JPH0211353B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は突合せ抵抗溶接法の内、溶接工程中、
フラツシユの発生を伴わないアプセツト溶接方法
に関する。

一般に、突合せ抵抗溶接法の中でもアプセツト
溶接と呼ばれる溶接法は、フラツシユ溶接と異な
り、溶接工程中に、短絡、溶融飛散、アークを繰
り返すことで被溶接物が互いに当接していない状
態でも溶接電流を流すフラツシユ工程を伴わない
もので、互いに溶接すべき被溶接物を固定台と移
動台にそれぞれクランプして、移動台を固定台方
向に向けて前進移動させ、被溶接物の突合せ端面
を互いに突き合せて、一定の加圧力を作用せしめ
つつ、溶接電流を通電して被溶接物の固有抵抗及
び突合せ面に於ける接触抵抗等によるジユール熱
によつて溶接部を適切な温度（溶融点に達する前
の温度）になるまで加熱する加熱工程を有し、そ
の後加圧力を急激に増加させてアプセツト工程に
転じ、溶接部に大きな塑性流動を生ぜしめて溶接
する。

その後溶接電流を遮断して、加圧力を保持した
状態のまま被溶接物の冷却を待ち、一定時間経過
後にクランプを解除して溶接工程を終了するもの
である。

ところで、この種のアプセツト溶接法におい
て、加熱工程からアプセツト工程に転じるタイミ
ングは極めて重要であつて、このアプセツト工程
に転じるタイミングが適正値より早ければ、加熱
不足となつて溶接不良を生じ、また適正値より遅
ければ溶接部の温度が上昇し過ぎて部分的溶融部
がスパツタとなつて飛散したり、溶接部が凝固す
る際に所定の加圧力が得られず、溶接部が弱くな
るなど溶接品質上問題となる。

従来はアプセツトに転じるタイミングを検出す
るためにタイマやリミツトスイツチを設けて、移
動台がその移動を開始した時点を基準として、予
め設定される一定時間、或いは一定距離を移動し
た時点で加熱工程からアプセツト工程に切換える
ようにしていた。しかし、作業者が被溶接物を固
定台及び移動台にクランプする際の被溶接物の対
向する突合せ面の間隔にばらつきを生じたり、被
溶接物の突合せ端面の状態、つまり突合せ端面の
形状、凹凸の度合、表面粗さ等が必ずしも一定で
ないため、溶接開始前のクランプ時の被溶接物の
突合せ面の状態はばらつくことになる。したがつ
て従来のように、クランプ時において時間的ある
いは距離的な原点を設けて溶接する方法では、加
熱工程における被溶接部の温度上昇の程度が一定
となりにくく、必ずしも適正なタイミングでアプ
セツト工程に切換えられない問題があつた。

第１図は標準的なアプセツト溶接法における溶
接工程の時間的変化をグラフ化したもので、曲線
は移動台の変位を、曲線は溶接電流の変化
を、また曲線は加圧力の変化をそれぞれ表わし
ている。図中P₀は被溶接物をクランプした移動
台の移動開始前の位置、P₁は移動台を固定台方
向に向けて移動を開始し、被溶接物の双方の突合
せ端面が互いに当接して移動台が停止した時点で
の位置、P₂は溶接電流の通電を開始した時点に
於ける移動台の位置、P₃は被溶接物の突合せ端
面に凹凸が存在し、局部的に当接した部分に溶接
電流が集中的に流れて、その部分が軟化し、均一
な当りになるまで移動台が移動した位置、Ps₁は
加熱工程からアプセツト工程に切換える時点での
移動台の位置、Ps₂は溶接電流を遮断する時点で
の移動台の位置、Ps₃は移動台が装置のストツパ
に当接して停止する位置、もしくは被溶接物の圧
縮に伴う反作用と加圧力とがバランスして移動台
の移動が停止した位置をそれぞれ表わしている。

今仮に、移動台が移動を開始する点P₀を基準
として、この位置からla分の距離を移動した時点
でアプセツト工程に転じるものとした場合、被溶
接物をクランプするクランプ位置にばらつきを生
じると、P₀からP₁に至る距離lo₁が不確定となる
ため、溶接電流の通電を開始する点P₂からアプ
セツト工程に転じるPs₁までの距離が変動して加
熱時間にばらつきを生じる結果となる。

