JP5992709B2 - Spot welding method, spot welding apparatus and spot welding program - Google Patents
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本発明は、スポット溶接方法、スポット溶接装置及びスポット溶接プログラムに関する。 The present invention relates to a spot welding method, a spot welding apparatus, and a spot welding program.
従来、骨組みと外板とをスポット溶接で接合することによって鉄道車両の側構体を製造する方法が、知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, a method of manufacturing a side structure of a railway vehicle by joining a frame and an outer plate by spot welding is known (see Patent Document 1).
本発明は、スポット溶接箇所の近傍に生ずる応力集中を考慮して、スポット溶接位置の配置を適切化することが可能なスポット溶接方法、スポット溶接装置及びスポット溶接プログラムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a spot welding method, a spot welding apparatus, and a spot welding program capable of optimizing the arrangement of spot welding positions in consideration of the stress concentration occurring in the vicinity of a spot welding spot. .
本発明に係るスポット溶接方法は、鉄道車両構体を構成する第1の部材と第2の部材とを、スポット溶接装置を用いてスポット溶接によって接合するスポット溶接方法であって、スポット溶接装置の算出手段が、第1の部材と第2の部材とをスポット溶接する予定位置の第1〜第n(nは2以上の自然数)の配列をそれぞれ示す第1〜第nのスポットレイアウトデータに基づいて、各予定位置における応力をそれぞれ算出する第1の工程と、スポット溶接装置の選択手段が、第1の工程で算出された各応力の大きさを比較した結果に基づいて、第1〜第nのスポットレイアウトデータから応力集中の小さい一つのスポットレイアウトデータを選択する第2の工程と、第2の工程で選択されたスポットレイアウトデータが示す予定位置に従って、第1の部材と第2の部材とをスポット溶接する第3の工程とを有し、第2の工程では、スポット溶接装置の選択手段が、第m(mは1〜nの自然数)のスポットレイアウトデータの各予定位置における応力の大きさのうち最大値を第mの値としたときに、第mの値のうち最小値を示すスポットレイアウトデータを一つのスポットレイアウトデータとして選択する。
Spot welding method according to the present invention, a first member and a second member constituting the railway car body structure, a spot welding method for joining by spot welding using a spot welding apparatus, calculation of the spot welding apparatus The means is based on the first to nth spot layout data respectively indicating the first to nth (n is a natural number of 2 or more) arrays of the planned positions for spot welding the first member and the second member. The first step of calculating the stress at each planned position and the selection means of the spot welding apparatus , based on the results of comparing the magnitudes of the stresses calculated in the first step, A second step of selecting one spot layout data having a low stress concentration from the spot layout data of the first step, and according to a planned position indicated by the spot layout data selected in the second step The first member and the second member have a third step of spot welding, in the second step, the selection means of the spot welding apparatus, of the m (m is a
本発明に係るスポット溶接方法では、複数のスポットレイアウトデータのそれぞれについて、各予定位置における応力をそれぞれ算出している。続いて、算出された各応力の大きさを比較した結果に基づいて、複数のスポットレイアウトデータから応力集中の小さい一つのスポットレイアウトデータを選択している。そのため、この選択されたスポットレイアウトデータに従って、第1の部材と第2の部材とをスポット溶接することにより、スポット溶接箇所の近傍に生ずる応力集中を考慮して、スポット溶接位置の配置を適切化できる。また、本発明に係るスポット溶接方法では、第mの値のうち最小値を示すスポットレイアウトデータを一つのスポットレイアウトデータとして選択している。そのため、複数のスポットレイアウトデータのうち、応力集中が最も小さいスポットレイアウトデータを選択できる。 In the spot welding method according to the present invention, the stress at each planned position is calculated for each of a plurality of spot layout data. Subsequently, one spot layout data having a small stress concentration is selected from a plurality of spot layout data based on the result of comparing the magnitudes of the calculated stresses. Therefore, according to the selected spot layout data, spot welding of the first member and the second member is performed, and the arrangement of the spot welding positions is made appropriate in consideration of the stress concentration generated in the vicinity of the spot welding location. it can. In the spot welding method according to the present invention, spot layout data indicating the minimum value among the m-th values is selected as one spot layout data. Therefore, spot layout data with the smallest stress concentration can be selected from among a plurality of spot layout data.
