JP3181208B2 - 抵抗接合電極の劣化状態検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗接合電極の劣
化状態検出装置に係り、特に、ハンダ等のメッキが施さ
れた物体の抵抗接合に用いられる抵抗接合電極の劣化状
態を検出する劣化状態検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平６０−２０５３
４５号公報に開示される如く、電極の劣化を、電極間抵
抗の変化に基づいて検出する装置が知られている。電極
の劣化は、電極が使用されるに伴って、電極の形状、特
性等が経時的に変化することにより生ずる。これらの変
化には、電気抵抗の変化を伴うことが多く、その抵抗変
化に基づいて電極の劣化状態を検出し得る場合がある。

【０００３】上記公報記載の装置は、ｐＨ計に用いるガ
ラス電極の劣化を検出することを目的として構成された
装置である。電極間抵抗の変化は、ガラス電極間に所定
流量の交流電流を供給した際に電極間に生ずる電圧降下
（実効値）の変化に基づいて検出される。ｐＨ計に用い
られるガラス電極は、劣化に伴ってガラス膜の抵抗が変
化することから、かかる装置によれば、適切にガラス電
極の劣化状態を検出することができる。

【０００４】ところで、電子部品の製造分野等において
は、ターミナル等を接合する方法として、被接合物に電
流を流した際に生ずる抵抗発熱を利用した接合方法、す
なわち、抵抗接合が知られている。抵抗接合は、抵抗接
合電極間に、互いに接触状態とされた２つの被接合物を
挟持させ、更に、抵抗接合電極間に所定量の電流を流す
ことにより行う。２つの被接合物の界面付近には比較的
大きな電気抵抗が生ずるため、上記の如く電流が流れる
と、被接合物の界面付近に比較的大きな抵抗発熱が生じ
界面の接合が行われることになる。

【０００５】抵抗接合を実行するにあたっては、抵抗接
合電極間に印加する実効電圧、抵抗接合電極間に流れる
実効電流等を管理項目として制御する必要がある。この
ため、抵抗接合装置には、実効電圧、実効電流を検出
し、また制御する機構が備えられている。従って、抵抗
接合電極の劣化を、上述したｐＨ計のガラス電極と同様
に、電極間に発生する実効電圧に基づいて判断すること
ができれば、極めて便利である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電子部品の製造分野で
は、抵抗接合電極の劣化モードとして、抵抗接合電極の
表面に、Ｓｎ（スズ）やハンダ等、被溶接物の表面に施
されたメッキ材が固着するモードが知られている。かか
る劣化は、以下の理由により発生する。

【０００７】すなわち、電子部品の製造分野では、Ｃｕ
（銅）等の高導電材が被接合物として用いられる。この
ため、被溶接物に対して単に電流を流すだけでは抵抗発
熱により十分な発熱量を確保することが困難である。こ
のような場合には、通電時における発熱を補助すること
を目的として、被接合物の表面に比較的導電率の低いハ
ンダメッキ等を施し、また、比較的導電率が低く、固有
抵抗値が高いＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）
等を抵抗接合電極の材質として用いることが行われる。
かかる措置が採られた場合、通電時には、被接合物のみ
でなく、抵抗接合電極自身、及び被接合物の表面におい
て発熱が生じ、抵抗接合に必要な熱量を比較的容易に確
保することができる。しかしながら、被接合物の表面に
融点の低いハンダ等がメッキされた状況下で抵抗接合電
極自身が発熱して高温となると、メッキ材が溶融して抵
抗接合電極に付着する事態が生ずる。そして、その後、
抵抗接合電極が冷却されると、抵抗接合電極表面にハン
ダ等のメッキ材が固着し、上述した劣化が生ずる。

【０００８】上記の如く抵抗接合電極の表面に、ハンダ
等のメッキ材が固着すると、抵抗接合電極と被溶接物と
の接触状態が不安定となり、安定した接合品質の確保が
困難となる。従って、抵抗接合電極にかかる劣化が生じ
た際には、その劣化を検出して、迅速に抵抗接合電極の
研磨等を行う必要がある。

【０００９】ところが、抵抗接合電極の表面にハンダ等
のメッキ材が付着するモードでは、抵抗接合電極自身の
電気抵抗にはさほど大きな変化は生じない。更に、抵抗
接合の過程で、抵抗接合電極表面に固着していたメッキ
材が溶融等した場合には、抵抗接合電極と被接合物との
接触状態も、劣化前の状態とほぼ同等となる。このた
め、上記の抵抗接合電極劣化状態を、抵抗接合電極間に
生ずる実効電圧に基づいて正確に判断することは困難で
ある。この意味で、上記公報に開示される如く、電極間
に生ずる実効電圧に基づいて電極の劣化状態を判断する
手法は、抵抗接合電極の劣化状態を判断する手法として
は必ずしも適切でないことになる。

