JPH0790388B2

JPH0790388B2 - 抵抗溶接の良否判定方法及び装置

Info

Publication number: JPH0790388B2
Application number: JP1662087A
Authority: JP
Inventors: 敬三上甲; 昌治永坂; 隆文鈴木
Original assignee: 日本電装株式会社
Priority date: 1987-01-27
Filing date: 1987-01-27
Publication date: 1995-10-04
Anticipated expiration: 2010-10-04
Also published as: JPS63183782A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、抵抗溶接の良否を判定する方法およびその装
置に関する。

「従来の技術」抵抗溶接を良好に行なうための三代要素は、溶接電流、
通電時間および加圧力である。最近、溶接電流は最新の
エレクトロニクス技術によって相当に精度よく制御され
るようになって来ているし、通電時間もデジタル・タイ
マによる溶接タイマの出現により以前のものに比し格段
と正確なものになっている。これら電気的条件が比較的
に精度よく管理されるようになったのに比し、加圧力の
管理はその重要さの割にやや見逃されて来た面がある。

抵抗溶接において溶接部に発生する熱は、次の式によっ
て表わされる。

Ｈ＝0.24I²R・ｔ（cal）この式からわかるように、発熱量Ｈに関係があるものは
電流Ｉと通電時間ｔの他は抵抗Ｒのみである。この抵抗
Ｒは、主にワーク表面の顕微鏡的な形状および酸化皮膜
によって生ずるものと考えられている。平滑と見られる
ワークの金属表面も実際には微細な凹凸があり、加圧初
期の真の接触面積はみかけのそれよりも甚だ少ないので
ある。加圧力が掛かって来ると接触部は塑性変形し、接
触面積が増加し、従って接触抵抗が低下することになる
のである。一般に加圧力が低すぎると接触抵抗が高く、
不安定なため溶接スパッタが発生し、加圧力が高すぎる
と接触抵抗が低く、充分な熱量の発生が得られていない
ので良好な溶接が得られず、従って適度の加圧力という
ことが溶接品質に保つ上で重要なポイントになっている
わけである。加圧力がどのように溶接結果に影響して行
くかが動的に考察されたところによれば、第一段階では
加圧力がワークに掛けられると比較的に大きな接触抵抗
が生じ、第二段階では通電直前までの加圧により塑性変
形が進行することにより適度な接触抵抗が得られる。第
三段階以降では、電流の発熱作用によって更に塑性変形
が進行して一旦接触抵抗が低下し、その後は温度上昇に
よってワークの比抵抗が上昇し、なお発熱するというサ
イクルが進行して、溶接が始まり、かつみかけの加圧力
は上昇し、塑性変形の進行により接触面積が増加し、溶
接部位の電流密度を低下させ溶接終結に導びかれる。第
三段階以降の加圧力の変化は非常に早いものである。

従って、加圧初期における加圧力と、通電直前までの加
圧力に追従した溶接電極の動き、つまり加圧力追従性と
をモニタリングすることが、抵抗溶接の良否を判定する
上において極めて重要である。

従来の加圧力および加圧力追従性のモニタリング方法と
しては、抵抗溶接機の加圧機構部に歪ゲージによる加圧
計を組み込んでモニタリングをする方法がある。この方
法は、加圧計のセンサを溶接電極と加圧用のエアシリン
ダとの間に組み込み、通電直前の加圧力を読み取るた
め、加圧機構の剛性が悪くなり、電極平行度の確保が難
かしい。また、修理等のメンテナンスを行う場合にセン
サを取外す必要があり、大量生産工程では問題があるの
で、一般的には使用されていない。

抵抗溶接において、加圧力の変動は溶接強度の不足およ
び溶接スパッタの発生などにより溶接品質に大きな影響
を与える。特に大量生産工程においては、加圧力の異常
が発生した場合に上記のごとき溶接不良が連続的に発生
する。

「発明が解決しようとする問題点」本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので
あり、加圧機構の剛性を悪くすることなく、信頼性の高
い溶接品質を達成するための抵抗溶接の良否判定方法お
よびその装置を提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段および作用」しかして、本発明の第１発明によれば、エアシリンダの
加圧力を電圧波形に変換し、前記電圧波形のうち、前記
加圧力に追従してエアシリンダが動き始める時における
電圧値を上限および下限設定値と比較することにより、
エアシリンダの加圧力に対する追従性が適正であるか否
かを、溶接毎に判定することを特徴とする抵抗溶接の良
否判定方法が提供される。第１発明の構成によれば、エ
アシリンダの加圧力に対する追従性が悪く加圧に長い時
間を必要とする場合には、第１図に示されるようにＡ部
におけるシリンダ動き始めのエア圧が高くなっており、
シリンダ動き始めのエア圧とエアシリンダの加圧力追従
性とは相関があるので、このエア圧を電圧値に変換し、
この電圧値により加圧力追従性をモニタリングされる。

