(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサに蓄積されたエネルギを放電し、スタッドと母材との間でアークを発生させてスタッドと母材を溶融させると同時に、スタッドを母材に押し付けて母材にスタッドを溶け込ませて溶接するコンデンサ放電型溶接機における溶接良否判定方法であって、
スタッドが母材に接触して溶接接合されるコンタクトポイントが生じるのに適したＣＰ最適時間帯を予め決めると共に、
前記ＣＰ最適時間帯内において複数回測定ができる長さの単位時間を予め決め、
前記ＣＰ最適時間帯の全体を含み、かつ、前記ＣＰ最適時間帯の前後において前記単位時間の一単位分の長さを含むように測定時間帯を予め決め、
実際のスタッド溶接中に、前記測定時間帯において前記単位時間毎に複数回溶接電流値又は溶接電圧値を測定し、
測定した複数の溶接電流値又は溶接電圧値の大きさを比較して、電流値又は電圧値が下降から上昇に変化する変化時点を検出し、
前記検出した変化時点が、最適時間帯内にあるか否かに基づいて
溶接良否判定を行う
ことを特徴とするコンデンサ放電型溶接機における溶接良否判定方法。
【請求項２】
スタッド先端チップ部が溶融するＡＰ基準時点、
該ＡＰ基準時点からアークがスタッド中心より外側に向って広がりエネルギがピークとなるＰＰ基準時点、及び
母材とスタッドとが溶接接合されるＣＰ基準時点
の三つの時点において、溶接強度が許容され得る溶接電流又は溶接電圧の上限値及び下限値を、溶接条件に合わせてそれぞれ決めて、ＡＰ判定領域、ＰＰ判定領域及びＣＰ判定領域とし、
実際のスタッド溶接毎に、前記各判定領域における溶接電流値又は溶接電圧値を測定し、測定結果が各判定領域の下限から上限の範囲内に入るか否かを判定し、この判定結果と、前記変化時点に関する判定結果との両方に基づいて、溶接良否判定を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接良否判定方法。
【請求項３】
コンデンサに蓄積されたエネルギを放電し、スタッドと母材との間でアークを発生させてスタッドと母材を溶融させると同時に、スタッドを母材に押し付けて母材にスタッドを溶け込ませて溶接するコンデンサ放電型溶接機に用いられる溶接良否判定装置であって、
スタッドが母材に接触して溶接接合されるコンタクトポイントが生じるのに適したＣＰ最適時間帯を決める最適時間帯決定手段と、
前記ＣＰ最適時間帯内において複数回測定ができる長さの単位時間を予め決めておき、前記ＣＰ最適時間帯の全体を含み、かつ、前記ＣＰ最適時間帯の前後において前記単位時間の一単位分の長さを含むように測定時間帯を決める測定時間帯決定手段と、
実際のスタッド溶接中に、前記測定時間帯において前記単位時間毎に複数回溶接電流値又は溶接電圧値を測定する測定手段と、
測定した複数の溶接電流値又は溶接電圧値の大きさを比較して、電流値又は電圧値が下降から上昇に変化する変化時点を検出するコンタクトポイント検出手段と、
前記検出したコンタクトポイントが、最適時間帯内にあるか否かに基づいてスタッド溶接の良否判定を行う良否判定手段と
を備えていることを特徴とする溶接良否判定装置。
【請求項４】
スタッド先端チップ部が溶融するＡＰ基準時点、
該ＡＰ基準時点からアークがスタッド中心より外側に向って広がりエネルギがピークとなるＰＰ基準時点、及び
母材とスタッドとが溶接接合されるＣＰ基準時点
の三つの時点において、溶接強度が許容され得る溶接電流又は溶接電圧の上限値及び下限値を、溶接条件に合わせてそれぞれ決めて、第一判定領域、第二判定領域及び第三判定領域として記憶する判定領域決定手段をさらに備え、
前記測定手段が、実際のスタッド溶接毎に、前記各判定領域における溶接電流値又は溶接電圧値を測定し、
前記良否判定手段が、測定した電流値又は電圧値が各判定領域の下限から上限の範囲内に入るか否かと、検出したコンタクトポイントが最適時間帯内にあるか否かとに基づいてスタッド溶接の良否判定を行うように構成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の良否判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ放電型スタッド溶接機において行われるスタッド溶接の良否判定方法及び良否判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スタッド溶接が満足に行われたか否かの良否判定は、作業者が溶接箇所を目視確認したり、ハンマーで溶接後のスタッドを叩く等して行われていた。