【００１０】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、抵抗接合電極の、ハンダ等のメッキ材の固着に
起因する劣化状態を、抵抗接合の過程で電極間に生ずる
ピーク電圧に基づいて判断する抵抗接合電極の劣化状態
検出装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、抵抗接合の過程で、抵抗接合電極間に
発生するピーク電圧を検出するピーク電圧検出手段と、
前記ピーク電圧に基づいて、前記抵抗接合電極の劣化状
態を検出する劣化状態検出手段と、を備える抵抗接合電
極の劣化状態検出装置により達成される。

【００１２】本発明において、前記ピーク電圧検出手段
は、抵抗接合の過程で、抵抗接合電極間に発生するピー
ク電圧を検出する。例えば、被接合物表面に施されたメ
ッキが抵抗接合電極に固着する等して、抵抗接合電極の
表面に荒れが生じた場合、抵抗接合電極と被接合物との
接触状態が不安定となり、両者が面接触できない状態が
生ずる。抵抗接合電極と被接合物とが面接触しない状況
下では、両者の接触点に電流が集中するため、抵抗接合
電極と被接合物との界面における電気抵抗が高まる。か
かる状況下では、抵抗接合が開始された後に、一時的に
抵抗接合電極間に大きな電圧が発生する。この点、抵抗
接合電極間に発生するピーク電圧は、抵抗接合電極の劣
化状態を正確に表していることになる。従って、前記劣
化状態検出手段の検出結果は、抵抗接合電極の劣化状態
を正確に表していることになる。

【００１３】また、上記の目的は、請求項２に記載する
如く、上記請求項１記載の抵抗接合電極の劣化状態検出
装置において、前記劣化状態検出手段を、複数の抵抗溶
接の過程のそれぞれについて検出される前記ピーク電圧
の累積和に基づいて、前記抵抗接合電極の劣化状態を検
出するものとした抵抗接合電極の劣化状態検出装置によ
っても達成される。

【００１４】本発明において、前記劣化状態検出手段
は、複数の抵抗接合過程で生ずる抵抗接合電極間のピー
ク電圧を累積して、その累積和に基づいて抵抗接合電極
の劣化状態を検出する。それぞれのピーク電圧には、抵
抗接合電極の劣化状態が反映されているため、その累積
和には、顕著に抵抗接合電極の劣化状態が反映される。
従って、本発明の如く、ピーク電圧の累積和に基づいて
抵抗接合電極の劣化状態を判断した場合、より正確に抵
抗接合電極の劣化状態が検出される。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例である
抵抗接合システムの全体構成図を示す。図１において、
Ｒ端子，Ｓ端子，Ｔ端子は、それぞれ３相交流電源の
Ｒ，Ｓ，Ｔ相に接続される端子である。Ｒ端子，Ｓ端
子，Ｔ端子には、それぞれダイオード１０ａ；１２ａ；
１４ａのアノード端子と、ダイオード１０ｂ；１２ｂ；
１４ｂのカソード端子とが接続されている。これらのダ
イオード１０ａ，１０ｂ；１２ａ，１２ｂ；１４ａ，１
４ｂは、それぞれＲ，Ｓ，Ｔ相の全波整流回路を構成し
ている。

【００１６】ダイオード１０ａ；１２ａ；１４ａのカソ
ード端子は、抵抗接合装置の高圧ライン１６に接続され
ている。また、ダイオード１０ｂ；１２ｂ；１４ｂのア
ノード端子は、抵抗接合装置の低圧ライン１８に接続さ
れている。高圧ライン１６と低圧ライン１８との間に
は、電圧の安定化を図るため、十分に容量の大きなコン
デンサ１９が接続されている。このため、高圧ライン１
６と低圧ライン１８との間の電圧は、ほぼ一定に維持さ
れている。

【００１７】高圧ライン１６と、低圧ライン１８との間
には、また、４つのスイッチング素子２０ａ〜２０ｄか
らなるＨブリッジ回路２０が接続されている。４つのス
イッチング素子２０ａ〜２０ｄは、それぞれ高圧ライン
１６から低圧ライン１８へ向かう電流の流れを許容する
ように、かつ、スイッチング素子２０ａと２０ｄが対角
に、スイッチング素子２０ｂと２０ｄとが対角に位置す
るように配置されている。

【００１８】スイッチング素子２０ａと２０ｂとを接続
する経路、及びスイッチング素子２０ｃと２０ｄとを接
続する経路のそれぞれには、インバータトランス２２の
一次コイル２２ａの一端が接続されている。インバータ
トランス２２の二次コイル２２ｂには、その両端それぞ
れにダイオード２２ｃ又は２２ｄのアノード端子が、ま
た、その中央部にセンタータップ２２ｅが接続されてい
る。

【００１９】本実施例の抵抗接合装置は、一対の抵抗接
合電極２４，２６を備えている。抵抗接合電極２４，２
６は、それぞれ加圧シリンダ２８，３０の一方によっ
て、軸方向に変位可能に保持されている。上述したイン
バータトランス２２のダイオード２２ｃ，２２ｄは、共
にカソード端子において一方の抵抗接合電極２４に接続
されている。また、インバータトランス２２のセンター
タップ２２ｅは、他方の抵抗接合電極２６に接続されて
いる。尚、加圧シリンダ２８，３０は、後述するＣＰＵ
３２の指令に応じて、被接合物を、抵抗接合電極２４，
２６から離間した位置（以下、開放端と称す）と、抵抗
接合電極２４，２６と接触する位置（以下、加圧端と称
す）とに移動させることができる。

