ナ・デックス タイマーの適応制御

適応制御とは？
制御する対象の変化に応じて、制御装置を自動的に変化させて制御する方式
ｇoo辞書 国語辞典より

従来の溶接制御
電流値、通電時間をあらかじめ設定する
ex. 10kA, 10cyc
設定どおりに通電する

電流波形

10kA

10cyc

適応制御
適切な溶接結果を得るために、通電中の溶接部の状態を観測して得られるフィードバック信号をリアルタイム処理して制御を自動調整

10kA
10cyc

適応制御の必要性
従来の溶接＝定電流制御→ 実際の溶接には外乱が付き物だが、いつも同じ条件で良いのか?
板隙

分流

異物

芯ズレ

端打ち

面直10mm→ 余裕を見た高めの設定が必要 → 無駄なエネルギーが必要、チリが出る

適応制御で最適な通電 → チリを抑制、省エネ

ナ・デックスの適応制御の歴史

CHCの進化形
チップ間電圧検出による単位体積あたりの熱量制御

溶接中の変位量制御
究極のノンﾌﾟﾛｸﾞﾗﾐﾝｸﾞ

日本初の適応制御製品
外部センサー不要
Phase 3Phase S
NPT-2000

Phase 4IWC4Phase 5IWC5溶接コントローラ
IWC6ナ・デックスの適応制御の歴史(オートステッパー)
自動的にチリ限界に追従

交流式タイマーPH3シリーズ

フィードバック信号：チップ間電圧（抵抗）・チリが発生した場合→ 電流を下げる

・チリが発生しなかった場合 → 電流を上げる

課題
・チリが必ず出る制御だった・チリの検出がうまく出来ない場合があったナ・デックスの適応制御の歴史(Non Programming Technology)
通電中の電極変位量に基いた自動制御
フィードバック信号：電極の変位量（ナゲットの膨張量）

・設定不要、溶接（電流・時間）を自動制御
・スパッタレスを実現
変位センサ

専用溶接機とNPT-2000

課題・変位計の耐久性
・ガンの形状により変位がうまく出ないものがあったナ・デックスの適応制御の歴史(Constant Heat Control)
1mm3あたりの熱量を一定にする制御

交流式タイマーPH4シリーズ
インバータ式タイマーIWC4シリーズ

フィードバック信号：チップ間電圧（抵抗）・投入する1mm3あたりの熱量Jv は総板厚と通電時間の設定値から計算で自動的に決定

目標熱量 (Jv) は、基本熱量 ＋ 放熱量で計算
Jv=9.0＋通電時間
2.6 ×
総板厚

［J/mm3］投入する総熱量 Q = Jv × S (電極先端の面積)
× L(板厚)= Jv × ρ(抵抗率) × L / R (抵抗) × L - ①
・チップ間電圧を検出して抵抗値を求める。
→電極磨耗等で溶接部の体積が増加しても自動的に投入する総熱量が増加

ナ・デックスの適応制御の歴史(Constant Heat Control)
1mm3あたりの熱量を一定にする制御

交流式タイマーPH4シリーズ
インバータ式タイマーIWC4シリーズ

フィードバック信号：チップ間電圧（抵抗）

実際の投入熱量はQ = I (溶接電流) 2 × R (抵抗) × t (通電時間) - ②で求められるので
式①、②より抵抗変化(=体積の変化)に応じた目標電流値が求められる。
課題
抵抗波形
電流波形

・タイマー自身が電流値を変えてしまうため、管理できない・計算で求めた目標熱量が実際と合わない場合があった

通電時間

ナ・デックスの適応制御 AHCＡＨＣ ＝ Advanced Heat Control
インバータ式タイマーIWC6シリーズ【準備】 実際のワークを最適な溶接条件で溶接ＰＰＳ(Primary Parameter Setting)溶接モードで通電し最適な熱量を記憶【適応制御】 最適な溶接状態を再現
通電中のチップ間電圧(抵抗)をリアルタイムにフィードバックし
PPS溶接での熱量投入を再現する

溶接結果・全打点モニタ
全打点の溶接時の各種モニタ値をＳＱＬサーバへ保存可能ナ・デックスの適応制御 AHC（板隙時の動作例）
PPS溶接：
スパッタの出ない適正電流値での溶接を記憶
電流波形

抵抗波形

AHC制御：
PPS溶接で記憶した熱量になるようにフィードバック制御を行う

PPS溶接時の電流波形
PPS溶接時の抵抗波形

PPS

抵抗が変化してもPPS溶接時の抵抗値減少
投入熱量を再現し品質を安定⇒ 板隙では抵抗が低くなるため、電流を増加させ投入熱量を再現

板隙ナ・デックスの適応制御 AHC(動作モード)
電流

モードA：

目標熱量

＜必要設定パラメータ＞
・総板厚・溶接時間＜特徴＞
設定値どおりの通電時間で熱量を投入するように制御

全投入
熱量

1ｻｲｸﾙ当たりの投入熱量

123

なじみ通電

4 5 6cyc7

指定通電時間電流

モードB：＜必要設定パラメータ＞
・無し＜特徴＞
抵抗値から板厚を推測し板厚に見合った通電時間で目標熱量に達するように制御
ただし電極の先端径が一定となるように管理が必要

