JP2000079482A - 抵抗溶接におけるナゲット径の推定方法、および抵抗溶接の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スポット溶接において形成されるナゲット径
を、溶接中に極めて正確に推定することが可能なナゲッ
ト径の推定方法の提供する。 【解決手段】 溶接通電中における熱膨脹時の電極間変
位量を測定し、得られた電極間変位量から回帰直線を求
め、この回帰直線と、変位量が飽和したときの点と接す
る傾き０の直線との交点を求め、通電開始から交点まで
の時間、回帰直線の傾き、および回帰直線の切片の値を
元に、予め決められた重回帰式からナゲット径を算出す
ることを特徴とする抵抗溶接におけるナゲット径の推定
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スポット溶接に代
表される抵抗溶接において、溶接後に形成されるナゲッ
ト径を正確に推定することが可能なナゲット径の推定方
法、およびこの推定方法を利用した抵抗溶接の制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から抵抗溶接、特にスポット溶接に
おける品質管理、品質向上を目的とするナゲット径の推
定方法としては、溶接電流通電中（ナゲット生成過程）
における溶接部材の熱膨張を利用した様々な方法が開発
されている。

【０００３】例えば、特公昭４８−４１４２２号公報、
特公昭５３−４０５７号公報に開示されているものは、
溶接電流通電中の電極間の最大変位量Ｈｍａｘによりナ
ゲット径を推定し、このナゲット径から溶接の信頼性を
測っている。また、ＵＳＰ３４００２４２号公報、特公
昭５３−４０５７号公報に開示されているものは、熱膨
張速度ｄｈ／ｄｔによりナゲット径を推定し、このナゲ
ット径から溶接の信頼性を測っている。さらに、特開平
７−２３２２７９号公報に開示されているものは、溶接
電流通電終了後の収縮現象を検出し、これによって、溶
接の信頼性を測ろうとするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たいずれの方法においても、溶接中の散りの発生や、初
期接触抵抗値のバラツキ、または近傍に存在する溶接済
み打点への溶接電流の分流などにより、形成されるナゲ
ット径の正確な判断が困難であり、判定結果についても
溶接品質を定量的に表すことは困難である。

【０００５】例えば、図１０Ａに示すように、溶接を行
う際に、溶接する溶接部材１０に対して電極チップ１２
ａ，ｂの打角が傾いた状態（打角０゜に対して傾いてい
る状態）で挟持して加圧してしまうことがある。このよ
うな場合、図示するように、電極チップ１２ａ，ｂと溶
接部材１０表面との間に僅かな隙間Ｇができる。このよ
うな状態で通電された場合、上記電極間の最大変位量Ｈ
ｍａｘによりナゲット径を推定するものでは、通電によ
る溶接部材の溶融によって、図１０Ｂに示すように、前
記隙間が馴染むため見掛けの最大変位量は大きく減少す
ることになる。このため、その判定結果は良好なナゲッ
ト径が形成されているにもかかわらず、不良となってし
まうことがある。

【０００６】また、熱膨脹速度ｄｈ／ｄｔによりナゲッ
ト径を推定する場合においては、前述のように電極チッ
プが傾いていると、通電中に検出される熱膨脹速度ｄｈ
／ｄｔが緩やかになるため、前記同様に、良好なナゲッ
ト径が形成されているにもかかわらず、異常として判定
されることがある。

【０００７】このような現象は、電極チップと溶接部材
表面との間に隙間ができた場合に限らず、例えば複数の
板材を重ね合わせて溶接する際に板材同士の間に隙間が
できた場合にも同じような現象が起こる。

【０００８】このように従来の方法では、溶接する溶接
部材に対する電極チップの傾きや隙間などの影響によ
り、その判定結果が実際に形成されているナゲット径に
かかわらず不良と判定されてしまうことがあり、その判
定精度に問題があった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、スポット溶接に
代表される抵抗溶接において、形成されるナゲット径を
溶接実行中に極めて正確に推定することが可能なナゲッ
ト径の推定方法を提供することである。また、本発明の
目的は、この推定方法を利用して、良好な溶接が行える
ように溶接時の通電電流量や通電時間などを制御する方
法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記す
る手段により達成される。

【００１１】（１）溶接通電中における熱膨脹時の電極
間変位量を測定し、得られた電極間変位量から回帰直線
を求め、当該回帰直線と、変位量が飽和したときの点と
接する傾き０の直線との交点を求め、通電開始から当該
交点までの時間、前記回帰直線の傾き、および前記回帰
直線の切片の値を元に、予め決められた重回帰式からナ
ゲット径を算出することを特徴とする抵抗溶接における
ナゲット径の推定方法。

