JPS63317264A - 金属製箱製造のための電気溶接設備用監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気溶接操作、特に案内ローラーのまわりにと
りつけられ溶接ローラーの表面速度に整合した速度で給
電される連続電極線と協働して溶接ローラーが作動する
形式を用いた、金属製箱部材等の電気溶接操作をモニタ
ーする装置に関する。

この種の装置においては、電極線はワークがローラー間
に位置する外部回路を形成し、そのワークが、コンバー
ターによって供給され実質的に一定で、少くとも各半周
期流れるパルス出力電圧により誘動される溶接電流を受
は入れる。

本発明によれば、この−船形式の溶接装置はマイクロプ
ロセッサ方式と協働する監視装置をそなえ、その装置が
単一溶接の欠陥を検出し、これによって全金属箱におけ
る欠陥を検出して、つぎの受は入れがたい項目の排除を
可能とする。

〔従来の技術〕

とくに金属製箱の接合に関する抵抗溶接の分野において
は、一定でない溶接電流をローラーに供給するように設
計されている、何故ならば例えば波形の溶接電流が使用
できるようにするためである。金属製箱の溶合エツジに
よって行われる溶接をモニターする第一の方法では溶接
ローラーの何れか１つ（従来はトップローラ−）に圧電
装置を取付けてローラー自体が溶接間にうける振動をピ
ックアップしていた。ローラーはワーク内あるいはその
まわりに発生する温度によって、ワークに接触する最初
のレベルから汐かれ少なかれ偏移する。圧電装置を有す
る溶接ローラーが溶接が欠陥なしに行なわれる他のロー
ラーとの間のシフトの最大および最小度合を規定するこ
とによって、溶接電流の変化に対して仕上げ溶接の精度
を監視する第１の方法を提供することができる。云うま
でもなくこの種の方法は溶接装置の操作間の機械的条件
によって影響されることになる。したがって圧電装置を
もったローラーの振動と溶接の質との間に直接的な関係
がある。

第２の方法においては、溶接ローラーに一定でない電流
を供給する装置に用いられると同様に溶接電流そのもの
を監視する方法である。溶接電流を測定し、溶接が良好
である°と安全に仮定しうる電流の限界に対応するパラ
メータを設定することにより、溶接があらかじめきめら
れた質のマージン内にあるかどうかを決定することがで
きる。

以上述べた第１および第２の方法においては、あらかじ
め規定されたパラメータで動作するような装置であるか
ら、第１の方法では圧電装置と関連する溶接ローラーの
発振限界、第２の方法では溶接電流の発振限界を記憶し
なければならない。

か・る監視装置は一般にマイクロプロセッサと結合して
単一の箱における溶接欠陥を検出し認識することができ
、したがって制御信号を排除装置に中継して不良ボック
スを排除することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

とくに上記の第２の方法においては、溶接電流における
発振（溶接電圧は大体一定である）は溶接装置の高速操
作が必然的に高溶接電流周波数となるという問題を発生
する。かくてこの程度の周波数が事実監視目的に用いら
れるパラメータの溶接回路の抵抗よりも高い誘導リアク
タンスを発生するということが生じる。このことは溶接
電流における識別変化が小さいことを意味し、その実質
的な成分が実質的に誘導的であることを示す。

さらに述べるならば、一定電流動作特性は抵抗溶接に対
してますます採用されることに注目すべきである。この
場合、一定ということはパルス状溶接電流が少くとも半
周期内に平均して一定にとパまるごとを意味する。

か・る方法で動作する装置は上に述べた他の種類のもの
に比べて評価しうる利点をもっているために有利である
。

一定電流型装置においては、平凡な質的問題（溶接中に
発生する中断）も殆ど全く取除かれ、これまで不可能で
あった動作速度が得られる。しかしながら、実質的に一
定電流で動作するこの種の装置を用いると、以上述べた
監視装置を用いることができなくなる。

したがって本発明の目的は溶接電流がすべての意図およ
び目的に対して一定である型の金属製箱の製造に特に用
いられる電気溶接装置の監視装置を提供することにある
。

本発明のさらに目的は以上述べた監視装置につきまとう
これらの欠点を解消して、採用されたパラメータが溶接
ローラーと溶接間に生成する抵抗である限りは溶接プロ
セスに直接および緊密に結合した制御型式をあたえるこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、溶接の質を実証する基本的なパラメー
タを構成するものはか・る抵抗の変化である。

以上の目的は溶接電流が実質的に一定であり且つ溶接の
質を実証する手段によるパラメータとして利用されない
タイプの抵抗溶接操作に用いるために設計された特許請
求の範囲に開示された特徴を有する監視装置を実現する
ものである。

