JPS63123579A - 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
の発生を検出する方法に関するものである。

［従来の技術］ 近年、鋼板間に樹脂被膜を有して制振性や防音性をもた
せた金属複合材料が、自動車の車体等の材料として大量
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、穴が開く等の暇疵が発生することがある
。このような珊疵部のできた金属複合材料が、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
労による破壊を生じやすくなる。

このような暇疵部は、鋼板間に樹脂被膜の代わりに鉄粉
が混入したり、鋼板の樹脂被膜側に凸状傷ができている
ような場合に、上記の鉄粉混入個所や凸状傷部分に発生
することが確認されている。

つまり、鋼板間に鉄粉が混入している場合には、この鉄
粉を通して鋼板間が短絡されて、短絡電流が流れ、この
短絡電流により上記鉄粉が高温加熱・溶融されて暇疵部
ができる一方、樹脂被膜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、鋼板と樹脂被膜との間に微
小間隔が形成され。

この微小間隔にスパークが生じて珊疵部ができるものと
考察される。

ところで、一般に、鋼板間に樹脂被膜を有した金属複合
材料に抵抗溶接を施す場合、第５図（ａ）に示すように
、溶接電極間（または鋼板間）の電圧（および電流）は
、正弦波をサイリスタ等のスイッチング信号で制限した
波形となるが、溶接中に鋼板表面の焼けや鋼板の穴開き
等の暇疵部が生じる際には、上記波形に符号ｖｈで示す
ような乱れ（高周波歪）が発生する。

このような高周波歪を検知して瑞疵部の発生を検出する
ために、従来、第４図に示すような装置を用いて、高周
波成分ｖｈを第５図（ｂ）に示すように分離して取り出
し、この高周波数成分ｖｈの有無に基づいて珊疵部の有
無を判定することが行なわれている。

即ち、第４図において、１，１は鋼板、２は鋼板１，１
間に介装されて金属複合材料Ａを構成する樹脂被膜、４
，４は鋼板１，１の溶接部にそれぞれ当接して溶接を行
なう一対の溶接電極、１０は溶接電極４，４へ電力を供
給する溶接電源（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という）を取り込んで図示しない増
幅器に入力するものである。

また、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（１！源周波数ｆ
、）以下の周波数をもつ電源電圧成分Ｖと、電源周波数
ｆ０よりも高い周波数ｆｈをもつ上記高周波成分ｖｈと
に分離し、後者つまり高周波成分ｖｈを比較器１３へ送
出するものである。

この比較器１３は、しきい値電圧設定器１４に設定され
たしきい値電圧Ｅ０と上記高周波成分ｖｈとのレベルを
比較して、Ｖｈ＞Ｅ、である場合に、電圧パルスである
瑠疵検出信号Ｐ（Ｈレベル）を出力するものである。な
お、しきい値電圧Ｅ６は検出誤差レベルの電圧である。

また、比較器２０は、電圧検出器１１からの電圧信号Ｖ
Ｘとしきい値電圧設定器１９からのしきい値電圧ｖ０と
を比較し、ＩＶｘｌ＞Ｖ、となった場合に、Ｈレベルの
出力を送出するものである。

なお、しきい値電圧Ｖ、はスイッチング素子のスイッチ
ング動作に伴うスイッチング信号（高周波電圧成分すな
わちノイズ）Ｖｓ［第５図（ｂ）参照］のレベルよりも
大なるレベルを有している。

そして、比較器１３からの珊疵検出信号Ｐおよび比較器
２０からの出力信号は、いずれもアンドゲート２１へ入
力され、これらの信号がいずれもＨレベルの場合にアン
ドゲート２１からブリップフロップ１５へ信号が出力さ
れるようになっている。このフリップフロップ１５は、
アンドゲート２１からの信号によりセットされセット出
力により警報表示灯（もしくはブザー）１６を点灯駆動
するものである。

