JP3161339B2 - 抵抗溶接機の溶接条件制御方法 - Google Patents
抵抗溶接機の溶接条件制御方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は特にスポット溶接に
用いる抵抗溶接機の溶接条件制御装置に関するものであ
る。
用いる抵抗溶接機の溶接条件制御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。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制御可
能な装置の出現が待たれていた。
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。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制御可
能な装置の出現が待たれていた。
【０００３】この課題に対し、溶接機を直接制御するも
のではないが類似の技術として溶接終了後にその溶接結
果の良否を判別する目的でこれまで種々の溶接品質監視
装置が開発されてきた。溶接結果の良否が判定できれば
その次回の溶接にはその結果を反映させることができ
る。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で、そ
の一例として特開昭５６−１５８２８６号公報に開示さ
れたもの、 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
否を判定するもので、その一例として特開昭５９−１４
３１２号公報に開示されたもの、さらに、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
ので、その一例として特開昭５９−４０５５０号公報、
特開昭５９−６１５８０号公報に開示されたもの、 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で、その一例として特開平１
−２１６２４６号公報に開示されたもの、 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で、その一例として特開昭
５２−９４８４１号公報に開示されたもの、 ５）電極チップの溶接中の変位を用いたもので、その一
例として特開昭６０−４０９５５号公報に開示されたも
の、 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、 ７）熱伝導モデルを用い、ナゲット径をコンピュータを
用いて算出するもので、その一例として佐野論文：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）、西
宇論文：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）に開示されたもの、等がある。
のではないが類似の技術として溶接終了後にその溶接結
果の良否を判別する目的でこれまで種々の溶接品質監視
装置が開発されてきた。溶接結果の良否が判定できれば
その次回の溶接にはその結果を反映させることができ
る。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で、そ
の一例として特開昭５６−１５８２８６号公報に開示さ
れたもの、 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
否を判定するもので、その一例として特開昭５９−１４
３１２号公報に開示されたもの、さらに、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
ので、その一例として特開昭５９−４０５５０号公報、
特開昭５９−６１５８０号公報に開示されたもの、 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で、その一例として特開平１
−２１６２４６号公報に開示されたもの、 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で、その一例として特開昭
５２−９４８４１号公報に開示されたもの、 ５）電極チップの溶接中の変位を用いたもので、その一
例として特開昭６０−４０９５５号公報に開示されたも
の、 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、 ７）熱伝導モデルを用い、ナゲット径をコンピュータを
用いて算出するもので、その一例として佐野論文：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）、西
宇論文：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）に開示されたもの、等がある。
【０００４】また、溶接機を直接制御するものとして
は、 ８）熱伝導モデルから母材温度分布を算出しその温度分