しかし、溶接するスタッドの本数が多い場合、このような良否判定方法では効率が悪く、また、作業者にかける負担も大きい。そして、なにより、人が良否判定を行うと良否判定の基準が曖昧になり、熟練度が低い作業者では判定ができないという問題がある。
このような問題を解決するために、出願人は、スタッド溶接の新しい良否判定の方法を提案した（特許文献１）。
特許文献１において出願人が提案した良否判定方法は、コンデンサに蓄積されたエネルギを放電し、スタッド先端チップ部が溶融する第一基準時点、該第一基準時点からアークがスタッド中心より外側に向って広がりエネルギがピークとなる第二基準時点、及び母材とスタッドとが溶接接合された第三基準時点の三つの時点において、溶接強度が許容され得る溶接電流又は溶接電圧の上限値及び下限値を、溶接条件に合わせてそれぞれ決めて、第一判定領域、第二判定領域及び第三判定領域とし、実際のスタッド溶接毎に、前記各判定領域における溶接電流値又は溶接電圧値を測定し、測定結果が各判定領域の下限から上限の範囲内に入るか否かに基づいてスタッド溶接の良否判定を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２１２５２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したスタッド溶接の良否判定方法によれば、作業者による目視確認や破壊検査を行うことなく溶接後のスタッドの良否判定を行うことができることは勿論のこと、コンデンサに蓄積されたエネルギを放電し、スタッド先端チップ部が溶融する第一基準時点、該第一基準時点からアークがスタッド中心より外側に向かって広がりエネルギがピークとなる第二基準時点、及び母材とスタッドとが溶接接合された第三基準時点の三つの時点において、溶接強度が許容され得る溶接電流又は溶接電圧の上限値及び下限値を、溶接条件に合わせてそれぞれ決めて、ＡＰ判定領域、ＰＰ判定領域及びＣＰ判定領域を決めて、各判定領域においてスタッドにかかる溶接電流値又は溶接電圧値に基づいて溶接の良否判定を行っているので、正確な良否判定を行うことが可能になる。
出願人は、上記した良否判定方法の提案後も、スタッド溶接の良否判定方法について鋭意研究を続け、上記した従来の良否判定方法では、母材とスタッドとが溶接接合されるＣＰ基準時点、即ち、コンタクトポイントが、ＣＰ判定領域から外れていても、良判定を出してしまう可能性があることを見出した。
図９（ａ）は、電圧値がＣＰ判定領域中にあり、かつ、コンタクトポイントもＣＰ判定領域中にある電圧波形の一例を示す図であり、
図９（ｂ）は、電圧値はＣＰ判定領域中にあるが、コンタクトポイントがＣＰ判定領域より後に生じている電圧波形の一例を示す図であり、
図９（ｃ）は、電圧値はＣＰ判定領域中にあるが、コンタクトポイントがＣＰ判定領域より前に生じている電圧波形の一例を示す図である。
図９（ｂ）のようにコンタクトポイントまでの時間がのびてしまう原因としては、例えば、以下の原因が考えられる。
・加圧用スプリングの加圧力が低い。
・母材面が平面でなく損傷等によって溶接部中心を残して周囲が凹状になっている。
・経年変化（使用）により、溶接ガンの加圧用スプリングの加圧力が弱まる。
・スパッタ等の付着により、溶接ガンの摺動部分の動きが悪くなる。
・溶接ガンの摺動部分の損傷により動きが悪くなる。
・スタッド先端のチップが長い
図９（ｃ）のようにコンタクトポイントまでの時間が短くなってしまう原因としては、例えば、以下の原因が考えられる。
・加圧用スプリングの加圧力が高い。
・母材面が平面でなく損傷等によって凸状になっている。
・母材とスタッドとの間にスパッタ等の不純物が介在し、母材が傾いている。
・母材下面にスパッタ等の不純物が複数介在し、スタッドの加圧時に母材が撓み、溶接時のチップの溶融と共に、スプリングバックによって母材がスタッド方向に動き、スタッドの突っ込み量が減少し溶接時間が短くなっている。
・スタッド先端のチップが短い。
