スポット溶接部の検査法

【課題】アルカリ蓄電池などの構成部材である第１金属板材と第２金属板材とのスポット溶接部Ｂの溶接の良，否を確実に判別する検査法を提供する。
【解決手段】第１金属板材１に円錐状の凸壁部５と凹窪部６を屈曲により形成し、該第１金属板材１をその凸壁部５を介して第２金属板材に重ね、スポット溶接するに当たり、スポット溶接により生成するナゲットＢの一部ｂを該凹窪部６内に露出させ、その露出したナゲット部ｂの径の寸法や形状の相異によりスポット溶接の良，否を判別する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として蓄電池を構成する蓋体などのスポット溶接部を有する組立体のスポット溶接部の溶接の良否を判別する検査法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のスポット溶接部の検査法は、第１金属板材と第２金属板材とを重合し、この状態でその重合体の両側面の所定個所に電極を加圧器により、一定の圧力で押し当て一定の電力で両金属板材間に通電してスポット溶接を行いスポット溶接部を有する組立体を作製するが、その溶接部の溶接の良否の判定は、そのスポット溶接時の電流値、電圧値、電力、抵抗値などからその良否を判別する検査法が行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、スポット溶接作業を繰り返していると、何等かの理由でスポット溶接部の溶接極度が所定以下に弱くなることがあるが、スポット溶接時に測定した電流値、電圧値、電力、抵抗値などには大きな変化がないため、余程大きな変化がない限り、その個々の組立体のスポット溶接部の溶接の良否を判別することは困難であった。従って、スポット溶接部を有する組立体のスポット溶接部の溶接不良を見逃し、これを良と誤判定することがしばしばであった。従って、かゝる溶接不良の組立体を用いて不良な蓄電池を構成する不都合を伴った。従って、従来のかゝる組立体のスポット溶接部の溶接の良否の検査法の不都合を解消し、その良否を正確に判別できる判定法を開発することが望まれる。本発明は、かゝる要望を満足したスポット溶接部の良否を確実に判別し得る検査法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】第１金属板材の一部を屈曲させてその１側面から突出する凸壁部とその他側面に該凸壁部により囲繞される凹窪部とを形成し、該第１金属板材を該凸壁部で第２金属板材面に重ねてその重合部をスポット溶接するに当たり、そのスポット溶接により生成するナゲットの一部が該凹窪部内に露出するようにしてスポット溶接を行いスポット溶接部を有する組立体を構成した後、該凹窪部内に露出したナゲット部の径の寸法又は／及び形状に基づいて、スポット溶接部の溶接の良否を判別することを特徴とするスポット溶接部の検査法。上記の本発明のスポット溶接部の検査法を実施するに当たり、照明とカメラと画像処理部とモニターで構成される検査装置を用いることが好ましい。また、本発明のスポット溶接部の検査法を用いるスポット溶接部を有する組立体は蓄電池用蓋体であり、その蓄電池用蓋体を構成する第１金属板材は端子用キャップであり、第２金属板材は蓋板主体の積層体を結着したリベットであり、これら板材のスポット溶接部の良否を判別するスポット溶接部の検査法に適用する。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態につき、添付図面に基づいて説明する。図１乃至図５は、本発明をスポット溶接部を有する組立体として、アルカリ蓄電池用蓋体Ａに適用した場合につき説明する。図面で、１は蓄電池の端子となる帽状の端子用キャップで、鉄にニッケルメッキを施したものから成る第１金属板材、２は蓄電池の角形電池缶に施される蓋板主体積層体３を一体にかしめ結着しているリベットで、鉄にニッケルメッキを施したものから成る第２金属板材であり、該第２金属板材２の上面に該第１金属板材１を重ね合わせた状態でスポット溶接することにより蓋体Ａが構成されるのである。該蓋板主体積層体３は、主体である蓋板３ａと、該蓋板３ａの上面に該リベット２の頭部である上端の水平板部２ａとの間に介在せしめたガスケット３ｂと該蓋板３ａの下面に該リベット２の下端のかしめ部２ｂとの間に絶縁板３ｃとＬ字状に折り曲げた板状リード耳３ｄとから成る。４は弾性弁体を示し、該弁体４は該帽状キャップ１の中空部内に収容されると共に、該リベット２の上端の水平板部２ａ上面に所定の圧力で載置され、その下面の該リベット２の中心の中空孔２ｃを所定の圧力で常閉するように作用する。１ｂは帽状キャップ１に施された排気孔を示す。
