JP4448422B2

JP4448422B2 - 抵抗溶接装置

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Publication number: JP4448422B2
Application number: JP2004302828A
Authority: JP
Inventors: 孝博石澤; 健一花崎
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2024-10-18
Also published as: JP2006110613A

Description

本発明は、例えば、複数の被覆電線の芯線などの溶着対象物同士を溶接する抵抗溶接装置に関する。

例えば、被覆電線の芯線などの溶接対象物同士を溶接する際に、従来から周知の抵抗溶接装置を用いることがある。抵抗溶接装置は、一対の電極を備え、これら一対の電極間に複数の溶接対象物を挟み、一対の電極を互いに近づく方向に加圧して、一対の電極間に溶接電流を通電する。抵抗溶接装置は、前記溶接対象物に抵抗発熱を発生させて、溶接対象物を溶融するなどして、複数の溶接対象物同士を溶接する。

前述した従来の抵抗溶接装置は、予め定められた所定の力で一対の電極同士を互いに近づく方向に加圧し、予め定められた所定の時間、前述した溶接電流を電極間に通電してきた。抵抗溶接では、溶接対象物同士の接触面積の大きさによって、溶接対象物同士の接合強度が異なる。このため、前述した従来の抵抗溶接装置では、溶接の開始から所定の時間が経過すると、抵抗溶接を停止するため、溶接対象物同士の接合強度は、接触面積の大きさにより種々変化することとなる。このため、前述した従来の抵抗溶接装置は、溶接対象物同士を所望の強度で接合できないとともに、溶接対象物の溶接状況の良否（所望の接合強度以上で接合されているか否か）を正確に判定できない。このように、前述した従来の抵抗溶接装置は、溶接対象物同士の溶接状況を正確に把握できない。

したがって、本発明の目的は、溶接対象物の溶接状況の良否を正確に判定できる又は溶接対象物を所望の強度で確実に溶接できることを可能とするために、溶接対象物の溶接状況を正確に把握できる抵抗溶接装置を提供することにある。

前述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の抵抗溶接装置は、一対の電極を備え、これら一対の電極間に複数の軸芯に直交する断面が円形の線条の溶接対象物を挟んで一対の電極を互いに近づける方向に加圧した状態で一対の電極間に溶接電流を通電することで、前記複数の溶接対象物同士を溶接する抵抗溶接装置において、複数の溶接対象物同士の接触面の単位面積あたりの前記溶接対象物に付与されたエネルギを求めることで、複数の溶接対象物同士の溶接状況を把握するエネルギ算出手段と、前記溶接電流の電流値を測定する電流値測定手段と、前記一対の電極間の電圧値を測定する電圧値測定手段と、前記溶接対象物の溶接中に前記一対の電極が互いに近づいた距離を測定する変位測定手段と、を備え、前記エネルギ算出手段は、前記電流値測定手段が測定した電流値と、前記電圧値測定手段が測定した電圧値とに基づいて、前記溶接対象物に付与されたエネルギを算出し、前記変位測定手段が測定した前記一対の電極が互いに近づいた距離をｈとし、前記溶接対象物の前記軸芯に直交する断面の半径をｒとすると、前記溶接対象物同士の接触面積Ｓ ₀ を〔ｒ ² −｛r−（ｈ／２）｝ ² 〕×πとして算出して、前記溶接対象物に付与されたエネルギと前記溶接対象物同士の接触面積とに基づいて、単位面積あたりの前記溶接対象物に付与されたエネルギを算出することを特徴としている。

請求項２に記載の本発明の抵抗溶接装置は、請求項１に記載の抵抗溶接装置において、前記エネルギ算出手段が算出した単位面積あたりの前記溶接対象物に付与されたエネルギに基づいて、前記溶接対象物の溶接状況の良否を判定する判定手段を備えたことを特徴としている。

請求項３に記載の本発明の抵抗溶接装置は、請求項２に記載の抵抗溶接装置において、前記単位面積あたりの前記溶接対象物に付与されたエネルギと溶接対象物同士の接合強度との関係を記憶した第１の記憶手段を備え、前記判定手段は、前記第１の記憶手段が記憶した関係に基づいて、溶接対象物同士の接合強度が予め定められた所望の接合強度以上であるか否かを判定することで前記溶接対象物の溶接状況の良否を判定することを特徴としている。

請求項４に記載の本発明の抵抗溶接装置は、請求項１に記載の抵抗溶接装置において、前記エネルギ算出手段が算出した単位面積当たりの前記溶接対象物に付与されたエネルギに基づいて、一対の電極間に通電される溶接電流を制御する制御手段を備えたことを特徴としている。

請求項５に記載の本発明の抵抗溶接装置は、請求項４に記載の抵抗溶接装置において、前記単位面積当たりの前記溶接対象物に付与されたエネルギと溶接対象物同士の接合強度との関係を記憶した第１の記憶手段を備え、前記制御手段は、前記第１の記憶手段が記憶した関係に基づいて、溶接対象物同士の接合強度が予め定められた所望の接合強度となるように、前記溶接電流を制御することを特徴としている。

