(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接電極により被溶接材料に対して加圧を開始してから、加圧力を連続的に検出し、
検出した加圧力が、予め設定した通電開始加圧力を超えたときに、加圧を継続しながら一定時間通電を行い、さらに加圧を継続し、
その通電時から一定時間経過後に最終加圧力を検出するに当たり、加圧を開始してから最終加圧力を検出するまで連続的に加圧力を増加し、検出した最終加圧力が所定の加圧力範囲内であるかどうかにより溶接結果の良否を判定することを特徴とする抵抗溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、抵抗溶接、特にスポット溶接において電極加圧力を管理し得る抵抗溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被溶接材料を電極間で加圧する力、すなわち電極加圧力（以下、単に加圧力ともいう。）の管理は、スポット溶接等の抵抗溶接においては、溶接品質を確保するための必須の条件である。
【０００３】
このため、従来は、例えば、朝の始業時に加圧力を１回測定し、その日の夕方の終業時に加圧力をもう１回測定して、これら測定時における加圧力が一定範囲以内である場合には、その日の溶接結果がすべて良好である、というように管理していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、たとえ、始業時における測定加圧力と終業時における測定加圧力とが一定範囲内にある場合であっても、始業時から終業時までの就業時間内の全ての時刻において、加圧力が一定範囲内にあるという保証がなく、実際上、加圧力が変動する場合があった。
【０００５】
この発明は、溶接時には全て、加圧力を管理することを可能とする抵抗溶接方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、加圧力が予め設定した通電開始加圧力を超えたときに、加圧を継続しながら一定時間通電を行い、さらに加圧を継続し、その通電時から一定時間経過後に最終加圧力を検出するに当たり、加圧を開始してから最終加圧力を検出するまで連続的に加圧力を増加し、検出した最終加圧力が所定の加圧力範囲内であるかどうかにより溶接の良否を判定するようにしている。このため、溶接時毎に加圧力を管理することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、この発明の実施の形態が適用される抵抗溶接システム１０を示している。
【００１１】
この抵抗溶接システム１０は、溶接電源１１を有し、この溶接電源１１からの出力電流が被溶接材料であるワーク１２を挟む電極１３、１４を通して流れ、ワーク１２に係る電気抵抗値と溶接電流値とに従うジュール熱が発生して抵抗溶接される。
【００１２】
この実施の形態において、下側の電極１４は、ワーク１２に対する当接面が平板に形成され図示しない基台上に固定されている。一方、上側の電極１３は、円柱状、または先端が針状に形成され、ワーク１２への加圧力ＷＰを測定するロードセル（抵抗線歪計を利用した荷重測定器）１５と一体的に構成され、溶接ヘッド１６を形成する。
【００１３】
溶接ヘッド１６は、エアシリンダ等の電極加圧装置１７に取り付けられ、加圧信号出力回路２１から出力される加圧信号Ｓｐの振幅に応じた加圧力ＷＰをワーク１２へ与える。
【００１４】
加圧力ＷＰに対応したアナログ電気信号がロードセル１５から電圧増幅回路２２を介してＡ／Ｄ変換器２３に供給され、デジタル信号に変換される。このデジタル信号の値により制御手段、比較手段および記憶手段等として機能する溶接コントローラ２４により加圧力ＷＰが取り込まれる。
【００１５】
