JP2021053698A - Control device for resistance welding machine, conduction state monitoring method and normal/defective determination method of welded parts - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、抵抗溶接機の制御装置、溶接部の通電状態監視方法及び良否判定方法に関する。 The present invention relates to a control device for a resistance welder, a method for monitoring an energized state of a welded portion, and a method for determining quality.
例えば、自動車の車体の組立工程では、重ね合わせた複数の鋼板を一対の電極で挟み込んで通電することにより、鋼板同士の接触部を抵抗発熱により溶融させてナゲットを形成する抵抗溶接(スポット溶接)が行われている。ナゲットの品質を検査する手段としては、例えば、ナゲットの近傍にタガネを打ち込んで鋼板同士の剥離強度を確認する方法が知られている。しかし、このような検査方法は手間がかかると共に、物理的にタガネが入り得る構造的制約が発生する部位もある。また、超音波や磁気を用いた非破壊検査もあるが、時間がかかるため、大量生産ラインでは全数への適用は困難である。以上より、より簡易にナゲットの品質を検査する手法が求められている。 For example, in the assembly process of an automobile body, resistance welding (spot welding) is performed by sandwiching a plurality of stacked steel plates between a pair of electrodes and energizing them to melt the contact parts between the steel plates by resistance heat generation to form a nugget. Is being done. As a means for inspecting the quality of the nugget, for example, a method of driving a chisel in the vicinity of the nugget and checking the peel strength between the steel plates is known. However, such an inspection method is time-consuming, and there are some parts where structural restrictions that can physically enter the chisel occur. There is also non-destructive inspection using ultrasonic waves or magnetism, but it takes time, so it is difficult to apply it to all of them on mass production lines. From the above, there is a need for a simpler method for inspecting the quality of nuggets.
例えば特許文献1には、一対の電極間に流れる電流の値と両電極間の電圧値とを測定し、これらの電流値及び電圧値から抵抗値を演算し、通電中の抵抗値の変化に基づいて溶接品質(接合強度)の良否を判定する方法が示されている。具体的には、通電開始直後は、金属板同士の接触部の温度上昇に伴って抵抗値が上昇し、ナゲットが形成されたら、ナゲットの成長に伴う通電面積の拡大により抵抗値が下降し、ナゲットの成長鈍化に伴って抵抗値が略一定となる(特許文献1の図3等参照)。このような通電時間に対する抵抗値の変化(波形)に基づいて、ナゲットの良否を判定している。 For example, in Patent Document 1, the value of the current flowing between the pair of electrodes and the voltage value between the two electrodes are measured, the resistance value is calculated from these current values and the voltage values, and the change in the resistance value during energization is obtained. A method of determining the quality of welding quality (joint strength) based on this is shown. Specifically, immediately after the start of energization, the resistance value increases as the temperature of the contact portion between the metal plates rises, and once the nugget is formed, the resistance value decreases due to the expansion of the energization area as the nugget grows. As the growth of the nugget slows down, the resistance value becomes substantially constant (see FIG. 3 and the like in Patent Document 1). The quality of the nugget is determined based on the change (waveform) in the resistance value with respect to the energization time.
また、多数の点に抵抗溶接を行うと、繰り返しの通電により電極がダメージを受けて先端が変形するため、溶接部の抵抗が上昇しにくくなったり、上昇するタイミングがずれたりして、溶接品質に悪影響を与えることがある。例えば、下記の特許文献2には、一対の電極でテストピースを挟んだ状態で通電したときの電流値及び電圧値を測定し、これらの測定値に基づく抵抗値に基づいて、電極の形状を監視する方法が示されている。 In addition, when resistance welding is performed on a large number of points, the electrodes are damaged by repeated energization and the tip is deformed, which makes it difficult for the resistance of the welded portion to increase or the timing of the increase to shift, resulting in welding quality. May have an adverse effect on. For example, in Patent Document 2 below, the current value and voltage value when energized with a test piece sandwiched between a pair of electrodes are measured, and the shape of the electrode is determined based on the resistance value based on these measured values. It shows how to monitor.
