溶融部界面位置検出方法及びその装置
【課題】スポット溶接の最中にワークに生成する溶融部の界面の位置を精度よく且つ効率的に検出する。
【解決手段】第１溶接チップ１２に設けられた第１送受信器１６から、第１超音波を送信する。第１超音波の一部は溶融部３０の界面で反射されて第１反射波Ｘ１となり、第１送受信器１６に戻る。一方、別の一部は溶融部３０を透過する第１透過波Ｙ１となり、第２溶接チップ１４に設けられた第２送受信器１８に到達する。第１反射波Ｘ１の強度が十分に減衰した後、好ましくは位相差が１８０°となるようにして、第２送受信器１８から第２超音波を送信する。第２超音波の一部は溶融部３０の界面で反射されて第２反射波Ｘ２となり、第２送受信器１８に戻る。一方、別の一部は溶融部３０を透過する第２透過波Ｙ２となり、第１送受信器１６に到達する。以上の第１超音波・第２超音波の送信・受信を交互に繰り返す。
【解決手段】第１溶接チップ１２に設けられた第１送受信器１６から、第１超音波を送信する。第１超音波の一部は溶融部３０の界面で反射されて第１反射波Ｘ１となり、第１送受信器１６に戻る。一方、別の一部は溶融部３０を透過する第１透過波Ｙ１となり、第２溶接チップ１４に設けられた第２送受信器１８に到達する。第１反射波Ｘ１の強度が十分に減衰した後、好ましくは位相差が１８０°となるようにして、第２送受信器１８から第２超音波を送信する。第２超音波の一部は溶融部３０の界面で反射されて第２反射波Ｘ２となり、第２送受信器１８に戻る。一方、別の一部は溶融部３０を透過する第２透過波Ｙ２となり、第１送受信器１６に到達する。以上の第１超音波・第２超音波の送信・受信を交互に繰り返す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに当接してスポット溶接される最中のワークに生成する溶融部の界面の位置を検出する溶融部界面位置検出方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接の一手法であるスポット溶接は、周知の通り、互いに当接したワーク同士を１組の溶接チップで挟持し、これら溶接チップ同士の間に通電を行うことで前記ワーク同士を点状に溶接するものである。この過程において、当接箇所の内部に溶融部が生成し、さらに、この溶融部が成長した後に凝固して、ナゲットと呼称される固相となる。
【０００３】
スポット溶接においては、溶融部が如何なるタイミングで成長・凝固するのかを検査することがある。特許文献１には、この種の検査を行うべく、溶融部の界面の位置を検出する方法及び装置が提案されている。すなわち、特許文献１記載の検出方法及び検出装置では、溶接チップに組み込まれた送受信器から溶融部に向けて超音波を送信し、溶融部から反射された反射波、又は溶融部を透過した透過波のいずれか一方を検出するようにしている。
【０００４】
すなわち、反射波を検出する場合には一方の溶接チップのみに送受信器を内蔵し、この送受信器で、超音波の送信及び反射波の受信の双方を行う。また、透過波を検出する場合には、一方の溶接チップに送信器を内蔵し、且つ残余の一方の溶接チップに受信器を内蔵して、前記送信器から超音波を送信し、前記受信器で透過波を受信する。
【０００５】
これとは別に、本出願人は、特許文献２において、溶融部の界面の位置を一層高精度に検出可能な装置及び方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２４８４５７号公報
【特許文献２】特開２０１０−３８６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
積層されたワーク同士の厚みが互いに相違する場合や、厚みが同一であっても電気抵抗が互いに相違する場合、各ワークの界面が均等に溶融するとは限らず、寧ろ、相違することが一般的である。厚みが大きいワークや電気抵抗が大きいワークでは、多くのジュール熱が発生するので溶融部が成長し易く、逆に、そうではないワークではジュール熱の発生量が少ないからである。
【０００８】
例えば、いわゆるハイテン鋼（高抵抗ワーク）と軟鋼（低抵抗ワーク）とを積層してスポット接合を行う場合、本発明者の鋭意検討によれば、軟鋼側で形成される溶融部は、略半球形状となる。このような形状の溶融部に超音波を入射しても散乱反射が多く、このため、溶融部からの反射波を検出することが容易ではない。この現象は、溶融部が形成され始めた初期段階で特に顕著である。
【０００９】
従って、特に、反射波のみで溶融部の成長の度合いを精度よく評価することは容易ではない。そこで、図３に示すように、先ず、第１の測定として、ワークＷ１、Ｗ２を挟持する上方の溶接チップ１に第１送受信器２を内蔵し、且つ下方の溶接チップ３に第２送受信器４を内蔵して、第１送受信器２から超音波を送信するとともに、該第１送受信器２で反射波Ｘを検出し且つ第２送受信器４で透過波Ｙを検出する。その後、同一の条件下で、第２の測定として、第２送受信器４から超音波を送信するとともに、該第２送受信器４で反射波を検出し且つ第１送受信器２で透過波を検出することも考えられる（いずれも図示せず）。
【００１０】
しかしながら、同一条件とはいえ、第１の測定と第２の測定とで同一の結果が得られないこともあり、ナゲットの成長度合いを精度よく評価し得るとは言い難い。また、同一条件で測定を２回行うので、検査効率が良好であるとも言い難い。
【００１１】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、溶融部の成長の度合いを精度よく評価することが可能であり、しかも、検査効率を向上し得る溶融部界面位置検出方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明は、互いに当接してスポット溶接される最中のワークに生成する溶融部の瞬間界面の位置を検出する溶融部界面位置検出方法であって、
前記ワークを挟持する第１溶接チップ及び第２溶接チップの中の前記第１溶接チップに設けられた第１送受信器から、前記第２溶接チップに設けられた第２送受信器に向けて第１超音波を送信し、前記第１超音波中の前記ワークから反射された第１反射波を前記第１送受信器で受信するとともに、前記第１超音波中の前記ワークを透過した第１透過波を前記第２送受信器で受信する第１送受信工程と、
前記第１反射波が減衰した後、前記第２送受信器から前記第１送受信器に向けて第２超音波を送信し、前記第２超音波中の前記ワークから反射された第２反射波を前記第２送受信器で受信するとともに、前記第２超音波中の前記ワークを透過した第２透過波を前記第１送受信器で受信する第２送受信工程と、
を有し、
前記第１送受信工程及び前記第２送受信工程を交互に繰り返すことを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、成長途中の溶融部の界面の位置を、第１送受信器側では第１反射波及び第２透過波で検出し、第２送受信器側では第２反射波及び第１透過波で検出するようにしている。すなわち、１つの界面の位置につき、２種類の波で検出を行う。このため、例えば、第１反射波では界面の位置を検出することが容易でない場合であっても、第２透過波で界面の位置を検出することができる。
