(57)【要約】  本発明は、抵抗溶接接合の品質を判定するための、および／または抵抗溶接プロセスを制御および／または調整するための情報を取得する方法に関する。本発明によれば溶接過程中、、第１の溶接電極（１２）と溶接すべき第１のワークピース（１６）との間で少なくとも第１の電圧（ＵＥＬ１）が測定される。本発明による方法によれば、抵抗溶接接合の品質を判定するための、または抵抗溶接プロセスを制御または調整するための情報を、簡単かつ有利なコストで取得できる。
2009513351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗溶接接合の品質を判定するための、および／または抵抗溶接プロセスを制御および／または調整するための情報を取得する方法において、
溶接過程中、第１の溶接電極と溶接すべきワークピースのうち第１のワークピースとの間で少なくとも第１の電圧を測定することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
第２の溶接電極と溶接すべきワークピースのうち第２のワークピースとの間で第２の電圧を付加的に測定することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、
測定された前記第１の電圧における少なくとも１つのパラメータたとえば振幅、実効値または時間平均値を、測定された前記第２の電圧における対応するパラメータと関連づけることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、
前記第１の電圧のパラメータと前記第２の電圧のパラメータを比較することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１または２記載の方法において、
少なくとも１つの測定電圧をまえもって設定されている目標値またはまえもって設定可能な目標値と比較することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１または２記載の方法において、
第１の電圧および／または第２の電圧を溶接過程中、１つまたは複数のまえもって決められた時点で、および／または溶接過程中に選択された時点で、または少なくとも一時的に連続して測定することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１または２記載の方法において、
測定された前記の１つまたは複数の電圧に基づき、抵抗溶接接合がまえもって決められた要求に対応しているか否かを判定することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１または２記載の方法において、
測定された前記１つまたは複数の電圧に基づき、溶接過程中に形成される溶接スポットのサイズおよび／または溶接すべき各ワークピース間の接触面に対し相対的な位置を求めることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１または２記載の方法において、
溶接過程の少なくとも１つのパラメータを、測定された前記１つまたは複数の電圧に依存して制御または調整することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、
少なくとも１つの測定電圧を、まえもって設定された基準電圧またはまえもって設定可能な基準電圧と比較し、溶接過程の１つまたは複数のパラメータを該比較の結果に依存して制御または調整することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９記載の方法において、
前記溶接過程のパラメータには少なくとも、
溶接電流の振幅
溶接時間
溶接電流の曲線形状
パルス化された溶接電流のパルス形状および／またはパルス周波数
使用される溶接トランスの２次巻線における電圧
溶接電極における電圧の極性
少なくとも１つの溶接電極が少なくとも１つの溶接すべきワークピースに及ぼす力
が含まれることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１または２記載の方法において、
前記電圧のうち少なくとも１つの電圧を、一方の溶接電極と、該一方の溶接電極が接触しているワークピースにおいて該一方の溶接電極と対向する面との間で測定することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１または２記載の方法において、
前記電圧のうち少なくとも１つの電圧を、一方の溶接電極と、該一方の溶接電極が接触しているワークピースにおいて該一方の溶接電極とは反対側の面との間で測定することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１または２記載の方法において、
