(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接物を加圧挟持する溶接電極の間の距離を計測する計測手段と、前記溶接電極の間の距離に対応した溶接条件が予め設定されたデータテーブルと、前記計測手段による計測値に基づいて前記データテーブルから溶接条件を選択したうえ当該溶接条件に基づいて前記被溶接物を溶接制御する制御手段とを備えた抵抗溶接制御装置であって、
前記制御手段は、前記計測手段による計測値が前記溶接電極の直接接触状態に対応して予め設定された値以下の場合に当該溶接電極位置を前記計測手段による計測の原点とすることを特徴とする抵抗溶接制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被溶接物に溶接電流を流してジュール熱を発生させ、被溶接物を溶接する抵抗溶接装置の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、抵抗溶接装置で被溶接物を溶接するときの溶接条件として、被溶接物に通電する溶接電流、溶接電流の通電時間、及び溶接電極による加圧力の溶接条件の三要素が設定される。この溶接条件としての三要素は、被溶接物の総板厚及び材質等に対応して決定されるものであり、ある範囲を外れると溶接欠損が発生することが知られている。従って、被溶接物が何種類もある場合は、それぞれの被溶接物に対して適切な三要素を設定し、当該三要素でそれぞれの被溶接物を溶接する必要があるため、抵抗溶接装置に抵抗溶接制御装置を設置している。
【０００３】
通常、抵抗溶接制御装置は、その抵抗溶接装置で溶接する被溶接物の総板厚や材質に対応した三要素を予め複数記憶させ、溶接する際に複数ある起動スイッチで該当する被溶接物の三要素を選択して読み出し、その三要素に基づいて溶接を行っている。
被溶接物の総板厚や材質情報を自動的に取得可能な自動化ラインの抵抗溶接制御装置は、これらの情報を元に被溶接物に対応した最適な溶接条件を自動的に選択して、適正な三要素で溶接を行うことが可能である。
他方、人が溶接操作を行う非自動化ラインの抵抗溶接制御装置（例えばポータブル式溶接制御装置や定置式溶接制御装置など）では、前述のように被溶接物に対応した三要素で溶接することは困難である。なぜなら、作業者が被溶接物の厚みや材質等を見分ける必要があるが、被溶接物の種類が多いと、それぞれの被溶接物を正しく見分けることが困難であるため、溶接の生産性が低下するという問題があるからである。そこで、被溶接物が複数種類であっても、全ての被溶接物を溶接可能な三要素を選び、それを記憶させておくことにより起動条件を一つ（異なった種類の被溶接物を溶接する場合でも同一の起動スイッチを押す）にして溶接している。しかし、この様にすると、溶接の生産性は上がるが、何割かの被溶接物は最適な起動条件で溶接が行われないため、溶接エネルギーの過不足により適正な溶接品質が得られないという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明では、自動的に計測された被溶接物の総板厚に基づいて適正な溶接条件が選択可能な抵抗溶接制御装置を提供することにより、高い生産性と適正な溶接品質とを得ることを解決すべき課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の抵抗熔接制御装置は、被熔接物を加圧挟持する熔接電極の間の距離を計測する計測手段と、前記熔接電極の間の距離に対応する熔接条件としての熔接電流、通電時間及び加圧力が予め設定されたデータテーブルと、前記計測手段による計測値に基づいて前記データテーブルから熔接条件を選択したうえ当該熔接条件に基づいて前記被熔接物を熔接制御する制御手段とを備えている。
そして、この制御手段は、前記計測手段による計測値が前記データテーブルに設定されている前記熔接電極間の間の距離以外のとき異常とすることによって、例えば、本来、被熔接箇所でない箇所が熔接電極により挟持された場合に異常と判断して熔接しないようにすることができる。
【０００６】
請求項２の抵抗熔接制御装置は、被熔接物を加圧挟持する熔接電極の間の距離を計測する計測手段と、前記熔接電極の間の距離に対応した熔接条件が予め設定されたデータテーブルと、前記計測手段による計測値に基づいて前記データテーブルから熔接条件を選択したうえ当該熔接条件に基づいて前記被熔接物を熔接制御する制御手段とを備えている。
