CN115582642A - 点焊的焊接质量判定系统、焊接质量判定方法、熔核直径推定系统及熔核直径推定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焊接质量判定系统，其判定利用一对电极对被焊接构件加压并通电的点焊的焊接质量的好坏，该焊接质量判定系统具备：驱动部，其通过沿与所述电极的位移方向相同的方向线性动作，来驱动所述一对电极中的至少一个；检测部，其检测所述一对电极的电极间位移量；以及判定部，其基于由所述检测部检测出的通电中的所述电极间位移量，来判定焊接质量的好坏。

Description

点焊的焊接质量判定系统、焊接质量判定方法、熔核直径推定 系统及熔核直径推定方法

技术领域

本发明涉及点焊的焊接质量判定系统、焊接质量判定方法、熔核直径推定系统及熔核直径推定方法。

背景技术

在车辆的生产工序中，进行以下点焊：通过利用一对电极对车身、部件等被焊接构件加压并在这一对电极之间进行通电，使被焊接构件熔化而进行焊接。然而，在点焊中，焊接部通常不会出现在外观上，很难从外观判定焊接质量。

因此，例如，日本特开2001-300738中公开了一种技术，即，在利用由伺服电机的旋转运动驱动的电极对被焊接构件加压并通电的点焊中，检测由被焊接构件的热膨胀导致的相同电极的位移量，根据位移量的值判定焊接质量。

发明内容

在此，关于这种利用由伺服电机的旋转运动驱动的电极对被焊接构件加压并通电的点焊的焊接质量的判定，发明人发现了以下问题。

对于前述根据电极的位移量判定焊接质量的技术，其根据电极的位移量来检测被认为影响焊接质量的焊接中加工点处发生的行为(例如，热膨胀等)，从而判定焊接质量。因此，希望能够根据电极的位移量高精度地检测加工点处发生的行为。

然而，在点焊中，在由伺服电机的旋转运动而驱动电极的主流电动伺服方式的情况下，由于具备将伺服电机的旋转驱动力转换为沿上下方向驱动的线性驱动力的滚珠丝杠，而滚珠丝杠在旋转时会滑动，因此会产生由旋转导致的滑动阻力。结果，由于该滑动阻力会影响电极的位移量，因此，无法根据电极的位移量而高精度地检测被认为影响焊接质量的焊接中加工点处发生的行为。即，存在由旋转导致的滑动阻力成为干扰、焊接质量的判定精度降低的问题。

本发明是鉴于以上情况而完成的，提供能够高精度地判定点焊的质量的焊接质量判定系统和焊接质量判定方法、以及能够高精度地推定点焊的熔核直径的熔核直径推定系统和熔核直径推定方法。

本发明的一个方面所涉及的焊接质量判定系统判定利用一对电极对被焊接构件加压并通电的点焊的焊接质量的好坏，该焊接质量判定系统具备：

驱动部，其通过沿与所述电极的位移方向相同的方向线性动作，来驱动所述一对电极中的至少一个；

检测部，其检测所述一对电极的电极间位移量；以及

判定部，其基于由所述检测部检测出的通电中的所述电极间位移量，来判定焊接质量的好坏。

根据该构成，通过利用沿与电极的位移方向相同的方向线性动作并驱动电极的驱动部，抑制了通电时产生的滑动阻力。因而，能够根据电极间位移量高精度地检测焊接中加工点处的行为，能够高精度地判定点焊的质量。

在上述方面的焊接质量判定系统中，所述驱动部可以是线性电机。根据该构成，能够更高精度地控制电极的加压力。

在上述方面的焊接质量判定系统中，所述判定部可以构成为，当通电中的所述一对电极沿远离方向的所述电极间位移量为规定值以下时，判定焊接质量为坏。根据该构成，在通电中发生被焊接构件熔化不充分的情况下，能够高精度地判定点焊的质量。

