JP4164754B2

JP4164754B2 - 抵抗溶接のスパッタ検出方法及び装置

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Publication number: JP4164754B2
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Description

本発明は、複数の被溶接部材を電極で加圧するともに溶接電流を流して接合する抵抗溶接のスパッタ検出方法及びその装置に関する。

自動車用電装品に用いられるモータにおいて、そのモータ巻線をターミナルに接続する方法として、抵抗溶接が広く用いられている。例えば、略Ｕ字状のターミナルと、ターミナルに挟持されたモータ巻線とを、対をなす電極により加圧しながら溶接電流を流すと、ジュール熱により部分的に溶融した後凝固して、それらは接合される。ここで、ターミナルの表面には、耐環境性を向上させるため、一般にメッキが施されている。そのため、抵抗溶接中において、ターミナルの温度が充分上昇する前に、ターミナルの先端がターミナルの他部に接触すると、瞬間的に溶接電流の一部が分流し、メッキが溶けて塵状となったスパッタが発生する。このスパッタは微弱な光を発して周囲に飛散し、大きなスパッタは、モータ巻線間等に侵入してモータの誤動作を引き起こす原因となる。従って、抵抗溶接を用いた製品の品質向上をはかるのためには、スパッタの検出は必須である。

ところで、抵抗溶接のスパッタ検出装置として、例えば、特開平１０−３２３７６６号公報に開示された溶接監視システムがある。この溶接監視システムは、溶接チップ（電極）間の抵抗変化からスパッタの大きさを検出するものであり、また、スパッタの発生する光の強さから、スパッタを検出する方法についても記載されている。
特開平１０−３２３７６６号公報

スパッタの発する光の強さから、スパッタの発生を検出する場合、スパッタの発する光が非常に微弱であるため、高感度の光センサが用いられる。そのため、スパッタ以外のわずかな光、例えば、周りで作業するフォークリフトの照明や工程の異常を知らせる警報灯、あるいは、他工程における照明の光をスパッタの発した光として誤検出してしまうことがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、周囲の光に影響されることなく、抵抗溶接におけるスパッタの発生を確実に検出できるスパッタ検出方法及び装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、被溶接部材の温度変化に基づき、被溶接部材の発する光を判定することにより、スパッタの発生を確実に検出できることを思いつき、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法は、重ねられた複数の被溶接部材を対をなす電極で加圧するとともに溶接電流を流して接合する抵抗溶接中に、前記被溶接部材の発する光を計測することによりスパッタの発生を検出する抵抗溶接のスパッタ検出方法において、前記被溶接部材の発する光の強さを計測する光計測工程と、前記被溶接部材の温度を計測する温度計測工程と、前記温度計測工程の計測結果に基づいてスパッタの発生タイミングを判定するスパッタ発生タイミング判定工程と、スパッタの発生タイミングにおける前記光計測工程の計測結果に基づいてスパッタの発生を判定するスパッタ発生判定工程とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法は、請求項１に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法において、前記スパッタ発生タイミング判定工程は、前記被溶接部材の温度が低下したときスパッタの発生タイミングであると判定し、前記スパッタ発生判定工程は、スパッタの発生タイミングにおける前記被溶接部材の発する光の強さが所定の設定値以上であるときスパッタが発生したと判定する工程であることを特徴とする。

請求項３に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法は、請求項２に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法において、前記スパッタ発生タイミング判定工程は、前記被溶接部材の温度の時間に対する変化が負となったとき、前記被溶接部材の温度が低下したと判定する工程であることを特徴とする。

請求項４に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法は、請求項１乃至３に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法において、前記被溶接部材は、略Ｕ字状の第１被溶接部材と、前記第１被溶接部材に挟持される第２被溶接部材とからなることを特徴とする。

請求項５に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法は、請求項４に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法において、前記光計測工程は、前記第１被溶接部材の一端部が前記第１被溶接部材の少なくともいずれかに接触したときに発する光の強さを計測する工程であることを特徴とする。

請求項６に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法は、請求項４又は５に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法において、前記温度計測工程は、前記第１被溶接部材の折り曲げ部の温度を計測する工程であることを特徴とする。

