JPH0465753B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は樹脂被膜を有する金属複合材料の抵抗
溶接時に発生する金属表面の局部的な焼け、穴開
き、溶断などの瑕疵を検出方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、樹脂被膜を有する金属複合材料、例え
ば、第４図に示すように、２枚の鋼板１，１間に
適度の弾性を有する樹脂被膜もしくは樹脂層２を
形成して制振性や防音性を持たせた金属複合材料
Ａが自動車の車体材料として大量に使用されるよ
うになつてきた。

ところが、この種の金属複合材料に抵抗溶接を
施した場合、鋼板表面の溶接部以外の個所が局部
的に脹れたり、黒く焼けたり、穴が開く、溶断す
る等の瑕疵が出来ることがある。このような瑕疵
部ができた金属複合材料Ａが、例えば、自動車の
オイルパンに使用された場合には、油漏れや疲労
による破壊が生じやすくなり、自動車事故を引起
こす恐れがある。

上記瑕疵部材の発生メカニズムについては、未
だ十分に解明されていないが、本発明者等は、実
験を繰り返した結果、第４図に示すように、鋼板
１，１間に鉄粉３が混入したり、或いは鋼板の樹
脂層側にできた凸状傷により該樹脂層２が局所的
に傷んでいるような場合に、鉄粉混入個所や上記
傷のある個所、および電極の近傍で上記した種類
の瑕疵部が発生することを確認した。

このことから、鋼板間に鉄粉が混入している場
合には、該鉄粉を通して鋼板間が短絡され、樹脂
に傷がある場合には当該部が絶縁破壊されること
により、短絡電流が流れ、該短絡電流により該鉄
分が高温加熱・溶融することにより、更には、鋼
板と樹脂層との間に微小隙間が発生して該微小隙
間にスパークがずることにより、上記した鋼板表
面の焼けや穴開き等の瑕疵部ができるものと考案
される。また、電極の近傍で溶断が生じるのは、
電極と接する鋼板に大きな分流電流（短絡回路を
流れる電流）が流れ、電極周辺で過大発熱したも
のと考えられる。上記したような瑕疵は、第５図
に示すような樹脂に多量の鉄粉または金属粉を含
んだ場合にも発生することを確認した。

上記瑕疵部の発生を防止するためには、第４図
に示す如く、一方の溶接電極４が当接される鋼板
１と他方の溶接電極４が当接される鋼板１とを導
体で接続して短絡回路５を設け、鉄分混入部分等
（以下、不良発生予定部位と云う）への溶接電流
の分流量を低下させる方法が有効であると考えら
れるが、本発明者等の実験にれば、この方法によ
つても、上記した瑕疵部の発生を完全に防ぐこと
は困難であつた。本発明者等は、上記短絡回路５
を大容量のものにして上記瑕疵発生部位への分流
電流を零に低減することを試みたが、これは溶接
電流の増加を招くだけで該分流電流を零にまで低
減することは不可能であつただけでなく、多点プ
ロジエクシヨンを有するナツトと金属複合材料の
溶接においては、各プロジエクシヨン間に流れる
電流にアンバランスが生じて各プロジエクシヨン
間の溶接部（ナゲツト）の大きさに違いが生じ溶
接強度不足等の溶接不良を招く結果となつた。

なお、第５図に、短絡位置と焼け不良部発生率
（％）との関係を示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、従来の抵抗溶接法では、焼けや穴
開き等の瑕疵発生を皆無にすることはできず、ま
た、金属複合材料製造時の該金属複合材料への鉄
粉混入や傷の発生を皆無にすることは製造コスト
上困難であるので、金属複合材料の用途が、例え
ば、前記したオイルパンの如きものである場合に
は、上記瑕疵部の有無を溶接品について全数検査
をすることが必要となる。

然しながら、オイルパンの如き自動車部品は量
産されるものであるので、人手により全数検査を
行うことは生産性の大幅な低下を招きコスト上昇
をもたらすので、実質上、困難である。それ故
に、自動的に上記瑕疵部の有無を検出する方法も
しくは装置の開発が急務となつているが、未だ、
充分に信頼し得る方法もしくは装置の開発は行わ
れていないと云う問題がある。

〔発明の目的〕

この発明は上記問題を解決するためになされた
もので、金属複合材料に抵抗溶接を施す場合に生
じた焼けや穴開きおよび溶断を自動的に、且つ高
い信頼性をもつて確実に検出することができる樹
脂被膜を有する金属複合材料の抵抗溶接時におけ
る瑕疵発生検出方法を得ることを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

この発明は上記目的を達成するため、一対の溶
接電極間の電圧もしくは電流を検出してその検出
信号に溶接電源周波数より大である周波数を持つ
高周波成分が含まれているか否かを高周波分離フ
イルタにより検出し、上記高周波成分が検出され
た場合に瑕疵部が発生したものとして瑕疵検出信
号を発生せしめる構成としたものである。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すプロツク図で
あるが、これを説明する前に、本発明の原理につ
いて説明する。

