(57)【要約】【課題】溶接不良を簡便かつ確実に検出可能なシリーズスポット溶接の溶接不良検出装置を提供する。【解決手段】制御回路４６は、各電極チップ２６，２７へ溶接電流を通電させたときに電圧検出器４４が検出した各電極チップ２６，２７間の電圧値と、溶接電流値とに基づき、オームの法則により各電極チップ２６，２７間の電気抵抗を算出し、その電気抵抗が所定値Ｖｔ以下の場合には正常な溶接が行われていると判定し、その電気抵抗が所定値Ｖｔより大きい場合には溶接不良が生じていると判定する。所定値Ｖｔは、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗を変化させて各金属板Ｗａ，Ｗｂの溶接強度を調べる実験を行い、十分な溶接強度が得られる電気抵抗値を見つけて当該電気抵抗値に設定する。【選択図】  図３
2005161391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね合わせた２枚の金属板の一方の表面に、離間する一対の電極を加圧接触させて両電極間に溶接電流を流し、これらの２枚の金属板を溶接するシリーズスポット溶接の溶接不良検出装置であって、
前記一方の金属板の前記電極を加圧接触させる部位には部分的に一般部より一段高い座面が形成されていると共に、前記電極は先端が球面に形成され、当該座面を押しつぶすように前記電極の先端を当該座面に加圧接触させた状態で両電極間に溶接電流が流され、
前記両電極間に溶接電流を流しているときの前記両電極間の電圧を検出する電圧検出手段と、
その電圧検出手段の検出した電圧と、両電極間の溶接電流とに基づいて、両電極間の電気抵抗を検出する抵抗検出手段と、
その抵抗検出手段が検出した電気抵抗が所定値より大きい場合に、前記２枚の金属板に溶接不良が発生していると判定する判定手段と
を備えたことを特徴とするシリーズスポット溶接の溶接不良検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリーズスポット溶接の溶接不良検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属板同士の溶接方法としては、ダイレクトスポット溶接法およびシリーズスポット溶接法が知られている。
【０００３】
ダイレクトスポット溶接では、重ね合わせた２枚の金属板を直接、上下の電極で挟みながら加圧して板厚方向に溶接電流を流すことで発生する金属板の抵抗発熱を利用し、点状の溶接部を得ている。すなわち、溶接電流を流した際に両金属板の接触箇所に金属板の溶融した部分（一般に「溶接ナゲット」と呼ばれる）が生成され、その溶接ナゲットによって両金属板が点状に溶接される。
【０００４】
シリーズスポット溶接法は、重ね合わせた２枚の金属板を離間する一対の電極により一方向から加圧しながら両電極間に溶接電流を流すことによって点状の溶接部を得るものである。このシリーズスポット溶接法には、バック電極を用いるタイプと用いないタイプとがある。
バック電極を用いるタイプでは、電極の加圧側とは反対側に位置する金属板の裏側にバック電極を配置し、一方の電極→重ね合わせた金属板→バック電極→重ね合わせた金属板→他方の電極という電流経路を構成し、その電流経路に溶接電流を流すことにより、重ね合わせた両金属板に点状に溶接を行う。
【０００５】
それに対して、バック電極を用いないタイプでは、一方の電極→重ね合わせた金属板→他方の電極という電流経路を構成し、その電流経路に溶接電流を流すことにより、重ね合わせた両金属板に点状に溶接を行う。そのため、溶接の前工程で組み付けられた別部材等が金属板の裏側を覆って閉断面部位を形成し、金属板の裏側にバック電極を配置できない場合に用いられる。
【０００６】
しかし、バック電極を用いないシリーズスポット溶接法には、十分なナゲットを形成することが困難であることに加え、ブローホールが形成されることから、十分な溶接強度が得られないという欠点があった。
そこで、本出願人は、重ね合わせた２枚の金属板の一方の表面に、離間する一対の電極を加圧接触させて両電極間に溶接電流を流し、これらの２枚の金属板を溶接するシリーズスポット溶接方法であって、前記一方の金属板の前記電極を加圧接触させる部位に、部分的に一般部より一段高い座面を形成するとともに、前記電極は先端を球面に形成し、前記電極を前記座面に、前記座面を押しつぶすように加圧接触させて溶接することを特徴とするシリーズスポット溶接方法を開発した（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２３９７４２号公報（第２〜６頁、図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ダイレクトスポット溶接では、重ね合わせた２枚の金属板を上下の電極で挟みながら高い加圧力（３００ｋｇｆ程度）で加圧しながら板厚方向に溶接電流を流すため、２枚の金属板のいずれかが変形しているなどの理由により金属板間に隙間がある場合でも、高い加圧力により両金属板が密着させられて隙間が無くなり、確実な溶接を行うことができる。
