JPH0790385B2 - バット溶接機のワーク溶け量制御方法及びバット溶接機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、バット溶接機におけるワークの溶け量の制御
方法、及びこの制御方法を実施するためのバット溶接機
に関する。

【従来の技術】

従来のバット溶接機による溶接方法について、溶接過程
の概要を示す第５図から第９図、及びそのタイムチャー
トを示す第12図を用いて以下に説明する。 第５図は溶接ワークのセット状態を示し、1,2,3,4は、
それぞれ、左上部電極、左下部電極、右上部電極、右下
部電極を示し、5,6は溶接ワークを示している。図示す
るように、この状態では、左右の下部電極2,4にワーク
5,6が載置される。なお、接合されるワーク5,6は、図示
するように、その両接合端面5a,6aが密着した状態で載
置されるとは限らない。第６図は、左右の上部電極1,3
により、ワーク5,6を下部電極2,4に対して押圧力Ｑで押
圧したワーククランプ状態を示している。図中7,8は、
それぞれ、上下が組み合わされて一組となった状態の左
側電極及び右側電極を示している。 第７図および第８図は、それぞれ、接合端面5a,6aを加
圧力Ｐで加圧した状態及びワーク5,6への通電状態を示
しているが、これらの状態については、そのタイムチャ
ートを示す第12図に従って説明する。 まず、第７図に示すように可動電極としての右側電極８
が固定電極としての左側電極７の方向へ付勢されること
により、ワーク5,6の接合端面5a,6aは、溶接機の起動ス
イッチをオンにしたt₀後の所定の時間t₁からt₆まで、加
圧力Ｐとして予め設定された値P₀で加圧される。そし
て、この所定の加圧力P₀に達したt₁後の時間で、t₀初期
加圧時間としてT₁を経た後のt₂からt₄までのT₂の間、左
右の電極7,8からワーク5,6に溶接電流Ｉとして所定の電
流I₀が流される。その間、突き合わされたワーク5,6の
接合端面5a,6aは、ある時点t₃からジュール熱により軟
化・溶融し始めると同時に、加圧力P₀作用で溶け量Ｌが
急激な速度で増加し、通電終了の時点t₄で溶け量Ｌはl₁
となる。なお、接合端面5a,6aが軟化・溶融し始めるt₃
の時点は、ワーク5,6自体のばらつきや溶接条件の変動
によって多少変化する。なお、当然ながら、t₃の時点は
溶接前に予め設定されるものではない。一方、通電が終
了するt₄以降は発熱の増加はないが、t₄からt₆までの保
持加圧時間T₃中にも加えられる加圧力P₀によって、冷却
がある程度進む時間t₅まではt₄時点での溶け量l₀が僅か
に増加し、その後に、溶接部９は所望の溶け量ｌに達す
る。それ以降は溶け量ｌは増加せず、冷却が進んで溶接
部９が固化する。第９図はt₆以降の加圧解除及びクラン
プ解除状態を示しており、図示のように右側電極８の加
圧力Ｐが解除されるとともに各上部電極1,3が上方へ引
き上げられて、接合されたワーク5,6が取り出される。 上述したワーク5,6の溶け量ｌは、ワーク5,6の接合端面
5a,6aを単に突き合わせた状態を示す第10図と、溶接後
のワーク5,6の状態を示す第11図に示されるように、溶
接の前後で変化するワーク5,6上の任意の２点a,b間の距
離の差、すなわち、L₀とL₁の差で表される。この溶け量
ｌはまた、溶け代あるいは寄り代とも言われる。溶けた
ワーク5,6の接合端面5a,6aの大半は溶接バリとなるが、
一部はスパッタとなって飛散したりワーク5,6に付着し
たりする。

【発明が解決しようとする課題】

上述した従来の溶接方法では、溶接電流I₀、T₂で示され
た通電時間、加圧力P₀等の溶接条件に変動がある場合は
勿論、これらの溶接条件を一定に設定して溶接した場合
でも、ワーク5,6の接合端面5a,6aの形状や性状、及び肉
厚等のばらつきが原因となって、第12図に示したよう
に、溶け量Ｌが所望の値ｌに対してl₁やl₂で示したよう
な値に大きく変化する場合が多々ある。したがって溶接
部９の強度や外観は不安定となり、また、溶接部の品質
の良否を知るために、溶接部を検査する必要も生じる。 したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、バット
溶接機で溶接する際におけるワークの溶け量を常に一定
となるように溶接機を制御して溶接品質を安定させるこ
とにある。

