アークスポット溶接装置
【課題】所望の接合強度が得られるワーク裏面ナゲット径Ｄｓを形成するための溶接電流値Ｉｒ及び溶接時間Ｔｒを自動的に設定することができるアークスポット溶接装置を提供すること。
【解決手段】複数枚の被溶接材を重ねて形成されるワーク２に所定の溶接電流を所定の溶接時間だけ通電してアーク溶接するアークスポット溶接装置において、被溶接材の板厚Ａｓを設定する板厚設定部ＡＳと、ワーク２の裏面ナゲット径Ｄｓを設定する裏面ナゲット径設定部ＤＳと、板厚Ａｓ及び裏面ナゲット径Ｄｓと溶接電流値Ｉｒ及び溶接時間Ｔｒとの関係を予め設定した条件テーブルと、設定された板厚Ａｓ及び設定された裏面ナゲット径Ｄｓを入力として条件テーブルから溶接電流値Ｉｒ及び溶接時間Ｔｒを自動的に設定する条件設定部ＣＳと、を備えている。
【解決手段】複数枚の被溶接材を重ねて形成されるワーク２に所定の溶接電流を所定の溶接時間だけ通電してアーク溶接するアークスポット溶接装置において、被溶接材の板厚Ａｓを設定する板厚設定部ＡＳと、ワーク２の裏面ナゲット径Ｄｓを設定する裏面ナゲット径設定部ＤＳと、板厚Ａｓ及び裏面ナゲット径Ｄｓと溶接電流値Ｉｒ及び溶接時間Ｔｒとの関係を予め設定した条件テーブルと、設定された板厚Ａｓ及び設定された裏面ナゲット径Ｄｓを入力として条件テーブルから溶接電流値Ｉｒ及び溶接時間Ｔｒを自動的に設定する条件設定部ＣＳと、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚の被溶接材を重ねたワークをアークスポット溶接するときに、ワークの裏面ナゲット径を適正化するための溶接電流及び溶接時間の設定を自動化することができるアークスポット溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ティグ溶接、プラズマ溶接等の非消耗電極アークによるアークスポット溶接では、複数枚の被溶接材を重ねたワークに対して溶接トーチ先端のノズルを押し付けて、所定の溶接電流Ｉｗを所定の溶接時間Ｔｗだけ通電してアークを発生させ、ワークを溶接するものである。
【０００３】
図１２は、一般的なアークスポット溶接装置の構成図である。溶接電源ＰＳは、非消耗電極アーク３を発生させるための溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを出力する。この溶接電源ＰＳは、定電流特性を有しているので、設定された溶接電流Ｉｗが通電し、溶接電圧Ｖｗはアーク長に略比例した値となる。アークスポット溶接を行うので、溶接電源ＰＳでは溶接電流Ｉｗと、その通電時間である溶接時間Ｔｗが設定される。
【０００４】
溶接トーチ４の先端にはタングステン電極等の非消耗電極１（単に電極と記載する場合もある）が取り付けられており、その外側にノズル５が設けられている。このノズル５の内側にはアルゴンガス等のシールドガスが流れている。ワーク２は、複数枚の被溶接材が重ねられて形成されている。
【０００５】
アークスポット溶接は、上記のノズル５をワーク２に押し付けた状態で、所定の溶接電流Ｉｗを所定の溶接時間Ｔｗだけ通電してアーク３を発生させ、ワーク２を溶接するものである。
【０００６】
図１３は、上述したアークスポット溶接を行ったワーク２の溶接部を示す図である。同図（Ａ）は横断面図を示し、同図（Ｂ）はワーク２の裏面を示す。同図（Ａ）に示すように、２枚の被溶接材を貫通して溶接金属が形成されて接合されている。また、同図（Ｂ）に示すように、裏面には直径Ｄ（以下、裏面ナゲット径Ｄという）の溶融部が形成されている。この裏面ナゲット径Ｄは、接合強度に大きく影響を与える。したがって、所望の接合強度を得るためには、適正な裏面ナゲット径Ｄを形成する必要がある。このためには、アークスポット溶接の溶接電流Ｉｗ及び溶接時間Ｔｗを適正値に設定する必要がある（従来技術としては、例えば、特許文献１、２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２５１２６６号公報
【特許文献２】特開平５−１６９２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、所望の接合強度を得るためには、適正な裏面ナゲット径Ｄを形成する必要がある。このためには、溶接電流Ｉｗ及び溶接時間Ｔｗを適正値に設定する必要がある。しかし、適正な裏面ナゲット径Ｄを得るためには、被溶接材の材質、板厚、重ねた枚数等の溶接条件ごとに溶接電流Ｉｗ及び溶接時間Ｔｗを調整しながら何度も溶接を繰り返して適正な条件を見つけなければならない。このために、生産準備に時間がかかり生産効率が低下していた。さらに、未熟練工にとってはこの条件設定はとても難しい作業であった。
【０００９】
そこで、本発明は、適正な裏面ナゲット径を形成するための溶接電流及び溶接時間の設定を容易にすることができるアークスポット溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、
複数枚の被溶接材を重ねて形成されるワークと電極との間にアークを発生させ、このアークに所定の溶接電流を所定の溶接時間だけ通電して溶接するアークスポット溶接装置において、
前記被溶接材の板厚を設定する板厚設定部と、
前記ワークの裏面ナゲット径を設定する裏面ナゲット径設定部と、
前記板厚及び前記裏面ナゲット径と前記溶接電流値及び前記溶接時間との関係を予め設定した条件テーブルと、
前記設定された板厚及び前記設定された裏面ナゲット径を入力として前記条件テーブルから前記溶接電流値及び前記溶接時間を自動的に設定する条件設定部と、
を備えたことを特徴とするアークスポット溶接装置である。
【００１１】
第２の発明は、前記板厚が、前記ワークを形成する前記被溶接材のそれぞれの板厚の合算値である、
ことを特徴とする第１の発明記載のアークスポット溶接装置である。
【００１２】
第３の発明は、前記条件設定部は、前記設定された板厚及び前記設定された裏面ナゲット径を入力として前記条件テーブルから前記溶接電流値及び前記溶接時間を出力し、これら両値に前記ワークを形成する被溶接材の枚数に応じた係数を乗じて前記溶接電流及び前記溶接時間を補正して設定する、
ことを特徴とする第２の発明記載のアークスポット溶接装置である。
【００１３】
第４の発明は、前記電極と前記ワークとの距離を設定する電極・ワーク間距離設定部と、
前記条件設定部によって設定された前記溶接時間に、前記設定された電極・ワーク間距離に応じた係数を乗じて補正する補正部と、
をさらに備えたことを特徴とする第１〜第３の発明のいずれか１項に記載のアークスポット溶接装置である。
【００１４】
第５の発明は、前記電極と前記ワークとの距離を設定する電極・ワーク間距離設定部と、
前記条件設定部によって設定された前記溶接電流値に、前記設定された電極・ワーク間距離に応じた係数を乗じて補正する補正部と、
をさらに備えたことを特徴とする第１〜第３の発明のいずれか１項に記載のアークスポット溶接装置である。
【００１５】
第６の発明は、溶接電圧を検出して溶接電圧検出値を出力する電圧検出部を備え、
前記電極・ワーク間距離設定部は、前記溶接電圧検出値に基づいて電極・ワーク間距離を算出して自動的に設定する、
ことを特徴とする第４の発明又は第５の発明記載のアークスポット溶接装置である。
【発明の効果】
【００１６】
上記第１の発明によれば、被溶接材の板厚及びワークの裏面ナゲット径を入力として、板厚及び裏面ナゲット径と溶接電流値及び溶接時間との関係を予め設定した条件テーブルから溶接電流及び溶接時間を出力することができる。このために、所望の裏面ナゲット径が得られるアークスポット溶接における溶接電流及び溶接時間を自動的に設定することができ、条件設定に必要な工数が削減されて生産効率が向上する。さらに、未熟練工であっても条件設定が容易になり、アークスポット溶接装置の操作性が向上する。
【００１７】
上記第２の発明によれば、条件テーブルにおける板厚を板厚合算値にすることによって、ワークが板厚違いの被溶接材から形成されている場合にも１つの条件テーブルから溶接電流及び溶接時間を自動的に設定することができる。このために、予め設定すべき条件テーブルの数を削減することができ、条件テーブル作成時間が短縮される。さらに、板厚違いのワークの条件設定を行う場合でも、板厚合算値を設定するだけでよく、それぞれの板厚を設定する必要がなく、条件設定における操作性が向上する。
【００１８】
