圧ヘッドの種類が異なれば同
一の空気圧を加えても電極チップ間には異なる加圧力が
発生することになるとともに、同一距離の電極チップ間
を移動する時間にも違いが生ずる。また溶接トランスが
異なったり、溶接機の２次回路におけるフトコロ寸法
（間隔または深さ）が異なれば、同一の点弧角で点弧さ
せても溶接機の二次回路には異なる溶接電流実効値が流
れることになる。

【００１１】しかし本発明では、定置式の溶接機であれ
ば加圧ヘッドと溶接トランスおよび２次回路を含む溶接
機本体は一対の組み合わせで構成されることから、これ
を溶接機種類データおよび電極チップ間距離データとし
て制御装置に与えることにより、溶接条件のうちの溶接
機の最小点弧角に相当する最大電流値および電極チップ
間が所定の加圧力に達するまでの時間を判断することが
できる。

【００１２】ところで、抵抗溶接を行うための制御装置
に入力すべきその他の溶接条件データには、初期加圧時
間と通電時間・溶接電流値を通電段数に応じた個数分
と、アップスロープ・ダウンスロープ時間と冷却時間お
よび保持時間そして加圧制御出力値などがある。この中
の初期加圧時間を除くデータは、制御装置に被溶接材料
の材質・板厚データとして入力することでデータの相関
関係により一義的に決定することができ、また初期加圧
時間はここで求められた加圧制御出力値と先に入力され
た溶接機種類データと電極チップ間距離データとから求
めることができるため、結果的に制御装置には上記に述
べた４項目のデータを入力することで被溶接材料に適し
た溶接条件で溶接を行える。

【００１３】

【実施例】以下本発明の一実施例について図面を用いて
説明する。

【００１４】図２は、交流抵抗溶接による溶接過程の一
例をシーケンスチャートとして示した図である。溶接開
始の起動信号が制御装置に入力されると、制御装置は商
用周波数の溶接電源に同期して加圧ヘッドに所定の空気
圧を供給するための加圧制御出力を出力するとともに、
加圧ヘッドを動作させるためのソレノイドバブル出力信
号を出力し電極チップ間に加圧力を加えながら初期加圧
時間、アップスロープ時間、通電時間Ｉ、冷却時間、通
電時間II、ダウンスロープ時間、保持時間を経て一溶接
工程を終える。そしてその溶接機の稼働中には、冷却時
間を除くアップスロープ時間からダウンスロープ時間ま
で溶接電流が流れている。つまり抵抗溶接を実施するに
は、あらかじめ制御装置に対してこれらのデータを設定
しておく必要があることがわかる。

【００１５】図１（ａ）（ｂ）は、単相交流抵抗溶接機
と本発明の一実施例による抵抗溶接機制御装置の回路構
成と同データの流れを示す図である。制御装置のマイク
ロプロセッサ１０は、溶接開始から終了までメモリＡに
記憶されている溶接機の制御に対し直接的な各過程の時
間（シーケンス）データ、加圧力データおよび溶接電流
値データを参照しながら時間・加圧力・電流の制御を制
御部１１を介して行う。しかし、一般に制御装置は一次
または二次電流検出器１２からの検出入力をアッテネー
タの切り換えにより、抵抗溶接機の入力端子１４、１６
に供給される溶接電源の電圧Ｅの極性が変化する時点と
その後に点弧される時点の間の位相角差（点弧角）を点
弧回路１８を介して制御し、溶接機の二次回路に流れる
溶接電流ｉ２の実効値を制御しているため、図１の溶接
過程に関するデータの設定の前に溶接機に適する最大電
流値データの設定を行うことが通例となっている。

【００１６】本実施例では、このメモリＡに最大電流値
を含む多数の溶接条件を設定させる手段として表示部２
０に溶接機の制御に対し間接的な項目名を表示し、そこ
で教示される項目名から第１に溶接機種類データを入力
部２２により選択する。するとマイクロプロセッサ１０
は図３に示されるメモリＢの第１データ配列の中から、
入力された溶接機の種類をデータ検索用の引数として最
大電流値データおよび溶接機の加圧ヘッドの種類データ
を選択する。これにより制御装置は、溶接機の２次回路
におけるフトコロ寸法を考慮した溶接トランスの最大出
力電流値と、加圧ヘッドに供給される最大の空気圧に対
する電極間加圧力値を認識することができる。

