JPS5964182A - アプセツト溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は突合せ抵抗溶接法の内、溶接工程中、フラッシ
ュの発生を伴わないアプセット溶接方法に関する。

一般に、突合せ抵抗溶接法の中でもアプセット溶接と呼
ばれる溶接法は、フラッシュ溶接と異なり、溶接工程中
フラッシュの発生を伴わないもので、互いに溶接すべき
被溶接物と移動台にそれぞれクランプして、移動台を固
定台方向に向けて前進移動させ、被溶接物の突合せ端面
を互いに突き合せて、一定の加圧力を作用せしめつつ、
溶接電流を通電して被溶接物の固有抵抗及び突合せ面に
於ける接触抵抗等によるジュール熱によって溶接部を適
切な温度（溶融点に達する１０の温度）になるまで加熱
し、その後加圧力を急激に増加させてアブセット工程に
転じ、溶接部に大きな塑性流動を生ぜしめて溶接する。

その後溶接電流を遮断して、加圧力を保持した状態のｉ
！、ま被溶接物の冷却を待ち、一定時間経過後にクラン
プを解除して溶接工程を終了するものである。

ところで、この種のアプセット溶接法において、加熱工
程からアブセット工程に転じるタイミングは極めて重要
であって、このアブセット工程に転じるタイミングが適
正値より早ければ、加熱不足となって溶接不良を生じ、
また適正値より遅ければ溶接部の温度が」１昇し過ぎて
部分的溶融部がスパッタとなって飛散したり、溶接部が
凝固する際に所定の加圧力か得られず、溶接部が弱くな
るなど溶接品質−１＝、問題となる。

従来はアプセットに転じるタイミングを検出するために
タイマやリミットスイッチを設けて、移動台がその移動
を開始した時点を基準として、予め設定される一定時間
、或いは一定圧１ｉａｌｌを移動した時点で加熱工程か
らアブセット工程Ｋ　ｕノ換えるようにしていた。しか
し、作業者かｉｌυ濱生じたり、被溶接物の突合せ端面
の状態、９オり突合ぜ端面の形状、凹凸の度合、表面ｆ
ｌｌ　；ｌ！等が必ずしも一定でないため、溶接開始面
のクランプ時の被溶接物の突合せ而の状態はばらつくこ
とになる。したがって従来のように、クランプ時におい
て時間的あるいは距離的な原点を設けて溶接する方法で
は、加熱工程における被溶接部の温度上昇の程度が一定
となりにくく、必ずしも適正なタイミングでアブセット
工程に切換えられない問題かあった。

第１図は標７ｐ的なアプセット溶接法における溶接工程
の時間的変化をクラフ化したもので、曲線（＋、）　＆
；Ｊ移動台の変位を、曲線引）は溶接電流の変化を、ま
た曲線（１１１）は加圧力の変化をそ牙］それ表わして
いる。図中Ｐ。け被溶接物をクランプした移動台の移動
開始前の位置、Ｐ、は移動台を固定台方向に向けて移動
を開始１〜、被溶接物の双方の突合ぜ端面か仏いに当接
して移動台が停止（，２か時点ての位置、Ｐ２は溶接電
流の通電を開始し、　ｌｔ　１１．’ｉ点に於ける移動
台の位置、Ｐ３は被溶接物の突合ぜ端面ｒ凹凸が存在し
、局部的に当接し１’ｃ部分（ｌζ溶接電流か集中的ｖ
ｃ流Ｊ１で、その部分か軟化し、均一な当りになるオで
移動台が移動した位置、Ｉ’ｓｌは加熱工程からアブセ
ット工程にリノ換える時点での移動台の位置、Ｐｓ２は
溶接電流を遮断する時点での移動台の位置、ＰＳ３は移
動台が装置のストッパに当接して停止する位置、もしく
は被溶接物の圧縮に伴う反作用と加圧力とがバランスし
て移動台の移動が停止した位置をそねそれ表わしている
。

今仮に、移動台が移動を開始する点Ｐ。を基イ■とじて
、この位置からｌａ分の距離を移動した時点でアブセッ
ト工程に転じるものとした場合、被溶接物をクランプす
るクランプ位＠にばらつきを生じると、ＰｏからＰｌに
至る距離１０．か不確定となるため、溶接電流の通電を
開始する点Ｐ。

