JP3022488B2 - 抵抗スポット溶接品質制御装置 - Google Patents
抵抗スポット溶接品質制御装置Info
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- JP3022488B2 JP3022488B2 JP10156501A JP15650198A JP3022488B2 JP 3022488 B2 JP3022488 B2 JP 3022488B2 JP 10156501 A JP10156501 A JP 10156501A JP 15650198 A JP15650198 A JP 15650198A JP 3022488 B2 JP3022488 B2 JP 3022488B2
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/24—Electric supply or control circuits therefor
- B23K11/25—Monitoring devices
- B23K11/252—Monitoring devices using digital means
- B23K11/257—Monitoring devices using digital means the measured parameter being an electrical current
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
- B23K31/125—Weld quality monitoring
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗スポット溶接
の品質を制御する装置に関し、特に、動的抵抗曲線を用
いて、抵抗スポット溶接の品質を制御する抵抗スポット
溶接品質制御装置に関する。
の品質を制御する装置に関し、特に、動的抵抗曲線を用
いて、抵抗スポット溶接の品質を制御する抵抗スポット
溶接品質制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、自動車の製造の際、例えば,一対
の金属シートを締結するプロセスに抵抗スポット溶接(r
esistance spot weld)が幅広く用いられている。公知の
ように、溶接プロセスの際、抵抗スポット溶接の品質を
制御することは非常に難しい問題のうち一つである。
の金属シートを締結するプロセスに抵抗スポット溶接(r
esistance spot weld)が幅広く用いられている。公知の
ように、溶接プロセスの際、抵抗スポット溶接の品質を
制御することは非常に難しい問題のうち一つである。
【0003】図1 は、抵抗スポット溶接の品質を予測、
制御し得る従来の抵抗スポット溶接装置100 の概略的な
ブロック図である。この従来の抵抗スポット溶接装置10
0 は米国特許出願番号第4,493,965 号明細書に、「METHO
D AND APPARATUS FOR PREDICTING AND CONTROLLING THE
QUALITY OF A RESISTANCE SPOT WELD」 との名称で開示
されている。この抵抗スポット溶接装置100 は一対の溶
接電極を有するスポット溶接器110 と、一対の金属シー
ト112 と、変圧器114 と、制御部116 と、電流センサ12
0 と、電圧センサ122 と、マイクロプロセッサ130 とか
ら構成される。
制御し得る従来の抵抗スポット溶接装置100 の概略的な
ブロック図である。この従来の抵抗スポット溶接装置10
0 は米国特許出願番号第4,493,965 号明細書に、「METHO
D AND APPARATUS FOR PREDICTING AND CONTROLLING THE
QUALITY OF A RESISTANCE SPOT WELD」 との名称で開示
されている。この抵抗スポット溶接装置100 は一対の溶
接電極を有するスポット溶接器110 と、一対の金属シー
ト112 と、変圧器114 と、制御部116 と、電流センサ12
0 と、電圧センサ122 と、マイクロプロセッサ130 とか
ら構成される。
【0004】このような抵抗スポット溶接装置100 にお
いて、制御部116 は変圧器114 を通じて、溶接電流及び
溶接電圧を溶接すべき金属シート112 に供給する。電流
センサ120 及び電圧センサ122 は各々溶接電流及び溶接
電圧に比例するアナログ信号を発生する。ここで、溶接
電圧の測定の際、スポット溶接器110 のガンアームにお
ける分散抵抗の影響を減らし得るように、電圧センサ12
2 の両リード線は該当電極寄りに設けられることが好ま
しい。電流センサ120 は抵抗スポット溶接装置100 の回
路において如何なる所に配置してもよい。マイクロプロ
セッサ130 は溶接電流を制御するためのゲート信号を発
生する。このゲート信号は電流センサ120 及び電圧セン
サ122 から各々検出された溶接電流及び溶接電圧によっ
て求められる。制御部116 はマイクロプロセッサ130 か
らのゲート信号に応じて、抵抗スポット溶接装置100 の
第1 回路に印加される溶接電流を制御する働きを果た
す。
いて、制御部116 は変圧器114 を通じて、溶接電流及び
溶接電圧を溶接すべき金属シート112 に供給する。電流
センサ120 及び電圧センサ122 は各々溶接電流及び溶接
電圧に比例するアナログ信号を発生する。ここで、溶接
電圧の測定の際、スポット溶接器110 のガンアームにお
ける分散抵抗の影響を減らし得るように、電圧センサ12
2 の両リード線は該当電極寄りに設けられることが好ま
しい。電流センサ120 は抵抗スポット溶接装置100 の回
路において如何なる所に配置してもよい。マイクロプロ
セッサ130 は溶接電流を制御するためのゲート信号を発
生する。このゲート信号は電流センサ120 及び電圧セン
サ122 から各々検出された溶接電流及び溶接電圧によっ
て求められる。制御部116 はマイクロプロセッサ130 か
らのゲート信号に応じて、抵抗スポット溶接装置100 の
第1 回路に印加される溶接電流を制御する働きを果た
す。
【0005】しかしながら、従来の抵抗スポット溶接装