上記第３の発明によれば、条件テーブルから溶接電流値及び溶接時間を出力し、これら両値にワークを形成する被溶接材の枚数に応じた係数を乗じて溶接電流及び溶接時間を補正して設定する。このために、同一の条件テーブルを使用して２枚重ね、３枚重ね等のように重ねる枚数が異なっても裏面ナゲット径を所望値にすることができる。したがって、予め設定すべき条件テーブルの数を削減することができ、条件テーブル作成時間を短縮することができる。
【００１９】
上記第４の発明によれば、電極・ワーク間距離が変化しても、第１〜第３の発明の方法で設定された溶接時間を補正することによって、所望の裏面ナゲット径を形成することができる。
【００２０】
上記第５の発明によれば、電極・ワーク間距離が変化しても、第１〜第３の発明の方法で設定された溶接電流値を補正することによって、所望の裏面ナゲット径を形成することができる。
【００２１】
上記第６の発明によれば、溶接電圧検出値から電極・ワーク間距離を自動的に設定することができる。このために、第４の発明及び第５の発明において、電極・ワーク間距離を手動で入力する必要がなく、操作性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【００２４】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、アーク３を発生させるための溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを出力する。この電源主回路ＰＭは、商用電源を整流する１次整流器、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を整流する２次整流器、整流された直流を平滑するリアクトルから構成される。
【００２５】
溶接トーチ４の先端に取り付けられた非消耗電極１とワーク２との間にアーク３が発生する。非消耗電極１の外側にはノズル５が取り囲み、ノズル５はワーク２に押し付けられた状態にある。
【００２６】
材質設定回路ＭＳは、ワーク２を形成する被溶接材の材質を設定するための材質設定信号Ｍｓを出力する。例えば、材質設定信号Ｍｓは、ステンレス鋼のときはＨｉｇｈレベルになり、鉄鋼のときはＬｏｗレベルになる信号である。板厚設定回路ＡＳは、ワーク２を形成する被溶接材の板厚を設定するための板厚設定信号Ａｓを出力する。例えば、板厚設定信号Ａｓの値は、０．８、１．０、１．２、１．４等の板厚（mm）を表す数字である。裏面ナゲット径設定回路ＤＳは、所望の裏面ナゲット径を設定するための裏面ナゲット径設定信号Ｄｓを出力する。例えば、裏面ナゲット径設定信号Ｄｓの値は１、２、３等の直径（mm）を表す数字である。
【００２７】
条件設定回路ＣＳは、条件テーブルを内蔵しており、上記の材質設定信号Ｍｓ、板厚設定信号Ａｓ及び裏面ナゲット径設定信号Ｄｓを入力として条件テーブルから溶接電流設定値及び溶接時間設定値を抽出して、溶接電流設定信号Ｉｒ及び溶接時間設定信号Ｔｒを出力する。この条件テーブルの詳細については後述する。
【００２８】
溶接電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の溶接電流設定信号Ｉｒと上記の溶接電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。
【００２９】
起動回路ＯＮは、上記の溶接時間設定信号Ｔｒを入力として、溶接トーチ４等に設けられた起動スイッチ（図示は省略）からの溶接開始信号Ｓｔが入力されると、溶接時間設定信号Ｔｒによって定まる時間だけＨｉｇｈレベルになる起動信号Ｏｎを出力する。駆動回路ＤＶは、この起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルの間は、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉを入力としてパルス幅変調制御を行い、駆動信号Ｄｖを出力する。
【００３０】
図２は、上述した条件テーブルの一例である。同図はワーク２の材質がステンレス鋼の場合である。同図は同じ板厚の被溶接材を２枚重ねた場合である。テーブルにおいて、１列目の０．８〜１．４mmはワーク２を形成する被溶接材の板厚を示す。また、１行目の１〜３mmは裏面ナゲット径を示す。上記の材質設定信号ＭｓがＨｉｇｈレベル（ステンレス鋼）であり、上記の板厚設定信号Ａｓが１．０mmであり、上記の裏面ナゲット径設定信号Ｄｓが２mmであるときは、この条件テーブルから溶接電流設定信号Ｉｒの値は１００Ａとなり、溶接時間設定信号Ｔｒの値は１．５秒となる。このようにして、所望の裏面ナゲット径が得られる溶接電流及び溶接時間を自動的に設定することができる。
【００３１】
図３は、上述した条件テーブルの図２とは別の一例である。同図はワーク２の材質が鉄鋼の場合である。同図は同じ板厚の被溶接材を２枚重ねた場合である。テーブルにおいて、１列目の０．８〜１．６mmはワーク２を形成する被溶接材の板厚を示す。また、１行目の１〜３mmは裏面ナゲット径を示す。上記の材質設定信号ＭｓがＬｏｗレベル（鉄鋼）であり、上記の板厚設定信号Ａｓが１．０mmであり、上記の裏面ナゲット径設定信号Ｄｓが２mmであるときは、この条件テーブルから溶接電流設定信号Ｉｒの値は１２０Ａとなり、溶接時間設定信号Ｔｒの値は１．５秒となる。このようにして、所望の裏面ナゲット径が得られる溶接電流及び溶接時間を自動的に設定することができる。
【００３２】
上記において、ワーク２の材質がステンレス鋼又は鉄鋼以外の場合には、その材質に対応した条件テーブルを予め設定しておく。さらに、ワーク２が被溶接材の２枚重ね以外の例えば３枚重ねである場合には、これに対応する条件テーブルを予め設定しておく。所望のナゲット径がテーブルの中間値であるときは、その前後の値から補間計算をして溶接電流及び溶接時間を設定する。補間計算は以下のように行う。板厚がＡ１mm、裏面ナゲット径がｄ１mmのときテーブルから溶接電流がＩ１であり、溶接時間がＴ１であるとする。また、板厚がＡ１mm裏面ナゲット径がＤ２mmのときテーブルから溶接電流がＩ１であり、溶接時間がＴ２であるとする。このときに、板厚がＡ１mm、裏面ナゲット径がＤ３（Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ２）であるときの溶接電流Ｉ３は計算を簡単にするためにＩ３＝（Ｉ１＋Ｉ２）／２とし、溶接時間Ｔ３はＴ３＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２として設定する。補間計算をより精密に行うときには、直線補間して比例配分によって溶接電流及び溶接時間を算出しても良い。
【００３３】
上述した実施の形態１によれば、被溶接材の板厚及びワークの裏面ナゲット径を入力として、板厚及び裏面ナゲット径と溶接電流値及び溶接時間との関係を予め設定した条件テーブルから溶接電流及び溶接時間を出力することができる。このために、所望の裏面ナゲット径が得られるアークスポット溶接における溶接電流及び溶接時間を自動的に設定することができ、条件設定に必要な工数が削減されて生産効率が向上する。さらに、未熟練工であっても条件設定が容易になり、アークスポット溶接装置の操作性が向上する。
【００３４】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２に係るアークスポット溶接装置は、上述した条件テーブルの構造が異なるものである。したがって、ブロック図は上述した図１と同一である。但し、条件設定回路ＣＳに内蔵されている条件テーブルの構造が異なっている。また、本実施の形態では、板厚設定回路ＡＳで設定されるのは、ワーク２を形成する複数の被溶接材の板厚の合算値である。すなわち、板厚設定信号Ａｓは、板厚合算値を設定する。
【００３５】
図４は、本実施の形態に係る条件テーブルの一例を示す図である。同図は図２と対応している。同図は被溶接材の材質がステンレス鋼の場合である。
【００３６】
この条件テーブルでは、１列目は板厚合算値を表し、１．６、２．０、２．４、２．８mmから成る。また、１行目は、裏面ナゲット径を表し、１、２、３mmから成る。例えば、ワーク２が１．０mmの被溶接材の２枚重ねであり、裏面ナゲット径が２mmであるときを考える。この場合、板厚合算値は２．０mmとなるので、条件テーブルから溶接電流は１００Ａとなり、溶接時間は１．５秒となる。これらの値が、溶接電流設定信号Ｉｒ及び溶接時間設定信号Ｔｒとして出力される。