からアブセットエ８に転じるＰｓｌｉでの距離か変動し
て加熱時間にばらつきを生じる結果となる。

つまり、被溶接物間の相対距肉１（か正規の値より短い
状態で被溶接物をクランプした場合、／’　＋＋１が短
くなって、加熱工程の距離か犬となるのて加熱期間が長
くなり、溶接部の温度か−１−！１シ過ぎてスパックを
発生する。また逆に被溶接物間の相対距離が正規の値よ
り長い状態で被溶接物をクランプした場合は、７？０１
が長くなって、加熱工程の距離が短かくなるので、加熱
時間が短くなり、加熱不足で溶接不良を生じる。

一方、被溶接物の突合せ端面に凹凸が存在する場合、ま
ず局部的に当接している部分に溶接電流か咽中的に流れ
てその１１１Δ分が欧化するため通電の初期に於いて、
移動台が図中１ｏ２で示す距離だけ移動するが、その移
動（ｉ：Ｐｏ２は突合せ端面の状態によって一定せず、
また突合せ端面が平滑で最初から均一な当りが得られる
場合は、１−記移動晴ｅｏ２は零に近い。このことは被
溶接物の突合せ部の形状、つまり尖鋭状であるか否かに
よっても言える訳で、このように被溶接物の突合せ端面
の状態によって、溶接電流の通電１０期に於ける移動台
の移動暇が異なるため、［）［１述の被溶接物のクラン
プ位置のばらつきと同様、加熱時間に誤差を生じ、溶接
不良或いはスパッタの発生原因となっていた。

不発［月はとのような事情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは被溶接物のクランプ位置や
、突合せ端面の状態等によって影響を受けることなく、
常に適切なタイミングでアブセット工程に転じることが
できるアプセット溶接方法を提供することにある。

」１記目的を達成すべく本発り１は以下の如く構成した
ことを特徴とする。すなわち、被溶接物をクランプして
移動する移動台の移動速度を検出し、該移動台の移動を
開始した時点から溶接電流を開始した直後までの一定期
間を除いて、該移動台の移動速度が予め設定される速度
に到達した時点でアブセット工程に切換えるようにした
もので、この方法によＪｌば移動台の初期移動のばらつ
きに影響されず、常に適切なタイミングでアブセット工
程に切換えることかでき、被溶接物のクランプ位置や、
突合せ端面の状態等に影響きわず、溶接不良のない品質
の揃った溶接を実施できるものである。

以下、不発り１を第２図に示す実施例に、）Ｉ（づいて
説１′！１１する。

図中１は一方の被溶接物２人をクランプする固定台、３
は他方の被溶接物２Ｂをクランプする移動台であり、こ
の移動台３を駆動シリンダ４によって固定台］方向に進
退駆動できるようにしている。

また２駆動シリンダ４には油圧源５からの油圧が油圧制
御弁６及びアプセット弁７を介して供給されるようにな
っており、通常は油圧制御弁６を介して移動台３の進退
移動に必要な油圧が供給σノ１、アブセット工程以降の
みアプセット弁゛７が聞いてアプセットに必要々油圧が
供給される。

また干犯油圧制御弁６は駆動シリンダ４に供給する油Ｉ
Ｅ用と油圧の供給方向を切換える機能を有し、移動台１
駆動回路８から出力される励磁電流ＶＣｌｉｅって作動
するものである。　　　　。

また１・、５移動台１駆動回路８は制御回路１０から出
力きれる一定の制御手順に従って励磁電流を出力するも
ので、この実施例ではアブセット二り程以降を除く溶接
工程に於いて、被溶接物２Ａ、２Ｂに作用する加圧力が
時間の経過と共に第１図に曲線（１１０で示す如く変化
するよう油圧制御弁６を制御するとともに、１溶接工程
が終了した時点で移動台３を所定の後退位置に戻すべく
油圧制御弁６を制御する。

ところで、移動台３の移動速度は該移動台３にラックギ
ヤ１１を取着するとともに、パルスゼネレータ１３の回
転軸に取着したピニオンギヤ１２を」二へ己ラックギヤ
１１に歯合させ、パルスゼネレータ１３から出力される
パルス信号の単位時間当りの数を第１カウンタ１４及び
第２カウンタ］５で時々刻々カウントすることによって
、移動台３の移動速度に対応した出力値を得るようにし
ている。

上記第１カウンタ１４は移動台３の移動を開始した時点
から溶接電流通電初期の移動台；うの初期移動が収徒る
までの、つまり溶接工程の前半に於ける移動台３の移動
速度を監視するためのもので、その出力は制御回路ＩＱ
に供給さノ１で、この制御回路１０内に記憶しているプ
ログラムの実行に供さノする。