【００１２】（２）溶接通電中における熱膨脹時の電極
間変位量Ｈｅｘｐを測定し、得られた電極間変位量Ｈｅ
ｘｐから一定時間間隔ごとに、横軸を時間軸Ｔ、縦軸を
変位量Ｈとしたときの回帰直線を求め、当該回帰直線の
傾きが０となった時点で、当該傾き０の回帰直線と、そ
れまでに求めた回帰直線のうち傾きが最大の回帰直線と
の交点（仮想飽和点）を求め、当該仮想飽和点の前記時
間軸Ｔ上における通電開始からの時間を仮想飽和時間Ｔ
１としてを求め、前記傾き最大の回帰直線の傾きθ１お
よび時間軸上０における切片の値ＨT0、ならびに前記仮
想飽和時間Ｔ１から下記（１）式で示す重回帰式により
ナゲット径ｙを算出することを特徴とする抵抗溶接にお
けるナゲット径の推定方法。 ｙ＝ｂ０＋ｂ１×ＨT0＋ｂ２×θ１＋ｂ３×Ｔ１ …（１） ただし、（１）式中、ｂ０〜ｂ３は回帰係数である。

【００１３】（３）抵抗溶接の制御方法であって、溶接
通電中における熱膨脹時の電極間変位量を測定し、得ら
れた電極間変位量から回帰直線を求め、当該回帰直線
と、変位ｘ量が飽和したときの点と接する傾き０の直線
との交点を求め、通電開始から当該交点までの時間と、
予め設定された規準飽和時間とを比較し、この比較結果
に基づいて通電条件を変更することを特徴とする抵抗溶
接の制御方法。

【００１４】（４）抵抗溶接の制御方法であって、溶接
通電中における熱膨脹時の電極間変位量Ｈｅｘｐを測定
し、得られた電極間変位量Ｈｅｘｐから一定時間間隔ご
とに、横軸を時間軸Ｔ、縦軸を変位量Ｈとしたときの回
帰直線を求め、当該回帰直線の傾きが０となった時点
で、当該傾きが０の回帰直線と、それまでに求めた回帰
直線のうち傾きが最大の回帰直線との交点（仮想飽和
点）を求め、当該仮想飽和点の前記時間軸Ｔ上における
通電開始からの時間を仮想飽和時間Ｔ１として求め、当
該仮想飽和時間Ｔ１と予め設定した基準飽和時間とを比
較して、この比較結果に基づいて通電条件を変更するこ
とを特徴とする抵抗溶接の制御方法。

【００１５】（５）抵抗溶接の制御方法であって、溶接
通電中における熱膨脹時の電極間変位量を測定し、得ら
れた電極間変位量から回帰直線を求め、当該回帰直線の
傾きと、予め設定された傾きの値とを比較し、この比較
結果に基づいて通電条件を変更することを特徴とする抵
抗溶接の制御方法。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、請求項ごとに以下のよ
うな効果を奏する。

【００１７】請求項１記載の本発明によれば、溶接中に
電極間変位量を測定して、測定した変位量から回帰直線
を求め、この回帰直線と飽和点を通る傾き０の直線との
交点を求めて、予め決められた重回帰式に基づき、交点
に達するまでの時間、回帰直線の傾き、回帰直線の切片
からナゲット径を算出することとしたので、電極チップ
の打角や隙間などの影響による推定誤差をなくして正確
に、かつ溶接中リアルタイムでナゲット径を推定するこ
とができる。したがって、電極チップの打角や隙間など
が異なる場合でもナゲット径が良好か否かを正確に判定
することが可能となる。

【００１８】請求項２記載の本発明によれば、溶接中に
電極間変位量を測定して、測定した変位量から一定時間
間隔ごとに回帰直線を求め、回帰直線の傾きが０のとき
の直線と、傾き最大の回帰直線との交点を仮想飽和点と
して、この仮想飽和点に達するまでの時間を仮想飽和時
間として求め、予め決められた重回帰式に基づき、傾き
最大の回帰直線の傾き、切片の値、および仮想飽和時間
からナゲット径を算出することとしたので、電極チップ
の打角や隙間などの影響による推定誤差をなくして正確
に、かつ溶接中リアルタイムでナゲット径を推定するこ
とができる。したがって、電極チップの打角や隙間など
が異なる場合でもナゲット径が良好か否かを正確に判定
することが可能となる。