第1の部材は鉄道車両構体を構成する側梁であり、第2の部材は鉄道車両構体を構成するドアフレームであってもよい。 The first member may be a side beam constituting the railway vehicle structure, and the second member may be a door frame constituting the railway vehicle structure.
第1の部材は鉄道車両構体を構成する外板であり、第2の部材は鉄道車両構体を構成する長尺状部材であってもよい。 The first member may be an outer plate constituting the railway vehicle structure, and the second member may be a long member constituting the railway vehicle structure.
第3の工程では、第1の部材と第2の部材とをインダイレクトスポット溶接してもよい。 In the third step, the first member and the second member may be indirect spot welded.
本発明に係るスポット溶接装置は、鉄道車両構体を構成する第1の部材と第2の部材とをスポット溶接によって接合する溶接ロボットを制御するスポット溶接装置であって、第1の部材と第2の部材とをスポット溶接する予定位置の第1〜第n(nは2以上の自然数)の配列をそれぞれ示す第1〜第nのスポットレイアウトデータを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された第1〜第nのスポットレイアウトデータに基づいて、各予定位置における応力をそれぞれ算出する算出手段と、算出手段が算出した各応力の大きさを比較した結果に基づいて、第1〜第nのスポットレイアウトデータから応力集中の小さい一つのスポットレイアウトデータを選択する選択手段と、選択手段が選択したスポットレイアウトデータが示す予定位置に従って、第1の部材と第2の部材とをスポット溶接するように溶接ロボットを制御する制御手段とを備え、選択手段は、第m(mは1〜nの自然数)のスポットレイアウトデータの各予定位置における応力の大きさのうち最大値を第mの値としたときに、第mの値のうち最小値を示すスポットレイアウトデータを前記一つのスポットレイアウトデータとして選択する。
A spot welding apparatus according to the present invention is a spot welding apparatus that controls a welding robot that joins a first member and a second member constituting a railway vehicle structure by spot welding, and includes a first member and a second member. Storage means for storing first to n-th spot layout data respectively indicating first to n-th (n is a natural number of 2 or more) arrangements of spot positions to be spot-welded with each member, and stored in the storage means Based on the first to n-th spot layout data, the calculation means for calculating the stress at each planned position and the result of comparing the magnitude of each stress calculated by the calculation means, the first to n-th spot layout data. A selection means for selecting one spot layout data having a small stress concentration from the spot layout data, and a planned position indicated by the spot layout data selected by the selection means. A first member and a second member and a control means for controlling the welding robot to spot welding, selection means, the m (m is a
本発明に係るスポット溶接装置では、算出手段が、複数のスポットレイアウトデータのそれぞれについて、各予定位置における応力をそれぞれ算出する。選択手段が、算出手段によって算出された各応力の大きさを比較した結果に基づいて、複数のスポットレイアウトデータから応力集中の小さい一つのスポットレイアウトデータを選択する。そのため、制御手段が、この選択されたスポットレイアウトデータに従って、第1の部材と第2の部材とをスポット溶接するように溶接ロボットを制御することにより、スポット溶接箇所の近傍に生ずる応力集中を考慮して、スポット溶接位置の配置を適切化できる。 In the spot welding apparatus according to the present invention, the calculation means calculates the stress at each planned position for each of the plurality of spot layout data. The selection means selects one spot layout data having a small stress concentration from the plurality of spot layout data based on the result of comparing the magnitudes of the stresses calculated by the calculation means. Therefore, the control means controls the welding robot so as to spot weld the first member and the second member in accordance with the selected spot layout data, thereby taking into account the stress concentration generated in the vicinity of the spot welding location. Thus, the arrangement of the spot welding positions can be optimized.