【００３７】
条件テーブルを板厚合算値で構成することによって板厚違いのワーク２にも対応することができる。例えば、ワーク２が０．８mmの被溶接材と１．２mmの被溶接材とから形成される場合、板厚合算値は２．０mmとなる。裏面ナゲット径が２mmであるときは、条件テーブルから溶接電流は１００Ａとなり、溶接時間は１．５秒となる。このように、板厚違いの被溶接材からワーク２が形成される場合でも、１つの条件テーブルで対応することができ、予め設定する条件テーブルの数を少なくすることができる。
【００３８】
上述した実施の形態２によれば、条件テーブルにおける板厚を板厚合算値にすることによって、ワークが板厚違いの被溶接材から形成されている場合にも１つの条件テーブルから溶接電流及び溶接時間を自動的に設定することができる。このために、予め設定すべき条件テーブルの数を削減することができ、条件テーブル作成時間が短縮される。さらに、板厚違いのワークの条件設定を行う場合でも、板厚合算値を設定するだけでよく、それぞれの板厚を設定する必要がなく、条件設定における操作性が向上する。
【００３９】
［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態３に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。同図は上述した図１と対応しており、同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は破線で示す枚数設定回路ＮＳ及び補正回路ＨＣを追加したものである。以下、同図を参照して図１とは異なる点について説明する。
【００４０】
板厚設定回路ＡＳは、上述した実施の形態２と同様に板厚合算値を設定するための板厚設定信号Ａｓを出力する。条件設定回路ＣＳに内蔵されている条件テーブルは上述した図３と同一となり、溶接電流設定信号Ｉｒ及び溶接時間設定信号Ｔｒは補正回路ＨＣに入力される。枚数設定回路ＮＳは、ワーク２を形成する被溶接材の重ね枚数を設定するための枚数設定信号Ｎｓを出力する。補正回路ＨＣは、上記の溶接電流設定信号Ｉｒ、溶接時間設定信号Ｔｒ及び枚数設定信号Ｎｓを入力として、枚数設定信号Ｎｓの値に応じて定まる係数Ｋを溶接電流設定信号Ｉｒの値及び溶接時間設定信号Ｔｒの値に乗じて補正を行い、溶接電流補正設定信号Ｉhr及び溶接時間補正設定信号Ｔhrを出力する。この溶接電流補正設定信号Ｉhrは電流誤差増幅回路ＥＩに入力され、溶接時間補正設定信号Ｔhrは起動回路ＯＮに入力される。すなわち、Ｉhr＝Ｋ・Ｉｒであり、Ｔhr＝Ｋ・Ｔｒである。係数Ｋは、枚数設定信号Ｎｓの値に応じて異なる値となる。例えば、枚数設定信号Ｎｓ＝２（２枚重ね）のときは係数Ｋ＝１．０とし、枚数設定信号Ｎｓ＝３（３枚重ね）のときは係数Ｋ＝０．９にする。補正する理由は以下のとおりである。すなわち、板厚合算値が２．４mmであっても、２枚重ねのときは１．２mmの被溶接材を重ねていることになり、３枚重ねのときは０．８mmの被溶接材を３枚重ねていることになる。板厚合算値が同一値であっても重ね枚数が多くなるほど溶接電流及び溶接時間を小さくしないと裏面ナゲット径は同一にはならない。このために、重ね枚数に応じた係数Ｋによってこの補正を行っている。溶接電流と溶接時間とで係数Ｋを異なる値に設定しても良い。
【００４１】
上述した実施の形態３によれば、条件テーブルから溶接電流値及び溶接時間を出力し、これら両値にワークを形成する被溶接材の枚数に応じた係数を乗じて溶接電流及び溶接時間を補正して設定する。このために、同一の条件テーブルを使用して２枚重ね、３枚重ね等のように重ねる枚数が異なっても裏面ナゲット径を所望値にすることができる。したがって、予め設定すべき条件テーブルの数を削減することができ、生産準備時間が短縮される。
【００４２】
［実施の形態４］
図６は、本発明の実施の形態４に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。同図は上述した図１と対応しており、同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、破線で示す電極・ワーク間距離設定回路ＬＲ及び破線で示す時間補正回路ＴＨＣを追加したものである。以下、同図を参照して図１とは異なる点について説明する。
【００４３】
電極・ワーク間距離設定回路ＬＲは、非消耗電極１とワーク２との間の距離を設定して、電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒを出力する。時間補正回路ＴＨＣは、この電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒ及び溶接時間設定信号Ｔｒを入力として、上記の電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒの値に応じて定まる時間補正係数Ｋｔ（％）と上記の溶接時間設定信号Ｔｒの値を乗算して、溶接時間補正設定信号Ｔhrを起動回路ＯＮに出力する。電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒの値と時間補正係数Ｋｔとの関係については、図７に例示する。他方、条件設定回路ＣＳから出力される溶接電流設定信号Ｉｒは、補正されずに直接電流誤差増幅回路ＥＩに入力される。
【００４４】
図７は、上述した電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒと時間補正係数Ｋｔとの関係を例示する図である。同図の横軸は電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒ（mm）を示し、縦軸は時間補正係数Ｋｔ（％）を示す。同図に示すように、Ｌｒ＝２mmのときはＫｔ＝１００％となり、Ｌｒ＝１．５mmのときはＫｔ＝７５％となる。この時間補正係数Ｋｔを溶接時間設定信号Ｔｒに乗じて溶接時間補正設定信号Ｔhrが算出される。
【００４５】
上記において、溶接時間を補正する理由は以下のとおりである。すなわち、電極・ワーク間距離が変化すると、同じ裏面ナゲット径を形成するための溶接時間も変化するためである。実施の形態４は、実施の形態１を基にした場合であるが、実施の形態２及び３を基にしても同様である。実施の形態３を基にする場合には、図５の補正回路ＨＣの出力信号を図６の時間補正回路ＴＨＣに入力するようにする。
【００４６】
上述した実施の形態４によれば、電極・ワーク間距離が変化しても、実施の形態１〜３の方法で設定された溶接時間を補正することによって、所望の裏面ナゲット径を形成することができる。
【００４７】
［実施の形態５］
図８は、本発明の実施の形態５に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。同図は上述した図６と対応しており、同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、図６の時間補正回路ＴＨＣを破線で示す電流補正回路ＩＨＣに置換したものである。以下、同図を参照して図６とは異なる点について説明する。
【００４８】
電流補正回路ＩＨＣは、電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒ及び溶接電流設定信号Ｉｒを入力として、上記の電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒの値に応じて定まる電流補正係数Ｋｉ（％）と上記の溶接電流設定信号Ｉｒの値を乗算して、溶接電流補正設定信号Ｉhrを電流誤差増幅回路ＥＩに出力する。電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒの値と電流補正係数Ｋｉとの関係については、図９に例示する。他方、条件設定回路ＣＳから出力される溶接時間設定信号Ｔｒは、補正されずに直接起動回路ＯＮに入力される。
【００４９】
図９は、上述した電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒと電流補正係数Ｋｉとの関係を例示する図である。同図の横軸は電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒ（mm）を示し、縦軸は電流補正係数Ｋｉ（％）を示す。同図に示すように、Ｌｒ＝２mmのときはＫｉ＝１００％となり、Ｌｒ＝１．５mmのときはＫｉ＝７５％となる。この電流補正係数Ｋｉを溶接電流設定信号Ｉｒに乗じて溶接電流補正設定信号Ｉhrが算出される。