請求項１に記載した本発明の抵抗溶接装置によれば、溶接対象物同士の接触面の単位面積あたりの溶接対象物に付与されたエネルギに基づいて、溶接対象物の溶接状況を把握するので、溶接対象物の溶接状況を正確に把握することができる。
電流値測定手段が測定した電流値と、電圧値測定手段が測定した電圧値とに基づいて、溶接対象物に付与されたエネルギを算出する。このため、溶接対象物に付与されたエネルギを正確に算出することができる。
また、電極が近づいた距離と溶接対象物同士の接触面積との関係と、変位測定手段が測定した一対の電極が近づいた距離と、に基づいて、溶接対象物同士の接触面積を算出する。このため、溶接対象物同士の接触面積を正確に算出することができる。これにより、溶接対象物同士の接触面の単位面積あたりの溶接対象物に付与されたエネルギを正確に算出でき、溶接対象物の溶接状況をより一層正確に把握することができる。

請求項２に記載した本発明の抵抗溶接装置によれば、溶接対象物同士の接触面の単位面積あたりの溶接対象物に付与されたエネルギに基づいて、溶接対象物の溶接状況の良否を判定するので、溶接対象物の溶接状況の良否を正確に判定することができる。

請求項３に記載した本発明の抵抗溶接装置によれば、予め定められた溶接対象物同士の接触面の単位面積あたりの溶接対象物に付与されたエネルギと接合強度との関係に基づいて、溶接対象物の溶接状況の良否を判定するので、所望の接合強度以上の接合強度で溶接対象物同士が溶接されているか否かを判定できる。したがって、溶接対象物の溶接状況の良否をより正確に判定することができる。

請求項４に記載した本発明の抵抗溶接装置によれば、溶接対象物同士の接触面の単位面積あたりの溶接対象物に付与されたエネルギに基づいて、電極間に通電する溶接電流を制御するので、所望の接合強度で溶接対象物同士を溶接することができる。

請求項５に記載した本発明の抵抗溶接装置によれば、予め定められた溶接対象物同士の接触面の単位面積あたりの溶接対象物に付与されたエネルギと接合強度との関係に基づいて、電極間に通電する溶接電流を制御するので、所望の接合強度で溶接対象物同士を確実に溶接することができる。

なお、前述したエネルギとは、溶接電流を通電する間の該溶接電流の電流値と電極間の電圧値との積を、溶接電流を通電する時間で積分して得られる値である。則ち、通電時間と、溶接電流を通電する際の電力値（Ｗ：ワット数）と、の積である。例えば、溶接電流を通電する間に、図１５中の二点鎖線に示すように前述した電力値が変化すると、図１５中に平行鎖線で示す部分の面積が、前述したエネルギである。なお、図１５中に平行鎖線で示す部分の面積は、図１５中の二点鎖線に示す前述した電力値の実測値を近似した図１５中に実線で示す部分の面積である。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明は、溶接対象物同士の接触面の単位面積あたりの溶接対象物に付与されたエネルギに基づいて、溶接対象物の溶接状況を把握するので、溶接対象物の溶接状況を正確に把握することができる。
電流値測定手段が測定した電流値と、電圧値測定手段が測定した電圧値とに基づいて、溶接対象物に付与されたエネルギを算出する。このため、溶接対象物に付与されたエネルギを正確に算出することができる。
また、電極が近づいた距離と溶接対象物同士の接触面積との関係と、変位測定手段が測定した一対の電極が近づいた距離と、に基づいて、溶接対象物同士の接触面積を算出する。このため、溶接対象物同士の接触面積を正確に算出することができる。これにより、溶接対象物同士の接触面の単位面積あたりの溶接対象物に付与されたエネルギを正確に算出でき、溶接対象物の溶接状況をより一層正確に把握することができる。

請求項２に記載の本発明は、溶接対象物同士の接触面の単位面積あたりの溶接対象物に付与されたエネルギに基づいて、溶接対象物の溶接状況の良否を判定するので、溶接対象物の溶接状況の良否を正確に判定することができる。

請求項３に記載の本発明は、予め定められた溶接対象物同士の接触面の単位面積あたりの溶接対象物に付与されたエネルギと接合強度との関係に基づいて、溶接対象物の溶接状況の良否を判定するので、溶接対象物の溶接状況の良否をより正確に判定することができる。

請求項４に記載の本発明は、溶接対象物同士の接触面の単位面積あたりの溶接対象物に付与されたエネルギに基づいて、電極間に通電する溶接電流を制御するので、所望の接合強度で溶接対象物同士を溶接することができる。

請求項５に記載の本発明は、予め定められた溶接対象物同士の接触面の単位面積あたりの溶接対象物に付与されたエネルギと接合強度との関係に基づいて、電極間に通電する溶接電流を制御するので、所望の接合強度で溶接対象物同士を確実に溶接することができる。

本発明の第１の実施形態にかかる抵抗溶接装置を、図１ないし図１１を参照して説明する。図１に示す本実施形態の抵抗溶接装置１は、図３及び図４に示す一対の電線２の芯線３同士を溶接して、これら芯線３を電気的、機械的に接続するとともに、芯線３同士の接合強度が予め定められた所望の接合強度以上であるか否かを判定して、芯線３同士の溶接状況の良否を判定する。