上記の何れの方法も、電極間抵抗値(溶接電流経路の総抵抗値)の変化に基づいて、ナゲットの良否判定や電極形状の監視を行うものである。しかし、電極間抵抗値を測定するためには、電極間電圧を検出するためのセンサ及び配線や、このセンサで検出した電圧値をデジタル信号に変換する変換部、さらに、検出した電圧値等から抵抗値を算出する演算部を設ける必要があるため、コスト高を招く。また、電極と変換部とを接続する配線は、溶接装置の稼働に伴う意図しない接触等により切断する恐れがあるため、管理にもコストが必要となる。 In any of the above methods, the quality of the nugget is determined and the electrode shape is monitored based on the change in the resistance value between the electrodes (total resistance value of the welding current path). However, in order to measure the resistance value between electrodes, the sensor and wiring for detecting the voltage between electrodes, the conversion unit that converts the voltage value detected by this sensor into a digital signal, the detected voltage value, and the like are used. Since it is necessary to provide a calculation unit for calculating the resistance value, the cost is high. In addition, the wiring connecting the electrodes and the conversion unit may be cut due to unintended contact or the like accompanying the operation of the welding apparatus, so that management is also costly.
本発明は、溶接部の通電状態(溶接電流経路の総抵抗値の変化)を監視する手法を低コスト化することで、これと相関のある項目の検査(例えば、溶接部の良否判定や電極形状の監視等)を低コスト化することを目的とする。 The present invention reduces the cost of the method of monitoring the energized state of the welded portion (change in the total resistance value of the welded current path), and inspects items correlating with this (for example, quality judgment of the welded portion and electrodes). The purpose is to reduce the cost of shape monitoring, etc.).
従来の一般的なスポット溶接設備は、図8に示すように、一対の電極101、102を有する溶接ロボット110と、タイマーコンタクター120と、ロボット制御部130とを備える。ロボット制御部130は、溶接ロボット110のロボットアーム104の動作及び加圧手段105の加圧力を制御する。タイマーコンタクター120は、溶接電源140から供給された交流を直流に変換するコンバータ回路121と、直流を交流に変換するインバータ回路122と、インバータ回路122の出力電流を制御する電流制御回路123と、インバータ回路122から出力された電流値を検出するセンサ124とを備える。電流制御回路123には、予め、複数種の溶接条件(電流値及び通電時間)が記憶され、ロボット制御部130から通電開始の指令と条件番号が伝達されたら、当該条件番号に該当する溶接条件で通電を行う。
As shown in FIG. 8, a conventional general spot welding facility includes a
電流制御回路123は、インバータ回路122への出力信号のパルス幅(スイッチング素子をオンにする時間)を調整することで、インバータ回路122の出力電流を制御する、いわゆるPWM(Pulse Width Modulation)制御を行うものである。従来、パルス幅の値自体を溶接工程の検査に活用することはなかったが、本発明者らは、制御装置(電流制御回路)で設定されたパルス幅を用いることで、トランスの二次側の電流値や電圧値を測定することなく、溶接部の通電状態(溶接通電経路の総抵抗値の変化)を推定できることに着目した。
The
具体的には、センサ124で検出した電流値の信号が電流制御回路123にフィードバックされ、この信号に基づいてパルス幅が設定されて、そのパルス幅の波形でスイッチング素子のオン・オフを切り替えるようにインバータ回路122が駆動される。例えば、図9(A)に示すように、ある時刻t1における溶接部の通電面積A1(すなわちナゲットの大きさ)が、予定された通電面積A0よりも小さい場合、溶接部に電流が流れにくくなるため、センサ124で検出した電流値が予定された電流値よりも小さくなろうとする。この信号を受けた電流制御回路123が、その後の時刻t2、t3・・・におけるパルス幅WPを大きくして(図9(B)の点線参照)、溶接トランス103に供給される電力量を増やすことで、予定された電流値を維持する。一方、図10(A)に示すように、ある時刻t1における溶接部の通電面積A1が予定された通電面積A0よりも大きい場合、溶接部に電流が流れやすくなるため、センサ124で検出した電流値が予定された電流値よりも大きくなろうとする。この信号を受けた電流制御回路123が、その後の時刻t2、t3・・・におけるパルス幅WPを小さくして(図10(B)の点線参照)溶接トランス103に供給される電力量を減らすことで、予定された電流値を維持する。以上により、溶接トランス103に予定された電流値が供給されるように、インバータ回路122が制御される。
Specifically, the signal of the current value detected by the
このように、PWM制御を行う際には、パルス幅を変化させて、溶接トランス103に供給される電力量を調整することにより、電流値が所定値となるように制御している。言い換えると、パルス幅を監視し、図9(B)の点線のようにパルス幅が大きければ、その時刻(詳しくは、その直前の時刻)において溶接電流経路に電気が流れにくいことを表し、図10(B)の点線のようにパルス幅が予定よりも小さければ、その時刻(詳しくは、その直前の時刻)において溶接電流経路に電気が流れやすいことを表している。
