TW202214376A - 電阻熔接裝置 - Google Patents

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Abstract

第一資料庫(38)輸出與包含材料的材質、厚度以及電極的類別的基礎性因子(32)對應的熔接電流(44)、通電時間(46)以及加壓力(48)等。第二資料庫(40)根據附加因子(34)的性質輸出用於校正第一資料庫(38)的輸出的趨勢數式(52)。因子選擇裝置(36)選擇因子來檢索資料庫(38)和(40)。運算裝置(42)對第一資料庫(38)的檢索結果執行使用第二資料庫(40)的檢索結果的校正運算處理，並輸出包含熔接電流(44)、通電時間(46)以及加壓力(48)等的熔接條件(50)。以將取得熔接條件的資料庫小容量化。

Description

電阻熔接裝置
本發明是關於能夠將考慮到多種因子的熔接條件予以最佳化的電阻熔接裝置。
以往，現有的電阻熔接裝置的結構是將需要熔接的材料重疊，用電極夾住熔接部分並施加壓力，使熔接電流在電極間流動。電極例如可以使用片式(Table)電極或槍式(Gun)電極等。在槍式電極的前端部分，根據熔接部位而使用各種形狀的電極片。電阻熔接裝置的具體例子例如專利文獻1介紹。
流過電極夾持的部分的熔接電流、通電時間以及熔接用電極對工件施加的壓力決定了電阻熔接裝置的熔接品質。在以下說明中，將這些稱為熔接條件。使用者對產品熔接品質的要求是多種多樣的，因此需要產品試製階段一邊調整熔接條件一邊尋求最佳值。
專利文獻 專利文獻1：特開2019-150874號公報 專利文獻2：特開平7-178566號公報 專利文獻3：特開平9-029456號公報 專利文獻4：特開平11-047950號公報 專利文獻5：特開2005-128818號公報
如上所述，為了求出滿足使用者要求的熔接條件的最佳值，需要在改變熔接條件的同時製作多個樣品，並測量其接合強度和熔核直徑，且進行包括外觀等在內的綜合評價。即使是熟練的操作者，有時為了求出熔接條件的最佳值也需要花費幾十個小時。而對於不熟練的操作者，所與需要的時間則會更長，導致最後很難求出最佳值。在上述專利文獻1中，提供了用於解決該課題的一個方案。
在專利文獻1中，介紹了一種設置有當輸入需要熔接的材料的材質、厚度和電極的種類(形狀)等因子後就會輸出熔接電流和通電時間等熔接條件的資料庫的例子。然而，用於決定熔接條件的因子種類繁多。例如，如果包括對要熔接的材料進行電鍍、或是重疊熔接不同厚度的多張材料的情況，則因子組合的數量會變得龐大，資料庫中的資料大小和製作成本都會隨之增大。
另外，無論怎樣充實資料庫，為了得到使用熔接裝置的使用者的產品所要求的熔接品質，也無法省去一邊調整熔接條件一邊反復試製來求出最佳值的作業。
本發明鑒於上述情況而提出，目的在於提供一種能夠抑制資料庫的不斷增大，同時為了求出滿足使用者要求的熔接條件的最佳值，還能夠得到盡可能接近其最佳值的熔接條件的電阻熔接裝置。
以下構成分別為用於解決上述課題的手段。
