JPH04147777A - スポット溶接部の検査方法及びこれを用いたスポット溶接制御システム - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スポット溶接部における溶接の良否を判断す
るスポット溶接部の検査方法及びこの検査方法を用いて
スポット溶接条件等を制御するスポット溶接制御システ
ムに関する。

〔従来技術〕

スポット溶接は薄い金属の板材（被溶接板材）を多量に
効率的に溶接することができるので、自動車等の生産ラ
インシステムで多く用いられている。しかし、スポット
溶接はガス溶接やアーク溶接に比ムで接合状態を外観か
ら容易に判断することが困難であり、非破壊検査方法が
確立していない。

従って、この非破壊検査方法を簡単に行うための種々の
研究開発等が行われている。その中の一つの方法として
、溶接電極間の距離（被溶接板材の厚さ）を測定するこ
とによって溶接部の接合状態の良否を判定しようとする
ものがある。

以下、この方法を図面を用いて説明する。

第１０図はスポット溶接の各工程における電極間距離の
変化の様子を示す図である。

スポット溶接は初期加圧時間（スクイズタイム）、通電
時間、保持時間（ホールドタイム）及び開放時間（オフ
タイム）の４つの工程で行われる。

初期加圧時間は電極に加圧力がかかってから電流が流れ
る（通電する）までの時間をいい、この時間に電極間の
圧力を安定させ、被溶接板材間のなじみを良くする。通
電時間は実際に溶接電流を流す時間や予熱電流を流す時
間や溶接電流通電後に焼入れを行うための焼戻し電流を
流す時間で構成される。保持時間は通電終了後に電極が
被溶接板材を離れるまでの時間である。開放時間はスポ
ット溶接を繰り返す場合の溶接と溶接との間のインター
バルの時間である。

図から明らかなように電極間距離は通電開始後から徐々
に大きくなり最大変位量Ｈｍａｘで飽和する。そして、
通電終了後の保持時間内では、溶接部が電極によって冷
却され、電極間距離は急激に減少し、図のように初期加
圧時間における電極間距離に近似していくか、それより
も小さくなる。

なお、最大変位［Ｈｍａｘに到達した後も通電を続ける
と、被溶接板材の溶融が進み電極間の圧力によって徐々
に電極間距離は減少を始めるが、図のように通電を終了
した場合のように急激に減少することはない。このよう
な電極間距離の変位特性は理想的な場合を示したもので
あり、実際はこの変位特性がスポット溶接毎に変化し、
それに伴って接合状態も様々に変化する。

この変位特性曲線から求まる通電期間中の電極間距離の
最大変位量Ｈｍａｘによってスポット溶接の接合状態の
良否を判定するものとして、特公昭４８−４１４２２号
公報に記載のものがある。

また、通電初期の電極間距離の変化率（ｄ　ｈ／ｄｔ）
によって判断するものとして米国特許第３４００２４２
号に記載のものがある。

さらに、前記最大変位量Ｈｍ　ａ　ｘと変化率（ｄｈ／
ｄ　ｔ）の両方に基づいて接合状態の良否を判定するも
のが、特公昭５３−４０５７号公報に記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のスポット溶接の検査方法を使用して、実際のスポ
ット溶接の接合状態を検査してみると、接合状態と、通
電期間中の電極間距離の最大変位量Ｈｍ　ａ　ｘ又は通
電初期の変化率（ｄ　ｈ／ｄ　ｔ）との間に明確な相関
性が現れないことが判明した。

すなわち、実際には接合状態が良く、強度が十分である
にもかかわらず、最大変位量Ｈｍ　ａ　ｘ又は変位率（
ｄ　ｈ／ｄ　ｔ）に基づいて判断すると「接合状態不良
」となったり、逆に接合状態が悪く、強度が十分でない
にもかかわらず、最大変位量Ｈｍａｘ又は変位率（ｄ　
ｈ／ｄ　ｔ）に基づいて判断すると「接合状態良」とな
ったりする。

従って、このようなスポット溶接の検査方法の信頼性は
あまり高くなく、この検査結果に基づいて溶接条件を制
御することもできなかった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、スポッ
ト溶接部の接合状態を正確に判定することのできるスポ
ット溶接部の検査方法を提供することを第１の目的とす
る。

また、スポット溶接部の接合状態を良好に保ちながら自
動的に溶接条件を設定することのできるスポット溶接制
御システムを提供することを第２の目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記第１の目的を解決する第１の本発明は、少なくとも
２枚の被溶接板材を重ね合わせ、その両面を２つの電極
で挟み、前記被溶接板材に圧力を加えながら前記電極間
に通電することによって前記被溶接板材を溶接するスポ
ット溶接において、スポット溶接部の良否を判定する検
査方法であって、通電終了直後の所定の加圧保持時間に
おける前記スポット溶接部の板厚の収縮量を検出し、こ
の収縮量に基づいて前記スポット溶接部の接合状態の良
否を判定することを特徴とするスポット溶接部の検査方
法である。

前記第１の目的を解決する第２の本発明は、少なくとも
２枚の被溶接板材を重ね合わせ、その両面を２つの電極
で挟み、前記被溶接板材に圧力を加えながら前記電極間
に通電することによって前記被溶接板材を溶接するスポ
ット溶接において、スポット溶接部の良否を判定する検
査方法であって、通電終了直後の所定の加圧保持時間に
おいて変化する前記スポット溶接部の板厚を前記通電終
了時点の前記板厚を基準として前記加圧保持時間内で積
分した値を求め、この積分値に基づいて前記スポット溶
接部の接合状態の良否を判定することを特徴とするスポ
ット溶接部の検査方法である。

前記第２の目的を解決する第３の本発明は、少なくとも
２枚の被溶接板材を重ね合わせ、その両面を２つの電極
で挟み、前記被溶接板材に圧力を加えながら前記電極間
に通電することによって前記被溶接板材を溶接するスポ
ット溶接制御システムにおいて、上記スポット溶接部の
検査方法の検査結果に応じてスポット溶接の溶接条件を
制御する制御手段を具えたことを特徴とするスポット溶
接制御システムである。

〔作用〕

スポット溶接における電極間距離は、第１０図の曲線Ｃ
Ｏや第２図の曲線Ｃ１のように通電時間の経過に応じて
徐々に増加する。第１０図の場合には、電極間距離が最
大変位量Ｈｍ　ａ　ｘに達した時点で通電を終了してい
るが、第２図のように、最大変位量Ｈｍ　ａ　ｘを過ぎ
た後も通電しつづけることによって、電極間距離は逆に
減少することが知られている。

通電時間終了後の保持時間内で、電極間距離は第１０図
の曲線ＣＯや第２図の曲線Ｃ１のように急激に減少する
。図では保持時間の電極間距離が初期加圧時間の電極間
距離よりも大きい場合を示したが、この逆の場合もある
。

通電によって溶融した被溶接板材間にはナゲツトが形成
され、このナゲツト形成によって被溶接板材の間は強固
に結合される。このナゲツトの形成状態に最も影響を与
えるのは１通電時間中に溶接部に加わったエネルギー量
（熱量）である。しかし、実際に溶接部のナゲツト形成
に使用されたエネルギー量を測定することは非常番こ回
置である。

単純に通電時間及び通電電流から求まるものではない。

なぜなら、被溶接板材間の表面状態や接触抵抗等がスポ
ット溶接毎にそれぞれ微妙に異なるため、同じ通電電流
で同じ時間だけ通電したとしてもスポット溶接部の接合
状態は微妙に変化する。

従って、従来は、通電時間中における被溶接板材の変化
、すなわち電極間距離を測定することによって、溶接部
に加わったエネルギー量を相対的に検出するようにして
いた。

