JP3087478B2 - 抵抗溶接の溶接品質監視装置 - Google Patents
抵抗溶接の溶接品質監視装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、抵抗溶接、特にスポッ
ト溶接の溶接品質管理装置に関するものである。
ト溶接の溶接品質管理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】抵抗溶接、特にスポット溶接は鋼板を使
用する種々の製品に用いられているが、近年その溶接不
良が増大する傾向にある。すなわち、従来は一般に軟鋼
板が被溶接材であったことから通電不良も少なく、溶接
条件を一定に管理すれば溶接品質も比較的安定に保つこ
とができた。しかし、軟鋼板に代わって亜鉛メッキ鋼板
や高張力鋼板が多量に使用されはじめ、溶接不良の発生
が増大している。
用する種々の製品に用いられているが、近年その溶接不
良が増大する傾向にある。すなわち、従来は一般に軟鋼
板が被溶接材であったことから通電不良も少なく、溶接
条件を一定に管理すれば溶接品質も比較的安定に保つこ
とができた。しかし、軟鋼板に代わって亜鉛メッキ鋼板
や高張力鋼板が多量に使用されはじめ、溶接不良の発生
が増大している。
【０００３】このような背景から単に溶接条件を監視す
るのみのものではなく、溶接品質を精度良く監視可能な
装置の出現が待たれており、これまで種々の溶接品質監
視装置が開発されてきた。
るのみのものではなく、溶接品質を精度良く監視可能な
装置の出現が待たれており、これまで種々の溶接品質監
視装置が開発されてきた。
【０００４】たとえば、これまで開発されたものに、 １）溶接電流と溶接電圧からチップ間抵抗を求め、その
変化パターンから溶接結果の良否を判定するもの（特開
昭５６−１５８２８６号公報）、 ２）チップ間電圧と、あらかじめ設定した基準電圧の時
間的変化とを比較し、その差が許容値内か否かにより良
否を判定するもの（特公昭５９−１４３１２号公報）
や、チップ間電圧より溶接部の発熱に有効に寄与する有
効成分を抽出し、有効成分の時間積分値から溶接結果の
良否を判定するもの（特公昭５９−４０５５０号公報，
特開昭５９−６１５８０号公報）、 ３）発熱温度を検出し、その温度変化パターンから溶接
結果の良否を判定するもの（特開平１−２１６２４６号
公報）、 ４）被溶接材間に超音波を透過させ、その透過量から溶
接結果の良否を判定するもの（特開昭５２−９４８４１
号公報）、 ５）電極チップの溶接中の変位を用いたもの（特公昭６
０−４０９５５号公報）、 ６）溶接電流を検出し、その上下限値を監視し溶接結果
を一定にしようとするもの、 等があり、いずれも溶接結果の良否判定のみを行ってい
た。
変化パターンから溶接結果の良否を判定するもの（特開
昭５６−１５８２８６号公報）、 ２）チップ間電圧と、あらかじめ設定した基準電圧の時
間的変化とを比較し、その差が許容値内か否かにより良
否を判定するもの（特公昭５９−１４３１２号公報）
や、チップ間電圧より溶接部の発熱に有効に寄与する有
効成分を抽出し、有効成分の時間積分値から溶接結果の
良否を判定するもの（特公昭５９−４０５５０号公報，
特開昭５９−６１５８０号公報）、 ３）発熱温度を検出し、その温度変化パターンから溶接
結果の良否を判定するもの（特開平１−２１６２４６号
公報）、 ４）被溶接材間に超音波を透過させ、その透過量から溶
接結果の良否を判定するもの（特開昭５２−９４８４１
号公報）、 ５）電極チップの溶接中の変位を用いたもの（特公昭６
０−４０９５５号公報）、 ６）溶接電流を検出し、その上下限値を監視し溶接結果
を一定にしようとするもの、 等があり、いずれも溶接結果の良否判定のみを行ってい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方式において、１）はチップ先端部の圧潰や分流を生
じた場合や被溶接材の材質が亜鉛メッキ鋼板の場合には
抵抗の変化パターンが一様でなく、溶接結果の良否判定
が困難となる。
の方式において、１）はチップ先端部の圧潰や分流を生
じた場合や被溶接材の材質が亜鉛メッキ鋼板の場合には
抵抗の変化パターンが一様でなく、溶接結果の良否判定
が困難となる。
【０００６】２）は共チップの圧潰、板厚の変化等、溶
接状態が変化する度に溶接結果の判定条件を再設定しな
ければならず、実用上良否判定を正確に行うことは困難
である。
接状態が変化する度に溶接結果の判定条件を再設定しな
ければならず、実用上良否判定を正確に行うことは困難
である。
【０００７】３），４）は、温度検出装置、超音波の発
信，受信装置の設置、取り付け方法において現場作業上
適用困難な問題をかかえている。
信，受信装置の設置、取り付け方法において現場作業上
適用困難な問題をかかえている。
【０００８】５）は溶接現場作業に使用した場合の、ノ
イズの混入、微少変位測定の困難さ、抵抗溶接機の機械
強度の個体差等により実用には問題がある。
イズの混入、微少変位測定の困難さ、抵抗溶接機の機械
強度の個体差等により実用には問題がある。
【０００９】６）はコスト的には安価で、容易に実現で
き、電源の故障，二次導体の断線などの発見には有効で