【００１４】
さらに、第１送受信工程及び第２送受信工程を交互に繰り返すので、界面の位置を第１反射波及び第２透過波（第２反射波及び第１透過波）によってリアルタイムで検出することができる。このため、溶融部の成長の度合いを精度よく、しかも、効率よく評価することが可能となる。
【００１５】
なお、第１送受信工程及び第２送受信工程を交互に繰り返すことを効率よく実行するためには、第１超音波の送信を指令する制御信号と、第２超音波の送信を指令する制御信号との位相差を１８０°とすることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、互いに当接してスポット溶接される最中のワークに生成する溶融部の界面の位置を検出する溶融部界面位置検出装置であって、
スポット溶接装置を構成する第１溶接チップに設けられて第１超音波を送信及び受信可能な第１送受信器と、
前記第１溶接チップとともにスポット溶接を行うための第２溶接チップに設けられて第２超音波を送信及び受信可能な第２送受信器と、
前記第１送受信器及び前記第２送受信器に対して前記第１超音波及び前記第２超音波を個々に送信させる制御信号を発する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記第１超音波中の前記ワークから反射した第１反射波が減衰したことを認識して前記第２超音波を送信させる制御信号を発するとともに、前記第２超音波中の前記ワークから反射した第２反射波が減衰したことを認識して前記第１超音波を送信させる制御信号を発することを繰り返すことを特徴とする。
【００１７】
このような構成とすることにより、上記した第１送受信工程及び第２送受信工程を効率よく実行することができる。すなわち、ワーク内で成長しつつある溶融部の界面の位置を精度よく、且つ効率よく検出することが可能となる。
【００１８】
制御回路は、第１超音波の送信を指令する制御信号と、第２超音波の送信を指令する制御信号との位相差を１８０°として前記２つの制御信号を発するものであることが好ましい。これにより、第１送受信工程及び第２送受信工程を効率よく繰り返させることができるからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、成長途中の溶融部の界面の位置に関し、１箇所について反射波及び透過波の２種類で検出を行うようにしている。このため、例えば、反射波では界面の位置を検出することが容易でない場合であっても、透過波で界面の位置を検出することができるようになる。
【００２０】
また、反射波及び透過波の進行方向を逆向きにした後に戻すことを繰り返すようにしているので、界面の位置をリアルタイムで検出することができる。このため、溶融部の成長の度合いを精度よく、しかも、効率よく評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る溶融部界面位置検出装置の要部概略構成図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｆ）は、本発明の実施の形態に係る溶融部界面位置検出方法を示す概略フローである。
【図３】別の溶融部界面位置検出方法の概略フローである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る溶融部界面位置検出方法につき、それを実施する検出装置との関連で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態に係る溶融部界面位置検出装置（以下、単に検出装置ということもある）１０の要部概略構成図である。この検出装置１０は、スポット溶接装置に付設される。
【００２４】
スポット溶接装置は、図示しないロボットのアーム部先端に配設された開閉可能な図示しない溶接ガンを有する。溶接ガンの先端には、第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４が設けられる。図１に示すように、これら第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４は、互いに積層された２枚のワークＷ１、Ｗ２を挟持する。従って、第１溶接チップ１２の先端は上方のワークＷ１に当接し、第２溶接チップ１４の先端は下方のワークＷ２に当接する。なお、本実施の形態において、下方のワークＷ２はハイテン鋼（高抵抗ワーク）からなり、上方のワークＷ１は軟鋼（低抵抗ワーク）からなる。
【００２５】
第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４には、それぞれ、第１送受信器１６、第２送受信器１８が内蔵されている。これら第１送受信器１６及び第２送受信器１８は、超音波を送信及び受信することが可能である。なお、以下においては、第１送受信器１６から送信された超音波を第１超音波と表記し、第２送受信器１８から送信された超音波を第２超音波と表記する。
【００２６】
第１送受信器１６及び第２送受信器１８は、信号線２０ａ、２０ｂを介して制御回路２２に電気的に接続されている。後述するように、第１超音波及び第２超音波は、制御回路２２から発された制御信号を第１送受信器１６及び第２送受信器１８が受けることに伴って送信される。
【００２７】
本実施の形態に係る溶融部界面位置検出方法は、このように構成された検出装置１０を用い、以下のようにして実施される。
【００２８】
はじめに、互いに積層されたワークＷ１、Ｗ２を前記溶接ガンの第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４の間に挿入する。勿論、この時点では溶接ガンは開いており、従って、第１溶接チップ１２と第２溶接チップ１４は最大に離間している。
【００２９】
次に、前記溶接ガンが閉じられ、第１溶接チップ１２の先端が上方のワークＷ１に当接するとともに、第２溶接チップ１４の先端が下方のワークＷ２に当接する。すなわち、ワークＷ１、Ｗ２が第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４に挟持される。
【００３０】
この挟持の後、制御回路２２は、溶接ガンに対して「第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４に対して電圧を印加する」との制御信号を発する。これと略同時に、本実施の形態に係る溶融部界面位置検出方法の概略フローである図２（ａ）のＣ欄に示すように、第１送受信器１６に対し、「第１超音波を送信する」との制御信号を発する。この制御信号を受けた第１送受信器１６は、図２（ａ）の最上図に示すように、第２送受信器１８に向けて第１超音波を送信する。
【００３１】