しかし、最終的に接合状態の良否を決定するナゲツトが
形成されるのは通電終了後の保持時間内であり、この保
持時間内に溶接部は電極によって冷却され、電極間距離
も収縮する。ナゲツト径が大きければ、ナゲツト形成に
消費されたエネルギー量も大きく、冷却による収縮量も
大きい。逆に、ナゲツト径が小さければ、エネルギーは
ナゲツト周囲の冷たい金属へ逃げ、ナゲツト形成に消費
されたエネルギー量も小さく、冷却による収縮量も小さ
くなる。

本発明の発明者等は、スポット溶接を種々の条件の下で
何度も行い、通電終了直後の所定の加圧保持時間におけ
るスポット溶接部の板厚の収縮量とスポット溶接時のナ
ゲツト径の大きさとの間に相関関係があることを見出し
た。

そこで、第１の本発明のように通電終了直後の所定の加
圧保持時間におけるスポット溶接部の板厚の収縮量を検
出し、この収縮量に基づいて溶接部の接合状態の良否を
検査するようにした。これによって、板厚の収縮量から
スポット溶接により形成されたナゲツト径に相関する検
出データを得ることができるようになり、スポット溶接
の接合状態の良否を高精度に判定することが可能となる
。

また、通電終了直後の所定の加圧保持時間において変化
するスポット溶接部の板厚を通電終了時点の板厚を基準
として加圧保持時間内で積分した値は、上記収縮量と同
様に、スポット溶接部のナゲツト径の大きさと相関関係
を有することも判明した。そこで、第２の本発明のよう
に上記積分値を求めれば、この積分値に基づいてスポッ
ト溶接により形成されたナゲツト径に相関する検出デー
タを得ることができるようになり、接合状態の良否を高
精度に判定することが可能となる。

さらに、第３の本発明では、上述のスポット溶接の検査
方法の接合状態の判定結果を用いてスポット溶接の溶接
条件を決定しているので、接合状態が不良の場合にはそ
れが良好と判定されるように接合条件を変更制御しなが
らスポット溶接を行えるので、常に接合状態の良好なス
ポット溶接を行えるスポット溶接制御システムを構成で
きる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第３図は本発明のスポット溶接検査方法を実現するため
の検査装置の全体構成の概略を示す図である。

２枚の被溶接板材３０及び３１がスポット溶接によって
接合される。２枚の被溶接板材３０及び３１は互いに重
ね合わせられた部分の両面を２つのチップ電極３２及び
３３で挟まれているチップ電極３２及び３３は被溶接板
材３０及び３１の両側に設けられ、所定の圧力で被溶接
板材３０及び３１を押圧する。

溶接電流制御手段３４はチップ電極３２及び３３に第２
図の通電時間内に溶接電流を供給し、チップ電極３２及
び３３の加圧力も制御する。

電極間距離検出手段３５はチップ電極３２及び３３の電
極間距離の絶対位置を検出し、それを電極間距離信号Ｐ
として良否判定手段３６に出力する。すなわち、チップ
電極３２及び３３には図示していないが、チップ電極３
２及び３３間の絶対位置を検出する位置検出装置が設け
られている。

良否判定手段３６は電極間距離検出手段３５の電極間距
離信号Ｐ及び溶接電流制御手段３４の保持時間信号Ｈ５
を入力し、保持時間内における電極間距離信号Ｐの変位
を検出し、その検呂値を所定の基準値と比較して、溶接
部の接合状態の良否を判定し、接合状態が不良の場合に
は不良信号ＮＳ１を表示手段３７に出力する。また、電
極間距離信号Ｐの値が極端に小さい場合にはチップｌ！
極３２及び３３に何らかの不良が発生したものと判断し
て、チップ交換信号Ｃ８１を表示手段３７に出力する。

さらに、良否判定手段３６は、被溶接板材３０及び３１
を重ね合わせた板厚が所定範囲内にあるかどうかも検査
する。すなわち、溶接する時には被溶接板材３０及び３
１の枚数は２枚でなければならないが、何らかの原因に
より枚数が不足したり多すぎたりした場合や、被溶接板
材３０及び３１間に不純物が混入した場合等に、溶接箇
所の不良情報を知らせるための板厚不良信号ＥＳ１を出
力する。チップ電極３２及び３３の先端部分は溶接を繰
り返すことにより徐々に摩耗していくので、良否判定手
段３６はその摩耗量を検出し、−チップ交換信号ＥＳ２
を出力する。

表示手段３７は良否判定手段３６の不良信号ＮＳ１、板
厚不良信号ＥＳＩ及びチップ交換信号ＥＳ２．Ｃ８Ｉを
入力したら、それをオペレータに知らせるための表示や
アラームを発生する。

次に第３図の良否判定手段３６の詳細について第１図及
び第４図を用いて説明する。第１図は良否判定手段３６
の構成を示す図であり、第４図はその動作を示すタイミ
ングチャート図である。

本実施例では、計測回路１０及び比較回路１１で接合状
態の良否を判定する。

計測回路１０は電極間距離検出手段３５の電極間距離信
号Ｐを入力し、保持信号Ｈ５の立ち上がりに応じて、内
部レジスタをリセットし、保持信号Ｈ８が立ち下がるま
での間の電極間距離信号Ｐの変位量を測定し、保持時間
内変位量（収縮量）Ｈｂとして比較回路１１に出力する
。

比較回路１１は収縮量Ｈｂを入力し、収縮基準値Ｈｒｂ
及びチップ交換収縮基準値ｈｒｂと比較し、収縮量Ｈｂ
が収縮基準値Ｈｒ　ｂに達しない場合は不良信号ＮＳＩ
を出力し、収縮量Ｈｂがチップ交換収縮基準値ｈｒｂに
達しない場合はチップ交換信号Ｃ５Ｉを出力する。チッ
プ交換基準値ｈｒｂは収縮基準値Ｈｒ　ｂよりも十分小
さく、収縮量Ｈｂがチップ交換基準値ｈｒｂに達しなか
ったということはチップ電極３２及び３３に何らがの不
良が発生したことを意味するので、チップ電極の交換を
促すためのチップ交換信号ｃＳ１を呂カする。

次に、データシフト回路１２、積算回路１３及び摩耗量
検出器１４でチップ電極３２及び３３の摩耗量を検出し
、板厚検出器１５及びタイマ１６で被溶接板材３０及び
３１の枚数等を検出する。

データシフト回路１２は、チップ電極の摩耗量に応じて
板厚検出データの補償を行うためのものであり、電極間
距離検出手段３５の電極間距離信号Ｐを入力し、チップ
摩耗量検出信号ＴＳの入力に応じて、電極間距離信号Ｐ
の値がｒＯＪとなるようにデータをシフトし、そのシフ
ト量を積算回路１３に出力すると共にシフト後の真の電
極間距離を示す板厚信号ｈｙを板厚検出器１５に出力す
る。すなわち、電極間距離検出手段３５から出力される
電極間距離信号ｐはチップ電極３２及び３３間の絶対位
置を示す信号なので、スポット溶接を数百回程度行うこ
とによって、チップ電極の先端が摩耗し、実際の電極間
距離よりも小さくなり、正確な電極間距離を検出できな
くなる。これを防止するために、所定の基準に従いチッ
プ摩耗量検出指示信号ＴＳを発生し、これに応じてチッ
プ電極３２及び３３を接触させ、データシフト回路１２
で摩耗量分に対応した電極間距離信号Ｐの値をシフトさ
せている。

例えば、最初にチップ電極３２及び３３の接触時の電極
間距離Ｐが［０」であった時、スポット溶接を２００回
行った後の電極間距離Ｐが「−３」だとすると、データ
シフト回路１０はこの「−３」を補正するために「＋３
」だけシフトし、データシフト回路１２から「０」の板
厚信号ｈｙを出力する。