あるが、チップ先端部の圧潰や分流など、電流密度の低
下による溶接部の品質劣化は判別できない。
き、電源の故障，二次導体の断線などの発見には有効で
あるが、チップ先端部の圧潰や分流など、電流密度の低
下による溶接部の品質劣化は判別できない。
【００１０】また、これらの従来の各種溶接品質監視装
置は、それぞれの溶接材料ごとに溶接現場で予備実験を
行い、溶接品質と判別基準の関係をあらかじめ求めてお
くという作業が不可欠となり、その判別結果も溶接部の
良否をおおまかに判別し得るにすぎず、良否判定基準を
溶接部位、溶接条件に応じて作業者が精度良く決定する
ことができなかった。
置は、それぞれの溶接材料ごとに溶接現場で予備実験を
行い、溶接品質と判別基準の関係をあらかじめ求めてお
くという作業が不可欠となり、その判別結果も溶接部の
良否をおおまかに判別し得るにすぎず、良否判定基準を
溶接部位、溶接条件に応じて作業者が精度良く決定する
ことができなかった。
【００１１】同様に、従来の各種溶接品質監視装置は溶
接品質の打点毎の変化が不明なため、溶接現場において
は溶接機のメンテナンス、例えば溶接チップの交換，補
修時期を推定できず、あらかじめ定めた打点数に達した
時点で機械的にメンテナンスが行われており、補修材
料，補修工数とも無駄が発生していた。この方法では、
あらかじめ定めた打点数に達する以前に溶接機の補修が
必要となった場合には品質不良が発生する恐れがあり品
質面でも問題があった。
接品質の打点毎の変化が不明なため、溶接現場において
は溶接機のメンテナンス、例えば溶接チップの交換，補
修時期を推定できず、あらかじめ定めた打点数に達した
時点で機械的にメンテナンスが行われており、補修材
料，補修工数とも無駄が発生していた。この方法では、
あらかじめ定めた打点数に達する以前に溶接機の補修が
必要となった場合には品質不良が発生する恐れがあり品
質面でも問題があった。
【００１２】したがって、抵抗溶接機に従来の溶接品質
監視装置を併用しても、メンテナンスの時期まで推定で
きず、このため実際のメンテナンスの要，不要に関係な
く短期間でメンテナンスを行うため、それに要する材
料，工数の無駄が発生していた。
監視装置を併用しても、メンテナンスの時期まで推定で
きず、このため実際のメンテナンスの要，不要に関係な
く短期間でメンテナンスを行うため、それに要する材
料，工数の無駄が発生していた。
【００１３】さらに、良否判定の不確実さから溶接部の
品質不良が発生し、手直しが必要となるばかりか、場合
によっては製品を破棄したり、市場で問題をおこす場合
もあった。
品質不良が発生し、手直しが必要となるばかりか、場合
によっては製品を破棄したり、市場で問題をおこす場合
もあった。
【００１４】本発明は、上記の従来の課題を解決するも
ので、設置が容易で、汎用性を持ち、溶接作業で発生し
た溶接不良の監視および、溶接チップ等のメンテナンス
の時期を推定できると共に、効果的に品質状態を作業者
に知らせることができる抵抗溶接の溶接品質管理装置を
提供することを目的とする。
ので、設置が容易で、汎用性を持ち、溶接作業で発生し
た溶接不良の監視および、溶接チップ等のメンテナンス
の時期を推定できると共に、効果的に品質状態を作業者
に知らせることができる抵抗溶接の溶接品質管理装置を
提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の抵抗溶接の溶接品質監視装置は、被溶接材の
形状と材質を入力する手段と、溶接電流とチップ間電圧
を検出する手段と、両検出値から熱伝導モデルに基づい
て被溶接材温度を算出すると共に、この算出された温度
の分布から推定ナゲット径を推定する手段とを備え、前
記チップのメンテナンス時期判別の基準となる基準ナゲ
ット径を入力する手段と、この基準ナゲット径と溶接開
始から終了までに算出されるいずれかの前記推定ナゲッ
ト径とを比較し、その比較結果を出力する手段、 また
は、被溶接材の形状と材質を入力する手段と、溶接電流
とチップ間電圧を検出する手段と、両検出値から熱伝導
モデルに基づいて被溶接材温度を算出すると共に、この
算出された温度の分布から推定ナゲット径を推定する手
段とを備え、前記チップのメンテナンス時期判別の基準
となる基準ナゲット径を入力する手段と、溶接打点毎に
時系列で連続して推定した複数の第1の推定ナゲット径
を統計処理し第２の推定ナゲット径を算出する手段と、
この第２の推定ナゲット径と前記基準ナゲット径とを比
較し、その比較結果を出力する手段とからなる構成を有
している。
に本発明の抵抗溶接の溶接品質監視装置は、被溶接材の
形状と材質を入力する手段と、溶接電流とチップ間電圧
を検出する手段と、両検出値から熱伝導モデルに基づい
て被溶接材温度を算出すると共に、この算出された温度
の分布から推定ナゲット径を推定する手段とを備え、前
記チップのメンテナンス時期判別の基準となる基準ナゲ
ット径を入力する手段と、この基準ナゲット径と溶接開
始から終了までに算出されるいずれかの前記推定ナゲッ
ト径とを比較し、その比較結果を出力する手段、 また
は、被溶接材の形状と材質を入力する手段と、溶接電流
とチップ間電圧を検出する手段と、両検出値から熱伝導
モデルに基づいて被溶接材温度を算出すると共に、この
