JP2532503Y2 - スポット溶接部の良否判定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、金属板等をスポット
溶接によって溶接した後、そのスポット溶接部の溶接状
態を検査するスポット溶接部の良否判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の組立ラインにおいて、ボデーの
組立にはスポット溶接が多く用いられている。例えば、
図７に示すように、クォータパネル部分の組立について
説明すると、リヤホイールハウス１に対してクォータパ
ネルアウタ２を結合する場合には、クォータパネルアウ
タ２の外周縁３とリヤホイールハウス１の外周縁４とを
スポット溶接する（図中５…はスポット溶接部を示
す）。

【０００３】このスポット溶接は、作業者もしくはロボ
ットによって自動的に行われるが、スポット溶接が完全
であるか否かは目視では判断できない。スポット溶接し
た箇所、つまりスポット溶接部５を断面して示すと、図
８（ａ）に示すように、パネル６，６が完全にスポット
溶接されていると、スポット溶接部５に位置するパネル
６，６の表面に凹所からなる圧痕７ができるとともに結
合部にナゲット８が生成される。

【０００４】また、スポット溶接時の電流値が小さいと
きには、図８（ｂ）に示すように、スポット溶接部５に
位置するパネル６，６の表面に凹所からなる圧痕７がで
きるものの、結合部にナゲット８が生成されない。した
がって、不完全なスポット溶接となり、わずかな外力が
加わってもスポット溶接部５が剥離しまうという問題が
ある。

【０００５】そこで、従来においては、スポット溶接し
た後、全部の部品もしくは抜取り検査によってスポット
溶接部５の良否判定を行っている。このスポット溶接部
５の良否判定は、一般にドライバーチェックと呼ばれ、
作業者がドライバーの先端部をスポット溶接部５の近傍
のパネル６とパネル６との間に差し込み、ドライバーを
わずかに回動してこじるなどの操作を行ってスポット溶
接部５に剥離方向の外力を与え、剥離しないときには
「良」、剥離したときには「不良」と判定していた。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】ところが、前述のよう
なドライバーチェックは、スポット溶接箇所が多くなる
と、多くの時間を費やし、また作業者の判断でまちまち
の結果がでるため良否判定の信頼性に欠ける。さらに、
パネルの板厚が２mm程度の厚板になると、ドライバーの
先端部を差し込みことも不可能となり、ドライバーチェ
ックができないという問題がある。

【０００７】この考案は前記事情に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、スポット溶接部に接触
させるだけで、スポット溶接部の残留応力を検出して良
否判定ができ、しかも被検査物が変形していても正確に
検出できるスポット溶接部の良否判定装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この考案は、スポット溶
接部の中心位置に当接させる位置決め部材と、この位置
決め部材に設けられ前記スポット溶接部の中心位置から
径方向に延長するホルダと、コ字形の鉄心の両脚部に励
磁コイルを巻装し前記ホルダの長手方向に並列的に配置
した電磁石と、前記ホルダに設けられホルダに対して前
記電磁石を独立して上下動自在に支持するフローティン
グ機構と、前記各電磁石の脚部間に位置して設けられ電
磁石とは独立して上下動する複数の検出子とからスポッ
ト溶接部の良否判定装置を構成する。

【０００９】

【作用】ホルダに対してフローティング機構によって電
磁石が支持されているため、被検査物に傾斜や変形があ
っても、電磁石の吸着面および検出子が被検査物に密着
状態に接触する。この状態で、電磁石を励磁させると、
磁性体の磁化を変化させる際に生じるバルクハウゼン効
果雑音によって検出子がスポット溶接部の周辺の引張り
応力および圧縮応力を測定し、スポット溶接部の良否を
判定する。

【００１０】

【実施例】以下、この考案の一実施例を図面に基づいて
説明する。

【００１１】図１〜図３はスポット溶接部５の良否判定
装置を示す。ホルダ１０は水平部材１１と、この水平部
材１１の両端部に固定された一対の垂直部材１２，１２
とによってコ字状に形成されている。垂直部材１２，１
２には励磁コイル１３，１３が巻装され、ホルダ１０は
垂直部材１２，１２の下端面が吸着面となる電磁石１４
を構成している。

【００１２】ホルダ１０の一方の垂直部材１２には位置
決め部材１５が設けられている。この位置決め部材１５
は、シリンダ１６とこのシリンダ１６にスライド自在に
挿入されたプランジャ１７およびシリンダ１８に収納さ
れ、プランジャ１７の先端部１７ａが突出する方向に付
勢するスプリング１９とから構成されている。