【０００６】本発明によれば、該第１金属板材１を該第２金属板材２にスポット溶接するに当たり、予め、該第１金属板材である帽状キャップ１の鍔部１ａの一部を屈曲させて、例えば、左右対称位置の２個所において、夫々その裏面から下方に円錐状、椀状、皿状などに屈曲突出する凸壁部５，５とその上面にその夫々の凸壁部５，５により囲繞される円錐状、椀状、皿状などの凹窪部６，６とを形成しておき、この帽状キャップ１を、中央に穴７を穿設してある支持基板８の上面に載置した前記の蓋板主体積層体３の該リベット２の上端の環状の水平板部２ａの上面に、その凸壁部５，５で重合載置し、図１R>１に示すように、左右一対の上部電極９，９を該キャップ１の鍔部１ａの左右の該凹窪部６，６の外周縁上縁に当接させる一方、下部電極１０を該リベット２の下端のかしめ部２ｂの中心に当て、これら上下の電極９，９，１０により所定の加圧力で第１及び第２金属板材１，２を押圧し、所定の電流、電圧で通電し、スポット溶接を行う。この場合、本発明によれば、該リベット側の金属の一部が溶けると共に該凸壁部５が溶けてそのスポット溶接により生成するナゲットＢは、該第１金属板材１と該第２金属板材２間に跨り生成するが、そのナゲットＢの一部ｂは図２に示すようにその各該凹窪部６内に露出するようにスポット溶接を行う。かくして、該第１金属板材１と該第２金属板材２とのスポット溶接による組立体である蓋体Ａを構成する。
【０００７】本発明者は、長年に亘る多数の試験研究の結果、かゝるスポット溶接により生成するナゲットＢの一部である該凹窪部７内に露出したナゲット部ｂの径の寸法又は／及び形状に基づいて、該第１金属板材１と該第２金属板材２とのスポット溶接が良好に行われているか否かを判別することができることを知見した。
【０００８】このスポット溶接の良否の判別を例示するに、例えば、厚さ０．３ｍｍの帽状キャップ１の鍔部１ａにその下面から０．２ｍｍ突出する円錐状の凸壁部５とその上面に該凸壁部５で囲繞された開放端面の径の最大値が０．６ｍｍである円錐状凹窪部６を形成されたものをリベット２の上端の平板頭部２ａの上面にその凸壁部５で重合し、上下電極９，９，１０で加圧し、スポット溶接し、図３に示すようなスポット溶接の場合、そのナゲットＢの露出部ｂは、該凹窪部６内に半円球状に盛り上がって、上面から見ると図３（ａ）に示すように略真円でその径が０．３０ｍｍである場合は、両板材１，２のスポット溶接が良好に行われていると判定して良い。また、その蓋体Ａのスポット溶接部Ｂで縦断してみると、図３（ｂ）示のように、そのスポット溶接部、即ち、ナゲットＢは、該第１金属板材１側と該第２金属板材２側に均等に跨って生成して居り、溶接が良好に行われていることを裏付けていた。実際、後記するように、その試料片の引張強度は極めて大きかった。尚、そのナゲットＢの色は、適度な温度で金属が加熱溶融し、良好な褐色を呈していた。
【０００９】図４は、スポット溶接が不良の場合の１例を示す。即ち、上面から観察し、図４（ａ）に示すように、該凹窪部６内に露出する円形のナゲット部ｂの径が０．２５ｍｍと小さい場合は、該第１金属板材１と該第２金属板材２間のスポット溶接は不良と判定して良い。因みに、そのスポット溶接部Ｂを縦断してみると、該ナゲットＢは、図４（ｂ）に示すように、該第２金属板材２、即ち、リベット２側の生成量が大きく、その両金属板材１，２の重合面間に跨るナゲットＢの生成量が少ないため溶接不良であることが裏付けられた。尚、ナゲットＢの色が青黒く見える場合があるが、これは好ましくない。
【００１０】図５は、スポット溶接が不良の場合の他の例を示す。即ち、上面から観察した場合、該凹窪部６内に露出するナゲット部ｂの径の寸法が０．３８ｍｍ以上に大きい場合はその盛り上がったナゲット部ｂの形状が図５（ａ）に示すように、その周円が凸凹状の不規則な形状に変形する。このように、ナゲット部ｂの円形が崩れた場合には、スポット溶接は不良と判定して良い。因みに、そのスポット溶接部を縦断してみると、図５（ｂ）に示すように、該第１金属板材１、即ち、帽状キャップ１側の生成量が著しく大きく、その両金属板材１，２の重合面間に跨るナゲットＢの生成量が少ないため、スポット溶接が不良であることを裏付けられた。この場合、スポット溶接時のナゲットＢが高温になり過ぎるとその溶融金属が飛散しその凹窪部６の囲繞壁面にスパッタｂ′として付着することがある。該スパッタｂ′は、急激に冷却されるので、通常黒色で観察される。