前記電圧のうち少なくとも１つの電圧を、一方の溶接電極と、他方の溶接電極が接触しているワークピースにおいて前記一方の溶接電極とは反対側の面との間で測定することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１または２記載の方法において、
少なくとも１つの測定電圧から、該測定電圧に対応づけられている溶接電極と該溶接電極が接触しているワークピースとの間の接触抵抗および／または溶接すべき各ワークピース間の接触抵抗を求めることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１または２記載の方法において、
少なくとも１つの測定電圧から、一方の溶接電極と該溶接電極が接触しているワークピースとの間の接触抵抗および／または溶接すべき各ワークピース間の接触抵抗により散逸する電力を求めることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１または２記載の方法において、
少なくとも１つの測定電圧に基づき、少なくとも１つの溶接電極が該溶接電極に対応づけられているワークピースと接触しているか否かを求めることを特徴とする方法。
【請求項１８】
抵抗溶接接合の品質を判定するための、および／または抵抗溶接プロセスを制御および／または調整するための情報を取得する装置において、
電圧測定手段（２２，２４，２６）が設けられており、
該電圧測定手段（２２，２４，２６）により溶接過程中、第１の溶接電極（１２）と溶接すべきワークピース（１６，１８）のうち第１のワークピース（１６）との間で少なくとも第１の電圧が測定されることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の装置において、
前記電圧測定手段（２２，２４，２６）により溶接過程中、第２の溶接電極（１４）と溶接すべきワークピース（１６，１８）のうち第２のワークピース（１８）との間で第２の電圧が付加的に測定されることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１８または１９記載の装置において、
評価手段が設けられており、
該評価手段により、測定された前記第１の電圧におけるパラメータたとえば振幅、実効値または時間平均値が、測定された前記第２の電圧における対応するパラメータと関連づけられることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の装置において、
前記評価手段は比較手段を有しており、
該比較手段により前記第１の電圧のパラメータと前記第２の電圧のパラメータが比較されることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１８または１９記載の装置において、
少なくとも１つの測定電圧をまえもって設定されている目標値またはまえもって設定可能な目標値と比較する比較手段が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項１８または１９記載の装置において、
前記電圧測定手段（２２，２４，２６）により、第１の電圧および／または第２の電圧が溶接過程中、１つまたは複数のまえもって決められた時点で、および／または溶接過程中に選択された時点で、または少なくとも一時的に連続して測定されることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項１８または１９記載の装置において、
測定された前記の１つまたは複数の電圧に基づき、抵抗溶接接合がまえもって決められた要求に対応しているか否かを判定する評価手段が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項１８または１９記載の装置において、
溶接過程の少なくとも１つのパラメータを１つまたは複数の前記測定電圧に依存して制御および／または調整する制御手および／または調整手段が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項２５記載の装置において、
前記の制御および／または調整手段は溶接過程の１つまたは複数のパラメータを、少なくとも１つの測定電圧とまえもって設定された基準電圧またはまえもって設定可能な基準電圧との比較による比較結果に依存して制御または調整することを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項２６載の装置において、
