JP2001300738A - Method and device for controlling motor-driven servo type resistance welding equipment - Google Patents

Method and device for controlling motor-driven servo type resistance welding equipment

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JP2001300738A
JP2001300738A JP2000122487A JP2000122487A JP2001300738A JP 2001300738 A JP2001300738 A JP 2001300738A JP 2000122487 A JP2000122487 A JP 2000122487A JP 2000122487 A JP2000122487 A JP 2000122487A JP 2001300738 A JP2001300738 A JP 2001300738A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control method and a control device for a motor-driven servo type resistance welding equipment by which a welding condition required for welding can be made common to those of other pressure systems regardless of a difference in the pressure system by which a material to be welded is pressed by electrodes. SOLUTION: The control device is equipped with a drive force transmission mechanism 14 transmitting a drive force being generated by a servomotor 13 to an electrode 11, a pressure force command means issuing a command to the servomotor so that materials W1, W2 to be welded are pressured by the above electrodes 11 with a prescribed pressure force and a weld command means 31 instructing the start of welding. By a displacement quantity detection means 15 detecting the displacement quantity of the electrode 11 by the thermal expansion of the materials W1, W2 to be welded from the starting time of energizing by the electrode 11 and a pressure force command correction means 34 correcting a pressure force command issued by the above pressure force command means 32 so that the increase of the pressure force by the thermal expansion of the materials W1, W2 to be welded, is eliminated by referring to a motive power transmission characteristic in the drive force transmission mechanism 14 when a detected displacement quantity has reached a prescribed quantity, the pressure force during spot welding is made to be almost constant.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は電動サーボ式抵抗溶
接装置の制御方法および制御装置に関する。さらに詳し
くは、被溶接材の熱膨張による通電状態への影響を排除
するとともに、溶接不良発生打点を自動検出する電動サ
ーボ式抵抗溶接装置の制御方法および制御装置に関す
る。 【0002】 【従来の技術】従来、被溶接材を電極により加圧しつつ
抵抗溶接を行うスポット溶接においては、サーボモータ
で電極を駆動することによって被溶接材を加圧する電動
サーボ方式と、エア圧力によって被溶接材を加圧するエ
ア方式とが行われている。電動サーボ方式はエア方式に
較べて加圧力制御の精度および応答性に優れており、ロ
ボットによるスポット溶接では電動サーボ方式が多用さ
れている。 【0003】しかしながら、電動サーボ方式の抵抗溶接
装置(電動サーボ式抵抗溶接装置)によるスポット溶接
では、サーボモータが発生する回転駆動力を電極に伝達
する駆動力伝達系統がエア方式の抵抗溶接装置(エア式
抵抗溶接装置)のそれと比較して複雑であるため、以下
のような問題が生じる。 【0004】すなわち、図12に示すように、従来の電
動サーボ式抵抗溶接装置100では、上側電極101と
下側電極102との間に一対の被溶接材(以下、ワーク
という)W1´、W2´を重ね合わせて配置し、サーボモ
ータ103の回転駆動力により例えば上側電極101を
上下方向に駆動し、ワークW1´、W2´を各電極10
1、102により所定の加圧力で加圧しつつ溶接するよ
うにされている。サーボモータ103が発生する回転駆
動力はタイミングベルト、ギア、チェーンおよびカップ
リングなどの部材からなる動力伝達機構104を介して
ボールネジ105に伝達され、このボールネジ105で
上下方向の直線的駆動力に変換される。 【0005】ところが、このような従来の電動サーボ式
抵抗溶接装置100では、ボールネジ105の駆動力方
向変換における損失や動力伝達機構104における摩擦
などの原因によりサーボモータ103の回転駆動力が電
極側に100%伝達されることはなく、また逆に電極先
端に働く反力がサーボモータ103側に100%伝達さ
れることもない。このため、サーボモータ103の回転
駆動力を一定に保つことのみによっては、ワークW
1´、W2´を各電極101,102が加圧する加圧力を
一定化することはできない。 【0006】すなわち、図13(a)に示すように、所
定の加圧力Fc´で各ワークW1´、W2´を各電極10
1、102により加圧しつつ通電を開始すると、同図
(b)に示すように、各ワークW1´、W2´の通電部位
が熱膨張し、この熱膨張が発生する反力Fe´が上側電
極101を押し上げるように作用する。このとき、各電
極101、102と対向する各ワークW1´、W2´との
間に働く加圧力Fj´は下記式(7)で表される。 【0007】 Fj´=Fc´+(1−η´)Fe´ (7) 【0008】ここで、η´は動力伝達機構104および
ボールネジ105における駆動力の伝達効率(η´<
1)を表している。すなわち、サーボモータ103にお
ける回転駆動力を一定化すると、実際の加圧力Fj´は
力(1−η´)Fe´だけ所定の加圧力Fc´よりも大
きくなる。なお、動力伝達機構104の摩擦、特に静摩
擦による損失はボールネジ105における損失に比して
無視できる程度のものであるため、伝達効率η´は実質
的にはボールネジ105における伝達効率であるものと
考えてよい。 【0009】このように、実際の加圧力Fj´が所定の
加圧力Fc´よりも大きくなった場合、各電極101、
102先端と各ワークW1´、W2´との間の接触面積が
広くなり、この結果、通電中の溶接電流密度は通電開始
時点よりも低下する。したがって、従来の電動サーボ式
抵抗溶接装置100では、通電中の溶接電流密度の低下
を考慮した溶接条件(通電時間など)を設定する必要が
ある。 【0010】一方、エア式抵抗溶接装置では、エア圧力
の伝達系統が電動サーボ式に比較して簡単であり、エア
圧力伝達系統における伝達効率η´は略値1とみなすこ
とができる。このため、電極が被溶接材を加圧する加圧
力は通電中も略一定であり、電極と被溶接材との接触面
積にも大きな変化は生じないので、通電中の溶接電流密
度も通電開始時点から略一定になるものと考えることが
できる。 【0011】したがって、電動サーボ式抵抗溶接装置と
エア式抵抗溶接装置とでは加圧方式の違いから同じ原理
の抵抗溶接装置でありながら、溶接電流密度が溶接条件
に大きな影響を及ぼす要素であるため、全く別の溶接条
件にしたがって溶接を行う必要がある。ところが、溶接
条件は被溶接材の材質などの様々な要因を考慮して決定
されるものであり、その導出には多大な時間を要するた
め、加圧方式の違いにより個別の溶接条件を導出するこ
とは、溶接工程の作業効率をあげる上での妨げとなると
いう問題がある。 【0012】さらに、従来、電動サーボ式抵抗溶接装置
を用いたスポット溶接では、全ての打点において溶接電
流値が一定とされ、通電時間も全ての打点において一定
とされるので、以下のような問題が生じる。 【0013】すなわち、鋼板などの被溶接材は同一素材
であっても溶接個所毎に表面状態に若干の相違があり、
また、個々の被溶接材毎にその組成も若干相違するのが
通常である。したがって、同一素材の被溶接材に一定の
溶接電流を一定時間印加する場合にも、各溶接箇所の表
面状態の相違の程度によっては印加されるエネルギ量、
つまり熱量の各打点毎における過不足が生じ、所望のナ
ゲットが形成されず、溶接不良を生じることがある。 【0014】このため、全ての打点で溶接が適正に行わ
れたか否かを検知するためには、溶接工程の後工程で人
が全ての打点を検査する必要があり、この場合、溶接品
質を見極める経験的な技術が検査者に要求される上、打
点数が多数に上る場合には検査に多大な時間を要すると
いう問題がある。 【0015】 【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、電極が被溶接材
を加圧する加圧方式の相違に拘わらず、溶接を行う際の
溶接条件を他の加圧方式のものと共通にすることができ
る電動サーボ式抵抗溶接装置の制御方法および制御装置
を提供することを一つの目的とする。また、本発明は不
良溶接箇所および不良溶接の種類を溶接実行時に自動的
に検出することができる電動サーボ式抵抗溶接装置の制
御方法および制御装置を提供することを他の目的とす
る。 【0016】 【課題を解決するための手段】本発明の電動サーボ式抵
抗溶接装置の制御方法の第1形態は、サーボモータで駆
動される電極により被溶接材を加圧しつつ通電してスポ
ット溶接する電動サーボ式抵抗溶接装置の制御方法であ
って、前記電極による通電開始時点からの前記被溶接材
の熱膨張による同電極の変位量を検出し、該検出された
変位量が所定の変位量に達すると、前記被溶接材の熱膨
張による加圧力の増大を除去するように前記サーボモー
タの駆動力を調節することを特徴とする。 【0017】本発明の電動サーボ式抵抗溶接装置の制御
方法の第1形態においては、サーボモータの駆動力の調
節が、例えば下記式に基づいてなされる。 【0018】Fmc=Fm・(1−η)/η2 0019 ここに、 Fmc:加圧力調節量 Fm:サーボモータの回転駆動力 η:駆動力の伝達効率 【0020】また、本発明の電動サーボ式抵抗溶接装置
の制御方法の第2形態は、サーボモータで駆動される電
極により被溶接材を加圧しつつ通電してスポット溶接す
る電動サーボ式抵抗溶接装置の制御方法であって、前記
電極による通電開始時点からの前記被溶接材の熱膨張に
よる同電極の変位量を検出し、該検出された通電中にお
ける変位量と溶接終了時点の変位量とに基づいて、溶接
不良箇所および/または溶接不良の種類を検出すること
を特徴とする。 【0021】本発明の電動サーボ式抵抗溶接装置の制御
方法の第2形態においては、溶接不良箇所および/また
は溶接不良の種類の検出が、例えば電極による通電開始
時点からの被溶接材の熱膨張による電極の変位量に基づ
く溶接状態判定パラメータによりなされ、溶接状態判定
パラメータが所定範囲にあれば、適正なナゲットが形成
されたとし、溶接状態判定パラメータが所定値を超えて
いれば、ナゲット内部にチリが発生したとし、溶接状態
判定パラメータが所定値に達していなければ、ナゲット
の溶け込みが浅いとする。 【0022】一方、本発明の電動サーボ式抵抗溶接装置
の制御装置の第1形態は、サーボモータの発生する駆動
力を電極に伝達する駆動力伝達機構と、前記電極により
被溶接材を所定の加圧力で加圧するように前記サーボモ
ータに指令を発する加圧力指令手段と、溶接の開始を指
令する溶接指令手段とを備えてなる電動サーボ式抵抗溶
接装置の制御装置であって、前記電極による通電開始時
点からの被溶接材の熱膨張による同電極の変位量を検出
する変位量検出手段と、検出された変位量が所定の変位
量に達すると、前記被溶接材の熱膨張による加圧力の増
大を前記駆動力伝達機構における動力伝達特性を参照し
て除去するように、前記加圧力指令手段が発する加圧力
指令を補正する加圧力指令補正手段とを備えてなること
を特徴とする。 【0023】本発明の電動サーボ式抵抗溶接装置の制御
装置の第1形態においては、加圧力指令補正手段による
補正が、例えば下記式に基づいてなされる。 【0024】Fmc=Fm・(1−η)/η2 0025 ここに、 Fmc:加圧力調節量 Fm:サーボモータの回転駆動力 η:駆動力の伝達効率 【0026】また、本発明の電動サーボ式抵抗溶接装置
の制御装置の第2形態は、サーボモータで駆動される電
極により被溶接材を所定の加圧力により加圧しつつ通電
してスポット溶接する電動サーボ式抵抗溶接装置の制御
装置であって、電極による通電開始時点からの被溶接材
の熱膨張による電極の変位量を検出する変位量検出手段
と、該検出された通電中における変位量と溶接終了時点
の変位量とに基づいて、溶接不良箇所および/または溶
接不良の種類を検出する溶接状態検出手段を備えてなる
ことを特徴とする。 【0027】本発明の電動サーボ式抵抗溶接装置の制御
装置の第2形態においては、溶接状態検出手段における
溶接不良箇所および/または溶接不良の種類の検出が、
例えば電極による通電開始時点からの被溶接材の熱膨張
による電極の変位量に基づく溶接状態判定パラメータに
よりなされ、溶接状態判定パラメータが所定範囲にあれ
ば、適正なナゲットが形成されたとし、溶接状態判定パ
ラメータが所定値を超えていれば、ナゲット内部にチリ
が発生したとし、溶接状態判定パラメータが所定値に達
していなければ、ナゲットの溶け込みが浅いとする。 【0028】本発明の電動サーボ式抵抗溶接装置の制御
装置の第2形態においては、溶接状態検出手段による検
出結果を通知する通知手段を備えてなるのが好ましい。 【0029】しかして、本発明の電動サーボ式抵抗溶接
装置の制御装置は電動サーボ式抵抗溶接装置に搭載さ
れ、またその電動サーボ式抵抗溶接装置はロボットに搭
載される。 【0030】 【作用】本発明は前記のように構成されているので、通
電中の加圧力を被溶接部位の熱膨張に拘わらず、通電開
始時点から略一定とすることができ、この結果、溶接部
の溶接電流を略一定とすることができる。 【0031】また、本発明によれば、溶接実行中に溶接
不良箇所や溶接不良の種類を検出することができる。 【0032】 【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。 【0033】本発明の一実施形態に係る電動サーボ式抵
抗溶接装置(以下、溶接装置という)の概略構成を図1
に示し、溶接装置10は、一対の被溶接材(以下、ワー
クという)W1、W2をスポット溶接する、例えばロボッ
トのハンドに取付けられるサーボガンGと、溶接用の電
力を供給する溶接電源20と、サーボガンGおよび溶接
電源20の動作を制御する制御装置30とを備えてな
る。 【0034】サーボガンGは、ワークW1、W2を間に挟
むようにワークW1、W2の上下にそれぞれ配される、ワ
ークW1、W2を所定の加圧力により加圧しつつ通電する
上側電極11および下側電極12と、上側電極11を駆
動するための回転駆動力を発生するサーボモータ13
と、サーボモータ13が発生する回転駆動力を上下方向
の直線的駆動力に変換して上側電極11に伝達する駆動