算出された温度の分布から推定ナゲット径を推定する手
段とを備え、前記チップのメンテナンス時期判別の基準
となる基準ナゲット径を入力する手段と、溶接打点毎に
時系列で連続して推定した複数の第1の推定ナゲット径
を統計処理し第２の推定ナゲット径を算出する手段と、
この第２の推定ナゲット径と前記基準ナゲット径とを比
較し、その比較結果を出力する手段とからなる構成を有
している。
【００１６】なお、上記第２の推定ナゲット径を求める
際の統計処理は、（１）第1の推定ナゲット径の時系列
上の変化から回帰直線を求め、この直線から第２の推定
ナゲット径を算出する。（２）時系列上の複数の第1の
ナゲット径の平均値を求め、これを第２の推定ナゲット
径とする。（３）時系列上で連続して推定した複数の第
1の推定ナゲット径を時系列上のブロックに分割し、ブ
ロック毎の平均値を求め、それらの平均値の変化から回
帰直線を求め、この直線から第２の推定ナゲット径を算
出する。のいずれかの処理からなる。
際の統計処理は、（１）第1の推定ナゲット径の時系列
上の変化から回帰直線を求め、この直線から第２の推定
ナゲット径を算出する。（２）時系列上の複数の第1の
ナゲット径の平均値を求め、これを第２の推定ナゲット
径とする。（３）時系列上で連続して推定した複数の第
1の推定ナゲット径を時系列上のブロックに分割し、ブ
ロック毎の平均値を求め、それらの平均値の変化から回
帰直線を求め、この直線から第２の推定ナゲット径を算
出する。のいずれかの処理からなる。
【００１７】
【作用】本発明は上記した構成により、あらかじめ入力
された被溶接材の板厚と材質から通電開始時における固
有抵抗値，比熱を求め、さらに、最初に測定された溶接
電流とチップ間電圧を用い、被溶接材の溶接部における
熱伝導モデルの発熱、熱伝導計算を行い溶接部の温度分
布を決定する。さらに、ここで決定された温度分布を用
いて次のステップにおける溶接部各部の固有抵抗値、比
熱を決定し、次に測定される溶接電流とチップ間電圧を
用いて熱伝導モデルの発熱、熱伝導計算を行うという作
業を繰り返し、溶接部の状態を推測して行く。この推測
過程で被溶接材の溶融温度を越えた部分がナゲットとな
る。
された被溶接材の板厚と材質から通電開始時における固
有抵抗値，比熱を求め、さらに、最初に測定された溶接
電流とチップ間電圧を用い、被溶接材の溶接部における
熱伝導モデルの発熱、熱伝導計算を行い溶接部の温度分
布を決定する。さらに、ここで決定された温度分布を用
いて次のステップにおける溶接部各部の固有抵抗値、比
熱を決定し、次に測定される溶接電流とチップ間電圧を
用いて熱伝導モデルの発熱、熱伝導計算を行うという作
業を繰り返し、溶接部の状態を推測して行く。この推測
過程で被溶接材の溶融温度を越えた部分がナゲットとな
る。
【００１８】この熱伝導モデルを用いたナゲット径の推
測に関しては、「抵抗溶接現象とその応用（１）」（溶
接学会抵抗溶接研究委員会編溶接学会技術資料Ｎｏ７、
１２頁〜５２頁）、「スポット溶接での通電路と温度分
布の数値解析法に関する研究」（大阪大学大学院溶接専
攻修士論文（昭和５４）：佐野）、「抵抗スポット溶接
用数値計算援用形品質モニタリングの高速化に関する研
究」（大阪大学大学院溶接専攻修士論文（平成３）：西
宇）（以下研究論文と指称する）に開示されている。
測に関しては、「抵抗溶接現象とその応用（１）」（溶
接学会抵抗溶接研究委員会編溶接学会技術資料Ｎｏ７、
１２頁〜５２頁）、「スポット溶接での通電路と温度分
布の数値解析法に関する研究」（大阪大学大学院溶接専
攻修士論文（昭和５４）：佐野）、「抵抗スポット溶接
用数値計算援用形品質モニタリングの高速化に関する研
究」（大阪大学大学院溶接専攻修士論文（平成３）：西
宇）（以下研究論文と指称する）に開示されている。
【００１９】このような汎用性のある熱伝導モデルを用
いて求めた推定ナゲット径は、従来の溶接品質監視装置
のように、被溶接材ごとに溶接現場で溶接実験を行い、
溶接品質と判別基準の関係をあらかじめ求める必要がな
く、溶接過程において発生するチップの圧潰等の溶接条
件変化に対しても良好な精度で得られる。
いて求めた推定ナゲット径は、従来の溶接品質監視装置
のように、被溶接材ごとに溶接現場で溶接実験を行い、
溶接品質と判別基準の関係をあらかじめ求める必要がな
く、溶接過程において発生するチップの圧潰等の溶接条
件変化に対しても良好な精度で得られる。
【００２０】
【００２１】また、熱伝導モデルを用いて求めた推定ナ
ゲット径と、チップのメンテナンス時期判別の基準とな
る基準ナゲット径とを比較することで、チップの変形，
摩耗に伴うナゲット径の変化から、チップの交換時期を
溶接作業者、溶接機のメンテナンス担当者が知ることが
できる。
ゲット径と、チップのメンテナンス時期判別の基準とな
る基準ナゲット径とを比較することで、チップの変形，
摩耗に伴うナゲット径の変化から、チップの交換時期を
溶接作業者、溶接機のメンテナンス担当者が知ることが
できる。
【００２２】さらに、溶接打点毎に時系列で連続して推
定した複数の第1の推定ナゲット径を統計処理し求めた
第2の推定ナゲット径を上記基準ナゲット径とを比較す
ることにより、溶接打点毎のバラツキを排除し、チップ