前記制御および／または調整手段により制御または調整される前記溶接過程のパラメータには少なくとも、
溶接電流の振幅
溶接時間
溶接電流の曲線形状
パルス化された溶接電流のパルス形状および／またはパルス周波数
使用される溶接トランスの２次巻線における電圧
溶接電極における電圧の極性
少なくとも１つの溶接電極が少なくとも１つの溶接すべきワークピースに及ぼす力
が含まれていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗溶接接合の品質を判定するための情報および／または抵抗溶接プロセスを開ループ制御または閉ループ制御するための情報を取得する請求項１の上位概念に記載方法および請求項１８の上位概念に記載の装置に関する。
【０００２】
抵抗溶接接合の品質を判定するための、および／または抵抗溶接プロセスを開ループ制御または閉ループ制御するための情報を取得する様々な方法が知られている。
たとえばWO 03/028936 A2により知られている抵抗溶接プロセスを制御する情報を取得する装置によれば、溶接電極および／またはワークピースないしは工作物の温度を捕捉する測定手段が設けられている。この公知の装置によれば、温度を介して溶接過程の進捗状況を推定できるようにする目的で、溶接過程中に溶接電極および／またはワークピースの温度が捕捉される。
【０００３】
溶接電極の温度測定の結果、たとえば溶接電極の一方が他方よりも強く加熱されていることが判明したならば、このことから、溶接すべきワークピース間の接触面に形成されている溶接スポットがいっそう強く加熱されている溶接電極の方向にずれたと判定することができ、このことは場合によっては望ましくない可能性がある。このようなずれを回避し、つまりは溶接すべきワークピース間の接触面に関して対称な溶接スポット配置が得られるようにする目的で、測定された温度に依存して溶接過程のパラメータを開ループ制御または閉ループ制御することができる。公知の装置によれば溶接電極の温度に関する著しく精確な情報が得られるものの、かなり高い装置コストが必要となってしまう。
【０００４】
同様の装置は、Patent Abstracts of Japan, vol.004, no.154 (M-038), 28.10. 1980 & JP 55106693 A, US 4,214, 164 A, EP 0 252 624 A, Patent Abstracts of Japan, vol.005, no.172 (M-095), 31.10. 1981 & JP 56099082 A, WO 00/59673 A, DE 34 16 733 C, CH 411 166 A, US 5,093, 553 Aによっても知られている。
【０００５】
さらにDE 43 28 363 C2, DE 43 28 337 Cl, WO 92/10326によっても、抵抗溶接接合の品質を判定する情報を取得する方法が知られている。
【０００６】
さらにDE 43 38 449 C2により知られている抵抗接続溶接の品質を判定する情報を取得する方法によれば、溶接過程終了後、溶接電極の一方とその電極と接触しているワークピースとの間の熱電圧ないしは熱起電力が測定される。このような公知の方法の欠点は、溶接過程中に抵抗溶接プロセスを制御するのに適していないことである。
【０００７】
本発明の課題は、請求項１の上位概念に記載の方法および請求項１８の上位概念に記載の装置において、溶接過程終了後に抵抗溶接接合の品質を判定する情報を取得するためにも、溶接過程中に抵抗溶接プロセスを開ループ制御または閉ループ制御するためにも適しており、しかも信頼性のある情報を供給できるようにすることである。
【０００８】
この課題は、方法に関しては請求項１に記載の特徴により、装置に関しては請求項１８に記載の特徴により解決される。
【０００９】
本発明によれば溶接過程中に少なくとも、第１の溶接電極と溶接すべき第１のワークピースないしは工作物との間で第１の電圧が測定される。
【００１０】
本発明は、溶接過程中に流れる溶接電流と溶接に印加される電圧との積から溶接過程中に散逸ないしは分散する総電力を求めるという一般的な考え方から離れて、むしろ総電力は殊に以下の３つの電力成分から成るという異なる考察のしかたを基礎としている。
１．正極性の溶接電極と一方のワークピースの接触面において散逸する電力
２．溶接すべき各ワークピースの接触面において散逸する電力
３．負極性の溶接電極と他方のワークピースとの接触面において散逸する電力