布からナゲット径を推算すると共に溶接中の電極移動量
を用いて温度分布を修正するもので、特開平７−１６７
９１号公報に記載されたものがある。
は、 ８）熱伝導モデルから母材温度分布を算出しその温度分
布からナゲット径を推算すると共に溶接中の電極移動量
を用いて温度分布を修正するもので、特開平７−１６７
９１号公報に記載されたものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来の方式に
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。また、２）はチップの圧潰、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
ればならなず、実用上良否判定を正確に行うことは困難
である。３）、４）については、温度検出装置、超音波
の発信、受信装置の設置、取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。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。６）はコスト的には安価で、容易に実現で
き、電源故障、二次導体の断線などの発見には有用であ
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。
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。また、２）はチップの圧潰、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
ればならなず、実用上良否判定を正確に行うことは困難
である。３）、４）については、温度検出装置、超音波
の発信、受信装置の設置、取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。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。６）はコスト的には安価で、容易に実現で
き、電源故障、二次導体の断線などの発見には有用であ
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。
【０００６】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予め求めておくとい
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なかった。７）は前記の問
題点を解消できる可能性をもっており熱伝導方程式を解
くのに時間を要するのが最大の欠点となっていた。この
ため、高速でナゲット径を演算する手法が考案され、溶
接終了後ではあるが溶接現場において全溶接打点をモニ
ターする装置が実用化されている。
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予め求めておくとい
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なかった。７）は前記の問
題点を解消できる可能性をもっており熱伝導方程式を解
くのに時間を要するのが最大の欠点となっていた。この
ため、高速でナゲット径を演算する手法が考案され、溶
接終了後ではあるが溶接現場において全溶接打点をモニ
ターする装置が実用化されている。
【０００７】したがって、抵抗溶接機に７）、８）を除
く従来の溶接品質監視装置を併用しても、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発生
した。また、７）の方式によっても、溶接結果が判別で
きるのは溶接終了後であり、溶接機そのものの出力を制
御し、溶接結果を改善するものではなかった。さらに、
８）は７）を一歩進めた方式であるが、温度分布を修正
するのみで、溶接部の温度分布を推定する上で大きな影
響を与える電極損耗により発生する電極−板間の界面抵
抗の存在等が考慮されておらず、このため温度分布の推
定を正確を行うことが困難である。
く従来の溶接品質監視装置を併用しても、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発生
した。また、７）の方式によっても、溶接結果が判別で
きるのは溶接終了後であり、溶接機そのものの出力を制
御し、溶接結果を改善するものではなかった。さらに、
８）は７）を一歩進めた方式であるが、温度分布を修正
するのみで、溶接部の温度分布を推定する上で大きな影
響を与える電極損耗により発生する電極−板間の界面抵
抗の存在等が考慮されておらず、このため温度分布の推
定を正確を行うことが困難である。
【０００８】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、汎用性を持ってナゲットの生成状態を推定でき、確
実かつ高品質な溶接結果を得ることのできる抵抗溶接機
