JPS5914312B2 - 抵抗溶接部の品質保証及びチエツク方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は抵抗溶接における強度等、溶接部の品質を溶
接作業中において、自動的に保証すると共にその結果を
チェックする方法に関する。

５ 従来の例えばスポット溶接における溶接部の品質を
溶接作業中に判定し、その品質を保証する技術としては
、溶接電流モニター方式、電極チップ間の被溶接材への
投入エネルギー、すなわち、電圧×電流×通電時間によ
るモニター方式、電極チ１０ツプ間抵抗モニター方式、
電極チップの変位モニター方式、超音波による方式など
がある。

しかしながら、溶接電流モニター方式は、溶接電流を一
定に保つように監視する方法であり、電源の故障、二次
導体の断線などの発見には有効で１５あるが、電極チッ
プの圧潰、分流など、電流密度の低下による溶接部の品
質劣化はチェックできない。

被溶接材への投入エネルギーモニター方式は、溶接部に
投入される全電気エネルギーを一定に保フ０ つように
監視する方法であるが、これも実際に溶接部の品質を規
定するものがエネルギー密度であり、かつその時間的分
布であるところから、電流モニター方式とは全く同様の
欠点を有している。

電極チップ間抵抗モニター方式は、溶接中にお２５ける
電極チップ間の抵抗の変化を検出し、それを基準値と比
較する方法であるが、チップの圧潰や分流を生じた場合
には抵抗値の変動が殆んどなく、品質のチェックが困難
となる。電極チップの変位モニター方式は、溶接部の見
１０かけ上の厚さの変化を電極チップの変位として検出
し、その変位量によつて溶接部の品質を判定しようとす
る方法であり、判定方法として有効であることが知られ
ているが、スポット溶接の現場作業に適用する場合には
、ノイズの混入、微少変位■５ 測定の困難さ等により
、実際に適用するのが非常にむずかしい現状である。

超音波による方式は、超音波の溶接部における吸収や反
射を応用した方法であるが、これも前述の変位モニター
方式と同様に有効でぱあるが、電極チツプ内への超音波
振動子の挿入など、価格及び現場作業上適用困難な問題
をかかえている。

また、これらの従来の各種モニタ方式は、いずれも溶接
終了後において、その溶接部の可否をおおまかに判定し
得るにすぎず、溶接工程中にその溶接部の品質を積極的
に保証するものではなかつた。したがつて、従来の抵抗
溶接方法や、各種モニタ方式を併用しても、溶接部の品
質不良が発生し、手直しが必要となるばかりか、場合に
よつては製品を廃棄しなければならなくなることもあつ
た。

この発明は、上記のような従米の溶接部のチエツク方式
における問題点を全て解消し、不良品の発生を極力減ら
すことを目的とする。そのため、溶接電流通電中の被溶
接材を挟む電極（スポツト溶接の場合の電極チツプも含
む）間の電圧が、溶接部の品質と密接な関係を持つてい
ることを確認し、その電圧を予め良好な溶接部の品質が
得られるように設定した基準電圧曲線に倣つて変化させ
るように溶接電流を制御することによつて、抵抗溶接部
の品質を溶接過程中において積極的に保証し、さらに、
前記電極間の電圧が実際に溶接期間中設定基準電圧の許
容範囲に入つていたか否かによつて溶接部の品質をチエ
ツクする方法を提供する。

以下添付図面によつて本発明を詳細に説明する。

第１図は板厚１ｍｍの軟鋼板をスポツト溶接した場合の
電極チツプ間電圧の時間的変化の１例を示した図であつ
て、一点当りの引張剪断強度が曲線ａでは７３５ｋｇ、
曲線ｂでは６７０ｋｇ、曲線ｃでは５９５ｋｇ、曲線ｄ
では４２０ｋｇ、曲線ｅでは６５ｋｇであり、曲線Ａ，
ｂ，ｃの場合の溶接は引張剪断強度約６００ｋｇ／点以
上であり良好、曲線Ｄ，ｅの場合は引張剪断強度５００
ｋｇ／点以下で溶接不良と判定されたものである。この
場合、曲線Ａ，ｂ，ｃの電極チツプ間電圧の極大値Ｖｐ
ａ．Ｖｐｂ，Ｖｐｃはいずれも１．４Ｖを越えており、
これらの場合にはいずれも溶接部良好であるから、電極
チツプ間電圧の極大値が１．４Ｖを超えているか否かに
よつて溶接部の良否の判断が可能であることがわかる。
曲線Ａ，ｂ，ｃはまた、或る時間以上に亘つて１．４Ｖ
を越えているから、この時間を基準として溶接部の良否
を判断することも可能である。そこで、予め曲線Ａ，ｂ
又はｃのような良好な溶接部が得られる電極チツプ間電
圧の時間的変化を基準電圧として設定し、電極チツプ間
電圧が通電初期を除く溶接期間中、この設定基準電圧の
許容範囲内に入るように溶接電流を制御することによつ
て積極的に溶接部の品質を保証することが可能であり、
また検出された電極チツブ間電圧が実際に溶接期間中前
記設定基準電圧の許容範囲に入つていたか否かによつて
溶接部の品質を確実にチエツクすることができる。第２
図は溶接部の引張剪断強度と電極チップ間電圧の極大値
との関係を示したもので、引張り剪断強度とチツプ間電
圧の極大値との間の完全な対応関係があり、この関係は
、正常チツプにおいても、チツプの圧潰した場合や分流
を生じた場合にもくずれない。

