JP2002096178A - スポット溶接装置 - Google Patents
スポット溶接装置Info
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- JP2002096178A JP2002096178A JP2000286329A JP2000286329A JP2002096178A JP 2002096178 A JP2002096178 A JP 2002096178A JP 2000286329 A JP2000286329 A JP 2000286329A JP 2000286329 A JP2000286329 A JP 2000286329A JP 2002096178 A JP2002096178 A JP 2002096178A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 良好なスポット溶接を行うことができるスポ
ット溶接装置を実現する。 【構成】 予備加熱をｔ１時間行うことにより、ワーク
２０，２１をなじませ、ワーク２０，２１の溶接部位に
形成されている隙間３０をなくす。予備加熱終了後は、
ｔ２時間休止し、予備通電をｔ３時間行って電極１１，
１２間の抵抗を安定させ、その後ｔ４時間休止し、所定
通電時間ｔ４でワーク２０，２１の発熱量Ｑが目標熱量
Ｑ３になるように溶接電流を制御して本通電を行う。こ
のように、予備加熱により隙間３０をなくしてから、本
通電においてワーク２０，２１の発熱量Ｑが目標熱量Ｑ
３になるように溶接電流を制御するため、ワーク２０，
２１間に隙間がある場合でも溶接不良は発生しない。
ット溶接装置を実現する。 【構成】 予備加熱をｔ１時間行うことにより、ワーク
２０，２１をなじませ、ワーク２０，２１の溶接部位に
形成されている隙間３０をなくす。予備加熱終了後は、
ｔ２時間休止し、予備通電をｔ３時間行って電極１１，
１２間の抵抗を安定させ、その後ｔ４時間休止し、所定
通電時間ｔ４でワーク２０，２１の発熱量Ｑが目標熱量
Ｑ３になるように溶接電流を制御して本通電を行う。こ
のように、予備加熱により隙間３０をなくしてから、本
通電においてワーク２０，２１の発熱量Ｑが目標熱量Ｑ
３になるように溶接電流を制御するため、ワーク２０，
２１間に隙間がある場合でも溶接不良は発生しない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、重ね合わされた被溶
接物を電極で挟み、加圧した状態で電極間に溶接電流を
流すことにより、被溶接物をスポット溶接するスポット
溶接装置に関する。
接物を電極で挟み、加圧した状態で電極間に溶接電流を
流すことにより、被溶接物をスポット溶接するスポット
溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のスポット溶接装置について図を参
照して説明する。図５は、従来のスポット溶接装置に備
えられた電極間にワーク（被溶接物）が挟まれている状
態を示す部分説明図である。図６（Ａ）は、通電時間と
電極間の抵抗値との関係を示すグラフであり、図６
（Ｂ）は、通電時間と被溶接物の発熱量との関係を示す
グラフである。従来のスポット溶接装置では、図５に示
すように、ワーク（たとえば鋼板）２０，２１を重ね合
わせた状態で電極１１，１２の先端により挟み、加圧し
た状態で電極１１，１２間に溶接電流を流す。溶接電流
は、図６（Ｂ）に示すように、所定通電時間でワーク２
０，２１の発熱量が適正ナゲットを形成するために必要
な目標熱量に達するように制御する。そして、ワーク２
０，２１の溶接部位が抵抗発熱により溶融してナゲット
が形成され、上記溶接部位が溶接される。
照して説明する。図５は、従来のスポット溶接装置に備
えられた電極間にワーク（被溶接物）が挟まれている状
態を示す部分説明図である。図６（Ａ）は、通電時間と
電極間の抵抗値との関係を示すグラフであり、図６
（Ｂ）は、通電時間と被溶接物の発熱量との関係を示す
グラフである。従来のスポット溶接装置では、図５に示
すように、ワーク（たとえば鋼板）２０，２１を重ね合