さらに本発明が基礎とする着想は、上述の項目２による電力成分によって溶接すべき各ワークピースの接触面に溶接スポットが形成されることになる一方、上述の項目１による電力成分によって正極性の溶接電極の加熱が生じ、上述の項目３による電力成分によって負極性の溶接電極の加熱が生じる、というものである。さらに本発明の基礎とする着想は、上述の項目１による電力成分は正極性の溶接電極とこの電極が接触しているワークピースとの間の接触抵抗により散逸し、上述の項目３による電力成分は負極性の溶接電極とこの電極が接触しているワークピースとの間の接触抵抗により散逸する、というものである。
【００１１】
両方の溶接電極および溶接すべき各ワークピースには溶接過程中、同じ溶接電流が流されるので、上述の着想から出発して本発明が利用しているのは、項目１と項目３による電力成分相互間の偏差は、第１の溶接電極と溶接すべき第１のワークピースとの間における第１の電圧が第２の溶接電極と溶接すべき第２のワークピースとの間における第２の電圧とは隔たっていることを表している点である。
【００１２】
このことに基づきたとえば第１の電圧と第２の電圧の測定およびこれら双方の電圧相互を比較することにより、上述の項目１および項目３による電力成分が等しいかあるいは互いに隔たっているのかに関する情報を得ることができる。
【００１３】
たとえば第１の電圧と第２の電圧の測定の結果、両方の電圧が等しいと判明したならば、このことが意味するのは、上述の項目１による電力成分が上述の項目３による電力成分と実質的に一致しており、したがって正極性の溶接電極とこの電極が接触しているワークピースとの間で散逸する電力が、負極性の溶接電極とこの電極が接触しているワークピースとの間で散逸する電力と実質的に等しい、ということである。その結果、両方の溶接電極はほぼ等しい度合いで加熱されており、このことによって溶接過程中、溶接すべき各ワークピースの接触面に関して実質的に対称な溶接スポットが形成されることになる。
【００１４】
これに対し第１の電圧と第２の電圧を測定した結果、第１の電圧が第２の電圧よりも大きいことが判明したならば、このことが意味するのは、上述の項目１による電力成分が上述の項目３による電力成分よりも大きく、したがって正極性の溶接電極とこの電極が接触しているワークピースとの間で散逸する電力が、負極性の溶接電極とこの溶接電極が接触しているワークピースとの間で散逸する電力よりも大きく、したがって正極性の電極の方が強く加熱されており、そのため溶接すべき各ワークピースの接触面に関して対称な位置から正極性の溶接電極の方向へ溶接スポットがずれている、ということである。このようなずれが望ましくないケースでは、たとえば溶接電極において極性切り換え可能な直流電圧が用いられているならば、この直流電圧の極性が切り換えられ、これによりそれ以降、最初は負極性であって極性切り換え後に正極性になった溶接電極の方が強く加熱されるようになる。
【００１５】
このようにしてたとえば、溶接すべき各ワークピース間の接触面に関して非対称な溶接スポットの形成を回避することができる。さらに本発明による方法を用いることで、溶接電極の消耗の度合いがそれぞれ異なることに起因して溶接過程に不利な影響を及ぼすことを回避することもでき、たとえば溶接すべき各ワークピースの接触面に関して非対称な溶接スポットが形成されてしまうのを回避することができる。
【００１６】
本発明による方法の格別な利点は、この方法をきわめて低い装置コストで実施できることである。
【００１７】
本発明によれば、溶接過程中に第１の電圧を測定し、これを抵抗溶接プロセスの制御または調整のための情報ないしは抵抗溶接プロセスの開ループ制御または閉ループ制御のための情報として利用すれば十分である。本発明による方法のこの実施形態を実現するため、たとえばまえもって定められた基準条件のもとで、第１の電圧も第２の電圧も測定するテストを実行することができる。ついでこのテストに基づきたとえば、溶接スポットのポジションと第１の電圧との関係を求めて、制御装置に記憶させることができる。このようにして記憶されたデータからたとえば、第１の溶接電極とこの電極が接触しているワークピースとの間におけるどのような電圧のときに各ワークピースの接触面に関して実質的に対称なポジションをまだかろうじてとっているのか、どのような第１の電圧のときに溶接スポットが接触面に関して非対称なポジションをすでにとってしまっているのかが判明する。これに続いて基準条件のもとで溶接過程を実施する場合にはたとえば、溶接過程中に先行のテスト時と実質的に等しい第１の電圧の時間経過特性が設定される。先行のテストに基づき溶接スポットのポジションと第１の電圧との一義的な対応関係が得られているので、溶接過程中にもっぱら第１の電圧測定によって、溶接スポットが望ましいポジションに形成されているか否かを判定することができる。
【００１８】
