KR100306366B1 - 점용접방법 - Google Patents

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미츠노리 간죠
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하나와 요시카즈
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Abstract

제어된 압력 및 제어된 전압이 가해지는 전극 사이에 점용접부가 배치되어 있고, 용접품질을 제어하기 위해 상기 전극간 거리를 검출한 다음, 그 전극간 변위량을 시간적분하고, 이 시간적분치에 기초하여 너겟의 치수를 계산하고, 그 계산된 너겟의 치수에 기초하여 용접품질의 합격여부를 판정한다.

Description

점용접 방법{a spot welding method}
본 발명은 점용접, 특히 가압상태하에서 통전전류에 의해 용융된 후 응고되는 용접영역(이하, 너겟(nugget)이라 함)의 치수를 계산하고, 계산된 너겟치수에기초하여 용접품질을 제어하는 점용접 방법에 관한 것이다.
도 1은 전형적인 점용접부의 단면도이다.
고정전극(103)과 가동전극(104) 사이에 상호 중첩된 2매의 시이트상 용접부재(101)(102)를 가압상태로 배치한 다음, 전류를 통전시켜 그 용접부재를 가열시키면, 용접부재가 팽창함과 동시에 용접부(W)의 중앙부로부터 용융이 개시된다.
용접전류의 과도한 인가, 홀딩력의 부족 및/또는 용접부재의 표면처리상태의 불량의 경우에는 용융금속의 스패터링(spattering)이 발생하여 상기 용접부재(101)(102)의 외부표면상에 플래쉬(106)를 형성하거나 용접부재 사이에 침투(105)하고, 너겟(N) 내부에는 블로우홀(107)이 형성될 우려가 있다.
용접부재(101)(102)가 수축되어 최종 너겟치수, 예를 들면, 너겟직경(Nd) 및 너겟두께(Nt)가 결정되면 용접전류의 통전을 종료한다. 상기 너겟직경(Nd)은 너겟(N)의 주위의 가압용접부인 코로나 접합부(corona bond)(108)의 내경과 같다. 상기 용접부재(101)(102)가 수축되면 그 사이에 미세한 틈새(109)가 생기거나 용접부재의 표면상에 용접전극에 의해 눌린 자국(110)이 남게 되고, 용접조건이 불량한 경우에는 픽업(111)이나 피트(112)가 형성될 우려도 있다.
종래, 너겟의 성장발달을 관측하여 점용접의 품질을 제어하는 기술이 알려져 있다.
미국특허 제4,542,277호에는 전극의 변위량을 컴퓨터로 계산함으로써 너겟의 성장발달을 관측하고, 전극의 최대 변위량에서의 용접품질을 판정하는 장치가 개시되어 있다.
일본국 특공소48-41422 및 특공소53-4057호에는 용접품질의 양불량을 판정하기 위해 최대 전극간 변위량과 기준 변위량을 비교하는 기술이 개시되어 있다.
상기 일본국 특공소53-4057호와 미국특허 제3,400,242호에는 용접품질의 양불량을 판정하기 위해 소정의 시간간격 내에서의 용접부의 팽창에 기인한 전극간 거리변화율(즉, 팽창율)을 기준변화율과 비교하는 기술이 개시되어 있다.
일본국 특개평7-232279호에는 용접품질의 양불량을 판정하기 위해 용접부의 수축시의 전극간 거리감소에 소요되는 시간(즉, 수축율)을 기준시간과 비교하는 기술이 개시되어 있다.
전극간 최대 변위량이나 최대 변화량과 같은 순간값을 이용하면 관측시점 전후의 너겟의 성장발달을 무시하고도 용접품질을 효과적으로 판정할 수 있다.
용접품질의 판정기준으로서 팽창율이나 수축율과 같은 소위 소정의 시간간격 내에서의 미분값을 이용하면 관측시간 내에서 너겟이 선형상태로 성장발달하는 것으로 생각하여 용접품질을 효과적으로 판정할 수 있다.
그러나, 로봇을 이용한 자동차 차체의 점용접 라인에서와 같이, 신속정확한 품질판정이 필요한 경우에는 비선형적인 너겟의 성장발달도 고려해야만 한다.
본 발명은 위와 같은 관점을 감안하여 완성된 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 너겟의 비선형적인 성장발달도 고려한 상태에서 용접품질을 판정할 수 있는 점용접 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상호접근에 의해 용접부재의 점용접부를 홀딩함과 동시에 상호이격에 의해 상기 점용접부를 해방하도록 된 제1 및 제2전극, 상기 제1 및 제2전극이 제어된 압력으로 상호접근하도록 가압시키는 기구, 상기 제1 및 제2전극 사이에 제어된 전압을 인가하는 전원, 상기 제1 및 제2전극 사이의 간격 변위량을 검출하는 검출기, 및 상기 검출된 간격 변위량에 기초하여 점용접부의 품질을 제어하는 제어기를 구비하고, 상기 품질제어기는 다양한 간격 변위량의 시간 적분치를 산정하는 적분기, 상기 시간 적분치에 기초하여 점용접부의 너겟의 치수를 계산하는 계산기, 및 너겟의 계산치수에 기초하여 용접품질의 합격여부를 판정하는 판정기를 구비한 점용접장치를 제공한다.
상기 제1전극 및 제2전극 중 적어도 일방은, 예로써, 유압실린더 기구의 피스톤에 의해 전진후퇴방향으로 구동됨으로써 상기 양 전극 사이에 용접부재의 용접부를 홀딩하거나 그 용접부의 구속상태를 해방하도록 되어 있다. 상기 용접부를 양 용접전극 사이에 홀딩시킨 상태에서 상기 양 용접전극을 상호 접근하는 방향 및 제어된 압력으로 가압시키는 가압기구를 작동시키는 한편 양 전극 사이에 제어된 전압을 인가하면 전류세기, 용접부의 내부저항 및 접촉저항에 따라 다량의 주울열이 발생하고, 이 주울열에 의해 용접부는 그 내부로부터 가열되어 팽창 및 용융됨으로써 용접너겟을 형성하게 된다. 위와 같이 용접부가 팽창하면 그 팽창력이 상기 전극 가압기구에 작용하게 되고, 이에 의해 상기 양 전극은 상호 이격되는 방향으로 이동함으로써 양 전극간 거리는 증가하게 된다. 전극 사이의 통전을 중단하면 통전시와 반대로 너겟이 응고함에 따라 용접부가 수축하고, 이에 따라 양 전극 사이의 거리는 감소하게 된다.
상기 전극간 거리변화를 검출기로 검출하고, 검출된 거리변화를 예를 들면 일련의 프로그램 파일에 의해 제어기로 연산하고, 그 연산결과에 따라 용접부의 용접품질을 제어한다.
상기 용접품질 제어를 위한 연산시, 적절한 시간간격에 대한 양 전극간 거리변화가 적분된다. 이 거리변화의 시간적분은, 예로써 다변수 분석법에서의 설명변수(explanation variable)와 같은, 용접부의 너겟치수를 계산하기 위한 기초 데이터가 되고, 이 계산된 너겟치수로부터 용접품질을 판정하게 된다.
따라서, 상기한 관점의 본 발명은 너겟의 선형적 성장발달과 비선형적 성장발달을 모두 포함한다. 상기 너겟의 비선형적 성장발달은 용접품질을 판정하기 위해 도 1을 참조하여 설명한 너겟의 성장발달과 관련되거나 그로부터 유도한 모든 인자 또는 임의의 인자로 구성된다.