【００２０】本実施例の接合装置は、ＣＰＵ３２によっ
てその作動が制御される。ＣＰＵ３２には、図１に示す
如く、電源回路３４、一次電流検出回路３６、インバー
タ駆動回路３８、二次電流検出回路４０、チップ間電圧
検出回路４２、メモリ４４、入力部４６、表示部４８、
及び監視装置５０が接続されている。

【００２１】電源回路３４は、ＣＰＵ３２に駆動電力を
供給する回路であり、上述したＳ端子およびＴ端子より
供給される商用交流を用いて接合装置の制御に必要な所
定の直流電圧を発生する。一次電流検出回路３６は、高
圧ライン１６を流れる電流、すなわち、インバータトラ
ンス２２の一次コイル２２ａを流れる電流を検出する回
路である。図１に示す如く、高圧ライン１６には、その
内部を貫通して流れる電流値に応じた出力を発する電流
検出器、例えばホールＣＴ３６ａが配設されている。一
次電流検出回路３６は、ホールＣＴ３６ａの出力信号に
基づいて高圧ライン１６を流通する電流を検出する。

【００２２】インバータ駆動回路３８は、ＣＰＵ３２か
らの指令に応じてスイッチング素子２０ａ〜２０ｄのオ
ン・オフ状態を切り換える回路である。インバータ駆動
回路３８は、互いに対角に位置する一対のスイッチング
素子２０ａ，２０ｄ、又は２０ｂ，２０ｃが同時にオン
となるように、かつ、そのオン状態が指令を受けた周波
数で交互に変更されるように、スイッチング素子２０ａ
〜２０ｄを駆動する。かかる制御が行われると、インバ
ータトランス２２の一次コイル２２ａの両端に印加され
る電圧は、ＣＰＵ３２から指令される周波数で反転する
ことになる。

【００２３】一次コイル２２ａへの印加電圧が上記の如
く反転すると、二次コイル２２ｂには、その周波数に応
じた交流電圧が励起される。二次コイル２２ｂに交流電
圧が励起されると、二次コイル２２ｂの両端の一方には
センタータップ２２ｅの電位以上の電位が、他方にはセ
ンタータップ２２ｅの電位以下の電位が生ずる。そし
て、本実施例においては、二次コイル２２ｂの両端に生
ずる電位のうち、センタータップ２２ｅの電位以上の電
位が、一方の抵抗接合電極２４に供給され、かつ、セン
タータップ２２ｅの電位が他方の抵抗接合電極２６に供
給される。従って、抵抗接合電極２４，２６間には、抵
抗接合電極２４側が常に正極、抵抗接合電極２６側が負
極の直流電圧が印加されることになる。尚、本実施例に
おいては、周波数１kHz 〜４kHz が実用周波数として設
定可能とされている。

【００２４】抵抗接合電極２４とインバータトランス２
２の二次側コイルとを連通する経路には、トロイダルコ
イル４０ａが配設されている。トロイダルコイル４０ａ
は、その内部を貫通して流れる交流電流の大きさに応じ
た信号を出力するコイルであり、その出力端子は二次電
流検出回路４０に接続されている。二次電流検出回路４
０は、トロイダルコイル４０ａの出力に基づいて、抵抗
接合電極２４に供給される電流の瞬時値を検出して、そ
の値をＣＰＵ３２に供給する。ＣＰＵ３２は、二次電流
検出回路４０から供給される電流の瞬時値に基づいて電
流の実効値を演算する。

【００２５】抵抗接合電極２４，２６には、それぞれチ
ップ間電圧検出回路４２が備える二本のプローブ端子が
接続されている。チップ間電圧検出回路４２は、これら
のプローブ端子から入力される抵抗接合電極２４，２６
の電位に基づいて、両者間に発生する電圧を検出し、そ
の検出値をＣＰＵ３２に供給する。ＣＰＵ３２は、チッ
プ間電圧検出回路４２の検出値に基づいて、抵抗接合電
極２４，２６間に発生する実効電圧を演算する。

【００２６】抵抗接合を実行するにあたっては、被接合
物に応じて、接合電流の通電時間、接合電流の大きさ等
の条件を設定することが必要である。本実施例のシステ
ムでは、これらの条件設定は入力部４６を介して行われ
る。尚、抵抗接合では、抵抗接合電極２４，２６から被
接合物に供給されるエネルギを管理する必要があること
から、条件の入力や、ＣＰＵ３２での制御は、電流、電
圧の実行値を用いて行われることがある。

【００２７】本実施例のシステムは、抵抗接合電極２
４，２６に監視装置５０が接続されている点に特徴を有
している。監視装置５０は、抵抗接合の過程で抵抗接合
電極２４，２６間に作用するピーク電圧に基づいて、抵
抗接合電極２４，２６の劣化状態を検出する装置であ
り、図２に示す構成を有している。

