JPH1085948A - スポット溶接制御装置 - Google Patents

スポット溶接制御装置

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JPH1085948A
JPH1085948A JP24362096A JP24362096A JPH1085948A JP H1085948 A JPH1085948 A JP H1085948A JP 24362096 A JP24362096 A JP 24362096A JP 24362096 A JP24362096 A JP 24362096A JP H1085948 A JPH1085948 A JP H1085948A
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JP
Japan
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spot welding
electrode tip
energization
current position
control device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP24362096A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Enokida
剛 榎田
Shinichi Watanabe
晋一 渡辺
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1085948A publication Critical patent/JPH1085948A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 常に最適なスポット溶接ができるようにす
る。 【解決手段】 電極チップでワークを一定の加圧力で加
圧し、この状態で電極チップに通電し、電極チップの移
動速度dx/dt(ナゲットの形成に伴い電極チップ同
士が近付く)が一定値Csを下回ったら通電を停止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、常に最適なスポッ
ト溶接をすることができるようにしたスポット溶接制御
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、車両のボディーは複数のパネ
ルを接合して形成するが、これらのパネルの接合はスポ
ット溶接により行われる。スポット溶接は、接合すべき
2枚のパネルを対向配置された電極チップで圧接し、電
極チップ間に通常は1万アンペア程度の電流を流すこと
によって行われる。
【0003】図6(b)に示すように、スポット溶接を
する場合には、まず電極チップを近接させてパネルを圧
接し(スクイズ時間)、次に両電極チップ間に電流を流
す(通電時間)。この通電は、同図(a)に示してある
ように、通電時間T中は時間の経過とともに両電極チッ
プ間に流す電流値を直線的に増加させ(di/dt=一
定)、通電時間が経過したら通電を停止させるように制
御される。通電が停止すると、一定時間だけそのままパ
ネルを圧接し続け(保持時間)、保持時間経過後に電極
チップを離反させる(開放時間)。
【0004】以上の動作によって、溶接部分が電流によ
るジュール熱によって局部的に溶融し、ナゲットが形成
されて両パネルが冶金的に接合される。以上の動作は、
通常1秒程度で完了する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなスポット溶接を制御する従来のスポット溶接制御装
置にあっては、前述の通電時間T、加圧力P、溶接電流
の増加割合(di/dt)などは、事前の実験等によっ
て決定された一定値を想定しているので、実際には必ず
しも均一ではない溶接材料の材質や表面状態(油、ゴミ
の付着など)、溶接をするごとに変化する(磨耗などに
よる)電極チップの特性などに完全には対応しきれず、
均一な溶接を行い難いという問題がある。
【0006】本発明は、以上のような従来の問題点を解
消するためになされたものであり、常に最適な条件下で
均一なスポット溶接をすることができるスポット溶接制
御装置の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、次のように構成される。
【0008】請求項1に記載の発明は、ワークに電極チ
ップを加圧しながらスポット溶接するスポット溶接制御
装置において、一定の圧力で加圧されるスポット溶接中
における前記電極チップの移動速度が所望の速度を下回
った場合に、前記電極チップへの通電を停止する制御手
段を有することを特徴とするスポット溶接制御装置であ
る。
【0009】このように構成すると、スポット溶接の信
頼性を左右するナゲットの形成を電極チップの移動速度
によって確実に認識することができ、ワークの材質など
が不均一であっても、これに左右されずに確実なスポッ
ト溶接をすることができる。請求項2に記載の発明は、
スポット溶接ガンに対向して設けられている電極チップ
を近接離反自在に駆動する駆動手段と、当該電極チップ
の加圧力を検出する力覚センサと、前記電極チップの現
在位置を検出する現在位置検出手段と、前記電極チップ
への通電を制御する通電制御部と、スポット溶接中は前
記力覚センサによって検出される加圧力が一定圧力とな
るように前記駆動手段の動作を制御する一方、前記電極
チップの近接速度を現在位置検出手段によって検出され
る現在位置の変化に基づいて算出し、当該近接速度が所
望の速度を下回った場合には、前記通電制御部に通電停
止指令を出力する制御手段とを有することを特徴とする
スポット溶接制御装置である。
