JPH0648967U - スタッド溶接機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 リフト手段の消勢によるスタッドの降下時間
を適切にして溶接時間を一定に維持し、溶接品質を安定
させる。 【構成】 スタッド溶接機１は、コレット３と、リフト
コイル５を有する溶接ガン６と、電流を電源７から溶接
ガン６に供給し、スタッドを引き上げてパイロットアー
クとメインアークを形成すべくリフトコイル５を付勢
し、スタッドを母材に圧接するためリフトコイルを消勢
する制御装置８とを備え、制御装置は、スタッドが母材
に圧接したことを検出する電圧検出部９を有し、検出部
からの圧接信号を受取った後、電源から溶接ガンへの電
力の供給を停止する。制御装置には、リフトコイルの消
勢の時からスタッドが母材に接するまでの降下時間を測
定する測定部２６と、降下時間の測定値のＮ回の平均値
を算出する算出部２７とが設けられ、シーケンス制御部
１１には、算出平均値を用いてリフトコイルの消勢のタ
イミングを調整する機能が与えられている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、スタッド溶接機に関し、特に、溶接ガンのコレットに保持されたス タッドを引き上げるリフト手段の付勢及び消勢を制御してスタッドを母材に圧接 するタイミングを適切に制御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

先端にスタッドを保持するコレットとコレットに保持されたスタッドを母材か ら引き上げるリフト手段とを有する溶接ガンと、スタッドと母材の間に所定の電 力を供給するように溶接ガンに接続された電源と、電源と溶接ガンに接続され、 スタッドと母材との間に、パイロットアークとその後のメインアークとを形成す る電力を電源から溶接ガンに供給するように制御するとともに、スタッドを母材 に対して所定高さ引き上げてパイロットアークとその後のメインアークとを作る ように溶接ガンのリフト手段を付勢し、所定の時間後にスタッドを母材に圧接す るためリフト手段を消勢するように制御する制御装置とから成るスタッド溶接機 はよく知られており、このスタッド溶接機は車体等にスタッドを溶接するのによ く使用れている。

【０００３】 かかるスタッド溶接機において、スタッドを母材に圧接するタイミングと溶接 機への電流の供給のタイミングとが適切に制御されないことがあった。電源には コンデンサ放電式電源と変圧器整流式電源が知られており、コンデンサ放電式電 源ではコンデンサの容量とインピーダンスとによって溶接ガンに供給される電力 の大きさと時間が定まり、スタッドが圧接するタイミングと溶接電流波形を同期 して調節することはできなかったし、変圧器整流式電源でも電力が変圧器の容量 とインピーダンスと整流用サイリスタの位相制御によって定まり、スタッドが圧 接するタイミングと溶接電流波形を同期して調節することはできなかった。よく 知られているように、コンデンサ放電式電源を用いたスタッド溶接機では、溶接 電流波形の頂点から下降した部分であって、その１／３程度の部分までのところ でスタッドを母材に圧接させるのが好ましい。また、変圧器整流式電源を用いた スタッド溶接機では、最後の溶接電流波形の頂点から下降した部分であって、そ の１／２程度の部分までのところで圧接させるのが好ましい。

【０００４】 溶接ガンへ供給する溶接電流をスタッドの圧接のタイミングに合わせて制御す る制御装置を備えたスタッド溶接機について本出願人は既に提案した。このスタ ッド溶接機の制御装置では、スタッドと母材との間の電圧を検出してスタッドが 母材に圧接したことを示す信号を出力する検出手段が設けられ、該制御装置が、 前記検出手段からの圧接信号を受取った後、電源から溶接ガンへの電力の供給を 停止しており、これにより、スタッドを母材に圧接したことを確認した後に電流 が遮断されるので、圧接と電流の供給のタイミングのずれがなくなっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、かかる制御装置を備えたスタッド溶接機においても、リフト手段の付 勢及び消勢によるコレットの上下の際の機械的な抵抗の変化に伴って溶接時間が 変化したり、リフト手段によるリフト高さの調整の違いによって溶接時間が変化 したりして、溶接時間が変動し、溶接の品質が一定に維持できないという問題が 出てきた。

