JP2001025880A

JP2001025880A - スポット溶接装置

Info

Publication number: JP2001025880A
Application number: JP2000130011A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Sakai; 井政信酒; Shuji Torii; 居修司鳥; Yuji Kohari; 張裕二小; Yutaka Makuchi; 裕馬久地; Yoshio Sakamaki; 牧義夫坂
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接中における溶接状態の良否判定を簡単且
つ正確に行なうことができるスポット溶接装置を提供す
ること。【解決手段】溶接中の電極チップ３の振動を検出する
溶接振動検出手段としての加速度センサ９Ａと、加速度
センサ９Ａで検出した溶接振動波形が予め定めた溶接強
度の設計値を満足する溶接振動パターンであるか否かを
判定する溶接良否判定手段１０Ａを備えたスポット溶接
装置とし、被溶接材Ｗ１，Ｗ２の表面状態や電極チップ
３の磨耗や変形などの影響を受けることなく、溶接中に
おける溶接状態の良否判定を簡単に且つ正確に行うこと
を実現した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接中において、
その溶接状態の良否を判定する機能を備えたスポット溶
接装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スポット溶接は、鋼板を使用した種々の
製品の製造で実施されている。被溶接材として主に軟鋼
板が使用されていたときには、溶接不良も少なく、溶接
条件を一定に管理すれば良好な溶接品質を比較的安定し
て保つことができた。しかし、近年では、軟鋼板に代わ
って亜鉛メッキ鋼板や高張力鋼板あるいはアルミニウム
などの難溶接材を使用することが多くなり、これに伴っ
て溶接の品質管理が難しくなってきていることから、単
に溶接条件を一定に管理するだけではなく、溶接中にお
けるスポットナゲットの形成状況を直接的に監視して溶
接状態の良否を判定する手段が研究開発されている。

【０００３】従来のスポット溶接装置において、溶接状
態の良否を判定する手段としては、例えば、（１）電極
チップ間の溶接電流および溶接電圧を測定してチップ間
の抵抗を求め、その変化パターンに基づいて溶接状態の
良否を判定するもの、（２）溶接電流または溶接電圧を
予め設定した基準電流または基準電圧の時間的変化と比
較し、その差が許容値内か否かにより溶接状態の良否を
判定するもの、（３）溶接電流とは別に電極チップ間に
測定用電流を流してチップ間の抵抗を測定し、その抵抗
の変化に基づいて溶接状態の良否を判定するもの、
（４）被溶接材の溶接中の金属変態、溶融あるいは凝固
により発生する弾性波（Acoustic Emission)を検出し、
弾性波のエネルギーに基づいて溶接状態の良否を判定す
るもの（特開昭５４−１５８３４９号公報）、また、弾
性波の発生パルスのカウント値が溶接強度に比例するこ
とを利用して良否を判定するもの(Testing Resistance
Spot Welds Using Stress Wave Emission(SWE) Techniq
ues,Materials Evaluation/March 1978 P41)、等があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来の溶接状態良否判定手段、つまり溶接電流や溶
接電圧に基づいて溶接状態の良否を判定する手段を備え
たスポット溶接装置にあっては、被溶接材の種類ごとに
綿密な予備実験を行ない、溶接状態の良否の判定基準を
予め求めておくという作業が不可欠となる。この際、単
に被溶接材の種類のみならず、錆や汚れなどの表面状態
および電極チップの摩耗や変形といった不確定要素によ
るチップ間抵抗の変化を考慮する必要がある。しかしな
がら、実際の予備実験では、これらの不確定要素による
チップ間の抵抗の変化まで予測するのが難しく、上記不
確定要素を判定基準になるべく盛り込むために多くの手
間と時間が費やされていた。また、予備実験によって得
た判定手段にあっても、適用範囲が比較的狭くて実用性
に乏しいため、実際の溶接現場においては、溶接不良を
避けるために、多少のコストをかけてでも過剰な溶接条
件を設定せざるを得ないのが現状であった。

【０００５】また、弾性波に基づいて溶接状態の良否判
定をする手段にあっては、被溶接材の溶融と直結した物
理現象を判定対象としている点は望ましいが、扱う信号
が微小で且つ高周波信号であることから、回路が複雑で
高価であり、加えて溶接時の種々の音響雑音の影響を受
けるために、適用する環境、材料および検出時期の制約
があり、溶接現場への普及には至っていない。

【０００６】このため、従来にあっては、溶接状態の良
否を判定するうえでの作業の簡略化や判定精度の向上、
溶接現場環境への適用性の向上などが要望されていた。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、上記従来の状況に鑑みて成さ
れたもので、溶接中における溶接状態の良否判定を簡単
且つ正確に行なうことができるスポット溶接装置を提供
することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるスポット
溶接装置は、請求項１として、被溶接材を対向する挟持
部にそれぞれ取り付けられた電極チップで加圧して抵抗
加熱により溶着させるスポット溶接装置において、溶接
中の電極チップの振動を検出する溶接振動検出手段と、
溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形が予め定めた
溶接強度の設計値を満足する溶接振動パターンであるか
否かを判定する溶接良否判定手段を備えた構成とし、請
求項２として、溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段
で検出した溶接振動波形の振幅レベルに基づいて溶接状
態の良否判定を行なう構成とし、請求項３として、溶接
良否判定手段が、溶接振動検出手段で検出した溶接振動
波形の包絡線の時間変化パターンに基づいて溶接状態の
良否判定を行なう構成とし、請求項４として、溶接良否
判定手段が、溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形
の周波数分布の時間変化に基づいて溶接状態の良否判定
を行なう構成とし、請求項５として、溶接良否判定手段
が、加圧側挟持部の質点の固有振動周波数に基づいて溶
接状態の良否判定を行なう構成とし、請求項６として、
溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段で検出した溶接
振動波形の振幅レベル、溶接振動波形の包絡線の時間変
化パターン、溶接振動波形の周波数分布の時間変化、加
圧側挟持部の質点の固有振動周波数、および前記固有振
動周波数の時系列変化のうちの少なくとも１つに基づい
て溶接状態の良否判定を行なうと共に、その判定結果に
基づいて溶接制御手段による溶接電流、通電時間および
加圧力のうちの少なくとも１つをフィードバック制御す
る構成とし、請求項７として、電極チップ整形交換判定
手段が、加圧側挟持部の質点の固有振動周波数が溶接電
流通電開始から所定の周波数に達するまでの時間に基づ
いて電極チップの整形あるいは交換時期の判定を行なう
構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決す
るための手段としている。

【０００９】また、本発明に係わるスポット溶接装置
は、請求項８として、溶接良否判定手段が、溶接振動検
出手段で検出した溶接振動波形の包絡線を所定の期間内
で定積分した結果に基づいて、溶接状態の良否判定を行
なう構成とし、請求項９として、溶接良否判定手段が、
加圧側挟持部の質点の固有振動周波数あるいは高次振動
周波数の包絡線を所定の期間内で定積分した結果に基づ
いて溶接状態の良否判定を行なう構成とし、請求項１０
として、請求項８および請求項９に記載のスポット溶接
装置において定積分する期間がナゲット形成開始時刻か
らナゲット成長飽和時刻の間とした構成とし、請求項１
１として、溶接良否判定手段が、時間カウンタにより計
測された時間に基づいて溶接状態の良否判定を行なう構
成とし、請求項１２として、電極チップ整形交換判定手
段が、請求項１１に記載のスポット溶接装置において時
間カウンタにより計測された時間に基づいて電極チップ
の整形あるいは交換時期の判定を行なう構成とし、請求
項１３として、溶接良否判定手段が、上記電流量に基づ
いて溶接状態の良否判定を行なう構成とし、請求項１４
として、溶接良否判定手段が、電極チップに対する溶接
電流の通電を示す信号、若しくは電極チップへの加圧を
示す信号のいずれか１つ以上の信号が有効である場合
に、溶接状態の良否判定を行なう構成とし、請求項１５
として、溶接電流通電停止指令を出力する溶接電流停止
指示回路が、溶接電流の通電開始時刻から溶接振動検出
手段で検出した溶接振動波形の振幅拡大開始時刻若しく
は振幅飽和時刻から所定の時間経過後に溶接電流の通電
停止を行なう構成としており、上記構成をもって従来の
課題を解決するための手段としている。

【００１０】さらに、本発明に係わるスポット溶接装置
は、請求項１６として、溶接振動検出手段が、溶接中に
おける電極チップの加速度を検出する加速度センサを備
えている構成とし、請求項１７として、溶接振動検出手
段が、溶接中における電極チップの変位を検出する変位
センサを備えている構成とし、請求項１８として、溶接
振動検出手段が、溶接中における電極チップの加圧力を
検出する圧力センサを備えている構成とし、請求項１９
として、溶接振動検出手段が、溶接中における電極チッ
プと加圧源との間の歪を検出する歪ゲージを備えている
構成とし、請求項２０として、溶接振動検出手段が、各
々の電極チップの加速度を検出する２個の加速度センサ
を備えると共に、両加速度センサの出力の差から溶接中
の振動を検出する構成とし、請求項２１として、溶接振
動検出手段が、溶接中における電極チップと振動周波数
を検出する振動センサを備えている構成とし、請求項２
２として、溶接振動検出手段が、検出対象周波数と共振
する共振機構を備えた構成とし、請求項２３として、溶
接振動検出手段が、共振周波数を可変にできる共振周波
数可変機構を備えた構成としており、上記構成をもって
従来の課題を解決するための手段としている。

