JP2000126872A - 抵抗溶接機の制御方法 - Google Patents
抵抗溶接機の制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高精度に溶接品質の制御を行なう抵抗溶接機の
制御方法を提供する。 【解決手段】溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化
と、溶接打点位置における板組構成順序の情報（打点位
置制御部１２）を用いて溶接部の温度分布を算出し（溶
接温度推算部１１）、算出した温度分布を用いて溶接電
流および電極加圧力の少なくとも一方を制御する（制御
出力部１５）。他の情報として、打点位置情報、および
摩耗比較情報などがある。
制御方法を提供する。 【解決手段】溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化
と、溶接打点位置における板組構成順序の情報（打点位
置制御部１２）を用いて溶接部の温度分布を算出し（溶
接温度推算部１１）、算出した温度分布を用いて溶接電
流および電極加圧力の少なくとも一方を制御する（制御
出力部１５）。他の情報として、打点位置情報、および
摩耗比較情報などがある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばスポット
溶接等に用いる抵抗溶接機の制御方法に関するものであ
る。
溶接等に用いる抵抗溶接機の制御方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】抵抗溶接、例えばスポット溶接は鋼板を
使用する種々の製品に用いられているが、近年その溶接
不良が増大する傾向にある。すなわち、従来は一般に軟
鋼板が被溶接材であったことから通電不良も少なく、溶
接条件を一定に管理すれば溶接品質も比較的安定に保つ
ことができた。しかし、軟鋼板に代わって亜鉛メッキ鋼
板や高張力鋼板が多量に使用されはじめ、溶接不良の発
生が増大している。
使用する種々の製品に用いられているが、近年その溶接
不良が増大する傾向にある。すなわち、従来は一般に軟
鋼板が被溶接材であったことから通電不良も少なく、溶
接条件を一定に管理すれば溶接品質も比較的安定に保つ
ことができた。しかし、軟鋼板に代わって亜鉛メッキ鋼
板や高張力鋼板が多量に使用されはじめ、溶接不良の発
生が増大している。
【０００３】このような背景から、溶接品質を精度良く
制御可能な制御方法の出現が待たれていた。
制御可能な制御方法の出現が待たれていた。
【０００４】この課題に対し、これまで種々の溶接制御
方法が開発されてきた。例えば、これまで開発されたも
のに、溶接電流と溶接電圧からチップ間抵抗を求め、そ
の変化パターンから溶接電流を制御するもので、その一
例として特開昭５７−１２７５８４号に開示されたもの
や、チップ間電圧と、あらかじめ設定した基準電圧の時
間的変化とを比較し、その差が許容値内か否かにより溶
接制御を行うもので、その一例として特公昭５９−４０
５５１号に開示されたもの、等がある。また、最近のコ
ンピュータ技術とシミュレーション技術の進展から、熱
伝導モデルを用い、ナゲット径をコンピュータを用いて
算出するものも実用に供されている。これらは、熱伝導
モデルから母材温度分布を算出しその温度分布からナゲ
ット形成状況を推定し、その状況によって溶接制御を行
うもので、その一例として特開平９−２１６０７２号に
開示されたものがあり、また、熱伝導モデルから母材温
度分布を算出しその温度分布からナゲット径を推算する
と共に溶接中の電極移動量を用いて温度分布を修正する
もので、特公平７−１６７９１号に開示されたものがあ
る。
方法が開発されてきた。例えば、これまで開発されたも
のに、溶接電流と溶接電圧からチップ間抵抗を求め、そ
の変化パターンから溶接電流を制御するもので、その一
例として特開昭５７−１２７５８４号に開示されたもの
や、チップ間電圧と、あらかじめ設定した基準電圧の時
間的変化とを比較し、その差が許容値内か否かにより溶
接制御を行うもので、その一例として特公昭５９−４０
５５１号に開示されたもの、等がある。また、最近のコ
ンピュータ技術とシミュレーション技術の進展から、熱
伝導モデルを用い、ナゲット径をコンピュータを用いて
算出するものも実用に供されている。これらは、熱伝導
モデルから母材温度分布を算出しその温度分布からナゲ
ット形成状況を推定し、その状況によって溶接制御を行
うもので、その一例として特開平９−２１６０７２号に
開示されたものがあり、また、熱伝導モデルから母材温
度分布を算出しその温度分布からナゲット径を推算する
と共に溶接中の電極移動量を用いて温度分布を修正する
もので、特公平７−１６７９１号に開示されたものがあ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらの技術の内、熱
伝導モデルを用いない従来の各種溶接制御方法は、それ
ぞれの溶接材料ごとに溶接現場で予備実験を行い、溶接
品質と判別基準の関係を予め求めておくという作業が不
可欠となり、その制御結果も十分満足できるものではな
かった。これは従来の溶接制御方法が基礎イメージと実
験式だけを基にして制御アルゴリズムを作成していたた
めに現れた欠点である。
伝導モデルを用いない従来の各種溶接制御方法は、それ
ぞれの溶接材料ごとに溶接現場で予備実験を行い、溶接
品質と判別基準の関係を予め求めておくという作業が不
可欠となり、その制御結果も十分満足できるものではな
かった。これは従来の溶接制御方法が基礎イメージと実
験式だけを基にして制御アルゴリズムを作成していたた
めに現れた欠点である。
【０００６】また、熱伝導モデルを用いる最近の溶接制
御方法は、汎用的な制御手法が取り入れられているため
前記の問題点を解消できる可能性をもっているが、溶接
現場において実際に施工される状態は各種板組構成（板
厚、板材質、表面処理の異なる板材の組み合わせ）の混
在、既溶接点の有無、端点溶接（板端部への溶接）の有
無、電極先端形状の違い等があるため、熱伝導モデルを
用いるだけでは制御精度を高めて溶接品質を確保するこ
とが困難な場合もあった。
御方法は、汎用的な制御手法が取り入れられているため
前記の問題点を解消できる可能性をもっているが、溶接
