JP2012240092A - Method for detecting weld defects of capacitor discharge type stud welding machine and defect detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンデンサ放電型スタッド溶接機において行われるスタッド溶接の良否判定方法及び良否判定装置に関する。 The present invention relates to a quality determination method and quality determination apparatus for stud welding performed in a capacitor discharge type stud welding machine.
スタッド溶接が満足に行われたか否かの良否判定は、作業者が溶接箇所を目視確認したり、ハンマーで溶接後のスタッドを叩く等して行われていた。
しかし、溶接するスタッドの本数が多い場合、このような良否判定方法では効率が悪く、また、作業者にかける負担も大きい。そして、なにより、人が良否判定を行うと良否判定の基準が曖昧になり、熟練度が低い作業者では判定ができないという問題がある。
このような問題を解決するために、出願人は、スタッド溶接の新しい良否判定の方法を提案した（特許文献１）。
特許文献１において出願人が提案した良否判定方法は、コンデンサに蓄積されたエネルギを放電し、スタッド先端チップ部が溶融する第一基準時点、該第一基準時点からアークがスタッド中心より外側に向って広がりエネルギがピークとなる第二基準時点、及び母材とスタッドとが溶接接合された第三基準時点の三つの時点において、溶接強度が許容され得る溶接電流又は溶接電圧の上限値及び下限値を、溶接条件に合わせてそれぞれ決めて、第一判定領域、第二判定領域及び第三判定領域とし、実際のスタッド溶接毎に、前記各判定領域における溶接電流値又は溶接電圧値を測定し、測定結果が各判定領域の下限から上限の範囲内に入るか否かに基づいてスタッド溶接の良否判定を行うものである。
Whether or not stud welding has been performed satisfactorily has been determined by an operator visually confirming the welding location or hitting the stud after welding with a hammer.
However, when there are a large number of studs to be welded, such a quality determination method is not efficient, and the burden on the operator is large. Above all, when a person makes a pass / fail determination, the criteria for the pass / fail determination becomes ambiguous, and there is a problem that an operator with a low skill level cannot make a determination.
In order to solve such a problem, the applicant has proposed a new method for judging the quality of stud welding (Patent Document 1).
The pass / fail judgment method proposed by the applicant in Patent Document 1 is a first reference time point where the energy accumulated in the capacitor is discharged and the stud tip portion melts, and from the first reference time point, the arc faces outward from the stud center. The upper and lower limits of the welding current or welding voltage at which the welding strength can be accepted at the three reference points, the second reference point at which the energy spreads and reaches the peak, and the third reference point at which the base metal and the stud are welded together. Are determined according to the welding conditions, respectively, as the first determination region, the second determination region and the third determination region, and for each actual stud welding, the welding current value or the welding voltage value in each determination region is measured, The quality determination of stud welding is performed based on whether the measurement result falls within the range from the lower limit to the upper limit of each determination region.
上記したスタッド溶接の良否判定方法によれば、作業者による目視確認や破壊検査を行うことなく溶接後のスタッドの良否判定を行うことができることは勿論のこと、コンデンサに蓄積されたエネルギを放電し、スタッド先端チップ部が溶融する第一基準時点、該第一基準時点からアークがスタッド中心より外側に向かって広がりエネルギがピークとなる第二基準時点、及び母材とスタッドとが溶接接合された第三基準時点の三つの時点において、溶接強度が許容され得る溶接電流又は溶接電圧の上限値及び下限値を、溶接条件に合わせてそれぞれ決めて、ＡＰ判定領域、ＰＰ判定領域及びＣＰ判定領域を決めて、各判定領域においてスタッドにかかる溶接電流値又は溶接電圧値に基づいて溶接の良否判定を行っているので、正確な良否判定を行うことが可能になる。
出願人は、上記した良否判定方法の提案後も、スタッド溶接の良否判定方法について鋭意研究を続け、上記した従来の良否判定方法では、母材とスタッドとが溶接接合されるＣＰ基準時点、即ち、コンタクトポイントが、ＣＰ判定領域から外れていても、良判定を出してしまう可能性があることを見出した。
図９（ａ）は、電圧値がＣＰ判定領域中にあり、かつ、コンタクトポイントもＣＰ判定領域中にある電圧波形の一例を示す図であり、
図９（ｂ）は、電圧値はＣＰ判定領域中にあるが、コンタクトポイントがＣＰ判定領域より後に生じている電圧波形の一例を示す図であり、
図９（ｃ）は、電圧値はＣＰ判定領域中にあるが、コンタクトポイントがＣＰ判定領域より前に生じている電圧波形の一例を示す図である。
図９（ｂ）のようにコンタクトポイントまでの時間がのびてしまう原因としては、例えば、以下の原因が考えられる。
・加圧用スプリングの加圧力が低い。
・母材面が平面でなく損傷等によって溶接部中心を残して周囲が凹状になっている。
・経年変化（使用）により、溶接ガンの加圧用スプリングの加圧力が弱まる。
・スパッタ等の付着により、溶接ガンの摺動部分の動きが悪くなる。
・溶接ガンの摺動部分の損傷により動きが悪くなる。
・スタッド先端のチップが長い
図９（ｃ）のようにコンタクトポイントまでの時間が短くなってしまう原因としては、例えば、以下の原因が考えられる。
・加圧用スプリングの加圧力が高い。
・母材面が平面でなく損傷等によって凸状になっている。
・母材とスタッドとの間にスパッタ等の不純物が介在し、母材が傾いている。
・母材下面にスパッタ等の不純物が複数介在し、スタッドの加圧時に母材が撓み、溶接時のチップの溶融と共に、スプリングバックによって母材がスタッド方向に動き、スタッドの突っ込み量が減少し溶接時間が短くなっている。
・スタッド先端のチップが短い。
出願人は、上記した課題を解決し、コンタクトポイントの変化点を正確に捉えることで、これまでと比べ簡便な良否判定を行うことができるスタッド溶接の良否判定方法及び良否判定装置を提供することを目的とする。また、これに加えて前記した三つの判定領域と組み合わせることで、さらに信頼性の高い良否判定を行うことができるスタッド溶接の良否判定方法及び良否判定装置を提供することを目的としている。
According to the stud welding quality determination method described above, the quality of the stud after welding can be determined without visual confirmation or destructive inspection by an operator, and the energy stored in the capacitor is discharged. The first reference point at which the tip of the stud tip melts, the second reference point at which the arc spreads outward from the center of the stud from the first reference point, and the base material and the stud are welded. At the three time points of the third reference time point, the upper limit value and the lower limit value of the welding current or welding voltage at which the welding strength is allowed are determined according to the welding conditions, respectively, and the AP determination region, PP determination region, and CP determination region are Because the quality of welding is judged based on the welding current value or welding voltage value applied to the stud in each judgment area, accurate quality judgment It is possible to perform.
The applicant continues to study earnestly about the quality determination method of stud welding even after the above-described quality determination method is proposed, and in the conventional quality determination method described above, the CP reference point at which the base material and the stud are weld-joined, that is, It has been found that even if the contact point is out of the CP determination area, it is possible to make a good determination.
FIG. 9A is a diagram illustrating an example of a voltage waveform in which the voltage value is in the CP determination region and the contact point is also in the CP determination region.
FIG. 9B is a diagram illustrating an example of a voltage waveform in which the voltage value is in the CP determination region but the contact point is generated after the CP determination region.
FIG. 9C is a diagram illustrating an example of a voltage waveform in which the voltage value is in the CP determination region but the contact point is generated before the CP determination region.