以下余白 （作　用〕 本発明の本質的な利点は監視される量（実際直接に）が
材料が溶接される条件を直接反映するパラメータである
溶接抵抗であることによって正確な測定を最大の確実度
であたえることにある。

本発明にめいる監視装置の他の大きな利点は極度に簡単
で信頼でき、且つ容易に現存する装置に集積することが
でき、且つ適切なマイクロプロセッサを付加することに
よって従来技術の監視媒体を用いて何ら変更することな
く実現できる。

〔実施例〕

以下本発明の好ましき実施例を図面を参照しつ・詳細に
説明する。

図示のように、抵抗溶接装置はコンバータ９と変圧器８
よりなる電源を有し、それによって電圧Ｕが溶接ローラ
ー１に供給される。発生する溶接電流Ｉｓは各半周期内
に一定の平均値を記憶する限り（第２図にその１例を示
すごとく）一定と考えられる。

２は溶接ローラー１のまわりにまかれた連続電極線であ
って、付加されたガイドローラー１６に案内され溶接ロ
ーラーの表面速度に整合された速度で送られる。第１図
に詳細に示されるように、電極線２は溶接ローラー１の
間に位置する溶接部１４の外部にそれに平行に回路２ａ
を形成する。

第１図および第５図（溶接部１４の明瞭な説明をあたえ
る図）に特に示すように、溶接部において生ずる抵抗は
溶接さるべき部材の材料（たとえば金属箱の部材３およ
び４）、材料にか・る機械的圧力、溶接部材の形状、部
材のオーバーラツプおよび材料に存在する化学的物質（
例えば錫）によって決まる可変因子である。

連続した電極線２は溶接部めっき金属製箱部材の場合に
は溶接ローラーを清潔にするために用いなければならな
い。このタイプを用いることによって銅電極線２は溶接
ローラーの間および周辺を連続して回り第１図の矢印ｆ
、で示された方向に送られる。溶接部１４を流れる溶接
電流Ｔｓはすでにのべたように溶接がおこっている間は
実質的に一定であり、変化をうける只一つのパラメータ
は抵抗Ｒｓであり、溶接の質を実証する最後の監視さる
べきものはこの量である。

この際、溶接工に供給される電圧Ｕは第４図に示すよう
に通常はパルス波形になっているという。

に注目しなければならない。パルス状になった電圧出力
を用いて実質的に一定な溶接電流を発生させる選択も亦
可能である。しかしその場合は繰返す正のピークと負の
ピークを整流して電流を発生するために単一パルスが正
から負に繰返し、上述のごとき実質的に一定な溶接電流
をうる。何れの場合にも、各電圧パルスの幅は溶接機が
過熱の発生により損害をうけないようにあたえられた期
間を超えてはならない。これまでのべてきた装置は従来
技術である。

本発明に力いる装置においては、その好ましき実施例に
おいて、電極線２によって形成される回路２ａに関連し
て第１のトランスジューサ１０、ホール効果装置が用い
られる。か・るトランスジューサは溶接抵抗Ｒｓに明白
に比例する電掘回路を通して流れる電流Ｉｎを測定する
のに用いられる。この問題の電流１ｍは誘導成分を含む
、しかしこれは溶接電流Ｉｓによって電極回路２ａに発
生する磁界の結果によるものであって、これは除去され
なければならない。さらに正確に云うならば、１ｍによ
って示される電流は活性成分１ｒと磁界によってきまる
リアクティブ成分ＩＬとからなると考えられる。したが
って正確な読みを発生するために除去し補償されなけれ
ばならないのはりアクティブ成分である。これは同様に
ホール効果装置を用いた第２のトランスジューサ１１を
溶接電流によって発生する磁界内に位置する誘導回路１
５に分離して専用に設けることによって達成される。

こ・にのべた実施例においては、分離された誘導回路は
トランスジューサ１１を短絡するワイアであって、そこ
を流れるＩＬ’で示す電流は第１のトランスジューサＩ
Ｏで測定された電極電流１ｍの誘導成分ＩＬに比例する
。

第１および第２のトランスジューサ１０および１１はそ
れぞれ１７および１８と表示された出力信号を供給し、
それらは各段階において測定された電流１＋ｉおよびＩ
Ｌ’に比例しており、該２つの信号はフィルタ１２（図
解例においては差動回路）へ縦続接続され、該フィルタ
１２は、第２のトランスジューサ１１を介して測定され
た誘導電流ＩＬ’の値を減することによって、第１のト
ランスジューサ１０により測定された電流１ｍに登録さ
れた誘導成分ＩＬを除去するのに役立つ。従って、フィ
ルタ１２は、溶接抵抗Ｒｓに正比例する出力信号１９を
供給する。