【００１９】請求項３記載の本発明によれば、溶接中に
電極間変位量を測定して、測定した変位量から回帰直線
を求め、この回帰直線と飽和点を通る傾き０の直線との
交点を求め、この交点に達するまでの時間と予め設定し
た時間と比較してその結果に基づいて通電条件を変更す
ることとしたので、電極チップの打角や隙間などが異な
る場合でも、これらに影響されず、溶接中においてリア
ルタイムで通電条件を変更して、良好なナゲット径が得
られるようになる。

【００２０】請求項４記載の本発明によれば、溶接中に
電極間変位量を測定して、測定した変位量から一定時間
間隔ごとに回帰直線を求め、回帰直線の傾きが０のとき
の直線と、傾き最大の回帰直線との交点を仮想飽和点と
して、この仮想飽和点に達するまでの時間を仮想飽和時
間として求め、この仮想飽和時間を予め設定した規準飽
和時間と比較してその結果に基づいて通電条件を変更す
ることとしたので、電極チップの打角や隙間などが異な
る場合でも、これらに影響されず、溶接中においてリア
ルタイムで通電条件を変更して、良好なナゲット径が得
られるようになる。

【００２１】請求項５記載の本発明によれば、溶接通電
中における熱膨脹時の電極間変位量を測定し、得られた
電極間変位量から回帰直線を求め、この回帰直線の傾き
と、予め設定された傾きの値とを比較して、その結果に
基づいて通電条件を変更することとしたので、膨脹中の
ナゲットの状態からリアルタイムで通電条件を変更する
ことが可能となり、より正確、かつ確実に所望するナゲ
ット径が得られるようになる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
本発明の一実施の形態を説明する。

【００２３】《装置構成》図１は、本発明にかかるスポ
ット溶接を実行する溶接装置の概略構成を示すブロック
図である。

【００２４】例えば複数の板材などを重ね合わせた溶接
部材１０は、その上下方向から溶接ガン１１に取り付け
られた電極チップ１２ａ，１２ｂによって挟持、圧接さ
れる。電極チップ１２ａおよび１２ｂはその一方、ここ
では１２ａが図示上下に可動自在であり、サーボモータ
などから構成される閉圧装置１８によって昇降され、こ
の電極チップ１２ａの昇降動作によって溶接部材１０を
所定の圧力で圧接する。そして、電極チップ１２ａおよ
び１２ｂには、溶接部材１０を圧接した状態で電源回路
１５から両電極チップ１２ａ，１２ｂに溶接電流が供給
される。この溶接電流の電流量や通電時間（溶接時間）
は、中央演算装置２０の指令に基づいて動作する電流制
御回路１６によって制御される。

【００２５】電極チップ１２ａの位置は、たとえばエン
コーダなどからなる電極位置検出装置１９によって検出
される。この電極位置検出装置１９によって溶接中にお
ける電極チップ１２ａの微少な上下動が検出され、これ
が固定された電極チップ１２ｂとの間における溶接中の
熱膨張による電極間変位量として測定される。そして、
測定された電極間変位量は記憶回路２６に記憶され、後
述するナゲット径の推定や制御に用いられる。なお、こ
の記憶回路２６には、他に重回帰式や通電条件なども記
憶されている。

【００２６】閉圧装置１８の動作は、中央演算装置２０
の指令に基づいて動作する閉圧制御回路２２によって制
御される。また、電極位置検出装置１９で検出された電
極チップ１２ａの変位量は、電極位置検出回路２４を介
し閉圧装置１８の位置制御のため、閉圧制御回路２２に
フィードバックされて、電極チップ１２ａ，１２ｂによ
る加圧力の制御にも用いられている。

【００２７】そして、中央演算装置２０は、電極位置検
出装置１９によって検出された電極チップ１２ａの位置
情報から電極間変位量を求め、後述するように、求めた
電極間変位量を元にして、ナゲット径を推定し、さら
に、その推定結果に基づいて溶接中における通電電流量
や通電時間といった通電条件の変更などを行う。また、
中央演算装置２０には、図示しないディスプレイなどが
設けられておりナゲット径の推定結果や通電条件を表示
する。