出願人は、上記した課題を解決し、コンタクトポイントの変化点を正確に捉えることで、これまでと比べ簡便な良否判定を行うことができるスタッド溶接の良否判定方法及び良否判定装置を提供することを目的とする。また、これに加えて前記した三つの判定領域と組み合わせることで、さらに信頼性の高い良否判定を行うことができるスタッド溶接の良否判定方法及び良否判定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した目的を達成するために、本発明に係るコンデンサ放電型スタッド溶接機の溶接良否判定方法は、コンデンサに蓄積されたエネルギを放電し、スタッドと母材との間でアークを発生させてスタッドと母材を溶融させると同時に、スタッドを母材に押し付けて母材にスタッドを溶け込ませて溶接するコンデンサ放電型溶接機における溶接良否判定方法であって、スタッドが母材に接触して溶接接合されるコンタクトポイントが生じるのに適したＣＰ最適時間帯を予め決めると共に、前記ＣＰ最適時間帯内において複数回測定ができる長さの単位時間を予め決め、前記ＣＰ最適時間帯の全体を含み、かつ、前記ＣＰ最適時間帯の前後において前記単位時間の一単位分の長さを含むように測定時間帯を予め決め、実際のスタッド溶接中に、前記測定時間帯において前記単位時間毎に複数回溶接電流値又は溶接電圧値を測定し、測定した複数の溶接電流値又は溶接電圧値の大きさを比較して、電流値又は電圧値が下降から上昇に変化する変化時点を検出し、前記検出した変化時点が、最適時間帯内にあるか否かに基づいて  溶接良否判定を行うことを特徴とする。
また、本発明に係るコンデンサ放電型スタッド溶接機の溶接良否判定装置は、コンデンサに蓄積されたエネルギを放電し、スタッドと母材との間でアークを発生させてスタッドと母材を溶融させると同時に、スタッドを母材に押し付けて母材にスタッドを溶け込ませて溶接するコンデンサ放電型溶接機に用いられる溶接良否判定装置であって、スタッドが母材に接触して溶接接合されるコンタクトポイントが生じるのに適したＣＰ最適時間帯を決める最適時間帯決定手段と、前記ＣＰ最適時間帯内において複数回測定ができる長さの単位時間を予め決めておき、前記ＣＰ最適時間帯の全体を含み、かつ、前記ＣＰ最適時間帯の前後において前記単位時間の一単位分の長さを含むように測定時間帯を決める測定時間帯決定手段と、実際のスタッド溶接中に、前記測定時間帯において前記単位時間毎に複数回溶接電流値又は溶接電圧値を測定する測定手段と、測定した複数の溶接電流値又は溶接電圧値の大きさを比較して、電流値又は電圧値が下降から上昇に変化する変化時点を検出するコンタクトポイント検出手段と、  前記検出したコンタクトポイントが、最適時間帯内にあるか否かに基づいてスタッド溶接の良否判定を行う良否判定手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るコンデンサ放電型スタッド溶接機の溶接良否判定方法は、コンデンサに蓄積されたエネルギを放電し、スタッドと母材との間でアークを発生させてスタッドと母材を溶融させると同時に、スタッドを母材に押し付けて母材にスタッドを溶け込ませて溶接するコンデンサ放電型溶接機における溶接良否判定方法であって、スタッドが母材に接触して溶接接合されるコンタクトポイントが生じるのに適したＣＰ最適時間帯を予め決めると共に、前記ＣＰ最適時間帯内において複数回測定ができる長さの単位時間を予め決め、前記ＣＰ最適時間帯の全体を含み、かつ、前記ＣＰ最適時間帯の前後において前記単位時間の一単位分の長さを含むように測定時間帯を予め決め、実際のスタッド溶接中に、前記測定時間帯において前記単位時間毎に複数回溶接電流値又は溶接電圧値を測定し、測定した複数の溶接電流値又は溶接電圧値の大きさを比較して、電流値又は電圧値が下降から上昇に変化する変化時点を検出し、前記検出した変化時点が、最適時間帯内にあるか否かに基づいて  溶接良否判定を行うので、コンタクトポイントが最適時間帯に生じているか否かを正確に判定することができ、それにより、加圧力の変化やスタッドや母材の状態等が原因でコンタクトポイントが最適時間帯からずれている場合には、そのことを正確に検知することができるようになる。