【課題を解決するための手段】

上記技術的課題を達成するため、本発明によれば、固定
電極に対する可動電極の移動量から溶接ワークの溶け量
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
の増加量を考慮して予め設定された基準値に時点で通電
を停止するようにしたことを特徴とするバット溶接機の
ワーク溶け量制御方法が提供される。 また、本発明によれば、溶接時の可動電極の移動量から
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
信号を出力する溶け量測定手段と、ワークにおける所望
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定められた基準値が設定さ
れるとともに、該基準値と上記溶け量測定手段からの測
定値信号を連続的に比較し、測定値が基準値に達した時
点で通電停止信号を出力する溶け量設定手段と、溶け量
設定手段からの通電停止信号に基づいて通電を停止する
通電制御手段を備えたことを特徴とするバット溶接機が
提供される。 この構成のバット溶接機においては、さらに、上記溶け
量測定手段から出力される測定値信号により溶接中の溶
け量を連続的に表示する溶け量表示手段と、ワークへの
通電を開始した時点及びその前後を含む溶接開始時にそ
の表示値のリセット信号を出力するリセット手段とを備
えることが好ましい。

【作用・効果】

上記構成においては、溶液中に、まず溶け量測定手段に
よって溶接ワークの溶け量が可動電極の移動量に基づい
て測定される。溶接中はこの測定値は連続的に変化する
が、その値は信号として溶け量設定手段に入力される。
溶け量設定手段では、この測定値と予め設定された基準
値とが連続的に比較され、測定値が基準値に達した時点
において、通電停止信号が出力される。この通電停止信
号は通電制御手段に入力され、通電制御手段はその信号
に基づいてワークへの通電を停止する。保持加圧時間中
は、通電停止後もワークの溶け量は増加するが、基準値
はこの増加量を見込んで定められたものであるから、最
終的なワークの溶け量を常に一定させることができる。 また、溶け量表示手段とその表示値のリセット手段を設
けた場合には、上記測定値信号により溶け量が連続的に
表示される。表示された溶け量は、溶接が開始される時
にゼロにリセットされるため、溶接終了時（ワークのク
ランプを解除しまたは加圧を解除する時点）における表
示値がリセットされるまで保持されるようにようにして
おけば、ワーク端面の最終的な溶け量を常に正確に知る
ことができる。 したがって、この構成によれば溶け量の過不足が生じな
いため溶接品質が安定し、溶接部の検査を簡略化または
省略できるとともに不良品の発生も防止できる。