本発明に係るスポット溶接プログラムは、鉄道車両構体を構成する第1の部材と第2の部材とをスポット溶接によって接合する溶接ロボットを制御するスポット溶接プログラムであって、コンピュータを、第1の部材と第2の部材とをスポット溶接する予定位置の第1〜第n(nは2以上の自然数)の配列をそれぞれ示す第1〜第nのスポットレイアウトデータを記憶させる記憶手段と、記憶手段に記憶された第1〜第nのスポットレイアウトデータに基づいて、各予定位置における応力をそれぞれ算出する算出手段と、算出手段が算出した各応力の大きさを比較した結果に基づいて、第1〜第nのスポットレイアウトデータから応力集中の小さい一つのスポットレイアウトデータを選択する選択手段と、選択手段が選択したスポットレイアウトデータが示す予定位置に従って、第1の部材と第2の部材とをスポット溶接するように溶接ロボットを制御する制御手段と、として機能させ、選択手段は、第m(mは1〜nの自然数)のスポットレイアウトデータの各予定位置における応力の大きさのうち最大値を第mの値としたときに、第mの値のうち最小値を示すスポットレイアウトデータを一つのスポットレイアウトデータとして選択する。 A spot welding program according to the present invention is a spot welding program for controlling a welding robot that joins a first member and a second member constituting a railway vehicle structure by spot welding, and includes a computer and a first member. Storage means for storing first to n-th spot layout data respectively indicating first to n-th (n is a natural number of 2 or more) arrays of planned positions for spot welding of the second member and the second member; Based on the first to nth spot layout data stored, the calculation means for calculating the stress at each planned position, and the results of comparing the magnitudes of the stresses calculated by the calculation means, Selecting means for selecting one spot layout data having a small stress concentration from the nth spot layout data, and the spot layer selected by the selecting means; According to a schedule position indicated Todeta, and control means for controlling the welding robot as the first member and the second member is spot welded, to function as a selecting means is a natural number of the m (m is 1~n ) When the maximum value of the magnitudes of the stress at each predetermined position of the spot layout data is the mth value, the spot layout data indicating the minimum value among the mth values is selected as one spot layout data. The
本発明に係るスポット溶接プログラムでは、複数のスポットレイアウトデータのそれぞれについて、各予定位置における応力をそれぞれ算出する算出手段として、コンピュータを機能させる。算出手段によって算出された各応力の大きさを比較した結果に基づいて、複数のスポットレイアウトデータから応力集中の小さい一つのスポットレイアウトデータを選択する選択手段として、コンピュータを機能させる。そのため、この選択されたスポットレイアウトデータに従って、第1の部材と第2の部材とをスポット溶接するように溶接ロボットを制御する制御手段としてコンピュータを機能させることにより、スポット溶接箇所の近傍に生ずる応力集中を考慮して、スポット溶接位置の配置を適切化できる。 In the spot welding program according to the present invention, the computer is caused to function as calculation means for calculating the stress at each planned position for each of the plurality of spot layout data. Based on the result of comparing the magnitudes of the stresses calculated by the calculation means, the computer is caused to function as selection means for selecting one spot layout data having a low stress concentration from a plurality of spot layout data. Therefore, by causing the computer to function as a control means for controlling the welding robot so as to spot weld the first member and the second member in accordance with the selected spot layout data, the stress generated in the vicinity of the spot welding location In consideration of concentration, the arrangement of spot welding positions can be optimized.
本発明によれば、スポット溶接箇所の近傍に生ずる応力集中を緩和して鉄道車両構体の強度向上を図ることが可能なスポット溶接方法、スポット溶接装置及びスポット溶接プログラムを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the spot welding method, the spot welding apparatus, and the spot welding program which can relieve | moderate the stress concentration produced in the vicinity of a spot welding location and can aim at the intensity | strength improvement of a railway vehicle structure can be provided.
本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and a duplicate description is omitted.