そして、この制御手段は、計測手段による計測値が前記熔接電極の直接接触状態に対応して予め設定された値以下の場合に、当該熔接電極位置を前記計測手段による計測の原点とするものである。
この様に、熔接電極の間の距離が予め設定された値以下の場合には、計測手段による原点を補正するので、熔接電極の摩耗等による計測誤差を小さくすることができる。
【０００７】
請求項３の抵抗熔接制御装置は、被熔接物を加圧挟持する熔接電極の間の距離を計測する計測手段と、前記熔接電極の間の距離に対応した熔接条件が予め設定されたデータテーブルと、前記計測手段による計測値に基づいて前記データテーブルから熔接条件を選択したうえ当該熔接条件に基づいて前記被熔接物を熔接制御する制御手段とを備えている。
そして、この制御手段は熔接電極に電流が通電されたときの電気測定値が前記熔接電極の直接接触状態に対応して予め設定された値以下の場合に、当該熔接電極位置を前記計測手段による計測の原点とするものである。
この様に、熔接電極の間の電気抵抗値が予め設定された値以下の場合には、計測手段による原点を補正するので、熔接電極の摩耗等による計測誤差を小さくすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、抵抗溶接制御装置１の構成を示したブロック図である。
抵抗溶接制御装置１は、例えば複数の板状部材を重ねた被溶接物Ｗに溶接電流を通電させ、通電部の電気抵抗によりジュール熱を発生させて溶接する抵抗溶接装置２０に接続されるものであり、溶接シーケンス等のプログラムを有するマイクロコンピュータから成る演算処理手段２を中枢として構成されている。
図１に示すように、抵抗溶接制御装置１は、作業者が溶接行程を開始させるため図示していない起動スイッチを押したときに起動操作信号を演算処理手段２に出力する起動指令入力手段３と、後述の計測手段により計測された被溶接物Ｗの総板厚に基づいて演算処理手段２に格納された後述のデータテーブルを参照し、このデータテーブルから当該被溶接物Ｗの溶接条件を選択する溶接条件選択手段４とが設けられている。また、データ設定手段５は、データテーブルに記録される各種のデータなどを設定する場合に操作される。尚、異常表示器６は、後述の異常発生を表示するものである。
【００１６】
また、抵抗溶接制御装置１には、抵抗溶接装置２０の上電極１１（例えば下電極１２が固定されており、上電極１１が上下方向に駆動される機構の場合）を開閉駆動するモータ１３を制御する電極開閉制御手段７と、サイリスタ等により商用電源電圧を点弧角制御してトランス１４の１次側に供給し、トランス１４の２次側から被溶接物Ｗに通電される溶接電流を制御する溶接電流制御手段８とが設けられている。更に、前記モータ１３の回転量を検出するために設けられたエンコーダ１５からの信号を入力し、上電極１１と下電極１２間の距離を計測することにより、上電極１１と下電極１２との間に所要の加圧力で挟持された被溶接物Ｗの総板厚を計測する電極開閉量計測手段９が設けられている。そして、電極開閉量計測手段９で計測された被溶接物Ｗの総板厚計測データは演算処理手段２に入力される。
また、上電極１１と下電極１２間の電気抵抗を計測し、その抵抗値データを演算処理手段２に出力する抵抗値計測手段１０が設けられている。尚、演算処理手段２は、前記電極開閉制御手段７からモータ１３に供給される電圧を制御することにより上電極１１と下電極１２間の加圧力を制御する。
【００１７】
図２は演算処理手段２に格納された前述のデータテーブルの概念図である。このデータテーブルには、前述のように電極開閉量計測手段９による計測値に基づいて参照される測定範囲欄が設けられている。測定範囲欄は、上電極１１と下電極１２間に被溶接物Ｗが無くて上電極１１と下電極１２とが直接、接触している状態に相当する０〜０．２ｍｍを最小測定範囲とするものであり、備考欄に被溶接物なしとして示している。
被溶接物Ｗが亜鉛メッキの施されていない鋼板（備考欄参照）の場合は、１．０〜１．２ｍｍを最小測定範囲とし、４．６〜４．８ｍｍを最大測定範囲として段階的に設定されている。また、被溶接物Ｗが亜鉛メッキの施されている鋼板（備考欄参照）の場合は、１．３〜１．５ｍｍを最小測定範囲とし、４．９〜５．１ｍｍを最大測定範囲として段階的に設定されている。
