JPH01271078A

JPH01271078A - 抵抗溶接機のモニタリング装置

Info

Publication number: JPH01271078A
Application number: JP9854988A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Asada; 麻田　延男; Kosuke Nakai; 康介中井; Yuji Adachi; 足立　裕二
Original assignee: Yashima Denki Co Ltd
Current assignee: Yashima Denki Co Ltd
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1989-10-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、一対の電極間に被溶接部材を挟持し、電極
間に通電することにより、溶接を行う抵抗溶接機の溶接
の良否を判定するのに適したモニタリング装置に関する
。

０口）従来の技術従来、抵抗溶接機で、溶接状況をモニタするのに、溶接
現象を直接モニタするものではなく、溶接電流や、電極
間電圧を測定し、発熱を電気的に測定していた。

（ハ）発明が解決しようとする課題従来のモニタ技術は、直接溶接状況をモニタするもので
なく、電流や電極間電圧を測定するものであり、たとえ
同一電流、同一電極間電圧が測定されても、被溶接部材
の形状、電極との接触面積、位置等の接触状況等により
、溶接条件が相違し、対応した溶接結果が得られず、し
たがって精度の良いモニタがなし得なかった。

ところで、抵抗溶接機において、一方の電極に、歪計を
設け、電極間に、被溶接部材を挟み、かつ通電し、溶接
を行う過程で電流及び圧力を測定すると、時間ｔと圧力
Ｐ、及び時間ｔと溶接電流ｉの関係は、第６図に示すよ
うになるとされていた。

すなわち、被溶接部材に電極が接触する時点ｔ１より、
さらに両電極間を徐々に加圧してゆくと、圧力が上昇し
、やがて所定の設定圧Ｐ３に達する時点ｔ２で、通電を
開始する。以後、歪計で検出される圧力Ｐは、溶接部の
熱膨張により、設定圧Ｐ、ラインよりも、上方に膨出す
るとされていた。

しかし、本願の発明者等は、実験により、通電開始後の
時間ｔと圧力Ｐとの関係は、むしろ第４図に示すように
、設定圧Ｐ、ラインよりも、検出圧ラインが降下し、や
がて、設定圧Ｐ３に達することを見出した。しかも、こ
の設定圧Ｐ３ラインと検出圧の時間的変化の曲線（軌跡
）で囲まれる面積Ｓの大きさと、第５図に示す被溶接部
材５１と５２の溶接部、つまりナゲツト５３の径Ｗと相
関があることを発見した。すなわち、面積Ｓが大きい程
、ナゲツトの径Ｗが大きくなることがわかった。

この発明は、上記従来のモニタリング装置の問題点を解
決するために、上記現象に着目し、設定圧と検出圧出力
の時間的変化の軌跡との差面積を算出し、この差面積に
より溶接伏況をモニタし、精度の良いモニタをなし得る
モニタリング装置を提供することを目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用第１の発明の
抵抗溶接機のモニタリング装置は、一対の電極間（３，
４）に被溶接部材を挟持し、電極間に通電することによ
り、溶接を行う抵抗溶接機において、前記電極の一方に
設けられ、圧力を検出する圧力センサ（９）と、通電時
の圧力に相当する設定圧と前記圧力センサの出力の時間
変化軌跡との差面積を算出する手段（２０，５ＴＩ７〜
５Ｔ２１）と、算出された差面積に対応するナゲツト径
を出力表示する手段（ＳＴ２２．５Ｔ２３）とを特徴的
に備えている。

このモニタリング装置では、電極間に通電され、溶接が
開始されると、圧力センサで加圧力が検出され、設定圧
とこの圧力センサの出力圧軌跡との差面積が算出され、
算出された差面積からナゲツト径が導出され、出力表示
される。作業員は、このナゲツト径の表示値を見て、溶
接良否を評価できる。

第２の発明の抵抗溶接機のモニタリング装置は、一対の
電極間（３，４）に被溶接部材を挟持し、電極間に通電
することにより、溶接を行う抵抗溶接機において、前記
電極の一方に設けられ、圧力を検出する圧力センサ（９
）と、通電時の圧力に相当する設定圧と前記圧力センサ
の出力の時間変化軌跡との差面積を算出する手段（２０
，５ＴＩ７〜ＳＴ２１）と、算出された差面積と予め定
める基準値とを比較し、差面積が基準内にあるか否かに
より、溶接の良否を判定する手段（ＳＴ２４〜５Ｔ２９
）とを特徴的に備えている。