請求項７に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置は、重ねられた複数の被溶接部材を対をなす電極で加圧するとともに溶接電流を流して接合する抵抗溶接中に、前記被溶接部材の発する光を計測することによりスパッタの発生を検出する抵抗溶接のスパッタ検出装置において、前記被溶接部材の発する光の強さを計測する光計測手段と、前記被溶接部材の温度を計測する温度計測手段と、前記温度計測手段の計測結果に基づいてスパッタの発生タイミングを判定するスパッタ発生タイミング判定手段と、スパッタの発生タイミングにおける前記光計測手段の計測結果に基づいてスパッタの発生を判定するスパッタ発生判定手段とを備えることを特徴とする。

請求項８に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置は、請求項７に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置において、前記スパッタ発生タイミング判定手段は、前記被溶接部材の温度が低下したときスパッタの発生タイミングであると判定し、前記スパッタ発生判定手段は、スパッタの発生タイミングにおける前記被溶接部材の発する光の強さが所定の設定値以上であるときスパッタが発生したと判定することを特徴とする。

請求項９に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置は、請求項８に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置において、前記スパッタ発生タイミング判定手段は、前記被溶接部材の温度の時間に対する変化が負となったとき、前記被溶接部材の温度が低下したと判定することを特徴とする。

請求項１０に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置は、請求項７乃至９に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置において、記被溶接部材は、略Ｕ字状の第１被溶接部材と、前記第１被溶接部材に挟持される第２被溶接部材とからなることを特徴とする。

請求項１１に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置は、請求項１０に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置において、前記光計測手段は、前記第１被溶接部材の一端部が前記第１被溶接部材の少なくともいずれかに接触したときに発する光の強さを計測することを特徴とする。

請求項１２に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置は、請求項１０又は１１に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置において、前記温度計測手段は、前記第１被溶接部材の折り曲げ部の温度を計測することを特徴とする。

なお、本明細でいう、各工程は、記載されている順番に従って順次実施されるものに限らない。必要とされる工程を並行して実施してもよいものである。

請求項１に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法によれば、光計測工程で、被溶接部材の発する光を計測する。また、温度計測工程で、被溶接部材の温度を計測する。さらに、スパッタ発生タイミング判定工程で、温度計測工程の計測結果に基づいてスパッタの発生タイミングを判定し、スパッタ発生判定工程で、スパッタの発生タイミングにおける光計測工程の計測結果に基づいてスパッタの発生を判定する。

ところで、スパッタは、被溶接部材の温度が充分に上昇する前に、被溶接部材の一部が電位差のある被溶接部材の他部と接触し、瞬間的に、溶接電流の一部が分流することで発生する。そのため、それ以外の条件、例えば、被溶接部材の温度が充分に上昇した状態で、被溶接部材の一部が他部と接触しても、スパッタが発生することはない。また、スパッタが発生した場合でも、その大きさが小さく発生量が少なければ、不具合を引き起こすことはほとんどない。

スパッタが発生したとき、被溶接部材の熱の一部は接触部を通して他部へ伝導し、被溶接部材の温度が変化する。そのため、スパッタの発生したタイミングは、被溶接部材の温度を計測することによって知ることができる。さらに、スパッタが発生したとき、その大きさや発生量に応じた光を発するため、スパッタの発生は、被溶接部材の発する光を計測することによって知ることができる。

従って、スパッタ発生タイミング判定工程は、温度計測工程の計測結果から、スパッタの発生タイミングを判定できる。さらに、スパッタ発生判定工程は、スパッタの発生タイミングにおける光計測工程の計測結果から、スパッタの発生を判定できる。そのため、スパッタ検出方法は、任意に発生する周囲の光に影響されることなく、抵抗溶接におけるスパッタの発生を検出することができる。

請求項２に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法によれば、スパッタ発生タイミング判定工程で、被溶接部材の温度が低下したとき、スパッタの発生タイミングであると判定する。さらに、スパッタ発生判定工程で、スパッタの発生タイミングにおける被溶接部材の発する光の強さが所定の設定値以上であるとき、スパッタが発生したと判定する。

ところで、スパッタ発生時の被溶接部材の温度計測結果である図５に示すように、スパッタが発生したとき、被溶接部材温度が低下する。そのため、スパッタの発生したタイミングは、より具体的には、被溶接部材の温度が低下したことによって知ることができる。さらに、スパッタの発生は、より具体的には、溶接部材の発する光の強さが所定の設定値以上であることによって知ることができる。

