JPS5961580A - スポツト溶接における溶接強度の監視方法およびその装置 - Google Patents

スポツト溶接における溶接強度の監視方法およびその装置

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JPS5961580A
JPS5961580A JP16843882A JP16843882A JPS5961580A JP S5961580 A JPS5961580 A JP S5961580A JP 16843882 A JP16843882 A JP 16843882A JP 16843882 A JP16843882 A JP 16843882A JP S5961580 A JPS5961580 A JP S5961580A
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Japan
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circuit
voltage
welding
energization time
welding gun
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Yoshiaki Nagasawa
長沢 義明
Akira Matsuyama
松山 旭
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Toyota Auto Body Co Ltd
Toyota Shiyatai KK
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Toyota Auto Body Co Ltd
Toyota Shiyatai KK
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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)
  • Resistance Welding (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、検出機構を被溶接材から遠く前方た位t#
 K取り付けてもスポット溶接の強度が非常に精度よく
検出でき、溶接現場で多い通電中の11.源変動やスパ
ッタなどの影響も受けないようにすると共に、特に亜鉛
メッキ鋼板を溶接するときに生じ易かったスポット溶接
不良を自動的に監視できるようにした、スポットm接に
おける溶接強度の監視方法およびそのi IM’ K関
するものである。
スポット溶接は鋼板を使用する製品の種々のものに多く
使用されるが、近年その溶接不良が増大する傾向にある
。すなわち、従来は一般に軟鋼板が被溶接材であったこ
とがら通電不良も生じにくく、また技術の進歩により年
々不良件数も減少してきていたが、軟鋼板に代って新材
料が使用されてくるに及んで、溶接不良の発生率が増大
する傾向が見られるようになったのである。
新材料としては、亜鉛鋼板や高張力鋼板がある。これら
の材料はスポット溶接をするに当り、従来の軟鋼板に比
較1−で非常にシビアに電流監視を行なわないと溶接不
良が出るのである。そこで溶接電流を監視することが心
安となるが、溶接不良の原因は通電電流の不足(+@接
不良の約50%の原因)のほか、電極合い不良(同約1
5係)、その他(同20%)があり、溶接電流監視によ
る溶接不良の検出は50%に止まることKなって、それ
以上は望めない問題があった。
そこで単に溶接電流を検出するのみのものではない亮度
の監視装置の出現が望寸れるようになった。この点につ
いては工夫がなされ、より正確に、より簡単に、そして
コスト的にも有利な溶接強度監視装置が開発されて、本
田に0人によってすでに特許出願されている(lPl開
昭56−109178号)。またこの特許出かJtK係
る技術をさらに進歩させた技術も完成して、やはり本出
願人から別に特許出願がなされている(%開昭57−6
2876号および特開昭57−94479号)。
これらの技術により、従来溶接不良が多く発生した新材
料の溶接にあっても、溶接不良の発生率を極端に低く(
あるいは皆無に)することに成功したが、被溶接材が亜
鉛メッキ鋼板である場合にのみ、い捷ひとつの改良の余
