JP7435505B2 - Resistance spot welding method and resistance spot welding device - Google Patents
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Description
本開示は、抵抗スポット溶接の技術に関する。 The present disclosure relates to resistance spot welding techniques.
従来、被溶接材を抵抗スポット溶接する技術において、予め設定されたマスターパターンの溶接条件で本溶接を実施する際に、予備通電の実施時における溶接に関する溶接電圧などの溶接パラメーターと、本溶接の実施中における溶接パラメーターとの乖離量に基づいて本溶接で得られるナゲット径を推定する技術が知られている。被溶接材は、複数の金属板が重ね合わされている。 Conventionally, in the technology of resistance spot welding materials to be welded, when performing main welding under welding conditions of a preset master pattern, welding parameters such as welding voltage related to welding during preliminary energization and main welding are A technique is known for estimating the nugget diameter obtained by actual welding based on the amount of deviation from the welding parameters during actual welding. The material to be welded is a plurality of metal plates stacked one on top of the other.
従来の技術では、予備通電の実施時における電気抵抗の値に比べて本溶接の実施中における電気抵抗の値が大きい場合には、本溶接で得られるナゲット径が目標ナゲット径よりも小さくなると予測している。ここで、重ね合わされた金属板同士の間に隙間がある第1の場合には、隙間が無い第2の場合に比べて、ナゲット径は小さくなる。しかしながら、第1の場合には、被溶接材が一対の電極によって加圧されて湾曲することで、一対の電極と被溶接材との接触面積が増大する場合がある。この場合、第1の場合における電気抵抗の値は、第2の場合における電気抵抗の値よりも小さくなる。つまり、電気抵抗の値は小さくなるが、ナゲット径も小さくなる。これにより、被溶接材を抵抗スポット溶接する場合において、ナゲット径の推定精度が低下する場合が生じ得る。 With conventional technology, if the electrical resistance value during actual welding is larger than the electrical resistance value during preliminary energization, it is predicted that the nugget diameter obtained during actual welding will be smaller than the target nugget diameter. are doing. Here, in the first case where there is a gap between the stacked metal plates, the nugget diameter is smaller than in the second case where there is no gap. However, in the first case, the welding material is pressurized by the pair of electrodes and curved, so that the contact area between the pair of electrodes and the welding material may increase. In this case, the value of electrical resistance in the first case is smaller than the value of electrical resistance in the second case. In other words, although the electrical resistance value becomes smaller, the nugget diameter also becomes smaller. As a result, when performing resistance spot welding on materials to be welded, the accuracy of estimating the nugget diameter may be reduced.
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure can be realized as the following forms.
(1)本開示の第1形態によれば、抵抗スポット溶接方法が提供される。この抵抗スポット溶接方法は、複数の金属板を互いに重ね合わせた被溶接材を一対の電極によって挟持した後に、前記一対の電極間に通電を行って、前記被溶接材を溶融して接合する本接合工程と、前記本接合工程の前に実行される準備工程であって、前記本接合工程において目標ナゲット径のナゲットを得るために予め定められた溶接条件を用いて、前記被溶接材に対応するテスト材に対して予備通電を行い、前記予備通電時において測定された溶接電圧値および溶接電流値を用いて算出した電気抵抗の値であるマスター抵抗値を前記本接合工程におけるマスターパターンとして準備する準備工程と、を備え、前記本接合工程は、予め定めた決定区間における、前記マスター抵抗値と前記本接合工程において算出した前記電気抵抗の値である本抵抗値との差である補正値を用いて、前記決定区間より後の補正区間における前記本接合工程での前記本抵抗値を補正する抵抗補正工程と、前記抵抗補正工程によって補正した前記本抵抗値である補正後抵抗値と、前記マスター抵抗値との差を用いて、前記補正区間においてナゲット径を推定する推定工程と、を含む。この形態によれば、抵抗補正工程によって補正値を用いて本抵抗値を補正して補正後抵抗値を算出し、補正後抵抗値とマスター抵抗値との差を用いてナゲット径を推定することで、複数の金属板の間に隙間がある状態でもナゲット径の推定精度を良好にできる。
(2)上記形態において、前記抵抗補正工程における前記マスター抵抗値と前記本抵抗値との差は、前記決定区間における前記マスター抵抗値と前記本抵抗値の差の平均値であってもよい。この形態によれば、マスター抵抗値と本抵抗値との差を決定区間におけるマスター抵抗値と本抵抗値との差の平均値とすることで、本抵抗値が局所的に大きく変動した場合でも、その変動をならすことができる。これにより、複数の金属板の間に隙間がある状態でもナゲット径の推定精度をより良好にできる。
(3)上記形態において、前記抵抗補正工程は、前記補正区間における前記本接合工程での前記本抵抗値に、前記補正値を加算することで前記本抵抗値を補正してもよい。この形態によれば、複数の金属板の間に隙間がある場合に、隙間があることに起因して低下した電気抵抗の値を、補正値を加算することで補正できる。これにより、複数の金属板の間に隙間がある状態でもナゲット径の推定精度をより良好にできる。
(4)上記形態において、前記予備通電の区間および前記本接合工程における前記通電の前記区間とはそれぞれ、前記被溶接材に対して前処理を行うためのプレ通電区間と、前記プレ通電区間の後の本通電区間であって前記被溶接材を溶融させてナゲットの成長を促す本通電区間とを有し、前記決定区間の開始時間を時間t1、前記決定区間の終了時間を時間t2とした場合に、以下の式(1)を満たしてもよい。
ts≦t1<t2≦ts+0.3×(tf-ts) ・・・(1)
ここで、tsは前記本通電区間の開始時間、tfは前記本通電区間の終了時間である。
この形態によれば、ナゲットが大きく成長する前の区間を決定区間として設定できるので、決定区間において、複数の金属板の間に隙間があることに起因して低下する電気抵抗の値を精度良く算出できる。これにより、複数の金属板の間に隙間がある状態でもナゲット径の推定精度をより良好にできる。
(5)上記形態において、前記本接合工程は、さらに、前記推定工程によって推定した前記ナゲット径を前記目標ナゲット径に近づけるように前記溶接電流値を調整する電流調整工程を含んでいてもよい。この形態によれば、ナゲット径を目標ナゲット径により近づけるように抵抗スポット溶接を実行できる。
(6)本開示の第2形態によれば抵抗スポット溶接装置が提供される。この抵抗スポット溶接装置によれば、前記抵抗スポット溶接装置の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、測定された前記溶接電圧値と測定された前記溶接電流値とを用いて溶接時の電気抵抗を算出する抵抗算出部と、目標ナゲット径を得るために予め定められた溶接条件を用いて前記被溶接材に対応するテスト材に対して予備通電を行った際に、前記抵抗算出部で算出された前記電気抵抗の値であるマスター抵抗値を、前記被溶接材の溶接時におけるマスターパターンとして記憶する記憶装置と、予め定めた決定区間における、前記マスター抵抗値と、前記被溶接材の溶接時において算出した前記電気抵抗の値である本抵抗値との差である補正値を用いて、前記決定区間より後の補正区間における前記本抵抗値を補正する抵抗補正部と、前記抵抗補正部によって補正した前記本抵抗値である補正後抵抗値と、前記マスター抵抗値との差を用いて、前記補正区間においてナゲット径を推定する推定部と、を有する。この形態によれば、抵抗補正部によって補正値を用いて本抵抗値を補正して補正後抵抗値を算出し、推定部によって補正後抵抗値とマスター抵抗値との差を用いてナゲット径を推定することで、複数の金属板の間に隙間がある状態でもナゲット径の推定精度を良好にできる。
本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、上記の形態の他に、抵抗スポット溶接方法を実行するためのコンピュータープログラムなどの形態で実現することができる。
(1) According to the first aspect of the present disclosure, a resistance spot welding method is provided. This resistance spot welding method is a method in which a material to be welded, which is a plurality of metal plates stacked on top of each other, is sandwiched between a pair of electrodes, and then electricity is applied between the pair of electrodes to melt and join the materials to be welded. a welding process, and a preparation process executed before the main welding process, in which the welding conditions are predetermined in order to obtain a nugget with a target nugget diameter in the main welding process, and the process corresponds to the material to be welded. A master resistance value, which is an electrical resistance value calculated using the welding voltage value and welding current value measured during the preliminary energization, is prepared as a master pattern in the main joining process. and a preparation step in which the main bonding step includes a correction value that is the difference between the master resistance value and the main resistance value, which is the value of the electrical resistance calculated in the main bonding step, in a predetermined determined interval. a resistance correction step of correcting the main resistance value in the main bonding step in a correction section after the determined section, and a corrected resistance value that is the main resistance value corrected in the resistance correction step; The method includes an estimating step of estimating a nugget diameter in the correction section using a difference from the master resistance value. According to this form, the main resistance value is corrected using the correction value in the resistance correction process to calculate the corrected resistance value, and the nugget diameter is estimated using the difference between the corrected resistance value and the master resistance value. This makes it possible to improve the estimation accuracy of the nugget diameter even when there are gaps between the plurality of metal plates.
