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図面 (4)

課題

溶接電流遮断される温度まで発熱部の温度が上昇する前に発熱部の温度上昇を認識することが可能な溶接装置を提供することを課題とする。

解決手段

抵抗溶接装置1は、溶接電流の通電により発熱する各発熱部の温度を測定する温度測定手段(温度検出手段16〜19及びCPU11)と、温度測定手段で測定された温度が、温度設定手段21により設定された上限温度より低い警戒温度まで上昇した場合に警報を発する警報出力回路23とを備える。

概要

背景

従来、抵抗溶接装置は、被溶接物溶接する場合、ガン溶接ケーブル溶接トランス、及び溶接電流を制御するスイッチング素子に大きな電流が流れてジュール熱が発生する。そのため、ガン、溶接ケーブル、溶接トランス、及びスイッチング素子等の発熱部を冷却するための水冷装置が設けられている抵抗溶接装置がある。

上記抵抗溶接装置の各発熱部には、各発熱部が自己発熱により破壊される恐れのある上限温度まで上昇した場合に作動するバイメタル式感温スイッチが取り付けられており、ガンに挟持された被溶接物に溶接電流が通電される過程で、例えば溶接トランスの温度が上限温度まで上昇すると、当該バイメタル式感温スイッチが作動し、その作動信号が抵抗溶接装置の制御部に入力される。これにより、制御部はスイッチング素子をオフに制御して溶接電流を遮断させる。

このように、抵抗溶接装置の各発熱部の温度が上昇し、各バイメタル式感温スイッチが作動する要因として、次のようなことが考えられる。
発熱部に定格以上の電流が流れた場合。
バルブ操作等の間違いによる冷却水断水
冷却水の凍結による断水。
冷却装置水管内面に、カルシウムマグネシウム等から成るスケールが付着して発熱部から冷却水への熱の伝導率が低下する冷却障害
冷却水中繁殖した微生物堆積することにより水管が目詰まりを起こす冷却障害。
冷却水中の砂、さびほこり等が堆積することにより水管が目詰まりを起こす冷却障害。

概要

溶接電流が遮断される温度まで発熱部の温度が上昇する前に発熱部の温度上昇を認識することが可能な溶接装置を提供することを課題とする。

抵抗溶接装置1は、溶接電流の通電により発熱する各発熱部の温度を測定する温度測定手段(温度検出手段16〜19及びCPU11)と、温度測定手段で測定された温度が、温度設定手段21により設定された上限温度より低い警戒温度まで上昇した場合に警報を発する警報出力回路23とを備える。

目的

そこで本発明では、溶接電流が遮断される温度まで発熱部の温度が上昇する前に発熱部の温度上昇を認識することが可能な溶接装置を提供することを解決すべき課題とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

溶接電流通電により発熱する発熱部の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段により測定された前記発熱部の温度を表示する温度表示手段とを備えた溶接装置

請求項2

溶接電流の通電により発熱する発熱部の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段により測定された発熱部の温度が、予め設定された上限温度より低い警戒温度まで上昇した場合に警報を発する警報手段とを備えた溶接装置。

請求項3

溶接電流の通電により発熱する発熱部の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段により測定された発熱部の温度の予め設定された設定時間当たりの温度差設定値を超えた場合に警報を発する警報手段とを備えた溶接装置。

請求項4

温度測定手段により測定された発熱部の温度履歴を記録する手段を備えた請求項1,2又は3記載の溶接装置。

技術分野

0001

本発明は、溶接電流通電により発熱する発熱部を有する溶接装置に関する。

背景技術

0002

従来、抵抗溶接装置は、被溶接物溶接する場合、ガン溶接ケーブル溶接トランス、及び溶接電流を制御するスイッチング素子に大きな電流が流れてジュール熱が発生する。そのため、ガン、溶接ケーブル、溶接トランス、及びスイッチング素子等の発熱部を冷却するための水冷装置が設けられている抵抗溶接装置がある。