図1を参照して、本実施形態に係るスポット溶接システム1の構成について説明する。スポット溶接システム1は、鉄道車両構体を構成する各種部材をスポット溶接するためのシステムであり、スポット溶接装置10と、溶接ロボット20とを備える。
With reference to FIG. 1, the structure of the
スポット溶接装置10は、コンピュータにより構成され、溶接ロボット20を制御して、溶接ロボット20に2つの部材をスポット溶接せしめる。スポット溶接装置10は、データ記憶部11と、データ処理部12と、駆動制御部13とを有する。
The spot welding apparatus 10 is configured by a computer and controls the
データ記憶部11は、ROM、RAM、ハードディスクなどの各種記憶媒体により構成される。データ記憶部11は、複数のスポットレイアウトデータ(本実施形態においては4つのスポットレイアウトデータ)、鉄道車両構体をモデル化したCADデータ、初期条件データ、及び、本実施形態に係るスポット溶接プログラムを記憶する。詳しくは後述するが、スポットレイアウトデータは、鉄道車両構体を構成する一の部材と他の部材とをスポット溶接する予定位置の配列を示す位置データである。
The
データ処理部12は、CPUにより構成される。データ処理部12は、データ記憶部11に記憶されている複数のスポットレイアウトデータに基づいて、スポット溶接の各予定位置における応力を算出する。データ処理部12は、算出された各応力の大きさを比較した結果に基づいて、複数のスポットレイアウトデータから一つのスポットレイアウトデータを選択する。データ処理部12は、選択したスポットレイアウトデータの各予定位置及び鉄道車両構体をモデル化したCADデータから、溶接ロボット20が鉄道車両構体をスポット溶接すべき実際の位置の2次元座標データを生成する。
The
駆動制御部13は、CPU及び通信装置により構成される。駆動制御部13は、データ処理部12が生成した2次元座標データに基づいて溶接ロボット20に信号を出力し、溶接ロボット20の位置決め動作及び溶接動作を制御する。すなわち、駆動制御部13は、溶接ロボット20のオフラインティーチングを行う。
The
溶接ロボット20は、インダイレクト方式でスポット溶接を行う溶接ロボットである。溶接ロボット20は、駆動制御部13から受信した信号に基づいて、位置決め動作及び溶接動作を行う。溶接ロボット20は、本体21と、スポット溶接電極用アクチュエータ22と、コンタクト電極用アクチュエータ23と、位置決めアクチュエータ24とを備える。本体21は、駆動制御部13から受信した信号を、スポット溶接用アクチュエータ22、コンタクトガン用アクチュエータ23、及び位置決めアクチュエータ24に送信する。
The
スポット溶接電極用アクチュエータ22は、本体21の側面21aに取り付けられている。スポット溶接電極用アクチュエータ22は、本体21が有するアクチュエータ(図示せず)により、図1における矢印A方向(Z方向、鉛直方向)において往復移動可能である。そのため、本体21は、スポット溶接電極用アクチュエータ22の鉛直方向における位置決めを行う。
The spot
スポット溶接電極用アクチュエータ22は、水平方向(Y方向)に延びるエアシリンダ22a(図4参照)と、水平方向(Y方向)において突出するようにエアシリンダ22aの先端に取り付けられたスポット溶接電極22b(図4参照)とを有する。スポット溶接電極22bは、エアシリンダ22aにより、図1における矢印B方向(Y方向、水平方向)に往復移動可能である。
The spot
コンタクト電極用アクチュエータ23は、本体21の側面21aに取り付けられている。コンタクト電極用アクチュエータ23は、水平方向(Y方向)に延びるエアシリンダ23a(図4参照)と、鉛直方向(Z方向)上向きに突出するようにエアシリンダ23aの先端に取り付けられたコンタクト電極23b(図4参照)とを有する。コンタクト電極23bは、エアシリンダ23aにより、図1における矢印C方向(Z方向、鉛直方向)に往復移動可能である。
The
位置決めアクチュエータ24は、本体21を図1における矢印D方向(X方向、水平方向)に往復移動させる。位置決めアクチュエータ24は、スポット溶接電極用アクチュエータ22及びコンタクト電極用アクチュエータ23が延びる方向(Y方向)と直交するように水平方向(X方向)に沿って延びる。位置決めアクチュエータ24は、本体21の水平方向における位置決めを行う。
The
続いて、鉄道車両構体を構成する各種部材をスポット溶接システム1によりスポット溶接する方法について説明する。図2(a)に示されるように、鉄道車両構体30は、屋根構体31と、側構体32と、台枠33と、妻構体34とが互いに接合されて構成され、乗客を収容する空間を内部に有する箱型形状をなしている。鉄道車両構体30は、例えばステンレス製である。
Next, a method of spot welding various members constituting the railway vehicle structure by the
側構体32には、ドア用開口部35が長手方向に沿って交互に設けられている。ドア用開口部35の周囲には、鉄道車両の外側面を構成する外板パネル36が設けられている。ドア用開口部35の周縁部には、ドアフレーム37が設けられている。ドア用開口部35及びドア枠部材37で構成される出入口部38には、ドア39が設置されている。
The
以下では、図2(b)に示されるように、台枠33の一部である側梁33aとドアフレーム37の下部37a(ドアフレーム下部37a)とをスポット溶接システム1によりスポット溶接する方法を、一例として説明する。側梁33aは、一方向に沿って延びる矩形状のウェブ板33bと、ウェブ板33bの幅方向における両端に一体的に設けられた一対のフランジ板33cとを有する。そのため、側梁33aは、断面C字形状を呈する。
In the following, as shown in FIG. 2B, a method of spot welding a