第１超音波には横波及び縦波が含まれる。横波の大部分は、ワークＷ１、Ｗ２の界面を透過することができないので、該界面で反射され、第１反射波Ｘ１として第１送受信器１６に戻る。すなわち、第１送受信器１６は第１反射波Ｘ１を受信する。図２（ａ）では溶融部３０が形成される前なので、散乱反射はほとんどない。従って、理論上、第１反射波Ｘ１の速度は、ワークＷ１の厚みの２倍を、第１送受信器１６より超音波が送信されてから該第１送受信器１６が第１反射波Ｘ１を受信するまでの時間で除した値に等しい。
【００３２】
これに対し、縦波の大部分は前記界面を透過することが可能であり、第１透過波Ｙ１として第２溶接チップ１４に入射し、最終的に第２送受信器１８に到達する。すなわち、第２送受信器１８は第１透過波Ｙ１を受信する。理論上、第１透過波Ｙ１の速度は、ワークＷ１の厚みとワークＷ２の厚みとの和を、第１送受信器１６より超音波が送信されてから第２送受信器１８が第１透過波Ｙ１を受信するまでの時間で除した値に等しい。
【００３３】
図２（ａ）のＡ欄、Ｂ欄に示すように、第１送受信器１６は、第２送受信器１８が第１透過波Ｙ１を受信するに先んじて、第１反射波Ｘ１を受信する。第１反射波Ｘ１の強度は、受信初期で最大であり、その後は減衰する。そして、第１反射波Ｘ１の強度が受信初期の強度の１／２０程度に減衰した際、制御回路２２は、図２（ｂ）のＤ欄に示すように、第２送受信器１８に対し、「第２超音波を送信する」との制御信号を発する。この制御信号を受けた第２送受信器１８は、図２（ｂ）の最上図に示すように、第１送受信器１６に向けて第２超音波を送信する。
【００３４】
上記と同様に、第２超音波には横波及び縦波が含まれる。横波の大部分は、ワークＷ１、Ｗ２の界面を透過することができないので、該界面で反射され、第２反射波Ｘ２として第２送受信器１８に戻る。すなわち、第２送受信器１８は第２反射波Ｘ２を受信する。
【００３５】
一方、第２超音波に含まれる縦波の大部分は前記界面を透過することが可能であり、第２透過波Ｙ２として第１溶接チップ１２に入射し、最終的に第１送受信器１６に到達する。すなわち、第１送受信器１６は第２透過波Ｙ２を受信する。
【００３６】
図２（ｂ）のＡ欄、Ｂ欄に示すように、第２送受信器１８は、第１送受信器１６が第２透過波Ｙ２を受信するに先んじて、第２反射波Ｘ２を受信する。第２反射波Ｘ２の強度は、受信初期で最大であり、その後は減衰する。そして、第２反射波Ｘ２の強度が受信初期の強度の１／２０程度に減衰した際、制御回路２２は、図２（ｃ）のＣ欄に示すように、第１送受信器１６に対し、「第１超音波を送信する」との制御信号を発する。この制御信号を受けた第１送受信器１６は、図２（ｃ）の最上図に示すように、第２送受信器１８に向けて第１超音波を再送信する。
【００３７】
このことから諒解されるように、制御回路２２が第１送受信器１６に発する制御信号と、第２送受信器１８に発する制御信号との位相差は、１８０°である。
【００３８】
第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４に電圧が印加され、これら第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４の間に通電がなされているので、上記した信号制御（第１超音波及び第２超音波の送信）がなされる間、ワークＷ１、Ｗ２の界面がジュール熱に基づいて溶融する。その結果、図２（ｃ）の最上図に示すように、溶融部３０が形成される。
【００３９】
第１超音波に含まれる横波の大部分は、液相である溶融部３０を通過することができない。従って、溶融部３０の界面で反射され、第１反射波Ｘ１として第１送受信器１６に戻る。
【００４０】
この場合、第１送受信器１６より第１超音波が送信されてから該第１送受信器１６が第１反射波Ｘ１を受信するまでの時間は、前回（図２（ａ）参照）の第１超音波の送信から第１反射波Ｘ１の受信に至るまでの時間に比して短い。第１送受信器１６からワークＷ１、Ｗ２の界面までの距離よりも、第１送受信器１６から溶融部３０の界面までの距離の方が小さいからである。
【００４１】
一方、第１超音波に含まれる縦波の大部分は、溶融部３０を透過して第１透過波Ｙ１として第２溶接チップ１４に入射し、第２送受信器１８によって受信される。液相における縦波の伝播速度は、固相における縦波の伝播速度に比して遅いため、第１送受信器１６より第１超音波が送信されてから第１透過波Ｙ１を受信するまでの時間は、前回（図２（ａ）参照）の第１超音波の送信から第１透過波Ｙ１の受信に至るまでの時間に比して長くなる。
【００４２】
第１反射波Ｘ１によってワークＷ１側の溶融部３０の界面の位置を検出し得るとともに、第１透過波Ｙ１によってワークＷ２側の溶融部３０の界面の位置を検出し得る。結局、溶融部３０の成長の度合いを評価することができる。
【００４３】
図２（ｃ）のＡ欄、Ｂ欄に示すように、第１送受信器１６は、第２送受信器１８が第１透過波Ｙ１を受信するに先んじて、第１反射波Ｘ１を受信する。第１反射波Ｘ１の強度は、受信初期で最大であり、その後は減衰する。そして、第１反射波Ｘ１の強度が受信初期の強度の１／２０程度に減衰した際、制御回路２２は、図２（ｄ）のＤ欄に示すように、第２送受信器１８に対し、「第２超音波を送信する」との制御信号を発する。この制御信号を受けた第２送受信器１８は、図２（ｄ）の最上図に示すように、第１送受信器１６に向けて第２超音波を再送信する。
【００４４】
第２超音波に含まれる横波の大部分は、溶融部３０の界面で反射され、第２反射波Ｘ２として第２送受信器１８に戻る。すなわち、第２送受信器１８は第２反射波Ｘ２を受信する。
【００４５】
溶融部３０が成長しているので、第２送受信器１８より第２超音波が送信されてから第２反射波Ｘ２を受信するまでの時間は、前回（図２（ｂ）参照）の第２超音波の送信から第２反射波Ｘ２の受信に至るまでの時間に比して短くなる。これにより、溶融部３０の界面の位置が第２送受信器１８に一層近接していることが分かる。
【００４６】
一方、第２超音波に含まれる縦波の大部分は溶融部３０を透過することが可能であり、第２透過波Ｙ２として第１溶接チップ１２に入射し、最終的に第１送受信器１６に到達する。すなわち、第１送受信器１６は第２透過波Ｙ２を受信する。
【００４７】
第２送受信器１８より第２超音波が送信されてから第１送受信器１６が第２透過波Ｙ２を受信するまでの時間は、前回（図２（ｂ）参照）の第２超音波の送信から第２透過波Ｙ２の受信に至るまでの時間に比して長くなる。溶融部３０が液相であるため、伝播速度が遅くなるからである。
【００４８】
第２反射波Ｘ２によってワークＷ２側の溶融部３０の界面の位置を検出し得るとともに、第２透過波Ｙ２によってワークＷ１側の溶融部３０の界面の位置を検出し得る。結局、溶融部３０の成長の度合いを評価することができる。
【００４９】
