JPH07303975A - 電極チップの溶着状態検出方法 - Google Patents

電極チップの溶着状態検出方法

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JPH07303975A
JPH07303975A JP9872694A JP9872694A JPH07303975A JP H07303975 A JPH07303975 A JP H07303975A JP 9872694 A JP9872694 A JP 9872694A JP 9872694 A JP9872694 A JP 9872694A JP H07303975 A JPH07303975 A JP H07303975A
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work
welding
gun
chamber
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JP9872694A
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Tomohiko Ito
友彦 伊藤
Toshiya Watanabe
寿也 渡辺
Kensaku Kaneyasu
健策 金安
Kengo Takamizawa
健吾 高見沢
Daisuke Kiriishi
大輔 桐石
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電極チップとワークの溶着状態を容易かつ確実
に検出し、前記電極チップの完全溶着を防止するととも
に、溶接作業全体の効率化を可能にする。 【構成】電極チップ46、48でワークWを挟持して溶
接した後、ガンアーム22、24の開放動作時にシリン
ダ30の第2室36における圧力変化が検出される。そ
して、電極チップ46の損耗等に起因してこの電極チッ
プ46とワークWにいわゆる餅つき現象が発生すると、
検出された圧力変化が、予め設定された正常溶接状態で
の基準圧力変化よりも大きくなる。従って、電極チップ
46とワークWが溶着状態であることを、容易かつ確実
に検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スポット溶接ガン装置
を構成する電極チップとワークの溶着状態を検出するた
めの電極チップの溶着状態検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、開閉自在なガンアームに装着され
た一対の電極チップでワーク(被溶接材)を挟持した状
態で前記電極チップ間に通電することにより、このワー
クに溶接処理を施すスポット溶接が広く採用されてい
る。
【0003】この場合、スポット溶接作業を継続して行
うと、電極チップの損耗等により前記電極チップとワー
クが完全に溶着(貼り付き)するおそれがある。そし
て、電極チップとワークが完全に溶着すると、次なるス
ポット溶接を継続して行うことができず、溶接作業の中
断が惹起されて生産性が低下するとともに、前記電極チ
ップとワークを分離させる作業が必要となり、この種の
作業が相当に煩雑なものとなってしまう。
【0004】そこで、特開平1−299784号公報
(以下、従来例1という)に開示されているように、開
閉自在なスポットガンの間に被溶接材を挟んで前記スポ
ットガンに通電することにより前記被溶接材を溶接し、
この後、前記スポットガンを開いて前記スポットガンと
前記被溶接材とが電気的に通電するか否かを検査し、電
気的に導通しているときは前記スポットガンが前記被溶
接材に溶着したと判断し、前記スポットガンで再び前記
被溶接材を挟んで少なくとも1回以上再通電することに
より、前記被溶接材と前記スポットガンとの溶着部分を
溶解させることを特徴とするスポットガンの溶着解除方
法が知られている。
【0005】さらに、特開平5−305452号公報
(以下、従来例2という)に開示されているように、電
極チップを被溶接物からわずかに離した状態でガン用電
極とチェック用電極との間の導通状態を電流測定器によ
り検出し、これによって電極チップの貼り付きを速やか
かつ確実に検出することを可能にしたスポット溶接ガン
のチップ貼付検知装置が知られている。
【0006】さらにまた、特開平1−215476号公
報(以下、従来例3という)に開示されている自動溶接
