抵抗溶接の品質評価方法及び装置
【課題】抵抗溶接の品質評価を、設備の肥大化を生じることなく実現する。
【解決手段】溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップ（Ｓ１２０）において、抵抗溶接装置の制御パラメータである、溶接ガンに通電する電流値と、測定値である溶接ガンの電極間電圧とから、溶接ガンの電極間抵抗を示す抵抗波形を把握し、溶接品質を判定する。又、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０）では、溶接直前の電極間距離に基づいて、溶接前の板隙の有無を把握し、板隙無しと判断される場合には、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップ（Ｓ１２０）における良品判定を、最終的な品質評価として採用する。なお、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０）で、板隙有りと判断される場合には、判定結果の正確性を欠くとして、最終的な品質評価を不良品と判定する（Ｓ１６０）。
【解決手段】溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップ（Ｓ１２０）において、抵抗溶接装置の制御パラメータである、溶接ガンに通電する電流値と、測定値である溶接ガンの電極間電圧とから、溶接ガンの電極間抵抗を示す抵抗波形を把握し、溶接品質を判定する。又、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０）では、溶接直前の電極間距離に基づいて、溶接前の板隙の有無を把握し、板隙無しと判断される場合には、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップ（Ｓ１２０）における良品判定を、最終的な品質評価として採用する。なお、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０）で、板隙有りと判断される場合には、判定結果の正確性を欠くとして、最終的な品質評価を不良品と判定する（Ｓ１６０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗溶接の品質評価方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属部品同士を固定する手法として、従来から抵抗溶接が広く用いられている。そして、その溶接品質を向上させるための工夫がなされている（例えば、特許文献１、２参照）。又、抵抗溶接の溶接品質を判定する技術として、溶接ガンの電極間電圧を用いる判定方法も発案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１１４２６号公報
【特許文献２】特開２０００−１９００８２号公報
【特許文献３】特開２００８−０７３７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献３記載の溶接品質の判定方法は、良否判断にあたり、被溶接材の板組み毎に異なる判断基準値（電極間抵抗値）を、予め被溶接材の全ての板組みに対応するデータテーブルとして具備する必要があった。又、溶接品質の良否判断をするための適切な判断基準値を選択するため、制御部の良否判断手段に対して、その都度、溶接前に被溶接材の板組み情報を入力する必要があった。更には、溶接ロボットを用いて連続的に溶接を行うためには、膨大な板組み情報を制御部から溶接ロボットへと送信する機器が必要となり、設備の肥大化を避けることが困難であった。
【０００５】
本発明は、抵抗溶接の品質評価を、設備の肥大化を生じることなく実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００７】
（１）溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップと、溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップとを含み、前記両ステップの判定結果に基づいて溶接品質を評価する抵抗溶接の品質評価方法（請求項１）。
【０００８】
本項に記載の抵抗溶接の品質評価方法は、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップにおいて、抵抗溶接装置の制御パラメータである、溶接ガンに通電する電流値と、測定値である溶接ガンの電極間電圧とから、溶接ガンの電極間抵抗を時間経過と関連付けて把握する。そして、時間経過に伴う電極間抵抗の変化態様を示す抵抗波形から、溶接品質を判定するものである。
又、溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップでは、溶接前の電極間距離に基づいて、溶接前の板隙の有無を把握し、板隙無しと判断される場合には、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップにおける良品判定を、最終的な品質評価として採用するものである。なお、溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップで、板隙有りと判断される場合には、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップにおいて測定される、溶接ガンの電極間電圧が不正確となる。よって、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップにおいて良品判定された場合であっても、その判定結果の正確性を欠くとして、最終的な品質評価を不良品と判定するものである。
【０００９】
（２）上記（１）項の、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップにおいて得られる、時間経過に伴う電極間抵抗の変化を示す抵抗波形を、複数種類の波形パターンに区分し、それらのパターン区分毎に予め定められた良否判定を行うための寄与率が高い変数を、実際に得られた前記抵抗波形から抽出し、該抽出した変数を用いて求められる値と所定の閾値との比較により、品質判定を行う抵抗溶接の品質評価方法。
【００１０】
本項に記載の抵抗溶接の品質評価方法は、溶接ガンに通電する電流値と、溶接ガンの電極間電圧の測定値とから求められる抵抗波形をパターン区分するための、複数の波形パターン情報と、各波形パターン情報に付随する、良否判定を行うための寄与率が高い変数の種別情報と、当該変数を用いて求められる値と比較するための閾値とを、予め、データテーブルとして具備する。一方、無限に存在し得る被溶接材の板組み情報を、データテーブルとして具備する必要はない。
【００１１】
（３）上記（２）項において、電極間電圧の検出時間の全体にわたる波形形状と、電極間電圧の検出時間を複数の時間帯に区分し、最大抵抗値及び最少抵抗値が現れた各時間帯とに基づき、抵抗波形をパターン区分することを特徴とする抵抗溶接の品質評価方法。
【００１２】
本項に記載の抵抗溶接の品質評価方法は、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップにおいて、電極間電圧の検出時間の全体にわたる波形形状と、最大抵抗値及び最少抵抗値が現れた各時間帯とを、抵抗波形をパターン区分する際の判断項目として採用し、抵抗波形のパターン化を行うものである。
【００１３】
（４）上記（１）から（３）項の、溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップにおいて、溶接ガンの設定加圧力到達時の電極間距離から、被溶接部材の溶接前の総板厚を差し引いた値を、板隙量とする抵抗溶接の品質評価方法。
【００１４】
本項に記載の品質評価方法は、溶接ガンの設定加圧力到達時の電極間距離から、被溶接部材の溶接前の総板厚を差し引いた値が零である場合は、板隙無しと判断するものである。すなわち、溶接ガンの設定加圧力到達時に、板隙無く被溶接部材同士が密着していれば、この時点での電極間距離と、被溶接部材の総板厚とが一致するからである。
一方、溶接ガンの設定加圧力到達時に板隙が存在する場合には、被溶接部材の総板厚に板隙分が加算された値が電極間距離として測定される。よって、溶接ガンの設定加圧力到達時の電極間距離から、被溶接部材の溶接前の総板厚を差し引いた値が正の値である場合には、板隙有りと判断するものである。