積算回路１３はデータシフト回路１０のシフト量をチッ
プ摩耗量検出指示信号ＴＳの立ち下がりのタイミングで
取り込み、それを積算し、摩耗量信号Ｔｍを摩耗量検出
器１４に出力する。従って、積算回路１３にはスポット
溶接によって摩耗したチップ電極の全摩耗量が格納され
る。

摩耗量検出器１４は積算回路１３に格納されている摩耗
量信号Ｔｍを入力し、摩耗基準値Ｔｒと比較し、摩耗量
信号Ｔｍが摩耗基準値Ｔｒに達した場合に、チップ交換
信号ＥＳ２を出力する。

板厚検出器１５はデータシフト回路１２の板厚信号ｂｙ
を入力し、板厚基準値ｈｒと比較し、板厚信号ｈｙが板
厚基準値ｈｒの±１０％未満にある場合は板厚は正常で
あり、±１０％以上の場合は、板厚不良信号ＥＳＩを出
力する。板厚基準値ｈｒはスポット溶接される被溶接板
材３０及び３１を２枚重ねた場合の厚さを示す値である
から、板厚不良信号ＥＳＩが出力されるということは、
被溶接板材が１枚であるとか３枚であるとか、又は被溶
接板材間に不純物が挾まっているとか等の種々の障害が
発生したことを示す。従って、板厚不良信号ＥＳＩが出
力された場合は、溶接を中ｆＨし、その障害を除去しな
ければならない。

タイマ１６は板厚検出器１５の検出動作のタイミング信
号となる板厚検出指示信号ＤＳを発生するものである。

板厚検出器１５による板厚検出動作は電極に加圧力がか
かってから通電が開始するまでの初期加圧時間内であっ
て、圧力が安定した後に行う必要がある。故に、タイマ
１６は、初期加圧信号ＹＳの入力に応じて、所定時間を
計時し、初期加圧時間内に板厚を検出するための板厚検
出指示信号ＤＳを板厚検出器１５に出力する。

第１図の良否判定手段の動作を第４図のタイミングチャ
ート図を用いて説明する。

−例として、チップ摩耗量検出指示信号ＴＳはスポット
溶接２００回毎に発生される。データシフト回路１２は
チップ摩耗量検出指示信号ＴＳの立ち上がりに応じて電
極間距離信号Ｐの値が「０」となるようにシフトする。

そして、チップ摩耗量検出指示信号ＴＳの立ち下がりに
応じて積算回路１３はデータシフト回路１２のシフト量
を積算し、摩耗量検出器１４は積算回路１３の摩耗信号
Ｔｍと摩耗量基準値Ｔｒとを比較する。

初期加圧信号ＹＳの立ち上がりに応じて、タイマ１６は
所定時間の計時を開始し、計時終了と同時に板厚検出指
示信号ＤＳを板厚検出器１５に出力する。また、この初
期加圧信号ＹＳの出力されている間（初期加圧時間）に
チップ電極３２及び３３に所定の加圧力が加わる。

タイマ１６から板厚検出指示信号ＤＳが圧力されると同
時に板厚検出器１５はデータシフト回路１２からの板厚
信号ｈｙと板厚基準値ｈｒとを比較する。

板厚検出器１５から板厚不良信号ＥＳＩ及び摩耗量検出
器１４からチップ交換信号ＥＳ２が出力されなかった場
合に、溶接電流制御手段３４は通電信号ＦＳに応じて所
定の溶接電流をチップ電極３２及び３３に供給する。

保持信号Ｈ８の立ち上がりに応じて、計測回路１０は内
部レジスタの値をリセットし、保持信号Ｈ８の立ち下が
りに応じて計測を終了する。これによって計測回路１０
は保持時間内に収縮した被溶接板材３０及び３１の収縮
量Ｈｂ、すなわち電極間距離の変位量を測定する。例え
ば、計測回路１０は、保持信号Ｈ８の立ち上がり時点に
おける電極間距離信号Ｐの値をＰＯとして保持しておき
、保持信号Ｈ８の立ち下がり時点における電極間距離信
号Ｐの値ＰＩをＰＯから減算して、ＰＯ−Ｐｌを収縮量
Ｈｂとして出力する。

比較回路１１はこの収縮量Ｈｂと収縮基準値Ｈｒとを比
較する。収縮量Ｈｂが収縮基準値Ｈｒ以上の場合は溶接
状態は良となり、収縮基Ｐ！値Ｈｒに達しなかった場合
は溶接不良となり、不良信号ＮＳＩか出力される。

開放信号Ｏ８に応じて、チップ電極３２及び３３は被溶
接板材３０及び３１を開放する。

初期加圧信号ＹＳが発生してから開放信号Ｏ８が発生す
るまでの一連の信号によって溶接電流制御手段３４はス
ポット溶接を繰り返す。また、スポット溶接２００回毎
にスポット溶接とスポット溶接のインターバルタイムに
チップ摩耗量検圧指示信号ＴＳを発生し、チップ電極３
２及び３３の摩耗量を検出する。

第１図の実施例では、良否判定手段３６が保持時間内に
おける電極間距離Ｐの収縮量Ｈｂのみに基づいて接合状
態の良否を判定する場合について説明したが、第２図の
ように通電時間終了直後（保持時間開始時点）における
電極間距離Ｈａと、第６図のように通電時間中における
電極間距離の変化を積分した値１ａ（面積ＳＡ）と、通
電時間終了直後の電極間距離を基準として変化した電極
間距離を積分した値Ｉｂ（面積ＳＢ）とを求めて、これ
らの値に所定の演算を施して接合状態の良否を判定して
もよい。

以下、これについて、第５図を用いて説明する。

第５図において第１図と同じ構成のものには同一の符号
が付しであるので、その説明は省略する。

計測回路１７は電極間距離検出手段３５の電極間距離信
号Ｐを入力し、通電信号ＦＳの立ち上がりに応じて、内
部レジスタをリセットし、通電信号ＦＳが立ち下がるま
での間の電極間距離信号Ｐの変位量を測定し、通電時間
内変位量Ｈａとして比較回路１８に出力する。

比較回路１８は通電時間内変位量Ｈａを入力し、変位基
準値Ｈｒ　ａ及びチップ交換基準値ｈｒａと比較し、通
電時間内変位量Ｈａが変位基準値Ｈｒａに達しない場合
は不良信号ＮＳ３を出力し、通電時間内変位量Ｈａがチ
ップ交換基準値ｈｒａに達しない場合はチップ交換信号
Ｃ５３を出力する。

変位基準値Ｈｒ　ａはチップ交換基準値ｈｒａよりも十
分大きい値であり、通電時間内変位量Ｈａが変位基準値
Ｈｒ　ａに達しなかったということは溶接時に散りが発
生し、電極間距離の変位が急激に低下したことを意味す
るので、不良信号ＮＳ３を出力する。また１通電時間内
変位量Ｈａがチップ交換基＄Ｉｉ　ｈ　ｒ　ａに達しな
かったということは、チップ電極３２及び３３に何らか
の不良が発生したことを意味するので、チップ電極の交
換を促すためのチップ交換信号Ｃ８３を出力する。