(2) In the above embodiment, the difference between the master resistance value and the main resistance value in the resistance correction step may be an average value of the differences between the master resistance value and the main resistance value in the determination interval. According to this form, by setting the difference between the master resistance value and the main resistance value as the average value of the difference between the master resistance value and the main resistance value in the determination interval, even if the main resistance value locally fluctuates greatly, , the fluctuation can be smoothed out. This makes it possible to improve the accuracy of estimating the nugget diameter even when there is a gap between the plurality of metal plates.
(3) In the above embodiment, the resistance correction step may correct the main resistance value by adding the correction value to the main resistance value in the main bonding step in the correction section. According to this embodiment, when there is a gap between the plurality of metal plates, the value of the electrical resistance that has decreased due to the presence of the gap can be corrected by adding the correction value. This makes it possible to improve the accuracy of estimating the nugget diameter even when there is a gap between the plurality of metal plates.
(4) In the above embodiment, the section of the preliminary energization and the section of the energization in the main welding step are a pre-energization section for pre-treating the workpiece, and a pre-energization section of the pre-energization section, respectively. It has a subsequent main energization section in which the material to be welded is melted and the nugget grows, and the start time of the determination section is time t1, and the end time of the determination section is time t2. In this case, the following formula (1) may be satisfied.
ts≦t1<t2≦ts+0.3×(tf-ts)...(1)
Here, ts is the start time of the main energization section, and tf is the end time of the main energization section.
According to this form, since the interval before the nugget grows large can be set as the determination interval, it is possible to accurately calculate the value of electrical resistance that decreases due to gaps between multiple metal plates in the determination interval. . This makes it possible to improve the accuracy of estimating the nugget diameter even when there is a gap between the plurality of metal plates.
(5) In the above embodiment, the main joining step may further include a current adjustment step of adjusting the welding current value so that the nugget diameter estimated in the estimation step approaches the target nugget diameter. According to this embodiment, resistance spot welding can be performed to bring the nugget diameter closer to the target nugget diameter.
(6) According to the second aspect of the present disclosure, a resistance spot welding device is provided. According to this resistance spot welding device, the control device controls the operation of the resistance spot welding device, and the control device uses the measured welding voltage value and the measured welding current value. a resistance calculation unit that calculates the electrical resistance during welding; and a resistance calculation unit that calculates the electrical resistance during welding; a storage device that stores a master resistance value, which is the value of the electrical resistance calculated by the resistance calculation unit, as a master pattern during welding of the welded material; a resistance correction unit that corrects the main resistance value in a correction section after the determination section using a correction value that is a difference between the main resistance value that is the value of the electrical resistance calculated during welding of the welded material; and an estimating section that estimates a nugget diameter in the correction section using a difference between the corrected resistance value, which is the main resistance value corrected by the resistance correction section, and the master resistance value. According to this embodiment, the resistance correction section corrects the main resistance value using the correction value to calculate the corrected resistance value, and the estimation section calculates the nugget diameter using the difference between the corrected resistance value and the master resistance value. By estimating, it is possible to improve the accuracy of estimating the nugget diameter even when there is a gap between a plurality of metal plates.
The present disclosure can be realized in various forms, and in addition to the forms described above, it can be realized in the form of a computer program for executing a resistance spot welding method.
A.実施形態:
A-1:抵抗スポット溶接装置10の構成:
図1は、本実施形態に係る抵抗スポット溶接装置10を示す概略構成図である。抵抗スポット溶接装置10は、複数の金属板W1,W2を重ね合わせた被溶接材Wを溶融して接合する装置である。図1には、2枚のアルミニウム製板材W1,W2が重ね合わされた被溶接材Wが示されている。抵抗スポット溶接装置10は、スポット溶接ガンGと、ロボットアームRAと、制御装置100とを備える。
A. Embodiment:
A-1: Configuration of resistance spot welding device 10:
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a resistance
スポット溶接ガンGは、ガン本体1と、一対の電極である上部電極2および下部電極3と、電極昇降装置4と、電流調整装置5とを備える。ガン本体1は、ロボットアームRAに保持されている。上部電極2は、ガン本体1の上部1aに電極昇降装置4を介して装着されている。下部電極3は、ガン本体1の下部1bに装着されている。上部電極2の先端と下部電極3の先端とは互いに対向する位置に配置されている。被溶接材Wを溶接する場合には、上部電極2と下部電極3によって被溶接材Wが挟まれて加圧され、上部電極2と下部電極3との間に電流が流される。これにより、抵抗発熱によって被溶接材Wが溶融して、その後に凝固することで、複数の金属板W1,W2が接合される。