【００１５】
（５）上記（１）から（４）項において、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップを含む抵抗溶接の品質評価方法（請求項２）。
【００１６】
本項に記載の品質評価方法は、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップにおいて、板厚減少率が所定の閾値に満たない場合には、「端打ち」が発生していると判断して、溶接品質を不良品と判定するものである。ここで「端打ち」とは、被溶接部材の端部から溶接ナゲットが飛び出す等によって、板厚減少率が許容範囲を超えて低くなってしまう現象である。この「端打ち」は、例えば、被溶接部材を複数点で溶接する際に、少なくとも一方の被溶接部材の端部に溶接打点を設定せざるを得ないようなケースにおいて、不可避的に発生する。
なお、設定された打点位置から「端打ち」が発生しないことが明らかな場合や、「端打ち」の程度によっては、良品と判定し得るケースも存在するために、本ステップは、選択的に採用するものとする。
【００１７】
（６）上記（５）項において、前記溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップ、及び、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップの後に、前記溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップを実行する抵抗溶接の品質評価方法（請求項３）。
【００１８】
前記溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップ、及び、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップを実施した時点で、溶接品質を不良品と判定した場合であっても、溶接条件の変更や溶接位置の再調整を行って、再度、被溶接部材に抵抗溶接を施すことで、これらのステップにおける判定が良品となる場合がある。このような場合には、良否判断に多くの時間をかけることなく、可及的速やかに再溶接工程へと進むことが望ましい。
そこで、本項に記載の品質評価方法では、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップを除く、上記二つのステップの一方又は双方を先に実行し、その時点で不良品と判定され、かつ、再溶接に回すことが可能な被溶接部材については、前記溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップを実行することなく、再溶接工程へと移行するものである。
【００１９】
（７）溶接ガンの電極間距離を測定する距離測定手段と、溶接時の電極間抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、前記距離測定手段によって測定された溶接直前の電極間距離から溶接品質を判定する板隙判定部と、前記抵抗値測定手段によって測定された電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定する抵抗波形判定部とを含む抵抗溶接の品質評価装置（請求項４）。
【００２０】
本項に記載の抵抗溶接の品質評価装置は、抵抗値測定手段において、抵抗溶接装置の制御パラメータである、溶接ガンに通電する電流値と、測定値である溶接ガンの電極間電圧とから、溶接ガンの電極間抵抗を時間経過と関連付けて把握する。そして、抵抗波形判定部において、時間経過に伴う電極間抵抗の変化を示す抵抗波形から、溶接品質を判定するものである。
又、距離測定手段において、溶接ガンの電極間距離を測定し、溶接直前の電極間距離に基づいて、溶接前の板隙の有無を把握し、板隙無しと判断される場合には、抵抗波形判定部における良品判定を、最終的な品質評価として採用するものである。一方、板隙有りと判断される場合には、抵抗値判定手段において測定される溶接ガンの電極間電圧が不正確となることから、抵抗波形判定部において良品判定された場合であっても、その判定結果の正確性を欠くとして、最終的な品質評価を不良品と判定するものである。
【００２１】
（８）上記（７）項において、前記距離測定手段によって測定された溶接後の電極間距離と予め入力された被溶接部材の板厚とから板厚減少率を割出し、当該板厚減少率に基づいて溶接品質を判定する板厚減少率判定部を更に含む抵抗溶接の品質評価装置（請求項５）。
【００２２】
本項に記載の抵抗溶接の品質評価装置は、板厚減少率検出部において、距離測定手段によって測定された溶接後の電極間距離と予め入力された被溶接部材の板厚とから板厚減少率を割出し、板厚減少率が所定の閾値に満たない場合には、板厚減少率判定部において「端打ち」が発生していると判断して、溶接品質を不良品と判定するものである。
なお、設定された打点位置から「端打ち」が発生しないことが明らかな場合や、「端打ち」の程度によっては、良品と判定し得るケースも存在するために、板厚減少率検出部は、選択的に採用するものとする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明はこのように構成したので、抵抗溶接の品質評価を、設備の肥大化を生じることなく実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る、抵抗溶接の品質評価装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る、抵抗溶接の品質評価装置を構成する溶接ロボットと、その溶接ガンの電極によって被溶接部材を加圧した状態とを、拡大図示したものである。
【図３】本発明の実施の形態に係る、抵抗溶接の品質評価方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る、抵抗溶接の品質評価方法の応用例を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る、抵抗溶接の品質評価装置の、抵抗値測定手段において、抵抗溶接装置の制御パラメータである、溶接ガンに通電する電流値と、測定値である溶接ガンの電極間電圧とから、溶接ガンの電極間抵抗を時間経過と関連付けて把握される抵抗波形を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）の抵抗波形から抽出される各種パラメータを例示する図表である。
【図６】本発明の実施の形態に係る、抵抗溶接の品質評価装置の抵抗波形判定部において実行される、抵抗波形のパターン区分を例示した図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る、抵抗溶接の品質評価装置の抵抗波形判定部において品質判定を行う際に用いられる変数を例示する図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて説明する。
本発明の第１の実施の形態に係る抵抗溶接の品質評価装置１０は、図１に示される電圧値検出部１２として、図２に示される溶接ロボット１４の溶接ガン１６に、電圧検出線１８を設置している。この電圧検出線１８により、溶接ガン１６の電極２０によって被溶接部材Ｗ１、Ｗ２を加圧し、電極２０からの通電によって抵抗溶接を行う際の、電極間電圧を測定する。なお、溶接ガン１６に対して電圧検出線１８を装着する手法は、固定金具やタイラップ等、適宜使用可能な固定手段を用いることとする。
【００２６】
又、図１に示される電流値検出部２２は、抵抗溶接装置の一般的な制御パラメータである、溶接ガン１６に通電する電流値を検出するものであり、溶接ガン１６の制御装置に含まれるものである。又、溶接ガン１６の制御装置を構成する溶接タイマー２４には、通常の溶接タイマーと同様に、溶接条件テーブル２６と溶接条件抽出部２８とが含まれている。
加えて、本発明の実施の形態では、溶接タイマー２４に、電圧値検出部１２で検出された電極間電圧と、電流値検出部２２で検出された溶接ガン１６に通電する電流値とに基づき、電極間抵抗値を算出する抵抗値変換部３０を備えている。従って、電圧値検出部１２、電流値検出部２２及び抵抗値変換部３０は、溶接時の電極間抵抗値を測定する「抵抗値測定手段」である。更に、溶接タイマー２４には、後述する抵抗値波形に基づき溶接品質を判定する抵抗波形判定部３２と、抵抗波形判定部３２における溶接品質の良否判定に用いられる、抵抗波形判定式が記憶されたテーブル３４とを備えている。
【００２７】