【実施例】

以下に、本発明の第１実施例から第３実施例について、
第１図から第４図を用いて詳細に説明する。 まず、第１図及び第２図を用いて第１実施例について説
明する。第１図は本発明の第１実施例に係るバット溶接
機の概略構成を示すブロック図、第２図はそのフローチ
ャートである。 図示するように、溶接ワーク5,6を保持する左右の電極
7,8は、従来と同様に、左上部電極１、左下部電極２、
右上部電極３、右下部電極４により構成されている。各
上部電極1,3には油圧シリンダ等のクランプ装置16が接
続されていワーク5,6の固定・解除が行なわれ、可動電
極としての右側電極８には、ワーク5,6の接合端面5a,6a
を加圧するため、エアーシリンダ等で構成される加圧装
置20が接続されている。そして、クランプ装置16と加圧
装置20は、それぞれ、起動スイッチ10動作を開始する全
体制御装置11に接続されている。 左右の電極7,8は、トランス15と開始器14を介して電源1
3に接続されており、この開始器14には、全体制御装置1
1に接続された通電制御装置12が接続されている。そし
てその開閉状態は、全体制御装置11からの信号に基づい
て通電制御装置12が制御する。なお、以上説明したクラ
ンプ装置16及び加圧装置20の動作、及び通電のタイミン
グは、全体制御装置11内及び通電制御装置12内に設けら
れたタイマによりコントロールされる。また、溶接電極
は、通電制御装置12で溶接前に予め設定される。 右側電極８には、溶け量測定計19を作動させるアーム21
が設けられており、このアーム21のアーム5,6の接合端
面5a,6aの加圧に伴って移動する距離に基づいて、溶け
量測定計19がワーク5,6の溶け量を測定する。溶け量測
定計19には、この測定値が信号Ａとして入力されること
により、その値を接続的にデジタル表示する溶け量表示
装置18が接続されている。さらに、溶け量表示装置18に
は、この表示値を信号Ｂとして受けて処理する溶け量設
定装置17が接続されている。なお、溶け量設定装置17に
は、所望の溶け量（第12図中のｌ）から通電を終了した
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
て定められた基準値（第12図中のl₀）が予め設定されて
おり、信号Ｂとして入力された表示値がこの基準値と等
しくなったときに、通電制御装置12に信号Ｃが送り出さ
れ、通電が停止する。したがって、溶接ワーク5,6毎
に、第12図に示す通電停止の時点t₄及び通電時間T₂が異
なる。すなわち、従来では最終の溶けりょうが小さい値
l₁となるようなワーク5,6に対してはT₂は長くなり、逆
に、大きい値l₂となるようなワーク5,6に対してはT₂は
短くなる。なお、上記溶け量表示装置18は、全体制御装
置11及び通電制御装置12とも接続されており、後に詳し
く説明するが、これらからの信号D,Eによって表示値の
ゼロへのリセット及び表示値の保持が制御される。 次に、上記構成のバット溶接機の作動状態について、第
２図のフローチャートを用いて詳細に説明する。 まず、ワーク5,6をセットした上で起動スイッチ10をオ
ンにして作動開始することより（ステップ01）、全体制
御装置11からクランプ装置16に駆動信号が入力され、ク
ランプ装置16が作動して（ステップ02）、ワーク5,6が
電極7,8に保持される。次いで、ステップ03で全体制御
装置11から加圧装置20に信号が出力され、右側電極８が
左側電極７側へ付勢されて溶接ワーク5,6の接合端面5a,
6aが加圧される。 その後、ステップ04において全体制御装置11からの信号
で通電制御装置12が開閉器14を閉じ、ワーク5,6への通
電が開始される。また、これと同期して、ステップ05に
おいて通電制御装置12から出力された表示値のリセット
信号Ｄ（第１図）が溶け量表示装置18へ入力され、その
表示値がゼロにリセットされる。次いで、ステップ06に
おいてワーク5,6への通電に伴って溶け量が増加し始め
ると、右側電極８移動量が溶け量測定計19により測定さ
れ、その値が溶け量表示装置18において表示される。表
示値は、さらに溶け量設定装置17にも送られるが、その
値が予め設定された基準値に到達した時点（ステップ0
7）で、溶け量設定装置17から通電制御装置12に信号Ｃ
（第１図）が送られ、通電が即座に停止する（ステップ
08）。 この時点では、溶接部９がまだ高温で軟化状態にあるの
で、右側電極８の加圧によって溶け量は僅かに増加する
が、溶け量設定装置17に設定された基準値がこの増加量
を見込んだものであるため、溶接部９が完全に固化した
状態では、溶け量は常に一定値となる。 この後、スイッチ09のクランプ解除とステップ10の加圧
解除が全体制御装置11によりほぼ同じ時点に開始される
が、このとき、全体制御装置11からは、クランプ解除ま
たは加圧解除のいずれかと同期して溶け量の表示値を保
持するための信号Ｅが溶け量表示装置18へ出入力され、
これにより表示値が保持される（ステップ11）。そし
て、この直後に、ステップ12にてクランプシリンダが上
昇し、また、これとほぼ同時にステップ13にて加圧シリ
ンダが後退し、これによりステップ14において作動が終
了する。 上記の加圧シリンダ後退時には、アーム21の移動による
溶け量測定計19での測定値信号Ａが溶け量表示装置18に
入力されることになるが、上記のようにステップ１で既
に表示値が保持されているから、表示値が変わることは
ない。したがって、作動終了後まで正確な溶け量の値が
表示されることになる。 なお、表示値の保持は、次の溶接が開始されるまで続け
られ、次の溶接の作動が開始されると全体制御装置11か
らの信号に表示値に保持が解除され、これにより表示値
のリセットが可能となる。 したがって、溶接を繰り返し行なっても常に溶け量が正
確に測定・表示され、最終の溶け量が常に一定となるよ