As the cause of the time until the contact point is extended as shown in FIG. 9B, for example, the following causes can be considered.
・ Pressure force of the pressure spring is low.
-The base metal surface is not flat but the periphery is concave due to damage, etc. leaving the center of the weld.
・ Due to secular change (use), the pressure applied to the pressure spring of the welding gun is weakened.
・ The movement of the sliding part of the welding gun becomes worse due to adhesion of spatter.
・ Movement deteriorates due to damage to the sliding part of the welding gun.
-The tip at the tip of the stud is long. As shown in FIG. 9C, for example, the following causes can be considered as a cause of shortening the time to the contact point.
・ Pressure spring pressure is high.
-The base material surface is not flat but convex due to damage.
-Impurities such as spatter are present between the base material and the stud, and the base material is tilted.
・ Multiple impurities such as spatter are present on the lower surface of the base material, the base material bends when the stud is pressed, and the tip moves in the stud direction due to the spring back as the tip melts during welding, reducing the amount of stud thrust. The welding time is shortened.
-The tip of the stud is short.
The applicant solves the above-described problems and provides a quality determination method and quality determination device for stud welding that can perform quality determination simpler than before by accurately grasping the change point of the contact point. With the goal. In addition, an object of the present invention is to provide a stud welding pass / fail determination method and pass / fail determination apparatus capable of performing pass / fail determination with higher reliability by combining with the above-described three determination areas.
上記した目的を達成するために、本発明に係るコンデンサ放電型スタッド溶接機の溶接良否判定方法は、コンデンサに蓄積されたエネルギを放電し、スタッドと母材との間でアークを発生させてスタッドと母材を溶融させると同時に、スタッドを母材に押し付けて母材にスタッドを溶け込ませて溶接するコンデンサ放電型溶接機における溶接良否判定方法であって、スタッドが母材に接触して溶接接合されるコンタクトポイントが生じるのに適したＣＰ最適時間帯を予め決めると共に、前記ＣＰ最適時間帯の全体を含むように測定時間帯を予め決め、実際のスタッド溶接中に、前記測定時間帯において複数回溶接電流値又は溶接電圧値を測定し、測定した複数の溶接電流値又は溶接電圧値の大きさを比較して、電流値又は電圧値が下降から上昇に変化する変化時点を検出し、前記検出した変化時点が、最適時間帯内にあるか否かに基づいて溶接良否判定を行うことを特徴とする。
また、本発明に係るコンデンサ放電型スタッド溶接機の溶接良否判定装置は、コンデンサに蓄積されたエネルギを放電し、スタッドと母材との間でアークを発生させてスタッドと母材を溶融させると同時に、スタッドを母材に押し付けて母材にスタッドを溶け込ませて溶接するコンデンサ放電型溶接機に用いられる溶接良否判定装置であって、スタッドが母材に接触して溶接接合されるコンタクトポイントが生じるのに適したＣＰ最適時間帯を決める最適時間帯決定手段と、前記ＣＰ最適時間帯の全体を含むように測定時間帯を決める測定時間帯決定手段と、実際のスタッド溶接中に、前記測定時間帯において複数回溶接電流値又は溶接電圧値を測定する測定手段と、測定した複数の溶接電流値又は溶接電圧値の大きさを比較して、電流値又は電圧値が下降から上昇に変化する変化時点を検出するコンタクトポイント検出手段と、前記検出したコンタクトポイントが、最適時間帯内にあるか否かに基づいてスタッド溶接の良否判定を行う良否判定手段とを備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, a welding quality determination method for a capacitor discharge stud welding machine according to the present invention discharges energy accumulated in a capacitor and generates an arc between the stud and the base material to generate a stud. This is a welding pass / fail judgment method in a capacitor discharge type welding machine that welds by welding the stud by pressing the stud against the base metal and simultaneously welding the stud to the base material. A CP optimum time zone suitable for generating a contact point to be generated is determined in advance, and a measurement time zone is predetermined so as to include the entire CP optimum time zone. Measure the welding current value or welding voltage value and compare the magnitudes of the measured welding current values or welding voltage values. Detecting a change point that changes the detected change point, and performing the welding quality determination based on whether within the optimum time period.
In addition, the welding quality determination device of the capacitor discharge type stud welding machine according to the present invention discharges the energy accumulated in the capacitor, generates an arc between the stud and the base material, and melts the stud and the base material. At the same time, it is a welding pass / fail judgment device used for a capacitor discharge type welding machine that welds a stud by pressing the stud against the base material and welding the stud to the base material, and the contact point at which the stud contacts the base material and is welded joined An optimum time zone determining means for determining a CP optimum time zone suitable for generation, a measurement time zone determining means for determining a measurement time zone so as to include the entire CP optimum time zone, and the measurement during actual stud welding. The measurement means for measuring the welding current value or welding voltage value multiple times in the time zone is compared with the measured welding current value or welding voltage value to determine the current value or welding voltage value. Contact point detecting means for detecting a change point at which the voltage value changes from falling to rising; and a quality determining means for determining quality of the stud welding based on whether or not the detected contact point is within an optimum time zone. It is characterized by having.
本発明に係るコンデンサ放電型スタッド溶接機の溶接良否判定方法は、コンデンサに蓄積されたエネルギを放電し、スタッドと母材との間でアークを発生させてスタッドと母材を溶融させると同時に、スタッドを母材に押し付けて母材にスタッドを溶け込ませて溶接するコンデンサ放電型溶接機における溶接良否判定方法であって、スタッドが母材に接触して溶接接合されるコンタクトポイントが生じるのに適したＣＰ最適時間帯を予め決めると共に、前記ＣＰ最適時間帯の全体を含むように測定時間帯を予め決め、実際のスタッド溶接中に、前記測定時間帯において複数回溶接電流値又は溶接電圧値を測定し、測定した複数の溶接電流値又は溶接電圧値の大きさを比較して、電流値又は電圧値が下降から上昇に変化する変化時点を検出し、前記検出した変化時点が、最適時間帯内にあるか否かに基づいて溶接良否判定を行うので、コンタクトポイントが最適時間帯に生じているか否かを正確に判定することができ、それにより、加圧力の変化やスタッドや母材の状態等が原因でコンタクトポイントが最適時間帯からずれている場合には、そのことを正確に検知することができるようになる。
また、本発明に係る溶接良否判定装置は、コンデンサに蓄積されたエネルギを放電し、スタッドと母材との間でアークを発生させてスタッドと母材を溶融させると同時に、スタッドを母材に押し付けて母材にスタッドを溶け込ませて溶接するコンデンサ放電型溶接機に用いられる溶接良否判定装置であって、スタッドが母材に接触して溶接接合されるコンタクトポイントが生じるのに適したＣＰ最適時間帯を決める最適時間帯決定手段と、前記ＣＰ最適時間帯の全体を含むように測定時間帯を決める測定時間帯決定手段と、実際のスタッド溶接中に、前記測定時間帯において複数回溶接電流値又は溶接電圧値を測定する測定手段と、測定した複数の溶接電流値又は溶接電圧値の大きさを比較して、電流値又は電圧値が下降から上昇に変化する変化時点を検出するコンタクトポイント検出手段と、前記検出したコンタクトポイントが、最適時間帯内にあるか否かに基づいてスタッド溶接の良否判定を行う良否判定手段とを備えているので、コンタクトポイントが最適時間帯に生じているか否かを正確に判定することができ、それにより、加圧力の変化やスタッドや母材の状態等が原因でコンタクトポイントが最適時間帯からずれている場合には、そのことを正確に検知することができるようになる。
The welding quality determination method of the capacitor discharge type stud welding machine according to the present invention discharges the energy accumulated in the capacitor, generates an arc between the stud and the base material, and simultaneously melts the stud and the base material. A welding pass / fail judgment method in a capacitor discharge type welder that welds a stud by pressing the stud against the base metal and welding the stud to the base material, and is suitable for generating a contact point where the stud contacts the base material and is welded The CP optimum time zone is determined in advance, and the measurement time zone is determined in advance so as to include the entire CP optimum time zone. During actual stud welding, the welding current value or the welding voltage value is determined a plurality of times in the measurement time zone. Measure and compare the magnitudes of the measured multiple welding current values or welding voltage values to detect the time point when the current value or voltage value changes from falling to rising, Since it is determined whether or not the detected change time point is within the optimum time zone, the welding quality is judged, so that it is possible to accurately judge whether or not the contact point occurs in the optimum time zone, When the contact point deviates from the optimum time zone due to a change in the applied pressure or the state of the stud or the base material, this can be accurately detected.