置100 においては、溶接電流及び溶接電圧を各別に検出
するために電流センサ120 、電圧センサ122 が必要とな
り、装置の構造が複雑であるという不都合がある。
置100 においては、溶接電流及び溶接電圧を各別に検出
するために電流センサ120 、電圧センサ122 が必要とな
り、装置の構造が複雑であるという不都合がある。
【0006】また、従来の技法では、電圧センサ122 の
両リード線と該当電極との間の接続が電圧センサ122 を
機械的に取り付けるか、または位置付けることで具現さ
れることによって、各リード線が該当電極に直接接触す
るか該当電極寄りに位置するため、電圧センサ122 の両
リード線と該当電極との間の接続に損傷が加えられると
いう不都合がある。
両リード線と該当電極との間の接続が電圧センサ122 を
機械的に取り付けるか、または位置付けることで具現さ
れることによって、各リード線が該当電極に直接接触す
るか該当電極寄りに位置するため、電圧センサ122 の両
リード線と該当電極との間の接続に損傷が加えられると
いう不都合がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、動的抵抗曲線を用いて組み込まれたセンサの数を減
らすことによつて,単純な構造を有する抵抗スポット溶
接品質制御装置を提供することにある。
は、動的抵抗曲線を用いて組み込まれたセンサの数を減
らすことによつて,単純な構造を有する抵抗スポット溶
接品質制御装置を提供することにある。
【0008】本発明の他の目的は、隠れマルコフモデル
(HMM) 法(Hidden Markov Model method)によって推定さ
れる抵抗スポット溶接のナゲット(nugget)の大きさ及び
溶込みを用いて、抵抗スポット溶接の品質を正確に推定
し得る、改善された抵抗スポット溶接品質制御装置を提
供することにある。
(HMM) 法(Hidden Markov Model method)によって推定さ
れる抵抗スポット溶接のナゲット(nugget)の大きさ及び
溶込みを用いて、抵抗スポット溶接の品質を正確に推定
し得る、改善された抵抗スポット溶接品質制御装置を提
供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、電圧を受け取って溶接電流を発
生する1次回路、2次回路及び変圧器を有し、抵抗スポ
ット溶接の品質を制御する抵抗スポット溶接品質制御装
置であって、前記1次回路から発生される前記溶接電流
を感知する溶接電流感知手段と、前記溶接電流に基づい
て、力率を計算する力率計算手段と、前記力率計算手段
にて計算された力率に基づいて、動的抵抗曲線を計算す
る動的抵抗曲線計算手段と、前記動的抵抗曲線に基づい
て、隠れマルコフモデル(HMM) 法を用いてナゲットの大
きさ及び溶込みを推定するナゲット推定手段と、前記推
定されたナゲットの大きさ及び溶込みを用いて、前記溶
接電流を制御する溶接電流制御手段とを含むことを特徴
とする抵抗スポット溶接品質制御装置が提供される。
めに、本発明によれば、電圧を受け取って溶接電流を発
生する1次回路、2次回路及び変圧器を有し、抵抗スポ
ット溶接の品質を制御する抵抗スポット溶接品質制御装
置であって、前記1次回路から発生される前記溶接電流
を感知する溶接電流感知手段と、前記溶接電流に基づい
て、力率を計算する力率計算手段と、前記力率計算手段
にて計算された力率に基づいて、動的抵抗曲線を計算す
る動的抵抗曲線計算手段と、前記動的抵抗曲線に基づい
て、隠れマルコフモデル(HMM) 法を用いてナゲットの大
きさ及び溶込みを推定するナゲット推定手段と、前記推
定されたナゲットの大きさ及び溶込みを用いて、前記溶
接電流を制御する溶接電流制御手段とを含むことを特徴
とする抵抗スポット溶接品質制御装置が提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例につ
いて図面を参照しながらより詳しく説明する。
いて図面を参照しながらより詳しく説明する。
【0011】図2 は、本発明による抵抗スポット溶接装
置200 の概略的なブロック図である。この抵抗スポット
溶接装置200 は、1 次コイル、鉄心及び2 次コイルより
なる変圧器216 と、電流センサ220 と、溶接品質制御部
270 と、1次回路280 と、2次回路290 とから構成され
る。また、溶接品質制御部270 は力率計算部230 と、動
的抵抗計算部240 と、ナゲット推定部250 と、溶接電流
制御部260 とよりなる。1次回路280 は変圧器216 の1
次コイルと、第1及び第2シリコン制御整流素子SCR1、
SCR2よりなるSCR 部235 とよりなる。2次回路290 は変
圧器216 の2次コイルと、一対の電極210 、214 と、両
電極210 、214 の間に締付けられる一対の金属シート21
2 とよりなる。
置200 の概略的なブロック図である。この抵抗スポット
溶接装置200 は、1 次コイル、鉄心及び2 次コイルより
なる変圧器216 と、電流センサ220 と、溶接品質制御部
270 と、1次回路280 と、2次回路290 とから構成され
る。また、溶接品質制御部270 は力率計算部230 と、動
的抵抗計算部240 と、ナゲット推定部250 と、溶接電流
制御部260 とよりなる。1次回路280 は変圧器216 の1
次コイルと、第1及び第2シリコン制御整流素子SCR1、
SCR2よりなるSCR 部235 とよりなる。2次回路290 は変
圧器216 の2次コイルと、一対の電極210 、214 と、両
電極210 、214 の間に締付けられる一対の金属シート21
2 とよりなる。
【0012】本発明の抵抗スポット溶接装置200 におい
て、交流(AC)電圧Vm(x) が両端子201 、202 を通じてSC
R 部235 の一端と変圧器216 の一端との間に印加される
ことによって、SCR 部235 及び変圧器216 の1次コイル
を通じて1次電流が流れるようにする。このAC入力電圧
は通常、110V、380Vまたは440Vである。変圧器216 は、
2次回路290 の電流が1次回路280 の電流より大きくな
るよう電圧及び電流を変更して、1次回路280 の電気エ
