WO2004087361A1 - 抵抗溶接装置 - Google Patents

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Tomokazu Takahashi
Masaki Namiki
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24Electric supply or control circuits therefor
    • B23K11/25Monitoring devices
    • B23K11/252Monitoring devices using digital means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/36Auxiliary equipment

Definitions

  • the present invention relates to a resistance welding apparatus that applies a voltage in consideration of the presence or absence of reactive power (reactive shunt) during welding so that a desired welding current flows to a welding location.
  • the present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a resistance welding apparatus capable of performing more optimal welding even when the state of a welding location changes. Disclosure of the invention
  • the present invention includes: a welding machine that performs resistance welding; and a processing device that performs welding control of the welding machine, wherein the processing device relates to a welding environment.
  • Storage means for storing an optimum condition calculation formula cell indicating an optimal welding condition including the parameters to be welded; and
  • a resistance welding apparatus comprising: condition calculation means for obtaining welding data at that time; and data transmission means for providing the welding machine with the welding data.
  • FIG. 1 is a diagram showing an entire configuration of a resistance welding apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a main part according to the present invention in FIG. 1,
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the resistance welding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the resistance welding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart of the operation corresponding to each part in FIG. 2,
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of parameters required for calculating optimum conditions in the resistance welding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of an optimum condition calculating formula in the resistance welding apparatus according to the present invention
  • FIG. 8 is a view showing an example of welding processing data in the resistance welding apparatus according to the present invention.
  • the point is that the optimum welding conditions are calculated based on a formula which is expressed as a parameter which is a factor that causes the shunt state to vary.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a resistance welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the resistance welding apparatus includes a welding machine 9, a processing device 10, a main storage device 11, an external storage device. It consists of 1 2, input device 13, display device 14, and output device 15.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a main part according to the present invention in FIG.
  • FIG. 2 shows a projection-in direct welding type welding machine 9 in which electrodes 3 a and 3 b to which a voltage is applied are arranged on the opposite side of the cradle 4.
  • a reactive current 7 flows in addition to the current 6 necessary for welding. This is called shunting.
  • the optimal welding condition setting is formalized in advance and registered in the optimal condition calculation formula cell 11 a, and the external condition is stored in the condition calculating unit 10 a. From storage device (external system or external mass) 1 2, parameter X that affects the shunt condition (welding pitch X indicated by 8a indicates one of the parameters) is optimal.
  • the condition F (X) (including the set value V (X)) is calculated and transferred to the welding machine 9 by the data transfer unit 1 Ob.
  • the welding machine 9 performs welding according to the data transferred by the welding control device 9a, and returns the monitoring result to the processing device 10.
  • the result receiving unit 10c acquires monitoring result data
  • the result determining unit 10d compares the monitoring result with the optimum value to determine whether or not appropriate welding has been performed.
  • a total resistance value R is measured by applying a pilot current in advance, and a known resistance value R is measured.
  • the state of the shunt can be grasped, and by controlling and flowing the optimum current, welding can be performed under the optimum welding conditions.At this time, as shown in Fig. 3, the state of the welding point (resistance The precondition is that the value R 0) is constant.
  • the total resistance R is large due to the increase in the resistance and the effect of the shunt is small (the resistance R of the shunt path is large) and the total resistance R is large, it cannot be distinguished. It is controlled to be smaller and it is judged that proper welding has been performed.
  • the state of the welding portion changes (resistance value R. changes) as shown in FIG. Even if Projection 2 is damaged, the resistance value R at the welding point. Even if the value increases, the welding conditions are as follows: welding is performed with the set value V (X) determined by the formula of the mass and flow taking into account the resistance 1 1 of the shunt path in advance, and the current value I Comparing with the optimal current value I (X) calculated by the formula of the mass flow, it can be seen that an appropriate current did not flow, and it can be judged that the quality is poor. If there are no problems with the weld, I and I (X) should be equal.
  • the resistance welding apparatus performs welding based on the received welding data (see Fig. 8) and controls a current value at which a welding result can be output to the outside.
  • Welding machine 9 (for example, single-phase AC welding machine ⁇ capacitor welding machine) that does not use this method, calculates the optimal welding conditions, transfers the welding process data to the welding machine 9, receives the welding results, and compares it with the optimal conditions.
  • a processing device 10 for example, a personal computer
  • a main storage device 11 for example, a hard disk or a memory
  • a mass storage see Fig. 7 in which the optimal welding condition calculation formula is registered.