勿論、抵抗溶接装置１は、芯線３同士の接合強度が予め定められた所望の接合強度以上であると芯線３同士の溶接状況を良と判定し、芯線３同士の接合強度が予め定められた所望の接合強度を下回ると芯線３同士の溶接状況を不良と判定する。

電線２は、図３及び図４に示すように、導電性の芯線３と、該芯線３を被覆した絶縁性の被覆部４とを備えている。

芯線３は、複数の素線が撚られて構成されている。素線は、例えば、銅合金などの導電性の金属からなる。また、芯線３は、一本の素線から構成されても良い。被覆部４は、合成樹脂からなる。前記電線２は、前述した芯線３と被覆部４とを備えて、断面丸形に形成されている。

前述した電線２は、被覆部４の一部が除去されて芯線３が露出している。そして、電線２は、露出した芯線３同士が互いに重ねられて、これら芯線３同士が溶接されている。なお、図示例では、電線２の長手方向は、互いに直交（交差）している。なお、前述した電線２の芯線３は、本明細書に記した溶接対象物をなしている。

本実施形態の抵抗溶接装置１は、電線２の露出した芯線３同士を重ねて、これら芯線３を一対の電極１５，１６間に挟んで、芯線３同士を溶接する。

抵抗溶接装置１は、図２に示すように、溶接装置本体５（図１に示す）と、シリンダ６と、変位測定手段としてのリニアエンコーダ７と、溶接電源８と、電流値測定手段としての電流計９と、電圧値測定手段としての電圧計１０と、制御装置１１と、品質管理装置１２とを備えている。

溶接装置本体５は、図１に示すように、ベース板１３と、このベース板１３から立設した立設板部１４と、一対の電極１５，１６とを備えている。ベース板１３は、厚手の平板状に形成されており、工場のフロア上などに設置される。立設板部１４は、ベース板１３から上方に向かって立設している。

電極１５，１６は、それぞれ、ホルダ１７と、電極本体１８とを備えている。電極本体１８は、棒状に形成され、かつホルダ１７に取り付けられている。一方の電極１５のホルダ１７は、ベース板１３から上方に立設した格好でこのベース板１３に固定されている。一方の電極１５の電極本体１８は、ホルダ１７から鉛直方向に沿って上方に向かって立設した状態で、前記ホルダ１７に取り付けられている。

他方の電極１６のホルダ１７は、一方の電極１５の電極本体１８と、他方の電極１６の電極本体１８が鉛直方向に沿って相対する状態でシリンダ６の後述するロッド２０に取り付けられている。他方の電極１６の電極本体１８は、ホルダ１７から鉛直方向に沿って下方に向かって立設した状態で、前記ホルダ１７に取り付けられている。

一対の電極１５，１６は、シリンダ６のロッド２０が伸長すると電極本体１８が互いに近づき、シリンダ６のロッド２０が縮小すると電極本体１８が互いに離れる。このように、一対の電極１５，１６の電極本体１８は、シリンダ６のロッド２０が伸縮することで、互いに接離する。なお、接離とは、互いに近づいたり離れることを示す。

シリンダ６は、図１及び図２に示すように、筒状のシリンダ本体１９と、このシリンダ本体１９から伸縮自在に設けられたロッド２０とを備えている。シリンダ本体１９は、ロッド２０の長手方向が鉛直方向に沿いかつロッド２０がシリンダ本体１９から下方に向かって伸長する状態に立設板部１４に取り付けられている。シリンダ６は、シリンダ本体１９内に加圧された気体が供給されるなどして、ロッド２０がシリンダ本体１９から伸縮する。シリンダ６は、ロッド２０がシリンダ本体１９から伸縮することで、一対の電極１５，１６の電極本体１８を互いに接離する。

リニアエンコーダ７は、図２に示すように、検出子２１を備えている。検出子２１は、前述したシリンダ６のロッド２０に取り付けられた電極１６の電極本体１８に貼り付けられたスケールテープ（図示せず）の鉛直方向の移動量を検出する。こうして、検出子２１則ちリニアエンコーダ７は、一対の電極１５，１６が互いに接離（相対）する方向の電極１６の変位を検出する。則ち、検出子２１則ちリニアエンコーダ７は、溶接対象物としての芯線３同士の溶接中に一対の電極１５，１６が互いに近づいた距離則ち電極１６の変位を検出する。リニアエンコーダ７は、溶接対象物としての芯線３同士の溶接中に一対の電極１５，１６が互いに近づいた距離則ち電極１６の変位を、制御装置１１と品質管理装置１２との双方に向かって出力する。

溶接電源８は、図２に示すように、制御装置１１と接続しており、制御装置１１からの命令に基づいて、一対の電極１５，１６間に溶接電流を通電する。なお、溶接電源８は、溶接電流の電流値が制御装置１１からの命令どおりに変更しても良く、溶接電流の電流値を変更しなくても良い。

電流計９は、図２に示すように、前述した溶接電源８と電極１６との間に設けられ、かつこれらと電気的に接続している。また、電流計９は、制御装置１１と品質管理装置１２との双方と接続している。電流計９は、前述した溶接電流の電流値を測定して、この測定した電流値を制御装置１１と品質管理装置１２との双方に向かって出力する。