現場において実際に施工される状態は各種板組構成（板
厚、板材質、表面処理の異なる板材の組み合わせ）の混
在、既溶接点の有無、端点溶接（板端部への溶接）の有
無、電極先端形状の違い等があるため、熱伝導モデルを
用いるだけでは制御精度を高めて溶接品質を確保するこ
とが困難な場合もあった。
【０００７】例えば、板組が薄板と厚板の組み合わせの
場合で３枚以上の板材が重ねて溶接される場合、薄板と
厚板の接触界面位置によっては熱伝導モデルにより、十
分な溶融部分が確保されたと推算されても、冷却端とし
て機能している溶接電極に接した薄板部分が、溶融して
いるかどうかの判別は困難であった。
場合で３枚以上の板材が重ねて溶接される場合、薄板と
厚板の接触界面位置によっては熱伝導モデルにより、十
分な溶融部分が確保されたと推算されても、冷却端とし
て機能している溶接電極に接した薄板部分が、溶融して
いるかどうかの判別は困難であった。
【０００８】したがって、この発明の目的は、制御精度
を高め溶接品質を向上することができる抵抗溶接機の制
御方法を提供することである。
を高め溶接品質を向上することができる抵抗溶接機の制
御方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の抵抗溶接
機の制御方法は、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変
化と、溶接打点位置における板組構成順序の情報を用い
て溶接部の温度分布を算出し、算出した前記温度分布を
用いて溶接電流および電極加圧力の少なくとも一方を制
御するものである。
機の制御方法は、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変
化と、溶接打点位置における板組構成順序の情報を用い
て溶接部の温度分布を算出し、算出した前記温度分布を
用いて溶接電流および電極加圧力の少なくとも一方を制
御するものである。
【００１０】請求項１記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接
打点位置における板組構成順序を用いて溶接部の温度分
布を算出するので精度の高い温度分布を算出することが
可能となり、この温度分布を用いて溶接電流及び／又は
電極加庄力を制御するので、溶接部のより精度の良いナ
ゲット寸法特性値、すなわち溶接品質の制御が実現でき
る効果を奏する。
れば、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接
打点位置における板組構成順序を用いて溶接部の温度分
布を算出するので精度の高い温度分布を算出することが
可能となり、この温度分布を用いて溶接電流及び／又は
電極加庄力を制御するので、溶接部のより精度の良いナ
ゲット寸法特性値、すなわち溶接品質の制御が実現でき
る効果を奏する。
【００１１】請求項２記載の抵抗溶接機の制御方法は、
溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接打点位
置における溶接位置の情報を用いて溶接部の温度分布を
算出し、算出した前記温度分布を用いて溶接電流および
電極加圧力の少なくとも一方を制御するものである。
溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接打点位
置における溶接位置の情報を用いて溶接部の温度分布を
算出し、算出した前記温度分布を用いて溶接電流および
電極加圧力の少なくとも一方を制御するものである。
【００１２】請求項２記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接
打点位置における溶接位置情報を用いて溶接部の温度分
布を算出し、算出した温度分布を用いて溶接電流及び／
又は電極加圧力を制御するので、溶接打点位置による溶
接品質への影響を少なくして溶接部のより精度の良いナ
ゲット寸法特性値、すなわち溶接品質の制御が実現でき
る効果を奏する。
れば、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接
打点位置における溶接位置情報を用いて溶接部の温度分
布を算出し、算出した温度分布を用いて溶接電流及び／
又は電極加圧力を制御するので、溶接打点位置による溶
接品質への影響を少なくして溶接部のより精度の良いナ
ゲット寸法特性値、すなわち溶接品質の制御が実現でき
る効果を奏する。
【００１３】請求項３記載の抵抗溶接機の制御方法は、
溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接電極の
一方と他方の摩耗比較の情報を用いて溶接部の温度分布
を算出し、算出した温度分布を用いて溶接電流および電
極加圧力の少なくとも一方を制御するものである。
溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接電極の
一方と他方の摩耗比較の情報を用いて溶接部の温度分布
を算出し、算出した温度分布を用いて溶接電流および電
極加圧力の少なくとも一方を制御するものである。
【００１４】請求項３記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接
電極の一方と他方の摩耗比較情報を用いて溶接部の温度
分布を算出し、算出した温度分布を用いて溶接電流及び
／又は電極加圧力を制御するので、溶接電極の一方と他
方の摩耗状態が異なる場合や、電極先端径が異なる場合
の溶接品質への影響を少なくして溶接部のより精度の良
いナゲット寸法特性値、すなわち溶接品質の制御が実現
できる効果を奏する。
れば、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接
電極の一方と他方の摩耗比較情報を用いて溶接部の温度
分布を算出し、算出した温度分布を用いて溶接電流及び
／又は電極加圧力を制御するので、溶接電極の一方と他
方の摩耗状態が異なる場合や、電極先端径が異なる場合
の溶接品質への影響を少なくして溶接部のより精度の良
いナゲット寸法特性値、すなわち溶接品質の制御が実現
できる効果を奏する。
【００１５】請求項４記載の抵抗溶接機の制御方法は、
溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接打点位
