JP2002316269A - Monitoring device for spot welding - Google Patents

Monitoring device for spot welding

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JP2002316269A
JP2002316269A JP2001120713A JP2001120713A JP2002316269A JP 2002316269 A JP2002316269 A JP 2002316269A JP 2001120713 A JP2001120713 A JP 2001120713A JP 2001120713 A JP2001120713 A JP 2001120713A JP 2002316269 A JP2002316269 A JP 2002316269A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a monitoring device for a spot welding with which normal/ defective condition of the spot welding is stably decided on the basis of a vibration generated during the welding. SOLUTION: The monitoring device for the spot welding is provided with a vibration phase difference detection circuit 214 which detects the phase difference between the intermittent mechanical damping oscillation which is generated at the electrode part of a spot welding equipment 10 by an electromagnetic force which acts as a vibration source when the alternative welding current is supplied, and the alternate welding current, a reference setting circuit 215 for normal/defective decision which sets the reference value for the normal/ defective condition, and a normal/defective welding decision circuit 217 which decides the normal/defective condition of the spot welding by comparing the vibration phase difference detected with the vibration phase difference detection circuit 214 and the reference value given from the reference setting circuit 215 for normal/defective decision. The reliability for deciding the normal/ defective condition is enhanced by ensuring the detection of the vibration caused by the melting of metal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種鋼板などの被
溶接材を接合するスポット溶接において、その溶接状態
の良否をインプロセスにて判定するのに用いるスポット
溶接のモニタリング装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spot welding monitoring device used for determining in-process whether or not a welding condition is good or bad in spot welding for joining various materials such as steel plates.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、鋼板を使用する種々の製品におい
て、鋼板の溶接にはスポット溶接が広く利用されてい
る。これらの製品において、従来では、被溶接材として
軟鋼板を用いていたため、溶接不良も少なく、所定の溶
接条件を管理することにより溶接品質を比較的安定して
保つことが可能であった。ところが、近年では、被溶接
材として、防錆性能を高めた溶融合金化亜鉛めっき鋼板
などの難溶接材が主に用いられるようになり、これに伴
ってスポット溶接機の電極チップの摩耗などに起因する
溶接不良が発生することから、溶接品質の管理が難しい
という問題が生じている。そのため、スポット溶接に際
しては、単に溶接条件を一定に管理するだけでなく、打
点毎のナゲットの品質をも高精度で管理する必要が生じ
ていた。
2. Description of the Related Art At present, spot welding is widely used for welding steel sheets in various products using steel sheets. Conventionally, in these products, since a mild steel plate is used as a material to be welded, welding defects are small, and it is possible to maintain welding quality relatively stable by managing predetermined welding conditions. However, in recent years, difficult-to-weld materials such as hot-dip galvanized steel sheets with improved rust prevention performance have been mainly used as materials to be welded, and this has led to wear of electrode tips of spot welding machines. Due to the occurrence of poor welding, there is a problem that it is difficult to control welding quality. Therefore, at the time of spot welding, it has been necessary to not only control welding conditions at a constant level but also control the quality of nuggets for each hitting point with high accuracy.

【0003】そこで、ナゲットの品質を管理するために
様々なモニタリング装置が提案されており、例えば、と
くに製造ラインにおいて要求の高い全溶接打点のインプ
ロセスモニタリングに適応するものとして、溶接時の金
属溶融状況に起因する振動現象に着目してスポット溶接
の良否判定を行うモニタリング装置があった。(特開2
001−25881号)
[0003] Therefore, various monitoring devices have been proposed to control the quality of nuggets. For example, in order to adapt to in-process monitoring of all welding spots, which is particularly required in a production line, metal monitoring during welding is performed. There has been a monitoring device that determines the quality of spot welding by focusing on a vibration phenomenon caused by a situation. (JP 2
001-25881)

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶接中
に発生する振動に基づいてスポット溶接の良否判定を行
うスポット溶接のモニタリング装置では、スポット溶接
機の形式や構造によっては、金属溶融状況に起因する振
動がスポット溶接機の機械振動に埋もれて良否判定が困
難になることがある。例えば、一般にC型ガンと呼ばれ
る鉤状のアームを備えたスポット溶接機では、アーム剛
性が低いことから、通電に伴ってアーム部や電極チップ
へ作用する電磁力により引き起こされる機械振動の振幅
が大きくなる。この機械振動は通電電流周波数の2倍の
周波数に同期した減衰を伴う断続的な振動となる。この
ため、良否判定の評価対象となる振動すなわち金属溶融
状況に起因する振動がスポット溶接機の機械的な断続的
振動に埋もれて良否判定が困難になることがあるという
問題点があり、このような問題点を解決することが課題
となっていた
However, in a spot welding monitoring device that determines the quality of spot welding based on vibrations generated during welding, some types and structures of spot welding machines are caused by metal melting conditions. The vibration may be buried in the mechanical vibration of the spot welding machine, making it difficult to determine the quality. For example, in a spot welder having a hook-shaped arm generally called a C-type gun, the amplitude of mechanical vibration caused by electromagnetic force acting on the arm portion and the electrode tip due to energization is large because the arm rigidity is low. Become. This mechanical vibration is intermittent vibration accompanied by attenuation synchronized with twice the frequency of the current flow. For this reason, there is a problem that the vibration to be evaluated in the pass / fail judgment, that is, the vibration caused by the metal melting state is buried in the mechanical intermittent vibration of the spot welding machine, and the pass / fail judgment may be difficult. Has been an issue to solve various problems

【0005】[0005]

【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、溶接中に発生する振動に基づいてスポット
溶接の良否判定を行うスポット溶接のモニタリング装置
において、例えばC型ガンのような低剛性の交流スポッ
ト溶接機であっても、安定したスポット溶接の良否判定
を行うことができるスポット溶接のモニタリング装置を
提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and is directed to a spot welding monitoring apparatus for determining the quality of spot welding based on vibration generated during welding. It is an object of the present invention to provide a spot welding monitoring device capable of stably determining the quality of spot welding even with such a low-rigidity AC spot welding machine.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係わ
るスポット溶接のモニタリング装置は、溶接中に発生す
る振動に基づいてスポット溶接の良否判定を行うスポッ
ト溶接のモニタリング装置において、交流溶接電流を通
電したときに電磁力を加振源として発生するスポット溶
接機の電極部分の断続的機械減衰振動と交流溶接電流の
位相差(遅れ時間)を検出する振動位相差検出手段と、
良否判定の基準値を設定する良否判定基準値設定手段
と、振動位相差検出手段で検出した振動位相差(遅れ時
間)と良否判定基準値設定手段からの基準値を比較して
スポット溶接の良否判定を行う溶接良否判定手段を備え
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。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a spot welding monitoring apparatus for judging the quality of spot welding based on vibration generated during welding. Vibration phase difference detecting means for detecting a phase difference (delay time) between an intermittent mechanical damping vibration of an electrode portion of the spot welding machine and an AC welding current generated when an electromagnetic force is generated as an excitation source when the electric current is applied,
A pass / fail judgment reference value setting means for setting a pass / fail judgment reference value, and comparing the vibration phase difference (delay time) detected by the vibration phase difference detecting means with the reference value from the pass / fail judgment reference value setting means to determine whether the spot welding is good or bad. The apparatus is provided with welding quality determination means for performing the determination, and the above-described configuration is used as means for solving the conventional problems.

【0007】このスポット溶接のモニタリング装置は、
重ね合わせた被溶接材(鋼板)同士を一対の電極チップ
で加圧しつつ両電極チップに交流溶接電流を通電し、抵
抗加熱により両被溶接材同士を溶接するスポット溶接に
おいて、電極チップあるいはその近傍のガンアームに振
動センサを備え、この振動センサにより溶接中に発生す
る断続的機械減衰振動を検出する。
[0007] This monitoring device for spot welding,
In spot welding, where an overlapped welding material (steel plate) is pressed with a pair of electrode tips, an AC welding current is applied to both electrode tips, and the two welding materials are welded to each other by resistance heating, the electrode tip or its vicinity. A vibration sensor is provided in the gun arm, and the vibration sensor detects intermittent mechanical damping vibration generated during welding.

【0008】本発明の請求項2に係わるスポット溶接の
モニタリング装置は、振動位相差検出手段が、断続的機
械減衰振動の位相差を一溶接当りに複数回検出する振動
位相差標本化手段と、検出した振動位相差の標本データ
から散り発生時などの過大振動や予熱通電時などの過小
振動に対応した異常データを削除する標本データ適正化
手段と、最頻値(モード)、算術平均および幾何平均の
いずれかを用いて適正化された標本データの代表値を求
める判定パラメータ決定手段を備えていることを特徴と
している。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an apparatus for monitoring spot welding, wherein the vibration phase difference detecting means detects a phase difference of intermittent mechanical damping vibration a plurality of times per welding; Sample data optimizing means for deleting abnormal data corresponding to excessive vibration such as when scatter occurs or undervibration such as when preheating is applied from sample data of the detected vibration phase difference, and the mode (mode), arithmetic mean and geometric It is characterized in that it is provided with a judgment parameter determining means for obtaining a representative value of the sample data optimized using any one of the averages.

【0009】このスポット溶接のモニタリング装置は、
信頼性の高い良否判定を安定して行うために、振動位相
差標本化手段において、一溶接当りに複数回の振動位相
差の標本データを検出し、標本データ適正化手段におい
て、先に検出した標本データから、偶発的な散り振動や
その他の振動あるいは振動現象の『ゆらぎ』といったデ
ータすなわち正しい良否判定の阻害要因となる異常デー
タの排除を行って、標本データを適正化する。そして、
判定パラメータ決定手段において、先に適正化した標本
データから、良否判定基準値と比較するための代表値を
算出する。
This spot welding monitoring device is:
In order to stably carry out a reliable quality judgment, in the vibration phase difference sampling means, the sample data of the vibration phase difference was detected a plurality of times per welding, and was detected earlier in the sample data optimization means. From the sample data, data such as “fluctuations” of accidental scattering vibrations or other vibrations or vibration phenomena, that is, abnormal data that is a hindrance to correct determination of good or bad, is eliminated to optimize the sample data. And
In the determination parameter determination means, a representative value for comparison with a pass / fail determination reference value is calculated from the sample data optimized in advance.

【0010】本発明の請求項3に係わるスポット溶接の
モニタリング装置は、良否判定基準値設定手段が、複数
の良否判定基準値を設定する手段であり、溶接良否判定
手段が、振動位相差が基準値に対して以下、以上および
所定範囲内のいずれかであるときに『溶接良好』と判定
する手段であることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a monitoring apparatus for spot welding, wherein the pass / fail judgment reference value setting means is means for setting a plurality of pass / fail judgment reference values. It is characterized in that it is means for judging "good welding" when the value is within the above range or within a predetermined range.

【0011】このスポット溶接のモニタリング装置は、
誤判定をすることなくスポット溶接の良否判定をするた
めに良否判定基準値を複数設けており、溶接良否判定手
段において、判定パラメータ決定手段で得た代表値が良
否判定基準値の間にあるか否かを判定する。
[0011] This spot welding monitoring device includes:
In order to judge the quality of spot welding without making an erroneous determination, a plurality of quality determination reference values are provided, and in the welding quality determination means, whether the representative value obtained by the determination parameter determination means is between the quality determination reference values. Determine whether or not.

【0012】本発明の請求項4に係わるスポット溶接の
モニタリング装置は、良否判定基準値設定手段が、良否
判定基準値の上限値として電極チップの加圧力不足およ
び摩耗のいずれかによる溶接不良発生時に対応した振動
位相差を設定し、且つ良否判定基準値の下限値として電
流不足による溶接不良発生時に対応した振動位相差を設
定する手段であり、溶接良否判定手段が、振動位相差が
上限値と下限値の間にあるときに『溶接良好』と判定す
る手段であることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a monitoring apparatus for spot welding, wherein the pass / fail judgment reference value setting means sets an upper limit value of the pass / fail judgment reference value when a welding failure occurs due to either insufficient pressure of the electrode tip or wear. A corresponding vibration phase difference is set, and a vibration phase difference corresponding to the occurrence of welding failure due to insufficient current is set as a lower limit of the pass / fail judgment reference value. It is characterized in that it is means for judging "good welding" when it is between the lower limit values.

【0013】このスポット溶接のモニタリング装置は、
良否判定基準値設定手段において、例えば、想定される
電極チップの加圧力不足により大きくなる振動位相差、
および電極チップの摩耗により大きくなる振動位相差の
うちの小さい方の値を上限値として設定すると共に、許
容される溶接電流の下限値に相当する振動位相差を下限
値として設定する。
This spot welding monitoring device is:
In the pass / fail judgment reference value setting means, for example, a vibration phase difference that is increased due to an assumed insufficient pressure of the electrode tip,
In addition, the smaller value of the vibration phase difference that increases due to the wear of the electrode tip is set as the upper limit, and the vibration phase difference corresponding to the lower limit of the allowable welding current is set as the lower limit.

【0014】本発明に係わるスポット溶接のモニタリン
グ装置は、請求項5として、良否判定基準値設定手段
が、溶接良好時の振動位相差の量に予め求めた所定の係
数を乗じた値を良否判定基準値とする手段であることを
特徴としており、請求項6として、良否判定基準値設定
手段が、電極間電圧より算出した電流推定値に予め求め
た所定の係数を乗じた値を良否判定基準値とする手段で
あることを特徴としており、請求項7として、良否判定
基準値設定手段が、外部より入力される被溶接材の板厚
信号に基づき予め設定した板厚対良否判定基準値マップ
を参照して良否判定基準値を選択設定する手段であるこ
とを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a spot welding monitoring device, wherein the pass / fail judgment reference value setting means multiplies a value obtained by multiplying an amount of a vibration phase difference when welding is good by a predetermined coefficient obtained in advance. Claim 6 is characterized in that the pass / fail judgment reference value setting means multiplies a value obtained by multiplying a current estimation value calculated from the voltage between the electrodes by a predetermined coefficient obtained in advance. 8. The method according to claim 7, wherein the pass / fail judgment reference value setting means sets a thickness vs. pass / fail judgment reference value map set in advance based on a sheet thickness signal of the material to be welded input from outside. And a means for selecting and setting a pass / fail judgment reference value with reference to FIG.

【0015】これらのスポット溶接のモニタリング装置
は、操作性を向上させると共に、入力間違いを防止する
ために良否判定基準値の設定の簡素化を図ったものであ
り、請求項5のスポット溶接のモニタリング装置は、電
極チップが新しい時などのように良好な溶接が行ってい
る時の振動位相差をスイッチ操作により記憶し、記憶し
た振動位相差に予め求めておいた係数として例えば1.
5を乗じ、これを良否判定基準値として出力する。な
お、この係数例では、良好な溶接が行われているときの
振動位相差が50%大きくなった場合に溶接不良が発生
すると判定されることになる。
These spot welding monitoring devices are intended to improve the operability and to simplify the setting of the pass / fail judgment reference value in order to prevent erroneous input. The apparatus stores a vibration phase difference when a good welding is being performed, such as when the electrode tip is new, by a switch operation, and as a coefficient previously obtained for the stored vibration phase difference, for example, 1.
5 is output as a pass / fail judgment reference value. In this coefficient example, it is determined that poor welding occurs when the vibration phase difference increases by 50% when good welding is performed.

【0016】また、請求項6のスポット溶接のモニタリ
ング装置は、溶接電流と振動位相差との特性に着目し、
予め溶接電流と良否判定基準値との比例乗数を求めてお
き、その比例定数を係数として設定する。そして、電極
間電圧から算出した溶接電流値に比例定数を乗じ、これ
を良否判定基準値として出力する。
[0016] The spot welding monitoring device according to claim 6 focuses on the characteristics of the welding current and the vibration phase difference,
A proportional multiplier between the welding current and the quality judgment reference value is obtained in advance, and the proportional constant is set as a coefficient. Then, the welding current value calculated from the inter-electrode voltage is multiplied by a proportional constant, and this is output as a pass / fail judgment reference value.

【0017】さらに、請求項7のスポット溶接のモニタ
リング装置は、被溶接材の板厚と振動位相差との特性に
着目し、予め板厚と良否判定基準値との対応表を求め、
この対応表を板厚対良否判定基準値マップとして設定す
る。そして、外部より入力される板厚信号で板厚対良否
判定基準値マップを参照して対応する良否判定基準値を
出力する。
Further, the spot welding monitoring apparatus according to claim 7 focuses on the characteristics between the plate thickness of the material to be welded and the vibration phase difference, and obtains in advance a correspondence table between the plate thickness and the quality judgment reference value.
This correspondence table is set as a sheet thickness versus pass / fail judgment reference value map. Then, a corresponding pass / fail judgment reference value is output with reference to a sheet thickness vs. pass / fail judgment reference value map based on a sheet thickness signal input from the outside.

【0018】本発明の請求項8に係わるスポット溶接の
モニタリング装置は、振動位相差検出手段の検出結果と
所定の電極整形時期判定基準値を比較して電極チップの
整形時期を検出し且つ警報を出力する電極整形時期検出
手段を備えたことを特徴としている。
The spot welding monitoring apparatus according to claim 8 of the present invention compares the detection result of the vibration phase difference detecting means with a predetermined electrode shaping time determination reference value to detect the shaping time of the electrode tip and issues an alarm. It is characterized by comprising an electrode shaping time detecting means for outputting.