本発明の格別有利な実施形態によれば、第２の溶接電極と溶接すべき第２のワークピースとの間で第２の電圧が付加的に測定される。この実施形態の場合、抵抗溶接接合の品質を判定するために、および／または抵抗溶接プロセスを制御または調整あるいは開ループ制御または閉ループ制御するために、本発明による方法を用いて得られた情報の信頼性が著しく高められる。
【００１９】
上述の実施形態の発展形態として、測定された第１の電圧における少なくとも１つのパラメータたとえば振幅、実効値または時間平均値が、測定された第２の電圧における対応するパラメータと関連づけられる。これらの電圧をたとえば、上述の項目１による電力成分と上述の項目３による電力成分との差を表す各電圧の振幅間の差を求める目的で測定振幅相互を減算することによって、互いに関連づけることができる。
【００２０】
本発明による方法の別の実施形態によれば、第１の電圧の振幅が第２の電圧の振幅と比較される。
【００２１】
上述の実施形態によれば、評価結果たとえば第１の電圧と第２の電圧との差あるいは第１の電圧と第２の電圧との比較結果を利用して、第１の電圧と第２の電圧がそれぞれまえもって定められた値あるいは望ましい値をとるよう溶接過程を制御することができる。
【００２２】
本発明による方法の別の実施形態によれば、少なくとも１つの測定電圧がまえもって設定されている目標値またはまえもって設定可能な目標値と比較される。この場合、目標値との比較を、第１の電圧と第２の電圧とについて互いに別々に行うことができる。とはいえたとえば、双方の電圧の差を目標差と比較することも可能である。
【００２３】
本発明による方法の別の実施形態によれば、第１の電圧および／または第２の電圧が溶接過程中、１つまたは複数のまえもって決められた時点で、および／または溶接過程中に選択された時点で、あるいは少なくとも一時的に連続して測定される。したがって個々の要求に応じて第１および／または第２の電圧の測定を１回または複数回、まえもって決められた時点で実施することができる。ただし、第１の電圧および／または第２の電圧の測定を溶接過程全体にわたって、あるいは溶接過程中に時々ないしは一時的に、連続して実行することもできる。連続的な測定が有利になるのは殊に、溶接過程中に電圧振幅が時間の経過につれて急速に変化するのが見込まれる場合である。
【００２４】
基本的には、測定された１つまたは複数の電圧に基づき、抵抗溶接接合がまえもって決められた要求に対応しているか否かを判定すれば十分である。この実施形態によれば抵抗溶接接合の品質判定が実行され、その際、この判定は溶接過程中に実施することもできるし、あるいは溶接過程中に測定された電圧に基づき溶接過程完了後に実施することもできる。
【００２５】
本発明の格別有利な実施形態によれば、溶接過程の少なくとも１つのパラメータが測定された１つまたは複数の電圧に依存して制御または調整される。この実施形態によれば、溶接過程のオンライン制御を広い範囲内で実現できる。この実施形態においてたとえば、溶接すべき各ワークピースの接触面に対し相対的な任意の望ましい溶接スポットポジションまたは任意の望ましい溶接スポットサイズが生じるように、あるいは溶接電極の望ましい消耗度が生じるように、ないしは溶接電極間で異なる消耗度が相殺されるように、溶接過程を制御または調整ないしは開ループ制御または閉ループ制御することができる。
【００２６】
上述の実施形態の発展形態によれば、少なくとも１つの測定電圧がまえもって設定された基準電圧またはまえもって設定可能な基準電圧と比較され、溶接過程の１つまたは複数のパラメータが比較結果に依存して制御または調整ないしは開ループ制御または閉ループ制御される。
【００２７】
上述の実施形態において１つの発展形態によれば、溶接過程のパラメータには少なくとも、
溶接電流の振幅
溶接時間
溶接電流の曲線形状
パルス化された溶接電流のパルス形状および／またはパルス周波数
使用される溶接トランスの２次巻線における電圧
溶接電極における電圧の極性
少なくとも１つの溶接電極が少なくとも１つの溶接すべきワークピースに及ぼす力
が含まれる。なお、溶接過程の制御に利用されるパラメータは、個々の要求に応じて広い範囲で選択できる。
【００２８】
本発明による方法の発展形態によれば個々の要求に応じて、一方の溶接電極と、この溶接電極が接触しているワークピースにおいてこの溶接電極と向き合っている面との間で、および／または一方の溶接電極と、この溶接電極が接触しているワークピースにおいてこの溶接電極とは反対側の面との間で、および／または一方の溶接電極と、他方の溶接電極が接触しているワークピースにおいて上記の一方の電極とは反対側の面との間で、少なくとも１つの電圧を測定することができる。
【００２９】
溶接過程の制御を、各溶接電極とそれらの溶接電極が接触しているワークピースとの間の接触抵抗に依存して行おうとするときに好適であるのは、少なくとも１つの測定電圧からその電圧に対応する溶接電極とそれが接触しているワークピースとの間の接触抵抗を求めることである。
