JP2019093391A - ドレス良否判定装置およびドレス良否判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて短時間で正確に電極のドレスの良否を判定する。【解決手段】鋼板２４０を挟んだ電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の電圧を検出する電圧検出部１１０と、鋼板を挟んだ電極間に流れる電流を検出する電流検出部１２０と、検出された電圧と電流とから電極間の抵抗値を演算する抵抗値演算部１３０と、演算された抵抗値のピーク値を検出するピーク値検出部１４０と、鋼板に通電されてからピーク値が検出されるまでの時間を計測する時間計測部１５０と、計測された時間が許容範囲内にあれば電極のドレスは良好であると判定し、許容範囲内になければ電極のドレスは不良であると判定する判定部１６０と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、抵抗溶接機で用いられる電極のドレスの良否を判定できるドレス良否判定装置およびドレス良否判定方法に関する。

抵抗溶接機は鋼板同士を溶接するために用いられる。鋼板同士を溶接する場合、一対の電極間に鋼板を複数枚配置し、それらの鋼板の表裏面を電極で挟持し加圧しながら電流を流す。鋼板を流れる電流は鋼板を溶融させ、これによって鋼板同士が溶接される。

この溶接を何度も繰り返すと、電極の先端が摩耗、変形し、溶接不良を引き起こす。このため、通常、電極の先端形状を修正するためのドレスが行われる。

ドレスが行われ、ドレス後の電極の先端形状が、新品の電極の先端形状に近くなっているかを判定すること、換言すれば、ドレスが正常に行われたか否かを判定することは、品質の高い溶接をするためには非常に重要である。

従来では、たとえば、特許文献１に開示されているような検査方法が用いられている。

特開平１１−１０４８４８号公報

しかし、特許文献１に記載されている従来の検査方法では、電極品質の判定を、単に電極間の電気抵抗値を基準値と比較することによって行っている。電極間の電気抵抗値はある時間内の平均的な値となるため、電極品質の判定の許容値は大きくなる。このため、電極品質の判定に時間を要し、また、その判定は正確性に欠ける。つまり、従来の検査方法では、電極のドレスが正常に行われたか否かの判定を、極めて短時間で正確に行うことは困難である。

本発明は、このような従来の検査方法の問題を解消するために成されたものであり、極めて短時間で正確に電極のドレスの良否を判定できる、ドレス良否判定装置およびドレス良否判定方法の提供を目的とする。

上記目的を達するための本発明に係るドレス良否判定装置は、鋼板を挟んだ電極間の電圧を検出する電圧検出部と、鋼板を挟んだ電極間に流れる電流を検出する電流検出部と、検出された電圧と電流とから電極間の抵抗値を演算する抵抗値演算部と、演算された抵抗値のピーク値を検出するピーク値検出部と、鋼板に通電されてからピーク値が検出されるまでの時間を計測する時間計測部と、計測された時間が許容範囲内にあれば電極のドレスは良好であると判定し、許容範囲内になければ電極のドレスは不良であると判定する判定部と、を有する。

上記目的を達するための本発明に係る他のドレス良否判定装置は、鋼板を挟んだ電極間の電圧を検出する電圧検出部と、鋼板を挟んだ電極間に流れる電流を検出する電流検出部と、検出された電圧と電流とから電極間の抵抗値を演算する抵抗値演算部と、鋼板に通電されてからの時間を計測する時間計測部と、鋼板に通電されてから一定時間が経過した後の電極間の抵抗値が許容範囲内にあれば電極のドレスは良好であると判定し、許容範囲内になければ電極のドレスは不良であると判定する判定部と、を有する。

上記目的を達するための本発明に係るドレス良否判定方法は、鋼板を挟んだ電極間の電圧と電流とを検出する段階と、検出された電圧と電流とから電極間の抵抗値を演算する段階と、演算された抵抗値のピーク値を検出する段階と、鋼板に通電されてからピーク値が検出されるまでの時間を計測する段階と、計測された時間が許容範囲内にあれば電極のドレスは良好であると判定し、許容範囲内になければ電極のドレスは不良であると判定する段階と、を含む。

上記目的を達するための本発明に係る他の電極検査方法は、鋼板を挟んだ電極間の電圧と電流とを検出する段階と、検出された電圧と電流とから電極間の抵抗値を演算する段階と、鋼板に通電されてからの時間を計測する段階と、鋼板に通電されてから一定時間が経過した後の電極間の抵抗値が許容範囲内にあれば電極のドレスは良好であると判定し、許容範囲内になければ電極のドレスは不良であると判定する段階と、を含む。