＜構成1＞ 本發明的電阻熔接裝置，是以電極夾著由多種材料重疊而成的工件並對其施加壓力，並使熔接電流在電極間流動的電阻熔接裝置，其特徵為，包括： 輸入裝置，其用於輸入多個因子，以決定包含所述熔接電流、所述通電時間以及所述電極對所述工件之加壓力的熔接條件； 因子選擇裝置，其從由所述輸入裝置輸入的多個因子中，選擇包含構成所述工件之材料的材質、厚度以及電極種類的基礎因子後，執行檢索第一資料庫的處理，並且在選擇所述基礎因子以外的追加因子後，執行檢索第二資料庫的處理； 運算裝置，其在對從第一資料庫檢索出之熔接條件的初始值執行使用了第二資料庫的檢索結果的修正運算處理後，輸出包含所述熔接電流、所述通電時間以及所述加壓力的熔接條件； 顯示裝置，其顯示所述運算裝置輸出的熔接條件；以及 電源裝置，其使用所述運算裝置輸出的熔接條件，進行工件的熔接控制， 其中，所述第一資料庫，是蓄積有：用於對包含與所述基礎因子相對應的熔接電流、通電時間以及加壓力的熔接條件進行檢索後輸出檢索結果的資料， 所述第二資料庫，是蓄積有：使包含用於按照所述追加因子的性質修正第一資料庫輸出的熔接條件的初始值的單個或多個趨勢數式的資料與追加因子或與加因子的組合相對應者。
＜構成2＞ 在上述本發明的電阻熔接裝置中，當將不同厚度的多個材料重疊進行熔接時， 輸入裝置，是接收包含依每個材料各自厚度的基礎因子， 因子選擇裝置，是在依次選擇每個材料的基礎因子後，檢索第一資料庫，並對於每個材料使熔接條件的初始值輸出，並且 因子選擇裝置，是基於對不同厚度的多個材料進行熔接這一追加因子檢索第二資料庫後，選擇並輸出用於使參數中包含板厚比的熔接條件的修正運算的趨勢數式， 所述運算裝置，是使用所述趨勢數式執行修正運算處理後，輸出包含熔接電流、通電時間以及加壓力的熔接條件。
＜構成3＞ 在上述本發明的電阻熔接裝置中，當分多次對實施了電鍍材料進行熔接時， 第一資料庫，是輸出每次的熔接電流、通電時間以及這些熔接之期間的冷卻時間， 因子選擇裝置，是在基於對實施了電鍍的材料進行熔接這一追加因子，檢索第二資料庫後，選擇並輸出用於使參數中包含單位面積重量相對於基準值的比率之熔接條件的修正運算的趨勢數式， 所述運算裝置，是使用從第二資料庫輸出的趨勢數式，進行第一次和第二次的熔接電流和通電時間的修正運算處理，並輸出包含熔接電流、通電時間以及加壓力的熔接條件。
＜構成4＞ 在上述本發明的電阻熔接裝置中， 上述因子選擇裝置使用多種因子搜索第一資料庫和第二資料庫， 所述電阻熔接裝置設有指定相對比率的手段，該相對比率為：所要求的熔接品質相對於從所述運算裝置輸出的熔接條件的標準值下的熔接品質的相對比率， 因子選擇裝置，是在檢索第二資料庫後，輸出與多種追加因子的組合相對應之用於熔接條件的修正運算的趨勢數式， 所述運算裝置，是針對第一資料庫的檢索結果，在趨勢數式的參數中包含所述相對比率，並在進行了使用所述趨勢數式的熔接條件的修正運算處理後，輸出包含熔接電流、通電時間以及加壓力的熔接條件。
＜構成5＞ 在上述本發明的電阻熔接裝置中，所述輸入裝置中設有調整裝置，該調整裝置在預先限制的範圍內以有限的幅度階段性地對作為運算處理的結果而顯示在所述顯示裝置上的熔接條件進行增減，從而得到新的熔接條件。
＜構成6＞ 在上述本發明的電阻熔接裝置中，包括第三資料庫，其用於蓄積藉由所述調整裝置得到之新的熔接條件。
＜構成7＞ 在上述本發明的電阻熔接裝置中，從藉由所述調整裝置得到之新的熔接條件，對所使用的趨勢數式的參數進行逆運算，從而得到新的趨勢數式並記憶在第二資料庫或第三資料庫中。
＜構成8＞ 本發明的電腦程式，是用於控制電阻熔接裝置，其特徵在於：使電腦作為上述輸入裝置、因子選擇裝置、運算裝置以及顯示裝置而發揮作用。