Further, the welding quality determination device according to the present invention discharges the energy accumulated in the capacitor, generates an arc between the stud and the base material, and melts the stud and the base material, and at the same time uses the stud as the base material. This is a welding pass / fail judgment device used for capacitor discharge type welders that press and melt the stud into the base metal and weld it, and the CP is optimal for the contact point where the stud contacts the base material and is welded An optimum time zone determining means for determining a time zone, a measurement time zone determining means for determining a measurement time zone so as to include the entire CP optimum time zone, and a welding current a plurality of times in the measurement time zone during actual stud welding. The measurement means for measuring the value or welding voltage value is compared with the magnitudes of the plurality of measured welding current values or welding voltage values, and the current value or voltage value changes from falling to rising. Contact point detecting means for detecting the time of conversion, and good / bad determination means for performing good / bad determination of stud welding based on whether or not the detected contact point is within the optimum time zone. Whether or not it occurs in the optimal time zone can be accurately determined, so that if the contact point deviates from the optimal time zone due to changes in pressure, the state of the stud or the base metal, etc. This can be accurately detected.
以下、添付図面を参照して本発明に係る溶接良否判定方法及び装置の実施の形態について説明していく。 Embodiments of a welding quality determination method and apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図１は、コンデンサ放電式溶接機を用いてスタッド溶接を実行している間に検出した電圧波形を示す図である。以下、データ取得及び入力に使用するスタッドは、製作誤差内にある正常なスタッドを用い、使用する母材についても傷、凹凸等の無い平板を用いる。
なお、コンデンサ放電式溶接によるスタッド溶接には、主に鋼製のスタッドでスタッド先端チップ部を母材に圧接した状態で溶接を開始するコンタクト方式と、アルミニウム製でスタッド先端チップ部を母材から離した状態からスタッドを母材に向けて押圧していくギャップ方式とがあるが、本発明はこれら両者に適用可能である。
横軸は時間を、縦軸は電圧を示している。図中、符号Ｌは下限溶接電圧を用いて溶接機でスタッド溶接をした時の下限電圧波形であり、符号Ｈは上限溶接電圧を用いてスタッド溶接をした時の上限電圧波形である。
ここで、「下限溶接電圧」とは、溶接後のスタッドの強度及び品質が許容され得る下限の溶接電圧であり、「上限溶接電圧」とは、溶接後のスタッドの強度及び品質が許容され得る上限の溶接電圧である。
これらの下限溶接電圧及び上限溶接電圧は、溶接条件（即ち、母材やスタッドの品質及び溶接後の品質等）に応じて、予め破壊試験や目視確認等により強度確認をして決めておくことができる。
また、図１中、Ｄ１はＡＰ最適時間帯、Ｄ２はＰＰ最適時間帯、そしてＤ３はＣＰ最適時間帯をそれぞれ示している。
ＡＰ最適時間帯Ｄ１は、溶接機の溶接ガンのスイッチをＯＮにし、溶接機のコンデンサに蓄積されたエネルギがスタッド１の先端チップ部１ａで放電した後、チップ部１ａが溶融するアークポイントＡＰを中心にして前後に許容時間を設定したことにより得られる時間帯である（図２（ａ）から（ｂ）参照）。このＡＰ最適時間帯Ｄ１と、下限電圧波形Ｌ及び上限電圧波形Ｈとで囲まれた範囲でＡＰ判定領域Ｊ１が画定される。
続いて、スタッド１と母材２との間にメインアークが発生し、そのアークがスタッド１の中心より外側に向かって広がり放電エネルギがピークとなりスタッド１と母材２が溶融される（図２（ｂ）参照）。また、この時、同時にスタッド１は母材２に向かって圧接させられる。ＰＰ最適時間帯Ｄ２は、この時のスタッド１にかけられる電圧がピークに達する電圧ピークポイントＰＰを中心にして前後に許容時間を設定したことにより得られる時間帯である。このＰＰ最適時間帯Ｄ２と、下限電圧波形Ｌ及び上限電圧波形Ｈとで囲まれた範囲でＰＰ判定領域Ｊ２が画定される。
ＣＰ最適時間帯Ｄ３は、母材２にスタッド１が溶け込んで溶接が完了するコンタクトポイントＣＰを中心にして前後に許容時間を設定したことにより得られる時間帯である（図２（ｃ）参照）。このＣＰ最適時間帯Ｄ３と、下限電圧波形Ｌ及び上限電圧波形Ｈとで囲まれた範囲でＣＰ判定領域Ｊ３が画定される。
FIG. 1 is a diagram illustrating a voltage waveform detected during stud welding using a capacitor discharge type welding machine. Hereinafter, as studs used for data acquisition and input, normal studs within manufacturing errors are used, and flat plates having no scratches, irregularities, etc. are used for the base material used.
In addition, for stud welding by capacitor discharge welding, a contact method that starts welding with the stud tip part pressed against the base material mainly with a steel stud, and an aluminum stud end tip part from the base material are made. There is a gap method in which the stud is pressed toward the base material from a separated state, but the present invention is applicable to both of them.
The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage. In the figure, symbol L is a lower limit voltage waveform when stud welding is performed with a welding machine using the lower limit welding voltage, and symbol H is an upper limit voltage waveform when stud welding is performed using the upper limit welding voltage.
Here, the “lower limit welding voltage” is a lower limit welding voltage at which the strength and quality of the stud after welding are acceptable, and the “upper limit welding voltage” is acceptable at the strength and quality of the stud after welding. It is the upper limit welding voltage.
These lower limit welding voltage and upper limit welding voltage should be determined by confirming the strength in advance by destructive testing or visual confirmation according to the welding conditions (that is, the quality of the base metal or stud and the quality after welding). Can do.
In FIG. 1, D1 indicates the AP optimum time zone, D2 indicates the PP optimum time zone, and D3 indicates the CP optimum time zone.
In the AP optimum time zone D1, the arc point AP at which the tip portion 1a melts after the energy accumulated in the capacitor of the stud 1 is discharged at the tip portion 1a of the stud 1 is switched on by switching on the welding gun of the welding machine. This is a time zone obtained by setting an allowable time before and after the center (see FIGS. 2A to 2B). An AP determination region J1 is defined in a range surrounded by the AP optimum time zone D1, the lower limit voltage waveform L, and the upper limit voltage waveform H.