【００３０】
１つの別の実施形態によれば、少なくとも１つの測定電圧から、一方の溶接電極とこれが接触しているワークピースとの間の接触抵抗および／または溶接すべき各ワークピース間の接触抵抗により、散逸する電力が求める。
【００３１】
本発明のさらに別の実施形態によれば、少なくとも１つの測定電圧に基づき、少なくとも１つの溶接電極がこの溶接電極に対応づけられているワークピースと接触しているか否かが求められる。この実施形態において本発明による方法を用いることでたとえば、測定電圧に基づき個々の電極がそれらに対応づけられたワークピースに接触していることが判明するとただちに、溶接過程のスタート信号を発生させることができる。また、測定された電圧に基づき、溶接電極の一方がそれに対応づけられたワークピースともはや接触していないことが判明するとただちに、溶接過程を中断させることも可能である。
【００３２】
本発明によれば、第１の溶接電極と溶接すべき第１のワークピースとの間における第１の電圧の代わりに、第１の電圧に依存する電圧たとえば第１の電圧と比例する電圧を測定することができる。
【００３３】
さらに可能であるのは、それぞれ測定された電圧を電流または測定電圧に依存するその他の量に変換することであり、つまりは電圧の代わりにそれらの量を測定し、抵抗溶接接合の品質を判定するための、および／または抵抗溶接プロセスを制御または調整ないしは開ループ制御または閉ループ制御するための情報を取得するのに利用できることである。
【００３４】
同様のことは、第２の電圧の測定ならびに場合によってはさらに別の電圧の測定についてもあてはまる。
【００３５】
これらの測定電圧を、溶接電極ないしは個々のワークピースにおける任意の適切な個所で、あるいは適切なやり方でこれらの部材と導電接続されている部材のところで測定することができる。
【００３６】
請求項１８には本発明による装置について記載されている。さらに請求項１８を引用する従属請求項１９〜２７には、本発明による装置の有利で目的にかなった実施形態が示されている。
【００３７】
次に、本発明による方法を実施するための本発明による装置の実施例を概略的に描いた添付の図面を参照しながら、本発明について説明する。
【００３８】
図１は、本発明による方法を実施するための本発明による装置を略示した側面図である。
【００３９】
図２は、本発明による装置の第２の実施例を図１と同様の形式で示す図である。
【００４０】
図３は、図２による装置を較正するための装置を図２と同様の形式で示す図である。
【００４１】
図４は、本発明による装置の第３の実施例を図１と同様の形式で示す図である。
【００４２】
図５は、抵抗溶接プロセスを実施するための装置の概略的な等価回路図である。
【００４３】
図中、同じ部材もしくは対応する部材には同じ参照符号が付されている。
【００４４】
図１には、抵抗溶接装置２と、抵抗溶接接合の品質を判定するための、および／または抵抗溶接プロセスを制御ないしは開ループ制御あるいは調整ないしは閉ループ制御するための情報を取得する本発明による装置４が示されている。ただしここでは、本発明による方法を説明するのに必要な部材しか描かれておらず、他の部材は省略されている。
【００４５】
抵抗溶接装置２は溶接電流を発生する電流源６を有しており、この電流源の振幅を電流センサ８によりセンシングすることができる。電流センサ８には分離増幅器１０が接続されており、この分離増幅器１０はセンサ８から取り出された電流を電圧に変換する。装置２はさらに第１の溶接電極１２と第２の溶接電極１４を有しており、これらの電極は導線を介して電流源６と接続されている。この実施例によれば装置２は、第１のワークピース１６と第２のワークピース１８との間で抵抗溶接接合を形成するために用いられ、これらのワークピースないしは工作物は接触面２０に沿って当接し合っており、溶接電極１２，１４によって互いに押圧される。
【００４６】
装置２の動作時、電流源６により溶接電流が発せられ、この電流は第１の溶接電極１２、第１のワークピース１６、第２のワークピース１８、第２の溶接電極１４を流れ、これにより溶接過程中に接触面２０のところに溶接スポットが形成される。本発明によれば溶接過程とは、抵抗溶接接合の形成のことを指し、つまりたとえば溶接ポイントまたは溶接線ないしは溶接の継ぎ目を形成することを意味する。
【００４７】
溶接過程中、溶接電極１２，１４のところに溶接電圧が印加され、この電圧はこの実施例では極性切り換え可能な直流電圧である。ただし、溶接電圧として直流電圧ではなく交流電圧を用いることもできる。
【００４８】