【００１７】次に入力部２２から被溶接材料の材質デー
タおよび板厚データおよび溶接レベル（溶接品質に応じ
た、例えばＷＥＳ７３０１記載のＡクラス、Ｂクラスな
どの溶接品質レベルを示す）が入力されると、マイクロ
プロセッサ１０は入力された溶接材料に関するデータが
溶接可能かまたは不可能であるかを判定する図４のメモ
リＢ第２データ配列のエラーチェックデータテーブルを
参照する。このデータテーブルは溶接材料の材質ごとに
分類されており、入力された材質に従い溶接機の種類デ
ータと板厚データをデータ検索用の引数として配列内の
データが溶接可能か否かを判定する。入力された溶接材
料を溶接するために必要な加圧力または溶接電流が、先
に入力された溶接機では発揮されない場合に溶接結果と
して最良の引っ張りせん断強度が得られないと判断し
て、マイクロプロセッサ１０は表示部２０に入力エラー
であることを警告する表示を行う。したがって作業者は
実際に溶接することなく、溶接結果の信頼性を確保でき
る溶接条件へ溶接レベルを変更することができ、生産性
の向上を図ることができる。

【００１８】一方入力にエラーでなかった場合マイクロ
プロセッサ１０は、この時点から図５のメモリＢ第３デ
ータ配列を参照して溶接条件の選定作業を開始する。こ
のデータテーブルは溶接過程における溶接条件の各々の
データが加圧ヘッドの種類ごとに大別されており、その
中はさらに被溶接材料の材質ごとに区切られ板厚ごとに
定められた溶接電流値、時間等の溶接条件の各々のデー
タが配列されている。マイクロプロセッサ１０は図２の
溶接過程の順序に従って、前記までに入力された溶接機
の種類データをもとに加圧ヘッドの種類が合致している
データの配列へ処理を移す。次にその中の材質を見極め
た後、板厚ごとに記憶されている溶接条件データを順次
選択してゆく。但し溶接開始から溶接電流が流れる直前
までの加圧動作のみ行う初期加圧時間はここには含まれ
ていない。

【００１９】本実施例での初期加圧時間は、入力部２２
からの溶接機の二次回路中にある電極チップ間の距離デ
ータとこれまでの処理で得られた加圧制御出力値によっ
て決定される。加圧ヘッドのシリンダ部に圧縮空気が供
給されると、そ先端の電極チップはもう一方の電極チッ
プ側に移動し、やがて被溶接材料をはさみ溶接に必要な
加圧力にまで達する。しかし、その時間は加圧ヘッドの
種類ごと、または電極チップ間の距離ごとに異なってい
る。

【００２０】図６のメモリＢ第４データ配列には、加圧
ヘッドの種類ごとに圧縮空気が任意の空気圧でシリンダ
内に供給されたときに溶接に必要な加圧力に達するまで
の時間が電極チップ間の距離に応じて配列されている。
マイクロプロセッサ１０は入力部２２から電極チップ間
の距離データが入力されると、先に求められた加圧ヘッ
ドの種類データに従い加圧制御出力（圧縮空気圧）デー
タ、電極チップ間の距離データをデータ検索用の引数と
して配列内のデータから所定の初期加圧時間データを選
択する。

【００２１】以上から求まった溶接条件をマイクロプロ
セッサ１０はメモリＡに転送することにより、制御装置
が溶接機を制御するための必要条件が揃ったこととな
る。しかし実際の作業現場において、抵抗溶接機に使用
される電極チップにはその用途に応じて様々な形状をし
たものが使用されているため、同一の溶接機で同一の被
溶接材料を溶接する上でもその溶接条件には違いが生じ
てくる。これを解決するために本発明では、電極チップ
の形状による倍率データを演算またはデータテーブルよ
り導き出し、例えばＲ形電極チップにおいて電極先端径
がＲO からＲN に変わった場合Ｒ形電極チップにおける
ＲN ／ＲO の倍率データを導き、導かれたデータにより
入力部２２により前記までに導かれたメモリＡの溶接条
件に対し調整を加えることができ、さらに調整が加えら
れた溶接条件からメモリＢのデータテーブル内の必要箇
所を書き換えて更新し、次回の溶接条件の設定時には電
極形状を考慮した溶接条件を導き出すことができる。