機の制御装置では、溶接ガンの一対のガンアームが共に
開き側に動き始めたことが確認されたとき、ロボットの
動作指令信号を出力し、少なくとも一方のガンアームが
所定時間経過しても開き側に動き始めないとき、溶着信
号を出力する信号発生手段を設けることが開示されてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例1および従来例2では、共に電極チップとワーク
の電気的な導通状態を検出するものであり、この電極チ
ップが前記ワークに完全に貼り付いた後(完全溶着後)
の状態を検出している。また、上記の従来例3は、ガン
アームが所定時間経過しても開き側に動き始めないこと
を検出しており、これも従来例1および従来例2と同様
に、電極チップがワークに完全に溶着した後の状態を検
出している。
【0008】このように引用例1〜引用例3は、溶接チ
ップにワークが完全に溶着した後の状態を検出するもの
であり、この検出後には前記完全溶着状態にある電極チ
ップとワークを分離させる作業が必要となる。従って、
電極チップとワークを分離する際に、この電極チップま
たはワークが破損したり、前記電極チップの補修に手間
がかかる等の問題が指摘されている。
【0009】本発明はこの種の問題を解決するためのも
のであり、電極チップとワークの溶着状態を容易かつ確
実に検出することができ、これにより前記電極チップの
完全溶着を防止するとともに、溶接作業全体の効率化が
可能な電極チップの溶着状態検出方法を提供することを
目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、シリンダの作用下に開閉自在なガンア
ームに装着された電極チップでワークを挟持して溶接を
行う際、前記電極チップと前記ワークの溶着状態を検出
するための電極チップの溶着状態検出方法であって、前
記ガンアームの開放動作時に前記シリンダ内の圧力変化
を検出する工程と、前記検出された圧力変化を、予め設
定された正常溶接状態のガンアーム開放動作時における
シリンダ内の基準圧力変化と比較する工程と、前記検出
された圧力変化が、前記基準圧力変化よりも大きいと判
断された際、前記電極チップと前記ワークが溶着状態で
あると判定する工程と、を有することを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明に係る電極チップの溶着状態検出方法で
は、ガンアームの開放動作時にシリンダ内の圧力変化が
検出され、この検出された圧力変化が、予め設定された
正常溶接状態のガンアーム開放動作時におけるシリンダ
内の基準圧力変化と比較される。そして、検出された圧
力変化が基準圧力変化よりも大きいとき、電極チップと
ワークが溶着状態であると判断される。
【0012】一般に、スポット溶接工程において、正常
な溶接状態から突然に電極チップとワークの完全溶着
(ガンアーム開放動作によっても電極チップとワークが
剥がれない状態)が発生するものではなく、この電極チ
ップとワークが徐々に完全溶着に向かう現象、所謂、餅
つき現象が惹起される。この餅つき現象とは、溶着状態
の弱いものであると考えることができ、現実的には電極
チップとワークが互いに貼り着いているが、ガンアーム
が開放動作される際には、この電極チップが前記ワーク
から剥がれる状態をいい、完全溶着より弱い溶着状態を
いう。
【0013】このため、ガンアームの開放動作時に電極
チップとワークの貼り着きに起因してシリンダ内で比較
的大きな圧力変化が惹起され、これを検出することによ
って前記電極チップと前記ワークの溶着状態が容易かつ
正確に判定される。
【0014】
【実施例】本発明に係る電極チップの溶着状態検出方法
について実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下
詳細に説明する。
【0015】図1において、参照符号10は、本発明の
溶着状態検出方法を実施するための第1の実施例に係る
X型ガンであるスポット溶接ガン装置を示す。この溶接
ガン装置10は、ブラケット12を備え、このブラケッ
ト12の後方側にトランス14が装着されるとともに、
前記ブラケット12の前方側には支軸16を介してアー
ムホルダ18、20が上下に軸支されている。各アーム
ホルダ18、20には、上下一対のガンアーム22、2
4の後端部が絶縁材を介してボルト締めされ、このガン
アーム22、24にトランス14の各二次端子26がオ