【００１１】さらに、本発明に係わるスポット溶接装置
は、請求項２４として、溶接振動検出手段が、溶接振動
の減衰量が少なく且つ交換な不要である部位として、電
極チップ近傍の電極チップアダプタ等の非消耗加圧部材
に取り付けてある構成とし、請求項２５として、溶接振
動検出手段の感度軸を、溶接電流の通電経路で構成する
電流ループ平面の面内方向に合わせた構成とし、請求項
２６として、溶接電流２次回路が接地されているスポッ
ト溶接装置において、溶接振動検出手段を接地している
電極側に取り付けた構成としており、上記構成をもって
従来の課題を解決するための手段としている。

【００１２】本発明に係わるスポット溶接装置は、周期
的な溶接電流による被溶接材の溶融進行や被溶接材を加
圧挟持した際の振動変化や、電磁作用による溶融池内部
の攪拌振動、および熱膨張変化に起因する振動などのよ
うに、スポットナゲットの形成時における普遍的な現象
により発生する振動を検出する。すなわち、加速度セン
サ等の溶接振動検出手段により、溶接中における電極チ
ップの振動を直接的にまたは間接的に検出する。そし
て、溶接良否判定手段において、溶接振動波形の溶接振
動パターン等に基づいて溶接状態の良否を判定する。ま
た、電極チップの整形交換判定手段において、加圧挟持
した際に検出される固有振動周波数が溶接電流通電開始
から所定の周波数に達するまでの時間等に基づいて電極
チップの整形あるいは交換時期の判定を行なう。したが
って、予備実験において、例えば、溶接状態が良好であ
る場合と不良である場合の溶接振動波形を求め、その波
形に基づいて溶接振動パターンなどを取得し、これらを
判定基準として用いることができる。

【００１３】

【発明の効果】本発明の請求項１〜５、請求項８〜１１
および請求項１３〜１５に係わるスポット溶接装置によ
ると、電極チップの振動を検出して溶接状態の良否判定
を行なうことから、被溶接材の表面における錆や汚れあ
るいは電極チップの摩耗や変形などの不確定要素の影響
をほとんど受けることなく、簡単に且つ正確に溶接状態
の良否を判定することができる。これにより、判定基準
を定めるための予備実験を大幅に簡素化することができ
ると共に、溶接コストの低減を実現することができ、溶
接品質の向上にも貢献することができる。また、既存の
スポット溶接装置に判定機能を付加することもきわめて
容易に行なうことができ、設備費のさらなる節減なども
実現し得る。

【００１４】本発明の請求項６に係わるスポット溶接装
置によると、溶接良否判定手段の判定結果に基づいて電
極チップに対する溶接電流等をフィードバック制御する
ことから、良好な溶接状態が得られるように自動制御が
行なわれることとなり、溶接不良の発生を著しく低減す
ることができ、さらなる低コストおよび溶接品質の向上
が実現し得る。

【００１５】本発明の請求項７および請求項１２に係わ
るスポット溶接装置によると、電極チップ先端の劣化判
定を行なうことにより、効率の良い電極チップ先端の整
形または電極チップの交換が実現し得る。

【００１６】本発明の請求項１５に係わるスポット溶接
装置によると、溶接良否判定において、良と判定された
場合、それ以降の溶接電流制御は予備実験で求めた所定
の制御量をもって通電停止させることにより、溶接不良
を出さずに溶接電力の節約が実現し得る。

【００１７】本発明の請求項１６〜２３に係わるスポッ
ト溶接装置によると、請求項１〜１５と同様の効果を得
ることができるうえ、さらに各々の溶接振動検出手段に
より溶接中の電極チップの振動が正確に検出され、溶接
状態の良否判定を高精度で行なうことが実現し得る。

【００１８】本発明の請求項２４および２５に係わるス
ポット溶接装置によると、被溶接材との干渉を避けつつ
溶接振動を最も良好な感度で検出することができ、これ
により良否判定手段の回路構成を簡素化することができ
ると共に、信頼性の高い判定結果を得ることができる。
さらに、溶接振動検出手段を電極チップ近傍の非消耗性
加圧部材に取付けたため、溶接振動検出手段が電極チッ
プの頻繁な整形や交換の障害になることがないという効
果がもたらされる。

【００１９】本発明の請求項２６に係わるスポット溶接
装置によると、溶接振動検出手段を電極チップ近傍に取
付ける際に、溶接電流の漏電防止のために設けている絶
縁材が不要になり、これにより、取付けの自由度の向上
および低コスト化を実現することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係わるスポット
溶接装置の一実施例を説明する図である。

【００２１】図示のスポット溶接装置は、一対の溶接ガ
ンアーム１，２に、対向する電極チップ３，４を備えて
おり、重ね合わせた２枚の被溶接材Ｗ１，Ｗ２を両電極
チップ３，４で挟んで加圧し、通電による抵抗加熱で両
被溶接材Ｗ１，Ｗ２を溶着させるものである。一方の溶
接ガンアーム１は、エアーシリンダ５により駆動される
ようになっており、他方の溶接ガンアーム２は、少なく
とも溶接時において固定状態となっている。

【００２２】上記スポット溶接装置は、両電極チップ
３，４に対する溶接電流、通電時間および通電タイミン
グを制御する溶接制御手段６と、溶接制御手段６で制御
された１次電流を溶接に必要な電流まで増幅させる溶接
トランス７と、溶接電流の制御を行なうために通電電流
を検出する溶接電流検出トランス８を備えている。

【００２３】また、上記スポット溶接装置は、溶接中の
電極チップの振動を検出する溶接振動検出手段として、
可動側の溶接ガンアーム２に加速度センサ９Ａが取り付
けてあって、溶接ガンアーム１および電極チップ３の加
速度を検出することで、電極チップ３の振動を検出する
ようになっており、さらに、加速度センサ９Ａで検出し
た溶接振動波形に基づいて溶接状態の良否を判定する溶
接良否判定手段１０Ａを備えると共に、溶接良否判定手
段１０Ａの判定結果に基づいて溶接制御手段６による溶
接電流および通電時間をフィードバック制御するものと
なっている。

【００２４】すなわち、当該スポット溶接装置は、溶接
中において、周期的な溶接電流による被溶接材の溶融進
行や電磁作用による溶融池内部の攪拌振動、および熱膨
張変化に起因する振動などのように、スポットナゲット
の形成時における普遍的な現象により振動が発生するこ
とから、その振動を検出して溶接状態の良否を判定する
ものとなっている。したがって、溶接良否判定手段１０
Ａには、振動に基づいて溶接状態の良否を判定し得る判
定基準が設けられている。その判定基準を取得するため
の予備実験の結果を図２４〜図２８に示す。

【００２５】図２４は、厚さ１．６ｍｍのＳＰＣＣ鋼板
（冷延鋼板）に対して溶接電流を変化させて溶接を行な
い、それぞれのスポットナゲットの形成状態と、溶接振
動波形と、溶接振動波形の振幅スペクトルを示したもの
である。また、図２５は、図２４（ａ）に示す溶接不可
の場合と、図２４（ｃ）に示す溶接合格の場合におい
て、双方の溶接振動波形の振幅スペクトルを溶融開始期
とスポットナゲット形成進行期とに分けて対比したもの
である。

【００２６】図２４から明らかなように、溶接振動波形
の特徴としては、溶接振動波形の振幅レベルとスポット
ナゲット形成との相関、溶接振動波形の包絡線の時間変
化パターンとスポットナゲット形成との相関、溶接振動
波形の周波数分布の時間変化とスポットナゲット形成と
の相関が挙げられる。

【００２７】また、図２５から明らかなように、スポッ
トナゲット形成状態が不可の場合には、溶融開始期
（ａ）とスポットナゲット形成進行期（ｃ）の振幅スペ
クトルに大きな違いは見られないが、スポットナゲット
形成状態が合格の場合には、溶融開始期（ｂ）に対して
スポットナゲット形成進行期（ｄ）の振幅スペクトルに
違いを確認できる。

【００２８】さらに、図２６〜図２８は、厚さ０．８ｍ
ｍのＳＰＣＣ鋼板、厚さ１．６ｍｍのＳＰＣＣ鋼板、お
よび表面処理が施された厚さ１．６ｍｍのＳＰＦＨ４９
０相当の高張力鋼板を被溶接材として、同様の溶接実験
を行った結果を示すものである。このように、被溶接材
の板厚や種類が変わっても、図２４に示した溶接振動波
形と同様の振動の特徴が確認されている。つまり、溶接
作用に起因する振動を判定対象とすることで、被溶接材
の種類ごとに設定する判定基準のパラメータを少なくす
ることができる。

【００２９】上記構成を備えたスポット溶接装置は、加
速度センサ９Ａによって溶接中における電極チップ３の
振動を検出し、溶接良否判定手段１０Ａにおいて、検出
した溶接振動波形が予め定めた溶接強度の設計値を満足
する溶接振動パターンであるか否かを判定する。あるい
は、溶接振動波形の全域または任意のタイミングにおけ
る振幅レベルが予備実験で求めた合格の判定レベルにあ
るか否かを判定する。あるいは、溶接振動波形の包絡線
の時間変化パターンが予備実験で求めた合格の判定パタ
ーンを呈しているか否かを判定する。あるいは、溶接振
動波形の周波数分布の時間変化パターンが予備実験で求
めた合格の判定パターンを呈しているか否かを判定す
る。

【００３０】なお、溶接振動波形の包絡線の時間変化パ
ターンによる判定は、図２４（ｄ）〜（ｆ）の振幅スペ
クトルにおいて、溶接電流の２倍の周波数でありかつ溶
接振動の主成分である振動周波数Ａ１〜Ａ３に対して、
その包絡線変化の発生因子となる干渉周波数Ｂ１〜Ｂ３
の振幅レベルあるいは周波数によっても認識することが
可能である。また、溶接振動波形の周波数分布の時間変
化による判定は、図２５（ｂ）（ｄ）に示す振幅スペク
トルにおいて、任意の特徴的な周波数Ｃ３の振幅レベル
の時間的変化を判定対象として選択し、この周波数Ｃ３
が予備実験で求めた所定のタイミングにおいて合格の判
定レベルにあるか否かで溶接状態の良否を判定すること
が可能である。