【0019】このスポット溶接のモニタリング装置は、
電極チップの摩耗が進んでその先端径が増大すると、そ
の大きさに応じて振動位相差が大きくなる特性に着目
し、溶接不良が発生する少し前の先端径になったときの
振動位相差を予め求めておき、その値を電極整形時期判
定基準値に設定する。そして、スポット溶接の良否判定
と平行して振動位相差と電極整形時期判定基準値とを比
較し、双方が一致したときに電極チップが整形時期に到
達したことを知らせる警報を出力する。
This monitoring device for spot welding includes:
Focusing on the characteristic that when the tip diameter increases due to the wear of the electrode tip, the vibration phase difference increases according to the size, and the vibration phase difference when the tip diameter becomes slightly before the welding failure occurs is calculated. The value is obtained in advance and set as the electrode shaping time determination reference value. Then, the vibration phase difference and the electrode shaping time determination reference value are compared in parallel with the quality determination of the spot welding, and when both match, an alarm is output to notify that the electrode tip has reached the shaping time.

【0020】本発明に係わるスポット溶接のモニタリン
グ装置は、請求項9として、サイクル毎の振動位相差の
変化と所定の変化パターンを比較して被溶接材に対する
溶接設定条件の適合可否を判定する設定条件不適合検出
手段を備えたことを特徴としており、請求項10とし
て、所定の振幅レベル以上の振動が電流波形の半周期に
わたって継続していることを検出して散りと判定する散
り検出手段と、散りを検出した通電サイクル値を出力す
る散り発生サイクル出力手段を備えたことを特徴として
おり、請求項11として、電極間電圧より検出した通電
角が適正値にあり且つ振動振幅が所定の振幅以下にある
ことを検出して電極チップ溶着と判定する電極チップ溶
着検出手段を備えたことを特徴としており、請求項12
として、電極間電圧より検出した通電角を振動振幅で割
った結果が所定の値以上となった場合に通電不良と判定
して警報を出力する電流通電不良検出手段を備えたこと
を特徴としており、請求項13として、電流通電不良検
出手段により通電不良と判定されない場合に、検出した
振動位相差とその移動平均値の差分が所定の値以上とな
った場合に分流電流と判定して警報を出力する分流検出
手段を備えたことを特徴としている。
In the spot welding monitoring apparatus according to the present invention, as a ninth aspect, a setting for judging whether or not a welding set condition for a workpiece is acceptable by comparing a change of a vibration phase difference for each cycle with a predetermined change pattern. Dispersion detecting means, characterized in that it comprises condition nonconformity detecting means, wherein the dispersion detecting means determines that vibration has occurred over a half cycle of the current waveform by detecting that vibration having a predetermined amplitude level or more continues for a half cycle, The method according to claim 11, further comprising: a dispersion generation cycle output unit that outputs a conduction cycle value when the dispersion is detected, wherein the conduction angle detected from the voltage between the electrodes is an appropriate value and the vibration amplitude is equal to or less than a predetermined amplitude. 13. An electrode tip welding detecting means for detecting the presence of the electrode tip and determining the welding of the electrode tip.
As a feature, current conduction failure detection means for determining that conduction is defective and outputting an alarm when the result obtained by dividing the conduction angle detected from the voltage between the electrodes by the vibration amplitude is a predetermined value or more is provided. According to a thirteenth aspect, when the current conduction failure detecting means does not determine that the conduction is defective, when the difference between the detected vibration phase difference and the moving average value is equal to or more than a predetermined value, the current is determined to be a shunt current and an alarm is issued. It is characterized by having a shunt detection means for outputting.

【0021】これらのスポット溶接のモニタリング装置
は、スポット溶接の良否に関連した溶接不具合を知らせ
るための警報を出力するものであり、請求項9のスポッ
ト溶接のモニタリング装置は、溶接条件を共通化可能な
不特定の被溶接材に対して、同一の溶接条件で溶接を行
うような場合に、設定した溶接条件の適合範囲を逸脱す
る被溶接材を誤って溶接したことを検出し、それ以降の
溶接不良の続発を防止するために、設定条件不適合検出
手段において、良好な溶接時におけるサイクル毎の振動
位相差の変化パターンを予め求めて適合判定基準値とし
て設定し、標本データ適正化手段の出力データと適合判
定基準値とをサイクル毎に比較し、所定の変動範囲より
外れたことを検出した場合には、溶接設定条件が不適合
であることを知らせる警報を出力する。
These spot welding monitoring devices output an alarm for notifying a welding defect relating to the quality of the spot welding, and the spot welding monitoring device according to the ninth aspect can share welding conditions. When welding to unspecified workpieces under the same welding conditions, it is detected that the workpieces that deviate from the applicable range of the set welding conditions are erroneously welded. In order to prevent the subsequent occurrence of poor welding, the setting condition nonconformity detecting means previously obtains a change pattern of the vibration phase difference for each cycle during good welding and sets it as a conformity determination reference value, and outputs the sample data optimizing means. The data is compared with the conformity determination reference value for each cycle, and if it is detected that the value is out of the predetermined fluctuation range, it is notified that the welding setting conditions are incompatible. Outputs an alarm that.

【0022】請求項10のスポット溶接のモニタリング
装置は、溶接の強度的な良否判定に加えて、仕上がり外
観上の品質向上および省電力化のために散りの発生サイ
クルを出力するものであり、散り検出手段において、散
りが発生したときの大振幅で且つ低減衰率の散り振動を
予め設定した散り検出用のしきい値で検出し、散り振幅
の検出が溶接電流の半周期の間継続した場合に『散り発
生』を検出する。そして、散り発生サイクル出力手段に
おいて、散り発生タイミングを通電サイクルで測り、散
りの発生を通電サイクル数で出力する。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a monitoring apparatus for spot welding, which outputs a cycle of occurrence of scattering in order to improve the quality of a finished appearance and to save power, in addition to determining whether the welding is good or bad. When the detection means detects a large-amplitude and low-damping-rate scattering vibration at the time of occurrence of the scattering with a preset threshold value for the detection of the scattering, and the detection of the scattering amplitude continues for a half cycle of the welding current. "Scattering" is detected. The scattering occurrence cycle output means measures the occurrence timing of the scattering in the energization cycle, and outputs the occurrence of the scattering in the number of energization cycles.

【0023】請求項11のスポット溶接のモニタリング
装置は、電極チップが溶着したときに振動振幅が極端に
小さくなることに着目し、予め電極チップ溶着時の振動
振幅を元に電極チップ溶着検出用のしきい値を設定して
おき、通電が適正値にありながら振動振幅がしきい値以
下になった場合に『電極チップ溶着』と判定する。
According to the eleventh aspect of the present invention, the spot welding monitoring apparatus focuses on the fact that the vibration amplitude becomes extremely small when the electrode tip is welded, and detects in advance the electrode tip welding detection based on the vibration amplitude at the time of electrode tip welding. A threshold value is set in advance, and when the amplitude of vibration falls below the threshold value while the current is at an appropriate value, it is determined that “electrode tip welding” has occurred.

【0024】請求項12のスポット溶接のモニタリング
装置は、溶接電流と振動振幅が比例関係にあることに着
目し、予め正常に通電されている場合の溶接電流と振動
振幅の平均値との比を設定しておき、溶接毎に電極間電
圧から求めた電流推定値と振動振幅の平均値との比が設
定値より大きい場合に『通電不良』と判定して警報信号
を出力する。
In a twelfth aspect of the present invention, the spot welding monitoring apparatus focuses on the fact that the welding current and the vibration amplitude are in a proportional relationship, and determines the ratio between the welding current and the average value of the vibration amplitude when the current is normally supplied in advance. If the ratio between the estimated value of the current obtained from the voltage between the electrodes and the average value of the vibration amplitude is larger than the set value for each welding, it is determined that the current is poor and an alarm signal is output.

【0025】請求項13のスポット溶接のモニタリング
装置は、電極間電圧より検出される電流推定値が適正範
囲であり、且つ振動位相差の前回までの移動平均値が良
否判定基準値あるいは電極チップ整形時期判定基準値に
達していない条件を満たしているときに、検出された振
動位相差と移動平均値の差分が予め設定した分流判定基
準値を超す場合に『分流電流』を判定して警報信号を出
力する。
According to a thirteenth aspect of the present invention, the estimated value of the current detected from the voltage between the electrodes is within an appropriate range, and the moving average value of the vibration phase difference up to the previous time is a pass / fail judgment reference value or an electrode tip shaping. If the difference between the detected vibration phase difference and the moving average value exceeds a preset shunt judgment reference value while satisfying the condition that the timing judgment reference value is not reached, the shunt current is judged and an alarm signal is issued. Is output.

【0026】本発明の請求項14に係わるスポット溶接
のモニタリング装置は、設定条件不適合検出手段、電極
チップ溶着検出手段、電流通電不良検出手段および分流
検出手段のいずれかにおいて不良が検出された場合に溶
接良否判定手段へ溶接不良警報信号を出力する溶接不良
警報手段を備え、溶接良否判定手段が、溶接不良警報を
入力した場合に振動位相差による良否判定の結果によら
ず『溶接不良』を出力する手段であることを特徴として
いる。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for monitoring spot welding, comprising the steps of: detecting a failure in any of the setting condition inconsistency detection means, the electrode tip welding detection means, the current conduction failure detection means and the branch current detection means; Equipped with welding failure alarm means for outputting a welding failure warning signal to welding quality judgment means, and when welding poor judgment means is input, outputs "poor welding" regardless of the result of quality judgment based on the vibration phase difference when a welding failure alarm is input. It is characterized in that it is a means for performing.

【0027】このスポット溶接のモニタリング装置は、
請求項9〜13に記載のいずれかの溶接条件不良の警報
が出力された場合には、溶接部分のナゲット形成に悪影
響を及ぼしていることが考えられるため、請求項9〜1
3に記載の警報出力の論理和を溶接不良警報信号として
溶接良否判定手段に入力する。
This spot welding monitoring device is:
In the case where any of the alarms for the defective welding conditions is output, it is considered that the alarm has an adverse effect on the nugget formation of the welded portion.
The logical sum of the alarm outputs described in No. 3 is input to the welding quality judgment means as a welding defect alarm signal.

【0028】本発明の請求項15に係わるスポット溶接
のモニタリング装置は、振動位相差検出手段が、判定パ
ラメータ決定手段で求めた標本化データの代表値と、通
電開始から予め定めた検出しきい値以上の振動を最初に
検出した時刻までの時間とを切替えて出力する手段であ
り、良否判定基準値設定手段が、溶接良好時の振動位相
差の量に予め求めた所定の係数を乗じた値である良否判
定基準値と、電極間電圧より算出した電流推定値に予め
求めた所定の係数を乗じた値である良否判定基準値と、
外部より入力される被溶接材の板厚信号に基づき予め設
定した板厚対良否判定基準値マップを参照して選択設定
した良否判定基準値と、母材より低融点の表面コーティ
ング層を有する鋼板における溶接不良判定時の良否判定
基準値とを切替えて出力する手段であり、取付け対象の
スポット溶接機および被溶接材のいずれかに応じて、振
動位相差検出手段と良否判定基準値設定手段の出力の切
り替えを選択する良否判定モード切替手段を備えたこと
を特徴としている。
In a spot welding monitoring apparatus according to a fifteenth aspect of the present invention, the vibration phase difference detecting means includes a representative value of the sampled data obtained by the determination parameter determining means and a detection threshold determined in advance from the start of energization. A means for switching and outputting the time up to the time when the above vibration is first detected, wherein the pass / fail judgment reference value setting means multiplies the amount of the vibration phase difference when welding is good by a predetermined coefficient obtained in advance. A pass / fail judgment reference value, and a pass / fail judgment reference value that is a value obtained by multiplying a current estimation value calculated from the inter-electrode voltage by a predetermined coefficient obtained in advance,
A steel plate having a quality judgment reference value selected and set by referring to a thickness-quality judgment reference value map preset based on a thickness signal of a material to be welded input from outside, and a surface coating layer having a lower melting point than the base material. Means for switching and outputting a good or bad judgment reference value at the time of welding failure judgment in the vibration phase difference detecting means and the good or bad judgment reference value setting means according to either the spot welding machine to be mounted or the workpiece to be welded. It is characterized by comprising a pass / fail judgment mode switching means for selecting output switching.

【0029】このスポット溶接のモニタリング装置は、
取付け対象のスポット溶接機または被溶接材の適合範囲
を拡大するために上記構成を備えている。
This monitoring device for spot welding includes:
The above configuration is provided in order to expand the applicable range of the spot welding machine or the workpiece to be mounted.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明の請求項1に係わるスポット溶接
のモニタリング装置によれば、溶接中に発生する振動に
基づいてスポット溶接の良否判定を行うスポット溶接の
モニタリング装置において、例えば、低剛性の交流スポ
ット溶接機などにおいてナゲット形成状況に対応した金
属溶融振動がスポット溶接機の機械振動に埋もれて容易
に検出できない場合であっても、通電時の電磁力を加振
源とした大振幅の断続的機械減衰振動を検出対象として
いることから、金属溶融振動を容易に信号検出すること
ができ、スポット溶接の良否判定を確実に行うことがで
きる。また、検出対象の振動振幅が大きいことから、信
号検出に高度な信号抽出技術を用いる必要が無く、さら
に、様々な被溶接材のスポット溶接に適合させることが
可能であって、従来のモニタリング装置に比べてより広
範囲の溶接条件に適合し得るとともに良否判定の信頼性
をより一層向上させることができる。
According to the monitoring apparatus for spot welding according to the first aspect of the present invention, a monitoring apparatus for spot welding that determines the quality of spot welding based on vibrations generated during welding is, for example, a low rigidity monitoring apparatus. Even if the metal melting vibration corresponding to the nugget formation situation in an AC spot welding machine etc. is buried in the mechanical vibration of the spot welding machine and cannot be easily detected, large amplitude intermittent using the electromagnetic force during energization as the excitation source Since the target mechanical vibration damping vibration is detected, it is possible to easily detect a signal of the metal melting vibration, and it is possible to reliably determine the quality of spot welding. Further, since the vibration amplitude of the detection target is large, it is not necessary to use an advanced signal extraction technique for signal detection, and it is possible to adapt to spot welding of various materials to be welded. It is possible to conform to a wider range of welding conditions than in the case of, and it is possible to further improve the reliability of quality judgment.

【0031】本発明の請求項2に係わるスポット溶接の
モニタリング装置によれば、請求項1と同様の効果を得
ることができるうえに、良否判定パラメータを得るため
に、一溶接当り複数回の振動位相差の標本データを検出
し、異常データを排除して最頻値(モード)屋平均値を
求めることから、偶発的な散り振動やその他の振動ある
いは振動現象の『ゆらぎ』などの影響を減少させて、信
頼性の高い良否判定を安定して行うことができる。
According to the spot welding monitoring apparatus of the second aspect of the present invention, the same effect as that of the first aspect can be obtained. Detects phase difference sample data, eliminates abnormal data, and calculates the mode (mode) mean value, thereby reducing the effects of accidental scattering vibrations, other vibrations, or fluctuations in vibration phenomena. Thus, a highly reliable quality judgment can be stably performed.

【0032】本発明の請求項3に係わるスポット溶接の
モニタリング装置によれば、請求項1および2と同様の
効果を得ることができるうえに、良否判定基準値を複数
設けることにより、振動を検出するセンサ類の故障や断
線などによる信号検出不良、外乱ノイズによる振動位相
差データのドリフト、あるいは溶接条件の変動による誤
判定を防止することができる。
According to the spot welding monitoring apparatus of the third aspect of the present invention, the same effects as those of the first and second aspects can be obtained, and vibration is detected by providing a plurality of pass / fail judgment reference values. Erroneous determination due to signal detection failure due to sensor failure or disconnection, drift of vibration phase difference data due to disturbance noise, or variation in welding conditions.

【0033】本発明の請求項4に係わるスポット溶接の
モニタリング装置によれば、請求項3と同様の効果を得
ることができるうえに、電極チップの加圧源や溶接電源
の偶発的な変動によって加圧力や溶接電流が低下するこ
とによる誤判定を防止することができる。
According to the spot welding monitoring apparatus of the fourth aspect of the present invention, the same effect as that of the third aspect can be obtained, and the accidental fluctuation of the pressure source of the electrode tip and the welding power source can be achieved. It is possible to prevent an erroneous determination due to a decrease in the pressing force or the welding current.

【0034】本発明の請求項5に係わるスポット溶接の
モニタリング装置によれば、請求項1および2と同様の
効果を得ることができるうえに、良好な溶接が行われて
いるときの振動位相差を記憶するように操作するだけ
で、簡単に良否判定基準値を設定することができ、操作
性の向上や入力間違いを防止することができる。
According to the monitoring apparatus for spot welding according to the fifth aspect of the present invention, the same effects as those of the first and second aspects can be obtained, and the vibration phase difference when good welding is performed. By simply operating so as to store the information, it is possible to easily set the pass / fail judgment reference value, thereby improving operability and preventing input errors.