置における板組構成順序と、溶接位置の情報を用いて溶
接部の温度分布を算出し、算出した温度分布を用いて溶
接電流および電極加圧力の少なくとも一方を制御するも
のである。
溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接打点位
置における板組構成順序と、溶接位置の情報を用いて溶
接部の温度分布を算出し、算出した温度分布を用いて溶
接電流および電極加圧力の少なくとも一方を制御するも
のである。
【００１６】請求項４記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、請求項１および請求項２と同様な効果がある。
れば、請求項１および請求項２と同様な効果がある。
【００１７】請求項５記載の抵抗溶接機の制御方法は、
溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接打点位
置における板組構成順序と、溶接位置と、溶接電極の一
方と他方の摩耗比較の情報を用いて溶接部の温度分布を
算出し、算出した温度分布を用いて溶接電流および電極
加圧力の少なくとも一方を制御するものである。
溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接打点位
置における板組構成順序と、溶接位置と、溶接電極の一
方と他方の摩耗比較の情報を用いて溶接部の温度分布を
算出し、算出した温度分布を用いて溶接電流および電極
加圧力の少なくとも一方を制御するものである。
【００１８】請求項５記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、請求項１、請求項２および請求項３と同様な効果
がある。
れば、請求項１、請求項２および請求項３と同様な効果
がある。
【００１９】請求項６記載の抵抗溶接機の制御方法は、
溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接打点位
置における板組構成順序と、溶接電極の一方と他方の摩
耗比較の情報を用いて溶接部の温度分布を算出し、算出
した温度分布を用いて溶接電流および電極加圧力の少な
くとも一方を制御するものである。
溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接打点位
置における板組構成順序と、溶接電極の一方と他方の摩
耗比較の情報を用いて溶接部の温度分布を算出し、算出
した温度分布を用いて溶接電流および電極加圧力の少な
くとも一方を制御するものである。
【００２０】請求項６記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、請求項１および請求項３と同様な効果がある。
れば、請求項１および請求項３と同様な効果がある。
【００２１】請求項７記載の抵抗溶接機の制御方法は、
溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接打点位
置における溶接位置と、溶接電極の一方と他方の摩耗比
較の情報を用いて溶接部の温度分布を算出し、算出した
温度分布を用いて溶接電流および電極加圧力の少なくと
も一方を制御するものである。
溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接打点位
置における溶接位置と、溶接電極の一方と他方の摩耗比
較の情報を用いて溶接部の温度分布を算出し、算出した
温度分布を用いて溶接電流および電極加圧力の少なくと
も一方を制御するものである。
【００２２】請求項７記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、請求項２および請求項３と同様な効果がある。
れば、請求項２および請求項３と同様な効果がある。
【００２３】請求項８記載の抵抗溶接機の制御方法は、
請求項１、請求項４、請求項５および請求項６のいずれ
かにおいて、溶接打点位置における板組構成順序には溶
接板組を構成する板材の板厚重ね順序情報を含むもので
ある。
請求項１、請求項４、請求項５および請求項６のいずれ
かにおいて、溶接打点位置における板組構成順序には溶
接板組を構成する板材の板厚重ね順序情報を含むもので
ある。
【００２４】請求項８記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、請求項１、請求項４、請求項５または請求項６と
同様な効果がある。
れば、請求項１、請求項４、請求項５または請求項６と
同様な効果がある。
【００２５】請求項９記載の抵抗溶接機の制御方法は、
請求項１、請求項４、請求項５および請求項６のいずれ
かにおいて、溶接打点位置における板組構成順序には溶
接板組を構成する板材の板材質情報を含むものである。
請求項１、請求項４、請求項５および請求項６のいずれ
かにおいて、溶接打点位置における板組構成順序には溶
接板組を構成する板材の板材質情報を含むものである。
【００２６】請求項９記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、請求項１、請求項４、請求項５または請求項６と
同様な効果がある。
れば、請求項１、請求項４、請求項５または請求項６と
同様な効果がある。
【００２７】請求項１０記載の抵抗溶接機の制御方法
は、請求項１、請求項４、請求項５および請求項６のい
ずれかにおいて、溶接打点位置における板組構成順序に
は溶接板組を構成する板材の表面処理情報を含むもので
ある。
は、請求項１、請求項４、請求項５および請求項６のい
ずれかにおいて、溶接打点位置における板組構成順序に
は溶接板組を構成する板材の表面処理情報を含むもので
ある。
【００２８】請求項１０記載の抵抗溶接機の制御方法に
よれば、請求項１、請求項４、請求項５または請求項６
と同様な効果がある。
よれば、請求項１、請求項４、請求項５または請求項６
と同様な効果がある。
【００２９】請求項１１記載の抵抗溶接機の制御方法
は、請求項２、請求項４、請求項５、および請求項７の
いずれかにおいて、溶接打点位置における溶接位置の情
報には既溶接点との距離情報を含むものである。
は、請求項２、請求項４、請求項５、および請求項７の