In this way, when performing PWM control, the pulse width is changed to adjust the amount of electric power supplied to the
以上より、本発明は、直流を交流に変換して溶接トランスに供給するインバータ回路と、前記インバータ回路から前記溶接トランスに供給される電流値を測定する電流検出部と、前記電流検出部で測定した電流値に基づいて、前記インバータ回路のスイッチング素子をオンにする時間であるパルス幅を設定する電流制御回路と、前記電流制御回路で設定されたパルス幅に関するパラメータを記録する記録部とを備えた抵抗溶接機の制御装置を提供する。 From the above, the present invention measures with the inverter circuit that converts direct current into alternating current and supplies it to the welding transformer, the current detection unit that measures the current value supplied from the inverter circuit to the welding transformer, and the current detection unit. A current control circuit that sets a pulse width, which is a time for turning on the switching element of the inverter circuit, and a recording unit that records parameters related to the pulse width set by the current control circuit are provided based on the current value. Provided is a control device for an inverter.
このように、電流制御回路で設定されたパルス幅に関するパラメータを記録部に記録することで、このパラメータを用いて、溶接部の通電状態(溶接通電経路の総抵抗値の変化)、ひいてはこれと相関のある通電面積の変化や電極形状の変化等を推定することができる。この場合、トランスの二次側の電圧を測定するための配線や変換機等を設ける必要がないため、低コスト化を図ることができる。また、PWM制御では、パルス幅を変化させることで電流値を一定に維持しようとするため、電流値が略一定である場合でも、パルス幅が変化している場合がある。従って、上記のようにパルス幅に関するパラメータを監視することで、電流値の変化にはほとんど表れない通電状態の僅かな変化も検知することができる。 In this way, by recording the parameters related to the pulse width set by the current control circuit in the recording unit, the energized state of the welded part (change in the total resistance value of the welded energized path), and by extension, this It is possible to estimate changes in the current-carrying area and changes in the electrode shape that have a correlation. In this case, it is not necessary to provide wiring, a converter, or the like for measuring the voltage on the secondary side of the transformer, so that the cost can be reduced. Further, in PWM control, since the current value is maintained to be constant by changing the pulse width, the pulse width may change even when the current value is substantially constant. Therefore, by monitoring the parameters related to the pulse width as described above, it is possible to detect even a slight change in the energized state that hardly appears in the change in the current value.
ところで、安定した溶接を実現するために、一定の電流値で通電するのではなく、通電初期に電流値を徐々に増加させたり、電流値を段階的に上昇させながら通電したりする工夫がなされることがある。このように、通電途中に電流値を変化させる場合、電流値の変化に伴ってパルス幅が変動する。従って、パルス幅が変動している場合でも、その変動が、溶接電流経路の通電面積の変化(すなわち、ナゲットの成長)に起因するのか、あるいは電流値の変化に起因するのかが判別しにくい場合がある。 By the way, in order to realize stable welding, instead of energizing with a constant current value, a device is made to gradually increase the current value at the initial stage of energization or to energize while gradually increasing the current value. There are times. In this way, when the current value is changed during energization, the pulse width fluctuates as the current value changes. Therefore, even if the pulse width fluctuates, it is difficult to determine whether the fluctuation is due to a change in the energized area of the welding current path (that is, growth of the nugget) or a change in the current value. There is.