の変形，摩耗に伴うナゲット径の変化から、チップの交
換時期を溶接作業者、溶接機のメンテナンス担当者が知
ることができる。
定した複数の第1の推定ナゲット径を統計処理し求めた
第2の推定ナゲット径を上記基準ナゲット径とを比較す
ることにより、溶接打点毎のバラツキを排除し、チップ
の変形，摩耗に伴うナゲット径の変化から、チップの交
換時期を溶接作業者、溶接機のメンテナンス担当者が知
ることができる。
【００２３】また、比較結果出力手段から出力される情
報を溶接電源にフィードバックして、溶接電源の出力制
御を行うことにより、ナゲットの形成を確実にすること
ができ、溶接品質の改善をすることもできる。また、設
置方法についても、本発明の溶接品質監視装置は、溶接
電流とチップ間電圧の検出を行うのみであるため溶接作
業現場への適用も容易に可能である。
報を溶接電源にフィードバックして、溶接電源の出力制
御を行うことにより、ナゲットの形成を確実にすること
ができ、溶接品質の改善をすることもできる。また、設
置方法についても、本発明の溶接品質監視装置は、溶接
電流とチップ間電圧の検出を行うのみであるため溶接作
業現場への適用も容易に可能である。
【００２４】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００２５】図１において、１は溶接トランス、２は溶
接機の上部チップ、３は同下部チップであり、これらの
チップ２，３は溶接トランス１の二次側に接続されてい
る。４は被溶接材であり、上部チップ２と下部チップ３
の間に挿入され、図示しない加圧シリンダで上下部チッ
プ２，３を加圧することにより溶接する。
接機の上部チップ、３は同下部チップであり、これらの
チップ２，３は溶接トランス１の二次側に接続されてい
る。４は被溶接材であり、上部チップ２と下部チップ３
の間に挿入され、図示しない加圧シリンダで上下部チッ
プ２，３を加圧することにより溶接する。
【００２６】５はトロイダルコイルであり、このトロイ
ダルコイル５によって検出された出力電圧は積分回路７
により溶接電流に変換される。６は上部チップ２と下部
チップ３の間のチップ間電圧を検出する絶縁アンプであ
る。８は積分回路７で検出された溶接電流と絶縁アンプ
６で検出されたチップ間電圧を入力とするマルチプレク
サであり、ＣＰＵ１０からの変換要求信号により、これ
らの入力値をディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ
９に順次出力する。
ダルコイル５によって検出された出力電圧は積分回路７
により溶接電流に変換される。６は上部チップ２と下部
チップ３の間のチップ間電圧を検出する絶縁アンプであ
る。８は積分回路７で検出された溶接電流と絶縁アンプ
６で検出されたチップ間電圧を入力とするマルチプレク
サであり、ＣＰＵ１０からの変換要求信号により、これ
らの入力値をディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ
９に順次出力する。
【００２７】１２は記憶回路であり、バッテリー１１で
バックアップされたＲＡＭ部分とＲＯＭ部分から構成さ
れ、ＣＰＵ１０の動作プログラムと各種データが格納さ
れている。
バックアップされたＲＡＭ部分とＲＯＭ部分から構成さ
れ、ＣＰＵ１０の動作プログラムと各種データが格納さ
れている。
【００２８】１３は高速数値演算により後に詳細に述べ
る推定ナゲット径Ａと推定ナゲット径Ｂを算出するＤＳ
Ｐ、１４はＤＳＰ１３の演算結果を記憶すると共にＣＰ
Ｕ１０からのアクセスが可能なＲＡＭからなる記憶回路
である。
る推定ナゲット径Ａと推定ナゲット径Ｂを算出するＤＳ
Ｐ、１４はＤＳＰ１３の演算結果を記憶すると共にＣＰ
Ｕ１０からのアクセスが可能なＲＡＭからなる記憶回路
である。
【００２９】また、１５は図示しない溶接制御装置から
出力される溶接開始信号をＣＰＵ１０に伝送するＩ／Ｏ
回路、１６はＣＰＵ１０において実施される各種ナゲッ
ト径の比較の結果を外部に出力する出力回路、１７はキ
ーパネル１８により入力される熱伝導モデル解析に必要
な数値、被溶接物の溶接強度確保に必要な基準ナゲット
径Ａおよび上下部チップ２，３の使用によるナゲット径
の変化を基準ナゲット径Ａとは異なる基準で判定するた
めの基準ナゲット径ＢをそれぞれＣＰＵ１０に伝送する
と共に、ＣＰＵ１０から上記入力情報やナゲット径比較
結果をＬＣＤ表示器１９，ＬＥＤ表示器２０に表示する
ためのＩ／Ｏ回路である。なお、上記入力情報やナゲッ
ト径比較結果はドライバー２１を介してプリンター２２
にも出力できるように構成されている。
出力される溶接開始信号をＣＰＵ１０に伝送するＩ／Ｏ
回路、１６はＣＰＵ１０において実施される各種ナゲッ
ト径の比較の結果を外部に出力する出力回路、１７はキ
ーパネル１８により入力される熱伝導モデル解析に必要
な数値、被溶接物の溶接強度確保に必要な基準ナゲット
径Ａおよび上下部チップ２，３の使用によるナゲット径
の変化を基準ナゲット径Ａとは異なる基準で判定するた
めの基準ナゲット径ＢをそれぞれＣＰＵ１０に伝送する
と共に、ＣＰＵ１０から上記入力情報やナゲット径比較
結果をＬＣＤ表示器１９，ＬＥＤ表示器２０に表示する