ネルギを2次回路290 に伝送する。抵抗スポット溶接に
おいて、一対の電極210 、214 は金属シート212 を締付
け、金属シート212 の局所域を通じて2次電流を加える
ことによって、金属シート212 の局所域が加熱されるよ
うにする。従って、抵抗スポット溶接が終了すると、金
属シート212 の局所域でナゲット(例えば,溶接スポッ
ト)が形成される。ここで、ナゲットの大きさδ(即
ち,溶接スポットの直径)及びナゲットの溶込みρ(即
ち,わ溶接スポットの深さ)は抵抗スポット溶接の品質
を表すことに注目されたい。SCR 部235 は変圧器216 の
1 次コイルに伝送される溶接電流を制御するのに用いら
れる。電流センサ220 は1次回路280 に接続されて、抵
抗スポット溶接装置200 の動作の際、溶接電流を検出す
るのに用いられる。
て、交流(AC)電圧Vm(x) が両端子201 、202 を通じてSC
R 部235 の一端と変圧器216 の一端との間に印加される
ことによって、SCR 部235 及び変圧器216 の1次コイル
を通じて1次電流が流れるようにする。このAC入力電圧
は通常、110V、380Vまたは440Vである。変圧器216 は、
2次回路290 の電流が1次回路280 の電流より大きくな
るよう電圧及び電流を変更して、1次回路280 の電気エ
ネルギを2次回路290 に伝送する。抵抗スポット溶接に
おいて、一対の電極210 、214 は金属シート212 を締付
け、金属シート212 の局所域を通じて2次電流を加える
ことによって、金属シート212 の局所域が加熱されるよ
うにする。従って、抵抗スポット溶接が終了すると、金
属シート212 の局所域でナゲット(例えば,溶接スポッ
ト)が形成される。ここで、ナゲットの大きさδ(即
ち,溶接スポットの直径)及びナゲットの溶込みρ(即
ち,わ溶接スポットの深さ)は抵抗スポット溶接の品質
を表すことに注目されたい。SCR 部235 は変圧器216 の
1 次コイルに伝送される溶接電流を制御するのに用いら
れる。電流センサ220 は1次回路280 に接続されて、抵
抗スポット溶接装置200 の動作の際、溶接電流を検出す
るのに用いられる。
【0013】図3 は、入力電圧Vm(x) に従って、位相角
及び振幅の関数として電流センサ220 により一次回路28
0 にて測定された溶接電流im(x) の変化を表すグラフで
ある。図3 中で、x 軸は位相角、y 軸はim(x) 及びVm
(x) の振幅、αは半周期にて溶接電流が流れ始める点に
よって規定される点弧角、βは半周期にて溶接電流im
(x) が消える点によって規定される消弧角、λは半周期
にてβーαによって定義される導電角、点線は充分に加
熱された電流i,θは入力電圧Vm(x) に対して充分に加
熱された電流iの位相遅延を表す力率である。また、本
発明の好適実施例によれば、1 つの溶接周期(即ち,一
つのスポット溶接に要する周期)に対するVm(x) はM 個
の半周期を有し、また1 つの溶接に対するim(x) もV m
(x)と同様にM個の半周期を有し,また一つの溶接周期に
対するim(x) もV m(x)と同様にM 個の半周期を有する。
及び振幅の関数として電流センサ220 により一次回路28
0 にて測定された溶接電流im(x) の変化を表すグラフで
ある。図3 中で、x 軸は位相角、y 軸はim(x) 及びVm
(x) の振幅、αは半周期にて溶接電流が流れ始める点に
よって規定される点弧角、βは半周期にて溶接電流im
(x) が消える点によって規定される消弧角、λは半周期
にてβーαによって定義される導電角、点線は充分に加
熱された電流i,θは入力電圧Vm(x) に対して充分に加
熱された電流iの位相遅延を表す力率である。また、本
発明の好適実施例によれば、1 つの溶接周期(即ち,一
つのスポット溶接に要する周期)に対するVm(x) はM 個
の半周期を有し、また1 つの溶接に対するim(x) もV m
(x)と同様にM個の半周期を有し,また一つの溶接周期に
対するim(x) もV m(x)と同様にM 個の半周期を有する。
【0014】 im(x)=(Vm/lZl)(sin(x- θ)-sin(α-θ) exp - (x-α)/tanθ) 式(1) ここで、Z は抵抗スポット溶接装置200 のインピダンス
である。
である。
【0015】上記式(1) で、x=β と仮定すると,im(x)
はゼロとなる。従って、式(1) は次式(2) の通り代替
される。
はゼロとなる。従って、式(1) は次式(2) の通り代替
される。
【0016】 sin(β-θ)-sin(α-θ) exp -(β-α)/tanθ =0 式(2)
【0017】図3において、λがβ-α と同一であるの
で,上記式(2) は次の通り与えられる。
で,上記式(2) は次の通り与えられる。
【0018】 sin(α+λ-θ)-sin(α-θ) exp -λ/tanθ =0 式(3)
【0019】本発明の好適実施例によれば、力率計算部
230 は電流センサ220 から供給されるim(x) から各半周
期に対するα、λ を求める。従って、各半周期に対する
力率θmは式(3) によって求められ得る。力率計算部230
は力率θmを動的抵抗計算部240 に供給する。
230 は電流センサ220 から供給されるim(x) から各半周
期に対するα、λ を求める。従って、各半周期に対する
力率θmは式(3) によって求められ得る。力率計算部230
は力率θmを動的抵抗計算部240 に供給する。
【0020】本発明の好適実施例によって、式(3) から
求められる力率θmに対する実験結果は図4 のように示
される。各θmは,λ、α の関数として示される。例え
ば、λ が160 °であり、α が100 °である場合、θm
は図4 中点線で示すように90°となる。
求められる力率θmに対する実験結果は図4 のように示
される。各θmは,λ、α の関数として示される。例え
ば、λ が160 °であり、α が100 °である場合、θm
は図4 中点線で示すように90°となる。
【0021】図2 を再度参照すると、動的抵抗計算部24
0 は力率計算部230 からの各力率θmに基づいて、M 個
の該当動的抵抗Rdm を計算する。この動的抵抗Rdm は当