＜構成9＞ 本發明的電腦可讀的記錄媒體，其特徵在於：記錄有上述電腦程式。 [發明效果]
＜構成1的效果＞ 當存在各種基礎因子以外的追加因子的情況下，使用與基礎因子與追加因子的組合等相對應的趨勢數式來修正熔接條件的初始值，就能夠在抑制資料庫整體的擴大的同時，得到接近最佳值的熔接條件。 ＜構成2的效果＞ 當重疊不同厚度的板材並進行熔接時，藉由對各種厚度的材料來組合熔接條件，以追加因子來指定厚度的比等，就能夠選擇合適的趨勢數式進行修正，從而得到接近最佳值的熔接條件。 ＜構成3的效果＞ 當對實施了電鍍的材料進行熔接時，利用第一資料庫輸出例如兩次熔接條件的初始值和兩次熔接之間的冷卻期間，藉由以追加因子來指定電鍍的單位面積重量等，就能夠從第二資料庫的輸出中選擇合適的趨勢數式來進行修正，從而得到接近最佳值的熔接條件。 ＜構成4的效果＞ 當對於使用預設之熔接條件的標準值的熔接品質，預先指定好所要求之熔接品質的相對比率的情況下，就能夠調整基於趨勢數式的修正運算處理的結果，以便能夠常時取得接近使用者要求的熔接條件。因此，能夠將資料庫整體一併客製成使用者喜好的特性。 ＜構成5的效果＞ 藉由在預先限制的範圍內以有限的幅度階段性地對熔接條件進行增減，就能夠自動顯示易於達到最佳值的順序。 ＜構成6的效果＞ 只要以蓄積藉由調整裝置調整得到的最佳化後的熔接條件，並以因子為解決關鍵而能夠輸出熔接條件的話，下次就可以直接利用最佳化後的熔接條件。還可以以上次的結果為起點進一步改善熔接條件。 ＜構成7的效果＞ 從藉由調整裝置調整得到的最佳化後的熔接條件，取得新的趨勢數式，就能夠從下次開始利用該趨勢數式進行運算。
以下，依每一實施例詳細說明本發明的實施形態。 實施例一
圖1是表示本發明電阻熔接裝置的實施例的功能方塊圖。 在該圖的例子中，將上側工件12與下側工件14重疊而成的工件放置在片型的下側電極18上，以按壓槍型的上側電極16的方式對由這些電極夾持的部分施加壓力，使熔接電流44在電極間流動。另外，不僅可以熔接兩片工件，也可以熔接由三片以上的多種材料重疊而成的工件。
如圖所示，在該電阻熔接裝置中設置有輸入裝置28、因子選擇裝置36、第一資料庫38、第二資料庫40、運算裝置42、顯示裝置30、電源裝置26以及調整裝置54等裝置。輸入裝置28、顯示裝置30以及調整裝置54例如被一體地集成到觸摸面板式的顯示器中。
顯示裝置30將運算裝置42輸出的熔接條件50顯示在顯示器上。調整裝置54由為了得到使用者所要求的熔接品質而對得到的熔接條件50進行調節操作的按鈕等構成。當然，輸入裝置28、顯示裝置30和調節裝置54也可以組裝在各自獨立的面板等中。
電源裝置26由在上側電極16與下側電極18之間提供熔接電流的已知電源電路構成。電源裝置26使用運算裝置42輸出的熔接條件50來進行工件的熔接控制。
因子選擇裝置36和運算裝置42的運作是藉由控制電阻熔接裝置的電腦程式模組來實現。這兩者是執行用於實現以下說明的功能的運算處理的裝置，不一定必須各自獨立，也可以混合。即，也可以一體化。第一資料庫38和第二資料庫40是記憶在組裝於電阻熔接裝置內之未圖示的記憶裝置中。該記憶裝置可以是經由網路所連接的外部記憶裝置。