図２（ｄ）のＡ欄、Ｂ欄に示すように、第２送受信器１８は、第１送受信器１６が第２透過波Ｙ２を受信するに先んじて、第２反射波Ｘ２を受信する。第２反射波Ｘ２の強度は、受信初期で最大であり、その後は減衰する。そして、第２反射波Ｘ２の強度が受信初期の強度の１／２０程度に減衰した際、制御回路２２は、図２（ｅ）のＣ欄に示すように、第１送受信器１６に対し、「第１超音波を送信する」との制御信号を発する。この制御信号を受けた第１送受信器１６は、図２（ｅ）の最上図に示すように、第２送受信器１８に向けて第１超音波を再送信する。
【００５０】
この際には、溶融部３０がさらに成長しているので、第１送受信器１６より第１超音波が送信されてから第１反射波Ｘ１を受信するまでの時間は、前回（図２（ｃ）参照）の第１超音波の送信から第１反射波Ｘ１の受信に至るまでの時間に比して短くなる。これにより、溶融部３０の界面の位置が第１送受信器１６に一層近接していることが分かる。
【００５１】
また、第１超音波に含まれる縦波の大部分は、溶融部３０を透過して第１透過波Ｙ１として第２溶接チップ１４に入射し、第２送受信器１８によって受信される。液相である溶融部３０が成長しているので、第１送受信器１６より第１超音波が送信されてから第２送受信器１８が第１透過波Ｙ１を受信するまでの時間は、前回（図２（ｃ）参照）の第１超音波の送信から第１透過波Ｙ１の受信に至るまでの時間に比して長くなる。
【００５２】
以上の時間差から、ワークＷ１、Ｗ２側の各々における溶融部３０の界面の移動後の位置を検出し得、結局、溶融部３０の成長の度合いを評価することができる。
【００５３】
図２（ｅ）のＡ欄、Ｂ欄に示すように、第１送受信器１６は、第２送受信器１８が第２透過波Ｙ２を受信するに先んじて、第１反射波Ｘ１を受信する。第１反射波Ｘ１の強度は、受信初期で最大であり、その後は減衰する。そして、第１反射波Ｘ１の強度が受信初期の強度の１／２０程度に減衰した際、制御回路２２は、図２（ｆ）のＤ欄に示すように、第２送受信器１８に対し、「第２超音波を送信する」との制御信号を発する。この制御信号を受けた第２送受信器１８は、図２（ｆ）の最上図に示すように、第１送受信器１６に向けて第２超音波を再送信する。
【００５４】
図２（ｄ）に示されるときよりも溶融部３０が成長しているので、第２送受信器１８より第２超音波が送信されてから該第２送受信器１８が第２反射波Ｘ２を受信するまでの時間は、前回（図２（ｄ）参照）の第２超音波の送信から第２反射波Ｘ２の受信に至るまでの時間に比して短くなる。これにより、溶融部３０の界面の位置が第２送受信器１８に一層近接していることが分かる。
【００５５】
また、第２超音波に含まれる縦波の大部分は、溶融部３０を透過して第２透過波Ｙ２として第１溶接チップ１２に入射し、第１送受信器１６によって受信される。液相である溶融部３０が成長しているので、第２送受信器１８より第２超音波が送信されてから第１送受信器１６が第２透過波Ｙ２を受信するまでの時間は、前回（図２（ｄ）参照）の第２超音波の送信から第２透過波Ｙ２の受信に至るまでの時間に比して長くなる。
【００５６】
この過程において、第１透過波Ｙ１及び第２反射波Ｘ２によってワークＷ２側の溶融部３０の界面の位置を検出し得るとともに、第１反射波Ｘ１及び第２透過波Ｙ２によってワークＷ１側の溶融部３０の界面の位置を検出し得る。結局、溶融部３０の成長の度合いを精度よく評価することができる。
【００５７】
以降も上記した第１超音波・第２超音波の送信を繰り返すことにより、溶融部３０の成長の度合いを評価することができる。
【００５８】
このように、本実施の形態においては、成長しつつある溶融部３０のワークＷ２側の界面を、第１透過波Ｙ１及び第２反射波Ｘ２によって検出し、且つ溶融部３０のワークＷ１側の界面を、第１反射波Ｘ１及び第２透過波Ｙ２によって検出するようにしている。このため、例えば、軟鋼であるワークＷ１側の溶融部３０の界面で散乱反射が生じ、第１反射波Ｘ１が検出され難い状況下であっても、該界面を第２透過波Ｙ２によって検出することが可能となる。従って、溶融部３０の界面の位置を精度よく評価することができる。
【００５９】
しかも、本実施の形態では、第１送受信器１６に対する「第１超音波を送信する」との制御信号と、第２送受信器１８に対する「第２超音波を送信する」との制御信号とで、位相差を１８０°にしている。このため、成長しつつある溶融部３０の界面の位置をリアルタイムで第１反射波Ｘ１及び第２透過波Ｙ２（第２反射波Ｘ２及び第１透過波Ｙ１）によって検出することができるので、界面の位置を高精度且つ効率よく評価することができる。
【００６０】
本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００６１】
例えば、ワークの個数は３枚以上であってもよい。また、異種の金属同士を溶接する場合のみならず、同種の金属同士を溶接するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０…溶融部界面位置検出装置 １２…第１溶接チップ
１４…第２溶接チップ １６…第１送受信器
１８…第２送受信器 ２２…制御回路
３０…溶融部 Ｘ１…第１反射波
Ｘ２…第２反射波 Ｙ１…第１透過波
Ｙ２…第２透過波 Ｗ１、Ｗ２…ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに当接してスポット溶接される最中のワークに生成する溶融部の界面の位置を検出する溶融部界面位置検出方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接の一手法であるスポット溶接は、周知の通り、互いに当接したワーク同士を１組の溶接チップで挟持し、これら溶接チップ同士の間に通電を行うことで前記ワーク同士を点状に溶接するものである。この過程において、当接箇所の内部に溶融部が生成し、さらに、この溶融部が成長した後に凝固して、ナゲットと呼称される固相となる。
【０００３】
スポット溶接においては、溶融部が如何なるタイミングで成長・凝固するのかを検査することがある。特許文献１には、この種の検査を行うべく、溶融部の界面の位置を検出する方法及び装置が提案されている。すなわち、特許文献１記載の検出方法及び検出装置では、溶接チップに組み込まれた送受信器から溶融部に向けて超音波を送信し、溶融部から反射された反射波、又は溶融部を透過した透過波のいずれか一方を検出するようにしている。
【０００４】
すなわち、反射波を検出する場合には一方の溶接チップのみに送受信器を内蔵し、この送受信器で、超音波の送信及び反射波の受信の双方を行う。また、透過波を検出する場合には、一方の溶接チップに送信器を内蔵し、且つ残余の一方の溶接チップに受信器を内蔵して、前記送信器から超音波を送信し、前記受信器で透過波を受信する。
【０００５】
これとは別に、本出願人は、特許文献２において、溶融部の界面の位置を一層高精度に検出可能な装置及び方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２４８４５７号公報
【特許文献２】特開２０１０−３８６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