本発明による装置４はこの実施例では、第１の溶接電極１２と第１のワークピース１６との間における第１の電圧を測定するための第１の電圧測定装置２２を有しており、この場合、第１の電圧は第１の溶接電極１２とこの第１の溶接電極１２と対向する第１のワークピース１６の面のところでじかに取り出される。さらに本発明による装置４は、第２の溶接電極１４と第２のワークピース１８との間における第２の電圧を測定するための第２の電圧測定装置２４を有しており、この場合、第２の電圧は第２の溶接電極１４とこの第２の第２の溶接電極１４と対向する第１のワークピース１８の面のところでじかに取り出される。
【００４９】
これらに加えてこの実施例によれば第３の電圧測定装置２６が設けられており、これによって第１のワークピース１６と第２のワークピース１８との間の電圧が測定される。
【００５０】
電圧測定装置２２，２４，２６の出力信号はそれぞれ分離増幅器２８，３０，３２へ供給され、さらにこれらの増幅器の出力信号は評価・制御装置３４へ供給される。評価・制御装置３４は制御線３５を介して電流源６と接続されており、これによれば溶接過程のパラメータを電圧測定装置２２，２４，２６により測定された電圧に依存して制御または調整ないしは開ループ制御または閉ループ制御することができる。この実施例では溶接過程のパラメータは溶接電流振幅、溶接時間、溶接電流曲線形状、溶接電極に加わる電圧の極性、ならびに溶接電極１２，１４がそれぞれ自身に対応づけられているワークピース１６ないしは１８に及ぼす力である。
【００５１】
本発明による方法は、本発明による装置を用いて以下のように実施される：
溶接過程中すなわち溶接ポイントまたは溶接線ないしは溶接の継ぎ目の形成中、溶接電流は溶接電流源６から溶接電極１２，１４へと流れ、その際、さしあたり第１の溶接電極１２は正の極性である。溶接電流に基づき、ワークピース１６，１８間の接触面２０のところに、図１では参照符号３６の付された溶接スポットが形成される。溶接過程中、散逸する総電力は実質的に以下の３つの電力成分から成る。
１．第１の溶接電極１２と第１のワークピース１６との間で、これらの溶接電極１２とワークピース１６との間に生じる接触抵抗に起因して散逸する電力
２．ワークピース１６，１８間の接触面２０のところで散逸する電力
３．第２の溶接電極１４と第２のワークピース１８との間で、これらの溶接電極１４とワークピース１８との間に生じる接触抵抗に起因して散逸する電力
溶接過程中、それぞれ同じ電流が溶接電極１２，１４とワークピース１６，１８に流れるので、第１の電圧測定装置２２により測定される電圧は項目１による上述の電力成分に比例しており、第２の電圧測定装置２４により測定される電圧は項目３による上述の電力成分に比例している。
【００５２】
溶接過程中、第１の電圧測定装置２２により第１の電圧が、第２の電圧測定装置２４により第２の電圧が、この実施例によれば時間的に連続して測定される。電圧測定の結果、第１の電圧の振幅が第２の電圧の振幅と実質的に等しいことが判明したならば、そのことから上述の項目１による電力成分が上述の項目３による電力成分と実質的に等しいということになり、したがって両方の溶接電極１２，１４は実質的に等しい強さで加熱されており、溶接スポット３６は接触面２０に関して実質的に対称に形成されていることになる。
【００５３】
これに対し電圧測定の結果、第１の電圧が第２の電圧よりも大きいことが判明したならば、そのことから上述の項目１による電力成分は上述の項目３による電力成分よりも大きいということになり、したがって正極性の溶接電極１２の方が強く加熱されており、これによって接触面２０に対し相対的な溶接スポット３６のポジションが正の極性の溶接電極１２の方にずれてしまう。このようなずれが望ましくないのであれば評価・制御装置は、溶接電極１２，１４に加わる電圧の極性が切り換えられるよう電流源６を制御する。このようにして、溶接電極１２，１４の不均一な加熱に起因して溶接スポット３６の望ましくないずれが引き起こされてしまうのを確実に回避することができる。
【００５４】
ただし本発明によれば、溶接スポット３６のポジションおよび／またはサイズを本発明による方法を用い個々の要求に合わせて所期のように制御することができる。
【００５５】
本発明による方法によればきわめて僅かな装置コストで、抵抗溶接接合の品質を判定するための、および／または抵抗溶接プロセスを制御または調整するための信頼性のある情報を取得することができる。本発明による方法は、オンライン制御もしくはオンライ調整ないしはオンライン開ループ制御もしくはオンライン閉ループ制御に殊に適している。
【００５６】
図２には本発明による装置４の第２の実施例が描かれている。この実施例が図１に示した実施例とは異なる点は、第１の溶接電極１２とは反対側の第１のワークピース１６の面において第１の電圧が取り出され、第２の溶接電極１４とは反対側の第２のワークピース１８の面において第２の電圧が取り出されることである。