圖2是表示輸入裝置的因子輸入畫面的圖。 輸入裝置28是用於輸入用於決定包括熔接電流44、通電時間46以及上述電極對工件的加壓力48在內的熔接條件50等多個因子的人機介面。如圖所示，畫面顯示在電阻熔接裝置的輸入裝置28上。
在該圖的例子中，顯示了輸入裝置28、顯示裝置30以及調整裝置54為一體的畫面。輸出熔接電流44、通電時間46和加壓力48來進行顯示的部分相當於顯示裝置30。顯示為「調整上限(下限)」和「調整間隔」的部分是調整裝置54。另外，對於該畫面中所示的調整裝置54和熔接條件的相對值調整部66的功能和操作，將在後述的實施例中詳細說明。
在該圖示例中，多個因子相當於材料的材質、板厚(厚度)、電極的機種(類別)、熔接方式(圖例為片式電極)等。此外，還有熔接後的產品所要求的美觀和強度等，例如在該例中可以指定美觀優先。左右美觀的是「飛濺」、「壓痕」和「變形」。可以指定這些中的哪一個優先。
在此，將包含材料的材質、厚度和電極的類別等的因子稱為基礎因子32，並且將基礎因子32以外的因子稱為追加因子34。如下文所述，追加因子34可以包括各種各樣的因子。雖然在基礎因子32中可以包含除此之外的因子，但至少由能夠明確決定上述熔接條件50的數值、性質、類別、品名等的因子。
雖然所存在與基礎因子32相應的各種因子，但如果一位地增加基礎因子32，則在第一資料庫38的結構上，資料大小也可能隨之增大。因此，如本實施例所示，材料的材質、厚度(板厚)以及電極的種類(機型)這三種因子是最實用的。
因子選擇裝置36(圖1)具有選擇基本因子32、執行搜索第一資料庫38的處理、選擇追加因子34、以及執行搜索第二資料庫40的處理的功能。
圖3是顯示第一資料庫的結構例的圖。 第一資料庫38蓄積有用於檢索和輸出與上述基礎因子32相對應的熔接電流44、通電時間46以及加壓力48等資料。一旦對材料的材質、板厚(厚度)和電極的種類進行確定後輸入，則視為將適合於該熔接的熔接電流44、通電時間46、上述電極對工件的加壓力48等熔接條件50以數值形式進行輸出。
圖3所示的第一資料庫38的結構例如如專利文獻1等所記載的那樣。另外，如後述圖11所述，可以在圖3基礎上追加本發明特有的功能。有從該第一資料庫38輸出的熔接條件50在之後會被進行修正，所以此處表現為熔接條件的初始值。然後，將熔接條件初始值中包含的資料分別表現為所選熔接電流44、所選通電時間46、以及選所選加壓力48。
圖4至圖6是展示第二資料庫的結構例的圖。 圖4顯示用於計算「美觀」優先並以「飛濺」為優先時的熔接電流44、通電時間46以及加壓力48的修正係數的3種趨勢數式52。「以美觀為優先」和「以壓痕為優先」為追加因子34。這樣，第二資料庫40與追加因子34對應地蓄積用於根據追加因子34的性質修正第一資料庫38輸出的檢索結果的一個或多個趨勢數式52。
追加因子34可以是單個也可以是多個。輸出的趨勢數式52也有單數的情況和複數的情況。當存在多個追加因子34的情況下，與它們的組合相對應地蓄積有趨勢數式。
圖4中的趨勢數式52的係數1～係數3，是按照追加因子的種類預先藉由實驗等而確定。圖5和圖6展示了以“壓痕”為優先的情況和以“變形”為優先的情況下的趨勢數式52。「飛濺」、「壓痕」和「變形」的計算形式相同，只有係數1～3不同。
即，向輸入裝置28輸入追加因子34時，輸出對應的趨勢數式52，一旦在決定係數1～3等參數後進行計算，就可以求出修正第一資料庫38的輸出的修正係數。另外，將係數1～3、修正率等相當於趨勢數式中的任意變數的數值稱為參數。