【００５０】
上記において、溶接電流を補正する理由は以下のとおりである。すなわち、電極・ワーク間距離が変化すると、同じ裏面ナゲット径を形成するための溶接電流も変化するためである。実施の形態５は、実施の形態１を基にした場合であるが、実施の形態２及び３を基にしても同様である。実施の形態３を基にする場合には、図５の補正回路ＨＣの出力信号を図８の電流補正回路ＩＨＣに入力するようにする。
【００５１】
上述した実施の形態５によれば、電極・ワーク間距離が変化しても、実施の形態１〜３の方法で設定された溶接電流を補正することによって、所望の裏面ナゲット径を形成することができる。
【００５２】
［実施の形態６］
図１０は、本発明の実施の形態６に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。同図は上述した図６と対応しており、同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、図６の電極・ワーク間距離設定回路ＬＲを破線で示す第２電極・ワーク間距離設定回路ＬＲ２に置換し、破線で示す溶接電圧検出回路ＶＤを追加したものである。以下、同図を参照して図６とは異なる点について説明する。
【００５３】
溶接電圧検出回路ＶＤは、非消耗電極１と母材２との間の溶接電圧Ｖｗを検出して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。図１１で後述するように、この溶接電圧検出信号Ｖｄの値と電極・ワーク間距離（アーク長）とは相関関係があるために、溶接電圧検出信号Ｖｄの値によって電極・ワーク間距離を検出することができる。第２電極・ワーク間距離設定回路ＬＲ２は、この溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、予め定めた電圧距離変換関数に従って電極・ワーク間距離を算出して、電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒを出力する。
【００５４】
図１１は、上述した電圧距離変換関数を例示する図である。同図の横軸は溶接電圧検出信号Ｖｄ（Ｖ）を示し、縦軸は電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒ（mm）を示す。同図から、溶接電圧検出信号Ｖｄの値に対応した電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒの値が算出される。
【００５５】
上記においては、実施の形態４を基にして、それに溶接電圧検出信号Ｖｄによって電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒを設定する場合を説明したが、実施の形態５を基にしても同様である。
【００５６】
上述した実施の形態６によれば、溶接電圧検出値から電極・ワーク間距離を自動的に設定することができる。このために、実施の形態４及び実施の形態５において、電極・ワーク間距離を手動で入力する必要がなく、操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。
【図２】図１における条件設定回路ＣＳに内蔵される条件テーブルの一例を示す図である。
【図３】図１における条件設定回路ＣＳに内蔵される条件テーブルの図２とは別の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るアークスポット溶接装置における条件テーブルの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。
【図７】図６の時間補正回路ＴＨＣに内蔵されている電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒと時間補正係数Ｋｔとの関係を例示する図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。
【図９】図８の電流補正回路ＩＨＣに内蔵されている電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒと電流補正係数Ｋｉとの関係を例示する図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。
【図１１】図１０の第２電極・ワーク間距離設定回路ＬＲ２に内蔵されている電圧距離変換関数を例示する図である。
【図１２】従来技術のアークスポット溶接装置の構成図である。
【図１３】アークスポット溶接による溶接部を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 非消耗電極
２ ワーク
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ ノズル
ＡＳ 板厚設定回路
Ａｓ 板厚設定信号
ＣＳ 条件設定回路
Ｄ 裏面ナゲット径
ＤＳ裏面ナゲット径設定回路
ＤＳ 裏面ナゲット径設定信号
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
ＥＩ 電流誤差増幅回路
Ｅｉ 電流誤差増幅信号
ＨＣ 補正回路
Ｉ１〜Ｉ３ 溶接電流
ＩＤ 溶接電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
ＩＨＣ 電流補正回路
Ｉhr 溶接電流補正設定信号
Ｉｒ 溶接電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
Ｋ 係数
Ｋｉ 電流補正係数
Ｋｔ 時間補正係数
ＬＲ 電極・ワーク間距離設定回路
Ｌｒ 電極・ワーク間距離設定信号
ＬＲ２ 第２電極・ワーク間距離設定回路
ＭＳ 材質設定回路
Ｍｓ 材質設定信号
ＮＳ 枚数設定回路
Ｎｓ 枚数設定信号
ＯＮ 起動回路
Ｏｎ 起動信号
ＰＭ 電源主回路
ＰＳ 溶接電源
Ｓｔ 溶接開始信号
Ｔ１〜Ｔ３ 溶接時間
ＴＨＣ 時間補正回路
Ｔhr 溶接時間補正設定信号
Ｔｒ 溶接時間設定信号
Ｔｗ 溶接時間
ＶＤ 溶接電圧検出回路
Ｖｄ 溶接電圧検出信号
Ｖｗ 溶接電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚の被溶接材を重ねたワークをアークスポット溶接するときに、ワークの裏面ナゲット径を適正化するための溶接電流及び溶接時間の設定を自動化することができるアークスポット溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ティグ溶接、プラズマ溶接等の非消耗電極アークによるアークスポット溶接では、複数枚の被溶接材を重ねたワークに対して溶接トーチ先端のノズルを押し付けて、所定の溶接電流Ｉｗを所定の溶接時間Ｔｗだけ通電してアークを発生させ、ワークを溶接するものである。
【０００３】
図１２は、一般的なアークスポット溶接装置の構成図である。溶接電源ＰＳは、非消耗電極アーク３を発生させるための溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを出力する。この溶接電源ＰＳは、定電流特性を有しているので、設定された溶接電流Ｉｗが通電し、溶接電圧Ｖｗはアーク長に略比例した値となる。アークスポット溶接を行うので、溶接電源ＰＳでは溶接電流Ｉｗと、その通電時間である溶接時間Ｔｗが設定される。
【０００４】
溶接トーチ４の先端にはタングステン電極等の非消耗電極１（単に電極と記載する場合もある）が取り付けられており、その外側にノズル５が設けられている。このノズル５の内側にはアルゴンガス等のシールドガスが流れている。ワーク２は、複数枚の被溶接材が重ねられて形成されている。
【０００５】
アークスポット溶接は、上記のノズル５をワーク２に押し付けた状態で、所定の溶接電流Ｉｗを所定の溶接時間Ｔｗだけ通電してアーク３を発生させ、ワーク２を溶接するものである。
【０００６】