いずれかにおいて、溶接打点位置における溶接位置の情
報には既溶接点との距離情報を含むものである。
【００３０】請求項１１記載の抵抗溶接機の制御方法に
よれば、請求項２、請求項４、請求項５または請求項７
と同様な効果がある。
よれば、請求項２、請求項４、請求項５または請求項７
と同様な効果がある。
【００３１】請求項１２記載の抵抗溶接機の制御方法
は、請求項２、請求項４、請求項５、および請求項７の
いずれかにおいて、溶接打点位置における溶接位置の情
報には被溶接材端点との距離情報を含むものである。
は、請求項２、請求項４、請求項５、および請求項７の
いずれかにおいて、溶接打点位置における溶接位置の情
報には被溶接材端点との距離情報を含むものである。
【００３２】請求項１２記載の抵抗溶接機の制御方法に
よれば、請求項２、請求項４、請求項５、または請求項
７と同様な効果がある。
よれば、請求項２、請求項４、請求項５、または請求項
７と同様な効果がある。
【００３３】請求項１３記載の抵抗溶接機の制御方法
は、請求項３、請求項５、請求項６、および請求項７の
いずれかにおいて、溶接電極の一方と他方の摩耗比較の
情報には溶接電極先端の接触径比較情報を含むものであ
る。
は、請求項３、請求項５、請求項６、および請求項７の
いずれかにおいて、溶接電極の一方と他方の摩耗比較の
情報には溶接電極先端の接触径比較情報を含むものであ
る。
【００３４】請求項１３記載の抵抗溶接機の制御方法に
よれば、請求項３、請求項５、請求項６または請求項７
と同様な効果がある。
よれば、請求項３、請求項５、請求項６または請求項７
と同様な効果がある。
【００３５】請求項１４記載の抵抗溶接機の制御方法
は、請求項３、請求項５、請求項６、および請求項７の
いずれかにおいて、溶接電極の一方と他方の摩耗比較の
情報には溶接電極先端の形状情報を含むものである。
は、請求項３、請求項５、請求項６、および請求項７の
いずれかにおいて、溶接電極の一方と他方の摩耗比較の
情報には溶接電極先端の形状情報を含むものである。
【００３６】請求項１４記載の抵抗溶接機の制御方法に
よれば、請求項３、請求項５、請求項６、または請求項
７と同様な効果がある。
よれば、請求項３、請求項５、請求項６、または請求項
７と同様な効果がある。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図１から図７を参照しながら説明する。
いて、図１から図７を参照しながら説明する。
【００３８】図１において、溶接電極１は加圧シリンダ
３で加圧され、被溶接材１７を挟圧し、また溶接電極１
は２次導体２を介して溶接電源１６に接続されている。
機構部１８は溶接電極１と電気的に絶縁された移動機構
をもち、駆動部６により被溶接材１７の任意の位置に打
点位置制御部１２の指令によって溶接電極１を移動させ
る。
３で加圧され、被溶接材１７を挟圧し、また溶接電極１
は２次導体２を介して溶接電源１６に接続されている。
機構部１８は溶接電極１と電気的に絶縁された移動機構
をもち、駆動部６により被溶接材１７の任意の位置に打
点位置制御部１２の指令によって溶接電極１を移動させ
る。
【００３９】電圧検出線７は溶接電極１に接続され、溶
接電圧信号処理部８で溶接電庄が検出され、同時に溶接
電流検出部９の信号は溶接電流信号処理部１０で処理さ
れ溶接部温度推算部１１に入力される。
接電圧信号処理部８で溶接電庄が検出され、同時に溶接
電流検出部９の信号は溶接電流信号処理部１０で処理さ
れ溶接部温度推算部１１に入力される。
【００４０】さらに、打点位置制御部１２はあらかじめ
被溶接材１７の溶接打点位置と、その打点位置での板組
重ね順序および打点位置情報、ならびに溶接電極の一方
と他方の摩耗比較情報とが入力されており、打点位置ま
で溶接電極１を移動させた後、溶接条件入力部１３にそ
の情報を伝達する。
被溶接材１７の溶接打点位置と、その打点位置での板組
重ね順序および打点位置情報、ならびに溶接電極の一方
と他方の摩耗比較情報とが入力されており、打点位置ま
で溶接電極１を移動させた後、溶接条件入力部１３にそ
の情報を伝達する。
【００４１】この情報と溶接電圧信号処理部８と溶接電
流検出部９の信号を用いて溶接部温度推算部１１は被溶
接材１７の溶接部分内部の温度を推算し、その推算結果
を用いて溶接制御部１４は制御量を作成し、制御出力部
１５より溶接電源１６、電空比例弁制御部５を介して電
空比例弁４に制御出力が伝送され、溶接条件が制御さ
れ、溶接電流および電極加圧力の少なくとも一方が制御
される。
流検出部９の信号を用いて溶接部温度推算部１１は被溶
接材１７の溶接部分内部の温度を推算し、その推算結果
を用いて溶接制御部１４は制御量を作成し、制御出力部
１５より溶接電源１６、電空比例弁制御部５を介して電
空比例弁４に制御出力が伝送され、溶接条件が制御さ
れ、溶接電流および電極加圧力の少なくとも一方が制御
される。
【００４２】溶接部温度推算部１１の動作について説明
する。すなわち、溶接を行う被溶接材１７の板厚、重ね
枚数、板の材質と板の材質による物理定数、そして電極
の形状と種類、電極の材質による物理定数を予め入力
し、与えられた数値をもとに熱伝導モデルの境界条件を
設定する。この熱伝導モデルは溶接部の幾何学的形状と
物理定数からなり、溶接部の電圧と溶接電流から数値解
析を行う数学的モデルである。溶接部を流れる溶接電流
と溶接部にかかる電圧から、熱伝導モデルを用いた数値
解析を行い、溶接部の通電路である通電径、電位分布、
電流密度分布を算出し、溶接各部位の電流密度と固有抵
抗から発熱計算と熱伝導計算を行えば溶接部の温度分布
を推定することができるので溶接部の溶接品質（ナゲッ
ト寸法特性値）を制御しようとするものである。この溶
接部温度推算部１１の動作に類似のものとしては、一例
として特公平７−１６７９１号に詳述されている。
する。すなわち、溶接を行う被溶接材１７の板厚、重ね
枚数、板の材質と板の材質による物理定数、そして電極
の形状と種類、電極の材質による物理定数を予め入力
し、与えられた数値をもとに熱伝導モデルの境界条件を
設定する。この熱伝導モデルは溶接部の幾何学的形状と
物理定数からなり、溶接部の電圧と溶接電流から数値解
析を行う数学的モデルである。溶接部を流れる溶接電流
と溶接部にかかる電圧から、熱伝導モデルを用いた数値
解析を行い、溶接部の通電路である通電径、電位分布、
