KR100613934B1

KR100613934B1 - 저항 용접 장치

Info

Publication number: KR100613934B1
Application number: KR1020047012454A
Authority: KR
Inventors: 다카하시도모카즈; 나미키마사키
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2006-08-21
Also published as: WO2004087361A1; JPWO2004087361A1; KR20040103932A; CN1638908A

Abstract

작업자가 용접 조건을 고려할 필요없이 적정한 용접 조건으로 용접을 실행할 수 있도록 한 저항 용접 장치로서, 저항 용접을 실행하는 용접기와, 이 용접기의 용접 제어를 실행하는 처리 장치를 구비하며, 상기 처리 장치가, 용접 환경에 관한 파라미터를 포함하여 최적의 용접 조건을 나타내는 최적 조건 산출식 마스터를 저장한 기억 수단과, 상기 최적 조건 산출식 마스터의 파라미터에, 실행하는 용접에 관한 값을 적용하여 최적 조건 및 그 때의 용접 가공 데이터를 얻는 조건 산출 수단과, 상기 용접기에 상기 용접 가공 데이터를 부여하는 데이터 전송 수단을 구비한다.

Description

저항 용접 장치{RESISTANCE WELDING DEVICE}

본 발명은 용접시에 무효 전력(무효 분류)의 유무를 고려한 전압을 인가하는 것에 의해 용접 개소에 소망하는 용접 전류가 흐르도록 한 저항 용접 장치에 관한 것이다.

종래의 저항 용접에서는, 용접물과 피용접물 사이에 용접 개소 이외에서 접촉부가 존재하면, 주지한 바와 같이 유효하지 않은 전류, 즉 무효 전류가 흘러, 용접 개소에 흐르는 전류값이 부족하여 강도 부족의 불량이 발생하기 때문에, 경험적 또는 시행착오에 의해 무효 전류분을 예측해서 용접 전류를 증가시키거나, 또는, 예를 들면 일본 특허 제2700878호 공보에 나타내는 바와 같이, 용접 전에 파일럿 전류(pilot current)를 흘려 전체의 저항을 측정하고, 기지(旣知)의 저항값과 비교 연산함으로써 최적의 전류값을 흘리도록 하고 있다.

그러나, 전자와 같은 방법에서는, 무효 전류분의 예측이 지나치게 작아지면 강도 부족으로 되고, 지나치게 커지면 왜곡 등의 발생에 의해 의장적인 결함(외관이 좋지 않음)이 발생하여 다대한 수정 작업의 시간이 발생하는 문제가 있었다.

또한, 후자와 같은 용접 장치에서는, 용접 개소의 저항값이 일정 기지인 것이 전제로 되어 있고, 용접 개소의 저항값 자체가 변동한 경우에는, 무효 전류 경로도 포함한 전체 저항의 측정값으로 판단하기 때문에, 실제로는 불량임에도 불구하고, 적절한 용접 전류를 흘릴 수 있었다고 판단해 버릴 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 용접 개소의 상태가 변화된 경우에서도 보다 최적의 용접이 실행되는 저항 용접 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명의 개시

본 발명은, 상기의 목적을 감안하여, 본 발명은 저항 용접을 실행하는 용접기와, 이 용접기의 용접 제어를 실행하는 처리 장치를 구비하며, 상기 처리 장치가, 용접 환경에 관한 파라미터를 포함하고 최적의 용접 조건을 나타내는 최적 조건 산출식 마스터를 저장한 기억 수단과, 상기 최적 조건 산출식 마스터의 파라미터에, 실행하는 용접에 관한 값을 적용하여 최적 조건 및 그 때의 용접 가공 데이터를 얻는 조건 산출 수단과, 상기 용접기에 상기 용접 가공 데이터를 부여하는 데이터 전송 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 저항 용접 장치에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 저항 용접 장치의 전체 구성을 나타내는 도면,

도 2는 도 1의 본 발명에 따른 주요부의 구성을 나타내는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 저항 용접 장치의 동작을 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 저항 용접 장치의 동작을 설명하기 위한 도면,