【0035】本発明の請求項6に係わるスポット溶接の
モニタリング装置によれば、請求項1および2と同様の
効果を得ることができるうえに、予め溶接電流と良否判
定基準値の比例定数を求めてその値を設定してくことに
より、溶接電流に応じた良否判定基準値を自動的に設定
し得るので、操作性をさらに向上させることができ、ま
た、被溶接材に応じて溶接電流を加減する場合にも適応
することができる。
According to the spot welding monitoring apparatus of the sixth aspect of the present invention, the same effect as in the first and second aspects can be obtained, and in addition, the proportional constant between the welding current and the pass / fail judgment reference value is determined in advance. By setting the value, the pass / fail judgment reference value according to the welding current can be automatically set, so that the operability can be further improved, and the welding current can be adjusted according to the material to be welded. You can also adapt to the case.

【0036】本発明の請求項7に係わるスポット溶接の
モニタリング装置によれば、請求項1および2と同様の
効果を得ることができるうえに、予め被溶接材の板厚と
良否判定基準値の対応マップを入力しておくことによ
り、板圧信号を入力するだけで良否判定基準値を自動的
に設定することができ、異なる板厚の被溶接材を続けて
スポット溶接する際の操作性を向上させることができ
る。
According to the spot welding monitoring apparatus of the seventh aspect of the present invention, the same effects as those of the first and second aspects can be obtained, and in addition, the thickness of the material to be welded and the reference value of the pass / fail judgment value are determined in advance. By inputting the corresponding map, it is possible to automatically set the pass / fail judgment reference value just by inputting the sheet pressure signal, and to improve the operability when continuously spot welding different thicknesses of workpieces. Can be improved.

【0037】本発明の請求項8に係わるスポット溶接の
モニタリング装置によれば、請求項1〜7と同様の効果
を得ることができるうえに、振動位相差を所定の電極整
形時期判定基準値と比較判定することにより、適切な電
極チップ整形時期を検出することができ、また、電極チ
ップの整形時期を知らせる警報信号を自動電極チップ整
形装置(オートチップドレッサー)に入力することで、
電極チップを効率良く自動整形することができる。
According to the spot welding monitoring apparatus of the eighth aspect of the present invention, the same effects as those of the first to seventh aspects can be obtained, and the vibration phase difference is set to a predetermined electrode shaping time determination reference value. By comparing and judging, it is possible to detect an appropriate electrode tip shaping time, and by inputting an alarm signal notifying the electrode tip shaping time to an automatic electrode tip shaping device (auto tip dresser),
The electrode tip can be efficiently and automatically shaped.

【0038】本発明の請求項9に係わるスポット溶接の
モニタリング装置によれば、請求項1〜8と同様の効果
を得ることができるうえに、とくに不特定の被溶接材に
対して同一の溶接条件にてスポット溶接を行うような場
合に、設定した溶接条件の適応範囲を超す被溶接材をス
ポット溶接したことを検出し得ることから、溶接不良の
続発を防止することができると共に、作業者に対して溶
接条件の再調整を促すことができる。
According to the spot welding monitoring apparatus of the ninth aspect of the present invention, the same effects as those of the first to eighth aspects can be obtained, and in addition, the same welding can be performed on an unspecified workpiece. In the case where spot welding is performed under the conditions, it is possible to detect that the material to be welded exceeds the applicable range of the set welding conditions, thereby preventing a subsequent occurrence of poor welding, and Can be readjusted for welding conditions.

【0039】本発明の請求項10に係わるスポット溶接
のモニタリング装置によれば、請求項1〜9と同様の効
果を得ることができるうえに、散りの発生を検出するこ
とができるため、溶接品質の向上や省電力化を図る際の
参照データを得ることができる。また、散りの発生サイ
クルが出力されることから、そのデータを溶接制御装置
に入力し、高頻度の散り発生サイクルに対して通電を停
止するクール制御を行うことにより散りの抑止を行わせ
ることができる。
According to the monitoring apparatus for spot welding according to the tenth aspect of the present invention, the same effects as those of the first to ninth aspects can be obtained, and the occurrence of scattering can be detected. Reference data for improving the power consumption and saving power can be obtained. In addition, since the scattering occurrence cycle is output, the data can be input to the welding control device, and the cooling can be suppressed by performing the cool control of stopping the energization for the high frequency scattering occurrence cycle. it can.

【0040】本発明の請求項11に係わるスポット溶接
のモニタリング装置によれば、請求項1〜10と同様の
効果を得ることができるうえに、被溶接材への電極チッ
プの溶着を検出することができ、とくに自動溶接装置の
ように無人でスポット溶接を行う際に電極チップ溶着の
即時発見を可能にし、電極チップ溶着に伴う不具合の発
生を最小限に止めることができる。
According to the monitoring apparatus for spot welding according to the eleventh aspect of the present invention, the same effect as that of the first to tenth aspects can be obtained, and furthermore, the welding of the electrode tip to the material to be welded can be detected. In particular, it is possible to immediately detect electrode tip welding when spot welding is performed unattended, as in an automatic welding device, and it is possible to minimize the occurrence of problems associated with electrode tip welding.

【0041】本発明の請求項12に係わるスポット溶接
のモニタリング装置によれば、請求項1〜11と同様の
効果を得ることができるうえに、高価な電流センサを用
いることなく溶接電流の通電不良を検出することができ
る。
According to the monitoring apparatus for spot welding according to the twelfth aspect of the present invention, the same effects as those of the first to eleventh aspects can be obtained, and in addition, poor current supply of the welding current can be achieved without using an expensive current sensor. Can be detected.

【0042】本発明の請求項13に係わるスポット溶接
のモニタリング装置によれば、請求項12と同様の効果
を得ることができるうえに、溶接電流が加圧部以外の通
電経路へ分流したことを推定して分流電流発生の警報を
出力し得ることから、分流電流の発生に伴う溶接不良の
見逃し防止を図ることができる。
According to the monitoring apparatus for spot welding according to the thirteenth aspect of the present invention, the same effect as that of the twelfth aspect can be obtained. Since it is possible to estimate and output a warning of the generation of the shunt current, it is possible to prevent the welding failure due to the generation of the shunt current from being overlooked.

【0043】本発明の請求項14に係わるスポット溶接
のモニタリング装置によれば、請求項9〜13と同様の
効果を得ることができるうえに、各手段の判定内容に基
づいて多角的な溶接不良の判定が成されることとなり、
より厳密な溶接不良の見逃し防止を図ることができる。
According to the spot welding monitoring apparatus of the present invention, the same effects as those of the ninth to thirteenth aspects can be obtained, and in addition, various welding defects can be obtained based on the judgment contents of each means. Is determined,
More strict welding failure can be prevented from being overlooked.

【0044】本発明の請求項15に係わるスポット溶接
のモニタリング装置によれば、請求項2〜14と同様の
効果を得ることができるうえに、取付け対象のスポット
溶接機または被溶接材に応じて良否判定モードを切替え
ることにより、直流溶接機による表面コーティング層を
有する鋼板の溶接のように金属溶融振動が相対的に大き
い場合にも即座に対応することができる。
According to the monitoring apparatus for spot welding according to claim 15 of the present invention, the same effects as those of claims 2 to 14 can be obtained, and furthermore, according to the spot welding machine to be mounted or the material to be welded. By switching the pass / fail judgment mode, it is possible to immediately cope with a case where the metal melting vibration is relatively large, such as welding of a steel sheet having a surface coating layer by a DC welding machine.

【0045】[0045]

【実施例】溶接中に発生する振動に基づいてスポット溶
接の良否判定を行うスポット溶接のモニタリングとして
は、図2や図3に示すものがある。
FIG. 2 and FIG. 3 show examples of spot welding monitoring for judging the quality of spot welding based on vibration generated during welding.

【0046】図2(a)は、通電開始時刻からの溶接振
動中の特定周波数の振動信号An(t)SIN2πfn
(tg)tを示すものであり、図2(b)は、図2
(a)における振動信号の振幅拡大開始時刻trまでの
経過時間Trとナゲット径との関係を示すものである。
図2(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
る振幅拡大開始時刻trと予備実験で得た合格ナゲット
形成時の経過時間Trとを比較することでナゲット形成
が完了するよりも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の時点においてナゲット径の推定ができる。
FIG. 2A shows a vibration signal An (t) SIN2πfn of a specific frequency during welding vibration from the start of energization.
(Tg) t, and FIG.
6A shows the relationship between the elapsed time Tr up to the amplitude expansion start time tr of the vibration signal and the nugget diameter in FIG.
As shown in FIG. 2 (b), focusing on the fact that the above relationship was obtained by an experiment result that can be approximated by an exponential curve, the amplitude expansion start time tr obtained at the time of welding and the elapsed time at the time of forming a pass nugget obtained at the preliminary experiment. By comparing Tr, it is possible to judge the quality of the nugget formation state before completion of the nugget formation. Further, by obtaining the approximate expression, the nugget diameter can be estimated at the time of the amplitude expansion start time tr.

【0047】また、図3(a)は、母材より低融点の表
面コーティング層を有する鋼板のスポット溶接におい
て、通電開始時刻からの事件経過と振動信号との関係を
示すものであり、図3(b)は、通電開始後の溶接初期
に電極チップ部分で検出される衝撃的振動発生時刻tb
までの経過時間Tbとナゲット径との関係を示すもので
ある。図3(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
得られる衝撃的振動発生時刻tbと予備実験で得た合格
ナゲット形成時の経過時間Tbとを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tbの時点においてナゲット径の推定ができ
る。
FIG. 3 (a) shows the relationship between the event progress and the vibration signal from the start of energization in spot welding of a steel sheet having a surface coating layer having a lower melting point than the base material. (B) is a time tb at which an impact vibration is detected at the electrode tip portion at the beginning of welding after the start of energization.
3 shows the relationship between the elapsed time Tb and the nugget diameter. As shown in FIG. 3 (b), paying attention to the fact that the above-described relationship was obtained by an experimental result which can be approximated by an exponential curve, the impact vibration generation time tb obtained at the time of welding and the progress at the time of forming a passing nugget obtained in the preliminary experiment By comparing with the time Tb, it is possible to determine the quality of the nugget formation state before the nugget formation is completed. Further, the nugget diameter can be estimated at the time of the amplitude expansion start time tb by obtaining the approximate expression.

【0048】これらの方法は、いずれもナゲットの形成
が完了するよりも前に良否判定が行われるので、その即
時性から、判定結果に基づいて溶接電流等を最適値に制
御するインプロセス制御に好適な良否判定方法あるいは
モニタリング方法である。
In each of these methods, the pass / fail judgment is made before the formation of the nugget is completed. Therefore, from the immediacy, the in-process control for controlling the welding current or the like to the optimum value based on the judgment result is performed. This is a suitable pass / fail judgment method or monitoring method.

【0049】次に、本発明による良否判定の基本原理に
ついて説明する。図1(a)は、本発明に係わるスポッ
ト溶接のモニタリング装置の基本構成と、通電時に検出
される電極チップ部分の振動波形の一例を示すものであ
る。同図において、符号10はスポット溶接機、11は
溶接制御装置、12は溶接トランスである。溶接電流波
形Iwに対して検出される機械振動Vsは、振動位相差
(遅れ時間)dθを有していることがわかる。さらに、
振動位相差dθを同一電極チップにて溶接不良が発生す
るまで連続溶接したときの推移で見てみると、図1
(b)に示すように、最小合格ナゲット径Dnに初めて
至る約1100回までに単調増加する特性が観察され
た。
Next, the basic principle of the pass / fail judgment according to the present invention will be described. FIG. 1A shows an example of a basic configuration of a spot welding monitoring apparatus according to the present invention and an example of a vibration waveform of an electrode tip portion detected during energization. In the figure, reference numeral 10 denotes a spot welding machine, 11 denotes a welding control device, and 12 denotes a welding transformer. It can be seen that the mechanical vibration Vs detected for the welding current waveform Iw has a vibration phase difference (delay time) dθ. further,
FIG. 1 shows the transition of the vibration phase difference dθ when continuous welding is performed until welding failure occurs at the same electrode tip.
As shown in (b), the characteristic of monotonically increasing up to about 1100 times, which is the first time to reach the minimum acceptable nugget diameter Dn, was observed.

【0050】本発明は、この特性に着目したものであっ
て、溶接電流波形Iwに対する電極チップ部分の機械振
動Vsの振動位相差dθを監視することで、溶接不良が
発生するタイミングを未然に検出するものである。な
お、図1(a)の振動位相差dθの軸の指標は、振動位
相差角(deg)を溶接電流の2乗波の一周期(360
deg)で正規化したものである。
The present invention focuses on this characteristic, and detects the timing at which a welding failure occurs by monitoring the vibration phase difference dθ of the mechanical vibration Vs of the electrode tip portion with respect to the welding current waveform Iw. Is what you do. The axis index of the vibration phase difference dθ in FIG. 1A indicates that the vibration phase difference angle (deg) is equal to one cycle (360) of the square wave of the welding current.
deg).

【0051】ここで、振動位相差dθのメカニズムにつ
いて考察すると、図4は溶接状態が『良』のときと『不
良』のときの電極チップ部分の物理現象の変化を整理し
たものである。実際の物理現象を正確に表すことはかな
り複雑になり、且つ不規則性要素が多分に含まれている
ため、ここでは理想的な単純なモデルにてマクロ的な物
理現象を考える。
Here, considering the mechanism of the vibration phase difference dθ, FIG. 4 summarizes changes in physical phenomena in the electrode tip portion when the welding state is “good” and when the welding state is “bad”. Accurately representing actual physical phenomena is considerably complicated and includes many irregular elements. Therefore, here, macroscopic physical phenomena are considered using an ideal simple model.

【0052】溶接時に電極チップ部分に作用する力学要
素を簡単に説明すると、電極チップ15には加圧シリン
ダによる加圧力Fpが強く作用している。この電極チッ
プ15には、溶接電流Iwの通電によって誘導される電
磁力が加振源となって、電極チップ15の軸線に直交す
るX軸方向(Fmx)と軸線に沿うZ軸方向(Fmz)
に溶接電流Iwの2倍の周波数で脈動的な力が加わる。
そして、抵抗加熱により被溶接材Wpの内部にナゲット
径(溶融径)Dnの溶融池が形成される。また、電極チ
ップ15は、加圧力Fpにより被溶接材Wp食い込み、
被溶接材Wpの剛性と溶融池の内圧の合成力と加圧力F
pの釣り合う状態を継続する。
The mechanical elements acting on the electrode tip portion during welding will be briefly described. The pressing force Fp by the pressurizing cylinder acts strongly on the electrode tip 15. Electromagnetic force induced by the application of the welding current Iw acts as a vibration source to the electrode tip 15, and the X-axis direction (Fmx) orthogonal to the axis of the electrode tip 15 and the Z-axis direction (Fmz) along the axis
A pulsating force is applied at twice the frequency of the welding current Iw.
Then, a molten pool having a nugget diameter (melting diameter) Dn is formed inside the workpiece Wp by resistance heating. Further, the electrode tip 15 bites into the material to be welded Wp by the pressing force Fp,
The composite force of the rigidity of the material to be welded Wp and the internal pressure of the molten pool and the pressing force F
The state where p is balanced is continued.

【0053】そこで、上記の釣り合い状態が溶接不良時
にはどのように変化するかを電極チップ部分の代表的な
機械力学パラメータで見てみると、まず、溶接不良時の
形状変化は、電極チップ15の摩耗によりその先端径D
eが増大し、先端形状はドームの球面から平面になる。
また、被溶接材Wpの金属成分や付着物が焼結して、先
端面が平滑になる(表面平滑度Se)。その結果、被溶
接材Wpへの食い込み量である圧痕深さieは、先端径
Deが大きくなるのに対して加圧力Fpが一定であるこ
とから浅くなる(減少)。また、加圧面の摩擦係数μe
も低下する。さらに、形成されるナゲット径Dn’は、
電極チップ15の先端径De’の増大に伴う電流密度の
低下により、金属溶融が促進されずに小径となる。材料
力学的には、ナゲット形成部の粘性摩擦係数cは、ナゲ
ット径Dn’が小径で且つ発熱温度Twも低いために低
下する。しかし、ナゲット形成部のばね定数kは逆に増
加する。
Therefore, looking at how the above-mentioned balance state changes at the time of poor welding with reference to typical mechanical parameters of the electrode tip portion, first, the shape change at the time of poor welding is caused by the change of the electrode tip 15. The tip diameter D due to wear
e increases and the tip shape becomes flat from the spherical surface of the dome.
In addition, the metal component and the attached matter of the material to be welded Wp are sintered, and the front end surface becomes smooth (surface smoothness Se). As a result, the indentation depth ie, which is the amount of bite into the material to be welded Wp, becomes shallower (decreases) because the pressure Fp is constant while the tip diameter De increases. Also, the friction coefficient μe of the pressing surface
Also decrease. Further, the formed nugget diameter Dn ′ is
Due to the decrease in the current density accompanying the increase in the tip diameter De 'of the electrode tip 15, the metal tip is reduced without promoting the melting of the metal. In terms of material mechanics, the viscous friction coefficient c of the nugget forming portion decreases because the nugget diameter Dn ′ is small and the heat generation temperature Tw is low. However, the spring constant k of the nugget forming part increases conversely.