第２発明によれば、第１発明の構成に加えて前記電圧波
形のうち、前記加圧力に追従してエアシリンダが動き始
める時における第１の電圧値を求め、前記電圧波形の通
電直前における第２の電圧値を求め、前記第１の電圧値
と第２の電圧値の差電圧を算出し、前記通電直前におけ
る第２の電圧値と差電圧とを、それぞれ上限および下限
設定値と比較することにより、通電直前における溶接電
極の加圧力およびエアシリンダの加圧力に対する追従性
が適正であるか否かを、溶接毎に判定することを特徴と
する抵抗溶接の良否判定方法が提供される。この第２発
明の構成よれば、通電直前における溶接電極の加圧力
と、溶接電極の加圧力追従性の変動の幅がモニタリング
される。

第３発明は、第２発明による方法を実施するための装置
の発明である。第３発明によれば、エアシリンダの加圧
側のエア圧を電圧により検出するエア圧検出手段と、前
記エア圧検出手段により検出された電圧を電圧波形に変
換する波形変換手段と、前記電圧波形に基づいてエアシ
リンダが動き始めた時の第１の電圧値を測定する第１の
測定手段と、前記通電の時間を定める溶接タイマと波形
変換手段との信号交換により、通電直前の第２の電圧値
を測定する第２の測定手段と、前記第１の電圧値と第２
の電圧値の差電圧を算出する演算手段と、前記差電圧と
通電直前の第２の電圧値をそれぞれ上限および下限設定
値と比較する比較手段とを備えることを特徴とする抵抗
溶接の良否判定装置が提供され、第２発明の方法が自動
的に実施される。

「実施例」次に、本発明の方法および装置を実施例について説明す
る。

本実施例においては、第２図に示すごとく、溶接電流と
通電時間を制御するためのチョッパ41および溶接タイマ
を有したタイマ・コンタクト４、大電流を発生させるた
めの溶接トランス５、ワーク７を加圧通電するための溶
接電極６、および加圧機構であるエアシリンダ１から構
成されるエア加圧式抵抗溶接機に、制御装置３をエアシ
リンダ１の加圧側２に接続して構成されている。制御装
置３は、溶接時のエア圧をエア圧電圧変換器31により電
圧に変換し、さらにその電圧を電圧波形32に変換し、こ
の電圧波形32により加圧力をモニタリングする。エア圧
電圧変換器31は、例えば半導体歪センサにより構成され
ることができ、加圧力に応じた電圧を発生する。制御装
置３は、例えばCPU、タイマ、ROM、RAMおよび入出力ポ
ートなどを備えたマイクロコンピュータにより構成さ
れ、エア圧電圧変換器31から入力された時刻によって変
化する電圧を電圧波形に変換するものである。制御装置
３は上限接点33と下限接点34を有する。

「作動」抵抗溶接において、溶接電極６によりワーク７を加圧す
る加圧力は前述のごとく抵抗溶接の三大要素の一つであ
り、加圧力および加圧力追従性が不安定であると、溶接
強度を充分に確保することができないか、または溶接ス
パッタなどが発生することにより安定した溶接品質が得
られないが、本実施例はエア加圧式抵抗溶接機において
加圧力および加圧力追従性をモニタリングすることによ
り抵抗溶接の良否を判定する方法およびその装置であ
る。本実施例のモニタリング方法は、エアシリンダ１の
加圧側２におけるエア圧をエア圧電圧変換器31により測
定し、このエア圧をモニタリングする方法である。この
エア圧は、溶接電極６によりワーク７を加圧する加圧力
と比例している。また、加圧力追従性とは、溶接電極６
がエアシリンダ１の加圧力に追従してワーク７を加圧し
始めてから、ワーク７の接触面の塑性変形が終了するま
での時間であるといえる。加圧力追従性が悪い場合に
は、第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）のようにストローク
エンドまでの時間が長くなり、かつＡ部に示されるよう
に、エアシリンダ１の動き始めのエア圧が高くなるとい
う相関がある。

第２図に示された構成において、エアシリンダ１の加圧
側２に圧力エアが供給されると、エアシリンダ１によっ
て溶接電極６がワーク７に接触され、ワーク７が溶接電
極６を加圧するため、ワーク７の接触面が塑性変形を生
じる。第３図のモニタリング・シーケンスに示されるよ
うに、溶接電極６がワーク７に接触した時点から圧力電
圧変換器31の出力電圧Ｖは急激に高くなり、ワーク７の
塑性変形が開始すると、エアシリンダ１が動き始めると
共に電圧Ｖは一旦やや低くなり、ワーク７の塑性変形が
終了するまでエアシリンダ１の加圧側２のエア圧が徐々
に上昇し、電圧Ｖも次第に高くなる。エア圧電圧変換器
31の電圧Ｖは制御装置３により電圧波形32に変換され
る。エアシリンダ１の動き始めの電圧値V1は、電圧波形
32の微分値を零とする時刻の電圧値であり次式によって
求められる。