減算回路１９は計測回路１０の収縮量Ｈｂ及び計測回路
１７の通電時間内変位量Ｈａを入力し、通電時間内変位
量Ｈａから収縮量Ｈｂを減算した値（Ｈａ　−Ｈｂ　）
を減算信号Ｈａｂとして比較回路２０に出力する。この
減算信号Ｈａ　ｂはスポット溶接によって変形した被溶
接板材３０及び３１の最終的な板厚であり、マイナスの
場合とプラスの場合がある。減算信号Ｈａｂがマイナス
の場合は収縮量Ｈｂの絶対値が通電時間内変位量Ｈａの
絶対値よりも大きく、被溶接板材３０及び３１の板厚が
スポット溶接によって収縮したことを意味し、プラスの
場合は収縮量Ｈｂの絶対値が通電時量的変位量Ｈａの絶
対値よりもツノ）さく、被溶接板材３０及び３１の板厚
がスポット溶接によって膨張したことを意味する。

この減算信号Ｈａｂがマイナスの値であるとスポット溶
接の接合状態は良好であり、プラスの値であってもゼロ
に近い程スポット溶接の接合状態はよいことを示す。従
って、比較回路２０では減算信号Ｈａｂの値が所定の基
準値よりも小さいかどうかの判定を行う。

比較回路２０は減算信号Ｈａｂを入力し、変位基準値Ｈ
ｒ　ａ　ｂ及びチップ交換基準値ｈｒａｂと比較し、減
算信号Ｈａ　ｂが変位基準値Ｈｒ　ａ　ｂよりも小さく
ない場合は不良信号ＮＳ２を出力し、減算信号Ｈａｂが
チップ交換基準値ｈｒａｂよりも小さくない場合はチッ
プ交換信号Ｃ８２を出力する。チップ交換基準値ｈｒａ
ｂは変位基準値Ｈｒａｂよりも十分大きい値であり、減
算信号Ｈａｂが変位基準値Ｈｒ　ａ　ｂによりも小さく
ならなかったということはスポット溶接時に適当な溶融
が行われず、所定径以上のナゲツトが形成されなかった
ことを意味するので、不良信号ＮＳ２を出力する。また
、減算信号Ｈａｂがチップ交換基準値ｈｒａｂよりも小
さくならなかったということは、チップ電極３２及び３
３に何らがの不良が発生したこを意味するので、チップ
電極の交換を促すためのチップ交換信号Ｃ８２を出力す
る。

積分回路２１は電極間距離検出手段３５の電極間距離信
号Ｐを入力し、保持信号Ｈ８の立ち上がりから立ち下が
りまでの間（保持時間内）の電極間距離信号Ｐの変位量
を通電時間終了直後の電極間距離を基準として積分し、
第６図の面積ＳＢの大きさを保持時間内積分値Ｉｂとし
て比較回路２２に出力する。

比較回路２２は保持時間内積分値Ｉｂを入力し。

保持時間積分基準値Ｉｒｂ及びチップ交換基準値ｉｒｂ
と比較し、保持時間内積分値Ｉｂが保持時間積分基準値
Ｉｒｂに達しない場合は不良信号ＮＳ４を出力し、保持
時間内積分値Ｉｂがチップ交換基準値ｉｒｂに達しない
場合はチップ交換信号Ｃ５４を出力する。チップ交換基
準値ｉｒｂは保持時間積分基準値Ｉｒｂよりも十分小さ
く、保持時間内積分値Ｉｂがチップ交換基準値ｈｒｂに
達しなかったということはチップ電極３２及び３３に何
らかの不良が発生したこを意味するので、チップ電極の
交換を促すためのチップ交換信号Ｃ８４を出力する。

積分回路２３は電極間距離検出手段３５の電極間距離信
号Ｐを入力し、通電信号ＦＳの立ち上がりから立ち下が
りまでの間（通電時間内）の電極間距離信号Ｐの変位量
を通電開始直後の電極間距離を基準として積分し、第６
図の面積ＳＡの大きさを通電時間内積分値Ｉａとして比
較回路２４に出力する。

比較回路２４は通電時間内積分値Ｉａを入力し、通電時
間積分基準値Ｉｒａ及びチップ交換基準値ｉｒａと比較
し、通電時間内積分値Ｉａが通電時間積分基準値Ｉｒａ
に達しない場合は不良信号ＮＳ６を出力し、通電時間内
積分値Ｉａがチップ交換基準値ｉｒａに達しない場合は
チップ交換信号Ｃ８６を出力する。通電時間積分基準値
Ｉｒａはチップ交換基準値ｉｒａよりも十分大きい値で
あり、通電時間内積分値Ｉａが通電時間積分基準値Ｉｒ
ａに達しなかったということは溶接時に散りが発生し、
電極間距離の変位が急激に低下したことを意味するので
、不良信号ＮＳ６を出力する。

また、通電時間内積分値Ｉａがチップ交換基準値ｉｒｑ
に達しなかったということは、チップ電極３２及び３３
に何らかの不良が発生したこを意味するので、チップ電
極の交換を促すためのチップ交換信号Ｃ８６を出力する
。

除算回路２５は積分回路２１及び２３からの保持時間内
積分値Ｉｂ及び通電時間内積分値Ｉａを入力し、保持時
間内積分値Ｉｂを通電時間内積分値Ｉａで割った値（Ｉ
ｂ／Ｉａ）を除算信号Ｉａｂとして比較回路２６に出力
する。

比較回路２６は除算信号Ｉａｂを入力し、除算基準値Ｉ
ｒａｂ及びチップ交換基準値１ｒａｂと比較し、除算信
号１ａｂが除算基準値Ｉｒａｂよりも小さい場合は不良
信号ＮＳ５を出力し、除算信号Ｉａｂがチップ交換基準
値１ｒａｂよりも小さい場合はチップ交換信号ＣＳ２を
出力する。チップ交換基準値１ｒａｂは除算基準値Ｉｒ
ａｂよりも十分小査い値であり、除算信号Ｉａｂが除算
基準値Ｉ　ｒａｂよりも大きくならなかったということ
はスポット溶接時に適当な溶融が行われず、所定径以上
のナゲツトが形成されなかったことを意味するので、不
良信号ＮＳ５を出力する。また、除算信号Ｉａｂがチッ
プ交換基準値１ｒａｂよりも大きくならなかったという
ことは、チップ電極３２及び３３に何らかの不良が発生
したこを意味するので、チップ電極の交換を促すための
チップ交換信号Ｃ３５を出力する。

第５図の実施例では、接合状態の不良信号ＮＳ１〜ＮＳ
６を同じレベルの信号として出力しているが、それぞれ
の不良信号ＮＳＩ〜ＮＳ６に重みを付けて、それらの信
号の重みの和を接合状態を示す信号として出力するよう
にしてもよい。例えば、不良信号ＮＳ１の重みを「１０
」、不良信号ＮＳ４の重みを「８」、不良信号ＮＳ２の
重みを「６」、不良信号ＮＳ３及びＮＳ６の重みを「４
」、不良信号ＮＳ５の東みをｒ２１とし、これらの信号
の重みの総和が「１５」より大きいかどうかで、接合状
態を判定する。このとき、チップ交換信号Ｃ８１〜Ｃ８
６に関しては、いずれかの１つの信号が出力されること
によってチップ交換の必要性が生じたことを示すので、
それぞれの出力の論理和信号を出力する。

以上のように第５図の実施例では、第２図及び第６図の
電極間距離の変位特性を示す曲線から求まる種々の値に
基づいて、スポット溶接の接合状態を検出しているが、
その基本となる値は保持時間内における電極間距離であ
ることに変わりはない。

従って、良否判定手段３６が保持時間内における電極間
距離Ｐの収縮量Ｈｂの代わりに、第６図のような通電時
間終了直後の電極間距離を基準として変化した電極間距
離を積分した値Ｉｂ（面積ＳＢ）に基づいて接合状態の
良否を判定するようにしてもよい。すなわち、第１図の
計測回路１０及び比較回路１１を第５図の計測回路２１
及び比較回路２２に置き換えてもよい。