【0010】このように構成すると、スポット溶接の信
頼性を左右するナゲットの形成を電極チップの現在位置
の変化量(dx/dt)から確実に認識することがで
き、ワークの材質などが不均一であっても、これに左右
されすに確実なスポット溶接をすることができる。
【0011】請求項3に記載の発明は、通電制御部に通
電停止指令を出力した後、一定時間経過後に、更に前記
駆動手段に前記電極チップを離反させるべき信号を出力
する機能を制御手段に設けたスポット溶接制御装置であ
る。
【0012】また、請求項4及び請求項5に記載してい
るように、現在位置検出手段は、前記駆動手段と連動す
るエンコーダであるのが好ましく、駆動手段はサーボモ
ータであるのが望ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明にかかるスポット
溶接制御装置の概略構成を示す図である。
【0014】図示するように溶接ガン10のアームに
は、電極チップ12Aを上下動させる駆動手段としての
サーボモータ14が取り付けられる一方、この電極チッ
プ12Aに対向する位置には、電極チップ12Bが取り
付けられている。したがって、サーボモータ14によっ
て、電極チップ12Aが電極チップ12Bに対して近接
離反自在に駆動されることになる。
【0015】スポット溶接する場合、ワーク16(2枚
のパネル)は電極チップ12Aと12Bとで加圧され
る。この加圧力は一定に制御する必要があるが、この制
御をするために、電極チップ12Bを支えるアームの一
部に力覚センサ18を取り付けてある。この力覚センサ
18で検出された加圧力は、コントローラ20に入力さ
れ、コントローラ20は、この検出値が一定となるよう
にサーボモータ14の動作を制御する。
【0016】また、サーボモータ14には、その回転軸
の移動量を検出する現在位置検出手段としてのエンコー
ダ22が設けてある。コントローラ20は、検出される
現在位置Xを監視し、この現在位置の変化量dx/dt
が所望の値を下回ったときに、電極チップ12A,12
Bへの通電を停止する。換言すれば、溶接中に電極チッ
プ12Aが電極チップ12B側に速い速度で移動したと
きに通電を停止するようになっている。
【0017】図2は、本発明にかかるスポット溶接制御
装置の制御系のブロック図である。力覚センサ18によ
って検出された加圧力は、加圧力制御部30に入力さ
れ、ここで予め設定されている加圧力と比較される。加
圧力が設定値よりも大きければ小さくすべき信号を出力
し、小さければ大きくすべき信号を出力する。これによ
って電極チップ12A,12Bによるワーク16への加
圧力は一定(設定値)に保たれる。
【0018】エンコーダ22からの信号は、dx/dt
演算部32と現在位置出力部34に入力される。現在位
置出力部34では、エンコーダ22からのパルス信号に
基づいて電極チップ12Aの現在位置を出力する。dx
/dt演算部では、エンコーダ22からのパルスの発生
周期から電極チップ12AのX軸方向への移動速度を演
算する。溶接時間中、dx/dtの値が設定値を下回っ
た場合には、通電停止信号が出力される。
【0019】電極チップ12A,12Bには、通電制御
部36が接続されているが、通電制御部は、通電時間
中、一定の割合で電流値を増加させ、これを電極チップ
12A,12Bに与える機能を有している。
【0020】サーボモータ14には、電流増幅部38が
接続されているが、電流増幅部38はサーボモータ14
に供給する電流を動作制御部40からの指令によって増
幅するものである。
【0021】動作制御部40は、加圧力制御部30から
出力される加圧力を調整するための信号に基づいて電流
増幅部38に指令を出し、サーボモータ14を作動させ
たり、dx/dt演算部32から出力される通電を停止
させるべき信号に基づい通電制御部36に通電の停止を
指令し、電極チップ12A,12Bへの通電を停止させ
たり、現在位置出力部34から出力される現在位置に基
づいて電流増幅部38に指令を出し、サーボモータ14
の動作を制御したりする機能を有しているものである。
【0022】本発明のスポット溶接制御装置は、以上の
ような構成となっているが、詳しくは次のように動作す
る。以下、本装置の動作を図3のフローチャートに基づ
いて、図1、図2、図4、図5を参照しながら説明す
る。
【0023】まず、溶接が開始されると、動作制御部4
0は電流増幅部38に動作指令を出力し、現在位置出力
部34からの現在位置を見ながら電極チップ12Aを所
定の位置まで動かす。同時に、加圧力制御部30からの
信号を見ながら、ワーク16を所定の加圧力(スクイズ
時間)まで加圧する。以降、溶接が終了するまでこの加
圧力は一定に制御される(図4(c),図5(a)参
照)(S1)。
【0024】つぎに、スクイズ時間が終了して加圧力が
安定すると、動作制御部40は通電制御部36に通電指
令を出力する。通電制御部36では、この指令を受け
て、電極チップ12A,12Bに対して図4(a)に示
すように、直線的(di/dt=一定)に増加する電流
を供給する(図5(b)参照)(S2)。
【0025】通電を継続すると、ワーク16の接合部分
がジュール熱で発熱し、図5(c)に示すように、接合
部分が膨張してくる。したがって、この状態では、電極
チップ12Aが図4(c)に示すように、膨らんだ分だ
け上に押し戻され、現在位置出力部34から出力される
現在位置も変化する。一方、dx/dt演算部32は、
この電極チップ12Aが上に押し戻される速度を監視し
ている。通電を継続して接合部分が完全に溶融し、ナゲ
ットが形成されると、接合部分は図5(d)に示すよう
な状態となり、ナゲットが形成された時点で電極チップ
12Aの現在位置が図4(b)に示すように急激に変化
する。つまり、今まで膨張によって押し戻されていた電