또, 적분대상의 변수는 전극간 거리로서, 전극의 비틀림 변형, 전극가압기구의 유압의 변화, 용접부재의 분리 및 전극에 의해 눌린 자국의 발생 등에 기인한 비선형 인자의 임의의 비선형 성분 및 모든 비선형 성분을 포함한 적분이 가능하다.
도2는 본 발명에 적용할 수 있는 점용접장치의 요부도로서, 이 점용접장치는 용접부재의 용접부(W)를 홀딩하는 상부전극(E1) 및 하부전극(E2)이 구비한다. 상기 상부전극(E1)은 유압 또는 기압 실린더(C)에 슬라이드 가능하게 삽입된 가압피스톤(P)의 수직로드(Pr)에 고정되어 있고, 상기 실린더(C)는 유압밸브(V)를 개재하여 도시를 생략한 컴프레서에 연통되어 있다. 상기 하부전극(E2)은홀딩부재(H)의 아치형 아암(A) 상에 기립한 지지체(Sp)에 고정되어 있다. 상기 용접부에 피스톤(P)으로부터 가압력이 가해지면 아암(A)은 하측으로 약간 구부러지는데, 이것이 상하부전극(E1)(E2) 사이의 상대거리의 비선형인자를 구성한다. 상기 가압력은 피스톤(P)에 가해지는 유압에 좌우되고, 상기 유압에는 컴프레서로부터의 유압의 불균일한 분배 및 실린더(C)내의 국부적인 불규칙 유동 등에 기인되어 그 제어가 불가능한 작은 유압변화가 존재하므로 이것 역시 검출된 전극간 거리의 비선형 성분의 근원이 된다. 전술한 본 발명에 따르면 상기한 모든 비선형 성분을 고려하여 용접부(W)의 용접품질의 합격여부를 판정할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기 적분기는 상기 점용접부가 용접전류의 통전에 의해 가열됨에 따라 팽창되는 시간범위에 대하여 시간적분을 행한다.
상기 관점에 따르면, 용접부의 팽창에 관련된 비선형 인자를 고려하여 용접품질을 판정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 상기 적분기는 용접전류의 차단시 상기 점용접부가 접촉하는 시간범위에 대하여 시간적분을 행한다.
상기 관점에 따르면, 용접부의 수축에 관련된 비선형 인자를 고려하여 용접품질을 판정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 상기 적분기는 다양한 용접조건의 조합에 대해 1대1 대응방식으로 설정한 시간범위 중 적절한 하나의 시간범위에 대하여 시간적분을 행한다.
상기 관점에 따르면, 용접부의 다양한 용접조건 각각에 대하여 용접품질을판정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 상기 계산기는 상기 너겟의 치수를 표현하는 선형의 제1모델을 구비하고, 상기 제1모델은 모델요소인 시간적분을 포함한다.
상기 관점에 따르면, 상기 적분이 비선형 거리변수를 포함하고 있더라도 상기 시간간격에 대한 적분치는 선형성분으로서 연산될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 상기 계산기는 상기 제1모델의 편차를 평가하기 위한 제2모델을 더 구비한다.
상기 관점에 따르면, 너겟치수를 나타내는 수학적 모델의 편차에 대한 평가가 가능하므로 더욱 정밀한 평가를 위해 모델을 수정할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 상기 제1모델은 상기 너겟의 치수의 다변수분석(multivariate analysis)을 위한 점화식(recurrence formula)으로 표현된다.
상기 관점에 따르면, 너겟의 치수는 점화식의 대상변수(objective variable)를 구성하고, 변수의 시간적분치는 설명변수의 하나를 구성한다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 상기 점화식은 설명변수로서 진폭, 용접전류 통전시간 및 제어압력을 구비한다
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 상기 점용접부는 한 쌍의 판상 용접부재를 구비하고, 상기 점화식은 설명변수로서 용접부재의 두께, 재질, 접합형식, 및 표면처리상태를 포함한다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 상기 모델요소는 점용접부의 팽창수축과점용접부의 스패터링의 영향 사이의 상관관계를 고려한 수정인자를 구비한다.
상기 3개의 관점에 따르면, 더욱 우수한 용접품질의 판단이 가능해진다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 용접부를 가압상태로 홀딩하고 있는 전극의 전극간 검출된 간격 변위량을 용접부에서 스패터링 직전의 최대변위량으로 유지하는 단계와, 상기 용접부를 통하여 계속적으로 통전된 용접전류에 의해 스패터링 후에 용접전류의 열팽창을 재개시에 대한 검출 변위량이 되는 기준치를 설정하는 단계와, 수정된 변위량을 구하기 위하여 상기 최대변위량에 상기 기준치와 검출 변위량과의 차이값을 더하는 단계와, 수정된 변위량에 대한 시간적분치를 결정하는 단계와, 상기 시간 적분치를 기초로 하여 용접부의 너겟 크기를 추정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 점용접 방법을 제공한다.
또 다른 관점의 본 발명은 전극간 거리를 검출하도록 가압상태에서 전극 사이에 용접부를 유지하는 단계와, 상기 전극과 용접부 사이에 용접전류를 통전시켜 용접부에 열팽창을 발생시키는 단계와, 열팽창시 용접부에서 발생하는 스패터링을 검출하는 단계와, 상기 스패터링 전에 전극간 상호 거리의 검출치의 최대치를 확인하는 단계와, 상기 스패터링 후에 열팽창의 진행을 결정하도록 전극간 변위량 검출치를 처리하는 단계와, 스패터링 후에 검출치를 치환하여 열팽창의 진행량을 상기 최대변위량에 더하는 단계와, 전극간 시간적분치를 산정하도록 상기 치환치를 사용하여 전극간 변위량 검출치를 적분하는 단계와, 시간적분치를 기초로 용접부의 너겟 직경을 추정하는 단계를 포함하는 점용접방법을 제공한다.
또 다른 관점의 본 발명은 전극간 용접부를 가압 상태로 홀딩하여 전극간 변위량을 검출하는 단계와, 양전극과 용접부를 통과하는 용접전류를 통전하기 전에 전극간 변위량의 초기값을 검출하는 단계와, 용접전류의 통전을 지속함으로써, 용접부의 열팽창을 발생시키는 단계와, 열팽창시 용접부에서 발생하는 스패터링을 검출하는 단계와, 용접전류의 통전을 종료함으로써, 용접부의 열수축을 발생시키는 단계와, 열수축과 관련된 전극간 변위량의 최종값을 검출하는 단계와, 스패터링 후에 전극간 변위량의 검출값에 최초값과 최종값과의 차이를 더하여 상기 검출값에 대한 치환값을 제공하는 단계와, 스패터링 전에 전극간 변위량의 검출값의 극값을 확인하는 단계와, 상기 치환값을 사용하여 전극간 변위량의 검출값을 적분하여 전극간 변위량의 시간 적분치를 산정하는 단계와, 상기 시간적분치를 기초로 하여 용접부의 너겟 직경을 추정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 점용접 방법을 제공한다.
전술한 목적 및 기타의 목적 및 특징은 첨부한 도면을 참조하여 설명한 이하의 기재로부터 더욱 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 너겟을 가진 점용접부의 단면도;
도 2는 본 발명에 적용할 수 있는 점용접장치의 요부의 도식적인 단면도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 점용접장치 전체의 블록도;
도 4는 점용접장치의 제어작용 흐름도;
도 5는 스패터링에 대처하기 위한 제어작용 흐름도;
도 6은 정상 용접시의 전극간 변위량의 시간변화도;
도 7은 최적조건 및 악조건 하에서의 전극간 변위량의 시간변화도;
도 8은 정상 용접시의 전극간 변위량의 변화도;
도 9는 스패터링 발생시의 전극간 변위량 변화도;
도 10은 스패터링 발생시의 전극간 변위량 수정방법의 설명도; 및
도 11은 또 하나의 스패터링 발생시의 전극간 변위량 수정방법의 설명도.