電圧計１０は、図２に示すように、一対の電極１５，１６双方と電気的に接続している。また、電圧計１０は、制御装置１１と品質管理装置１２との双方と接続している。電圧計１０は、前述した溶接電流が通電したときの一対の電極１５，１６間の電圧値を測定して、この測定した電圧値を制御装置１１と品質管理装置１２との双方に向かって出力する。

制御装置１１は、周知のＲＡＭと、ＲＯＭと、ＣＰＵなどを備えたコンピュータである。制御装置１１は、前述したシリンダ６と、リニアエンコーダ７と、溶接電源８と、電流計９と、電圧計１０などと接続して、抵抗溶接装置１全体の制御をつかさどる。制御装置１１は、一対の電極１５，１６間に溶接対象物としての電線２の芯線３を挟むと、前述したシリンダ６に予め定められた所定の力で一対の電極１５，１６間の芯線３が互いに近づく方向に加圧させる。

そして、制御装置１１は、溶接電源８に電極１５，１６間に溶接電流を通電させる。そして、制御装置１１は、前述した電流計９からの電流値に基づいて、溶接電流の電流値などを予め定められた電流値に保つ。制御装置１１は、品質管理装置１２から溶接作業を停止する信号が入力すると、前述した溶接電流の通電を停止するとともに、シリンダ６による加圧を停止する。また、制御装置１１は、前述した溶接作業を開始する際に、溶接作業を開始する信号を品質管理装置１２に向かって出力する。

品質管理装置１２は、周知のＲＡＭ２２と、ＲＯＭ２３と、ＣＰＵ２４などを備えたコンピュータである。ＲＡＭ２２は、ＣＰＵ２４の演算実行時に必要なデータを一時的に保持する。ＲＯＭ２３は、ＣＰＵ２４の動作プログラムなどを記憶している。ＲＯＭ２３は、以下に示す式１を記憶している。

前記式１中のｒは、前述した電線２の芯線３の半径を示している。また、ｈは、一対の電線２の芯線３を互いに近づける方向に加圧して抵抗溶接した際に、これらの芯線３同士が互いに近づいた距離則ち一対の電線２の芯線３同士の溶接中に一対の電極１５，１６が互いに近づいた距離（電極１６の変位）を示している。

また、抵抗溶接を行って、一対の電線２の芯線３が互いに近づくと、一対の電線２の芯線３同士の接触した箇所が、図５に示すように、つぶれることとなる。そして、一対の電線２の芯線３同士の接触面２５が、図６に示すように、円形になる。この接触面２５の半径をｒａとすると、前記半径ｒと距離ｈとが図５に示す関係となるので、このｒａは以下の式２で示すことができる。

このため、前記接触面２５の面積（接触面積）Ｓ０は、前述した式１で示すことができる。このように、ＲＯＭ２３は、前述した式１を記憶している。式１は、前述した距離ｈと接触面積Ｓ０との関係を示している。このため、ＲＯＭ２３は、一対の電線２の芯線３同士の溶接中に一対の電極１５，１６が互いに近づいた距離ｈと、電線２の芯線３同士の接触面積Ｓ０との関係を記憶している。なお、式１は、前述した距離ｈと、接触面積Ｓ０との関係を示している。

また、ＲＯＭ２３は、図９中に実線で示す一対の電線２の芯線３同士を溶接した際に、これら芯線３同士の接触面２５の単位面積あたりの芯線３に付与されたエネルギと、一対の電線２の芯線３同士の接合強度との関係を記憶している。前述したエネルギは、溶接電流を通電する間の該溶接電流の電流値と電極間の電圧値との積を、溶接電流を通電する時間で積分して得られる値である。則ち、通電時間と、溶接電流を通電する際の電力値（Ｗ：ワット数）と、の積である。単位面積あたりのエネルギとは、前述したエネルギを接触面積Ｓ０で除して得られる値である。

また、接合強度は、一対の電線２の芯線３同士を接合した際に、図１１に示すように、矢印Ｋ１，Ｋ２に沿って芯線３を互いに分離しようとした際に、芯線３同士が分離した矢印Ｋ１，Ｋ２方向の力である。前述したＲＯＭ２３に記憶された単位面積あたりのエネルギと接合強度の関係は、図９に示すように、種々条件を変更して電線２の芯線３同士を抵抗溶接により溶接した際に、前述した単位面積あたりのエネルギと接合強度とを測定し、測定した結果の回帰曲線である。

また、ＲＯＭ２３は、溶接電流を電極１５，１６間に通電する時間を予め記憶している。ＲＯＭ２３は、溶接対象物としての芯線３同士の溶接状況の良否を判定するための接合強度を予め記憶している。前述したＲＯＭ２３は、本明細書に記した第１の記憶手段と第２の記憶手段との双方をなしている。

ＣＰＵ２４は、前述した電流計９と、電圧計１０と、リニアエンコーダ７と、制御装置１１と接続している。ＣＰＵ２４には、電流計９からの電流値と、電圧計１０からの電圧値と、リニアエンコーダ７からの一対の電線２の芯線３同士の溶接中に一対の電極１５，１６が互いに近づいた距離ｈとが入力する。また、ＣＰＵ２４には、制御装置１１から溶接作業を開始する信号が入力する。