極チップ12Aが逆にナゲットの形成による溶接部分の
収縮によって急激に下降する(電極チップ12B側に動
く)。この下降速度は非常に早いので、dx/dt演算
部32で演算される移動速度が設定値Csを下回ること
になる。このため、dx/dt演算部32から通電停止
信号が出力され、この信号を受けた動作制御部40は、
通電制御部36に通電停止指令を出力し、電極チップ1
2A,12Bへの通電を停止する(図4(a),(b)
参照)(S3,S4)。尚、上記設定値Cs は、溶接実
施前に予め定めた定数である。
【0026】通電が停止しても更に保持時間だけワーク
16を所定の加圧力で加圧し続け、保持時間経過後に、
電流増幅部38に開放指令を与えて現在位置出力部34
からの現在位置を見ながら電極チップ12Aを原位置ま
で戻す(図4(c)、図5(d)参照)(S5,S
6)。
【0027】以上のように、本発明のスポット溶接制御
装置では、ナゲットが形成された時点で電極チップ12
Aの現在位置が急激に変化するという事実を利用して、
確実なスポット溶接ができるようにしている。
【0028】したがって、溶接材料(ワーク)の材質や
表面状態(油、ゴミの付着など)に多少の変化やバラツ
キがあったり、磨耗などにより電極チップの特性が変化
したような場合であっても、ナゲットが形成されるまで
は通電が継続される(従来のように通電時間が固定され
ない)ので、常に確実な溶接をすることができ、溶接の
信頼性が著しく向上することになる。
【0029】
【発明の効果】請求項1から請求項5に記載のスポット
溶接制御装置によれば、一定の圧力で加圧されるスポッ
ト溶接中における前記電極チップの移動速度が所望の速
度を越えた場合に、前記電極チップへの通電を停止する
ようにしたので、スポット溶接の信頼性を左右するナゲ
ットの形成を電極チップの移動速度によって確実に認識
することができ、ワークの材質などが不均一であって
も、これに左右されずに確実なスポット溶接をすること
ができる。したがって、溶接の信頼性が向上することに
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかるスポット溶接制御装置の概略
構成を示す図である。
【図2】 本発明にかかるスポット溶接制御装置の制御
系のブロック図である。
【図3】 本発明にかかるスポット溶接制御装置の動作
フローチャートである。
【図4】 図3のフローチャートの動作説明に供する図
である。
【図5】 図3のフローチャートの動作説明に供する図
である。
【図6】 従来のスポット溶接制御装置の動作説明に供
する図である。
【符号の説明】
10…溶接ガン、 12A,12B…電極チップ、 14…サーボモータ、 16…ワーク、 18…力覚センサ、 22…エンコーダ、 Cs …通電完了を判定するためのdx/dtの設定値(溶接
実施前に予め定められた定数)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年9月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワークに電極チップを加圧しながらスポ
    ット溶接するスポット溶接制御装置において、 一定の圧力で加圧されるスポット溶接中における前記電
    極チップの移動速度が所望の速度を下回った場合に、前
    記電極チップへの通電を停止する制御手段を有すること
    を特徴とするスポット溶接制御装置。
  2. 【請求項2】 スポット溶接ガンに対向して設けられて
    いる電極チップを近接離反自在に駆動する駆動手段と、 当該電極チップの加圧力を検出する力覚センサと、 前記電極チップの現在位置を検出する現在位置検出手段
    と、 前記電極チップへの通電を制御する通電制御部と、 スポット溶接中は前記力覚センサによって検出される加
    圧力が一定圧力となるように前記駆動手段の動作を制御
    する一方、前記電極チップの近接速度を現在位置検出手
    段によって検出される現在位置の変化に基づいて算出
    し、当該近接速度が所望の速度を下回った場合には、前
    記通電制御部に通電停止指令を出力する制御手段とを有
    することを特徴とするスポット溶接制御装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、前記通電制御部に通電
    停止指令を出力した後、一定時間経過後に、更に前記駆
    動手段に前記電極チップを離反させるべき信号を出力す
    ることを特徴とする請求項2に記載のスポット溶接制御
    装置。
  4. 【請求項4】 前記現在位置検出手段は、前記駆動手段
    と連動するエンコーダであることを特徴とする請求項2
    に記載のスポット溶接制御装置。
  5. 【請求項5】 前記駆動手段はサーボモータであること
    を特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の
    スポット溶接制御装置。
JP24362096A 1996-09-13 1996-09-13 スポット溶接制御装置 Withdrawn JPH1085948A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160038489A (ko) * 2014-09-30 2016-04-07 현대자동차주식회사 용접부 급냉 스폿 용접 건 및 그 작동방법
JP2020146729A (ja) * 2019-03-14 2020-09-17 株式会社Subaru 抵抗溶接制御システム

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Effective date: 20031202