５は、本発明の溶接監視装置の主要素を構成するマイク
ロプロセッサを示す。溶接ローラーへの機械的な圧力、
溶接電流Ｉｓ、溶接部材の間の接触領域すなわち重なり
、溶接時における時間経過、および溶接される材料の型
、のようなあらかじめ決定された要因は、ＭＣＰによる
直接方式においては認められず、それでもなお、最大お
よび最小のパラメトリックな限界を確立するのに役立ち
、該限界の間に、溶接抵抗Ｒｓまたはむしろ電極回路２
ａを通して流れる電流Ｉｎが値をとらねばならない（活
性電流１ｒは抵抗Ｒｓに正比例する）。

従って、マイクロプロセッサ５はろ波された信号１９を
、入力された最大および最小パラメトリック限界と比較
するただ１つの機能を行う、すなわち、信号１９は、仮
定された過失のない溶接の場合に該限界内の状態をとら
ねばならない。同様に、過熱による設備の損傷を防止す
るため、各電圧パルスＵの最大許容持続時間Ｔ（第４図
参照）を反映する１つの限界をＭＣＰに導入する。

さらに、この動作態様において、第２図および第３図を
参照すると、溶接電流Ｉｓは第２図のように、実質的に
一定な波形を示す（すわわち、電流Ｉｓは各半周期の間
、実用上一定を保持する）。

しかし一方では、電流１ｒ（電流Ｉ１１の活性成分）は
、波形は同様に一定であるが、溶接抵抗Ｒｓに比例して
強度が変化する。従って、溶接抵抗Ｒｓ（Ｒｓ　ｌ１ｌ
ａｘおよびＲｓ　＋＊ｉｎ）に対して、上方および下方
のパラ、（）リンク限界が制定され、かつ、電流Ｉｒが
この限界内に登録されると、溶接は良好であり、電流１
ｒが上方および下方限界の上方または下方のいずれかを
示すと、溶接は標準外であり、箱はたたき出されねばな
らない。２つのパラメトリック限界のみがマイクロプロ
セッサ５に入力されておれば、フィルタ回路１２から整
流器１３へ出力信号１９を縦続接続する利点がある。

そして、そこから、情報をディジタル化するインタフェ
ース６を通して、信号がマイクロプロセッサへ中診され
る。同じことは、供給電圧Ｕの場合にも適用され、該電
圧はサンプルされ、もう１つのインタフェース７によっ
てマイクロプロセッサ５へ画情される。

２０は、コンバータ９がマイクロプロセッサ５へ接続さ
れる回路を示し、該回路は変圧器８によって電力供給さ
れる抵抗性および誘導性溶接回路に適用された時定数の
変化を検出する。そして、溶接回路は２ｂで表され、第
１図におけるファントム線で取り囲まれており、このよ
うな変化は、コンバータ９からサンプルされた電源出力
電圧Ｕにおける変化に実際に正比例する。

このようにして、マイクロプロセッサ５は、それぞれ電
流１ｒが入力されたパラメトリック限界の外にある時、
および電圧Ｕのパルス幅がＴより大である時ゲートされ
る２つの出力ｘ１およびｘ２によって標準外の溶接を知
らせる。ｘ２で示される信号は、また、完全な遮断をト
リガすることにより溶接設備の損傷を防止する制御機能
として役立つ。