The spot welding gun G includes a
電極昇降装置4は、上部電極2を保持して昇降させる電動式の装置である。電極昇降装置4は、ガン本体1の上部1aの先端に装着されている。電極昇降装置4は、サーボモータ41と、サーボモータ41の駆動軸と結合している昇降部材42とを備える。電極昇降装置4は、制御装置100からの指令信号に従ってサーボモータ41を作動させることで、昇降部材42を昇降させる。これにより、上部電極2と下部電極3との間で被溶接材Wが挟持される。
The
電流調整装置5は、制御装置100から送信される電流指令信号に応じて上部電極2と下部電極3との間に流す溶接電流の値(溶接電流値)を調整する。電流調整装置5としては、例えば、可変抵抗器を備えた装置やコンバーターを備えた装置などの周知の装置が適用される。
制御装置100は、抵抗スポット溶接装置10の動作を制御する。抵抗スポット溶接装置10による抵抗スポット溶接では、テスト材に対して予備通電を行って、目標となる溶融部(ナゲット)、すなわち目標ナゲット径のナゲットを得るためのマスターパターンを取得して、図示しない記憶装置に記憶する。マスターパターン132の詳細は後述する。テスト材は、被溶接材Wであってもよいし、被溶接材Wと材料や厚みなどの溶接に影響を与える因子が同じ部材であってもよい。予備通電によってマスターパターン132が取得された後に、被溶接材Wに対して本溶接による通電が行われる。予備通電と、本溶接時の通電とはそれぞれ、プレ通電区間において実行されるプレ通電と、プレ通電の後の本通電区間において実行される本通電とを有する。プレ通電は、例えば、金属板W1,W2の少なくとも対向する表面を高温反応させて、電気抵抗が高い膜である酸化膜を除去または小さくして、本通電での金属板W1,W2の溶融を容易にするために実施される。つまり、プレ通電区間は、被溶接材Wに対して前処理を行うための区間である。本通電は、金属板W1,W2を溶融させてナゲットを成長させるために行われる。つまり、本通電区間は、被溶接材Wを溶融させてナゲットの成長を促す区間である。一般に、溶接電流値は、プレ通電よりも本通電の方が大きい。また、予備通電は、上方向からスポット溶接ガンGを見たときに、電極2,3のそれぞれの先端が位置する範囲内において、被溶接材Wの重ね合わされた面が隙間を有することなく密着された状態で実行される。
図2は、主に制御装置100を説明するための図である。制御装置100は、被溶接材データベースWDBおよび溶接条件データベースTDBとデータ通信可能である。被溶接材データベースWDBは、複数種類の被溶接材Wの情報を格納したデータベースである。被溶接材データベースWDBは、作業者によって操作される入力装置6から入力された複数種類の被溶接材Wの情報を格納する。被溶接材Wの情報としては、抵抗スポット溶接に影響を与える情報であり、例えば、被溶接材Wの材質、板厚、重ね枚数(板組)などの組み合わせが挙げられる。
FIG. 2 is a diagram mainly for explaining the
溶接条件データベースTDBは、被溶接材Wの種類に応じた複数の溶接条件を格納している。溶接条件としては、被溶接材Wの種類に応じた溶接電流値や昇降部材42による上部電極2の下降位置などが挙げられる。具体的には、溶接時に溶融金属の飛散が発生することなく所定のナゲット径が確保できる溶接電流値が、被溶接材Wの種類に応じて実験的に求められる。そして、被溶接材Wの種類と溶接電流値との関係が溶接条件データベースTDBに予め格納される。
The welding condition database TDB stores a plurality of welding conditions depending on the type of workpiece W to be welded. The welding conditions include a welding current value depending on the type of the material to be welded W, a lowering position of the
抵抗スポット溶接装置10は、さらに、測定機構200を備える。測定機構200は、抵抗スポット溶接装置10を用いた溶接に必要な物理量を検出する。測定機構200は制御装置100に電気的に接続されている。これにより、測定機構200による測定情報は、制御装置100に送信される。測定機構200は、加圧力測定部201と、電極変位測定部202と、電圧測定部203と、電流測定部204とを備える。
The resistance
加圧力測定部201は、被溶接材Wに対する各電極2,3による加圧力を測定する。加圧力測定部201は、例えば、電極昇降装置4の内部に収容されたロードセルである。本通電が実行された場合、被溶接材Wが溶融に伴って膨張すると、各電極2,3による加圧力に対する反力が被溶接材Wに発生する。これにより、加圧力測定部201によって測定される加圧力は、大きな値として得られるため、加圧力の変化に基づいて被溶接材Wが目標溶融量まで溶融したか否かを判定できる。
The pressurizing
電極変位測定部202は、上部電極2の昇降位置を測定する。電極変位測定部202は、電極昇降装置4の内部に収容され、サーボモータ41の出力軸の回転角度位置を検出して上部電極2の昇降位置を測定するエンコーダである。
The electrode
電圧測定部203は、各電極2,3の電圧(電位差)を測定する電圧センサである。つまり、電圧測定部203は、溶接電圧値を測定する。また、電流測定部204は、各電極2,3間の実際の溶接電流値を測定する電流センサである。
The
制御装置100は、CPU110と、記憶装置130と、図示しない入出力インターフェースとを備える。記憶装置130は、RAMやROMなどによって構成され、抵抗スポット溶接装置10の制御プログラムやマスターパターン132を記憶する。
The
マスターパターン132は、本溶接の工程(本接合工程)において、目標ナゲット径のナゲットを得るための理想的な溶接電流値の変化パターンや、予備通電時において測定された溶接電圧値および溶接電流値や、溶接電圧値および溶接電流値を用いて算出したマスター抵抗値や、加圧力や、電極変位を含む。マスター抵抗値は、溶接電圧値および溶接電流値を用いて算出された電気抵抗の値である。なお、目標ナゲット径は、金属板W1,W2同士の溶接部の接合強度を十分に高めることが可能な値として、金属板W1,W2の板厚、重ね枚数などに応じて予め実験などによって求められている。
The
CPU110は、記憶装置130に記憶されている制御プログラムを実行することで、情報取得部111と条件選定部112と電極調節部113と電流調整部114として機能する。また、CPU110は、記憶装置130に記憶されている制御プログラムを実行することで、抵抗算出部115と抵抗補正部116と推定部117と電流補正部118として機能する。
The
情報取得部111は、図示しない撮像装置によって撮像された製造ライン上を流れてきた被溶接材Wの撮像画像を取得する。そして情報取得部111は、取得した撮像画像を用いて被溶接材Wを認識する。例えば、情報取得部111は、被溶接材Wに付されたタグ等の識別情報を撮像画像から抽出して、抽出した識別情報によって被溶接材Wを認識する。情報取得部111は、この認識した被溶接材Wに合致する被溶接材Wの情報を被溶接材データベースWDBから取得する。
The
条件選定部112は、溶接条件データベースTDBから、被溶接材データベースWDBによって取得した被溶接材Wの種類に対応する溶接条件を選定する。
The
電極調節部113は、予備通電時や本溶接の通電時に、条件選定部112によって選定された溶接条件に含まれる電極位置の条件に従った電極位置指令信号を電極昇降装置4に送信する。また、電流調整部114は、溶接電流値に従った電流指令信号を電流調整装置5に送信する。例えば、電流調整部114は、予備通電時に、条件選定部112によって選定された溶接条件に含まれる溶接電流値に従った電流指令信号を電流調整装置5に送信する。
The
抵抗算出部115は、通電時において測定された溶接電圧値と溶接電流値を用いて電気抵抗の値を算出する。具体的には、抵抗算出部115は、溶接電圧値を溶接電流値で除算することで電気抵抗の値を算出する。溶接電圧値は、電圧測定部203によって計測される値である。溶接電流値は、電流測定部204によって計測される値である。
The
抵抗補正部116は、本接合工程において予め定めた決定区間DT1における、マスターパターン132のマスター抵抗値と、本接合工程において抵抗算出部115が算出した電気抵抗の値である本抵抗値との差である補正値を用いて、決定区間DT1よりも後の補正区間DT2における本抵抗値を補正する抵抗補正工程を実行する。この抵抗補正工程の詳細については後述する。
The
推定部117は、マスターパターン132が有する予備通電時におけるパラメーターの値と、本溶接の通電時におけるパラメーターの値とを比較することにより、本溶接によって得られるナゲット径を、予備通電によって得られるナゲット径(目標ナゲット径)を元に推定する。推定部117は、予備通電時において測定機構200によって測定される測定値の少なくとも一つと、本溶接の通電時において測定機構200によって測定される測定値の少なくとも一つと、の乖離量を算出する。乖離量を算出するパラメーターは、被溶接材Wの材質等に応じて適宜選択される。また、推定部117は、上記の乖離量に代えて、または、上記の乖離量に加えて、予備通電時に抵抗算出部115によって算出されたマスター抵抗値と、本溶接の通電時に抵抗算出部115によって算出された本抵抗値との乖離量を算出する。具体的には、推定部117は、以下の式(2)を用いて、本溶接によって得られるナゲット径を推定する。式(2)は、記憶装置130にプログラムとして記憶されている。
The estimating
予備通電時における加圧力に比べて本溶接の通電時における加圧力が小さい場合には、本溶接で得られるナゲット径は、目標ナゲット径よりも小さくなる傾向にある。また、予備通電時における電圧値に比べて本溶接の通電時における電圧値が高い場合には、本溶接で得られるナゲット径は目標ナゲット径よりも小さくなる傾向にある。また、予備通電時における電極変位に比べて本溶接の通電時における電極変位が小さい場合には、本溶接で得られるナゲット径は目標ナゲット径よりも小さくなる傾向にある。また、予備通電時における電気抵抗の値に比べて本溶接の通電時における電気抵抗の値が大きい場合には、本溶接で得られるナゲット径は目標ナゲット径よりも小さくなる傾向にある。これは、ナゲット径が小さい場合、金属板W1,W2同士の間での電流通路が小さいことから電気抵抗の値が大きくなることに起因する。言い換えれば、電気抵抗の値が大きくなっているということは、ナゲット径が小さい状態を示す。上記の各指標とナゲット径の関係を反映できるように上記式(2)のC1~C5は設定される。なお、上記式(2)において、ナゲット径の推定に用いない因子がある場合には、その因子の定数C1~C5をゼロに設定する。本実施形態では、C1,C2,C3はゼロに設定されている。 