地があった。すなわち、亜鉛メッキ鋼板は、スポット溶
接を行なう際に、表面処理層が溶接電流で変態するとき
にその抵抗降下電、圧が発生するので、この電圧を被溶
接材自体が溶融し接合する時の抵抗降下で発生する電圧
と区別し々いと、監視精度が低下することになるからで
ある。
この発明はこの問題を解決するためになされたものであ
る。この発明のうちの第1の発明を図について説明する
と、まず第1図は、溶接ガン電極に接続されたリード線
によって取り出された検出電圧■の成分を示すものであ
る。この図に示すように、検出電圧Vの中には、真の電
極間電圧成分(有効成分) VRと、誘導ノイズ成分(
リアクタンス成分を含む) VNと、溶接ガンを極抵抗
成分Vrとが含まれているものである。
スポット溶接において溶接強度の真の値を知るには、ス
ポット溶接に有効成分として作用する真の電極間電圧成
分VRのみを取り出さなければならない。しかしながら
第1図の検出電圧Vから単純に誘導ノイズ成分VNと、
溶接ガン電極抵抗成分■rとを除去したのみでは、第2
図に示すように、精度よく除去できない成分VAが残存
してしまう。また被溶接物が亜鉛メッキ鋼板であるとき
には、第2図に示すように、通電時間の初期において、
表面処理層によって電圧VBが発生する。
そこで菓1の発明では、上記した成分VAとともに成分
VBも除去して、真の溶接強度を知るようにしたもので
ある。これを第3図について説明すると、まず溶接ガン
電極の両極間に印加される電極間電圧V(第3図(a)
)から亜鉛メッキ層で発生する電圧VB(第3図(b)
)を減する。この電圧VBは時間に従って変化するもの
で、その値は、全く溶着しない場合の電圧E。(ナゲツ
トなし)の雷、圧変化から実験的に求めるものである。
この電圧変化Eは、E = E0ε−αtの関数に近似
することが実験的に確認されている。なお電圧E。と定
数εの値は、亜鉛メッキ層の厚さと材質により決せるこ
とが確認されている。第3図(C)は電極間電圧Vから
亜鉛メッキ層で発生する電圧VBを減じた結果を示すも
のである。
第6図(d)巾、第3図’(e)に示した電圧と、第1
図に示す検出電圧■から、誘導ノイズ成分■とMH=J
Fガン電極抵抗成分Vrとを除去した後の成分を積分し
た後の電圧波形である。この値から、最小電圧を通電時
間中積分した値(第3図(e))を減算して、第3図(
f)に示すような有効成分の積分値を得、これをあらか
じめ設定した基準電圧値と比較するのである。この比較
結果により、溶接強度を監視することになる。
次に第2の発明の一実施例を第4同について説明する。
この第2の発明を実施するとき、第1の発明を用いるこ
とになる。第4図において1は溶接トランスであって、
この溶接トランス1には溶接ガン電極2,6が接続され
ている。
ξ 溶接ガン電極2.乙の先端のチップ4.5間は被溶接物
(亜鉛メッキ鋼板)6.7が挾持され、溶接電流が流れ
ることになる。8は電圧検出回路であって、溶接ガン電
極2.3間に印加される電圧を検出するものである。こ
の電、圧検出回路8の出力側には、次に説明する誘導ノ
イズ成分除去回路9と溶接ガン電極抵抗成分除去回路1
0とが順次接続され、その後段に処理回路11が接続さ
れている。
誘導ノイズ成分除去回路9は、サンプルホールド回路1
2と零クロスタイミング回路13とから成っている。そ
して前述の電圧検出回路8の出力信号はサンプルホール
ド回路12が受け、その出力を溶接ガン電極抵抗成分除
去回路10の加算回路14の1つの入力端に与えるよう
になっている。誘導ノイズ成分除去回路9の一部を成す
零クロスタイミング回路13と溶接カン電極抵抗成分除
去回路10の一部の加算回路14の1つの入力端の間に
は、溶接電流の通電開始と終了を検出する通電開始終了
信号発生回路15と、関数発生回路16とが直列に接続
さねでいる。
溶接ガン霜、極6にはトロイダルコイル17が巻かねて
おり、微分電流検出回路18を介し7て、誘導ノイズ成
分除去回路9の零クロスタイミング回路16の入力側に
接続されている。また微分電流検出回路18の出力の一
部は積分回路19を介して、溶接ガン電極抵抗成分除去
回路10のサンプルホールド回路20の入力側にも加え
られるようになっている。
溶接ガン電極抵抗成分除去回路10のサンプルホールド
回路20の出力側は、極性反転回路210入力側と、電
流低下補正回路22のピークホールド回路23の入力側