ドアフレーム下部37aは、一方向に沿って延びる矩形状のウェブ板37bと、ウェブ板37bの幅方向における一端に一体的に設けられたフランジ板37cとを有する。そのため、ドアフレーム下部37aは、断面L字形状を呈する。フランジ板37cは、ウェブ板37bの長手方向における略中央に位置する。フランジ板37cの長さは、ウェブ板37bの長さよりも短い。
The door frame
側梁33aとドアフレーム下部37aとのスポット溶接は、ウェブ板33b,37b同士が接すると共にフランジ板37cが一方のフランジ板33cに載った状態で、行われる。なお、図2(b)において、ウェブ板33bに描かれた丸印と、ウェブ板37bに描かれた丸印とが破線で繋がっているのは、これらの丸印の位置においてウェブ板33b,37b同士がスポット溶接により接合されていることを示す。
Spot welding of the
スポット溶接にあたり、まず、スポット溶接装置10のデータ処理部12は、データ記憶部11からスポット溶接プログラムを読み出して、スポット溶接処理を開始する。次に、データ処理部12は、側梁33a及びドアフレーム下部37aをそれぞれモデル化したCADデータと、初期条件データとを、データ記憶部11から読み出す(図3のステップS1)。
In spot welding, first, the
初期条件データは、側梁33aとドアフレーム下部37aとがスポット溶接で接合されていると仮定した部材モデルの両端における変位量である。この変位量は、鉄道車両構体30の全体モデルに最大垂直荷重を付加したときの解析結果に基づいて得られる。
The initial condition data is the amount of displacement at both ends of the member model assuming that the
続いて、データ処理部12は、第1のスポットレイアウトデータをデータ記憶部11から読み出す(図3のステップS2)。第1のスポットレイアウトデータは、ウェブ板33b,37b同士をスポット溶接する予定位置の第1の配列を示す位置データである。第1の配列は、図4(a)に示されるように、所定間隔で長手方向に並ぶスポット溶接の予定位置が2列存在している。スポット溶接の予定位置の位置座標を(X,Z)の直交座標系で表したとき、第1のスポットレイアウトデータは、(1,1)、(1,3)、(3,1)、(3,3)、(5,1)、(5,3)、(7,1)、(7,3)となる。
Subsequently, the
続いて、データ処理部12は、CADデータ、初期条件データ及び第1のスポットレイアウトデータに基づいて、各予定位置における応力を算出する(図3のステップS3)。具体的には、データ処理部12は、第1のスポットレイアウトデータで示される予定位置で、側梁33aとドアフレーム下部37aとがスポット溶接のみで接合されていると仮定した部材モデルの両端に、初期条件データによる変位量を設定し、ウェブ板33bでのフォン・ミーゼス(Von-Mises)応力分布を計算する。次に、データ処理部12は、計算した応力分布から、各予定位置の座標におけるフォン・ミーゼス応力の大きさを取得する。従って、データ処理部12は、座標とフォン・ミーゼス応力の大きさとの組(X座標,Z座標,応力値)を解析データとして、予定位置ごとに得る。
Subsequently, the
続いて、データ処理部12は、全てのスポットレイアウトデータの解析が終了したか否かについて判断する(図3のステップS4)。本実施形態では、第2〜第4のスポットレイアウトデータの解析がまだ終了していないため、ステップS2に戻り、データ処理部12は、第2のスポットレイアウトデータをデータ記憶部11から読み出し(図3のステップS2)、同様に応力の解析を行う(図3のステップS3)。本実施形態では、この処理を第3及び第4のスポットレイアウトデータについても繰り返す。
Subsequently, the
第2のスポットレイアウトデータは、ウェブ板33b,37b同士をスポット溶接する予定位置の第2の配列を示す位置データである。第2の配列は、図4(b)に示されるように、ウェブ板37bの端部において第1の配列よりもスポット溶接の予定位置が密集していると共に、ウェブ板37bの隅部近傍においてスポット溶接の予定位置が存在していない。スポット溶接の予定位置の位置座標を(X,Z)の直交座標系で表したとき、第2のスポットレイアウトデータは、(1,1)、(2,1)、(2,2)、(3,1)、(3,2)、(3,3)、(4,1)、(4,2)、(4,3)、(5,1)、(5,2)、(5,3)、(7,1)、(7,3)となる。
The second spot layout data is position data indicating a second array of positions to be spot-welded between the
第3のスポットレイアウトデータは、ウェブ板33b,37b同士をスポット溶接する予定位置の第3の配列を示す位置データである。第3の配列は、図4(c)に示されるように、ウェブ板37bの端部において第1の配列よりもスポット溶接の予定位置が密集しているが、ウェブ板37bの隅部近傍において第2の配列よりもスポット溶接の予定位置が少ない。スポット溶接の予定位置の位置座標を(X,Z)の直交座標系で表したとき、第3のスポットレイアウトデータは、(1,1)、(2,1)、(3,1)、(3,2)、(4,1)、(4,2)、(4,3)、(5,1)、(5,2)、(5,3)、(7,1)、(7,2)、(7,3)となる。
The third spot layout data is position data indicating a third array of positions where the
第4のスポットレイアウトデータは、ウェブ板33b,37b同士をスポット溶接する予定位置の第4の配列を示す位置データである。第4の配列は、図4(d)に示されるように、所定間隔で長手方向に並ぶスポット溶接の予定位置が1列存在している。スポット溶接の予定位置の位置座標を(X,Z)の直交座標系で表したとき、第1のスポットレイアウトデータは、(1,1)、(3,1)、(5,1)、(7,1)となる。