本発明者等は、実験を繰り返した結果、前記し
た瑕疵部の発生時に、該不良部に発生するスパー
クの為に、対をなす溶接電極間、または、各溶接
電極とこれに接する鋼板間の電圧、電流波形に、
第３図ｂの正弦状波に符号Vhで示すように、乱
れが発生することを発見した。第３図ａの上段及
び下段に示す波形は、それぞれ、上記瑕疵部が発
生しない状態における溶接電極間電圧波形及び該
電圧波形を高周波分離フイルタを通したのちの波
形である。

即ち、上記瑕疵部が発生すると、第４図の対を
なす溶接電極間、または、各溶接電極とこれに接
する鋼板間の電圧及び電流は高周波振動し、電源
電圧成分 電圧成分Ｖに高周波成分Vhが載つた波形に変
化する。

本発明は、この高周波成分Vhを第３図ｂの下
段に示すように分離して取出し、該高周波成分の
有無に基づいて上記瑕疵部の発生の有無を判定す
るものである。

第１図において、１０は溶接電源（商用電源と
する）、１１は電圧検出器である。この電圧検出
器１１は鋼板１，１間の電圧（以下、電圧信号
Vxと云う）を取込んで図示しない増幅器に入力
する。１２は高周波分離フイルタであつて、上記
増幅器によりレベル調整された上記電圧信号Vx
が導かれる。この高周波分離フイルタ１２は電圧
信号Vxを、溶接電源１０が供給する電源電圧の
周波数（電源周波数o）以下の周波数を持つ電
源電圧成分Ｖと、電源周波数oより高い周波数
hを持つ前記高周波数成分Vhとに分離し、後者
即ち、高周波成分Vhを比較器１３に送出する。
比較器１３はしきい値電圧設定器１４に設定され
たしきい値電圧Eoと上記高周波成分Vhとのレベ
ルを比較して、Vh＞Eoである場合に、電圧パル
スである瑕疵検出信号Ｐ（Ｈレベル）を送出する。
このしきい値電圧Eoは検出誤差レベルの電圧で
ある。１５はプリツプ・フロツプであつて、瑕疵
検出信号Ｐが導かれ、該瑕疵検出信号Ｐによりセ
ツトされてセツト出力により警報表示灯（もしく
は、ブザー）１６を点灯駆動する。１７はパルス
計数器であつて、瑕疵検出信号Ｐが導かれ、該瑕
疵検出信号Ｐの発生回数を計数してその計数値Ｎ
を計数値表示器１８に送出する。なお、第４図に
示した短絡回路５は図示を省略してある。

〔作用〕

次に、この装置の動作について説明する。

金属複合材料Ａに前記した焼けや穴開きおよび
溶断等が発生しない正常溶接時には、電圧信号
Vxは電源周波数oで正弦変化する電源電圧成分
Ｖだけであるので、高周波分離フイルタ１２の出
力は無く、比較器１３の出力はＬレベルにあるの
で、瑕疵検出信号Ｐは出力されず、警報表示灯１
６や計数値表示器１８は駆動されない。

金属複合材料Ａに前記した焼けや穴開きおよび
溶断等が発生すると、その発生時、電圧信号Vx
は、前記したように振動して、上記電源電圧成分
Ｖに高周波成分Vhが載つた波形となるので、高
周波分離フイルタ１２は該高周波成分Vxを分離
して出力し、比較器１３が瑕疵検出信号Ｐを発生
する。この瑕疵検出信号Ｐが発生すると、フリツ
プ・フロツプ１５がセツトされてそのセツト出力
により表示灯１６が点灯し、上記瑕疵部が発生し
たことがオペレータに報知される。同時にパルス
計数器１７を通して表示器１８により瑕疵部発生
回数が表示される。

このように、本実施例では、上記瑕疵部が発生
すると、これが自動的に検出されて該瑕疵部の発
生と発生個所数がオペレータに報知される。

また、本実施例では、鋼板１，１間に現れる電
圧を取出して該電圧に含まれる高周波成分Vhを
検出す簡単な構成であるが、この高周波成分Vh
が上記瑕疵部に対応して発生することが実験によ
り確認されているので、瑕疵部が発生したことを
確実に検出することができる。

従つて、本実施例によれば、金属複合材料Ａの
溶接製品が量産品であつても、容易に全数検査を
実施することができるので、瑕疵のある溶接製品
が看過されて市場に供給されたり、組立られたり
する危険は確実に防止される。

なお、上記実施例では、鋼板１，１間の電圧を
取り出すよにしているが、溶接電極４，４間の電
圧を取出すようにしてもよく、また、電圧ではな
く、電流、例えば、前記した短絡回路５を流れる
電流を取出し、これを電圧信号に変換して高周波
分離フイルタ１２に入力する構成としても同様の
効果を得ることができる。