エアシリンダ１の動き始めの電圧値V1は、制御装置３に
よって測定される。次に、制御装置３は電圧波形32と溶
接タイマ42との信号交換により、溶接タイマ42のスクイ
ズタイム完了信号が発生した時点における通電直前の電
圧値V2、つまりエア圧を測定する。次に、制御装置３
は、動電直前の電圧値V2とエアシリンダ１の動き始めの
電圧値V1との差電圧△Ｖを算出する。この差電圧△Ｖ
は、溶接電極６の加圧力追従性の変動を表わす。また、
制御装置３は通電直前の電圧値V2と差電圧△Ｖを、上限
および下限設定値と比較し、当初設定された通電直前の
加圧力および溶接電極６の加圧力追従性が変動したか否
かをモニタリングする。通電直前の電圧値V2および／ま
たは差電圧ΔＶが上限設定値を上回った時は、制御装置
３の上限接点33の開閉により表示ランプなどの表示器が
作動され、下限設定値が下回った時は下限接点34の開閉
により表示器が作動される。上限設定値および下限設定
値の適正値は抵抗溶接機毎に異なるため、実験により両
設定値は求められる。なお、実験の一例である第３図の
場合において、通電直前の電圧値V2は0.3Vであり、エア
圧では3kg/cm²であった。また、加圧追従性の評価値で
あるところの、エアシリンダ１の動き始めの電圧値V1は
0.18Vであり、エア圧では1.8kg/cm²であった。

「効果」以上述べたように、本発明の方法は上記構成であり電圧
波形に基づいて抵抗溶接の良否を判定するから、通電直
前の加圧力および溶接電極の加圧力追従性などを動的に
精度よく求めることができ、適確に抵抗溶接の良否を判
定することができるという優れた効果がある。また、本
発明の装置によれば本発明の方法を自動的に実施するこ
とができると共に、エアシリンダの加圧側のエア圧を電
圧波形に変換しているため加圧機構の剛性を悪くするこ
とがないなどの優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はエア圧波形を電圧波形に変換して示す特性図、
第２図は本発明の方法を実施する装置の構成を示す構成
図、第３図はモニタリングシーケンスを示す特性図であ
る。１……エアシリンダ、２……加圧側、３……制御装置、４……タイマ・コンタクタ、５……溶接トランス、６……溶接電極、７……ワーク、31……エア圧電圧変換器、 32……電圧波形、42……溶接タイマ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接電極をエアシリンダによりワークに加
圧し、通電してワーク間を溶接する抵抗溶接において、前記エアシリンダの加圧力を電圧波形に変換し、この電
圧波形のうち、前記加圧力に応じてエアシリンダが動き
始める時における電圧値を上限および下限設定値と比較
することにより、エアシリンダの加圧力に対する追従性
が適正であるか否かを、溶接毎に判定することを特徴とする抵抗溶接の良否判定方法。
【請求項２】溶接電極をエアシリンダによりワークに加
圧し、通電してワーク間を溶接する抵抗溶接において、前記エアシリンダの加圧力を電圧波形に変換し、この電
圧波形のうち、前記加圧力に応じてエアシリンダが動き
始める時における第１の電圧値を求め、前記電圧波形の通電直前における第２の電圧値を求め、前記第１の電圧値と第２の電圧値の差電圧を算出し、前記通電直前における第２の電圧値と差電圧とを、それ
ぞれ上限および上限設定値と比較することにより、通電
直前における接触電極の加圧力およびエアシリンダの加
圧力に対する追従性が適正であるか否かを、溶接毎に判
定することを特徴とする抵抗溶接の良否判定方法。
【請求項３】溶接電極をエアシリンダによりワークに加
圧し通電してワーク間を溶接する抵抗溶接において、前記エアシリンダの加圧側のエア圧を電圧により検出す
るエア圧検出手段と、前記エア圧検出手段により検出された電圧を電圧波形に
変換する波形変換手段と、前記電圧波形に基づいてエアシリンダが動き始めた時の
第１の電圧値を測定する第１の測定手段と、前記通電の時間を定める溶接タイマと波形変換手段との
信号交換により、通電直前の第２の電圧値を測定する第
２の測定手段と、前記第１の電圧値と第２の電圧値の差電圧を算出する演
算手段と、前記差電圧と通電直前の第２の電圧値をそれぞれ上限お
よび下現設定値と比較する比較手段とを備えることを特徴とする抵抗溶接の良否判定装置。