従って、スパッタ発生タイミング判定工程は、被溶接部材の温度が低下したとき、スパッタの発生タイミングであると判定できる。さらに、スパッタ発生判定工程は、スパッタの発生タイミングにおける光の強さが所定の設定値以上であるとき、スパッタが発生したと判定できる。そのため、スパッタ検出方法は、任意に発生する周囲の光に影響されることなく、抵抗溶接におけるスパッタの発生をより確実に検出することができる。

請求項３に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法によれば、スパッタ発生タイミング判定工程で、被溶接部材の温度の低下するタイミングを確実に判定することができる。そのため、スパッタ検出方法は、スパッタの発生タイミングを精度よく判定でき、抵抗溶接のスパッタの検出精度を向上させることができる。

請求項４に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法によれば、被溶接部材は、加圧されることにより、略Ｕ字状の第１被溶接部材の一端部が第１被溶接部材のいずれかに接触する。従って、スパッタの発生箇所は、第１被溶接部材の一端部周辺に限定される。そのため、スパッタの発する光の計測場所を特定しやすくなり、スパッタ検出方法は、スパッタ以外の周囲の光に影響されることなく、抵抗溶接におけるスパッタの発生を検出することができる。

請求項５に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法によれば、光計測工程で、略Ｕ字状の第１被溶接部材の一端部周辺で発生する光を計測する。ところで、スパッタは、略Ｕ字状の第１被溶接部材の一端部が第１被溶接部材のいずれかに接触したときに、第１被溶接部材の一端部周辺で発生する。そのため、光計測工程は、第１被溶接部材の一端部周辺で発生するスパッタの発する光を確実に計測でき、スパッタ検出方法は、スパッタ以外の周囲の光に影響されることなく、抵抗溶接のスパッタの発生を検出することができる。

請求項６に記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法によれば、温度計測工程で、略Ｕ字状の第１被溶接部材の折り曲げ部の温度を計測する。ところで、スパッタは、略Ｕ字状の第１被溶接部材の一端部が第１被溶接部材のいずれかに接触したときに、第１被溶接部材の一端部周辺で発生する。そして、第１被溶接部材の熱の一部は第１被溶接部材の一端部を通して伝導するため、第１被溶接部材の折り曲げ部の温度が一時的に低下する。そのため、温度計測工程は、第１被溶接部材の温度の低下を確実に計測できる。これにより、スパッタ検出方法は、スパッタの発生タイミングを精度よく判定でき、抵抗溶接のスパッタの検出精度を向上させることができる。

請求項７に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置によれば、光計測手段で、被溶接部材の発する光を計測する。また、温度計測手段で、被溶接部材の温度を計測する。さらに、スパッタ発生タイミング判定手段で、温度計測手段の計測結果に基づいてスパッタの発生タイミングを判定でき、スパッタ発生判定手段で、スパッタの発生タイミングにおける光計測手段の計測結果に基づいてスパッタの発生を判定することができる。そのため、スパッタ検出装置は、任意に発生する周囲の光に影響されることなく、抵抗溶接におけるスパッタの発生を検出することができる。

請求項８に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置によれば、スパッタ発生タイミング判定手段で、被溶接部材の温度が低下したとき、スパッタの発生タイミングであると判定することができる。さらに、スパッタ発生判定手段で、スパッタの発生タイミングにおける被溶接部材の発する光の強さが所定の設定値以上であるとき、スパッタが発生したと判定することができる。そのため、スパッタ検出装置は、任意に発生する周囲の光に影響されることなく、抵抗溶接におけるスパッタの発生をより確実に検出することができる。

請求項９に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置によれば、スパッタ発生タイミング判定手段で、被溶接部材の温度の低下するタイミングを確実に判定することができる。そのため、スパッタ検出装置は、スパッタの発生タイミングを精度よく判定でき、抵抗溶接のスパッタの検出精度を向上させることができる。

請求項１０に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置によれば、被溶接部材は、加圧されることにより、略Ｕ字状の第１被溶接部材の一端部が第１被溶接部材のいずれかに接触する。従って、スパッタの発生箇所は、第１被溶接部材の一端部周辺に限定される。そのため、スパッタの発する光の計測場所を特定しやすくなり、スパッタ検出装置は、スパッタ以外の周囲の光に影響されることなく、抵抗溶接におけるスパッタの発生を検出することができる。