また、良否判定手段３６を第５図の実施例の計測回路１
０及び１７、演算回路１９、比較回路１１．１８及び２
０だけで構成してもよいし、積分回路２１及び２３、除
算回路２５、比較回路２２．２４及び２６だけで構成し
てもよいことはいうまでもない。

次に、上述のスポット溶接の検査方法を用いたスポット
溶接制御システムの実施例について説明する。

第７図はスポット溶接制御システムの全体構成の概略を
示す図である。第７図において第３図と同じ構成のもの
には同一の符号が付しであるので、その説明は省略する
６本実施例では、良否判定手段３９が接合状態の良否を
判定すると共に溶接電流制御手段３８に通電終了信号Ｅ
Ｎ４と不良信号ＮＳＩ及びＮＳ３を出力し、溶接電流制
御手段３８が通電終了信号ＥＮＩと不良信号ＮＳＩ及び
ＮＳ３とに応じて溶接条件を変更する点に特徴がある。

すなわち、通電開始後に電極間距離Ｐの変位量Ｈａが変
位量基準値Ｈｒ　ａに達した時点で通電を終了するか、
又は変位量Ｈａが変位基準値Ｈｒ　ａに達しなくても通
電を許容できる最大通電時間Ｔｍ　ａ　ｘになったら通
電を終了する。そして、保持時間内における電極間距離
の変位量Ｈｂが所定の変位基準Ｍ　Ｈｒ　ｂに達したが
どうかに応じて溶接電流制御手段３８は溶接電流の大き
さ、加圧力等を制御する。

以下、良否判定手段３９の詳細について第８図及び第９
図を用いて説明する。第８図は良否判定手段３９の概略
構成を示す図であり、第１図と同じ構成のものには同一
の符号が付しであるので。

その説明は省略する。第９図はその動作を示すタイミン
グチャート図である。

タイマ８１は通電信号ＦＳの立ち上がりから最大通電時
間Ｔ　ｍ　ａ　ｘ経過後に通電終了信号ＥＮＩを計測回
路８０及び溶接電流制御手段３８に出方する。溶接電流
制御手段３８は通電終了信号ＥＮ１を入力することによ
って、通電を強制的に終了し、保持時間の処理へ移行す
る。

計測回路８２及び比較回路８３は第５図の計測回路１７
及び比較回路１８と同じ構成なので、その説明は省略す
る。但し、比較回路８３の不良信号ＮＳ３は溶接電流制
御手段３８に出力される他、計測回路８０にも出力され
る。

計測回路８０はタイマ８１の通電終了信号ＥＮ１及び比
較回路８３の不良信号ＮＳ３を入力し、タイマ８１から
通電終了信号ＥＮＩが出力されるか、又は比較回路８３
の不良信号ＮＳ３が反転して、不良信号から良信号に変
わった時点で内部レジスタをリセットし、電極間距離Ｐ
の変位量を計測し始める。

第８図の良否判定手段の動作を第９図のタイミングチャ
ート図を用いて説明する。

チップ摩耗量検出指示信号ＴＳは一例としてスポット溶
接２００回毎に出力される。データシフト回路１２はチ
ップ摩耗量検出指示信号ＴＳの立ち上がりに応じて電極
間距離信号Ｐの値が「０」となるようにシフトする。そ
して、チップ摩耗量検出指示信号ＴＳの立ち下がりに応
じて積算回路１３はデータシフト回路１２のシフト量を
積算し。

摩耗量検出器１４は積算回路１３の摩耗信号Ｔｍと摩耗
量基準値Ｔｒとを比較する。

初期加圧信号ＹＳの立ち上がりに応じて、タイマ１６は
所定時間の計時を開始し、計時終了と同時に板厚検出指
示信号ＤＳを板厚検出器１５に出力する。また、この初
期加圧信号ＹＳの出力されている間（初期加圧時間）に
チップ電極３２及び３３に所定の加圧力が加わる。

タイマ１６から板厚検出指示信号ＤＳが出力されると同
時に板厚検出器１５はデータシフト回路１２からの板厚
信号ｈｙと板厚基準値ｈｒとを比較する。

板厚検出器１５から板厚不良信号ＥＳＩ及び摩耗量検出
器１４からチップ交換信号ＥＳ２が出力されなかっかだ
場合に、溶接電流制御手段３４は通電信号ＦＳを出力し
所定の溶接電流をチップ電極３２及び３３に供給する。

溶接電流制御手段３４がチップ電極３２及び３３に溶接
電流を供給すると、電極間距離Ｐの変位量Ｈａは徐々に
増加し、比較回路８３の変位量基準値Ｈｒ　ａに到達す
ると、この時点で比較回路８３の不良信号ＮＳ３は反転
して良信号に変化する。

溶接電流制御手段３８はこの不良信号ＮＳ３の反転に応
じて、溶接電流の通電を終了し、直ちに保持信号Ｈ５を
出力する。

計測回路８０は比較回路８３の不良信号ＮＳ３の反転に
よって、内部レジスタをリセットし、保持時間内におけ
る電極間距離の変位量Ｈｂの計測を始める。

保持信号Ｈ８の立ち上がりに応じて、計測回路１０は内
部レジスタの値をリセットし、保持信号Ｈ８の立ち下が
りに応じて計測を終了する。これによって計測回路１０
は保持時間内に収縮した被溶接板材３０及び３１の収縮
量Ｈｂ、すなわち電極間距離の変位量を測定する。比較
回路１１はこの収縮量Ｈｂと収縮基準値Ｈｒｂとを比較
する。

収縮量Ｈｂが収縮基準値Ｈｒ　ｂ以上の場合は溶接状態
は良となり、収縮基準値Ｈｒ　ｂに達しなかった場合は
溶接不良となり、不良信号ＮＳＩか出力される。

一方、タイマ８１は通電信号の立ち上がりに同期して計
時を始め、最大通電時間Ｔｍａｘに達した時点で通電終
了信号ＥＮＩを出力するが、この例では既に比較回路８
３の不良信号ＮＳ３の反転によって通電を終了している
ので、タイマ８１の通電終了信号ＥＮＩは無視される。

逆に、電極間距離Ｐの変位量Ｈａが最大通電時間Ｔｍａ
ｘ内に比較回路８３の変位量基準値Ｈｒａに到達しなか
った場合は、タイマ８１の通電終了信号ＥＮＩによって
通電は終了し、保持信号Ｈ８が立ち上がり、計測回路８
０は内部レジスタをリセットし、保持時間内における電
極間距離の変位量Ｈｂの計測を開始する。

そして、開放信号○Ｓに応じて、チップ電極３２及び３
３は被溶接板材３０及び３１を開放する。

初期加圧信号ＹＳが発生してから開放信号Ｏ８が発生す
るまでの一連の信号によって溶接電流制御手段３８はス
ポット溶接を繰り返す、そして。

スポット溶接２００回毎にチップ摩耗量検出指示信号Ｔ
Ｓを発生し、チップ電極３２及び３３の摩耗量を検出す
る。

溶接電流制御手段３８は比較回路１１及び８３の不良信
号ＮＳＩ及びＮＳ３の入力に応じて次のようにしてスポ
ット溶接の溶接条件を設定する。

第１に、不良信号ＮＳＩ及びＮＳ３が共に発生しない場
合がある。この場合は接合状態は良好と判断されるので
、接合条件は変更しない。

第２に、不良信号ＮＳＩは発生せず、不良信号ＮＳ３の
みが発生する場合がある。この場合は溶接電流を最大通
電時間Ｔ　ｍ　ａ　ｘまで流したにも係わらず、変位量
Ｈａが変位量基準値Ｈｒ　ａに達しなかったことを意味
するので、接合条件を変更する。具体的には、溶接電流
値を増減させ、次回の溶接時に最大通電時間Ｔｍａｘ内
で変位量Ｈａが変位基準値Ｈｒ　ａに達するように制御
する。