図１３は、上述したアークスポット溶接を行ったワーク２の溶接部を示す図である。同図（Ａ）は横断面図を示し、同図（Ｂ）はワーク２の裏面を示す。同図（Ａ）に示すように、２枚の被溶接材を貫通して溶接金属が形成されて接合されている。また、同図（Ｂ）に示すように、裏面には直径Ｄ（以下、裏面ナゲット径Ｄという）の溶融部が形成されている。この裏面ナゲット径Ｄは、接合強度に大きく影響を与える。したがって、所望の接合強度を得るためには、適正な裏面ナゲット径Ｄを形成する必要がある。このためには、アークスポット溶接の溶接電流Ｉｗ及び溶接時間Ｔｗを適正値に設定する必要がある（従来技術としては、例えば、特許文献１、２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２５１２６６号公報
【特許文献２】特開平５−１６９２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、所望の接合強度を得るためには、適正な裏面ナゲット径Ｄを形成する必要がある。このためには、溶接電流Ｉｗ及び溶接時間Ｔｗを適正値に設定する必要がある。しかし、適正な裏面ナゲット径Ｄを得るためには、被溶接材の材質、板厚、重ねた枚数等の溶接条件ごとに溶接電流Ｉｗ及び溶接時間Ｔｗを調整しながら何度も溶接を繰り返して適正な条件を見つけなければならない。このために、生産準備に時間がかかり生産効率が低下していた。さらに、未熟練工にとってはこの条件設定はとても難しい作業であった。
【０００９】
そこで、本発明は、適正な裏面ナゲット径を形成するための溶接電流及び溶接時間の設定を容易にすることができるアークスポット溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、
複数枚の被溶接材を重ねて形成されるワークと電極との間にアークを発生させ、このアークに所定の溶接電流を所定の溶接時間だけ通電して溶接するアークスポット溶接装置において、
前記被溶接材の板厚を設定する板厚設定部と、
前記ワークの裏面ナゲット径を設定する裏面ナゲット径設定部と、
前記板厚及び前記裏面ナゲット径と前記溶接電流値及び前記溶接時間との関係を予め設定した条件テーブルと、
前記設定された板厚及び前記設定された裏面ナゲット径を入力として前記条件テーブルから前記溶接電流値及び前記溶接時間を自動的に設定する条件設定部と、
を備えたことを特徴とするアークスポット溶接装置である。
【００１１】
第２の発明は、前記板厚が、前記ワークを形成する前記被溶接材のそれぞれの板厚の合算値である、
ことを特徴とする第１の発明記載のアークスポット溶接装置である。
【００１２】
第３の発明は、前記条件設定部は、前記設定された板厚及び前記設定された裏面ナゲット径を入力として前記条件テーブルから前記溶接電流値及び前記溶接時間を出力し、これら両値に前記ワークを形成する被溶接材の枚数に応じた係数を乗じて前記溶接電流及び前記溶接時間を補正して設定する、
ことを特徴とする第２の発明記載のアークスポット溶接装置である。
【００１３】
第４の発明は、前記電極と前記ワークとの距離を設定する電極・ワーク間距離設定部と、
前記条件設定部によって設定された前記溶接時間に、前記設定された電極・ワーク間距離に応じた係数を乗じて補正する補正部と、
をさらに備えたことを特徴とする第１〜第３の発明のいずれか１項に記載のアークスポット溶接装置である。
【００１４】
第５の発明は、前記電極と前記ワークとの距離を設定する電極・ワーク間距離設定部と、
前記条件設定部によって設定された前記溶接電流値に、前記設定された電極・ワーク間距離に応じた係数を乗じて補正する補正部と、
をさらに備えたことを特徴とする第１〜第３の発明のいずれか１項に記載のアークスポット溶接装置である。
【００１５】
第６の発明は、溶接電圧を検出して溶接電圧検出値を出力する電圧検出部を備え、
前記電極・ワーク間距離設定部は、前記溶接電圧検出値に基づいて電極・ワーク間距離を算出して自動的に設定する、
ことを特徴とする第４の発明又は第５の発明記載のアークスポット溶接装置である。
【発明の効果】
【００１６】
上記第１の発明によれば、被溶接材の板厚及びワークの裏面ナゲット径を入力として、板厚及び裏面ナゲット径と溶接電流値及び溶接時間との関係を予め設定した条件テーブルから溶接電流及び溶接時間を出力することができる。このために、所望の裏面ナゲット径が得られるアークスポット溶接における溶接電流及び溶接時間を自動的に設定することができ、条件設定に必要な工数が削減されて生産効率が向上する。さらに、未熟練工であっても条件設定が容易になり、アークスポット溶接装置の操作性が向上する。
【００１７】
上記第２の発明によれば、条件テーブルにおける板厚を板厚合算値にすることによって、ワークが板厚違いの被溶接材から形成されている場合にも１つの条件テーブルから溶接電流及び溶接時間を自動的に設定することができる。このために、予め設定すべき条件テーブルの数を削減することができ、条件テーブル作成時間が短縮される。さらに、板厚違いのワークの条件設定を行う場合でも、板厚合算値を設定するだけでよく、それぞれの板厚を設定する必要がなく、条件設定における操作性が向上する。
【００１８】
上記第３の発明によれば、条件テーブルから溶接電流値及び溶接時間を出力し、これら両値にワークを形成する被溶接材の枚数に応じた係数を乗じて溶接電流及び溶接時間を補正して設定する。このために、同一の条件テーブルを使用して２枚重ね、３枚重ね等のように重ねる枚数が異なっても裏面ナゲット径を所望値にすることができる。したがって、予め設定すべき条件テーブルの数を削減することができ、条件テーブル作成時間を短縮することができる。
【００１９】
上記第４の発明によれば、電極・ワーク間距離が変化しても、第１〜第３の発明の方法で設定された溶接時間を補正することによって、所望の裏面ナゲット径を形成することができる。
【００２０】
上記第５の発明によれば、電極・ワーク間距離が変化しても、第１〜第３の発明の方法で設定された溶接電流値を補正することによって、所望の裏面ナゲット径を形成することができる。
【００２１】
上記第６の発明によれば、溶接電圧検出値から電極・ワーク間距離を自動的に設定することができる。このために、第４の発明及び第５の発明において、電極・ワーク間距離を手動で入力する必要がなく、操作性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【００２４】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、アーク３を発生させるための溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを出力する。この電源主回路ＰＭは、商用電源を整流する１次整流器、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を整流する２次整流器、整流された直流を平滑するリアクトルから構成される。
【００２５】
溶接トーチ４の先端に取り付けられた非消耗電極１とワーク２との間にアーク３が発生する。非消耗電極１の外側にはノズル５が取り囲み、ノズル５はワーク２に押し付けられた状態にある。
【００２６】
材質設定回路ＭＳは、ワーク２を形成する被溶接材の材質を設定するための材質設定信号Ｍｓを出力する。例えば、材質設定信号Ｍｓは、ステンレス鋼のときはＨｉｇｈレベルになり、鉄鋼のときはＬｏｗレベルになる信号である。板厚設定回路ＡＳは、ワーク２を形成する被溶接材の板厚を設定するための板厚設定信号Ａｓを出力する。例えば、板厚設定信号Ａｓの値は、０．８、１．０、１．２、１．４等の板厚（mm）を表す数字である。裏面ナゲット径設定回路ＤＳは、所望の裏面ナゲット径を設定するための裏面ナゲット径設定信号Ｄｓを出力する。例えば、裏面ナゲット径設定信号Ｄｓの値は１、２、３等の直径（mm）を表す数字である。
【００２７】
条件設定回路ＣＳは、条件テーブルを内蔵しており、上記の材質設定信号Ｍｓ、板厚設定信号Ａｓ及び裏面ナゲット径設定信号Ｄｓを入力として条件テーブルから溶接電流設定値及び溶接時間設定値を抽出して、溶接電流設定信号Ｉｒ及び溶接時間設定信号Ｔｒを出力する。この条件テーブルの詳細については後述する。
【００２８】
溶接電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の溶接電流設定信号Ｉｒと上記の溶接電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。
【００２９】