ためのＩ／Ｏ回路である。なお、上記入力情報やナゲッ
ト径比較結果はドライバー２１を介してプリンター２２
にも出力できるように構成されている。
【００３０】以上のように構成された溶接品質監視装置
について、その動作を説明する。被溶接材４の板厚、重
ね枚数、被溶接物の溶接強度確保に必要であり溶接結果
の良否判定基準となる基準ナゲット径Ａ、および上下部
チップ２，３の使用によるナゲット径の変化を基準ナゲ
ット径Ａとは異なる基準で判別すると共に、上下部チッ
プ２，３のメンテナンス時期判別の基準となる基準ナゲ
ット径Ｂがキーパネル１８より入力され、記憶回路１２
に記憶された後、Ｉ／Ｏ回路１５を介して溶接開始信号
がＣＰＵ１０に入力され、通電が開始される。
について、その動作を説明する。被溶接材４の板厚、重
ね枚数、被溶接物の溶接強度確保に必要であり溶接結果
の良否判定基準となる基準ナゲット径Ａ、および上下部
チップ２，３の使用によるナゲット径の変化を基準ナゲ
ット径Ａとは異なる基準で判別すると共に、上下部チッ
プ２，３のメンテナンス時期判別の基準となる基準ナゲ
ット径Ｂがキーパネル１８より入力され、記憶回路１２
に記憶された後、Ｉ／Ｏ回路１５を介して溶接開始信号
がＣＰＵ１０に入力され、通電が開始される。
【００３１】ＣＰＵ１０は、溶接開始信号が入力される
と絶縁アンプ６により検出したチップ間電圧と、トロイ
ダルコイル５と積分回路７により検出した溶接電流とを
マルチプレクサ８を介して交互にＡ／Ｄコンバータ９に
入力し、デジタル値に変換してその値を記憶回路１４に
転送する。
と絶縁アンプ６により検出したチップ間電圧と、トロイ
ダルコイル５と積分回路７により検出した溶接電流とを
マルチプレクサ８を介して交互にＡ／Ｄコンバータ９に
入力し、デジタル値に変換してその値を記憶回路１４に
転送する。
【００３２】記憶回路１４には通電開始時点から、定ま
った時間間隔（本実施例では４ｍｓ）で、通電終了時点
までチップ間電圧と溶接電流の値がＣＰＵ１０により書
き込まれる。
った時間間隔（本実施例では４ｍｓ）で、通電終了時点
までチップ間電圧と溶接電流の値がＣＰＵ１０により書
き込まれる。
【００３３】ＤＳＰ１３は記憶回路１４にＣＰＵ１０に
より書き込まれた被溶接材４の材質、板厚に基づく熱伝
導計算用データ値とチップ間電圧値と溶接電流値を用
い、熱伝導モデルに基づいて被溶接材温度を算出し、そ
の温度分布からナゲット径を推定してその結果を記憶回
路１４に書き込む。ＤＳＰ１３の実行する熱伝導モデル
を用いたナゲット径の推測に関しては、前記研究論文に
開示されている。
より書き込まれた被溶接材４の材質、板厚に基づく熱伝
導計算用データ値とチップ間電圧値と溶接電流値を用
い、熱伝導モデルに基づいて被溶接材温度を算出し、そ
の温度分布からナゲット径を推定してその結果を記憶回
路１４に書き込む。ＤＳＰ１３の実行する熱伝導モデル
を用いたナゲット径の推測に関しては、前記研究論文に
開示されている。
【００３４】ＣＰＵ１０は、通電終了後、記憶回路１４
に順次書き込まれたナゲット径の最大値を推定ナゲット
径Ａとし、記憶回路１２より基準ナゲット径Ａを読みだ
し、両者を比較する。その結果、推定ナゲット径Ａ≧基
準ナゲット径Ａの場合は出力回路１６を介して「良」の
信号を、推定ナゲット径Ａ＜基準ナゲット径Ａの場合は
「否」の信号を出力し、プリンター２２，ＬＣＤ表示器
１９等にもその結果を表示する。
に順次書き込まれたナゲット径の最大値を推定ナゲット
径Ａとし、記憶回路１２より基準ナゲット径Ａを読みだ
し、両者を比較する。その結果、推定ナゲット径Ａ≧基
準ナゲット径Ａの場合は出力回路１６を介して「良」の
信号を、推定ナゲット径Ａ＜基準ナゲット径Ａの場合は
「否」の信号を出力し、プリンター２２，ＬＣＤ表示器
１９等にもその結果を表示する。
【００３５】また、記憶回路１４に溶接打点順序に対応
して最新の推定ナゲット径Ａを含めた過去の推定ナゲッ
ト径Ａのデータが記憶されており、ＤＳＰ１３はそれら
のデータを定められた数（本実施例では５個）だけ読み
だし、統計処理（本実施例では平均値を算出する）を行
い、その結果を再び記憶回路１４に推定ナゲット径Ｂと
して記憶させる。
して最新の推定ナゲット径Ａを含めた過去の推定ナゲッ
ト径Ａのデータが記憶されており、ＤＳＰ１３はそれら
のデータを定められた数（本実施例では５個）だけ読み
だし、統計処理（本実施例では平均値を算出する）を行
い、その結果を再び記憶回路１４に推定ナゲット径Ｂと
して記憶させる。
【００３６】ＣＰＵ１０は、記憶回路１４に書き込まれ
た推定ナゲット径Ｂと、記録回路１２に書き込まれてい
る基準ナゲット径Ｂを読みだし、両者を比較する。その
結果、推定ナゲット径Ｂ≧基準ナゲット径Ｂの場合は出
力を行わず、推定ナゲット径Ｂ＜基準ナゲット径Ｂの場
合はチップのメンテナンス要求信号、および溶接条件変
更要求信号を出力回路１６を介し出力し、同時にプリン
ター２２，ＬＣＤ表示器１９等にもその結果を表示す
る。
た推定ナゲット径Ｂと、記録回路１２に書き込まれてい
る基準ナゲット径Ｂを読みだし、両者を比較する。その
結果、推定ナゲット径Ｂ≧基準ナゲット径Ｂの場合は出
力を行わず、推定ナゲット径Ｂ＜基準ナゲット径Ｂの場