の溶接条件制御方法を提供することを目的とする。
で、汎用性を持ってナゲットの生成状態を推定でき、確
実かつ高品質な溶接結果を得ることのできる抵抗溶接機
の溶接条件制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の抵抗溶接機の溶接条件制御方法は溶接電流
とチップ間電圧を検出し、両検出値から熱伝導計算によ
り溶接部のシュミレーションを行う熱伝導シュミレータ
を用い、溶接中における溶接部のナゲット形成状況を表
す状態量を推定し、前記状態量と推定時点での基準状態
量を比較し、その比較結果により溶接条件の修正を行う
とともに、溶接開始後における溶接状況を表すモニタ値
により前記熱伝導シュミレータの構成と数値の少なくと
も一方を修正することを特徴とするものである。
に、本発明の抵抗溶接機の溶接条件制御方法は溶接電流
とチップ間電圧を検出し、両検出値から熱伝導計算によ
り溶接部のシュミレーションを行う熱伝導シュミレータ
を用い、溶接中における溶接部のナゲット形成状況を表
す状態量を推定し、前記状態量と推定時点での基準状態
量を比較し、その比較結果により溶接条件の修正を行う
とともに、溶接開始後における溶接状況を表すモニタ値
により前記熱伝導シュミレータの構成と数値の少なくと
も一方を修正することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】上記構成により、本発明の抵抗溶
接機の溶接条件制御方法は、溶接電流とチップ間電圧を
検出し、両検出値から熱伝導計算により溶接部のシュミ
レーションを行う熱伝導シュミレータを用い、溶接中に
おける溶接部のナゲット形成状況を表す状態量を推定
し、前記状態量と推定時点での基準状態量を比較し、そ
の比較結果により溶接条件の修正を行うとともに溶接開
始後における溶接状況を表すモニタ値により、界面抵抗
を挿入するなどの熱伝導シュミレータの構成と数値の少
なくとも一方を修正することにより前記状態量と基準状
態量を一致させるようにすることを特徴とするもので、
溶接中の溶接電極の損耗、被溶接材表面状態の変化によ
り発生する実際の溶接部の状態変化を熱伝導シュミレー
タに反映させることができ、常に溶接部のシュミレーシ
ョンを高精度に行うことが可能となり、より高精度な抵
抗溶接機の溶接条件制御が実現できる。
接機の溶接条件制御方法は、溶接電流とチップ間電圧を
検出し、両検出値から熱伝導計算により溶接部のシュミ
レーションを行う熱伝導シュミレータを用い、溶接中に
おける溶接部のナゲット形成状況を表す状態量を推定
し、前記状態量と推定時点での基準状態量を比較し、そ
の比較結果により溶接条件の修正を行うとともに溶接開
始後における溶接状況を表すモニタ値により、界面抵抗
を挿入するなどの熱伝導シュミレータの構成と数値の少
なくとも一方を修正することにより前記状態量と基準状
態量を一致させるようにすることを特徴とするもので、
溶接中の溶接電極の損耗、被溶接材表面状態の変化によ
り発生する実際の溶接部の状態変化を熱伝導シュミレー
タに反映させることができ、常に溶接部のシュミレーシ
ョンを高精度に行うことが可能となり、より高精度な抵
抗溶接機の溶接条件制御が実現できる。
【００１１】以下、本発明の抵抗溶接機の溶接条件制御
方法の実施の形態について、図１ないし図７を参照しな
がら説明する。
方法の実施の形態について、図１ないし図７を参照しな
がら説明する。
【００１２】図１において、１は溶接部の諸元を予め設
定する条件設定部、２は溶接電流と溶接電圧が入力さ
れ、それらの値の信号処理を行う信号処理部、３は透磁
率変化検出部、４は熱伝導計算により溶接部のシュミレ
ーションを行う熱伝導シュミレータ、５は透磁変化率を
検出した時点から溶接部が溶融する時点を推測し、その
値と前記熱伝導シュミレータ４が推定した溶融時点を比
較する比較部、６は溶接電源の制御部、７は溶接電源、
８は溶接電極、９は溶接電流検出部、１０はチップ間電
圧検出ケーブル、１１は被溶接材料である。
定する条件設定部、２は溶接電流と溶接電圧が入力さ
れ、それらの値の信号処理を行う信号処理部、３は透磁
率変化検出部、４は熱伝導計算により溶接部のシュミレ
ーションを行う熱伝導シュミレータ、５は透磁変化率を
検出した時点から溶接部が溶融する時点を推測し、その
値と前記熱伝導シュミレータ４が推定した溶融時点を比
較する比較部、６は溶接電源の制御部、７は溶接電源、
８は溶接電極、９は溶接電流検出部、１０はチップ間電
圧検出ケーブル、１１は被溶接材料である。
【００１３】つぎに溶接条件の制御過程を図２のフロー
チャートに沿って説明する。最初に、溶接条件の諸因子
のうち制御対象外の諸元、すなわち被溶接材の板材質、
板厚、電極チップの形状等が条件設定部１より入力され
た後、溶接が開始される。そして、制御対象となる溶接
電流と溶接電圧などが連続して信号処理部２に取り込ま
れ、透磁率変化検出部３により溶接電圧の瞬時値を溶接
電流の瞬時値で除することで得られる溶接材料のインピ
ーダンス変化から、磁性材料である被溶接材の温度が磁
