JP2009039758A

JP2009039758A - 抵抗スポット溶接のナゲット径測定機

Info

Publication number: JP2009039758A
Application number: JP2007208410A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Okamura; 俊明岡村
Original assignee: Kanto Jidosha Kogyo KK; Kanto Auto Works Ltd
Current assignee: Kanto Jidosha Kogyo KK; Toyota Motor East Japan Inc
Priority date: 2007-08-09
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2009-02-26

Abstract

【課題】従来、抵抗スポット溶接の強度を正確に知るためのナゲット径の計測は、破壊検査でしか行えず、非破壊検査ではできなかった。そのため、抵抗スポット部の全数には行えず全数の強度を保証することはできなかった。
【解決手段】超音波によってコロナボンド径を計測可能なコロナボンド径計測装置１と、コロナボンド径計測装置１に接続するナゲット径演算装置２とを有し、ナゲット径演算装置２は、コロナボンド径計測装置１からの計測信号に基づいてナゲット径ＮＤを演算可能な演算プログラム２０を有する抵抗スポット溶接のナゲット径測定機による。
【選択図】図１

Description

この発明は、ろう材等を使わずに被溶接材（ワーク）間の抵抗発熱を利用して金属の接合を行なう抵抗スポット溶接において、ナゲット径を測定する抵抗スポット溶接のナゲット測定機に関する。

図３に示すようにナゲットＮは、被溶接材（ワーク）ＷＷ間の接合部に生じる最大溶融部分を意味し、一般的に接合部を中心面とする碁石状の形状を示す。ナゲット径ＮＤは、この接合界面での大きさであり、スポット溶接１点当りの強度は、基本的にナゲット径ＮＤに依存しているとされる。例えば、ワークが薄板中心の自動車関連の溶接では、通常４√ｔのナゲット径ＮＤを確保する条件を溶接条件の基準に選定している（ｔ＝板圧：単位ｍｍ）。

従来、溶接ナゲット径ＮＤを計測するためには、抵抗スポット部（圧接部）を破壊して行なう破壊検査によって行なわれていた。

また、ナゲット周囲に生じるワークの圧接された部分をコロナボンドＣといい、その大きさをコロナボンド径ＣＤという。

現在、ナゲット径ＮＤを破壊検査によって計測する代わりに抵抗スポット溶接の強度に関係のあるコロナボンド径ＣＤを計測する装置は知られており、超音波によって非破壊の検査が行なわれ、コロナボンド径ＣＤは計測されている。
例えば、特公昭６２−５５６２４号（従来技術１）には、「溶接部の超音波検査装置」の開示がある。
特公昭６２−５５６２４号（従来技術１）

超音波ＵＷは、図４に示すように進路の途中に気体層があると大きな反射や減衰が発生し、逆に圧接部のように金属が密着している場合は超音波ＵＷは透過する特性がある。したがって、この特性を利用した非破壊検査では、溶融した部分であるナゲットＮと、ワーク間（板間）が圧接した部分であるコロナボンドＣの違いを判別できない。従来技術１の開示された溶接部の超音波検査装置によっても、コロナボンド径ＣＤが計測できるのみであり、ナゲット径ＮＤの計測はできなかった。

そのため、抵抗スポット溶接の強度を正確に知るためのナゲット径ＮＤの計測を行なう必要があるが、破壊検査でしか行えないため、選択的にしか行えず、抵抗スポット部の全てについてナゲット径の計測ができないため、全数の強度を保証することはできない課題があった。

上記課題を解決するために、抵抗スポット溶接におけるナゲット径の測定機であり、超音波によってコロナボンド径を計測可能なコロナボンド径計測装置と、コロナボンド径計測装置に接続するナゲット径演算装置とを有し、
ナゲット径演算装置は、コロナボンド径計測装置からの計測信号に基づいてナゲット径を演算可能なプログラムを有することを特徴とする抵抗スポット溶接のナゲット径測定機を提案する。

また、抵抗スポット溶接におけるナゲット径の測定機であり、超音波によってコロナボンド径を計測可能なコロナボンド径計測装置と、コロナボンド径計測装置に接続するナゲット径演算装置とを有し、
ナゲット径演算装置は、コロナボンド径計測装置からの計測信号に基づいてナゲット径を演算可能な演算プログラムと、プログラムの演算結果を表示する表示部とを有することを特徴とする抵抗スポット溶接のナゲット径測定機を提案する。

この発明によれば、抵抗スポット溶接１点当りの強度の基準となるナゲット径ＮＤの計測を、非破壊検査により容易に行なうことができる。したがってナゲット径の計測のための抵抗スポット部の破壊検査の必要が無くなるため、製造効率が向上する。

更に、抵抗スポット部の全てのナゲット径を計測することが可能になるため、溶接部分の強度を全数保証することができ精度、品質が向上する。

この発明の実施形態である抵抗スポット溶接のナゲット径測定機の説明図である図１、抵抗スポット溶接のナゲット径測定機の作動のフローチャートである図２に基づいて説明する。

この発明の実施形態である抵抗スポット溶接のナゲット径測定機は、超音波によってコロナボンド径を計測可能なコロナボンド径計測装置１と、コロナボンド径計測装置１に接続するナゲット径演算装置２とを有する。

コロナボンド径計測装置１は、超音波発信部１０と、超音波受信部１１と、コロナボンド径演算部１２と、コロナボンド径発信部１３とを有しており、超音波発信部１０と超音波受信部１１とにより上述した超音波ＵＷの反射と透過の特性によって得た数値からコロナボンド径演算部１２によってコロナボンド径ＣＤを測定する。測定されたコロナボンド径ＣＤは、コロナボンド径発信部１３によってナゲット径演算装置２に計測信号を送信する。Ｗはワークである薄板である。

