JPH0712548B2 - 点溶接継手の品質検査方法と装置 - Google Patents

点溶接継手の品質検査方法と装置

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JPH0712548B2
JPH0712548B2 JP4500979A JP50097991A JPH0712548B2 JP H0712548 B2 JPH0712548 B2 JP H0712548B2 JP 4500979 A JP4500979 A JP 4500979A JP 50097991 A JP50097991 A JP 50097991A JP H0712548 B2 JPH0712548 B2 JP H0712548B2
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welding
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quality
electrodes
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フオルトマン、マンフレート
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Siemens AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24Electric supply or control circuits therefor
    • B23K11/25Monitoring devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Resistance Welding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、少なくとも一つの第1の金属から成り相互
に溶接しようとする部品と接触させることができ第2の
金属から成る電極を用いて実施される点溶接継手の品質
検査方法に関する。
点溶接は例えば自動車工業におけるように、金属製部品
特に板部品を相互に結合すべきような場合にしばしば使
用される。特に点溶接継手が構成部品の仮止めのために
用いられるのではなく構成部品間の最終的な結合となる
ときには、点溶接継手が運転負荷に耐えることができる
ことを保証しなければならない。電極下での十分な熱発
生と溶融部の大きさがこの種の溶接点の品質に対して極
めて重要である。例えば溶接電流が側路を経て流れる
と、このことは不十分な強度を有するいわゆるコールド
ラップを招くおそれがある。特に自動化された製造方法
の進展につれて、(例えばX線又は超音波による)それ
自体可能であり通常材料検査のために用いられる方法よ
りも少ない時間的及び装置的負担により実施できるよう
な、点溶接の品質検査の必要性が生じている。この種の
溶接継手の強制的な引きはがしによる抜き取り検査を実
施することが知られている。
この発明の課題は、それぞれ個々に行われた溶接のほぼ
同時とも言える直後に少ない負担で実施できる点溶接の
ための非破壊検査方法である。更にこの方法を溶接個所
のすぐそばで高感度の測定器を使用せずに済ませようと
するものである。また方法を実施するための装置を提供
しようとするものである。
この課題の解決は、溶接点に溶接の実施後の所定の時間
中に主として生じる温度が、部品の間に又は電極に溶接
により誘起される熱起電力の測定により求められ、測定
された温度下降の経過が品質評価の根拠にされ、この際
温度値の曲線はその下降が速いほどかつ直線からそれる
ほど、品質が一層悪いと見なされることにより行われ
る。
溶接電流は溶接の終了後に遮断され、そして異なる金属
から成る電極及び加工物自体が熱電対として働く。その
とき誘起される電圧は用いられた金属に応じて異なり、
(場合によってはクロム及びジルコニウムを添加した)
銅電極を用いた鋼(すなわち鉄)部品の溶接の特に考慮
中の場合には、溶接個所がこの時点でなお有する温度10
0K当たり約1mVである。電極間の材料が十分に融解され
て満足すべき溶接継手が実現されると、多量の融解され
た金属が比較的ゆっくりと特に連続的に冷却される。す
なわち温度曲線の形状はほぼ直線である。特に凝固熱が
解放される温度領域において上に向かう曲線の湾曲を予
想することができる。これに比べて結合しようとする部
品の周囲の固体のままであった領域での温度下降の影響
は弱い。これに反して融解が起こらないゆえに全く結合
が実現していないならば、そのときはやはり凝固熱の解
放が起こらないために温度下降の遅延が起こり得ず、温
度下降は一層急速になりかつもっと放物線形になる。こ