【００３１】このように、上記スポット溶接装置は、溶
接作用に起因する振動を判定対象とすることで、被溶接
材の表面における錆や汚れあるいは電極チップの摩耗や
変形などの不確定要素の影響をほとんど受けることな
く、簡単且つ正確に溶接状態の良否を判定し得るものと
なっている。また、溶接良否判定手段１０Ａにより、溶
接振動波形の振幅レベル、溶接振動波形の包絡線の時間
変化パターン、および溶接振動波形の振幅レベル、溶接
振動波形の周波数分布の時間変化のうちの少なくとも１
つに基づいて溶接状態の良否判定を行ったのち、その判
定結果に基づいて溶接制御手段６による溶接電流および
通電時間をフィードバック制御することにより、一旦溶
接不良と判定した場合でも、その溶接が良好に行なわれ
るように自動制御が行なわれる。これにより、溶接不良
の発生が著しく低減されることとなる。

【００３２】図２〜４は、本発明に係わるスポット溶接
装置の溶接良否判定手段の具体的な一実施例を説明する
回路図である。

【００３３】図２の溶接良否判定手段１０Ｂは、溶接振
動波形の振幅レベルを判定対象とするものであって、溶
接振動検出手段９Ｘの検出信号から判定に必要な振動周
波数成分を抽出するバンドパスフィルタ１１と、バンド
パスフィルタ１１で抽出した振動信号の振幅レベルを得
るための振幅検波回路１２と、予備実験で求めた良否判
定の基準レベルを設定する判定レベル設定器１３と、振
幅検波回路１２からの振幅レベルと判定レベルを比較す
る電圧コンパレータ１４と、溶接電流通電後の比較タイ
ミングを設定するためのタイマー１５と、タイマー１５
から比較タイミングを得て良否判定比較結果に基づいて
溶接状態の良否判定を行なうレベル良否判定回路１６を
備えている。この溶接良否判定手段１０Ｂは、溶接振動
検出手段９Ｘにより検出した溶接振動波形を振幅レベル
信号に変換し、振幅レベルと判定レベルと比較した結果
を所定のタイミングにおいて評価することで、溶接状態
の良否判定を行なう。

【００３４】図３の溶接良否判定手段１０Ｃは、溶接振
動波形の周波数分布の時間変化を判定対象とするもので
あって、回路構成を簡素化するために判定対象を特定の
周波数に絞り、その代わりに周波数を選択し得るように
してあり、図２に示す回路構成に、バンドパスフィルタ
１１の通過周波数を調整するための周波数設定回路１７
を付加した構成になっている。

【００３５】ここで、包絡線による良否判定は、図２４
に示す包絡線の時間軸の変化で捕らえる手段の他に周波
数軸で捕らえる手段がある。包絡線の変化は、図２４の
振幅スペクトルに示すところの主溶接振動周波数Ａ１
（〜Ａ３）と別の溶接振動周波数Ｂ１（〜Ｂ３）の干渉
により発生しているので、通常のスポット溶接の設定条
件のように、溶接電流によって、主溶接振動周波数Ａ１
（〜Ａ３）の周波数および振幅がほぼ一定となる条件下
では、干渉溶接振動周波数Ｂ１（〜Ｂ３）の周波数およ
び振幅は、包絡線の周波数および振幅に比例していると
みなすことができる。

【００３６】したがって、バンドパスフィルタ１１で干
渉溶接振動周波数Ｂ１（〜Ｂ３）を抽出するように周波
数設定回路１７を設定することで、包絡線に比例した干
渉周波数の振幅レベルによる溶接状態の良否判定が行な
われる。また、図２５の振幅スペクトルに示す任意の周
波数Ｃ３を抽出するように周波数設定回路１７を設定す
れば、抽出信号と判定レベルの比較結果から上記周波数
Ｃ３の変化量から、溶接状態の良否判定を行なうことが
可能になる。

【００３７】図４の溶接良否判定手段１０Ｄは、溶接振
動波形の包絡線の時間変化パターンを判定対象とするも
のであって、バンドパスフィルタ１１と、バンドパスフ
ィルタ１１で抽出した振動信号の包絡線を得るための振
幅検波回路１２と、溶接電流の通電開始から判定パター
ンの発信開始に至った際にトリガ信号を出力するトリガ
発生回路２１と、トリガ信号を受けて予備実験で求めた
判定パターンを発信する判定パターン発信器２２と、溶
接振動信号の包絡線と判定パターンの差を得るための演
算器２３と、演算器２３の出力から溶接状態の良否判定
を行なうパターン良否判定回路２４を備えている。この
溶接良否判定手段１０Ｄは、溶接振動検出手段９Ｘによ
り検出した溶接振動波形を周波数の包絡線信号に変換
し、この包絡線の時間変化パターンと判定パターンとの
比較においては、演算器２３による双方の差分が所定の
変動幅以内にあるか否かを評価することで、溶接状態の
良否判定を行なう。

【００３８】図５は、本発明に係わるスポット溶接装置
の溶接良否判定手段の他の実施例を説明する回路図であ
る。

【００３９】図示の溶接良否判定手段１０Ｅは、とく
に、１つのスポット溶接装置で多種多様な被溶接材の溶
接に適用し得るものであって、先の実施例の振幅レベル
を判定対象とする振幅レベル判定型良否判定回路３１
と、同じく先の実施例の包絡線の時間変化パターンを判
定手段とする包絡線判定型良否判定回路３２と、同じく
先の実施例の周波数分布の時間変化を判定対象とする周
波数分布判定型良否判定回路３３を備えている。

【００４０】また、溶接良否判定手段１０Ｅは、それぞ
れの良否判定回路３１〜３３による判定モードに応じた
判定データを記憶する判定基準記憶回路３４と、被溶接
材の材質、厚さ、および表面処理等に応じた判定モード
および判定基準の選択を行なう判定モード制御回路３５
と、判定モード制御回路３５からの指示モードにしたが
って各良否判定回路３１〜３３の判定結果を評価すると
共に最終的な溶接状態の良否判定を行なう総合判定回路
３６を備えている。

【００４１】上記の溶接良否判定手段１０Ｅは、被溶接
材ごとに予備実験で求めた判定条件から、どの良否判定
回路３１〜３３の判定結果が最適であるか、あるいはど
の良否判定回路３１〜３３の組合わせの判定結果が最適
であるかを吟味し、被溶接材に対応した最適な良否判定
回路３１〜３３を選択することにより、多種多様な被溶
接材を連続的に溶接する場合でも溶接状態の良否判定を
実行し得るものとなっている。なお、良否判定回路３１
〜３３には、他の請求項５の質点の固有振動周波数を判
定要素とする判定回路、請求項８の溶接振動波形の包絡
線を所定の期間で定積分した結果を判定要素とする判定
回路、請求項９の質点の固有振動周波数あるいは高次数
振動周波数の包絡線を所定の期間で定積分した結果を判
定要素とする判定回路、請求項１１の溶接振動波形の振
幅拡大開始時刻までの時間を判定要素とする判定回路、
請求項１３の溶接振動波形の振幅拡大開始時刻までの溶
接電流量を判定要素とする判定回路を追加または置き換
えが可能であることは言うまでもない。

【００４２】図６は、本発明に係わるスポット溶接装置
の溶接良否判定手段の他の実施例を説明する回路図であ
る。

【００４３】図示の溶接状態良否判定手段１０Ｆは、図
２〜５に示すものがいずれもハードウエアによる構成で
あるのに対して、信号処理および溶接良否判定処理をソ
フトウエアにて行なう構成となっており、良否判定に必
要な振動周波数成分の抽出ならびにアナログ／デジタル
変換時のアリアス（ａｌｉａｓ）を防止するバンドパス
フィルタ１１と、振動信号をデジタルデータに変換する
ためのＡ／Ｄ変換器４２と、デジタルフィルタリングま
たは周波数分析とその結果に基づいて溶接状態の良否判
定を行なうためのソフトウエアを有するデジタルシグナ
ルプロセッサ４３を備えている。

【００４４】上記溶接状態良否判定手段１０Ｆによる処
理過程を図７に示すフローチャートにおいて説明する。

【００４５】すなわち、ステップＳ１において溶接プロ
セスが開始されると、ステップＳ２において、アナログ
・デジタル変換器で振動信号を離散数値化し、ステップ
Ｓ３において、デジタル処理を行って必要な周波数の振
幅情報を抽出する。その後、ステップＳ４において、判
定のタイミングに達したか否かを判定し、タイミングに
達していない場合（Ｎｏ）にはステップＳ２に戻り、タ
イミングに達している場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ５
に進んで振幅が合格レベルであるか否かを判定する。こ
のステップＳ５において振幅が合格レベルである場合
（Ｙｅｓ）には、ステップＳ６に進んで合格判定をし、
さらにステップＳ７に進んで次の溶接プロセスに移行す
る。

【００４６】また、ステップＳ５において振幅が合格レ
ベルではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ８に進んで
不合格判定をしたのち、ステップＳ９においてその不合
格判定が始めてか否かを判定する。このステップＳ９に
おいて、その不合格判定が初めてである場合（Ｙｅｓ）
には、ステップＳ１０に進んで修正溶接プロセスに移行
する。つまり、溶接良否判定手段１０により溶接制御手
段６をフィードバック制御し、良好な溶接が行なわれる
ように溶接電流および通電時間を変更する。そして、ス
テップＳ９において、不合格判定が初めてではない場合
（Ｎｏ）には、先に修正溶接プロセスを経たにもかかわ
らず不合格判定を受けたことになるから、ステップＳ１
１に進んで修正不可能と判断し、溶接不良時の処理を行
なう。

