JP2000288743A - 抵抗溶接機用制御装置 - Google Patents
抵抗溶接機用制御装置Info
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor
- B23K11/25—Monitoring devices
- B23K11/252—Monitoring devices using digital means
- B23K11/253—Monitoring devices using digital means the measured parameter being a displacement or a position
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Resistance Welding (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 サーボスポット溶接機による溶接部の溶接品
質の向上を図ることを目的とする。 【構成】 電極の加圧動作を電気式サーボモータにより
行う抵抗スポット溶接機において，溶接ナゲットの生成
に伴う溶接部の熱膨張量を，サーボモータに内蔵された
エンコーダを読み取ることによって，溶接中時々刻々に
検出し，その検出した膨張量が予め設定された基準値に
達したときに，所定の溶接ナッゲト強度が得られたと判
定して通電を打ち切る。これによって溶接部への所定の
入熱量が確保され，確実な溶接品質を得ることができ
る。
質の向上を図ることを目的とする。 【構成】 電極の加圧動作を電気式サーボモータにより
行う抵抗スポット溶接機において，溶接ナゲットの生成
に伴う溶接部の熱膨張量を，サーボモータに内蔵された
エンコーダを読み取ることによって，溶接中時々刻々に
検出し，その検出した膨張量が予め設定された基準値に
達したときに，所定の溶接ナッゲト強度が得られたと判
定して通電を打ち切る。これによって溶接部への所定の
入熱量が確保され，確実な溶接品質を得ることができ
る。
Description
【０００１】
【発明に属する利用分野】本発明は，電極の加圧動作を
電気式サーボモータにより行う抵抗スポット溶接機にお
いて，溶接ナゲットの生成に伴う溶接部の熱膨張量をサ
ーボモータに内蔵されたエンコーダを読みとることによ
って検出し，溶接品質を確保したり，あるいは溶接品質
の良否判定を行う抵抗溶接機用制御装置に関する。
電気式サーボモータにより行う抵抗スポット溶接機にお
いて，溶接ナゲットの生成に伴う溶接部の熱膨張量をサ
ーボモータに内蔵されたエンコーダを読みとることによ
って検出し，溶接品質を確保したり，あるいは溶接品質
の良否判定を行う抵抗溶接機用制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】抵抗スポット溶接にお
いて，溶接部の良否判定を通電中の溶接部の熱膨張量を
検出することによって行う技術は，特公昭４８−４１４
１２２号，特公昭５３‐９３８号，特公昭５３−４０５
７号，特公昭６０−４０９５５号，特公昭６０−５６５
９８号，特公昭６１−１５７９５号，特開平１０‐１２
８５５２号公報に記載された発明などによってすでに明
らかにされている。溶接部の熱膨張量の検出は上記公報
類にも示されているように，溶接中の可動電極の移動量
を検出することによって行うが，そのために従来は電極
変位量をラック・ピニオン機構や可動電極の微小ストロ
ーク変化で空気圧を検出器出力として検出するか，抵抗
溶接機の固定電極と可動電極間にリニアポテンショなど
の位置センサを設置して検出していた。
いて，溶接部の良否判定を通電中の溶接部の熱膨張量を
検出することによって行う技術は，特公昭４８−４１４
１２２号，特公昭５３‐９３８号，特公昭５３−４０５
７号，特公昭６０−４０９５５号，特公昭６０−５６５
９８号，特公昭６１−１５７９５号，特開平１０‐１２
８５５２号公報に記載された発明などによってすでに明