第３に、不良信号ＮＳＩのみが発生し、不良信号ＮＳ３
が発生しない場合がある。この場合は変位量Ｈａは変位
基準値Ｈｒ　ａに達したにも係わらず、収縮量Ｈｂが収
縮基準値Ｈｒ　ｂに達しなかったことを意味するので、
接合条件を変更する。具体的には、チップ電極３２及び
３３の加圧力を増減させ、次回の溶接時に収縮ｆｆ１Ｈ
ｂが収縮基準値Ｈｒｂに達するように制御する。

第４に、不良信号ＮＳＩ及びＮＳ３が共に発生する場合
がある。この場合は変位量Ｈａが変位量基準値Ｈｒ　ａ
に達せず、また、収縮量Ｈｂが収縮基準値Ｈｒｂに達し
なかったことを意味するので、接合条件を変更する。具
体的には溶接電流値及び加圧力を増減させ、次回の溶接
時にこの不良信号が発生しないようにする。

なお、上記第２、第３及び第４の場合において、次回の
溶接時でも前回同様の判定結果が生じた場合は、チップ
交換信号を表示手段に出力し、チップ電極３２及び３３
の交換を行う。

なお、第８図の実施例では、変位量Ｈａ及び収縮量Ｈｂ
に基づいて溶接条件を設定する場合について説明したが
、第５図の良否判定手段の判定結果に応じて溶接条件を
設定するようにしてもよいことはいうまでもない。また
、溶接電流及び加圧力の他に、最大通電時間Ｔｍａｘを
制御するようにしてもよい。

次に、本発明において使用することが可能なスポット溶
接機の一例について図面を参照しながら説明する。この
スポット溶接機は溶接中でも電極間距離を高精度に検出
することができるように構成されたものであり、従来の
ものとは異なった構成をしている。

第１１図は本発明のスポット溶接機の全体構成の概略を
示す図である。本実施例のスポット溶接機はＣ型の溶接
ガンと溶接トランス４９が一体に形成されたポータプル
タイプのものであり、加圧シリンダ１と位置検出器２に
ついては断面図を示す。

溶接ガンは加圧シリンダ１１位置検出器２、アーム支持
部材３、アーム４、可動アーム５．電極ホルダ６．７．
チップ電極８，９及び２次導体４０からなる。

加圧シリンダ１のシリンダロッド４１及び位置検出器２
を除いた他の部分の構成は従来のものと同じなので簡単
に説明する。

アーム支持部材３は加圧シリンダ１１位置検出器２、ア
ーム４、溶接トランス４９等を保持するものである。

アーム４はＬ字形をしており、その先端に電極ホルダ６
を保持している。アーム４は加圧シリンダ１からの加圧
力を受けるので、撓まないような剛性で作られる。

可動アーム５はシリンダロッド４１の先端に取り付けら
れ、シリンダロッド４１の移動に伴って移動する。可動
アーム５はシリンダロッド４１の反対側に電極ホルダ７
を保持しており、２次導体４０と電極ホルダ７とを電気
的に接続している。

電極ホルダ６．７はチップ電極８，９を差し込んで保持
するものである。

チップ電極８，９は被溶接板材に所定の加圧力で接触し
、被溶接板材間に溶接電流を流し、スポット溶接を行う
ものである。

２次導体４０は溶接トランス４９からの溶接電流を電極
ホルダ７及びチップ電極９に供給するものである。電極
ホルダ６及びチップ電極８への溶接電流の供給はアーム
支持部材３及びアーム４の内部に設けられた２次導体（
図示せず）によって行われる。

溶接トランス４９はコネクタ５０を介して外部の制御装
置に接続されている。

尚、チップ電極８，９を冷却する装置については省略し
である。

位置検出器２はコイルアンセンブリ５１と特殊加工され
たシリンダロッド４１によって、シリンダロッド４１の
移動量を検出する位相シフト方式の検出器である。すな
わち、この位置検出器２はチップ電極８，９の接触状態
の位置を基準としてシリンダロッド４１の移動量を検出
することによって、チップ電極８，９間の距離を検出す
るものである。なお、この位置検出器の詳細については
実開昭５７−１３５９１７号公報、実開昭５８−１３６
７１８号公報又は実開昭５９−１７５１０５号公報等に
おいて開示されている。コイルアッセンブリ５１の両側
には加圧シリンダ１の空気を封入するためのバッキング
５２．５３が設けられている。コイルアンセンブリ５１
にはコネクタ４２を介して位置検出用の各種のデータが
入出力される。

加圧シリンダ１はポート４３及び４４から流入する空気
圧によってシリンダチューブ４８内のピストン４５に圧
力を加え、シリンダロッド４１を移動させ、チップ電極
８，９の開閉を行う。ピストン４５はシリンダロッド４
１にナツト４６でネジ止め固定されており、その周囲に
はシール用のオーリング４７が設けられており、シリン
ダチューブ４８の両側にもシール用のオーリング（図示
していない）が設けられている。加圧シリンダニの構成
はシリンダロッド４１以外は従来と同じである。

本実施例のスポット溶接機が従来のものと異なる点は、
加圧シリンダ１のシリンダロッド４１の移動量をアブソ
リュートに検出する位置検出器２を設け、この位置検出
器２の出力からチップ電極８．９の間の距離を検出する
ようにした点である。

このようにチップ電極５及び６に加圧力を与える加圧シ
リンダ１と一体に位置検出器２を設けているので、溶接
ガンの構成を変更する必要もなく、簡単にチップ電極間
の距離を検出することができる。

加圧シリンダ１及び位置検出器２の詳細構成を第１２図
に示す。また１位置検出器２のコイルアッセンブリ５１
の結線関係及び位置変換手段の構成を第１３図に示す。

位置検出器２の詳細については実開昭５７−１３５９１
７号公報、実開昭５８−１３６７１８号公報又は実開昭
５９−１７５１０５号公報等にて公知なので、ここでは
簡単に説明する。第１２図において第１１図の加圧シリ
ンダ１と同じ構成のものには同一の符号が付しであるの
で、その説明は省略する。なお、オーリング５７．５８
は第１１図で省略したシール用のオーリングである。

位置検出器２は位相シフト方式によって直線位置を検出
するものであり、コイルアッセンブリ５１とシリンダロ
ッド４１からなる。

コイルアッセンブリ５１は、シリンダロッド４１の軸方
向に所定間隔をもって配置された４個の１次コイルＩＡ
、ＩＣ，ＩＢ、ＬＤと、これに対応して設けられた２次
コイル２Ａ、２Ｃ，２Ｂ。

２Ｄとからなる。コイルアッセンブリ５１は、その内部
に形成される円筒空間がシリンダロット４１と同心とな
るようにケーシング５４に固定されている。

シリンダロッド４１は、その周囲において、磁性体部５
５と、その周囲の軸方向に交互に設けられた所定幅のリ
ング状の非磁性体部５６とからなる磁気目盛り部４１Ｓ
を具備している。この磁性体部５５と非磁性体部５６と
はコイルアッセンブリ５１に形成された磁気回路に対し
て磁気抵抗の変化を与えるような構成になっていればど
のような材質のもので構成してもよい。例えば、非磁性
体部５６を非磁性体又は空気等で構成してもよい。

また、鉄製のロッド４１にレーザ焼き付けを行うことに
より、磁気的性質を変化させることにより、互いに透磁
率の異なる磁性体部５５と非磁性体部５６とを交互に形
成するようにしてもよい。