このモニタリング装置では、第１の発明と同様に、電極
による加圧力が圧力センサで検出され、電極に通電が開
始され、溶接が開始されると、設定圧と圧力センサの出
力圧軌跡との差面積が算出れる。そして算出された差面
積が予め設定される基準値と比較され、基準値内である
と溶接良好、基準値外であると、溶接不可と判定される
。

（ホ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、この発明の一実施例を示す抵抗溶接機の概略
構成図である。同図において、抵抗溶接１ｆ９１は、支
柱２の下部に固定電極３が、また支柱２の上部に上下動
自在な可動電極４が設けられている。固定電極３は、支
柱２の台部２ａに固定されるアーム固定体５、このアー
ム固定体５に取付けられるアーム６、アーム６に支持さ
れるチップ取付部７及び溶接チップ８から構成されてお
り、チップ取付部７には、ロードセル（圧力センサ）９
が設けられている。可動電極４は、電極ケース体１０、
この電極ケース体１０に取付けられたア−ム固定体１１
、このアーム固定体１１に固定されたアーム１２、アー
ム１２に支持されるチップ取付部１３及び溶接チップ１
４から構成されている。

固定電極３のチップ取付部７と可動電極４のチップ取付
部１３には、支柱２とは絶縁される導体１５．１６によ
り、電源（図示せず）から、溶接電流を流し得るように
構成されている。

導体１５には、トロイダルコイル１７が結合され溶接電
流を検出する。検出された溶接電流は、積分器１８で積
分され、Ａ／Ｄ変換器１９でデジタル値に変喚されてＣ
ＰＵ２０に取込まれる。また、ロードセル９で検出され
た圧力は歪アンプ２１、Ａ／Ｄ変換Ｊ′ｐｔ２２を経て
、やはりデジタル値でＣＰＵ２０に取込まれる。

ＣＰＵ２０は、取込まれた圧力が所定値に達すると、通
電開始を指令する機能、通電が開始され、溶接が開始さ
れると、第４図の設定圧Ｐ８と圧力軌跡との差面積Ｓを
算出する機能、差面積Ｓとナゲツト径Ｗとの対応を予め
記憶しておき、算出された差面積Ｓに対応するナゲツト
径Ｗを求める機能、算出された差面積Ｓを予め記憶する
基準値と比較して、溶接の良否を判定する機能を備えて
いる。算出されたナゲツト径や判定結果は表示器２３に
表示される。

次に、上記実施例抵抗溶接機のモニタリング装置の動作
について説明する。

被溶接部材を溶接する場合に、溶接チップ８と溶接チッ
プ１４間に、被溶接部材を配置し、可動電極４を下方に
移動させて、溶接チップ８と１４で被溶接部材を挟持す
る。この被溶接部材を溶接チップ８と１４で挟み込み、
かつ可動電極４で圧力を被溶接部材に加えてい（段階で
、ロードセル９からの歪（圧力）信号は検出され、歪ア
ンプ２１、Ａ／Ｄ変換器２２を経て、ＣＰＵ２０に取込
まれる。溶接チップ８と、溶接チップ１４による被溶接
部材への加圧力、すなわちロードセル９による歪が所定
値（−Ｐ＠）に達すると、導体１５．１６を通して、被
溶接部材に通電され、トロイダルコイル１７より、溶接
電流１が検出され、この溶接電流ｉは、積分器１８、Ａ
／Ｄ変換器１９を介して、やはり、ＣＰＵ２０に取込ま
れる。

ＣＰＵ２０における歪及び電流検出の過程でのモニタリ
ング動作について、第２図に示すフロー図を参照して、
さらに詳細に説明する。

まず、ＣＰＵ２０は、動作がスタートすると、変数Ｃを
１にする〔ステップＳＴ（以下ＳＴと略す）１〕。ここ
で、ＣはＣＰＵ２０のデータ取込みのサンプリング回数
を示す変数である。なお、以下で、ｉは溶接電流を、ｈ
は、ロードセル９で検出される歪信号をそれぞれ示して
いる。Ｓｒ１に移ると、電流ｉを取込み（Ｓｒ１）、歪
りを取込む（Ｓｒ３）。そして、溶接電流ｉが０以トか
否か判定しく５Ｔ４）、０以上でない場合には、Ｓｒ１
に戻り、電流ｉの取込みと、歪りの取込みを継続する。