0003

上記抵抗溶接装置の各発熱部には、各発熱部が自己発熱により破壊される恐れのある上限温度まで上昇した場合に作動するバイメタル式感温スイッチが取り付けられており、ガンに挟持された被溶接物に溶接電流が通電される過程で、例えば溶接トランスの温度が上限温度まで上昇すると、当該バイメタル式感温スイッチが作動し、その作動信号が抵抗溶接装置の制御部に入力される。これにより、制御部はスイッチング素子をオフに制御して溶接電流を遮断させる。

0004

このように、抵抗溶接装置の各発熱部の温度が上昇し、各バイメタル式感温スイッチが作動する要因として、次のようなことが考えられる。
発熱部に定格以上の電流が流れた場合。
バルブ操作等の間違いによる冷却水断水
冷却水の凍結による断水。
冷却装置水管内面に、カルシウムマグネシウム等から成るスケールが付着して発熱部から冷却水への熱の伝導率が低下する冷却障害
冷却水中繁殖した微生物堆積することにより水管が目詰まりを起こす冷却障害。
冷却水中の砂、さびほこり等が堆積することにより水管が目詰まりを起こす冷却障害。

発明が解決しようとする課題

0005

一般に、抵抗溶接溶接装置は自動車のボディ等の生産ライン装備されることが多い。そのため、生産ラインが稼動中に上記〜の要因により発熱部の温度が上昇し、バイメタル式感温スイッチが作動すると、前述のように溶接電流が遮断されるため、被溶接物の溶接ができなくなり、当該生産ラインが停止される。このように溶接電流が遮断された場合、監視者は発熱部の温度上昇の原因を突き止め、その原因を取り除いて溶接が可能になるまで当該生産ラインを稼動させることができない。そのため、当該生産ラインの停止に伴なって生産性が大きく低下するという問題がある。

0006

そこで本発明では、溶接電流が遮断される温度まで発熱部の温度が上昇する前に発熱部の温度上昇を認識することが可能な溶接装置を提供することを解決すべき課題とするものである。

課題を解決するための手段

0007

上記課題は、特許請求の範囲の欄に記載した溶接装置により解決することができる。

0008

請求項1記載の溶接装置によれば、発熱部の温度を温度表示手段で表示させることができるため、発熱部の温度上昇により溶接電流が遮断される前に、発熱部の温度上昇を知ることができる。これにより、溶接電流が遮断される前に温度上昇の要因を除去することができるため、溶接電流が遮断されるのを防止することができる。

0009

請求項2記載の溶接装置によれば、発熱部の温度が警戒温度に達した場合、警報が発せられるため、発熱部の温度上昇により溶接電流が遮断される前に、発熱部の温度が警戒温度まで上昇したことを認識することができる。

0010

請求項3記載の溶接装置によれば、発熱部の温度の予め設定された設定時間当たりの温度差設定値を超えた場合に警報が発せられるため、発熱部の温度上昇により溶接電流が遮断される前に、発熱部の温度上昇速度が早いことを認識することができる。

0011

請求項4記載の溶接装置によれば、温度測定手段により測定された発熱部の温度履歴を記録することができるため、各発熱部がどの時間帯において最も熱的な余裕が少ないかを認識することができる。

発明を実施するための最良の形態

0012

次に、本発明の実施の形態について説明する。図1は、例えば自動車のボディの生産ラインに設けられる抵抗溶接装置1の構成を示したブロック図である。図1に示すように、抵抗溶接装置1は、溶接制御装置2と、溶接トランス3と、被溶接物wを挟持するガン4と、ガン4に挟持された被溶接物wを加圧する加圧手段5と、被溶接物wを溶接するための電力を供給する溶接電源6と、溶接トランス3とガン4とを電気的に接続する溶接ケーブル7とを備えている。