と差動アンプ2401つの入力側に接続されている。ピ
ークホールド回路23の出力側は差動アンプ24の他の
1つの入力側に接続されている。そしてとの差動アンプ
24の出力側は、前述の加算回路14の1つの入力端に
接続されている。また前述の極性反転回路21の出力側
も、可変抵抗器25を介して加算回路14の1つの入力
端に接続されている。加温1回路14は4つの入力端に
入力された4つの信号を加算することになる。
加算回路14の出力側は処理回路11の積分回路26の
入力側と、最小電圧メモリ回路27の入力側に接続され
ている。処理回路11には通電時間メモリ回路28も設
けられていて、誘導ノイズ成分除去回路9の零クロスタ
イミング回路13の出力信号を受けるようになっている
29は第1の演算回路である。この第1の演算回路29
は、その入力側に接続さノ]た最小箱、圧メモリ回路2
7と通電時間メモリ回路28に記憶さ゛れだ最小電圧と
通電時間とを乗算するものである。
60は第2の演算回路である。この第2の演算回路60
は、第1の演算回路29からの出力を積分回路26から
の出力から減算するものであるので、入力側にはこれら
が接続されている。
そして出力側には、この第2の演舞0回路60の出力を
上下限設定回路31からの信号と比較する比較判定回路
32が接続されている。そしてこの比較判定回路32の
出力側には、出力表示回路33が接続されている。
このように構成されたこの装置は次のように作用する。
才ず、電圧検出回路8が検出する溶接ガン電極2,3間
の電圧Vのうち、誘導ノイズ成分除去回路9によって、
真の電極間電圧以外の成分である誘導ノイズ成分(リア
クタンス成分を含む) VNが除去される。この除去は
、トロイダルコイル17によって検出された電流が微分
電流検出回路18によって処理され、dI/d。
−〇のときに電流が検出され、この電圧が零クロスタイ
ミング回路13によって定められるタイミングで一部サ
ンプルホールド回路12に与えられて行なわれる。
次に溶接ガン電極抵抗成分の除去は、被溶接物6.7を
入わずにチップ4,5を空打ちし、その時の電圧と電流
(微分電流を積分したもの)を零クロスタイミング回路
16に与え、この出力信号を所定のタイミングで2つの
ザンプルボールド回路12’、20に与える。そして電
流側は極性反転回路21によって極性反転した後、加算
回路14によって加算し、この結果が零になるように可
変抵抗器25を調整することによって除去することがで
きる。
亜鉛メッキ層で発生する電圧の除去は次のように行なう
。まず、実験的に求めた関数E=Eoじαtの電圧が極
性反転して発生する関数発生回路16を溶接ガン電極2
.5への通電開始と同時に起動させる。この電圧を加算
回路14に加えることにより、亜鉛メッキ層で発生する
電圧は、前述した誘導ノイズ成分および溶接ガン抵抗成
分の除去と同期して除去されることになる(tP。
5図(a)ないしくc)参照)。
被溶接材抵抗成分の除去は次のようKして行なわれる。
すなわち、加算回路14の出方電圧は溶接ガン電極2,
3の通電時間中、積分回路26によって積分する。また
加算回路14の出力電圧の最小電圧は最小電圧メモリ回
路27で記憶される。そしてこの電圧は、通電時間メモ
リ回路28の出力信号である通電時間に、第1の演算回
路29によって乗算さtする。
この乗算によって被溶接材抵抗成分に相当する積分電圧
を求めることができる。次に第2の演算回路60により
、積分回路26の出力信号である積分値から第1の演算
回路29の出力を積分した値の減算全する(第3図(d
)ないしくf)参照)。この結果を比較判定回路62で
、上下限設定回路31によってあらかじめ設定された値
と比較することにより、被溶接材抵抗成分の除去をする
ことができる。この結果は出力表示回路56で表示され
ることになる。
この発明は上述のように構成したものであるから、検出
機構を′$溶接物6.7から遠くはなれた位置に取付け
てもスポット溶接の強度が非常に精度よく検出できる利
点がある。また被溶接物6.7が亜鉛メッキ鋼板である
場合、有効成分の積分値と溶接強度の相関が低く、この
ために従来溶接不良の検出精度が不充分であったのを、
との発ワによれば充分に高い精度で検出できることにな
り、溶接不良の発生をほぼ確実に抑制することができる
ことになる。さらに通電時間中の最小電圧を記憶し、ま
た通電時間を記憶してデータ処理をするので、被溶接物