【００２８】図２は、本実施例の要部である監視装置５
０のブロック構成図を示す。同図に示す如く、監視装置
５０は、ＣＰＵ５０ａを中心として構成される装置であ
る。ＣＰＵ５０ａには、電極間電圧検出回路５０ｂ、入
力部５０ｃ、表示部５０ｄ、Ｉ／Ｏポート５０ｅ、及び
メモリ５０ｆが接続されている。

【００２９】電流間電圧検出回路５０ｂは、抵抗接合電
極２４，２６のそれぞれに接続され抵抗接合電極２４，
２６間の電圧を検出する。尚、電極間電圧検出回路５０
ｂは、上述のチップ間電圧検出回路４２で代用すること
も可能である。入力部５０ｃは、ピーク電圧に基づく劣
化検出を行うにあたり、各種のしきい値を入力するため
の装置である。本実施例においては、抵抗接合電極２
４，２６に劣化が生じたか否かを判別するため、抵抗
接合中に抵抗接合電極２４，２６間に発生するピーク電
圧Ｖ_Piの上限値Ｖ_H 、Ｖ_H を超えるピーク電圧Ｖ_Piが
検出された回数Ｃ_M の上限値Ｃ_H 、Ｖ_H を超えるピー
ク電圧Ｖ_Piの累積和の上限値Ｖ_ACC の３つがしきい値と
して用いられる。従って、本実施例においては、上述し
た３つのしきい値Ｖ_H ，Ｃ_H ，Ｖ_ACC が入力部５０ｃか
ら入力されることになる。

【００３０】表示部５０ｄは、上記の如く入力された各
種のしきい値を表示する装置である。メモリ５０ｆは、
ＣＰＵ５０ａで所定の処理を実行するために必要な情報
を記憶するメモリである。また、Ｉ／Ｏポート５０ｅ
は、図２に示すＣＰＵ５０ａと、上記図１に示すＣＰＵ
３２、及び警報装置等の外部装置とを接続するためのイ
ンターフェースである。ＣＰＵ５０ａには、Ｉ／Ｏポー
ト５０ｅを介して起動信号、終了信号が入力され、一
方、ＣＰＵ５０ａで発生された警報信号は、Ｉ／Ｏポー
ト５０を介して警報装置に供給される。

【００３１】図３は、本実施例のシステムの動作を説明
するためのタイムチャートを示す。図３（Ａ）は、図１
に示すＣＰＵ３２から加圧シリンダ２８，３０に対して
出力される電極加圧信号のオン・オフ状態を示す。同図
に示す変化は、接合装置の起動に伴って、時刻ｔ₀ に電
極加圧信号がオフからオンに切り替わった状態を示す。

【００３２】図３（Ｂ）は、電極加圧信号を受けて加圧
シリンダが開放端から加圧端に移動する変化状態を示
す。同図に示す変化は、時刻ｔ₀ に、加圧シリンダ２
８，３０の変位が開始され、それらが時刻ｔ₁ に加圧端
に到達した状態を示す。図３（Ｃ）は、抵抗接合電極２
４，２６を流れる接合電流のオン・オフ状態を示す。接
合電流は、同図に示す如く、加圧シリンダ２８，３０が
加圧端に到達した後、所定時間が経過した時点で通電が
開始される。その後、接合電流は、予め設定された所定
期間が経過した後、時刻ｔ₃ に再びオフとされる。

【００３３】図３（Ｄ）は、監視装置５０の電極間電圧
検出回路５０ｂの動作状態を示す。同図に示す如く、電
極間電圧検出回路５０ｂは、接合電流がオンとされると
同時に電極間電圧の検出を開始し、接合電流がオフとさ
れるまでその検出を持続する。

【００３４】上述の如く時刻ｔ₃ に接合電流がオフとさ
れ、電極間電圧検出回路５０ｂの作動が停止されると、
その後、時刻ｔ₄ に加圧シリンダ２８，３０を開放端へ
移動させるべく電極加圧信号がオフとされる（図３
（Ａ））。そして、電極加圧信号の変化に追従して加圧
シリンダ２８，３０の移動が開始され、時刻ｔ₅ に一連
の接合工程が終了される（図３（Ｂ））。図１に示すＣ
ＰＵ３２、及び図２に示すＣＰＵ５０ａは、接合装置が
起動された後、上記のタイミングで各部が作動するよう
に所定の処理を行っている。

【００３５】ところで、本実施例のシステムにおいて
は、抵抗接合の過程で抵抗接合電極２４，２６間に生ず
るピーク電圧に基づいて、抵抗接合電極２４，２６の劣
化状態が検出される。以下、ピーク電圧に基づいて、抵
抗接合電極２４，２６の劣化状態が正確に把握できる理
由について説明する。

【００３６】図４は、抵抗接合電極２４，２６と、互い
に接触した状態で抵抗接合電極２４，２６間に挟持され
た２つの被接合物５２，５４の拡大図を示す。被接合物
５２，５４は、Ｃｕ（銅）等の高導電材料で構成された
部材であり、その表面にＳｎ（スズ）、又はハンダのメ
ッキが施されている。