최신의 점용접장치(설비)는 자동화된 것으로서, 대부분 로봇을 이용하고 있으며, 로봇에 의한 용접조건의 출력(용접개시명령)이 행해지고 있다.
다중점용접(multi-spot welding)(이 다중점용접장치는 다수의 위치에 동시에 점용접을 행하기 위해 지그에 고착시킨 전극가압기구를 구비한다)인 경우에도 주 제어기로부터 용접조건의 출력(용접개시명령)이 출력되므로 어느 장치에서도 용접조건을 입수할 수 있게 된다.
고성능 용접타이머(용접전류제어기)는 전극가압기 제어기능을 가지고 있고, 외부의 개시명령에 의해 전극의 가압 및 해제를 제어할 수 있도록 되어 있다.
본 발명은 전술한 모든 형식의 점용접장치에 관련된 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조번호로 표시하였다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 점용접장치의 블록도이다.
상기 점용접장치는 칩(12B)을 구비한 하측의 고정전극 및 하방으로의 이동시 상기 하측의 고정전극과 함께 용접부재(10)의 용접부를 홀딩하고, 상방으로의 이동시 상기 용접부재(10)의 용접부를 구속으로부터 해방시키도록 된 칩(12A)을 구비한 상측의 가동전극; 홀딩실린더(유압차단장치)(18)를 구비한 서보모터와 상기 상측의 가동전극의 상하운동을 가능케 함과 동시에 상기 상측 가동전극을 실린더(용접건(welding gun))(11)의 피스톤에 가해지는 제어된 압력으로 가압하여 상기 가동전극을 하방으로 이동시키도록 작동되는 홀딩압 제어회로(차단유압제어장치)(22)와의 조합체; 전원(15)과 상기 상하 양 전극간에 제어된 전압을 인가하기 위한 전원제어장치(16)와의 조합체; 전극위치검출기(19)와 상기 상하 양 전극의 칩(12A)(12B)간 거리변화를 검출하기 위한 전극위치 샘플링장치(전극위치 검출회로)(24)와의 조합체; 및 전극간 거리변화 검출치에 기초하여 용접부의 용접품질을 제어하기 위한 소프트웨어 프로그램을 메모리(26)에 기억시킨 컴퓨터인 CPU(20)를 구비하고 있다. 상기 CPU(20)와 메모리(26)에 기억된 프로그램은 전극간 거리변화의 시간적분을 산정하는 소프트웨어 적분기; 상기 시간적분에 기초하여 용접부의너겟치수를 계산하는 소프트웨어 계산기; 및 계산된 너겟치수에 기초하여 용접품질의 합격여부를 판정하는 판정기를 포함하여 본 용접장치의 주 제어장치를 구성한다.
상기 실린더(11)에 고착된 하측 용접전극의 칩(12B)과 상측 용접전극의 칩(12A)은 중첩된 한 쌍의 용접부재(10)에 수직방향의 압력을 가하는 상태로 가압접촉된다. 상기 전원(15)으로부터 상기 전극칩(12A)(12B) 사이에 제어된 전압을 인가하면 용접부에 전류가 통전된다. 용접전류의 세기 및 통전시간은 CPU(20)에 의해 제어되는 전원제어장치(16)에 의해 제어된다.
상기 가동 전극칩(12A)은 서보모터 등으로 구성된 홀딩실린더(유압차단장치)(18)에 의해 상하방향으로 이동되고, 가동전극칩(12A)의 위치 및 용접작업시의 가동전극칩(12A)의 상하방향의 미세한 움직임은 예로써 인코우더(encoder) 등으로 구성된 전극위치 검출기(19)에 의해 검출된다. 홀딩실린더(유압차단장치)(18)의 작동상태는 CPU(20)의 작동명령에 의해 작동되는 홀딩압 제어회로(차단유압제어장치)(22)에 의해 제어된다. 상기 전극위치 검출기(19)에 의해 검출된 가동전극칩(12A)의 변위량은 홀딩실린더(유압차단장치)(18)의 위치를 제어하기 위해 전극위치 샘플링장치(전극위치 검출회로)(24)를 경유하여 상기 홀딩압 제어회로(차단유압제어장치)(22)에 피드백된다.
상기 메모리(26)에는 적분개시점 및 적분종료점(이들에 대해서는 후술함), 회귀식(regression expression) 등과 같은 다양한 항목데이터가 기억되어 있다.
도4 및 도5는 본 발명의 점용접장치의 제어흐름도이다.
상기 제어흐름도에는 본 발명의 제어루틴이 도시되어 있다. 이하, 도6 내지 도11을 참조하여 상기 제어흐름도에 대하여 설명한다.
S1
상기 CPU(20)가 메모리(26)에 기억된 항목데이터를 로딩한다.
상기 항목데이터는 예로써 용접전류, 통전시간, 용접압력, 용접부재의 재질, 변위량 검출정밀도, 샘플링 사이클, 용접방법(단상교류전류 및 인버터), 용접부재의 두께, 재질, 표면처리상태, 용접부재의 접합형식 등과 같은 데이터로 이루어져 있다.
사전에 실험을 통해 얻어진 회귀계수(regression coefficient)는 직접 기억시킬 수 있다.
계산 너겟직경은 후술하는 바와 같이 회귀식을 이용하여 계산되지만, 이 회귀식을 구성하는 회귀계수는 회귀식으로 계산한 계산치와 실측치가 매우 근접하므로 실험에 의해 계산된다. 따라서, 상기 회귀식을 미리 기억시켜 두면, 계산 너겟직경은 간단한 대수식을 이용하여 쉽게 계산할 수 있다.
당연히, 실험결과를 기억시켜 두면 회귀식을 계산할 때마다 회귀계수를 계산할 수 있게 된다.
S2, S3, S4
상기 CPU(20)는 홀딩압 제어회로(차단유압제어장치)(22)에 차단명령을 출력한다. 이 차단명령을 수신한 상기 홀딩압 제어회로(차단유압제어장치)(22)는 가동전극칩(12A)이 용접부재(10)에 접근하도록 홀딩실린더(유압차단장치)(18)를 작동시킨다. 가동전극칩(12A)이 설정압력으로 용접부재(10)를 가압할 때, CPU(20)는 가동전극칩(12A)의 현위치를 기억한다. 이 기억된 현위치는 전극간 원위치(즉, 제로(0) 위치)의 역할을 한다. 상기 용접부재가 설정압력으로 가압되었는 지의 여부는 홀딩압 제어회로(차단유압제어장치)(22)에 의해 점검된다. 상기 서보모터는 유압제어가 가능하므로 사용된다.
S5
상기 용접부재(10)가 설정압력으로 가압되면, CPU(20)는 전원제어장치(16)에 용접명령을 출력한다.
상기 용접명령을 수신한 전원제어장치(16)는 전원(15)을 동작시켜 전극칩(12A)(12B)을 통해 용접부재(10)에, 도 6에 도시한 바와 같이 설정된 주파수를 가지는, AC전류를 통전시킨다.
S6, S7
가동전극칩(12A)이 개방되기 전(즉, 용접전류의 통전이 행해지는 동안)의 상기 가동전극칩(12A)의 변위량 변화상태가 전극위치 검출기(19)에 의해 고속으로 샘플링되고, 그 샘플링 결과가 메모리(26)에 기억된다.