力伝達機構14と、サーボモータ13の回転角度位置、
すなわち上側電極11の上下方向の位置に応じた信号を
出力するエンコーダ(変位量検出手段)15とから構成
される。 【0035】制御装置30は、溶接電源20にそのオン
・オフを指令する溶接指令手段31と、サーボモータ1
3にその発生する回転駆動力を指令する加圧力指令手段
32と、エンコーダ15の出力信号に基づいて各ワーク
1、W2溶融部(通電部位)の熱膨張の状態を検出する
溶融部状態検出手段(変位量検出手段)33と、溶融部
の熱膨張による各電極11、12の加圧力増大を排除す
るように加圧力指令手段32が発する加圧力指令を補正
するための加圧力調整量を演算する加圧力調整量演算手
段(加圧力指令補正手段)34と、溶融部状態検出手段
33により検出される、溶融部の熱膨張による上側電極
11の通電中の変位量および溶接終了時点の変位量に基
づいてナゲットの形成状況を判定するナゲット形成状況
判定手段(溶接状態検出手段)35とから構成されてい
る。 【0036】図2に、制御装置30のハードウエア構成
を示す。 【0037】制御装置30は、前記各手段31、32、
33、34および35が各種処理を行うためのプログラ
ムを格納するROM(読み出し専用メモリ)41と、R
OM41から読み出されたプログラムにしたがって各種
演算を実行するCPU(中央演算処理ユニット)42
と、CPU42における演算結果を一時的に記憶するR
AM(随時書込み・読出し可能メモリ)43と、サーボ
モータ13、エンコーダ15および溶接電源20との間
の信号のやり取りを媒介する入出力インタフェース44
と、入出力インタフェース44を介してCPU42に入
力されるアナログ信号をディジタル信号に変換するA/
D変換器45と、CPU42から入出力インタフェース
44を介して出力されるディジタル信号をアナログ信号
に変換するD/A変換器46と、制御装置30の各構成
要素を同期して動作させる基本クロックを発生するクロ
ック発生器47とから構成されている。 【0038】図3に駆動力伝達機構14の詳細な構成を
示す。 【0039】駆動力伝達機構14は、サーボモータ13
が発生する回転駆動力を回転数を変えて伝達する、図示
省略するタイミングベルト、ギア、チェーンおよびカッ
プリングなどの各部材から構成される回転駆動力伝達部
14aと、回転駆動力伝達部14aにより伝達される回
転駆動力を上側電極11を上下方向に駆動する直線的駆
動力に変換するボールネジ14bとを備えてなる。 【0040】しかして、図4(a)に示すように、加圧
力指令手段32の指令によりサーボモータ13が回転駆
動力を発生し、各電極11、12が所定の加圧力Fcで
ワークW1、W2を加圧すると、溶接指令手段31が溶接
電源20に各電極11、12に所定電圧の電力供給を開
始するように指令する。 【0041】溶接指令手段31の指令により各電極1
1、12による通電が開始されると、図4(b)に示す
ように、各ワークW1、W2の通電部位が発熱し、熱膨張
を開始するとともに当該通電部位にナゲットNが形成さ
れていく。この熱膨張により上側電極11には上方向の
力Feが働くが、この間、サーボモータ13が発生する
回転駆動力(以下、符号Fmで表す)は一定であるた
め、上側電極11は押上げられる。 【0042】このような熱膨張による上側電極11の上
方への変位は、エンコーダ15の出力信号を介して溶融
部状態検出手段33が監視しており、溶融部状態検出手
段33により検出される通電開始時点からの上側電極1
1の変位量Mが所定の変位量Mr(図6参照)に達した
ときに、加圧力調整量演算手段34が各電極11、12
と各ワークW1、W2との間に働く実際の加圧力Fjの増
大を排除するように加圧力指令手段32による指令を補
正するための加圧力調整量Fmcを演算する。 【0043】すなわち、加圧力FjをワークW1、W2
熱膨張に拘わらず略一定化するためには、駆動力伝達機
構14における駆動力の伝達効率η(η<1)を考慮し
て、下記式(3)が成り立つような加圧力調整量Fmc
加圧力調整量演算手段34で算出し、この加圧力調整量
mcにより加圧指令手段32の指令を補正する必要があ
る。 【0044】 Fj=η(Fm−Fmc)+(1−η)Fe=ηFm (1) 【0045】また、 Fc=ηFm (2) であるから、式(1)をFmcについて解くと、 【0046】 Fmc=Fm・(1−η)/η2 (3) なる関係が得られる。つまり、駆動力伝達機構14にお
ける駆動力の伝達効率ηを参照することによって、ワー
クW1、W2の熱膨張による加圧力Fjの増大を除去する
ようにサーボモータ13の駆動力を調節することが可能
となる。なお、回転駆動力Fmおよび加圧調整量F
mcは、サーボモータ13固有のトルク定数を参照してサ
ーボモータ13への供給電流値を指令する指令値を操作
することで制御可能な要素である。 【0047】図5に制御装置30における処理の流れを
示す。この処理は所定時間毎にCPU42により実行さ
れる。 【0048】先ず、エンコーダ15の出力信号により検
出される上側電極11の通電開始時点からの変位量Mが
所定の変位量Mrを超えたか否かを判定する(ステップ
S1)。M値がMr値を超えた場合は、ワークW1、W2
の通電部位が熱膨張したものとして加圧調整量Fmcを算
出する(ステップS2)。 【0049】次に、算出された加圧調整量Fmcに応じて
加圧力指令手段32が発する加圧力指令を補正し(ステ
ップS3)、溶接が終了したか否かを判定する(ステッ
プS4)。溶接が終了していない場合は前記ステップS
1の処理に戻り、終了した場合は本処理を終了する。 【0050】また、前記ステップS1で変位量Mが所定
の変位量Mrを超えない場合は、通電部位が熱膨張して
いないものとしてステップS4の処理に移行する。 【0051】図6に以上説明した処理のタイムチャート
を示す。同図では、上側電極11の上下方向の位置はエ
ンコーダ15の出力信号値(以下、エンコーダ値ともい
う)Eで示されている。 【0052】時刻t0に上側電極11の降下が開始され
る。時刻t1に各電極11、12が各ワークW1、W2
接触し、各電極11、12による加圧が開始される。時
刻t2にサーボモータ13の回転駆動力が所定の加圧力
Fcに対応する回転駆動力Fmに達すると、上側電極1
1の降下は停止する。このときのエンコーダ値をE1
する。 【0053】時刻t3に各電極11、12を介する通電
が開始され、エンコーダ値Eは上昇を開始する。時刻t
4にエンコーダ値EのE1値からの上昇量が所定の変位量
rに対応する上昇量を超えると、加圧力調整量Fmc
よるサーボモータ13の回転駆動力の調整が開始され
る。 【0054】時刻t5に通電が終了すると、熱膨張した
通電部位は収縮を開始する。時刻t6にエンコーダ値E
のE1値からの上昇量が所定の変位量Mrに対応する上昇
量を下回ると、加圧力調整量Fmcによるサーボモータ1
3の回転駆動力の調整が終了される。時刻t7には通電
部位の収縮が止まり、ナゲットNを形成する溶接の全工
程が終了したものとして、上側電極11の初期位置への
退避が開始される。 【0055】以下に、ナゲット形成判定手段35が溶接
状態の良否を判定する処理について説明する。 【0056】図7、図8および図9に、溶接状態の良否
に対応するナゲットNの形成状態を示す。ナゲットNの
形成状態は、電極11、12を介してワークW1、W2
印加される溶接電流の電気的エネルギ量(もしくは、熱
量)によってその良否が決定される。 【0057】すなわち、エネルギ量が適正であれば、図
7に示すように、溶け込みの適正なナゲットN1が得ら
れる。エネルギ量が不足した場合は、図8に示すよう
に、溶け込みの浅い不良ナゲットN2が形成される。ま
た、エネルギ量が過多な場合は、図9に示すように、ナ
ゲットN3の内部に空洞Vが現れ、チリが発生する。 【0058】図10にナゲットNの各形成状態に対応す
るエンコーダ値Eの変化の様子を示す。 【0059】すなわち、エネルギ量が適正で適正なナゲ
ットN1が形成されている場合(実線L1)は、通電開始
時点t3直後および通電中におけるエンコーダ値Eはエ
ンコーダ値E1に対して変化量が大きく、また溶接終了
時点(電極退避開始時刻)t7におけるエンコーダ値E
もエンコーダ値E1に対して変化量が前記の半分程度と
なる。 【0060】これに対して、エネルギ量が不足し溶け込
みの浅い不良ナゲットN2が形成された場合(一点鎖線
2)は、エネルギ量が適正で適正なナゲットN1が形成
されている場合(実線L1)と比較して、通電開始時点
3直後および通電中におけるエンコーダ値Eはエンコ
ーダ値E1に対して変化量が小さく、しかも溶接終了時
点t7におけるエンコーダ値Eもエンコーダ値E1に対し
て変化量が小さくなる。 【0061】一方、エネルギ量が過多でチリが発生した
ナゲットN3が形成されている場合(点線L3)は、通電
開始時点t3直後および通電中におけるエンコーダ値E
はエンコーダ値E1に対して変化量が大きいが、溶接終
了時点t7におけるエンコーダ値Eはエンコーダ値E1
対して変化量が小さくなる。 【0062】したがって、エンコーダ値E1に対する通
電中のエンコーダ値Eおよびエンコーダ値E1に対する
溶接終了時点のエンコーダ値Eに基づいて、溶接不良の
発生および溶接不良の種類を検出することが可能とな
る。以下具体的に説明する。 【0063】通電開始時点t3のエンコーダ値E1を基準
値としてRAM43に記憶させる。通電中のエンコーダ
値E2の基準値E1からの変化量ΔEwを下記式(4)に
より算出し、その最大値ΔEwmaxをRAM43に記憶さ
せる。 【0064】 ΔEw=E2−E1 (4) 【0065】次に、電極退避開始時刻t7におけるエン
コーダ値E3の基準値E1からの変位量ΔEeを下記式
(5)により算出する。 【0066】 ΔEe=E3−E1 (5) 【0067】ΔEwmaxは通電中にナゲットNに発生する
熱膨張の度合いをエンコーダ値Eの変化量として捉えた
ものであり、ΔEeはナゲットNの溶接終了時点におけ
る収縮の度合いをエンコーダ値Eの変化量として捉えた
ものである。 【0068】そして、下記式(6)により定義されるβ
をナゲットNの形成状態を表すパラメータ(溶接状態判
定パラメータ)として設定する。 【0069】 β=(ΔEwmax−ΔEe)/ΔEwmax (6) 【0070】すなわち、パラメータβが所定範囲内にあ
れば、当該打点では適正なナゲットNが形成されたもの
と判定され、パラメータβが前記所定範囲にない場合は
当該打点では適正なナゲットNが形成されず溶接不良で
あるものと判定される。 【0071】また、パラメータβが前記所定範囲のいず
れの側に外れているかに応じて(図11参照)溶接不良
の種類、すなわちエネルギ量が過多であるのか不足して
いるのかを判定することも可能となる。 【0072】このように、本実施形態の溶接装置10で
は、通電開始時点からの上側電極11の変位量Mが所定
の変位量Mrに達したときにワークW1、W2の通電部位
が熱膨張したものとして、加圧力指令手段32が発する
指令が加圧力調整量演算手段34により算出される加圧
力調整量Fmcに対応して補正されるので、通電部位の熱
膨張による加圧力Fjの増大を除去することができる。
これにより、電動サーボ式溶接装置10における加圧力
Fjを通電部位の熱膨張に拘わらず、溶接中略一定とす
ることができる。 【0073】また、通電中のエンコーダ値E2の通電開
始時点t3におけるエンコーダ値E1からの変化量ΔEw
の最大値ΔEwmaxと、溶接終了時点t7におけるエンコ
ーダ値E3の基準値E1からの変化量ΔEeとに基づいて
パラメータβを定義し、このパラメータβによりナゲッ
トNの形成状態を判定するので、溶接実行時に自動的に
全打点の溶接状態を判定することができる。 【0074】 【実施例】以下、より具体的な実施例により本発明をよ
り具体的に説明する。 【0075】図11に、板厚2mmのSUS304鋼板
を重ねあわせたものをワークW1、W2として用いた場
合、および板厚1mmの301L−MT鋼板を重ねあわ
せたものをワークW1、W2として用いた場合のそれぞれ
について、加圧力Fjを一定に保った状態で溶接電源2
0から供給される溶接電流値Iを変化させたときの、パ
ラメータβの変化の様子を示す。 【0076】同図によれば、いずれの場合においても溶
接状態が良好であればパラメータβは所定範囲(0.5
<β<0.7)内にあることが分かる。また、溶接電流
値Iが小さくナゲットNの形成状態が不十分であればパ
ラメータβは所定範囲から小さい方向に外れる一方、溶
接電流値Iが大きくチリが発生している場合はパラメー
タβは所定範囲から大きい方向に外れる。 【0077】このように、パラメータβに対して適当な
溶接良好領域(所定範囲)を定めることで、ナゲットN
形成状態の良否判定を自動的かつ適切に行うことが可能
となる。また、溶接良好領域の設定は溶接条件に対して
ある程度の余裕度を有しており、被溶接材の材質や板厚
に拘わらず略一定の範囲を用いることができるので、ス
ポット溶接の施工条件毎に煩雑な設定作業を行う必要は
ない。 【0078】なお、このようにして判定されるナゲット
Nの形成状態の判定結果を、溶接不良打点として装置の
操作者や溶接品質の検査者に通知する通知手段を制御装
置10に設けてもよい。 【0079】以上、本発明を実施形態および実施例に基
づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態および
実施例に限定されるものではなく、種々改変が可能であ
る。例えば、本実施形態では溶接装置はサーボガンとさ
れているが、本発明の適用はサーボガンに限定されるも
のではなく、各種の電動式スポット溶接装置に適用でき
る。 【0080】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
電極が被溶接材を加圧する加圧力を通電開始時点から溶
接終了時点まで略一定とすることができ、これによって
電動サーボ式抵抗溶接装置における溶接条件を他の加圧
方式における溶接条件と共通化することができるという
優れた効果を奏する。 【0081】また、スポット溶接の実行時に溶接状態を
自動判定することができ、これによって溶接状態の検査
工程における作業効率を向上させることができるという
優れた効果も奏する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric servo type resistance melting device.
The present invention relates to a control method and a control device for a contact device. Further details
In other words, eliminates the effect of the thermal expansion of the material to be welded on the energized state
And an electric sensor that automatically detects the spots where welding defects occur.
Control method and control apparatus for resistance welding equipment
You. [0002] Conventionally, a material to be welded is pressed by an electrode.
In spot welding where resistance welding is performed, servo motors are used.
Electric to press the material to be welded by driving the electrode with
Servo method and air pressure
A method has been implemented. Electric servo system is now air system
The pressure control accuracy and responsiveness are
Electric servo method is frequently used in spot welding by bots
Have been. However, electric servo type resistance welding
Welding by electric equipment (electric servo type resistance welding equipment)
Now, transmit the rotational driving force generated by the servo motor to the electrodes