わせた状態で電極１１，１２の先端により挟み、加圧し
た状態で電極１１，１２間に溶接電流を流す。溶接電流
は、図６（Ｂ）に示すように、所定通電時間でワーク２
０，２１の発熱量が適正ナゲットを形成するために必要
な目標熱量に達するように制御する。そして、ワーク２
０，２１の溶接部位が抵抗発熱により溶融してナゲット
が形成され、上記溶接部位が溶接される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ワーク２
０，２１が厚板の場合は、図５に示すように、電極１
１，１２でワーク２０，２１を加圧した状態でも、ワー
ク２０，２１間に隙間３０が形成されやすく、溶接部位
に隙間３０が形成されていると、電極１１，１２間に流
れる溶接電流は、図中矢印で示すように、溶接部位から
離れた経路を流れるため、隙間３０が形成されていない
場合よりも、電極１１，１２間の抵抗値が大きくなって
しまう。図５（Ａ）において、ワーク２０，２１間に隙
間３０が形成されている場合の電極１１，１２間の抵抗
値をＲ１で示し、通電によりワーク２０，２１同士がな
じんで隙間３０が形成されていない場合の抵抗値をＲ２
で示す。一方、溶接電流は、前記隙間３０の有無に関係
なく、ワーク２０，２１の発熱量が所定通電時間で目標
熱量に到達するように制御される。しかしながら、通電
によりワーク２０，２１同士がなじんで隙間３０がなく
なるまで（抵抗値Ｒ１がＲ２に低下するまで）の熱量Ｑ
４は、ナゲット形成に寄与していないのであるが、この
熱量Ｑ４も適正ナゲット形成のための目標熱量に含まれ
てしまうため、熱量が不足して溶接不良が発生するとい
う問題がある。
０，２１が厚板の場合は、図５に示すように、電極１
１，１２でワーク２０，２１を加圧した状態でも、ワー
ク２０，２１間に隙間３０が形成されやすく、溶接部位
に隙間３０が形成されていると、電極１１，１２間に流
れる溶接電流は、図中矢印で示すように、溶接部位から
離れた経路を流れるため、隙間３０が形成されていない
場合よりも、電極１１，１２間の抵抗値が大きくなって
しまう。図５（Ａ）において、ワーク２０，２１間に隙
間３０が形成されている場合の電極１１，１２間の抵抗
値をＲ１で示し、通電によりワーク２０，２１同士がな
じんで隙間３０が形成されていない場合の抵抗値をＲ２
で示す。一方、溶接電流は、前記隙間３０の有無に関係
なく、ワーク２０，２１の発熱量が所定通電時間で目標
熱量に到達するように制御される。しかしながら、通電
によりワーク２０，２１同士がなじんで隙間３０がなく
なるまで（抵抗値Ｒ１がＲ２に低下するまで）の熱量Ｑ
４は、ナゲット形成に寄与していないのであるが、この
熱量Ｑ４も適正ナゲット形成のための目標熱量に含まれ
てしまうため、熱量が不足して溶接不良が発生するとい
う問題がある。
【０００４】そこでこの発明は、上記問題を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは、被
溶接物の溶接部位に隙間があっても良好なスポット溶接
を行うことができるスポット溶接装置を実現することに
ある。
めになされたものであり、その目的とするところは、被
溶接物の溶接部位に隙間があっても良好なスポット溶接
を行うことができるスポット溶接装置を実現することに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用および発明の効果】
この発明は、上記目的を達成するため、重ね合わされた
被溶接物を相対向する電極で挟み、加圧した状態で前記
電極間に溶接電流を流すことにより、前記被溶接物をス
ポット溶接するスポット溶接装置において、前記電極間
に短時間溶接電流を流して前記被溶接物同士がなじむよ
うに予備加熱する予備加熱手段と、この予備加熱手段に
よる予備加熱後の所定通電時間で前記被溶接物の発熱量
が所定値になるように溶接電流を制御する制御手段とを
備えたという技術的手段を用いる。
この発明は、上記目的を達成するため、重ね合わされた
被溶接物を相対向する電極で挟み、加圧した状態で前記
電極間に溶接電流を流すことにより、前記被溶接物をス
