JPS61199586A - 抵抗溶接時の瑕疵発生検出方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は樹脂被膜を有する金属複合材料の抵抗溶接時に
発生する金属表面の局部的な焼け、穴開きなどの暇疵を
検出方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、樹脂被膜を有する金属複合材料９例えば、第４図
に示すように、２枚の鋼板１．１間に適度の弾性を有す
る樹脂被膜もしくは樹脂層２を形成して割振性や防音性
を持たせた金属複合材料Ａが自動車の車体材料として大
量に使用されるようになってきた。

ところが、この種の金属複合材料に抵抗溶接を施した場
合、鋼板表面の溶接部以外の個所が局部的に脹れたり、
黒く焼けたり、穴が開く等の瑕疵が出来ることがある。

このような堰疵部ができた金属複合材料Ａが、例えば、
自動車のオイルパンに使用された場合には、油漏れや疲
労による破壊が生じやすくなり、自動車事故を引起こす
恐れがある。

上記瑕疵部の発生メカニズムについては、未だ十分に解
明されていないが、本発明者等は、実験を繰り返した結
果、第４図に示すように、鋼板１．１間に鉄粉３が混入
したり、或いは鋼板の樹脂層側にできた凸状傷により該
樹脂層２が局所的に傷んでいるような場合に、鉄分混入
個所や上記傷のある個所に上記した種類の暇疵部が発生
することを確認した。

このことから、鋼板間に鉄分が混入している場合には、
該鉄分を通して鋼板間が短絡され、樹脂に傷がある場合
には当該部が絶縁破壊されることにより、短絡電流が流
れ、該短絡電流により該鉄分が高温加熱・溶融すること
により、更には、鋼板と樹脂層との間に微小隙間が発生
して該微小隙間にスパークがすることにより、上記した
鋼板表面の焼けや穴開き等の暇疵部ができるものと考察
される。

上記暇疵部の発生を防止するためには、第４図に示す如
く、一方の溶接電極４が当接される鋼板１と他方の溶接
電極４が当接される鋼板１とを導体で接続して短絡回路
５を設け、鉄分混入部分等（以下、不良発生予定部位と
云う）への溶接電流の分流量を低下させる方法が有効で
あると考えられるが、本発明者等の実験にれば、この方
法によっても、上記した瑕疵部の発生を完全に防ぐこと
は困難であった。本発明者等は、上記短絡回路５を大容
量のものにして上記暇疵発生部位への分流電流を零に低
減することを試みたが、これは溶接電流の増加を招くだ
けで該分流電流を零にまで低減することは不可能であっ
ただけでな（、多点プロジェクションを有するナツトと
金属複合材料の溶接においては、各プロジェクション間
に流れるｔ流にアンバランスが生じて各プロジェクショ
ン間の溶接部（ナゲツト）の大きさに違いが生じ溶接強
度不足等の溶接不良を招（結果となった。

なお、第５図に、短絡位置と焼は不良部発生率（％）と
の関係を示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、従来の抵抗溶接法では、焼けや穴開き等の
瑕疵発生を皆無にすることはできず、また、金属複合材
料製造時の該金属複合材料への鉄粉混入や傷の発生を皆
無にすることは製造コスト上困難であるので、金属複合
材料の用途が、例えば、前記したオイルパンの如きもの
である場合には、上記瑕疵部の有無を溶接品について全
数検査をすることが必要となる。

然しながら、オイルパンの如き自動車部品は量産される
ものであるので、人手により全数検査を行うことは生産
性の大幅な低下を招きコスト上昇をもたらすので、実質
上、困難である。それ故に、自動的に上記暇疵邪の有無
を検出する方法もしくは装置の開発が急務となっている
が、未だ、充分に信頼し得る方法もしくは装置の開発は
行われていないと云う問題がある。

〔発明の目的〕

この発明は上記問題を解決するためになされたもので、
金属複合材料に抵抗溶接を施す場合に生じた焼けや穴開
きを、自動的に、且つ高い信頼性をもって確実に検出す
ることができる樹脂被膜を有する金属複合材料の抵抗溶
接時における暇疵発生検出方法を得ることを目的とする
。

〔問題を解決するための手段〕

この発明は上記目的を達成するため、一対の溶接電極間
の電圧もしくは電流を検出してその検出信号に溶接電源
周波数より大である周波数を持つ高周波成分が含まれて
いるか否かを高周波分離フィルタにより検出し、上記高
周波成分が検出された場合に珊底部が発生したものとし
て瑕疵検出信号を発生せしめる構成としたものである。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であるが、
これを説明する前に、本発明の原理について説明する。