技術分野においてよく知られている次式によって求めら
れる。
0 は力率計算部230 からの各力率θmに基づいて、M 個
の該当動的抵抗Rdm を計算する。この動的抵抗Rdm は当
技術分野においてよく知られている次式によって求めら
れる。
【0022】 Rdm= wLcotθm 式(4) ここで、Rdm は抵抗スポット溶接装置200 の動的抵抗で
あり、L は抵抗スポット溶接装置200 のインダクタンス
であり、w はVm(x) の角速度である。また、金属シート
212 の厚さが一様であると仮定すると、L は一定な値と
なる。また、入力電圧Vm(x) は一定の角速度を有するの
で、w は一定である。従って、動的抵抗計算部240 は式
(4)によって各半周期に対するRdm を計算することに
よって、ナゲット推定部250 に供給する。このナゲット
推定部250 は受け取ったRdm に基づいて、抵抗スポット
溶接のナゲットの大きさδ 及び溶込みρ を推定する。
あり、L は抵抗スポット溶接装置200 のインダクタンス
であり、w はVm(x) の角速度である。また、金属シート
212 の厚さが一様であると仮定すると、L は一定な値と
なる。また、入力電圧Vm(x) は一定の角速度を有するの
で、w は一定である。従って、動的抵抗計算部240 は式
(4)によって各半周期に対するRdm を計算することに
よって、ナゲット推定部250 に供給する。このナゲット
推定部250 は受け取ったRdm に基づいて、抵抗スポット
溶接のナゲットの大きさδ 及び溶込みρ を推定する。
【0023】図5は、本発明の好適実施例によれば,ナ
ゲットの大きさδ 及び溶込みρ は通常隠れマルコフモ
デル(HMM) 法によって推定される。この隠れマルコフモ
デル法は,2つの特徴を有する訓練可能な統計的モデル
であって,一方の特徴は分析されるデータの統計的分散
にたいしては事前に仮定されておらず,他方の特徴は高
度の順次的構造がこのHMN によって符号化可能である。
また,このHMN は音声言語認識(speech recognition),
動作認識(gesture recognition) のみならず,開ルーフ
人間行動スキル(open-loop human action skills) 及び
反応人間制御戦略(reactive human cobtrol strategie
s) の分類などの多様な確率信号処理分野に幅広く適用
されている。このMHN に関する詳細は,例えば,L.R.Ra
biner による論文,「A Tutorial on Hidden Markov Mo
dels and Selected Applications in Speech Recogniti
on」,Proceedings of the IEEE,Vol.77,No.2,257-286頁
(February 1989) に開示されている。
ゲットの大きさδ 及び溶込みρ は通常隠れマルコフモ
デル(HMM) 法によって推定される。この隠れマルコフモ
デル法は,2つの特徴を有する訓練可能な統計的モデル
であって,一方の特徴は分析されるデータの統計的分散
にたいしては事前に仮定されておらず,他方の特徴は高
度の順次的構造がこのHMN によって符号化可能である。
また,このHMN は音声言語認識(speech recognition),
動作認識(gesture recognition) のみならず,開ルーフ
人間行動スキル(open-loop human action skills) 及び
反応人間制御戦略(reactive human cobtrol strategie
s) の分類などの多様な確率信号処理分野に幅広く適用
されている。このMHN に関する詳細は,例えば,L.R.Ra
biner による論文,「A Tutorial on Hidden Markov Mo
dels and Selected Applications in Speech Recogniti
on」,Proceedings of the IEEE,Vol.77,No.2,257-286頁
(February 1989) に開示されている。
【0024】図5は,本発明によって,HMM 法を用いて
抵抗スポット溶接のナゲットの大きさδ 及び溶込みρ
を推定するための,図2中のナゲット推定部250 の詳細
なブロック図である。図5に示すように、ナゲット推定
部250 はコンバータ251 、HMM部(隠れマルコフモデル
部)255 及び推定部256 から構成される。本発明の好適
実施例によれば、入力信号は動的抵抗計算部240 にて計
算されたRdm 曲線であり、最初コンバータ251 に供給さ
れる。
抵抗スポット溶接のナゲットの大きさδ 及び溶込みρ
を推定するための,図2中のナゲット推定部250 の詳細
なブロック図である。図5に示すように、ナゲット推定
部250 はコンバータ251 、HMM部(隠れマルコフモデル
部)255 及び推定部256 から構成される。本発明の好適
実施例によれば、入力信号は動的抵抗計算部240 にて計
算されたRdm 曲線であり、最初コンバータ251 に供給さ
れる。
【0025】図6 は、図5 に示したHMM 法を用いてナゲ
ット推定過程において、離散的観測シンボルシーケンス
を発生する、コンバータ251 の詳細なブロック図であ
る。ここで、離散的観測シンボルシーケンスはシンボル
Oで表現される。コンバータ251 はフィルタ252 、ベク
トル量子化器253 から構成される。フィルタ252 は受け
取った入力信号を平滑化してフィルタリング済みの入力
信号をベクトル量子化器253 に供給する。このベクトル
量子化器253 は,ベクトル量子化(VQ)法,例えば,通常
のI.BQ VQ アルゴリズムを用いてフイルタリング済みの
の入力信号を量子化して,離散的観測シンボルシーケン
スOを発生する。この離散的観測シンボルシーケンスO
はベクトル量子化器253 によってnw レベルのうちのい
ずれか一つに分類される。
ット推定過程において、離散的観測シンボルシーケンス
を発生する、コンバータ251 の詳細なブロック図であ
る。ここで、離散的観測シンボルシーケンスはシンボル
Oで表現される。コンバータ251 はフィルタ252 、ベク