なお、１７はパルス計数器であって、瑕疵検出信号Ｐが
導かれ、この珊疵検出信号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に送出するものである。

上述のような装置により、従来１次のような手順で珊疵
の発生が検出される。

金属複合材料Ａに焼けや穴開き等の瑞疵部が発生しない
正常溶接時には、電圧信号Ｖｘは電源周波数ｆ０で正弦
変化する電源電圧成分Ｖだけであるので、高周波分離フ
ィルタ１２の出力はなく。

比較器１３の出力はＬレベルにあり、取疵検出信号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。

一方、金属複合材料Ａに焼けや穴開き等の暇疵部が発生
すると、その発生時に、電圧信号Ｖｘは、前述したよう
な高周波成分ｖｈが載った波形となるので、高周波分離
フィル゛り１２は該高周波成分ｖｈを分離して出力し、
比較器１３がＨレベルの瑞疵検出信号Ｐを発生する。

このとき、比較器２０からの出力信号もＨレベルとなっ
て、アンドゲート２１がらフリップフロップ１５へ信号
が出力され、この信号によりフリップフロップ１５がセ
ットされてそのセット出力により警報表示灯１６が点灯
し、瑞疵部が発生したことがオペレータ等に報知される
。また、これと同時にパルス計数器１７を通して計数値
表示器１８により暇疵部発生回数が表示される。

なお、しきい値電圧設定器１９と比較器２０とは、スイ
ッチング素子のスイッチング動作に起因するスイッチン
グ信号Ｖｓを除去して、このスイッチング信号Ｖ、ｓを
誤って瑞疵部発生時の高周波成分として検出するのを防
止するために設けられている。スイッチング信号Ｖｓの
除去については、このスイッチング信号Ｖｓがスイッチ
ング素子に与えられるトリガ信号に同期することから、
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。

このようにして暇疵の発生が検出され、警報表示灯１Ｇ
および計数値表示器１８によりオペレータ等に報知され
るのである。

［発明が解決しようとする問題点コ ところで、樹脂被膜２を有する金属複合材料Ａを自動車
の車体材料等に適用する場合、コイル材やシート材を適
当サイズの切り板にして使用するが、このとき、上述し
た従来の抵抗溶接時の瑕疵発生検出手段では１次のよう
な問題が生じる。

つまり、切り板材のエツジ部にはパリ（金属複合材料Ａ
の切断時に生じるもの）が存在するために、抵抗溶接の
初期時には、このパリ間に飛ぶスパークによる第３図（
ａ）、（ｂ）に示すようなスパーク信号Ｖａが、高周波
分離フィルタ１２を通過することになる。

また、第３図（ａ）、（ｂ）に示すように１本来の溶接
個所での溶接が行なわれる時の溶接信号ｖｂも高周波分
離フィルタ１２を通過することがある。

従って、これらの信号Ｖａ、Ｖｂが高周波分離後の波形
に含まれるため、高周波成分ｖｈのみを取り出して暇疵
の発生を確実に検出するのは極めて困難となっている。

パリによるスパーク信号Ｖａの発生を防止すべく、エツ
ジ部のパリ取りを行なうことも考えられるが、このパリ
取り作業は、樹脂被膜２の厚さが１００μｍ以下と薄い
ため、研磨等によっても効果的に行なわれず、多大な手
間とコストとを要する。

本発明は、このような問題点解決しようとするもので、
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
き等の暇疵部を、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ようにした、抵抗溶接時の瑕疵
発生検出方法を得ることを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ このため、本発明の抵抗溶接時の瑕疵発生検出方法は、
一対の溶接電極間（もしくは同溶接電極の当接する金属
間）の電圧または電流を検出して、その検出信号を、溶
接電源周波数よりも大である周波数を持つ高周波成分を
通過させる高周波分離フィルタに通し、さらに、上記検
出信号の最初の数周期以降の数周期分のみを通過させる
ゲートに通して、このゲートの出力信号に上記高周波成
分が含まれている場合に瑕疵検出信号を発生せしめるこ
とを特徴としている。