The driving force transmission system is an air-type resistance welding device (air-type
Resistance welding equipment).
The following problems occur. That is, as shown in FIG.
In the dynamic servo resistance welding apparatus 100, the upper electrode 101
Between the lower electrode 102 and a pair of materials to be welded (hereinafter, work
W)1´, WTwo′ Are placed one on top of the other
For example, the upper electrode 101 is driven by the rotational driving force of the motor 103.
Driving up and down, the work W1´, WTwo′ For each electrode 10
Welding while applying pressure at a predetermined pressure according to 1, 102
It is being done. Rotary drive generated by servo motor 103
Power is timing belts, gears, chains and cups
Via a power transmission mechanism 104 composed of a member such as a ring
Transmitted to the ball screw 105,
It is converted into a linear driving force in the vertical direction. However, such a conventional electric servo type
In the resistance welding apparatus 100, the driving force of the ball screw 105
Loss in direction change and friction in the power transmission mechanism 104
Rotation driving force of the servo motor 103
100% is not transmitted to the pole side,
100% of the reaction force acting on the end is transmitted to the servo motor 103 side
It will not be. Therefore, the rotation of the servo motor 103
Only by keeping the driving force constant, the work W
1´, WTwoThe pressure applied by each of the electrodes 101 and 102 is
It cannot be fixed. That is, as shown in FIG.
Each workpiece W at a constant pressure Fc '1´, WTwo′ For each electrode 10
As shown in FIG.
As shown in FIG.1´, WTwo´ energized part
Is thermally expanded, and the reaction force Fe ′ generated by this thermal expansion is
Acts to push up the pole 101. At this time,
Each work W facing the poles 101 and 1021´, WTwoWith ´
The pressurizing force Fj 'acting therebetween is represented by the following equation (7). Fj ′ = Fc ′ + (1−η ′) Fe ′ (7) where η ′ is the power transmission mechanism 104 and
Driving force transmission efficiency of the ball screw 105 (η ′ <
1). That is, the servo motor 103
When the rotational driving force applied is constant, the actual pressing force Fj ′ becomes
The force (1-η ') Fe' is larger than the predetermined pressure Fc '.
It will be good. The friction of the power transmission mechanism 104, especially static
The loss due to friction is smaller than the loss in the ball screw 105.
Since it is negligible, the transmission efficiency η 'is substantially
Transmission efficiency of the ball screw 105
You can think. As described above, the actual pressing force Fj 'is
When the pressure becomes larger than the applied pressure Fc ′, each electrode 101,
102 tip and each work W1´, WTwoThe contact area between ´
As a result, the welding current density during energization starts
It falls below the point. Therefore, the conventional electric servo type
In the resistance welding apparatus 100, a decrease in welding current density during energization
It is necessary to set welding conditions (such as energizing time) in consideration of
is there. On the other hand, in an air resistance welding apparatus, an air pressure
Transmission system is simpler than an electric servo type,
The transmission efficiency η 'in the pressure transmission system can be considered to be approximately 1.
Can be. For this reason, the electrode pressurizes the material to be welded.
The force is almost constant during energization, and the contact surface between the electrode and the workpiece
The product does not change significantly, so the welding current
Can be considered to be almost constant from the start of energization.
it can. Therefore, the electric servo type resistance welding apparatus and
Same principle as air type resistance welding equipment due to difference in pressurization method
The welding current density is the welding condition
Completely different from other welding strips.
It is necessary to perform welding according to the requirements. However, welding
Conditions are determined in consideration of various factors such as the material of the material to be welded
It takes a lot of time to derive it.
In order to derive individual welding conditions for
Is a hindrance to increasing the efficiency of the welding process
There is a problem. Further, a conventional electric servo type resistance welding apparatus is used.
In spot welding using
The flow value is constant and the energizing time is constant at all points
Therefore, the following problem occurs. That is, the materials to be welded such as steel plates are made of the same material.
Even so, there is a slight difference in the surface condition for each welding location,
Also, the composition of each welded material differs slightly.
Normal. Therefore, a certain amount of
Even when the welding current is applied for a certain period of time, the
The amount of energy applied depending on the degree of the surface state difference,
In other words, excess or deficiency occurs at each point of the heat quantity, and
No get is formed, and poor welding may occur. For this reason, welding is properly performed at all the spots.
In order to detect whether the welding process has
Need to inspect all the spots, in this case
Inspectors need empirical skills to determine quality,
In the case of a large number of points, it takes a lot of time for inspection
There is a problem. [0015] The present invention relates to such a conventional technique.
The electrode is made in consideration of the operation
Regardless of the difference in the pressurizing method to press
Welding conditions can be made common with those of other pressurized systems
Method and Control Device for Electric Servo Resistance Welding Apparatus
One purpose is to provide In addition, the present invention
Automatically determine good welds and bad welds when welding
Of electric servo type resistance welding equipment that can detect
Another object is to provide a control method and a control device.
You. An electric servo type resistor according to the present invention is provided.
The first form of the control method of the anti-welding apparatus is that the servo motor
The material to be welded is pressurized by the
Control method of an electric servo type resistance welding apparatus for performing a spot welding.
Thus, the material to be welded from the start of energization by the electrode
The amount of displacement of the same electrode due to thermal expansion of the
When the displacement reaches a predetermined displacement, the thermal expansion of the material to be welded is performed.
Servo mode so as to eliminate the increase in pressure due to tension.
The driving force of the motor is adjusted. Control of the electric servo type resistance welding apparatus of the present invention
In a first embodiment of the method, the adjustment of the driving force of the servomotor is performed.
The clause is made based on, for example, the following equation. Fmc= Fm・ (1-η) / ηTwo [ 0019 ] Where Fmc: Pressure adjustment amount Fm: Rotational driving force of servo motor η: transmission efficiency of driving force Electric servo type resistance welding apparatus of the present invention
The second form of the control method of the first embodiment is an electric motor driven by a servomotor.