本発明者等は、実験を繰り返した結果、前記した瑞疵部
の発生時に、該不良部に発生するスパークの為に、対を
なす溶接電極間、または、各溶接電極とこれに接する鋼
板間の電圧、電流波形に、第３回出）の正弦状波に符号
ｖｈで示すように、乱れが発生することを発見した。第
３図（ａ）の上段及び下段に示す波形は、それぞれ、上
記瑕疵部が発生しない状態における溶接電極間電圧波形
及び該電圧波形を高周波分離フィルタを通したのちの波
形である。

即ち、上記暇疵部が発生すると、第４図の対をなす溶接
電極間、または、各溶接電極とこれに接する鋼板間の電
圧及び電流は高周波振動し、電源電圧成分 電圧成分■に高周波成分ｖｈが載った波形に変化する。

本発明は、この高周波成分ｖｈを第３図（ｂ）の下段に
示すように分離して取出し、該高周波成分の有無に基づ
いて上記暇疵邪の発生の有無を判定するものである。

第１図において、１０は溶接電源（商用電源とする）、
１１は電圧検出器である。この電圧検出器１１は鋼板１
．１間の電圧（以下、電圧信号Ｖｘと云う）を取込んで
図示しない増幅器に入力する。１２は高周波分離フィル
タであって、上記増幅器によりレベル調整された上記電
圧信号Ｖｘが導かれる。この高周波分離フィルタ１２は
電圧信号Ｖｘを、溶接電源１０が供給する電源電圧の周
波数（電源周波数ｆｏ）以下の周波数を持つ電源電圧成
分■と、電源周波数ｆｏより高い周波数ｆｈを持つ前記
高周波数成分ｖｈとに分離し、後者即ち、高周波成分ｖ
ｈを比較器１３に送出する。比較器１３はしきい値電圧
設定器１４に設定されたしきい値電圧Ｅｏと上記高周波
成分ｖｈとのレベルを比較して、Ｖｈ＞Ｅｏである場合
に、電圧パルスである暇疵検出信号Ｐ　（Ｈレベル）を
送出する。このしきい値電圧Ｅｏは検出誤差レベルの電
圧である。１５はプリップ・フロップであって、暇疵検
出信号Ｐが導かれ、該暇疵検出信号Ｐによりセットされ
てセット出力により警報表示灯（もしくは、ブザー）１
６を点灯駆動する。１７はパルス計数器であって、暇疵
検出信号Ｐが導かれ、該暇疵検出信号Ｐの発生回数を計
数してその計数値Ｎを計数値表示器１８に送出する。な
お、第４図に示した短絡回路５は図示を省略しである。

〔作用〕

次に、この装置の動作について説明する。

金属複合材料Ａに前記した焼けや穴開き等が発生しない
正常溶接時には、電圧信号Ｖｘは電源周波数ｆｏで正弦
変化する電源電圧成分■だけであるので、高周波分離フ
ィルタ１２の出力は無（、比較器１３の出力はＬレベル
にあるので、暇疵検出信号Ｐは出力されず、警報表示灯
１６や計数値表示器１８は駆動されない。

金属複合材料Ａに前記した焼けや穴開き等が発生すると
、その発生時、電圧信号Ｖｘは、前記したように振動し
て、上記電源電圧成分Ｖに高周波成分ｖｈが載った波形
となるので、高周波分離フィルタ１２は該高周波成分ｖ
ｈを分離して出力し、比較器１３が暇疵検出信号Ｐを発
生する。この暇疵検出信号Ｐが発生すると、フリップ・
フロップ１５がセットされてそのセット出力により表示
灯１６が点灯し、上記瑕疵部が発生したことがオペレー
タに報知される。同時にパルス計数器１７を通して表示
器１８により暇疵部発生回数が表示される。

このように、本実施例では、上記暇疵部が発生すると、
これが自動的に検出されて該迅疵部の発生と発生個所数
がオペレータに報知される。

また、本実施例では、鋼板１．１間に現れる電圧を取出
して該電圧に含まれる高周波成分ｖｈを検出す簡単な構
成であるが、この高周波成分ｖｈが上記暇疵部に対応し
て発生するこが実験により確認されているので、暇疵部
が発生したことを確実に検出することができる。

従って、本実施例によれば、金属複合材料Ａの溶接製品
が量産品であっても、容易に全数検査を実施することが
できるので、Ｉｌ！ｉ！疵のある溶接製品が看過されて
市場に供給されたり、組立られたりする危険は確実に防
止される。

なお、上記実施例では、鋼板ｌ、１間の電圧を取り出す
よにしているが、溶接電極４．４間の電圧を取出すよう
にしてもよく、また、電圧ではなく、電流、例えば、前
記した短絡回路５を流れる電流を取出し、これを電圧信
号に変換して高周波分離フィルタ１２に入力する構成と
しても同様の効果を得ることができる。