【０００８】
また、バック電極を用いるシリーズスポット溶接法では、重ね合わせた２枚の金属板を離間する一対の電極により一方向から加圧しながら両電極間に電流を流す際に、電極の加圧側とは反対側に位置する金属板の裏側にバック電極が配置されている。そのため、バック電極を用いるシリーズスポット溶接法における電極の加圧力は、ダイレクトスポット溶接と同様に高くなり、２枚の金属板のいずれかが変形しているなどの理由により金属板間に隙間がある場合でも、当該加圧力により両金属板が密着させられて隙間が無くなり、確実な溶接を行うことができる。
【０００９】
それに対して、特許文献１の技術を含むバック電極を用いないシリーズスポット溶接法では、重ね合わせた２枚の金属板を一対の電極により一方向のみから比較的低い加圧力（５０ｋｇｆ程度）で加圧するため、２枚の金属板のいずれかが変形しているなどの理由により金属板間に隙間がある場合、その隙間が大きくなるほど各金属板の密着面積が小さくなる。そして、各金属板の密着部分にしか溶接ナゲットが形成されず当該密着部分しか溶接できないため、密着面積が小さくなると溶接強度が低下して溶接不良が発生する。
【００１０】
ところで、特許文献１の技術では、加圧された電極の先端が座面を押しつぶすことで、まず、座面を球面状に変形させ、次に、球面状に変形した座面を他方の金属板に対して点接触させる。その結果、一方の金属板と他方の金属板との間には、球面状に変形した座面により点状に絞られた通電経路が形成され、その通電経路を流れる溶接電流の密度が高められるため、両金属板の接触部分に十分な溶接ナゲットを生成可能になり、バック電極を用いなくても十分な溶接強度が得られる。
【００１１】
そのため、特許文献１の技術では、一方の金属板に形成された座面の高さに最適値が存在する。つまり、座面が高すぎる場合には、電極を座面に加圧接触させた際に電極が座面を十分に押しつぶすことができず、球面状に変形した座面と他方の金属板との点接触の面積（密着面積）が小さくなり、２枚の金属板に隙間がある場合と同様に、溶接強度が低下して溶接不良が発生する。
【００１２】
そして、特許文献１の技術を含むバック電極を用いないシリーズスポット溶接法において、溶接の前工程で組み付けられた別部材等が金属板の裏側を覆う閉断面部位に溶接箇所が位置する場合には、その溶接箇所における２枚の金属板の間が隠れて見えないことから、目視で溶接不良を確認できず、破壊試験を行うしか溶接不良を確認できない。しかし、破壊試験では全数検査を行うことができない。そこで、破壊試験を行うことなく、上記のような溶接不良を簡便かつ確実に検出する技術が要求されている。
【００１３】
本発明は上記要求を満足するためになされたものであって、その目的は、溶接不良を簡便かつ確実に検出可能なシリーズスポット溶接の溶接不良検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、重ね合わせた２枚の金属板の一方の表面に、離間する一対の電極を加圧接触させて両電極間に溶接電流を流し、これらの２枚の金属板を溶接するシリーズスポット溶接の溶接不良検出装置であって、前記一方の金属板の前記電極を加圧接触させる部位には部分的に一般部より一段高い座面が形成されていると共に、前記電極は先端が球面に形成され、当該座面を押しつぶすように前記電極の先端を当該座面に加圧接触させた状態で両電極間に溶接電流が流され、前記両電極間に溶接電流を流しているときの前記両電極間の電圧を検出する電圧検出手段と、その電圧検出手段の検出した電圧と、両電極間の溶接電流とに基づいて、両電極間の電気抵抗を検出する抵抗検出手段と、その抵抗検出手段が検出した電気抵抗が所定値より大きい場合に、前記２枚の金属板に溶接不良が発生していると判定する判定手段とを備えたことを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、２枚の金属板を溶接するために一対の電極へ溶接電流を通電させているときの両電極間の電気抵抗を求め、その電気抵抗が所定値より大きい場合は溶接不良が発生していると判定することにより、破壊検査を行うことなく溶接不良の有無を確実に検出できる。