尚、測定範囲が１１．０〜１１．２ｍｍの場合、上電極１１と下電極１２間に被溶接物Ｗとともに厚さ１０ｍｍの銅板が溶接補助体として挟持されている場合の溶接条件データが設定されている。この銅板は、被溶接物Ｗが溶接された場合の打痕、即ち被溶接物Ｗの表面に生じる溶接くぼみを発生させないために被溶接物Ｗの表面に当てた状態で上電極１１と下電極１２間に挟むものであり、この銅板の厚み１０ｍｍは前記データ設定手段５で予め設定されている。
【００１８】
電極開閉量計測手段９により計測された値は、必ずしも図２に示されたデータテーブルの測定範囲に振り分けられるとは限らない。被溶接物Ｗが亜鉛メッキの施されていない鋼板の場合、電極開閉量計測手段９により計測された値が、例えば０．９ｍｍである場合、この０．９ｍｍは、どの測定範囲にも該当しないために演算処理手段２は前記異常表示器６にエラー表示させる。これにより、例えば、本来、被溶接箇所でない箇所が溶接電極間に挟持された場合に異常と判断して溶接しないようにすることができる。
【００１９】
測定範囲欄の隣の溶接条件欄に示された数字は溶接条件番号であり、それぞれの溶接条件番号毎に溶接電流（ｋＡキロアンペア）、通電時間（商用電源周波数のｃｙｃｌｅ）、及び加圧力（ｋＰａキロパスカル）の溶接の三要素データが設定されている。
【００２０】
次に、抵抗溶接制御装置１の作用について説明する。
図示していない電源スイッチがオンされて、商用電源電圧が入力されたあと、作業者が起動スイッチを押すと、起動指令入力手段３から演算処理手段２に起動指令信号が入力される。演算処理手段２は、電極開閉制御手段７に対して前記モータ１３を駆動させる駆動信号を出力し、同モータ１３を駆動させて上電極１１を基準位置から下降させる。尚、この例では、下電極１２は固定されているものとする。この際、エンコーダ１５はモータ１３の回転量に対応した信号を電極開閉量計測手段９に出力するため、電極開閉量計測手段９は、その信号に基づいて上電極１１の移動量を計測する。尚、電極開閉制御手段７は、予め下電極１２に下端面が当接するようにセットされた被溶接物Ｗの上端面に上電極１１が当接してモータ１３の回転が停止したときのモータ１３に流れる電流が所定の値になったとき、被溶接物Ｗに対する加圧力が上電極１１と下電極１２間の距離を測定するときの加圧力になったものと判断し、演算処理手段２に対して電極開閉量計測手段９からの計測データを取り込むように指示する。演算処理手段２はその計測データに基づいて被溶接物Ｗの総板厚を認識する。
【００２１】
演算処理手段２は、上述のように電極開閉量計測手段９により計測された被溶接物Ｗの総板厚が例えば１．７ｍｍである場合、その値を認識すると、前記溶接条件選択手段４に対して計測値１．７ｍｍの情報を与え、前記データテーブルの検索を指令する。溶接条件選択手段４は、計測値１．７ｍｍに相当するデータテーブルの測定範囲欄を検索し、計測値１．７ｍｍが１．６〜１．８の範囲に該当するため、溶接条件番号２の溶接条件を選択する。そして、溶接条件番号２の溶接条件は、溶接電流が７．５キロアンペア、通電時間が１０サイクル、加圧力が２００キロパスカルであるため、それぞれの値を演算処理手段２に設定する。
演算処理手段２は上記設定加圧力に対応した加圧信号を電極開閉制御手段７に出力し、電極開閉制御手段７からモータ１３に駆動電流を通電させるとともにモータ１３に流れる電流をモニターすることにより、被溶接物Ｗに対する上電極１１、下電極１２の実際の加圧力（上電極１１が被溶接物Ｗの上端面に当接した状態でモータ１３に通電される電流に対応する）が上記設定加圧力になるように上記加圧信号を補正する。
【００２２】
演算処理手段２は、次に、溶接電流制御手段８に対して前記設定溶接電流７，５キロアンペアを被溶接物Ｗに通電させる点弧角制御信号を通電時間１０サイクルの間、出力し、トランス１４の２次側から上電極１１と下電極１２とを介して被溶接物Ｗに溶接電流を通電させ、ジュール熱を発生させて被溶接物Ｗの電流通電部分を溶接させる。
【００２３】
同様に、電極開閉量計測手段９により計測された被溶接物Ｗの総板厚が例えば３．５ｍｍであり、演算処理手段２が被溶接物Ｗの総板厚を３．５ｍｍと認識した場合、この計測値はデータテーブルの測定範囲欄の３．４〜３．６に該当するため、前記溶接条件選択手段４は溶接条件番号５を選択する。そして、溶接条件選択手段４は溶接電流が９．０キロアンペア、通電時間が１７サイクル、加圧力が２５０キロパスカルを演算処理手段２に設定する。
【００２４】
