JPH10156549A - 抵抗溶接制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構造によって、平板状のワークに対し
てプロジェクションナットが適切に載置されたか否かを
判断するとともに、自動的に適切な溶接電流を通電する
ことができるようにする。 【解決手段】 両電極２６・３６間の距離を測定するセ
ンサ３８と、両電極２６・３６が最大限接近した状態に
おいて、両電極２６・３６間の距離がほぼ所定の値か否
かを認識し、それによって両ワークＷ１，Ｗ２適切に挟
圧されたか否かを判断する手段と、溶接電流の通電中に
おいて、両電極２６・３６の接近速度が所定の範囲内に
なるように溶接電流の大きさをフィードバック制御し、
接近速度が所定の範囲内となった後には、その際の大き
さの電流を引き続き通電する手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、平板状のワーク
とプロジェクションナットを一対の電極間に挟圧し、両
電極間に溶接電流を通電することによって前記ワークと
前記プロジェクションナットとを溶接する抵抗溶接機の
制御を行う抵抗溶接制御装置に関する。なお、プロジェ
クションナットとは、軸方向に垂直な面に、複数の突起
部が形成されているナットのことをいう。

【０００２】

【従来の技術】従来、抵抗溶接機において平板状のワー
クとプロジェクションナット（以下、適宜、ともにワー
クともいう）とを自動的に溶接するために次のようにさ
れている。平板状のワークに対して、プロジェクション
ナットが供給され、その状態で両電極間に両者が挟圧さ
れる。その挟圧された状態で、溶接に適切な溶接電流が
両電極間に通電される。溶接されるワークの材質や厚さ
等に応じて適切な溶接電流があり、過去の多数の溶接結
果に基づいて、適切と考えられる値の溶接電流が通電さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、平板状
のワークに対してプロジェクションナットが供給される
際に、図５(a) に示すように、プロジェクションナット
が適切に平板状のワークに載置されればよい。しかし、
まれに、図５(b) に示すように、プロジェクションナッ
トが平板状のワークの所定の位置に供給されなかった
り、図５(c) に示すように、プロジェクションナットが
斜めに載置される場合がある。このような場合は、適切
な溶接が行われない。そして、それを作業員がチェック
するのは煩雑である。また、溶接電流を通電する際に
も、過去の多数のデータに基づいて適切と思われる通電
を行うのは煩雑である。すなわち、過去のデータから、
作業員が適切と思われる値を考えて、その値をいちいち
入力するのは煩雑である。

【０００４】そこで、本発明は、簡易な構造によって、
平板状のワークに対してプロジェクションナットが適切
に載置されたか否かを判断するとともに、ワークに応じ
て自動的に適切な溶接電流を通電することができる抵抗
溶接制御装置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に係る発明の抵抗溶接制御装置は、平板
状のワークとプロジェクションナットを一対の電極間に
挟圧し、両電極間に溶接電流を通電することによって前
記ワークと前記プロジェクションナットとを溶接する抵
抗溶接機の制御を行う抵抗溶接制御装置であって、前記
両電極間の距離を測定するセンサと、前記両電極が最大
限接近してかつ前記溶接電流を通電する前の状態におい
て、当該両電極間の距離がほぼ所定の値か否かを前記セ
ンサに基づいて認識し、それによって当該両電極間に前
記ワークと前記プロジェクションナットが適切に挟圧さ
れたか否かを判断する挟圧判断手段と、前記溶接電流の
通電中において、前記センサによって前記両電極の接近
速度を認識し、その認識結果に基づいて溶接電流を制御
する溶接電流制御手段とを有することを特徴とする。

【０００６】この発明では、まず、前記両電極が最大限
接近した状態（溶接電流の通電前）において、センサに
基づいて、当該両電極間の距離がほぼ所定の値か否かが
認識される。そして、その認識結果によって、当該両電
極間に前記ワークと前記プロジェクションナットが適切
に挟圧されたか否かが判断される。両電極が最大限接近
した状態、すなわち、両電極が接近していきそれ以上接
近しなくなった状態においては、ワークが適切に挟圧さ
れている場合には、両電極間の距離は、ワークの厚み
（平板状のワークの厚みとプロジェクションナットの高
さの合計）とほぼ同一の距離となる。一方、プロジェク
ションナットが載置されずに、平板状のワークのみを挟
圧した場合は、上記のように適切に挟圧した場合よりも
両電極間の距離が短くなる。また、プロジェクションナ
ットが斜めに載置された場合は両電極間の距離が長くな
る。このように、ワークが適切に挟圧された場合は両電
極間の距離はワークに応じたほぼ所定の値となり、そう
でないときはそれから外れた値となる。このため、その
距離に基づいて、ワークが適切に挟圧されたか否かを容
易に判断することができる。

