【手続補正書】
【提出日】平成17年2月21日(2005.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接材を対向する挟持部にそれぞれ取り付けられた電極チップで加圧して抵抗加熱により溶着させるスポット溶接装置において、溶接中の電極チップの振動を検出する溶接振動検出手段と、溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形が予め定めた溶接強度の設計値を満足する溶接振動パターンであるか否かを判定する溶接良否判定手段を備え、溶接振動検出手段が、電極チップ近傍の非消耗加圧部材に取り付けてあることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項２】
溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形の振幅レベルに基づいて溶接状態の良否判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項３】
溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形の包絡線の時間変化パターンに基づいて溶接状態の良否判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項４】
溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形の周波数分布の時間変化に基づいて溶接状態の良否判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項５】
溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段で検出した加圧側挟持部の質点の固有振動周波数に基づいて溶接状態の良否判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項６】
電極チップに対する溶接電流や通電時間、および加圧力のうち少なくとも１つを制御する溶接制御手段を備えており、溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形の振幅レベル、溶接振動波形の包絡線の時間変化パターン、溶接振動波形の周波数分布の時間変化、加圧側挟持部の質点の固有振動周波数、および前記固有振動周波数の時系列変化のうちの少なくとも１つに基づいて溶接状態の良否判定を行うと共に、その判定結果に基づいて溶接制御手段による溶接電流、通電時間および加圧力のうちの少なくとも１つをフィードバック制御することを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項７】
電極チップ整形交換判定手段を備えており、前記電極チップ整形交換判定手段が、加圧側挟持部の質点の固有振動周波数が溶接電流通電開始から所定の周波数に達するまでの時間に基づいて電極チップの整形あるいは交換時期の判定を行なうことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のスポット溶接装置。
【請求項８】
溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形の包絡線を所定の期間内で定積分した結果に基づいて溶接状態の良否判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項９】
溶接良否判定手段が、加圧側挟持部の質点の固有振動周波数あるいは高次振動周波数の包絡線を所定の期間内で定積分した結果に基づいて溶接状態の良否判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項１０】
定積分する期間がナゲット形成開始時刻からナゲット成長飽和時刻の間としたことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のスポット溶接装置。
【請求項１１】
溶接電流の通電開始時刻から溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形の振幅拡大開始時刻までの時間を計測する時間カウンタを備えており、溶接良否判定手段が、前記時間カウンタにより計測された時間に基づいて溶接状態の良否判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項１２】
電極チップ整形交換判定手段を備えており、前記電極チップ整形交換判定手段が、時間カウンタにより計測された時間に基づいて電極チップの整形あるいは交換時期の判定を行なうことを特徴とする請求項１１に記載のスポット溶接装置。
【請求項１３】
溶接電流の通電開始時刻から溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形の振幅拡大開始時刻までの時間を計測する時間カウンタと、上記時間内に通電した溶接電流の電流量を算出する手段を備えており、溶接良否判定手段が、上記電流量に基づいて溶接状態の良否判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項１４】
溶接良否判定手段が、電極チップに対する溶接電流の通電を示す信号、若しくは電極チップへの加圧を示す信号のいずれか１つ以上の信号が有効である場合に溶接状態の良否判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項１５】
溶接電流通電停止指令を出力する溶接電流停止指示回路を備えており、前記回路が、溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形の振幅拡大開始時刻若しくは振幅飽和時刻から所定の時間経過後に溶接電流の通電停止を行なうことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項１６】
溶接振動検出手段が、溶接中における電極チップの加速度を検出する加速度センサを備えていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のスポット溶接装置。
【請求項１７】
溶接振動検出手段が、溶接中における電極チップの変位を検出する変位センサを備えていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のスポット溶接装置。
【請求項１８】
溶接振動検出手段が、溶接中における電極チップの加圧力を検出する圧力センサを備えていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のスポット溶接装置。
【請求項１９】
溶接振動検出手段が、溶接中における電極チップと加圧源との間の歪を検出する歪ゲージを備えていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のスポット溶接装置。
【請求項２０】
溶接振動検出手段が、各々の電極チップの加速度を検出する２個の加速度センサを備えると共に、両加速度センサの出力の差から溶接中の振動を検出することを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のスポット溶接装置。
【請求項２１】
溶接振動検出手段が、溶接中における電極チップ振動周波数を検出する振動センサを備えていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のスポット溶接装置。
【請求項２２】