又、ロボット１４の制御装置には、板隙検出部３６と、板厚減少率検出部３８とを備えている。板隙検出部３６は図２に示される溶接ロボット１４の、ロボットアームのガン軸モータ４０に設置されたエンコーダ４２により得られる、電極２０、２０間の距離から、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２間に板隙があるか否かを把握するものである。具体的には、溶接ガン１６の電極２０によって被溶接部材Ｗ１、Ｗ２を加圧し、設定加圧に到達した時（ガン軸モータ４０の電圧変化から把握される）のエンコーダ４２の値から、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の総板厚（予め入力された既知の値）を差し引くことで、板隙を把握するものである。すなわち、エンコーダ４２は、抵抗溶接装置の、溶接ガンの電極間距離を測定することが可能な「距離測定手段」である。
又、板厚減少率検出部３８は、溶接前後のエンコーダ４２の値の差値を、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の総板厚で除することで、板厚減少率を把握するものである。
【００２８】
そして、パーソナルコンピュータ等の演算装置により構成される、検査装置（本体）４４には、溶接品質判定部４６と、板隙テーブル４８と、板厚減少率テーブル５０とを備えている。ここで、溶接品質判定部４６は、溶接タイマー２４の抵抗波形判定部３２から得られる、抵抗波形に基づく溶接品質の良否判定結果と、ロボット１４の板隙検出部３６から得られる板隙（量）と、板厚減少率検出部３８から得られる板厚減少率とを受けて、溶接品質の総合的な良否判断を行うものである。板隙に基づく良否判定は、板隙テーブル４８に記憶された閾値と、板隙検出部３６から得られる値との比較により行われる。又、板隙減少率に基づく良否判定は、板厚減少率テーブル５０に記憶された閾値と、板厚減少率検出部３８から得られる値との比較により行われる。
従って、溶接品質判定部４６は、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定する「板隙判定部」であり、なおかつ、板厚減少率検出部３８で得られる板厚減少率に基づき、溶接品質を判定する「板厚減少率判定部」でもある。
【００２９】
続いて、図１〜図３を参照しながら、本発明の実施の形態に係る抵抗溶接の品質評価手順について説明する。
Ｓ１００：溶接タイマー２４の溶接条件テーブル２６から、溶接条件抽出部２８によって、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の適した溶接条件を抽出し、溶接ガン１６によって被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の抵抗溶接を行う。
Ｓ１１０：上記Ｓ１００にて実施された抵抗溶接の抵抗データを送信する。抵抗データは、上述のように抵抗値変換部３０によって得られ、抵抗波形判定部３２へと送信されるものである。
Ｓ１２０：抵抗波形判定部３２において、電極間抵抗波形パターン判別分析による判定を行う。本ステップは、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するものである。
この判定手順は、具体的には、以下のＳ１２１〜Ｓ１２５の通りである。なお、本ステップにおける判定結果は、検査装置（本体）４４の溶接品質判定部４６へと送信され、良品と判定される場合には（ＯＫ）、Ｓ１３０へと移行する。一方、電極間抵抗波形パターン判別分析による判定がＮＧの場合には、不良品（Ｓ１６０）と判定される。
【００３０】
以下、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップの詳細ステップである、Ｓ１２１〜Ｓ１２５について、図５〜図７を参照しながら説明する。
Ｓ１２１：抵抗値変換部３０によって得られた、溶接ガン１６の電極間抵抗値に基づき、図５（ａ）に示される抵抗波形を求める。この抵抗波形は、電極間抵抗値（μΩ）を、時間経過（１サイクル１/６０秒）と関連付けて把握したものである。図示の例では、計測開始から１．０サイクル経過後から設定時間Ｔまでを、検出区間（検出時間）とする。
Ｓ１２２：上記Ｓ１２１で得られた抵抗波形（図５（ａ））から、図５（ｂ）に示される各種パラメータを抽出する。このパラメータには、初期抵抗値Ｒｓ、最大抵抗値Ｒｍａｘ、最少抵抗値Ｒｍｉｎ、最終抵抗値Ｒｅが含まれる。
Ｓ１２３：上記Ｓ１２１で得られた抵抗波形を、図６に示される、複数種類の波形パターンに区分する。図６の例では、Ａ．一般波形、Ｂ．右下がり波形、Ｃ．ルート型波形、Ｄ．水平型波形の区分が示されている。これらの各波形は、電極間電圧の検出区間の全体にわたる波形形状と、最大抵抗値Ｒｍａｘ及び最少抵抗値Ｒｍｉｎが現れた時間Ｔｍａｘ、Ｔｍｉｎが含まれる各時間帯とを判断項目として採用し、抵抗波形をパターン区分したものである。
Ｓ１２４：図５（ｂ）に示される各種パラメータに基づき、図７に示される、抵抗波形に基づく良否判定を行うための変数を求める。図７の例では、Ｘ１〜Ｘ３１の３１種類の変数が挙げられている。そして、図５（ａ）に示される抵抗波形の波形パターンの、予め定められた良否判定を行うための寄与率が高い変数を抽出する。図５（ａ）に示される抵抗波形は図６の「Ａ．一般波形」に属し、寄与率が高い変数として、例えば、Ｘ５（最大変化量の傾き）、Ｘ２４（最小値割合）、Ｘ２６（最終変化割合）、Ｘ２７（減少率１）、Ｘ２８（減少率２）が抽出される。そして、これらの変数を用いて、抵抗波形に基づく良否判断に用いる値（本説明の便宜上（Ｈｎ１＿Ａ）と表示する。）を、パターン区分毎に設定された算術式に取り込んで算出する。
なお、上記の寄与率が高い変数Ｘｎはパターン区分毎に異なり、いずれの変数を抽出するかについては、経験則等に基づいて決められるものである。又、パターン区分毎に設定された算術式についても同様である。
Ｓ１２５：上記Ｓ１２４で求めた、値（Ｈｎ１＿Ａ）と、図５（ａ）に示される抵抗波形が属する波形パターン（Ａ．一般波形）の、所定の閾値との比較により、品質判定を行う。例えば、閾値は５０とし、Ｈｎ１＿Ａが５０以上のとき、不良品と判定する。
【００３１】
Ｓ１３０：検査装置（本体）４４の溶接品質判定部４６において、板隙（電極間距離）による判定を行う。本ステップは、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するものである。
この判定は、前述のように、溶接ガン１６の電極２０によって被溶接部材Ｗ１、Ｗ２を加圧し、設定加圧に到達した時のエンコーダ４２の値から、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の総板厚（既知）を差し引くことで、板隙を把握するものである。ここで、板隙無しと判断されると（ＯＫ）、Ｓ１４０へと移行する。一方、板隙有りと判断される場合には、不良品（Ｓ１６０）と判断される。
Ｓ１４０：検査装置（本体）４４の溶接品質判定部４６において、板厚減少率による判定を行う。本ステップは、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するものである。
検査装置（本体）４４の溶接品質判定部４６では、ロボット１４の板厚減少率検出部３８から送信される板厚減少率が、所定の閾値に満たない場合には、端打ちが発生していないと判断され（ＯＫ）、良品（Ｓ１５０）と判定される。一方、板厚減少率が所定の閾値を上回る場合には、端打ちが発生していると判断され、不良品と判定される（Ｓ１６０）。
なお、設定された打点位置から「端打ち」が発生しないことが明らかな場合や、「端打ち」の程度によっては、良品と判定し得るケースも存在するため、本ステップは、選択的に実行するものとする。
Ｓ１６０：上記Ｓ１２０〜Ｓ１４の各ステップの何れか１つでも、良判定されない場合には（ＮＧ）、検査装置（本体）４４の溶接品質判定部４６において、不良品と判定される。
【００３２】
又、図４には、図３の抵抗溶接の品質評価手順の応用例が示されているが、両者の相違点は以下の通りである。
Ｓ２００：図３のＳ１００と同じである。
Ｓ２１０：図３のＳ１１０と同じである。
Ｓ２２０：図３のＳ１３０と同じである。
Ｓ２３０：図３のＳ１４０と同じである。
Ｓ２４０：図３のＳ１２０と同じである。
Ｓ２５０：図３のＳ１５０と同じである。
Ｓ２６０：図３のＳ１６０と同じである。
【００３３】
