JPH0722832B2

JPH0722832B2 - Ｔ字型継手の突き合わせ抵抗溶接方法

Info

Publication number: JPH0722832B2
Application number: JP8545390A
Authority: JP
Inventors: 紅三河野
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 1990-03-31
Filing date: 1990-03-31
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPH03285773A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、２本のパイプ等のワークをＴ字型に接合する
ための突き合わせ抵抗溶接方法に関する。

【従来の技術】

従来、２本のパイプ等のワークを用いてＴ字型の溶接継
手を製作するために、第９図から第11図に示すように概
略構成された溶接機が用いられている。第９図は、溶接
機に溶接ワークとして２本のパイプ51,52をセットした
状態を示しており、第10図は第９図のＸ−Ｘ線断面図、
第11図は第９図のXI−XI線断面図を示している。図にお
いて、51は第１ワーク、52は第２ワークを示しており、
第１ワーク51の外周面に接合される第２ワーク52の端面
は、第１ワーク51の外周面に沿った曲面形状に形成され
ている。各ワーク51,52を保持する電極53,54は、一般
に、それぞれクロム銅によって形成されている。図中、
下側に位置する第１電極53は、第１ワーク51がはまり込
む溝を有しており、不図示の保持手段によって第１ワー
ク51を保持するように構成されている。一方、上側の第
２電極54は、左右の電極55,56に二分割されており、各
電極55,56に、第２ワーク52がはまり込む溝が形成され
ている。右側電極56は左側電極55の方へ不図示のエアー
シリンダ等によって付勢されるように構成されており、
且つ、これら左右の電極55,56は、同じく不図示のエア
ーシリンダ等によって、いずれも第１電極53の方へ付勢
されるように構成されている。第1,第２電極53,54は、
ワーク51,52に溶接電流を流すため、通電開閉器57とト
ランス58を介して入力電源59に接続されている。通電開
閉器57は、図示していないが制御装置と接続されてい
て、ワーク51,52に対する通電時間を制御することがで
きる。次に、溶接動作について説明する。まず、第１ワーク51が第１電極53で保持されるととも
に、上側の第２電極54の右側電極56を左側電極55の方へ
付勢することで、第２ワーク52が第２電極54に保持力Ｑ
で保持される。そして、第２ワーク52を保持した第２電
極54が第１電極53の方へ付勢され、第12図のタイムチャ
ートに示すように、加圧動作を行なうべく装置が起動さ
れたt₀後の所定の時間t₁からt₆まで、第１ワーク51と第
２ワーク52の接合面が所定の加圧力P₀で加圧される。各
ワーク51,52への通電は、加圧力ＰがP₀に達したt₁後の
時間であってt₀から初期加圧時間T₁を経た後の時点t₂か
ら、予め設定された通電時間T₂を経た後の時間t₄まで、
所定の溶接電流I₀によって行なわれる。そして、通電終
了後は、所定の保持加圧時間T₃を経た後、t₆において各
ワーク51,52の加圧が解除され、接合されたワーク51,52
が取り出される。 t₂において通電が開始されると、突き合わされた各ワー
ク51,52の接合面はジュール熱の発生により軟化・溶融
し、同時に加圧力P₀の作用によって、急激な速度で溶け
量ｌが増加し始める。ワークが溶け始める時点は、たと
え溶接電流Ｉや溶接時間が一定に設定されていても、例
えば外径や肉厚などのワーク自体の寸法のばらつき等に
よって、図にt₃やt₃′で示すように、多少変化すること
が避けられない。ワークの溶け始めるのが比較的早い時点からt₃から起き
る場合は、溶け量の増加速度も比較的速くなりがちであ
り、逆にワークの溶け始めるのが比較的遅い時点t₃′か
ら起こる場合は溶け量の増加速度も比較的遅くなりがち
であり、上述したように通電の終了時点t₄は予め設定さ
れたものであるから、ワーク51,52の溶け始める時点が
一定しなければ、通電の終了した時点t₄における溶け量
も、当然、一定にはならない。ワーク51,52は、上述し
たように通電終了時点t₄の後にもt₆までの間に加圧され
ることにより、その間に接合部がある程度冷却されて固
化する時点t₅またはt₅′までは溶け量が僅かに増加する
が、その場合にも、通電終了時の溶け量が一定でなけれ
ばワークの最終的な溶け量も一定値とはならず、本来の
目標値を図のl₂とすれば、このl₂に対して、l₁やl₁′で
示すように上下に変動することとなる。ワーク51,52の溶け量がこのように変動するのは、上述
したように外径や肉厚などのワーク51,52の寸法が変化
する場合だけでなく、ワーク51,52の接合面を加圧する
時に第２ワーク52と第２電極54との間で滑りが発生する
ことや、第１パイプ51の接合部が第２パイプからの加圧
力によって変形することなどが原因となる場合もある。