【００１３】また、前記ホルダ１０の長手方向、すなわ
ち垂直部材１２，１２間には複数個、この実施例におい
ては８個の電磁石２０…が並列的に配置されている。こ
れら電磁石２０…は同一構造であるため、その１個につ
いて説明すると、コ字状の鉄心２１の両脚部に励磁コイ
ル２２，２２が巻装されている。

【００１４】電磁石２０の上面にはスプリング２３の下
端部が接続され、この上端部はホルダ１０の水平部材１
１に接続され、フローティング機構２４が構成されてい
る。したがって、ホルダ１０に対して８個の電磁石２０
…は独立して上下動自在である。

【００１５】電磁石２０…の空間部には上部支持部材２
５と下部支持部材２６が電磁石２０とは接触しない状態
に介入され、これらの両端部はホルダ１０の垂直部材１
２，１２に固定されている。さらに、８個の電磁石２０
…のうち、両端の電磁石を除く６個の電磁石２０…には
検出子２７…が設けられている。

【００１６】これら検出子２７…は上部が上部支持部材
２５に支持され、下部が下部支持部材２６に支持され、
さらに上部支持部材２５との間にはスプリング２８が介
在されている。したがって、検出子２７…はホルダ１０
に対して独立して上下動自在に支持されている。

【００１７】このように構成された良否判定装置の電磁
石１４，２０…の磁気吸着面は同一面上に位置してお
り、検出子２７…はその磁気吸着面より僅かに突出した
状態に支持されている。これら検出子２７…は個々の応
力を測定する応力測定器２９を介して溶接良否判定器３
０に接続され、磁性体の磁化を変化させる際に生じるバ
ルクハウゼン効果雑音によって被検査物としてのパネル
５の残留応力を測定する残留応力計を構成している。

【００１８】すなわち、図４に示すように、位置決め部
材１５と検出子２７…との距離Ａはスポット溶接部５の
中心位置から応力値を求めるに最適な距離に設定され、
スポット溶接部５の中心に位置決め部材１５を位置決め
することにより、検出子２７…がスポット溶接部５から
半径方向に位置するパネル６の複数位置に当接するよう
になっている。

【００１９】このように検出子２７…をスポット溶接部
５の中心位置から応力値を求めるに最適な距離に設定す
る必要があることは、一般に、図８（ａ）に示すよう
に、パネル６，６が完全にスポット溶接されていると、
スポット溶接部５に位置するパネル６，６の表面に凹所
からなる圧痕７ができるとともに結合部にナゲット８が
生成される。

【００２０】そして、このスポット溶接部５およびその
周辺の残留応力は、特性曲線で示すように、スポット溶
接部５においては引張り応力が大きく、その周辺部は逆
に圧縮応力が大きく、スポット溶接部５から離れると徐
々に圧縮応力が小さくなって残留応力が０となる。

【００２１】しかし、図８（ｂ）に示すように、スポッ
ト溶接時の電流値が小さいなどの理由によりスポット溶
接部５にナゲット８が生成されないで、不完全なスポッ
ト溶接の場合には、引張り応力および圧縮応力が小さ
く、残留応力がほぼ０に近い。すなわち、スポット溶接
部５の溶接状態と残留応力とは密接な関係にあり、残留
応力を測定することによってスポット溶接の溶接良否判
定ができる。

【００２２】次に、前述のように構成された良否判定装
置を用いてスポット溶接部５の溶接が完全「良」である
か、不完全「不良」であるかを判定する方法について説
明する。まず、ホルダ１０をパネル６，６が溶接された
スポット溶接部５に位置決めし、位置決め部材１５をス
ポット溶接部５の中心位置に位置決めする。

【００２３】そして、電磁石１４の磁気吸着面および電
磁石２０…の磁気吸着面をパネル６に当接すると、検出
子２７…は位置決め部材１５から最大が距離Ａだけ偏倚
しているために検出子２７をスポット溶接部５の中心位
置から応力値を求めるに最適な複数位置に位置決めされ
る。

【００２４】このとき、パネル６，６が図５（ａ）に示
すように、湾曲していても、各電磁石２０…が独立して
フローティング機構２４によって支持されているととも
に、検出子２７…が独立して上下動自在に支持されてい
るためにパネル６，６の湾曲形状に沿って突出・没入す
るため、すべての電磁石２０…および検出子２７…がパ
ネル６に密着状態に接触する。