상기 전극칩(12A)(12B)이 용접부재(10)에 점용접을 실행하도록 통전상태가 되면, 도 6에 도시한 바와 같이, 일반적으로 단시간 내에 전극간 변위량이 변화한다. 특히, 통전이 개시되면 용접부재(10)는 팽창이 개시되어 소정의 양만큼 팽창되고, 통전이 종료된 이후에는 수축을 일으킨다. 상기 전극위치 검출기(19)는 전극간 변위량의 변화를 검출하여 전극위치 샘플링장치(전극위치 검출회로)(24)를 경유하여 상기 CPU(20)에 검출신호를 출력한다. 상기 CPU(20)는 설정된 시간간격을 두고 전극간 변위량을 샘플링하고, 그 샘플링 결과를 메모리(26)에 기억시킨다. 상기 샘플링 사이클은 용접에 소요되는 시간 및 요구되는 전극간 변위량의 정확도에 따라 적절하게 설정된다.
용접전류의 통전중의 열팽창에 기인된 전극간 변위량(Hexp)이 샘플링되는 작동모드에서는 용접전류의 통전중의 전극간 변위량이 샘플링되어 기억된다.
용접전류의 통전종료후의 열수축에 기인된 전극간 변위량(Hcnt)이 샘플링되는 작동모드에서는 용접전류의 통전종료후의 전극간 변위량이 샘플링되어 기억된다.
상기 메모리(26)의 기억용량에 여유가 있으면, 가동전극칩(12A)이 용접부재(10)에 가압되는 시점으로부터 가동전극칩(12A)이 개방되는 시점(용접전류의 통전중이나 통전종료 후를 포함한다)까지의 시간에 걸쳐 전극간 변위량을 샘플링하고, 용접전류의 통전중이나 통전종료후에 적분연산을 실행시킬 수 있다.
S8, S9
상기 CPU(20)는 메모리(26)에 기억된 최적의 회귀식, 즉 너겟직경을 계산하는데 필요한 회귀식을 로딩한다.
너겟직경을 계산하기 위해서는 다음과 같은 2종의 회귀식이 로딩된다.
제1회귀식은 전극간 변위량 적분치, 용접전류치, 통전시간 및 용접압력(이에 대해서는 후술함)에 기초하여 계산 너겟직경을 산정하는 회귀식으로서, 이 회귀식은 용접전류의 통전중의 열팽창에 기인된 전극간 변위량의 적분에 의해 얻어진 전극간 변위량 적분치와 용접전류의 통전종료후의 열수축에 기인된 전극간 변위량의 적분에 의해 얻어진 전극간 변위량 적분치의 양자를 모두 적용할 수 있다.
상기 회귀식은 다음과 같다.
y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x4
Yi=a+byi+e
y: 계산 너겟직경(대상변수)
x1: 전극간 변위량 적분치(설명변수)
x2: 용접전류(설명변수)
x3: 통전시간(설명변수)
x4: 용접압력(설명변수)
Yi: i번째의 실측 너겟직경
yi: i번째의 계산 너겟직경
a: 절편
b, b0 내지 b4: 회귀계수
e: 편차
제2회귀식은 전극간 변위량 적분치, 용접부재의 두께, 재질, 표면처리상태 및 접합형식(이에 대해서는 후술함)에 기초하여 계산 너겟직경을 산정하는 회귀식으로서, 이 회귀식은 용접전류의 통전중의 열팽창에 기인된 전극간 변위량의 적분에 의해 얻어진 전극간 변위량 적분치와 용접전류의 통전종료후의 열수축에 기인된 전극간 변위량의 적분에 의해 얻어진 전극간 변위량 적분치의 양자를 모두 적용할수 있다.
상기 회귀식은 다음과 같다.
y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x4+b5x5
Yi=a+byi+e
y: 계산 너겟직경(대상변수)
x1: 전극간 변위량 적분치(설명변수)
x2: 용접부재의 두께(설명변수)
x3: 용접부재의 재질(설명변수)
x4: 용접부재의 접합형식(설명변수)
x5: 용접부재의 표면처리상태(설명변수)
Yi: i번째의 실측 너겟직경
yi: i번째의 계산 너겟직경
a: 절편
b, b0 내지 b5: 회귀계수
e: 편차
S10
적분범위는 전극간 변위량 적분치를 계산하기 위한 범위로서 결정되고, 이 적분범위는 메모리(26)에 기억된다. 그러나, 열팽창에 기인된 전극간 변위량(Hexp)의 적분계산시의 적분개시점(ta)으로서는 다음 중 하나를 선택한다.
1. 용접조건(용접전류, 통전시간, 용접압력, 용접부재의 두께, 변위량 검출정밀도, 샘플링 사이클, 용접형태(단상교류전류, 인버터))에 기초하여 사전에 설정된 적분개시점(ta).
2. 용접전류의 통전 중에 전극간 변위량이 설정치이거나 이상인 시점에 설정된 적분개시점(ta).
3. 통전개시로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분개시점(ta).
또, 열수축에 기인된 전극간 변위량(Hcnt)의 적분계산시의 적분개시점(ta)으로서는 다음 중 하나를 선택한다.
1. 통전종료점에 설정된 적분개시점(ta).
2. 전극간 변위량이 설정치이거나 설정치 이상인 통전종료후의 시점에 설정된 적분개시점(ta)
3. 통전종료로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분개시점(ta).
또, 열팽창에 기인된 전극간 변위량(Hexp)의 적분계산시의 적분종료점(tb)으로서는 다음 중 하나를 선택한다.
1. 용접조건에 기초하여 사전에 설정된 적분종료점(tb).
2. 최대치를 초과하는 전극간 변위량이 설정치 이하로 감소하거나 설정치를 초과하는 통전중 또는 통전후의 시점에 설정된 적분종료점(tb).
3. 상기 적분개시점(ta)으로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점(tb).
4. 통전중 전극간 변위량에 기초한 열팽창률이 0이되는 시점에 설정된 적분종료점(tb).
5. 통전개시로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점(tb).
또, 열수축에 기인된 전극간 변위량(Hcnt)의 적분계산시의 적분종료점(tb)으로서는 다음 중 하나를 선택한다.
1. 용접조건에 기초하여 사전에 설정된 적분종료점(tb).
2. 상기 적분개시점(ta)으로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점(tb).
3. 통전중 전극간 변위량에 기초한 열팽창률이 0이되는 시점에 설정된 적분종료점(tb).
4. 통전종료로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점(tb).
상기 열팽창에 기인된 전극간 변위량(Hexp)의 적분계산 실행시에는 상기 1 내지 3항의 적분개시점(ta) 중의 하나와 상기 1 내지 5항의 적분종료점(tb) 중의 하나를 조합한 적분범위가 선택된다.
상기 열수축에 기인된 전극간 변위량(Hcnt)의 적분계산 실행시에는 상기 1 내지 3항의 적분개시점(ta) 중의 하나와 상기 1 내지 4항의 적분종료점(tb) 중의 하나를 조합한 적분범위가 선택된다.
용접조건에 따라 사전에 최적의 적분범위를 결정할 수 있는 적분개시점(ta) 및 적분종료점(tb)의 조합을 선택하고, 선택된 조합을 메모리(26)에 기억시킨다.
S11
상기 CPU(20)는 메모리(26)에 기억된 전극간 변위량을 개념적으로 추출하여 도 7에 도시한 그래프를 작도하고, 이 그래프에 상기 S4단계에서 선택된 적분범위를 적용함으로써 적분계산을 실행한다.