ポット溶接するスポット溶接装置において、前記電極間
に短時間溶接電流を流して前記被溶接物同士がなじむよ
うに予備加熱する予備加熱手段と、この予備加熱手段に
よる予備加熱後の所定通電時間で前記被溶接物の発熱量
が所定値になるように溶接電流を制御する制御手段とを
備えたという技術的手段を用いる。
【０００６】予備加熱手段は、電極間に短時間溶接電流
を流して被溶接物同士がなじむように予備加熱し、制御
手段は、予備加熱手段による予備加熱後の所定通電時間
で被溶接物の発熱量が所定値になるように溶接電流を制
御する。つまり、予備加熱により、被溶接物同士をなじ
ませることにより、被溶接物の溶接部位に形成されてい
る隙間をなくすことができる。そして、予備加熱を行っ
ている間の被溶接物の発熱量は、適正ナゲット形成のた
めに必要な目標熱量には含めないため、被溶接物を良好
に溶接することができる。したがって、被溶接物の溶接
部位に隙間が形成されている場合に従来発生していた溶
接不良をなくすことができる。
を流して被溶接物同士がなじむように予備加熱し、制御
手段は、予備加熱手段による予備加熱後の所定通電時間
で被溶接物の発熱量が所定値になるように溶接電流を制
御する。つまり、予備加熱により、被溶接物同士をなじ
ませることにより、被溶接物の溶接部位に形成されてい
る隙間をなくすことができる。そして、予備加熱を行っ
ている間の被溶接物の発熱量は、適正ナゲット形成のた
めに必要な目標熱量には含めないため、被溶接物を良好
に溶接することができる。したがって、被溶接物の溶接
部位に隙間が形成されている場合に従来発生していた溶
接不良をなくすことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、この発明に係るスポット溶
接装置の一実施形態について図を参照して説明する。 ［主要構成］最初に、この実施形態に係るスポット溶接
装置の主要構成について、それを示す図１を参照して説
明する。なお、図５に示した従来のスポット溶接装置と
同じ構成については同じ符号を用いる。スポット溶接装
置１０は、電極１１，１２と、電源電圧Ｖ１を基に電極
１１，１２間に溶接電流Ｉ１を流すための溶接トランス
１３と、溶接電流Ｉ１の開閉および点弧角度を変える位
相制御を用いて溶接電流を制御するサイリスタ１６，１
６と、電極１１，１２間の電圧を検出する電極間電圧検
出回路１５と、この電極間電圧検出回路１５による検出
結果に基づいてサイリスタ１６，１６のゲートにトリガ
信号を与えて溶接電流を制御したり、通電時間を制御す
るスポット溶接制御装置１４とを備える。
接装置の一実施形態について図を参照して説明する。 ［主要構成］最初に、この実施形態に係るスポット溶接
装置の主要構成について、それを示す図１を参照して説
明する。なお、図５に示した従来のスポット溶接装置と
同じ構成については同じ符号を用いる。スポット溶接装
置１０は、電極１１，１２と、電源電圧Ｖ１を基に電極
１１，１２間に溶接電流Ｉ１を流すための溶接トランス
１３と、溶接電流Ｉ１の開閉および点弧角度を変える位
相制御を用いて溶接電流を制御するサイリスタ１６，１
６と、電極１１，１２間の電圧を検出する電極間電圧検
出回路１５と、この電極間電圧検出回路１５による検出
結果に基づいてサイリスタ１６，１６のゲートにトリガ
信号を与えて溶接電流を制御したり、通電時間を制御す
るスポット溶接制御装置１４とを備える。
【０００８】［溶接工程］次に、スポット溶接装置１０
による溶接工程について図２ないし図４を参照して説明
する。図２（Ａ）〜（Ｃ）は、溶接工程を示す説明図で
あり、図３は、スポット溶接制御装置１４に備えられた
ＣＰＵ（図示省略）が実行する処理の流れを示すフロー
チャートであり、図４は、溶接電流Ｉ１と通電時間との
関係を示すグラフである。なお、予備加熱を行う時間
（以下、予備加熱時間と称する）ｔ１および本通電を行
う時間ｔ５は、被溶接物であるワーク（たとえば鋼板）
２０，２１の各板厚に対応した時間が、予めスポット溶
接制御装置１４に備えられたＲＯＭなどに記憶されてい
るものとする。スポット溶接制御装置１４に備えられた
ＣＰＵは、溶接タイミングになったと判定すると（ステ