［作　　　用］ 上述の本発明の抵抗溶接時の瑕疵発生検出方法では、金
属複合材料に当接する一対の溶接電極間（もしくは同溶
接電極の当接する金属間）の電圧または電流が検出され
、その検出信号が、高周波分離フィルタを通さ九で、溶
接電源周波数よりも大である周波数をもつ高周波成分が
分離される。

そして、上記高周波分離フィルタを通過した検出信号は
、ゲートを通され同検出（Ｈ号の最初の数周期以降の数
周期分のみを取り出された後、このゲートを通過した同
ゲートからの出力信号に上記高周波成分が含まれている
場合に、瑕疵検出信号が発生され、抵抗溶接初期時に発
生するパリによるスパーク信号や本来の溶接時における
溶接信号が暇疵発生時の高周波成分と誤って検出される
ことはなくなる。

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての抵抗溶接時
の珊疵発生検出方法について説明すると。

第１図は本方法を適用される装置および本方法の手順を
説明するためのブロック図、第２図は上記装置の動作状
態を説明するためのタイミングチャートであるが、これ
を説明する前に１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、焼けや穴開き等
の瑞疵部に起因する高周波成分ｖｈが、第３図（ａ）、
（ｂ）に示すように、金属複合材料の切り板エツジ部の
パリによるスパーク信号Ｖａと。

本来の溶接時における溶接信号ｖｂとの間で発生するこ
とを発見した。

即ち、スパーク信号Ｖａは、溶接電源周期の第１周期あ
るいは数周期までに発生し、暇疵部に起因して発生する
高周波成分ｖｈよりも時間的に早く発生する一方、本来
の溶接個所で鋼板が次第に加熱されて溶接が行なわれれ
ば、その電極直下の個所が短絡部となるので、溶接信号
ｖｂの発生以降には、高周波成分ｖｈが発生しないので
ある。

本発明の方法は、スパーク信号ｖａと溶接信号ｖｂとの
間（最初の数周期以降の数周期分）に検出される高周波
成分の有無に基づいて、上記暇疵部の発生の有無を判定
するものである。

なお、第１図において、第４図により説明した従来手段
に係る装置と同一の符号はほぼ同一の部分を示すので、
その説明は省略する。

第１図において、３０はスイッチング信号除去回路であ
り、このスイッチング信号除去回路３０は、第４図に示
したしきい値電圧設定器１９および比較器２０に代わっ
て設けられ、スイッチング素子のスイッチング動作に起
因するスイッチング信号Ｖｓを除去しこのスイッチング
信号ｖＳを誤って暇疵部発生時の高周波成分として検出
するのを防止するものであって、スイッチング素子に与
えられるトリガ信号（即ち、スイッチング信号Ｖｓ）に
同期して、第２図に示すような一定パルス幅の負論理信
号をアンドゲート２１へ出力するものである。

そして、３１は初期除去周期数設定器、３２は検出周期
数設定器、３３は検出周期範囲発生回路であり、初期除
去周期数設定器３１は、スパーク信号Ｖｓによる高周波
成分がアントゲ−、ト２１を通過するのを阻止すべく、
比較器１３からのデータの検出を行なわない最初の数周
期（溶接電源１０からの電源電圧のスイッチング周期を
基準とする）を検出周期範囲発生回路３３へ出力して設
定するものである。

また、検出周期数設定器３２は、溶接信号ｖｂによる高
周波成分がアンドゲート２１を通過するのを阻止すべく
、初期除去周期数設定器３１により設定された最初の数
周期以降において、比較器１３からのデータがアンドゲ
ート２１を通過できる期間、即ち比較器１３からのデー
タの検出を行なう期間を、上記スイッチング周期の周期
数に基づき検出周期範囲発生回路３３へ出力して設定す
るものである。