Subsequently, a main arc is generated between the stud 1 and the base material 2, and the arc spreads outward from the center of the stud 1, and the discharge energy reaches a peak to melt the stud 1 and the base material 2 (FIG. 2). (See (b)). At the same time, the stud 1 is pressed against the base material 2 at the same time. The PP optimum time zone D2 is a time zone obtained by setting an allowable time around the voltage peak point PP at which the voltage applied to the stud 1 reaches a peak at this time. A PP determination region J2 is defined in a range surrounded by the PP optimum time zone D2, the lower limit voltage waveform L, and the upper limit voltage waveform H.
The CP optimum time zone D3 is a time zone obtained by setting an allowable time before and after the contact point CP in which the stud 1 is melted into the base material 2 and welding is completed (see FIG. 2C). . A CP determination region J3 is defined in a range surrounded by the CP optimum time zone D3, the lower limit voltage waveform L, and the upper limit voltage waveform H.
また、図１において、符号Ｄ４は、測定時間帯を示している。この測定時間帯は、少なくともＣＰ最適時間帯Ｄ３の全体を含むように設定される。本実施例に係る溶接良否判定方法では、このＣＰ最適時間帯Ｄ３の全体を含む測定時間帯Ｄ４の間、予め決めた所定の単位時間毎に実際の溶接電圧値の測定を行う。 Moreover, in FIG. 1, the code | symbol D4 has shown the measurement time slot | zone. This measurement time zone is set to include at least the entire CP optimum time zone D3. In the welding quality determination method according to the present embodiment, the actual welding voltage value is measured every predetermined unit time during the measurement time zone D4 including the entire CP optimum time zone D3.
本実施例に係る溶接良否判定方法は、スタッド溶接の実作業を行う前に、実作業の溶接条件で、上記したように、ＡＰ判定領域Ｊ１、ＰＰ判定領域Ｊ２、ＣＰ判定領域Ｊ３及び測定時間帯Ｄ４を、それぞれ予め決めておき、実際にスタッド溶接の実作業を行う時に、前記測定時間帯Ｄ４の間、予め決めた所定の単位時間毎に実際の電圧値を測定し、隣接する測定結果（電圧値）を比較することにより、電圧が上昇しているか下降しているかを検出し、その検出結果に基づいて電圧波形Ｍの変化点、即ち、コンタクトポイントＣＰを検出し、その検出結果に基づいて、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯D３の範囲内で生じているか否かを判断する。
具体的には、図３（ａ）の例では、時間Ｔ１における測定結果より時間Ｔ２における測定結果の方が電圧値が低く、かつ、時間Ｔ２における測定結果より時間Ｔ３における測定結果の方が電圧値が低い。また、時間Ｔ３における測定結果より時間Ｔ４における測定結果の方が電圧値が高く、その後は電圧値は上昇し続けている。これらの結果から、時間Ｔ２から時間Ｔ４の間で電圧波形Ｍが下降から上昇に変化していることがわかる。このように、測定時間単位で隣接する測定値から電圧値の変動状態（下降又は上昇）を検出し、前後の二つの変動状態を比較して、変動状態が下降から上昇に変化していれば、下降から上昇に変化する過程でコンタクトポイントCPが生じていることがわかる。これらの結果から、時間Ｔ２から時間Ｔ４の間にコンタクトポイントＣＰが生じていることが分かり、その結果、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯Ｄ３の間に生じていることが分かる。
図３（ｂ）の例では、時間Ｔ１における測定結果より時間Ｔ２における測定結果の方が電圧値が高く、その後も、電圧値は上昇し続け、下降することがない。これらの結果から、時間Ｔ１から時間Ｔ１０にかけて電圧値は上昇し続け一度も下降していないことが分かる。これらの結果から、測定時間帯Ｄ４に含まれているＣＰ最適時間帯Ｄ３の間では、コンタクトポイントＣＰが生じていないことが分かる。
前記ＣＰ最適時間帯Ｄ３は、上記したように、最適コンタクトポイントＣＰを中心にして前後に許容時間を設定することで決められ、測定時間帯Ｄ４は、前記ＣＰ最適時間帯Ｄ３の全体を含むように適当に設定され得る。図３（ａ）及び（ｂ）においては、時間Ｔ２〜Ｔ９までの間がＣＰ最適時間帯Ｄ３であり、時間Ｔ１〜Ｔ１０までの間が測定時間帯Ｄ４である。
このようにＣＰ最適時間帯Ｄ３の全体を含むように測定時間帯Ｄ４を設定することで、例えば図４（ａ）に示すように、コンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の開始時点Ｔ２の付近で生じている場合や、図４（ｂ）に示すようにコンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の終了時点Ｔ９の付近で生じている場合でも、正確にコンタクトポイントを検出することが可能になる。
図３及び図４では、測定時間帯Ｄ４（Ｔ１〜Ｔ１０）は、ＣＰ最適時間帯Ｄ３（Ｔ２〜Ｔ９）より測定単位時間の一単位分だけ広く設定されている。このように測定時間帯Ｄ４は、ＣＰ最適時間帯Ｄ３の全体を含むように設定すればよいが、例えば、図５に示すように、測定時間帯Ｄ４をＣＰ最適時間帯Ｄ３より十分に広く設定すれば、コンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３に入っていない場合に、コンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の前にずれているのか、後ろにずれているのかを検出することも可能である。このように構成することで、コンタクトポイントのずれの原因を予測することが可能になる。図５の例では、測定時間帯Ｄ４は時間Ｔ１〜Ｔ１８であり、ＣＰ最適時間帯Ｄ３は時間Ｔ５〜時間Ｔ１２であり、コンタクトポイントは時間Ｔ３の付近で生じている。そして、測定結果からコンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の前にずれていることが分かるため、その原因（例えば、溶接銃の加圧用スプリングの加圧力が高い、母材とスタッドとの間にスパッタ等の不純物が介在している、スタッド先端のチップが短い等）を予測することも可能になる。
また、測定時間帯Ｄ４において電圧値を測定する単位時間は、測定時間帯Ｄ４において少なくとも３回以上電圧値を測定することができるように設定され得る。尚、単位時間を短くすればコンタクトポイントＣＰが生じている時点をより正確に確認することが可能になる。
具体的には、例えば、図１に示す溶接波形では、データの取得間隔（単位時間）は５０μsec.であり、ＣＰ最適時間帯Ｄ３は５００μsec.、測定時間帯Ｄ４は７００μsec.であり得る。
なお、データの取得間隔（単位時間）が１００μsec.であっても十分に実用に供し得ることが確認されている。
As described above, the welding quality determination method according to the present embodiment is performed under the actual welding conditions before performing the actual work of stud welding, as described above, the AP determination area J1, the PP determination area J2, the CP determination area J3, and the measurement time. Each band D4 is determined in advance, and when actually performing stud welding actual work, during the measurement time band D4, an actual voltage value is measured every predetermined unit time, and adjacent measurement results are obtained. By comparing the (voltage value), it is detected whether the voltage is rising or falling, and based on the detection result, the change point of the voltage waveform M, that is, the contact point CP is detected. Based on this, it is determined whether or not the contact point CP is generated within the range of the CP optimum time zone D3.