【００３７】被接合物５２，５４がＣｕ等の高導電材で
構成されている場合、それらを電流が流れる際に発生す
る抵抗発熱は比較的少量である。このため、かかる状況
下では、単に被接合物５２，５４に電流を流すだけで、
被接合物５２，５４の界面を接合させるために十分な熱
量を得ることは困難である。

【００３８】そこで、本実施例においては、上述の如く
被接合物５２，５４にメッキを施すと共に、抵抗接合電
極２４，２６を、比較的導電率の低いＷ（タングステ
ン）やＭｏ（モリブデン）などで構成している。被接合
物５２，５４にメッキ処理が施されていると、そのメッ
キ部分を電流が流れる際に比較的大きな抵抗発熱が生ず
る。また、抵抗接合電極２４，２６がＷやＭｏ等で構成
されている場合、抵抗接合時に、抵抗接合電極２４，２
６自身が発熱し、被接合物５２，５４の過熱を補助する
とができる。このため、本実施例のシステムによれば、
被接合物５２，５４が高い導電性を有しているにも関わ
らず、抵抗接合によって良好な接合品質を得ることがで
きる。

【００３９】ところで、上記の如く、被接合物５２，５
４の表面に融点の低いＳｎやハンダのメッキが施され、
かつ、抵抗接合電極２４，２６自身が高温となる状況下
では、抵抗接合の過程で被接合物５２，５４表面のメッ
キが溶融し、そのメッキ材が抵抗接合電極２４，２６に
付着する事態が生じ得る。そして、メッキが付着した後
に抵抗接合電極２４，２６が冷却されると、抵抗接合電
極２４，２６の表面にメッキ材が固着した状態が形成さ
れる。

【００４０】図５は、上述の現象によって、その表面に
メッキ材が固着した抵抗接合電極２６と、被接合物５４
との接触部の拡大図を示す。表面にメッキ材が付着する
と、図５に示す如く、抵抗接合電極２６（抵抗接合電極
２４も同様）の表面には荒れが生ずる。この場合、被接
合物５４と抵抗接合電極２６との接触状態は、複数の点
における点接触となる。かかる接触状態で接合電流の通
電が開始されると、接合電流は、抵抗接合電極２６と被
接合物５４とが接触している点に集中し、接合部全面に
おいて良好な接合品質を維持することが困難となる。

【００４１】上記の如く接合電流が局部に集中して流通
する場合、接合電流が抵抗接合電極２６全体に均一に流
れる場合に比して、抵抗接合電極２６と被接合物５４と
の界面における電気抵抗が上昇する。従って、かかる状
況下では、抵抗接合電極２６と被接合物５４とが面接触
している場合に比して、接合電流通電時に、高い抵抗接
合電極間電圧が発生する。

【００４２】しかし、抵抗接合の過程では、接合電流の
通電が継続されるに連れて、抵抗接合電極２４，２６及
び、被接合物５２，５４が昇温され、やがて抵抗接合電
極２４，２６の表面に固着したメッキ材が溶融し、抵抗
接合電極２４，２６と被接合物５２，５４との接触状態
は面接触に移行する。従って、抵抗接合電極２４，２６
の表面にメッキ材が固着した場合に、抵抗接合電極２
４，２６の表面にメッキ材が固着していない場合に比し
て高い抵抗接合電極間電圧が表れるのは、抵抗接合の初
期段階に限られる。このため、抵抗接合電極間電圧を実
効値で比較することによっては、抵抗接合電極２４，２
６の劣化状態を検出することは困難である。

【００４３】これに対して、抵抗接合電極２４，２６に
メッキ材が固着している場合における抵抗接合電極２
４，２６間のピーク電圧は、常に抵抗接合電極２４，２
６と被接合物５２，５４とが点接触状態である場合に発
生する。従って、抵抗接合の過程で、抵抗接合電極２
４，２６間に発生するピーク電圧は、精度良く抵抗接合
電極２４，２６の劣化状態を表していることになる。

【００４４】上記の結論は、図６乃至図９に示す各実験
データから導くこともができる。すなわち、図６は、表
面にメッキ材が付着していない抵抗接合電極２４，２６
（以下、新品電極と称す）を用いて抵抗接合を行った際
の抵抗接合電極間電圧の変化状態を示す。同図における
ピーク電圧は１．１２Ｖである。一方、図７は、表面に
メッキ材が付着した抵抗接合電極２４，２６（以下、劣
化電極と称す）を用いて抵抗接合を行った際の抵抗接合
電極間電圧の変化状態を示す。同図に示すピーク電圧は
１．４４Ｖである。このように、図６及び図７に示す実
験例では、新品電極が用いられた場合と、劣化電極が用
いられた場合で、ピーク電圧に０．３２Ｖの差が認めら
れている。尚、図６及び図７に示す抵抗接合電極間電圧
を実効値で表すと、図６が０．８２Ｖ、図７が０．８６
Ｖとなる。この場合、両者の差が僅かに０．０４Ｖであ
ることから、両者を明確に識別することは困難である。