また、電極開閉量計測手段９による計測値が１１．２ｍｍである場合、前記溶接条件選択手段４は溶接条件番号８を選択する。この場合、演算処理手段２は、上電極１１と下電極１２間に被溶接物Ｗとともに予め厚みが既知（１０ｍｍ）の銅板が、被溶接物Ｗの溶接打痕の発生防止用として挟持されていると認識する。これは、一般に、被溶接物Ｗの表面に電極１１，１２による溶接電流の通電のために少なからず溶接打痕が残るが、この溶接打痕が品質上、問題になる場合に上記のような銅板を被溶接物Ｗと電極１１，１２に挟むことにより、溶接打痕の発生を防止する。尚、この場合、被溶接物Ｗの正味の総板厚が１．２ｍｍ（１１．２−１０．０＝１．２）であり、溶接電流が８．６キロアンペア、通電時間が１４サイクル、加圧力が２２０キロパスカルで溶接される。これにより、被溶接物Ｗの総板厚の厚みより厚い銅板を溶接補助体として使用する場合でも適正な品質の溶接が可能となる。
【００２５】
尚、演算処理手段２が被溶接物Ｗの総板厚を３．８ｍｍと認識した場合、溶接条件選択手段４は溶接条件番号１３を選択する。この場合、データテーブルの備考欄に示しているように被溶接物Ｗは亜鉛メッキ鋼板であり、溶接電流が９．２キロアンペア、通電時間が１７サイクル、加圧力が２５０キロパスカルで溶接される。
【００２６】
このように、計測された被溶接物Ｗの総板厚に基づいてデータテーブルを検索し、総板厚に対応した溶接条件番号から加圧力と溶接電流と溶接時間とを設定したうえ、上電極１１、下電極１２で被溶接物Ｗを加圧した状態で溶接電流を被溶接物Ｗに通電して溶接する。従って、作業者は被溶接物Ｗに合わせて溶接条件の選択をする必要が無いため、生産性が高く品質の良い溶接をすることができる。
【００２７】
尚、データテーブルの測定範囲欄の最上段に示された０〜０．２が電極開閉量計測手段９により計測された場合、演算処理手段２は上電極１１と下電極１２とが直接、接触していると認識する。
また、データテーブルの測定範囲欄の最下段に示すように測定範囲欄に記載された範囲以外の数値が電極開閉量計測手段９により計測された場合、演算処理手段２は、例えば、本来、被溶接箇所でない箇所が溶接電極により挟持されていると判断して溶接しないようにするとともに前記異常表示器６に異常表示させる。
【００２８】
上電極１１、下電極１２の摩耗により、電極開閉量計測手段９による計測値に誤差が出ることを防止するため、零点補正をすることが必要である。
上記零点補正をするとき、作業者は上電極１１と下電極１２との間に、わざと何も挟まずに抵抗溶接制御装置１を起動させる。この結果、電極開閉量計測手段９による計測値はデータテーブルの測定範囲欄の最上段に示された０〜０．２に該当する。この状態で演算処理手段２は溶接条件の出力を行わず自動的に上電極１１の位置を原点（零点）に補正する。これにより、０．２ｍｍ以上摩耗する前に適当な間隔で空打ちをすれば、溶接するときと同じ起動スイッチで零点補正をすることができるため、上電極１１、下電極１２の摩耗による電極開閉量計測手段９の計測誤差を小さくすることができる。
【００２９】
上記零点補正手段の他に、所定加圧力で当接した上電極１１、下電極１２間に所定電流が通電されたときの抵抗値計測手段１０による上電極１１と下電極１２間の電気抵抗値が予め設定された値以下になった場合に上電極１１の位置を原点（零点）に補正することができる。
【００３０】
また、演算処理手段２は、電極開閉量計測手段９により被溶接物Ｗの総板厚が計測される前に、被溶接物Ｗに対して溶接電流より小さな予備電流を流すことにより、被溶接物Ｗを予備電流の通電により発熱させて溶接前に被溶接物Ｗの歪などを矯正したり、被溶接物Ｗと電極１１，１２間に挟まれた埃などを飛ばすことができるため、予備電流の通電後に被溶接物Ｗの総板厚を正確に計測することができる。
【００３１】
図３は、以上の溶接制御作用を要約的に示したフローチャートである。
図３に示すフローチャートのステップＳ１では、前記データ設定手段５により図２に示したデータテーブルの各種データが初期設定される。
ステップＳ２では、作業者が起動スイッチを押すと、起動指令入力手段３から演算処理手段２に起動指令信号が入力されるため、前述のように上下電極１１，１２による被溶接物Ｗに対する加圧力が所定値になるようにモータ１３が制御される。
ステップＳ３では、溶接電流より小さな予備電流をパルス状に通電し、溶接前に被溶接物Ｗの歪を矯正したり、被溶接物Ｗと上下電極１１，１２間に挟まれた埃などを飛ばす。
ステップＳ４では、前記電極開閉量計測手段９により計測された上下電極１１，１２間距離の計測データに基づいて被溶接物Ｗの板厚を検出する。