つまり、被溶接物間の相対距離が正規の値より
短い状態で被溶接物をクランプした場合、lo₁が
短くなつて、加熱工程の距離が大となるので加熱
期間が長くなり、溶接部の温度が上昇し過ぎてス
パツタを発生する。また逆に被溶接物間の相対距
離が正規の値より長い状態で被溶接物をクランプ
した場合は、lo₁が長くなつて、加熱工程の距離
が短かくなるので、加熱時間が短くなり、加熱不
足で溶接不良を生じる。

一方、被溶接物の突合せ端面に凹凸が存在する
場合、まず局部的に当接している部分に溶接電流
が集中的に流れてその部分が軟化するため通電の
初期に於いて、移動台が図中lo₂で示す距離だけ
移動するが、その移動量lo₂は突合せ端面の状態
によつて一定せず、また突合せ端面が平滑で最初
から均一な当りが得られる場合は、上記移動量
lo₂は零に近い。このことは被溶接物の突合せ部
の形状、つまり尖鋭状であるか否かによつても言
える訳で、このように被溶接物の突合せ端面の状
態によつて、溶接電流の通電初期に於ける移動台
の移動量が異なるため、前述の被溶接物のクラン
プ位置のばらつきと同様、加熱時間に誤差を生
じ、溶接不良或いはスパツタの発生原因となつて
いた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
であつて、その目的とするところは、互いに溶接
すべき被溶接物を固定台と移動台にそれぞれクラ
ンプして移動台を固定台方向へ移動し、双方の被
溶接物を互いに当接加圧した状態で溶接電流を流
すようにする加熱工程を有するアプセツト溶接方
法おいて、被溶接物のクランプ位置や、突合せ端
面の状態等によつて影響を受けることなく、常に
適切なタイミングでアプセツト工程に転じること
ができるアプセツト溶接方法を提供することにあ
る。

上記目的を達成すべく本発明は以下の如く構成
したことを特徴とする。すなわち、被溶接物をク
ランプして移動する移動台の移動速度を検出し、
該移動台の移動を開始した時点から溶接電流を開
始した直後までの一定期間を除いて、該移動台の
移動速度が予め設定される速度に到達した時点で
加熱工程からアプセツト工程に切換えるようにし
たもので、この方法によれば移動台の初期移動の
ばらつきに影響されず、常に適切なタイミングで
アプセツト工程に切換えることができ、被溶接物
のクランプ位置や、突合せ端面の状態等に影響さ
れず、溶接不良のない品質の揃つた溶接を実施で
きるものである。

以下、本発明を第２図に示す実施例に基づいて
説明する。

図中１は一方の被溶接物２Ａをクランプする固
定台、３は他方の被溶接物２Ｂをクランプする移
動台であり、この移動台３を駆動シリンダ４によ
つて固定台１方向に進退駆動できるようにしてい
る。

また駆動シリンダ４には油圧源５からの油圧が
油圧制御弁６及びアプセツト弁７を介して供給さ
れるようになつており、通常は油圧制御弁６を介
して移動台３の進退移動に必要な油圧が供給さ
れ、アプセツト工程以降のみアプセツト弁７が開
いてアプセツトに必要な油圧が供給される。

また上記油圧制御弁６は駆動シリンダ４に供給
する油圧量と油圧の供給方向を切換える機能を有
し、移動台駆動回路８から出力される励磁電流に
従つて作動するものである。

また上記移動台駆動回路８は制御回路１０から
出力される一定の制御手順に従つて励磁電流を出
力するもので、この実施例ではアプセツト工程以
降を除く溶接工程に於いて、被溶接物２Ａ，２Ｂ
に作用する加圧力が時間の経過と共に第１図に曲
線で示す如く変化するよう油圧制御弁６を制御
するとともに、１溶接工程が終了した時点で移動
台３を所定の後退位置に戻すべく油圧制御弁６を
制御する。

ところで、移動台３の移動速度は該移動台３に
ラツクギヤ１１を取着するとともに、パルスゼネ
レータ１３の回転軸に取着したピニオンギヤ１２
を上記ラツクギヤ１１に歯合させ、パルスゼネレ
ータ１３から出力されるパルス信号の単位時間当
りの数を第１カウンタ１４及び第２カウンタ１５
で時々刻々カウントすることによつて、移動台３
の移動速度に対応した出力値を得るようにしてい
る。