電流ｉが０以上であることが判定されるとＳｒ５に移る
。電流ｉが０以上であることは、溶接が開始されたこと
を意味し、まず、今回の電流ｉをＸ（Ｃ）、すなわちＸ
（１）に記憶する。

このＸ　（Ｃ）は、電流ｉのサンプリング値を記憶する
レジスタである。続いて同様に、取込まれた歪りをＹ　
（Ｃ）に記憶する。このＹ　（Ｃ）は、歪を記憶するレ
ジスタである。記憶後、変数Ｃを１インクリメントしく
　５Ｔ７）　、さらに、溶接電流ｉの取込みと、歪りの
取込みを行う（Ｓｒ１．５Ｔ９）。

そして、Ｓｒ５、Ｓｒ６と同様に溶接電流ｉをＸ（Ｃ）
、歪りをＹ　（Ｃ）に記憶する。この場合Ｃは２とされ
ているので、Ｘ（２）に電流ｉが、Ｙ（２）に歪りがそ
れぞれ記憶される。そして、再度変数Ｃを１インクリメ
ントし、溶接電流ｉがＯ以下となるまで（ＳＴ１３）、
Ｓｒ１にリターンし、電流ｉの取込みと、歪りの取込み
をサンプリングして、時間順次に取込みを行う。

電流ｉが０以下となると、それまでに取込まれたデータ
を１部取込み（ＳＴ１４）、電流ｉの通電が開始された
、最初の５サイクル分についての、歪りの平均値ＡＶＥ
Ｈを求める、この平均値ＡＶＥＨは、■サイクルから５
サイクルまでのＹ　（Ｃ）値を累積し、それを５で除し
たものである（ＳＴ１５）。この平均値を求めた後、次
に変数Ｃを６としく５Ｔ１６）、次に、Ｃ＝６以降につ
いて、Ｙ（Ｃ）、つまり歪値から算出したＡＶＥＨを減
算し、それがＯ以下であるか否かを判定する。Ｏ以下で
ある場合には、５Ｔ１Ｂに移るが、０以下でない場合に
は、５Ｔ２０でＣを１インクリメントし、５Ｔ１７に戻
り、上記演算を継続する。Ｙ　（Ｃ）−ＡＶＥＨがＯ以
下になると、第４図で示す設定値、つまりＡＶＥＨに対
し、検出された圧力、つまり歪がそれ以下となったこと
を示し、以後これを累算するため処理、つまり面積Ｓを
求めるための処理を行う。具体的には、５Ｔ１８に移り
、Ｓｕ　ｍ　Ｈ＝　Ａ　Ｖ　Ｅ　Ｈ−Ｙ　（Ｃ）を算出
する。この５Ｔ１８の処理は、設定値であるＡＶＥＨ１
検出圧力Ｙ　（Ｃ）との差値であり、５Ｔ１９でＣを１
インクリメントし、ＡＶＥＨ−Ｙ（Ｃ）が０以上で、か
つＡＶＥＨ−Ｙ（Ｃ＋１０）　が０以上である場合に、
５Ｔ２１から５Ｔ２２に移り、それ以外の場合には、Ｓ
ｒ１１から５Ｔ１８に戻り、設定値ＡＶＥＨに対する、
検出圧力Ｙ　（Ｃ）の差値の累積を、つまり面積Ｓ算出
のための処理を継続する。Ｓｒ１１の判定がＹＥＳにな
ると、この算出したＳｕｍＨ。

つまり面積値を参照して、メモリ内より対応するナゲツ
ト径Ｎを導出する（Ｓｒ２２）、そして、この導出した
ナゲツト径Ｎを表示器２３に表示して動作を終了する。

作業員は、このナゲツト径の表示を見て、全回行われた
溶接の状況が合格であるか、不合格であるかを判定する
ことができる。

なお、上記に説明した第２図のフロー図では、面積Ｓｕ
ｍＨより、ナゲツト径を導出し、これを表示する場合を
示したが、これに代えて、つまりＳｒ１１の判定ＹＥＳ
以降のＳｒ１２、Ｓｒ１３の処理に代えて、第３図に示
すような処理を、ＣＩ’Ｕ２０で行うことも可能である
。この第３図に示す処理は、ＣＰＵ２０で第２図の５Ｔ
２２．２３の処理と選択的に切替え可能に構成してもよ
いが、別装置として個別に実施することも可能である。