積層されたワーク同士の厚みが互いに相違する場合や、厚みが同一であっても電気抵抗が互いに相違する場合、各ワークの界面が均等に溶融するとは限らず、寧ろ、相違することが一般的である。厚みが大きいワークや電気抵抗が大きいワークでは、多くのジュール熱が発生するので溶融部が成長し易く、逆に、そうではないワークではジュール熱の発生量が少ないからである。
【０００８】
例えば、いわゆるハイテン鋼（高抵抗ワーク）と軟鋼（低抵抗ワーク）とを積層してスポット接合を行う場合、本発明者の鋭意検討によれば、軟鋼側で形成される溶融部は、略半球形状となる。このような形状の溶融部に超音波を入射しても散乱反射が多く、このため、溶融部からの反射波を検出することが容易ではない。この現象は、溶融部が形成され始めた初期段階で特に顕著である。
【０００９】
従って、特に、反射波のみで溶融部の成長の度合いを精度よく評価することは容易ではない。そこで、図３に示すように、先ず、第１の測定として、ワークＷ１、Ｗ２を挟持する上方の溶接チップ１に第１送受信器２を内蔵し、且つ下方の溶接チップ３に第２送受信器４を内蔵して、第１送受信器２から超音波を送信するとともに、該第１送受信器２で反射波Ｘを検出し且つ第２送受信器４で透過波Ｙを検出する。その後、同一の条件下で、第２の測定として、第２送受信器４から超音波を送信するとともに、該第２送受信器４で反射波を検出し且つ第１送受信器２で透過波を検出することも考えられる（いずれも図示せず）。
【００１０】
しかしながら、同一条件とはいえ、第１の測定と第２の測定とで同一の結果が得られないこともあり、ナゲットの成長度合いを精度よく評価し得るとは言い難い。また、同一条件で測定を２回行うので、検査効率が良好であるとも言い難い。
【００１１】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、溶融部の成長の度合いを精度よく評価することが可能であり、しかも、検査効率を向上し得る溶融部界面位置検出方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明は、互いに当接してスポット溶接される最中のワークに生成する溶融部の瞬間界面の位置を検出する溶融部界面位置検出方法であって、
前記ワークを挟持する第１溶接チップ及び第２溶接チップの中の前記第１溶接チップに設けられた第１送受信器から、前記第２溶接チップに設けられた第２送受信器に向けて第１超音波を送信し、前記第１超音波中の前記ワークから反射された第１反射波を前記第１送受信器で受信するとともに、前記第１超音波中の前記ワークを透過した第１透過波を前記第２送受信器で受信する第１送受信工程と、
前記第１反射波が減衰した後、前記第２送受信器から前記第１送受信器に向けて第２超音波を送信し、前記第２超音波中の前記ワークから反射された第２反射波を前記第２送受信器で受信するとともに、前記第２超音波中の前記ワークを透過した第２透過波を前記第１送受信器で受信する第２送受信工程と、
を有し、
前記第１送受信工程及び前記第２送受信工程を交互に繰り返すことを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、成長途中の溶融部の界面の位置を、第１送受信器側では第１反射波及び第２透過波で検出し、第２送受信器側では第２反射波及び第１透過波で検出するようにしている。すなわち、１つの界面の位置につき、２種類の波で検出を行う。このため、例えば、第１反射波では界面の位置を検出することが容易でない場合であっても、第２透過波で界面の位置を検出することができる。
【００１４】
さらに、第１送受信工程及び第２送受信工程を交互に繰り返すので、界面の位置を第１反射波及び第２透過波（第２反射波及び第１透過波）によってリアルタイムで検出することができる。このため、溶融部の成長の度合いを精度よく、しかも、効率よく評価することが可能となる。
【００１５】
なお、第１送受信工程及び第２送受信工程を交互に繰り返すことを効率よく実行するためには、第１超音波の送信を指令する制御信号と、第２超音波の送信を指令する制御信号との位相差を１８０°とすることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、互いに当接してスポット溶接される最中のワークに生成する溶融部の界面の位置を検出する溶融部界面位置検出装置であって、
スポット溶接装置を構成する第１溶接チップに設けられて第１超音波を送信及び受信可能な第１送受信器と、
前記第１溶接チップとともにスポット溶接を行うための第２溶接チップに設けられて第２超音波を送信及び受信可能な第２送受信器と、
前記第１送受信器及び前記第２送受信器に対して前記第１超音波及び前記第２超音波を個々に送信させる制御信号を発する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記第１超音波中の前記ワークから反射した第１反射波が減衰したことを認識して前記第２超音波を送信させる制御信号を発するとともに、前記第２超音波中の前記ワークから反射した第２反射波が減衰したことを認識して前記第１超音波を送信させる制御信号を発することを繰り返すことを特徴とする。
【００１７】
このような構成とすることにより、上記した第１送受信工程及び第２送受信工程を効率よく実行することができる。すなわち、ワーク内で成長しつつある溶融部の界面の位置を精度よく、且つ効率よく検出することが可能となる。
【００１８】
制御回路は、第１超音波の送信を指令する制御信号と、第２超音波の送信を指令する制御信号との位相差を１８０°として前記２つの制御信号を発するものであることが好ましい。これにより、第１送受信工程及び第２送受信工程を効率よく繰り返させることができるからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、成長途中の溶融部の界面の位置に関し、１箇所について反射波及び透過波の２種類で検出を行うようにしている。このため、例えば、反射波では界面の位置を検出することが容易でない場合であっても、透過波で界面の位置を検出することができるようになる。
【００２０】
また、反射波及び透過波の進行方向を逆向きにした後に戻すことを繰り返すようにしているので、界面の位置をリアルタイムで検出することができる。このため、溶融部の成長の度合いを精度よく、しかも、効率よく評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る溶融部界面位置検出装置の要部概略構成図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｆ）は、本発明の実施の形態に係る溶融部界面位置検出方法を示す概略フローである。