すなわち、図４の例は、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ２２０）、及び、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップ（Ｓ２３０）の後に、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップ（Ｓ２４０）を実行するものである。
そして、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ２２０）で不良品と判定された場合（ＮＧ）であっても、溶接条件の変更を行って、再度、被溶接部材に抵抗溶接を施すことで、このステップにおける判定が良品となり得る場合には、再度、溶接（Ｓ２００）を行うものである。同様に、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップ（Ｓ２３０）で不良品と判定された場合（ＮＧ）であっても、溶接位置の再調整を行って、再度、被溶接部材に抵抗溶接を施すことで、このステップにおける判定が良品となり得る場合には、再度、溶接（Ｓ２００）を行うものである。
【００３４】
さて、上記構成をなす本発明の実施の形態により得られる作用効果は、以下の通りである。
すなわち、本発明の実施の形態に係る抵抗溶接の品質評価方法は、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップ（Ｓ１２０、Ｓ２４０）において、抵抗溶接装置の制御パラメータである、溶接ガン１６に通電する電流値と、測定値である溶接ガン１６の電極間電圧とから、溶接ガン１６の電極間抵抗を時間経過と関連付けて把握する（図５（ａ））。そして、時間経過に伴う電極間抵抗の変化態様を示す抵抗波形から、溶接品質を判定するものである。
【００３５】
又、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０、Ｓ２２０）では、溶接直前の電極間距離に基づいて、溶接前の板隙の有無を把握し、板隙無しと判断される場合には、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップ（Ｓ１２０、Ｓ２４０）における良品判定を、最終的な品質評価として採用するものである。なお、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０、Ｓ２２０）で、板隙有りと判断される場合には、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップ（Ｓ１２０、Ｓ２４０）において測定される、溶接ガン１６の電極間電圧が不正確となることから、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップ（Ｓ１２０、Ｓ２４０）において良品判定された場合であっても、その判定結果の正確性を欠くとして、最終的な品質評価を不良品と判定するものである（Ｓ１６０、Ｓ２６０）。
【００３６】
又、本発明の実施の形態では、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０、Ｓ２２０）において、溶接ガン１６に通電する電流値と、溶接ガン１６の電極間電圧の測定値とから求められる抵抗波形をパターン区分するための、複数の波形パターン情報（図６）と、各波形パターン情報に付随する、良否判定を行うための寄与率が高い変数の種別情報（図７）と、当該変数を用いて求められる値（Ｈｎ１＿Ａ）と比較するための閾値とを、予め、データテーブル３４として具備する。
しかしながら、従来技術のように、無限に存在し得る被溶接材の板組み情報を、データテーブルとして具備する必要はなくなることから、従来技術のように、膨大な板組み情報を制御部から溶接ロボットへと送信する機器が不用となり、設備の肥大化を避けることが出来る。
【００３７】
なお、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０、Ｓ２２０）において、電極間電圧の検出時間の全体にわたる波形形状と、最大抵抗値及び最少抵抗値が現れた各時間帯とを、抵抗波形をパターン区分する際の判断項目として採用し（図５（ｂ）、図６）、抵抗波形のパターン化を行うものである。
【００３８】
又、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０、Ｓ２２０）において、溶接ガン１６の設定加圧力到達時の電極間距離から、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の溶接直前の総板厚を差し引いた値が零である場合は、板隙無しと判断するものである。これは、溶接ガン１６の設定加圧力到達時に、板隙無く被溶接部材Ｗ１、Ｗ２同士が密着していれば、この時点での電極間距離と、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の総板厚とが一致するからである。
一方、溶接ガン１６の設定加圧力到達時に板隙が存在する場合には、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の総板厚に板隙分が加算された値が電極間距離として測定される。よって、溶接ガン１６の設定加圧力到達時の電極間距離から、被溶接部材の溶接直前の総板厚を差し引いた値が正の値である場合には、板隙有りと判断するものである。
【００３９】
又、本発明の実施の形態では、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１４０、Ｓ２３０）において、板厚減少率が所定の閾値に満たない場合には、「端打ち」が発生していると判断して、溶接品質を不良品と判定するものである（Ｓ１６０、Ｓ２６０）。
【００４０】
又、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０、Ｓ２２０）、及び、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１４０、Ｓ２３０）を実施した時点で、溶接品質を不良品と判定した場合であっても、溶接条件の変更や溶接位置の再調整を行って、再度、被溶接部材に抵抗溶接を施すことで、これらのステップにおける判定が良品となる場合がある。このような場合には、良否判断に多くの時間をかけることなく、可及的速やかに再溶接工程へと進むことが望ましい。
そこで、図４に示されるように、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップ（Ｓ２４０）を除く、上記二つのステップの一方又は双方（Ｓ２２０、Ｓ２３０）を先に実行する。そして、その時点で不良品と判断され、かつ、再溶接に回すことが可能な被溶接部材については、前記溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップ（Ｓ２４０）を実行することなく、再溶接工程へと移行することで、良品判定を得るまでの溶接サイクルを短縮することが出来る。
【符号の説明】
【００４１】
１０：抵抗溶接の品質評価装置、１２：電圧検出部、１４：溶接ロボット、１６：溶接ガン、１８：電圧検出線、２０：電極、２２：電流値検出部、２４：溶接タイマー、２６：溶接条件テーブル、２８：溶接条件抽出部、３０：抵抗値変換部、３２：抵抗波形判定部、３４：抵抗波形判定式が記憶されたテーブル、３６：板隙検出部、３８：板厚減少率検出部、４０：ガン軸モータ、４２：エンコーダ、４４：検査装置（本体）、４６：溶接品質判定部、４８：板隙テーブル、５０：板厚減少率テーブル、Ｗ１、Ｗ２：被溶接部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗溶接の品質評価方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属部品同士を固定する手法として、従来から抵抗溶接が広く用いられている。そして、その溶接品質を向上させるための工夫がなされている（例えば、特許文献１、２参照）。又、抵抗溶接の溶接品質を判定する技術として、溶接ガンの電極間電圧を用いる判定方法も発案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１１４２６号公報
【特許文献２】特開２０００−１９００８２号公報