れらの両方の極端な場合の間には、部品の部分的にすぎ
ない融解を相互に反映する任意の数の温度下降曲線が存
在することになる。どのような限界以下で当該溶接継手
を受入れ難いと見なすかは当業者の意向による。そして
その結果として品質保証のために講じるべき措置(溶接
の繰り返し又は不良品としての加工物の選別排除)を、
当業者によく知られているように自動化して行うことも
できる。その際熱起電力の検出のために必要な測定器を
溶接個所から離して配置し、高い温度、蒸気などにより
そこで生じる負荷から引き離すことができる。品質の評
価尺度として商T0・(t1−t0)/(T0−T1)の形成の結
果を用いることができ、ここでT0は溶接後の第1の時点
t0で測定された温度を意味し、T1は第2の時点t1で測定
された温度を意味する。(t1−t0)に対する有利な値は
実験的に求めることができ、典型的には約25msとするこ
とができる。
この発明に基づく方法の一実施態様は、それ自体知られ
た方法で溶接中に測定された溶接電圧U及び溶接電流I
の値が、測定された温度下降の経過と関連づけて品質評
価の根拠にされるということにある。供給された電力P
=U×I(直流に対して)を計算装置中に記憶し続いて
新たに測定された温度値と相関させることができ、その
際ここでも例えば種々の板厚又は材料チャージに対して
許容できると見なされる商(T0−T1)/Pに対する限界値
を、実験的方法に基づき決定することができる。
低い商は(例えば加工物表面上の酸化膜又は汚れのため
に)電極と加工物との間の通電が妨げられたことを示唆
する。
部品の相反する面上に向かい合って置かれ同時に部品と
接触する二つの電極を用いて実施される慣用の方法に対
しては、この発明の別の実施態様に基づき温度が別々に
各電極で測定された電圧の間の平均値から求められる。
それにより例えば鉄表面上の寄生熱起電力及び測定中に
遮断された溶接電流の偶発的な小さい漏れ電流を相殺す
ることができる。
前記方法の実施のために適した装置は主として、相互に
溶接しようとする部品と溶接電極との間に接続可能な少
なくとも一つの電圧計、溶接工程の終了の際に信号を送
出するトリガ回路、溶接工程の終了の信号の送出後に少
なくとも一つの所定期間の開始及び終了を表示するタイ
マ、及び所定期間の開始と終了との間で起こった電圧計
の指示下降の表示装置から成る。
この発明の一実施例が図面に示され、しかも、 第1図は方法の実施のために選定された装置を、 第2図は品質評価を可能にする典型的な線図を、 第3図は信号の評価のために用いられる装置のブロック
線図を示す。
2枚の鋼板1、2は、二つの銅電極3、4を向かい合わ
せに置いて押し付けられた板1、2と接触させるという
方法で、点溶接により相互に結合される。接触に続いて
これらの板は公知の溶接電源9により電流、多くの場合
直流を供給され、このことは溶接個所5の加熱そして最
後に融解をもたらし、それにより板1、2は永続的に相
互に結合される。溶接電流の強さは電流計6により測定
され、電圧は二つの電圧計7、8により測定される。溶
接工程の終了後に、この目的のために測定領域切り換え
装置を備えるのが合目的的である電圧計7、8は、一端
をそれぞれ電極3、4のうち一つに、また他端を板1、
2に接続される。或る速度でまずゆっくりと下降する溶
接個所5の温度により板1、2と電極3、4との間には
熱起電力が誘起され、この熱起電力は異なるしかしなが
ら少なくとも二つの時点t0、t1で電圧計7、8により測
定される。多数の時点で測定されるならば、第2図に示
すように個々の溶接工程に対してそれぞれ温度下降の曲
線を描くことができ、これらの曲線のうちここには三つ
が例と見なされ符号G(良好なものに対し)、M(並の
ものに対し)及びS(不良のものに対し)により示され
ている。図から分かるように曲線Gの形状はほぼ直線で
ある。中央の時間領域ではこの曲線は上に向かう僅かな
湾曲を示し、この湾曲を右上方に示されたような連続す
る十分に満足な溶接個所5のこの温度領域で豊富に解放
される凝固熱のために起こる温度下降の遅延に帰するこ
とができる。曲線Sはこの特徴を示さないので、少なく
とも左下方に示すように非常に不十分な、場合によって
は全く不良な溶接継手と推定でき、取り分け曲線はほぼ
放物線形の形状を有する。このことは確かに加熱はされ
たがしかし融解には至らなかった板部分の最初は速やか
なそして緩慢になる冷却が存在することを示唆する。曲
線M自体はどうやらやっと許容できると見なされる溶接
の下限を定める。その形状は外部のパラメータ、例えば
設計の際に溶接点の数及び大きさに基づき計算された安
全性を考慮して決定される。ここに提案された方法は欠
陥溶接が必ず発見されることを保証するので、(例えば
溶接が完全な場合に元来必要でない補助的な溶接点の形