トル量子化器253 から構成される。フィルタ252 は受け
取った入力信号を平滑化してフィルタリング済みの入力
信号をベクトル量子化器253 に供給する。このベクトル
量子化器253 は,ベクトル量子化(VQ)法,例えば,通常
のI.BQ VQ アルゴリズムを用いてフイルタリング済みの
の入力信号を量子化して,離散的観測シンボルシーケン
スOを発生する。この離散的観測シンボルシーケンスO
はベクトル量子化器253 によってnw レベルのうちのい
ずれか一つに分類される。
【0026】図5 を再度参照すると、ベクトル量子化器
253 から出力される離散的観測シンボルシーケンスOは
HMM 部255 に入力される。このHMM 部255 はnw 個の群
μiを有する。ここで、
253 から出力される離散的観測シンボルシーケンスOは
HMM 部255 に入力される。このHMM 部255 はnw 個の群
μiを有する。ここで、
【数2】 である。HMM の各群μi は訓練観測シーケンスΩi の
組,即ちΩi ={Ωi (1), Ωi (2) , …,Ωi (ni)}
によって訓練される。ここで,Ωi (k) はクラスWi に
おけるk番目の訓練観測シーケンスであり,Ni はクラ
スWi における訓練観測シーケンスの総数である。各群
μi においては,離散的観測シンボルシーケンスOが例
えば,レフト・ツー・イト(left-to-right)によって処
理されて,該当確率P(Ol μi )を計算することにな
る。各確率P(Ol μi )は推定部256 に供給される。
この推定部256 は確率P(Ol μi ) のうち最大値を選択
し、この最大値を有する群μi から抵抗スポット溶接の
ナゲットの大きさδ 及び溶込みρ を推定する。その
後、推定部256 はナゲットの推定値(δ,ρ) を抵抗スポ
ット溶接のナゲットの大きさ及び溶込みとして図2 中の
溶接電流制御部260 に出力する。
組,即ちΩi ={Ωi (1), Ωi (2) , …,Ωi (ni)}
によって訓練される。ここで,Ωi (k) はクラスWi に
おけるk番目の訓練観測シーケンスであり,Ni はクラ
スWi における訓練観測シーケンスの総数である。各群
μi においては,離散的観測シンボルシーケンスOが例
えば,レフト・ツー・イト(left-to-right)によって処
理されて,該当確率P(Ol μi )を計算することにな
る。各確率P(Ol μi )は推定部256 に供給される。
この推定部256 は確率P(Ol μi ) のうち最大値を選択
し、この最大値を有する群μi から抵抗スポット溶接の
ナゲットの大きさδ 及び溶込みρ を推定する。その
後、推定部256 はナゲットの推定値(δ,ρ) を抵抗スポ
ット溶接のナゲットの大きさ及び溶込みとして図2 中の
溶接電流制御部260 に出力する。
【0027】図2 を再度参照すると、溶接電流制御部26
0 はナゲット推定部250 からナゲットの推定値(δ,ρ)
を受け取って、このナゲットの推定値(δ,ρ) が予め定
められた閾値TH1 、TH2 の組より大きいか小さいかを判
断する。この時、大きさδはTH1 と、溶込みρ はTH2
と各々比較される。ここで、閾値TH1 、TH2 の各々は上
限値及び下限値を有することが好ましい。比較結果、ナ
ゲットの推定値(δ,ρ) が予め定められた閾値TH1 、TH
2 の組より小さい場合、溶接電流制御部260は次の溶接
の際に用いられる溶接電流を所定量だけ減少させるゲー
ト信号を発生し、そうでない場合には、次の溶接のため
の溶接電流を所定量だけ増加させるゲート信号を発生す
る。
0 はナゲット推定部250 からナゲットの推定値(δ,ρ)
を受け取って、このナゲットの推定値(δ,ρ) が予め定
められた閾値TH1 、TH2 の組より大きいか小さいかを判
断する。この時、大きさδはTH1 と、溶込みρ はTH2
と各々比較される。ここで、閾値TH1 、TH2 の各々は上
限値及び下限値を有することが好ましい。比較結果、ナ
ゲットの推定値(δ,ρ) が予め定められた閾値TH1 、TH
2 の組より小さい場合、溶接電流制御部260は次の溶接
の際に用いられる溶接電流を所定量だけ減少させるゲー
ト信号を発生し、そうでない場合には、次の溶接のため
の溶接電流を所定量だけ増加させるゲート信号を発生す
る。
【0028】図7 及び図8 は、各々抵抗スポット溶接装
置200 にて抵抗スポット溶接の品質を制御する過程を説
明するためのフロー図である。ステップS100にて,力率
計算部230 はm を0に設定し、ステップS 110 に進む。
ここで、m は0よりM までの正の整数であって、検出し
た溶接電流im( x)における半周期の数を表す。ステップ
S110にて、電流センサ220 は1次回路280 におけるim
(x) を検出し、im(x) に対する情報を溶接品質制御部27
0 の力率計算部 230に供給する。この溶接電流im(x) は
M 個の半周期を有し、各半周期に対するλ、α の情報を
有する。そして,プロセスはステップs120に進む。本発
明の好適な実施例によれば,入力電圧Vm(x) の各半サイ
クルの開始は,電流センサ220 によって検出されて力率
計算部230に供給される。その後,力率計算部230 は,
式(3) 又は図4に示す曲線を用いて力率θm を計算し
(ステップs120) ,該当力率θm を格納する(ステップ
s121)。
置200 にて抵抗スポット溶接の品質を制御する過程を説
明するためのフロー図である。ステップS100にて,力率
計算部230 はm を0に設定し、ステップS 110 に進む。
ここで、m は0よりM までの正の整数であって、検出し
た溶接電流im( x)における半周期の数を表す。ステップ
S110にて、電流センサ220 は1次回路280 におけるim
(x) を検出し、im(x) に対する情報を溶接品質制御部27
0 の力率計算部 230に供給する。この溶接電流im(x) は
M 個の半周期を有し、各半周期に対するλ、α の情報を
有する。そして,プロセスはステップs120に進む。本発
明の好適な実施例によれば,入力電圧Vm(x) の各半サイ
クルの開始は,電流センサ220 によって検出されて力率