【0054】以上、溶接の良否による物理現象の変化を
説明したが、図4中の各パラメータの括弧内に記載した
ように、マクロ的に見ても各パラメータには多くの相互
関係があり、これらが溶接良否判定の実現の大きな障害
となっている。なお、図4中の各パラメータの括弧内は
当該パラメータの主要変化因子であり、図4中におい
て、Paは空気圧、Peは溶接電源電圧、Lzはスポッ
ト溶接機のZ軸方向のアーム長(Z軸)、Lxはスポッ
ト溶接機のX軸方向のアーム長、cmは被溶接材の標準
粘性摩擦係数、kmは被溶接材のばね定数、およびtp
は被溶接材の総板厚である。
The change in physical phenomena due to the quality of welding has been described above. As described in parentheses of each parameter in FIG. 4, each parameter has many correlations even in macro terms. These are major obstacles to the realization of the welding quality judgment. Note that the parentheses of the parameters in FIG. 4 indicate the main changing factors of the parameters. In FIG. 4, Pa is the air pressure, Pe is the welding power supply voltage, and Lz is the arm length (Z) of the spot welding machine in the Z-axis direction. Axis), Lx is the arm length in the X-axis direction of the spot welder, cm is the standard viscous friction coefficient of the workpiece, km is the spring constant of the workpiece, and tp
Is the total thickness of the material to be welded.

【0055】また、本発明では、個別監視や制御が可能
な加圧力Fp、溶接電流Iw、および電磁力Fmx,F
mzよりも、監視や制御ができていない被溶接材Wpお
よび電極チップ15の経時変化の検出が解決課題である
ため、加圧力Fp、溶接電流Iw、および電磁力Fm
x,Fmzが一定として説明したが、実際の溶接現場で
は偶発的な加圧源(空気圧)Paや溶接電流Iwの低下
があり、その変動要素も無視できない。その影響の出力
を図5に示す。
Further, according to the present invention, the pressing force Fp, the welding current Iw, and the electromagnetic forces Fmx, F can be individually monitored and controlled.
Since the detection of a change with time in the workpiece Wp and the electrode tip 15 that cannot be monitored or controlled is a problem to be solved, the pressing force Fp, the welding current Iw, and the electromagnetic force Fm are compared with mz.
Although it has been described that x and Fmz are constant, there is an accidental decrease in the pressurizing source (air pressure) Pa and the welding current Iw at the actual welding site, and the fluctuation factors cannot be ignored. The output of the effect is shown in FIG.

【0056】一般的には減圧する方向を考慮すれば良
く、図5(a)に示すように、加圧源Paが低下すると
振動位相差dθが増加する傾向にある。また、図5
(b)に示すように、溶接電流Iwが低下すると振動位
相差dθが減少する傾向にある。さらに、図5(c)に
示すように、同一溶接条件にて異なる板厚の被溶接材を
スポット溶接した場合も板厚に比例して振動位相差dθ
が増加する傾向にある。
In general, it is sufficient to consider the direction in which the pressure is reduced. As shown in FIG. 5A, when the pressure source Pa decreases, the vibration phase difference dθ tends to increase. FIG.
As shown in (b), when the welding current Iw decreases, the vibration phase difference dθ tends to decrease. Further, as shown in FIG. 5 (c), even when spot-welded materials having different thicknesses are welded under the same welding conditions, the vibration phase difference dθ is proportional to the thickness.
Tend to increase.

【0057】したがって、単に振動位相差dθを所定の
良否判定基準値と比較判定するだけでなく、先の変動要
素を考慮した良否判定方法とする必要がある。本発明で
は、変動要素に対して良否判定基準値の設定の仕方を工
夫することで誤判定を防止するようにしている。
Therefore, it is necessary not only to compare and determine the vibration phase difference dθ with a predetermined pass / fail judgment reference value, but also to adopt a pass / fail judgment method taking into account the above-mentioned variable factors. In the present invention, an erroneous determination is prevented by devising a method of setting a pass / fail determination reference value for a variable element.

【0058】これらの関係を踏まえて図6に基づいて溶
接不良時の振動位相差の増加をメカニズムを考えると、
電極チップ15は、アームの固定端に対して加圧力Fp
の力で押し当てられ、その先端は先端径Deの円と摩擦
係数μeから成る固体摩擦力が作用している。加えて電
極チップ15の軸線に直交するX軸方向には電磁力Fm
xの力が作用し、これに伴いナゲット形成部の粘性摩擦
力が生じ、先の固体摩擦力とともに電磁力Fmxに対す
る抵抗力Rが作用する。また、ナット形成部のばね定数
による復元力Sが作用するといったモデルが考えられ
る。
Based on these relationships and considering the mechanism of increasing the vibration phase difference at the time of welding failure based on FIG.
The electrode tip 15 has a pressing force Fp with respect to the fixed end of the arm.
And a solid friction force consisting of a circle having a tip diameter De and a friction coefficient μe acts on the tip. In addition, in the X-axis direction orthogonal to the axis of the electrode tip 15, the electromagnetic force Fm
The force of x acts, and the viscous frictional force of the nugget forming part is generated, and the resistance R to the electromagnetic force Fmx acts together with the solid frictional force. In addition, a model in which a restoring force S due to a spring constant of the nut forming portion acts can be considered.

【0059】このモデルの運動方程式は次の式1とな
り、X軸方向の振動と外力(電磁力)との位相差は次の
式2となる。
The equation of motion of this model is given by the following equation 1, and the phase difference between the vibration in the X-axis direction and the external force (electromagnetic force) is given by the following equation 2.

【0060】[0060]

【数1】 (Equation 1)

【0061】[0061]

【数2】 (Equation 2)

【0062】また、抵抗力Rと復元力Sは、次の式3お
よび式4となる。
The resistance R and the restoring force S are given by the following equations (3) and (4).

【0063】[0063]

【数3】 (Equation 3)

【0064】[0064]

【数4】 (Equation 4)

【0065】したがって、運動方程式の等価粘性摩擦係
数Cと等価ばね定数Kは、先の式3および式4から、次
の式5および式6に示すパラメータの関数であることが
予想される。
Therefore, the equivalent viscous friction coefficient C and the equivalent spring constant K of the equation of motion are expected to be functions of the parameters shown in the following equations 5 and 6 from the above equations 3 and 4.

【0066】[0066]

【数5】 (Equation 5)

【0067】[0067]

【数6】 (Equation 6)

【0068】そして、先の式5および式6の各パラメー
タを溶接良否を想定して増減を評価すると、以下の表1
のようになる。
When the parameters of the above equations 5 and 6 were evaluated for increase and decrease assuming the quality of welding, the following Table 1 was obtained.
become that way.

【0069】[0069]

【表1】 [Table 1]

【0070】この検討から、溶接不良が発生する場合
に、電極チップ先端での等価粘性摩擦係数および等価ば
ね定数は、いずれも良好な溶接時よりも大きくなること
が理解できる。これが先の図1(a)に示した振動位相
差dθの増加の理由である。なお、表1において、評価
項目から被溶接材の標準粘性摩擦係数cm、被溶接材の
ばね定数km、および圧痕深さieを外している理由
は、標準粘性摩擦係数cmおよびばね定数kmは溶接良
否で変化しないパラメータであるからであり、圧痕深さ
ieは加圧力Fpおよび先端径Deと重複しているから
である。
From this study, it can be understood that, when a welding defect occurs, the equivalent viscous friction coefficient and the equivalent spring constant at the tip of the electrode tip are both larger than at the time of good welding. This is the reason for the increase in the vibration phase difference dθ shown in FIG. In Table 1, the reasons for excluding the standard viscous friction coefficient cm of the material to be welded, the spring constant km of the material to be welded, and the indentation depth ie from the evaluation items are as follows. This is because the parameter does not change depending on the quality, and the indentation depth ie overlaps the pressing force Fp and the tip diameter De.

【0071】図7に示すスポット溶接機は、シリンダロ
ッドに加圧軸17を一体的に設けたエアシリンダ19
と、溶接ガンアーム18が電機絶縁体14を介して結合
され、加圧軸17と溶接ガンアーム18には、対向する
電極チップ15,16を備えており、図示しない重ね合
わせた2枚の被溶接材を前記電極チップ15,16で挟
んで加圧し、通電による抵抗加熱で両被溶接材を溶着さ
せるものである。加圧軸17はエアシリンダ19により
空気圧で加圧駆動されるようになっており、他方のガン
アーム18は、少なくとも溶接時において固定状態とな
っている。
The spot welding machine shown in FIG. 7 has an air cylinder 19 in which a pressure shaft 17 is integrally provided on a cylinder rod.
And the welding gun arm 18 are connected via the electric insulator 14. The pressing shaft 17 and the welding gun arm 18 are provided with opposing electrode tips 15 and 16, and are not shown. Are pressed between the electrode tips 15 and 16, and the materials to be welded are welded by resistance heating by energization. The pressure shaft 17 is driven by air pressure by an air cylinder 19, and the other gun arm 18 is in a fixed state at least during welding.

【0072】上記スポット溶接機は、両電極チップ1
5,16に対する溶接電流、通電時間(サイクル数)お
よび通電角が、溶接制御装置11で制御され、その出力
である1次電流を溶接トランス12において溶接胃必要
な電流Iwまで増幅させる。この溶接電流Iwは、加圧
軸17と溶接ガンアーム18、両電極チップ15,16
および図示しない被溶接材で溶接電流回路が構成され
る。なお、電極チップ15,16の断続的機械減衰振動
を検出するための振動センサ20は、例えば圧電素子を
用いた加速度センサを適用し、溶接する際に被溶接材と
干渉せず、且つ電極チップ部分の振動を適切な感度で検
出可能な位置にブラケットを用いるか、または直接接着
して取付ける。
The above-mentioned spot welding machine is a two-electrode tip 1
The welding current, energizing time (cycle number) and energizing angle for 5 and 16 are controlled by the welding control device 11, and the primary current, which is the output thereof, is amplified in the welding transformer 12 to the current Iw required for welding stomach. The welding current Iw is generated by the pressurizing shaft 17, the welding gun arm 18, and the electrode tips 15, 16.
A welding current circuit is constituted by a material to be welded, not shown. The vibration sensor 20 for detecting the intermittent mechanical damping vibration of the electrode tips 15 and 16 employs, for example, an acceleration sensor using a piezoelectric element, and does not interfere with the material to be welded at the time of welding. Use a bracket or attach directly to a position where vibration of the part can be detected with appropriate sensitivity.

【0073】上記のスポット溶接機を用いて行うスポッ
ト溶接のモニタリング装置21は、概略として、通電角
検出回路(通電角検出手段)211、電流値推定回路
(電流値推定手段)212、振動検出回路(振動検出手
段)213、振動位相差検出回路(振動位相差検出手
段)214、良否判定基準値設定回路(良否判定基準値
設定手段)215、溶接不良警報回路(溶接不良警報手
段)216、溶接良否判定回路(溶接良否判定手段)2
17、電極チップ整形時期検出回路(電極チップ整形時
期検出手段)218、および散り検出回路(散り検出手
段)219を備えている。
The monitoring device 21 for spot welding performed by using the above-described spot welding machine is roughly composed of a conduction angle detection circuit (conduction angle detection means) 211, a current value estimation circuit (current value estimation means) 212, and a vibration detection circuit. (Vibration detecting means) 213, vibration phase difference detecting circuit (vibrating phase difference detecting means) 214, pass / fail judgment reference value setting circuit (pass / fail judgment reference value setting means) 215, poor welding alarm circuit (welding poor alarm means) 216, welding Pass / fail judgment circuit (welding pass / fail judgment means) 2
17, an electrode tip shaping timing detection circuit (electrode tip shaping timing detection means) 218 and a spill detection circuit (splash detection means) 219.

【0074】通電角検出回路211は、電極間電圧Ve
を入力して通電電流を推定するために用いる通電角信号
φiと、電流波形と検出振動波との位相差を計測するた
めに用いる通電タイミング信号φcを生成する。電流値
推定回路212は、通電角信号φiから通電電流推定値
Ieを算出する。振動検出回路213は、スポット溶接
機に取付けた振動センサ20の検出信号Vsを入力し、
この検出信号Vsから不必要な周波数成分の除去を行う
と共に、同検出信号Vsを後段の回路に適正な信号レベ
ルまで増幅させ、検出振動信号Vmを出力する。
The energization angle detection circuit 211 calculates the voltage Ve between the electrodes.
To generate an energization angle signal φi used to estimate the energization current and an energization timing signal φc used to measure the phase difference between the current waveform and the detected vibration wave. The current value estimating circuit 212 calculates an estimated current value Ie from the angle signal φi. The vibration detection circuit 213 inputs the detection signal Vs of the vibration sensor 20 attached to the spot welding machine,
Unnecessary frequency components are removed from the detection signal Vs, and the detection signal Vs is amplified by a subsequent circuit to an appropriate signal level to output a detection vibration signal Vm.

【0075】振動位相差検出回路214は、通電タイミ
ング信号φcと振動検出回路213の検出振動信号Vm
とを入力し、両信号φc,Vmの位相差dθを計測し、
振動位相差信号(判定パラメータ)Jpとして出力す
る。良否判定基準値設定回路215は、スポット溶接の
良否判定の際に用いる良否判定基準値Jrを設定出力す
る。溶接不良警報回路216は、電流値推定回路212
が出力する電流推定値Ieと、検出振動信号Vmと、振
動位相差検出回路214が出力する振動位相差信号Jp
とを入力し、各種溶接不良警報Wo,We,Wi,Wb
を出力する。
The vibration phase difference detection circuit 214 detects the energization timing signal φc and the vibration signal Vm detected by the vibration detection circuit 213.
And measure the phase difference dθ between both signals φc and Vm,
It is output as a vibration phase difference signal (judgment parameter) Jp. The pass / fail judgment reference value setting circuit 215 sets and outputs a pass / fail judgment reference value Jr to be used for the pass / fail judgment of spot welding. The welding failure alarm circuit 216 includes a current value estimation circuit 212
Outputs the estimated current value Ie, the detected vibration signal Vm, and the vibration phase difference signal Jp output from the vibration phase difference detection circuit 214.
And various welding failure alarms Wo, We, Wi, Wb
Is output.

【0076】溶接良否判定回路217は、振動位相差信
号Jpと、良否判定基準値設定回路215が出力する良
否判定基準値Jrとを比較し、溶接良否を判定し、さら
に溶接不良警報回路216が出力する警報信号Swが全
て警報無しの場合には良否判定結果を出力し、警報有り
の場合には良否判定に関係なく『溶接不良』の判定信号
Sjを出力する。電極チップ整形時期検出回路218
は、振動位相差信号Jpと、外部より入力される電極チ
ップ整形時期判定基準値Seとを比較して、電極チップ
15,16が整形時期に到達したことを判定して電極チ
ップ整形信号Sdを出力する。散り検出回路219は、
検出振動信号Vmと通電タイミング信号φcを入力し、
検出振動信号Vmが通電タイミングφcの1周期間にわ
たって継続して入力された場合に散り発生を検出し、そ
のときの通電サイクル数を散りの発生サイクル信号Ss
として出力する。
The welding pass / fail judgment circuit 217 compares the vibration phase difference signal Jp with the pass / fail judgment reference value Jr output from the pass / fail judgment reference value setting circuit 215 to judge whether the welding is good or not. If all the alarm signals Sw to be output have no alarm, a pass / fail judgment result is output, and if there is an alarm, a judgment signal Sj of “poor welding” is output regardless of the pass / fail judgment. Electrode tip shaping time detection circuit 218
Compares the vibration phase difference signal Jp with an externally input electrode tip shaping time determination reference value Se, determines that the electrode tips 15 and 16 have reached the shaping time, and generates the electrode tip shaping signal Sd. Output. The scatter detection circuit 219 includes:
Input detection vibration signal Vm and energization timing signal φc,
When the detection vibration signal Vm is continuously input for one cycle of the energization timing φc, the occurrence of scattering is detected, and the number of energization cycles at that time is detected as the occurrence cycle signal Ss of the scattering.
Output as

【0077】上記モニタリング装置21の基本処理手順
を図13のフローチャートに基づいて説明する。
The basic processing procedure of the monitoring device 21 will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0078】ステップS1において、良否判定モードに
応じて良否判定基準の形態および値Jrを選択設定し、
ステップS2において、通電タイミング信号φcを読み
込んで通電電流推定値Ie〔n〕を測定し、ステップS
3において、通電タイミング信号φcと検出振動信号V
mを読み込んで双方の振動位相差dθ〔n〕を測定す
る。なお、配列変数nは、通電サイクル指標を示す。
In step S1, the form and value Jr of the pass / fail judgment standard are selected and set according to the pass / fail judgment mode.
In step S2, the energization timing signal φc is read, and the estimated energization current Ie [n] is measured.
3, the energization timing signal φc and the detected vibration signal V
m is read and both vibration phase differences dθ [n] are measured. Note that the array variable n indicates an energization cycle index.