ここで、電流値I、電流密度J、及び通電面積Aとの間には、以下の関係式(1)が成り立つ。
I=J・A ・・・(1)
Here, the following relational expression (1) holds between the current value I, the current density J, and the energization area A.
I = JA ・ ・ ・ (1)
また、電流密度Jは、単位面積、単位時間当たりに流れる電気量(電荷)であり、次式のように定義できる。尚、αは係数、WPはパルス幅である。
J=α・WP ・・・(2)
Further, the current density J is a unit area and the amount of electricity (electric charge) flowing per unit time, and can be defined by the following equation. Incidentally, alpha is a coefficient, W P is the pulse width.
J = α · W P ··· ( 2)
上記の式(1)(2)から、以下の式(3)(4)が成り立つ。
I=α・WP・A ・・・(3)
I = α · W P · A ··· (3)
上記の式(4)より、通電面積Aは、パルス幅と電流値との比(I/WP)に比例する。従って、パルス幅に関するパラメータとして、インバータ回路から溶接トランスに供給される電流値Iとパルス幅WPとの比(I/WP)を含むパラメータを記録すれば、電流値Iの変化に関わらず、通電面積Aの変化を監視することができる。 From the above equation (4), the energized area A is proportional to the ratio (I / W P) of the pulse width and the current value. Thus, as the parameter relates to a pulse width, if the recording parameters including the ratio of the current value I and the pulse width W P supplied from the inverter circuit to the welding transformer (I / W P), regardless of the change in the current value I , The change in the energized area A can be monitored.
溶接部の通電状態が変化して電流値が変化しようとした場合は、パルス幅を所定範囲よりも大きくあるいは小さくして電流の供給量を増減させることで、電流値を一定に維持しようとする。従って、パルス幅が所定範囲外となった回数が多ければ、溶接部の通電状態が不安定になっていると推定できる。従って、パルス幅に関するパラメータとして、パルス幅が所定範囲外となった回数を記録することで、溶接部の通電状態を監視することができる。 When the current state of the weld changes and the current value is about to change, the current value is maintained constant by increasing or decreasing the current supply amount by making the pulse width larger or smaller than the predetermined range. .. Therefore, if the pulse width is out of the predetermined range many times, it can be estimated that the energized state of the welded portion is unstable. Therefore, by recording the number of times the pulse width is out of the predetermined range as a parameter related to the pulse width, it is possible to monitor the energized state of the welded portion.
通電中、ナゲットが成長するにつれて、通電面積が拡大して溶接電流経路の総抵抗値が低下するため、ナゲットの成長の仕方によって、溶接電流経路の総抵抗値の変化のタイミングや変化量が異なる。従って、上記のパルス幅に関するパラメータにより、溶接電流経路の総抵抗値と相関のある溶接部の通電面積の変化を監視して、溶接部(ナゲット)の良否を判定することができる。 As the nugget grows during energization, the energized area expands and the total resistance value of the welding current path decreases. Therefore, the timing and amount of change in the total resistance value of the welding current path differ depending on how the nugget grows. .. Therefore, the quality of the welded portion (nugget) can be determined by monitoring the change in the energized area of the welded portion that correlates with the total resistance value of the welding current path by the above parameters related to the pulse width.
また、多数の溶接点に溶接を施すと、通電によるダメージを受けて電極の先端が摩耗するため、新品(研磨直後)の電極を用いて溶接した場合と、摩耗した電極を用いて溶接した場合とで、溶接電流経路の総抵抗値の変化のタイミングや変化量が異なる。従って、上記のパルス幅に関するパラメータにより、溶接電流経路の総抵抗値の変化と相関のある電極の形状を監視することができる。 In addition, when welding is performed on a large number of welding points, the tip of the electrode is worn due to damage caused by energization. Therefore, when welding is performed using a new (immediately after polishing) electrode and when welding is performed using a worn electrode. The timing and amount of change in the total resistance value of the welding current path are different. Therefore, it is possible to monitor the shape of the electrode that correlates with the change in the total resistance value of the welding current path by the above parameters related to the pulse width.