【００１６】
ここで、両電極間の電気抵抗は、両電極間の電圧と溶接電流とに基づき、オームの法則により簡単に算出することができる。そして、両電極間の電気抵抗は当該電極への溶接電流の通電時に算出され、電気抵抗を測定するための特別の作業工程を設ける必要がない。そのため、請求項１に記載の発明によれば、溶接不良を簡便に検出できる。
【００１７】
尚、電気抵抗の前記所定値は、両電極間の電気抵抗を変化させて２枚の金属板の溶接強度を調べる実験を行い、十分な溶接強度が得られる電気抵抗値を見つけて当該電気抵抗値に設定すればよい。
【００１８】
（用語の説明）
尚、上述した［課題を解決するための手段］に記載した構成要素と、後述する［発明を実施するための最良の形態］に記載した構成部材との対応関係は以下のようになっている。
「溶接不良検出装置」は、溶接装置２０に該当する。
「電圧検出手段」は、電圧検出器４４に該当する。
「抵抗検出手段」は、制御回路４６のマイコン５６が実行するＳ１０２の処理に該当する。
「判定手段」は、制御回路４６のマイコン５６が実行するＳ１０３，Ｓ１０６の処理に該当する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［実施形態の構成］
図１は、本発明を具体化した一実施形態に係るシリーズスポット溶接の溶接装置２０の概略構成を示す斜視図である。
溶接装置２０は、６軸ロボットアーム２２、エアシリンダ２４，２５、電極チップ２６，２７、制御装置４０などから構成されている。
【００２０】
電極チップ２６はエアシリンダ２４から突出したピストン先端に取り付けられ、電極チップ２７はエアシリンダ２５から突出したピストン先端に取り付けられている。平行に配置された各エアシリンダ２４，２５は、６軸ロボットアーム２２の手首部分２２ａに取り付けられている。そして、各エアシリンダ２４，２５には、エアポンプ（図示略）から圧搾空気が供給されるようになっている。
【００２１】
６軸ロボットアーム２２は、各エアシリンダ２４，２５に支持された各電極チップ２６，２７を、重ね合わせた２枚の金属板（例えば、鋼板やアルミニウム合金板など）Ｗａ，Ｗｂの所定位置に移動させる。各エアシリンダ２４，２５はそれぞれ、エアポンプから供給される圧搾空気のエア圧によりピストンを伸縮させることにより、当該ピストンの先端に取り付けられている各電極チップ２６，２７を進退移動させ、各電極チップ２６，２７の先端部２６ａ，２７ａを金属板Ｗａに対して加圧接触させる。
【００２２】
金属板Ｗａにおいて、各電極チップ２６，２７の先端部２６ａ，２７ａが加圧接触される部位には、部分的に一般部３５より一段高い座面３０ａを有する凸部３０が形成されている。
【００２３】
図２（Ａ） は、各電極チップ２６，２７の先端部２６ａ，２７ａの側面図である。図２（Ｂ） は、金属板Ｗａに形成された座面３０ａを有する凸部３０の平面図である。図２（Ｃ） は、図２（Ｂ） に示す凸部３０の側面図である。
【００２４】
各電極チップ２６，２７の先端部２６ａ，２７ａは球面に形成されている。
凸部３０は中空円錐台形状に形成されており、その頂部には円形状の座面３０ａを有する。すなわち、凸部３０は、金属板Ｗａの一般部３５から縮径しながら盛り上がるように形成されるテーパ部３０ｂを介して、頂部に円形状の平坦面に形成された座面３０ａを有するように構成されている。
【００２５】
このように、各電極チップ２６，２７の先端部２６ａ，２７ａが球面に形成されると共に、座面３０ａの頂部には円形状の平坦面が形成されているため、後述するように、電極チップ２６、２７の先端部２６ａ，２７ｂにより、座面３０ａを球面状に容易に変形させることができる。尚、凸部３０は、金属板Ｗａにプレス加工を施すことにより作成される。
【００２６】
ここで、金属板Ｗａの板厚は０．６５mm、金属板Ｗｂの板厚は０．８mmまたは２mmに設定されている。また、電極チップ２６，２７の先端部２６ａ，２７ｂの先端径Ｄ０は１６mmに形成され、各先端部２６ａ，２７ｂの離間距離は３５mm程度に設定されている。そして、座面３０ａの直径である座面径Ｄ１を２２mmに設定した場合、凸部３０の直径である凸部径Ｄ２は２８mmに設定され、一般部３５から座面３０ａまでの高さである座面高Ｈは０．４〜１mmに設定されている。
【００２７】
尚、座面３０ａの座面径Ｄ１ は、電極チップ２６，２７の先端部２６ａ，２７ａの先端径Ｄ０の１倍以上３倍以下の範囲で設定され、具体的には１４〜４８mmに設定される。