起動回路ＯＮは、上記の溶接時間設定信号Ｔｒを入力として、溶接トーチ４等に設けられた起動スイッチ（図示は省略）からの溶接開始信号Ｓｔが入力されると、溶接時間設定信号Ｔｒによって定まる時間だけＨｉｇｈレベルになる起動信号Ｏｎを出力する。駆動回路ＤＶは、この起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルの間は、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉを入力としてパルス幅変調制御を行い、駆動信号Ｄｖを出力する。
【００３０】
図２は、上述した条件テーブルの一例である。同図はワーク２の材質がステンレス鋼の場合である。同図は同じ板厚の被溶接材を２枚重ねた場合である。テーブルにおいて、１列目の０．８〜１．４mmはワーク２を形成する被溶接材の板厚を示す。また、１行目の１〜３mmは裏面ナゲット径を示す。上記の材質設定信号ＭｓがＨｉｇｈレベル（ステンレス鋼）であり、上記の板厚設定信号Ａｓが１．０mmであり、上記の裏面ナゲット径設定信号Ｄｓが２mmであるときは、この条件テーブルから溶接電流設定信号Ｉｒの値は１００Ａとなり、溶接時間設定信号Ｔｒの値は１．５秒となる。このようにして、所望の裏面ナゲット径が得られる溶接電流及び溶接時間を自動的に設定することができる。
【００３１】
図３は、上述した条件テーブルの図２とは別の一例である。同図はワーク２の材質が鉄鋼の場合である。同図は同じ板厚の被溶接材を２枚重ねた場合である。テーブルにおいて、１列目の０．８〜１．６mmはワーク２を形成する被溶接材の板厚を示す。また、１行目の１〜３mmは裏面ナゲット径を示す。上記の材質設定信号ＭｓがＬｏｗレベル（鉄鋼）であり、上記の板厚設定信号Ａｓが１．０mmであり、上記の裏面ナゲット径設定信号Ｄｓが２mmであるときは、この条件テーブルから溶接電流設定信号Ｉｒの値は１２０Ａとなり、溶接時間設定信号Ｔｒの値は１．５秒となる。このようにして、所望の裏面ナゲット径が得られる溶接電流及び溶接時間を自動的に設定することができる。
【００３２】
上記において、ワーク２の材質がステンレス鋼又は鉄鋼以外の場合には、その材質に対応した条件テーブルを予め設定しておく。さらに、ワーク２が被溶接材の２枚重ね以外の例えば３枚重ねである場合には、これに対応する条件テーブルを予め設定しておく。所望のナゲット径がテーブルの中間値であるときは、その前後の値から補間計算をして溶接電流及び溶接時間を設定する。補間計算は以下のように行う。板厚がＡ１mm、裏面ナゲット径がｄ１mmのときテーブルから溶接電流がＩ１であり、溶接時間がＴ１であるとする。また、板厚がＡ１mm裏面ナゲット径がＤ２mmのときテーブルから溶接電流がＩ１であり、溶接時間がＴ２であるとする。このときに、板厚がＡ１mm、裏面ナゲット径がＤ３（Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ２）であるときの溶接電流Ｉ３は計算を簡単にするためにＩ３＝（Ｉ１＋Ｉ２）／２とし、溶接時間Ｔ３はＴ３＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２として設定する。補間計算をより精密に行うときには、直線補間して比例配分によって溶接電流及び溶接時間を算出しても良い。
【００３３】
上述した実施の形態１によれば、被溶接材の板厚及びワークの裏面ナゲット径を入力として、板厚及び裏面ナゲット径と溶接電流値及び溶接時間との関係を予め設定した条件テーブルから溶接電流及び溶接時間を出力することができる。このために、所望の裏面ナゲット径が得られるアークスポット溶接における溶接電流及び溶接時間を自動的に設定することができ、条件設定に必要な工数が削減されて生産効率が向上する。さらに、未熟練工であっても条件設定が容易になり、アークスポット溶接装置の操作性が向上する。
【００３４】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２に係るアークスポット溶接装置は、上述した条件テーブルの構造が異なるものである。したがって、ブロック図は上述した図１と同一である。但し、条件設定回路ＣＳに内蔵されている条件テーブルの構造が異なっている。また、本実施の形態では、板厚設定回路ＡＳで設定されるのは、ワーク２を形成する複数の被溶接材の板厚の合算値である。すなわち、板厚設定信号Ａｓは、板厚合算値を設定する。
【００３５】
図４は、本実施の形態に係る条件テーブルの一例を示す図である。同図は図２と対応している。同図は被溶接材の材質がステンレス鋼の場合である。
【００３６】
この条件テーブルでは、１列目は板厚合算値を表し、１．６、２．０、２．４、２．８mmから成る。また、１行目は、裏面ナゲット径を表し、１、２、３mmから成る。例えば、ワーク２が１．０mmの被溶接材の２枚重ねであり、裏面ナゲット径が２mmであるときを考える。この場合、板厚合算値は２．０mmとなるので、条件テーブルから溶接電流は１００Ａとなり、溶接時間は１．５秒となる。これらの値が、溶接電流設定信号Ｉｒ及び溶接時間設定信号Ｔｒとして出力される。
【００３７】
条件テーブルを板厚合算値で構成することによって板厚違いのワーク２にも対応することができる。例えば、ワーク２が０．８mmの被溶接材と１．２mmの被溶接材とから形成される場合、板厚合算値は２．０mmとなる。裏面ナゲット径が２mmであるときは、条件テーブルから溶接電流は１００Ａとなり、溶接時間は１．５秒となる。このように、板厚違いの被溶接材からワーク２が形成される場合でも、１つの条件テーブルで対応することができ、予め設定する条件テーブルの数を少なくすることができる。
【００３８】
上述した実施の形態２によれば、条件テーブルにおける板厚を板厚合算値にすることによって、ワークが板厚違いの被溶接材から形成されている場合にも１つの条件テーブルから溶接電流及び溶接時間を自動的に設定することができる。このために、予め設定すべき条件テーブルの数を削減することができ、条件テーブル作成時間が短縮される。さらに、板厚違いのワークの条件設定を行う場合でも、板厚合算値を設定するだけでよく、それぞれの板厚を設定する必要がなく、条件設定における操作性が向上する。
【００３９】
［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態３に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。同図は上述した図１と対応しており、同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は破線で示す枚数設定回路ＮＳ及び補正回路ＨＣを追加したものである。以下、同図を参照して図１とは異なる点について説明する。
【００４０】
板厚設定回路ＡＳは、上述した実施の形態２と同様に板厚合算値を設定するための板厚設定信号Ａｓを出力する。条件設定回路ＣＳに内蔵されている条件テーブルは上述した図３と同一となり、溶接電流設定信号Ｉｒ及び溶接時間設定信号Ｔｒは補正回路ＨＣに入力される。枚数設定回路ＮＳは、ワーク２を形成する被溶接材の重ね枚数を設定するための枚数設定信号Ｎｓを出力する。補正回路ＨＣは、上記の溶接電流設定信号Ｉｒ、溶接時間設定信号Ｔｒ及び枚数設定信号Ｎｓを入力として、枚数設定信号Ｎｓの値に応じて定まる係数Ｋを溶接電流設定信号Ｉｒの値及び溶接時間設定信号Ｔｒの値に乗じて補正を行い、溶接電流補正設定信号Ｉhr及び溶接時間補正設定信号Ｔhrを出力する。この溶接電流補正設定信号Ｉhrは電流誤差増幅回路ＥＩに入力され、溶接時間補正設定信号Ｔhrは起動回路ＯＮに入力される。すなわち、Ｉhr＝Ｋ・Ｉｒであり、Ｔhr＝Ｋ・Ｔｒである。係数Ｋは、枚数設定信号Ｎｓの値に応じて異なる値となる。例えば、枚数設定信号Ｎｓ＝２（２枚重ね）のときは係数Ｋ＝１．０とし、枚数設定信号Ｎｓ＝３（３枚重ね）のときは係数Ｋ＝０．９にする。補正する理由は以下のとおりである。すなわち、板厚合算値が２．４mmであっても、２枚重ねのときは１．２mmの被溶接材を重ねていることになり、３枚重ねのときは０．８mmの被溶接材を３枚重ねていることになる。板厚合算値が同一値であっても重ね枚数が多くなるほど溶接電流及び溶接時間を小さくしないと裏面ナゲット径は同一にはならない。このために、重ね枚数に応じた係数Ｋによってこの補正を行っている。溶接電流と溶接時間とで係数Ｋを異なる値に設定しても良い。