図において明らかなように、例えば、チツプ間電圧の極
大値が１．４Ｖを越えると引張剪断強度６００ｋｇ／点
以上の品質が保証され、１．４Ｖより低くなるとその強
度が急激に低下することがわかる。第３図はこの発明の
方法を実施するための装置のブロツク図であり、被溶接
材１を電極チツプ２ａ，２ｂにて加圧し、溶接トランス
４の二次導体３を介して被溶接材１に必要な電流を通電
し、その通電中電極チツプ２ａ，２ｂ間の電圧を検出し
て比較判別回路６に送る。

但し、通電初期においては接触抵抗のために異常に大き
な電圧が検出されるがこれは溶接部の品質に関係しない
で、通電初期電圧カツトオフ回路５によつて除去する。
基準電圧発生器７は一定の基準電圧を発生するのではな
く、あらかじめ設定された良好な溶接部を得るために必
要な時間的に変化する電圧を発生する。比較判別回路６
は検出された電極チツプ間電圧と時間的に変化する基準
電圧とを比較し、その差を修正信号発生回路８へ送り、
ここで溶接電流修正信号に変換し、その信号で溶接電流
制御回路９を制御して、通電初期を除く全通電時間に亘
つて電極チツプ２ａ，２ｂ間の電圧を基準電圧に近づけ
させる。

そして、この電極チツプ間の電圧は比較判別回路６へ回
帰されるから、比較判別回路６は回帰された電圧が基準
電圧に許容範囲内で一致させ得たか否かを刻々と監視し
てゆく。

すなわち、前記の一致をみたときは合格と判別して溶接
部の品質を自動的に保証せしめ、また基準電圧との差が
大きすぎて制御しきれず、結果的に電極チツプ間電圧が
許容範囲を逸脱したときには、比較判別回路６から不合
格の信号を判別表示回路１０に送つてその旨を表示させ
ることにより、不合格品のチエツクを自動的におこなわ
せる。

なお、溶接電流制御回路９としては、例えばサイリスタ
等を用いた公知の交流波形制御（点弧位相制御）回路を
使用でき、また比較判別回路６としては公知のＰＩＤ制
御器を利用することができる。この発明は上述の実施例
のようなスポツト溶接に限らず、他の抵抗溶接法、例え
ばプロジエクシヨン、アプセツト、コンデンサー式等の
溶接法、あるいはシリーズ溶接にもそのまま適用し得る
ものである。但し、シリーズ溶接の場合には各電極チツ
プとバツクバ一間の電圧を検出する必要がある。また、
被溶接材としては、冷間圧延鋼板以外に表面皮膜鋼板、
ステンレス鋼板、アルミ合金板等に適用し得る。

以上説明したように、この発明の方法によれば、電流の
分流やチツプの圧潰に係りなく、溶接部の品質を溶接工
程中において積極的に保証して、不良品の発生を最少限
にすることができると共に、その最終的な品質の良否を
正確にチエツクすることができる。

また、そのための信号の検出及び処理が容易で安価に実
施出来、現場溶接に容易に適用し得るものであり、その
産業上の効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は種々の溶接状態における電極チツプ間電圧の時
間的変化を示す線図、第２図は電極チツプ間電圧の極大
値と溶接部の引張剪断強度との関係を示す線図、第３図
はこの発明の実施例を示すプロツク図である。 １・・・・・・被溶接材、２ａ，２ｂ・・・・・・電極
チツプ、４・・・・・・溶接トランス、５・・・・・・
通電初期電圧カツトオフ回路、６・・・・・・比較判別
回路、７・・・・・・基準電圧発生器、８・・・・・・
修正信号発生回路、９・・・・・・溶接電流制御回路、
１０・・・・・・判定表示回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 抵抗溶接において、通電中被溶接材をはさむ電極間
   の電圧を検出し、該電圧と、あらかじめ良好な溶接部の
   品質が得られるように設定した基準電圧の時間的変化と
   を比較し、前記電極間の電圧が通電初期を除く溶接期間
   中、前記基準電圧の許容範囲内に入るように溶接電流を
   制御するとともに、前記検出された電圧が実際に前記溶
   接期間中前記基準電圧の許容範囲に入つていたか否かに
   よつて溶接部の品質をチェックすることを特徴とする抵
   抗溶接部の品質保証及びチェック方法。