If the pressing force during energization during main welding is smaller than the pressing force during preliminary energization, the nugget diameter obtained by main welding tends to be smaller than the target nugget diameter. Furthermore, if the voltage value during energization during main welding is higher than the voltage value during preliminary energization, the nugget diameter obtained during main welding tends to be smaller than the target nugget diameter. Furthermore, if the electrode displacement during energization during main welding is smaller than the electrode displacement during preliminary energization, the nugget diameter obtained during main welding tends to be smaller than the target nugget diameter. Furthermore, if the value of electrical resistance during energization during main welding is larger than the value of electrical resistance during preliminary energization, the nugget diameter obtained during main welding tends to be smaller than the target nugget diameter. This is because when the nugget diameter is small, the current path between the metal plates W1 and W2 is small, so the value of electrical resistance becomes large. In other words, a large value of electrical resistance indicates that the nugget diameter is small. C 1 to C 5 in the above equation (2) are set so as to reflect the relationship between each of the above indices and the nugget diameter. Note that in the above equation (2), if there is a factor that is not used for estimating the nugget diameter, the constants C 1 to C 5 of that factor are set to zero. In this embodiment, C 1 , C 2 , and C 3 are set to zero.
一方で、金属板W1,W2の間に隙間がある場合には、電極2,3で被溶接材Wが挟持された場合、金属板W1,W2が加圧されて湾曲することで、電極2,3と金属板W1,W2との接触面積が増大する場合がある。この場合、ナゲット径が小さいにも拘わらず、電気抵抗の値は小さくなる。よって、本実施形態では、抵抗補正部116によって決定区間DT1よりも後の補正区間DT2における本抵抗値が抵抗補正工程によって補正されることで、ナゲット径の推定精度の低下を抑制する。本抵抗値の補正の詳細については後述する。
On the other hand, when there is a gap between the metal plates W1 and W2, when the material to be welded W is held between the
電流補正部118は、推定部117によって推定されたナゲット径(推定ナゲット径)を、目標ナゲット径に近づけるように溶接電流の補正値(電流補正値)を算出して、マスターパターン132の溶接電流値を電流補正値によって補正する。電流補正部118が溶接電流値を補正して、電流調整部114が補正後の溶接電流値を指令値として電流調整装置5に送信して溶接を実行する制御を適応制御とも呼ぶ。電流補正部118は、目標ナゲット径に対して本溶接のナゲット径が小さいと推定されるほど、溶接電流を高くする方向への電流補正値を大きく算出する。例えば、電流補正部118は、予備通電時における加圧力に比べて本溶接の通電時における加圧力が小さい場合には、その乖離量が大きいほど溶接電流値がより高くなるように電流補正値を算出する。また、例えば、電流補正部118は、予備通電時における電気抵抗の値(マスター抵抗値)に比べて、本溶接の通電時の電気抵抗の値(本抵抗値)や補正区間DT2においては抵抗補正部116によって補正された補正後抵抗値が大きい場合には、以下を実行する。つまり、電流補正部118は、マスター抵抗値と、本抵抗値や補正後抵抗値との乖離量が大きいほど溶接電流値がより高くなるように電流補正値を算出する。一方で、電流補正部118は、マスター抵抗値に比べて、本抵抗値や補正後抵抗値が小さい場合には、その乖離量が大きいほど溶接電流値がより低くなるように電流補正値を算出する。
The
A-2.抵抗スポット溶接方法:
図3は、抵抗スポット溶接方法のフローチャートである。まず、ステップS10において準備工程が実行される。準備工程では、図1に示すマスターパターン132が準備されて、記憶装置130に記憶される。ステップS10の次に、ステップS20において、抵抗スポット溶接装置10による本接合工程が実行される。本接合工程では、被溶接材Wが溶接により接合される。
A-2. Resistance spot welding method:
FIG. 3 is a flowchart of the resistance spot welding method. First, a preparation process is performed in step S10. In the preparation step, the
図4は、準備工程のフローチャートである。図5は、準備工程における予備通電時の溶接条件の一つである溶接電流の一例を示す図である。図6は、本通電時において算出された電極2,3間の電気抵抗の値を示すグラフである。
FIG. 4 is a flowchart of the preparation process. FIG. 5 is a diagram showing an example of welding current, which is one of the welding conditions during preliminary energization in the preparation process. FIG. 6 is a graph showing the value of the electrical resistance between the
図4に示すように、まずステップS12において、抵抗スポット溶接装置10の情報取得部111は、被溶接材Wの情報を取得する。上述のごとく、ステップS12では、情報取得部111が、被溶接材Wの撮像画像を取得して、取得した撮像画像に基づいて被溶接材Wを認識する。そして、情報取得部111は、認識した被溶接材Wに合致する被溶接材Wの情報を被溶接材データベースWDBから取得する。
As shown in FIG. 4, first, in step S12, the
ステップS12の次に、ステップS14において、条件選定部112がステップS14によって取得された被溶接材Wの情報の種類に対応する溶接条件を溶接条件データベースTDBから選定する。
After step S12, in step S14, the
ステップS14の次にステップS16において、抵抗スポット溶接装置10は、ステップS12で選定した溶接条件でテスト材に対して予備通電を実施する。溶接条件は、プレ通電区間におけるプレ通電の条件と、本通電区間における本通電の条件とを含む。例えば、図5に示すように、溶接条件は、プレ通電区間における溶接電流値と、本通電区間における溶接電流値を条件として含む。また、ステップS16では、CPU110は、予備通電の際において測定機構200によって測定された測定値を取得すると共に、電気抵抗の値を算出する。図6には、本通電時において、抵抗算出部115によって算出された電気抵抗の値が模式的に示されている。
In step S16 following step S14, the resistance
図4に示すように、ステップS18では、CPU110は、ステップS16において取得した測定値と、算出した電気抵抗の値をマスターパターン132として記憶装置130に記憶することで登録する。
As shown in FIG. 4, in step S18, the
図7は、本接合工程のフローチャートである。図8は、マスターパターンの溶接電流値と、本接合工程における溶接電流値である適応制御値との変化の一例を示す図である。図9は、マスターパターンのマスター抵抗値と、本抵抗値と、補正後抵抗値との関係を示す図である。図8に示す点線で示した溶接電流値のパターンは、マスターパターンの溶接電流値のパターンであり、本接合工程における基準パターンとなる。また、図9に示す実線で示した溶接電流値のパターンは、マスターパターンを元に適応制御を実施した場合の本接合工程における溶接電流値の変化パターンである。時間t0から時間tsまでがプレ通電区間であり、時間tsから時間tfが本通電区間である。図9に示す点線で示した抵抗値はマスター抵抗値であり、図9の一点鎖線で示した抵抗値は適応制御のうちで後述する通常適応制御を実施した場合の本抵抗値である。また図9の実線で示した抵抗値は、後述する抵抗補正工程によって補正した本抵抗値である補正後抵抗値である。 FIG. 7 is a flowchart of the main bonding process. FIG. 8 is a diagram showing an example of a change in the welding current value of the master pattern and the adaptive control value which is the welding current value in the main joining process. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the master resistance value of the master pattern, the main resistance value, and the corrected resistance value. The welding current value pattern indicated by the dotted line in FIG. 8 is the welding current value pattern of the master pattern, and serves as a reference pattern in the main joining process. Moreover, the welding current value pattern shown by the solid line in FIG. 9 is a change pattern of the welding current value in the main joining process when adaptive control is performed based on the master pattern. The period from time t0 to time ts is the pre-energization section, and the period from time ts to time tf is the main energization section. The resistance value shown by the dotted line in FIG. 9 is the master resistance value, and the resistance value shown by the dashed-dotted line in FIG. 9 is the main resistance value when normal adaptive control, which will be described later, is performed among the adaptive controls. Moreover, the resistance value shown by the solid line in FIG. 9 is the corrected resistance value which is the main resistance value corrected by the resistance correction process described later.