電流密度分布を算出し、溶接各部位の電流密度と固有抵
抗から発熱計算と熱伝導計算を行えば溶接部の温度分布
を推定することができるので溶接部の溶接品質（ナゲッ
ト寸法特性値）を制御しようとするものである。この溶
接部温度推算部１１の動作に類似のものとしては、一例
として特公平７−１６７９１号に詳述されている。
【００４３】しかしながら、実際の溶接現場における溶
接板組は各種板厚が混在し、「重ね枚数が３枚以上と多
い」、「端点溶接となる場合が多い」、「分流溶接とな
る場合も多い」、「形状がそれぞれ異なる一対の電極が
使用される場合」等あり、被溶接材の板厚、重ね枚数、
板の材質だけの情報では溶接部のナゲット寸法特性値を
制御することが困難な場合が発生する。
接板組は各種板厚が混在し、「重ね枚数が３枚以上と多
い」、「端点溶接となる場合が多い」、「分流溶接とな
る場合も多い」、「形状がそれぞれ異なる一対の電極が
使用される場合」等あり、被溶接材の板厚、重ね枚数、
板の材質だけの情報では溶接部のナゲット寸法特性値を
制御することが困難な場合が発生する。
【００４４】図２に、溶接板組に薄板、厚板が混在し、
且つ構成板厚の差が大きい場合に溶接不良が発生し、溶
接品質の制御が困難な例を示す。
且つ構成板厚の差が大きい場合に溶接不良が発生し、溶
接品質の制御が困難な例を示す。
【００４５】また、溶接電極１は一方と他方の摩耗状態
が場合によっては大きく異なる場合があり、ナゲット生
成位置も異なる場合が発生し、同じ板組でも電極に対す
る重ね順序を考慮しないとナゲット寸法特性値を制御す
ることが困難となる。さらに溶接箇所によっては電極先
端形状を特に異なった形状とする場合もある。この例を
図３（ａ）、（ｂ）に示す。
が場合によっては大きく異なる場合があり、ナゲット生
成位置も異なる場合が発生し、同じ板組でも電極に対す
る重ね順序を考慮しないとナゲット寸法特性値を制御す
ることが困難となる。さらに溶接箇所によっては電極先
端形状を特に異なった形状とする場合もある。この例を
図３（ａ）、（ｂ）に示す。
【００４６】さらに、打点位置が端点の場合、あるいは
分流の激しい場合は熱伝導モデル自体が適用困難な場合
も発生する。被溶接材１７の端点１７ａへの溶接を図４
に、既溶接点２１から距離Ｈに打点位置があり、既溶接
点２１への分流２０の存在する場合の例を図５に示す。
分流の激しい場合は熱伝導モデル自体が適用困難な場合
も発生する。被溶接材１７の端点１７ａへの溶接を図４
に、既溶接点２１から距離Ｈに打点位置があり、既溶接
点２１への分流２０の存在する場合の例を図５に示す。
【００４７】本実施の形態においては、あらかじめ被溶
接材１７の溶接打点位置での板組重ね順序、打点位置情
報、及び溶接電極の一方と他方の摩耗比較情報が表１に
示す内容で打点位置制御部１２より溶接条件入力部１３
に入力されている。
接材１７の溶接打点位置での板組重ね順序、打点位置情
報、及び溶接電極の一方と他方の摩耗比較情報が表１に
示す内容で打点位置制御部１２より溶接条件入力部１３
に入力されている。
【００４８】表１には、溶接板厚、材質、その重ね順序
が４枚まで記載でき、さらに打点位置における外乱条
件、すなわち端点溶接の程度、分流の発生程度が入力で
き、溶接電極の一方と他方の比較情報、すなわち電極先
端径の違い等が入力される。
が４枚まで記載でき、さらに打点位置における外乱条
件、すなわち端点溶接の程度、分流の発生程度が入力で
き、溶接電極の一方と他方の比較情報、すなわち電極先
端径の違い等が入力される。
【００４９】
【表１】 また、外乱条件によって溶接法を変更した場合の溶接条
件も設定されている。なお表１において、サイクルは交
流の周期を表し、１サイクルは６０Ｈｚ地域では約１６
ｍｓ（１周期）となり、交流の通電時間を表している。
１〜Ｕは板厚を英字も用いて表したものであり、１字で
３ｍｍまで表現するためである。端点距離５０〜９９は
溶接チップ中心と端部の距離を５ｍｍ〜９．９ｍｍの間
で表現している。分流レベルは近くにある既溶接点との
距離で判別し、０がなし、５が５ｍｍ以下である。また
表面処理の状態は「材質」で区分しており、例えば１は
裸鋼板、２はＺｎめっき鋼板、３は裸、高張力鋼、４は
Ｚｎめっき、高張力鋼等である。
件も設定されている。なお表１において、サイクルは交
流の周期を表し、１サイクルは６０Ｈｚ地域では約１６
ｍｓ（１周期）となり、交流の通電時間を表している。
１〜Ｕは板厚を英字も用いて表したものであり、１字で
３ｍｍまで表現するためである。端点距離５０〜９９は
溶接チップ中心と端部の距離を５ｍｍ〜９．９ｍｍの間
で表現している。分流レベルは近くにある既溶接点との
距離で判別し、０がなし、５が５ｍｍ以下である。また
表面処理の状態は「材質」で区分しており、例えば１は
裸鋼板、２はＺｎめっき鋼板、３は裸、高張力鋼、４は
Ｚｎめっき、高張力鋼等である。
【００５０】この情報を基に溶接部温度推算部１１は構
成板厚の板組重ね順序と板材質から溶接不良を発生しや
すい板−板界面を判定し、その界面における温度分布か
らナゲット寸法特性値を制御している。
成板厚の板組重ね順序と板材質から溶接不良を発生しや
すい板−板界面を判定し、その界面における温度分布か
らナゲット寸法特性値を制御している。
【００５１】すなわち、表１に示す溶接打点位置での板
組重ね順序が入力されると溶接部温度推算部１１は熱伝
導モデルの数値解析方法を修正する必要があるかどうか
判定する。
組重ね順序が入力されると溶接部温度推算部１１は熱伝
導モデルの数値解析方法を修正する必要があるかどうか
判定する。
【００５２】実施の形態においては、温度Ｔ＝Ｔｒの冷
却端１ａである一方の電極、または他方の電極に接する
板の板厚とその他の板の合計板厚の比を用いて判定して
いる。この比が小さく、すなわち電極１に接する板厚が
薄板となり、他の板との板厚差が大きい場合、修正した
数値計算が行われる。
却端１ａである一方の電極、または他方の電極に接する
板の板厚とその他の板の合計板厚の比を用いて判定して
いる。この比が小さく、すなわち電極１に接する板厚が
薄板となり、他の板との板厚差が大きい場合、修正した
数値計算が行われる。
【００５３】図６は、この場合の数値解析方法を簡易に
説明したもので、溶接部の半径ｄ／２の電極中心軸対称
で、被溶接材１７の全板厚中央軸対称と仮定した熱伝導