【００２８】なお、図１に示した溶接装置は、あくまで
も本実施形態を説明するために溶接装置の概略構成を説
明するためのものであり、実際の溶接装置にあっては、
例えば作業者が手持ちするものやロボットのエンドエフ
ェクタとして使用するものなど様々であるが、基本的な
構成は上述したものと同様であり、本発明は上述したよ
うな溶接装置に限定して用いられるものではなく、様々
な溶接装置に適用できるものである。

【００２９】《ナゲット径の推定》ここで、まず、以上
のように構成された装置によって行われる溶接の際に、
その溶接中にナゲット径を推定する方法について詳細に
説明する。

【００３０】図２はナゲット径の推定方法の手順を示す
フローチャートであり、図３はこの方法を説明するため
の電極間変位量のモデルを示す概略図である。

【００３１】上記装置による溶接動作は、まず、溶接ガ
ン１１によって溶接部材１０を挟持する。このとき、電
極チップ１２ａ，１２ｂが所定の打角で溶接部材１０に
当接し、かつ一定の挟持圧となるようにする。なお、こ
こで、打角は溶接部材面に対して垂直な方向を０゜（図
１０Ａ参照）としたときに５゜程度の傾きがあってもよ
い。そして、挟持、圧接後、電極チップ１２ａ，１２ｂ
に、予め決められた通電条件により通電を開始する（Ｓ
１）。

【００３２】通電が始まると同時に電極チップ１２ａの
位置測定を開始し、その位置変化量から電極チップ１２
ａと１２ｂとの間隔の変化量、すなわち、電極間変位量
を測定する。このとき、測定頻度は、連続的に、または
０．５ｍｓｅｃあるいは１〜５ｍｓｅｃ程度のごく僅か
な時間間隔ごとにサンプリングして記憶する（Ｓ２）。
なお、サンプリング間隔はこのような時間間隔に限定さ
れるものではなく、後述する回帰直線の算出時間間隔に
合わせて適宜設定するとよい。

【００３３】そして、測定した電極間変位量から、一定
の時間間隔ｔwidth ごとに回帰直線を求め、求めた回帰
直線の傾きと切片を記憶する（Ｓ３）。ここで求める回
帰直線は、横軸を時間軸Ｔ、縦軸を変位量Ｈとした２次
元面における直線である（図３参照）。また、回帰直線
の切片とは、回帰直線の時間軸上０の切片である。

【００３４】これにより得られる回帰直線は、Ｈ＝θ１
×Ｔ＋ＨT0となる。ここで、式中、Ｈは変位量、Ｔは時
間、θ１は傾き、ＨT0は切片の値である。なお、前記時
間間隔ｔwidth は、実験の結果、後述する重回帰式を求
めるために、好ましくは５０〜１２０ｍｓｅｃ程度、よ
り好ましくは６０〜１００ｍｓｅｃ、さらには６０ｍｓ
ｅｃ程度がよい。

【００３５】ここで回帰直線を一定時間間隔ごとに算出
しているのは、得られた回帰直線の傾きから時々刻々と
変化する熱膨脹の飽和点を知るためで、得られた回帰直
線の傾きが０となった時点で熱膨張が飽和したと判断し
ている。

【００３６】そして、得られた回帰直線の傾きが０とな
った時点で（Ｓ４）、その回帰直線とその時点までに得
られている回帰直線のうち傾きが最大となっている回帰
直線との交点を求め、さらに、この交点の時間軸上での
値を求める。ここで、この交点を仮想飽和点と称し、ま
た、その時間軸上での通電開始からの到達時間を仮想飽
和時間Ｔ１と称する（Ｓ５）。

【００３７】その後、得られた傾き最大の回帰直線の傾
きθ１、切片の値ＨT0および仮想飽和時間Ｔ１を下記
（１）式に示す重回帰式に代入することによりナゲット
径を推定する（Ｓ６）。

【００３８】 ｙ＝ｂ０＋ｂ１×ＨT0＋ｂ２×θ１＋ｂ３×Ｔ１ …（１） （ただし、（１）式中、ｂ０〜ｂ３は回帰係数である） なお、この重回帰式における回帰係数ｂ０〜ｂ３は、通
常の数学的手法と数々の実験結果などから得られる値
で、溶接する溶接部材の厚さや電極チップの径、あるい
は通電条件などにより異なる。

【００３９】実際の測定結果を図４に示す。図４では、
電極チップ先端の直径が８．０ｍｍのものを使用して打
角および隙間（板隙）を変えて、それぞれ３点づつ実際
にスポット溶接を行ったときの、電極間変位量と時間の
関係を示すグラフであり、図中φの値は各サンプルにお
いて溶接後、溶接部の破壊検査によってナゲット径を実
測した値である。なお、打角および板隙以外の通電条件
などは同じである。