らかにされている。溶接部の熱膨張量の検出は上記公報
類にも示されているように，溶接中の可動電極の移動量
を検出することによって行うが，そのために従来は電極
変位量をラック・ピニオン機構や可動電極の微小ストロ
ーク変化で空気圧を検出器出力として検出するか，抵抗
溶接機の固定電極と可動電極間にリニアポテンショなど
の位置センサを設置して検出していた。
【０００３】また特開平１０‐１２８５５２号公報に記
載された発明などによってすでに明らかにされているよ
うに，サーボモータのモータ電流で加圧力を検出し，サ
ーボモータのエンコーダにより通電中に熱膨張から溶接
ナゲットが生じる際に電極位置を溶接品質が得られるよ
うに加圧力に応じて制御するシステムが知られている。
載された発明などによってすでに明らかにされているよ
うに，サーボモータのモータ電流で加圧力を検出し，サ
ーボモータのエンコーダにより通電中に熱膨張から溶接
ナゲットが生じる際に電極位置を溶接品質が得られるよ
うに加圧力に応じて制御するシステムが知られている。
【０００４】しかしながら前者の位置センサはいずれも
溶接を行う電極の近傍に設置されるため，溶接時に溶接
部から飛散する散りによる損傷を受けやすく，かつ被溶
接物の形状によっては機械的な干渉をおこす恐れもあ
り，問題とされていた。
溶接を行う電極の近傍に設置されるため，溶接時に溶接
部から飛散する散りによる損傷を受けやすく，かつ被溶
接物の形状によっては機械的な干渉をおこす恐れもあ
り，問題とされていた。
【０００５】また，後者のサーボモータによる電極位置
制御システムは，母材の溶接ナゲットの生成に伴う溶接
部の熱膨張量が変化した際に電極位置を一定にするのみ
で，溶接部の熱膨張量をサーボモータに内蔵されたエン
コーダを読みとることによって溶接品質の良否判定を行
い，そのモニタ結果をホストコンピュータに読み込み，
その履歴を統計処理して，電極チップ磨耗状況，特定打
点の溶接姿勢の良／否の傾向などを割り出したりするこ
とはできなかった。
制御システムは，母材の溶接ナゲットの生成に伴う溶接
部の熱膨張量が変化した際に電極位置を一定にするのみ
で，溶接部の熱膨張量をサーボモータに内蔵されたエン
コーダを読みとることによって溶接品質の良否判定を行
い，そのモニタ結果をホストコンピュータに読み込み，
その履歴を統計処理して，電極チップ磨耗状況，特定打
点の溶接姿勢の良／否の傾向などを割り出したりするこ
とはできなかった。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】本発明は電極の加圧動
作を電気式サーボモータにより行う抵抗スポット溶接機
において，上記の不具合を解消するためになされたもの
である。上記サーボモータを溶接機の加圧動作に適用す
る場合には，通常ボールスクリューなどによってその回
転動作を直線動作に変換するが，その際，可動電極の位
置および速度制御はサーボモータの内部，一般的には可
動電極と反対側の回転軸の同軸上に設置されたエンコー
ダの信号を検出して行われる。
作を電気式サーボモータにより行う抵抗スポット溶接機
において，上記の不具合を解消するためになされたもの
である。上記サーボモータを溶接機の加圧動作に適用す
る場合には，通常ボールスクリューなどによってその回
転動作を直線動作に変換するが，その際，可動電極の位
置および速度制御はサーボモータの内部，一般的には可
動電極と反対側の回転軸の同軸上に設置されたエンコー
ダの信号を検出して行われる。
【０００７】本発明では可動電極移動量の検出を，従来
の電極近傍の位置センサなどに代えて，サーボモータ内
のエンコーダの信号により行うようにした。このエンコ
ーダは物理的にはサーボ制御と共用するが，ただしサー
ボと可動電極移動量の演算については独立になされる。
エンコーダは電極部とは離れた場所に設置されるので，
散りによる損傷や機械的な干渉の問題がなく，さらにサ
ーボ制御のためにすでに設置されているエンコーダを共
用するため，耐久性，コスト面でも有利となる。