【特許文献３】特開２００８−０７３７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献３記載の溶接品質の判定方法は、良否判断にあたり、被溶接材の板組み毎に異なる判断基準値（電極間抵抗値）を、予め被溶接材の全ての板組みに対応するデータテーブルとして具備する必要があった。又、溶接品質の良否判断をするための適切な判断基準値を選択するため、制御部の良否判断手段に対して、その都度、溶接前に被溶接材の板組み情報を入力する必要があった。更には、溶接ロボットを用いて連続的に溶接を行うためには、膨大な板組み情報を制御部から溶接ロボットへと送信する機器が必要となり、設備の肥大化を避けることが困難であった。
【０００５】
本発明は、抵抗溶接の品質評価を、設備の肥大化を生じることなく実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００７】
（１）溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップと、溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップとを含み、前記両ステップの判定結果に基づいて溶接品質を評価する抵抗溶接の品質評価方法（請求項１）。
【０００８】
本項に記載の抵抗溶接の品質評価方法は、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップにおいて、抵抗溶接装置の制御パラメータである、溶接ガンに通電する電流値と、測定値である溶接ガンの電極間電圧とから、溶接ガンの電極間抵抗を時間経過と関連付けて把握する。そして、時間経過に伴う電極間抵抗の変化態様を示す抵抗波形から、溶接品質を判定するものである。
又、溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップでは、溶接前の電極間距離に基づいて、溶接前の板隙の有無を把握し、板隙無しと判断される場合には、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップにおける良品判定を、最終的な品質評価として採用するものである。なお、溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップで、板隙有りと判断される場合には、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップにおいて測定される、溶接ガンの電極間電圧が不正確となる。よって、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップにおいて良品判定された場合であっても、その判定結果の正確性を欠くとして、最終的な品質評価を不良品と判定するものである。
【０００９】
（２）上記（１）項の、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップにおいて得られる、時間経過に伴う電極間抵抗の変化を示す抵抗波形を、複数種類の波形パターンに区分し、それらのパターン区分毎に予め定められた良否判定を行うための寄与率が高い変数を、実際に得られた前記抵抗波形から抽出し、該抽出した変数を用いて求められる値と所定の閾値との比較により、品質判定を行う抵抗溶接の品質評価方法。
【００１０】
本項に記載の抵抗溶接の品質評価方法は、溶接ガンに通電する電流値と、溶接ガンの電極間電圧の測定値とから求められる抵抗波形をパターン区分するための、複数の波形パターン情報と、各波形パターン情報に付随する、良否判定を行うための寄与率が高い変数の種別情報と、当該変数を用いて求められる値と比較するための閾値とを、予め、データテーブルとして具備する。一方、無限に存在し得る被溶接材の板組み情報を、データテーブルとして具備する必要はない。
【００１１】
（３）上記（２）項において、電極間電圧の検出時間の全体にわたる波形形状と、電極間電圧の検出時間を複数の時間帯に区分し、最大抵抗値及び最少抵抗値が現れた各時間帯とに基づき、抵抗波形をパターン区分することを特徴とする抵抗溶接の品質評価方法。
【００１２】
本項に記載の抵抗溶接の品質評価方法は、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップにおいて、電極間電圧の検出時間の全体にわたる波形形状と、最大抵抗値及び最少抵抗値が現れた各時間帯とを、抵抗波形をパターン区分する際の判断項目として採用し、抵抗波形のパターン化を行うものである。
【００１３】
（４）上記（１）から（３）項の、溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップにおいて、溶接ガンの設定加圧力到達時の電極間距離から、被溶接部材の溶接前の総板厚を差し引いた値を、板隙量とする抵抗溶接の品質評価方法。
【００１４】
本項に記載の品質評価方法は、溶接ガンの設定加圧力到達時の電極間距離から、被溶接部材の溶接前の総板厚を差し引いた値が零である場合は、板隙無しと判断するものである。すなわち、溶接ガンの設定加圧力到達時に、板隙無く被溶接部材同士が密着していれば、この時点での電極間距離と、被溶接部材の総板厚とが一致するからである。
一方、溶接ガンの設定加圧力到達時に板隙が存在する場合には、被溶接部材の総板厚に板隙分が加算された値が電極間距離として測定される。よって、溶接ガンの設定加圧力到達時の電極間距離から、被溶接部材の溶接前の総板厚を差し引いた値が正の値である場合には、板隙有りと判断するものである。
【００１５】
（５）上記（１）から（４）項において、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップを含む抵抗溶接の品質評価方法（請求項２）。
【００１６】
本項に記載の品質評価方法は、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップにおいて、板厚減少率が所定の閾値に満たない場合には、「端打ち」が発生していると判断して、溶接品質を不良品と判定するものである。ここで「端打ち」とは、被溶接部材の端部から溶接ナゲットが飛び出す等によって、板厚減少率が許容範囲を超えて低くなってしまう現象である。この「端打ち」は、例えば、被溶接部材を複数点で溶接する際に、少なくとも一方の被溶接部材の端部に溶接打点を設定せざるを得ないようなケースにおいて、不可避的に発生する。
なお、設定された打点位置から「端打ち」が発生しないことが明らかな場合や、「端打ち」の程度によっては、良品と判定し得るケースも存在するために、本ステップは、選択的に採用するものとする。
【００１７】
（６）上記（５）項において、前記溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップ、及び、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップの後に、前記溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップを実行する抵抗溶接の品質評価方法（請求項３）。
【００１８】
前記溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップ、及び、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップを実施した時点で、溶接品質を不良品と判定した場合であっても、溶接条件の変更や溶接位置の再調整を行って、再度、被溶接部材に抵抗溶接を施すことで、これらのステップにおける判定が良品となる場合がある。このような場合には、良否判断に多くの時間をかけることなく、可及的速やかに再溶接工程へと進むことが望ましい。
そこで、本項に記載の品質評価方法では、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップを除く、上記二つのステップの一方又は双方を先に実行し、その時点で不良品と判定され、かつ、再溶接に回すことが可能な被溶接部材については、前記溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップを実行することなく、再溶接工程へと移行するものである。
【００１９】
（７）溶接ガンの電極間距離を測定する距離測定手段と、溶接時の電極間抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、前記距離測定手段によって測定された溶接直前の電極間距離から溶接品質を判定する板隙判定部と、前記抵抗値測定手段によって測定された電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定する抵抗波形判定部とを含む抵抗溶接の品質評価装置（請求項４）。