【００１１】このように、本発明によれば、スポット溶接後そのスポット溶接の良否を表面に露出するナゲット部ｂを上面から観察し、その径の寸法が所定の範囲を越えるか否か及びその形状の変形の有無の少なくともそのいずれかの判定に基づいて、そのナゲット部ｂの良否の判別を行うことを特徴とし、更には、必要に応じ色やスパッタｂ′の有無などから、その良，否の判別を行うようにしてもよい。この検査法を実施する検査装置の１例を図６に示す。同図において、検知装置Ｃは、搬送ガイドコンベア１１の上方に配置した下向きのカメラ１２と該搬送ガイドコンベア１１上に配置した蓋体Ａを照射する照明器１３と該カメラ１２に接続する画像処理部１４と該画像処理部１４に接続するモニター１５とから成り、該蓋体Ａのスポット溶接部Ｂの露出部ｂをカメラ１２により撮影し、その映像を画像処理部１４で画像処理し、そのモニター１５に映るスポット溶接部の露出部ｂの形状、径寸法によりその良否を判定する。多数の蓋体Ａ，Ａ，…のスポット溶接の良否を順次連続するため、該検知装置Ｃは、更に該画像処理部１４から導出する一対の位置決めセンサー１６，１６を図示のように上下に配置し、カメラ１２の直下に蓋体Ａが位置するときに撮影できるようにすることが好ましい。また、不良品を自動的に排除するため、該画像処理部１４に接続する選別制御器１７を設け、該選別制御器１７は、該画像処理部１４からの排除信号に応答してそのピストンシリンダー１７ａを作動し、不良品を側方にするようにする設備を付設することが好ましい。
【００１２】実施例本発明の更に具体的な実施例につき詳述する。角形アルカリ蓄電池用の蓋体Ａをスポット溶接により組み立てるに当たり、予め、板厚０．３ｍｍの帽状キャップ１の鍔部１ａに、その左右の対象位置に夫々鍔部１ａの裏面から０．２ｍｍ下向きに突出した円錐状の凸壁部５とその上面に該凸壁部５により囲繞される円錐状の凹窪部６をその開放端面の最大径が０．６±０．１ｍｍに形成したものを多数作製して用意し、その各帽状キャップを蓋板主体積層体３をかしめ結着したリベット２の厚さ０．８±０．０５ｍｍの板状の平坦頭端板２ａの上面に、該帽状キャップ１の内部空間内にゴム弁４を収容した状態でその凸壁部５，５で重ね合わせ載置し、その左右の該凹窪部６，６の周縁上面に左右一対の上部電極を圧接し、そのリベット２の中心の中空孔の周縁の先端かしめ部２ｂに下部電極を圧接した状態で、所定の加圧力で電圧５Ｖ、電流２ＫＡで１０ｍｓ通電のコンデンサ式スポット溶接により生成するナゲットＢの一部ｂが夫々の凹窪部６，６の内部に露出した状態のスポット溶接を行った。かゝるスポット溶接を繰り返し、スポット溶接部Ｂ，Ｂを有する角形アルカリ蓄電池用蓋体を多数個組み立てた。尚、帽状キャップ１及びリベット２は、鉄にニッケルメッキを施されたものである。
【００１３】上記の多数の蓋体Ａ，Ａ，…について、図６R>６に示す検知装置によりスポット溶接の良否を判定するべく、搬送ガイドコンベア１１により間歇的に順次搬送し、各蓋体Ａは、センサー１６，１６により感知され、カメラ１２の直下に位置せしめられ、トリガー信号が画像処理部１４に送られる。トリガー信号を受け取った画像処理部１４は、カメラ１２にシャッター信号を送り、カメラ１２で撮影したナゲットＢの露出部ｂの映像信号を該画像処理部１４によりその径と形状を判別すると同時に、モニター１５にその画像を送る。また、画像処理部１４は、判定終了後ＮＯｏｒＧＯの信号を選別制御器１７に送り、そのＮＯの信号のときにのみ、シリンダー１７ａを作動し、搬送ガイドコンベアから側方の排除部（図示しない）へ不良品を押し出し排除するようにした。
【００１４】蓋体Ａのスポット溶接の良否を判別するには、予め、多数の蓋体Ａにつき、そのスポット溶接のナゲット部ｂの形状及び径、更にはスパッタの有無と夫々の蓋体Ａのスポット溶接部Ｂの引張強度との関係を予め検べた結果、引張強度が２２Ｋｇ以上有するものは、そのナゲット部ｂは半円球状であり、上面から見た円形の径が０．３〜０．３６ｍｍのものであり、この条件を満足しないものは不良品であることが判ったので、これに基づいて該検査装置Ｃによる検査を可能とした。
【００１５】上記の蓋体Ａ１０００個の検査結果を下記表１に示す。
【００１６】
【表１】