도 5는 도 2의 각부(各部)에 대응하여 나타낸 동작의 흐름도,

도 6은 본 발명에 따른 저항 용접 장치에서의 최적 조건을 산출하는데 필요한 파라미터의 일례를 나타내는 도면,

도 7은 본 발명에 따른 저항 용접 장치에서의 최적 조건 산출식의 일례를 나타내는 도면,

도 8은 본 발명에 따른 저항 용접 장치에서의 용접 가공 데이터의 일례를 나타내는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명에 따른 저항 용접 장치에서는, 최적의 용접 조건을 분류 상태가 변동하는 요인으로 되는 파라미터로 수식화한 마스터에 의해 최적의 용접 조건을 산출하도록 한 것이 핵심이다. 이 방법으로 용접 조건을 산출하는 것에 의해, 분류 상태가 변화된 경우에서도, 작업자가 용접 조건을 고려하는 일 없이 최적의 조건으로 용접을 실행할 수 있을 뿐만 아니라, 용접 개소의 상태가 변화된 경우에서도, 최적의 조건과 비교하는 것에 의해 용접 불량이라고 판단할 수 있다. 이하, 본 발명을 실시예에 따라서 설명한다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 저항 용접 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이고, 저항 용접 장치는 용접기(9), 처리 장치(10), 주기억 장치(11), 외부 기억 장치(12), 입력 장치(13), 표시 장치(14) 및 출력 장치(15)로 이루어진다. 도 2는 도 1의 본 발명에 따른 주요부의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2는 받침대(4)의 반대측에 전압이 인가되는 전극(3a 및 3b)이 배치되는 프로젝션 간접 용접 방식의 용접기(9)를 나타내고 있다. 용접물(1a)과 피용접물(1b)을, 예를 들면 프로젝션(돌기)(2)으로 나타내는 용접 개소에서 용접하는 경우, 예를 들면 이미 용접되어 있는 개소인 기용접점(5)으로 나타내는 용접 개소 이외의 접촉부가 존재하면, 용접하기 위해서 필요한 전류(6) 이외에 무효 전류(7)가 흐른다. 이것을 분류(分流)라고 한다.

처리 장치(10)에 접속되는 주기억 장치(11)에 있어서, 미리 최적의 용접 조건설정을 수식화하여 최적 조건 산출식 마스터(11a)에 등록해 두고, 조건 산출부(1 Oa)에서 외부 기억 장치(외부 시스템 또는 외부 마스터)(12)로부터, 분류 상태에 영향을 주는 파라미터 X(부호 8a로 나타내는 용접 피치 X가 파라미터의 하나를 나타냄)를 취득하여 최적 조건 F(X)(설정값 V(X)를 포함)를 산출하고, 데이터 전송부(10b)에 의해 용접기(9)로 전송한다. 용접기(9)는 용접 제어 장치(9a)가, 전송된 데이터에 따라서 용접을 실행하는 동시에 그 모니터링 결과를 처리 장치(10)에 되돌린다. 용접 후, 결과 수신부(10c)에 의해 모니터링 결과의 데이터를 취득하고, 결과 판단부(10d)에서 모니터링 결과와 최적값을 비교하여, 적절한 용접을 실행할 수 있었는지 여부를 판단한다.

종래 기술에도 있는 바와 같이, 미리 파일럿 전류를 흘려 총저항값 R을 측정하여, 기지의 저항값 R_o와 비교 연산함으로써 분류의 상태를 파악하고, 최적의 전류를 제어하여 흘리는 것만으로 최적의 용접 조건으로 용접을 실행하는 것은 가능하지만, 이 때 도 3에 나타내는 바와 같이 용접 개소의 상태(저항값 R_o)가 일정한 것이 전제 조건으로 되어 있다.

그러나, 예를 들면 엘리베이터의 의장 패널의 보강 접합 등, 의장성에 고도의 품질이 요구되는 경우에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 보강측에 프로젝션(2)과 같은 돌기 성형을 이루어 프로젝션 용접(또한, 간접 방식을 이용하는 것도 의장성 품질 향상에는 유효)을 실행하지만, 운용으로 프로젝션 품질을 관리하고 있었다고 해도, 실제로는 성형 가공중이나 반송중에 알아차리지 못하는 동안에 프로젝션이 파손, 변형되어, 용접 개소의 상태가 변화되는 것이 충분히 생각된다. 이 때, 본래는 강도 부족으로 되어 품질 불량일 것이지만, 프로젝션이 파손되여 용접 개소의 저항값 R_o가 증가하는 것에 의해 총저항 R이 크다고 하는 것과, 분류의 영향이 작아(분류 경로의 저항 R₁이 크고) 총저항 R이 크다고 하는 것을 구별할 수 없기 때문에, 후자라고 판단하여 전류값 I가 작아지도록 제어하고, 적정한 용접을 실행할 수 있었다고 판단해 버린다.