在圖4～圖6例子中，趨勢數式52中包含所選熔接電流44、所選通電時間46以及所選加壓力48等第一資料庫38輸出的熔接條件50的初始值。因此，從第二資料庫40輸出三種趨勢數式52用於確定修正各個初始值的修正係數。除此之外，也可以輸出只修正熔接條件50的初始值的一部分的趨勢數式52。
圖4～圖6的趨勢數式52，其除了係數1～3的部分以外是通用形式。如果以這些參數為變數進行置換的話，就可以計算大範圍的修正係數。也就是說，由於用一種類的趨勢數式52以改變參數，便可以透過計算求出與其對應的修正係數，所以與第一資料庫38相比，第二資料庫40的資料大小能夠做到足夠小。
圖4～圖6的趨勢數式52中包含有(修正率%)這樣的變數，其也是參數。該(修正率%)例如設定在95%至105%的範圍內。第一資料庫38和第二資料庫40是熔接機製造商為了基於經驗值獲得合適的熔接品質而製作的。但是，熔接機製造商所追求的熔接品質是標準值。有時會與使用者要求的熔接品質產生微妙的差異。
(修正率%)就是為了解決上述問題，其可以使用相對值調整部66(圖2)藉由指定相對比率來調整標準值與使用者要求的熔接品質之間的不同。例如，如果將其設定為102%，則如圖4至圖6所示，對於所有的趨勢數式，將對計算結果施加(100%/102%)的修正。藉此，可以將資料庫整體一併客製成符合使用者所喜好之性質的資料庫。
圖7是顯示運算裝置42的運作例的流程圖。 運算裝置42(圖1)具有對第一資料庫38的檢索結果執行使用了第二資料庫40的檢索結果的上述修正運算處理，並輸出包含該運算處理結果所得到的熔接電流44、通電時間46以及加壓力48等的熔接條件50的功能。
具體來說，如圖7所示，首先，在步驟S11中，藉由輸入裝置28接收因子的輸入。在步驟S12，因子選擇裝置36選擇基本因子32。在步驟S13，因子選擇裝置36使用基本因子32檢索第一資料庫。
在步驟S14中，運算裝置42取得熔接條件的初始值。在步驟S15中，因子選擇裝置36選擇追加因子34。在步驟S16中，因子選擇裝置36檢索第二資料庫。
在步驟S17中，運算裝置42取得趨勢數式。在步驟S18中，根據取得的趨勢數式計算修正值。在步驟S19中，使用該修正值來修正熔接條件50的初始值。在步驟S20中，向顯示裝置30輸出熔接條件50並進行顯示，再自動地或者藉由使用者的操作，將熔接條件50輸出到電源裝置26。
如上所述，當存在各種基礎因子32以外的追加因子34的情況下，如果使用與該追加因子34或與追加因子34的組合相對應的趨勢數式52來修正熔接條件50，就能夠一邊抑制整個資料庫、特別是第一資料庫38的擴大，一邊獲得更接近最佳值的熔接條件50。
另外，如上所述，將追加因子34指定為「強度」和「美觀」中的任意一個為優先，就能夠根據熔接的產品所要求的品質進行熔接條件的修正。另外，還可以利用上述相對值調整部66的功能，一併對基於用於運算修正係數的各種趨勢數式的運算處理結果進行調整。 實施例二
(不同厚度的板材的熔接) 圖8是顯示不同厚度的兩片材料的熔接經過的說明圖。 在進行點熔的情況下，上側工件12和下側工件14被上側電極16和下側電極18夾持並被施加加壓力，在上下電極之間流過數千～數萬安培(A)的電流。由於通過熔接材料自身的電阻發熱來熔化熔接材料自身，因此會形成橢圓體形狀的熔核熔核(Nugget)20。