도 7의 예에서와 같이, 통전중의 전극간 변위량이 설정치에 도달하는 시점을 적분개시점(ta)으로 선택하고, 적분개시점(ta)으로부터 설정시간이 경과한 시점을 적분종료점(tb)으로 선택한 경우, 적분범위(a)는 최적조건하의 용접작업시 발생하는 전극간 변위량에 적용하여 적분을 실행시키고, 적분범위(b)는 악조건하의 용접작업시 발생하는 전극간 변위량에 적용하여 적분을 실행시킨다.
S12
상기 적분계산에 의해 얻어진 적분치(X1), 용접전류치(X2), 통전시간(X3), 및 용접압력(X4)을 상기 제1회귀식에 대입하여 계산 너겟직경(y)을 산정함과 동시에 사전에 기억시켜두거나 순차적으로 계산된 회귀계수(b0 내지 b4)를 상기 제1회귀식에 대입하여 계산 너겟직경(y)을 계산함으로써 실제의 용접너겟의 직경(용접강도)을 계산한다.
상기 적분계산에 의해 얻어진 적분치(X1), 용접부재의 두께(X2), 재질(X3), 접합형식(X4) 및 표면처리상태(X5)를 상기 제2회귀식에 대입하여 계산 너겟직경(y)을 산정함과 동시에 사전에 기억시켜두거나 순차적으로 계산된 회귀계수(b0 내지 b5)를 상기 제2회귀식에 대입하여 계산 너겟직경(y)을 계산함으로써 실제의 용접너겟의 직경(용접강도)을 계산한다.
일반적으로는 위와 같이 제1회귀식이나 제2회귀식 중의 어느 하나에 기초하여 너겟직경을 계산하지만, 상기 양 회귀식을 모두 이용하여 너겟직경을 계산하는 것도 가능하다.
상기 단계는 정상상태의 용접작업시의 실행단계를 설명한 것이다. 그러나, 용접작업중에 스패터링(spattering)이 발생하면 가동전극칩(12A)의 위치가 급격하게 변화되므로 용접강도를 정확하게 계산하는 것이 곤란해진다. 본 발명에 따르면, 이 같은 경우에도 계산치의 정확성을 유지할 수 있도록 전극간 변위량의 샘플링작업을 수행할 수 있다.
도5는 도4의 제어작용 흐름도의 서브루틴을 보여주는 제어작용 흐름도로서, 이하 이에 대해 상술한다.
S21
상기 CPU(20)는 용접작업시 스패터링의 발생여부를 점검한다. 이 점검작업은 가동전극칩(12A)의 급격한 위치변화가 전극위치 검출기(19)에 의해 검출되었는지를 점검함으로써 실행된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 스패터링이 발생하지 않는 바람직한 용접작업시에는 가동전극칩(12A)의 변위가 검출되지 않는다. 반면에, 도 7에 도시된 바와 같이, 용접부재의 용융체가 스패터링을 일으키면 가동전극칩(12A)의 변위량이 급격히 변화한다. 상기 CPU(20)는 이 같은 급격한 변화를 점검함으로써 스패터링의 발생여부를 점검한다.
S22, S23
스패터링의 발생이 검출되면, 스패터링의 발생 및 그 시점에서의 가동전극칩(12A)의 위치가 CPU(20)에 기억된다. 예로써, 도 10에 도시된 바와 같이, 스패터링이 발생되면 전극간 변위량(Hexp')이 급격히 감소한다. 따라서, 이 경우에는 스패터링 발생직전의 최대변위량(Hpeak)이 메모리(26)에 기억된다.
S24 내지 S27
계속되는 용접전류의 통전에 의한 용접부재(10)의 팽창이 재개되면, CPU(20)에는 전극간 변위량의 샘플링의 실행시마다 스패터링 발생직전의 최대변위량(Hpeak)이 연속적으로 기억된다.
계속되는 용접전류의 통전에 의한 용접부재(10)의 팽창이 재개되면, 도 10에 도시한 바와 같이, 전극간 변위량은 증가되는 방향으로 전환되는데, 이 전환시점을 최저점(Hbottom)으로 설정한다. 그 결과, 전술한 최대변위량(Hpeak)에 상대변위량(Hrel)을 더하고, 덧셈의 결과 얻어진 값을 전극간 변위량(Hexp")으로서 기억시킨다. 이 단계에서 스패터링 발생시의 수정된 전극간 변위량(Hexp")은 정상적인 용접작업시에 얻어진 전극간 변위량 데이터(Hexp)에 근접되는 값을 가진다.
S30
스패터링의 발생이 검출되지 않은 경우에는 상기 단계를 생략하고, 도4의 단계를 실행한다.
<실시예>
본 실시예는 일반적인 연강판의 단상교류 점용접시의 열팽창에 따른 전극간 변위량을 예로 하여 기술한다.
일반적인 연강판의 표준 점용접조건으로서는 최적조건(A 클래스), 중간조건(B 클래스), 및 보통조건(C 클래스)의 3종이 알려져 있는데, 용접조건에 따라 적분범위(ta∼tb)가 결정된다.
예로써, A 클래스의 용접조건은 용접전류치는 크고, 통전시간은 짧다. 따라서 적분범위가 비교적 좁다. C 클래스의 용접조건은 용접전류치는 작고, 통전시간은 길다. 따라서 적분범위가 넓어진다.
적분범위는 아래와 같이 간단히 계산된다.
적분개시점(ta)=최대변위량(Hmax)×k(k는 약 0.1 내지 0.3); 또는
적분개시점(ta)=통전개시시간(tw)×통전시간×k(k는 약 0 내지 0.3);
적분종료점(tb)=적분개시점(ta)+통전시간×k(k는 약 0.3 내지 1).
두께 t=0.8mm인 연강판을 최적조건(A 클래스)으로 용접한다. 용접전류는 7,800 A, 통전시간은 8 사이클(160 msec), 용접압력은 190 kgf로 설정한다.
상기 점용접조건하에서의 정상용접시, 통전시간이 절반정도 경과하기 이전에 열팽창은 최고점에 이르고, 그 팽창량은 100 ㎛ 내지 200 ㎛가 된다.
따라서, 적분범위는 다음과 같이 결정된다.
적분범위 중의 하나는 통전개시점과 통전종료점 사이의 시간이고, 다른 하나는 변위량이 안정한 상태인 최대/4(50 ㎛)를 초과하는 시점을 적분개시점(ta)으로 설정하고, 상기 적분개시점(ta)+통전시간을 적분종료점으로 설정한 것이다. 또, 용접품질의 특성이 용접전류치, 용접압력, 용접부재의 재질, 변위량 검출정밀도, 샘플링 사이클, 전극팁의 형상 및 재질, 용접방법(단상교류전류, 인버터 용접 등)에 기초한 전극간 변위량으로부터 추출될 수 있다는 사실이 고려된다.
상기 적분범위에서의 전극간 변위량의 적분시, 용접조건에 의해 용이하게 영향을 받지 않는 용접부의 너겟직경(용접강도)을 계산할 수 있는 기본데이터를 얻을수 있다.
회귀식은 다변수 분석법에 의해 계산된다.
예로써, 계산 너겟직경(y)을 대상변수로 하고, 2종의 전극간 변위량 적분치(기본데이터) (x1)(x2), 용접전류치(x3), 및 용접압력(x4)을 설명변수로 하고, 기억시켜둔 회귀계수(b0 내지 b4)를 이용하여 회귀식을 연산한다. 사용된 회귀식은 y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x4이다.
위의 방법에 의해 샘플링된 데이터와 실측된 너겟직경을 비교한 결과, 상관계수가 0.994였고, 잔류표준편차는 103.9 ㎛(약 0.1 mm)였다.