の電極近傍の位置センサなどに代えて，サーボモータ内
のエンコーダの信号により行うようにした。このエンコ
ーダは物理的にはサーボ制御と共用するが，ただしサー
ボと可動電極移動量の演算については独立になされる。
エンコーダは電極部とは離れた場所に設置されるので，
散りによる損傷や機械的な干渉の問題がなく，さらにサ
ーボ制御のためにすでに設置されているエンコーダを共
用するため，耐久性，コスト面でも有利となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明をサーボスポット溶
接ガンに適用した例を示す。図２は溶接部の熱膨張によ
る電極移動を示す溶接部の断面図である。
接ガンに適用した例を示す。図２は溶接部の熱膨張によ
る電極移動を示す溶接部の断面図である。
【０００９】上記サーボスポット溶接ガン１は１個のサ
ーボモータ２で可動電極３をボールスクリュー４及びス
クリューナット等により駆動する。固定電極５の動作は
ガン全体をバネなどでフロ‐テイングさせることができ
るように，溶接トランス６を支持するガンブラケット７
にイコライズ機構(図省略)を介して，ガン全体をシフト
させてワークへの負荷加圧を吸収することができる構造
になっている。エンコーダ８は電極と反対側に離れたサ
ーボモータ２のモータシャフトと同一軸線上に設置され
ている。
ーボモータ２で可動電極３をボールスクリュー４及びス
クリューナット等により駆動する。固定電極５の動作は
ガン全体をバネなどでフロ‐テイングさせることができ
るように，溶接トランス６を支持するガンブラケット７
にイコライズ機構(図省略)を介して，ガン全体をシフト
させてワークへの負荷加圧を吸収することができる構造
になっている。エンコーダ８は電極と反対側に離れたサ
ーボモータ２のモータシャフトと同一軸線上に設置され
ている。
【００１０】図３は本発明による抵抗溶接機用制御装置
の電気ブロック回路図の実施例を示す。同図において，
符号の１は可動電極３と固定電極５を有するサーボスポ
ット溶接ガンを示す。前記電極間に被溶接物を圧接し，
これに溶接電流を流すことにより溶接が行われる。２は
サーボモータを示す。前記サーボモータにより前記電極
の加圧または開放制御を行う。９は全体の制御部を示
す。１０は溶接トランス６のＯＮ／ＯＦＦを行う点弧回
路を示す。６は溶接部に電流を流すための溶接トランス
を示す。
の電気ブロック回路図の実施例を示す。同図において，
符号の１は可動電極３と固定電極５を有するサーボスポ
ット溶接ガンを示す。前記電極間に被溶接物を圧接し，
これに溶接電流を流すことにより溶接が行われる。２は
サーボモータを示す。前記サーボモータにより前記電極
の加圧または開放制御を行う。９は全体の制御部を示
す。１０は溶接トランス６のＯＮ／ＯＦＦを行う点弧回
路を示す。６は溶接部に電流を流すための溶接トランス
を示す。
【００１１】１１は溶接ナゲットの結果を判定する溶接
結果判定部で，次の２種類の制御を行う。一つは，溶接
の過程で溶接結果を判定する場合の制御で，溶接の際の
熱膨張による変位量をサーボモータのエンコーダから読
み取り，その結果と，あらかじめ設定された変位量を記
憶している基準値設定部１２のデータと比較し，設定値
以上の変位があった場合は直ちに制御部を介して通電を
打ち切る。
結果判定部で，次の２種類の制御を行う。一つは，溶接
の過程で溶接結果を判定する場合の制御で，溶接の際の
熱膨張による変位量をサーボモータのエンコーダから読
み取り，その結果と，あらかじめ設定された変位量を記
憶している基準値設定部１２のデータと比較し，設定値
以上の変位があった場合は直ちに制御部を介して通電を
打ち切る。
【００１２】二つめは，溶接完了後に溶接結果を判定す
る場合の制御で，溶接の際の熱膨張による最大変位量を
記憶部１３に記憶しておき，溶接完了後にあらかじめ設
定された変位量を記憶している基準値設定部１２のデー
タと比較し，設定値以上の変位があった場合はＯＫ，設
定値以下の場合はＮＧを表示部１４に表示したり，通信