【００４７】なお、この実施例の溶接状態良否判定手段
１０Ｆにおけるデジタルシグナルプロセッサ４３は、汎
用の信号の処理ＩＣやパーソナルコンピュータに置換え
ることが可能であり、これにより、汎用性に富むと共
に、リアルタイム処理を行なうことができる高速信号処
理システムを安価に得ることが可能である。

【００４８】図８に、本発明に係わるスポット溶接装置
の溶接良否判定手段の他の実施例を説明する。

【００４９】図８は、図１に示すスポット溶接機の溶接
振動検出手段が振動センサ９Ｉとなっているものであ
り、他の記号は図１と同じである。図２９（ａ）は図８
に示すスポット溶接装置において、被溶接材Ｗ１，Ｗ２
を加圧挟持したときの溶接機全体を簡略化した振動モデ
ルとして表したものである。ここでｋａは加圧用エアー
シリンダ５の空気ばね定数を、ｍｕは加圧側挟持部の総
質量を、ｋｎは被溶接材Ｗ１，Ｗ２の弾性率から換算し
たナゲット部１０８のバネ定数を示す。また、図２９
（ｂ）はナゲット部１０８のばね定数ｋｎの模式図を示
す。この図２９（ｂ）から、ばね定数ｋｎはナゲット形
成状態に応じて値が動的に変化する可変ばね要素と見る
ことができる。次に加圧側挟持部質量ｍｕとばね定数ｋ
ｎとの振動周波数分布のモデル図を図３０に示す。ここ
でｆｎは加圧側挟持部質量ｍｕとばね定数ｋｎの１次の
固有振動周波数を示し、その周波数は図２９（ａ）にお
いて空気ばね定数ｋａが小さい場合、概略以下の式で求
めることができる。

【００５０】

【式１】

【００５１】つまり加圧側挟持部質量ｍｕが一定である
溶接機では固有振動周波数ｆｎはナゲット形成状態を表
す信号と言える。

【００５２】また電極チップ３，４と被溶接材Ｗ１，Ｗ
２は圧接しているためナゲット部のばね定数ｋｎの復元
力は接触点を原点とする非対称非線形と考えられる。こ
のためｆｎの整数高次の振動周波数が発生する。なお実
際の振動周波数分布にはさらに電磁振動や溶接機の他の
固有振動周波数が混在しているが、ここでは説明を容易
にするために省略してある。

【００５３】ここで、前記ばね定数ｋｎがナゲット形成
状態に応じて変化し、その変化が前記加圧側挟持部の質
点の１次の固有振動周波数ｆｎの変化、つまり溶接が開
始されナゲット形成部の金属が溶融するとばね定数ｋｎ
が低下することに着目して、予備実験で求めた合格ナゲ
ット形成時と同等か否かを前記固有振動周波数ｆｎを比
較することで溶接状態の良否判定を行なう。

【００５４】ここで、加圧側挟持部の質点とは加圧側挟
持部の振動を考えるうえで加圧側挟持部の形、大きさを
無視し、その１点のみで代表させ、加圧側挟持部の質量
ｍｕという力学的性質だけで持たせた仮想の点をいう。

【００５５】図９は、上記発明をスポット溶接装置の溶
接良否判定手段に実施した例を説明する回路図である。

【００５６】この実施例ではナゲット形成状態を反映し
て振動するスポット溶接装置の加圧側挟持部の固有振動
周波数ｆｎを判定対象とするものである。図示の溶接良
否判定手段１０Ｇは、前記加圧側挟持部に取り付けた溶
接振動検出手段９Ｘの検出信号から判定に必要な固有振
動周波数ｆｎを抽出する加圧電極振動検出回路２００
と、抽出された振動信号を電圧レベルに変換するための
周波数／電圧変換回路２０１と、予備実験で求めた良否
判定の基準レベルを設定する判定レベル設定器１３と、
検出された振動信号の振幅レベルと合格判定レベルを比
較する電圧コンパレータ１４と、溶接電流通電後の比較
タイミングを設定するためのタイマー１５と、タイマー
１５から比較タイミングを得て良否判定比較結果に基づ
いて溶接状態の良否判定を行なうレベル良否判定回路１
６を備えている。この溶接振動検出手段９Ｘにより検出
された振動波形は加圧電極振動検出回路２００、周波数
／電圧変換回路２０１により固有振動周波数ｆｎに対応
した電圧レベル信号へ変換され、合否判定基準レベルと
比較した結果が所定のタイミングにおいて評価されて溶
接状態の良否判定を行なう。

【００５７】図１０は前記加圧電極振動検出回路２００
の一実施例を示すものである。ナゲット形成状態によっ
て変化する前記固有振動周波数ｆｎのみを検出して出力
するために、前記固有振動周波数ｆｎの下限周波数以下
の振動信号を除去するハイパスフィルタ２０２と、上限
周波数以上の振動信号を除去するためのローパスフィル
タ２０３との縦続構成となっている。つまり固有振動周
波数ｆｎのみがフィルタを通過して出力される。これは
前記固有振動周波数ｆｎの変化範囲内において他の振動
成分とのＳＮ比が確保できている場合に有効なもっとも
簡単な構成である。

【００５８】図１１は前記加圧電極振動検出回路２００
の他の実施例を示すものである。振動信号を周波数分布
データへ変換するためのＦＦＴ回路２０４と、前記振動
信号中の定常振動成分の周波数分布データを設定する定
常振動周波数分布設定器２０５と、ＦＦＴ回路２０４の
出力する周波数分布データから定常振動成分を除去する
ための周波数分布減算器２０６と、減算結果の分布デー
タを振動信号に戻すための逆ＦＦＴ回路２０７とから構
成される。したがってナゲット形成状態によって変化す
る前記固有振動周波数ｆｎ以外の振動は、定常的に発生
している振動であることから、たとえ定常振動成分が大
きくても、また周波数が重なることがあっても周波数分
布減算器２０６で差し引かれる。この結果、変動分であ
る前記固有振動周波数ｆｎがＳＮ比を高めて出力され
る。

【００５９】図３１に前記固有振動周波数ｆｎとばね定
数ｋｎの時系列変化の関係を示す。この図より前記固有
振動周波数ｆｎの時系列変化ｆｎ（ｔ）を監視すること
でナゲット形成状況をリアルタイムで判定できることが
わかり、よって、合格ナゲットの形成に導くための溶接
インプロセス制御が実現できる。

【００６０】図１２は、上記発明をスポット溶接装置の
溶接良否判定手段に実施した例を説明する回路図であ
る。

【００６１】この実施例では固有振動周波数ｆｎの時系
列変化パターンを合格判定対象とするもので、さらに合
格ナゲットの形成に導くための溶接補正制御指令機能を
有するものである。図示の溶接良否判定手段１０Ｈは、
前記加圧側挟持部に取り付けた溶接振動検出手段９Ｘの
検出信号から判定に必要な固有振動周波数ｆｎを抽出す
る加圧電極振動検出回路２００と、抽出された振動信号
を電圧レベルに変換するための周波数／電圧変換回路２
０１と、溶接電流通電開始から合格パターン発生の開始
を指示するトリガ発生回路２１と、再生トリガを受けて
合格ナゲット形成時の固有振動周波数ｆｎの時系列変化
を電圧信号として再生する合格パターン発生器２０９
と、その合格パターンに対する固有振動周波数ｆｎの時
系列変化のずれ量を検出する減算器２３と、そのずれ量
からリアルタイムで良否判定を行なうリアルタイム良否
判定回路２１１と、良否判定結果を受けて、予め設定し
た補正制御論理に基づいた溶接電流、通電時間、加圧力
の補正制御指令を出すインプロセス補正制御回路２１２
を備えている。この溶接振動検出手段９Ｘにより検出さ
れた振動波形は加圧電極振動検出回路２００、周波数／
電圧変換回路２０１により固有振動周波数ｆｎに応じた
電圧レベル信号へ変換され、この電圧信号レベルの時系
列変化と合格パターンのずれ量が減算器２３で逐次算出
され、リアルタイム良否判定回路２１１にてそのずれ量
が所定の許容判定以内にあるか否かでナゲット形成過程
の良否判定を行なう。

【００６２】したがって溶接振動検出手段９Ｘにより検
出された振動波形は加圧電極振動検出回路２００、周波
数／電圧変換回路２０１により固有振動周波数ｆｎに応
じた電圧レベル信号へ変換され、この電圧信号レベルの
時系列変化と合格パターンのずれ量が減算器２３で逐次
算出され、リアルタイム良否判定回路２１１にてそのず
れ量が所定の許容範囲以内にあるか否かでナゲット形成
過程の良否判定が行なえる。また不良判定が出た場合は
即座にインプロセス補正制御回路２１２にて不良分析が
行なわれる。例えば合格パターンとのずれ量がマイナス
方向へ拡大している場合はナゲット形成速度が遅いと判
断できるので、この場合は溶接電流を高める補正制御指
令を出すことでナゲット形成を促進させることができ
る。このようにして積極的に合格ナゲットの形成へ導く
ためのフィードバック制御が可能となる。