【００２２】上述したように本実施例の抵抗溶接機制御
装置は、表示部２０に教示されるメニューに従い溶接機
の種類データ、被溶接材料の材質・板厚データ、溶接レ
ベル、電極チップ間の距離データなどの溶接環境に関す
るデータを入力することにより適性な溶接条件で良好な
溶接が行える。

【００２３】

【発明の効果】本発明のは、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。制御装置の
表示部に教示されるメニューに従い溶接機の種類デー
タ、被溶接材料の材質・板厚データ、溶接レベル、電極
チップ間の距離データを入力することにより適性で良好
な溶接条件の設定が行えるようにしたので、テストピー
スによる条件の選定時間およびデータ入力作業時間の短
縮により、生産性の向上を図ることができる。またデー
タの誤入力による溶接不良やスプラッシュの発生も抑制
でき、操作性・信頼性・安全性の面から非常に大きな効
果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）単相交流抵抗溶接機と本発明の一実施例
による抵抗溶接機用制御装置の回路構成を示す図 （ｂ）同データの流れを示す図

【図２】本発明の一実施例における交流抵抗溶接による
溶接過程のシーケンスチャートを示す図

【図３】制御装置内のメモリに記憶されている溶接条件
選定用のデータテーブルを概念的に示すメモリＢ第１デ
ータ配列図

【図４】同メモリＢ第２データ配列図

【図５】同メモリＢ第３データ配列図

【図６】同メモリＢ第４データ配列図

【符号の説明】

１０ マイクロプロセッサ １１ 制御部 １２ 電流検出器 １４ 溶接電源入力端子 １６ 溶接電源入力端子 １８ 点弧回路 ２０ 表示部 ２２ 入力部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗溶接機制御装置への溶接条件設定方
   法において、溶接機を制御するための直接的なシーケン
   スデータと、溶接電流値データと、加圧力に関するデー
   タとは無関係な溶接機種類データと電極チップ間距離デ
   ータと被溶接材料材質および板厚データおよび溶接レベ
   ルという溶接機の制御に対して間接的である溶接環境に
   関するデータの入力操作で、適性で良好な溶接が行える
   溶接条件を導き記憶する手段を具備することを特徴とす
   る抵抗溶接機用制御装置。
2. 【請求項２】 抵抗溶接機制御装置のメモリ内に、適正
   な溶接を行うためのシーケンスデータと、溶接電流値デ
   ータと、加圧力に関するデータが被溶接材料の各種材質
   及び板厚ごとに記憶され、入力データまたはそれを基に
   して生成されたデータを溶接条件検索用のパラメータと
   して、上記データ配列の中から適性で良好な溶接が行え
   る溶接条件を任意に選択する手段を具備することを特徴
   とする請求項１記載の抵抗溶接機用制御装置。
3. 【請求項３】 抵抗溶接機の加圧ヘッドの種類から、最
   大加圧力および加圧ヘッドに供給される空気圧に応じた
   電極チップ間加圧力を認識して、入力操作において導か
   れた加圧力を得るまでの時間を求める手段を具備するこ
   とを特徴とする請求項２記載の抵抗溶接機用制御装置。
4. 【請求項４】 抵抗溶接機に使用する電極チップの形状
   による溶接条件の倍率データに基づき、導き出された溶
   接条件のデータテーブルを書き換えて新しいデータ条件
   を記憶する手段を具備することを特徴とする請求項１ま
   たは２または３記載の抵抗溶接機用制御装置。
5. 【請求項５】 入力操作において、入力された溶接機の
   種類では被溶接材料の溶接後に十分な引っ張りせん断強
   度を得るための溶接条件が選定できないと判断したとき
   の警報手段を具備することを特徴とする請求項１記載の
   抵抗溶接機用制御装置。