0013

溶接制御装置2は、中枢部に中央処理装置11(以後、単にCPU11と記載する。)を有し、CPU11に、リードオンリメモリ12(以後、単にROM12と記載する。)と、ランダムアクセスメモリ13(以後、単にRAM13と記載する。)と、入出力インターフェース14とが接続されている。CPU11は、ROM12に格納されている溶接制御プログラムや、RAM13に格納されている溶接制御データに基づき、被溶接物wを加圧挟持するための制御や、トランジスタ等のスイッチング素子15を制御して溶接電源6から供給された直流電圧可変周波数交流電圧に変換させ、溶接トランス3の1次側に所定時間、供給させる制御等をする。

0014

上記のように、交流電圧が溶接トランス3の1次側に供給された場合、溶接トランス3の2次側から出力された電圧は溶接ケーブル7を介してガン4に印加されるため、ガン4により加圧挟持された被溶接物wに溶接電流が流れ、被溶接物wが溶接される。

0015

ガン4により加圧挟持された被溶接物wに流れる溶接電流は一般に10000アンペア前後の大電流であるため、大電流が流れる溶接トランス3や、溶接ケーブル7、ガン4において大きなジュール熱が発生する。また、スイッチング素子15から発生する熱量も大きい。そのため、抵抗溶接装置1では、発熱部となる溶接トランス3、溶接ケーブル7、ガン4、スイッチング素子15を熱的破壊から守るため、図示していない冷却装置により各発熱部が水冷されるようになっている。

0016

図1に示すように、溶接トランス3、溶接ケーブル7、ガン4、及びスイッチング素子15には、それぞれ、温度検出素子として例えばサーミスタを有する温度検出手段16,17,18,19が取り付けられている。温度検出手段16は溶接トランス3の温度を検出し、検出温度に対応したアナログ信号をA/D変換回路20に出力する。また、温度検出手段17は溶接ケーブル7の温度を検出し、検出温度に対応したアナログ信号をA/D変換回路20に出力する。また、温度検出手段18はガン4の温度を検出し、検出温度に対応したアナログ信号をA/D変換回路20に出力する。また、温度検出手段19はスイッチング素子15の温度を検出し、検出温度に対応したアナログ信号をA/D変換回路20に出力する。

0017

検出温度に対応したアナログ信号が温度検出手段16,17,18,19からA/D変換回路20に出力されると、A/D変換回路20は各アナログ信号をデジタル信号に変換してCPU11に出力する。これにより、CPU11は、溶接トランス3、溶接ケーブル7、ガン4、及びスイッチング素子15の温度を計算する。

0018

溶接制御装置2には、溶接トランス3、溶接ケーブル7、ガン4、及びスイッチング素子15の警戒温度と上限温度とを設定する温度設定手段21が設けられている。上記警戒温度とは、上限温度より低く、且つ正常温度より高い温度であり、各発熱部がこの温度まで上昇すると、CPU11は溶接制御装置2に設けられた警報出力回路23から警報信号を出力させ、ブザーランプ等により、監視者に当該発熱部の温度上昇の要因を調べるように促す。また、上限温度とは、発熱部が自己発熱により破壊される恐れのある温度であり、各発熱部がこの温度まで上昇すると、CPU11は即座に溶接電流を遮断させるとともに、溶接制御装置2に設けられた異常出力回路22から異常信号を出力させる。尚、この異常信号は、抵抗溶接装置1が装備された自動車のボディの生産ラインをコントロールするコントローラ伝送される。これにより、コントローラは当該生産ラインを停止させるとともに、当該生産ラインが停止されたことを表示する。尚、溶接制御装置2に設けられた温度表示手段24は、CPU11から出力された温度表示信号に基づいて温度を表示する。

0019

図2は、自動車のボディの生産ラインに設けられた抵抗溶接装置1の溶接電流通電パターンを示したものである。この生産ラインでは、溶接工程で各自動車のボディの複数個所(図2では5個所)を順次、溶接することを示したものである。