Conducts spot welding by applying current while pressing the material to be welded with the poles.
A method for controlling an electric servo resistance welding apparatus, comprising:
The thermal expansion of the material to be welded from the start of energization by the electrode
The amount of displacement of the same electrode is detected, and during the detected energization,
Based on the displacement amount at the end of welding and the displacement amount at the end of welding.
Detecting defective parts and / or types of welding defects
It is characterized by. Control of the electric servo type resistance welding apparatus of the present invention
In a second form of the method, the welding failure and / or
Indicates that the type of welding failure is detected, for example
Based on the displacement of the electrode due to the thermal expansion of the workpiece
The welding condition is determined by the welding condition
If the parameters are within the specified range, a proper nugget will be formed
And the welding state determination parameter exceeds the predetermined value.
If there is, it is assumed that dust has occurred inside the nugget and the welding state
If the judgment parameter does not reach the predetermined value, nugget
And shallow penetration. On the other hand, the electric servo type resistance welding apparatus of the present invention
The first form of the control device is a drive generated by a servomotor.
A driving force transmitting mechanism for transmitting a force to the electrode, and the electrode
The servo motor is pressed so as to press the workpiece with a predetermined pressure.
Pressure command means for issuing a command to the
Electric servo type resistance welding comprising welding command means
A control device of the contact device, at the time of starting energization by the electrode
Detects the displacement of the same electrode due to thermal expansion of the workpiece from a point
Means for detecting the amount of displacement,
When the pressure reaches the maximum, the pressure increases due to the thermal expansion of the material to be welded.
Refer to the power transmission characteristics of the driving force transmission mechanism
The pressing force generated by the pressing force command means so as to remove
A pressure command correction means for correcting the command.
It is characterized by. Control of the electric servo type resistance welding apparatus of the present invention
In the first embodiment of the device, the pressure command correction means
The correction is performed based on, for example, the following equation. Fmc= Fm・ (1-η) / ηTwo [ 0025 ] Where Fmc: Pressure adjustment amount Fm: Rotational driving force of servo motor η: transmission efficiency of driving force Also, the electric servo resistance welding apparatus of the present invention
The second form of the control device is an electric motor driven by a servomotor.
Energize while applying pressure to the work piece by the specified pressure with the poles
Of electric servo resistance welding equipment for spot welding
A device, which is a material to be welded from a time point at which energization by an electrode is started.
Displacement detecting means for detecting the displacement of the electrode due to thermal expansion of the electrode
And the detected displacement during energization and the end time of welding.
Welding location and / or welding
Equipped with welding state detecting means for detecting the type of connection failure
It is characterized by the following. Control of the electric servo type resistance welding apparatus of the present invention
In the second embodiment of the apparatus, the welding state detecting means
Detection of defective welding spots and / or types of defective welding
For example, thermal expansion of the material to be welded from the start of energization by the electrode
The welding condition judgment parameter based on the displacement of the electrode
The welding condition determination parameter is within the specified range.
If a proper nugget has been formed,
If the parameter exceeds the specified value, dust inside the nugget
Occurs, and the welding state determination parameter reaches a predetermined value.
If not, assume that the nugget has a shallow penetration. Control of the electric servo type resistance welding apparatus of the present invention
In the second embodiment of the apparatus, the detection by the welding state detecting means is performed.
It is preferable to provide a notification unit for notifying the output result. The electric servo resistance welding of the present invention
The control unit of the equipment is mounted on the electric servo resistance welding equipment.
The electric servo resistance welding equipment is mounted on a robot.
Will be posted. The present invention is constructed as described above,
The energizing pressure is applied regardless of the thermal expansion of the welded part.
It can be substantially constant from the beginning, resulting in a weld
Can be made substantially constant. Further, according to the present invention, during welding, welding is performed.
Defective parts and types of welding defects can be detected. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The present invention will be described based on an embodiment, but the present invention
It is not limited only to the embodiment. [0033] An electric servo resistor according to one embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an anti-welding device (hereinafter, referred to as a welding device).
The welding apparatus 10 includes a pair of materials to be welded (hereinafter, work pieces).
W)1, WTwoSpot welding, e.g. robot
Servo gun G attached to the hand of
Welding power supply 20 for supplying force, servo gun G and welding
A control device 30 for controlling the operation of the power supply 20;
You. The servo gun G has a work W1, WTwoBetween
Work W1, WTwoAre arranged above and below
Arc W1, WTwoIs energized while pressurizing with a predetermined pressure
The upper electrode 11, the lower electrode 12, and the upper electrode 11 are driven.
Servo motor 13 that generates rotational driving force for moving
And the rotational driving force generated by the servo motor 13 in the vertical direction.
Which is converted into a linear driving force and transmitted to the upper electrode 11
The rotation angle position of the force transmission mechanism 14 and the servo motor 13;
That is, a signal corresponding to the vertical position of the upper electrode 11 is output.
It is composed of an encoder (displacement amount detecting means) 15 for outputting.
Is done. The control device 30 turns on the welding power source 20.
・ Welding command means 31 for commanding off and servo motor 1
Pressurizing command means for commanding the generated rotational driving force to 3
32 and each work based on the output signal of the encoder 15.
W1, WTwoDetects the state of thermal expansion of the melted part (current-carrying part)
Fusion part state detection means (displacement amount detection means) 33;
Eliminates the increase in the pressing force of each electrode 11 and 12 due to thermal expansion of
Force command issued by the force command means 32 so that
Force adjustment amount calculator that calculates the force adjustment amount to perform