ＣＰＵ２４は、溶接電流の通電を開始してから（制御装置１１から溶接作業を開始する信号が入力してから）、ＲＯＭ２３に記憶された時間が経過すると、前記制御装置１１に溶接作業を停止する信号を出力する。ＣＰＵ２４は、溶接作業を開始する信号が入力してから則ち一対の電線２の芯線３同士の溶接を開始してから前述した電流計９と電圧計１０とに基づいて、図１０中に平行斜線で示す溶接対象物としての電線２の芯線３に付与されたエネルギを算出する。

また、ＣＰＵ２４は、リニアエンコーダ７からの一対の電線２の芯線３同士の溶接中に一対の電極１５，１６が互いに近づいた距離ｈと、前述した式１に基づいて、接触面積Ｓ０を算出する。そして、ＣＰＵ２４は、溶接作業が終了してから、前述したように算出したエネルギと、接触面積Ｓ０とに基づいて、単位面積あたりのエネルギを算出し、この単位面積あたりのエネルギと図９に示す関係に基づいて接合強度を算出する。なお、接合強度は、本明細書に記した溶接対象物同士の溶接状況を示している。このように、ＣＰＵ２４は、接合強度を算出することで、溶接対象物としての電線２の芯線３同士の溶接状況を把握する。

ＣＰＵ２４は、算出した接合強度がＲＯＭ２３に記憶された予め定められた所望の接合強度以上であるか否かを判定する。ＣＰＵ２４は、算出した接合強度が予め定められた所望の接合強度以上であると判定すると、溶接対象物としての芯線３同士の溶接状況を良と判定する。ＣＰＵ２４は、算出した接合強度が予め定められた所望の接合強度を下回ると判定すると、溶接対象物としての芯線３同士の溶接状況を不良と判定する。

このように、ＣＰＵ２４は、一対の電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積あたりの一対の電線２の芯線３に付与されたエネルギと、図９に示す単位面積あたりのエネルギと接合強度との関係とに基づいて（則ち把握した溶接状況に基づいて）、一対の電線２の芯線３同士の接合強度が予め定められた接合強度以上であるか否かを判定することで、溶接対象物としての一対の電線２の芯線３同士の溶接状況の良否を判定する。なお、ＣＰＵ２４は、本明細書に記したエネルギ算出手段と判定手段との双方をなしている。

前述した構成の抵抗溶接装置１を用いて、溶着対象物としての一対の電線２の芯線３同士を溶接する際は、まず、品質管理装置１２のＲＯＭ２３に一対の電線２の芯線３同士の目標となる接合強度（予め定められた所望の接合強度に相当する）と所望の接合強度を得ることができる溶接電流の通電時間を入力するとともに、制御装置１１に予め定められた所望の接合強度を得ることができる溶接電流の電流値などを入力する。そして、図７に示すように、一対の電極１５，１６の電極本体１８間に互いに重ねられた一対の電線２の芯線３を挟む。

その後、制御装置１１が、シリンダ６のロッド２０を伸長して、所望の荷重値（圧力）で一対の電極１５，１６を互いに近づける方向に加圧して、溶接電源８に溶接電流を一対の電極１５，１６間に通電させる。このとき、制御装置１１は、溶接作業を開始する信号を品質管理装置１２のＣＰＵ２４に向かって出力する。すると、一対の電極１５，１６間に溶接電流が流れて、互いに重なった芯線３に抵抗発熱が生じる。そして、互いに重なった芯線３の一部が溶けて、図１０に示すように、一対の電極１５，１６が互いに徐々に近づいていく。

品質管理装置１２のＣＰＵ２４は、溶接電流の通電を開始してからＲＯＭ２３に記憶された時間が経過すると、制御装置１１に向かって溶接作業を停止する信号を出力して、制御装置１１に抵抗溶接を停止させる。則ち、溶接作業を終了する。ＣＰＵ２４は、溶接電流の通電中則ち溶接作業中に一対の電線２の芯線３に付与されたエネルギ（図１０中に平行斜線で示す部分の面積）を算出し、図１０などに示す電極１６の変位などから芯線３同士の接触面２５の単位面積あたりの付与されたエネルギを算出する。

さらに、ＣＰＵ２４は、算出した単位面積あたりのエネルギなどに基づいて、芯線３同士の接合強度を算出する。そして、ＣＰＵ２４は、算出した接合強度が予め定められた所望の接合強度以上であるか否かを判定する。ＣＰＵ２４は、算出した接合強度が予め定められた所望の接合強度以上であると判定すると、溶接対象物としての一対の電線２の芯線３同士の溶接状況を良であると判定する。ＣＰＵ２４は、算出した接合強度が予め定められた所望の接合強度を下回ると判定すると、溶接対象物としての一対の電線２の芯線３同士の溶接状況を不良であると判定する。則ち、ＣＰＵ２４は、単位面積あたりの芯線３同士の接触面２５に付与されたエネルギなどに基づいて、溶接状況の良否を判定する。

互いに重なった芯線３は、一部が溶けているので、溶接電流が通電しなくなると、冷却されて互いに徐々に金属結合する。こうして、芯線３は、いわゆる抵抗溶接によって互いに接合（機械的に固定）される。こうして、一対の電線２は、図８に示すように、芯線３同士が所謂抵抗溶接によって、互いに接合される。