気変態温度（キューリ温度）以上に上昇し透磁率変化が
生じ、インダクタンス成分が急減したかどうかの確認が
行われる（図２）。同時に溶接電流と溶接電圧の測定値
は熱伝導シュミレータ４の入力となる。
チャートに沿って説明する。最初に、溶接条件の諸因子
のうち制御対象外の諸元、すなわち被溶接材の板材質、
板厚、電極チップの形状等が条件設定部１より入力され
た後、溶接が開始される。そして、制御対象となる溶接
電流と溶接電圧などが連続して信号処理部２に取り込ま
れ、透磁率変化検出部３により溶接電圧の瞬時値を溶接
電流の瞬時値で除することで得られる溶接材料のインピ
ーダンス変化から、磁性材料である被溶接材の温度が磁
気変態温度（キューリ温度）以上に上昇し透磁率変化が
生じ、インダクタンス成分が急減したかどうかの確認が
行われる（図２）。同時に溶接電流と溶接電圧の測定値
は熱伝導シュミレータ４の入力となる。
【００１４】この熱伝導シュミレータ４の動作を以下に
説明する。数値演算は被溶接材料１１と溶接電極８を縦
横に区分した格子に対して、単位時間毎に行われる（図
４）。
説明する。数値演算は被溶接材料１１と溶接電極８を縦
横に区分した格子に対して、単位時間毎に行われる（図
４）。
【００１５】第１ステップとして、数値演算を行う部分
の固有抵抗値や電流の流れ方を考慮するフリンジング係
数などの材料定数を決定する。決定した材料定数を用い
て作成した差分方程式に、前記の溶接電流と溶接電圧の
測定値を入力して数値演算を行い、各格子における電流
密度と通電径を算出する。
の固有抵抗値や電流の流れ方を考慮するフリンジング係
数などの材料定数を決定する。決定した材料定数を用い
て作成した差分方程式に、前記の溶接電流と溶接電圧の
測定値を入力して数値演算を行い、各格子における電流
密度と通電径を算出する。
【００１６】第２ステップとして、比熱や熱伝導率など
の材料定数及び前記通電径を用いて作成した温度方程式
を解くことで各格子の温度分布を算出する。算出した温
度分布の中で溶融温度を越えた領域をナゲットとする。
の材料定数及び前記通電径を用いて作成した温度方程式
を解くことで各格子の温度分布を算出する。算出した温
度分布の中で溶融温度を越えた領域をナゲットとする。
【００１７】第３ステップとして、算出した各格子の温
度分布を用いて界面抵抗を挿入（図５）したり、フリン
ジング係数を修正して、通電終了まで第１ステップから
第３ステップまでを繰り返す。
度分布を用いて界面抵抗を挿入（図５）したり、フリン
ジング係数を修正して、通電終了まで第１ステップから
第３ステップまでを繰り返す。
【００１８】そして、透磁率変化検出部３により透磁率
変化が確認された場合、溶接開始時点から透磁率変化、
すなわち被溶接材の中心部が約７００度に達した時間が
判明し、さらに溶融するまでの時間が推測できる。な
お、溶接中のナゲット部におけるインピーダンス変化か
ら透磁率変化を推定した場合の波形図を図３に示す。こ
れにより透磁率変化時期は溶接電流のピーク付近でのイ
ンピーダンスの傾き変化を検知することが決定できるも
のである。さらに、この透磁率変化時期から推測した溶
融時期と、熱伝導シュミレータ４で推測した中心部の溶
融時期を比較部５で比較し、両者に差がない場合はシュ
ミレータの構成または使用する数値はそのままとし、差
がある場合は熱伝導シュミレータ４の構成あるいは使用
する数値の少なくとも一方を変更し物理現象（溶接現
象）とシュミレータの出力結果を一致させるものであ
る。本実施の形態では構成を変更する場合は電極と被溶
接材の界面に熱伝導シュミレータ４に含まれていなかっ
た構成要素としての界面抵抗を挿入したものである。こ
のとき、熱伝導シュミレータ４の構成を変更する前の基
本的なシュミレータ構成を図４に示し、界面抵抗を挿入
し、構成を変更した場合の熱伝導シュミレータ４の構成
を図５に示す。また、使用する数値を変更する場合は、
シュミレータ上で溶接電流の被溶接材中における流れ方
を規定するフリンジング係数（δｃ／δｏ）を変更し
た。そして変更するフリンジング係数（δｃ／δｏ）の
数値Ａ，Ｂ，Ｃと、その結果シュミレータが推測したナ
ゲット径Ａ，Ｂ，Ｃの生成状況の変化を図７に示した。
このように実際の溶接現象を基準として熱伝導シュミレ
ータ４を補正するので、精度よい溶接部の温度上昇過程
が予測でき、所定の時期に溶融部を発生させ、十分な径
のナゲットを得るために溶接条件を制御できる。本実施
の形態では制御する溶接条件を溶接電流としたが他の溶
接条件、すなわち、電極加圧力、溶接時間の少なくとも
一方を変更しても良い。
変化が確認された場合、溶接開始時点から透磁率変化、
すなわち被溶接材の中心部が約７００度に達した時間が
判明し、さらに溶融するまでの時間が推測できる。な
お、溶接中のナゲット部におけるインピーダンス変化か
ら透磁率変化を推定した場合の波形図を図３に示す。こ
れにより透磁率変化時期は溶接電流のピーク付近でのイ
ンピーダンスの傾き変化を検知することが決定できるも