図7に示すように、本接合工程が開始されるとCPU110は、ステップS34において通常適応制御を実施する。通常適応制御は、図2に示す抵抗算出部115によって算出された本抵抗値を抵抗補正部116によって補正することなく、抵抗算出部115で算出された本抵抗値とマスター抵抗値との乖離量を算出して、上述のごとくこの乖離量に基づいて電流補正部118が溶接電流値を補正して、補正後の溶接電流値で溶接が行われる制御である。つまり、推定部117は、上記の式(2)を用いて、本溶接によって得られるナゲット径を推定する。そして、電流補正部118は、推定されたナゲット径(推定ナゲット径)と、マスターパターン132の目標ナゲット径との差に基づいて溶接電流の電流補正値を算出して、マスターパターン132の溶接電流値を補正する。そして、電流調整部114は、電流補正部118によって補正された補正後の溶接電流値に従った電流指令信号を電流調整装置5に送信する。
As shown in FIG. 7, when the main bonding process is started, the
図8に示すように、本接合工程が本通電区間における予め定めた決定区間DT1に到達した場合、ここでは時間t1~t2の区間の場合に、図7に示すように、抵抗補正部116は、本抵抗値の補正値を算出する補正値算出工程を実行する(ステップS35)。本抵抗値の補正値は、以下の式(3)を用いて算出される。
図7に示すように、ステップS35の後に、CPU110は通常適応制御に代えてステップS36~ステップS40において補正適応制御を実行する。図8に示すように、補正適応制御は、決定区間DT1よりも後の補正区間DT2において実行される。
As shown in FIG. 7, after step S35, the
補正適応制御では、まず、抵抗補正部116は補正値を用いて本抵抗値を補正する抵抗補正工程を実行する(ステップS36)。抵抗補正部116は、補正区間DT2において本抵抗値に補正値を加算することで本抵抗値を補正する。すなわち、補正後の本抵抗値R’(t)は、以下の式(4)を用いて算出される。補正後の本抵抗値R’(t)を、補正後抵抗値R’(t)とも呼ぶ。
以上のように、ステップS36では、図9に示すごとく、補正区間DT2では本補正値に、決定区間DT1で算出した補正値を加算することで補正後抵抗値が導出される。 As described above, in step S36, as shown in FIG. 9, the corrected resistance value is derived by adding the correction value calculated in the determination period DT1 to the main correction value in the correction period DT2.
図7に示すように、ステップS36の次に、推定部117は推定工程を実行する(ステップS38)。推定部117は、上述の式(2)に代えて以下の式(5)を用いて、本溶接によって得られるナゲット径を推定する。式(5)は、本抵抗値に代えて補正後抵抗値を用いた点で式(2)とは異なる。なお、本実施形態では、C1,C2,C3はゼロに設定されている。式(5)は、記憶装置130にプログラムとして記憶されている。
上記の式(5)からも理解できるように、推定部117は、ステップS36の抵抗補正工程によって補正した本抵抗値である補正後抵抗値と、マスター抵抗値との差を用いて、補正区間DT2の各時点におけるナゲット径を推定する。
As can be understood from the above equation (5), the
ステップS38の後に、電流補正部118および電流調整部114によって電流調整工程が実行される(ステップS40)。電流調整工程では、ステップS38によって推定された推定ナゲット径をマスターパターン132の目標ナゲット径に近づけるように溶接電流の補正値を算出して、マスターパターン132の溶接電流値を補正することで、溶接の際の溶接電流値を調整する。そして、電流調整工程では、電流調整部114は、電流補正部118によって補正された補正後の溶接電流値に従った電流指令信号を電流調整装置5に送信する。これにより、補正後の溶接電流値を用いた被溶接材Wの溶接が実行される。
After step S38, a current adjustment process is performed by the
補正適応制御は、推定ナゲット径が予め定めた大きさのナゲット径になるまで実行される。 The correction adaptive control is executed until the estimated nugget diameter reaches a predetermined nugget diameter.