Specifically, in the example of FIG. 3A, the voltage value of the measurement result at time T2 is lower than the measurement result at time T1, and the voltage of the measurement result at time T3 is lower than the measurement result at time T2. The value is low. Further, the measurement result at time T4 has a higher voltage value than the measurement result at time T3, and the voltage value continues to rise thereafter. From these results, it can be seen that the voltage waveform M changes from falling to rising between time T2 and time T4. As described above, when the fluctuation state (decrease or rise) of the voltage value is detected from the adjacent measurement values in the measurement time unit and the two fluctuation states before and after are compared, and the fluctuation state changes from the fall to the rise, It can be seen that the contact point CP is generated in the process of changing from falling to rising. From these results, it can be seen that the contact point CP is generated between the time T2 and the time T4, and as a result, the contact point CP is generated during the CP optimum time zone D3.
In the example of FIG. 3B, the voltage value of the measurement result at the time T2 is higher than the measurement result at the time T1, and the voltage value continues to increase and does not decrease thereafter. From these results, it can be seen that the voltage value continues to increase from time T1 to time T10 and never decreases. From these results, it can be seen that the contact point CP does not occur during the CP optimum time zone D3 included in the measurement time zone D4.
As described above, the CP optimum time zone D3 is determined by setting an allowable time around the optimum contact point CP, and the measurement time zone D4 includes the entire CP optimum time zone D3. Can be set appropriately. In FIGS. 3A and 3B, the CP optimum time zone D3 is from time T2 to T9, and the measurement time zone D4 is from time T1 to T10.
Thus, by setting the measurement time zone D4 so as to include the entire CP optimum time zone D3, for example, as shown in FIG. 4A, the contact point is near the start time T2 of the CP optimum time zone D3. Even if it occurs, or as shown in FIG. 4B, the contact point can be accurately detected even when the contact point occurs near the end point T9 of the CP optimum time period D3.
3 and 4, the measurement time zone D4 (T1 to T10) is set wider by one unit of measurement unit time than the CP optimum time zone D3 (T2 to T9). Thus, the measurement time zone D4 may be set to include the entire CP optimum time zone D3. For example, as shown in FIG. 5, the measurement time zone D4 is set sufficiently wider than the CP optimum time zone D3. Then, when the contact point is not in the CP optimum time zone D3, it is also possible to detect whether the contact point is displaced before or behind the CP optimum time zone D3. With this configuration, it is possible to predict the cause of contact point deviation. In the example of FIG. 5, the measurement time zone D4 is from time T1 to T18, the CP optimum time zone D3 is from time T5 to time T12, and the contact point occurs in the vicinity of time T3. Since the measurement result shows that the contact point is shifted before the CP optimum time zone D3, the cause (for example, the sputter between the base material and the stud, where the pressurizing spring pressure of the welding gun is high) is high. It is also possible to predict (such as a short tip at the tip of the stud).
The unit time for measuring the voltage value in the measurement time zone D4 can be set so that the voltage value can be measured at least three times in the measurement time zone D4. Note that if the unit time is shortened, it becomes possible to more accurately confirm the time point at which the contact point CP is generated.
Specifically, for example, in the welding waveform shown in FIG. 1, the data acquisition interval (unit time) may be 50 μsec., The CP optimum time zone D3 may be 500 μsec., And the measurement time zone D4 may be 700 μsec.
It has been confirmed that even when the data acquisition interval (unit time) is 100 μsec.
また、同時に、本実施例に係る溶接良否判定方法は、実際にスタッド溶接の実作業を行う時に、実際の電圧値（実測値）が前記ＡＰ判定領域Ｊ１、ＰＰ判定領域Ｊ２及びＣＰ判定領域Ｊ３の範囲内に入るか否かを判断する。 At the same time, in the welding pass / fail judgment method according to the present embodiment, the actual voltage values (actually measured values) are actually determined in the AP judgment area J1, PP judgment area J2, and CP judgment area J3 when the actual work of stud welding is actually performed. It is judged whether it falls within the range.
本実施例に係る溶接良否判定方法は、先ず、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯D３の範囲内で生じているか否かで溶接良否を判断する。続いて、実測値が全て各判定領域Ｊ１〜Ｊ３の範囲内であり、かつ、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯D３の範囲内で生じていれば、溶接が良好に行われていると判断し、実測値が判定領域Ｊ１〜Ｊ３の何れか一つでも外れていれば不良と判断する。 In the welding quality determination method according to the present embodiment, first, welding quality is determined based on whether or not the contact point CP is generated within the CP optimum time zone D3. Subsequently, if the measured values are all within the range of each of the determination regions J1 to J3 and the contact point CP is generated within the range of the CP optimum time zone D3, it is determined that the welding is performed well. If the measured value is out of any one of the determination areas J1 to J3, it is determined as defective.
以下、図６〜及び図８を参照して、上記した本発明に係る溶接良否判定方法を実行する溶接良否判定装置の実施の形態について説明していく。
図６は、本発明に係る溶接良否判定装置の概略ブロック図、図７及び図８は、図６に示した溶接良否判定装置の作用を示すフローチャートである。
図面に示すように、この溶接良否判定装置１０は、判定領域及び測定時間帯決定手段１１と、コンタクトポイント検出部１２と、良否判定手段１３とを有する。
判定領域及び測定時間帯決定手段１１は、電圧測定部１１ａ、最適時間帯決定部１１ｂ、判定用下限値決定部１１ｃ、判定用上限値決定部１１ｄ、判定領域決定部１１ｅ、測定時間帯決定部１１ｆ及び記憶部１１ｇを有する。
電圧測定部１１ａは、溶接用電源３の出力ライン４に設けられたシャント抵抗５からの信号を取得して溶接電圧値を測定し、その測定結果に基づいて電圧波形を取得する。尚、図６中、符号４及び４’は、溶接電流をスタッドに流すための回路を構成する出力ラインを示しており、符号７は、溶接ガン６に制御信号を送る制御ケーブルを示している。
最適時間帯決定部１１ｂ、判定用下限値決定部１１ｃ及び判定用上限値決定部１１ｄは、電圧測定部１１ａで検出した電圧波形に基づいて判定領域を決めるためのパラメータを決定する。
使用者は、予め、溶接作業を行う溶接用電源３、溶接ガン６、スタッド１及び母材２を用いて、複数のスタッドで予備テスト溶接を行い、基準となる溶接ガン６の加圧力及び作業溶接電圧を破壊試験や目視確認等により強度と品質を確認して決める。
この基準となる溶接ガン６の加圧力及び作業溶接電圧は、予めデータとして提供されたり、経験値より決定することも可能である。
Hereinafter, with reference to FIGS. 6 to 8, an embodiment of a welding pass / fail determination apparatus that executes the above-described weld pass / fail determination method according to the present invention will be described.
FIG. 6 is a schematic block diagram of the welding quality determination device according to the present invention, and FIGS. 7 and 8 are flowcharts showing the operation of the welding quality determination device shown in FIG.
As shown in the drawing, the welding quality determination device 10 includes a determination area and measurement time zone determination unit 11, a contact point detection unit 12, and a quality determination unit 13.
The determination region and measurement time zone determination means 11 includes a voltage measurement unit 11a, an optimal time zone determination unit 11b, a determination lower limit value determination unit 11c, a determination upper limit value determination unit 11d, a determination region determination unit 11e, and a measurement time zone determination unit. 11f and a storage unit 11g.
The voltage measuring unit 11a acquires a signal from the shunt resistor 5 provided in the output line 4 of the welding power source 3, measures the welding voltage value, and acquires a voltage waveform based on the measurement result. In FIG. 6, reference numerals 4 and 4 ′ indicate output lines that constitute a circuit for flowing a welding current to the stud, and reference numeral 7 indicates a control cable that sends a control signal to the welding gun 6. .