【００５７】
図３には、評価・制御装置３４を較正するための装置が描かれている。これによればワークピース１６，１８のところで、たとえば銅から成る較正用ワークピース３８が用いられ、これに対し溶接電極１２，１４が載置される。
【００５８】
溶接電極１２，１４が載置されると、これに続いて電流源６から発せられた溶接電流が較正用ワークピース３８を流れ、その際、第１の電圧測定装置２２により第１の溶接電極１２と較正用ワークピース３８との間における電圧が測定され、第２の電圧測定装置２４により第２の溶接電極１４と較正用ワークピース３８との間における電圧が測定される。そして測定された電圧に基づき、評価・制御装置３４を場合によっては較正することができる。
【００５９】
図４には本発明による装置４の第３の実施例が描かれている。この実施例が図１に示した実施例とは異なる点は、第１の溶接電極１２とこの第１の溶接電極１２とは反対側の第２のワークピース１８の面との間において第１の電圧が取り出され、第２の溶接電極１４とこの第２の溶接電極１４とは反対側の第１のワークピース１６の面において第２の電圧が測定されることである。
【００６０】
図５には、装置２とワークピース１６，１８から成る配置構成の簡単な等価回路が描かれている。図５に示されているように、このように形成されている配置構成には５つのオーム抵抗４０，４２，４４，４６，４８から成る直列回路が存在することになり、これらの抵抗は溶接過程中、温度変化および／または押圧力変化に起因して線形または非線形に変化する。ただし一般的にはこれらの抵抗は非線形に変化する。
【００６１】
詳細には、非線形のオーム抵抗４０は第１の溶接電極１２と第１のワークピース１６との間の伝達抵抗ないしは接触抵抗を表す一方、これに対応するものとして非線形のオーム抵抗４８は溶接電極１４と第２のワークピース１８との間の伝達抵抗ないしは接触抵抗を表す。また、非線形のオーム抵抗４２は第１のワークピース１６の抵抗を表す一方、これに対応するものとして非線形のオーム抵抗４６は第２のワークピース１８の抵抗を表す。さらに非線形のオーム抵抗４４は、ワークピース１６，１８間の接触面における接触抵抗を表す。
【００６２】
オーム抵抗４０を介して実質的に、第１の溶接抵抗１２と第１のワークピース１６との間の散逸電力（上述の項目１による電力成分）が散逸する一方、オーム抵抗４８を介して実質的に、第２の溶接電極１４と第２のワークピース１８との間の散逸電力（上述の項目３による電力成分）が散逸する。オーム抵抗４４により、溶接すべきワークスペース１６，１８間の接触面２０において溶接スポット３６の形成を生じさせる電力の電力成分（上述の項目２による電力成分）が散逸する。
【００６３】
参照符号５０により第１の溶接電極１２と第１のワークピース１６との間の寄生容量が表されている一方、参照符号５２により第２の溶接電極１４と第２のワークピース１８との間の寄生容量が表されている。さらに参照符号５４によって、ワークピース１６，１８間の寄生容量が表されている。図５に示されているように、容量５０は抵抗４０，４２から成る直列回路に対し並列に接続されており、容量５４は抵抗４４に対し並列に、容量５２は抵抗４６，４８から成る直列回路に対し並列に接続されている。
【００６４】
参照符号５６によって溶接電極１２，１４を有する溶接トングのオーム抵抗が表されている一方、参照符号５８によって溶接トランスの２次側におけるインダクタンスが表されている。
【００６５】
さらに参照符号６０によって、電流源６に対し並列である電流源６の容量が表されている。また、参照符号６２によって電流源６のオーム内部抵抗が表されており、図５の場合には理想的な電流源であるものとされており、さらに参照符号６４によって理想的な電流源６のインダクタンスが表されている。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明による方法を実施するための本発明による装置を略示した側面図
【図２】本発明による装置の第２の実施例を図１と同様の形式で示す図
【図３】図２による装置を較正するための装置を図２と同様の形式で示す図
【図４】本発明による装置の第３の実施例を図１と同様の形式で示す図
【図５】抵抗溶接プロセスを実施するための装置の概略的な等価回路図
【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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【国際調査報告】
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