  • An external storage device 1 2 (for example, a hard disk of a CAD system) that stores parameter information necessary for calculating the optimum welding conditions or information required for calculating the parameter (see FIG. 6).
  • the main memory Input device 13 (for example, a keyboard) for registering in the device 11
  • Display device 14 (for example, a display) for indicating that there is an abnormality when welding is abnormal
  • Output device 15 for the same purpose (for example, a printer) It is composed of
  • the effect of the shunt is a function of the resistance R of the shunt path to the welding point, and the resistance Ri is a function of the distance X between the welding point and the welding point.
  • the optimum voltage setting value V and the optimum current value I for the welding pitch X are investigated in advance by experiments, etc., and an empirical formula is obtained and registered in advance.
  • a category S is provided and registered in the master for each category.
  • the optimal condition calculation formula set for each can be set in advance.
  • the optimum welding conditions for some welding pitches X are obtained by experiments, and an approximate formula is obtained by regression analysis or the like.
  • Each parameter is obtained from the external storage device 12 (for example, CAD system) or is calculated based on the obtained data.
  • S is determined by the type of material, plate thickness, and welding position, and welding pitch X can be calculated from the coordinates of each welding point.
  • FIG. 5 shows a flowchart of the operation shown corresponding to each part in FIG.
  • the parameters necessary for calculating the optimum conditions are obtained from the external storage device 12 or the parameters are calculated (step S 10 Do information obtained as shown in FIG. 6, for example). Become.
  • step S101 the parameter values obtained in step S101 are applied to the optimal condition calculation formula cells registered as shown in Fig. 7 to obtain the optimal conditions and the welding process data 1b at that time. It is calculated (step S102).
  • step S 103 the welding process data 1 lb as shown in FIG. 8 including the optimum conditions obtained in step S 102 is output and stored in the main storage device 11 (step S 103).
  • the welding data 1 1 b created in step S 102 is stored in the main storage device 1. 1 and transfer it to the welding machine 9 from the data transfer section 10b (Step