【００４０】この図から明らかなように、打角や板隙が
変わることにより、膨脹時の変位量や、仮想飽和点に達
する時間が異なることが分かる。そして仮想飽和点に達
する時間（仮想飽和時間）は入熱速度と相関関係があ
る。すなわち、仮想飽和時間が長い程入熱速度が遅く、
このため、ナゲット径が痩せている（小さい）ことが分
かる。このような傾向は打角や板隙によらず、入熱速度
とナゲット径の大きさに相関関係のあることを示してい
る。したがって、入熱速度が分かればナゲット径を推定
することができるのである。なお、図４においてサンプ
ルデータは、各打角および板隙の条件ごとに３つのデー
タを示しているが、図面を見易くするために、図中、回
帰直線や仮想飽和点、仮想飽和時間を示す点線について
は各条件ごとに１つのサンプルデータについてのみ示し
た。他のサンプルデータについても同様の傾向である。

【００４１】この図４から分かる溶接時の熱膨張の傾向
についてさらに詳しく説明する。

【００４２】まず、板隙は、複数の板材を重ね合わせて
溶接する場合、その隙間は、板材と電極チップとの間、
および板材同士の間に発生する。ここで、図４のＡおよ
びＢのサンプルデータを参照すると、打角０゜のときに
は、板隙のない方（板隙０ｍｍ）が板隙がある方（板隙
５ｍｍ）より電極間変位量が多くなる傾向がある。これ
は、打角０゜で板隙があった場合には、通電開始により
板材が溶融、軟化し馴染んで来るため、変位量、傾き共
に減少しているものと考えられる。

【００４３】これに対し、データＣおよびＤで示した打
角５゜の場合には、板隙のない方が変位量、傾き共に減
少している。この傾向は、前述したように板隙がある場
合に溶接を行うとこれが馴染むために、変位量が減少す
るといった考え方からすると逆の傾向である。このよう
な打角５゜のときの傾向は、板隙がある場合には、各板
材のそれぞれが個別に曲げ強度を持ち、打角が５゜程度
であれば電極チップの挟持圧力によって比較的容易に変
形するため、通電直前の板隙（この場合は板材間の隙
間）は挟持圧力によって板材が変形して、ほとんどなく
なってから通電が開始されて、結果的に板隙がない状態
で溶接されたものと考えられる。ただし、打角が傾いて
いるために、板材と電極チップとの合いの悪さ（板材表
面と電極チップとの隙間）は挟持圧力では完全にうめる
ことができないので、上記ＡやＢのサンプルより変位
量、傾き共に減少していると考えられる。一方、板隙が
初めから０であると、その強度は各板材が全体として一
体となっているために剛性が高くなり、板材が変形しに
くいため、打角が傾いているために生じている電極チッ
プと板材表面との合いの悪さは、板隙が初めからあり、
板材が挟持圧力によって僅かに変形し得る場合（Ｃのサ
ンプル）よりも悪い状態で溶接が始まり、結果的に打角
が傾いている影響を大きく受けて、Ｃのサンプルよりも
変位量が少なくまた傾きも小さくなったものと考えられ
る。

【００４４】したがって、単純に打角や板隙からはナゲ
ット径がどの様になるかを推定することは困難である
が、本発明を適用することで、上述したように、打角や
板隙がどの様な状態であっても、入熱速度とナゲット径
との関係からナゲット径を推定することができるもので
ある。

【００４５】次に、このナゲット径の推定結果ついて説
明する。図５に異なる板厚の溶接部材を使用して溶接を
行ったときの推定値と、実際に出来上がった溶接部分の
ナゲット径との関係を示す。なお、実際のナゲット径の
測定は、溶接後、溶接部分の破壊検査によってナゲット
径を実測した値である。ここで、図５Ａは板厚０．７ｍ
ｍと０．８５ｍｍのもの、図５Ｂは板厚０．７ｍｍと
２．６ｍｍのものである。図から明らかなように、推定
値は実測値に対して略±１０％以内に治まっており、本
発明を利用したナゲット径の推定方法によれば、非常に
高い精度でナゲット径を推定できることが分かる。