請求項１１に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置によれば、光計測手段で、略Ｕ字状の第１被溶接部材の一端部周辺で発生する光を計測することができる。そのため、光計測手段は、第１被溶接部材の一端部周辺で発生するスパッタの発する光を確実に計測でき、スパッタ検出装置は、スパッタ以外の周囲の光に影響されることなく、抵抗溶接のスパッタの発生を検出することができる。

請求項１２に記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置によれば、温度計測手段で、略Ｕ字状の第１被溶接部材の折り曲げ部の温度を計測することができる。そのため、温度計測手段は、第１被溶接部材の温度の低下を確実に計測できる。これにより、スパッタ検出装置は、スパッタの発生タイミングを精度よく判定でき、抵抗溶接のスパッタの検出精度を向上させることができる。

本実施形態は、抵抗溶接のスパッタ検出方法及びその装置を、自動車用電装品に用いられるモータのモータ巻線とターミナルの接合に適用した例を示す。はじめにスパッタ検出装置について説明し、その後、その装置におけるスパッタ検出方法について説明する。

本実施形態における抵抗溶接のスパッタ検出装置の構成図を図１に、スパッタ検出方法に関するフローチャートを図２に、抵抗溶接時における被溶接部材の温度波形を図３に、溶接時における温度波形及び電極の変位量波形を図４に示す。

まず、図１を参照して抵抗溶接のスパッタ検出装置１の具体的構成について説明する。図１に示すように、抵抗溶接のスパッタ検出装置１は、溶接電源２と、電極３と、光センサ４（光計測手段）と、温度センサ５（温度計測手段）と、変位センサ６と、電流センサ７と、スパッタ判定装置８とを備えている。

溶接電源２は、溶接タイマ２ａと、溶接トランス２ｂとから構成され、指定された大きさの溶接電流を指定された時間供給する。溶接トランス２ｂは、入力端が溶接タイマ２ａを介して電源（図略）に接続され、出力端は、後述する電極３に接続されている。そして、溶接タイマ２ａが溶接電流の大きさ及び通電時間を制御することにより、溶接トランス２ｂは、電極３を通して後述する被溶接部材９に溶接電流を供給する。

電極３は、固定電極３ａと、可動電極３ｂとから構成されている。固定電極３ａは、タングステンからなる円柱体であり、溶接トランス２ｂの一方の出力端と接続され、軸心を上下方向に向けた状態で抵抗溶接装置本体（図略）に固定されている。可動電極３ｂは、固定電極３ａと同様に、タングステンからなる円柱体であり、溶接トランス２ｂの他方の出力端と接続され、先端面が固定電極３ａの先端面と対向するとともに、加圧シリンダー（図略）を介して上下動可能に支持されている。そして、被溶接部材９が固定電極３ａの先端面に接触した状態で配設され、可動電極３ｂが加圧シリンダーにより下降し、固定電極３ａとの間で被溶接部材９を加圧するとともに、被溶接部材９に溶接電源２から供給される溶接電流を流す。ここで、被溶接部材９は、スズメッキの施された黄銅の薄板からなる略Ｕ字状のターミナル９ａ（第１被溶接部材）と、ターミナル９ａに挟持された絶縁皮膜を有する銅線９ｄ（第２被溶接部材）とから構成されている。

光センサ４は、フィルタ４ａと、フォトダイオード４ｂと、変換部４ｃとから構成され、スパッタの発する光の強さに応じた電圧を出力する。フィルタ４ａは、スパッタの発する光の周波数成分のみを透過させる光学素子である。フォトダイオード４ｂは、光の強さに応じた大きさの電流を発生する電子素子で、フィルタ４ａを透過した光が入力されることにより、スパッタの発する光の強さに応じた大きさの電流を出力する。変換部４ｃは、電流をその大きさに応じた電圧に変換する電子回路で、フォトダイオード４ｂの電流出力を、スパッタの発する光の強さに応じた大きさの電圧に変換し出力する。そして、この光センサ４は、略Ｕ字状のターミナル９ａの端部９ｃがターミナルの他部に接触したときに発生するスパッタの光を計測できる位置に固定されている。