ンス銅板28を介して接続される。
【0016】上側のアームホルダ18の上端側にシリン
ダ30が固定され、このシリンダ30内には、ピストン
32により第1室34と第2室36が分離形成される。
ピストン32に固着されたロッド38は、下方に突出し
ており、リンク40を介して下側のアームホルダ20に
連結される。ブラケット12には、回動シリンダ42が
設けられ、この回動シリンダ42により回動されるスト
ッパ部材44は、ガンアーム22、24に係合してこれ
らの開放時の開度を2段階に切り換えるように構成され
ている。各ガンアーム22、24の先端部には、互いに
対向して電極チップ46、48が装着されている。
【0017】シリンダ30の第1室34および第2室3
6には、ソレノイドバルブ50を介して圧縮空気供給源
52が切り換え自在に連通するとともに、前記第1室3
4および前記第2室36に、それぞれ第1圧力検出部5
4および第2圧力検出部56が連通する。
【0018】第1および第2圧力検出部54、56は、
第1および第2室34、36内の圧力を電圧値に変換
し、そのデータをそれぞれアンプ58、60からA/D
変換器62、64を介してCPU66に入力する。この
CPU66は、データ設定装置68と異常表示出力装置
70とを備えており、前記データ設定装置68によって
後述する正常溶接状態のガンアーム開放動作時における
シリンダ30内の基準圧力変化が予め設定される。
【0019】次に、このように構成される溶接ガン装置
10の動作について、本実施例に係る溶着状態検出方法
との関連で説明する。なお、図2〜図4には、ガンアー
ム22、24の溶接時から開放終了までの状態が概略的
に示されている。図5には、溶接工程におけるシリンダ
30の第2室36の内圧の変化が示されており、図5
中、SQは、ワークWを加圧して通電するまでのスクイ
ズ時間、Weは、溶接時間、HOは、鍛圧時間を示し、
A(A1 〜A4 )で示されている部分は、シリンダ30
の内圧を検出するためのサンプル時間であり、その詳細
が、図6に示されている。
【0020】まず、図1に示すように、ガンアーム2
2、24が開放された状態で、電極チップ46、48間
に被溶接材であるワークWが配設される。そして、シリ
ンダ30の第1室34に圧縮空気供給源52からソレノ
イドバルブ50を介して圧縮空気が導入されると、ピス
トン32と一体的にロッド38が下方に突出し、リンク
40を介して下側のアームホルダ20とガンアーム24
が支軸16を支点に揺動し、電極チップ48がワークW
の下面側に当接する。さらに、ロッド38が下方に突出
することにより、上側のアームホルダ18とガンアーム
22が一体的に支軸16を支点に揺動し、電極チップ4
6がワークWの上面側に当接する。
【0021】そこで、電極チップ46、48によりワー
クWが所定の押圧力で挟持された状態で、トランス14
を介してそれぞれの電極チップ46、48間に電流が供
給される。これによって、ワークWの所定の部位にスポ
ット溶接が施される(図2参照)。
【0022】次いで、ソレノイドバルブ50の切換作用
下に第2室36に圧縮空気が供給されると、ピストン3
2およびロッド38が上方に移動し、リンク40を介し
てアームホルダ20とガンアーム24が前記とは逆方向
に揺動し、まず、電極チップ48がワークWの下面側か
ら離間する(図3参照)。そして、アームホルダ20が
ストッパ部材44に当接支持されることにより、アーム
ホルダ18とガンアーム22が揺動を開始し、電極チッ
プ46がワークWの上面側から離間する(図4参照)。
【0023】この場合、電極チップ46、48でワーク
Wを挟持して溶接した後、この電極チップ46、48を
前記ワークWから離間させる動作時、すなわち、ガンア
ーム22、24の開放動作時にシリンダ30の第1室3
4および第2室36における圧力変化が検出される。
【0024】図6に示すように、溶接終了時には第1室
34内の圧力P1 が相当に高圧になる一方、第2室36
内の圧力P2 は低圧であり、ガンアーム22、24の開
放動作を行わせるべくソレノイドバルブ50が切り換え
られて前記第2室36内の圧力P2 が昇圧されるととも
に、前記第1室34内の圧力P1 が減圧される。さら
に、圧力P2 >P1 となった後、所定の時間T1だけそ
れぞれの圧力P1 、P2がほぼ同一に維持されることに
より、下側のガンアーム24が移動されて電極チップ4
8がワークWから離間する。