【００４６】なお、以上説明した推定方法では、一定時
間間隔ｔwidth ごとに回帰直線を求めて、ナゲット径の
推定を行ったが、これに代えて、膨脹が飽和するまで変
位量のサンプリングを行い、飽和に達した時点で、回帰
直線を求めて、求めた回帰直線と、飽和点を通る傾き０
の直線との交点を仮想飽和点として、その後、上述と同
様に、（１）式に示した重回帰式からナゲット径の推定
を行ってもよい。

【００４７】《溶接制御》次に上述したナゲット径の推
定方法を利用した溶接の制御方法について説明する。

【００４８】図６および図７は、制御方法の手順を示す
フローチャートである。

【００４９】まず、前述のナゲット径の推定手順と同様
に、通電が開始された後（Ｓ１１）、変位量をサンプリ
ングする（Ｓ１２）。そして一定時間間隔ごとに回帰直
線を求め（Ｓ１３）、その傾きが０となるまでステップ
Ｓ１２〜１４を実行して、傾きが０となった時点で（Ｓ
１４）、傾き０の回帰直線と傾き最大の回帰直線との交
点を仮想飽和点として求め、その到達時間（仮想飽和時
間）を求める（Ｓ１５）。そして、求めた傾き最大の回
帰直線の傾き、切片および仮想飽和時間から前述の
（１）式を用いてナゲット径を求める（Ｓ１６）。これ
により前述のナゲット径の推定手順と同様にしてナゲッ
ト径の推定値が得られる。

【００５０】そして、このナゲット径の推定値が予め設
定してある規準値と比較して±１０％以内であるか否か
を判断する（Ｓ１７）。

【００５１】この判断の結果、ナゲット径の推定値が規
準値と比較して±１０％以内であれば問題のないものと
して、そのまま、つまり通電開始時において設定されて
いる通電条件のまま通電を継続し（Ｓ１８）、変位量を
サンプリングして（Ｓ２０）、溶接品質の判定を行う
（Ｓ２１）。この溶接品質の判定は、サンプリングした
変位量が異常値を示していないか（極端に変位量が増減
するなど）、また実際に通電されている電流値や電圧値
に異常がないか否かを判断するものである。ここで、異
常が検出されれば異常処理として警告などを発し（Ｓ２
３）、異常がなければそのまま通電を完了するまでステ
ップＳ１８〜２２の処理を継続して、通電完了となれば
処理を終了する。

【００５２】一方、ステップＳ１７において、ナゲット
径の推定値が規準値と比較して±１０％以内ではないと
判断されたときには、所望するナゲット径が得られない
ので、所望するナゲット径が得られるように、その後の
通電条件を変更する（Ｓ２５）。

【００５３】ここで通電条件の変更について、前述した
図４を参照して説明する。図４を参照すれば、前述した
ように、打角や板隙によらず入熱速度、すなわち仮想飽
和時間が長いもの程ナゲット径が痩せている傾向にある
ことが分かる。したがって、ナゲット径の推定値が痩せ
ているものについては入熱速度が遅い、すなわち仮想飽
和点以降の通電時間が少ないので、この入熱時間を増加
させるために通電電流量を増加させたり、あるいは通電
時間を増加させるなどの条件変更を行って、仮想飽和点
から通電終了までの変位積分値（面積）が最適な状態の
ときと同じになるようにする。

【００５４】その後、ステップＳ１８〜２２の処理を変
更された通電条件によって行われるように通電を継続す
る。

【００５５】これによりナゲット径の推定結果が規準値
に対して±１０％以内とならないことが溶接中に判断さ
れるので、その後の条件を変更することで、所望するナ
ゲット径が得られるようになる。

【００５６】なお、この制御手順では、上述したよう
に、一旦ナゲット径の推定を行って、これが規準値に対
する一定の範囲内であるか否かを判断した後、通電条件
を変更するなど（場合によっては変更しない）の制御を
行っているものであるが、これに代えて、ナゲット径の
推定を行わずに直接仮想飽和時間と規準（規準飽和時
間）となる時間を比較することで、通電条件を変更する
ようにしてもよい。これは、図４を参照して説明したよ
うに、ナゲット径と入熱速度（すなわち仮想飽和時間）
とは相間関係があるので、例えば基準飽和時間として理
想的な条件（打角０゜、板隙なしなど）のときの実際に
得られた仮想飽和時間を用い、仮想飽和時間がこの基準
飽和時間より長い場合には、通電電流量を増加させた
り、または、通電時間を長くするなどの条件変更を行う
ことで、上述した制御手順よりも簡単な処理（ナゲット
径の推定処理を省略できる）で、所望するナゲット径を
得るための制御を行うことができる。