溶接コントローラ２４は、例えば、マイクロコンピュータで構成され、周知のように、中央処理装置（ＣＰＵ）２５に対応するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）と、このマイクロプロセッサに接続される入出力装置、Ｉ／Ｏポート、システムプログラム等が書き込まれる読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２６、処理データを一時的に保存等するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭであり、書き込み読み出しメモリ）２７、タイマ２８および割り込み処理回路等を１チップに集積したＬＳＩデバイスとして提供される。なお、タイマ２８は、実際には、図示しない一定周期のクロックを所定箇計数するカウンタで構成される。
【００１６】
溶接コントローラ２４には、入力手段としての操作パネル３０が接続され、後に説明するように、各種の設定値等を予め入力することができる。
【００１７】
また、溶接コントローラ２４には、通電信号出力回路３１が接続され、溶接コントローラ２４からの通電指令に応じた通電信号Ｓｗを溶接電源１１に供給する。この通電信号Ｓｗがオン状態、例えば、ハイレベルの期間に溶接電源１１から電極１３、１４に対して溶接電流が供給される。
【００１８】
さらに、溶接コントローラ２４には、バックライト付ＬＣＤ等の表示器３２が接続され、各種設定値、測定した加圧力および（または）溶接結果（溶接の良否）等が表示される。
【００１９】
次に、上述の実施の形態の動作について、図２のフローチャートおよび図３のタイムチャートをも参照して説明する。なお、制御主体は、ＣＰＵ２５である。
【００２０】
まず、操作パネル３０を利用して初期設定を行う（ステップＳ１）。初期設定の内容は、溶接開始下限加圧力（通電開始下限加圧力ともいう。）ＷＳＰｍｉｎ、最終下限加圧力ＷＥＰｍｉｎ、最終上限加圧力ＷＥＰｍａｘ、通電時間Ｔｗ、第１ホールド時間Ｔｈ１、第２ホールド時間Ｔｈ２等である。これらの設定値は、ＲＡＭ２７に記憶される。なお、ＲＡＭ２７の一部をＥＥＰＲＯＭとして、設定値を格納しておいてもよい。また、溶接開始下限加圧力ＷＳＰｍｉｎ等の意味内容については、後に順次説明する。
【００２１】
次に、加圧指令を加圧信号出力回路２１に供給する（ステップＳ２）。
【００２２】
この加圧指令に対応する加圧信号Ｓｐが電極加圧装置１７に供給され、溶接ヘッド１６が原位置から下降して、この加圧信号Ｓｐに応じた加圧力ＷＰが電極１３、１４を通じてワーク１２へ与えられる（ステップＳ３、図３中、時点ｔ０参照）。この場合、加圧力ＷＰは、図３に示すように、時点ｔ０から一定傾斜で増加するように与えられる。
【００２３】
ロードセル１５、電圧増幅回路２２、Ａ／Ｄ変換器２３を通じて加圧力ＷＰが溶接コントローラ２４により連続的に測定される（ステップＳ４）。
【００２４】
そして、この測定加圧力ＷＰが、ステップＳ１で設定した溶接開始下限加圧力ＷＳＰｍｉｎに達したかどうかが比較監視される（ステップＳ５）。
【００２５】
ステップＳ５において「ＮＯ」の場合は、ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５を繰り返して、測定加圧力ＷＰが溶接開始下限加圧力ＷＳＰｍｉｎ以上の値になった時点ｔ１（ステップＳ５「ＹＥＳ」）において、通電指令が通電信号出力回路３１に供給され、ステップＳ１で定めた、例えば、十数ミリ秒程度の通電時間Ｔｗの間、通電信号Ｓｗがハイレベルとされて（図３参照）、溶接電源１１から、その通電時間Ｔｗの間、溶接電流がワーク１２に供給される（ステップＳ６）。
【００２６】
次に、通電時点ｔ１から第１ホールド時間Ｔｈ１が計時される（ステップＳ７）。これにより、ワーク１２への通電終了後にもワーク１２は、電極１３、１４により加圧保持されることになる。この第１ホールド時間Ｔｈ１中においても、この実施の形態においては、図３中、時点ｔ１〜時点ｔ２間に示すように、加圧力ＷＰは、連続的に増加するように制御されている。なお、時点ｔ１以降では、加圧力ＷＰの傾斜を変更してもよい。たとえば、加圧力ＷＰが一定になるように制御してもよい。
【００２７】
次いで、この第１ホールド時間Ｔｈ１の経過時点ｔ２において、加圧力ＷＰ（この時点ｔ２における加圧力ＷＰを最終加圧力ＷＥＰという。）を測定する（ステップＳ８）。