また、本発明に係る溶接良否判定装置は、コンデンサに蓄積されたエネルギを放電し、スタッドと母材との間でアークを発生させてスタッドと母材を溶融させると同時に、スタッドを母材に押し付けて母材にスタッドを溶け込ませて溶接するコンデンサ放電型溶接機に用いられる溶接良否判定装置であって、スタッドが母材に接触して溶接接合されるコンタクトポイントが生じるのに適したＣＰ最適時間帯を決める最適時間帯決定手段と、前記ＣＰ最適時間帯内において複数回測定ができる長さの単位時間を予め決めておき、前記ＣＰ最適時間帯の全体を含み、かつ、前記ＣＰ最適時間帯の前後において前記単位時間の一単位分の長さを含むように測定時間帯を決める測定時間帯決定手段と、実際のスタッド溶接中に、前記測定時間帯において前記単位時間毎に複数回溶接電流値又は溶接電圧値を測定する測定手段と、測定した複数の溶接電流値又は溶接電圧値の大きさを比較して、電流値又は電圧値が下降から上昇に変化する変化時点を検出するコンタクトポイント検出手段と、  前記検出したコンタクトポイントが、最適時間帯内にあるか否かに基づいてスタッド溶接の良否判定を行う良否判定手段とを備えているので、コンタクトポイントが最適時間帯に生じているか否かを正確に判定することができ、それにより、加圧力の変化やスタッドや母材の状態等が原因でコンタクトポイントが最適時間帯からずれている場合には、そのことを正確に検知することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】コンデンサ放電式溶接機を用いてスタッド溶接を実行している間に検出した電圧波形を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）はコンデンサ放電式溶接によるスタッド溶接のスタッド及び母材の状態を示す概略図である。
【図３】（ａ）はコンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３で生じている例を、（ｂ）はコンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３で生じていない例を示している。
【図４】（ａ）はコンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の開始時点の付近で生じている例を、（ｂ）はコンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の終了時点の付近で生じている例を示している。
【図５】測定時間帯Ｄ４をＣＰ最適時間帯Ｄ３より十分に広く設定した例を示している。
【図６】本発明に係る溶接良否判定装置の概略ブロック図である。
【図７】図６に示した溶接良否判定装置における初期設定の流れを示すフローチャートである。
【図８】図６に示した溶接良否判定装置における良否判定の流れを示すフローチャートである。
【図９】（ａ）は、電圧値がＣＰ判定領域中にあり、かつ、コンタクトポイントもＣＰ判定領域中にある電圧波形の一例を示す図であり、（ｂ）は、電圧値はＣＰ判定領域中にあるが、コンタクトポイントがＣＰ判定領域より後に生じている電圧波形の一例を示す図であり、（ｃ）は、電圧値はＣＰ判定領域中にあるが、コンタクトポイントがＣＰ判定領域より前に生じている電圧波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して本発明に係る溶接良否判定方法及び装置の実施の形態について説明していく。
【０００９】
図１は、コンデンサ放電式溶接機を用いてスタッド溶接を実行している間に検出した電圧波形を示す図である。以下、データ取得及び入力に使用するスタッドは、製作誤差内にある正常なスタッドを用い、使用する母材についても傷、凹凸等の無い平板を用いる。
なお、コンデンサ放電式溶接によるスタッド溶接には、主に鋼製のスタッドでスタッド先端チップ部を母材に圧接した状態で溶接を開始するコンタクト方式と、アルミニウム製でスタッド先端チップ部を母材から離した状態からスタッドを母材に向けて押圧していくギャップ方式とがあるが、本発明はこれら両者に適用可能である。
横軸は時間を、縦軸は電圧を示している。図中、符号Ｌは下限溶接電圧を用いて溶接機でスタッド溶接をした時の下限電圧波形であり、符号Ｈは上限溶接電圧を用いてスタッド溶接をした時の上限電圧波形である。
ここで、「下限溶接電圧」とは、溶接後のスタッドの強度及び品質が許容され得る下限の溶接電圧であり、「上限溶接電圧」とは、溶接後のスタッドの強度及び品質が許容され得る上限の溶接電圧である。
これらの下限溶接電圧及び上限溶接電圧は、溶接条件（即ち、母材やスタッドの品質及び溶接後の品質等）に応じて、予め破壊試験や目視確認等により強度確認をして決めておくことができる。
また、図１中、Ｄ１はＡＰ最適時間帯、Ｄ２はＰＰ最適時間帯、そしてＤ３はＣＰ最適時間帯をそれぞれ示している。