上記実施例の溶接電源１０は直流電源であっても同様の
効果を得ることができるが、溶接電源１０として、所望
の電圧・周波数の電力を得るため、例えば、サイリスタ
の如きスイッチング素子のオン・オフ制御により電力変
換する電力変換装置を溶接電源として使用する場合には
、上記電圧信号Ｖｘが、上記スイッチング素子のオン及
びオラスイツチング時に発生する高周波電圧Ｖｓｗを含
むことになり、これが上記瑕疵部検出動作に対してノイ
ズとなるので、上記第１図の回路構成では、検出精度が
低下する。

〔他の実施例〕

第２図は、このノイズＶｓｗによる検出精度の低下を防
止した実施例であって、溶接電源１０として上記電力変
換装置が使用され、しきい値電圧設定器１９、比較器２
０及びアントゲ−）２１を有する点において、第１図の
実施例と相違する。

比較器２０は電圧検出器１１の出力である電圧信号Ｖｘ
としきい値電圧設定器１９の設定電圧Ｖｏを比較し、１
■ｘ１〉ｖｏとなった場合に、Ｈレベルの出力を送出す
る。このしきい値電圧■０はスイッチング素子のスイッ
チング動作に伴う高周波電圧すなわちノイズＶｓｗのレ
ベルより大なるレベルを有する。

従って、アンドゲート２１が比較器２０の出力によりゲ
ートされている間に該アンドゲート２１を通過する比較
器１３の出力（電圧パルス）は前記暇疵部のスパークに
起因する電圧パルス、即ち、暇疵部検出信号Ｐだけであ
って、スイッチング素子のスイッチング動作に起因する
ものは除去されている。

なお、第２図の実施例では、電圧信号Ｖｘに含まれる上
記スイッチング動作に伴うノイズ対応電圧パルスを比較
器１３の後段のアンドゲート２１で除去するようにして
いるが、上記スパークに起因する高周波成分ｖｈが電圧
信号ＶｘＯ高レベル時にのみ現れるような場合は、しき
い値電圧■０を高く設定して上記スイッチングに伴う高
周波骨を除去したのち高周波分離フィルタ１２に供給す
るようにしてもよい。

上記電力変換装置を使用する場合、上記スイッチング動
作に起因して電圧信号Ｖに現れるノイズＶｓｗはスイッ
チング素子に与えられるトリガ信号に同期するので、比
較器１３が送出する電圧パルス列から該トリガ信号に同
期する電圧パルスを除去するようにしてもよい。

また、上記暇疵部が発生していない正常時には、上記ノ
イズｖｓｗが周期性を有しており、スパークが発生する
と比較器１３が送出する電圧パルス列は周期性を失ので
、該周期性がくずれた場合に、上記暇疵部が発生したも
のと判定するようにしてもよい。

なお、金属複合材料は、上記実施例のものに限定される
ものではなく、鋼板等金属の表面に樹脂被膜もしくは樹
脂層を有するものであれば、本発明を実施して同様の効
果を得ることがてきる。

また、上記各実施例は、鋼板の表面に樹脂被膜を有する
金属複合材料の重ね合せ抵抗溶接の場合であるが、本発
明はこれに限定されるものではなく、ジグルダイレクト
スポット溶接、シリーズ溶接、マルチ溶接等の通常用い
られている重ね合せ抵抗溶接に実施しても同様の効果を
得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明した通り、ふくれや焼け、穴開き等の
暇疵部発生時に溶接電極間の電圧やこれを通して流れる
電流に現れる高周波成分を分離・検出して上記暇疵部発
生を検出する構成としたことにより、該暇疵部発生を自
動的に検出することができるので、金属複合材料溶接品
の全数検査が容易に可能となり、従来に比し、該溶接品
の生産性及び信頼性を大幅に向上することができる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブック図１、第２図は
本発明の他の実施例を示すブロック図、第３図は本発明
の詳細な説明するための波形図、第４図は金属複合材料
と溶接回路を示す図、第５図は不良部発生率と短絡位置
の関係を示す図である。 １．１−鋼板、２−樹脂被膜、４．４−溶接電極、１〇
−溶接電源、１１−電圧検出器、１２・−高周波分離フ
ィルタ、１３．２０・−比較器、１４．１９−・・しき
い値電圧設定器、１５−フリップフロップ、１６−・−
警報表示灯、１７−パルス計数器、１　Ｂ−計数値表示
器、２１−アンドゲート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属表面に樹脂被膜もしくは樹脂層を形成した金
   属複合材料に抵抗溶接を行う場合において、溶接部に当
   接される一対の溶接電極間の電圧または電流もしくは上
   記溶接電極が当接される金属間の電圧または電流を検出
   してその取出した電圧もしくは電流信号に溶接電源周波
   数より大である周波数を持つ高周波成分が含まれている
   か否かを高周波分離フィルタにより検出し、上記高周波
   成分が検出された場合に瑕疵検出信号を発生せしめるこ
   とを特徴とする抵抗溶接時の瑕疵発生検出方法。