在上述方面的焊接质量判定系统中，所述判定部可以构成为，当通电中的所述一对电极沿接近方向的所述电极间位移量为规定值以上时，判定焊接质量为坏。根据该构成，在通电中被焊接构件产生大量飞溅的情况下，能够高精度地判定点焊的质量。

在上述方面的焊接质量判定系统中，所述判定部可以构成为，基于通电中的所述一对电极沿接近方向的所述电极间位移量，推定所述被焊接构件上形成的熔核直径，基于该熔核直径，判定焊接质量的好坏。根据该构成，通过设定期望的熔核直径，能够基于熔核直径高精度地判定点焊的质量。

在上述方面的焊接质量判定系统中，所述判定部可以构成为，将所述电极间位移量大时的熔核直径推定为比所述电极间位移量小时的熔核直径小的值。根据该构成，通过更高精度地推定熔核直径并设定期望的熔核直径，能够基于熔核直径高精度地判定点焊的质量。

在上述方面的焊接质量判定系统中，所述判定部可以构成为，到所述驱动部使所述电极从所述被焊接构件退回开始之前，判定焊接质量的好坏。根据该构成，通过在电极退回之前判定，在焊接质量为坏的情况下，能够不使电极退回而直接重新通电等高效地处理。

在上述方面的焊接质量判定系统中，可以构成为，当由所述判定部判定为焊接质量为坏时，到所述驱动部开始所述退回之前，利用所述一对电极再次进行通电。根据该构成，在电极退回之前判定，在焊接质量为坏的情况下，能够不使电极退回而直接重新通电，进行高效处理。

此外，本发明的一个方面所涉及的焊接质量判定方法判定点焊的焊接质量的好坏，该焊接质量判定方法具备：

驱动步骤，其中，通过沿与电极的位移方向相同的方向线性动作，来驱动一对电极中的至少一个；

加压通电步骤，其中，利用所述一对电极对被焊接构件加压并通电；

检测步骤，其中，检测所述一对电极的电极间位移量；以及

判定步骤，其中，基于由所述检测步骤检测出的通电中的所述电极间位移量，来判定焊接质量的好坏。

此外，本发明的一个方面所涉及的熔核直径推定系统推定利用一对电极对被焊接构件加压并通电的点焊的熔核直径，该熔核直径推定系统具备：

驱动部，其通过沿与所述电极的位移方向相同的方向线性动作，来驱动所述一对电极中的至少一个；

检测部，其检测所述一对电极的电极间位移量；以及

推定部，其基于由所述检测部检测出的通电中的所述一对电极沿接近方向的所述电极间位移量，推定在所述被焊接构件上形成的熔核直径。

根据该构成，通过利用沿与电极的位移方向相同的方向线性动作并驱动电极的驱动部，抑制了通电时产生的滑动阻力。因而，根据电极沿接近方向的电极间位移量，能够高精度地推定在被焊接构件上形成的熔核直径。

此外，本发明的一个方面所涉及的熔核直径推定方法推定点焊的熔核直径，该熔核直径推定方法具备：

驱动步骤，其中，通过沿与电极的位移方向相同的方向线性动作，来驱动一对电极中的至少一个；

加压通电步骤，其中，利用所述一对电极对被焊接构件加压并通电；

检测步骤，其中，检测所述一对电极的电极间位移量；以及

推定步骤，其中，基于由所述检测步骤检测出的通电中的所述一对电极沿接近方向的所述电极间位移量，推定在所述被焊接构件上形成的熔核直径。

根据本发明，能够提供能够高精度地判定点焊的质量的焊接质量判定系统和焊接质量判定方法、以及能够高精度地推定点焊的熔核直径的熔核直径推定系统和熔核直径推定方法。

附图说明

参考附图对本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术上和工业上的意义进行说明，附图中相同的标号表示相同部件。