計算部230に供給される。その後,力率計算部230 は,
式(3) 又は図4に示す曲線を用いて力率θm を計算し
(ステップs120) ,該当力率θm を格納する(ステップ
s121)。
【0029】ステップS122においては、力率計算部230
はm がM より大きいか否かを判断し、m がM より小さい
場合、ステップS124に進んでm を1 だけ増加させ、ステ
ップs110に戻り,m がM より大きい場合には、力率計算
部230 は格納された力率θmを動的抵抗計算部240 に供
給し,プロセスはステップS140に進む。
はm がM より大きいか否かを判断し、m がM より小さい
場合、ステップS124に進んでm を1 だけ増加させ、ステ
ップs110に戻り,m がM より大きい場合には、力率計算
部230 は格納された力率θmを動的抵抗計算部240 に供
給し,プロセスはステップS140に進む。
【0030】ステップS140においては、動的抵抗計算部
240 は式(4)を用いて各力率θmに対する該当Rdm を
計算すると共に、該当Rdm を用いてRd曲線を形成してナ
ゲット推定部250 に供給する。
240 は式(4)を用いて各力率θmに対する該当Rdm を
計算すると共に、該当Rdm を用いてRd曲線を形成してナ
ゲット推定部250 に供給する。
【0031】その後、ステップS150において、ナゲット
推定部250 はHMM 法を用いて抵抗スポット溶接のナゲッ
トに対する(δ,ρ) を推定し、タブAを通じて図8 中の
ステップS160に進む。ステップS160においては、溶接電
流制御物体画素260 は推定値(δ,ρ) が予め定められた
閾値TH1 、TH2 の組より大きいか否かを判断する。判断
結果、ナゲット推定値(δ,ρ) が予め定められた閾値TH
1 、TH2 の組より大きい場合、溶接電流制御部260 は次
の溶接の際に用いられる溶接電流を所定量だけ減少させ
( ステップS162) 、ステップS170に進む。ナゲット推定
値(δ,ρ) が閾値TH1 、TH2 の組より小さい場合には、
次の溶接のための溶接電流を所定量だけ増加させ( ステ
ップS164) 、ステップS170に進む。
推定部250 はHMM 法を用いて抵抗スポット溶接のナゲッ
トに対する(δ,ρ) を推定し、タブAを通じて図8 中の
ステップS160に進む。ステップS160においては、溶接電
流制御物体画素260 は推定値(δ,ρ) が予め定められた
閾値TH1 、TH2 の組より大きいか否かを判断する。判断
結果、ナゲット推定値(δ,ρ) が予め定められた閾値TH
1 、TH2 の組より大きい場合、溶接電流制御部260 は次
の溶接の際に用いられる溶接電流を所定量だけ減少させ
( ステップS162) 、ステップS170に進む。ナゲット推定
値(δ,ρ) が閾値TH1 、TH2 の組より小さい場合には、
次の溶接のための溶接電流を所定量だけ増加させ( ステ
ップS164) 、ステップS170に進む。
【0032】ステップS170において、ナゲット推定部25
0 は溶接電流im(x) が抵抗スポット溶接装置200 の動作
上限値UOL より大きいか否かを判断し、判断結果、溶接
電流がUOL より大きい場合、溶接電流をUOL 以下に調整
し( ステップS172) 、プロセスはステップS180に進み、
溶接電流がUOL より小さい場合には、プロセスはステッ
プS180に進む。ステップS174において、溶接電流制御部
260 はステップs162にて増加された溶接電流が抵抗スポ
ット溶接装置200 の動作下限値LOL より小さいか否かを
判断し、判断結果、溶接電流がUOL より小さい場合、溶
接電流をLOL 以下に調整し( ステップS176) 、プロセス
はステップS180に進み、溶接電流がLOLより大きい場合
には、プロセスは直ちにステップS180に進む。ステップ
S180においては,溶接電流制御部260 は,次の溶接の際
に用いられる溶接電流がステップs162,s164,s172,s176
にて調整された溶接電流一致するように制御する,ゲー
ト信号をSCR 部235 に供給する。
0 は溶接電流im(x) が抵抗スポット溶接装置200 の動作
上限値UOL より大きいか否かを判断し、判断結果、溶接
電流がUOL より大きい場合、溶接電流をUOL 以下に調整
し( ステップS172) 、プロセスはステップS180に進み、
溶接電流がUOL より小さい場合には、プロセスはステッ
プS180に進む。ステップS174において、溶接電流制御部
260 はステップs162にて増加された溶接電流が抵抗スポ
ット溶接装置200 の動作下限値LOL より小さいか否かを
判断し、判断結果、溶接電流がUOL より小さい場合、溶
接電流をLOL 以下に調整し( ステップS176) 、プロセス
はステップS180に進み、溶接電流がLOLより大きい場合
には、プロセスは直ちにステップS180に進む。ステップ
S180においては,溶接電流制御部260 は,次の溶接の際
に用いられる溶接電流がステップs162,s164,s172,s176
にて調整された溶接電流一致するように制御する,ゲー
ト信号をSCR 部235 に供給する。
【0033】上記において、本発明の好適な実施の形態
について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱すること
なく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱すること
なく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【0034】
【発明の効果】従って、本発明によれば、力率計算部と
して電流センサからの溶接電流に基づいて力率を計算
し、動的抵抗計算部として計算された力率に基づいて動
的抵抗曲線を計算するようにして、従来の装置で必要と
なった電圧センサを除去することによって、装置の構造
がより一層単純化でき、さらに、隠れマルコフモデル(H
MM) 法を用いて抵抗スポット溶接のナゲットの大きさ及
び溶込みを推定することによって、抵抗スポット溶接の
品質をより一層正確に推定することができる。
して電流センサからの溶接電流に基づいて力率を計算