본 발명의 경우, 도 4에 나타내는 바와 같이 용접 개소의 상태가 변화(저항 값 R_o가 변화)하는 것도 고려하고 있다. 비록 프로젝션(2)이 파손되어 용접 개소의 저항값 R_o가 커졌다고 해도, 용접 조건으로서는 미리 분류 경로의 저항 R₁을 고려해 마스터의 계산식에 의해 결정한 설정값 V(X)로 용접을 실행하고, 모니터링 결과의 전류값 I와 마스터의 계산식으로 산출한 최적 전류값 I(X)를 비교하면, 적정한 전류가 흐르지 않았음을 알 수 있어, 품질 불량이라고 판단할 수 있다. 용접 개소에 어떤 문제도 없는 경우는, I와 I(X)는 동등하게 될 것이다.

구체예를 나타내면, 본 발명에 따른 저항 용접 장치는 도 1에 나타내는 바와 같이, 수신한 용접 가공 데이터(도 8 참조)에 근거하여 용접을 실행하고, 용접 결과를 외부로 출력할 수 있는 전류값을 제어하지 않는 방식의 용접기(9)(예를 들면, 단상 교류 용접기나 콘덴서 용접기)와, 최적의 용접 조건의 산출, 용접기(9)로의 용접 가공 데이터의 전송, 용접 결과의 수신, 최적 조건과의 비교를 실행하는 처리 장치(10)(예를 들면, 퍼스널 컴퓨터)와, 최적 용접 조건 산출식을 등록한 마스터 데이터(도 7 참조)와 용접 가공 데이터를 기억하는 주기억 장치(11)(예를 들면, 하드디스크나 메모리)와, 최적 용접 조건을 산출하는데 필요한 파라미터 정보 또는 파라미터를 산출하는데 필요한 정보(도 6 참조)를 기억하고 있는 외부 기억 장치(12)(예를 들면, CAD 시스템의 하드디스크)와, 마스터를 주기억 장치(11)에 등록하기 위한 입력 장치(13)(예를 들면, 키보드)와, 용접 이상시에 이상인 것을 알리는 표시 장치(14)(예를 들면, 디스플레이)와, 동일한 목적의 출력 장치(15)(예를 들면, 프린터)로 구성되어 있다.

최적의 용접 조건을 산출하는 계산식으로서는, 예를 들면, 분류의 영향은 기용접점으로의 분류 경로의 저항 R₁의 함수로 되고, 저항 R₁은 용접 개소와 기용접점과의 거리 x의 함수로 이루어진다고 생각된다. 미리 용접 피치 x에 대해서 최적의 전압 설정값 V와 최적의 전류값 I를 실험 등으로 조사하여, 실험식을 구해 두어 마스터에 등록해 둔다. 이 때, 용접물의 형상이나 구성, 재료의 종류에 의해 수식이 상이해지기 때문에, 구분 S를 마련하여 구분별로 마스터에 등록해 둔다. 즉, 용접물의 형상, 구성, 재료의 종류 중 적어도 하나의 상이함에 따라서 각각 설정된 최적 조건 산출식을 마스터에 설정해 두도록 할 수 있다. 산출식을 구하는 방법은, 예를 들면 몇가지의 용접 피치 x에 대해서 최적의 용접 조건을 실험에 의해 구하고, 회귀 분석 등으로 근사식을 구한다.

또한, 실제로는 용접 조건에는 허용 범위가 존재하기 때문에, 전류의 상한 Ia와 하한 Ib도 마스터에 등록해 둔다(도 7 참조).

즉, 최적 조건 F는 F=(V, I, Ia, Ib)로 되고, 파라미터 X는 X=(S, x)로 된다.

각 파라미터는 외부 기억 장치(12)(예를 들면, CAD 시스템)로부터 취득되거나, 또는 취득한 데이터에 의해 산출된다. 예를 들면, S는 소재의 종류, 판 두께, 용접 위치에 의해 결정되고, 용접 피치 x는 각 용접점의 좌표로부터 산출할 수 있다.

도 5에는 도 2의 각부에 대응하여 나타낸 동작의 흐름도를 도시한다. 먼저, 외부 기억 장치(12)로부터 최적 조건을 산출하는데 필요한 파라미터를 취득하거나, 파라미터를 산출한다(단계 S101). 얻어진 정보는, 예를 들면 도 6과 같이 된다.

다음에, 도 7과 같이 등록된 최적 조건 산출식 마스터에, 단계 S101에서 취득한 파라미터값에 적용하여, 최적 조건 및 그 때의 용접 가공 데이터(11b)를 산출한다(단계 S102).