【0025】そして、時間T1が経過した後、アームホ
ルダ20がストッパ部材44に当接支持されており、シ
リンダ30の作用下に上側のアームホルダ18とガンア
ーム22が移動を開始する。これにより、電極チップ4
6がワークWから離間する動作を開始し、時間T2経過
後にこの電極チップ46が前記ワークWから所定の位置
まで離間して待機することになる。
【0026】ここで、正常な溶接状態では、上側のガン
アーム22が移動を開始して所定の位置に至るまでの間
において、第2室36内の圧力P2 はほぼ一定であり、
その圧力変化が基準圧力変化ΔP(図6参照)として予
めデータ設定装置68により設定記憶されている。
【0027】ところで、電極チップ46の損耗等に起因
して、この電極チップ46とワークWに、所謂、餅つき
現象が発生すると、前記電極チップ46と前記ワークW
が互いに貼り着くようにして分離可能に接着する。この
ため、餅つき現象が発生した電極チップ46をワークW
から剥がすためには、ある程度の開放力が必要となり、
この開放力に至るまで第2室36内の圧力P2 が上昇し
(図6中、P2'参照)、前記電極チップ46が前記ワー
クWから剥がれた後に正常な圧力P2 に戻る。一方、第
1室34では、圧力P2 の上昇に伴って圧力P1 が減少
し(図6中、P 1'参照)、電極チップ46がワークWか
ら剥がれた後、正常な圧力P1 に復帰する。
【0028】従って、ガンアーム22の移動動作中に、
予め設定された基準圧力変化ΔPよりも大きな圧力変化
ΔP2 が第2圧力検出部56で検出されると、CPU6
6で電極チップ46とワークWが溶着状態であると判断
され、異常表示出力装置70に表示信号が出力される。
なお、第1室34内の圧力変化ΔP1 を検出し、この圧
力変化ΔP1 を基準圧力変化ΔPと比較することによ
り、電極チップ46とワークWが溶着状態であるか否か
の判定を行うこともできる。
【0029】このように、第1の実施例では、電極チッ
プ46、48とワークWが完全に溶着する前の弱い溶着
状態(餅つき現象)を検出することができるため、この
電極チップ46、48の損耗、例えば、ワークWとの溶
融による合金化等の連続溶接作業による損耗等を予め検
出することが可能になり、前記ワークWに完全に溶着さ
れる前に前記電極チップ46、48のドレッシング処理
等を行うことができる。しかも、電極チップ46、48
がワークWに完全に溶着することがなく、従来のよう
に、互いに溶着した電極チップ46、48とワークWを
分離させる作業が不要となり、作業全体の簡素化並びに
溶接作業全体の効率化が可能になるという効果が得られ
る。
【0030】さらに、第1の実施例では、シリンダ30
の第1室34および第2室36の内圧の変化を検出する
ものであり、具体的には前記第1および第2室34、3
6に連通するエアー回路に第1および第2圧力検出部5
4、56を設けるだけでよい。従って、溶接ガン装置1
0全体の製造コストが高騰することを阻止することがで
きるとともに、従来から使用されている種々のガン装置
に容易に適用することが可能になる。
【0031】なお、溶接ガン装置10の構造では、片側
の電極チップ46のみが貼り付いた場合、ガンアーム2
2、24の開放動作中にシリンダ30の第2室36内の
圧力P2 が、図5中、時間Aの中で二点鎖線で示すよう
に多曲線波形となる。これは、下側のガンアーム24の
開放開始による第1昇圧部A1 と、シリンダ30のイナ
ーシャ減少およびこのガンアーム24の自重による第1
降圧部A2 と、上側のガンアーム22の開放開始に伴う
第2昇圧部A3 と、前記シリンダ30のイナーシャ減少
による第2降圧部A4 とが存在するからである。従っ
て、第2昇圧部A 3 および第2降圧部A4 における圧力
変化を基準圧力変化ΔPに設定することにより、電極チ
ップ46の溶着直前状態が検出されることになる。
【0032】また、他側の電極チップ48のみが貼り付
いた場合も、上記と同様である。さらに、電極チップ4
6、48が共に貼り付いた場合には、第1昇圧部A1
第1降圧部A2 の間の圧力変化が大きくなり、この電極
チップ46、48が同時に剥がれた時に第2昇圧部A3
および第2降圧部A4 が存在しなくなる(図5中、破線
参照)一方、前記電極チップ46、48が片側ずつ剥が
れる時に前記第2昇圧部A3 および第2降圧部A4 が現
れる(図5中、一点鎖線参照)。
【0033】次に、第2の実施例に係るスポット溶接ガ