本発明に係るドレス良否判定装置およびドレス良否判定方法によれば、極めて短時間で正確に電極のドレスの良否を判定できる。

実施形態１に係るドレス良否判定装置の構成図である。 ドレス良否判定の原理説明に供する図である。 実施形態１に係るドレス良否判定装置の動作フローチャートである。 実施形態１に係るドレス良否判定装置の動作説明に供する図である。 実施形態２に係るドレス良否判定装置の構成図である。 実施形態２に係るドレス良否判定装置の動作フローチャートである。 実施形態２に係るドレス良否判定装置の動作説明に供する図である。

以下に、本発明に係るドレス良否判定装置およびドレス良否判定方法の実施形態を、［実施形態１］と［実施形態２］とに分けて説明する。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るドレス良否判定装置の構成図である。ドレス良否判定装置１００は、抵抗溶接機２００で用いられる電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレスの良否を判定する。

図示するように、ドレス良否判定装置１００は、電圧検出部１１０、一次電流センサ１２２、一次電流検出部１２４または二次電流センサ１２６、二次電流検出部１２８から構成される電流検出部１２０、抵抗値演算部１３０、ピーク値検出部１４０、時間計測部１５０、判定部１６０を有する。

抵抗溶接機２００は、加圧装置２１０、電極ホルダ２２０Ａ、２２０Ｂ、電極２３０Ａ、２３０Ｂ、溶接制御部２５０、変圧器２６０を有する。加圧装置２１０は電極ホルダ２２０Ａを図示するように上下方向に移動させる。電極ホルダ２２０Ａには電極２３０Ａが取り付けられている。一方、電極ホルダ２２０Ｂは固定されている。電極ホルダ２２０Ｂには電極２３０Ｂが取り付けられている。電極２３０Ａ、２３０Ｂには変圧器２６０の二次側が接続される。変圧器２６０はドレスの良否を判定する場合、板厚が厚めの単一の鋼板２４０を挟んだ電極２３０Ａ、２３０Ｂ間にドレスの良否を判定するために設定された電流を流す。この電流は定電流制御によって供給される。この電流を直流インバータで供給する場合には、定パルス幅制御を行うことによって供給しても良い。また、この電流を交流から供給する場合には、一定の点弧角制御を行うことによって供給しても良い。溶接制御部２５０は加圧装置２１０および変圧器２６０の動作を制御する。

電圧検出部１１０は、鋼板２４０を挟んだ電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の電圧を検出する。ドレスの良否を判定する場合には、加圧装置２１０が電極ホルダ２２０Ａを下降させ、電極２３０Ａと電極２３０Ｂとで鋼板２４０を一定の圧力で加圧する。その状態で変圧器２６０から電極２３０Ａ、２３０Ｂ間にドレスの良否を判定するために設定された電流が供給される。電圧検出部１１０は、その設定された電流が供給されている間の電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の電圧変化を検出する。

電流検出部１２０は、鋼板２４０を挟んだ電極２３０Ａ、２３０Ｂ間に流れる電流を検出する。ドレスの良否を判定する場合には、変圧器２６０から電極２３０Ａ、２３０Ｂ間にドレスの良否を判定するために設定された電流が供給される。電流検出部１２０は、この電流を検出する。この電流は、変圧器２６０の一次側または二次側で検出することができる。変圧器２６０の一次側でこの電流を検出する場合には、一次電流センサ１２２と一次電流検出部１２４とで検出する。また、変圧器２６０の二次側でこの電流を検出する場合には、二次電流センサ１２６と二次電流検出部１２８とで検出する。

抵抗値演算部１３０は、電圧検出部１１０によって検出された電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の電圧と電流検出部１２０によって検出された電極２３０Ａ、２３０Ｂ間を流れる電流とから電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値を演算する。

ピーク値検出部１４０は、抵抗値演算部１３０によって演算された抵抗値のピーク値を検出する。鋼板２４０に通電が開始されてから終了するまでの間は、電極２３０Ａ、２３０Ｂと接触している部分の鋼板２４０の溶融状態が刻々と変化する。そのため、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値は、後述するように、時間の経過とともに二次曲線を描くように変化する。したがって、鋼板２４０に通電されている間に抵抗値のピークが現れる。

時間計測部１５０は、鋼板２４０に通電してからピーク値検出部１４０がピーク値を検出するまでの時間を計測する。時間計測部１５０は、鋼板２４０の通電が開始されたことを電流検出部１２０が検出する電流値の急激な増加によって認識する。時間計測部１５０は、電流値の急激な増加を認識すると時間の計測を開始し、ピーク値検出部１４０が抵抗値のピーク値を検出した時点で時間の計測を終了する。