制御部１５を介して外部に警報信号を発する。
る場合の制御で，溶接の際の熱膨張による最大変位量を
記憶部１３に記憶しておき，溶接完了後にあらかじめ設
定された変位量を記憶している基準値設定部１２のデー
タと比較し，設定値以上の変位があった場合はＯＫ，設
定値以下の場合はＮＧを表示部１４に表示したり，通信
制御部１５を介して外部に警報信号を発する。
【００１３】サーボモータは現在地(位置，速度等)を正
確に把握できることを特長としており，そのためのエン
コーダを有している。本発明は上記のごとく，溶接結果
の判定に特別な検出器を設けることなく，サーボモータ
のエンコーダの出力信号を用いることにより，溶接結果
の判定を行うものである。
確に把握できることを特長としており，そのためのエン
コーダを有している。本発明は上記のごとく，溶接結果
の判定に特別な検出器を設けることなく，サーボモータ
のエンコーダの出力信号を用いることにより，溶接結果
の判定を行うものである。
【００１４】以下に本発明の動作を図２及び図４の動作
フローチャートＡ，Ｂに基づいて説明する。溶接動作に
先だって，サーボモータ２がボールスクリュー４を介し
て可動電極３を駆動し，可動電極３の先端が固定電極５
に位置決めされた被溶接物Ｗの表面に達すると，上記サ
ーボモータ２の回転は機械的に停止させられ，それによ
って，上記モータ４の電機子電流が急激に増大する。
フローチャートＡ，Ｂに基づいて説明する。溶接動作に
先だって，サーボモータ２がボールスクリュー４を介し
て可動電極３を駆動し，可動電極３の先端が固定電極５
に位置決めされた被溶接物Ｗの表面に達すると，上記サ
ーボモータ２の回転は機械的に停止させられ，それによ
って，上記モータ４の電機子電流が急激に増大する。
【００１５】上記電機子電流の急増を検出してその点で
のエンコーダ８の値を読みとり，これを電極位置のゼロ
点として記憶する。次に，図４のフロチャートＡに示す
ように,可動電極３と固定電極５とで挟みつけた被溶接
物Ｗに加圧力を加え通電を行って溶接を開始すると，溶
接部が加熱されるにしたがい，溶接ナゲットの成長に伴
って溶接部の熱膨張が進行する。
のエンコーダ８の値を読みとり，これを電極位置のゼロ
点として記憶する。次に，図４のフロチャートＡに示す
ように,可動電極３と固定電極５とで挟みつけた被溶接
物Ｗに加圧力を加え通電を行って溶接を開始すると，溶
接部が加熱されるにしたがい，溶接ナゲットの成長に伴
って溶接部の熱膨張が進行する。
【００１６】この熱膨張は可動電極３を図２の矢印のご
とく板厚方向に押し開く力を発生させ，その結果，可動
電極３が移動してボールスクリューが逆回転させられ，
エンコーダ８の信号にその逆回転量が現れる。
とく板厚方向に押し開く力を発生させ，その結果，可動
電極３が移動してボールスクリューが逆回転させられ，
エンコーダ８の信号にその逆回転量が現れる。
【００１７】これを溶接部の熱膨張量ｅによる電極移動
量として溶接中に時々刻々検出して，その逆回転量があ
らかじめ設定された基準値に達したときに，溶接強度上
所定の溶接ナゲットが得られたと判定して通電を打ち切
る。
量として溶接中に時々刻々検出して，その逆回転量があ
らかじめ設定された基準値に達したときに，溶接強度上
所定の溶接ナゲットが得られたと判定して通電を打ち切
る。
【００１８】あるいは図４のフロチャートＢに示すよう
に,上記検出した最大値を保持して，溶接終了後に，溶
接中に上記検出した最大値と，あらかじめ制御装置の記
憶部内に設定された基準値とを比較して溶接結果の良否
判定を行い，上記最大値が基準値に達しないときに外部
に溶接不良の警報信号を発する。
に,上記検出した最大値を保持して，溶接終了後に，溶
接中に上記検出した最大値と，あらかじめ制御装置の記
憶部内に設定された基準値とを比較して溶接結果の良否
判定を行い，上記最大値が基準値に達しないときに外部
に溶接不良の警報信号を発する。
【００１９】図５は溶接の際の溶接電流と電極移動の相
関関係を示す波形変化を示す。この場合，サーボモータ