图1是示出第一实施方式所涉及的焊接质量判定系统的硬件构成的概要的图。

图2是示出第一实施方式所涉及的焊接质量判定系统的功能构成的图。

图3A是用于说明电极间位移量与熔核直径的关系的示意图。

图3B是用于说明电极间位移量与熔核直径的关系的示意图。

图4是示出第一实施方式所涉及的焊接质量判定系统中的焊接质量判定处理的流程的流程图。

图5是示意性示出焊接质量判定处理的流程中的电极间位移量的变化情况的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的具体实施方式进行详细说明。但是，本发明并非限定于以下实施方式。此外，为了使说明明确，以下记载及附图被适当地简化。

＜第一实施方式＞

首先，对第一实施方式所涉及的焊接质量判定系统100进行说明。图1是示出本实施方式所涉及的焊接质量判定系统100的硬件构成的概要的图。

如图1所示，焊接质量判定系统100具备：焊枪200，其对工件(被焊接构件)201进行点焊；以及诊断装置300，其进行基于焊枪200的焊接的质量判定或熔核直径的推定。

焊枪200具备：线性电机(驱动部)203，其通过沿与电极202的位移方向相同的方向线性动作，而驱动夹持工件201并进行加压通电的一对电极202中的至少一个；以及线性编码器(检测部)204，其检测一对电极202的电极间位移量。作为具体例，如图1所示，一对电极202由一对焊枪臂205保持，上侧的焊枪臂205由于线性电机203的线性动作而上下移动，从而能够驱动上侧的电极202。此外，线性电机203设置有检测其线性位置的线性编码器204，由此，能够检测一对电极202的电极间位移量。在此说明了驱动上侧的电极202的例子，但也可以驱动下侧的电极202，此外，还可以驱动这两种电极202。

线性电机203是没有旋转轴的电机，驱动方式没有限定，例如，通过磁铁的排斥和吸引沿与电极202的位移方向相同的方向线性动作而驱动电极202。因此，与将伺服电机的旋转驱动力转换为线性驱动力的现有方式相比，能够减小电极驱动时的滑动阻力，即能够减小检测电极间位移量时的干扰。因而，能够根据通电中的电极间位移量高精度地检测焊接中的加工点处发生的行为。此外，通过使用电机，与使用气缸等情况相比，能够高精度地控制加压力。

诊断装置300具有个人计算机等一般信息处理装置所具有的计算机资源。具体地，具备CPU(Central Processing Unit)301、ROM(Read Only Memory)302、RAM(RandomAccess Memory)303、HDD(Hard Disk Drive)304、以及输入/输出接口(I/F)305。需要说明的是，在这里，说明了诊断装置300的各个部分由一般信息处理装置实现的例子，这些一部分或全部功能也可以并入控制焊枪200的控制装置等中，也可以在边缘(エッジ)、云等外部装置中实现。

CPU 301是综合控制诊断装置300的微处理器。具体地，读取存储于ROM 302、HDD304的、在本实施方式中执行的各种控制程序，执行在RAM 303上展开的这些程序。在这里，作为存储装置，可以具备SSD(Solid State Drive)来代替HDD 304，或除HDD 304之外还具备SSD。

输入/输出接口305进行诊断装置300与外部的输入/输出。例如，可以具备显示关于焊接质量的信息的显示器等输出装置、和供操作者使用的输入装置。

接下来，说明本实施方式所涉及的焊接质量判定系统100的功能构成。图2是示出本实施方式所涉及的焊接质量判定系统100的功能构成的图。

如图2所示，焊接质量判定系统100在诊断装置300中具备判定部401和推定部402，作为功能构成。这些部分通过由CPU 301执行存储于ROM 302等的各种控制程序而发挥作用。此外，这些功能的一部分或全部的功能可以由硬件电路来实现。