【００２０】
本項に記載の抵抗溶接の品質評価装置は、抵抗値測定手段において、抵抗溶接装置の制御パラメータである、溶接ガンに通電する電流値と、測定値である溶接ガンの電極間電圧とから、溶接ガンの電極間抵抗を時間経過と関連付けて把握する。そして、抵抗波形判定部において、時間経過に伴う電極間抵抗の変化を示す抵抗波形から、溶接品質を判定するものである。
又、距離測定手段において、溶接ガンの電極間距離を測定し、溶接直前の電極間距離に基づいて、溶接前の板隙の有無を把握し、板隙無しと判断される場合には、抵抗波形判定部における良品判定を、最終的な品質評価として採用するものである。一方、板隙有りと判断される場合には、抵抗値判定手段において測定される溶接ガンの電極間電圧が不正確となることから、抵抗波形判定部において良品判定された場合であっても、その判定結果の正確性を欠くとして、最終的な品質評価を不良品と判定するものである。
【００２１】
（８）上記（７）項において、前記距離測定手段によって測定された溶接後の電極間距離と予め入力された被溶接部材の板厚とから板厚減少率を割出し、当該板厚減少率に基づいて溶接品質を判定する板厚減少率判定部を更に含む抵抗溶接の品質評価装置（請求項５）。
【００２２】
本項に記載の抵抗溶接の品質評価装置は、板厚減少率検出部において、距離測定手段によって測定された溶接後の電極間距離と予め入力された被溶接部材の板厚とから板厚減少率を割出し、板厚減少率が所定の閾値に満たない場合には、板厚減少率判定部において「端打ち」が発生していると判断して、溶接品質を不良品と判定するものである。
なお、設定された打点位置から「端打ち」が発生しないことが明らかな場合や、「端打ち」の程度によっては、良品と判定し得るケースも存在するために、板厚減少率検出部は、選択的に採用するものとする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明はこのように構成したので、抵抗溶接の品質評価を、設備の肥大化を生じることなく実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る、抵抗溶接の品質評価装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る、抵抗溶接の品質評価装置を構成する溶接ロボットと、その溶接ガンの電極によって被溶接部材を加圧した状態とを、拡大図示したものである。
【図３】本発明の実施の形態に係る、抵抗溶接の品質評価方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る、抵抗溶接の品質評価方法の応用例を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る、抵抗溶接の品質評価装置の、抵抗値測定手段において、抵抗溶接装置の制御パラメータである、溶接ガンに通電する電流値と、測定値である溶接ガンの電極間電圧とから、溶接ガンの電極間抵抗を時間経過と関連付けて把握される抵抗波形を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）の抵抗波形から抽出される各種パラメータを例示する図表である。
【図６】本発明の実施の形態に係る、抵抗溶接の品質評価装置の抵抗波形判定部において実行される、抵抗波形のパターン区分を例示した図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る、抵抗溶接の品質評価装置の抵抗波形判定部において品質判定を行う際に用いられる変数を例示する図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて説明する。
本発明の第１の実施の形態に係る抵抗溶接の品質評価装置１０は、図１に示される電圧値検出部１２として、図２に示される溶接ロボット１４の溶接ガン１６に、電圧検出線１８を設置している。この電圧検出線１８により、溶接ガン１６の電極２０によって被溶接部材Ｗ１、Ｗ２を加圧し、電極２０からの通電によって抵抗溶接を行う際の、電極間電圧を測定する。なお、溶接ガン１６に対して電圧検出線１８を装着する手法は、固定金具やタイラップ等、適宜使用可能な固定手段を用いることとする。
【００２６】
又、図１に示される電流値検出部２２は、抵抗溶接装置の一般的な制御パラメータである、溶接ガン１６に通電する電流値を検出するものであり、溶接ガン１６の制御装置に含まれるものである。又、溶接ガン１６の制御装置を構成する溶接タイマー２４には、通常の溶接タイマーと同様に、溶接条件テーブル２６と溶接条件抽出部２８とが含まれている。
加えて、本発明の実施の形態では、溶接タイマー２４に、電圧値検出部１２で検出された電極間電圧と、電流値検出部２２で検出された溶接ガン１６に通電する電流値とに基づき、電極間抵抗値を算出する抵抗値変換部３０を備えている。従って、電圧値検出部１２、電流値検出部２２及び抵抗値変換部３０は、溶接時の電極間抵抗値を測定する「抵抗値測定手段」である。更に、溶接タイマー２４には、後述する抵抗値波形に基づき溶接品質を判定する抵抗波形判定部３２と、抵抗波形判定部３２における溶接品質の良否判定に用いられる、抵抗波形判定式が記憶されたテーブル３４とを備えている。
【００２７】
又、ロボット１４の制御装置には、板隙検出部３６と、板厚減少率検出部３８とを備えている。板隙検出部３６は図２に示される溶接ロボット１４の、ロボットアームのガン軸モータ４０に設置されたエンコーダ４２により得られる、電極２０、２０間の距離から、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２間に板隙があるか否かを把握するものである。具体的には、溶接ガン１６の電極２０によって被溶接部材Ｗ１、Ｗ２を加圧し、設定加圧に到達した時（ガン軸モータ４０の電圧変化から把握される）のエンコーダ４２の値から、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の総板厚（予め入力された既知の値）を差し引くことで、板隙を把握するものである。すなわち、エンコーダ４２は、抵抗溶接装置の、溶接ガンの電極間距離を測定することが可能な「距離測定手段」である。
又、板厚減少率検出部３８は、溶接前後のエンコーダ４２の値の差値を、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の総板厚で除することで、板厚減少率を把握するものである。
【００２８】
そして、パーソナルコンピュータ等の演算装置により構成される、検査装置（本体）４４には、溶接品質判定部４６と、板隙テーブル４８と、板厚減少率テーブル５０とを備えている。ここで、溶接品質判定部４６は、溶接タイマー２４の抵抗波形判定部３２から得られる、抵抗波形に基づく溶接品質の良否判定結果と、ロボット１４の板隙検出部３６から得られる板隙（量）と、板厚減少率検出部３８から得られる板厚減少率とを受けて、溶接品質の総合的な良否判断を行うものである。板隙に基づく良否判定は、板隙テーブル４８に記憶された閾値と、板隙検出部３６から得られる値との比較により行われる。又、板隙減少率に基づく良否判定は、板厚減少率テーブル５０に記憶された閾値と、板厚減少率検出部３８から得られる値との比較により行われる。
従って、溶接品質判定部４６は、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定する「板隙判定部」であり、なおかつ、板厚減少率検出部３８で得られる板厚減少率に基づき、溶接品質を判定する「板厚減少率判定部」でもある。
【００２９】
続いて、図１〜図３を参照しながら、本発明の実施の形態に係る抵抗溶接の品質評価手順について説明する。
Ｓ１００：溶接タイマー２４の溶接条件テーブル２６から、溶接条件抽出部２８によって、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の適した溶接条件を抽出し、溶接ガン１６によって被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の抵抗溶接を行う。
Ｓ１１０：上記Ｓ１００にて実施された抵抗溶接の抵抗データを送信する。抵抗データは、上述のように抵抗値変換部３０によって得られ、抵抗波形判定部３２へと送信されるものである。