このように、最小でも座面径Ｄ１を先端径Ｄ０の１倍に設定することで、電極チップ２６，２７と座面３０ａの位置が多少ばらついても電極チップ２６，２７の先端部２６ａ，２７ｂの球面により座面３０ａを球面状に変形させることができる。また、最大でも座面径Ｄ１を先端径Ｄ０の３倍に設定することで、座面３０ａ全体を緩やかに撓ませることなく、座面３０ａを部分的に球面状に変形させることができる。
【００２８】
図３は、溶接装置２０の各電極チップ２６，２７へ供給する溶接電流を制御すると共に溶接不良を検出する制御装置４０の電気的構成を示す回路図である。
【００２９】
制御装置４０は、溶接トランス４２、電圧検出器４４、制御回路４６、交流電源４８、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２などから構成されている。尚、電圧検出器４４、制御回路４６、サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２からなる装置は「タイマコンタクタ」と呼ばれる。
溶接トランス４２の二次側巻線には各電極チップ２６，２７が電気的に接続されている。また、溶接トランス４２の一次側巻線には、各サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２を介して交流電源４８が電気的に接続されている。
【００３０】
電圧検出器４４は、各電極チップ２６，２７間の電圧（溶接トランス４２の二次側電圧）を検出し、その電圧値（電圧データ）を制御回路４６へ出力する。そして、制御回路４６は、後述するように、各電極チップ２６，２７間の電圧から各電極チップ２６，２７間の電気抵抗を検出し、その電気抵抗に基づいて各金属板Ｗａ，Ｗｂの溶接不良を検出する。
【００３１】
互いに逆方向に並列接続された各サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２のゲート端子は制御回路４６に接続されている。そして、制御回路４６は、各サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２のゲート端子にトリガ信号を出力して制御することにより、交流電源４８から溶接トランス４２の一次側に供給される溶接電流の通電・遮断の切り替えと位相制御とを行う。
【００３２】
図４は、制御回路４６の内部構成を示す回路図である。
制御回路４６は、表示装置５２、音声再生装置５３、操作装置５４、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略称する）５６から構成されている。尚、各装置５２〜５４をマイコン５６に一体化した一体型ティーチングボックスとして構成してもよい。
表示装置５２は、ディスプレイや表示ランプなどから構成され、後述するように、マイコン５６による溶接不良の判定処理結果を表示する。
操作装置５４は、押しボタン群などから構成され、溶接装置２０の操作者による当該押しボタン群の操作結果に対応した操作信号を生成してマイコン５６へ出力する。
【００３３】
マイコン５６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）５６ａ、メモリ５６ｂ、外部記憶装置（外部記録装置）５６ｃ、インターフェース（Ｉ／Ｏ）５６ｄ，５６ｅなどから構成されている。
メモリ５６ｂには、溶接電流の制御処理を行うプログラムや溶接不良の判定処理を行うプログラムなどが記憶されている。インタフェース５６ｄは、各装置５２，５４，５６ｃとＣＰＵ５６ａとのデータ信号のやり取りを制御する。また、インタフェース５６ｅは、電圧検出器４４および各サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２とＣＰＵ５６ａとのデータ信号のやり取りを制御する。
外部記憶装置５６ｃは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を備え、その記録媒体にはメモリ５６ｂと同様のプログラムなどが記憶されている。ちなみに、コンピュータで読み取り可能な記録媒体には、半導体メモリ（スマートメディア，メモリスティックなど）、ハードディスク、ＦＤ（Floppy Disk）、データカード（ＩＣカード（IC：Integrated Circuit），磁気カードなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯなど）、相変化ディスク、磁気テープなどがある。ところで、前記記録媒体の具体例の名称には登録商標が含まれる。尚、外部記憶装置５６ｃを省いてもよい。