【００４１】
上述した実施の形態３によれば、条件テーブルから溶接電流値及び溶接時間を出力し、これら両値にワークを形成する被溶接材の枚数に応じた係数を乗じて溶接電流及び溶接時間を補正して設定する。このために、同一の条件テーブルを使用して２枚重ね、３枚重ね等のように重ねる枚数が異なっても裏面ナゲット径を所望値にすることができる。したがって、予め設定すべき条件テーブルの数を削減することができ、生産準備時間が短縮される。
【００４２】
［実施の形態４］
図６は、本発明の実施の形態４に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。同図は上述した図１と対応しており、同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、破線で示す電極・ワーク間距離設定回路ＬＲ及び破線で示す時間補正回路ＴＨＣを追加したものである。以下、同図を参照して図１とは異なる点について説明する。
【００４３】
電極・ワーク間距離設定回路ＬＲは、非消耗電極１とワーク２との間の距離を設定して、電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒを出力する。時間補正回路ＴＨＣは、この電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒ及び溶接時間設定信号Ｔｒを入力として、上記の電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒの値に応じて定まる時間補正係数Ｋｔ（％）と上記の溶接時間設定信号Ｔｒの値を乗算して、溶接時間補正設定信号Ｔhrを起動回路ＯＮに出力する。電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒの値と時間補正係数Ｋｔとの関係については、図７に例示する。他方、条件設定回路ＣＳから出力される溶接電流設定信号Ｉｒは、補正されずに直接電流誤差増幅回路ＥＩに入力される。
【００４４】
図７は、上述した電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒと時間補正係数Ｋｔとの関係を例示する図である。同図の横軸は電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒ（mm）を示し、縦軸は時間補正係数Ｋｔ（％）を示す。同図に示すように、Ｌｒ＝２mmのときはＫｔ＝１００％となり、Ｌｒ＝１．５mmのときはＫｔ＝７５％となる。この時間補正係数Ｋｔを溶接時間設定信号Ｔｒに乗じて溶接時間補正設定信号Ｔhrが算出される。
【００４５】
上記において、溶接時間を補正する理由は以下のとおりである。すなわち、電極・ワーク間距離が変化すると、同じ裏面ナゲット径を形成するための溶接時間も変化するためである。実施の形態４は、実施の形態１を基にした場合であるが、実施の形態２及び３を基にしても同様である。実施の形態３を基にする場合には、図５の補正回路ＨＣの出力信号を図６の時間補正回路ＴＨＣに入力するようにする。
【００４６】
上述した実施の形態４によれば、電極・ワーク間距離が変化しても、実施の形態１〜３の方法で設定された溶接時間を補正することによって、所望の裏面ナゲット径を形成することができる。
【００４７】
［実施の形態５］
図８は、本発明の実施の形態５に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。同図は上述した図６と対応しており、同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、図６の時間補正回路ＴＨＣを破線で示す電流補正回路ＩＨＣに置換したものである。以下、同図を参照して図６とは異なる点について説明する。
【００４８】
電流補正回路ＩＨＣは、電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒ及び溶接電流設定信号Ｉｒを入力として、上記の電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒの値に応じて定まる電流補正係数Ｋｉ（％）と上記の溶接電流設定信号Ｉｒの値を乗算して、溶接電流補正設定信号Ｉhrを電流誤差増幅回路ＥＩに出力する。電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒの値と電流補正係数Ｋｉとの関係については、図９に例示する。他方、条件設定回路ＣＳから出力される溶接時間設定信号Ｔｒは、補正されずに直接起動回路ＯＮに入力される。
【００４９】
図９は、上述した電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒと電流補正係数Ｋｉとの関係を例示する図である。同図の横軸は電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒ（mm）を示し、縦軸は電流補正係数Ｋｉ（％）を示す。同図に示すように、Ｌｒ＝２mmのときはＫｉ＝１００％となり、Ｌｒ＝１．５mmのときはＫｉ＝７５％となる。この電流補正係数Ｋｉを溶接電流設定信号Ｉｒに乗じて溶接電流補正設定信号Ｉhrが算出される。
【００５０】
上記において、溶接電流を補正する理由は以下のとおりである。すなわち、電極・ワーク間距離が変化すると、同じ裏面ナゲット径を形成するための溶接電流も変化するためである。実施の形態５は、実施の形態１を基にした場合であるが、実施の形態２及び３を基にしても同様である。実施の形態３を基にする場合には、図５の補正回路ＨＣの出力信号を図８の電流補正回路ＩＨＣに入力するようにする。
【００５１】
上述した実施の形態５によれば、電極・ワーク間距離が変化しても、実施の形態１〜３の方法で設定された溶接電流を補正することによって、所望の裏面ナゲット径を形成することができる。
【００５２】
［実施の形態６］
図１０は、本発明の実施の形態６に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。同図は上述した図６と対応しており、同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。同図は、図６の電極・ワーク間距離設定回路ＬＲを破線で示す第２電極・ワーク間距離設定回路ＬＲ２に置換し、破線で示す溶接電圧検出回路ＶＤを追加したものである。以下、同図を参照して図６とは異なる点について説明する。
【００５３】
溶接電圧検出回路ＶＤは、非消耗電極１と母材２との間の溶接電圧Ｖｗを検出して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。図１１で後述するように、この溶接電圧検出信号Ｖｄの値と電極・ワーク間距離（アーク長）とは相関関係があるために、溶接電圧検出信号Ｖｄの値によって電極・ワーク間距離を検出することができる。第２電極・ワーク間距離設定回路ＬＲ２は、この溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、予め定めた電圧距離変換関数に従って電極・ワーク間距離を算出して、電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒを出力する。
【００５４】
図１１は、上述した電圧距離変換関数を例示する図である。同図の横軸は溶接電圧検出信号Ｖｄ（Ｖ）を示し、縦軸は電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒ（mm）を示す。同図から、溶接電圧検出信号Ｖｄの値に対応した電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒの値が算出される。
【００５５】
上記においては、実施の形態４を基にして、それに溶接電圧検出信号Ｖｄによって電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒを設定する場合を説明したが、実施の形態５を基にしても同様である。
【００５６】
上述した実施の形態６によれば、溶接電圧検出値から電極・ワーク間距離を自動的に設定することができる。このために、実施の形態４及び実施の形態５において、電極・ワーク間距離を手動で入力する必要がなく、操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。