ＡＰ最適時間帯Ｄ１は、溶接機の溶接ガンのスイッチをＯＮにし、溶接機のコンデンサに蓄積されたエネルギがスタッド１の先端チップ部１ａで放電した後、チップ部１ａが溶融するアークポイントＡＰを中心にして前後に許容時間を設定したことにより得られる時間帯である（図２（ａ）から（ｂ）参照）。このＡＰ最適時間帯Ｄ１と、下限電圧波形Ｌ及び上限電圧波形Ｈとで囲まれた範囲でＡＰ判定領域Ｊ１が画定される。
続いて、スタッド１と母材２との間にメインアークが発生し、そのアークがスタッド１の中心より外側に向かって広がり放電エネルギがピークとなりスタッド１と母材２が溶融される（図２（ｂ）参照）。また、この時、同時にスタッド１は母材２に向かって圧接させられる。ＰＰ最適時間帯Ｄ２は、この時のスタッド１にかけられる電圧がピークに達する電圧ピークポイントＰＰを中心にして前後に許容時間を設定したことにより得られる時間帯である。このＰＰ最適時間帯Ｄ２と、下限電圧波形Ｌ及び上限電圧波形Ｈとで囲まれた範囲でＰＰ判定領域Ｊ２が画定される。
ＣＰ最適時間帯Ｄ３は、母材２にスタッド１が溶け込んで溶接が完了するコンタクトポイントＣＰを中心にして前後に許容時間を設定したことにより得られる時間帯である（図２（ｃ）参照）。このＣＰ最適時間帯Ｄ３と、下限電圧波形Ｌ及び上限電圧波形Ｈとで囲まれた範囲でＣＰ判定領域Ｊ３が画定される。
【００１０】
また、図１において、符号Ｄ４は、測定時間帯を示している。この測定時間帯は、少なくともＣＰ最適時間帯Ｄ３の全体を含むように設定される。本実施例に係る溶接良否判定方法では、このＣＰ最適時間帯Ｄ３の全体を含む測定時間帯Ｄ４の間、予め決めた所定の単位時間毎に実際の溶接電圧値の測定を行う。
【００１１】
本実施例に係る溶接良否判定方法は、スタッド溶接の実作業を行う前に、実作業の溶接条件で、上記したように、ＡＰ判定領域Ｊ１、ＰＰ判定領域Ｊ２、ＣＰ判定領域Ｊ３及び測定時間帯Ｄ４を、それぞれ予め決めておき、実際にスタッド溶接の実作業を行う時に、前記測定時間帯Ｄ４の間、予め決めた所定の単位時間毎に実際の電圧値を測定し、隣接する測定結果（電圧値）を比較することにより、電圧が上昇しているか下降しているかを検出し、その検出結果に基づいて電圧波形Ｍの変化点、即ち、コンタクトポイントＣＰを検出し、その検出結果に基づいて、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯D３の範囲内で生じているか否かを判断する。
具体的には、図３（ａ）の例では、時間Ｔ１における測定結果より時間Ｔ２における測定結果の方が電圧値が低く、かつ、時間Ｔ２における測定結果より時間Ｔ３における測定結果の方が電圧値が低い。また、時間Ｔ３における測定結果より時間Ｔ４における測定結果の方が電圧値が高く、その後は電圧値は上昇し続けている。これらの結果から、時間Ｔ２から時間Ｔ４の間で電圧波形Ｍが下降から上昇に変化していることがわかる。このように、測定時間単位で隣接する測定値から電圧値の変動状態（下降又は上昇）を検出し、前後の二つの変動状態を比較して、変動状態が下降から上昇に変化していれば、下降から上昇に変化する過程でコンタクトポイントCPが生じていることがわかる。これらの結果から、時間Ｔ２から時間Ｔ４の間にコンタクトポイントＣＰが生じていることが分かり、その結果、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯Ｄ３の間に生じていることが分かる。
図３（ｂ）の例では、時間Ｔ１における測定結果より時間Ｔ２における測定結果の方が電圧値が高く、その後も、電圧値は上昇し続け、下降することがない。これらの結果から、時間Ｔ１から時間Ｔ１０にかけて電圧値は上昇し続け一度も下降していないことが分かる。これらの結果から、測定時間帯Ｄ４に含まれているＣＰ最適時間帯Ｄ３の間では、コンタクトポイントＣＰが生じていないことが分かる。
前記ＣＰ最適時間帯Ｄ３は、上記したように、最適コンタクトポイントＣＰを中心にして前後に許容時間を設定することで決められ、測定時間帯Ｄ４は、前記ＣＰ最適時間帯Ｄ３の全体を含むように適当に設定され得る。図３（ａ）及び（ｂ）においては、時間Ｔ２〜Ｔ９までの間がＣＰ最適時間帯Ｄ３であり、時間Ｔ１〜Ｔ１０までの間が測定時間帯Ｄ４である。
このようにＣＰ最適時間帯Ｄ３の全体を含むように測定時間帯Ｄ４を設定することで、例えば図４（ａ）に示すように、コンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の開始時点Ｔ２の付近で生じている場合や、図４（ｂ）に示すようにコンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の終了時点Ｔ９の付近で生じている場合でも、正確にコンタクトポイントを検出することが可能になる。