A-3.ナゲット径の推定精度:
図10は、補正区間DT2において、補正適応制御を行うことなく通常適応制御を行った場合のナゲット径の推定精度を説明するための図である。図11は、被溶接材Wに隙間がない場合とある場合とにおける、本溶接時の電極2,3間の抵抗値を模式的に示す図である。図10において、縦軸は実測したナゲット径であり、横軸は推定部117が推定した推定ナゲット径である。図10および図11に示す理想ラインは、推定ナゲット径と実測された実測ナゲット径とが一致するラインである。
A-3. Estimation accuracy of nugget diameter:
FIG. 10 is a diagram for explaining the estimation accuracy of the nugget diameter when normal adaptive control is performed without performing correction adaptive control in correction period DT2. FIG. 11 is a diagram schematically showing the resistance value between the
被溶接材Wにおいて、重ね合わされた金属板W1,W2の間に隙間(板隙)がない場合には、本抵抗値がマスター抵抗値に比べて小さい場合には、マスターパターン132の目標ナゲット径よりも、本溶接におけるナゲット径は小さくなる関係を有する。よって図10に示すように、金属板W1,W2の間に隙間がない場合には、この関係を前提とした通常適応制御を行うことで、推定ナゲット径と実測ナゲット径との対応を示す白丸で示すプロットは、理想ライン上または理想ラインの近くに位置する。
In the material to be welded W, if there is no gap (plate gap) between the stacked metal plates W1 and W2, and if the main resistance value is smaller than the master resistance value, the target nugget diameter of the
一方で、被溶接材Wにおいて、重ね合わされた金属板W1,W2の間に隙間(板隙)がある場合には、電極2,3で被溶接材Wが挟持された場合、金属板W1,W2が加圧されて湾曲することで、電極2,3と金属板W1,W2との接触面積が増大する場合がある。この場合、図11に示すように、ナゲット径が小さいにも拘わらず、電気抵抗の値は小さくなる。よって、図10に示すように、重ね合わされた金属板W1,W2の間に隙間(板隙)がある場合において、通常適応制御を行った場合、推定ナゲット径と実測ナゲット径との対応を示すバツ印で示すプロットは、理想ラインから離れて位置する。つまり、推定ナゲット径の推定精度が低下する。
On the other hand, if there is a gap (plate gap) between the overlapping metal plates W1 and W2 in the welded material W, when the welded material W is held between the
図12は、補正区間DT2において、補正適応制御を行った場合におけるナゲット径の推定精度を説明するための図である。図12において、横軸は推定部117が推定した推定ナゲット径である。図12に示す理想ラインは、推定ナゲット径と実測された実測ナゲット径とが一致するラインである。補正適応制御では、図9に示す決定区間DT1で算出された補正値を用いて、補正区間DT2における本補正値を補正している。つまり、補正適応制御は、ナゲットの成長以外に電気抵抗の値に影響を与える因子、ここでは金属板W1,W2の間の隙間による電気抵抗の値の変動を補正値によってキャンセルする制御である。よって、重ね合わされた金属板W1,W2の間に隙間がある場合とない場合との両方の場合において、推定ナゲット径と実測ナゲット径との対応を示すプロットは、理想ライン上または理想ラインの近くに位置する。つまり、推定ナゲット径は精度良く推定される。
FIG. 12 is a diagram for explaining the estimation accuracy of the nugget diameter when correction adaptive control is performed in the correction period DT2. In FIG. 12, the horizontal axis is the estimated nugget diameter estimated by the
A-4.具体的な被溶接材Wを用いたナゲット径の推定精度:
図13は、被溶接材Wに対して、補正適応制御を行うことなく通常適応制御を行った場合のナゲット径の推定精度を説明するための図である。図14は、被溶接材Wに対して補正適用制御を行った場合のナゲット径の推定精度を説明するための図である。図13および図14において、縦軸は実測したナゲット径であり、横軸は推定部117が推定した推定ナゲット径である。図13および図14に示す理想ラインは、推定ナゲット径と実測された実測ナゲット径とが一致するラインである。被溶接材Wは、2つの金属板W1,W2が重ね合わされることで形成されている。一方の金属板W1は、板厚1.6mmの裸鋼板である。他方の金属板W2は、板厚1.2mmの亜鉛メッキ鋼板である。被溶接材Wは、2つの金属板W1,W2に2mmの隙間がある状態で、抵抗スポット溶接装置10による抵抗スポット溶接を実行した。
A-4. Estimation accuracy of nugget diameter using specific welded material W:
FIG. 13 is a diagram for explaining the estimation accuracy of the nugget diameter when normal adaptive control is performed on the workpiece W to be welded without performing correction adaptive control. FIG. 14 is a diagram for explaining the estimation accuracy of the nugget diameter when correction application control is performed on the workpiece W to be welded. 13 and 14, the vertical axis is the actually measured nugget diameter, and the horizontal axis is the estimated nugget diameter estimated by the
図13に示すように、補正適用制御を行うことなく通常適用制御を行った場合、推定ナゲット径と実測ナゲット径との対応を示すプロットは、理想ライン上から大きく外れた位置となり、推定ナゲット径の推定精度は低い結果となった。一方で、図14に示すように、補正適用制御を行った場合、推定ナゲット径と実測ナゲット径との対応を示すプロットは理想ライン上の近くに位置し、推定ナゲット径の推定精度が高い結果となった。 As shown in Fig. 13, when normal application control is performed without correction application control, the plot showing the correspondence between the estimated nugget diameter and the measured nugget diameter is located far away from the ideal line, and the estimated nugget diameter The estimation accuracy was low. On the other hand, as shown in Fig. 14, when correction application control is performed, the plot showing the correspondence between the estimated nugget diameter and the measured nugget diameter is located close to the ideal line, indicating that the estimation accuracy of the estimated nugget diameter is high. It became.
上記実施形態によれば、図7に示すように、抵抗補正工程によって補正値を用いて本抵抗値を補正して補正後抵抗値を算出し、補正後抵抗値とマスター抵抗値との差を用いてナゲット径を推定することで、複数の金属板の間に隙間がある状態でもナゲット径の推定精度を良好にできる。また上記実施形態によれば、上記式(3)のごとくマスター抵抗値と本抵抗値との差を決定区間におけるマスター抵抗値と本抵抗値との差の平均値とすることで、本抵抗値が局所的に大きく変動した場合でも、その変動をならすことができる。これにより、複数の金属板W1,W2の間に隙間がある状態でもナゲット径の推定精度をより良好にできる。また上記実施形態によれば、上記式(4)のごとく、抵抗補正工程では、補正区間DT2における本接合工程での本抵抗値に、補正値を加算することで本抵抗値を補正している。これにより、複数の金属板W1,W2の間に隙間がある場合に、隙間があることに起因して低下した電気抵抗の値を、補正値を加算することで補正できる。これにより、複数の金属板W1,W2の間に隙間がある状態でもナゲット径の推定精度をより良好にできる。また上記実施形態によれば、図7に示すように、推定工程によって推定したナゲット径を目標ナゲット径に近づけるように溶接電流を調整する電流調整工程が実行される。これにより、ナゲット径を目標ナゲット径により近づけるように抵抗スポット溶接を実行できる。 According to the above embodiment, as shown in FIG. 7, the main resistance value is corrected using the correction value in the resistance correction process to calculate the corrected resistance value, and the difference between the corrected resistance value and the master resistance value is calculated. By using this method to estimate the nugget diameter, the accuracy of estimating the nugget diameter can be improved even when there are gaps between the plurality of metal plates. Further, according to the above embodiment, the difference between the master resistance value and the main resistance value is set as the average value of the difference between the master resistance value and the main resistance value in the determination interval, as in the above formula (3), so that the main resistance value Even if there is a large local variation, the variation can be smoothed out. This makes it possible to improve the accuracy of estimating the nugget diameter even when there is a gap between the plurality of metal plates W1 and W2. Further, according to the above embodiment, as shown in the above equation (4), in the resistance correction process, the main resistance value is corrected by adding the correction value to the main resistance value in the main bonding process in the correction interval DT2. . Thereby, when there is a gap between the plurality of metal plates W1 and W2, the value of the electrical resistance that has decreased due to the presence of the gap can be corrected by adding the correction value. This makes it possible to improve the accuracy of estimating the nugget diameter even when there is a gap between the plurality of metal plates W1 and W2. Further, according to the embodiment described above, as shown in FIG. 7, a current adjustment step is performed in which the welding current is adjusted so that the nugget diameter estimated in the estimation step approaches the target nugget diameter. Thereby, resistance spot welding can be performed to bring the nugget diameter closer to the target nugget diameter.
B.決定区間DT1の好ましい形態:
決定区間DT1は、特に限定されないが、本通電区間において設定されることが好ましく、特に、以下の区間条件を満たすように設定されることがより好ましい。つまり、決定区間DT1は、本通電区間が開始されて、ナゲットの成長が大きく進む前の区間に設定されることが好ましい。この区間条件を満たすことで、ナゲットが大きく成長する前の区間が決定区間DT1として設定されるため、ナゲットの成長に起因した電気抵抗の値の変化を小さくできる。これにより、重ね合わされた金属板W1,W2の間に隙間があることに起因した、マスター抵抗値と本抵抗値との差を決定区間DT1において精度良く算出できる。
<区間条件>
ts≦t1<t2≦ts+0.3×(tf-ts)
ここで、時間tsは本通電区間の開始時間であり、時間tfは本通電区間の終了時間である。時間t1は決定区間DT1の開始時間であり、時間t2は決定区間DT1の終了時間である。
B. Preferred form of decision interval DT1:
Although the determined section DT1 is not particularly limited, it is preferably set in the main energization section, and particularly preferably set so as to satisfy the following section conditions. That is, it is preferable that the determination period DT1 is set to a period before the main energization period starts and the growth of the nugget progresses significantly. By satisfying this interval condition, the interval before the nugget grows significantly is set as the determination interval DT1, so that changes in the electrical resistance value due to the growth of the nugget can be reduced. Thereby, the difference between the master resistance value and the main resistance value, which is caused by the gap between the overlapping metal plates W1 and W2, can be calculated with high accuracy in the determination interval DT1.