다음에, 단계 S102에서 얻어진 최적 조건을 포함하여, 도 8과 같은 용접 가공 데이터(11b)를 주기억 장치(11)에 출력 저장한다(단계 S103).

다음에, 용접기(9)로부터 용접 가공을 실행하는 작업에 대응하는 용접 가공 데이터(11b)의 요구가 있었을 때에, 단계 S102에서 작성한 용접 가공 데이터(11b)를 주기억 장치(11)로부터 취득하여, 데이터 전송부(10b)로부터 용접기(9)로 전송한다(단계 S104).

다음에, 용접기(9)에서, 용접 가공 데이터(11b)에 근거하여 용접을 실행하여, 용접시의 전류값을 모니터링한 결과를 결과 수신부(10c)에서 취득한다(단계 S105).

다음에, 용접 결과와 최적 조건(도 7의 최적 조건 산출식 마스터에 도 6의 파라미터를 대입하여 얻어진 최적 전류 I(상한 Ia, 하한 Ib도 고려해 넣은 경우도 있음)) 또는 최적 설정((전압) V)을 결과 판단부(10d)에서 비교를 하여, 용접이 정상으로 행해졌는지 여부를 판단한다(단계 S106).

용접이 이상하다고 판단한 경우는, 표시 장치(14)(예를 들면, 디스플레이(14a) 등)이나 출력 장치(15)(예를 들면, 프린터(15a) 등)에 출력하여, 용접 불량 인 것을 알린다(단계 S107).

용접 피치 x가 작업마다 또는 용접점마다 변화되어 분류 상태가 그 때마다 변화되는 경우에 있어서도, 외부 기억 장치(12)(CAD 시스템)가 변화 치수 도면에 대응한 시스템에서 도면 데이터가 변화 치수 대응인 등 용접 피치를 자동으로 산출할 수 있으면, 마스터에 등록하는 수식도 집약할 수 있어, 간단하게 최적의 설정값을 산출할 수 있다.

이 구성에 의해 저항 용접을 실행하면, 작업자가 용접 조건을 고려할 필요 없이 적정한 용접 조건으로 용접을 실행하고, 용접 품질을 안정시켜 쓸데없는 수정 작업을 없앨 수 있을 뿐만 아니라, 용접 개소의 상태가 변화되어 용접 불량으로 된 경우에서도 용접 불량인 것을 판단할 수 있어, 불량품을 시장에 출하하지 못한다고 하는 효과가 있다.

또한, 주기억 장치(11)의 최적 조건 산출식 마스터(11a)에 등록하는 수식으로서는, 분류에 영향을 주는 모든 파라미터 X와 최적 조건과의 관계식 F(X)가 이론적으로 구해지는 경우, 또는 분류에 가장 영향을 주는 파라미터만을 고려하면 된다는 것을 알고 있는 경우는, 이론식 또는 근사식을 등록한다. 이 경우, 마스터에 등록하는 식을 결정하는 시간이 작아지는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 작업자가 용접 조건을 고려할 필요없이 적정한 용접 조건으로 용접을 실행할 수 있고, 예를 들면 엘리베이터의 의장 패널의 보 강 접합 등, 의장성에 고도의 품질이 요구되는 분야에서도 충분히 대응할 수 있어, 양질의 용접을 제공할 수 있다.

Claims

저항 용접을 실행하는 용접기와, 이 용접기의 용접 제어를 실행하는 처리 장치를 구비하며,

상기 처리 장치는,

용접 환경에 관한 파라미터를 포함하여 최적의 용접 조건을 나타내는 최적 조건 산출식 마스터를 저장한 기억 수단과,

상기 최적 조건 산출식 마스터의 파라미터에, 실행하는 용접에 관한 값을 적용하여 최적 조건 및 그 때의 용접 가공 데이터를 얻는 조건 산출 수단과,

상기 용접기에 상기 용접 가공 데이터를 부여하는 데이터 전송 수단을 구비한 것

을 특징으로 하는 저항 용접 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 용접 가공 데이터에 근거하여 행해진 용접시의 모니터링한 결과를 받는 결과 수신 수단과,

상기 모니터링 결과와 상기 최적 조건과의 비교를 실행하여, 용접이 정상으로 행해졌는지 여부의 판단을 실행하는 결과 판단 수단

을 더 구비한 것을 특징으로 하는 저항 용접 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 용접 환경에 관한 파라미터로서 용접 개소의 피치를 포함하는 것을 특징으로 저항 용접 장치.
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