【００６３】図３２は、電極チップ先端の劣化とナゲッ
ト部の溶融開始時刻ｔｍ（ｎ）の関係を示す。図示のよ
うに、電極チップ先端の劣化に伴って溶融開始時刻ｔｍ
（ｎ）が遅れることに着目すると、前記固有振動周波数
ｆｎ（ｔ）が溶融開始時の固有振動周波数ｆｎ（ｔｍ）
に達する時刻ｔｍ（ｎ）が、予備実験で求めた電極チッ
プ使用限界時刻ｔｌに達したか否かにより電極チップ先
端の劣化判定ができる。

【００６４】図１３は、上記発明をスポット溶接装置の
溶接良否判定手段に実施した例を説明する回路図であ
る。

【００６５】この実施例ではナゲット部の溶融開始時刻
における固有振動周波数ｆｎ（ｔｍ）を判定対象とする
ものである。図示の溶接良否判定手段１０Ｉは、前記加
圧側挟持部に取り付けた溶接振動検出手段９Ｘの検出信
号から判定に必要な固有振動周波数ｆｎを抽出する加圧
電極振動検出回路２００と、抽出された振動信号を電圧
レベルに変換するための周波数／電圧変換回路２０１
と、前記固有振動周波数ｆｎ（ｔｍ）に対応した電圧レ
ベルＶｍを設定する溶融開始時刻判定レベル設定器２１
３と、抽出した電圧レベルと溶融開始時刻判定レベルＶ
ｍを比較して溶融開始時刻ｔｍを判定する電圧コンパレ
ータ１４と、溶接電流通電開始から溶融開始時刻ｔｍま
での時間を計る時間カウンタ２１４と、時間カウンタの
値が電極チップ使用限界時刻ｔｌに達したか否かで電極
チップの整形または交換時期の判定を行なう電極チップ
整形交換判定回路２１５と、チップ整形判定履歴を保存
するメモリ２１６を備えている。

【００６６】したがって溶接振動検出手段９Ｘにより検
出された振動波形は加圧電極振動検出回路２００、周波
数／電圧変換回路２０１により固有振動周波数ｆｎに応
じた電圧レベル信号へ変換され、この電圧信号レベルと
溶融開始時刻判定レベルを比較して溶融開始時刻ｔｍが
検出され続いて通電開始からの時間が求められる。この
時間長さが予め設定してある電極チップ使用限界ｔｌに
達した場合、電極チップ先端が劣化したと判断し電極チ
ップの整形時期と判定する。またこの整形時期の判定累
積回数は履歴としてメモリ２１６へ保存され、判定累積
が所定の回数に達した場合は電極チップ消耗と判断し交
換時期と判定をする。この判定結果によって効率の良い
電極チップの整形または交換が行なえる。

【００６７】図３３は、ナゲット形成と相関のある振動
の振幅包絡線を所定期間で定積分した結果と、そのとき
のナゲット径の実測値の関係を示す。図示のように、上
記関係が比例することに着目すると、振幅包絡線を所定
の期間で定積分した結果と比較して溶接状態の良否判定
を行なうことができる。ここで、前記ナゲット形成と相
関のある振動周波数として図３０に示す前記固有振動周
波数ｆｎを選択することを提案し、定積分する所定期間
として、図３１に示す溶融開始時刻ｔｍからナゲット飽
和時刻ｔｇを選択することを提案することができる。

【００６８】ここで、前記固有振動周波数ｆｎを選択す
るにはバンドパスフィルタを使用し、その通過周波数設
定を図３１に示すナゲット飽和時刻ｔｇにおける固有振
動周波数ｆｎ（ｔｇ）に合わせる。これにより不要な振
動周波数を除去すると共に、図３４（ａ）に示すように
フィルタの通過利得作用により、固有振動周波数の変化
ｆｎ（ｔ）は振動振幅の変化Ａｎ（ｔ）に置き換わる。
この結果図３４（ｂ）に示すように溶融開始時刻ｔｍか
らナゲット飽和時刻ｔｇにかけて振幅が変化する振動信
号Ａｎ（ｔ）ＳＩＮ２πｆｎ（ｔｇ）ｔが得られる。な
おナゲット飽和時刻ｔｇ経過後、ナゲットが凝固に転じ
る領域では固有振動周波数が再びｆｎ（ｔｍ）側へ移動
するために振動振幅が低下することになる。次に振動信
号Ａｎ（ｔ）ＳＩＮ２πｆｎ（ｔｇ）ｔから包絡線Ａｎ
（ｔ）を抽出し定積分することになるが、このとき、ナ
ゲット形成の良否が明確に現れる期間を定積分期間に選
定することが望ましい。実験の結果、図３５に示すよう
に、形成されるナゲット径と平均振動振幅の大きさ、お
よび振動振幅が飽和（最大振幅点）するまでの早さは互
いに比例し、かつ連動することがわかった。この特徴に
着目して定積分期間を溶融開始時刻ｔｍからナゲット飽
和時刻ｔｇに設定することで定積分結果とナゲット径の
良好な相関特性を得ることができる。

【００６９】図１４は、上記発明をスポット溶接装置の
溶接良否判定手段に実施した例を説明する回路図であ
る。この実施例ではナゲット形成と相関のある振動包絡
線の定積分値を判定対象とするものである。図示の溶接
良否判定手段１０Ｊは、前記加圧側挟持部に取り付けた
溶接振動検出手段９Ｘの検出信号から判定に必要な振動
信号を抽出するバンドパスフィルタ１１と、抽出された
振動信号の包絡線を得るための振幅検波回路１２と、包
絡線を所定の期間で積分する定積分回路２１７と、合格
ナゲット形成時の定積分レベルを設定する合格判定レベ
ル設定器１３と、定積分結果と合格判定レベルを比較す
る電圧コンパレータ１４と、溶接電流通電後の比較タイ
ミングを決定するためのタイマー１５と、比較タイミン
グを得て、合格判定比較結果に基づいて溶接状態の良否
判定を行なうレベル良否判定回路１６を備えている。こ
こでバンドパスフィルタ１１の通過周波数にはナゲット
飽和時期固有振動周波数ｆｎ（ｔｇ）を設定し、また定
積分回路２１７の積分期間にはナゲット溶融開始時刻ｔ
ｍからナゲット飽和時刻ｔｇまでの期間を設定する。な
お定積分回路２１７の具体的回路例としては積分リセッ
トスイッチと静電容量素子を用いた電荷蓄積によるアナ
ログ積分回路などが挙げられる。

【００７０】したがって、溶接振動検出手段９Ｘの検出
信号から、バンドパスフィルタ１１のサ用により図３４
（ｂ）に示すようなナゲット形成に応じて振幅変化する
固有振動周波数信号Ａｎ（ｔ）ｓｉｎ２πｆｎ（ｔｇ）
ｔが抽出され、続いてその包絡線Ａｎ（ｔ）の定積分値
がナゲット溶融開始時刻ｔｍからナゲット飽和時刻ｔｇ
の期間で計算されて、予備実験にて求めた合格ナゲット
形成時の定積分値と比較される。その比較結果が所定の
タイミングにおいて評価されて溶接状態の良否判定が行
なわれる。なお定積分結果とナゲット径の近似式を求め
ておけばナゲット径の推定値を出力することもできる。

【００７１】図３６（ａ）は通電開始時刻からの振動信
号Ａｎ（ｔ）ＳＩＮ２πｆｎ（ｔｇ）ｔを示し、図３６
（ｂ）は、図３６（ａ）における前記振動信号Ａｎ
（ｔ）ＳＩＮ２πｆｎ（ｔｇ）ｔの振幅拡大開始時刻ｔ
ｒまでの時間Ｔｒとナゲット径との関係を示す。図３６
（ｂ）に示すように、上記関係が指数曲線で近似できる
実験結果を得たことに着目すると、溶接時に得られる振
幅拡大開始時間Ｔｒを予備実験で得た合格ナゲット形成
時の振幅拡大開始時間Ｔｒと比較することでナゲット形
成が完了するより前にナゲット形成状態の良否判定がで
きる。また近似式を求めておくことで振幅拡大開始時刻
ｔｒ時点においてナゲット径の推定ができる。

【００７２】図１５は、上記発明をスポット溶接装置の
溶接良否判定手段に実施した例を説明する回路図であ
る。

【００７３】この実施例ではナゲット形成と相関のある
振動信号の振幅拡大開始時間を判定対象とするものであ
る。図示の溶接良否判定手段１０Ｋは、前記加圧側挟持
部に取り付けた溶接振動検出手段９Ｘの検出信号から判
定に必要な振動信号を抽出するバンドパスフィルタ１１
と、抽出された振動信号の包絡線を得るための振幅検波
回路１２と、包絡線の立ち上がり開始を検出する振幅拡
大開始検出回路２１８と、溶接電流通電開始から前記振
幅拡大開始の検出までの時間を計る時間カウンタ２１４
と、溶接電流通電後の比較タイミングを決定するための
タイマー１５と、比較タイミングを得て、拡大開始時間
の計測結果に基づいた溶接状態の良否判定を行なう良否
判定回路２１０を備えている。ここで振幅拡大開始検出
回路２１８の具体的回路例としては検出閾値を設定した
電圧コンパレータや、変化点検出に良く用いられる微分
回路が挙げられる。

【００７４】したがって、前記同様に溶接振動検出手段
９Ｘの検出信号から、ナゲット形成に応じて振幅変化す
る包絡線Ａｎ（ｔ）が抽出され、続いて溶接電流通電開
始から包絡線の立ち上がり検出までの時間が計測され、
その計算結果が予備実験で求めた合格ナゲット形成時の
拡大開始時間にあるか否かを所定のタイミングにおいて
評価して溶接状態の良否判定を行なう。なお拡大開始時
間の計測結果とナゲット径の近似式を求めておけばナゲ
ット径の推定値を出力することもできる。