ン装置100が図7に示されている。この溶接ガン装置
100は、所謂、C型ガンであり、ロボット等の手首先
端102に接続固定されたブラケット103を備え、こ
のブラケット103にトランス104が装着されるとと
もに、このトランス104には、二次端子106a、1
06b、オンス銅板108a、108bを介して可動ガ
ンアーム110と固定ガンアーム112が接続される。
可動ガンアーム110と固定ガンアーム112の先端に
は、それぞれ電極チップ114、116が装着されてお
り、この固定ガンアーム112は、シリンダ122の固
定ガンアーム支持部123に固定されている。
【0034】可動ガンアーム110は、ブラケット10
3が固定されたロッド118とコイルスプリング120
a、120bにより進退自在にフローチング支持された
シリンダ122内に配設されるピストン部124を有
し、このピストン部124により前記シリンダ122内
に第1室126と第2室128が分離形成される。第1
室126は、第1圧力検出部54に連通するとともに、
第2室128は、第2圧力検出部56に連通し、これら
は第1の実施例と同様にCPU(図示せず)に接続され
る。
【0035】このように構成される溶接ガン装置100
では、第1室126に圧縮空気が供給されることにより
電極チップ114、116でワークWが挟持され、トラ
ンス104からこの電極チップ114、116に通電さ
れて前記ワークWにスポット溶接が行われる。
【0036】次いで、第2室128に圧縮空気が供給さ
れるとともに、第1室126内の圧縮空気が外部に排出
されると、可動ガンアーム110が上昇して電極チップ
114がワークWからの離間を開始する。その際、第1
室126内の圧力Paが減圧される一方、第2室128
内の圧力Pbが昇圧され、前記可動ガンアーム110の
開放動作中、これらの圧力Pa、Pbがほぼ一定の圧力
に維持される(図8参照)。
【0037】可動ガンアーム110の開放動作時におい
て、正常な溶接状態での圧力Pa、Pbの基準圧力変化
ΔP' が予め設定されており、電極チップ114とワー
クWに餅つき現象が表れると、第2室128内の圧力P
bが異常に上昇し(図8中、P' b参照)、第1室12
6内の圧力Paが異常に減少する(図8中、P' a参
照)。これにより、第2室128内では、基準圧力変化
ΔP' よりも大きな圧力変化ΔPbが検出される一方、
第1室126内では、同様に基準圧力変化ΔP'よりも
大きな圧力変化ΔPaが検出される。
【0038】従って、第2の実施例では、第1の実施例
と同様に、電極チップ114とワークWの種々の溶着状
態を容易かつ確実に検出することができるという効果が
得られる。
【0039】次いで、図9に、第3の実施例に係る固定
式(定置式)ガンであるスポット溶接ガン装置200が
示されている。この溶接ガン装置200は、固定ガンア
ーム202と可動ガンアーム204とを備え、この固定
ガンアーム202、可動ガンアーム204の先端に電極
チップ206、208が装着される。
【0040】可動ガンアーム204は、シリンダ210
により揺動自在に構成されており、このシリンダ210
は、ピストン212によって分離形成された第1室21
4と第2室216を有し、この第1および第2室21
4、216は、第1および第2の実施例と同様に第1お
よび第2圧力検出部54、56に連通している。
【0041】このように構成される溶接ガン装置200
では、第1室214に圧縮空気が供給されてピストン2
12が下降すると、可動ガンアーム204が下方に揺動
して電極チップ206、208によりワークWが挟持さ
れる。一方、第2室216に圧縮空気が供給されると、
可動ガンアーム204が上方に揺動して電極チップ20
8がワークWから離間する。従って、第1室214と第
2室216の内圧は、図8と略同様に変化するものであ
り、第2の実施例と同様に、電極チップ208とワーク
Wの種々の溶着状態が容易かつ確実に検出される。
【0042】
【発明の効果】本発明に係る電極チップの溶着状態検出
方法では、以下の効果乃至利点が得られる。
【0043】ガンアームの開放動作時に、このガンアー
ムを駆動するためのシリンダ内の圧力変化が検出され、
この検出された圧力変化が、予め設定された正常溶接状
態の基準圧力変化と比較されることにより、電極チップ
とワークの溶着状態を容易かつ確実に検出することがで
きる。しかも、電極チップとワークの溶着状態を、完全