モデルを示し、実際の数値計算は計算時間の制約からモ
デルの１／４部分である図６上で右上部分の計算を実行
している。Ｊは中心軸、ｉは溶接電流である。
説明したもので、溶接部の半径ｄ／２の電極中心軸対称
で、被溶接材１７の全板厚中央軸対称と仮定した熱伝導
モデルを示し、実際の数値計算は計算時間の制約からモ
デルの１／４部分である図６上で右上部分の計算を実行
している。Ｊは中心軸、ｉは溶接電流である。
【００５４】図６では、この部分を計算格子に分割して
示してあり、格子間隔はΔｒ×Δｚで被溶接材１７の１
／２板厚をｈとしている。また、図上ｒ軸の下部の部分
は数値解析結果の説明のため固体部分と溶融部分を示し
ている。この場合溶融部分の半径（ナゲット半径）はｄ
ｎ／２で、溶接部の厚みの半分としてｐｎ／２としてい
る。実際の実施の形態における数値演算ではΔｒ×Δｚ
を約０．１ｍｍとして実行している。
示してあり、格子間隔はΔｒ×Δｚで被溶接材１７の１
／２板厚をｈとしている。また、図上ｒ軸の下部の部分
は数値解析結果の説明のため固体部分と溶融部分を示し
ている。この場合溶融部分の半径（ナゲット半径）はｄ
ｎ／２で、溶接部の厚みの半分としてｐｎ／２としてい
る。実際の実施の形態における数値演算ではΔｒ×Δｚ
を約０．１ｍｍとして実行している。
【００５５】被溶接材１７の構成板厚の差が大きい場合
の修正手法としては図示のように被溶接部内部の温度分
布計算を行った後、電極に接する板と他の板の界面に相
当する図６のａ部での温度分布を調べ、この部分が溶接
時間内に溶融温度に達するように溶接制御部１４に溶接
条件変更指令を出力し、溶接条件を変更する。
の修正手法としては図示のように被溶接部内部の温度分
布計算を行った後、電極に接する板と他の板の界面に相
当する図６のａ部での温度分布を調べ、この部分が溶接
時間内に溶融温度に達するように溶接制御部１４に溶接
条件変更指令を出力し、溶接条件を変更する。
【００５６】この場合、電空比例弁制御部５を制御し、
電極の加圧力を制御しても良い。さらに、一方の電極と
他方の電極の損耗進行状態、あるいは電極先端形状の比
較があらかじめ判明しており、損耗の激しい電極側、す
なわち先端形状が大きい電極側に薄板が接する場合にお
いて修正を行うが、この場合は数値計算を行う上での電
極−板間の境界条件を先端形状の大きい電極側の境界条
件に変更して温度分布を求めている。
電極の加圧力を制御しても良い。さらに、一方の電極と
他方の電極の損耗進行状態、あるいは電極先端形状の比
較があらかじめ判明しており、損耗の激しい電極側、す
なわち先端形状が大きい電極側に薄板が接する場合にお
いて修正を行うが、この場合は数値計算を行う上での電
極−板間の境界条件を先端形状の大きい電極側の境界条
件に変更して温度分布を求めている。
【００５７】また、端点および分流の状態が打点位置情
報から入力されるので、端点溶接の程度、及び既溶接点
２１との距離があらかじめ判明しており、その状態に合
わせた補正を行った上で溶接部の温度分布推定を行って
いる。
報から入力されるので、端点溶接の程度、及び既溶接点
２１との距離があらかじめ判明しており、その状態に合
わせた補正を行った上で溶接部の温度分布推定を行って
いる。
【００５８】図４に示すように、端点溶接の場合は被溶
接材１７の溶接中の変形が大きく、合計板厚が大きく変
化するため端点溶接の程度に応じた板厚修正係数を用意
し、それを用いて板厚修正を行う。図５に示すように既
溶接点２１との距離Ｈが少ない場合はその距離に応じた
分流比を用意しておき、それを用いて溶接電流を修正
し、その上で溶接部の温度分布を求め溶接条件を変更す
るものである。
接材１７の溶接中の変形が大きく、合計板厚が大きく変
化するため端点溶接の程度に応じた板厚修正係数を用意
し、それを用いて板厚修正を行う。図５に示すように既
溶接点２１との距離Ｈが少ない場合はその距離に応じた
分流比を用意しておき、それを用いて溶接電流を修正
し、その上で溶接部の温度分布を求め溶接条件を変更す
るものである。
【００５９】さらに、打点位置が図７中のＡ点のように
既溶接点２１との間隔がとれず、ナゲットが重なって発
生すると推定され、熱伝導モデルを用いることが困難と
推定した打点位置情報の場合は、定電流溶接に切り替え
表１に設定された溶接条件で溶接を実行し、電極、被溶
接材への過大入力を防止している。
既溶接点２１との間隔がとれず、ナゲットが重なって発
生すると推定され、熱伝導モデルを用いることが困難と
推定した打点位置情報の場合は、定電流溶接に切り替え
表１に設定された溶接条件で溶接を実行し、電極、被溶
接材への過大入力を防止している。
【００６０】このように本発明の実施の形態によれば、
溶接打点位置の板組情報、すなわち構成板材の板厚、材
質、表面処理状態および重なり順序を知ることができる
ので、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化から溶接
部の温度分布を推算する上で、溶接電極に接した板材の
溶融状況も溶接部の温度分布から推定でき、さらに溶接
位置情報を得ることにより溶接電流の分流割合あるいは
端点溶接時の補正もでき、また溶接電極の一方と他方の
摩耗比較情報から温度分布を推算する上で境界条件の補
正も可能で、より精度の良い溶接制御が可能になる作用
を有する。
溶接打点位置の板組情報、すなわち構成板材の板厚、材
質、表面処理状態および重なり順序を知ることができる
ので、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化から溶接
部の温度分布を推算する上で、溶接電極に接した板材の
溶融状況も溶接部の温度分布から推定でき、さらに溶接
位置情報を得ることにより溶接電流の分流割合あるいは
端点溶接時の補正もでき、また溶接電極の一方と他方の
摩耗比較情報から温度分布を推算する上で境界条件の補
正も可能で、より精度の良い溶接制御が可能になる作用
を有する。
【００６１】このように、溶接電流と、電極間電圧と、
溶接打点位置における板組構成順序と、溶接打点位置に
おける打点位置情報と、さらに溶接電極の一方と他方の
摩耗比較情報を用いて、溶接電流及び電極間電圧の溶接
中の変化から溶接部の温度分布を算出し、算出した温度
分布を用いて溶接電流及び／又は電極加圧力を制御し、