判定部401基于由线性编码器204检测到的、一对电极202在通电中的电极间位移量，来判定焊接质量的好坏。在这里，在点焊的通电中，会产生影响焊接质量的被焊接构件的热膨胀或飞溅，这些的产生会导致电极间位移量变化，因此，基于通电中的电极间位移量，能够判定焊接质量的好坏，具体的判定方法将在后面描述。此外，判定部401还可以具备以下功能：基于由后述推定部402推定的在工件201上形成的熔核直径，判定焊接质量的好坏。在该情况下，例如，作业员等预先设定应将焊接质量判定为好的规定范围的熔核直径，在被推定的熔核直径落入所设定的规定范围内的情况下，判定焊接质量为好，落在范围外的情况下，判定焊接质量为坏，从而能够判定焊接质量的好坏。此外，作业员等可以预先设定期望的熔核直径的值，根据被推定的熔核直径是否在距该值规定的范围内，而判定焊接质量的好坏。

推定部402基于由线性编码器204检测到的、通电中的电极202沿接近方向的电极间位移量，推定在工件201上形成的熔核直径。在这里，发明人在本发明中发现，通电中的一对电极202沿接近方向的电极间位移量与在工件201上形成的熔核直径之间存在相关关系。

利用图3A和3B来具体说明上述关系。图3A是示出在工件201上形成正常的熔核直径A的熔核501的状态的示意图，图3B是示出形成比正常时小的熔核直径B的熔核501的状态的示意图。如果在点焊的通电中大量产生熔化的工件201飞散的飞溅，则如图3B所示，工件201的板厚大幅减小，在工件201上形成的熔核501的熔核直径B小于图3A所示的正常的熔核直径A。此时，随着工件201的板厚的减小，一对电极202沿接近方向的电极间位移量变大。因此，由于存在如果电极间位移量变大、则在工件201上形成的熔核直径变小的关系，因此，通过将通电中的一对电极202沿接近方向的电极间位移量与在工件201上形成的熔核直径的关系(例如，关于这些值的比例的关系式等)预先存储在诊断装置300中，能够基于通电中的一对电极202沿接近方向的电极间位移量，来高精度地推定在工件201上形成的熔核直径。

此外，在这里，作为焊接质量判定系统100的功能构成，说明了具备推定熔核直径的推定部402的例子，但也可以具有不具备推定部402的功能构成。即，在基于通电中的电极间位移量来判定焊接质量的好坏时，推定在工件201上形成的熔核直径的推定部402不是必须的构成。另一方面，在将本发明作为熔核直径推定系统来实现的情况下，可以具有不具备判定焊接质量的好坏的判定部401的功能构成。即，在基于通电中的一对电极202沿接近方向的电极间位移量来推定在工件201上形成的熔核直径的情况下，例如，由于作业员等也可以根据被推定的熔核直径另外判断焊接质量，因此，判定焊接质量的好坏的判定部401不是必须的构成。

接下来，说明本实施方式所涉及的焊接质量判定系统100中的焊接质量判定处理的流程，即焊接质量判定方法。图4是本实施方式所涉及的焊接质量判定处理的流程图。本流程在已确定进行焊接质量的判定的焊接点的状态下开始。

首先，通过线性电机203使上侧的电极202下降，与工件201接触，开始加压(S11)。接下来，以规定的加压力保持加压一定时间后(S12)，经由电极202开始通电(S13)。然后，通电一定时间后，通电结束(S14)。在这里，加压力和通电电流等是基于规定的加工程序等而适当确定、执行的。

接下来，在S15中，基于在S13-S14的通电中由线性编码器204检测到的电极间位移量，由判定部401判定焊接质量的好坏。在焊接质量被判定为好的情况下，前进至S16，上侧的电极202从工件201退回，本流程结束。另一方面，在焊接质量被判定为坏的情况下，前进至S13，再次通电。这样，通过在S16中电极202退回之前进行焊接质量的判定，能够在例如因熔化不充分等而将焊接质量判定为坏的情况下，通过再次通电，高效地执行修正，而无需使电极202退回和重新下降。另一方面，即使在焊接质量为坏的情况下，也可以不再次通电而前进至S16，相同地结束本流程。需要说明的是，虽然在本流程中省略，但可以增加将这些焊接质量的好坏的判定结果输出至输入/输出接口305的工序。