【発明が解決しようとする課題】

以上説明したようにワークの溶け量が一定しなければ、
溶接部の外観や強度等の溶接品質が安定しないことにな
る。溶接品質が安定しないということは、中には品質の
劣った不良品が発生するということであるから、製品の
中に不良品があるかどうかを常に検査する必要が生じ
る。したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、突き合
わせ抵抗溶接時にワークの溶け量を一定させることによ
り溶接品質を安定させ、常に高品質のＴ字型継手が得ら
れるようにすることである。

【課題を解決するための手段】

本発明によれば、第１ワークの中空部内で第２ワークと
の接触部に裏から当接する第１電極により第１ワークを
保持するとともに、第２ワークの外周面に食い込んで第
２ワークに係止する係止突起を備えた第２電極により第
２ワークを保持し、次いで、両電極を相互に接近するよ
うに付勢した上で両電極から両ワークへ通電し、さら
に、両電極の接近量から両ワークの溶け量を連続的に測
定するとともに、その測定値が所望の溶け量に対して通
電終了後の保持加圧時間内における溶け量の増加を考慮
して予め設定された基準値に達した時点で通電を停止す
るようにしたことを特徴とするＴ字型継手の突き合わせ
抵抗溶接方法が提供される。

【作用・効果】

上記構成においては、第１電極により保持された第１ワ
ークと、第２電極により保持された第２ワークとは、従
来と同様に、各電極が相互に接近するように付勢される
ことでその接触面が加圧されるとともに、各電極から通
電されることで発生するジュール熱によって溶融して接
合される。この場合、第１ワークは、第２ワークとの接
触部分に第１電極が裏側から当接した状態で第１電極に
保持しているので、各ワークが加圧されたとしても、そ
の加圧力によって第１ワークが変形することはない。ま
た、第２電極は、係止突起が第２ワークの外周面に食い
込んだ状態で第２ワークを保持しているので、各電極を
相互に接近させるように付勢しても第２ワークと第２電
極との間で滑りが発生することはない。さらに、溶接中は、両電極の接近量から両ワークの溶け
量が連続的に測定されるとともに、ワークへの通電は、
その測定値が、所望の溶け量に対して通電終了後の保持
加圧時間内における溶け量の増加を考慮して予備実験等
により設定された基準値に達した時点で停止されるた
め、たとえワークの外径や肉厚などの寸法が厳密には一
定していなかったとしても、最終的な溶け量は、ほぼ溶
接毎に一致するようになる。したがって、上記構成によれば、ワークの溶け量が一定
することにより溶接品質が安定するので、常に高品質の
Ｔ字型継手を得ることができる。