温度センサ５は、高温を非接触で計測できる放射温度計であり、略Ｕ字状のターミナル９ａの折り曲げ部９ｂの温度を計測できる位置に固定され、温度に応じた電圧を出力する。

変位センサ６は、微小な変位を計測できる光学式のリニアゲージであり、スケール６ａと、検出部６ｂとから構成されている。スケール６ａは、可動電極３ｂに配設された可動部材３ｃに固定され、可動電極３ｂと一体的に上下動する。検出部６ｂは、上下動するスケール６ａと所定の間隔を確保した状態で抵抗溶接装置本体に固定され、スケール６ａの上下動に伴って、固定電極３ａに対する可動電極３ｂの変位量に応じたパルスを出力する。

電流センサ７は、大電流を計測できるクランプ電流計であり、溶接電源２と電極３とを接続するケーブルにクランプされた状態で配設され、被溶接部材９に流れる溶接電流の大きさに応じた電圧を出力する。

スパッタ判定装置８は、計測・記憶部８ａと、スパッタ発生タイミング判定部８ｂ（スパッタ発生タイミング判定手段）と、スパッタ発生判定部８ｃ（スパッタ発生判定手段）とからなり、マイクロコンピュータを含む電子回路で構成される。計測・記憶部８ａは、光センサ４、温度センサ５、変位センサ６及び電流センサ７の出力と接続され、溶接電流の通電開始から終了までの間、各センサからの出力を所定のサンプリング周期で読み込み、必要に応じてデータ変換した上で順次記憶する。スパッタ発生タイミング判定部８ｂは、計測・記憶部８ａと接続され、計測・記憶部８ａに記憶された温度データＴと変位量データＬから、スパッタの発生タイミングを判定する。スパッタ発生判定部８ｃは、計測・記憶部８ａ及びスパッタ発生タイミング判定部８ｂと接続され、計測・記憶部８ａに記憶された、スパッタの発生タイミングにおける光強度データＬＩから、スパッタの発生を判定する。

次に、図２〜４を参照して抵抗溶接のスパッタ検出装置１におけるスパッタ検出方法について具体的に説明する。スパッタ検出方法は、図２に示すように、スパッタ判定装置８の計測・記憶部８ａにおけるステップＳ１〜Ｓ３と、スパッタ発生タイミング判定部８ｂにおけるステップＳ４〜Ｓ７と、スパッタ発生判定部８ｃにおけるステップＳ８〜Ｓ１０とからなる処理によって構成される。

まず、抵抗溶接を開始する指令が、プログラマブルコントローラ（図略）を介して溶接電源２に入力される。すると、溶接電源２は、電極３を通して被溶接部材９に予め指定された大きさの溶接電流を、指定された通電時間流す。このとき、電流センサ７が溶接電流を計測し、その出力がスパッタ判定装置８の計測・記憶部８ａに入力される。

スパッタ判定装置８の計測・記憶部８ａは、電流センサ７の出力から、溶接電流が流れ、通電が開始されたことを確認（Ｓ１）すると、光センサ４、温度センサ５、変位センサ６及び電流センサ７の出力を一定のサンプリング周期で読み込み、必要に応じてデータ変換した上で順次記憶（Ｓ２）する。この計測及び記憶処理は、計測・記憶部８ａが、電流センサ７の出力から、溶接電流が流れなくなり、通電が終了したことを確認（Ｓ３）するまで繰り返される。

溶接電流の通電が終了すると、スパッタ発生タイミング判定部８ｂが、スパッタ判定装置８の計測・記憶部８ａに記憶された温度データＴにより、時間に対する温度変化量ΔＴを演算（Ｓ４）する。この温度変化量ΔＴは、略Ｕ字状のターミナル９ａの折り曲げ部９ｂにおける温度変化の値である。スパッタ発生タイミング判定部８ｂは、温度変化量ΔＴの演算結果から、温度変化が負であるかを確認（Ｓ５）する。温度変化量ΔＴが負である場合、ターミナル９ａの折り曲げ部９ｂの温度が低下しており、スパッタが発生したタイミングであると判定する。温度変化量ΔＴが負でない場合、引き続き、被溶接部材９の加圧方向の厚さに基づくスパッタ発生タイミングの確認が行われる。スパッタ発生タイミング判定部８ｂは、固定電極３ａに対する可動電極３ｂの変位量Ｌを、予め設定された所定の設定値Ｌｒと比較（Ｓ６）する。ここで、設定値Ｌｒは、略Ｕ字状のターミナル９ａの端部９ｃが加圧によってターミナル９ａの他部と接触するときの、固定電極３ａに対する可動電極３ｂの変位量Ｌであり、被溶接部材９の加圧方向の厚さと対応している。この設定値Ｌｒは、予め実施しておいたターミナル９ａの加圧試験の結果に基づき、ターミナル９ａの端部９ｃがターミナル９ａの他部と確実に接触する、加圧方向の厚さに対応する可動電極３ｂの変位量Ｌに設定されている。そして、変位量Ｌが設定値Ｌｒ以上である場合、略Ｕ字状のターミナル９ａの端部９ｃがターミナル９ａの他部と接触しており、スパッタが発生するタイミングであると判定する。変位量Ｌが設定値Ｌｒ未満である場合、次のサンプリング周期後に読み込まれたデータを指定（Ｓ７）し、同様にステップＳ４〜Ｓ６の処理を繰り返す。