本実施形態によれば、一対の電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積あたりの一対の電線２の芯線３に付与されたエネルギに基づいて、一対の電線２の芯線３同士の溶接状況を把握するので、正確に芯線３同士の溶接状況を把握できる。

また、一対の電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積あたりの一対の電線２の芯線３に付与されたエネルギに基づいて、一対の電線２の芯線３同士の溶接状況の良否を判定するので、正確に芯線３同士の溶接状況の良否を判定できる。

また、一対の電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積あたりの一対の電線２の芯線３に付与されたエネルギと接合強度との関係に基づいて、溶接対象物としての芯線３同士の接合強度を算出する。このため、溶接対象物としての芯線３同士の接合強度を正確に算出することができる。

このように、接触面２５の単位面積あたりの芯線３に付与されたエネルギと接合強度との関係に基づいて、芯線３同士の溶接状況の良否を判定するので、予め定められた所望の強度以上の接合強度で芯線３同士が溶接されているか否かを判定できる。したがって、芯線３同士の溶接状況の良否をより正確に判定することができる。

さらに、電流計９が測定した電流値と、電圧計１０が測定した電圧値とに基づいて、一対の電線２の芯線３に付与されたエネルギを算出する。このため、一対の電線２の芯線３に付与されたエネルギを正確に算出することができる。

また、ＲＯＭ２３が記憶した電極１５，１６が近づいた距離ｈと一対の電線２の芯線３同士の接触面積Ｓ０との関係と、リニアエンコーダ７が測定した一対の電極１５，１６が近づいた距離ｈと、に基づいて、一対の電線２の芯線３同士の接触面積Ｓ０を算出する。このため、一対の電線２の芯線３同士の接触面積Ｓ０を正確に算出することができる。これにより、一対の電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積あたりの一対の電線２の芯線３に付与されたエネルギを正確に算出でき、一対の電線２の芯線３同士の溶接状況をより一層正確に把握することができるとともに、一対の電線２の芯線３同士の溶接状況の良否をより一層正確に判定することができる。

次に、本発明の第２の実施形態にかかる抵抗溶接装置１を、図１２などに基づいて説明する。なお、前述した第１の実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態の抵抗溶接装置１は、図１２に示すように、溶接装置本体５と、シリンダ６と、変位測定手段としてのリニアエンコーダ７と、溶接電源８と、電流値測定手段としての電流計９と、電圧値測定手段としての電圧計１０と、制御装置１１と、品質管理装置１２とを備えている。

品質管理装置１２のＣＰＵ２４は、溶接作業を開始する信号が入力してから則ち一対の電線２の芯線３同士の溶接を開始してから前述した電流計９と電圧計１０とに基づいて、図１０中に平行斜線で示す溶接対象物としての電線２の芯線３に付与されたエネルギを算出する。また、ＣＰＵ２４は、リニアエンコーダ７からの一対の電線２の芯線３同士の溶接中に一対の電極１５，１６が互いに近づいた距離ｈと、前述した式１に基づいて、接触面積Ｓ０を算出する。そして、ＣＰＵ２４は、前述したように算出したエネルギと、接触面積Ｓ０とに基づいて、単位面積あたりのエネルギを算出し、この単位面積あたりのエネルギと図９に示す関係に基づいて接合強度を算出する。このように、ＣＰＵ２４は、接合強度を算出することで、溶接対象物としての電線２の芯線３同士の溶接状況を把握する。ＣＰＵ２４は、算出した接合強度が予め定められた所望の接合強度となると、前記制御装置１１に溶接作業を停止する信号を出力する。

このように、ＣＰＵ２４は、一対の電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積当たりの一対の電線２の芯線３に付与されたエネルギと、図９に示す単位面積当たりのエネルギと接合強度との関係とに基づいて（則ち把握した溶接状況に基づいて）、一対の電線２の芯線３同士の接合強度が予め定められた接合強度となるように、制御装置１１を介して溶接電源８を制御する。則ち、ＣＰＵ２４は、一対の電極１５，１６間に溶接電流を通電するか否か又は通電する溶接電流の値を制御する。このように、ＣＰＵ２４は、溶接電流を制御する。なお、ＣＰＵ２４は、本明細書に記したエネルギ算出手段と制御手段との双方をなしている。

前述した構成の抵抗溶接装置１を用いて、溶着対象物としての一対の電線２の芯線３同士を溶接する際は、まず、品質管理装置１２のＲＯＭ２３に一対の電線２の芯線３同士の目標となる接合強度（予め定められた所望の接合強度に相当する）を入力する。そして、一対の電極１５，１６の電極本体１８間に互いに重ねられた一対の電線２の芯線３を挟む。

その後、制御装置１１が、シリンダ６のロッド２０を伸長して、所望の荷重値（圧力）で一対の電極１５，１６を互いに近づける方向に加圧して、溶接電源８に溶接電流を一対の電極１５，１６間に通電させる。このとき、制御装置１１は、溶接作業を開始する信号を品質管理装置１２のＣＰＵ２４に向かって出力する。すると、一対の電極１５，１６間に溶接電流が流れて、互いに重なった芯線３に抵抗発熱が生じる。そして、互いに重なった芯線３の一部が溶けて、一対の電極１５，１６が互いに徐々に近づいていく。