The fourth spot layout data is position data indicating a fourth array of positions to be spot-welded between the
続いて、データ処理部12は、予定位置ごとに得られた各解析データに基づいて、第1〜第4のスポットレイアウトデータから応力集中が最も小さいスポットレイアウトデータを選択する(図3のステップS5)。例えば、第1のスポットレイアウトデータの予定位置ごとに得られたフォン・ミーゼス応力の大きさの最大値と、第2のスポットレイアウトデータの予定位置ごとに得られたフォン・ミーゼス応力の大きさの最大値と、第3のスポットレイアウトデータの予定位置ごとに得られたフォン・ミーゼス応力の大きさの最大値と、第4のスポットレイアウトデータの予定位置ごとに得られたフォン・ミーゼス応力の大きさの最大値とを比較して、これらの最大値が最も小さいスポットレイアウトデータを選択する。
Subsequently, the
続いて、データ処理部12は、選択したスポットレイアウトデータの各予定位置及びCADデータから、溶接ロボット20が鉄道車両構体をスポット溶接すべき実際の位置の2次元座標データを生成する(図3のステップS6)。続いて、駆動制御部13は、データ処理部12が生成した2次元座標データに基づいて溶接ロボット20に信号を出力し、溶接ロボット20の位置決め動作及び溶接動作を制御して、側梁33aとドアフレーム下部37aとのスポット溶接を行う(図3のステップS7)。
Subsequently, the
具体的には、溶接ロボット20は、本体21及び位置決めアクチュエータ24により、スポット溶接電極22bのXZ平面における位置決めを行う。次に、溶接ロボット20は、エアシリンダ22a,23aを動作させ、図5に示されるように、エアシリンダ22aによりスポット溶接電極22bをウェブ板37bに押しつけると共に、エアシリンダ23aによりコンタクト電極23bをウェブ板33bに押しつける。次に、溶接ロボット20は、電極22b、23b間に電圧を印加する。これにより、電流が、スポット溶接電極22b、ウェブ板37b、ウェブ板33b、フランジ板33c及びコンタクト電極23bの順に流れ、ウェブ板33b,37b同士が接合される。
Specifically, the
以上のような本実施形態においては、複数のスポットレイアウトデータのそれぞれについて、各予定位置における応力をそれぞれ算出している。続いて、算出された各応力の大きさを比較した結果に基づいて、複数のスポットレイアウトデータから一つのスポットレイアウトデータを選択している。具体的には、第1〜第4のスポットレイアウトデータについて、予定位置ごとに得られたフォン・ミーゼス応力の大きさの最大値をそれぞれ求め、これらの4つの最大値のうち最も小さい値を示すスポットレイアウトデータを選択している。この選択されたスポットレイアウトデータに従って、側梁33aとドアフレーム下部37aとをスポット溶接することにより、スポット溶接箇所の近傍に生ずる応力集中を考慮して、スポット溶接位置の配置を最適化できる。その結果、スポット溶接箇所の近傍に生ずる応力集中を緩和して、鉄道車両構体30の強度向上を図ることが可能となる。
In the present embodiment as described above, the stress at each scheduled position is calculated for each of the plurality of spot layout data. Subsequently, one spot layout data is selected from a plurality of spot layout data based on the result of comparing the calculated magnitudes of the respective stresses. Specifically, for the first to fourth spot layout data, the maximum value of the magnitude of the von Mises stress obtained for each planned position is obtained, and the smallest value among these four maximum values is shown. Spot layout data is selected. By spot welding the
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では側梁33aとドアフレーム下部37aとをスポット溶接する方法を説明したが、これに限られず、鉄道車両構体30を構成する各種部材をスポット溶接する場合に本発明を適用することができる。例えば、本発明を用いて、外板と長尺状部材とをスポット溶接してもよい。より具体的には、例えば、側外板と補強部材又は骨部材とのスポット溶接や、屋根部材と垂木部材とのスポット溶接や、妻外板と端梁又は補強部材とのスポット溶接が挙げられる。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in the present embodiment, the method of spot welding the
本発明は、抵抗スポット溶接や、レーザスポット溶接に広く適用することができる。抵抗スポット溶接としては、例えば、ダイレクト方式や、本実施形態で説明したインダイレクト方式などを採用することができる。 The present invention can be widely applied to resistance spot welding and laser spot welding. As the resistance spot welding, for example, the direct method or the indirect method described in the present embodiment can be employed.