【００２５】さらに、図５（ｂ）に示すように、パネル
６，６が傾斜していても、ホルダ１０に対して電磁石２
０がフローティング機構２４の作用によって傾くため、
すべての電磁石２０…および検出子２７…がパネル６に
密着状態に接触する。

【００２６】この状態で、励磁コイル２２，２２に交流
電流を流すと、パネル６，６の内部に磁束ができる。こ
の交流磁化する際に各結晶粒の磁壁の移動によって生じ
る雑音、すなわち磁性体の磁化を変化させる際に生じる
バルクハウゼン効果雑音が引張り応力により大きくな
り、圧縮応力により小さくなることを応用した残留応力
計によって検出できる。

【００２７】したがって、今、検出子２７…の接触部が
接触している部分のパネル６，６の残留応力が図６に斜
線で示すように、圧縮応力が溶接良の範囲ａ内にある時
には「良」と判定し、斜線から外れ、圧縮応力が溶接良
の範囲ａ内から外れている時には「不良」と判定する。
判定結果は溶接良否判定器３０に表示されるため、パネ
ル６，６に多数のスポット溶接部５…が存在する場合に
は、位置決め部材１５を各スポット溶接部５の中心位置
にセットするだけで、各スポット溶接部５…の溶接状態
を瞬時に判定できる。

【００２８】なお、溶接良の範囲ａは高い溶接強度を必
要とする部分においては狭く設定すればよく、設定範囲
を実験的に求めて計測した応力値がこの範囲であるか否
かでスポット溶接部５の溶接状態の良否を判定できる。

【００２９】また、スポット溶接部５の圧痕７はスポッ
ト溶接機の電極の太さによって異なり、その中心位置か
ら応力値を求めるに最適な位置までの距離Ａが異なる
が、ホルダ１０に対して位置決め部材１５を横方向移動
可能に取り付ける事により、距離Ａを任意に調整でき
る。

【００３０】なお、前記一実施例においては、ホルダ１
０を電磁石１４に形成したが、ホルダ１０は電磁石２０
…を支持する機能のみであってもよく、また電磁石２０
…および検出子２７の個数も、複数個であれば実施例に
限定されるものではない。

【００３１】

【考案の効果】以上説明したように、この考案によれ
ば、スポット溶接部の中心位置に当接させる位置決め部
材にスポット溶接部の中心位置から径方向に延長するホ
ルダを設け、このホルダの長手方向に並列的に複数個の
電磁石を配置し、さらに電磁石を独立してフローティン
グ機構によって支持するとともに、各電磁石にこれとは
独立して上下動する複数の検出子を設けたから、被検査
物に傾斜や変形があっても、電磁石および検出子が被検
査物に密着状態に接触する。

【００３２】したがって、電磁石を励磁させ磁性体の磁
化を変化させる際に生じるバルクハウゼン効果雑音によ
って検出子がスポット溶接部の周辺の引張り応力および
圧縮応力を高精度に測定してスポット溶接部の良否を判
定できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例に係る良否判定装置の正面
図。

【図２】同実施例における良否判定装置の側面図。

【図３】同実施例における良否判定装置の平面図。

【図４】同実施例における良否判定装置の使用状態の正
面図。

【図５】同実施例における良否判定装置の使用状態の説
明図。

【図６】同実施例におけるスポット溶接部の応力分布
図。

【図７】一般的な自動車のクォータパネルアウタのスポ
ット溶接状態を示す斜視図。

【図８】スポット溶接部の溶接良と溶接不良の状態の断
面図。

【符号の説明】

１０…ホルダ、１５…位置決め部材、２０…電磁石、２
１…鉄心、２２…励磁コイル、２４…フローティング機
構、２７…検出子。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 スポット溶接部の中心位置に当接させる
   位置決め部材と、この位置決め部材に設けられ前記スポ
   ット溶接部の中心位置から径方向に延長するホルダと、
   コ字形の鉄心の両脚部に励磁コイルを巻装し前記ホルダ
   の長手方向に並列的に配置した複数の電磁石と、前記ホ
   ルダに設けられホルダに対して前記電磁石を独立して上
   下動自在に支持するフローティング機構と、前記各電磁
   石の脚部間に位置して設けられ電磁石とは独立して上下
   動する複数の検出子とからなり、前記電磁石および検出
   子を被検査物に接触させ、磁性体の磁化を変化させる際
   に生じるバルクハウゼン効果雑音によってスポット溶接
   部の周辺の引張り応力および圧縮応力を測定し、スポッ
   ト溶接部の溶接状態を検査することを特徴とするスポッ
   ト溶接部の良否判定装置。