さらに溶接打点位置における打点位置情報も用いること
ができるので、精度良くナゲット寸法特性値を制御する
事ができる。
溶接打点位置における板組構成順序と、溶接打点位置に
おける打点位置情報と、さらに溶接電極の一方と他方の
摩耗比較情報を用いて、溶接電流及び電極間電圧の溶接
中の変化から溶接部の温度分布を算出し、算出した温度
分布を用いて溶接電流及び／又は電極加圧力を制御し、
さらに溶接打点位置における打点位置情報も用いること
ができるので、精度良くナゲット寸法特性値を制御する
事ができる。
【００６２】なお、本発明は本実施の形態になんら限定
されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲で種
々の変形実施が可能である。また本実施の形態では熱伝
導モデルとして溶接部を上下左右対称とした簡易な１次
元モデルを用いたが、実際の溶接状態に更に近づけた非
対称モデル、３次元モデルにも適用可能であることは言
うまでもない。
されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲で種
々の変形実施が可能である。また本実施の形態では熱伝
導モデルとして溶接部を上下左右対称とした簡易な１次
元モデルを用いたが、実際の溶接状態に更に近づけた非
対称モデル、３次元モデルにも適用可能であることは言
うまでもない。
【００６３】
【発明の効果】請求項１記載の抵抗溶接機の制御方法に
よれば、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶
接打点位置における板組構成順序を用いて溶接部の温度
分布を算出するので精度の高い温度分布を算出すること
が可能となり、この温度分布を用いて溶接電流及び／又
は電極加庄力を制御するので、溶接部のより精度の良い
ナゲット寸法特性値、すなわち溶接品質の制御が実現で
きる効果を奏する。
よれば、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶
接打点位置における板組構成順序を用いて溶接部の温度
分布を算出するので精度の高い温度分布を算出すること
が可能となり、この温度分布を用いて溶接電流及び／又
は電極加庄力を制御するので、溶接部のより精度の良い
ナゲット寸法特性値、すなわち溶接品質の制御が実現で
きる効果を奏する。
【００６４】請求項２記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接
打点位置における溶接位置情報を用いて溶接部の温度分
布を算出し、算出した温度分布を用いて溶接電流及び／
又は電極加圧力を制御するので、溶接打点位置による溶
接品質への影響を少なくして溶接部のより精度の良いナ
ゲット寸法特性値、すなわち溶接品質の制御が実現でき
る効果を奏する。
れば、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接
打点位置における溶接位置情報を用いて溶接部の温度分
布を算出し、算出した温度分布を用いて溶接電流及び／
又は電極加圧力を制御するので、溶接打点位置による溶
接品質への影響を少なくして溶接部のより精度の良いナ
ゲット寸法特性値、すなわち溶接品質の制御が実現でき
る効果を奏する。
【００６５】請求項３記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接
電極の一方と他方の摩耗比較情報を用いて溶接部の温度
分布を算出し、算出した温度分布を用いて溶接電流及び
／又は電極加圧力を制御するので、溶接電極の一方と他
方の摩耗状態が異なる場合や、電極先端径が異なる場合
の溶接品質への影響を少なくして溶接部のより精度の良
いナゲット寸法特性値、すなわち溶接品質の制御が実現
できる効果を奏する。
れば、溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化と、溶接
電極の一方と他方の摩耗比較情報を用いて溶接部の温度
分布を算出し、算出した温度分布を用いて溶接電流及び
／又は電極加圧力を制御するので、溶接電極の一方と他
方の摩耗状態が異なる場合や、電極先端径が異なる場合
の溶接品質への影響を少なくして溶接部のより精度の良
いナゲット寸法特性値、すなわち溶接品質の制御が実現
できる効果を奏する。
【００６６】請求項４記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、請求項１および請求項２と同様な効果がある。
れば、請求項１および請求項２と同様な効果がある。
【００６７】請求項５記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、請求項１、請求項２および請求項３と同様な効果
がある。
れば、請求項１、請求項２および請求項３と同様な効果
がある。
【００６８】請求項６記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、請求項１および請求項３と同様な効果がある。
れば、請求項１および請求項３と同様な効果がある。
【００６９】請求項７記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、請求項２および請求項３と同様な効果がある。
れば、請求項２および請求項３と同様な効果がある。
【００７０】請求項８記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、請求項１、請求項４、請求項５または請求項６と
同様な効果がある。
れば、請求項１、請求項４、請求項５または請求項６と
同様な効果がある。
【００７１】請求項９記載の抵抗溶接機の制御方法によ
れば、請求項１、請求項４、請求項５または請求項６と
同様な効果がある。
れば、請求項１、請求項４、請求項５または請求項６と
同様な効果がある。
【００７２】請求項１０記載の抵抗溶接機の制御方法に
よれば、請求項１、請求項４、請求項５または請求項６
と同様な効果がある。
よれば、請求項１、請求項４、請求項５または請求項６
と同様な効果がある。
【００７３】請求項１１記載の抵抗溶接機の制御方法に
よれば、請求項２、請求項４、請求項５または請求項７
と同様な効果がある。