Ｓ１２０：抵抗波形判定部３２において、電極間抵抗波形パターン判別分析による判定を行う。本ステップは、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するものである。
この判定手順は、具体的には、以下のＳ１２１〜Ｓ１２５の通りである。なお、本ステップにおける判定結果は、検査装置（本体）４４の溶接品質判定部４６へと送信され、良品と判定される場合には（ＯＫ）、Ｓ１３０へと移行する。一方、電極間抵抗波形パターン判別分析による判定がＮＧの場合には、不良品（Ｓ１６０）と判定される。
【００３０】
以下、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップの詳細ステップである、Ｓ１２１〜Ｓ１２５について、図５〜図７を参照しながら説明する。
Ｓ１２１：抵抗値変換部３０によって得られた、溶接ガン１６の電極間抵抗値に基づき、図５（ａ）に示される抵抗波形を求める。この抵抗波形は、電極間抵抗値（μΩ）を、時間経過（１サイクル１/６０秒）と関連付けて把握したものである。図示の例では、計測開始から１．０サイクル経過後から設定時間Ｔまでを、検出区間（検出時間）とする。
Ｓ１２２：上記Ｓ１２１で得られた抵抗波形（図５（ａ））から、図５（ｂ）に示される各種パラメータを抽出する。このパラメータには、初期抵抗値Ｒｓ、最大抵抗値Ｒｍａｘ、最少抵抗値Ｒｍｉｎ、最終抵抗値Ｒｅが含まれる。
Ｓ１２３：上記Ｓ１２１で得られた抵抗波形を、図６に示される、複数種類の波形パターンに区分する。図６の例では、Ａ．一般波形、Ｂ．右下がり波形、Ｃ．ルート型波形、Ｄ．水平型波形の区分が示されている。これらの各波形は、電極間電圧の検出区間の全体にわたる波形形状と、最大抵抗値Ｒｍａｘ及び最少抵抗値Ｒｍｉｎが現れた時間Ｔｍａｘ、Ｔｍｉｎが含まれる各時間帯とを判断項目として採用し、抵抗波形をパターン区分したものである。
Ｓ１２４：図５（ｂ）に示される各種パラメータに基づき、図７に示される、抵抗波形に基づく良否判定を行うための変数を求める。図７の例では、Ｘ１〜Ｘ３１の３１種類の変数が挙げられている。そして、図５（ａ）に示される抵抗波形の波形パターンの、予め定められた良否判定を行うための寄与率が高い変数を抽出する。図５（ａ）に示される抵抗波形は図６の「Ａ．一般波形」に属し、寄与率が高い変数として、例えば、Ｘ５（最大変化量の傾き）、Ｘ２４（最小値割合）、Ｘ２６（最終変化割合）、Ｘ２７（減少率１）、Ｘ２８（減少率２）が抽出される。そして、これらの変数を用いて、抵抗波形に基づく良否判断に用いる値（本説明の便宜上（Ｈｎ１＿Ａ）と表示する。）を、パターン区分毎に設定された算術式に取り込んで算出する。
なお、上記の寄与率が高い変数Ｘｎはパターン区分毎に異なり、いずれの変数を抽出するかについては、経験則等に基づいて決められるものである。又、パターン区分毎に設定された算術式についても同様である。
Ｓ１２５：上記Ｓ１２４で求めた、値（Ｈｎ１＿Ａ）と、図５（ａ）に示される抵抗波形が属する波形パターン（Ａ．一般波形）の、所定の閾値との比較により、品質判定を行う。例えば、閾値は５０とし、Ｈｎ１＿Ａが５０以上のとき、不良品と判定する。
【００３１】
Ｓ１３０：検査装置（本体）４４の溶接品質判定部４６において、板隙（電極間距離）による判定を行う。本ステップは、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するものである。
この判定は、前述のように、溶接ガン１６の電極２０によって被溶接部材Ｗ１、Ｗ２を加圧し、設定加圧に到達した時のエンコーダ４２の値から、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の総板厚（既知）を差し引くことで、板隙を把握するものである。ここで、板隙無しと判断されると（ＯＫ）、Ｓ１４０へと移行する。一方、板隙有りと判断される場合には、不良品（Ｓ１６０）と判断される。
Ｓ１４０：検査装置（本体）４４の溶接品質判定部４６において、板厚減少率による判定を行う。本ステップは、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するものである。
検査装置（本体）４４の溶接品質判定部４６では、ロボット１４の板厚減少率検出部３８から送信される板厚減少率が、所定の閾値に満たない場合には、端打ちが発生していないと判断され（ＯＫ）、良品（Ｓ１５０）と判定される。一方、板厚減少率が所定の閾値を上回る場合には、端打ちが発生していると判断され、不良品と判定される（Ｓ１６０）。
なお、設定された打点位置から「端打ち」が発生しないことが明らかな場合や、「端打ち」の程度によっては、良品と判定し得るケースも存在するため、本ステップは、選択的に実行するものとする。
Ｓ１６０：上記Ｓ１２０〜Ｓ１４の各ステップの何れか１つでも、良判定されない場合には（ＮＧ）、検査装置（本体）４４の溶接品質判定部４６において、不良品と判定される。
【００３２】
又、図４には、図３の抵抗溶接の品質評価手順の応用例が示されているが、両者の相違点は以下の通りである。
Ｓ２００：図３のＳ１００と同じである。
Ｓ２１０：図３のＳ１１０と同じである。
Ｓ２２０：図３のＳ１３０と同じである。
Ｓ２３０：図３のＳ１４０と同じである。
Ｓ２４０：図３のＳ１２０と同じである。
Ｓ２５０：図３のＳ１５０と同じである。
Ｓ２６０：図３のＳ１６０と同じである。
【００３３】
すなわち、図４の例は、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ２２０）、及び、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップ（Ｓ２３０）の後に、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップ（Ｓ２４０）を実行するものである。
そして、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ２２０）で不良品と判定された場合（ＮＧ）であっても、溶接条件の変更を行って、再度、被溶接部材に抵抗溶接を施すことで、このステップにおける判定が良品となり得る場合には、再度、溶接（Ｓ２００）を行うものである。同様に、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップ（Ｓ２３０）で不良品と判定された場合（ＮＧ）であっても、溶接位置の再調整を行って、再度、被溶接部材に抵抗溶接を施すことで、このステップにおける判定が良品となり得る場合には、再度、溶接（Ｓ２００）を行うものである。
【００３４】
さて、上記構成をなす本発明の実施の形態により得られる作用効果は、以下の通りである。
すなわち、本発明の実施の形態に係る抵抗溶接の品質評価方法は、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップ（Ｓ１２０、Ｓ２４０）において、抵抗溶接装置の制御パラメータである、溶接ガン１６に通電する電流値と、測定値である溶接ガン１６の電極間電圧とから、溶接ガン１６の電極間抵抗を時間経過と関連付けて把握する（図５（ａ））。そして、時間経過に伴う電極間抵抗の変化態様を示す抵抗波形から、溶接品質を判定するものである。
【００３５】
又、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０、Ｓ２２０）では、溶接直前の電極間距離に基づいて、溶接前の板隙の有無を把握し、板隙無しと判断される場合には、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップ（Ｓ１２０、Ｓ２４０）における良品判定を、最終的な品質評価として採用するものである。なお、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０、Ｓ２２０）で、板隙有りと判断される場合には、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップ（Ｓ１２０、Ｓ２４０）において測定される、溶接ガン１６の電極間電圧が不正確となることから、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から品質を判定するステップ（Ｓ１２０、Ｓ２４０）において良品判定された場合であっても、その判定結果の正確性を欠くとして、最終的な品質評価を不良品と判定するものである（Ｓ１６０、Ｓ２６０）。
【００３６】