すなわち、移動台３の移動を開始して最初にその移動速
度が零になる時点（被溶接物の突合せ端面が互いに当接
する時点）を第１カウンタ１４の出力によって検出し、
その時点から一定時間Ｌ１経過後に溶接電流制御回路１
６に制御信号を出力して溶接電流の通電を開始する。

その後再び移動台３の移動速度か零になる時点（被溶接
物の局部的に接触している部分か軟化して均一になる時
点）をｍｌカウンタ１４の出力によって検出し、その時
点から一定時間ｔ。

経過後に溶接電流制御回路］６及び移動台駆動回路８Ｖ
ｃそれぞれ制御信号を出力して、第１図Ｇで示す如く溶
接電流を■１から！２に切換えるとともに加圧力をＦｌ
からＦ２に切換える。

一方、−に記第２カウンタ１５は溶接電流通電後の移動
台３の初期移動が収まる時点以降、つ′まり溶接工程の
後半に於ける移動台３の移動速度を監視するだめのもの
で、この実施例では溶接電流通電直後の移動台の移動速
度が零になる時点から時間ｔ２経過後に制御回路１０か
ら出力Ｊ　Ｉ’Ｌる制御信号に基づいてカウント動作が
可能となる。

捷だ上記第２カウンタ１５の出力は第１及び第２比較器
１７及び１８に供給され、それぞれ第１及び第２プリセ
ット回路１つ及び２０に予め設定されるプリセット値と
比較される。

すなわち、第１比較器１７に於いては、」１記第２カウ
ンタ１５の出力が第１プリセット回路１９に設定さノ１
．るプリセット値て等しくなった時点で、アプセット起
動回路２１及び溶接電流制御回路１６に制御信号を出力
して、アプセット弁７を開放するとともに後述するサイ
リスタＳ１．Ｓ２の位相角を制御して第１図に示す如く
溶接電流を１２からＩＪ切換える。

また第２比較器１８に於いては、−に５第２カウンタ１
５の出力が第２プリセット回路２０に設定されるプリセ
ット値に等しくなった時点で溶接電流制御回路上６に制
御信号を出力して溶接電流を遮断する。

そして、第１プリセット回路１９にはアブセット工程に
転じる際の移動台３の最適移動速度Ｖｓ＋に相当する値
が、また第２プリセット回路２０には溶接電流を遮断す
る際の移動台３の最適移動速度ＶＳ２に相当する値がそ
れぞれ設定される。

また固定台１及び移動台３には溶接トランス２２の２次
巻線２２ａの各一端が接続さね、捷たこの溶接トランス
２２０１次巻線２２ｂけサイリスタＳ１及びｓ２の逆並
列接続回路を介して電源に接続される。

また干犯各ザイリスタｓ１及びｓ２の各ゲートには１１
［１記溶接電流制御回路１６がら出力さｈる位相制御信
号が供給されるようになっており、被溶接物に供給され
る溶接電流は制御回路工０及び第１．第２比較器１７及
び１８がら出力される制御信号に従って第１図の曲線（
ＩＩ）で示される如＜　ｆｉｌｌ　ｆｉｌ′ｌｌされる
。

このような構成によれば、被溶接物２Ａ及び２Ｂを固定
台１及び移動台３にそｆｒぞれクランプして、油圧制御
弁６を介して駆動ンリンダ４に所定の油圧を供給すると
、移動台３は固定台１方向ＶＣｉＱ進を開始し、まず被
溶接物２Ａ、２Ｂの突合せ端面が互いに当接して停止す
るＰ工の位置まで移動する。

第１図の曲線θカは移動台３の移動速度を表わしており
、移動台３がＰＩＫ達し、その移動速度が零になると、
第１カウンタ１４の出力が零になるため、この時点から
ｔ１時間経過後に溶接電流の通電が開始される。

溶接電流の通電初期に於いては、被溶接物２Ａ、２Ｂの
局部的に接触している部分に溶接電流が集中してその部
分が軟化するため、移動台３は再び移動を開始して互い
に均一な当りになるＰ、の位置まで曲進移動する。

移動台３がＦ３に達し、その移動速度が零に力ると、第
１カウンタ］−４の出力か再び零になるため、この時点
から【２時間経過後に溶接電流を１１からＩ２に切換え
ると共に加圧力をＦｌからＦ、に、切換え、同時に第２
ノ１ウンタコ−５のカウント動作を可能にする。