ナゲット径演算装置２は、コロナボンド径計測装置１からの計測信号に基づいてナゲット径ＮＤを演算可能な演算プログラム２０を有する。請求項２に係る発明では、コロナボンド径計測装置１からの計測信号に基づいてナゲット径を演算可能な演算プログラム２０と、演算プログラム２０の演算結果を表示する表示部（出力部）２１とを有する。

ナゲット径演算装置２の演算プログラム２０は以下のような関係式を有している。

ナゲット径ＮＤをｄｎ、コロナボンド径ＣＤをｄｃとした関係式は、ｄｎ＝ｆ（ｄｃ）であり、この実施例によればｄｎ＝ｆ（ｄｃ）＝１．７３ｄｃ−５．４０である。

この実施例に基づく関係式は、以下の素材、条件によって求められた。

（１）２枚のワークＷ、Ｗとして軟鋼板（メッキ無し）板厚０．７ｍｍと、軟鋼板（メッキ無し）板厚１．４ｍｍの二枚合わせの板組による。

（２）溶接条件を６段階に変化（電流値）させ、ＴＰ（テストピース）を作製する。５５％、７０％、８５％、１００％、１１５％、１３０％（加圧力と時間は電流値より決定）。

（３）超音波測定装置でコロナボンド径ＣＤを測定し、測定後その抵抗スポット部分を破壊してナゲット径ＮＤを測定する。これを多数、今回の実施例では３５回繰り返し計測した。

（４）測定したコロナボンド径ＣＤと、測定したナゲット径ＮＤの数値結果をプログラムに入力しグラフ化して計算式を求める。

（５）図５に示すグラフは、測定されたコロナボンド径をＸ軸に示し、測定されたナゲット径をＹ軸に示すもので、多数測定の数値結果からコロナボンド径とナゲット径の相関関係を示したのもである。このグラフから計算される関係式が下記の式である。

図５のグラフは、ｙ＝１．７３ｘ−５．４０。この実施例では、図５に示すように抵抗スポット溶接の強度を示すｙ軸のナゲット径の基準となる４√ｔ、すなわち４√０．７も対応するコロナボンド径ＣＤは、５．１ｍｍとなり、５．１ｍｍ以上のコロナボンド径ＣＤが計測されれば溶接基準を満たすことになる。

次に、この発明の実施形態である抵抗スポット溶接のナゲット径測定機の作動についてフローチャートである図２に基づいて説明する。

この発明の実施形態である抵抗スポット溶接のナゲット径測定機の作動スイッチを押してＯＮ状態にする。コロナボンド径計測装置１の超音波発信部１０から溶接スポット部へ発信し超音波受信部１１によってその結果を受信する。受信具合が悪い場合（ＮＧ）は、再計測となり、再び超音波発信部１０から溶接スポット部へ発信し超音波受信部１１によって受信を繰り返す。

超音波受信部１１の受信がＯＫとなり、その受信結果からコロナボンド径ＣＤの大きさを計測できた場合（ＯＫ）に初めて、ナゲット径演算装置２へ計測信号が発信される。超音波受信部１１の受信はＯＫとなるが、その受信結果からコロナボンド径ＣＤの大きさを計測できない場合（ＮＧ）、信号は超音波発信部１０に再計測の信号を送り、再び超音波発信部１０から溶接スポット部へ発信し超音波受信部１１によってその結果を受信することを繰り返す。

ナゲット径演算装置２は、コロナボンド径の計測信号を受信すると、演算プログラム２０によって演算し、その結果を表示部（出力部）２１によって表示される。

この発明は、薄板同士を抵抗スポット溶接によって接合する工程がある自動車製造工場や電機メーカー等において、利用可能性が高い。

この発明の実施形態である抵抗スポット溶接のナゲット径測定機同じく抵抗スポット溶接のナゲット径測定機の作動のフローチャート抵抗スポット溶接部の拡大断面図抵抗スポット溶接部に超音波を使用した場合の超音波の反射と透過を示す抵抗スポット溶接部の拡大断面図測定されたコロナボンド径をＸ軸に示し、測定されたナゲット径をＹ軸に示したコロナボンド径とナゲット径との相関関係を示すグラフ

符号の説明

１コロナボンド径計測装置
１０超音波発信部
１１超音波受信部
１２コロナボンド径演算部
１３コロナボンド径発信部
２ナゲット径演算装置
２０演算プログラム
２１表示部（出力部）
Ｗワーク（薄板）
Ｎナゲット
ＮＤナゲット径
Ｃコロナボンド
ＣＤコロナボンド径
ＵＷ超音波

Claims

抵抗スポット溶接におけるナゲット径の測定機であり、超音波によってコロナボンド径を計測可能なコロナボンド径計測装置と、コロナボンド径計測装置に接続するナゲット径演算装置とを有し、
ナゲット径演算装置は、コロナボンド径計測装置からの計測信号に基づいてナゲット径を演算可能なプログラムを有することを特徴とする抵抗スポット溶接のナゲット径測定機。
抵抗スポット溶接におけるナゲット径の測定機であり、超音波によってコロナボンド径を計測可能なコロナボンド径計測装置と、コロナボンド径計測装置に接続するナゲット径演算装置とを有し、
ナゲット径演算装置は、コロナボンド径計測装置からの計測信号に基づいてナゲット径を演算可能な演算プログラムと、プログラムの演算結果を表示する表示部とを有することを特徴とする抵抗スポット溶接のナゲット径測定機。