判定部１６０は、時間計測部１５０によって計測された時間が許容範囲内にあれば電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレスは良好であると判定し、計測された時間が許容範囲内になければ電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレスは不良であると判定する。

次に、上記のような構成のドレス良否判定装置によってなぜドレスの良否を判定できるのかについて説明する。図２は、ドレス良否判定の原理説明に供する図である。

図２は、溶接回数（打点数）が新品である０打点の場合、５００打点使用した後の場合、１５００打点使用した後の場合のそれぞれの場合において、鋼板２４０を電極２３０Ａ、２３０Ｂで挟み、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間に、設定された電流を流した場合の、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値の変化曲線を示す。

いずれの打点数の場合も、電極２３０Ａ、２３０Ｂの先端が湾曲しているため、通電初期の抵抗値は高くなる。したがって、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間に通電が開始されてから少しの間、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値は上昇する。

次に、鋼板２４０が軟化してくると、電極２３０Ａ、２３０Ｂの先端と鋼板２４０との接触面積が広がり、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値にピークを迎え、その後は電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値が徐々に低下する。

打点数が０、５００、１５００の場合の抵抗値の変化曲線を比較すると、新品である０打点の場合にはピークの抵抗値はＲ１、５００打点の場合にはピークの抵抗値はＲ２、１５００打点の場合にはピークの抵抗値はＲ３である。また、ピークの抵抗値に至るまでの時間は、新品である０打点の場合には電極間の通電を開始してからＴ１、５００打点の場合にはＴ２、１５００打点の場合にはＴ３である。

したがって、ドレスが良好であるか、不良であるかは、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間のピークの抵抗値がＲ１±αの間に入っているかどうかを見ることによって判定できる。実施形態１では、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間のピークの抵抗値を見てドレスの良否を判定している。また、ドレスが良好であるか、不良であるかは、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値がピークに至るまでの時間が、Ｔ１±αの間に入っているかどうかを見ることによっても判定できる。後述する実施形態２では、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値がピークに至るまでの時間を見てドレスの良否を判定している。

図３は、実施形態１に係るドレス良否判定装置の動作フローチャートである。なお、この動作フローチャートは、実施形態１に係るドレス良否判定方法の各段階を示すものでもある。図４は、実施形態１に係るドレス良否判定装置の動作説明に供する図である。以下、実施形態１に係るドレス良否判定装置１００の動作を説明する。

まず、抵抗溶接機２００は、加圧装置２１０によって電極ホルダ２２０Ａを下降させ、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の鋼板２４０を所定の加圧力で加圧する（Ｓ１００）。

次に、溶接制御部２５０は、通電開始を指示し、電極２３０Ａ、２３０Ｂを介して鋼板２４０に通電する（Ｓ１１０）。通電開始が指示されると、変圧器２６０が電極２３０Ａ、２３０Ｂ間にドレスの良否を判定するために設定された電流を流す。この電流が流されると、図４に示すように、電極２３０Ａ、２３０Ｂが鋼板２４０と接触している接触部の温度（接触部温度）が急激に上昇する。また、電極２３０Ａ、２３０Ｂが鋼板２４０と接触している接触部の面積（接触面積）が少しずつ上昇する。また、電極２３０Ａ、２３０Ｂの変位（電極変位）は、鋼板２４０が次第に溶融していくので、少しずつ少なくなっていく。

抵抗値演算部１３０は、電圧検出部１１０が検出する電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の電圧と、電流検出部１２０が検出する電極２３０Ａ、２３０Ｂ間を流れる電流に基づいて、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値を演算する。ピーク値検出部１４０は、抵抗値演算部１３０が演算した電極間抵抗値を監視する（Ｓ１２０）。

ピーク値検出部１４０は、電極間抵抗値のピーク値を検出する（Ｓ１３０）。抵抗値演算部１３０によって演算される電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値（電極間抵抗値）は、図４に示すように、通電開始とともに急激に上昇し、ピークを迎えた後に、急激に減少する。ピーク値検出部１４０は、このピーク値を検出する。

時間計測部１５０は、通電が開始されてから、電極間抵抗値がピーク値に至るまでの時間を計測する（Ｓ１４０）。図４に示すように、通電が開始されてから電極間抵抗値がピークに至るまでの時間Ｔを計測する。