  • step S105 welding is performed based on the welding process data 11b, and the result of monitoring the current value at the time of welding is acquired by the result receiving unit 10c (step S105).
  • the welding results and the optimal conditions (the optimal current 1 obtained by substituting the parameters in Fig. 6 into the optimal condition calculation formula in Fig. 7 (the upper limit Ia and the lower limit lb may be taken into account). )
  • the optimum setting ((voltage) V) is compared in the result determination unit 10d, and it is determined whether or not the welding has been performed normally (step S106).
  • Step S107 If welding is judged to be abnormal, it is output to the display device 14 (for example, display 14a, etc.) or the output device 15 (for example, pudding 15a, etc.) to notify that welding is defective ( Step S107).
  • the display device 14 for example, display 14a, etc.
  • the output device 15 for example, pudding 15a, etc.
  • the external storage device 1 changes the drawing data with a system that supports the dimensional drawings. If the welding pitch can be calculated automatically, such as for dimensions, the formulas registered in the grid can be consolidated, and the optimum set value can be calculated easily.

Description

明 細 書
技術分野 この発明は溶接時に無効電力 (無効分流)の有無を考慮した電圧を印加すること により溶接箇所に所望の溶接電流が流れるようにした抵抗溶接装置に関する。 背景技術
従来の抵抗溶接では、 溶接物と被溶接物の間に溶接箇所以外で接触部が存在す ると、 周知のように有効でない電流すなわち無効電流が流れ、 溶接箇所に流れる 電流値が不足して強度不足の不良が発生するため、 経験的あるいは試行錯誤にて 無効電流分を見越して溶接電流を増加させるか、 あるいは例えば特許第 2 7 0 0 8 7 8号公報に示されるように、 溶接前にパイロット電流を流して全体の抵抗を 測定し、 既知の抵抗値と比較演算することで最適な電流値を流すようにしている c しかしながら前者のような方法にあっては、 無効電流分の予測が小さ過ぎると 強度不足となり、 大き過ぎると歪等の発生により意匠的な欠陥 (見た目が悪い)が 発生して多大な手直し作業の手間が発生する問題があつた。
また後者のような溶接装置にあっては、 溶接箇所の抵抗値が一定既知であるこ とが前提となっており、 溶接箇所の抵抗値自体が変動した場合には、 無効電流絰 路も含めた全体抵抗の測定値で判断するため、 実際には不良であるにもかかわら ず、 適切な溶接電流を流すことができたと判断してしまう問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、 溶接箇所の 状態が変化した場合においてもより最適な溶接が行える抵抗溶接装置を提供する ことを目的とする。 発明の開示
この発明は、 上記の目的に鑑み、 この発明は、 抵抗溶接を行う溶接機と、 この 溶接機の溶接制御を行う処理装置と、 を備え、 前記処理装置が、 溶接環境に関わ るパラメ一夕を含み最適な溶接条件を示す最適条件算出式マス夕を格納した記憶 手段と、 前記最適条件算出式マス夕のパラメ一夕に実行する溶接に関わる値を当 てはめ最適条件およびその際の溶接加工デー夕を得る条件算出手段と、 前記溶接 機に前記溶接加ェデ一夕を与えるデ一夕伝送手段と、 を備えたことを特徴とする 抵抗溶接装置にある。 図面の簡単な説明
図 1はこの発明の一実施の形態による抵抗溶接装置の全体の構成を示す図、 図 2は図 1のこの発明に係わる主要部の構成を示す図、
図 3はこの発明による抵抗溶接装置の動作を説明するための図、
図 4はこの発明による抵抗溶接装置の動作を説明するための図、
図 5は図 2の各部に対応して示した動作のフローチャート、
図 6はこの発明による抵抗溶接装置における最適条件を算出するのに必要なパ ラメ一夕の一例を示す図、
図 7はこの発明による抵抗溶接装置における最適条件算出式の一例を示す図、 図 8はこの発明による抵抗溶接装置における溶接加工データの一例を示す図で ある。 発明を実施するための最良の形態