【図３】別の溶融部界面位置検出方法の概略フローである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る溶融部界面位置検出方法につき、それを実施する検出装置との関連で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態に係る溶融部界面位置検出装置（以下、単に検出装置ということもある）１０の要部概略構成図である。この検出装置１０は、スポット溶接装置に付設される。
【００２４】
スポット溶接装置は、図示しないロボットのアーム部先端に配設された開閉可能な図示しない溶接ガンを有する。溶接ガンの先端には、第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４が設けられる。図１に示すように、これら第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４は、互いに積層された２枚のワークＷ１、Ｗ２を挟持する。従って、第１溶接チップ１２の先端は上方のワークＷ１に当接し、第２溶接チップ１４の先端は下方のワークＷ２に当接する。なお、本実施の形態において、下方のワークＷ２はハイテン鋼（高抵抗ワーク）からなり、上方のワークＷ１は軟鋼（低抵抗ワーク）からなる。
【００２５】
第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４には、それぞれ、第１送受信器１６、第２送受信器１８が内蔵されている。これら第１送受信器１６及び第２送受信器１８は、超音波を送信及び受信することが可能である。なお、以下においては、第１送受信器１６から送信された超音波を第１超音波と表記し、第２送受信器１８から送信された超音波を第２超音波と表記する。
【００２６】
第１送受信器１６及び第２送受信器１８は、信号線２０ａ、２０ｂを介して制御回路２２に電気的に接続されている。後述するように、第１超音波及び第２超音波は、制御回路２２から発された制御信号を第１送受信器１６及び第２送受信器１８が受けることに伴って送信される。
【００２７】
本実施の形態に係る溶融部界面位置検出方法は、このように構成された検出装置１０を用い、以下のようにして実施される。
【００２８】
はじめに、互いに積層されたワークＷ１、Ｗ２を前記溶接ガンの第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４の間に挿入する。勿論、この時点では溶接ガンは開いており、従って、第１溶接チップ１２と第２溶接チップ１４は最大に離間している。
【００２９】
次に、前記溶接ガンが閉じられ、第１溶接チップ１２の先端が上方のワークＷ１に当接するとともに、第２溶接チップ１４の先端が下方のワークＷ２に当接する。すなわち、ワークＷ１、Ｗ２が第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４に挟持される。
【００３０】
この挟持の後、制御回路２２は、溶接ガンに対して「第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４に対して電圧を印加する」との制御信号を発する。これと略同時に、本実施の形態に係る溶融部界面位置検出方法の概略フローである図２（ａ）のＣ欄に示すように、第１送受信器１６に対し、「第１超音波を送信する」との制御信号を発する。この制御信号を受けた第１送受信器１６は、図２（ａ）の最上図に示すように、第２送受信器１８に向けて第１超音波を送信する。
【００３１】
第１超音波には横波及び縦波が含まれる。横波の大部分は、ワークＷ１、Ｗ２の界面を透過することができないので、該界面で反射され、第１反射波Ｘ１として第１送受信器１６に戻る。すなわち、第１送受信器１６は第１反射波Ｘ１を受信する。図２（ａ）では溶融部３０が形成される前なので、散乱反射はほとんどない。従って、理論上、第１反射波Ｘ１の速度は、ワークＷ１の厚みの２倍を、第１送受信器１６より超音波が送信されてから該第１送受信器１６が第１反射波Ｘ１を受信するまでの時間で除した値に等しい。
【００３２】
これに対し、縦波の大部分は前記界面を透過することが可能であり、第１透過波Ｙ１として第２溶接チップ１４に入射し、最終的に第２送受信器１８に到達する。すなわち、第２送受信器１８は第１透過波Ｙ１を受信する。理論上、第１透過波Ｙ１の速度は、ワークＷ１の厚みとワークＷ２の厚みとの和を、第１送受信器１６より超音波が送信されてから第２送受信器１８が第１透過波Ｙ１を受信するまでの時間で除した値に等しい。
【００３３】
図２（ａ）のＡ欄、Ｂ欄に示すように、第１送受信器１６は、第２送受信器１８が第１透過波Ｙ１を受信するに先んじて、第１反射波Ｘ１を受信する。第１反射波Ｘ１の強度は、受信初期で最大であり、その後は減衰する。そして、第１反射波Ｘ１の強度が受信初期の強度の１／２０程度に減衰した際、制御回路２２は、図２（ｂ）のＤ欄に示すように、第２送受信器１８に対し、「第２超音波を送信する」との制御信号を発する。この制御信号を受けた第２送受信器１８は、図２（ｂ）の最上図に示すように、第１送受信器１６に向けて第２超音波を送信する。
【００３４】
上記と同様に、第２超音波には横波及び縦波が含まれる。横波の大部分は、ワークＷ１、Ｗ２の界面を透過することができないので、該界面で反射され、第２反射波Ｘ２として第２送受信器１８に戻る。すなわち、第２送受信器１８は第２反射波Ｘ２を受信する。
【００３５】
一方、第２超音波に含まれる縦波の大部分は前記界面を透過することが可能であり、第２透過波Ｙ２として第１溶接チップ１２に入射し、最終的に第１送受信器１６に到達する。すなわち、第１送受信器１６は第２透過波Ｙ２を受信する。
【００３６】
図２（ｂ）のＡ欄、Ｂ欄に示すように、第２送受信器１８は、第１送受信器１６が第２透過波Ｙ２を受信するに先んじて、第２反射波Ｘ２を受信する。第２反射波Ｘ２の強度は、受信初期で最大であり、その後は減衰する。そして、第２反射波Ｘ２の強度が受信初期の強度の１／２０程度に減衰した際、制御回路２２は、図２（ｃ）のＣ欄に示すように、第１送受信器１６に対し、「第１超音波を送信する」との制御信号を発する。この制御信号を受けた第１送受信器１６は、図２（ｃ）の最上図に示すように、第２送受信器１８に向けて第１超音波を再送信する。
【００３７】
このことから諒解されるように、制御回路２２が第１送受信器１６に発する制御信号と、第２送受信器１８に発する制御信号との位相差は、１８０°である。
【００３８】
第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４に電圧が印加され、これら第１溶接チップ１２及び第２溶接チップ１４の間に通電がなされているので、上記した信号制御（第１超音波及び第２超音波の送信）がなされる間、ワークＷ１、Ｗ２の界面がジュール熱に基づいて溶融する。その結果、図２（ｃ）の最上図に示すように、溶融部３０が形成される。
【００３９】
第１超音波に含まれる横波の大部分は、液相である溶融部３０を通過することができない。従って、溶融部３０の界面で反射され、第１反射波Ｘ１として第１送受信器１６に戻る。
【００４０】