上側工件12與下側工件14之間的接觸部存在比材料的電阻值更大的接觸電阻，用電極施加加壓力的中心部的接觸電阻比周圍的接觸電阻小且容易流過電流。該中心部的電流密度變高後材料從中心部開始熔化。所需熔接後的剪切強度與板厚有關。由於板厚越厚對強度的要求越高，所以所需的熔核直徑也越大。另外，板厚越厚，需要熔融的體積就越大，熔接所需的能量也就越大。
另一方面，上側電極16和下側電極18由銅合金構成，為了使其會不通過熔接而熔融，利用在內部循環的冷卻水進行冷卻。上側工件12和下側工件14通常也有相應的足夠大小，雖然藉由熔接使其中心部熔融，但周圍部會透過電極或在工件本身的表面來進行散熱。
由於有散熱，在極端的例子中，即使以低電流值進行長時間通電，有時也會因電極和工件自身的散熱而完全不熔融而無法完成熔接。為了形成熔核20，熔融的部分的體積與電極的前端面積×(上側工件的板厚+下側工件的板厚)相關。
熔接電流值的平方×電阻×通電時間＝所提供的電能，藉由該電能來發熱。如果降低熔接電流的話，需要延長通電時間。但是，如果延長通電時間，散熱量就會變大，必須相應地將熔接電流值設定得較高。如果提高加壓力，熔接電流在材料中的流動範圍就會擴大，電流密度就會下降，因此需要提高熔接電流或延長通電時間。
如果增大熔接電流或延長通電時間，則投入的電能就會變大，會有可能導致熔融的材料從熔核20的周圍飛濺(飛濺)的現象。這可能會導致熔接強度和熔接品質降低從而產生熔接不良。如果提高加壓力，則需要在增大熔接電流和延長通電時間之間進行調整。無論如何，都需要將各項調整綜合在一起來進行。
上述這些原因，由於對美觀和強度的要求對使用者來說很重要，因此導致對其的調整也變得複雜。上述趨勢數式有助於輸出使其調整變得容易的熔接條件。在圖8(a)和圖8(b)的情況下，熔接的兩張板材的厚度相等，但是如圖8(c)和圖8(d)所示，兩張的厚度不同的話，則需要進一步的處理。
即，當熔接兩塊板材時，所需的熔接強度一般由薄板一側的板厚來決定。熔接部的剪切強度的上限為母材的強度，當熔接部的強度超過母材的強度時，熔核周圍的母材以脫栓的形式先斷裂。在將厚板與薄板進行熔接時，薄板一側的母材會先斷裂。
圖8(c)是接近平坦的電極的例子，圖8(d)是前端在薄板一側較為狹窄的電極的例子。上側工件12為厚板，下側工件14為薄板，熔核20的生成從兩塊板的接觸部開始，逐漸向兩塊板的中心部移動，最終在中心部生成。
當熔核20生成在中心部時，從薄板一側關看，決定強度的熔核直徑較小。雖然熔核直徑較小，但由於熔接強度由薄板一側來決定，所以即使有這一側的熔核直徑較小，也能夠滿足所需的強度。
為了在熔接品質上提高美觀度，使用平坦或接近平坦的電極。當需要熔接的兩塊板材的厚度近似時沒有問題，但隨著板之間的厚度差增大時，決定強度的熔核直徑就會變小，從而導致難以得到所需的熔核直徑或熔接強度。
通常，熔接品質的美觀並不要求在兩面都達到要求，只要求在被稱為外板的產品的外表面達到美觀品質要求。另一面常常不被要求好看。另外，由於作為骨架的工件需要強度，所以大多為厚板，而外側則為薄板。為了使熔接品質美觀，一側的電極最好使用平坦的電極，以免留下壓痕。
如圖8(d)所示，薄板一側的電極使用前端較窄的電極，如果考慮電流的路徑在薄板一側集中，則熔核20以偏向薄板一側的方式生成。此時的熔接條件為接近薄板一側的熔接條件的值。在使用像片式的平坦的電極的情況下，熔接條件不容易設定。