【図２】図１における条件設定回路ＣＳに内蔵される条件テーブルの一例を示す図である。
【図３】図１における条件設定回路ＣＳに内蔵される条件テーブルの図２とは別の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るアークスポット溶接装置における条件テーブルの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。
【図７】図６の時間補正回路ＴＨＣに内蔵されている電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒと時間補正係数Ｋｔとの関係を例示する図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。
【図９】図８の電流補正回路ＩＨＣに内蔵されている電極・ワーク間距離設定信号Ｌｒと電流補正係数Ｋｉとの関係を例示する図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係るアークスポット溶接装置のブロック図である。
【図１１】図１０の第２電極・ワーク間距離設定回路ＬＲ２に内蔵されている電圧距離変換関数を例示する図である。
【図１２】従来技術のアークスポット溶接装置の構成図である。
【図１３】アークスポット溶接による溶接部を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 非消耗電極
２ ワーク
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ ノズル
ＡＳ 板厚設定回路
Ａｓ 板厚設定信号
ＣＳ 条件設定回路
Ｄ 裏面ナゲット径
ＤＳ裏面ナゲット径設定回路
ＤＳ 裏面ナゲット径設定信号
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
ＥＩ 電流誤差増幅回路
Ｅｉ 電流誤差増幅信号
ＨＣ 補正回路
Ｉ１〜Ｉ３ 溶接電流
ＩＤ 溶接電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
ＩＨＣ 電流補正回路
Ｉhr 溶接電流補正設定信号
Ｉｒ 溶接電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
Ｋ 係数
Ｋｉ 電流補正係数
Ｋｔ 時間補正係数
ＬＲ 電極・ワーク間距離設定回路
Ｌｒ 電極・ワーク間距離設定信号
ＬＲ２ 第２電極・ワーク間距離設定回路
ＭＳ 材質設定回路
Ｍｓ 材質設定信号
ＮＳ 枚数設定回路
Ｎｓ 枚数設定信号
ＯＮ 起動回路
Ｏｎ 起動信号
ＰＭ 電源主回路
ＰＳ 溶接電源
Ｓｔ 溶接開始信号
Ｔ１〜Ｔ３ 溶接時間
ＴＨＣ 時間補正回路
Ｔhr 溶接時間補正設定信号
Ｔｒ 溶接時間設定信号
Ｔｗ 溶接時間
ＶＤ 溶接電圧検出回路
Ｖｄ 溶接電圧検出信号
Ｖｗ 溶接電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の被溶接材を重ねて形成されるワークと電極との間にアークを発生させ、このアークに所定の溶接電流を所定の溶接時間だけ通電して溶接するアークスポット溶接装置において、
前記被溶接材の板厚を設定する板厚設定部と、
前記ワークの裏面ナゲット径を設定する裏面ナゲット径設定部と、
前記板厚及び前記裏面ナゲット径と前記溶接電流値及び前記溶接時間との関係を予め設定した条件テーブルと、
前記設定された板厚及び前記設定された裏面ナゲット径を入力として前記条件テーブルから前記溶接電流値及び前記溶接時間を自動的に設定する条件設定部と、
を備えたことを特徴とするアークスポット溶接装置。
【請求項２】
前記板厚が、前記ワークを形成する前記被溶接材のそれぞれの板厚の合算値である、
ことを特徴とする請求項１記載のアークスポット溶接装置。
【請求項３】
前記条件設定部は、前記設定された板厚及び前記設定された裏面ナゲット径を入力として前記条件テーブルから前記溶接電流値及び前記溶接時間を出力し、これら両値に前記ワークを形成する被溶接材の枚数に応じた係数を乗じて前記溶接電流及び前記溶接時間を補正して設定する、
ことを特徴とする請求項２記載のアークスポット溶接装置。
【請求項４】
前記電極と前記ワークとの距離を設定する電極・ワーク間距離設定部と、
前記条件設定部によって設定された前記溶接時間に、前記設定された電極・ワーク間距離に応じた係数を乗じて補正する補正部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアークスポット溶接装置。
【請求項５】
前記電極と前記ワークとの距離を設定する電極・ワーク間距離設定部と、
前記条件設定部によって設定された前記溶接電流値に、前記設定された電極・ワーク間距離に応じた係数を乗じて補正する補正部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアークスポット溶接装置。
【請求項６】
溶接電圧を検出して溶接電圧検出値を出力する電圧検出部を備え、
前記電極・ワーク間距離設定部は、前記溶接電圧検出値に基づいて電極・ワーク間距離を算出して自動的に設定する、
ことを特徴とする請求項４又は請求項５記載のアークスポット溶接装置。
【請求項１】
複数枚の被溶接材を重ねて形成されるワークと電極との間にアークを発生させ、このアークに所定の溶接電流を所定の溶接時間だけ通電して溶接するアークスポット溶接装置において、
前記被溶接材の板厚を設定する板厚設定部と、
前記ワークの裏面ナゲット径を設定する裏面ナゲット径設定部と、
前記板厚及び前記裏面ナゲット径と前記溶接電流値及び前記溶接時間との関係を予め設定した条件テーブルと、
前記設定された板厚及び前記設定された裏面ナゲット径を入力として前記条件テーブルから前記溶接電流値及び前記溶接時間を自動的に設定する条件設定部と、
を備えたことを特徴とするアークスポット溶接装置。
【請求項２】
前記板厚が、前記ワークを形成する前記被溶接材のそれぞれの板厚の合算値である、
ことを特徴とする請求項１記載のアークスポット溶接装置。
【請求項３】
前記条件設定部は、前記設定された板厚及び前記設定された裏面ナゲット径を入力として前記条件テーブルから前記溶接電流値及び前記溶接時間を出力し、これら両値に前記ワークを形成する被溶接材の枚数に応じた係数を乗じて前記溶接電流及び前記溶接時間を補正して設定する、
ことを特徴とする請求項２記載のアークスポット溶接装置。
【請求項４】
前記電極と前記ワークとの距離を設定する電極・ワーク間距離設定部と、
前記条件設定部によって設定された前記溶接時間に、前記設定された電極・ワーク間距離に応じた係数を乗じて補正する補正部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアークスポット溶接装置。
【請求項５】
前記電極と前記ワークとの距離を設定する電極・ワーク間距離設定部と、
前記条件設定部によって設定された前記溶接電流値に、前記設定された電極・ワーク間距離に応じた係数を乗じて補正する補正部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアークスポット溶接装置。
【請求項６】
溶接電圧を検出して溶接電圧検出値を出力する電圧検出部を備え、
前記電極・ワーク間距離設定部は、前記溶接電圧検出値に基づいて電極・ワーク間距離を算出して自動的に設定する、
ことを特徴とする請求項４又は請求項５記載のアークスポット溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２５５１６１（Ｐ２００９−２５５１６１Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６６１８０（Ｐ２００８−２６６１８０）
【出願日】平成２０年１０月１５日（２００８．１０．１５）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１５日（２００８．１０．１５）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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