【００３４】
［スポット溶接工程］
図５は、溶接装置２０の電極チップ２６，２７による金属板Ｗａ，Ｗｂのスポット溶接工程を説明するための一部断面図である。
【００３５】
まず、図５（Ａ）に示すように、重ね合わせた２枚の金属板Ｗａ，Ｗｂに対して、各電極チップ２６，２７の先端部２６ａ，２７ａが鋼板Ｗａにおける凸部３０の上方に位置するように、６軸ロボットアーム２２によって各電極チップ２６，２７が移動されて位置決めされる。
【００３６】
次に、図５（Ｂ）に示すように、各エアシリンダ２４，２５のピストンを伸長させることにより、当該ピストンの先端に取り付けられている各電極チップ２６，２７を移動させ、各電極チップ２６，２７の先端部２６ａ，２７ａを金属板Ｗａに対して加圧接触させる。
【００３７】
このとき、各電極チップ２６，２７の先端部２６ａ，２７ａが座面３０ａに当接した後も、各エアシリンダ２４，２５のピストンを伸長させて各電極チップ２６，２７による加圧が続けられ、座面３０ａは鋼板Ｗｂ方向に向かって押しつぶされる。つまり、凸部３０が存在することにより、各金属板Ｗａ，Ｗｂの間に形成された空間Ｋを狭くするように、各電極チップ２６，２７が座面３０ａを押しつぶす。その結果、座面３０ａには球面状の窪みを有する凹部が形成され、座面３０ａの裏側には金属板Ｗｂに向かって球面状に突出する接触面３０ｃが形成される。
【００３８】
続いて、図５（Ｃ）に示すように、各電極チップ２６，２７による加圧が更に続けられ、座面３０ａの裏側に形成された球面状の接触面３０ｃの頂部を金属板Ｗｂに接触させる。つまり、接触面３０ｃのうちの最も突出した部分を他の部分よりもいち早く金属板Ｗｂに点接触させる。その結果、接触面３０ｃは点接触部３０ｄを介して金属板Ｗｂに点接触される。
【００３９】
この状態で、制御回路４６が各サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２を制御して交流電源４８から溶接トランス４２の一次側に溶接電流を通電させることにより、溶接トランス４２の二次側から各電極チップ２６，２７間へ溶接電流を通電させる。
すると、点接触部３０ｄにより点状に絞られた接触抵抗の大きな通電経路（図示の矢印付き実線）が形成され、その通電経路を流れる溶接電流は、面接触による通電経路よりも電流密度が高められる。その溶接電流によって抵抗発熱量が増大し、点接触部３０ｄにおける各金属板Ｗａ，Ｗｂが溶融して溶接ナゲットＮａが生成され、その溶接ナゲットＮａによって両金属板Ｗａ，Ｗｂが点状に溶接される。
【００４０】
その後、各電極チップ２６，２７による加圧および通電が継続されることにより、金属板Ｗａの点接触部３０ｄが金属板Ｗｂにめり込むように沈み込み、球面状の接触面３０ｃに沿った表面方向に向かうように溶接ナゲットＮａが順次形成され、スポット溶接が完了される。
尚、各電極チップ２６，２７の先端部２６ａ，２７ａが金属板Ｗａを加圧する際の加圧力は、比較的低い圧力（例えば、５０ｋｇｆ程度）に設定されている。
【００４１】
［溶接不良の検出］
図６は、溶接不良を検出するために制御回路４６のマイコン５６が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
溶接装置２０が設置されている自動ラインにて自動仕掛指示により溶接装置２０の設備が始動されると、マイコン５６は、まず、ＣＰＵ５６ａを起動させ、次に、メモリ５６ｂに記録（記憶）されているコンピュータプログラムをＣＰＵ５６ａにロードさせ、続いて、当該コンピュータプログラムに従い、ＣＰＵ５６ａが実行する各種演算処理により、以下の各ステップ（以下、「Ｓ」と記載する）の処理を実行させる。尚、前記コンピュータプログラムを、メモリ５６ｂではなく、外部記憶装置５６ｃに記録（記憶）しておき、当該コンピュータプログラムを必要に応じて外部記憶装置５６ｃからＣＰＵ５６ａにロードして用いるようにしてもよい。
【００４２】
まず、マイコン５６は、メモリ５６ｂから読み出した溶接電流の制御処理を行うプログラムに基づき、溶接トランス４２の二次側から各電極チップ２６，２７間へ流す溶接電流を決定し、その溶接電流を通電させるために各サイリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２のゲート端子へ出力するトリガ信号を生成して出力する（Ｓ１０１）。
尚、溶接電流は所定時間（例えば、５／６０秒間）連続して通電され、その溶接電流の電流値は、例えば１０ｋＡに設定されている。
【００４３】