ステップＳ５では、上記計測データと図２のデータテーブル測定範囲欄のデータとを比較し、該当する板厚範囲データが有るか否かを判断する。
上記ステップＳ５において、上記計測データがデータテーブル測定範囲欄のデータのどれかに該当すると判断した場合、ステップＳ６において、該当する溶接条件番号の溶接条件で、その被溶接物Ｗを溶接する。
反面、上記ステップＳ５において、上記計測データがデータテーブル測定範囲欄のデータのどれにも該当しないと判断した場合、ステップＳ７において、前記データテーブル最上欄の「被溶接物なし」、即ち、上下電極１１，１２間に被溶接物Ｗが挟持されていない状態の「空打ち判定基準」に入っているか否かを判断する。
上記ステップＳ７において、「空打ち判定基準」に入っていると判断した場合は、ステップＳ８において、前述のように演算処理手段２は溶接を行わず自動的に上電極１１の位置を０点に補正する。
反面、上記ステップＳ７において、「空打ち判定基準」に入っていないと判断した場合は、ステップＳ９において、例えば被溶接箇所でない箇所が上下電極１１，１２間に挟持されているものとして前記異常表示器６に異常を表示する。
【００３２】
尚、前記データテーブルでは、溶接対象となる鋼板の総板厚が非メッキ、メッキで明確に区別できる例を示したが、実際には両種の鋼板の総板厚が同じになることがある。このような場合、非メッキ鋼板溶接起動用と、メッキ鋼板溶接起動用の二種類の起動スイッチを設け、作業者が溶接対象の鋼板を非メッキ鋼板であるかメッキ鋼板であるかを目視判別したうえ該当する起動スイッチを押すようにすれば、非メッキ鋼板に適合する溶接条件と、メッキ鋼板に適合する溶接条件とを区別して選択することができる。
【００３３】
また、データテーブルは、被溶接物Ｗの種類の変更、追加等に応じて各データを書き換えることができるため、被溶接物Ｗの仕様変更等に容易に対処できる。また、上電極１１をモータ１３で駆動する代りに空気圧シリンダを用いてもよい。この場合、電極間開閉量を検知するセンサとしてエンコーダの代りに直線変位の検出が可能な変位センサを用いる。
また、前記溶接条件選択手段４を前記演算処理手段２に含めてもよい。
【００３４】
尚、以上の実施の形態は本発明を限定するものではない。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１の抵抗熔接制御装置は、計測手段による計測値がデータテーブルに設定されている熔接電極間の間の距離以外のとき異常とすることによって、例えば、本来、被熔接箇所でない箇所が熔接電極により挟持された場合に異常と判断して熔接しないようにすることができるし、熔接電極の間の距離に対応する熔接条件としての熔接電流、通電時間及び加圧力がデータテーブルとして備えるので、容易に種々の熔接条件を設定できる。
【００３６】
請求項２の抵抗熔接制御装置は、熔接電極の間の距離が予め設定された値以下の場合には計測手段による原点を補正するので、熔接電極の摩耗等による計測誤差を小さくすることができる。
又、請求項３の抵抗熔接制御装置は、熔接電極の間の電気抵抗値が予め設定された値以下の場合には、計測手段による原点を補正するので、熔接電極の摩耗等による計測誤差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】抵抗溶接制御装置の構成を概略的に示したブロック図である。
【図２】データテーブルの概念図である。
【図３】抵抗溶接制御装置の作用を要約的に示したフローチャートである。
【符号の説明】
１            抵抗溶接制御装置
２            演算処理手段
３            起動指令入力手段
４            溶接条件選択手段
５            データ設定手段
６            異常表示器
７            電極開閉制御手段
８            溶接電流制御手段
９            電極開閉量計測手段
１０          抵抗値計測手段
１１          上電極
１２          下電極
１３          モータ
１４          トランス
１５          エンコーダ
２０          抵抗溶接装置
Ｗ            被溶接物
【図１】
0003577493.tif 000002
【図２】
0003577493.tif 000003
【図３】
0003577493.tif 000004