【0079】次に、ステップS4において、通電電流推
定値Ie〔n〕と検出振動信号Vmと振動位相差dθ
〔n〕の情報から、『設定条件不適合』の合否、『電極
チップ溶着』の有無、『電流通電不良』の有無、および
『分流電流』の有無を検出し、これらの結果に応じて溶
接不良警報の判定を行なう。そして、ステップS5にお
いて、良否判定基準値Jrと振動位相差dθ〔n〕を比
較して良否判定を開始する。このステップS5では、良
否判定基準の形態および値Jrに対応した判定処理が施
される。
Next, in step S4, the estimated current Ie [n], the detected vibration signal Vm, and the vibration phase difference dθ
Based on the information of [n], whether pass / fail of “setting condition inconsistency”, presence / absence of “electrode tip welding”, presence / absence of “current conduction failure”, and presence / absence of “shunt current” are detected, and welding failure is determined according to these results. An alarm is determined. Then, in step S5, the quality determination is started by comparing the quality determination reference value Jr with the vibration phase difference dθ [n]. In step S5, a determination process corresponding to the form of the quality determination criterion and the value Jr is performed.

【0080】次に、ステップS6において、ステップS
4の溶接不良警報の判定で警報項目が検出されたか否か
を判定し、いずれも不良警報無しと判定した場合(Ye
s)は、ステップS7において、スポット溶接が良好で
あるか否かを判定し、良好であると判定した場合(Ye
s)は、ステップS8において、溶接良好の判定結果を
出力する。また、ステップS6において不良警報有りと
判定した場合(No)あるいはステップS7において溶
接良好でないと判定した場合(No)には、ステップS
9において、溶接不良の判定結果を出力し、該当する警
報項目の警報を出力する。
Next, in Step S6, Step S
It is determined whether or not the warning item is detected in the determination of the welding failure warning of No. 4 and when it is determined that there is no failure warning (Ye)
s): In Step S7, it is determined whether or not the spot welding is good, and when it is determined that the spot welding is good (Ye).
In step s), a determination result of good welding is output in step S8. If it is determined in step S6 that there is a failure alarm (No) or if it is determined in step S7 that welding is not good (No), step S6 is performed.
In step 9, the result of the determination of poor welding is output, and an alarm of the corresponding alarm item is output.

【0081】次に、ステップS10において、振動位相
差dθ〔n〕と電極チップ整形時期判定基準値Seとを
比較する電極チップ整形時期の判定を開始し、ステップ
S11において、電極チップ整形時期か否かすなわち振
動位相差dθ〔n〕が電極チップ整形時期判定基準値S
eに達しているか否かを判定し、整形時期に達している
と判定した場合(Yes)には、ステップS12におい
て、電極チップ整形の警報を出力する。また、ステップ
S11で整形時期に達していないと判定した場合(N
o)およびステップS12の警報出力後には、ステップ
S13において、検出振動信号Vmの振幅レベルから散
りの有無を検出すると共に、通電タイミング信号φcか
ら散りの発生サイクルを検出して出力する。
Next, in step S10, the determination of the electrode tip shaping time is started by comparing the vibration phase difference dθ [n] with the electrode tip shaping time determination reference value Se. That is, the vibration phase difference dθ [n] is equal to the electrode tip shaping time determination reference value S.
e is determined, and if it is determined that the shaping time has been reached (Yes), an alarm of electrode tip shaping is output in step S12. If it is determined in step S11 that the shaping time has not been reached (N
After the alarm is output in step o) and step S12, in step S13, the presence or absence of dispersion is detected from the amplitude level of the detected vibration signal Vm, and the occurrence cycle of dispersion is detected and output from the energization timing signal φc.

【0082】以上で一回の溶接における良否判定処理を
完了する。なお、続けて次の溶接に備えるために、ステ
ップS13からステップS2に戻って待機状態となる。
それ以降は、ソフトウエアが停止されるまで処理を継続
する。
Thus, the pass / fail judgment processing in one welding is completed. In order to continuously prepare for the next welding, the process returns from step S13 to step S2 to be in a standby state.
Thereafter, the processing is continued until the software is stopped.

【0083】ここで、通電角検出回路211と電流値推
定回路212について説明する。電極間電圧Veは、図
19のタイミングチャートにおける(2)に示すよう
に、スポット溶接機10の通電経路のインダクタンスに
より溶接電流Iw(1)を微分した波形として検出され
る。本実施例では、時間分解能に優れた電極間電圧Ve
を検出し、その急峻な電圧変化点のみで細いパルス信号
が出力されるように処理して通電タイミング信号φcを
出力している。なお、細いパルス信号の発生にはハイパ
スフィルタが適用できる。
Here, the energization angle detection circuit 211 and the current value estimation circuit 212 will be described. The inter-electrode voltage Ve is detected as a waveform obtained by differentiating the welding current Iw (1) by the inductance of the conduction path of the spot welding machine 10, as shown in (2) in the timing chart of FIG. In this embodiment, the inter-electrode voltage Ve excellent in time resolution
Is detected, and the energization timing signal φc is output by processing so that a thin pulse signal is output only at the sharp voltage change point. Note that a high-pass filter can be used to generate a thin pulse signal.

【0084】このようにして得られた細いパルス信号
は、始めの信号Poが通電開始時期(以下『点弧』とす
る)に対応し、次の信号Pcが通電停止信号(以下『消
弧』とする)に対応し、後段の処理回路の動作タイミン
グ信号として用いられる。
In the thin pulse signal thus obtained, the first signal Po corresponds to the energization start timing (hereinafter referred to as "ignition"), and the next signal Pc corresponds to the energization stop signal (hereinafter "arc extinguishing"). ), And is used as an operation timing signal of a subsequent processing circuit.

【0085】次に、通電角φiには通電タイミング信号
φcを用い、最初の信号Poでハイレベル、次の信号P
cでローレベルとなるように交互にレベル変化させるこ
とで通電角φiに相当するパルス幅を有する信号(4)
としている。 なお、このパルス信号の生成には、フリ
ップフロップ素子が適用できる。このようにして、通電
角信号φiと通電タイミング信号φcが通電角検出回路
211から出力される。
Next, an energization timing signal φc is used for the energization angle φi, the first signal Po is at a high level, the next signal P
A signal having a pulse width corresponding to the conduction angle φi by alternately changing the level so as to be low level at c (4)
And Note that a flip-flop element can be used to generate the pulse signal. Thus, the energization angle signal φi and the energization timing signal φc are output from the energization angle detection circuit 211.

【0086】次に、電流値推定回路212では、通電電
流の半周期毎に更新される通電角信号φiを受けてその
パルス幅を測定し、順次溶接電流推定値Ieを更新して
出力する(5)。なお、この処理では、パルス幅の測定
にミラー積分回路(時間積分)が用いられ、溶接電流推
定値信号Ieの生成には、消弧のタイミングで動作する
サンプル・アンド・ホールド回路が用いられる。
Next, the current value estimation circuit 212 receives the energization angle signal φi updated every half cycle of the energization current, measures the pulse width thereof, and sequentially updates and outputs the estimated welding current value Ie ( 5). In this process, a Miller integration circuit (time integration) is used for measuring the pulse width, and a sample and hold circuit that operates at the timing of extinguishing is used to generate the welding current estimated value signal Ie.

【0087】また、ソフトウエアでは、図16に示すよ
うに、ステップS21において、点弧時刻の信号Poを
検出し、ステップS22において、消弧時刻の信号Pc
を検出し、ステップS23において、消弧時刻から点弧
時刻を減算することで溶接電流推定値Ieに対応した情
報を得ることができる。さらに、検出した減算値に溶接
電流変換係数Ifを乗じることで物理値に変換した溶接
電流推定値Ieを出力できる。このときの変換係数は以
下の式7により求める。
In the software, as shown in FIG. 16, in step S21, a signal Po of the firing time is detected, and in step S22, the signal Pc of the extinction time is detected.
Is detected, and in step S23, information corresponding to the estimated welding current value Ie can be obtained by subtracting the firing time from the arc extinguishing time. Further, by multiplying the detected subtraction value by the welding current conversion coefficient If, a welding current estimated value Ie converted into a physical value can be output. The conversion coefficient at this time is obtained by the following equation (7).

【0088】[0088]

【数7】 (Equation 7)

【0089】また、上記の処理は、一回の溶接におて通
電の半サイクル毎に繰り返され、ステップS24におい
て、次の点弧までの待ち時間Phを測定し、ステップS
25において、通電終了か否かを判定する。このステッ
プS25では、例えば通電が3サイクル以上時となった
場合に通電終了と判定するようにし、通電終了と判定し
た場合(Yes)には、計測した点弧時刻および消弧時
刻と通電量情報をもって図13のメインルーチンに戻
る。なお、通電終了ではないと判定した場合(No)に
はステップS21に戻る。なお、点弧時刻までの待ち時
間Phは、設定されるクールサイクル値の最大値以上に
設定すれば、クールサイクルのある溶接時でも途中でメ
インルーチンへ戻ることがない。
The above processing is repeated every half cycle of energization in one welding operation. In step S24, the waiting time Ph until the next ignition is measured.
At 25, it is determined whether or not the energization has ended. In step S25, for example, when the energization has been performed for three cycles or more, it is determined that the energization has ended. When it is determined that the energization has ended (Yes), the measured firing time, extinguishing time, and energization amount information To return to the main routine of FIG. If it is determined that the energization has not ended (No), the process returns to step S21. If the waiting time Ph until the ignition time is set to be equal to or longer than the maximum value of the set cool cycle value, the process does not return to the main routine even during welding with a cool cycle.

【0090】次に、先の図19および図17のフローチ
ャートに基づいて振動位相差検出回路214を説明す
る。図17のステップS31において、振動位相差測定
の前に良否判定モードSmに応じて処理手順を選択す
る。これが良否判定モード切替手段に相当する。
Next, the vibration phase difference detection circuit 214 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. In step S31 in FIG. 17, a processing procedure is selected according to the pass / fail determination mode Sm before the vibration phase difference measurement. This corresponds to the pass / fail judgment mode switching means.

【0091】検出振動対象が断続的機械減衰振動Vmで
ある場合には、処理手順はステップS31から振動位相
差検出手順へ進み、ステップS32において、通電タイ
ミング信号φcの点弧時刻Poを検出し、ステップS3
3において、断続的機械減衰振動Vmの振幅が検出しき
い値Ath以上であるか否かを判定する。このとき、断
続的機械減衰振動Vmが検出しきい値Athよりも大き
いと判定した場合(Yes)には、ステップS34にお
いて、その検出時刻Tvを検出する。そして、ステップ
S35において、振動検出時刻Tvから点弧時刻Poを
減算して振動位相差dθ〔n〕を求める。このときの検
出タイミングの一例を図19の(7)のdθ〔1.5〕
に示す。図19(7)では振幅が位相差に対応してお
り、その大きさは通電電流半周期を一周期として正規化
してある。
If the object to be detected is the intermittent mechanical damping vibration Vm, the processing proceeds from step S31 to the vibration phase difference detection procedure. In step S32, the ignition time Po of the energization timing signal φc is detected. Step S3
In 3, it is determined whether or not the amplitude of the intermittent mechanical damping vibration Vm is equal to or larger than the detection threshold value Ath. At this time, when it is determined that the intermittent mechanical damping vibration Vm is larger than the detection threshold value Ath (Yes), the detection time Tv is detected in step S34. Then, in step S35, the firing phase time Po is subtracted from the vibration detection time Tv to obtain the vibration phase difference dθ [n]. An example of the detection timing at this time is dθ [1.5] in (7) of FIG.
Shown in In FIG. 19 (7), the amplitude corresponds to the phase difference, and the magnitude is normalized with one cycle of the conduction current as one cycle.

【0092】これに対して、先のステップS33におい
て、断続的機械減衰振動Vmが検出しきい値Athより
も小さいと判定した場合(No)には、ステップS36
において、点弧時刻Poの検出からの経過時間が通電電
流半周期に達したか否かを判定し、通電電流半周期に達
していないと判定した場合(No)には、ステップS3
3に戻って振動の検出待ちとなり、通電電流半周期に達
したと判定した場合(Yes)には、ステップS37に
おいて、検出サイクルは振動検出不可能として、振動位
相差dθ〔n〕に正規化の最大値1を代入する。
On the other hand, if it is determined in step S33 that the intermittent mechanical damping vibration Vm is smaller than the detection threshold value Ath (No), step S36 is executed.
In step S3, it is determined whether or not the elapsed time from the detection of the ignition time Po has reached the half cycle of the conduction current. If it is determined that the half cycle of the conduction current has not been reached (No), the process proceeds to step S3.
3, the process waits for detection of vibration, and when it is determined that the half cycle of the energizing current has been reached (Yes), in step S37, the detection cycle is determined to be impossible to detect vibration, and is normalized to the vibration phase difference dθ [n]. Is substituted for the maximum value of 1.

【0093】以上の処理は、一回の溶接において、通電
終了を検出するまで通電の半サイクル毎に繰り返され
る。この振動位相差dθ〔n〕の配列変数は半サイクル
毎に更新され、通電終了時には通電サイクル総数の2倍
の数の位相差データが検出される。これが振動位相差標
本化手段である。
The above process is repeated in each welding half cycle until the end of energization is detected in one welding operation. The array variable of the vibration phase difference dθ [n] is updated every half cycle, and at the end of energization, twice as many phase difference data as the total number of energization cycles are detected. This is the vibration phase difference sampling means.

【0094】そして、ステップS38において、点弧時
刻Poの待ち時間Phを測定し、ステップS39におい
て、通電終了か否かを判定し、通電終了と判定した場合
(Yes)には、ステップS310に進んで異常データ
の排除を行い、通電終了ではないと判定した場合(N
o)には、ステップS32へ戻る。
Then, in step S38, the waiting time Ph at the firing time Po is measured. In step S39, it is determined whether or not the energization is completed. If it is determined that the energization is completed (Yes), the process proceeds to step S310. To eliminate abnormal data and determine that power supply has not ended (N
In o), the process returns to step S32.

【0095】ここで、異常データとは、図19(7)の
振動位相差dθ〔0.5〕やdθ〔1.0〕に示すよう
に、断続的機械減衰振動Vmの振幅が小さくて振動検出
不能となったときにdθ〔n〕に代入されたデータ
〔1〕や、図20(4)の振動位相差dθ〔3.5〕や
dθ〔4.0〕に示すように、散りなどにより点弧後に
直ちに振動が検出されてdθ〔n〕が
Here, the abnormal data is defined as the vibration phase difference dθ [0.5] or dθ [1.0] shown in FIG. As shown by the data [1] substituted for dθ [n] when the detection becomes impossible and the vibration phase difference dθ [3.5] and dθ [4.0] in FIG. As a result, vibration is detected immediately after ignition, and dθ [n] is

〔0〕に近い値と
なったデータであり、平均的な検出位相差に対して大き
く乖離したデータを示す。そこで、ステップS310に
おいて、異常データを標本データ(母集団)から取り除
く処理を行う。これが標本データ適正化手段である。
This is data that has a value close to [0], and indicates data that greatly deviates from the average detected phase difference. Therefore, in step S310, a process of removing abnormal data from the sample data (population) is performed. This is the sample data optimizing means.

【0096】そして、ステップS311において、最後
に残った標本データから代表値を算出して判定パラメー
タJpとする。このとき、判定パラメータJpを求める
手段としては、計算時間で有利な算術平均のほかに、低
頻度で大偏差のノイズ的な標本データの影響を受けずに
実行値的な代表値が得られる幾何平均または最頻値(モ
ード)が有効である。これが判定パラメータ決定手段で
ある。
Then, in step S311, a representative value is calculated from the last remaining sample data and used as a determination parameter Jp. At this time, as means for obtaining the determination parameter Jp, in addition to the arithmetic mean which is advantageous in the calculation time, a geometrical value which can obtain a representative value as an effective value without being affected by low-frequency, large-deviation, noise-like sample data is used. The average or mode (mode) is valid. This is the determination parameter determining means.

【0097】次に、検出振動対象が図3(a)に示す如
き金属溶融振動である場合には、処理手順はステップS
31から金属溶融時間処理手順に進み、ステップS31
2において、通電タイミング信号φcの点弧時刻Poを
検出し、ステップS313において、金属溶融振動の振
幅値が検出しきい値Ath以上になった時刻Tvを検出
し、ステップS314において、金属溶融検出時刻Tv
から点弧時刻Poを減算して通電開始から振動第1波検
出までの時間Tbを求め、これを判定パラメータとす
る。このようにして得た判定パラメータをもって図13
のメインルーチンへ戻る。
Next, if the object to be detected is a metal melting vibration as shown in FIG.
From step 31, the process proceeds to the metal melting time processing procedure, and step S31
In step 2, the ignition time Po of the energization timing signal φc is detected, and in step S313, the time Tv at which the amplitude value of the metal melting vibration has exceeded the detection threshold value Ath is detected. In step S314, the metal melting detection time Tv
Is subtracted from the firing time Po to obtain a time Tb from the start of energization to the detection of the first vibration wave, and this is used as a determination parameter. FIG. 13 shows the determination parameters obtained in this manner.
Return to the main routine.