【０００６】 従って、本考案の目的は、リフト手段の消勢によるスタッドの降下時間を適切 にして溶接時間を一定に維持し、溶接品質を安定させるスタッド溶接機を提供す ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するため、本考案によれば、先端にスタッドを保持するコレ ットとコレットに保持されたスタッドを母材から引き上げるリフト手段とを有す る溶接ガンと、スタッドと母材の間に所定の電力を供給するように溶接ガンに接 続された電源と、電源と溶接ガンとに接続され、スタッドと母材との間に、パイ ロットアークとその後のメインアークとを形成する電力を電源から溶接ガンに供 給するように制御するとともに、スタッドを母材に対して所定高さ引き上げてパ イロットアークとその後のメインアークとを作るように溶接ガンのリフト手段を 付勢し、所定の時間後にスタッドを母材に圧接するためリフト手段を消勢するよ うに制御する制御装置とを備え、該制御装置には、スタッドと母材との間の電圧 を検出して、スタッドが母材に圧接したことを示す信号を出力する検出手段が設 けられ、該制御装置が、前記検出手段からの圧接信号を受取った後、電源から溶 接ガンへの電力の供給を停止するスタッド溶接機であって、前記制御装置には、 リフト手段の消勢の時からスタッドが母材に接するまでの降下時間を測定する手 段と、この測定時間値のＮ回の平均値を算出する手段と、この平均値を用いてリ フト手段の消勢のタイミングを調整する手段とが設けられたことを特徴とするス タッド溶接機が提供される。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例について、図面を参照しながら説明する。図１には、本 考案のスタッド溶接機の回路図が示されている。本考案に係るスタッド溶接機１ は、先端にスタッド２を保持するコレット３とコレット３に保持されたスタッド ２を母材４から引き上げるリフト手段としてのリフトコイル５とを有する溶接ガ ン６と、スタッド２と母材４の間に所定の電力を供給するように溶接ガンに接続 された電源７とを備えている。そして、制御装置８が電源７と溶接ガン６とに接 続されており、この制御装置８は、スタッド２と母材４との間に、パイロットア ークとその後のメインアークとを形成する電力を電源７から溶接ガンに供給する ように制御するとともに、スタッド２を母材４に対して所定高さ引き上げてパイ ロットアークとその後のメインアークとを作るように溶接ガン６のリフトコイル ５を付勢し、所定の時間後にスタッド２を母材４に圧接するためリフトコイル５ を消勢するように制御している。なお、スタッド溶接機１は、母材に接触させた スタッドに電圧を加えると同時にスタッドを引き上げ、母材とスタッドの溶接面 でアーク放電を起こし、溶接に適した温度状態に達した時点でスタッドを母材に 圧接するドローンアーク式のスタッド溶接機である。

【０００９】 制御装置８には、スタッド２と母材４との間の電圧を検出して、スタッドが母 材に圧接したことを示す信号を出力する検出手段としての電圧検出部９が設けら れ、電源７から溶接ガン６に供給される溶接電流を検出する電流検出部１０も設 けられている。これらの検出部９、１０から出力される検出信号は、ドローンア ーク式のスタッド溶接に必要な一連の動作を制御するシーケンス制御部１１に送 られる。なお、電源７は、チョッパ式高周波電源で成っており、ＰＷＭ制御され ている。従って、電源７は常に一定の電圧を維持しつつ、その電流がパイロット アークとその後のメインアークを発生するのに適するように、シーケンス制御部 １１によって制御される。すなわち、シーケンス制御部１１に電流検出部１０か らの出力が入力されており、これにより、パイロットアークの間は電流が小さく 制限され、メインアークのときは大電流が流れるように制御される。また、電圧 検出部９の出力は、スタッド２が母材４から離れているときと、スタッド２が母 材４に圧接したときを示しており、この検出信号はシーケンス制御部１１に入力 されている。

【００１０】 シーケンス制御部１１の制御出力は、リフトコイル５を付勢したり消勢したり するリフトコイル制御部１２に入力されており、リフトコイル制御部１２は、リ フトコイル５を付勢して、溶接ガン６のコレット３を内蔵ばねのばね力に抗して 引き上げ、この引き上げによってスタッド２を母材４に対して所定高さ引き上げ てパイロットアークとその後のメインアークとを発生させ、その後、所定の時間 経過してスタッドの先端と母材部分とが溶融された後、スタッド２を母材４に圧 接するため、リフトコイル５を消勢し、この消勢によって、コレット３が内蔵ば ねのばね力によって降下する。

【００１１】 かかる構成で成るスタッド溶接機１において、電源７からは、定電圧で且つ図 ２の（Ａ）の波形に示す大きさのパイロットアーク電流１４及びメインアーク電 流１５が順にスタッド２と母材４とに供給される。リフトコイル５はリフトコイ ル制御部１２の制御によって、図２の波形（Ｂ）に示すように、パイロットアー クの開始時からメインアークによるスタッドと母材の溶融温度が所定値になるま で付勢される。しかし、実際のリフト動作は、図２の波形（Ｃ）に示すように、 引き上げの際には、コレット３に作用する抵抗等によって傾斜部分１６に示すよ うに、スタッド２は徐々に母材４から所定の高さ引き上げられ、平坦部分１７に 示すように、所定の時間所定の高さに引き上げられたままに維持される。メイン アークによるスタッドと母材の溶融温度が所定値になると、リフトコイル５は消 勢されるが、傾斜部分１９に示すように、コレット３に作用する抵抗等によって スタッド２は徐々に降下する。この降下中にスタッド２を母材４に圧接すると、 スタッドの溶接部分も母材部分も適正に溶融しているので、その溶接が良好に行 われる。そして、スタッド２が母材４に圧接されると両部材間の電圧がゼロにな るので電圧検出部９はそのまま圧接信号を出力する。電圧検出部９からの圧接信 号を受取ると、シーケンス制御部１１が、電源７に制御信号を送って電源７から の電流の供給を停止し、スタッド２が母材４に圧接したことを確認した後に電流 を遮断しており、これにより、圧接と電力の供給のタイミングのずれを確実に防 止している。