ところで、ステップＳ５で、スパッタが発生したタイミングであると判定された場合、
スパッタ発生判定部８ｃは、図３に示すように、例えば、スパッタが発生したタイミングｔ１における光強度データＬＩ１を、予め設定された所定の設定値ＬＩｒと比較（Ｓ８）する。ここで、設定値ＬＩｒは、予め実施しておいたスパッタの光計測試験の結果に基づき、スパッタの大きさを判定できる最適な値に設定されている。また、ステップＳ６で、スパッタが発生するタイミングであると判定された場合、図４に示すように、例えば、スパッタの発生するタイミングｔ２における光強度データＬＩ２を、所定の設定値ＬＩｒと比較（Ｓ８）する。そして、光強度ＬＩが設定値ＬＩｒ以上である場合、スパッタが発生したと判定し、ＮＧ表示等のＮＧ判定処理（Ｓ９）をする。また、光強度ＬＩが設定値ＬＩｒ未満である場合、スパッタが発生しておらず、ＯＫ表示等のＯＫ判定処理（Ｓ１０）をする。

以上説明したように、抵抗溶接のスパッタ検出装置１において、被溶接部材９の温度が低下したとき、又は、被溶接部材９の加圧方向の厚さに対応する可動電極３ｂの変位量Ｌが、所定の設定値Ｌｒ以上のとき、スパッタ発生タイミング判定部８ｂが、スパッタの発生タイミングであると判定する。さらに、スパッタの発生タイミングにおける被溶接部材９の発する光の強さＬＩが、所定の設定値ＬＩｒ以上であるとき、スパッタ発生判定部８ｃが、スパッタが発生したと判定する。そのため、抵抗溶接のスパッタ検出装置１及びスパッタ検出方法は、任意に発生する周囲の光に影響されることなく、抵抗溶接におけるスパッタの発生を確実に検出することができる。

また、スパッタ発生タイミング判定部８ｂは、被溶接部材９の時間に対する温度変化量ΔＴが負であるとき、温度が低下しており、スパッタの発生タイミングであると判定する。そのため、抵抗溶接のスパッタ検出装置１及びスパッタ検出方法は、スパッタの発生タイミングを精度よく判定でき、スパッタの検出精度を向上させることができる。

また、被溶接部材９は、略Ｕ字状のターミナル９ａと、ターミナル９ａに挟持された銅線９ｄであり、光センサ４は、そのターミナル９ａの端部９ｃが他部と接触したときに、端部９ｃ周辺の限定された箇所に発生する光を計測できる位置に固定されている。そのため、抵抗溶接のスパッタ検出装置１及びスパッタ検出方法は、スパッタの発する光を確実に計測でき、スパッタ以外の周囲の光に影響されることなく、スパッタの発生を判定することができる。

さらに、温度センサ５は、ターミナル９ａの折り曲げ部９ｂの温度を計測できる位置に固定されている。そのため、抵抗溶接のスパッタ検出装置１及びスパッタ検出方法は、ターミナル９ａの温度の低下を確実に計測でき、スパッタの発生するタイミングを精度よく判定することができる。

本実施形態における抵抗溶接のスパッタ検出装置の構成図を示す。本実施形態における抵抗溶接のスパッタ検出方法に関するフローチャートを示す。本実施形態における抵抗溶接時の被溶接部材の温度を示す。本実施形態における抵抗溶接時の被溶接部材の温度及び電極の変位量を示す。抵抗溶接時のスパッタ発生時の被溶接部材の温度変化を示す。