【００１７】また、別個に多数の蓋体を作製し、これらにつき判定の良否の基準をナゲット部ｂが半円球状であり、その径の大きさと引張強度との関係を調べた結果、図７に示すような関係が得られた。即ち、ナゲット部ｂの形状が半円球状で、上面から観察された形状が円形であり、その直径が０．３０ｍｍ〜０．３６ｍｍの範囲にあるものは、その溶接強度は２２Ｋｇ〜２５Ｋｇと大きく良品であることが判り、その円の直径が０．３ｍｍ未満では、その溶接強度が２０Ｋｇ以下に低下し不良品であり、また、径が０．３６ｍｍを超える場合は、ナゲット部の形状が円形であっても引張強度が２０Ｋｇ以下と低下することが判った。また、径が０．３６ｍｍ以上の場合は、ナゲット部の円形が崩れたり、或いは同時にスパッタｂ′を生じる傾向があり、この場合は、その引張強度は１５Ｋｇ以下となり不良品となることが判った。かくして、スポット溶接の良否の判定基準は、ナゲット部ｂが半円球状であり、その径が０．３〜０．３６ｍｍの範囲のものを良とし、これに当てはまらないものは不良とするように定めて判定することができることが判った。
【００１８】
【発明の効果】このように本発明によるときは、第１金属板材に、屈曲によりその１側面に突出する円錐状などの凸壁部とその他側面に該凸壁部により囲繞される凹窪部を形成し、これをその第２金属板材に、その凸壁部を介して重合しスポット溶接するに当たり、両板材間を溶融して生成するナゲットの一部を該凹窪部内に露出させるようにスポット溶接し、その露出したナゲット部の径の寸法又は／及び形状に基づいてスポット溶接の良否を判定するようにしたので、確実にその良否を判別することができる効果をもたらし、例えば、アルカリ蓄電池の製造において、その構成部材である蓋体をスポット溶接により第１金属板材である端子用キャップと、第２金属板材である蓋板主体積層体をかしめ結着したリベットとを、上記のようにスポット溶接して作製した後、その蓋体のスポット溶接部Ｂの溶接の良否の判別に利用できる。この場合、照明器とカメラと画像処理部とモニターとから成る検査装置を用いて、そのスポット溶接の良否を判別することができ便利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスポット溶接の良否の検査法に用いるスポット溶接法をアルカリ蓄電池用蓋体に適用した場合の要部の裁断側面図。
【図２】本発明によりスポット溶接されたアルカリ蓄電池用蓋体の縦断面図。
【図３】該蓋体の半部を示す図であり、図３（ａ）は、そのスポット溶接部の１例の上面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線裁断面図。
【図４】該蓋体の半部を示す図であり、図４（ａ）は、そのスポット溶接部の他例の上面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶ−ＩＶ線裁断面図。
【図５】該蓋体の半部を示す図であり、図５（ａ）は、そのスポット溶接部の更に他例の上面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶ−Ｖ線裁断面図。
【図６】本発明のスポット溶接部の検査法を実施するに用いる１例のスポット溶接の検査装置の側面線図。
【図７】ナゲット部の径とその引張強度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
Ａスポット溶接部を有する蓋体１第１金属板材、端子用キャップ
１ａ鍔部２第２金属板材、リベット
２ａリベットの頭部、リベットの上端の水平板部
２ｂリベットの下端かしめ端部３蓋板主体積層体
３ａ蓋板５凸壁部
６凹窪部９上部電極
１０下部電極Ｂナゲット、スポット溶接部
ｂナゲットの一部、ナゲット部Ｃ検査装置

【特許請求の範囲】
【請求項１】第１金属板材の一部を屈曲させてその１側面から突出する凸壁部とその他側面に該凸壁部により囲繞される凹窪部とを形成し、該第１金属板材を該凸壁部で第２金属板材面に重ねてその重合部をスポット溶接するに当たり、そのスポット溶接により生成するナゲットの一部が該凹窪部内に露出するようにしてスポット溶接を行いスポット溶接部を有する組立体を構成した後、該凹窪部内に露出したナゲット部の径の寸法又は／及び形状に基づいて、スポット溶接部の溶接の良否を判別することを特徴とするスポット溶接部の検査法。
【請求項２】照明器とカメラと画像処理部とモニターで構成される検査装置を用いて、スポット溶接部の溶接の良否を判別するスポット溶接部の検査法。
【請求項３】該スポット溶接部を有する組立体は蓄電池用蓋体であり、その蓄電池用蓋体を構成する第１金属板材は端子用キャップであり、第２金属板材は蓋板主体積層体を結着したリベットであり、これらのスポット溶接部の溶接の良否を判別する請求項１又は２に記載のスポット溶接部の検査法。

【図１】