此外，在这里，作为焊接质量判定处理的流程，说明了S15中判定焊接质量的好坏的工序，但是在将本发明作为熔核直径推定方法来实现的情况下，在S15中，代替焊接质量的好坏判定或者除此之外，由推定部402进行推定在工件201上形成的熔核直径的处理。然后，前进至S16，上侧的电极202从工件201退回，本流程结束。

接下来，说明具体的焊接质量的判定例。图5是示意性示出前述焊接质量判定处理的流程中的电极间位移量的变化情况的说明图。在这里，作为判定例，举出以下4个例子进行说明：如图5(a)-(d)所示，(a)未产生飞溅、熔化也适当的应判定为好的焊接处理；(b)虽然未产生飞溅但熔化浅、应判定为坏的焊接处理；(c)虽然产生飞溅但在容许范围内、应判定为好的焊接处理；(d)产生大量飞溅、应判定为坏的焊接处理。

在时刻t0，上侧的电极202的下降开始，从时刻t1开始保持加压，上侧的电极202的下降停止。接着，在时刻t2，开始通电，将此时的电极间位移量设为d0。

首先，对于熔化适当的焊接处理(a)，在紧接时刻t2之后，由于工件201的热膨胀，一对电极202沿远离方向的电极间位移量以d0为基准变大。另一方面，对于熔化浅的焊接处理(b)，由于工件201的热膨胀变小，因此沿远离方向的电极间位移量变小。因此，通过预先设定规定阈值，在通电中的一对电极202沿远离方向的电极间位移量在阈值以下的情况下，将焊接质量判定为坏，能够高精度地判定因熔化不充分导致的质量不良。

接着，对于未产生飞溅的焊接处理(a)和(b)，在直到通电结束的时刻t3为止，沿远离方向的电极间位移量维持不变，与此相对，对于产生飞溅的焊接处理(c)和(d)，由于工件201熔化并飞散，板厚减小，因此一对电极202沿接近方向的电极间位移量以d0为基准急剧变大。特别地，由于沿接近方向的电极间位移量取决于飞溅的产生量，因此，通过预先设定规定阈值，例如，在虽然产生飞溅但在容许范围内的焊接处理(c)的情况下，通电中的电极202沿接近方向的电极间位移量变为阈值以下，能够将焊接质量判定为好，在产生大量飞溅的焊接处理(d)的情况下，通电中的电极202沿接近方向的电极间位移量变为阈值以上，将焊接质量判定为坏，能够高精度地判定因飞溅的产生而导致的质量不良。此外，如前所述，由于通电中的一对电极202沿接近方向的电极间位移量与在工件201上形成的熔核直径之间存在电极间位移量变大则熔核直径变小的关系，因此，基于通电中的一对电极202沿接近方向的电极间位移量，能够推定在工件201上形成的熔核直径。此外，通过预先设定期望的熔核直径，能够基于被推定的熔核直径来高精度地判定焊接质量。

接着，在时刻t3，如果通电结束，则热膨胀的工件201收缩，在时刻t4，使上侧的电极202从工件201退回。

如以上所说明的，根据本实施方式所涉及的焊接质量判定系统100，通过使用通过线性移动而驱动电极202的线性电机203，抑制了通电时产生的滑动阻力，能够根据电极间位移量而高精度地检测焊接中的加工点处的行为。结果，能够根据检测到的电极间位移量而高精度地判定因熔化不充分或飞溅的产生导致的焊接质量的不良，并且能够高精度地推定在工件201上形成的熔核直径。