【００７５】また、図３６（ｂ）に示すようにナゲット
径が不合格の領域では前記振幅拡大開始時間Ｔｒが長く
なることに着目すると、電極チップ先端の劣化によると
ころのナゲット径不合格の場合には前記振幅拡大開始時
刻ｔｒが予備実験で求めた図３２の電極チップ使用限界
時刻ｔｌに達したか否かにより電極チップ先端の劣化判
定ができる。この判定結果から効率の良い電極チップ先
端の整形または電極チップの交換が実現できる。

【００７６】図１６は、上記発明をスポット溶接装置の
溶接良否判定手段に実施した例を説明する回路図であ
る。

【００７７】図示の溶接良否判定手段１０Ｌは、図１５
の構成に、図１３の電極チップ整形交換判定回路２１５
と、判定履歴保存用のメモリ２１６が追加された構成と
なっている。

【００７８】したがって、前記図１５の実施例と同様の
作用により溶融開始時間を計測し、その計測時間が前記
図１３の実施例と同様の作用により電極チップの整形ま
たは交換時期が判定できる。

【００７９】図３７は、図３６（ａ）に示す前記振動信
号Ａｎ（ｔ）ＳＩＮ２πｆｎ（ｔｇ）ｔの振幅拡大開始
時刻ｔｒから振幅飽和時刻ｔｓまでに流れた電流量∫Ｉ
ｗ^２ｄｔとナゲット径との関係を示す。図３７にて示さ
れるように前記関係は指数曲線で近似できる実験結果を
得たことに着目すると溶接時に得られる電流量∫Ｉｗ ^２
ｄｔを予備実験で得た合格ナゲット形成時の電流量∫Ｉ
ｗ^２ｄｔと比較することでナゲット形成が完了するより
前にナゲット形成状態の良否判定ができる。また近似式
を求めておくことで振幅拡大飽和時刻ｔｓ時点において
ナゲット径の推定ができる。

【００８０】図１７は、上記発明をスポット溶接装置の
溶接良否判定手段に実施した例を説明する回路図であ
る。

【００８１】この実施例では所定の期間に通電した溶接
電流の電流量を判定対象とするものである。図示の溶接
良否判定手段１０Ｍは、前記加圧側挟持部に取り付けた
溶接振動検出手段９Ｘの検出信号から判定に必要な振動
信号を抽出するバンドパスフィルタ１１と、抽出された
振動信号の包絡線を得るための振幅検波回路１２と、得
られた包絡線の立ち上がり開始を検出する振幅拡大開始
検出回路２１８と、包絡線の飽和を検出する振幅飽和検
出回路２１９と、溶接電流のモニタ信号を検出する溶接
電流検出トランス５と、得られた溶接電流モニタ信号を
絶対値信号に変換する２乗演算回路２２０と、その電流
絶対値信号から所定期間の電流量を算出する定積分回路
２１７と、合格ナゲット形成時の電流量を設定する合格
判定レベル設定器１３と、算出された電流量と合格判定
レベルを比較する電圧コンパレータ１４と、比較タイミ
ングを決定するためのタイマー１５と、比較タイミング
を得て、電圧コンパレータ１４の比較結果に基づいた溶
接状態の良否判定を行なう良否判定回路１６を備えてい
る。

【００８２】したがって前記同様に溶接振動検出手段９
Ｘの検出信号から、ナゲット形成に応じて振幅変化する
包絡線Ａｎ（ｔ）が抽出され、続いて図３６（ａ）に示
す包絡線の立ち上がり開始時刻ｔｒと飽和時刻ｔｓが検
出され、前記開始時刻ｔｒから飽和時刻ｔｓまでに通電
された電流量が算出される。その電流量が合格ナゲット
形成時の電流量より大きいか否かを所定のタイミングに
おいて評価して溶接状態の良否判定を行なうことができ
る。なお電流量の算出結果とナゲット径の近似式を求め
ておけばナゲット径の推定値を出力することもできる。

【００８３】溶接良否判定の誤動作防止の実施例として
は、図９、図１４、図１５、図１７に示すタイマー１５
に溶接電流検出トランスやエアーシリンダ圧センサから
の信号を入力する方法が挙げられる。したがってこれら
センサからの通電中あるいは加圧中を示す信号により溶
接良否判定を実行させることで外乱振動による誤判定を
防止できる。

【００８４】図１８は、溶接電流通電停止指令出力を有
する溶接良否判定手段の一の実施例である。この実施例
では振動振幅拡大開始時刻ｔｒまたは振幅飽和時刻ｔｓ
のいずれかを切り換えて良否の判定対象とするものであ
る。図示の溶接良否判定手段１０Ｎは、前記加圧側挟持
部に取り付けた溶接振動検出手段９Ｘの検出信号から判
定に必要な振動信号を抽出するバンドパスフィルタ１１
と、抽出された振動信号の包絡線を得るための振幅検波
回路１２と、得られた包絡線の立ち上がり開始を検出す
る振幅拡大開始検出回路２１８と、包絡線の飽和を検出
する振幅飽和検出回路２１９と、溶接電流通電開始から
前記振幅拡大開始時刻または前記振幅飽和時刻の検出ま
での時間を計る時間カウンタ２１４と、その計測時間に
基づいた溶接状態の良否判定を行なう良否判定回路２１
０、その良否判定回路からの良判定を得て所定の経過時
間の後に溶接電流通電停止指令を出力する通電停止指示
回路２２１を備えている。

【００８５】したがって前記同様に溶接振動検出手段９
Ｘの検出信号から、ナゲット形成に応じて振幅変化する
包絡線Ａｎ（ｔ）が抽出され、続いて図３６（ａ）に示
す包絡線の立ち上がり開始時刻ｔｒまたは飽和時刻ｔｓ
が検出され、溶接電流通電開始からの時間が計測され
る。その計算結果が予備実験で求めた合格ナゲット形成
時の拡大開始時間または振幅飽和時間にあるか否かを評
価して溶接状態の良否判定を行ない、続いて判定結果が
良の場合は、通電停止指示回路２２１により所定の経過
時間の後に溶接電流通電停止指令を出力する。これによ
り過剰な溶接電流を節約して合格ナゲットを形成させる
ことができる。

【００８６】図１９は、本発明に係わるスポット溶接装
置の溶接振動検出手段の他の実施例を説明する図であ
る。なお、溶接ガンアーム１，２、電極チップ３，４お
よびエアーシリンダ５については、図１に示す実施例の
ものと同一である。

【００８７】この実施例では、溶接振動検出手段とし
て、両溶接ガンアーム１，２の間に高分解能変位センサ
９Ｂが取り付けてあって、この高分解能変位センサ９Ｂ
で溶接中における両電極チップ３，４間の変位を検出す
ることにより、溶接中における電極チップ３の振動を検
出するものとなっている。

【００８８】図２０は、本発明に係わるスポット溶接装
置の溶接振動検出手段のさらに他の実施例を説明する図
である。

【００８９】この実施例では、溶接振動検出手段とし
て、可動側の溶接ガンアーム１に対するエアーシリンダ
５の加圧力（荷重）または、反力の伝達経路に例えばロ
ードセル等の圧力センサ９Ｃが取り付けてあって、この
圧力センサ９Ｃで溶接中における電極チップ３の加圧力
を検出することにより、溶接中における電極チップ３の
振動を検出するものとなっている。

【００９０】図２１は、本発明に係わるスポット溶接装
置の溶接振動検出手段のさらに他の実施例を説明する図
である。

【００９１】この実施例では、溶接振動検出手段とし
て、エアーシリンダ５に圧力センサ９Ｄが取り付けてあ
って、この圧力センサ９Ｄでエアーシリンダ５の内圧Ｐ
を検出して溶接中における電極チップ３の加圧力を間接
的に検出することにより、溶接中における電極チップ３
の振動を検出するものとなっている。

【００９２】図２２は、本発明に係わるスポット溶接装
置の溶接振動検出手段のさらに他の実施例を説明する図
である。

【００９３】この実施例では、溶接振動検出手段とし
て、可動側の溶接ガンアーム１において、電極チップ３
と加圧源であるエアーシリンダ５の間に歪ゲージ９Ｅが
取り付けてあって、この歪ゲージ９Ｅで溶接中における
溶接ガンアーム１に生じる歪を検出することにより、溶
接中における電極チップ３の振動を検出するものとなっ
ている。

【００９４】なお、歪ゲージ９Ｅは、例えば、溶接振動
で発生した溶接ガンアーム１の曲げによる歪および垂直
荷重による歪のいずれか大きい方を検出し得るように取
り付け方を決定する。

【００９５】図２３は、本発明に係わるスポット溶接装
置の溶接振動検出手段のさらに他の実施例を説明する図
である。

【００９６】この実施例では、溶接振動検出手段とし
て、両溶接ガンアーム１，２に、加速度センサ９Ａ，９
Ａがそれぞれの感度極性を一致させた状態で取り付けて
あると共に、両加速度センサ９Ａ，９Ａの出力の差を得
る差動増幅器９Ｆを備えており、差動増幅器９Ｆからの
出力によって溶接中における電極チップ３，４の振動を
検出するものとなっている。

【００９７】上記溶接振動検出手段を備えたスポット溶
接装置は、溶接ロボットにより取回しが成される溶接ガ
ンあるいはハンドガンのように、装置全体が可動するも
のに適用される。つまり、この種の装置では、装置全体
の振動ＶＧが溶接状態の良否判定の障害となるので、差
動増幅器９Ｆにおいて両加速度センサ９Ａ，９Ａの出力
の差を得ることで装置全体の振動ＶＧをキャンセルし、
溶接振動Ｖｗのみを検出するようにしている。