【００４５】また、図８は、新品電極を用いて５００回
の抵抗接合を行い、各抵抗接合毎に検出された抵抗接合
電極２４，２６間のピーク電圧をヒストグラムに表した
結果を示す。同図に示す全データの平均値は１．２０
Ｖ、全データの分散σは０．０６６である。一方、図９
は、既に２５００回の抵抗溶接に使用された劣化電極を
用いて更に５００回の抵抗接合を行った際に、各抵抗接
合毎に検出された抵抗接合電極２４，２６間のピーク電
圧をヒストグラムに表した結果を示す。同図に示す全デ
ータの平均値は１．３５Ｖ、全データの分散σは０．２
０８である。このように、抵抗接合電極２４，２６が劣
化している場合、高いピーク電圧が検出される頻度が増
し、かつ、ピーク電圧のバラツキ範囲もより広範囲とな
る。

【００４６】上述の如く、抵抗接合の過程で抵抗接合電
極２４，２６間に発生するピーク電圧は、抵抗接合電極
２４，２６の劣化状態を精度良く表している。従って、
本実施例のシステムの如く、抵抗接合電極２４，２６間
に生ずるピーク電圧に基づいて抵抗接合電極２４，２６
の劣化状態を判断すれば、その劣化状態を精度良く検出
することができる。尚、本実施例のシステムでは、抵抗
接合電極２４，２６の劣化状態を監視し、その劣化が、
安定した接合品質を維持することが困難となる程度に進
行した時点で警報を発することとしている。

【００４７】以下、図１０及び図１１を参照して、上記
の機能を実現すべくＣＰＵ５０ａが実行する処理の内容
について説明する。図１０及び図１１は、本実施例にお
いてＣＰＵ５０ａが実行する制御ルーチンの一例のフロ
ーチャートを示す。本ルーチンは、抵抗接合装置が起動
され、接合電流の通電が開始されるタイミングで実行さ
れる。

【００４８】本ルーチンが起動されると、先ずステップ
１００において、抵抗接合電極２４，２６間に発生する
電圧Ｖ_Aiを、所定時間毎（本実施例では０．５msec毎）
にサンプリングする処理が実行される。本ステップの処
理は、接合電流が流通されている間中続行され、ＣＰＵ
３２から接合電流をオフとする指令が発せられた時点で
終了される。

【００４９】ステップ１００の処理が終了すると、次に
ステップ１０２において、今回の抵抗溶接の過程で生じ
た電極間電圧Ｖ_Aiの最大値、すなわち、今回の抵抗接合
の過程におけるピーク電圧Ｖ_Piが求められる。Ｖ_Piが求
まったら、次にステップ１０４において、Ｖ_Pi＞Ｖ_H が
成立するか否かが判別される。Ｖ_H は、上述の如く抵抗
接合電極２４，２６間に発生するピーク電圧Ｖ_Piの上限
値Ｖ_H として入力されるしきい値である。従って、Ｖ_Pi
＞Ｖ_Hが不成立である場合は、今回の抵抗溶接中に正常
でないピーク電圧Ｖ_Piは発生しなかったと判断すること
ができる。この場合、以後、何ら特別な処理を実行する
ことなく、今回のルーチンが終了される。一方、Ｖ_Pi＞
Ｖ_H が成立する場合は、今回の抵抗溶接中に正常でない
ピーク電圧Ｖ_Piが発生したことになる。この場合、以
後、ステップ１０６の処理が実行される。

【００５０】ステップ１０６では、Ｖ_H を超えるＶ_Piが
検出された回数をカウントするカウンタＣ_M がインクリ
メントされる。Ｃ_M は、抵抗接合電極２４，２６を新品
に交換または研磨した際に“０”にリセットされるカウ
ンタである。従って、カウンタＣ_M の値は、現在使用さ
れている抵抗接合電極２４，２６によってＶ_H を超える
Ｖ_Piが検出された回数を表していることになる。

【００５１】上記の処理を終えたら、次にステップ１０
８へ進み、Ｖ_H を超えるＶ_Piの累積和Ｖ_T に、今回検出
されたＶ_Piを加算する処理が行われる。Ｖ_T は、抵抗接
合電極２４，２６を新品に交換または研磨した際に
“０”にリセットされる。従って、累積和Ｖ_T の値は、
現在使用されている抵抗接合電極２４，２６によって発
生されたＶ_H を超えるＶ_Piの累積和を表していることに
なる。

【００５２】ステップ１０８の処理を終えたら、続くス
テップ１１０において、カウンタＣ _M が、しきい値Ｃ_H
を超えているか否かが判別される。しきい値Ｃ_H は、上
述の如く、Ｖ_H を超えるピーク電圧Ｖ_Piが検出された回
数Ｃ_M についての上限値である。より具体的には、被接
合物５２，５４の接合状態を適正に維持するための管理
値として、実績等に基づいて決定される値である。