上記第１カウンタ１４は移動台３の移動を開始
した時点から溶接電流通電初期の移動台３の初期
移動が収まるまでの、つまり溶接工程の前半に於
ける移動台３の移動速度を監視するためのもの
で、その出力は制御回路１０に供給されて、この
制御回路１０内に記憶しているプログラムの実行
に供される。

すなわち、移動台３の移動を開始して最初にそ
の移動速度が零になる時点（被溶接物の突合せ端
面が互いに当接する時点）を第１カウンタ１４の
出力によつて検出し、その時点から一定時間t₁経
過後に溶接電流制御回路１６に制御信号を出力し
て溶接電流の通電を開始する。

その後再び移動台３の移動速度が零になる時点
（被溶接物の局部的に接触している部分が軟化し
て均一になる時点）を第１カウンタ１４の出力に
よつて検出し、その時点から一定時間t₂経過後に
溶接電流制御回路１６及び移動台駆動回路８にそ
れぞれ制御信号を出力して、第１図に示す如く溶
接電流をI₁からI₂に切換えるとともに加圧力をF₁
からF₂に切換える。

一方、上記第２カウンタ１５は溶接電流通電後
の移動台３の初期移動が収まる時点以降、つまり
溶接工程の後半に於ける移動台３の移動速度を監
視するためのもので、この実施例では溶接電流通
電直後の移動台の移動速度が零になる時点から時
間t₂経過後に制御回路１０から出力される制御信
号に基づいてカウント動作が可能となる。

また上記第２カウンタ１５の出力は第１及び第
２比較器１７及び１８に供給され、それぞれ第１
及び第２プリセツト回路１９及び２０に予め設定
されるプリセツト値と比較される。

すなわち、第１比較器１７に於いては、上記第
２カウンタ１５の出力が第１プリセツト回路１９
に設定されるプリセツト値に等しくなつた時点
で、アプセツト起動回路２１及び溶接電流制御回
路１６に制御信号を出力して、アプセツト弁７を
開放するとともに後述するサイリスタS₁，S₂の位
相角を制御して第１図に示す如く溶接電流をI₂か
らI₃に切換える。

また第２比較器１８に於いては、上記第２カウ
ンタ１５の出力が第２プリセツト回路２０に設定
されるプリセツト値に等しくなつた時点で溶接電
流制御回路１６に制御信号を出力して溶接電流を
遮断する。

そして、第１プリセツト回路１９にはアプセツ
ト工程に転じる際の移動台３の最適移動速度Vs₁
に相当する値が、また第２プリセツト回路２０に
は溶接電流を遮断する際の移動台３の最適移動速
度Vs₂台に相当する値がそれぞれ設定される。

また固定台１及び移動台３には溶接トランス２
２の２次巻線２２ａの各一端が接続され、またこ
の溶接トランス２２の１次巻線２２ｂはサイリス
タS₁及びS₂の逆並列接続回路を介して電源に接続
される。

また上記各サイリスタS₁及びS₂の各ゲートには
前記溶接電流制御回路１６から出力される位相制
御信号が供給されるようになつており、被溶接物
に供給される溶接電流は制御回路１０及び第１、
第２比較器１７及び１８から出力される制御信号
に従つて第１図の曲線で示される如く制御され
る。

このような構成によれば、被溶接物２Ａ及び２
Ｂを固定台１及び移動台３にそれぞれクランプし
て、油圧制御弁６を介して駆動シリンダ４に所定
の油圧を供給すると、移動台３は固定台１方向に
前進を開始し、まず被溶接物２Ａ，２Ｂの突合せ
端面が互いに当接して停止するP₁の位置まで移
動する。

第１図の曲線は移動台３の移動速度を表わし
ており、移動台３がP₁に達し、その移動速度が
零になると、第１カウンタ１４の出力が零になる
ため、この時点からt₁時間経過後に溶接電流の通
電が開始される。

溶接電流の通電初期に於いては、被溶接物２
Ａ，２Ｂの局部的に接触している部分に溶接電流
が集中してその部分が軟化するため、移動台３は
再び移動を開始して互いに均一な当りになるP₃
の位置まで前進移動する。

移動台３がP₃に達し、その移動速度が零にな
ると、第１カウンタ１４の出力が再び零になるた
め、この時点からt₂時間経過後に溶接電流をI₁か
らI₂に切換えると共に加圧力をF₁からF₂に切換
え、同時に第２カウンタ１５のカウント動作を可
能にする。