のエンコーダから出力される電極変位量を検出し，判定
に使用する。
関関係を示す波形変化を示す。この場合，サーボモータ
のエンコーダから出力される電極変位量を検出し，判定
に使用する。
【００２０】図６は電極の変化を拡大し，判定基準を示
したものである。この場合，請求項１の発明は，溶接中
の膨張量があらかじめ設定された膨張量の設定値（点線
で示す）以上になったときに通電を打ち切る。
したものである。この場合，請求項１の発明は，溶接中
の膨張量があらかじめ設定された膨張量の設定値（点線
で示す）以上になったときに通電を打ち切る。
【００２１】また同図では，請求項２の発明によると，
溶接中の最大膨張量を時々刻々記憶しておき，溶接完了
後に設定された膨張量（点線で示す）と比較して最大膨
張量が設定基準値を越えたとき（実線で示す）に溶接結
果を「良」と判定し，また最大膨張量が設定基準値を達し
なかった場合（一点鎖線で示す）は溶接結果を「否」と判
定することになる。
溶接中の最大膨張量を時々刻々記憶しておき，溶接完了
後に設定された膨張量（点線で示す）と比較して最大膨
張量が設定基準値を越えたとき（実線で示す）に溶接結
果を「良」と判定し，また最大膨張量が設定基準値を達し
なかった場合（一点鎖線で示す）は溶接結果を「否」と判
定することになる。
【００２２】なお，本発明の実施例では，Ｃタイプのサ
ーボスッポト溶接ガンについて説明したが，本発明の思
想はこれに限定されるものではなく，Ｘタイプのロボッ
ト用サーボスポット溶接ガンや抵抗プロジェクション・
スポット溶接機及び抵抗シーム溶接機等の各機種類にも
簡単に転換し実施することができる。
ーボスッポト溶接ガンについて説明したが，本発明の思
想はこれに限定されるものではなく，Ｘタイプのロボッ
ト用サーボスポット溶接ガンや抵抗プロジェクション・
スポット溶接機及び抵抗シーム溶接機等の各機種類にも
簡単に転換し実施することができる。
【００２３】
【発明の効果】以上，説明したように，本発明の請求項
１によれば，電極の加圧動作を電気式サーボモータによ
り行う抵抗スポット溶接機において，溶接ナゲットの生
成に伴う溶接部の熱膨張量をサーボモータに内蔵された
エンコーダを読みとることによって所定強度の溶接ナゲ
ットを得ることができる。
１によれば，電極の加圧動作を電気式サーボモータによ
り行う抵抗スポット溶接機において，溶接ナゲットの生
成に伴う溶接部の熱膨張量をサーボモータに内蔵された
エンコーダを読みとることによって所定強度の溶接ナゲ
ットを得ることができる。
【００２４】これにより,溶接部への所定の入熱量が確
保され,確実な溶接品質を得ることができる。またエン
コーダは電極部とは離れた前記モータ側に設置されるの
で，散りによる損傷や機械的な干渉を受けなくて済み，
さらにサーボ制御のためにすでに設置されているエンコ
ーダを共用するため，従来の位置センサに比べ耐久性，
コスト面でも有利となる。
保され,確実な溶接品質を得ることができる。またエン
コーダは電極部とは離れた前記モータ側に設置されるの
で，散りによる損傷や機械的な干渉を受けなくて済み，
さらにサーボ制御のためにすでに設置されているエンコ
ーダを共用するため，従来の位置センサに比べ耐久性，
コスト面でも有利となる。
【００２５】また請求項２の発明によれば，溶接ナゲッ
トの生成に伴う溶接部の熱膨張量をサーボモータに内蔵
されたエンコーダを読みとることによって検出し，その
検出した最大値を保持して，溶接終了後に，溶接中に検
出した上記最大値と，あらかじめ設定された基準値とを
比較して溶接結果の良否判定を行い，その最大値が基準
値に達しないときに外部に警報信号を発することができ
る。これにより,溶接部品への所定の入熱量を確実にモ
ニタリングでき,確実な溶接品質判定を行うことができ
る。
トの生成に伴う溶接部の熱膨張量をサーボモータに内蔵
されたエンコーダを読みとることによって検出し，その
検出した最大値を保持して，溶接終了後に，溶接中に検
出した上記最大値と，あらかじめ設定された基準値とを