合はチップのメンテナンス要求信号、および溶接条件変
更要求信号を出力回路１６を介し出力し、同時にプリン
ター２２，ＬＣＤ表示器１９等にもその結果を表示す
る。
【００３７】またＣＰＵ１０に、上記と同様にして基準
ナゲット径Ａと推定ナゲット径Ｂとの比較、あるいは基
準ナゲット径Ｂと推定ナゲット径Ａとの比較を行う機能
を持たせることもできる。
ナゲット径Ａと推定ナゲット径Ｂとの比較、あるいは基
準ナゲット径Ｂと推定ナゲット径Ａとの比較を行う機能
を持たせることもできる。
【００３８】本実施例における推定ナゲット径Ａの算定
結果、推定ナゲット径Ｂの値変化、基準ナゲット径Ａお
よびＢの設定例、さらに推定結果に対応する実測ナゲッ
ト径を図２に示す。図２では基準ナゲット径Ａを４．７
mm、基準ナゲット径Ｂを５．０mmに設定している。この
図において、推定ナゲット径ＡまたはＢと実測ナゲット
径を比較すると両者は±１mm程度の誤差範囲であり、本
発明が実用上非常に有用であることを示している。
結果、推定ナゲット径Ｂの値変化、基準ナゲット径Ａお
よびＢの設定例、さらに推定結果に対応する実測ナゲッ
ト径を図２に示す。図２では基準ナゲット径Ａを４．７
mm、基準ナゲット径Ｂを５．０mmに設定している。この
図において、推定ナゲット径ＡまたはＢと実測ナゲット
径を比較すると両者は±１mm程度の誤差範囲であり、本
発明が実用上非常に有用であることを示している。
【００３９】このように、本発明の上記実施例における
抵抗溶接の溶接品質監視装置によれば、絶縁アンプ６に
より検出したチップ間電圧と、トロイダルコイル５と積
分器７により検出した溶接電流を用いて、熱伝導モデル
による被溶接材４の温度分布と推定ナゲット径Ａを推算
するので、従来の溶接品質監視装置のように、被溶接材
ごとに溶接現場で溶接実験を行い、溶接品質と判別基準
の関係をあらかじめ求める必要がなく、溶接過程におい
て発生するチップの圧潰等の溶接条件変化に対しても良
好な精度が得られる。
抵抗溶接の溶接品質監視装置によれば、絶縁アンプ６に
より検出したチップ間電圧と、トロイダルコイル５と積
分器７により検出した溶接電流を用いて、熱伝導モデル
による被溶接材４の温度分布と推定ナゲット径Ａを推算
するので、従来の溶接品質監視装置のように、被溶接材
ごとに溶接現場で溶接実験を行い、溶接品質と判別基準
の関係をあらかじめ求める必要がなく、溶接過程におい
て発生するチップの圧潰等の溶接条件変化に対しても良
好な精度が得られる。
【００４０】また、推定ナゲット径と、キーパネル１８
よりあらかじめ入力された必要基準ナゲット径を比較す
ることにより、溶接結果の良否が数値の大小で明確に判
定でき、溶接品質の監視が効果的に行える。
よりあらかじめ入力された必要基準ナゲット径を比較す
ることにより、溶接結果の良否が数値の大小で明確に判
定でき、溶接品質の監視が効果的に行える。
【００４１】さらに、チップのメンテナンス時期を知る
ことができ、溶接条件が不適な場合も検知できるので、
溶接条件の管理にも大きな効果がある。
ことができ、溶接条件が不適な場合も検知できるので、
溶接条件の管理にも大きな効果がある。
【００４２】なお、本実施例では、キーパネル１８より
熱伝導モデル解析に必要な数値、および被溶接物に必要
な基準ナゲット径の値をＩ／Ｏ回路１７を介してＣＰＵ
１０に入力したが、パソコン，ＣＡＤ等より直接入力し
てもよい。また、推定ナゲット径と基準ナゲット径の比
較結果の出力を良否判定のみでなく、両者の差に対応し
た指令値としてアナログまたはデジタル値で出力回路１
６より出力し、溶接電源の出力値を変更するのに用いて
も良い。
熱伝導モデル解析に必要な数値、および被溶接物に必要
な基準ナゲット径の値をＩ／Ｏ回路１７を介してＣＰＵ
１０に入力したが、パソコン，ＣＡＤ等より直接入力し
てもよい。また、推定ナゲット径と基準ナゲット径の比
較結果の出力を良否判定のみでなく、両者の差に対応し
た指令値としてアナログまたはデジタル値で出力回路１
６より出力し、溶接電源の出力値を変更するのに用いて
も良い。
【００４３】また、本実施例では推定ナゲット径Ｂ算出
ための統計処理において５個の推定ナゲット径Ａの平均
値を算出したが、推定ナゲット径Ａの時系列上の変化か
ら回帰直線を求め、この直線から推定ナゲット径Ｂを算
出しても、あるいは推定ナゲット径Ａを時系列上のブロ
ックに分割し、各ブロックの平均値を求め、その平均値
の変化から回帰直線を求めて推定ナゲット径を算出して
もよいことはいうまでもない。
ための統計処理において５個の推定ナゲット径Ａの平均
値を算出したが、推定ナゲット径Ａの時系列上の変化か
ら回帰直線を求め、この直線から推定ナゲット径Ｂを算
出しても、あるいは推定ナゲット径Ａを時系列上のブロ
ックに分割し、各ブロックの平均値を求め、その平均値
の変化から回帰直線を求めて推定ナゲット径を算出して
もよいことはいうまでもない。
【００４４】
【発明の効果】以上の実施例からあきらかなように、本
発明は、熱伝導モデルを用いて求めた推定ナゲット径
を、チップのメンテナンス時期判別の基準となる基準ナ
ゲット径と比較することにより、チップの変形，摩耗に
伴うナゲット径の変化から、チップの交換時期を溶接作