【００５７】なお、いずれの場合においても通電条件の
変更は溶接中にリアルタイムで行う必要があることか
ら、予め実験などにより、条件変更が必要となるような
ナゲット径や仮想飽和時間と、その後の変更値とを求め
ておいて、これをテーブルデータなどにして記憶してお
き、条件変更が必要となったときに、このテーブルデー
タから変更値を引き出して通電条件を設定し直すように
するとよい。

【００５８】《溶接制御の他の形態》さらに、他の溶接
制御の形態について説明する。

【００５９】ここでまず、再び図４を参照すれば、既に
説明したように、仮想飽和時間、すなわち入熱速度の長
いもの程、回帰直線を求めたときの傾きが小さいことが
分かる。そして、既に説明してきたように、本実施形態
では、溶接中の電極間変位量を測定して、一定時間間隔
ごとの傾きをリアルタイムで求めている。ここでは、こ
のリアルタイムで得られる一定時間間隔ごとの回帰直線
の傾きと規準となる傾きとを比較することで、通電条件
をリアルタイムで変更するものである。

【００６０】図８および図９は、他の溶接制御の形態の
制御手順を示すフローチャートである。

【００６１】まず、通電を開始し（Ｓ３１）、前述した
制御手順と同様に、電極間変位量をサンプリングして
（Ｓ３２）、一定時間間隔ｔwidth ごとの回帰直線を求
めて、これを記憶する（Ｓ３３）。

【００６２】そして、通電開始から一定時間、ここでは
１００ｍｓｅｃ経過したか否かを判断し（Ｓ３４）、経
過していなければ、ステップＳ３２へ戻りＳ３２〜３４
の処理を継続する。一方、一定時間が経過していればそ
の時点で得られている最新の回帰直線の傾きを予め決め
られた規準となる傾きと比較する（Ｓ３５）。そして、
この比較結果に応じて通電条件を変更する（Ｓ３６）。

【００６３】ここで、通電条件の変更は、規準となる傾
きは、例えば理想的な条件（打角０゜、板隙なしなど）
で溶接が行われたときの一定時間（１００ｍｓｅｃ）経
過後の回帰直線の傾きを規準とした場合、これとの比較
の結果、傾きが少ない場合には、通電電流量を増加した
り通電サイクルを上げるなどの変更を行う。逆に傾きが
多くなっている場合には、通電電流量を下げるなどの変
更を行う。

【００６４】その後、変更された通電条件により通電を
継続し（Ｓ３７）、前述の制御手順と同様に、変位量サ
ンプリング（Ｓ３８）、溶接品質判定（Ｓ３９）、異常
発生の判断（Ｓ４０）および異常発生時の処理（Ｓ４
２）を行い、通電が完了した時点で（Ｓ４１）、処理を
終了する。

【００６５】これによりナゲットの膨脹が飽和点に達す
る前の段階で、入熱速度が遅くなるような場合（回帰直
線の傾きが小さい場合）に、入熱速度が速くなるように
（回帰直線の傾きが大きくなるように）、通電条件を変
更することが可能となり、これにより、散りの発生を抑
えて、最短時間で理想の溶接を行うことができるように
なる。したがって、このような飽和点に達する前の段階
で適切な通電条件を与えた場合には、飽和点以降の通電
条件の変更は不要となる。

【００６６】なお、この制御においては一定時間、ここ
では１００ｍｓｅｃ後の回帰直線を規準傾きと比較して
いるが、これに限らず、例えば一定時間間隔ごとに回帰
直線を求めた都度、同じ時間間隔のときの規準傾きを用
意しておいて、時々刻々と変化する傾きに合わせて通電
条件を変更してもよいし、また、傾きが最大となった時
点を求め（例えば傾きの値の増加率が減少に転じた
点）、その時点（溶接開始からの時間）における規準傾
きと比較して、通電条件を変更するようにしてもよい。

【００６７】この制御方法は、前記のように、飽和点に
達した以降の通電条件の変更などはなくてもよいもので
あるが、前述したナゲット径の推定を合わせて実施して
もよいし、さらには、より溶接精度を向上させるため
に、飽和点に達する前の段階での制御と、飽和点に達し
た後の制御とを合わせて行うことも可能である。