に溶着した状態と、ガンアームが開放動作される際に前
記電極チップが前記ワークから剥がれる弱い溶着状態
(餅つき現象)とを区別して検出することが可能にな
る。また、目視では判断できない弱い溶着状態(餅つき
現象)を定量的に検出することが可能になる。従って、
この弱い溶着状態が検出された場合に、電極チップのド
レッシング処理等を行えば、この電極チップとワークの
溶着を有効に防止できるとともに、きわめて効率的な溶
接作業が遂行される。さらに、シリンダ内の圧力変化を
検出するだけでよく、複雑な装置を用いる必要がないた
め、設備費の高騰を惹起することがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電極チップの溶着態検出方法を実
施するための第1の実施例に係るスポット溶接ガン装置
の概略構成図である。
【図2】前記溶接ガン装置によりワークを把持した状態
の説明図である。
【図3】溶接後にガンアームを開放動作する際の説明図
である。
【図4】前記ガンアームを開放した後の説明図である。
【図5】溶接作業時におけるシリンダの第2室内の圧力
と経過時間の関係図である。
【図6】前記ガンアームの開放動作時におけるシリンダ
の第1室および第2室の圧力と経過時間の関係図であ
る。
【図7】本発明方法を実施するための第2の実施例に係
る溶接ガン装置の概略構成図である。
【図8】前記第2の実施例に係る溶接ガン装置のガンア
ーム開放動作時におけるシリンダ内の第1室および第2
室の圧力と経過時間の関係図である。
【図9】本発明方法を実施するための第3の実施例に係
る溶接ガン装置の概略構成図である。
【符号の説明】
10…溶接ガン装置 12…ブラケッ
ト 14…トランス 18、20…ア
ームホルダ 22、24…ガンアーム 30…シリンダ 34、36…室 44…ストッパ
部材 46、48…電極チップ 50…ソレノイ
ドバルブ 52…圧縮空気供給源 54、56…圧
力検出部 66…CPU 68…データ設
定装置 70…異常表示出力装置 100…溶接ガ
ン装置 110…可動ガンアーム 112…固定ガ
ンアーム 114、116…電極チップ 122…シリン
ダ 126、128…室 200…溶接ガ
ン装置 202…固定ガンアーム 204…可動ガ
ンアーム 206、208…電極チップ 210…シリン
ダ 214、216…室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高見沢 健吾 埼玉県狭山市新狭山1−10−1 ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 桐石 大輔 埼玉県狭山市新狭山1−10−1 ホンダエ ンジニアリング株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリンダの作用下に開閉自在なガンアーム
    に装着された電極チップでワークを挟持して溶接を行う
    際、前記電極チップと前記ワークの溶着状態を検出する
    ための電極チップの溶着状態検出方法であって、 前記ガンアームの開放動作時に前記シリンダ内の圧力変
    化を検出する工程と、 前記検出された圧力変化を、予め設定された正常溶接状
    態のガンアーム開放動作時におけるシリンダ内の基準圧
    力変化と比較する工程と、 前記検出された圧力変化が、前記基準圧力変化よりも大
    きいと判断された際、前記電極チップと前記ワークが溶
    着状態であると判定する工程と、 を有することを特徴とする電極チップの溶着状態検出方
    法。
JP9872694A 1994-05-12 1994-05-12 電極チップの溶着状態検出方法 Pending JPH07303975A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003508227A (ja) * 1999-08-31 2003-03-04 ユニテック ミヤチ コーポレイション 空気圧式溶接ヘッド

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003508227A (ja) * 1999-08-31 2003-03-04 ユニテック ミヤチ コーポレイション 空気圧式溶接ヘッド

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