−例として一つのコイル長をｒＰ／２Ｊ　　（Ｐは任意
の数）とすると、磁性体部５５と非磁性体部５６の交互
配列における１ピッチ分の間隔は「Ｐ」である。その場
合、例えば、磁性体部５５と非磁性体部５６の長さは等
しく「Ｐ／２」であってもよいし、また、必ずしも等し
くなくてもよい。

本実施例において、コイルアッセンブリ５１は４つの相
で動作するように構成されいる。これらの相に便宜上Ａ
、Ｃ，Ｂ、Ｄの符号を用いて区別する。

シリンダロッド４１とコイルアッセンブリ５１どの位置
関係は、シリンダロッド４１の磁性体部５５の位置に応
じてコイルアッセンブリ５１の各相Ａ−Ｄに生じるリラ
クタンスが９０度ずつずれるようになっている。例えば
、Ａ相をコサイン（ＣＯ８）相とすると、Ｃ相はマイナ
スコサイン（−ＣＯ５）相、Ｂ相はサイン（ｓｉｎ）相
、Ｄ相はマイナスサイン（−ｓｉｎ）相となるように構
成されている。

第１２図の実施例では、各相Ａ−Ｄ毎に個別に１次コイ
ルＬＡ、ＩＣ讐ＩＢ、ＬＤ及び２次コイル２Ａ、２Ｃ，
２Ｂ、２Ｄがそれぞれ設けられている。各相Ａ−Ｄの２
次コイル２Ａ、２Ｃ，２Ｂ。

２Ｄはそれぞれに対応する１次コイルＬＡ、ＩＣ。

ＩＢ、ＩＤの外側に巻かれている。

各１次コイルＩＡ、ＩＣ，ＩＢ、ＩＤ及び２次コイル２
Ａ、２Ｃ，２Ｂ、２Ｄの長さは、前述のようにｒＰ／２
Ｊである。第１２図の例では、Ａ相のコイルＬＡ、２Ａ
とＣ相のコイルＩＣ，２Ｃとが隣合って設けられており
、Ｂ相のコイルＩＢ。

２ＢとＤ相のコイルＬＤ、２Ｄも隣合って設けられてい
る。また、Ａ相とＢ相又はＣ相とＤ相のコイル間隔はｒ
Ｐ（ｎ上１／４）」　（ｎは任意の自然数）である。

この構成によって、シリンダロッド４１の直線変位に応
じて各相Ａ−Ｄにおける磁気回路のりラフタンスが距離
「Ｐ」を−周期として周期的に変化し、しかもそのリラ
クタンス変化の位相が各相Ａ−０毎に９０度ずつずれる
ようにすることができる。従って、Ａ相とＣ相とでは１
８０度ずれ。

Ｂ相とＤ相とでも１８０度ずれる。

１次コイルＬＡ、ＩＣ，ＩＢ、ＬＤ及び２次コイル２Ａ
、２Ｃ，２Ｂ、２Ｄの結線形式は第１３図に示すように
する。第１３図において、Ａ相とＣ相の１次コイルＩＡ
及び１Ｃは正弦信号ｓｉｎωｔで互いに同相に励磁され
、２次コイル２Ａ及び２Ｃの出力は逆相で加算されるよ
うに結線されている。同様に、Ｂ相とＤ相の１次コイル
ＩＢ及びＩＤは余弦信号ｃｏｓωｔで互いに同相に励磁
され、２次コイル２Ｂ及び２Ｄの出力は逆相で加算され
るように結線されている。２次コイル２Ａ。

２Ｃ，２Ｂ、２Ｄの出力は最終的に加算され、出力信号
Ｙとして位相差検出回路６２に取り込まれる。

この出力信号Ｙは、シリンダロッド４１における磁性体
部５５の直線位置に応じた位相角φだけ基準交流信号（
ｓｉｎωｔ、ＣＯ５ωｔ）を位相シフトしたものとなる
。その理由は、各相Ａ−Ｄのリラクタンスが９０度ずつ
ずれており、かつ−方の対（Ａ、Ｃ）と他方の対（Ｂ、
Ｄ）の励磁信号の電気的位相が９０度ずれているためで
ある。

従って、出力信号ＹはＹ＝＝Ｋｓｉｎ（ωを十φ）とな
る。ここで、Ｋは定数である。

リラクタンス変化の位相φは磁性体部５５の直線位置に
所定の比例係数（又は関数）に従って比例しているので
、出力信号Ｙにおける基準信号Ｓｉｎωｔ（又はＣＯＳ
ωｔ）からの位相ずれφを測定することにより直線位置
を検出することができる。但し、位相ずれ量φが全角２
πのとき、直線位置は前述の距＠ｐに相当する。すなわ
ち、出力信号Ｙにおける電気的位相ずれ量φによれば。

距離Ｐの範囲内でのアブソリュートな直線位置が検出で
きるのである。この電気的位相ずれ量φを測定すること
によって、距離Ｐの範囲内の直線位置をかなりの高分解
能で精度よく割り出すことが可能となる。

なお、ロッド４１における磁気目盛り部４１Ｓは磁性体
部５５と非磁性体部５６に限らず、磁気抵抗変化を生ゼ
しめることのできるその他の材質を用いてもよい。例え
ば、銅等のように導電率の高い材質と鉄等のように導電
率の低い材質（非導電体でもよい）との組合せ（導電率
の異なる材質）により磁気目盛り部４１Ｓを形成し、渦
電流損に応じた磁気抵抗変化を生せしめるようにしても
よい。その場合、鉄等のロッド４１の表面に銅メツキ等
により良導電体のパターンを形成するようにしてもよい
。パターンの形状等は磁気抵抗の変化を効率よく生ぜし
ぬるものであれば、いかなる形状のものでもよい。

出力信号Ｙと基準信号ｓｉｎωｔ　（又はｅｏｓωｔ）
との位相ずれ量φを求めるための手段は適宜に構成する
ことができる。第１３図はこの位相ずれ量φをデジタル
量で求めるようにした回路例を示す図である。

第１３図において、発振部６１は基準の正弦信号ｓｉｎ
ωｔと余弦信号ｃｏｓωｔを発生する回路であり、位相
差検出回路６２は位相ずれ量φを測定するための回路で
ある。

クロック発振器６３がら発振されたクロックパルスＣＰ
がカウンタ６４でカウントされる。カウンタ６４は例え
ばモジュロＭであり、そのカウント値がレジスタ７５に
与えられる。カウンタ６４の４／Ｍ分周された出力から
は、クロックパルスＣＰを４／Ｍ分周したパルスＰｃが
取り出され、１／２分周用のフリップフロップ６５のＣ
入力に与えられる６ フリップフロップ６５のＱ出力から出力されるパルスｐ
ｂはフリップフロップ６９に加わり、＊Ｑ　（Ｑの前の
傘は反転出力を意味する）出力から出力されたパルスＰ
ａはフリップフロップ６６に加わり、これらフリップフ
ロップ６６及び６９の出力がローパスフィルタ６７．７
０及び増幅器６８．７１を介して、正弦信号ｓｉｎωｔ
と余弦信号ｃｏｓωｔとして、コイルアンセンブリ５１
に供給される。

カウンタ６４におけるＭカウントがこれら基準信号ｓｉ
ｎωｔ、ｃｏｓωｔの２πラジアン分の位相角に相当す
る。すなわち、カウンタ６４の１カウント値は２π／Ｍ
ラジアンの位相角を示している。