本実施形態では、データ処理部12がフォン・ミーゼス応力を計算したが、これに代えて主応力またはせん断応力を計算してもよい。
In the present embodiment, the
本実施形態では、各電極22b,23bをエアシリンダ22a,23aで駆動していたが、他の駆動手段を用いて各電極22b,23bを駆動してもよい。他の駆動手段としては、サーボモータ及びボールねじの組み合わせや、リニアアクチュエータなどが挙げられる。ただし、エアシリンダ22a,23aは緩衝作用を有するので、エアシリンダ22a,23aを用いてスポット溶接を行うと爆飛が起こりにくくなり、好ましい。
In the present embodiment, the
スポット溶接の打点回数を計数し、打点回数が所定の閾値を超えたか否かを判定するようにしてもよい。このようにすると、各電極22b,23bの摩耗による交換時期を把握できる。
The number of spot welding spots may be counted to determine whether or not the number of spot hits exceeds a predetermined threshold. If it does in this way, the exchange time by abrasion of each
鉄道車両構体30はその長手方向における中央部分が最も撓むので、側梁33aとドアフレーム下部37aとをスポット溶接する本実施形態では、鉄道車両構体30の長手方向における中央近傍に位置する側梁33a及びドアフレーム下部37aをモデル化すると好ましい。
Since the central part in the longitudinal direction of the
1…スポット溶接システム、10…スポット溶接装置、11…データ記憶部、12…データ処理部、13…駆動制御部、20…溶接ロボット、30…鉄道車両構体、33a…側梁、37a…ドアフレーム下部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記スポット溶接装置の算出手段が、前記第1の部材と前記第2の部材とをスポット溶接する予定位置の第1〜第n(nは2以上の自然数)の配列をそれぞれ示す第1〜第nのスポットレイアウトデータに基づいて、各予定位置における応力をそれぞれ算出する第1の工程と、
前記スポット溶接装置の選択手段が、前記第1の工程で算出された各応力の大きさを比較した結果に基づいて、前記第1〜第nのスポットレイアウトデータから応力集中の小さい一つのスポットレイアウトデータを選択する第2の工程と、
前記第2の工程で選択されたスポットレイアウトデータが示す予定位置に従って、前記第1の部材と前記第2の部材とをスポット溶接する第3の工程とを有し、
前記第2の工程では、前記スポット溶接装置の選択手段が、前記第m(mは1〜nの自然数)のスポットレイアウトデータの各予定位置における応力の大きさのうち最大値を第mの値としたときに、前記第mの値のうち最小値を示すスポットレイアウトデータを前記一つのスポットレイアウトデータとして選択する、スポット溶接方法。 A spot welding method in which a first member and a second member constituting a structure of a railway vehicle are joined by spot welding using a spot welding apparatus ,
The calculation means of the spot welding apparatus respectively show first to nth arrays (n is a natural number of 2 or more) of planned positions for spot welding the first member and the second member, respectively. a first step of calculating the stress at each planned position based on the n spot layout data;
One spot layout with a small stress concentration from the first to n-th spot layout data based on the result of the selection means of the spot welding apparatus comparing the magnitudes of the stresses calculated in the first step. A second step of selecting data;
According to a schedule position indicated by the selected spot layout data in the second step, and said second member and said first member have a third step of spot welding,
In the second step, the selection means of the spot welding apparatus sets the maximum value among the magnitudes of stresses at the respective planned positions of the m-th (m is a natural number of 1 to n) spot layout data. In the spot welding method , spot layout data indicating the minimum value among the m-th values is selected as the one spot layout data .