Stage (pressurizing force command correcting means) 34 and melting portion state detecting means
Upper electrode due to thermal expansion of the fusion zone detected by 33
11 and the displacement at the end of welding.
Nugget formation status based on the nugget formation status
Determination means (welding state detection means) 35
You. FIG. 2 shows a hardware configuration of the control device 30.
Is shown. The control device 30 includes the above-mentioned units 31, 32,
33, 34 and 35 are programs for performing various processes.
ROM (read only memory) 41 for storing the
Various according to the program read from OM41
CPU (Central Processing Unit) 42 for executing calculations
And R for temporarily storing the calculation result in the CPU 42.
AM (writable / readable memory) 43 and servo
Between motor 13, encoder 15 and welding power source 20
I / O interface 44 that mediates the exchange of signals
Input to the CPU 42 via the input / output interface 44.
A / that converts the input analog signal into a digital signal
Input / output interface from D converter 45 and CPU 42
The digital signal output via 44 is converted to an analog signal.
D / A converter 46 that converts the data into the data, and each configuration of the control device 30
The clock that generates the basic clock that operates the elements synchronously
And a clock generator 47. FIG. 3 shows a detailed configuration of the driving force transmission mechanism 14.
Show. The driving force transmission mechanism 14 includes a servo motor 13
Transmits the rotational driving force generated by changing the number of rotations, shown
Omit timing belts, gears, chains and brackets.
Rotational driving force transmission unit composed of each member such as a spring
14a and the rotation transmitted by the rotational driving force transmission unit 14a.
A linear drive for driving the upper electrode 11 in the vertical direction
And a ball screw 14b for converting power. Thus, as shown in FIG.
The servo motor 13 is rotated by a command from the force command means 32.
A power is generated, and each of the electrodes 11 and 12 is driven at a predetermined pressure Fc.
Work W1, WTwoIs pressurized, the welding command means 31
A power supply of a predetermined voltage is opened to each electrode 11 and 12 to the power supply 20.
To start. Each electrode 1 is controlled by a command from the welding command means 31.
When energization by 1 and 12 is started, the state shown in FIG.
So each work W1, WTwoHeat is generated in the current-carrying part of the
Starts, and a nugget N is formed
I will go. Due to this thermal expansion, the upper electrode 11
The force Fe acts, during which the servomotor 13 is generated
Rotational driving force (hereinafter, symbol FmIs constant)
Therefore, the upper electrode 11 is pushed up. On the upper electrode 11 due to such thermal expansion
Displacement is melted via the output signal of encoder 15
The part state detecting means 33 is monitoring the
Upper electrode 1 from the start of energization detected by stage 33
1 is a predetermined displacement Mr(See Fig. 6)
At this time, the pressing force adjustment amount calculating means 34
And each work W1, WTwoIncrease of the actual pressure Fj acting between
The command by the pressing force command means 32 is supplemented so as to eliminate large
Pressing force adjustment amount F to correctmcIs calculated. That is, the pressing force Fj is1, WTwoof
In order to keep it almost constant regardless of thermal expansion, a driving force transmission device
Considering the drive force transmission efficiency η (η <1) in the structure 14
Thus, the pressing force adjustment amount F such that the following equation (3) holds.mcTo
The pressing force adjustment amount is calculated by the pressing force adjustment amount calculating means 34.
FmcIt is necessary to correct the command of the pressurizing
You. Fj = η (Fm-Fmc) + (1−η) Fe = ηFm (1) Fc = ηFm (2) Since equation (1) ismcSolving for: Fmc= Fm・ (1-η) / ηTwo (3) The following relationship is obtained. That is, the driving force transmission mechanism 14
By referring to the transmission efficiency η of the driving force
W1, WTwoOf increase in pressure Fj due to thermal expansion of
Drive force of servo motor 13 can be adjusted
Becomes Note that the rotational driving force FmAnd pressure adjustment amount F
mcIs determined by referring to the torque constant specific to the servo motor 13.
Operate the command value to command the supply current value to the servo motor 13
Is a controllable element. FIG. 5 shows the flow of processing in the control device 30.
Show. This process is executed by the CPU 42 every predetermined time.
It is. First, detection is performed based on the output signal of the encoder 15.
The amount of displacement M of the output upper electrode 11 from the start of energization is
Predetermined displacement amount MrIs determined (step
S1). M value is MrIf the value exceeds the value,1, WTwo
The amount of pressure adjustment FmcIs calculated
Issue (Step S2). Next, the calculated pressure adjustment amount FmcIn response to the
The pressure command issued by the pressure command means 32 is corrected (step
Step S3), it is determined whether or not the welding is completed (step S3).
S4). If the welding is not completed, the step S
Returning to the processing of step 1, this processing is ended when the processing is completed. In step S1, the displacement amount M is determined to be a predetermined value.
Displacement MrIf the current does not exceed
The process proceeds to step S4 assuming that there is no data. FIG. 6 is a time chart of the processing described above.
Is shown. In the figure, the vertical position of the upper electrode 11 is
Output signal value of the encoder 15 (hereinafter also referred to as an encoder value).
U) is indicated by E. Time t0The upper electrode 11 starts to descend
You. Time t1Each electrode 11 and 12 is connected to each work W1, WTwoWhen
The electrodes 11 and 12 come into contact with each other, and pressurization by the electrodes 11 and 12 is started. Time
Time tTwoThe rotational driving force of the servo motor 13
Rotational driving force F corresponding to FcmReaches the upper electrode 1
The descent of 1 stops. The encoder value at this time is E1When
I do. Time tThreeThrough the electrodes 11 and 12
Is started, and the encoder value E starts increasing. Time t
FourTo the encoder value E1The amount of rise from the value is the prescribed displacement
MrIs exceeded, the pressure adjustment amount FmcTo
Of the rotational driving force of the servo motor 13 is started.
You. Time tFiveWhen the power supply to the
The energized part starts contracting. Time t6The encoder value E
E1The amount of rise from the value is a predetermined displacement MrThe corresponding rise
If it is less than the amount, the pressure adjustment amount FmcServo motor 1 by
The adjustment of the rotational driving force of No. 3 is completed. Time t7Energized
Complete welding work to stop the shrinkage of the part and form the nugget N
Assuming that the process has been completed, the upper electrode 11 is moved to the initial position.
Evacuation is started. In the following, the nugget formation judging means 35
The process of determining the quality of the state will be described. FIGS. 7, 8 and 9 show the quality of the welding condition.
Shows the state of formation of the nugget N corresponding to FIG. Nugget N