ップ（以下、Ｓと略す）１０：Ｙｅｓ、図２（Ａ））、
経過時間を計測するタイマをスタートさせ（Ｓ１２）、
電極１１，１２間に短時間溶接電流Ｉ１を流し、溶接部
位を予備加熱する（Ｓ１４）。これにより、図２（Ｂ）
に示すように、ワーク２０，２１がなじみ、溶接部位の
隙間３０をなくすことができる。
による溶接工程について図２ないし図４を参照して説明
する。図２（Ａ）〜（Ｃ）は、溶接工程を示す説明図で
あり、図３は、スポット溶接制御装置１４に備えられた
ＣＰＵ（図示省略）が実行する処理の流れを示すフロー
チャートであり、図４は、溶接電流Ｉ１と通電時間との
関係を示すグラフである。なお、予備加熱を行う時間
（以下、予備加熱時間と称する）ｔ１および本通電を行
う時間ｔ５は、被溶接物であるワーク（たとえば鋼板）
２０，２１の各板厚に対応した時間が、予めスポット溶
接制御装置１４に備えられたＲＯＭなどに記憶されてい
るものとする。スポット溶接制御装置１４に備えられた
ＣＰＵは、溶接タイミングになったと判定すると（ステ
ップ（以下、Ｓと略す）１０：Ｙｅｓ、図２（Ａ））、
経過時間を計測するタイマをスタートさせ（Ｓ１２）、
電極１１，１２間に短時間溶接電流Ｉ１を流し、溶接部
位を予備加熱する（Ｓ１４）。これにより、図２（Ｂ）
に示すように、ワーク２０，２１がなじみ、溶接部位の
隙間３０をなくすことができる。
【０００９】そしてＣＰＵは、タイマの計測時間ｔが予
め設定されている予備加熱時間ｔ１以上になったと判定
すると（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、溶接電流Ｉ１の供給を停止
して第１休止サイクルに入る（Ｓ１８）。つまり、第１
休止サイクルにより、溶接部位の過熱を防止する。続い
てＣＰＵは、第１休止サイクルを計測する時間ｔが予め
設定されている休止時間ｔ２以上になったと判定すると
（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、溶接電流Ｉ１の供給を開始して予
備通電を行う（Ｓ２２）。つまり、予備通電により、電
極１１，１２間の抵抗を安定させる。そしてＣＰＵは、
予備通電を行っている時間を計測する時間ｔが予め設定
されている予備通電時間ｔ３以上になったと判定すると
（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、溶接電流Ｉ１の供給を停止して第
２休止サイクルに入る（Ｓ２６）。つまり、第２休止サ
イクルにより、溶接部位の過熱を防止する。
め設定されている予備加熱時間ｔ１以上になったと判定
すると（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、溶接電流Ｉ１の供給を停止
して第１休止サイクルに入る（Ｓ１８）。つまり、第１
休止サイクルにより、溶接部位の過熱を防止する。続い
てＣＰＵは、第１休止サイクルを計測する時間ｔが予め
設定されている休止時間ｔ２以上になったと判定すると
（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、溶接電流Ｉ１の供給を開始して予
備通電を行う（Ｓ２２）。つまり、予備通電により、電
極１１，１２間の抵抗を安定させる。そしてＣＰＵは、
予備通電を行っている時間を計測する時間ｔが予め設定
されている予備通電時間ｔ３以上になったと判定すると
（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、溶接電流Ｉ１の供給を停止して第
２休止サイクルに入る（Ｓ２６）。つまり、第２休止サ
イクルにより、溶接部位の過熱を防止する。
【００１０】そしてＣＰＵは、休止サイクルを計測する
時間ｔが予め設定されている休止時間ｔ４以上になった
と判定すると（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、溶接電流Ｉ１の供給
を開始して本通電を行う（Ｓ３０）。この時、ＣＰＵ
は、電極間電圧検出回路１５が検出する電極１１，１２
間の電圧に基づき、予め設定された通電時間ｔ５でワー