【００９８】図３８は、本発明に係わるスポット溶接装
置の共振溶接振動検出手段の一実施例を説明する図であ
る。図３８（ａ）は本実施例における機械共振機構をモ
デル化した図である。図示のように溶接振動検出手段９
Ｇと弾性支持材１０２からなる機械共振機構を設ける。
ここで、溶接振動検出手段９Ｇはケース１０１内に波板
状の弾性支持材１０２にて上下自由に振動するように固
定されている。その共振周波数が検出対象の振動周波数
に一致するように溶接振動検出手段９Ｇの質量ｍｓまた
は弾性支持材１０２のばね定数ｋｓを設計する。図３８
（ｂ）にこの構成による周波数検出感度特性の例を示
す。したがって、電磁振動などナゲット形成とは無関係
な振動が混在する溶接振動の中から、検出対象の振動周
波数を選択的に検出し出力することができる。また、図
３８（ｃ）は他の実施例を示すもので、溶接振動検出手
段９Ｇを弾性支持材１０９を介し振動検出部位（例えば
電極４）に直接貼り付ける構成としている。この場合も
溶接振動検出振動９Ｇの質量ｍｓと弾性支持材１０９の
ばね定数ｋｓを検出対象の振動周波数に一致するように
設計する。

【００９９】図３９は、本発明に係わるスポット溶接装
置の可変共振型共振溶接振動検出手段の一実施例をモデ
ル化して説明する図である。図３９（ａ）は前記図３８
（ａ）と同様の構成に加え、溶接振動検出手段９Ｈに付
加質量ｍａを取り付けることで共振周波数ｆｒを変更さ
せる。また、図３９（ｂ）では溶接振動検出手段９Ｈを
梁状の弾性支持材１０５にて横方向自由に振動するよう
に支持し、さらに共振周波数設定ピン１０６を梁状の弾
性支持材の長手方向にスライドさせることによりばね定
数ｋｎを変化させて共振周波数ｆｒを変更する実施例で
ある。このように質量またはばね定数の可変機構を設け
ることにより、その可変機構を使って用途に応じて検出
対象周波数を変更できる。

【０１００】なお、本発明に係わるスポット溶接装置
は、その詳細な構成が上記各実施例のみに限定されるも
のではなく、例えば、溶接振動手段として圧電フィルム
センサ等を用いることもでき、さらには、上記各実施例
を組み合わせた構成とすることも可能であって、本発明
の要旨を変えない範囲で様々の実施形態が可能となるこ
とはいうまでもない。

【０１０１】図４０は、本発明の請求項２４に係わるス
ポット溶接装置において、溶接振動検出手段の取付け方
の実施例を説明する図である。

【０１０２】図４０（ａ）は、被溶接材と直接接触して
消耗する部分のみを交換可能としたキャップ型電極チッ
プを用いた標準的な加圧電極部を示す図である。加圧電
極部は、エアシリンダ（図１の符号５）の発生する過圧
力を電極チップへ伝えるための電極ホルダ３０１と、電
極ホルダ３０１と電極チップ３０３を仲介結合するため
の電極チップアダプタ３０２で構成されている。この実
施例では、電極チップ３０３の近傍であり且つ交換が不
要な非消耗加圧部材である電極チップアダプタ３０２に
溶接振動検出手段３２０を取付けている。

【０１０３】また、ロードセルに見られるようなリング
状の溶接振動検出手段３０４の場合には、図４０（ｂ）
に示すように、電極チップアダプタ３０２の円管部にお
ねじを形成し、この円管部に溶接振動検出手段３０４を
挿入したのち、おねじに固定ナット３０５を螺着するこ
とにより、溶接振動検出手段３０４を電極チップ３０３
と同軸状に取付ける。

【０１０４】さらに、円柱状や立方体の溶接振動検出手
段３０６の場合には、図４０（ｃ）に示すように、電極
チップアダプタ３０２の外周に形成した固定用六角面を
利用してブラケット３０８を設け、このとき、ブラケッ
ト３０８が被溶接材とは反対側に延出するようにして、
同ブラケット３０８を取付けボルト３０７で電極チップ
アダプタ３０２に固定し、ブラケット３０８の延出部分
に溶接振動検出手段３０６をボルトや接着剤などの固定
手段により固定する。なお、ブラケット３０８は、電極
チップアダプタ３０２の円管部に締結することが可能で
あり、また、予め電極チップアダプタ３０２に一体的に
設けておくことも可能である。

【０１０５】図４１は、本発明の請求項２５に係わるス
ポット溶接装置における溶接振動検出手段の有益な取付
け方向を説明する図である。なお、先の実施例と同一の
構成部位は同一符号を付して説明を省略する。また、各
溶接ガンアーム１，２と溶接トランス７との間には、溶
接トランス７の２次側と電極チップ３，４を電気的に結
合するための導電帯３０９が設けてある。

【０１０６】さらに、図４２（ａ）は、亜鉛めっき鋼板
を２枚重ねて溶接した際の３軸における溶接電流と溶接
振動振幅レベルの特性図であり、図４２（ｂ）は、亜鉛
めっき鋼板を３枚重ねて溶接した際の３軸における溶接
電流と溶接振動振幅レベルの特性図であり、図４２
（ｃ）は、亜鉛めっき鋼板と非めっき鋼板とを混在させ
て溶接した際の３軸における溶接電流と溶接振動振幅レ
ベルの特性図である。

【０１０７】実験の結果、溶接電流の通電経路で構成さ
れる電流ループ平面を形成するＸ軸とＺ軸が、同様に高
い振幅レベルの振動を検出しており、Ｙ軸方向は相対的
に低い振幅レベルであることが分かった。この理由とし
て、（１）エアシリンダの力点と作用点（電極チップ
３）のオフセットによるＸ軸方向への剪断力、（２）溶
接電流Ｉｗの通電による電磁反発力Ｆｍが挙げられる。
この結果、一対の電極チップ３，４は、開放される方向
つまりＸ軸方向とＺ軸方向に振動しやすい構造であると
言える。このＸ軸とＺ軸の成す平面は、加圧機構と通電
経路が兼用されているスポット溶接機では、電流ループ
平面に相当する。したがって溶接振動検出手段の感度軸
を電流ループ平面の面内方向に合わせることで感度良く
溶接振動を検出することができる。

【０１０８】また、本発明の請求項２６に係わるスポッ
ト溶接装置の一実施例として、図４１に示すように、下
部溶接ガンアーム２が接地している場合には、同アーム
２において、電極チップ４の電極チップアダプタ３０２
あるいは下部溶接ガンアーム２に溶接振動検出手段を取
付ける。これにより、例え溶接振動検出手段の取付け部
が電気絶縁されていなくても、溶接振動検出手段を設け
た下部溶接ガンアーム２側が接地されているために漏電
することが無い。したがって、別途電気絶縁を施すこと
なく、溶接振動検出手段を直に取付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるスポット溶接装置の一実施例を
示す説明図である。

【図２】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接良否判
定手段の具体的な一実施例を説明する回路図である。

【図３】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接良否判
定手段の他の実施例を説明する回路図である。

【図４】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接良否判
定手段のさらに他の実施例を説明する回路図である。

【図５】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接良否判
定手段のさらに他の実施例を説明する回路図である。

【図６】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接良否判
定手段のさらに他の実施例を説明する回路図である。

【図７】図６に示す溶接良否判定手段の処理過程を説明
するフローチャートである。

【図８】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接良否判
定手段のさらに他の実施例を説明する図である。

【図９】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接良否判
定手段に実施した例を説明する図である。

【図１０】加圧電極振動検出回路の一実施例を示す図で
ある。

【図１１】加圧電極振動検出回路の他の実施例を示す図
である。

【図１２】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接良否
判定手段に実施した例を説明する回路図である。

【図１３】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接良否
判定手段に実施した例を説明する回路図である。

【図１４】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接良否
判定手段に実施した例を説明する回路図である。

【図１５】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接良否
判定手段に実施した例を説明する回路図である。

【図１６】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接良否
判定手段に実施した例を説明する回路図である。

【図１７】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接良否
判定手段に実施した例を説明する回路図である。

【図１８】溶接電流通電停止指令出力を有する溶接良否
判定手段の一の実施例である。

【図１９】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接振動
検出手段の他の実施例を説明する図である。

【図２０】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接振動
検出手段のさらに他の実施例を説明する回路図である。

【図２１】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接振動
検出手段のさらに他の実施例を説明する回路図である。

【図２２】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接振動
検出手段のさらに他の実施例を説明する回路図である。

【図２３】本発明に係わるスポット溶接装置の溶接振動
検出手段のさらに他の実施例を説明する回路図である。

【図２４】予備実験の結果として、異なる溶接電流での
スポットナゲットの形成状態、溶接振動波形および振幅
スペクトルを示す説明図である。

【図２５】図２４（ａ）の溶接不可の場合と図２４
（ｃ）の溶接合格の場合における溶融開始期およびスポ
ットナゲット形成進行期のそれぞれの溶接振動波形の振
幅スペクトルを示す説明図である。

【図２６】厚さ０．８ｍｍのＳＰＣＣ鋼板を溶接した際
の各種振動振幅とスポットナゲット径の成長率との関係
を示すグラフである。

【図２７】厚さ１．６ｍｍのＳＰＣＣ鋼板を溶接した際
の各種振動振幅とスポットナゲット径の成長率との関係
を示すグラフである。

【図２８】表面処理が施された厚さ１．６ｍｍのＳＰＦ
Ｈ４９０相当の高張力鋼板を溶接した際の各種振動振幅
とスポットナゲット径の成長率との関係を示すグラフで
ある。

【図２９】（ａ）は図８に示すスポット溶接装置におい
て、被溶接材Ｗ１，Ｗ２を加圧挟持したときの溶接機全
体を簡略化した振動モデルとして表した図であり、
（ｂ）はナゲット部１０８のばね定数ｋｎの模式図を示
した図である。