【0098】次に、図8および図9には、振動位相差検
出回路214の他の実施例としてハードウエアで構成し
た場合のブロック図を示す。図8に示す実施例におい
て、振動位相差標本化回路214aは、図17中のステ
ップS32〜S38に相当し、通電タイミング信号φc
の点弧時刻Poカウントを開始し、断続的機械減衰振動
Vmが検出しきい値Ath以上になった時刻でカウント
を停止する時間カウンタである。また、この時間カウン
タは、通電電流の半サイクル毎に実行して振動位相差の
標本データを得る。それ以降、標本データ適正化回路2
14bは、図17のステップS310と同等の論理にて
判定パラメータを求め、判定パラメータ決定回路214
cは、図17のステップS311と同等の論理にて判定
パラメータを求める。
Next, FIGS. 8 and 9 show block diagrams of another embodiment of the vibration phase difference detection circuit 214 which is constituted by hardware. In the embodiment shown in FIG. 8, the oscillation phase difference sampling circuit 214a corresponds to steps S32 to S38 in FIG.
Is a time counter that starts counting the firing time Po and stops counting when the intermittent mechanical damping vibration Vm becomes equal to or greater than the detection threshold value Ath. The time counter is executed every half cycle of the supplied current to obtain sample data of the vibration phase difference. After that, sample data optimization circuit 2
14b determines a determination parameter by the same logic as in step S310 of FIG.
For c, a determination parameter is obtained by the same logic as in step S311 in FIG.

【0099】また、検出振動対象を金属溶融振動とした
時の判定パラメータを求めるバースト波検出時刻検出回
路214dは、図17のステップS312〜S314に
相当し、最初の通電タイミング信号φcの点弧時刻Po
でカウントを開始し、金属溶融振動が検出しきい値At
h以上になった時点でカウントを停止する時間カウンタ
であり、これにより振動第1波検出までの時間Tbを得
る。最後に、良否判定モードSmに応じて、断続的機械
減衰振動よる判定パラメータか金属溶融振動による判定
パラメータかを判定し、判定モード切替えスイッチ21
4eにて切替えて出力する。
A burst wave detection time detection circuit 214d for obtaining a determination parameter when the object to be detected is metal melting vibration corresponds to steps S312 to S314 in FIG. 17, and corresponds to the firing time of the first energization timing signal φc. Po
Starts counting, and the metal melting vibration reaches the detection threshold value At.
h is a time counter that stops counting when it reaches h or more, thereby obtaining a time Tb until the first vibration wave is detected. Finally, in accordance with the pass / fail determination mode Sm, it is determined whether the determination parameter is based on intermittent mechanical damping vibration or the determination parameter based on metal melting vibration.
The output is switched at 4e.

【0100】図9に示す実施例において、相互相関演算
回路214fは、通電タイミング信号φcと断続的機械
減衰振動Vmの相互相関の時間軸推移(Rxy(t))を
算出し、最初に相関係数が最大ピークとなる時間tcを
求め、その時間tcW振動位相差dθ〔n〕rとする。
この処理を通電電流の半サイクル毎に実行し、振動位相
差の標本データを得る。なお、相互相関の計算時間幅τ
は、通電電流の半サイクルとし、基準時刻は点弧時刻P
oにとり、断続的機械減衰振動Vmは包絡線波形とする
と明瞭な相関係数のピークが得やすい。
In the embodiment shown in FIG. 9, the cross-correlation calculating circuit 214f calculates the time-base transition (Rxy (t)) of the cross-correlation between the energization timing signal φc and the intermittent mechanical damping vibration Vm, and firstly calculates the phase relation. The time tc at which the number reaches the maximum peak is obtained, and the time tcW is set as the vibration phase difference dθ [n] r.
This process is executed every half cycle of the conduction current to obtain sample data of the vibration phase difference. The calculation time width τ of the cross-correlation
Is a half cycle of the conduction current, and the reference time is the ignition time P
As for o, when the intermittent mechanical damping vibration Vm has an envelope waveform, a clear peak of the correlation coefficient is easily obtained.

【0101】また、金属溶融振動による判定パラメータ
tbは、バースト波検出時刻検出回路214gにおい
て、相互相関演算回路214fで得た標本データの中か
ら最初に1以下になった振動位相差dθ〔n〕を抽出
し、その振動位相差dθ〔n〕が抽出される以前のサイ
クル数分の周期時間を加算して求める。
The determination parameter tb based on the metal melting vibration is the vibration phase difference dθ [n] which becomes the first or less among the sample data obtained by the cross-correlation calculation circuit 214f in the burst wave detection time detection circuit 214g. Is extracted, and the cycle time for the number of cycles before the vibration phase difference dθ [n] is extracted is obtained.

【0102】次に、図14のフローチャートに基づいて
良否判定基準値設定手段の実施例を説明する。
Next, an embodiment of the pass / fail judgment reference value setting means will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0103】ステップS110において、基準値の設定
モードを選択する。ここでは、良否判定基準値を固定的
に設定する固定モードと、検出量に予め設定しておいた
調整係数Skを乗じて良否判定基準値を自動設定する自
動設定モードと、外部からの入力信号に応じて予め設定
しておいた基準値マップから良否判定基準値を検索して
設定する外部入力モードとを用途に合わせて選択し得る
ものとなっている。
In step S110, a reference value setting mode is selected. Here, a fixed mode for fixedly setting the pass / fail judgment reference value, an automatic setting mode for automatically setting the pass / fail judgment reference value by multiplying the detection amount by a preset adjustment coefficient Sk, and an external input signal The external input mode in which a pass / fail judgment reference value is retrieved from a reference value map set in advance in accordance with the external input mode can be selected according to the application.

【0104】固定モードでは、ステップS111におい
て、良否判定モードSmに応じて処理手順を選択する。
これは振動位相差検出回路214の良否判定モード選択
と連動して切替えるもので、良否判定モード切替え手段
に相当する。そして、良否判定対象を断続的機械減衰振
動Vmの位相差Jpとした場合では、ステップS112
において、良否判定基準値の下限の良否判定基準値Jr
(L)を読み込む。このときの下限値の設定には、溶接
電流の許容下限値の時の振動位相差dθを目安にする。
また、図5(b)に基づいて既に説明したように、溶接
電流値が不足すると、その時に検出される振動位相差d
θも小さくなる。したがって、電流不足の許容下限値電
流において良好な溶接が行われる時の振動位相差dθが
『溶接良好』と判定するための下限値となる。この時の
振動位相差dθを予め求めておき、良否判定基準の下限
値に設定する。
In the fixed mode, in step S111, a processing procedure is selected according to the pass / fail judgment mode Sm.
This is switched in conjunction with the selection of the quality judgment mode of the vibration phase difference detection circuit 214, and corresponds to a quality judgment mode switching means. If the quality determination target is the phase difference Jp of the intermittent mechanical damping vibration Vm, step S112
At the lower end of the pass / fail judgment reference value Jr
(L) is read. In setting the lower limit at this time, the vibration phase difference dθ at the allowable lower limit of the welding current is used as a guide.
Further, as described above with reference to FIG. 5B, when the welding current value is insufficient, the vibration phase difference d detected at that time is determined.
θ also decreases. Therefore, the vibration phase difference dθ when good welding is performed at the allowable lower limit current of insufficient current is the lower limit for determining “good welding”. The vibration phase difference dθ at this time is obtained in advance, and set to the lower limit value of the pass / fail judgment criterion.

【0105】次に、ステップS113において、上限の
良否判定基準値を読み込む。この時の上限値の設定に
は、電極チップの加圧力の許容下限力時の振動位相差d
θ、およびお電極チップ連続使用限界時の振動位相差d
θのうちの小さい方を目安にする。これは図5(a)に
基づいて既に説明した通り、加圧力が不足すると振動位
相差dθが大きくなる関係にあり、また、電極チップの
摩耗による連続使用限界時にも振動位相差dθが大きく
なる。したがって、加圧力の許容下限または電極チップ
の連続使用限界時の振動位相差dθが『溶接良好』と判
定するための上限値となる。この時の振動位相差dθを
予め求めておき、良否判定基準の上限値に設定する。こ
れにより、図22に示すように上限値Jr(U)と下限
値Jr(L)の二つの良否判定基準値が設定される。
Next, in step S113, the upper / lower quality judgment reference value is read. To set the upper limit at this time, the vibration phase difference d at the time of the allowable lower limit force of the pressing force of the electrode tip is set.
θ, and vibration phase difference d at the limit of continuous use of electrode tip
Use the smaller of θ as a guide. As described above with reference to FIG. 5A, the vibration phase difference dθ increases when the pressing force is insufficient, and the vibration phase difference dθ also increases at the time of continuous use limit due to wear of the electrode tip. . Therefore, the allowable lower limit of the pressing force or the vibration phase difference dθ at the time of the continuous use limit of the electrode tip is the upper limit for determining “good welding”. The vibration phase difference dθ at this time is obtained in advance, and set to the upper limit of the pass / fail judgment criterion. As a result, as shown in FIG. 22, two pass / fail judgment reference values of the upper limit Jr (U) and the lower limit Jr (L) are set.

【0106】また、良否判定モードSmで金属溶融振動
を良否判定対象とした場合には、電流不足によっても振
動位相差dθが大きくなって下限値設定が不要に成るた
め、下限値の読み込みを省略している。これにより図2
1に示すように、1つの良否判定基準値が設定される。
When the metal melting vibration is judged as a good or bad in the good or bad judgment mode Sm, the vibration phase difference dθ becomes large even if the current is insufficient, and the setting of the lower limit becomes unnecessary. Therefore, the reading of the lower limit is omitted. are doing. As a result, FIG.
As shown in FIG. 1, one pass / fail judgment reference value is set.

【0107】自動設定モードでは、用途に応じて良否判
定基準値算出の参照パラメータを位相差と電流値とで選
択できるようしている。まず、位相差を参照パラメータ
に選択した場合では、ステップS115において、予め
求めておいた調整係数Skを読み込む。この調整係数S
kは、良好な溶接が行われている時の振動位相差と、不
良判定にしたい振動位相差との比で次の式8を目安に設
定する。
In the automatic setting mode, the reference parameter for calculating the pass / fail judgment reference value can be selected by the phase difference and the current value according to the application. First, when the phase difference is selected as the reference parameter, in step S115, a previously obtained adjustment coefficient Sk is read. This adjustment coefficient S
k is a ratio between the vibration phase difference when good welding is performed and the vibration phase difference to be determined as a defect, and is set using the following equation 8 as a guide.

【0108】[0108]

【数8】 (Equation 8)

【0109】続いて、ステップS116において、良好
な溶接が行われている時の振動位相差(判定パラメータ
Jp)を読み込む。この読み込みには予め記憶しておい
た振動位相差を呼び出しても良いが、溶接ガンにスイッ
チを設けておき、電極チップの交換後等で溶接条件が良
好な状態にある時に、そのスイッチを押すことで読み込
まれるようにしておけば、電極チップ交換毎に変動する
振動位相差におういて良否判定基準値を適応させること
ができるようになる。そして、ステップS117におい
て、読み込まれた調整係数Skと振動位相差を乗じて良
否判定基準値Jrを次の式9で算出して出力する。この
設定の様子として図23に溶接回数と位相差の関係を示
す。
Subsequently, in step S116, the vibration phase difference (determination parameter Jp) when good welding is performed is read. For this reading, a previously stored vibration phase difference may be called, but a switch is provided on the welding gun, and when the welding conditions are in a good state after replacing the electrode tip or the like, the switch is pressed. In this case, the quality determination reference value can be adapted to the vibration phase difference that changes each time the electrode tip is replaced. Then, in step S117, the read / write adjustment coefficient Sk is multiplied by the vibration phase difference to calculate and output a pass / fail judgment reference value Jr by the following equation 9. FIG. 23 shows the relationship between the number of weldings and the phase difference as this setting.

【0110】[0110]

【数9】 (Equation 9)

【0111】また、溶接電流を参照パラメータに選択し
た場合には、ステップS118において、予め求めてお
いた調整係数Sk’を読み込む。この調整係数Sk’
は、設定した溶接電流値と不良判定したい振動位相差と
の比で、次の式10を目安にして設定する。
If the welding current has been selected as the reference parameter, the adjustment coefficient Sk 'determined in advance is read in step S118. This adjustment coefficient Sk '
Is a ratio between the set welding current value and the vibration phase difference to be determined as a defect, and is set using the following Expression 10 as a guide.

【0112】[0112]

【数10】 (Equation 10)

【0113】そして、ステップS119において、良好
な溶接が行われている時の振動位相差(判定パラメータ
Jp)を読み込む。この読み込みは、予め記憶しておい
た振動位相差を呼び出しても良いが、溶接良否判定の度
に検出される溶接電流Ieを用いれば、電流変動による
振動位相差dθ(i)に応じて良否判定基準値Jr
(i)を適応させることができる。そして、ステップS
120において、読み込まれた調整係数Sk’と振動位
相差Jp(i)を乗じて良否判定基準値Jr(i)を次
の式11で算出して出力する。この設定の様子として図
24に溶接回数および通電電流と位相差との関係を示
す。
Then, in step S119, the vibration phase difference (determination parameter Jp) when good welding is being performed is read. For this reading, a previously stored vibration phase difference may be called, but if the welding current Ie detected each time the welding quality is determined is used, the quality is determined according to the vibration phase difference dθ (i) due to the current fluctuation. Judgment reference value Jr
(I) can be adapted. And step S
At 120, the read / write adjustment coefficient Sk 'is multiplied by the vibration phase difference Jp (i) to calculate and output a pass / fail judgment reference value Jr (i) according to the following equation 11. FIG. 24 shows the relationship between the number of weldings, the energizing current, and the phase difference as this setting.

【0114】[0114]

【数11】 [Equation 11]

【0115】外部入力モードでは、ステップS121に
おいて、外部より入力される板圧信号を読み込み、ステ
ップS122において、予め設定しておいた板厚対良否
判定基準値マップを参照して読み込んだ板厚を検索し、
ステップS123において、対応する良否判定基準値を
読み出す。この際、マップには、図15に示すような板
厚対良否判定基準値マップが設定してあり、例えば外部
より入力された板厚が2.0mmであったとすると、こ
れに対応した良否判定基準値Jr=0.5が設定され
る。
In the external input mode, in step S121, a sheet pressure signal input from the outside is read, and in step S122, the sheet thickness read with reference to a preset sheet thickness versus pass / fail judgment reference value map is used. Search and
In step S123, the corresponding pass / fail judgment reference value is read. At this time, in the map, a thickness-to-goodness determination reference value map as shown in FIG. 15 is set. For example, if the thickness input from the outside is 2.0 mm, the quality determination corresponding to this is made. Reference value Jr = 0.5 is set.

【0116】なお、図14のフローチャートには記載し
ていないが、被溶接材の板厚と振動位相差は図4(c)
に示すように比例関係にあることから、板厚対良否判定
基準値マップの代わりに調整係数Sk’’を用い、溶接
電流による自動設定モードと同様に良否判定基準値を設
定しても良い。この設定の様子として図25に溶接回数
および板厚と位相差との関係を示す。
Although not described in the flow chart of FIG. 14, the thickness and vibration phase difference of the material to be welded are shown in FIG.
Since there is a proportionality relationship as shown in FIG. 7, an adjustment coefficient Sk ″ may be used in place of the sheet thickness versus the quality judgment reference value map, and a quality judgment reference value may be set similarly to the automatic setting mode based on the welding current. FIG. 25 shows the relationship between the number of weldings, the plate thickness, and the phase difference as this setting.

【0117】次に、図12に基づいて溶接不良警報手段
の実施例を説明する。まず、溶接不良警報手段に関わる
設定条件不適合手段の実施例を説明すると、図26のd
θ〔n〕は、設定条件に適合した溶接時における振動位
相差の通電サイクル推移を示す。そして、Ln〔n〕と
Ll〔n〕はそれぞれ適合判定基準値の上限位相差およ
び下限位相差を示す。したがって、検出される振動位相
差dθ〔n〕が夫々の通電サイクルにおいてLn〔n〕
とLl〔n〕の範囲内にある場合は、その時の被溶接材
は設定条件に適合していると判定する。これに対して、
検出される振動位相差dθ〔n〕が夫々の通電サイクル
においてLn〔n〕とLl〔n〕の範囲外にある場合
は、不適合と判定して設定条件不適合警報Woを出力す
る。
Next, an embodiment of the welding failure alarm means will be described with reference to FIG. First, an embodiment of the setting condition non-conforming means relating to the welding defect alarm means will be described.
θ [n] indicates the transition of the energization cycle of the vibration phase difference at the time of welding conforming to the set conditions. Ln [n] and Ll [n] indicate the upper limit phase difference and the lower limit phase difference of the matching determination reference value, respectively. Therefore, the detected vibration phase difference dθ [n] is Ln [n] in each energization cycle.
And Ll [n], it is determined that the material to be welded at that time conforms to the set conditions. On the contrary,
If the detected vibration phase difference dθ [n] is out of the range between Ln [n] and Ll [n] in each energization cycle, it is determined that the vibration phase difference is nonconforming, and the set condition nonconformity alarm Wo is output.

【0118】この実施例では、適合判定基準値を通電サ
イクル進行に合わせて比較器216bへ順次送り出すた
めにシフトレジスタ216aを用いている。予め通電サ
イクル毎の適合判定基準値を設定しておき、これを通電
開始の信号t0によりそれぞれシフトレジスタ216a
にセットする。比較時には通電タイミング信号φcの点
弧時刻Poをシフトロックとして用い、振動位相差dθ
〔n〕に対応した通電サイクルの適合判定基準値Ln
〔n〕とLl〔n〕が比較器216bに送られ、振動d
θ〔n〕が適合判定基準値Ln〔n〕とLl〔n〕の範
囲外にないかを比較判定する。
In this embodiment, the shift register 216a is used to sequentially send the conformity determination reference value to the comparator 216b in accordance with the progress of the energizing cycle. An adaptation determination reference value for each energization cycle is set in advance, and this is set in response to the energization start signal t0.
Set to. At the time of comparison, the firing time Po of the energization timing signal φc is used as a shift lock, and the vibration phase difference dθ
Conformity determination reference value Ln of energization cycle corresponding to [n]
[N] and Ll [n] are sent to the comparator 216b, and the vibration d
It is determined whether θ [n] is out of the range of the matching determination reference value Ln [n] and Ll [n].