第３図において、先ず求めたＳｕｍＨが溶接合格である
か、不合格であるか否かの判定基準とするための、Ｘ、
Ａい（下限値）　、Ｘ、、、（上限値）をそれぞれ設定
する（Ｓｒ２４）。次に、この基準値Ｘ□８よりもＳｕ
ｍＨが小さいか否かを判定する（Ｓｒ２５）、Ｘ、、、
よりもＳｕｍＨが小さくないと、判定基準の上限値を越
えていることを示すので、溶接過剰を意味し、判定“ち
り発生′”の処理（Ｓｒ２９）を行い、動作を終了する
。また、５Ｔ２５でＳｕｍＨがＸ□８よりも小さいと判
定されると、続いて、Ｓ　ｕ　ｍ　ＨがＸ　ｔ＊　ｉ　
ｎよりも大きいか否かを判定する（Ｓｒ２６）。ここで
ＳｕｍＨがＸｌ。よりも小さいと判定Ｎｏであり、この
場合は、判定結果が“溶融不足゛となる（Ｓｒ２７）。

これに対し、ＳｕｍＨがＸ　ｍ　＝　ｎよりも大きいと
、面積Ｓ　ｕ　ｍ　Ｈは、Ｘ０、とＸ　１％　ｉ　ｎの
間に存在することになり、この場合には、適正な溶接が
なされたとして判定“合格”とする（Ｓｒ２８）。

以上の判定結果に基づいて、溶接部材の溶接結果品を良
品、不良品に選別することが可能である。

（へ）発明の効果第１の発明によれば、１対の電極の一方に圧力センサを
設け、通電後の設定圧力と圧力センサの出力積との差面
積を求め、この差面積が差面積に対して、対応するナゲ
ツト径を出力表示するようにしているので、作業者は表
示内容を見て、直接ナゲツト径の大小を知ることができ
、なされた溶接の可否を直接、精度良く、判断すること
ができる。

また、第２の発明によれば、１対の電極の一方に圧力セ
ンサを設け、通電後の設定圧力と圧力センサの出力積と
の差面積とを求め、この差面積が基準値以内であるか否
かにより、基準値以内であれば溶接合格、基準値以外で
あると溶接不合格と自動判定するものであるから、作業
者は特別の判定技能を要することなく、容易にかつ精度
良く被溶接部材を良否を正確に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す抵抗溶接機のモニ
タリング装置の概略図、第２図は、同モニタリング装置
のモニタ動作を説明するためのフロー図、第３図は、同
モニタリング装置の他の実施例を説明するためのフロー
図、第４図は、上記実施例モニタリング装置の時間経過
に対する、歪の特性及び電流特性を示す図、第５図は、
被溶接部材のナゲツト径を説明するための図、第６図は
、−船釣に考えられていた溶接時間もと歪Ｐの関係及び
溶接時間りと溶接電流ｉの関係を示す特性図である。３：固定電極、　　４：可動電極、９：ロードセル、　　１５・１６：導体、１７：トロイ
ダルコイル、２０：ＣＰＵ、　　２３：表示器。特許出願人　　　　　八洲電橡株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信第１図第４図第３図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対の電極間に被溶接部材を挟持し、電極間に通
電することにより、溶接を行う抵抗溶接機において、前記電極の一方に設けられ、圧力を検出する圧力センサ
と、通電時の圧力に相当する設定圧と前記圧力センサの
出力の時間変化軌跡との差面積を算出する手段と、算出
された差面積に対応するナゲット径を出力表示する手段
とを備えたことを特徴とする抵抗溶接機のモニタリング
装置。
（２）一対の電極間に被溶接部材を挟持し、電極間に通
電することにより、溶接を行う抵抗溶接機において、前記電極の一方に設けられ、圧力を検出する圧力センサ
と、通電時の圧力に相当する設定圧と前記圧力センサの
出力の時間変化軌跡との差面積を算出する手段と、算出
された差面積と予め定める基準値とを比較し、差面積が
基準値内にあるか否かにより、溶接の良否を判定する手
段とを備えたことを特徴とする抵抗溶接機のモニタリン
グ装置。