【００６８】以上、本発明を適用した実施形態について
説明したが、本発明はこのような実施形態に限定される
ものではなく、本発明の技術思想の範囲において当業者
が様々に変形して実施できることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 スポット溶接装置の概略構成を示すブロック
図である。

【図２】 ナゲット径の推定方法の手順を示すフローチ
ャートである。

【図３】 電極間変位量のモデルを示す概略図である。

【図４】 電極間変位量の測定例を示す図面である。

【図５】 ナゲット径の推定結果と実際の測定値を比較
した図面である。

【図６】 溶接の制御手順を示すフローチャートであ
る。

【図７】 図６に続く、溶接の制御手順を示すフローチ
ャートである。

【図８】 他の形態の溶接の制御手順を示すフローチャ
ートである。

【図９】 図８に続く、他の形態の溶接の制御手順を示
すフローチャートである。

【図１０】 電極チップの打角が傾いた場合を説明する
ための図面である。

【符号の説明】

１０…溶接部材、 １１…溶接ガン、 １２ａ，１２ｂ…電極チップ、 ２０…中央演算装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接通電中における熱膨脹時の電極間変
   位量を測定し、 得られた電極間変位量から回帰直線を求め、 当該回帰直線と、変位量が飽和したときの点と接する傾
   き０の直線との交点を求め、 通電開始から当該交点までの時間、前記回帰直線の傾
   き、および前記回帰直線の切片の値を元に、予め決めら
   れた重回帰式からナゲット径を算出することを特徴とす
   る抵抗溶接におけるナゲット径の推定方法。
2. 【請求項２】 溶接通電中における熱膨脹時の電極間変
   位量Ｈｅｘｐを測定し、 得られた電極間変位量Ｈｅｘｐから一定時間間隔ごと
   に、横軸を時間軸Ｔ、縦軸を変位量Ｈとしたときの回帰
   直線を求め、 当該回帰直線の傾きが０となった時点で、当該傾き０の
   回帰直線と、それまでに求めた回帰直線のうち傾きが最
   大の回帰直線との交点（仮想飽和点）を求め、 当該仮想飽和点の前記時間軸Ｔ上における通電開始から
   の時間を仮想飽和時間Ｔ１としてを求め、 前記傾き最大の回帰直線の傾きθ１および時間軸上０に
   おける切片の値ＨT0、ならびに前記仮想飽和時間Ｔ１か
   ら下記（１）式で示す重回帰式によりナゲット径ｙを算
   出することを特徴とする抵抗溶接におけるナゲット径の
   推定方法。 ｙ＝ｂ０＋ｂ１×ＨT0＋ｂ２×θ１＋ｂ３×Ｔ１ …（１） （ただし、（１）式中、ｂ０〜ｂ３は回帰係数である）
3. 【請求項３】 抵抗溶接の制御方法であって、 溶接通電中における熱膨脹時の電極間変位量を測定し、 得られた電極間変位量から回帰直線を求め、 当該回帰直線と、変位量が飽和したときの点と接する傾
   き０の直線との交点を求め、 通電開始から当該交点までの時間と、予め設定された規
   準飽和時間とを比較し、この比較結果に基づいて通電条
   件を変更することを特徴とする抵抗溶接の制御方法。
4. 【請求項４】 抵抗溶接の制御方法であって、 溶接通電中における熱膨脹時の電極間変位量Ｈｅｘｐを
   測定し、 得られた電極間変位量Ｈｅｘｐから一定時間間隔ごと
   に、横軸を時間軸Ｔ、縦軸を変位量Ｈとしたときの回帰
   直線を求め、 当該回帰直線の傾きが０となった時点で、当該傾きが０
   の回帰直線と、それまでに求めた回帰直線のうち傾きが
   最大の回帰直線との交点（仮想飽和点）を求め、 当該仮想飽和点の前記時間軸Ｔ上における通電開始から
   の時間を仮想飽和時間Ｔ１として求め、 当該仮想飽和時間Ｔ１と予め設定した基準飽和時間とを
   比較して、この比較結果に基づいて通電条件を変更する
   ことを特徴とする抵抗溶接の制御方法。
5. 【請求項５】 抵抗溶接の制御方法であって、 溶接通電中における熱膨脹時の電極間変位量を測定し、 得られた電極間変位量から回帰直線を求め、 当該回帰直線の傾きと、予め設定された傾きの値とを比
   較し、この比較結果に基づいて通電条件を変更すること
   を特徴とする抵抗溶接の制御方法。