【0119】次に、電極チップ溶着検出手段の実施例を
説明する。電極チップ溶着時は、適正な通電が成されて
いるにもかかわらず、断続的機械減衰振動Vmの振幅が
極端に小さくなる。したがって、断続的機械減衰振動V
mをダイオード216cに通して整流した後、ローパス
フィルタ216dにより振幅平均値を抽出し、電圧比較
器216eにおいて電極チップ溶着検出しきい値Ath
と比較する。また、通電電流値も電極間電圧から求めた
電流推定値Ieと適正通電値Viを電圧比較器216f
で比較し、論理積素子216gにおいて、振幅平均値が
電極チップ溶着検出しきい値Athよりも小さく且つ通
電電流が適正値以上の場合を抽出して電極チップ溶着警
報Weを出力させる。
Next, an embodiment of the electrode chip welding detecting means will be described. At the time of electrode tip welding, the amplitude of the intermittent mechanical damping vibration Vm becomes extremely small despite the proper energization. Therefore, the intermittent mechanical damping vibration V
After rectifying m through a diode 216c, an average amplitude value is extracted by a low-pass filter 216d, and a voltage comparator 216e detects an electrode chip welding detection threshold Ath.
Compare with Also, the energizing current value is determined by comparing the estimated current value Ie obtained from the voltage between the electrodes and the appropriate energizing value Vi with a voltage comparator 216f.
In the AND element 216g, a case where the amplitude average value is smaller than the electrode chip welding detection threshold value Ath and the energizing current is equal to or more than an appropriate value is extracted, and the electrode chip welding alarm We is output.

【0120】次に、電流通電不良検出手段の実施例を説
明する。図27は通電電流と比例関係にある通電角を振
動振幅の平均値で割った値の溶接回数における推移を示
している。通常、通電電流値は溶接制御装置11におい
て一定に制御されるが、振動振幅は溶接回数の増加に伴
って大きくなる。そのため図27では右下がりの推移を
示している。ところが、電源電圧の低下や被溶接材の電
気抵抗の増加が生じると、予定の通電量が得られなくな
るので、溶接制御装置11は通電角を増大させる。その
結果、通電不良の場合は、図27に示すように、通電角
の増大と通電不足による振動振幅の減衰により、通電角
を振動振幅で割った値は大きくなる。この通電不良を検
出するために、除算器216hにおいて電極間電圧より
求めた電流推定値Ieを振動振幅の平均値で割り、電圧
比較器216fにて予め設定した比較電圧Viと比較
し、大きい場合には『通電不良』と判定して警報信号W
iを出力する。
Next, an embodiment of the current conduction failure detecting means will be described. FIG. 27 shows a transition in the number of weldings of a value obtained by dividing a conduction angle proportional to a conduction current by an average value of vibration amplitude. Normally, the current value is controlled to be constant by the welding control device 11, but the vibration amplitude increases with an increase in the number of weldings. Therefore, FIG. 27 shows a downward-sloping transition. However, when the power supply voltage decreases or the electrical resistance of the material to be welded increases, the predetermined amount of current cannot be obtained, so that the welding control device 11 increases the current flowing angle. As a result, in the case of an energization failure, as shown in FIG. 27, the value obtained by dividing the energization angle by the vibration amplitude becomes large due to the increase in the energization angle and the attenuation of the vibration amplitude due to insufficient energization. In order to detect this energization failure, the current estimation value Ie obtained from the inter-electrode voltage in the divider 216h is divided by the average value of the vibration amplitude, and is compared with a preset comparison voltage Vi in the voltage comparator 216f. Is determined to be "power failure" and the alarm signal W
Output i.

【0121】次に、分流検出手段の実施例について説明
する。図28は振動位相差から振動位相差の過去の平均
値を差し引いた値の溶接回数における推移を示してい
る。通常、電極チップ先端の劣化に伴い溶接回数の増加
に応じて振動位相角は右上がりの推移を示す。ところ
が、既に溶接した箇所への通電電流の分流が発生した場
合、溶接制御装置11から見た通電電流値は適正範囲に
あるが、加圧部の通電電流は近傍への溶接点への分流に
より減少する。その結果、分流発生時には加圧部のナゲ
ット形成が促進されないため、図28に示すように振動
位相差が急に大きくなる。
Next, an embodiment of the branch detection means will be described. FIG. 28 shows the transition in the number of weldings of a value obtained by subtracting the past average value of the vibration phase difference from the vibration phase difference. Normally, the vibration phase angle changes to the right as the number of welding increases with the deterioration of the tip of the electrode tip. However, when a shunt of the energizing current to the already welded portion occurs, the energizing current value viewed from the welding control device 11 is in an appropriate range, but the energizing current of the pressurizing portion is shunted to a nearby welding point. Decrease. As a result, the nugget formation of the pressurizing portion is not promoted at the time of the occurrence of the branch flow, so that the vibration phase difference suddenly increases as shown in FIG.

【0122】したがって、この分流を検出するために、
まず過去の振動位相差の移動平均値を移動平均回路21
6iにて求め、減算器216jにて現在の振動位相差
(判定パラメータJr)から移動平均値を差し引き、今
回の振動位相差の変化量の絶対値を算出する。次に、そ
の変化量が予め設定しておいた分流判定基準値Vbより
大きいか否かを電圧比較器16kにて判定する。そし
て、他の変動要因との区別をつけるために、通電量が適
正値にあることと良否判定基準値あるいは電極チップ整
形時期判定基準値に達していないことを論理積素子21
6mで総合判断して、今回の振動位相差が分流判定基準
値Vbより大きい場合に、分流電流発生と判定して警報
信号Wbを出力する。
Therefore, in order to detect this branch flow,
First, the moving average value of the past vibration phase difference is
6i, the moving average value is subtracted from the current vibration phase difference (judgment parameter Jr) by the subtracter 216j, and the absolute value of the change amount of the current vibration phase difference is calculated. Next, the voltage comparator 16k determines whether or not the amount of change is greater than a preset branch determination reference value Vb. Then, in order to make a distinction from other fluctuation factors, the logical product element 21 determines that the energization amount is at an appropriate value and that it does not reach a pass / fail judgment reference value or an electrode tip shaping time judgment reference value.
Comprehensive determination is made at 6 m, and if the current vibration phase difference is larger than the shunt determination reference value Vb, it is determined that a shunt current has occurred and an alarm signal Wb is output.

【0123】また、溶接不良警報手段の実施例では、論
理和素子216nを用い、設定条件不適合検出手段、電
極チップ溶着検出手段、電流通電不良検出手段および分
流検出手段の各警報出力の論理和を溶接不良警報Swと
して出力する。さらに、この溶接不良警報Swは、図1
3に示すように、溶接良否判定(ステップS5)の前に
実行されるようになっており、溶接不良警報Swが出力
された時には、溶接良否判定を実行しないものとしてい
る。したがって、この時の溶接良否判定は、強制的に溶
接不良と判定して警報と共に出力する(ステップS
9)。
Further, in the embodiment of the welding failure alarm means, the logical sum of each alarm output of the setting condition nonconformity detection means, the electrode tip welding detection means, the current conduction failure detection means and the branch current detection means is used by using the OR element 216n. This is output as the welding failure alarm Sw. Further, this welding failure alarm Sw is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the process is executed before the welding quality determination (step S5), and when the welding failure alarm Sw is output, the welding quality determination is not performed. Therefore, in this case, the quality of the welding is determined forcibly as a poor welding and output with an alarm (step S).
9).

【0124】次に、電極チップ整形時期検出手段の実施
例について説明する。既に説明したように、図13のフ
ローチャートにおいて、振動位相差dθ〔n〕の代表値
である判定パラメータJpが電極チップ整形時期判定基
準値Seに達したか否かを比較判定し、電極チップ整形
時期に達している場合は電極チップ整形警報を出力す
る。また、この手段をハードウエアで構成した場合の実
施例を図10に示す。ここで、移動平均回路218a
は、電極チップ整形時期の判定パラメータの大きな変動
を少なくし、比較器218bにおける電極チップ整形時
期判定基準値Seとの比較を安定させるために設けてあ
る。なお、自動電極チップ整形装置(オートチップドレ
ッサー)を使用している場合は、この電極チップ整形警
報出力を整形実行のイベント信号として入力することで
効率の良い電極チップ整形が実施できる。
Next, an embodiment of the electrode tip shaping time detecting means will be described. As described above, in the flowchart of FIG. 13, it is determined whether or not the determination parameter Jp, which is the representative value of the vibration phase difference dθ [n], has reached the electrode tip shaping time determination reference value Se. If the time has been reached, an electrode tip shaping alarm is output. FIG. 10 shows an embodiment in which this means is constituted by hardware. Here, the moving average circuit 218a
Is provided in order to reduce a large variation in the determination parameter of the electrode tip shaping time and to stabilize the comparison with the electrode tip shaping time determination reference value Se in the comparator 218b. When an automatic electrode tip shaping device (auto tip dresser) is used, efficient electrode tip shaping can be performed by inputting this electrode tip shaping alarm output as an event signal for shaping execution.

【0125】次に、図18および図20に基づいて、散
りサイクル出力手段の実施例について説明する。まず、
ステップS130において、通電タイミング信号φcの
点弧時刻Poを検出し、ステップS131において、散
り発生サイクル検出用のカウンタに0.5を加算sす
る。これは散りの発生を溶接電流サイクルの半周期毎に
行っているためである。次に、ステップS132におい
て、断続的機械減衰振動Vmの振幅が検出しきい値At
h以上であるか否かを判定し、この際、断続的機械減衰
振動Vmの振幅が検出しきい値Athよりも大きいと判
定した場合(Yes)には、ステップS133において
振動検出時刻Tvを検出する。
Next, an embodiment of the scatter cycle output means will be described with reference to FIGS. First,
In step S130, the firing time Po of the energization timing signal φc is detected, and in step S131, 0.5 is added to the counter for detecting the scattering occurrence cycle. This is because scattering occurs every half cycle of the welding current cycle. Next, in step S132, the amplitude of the intermittent mechanical damping vibration Vm is set to the detection threshold At.
h. At this time, when it is determined that the amplitude of the intermittent mechanical damping vibration Vm is larger than the detection threshold value Ath (Yes), the vibration detection time Tv is detected in step S133. I do.

【0126】続いて、ステップS134において、記憶
した振動検出時刻Tvから点弧時刻Poを減算した結果
が0であるか否かを判定し、結果が0であると判定した
場合(Yes)には、ステップS135において、その
時の散り発生サイクルカウンタの値を記憶する。この散
りの検出タイミングの一例を図20(4)のdθ〔3.
5〕に示す。また、図20(3)は、断続的機械減衰振
動Vmを整流した後に検出しきい値Athと比較した結
果を示し、ハイレベルがVm>Athの状態を示す。し
たがって、点弧時刻Poの検出時点でハイレベルとなっ
ている期間3.5〜4.5サイクルでは、点弧時刻Po
と振動検出時刻Tvの差はdθ〔n〕は0となる。
Subsequently, in step S134, it is determined whether or not the result of subtracting the firing time Po from the stored vibration detection time Tv is 0. If it is determined that the result is 0 (Yes), In step S135, the value of the scattering occurrence cycle counter at that time is stored. An example of the detection timing of this scattering is dθ [3.
5]. FIG. 20 (3) shows the result of comparing the intermittent mechanical damping vibration Vm with the detection threshold value Ath after rectification, and shows a state where the high level is Vm> Ath. Therefore, during the period of 3.5 to 4.5 cycles during which the high level is detected at the time of detection of the firing time Po, the firing time Po
And the difference between the vibration detection time Tv and dθ [n] is zero.

【0127】これに対して、ハイレベルがVm<Ath
である場合は、ステップS136において、点弧時刻P
oの検出からの経過時間が通電電流半周期に達したか否
かを判定する。ここで、達していないと判定した場合
(No)には、ステップS132に戻って振動の検出待
ちとなる。また、通電電流半周期に達したと判定した場
合(Yes)には、ステップS137において、検出サ
イクルは振動検出不可能として、振動位相差dθ〔n〕
に正規化の最大値1を代入する。以上の処理は、一回の
溶接において通電終了を検出するまで通電の半サイクル
毎に繰り返される。これは図16で説明した通電電流推
定回路212のフローチャートと同様の手順で処理を行
っている。
On the other hand, when the high level is Vm <Ath
, The firing time P is determined in step S136.
It is determined whether or not the elapsed time from the detection of o has reached the half cycle of the conduction current. Here, if it is determined that it has not reached (No), the process returns to step S132 and waits for detection of vibration. When it is determined that the half cycle of the energizing current has been reached (Yes), in step S137, the detection cycle is determined to be incapable of detecting vibration, and the vibration phase difference dθ [n] is determined.
Is substituted for the maximum value 1 of the normalization. The above processing is repeated every half cycle of energization until the end of energization is detected in one welding operation. This process is performed in the same procedure as the flowchart of the energizing current estimation circuit 212 described with reference to FIG.

【0128】そして、ステップS138において、点弧
待ち時間Phを測定し、ステップS139において、通
電終了か否かを判定し、この際,通電終了ではないと判
定した場合(No)には、ステップs130に戻り、通
電終了と判断した場合(Yes)には、ステップS14
0において、散りを検出したか否かを判定し、散りが発
生した場合にはステップS141において散り発生サイ
クルカウンタの値を出力し、その後、図13に示すメイ
ンルーチンへ戻る。
Then, in step S138, the ignition waiting time Ph is measured. In step S139, it is determined whether or not the energization is completed. If it is determined that the energization is not completed (No), the process proceeds to step s130. Returning to step S14, if it is determined that the energization has ended (Yes), the process proceeds to step S14.
At 0, it is determined whether or not a scatter has been detected. If a scatter has occurred, the value of the scatter generation cycle counter is output in step S141, and thereafter, the process returns to the main routine shown in FIG.

【0129】また、散り検出回路219をハードウエア
で構成した場合の実施例を図11に示す。ここでは、散
り検出回路219aにて図18中のステップS130〜
S139と同等の論理により散りの検出を行ない、カウ
ンタ219bにて散り発生サイクルのカウントを行って
いる。なお、カウンタ219bは、通電開始t0から通
電タイミング信号φcの点弧時刻Poをカウントし、散
り検出回路219aの散り検出信号にてカウントを停止
するようにしてある。つまり、カウントが停止したサイ
クルが散り発生サイクルSsとして出力される。
FIG. 11 shows an embodiment in which the scatter detection circuit 219 is constituted by hardware. Here, the dispersion detection circuit 219a performs steps S130 to S130 in FIG.
The scattering is detected by the same logic as in S139, and the number of cycles in which the scattering occurs is counted by the counter 219b. Note that the counter 219b counts the firing time Po of the energization timing signal φc from the energization start t0, and stops counting based on the dispersion detection signal of the dispersion detection circuit 219a. That is, the cycle in which the counting is stopped is output as the scattering occurrence cycle Ss.

【0130】なお、本発明に係わるスポット溶接のモニ
タリング装置は、その構成が上記各実施例のみに限定さ
れるものではなく、種々の変形実施が可能である。
The configuration of the monitoring apparatus for spot welding according to the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わるスポット溶接の原理を示す説明
図(a)および溶接回数と振動位相差との関係を示すグ
ラフ(b)である
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the principle of spot welding according to the present invention, and FIG. 1B is a graph showing a relationship between the number of weldings and a vibration phase difference.

【図2】振動振幅の拡大開始時期に基づく溶接不良判定
方法を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a welding defect determination method based on a vibration amplitude expansion start time.

【図3】低融点めっき鋼板にいて観測される初期振動に
基づく溶接不良判定方法を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for determining a welding defect based on initial vibration observed in a low melting point plated steel sheet.

【図4】溶接部分における物理現象を説明する図であ
る。
FIG. 4 is a diagram illustrating a physical phenomenon in a welded portion.

【図5】変動要因の特性として加圧力と振動位相差との
関係を示すグラフ(a)、溶接電流と振動位相差との関
係を示すグラフ(b)および板厚と振動位相差との関係
を示すグラフ(c)である。
FIG. 5 is a graph (a) showing a relationship between a pressing force and a vibration phase difference as characteristics of a variation factor, a graph (b) showing a relationship between a welding current and a vibration phase difference, and a relationship between a plate thickness and a vibration phase difference. It is a graph (c) which shows.

【図6】本発明の原理検証を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the principle verification of the present invention.

【図7】本発明に係わるスポット溶接のモニタリング装
置の一実施例を説明する基本ブロック図である。
FIG. 7 is a basic block diagram illustrating an embodiment of a spot welding monitoring apparatus according to the present invention.

【図8】振動位相差検出手段の実施例を説明するブロッ
ク図である。
FIG. 8 is a block diagram illustrating an embodiment of a vibration phase difference detection unit.