【００２８】
そして、図３中、２点鎖線で示すように、必要に応じて、さらに一定の第２ホールド時間Ｔｈ２だけワーク１２を保持加圧する（ステップＳ９）。この第２ホールド時間Ｔｈ２は、ゼロ値でもよい。
【００２９】
したがって、時点ｔ２または必要に応じて（具体的には、ワーク１２の材質、厚み、溶接電流等に起因する所望の溶接品質等に応じて）時点ｔ３において、加圧信号Ｓｐをゼロ値にして加圧を解除する（ステップＳ１０）。これにより、溶接ヘッド１６が上昇して原位置に復帰し、ワーク１２の加圧が解除される。
【００３０】
ついで、ステップＳ８で測定した最終加圧力ＷＥＰが、ステップＳ１で設定した最終下限加圧力ＷＥＰｍｉｎ（図３参照）以上であって、最終上限加圧力ＷＥＰｍａｘ（図３参照）以内であるかどうかを判定する（ステップＳ１１）。
【００３１】
ステップＳ１１の判定が肯定的である場合には、表示器３２上に「溶接良」に係る表示を行う（ステップＳ１２）。また、ステップＳ１１の判定が否定的である場合には、表示器３３上に「溶接不良」に係る表示を行う（ステップＳ１３）。これにより、溶接過程が終了する。
【００３２】
このように上述の実施の形態によれば、加圧力ＷＰが予め設定した通電開始下限加圧力ＷＳＰｍｉｎを超えたときに、加圧を継続しながら一定の通電時間Ｔｗの間、通電を行い、さらに加圧を継続し、その通電時点ｔ１１から一定の第１ホールド時間Ｔｈ１経過後に最終加圧力ＷＥＰを検出し、この検出した最終加圧力ＷＥＰが所定の加圧力範囲内（ＷＥＰｍｉｎ≦ＷＥＰ≦ＷＥＰｍａｘ）であるかどうかにより溶接の良否を判定するようにしている。このため、溶接過程（溶接時）毎に加圧力を管理することができ、かつ溶接結果の良否を判定することができるという効果が達成される。
【００３３】
次に、図４のフローチャートおよび図５のタイムチャートを参照して、この発明の他の実施の形態の作用について説明する。
【００３４】
まず、初期設定を行う（ステップＳ２１）。初期設定の内容は、溶接開始下限加圧力ＷＳＰａｍｉｎ、溶接開始上限加圧力ＷＳＰｍａｘ、スクイズ時間（初期加圧時間）Ｔｓ、通電時間Ｔｗ、第１ホールド時間Ｔｈ１１、第２ホールド時間Ｔｈ１２等である。
【００３５】
次に、加圧指令を供給し（ステップＳ２２）、溶接ヘッド１６を原位置から下降させ、加圧力ＷＰａで電極１３、１４を通じてワーク１２を加圧する（ステップＳ２３、図６中、時点ｔ１０参照）。この場合、加圧力ＷＰａは、図３に示すように、時点ｔ０から一定傾斜で増加するように与えられる。
【００３６】
一方、この時点ｔ０からタイマ２８によりスクイズ時間Ｔｓを計時する（ステップＳ２４）。
【００３７】
このスクイズ時間Ｔｓの経過時点ｔ１１において、加圧力、この場合、溶接開始加圧力ＷＳＰａを測定する（ステップＳ２５）。
【００３８】
そして、この測定した溶接開始加圧力ＷＳＰａが、ステップＳ２１で設定した溶接開始下限加圧力ＷＳＰａｍｉｎ以上の値であって、溶接開始上限加圧力ＷＳＰａｍａｘ以内の値であるかどうかを判定する（ステップＳ２６）。
【００３９】
この判定が肯定的であるとき、その時点ｔ１１の直後の時点において、溶接電源１１から、一定の通電時間Ｔｗ（図５参照）の間、溶接電流がワーク１２に供給される（ステップＳ２７）。
【００４０】
次に、通電時点ｔ１１から第１ホールド時間Ｔｈ１１が計時される（ステップＳ２８）。これにより、ワーク１２への通電終了後にもワーク１２は、電極１３、１４により加圧保持されることになる。この第１ホールド時間Ｔｈ１１中に、この実施の形態においては、図３中、時点ｔ１２に示すように、加圧力ＷＰａが一定の加圧力ＷＥＰａとされる。連続的に増加するように制御してもよい。
【００４１】
次いで、この第１ホールド時間Ｔｈ１１の経過時点ｔ１３において、実線で示すように、加圧を解除し（ステップＳ２９）、表示器３２上に「溶接良」に係る表示を行い（ステップＳ３０）溶接過程を終了する。なお、ステップＳ２６の判定が否定的であった場合には、通電を行うことなく、表示器３２上に「溶接不良」に係る表示を行う（ステップＳ３１）。これにより、溶接過程が終了する。