判定部１６０は電極品質を判定する（Ｓ１５０）判定部１６０は、図４に示すように、時間計測部１５０によって計測された時間Ｔが、許容範囲として設定されているｔ２とｔ１との間にあれば、電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレスは良好であると判定する。一方、時間計測部１５０によって計測された時間Ｔが、ｔ２とｔ１との間になければ電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレスは不良であると判定する。

以上のように、実施形態１では、電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレス後に、抵抗溶接機２００により鋼板２４０に電流を流し、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値が、通電を開始してからピーク値に至るまでの時間Ｔを計測し、計測された時間Ｔが許容値として設定されているｔ１≦Ｔ≦ｔ２であれば、電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレスは良好であると判断している。なお、時間範囲ｔ１≦Ｔ≦ｔ２は、図２の打点数が０の場合の時間Ｔ±αの時間範囲に整合する。この時間範囲にあれば、ドレス後の電極２３０Ａ、２３０Ｂの先端形状はほぼ新品と同じ状態にまで修正されている。

電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレスの良否の判断は、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値がピーク値に至るまでの時間Ｔを計測するだけで良いので、極めて短時間で正確に電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレスの良否を判定できる。

［実施形態２］
図５は、実施形態２に係るドレス良否判定装置の構成図である。なお、実施形態２に係る抵抗溶接機２００の構成は、図１に示した実施形態１に係る抵抗溶接機２００の構成と同一である。また、実施形態２に係るドレス良否判定装置１００−２の構成は、図１に示した実施形態１に係るドレス良否判定装置１００と比較して、ピーク値検出部１４０が存在しないことと、実施形態１に係る判定部１６０の判定の方法とは異なる方法でドレスの良否を判定する判定部１６０−２が存在することとが異なっている。

時間計測部１５０は、鋼板２４０に通電してから一定時間Ｔが経過するまでの時間を計測する。時間計測部１５０は、鋼板２４０の通電が開始されたことを電流検出部１２０が検出する電流値の急激な増加によって認識する。時間計測部１５０は、電流値の急激な増加を認識すると時間の計測を開始し、一定時間Ｔが経過すると、その旨を抵抗値演算部１３０に出力する。

図６は、実施形態２に係るドレス良否判定装置の動作フローチャートである。なお、この動作フローチャートは、実施形態２に係るドレス良否判定方法の各段階を示すものでもある。図７は、実施形態２に係るドレス良否判定装置の動作説明に供する図である。以下、実施形態２に係るドレス良否判定装置１００−２の動作を説明する。

まず、抵抗溶接機２００は、加圧装置２１０によって電極ホルダ２２０Ａを下降させ、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の鋼板２４０を所定の加圧力で加圧する（Ｓ２００）。

次に、溶接制御部２５０は、通電開始を指示し、電極２３０Ａ、２３０Ｂを介して鋼板２４０に通電する（Ｓ２１０）。通電開始が指示されると、変圧器２６０が電極２３０Ａ、２３０Ｂ間にドレスの良否を判定するために設定された電流を流す。この電流が流されると、図７に示すように、電極２３０Ａ、２３０Ｂが鋼板２４０と接触している接触部の温度（接触部温度）が急激に上昇する。また、電極２３０Ａ、２３０Ｂが鋼板２４０と接触している接触部の面積（接触面積）が少しずつ上昇する。また、電極２３０Ａ、２３０Ｂの変位（電極変位）は、鋼板２４０が次第に溶融していくので、少しずつ少なくなっていく。

時間計測部１５０は、通電が開始されてから一定時間Ｔが経過するまでの通電時間を監視する（Ｓ２２０）。時間計測部１５０は、図６に示すように、通電が開始されてから一定時間Ｔに達したときには、その旨を抵抗値演算部１３０に出力する。

抵抗値演算部１３０は、電圧検出部１１０が検出する電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の電圧と、電流検出部１２０が検出する電極２３０Ａ、２３０Ｂ間を流れる電流に基づいて、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値を演算する（Ｓ２３０）。時間計測部１５０から通電が開始されてから一定時間Ｔに達したことが報知されると、抵抗値演算部１３０はその時の電極間抵抗値を判定部１６０−２に出力する。

判定部１６０−２は電極品質を判定する（Ｓ２４０）。判定部１６０−２は、図７に示すように、通電が開始されてから一定時間Ｔに達した時点の、抵抗値演算部１３０が演算した電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値Ｒ（電極間抵抗値）が、許容範囲として設定されているｒ１とｒ２との間にあれば、電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレスは良好であると判定する。一方、抵抗値演算部１３０が演算した電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値Ｒが、ｒ１とｒ２との間になければ電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレスは不良であると判定する。