＜其他实施方式＞

在第一实施方式中，作为驱动部，以线性电机203为例进行了说明，但除线性电机203之外，只要通过线性移动而驱动电极202即可，具体地，也可以使用气缸、液压缸等作为驱动部。此外，在该情况下，通过在一对焊枪臂205中的至少一个设置应变仪等，能够检测一对电极202的电极间位移量。

需要说明的是，本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离主旨的范围内适当变更。例如，除了焊接质量判定系统、焊接质量判定方法、熔核直径推定系统、熔核直径推定方法之外，也可以以焊接质量判定装置、熔核直径推定装置、实现这些方法的计算机程序等各种方式实现。

Claims (11)

1.一种焊接质量判定系统，其判定利用一对电极对被焊接构件加压并通电的点焊的焊接质量的好坏，该焊接质量判定系统具备：

驱动部，其通过沿与所述电极的位移方向相同的方向线性动作，来驱动所述一对电极中的至少一个；

检测部，其检测所述一对电极的电极间位移量；以及

判定部，其基于由所述检测部检测出的通电中的所述电极间位移量，来判定焊接质量的好坏。

2.根据权利要求1所述的焊接质量判定系统，其中，所述驱动部为线性电机。

3.根据权利要求1或2所述的焊接质量判定系统，其中，

当通电中的所述一对电极沿远离方向的所述电极间位移量为规定值以下时，所述判定部判定焊接质量为坏。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的焊接质量判定系统，其中，

当通电中的所述一对电极沿接近方向的所述电极间位移量为规定值以上时，所述判定部判定焊接质量为坏。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的焊接质量判定系统，其中，

所述判定部基于通电中的所述一对电极沿接近方向的所述电极间位移量，推定所述被焊接构件上形成的熔核直径，基于该熔核直径来判定焊接质量的好坏。

6.根据权利要求5所述的焊接质量判定系统，其中，

所述判定部将所述电极间位移量大时的熔核直径推定为比所述电极间位移量小时的熔核直径小的值。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的焊接质量判定系统，其中，

到所述驱动部使所述电极从所述被焊接构件退回开始之前，所述判定部判定焊接质量的好坏。

8.根据权利要求7所述的焊接质量判定系统，其中，

当由所述判定部判定为焊接质量为坏时，到所述驱动部使所述退回开始之前，利用所述一对电极再次通电。

9.一种焊接质量判定方法，其判定点焊的焊接质量的好坏，该焊接质量判定方法具备：

驱动步骤，其中，通过沿与电极的位移方向相同的方向线性动作，来驱动一对电极中的至少一个；

加压通电步骤，其中，利用所述一对电极对被焊接构件加压并通电；

检测步骤，其中，检测所述一对电极的电极间位移量；以及

判定步骤，其中，基于由所述检测步骤检测出的通电中的所述电极间位移量，来判定焊接质量的好坏。

10.一种熔核直径推定系统，其推定利用一对电极对被焊接构件加压并通电的点焊的熔核直径，该熔核直径推定系统具备：

驱动部，其通过沿与所述电极的位移方向相同的方向线性动作，来驱动所述一对电极中的至少一个；

检测部，其检测所述一对电极的电极间位移量；以及

推定部，其基于由所述检测部检测出的通电中的所述一对电极沿接近方向的所述电极间位移量，推定在所述被焊接构件上形成的熔核直径。

11.一种熔核直径推定方法，其推定点焊的熔核直径，该熔核直径推定方法具备：

驱动步骤，其中，通过沿与电极的位移方向相同的方向线性动作，来驱动一对电极中的至少一个；

加压通电步骤，其中，利用所述一对电极对被焊接构件加压并通电；

检测步骤，其中，检测所述一对电极的电极间位移量；以及

推定步骤，其中，基于由所述检测步骤检测出的通电中的所述一对电极沿接近方向的所述电极间位移量，推定在所述被焊接构件上形成的熔核直径。

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