溶接振動検出手段が、検出対象周波数と共振する共振機構を備えたことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のスポット溶接装置。
【請求項２３】
溶接振動検出手段が、共振周波数を可変にできる共振周波数可変機構を備えたことを特徴とする請求項２２に記載のスポット溶接装置。
【請求項２４】
溶接振動検出手段の感度軸を、溶接電流の通電経路で構成する電流ループ平面の面内方向に合わせたことを特徴とする請求項１６、２１及び２２のいずれかに記載のスポット溶接装置。
【請求項２５】
溶接電流２次回路が接地されているスポット溶接装置において、溶接振動検出手段を接地している電極側に取り付けたことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のスポット溶接装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるスポット溶接装置は、請求項１として、被溶接材を対向する挟持部にそれぞれ取り付けられた電極チップで加圧して抵抗加熱により溶着させるスポット溶接装置において、溶接中の電極チップの振動を検出する溶接振動検出手段と、溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形が予め定めた溶接強度の設計値を満足する溶接振動パターンであるか否かを判定する溶接良否判定手段を備え、溶接振動検出手段が、溶接振動の減衰量が少なく且つ交換が不要である部位として、電極チップ近傍の電極チップアダプタ等の非消耗加圧部材に取り付けてある構成とし、請求項２として、溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形の振幅レベルに基づいて溶接状態の良否判定を行なう構成とし、請求項３として、溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形の包絡線の時間変化パターンに基づいて溶接状態の良否判定を行なう構成とし、請求項４として、溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形の周波数分布の時間変化に基づいて溶接状態の良否判定を行なう構成とし、請求項５として、溶接良否判定手段が、加圧側挟持部の質点の固有振動周波数に基づいて溶接状態の良否判定を行なう構成とし、請求項６として、溶接良否判定手段が、溶接振動検出手段で検出した溶接振動波形の振幅レベル、溶接振動波形の包絡線の時間変化パターン、溶接振動波形の周波数分布の時間変化、加圧側挟持部の質点の固有振動周波数、および前記固有振動周波数の時系列変化のうちの少なくとも１つに基づいて溶接状態の良否判定を行なうと共に、その判定結果に基づいて溶接制御手段による溶接電流、通電時間および加圧力のうちの少なくとも１つをフィードバック制御する構成とし、請求項７として、電極チップ整形交換判定手段が、加圧側挟持部の質点の固有振動周波数が溶接電流通電開始から所定の周波数に達するまでの時間に基づいて電極チップの整形あるいは交換時期の判定を行なう構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
さらに、本発明に係わるスポット溶接装置は、請求項２４として、溶接振動検出手段の感度軸を、溶接電流の通電経路で構成する電流ループ平面の面内方向に合わせた構成とし、請求項２５として、溶接電流２次回路が接地されているスポット溶接装置において、溶接振動検出手段を接地している電極側に取り付けた構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜５、請求項８〜１１および請求項１３〜１５に係わるスポット溶接装置によると、電極チップの振動を検出して溶接状態の良否判定を行なうことから、被溶接材の表面における錆や汚れあるいは電極チップの摩耗や変形などの不確定要素の影響をほとんど受けることなく、簡単に且つ正確に溶接状態の良否を判定することができる。これにより、判定基準を定めるための予備実験を大幅に簡素化することができると共に、溶接コストの低減を実現することができ、溶接品質の向上にも貢献することができる。また、既存のスポット溶接装置に判定機能を付加することもきわめて容易に行なうことができ、設備費のさらなる節減なども実現し得る。
さらに、被溶接材との干渉を避けつつ溶接振動を最も良好な感度で検出することができ、これにより良否判定手段の回路構成を簡素化することができると共に、信頼性の高い判定結果を得ることができる。さらに、溶接振動検出手段を電極チップ近傍の非消耗性加圧部材に取付けたため、溶接振動検出手段が電極チップの頻繁な整形や交換の障害になることがないという効果がもたらされる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の請求項２４に係わるスポット溶接装置によると、被溶接材との干渉を避けつつ溶接振動を最も良好な感度で検出することができ、これにより良否判定手段の回路構成を簡素化することができると共に、信頼性の高い判定結果を得ることができる。さらに、溶接振動検出手段を電極チップ近傍の非消耗性加圧部材に取付けたため、溶接振動検出手段が電極チップの頻繁な整形や交換の障害になることがないという効果がもたらされる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の請求項２５に係わるスポット溶接装置によると、溶接振動検出手段を電極チップ近傍に取付ける際に、溶接電流の漏電防止のために設けている絶縁材が不要になり、これにより、取付けの自由度の向上および低コスト化を実現することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、上記スポット溶接装置は、溶接中の電極チップの振動を検出する溶接振動検出手段として、電極チップ近傍の非消耗加圧部材である可動側の溶接ガンアーム２に加速度センサ９Ａが取り付けてあって、溶接ガンアーム１および電極チップ３の加速度を検出することで、電極チップ３の振動を検出するようになっており、さらに、加速度センサ９Ａで検出した溶接振動波形に基づいて溶接状態の良否を判定する溶接良否判定手段１０Ａを備えると共に、溶接良否判定手段１０Ａの判定結果に基づいて溶接制御手段６による溶接電流および通電時間をフィードバック制御するものとなっている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
図４０は、本発明に係わるスポット溶接装置において、溶接振動検出手段の取付け方の実施例を説明する図である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
図４１は、本発明に係わるスポット溶接装置における溶接振動検出手段の有益な取付け方向を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は同一符号を付して説明を省略する。また、各溶接ガンアーム１，２と溶接トランス７との間には、溶接トランス７の２次側と電極チップ３，４を電気的に結合するための導電帯３０９が設けてある。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
また、本発明に係わるスポット溶接装置の一実施例として、図４１に示すように、下部溶接ガンアーム２が接地している場合には、同アーム２において、電極チップ４の電極チップアダプタ３０２あるいは下部溶接ガンアーム２に溶接振動検出手段を取付ける。これにより、例え溶接振動検出手段の取付け部が電気絶縁されていなくても、溶接振動検出手段を設けた下部溶接ガンアーム２側が接地されているために漏電することが無い。したがって、別途電気絶縁を施すことなく、溶接振動検出手段を直に取付けることができる。