The optimum time zone determination unit 11b, the determination lower limit determination unit 11c, and the determination upper limit determination unit 11d determine parameters for determining a determination region based on the voltage waveform detected by the voltage measurement unit 11a.
The user performs preliminary test welding with a plurality of studs using the welding power source 3, the welding gun 6, the stud 1, and the base material 2 for performing the welding work in advance, and applies the pressure and work of the welding gun 6 as a reference. The welding voltage is determined by confirming the strength and quality through destructive testing and visual confirmation.
The reference pressure and work welding voltage of the welding gun 6 can be provided as data in advance or determined from experience values.
加圧力及び作業溶接電圧（必要に応じて下限溶接電圧及び上限溶接電圧）の決定後、溶接良否判定装置１０を用いて判定領域を決める。
溶接良否判定装置１０の電源を入れ、始めに、スタッド１及び母材２の品種を選択する（ステップ１）。スタッド１及び母材２の品種は予め記憶部１１ｆに登録されている。
次いで、溶接機１の加圧力及び溶接電圧を予備テスト溶接（又はデータ、経験値でもよい）で決めた作業用溶接電圧にセットして溶接を行う（ステップ２）。
溶接後、溶接性の確認を行い（ステップ３）、強度及び品質に問題がなければ、電圧測定部１１ａで検出したその時の電圧波形を記憶する（ステップ４）。
記憶した電圧波形に基づいて最適時間帯決定部１１ｂにてＡＰ最適時間帯Ｄ１、ＰＰ最適時間帯Ｄ２及びＣＰ最適時間帯Ｄ３を決める（ステップ５）。最適時間帯決定部１１ｂにおける各最適時間帯Ｄ１〜Ｄ３の決定は、始めに第一基準時点、第二基準時点及び第三基準時点を特定し、その後、各基準時点に所定の許容時間を付与することで決められる。なお、各基準時点の特定は各基準時点において、図１の時間軸に対して垂線を表示することにより決定する。必要により、基準時点付近を拡大表示することと合わせて決められる。特に、第二基準時点は滑らかな曲線を示すため、予め拡大表示できるプログラムを設ける。各時間帯Ｄ１〜Ｄ３の決定は、作業用溶接電圧で実際に溶接して得られる電圧波形に基づいて自動的に行ってもよく、検出した電圧波形をディスプレイに表示して、作業者が手動で行ってもよい。
次いで、測定時間帯決定部１１ｆにて、測定時間帯Ｄ４を決定する（ステップ６）。測定時間帯Ｄ４は、少なくともＣＰ最適時間帯Ｄ３の全体を含むように決められる。
次いで、溶接用電源３の溶接電圧を予備テスト溶接で決めた下限溶接電圧又は予想される下限溶接電圧にセットして溶接を行う（ステップ７）。
溶接後、溶接性の確認を行い（ステップ８）、強度及び品質に問題がなければ、電圧測定部１１ａで検出したその時の下限電圧波形Ｌを記憶すると共に、判定用下限値決定部１１ｃにて下限電圧波形Ｌに基づいて電圧の判定用下限値を決定する（ステップ９）。
次いで、溶接用電源３の溶接電圧を予備テスト溶接で決めた上限電圧又は予想される下限溶接電圧にセットして溶接を行う（ステップ１０）。
溶接後、溶接性の確認を行い（ステップ１１）、強度及び品質に問題がなければ、電圧測定部１１ａで検出したその時の上限電圧波形Ｈを記憶すると共に、判定用上限値決定部１１ｄにて上限電圧波形Ｈに基づいて電圧の判定用上限値を決定する（ステップ１２）。
最後に、時間帯決定部１１ｂで決めたＡＰ最適時間帯Ｄ１、ＰＰ最適時間帯Ｄ２及びＣＰ最適時間帯Ｄ３と、判定用下限値決定部１１ｃで決定した判定用下限値と、判定用上限値決定部１１ｄで決定した判定用上限値とに基づいて、判定領域決定部１１ｅで、ＡＰ判定領域Ｊ１、ＰＰ判定領域Ｊ２及びＣＰ判定領域Ｊ３を決定し（ステップ１３）、初期設定を終了する。
上記したようにして決定されたＡＰ判定領域Ｊ１、ＰＰ判定領域Ｊ２、ＣＰ判定領域Ｊ３及び測定時間帯Ｄ４は、必要に応じて溶接条件と関連付けして記憶部１１ｇに記憶され得る。尚、この溶接良否判定装置は、溶接条件と関連付けして、前記判定領域Ｊ１〜Ｊ３及び測定時間帯Ｄ４を記憶部１１ｇに記憶させた場合には、溶接条件を入力することで記憶した判定領域Ｊ１〜Ｊ３及び測定時間帯Ｄ４を読み出して初期値として使用することができるように構成され得る。
After determining the applied pressure and work welding voltage (lower limit welding voltage and upper limit welding voltage as required), a determination region is determined using the welding quality determination device 10.
The welding pass / fail judgment device 10 is turned on, and first, the types of stud 1 and base material 2 are selected (step 1). The types of the stud 1 and the base material 2 are registered in the storage unit 11f in advance.
Next, welding is performed by setting the welding pressure and the welding voltage of the welding machine 1 to the working welding voltage determined by preliminary test welding (or data or experience values) (step 2).
After welding, the weldability is confirmed (step 3), and if there is no problem in strength and quality, the voltage waveform at that time detected by the voltage measuring unit 11a is stored (step 4).
Based on the stored voltage waveform, the optimum time zone determination unit 11b decides the AP optimum time zone D1, the PP optimum time zone D2, and the CP optimum time zone D3 (step 5). The determination of the optimum time zones D1 to D3 in the optimum time zone determination unit 11b first identifies the first reference time point, the second reference time point, and the third reference time point, and then gives a predetermined allowable time to each reference time point. It is decided by doing. The identification of each reference time is determined by displaying a perpendicular to the time axis of FIG. 1 at each reference time. If necessary, it is determined together with the enlarged display near the reference time point. In particular, since the second reference time point shows a smooth curve, a program that can be enlarged and displayed in advance is provided. The determination of each of the time zones D1 to D3 may be automatically performed based on a voltage waveform actually obtained by welding with the working welding voltage, and the detected voltage waveform is displayed on the display, and the operator manually You may go on.
Next, the measurement time zone determination unit 11f determines the measurement time zone D4 (step 6). The measurement time zone D4 is determined so as to include at least the entire CP optimum time zone D3.
Next, welding is performed by setting the welding voltage of the welding power source 3 to the lower limit welding voltage determined by the preliminary test welding or the expected lower limit welding voltage (step 7).
After welding, the weldability is confirmed (step 8). If there is no problem in strength and quality, the lower limit voltage waveform L detected by the voltage measurement unit 11a is stored, and the determination lower limit determination unit 11c Based on the lower limit voltage waveform L, a lower limit value for voltage determination is determined (step 9).
Next, welding is performed by setting the welding voltage of the power source 3 for welding to the upper limit voltage determined by the preliminary test welding or the expected lower limit welding voltage (step 10).
After welding, the weldability is confirmed (step 11), and if there is no problem in strength and quality, the upper limit voltage waveform H detected by the voltage measuring unit 11a is stored and the determination upper limit value determining unit 11d Based on the upper limit voltage waveform H, an upper limit value for voltage determination is determined (step 12).