コイルアッセンブリ５１の出力信号Ｙは増幅器７２を介
してコンパレータ７３に加わり、出力信号Ｙの正・負極
性に応じた方形波信号がコンパレータ７３から出力され
る。このコンパレータ７３の出力信号の立ち上がりに応
答して立ち上がり検出回路７４からパルスＴｓが出力さ
れ、このパルスＴｓに応じてカウンタ６４のカウント値
をレジスタ７５に書き込む。その結果、位相ずれ量φに
応じたデジタル値Ｄφがレジスタ７５に取り込まれる。

これによって、シリンダロッド４１の直線位置をアブソ
リュートで、しかも高精度に検出することが可能となる
。

なお、上述の実施例では、スポット溶接機としてポータ
プルタイプの溶接ガンを例に説明したが、加圧力を加圧
シリンダによって発生するようなタイプのスポット溶接
機であれば、いかなるタイプの溶接機であっても同様の
構成を適用できる。

なお、本発明の実施にあたっては、第１１図〜第１３図
に示したような溶接機に限らず、他の任意のタイプの溶
接機及び板圧検出手段若しくは電極間距離検出手段を使
用してもよいのは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、スポット溶接部の接合状態を精度よく
判定することができる。

また、本発明の検査方法は非破壊検査法なので、これを
用いて接合状態を監視しながら溶接条件を自動的に設定
し、接合状態を良好に保持しながらスポット溶接を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスポット溶接部の検査方法を実現する
ための良否判定手段の詳Ｉｗ楕成を示す図。 第２図は本発明のスポット溶接部の検査方法の概念を説
明するためのスポット溶接時における電極間距離の変位
特性を示す図、 第３図は本発明のスポット溶接検査方法を実現するため
の検査装置の全体構成のＲ＠を示す図。 第４図は第１図の良否判定手段の動作を説明するための
タイミングチャート図、 第５図は本発明のスポット溶接検査方法を実現するため
の良否判定手段の他の実施例を示す図、第６図は第５図
の他の実施例の良否判定手段を説明するためのスポット
溶接時における電極間距離の変位特性を示す図、 第７図はスポット溶接制御システムの全体構成の概略を
示す図、 第８図は第７図の良否判定手段の詳細構成を示す図、 第９図は第８図の良否判定手段の動作を説明するための
タイミングチャート図、 第１０図はスポット溶接の各工程における電極間距離の
変化を示し、従来のスポット溶接部の検査方法を説明す
るための図、 第１１図は本発明において使用することが可能なスポッ
ト溶接機の一例を示す全体構成概略図、第１２図は第１
１図の加圧シリンダ及び位置検出器の詳細構成を示す図
。 第１３図は第１１図の位置検出器からの検出信号を位置
信号に変換する位置変換手段の構成を示す図である。 ３０．３１・・・被溶接板材、３２．３３・・・チップ
電極、３４．３８・・・溶接電流制御手段、３５・・・
電極間距離検出手段、３６．３９・・・良否判定手段、
３７・・・表示手段

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも２枚の被溶接板材を重ね合わせ、その
   両面を２つの電極で挟み、前記被溶接板材に圧力を加え
   ながら前記電極間に通電することによって前記被溶接板
   材を溶接するスポット溶接において、スポット溶接部の
   良否を判定する検査方法であって、 通電終了直後の所定の加圧保持時間における前記スポッ
   ト溶接部の板厚の収縮量を検出し、この収縮量に基づい
   て前記スポット溶接部の接合状態の良否を判定すること
   を特徴とするスポット溶接部の検査方法。
2. （２）少なくとも２枚の被溶接板材を重ね合わせ、その
   両面を２つの電極で挟み、前記被溶接板材に圧力を加え
   ながら前記電極間に通電することによって前記被溶接板
   材を溶接するスポット溶接において、スポット溶接部の
   良否を判定する検査方法であって、 通電終了直後の所定の加圧保持時間において変化する前
   記スポット溶接部の板厚を前記通電終了時点の前記板厚
   を基準として前記加圧保持時間内で積分した値を求め、
   この積分値に基づいて前記スポット溶接部の接合状態の
   良否を判定することを特徴とするスポット溶接部の検査
   方法。
3. （３）前記被溶接板材の板厚を前記２つの電極間の距離
   に基づいて検出することを特徴とする請求項１又は２に
   記載のスポット溶接部の検査方法。
4. （４）前記通電終了直後の前記板厚を基準として測定し
   た前記保持加圧時間終了時点の前記板厚の値を前記収縮
   量とすることを特徴とする請求項１に記載のスポット溶
   接部の検査方法。
5. （５）通電終了直後の所定の加圧保持時間において変化
   する前記スポット溶接部の板厚を前記通電終了時点の前
   記板厚を基準として前記加圧保持時間内で積分した値を
   求める工程を更に具え、この積分値に基づいて前記スポ
   ット溶接部の接合状態の良否を更に判定することを特徴
   とする請求項１に記載のスポット溶接部の検査方法。
6. （６）通電開始時点の板厚に対する通電終了時点の板厚
   の変位量を求める工程を更に具え、この変位量に基づい
   て前記スポット溶接部の接合状態の良否を更に判定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか
   １つの請求項に記載のスポット溶接部の検査方法。
7. （７）通電開始時点の板厚に対する保持加圧時間終了時
   点の板厚の変位量を求める工程を更に具え、この変位量
   に基づいて前記スポット溶接部の接合状態の良否を更に
   判定することを特徴とする請求項１から請求項６までの
   いずれか１つの請求項に記載のスポット溶接部の検査方
   法。
8. （８）前記通電開始後に変化する前記板厚の値を前記通
   電開始時点の前記板厚を基準として前記通電時間内で積
   分した値を求める工程を更に具え、この積分値に基づい
   て前記スポット溶接部の接合状態の良否を更に判定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか
   １つの請求項に記載のスポット溶接部の検査方法。
9. （９）通電終了直後の所定の加圧保持時間において変化
   する前記スポット溶接部の板厚を前記通電終了時点の前
   記板厚を基準として前記加圧保持時間内で積分した値（
   ＳＢ）を、前記通電開始時点の前記板厚を基準として前
   記通電時間内で積分した値（ＳＡ）で除した値（ＳＢ／
   ＳＡ）を求める工程を更に具え、この値（ＳＢ／ＳＡ）
   に基づいて前記スポット溶接部の接合状態の良否を更に
   判定することを特徴とする請求項１から請求項８までの
   いずれか１つの請求項に記載のスポット溶接部の検査方
   法。
10. （１０）重ね合わされた前記被溶接板材の板厚を前記通
    電開始前に検出し、前記被溶接板材が所定枚数であるか
    どうかを判定する工程を更に具えたことを特徴とする請
    求項１から請求項９までのいずれか１つの請求項に記載
    のスポット溶接部の検査方法。
11. （１１）前記２つの電極間の距離をアブソリュートに測
    定し、前記スポット溶接を所定回数行う毎にスポット溶
    接による電極先端の摩耗量を検出する工程を更に具えた
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれ
    か１つの請求項に記載のスポット溶接部の検査方法。
12. （１２）少なくとも２枚の被溶接板材を重ね合わせ、そ
    の両面を２つの電極で挟み、前記被溶接板材に圧力を加
    えながら前記電極間に通電することによって前記被溶接
    板材を溶接するスポット溶接制御システムにおいて、 請求項１から請求項１１までのいずれか１つの請求項に
    記載のスポット溶接部の検査方法の検査結果に応じてス
    ポット溶接の溶接条件を制御する制御手段を具えたこと
    を特徴とするスポット溶接制御システム。
13. （１３）前記溶接条件としてスポット溶接の溶接電流の
    大きさ、前記通電時間及び前記圧力の少なくとも１つを
    制御することを特徴とする請求項１２に記載のスポット
    溶接制御システム。