通常可以在薄板一側的熔接條件下進行熔接，但當板厚比變大時，對薄板一側的熔接條件來進行調整的話容易偏離適當的值，熟練者可以根據經驗相對容易地進行調整，但經驗不足者則不容易調整。
另外，在板厚差異較大的熔接中，熔接條件會遠離薄板一側的條件。在厚板一側的熔接條件下，會導致熔接過度和發生飛濺，無法進行適當的熔接。因此普遍認為板厚相差較大時的適當熔接條件以薄板一側的熔接條件為基礎，並與熔接電流、通電時間和板厚比相關聯來進行熔接條件的調整。
圖9是顯示用於不同厚度板的熔接的第二資料庫的結構例的圖。 在本發明中，首先，藉由輸入裝置28(圖2)輸入上側工件12的基礎因子32和下側工件14的基礎因子32。然後，利用因子選擇裝置36檢索第一資料庫38，得到兩組熔接條件50的初始值。即，由厚板一側的熔接電流44、厚板一側的通電時間46和厚板一側的加壓力48組成一組，由薄板一側的熔接電流44、薄板一側的通電時間46和薄板一側的加壓力48組成另一組。
例如，用三種趨勢數式52中的任意一種來修正上述兩組熔接條件50的初始值。趨勢數式1是以薄板一側的熔接條件為基礎進行修正的趨勢數式。此時的追加因子可以指定為：當進行不同厚度的板材的熔接時，板厚比按照以下情況。
(上板的板厚＞下板的板厚)且下板一側的電極為平面電極的情況、以及(上板的板厚＜下板的板厚)且下板一側的電極為平面電極的情況下，有可能趨勢數式會有不同，需要分別設置趨勢數式。在此，對(上板的板厚＞下板的板厚)且下板一側的電極為平面電極的情況進行說明。另外，還可以根據熔接材料的材質、工件的形狀、上側的電極形狀單獨設置趨勢數式。
例如，材質為SPCC、上板的板厚2.0mm、下板的板厚1.0mm、下板一側為平面電極(片式)時，檢索第一資料庫後，可以獲得以下資料。上板(2.0mm)的加壓力：1.9kN、熔接電流：7.7KA、通電時間：360毫秒，下板(1.0mm)的加壓力：1.6kN、熔接電流：6.0KA、通電時間：250毫秒。
使用圖9的趨勢數式2，當其修正率為100%時，進行以下計算。由此，得到修正後的熔接電流44、通電時間46以及加壓力48。 加壓力=(薄板一側壓力+(厚板一側壓力-薄板一側壓力)×係數1)×修正率%=1.6kN+(1.9kN-1.6kN)×0.5×100% =1.75kN。 熔接電流=(薄板一側熔接電流+(平均熔接電流－薄板一側熔接電流)×係數2)×修正率%=6.0KA+(6.85KA-6.0KA)×1.05×100%=6.89KA。 平均熔接電流=(薄板一側熔接電流+厚板一側熔接電流)/2=(7.7KA+6.0KA)/2=6.85KA。 通電時間=(薄板一側通電時間+(平均通電時間-薄板一側通電時間)×係數3)×修正率%=250毫秒+(305毫秒-250毫秒)×0.5×100%=278毫秒。 平均通電時間=(薄板一側通電時間+厚板一側通電時間)/2=(250毫秒+360毫秒)/2=305毫秒。 實施例三
(電鍍板的熔接) 圖10是顯示電鍍後的兩片材料的熔接經過的說明圖。 電鍍後的材料根據電鍍的種類和單位面積重量(電鍍厚度)的不同，熔接條件也不同。鍍層的材質熔點比母材低，開始通電後，在初期階段電極與工件之間的鍍層22會熔融。由於被電極加壓，熔融的鍍層22被擠出並環繞在電極周圍。