【図9】振動位相差検出手段の他の実施例を説明するブ
ロック図である。
FIG. 9 is a block diagram for explaining another embodiment of the vibration phase difference detecting means.

【図10】電極チップ整形時期検出手段の実施例を説明
するブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating an embodiment of an electrode tip shaping time detecting unit.

【図11】散り検出手段の実施例を説明するブロック図
である。
FIG. 11 is a block diagram illustrating an embodiment of a scatter detection unit.

【図12】溶接不良警報手段の実施例を説明するブロッ
ク図である。
FIG. 12 is a block diagram illustrating an embodiment of a welding failure alarm unit.

【図13】本発明に係わるスポット溶接のモニタリング
装置による基本的な処理手順を説明するフローチャート
である。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a basic processing procedure performed by the spot welding monitoring apparatus according to the present invention.

【図14】良否判定基準値を設定する際の処理手順を説
明するフローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart illustrating a processing procedure when setting a pass / fail determination reference value.

【図15】板厚対良否判定基準値マップの一例を示す図
である。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a sheet thickness versus pass / fail judgment reference value map.

【図16】通電量測定の処理手順を説明するフローチャ
ートである。
FIG. 16 is a flowchart illustrating a processing procedure for measuring an energization amount.

【図17】振動位相差を測定する処理手順を説明するフ
ローチャートである。
FIG. 17 is a flowchart illustrating a processing procedure for measuring a vibration phase difference.

【図18】散りサイクル出力の処理手順を説明するフロ
ーチャートである。
FIG. 18 is a flowchart illustrating a scatter cycle output processing procedure.

【図19】電流推定値と振動位相差の検出手順を説明す
るタイミングチャートである。
FIG. 19 is a timing chart illustrating a procedure for detecting a current estimated value and a vibration phase difference.

【図20】電極チップ溶着と散りの検出手順を説明する
タイミングチャートである。
FIG. 20 is a timing chart illustrating a procedure for detecting electrode tip welding and scattering.

【図21】良否判定基準値の設定として溶接回数と振動
位相差との関係を示すグラフである。
FIG. 21 is a graph showing a relationship between the number of times of welding and a vibration phase difference as a setting of a pass / fail judgment reference value.

【図22】良否判定基準値の上下限値の設定として溶接
回数と位相差との関係を示すグラフである。
FIG. 22 is a graph showing the relationship between the number of weldings and the phase difference as the setting of the upper and lower limits of the pass / fail judgment reference value.

【図23】振動位相差から良否判定基準値を設定する方
法を説明する図として、溶接回数と振動位相差との関係
を示すグラフである。
FIG. 23 is a graph illustrating a method for setting a pass / fail judgment reference value from a vibration phase difference, showing a relationship between the number of weldings and the vibration phase difference.

【図24】通電電流から良否判定基準値を設定する方法
を説明する図として、溶接回数および通電電流と振動位
相差との関係を示すグラフである。
FIG. 24 is a graph for explaining a method of setting a pass / fail judgment reference value from an energizing current, and is a graph showing a relationship between the number of weldings, an energizing current, and a vibration phase difference.

【図25】板厚から良否判定基準値を設定する方法を説
明する図として、溶接回数および板厚と振動位相差との
関係を示すグラフである。
FIG. 25 is a graph for explaining a method of setting a pass / fail judgment reference value from a plate thickness, showing a relationship between the number of times of welding, the plate thickness, and a vibration phase difference.

【図26】設定条件不適合の検出方法を説明する図とし
て、通電サイクルと振動位相差との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 26 is a graph illustrating a method of detecting a setting condition non-conformity, showing a relationship between an energization cycle and a vibration phase difference.

【図27】通電不良の検出方法を説明する図として、溶
接回数と通電角/振動振幅との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 27 is a graph for explaining a method for detecting an energization failure, and is a graph showing the relationship between the number of weldings and the energization angle / vibration amplitude.

【図28】分流の検出方法を説明する図として、溶接回
数と振動位相差−平均位相差との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 28 is a graph illustrating a method of detecting a branch flow, showing a relationship between the number of times of welding and a vibration phase difference-average phase difference.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 スポット溶接機 21 モニタリング装置 214 振動位相差検出回路(振動位相差検出手
段) 214a 振動位相差標本化回路(振動位相差標本化
手段) 214b 標本データ適正化回路(標本データ適正化
手段) 214c 判定パラメータ決定回路(判定パラメータ
決定手段) 214e 良否判定モード切替スイッチ(良否判定モ
ード切替手段) 215 良否判定基準値設定回路(良否判定基準値
設定手段) 217 溶接良否判定回路(溶接良否判定手段) 218 電極チップ整形時期検出回路(電極チップ
整形時期検出手段) 219 散り検出回路(散り検出手段)
Reference Signs List 10 spot welding machine 21 monitoring device 214 vibration phase difference detection circuit (vibration phase difference detection means) 214a vibration phase difference sampling circuit (vibration phase difference sampling means) 214b sample data optimization circuit (sample data optimization means) 214c Judgment Parameter determination circuit (determination parameter determination means) 214e Pass / fail judgment mode switch (pass / fail judgment mode switching means) 215 Pass / fail judgment reference value setting circuit (pass / fail judgment reference value setting means) 217 Weld pass / fail judgment circuit (welding pass / fail judgment means) 218 Electrode Chip shaping timing detecting circuit (electrode tip shaping timing detecting means) 219 Scattering detecting circuit (scattering detecting means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01R 25/00 G01P 15/00 A (72)発明者 鳥居 修司 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) 2G030 AA01 AG00 2G060 AA10 AF03 AF20 EA06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01R 25/00 G01P 15/00 A (72) Inventor Shuji Torii 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nissan Motor F term in reference (reference) 2G030 AA01 AG00 2G060 AA10 AF03 AF20 EA06

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶接中に発生する振動に基づいてスポッ
ト溶接の良否判定を行うスポット溶接のモニタリング装
置において、交流溶接電流を通電したときに電磁力を加
振源として発生するスポット溶接機の電極部分の断続的
機械減衰振動と交流溶接電流の位相差を検出する振動位
相差検出手段と、良否判定の基準値を設定する良否判定
基準値設定手段と、振動位相差検出手段で検出した振動
位相差と良否判定基準値設定手段からの基準値を比較し
てスポット溶接の良否判定を行う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のモニタリング装
置。
An electrode of a spot welding machine for generating an electromagnetic force as an excitation source when an AC welding current is applied in a spot welding monitoring device for determining the quality of a spot welding based on vibration generated during welding. Vibration phase difference detection means for detecting the intermittent mechanical damping vibration of the portion and the phase difference between the AC welding current, pass / fail determination reference value setting means for setting a reference value for pass / fail determination, and vibration level detected by the vibration phase difference detection means A spot welding monitoring device, comprising: welding quality judgment means for comparing the phase difference with a reference value from a quality judgment reference value setting means to judge the quality of spot welding.
【請求項2】 振動位相差検出手段が、断続的機械減衰
振動の位相差を一溶接当りに複数回検出する振動位相差
標本化手段と、検出した振動位相差の標本データから散
り発生時などの過大振動や予熱通電時などの過小振動に
対応した異常データを削除する標本データ適正化手段
と、最頻値、算術平均および幾何平均のいずれかを用い
て適正化された標本データの代表値を求める判定パラメ
ータ決定手段を備えていることを特徴とする請求項1に
記載のスポット溶接のモニタリング装置。
2. A vibration phase difference detecting means for detecting a phase difference of intermittent mechanical damping vibration a plurality of times per welding, a vibration phase difference sampling means for detecting a phase difference between the detected vibration phase differences, etc. Sample data optimizing means to delete abnormal data corresponding to excessive vibration and under-vibration such as during preheating energization, and representative values of sample data optimized using either mode, arithmetic mean or geometric mean The spot welding monitoring apparatus according to claim 1, further comprising: a determination parameter determining unit that obtains the following.
【請求項3】 良否判定基準値設定手段が、複数の良否
判定基準値を設定する手段であり、溶接良否判定手段
が、振動位相差が基準値に対して以下、以上および所定
範囲内のいずれかであるときに『溶接良好』と判定する
手段であることを特徴とする請求項1または2に記載の
スポット溶接のモニタリング装置。
3. The pass / fail judgment reference value setting means is means for setting a plurality of pass / fail judgment reference values, and the welding pass / fail judgment means is configured to determine whether the vibration phase difference is less than, greater than, or within a predetermined range with respect to the reference value. The spot welding monitoring apparatus according to claim 1 or 2, wherein the means is a means for determining "good welding" when.
【請求項4】 良否判定基準値設定手段が、良否判定基
準値の上限値として電極チップの加圧力不足および摩耗
のいずれかによる溶接不良発生時に対応した振動位相差
を設定し、且つ良否判定基準値の下限値として電流不足
による溶接不良発生時に対応した振動位相差を設定する
手段であり、溶接良否判定手段が、振動位相差が上限値
と下限値の間にあるときに『溶接良好』と判定する手段
であることを特徴とする請求項3に記載のスポット溶接
のモニタリング装置。
4. A pass / fail judgment reference value setting means sets a vibration phase difference corresponding to a welding failure caused by insufficient pressing force or wear of the electrode tip as an upper limit of the pass / fail judgment reference value. Means for setting a vibration phase difference corresponding to the occurrence of welding failure due to insufficient current as the lower limit of the value, and the welding quality determination means determines that "welding is good" when the vibration phase difference is between the upper limit and the lower limit. The spot welding monitoring apparatus according to claim 3, wherein the apparatus is a determination unit.
【請求項5】 良否判定基準値設定手段が、溶接良好時
の振動位相差の量に予め求めた所定の係数を乗じた値を
良否判定基準値とする手段であることを特徴とする請求
項1または2に記載のスポット溶接のモニタリング装
置。
5. A pass / fail judgment reference value setting means for setting a pass / fail judgment reference value to a value obtained by multiplying an amount of a vibration phase difference when welding is good by a predetermined coefficient obtained in advance. 3. The monitoring device for spot welding according to 1 or 2.
【請求項6】 良否判定基準値設定手段が、電極間電圧
より算出した電流推定値に予め求めた所定の係数を乗じ
た値を良否判定基準値とする手段であることを特徴とす
る請求項1または2に記載のスポット溶接のモニタリン
グ装置。
6. The pass / fail judgment reference value setting means is a means for setting a value obtained by multiplying a current estimation value calculated from a voltage between electrodes by a predetermined coefficient obtained in advance as a pass / fail judgment reference value. 3. The monitoring device for spot welding according to 1 or 2.
【請求項7】 良否判定基準値設定手段が、外部より入
力される被溶接材の板厚信号に基づき予め設定した板厚
対良否判定基準値マップを参照して良否判定基準値を選
択設定する手段であることを特徴とする1または2に記
載のスポット溶接のモニタリング装置。
7. A pass / fail judgment reference value setting means selects and sets a pass / fail judgment reference value by referring to a predetermined thickness-to-pass / fail judgment reference value map based on a sheet thickness signal of a material to be welded inputted from outside. 3. The apparatus for monitoring spot welding according to claim 1, wherein the apparatus is a means.
【請求項8】 振動位相差検出手段の検出結果と所定の
電極整形時期判定基準値を比較して電極チップの整形時
期を検出し且つ警報を出力する電極整形時期検出手段を
備えたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載
のスポット溶接のモニタリング装置。
8. An electrode shaping time detecting means for detecting a shaping time of an electrode tip by comparing a detection result of the vibration phase difference detecting means with a predetermined electrode shaping time determination reference value and outputting an alarm. The spot welding monitoring device according to claim 1.
【請求項9】 サイクル毎の振動位相差の変化と所定の
変化パターンを比較して被溶接材に対する溶接設定条件
の適合可否を判定する設定条件不適合検出手段を備えた
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のスポ
ット溶接のモニタリング装置。
9. A setting condition inconsistency detecting means for comparing a change of the vibration phase difference for each cycle with a predetermined change pattern to determine whether or not a welding setting condition for a workpiece is suitable. The monitoring device for spot welding according to any one of claims 1 to 8.
【請求項10】 所定の振幅レベル以上の振動が電流波
形の半周期にわたって継続していることを検出して散り
と判定する散り検出手段と、散りを検出した通電サイク
ル値を出力する散り発生サイクル出力手段を備えたこと
を特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のスポット
溶接のモニタリング装置。
10. A dispersion detecting means for detecting that vibration having a predetermined amplitude level or more continues for a half cycle of a current waveform to determine dispersion, and a dispersion generation cycle for outputting an energization cycle value when the dispersion is detected. The spot welding monitoring apparatus according to claim 1, further comprising an output unit.
【請求項11】 電極間電圧より検出した通電角が適正
値にあり且つ振動振幅が所定の振幅以下にあることを検
出して電極チップ溶着と判定する電極チップ溶着検出手
段を備えたことを特徴とする請求項1〜10のいずれか
に記載のスポット溶接のモニタリング装置。
11. An electrode tip welding detecting means for detecting that an energization angle detected from an inter-electrode voltage is at an appropriate value and that a vibration amplitude is equal to or less than a predetermined amplitude and which determines electrode tip welding is provided. The spot welding monitoring device according to any one of claims 1 to 10.
【請求項12】 電極間電圧より検出した通電角を振動
振幅で割った結果が所定の値以上となった場合に通電不
良と判定して警報を出力する電流通電不良検出手段を備
えたことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載
のスポット溶接のモニタリング装置。
12. A current-carrying fault detecting means for judging a faulty current and outputting an alarm when a result obtained by dividing a current-carrying angle detected from an electrode voltage by a vibration amplitude exceeds a predetermined value, is provided. The monitoring apparatus for spot welding according to claim 1, wherein
【請求項13】 電流通電不良検出手段により通電不良
と判定されない場合に、検出した振動位相差とその移動
平均値の差分が所定の値以上となった場合に分流電流と
判定して警報を出力する分流検出手段を備えたことを特
徴とする請求項12に記載のスポット溶接のモニタリン
グ装置。
13. When the current conduction failure detecting means does not determine that the conduction is defective, when the difference between the detected vibration phase difference and the moving average value is equal to or greater than a predetermined value, the current is determined to be a shunt current and an alarm is output. The apparatus for monitoring spot welding according to claim 12, further comprising a shunt detection means for detecting the spot welding.
【請求項14】 設定条件不適合検出手段、電極チップ
溶着検出手段、電流通電不良検出手段および分流検出手
段のいずれかにおいて不良が検出された場合に溶接良否
判定手段へ溶接不良警報信号を出力する溶接不良警報手
段を備え、溶接良否判定手段が、溶接不良警報を入力し
た場合に振動位相差による良否判定の結果によらず『溶
接不良』を出力する手段であることを特徴とする請求項
9〜13のいずれかに記載のスポット溶接のモニタリン
グ装置。
14. A welding device for outputting a welding failure alarm signal to a welding quality determination unit when a failure is detected in any of the setting condition inconsistency detection unit, the electrode tip welding detection unit, the current conduction failure detection unit, and the branch current detection unit. 10. A defect alarm means, wherein the welding quality judgment means is means for outputting "poor welding" regardless of the result of the quality judgment based on the vibration phase difference when a welding defect alarm is input. The monitoring device for spot welding according to any one of claims 13 to 13.
【請求項15】 振動位相差検出手段が、判定パラメー
タ決定手段で求めた標本化データの代表値と、通電開始
から予め定めた検出しきい値以上の振動を最初に検出し
た時刻までの時間とを切替えて出力する手段であり、良
否判定基準値設定手段が、溶接良好時の振動位相差の量
に予め求めた所定の係数を乗じた値である良否判定基準
値と、電極間電圧より算出した電流推定値に予め求めた
所定の係数を乗じた値である良否判定基準値と、外部よ
り入力される被溶接材の板厚信号に基づき予め設定した
板厚対良否判定基準値マップを参照して選択設定した良
否判定基準値と、母材より低融点の表面コーティング層
を有する鋼板における溶接不良判定時の良否判定基準値
とを切替えて出力する手段であり、取付け対象のスポッ
ト溶接機および被溶接材のいずれかに応じて、振動位相
差検出手段と良否判定基準値設定手段の出力の切り替え
を選択する良否判定モード切替手段を備えたことを特徴
とする請求項2〜14のいずれかに記載のスポット溶接
のモニタリング装置。
15. The vibration phase difference detecting means detects a representative value of the sampled data obtained by the determination parameter determining means and a time from the start of energization to a time when vibration equal to or more than a predetermined detection threshold is first detected. The pass / fail judgment reference value setting means calculates the pass / fail judgment reference value, which is a value obtained by multiplying the amount of the vibration phase difference when welding is good by a predetermined coefficient, and the voltage between the electrodes. The quality judgment reference value, which is a value obtained by multiplying the obtained current estimated value by a predetermined coefficient obtained in advance, and a thickness-quality judgment reference value map preset based on a thickness signal of the workpiece to be welded input from outside. A means for selectively switching and outputting a quality determination reference value selected and set, and a quality determination reference value at the time of welding failure determination in a steel sheet having a surface coating layer having a lower melting point than the base material, and a spot welding machine to be attached and Melted 15. A good or bad judgment mode switching means for selecting switching of output of a vibration phase difference detecting means and a good or bad judgment reference value setting means according to any of the contact members. A spot welding monitoring device as described.
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