さらに、検出周期範囲発生回路３３は、初期除去周期数
設定器３１および検出周期数設定器３２からの設定信号
により、比較器１３からのデータがアンドゲート２１を
通過できる範囲、即ち比較器１３からのデータの検出を
行なう範囲を、第２図に示すように、Ｈレベルの論理信
号としてアンドゲート２１八出力し設定するものである
。

上述のように構成された装置を用いて、本発明の一実施
例としての抵抗溶接時の瑕疵発生検出方法は次のように
実施される。

つまり、抵抗溶接は、溶接電源１０から電極４゜４間へ
スイッチングされた電力（商用周波数）を供給すること
により行なわれ、このとき、鋼板１゜１間の電圧を電圧
検出器１１で検出する。

この電圧検出器１１で検出された検出電圧信号［第３図
（ａ）参照コは、高周波分離フィルタ１２により、高周
波成分のみに分離されて［第３図（ｂ）参照］比較器１
３へ出力される。

そして、比較器１３は、入力された高周波分層フィルタ
１２からの信号がしきい値電圧設定器１４により設定さ
れた電圧以上となると、第２図に示すように、Ｈレベル
の論理信号をアンドゲート２１へ出力する。

一方、アンドゲート２１には、スイッチング信号除去回
路３０から、スイッチング素子に与えられるトリガ信号
（即ち、スイッチング信号Ｖｓ）に同期した第２図に示
すような一定パルス幅の負論理信号が入力され、この負
論理信号によりスイッチング素子のスイッチング動作に
起因するスイッチング信号Ｖｓが除去されて、このスイ
ッチング信号Ｖｓを誤って理法部発生時の高周波成分と
して検出するのを防止できるようになっている。

また、アンドゲート２１に検出周期範囲発生回路３３か
ら入力されるＨレベルの論理信号により、比較器１３か
らのデータを検出すべき範囲が設定され、第２図に示す
ように、この範囲の期間において発生するスイッチング
信号Ｖｓ以外の信号がアンドゲート２１を通過する。つ
まり、理法検出信号Ｐとして検出すべき高周波成分ｖｈ
が存在する場合には、この高周波成分ｖｈのみが、第２
図に示すように、アンドゲート２１を通過する。

従って、検出周期範囲発生回路３３によって設定される
最初の数周期以降の数周期分の論理信号（検出された電
圧信号に基づくもので、比較器１３から出力されたもの
）のみが、アンドゲート２１を通過すべきデータの対象
となり、エツジパリのスパーク信号Ｖａおよび本来の溶
接時における溶接信号ｖｂに基づく高周波成分が、理法
検出信号Ｐとして誤ってアンドゲート２１を通過するこ
とはなく、理法が発生した場合のみその暇疵発生による
高周波成分ｖｈが確実に検出さ、れ、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、珊疵部の発生がオペレータ等に報知されるので
ある。

そして、従来と同様に、金属複合材料Ａに焼けや穴開き
等の瑞疵部が発生しない正常溶接時には。

電圧信号Ｖｘは電源周波数ｆ０で正弦変化する電源電圧
成分Ｖだけであるので、高周波分離フィルタ１２の出力
はなく、比較器１３の出力はＬレベルにあり、瑕疵検出
信号Ｐは出力されず、警報表示灯１６は駆動されない。

このように、本実施例では、スパーク信号Ｖａと溶接信
号ｖｂとの間（最初の数周期以降の数周期分）に検出さ
れる高周波成分の有無に基づいて、上記理法部の発生の
有無が判定されるので、上記の信号Ｖａ、Ｖｂが理法部
発生の際に生じた高周波成分と間違って検出されるのを
防止でき、暇疵部発生に起因する高周波成分ｖｈのみを
取り出せるのであり、理法の発生を高い信頼性をもって
確実に検出できるようになる。