図３及び図４では、測定時間帯Ｄ４（Ｔ１〜Ｔ１０）は、ＣＰ最適時間帯Ｄ３（Ｔ２〜Ｔ９）より測定単位時間の一単位分だけ広く設定されている。このように測定時間帯Ｄ４は、ＣＰ最適時間帯Ｄ３の全体を含むように設定すればよいが、例えば、図５に示すように、測定時間帯Ｄ４をＣＰ最適時間帯Ｄ３より十分に広く設定すれば、コンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３に入っていない場合に、コンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の前にずれているのか、後ろにずれているのかを検出することも可能である。このように構成することで、コンタクトポイントのずれの原因を予測することが可能になる。図５の例では、測定時間帯Ｄ４は時間Ｔ１〜Ｔ１８であり、ＣＰ最適時間帯Ｄ３は時間Ｔ５〜時間Ｔ１２であり、コンタクトポイントは時間Ｔ３の付近で生じている。そして、測定結果からコンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の前にずれていることが分かるため、その原因（例えば、溶接銃の加圧用スプリングの加圧力が高い、母材とスタッドとの間にスパッタ等の不純物が介在している、スタッド先端のチップが短い等）を予測することも可能になる。
また、測定時間帯Ｄ４において電圧値を測定する単位時間は、測定時間帯Ｄ４において少なくとも３回以上電圧値を測定することができるように設定され得る。尚、単位時間を短くすればコンタクトポイントＣＰが生じている時点をより正確に確認することが可能になる。
具体的には、例えば、図１に示す溶接波形では、データの取得間隔（単位時間）は５０μsec.であり、ＣＰ最適時間帯Ｄ３は５００μsec.、測定時間帯Ｄ４は７００μsec.であり得る。
なお、データの取得間隔（単位時間）が１００μsec.であっても十分に実用に供し得ることが確認されている。
【００１２】
また、同時に、本実施例に係る溶接良否判定方法は、実際にスタッド溶接の実作業を行う時に、実際の電圧値（実測値）が前記ＡＰ判定領域Ｊ１、ＰＰ判定領域Ｊ２及びＣＰ判定領域Ｊ３の範囲内に入るか否かを判断する。
【００１３】
本実施例に係る溶接良否判定方法は、先ず、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯D３の範囲内で生じているか否かで溶接良否を判断する。続いて、実測値が全て各判定領域Ｊ１〜Ｊ３の範囲内であり、かつ、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯D３の範囲内で生じていれば、溶接が良好に行われていると判断し、実測値が判定領域Ｊ１〜Ｊ３の何れか一つでも外れていれば不良と判断する。
【００１４】
以下、図６〜及び図８を参照して、上記した本発明に係る溶接良否判定方法を実行する溶接良否判定装置の実施の形態について説明していく。
図６は、本発明に係る溶接良否判定装置の概略ブロック図、図７及び図８は、図６に示した溶接良否判定装置の作用を示すフローチャートである。
図面に示すように、この溶接良否判定装置１０は、判定領域及び測定時間帯決定手段１１と、コンタクトポイント検出部１２と、良否判定手段１３とを有する。
判定領域及び測定時間帯決定手段１１は、電圧測定部１１ａ、最適時間帯決定部１１ｂ、判定用下限値決定部１１ｃ、判定用上限値決定部１１ｄ、判定領域決定部１１ｅ、測定時間帯決定部１１ｆ及び記憶部１１ｇを有する。
電圧測定部１１ａは、溶接用電源３の出力ライン４に設けられたシャント抵抗５からの信号を取得して溶接電圧値を測定し、その測定結果に基づいて電圧波形を取得する。尚、図６中、符号４及び４’は、溶接電流をスタッドに流すための回路を構成する出力ラインを示しており、符号７は、溶接ガン６に制御信号を送る制御ケーブルを示している。
最適時間帯決定部１１ｂ、判定用下限値決定部１１ｃ及び判定用上限値決定部１１ｄは、電圧測定部１１ａで検出した電圧波形に基づいて判定領域を決めるためのパラメータを決定する。
使用者は、予め、溶接作業を行う溶接用電源３、溶接ガン６、スタッド１及び母材２を用いて、複数のスタッドで予備テスト溶接を行い、基準となる溶接ガン６の加圧力及び作業溶接電圧を破壊試験や目視確認等により強度と品質を確認して決める。