での)加工物の設計の際に設けられる安全性を低減する
ことができ、このことはかなりの節約をもたらすことが
できる。線図の相応の個所で種々の曲線の広がりができ
るだけ大きいように第2の時点を定めるときには、実際
の目的に対してはしばしばただ二つの時点での温度測定
で十分である。更に測定された温度が溶接工程の際に消
費された電力に比べて低過ぎると、同様に溶接が不完全
であることに由来するおそれがある。測定された温度は
必要な場合に公知の方法で一定の基準温度例えば待機温
度と関連づけることができる(図示されていない)。
溶接工程の終了後に電流計6により測定された溶接電流
がゼロに低下すると、このことは溶接点の品質を検査す
る測定の開始のためのトリガ信号として働く。この信号
は増幅されかつ整流される。必要な場合には、例えば単
相交流の半波だけで溶接されるときには、周波数倍増も
行われる。その後に本来の評価ユニットとなるように接
点開離が行われる。ピーク検出器は装置の運転開始の初
めに当たり、一般に利用可能な溶接工程が行われるとき
に下限となる電圧しきい値の高さを確定する。この値は
種々の溶接パラメータへの適合のために消去し改めて構
築することができる。電圧計7、8に由来する入力信号
が同様に増幅され、寄生信号の抑制のために分離され
る。トリガ信号ばかりでなく本来の測定信号も最後にデ
ータ処理装置中へ到達し、この装置の中で信号は溶接電
流、溶接時間、個々の測定値の検出の間に経過した期間
の数及び長さのような種々の記憶されたパラメータと相
関させられる。そして評価の結果を第2図に示すように
適当な方法で表示することができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一つの第1の金属から成り相互
    に溶接しようとする部品(1、2)と接触させることが
    でき第2の金属から成る電極(3、4)を用いて実施さ
    れる点溶接継手(5)の品質検査方法において、溶接点
    (5)に溶接実施後の所定時間中に生じる温度が、部品
    (1、2)の間に又は電極(3、4)に溶接により誘起
    された熱起電力の測定により求められ、測定された温度
    下降の経過が品質評価の根拠にされ、その際温度値の曲
    線はその下降が速いほどかつ直線からそれるほど、品質
    が一層悪いと見なされることを特徴とする点溶接継手の
    品質検査方法。
  2. 【請求項2】それ自体知られた方法で溶接中に測定され
    た溶接電圧(U)と溶接電流(I)の値が、測定された
    温度下降の経過と関連づけられて品質評価の根拠とさ
    れ、その際測定された温度下降と供給された電力(P)
    との商が小さいほど品質が一層悪いと見なされることを
    特徴とする請求の範囲1記載の方法。
  3. 【請求項3】部品(1、2)の相反する面上に向かい合
    って置かれ同時にこれらの面と接触する二つの電極
    (3、4)を用いて実施され、温度が別々に各電極
    (3、4)で測定された電圧(U)の間の平均値から求
    められることを特徴とする請求の範囲1又は2記載の方
    法。
  4. 【請求項4】a)相互に結合しようとする部品(1、
    2)と溶接電極(3、4)との間に接続された少なくと
    も一つの電圧計(7、8)と、 b)溶接工程の終了の際に信号を送出するトリガ回路
    と、 c)溶接工程の終了の信号送出後に少なくとも一つの所
    定期間(t1−t0)の開始及び終了を知らせるタイマと、 d)所定の期間の開始と終了の間に起こった電圧計
    (7、8)の指示下降の表示装置と から成ることを特徴とする請求の範囲1ないし3の一つ
    に記載の方法を実施するための装置。
JP4500979A 1990-12-13 1991-12-13 点溶接継手の品質検査方法と装置 Expired - Lifetime JPH0712548B2 (ja)

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JPH05508809A JPH05508809A (ja) 1993-12-09
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DE59108183D1 (de) 1996-10-17
ES2091456T3 (es) 1996-11-01
JPH05508809A (ja) 1993-12-09
WO1992010326A1 (de) 1992-06-25
EP0561974B1 (de) 1996-09-11

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