(57)【要約】【課題】スポット溶接の溶接品質の品質不良を、溶接機に設置した監視装置で検知し、即座に、良否判定の可能なシステムを備えた溶接方法及び溶接装置を提供する。【解決手段】スポット溶接機１の下電極４に据え付けられた八角弾性リング２２に歪ゲージ２３を貼り付けた２方向分力計２１で加圧力の異常な分力Ｆｙを計測し、予め設定した閾値Ｐをパソコン画面に表示し、この閾値Ｐを超えた測定値に対し、警報を発して検出するシステムを備えた溶接方法及び溶接装置とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スポット溶接機において、
固定側の下電極にツバ部を設け、前記ツバ部の下面で押圧されるよう２分力計を設置し、
前記２分力計は八角弾性リングの横方向の６箇所の表面と複数の異形孔部に歪ゲージを取り付け、上面の加圧力を２分力Ｆｚ、Ｆｙに分解し検知するよう構成し、
一方の分力Ｆｙが、前もって定めた閾値を越えたときに、異常と警告するシステムを備えた、
スポット溶接機の溶接品質監視方法。
【請求項２】
スポット溶接機において、
固定側の下電極にツバ部を設け、前記ツバ部の下面で押圧されるよう２分力計を設置し、
前記２分力計は八角弾性リングの横方向の６箇所の表面と複数の異形孔部に歪ゲージを取り付け、上面の加圧力を２分力Ｆｚ、Ｆｙに分解し検知するよう構成し、
一方の分力Ｆｙが、前もって定めた閾値を越えたときに、異常と警告するシステムを備えた、
スポット溶接機の溶接品質監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板のスポット溶接品質の監視方法及び監視装置であり、特に溶接時、瞬時に溶接不良を検知できる方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属板、特に鋼板の結合には、二枚の被溶接物を重ねて、加圧通電し、その抵抗熱で、融接するスポット溶接工法が、種々の製品、例えば、自動車ボディの結合や自動販売機の筐体など、多くの分野で用いられている。
【０００３】
スポット溶接の品質を決定する三大条件は「電極加圧力」、「溶接電流」、「通電時間」といわれる。しかし、その他の外部要因、例えば、多くの溶接打点による溶接電極の経時的な形状の変化による接触抵抗の変動や電極の面直度のズレ、被溶接物（材料）の表面状態の不均一性や表面欠陥による接触抵抗等の変動、電極部構造の剛性の劣化などにより、適切な溶接品質が得られず、溶接不良となる問題がある。
【０００４】
「溶接電流」及び「通電時間」はスポット溶接機の制御装置で材質や板厚の種々の相違に対応するよう事前に設定された溶接条件が入力されている。「電極加圧力」も当然事前に設定された溶接条件が入力されているが、上記に示した外部要因により被溶接物に対して設定した加圧力が付与されていない状態が発生しているではないか、という疑念がある。これは、溶接スベリといわれる現象が往々に発生し、溶接不良を引き起こしているのと関連性があると推測される。
【０００５】
スポット溶接の品質を検査、監視する方法は、従来から数多く提案されている。
更に近年は難溶接材料の使用が多くなったことによる溶接不良発生の増大のため、更なる溶接品質の監視が必要視されている。
従来のスポット溶接の品質を検査、監視する方法を概して言うと、多くは溶接後の溶融部のナゲット径を計測する手段が多い。その多くは、超音波を透過させ測定する方法である。
超音波での測定方法以外にも、チップ間電圧や、チップ間抵抗を求め、溶接品質の良否を判定する方法などがある。
しかし、スベリ現象など、溶接する過程の不具合に対しての解析や判定する方法はまだ提案されていない。
【０００６】
スポット溶接の品質を検査する従来の事例として下記の特許文献がある。
特許文献１、特許文献２は超音波によるナゲットの測定方法の事例である。
特許文献３には、従来の技術の概要が明示されているが、特許文献３は溶接機に品質監視装置を設置し即座に品質の良否を判定するものである。
これらは、いずれも上記に示した従来の検査方法であり、前述した溶接する過程の不具合に対して判定する方法ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０６-１３８１００号公報
【特許文献２】特開２００７−２３２５２６号公報
【特許文献３】特開平０６−１７０５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、スポット溶接での溶接不良を、溶接する過程で検知し、即座に判定できる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は次の構成により上記課題を解決する。
＜構成１＞
スポット溶接機において、
固定側の下電極にツバ部を設け、前記ツバ部の下面で押圧されるよう２分力計を設置し、
前記２分力計は八角弾性リングの横方向の６箇所の表面と複数の異形孔部に歪ゲージを取り付け、上面の加圧力を２分力Ｆｚ、Ｆｙに分解し検知するよう構成し、
一方の分力Ｆｙが、前もって定めた閾値を越えたときに、異常と警告するシステムを備えた、
スポット溶接機の溶接品質監視方法。
【００１０】
＜構成２＞
スポット溶接機において、
固定側の下電極にツバ部を設け、前記ツバ部の下面で押圧されるよう２分力計を設置し、
前記２分力計は八角弾性リングの横方向の６箇所の表面と複数の異形孔部に歪ゲージを取り付け、上面の加圧力を２分力Ｆｚ、Ｆｙに分解し検知するよう構成し、
一方の分力Ｆｙが、前もって定めた閾値を越えたときに、異常と警告するシステムを備えた、
スポット溶接機の溶接品質監視装置。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】スポット溶接機１で被溶接物Ｗを溶接する時の一般的な工程を示す説明図である。