The formation state is the work W via the electrodes 11 and 12.1, WTwoTo
The electric energy (or heat) of the applied welding current
Quantity) determines its quality. That is, if the energy amount is appropriate,
As shown in FIG. 7, the nugget N1Got
It is. When the energy amount is insufficient, as shown in FIG.
Nugget N with shallow penetrationTwoIs formed. Ma
If the amount of energy is excessive, as shown in FIG.
Get NThreeA cavity V appears in the inside, and dust is generated. FIG. 10 corresponds to each state of formation of the nugget N.
7 shows how the encoder value E changes. That is to say, a proper nugget with a proper energy amount
N1Is formed (solid line L1) Start energizing
Time tThreeImmediately after and during energization, the encoder value E is
Encoder value E1Large change, and the end of welding
Time point (electrode evacuation start time) t7Encoder value E at
Also the encoder value E1And the amount of change is about half of
Become. On the other hand, the energy amount is insufficient and
Bad nugget NTwoIs formed (dotted line
LTwo) Indicates a proper nugget N with a proper energy amount.1Formed
(Solid line L1), Compared to)
tThreeEncoder value E immediately after and during energization is
Loader value E1And the change is small at the end of welding
Point t7The encoder value E at1Against
Therefore, the amount of change is small. On the other hand, dust was generated due to excessive energy.
Nugget NThreeIs formed (dotted line LThree) Energized
Start time tThreeEncoder value E immediately after and during energization
Is the encoder value E1Is large, but the
End time t7Is the encoder value E1To
On the other hand, the change amount is small. Therefore, the encoder value E1Through
Encoder value E and encoder value E during electricity1Against
Based on the encoder value E at the end of welding,
It is possible to detect the types of occurrence and welding defects.
You. This will be specifically described below. Power supply start time tThreeEncoder value E1Based on
The value is stored in the RAM 43 as a value. Energized encoder
Value ETwoReference value E1ΔEwInto the following equation (4)
And the maximum value ΔEwmaxIs stored in the RAM 43.
Let ΔEw= ETwo-E1 (4) Next, the electrode retreat start time t7En in
Coder value EThreeReference value E1Displacement ΔEeIs the following equation
It is calculated by (5). ΔEe= EThree-E1 (5) ΔEwmaxOccurs in the nugget N during energization
The degree of thermal expansion was taken as the amount of change in the encoder value E
And ΔEeAt the end of welding of nugget N
The degree of shrinkage as an amount of change in the encoder value E
Things. Then, β defined by the following equation (6)
Is a parameter representing the state of formation of the nugget N (weld state determination
Parameter). Β = (ΔEwmax−ΔEe) / ΔEwmax (6) That is, the parameter β is within the predetermined range.
If the hit point, a proper nugget N is formed
Is determined, and the parameter β is not in the predetermined range,
At this point, a proper nugget N was not formed and welding failure occurred.
It is determined that there is. Further, if the parameter β falls within the predetermined range,
(See Fig. 11)
Type, that is, whether the amount of energy is excessive or insufficient
It is also possible to determine whether or not there is. As described above, in the welding apparatus 10 of the present embodiment,
Means that the displacement M of the upper electrode 11 from the start of energization is a predetermined value.
Displacement MrWhen the work W1, WTwoEnergized part of
Is issued by the pressing force command means 32 assuming that
The command is a pressurization calculated by the pressing force adjustment amount calculating means 34.
Force adjustment amount FmcIs corrected according to the
The increase in the pressing force Fj due to the expansion can be eliminated.
Thereby, the pressing force in the electric servo welding device 10
Fj is kept substantially constant during welding regardless of the thermal expansion of the energized part.
Can be The energized encoder value ETwoEnergized open
Start time tThreeEncoder value E at1ΔEw
Maximum value ΔEwmaxAnd welding end time t7Enko in
Loader value EThreeReference value E1ΔEeAnd based on
Define the parameter β and use this parameter β
Automatically determines when welding is performed.
It is possible to determine the welding state of all the spots. The present invention will now be described by way of more specific examples.
This will be described more specifically. FIG. 11 shows a SUS304 steel plate having a thickness of 2 mm.
Work W1, WTwoPlace used as
And a 1 mm thick 301L-MT steel sheet
Work W1, WTwoEach when used as
, The welding power source 2 with the pressing force Fj kept constant.
0 when the welding current value I supplied from 0 is changed.
This shows how the parameter β changes. As shown in FIG.
If the contact state is good, the parameter β is within a predetermined range (0.5
<Β <0.7). Also, the welding current
If the value I is small and the state of formation of the nugget N is insufficient,
Parameter β deviates from the predetermined range in a small
If the contact current value I is large and dust is generated,
Is deviated from the predetermined range in a larger direction. Thus, an appropriate value for the parameter β
By determining the good welding area (predetermined range), the nugget N
Automatically and appropriately judge the quality of the formed state
Becomes Also, the setting of the good welding area is
Has a certain margin, and the material and plate thickness of the material to be welded
Because a substantially constant range can be used regardless of the
It is not necessary to perform complicated setting work for each pot welding process condition
Absent. The nugget determined in this way
The result of the determination of the state of formation of N
A control device is provided to notify operators and weld quality inspectors
It may be provided in the device 10. The present invention has been described based on the embodiments and examples.
The present invention has been described with reference to such an embodiment and
The present invention is not limited to the embodiments, and various modifications are possible.
You. For example, in this embodiment, the welding device is a servo gun.
Although the application of the present invention is limited to the servo gun,
Instead, it can be applied to various electric spot welding equipment.
You. As described in detail above, according to the present invention,
The electrode presses the welding force to press the workpiece
It can be almost constant until the end of contact,
Pressurizing welding conditions in electric servo type resistance welding equipment to other pressure
Can be used in common with welding conditions
It has excellent effects. Further, when the spot welding is executed, the welding state is changed.
Automatic judgment can be made, thereby checking the welding condition
It is said that work efficiency in the process can be improved
It also has excellent effects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る電動サーボ式抵抗溶
接装置の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a control device of an electric servo resistance welding apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】制御装置のハードウエアの構成を示すブロック
図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a hardware configuration of a control device.