【００５３】従って、Ｃ_M ＞Ｃ_H が成立する場合は、抵
抗接合電極２４，２６に既に劣化が生じており、メンテ
ナンスが必要であると判断することができる。この場
合、以後、ステップ１１２において、警報出力１が出力
された後、ステップ１１４の処理が実行される。一方、
未だＣ_M ＞Ｃ_H が不成立である場合は、抵抗接合電極２
４，２６のメンテナンスは未だ必要ではないと判断する
ことができる。この場合、ステップ１１２がジャンプさ
れ、ステップ１１０に次いでステップ１１４の処理が実
行される。

【００５４】ステップ１１４では、Ｖ_H を超えるピーク
電圧Ｖ_Piの累積和Ｖ_T が、しきい値Ｖ_ACC を超えている
か否かが判別される。しきい値Ｖ_ACC は、上述の如く、
Ｖ_Piの累積和Ｖ_T の上限値として設定された値である。
より具体的には、上述のＣ_Hと同様に、被接合物５２，
５４の接合状態を適正に維持するための管理値として、
実績等に基づいて決定される値である。

【００５５】従って、Ｖ_T ＞Ｖ_ACC が成立する場合は、
抵抗接合電極２４，２６に既に劣化が生じており、メン
テナンスが必要であると判断することができる。この場
合、以後、ステップ１１６において、警報出力２が出力
された後、図１１に示すステップ１１８へ進む。一方、
未だＶ_T ＞Ｖ_ACC が不成立である場合は、抵抗接合電極
２４，２６のメンテナンスは未だ必要ではないと判断す
ることができる。この場合、ステップ１１６がジャンプ
され、ステップ１１４に次いでステップ１１８の処理が
実行される。

【００５６】ステップ１１８では、本実施例のシステム
を使用するオペレータによって、カウンタＣ_M をリセッ
トする操作がなされたか否かが判別される。本ステップ
の条件は、警報出力１が出力されていない場合、及び警
報出力１が出力された後、オペレータがその警報に対す
る措置を行っていない場合には不成立と判断される。か
かる場合には、ステップ１２０〜１２４がジャンプさ
れ、次いでステップ１２６の処理が実行される。

【００５７】ステップ１２６では、本実施例のシステム
を使用するオペレータによって、累積和Ｖ_T をリセット
する操作がなされたか否かが判別される。本ステップの
条件は、警報出力２が出力されていない場合、及び警報
出力２が出力された後、オペレータがその警報に対する
措置を行っていない場合には不成立と判断される。かか
る場合には、ステップ１２８〜１３２がジャンプされ、
次いでステップ１３４の処理が実行される。

【００５８】ステップ１３４では、何らかの警報が出力
されているか否かが判別される。その結果、何らの警報
も出力されていないと判別された場合は、今回のルーチ
ンが終了され、以後、抵抗接合装置が起動される毎に、
上記ステップ１００以降の処理が繰り返し実行されるこ
とになる。一方、何れかの警報が出力されていると判別
される場合は、上記ステップ１１８以降の処理が再び実
行されることになる。

【００５９】上記ステップ１１０においてＣ_M ＞Ｃ_H が
成立すると判別され、ステップ１１２で警報出力１が出
力された後に、オペレータによってカウンタＣ_M をリセ
ットする操作がなされると、ステップ１１８の条件が成
立し、以後、ステップ１２０の処理が実行される。

【００６０】ステップ１２０では、警報出力１が出力さ
れているか否かが判別される。その結果、未だ警報出力
１が出力されている場合は、ステップ１２２において警
報出力１の出力が停止された後、ステップ１２４でカウ
ンタＣ_M をリセットする処理が実行される。一方、ステ
ップ１２０で、既に警報出力１が出力されていないと判
別される場合は、ステップ１２２がジャンプされ、ステ
ップ１２０に次いで直接ステップ１２４の処理が実行さ
れる。

【００６１】また、上記ステップ１１４においてＶ_T ＞
Ｖ_ACC が成立すると判別され、ステップ１１２で警報出
力２が出力された後に、オペレータによって累積和Ｖ_T
をリセットする操作がなされると、ステップ１２６の条
件が成立し、以後、ステップ１２８の処理が実行され
る。

【００６２】ステップ１２８では、警報出力２が出力さ
れているか否かが判別される。その結果、未だ警報出力
２が出力されている場合は、ステップ１３０において警
報出力２の出力が停止された後、ステップ１３２で累積
和Ｖ_T をリセットする処理が実行される。一方、ステッ
プ１２８で、既に警報出力２が出力されていないと判別
される場合は、ステップ１３０がジャンプされ、ステッ
プ１２８に次いで直接ステップ１３０の処理が実行され
る。

【００６３】上記の処理によれば、抵抗接合電極２４，
２６が新品に交換された後、抵抗接合電極２４，２６の
劣化が進行し、安定した接合品質を得るために許容し得
る範囲を超えて頻繁にしきい値Ｖ_H を超えるピーク電圧
が検出されるようになると、警報出力１又は警報出力２
が出力される。そして、その警報は、オペレータによっ
てリセット操作がなされるまで、継続して出力される。