のである。さらに、この透磁率変化時期から推測した溶
融時期と、熱伝導シュミレータ４で推測した中心部の溶
融時期を比較部５で比較し、両者に差がない場合はシュ
ミレータの構成または使用する数値はそのままとし、差
がある場合は熱伝導シュミレータ４の構成あるいは使用
する数値の少なくとも一方を変更し物理現象（溶接現
象）とシュミレータの出力結果を一致させるものであ
る。本実施の形態では構成を変更する場合は電極と被溶
接材の界面に熱伝導シュミレータ４に含まれていなかっ
た構成要素としての界面抵抗を挿入したものである。こ
のとき、熱伝導シュミレータ４の構成を変更する前の基
本的なシュミレータ構成を図４に示し、界面抵抗を挿入
し、構成を変更した場合の熱伝導シュミレータ４の構成
を図５に示す。また、使用する数値を変更する場合は、
シュミレータ上で溶接電流の被溶接材中における流れ方
を規定するフリンジング係数（δｃ／δｏ）を変更し
た。そして変更するフリンジング係数（δｃ／δｏ）の
数値Ａ，Ｂ，Ｃと、その結果シュミレータが推測したナ
ゲット径Ａ，Ｂ，Ｃの生成状況の変化を図７に示した。
このように実際の溶接現象を基準として熱伝導シュミレ
ータ４を補正するので、精度よい溶接部の温度上昇過程
が予測でき、所定の時期に溶融部を発生させ、十分な径
のナゲットを得るために溶接条件を制御できる。本実施
の形態では制御する溶接条件を溶接電流としたが他の溶
接条件、すなわち、電極加圧力、溶接時間の少なくとも
一方を変更しても良い。
【００１９】なお、本実施の形態では被溶接材の透磁率
変化を検知することにより物理現象（溶接現象）の発生
状況を基準として熱伝導シュミレータの構成または使用
する数値の少なくとも一方を変更したが、溶接現象に伴
う他の物理現象も実施の形態と同様の考え方で用いるこ
とができる。すなわち、溶接電極の加圧力および電極移
動量からは被溶接材中の溶融部が所望の溶融径（ナゲッ
ト径）に達した時期が推定可能であり、溶接中に散りの
発生を検知すれば中心部温度が溶融温度に達したことを
確認可能であり、溶接中に発生する溶接音に関しても溶
融部の挙動が推定できる。さらに、被溶接材表面の温度
からも溶接部の温度が推定でき、磁気による溶融部検知
によっては溶融部の発生時期が磁気変態点（キューリ温
度）の検知から推定できる。さらに、溶接部に超音波信
号を印加し、溶融部分の発生時期を検知することもでき
る。このように他の溶接現象に伴う物理的なモニタ値を
同様の考え方で熱伝導シュミレータに使用することが可
能である。
変化を検知することにより物理現象（溶接現象）の発生
状況を基準として熱伝導シュミレータの構成または使用
する数値の少なくとも一方を変更したが、溶接現象に伴
う他の物理現象も実施の形態と同様の考え方で用いるこ
とができる。すなわち、溶接電極の加圧力および電極移
動量からは被溶接材中の溶融部が所望の溶融径（ナゲッ
ト径）に達した時期が推定可能であり、溶接中に散りの
発生を検知すれば中心部温度が溶融温度に達したことを
確認可能であり、溶接中に発生する溶接音に関しても溶
融部の挙動が推定できる。さらに、被溶接材表面の温度
からも溶接部の温度が推定でき、磁気による溶融部検知
によっては溶融部の発生時期が磁気変態点（キューリ温
度）の検知から推定できる。さらに、溶接部に超音波信
号を印加し、溶融部分の発生時期を検知することもでき
る。このように他の溶接現象に伴う物理的なモニタ値を
同様の考え方で熱伝導シュミレータに使用することが可
能である。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明の抵抗溶接機の溶
接条件制御方法には、溶接中のナゲットの生成状況を汎
用性を持って監視し、その状態に応じて溶接条件を変更
して確実に所定のナゲット径を生成することができ、さ
らに溶接電極の消耗等により外部要因が変化した場合に
おいても、観測可能な物理現象を溶接状況を表すモニタ
値とすることにより、溶接部のナゲット生成状況を監視
する熱伝導シュミレータの計算結果と、前記モニタ値を
比較し、熱伝導シュミレータの構成を修正したり、ある
いは熱伝導シュミレータにて使用する数値を修正するこ
とにより常に精度の良い熱伝導シュミレータを用いるこ
とができるので、確実かつ高品質な溶接結果を得ること
ができる優れた溶接効果を奏するものである。
接条件制御方法には、溶接中のナゲットの生成状況を汎
用性を持って監視し、その状態に応じて溶接条件を変更
して確実に所定のナゲット径を生成することができ、さ
らに溶接電極の消耗等により外部要因が変化した場合に
おいても、観測可能な物理現象を溶接状況を表すモニタ
値とすることにより、溶接部のナゲット生成状況を監視
する熱伝導シュミレータの計算結果と、前記モニタ値を
比較し、熱伝導シュミレータの構成を修正したり、ある
いは熱伝導シュミレータにて使用する数値を修正するこ
とにより常に精度の良い熱伝導シュミレータを用いるこ
とができるので、確実かつ高品質な溶接結果を得ること
ができる優れた溶接効果を奏するものである。
【図１】本発明の抵抗溶接機の溶接条件制御方法の実施