또, 용접부재의 두께, 재질, 팽창계수, 표면처리상태, 적층수, 전극칩의 형상, 용접장치의 기계적 반응성, 전기적 반응성 등의 인자를 설명변수로서 추가하면 다양한 용접조건하에서의 너겟직경(용접강도)을 더욱 정확하게 계산할 수 있다.
이하, 통전종료후의 열수축시의 전극간 변위량에 대하여 기술한다.
기본적인 적분범위 연산방법 및 회귀식 연산방법은 열팽창시의 전극간 변위량의 경우와 동일하다. 열수축시의 전극간 변위량의 특징은 열팽창시의 전극간 변위량 감소분이 전극팁의 형상에 의해 수정되는 것에 있다.
용접전류가 통전되면 용접부재가 가열, 팽창 및 용융된다. 이 같은 열팽창시 또는 용접작업시 접촉면적이 작은 전극팁은 그 접촉면적 및 접촉압력이 균형을 이루는 깊이까지 용접부재 내로 진입한다.
따라서, 전극간 변위량 검출치는 "열팽창량-전극팁의 용접부재내로의 진입량"과 같고, 열팽창량의 검출치는 실제의 열팽창량보다 작게 나타난다. 이에 반해,통전종료후의 열수축에 의한 전극간 변위는 항상 열수축상태에서 발생하므로 전극팁의 접촉면적과 접촉압력이 균형을 이루는 위치로부터 전극간 변위량을 안정적으로 검출할 수 있다.
따라서, 열팽창시의 전극간 변위량 적분치와 열수축시의 전극간 변위량 적분치를 비교하여 보다 큰 변위량 적분치를 이용하거나, 열팽창시의 변위량 적분치에 수정계수(k)를 곱한 값을 이용한다. 이 같은 방식으로 점용접 너겟직경(용접강도)을 보다 정확하게 계산할 수 있다.
용접작업중에 스패터링이 발생하면 전극간 변위량(Hexp')을 연속적으로 샘플링한다. 이 샘플링작업은 용접전류의 통전종료후의 열수축에 의한 전극간 변위량이 0이 될 때까지 실행한다. 얻어진 데이터는 특별한 가공을 하지 않고 메모리(26)에 직접 기억시킨다.
샘플링이 종료되면, 메모리(26) 내의 데이터가 로딩되고, 통전종료후의 열수축에 기인된 전극간 변위량이 0이되는 시점에서 얻어진 전극간 변위량은 Hcnt0으로 표시된다. 이 경우, 도 11에 도시한 바와 같이, 전극간 변위량(Hcnt0) 및 기준점인 통전개시전의 전극간 변위량(H0) 사이의 상대변위량의 절대치(Hrel)를 스패터링 발생시의 샘플링 데이터(Hsample)에 더함으로써 스패터링 발생시의 전극간 변위량(Hexp')이 수정된다.
특히, 다음의 식이 만족된다.
스패터링 발생후의 상대변위량(Hrel)=Hcnt0-H0; 및
수정된 변위량(Hexp')=Hsample+Hrel
스패터링 발생시의 데이터가 없는 부분(전극간 변위량이 열팽창에 의해서가 아니고 스패터링에 의해 변화하는 부분)은 내삽법(interpolation)에 의해 스패터링 발생직전의 최대변위량(Hpeak) 및 전극간 변위량의 변화치가 직선적으로 수렴하도록 내삽시킨다. 이에 의해 스패터링 발생시의 수정된 전극간 변위량(Hexp")과 정상용접시의 전극간 변위량 데이터(Hexp)가 상호 접근하는 값을 가지게 된다.
상기 시계열(time series) 데이터를 상기 적분범위(ta∼tb) 내에서 적분한다. 적분치가 얻어지면, 회귀식의 연산에 의해 계산 너겟직경을 산출한다.
계산 너겟직경(y)을 대상변수로 하고, 2종의 전극간 변위량 적분치(기본 데이터)(x1)(x2), 용접전류치(x3), 및 용접압력(x4)을 설명변수로 하고, 기억시켜둔 회귀계수(b0 내지 b4)를 이용하여 회귀식을 연산한다. 이 때의 회귀식은 아래와 같다.
y=b0+ b1x1+b2x2+b3x3+b4x4
부분회귀변수(b)는 실측 너겟직경(Y)과 계산 너겟직경(y) 사이의 편차를 최소화하도록 최소이승법을 이용하여 계산한다. 이 때, 2종의 변수, 즉 i번째 실측 너겟직경(Yi)과 i번째 계산 너겟직경(yi)은 상호 선형관계에 있다. 이 관계를 절편(a), 기울기(b) 및 편차(e)를 이용하여 다음의 단일회귀식으로 나타낼 수 있다.
Yi=a+byi+e
또, 스패터링 발생시점과 재팽창 발생시점 사이의 시간과 스패터링에 기인된 전극간 변위량을 회귀식의 계산을 위한 설명변수로서 수정된 전극간 변위량 적분치에 더한다. 이 같은 방법에 의해 스패터링의 발생시에도 고도로 정확하게 너겟직경을 계산할 수 있다.
위와 같이 계산된 너겟직경의 실험방법은 다음과 같다.
일반적으로 용접강도 실험은 정량적 지표로서 실행되고, 통상적인 용접방법에 있어서와 같이 인장전단실험 및 인장실험을 행한다. 그러나, 생산현장에서는 실험장치를 이용한 용접강도의 실험은 거의 이루어지지 않고, 그 대신 용접 너겟직경으로써 용접강도를 계산한다.
일례로써, 표준조건하에서의 연강판의 용접시, 너겟직경의 실험기준치는 4.5 t0.5mm 내지 5.5 t0.5mm인데, 계산된 너겟직경의 수치가 상기 수치범위 내에 속하면 정상적인 점용접이 이루어진 것으로 판단한다.
전술한 본 발명의 일실시예에 의하면 전극간 변위량의 적분에 의해 고도로 정확하게 너겟직경을 계산할 수 있다.
전극간 변위량의 적분을 위해 통전중 또는 통전후의 전극의 다양한 움직임을 포괄하는 적분범위를 설정하여 정확한 너겟직경의 계산이 가능하다.
용접조건의 다양성을 고려하고, 그 다양성의 악영향을 제거하기 위해 회귀식을 이용하여 너겟직경을 계산한다.
전극간 변위량 감소분은 수정계수를 이용하여 고도로 정확하게 수정한다.
용접중 스패터링이 발생하면 스패터링 발생직전의 최대변위량을 채택함으로써 스패터링의 영향이 제거된다.
본 발명에서는 통전중의 전극간 최대변위량이나 용접부재의 팽창율에 기초하여 단순하게 너겟직경을 계산하는 종래기술과 달리 소정의 적분범위에 걸쳐 전극간 변위량을 적분함으로써 너겟의 치수를 계산한다. 따라서, 용접상태에 따른 최적의 적분범위가 적용될 수 있고, 고도로 정확하게 너겟직경 및 용접강도를 계산할 수 있다.
이상은 본 발명의 일실시예에 대한 설명이고, 본 발명은 청구범위의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변경이 가능하다.

Claims (13)

  1. 용접부를 가압상태로 홀딩하고 있는 전극의 전극간 검출된 간격 변위량을 용접부에서 스패터링 직전의 최대변위량으로 유지하는 단계와,
    상기 용접부를 통하여 계속적으로 통전된 용접전류에 의해 스패터링 후에 용접전류의 열팽창을 재개시에 대한 검출 변위량이 되는 기준치를 설정하는 단계와,
    수정된 변위량을 구하기 위하여 상기 최대변위량에 상기 기준치와 검출 변위량과의 차이값을 더하는 단계와,
    수정된 변위량에 대한 시간적분치를 결정하는 단계와,
    상기 시간 적분치를 기초로 하여 용접부의 너겟 크기를 추정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 점용접 방법.