【００６４】このため、本実施例のシステムによれば、
抵抗接合電極２４，２６のメンテナンスの必要性を、適
切にオペレータに対して表示することができる。尚、
Ｗ、Ｍｏ等の電極は、ハンダ等のメッキ材に比して十分
な硬度を有していることから、劣化状況さえ検出するこ
とができれば、研磨等により抵抗接合電極２４，２６を
適正な状態に維持することは比較的容易である。この
点、本実施例のシステムは、容易に、かつ確実に、抵抗
接合電極２４，２６を良好な状態に維持することができ
るという利益を有していることになる。

【００６５】ところで、上記の実施例においては、累積
和Ｖ_T が所定のしきい値Ｖ_ACC を超えたか否かに基づい
て警報出力２を出力するか否かを判断することとしてい
るが、本発明はこれに限定されるものではなく、例え
ば、累積和Ｖ_T を抵抗接合の実行回数で除して平均ピー
ク電圧を算出し、その値を用いて同様の判別を行うこと
としても良い。

【００６６】尚、上記の実施例においては、ＣＰＵ５０
ａが上記ステップ１００及び１０２の処理を実行するこ
とにより前記したピーク電圧検出手段が、上記ステップ
１０４〜１１６の処理を実行することにより前記請求項
１記載の劣化状態検出手段が、また、特に上記ステップ
１０８、１１４、１１６の処理を実行することにより前
記請求項２記載の劣化状態検出手段が実現されている。

【００６７】ところで、上記の実施例においては、Ｃ_M
が所定値Ｃ_H を超えた場合、および、Ｖ_T が所定値Ｖ
_ACC を超えた場合に電極の劣化を判定することとしてい
るが、Ｖ_T ×Ｃ_M が所定値を超えた場合に電極の劣化を
判断することとしてもよい。また、上記の実施例では、
監視装置５０を抵抗接合装置の制御装置と別に設けた構
成で説明したが、監視装置５０のＣＰＵ５０ａ、電極間
電圧検出回路５０ｂ、入力部５０ｃ、Ｉ／Ｏポート５０
ｅ、メモリ５０ｆを抵抗接合装置の制御装置のＣＰＵ３
２、電極間電圧検出回路４２、入力部４６、Ｉ／Ｏポー
ト４９、メモリ４４で代用することも可能である。

【００６８】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、抵抗接合の過程で抵抗接合電極間に生ずるピーク電
圧に基づいて、抵抗接合電極の劣化状態が検出される。
ここで、抵抗接合電極間に発生するピーク電圧は、正確
に抵抗接合電極の劣化状態に対応している。このため、
本発明に係る抵抗接合電極の劣化状態検出装置によれ
ば、精度良く抵抗接合電極の劣化状態を検出することが
できる。

【００６９】請求項２記載の発明によれば、複数の抵抗
接合過程で生ずる抵抗接合電極間のピーク電圧の累積和
に基づいて抵抗接合電極の劣化状態が検出される。ピー
ク電圧の累積和には、抵抗接合電極の劣化状態が顕著に
反映されている。従って、本発明に係る抵抗接合電極の
劣化状態検出装置によれば、上記請求項１記載の発明に
比して、更に精度良く抵抗接合電極の劣化状態を検出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシステム構成図である。

【図２】本発明の一実施例の要部である監視装置のブロ
ック構成図である。

【図３】本発明の一実施例のシステムの動作を説明する
ためのタイムチャートである。

【図４】本発明の一実施例の抵抗接合電極の拡大図であ
る。

【図５】本発明の一実施例の抵抗接合電極の劣化状態に
おける拡大図である。

【図６】新品電極を使用した場合の電極間電圧の変化状
態を表す図である。

【図７】劣化電極を使用した場合の電極間電圧の変化状
態を表す図である。

【図８】新品電極を使用した場合の電極間ピーク電圧の
ヒストグラムである。

【図９】劣化電極を使用した場合の電極間ピーク電圧の
ヒストグラムである。

【図１０】本発明の一実施例において実行される制御ル
ーチンの一例のフローチャート（その１）である。

【図１１】本発明の一実施例において実行される制御ル
ーチンの一例のフローチャート（その２）である。

【符号の説明】

２４，２６ 抵抗接合電極 ２８，３０ 加圧シリンダ ５０ 監視装置 ３２ ５０ａ ＣＰＵ ５０ｂ 電極間電圧検出回路 ５２，５４ 被接合物

フロントページの続き (72)発明者 菊池 博 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 茂呂 享司 千葉県野田市二ツ塚95番地の３ ミヤチ テクノス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−70484（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−279287（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−132251（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/02 B23K 11/24 336 G01N 27/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗接合の過程で、抵抗接合電極間に発
   生するピーク電圧を検出するピーク電圧検出手段と、 前記ピーク電圧に基づいて、前記抵抗接合電極の劣化状
   態を検出する劣化状態検出手段と、 を備えることを特徴とする抵抗接合電極の劣化状態検出
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の抵抗接合電極の劣化状態
   検出装置において、 前記劣化状態検出手段は、複数の抵抗溶接の過程のそれ
   ぞれについて検出される前記ピーク電圧の累積和に基づ
   いて、前記抵抗接合電極の劣化状態を検出することを特
   徴とする抵抗接合電極の劣化状態検出装置。