この基準となる溶接ガン６の加圧力及び作業溶接電圧は、予めデータとして提供されたり、経験値より決定することも可能である。
【００１５】
加圧力及び作業溶接電圧（必要に応じて下限溶接電圧及び上限溶接電圧）の決定後、溶接良否判定装置１０を用いて判定領域を決める。
溶接良否判定装置１０の電源を入れ、始めに、スタッド１及び母材２の品種を選択する（ステップ１）。スタッド１及び母材２の品種は予め記憶部１１ｆに登録されている。
次いで、溶接機１の加圧力及び溶接電圧を予備テスト溶接（又はデータ、経験値でもよい）で決めた作業用溶接電圧にセットして溶接を行う（ステップ２）。
溶接後、溶接性の確認を行い（ステップ３）、強度及び品質に問題がなければ、電圧測定部１１ａで検出したその時の電圧波形を記憶する（ステップ４）。
記憶した電圧波形に基づいて最適時間帯決定部１１ｂにてＡＰ最適時間帯Ｄ１、ＰＰ最適時間帯Ｄ２及びＣＰ最適時間帯Ｄ３を決める（ステップ５）。最適時間帯決定部１１ｂにおける各最適時間帯Ｄ１〜Ｄ３の決定は、始めに第一基準時点、第二基準時点及び第三基準時点を特定し、その後、各基準時点に所定の許容時間を付与することで決められる。なお、各基準時点の特定は各基準時点において、図１の時間軸に対して垂線を表示することにより決定する。必要により、基準時点付近を拡大表示することと合わせて決められる。特に、第二基準時点は滑らかな曲線を示すため、予め拡大表示できるプログラムを設ける。各時間帯Ｄ１〜Ｄ３の決定は、作業用溶接電圧で実際に溶接して得られる電圧波形に基づいて自動的に行ってもよく、検出した電圧波形をディスプレイに表示して、作業者が手動で行ってもよい。
次いで、測定時間帯決定部１１ｆにて、測定時間帯Ｄ４を決定する（ステップ６）。測定時間帯Ｄ４は、少なくともＣＰ最適時間帯Ｄ３の全体を含むように決められる。
次いで、溶接用電源３の溶接電圧を予備テスト溶接で決めた下限溶接電圧又は予想される下限溶接電圧にセットして溶接を行う（ステップ７）。
溶接後、溶接性の確認を行い（ステップ８）、強度及び品質に問題がなければ、電圧測定部１１ａで検出したその時の下限電圧波形Ｌを記憶すると共に、判定用下限値決定部１１ｃにて下限電圧波形Ｌに基づいて電圧の判定用下限値を決定する（ステップ９）。
次いで、溶接用電源３の溶接電圧を予備テスト溶接で決めた上限電圧又は予想される下限溶接電圧にセットして溶接を行う（ステップ１０）。
溶接後、溶接性の確認を行い（ステップ１１）、強度及び品質に問題がなければ、電圧測定部１１ａで検出したその時の上限電圧波形Ｈを記憶すると共に、判定用上限値決定部１１ｄにて上限電圧波形Ｈに基づいて電圧の判定用上限値を決定する（ステップ１２）。
最後に、時間帯決定部１１ｂで決めたＡＰ最適時間帯Ｄ１、ＰＰ最適時間帯Ｄ２及びＣＰ最適時間帯Ｄ３と、判定用下限値決定部１１ｃで決定した判定用下限値と、判定用上限値決定部１１ｄで決定した判定用上限値とに基づいて、判定領域決定部１１ｅで、ＡＰ判定領域Ｊ１、ＰＰ判定領域Ｊ２及びＣＰ判定領域Ｊ３を決定し（ステップ１３）、初期設定を終了する。
上記したようにして決定されたＡＰ判定領域Ｊ１、ＰＰ判定領域Ｊ２、ＣＰ判定領域Ｊ３及び測定時間帯Ｄ４は、必要に応じて溶接条件と関連付けして記憶部１１ｇに記憶され得る。尚、この溶接良否判定装置は、溶接条件と関連付けして、前記判定領域Ｊ１〜Ｊ３及び測定時間帯Ｄ４を記憶部１１ｇに記憶させた場合には、溶接条件を入力することで記憶した判定領域Ｊ１〜Ｊ３及び測定時間帯Ｄ４を読み出して初期値として使用することができるように構成され得る。
【００１６】
次に、初期設定終了後に行う実際のスタッド溶接作業中の良否判定処理について図８に示すフローチャートを用いて説明する。
初期設定終了後、溶接用電源３の溶接電圧を、作業用溶接電圧にセットし、実際のスタッド溶接作業を開始する（ステップ１）。
スタッド溶接作業の間、電圧測定部１１ａが溶接電圧の測定を行う（ステップ２）。尚、この溶接電圧の測定は、溶接開始から溶接終了まで、全体の電圧波形が得られる程度に適当な時間間隔で連続して行われる。測定時間帯Ｄ４における電圧値測定の時間間隔と、それ以外の時間帯での電圧値測定の間隔は、同一であってもよく、異なる時間間隔であってもよい。
次いで、コンタクトポイント検出部１２において、測定時間Ｄ４で測定した電圧値に基づいて、具体的には、上記したように隣接する電圧値を比較することによって、ＣＰ最適時間帯Ｄ３の範囲内における電圧波形の変化点、即ち、コンタクトポイントの検出を行う（ステップ３）。