従って、本実施例によれば、金属複合材料Ａの抵抗溶接
時に発生する鋼板１，１表面の焼けや穴開き等の理法部
の発生を確実に検出できるだけでなく、金属複合材料Ａ
を切り板にして自動車の車体材料等に用いる場合に、こ
の切り板のエツジ部にパリが生じていても、このパリに
よる検出電圧信号中の高周波成分を理法部発生による高
周波成分と間違うことはなく、多大な手間やコストのか
かるパリ取り作業を省くことができる利点もある。

なお、上記実施例では、鋼板１，１間の電圧を□取り出
すようにしているが、溶接電極４，４間の電圧を取り出
すようにしてもよく、また、電圧ではなく、電流を取り
呂し、これを電圧信号に変換して高周波分離フィルタ１
２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。

また、上記実施例では、初期除去周期数設定器３１、検
出周期数設定器３２および検出周期範囲発生回路３３に
より溶接電源１ｏからの電源電圧のスイッチング周期に
同期させて検出範囲を設定しているが、上記スイッチン
グ周期に関係なく、溶接開始から一定時間経過後に検出
を開始し、さらに一定時間経過後に検出を終了させるよ
うにしてもよい。

さらに、上記実施例では、上記スイッチング動作に起因
するスイッチング信号Ｖｓがトリガ信号に同期すること
から、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スイッチング信号除去回路
３０により除去するように構成したが、第４図に示す従
来のものと同様に、しきい値電圧設定器１９と比較器２
０とを用いて、上記スイッチング信号Ｖｓを除去するよ
うにしてもよい。また、このスイッチング信号Ｖｓ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うので、該周期性が
くずれた場合に上記理法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
果を得ることができる。

また、上記実施例は、鋼板の表面に樹脂被膜を有す・る
金属複合材料の重ね合わ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わ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］ 以上詳述したように、本発明の抵抗溶接時の堰疵発生検
出方法によれば、取り出された電圧信号もしくは電流信
号の最初の数周期以降の数周期分について、脹れ、焼け
や穴開き等の理法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われる高周波成分を分離・検出し
て上記瑞疵部発生を検出する構成としたことにより、瑞
疵の発生を高い信頼性をもって確実に検出できるように
なり、金属複合材料溶接品の生産性および信頼性を大幅
に向上することができる利点がある。

また、金属複合材料を切り板にして用いる場合に、この
切り板のエツジ部にパリが生じていても。

このパリによる電圧信号もしくは電流信号中の高周波成
分を瑞疵部発生による高周波成分と間違うことはなく、
多大な手間やコストのかかるパリ取り作業を省くことが
できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の一実施例としての抵抗溶接時の理
法発生検出方法を示すもので、第１図は本方法を適用さ
れる装置および本方法の手順を説明するためのブロック
図、第２図は上記装置の動作状態を説明するためのタイ
ミングチャート、第３図（ａ）、（ｂ）は本発明の詳細
な説明するための波形図であり、第４，５図は従来の抵
抗溶接時の瑠疵発生検出手段を示すものであり、第４図
は従来手段を適用される装置および同手段の手順を説明
するためのブロック図、第５図（ａ）、（ｂ）は従来手
段の原理を説明するための波形図である。 図において、１・−・鋼板、２−＋Ｍ脂被被膜４・−・
−溶接電極、１０−・−溶接電源、１１・−電圧検出器
、１２−・−高周波分離フィルタ、１３−比較器、１４
−Ｌ。 きい値電圧設定器、１５　＝−フリップフロップ、１６
−・−・警報表示灯、２１・−・アンドゲート、３０−
スイッチング信号除去回路、３１−初期除去周期数設定
器、３２−検出周期数設定器、３３−検出周期範囲発生
回路、Ａ・・−金属複合材料。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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なう場合において、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
   、その取り出した電圧もしくは電流信号を、溶接電源周
   波数よりも大である周波数をもつ高周波成分を通過させ
   る高周波分離フィルタに通すとともに、上記の取り出し
   た電圧もしくは電流信号の最初の数周期以降の数周期分
   を通過させるゲートに通し、このゲートの出力信号に上
   記高周波成分が含まれている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。