【００１２】 ところが、リフトコイル５の消勢によるコレットの降下ひいてはスタッド２の 母材４への降下は、コレットのリフト動作部分のスライド抵抗の経時的な変化や 溶接ガン６のリフト長さ調整のずれ等によって、図２の（Ｃ）の破線で示す傾斜 部分２０に示すように、傾斜部分１９とは違ってしまうことがあった。このため 図２の（Ｂ）の２１で示す降下時間が２２で示す降下時間のように長くなり、図 ２の（Ａ）の溶接時間２３が、溶接時間２４にまで長くなって、溶接の品質を低 下させる惧れがあった。

【００１３】 そこで、本考案においては、図１に示すように、制御装置８には、リフトコイ ル５の消勢の時からスタッド２が母材４に接するまでの降下時間を測定する降下 時間測定部２６が設けられている。降下時間測定部２６には、リフトコイル制御 部１２からのリフトコイル付勢信号が入力され、また、他の入力はスタッド２と 母材４とに接続されて両部材が接するのを感知している。従って、降下時間測定 部２６は、リフトコイル５が消勢されてからスタッド２が母材４に圧接するまで の時間すなわち降下時間を測定する。測定した降下時間は、制御装置８内に設け られた平均値算出部２７に入力されている。この平均値算出部２７は、例えば、 １０回の測定値の平均をとるように演算する。またこの場合、一定の許容範囲を 定めてその範囲を越えた測定値については除外するようにしてもよい。更に、各 算出は、母材が変わる毎に行い、また、溶接の順番が変わるたびに行うようにす るとよい。本考案において、更に、平均値算出部２７の出力すなわち平均降下時 間は、シーケンス制御部１１に入力されており、シーケンス制御部１１には、平 均値算出部２７の平均値を用いて、リフトコイル５の消勢のタイミングを調整す る機能が付与されている。

【００１４】 従って、シーケンス制御部１１によって、平均値算出部２７の平均降下時間値 からリフトコイル５の消勢のタイミングを調整する。調整後の消勢のタイミング はリフトコイル制御部１２に送られ、リフトコイル制御部１２は、溶接時間を一 定にするように、リフトコイル５を消勢する。これにより、溶接時間が一定に維 持される。

【００１５】

【考案の効果】

本考案によれば、制御装置には、リフト手段の消勢の時からスタッドが母材に 接するまでの降下時間を測定する手段と、この測定時間値のＮ回の平均値を算出 する手段と、この平均値を用いてリフト手段の消勢のタイミングを調整する手段 とが設けられているので、溶接時間を一定に維持することが確保でき、これによ り、溶接品質を高く維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るスタッド溶接機の回路図である。

【図２】溶接電流とリフトコイルの付勢とリフト動作と
の関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１ スタッド溶接機 ２ スタッド ３ コレット ４ 母材 ５ リフトコイル ６ 溶接ガン ７ 電源 ８ 制御装置 ９ 電圧検出部 １０ 電流検出部 １１ シーケンス制御部 １２ リフトコイル制御部 １４ パイロットアーク放電電流 １５ メインアーク放電電流 ２１、２２ 降下時間 ２６ 降下時間測定部 ２７ 平均値算出部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端にスタッドを保持するコレットとコ
   レットに保持されたスタッドを母材から引き上げるリフ
   ト手段とを有する溶接ガンと、スタッドと母材の間に所
   定の電力を供給するように溶接ガンに接続された電源
   と、電源と溶接ガンとに接続され、スタッドと母材との
   間に、パイロットアークとその後のメインアークとを形
   成する電力を電源から溶接ガンに供給するように制御す
   るとともに、スタッドを母材に対して所定高さ引き上げ
   てパイロットアークとその後のメインアークとを作るよ
   うに溶接ガンの前記リフト手段を付勢し、所定の時間後
   にスタッドを母材に圧接するため前記リフト手段を消勢
   するように制御する制御装置とを備え、該制御装置に
   は、スタッドと母材との間の電圧を検出して、スタッド
   が母材に圧接したことを示す信号を出力する検出手段が
   設けられ、該制御装置が、前記検出手段からの圧接信号
   を受取った後、電源から溶接ガンへの電力の供給を停止
   するスタッド溶接機において、 前記制御装置には、前記リフト手段の消勢の時からスタ
   ッドが母材に接するまでの降下時間を測定する手段と、
   この測定時間値のＮ回の平均値を算出する手段と、この
   平均値を用いて前記リフト手段の消勢のタイミングを調
   整する手段とが設けられたことを特徴とするスタッド溶
   接機。