業者、溶接機のメンテナンス担当者が知ることができる
ので、効果的なメンテナンスが行え、溶接品質の管理に
大いに効果がある。
発明は、熱伝導モデルを用いて求めた推定ナゲット径
を、チップのメンテナンス時期判別の基準となる基準ナ
ゲット径と比較することにより、チップの変形，摩耗に
伴うナゲット径の変化から、チップの交換時期を溶接作
業者、溶接機のメンテナンス担当者が知ることができる
ので、効果的なメンテナンスが行え、溶接品質の管理に
大いに効果がある。
【００４５】
【００４６】さらに、溶接打点毎に時系列で連続して推
定した複数の第1の推定ナゲット径を統計処理し求めた
第2の推定ナゲット径を上記基準ナゲット径とを比較す
ることで、溶接打点毎のバラツキを排除し、チップの変
形，摩耗に伴うナゲット径の変化から、チップの交換時
期を溶接作業者、溶接機のメンテナンス担当者が知るこ
とができるので効果的なメンテナンスが行え、溶接品質
の管理に大いに効果がある。
定した複数の第1の推定ナゲット径を統計処理し求めた
第2の推定ナゲット径を上記基準ナゲット径とを比較す
ることで、溶接打点毎のバラツキを排除し、チップの変
形，摩耗に伴うナゲット径の変化から、チップの交換時
期を溶接作業者、溶接機のメンテナンス担当者が知るこ
とができるので効果的なメンテナンスが行え、溶接品質
の管理に大いに効果がある。
【００４７】また、本発明の溶接品質監視装置は、溶接
電流とチップ間電圧の検出を行うのみであるので、溶接
作業場への適用もきわめて容易であるという効果もあ
る。
電流とチップ間電圧の検出を行うのみであるので、溶接
作業場への適用もきわめて容易であるという効果もあ
る。
【図１】本発明の一実施例における抵抗溶接の溶接品質
監視装置の構成を示すブロック図
監視装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施例において推定した推定ナゲッ
ト径Ａ，推定ナゲット径Ｂと、基準ナゲット径Ａ，基準
ナゲット径Ｂの設定例、および実際に得られたナゲット
径の実測値の一例を比較して示す図
ト径Ａ，推定ナゲット径Ｂと、基準ナゲット径Ａ，基準
ナゲット径Ｂの設定例、および実際に得られたナゲット
径の実測値の一例を比較して示す図
５ トロイダルコイル ６ 絶縁アンプ ７ 積分器 ８ マルチプレクサ ９ Ａ／Ｄコンバータ １０ ＣＰＵ １２ 記憶回路 １３ ＤＳＰ １４ 記憶回路 １６ 出力回路 １８ キーパネル １９ ＬＥＤ表示器 ２０ ＬＣＤ表示器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井原 英樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−178275（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 11/24 - 11/25
Claims (7)
- 【請求項１】 被溶接材の形状と材質を入力する手段
と、溶接電流とチップ間電圧を検出する手段と、両検出
値から熱伝導モデルに基づいて被溶接材温度を算出する
と共に、この算出された温度の分布から推定ナゲット径
を推定する手段とを備え、 前記チップのメンテナンス時期判別の基準となる基準ナ
ゲット径を入力する手段と、この基準ナゲット径と溶接
開始から終了までに算出されるいずれかの前記推定ナゲ
ット径とを比較し、その比較結果を出力する手段とを備
える 抵抗溶接の溶接品質監視装置。 - 【請求項２】 基準ナゲット径と比較する推定ナゲット
径を、溶接終了時のナゲット径とする請求項１記載の抵
抗溶接の溶接品質監視装置。 - 【請求項３】 基準ナゲット径と比較する推定ナゲット
径を、溶接開始から終了までに算出される推定ナゲット
径の最大値とする請求項１記載の抵抗溶接の溶接品質監
視装置。 - 【請求項４】 被溶接材の形状と材質を入力する手段
と、溶接電流とチップ間電圧を検出する手段と、両検出
値から熱伝導モデルに基づいて被溶接材温度を算出する
と共に、この算出された温度の分布から推定ナゲット径
を推定する手段とを備え、 前記チップのメンテナンス時期判別の基準となる基準ナ
ゲット径を入力する手段と、溶接打点毎に時系列で連続
して推定した複数の第1の推定ナゲット径を統計処理し
第２の推定ナゲット径を算出する手段と、この第２の推
定ナゲット径と前記基準ナゲット径とを比較し、その比
較結果を出力する手段と を備える抵抗溶接の溶接品質監
視装置。 - 【請求項５】 第２の推定ナゲット径を算出するための
統計処理を、第１の推定ナゲット径の時系列上の変化か
ら回帰直線を求め、この直線より第２の推定ナゲット径
を算出することとした請求項４記載の抵抗溶接の溶接品
質監視装置。 - 【請求項６】 第２の推定ナゲット径を算出するための
統計処理を、時系列上で連続して推定した複数の第１の
推定ナゲット径の平均値を求め、この平均値を第２の推
定ナゲット径とすることとした請求項４記載の抵抗溶接
の溶接品質監視装置。 - 【請求項７】 第２の推定ナゲット径を算出するための
統計処理を、時系列上で連続して推定した複数の第１の
推定ナゲット径を時系列上のブロックに分割し、ブロッ
ク毎の平均値を求め、それらの平均値の変化から平均値