前記第1の部材と前記第2の部材とをスポット溶接する予定位置の第1〜第n(nは2以上の自然数)の配列をそれぞれ示す第1〜第nのスポットレイアウトデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記第1〜第nのスポットレイアウトデータに基づいて、各予定位置における応力をそれぞれ算出する算出手段と、
前記算出手段が算出した各応力の大きさを比較した結果に基づいて、前記第1〜第nのスポットレイアウトデータから応力集中の小さい一つのスポットレイアウトデータを選択する選択手段と、
前記選択手段が選択したスポットレイアウトデータが示す予定位置に従って、前記第1の部材と前記第2の部材とをスポット溶接するように前記溶接ロボットを制御する制御手段とを備え、
前記選択手段は、第m(mは1〜nの自然数)のスポットレイアウトデータの各予定位置における応力の大きさのうち最大値を第mの値としたときに、前記第mの値のうち最小値を示すスポットレイアウトデータを前記一つのスポットレイアウトデータとして選択する、スポット溶接装置。 A spot welding apparatus for controlling a welding robot that joins a first member and a second member constituting a structure of a railway vehicle by spot welding,
A memory for storing first to nth spot layout data respectively indicating first to nth (n is a natural number of 2 or more) arrangements of planned positions for spot welding the first member and the second member. Means,
Calculation means for calculating stresses at respective scheduled positions based on the first to n-th spot layout data stored in the storage means;
Selection means for selecting one spot layout data having a small stress concentration from the first to n-th spot layout data based on the result of comparing the magnitudes of the stresses calculated by the calculation means;
Control means for controlling the welding robot so as to spot weld the first member and the second member according to a planned position indicated by the spot layout data selected by the selection means ;
When the maximum value among the magnitudes of stresses at each predetermined position of the m-th spot layout data (m is a natural number of 1 to n) is the m-th value, A spot welding apparatus that selects spot layout data indicating a minimum value as the one spot layout data .
コンピュータを、
前記第1の部材と前記第2の部材とをスポット溶接する予定位置の第1〜第n(nは2以上の自然数)の配列をそれぞれ示す第1〜第nのスポットレイアウトデータを記憶させる記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記第1〜第nのスポットレイアウトデータに基づいて、各予定位置における応力をそれぞれ算出する算出手段と、
前記算出手段が算出した各応力の大きさを比較した結果に基づいて、前記第1〜第nのスポットレイアウトデータから応力集中の小さい一つのスポットレイアウトデータを選択する選択手段と、
前記選択手段が選択したスポットレイアウトデータが示す予定位置に従って、前記第1の部材と前記第2の部材とをスポット溶接するように前記溶接ロボットを制御する制御手段と、として機能させ、
前記選択手段は、第m(mは1〜nの自然数)のスポットレイアウトデータの各予定位置における応力の大きさのうち最大値を第mの値としたときに、前記第mの値のうち最小値を示すスポットレイアウトデータを前記一つのスポットレイアウトデータとして選択する、スポット溶接プログラム。 A spot welding program for controlling a welding robot that joins a first member and a second member constituting a structure of a railway vehicle by spot welding,
Computer
Storage for storing first to n-th spot layout data respectively indicating first to n-th (n is a natural number of 2 or more) arrays of planned positions for spot welding of the first member and the second member. Means,
Calculation means for calculating stresses at respective scheduled positions based on the first to n-th spot layout data stored in the storage means;
Selection means for selecting one spot layout data having a small stress concentration from the first to n-th spot layout data based on the result of comparing the magnitudes of the stresses calculated by the calculation means;
According to the planned position indicated by the spot layout data selected by the selection means, the control means for controlling the welding robot so as to spot weld the first member and the second member,
When the maximum value among the magnitudes of stresses at each predetermined position of the m-th spot layout data (m is a natural number of 1 to n) is the m-th value, A spot welding program for selecting spot layout data indicating a minimum value as the one spot layout data .
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