  2. 제27항에 있어서, 계속적으로 통전된 용접전류의 열팽창에 따른 제1 시간적분치와 종료된 용접전류의 열수축에 따른 제2 시간적분치를 산정하는 단계와,
    상기 제2 시간적분치를 제1 시간적분치로 나눈 값인 수정계수를 계산하는 단계와,
    전극팁의 접촉 영역에 기인한 전극간 변위량의 감쇠량을 수정하기 위하여 열팽창에 따른 시간적분치에 상기 수정계수를 곱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 점용접 방법.
  3. 전극간 거리를 검출하도록 가압상태에서 전극 사이에 용접부를 유지하는 단계와,
    상기 전극과 용접부 사이에 용접전류를 통전시켜 용접부에 열팽창을 발생시키는 단계와,
    열팽창시 용접부에서 발생하는 스패터링을 검출하는 단계와,
    상기 스패터링 전에 전극간 상호 거리의 검출치의 최대치를 확인하는 단계와,
    상기 스패터링 후에 열팽창의 진행을 결정하도록 전극간 변위량 검출치를 처리하는 단계와,
    스패터링 후에 검출치를 치환하여 열팽창의 진행량을 상기 최대변위량에 더하는 단계와,
    전극간 시간적분치를 산정하도록 상기 치환치를 사용하여 전극간 변위량 검출치를 적분하는 단계와,
    시간적분치를 기초로 용접부의 너겟 직경을 추정하는 단계를 포함하는 점용접방법.
  4. 제29항에 있어서, 통전된 용접전류의 열팽창에 따른 제1 시간적분치와 종료된 용접전류의 열수축에 따른 제2 시간적분치를 산정하는 단계와,
    상기 제2 시간적분치를 제1 시간적분치로 나눈 값인 수정계수를 계산하는 단계와,
    전극팁의 접촉 영역에 기인한 전극간 변위량의 감쇠량을 수정하기 위하여 열팽창에 따른 시간적분치에 상기 수정계수를 곱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 점용접 방법.
  5. 전극간 용접부를 가압 상태로 홀딩하여 전극간 변위량을 검출하는 단계와,
    양전극과 용접부를 통과하는 용접전류를 통전하기 전에 전극간 변위량의 초기값을 검출하는 단계와,
    용접전류의 통전을 지속함으로써, 용접부의 열팽창을 발생시키는 단계와,
    열팽창시 용접부에서 발생하는 스패터링을 검출하는 단계와,
    용접전류의 통전을 종료함으로써, 용접부의 열수축을 발생시키는 단계와,
    열수축과 관련된 전극간 변위량의 최종값을 검출하는 단계와,
    스패터링 후에 전극간 변위량의 검출값에 최초값과 최종값과의 차이를 더하여 상기 검출값에 대한 치환값을 제공하는 단계와,
    스패터링 전에 전극간 변위량의 검출값의 극값을 확인하는 단계와,
    상기 치환값을 사용하여 전극간 변위량의 검출값을 적분하여 전극간 변위량의 시간 적분치를 산정하는 단계와,
    상기 시간적분치를 기초로 하여 용접부의 너겟 직경을 추정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 점용접 방법.
  6. 제31항에 있어서, 상기 시간적분치는 적분개시점 및 적분종료점 사이의 적분범위내에서 실행되고,
    상기 적분개시점은 통전이 종료되는 시점과, 상기 전극간 변위량이 설정치이거나 설정치 이상인 통전 후의 시점 및 통전 후 소정 기간이 경과한 시점 중의 하나이고,
    상기 적분종료점은 용접 조건에 기초하는 시점 및 통전 후 소정 기간이 경과한 시점 중의 하나인 것을 특징으로 하는 점용접 방법.
  7. 용접전류의 통전 중 열팽창에 기인한 전극간 변위량의 적분치에 의해 실제 용접 너겟 직경을 추정하는 단계를 포함하고,
    열팽창에 기인한 상기 전극간 변위량의 적분치는 적분개시점과 적분종료점의 조합으로 결정되는 적분 범위내에서 실행되며,
    상기 적분개시점은 용접조건(용접전류, 통전시간, 용접압력, 용접부재의 두께, 변위량 검출 정밀도, 샘플링 싸이클, 용접형태(단상교류 전류, 인버터))에 기초하여 사전에 설정된 적분개시점과, 용접 전류의 통전중에 전극간 변위량이 설정치이거나 설정치 이상인 시점에 설정된 적분개시점, 및 통전 개시로부터 설정 시간이 경과된 시점에 설정된 적분개시점 중의 하나이고,
    상기 적분종료점은, 상기 용접조건에 기초하여 사전에 설정된 적분종료점과, 최대치를 초과하는 전극간 변위량이 설정치 이하로 감소하거나 설정치를 초과하는 통전중 또는 통전후의 시점에 설정된 적분종료점과, 적분개시점으로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점과, 통전중 전극간 변위량에 기초한 열팽창율이 0이 되는 시점에 설정된 적분종료점, 및 통전개시로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점 중의 하나이며,
    실제 용접 너겟 직경을 계산하기 위하여 다변수 데이터에 기초하여 통계모델을 구하는 한편, 계산 너겟 직경을 산정하기 위하여, 용접전류의 통전중의 열팽창에 기인된 전극간 변위량의 적분에 의해 계산된 전극간 변위량 적분치, 용접전류치, 통전시간 및 용접압력에 기초하여 아래의 회귀식을 계산하는 것을 특징으로 하는 점용접 방법.
    y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x4 및 Yi=a+byi+e
    여기서,
    y: 계산 너겟직경
    x1: 전극간 변위량 적분치
    x2: 용접전류
    x3: 통전시간
    x4: 용접압력
    Yi: i번째의 실측 너겟직경
    yi: i번째의 계산 너겟직경
    a: 절편
    b, b0 내지 b4: 회귀계수
    e: 편차
  8. 제33항에 있어서, 용접중에 스패터링이 발생하는 경우, 스패터링의 발생 직전에 최대 변위량을 유지하는 단계와,
    연속되는 용접 전류에 의해 용접부재의 열팽창이 재개되는 기점을 설정하는 단계와,
    스패터링의 발생후 전극간 변위량을 수정하기 위하여 상기 기점에서 최대 변위량까지의 상대 변위량을 더하는 단계와,
    상기 수정된 전극간 변위량을 기초로 전극간 변위량 적분치를 계산하는 단계, 및
    상기 전극간 변위량 적분치를 사용하여 상기 회귀식을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 점용접 방법.