の回帰直線を求め、この直線より第２の推定ナゲット径
を算出することとした請求項４記載の抵抗溶接の溶接品
質監視装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04321615A JP3087478B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 抵抗溶接の溶接品質監視装置 |
| US08/099,360 US5343011A (en) | 1992-07-31 | 1993-07-30 | Resistance welding monitor |
| EP93112285A EP0581315B1 (en) | 1992-07-31 | 1993-07-30 | Resistance welding monitor |
| CA002101712A CA2101712C (en) | 1992-07-31 | 1993-07-30 | Resistance welding monitor |
| DE69321670T DE69321670T2 (de) | 1992-07-31 | 1993-07-30 | Widerstandsschweissmonitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04321615A JP3087478B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 抵抗溶接の溶接品質監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06170552A JPH06170552A (ja) | 1994-06-21 |
| JP3087478B2 true JP3087478B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=18134505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04321615A Expired - Lifetime JP3087478B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-12-01 | 抵抗溶接の溶接品質監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3087478B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3221296B2 (ja) * | 1995-09-29 | 2001-10-22 | 松下電器産業株式会社 | 抵抗溶接の制御装置および制御方法 |
| WO2002024392A1 (en) * | 2000-09-21 | 2002-03-28 | Massachusetts Institute Of Technology | Spot welding system and method for sensing welding conditions in real time |
| JP5036058B2 (ja) * | 2007-12-06 | 2012-09-26 | 日本アビオニクス株式会社 | 抵抗溶接電源および抵抗溶接方法 |
| JP5236385B2 (ja) * | 2008-08-04 | 2013-07-17 | 本田技研工業株式会社 | 溶融部界面位置検出方法及びその装置 |
| US20130248505A1 (en) | 2010-10-14 | 2013-09-26 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Welding quality classification apparatus |
| CN104741750A (zh) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | 镇江市润华无线电专用设备制造有限责任公司 | 液晶显示电阻焊机控制系统 |
| KR102536439B1 (ko) * | 2019-12-04 | 2023-05-26 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 용접 이상 진단 장치 |
| JP7119025B2 (ja) * | 2020-06-03 | 2022-08-16 | 株式会社東芝 | 制御装置、制御システム、溶接システム、制御方法、接合体の製造方法、プログラム、及び記憶媒体 |
| JPWO2023210406A1 (ja) * | 2022-04-26 | 2023-11-02 |
-
1992
- 1992-12-01 JP JP04321615A patent/JP3087478B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06170552A (ja) | 1994-06-21 |
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