【０００７】また、本発明者による試行錯誤の結果、両
電極間にワークを挟圧した状態において、前記両電極の
接近速度を指標として溶接電流を制御すれば適切に溶接
することができることが判明したのである。これによれ
ば、平板状のワークやプロジェクションナットの材質や
大きさ等が異なっても、適切に溶接できることになっ
た。

【０００８】また、本発明では、上記の２つの機能を１
つのセンサを用いて達成することが可能であり、装置の
複雑化が回避される。

【０００９】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明であって、前記溶接電流制御手段が、前記溶接
電流の通電中において、前記センサによって前記両電極
の接近速度を認識し、その認識結果に基づいて前記両電
極の接近速度が所定の範囲内になるように前記溶接電流
の大きさをフィードバック制御し、当該接近速度が当該
所定の範囲内となった後には、その際の大きさの電流を
引き続き通電するものであることを特徴とする。

【００１０】本発明者の研究により、前記溶接電流制御
手段として、前記両電極の接近速度が所定の範囲内にな
るように制御し、当該接近速度が当該所定の範囲内とな
った後にはその際の大きさの電流を引き続き通電すれ
ば、容易に、かつ特に適切に溶接することができること
が判明した。そして、請求項１に係る発明の作用効果を
より具体的に得ることができる。

【００１１】また、請求項３に係る発明は、請求項１又
は請求項２に係る発明であって、前記溶接電流の通電後
において、前記センサを用いて前記両電極間の距離が所
定の範囲内か否かを認識し、それによって当該両電極間
に前記ワークと前記プロジェクションナットが適切に溶
接されたか否かを判断する溶接結果判断手段を有するこ
とを特徴とする。

【００１２】この発明では、請求項１又は請求項２に係
る発明の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
平板状のワークに対してプロジェクションナットが溶接
される際、プロジェクションナットの突起部が潰れてい
く。その突起部のほとんどの部分が潰れた場合が最も適
切に溶接されたといえる。このため、溶接電流の通電後
において、両電極間の距離が、プロジェクションナット
の突起部が適切に潰れた際の距離（所定の範囲内）であ
るか否かが認識され、それによって、適切に溶接された
否かが判断される。このようにして、本発明ではワーク
が適切に溶接されたか否かが容易に判断できる。

【００１３】また、この発明では、請求項１に係る発明
において述べた２つの機能を含む３つの機能を１つのセ
ンサを用いて達成することが可能であり、機能の高度性
に比較して、装置の複雑化が回避される。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、この
抵抗溶接機１０は、本体部１２に対して、横方向に張り
出すように下側支持部２０及び上側支持部３０が設けら
れている。下側支持部２０には下側プラテン２２が固定
され、上側支持部３０には上側プラテン３２がシリンダ
３１によって上下動可能に設けられている。各プラテン
２２，３２にはシャンク２４，３４が設けられ、各シャ
ンク２４，３４には電極２６，３６が設けられている。
そして、シリンダ３１の駆動によって、上側プラテン３
２を下降させ、両電極２６，３６によって平板状のワー
クＷ１，プロジェクションナットＷ２を挟圧し、電源回
路４２からの溶接電流を両電極２６，３６間に流して両
ワークＷ１，Ｗ２の溶接がされるようにされている。

【００１５】本体部１２には、制御装置が設けられてい
る。制御装置はＣＰＵ４０を有し、ＣＰＵ４０には電源
回路４２や変位センサ３８が接続されている。変位セン
サ３８は、基準高さに対する上側プラテン３２の位置、
すなわち、基準高さに対する電極３６の位置を計測す
る。ＣＰＵ４０には、クロック４４，起動回路４６，メ
モリ４８，アラーム（異常アラーム）５０も接続されて
いる。起動回路４６はシリンダ３１の駆動を制御する。
メモリ４８には次述の制御内容のプログラム等が記憶さ
れている。

【００１６】制御装置の制御内容を、図３のフローチャ
ートや図４のタイミングチャートに基づいて説明する。
まず、電極２６上に平板状のワークＷ１が載置され、ワ
ークＷ１の上にプロジェクションナットＷ２が供給され
た状態で、加圧が開始される（ステップＳ２，タイミン
グｔ１）。すなわち、シリンダ３１が駆動され、上側プ
ラテン３２とともに上側の電極３６が下降される。そし
て、電極３６がそれ以上下降できない状態となったとき
（最大限下降したとき）に、電極３６の高さが変位セン
サ３８によって測定され、両電極２６・３６間の距離が
認識される。そして、その距離が、適切なほぼ所定の値
か否かが判断される（ステップＳ４，タイミングｔ
２）。