うに制御される。 以上説明したように、上記構成によれば、電流や加圧力
等の溶接条件やワークを厳しく管理しなくても、通電時
間に柔軟性を持たせたことで溶け量を常に一定に保つこ
とができるから、溶接品の強度、外観、寸法等の溶接品
質の安定する。そのため、製品の検査の簡略化または省
略を図ることもできる。さらに、最終的な溶け量は、表
示装置18で精度良く、しかも容易に知ることができる。 次に、第３図に示した第２実施例について説明する。第
３図は本発明の第２実施例に係るバット溶接器の概略構
成を示すブロック図である。この実施例においては、溶
け量表示装置18における表示値のリセットをするための
構成が第１実施例とは異なる。すなわち、通電制御装置
12と溶け量表示装置18が接続されておらず、電源回路中
にトロイダル型コイル23が設けられ、このコイル23と溶
け量表示装置18が電流測定・表示装置22を介して接続さ
れている。この構成の場合は、ワーク5,6への通電が開
始されると、この電流によりコイル23から電流測定・表
示装置22へ電流測定信号が送られて電流の測定・表示が
始まり、そしてこの装置22から溶け量表示装置18へ通電
開始と同期した表示値をリセットするための信号Ｄが送
られることにより溶け量の表示値がリセットされる他
は、第１実施例と同様に作動する。したがって、第１実
施例と同じく溶接品質が安定する。 さらに、第４図に示した第３実施例について説明する。
第４図は本発明の第３実施例に係るバット溶接器の概略
構成を示すブロック図である。この実施例においても溶
け量表示装置18は通電制御装置12とは接続されておら
ず、それに代わって全体制御装置11と接続されている。
したがって、その表示値をリセットする信号Ｄが全体制
御装置11から出力されるが、そのため、この装置11内に
はタイマが追加されている。 この構成における作動状態は、フローチャートを示す第
２図に破線で示すように、ステップ03において加圧装置
20が作動した後、ステップ04で通電が開始されるととも
に、上記タイマの設定時間が経過した後に出力される全
体制御装置11からの信号Ｄで、ステップ05において溶け
量の表示値がリセットされる。したがって、そのリセッ
トのタイミングはタイマにより任意に設定することがで
きる。ただし、実際には、溶け量を正確に測定して表示
するたに、溶け量表示装置18での表示値のリセット時点
を、右側電極８の加圧によりワーク5,6の接合端面5a,6a
が接続してから通電により溶け量が増加し始めるまでの
間に設定しておくのが好ましい。 このように構成した場合にも、上記各実施例と同様に、
溶け量が一定するから溶接品質が安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るバット溶接機の概略
構成を示すブロック図、第２図はその作動状態を示すフ
ローチャート、第３図は第２実施例に係るバット溶接機
の概略構成を示すブロック図、第４図は第３実施例に係
るバット溶接機の概略構成を示すブロック図、第５図か
ら第12図は従来例を示し、そのうち第５図から第９図は
溶接過程の概要を示す説明図、第10図及び第11図はワー
クの溶け量の説明図、第12図はタイムチャートである。 １……左上部電極、２……左下部電極、３……右上部電
極、４……右下部電極、５……ワーク、６……接合端
面、７……左側電極、８……右側電極、９……溶接部、
10……起動スイッチ、11′……全体制御装置、12……通
電制御装置（通電制御手段）、13……電源、14……開閉
器、15……トランス、16……クランプ装置、17……溶け
量設定装置（溶け量設定手段）、18……溶け量表示装置
（溶け量表示手段）、19……溶け量測定計（溶け量測定
手段）、20……加圧装置、21……アーム、22……電流測
定・表示装置、23……トロイダル型コイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の溶接ワーク（５）を保持した固定電
   極（７）に対して他方の溶接ワーク（６）を保持した移
   動電極（８）を押圧し、同時に各電極（7,8）から該ワ
   ーク（5,6）へ通電することにより溶接するバット溶接
   機におけるワークの溶け量を制御する方法にして、 上記固定電極（７）に対する可動電極（８）の移動量か
   ら上記ワーク（5,6）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バット溶接機のワーク溶け量制御方
   法。
2. 【請求項２】一方の溶接ワーク（５）を保持した固定電
   極（７）に対して他方の溶接ワーク（６）を保持した移
   動電極（８）を押圧し、同時に各電極（7,8）から各ワ
   ーク（5,6）へ通電することにより各ワーク（5,6）を溶
   接するバット溶接機において、 上記可動電極（８）の溶接時における移動量から上記ワ
   ーク（5,6）の溶け量を連続的に測定するとともにその
   測定値信号を出力する溶け量測定手段（19）と、 上記ワーク（5,6）における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
   て予め定めらた基準値が設定されるとともに、該基準値
   と上記溶け量測定手段（19）からの測定値信号を連続的
   に比較し、測定値が基準値に達した時点で通電停止信号
   を出力する溶け量設定手段（17）と、 上記溶け量設定手段（17）からの通電停止信号に基づい
   て通電を停止する通電制御手段（12）を備えたことを特
   徴とするバット溶接機。
3. 【請求項３】上記溶け量測定手段（19）から出力される
   測定値信号により溶接中の溶け量を連続的に表示する溶
   け量表示手段（18）と、 溶接開始時にその表示値のリセット信号を出力するリセ
   ット手段（12,22,11）とを備えたことを特徴とする請求
   項２記載のバット溶接機。