以上のように、パルス幅に関するパラメータを記録することで、このパラメータに基づいて、別途のセンサや配線等を設けることなく、低コストに、溶接部の通電状態(溶接電流経路の総抵抗値の変化)を監視することができる。これにより、溶接電流経路の総抵抗値の変化と相関のある項目の検査(例えば、溶接部の良否判定や電極形状の監視等)を低コスト化することが可能となる。 As described above, by recording the parameters related to the pulse width, based on these parameters, the energized state of the welded part (total resistance value of the welding current path) can be achieved at low cost without providing a separate sensor or wiring. Changes) can be monitored. This makes it possible to reduce the cost of inspecting items that correlate with changes in the total resistance value of the welding current path (for example, determining the quality of the welded portion, monitoring the electrode shape, etc.).
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示す抵抗溶接設備は、抵抗溶接機としての溶接ロボット10と、制御装置20とを備える。
The resistance welding equipment shown in FIG. 1 includes a
溶接ロボット10は、一対の電極11、12を有する溶接ガン14と、一対の電極11、12間に溶接電流を供給する溶接トランス15と、先端に溶接ガン14が取り付けられたロボットアーム16とを備える。溶接ガン14は、一対の電極11、12が同軸上に配され、一方の電極11が加圧手段13で駆動されるダイレクトスポット溶接用の溶接ガンである。加圧手段13としては、例えばサーボモータが使用できる。一対の電極11、12で、鎖線で示す複数の金属板(例えば鋼板)の重合部を加圧挟持した状態で、溶接トランス15から供給された電流を一対の電極11、12間に流すことにより、両金属板同士の接触部が抵抗発熱により溶融してナゲットが形成される。尚、溶接ガンは上記に限らず、シリーズスポット溶接用の溶接ガンや、インダイレクトスポット溶接用の溶接ガンであってもよい。また、抵抗溶接機として、定位置に固定された定置式の抵抗溶接機や、作業者が手で持って移動させる可搬型の抵抗溶接機を用いてもよい。
The
制御装置20は、ロボット制御部30と、タイマーコンタクター40とを有する。尚、本実施形態では、ロボット制御部30を有する制御盤(制御装置20)に、タイマーコンタクター40が内蔵されている。
The
ロボット制御部30は、ロボットCPU基板31と、ロボット制御回路32と、タイマー基板33とを有する。ロボットCPU基板31には、予め、ロボットアーム16の各関節のモータ、及び、溶接ガン14の加圧手段13を制御するプログラムが組み込まれている。このプログラムに基づく指令がロボット制御回路32に伝達され、ロボットアーム16の各関節のモータ及び加圧手段13が駆動される。
The
タイマーコンタクター40は、溶接電源50から供給された交流を直流に変換するコンバータ回路41と、直流を高周波の交流に変換するインバータ回路42と、インバータ回路42の出力電流を制御する電流制御回路43と、インバータ回路42から出力した電流値を検出する電流検出部としてのセンサ44(例えばCTコイル)とを備える。電流制御回路43は、インバータ回路42のスイッチング素子(例えばIGBT)をオンにする時間(すなわち、パルス幅)を調整することで、インバータ回路42の出力電流を制御する。電流制御回路43には、予め、数種類の溶接条件(電流値及び通電時間)が記憶され、タイマー基板33から通電開始の指令と条件番号が伝達されたら、当該条件番号に該当する溶接条件で通電を行う。本実施形態では、図2に示すように、インバータ回路42から溶接トランス15に一定の電流値を供給する場合を示す。
The
電流制御回路43は、パルス幅を変えることで出力電力を制御する、いわゆるPWM制御を行うものである。具体的には、センサ44で検出した電流値の信号が電流制御回路43にフィードバックされ、この電流値に基づいて、電流制御回路43がパルス幅を自動的に調整することにより、溶接トランス15に供給される電流値が一定に維持される。例えば、通電が進むにつれて、金属板同士の接触部に形成される溶接部(ナゲット)が大きくなるため、電極11、12間の通電経路の面積が拡大する。これにより、電流が流れやすくなるため、溶接部を含む溶接トランス15の二次側の電流値、ひいては、インバータ回路42から溶接トランス15の一次側に供給される電流値が増大しようとする。この電流値の増大傾向をセンサ44が検知すると、これを電流制御回路43にフィードバックしてパルス幅を小さくすることで、溶接トランス15の一次側に供給される電流値の増大を抑えて、電流値が一定に維持される。従って、溶接部のナゲットが順調に成長し続けた場合は、図3(A)に示すように、電流制御回路43で設定されるパルス幅WPが徐々に小さくなる。
The