又、本発明の実施の形態では、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０、Ｓ２２０）において、溶接ガン１６に通電する電流値と、溶接ガン１６の電極間電圧の測定値とから求められる抵抗波形をパターン区分するための、複数の波形パターン情報（図６）と、各波形パターン情報に付随する、良否判定を行うための寄与率が高い変数の種別情報（図７）と、当該変数を用いて求められる値（Ｈｎ１＿Ａ）と比較するための閾値とを、予め、データテーブル３４として具備する。
しかしながら、従来技術のように、無限に存在し得る被溶接材の板組み情報を、データテーブルとして具備する必要はなくなることから、従来技術のように、膨大な板組み情報を制御部から溶接ロボットへと送信する機器が不用となり、設備の肥大化を避けることが出来る。
【００３７】
なお、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０、Ｓ２２０）において、電極間電圧の検出時間の全体にわたる波形形状と、最大抵抗値及び最少抵抗値が現れた各時間帯とを、抵抗波形をパターン区分する際の判断項目として採用し（図５（ｂ）、図６）、抵抗波形のパターン化を行うものである。
【００３８】
又、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０、Ｓ２２０）において、溶接ガン１６の設定加圧力到達時の電極間距離から、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の溶接直前の総板厚を差し引いた値が零である場合は、板隙無しと判断するものである。これは、溶接ガン１６の設定加圧力到達時に、板隙無く被溶接部材Ｗ１、Ｗ２同士が密着していれば、この時点での電極間距離と、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の総板厚とが一致するからである。
一方、溶接ガン１６の設定加圧力到達時に板隙が存在する場合には、被溶接部材Ｗ１、Ｗ２の総板厚に板隙分が加算された値が電極間距離として測定される。よって、溶接ガン１６の設定加圧力到達時の電極間距離から、被溶接部材の溶接直前の総板厚を差し引いた値が正の値である場合には、板隙有りと判断するものである。
【００３９】
又、本発明の実施の形態では、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１４０、Ｓ２３０）において、板厚減少率が所定の閾値に満たない場合には、「端打ち」が発生していると判断して、溶接品質を不良品と判定するものである（Ｓ１６０、Ｓ２６０）。
【００４０】
又、溶接前の電極間距離から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１３０、Ｓ２２０）、及び、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップ（Ｓ１４０、Ｓ２３０）を実施した時点で、溶接品質を不良品と判定した場合であっても、溶接条件の変更や溶接位置の再調整を行って、再度、被溶接部材に抵抗溶接を施すことで、これらのステップにおける判定が良品となる場合がある。このような場合には、良否判断に多くの時間をかけることなく、可及的速やかに再溶接工程へと進むことが望ましい。
そこで、図４に示されるように、溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップ（Ｓ２４０）を除く、上記二つのステップの一方又は双方（Ｓ２２０、Ｓ２３０）を先に実行する。そして、その時点で不良品と判断され、かつ、再溶接に回すことが可能な被溶接部材については、前記溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップ（Ｓ２４０）を実行することなく、再溶接工程へと移行することで、良品判定を得るまでの溶接サイクルを短縮することが出来る。
【符号の説明】
【００４１】
１０：抵抗溶接の品質評価装置、１２：電圧検出部、１４：溶接ロボット、１６：溶接ガン、１８：電圧検出線、２０：電極、２２：電流値検出部、２４：溶接タイマー、２６：溶接条件テーブル、２８：溶接条件抽出部、３０：抵抗値変換部、３２：抵抗波形判定部、３４：抵抗波形判定式が記憶されたテーブル、３６：板隙検出部、３８：板厚減少率検出部、４０：ガン軸モータ、４２：エンコーダ、４４：検査装置（本体）、４６：溶接品質判定部、４８：板隙テーブル、５０：板厚減少率テーブル、Ｗ１、Ｗ２：被溶接部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップと、溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップとを含み、前記両ステップの判定結果に基づいて溶接品質を評価することを特徴とする抵抗溶接の品質評価方法。
【請求項２】
溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接の品質評価方法。
【請求項３】
前記溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップ、及び、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップの後に、前記溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップを実行することを特徴とする請求項２記載の抵抗溶接の品質評価方法。
【請求項４】
溶接ガンの電極間距離を測定する距離測定手段と、溶接時の電極間抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、前記距離測定手段によって測定された溶接直前の電極間距離から溶接品質を判定する板隙判定部と、前記抵抗値測定手段によって測定された電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定する抵抗波形判定部とを含むことを特徴とする抵抗溶接の品質評価装置。
【請求項５】
前記距離測定手段によって測定された溶接後の電極間距離と予め入力された被溶接部材の板厚とから板厚減少率を割出し、当該板厚減少率に基づいて溶接品質を判定する板厚減少率判定部を更に含むことを特徴とする請求項４記載の抵抗溶接の品質評価装置。
【請求項１】
溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップと、溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップとを含み、前記両ステップの判定結果に基づいて溶接品質を評価することを特徴とする抵抗溶接の品質評価方法。
【請求項２】
溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接の品質評価方法。
【請求項３】
前記溶接前の電極間距離から板隙に関する溶接品質を判定するステップ、及び、溶接前後の板厚減少率から溶接品質を判定するステップの後に、前記溶接時の電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定するステップを実行することを特徴とする請求項２記載の抵抗溶接の品質評価方法。
【請求項４】
溶接ガンの電極間距離を測定する距離測定手段と、溶接時の電極間抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、前記距離測定手段によって測定された溶接直前の電極間距離から溶接品質を判定する板隙判定部と、前記抵抗値測定手段によって測定された電極間抵抗値の変化態様から溶接品質を判定する抵抗波形判定部とを含むことを特徴とする抵抗溶接の品質評価装置。
【請求項５】
前記距離測定手段によって測定された溶接後の電極間距離と予め入力された被溶接部材の板厚とから板厚減少率を割出し、当該板厚減少率に基づいて溶接品質を判定する板厚減少率判定部を更に含むことを特徴とする請求項４記載の抵抗溶接の品質評価装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２００７６５（Ｐ２０１２−２００７６５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６７９３４（Ｐ２０１１−６７９３４）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
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