このとき、電圧検出器４４は、各電極チップ２６，２７間の電圧（溶接トランス４２の二次側電圧）を検出し、その電圧値を制御回路４６へ出力している。
マイコン５６は、各電極チップ２６，２７間に溶接電流を流しているときに電圧検出器４４が検出した各電極チップ２６，２７間の電圧値（電極間電圧）と、Ｓ１０１の処理で決定した溶接電流とに基づき、オームの法則により各電極チップ２６，２７間の電気抵抗（電極間抵抗）を算出する（Ｓ１０２）。
【００４４】
続いて、マイコン５６は、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗が、後述する所定値Ｖｔ以下かどうかを判定する（Ｓ１０３）。
そして、マイコン５６は、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗が所定値Ｖｔ以下の場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）には、正常な溶接が行われていると通電が完了した時点で判定し（Ｓ１０４）、溶接工程を完了する。
また、マイコン５６は、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗が所定値Ｖｔより大きい場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）には、溶接不良が発生していると通電が完了した時点で判定し、その判定結果を表示装置５２に表示させると共に、音声再生装置５３から異常アラームを発生させ（Ｓ１０５）、溶接工程を中断する。
【００４５】
溶接装置２０のオペレータは、Ｓ１０５の処理で表示装置５２に溶接不良が表示された場合、溶接を行っていた各金属板Ｗａ，Ｗｂを不良品として製造ラインから取り除き、補修する。
【００４６】
［実施形態の作用・効果］
図７〜図１０の（Ａ）は、溶接中の各電極チップ２６，２７および各金属板Ｗａ，Ｗｂの状態を説明するための説明図であり、図示点線は溶接電流の通電経路を示すものである。また、図７〜図１０の（Ｂ）は、同図（Ａ）における金属板Ｗａの一方の凸部３０近傍の状態を説明するための断面図である。
【００４７】
図７（Ａ）は、各金属板Ｗａ，Ｗｂ間に、２枚の金属板のいずれかが変形しているなどの理由による隙間がなく、各電極チップ２６，２７からの加圧力により両金属板Ｗａ，Ｗｂが密着させられて隙間が無くなっている状態を示す。この状態では、両金属板Ｗａ，Ｗｂに溶接電流が流れて通電経路が形成されている。
このとき、図７（Ｂ）に示すように、各金属板Ｗａ，Ｗｂの点接触部３０ｄの面積Ｍは所定値Ｍｔ以上になっている。
そして、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗は所定値Ｖｔ以下になり、図５に示すように各金属板Ｗａ，Ｗｂは正常に溶接される。
【００４８】
図８（Ａ）は、各金属板Ｗａ，Ｗｂ間に、２枚の金属板のいずれかが変形しているなどの理由による隙間があり、各電極チップ２６，２７から加圧力が印加されても各金属板Ｗａ，Ｗｂ間に小さな隙間が残り、各金属板Ｗａ，Ｗｂが点接触部３０ｄでのみ接触している状態を示す。
【００４９】
このとき、図８（Ｂ）に示すように、各金属板Ｗａ，Ｗｂの点接触部３０ｄの面積Ｍは、各金属板Ｗａ，Ｗｂ間の隙間が大きくなるほど小さくなる。そして、点接触部３０ｄ（密着部分）にしか溶接ナゲットが形成されず点接触部３０ｄしか溶接できないため、点接触部３０ｄの面積Ｍが所定値Ｍｔ未満になると溶接強度が低下して溶接不良が発生する。
尚、所定値Ｍｔは、スポット溶接の規格で必要値が決められている。
【００５０】
そして、両金属板Ｗａ，Ｗｂに溶接電流が流れて通電経路が形成されるものの、金属板Ｗｂには溶接電流が流れにくくなる。そのため、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗は、各金属板Ｗａ，Ｗｂ間の隙間が大きくなるほど（つまり、点接触部３０ｄの面積Ｍが小さくなるほど）増大し、その電気抵抗が所定値Ｖｔより大きくなると各金属板Ｗａ，Ｗｂの溶接強度が低下して溶接不良が発生する。
後述するように、所定値Ｖｔは、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗を変化させて各金属板Ｗａ，Ｗｂの溶接強度を調べる実験を行い、十分な溶接強度が得られる電気抵抗値を見つけて当該電気抵抗値に設定すればよい。
【００５１】