すると、品質管理装置１２のＣＰＵ２４は、一対の電線２の芯線３に付与されたエネルギ（図１０中に平行斜線で示す部分の面積）を算出し、電極１６の変位などから芯線３同士の接触面２５の単位面積当たりの芯線３に付与されたエネルギを算出する。さらに、ＣＰＵ２４は、算出した単位面積当たりのエネルギなどに基づいて、芯線３同士の接合強度を算出する。そして、ＣＰＵ２４は、算出した接合強度が予め定められた所望の接合強度になると、制御装置１１に向かって溶接作業を停止する信号を出力して、制御装置１１に抵抗溶接を停止させる。則ち、ＣＰＵ２４は、算出した接合強度が予め定められた所望の接合強度になるまで抵抗溶接を行う則ち溶接電流を電極１５，１６間に通電する。

互いに重なった芯線３は、一部が溶けているので、溶接電流が通電しなくなると、冷却されて互いに徐々に金属結合する。こうして、芯線３は、いわゆる抵抗溶接によって互いに接合（機械的に固定）される。こうして、一対の電線２は、芯線３同士が所謂抵抗溶接によって、互いに接合される。

本実施形態によれば、前述した第１の実施形態と同様に、一対の電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積あたりの一対の電線２の芯線３に付与されたエネルギに基づいて、一対の電線２の芯線３同士の溶接状況を把握するので、正確に芯線３同士の溶接状況を把握できる。

また、一対の電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積あたりの一対の電線２の芯線３に付与されたエネルギに基づいて、電極１５，１６間に通電する溶接電流を制御するので、所望の接合強度で一対の電線２の芯線３同士を溶接することができる。

また、一対の電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積あたりの一対の電線２の芯線３に付与されたエネルギと接合強度との関係に基づいて、電極１５，１６間に通電する溶接電流を制御するので、所望の接合強度で一対の電線２の芯線３同士を確実に溶接することができる。

また、ＲＯＭ２３が記憶した電極１５，１６が近づいた距離ｈと一対の電線２の芯線３同士の接触面積Ｓ０との関係と、リニアエンコーダ７が測定した一対の電極１５，１６が近づいた距離ｈと、に基づいて、一対の電線２の芯線３同士の接触面積Ｓ０を算出する。このため、一対の電線２の芯線３同士の接触面積Ｓ０を正確に算出することができる。これにより、一対の電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積あたりの一対の電線２の芯線３に付与されたエネルギを正確に算出でき、正確に芯線３同士の溶接状況を把握できるとともに、所望の接合強度で一対の電線２の芯線３同士をより一層確実に溶接することができる。

次に、本発明の発明者らは、前述した実施形態の抵抗溶接装置１と、従来から周知の抵抗溶接装置で、一対の電線２の芯線３同士を種々の条件で溶着した。そして、これらの溶接対象物としての一対の電線２の芯線３同士の接合強度などを調べた。結果を図９及び図１３に示す。

図１３は、従来より周知の抵抗溶接装置で一対の電線２の芯線３同士を溶接したときの溶接電流を通電してから通電を停止するまでの電極１６の変位（電極１５，１６が互いに近づいた距離ｈ）と、一対の電線２の芯線３同士の接合強度との関係を示している。図９は、前述した実施形態の抵抗溶接装置１で一対の電線２の芯線３同士を溶接したときの電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積あたりの芯線３に付与されたエネルギと、一対の電線２の芯線３同士の接合強度との関係を示している。

図１３では、電極１６の変位と電線２の芯線３同士の接合強度との間には、何ら相対的な関係を導き出すことができない。このため、溶接を開始してからの電極１６の変位を基にしても、抵抗溶接の溶接状況の良否の判定が困難であることが明らかとなった。さらに、溶接を開始してからの電極１６の変位を基にしても、抵抗溶接の制御が困難であることが明らかとなった。このように、溶接を開始してからの電極１６の変位を基にしても、抵抗溶接における溶接対象物の溶接状況を把握することが困難であることが明らかとなった。

図９では、一対の電線２の芯線３同士を溶接したときの電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積あたりの付与されたエネルギと、一対の電線２の芯線３同士の接合強度との間には、図９中に実線で示す回帰曲線（期間内データの中心を通る曲線）を導き出すことができる。このため、電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積あたりの付与されたエネルギを基にすることで、抵抗溶接の溶接状況の良否の判定が可能であることが明らかとなった。さらに、電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積当たりの付与されたエネルギを基にすることで、抵抗溶接の制御が可能であることが明らかとなった。このように、電線２の芯線３同士の接触面２５の単位面積当たりの付与されたエネルギを基にすることで、抵抗溶接における溶接状況を把握できることが明らかとなった。

また、前述した実施形態では、ＲＯＭ２３が式１を記憶することで、電極１５，１６が近づいた距離ｈから電線２の芯線３同士の接触面積Ｓ０を算出している。しかしながら、本発明では、図１４に示す電極１５，１６が近づいた距離ｈと電線２の芯線３同士の接触面積Ｓ０との関係を予め求めておき、この関係をＲＯＭ２３に記憶することで、電極１５，１６が近づいた距離ｈから電線２の芯線３同士の接触面積Ｓ０を算出しても良い。