【図３０】加圧側挟持部質量とばね定数との振動周波数
分布のモデル図である。

【図３１】固有振動周波数とばね定数の時系列変化の関
係を示す図である。

【図３２】電極チップ先端の劣化とナゲット部の熔融開
始時刻の関係を示す図である。

【図３３】ナゲット形成と相関のある振動の振幅包括線
を所定期間で定積分した結果と、そのときのナゲット径
の実測値の関係を示す図である。

【図３４】（ａ）は固有振動周波数と振動振幅の関係を
示す図であり、（ｂ）は溶融開始時刻からナゲット飽和
時刻にかけての振動信号の振幅の変化を示す図である。

【図３５】平均振動振幅と振幅飽和タイミングの関係を
示す図である。

【図３６】（ａ）は通電開始時刻からの振動信号Ａｎ
（ｔ）ＳＩＮ２πｆｎ（ｔｇ）ｔを示す図であり、
（ｂ）は（ａ）における前記振動信号Ａｎ（ｔ）ＳＩＮ
２πｆｎ（ｔｇ）ｔの振幅拡大開始時刻ｔｒまでの時間
Ｔｒとナゲット径との関係を示す図である。

【図３７】図３６（ａ）に示す前記振動信号Ａｎ（ｔ）
ＳＩＮ２πｆｎ（ｔｇ）ｔの振幅拡大開始時刻ｔｒから
振幅飽和時刻ｔｓまでに流れた電流量∫Ｉｗ^２ｄｔとナ
ゲット径との関係を示す図である。

【図３８】本発明に係わるスポット溶接装置の共振溶接
振動検出手段の一実施例を説明する図である。

【図３９】本発明に係わるスポット溶接装置の可変共振
型共振溶接振動検出手段の一実施例をモデル化して説明
する図である。

【図４０】溶接振動検出手段の取付け方の実施例を説明
する各々側面図（ａ）〜（ｃ）である。

【図４１】溶接振動検出手段の取付け方向を説明する図
である。

【図４２】ダイレクト型スポット溶接機における各軸の
振動検出レベルの実測地を示すグラフであって、亜鉛め
っき鋼板を２枚重ねて溶接した場合（ａ）、亜鉛めっき
鋼板を３枚重ねて溶接した場合（ｂ）、および亜鉛めっ
き鋼板と非めっき鋼板とを混在させて溶接した場合
（ｃ）の３軸における溶接電流と溶接振動振幅レベルの
特性図である。

【符号の説明】

１，２溶接ガンアーム３，４，３０３電極チップ５エアシリンダ（駆動源）６溶接制御手段９Ａ加速度センサ（溶接振動検
出手段）９Ｂ高分解能変位センサ（溶接
振動検出手段）９Ｃ，９Ｄ圧力センサ（溶接振動検出
手段）９Ｅ歪ゲージ（溶接振動検出手
段）９Ｆ差動増幅器（溶接振動検出
手段）９Ｘ溶接振動検出手段１０Ａ〜１０Ｆ溶接良否判定手段Ｗ１，Ｗ２被溶接材３０４，３０６，３２０溶接振動検出手段

フロントページの続き (72)発明者小張裕二神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者馬久地裕神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者坂牧義夫神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内Ｆターム(参考） 4E065 AA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被溶接材を対向する挟持部にそれぞれ取
り付けられた電極チップで加圧して抵抗加熱により溶着
させるスポット溶接装置において、溶接中の電極チップ
の振動を検出する溶接振動検出手段と、溶接振動検出手
段で検出した溶接振動波形が予め定めた溶接強度の設計
値を満足する溶接振動パターンであるか否かを判定する
溶接良否判定手段を備えたことを特徴とするスポット溶
接装置。
【請求項２】溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段
で検出した溶接振動波形の振幅レベルに基づいて溶接状
態の良否判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載
のスポット溶接装置。
【請求項３】溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段
で検出した溶接振動波形の包絡線の時間変化パターンに
基づいて溶接状態の良否判定を行なうことを特徴とする
請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項４】溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段
で検出した溶接振動波形の周波数分布の時間変化に基づ
いて溶接状態の良否判定を行なうことを特徴とする請求
項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項５】溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段
で検出した加圧側挟持部の質点の固有振動周波数に基づ
いて溶接状態の良否判定を行なうことを特徴とする請求
項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項６】電極チップに対する溶接電流や通電時
間、および加圧力のうち少なくとも１つを制御する溶接
制御手段を備えており、溶接良否判定手段が、溶接振動
検出手段で検出した溶接振動波形の振幅レベル、溶接振
動波形の包絡線の時間変化パターン、溶接振動波形の周
波数分布の時間変化、加圧側挟持部の質点の固有振動周
波数、および前記固有振動周波数の時系列変化のうちの
少なくとも１つに基づいて溶接状態の良否判定を行うと
共に、その判定結果に基づいて溶接制御手段による溶接
電流、通電時間および加圧力のうちの少なくとも１つを
フィードバック制御することを特徴とする請求項１に記
載のスポット溶接装置。
【請求項７】電極チップ整形交換判定手段を備えてお
り、前記電極チップ整形交換判定手段が、加圧側挟持部
の質点の固有振動周波数が溶接電流通電開始から所定の
周波数に達するまでの時間に基づいて電極チップの整形
あるいは交換時期の判定を行なうことを特徴とする請求
項５または請求項６に記載のスポット溶接装置。
【請求項８】溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段
で検出した溶接振動波形の包絡線を所定の期間内で定積
分した結果に基づいて溶接状態の良否判定を行なうこと
を特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項９】溶接良否判定手段が、加圧側挟持部の質
点の固有振動周波数あるいは高次振動周波数の包絡線を
所定の期間内で定積分した結果に基づいて溶接状態の良
否判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載のスポ
ット溶接装置。
【請求項１０】定積分する期間がナゲット形成開始時
刻からナゲット成長飽和時刻の間としたことを特徴とす
る請求項８または請求項９に記載のスポット溶接装置。
【請求項１１】溶接電流の通電開始時刻から溶接振動
検出手段で検出した溶接振動波形の振幅拡大開始時刻ま
での時間を計測する時間カウンタを備えており、溶接良
否判定手段が、前記時間カウンタにより計測された時間
に基づいて溶接状態の良否判定を行なうことを特徴とす
る請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項１２】電極チップ整形交換判定手段を備えて
おり、前記電極チップ整形交換判定手段が、時間カウン
タにより計測された時間に基づいて電極チップの整形あ
るいは交換時期の判定を行なうことを特徴とする請求項
１１に記載のスポット溶接装置。
【請求項１３】溶接電流の通電開始時刻から溶接振動
検出手段で検出した溶接振動波形の振幅拡大開始時刻ま
での時間を計測する時間カウンタと、上記時間内に通電
した溶接電流の電流量を算出する手段を備えており、溶
接良否判定手段が、上記電流量に基づいて溶接状態の良
否判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載のスポ
ット溶接装置。
【請求項１４】溶接良否判定手段が、電極チップに対
する溶接電流の通電を示す信号、若しくは電極チップへ
の加圧を示す信号のいずれか１つ以上の信号が有効であ
る場合に溶接状態の良否判定を行なうことを特徴とする
請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項１５】溶接電流通電停止指令を出力する溶接
電流停止指示回路を備えており、前記回路が、溶接振動
検出手段で検出した溶接振動波形の振幅拡大開始時刻若
しくは振幅飽和時刻から所定の時間経過後に溶接電流の
通電停止を行なうことを特徴とする請求項１に記載のス
ポット溶接装置。
【請求項１６】溶接振動検出手段が、溶接中における
電極チップの加速度を検出する加速度センサを備えてい
ることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の
スポット溶接装置。
【請求項１７】溶接振動検出手段が、溶接中における
電極チップの変位を検出する変位センサを備えているこ
とを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のスポ
ット溶接装置。
【請求項１８】溶接振動検出手段が、溶接中における
電極チップの加圧力を検出する圧力センサを備えている
ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のス
ポット溶接装置。
【請求項１９】溶接振動検出手段が、溶接中における
電極チップと加圧源との間の歪を検出する歪ゲージを備
えていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに
記載のスポット溶接装置。
【請求項２０】溶接振動検出手段が、各々の電極チッ
プの加速度を検出する２個の加速度センサを備えると共
に、両加速度センサの出力の差から溶接中の振動を検出
することを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載
のスポット溶接装置。
【請求項２１】溶接振動検出手段が、溶接中における
電極チップ振動周波数を検出する振動センサを備えてい
ることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の
スポット溶接装置。
【請求項２２】溶接振動検出手段が、検出対象周波数
と共振する共振機構を備えたことを特徴とする請求項１
〜１５のいずれかに記載のスポット溶接装置。
【請求項２３】溶接振動検出手段が、共振周波数を可
変にできる共振周波数可変機構を備えたことを特徴とす
る請求項２２に記載のスポット溶接装置。
【請求項２４】溶接振動検出手段が、電極チップ近傍
の非消耗加圧部材に取り付けてあることを特徴とする請
求項１〜１５のいずれかに記載のスポット溶接装置。
【請求項２５】溶接振動検出手段の感度軸を、溶接電
流の通電経路で構成する電流ループ平面の面内方向に合
わせたことを特徴とする請求項１６または請求項２１〜
２３のいずれかに記載のスポット溶接装置。
【請求項２６】溶接電流２次回路が接地されているス
ポット溶接装置において、溶接振動検出手段を接地して
いる電極側に取り付けたことを特徴とする請求項１〜１
５のいずれかに記載のスポット溶接装置。