<Section conditions>
ts≦t1<t2≦ts+0.3×(tf-ts)
Here, time ts is the start time of the main energization section, and time tf is the end time of the main energization section. Time t1 is the start time of decision section DT1, and time t2 is the end time of decision section DT1.
図15は、区間条件を満たして補正適応制御を行った第1の場合のナゲット径の推定精度を説明するための図である。図16は、区間条件を満たさずに補正適応制御を行った第2の場合のナゲット径の推定精度を説明するための図である。図15および図16に示すデータを算出するための対象となる被溶接材Wは、3枚の亜鉛メッキ鋼板が重ね合わされている。3枚の亜鉛メッキ鋼板の板厚はそれぞれ1.4mmである。また、図15および図16では、3枚の亜鉛メッキ鋼板の間に隙間がある被溶接材Wと、隙間がない被溶接材Wとを用いて推定ナゲット径と実測ナゲット径との対応をプロットした。図15に示す第1の場合と図16に示す第2の場合の溶接時間や決定区間DT1のタイミングは以下のとおりである。本通電区間は、プレ通電区間の開始から468ms後に終了する。
<溶接時間>
プレ通電区間の時間:218ms
本通電区間の時間:250ms
第1の場合における決定区間の開始時間t1:本通電区間の開始から220ms後
第1の場合における決定区間の終了時間t2:本通電区間の開始から225ms後
第2の場合における決定区間の開始時間t1:本通電区間の開始から270ms後
第2の場合における決定区間の終了時間t2:本通電区間の開始から260ms後
FIG. 15 is a diagram for explaining the estimation accuracy of the nugget diameter in the first case where the interval condition is satisfied and correction adaptive control is performed. FIG. 16 is a diagram for explaining the estimation accuracy of the nugget diameter in the second case where the correction adaptive control is performed without satisfying the interval condition. The material to be welded W, which is the target for calculating the data shown in FIGS. 15 and 16, is made up of three galvanized steel plates stacked one on top of the other. The thickness of each of the three galvanized steel plates is 1.4 mm. In addition, in FIGS. 15 and 16, the correspondence between the estimated nugget diameter and the measured nugget diameter is plotted using a welded material W with a gap between three galvanized steel plates and a welded material W with no gap. did. The welding time and the timing of the determination section DT1 in the first case shown in FIG. 15 and the second case shown in FIG. 16 are as follows. The main energization section ends 468 ms after the start of the pre-energization section.
<Welding time>
Pre-energization period time: 218ms
Main energization section time: 250ms
Start time of the determination interval in the first case t1: 220 ms after the start of the main energization interval End time of the determination interval in the first case t2: 225ms after the start of the main energization interval Start time of the determination interval in the second case t1: 270 ms after the start of the main energization section End time of the determination section in the second case t2: 260 ms after the start of the main energization section
図15に示すように、決定区間DT1が区間条件を満たしている第1の場合には、補正適応制御での推定ナゲット径と実測ナゲット径の対応を示すプロットは、理想ラインに近い範囲に位置する。つまり、決定区間DT1が区間条件を満たしている場合には、補正適応制御において推定部117によって推定される推定ナゲット径の精度はより高い。一方で、図16に示すように、決定区間DT1が区間条件を満たさない第2の場合には、補正適応制御での推定ナゲット径と実測ナゲット径の対応を示すプロットの一部(点線で囲んだプロット)は、理想ライン上からやや離れた位置に位置する。よって、決定区間DT1が区間条件を満たすことで、推定ナゲット径の精度をより向上できる。
As shown in FIG. 15, in the first case where the determined interval DT1 satisfies the interval condition, the plot showing the correspondence between the estimated nugget diameter and the measured nugget diameter in the correction adaptive control is located in a range close to the ideal line. do. That is, when the determined interval DT1 satisfies the interval conditions, the accuracy of the estimated nugget diameter estimated by the
C.他の実施形態:
C-1.他の実施形態1:
上記実施形態では、上記の式(3)のごとく、抵抗補正工程におけるマスター抵抗値と本抵抗値との差である補正値は、決定区間DT1におけるマスター抵抗値と本抵抗値の差の平均値であったが、これに限定されるものではない。例えば、補正値は、決定区間DT1のうちの任意の時点におけるマスター抵抗値と本抵抗値との差であってもよいし、決定区間DT1の各時点におけるマスター抵抗値と本抵抗値とのそれぞれの差に、重み係数を掛けた合計値であってもよい。このようにしても、上記実施形態と同様に、抵抗補正工程によって補正値を用いて本抵抗値を補正して補正後抵抗値を算出し、補正後抵抗値とマスター抵抗値との差を用いてナゲット径を推定することで、複数の金属板の間に隙間がある状態でもナゲット径の推定精度を良好にできる。
C. Other embodiments:
C-1. Other embodiment 1:
In the above embodiment, as shown in equation (3) above, the correction value that is the difference between the master resistance value and the main resistance value in the resistance correction process is the average value of the difference between the master resistance value and the main resistance value in the determination interval DT1. However, it is not limited to this. For example, the correction value may be the difference between the master resistance value and the main resistance value at any point in the decision section DT1, or the difference between the master resistance value and the main resistance value at each point in the decision section DT1. It may be the total value obtained by multiplying the difference by a weighting coefficient. Even in this case, similarly to the above embodiment, the main resistance value is corrected using the correction value in the resistance correction process to calculate the corrected resistance value, and the difference between the corrected resistance value and the master resistance value is used. By estimating the nugget diameter using the metal plates, the accuracy of estimating the nugget diameter can be improved even when there are gaps between the plurality of metal plates.
C-2.他の実施形態2:
上記実施形態では、抵抗補正工程は、上記式(4)に示すように補正区間DT2における本接合工程での本抵抗値に、補正値を加算することで本抵抗値を補正していたが、これに限定されるものではない。例えば、抵抗補正工程は、補正区間DT2における本接合工程での本抵抗値に、補正値に重み係数を掛けた値を加算することで本補正値を補正してもよい。このようにしても、上記実施形態と同様に、抵抗補正工程によって補正値を用いて本抵抗値を補正して補正後抵抗値を算出し、補正後抵抗値とマスター抵抗値との差を用いてナゲット径を推定することで、複数の金属板の間に隙間がある状態でもナゲット径の推定精度を良好にできる。
C-2. Other embodiment 2:
In the above embodiment, the resistance correction process corrects the main resistance value by adding a correction value to the main resistance value in the main bonding process in the correction interval DT2, as shown in the above equation (4). It is not limited to this. For example, in the resistance correction step, the main correction value may be corrected by adding a value obtained by multiplying the correction value by a weighting coefficient to the main resistance value in the main bonding step in the correction section DT2. Even in this case, similarly to the above embodiment, the main resistance value is corrected using the correction value in the resistance correction process to calculate the corrected resistance value, and the difference between the corrected resistance value and the master resistance value is used. By estimating the nugget diameter using the metal plates, the accuracy of estimating the nugget diameter can be improved even when there are gaps between the plurality of metal plates.
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features of the embodiments corresponding to the technical features in each form described in the column of the summary of the invention may be Alternatively, in order to achieve all of the above, it is possible to perform appropriate replacements or combinations. Further, unless the technical feature is described as essential in this specification, it can be deleted as appropriate.