【図3】上側電極を駆動する駆動系統の詳細を示す模式
図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing details of a drive system for driving an upper electrode.

【図4】溶接実行時における通電部位の変化の様子を示
す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state of a change in a current-carrying part during execution of welding.

【図5】制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図で
ある。
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of a process executed by the control device.

【図6】同処理のタイムチャートであり、同(a)はエ
ンコーダ値の変化を示し、同(b)は回転駆動力の変化
を示す。
FIG. 6 is a time chart of the same process, in which (a) shows a change in an encoder value and (b) shows a change in a rotational driving force.

【図7】エネルギ量が適正な場合のナゲットNの形成状
態を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a state of forming a nugget N when an energy amount is appropriate.

【図8】エネルギ量が不足している場合のナゲットNの
形成状態を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a state of forming a nugget N when the energy amount is insufficient.

【図9】エネルギ量が過多である場合のナゲットNの形
成状態を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a state of forming a nugget N when the amount of energy is excessive.

【図10】ナゲットNの形成状態を判定する原理を説明
するための説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a principle of determining a formation state of a nugget N.

【図11】実施例を示すグラフ図である。FIG. 11 is a graph showing an example.

【図12】従来の電動サーボ式抵抗溶接装置の駆動系統
の詳細を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing details of a drive system of a conventional electric servo type resistance welding apparatus.

【図13】従来の電動サーボ式抵抗溶接装置の溶接実行
時における通電部位の変化の様子を示す模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a state of a change in a current-carrying part when welding is performed in a conventional electric servo type resistance welding apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 溶接装置 11 上側電極 12 下側電極 13 サーボモータ 15 エンコーダ 14 駆動力伝達機構 14b ボールネジ 20 溶接電源 30 制御装置 31 溶接指令手段 32 加圧力指令手段 33 溶融部状態検出装置 34 加圧力調整量演算手段 35 ナゲット形成状況判定手段 G サーボガン N ナゲット V 空洞 W ワーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Welding apparatus 11 Upper electrode 12 Lower electrode 13 Servo motor 15 Encoder 14 Driving force transmission mechanism 14b Ball screw 20 Welding power supply 30 Control device 31 Welding command means 32 Pressing force commanding means 33 Melting part state detecting device 34 Pressing force adjustment amount calculating means 35 Nugget formation status determination means G Servo gun N Nugget V Cavity W Work

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 隆生 明石市川崎町1番1号 川崎重工業株式会 社明石工場内 (72)発明者 瀬渡 賢 神戸市中央区東川崎町3丁目1番1号 川 崎重工業株式会社神戸工場内 Fターム(参考) 4E065 AA05 BA06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takao Yamaguchi 1-1, Kawasakicho, Akashi-shi Inside the Akashi Plant of Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Kobe Factory F-term (reference) 4E065 AA05 BA06