符号の説明

１・・・抵抗溶接のスパッタ検出装置
２・・・溶接電源
３・・・電極
３ａ・・・固定電極
３ｂ・・・可動電極
４・・・光センサ
５・・・温度センサ
６・・・変位センサ
７・・・電流センサ
８・・・スパッタ判定装置
８ａ・・・計測・記憶部
８ｂ・・・スパッタ発生タイミング判定部
８ｃ・・・スパッタ発生判定部
９・・・被溶接部材
９ａ・・・ターミナル
９ｂ・・・折り曲げ部
９ｃ・・・端部
９ｄ・・・銅線

Claims

重ねられた複数の被溶接部材を対をなす電極で加圧するとともに溶接電流を流して接合する抵抗溶接中に、前記被溶接部材の発する光を計測することによりスパッタの発生を検出する抵抗溶接のスパッタ検出方法において、
前記被溶接部材の発する光の強さを計測する光計測工程と、前記被溶接部材の温度を計測する温度計測工程と、前記温度計測工程の計測結果に基づいてスパッタの発生タイミングを判定するスパッタ発生タイミング判定工程と、スパッタの発生タイミングにおける前記光計測工程の計測結果に基づいてスパッタの発生を判定するスパッタ発生判定工程と
を備えることを特徴とする抵抗溶接のスパッタ検出方法。
前記スパッタ発生タイミング判定工程は、前記被溶接部材の温度が低下したときスパッタの発生タイミングであると判定し、
前記スパッタ発生判定工程は、スパッタの発生タイミングにおける前記被溶接部材の発する光の強さが所定の設定値以上であるときスパッタが発生したと判定する工程であることを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法。
前記スパッタ発生タイミング判定工程は、前記被溶接部材の温度の時間に対する変化が負となったとき、前記被溶接部材の温度が低下したと判定する工程であることを特徴とする請求項２記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法。
前記被溶接部材は、略Ｕ字状の第１被溶接部材と、前記第１被溶接部材に挟持される第２被溶接部材とからなることを特徴とする請求項１乃至３記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法。
前記光計測工程は、前記第１被溶接部材の一端部が前記第１被溶接部材の少なくともいずれかに接触したときに発する光の強さを計測する工程であることを特徴とする請求項４記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法。
前記温度計測工程は、前記第１被溶接部材の折り曲げ部の温度を計測する工程であることを特徴とする請求項４又は５記載の抵抗溶接のスパッタ検出方法。
重ねられた複数の被溶接部材を対をなす電極で加圧するとともに溶接電流を流して接合する抵抗溶接中に、前記被溶接部材の発する光を計測することによりスパッタの発生を検出する抵抗溶接のスパッタ検出装置において、
前記被溶接部材の発する光の強さを計測する光計測手段と、前記被溶接部材の温度を計測する温度計測手段と、前記温度計測手段の計測結果に基づいてスパッタの発生タイミングを判定するスパッタ発生タイミング判定手段と、スパッタの発生タイミングにおける前記光計測手段の計測結果に基づいてスパッタの発生を判定するスパッタ発生判定手段とを備えることを特徴とする抵抗溶接のスパッタ検出装置。
前記スパッタ発生タイミング判定手段は、前記被溶接部材の温度が低下したときスパッタの発生タイミングであると判定し、
前記スパッタ発生判定手段は、スパッタの発生タイミングにおける前記被溶接部材の発する光の強さが所定の設定値以上であるときスパッタが発生したと判定することを特徴とする請求項７記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置。
前記スパッタ発生タイミング判定手段は、前記被溶接部材の温度の時間に対する変化が負となったとき、前記被溶接部材の温度が低下したと判定することを特徴とする請求項８記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置。
前記被溶接部材は、略Ｕ字状の第１被溶接部材と、前記第１被溶接部材に挟持される第２被溶接部材とからなることを特徴とする請求項７乃至９記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置。
前記光計測手段は、前記第１被溶接部材の一端部が前記第１被溶接部材の少なくともいずれかに接触したときに発する光の強さを計測することを特徴とする請求項１０記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置。
前記温度計測手段は、前記第１被溶接部材の折り曲げ部の温度を計測することを特徴とする請求項１０又は１１記載の抵抗溶接のスパッタ検出装置。