の形態を示すブロック図
の形態を示すブロック図
【図２】同抵抗溶接機の溶接条件制御方法を示すフロー
チャート
チャート
【図３】抵抗溶接中の溶接ナゲットのインピーダンス変
化から透磁率変化を推定する場合の溶接電流およびイン
ピーダンス波形図
化から透磁率変化を推定する場合の溶接電流およびイン
ピーダンス波形図
【図４】熱伝導シュミレータの構成を示す計算格子図
【図５】熱伝導シュミレータの構成を変更した状態を示
す計算格子図
す計算格子図
【図６】フリンジング係数を変更する場合のフリンジン
グ係数特性図
グ係数特性図
【図７】フリンジング係数を変化させた場合の熱伝導シ
ュミレータが推測したナゲット径の生成特性図
ュミレータが推測したナゲット径の生成特性図
１ 条件設定部 ２ 信号処理部 ３ 透磁率変化検出部 ４ 熱伝導シュミレータ ５ 比較部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−178275（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−185835（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−337657（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−8950（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−60455（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−32164（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−212553（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−210977（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−509562（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 11/24 - 11/25 515
Claims (9)
- 【請求項１】溶接電流とチップ間電圧を検出し、両検出
値から熱伝導計算により溶接部のシュミレーションを行
う熱伝導シュミレータを用い、溶接中における溶接部の
ナゲット形成状況を表す状態量を推定し、前記状態量と
推定時点での基準状態量を比較し、その比較結果により
溶接条件の修正を行うとともに、溶接開始後における溶
接状況を表すモニタ値により界面抵抗を挿入するなどの
熱伝導シュミレータの構成を修正することにより前記状
態量と基準状態量を一致させることを特徴とする抵抗溶
接機の溶接条件制御方法。 - 【請求項２】溶接電流とチップ間電圧を検出し、両検出
値から熱伝導計算により溶接部のシュミレーションを行
う熱伝導シュミレータを用い、溶接中における溶接部の
ナゲット形成状況を表す状態量を推定し、前記状態量と
推定時点での基準状態量を比較し、その比較結果により
溶接条件の修正を行うとともに、溶接開始後における溶
接状況を表すモニタ値によりフリンジング係数などの熱
伝導シュミレータの数値を修正することにより前記状態
量と基準状態量を一致させることを特徴とする抵抗溶接
機の溶接条件制御方法。 - 【請求項３】溶接開始後に溶接部材料の透磁率変化を検
出し、透磁率変化の時期を溶接状況を表すモニタ値に用
いた請求項１または請求項２記載の抵抗溶接機の溶接条
件制御方法。 - 【請求項４】溶接開始後における溶接電極の、加圧力お
よび電極移動量の少なくとも一方を検出し、検出した値
を溶接状況を表すモニタ値に用いた請求項１または請求
項２記載の抵抗溶接機の溶接条件制御方法。 - 【請求項５】溶接開始後に生じる散り発生時期を検知
し、検知した時期を溶接状況を表すモニタ値に用いた請
求項１または請求項２記載の抵抗溶接機の溶接条件制御
方法。 - 【請求項６】溶接開始後に溶接部より生じる溶接音を検
出し、溶接音の変化を溶接状況を表すモニタ値に用いた
請求項１または請求項２記載の抵抗溶接機の溶接条件制
御方法。 - 【請求項７】溶接開始後に溶接部周辺の表面温度を検出
し、表面温度の変化を溶接状況を表すモニタ値に用いた
請求項１または請求項２記載の抵抗溶接機の溶接条件制
御方法。 - 【請求項８】溶接部に検査用磁束を放射し、透過した磁
束を検知することにより溶接部の一部または全部が磁気
変態点温度に達した時期を溶接状況を表すモニタ値に用
いた請求項１または請求項２記載の抵抗溶接機の溶接条
件制御方法。 - 【請求項９】被溶接材に超音波を印加し、超音波の伝達
特性から検知される溶接部の発生状態を溶接状況を表す
モニタ値に用いた請求項１または請求項２記載の抵抗溶
接機の溶接条件制御方法。
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