従来のスポット溶接設備では、パルス幅が記録されることはなく、その結果である電流値(図2参照)を監視するだけであった。これに対し、本発明では、図1に示すように、制御装置20のタイマー基板33に、電流制御回路43で設定したパルス幅の履歴を記録する記録部34が設けられる。この記録部34に、図3に示すようなパルス幅WPの履歴(時間経過に伴う変化)が記録され、この履歴に基づいて、通電中における溶接部の通電面積の変化を推定することができる。例えば、図3(A)に示すように、パルス幅WPが時間の経過と共に徐々に低下していれば、溶接部の通電面積が徐々に増えて溶接電流経路の総抵抗値が徐々に低下していること、すなわち、ナゲットが順調に成長していると推定できる。一方、図3(B)に示すようにパルス幅WPが略一定である場合や、図3(C)に示すようにパルス幅WPが途中まで低下した後一定となる場合は、通電面積の増大、すなわち、ナゲットの成長が不十分であると推定できる。
In conventional spot welding equipment, the pulse width is not recorded, only the resulting current value (see FIG. 2) is monitored. On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 1, the
制御装置20のタイマー基板33には、記憶部34に記憶されたパルス幅の履歴に基づいて、溶接電極経路の総抵抗値の変化と相関のある項目を監視する監視部35が設けられ、本実施形態では、溶接品質の良否を監視する監視部35が設けられる。例えば、図3(A)〜(C)の各グラフにおいて、パルス幅WPの通電時間に対する変化率(傾き)が負であれば、監視部35は、その時刻においてナゲットが成長していると判断する。従って、例えば、パルス幅WPの通電時間に対する変化率が負である期間が、通電時間全体に対して所定の割合(例えば80%)以上であれば、監視部35が、ナゲットが十分に成長して良好な溶接部が形成されたと判定する。あるいは、監視部35が、図3(A)〜(C)に示すパルス幅WPの履歴と、基準となるパルス幅WPの履歴(例えば、良好な溶接部が形成されたときのパルス幅WPの履歴)とを比較し、これらの差が許容範囲内である場合は、良好な溶接部が形成されたと判定する。
The
本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については重複説明を省略する。 The present invention is not limited to the above embodiments. Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described, but duplicate description will be omitted with respect to the same points as those of the above embodiments.
上記の実施形態では、溶接中の電流値が一定値である場合(図2参照)を示したが、これに限らず、溶接中の電流値を変化させてもよい。例えば図4(A)に示す通電パターンは、電流値を段階的に上昇させている。具体的に、この通電パターンは、電流値を徐々に上昇させるアップスロープI0、電流値I1で通電する第1通電区間、I1より高い電流値I2で通電する第2通電区間、I2より僅かに低い電流値I3で通電する第3通電区間、I3より高い電流値I4で通電する第4通電区間、I4よりも僅かに低い電流値I5で通電する第5通電区間、I5より高い電流値I6で通電する第6通電区間、I6よりも僅かに低い電流値I7で通電する第7通電区間を有する。 In the above embodiment, the case where the current value during welding is a constant value (see FIG. 2) is shown, but the present invention is not limited to this, and the current value during welding may be changed. For example, in the energization pattern shown in FIG. 4 (A), the current value is gradually increased. Specifically, this energization pattern has an upslope I0 that gradually raises the current value, a first energization section that energizes with a current value I1, a second energization section that energizes with a current value I2 higher than I1, and slightly lower than I2. A third energized section energized with a current value I3, a fourth energized section energized with a current value I4 higher than I3, a fifth energized section energized with a current value I5 slightly lower than I4, and energized with a current value I6 higher than I5. It has a sixth energization section to be energized and a seventh energization section to energize with a current value I7 slightly lower than I6.