以上のように、実施形態２では、電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレス後に、抵抗溶接機２００により鋼板２４０にドレスの良否を判定するために設定された電流を流し、通電を開始してから一定時間Ｔが経過した時点の、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値Ｒが、許容値として設定されているｒ１≦Ｒ≦ｒ２であれば、電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレスは良好であると判断している。なお、抵抗範囲ｒ１≦Ｒ≦ｒ２は、図２の打点数が０の場合の時間Ｒ±αの抵抗範囲に整合する。この抵抗範囲にあれば、ドレス後の電極２３０Ａ、２３０Ｂの先端形状はほぼ新品と同じ状態にまで修正されている。

電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレスの良否の判断は、通電を開始してから一定時間Ｔが経過した時点の、電極２３０Ａ、２３０Ｂ間の抵抗値を計測するだけで良いので、極めて短時間で正確に電極２３０Ａ、２３０Ｂのドレスの良否を判定できる。

以上、本発明に係るドレス良否判定装置およびドレス良否判定方法を実施形態１および実施形態２に分けて説明した。しかし、本発明に係るドレス良否判定装置およびドレス良否判定方法は、これらの実施形態の記載に限定されるものではない。

１００、１００−２ ドレス良否判定装置、
１１０ 電圧検出部、
１２０ 電流検出部、
１２２ 一次電流センサ、
１２４ 一次電流検出部、
１２６ 二次電流センサ、
１２８ 二次電流検出部、
１３０ 抵抗値演算部、
１４０ ピーク値検出部、
１５０ 時間計測部、
１６０、１６０−２ 判定部、
２００ 抵抗溶接機、
２１０ 加圧装置、
２２０Ａ、２２０Ｂ 電極ホルダ、
２３０Ａ、２３０Ｂ 電極、
２４０ 鋼板、
２５０ 溶接制御部、
２６０ 変圧器。

Claims (6)

1. 鋼板を挟んだ電極間の電圧を検出する電圧検出部と、
   前記鋼板を挟んだ前記電極間に流れる電流を検出する電流検出部と、
   検出された前記電圧と前記電流とから前記電極間の抵抗値を演算する抵抗値演算部と、
   演算された前記抵抗値のピーク値を検出するピーク値検出部と、
   前記鋼板に通電されてから前記ピーク値が検出されるまでの時間を計測する時間計測部と、
   計測された前記時間が許容範囲内にあれば前記電極のドレスは良好であると判定し、前記許容範囲内になければ前記電極の前記ドレスは不良であると判定する判定部と、
   を有する、ドレス良否判定装置。
2. 鋼板を挟んだ電極間の電圧を検出する電圧検出部と、
   前記鋼板を挟んだ前記電極間に流れる電流を検出する電流検出部と、
   検出された前記電圧と前記電流とから前記電極間の抵抗値を演算する抵抗値演算部と、
   前記鋼板に通電されてからの時間を計測する時間計測部と、
   前記鋼板に通電されてから一定時間が経過した後の前記電極間の前記抵抗値が許容範囲内にあれば前記電極のドレスは良好であると判定し、前記許容範囲内になければ前記電極の前記ドレスは不良であると判定する判定部と、
   を有する、ドレス良否判定装置。
3. 前記鋼板は、単一の鋼板である、請求項１または２に記載のドレス良否判定装置。
4. 前記鋼板を挟んだ前記電極間に流す電流は、ドレスの良否を判定するために設定された電流である、請求項３に記載のドレス良否判定装置。
5. 鋼板を挟んだ電極間の電圧と電流とを検出する段階と、
   検出された前記電圧と前記電流とから前記電極間の抵抗値を演算する段階と、
   演算された前記抵抗値のピーク値を検出する段階と、
   前記鋼板に通電されてから前記ピーク値が検出されるまでの時間を計測する段階と、
   計測された前記時間が許容範囲内にあれば前記電極のドレスは良好であると判定し、前記許容範囲内になければ前記電極の前記ドレスは不良であると判定する段階と、
   を含む、ドレス良否判定方法。
6. 鋼板を挟んだ電極間の電圧と電流とを検出する段階と、
   検出された前記電圧と前記電流とから前記電極間の抵抗値を演算する段階と、
   前記鋼板に通電されてからの時間を計測する段階と、
   前記鋼板に通電されてから一定時間が経過した後の前記電極間の抵抗値が許容範囲内にあれば前記電極のドレスは良好であると判定し、前記許容範囲内になければ前記電極の前記ドレスは不良であると判定する段階と、
   を含む、ドレス良否判定方法。