ク２０，２１の発熱量Ｑが適正ナゲットを形成するため
に必要な目標熱量Ｑ３になるように溶接電流Ｉ１を制御
する。熱量Ｑは、溶接電流Ｉ１および電極間電圧Ｖ２の
通電時間ｔ５に対する積和で求められる。続いてＣＰＵ
は、通電時間ｔが予め設定されている通電時間ｔ５にな
ったと判定すると（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、溶接電流Ｉ１の
通電を停止し（Ｓ３４）、タイマをリセットする（Ｓ３
６）。この本通電により、図２（Ｃ）に示すように、溶
接部位にナゲット３１が形成され、ワーク２０，２１の
溶接部位同士がスポット溶接される。なお、この実施形
態では、ワーク２０，２１の各板厚が２ｍｍの場合にお
いて、予備加熱時間ｔ１は、５〜６サイクル（１サイク
ルは１／６０秒）、休止時間ｔ２は３〜４サイクル、予
備通電時間ｔ３は２サイクル、休止時間ｔ４は２サイク
ル、本通電時間ｔ５は２０サイクルである。また、溶接
電流Ｉ１は、１０，０００Ａ〜１５，０００Ａ、電源電
圧Ｖ１は４４０Ｖである。
時間ｔが予め設定されている休止時間ｔ４以上になった
と判定すると（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、溶接電流Ｉ１の供給
を開始して本通電を行う（Ｓ３０）。この時、ＣＰＵ
は、電極間電圧検出回路１５が検出する電極１１，１２
間の電圧に基づき、予め設定された通電時間ｔ５でワー
ク２０，２１の発熱量Ｑが適正ナゲットを形成するため
に必要な目標熱量Ｑ３になるように溶接電流Ｉ１を制御
する。熱量Ｑは、溶接電流Ｉ１および電極間電圧Ｖ２の
通電時間ｔ５に対する積和で求められる。続いてＣＰＵ
は、通電時間ｔが予め設定されている通電時間ｔ５にな
ったと判定すると（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、溶接電流Ｉ１の
通電を停止し（Ｓ３４）、タイマをリセットする（Ｓ３
６）。この本通電により、図２（Ｃ）に示すように、溶
接部位にナゲット３１が形成され、ワーク２０，２１の
溶接部位同士がスポット溶接される。なお、この実施形
態では、ワーク２０，２１の各板厚が２ｍｍの場合にお
いて、予備加熱時間ｔ１は、５〜６サイクル（１サイク
ルは１／６０秒）、休止時間ｔ２は３〜４サイクル、予
備通電時間ｔ３は２サイクル、休止時間ｔ４は２サイク
ル、本通電時間ｔ５は２０サイクルである。また、溶接
電流Ｉ１は、１０，０００Ａ〜１５，０００Ａ、電源電
圧Ｖ１は４４０Ｖである。
【００１１】［実施形態の効果］以上のように、上記実
施形態のスポット溶接装置１０を使用すれば、予備加熱
により、ワーク２０，２１を溶接部位においてなじま
せ、隙間３０をなくすことができる。そして、予備加熱
を行っている間のワーク２０，２１の発熱量は、適正ナ
ゲット形成のために必要な目標熱量には含めないため、
本通電により、ワーク２０，２１を良好に溶接すること
ができる。したがって、ワーク２０，２１の溶接部位に
隙間３０が形成されている場合に従来発生した溶接不良
をなくすことができる。特に、車両のアンダーボディー
の製造工程において、厚板の鋼板同士を溶接する場合、
溶接不良箇所が存在すると、十分な安全性が得られない
おそれがあるため、従来は、目標熱量を多めに設定する
ことにより、溶接不良個所が発生しないようにしてい
た。しかし、上記実施形態のスポット溶接装置１０を使
用すれば、本通電を過不足なく行うことにより、良好に
溶接を行うことができるため、余分な加熱が不要である
ので、従来よりも消費電力を低減することができる。
施形態のスポット溶接装置１０を使用すれば、予備加熱
により、ワーク２０，２１を溶接部位においてなじま
せ、隙間３０をなくすことができる。そして、予備加熱
を行っている間のワーク２０，２１の発熱量は、適正ナ
ゲット形成のために必要な目標熱量には含めないため、
本通電により、ワーク２０，２１を良好に溶接すること
ができる。したがって、ワーク２０，２１の溶接部位に
隙間３０が形成されている場合に従来発生した溶接不良
をなくすことができる。特に、車両のアンダーボディー