図９（Ａ）は、各金属板Ｗａ，Ｗｂ間に、２枚の金属板のいずれかが変形しているなどの理由による隙間があり、各電極チップ２６，２７から加圧力が印加されても各金属板Ｗａ，Ｗｂ間に大きな隙間が残り、各金属板Ｗａ，Ｗｂが全く接触していない状態を示す。
この状態では、金属板Ｗａにのみ溶接電流が流れて通電経路が形成されている。そのため、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗は所定値Ｖｔより大きくなり、各金属板Ｗａ，Ｗｂは溶接不能である。
【００５２】
図１０は、座面３０ａの座面高Ｈが高すぎ、各電極チップ２６，２７を座面３０ａに加圧接触させた際に各電極チップ２６，２７が座面３０ａを十分に押しつぶすことができず、球面状に変形した座面３０ａと金属板Ｗｂとの点接触部３０ｄの面積Ｍが小さくなっている状態を示す。
【００５３】
このとき、点接触部３０ｄの面積Ｍは、座面高Ｈが高くなるほど小さくなり、面積Ｍが所定値Ｍｔ未満になると溶接強度が低下して溶接不良が発生する。
そして、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗は、座面高Ｈが高くなるほど（つまり、点接触部３０ｄの面積Ｍが小さくなるほど）増大し、その電気抵抗が所定値Ｖｔより大きくなると各金属板Ｗａ，Ｗｂの溶接強度が低下して溶接不良が発生する。
【００５４】
図１１および図１２は、各金属板Ｗａ，Ｗｂ間の隙間を０〜３mmまで１mm間隔で変化させると共に、座面３０ａの座面高Ｈを０．２mm，０．４mm，０．７mm，１．０mm，１．２mmに変化させて溶接を行った場合における各電極チップ２６，２７間の電気抵抗を示すグラフである。
尚、前記のように、電極チップ２６，２７の先端部２６ａ，２７ｂの先端径Ｄ０は１６mmに形成され、各先端部２６ａ，２７ｂの離間距離は３５mmに設定され、座面３０ａの座面径Ｄ１は２２mmに設定され、凸部３０の凸部径Ｄ２は２８mmに設定され、各電極チップ２６，２７間に流す溶接電流は１０ｋＡに設定されている。
【００５５】
図１１では、金属板Ｗａの板厚が０．６５mm、金属板Ｗｂの板厚が２mmに設定されている。
図１１の各測定ポイントにおける各金属板Ｗａ，Ｗｂの溶接強度を破壊試験によって調べたところ、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗が２００μΩより大きくなると溶接不良が発生することがわかった。また、座面高Ｈが１．２mmの場合には、各金属板Ｗａ，Ｗｂ間の隙間が零でも溶接不良が発生することがわかった。
つまり、図１１において、正常な溶接が行われるのは、座面高Ｈが０．４mmまたは０．７mmの場合は各金属板Ｗａ，Ｗｂ間の隙間が２mm以下、座面高Ｈが１mmの場合は前記隙間が１mm以下のときである。
【００５６】
図１２では、金属板Ｗａの板厚が０．６５mm、金属板Ｗｂの板厚が０．８mmに設定されている。
図１２の各測定ポイントにおける各金属板Ｗａ，Ｗｂの溶接強度を破壊試験によって調べたところ、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗が２４０μΩ以上になると溶接不良が発生することがわかった。また、座面高Ｈが１．２mmの場合には、各金属板Ｗａ，Ｗｂ間の隙間が零でも溶接不良が発生することがわかった。
つまり、図１２において、正常な溶接が行われるのは、座面高Ｈが０．４〜１mmで各金属板Ｗａ，Ｗｂ間の隙間が２mm以下のときである。
【００５７】
このように、図１１の場合（金属板Ｗａの板厚が０．６５mm、金属板Ｗｂの板厚が２mmの場合）には所定値Ｖｔを２００μΩに設定し、図１２の場合（金属板Ｗａの板厚が０．６５mm、金属板Ｗｂの板厚が０．８mmの場合）には所定値Ｖｔを２４０μΩに設定すればよい。
尚、図１１の場合に比べて図１２の場合の方が所定値Ｖｔが高くなるのは、金属板Ｗｂの板厚が薄くなっている分だけ金属板Ｗｂに溶接電流が流れにくいためである。
【００５８】
以上詳述したように、本実施形態によれば、各金属板Ｗａ，Ｗｂを溶接するために各電極チップ２６，２７へ溶接電流を通電させているときの各電極チップ２６，２７間の電気抵抗を求め、その電気抵抗が所定値Ｖｔより大きい場合は溶接不良が発生していると判定することにより、破壊検査を行うことなく溶接不良の有無を確実に検出できる。
【００５９】
ここで、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗は、電圧検出器４４が検出した各電極チップ２６，２７間の電圧値と、各電極チップ２６，２７へ通電させている溶接電流とに基づき、オームの法則により簡単に算出することができる。