【００４２】
このように上述の他の実施の形態によれば、一定のスクイズ時間Ｔｓ経過後の溶接開始加圧力ＷＳＰａが予め設定した所定の加圧力範囲内（ＷＳＰｍｉｎ≦ＷＳＰａ≦ＷＳＰｍａｘ）である場合にのみ通電を行い溶接結果が良好であるという判断を行っている。このため、溶接過程（溶接時）毎に加圧力を管理することができるという効果が達成される。
【００４３】
なお、時点ｔ１３における最終加圧力ＷＥＰａを測定して、予め設定した設定加圧力範囲以内であるかどうかということにより、溶接結果の良否を判定するようにしても良く、さらに、図５の２点鎖線に示すように、第２ホールド時間Ｔｈ１２の経過時点ｔ１４において、時点ｔ１３における最終加圧力ＷＥＰａが、予め設定した設定加圧力範囲内であるかどうかということにより、溶接結果の良否を判定するようにしてもよい。
【００４４】
すなわち、図６のフローチャートに示すように、ステップＳ２１に代わる初期設定として、最終下限加圧力ＷＥＰａｍｉｎと最終上限加圧力ＷＥＰａｍａｘとをさらに設定する（ステップＳ２１−１）。
【００４５】
そして、ステップＳ２２〜Ｓ２５と同様の処理を行い、ステップＳ２６と同様の判定をする。
【００４６】
ステップＳ２６の判定が肯定的であるときには、ステップＳ２７、Ｓ２８と同様の処理を行った後、最終加圧力ＷＥＰａを測定する（ステップＳ４１）。
【００４７】
その後、第２ホールド時間Ｔｈ１２を計時した後（ステップＳ４２）、加圧を解除する（ステップＳ２９）。
【００４８】
そして、時点ｔ１３において測定した最終加圧力ＷＥＰａが、ＷＥＰａｍｉｎ≦ＷＥＰａ≦ＷＥＰａｍａｘを満足するかどうかの判定を行う（ステップＳ４３）。
【００４９】
ステップＳ４３の判定結果が肯定的であるときには、溶接結果が良好の表示を行い（ステップＳ３２）、否定的であるときには、不良の表示を行う（ステップＳ３３）。なお、時点ｔ１４における加圧力をも監視することができる。
【００５０】
また、この発明は上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採りうることはもちろんである。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、溶接時には全て、加圧力を管理することができるという効果が達成され、溶接時における加圧力の良否に基づいて、溶接結果の良否を、その溶接時に判定することができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態が適用された抵抗溶接システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１例の動作説明に供されるフローチャートである。
【図３】図１例の動作説明に供されるタイミングチャートである。
【図４】この発明の他の実施の形態の動作説明に供されるフローチャートである。
【図５】この発明の他の実施の形態およびさらに他の実施の形態の動作説明に供されるタイミングチャートである。
【図６】この発明のさらに他の実施の形態の動作説明に供されるフローチャートである。
【符号の説明】
１０…抵抗溶接システム          １２…ワーク
１３、１４…電極                １５…ロードセル
１６…溶接ヘッド                １７…電極加圧装置
２４…溶接コントローラ
Ｓｐ…加圧信号                  Ｓｗ…通電信号
Ｔｈ１、Ｔｈ１１…第１ホールド時間
Ｔｈ２、Ｔｈ１２…第２ホールド時間
Ｔｓ…スクイズ時間              Ｔｗ…通電時間
ＷＰ、ＷＰａ…加圧力            ＷＥＰ、ＷＥＰａ…最終加圧力
ＷＳＰｍｉｎ、ＷＳＰａｍｉｎ…溶接開始下限加圧力
ＷＥＰｍｉｎ、ＷＥＰａｍｉｎ…最終下限加圧力
ＷＥＰｍａｘ、ＷＥＰａｍａｘ…最終上限加圧力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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