上記のように電流値を変化させながら通電する場合、電流値を変化させるとき(アップスロープI0、及び、通電区間の切り替え時)に、電流制御回路43がパルス幅WPを変化させる。従って、パルス幅WPの履歴は、図4(B)に示すように、電流値の変化の影響を受けた複雑な形状となる。この場合、パルス幅WPの履歴から、溶接部の通電面積を推定することは難しい。
If energized while changing the current value as described above, when changing the current value (upslope I0, and, when switching current interval), the
従って、電流値を変化させながら通電する場合は、タイマー基板33に設けられた演算部(図示省略)が、各時刻における電流値Iと、記録部34に記録された各時刻におけるパルス幅WPとの比(I/WP)を含むパラメータを算出し、このパラメータに基づいて、監視部35が溶接部の通電面積Aを監視することが好ましい。このときの電流値Iは、センサ44で検出した電流値(実測値)でもよいし、指定された条件の電流値(指令値)でもよい。上記の式(4)からI/WP=A・αが成り立つため、I/WPにより溶接部の通電面積Aを直接的に監視することができる。
Therefore, when energized while changing the current value computing unit provided in the timer board 33 (not shown), and a current value I at each time, the pulse width at each time recorded in the recording unit 34 W P calculating a parameter comprising the ratio (I / W P) and, based on this parameter, it is preferable that the
例えば、図5(A)は、良好な溶接部が形成された場合のI/WPの履歴を示している。このグラフでは、I/WP(すなわち、通電時間A)が時間の経過に伴って徐々に上昇し続けている。従って、溶接中のI/WPの履歴を記録し、I/WPが徐々に上昇し続けていれば、通電面積Aが上昇し続けており、ナゲットが成長し続けていると推定できる。 For example, FIG. 5 (A) shows the history of I / W P when a good weld is formed. In this graph, the I / W P (that is, the energization time A) continues to gradually increase with the passage of time. Thus, the history of I / W P during welding was recorded, if continued to rise I / W P gradually, current area A has continued to rise, it can be estimated that the nugget is continuing to grow.
これに対し、図5(B)及び(C)は、溶接部が不良であった(ナゲット径が所定値に達しなかった)場合のI/WPの履歴を示している。これらの例では、I/WPが通電初期のみ(図5(B)参照)、あるいは、通電前半のみ(図5(C)参照)において上昇し、その後は略一定である。これらの場合、通電初期あるいは通電前半ではナゲットが成長しているが、その後はナゲットが成長していないと推定できる。 On the other hand, FIGS. 5 (B) and 5 (C) show the history of I / W P when the welded portion is defective (the nugget diameter does not reach a predetermined value). In these examples, I / W P is an initial energizing only (see FIG. 5 (B)), or elevated in energizing the first half only (see FIG. 5 (C)), then is substantially constant. In these cases, it can be estimated that the nugget is growing in the initial stage of energization or the first half of energization, but the nugget is not growing after that.