次いで、良否判定手段１３は、コンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の範囲内にあるか否かを判断する（ステップ４）。良否判定手段１３は、コンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の範囲内にない場合には、溶接不良を出力する。
コンタクトポイントがＣＰ最適時間帯Ｄ３の範囲内にある場合には、良否判定手段１３は、溶接良好を出力する。
次いで、良否判定手段１３において、電圧測定部１１ａで測定した電圧値によって得られる電圧波形が判定領域Ｊ１〜Ｊ３の範囲内を通るか否かを判断する（ステップ５）。良否判定手段１３は、測定結果から得られる電圧波形が判定領域Ｊ１〜Ｊ３の何れか一つでも通らない場合には、溶接不良を出力する。
判定結果の出力は、例えば、ブザーやランプ等で行ってもよく、また、波形そのものを表示してもよい。さらに、判定結果をスタッドの溶接順番に関連付けして記憶しておくことで、連続してスタッド溶接作業を行った後に、良否判定を行って溶接不良のスタッドを見つけ出すことが可能になる。
【００１７】
上記した実施例では、以下の二つの条件に基づいて溶接の良否判定を行っている。
条件１．コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯D３の範囲内で生じていること。
条件２．電圧波形が、ＡＰ判定領域Ｊ１、ＰＰ判定領域Ｊ２及びＣＰ判定領域Ｊ３の範囲内にあること。
しかし、本発明に係る溶接良否判定方法及び装置は、上記した実施例に限定されることなく、条件１、即ち、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯D３の範囲内で生じていることのみを条件として行うことができ、簡便な溶接良否判定方法及び装置を提供できる。さらに、条件１及び２を組み合わせることによって、より高品質の溶接良否判定方法及び装置を提供できる。
また、上記した実施例では、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯Ｄ３の範囲内で生じているか否かのみを検出しているが、この構成は本実施例に限定されることなく、測定時間帯Ｄ４をＣＰ最適時間帯Ｄ３より十分に長くとり、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯Ｄ３の範囲内で生じていない場合に、コンタクトポイントＣＰがＣＰ最適時間帯Ｄ３より前にずれているのか、後にずれているのかを判断することも可能である。
更に、コンタクトポイントＣＰが最適時間帯Ｄ３の範囲内で生じているか否かのみを用いた良否判定においては、溶接開始から溶接電圧値又は溶接電流値を測定する必要はなく、溶接開始からＰＰ判定領域を過ぎた一定時間経過後から測定を開始するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００１８】
Ｌ  下限電圧波形
Ｈ  上限電圧波形
Ｍ  実際の電圧波形
Ｄ１  ＡＰ最適時間帯
Ｄ２  ＰＰ最適時間帯
Ｄ３  ＣＰ最適時間帯
Ｄ４  測定時間帯
Ｊ１  ＡＰ判定領域
Ｊ２  ＰＰ判定領域
Ｊ３  ＣＰ判定領域
１  スタッド
１ａ  先端チップ部
２  母材
３  溶接用電源
４  出力ライン
５  シャント抵抗
６  溶接ガン
７  制御ケーブル
１０  溶接良否判定装置
１１  判定領域及び測定時間帯決定手段
１１ａ  電圧測定及び波形検出部
１１ｂ  最適時間帯決定部
１１ｃ  判定用下限値決定部
１１ｄ  判定用上限値決定部
１１ｅ  判定領域決定部
１１ｆ  測定時間帯決定部
１１ｇ  記憶部
１２  コンタクトポイント検出部
１３  良否判定手段
【図３】
0005812684.tif 000002
【図４】
0005812684.tif 000003
【図５】
0005812684.tif 000004
【図６】
0005812684.tif 000005
【図７】
0005812684.tif 000006
【図８】
0005812684.tif 000007
【図９】
0005812684.tif 000008
【図１】
0005812684.tif 000009
【図２】
0005812684.tif 000010