この発明に係る抵抗溶接装置では、 最適な溶接条件を分流状態が変動する要因 となるパラメ一夕で数式化したマス夕により最適な溶接条件を算出するようにし たことがポイントである。 この方法で溶接条件を算出することにより、 分流状態 が変化した場合でも、 作業者が溶接条件を考慮することなく最適な条件で溶接を 行うことができるだけでなく、 溶接箇所の状態が変化した場合でも、 最適な条件 と比較することにより溶接不良と判断できる。 以下、 この発明を実施の形態に従 つて説明する。
実施の形態 1 .
図 1はこの発明の一実施の形態による抵抗溶接装置の全体の構成を示す図であ り、 抵抗溶接装置は、 溶接機 9、 処理装置 1 0、 主記憶装置 1 1、 外部記憶装置 1 2、 入力装置 1 3、 表示装置 1 4および出力装置 1 5からなる。 図 2は図 1の この発明に係わる主要部の構成を示す図である。 図 2は受け台 4の反対側に電圧 が印加される電極 3 aおよび 3 bが配置されるプロジェクシヨンィンダイレクト 溶接方式の溶接機 9を示している。 溶接物 1 aと被溶接物 1 bを例えばプロジェ クション (突起) 2で示すような溶接箇所で溶接する場合、 例えば既に溶接されて いる箇所である既溶接点 5で示すような溶接箇所以外の接触部が存在すると、 溶 接するために必要な電流 6以外に無効電流 7が流れる。 これを分流という。 処理装置 1 0に接続される主記憶装置 1 1において、 予め最適な溶接条件設定 を数式化して最適条件算出式マス夕 1 1 aに登録しておき、 条件算出部 1 0 aに おいて外部記憶装置 (外部システムあるいは外部マス夕) 1 2より、 分流状態に影 響を与えるパラメ一夕 X(符号 8 aで示される溶接ピッチ Xがパラメ一夕のひと つを示す)を取得して最適条件 F(X) (設定値 V(X)を含む)を算出し、 データ転送 部 1 O bにより溶接機 9に転送する。 溶接機 9は溶接制御装置 9 aが転送された データに従って溶接を行うと共にそのモニタリング結果を処理装置 1 0に戻す。 溶接後、 結果受信部 1 0 cによりモニタリング結果のデータを取得し、 結果判断 部 1 0 dにおいて、 モニタリング結果と最適値を比較し、 適切な溶接が行えたか どうかを判断する。
従来技術にもあるように、 予めパイロット電流を流して総抵抗値 Rを測定し、 既知の抵抗値 R。と比較演算することで分流の状態を把握し、 最適な電流を制御 して流すことでも最適な溶接条件で溶接を行うことはできるが、 このとき図 3に 示すように溶接箇所の状態 (抵抗値 R 0)が一定であることが前提条件となってい る。
しかし、 例えばエレべ一夕の意匠パネルの補強接合など、 意匠性に高度な品質 が求められる場合では、 図 2に示すように、 補強側にプロジヱクシヨン 2のよう な突起成形をおこなってプロジェクション溶接 (さらにインダイレクト方式を利 用することも意匠性品質向上には有効)を行うが、 運用でプロジェクシヨン品質 を管理していたとしても、 実際には成形加工中や搬送中で気付かないうちにプロ ジェクシヨンが破損、 変形し、 溶接箇所の状態が変化することが十分に考えられ る。 このとき、 本来は強度不足となり品質不良であるはずであるが、 プロジェク シヨンが破損して溶接箇所の抵抗値 R。が増加することにより総抵抗 Rが大きい ということと、 分流の影響が小さくて (分流経路の抵抗 R が大きくて)総抵抗 R が大きいということが区別できないため、 後者と判断し電流値 Iが小さくなるよ うに制御して、 適正な溶接を行うことができたと判断してしまう。
この発明の場合、 図 4に示すように溶接箇所の状態が変化 (抵抗値 R。が変化) することも考慮している。 たとえプロジェクシヨン 2が破損して溶接箇所の抵抗 値 R。が大きくなつたとしても、 溶接条件としては、 予め分流経路の抵抗 1^を 考慮してマス夕の計算式により決定した設定値 V(X)で溶接を行い、 モニタリン グ結果の電流値 Iとマス夕の計算式で算出した最適電流値 I (X)とを比較すれば、 適正な電流が流れなかったことがわかり、 品質不良であると判断できる。 溶接箇 所に何の問題もない場合は、 Iと I (X)は等しくなるはずである。
具体例を示すと、 この発明による抵抗溶接装置は図 1に示すように、 受信した 溶接加工デ一夕 (図 8参照)に基づいて溶接を行い、 溶接結果を外部へ出力できる 電流値を制御しない方式の溶接機 9 (例えば、 単相交流溶接機ゃコンデンサ溶接 機)と、 最適な溶接条件の算出、 溶接機 9への溶接加工データの転送、 溶接結果 の受信、 最適条件との比較を行う処理装置 1 0 (例えばパソコン)と、 最適溶接条 件算出式を登録したマス夕デ一夕(図 7参照)と溶接加工データを記憶する主記憶 装置 1 1 (例えば、 ハードディスクやメモリ)と、 最適溶接条件を算出するのに必 要なパラメ一夕情報あるいはパラメ一夕を算出するのに必要な情報 (図 6参照)を 記憶している外部記憶装置 1 2 (例えば C A Dシステムのハードディスク)と、 マ ス夕を主記憶装置 1 1に登録するための入力装置 1 3 (例えばキーボード)と、 溶 接異常時に異常であることを知らせる表示装置 1 4 (例えばディスプレイ)と、 同 目的の出力装置 1 5 (例えばプリン夕)で構成されている。
最適な溶接条件を算出する計算式としては、 例えば、 分流の影響は既溶接点へ の分流経路の抵抗 R の関数となり、 抵抗 R iは溶接箇所と既溶接点との距離 X の関数となると考えられる。 予め溶接ピッチ Xに対して最適な電圧設定値 Vと最 適な電流値 Iを実験等で調査し実験式を求めておいてマス夕に登録しておく。 こ の時、 溶 物の形状や構成、 材料の種類により数式が異なるため、 区分 Sを設け て区分別にマスタに登録しておく。 すなわち溶接物の形状、 構成、 材料の種類の うちの少なくとも 1の違いに従ってそれぞれに設定された最適条件算出式をマス 夕に設定しておくようにすることができる。 算出式の求め方は、 例えばいくつか の溶接ピツチ Xに対して最適な溶接条件を実験により求め、 回帰分析などで近似 式を求める。