【実施例】

以下に、第１図から第８図に示した本発明の一実施例に
係るＴ字型継手の突き合わせ抵抗溶接方法について詳細
に説明する。第１図はこの方法を実施するために用いられる溶接機の
概略構成図であり、第２図は第１図のII−II線断面図、
第３図は第１図のIII−III線断面図である。図は、それ
ぞれパイプ状の第１ワーク１及び第２ワーク２がセット
された状態を示している。第２ワーク２は、第１ワーク
１に接合される端面が、第１ワークの外周面に沿った曲
面形状に形成されている。第１ワーク１を保持する第１電極３は、ほぼ第１ワーク
の内周面に沿った円柱形状に形成されたものであり、第
１ワーク１内の中空部分に通されるとともに、不図示の
保持手段によって第１ワーク１を保持するように構成さ
れている。なお、この電極３は、クロム銅によって形成
されたものであり、第１ワーク１の取り付け及び取り外
しを容易に行なえるように、その外径は、ワーク１の内
径よりも僅かに小さな寸法に設定されている。第２ワーク２を保持する第２電極４は、左右の電極5,6
に二分割された点では従来と同じであるが、具体的に
は、次のように構成されている。まず、左側電極５に
は、従来例で説明したものよりも少し深い溝が、第２ワ
ーク２の外周面とほぼ半周に亙って接触するように形成
されている。なお、この電極３の材質は第１電極３と同
様にクロム銅である。一方、右側電極６にはワーク２が
はまり込む溝は形成されておらず、左右の電極5,6で第
２ワーク２をはさみ付けて保持したときにワーク２の外
周面に食い込む鋸歯状の係止突起6aが形成されている。
第２ワーク２を保持したときにその表面に係止突起6aが
確実に食い込むように、この電極６は、ワーク２よりも
高い硬度を有する焼き入れ鋼などで形成することが好ま
しい。これらの電極5,6は、通電開閉器７とトランス８を介し
て入力電源に接続されている。また、この開閉器７は、
起動スイッチ10により動作可能となる通電制御装置11と
接続されている。したがって、通電制御装置11によって
通電開閉器７の開閉タイミングを制御することで、ワー
ク1,2への通電時間を制御することができる。また、起
動スイッチ10は、図示していないが、ワーク1,2を相互
に加圧するためのエアーシリンダの動作を制御する加圧
制御装置とも接続されている。一方、この溶接機では、上側の第２電極４の右側電極６
と一体的に動作するアーム14と、溶接時のワーク1,2の
溶け量をこのアーム14の移動量から連続的に検出するた
めに、このアーム14の動きに追従する測定部材13を持っ
た溶け量測定計12が設けられている。溶け量測定計12に
は、そこでの測定値が信号Ａとして入力されることによ
り、測定値を連続的にデジタル表示する溶け量表示装置
16が接続されている。さらに、溶け量表示装置16には、
表示値信号Ｂが入力される溶け量設定装置15、溶け量の
記録や印字を行なうために信号Ｆが入力される溶け量記
録・印字装置17、及び通電制御装置11が接続されてお
り、溶け量設定装置15と通電制御装置11とも接続されて
いる。この溶け量設定装置15には、所望の溶け量から、通電が
終了した後の保持加圧時間内に生じる溶け量の増加分を
差し引いた溶け量の基準値（第４図のl₀に相当する値で
あり、予備実験等によって定められる）が設定されてい
る。そして、溶け量設定装置15は、表示装置16から信号
Ｂとして入力された表示値がこの基準値（第４図のl₀）
と等しくなったときに、通電を停止させるための信号Ｃ
を通電制御装置11に送り出すように構成されている。ま
た、通電制御装置11は、後に詳説するが、溶け量表示装
置16での表示値をゼロにリセットしたり、その表示値を
保持したりするため、所定の条件下で信号D,Eを表示装
置16に向けて出力するように構成されている。次に、この溶接機による溶接方法について、第４図に示
すタイムチャートを併用して説明する。まず、ワーク1,2を第1,第２電極3,4にセットした上で起
動スイッチ10をオンにすることで、そのオンにされた時
間t₀後のt₁からt₆（t₆′）まで、第２電極４が第１電極
３側へ付勢されて、その接合面が所定の加圧力P₀で加圧
される。また、起動スイッチ10のオンにより、通電制御
装置11から溶け量表示装置16に信号Ｄが送られて、その
表示値がゼロにリセットされる。なお、このゼロへのリ
セットは、溶け量（ｌ）が正確に測定され、そして所望
の値（l₂）となるようにするために、両ワーク1,2が確
実に接触する時点t₁から溶け量（ｌ）が増加し始める時
点t₃,t₃′の間において、タイマ制御等により行なわれ
る。次に、t₀から初期加圧時間T₁を経た後のt₂におい
て、通電制御装置11によって通電開閉器７が閉じられ
て、所定の溶接電流I₀によるワーク1,2への通電が開始
される。通電が開始されると、接合された端面が発熱し
て溶融し、ある時点から溶け量が急激に増加する。この
とき、溶け量測定計12に設けられた測定部材13がアーム
14の動きに追従することにより溶け量（ｌ）が連続的に
測定され、その値が信号Ａとして表示装置16に入力され