1…ガン本体、1a…上部、1b…下部、2…上部電極、3…下部電極、4…電極昇降装置、5…電流調整装置、6…入力装置、10…抵抗スポット溶接装置、41…サーボモータ、42…昇降部材、100…制御装置、110…CPU、111…情報取得部、112…条件選定部、113…電極調節部、114…電流調整部、115…抵抗算出部、116…抵抗補正部、117…推定部、118…電流補正部、130…記憶装置、132…マスターパターン、200…測定機構、201…加圧力測定部、202…電極変位測定部、203…電圧測定部、204…電流測定部、DT1…決定区間、DT2…補正区間、G…スポット溶接ガン、RA…ロボットアーム、TDB…溶接条件データベース、W…被溶接材、W1,W2…金属板、WDB…被溶接材データベース
DESCRIPTION OF
Claims (6)
複数の金属板を互いに重ね合わせた被溶接材を一対の電極によって挟持した後に、前記一対の電極間に通電を行って、前記被溶接材を溶融して接合する本接合工程と、
前記本接合工程の前に実行される準備工程であって、前記本接合工程において目標ナゲット径のナゲットを得るために予め定められた溶接条件を用いて、前記被溶接材に対応するテスト材に対して予備通電を行い、前記予備通電時において測定された溶接電圧値および溶接電流値を用いて算出した電気抵抗の値であるマスター抵抗値を前記本接合工程におけるマスターパターンとして準備する準備工程と、を備え、
前記本接合工程は、
予め定めた決定区間における、前記マスター抵抗値と前記本接合工程において算出した前記電気抵抗の値である本抵抗値との差である補正値を用いて、前記決定区間より後の補正区間における前記本接合工程での前記本抵抗値を補正する抵抗補正工程と、
前記抵抗補正工程によって補正した前記本抵抗値である補正後抵抗値と、前記マスター抵抗値との差を用いて、前記補正区間においてナゲット径を推定する推定工程と、を含む、抵抗スポット溶接方法。 A resistance spot welding method, comprising:
a main joining step of sandwiching a welded material made of a plurality of metal plates stacked on top of each other between a pair of electrodes, and then applying electricity between the pair of electrodes to melt and join the welded materials;
A preparatory step executed before the main joining step, in which a test material corresponding to the material to be welded is welded using predetermined welding conditions in order to obtain a nugget with a target nugget diameter in the main joining step. a preparatory step in which a master resistance value, which is an electrical resistance value calculated using the welding voltage value and welding current value measured during the preliminary energization, is prepared as a master pattern in the main bonding process; , comprising;
The main bonding step is
Using a correction value that is the difference between the master resistance value and the main resistance value, which is the value of the electrical resistance calculated in the main bonding step, in the predetermined determination interval, the correction value in the correction interval after the determination interval is used. a resistance correction step of correcting the main resistance value in the main bonding step;
A resistance spot welding method comprising: estimating a nugget diameter in the correction section using the difference between the corrected resistance value, which is the main resistance value corrected in the resistance correction step, and the master resistance value. .
前記抵抗補正工程における前記マスター抵抗値と前記本抵抗値との差は、前記決定区間における前記マスター抵抗値と前記本抵抗値の差の平均値である、抵抗スポット溶接方法。 The resistance spot welding method according to claim 1,
The resistance spot welding method, wherein the difference between the master resistance value and the main resistance value in the resistance correction step is an average value of the differences between the master resistance value and the main resistance value in the determination interval.
前記抵抗補正工程は、前記補正区間における前記本接合工程での前記本抵抗値に、前記補正値を加算することで前記本抵抗値を補正する、抵抗スポット溶接方法。 The resistance spot welding method according to claim 1 or 2,
In the resistance spot welding method, the resistance correction step corrects the main resistance value by adding the correction value to the main resistance value in the main joining step in the correction section.
前記予備通電の区間および前記本接合工程における前記通電の前記区間とはそれぞれ、前記被溶接材に対して前処理を行うためのプレ通電区間と、前記プレ通電区間の後の本通電区間であって前記被溶接材を溶融させてナゲットの成長を促す本通電区間とを有し、
前記決定区間の開始時間を時間t1、前記決定区間の終了時間を時間t2とした場合に、以下の式(1)を満たす、抵抗スポット溶接方法。
ts≦t1<t2≦ts+0.3×(tf-ts) (1)
ここで、tsは前記本通電区間の開始時間、tfは前記本通電区間の終了時間である。 The resistance spot welding method according to any one of claims 1 to 3,
The section of the preliminary energization and the section of the energization in the main joining process are a pre-energization section for pre-treating the workpiece to be welded, and a main energization section after the pre-energization section, respectively. and a main energized section that melts the material to be welded and promotes the growth of the nugget,
A resistance spot welding method that satisfies the following formula (1), where the start time of the determined section is time t1, and the end time of the determined section is time t2.
ts≦t1<t2≦ts+0.3×(tf-ts) (1)
Here, ts is the start time of the main energization section, and tf is the end time of the main energization section.
前記本接合工程は、さらに、前記推定工程によって推定した前記ナゲット径を前記目標ナゲット径に近づけるように前記溶接電流値を調整する電流調整工程を含む、抵抗スポット溶接方法。 The resistance spot welding method according to any one of claims 1 to 4,
The main joining step further includes a current adjustment step of adjusting the welding current value so that the nugget diameter estimated in the estimation step approaches the target nugget diameter.
複数の金属板を互いに重ね合わせた被溶接材を挟持するための一対の電極と、
溶接電圧値を測定する電圧測定部と、
溶接電流値を測定する電流測定部と、
前記抵抗スポット溶接装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
測定された前記溶接電圧値と測定された前記溶接電流値とを用いて溶接時の電気抵抗を算出する抵抗算出部と、
目標ナゲット径を得るために予め定められた溶接条件を用いて前記被溶接材に対応するテスト材に対して予備通電を行った際に、前記抵抗算出部で算出された前記電気抵抗の値であるマスター抵抗値を、前記被溶接材の溶接時におけるマスターパターンとして記憶する記憶装置と、
予め定めた決定区間における、前記マスター抵抗値と、前記被溶接材の溶接時において算出した前記電気抵抗の値である本抵抗値との差である補正値を用いて、前記決定区間より後の補正区間における前記本抵抗値を補正する抵抗補正部と、
前記抵抗補正部によって補正した前記本抵抗値である補正後抵抗値と、前記マスター抵抗値との差を用いて、前記補正区間においてナゲット径を推定する推定部と、を有する、抵抗スポット溶接装置。 A resistance spot welding device,
a pair of electrodes for sandwiching a welded material made of multiple metal plates stacked on top of each other;
a voltage measuring section that measures a welding voltage value;
a current measuring section that measures a welding current value;
A control device that controls the operation of the resistance spot welding device,
The control device includes:
a resistance calculation unit that calculates electrical resistance during welding using the measured welding voltage value and the measured welding current value;
When the test material corresponding to the welded material is pre-energized using predetermined welding conditions to obtain the target nugget diameter, the electrical resistance value calculated by the resistance calculation section is used. a storage device that stores a certain master resistance value as a master pattern when welding the material to be welded;
Using a correction value that is the difference between the master resistance value and the main resistance value, which is the value of the electrical resistance calculated during welding of the material to be welded, in the predetermined determination interval, a resistance correction section that corrects the main resistance value in the correction section;
A resistance spot welding device, comprising: an estimating section that estimates a nugget diameter in the correction section using the difference between the corrected resistance value, which is the main resistance value corrected by the resistance correction section, and the master resistance value. .
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