以上のように、パラメータI/WPの履歴に基づいて、監視部35が溶接部の通電面積Aを監視することで、溶接部の良否を判定することができる。例えば、タイマー基板33に設けられた演算部(図示省略)が、I/WPが漸次増加している領域において、I/WPの最大値とI/WPのグラフとで囲まれた領域(図5(A)〜(C)に点線で示す領域)の面積を計算し、この面積が所定値以上であれば溶接部が良好であると判定し、所定値未満であれば溶接部が不良であると判定する。この他、I/WPの通電時間に対する変化率が正である期間の通電時間全体に対する割合や、I/WPの実際の履歴と基準の履歴との比較結果を、良否判定基準としてもよい。
As described above, based on the history of the parameter I / W P, by monitoring
また、パルス幅に関するパラメータとして、パルス幅が最大値あるいは最小値となった回数を、記録部34に記録してもよい。例えば、図4に示す通電パターンの各通電区間において、溶接部の通電面積が予定より小さい場合は、パルス幅を所定範囲よりも大きくして電流供給量を増やすことで電流値を一定に維持しようとする。また、各通電区間において溶接部の通電面積が予定より大きい場合は、パルス幅を所定範囲よりも小さくして電流供給量を減らすことで電流値を一定に維持しようとする。従って、各通電区間においてパルス幅が所定範囲外となった回数が、予め設定した上限値よりも多ければ、溶接部の通電面積が不安定になっていると推定できる。このように、各通電区間においてパルス幅が所定範囲外となった回数に基づいて、溶接部の通電状態を監視することができる。
Further, as a parameter related to the pulse width, the number of times the pulse width becomes the maximum value or the minimum value may be recorded in the
また、図6に示すように、電極11、12の位置及び加圧力を制御するロボット制御部30と、溶接電流を制御する電流制御部とを別個に設けてもよい。この場合、電流制御部が「制御装置20」として機能する。電流制御部(制御装置20)は、タイマーコンタクター40とタイマー基板33とを有する。タイマー基板33には、電流制御回路43で設定したパルス幅に関するパラメータを記録する記録部34が設けられ、この記録部34に記録されたパラメータに基づいて、溶接部の良否を判定することができる。
Further, as shown in FIG. 6, a
ところで、電極11、12の先端形状は、通常、先細り形状となっており、例えば図7に示すように、球面の先端に微小な平坦部17を有している。このような電極11、12を用いて多数の点にスポット溶接を行うと、点線で示すように電極11、12の先端が摩耗し、平坦部17の大きさ(直径)が大きくなる(D1→D1’)。この場合、電極11、12と金属板との接触面積が増加し、この接触部の抵抗値は低下するが、電極11、12による加圧領域の面積が大きくなり、金属板同士の接触部に電流が集中せず、ナゲットが成長しにくいため、結果的に溶接電流経路の総抵抗値は高いままで維持される。このように、摩耗していない電極(図7の実線参照)で溶接を施した場合と、摩耗した電極(図7の点線参照)で溶接を施した場合とでは、溶接電流経路の総抵抗値の変化の態様が異なる。
By the way, the tip shapes of the
そこで、打点ごとのパルス幅WPに関するパラメータに基づいて、打点ごとの溶接電流経路の総抵抗値を監視すれば、電極形状の監視を行うことができる。具体的には、例えば、多数の溶接点に関するパルス幅WPに関するパラメータを記録部34に記録し、この記録部34に記録されたパラメータに基づいて電極の先端形状を監視する監視部35を、タイマー基板33に設けることができる。
Therefore, on the basis of parameters related to the pulse width W P of each RBI, by monitoring the total resistance of the welding current path of each weld point, it is possible to monitor the electrode shape. Specifically, for example, to record the parameters relating to the pulse width W P for a large number of welding points on the
10 溶接ロボット(抵抗溶接機)
11、12 電極
13 加圧手段
14 溶接ガン
15 溶接トランス
16 ロボットアーム
20 制御装置
30 ロボット制御部
31 ロボットCPU基板
32 ロボット制御回路
33 タイマー基板
34 記録部
35 監視部
40 タイマーコンタクター
41 コンバータ回路
42 インバータ回路
43 電流制御回路
44 センサ(電流検出部)
50 溶接電源
WP パルス幅
10 Welding robot (resistance welding machine)
11, 12
50 welding power W P pulse width
Claims (4)
前記パルス幅に関するパラメータに基づいて溶接部の通電状態を監視する溶接部の通電状態監視方法。 A method for monitoring the energized state of the weld when performing welding while controlling the pulse width, which is the time to turn on the switching element of the inverter circuit, based on the current value supplied from the inverter circuit to the welding transformer. There,
A method for monitoring the energized state of a welded portion, which monitors the energized state of the welded portion based on the parameters related to the pulse width.
A method for determining the quality of a welded portion, which determines the quality of the welded portion based on the energized state of the welded portion acquired by the method according to claim 3.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0947882A (en) * | 1995-08-02 | 1997-02-18 | Miyachi Technos Corp | Method and device for controlling inverter type resistance welding |
JPH0952181A (en) * | 1995-08-10 | 1997-02-25 | Miyachi Technos Corp | Inverter type resistance welding power unit |
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