Finally, the AP optimum time zone D1, the PP optimum time zone D2, and the CP optimum time zone D3 determined by the time zone determination unit 11b, the determination lower limit value determined by the determination lower limit value determination unit 11c, and the determination upper limit value Based on the determination upper limit determined by the determination unit 11d, the determination region determination unit 11e determines the AP determination region J1, the PP determination region J2, and the CP determination region J3 (step 13), and ends the initial setting.
The AP determination area J1, the PP determination area J2, the CP determination area J3, and the measurement time zone D4 determined as described above can be stored in the storage unit 11g in association with the welding conditions as necessary. In addition, this welding quality determination apparatus associates with the welding conditions, and when the determination areas J1 to J3 and the measurement time zone D4 are stored in the storage unit 11g, the determination area stored by inputting the welding conditions. J1 to J3 and measurement time zone D4 can be read and used as initial values.
次に、初期設定終了後に行う実際のスタッド溶接作業中の良否判定処理について図８に示すフローチャートを用いて説明する。
初期設定終了後、溶接用電源３の溶接電圧を、作業用溶接電圧にセットし、実際のスタッド溶接作業を開始する（ステップ１）。
スタッド溶接作業の間、電圧測定部１１ａが溶接電圧の測定を行う（ステップ２）。尚、この溶接電圧の測定は、溶接開始から溶接終了まで、全体の電圧波形が得られる程度に適当な時間間隔で連続して行われる。測定時間帯Ｄ４における電圧値測定の時間間隔と、それ以外の時間帯での電圧値測定の間隔は、同一であってもよく、異なる時間間隔であってもよい。
次いで、コンタクトポイント検出部１２において、測定時間Ｄ４で測定した電圧値に基づいて、具体的には、上記したように隣接する電圧値を比較することによって、ＣＰ最適時間帯Ｄ３の範囲内における電圧波形の変化点、即ち、コンタクトポイントの検出を行う（ステップ３）。
次いで、良否判定手段１３は、コンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の範囲内にあるか否かを判断する（ステップ４）。良否判定手段１３は、コンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の範囲内にない場合には、溶接不良を出力する。
コンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の範囲内にある場合には、良否判定手段１３は、溶接良好を出力する。
次いで、良否判定手段１３において、電圧測定部１１ａで測定した電圧値によって得られる電圧波形が判定領域Ｊ１〜Ｊ３の範囲内を通るか否かを判断する（ステップ５）。良否判定手段１３は、測定結果から得られる電圧波形が判定領域Ｊ１〜Ｊ３の何れか一つでも通らない場合には、溶接不良を出力する。
判定結果の出力は、例えば、ブザーやランプ等で行ってもよく、また、波形そのものを表示してもよい。さらに、判定結果をスタッドの溶接順番に関連付けして記憶しておくことで、連続してスタッド溶接作業を行った後に、良否判定を行って溶接不良のスタッドを見つけ出すことが可能になる。
Next, the pass / fail determination process during the actual stud welding operation performed after the end of the initial setting will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
After completion of the initial setting, the welding voltage of the welding power source 3 is set to the working welding voltage, and the actual stud welding work is started (step 1).
During the stud welding operation, the voltage measuring unit 11a measures the welding voltage (step 2). The measurement of the welding voltage is continuously performed at an appropriate time interval from the start of welding to the end of welding so that the entire voltage waveform can be obtained. The time interval of voltage value measurement in the measurement time zone D4 and the interval of voltage value measurement in other time zones may be the same or different time intervals.
Next, in the contact point detection unit 12, based on the voltage value measured at the measurement time D4, specifically, by comparing adjacent voltage values as described above, the voltage within the range of the CP optimum time zone D3. A change point of the waveform, that is, a contact point is detected (step 3).
Next, the quality determination unit 13 determines whether or not the contact point is within the range of the CP optimum time zone D3 (step 4). The pass / fail judgment means 13 outputs a welding failure when the contact point is not within the CP optimum time zone D3.
When the contact point is within the range of the CP optimum time zone D3, the quality determination means 13 outputs good welding.
Next, the pass / fail determination means 13 determines whether or not the voltage waveform obtained from the voltage value measured by the voltage measuring unit 11a passes through the determination region J1 to J3 (step 5). The pass / fail judgment means 13 outputs a welding failure when the voltage waveform obtained from the measurement result does not pass through any one of the judgment areas J1 to J3.
The determination result may be output by, for example, a buzzer or a lamp, or the waveform itself may be displayed. Further, by storing the determination results in association with the welding order of the studs, it is possible to determine whether the welding is defective or not by performing quality determination after performing the stud welding operation continuously.
上記した実施例では、以下の二つの条件に基づいて溶接の良否判定を行っている。
条件１．コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯D３の範囲内で生じていること。
条件２．電圧波形が、ＡＰ判定領域Ｊ１、ＰＰ判定領域Ｊ２及びＣＰ判定領域Ｊ３の範囲内にあること。
しかし、本発明に係る溶接良否判定方法及び装置は、上記した実施例に限定されることなく、条件１、即ち、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯D３の範囲内で生じていることのみを条件として行うことができ、簡便な溶接良否判定方法及び装置を提供できる。さらに、条件１及び２を組み合わせることによって、より高品質の溶接良否判定方法及び装置を提供できる。
また、上記した実施例では、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯Ｄ３の範囲内で生じているか否かのみを検出しているが、この構成は本実施例に限定されることなく、測定時間帯Ｄ４をＣＰ最適時間帯Ｄ３より十分に長くとり、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯Ｄ３の範囲内で生じていない場合に、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯Ｄ３より前にずれているのか、後にずれているのかを判断することも可能である。
更に、コンタクトポイントＣＰが最適時間帯Ｄ３の範囲内で生じているか否かのみを用いた良否判定においては、溶接開始から溶接電圧値又は溶接電流値を測定する必要はなく、溶接開始からＰＰ判定領域を過ぎた一定時間経過後から測定を開始するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the quality of welding is determined based on the following two conditions.
Condition 1. The contact point CP has occurred within the CP optimum time zone D3.
Condition 2. The voltage waveform is within the range of the AP determination area J1, the PP determination area J2, and the CP determination area J3.
However, the welding quality determination method and apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but only on condition 1, that is, the contact point CP is generated within the range of the CP optimum time zone D3. Thus, a simple welding quality determination method and apparatus can be provided. Furthermore, by combining the conditions 1 and 2, it is possible to provide a higher quality welding quality determination method and apparatus.
In the above-described embodiment, only whether or not the contact point CP is generated within the range of the CP optimum time zone D3 is detected. However, this configuration is not limited to the present embodiment, and the measurement time zone is not limited. If D4 is sufficiently longer than the CP optimum time zone D3 and the contact point CP does not occur within the range of the CP optimum time zone D3, whether the contact point CP is shifted before the CP optimum time zone D3 or after It is also possible to judge whether it is shifted.
Further, in the quality determination using only whether or not the contact point CP is generated within the range of the optimum time zone D3, it is not necessary to measure the welding voltage value or the welding current value from the start of welding, and the PP determination is performed from the start of welding. You may make it start a measurement after progress of the fixed time which passed the area | region.