よれば、請求項２、請求項４、請求項５または請求項７
と同様な効果がある。
【００７４】請求項１２記載の抵抗溶接機の制御方法に
よれば、請求項２、請求項４、請求項５、または請求項
７と同様な効果がある。
よれば、請求項２、請求項４、請求項５、または請求項
７と同様な効果がある。
【００７５】請求項１３記載の抵抗溶接機の制御方法に
よれば、請求項３、請求項５、請求項６または請求項７
と同様な効果がある。
よれば、請求項３、請求項５、請求項６または請求項７
と同様な効果がある。
【００７６】請求項１４記載の抵抗溶接機の制御方法に
よれば、請求項３、請求項５、請求項６、または請求項
７と同様な効果がある。
よれば、請求項３、請求項５、請求項６、または請求項
７と同様な効果がある。
【図１】本発明による一実施の形態の抵抗溶接機の制御
方法の一例の説明図である。
方法の一例の説明図である。
【図２】溶接板組に板厚差が存在する場合の説明図であ
る。
る。
【図３】溶接電極の一方が損耗した場合の板組順序との
関連図である。
関連図である。
【図４】被溶接材端点への溶接例を示した説明図であ
る。
る。
【図５】既溶接点が存在する場合の分流あり溶接を示し
た説明図である。
た説明図である。
【図６】熱伝導モデルと板厚差の大きい時の補正方法の
説明図である。
説明図である。
【図７】既溶接点と溶接打点位置が接近した場合を示し
た説明図である。
た説明図である。
１ 溶接電極 ３ 加圧シリンダ ４ 電空比例弁 ５ 電空比例弁制御部 １１ 溶接部温度推算部 １２ 打点位置制御部 １３ 溶接条件入力部 １４ 溶接制御部 １５ 制御出力部 １６ 溶接電源
フロントページの続き (72)発明者 後藤 康宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 龍堂 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 鈴木 幹治 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (14)
- 【請求項１】 溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化
と、溶接打点位置における板組構成順序の情報を用いて
溶接部の温度分布を算出し、算出した前記温度分布を用
いて溶接電流および電極加圧力の少なくとも一方を制御
する抵抗溶接機の制御方法。 - 【請求項２】 溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化
と、溶接打点位置における溶接位置の情報を用いて溶接
部の温度分布を算出し、算出した前記温度分布を用いて
溶接電流および電極加圧力の少なくとも一方を制御する
抵抗溶接機の制御方法。 - 【請求項３】 溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化
と、溶接電極の一方と他方の摩耗比較の情報を用いて溶
接部の温度分布を算出し、算出した前記温度分布を用い
て溶接電流および電極加圧力の少なくとも一方を制御す
る抵抗溶接機の制御方法。 - 【請求項４】 溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化
と、溶接打点位置における板組構成順序と、溶接位置の
情報を用いて溶接部の温度分布を算出し、算出した前記
温度分布を用いて溶接電流および電極加圧力の少なくと
も一方を制御する抵抗溶接機の制御方法。 - 【請求項５】 溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化
と、溶接打点位置における板組構成順序と、溶接位置
と、溶接電極の一方と他方の摩耗比較の情報を用いて溶
接部の温度分布を算出し、算出した前記温度分布を用い
て溶接電流および電極加圧力の少なくとも一方を制御す
る抵抗溶接機の制御方法。 - 【請求項６】 溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化
と、溶接打点位置における板組構成順序と、溶接電極の
一方と他方の摩耗比較の情報を用いて溶接部の温度分布
を算出し、算出した前記温度分布を用いて溶接電流およ
び電極加圧力の少なくとも一方を制御する抵抗溶接機の
制御方法。 - 【請求項７】 溶接電流及び電極間電圧の溶接中の変化
と、溶接打点位置における溶接位置と、溶接電極の一方
と他方の摩耗比較の情報を用いて溶接部の温度分布を算
出し、算出した前記温度分布を用いて溶接電流および電
極加圧力の少なくとも一方を制御する抵抗溶接機の制御
方法。 - 【請求項８】 溶接打点位置における板組構成順序には
溶接板組を構成する板材の板厚重ね順序情報を含む請求
項１、請求項４、請求項５および請求項６のいずれかに
記載の抵抗溶接機の制御方法。 - 【請求項９】 溶接打点位置における板組構成順序には
溶接板組を構成する板材の板材質情報を含む請求項１、
請求項４、請求項５および請求項６のいずれかに記載の
抵抗溶接機の制御方法。 - 【請求項１０】 溶接打点位置における板組構成順序に
は溶接板組を構成する板材の表面処理情報を含む請求項
１、請求項４、請求項５および請求項６のいずれかに記
載の抵抗溶接機の制御方法。 - 【請求項１１】 溶接打点位置における溶接位置の情報
には既溶接点との距離情報を含む請求項２、請求項４、
請求項５および請求項７のいずれかに記載の抵抗溶接機
の制御方法。 - 【請求項１２】 溶接打点位置における溶接位置の情報
には被溶接材端点との距離情報を含む請求項２、請求項
４、請求項５および請求項７のいずれかに記載の抵抗溶
接機の制御方法。 - 【請求項１３】 溶接電極の一方と他方の摩耗比較の情
報には溶接電極先端の接触径比較情報を含む請求項３、
請求項５、請求項６および請求項７のいずれかに記載の
抵抗溶接機の制御方法。 - 【請求項１４】 溶接電極の一方と他方の摩耗比較の情
報には溶接電極先端の形状情報を含む請求項３、請求項
５、請求項６および請求項７のいずれかに記載の抵抗溶
接機の制御方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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