0020

次に、抵抗溶接装置1の作用について説明する。図2に示すような溶接電流通電パターンの場合、各発熱部の温度は図3に示すように変化する。尚、図3は抵抗溶接装置1の各発熱部の平均的な温度パターンを示したものである。図3において、温度パターン(a)は、発熱部に適正な量の冷却水が給水され、発熱部が冷却されている場合の温度変化を示したものである。また、温度パターン(b)は、例えばバルブ操作の誤り等により、発熱部の冷却水が断水した場合の温度変化を示したものであり、発熱部は自然空冷状態になる。尚、従来の技術の欄で説明したように、冷却装置の水管内面に、カルシウムやマグネシウム等から成るスケールが付着して発熱部から冷却水への熱の伝導率が低下した場合、あるいは冷却水中で繁殖した微生物や、冷却水中の砂、さび、ほこり等が堆積することによる水管の目詰まり等により発熱部の冷却障害が起きた場合、発熱部は図3に示した温度パターン(a)と(b)の中間的な温度パターンになる。

0021

図3に示した温度パターンから明らかなように、発熱部が自然空冷状態になって、発熱部の温度が温度設定手段21で設定された警戒温度(図3の例では60℃)まで上昇しても、上限温度(図3の例では70℃)に達するまで比較的長い時間が掛かる。従って、ある発熱部が警戒温度まで上昇しても、CPU11は溶接電流を遮断させずに、警報出力回路23から警報信号を出力させ、図示していないブザー、ランプ等により、監視者に当該発熱部の温度上昇の要因を調べるように促す。これにより、当該抵抗溶接装置1を装備した生産ラインを停止させることなく、当該発熱部の温度上昇の要因を除去することができるため、従来と比較して当該生産ラインの生産性を向上させることができる。

0022

CPU11は、温度検出手段16,17,18,19で検出された各発熱部の温度をリアルタイムで温度表示手段24に表示させることができるため、監視者は各発熱部の温度をリアルタイムで知ることができる。これにより、監視者は各発熱部の温度が警戒温度になっていることを容易に認識することができる。また、CPU11は、温度検出手段16,17,18,19で検出された各発熱部の温度を連続的にRAM13に記憶させるとともに、RAM13に記憶された各発熱部の温度を温度表示手段24でグラフ状に表示させることができる。これにより、各発熱部が、どの時間帯において、最も熱的余裕が少ないかを知ることができる。更に、各発熱部における異常発熱の原因を解析することができる。また、CPU11は、RAM13に記憶された各発熱部の温度から各発熱部の最大温度最低温度検索するとともに、平均温度を計算したうえ、温度表示手段24にそれぞれの温度を表示させることができる。監視者は、温度表示手段24に表示された各発熱部の最大温度に基づいて、各発熱部がどの程度の熱的な余裕を持っているかを知ることができる。また、温度表示手段24に表示された各発熱部の最低温度により、冷却水が凍結する恐れがあることを知ることができる。更に、温度表示手段24に表示された各発熱部の平均温度により、各発熱部の平均的な熱的余裕を知ることができる。また、CPU11は、各発熱部の設定時間当たりの温度差を計算し、その温度差が、温度設定手段21で設定された値を超えた場合、CPU11は警報出力回路23から警報信号を出力させて警報表示をさせ、監視者に当該発熱部の急激な温度上昇の要因を調べるように促す。また、CPU11は、前記各警報機能を種々、組み合わせることができる。

0023

以上の説明では、冷却装置を備えた抵抗溶接装置1について説明したが、本発明は、冷却装置を備えていない抵抗溶接装置にも、あるいは抵抗溶接装置以外の溶接装置にも適用することができる。

発明の効果

0024

本発明によれば、溶接電流が遮断される温度まで発熱部の温度が上昇する前に発熱部の温度上昇を認識することができる。

図面の簡単な説明

0025

図1抵抗溶接装置の構成を示したブロック図である。
図2抵抗溶接装置の溶接電流通電パターン図である。
図3抵抗溶接装置の発熱部の温度パターン図である。

--

0026

1抵抗溶接装置
2溶接制御装置
3溶接トランス
4ガン
7溶接ケーブル
11 CPU
12 ROM
13 RAM
15スイッチング素子
16温度検出手段
17 温度検出手段
18 温度検出手段
19 温度検出手段
21温度設定手段
22 異常出力回路
23警報出力回路
24温度表示手段

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