かくして、被溶接物２Ａ、２Ｂの加熱が進行し、溶接部
が軟化するに従って移動台３の移動速度が増加する。

そして、第２カウンタ１５のカウント値が第１プリセッ
ト回路１９に設定している最適移動速度Ｖｓｓｆ等しく
なった時点で、第１比較器１７からアプセット起動回路
２１及び溶接電流制御回路１６に制御信号が出力され、
加圧力をＦ２からＦ、［切換えると同時に溶接電流をＩ
２がらＩ３に切換えて加熱工程からアブセット工程に転
じる。

その後、移動台３の移動速度が急激に増加し、第２カウ
ンタ１５のカウント値が第２プリセット回路２０に設定
している最適移動速度Ｖｓ２に等］〜くなった時点で第
２比較器］８から溶接電流制御回路１６　Ｋ　ｆｌ制御
信号が出力され溶接電流か遮断きれる。

その後、被溶接物２Ａ、２Ｂの冷却が始まるため、移動
台３は一定距離を移動した後、被溶接物２Ａ、２Ｂを圧
縮して生じる反作用と加圧力Ｆ、とがバランスして移動
台３の移動が停止し、更に一定の加圧保持時間を経過し
た時点で被溶接物２Ａ、２Ｂのクランプを解除し、溶接
工程を終了する。

以」二のように、この発明ではアプセット工程に転じる
タイミングを被溶接物をクランプする移動台の移動速度
によって検出するようにし、その移動速度か予め設定さ
れる速度に到達した時点で加熱工程からアプセット工程
に切換えるようにしたものであるため、従来のタイマや
リミットスイッヂを設けてアブセントするタイミングを
検出していた溶接方法のようニ、被溶接物のクランプ位
置や、被溶接物の突合ぜ端面の形状、或いは凹凸の状章
、表「「Ｉ目１１び等によって影響を受けるようなこと
がなく、常に適（１）なタイミングでアプセット工程に
切換えることができ、溶接不良のない品質の揃った溶接
を実施することかできるものである。

またこの実施例によｈばアプセット工程に転じるタイミ
ングだけでなく→溶接電流を遮断するタイミングも、ア
プセット工程への切換えと同仔に、移動台の移動速度が
予め設定さオ］る速度に達した時点で遮断するようにし
ているため、被溶接物のクランプ位置や突合せ端面の状
態等によって影響を受けることなく、溶接電流を常に最
適なタイミングで遮断することができ、溶接部の加熱不
足或いは加熱過度になる虞ねもない。

因みに、加熱不足になｊ］ば溶接不良を生じ、寸た加熱
過度になれば溶接部か軟化し過ぎて所定の加Ｆトカか得
られず、加圧不足となって溶接部に於ける結晶粒か粗大
化する等、冶金的不具合を生しる。

尚、この発１リ−１ではアプセット工程に切換える際の
１１）（動作を避けるために、移動台の移動を開始した
時点から溶接電流の通電を開始した直後寸での一定期間
に於いて発生する移動台の初期移動を検出し７ないよう
にする必要がある訳で、そのために、この実施例では移
動台の初期移動か収まった時点から一定時間ｔ２経過後
に第２カウンタ１５のカウント動作を可能にするように
したか、このような方法によらず、例えば移動台の移動
を開始した時点から一定時間経過後に移動速度の検出が
可能になるようにしてもよい。

捷だ本実施例では移動台３の移動速度を検出する手段と
して、パルスゼネレータ１３　（！ｌ：　第２カウンタ
１５を組合せたものにしているが、必ずしもこのような
ものに限らず、タコゼネレータ等を使用するものであっ
てもよい。

また溶接電流及び加圧力を制御する手段も第２図に示さ
牙するものに限らず、不発り１の１１ル旨を逸脱しない
範囲で種々に変形できるものである。

【図面の簡単な説明】

植１図は溶接工程に於ける移動台の変位、移動速度、溶
接電流及び加圧力の変化を示したグラフ、第２図は本発
明を実施するための装置の一例を示すブロック線図であ
る。 ］・・・固定台、２Ａ、２Ｂ・・・被溶接物３・・・移
動台 特許出願人　大阪電気株式会社 代理　人　弁理士　鈴江孝−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに溶接すべき被溶接物を固定台と移動台にそれぞれ
   クランプして、移動台を固定台方向に移動せしめるもの
   で、移動台の移動速度を検出し、該移動台の移動を開始
   した時点から溶接電流の通電を開始した直後までの所定
   の期間を除いて、該移動台の移動速度が予め設定される
   速度に到達した時点でアブセット工程に切換えるように
   したことを特徴とするアプセット溶接方法。