て溶け量（ｌ）がデジタル表示される。上述したよう
に、各ワーク1,2の寸法にばらつきがあるような場合
は、この溶け量（ｌ）が増加し始める時点は、t₃やt₃′
で示すように、多少ばらつくこととなる。この構成では、ワーク1,2に対する通電は、溶け量測定
計12から表示装置16を経て設定装置15に信号Ｂとして入
力される溶け量（ｌ）の値が、上述の基準値l₀と一致す
るまで行なわれる。したがって、通電の終了する時点
も、タイムチャートにt₄やt₄′で示しているように、一
定になるとは限らない。一方、通電が終了した後の保持
加圧時間T₃は予め設定されているから、加圧の終了する
時点もt₆やt₆′のように一定しないが、この保持加圧時
間T₃中に増加するワークの溶け量はほぼ一定であるの
で、t₅またはt₅′におけるワークの最終的な溶け量l
₂は、ほぼ目標値付近で一定する。そして、このとき、
制御装置11から表示装置16に信号Ｅが送られて、そのと
きの溶け量の表示値が保持される。また、その表示値は
信号Ｆとして記録・印字装置17に送られ、溶接毎のワー
クの溶け量が記録されるとともに、その値を必要に応じ
て印字することが可能となる。したがって、作業者は、
表示装置16での表示値を読み取るか、記録・印字装置17
により溶け量を印字するかによって、ワークの溶け量を
簡単且つ正確に知ることができる。そのため、この構成
では、溶接前後のワークの寸法を一々測定して溶け量を
算出し、その良否を判定する必要はない。なお、この実施例では、溶接終了後のワークの斜視図で
ある第５図に示すように、各ワークにそれぞれ円形断面
のパイプ1,2を用いたものとして説明したが、各ワーク
の断面形状はそれに限ったものではなく、第６図に示す
ように第２ワークに角パイプ２′を使用してもよく、ま
た、第７図に示すように両ワークとも角パイプ１′,2′
を使用したり、第８図に示すように、第１ワークに角パ
イプ１′を使用して第２ワークに円形のパイプ２を使用
したりしてもよい。また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
その他種々の態様で実施することが可能である。例えば、溶け量表示装置16において、表示値をゼロにリ
セットするのに以下のような方法を用いてもよい。すな
わち、トランス８と電極３または４の間にトロイダルコ
イルを設け、このコイルにより溶接電流が流れたことを
検出することにより、これと同期して表示値をゼロにリ
セットするようにしてもよい。また、この溶接機での加
圧動作等を制御する制御装置の内部にタイマを設けてお
き、このタイマの時間設定により、各ワーク1,2の接触
してから溶け量が増加し始めるまでの間に、溶け量のリ
セットが行なわれるようにしてもよい。上述のいずれの溶け量の制御方法においても、常に溶接
品質の安定したＴ字型継手を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第８図は本発明の一実施例に係るＴ字型継手
の突き合わせ抵抗溶接方法を示し、第１図はこの方法の
実施に好適な溶接機の概略構成図、第２図は第１図のII
−II線断面図、第３図は第１図のIII−III線断面図、第
４図は動作状態を示すタイムチャート、第５図から第８
図は溶接後のワークを示す斜視図、第９図から第12図は
従来例に係るＴ字型継手の突き合わせ溶接方法を示し、
第９図はその方法を実施するための溶接機の概略構成
図、第10図は第９図のＸ−Ｘ線断面図、第11図は第９図
のXI−XI線断面図、第12図はその動作状態を示すタイム
チャートである。１……第１ワーク、２……第２ワーク、３……第１電
極、４……第２電極、５……左側電極、６……右側電
極、７……通電開閉器、８……トランス、９……入力電
源、10……起動スイッチ、11……通電制御装置、12……
溶け量測定計、13……測定部材、14……アーム、15……
溶け量設定装置、16……溶け量表示装置、17……溶け量
記録・印字装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中空のパイプ状第１ワーク（１）の外周面
に第２ワーク（２）の端面を接合してＴ字型継手を構成
するための突き合わせ抵抗溶接方法において、上記第１ワーク（１）の中空部内で上記第２ワーク
（２）との接触部に裏から当接する第１電極（３）によ
り該第１ワーク（１）を保持するとともに、上記第２ワ
ーク（２）の外周面に食い込んで該第２ワーク（２）に
係止する係止突起（6a）を備えた第２電極（４）により
該第２ワーク（２）を保持し、次いで、上記両電極（3,4）を相互に接近するように付
勢した上で両電極（4,6）から両ワークへ通電し、さらに、上記両電極（3,4）の接近量から上記両ワーク
（1,2）の溶け量を連続的に測定するとともに、その測
定値が所望の溶け量に対して通電終了後の保持加圧時間
内における溶け量の増加を考慮して予め設定された基準
値に達した時点で通電を停止するようにしたことを特徴
とするＴ字型継手の突き合わせ抵抗溶接方法。