この場合、第１送受信器１６より第１超音波が送信されてから該第１送受信器１６が第１反射波Ｘ１を受信するまでの時間は、前回（図２（ａ）参照）の第１超音波の送信から第１反射波Ｘ１の受信に至るまでの時間に比して短い。第１送受信器１６からワークＷ１、Ｗ２の界面までの距離よりも、第１送受信器１６から溶融部３０の界面までの距離の方が小さいからである。
【００４１】
一方、第１超音波に含まれる縦波の大部分は、溶融部３０を透過して第１透過波Ｙ１として第２溶接チップ１４に入射し、第２送受信器１８によって受信される。液相における縦波の伝播速度は、固相における縦波の伝播速度に比して遅いため、第１送受信器１６より第１超音波が送信されてから第１透過波Ｙ１を受信するまでの時間は、前回（図２（ａ）参照）の第１超音波の送信から第１透過波Ｙ１の受信に至るまでの時間に比して長くなる。
【００４２】
第１反射波Ｘ１によってワークＷ１側の溶融部３０の界面の位置を検出し得るとともに、第１透過波Ｙ１によってワークＷ２側の溶融部３０の界面の位置を検出し得る。結局、溶融部３０の成長の度合いを評価することができる。
【００４３】
図２（ｃ）のＡ欄、Ｂ欄に示すように、第１送受信器１６は、第２送受信器１８が第１透過波Ｙ１を受信するに先んじて、第１反射波Ｘ１を受信する。第１反射波Ｘ１の強度は、受信初期で最大であり、その後は減衰する。そして、第１反射波Ｘ１の強度が受信初期の強度の１／２０程度に減衰した際、制御回路２２は、図２（ｄ）のＤ欄に示すように、第２送受信器１８に対し、「第２超音波を送信する」との制御信号を発する。この制御信号を受けた第２送受信器１８は、図２（ｄ）の最上図に示すように、第１送受信器１６に向けて第２超音波を再送信する。
【００４４】
第２超音波に含まれる横波の大部分は、溶融部３０の界面で反射され、第２反射波Ｘ２として第２送受信器１８に戻る。すなわち、第２送受信器１８は第２反射波Ｘ２を受信する。
【００４５】
溶融部３０が成長しているので、第２送受信器１８より第２超音波が送信されてから第２反射波Ｘ２を受信するまでの時間は、前回（図２（ｂ）参照）の第２超音波の送信から第２反射波Ｘ２の受信に至るまでの時間に比して短くなる。これにより、溶融部３０の界面の位置が第２送受信器１８に一層近接していることが分かる。
【００４６】
一方、第２超音波に含まれる縦波の大部分は溶融部３０を透過することが可能であり、第２透過波Ｙ２として第１溶接チップ１２に入射し、最終的に第１送受信器１６に到達する。すなわち、第１送受信器１６は第２透過波Ｙ２を受信する。
【００４７】
第２送受信器１８より第２超音波が送信されてから第１送受信器１６が第２透過波Ｙ２を受信するまでの時間は、前回（図２（ｂ）参照）の第２超音波の送信から第２透過波Ｙ２の受信に至るまでの時間に比して長くなる。溶融部３０が液相であるため、伝播速度が遅くなるからである。
【００４８】
第２反射波Ｘ２によってワークＷ２側の溶融部３０の界面の位置を検出し得るとともに、第２透過波Ｙ２によってワークＷ１側の溶融部３０の界面の位置を検出し得る。結局、溶融部３０の成長の度合いを評価することができる。
【００４９】
図２（ｄ）のＡ欄、Ｂ欄に示すように、第２送受信器１８は、第１送受信器１６が第２透過波Ｙ２を受信するに先んじて、第２反射波Ｘ２を受信する。第２反射波Ｘ２の強度は、受信初期で最大であり、その後は減衰する。そして、第２反射波Ｘ２の強度が受信初期の強度の１／２０程度に減衰した際、制御回路２２は、図２（ｅ）のＣ欄に示すように、第１送受信器１６に対し、「第１超音波を送信する」との制御信号を発する。この制御信号を受けた第１送受信器１６は、図２（ｅ）の最上図に示すように、第２送受信器１８に向けて第１超音波を再送信する。
【００５０】
この際には、溶融部３０がさらに成長しているので、第１送受信器１６より第１超音波が送信されてから第１反射波Ｘ１を受信するまでの時間は、前回（図２（ｃ）参照）の第１超音波の送信から第１反射波Ｘ１の受信に至るまでの時間に比して短くなる。これにより、溶融部３０の界面の位置が第１送受信器１６に一層近接していることが分かる。
【００５１】
また、第１超音波に含まれる縦波の大部分は、溶融部３０を透過して第１透過波Ｙ１として第２溶接チップ１４に入射し、第２送受信器１８によって受信される。液相である溶融部３０が成長しているので、第１送受信器１６より第１超音波が送信されてから第２送受信器１８が第１透過波Ｙ１を受信するまでの時間は、前回（図２（ｃ）参照）の第１超音波の送信から第１透過波Ｙ１の受信に至るまでの時間に比して長くなる。
【００５２】
以上の時間差から、ワークＷ１、Ｗ２側の各々における溶融部３０の界面の移動後の位置を検出し得、結局、溶融部３０の成長の度合いを評価することができる。
【００５３】
図２（ｅ）のＡ欄、Ｂ欄に示すように、第１送受信器１６は、第２送受信器１８が第２透過波Ｙ２を受信するに先んじて、第１反射波Ｘ１を受信する。第１反射波Ｘ１の強度は、受信初期で最大であり、その後は減衰する。そして、第１反射波Ｘ１の強度が受信初期の強度の１／２０程度に減衰した際、制御回路２２は、図２（ｆ）のＤ欄に示すように、第２送受信器１８に対し、「第２超音波を送信する」との制御信号を発する。この制御信号を受けた第２送受信器１８は、図２（ｆ）の最上図に示すように、第１送受信器１６に向けて第２超音波を再送信する。
【００５４】
図２（ｄ）に示されるときよりも溶融部３０が成長しているので、第２送受信器１８より第２超音波が送信されてから該第２送受信器１８が第２反射波Ｘ２を受信するまでの時間は、前回（図２（ｄ）参照）の第２超音波の送信から第２反射波Ｘ２の受信に至るまでの時間に比して短くなる。これにより、溶融部３０の界面の位置が第２送受信器１８に一層近接していることが分かる。
【００５５】
また、第２超音波に含まれる縦波の大部分は、溶融部３０を透過して第２透過波Ｙ２として第１溶接チップ１２に入射し、第１送受信器１６によって受信される。液相である溶融部３０が成長しているので、第２送受信器１８より第２超音波が送信されてから第１送受信器１６が第２透過波Ｙ２を受信するまでの時間は、前回（図２（ｄ）参照）の第２超音波の送信から第２透過波Ｙ２の受信に至るまでの時間に比して長くなる。
【００５６】
この過程において、第１透過波Ｙ１及び第２反射波Ｘ２によってワークＷ２側の溶融部３０の界面の位置を検出し得るとともに、第１反射波Ｘ１及び第２透過波Ｙ２によってワークＷ１側の溶融部３０の界面の位置を検出し得る。結局、溶融部３０の成長の度合いを精度よく評価することができる。
【００５７】
以降も上記した第１超音波・第２超音波の送信を繰り返すことにより、溶融部３０の成長の度合いを評価することができる。
【００５８】
このように、本実施の形態においては、成長しつつある溶融部３０のワークＷ２側の界面を、第１透過波Ｙ１及び第２反射波Ｘ２によって検出し、且つ溶融部３０のワークＷ１側の界面を、第１反射波Ｘ１及び第２透過波Ｙ２によって検出するようにしている。このため、例えば、軟鋼であるワークＷ１側の溶融部３０の界面で散乱反射が生じ、第１反射波Ｘ１が検出され難い状況下であっても、該界面を第２透過波Ｙ２によって検出することが可能となる。従って、溶融部３０の界面の位置を精度よく評価することができる。