【００１７】図５(a) に示すように、平板状のワークＷ
１上に適切にプロジェクションナットＷ２が載置され、
両電極２６・３６間に両ワークＷ１，Ｗ２が適切に挟圧
された場合は、両電極２６・３６間の距離は、両ワーク
Ｗ１，Ｗ２の厚み（高さ）の合計Ｔ１とほぼ同じ（ほぼ
所定の値）となる（図４中のＡ参照）。ほぼ同じである
場合は、両電極２６・３６間に適切にワークＷ１，Ｗ２
が挟圧されていると判断されて、ステップＳ６へ移行す
る。

【００１８】両電極２６・３６間の距離が所定の値より
もかなり短い（電極３６がかなり低い）場合は、図５
(b) に示すように、両電極２６・３６間には平板状のワ
ークＷ１しかなく、所定の位置にプロジェクションナッ
トＷ２が設置されなかったと考えられる（図４中のＢ参
照）。また、両電極２６・３６間の距離が所定の値より
もかなり長い（電極３６がかなり高い）場合は、平板状
のワークＷ１上にプロジェクションナットＷ２が不適切
に載置されたと考えられる。例えば図５(c) に示すよう
に、プロジェクションナットＷ２が斜めに載置された場
合等である（図４中のＣ参照）。いずれの場合もステッ
プＳ４でＮｏとなり、異常アラームが作動される（ステ
ップＳ２６）。そして、シリンダ３１が駆動され、上側
プラテン３２とともに上側の電極３６が上昇されて（ス
テップＳ２８）、終了する。

【００１９】ステップＳ６では、両電極２６・３６間の
溶接電流の通電が開始される。そして、通電中、電極３
６の下降速度（すなわち、両電極２６・３６の接近速
度）が所定の範囲内か否かが判断され、所定の範囲内に
なるようにフィードバック制御される（ステップＳ１２
〜Ｓ１８，タイミングｔ３〜ｔ５）。溶接の際に、プロ
ジェクションナットＷ２の突起部Ｐ（図５(a) 参照）が
潰れていくが、そのれていく速度（両電極２６・３６の
接近速度）は、ある所定の範囲内に収まることが望まし
い。その速度があまり速すぎるとスパッタが生じて適切
に溶接できないし、その速度があまり遅すぎると効率良
く溶接することができないのである。そして、その速度
と溶接電流との間には相関関係がある。このため、時々
刻々の速度に応じて溶接電流値が増減される。すなわ
ち、電極３６の下降速度が所定の範囲（その上限）より
も速い場合は（ステップＳ１２でＹｅｓ）、溶接電流値
が減少される（ステップＳ１４）。また、電極３６の下
降速度が所定の範囲（その下限）よりも遅い場合は（ス
テップＳ１６でＹｅｓ）、溶接電流値が増加される（ス
テップＳ１８）。なお、電極３６の下降速度は、微小時
間ごとに電極３６の位置（高さ）が変位センサ３８によ
って認識され、その変位長さが当該微小時間で除される
ことによって、算出される。

【００２０】上記のようなフィードバック制御がされる
ことによって、プロジェクションナットの突起部Ｐの潰
れる速度（電極３６の下降速度）が所定の範囲内となれ
ば、ステップＳ１２及びステップＳ１６でともにＮｏと
なり、ステップＳ２０へ移行する。そして、その後は、
その際の値の溶接電流が引き続き通電される。通電開始
時点から所定の時間が経過するまで（ステップＳ２０で
Ｙｅｓとなるまで）、その値の溶接電流が引き続き通電
され、当該所定の時間が満了した時点で通電が停止され
る（ステップＳ２２）。図４は、タイミングｔ３〜ｔ４
までフィードバック制御され、タイミングｔ４で突起部
Ｐの潰れ速度が所定の範囲内となり、タイミングｔ４〜
ｔ５において引き続きその定常電流が通電される場合を
示している。

【００２１】一方、通電開始時点から所定の時間経過す
るまで（ステップＳ１０でＹｅｓとなるまで）、上記の
ようなフィードバック制御をしても結局所定の範囲内の
速度にならなかった場合は、当該所定の時間の間経過し
た後に、通電が停止される（ステップＳ２２）。なお、
両ステップＳ１０及びステップＳ２０の「所定の時間」
は、ともに通電開始時点からの時間であり、同じ時間で
ある。