比較して溶接結果の良否判定を行い，その最大値が基準
値に達しないときに外部に警報信号を発することができ
る。これにより,溶接部品への所定の入熱量を確実にモ
ニタリングでき,確実な溶接品質判定を行うことができ
る。
【００２６】次に請求項３の発明によれば，サーボスポ
ット溶接機よる各々の溶接ナゲット品質管理をネットワ
ークを通じて集中管理することができる。すなわち，モ
ニタ結果をホストコンピュータに読み込みその履歴を統
計処理して，電極チップ磨耗状況，特定打点の溶接姿勢
の良／否の傾向などを割り出すことができる。さらに複
数台の溶接機を監視して,溶接ラインの品質管理を行う
ことも可能である。
ット溶接機よる各々の溶接ナゲット品質管理をネットワ
ークを通じて集中管理することができる。すなわち，モ
ニタ結果をホストコンピュータに読み込みその履歴を統
計処理して，電極チップ磨耗状況，特定打点の溶接姿勢
の良／否の傾向などを割り出すことができる。さらに複
数台の溶接機を監視して,溶接ラインの品質管理を行う
ことも可能である。
【図１】サーボスポット溶接ガンに応用した場合の本発
明装置の実施例を示す概略図である。
明装置の実施例を示す概略図である。
【図２】溶接部の熱膨張による電極移動を示す説明図で
ある。
ある。
【図３】本発明による抵抗溶接機用制御装置の電気ブロ
ック回路図の実施例を示す。
ック回路図の実施例を示す。
【図４】本発明の各動作フローチャートを示す。
【図５】通電中の溶接電流と電極移動の相関関係を示す
波形図を示す。
波形図を示す。
【図６】電極変位と設定置との判定基準を示す。
１ サーボスポット溶接ガン ２ サーボモータ ３ 可動電極 ４ ボールスクリュー ５ 固定電極 ６ 溶接トランス ７ ガンブラケット ８ エンコーダ ９ 制御部 １０ 点弧回路 １１ 溶接結果判定部 １２ 基準値設定部 １３ 記憶部 １４ 表示部 １５ 通信制御部
Claims (3)
- 【請求項１】電極の加圧動作を電気式サーボモータによ
り行う抵抗スポット溶接機において，溶接ナゲットの生
成に伴う溶接部の熱膨張量をサーボモータに内蔵された
エンコーダを読みとることによって溶接中時々刻々に検
出し，その検出した膨張量があらかじめ設定された基準
値に達したときに，所定の溶接ナゲット強度が得られた
と判定して通電を打ち切ることを特徴とする抵抗溶接機
用制御装置。 - 【請求項２】電極の加圧動作を電気式サーボモータによ
り行う抵抗スポット溶接機において，溶接ナゲットの生
成に伴う溶接部の熱膨張量をサーボモータに内蔵された
エンコーダを読みとることによって検出し，その検出し
た最大値を保持して，溶接終了後に，溶接中に検出した
上記最大値と，あらかじめ設定された基準値とを比較し
て溶接結果の良否判定を行い，その最大値が基準値に達
しないときに溶接不良の警報を発することを特徴とする
抵抗溶接機用制御装置。 - 【請求項３】請求項２の抵抗スポット溶接機において，
良否判定結果をネットワークを通じてホストコンピュー
タに送信し，品質管理データとして統計処理を行うこと
ができるようにしたことを特徴とする抵抗溶接機用制御
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11048984A JP2000288743A (ja) | 1999-02-03 | 1999-02-25 | 抵抗溶接機用制御装置 |
| US09/277,940 US6118095A (en) | 1999-02-03 | 1999-03-29 | Control device for resistance welder |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6376799 | 1999-02-03 | ||
| JP11-63767 | 1999-02-03 | ||
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