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 サーボモータで駆動される電極により被
溶接材を加圧しつつ通電してスポット溶接する電動サー
ボ式抵抗溶接装置の制御方法であって、 前記電極による通電開始時点からの前記被溶接材の熱膨
張による同電極の変位量を検出し、該検出された変位量
が所定の変位量に達すると、前記被溶接材の熱膨張によ
る加圧力の増大を除去するように前記サーボモータの駆
動力を調節することを特徴とする電動サーボ式抵抗溶接
装置の制御方法。
1. A control method for an electric servo resistance welding apparatus for spot welding by applying a current while pressurizing a material to be welded by an electrode driven by a servomotor, wherein the welding is performed from the start of energization by the electrode. The amount of displacement of the same electrode due to thermal expansion of the material is detected, and when the detected amount of displacement reaches a predetermined amount of displacement, the servomotor is controlled so as to eliminate an increase in pressure due to thermal expansion of the material to be welded. A method for controlling an electric servo type resistance welding apparatus, wherein a driving force is adjusted.
【請求項2】 サーボモータの駆動力の調節が下記式に
基づいてなされることを特徴とする請求項1記載の電動
サーボ式抵抗溶接装置の制御方法。 Fmc=Fm・(1−η)/η2 ここに、 Fmc:加圧力調節量 Fm:サーボモータの回転駆動力 η:駆動力の伝達効率
2. The control method for an electric servo resistance welding apparatus according to claim 1, wherein the driving force of the servomotor is adjusted based on the following equation. F mc = F m · (1−η) / η 2 where F mc : adjustment amount of pressing force F m : rotational driving force of servo motor η: drive force transmission efficiency
【請求項3】 サーボモータで駆動される電極により被
溶接材を加圧しつつ通電してスポット溶接する電動サー
ボ式抵抗溶接装置の制御方法であって、 前記電極による通電開始時点からの前記被溶接材の熱膨
張による同電極の変位量を検出し、該検出された通電中
における変位量と溶接終了時点の変位量とに基づいて、
溶接不良箇所および/または溶接不良の種類を検出する
ことを特徴とする電動サーボ式抵抗溶接装置の制御方
法。
3. A control method of an electric servo resistance welding apparatus for spot welding by applying a current while pressurizing a material to be welded by an electrode driven by a servomotor, wherein the welding is performed from the start of energization by the electrode. The amount of displacement of the same electrode due to thermal expansion of the material is detected, and based on the detected amount of displacement during energization and the amount of displacement at the end of welding,
A method for controlling an electric servo type resistance welding apparatus, characterized by detecting a defective welding location and / or a type of defective welding.
【請求項4】 溶接不良箇所および/または溶接不良の
種類の検出が、電極による通電開始時点からの被溶接材
の熱膨張による電極の変位量に基づく溶接状態判定パラ
メータによりなされ、 溶接状態判定パラメータが所定範囲にあれば、適正なナ
ゲットが形成されたとし、溶接状態判定パラメータが所
定値を超えていれば、ナゲット内部にチリが発生したと
し、溶接状態判定パラメータが所定値に達していなけれ
ば、ナゲットの溶け込みが浅いとすることを特徴とする
請求項3記載の電動サーボ式抵抗溶接装置の制御方法。
4. Detection of a defective welding location and / or a type of defective welding is performed based on a welding state determination parameter based on a displacement amount of the electrode due to thermal expansion of a material to be welded from the start of energization by the electrode. Is within a predetermined range, it is determined that a proper nugget has been formed, and if the welding state determination parameter exceeds a predetermined value, it is determined that dust has occurred inside the nugget, and if the welding state determination parameter has not reached the predetermined value. 4. The control method for an electric servo type resistance welding apparatus according to claim 3, wherein the penetration of the nugget is shallow.
【請求項5】 サーボモータの発生する駆動力を電極に
伝達する駆動力伝達機構と、前記電極により被溶接材を
所定の加圧力で加圧するように前記サーボモータに指令
を発する加圧力指令手段と、溶接の開始を指令する溶接
指令手段とを備えてなる電動サーボ式抵抗溶接装置の制
御装置であって、 前記電極による通電開始時点からの被溶接材の熱膨張に
よる同電極の変位量を検出する変位量検出手段と、 検出された変位量が所定の変位量に達すると、前記被溶
接材の熱膨張による加圧力の増大を前記駆動力伝達機構
における動力伝達特性を参照して除去するように、前記
加圧力指令手段が発する加圧力指令を補正する加圧力指
令補正手段とを備えてなることを特徴とする電動サーボ
式抵抗溶接装置の制御装置。
5. A driving force transmitting mechanism for transmitting a driving force generated by a servo motor to an electrode, and a pressing force command means for issuing a command to the servo motor so as to press the workpiece with a predetermined pressing force by the electrode. And a welding instruction means for instructing the start of welding, a control device of the electric servo type resistance welding device, comprising: A displacement amount detecting means for detecting, when the detected displacement amount reaches a predetermined displacement amount, an increase in the pressing force due to the thermal expansion of the material to be welded is removed by referring to a power transmission characteristic of the driving force transmission mechanism. A control device for an electric servo type resistance welding apparatus, comprising: a pressing force command correcting means for correcting a pressing force command generated by the pressing force command means.
【請求項6】 加圧力指令補正手段による補正が下記式
に基づいてなされることを特徴とする請求項5記載の電
動サーボ式抵抗溶接装置の制御装置。 Fmc=Fm・(1−η)/η2 ここに、 Fmc:加圧力調節量 Fm:サーボモータの回転駆動力 η:駆動力の伝達効率
6. The control device for an electric servo resistance welding apparatus according to claim 5, wherein the correction by the pressure command correction means is performed based on the following equation. F mc = F m · (1−η) / η 2 where F mc : adjustment amount of pressing force F m : rotational driving force of servo motor η: drive force transmission efficiency
【請求項7】 サーボモータで駆動される電極により被
溶接材を所定の加圧力により加圧しつつ通電してスポッ
ト溶接する電動サーボ式抵抗溶接装置の制御装置であっ
て、 電極による通電開始時点からの被溶接材の熱膨張による
電極の変位量を検出する変位量検出手段と、 該検出された通電中における変位量と溶接終了時点の変
位量とに基づいて、溶接不良箇所および/または溶接不
良の種類を検出する溶接状態検出手段とを備えてなるこ
とを特徴とする電動サーボ式抵抗溶接装置の制御装置。
7. A control device for an electric servo resistance welding apparatus for spot welding by applying a current while pressurizing a material to be welded by an electrode driven by a servomotor with a predetermined pressing force, and starting from the time when the current is applied by the electrodes. A displacement detecting means for detecting a displacement of the electrode due to thermal expansion of the material to be welded, and a defective welding location and / or a defective welding based on the detected displacement during energization and the displacement at the end of welding. And a welding state detecting means for detecting the type of the electric motor.
【請求項8】 溶接状態検出手段における溶接不良箇所
および/または溶接不良の種類の検出が、電極による通
電開始時点からの被溶接材の熱膨張による電極の変位量
に基づく溶接状態判定パラメータによりなされ、 溶接状態判定パラメータが所定範囲にあれば、適正なナ
ゲットが形成されたとし、溶接状態判定パラメータが所
定値を超えていれば、ナゲット内部にチリが発生したと
し、溶接状態判定パラメータが所定値に達していなけれ
ば、ナゲットの溶け込みが浅いとすることを特徴とする
請求項7記載の電動サーボ式抵抗溶接装置の制御装置。
8. The welding state detecting means detects the location of a defective welding and / or the type of a defective welding by using a welding state determination parameter based on a displacement amount of the electrode due to a thermal expansion of a material to be welded from a start of energization by the electrode. If the welding state determination parameter is within a predetermined range, it is determined that a proper nugget has been formed, and if the welding state determination parameter exceeds a predetermined value, it is determined that dust has occurred inside the nugget, and the welding state determination parameter has a predetermined value. 8. The control device for an electric servo-type resistance welding apparatus according to claim 7, wherein the nugget has a shallow penetration if it has not reached the maximum value.
【請求項9】 溶接状態検出手段による検出結果を通知
する通知手段を備えてなることを特徴とする請求項7記
載の電動サーボ式抵抗溶接装置の制御装置。
9. The control device for an electric servo-type resistance welding apparatus according to claim 7, further comprising a notifying means for notifying a detection result by the welding state detecting means.
【請求項10】 請求項5ないし請求項6記載の制御装
置を備えてなることを特徴とする電動サーボ式抵抗溶接
装置。
10. An electric servo resistance welding apparatus comprising the control device according to claim 5. Description:
【請求項11】 請求項10記載の電動サーボ式抵抗溶
接装置を備えてなることを特徴とするロボット。
11. A robot comprising the electric servo resistance welding apparatus according to claim 10.
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