8 9 10

目標熱量
全投入
熱量

1ｻｲｸﾙ当たりの投入熱量

1
なじみ通電

23

45 6cyc7

8 9 10 11 12
PPS通電時間

溶接時間延長ナ・デックスの適応制御 AHC(システム構成)
リアルタイムフィードバック制御

SQLサーバー

WinTB3（オプション）（オプション）イーサーネット 100 BASE-T

電流制御

IWC6
三相400V
電源

溶接トランスリアルタイムに電流・電圧を監視

独自の演算処理

検出線
チップ

チップ

タイマユニット
抵抗検出基板

チップ間電圧を検出

WQS(Weld Quality Score)算出
異常判別ナ・デックスの適応制御 AHC(推奨適用範囲)
項目

板組

加圧力

設備仕様

外乱

推奨適用範囲鋼種

270MPa級 普通鋼、440MPa級以上は確認が必要

表面処理状況

裸材、亜鉛めっき系材

総板厚1.4mm～6.0mm (板厚：0.65mm～2.0mmまで)

板厚比（総板厚/薄板）

6以下

モードBの板厚適応範囲

PPS板厚の2倍まで

重ね枚数

３枚重ね以下加圧力変動(PPS溶接時の加圧力)-490Nまで

電極

ドームラジアス形電極 (先端径6mm-R40)

電極材料

クロム銅

適用溶接ガン

上下チップ角度差10度以下の溶接ガン

分流距離(薄板側の板厚)*20 + 10 mm以上

板隙距離1mm以下

端打ち距離

ワーク端から電極中心までの距離 4mm以上

面直角度3度以下

芯ずれ量範囲1mm以下* 上記はあくまで推奨適用範囲なので、実際はこの範囲を超えて使用できる場合が多い。

ナ・デックスの適応制御 AHC(外乱テスト例)

ー は未確認ナ・デックスの適応制御 AHC(ＷＱＳの実測例）
WQS (Weld Quality Score)： 溶接結果を0-100の数値で判定（目安値）
チリ発生

SPC t1.2 2枚 モードＡPPS条件：7kA, 12cyc, 260kgf

数値を監視することによって、溶接状況の変化を把握することが可能
一定値以下で異常検出も可能ナ・デックスの適応制御 AHC(溶接条件管理ツール）
PCソフト WinTB3の表示画面

工程名称
ロボット名称
IPアドレス
接続状況等の一覧

各種モニタ表示ナ・デックスの適応制御 AHC(溶接条件管理ツール）
モニタデータの一覧表示

波形表示

グラフ表示

ナ・デックスの適応制御 AHC(導入事例）
2011年12月 某完成車メーカー海外工場へ約50台導入
導入目的： スパッタの低減、溶接品質の向上
導入結果

スパッタ発生率 2.2% （導入前は45.4%）
全1,254打点中スパッタ発生箇所27打点* ただし、約30cm以下の小さなチリはカウントしない課題

課題：
導入に時間がかかった → 導入期間約40日 ＋ 追加調整1ヶ月
理由：
1. PPS溶接に時間がかかった
2. 打点位置が悪い箇所が多く、修正に時間がかかったナ・デックスの適応制御 AHC(導入事例）
打点位置が悪い具体例1
問題ないように見えるが…

内側のパネルが短いため端打ちでスパッタ発生

外側のパネル短い
内側のパネル真中のパネルが短いためスパッタ発生

外側パネル真中のパネル
内側パネル

スパッタ
スパッタ
電流
電流

ナ・デックスの適応制御 AHC(導入事例）
打点位置が悪い具体例2
別ステーションで1回目溶接
ダブり溶接
電流

同じ打点で再溶接

スパッタ

電流ナ・デックスの適応制御 AHC(稼働台数）
現在の推定稼動台数

日本国内
5%

約900台
（総出荷台数は1,000台以上）
95%

海外

他社の適応制御タイマー
・日本製はNADEXのみ

・欧米系 4社 → 高価・中国 1社 → 性能？
いずれも、通電中のチップ間抵抗を利用した適応制御

ナ・デックスの適応制御 AHC(今後の展望）
新規導入工数の削減

より使いやすく簡単に

次世代の適応制御・短時間溶接・新センサを使用した品質保証
・ナゲット径を設定するタイマーありがとうございました

世界の工場をワンストップでつなぐ接合のナ・デックス

END