の製造工程において、厚板の鋼板同士を溶接する場合、
溶接不良箇所が存在すると、十分な安全性が得られない
おそれがあるため、従来は、目標熱量を多めに設定する
ことにより、溶接不良個所が発生しないようにしてい
た。しかし、上記実施形態のスポット溶接装置１０を使
用すれば、本通電を過不足なく行うことにより、良好に
溶接を行うことができるため、余分な加熱が不要である
ので、従来よりも消費電力を低減することができる。
【００１２】なお、上記実施形態では、予備加熱と本通
電との間で第１休止サイクル、予備通電および第２休止
サイクルを実行する場合を説明したが、予備通電と第２
休止サイクルを省略することもできる。
電との間で第１休止サイクル、予備通電および第２休止
サイクルを実行する場合を説明したが、予備通電と第２
休止サイクルを省略することもできる。
【図１】この発明の実施形態に係るスポット溶接装置の
主要構成を示す説明図である。
主要構成を示す説明図である。
【図２】図２（Ａ）〜（Ｃ）は、溶接工程を示す説明図
である。
である。
【図３】スポット溶接制御装置１４に備えられたＣＰＵ
が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】溶接電流Ｉ１と通電時間との関係を示すグラフ
である。
である。
【図５】従来のスポット溶接装置に備えられた電極間に
ワークが挟まれている状態を示す部分説明図である。
ワークが挟まれている状態を示す部分説明図である。
【図６】図６（Ａ）は、通電時間と電極間の抵抗値との
関係を示すグラフであり、図６（Ｂ）は、通電時間と被
溶接物の発熱量との関係を示すグラフである。
関係を示すグラフであり、図６（Ｂ）は、通電時間と被
溶接物の発熱量との関係を示すグラフである。
１０ スポット溶接装置 １１，１２ 電極 １３ 溶接トランス １４ スポット溶接制御装置 １５ 電極間電圧検出回路 ３０ 隙間
Claims (1)
- 【請求項１】 重ね合わされた被溶接物を相対向する電
極で挟み、加圧した状態で前記電極間に溶接電流を流す
ことにより、前記被溶接物をスポット溶接するスポット
溶接装置において、 前記電極間に短時間溶接電流を流して前記被溶接物同士
がなじむように予備加熱する予備加熱手段と、 この予備加熱手段による予備加熱後の所定通電時間で前
記被溶接物の発熱量が所定値になるように溶接電流を制
御する制御手段とを備えたことを特徴とするスポット溶
接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000286329A JP2002096178A (ja) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | スポット溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000286329A JP2002096178A (ja) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | スポット溶接装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002096178A true JP2002096178A (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=18770267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000286329A Pending JP2002096178A (ja) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | スポット溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002096178A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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