前述した実施形態では、電線２を互いに交差（直交）した状態で芯線３同士を溶接している。しかしながら、本発明では、電線２を、平行やＴ字状をなすよう等の種々の姿勢で芯線３同士を溶接しても良い。さらに、本発明では、３本以上の電線２の芯線３同士を溶接しても良い。

また、本発明では、電線２に限らず従来から周知のフレキシブルフラットケーブル（Flexible Flat Cable：ＦＦＣ）、フレキシブルプリントサーキット（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）、薄い導体と薄い絶縁性の樹脂とを積層してシート状に形成された導体薄膜シートなどの導体同士を溶接しても良い。要するに、本発明では、種々のものを溶接しても良い。

さらに、本発明では、制御装置１１と品質管理装置１２とを一体のコンピュータとしても良い。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の第１の実施形態にかかる抵抗溶接装置の溶接装置本体の構成を示す説明図である。図１に示された抵抗溶接装置の構成を示すブロック図である。図１に示された抵抗溶接装置で溶接対象物としての芯線同士が溶接された一対の電線を示す斜視図である。図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図４中の下方に位置する電線の芯線を示す説明図である。図５中の矢印ＶＩ方向からみた平面図である。図３に示された電線の芯線を一対の電極間に挟んだ状態を示す断面図である。図７に示された一対の電線の芯線同士を接合した状態を示す断面図である。図２に示された抵抗溶接装置のＲＯＭが記憶した単位面積あたりのエネルギと接合強度との関係を示す説明図である。図２に示された抵抗溶接装置で一対の電線の芯線同士を溶接する際の電力値の変化と電極の変位の変化を示す説明図である。図４に示された互いに溶接された一対の電線の芯線間の接合強度を測定する条件などを示す説明図である。本発明の第２の実施形態にかかる抵抗溶接装置の構成を示すブロック図である。従来より周知の抵抗溶接装置で溶接電流を通電してからの電極の変位と接合強度との関係を示す説明図である。本発明の抵抗溶接装置の変形例のＲＯＭが記憶した電極の変位と接触面積との関係の変形例を示す説明図である。本発明の抵抗溶接装置が溶接対象物に付与するエネルギを示す説明図である。

符号の説明

１抵抗溶接装置
３芯線（溶接対象物）
７リニアエンコーダ（変位測定手段）
９電流計（電流値測定手段）
１０電圧計（電圧値測定手段）
１５，１６電極
２３ＲＯＭ（第１の記憶手段、第２の記憶手段）
２４ＣＰＵ（エネルギ算出手段、判定手段、制御手段）
２５接触面
ｈ電極が互いに近づいた距離
Ｓ０接触面積

Claims

一対の電極を備え、これら一対の電極間に複数の軸芯に直交する断面が円形の線条の溶接対象物を挟んで一対の電極を互いに近づける方向に加圧した状態で一対の電極間に溶接電流を通電することで、前記複数の溶接対象物同士を溶接する抵抗溶接装置において、
複数の溶接対象物同士の接触面の単位面積あたりの前記溶接対象物に付与されたエネルギを求めることで、複数の溶接対象物同士の溶接状況を把握するエネルギ算出手段と、
前記溶接電流の電流値を測定する電流値測定手段と、
前記一対の電極間の電圧値を測定する電圧値測定手段と、
前記溶接対象物の溶接中に前記一対の電極が互いに近づいた距離を測定する変位測定手段と、を備え、
前記エネルギ算出手段は、前記電流値測定手段が測定した電流値と、前記電圧値測定手段が測定した電圧値とに基づいて、前記溶接対象物に付与されたエネルギを算出し、
前記変位測定手段が測定した前記一対の電極が互いに近づいた距離をｈとし、前記溶接対象物の前記軸芯に直交する断面の半径をｒとすると、前記溶接対象物同士の接触面積Ｓ ₀ を〔ｒ ² −｛r−（ｈ／２）｝ ² 〕×πとして算出して、
前記溶接対象物に付与されたエネルギと前記溶接対象物同士の接触面積とに基づいて、単位面積あたりの前記溶接対象物に付与されたエネルギを算出することを特徴とする抵抗溶接装置。
前記エネルギ算出手段が算出した単位面積あたりの前記溶接対象物に付与されたエネルギに基づいて、前記溶接対象物の溶接状況の良否を判定する判定手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接装置。
前記単位面積あたりの前記溶接対象物に付与されたエネルギと溶接対象物同士の接合強度との関係を記憶した第１の記憶手段を備え、
前記判定手段は、前記第１の記憶手段が記憶した関係に基づいて、溶接対象物同士の接合強度が予め定められた所望の接合強度以上であるか否かを判定することで前記溶接対象物の溶接状況の良否を判定することを特徴とする請求項２記載の抵抗溶接装置。
前記エネルギ算出手段が算出した単位面積当たりの前記溶接対象物に付与されたエネルギに基づいて、一対の電極間に通電される溶接電流を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接装置。
前記単位面積当たりの前記溶接対象物に付与されたエネルギと溶接対象物同士の接合強度との関係を記憶した第１の記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記第１の記憶手段が記憶した関係に基づいて、溶接対象物同士の接合強度が予め定められた所望の接合強度となるように、前記溶接電流を制御することを特徴とする請求項４記載の抵抗溶接装置。