Ｌ 下限電圧波形
Ｈ 上限電圧波形
Ｍ 実際の電圧波形
Ｄ１ ＡＰ最適時間帯
Ｄ２ ＰＰ最適時間帯
Ｄ３ ＣＰ最適時間帯
Ｄ４ 測定時間帯
Ｊ１ ＡＰ判定領域
Ｊ２ ＰＰ判定領域
Ｊ３ ＣＰ判定領域
１ スタッド
１ａ 先端チップ部
２ 母材
３ 溶接用電源
４ 出力ライン
５ シャント抵抗
６ 溶接ガン
７ 制御ケーブル
１０ 溶接良否判定装置
１１ 判定領域及び測定時間帯決定手段
１１ａ 電圧測定及び波形検出部
１１ｂ 最適時間帯決定部
１１ｃ 判定用下限値決定部
１１ｄ 判定用上限値決定部
１１ｅ 判定領域決定部
１１ｆ 測定時間帯決定部
１１ｇ 記憶部
１２ コンタクトポイント検出部
１３ 良否判定手段
L Lower limit voltage waveform H Upper limit voltage waveform M Actual voltage waveform D1 AP optimum time zone D2 PP optimum time zone D3 CP optimum time zone D4 Measurement time zone J1 AP judgment area J2 PP judgment area J3 CP judgment area 1 Stud 1a Tip part 2 Base material 3 Welding power supply 4 Output line 5 Shunt resistance 6 Welding gun 7 Control cable 10 Welding quality determination device 11 Determination region and measurement time zone determination means 11a Voltage measurement and waveform detection unit 11b Optimal time zone determination unit 11c Lower limit for determination Value determination unit 11d Determination upper limit value determination unit 11e Determination region determination unit 11f Measurement time zone determination unit 11g Storage unit 12 Contact point detection unit 13 Pass / fail determination means
Claims (4)
スタッドが母材に接触して溶接接合されるコンタクトポイントが生じるのに適したＣＰ最適時間帯を予め決めると共に、前記ＣＰ最適時間帯の全体を含むように測定時間帯を予め決め、
実際のスタッド溶接中に、前記測定時間帯において複数回溶接電流値又は溶接電圧値を測定し、
測定した複数の溶接電流値又は溶接電圧値の大きさを比較して、電流値又は電圧値が下降から上昇に変化する変化時点を検出し、
前記検出した変化時点が、最適時間帯内にあるか否かに基づいて
溶接良否判定を行う
ことを特徴とするコンデンサ放電型溶接機における溶接良否判定方法。 The energy stored in the capacitor is discharged, and an arc is generated between the stud and the base material to melt the stud and the base material. At the same time, the stud is pressed against the base material and the stud is melted into the base material for welding. It is a welding quality determination method in a capacitor discharge type welding machine,
Predetermining a CP optimal time zone suitable for generating a contact point where the stud contacts the base material and welded together, and a measurement time zone so as to include the entire CP optimal time zone,
During actual stud welding, the welding current value or welding voltage value is measured a plurality of times in the measurement time zone,
By comparing the magnitudes of the measured welding current values or welding voltage values, the time point when the current value or voltage value changes from falling to rising is detected.
A welding quality determination method for a capacitor discharge type welding machine, wherein the quality determination of welding is performed based on whether or not the detected change time point is within an optimum time zone.
該ＡＰ基準時点からアークがスタッド中心より外側に向って広がりエネルギがピークとなるＰＰ基準時点、及び
母材とスタッドとが溶接接合されるＣＰ基準時点
の三つの時点において、溶接強度が許容され得る溶接電流又は溶接電圧の上限値及び下限値を、溶接条件に合わせてそれぞれ決めて、ＡＰ判定領域、ＰＰ判定領域及びＣＰ判定領域とし、
実際のスタッド溶接毎に、前記各判定領域における溶接電流値又は溶接電圧値を測定し、測定結果が各判定領域の下限から上限の範囲内に入るか否かを判定し、この判定結果と、前記変化時点に関する判定結果との両方に基づいて、溶接良否判定を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接良否判定方法。 AP reference point at which the tip of the stud tip melts,
The welding strength can be allowed at three points, the PP reference point when the arc spreads outward from the stud center and the energy peaks from the AP reference point, and the CP reference point where the base metal and the stud are welded together. The upper limit value and the lower limit value of the welding current or welding voltage are determined according to the welding conditions, respectively, and are defined as an AP determination region, a PP determination region, and a CP determination region,
For each actual stud welding, measure the welding current value or welding voltage value in each determination region, determine whether the measurement result falls within the upper limit range from the lower limit of each determination region, this determination result, The welding pass / fail determination method according to claim 1, wherein the weld pass / fail determination is performed based on both of the determination result relating to the change time point.
スタッドが母材に接触して溶接接合されるコンタクトポイントが生じるのに適したＣＰ最適時間帯を決める最適時間帯決定手段と、
前記ＣＰ最適時間帯の全体を含むように測定時間帯を決める測定時間帯決定手段と、
実際のスタッド溶接中に、前記測定時間帯において複数回溶接電流値又は溶接電圧値を測定する測定手段と、
測定した複数の溶接電流値又は溶接電圧値の大きさを比較して、電流値又は電圧値が下降から上昇に変化する変化時点を検出するコンタクトポイント検出手段と、
前記検出したコンタクトポイントが、最適時間帯内にあるか否かに基づいてスタッド溶接の良否判定を行う良否判定手段と
を備えていることを特徴とする溶接良否判定装置。 The energy stored in the capacitor is discharged, and an arc is generated between the stud and the base material to melt the stud and the base material. At the same time, the stud is pressed against the base material and the stud is melted into the base material for welding. A welding quality determination device used for a capacitor discharge type welding machine,
An optimal time zone determining means for determining a CP optimal time zone suitable for generating a contact point where the stud contacts the base metal and is welded;
Measurement time zone determining means for determining a measurement time zone so as to include the entire CP optimum time zone;
Measuring means for measuring a welding current value or a welding voltage value a plurality of times in the measurement time zone during actual stud welding,
A contact point detecting means for comparing a plurality of measured welding current values or welding voltage values and detecting a change time point at which the current value or voltage value changes from falling to rising;
A welding pass / fail judgment device comprising: a pass / fail judgment means for judging the quality of stud welding based on whether or not the detected contact point is within an optimum time zone.
該ＡＰ基準時点からアークがスタッド中心より外側に向って広がりエネルギがピークとなるＰＰ基準時点、及び
母材とスタッドとが溶接接合されるＣＰ基準時点
の三つの時点において、溶接強度が許容され得る溶接電流又は溶接電圧の上限値及び下限値を、溶接条件に合わせてそれぞれ決めて、第一判定領域、第二判定領域及び第三判定領域として記憶する判定領域決定手段をさらに備え、
前記測定手段が、実際のスタッド溶接毎に、前記各判定領域における溶接電流値又は溶接電圧値を測定し、
前記良否判定手段が、測定した電流値又は電圧値が各判定領域の下限から上限の範囲内に入るか否かと、検出したコンタクトポイントが最適時間帯内にあるか否かとに基づいてスタッド溶接の良否判定を行うように構成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の良否判定装置。 AP reference point at which the tip of the stud tip melts,
The welding strength can be allowed at three points, the PP reference point when the arc spreads outward from the stud center and the energy peaks from the AP reference point, and the CP reference point where the base metal and the stud are welded together. A determination region determining means for determining an upper limit value and a lower limit value of the welding current or the welding voltage according to the welding conditions, respectively, and storing them as a first determination region, a second determination region, and a third determination region;
The measuring means measures a welding current value or a welding voltage value in each determination region for each actual stud welding,
Based on whether the measured current value or voltage value falls within the range from the lower limit to the upper limit of each determination region, and whether the detected contact point is within the optimum time zone, the quality determination means. It is comprised so that a quality determination may be performed. The quality determination apparatus of Claim 3 characterized by the above-mentioned.
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