また、 実際には溶接条件には許容範囲が存在するので、 電流の上限 l aと下限 I bもマス夕に登録しておく(図 7参照)。
すなわち、 最適条件 Fは F =(V, I , l a , l b)となり、 パラメ一夕 Xは X = (S,x)となる。
各パラメ一夕は外部記憶装置 1 2 (例えば C A Dシステム)より取得するか、 あ るいは取得したデ一夕により算出する。 例えば、 Sは素材の種類、 板厚、 溶接位 置で決定し、 溶接ピッチ Xは各溶接点の座標より算出できる。
図 5には図 2の各部に対応して示した動作のフローチャートを示す。 まず、 外 部記憶装置 1 2より最適条件を算出するのに必要なパラメ一夕を取得するか、 パ ラメ一夕を算出する (ステップ S 1 0 Do 得られた情報は例えば図 6のようにな る。
次に、 図 7のように登録された最適条件算出式マス夕に、 ステップ S 1 0 1で 取得したパラメ一夕値を当てはめて、 最適条件およびその際の溶接加工デ一夕 1 1 bを算出する (ステップ S 1 0 2)。
次に、 ステップ S 1 0 2で得られた最適条件を含めて、 図 8のような溶接加工 デ一夕 1 l bを主記憶装置 1 1に出力格納する (ステップ S 1 0 3 )。
次に、 溶接機 9より溶接加工を行うワークに対応する溶接加工データ 1 l bの 要求があつたときに、 ステップ S 1 0 2で作成した溶接加工デ一夕 1 1 bを主記 憶装置 1 1から取得して溶接機 9にデー夕転送部 1 0 bから転送する (ステツプ
Figure imgf000007_0001
次に、 溶接機 9において、 溶接加工デ一夕 1 1 bに基づいて溶接を行い、 溶接 時の電流値をモニタリングした結果を結果受信部 1 0 cで取得する (ステップ S 1 0 5 )。
次に、 溶接結果と最適条件 (図 7の最適条件算出式マス夕に図 6のパラメ一夕 を代入して得られた最適電流 1 (上限 I a、 下限 l bも考慮に入れる場合もあ る))あるいは最適設定 ((電圧) V)を結果判断部 1 0 dにおいて比較を行い、 溶接 が正常に行われたか否かを判断する (ステップ S 1 0 6 )。
溶接が異常と判断した場合は、 表示装置 1 4 (例えば、 ディスプレイ 1 4 aな ど)や出力装置 1 5 (例えば、 プリン夕 1 5 aなど)に出力し、 溶接不良であるこ とを知らせる (ステップ S 1 0 7 )。
溶接ピッチ Xがワーク毎または溶接点毎に変化して分流状態がその都度変化す る場合においても、 外部記憶装置 1 2 (C A Dシステム)が変化寸法図面に対応し たシステムで図面デー夕が変化寸法対応であるなど溶接ピッチを自動で算出でき れば、 マス夕に登録する数式も集約でき、 簡単に最適な設定値を算出することが できる。
この構成により抵抗溶接を行えば、 作業者が溶接条件を考慮する必要なしに適 正な溶接条件で溶接を行い、 溶接品質を安定させて無駄な修正作業をなくすこと ができるだけでなく、 溶接箇所の状態が変化して溶接不良となった場合でも、 溶 接不良であることが判断でき、 不良品を巿場に出さないという効果がある。
なお、 主記憶装置 1 1の最適条件算出式マス夕 1 1 aに登録する数式としては、 分流に影響を与える全てのパラメ一夕 Xと最適条件との関係式 F (X)が理論的に 求められる場合、 あるいは分流に最も影響を与えるパラメ一夕のみを考慮すれば よいことがわかっている場合は、 理論式あるいは近似式を登録する。 この場合、 マス夕に登録する式を決定する手間が小さくなる効果がある。 産業上の利用の可能性
以上のようにこの発明によれば、 作業者が溶接条件を考慮する必要なしに適正 な溶接条件で溶接を行うことができ、 例えばエレべ一夕の意匠パネルの補強接合 など、 意匠性に高度な品質が求められる分野においても十分に対応でき、 良質な 溶接が提供できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 抵抗溶接を行う溶接機と、 この溶接機の溶接制御を行う処理装置と、 を備 え、 前記処理装置が、
溶接環境に関わるパラメ一夕を含み最適な溶接条件を示す最適条件算出式マス 夕を格納した記憶手段と、
前記最適条件算出式マス夕のパラメ一夕に実行する溶接に関わる値を当てはめ 最適条件およびその際の溶接加工デー夕を得る条件算出手段と、
前記溶接機に前記溶接加工デ一夕を与えるデータ伝送手段と、
を備えたことを特徴とする抵抗溶接装置。
2 . 前記溶接加工データに基づいて行われた溶接時のモニタリングした結果を 受ける結果受信手段と、
前記モニタリング結果と前記最適条件との比較を行い、 溶接が正常に行われた か否かの判断を行う結果判断手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の抵抗溶接装置。
3 . 前記結果判断手段の判断結果を出力する手段をさらに備えたことを特徴と する請求の範囲第 2項記載の抵抗溶接装置。
4 . 前記溶接環境に関わるパラメ一夕として溶接箇所のビツチを含むことを特 徴とする請求の範囲第 1項記載の抵抗溶接装置。
5 . 前記最適条件算出式マス夕が、 溶接物の形状、 構成、 材料の種類のうちの 少なくとも 1の違いに従ってそれぞれに設定された最適条件算出式を含むことを 特徴とする請求の範囲第 1項記載の抵抗溶接装置。
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