最後に、次のことがわかる。すなわち、溶接抵抗は温度
により変化する。従って、各溶接サイクルの開始におけ
る電極線２の冷却器条件が、正常運転の間示すものより
もより低く、全体の溶接抵抗Ｒｓを決める。すべての他
の要素は等しく保たれる。同様に、最初に電極回路２ａ
を通って流れる電流ｌｌ１ｌは、与えられたその後の変
化期間、正常な運転条件下におけるよりも一層高く示さ
れる傾向にある。従って、グラフを参照すると、電流Ｉ
ｒ（Ｉｎ＋）は最初減少する指数関数曲線に従い、その
後、標準外の溶接を反映する条件が起こらなければ、は
ぼ一定を保持する。マイクロプロセッサ態を考慮に入れ
なければならない。それ故に、その限界は、変化期間の
間（第３図）電流１ｒ（Ｉｍ）の強さがその範囲内を示
さねばならない最初に減少する指数関数曲線に対して設
計される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に力いる溶接装置の操作を説明する図、
第２図および第３図は溶接電流の波形および溶接ローラ
ーのまわりにまかれた電極線における電流波形、第４図
は装置に電源を供給するコンバータの電圧出力波形、第
５図は第１図の部分的詳細図である。 ｌ・・・溶接ローラー、　　２・・・電極線、３．４・
・・溶接部材、 ５・・・マイクロプロセッサ、 ６．７・・・インターフェース、 ８・・・ｉ圧！、　　　　　９・・・コンバータ、ｌＯ
・・・第１のトランスジューサ、 １１・・・第２のトランスジューサ、 １２・・・フィルタ回路、　　１３・・・整流器、１４
・・・溶接部、　　　　　１５・・・誘導回路、１６・
・・案内ローラー、 １７　、１８　、１９・・・出力信号、２０・・・マイ
クロプロセッサ５とコンバータ９を接続する回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶接ローラー（１）が案内ローラー（１６）の周り
   に環状にされた連続した電極線（２）と共に動作し、該
   案内ローラーは該溶接ローラーの表面速度と調和した速
   さで供給され、該ローラーの間に配置された溶接物（１
   ４）に並列に外部回路（２ａ）を設け、該ローラーは、
   コンバータ（９）によって供給されたパルス状出力電圧
   （Ｕ）から引き出し、少なくとも各半周期内は実質的に
   一定に流れる溶接電流（Ｉｓ）を受け；マイクロプロセ
   ッサシステム（５）と協働する監視装置が使用され、そ
   れにより、単一の溶接物従って完全な金属製箱における
   欠陥を検出するのに役立ち、標準外の項目のその後の拒
   絶を可能にする型式の金属製箱製造のための電気溶接設
   備用監視装置において、該電極線により作られた該回路
   （２ａ）に適用された第１のトランスジューサ（１０）
   であって、該電極回路（２）を流れる電流（Ｉｍ）を測
   定し、該電流は溶接物（１４）の抵抗（Ｒｓ）に正比例
   する活性成分（Ｉｒ）および溶接電流（Ｉｓ）により発
   生された磁界から引き出される誘導成分（ＩＬ）から成
   り：該測定された電流（Ｉｍ）に比例する出力信号（１
   ７）を供給するもの、 溶接電流（Ｉｓ）によって発生された磁界内に配置され
   た分離され排他的な誘導回路（１５）に適用された第２
   のトランスジューサ（１１）であって、該第１のトラン
   スジューサ（１０）によって測定された電流（Ｉｍ）の
   誘導成分（ＩＬ）に比例する、該誘導回路に流れる電流
   （ＩＬ′）を測定し；該測定された電流（ＩＬ′）に比
   例する出力信号（１８）を供給するもの、 該第１および第２のトランスジューサ（１０、１１）が
   縦続接続されたフィルタ回路（１２）であって、該第２
   のトランスジューサ（１１）によって測定された誘導電
   流（ＩＬ′）の値を該電流（Ｉｍ）から差引いて、該第
   １のトランスジューサ（１０）によって測定された該電
   流（Ｉｍ）から該誘導成分（ＩＬ）を除去し；溶接抵抗
   （Ｒｓ）に正比例する出力信号（１９）を供給するもの
   、 該フィルタ回路（１２）からの出力信号（１９）がディ
   ジタル形式で供給されるマイクロプロセッサ（５）であ
   って、該マイクロプロセッサは少なくとも最大および最
   小のパラメトリック限界を有し、該限界内であれば該ろ
   波された出力信号（１９）は溶接の許容可能な品質を確
   実にし、該フィルタ回路（１２）から受信した信号（１
   ９）が前記パラメトリック限界内にない時のみ、標準外
   溶接を反映する第１の出力信号（ｘ１）を供給するもの
   、を具備することを特徴とする金属製箱製造のための電
   気溶接設備用監視装置。 ２、該コンバータ（９）を該マイクロプロセッサ（５）
   へ接続し、変圧器（８）によって電源供給される抵抗性
   および誘導性の溶接回路（２ｂ）に適用された与えられ
   た時定数における変化を検出するための手段を備える回
   路（２０）を具備し；このような時間の変化がコンバー
   タ（９）からのサンプルされた電源出力電圧（Ｕ）のパ
   ルス幅の変化に正比例し：電圧パルスの幅が、溶接抵抗
   従って溶接の品質に比例する与えられたパラメトリック
   限界を超えることを示す時、該マイクロプロセッサ（５
   ）がさらに標準外溶接を反映する出力信号（ｘ２）を供
   給する特許請求の範囲第１項に記載の監視装置。 ３、該マイクロプロセッサからの第２の出力信号（ｘ２
   ）はまた遮断をトリガすることによって溶接設備に損傷
   を防止するようにする制御媒体として用いられる特許請
   求の範囲第２項に記載の監視装置。 ４、該第１および第２のトランスジューサ（１０、１１
   ）は双方共ホール効果装置である特許請求の範囲第１項
   に記載の監視装置。 ５、該フィルタ回路（１２）は差動回路である特許請求
   の範囲第１項に記載の監視装置。 ６、該分離された誘導回路（１５）は短絡されたコイル
   で具現される特許請求の範囲第１項に記載の監視装置。