し、動的抵抗計算部として計算された力率に基づいて動
的抵抗曲線を計算するようにして、従来の装置で必要と
なった電圧センサを除去することによって、装置の構造
がより一層単純化でき、さらに、隠れマルコフモデル(H
MM) 法を用いて抵抗スポット溶接のナゲットの大きさ及
び溶込みを推定することによって、抵抗スポット溶接の
品質をより一層正確に推定することができる。
【図1】従来の抵抗スポット溶接装置の概略的なブロッ
ク図である。
ク図である。
【図2】本発明による抵抗スポット溶接装置の概略的な
ブロック図である
ブロック図である
【図3】入力電圧Vm(x) に従って、位相角及び振幅の関
数として溶接電流im(x) の変化を表すグラフである。
数として溶接電流im(x) の変化を表すグラフである。
【図4】本発明によって、点弧角α 及び導電角λ の関
数として溶接電流に対する力率θmの実験結果を示すグ
ラフである
数として溶接電流に対する力率θmの実験結果を示すグ
ラフである
【図5】HMM 法を用いて抵抗スポット溶接のナゲットの
大きさδ 及び溶込みρ を推定するための,図2中のナ
ゲット推定部250 の詳細なブロック図である。
大きさδ 及び溶込みρ を推定するための,図2中のナ
ゲット推定部250 の詳細なブロック図である。
【図6】離散的観測シンボルシーケンスを発生するコン
バータの詳細なブロック図である。
バータの詳細なブロック図である。
【図7】抵抗スポット溶接装置200 にて抵抗スポット溶
接の品質を制御する過程を説明するためのフロー図であ
る。
接の品質を制御する過程を説明するためのフロー図であ
る。
【図8】抵抗スポット溶接装置200 にて抵抗スポット溶
接の品質を制御する過程を説明するためのフロー図であ
る。
接の品質を制御する過程を説明するためのフロー図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成 源鎬 大韓民国、ソウル特別市中浪区上鳳1洞 50−1番地金剛連立2−106号 (56)参考文献 特開 平6−106360(JP,A) 特開 平6−297159(JP,A) 特開 昭63−123578(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 11/24 - 11/25
Claims (5)
- 【請求項1】 電圧を受け取って溶接電流を発生する1
次回路、2次回路及び変圧器を有し、抵抗スポット溶接
の品質を制御する抵抗スポット溶接品質制御装置であっ
て、 前記1次回路から発生される前記溶接電流を感知する溶
接電流感知手段と; 前記溶接電流に基づいて、力率を計算する力率計算手段
と; 前記力率計算手段により計算された力率に基づいて、動
的抵抗曲線を計算する動的抵抗曲線計算手段と; 前記動的抵抗曲線に基づいて、ナゲットの大きさと溶け
込みを推定する推定手段と、 前記溶接電流を制御するために,前記動的抵抗曲線に基
づいて前記推定されたナゲットの大きさと溶け込みを用
いて得られるゲート信号を発生する信号発生手段とを含
むことを特徴とする抵抗スポット溶接品質制御装置。 - 【請求項2】 前記ナゲットの大きさ及び溶け込みが,
隠れマルコフモデル法によって求められることを特徴と
する請求項2に記載の抵抗スポット溶接品質制御装置。 - 【請求項3】 前記抵抗スポット溶接品質制御装置が,
前記溶接電流を制御するための一対の半導体制御整流素
子を,さらに備えることを特徴とする請求項2に記載の
抵抗スポット溶接品質制御装置。 - 【請求項4】 前記ナゲット推定手段が, 前記動的抵抗曲線を前記隠れマルコフモデル法で必要と
なる離散的観測シンボルシーケンスに変換する変換手段
と, 【数1】 であり,nw が予め定められた正の整数である時,nw
個の群μi を有し,各群μi にて前記離散的観測シンボ
ルシーケンスを計算して該当確率P(Ol μi )を計算
する隠れマルコフモデル部と,前記各群μi のうち最大
の確率値P(Olμi )を有する群μi を選択して,前
記溶接電流のナゲットの大きさδ 及び溶込みρ を推定
する推定手段と, 前記推定手段によって推定された大きさδ 及び溶込み
ρ を,前記抵抗スポット溶接の前記ナゲットの大きさ
および溶込みとして出力する出力手段, とを備えることを特徴とする請求項2に記載の抵抗スポ
ット溶接品質制御装置。 - 【請求項5】 前記変換手段が、 前記動的抵抗曲線をフィルタリングするフィルタ手段
と; 前記離散的観測シーケンスを量子化して前記離散的シン
ボルシーケンスを求めるベクトル量子化器, を備えることを特徴とする請求項5に記載の抵抗スポッ
ト溶接品質制御装置。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970023022A KR100266040B1 (ko) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 점용접기의 용접질 판단장치 |
KR1019970078412A KR100259883B1 (ko) | 1997-12-30 | 1997-12-30 | 점용접 구동시스템의 제어장치 및 그 방법 |
KR1997-78412 | 1997-12-30 | ||
KR1997-23022 | 1997-12-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1177327A JPH1177327A (ja) | 1999-03-23 |
JP3022488B2 true JP3022488B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=26632808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10156501A Expired - Fee Related JP3022488B2 (ja) | 1997-06-04 | 1998-06-04 | 抵抗スポット溶接品質制御装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6064029A (ja) |
JP (1) | JP3022488B2 (ja) |