【００５９】
しかも、本実施の形態では、第１送受信器１６に対する「第１超音波を送信する」との制御信号と、第２送受信器１８に対する「第２超音波を送信する」との制御信号とで、位相差を１８０°にしている。このため、成長しつつある溶融部３０の界面の位置をリアルタイムで第１反射波Ｘ１及び第２透過波Ｙ２（第２反射波Ｘ２及び第１透過波Ｙ１）によって検出することができるので、界面の位置を高精度且つ効率よく評価することができる。
【００６０】
本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００６１】
例えば、ワークの個数は３枚以上であってもよい。また、異種の金属同士を溶接する場合のみならず、同種の金属同士を溶接するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０…溶融部界面位置検出装置 １２…第１溶接チップ
１４…第２溶接チップ １６…第１送受信器
１８…第２送受信器 ２２…制御回路
３０…溶融部 Ｘ１…第１反射波
Ｘ２…第２反射波 Ｙ１…第１透過波
Ｙ２…第２透過波 Ｗ１、Ｗ２…ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに当接してスポット溶接される最中のワークに生成する溶融部の瞬間界面の位置を検出する溶融部界面位置検出方法であって、
前記ワークを挟持する第１溶接チップ及び第２溶接チップの中の前記第１溶接チップに設けられた第１送受信器から、前記第２溶接チップに設けられた第２送受信器に向けて第１超音波を送信し、前記第１超音波中の前記ワークから反射された第１反射波を前記第１送受信器で受信するとともに、前記第１超音波中の前記ワークを透過した第１透過波を前記第２送受信器で受信する第１送受信工程と、
前記第１反射波が減衰した後、前記第２送受信器から前記第１送受信器に向けて第２超音波を送信し、前記第２超音波中の前記ワークから反射された第２反射波を前記第２送受信器で受信するとともに、前記第２超音波中の前記ワークを透過した第２透過波を前記第１送受信器で受信する第２送受信工程と、
を有し、
前記第１送受信工程及び前記第２送受信工程を交互に繰り返すことを特徴とする溶融部界面位置検出方法。
【請求項２】
請求項１記載の検出方法において、前記第１超音波の送信を指令する制御信号と、前記第２超音波の送信を指令する制御信号との位相差が１８０°であることを特徴とする溶融部界面位置検出方法。
【請求項３】
互いに当接してスポット溶接される最中のワークに生成する溶融部の界面の位置を検出する溶融部界面位置検出装置であって、
スポット溶接装置を構成する第１溶接チップに設けられて第１超音波を送信及び受信可能な第１送受信器と、
前記第１溶接チップとともにスポット溶接を行うための第２溶接チップに設けられて第２超音波を送信及び受信可能な第２送受信器と、
前記第１送受信器及び前記第２送受信器に対して前記第１超音波及び前記第２超音波を個々に送信させる制御信号を発する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記第１超音波中の前記ワークから反射した第１反射波が減衰したことを認識して前記第２超音波を送信させる制御信号を発するとともに、前記第２超音波中の前記ワークから反射した第２反射波が減衰したことを認識して前記第１超音波を送信させる制御信号を発することを繰り返すことを特徴とする溶融部界面位置検出装置。
【請求項４】
請求項３記載の検出装置において、前記制御回路は、前記第１超音波の送信を指令する制御信号と、前記第２超音波の送信を指令する制御信号との位相差を１８０°として前記２つの制御信号を発することを特徴とする溶融部界面位置検出装置。
【請求項１】
互いに当接してスポット溶接される最中のワークに生成する溶融部の瞬間界面の位置を検出する溶融部界面位置検出方法であって、
前記ワークを挟持する第１溶接チップ及び第２溶接チップの中の前記第１溶接チップに設けられた第１送受信器から、前記第２溶接チップに設けられた第２送受信器に向けて第１超音波を送信し、前記第１超音波中の前記ワークから反射された第１反射波を前記第１送受信器で受信するとともに、前記第１超音波中の前記ワークを透過した第１透過波を前記第２送受信器で受信する第１送受信工程と、
前記第１反射波が減衰した後、前記第２送受信器から前記第１送受信器に向けて第２超音波を送信し、前記第２超音波中の前記ワークから反射された第２反射波を前記第２送受信器で受信するとともに、前記第２超音波中の前記ワークを透過した第２透過波を前記第１送受信器で受信する第２送受信工程と、
を有し、
前記第１送受信工程及び前記第２送受信工程を交互に繰り返すことを特徴とする溶融部界面位置検出方法。
【請求項２】
請求項１記載の検出方法において、前記第１超音波の送信を指令する制御信号と、前記第２超音波の送信を指令する制御信号との位相差が１８０°であることを特徴とする溶融部界面位置検出方法。
【請求項３】
互いに当接してスポット溶接される最中のワークに生成する溶融部の界面の位置を検出する溶融部界面位置検出装置であって、
スポット溶接装置を構成する第１溶接チップに設けられて第１超音波を送信及び受信可能な第１送受信器と、
前記第１溶接チップとともにスポット溶接を行うための第２溶接チップに設けられて第２超音波を送信及び受信可能な第２送受信器と、
前記第１送受信器及び前記第２送受信器に対して前記第１超音波及び前記第２超音波を個々に送信させる制御信号を発する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記第１超音波中の前記ワークから反射した第１反射波が減衰したことを認識して前記第２超音波を送信させる制御信号を発するとともに、前記第２超音波中の前記ワークから反射した第２反射波が減衰したことを認識して前記第１超音波を送信させる制御信号を発することを繰り返すことを特徴とする溶融部界面位置検出装置。
【請求項４】
請求項３記載の検出装置において、前記制御回路は、前記第１超音波の送信を指令する制御信号と、前記第２超音波の送信を指令する制御信号との位相差を１８０°として前記２つの制御信号を発することを特徴とする溶融部界面位置検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−７２７９８（Ｐ２０１３−７２７９８Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１３１５０（Ｐ２０１１−２１３１５０）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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