そして、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗は各電極チップ２６，２７への溶接電流の通電時に算出され、電気抵抗を測定するための特別の作業工程を設ける必要がない。
そのため、本実施形態によれば、溶接不良を簡便に検出できる。
【００６０】
また、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗は、各金属板Ｗａ，Ｗｂの点接触部３０ｄの面積Ｍが小さくなるほど増大する。そのため、溶接装置２０のオペレータは、各電極チップ２６，２７間の電気抵抗に基づいて、各金属板Ｗａ，Ｗｂの点接触部３０ｄの面積Ｍを知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明を具体化した一実施形態に係るシリーズスポット溶接の溶接装置２０の概略構成を示す斜視図。
【図２】図２（Ａ） は、各電極チップ２６，２７の先端部２６ａ，２７ａの側面図。図２（Ｂ） は、金属板Ｗａに形成された座面３０ａを有する凸部３０の平面図。図２（Ｃ） は、図２（Ｂ） に示す凸部３０の側面図。
【図３】溶接装置２０の各電極チップ２６，２７へ供給する溶接電流を制御すると共に溶接不良を検出する制御装置４０の電気的構成を示す回路図。
【図４】溶接装置２０が備える制御回路４６の内部構成を示す回路図。
【図５】溶接装置２０の電極チップ２６，２７による金属板Ｗａ，Ｗｂのスポット溶接工程を説明するための一部断面図。
【図６】溶接不良を検出するために制御回路４６のマイコン５６が実行する処理の流れを示すフローチャート。
【図７】図７（Ａ）は、溶接中の各電極チップ２６，２７および各金属板Ｗａ，Ｗｂの状態を説明するための説明図であり、図示点線は溶接電流の通電経路を示す。また、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）における金属板Ｗａの一方の凸部３０近傍の状態を説明するための断面図。
【図８】図８（Ａ）は、溶接中の各電極チップ２６，２７および各金属板Ｗａ，Ｗｂの状態を説明するための説明図であり、図示点線は溶接電流の通電経路を示す。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）における金属板Ｗａの一方の凸部３０近傍の状態を説明するための断面図。
【図９】図９（Ａ）は、溶接中の各電極チップ２６，２７および各金属板Ｗａ，Ｗｂの状態を説明するための説明図であり、図示点線は溶接電流の通電経路を示す。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）における金属板Ｗａの一方の凸部３０近傍の状態を説明するための断面図。
【図１０】図１０（Ａ）は、溶接中の各電極チップ２６，２７および各金属板Ｗａ，Ｗｂの状態を説明するための説明図であり、図示点線は溶接電流の通電経路を示す。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）における金属板Ｗａの一方の凸部３０近傍の状態を説明するための断面図。
【図１１】金属板Ｗａの板厚が０．６５mm、金属板Ｗｂの板厚が２mmの場合に、各金属板Ｗａ，Ｗｂ間の隙間を０〜３mmまで１mm間隔で変化させると共に、座面３０ａの座面高Ｈを０．２mm，０．４mm，０．７mm，１．０mm，１．２mmに変化させて溶接を行った場合における各電極チップ２６，２７間の電気抵抗を示すグラフ。
【図１２】金属板Ｗａの板厚が０．６５mm、金属板Ｗｂの板厚が０．８mmの場合に、各金属板Ｗａ，Ｗｂ間の隙間を０〜３mmまで１mm間隔で変化させると共に、座面３０ａの座面高Ｈを０．２mm，０．４mm，０．７mm，１．０mm，１．２mmに変化させて溶接を行った場合における各電極チップ２６，２７間の電気抵抗を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６２】
２０…溶接装置
２４，２５…エアシリンダ
２６，２７…電極チップ
２６ａ，２７ａ…電極チップの先端部
３０…凸部
３０ａ…座面
３５…一般部
４０…制御装置
４２…溶接トランス
４４…電圧検出器
４６…制御回路
４８…交流電源
５６…マイコン
ＳＣＲ１，ＳＣＲ２…サイリスタ
Ｗａ，Ｗｂ金属板
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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