【図２】本発明の予備実験として３方向分力計２０をスポット溶接機１に組み込んだ状態を示す説明図である。
【図３】図２で実験した３分力計の２方向の分力Ｆx、Ｆyを示す説明図である。
【図４】スポット溶接機１に本発明の２方向分力計２１を組み込んだ状態を示す説明図で、（ａ）は作業者側から見ての側面、（ｂ）は正面からを示す。
【図５】図３で組み込んだ２方向分力計２１の説明図である。
【図６】全体のシステムを表示するブロック図である。
【図７】分力と溶接強度の関連を示す説明図である。
【図８】異常な分力の閾値の領域と測定値を表示したパソコン画面であり、２つの事例（ａ）、（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
スポット溶接は、上下に配置した電極で被溶接物を挟持しつつ、加圧シリンダで所定の圧力で押圧する。直後、制御部に設定された溶接電流が所定の時間だけ印加され、溶接が実施される。その後、加圧が解除されて、溶接１打点が完了する。図１は被溶接物をスポット溶接機で溶接する一般的なスポット溶接工程の説明図である。ここでのスポット溶接機１は特開２０１２−３０２８３に示すものを用いている。
【００１３】
溶接時の電極のスベリといわれる現象を先に解析するため、図１の下電極を取り外し、図２のように３方向分力計を取り付ける。この３方向分力計は直交する３方向の力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚを計測する計器であり、解析での実験には、精度の高い水晶圧電式の３方向分力計２０を用いている。
この実験では、上電極と３方向分力計２０との位置を溶接機の躯体２から、徐々に離れさせたときの、加圧力を３方向分力計で計測し、そのデータを示したのが、図３である。図３では躯体２からの距離ＡmmとＢmmでの２方向の分力Ｆｘ、Ｆｙを表示している。この図から判別されることは、Ｘ方向の力が零に近いことである。データを一部しか記載していないが、いずれの場所においても、Ｘ方向の力が零に近いことが判明した。
そこで、本発明では零に近い１方向の力Ｆｘの計測は不要と考え、新たに案出する２方向の分力計により、溶接スベリと分力の関連を計測し、更に溶接品質との相関を追及する。本発明は溶接スベリの分力を計測する方法を提案し、また、溶接品質の簡便な監視装置を提供する。
この内容を以下、添付する図を用いて実施例を説明すると、次のとおりである。
【実施例１】
【００１４】
本発明の実施例１の全体概要が図４である。
【００１５】
先に説明したように、スポット溶接機１には図４に示すように、図５の２分力計２１を配備する。
上電極３が降下して被溶接物Ｗを押圧すると、２分力計２１で分力が計測されシステムとして連動してパソコンの画面に２分力の一方のＦｙが表示される。これが閾値をこえると異常値として検出される。
【００１６】
図５（ａ）、（ｂ）に示す２分力計２１ではフレーム部の八角弾性リング２２の横の表面６箇所と、２つの異形孔部２４の座グリ部分に、各々歪ゲージ２３が合計８個取り付けられている。中央の挿入孔２５で下電極４を嵌合し図４に示すように組み込む。下電極４のツバ部８は下電極４と一体であり、上電極３が降下して被溶接物Ｗを押圧すると同時に、ツバ部８の下面が２分力計２１の上面を押圧し、八角弾性リング２２がたわみ、同時に８箇所の歪ゲージ２３がこれを検知する。
【００１７】
図６はシステム概要を示すブロック図である。
スポット溶接機１に取り付けられた２分力計２１の測定値はセンサインターフェイス２４を介してＰＣ（パーソナルコンピュータ）２７の画面に表示される。
【００１８】
図７は分力Ｆｙの変動による溶接強度の関連を表すグラフである。強度の限界値Ｈは製品の用途や被溶接物の材質及び板厚により、強度の限界値Ｈを設定する。ＪＩＳＺ３１４０に記載してあるＡ級、Ｂ級、Ｃ級に溶接強度を分類しているのと同様である。また、グラフにおけるＰ値は溶接強度の限界値Ｈのときの分力Ｆｙの値であり、これを閾値とする。この閾値よりもＦｙの数値が大きくなったときは、溶接異常と判定する。
【００１９】
図８のグラフは溶接直後に分力の測定値ＦｙがＰＣ２７画面に表示されたものである。リアルタイムで閾値との関連を判別でき、即座に異常を検出でき、不良品の流出を未然に防ぐことができる。（ａ）は本発明の２分力計使用時のものである。（ｂ）は今後他の溶接機を使用しＦｘ、Ｆｙの計測が必要となった場合、３分力計を設置したときの参考の事例である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
スポット溶接する金属板製品の異常な溶接を検出し、品質の良否を即座に判定し、不具合品の流出を、未然に防止できる。
【符号の説明】
【００２１】
１  スポット溶接機
２  躯体
３  上電極
４  下電極
６  加圧用エアシリンダ 
７  上電極ホルダ
８  ツバ部
９  下電極ホルダ
１１  溶接チップ
１２  溶接トランス
１３  導電板（オンス銅板）
２０  ３方向分力計
２１  ２方向分力計
２２  八角弾性リング
２３  歪ゲージ
２４  異形孔
２５  挿入孔
２６  センサインターフェース
２７  ＰＣ
Ｈ  溶接強度の限界値
Ｐ  閾値とした分力
Ｗ  被溶接材
【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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【図７】
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【図８】
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