【００２２】次に、上記のようにして溶接された結果
が、適切なものであるか否かがチェックされる。すなわ
ち、図５(d) に示すように、平板状のワークＷ１に対す
るプロジェクションナットＷ２の突起部Ｐがほとんど潰
れた状態であると、適切に溶接されたといえる。このた
め、適切に溶接された場合は、両電極２６・３６間の距
離が所定の範囲内（ほぼＴ２の値）に収まることにな
る。

【００２３】そこで、ステップＳ２４では、溶接終了後
における電極３６の高さ（両電極２６・３６間の距離）
が所定の範囲内か否かが判断される。そして、その範囲
内であれば（ステップＳ２４でＹｅｓ）、適切に溶接さ
れたとして、シリンダ３１が駆動されて電極３６が上昇
され（ステップＳ２８，タイミングｔ６）、一連の溶接
作業が終了する。

【００２４】一方、その範囲内でない場合は（ステップ
Ｓ２４でＮｏ）、適切に溶接されなかったと考えられる
ため、異常アラームが作動される（ステップＳ２６）。
そして、シリンダ３１が駆動され、上側プラテン３２と
ともに上側の電極３６が上昇されて（ステップＳ２
８）、終了する。

【００２５】以上のように、この装置では、平板状のワ
ークＷに適切にプロジェクションナットＷ２が載置され
両電極２６・３６間に適切に両ワークＷ１，Ｗ２が挟圧
されたか否かが自動的に判断され、作業員がチェックす
る手間が省ける。

【００２６】また、溶接電流の通電の際には、適切と判
断される電極３６の下降速度（プロジェクションナット
Ｗ２の突起部の潰れ速度）のみを予め入力しておくこと
によって、自動的に適切な溶接電流が通電される。この
ため、作業員が時々刻々に変化する溶接電流の制御を行
う手間が回避される。

【００２７】また、溶接電流の通電後には、実際にワー
クＷ１，Ｗ２の溶接が適切に行われたか否かが判断され
る。このため、作業員がそれをチェックする手間が回避
される。

【００２８】そして、上記の装置では、これらの３つの
機能を１つの変位センサ３８の測定結果に基づいて達成
することができ、機能が豊富であるにもかかわらず、装
置が簡易なものとされ、低コスト化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の制御対象となる抵抗溶接機
の全体を示す側面図である。

【図２】図１中の要部を示すブロック図である。

【図３】本発明の第１実施例の制御内容を示すフローチ
ャートの一部である。

【図４】図３のフローチャートに対応するタイミングチ
ャートである。

【図５】電極間にワークが挟圧された状態を示す図であ
る。(a) は適切に挟圧されている状態を示す。(b) はプ
ロジェクションナットが挟圧されなかった場合を示す。
(c) はプロジェクションナットが斜めに挟圧された場合
を示す。(d) は適切に挟圧された後に、適切に溶接され
た状態を示す。

【符号の説明】

１０ 抵抗溶接機 ２６，３６ 電極 ３８ 変位センサ（センサ） Ｗ１ 平板状のワーク（ワーク） Ｗ２ プロジェクションナット（ワーク）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状のワークとプロジェクションナッ
   トを一対の電極間に挟圧し、両電極間に溶接電流を通電
   することによって前記ワークと前記プロジェクションナ
   ットとを溶接する抵抗溶接機の制御を行う抵抗溶接制御
   装置であって、 前記両電極間の距離を測定するセンサと、 前記両電極が最大限接近してかつ前記溶接電流を通電す
   る前の状態において、当該両電極間の距離がほぼ所定の
   値か否かを前記センサに基づいて認識し、それによって
   当該両電極間に前記ワークと前記プロジェクションナッ
   トが適切に挟圧されたか否かを判断する挟圧判断手段
   と、 前記溶接電流の通電中において、前記センサによって前
   記両電極の接近速度を認識し、その認識結果に基づいて
   溶接電流を制御する溶接電流制御手段とを有することを
   特徴とする抵抗溶接制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の抵抗溶接制御装置であ
   って、 前記溶接電流制御手段が、前記溶接電流の通電中におい
   て、前記センサによって前記両電極の接近速度を認識
   し、その認識結果に基づいて前記両電極の接近速度が所
   定の範囲内になるように前記溶接電流の大きさをフィー
   ドバック制御し、当該接近速度が当該所定の範囲内とな
   った後には、その際の大きさの電流を引き続き通電する
   ものであることを特徴とする抵抗溶接制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の抵抗溶接
   制御装置であって、 前記溶接電流の通電後において、前記センサを用いて前
   記両電極間の距離が所定の範囲内か否かを認識し、それ
   によって当該両電極間に前記ワークと前記プロジェクシ
   ョンナットが適切に溶接されたか否かを判断する溶接結
   果判断手段を有することを特徴とする抵抗溶接制御装
   置。