6゜7に流れる電流にたとえ変動があっても、その影響
を受けない特長もある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明を理論的に説明するだめの電圧と時間
との関係を示す線図、 第2図は第1図のものの一部の成分を除去した後の状態
を示す線図、 第3図(a)、’ (b)、 (c)、 (d)、 (
e)、 (f)は、第1の発明の過程を示す線図、 第4図は第2の発明の一実施例の回路図である。 1・・・溶接トランス   2,3・・・溶接ガン電極
4.5・・・チップ     6.7・・・被溶接物8
・・・箱1圧検出回路 9・・・誘導ノイズ成分除去回路 10・・・溶接ガン市、極抵抗成分除去回路11・・・
処理回路 15・・・通電開始終了信号発生回路 16・・・関数発生回路 18・・・微分電流検出回路 19.26・・・積分回路 2ン・・最小電圧メモリ回路 28・・・通電1時間メモリ回路 29・・・第1の演算回路 30・・・第2の演算回路 31・・・上下限設定回路  62・・・比較判定回路
63・・・出力表示回路

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)亜鉛メッキ鋼板のスポット溶接において、溶接ガン
    電極に印加される溶接電圧を検出し、この検出された溶
    接知′、圧から誘導ノイズ成分および溶接ガン電極抵抗
    成分を除去して有効溶接電圧を得、該有効溶接電圧から
    、実験的に求めた一定関数で変化する亜鉛メッキ層で発
    生する電圧を減じ、該減じた後の電圧と通電時間中にお
    けるその最小電圧との電圧差を通電時間中積分し、その
    積分値とあらかじめ設定した基準電圧とを比較測定する
    ことにより溶接強度を監視するスポット溶接における溶
    接強度の監視方法。 2)亜鉛メッキ鋼板のスポット溶接機において、溶接ガ
    ン電極に印加される電圧を検出する電圧検討回路と、該
    電圧検出回路Q、出力側に順次接続される誘導ノイズ成
    分除去回路および溶接ガン電極抵抗成分除去回路と、前
    記誘導ノイズ成分除去回路の一部を成す零クロスタイミ
    ング回路と溶接ガン電極抵抗成分除去回路の一部の加算
    回路の1つの入力端の間に接続された通電開始終了信号
    発生回路および亜鉛メッキ層で発生する電圧変化の関数
    を発生する関数発生回路と、前記誘導ノイズ成分除去回
    路および溶接ガン電極抵抗成分除去回路により非有効成
    分を除去した後の有効溶接型。 圧を通電時間中積分する積分回路と、通電時間中におけ
    る最小電圧を記憶する最小電圧メモリ回路と、通電時間
    を記憶する通電時間メモリ回路と、これらのメモリ回路
    に記憶された最小電圧と通電時間とを乗算する第1の演
    算回路と、該第1の演算回路からの出力を前記積分回路
    からの出力から減算する第2の演算回路と、該第2の演
    算回路からの出力値とあらかじめ設定された基準電1圧
    とを比較測定する比較測定回路と、該比較測定回路から
    の出力により良否判定表示する表示装置とを具備するこ
    とを特徴とするスポット溶接における溶接強度の監視装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0830914A1 (en) * 1996-09-24 1998-03-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of controlling welding conditions of a resistance welder
US6140825A (en) * 1997-05-14 2000-10-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and apparatus for evaluating quality of resistance welds
US6518536B2 (en) 2000-03-30 2003-02-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Joining equipment

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