  9. 용접전류의 통전종료후 열수축에 기인한 전극간 변위량의 적분치에 의해 실제 용접 너겟 직경을 계산하는 단계를 포함하고,
    열수축에 기인한 전극간 변위량의 적분과정은 적분개시점과 적분종료점의 조합으로 결정되는 적분 범위내에서 실행되며,
    상기 적분개시점은, 통전종료점에 설정된 적분개시점과, 전극간 변위량이 설정치이거나 설정치 이상인 통전종료 후의 시점에 설정된 적분개시점, 및 통전종료로부터 설정 시간이 경과된 시점에 설정된 적분개시점 중의 하나이고,
    상기 적분종료점은, 용접조건에 기초하여 사전에 설정된 적분종료점과, 적분개시점으로부터 설정 시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점과, 통전중 전극간변위량에 기초한 열팽창율이 0이 되는 시점에 설정된 적분종료점, 및 통전종료로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점 중의 하나이며,
    실제 용접 너겟 직경을 계산하기 위하여 다변수 데이터에 기초하여 통계모델을 구하는 한편, 계산 너겟 직경을 산정하기 위하여, 용접전류의 통전종료후의 열수축에 기인된 전극간 변위량의 적분에 의해 계산된 전극간 변위량 적분치, 용접전류치, 통전시간 및 용접압력에 기초하여 아래의 회귀식을 계산하는 것을 특징으로 하는 점용접 방법.
    y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x4 및 Yi=a+byi+e
    여기서,
    y: 계산 너겟직경
    x1: 전극간 변위량 적분치
    x2: 용접전류
    x3: 통전시간
    x4: 용접압력
    Yi: i번째의 실측 너겟직경
    yi: i번째의 계산 너겟직경
    a: 절편
    b, b0 내지 b4: 회귀계수
    e: 편차
  10. 제35항에 있어서, 통전종료후의 열수축에 기인한 전극간 변위량의 변화율이 0이 될 때까지 용접 작업중 스패터링 발생후의 전극간 변위량을 샘플링하는 단계와,
    스패터링 발생후의 전극간 변위량을 수정하기 위해서, 용접전류의 통전 종료후의 열수축에 기인한 전극간 변위량의 변화율이 0이 될 때의 전극간 변위량과 용접전류의 통전개시전의 전극간 변위량의 기준점과의 사이의 상대변위량의 절대치를 스패터링 발생후에 샘플링한 데이터에 더하는 단계와,
    수정된 전극간 변위량을 기초로 전극간 변위량 적분치를 계산하는 단계, 및
    상기 전극간 변위량 적분치를 이용하여 상기 회귀식을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 점용접 방법.
  11. 용접전류의 통전중 열팽창에 기인한 전극간 변위량의 적분치에 의해 실제 용접 너겟 직경을 계산하는 단계를 포함하고,
    열팽창에 기인한 전극간 변위량 적분은 적분개시점과 적분종료점의 조합으로 결정되는 적분 범위내에서 실행되며,
    상기 적분개시점은, 용접조건을 기초로 사전에 설정된 적분개시점과, 전극간 변위량이 설정치이거나 설정치 이상인 통전중의 시점에 설정된 적분개시점, 및 통전개시로부터 설정 시간이 경과된 시점에 설정된 적분개시점 중의 하나이고,
    상기 적분종료점은, 상기 용접조건에 기초하여 사전에 설정된 적분종료점과, 적분개시점으로부터 소정 시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점과, 최대값을 초과하는 전극간 변위량이 설정치 이하로 감소하거나 설정치를 초과하는 통전중 또는 통전후의 시점에 설정된 적분종료점과, 적분개시점으로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점과, 통전중 전극간 변위량에 기초한 열팽창율이 0이 되는 시점에 설정된 적분종료점, 및 통전개시로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점 중의 하나이며,
    실제 용접 너겟 직경을 계산하기 위하여 다변수 데이터에 기초하여 통계모델을 구하는 한편, 계산 너겟 직경을 산정하기 위하여, 용접전류의 통전중의 열팽창에 기인한 전극간 변위량의 적분에 의해 계산된 전극간 변위량 적분치 및 용접부재의 두께, 재질, 접합형식 및 표면처리상태에 기초한 아래의 회귀식을 계산하는 것을 특징으로 하는 점용접 방법.
    y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x4+b5x5 및 Yi=a+byi+e
    여기서,
    y: 계산 너겟직경
    x1: 전극간 변위량 적분치
    x2: 용접부재의 두께
    x3: 용접부재의 재질
    x4: 용접부재의 접합형식
    x5: 용접부재의 표면처리상태
    Yi: i번째의 실측 너겟직경
    yi: i번째의 계산 너겟직경
    a: 절편
    b, b0 내지 b5: 회귀계수
    e: 편차
  12. 용접전류의 통전중 열팽창에 기인한 전극간 변위량의 적분치에 의해 실제 용접 너겟 직경을 계산하는 단계를 포함하고,
    열팽창에 기인한 전극간 변위량 적분은 적분개시점과 적분종료점의 조합으로 결정되는 적분 범위내에서 실행되며,
    상기 적분개시점은, 용접조건을 기초로 사전에 설정된 적분개시점과, 전극간 변위량이 설정치이거나 설정치 이상인 통전중의 시점에 설정된 적분개시점, 및 통전개시로부터 설정 시간이 경과된 시점에 설정된 적분개시점 중의 하나이고,
    상기 적분종료점은, 상기 용접조건에 기초하여 사전에 설정된 적분종료점과, 적분개시점으로부터 소정 시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점과, 최대값을 초과하는 전극간 변위량이 설정치 이하로 감소하거나 설정치를 초과하는 통전중 또는 통전후의 시점에 설정된 적분종료점과, 적분개시점으로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점과, 통전중 전극간 변위량에 기초한 열팽창율이 0이 되는 시점에 설정된 적분종료점, 및 통전개시로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점 중의 하나이며,
    실제 용접 너겟 직경을 계산하기 위하여 다변수 데이터에 기초하여 통계모델을 구하는 한편, 계산 너겟 직경을 산정하기 위하여, 용접전류의 통전후의 열수축에 기인한 전극간 변위량의 적분에 의해 계산된 전극간 변위량 적분치 및 용접부재의 두께, 재질, 접합형식 및 표면처리상태에 기초한 아래의 회귀식을 계산하는 것을 특징으로 하는 점용접 방법.
    y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x4+b5x5 및 Yi=a+byi+e
    여기서,
    y: 계산 너겟직경
    x1: 전극간 변위량 적분치
    x2: 용접부재의 두께
    x3: 용접부재의 재질
    x4: 용접부재의 접합형식
    x5: 용접부재의 표면처리상태
    Yi: i번째의 실측 너겟직경
    yi: i번째의 계산 너겟직경
    a: 절편
    b, b0 내지 b5: 회귀계수
    e: 편차
  13. 용접전류의 통전중 열팽창에 기인한 전극간 변위량의 적분치에 의해 실제 용접 너겟 직경을 계산하는 단계를 포함하고,
    열팽창에 기인한 전극간 변위량 적분은 적분개시점과 적분종료점의 조합으로결정되는 적분 범위내에서 실행되며,
    상기 적분개시점은, 용접조건을 기초로 사전에 설정된 적분개시점과, 전극간 변위량이 설정치이거나 설정치 이상인 통전중의 시점에 설정된 적분개시점, 및 통전개시로부터 설정 시간이 경과된 시점에 설정된 적분개시점 중의 하나이고,
    상기 적분종료점은, 상기 용접조건에 기초하여 사전에 설정된 적분종료점과, 최대값을 초과하는 전극간 변위량이 설정치 이하로 감소하거나 설정치를 초과하는 통전중 또는 통전후의 시점에 설정된 적분종료점과, 적분개시점으로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점과, 통전중 전극간 변위량에 기초한 열팽창율이 0이 되는 시점에 설정된 적분종료점, 및 통전개시로부터 설정시간이 경과된 시점에 설정된 적분종료점 중의 하나이며,
    용접전류의 통전중 열팽창에 기인된 전극간 변위량 적분치 및 용접전류의 통전종료 후의 열수축에 기인된 전극간 변위량 적분치로부터 계산된 수정계수를 포함하며,
    상기 수정계수는 열수축에 기인된 전극간 적분치를 열팽창에 기인된 전극간 적분치로 나눈 것이고,
    전극팁의 접촉 영역에 기인된 전극간 변위량의 감쇠량을 수정하기 위하여 상기 열팽창에 기인된 전극간 변위량 적분치에 상기 수정계수를 곱하는 것을 특징으로 하는 점용접 방법.
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