かくして、被溶接物２Ａ，２Ｂの加熱が進行
し、溶接部が軟化するに従つて移動台３の移動速
度が増加する。

そして、第２カウンタ１５のカウント値が第１
プリセツト回路１９に設定している最適移動速度
Vs₁に等しくなつた時点で、第１比較器１７から
アプセツト起動回路２１及び溶接電流制御回路１
６から制御信号が出力され、加圧力をF₂からF₃
に切換えると同時に溶接電流をI₂からI₃に切換え
て加熱工程からアプセツト工程に転じる。

その後、移動台３の移動速度が急激に増加し、
第２カウンタ１５のカウント値が第２プリセツト
回路２０に設定している最適移動速度Vs₂に等し
くなつた時点で第２比較器１８から溶接電流制御
回路１６に制御信号が出力され溶接電流が遮断さ
れる。

その後、被溶接物２Ａ，２Ｂの冷却が始まるた
め、移動台３は一定距離を移動した後、被溶接物
２Ａ，２Ｂを圧縮して生じる反作用と加圧力F₃
とがバランスして移動台３の移動が停止し、更に
一定の加圧保持時間を経過した時点で被溶接物２
Ａ，２Ｂのクランプを解除し、溶接工程を終了す
る。

以上のように、この発明ではアプセツト工程に
転じるタイミングを被溶接物をクランプする移動
台の移動速度によつて検出するようにし、その移
動速度が予め設定される速度に到達した時点で加
熱工程からアプセツト工程に切換えるようにした
ものであるため、従来のタイマやリミツトスイツ
チを設けてアプセツトするタイミングを検出して
いたアプセツト溶接方法のように、被溶接物のク
ランプ位置や、被溶接物の突合せ端面の形状、或
いは凹凸の状態、表面粗さ等によつて影響を受け
るようなことがなく、常に適切なタイミングでア
プセツト工程に切換えることができ、溶接不良の
ない品質の揃つた溶接を実施することができるも
のである。

またこの実施例によればアプセツト工程に転じ
るタイミングだけでなく溶接電流を遮断するタイ
ミングも、アプセツト工程への切換えと同様に、
移動台の移動速度が予め設定される速度に達した
時点で遮断するようにしているため、被溶接物の
クランプ位置や突合せ端面の状態等によつて影響
を受けることなく、溶接電流を常に最適なタイミ
ングで遮断することができ、溶接部の加熱不足或
いは加熱過度になる虞れもない。

因みに、加熱不足になれば溶接不良を生じ、ま
た加熱過度になれば溶接部が軟化し過ぎて所定の
加圧力が得られず、加圧不足となつて溶接部に於
ける結晶粒が粗大化する等、冶金的不具合を生じ
る。

尚、この発明ではアプセツト工程に切換える際
の誤動作を避けるために、移動台の移動を開始し
た時点から溶接電流の通電を開始した直後までの
一定期間に於いて発生する移動台の初期移動を検
出しないようにする必要がある訳で、そのため
に、この実施例では移動台の初期移動が収まつた
時点から一定時間t₂経過後に第２カウンタ１５の
カウント動作を可能にするようにしたが、このよ
うな方法によらず、例えば移動台の移動を開始し
た時点から一定時間経過後に移動速度の検出が可
能になるようにしてもよい。

また本実施例では移動台３の移動速度を検出す
る手段として、パルスゼネレータ１３と第２カウ
ンタ１５を組合せたものにしているが、必ずしも
このようなものに限らず、タコゼネレータ等を使
用するものであつてもよい。

また溶接電流及び加圧力を制御する手段も第２
図に示されるものに限らず、本発明の趣旨を逸脱
しない範囲で種々に変形できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接工程に於ける移動台の変位、移動
速度、溶接電流及び加圧力の変化を示したグラ
フ、第２図は本発明を実施するための装置の一例
を示すブロツク線図である。 １……固定台、２Ａ，２Ｂ……被溶接物、３…
…移動台。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに溶接すべき被溶接物を固定台と移動台
   にそれぞれクランプして移動台を固定台方向へ移
   動し、双方の被溶接物を互いに当接加圧した状態
   で溶接電流を流すようにする加熱工程を有するア
   プセツト溶接方法において、 移動台の移動速度を検出し、該移動台の移動を
   開始した時点から溶接電流の通電を開始した時点
   までの所定の期間を除いて、該移動台の移動速度
   が予め設定される速度に到達した時点で前記加圧
   工程からアプセツト溶接工程に切換えるようにし
   たことを特徴とするアプセツト溶接方法。