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CN102724543A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-10-10 | 赛特斯网络科技(南京)有限责任公司 | Ip网络中基于hmm实现媒体质量分析评估控制的方法 |
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US6583386B1 (en) | 2000-12-14 | 2003-06-24 | Impact Engineering, Inc. | Method and system for weld monitoring and tracking |
FR2821682B1 (fr) * | 2001-03-01 | 2003-05-30 | Usinor | Procede de controle et de commande d'un processus technique |
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NL1036785A1 (nl) | 2008-04-18 | 2009-10-20 | Asml Netherlands Bv | Rapid exchange device for lithography reticles. |
WO2010111159A2 (en) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | Milco Manufacturing Company | Welding apparatus and methods |
US8426771B2 (en) * | 2010-02-11 | 2013-04-23 | Korea Institute Of Science And Technology | Method of monitoring machine condition |
US9421634B2 (en) * | 2011-11-09 | 2016-08-23 | Fca Us Llc | System and method for performing resistance spot welding |
DE102012004725B4 (de) | 2012-03-07 | 2018-07-19 | Wieland-Werke Ag | Siliziumhaltige Kupfer-Nickel-Zink-Legierung |
CN102654482B (zh) * | 2012-03-14 | 2014-02-12 | 重庆理工大学 | 电阻点焊熔核形核动态质量无损检测方法 |
CN102778632A (zh) * | 2012-07-04 | 2012-11-14 | 上海交通大学 | 对变压器绕组故障类型直接预报和识别的双规识别法 |
US20140076860A1 (en) * | 2012-09-13 | 2014-03-20 | Bob Morrow | Sensing Apparatus for Resistance Welding and Related Method |
US10279418B2 (en) | 2014-07-16 | 2019-05-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Method and apparatus for resistive spot welding |
DE102015014856A1 (de) | 2015-11-17 | 2017-05-18 | Wieland-Werke Ag | Kupfer-Nickel-Zink-Legierung und deren Verwendung |
CN105414731B (zh) * | 2016-01-05 | 2018-05-11 | 佛山市南海铧圣通焊接设备厂 | 点焊机控制系统 |
US20170336447A1 (en) * | 2016-05-17 | 2017-11-23 | V Square/R Llc | Systems and Methods for Determining a Load Condition of an Electric Device |
JP6572281B2 (ja) * | 2017-10-06 | 2019-09-04 | ファナック株式会社 | スポット溶接システム |
CN108760819B (zh) * | 2018-05-22 | 2020-08-18 | 广州兴森快捷电路科技有限公司 | 焊接质量检测装置及其检测方法 |
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US4459457A (en) * | 1980-10-16 | 1984-07-10 | Square D Company | Feedback welder control system |
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-
1998
- 1998-06-04 US US09/090,088 patent/US6064029A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-06-04 JP JP10156501A patent/JP3022488B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN102724543B (zh) * | 2012-07-06 | 2014-07-30 | 赛特斯信息科技股份有限公司 | Ip网络中基于hmm实现媒体质量分析评估控制的方法 |
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---|---|
JPH1177327A (ja) | 1999-03-23 |
US6064029A (en) | 2000-05-16 |
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