上記実施例の溶接電源１０は直流電源であつて
も同様の効果を得ることができるが、溶接電源１
０として、所望の電圧・周波数の電力を得るた
め、例えば、サイリスタの如きスイツチング素子
のオン・オフ制御により電力変換する電力変換装
置を溶接電源として使用する場合には、上記電圧
信号Vxが、上記スイツチング素子のオン及びオ
フスイツチング時に発生する高周波電圧Vswを
含むことになり、これが上記瑕疵部検出動作に対
してノイズとなるので、上記第１図の回路構成で
は、検出精度が低下する。

〔他の実施例〕

第２図は、このノイズVswによる検出精度の
低下を防止した実施例であつて、溶接電源１０と
して上記電力変換装置が使用され、しきい値電圧
設定器１９、比較器２０及びアンドゲート２１を
有する点において、第１図の実施例と相違する。

比較器２０は電圧検出器１１の出力である電圧
信号Vxとしきい値電圧設定器１９の設定電圧Vo
を比較し、｜Vx｜＞Voとなつた場合に、Ｈレベ
ルの出力を送出する。このしきい値電圧Voはス
イツチング素子のスイツチング動作に伴う高周波
電圧すなわちノイズVswのレベルより大なるレ
ベルを有する。

従つて、アンドゲート２１が比較器２０の出力
によりゲートされている間に該アンドゲート２１
を通過する比較器１３の出力（電圧パルス）は前
記瑕疵部のスパークに起因する電圧パルス、即
ち、瑕疵部検出信号Ｐだけであつて、スイツチン
グ素子のスイツチング動作に起因するものは除去
されている。

なお、第２図の実施例では、電圧信号Vxに含
まれる上記スイツチング動作に伴うノイズ対応電
圧パルスを比較器１３の後段のアンドゲート２１
で除去するようにしているが、上記スパークに起
因する高周波成分Vhが電圧信号Vxの高レベル時
にのみ現れるような場合には、しきい値電圧Vo
を高く設定して上記スイツチングに伴う高周波分
を除去したのち高周波分離フイルタ１２に供給す
るようにしてもよい。

上記電力変換装置を使用する場合、上記スイツ
チング動作に起因して電圧信号Ｖに現れるノイズ
Vswはスイツチング素子に与えられるトリガ信
号に同期するので、比較器１３が送出する電圧パ
ルス列から該トリガ信号に同期する電圧パルスを
除去するようにしてもよい。

また、上記瑕疵部が発生していない正常時に
は、上記ノイズvswが周期性を有しており、スパ
ークが発生すると比較器１３が送出する電圧パル
ス列は周期性を失うので、該周期性がくずれた場
合に、上記瑕疵部が発生したものと判定するよう
にしてもよい。

なお、金属複合材料は、上記実施例のものに限
定されるものではなく、鋼板等金属の表面に樹脂
被膜もしくは樹脂層を有するものであれば、本発
明を実施して同様の効果を得ることができる。

また、上記各実施例は、鋼板の表面に樹脂被膜
を有する金属複合材料の重ね合せ抵抗溶接の場合
であるが、本発明はこれに限定されるものではな
く、ジグルダイレクトスポツト溶接、シリーズ溶
接、マルチ溶接等の通常用いられている重ね合せ
抵抗溶接に実施しても同様の効果を得ることがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明した通り、ふくれや焼け、穴
開きおよび溶断等の瑕疵部発生時に溶接電極間の
電圧やこれを通して流れる電流に現れる高周波成
分を分離・検出して上記瑕疵部発生を検出する構
成としたことにより、該瑕疵部発生を自動的に検
出することができるので、金属複合材料溶接品の
全数検査が容易に可能となり、従来に比し、該溶
接品の生産性及び信頼性を大幅に向上することが
できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブツク図、、
第２図は本発明の他の実施例を示すブロツク図、
第３図は本発明の原理を説明するための波形図、
第４図は金属複合材料と溶接回路を示す図、第５
図は不良部発生率と短絡位置の関係を示す図であ
る。 １，１……鋼板、２……樹脂被膜、４，４……
溶接電極、１０……溶接電源、１１……電圧検出
器、１２……高周波分離フイルタ、１３，２０…
…比較器、１４，１９……しきい値電圧設定器、
１５……フリツプフロツプ、１６……警報表示
灯、１７……パルス計数器、１８……計数値表示
器、２１……アンドゲート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属表面に樹脂被膜もしくは樹脂層を形成し
   た金属複合材料に抵抗溶接を行う場合において、
   溶接部に当接される一対の溶接電極間の電圧また
   は電流もしくは上記溶接電極が当接される金属間
   の電圧または電流を検出してその取出した電圧も
   しくは電流信号に溶接電源周波数より大である周
   波数を持つ高周波成分が含まれているか否かを高
   周波分離フイルタにより検出し、上記高周波成分
   が検出された場合に瑕疵検出信号を発生せしめる
   ことを特徴とする抵抗溶接時の瑕疵発生検出方
   法。