即，如圖10(a)和(b)所示，藉由鍍層22呈纏繞貼附在上側電極16和下側電極18周圍的形狀，從而使電流容易流動的範圍擴大。因此，與無電鍍材料相比，熔接電流更大，通電時間也更長。
如果鍍層22較薄，則通電初期的鍍層22熔融後纏繞貼附在電極上所帶來的影響較小，因此熔接條件接近無鍍層的熔接條件，不過熔接電流會稍高一些，通電時間會變長。
如果鍍層22較厚，則在接近無鍍層的熔接條件的條件下會變得無法熔接，通常採用稱為二次通電的熔接方式。在第二次通電中，藉由第一次通電使鍍層22熔融，使鍍層22纏繞貼附在電極周圍。之後，保留出冷卻時間，使鍍層22的熔融狀態恢復到固體狀態後，在穩定的狀態下進行正式通電。有時也可分三次以上多次通電。
正式通電的熔接條件接近無電鍍的熔接條件，但由於電鍍層22纏繞貼附在電極周圍，因此熔接電流較高，通電時間較長。隨著鍍層22變厚，用於在初始階段將鍍層22朝向電極周圍除去的熔接電流、熔接時間會變大和變長。即使正式通電，隨著鍍層22變厚，纏繞貼附在電極周圍的鍍層22的量也會變多，因此熔接電流和熔接時間也會趨於變大個變長。
隨著鍍層22變厚，厚度的偏差也有變大的趨勢，鍍層厚度22用單位面積重量(g/m 2)進行管理。電鍍厚度偏差小的材料通電一次，電鍍厚度偏差大的材料通電兩次。
圖11顯示用於電鍍板的第一資料庫結構。 該第一資料庫構成無論在一次性進行熔接情況和分兩次進行熔接的情況下，均能夠得到同樣的輸出。即，對於基礎因子32的輸入，除了會輸出電極的加壓力外，還會輸出兩組熔接時間和熔接電流。
並且，還會輸出第一次熔接與第二次熔接之間的冷卻時間。該圖11(b)和(c)所示的初始加壓時間是熔接開始前的準備時間。保持時間是熔接結束後直至熔接部分的狀態穩定為止的後處理時間。這些可由使用者自由設定。
一次性熔接時，冷卻時間、通電時間2以及熔接電流2的值按“0”輸出。二次熔接時，冷卻時間、通電時間2以及熔接電流2符合實際的數值。這樣一來，在兩次熔接的情況下，如圖所示，從第一資料庫輸出：經過初始加壓時間以通電時間1提供熔接電流1、然後經過冷卻時間以通電時間2提供熔接電流2之後結束熔接的資料。這樣獲得的第一資料庫的輸出資料可以利用對應的趨勢數式52來進行修正。
圖12是用於電鍍板的第二資料庫的結構示例。 二次通電的情況下使用該圖的趨勢數式52。這裡顯示的是電鍍厚度偏差較大時的趨勢數式。在這種情況下，電鍍板的熔接屬於追加因子，此時將電鍍的單位面積重量指定為追加因子來檢索第二資料庫即可。
電鍍材料的情況下，由於通電初期的電鍍熔融導致在電極周圍的纏繞貼附，會產生電流路徑擴大導致的電流密度降低，因此電極周圍的纏繞貼附的影響以及電流密度的降低程度與單位面積重量有關。
將單位面積重量的最小值作為基準值，將相對於基準值的單位面積重量比率設定為參數。例如，將單位面積重量30g/m 2設定為基準值，當單位面積重量為90g/m 2的情況下，將單位面積重量比率=90/30=3設定為參數。藉由以下計算，就能夠自動輸出有鍍層的材料的特有熔接條件。
材質為AAA，基準單位面積重量為30 g/m 2、係數1=0.03、係數2=0.03、係數3=0.03、係數4=0.07、係數5=0.07、板厚為1.0 mm時的各熔接條件為：加壓力=2.0 kN、熔接電流1=5.0 kA、通電時間1=150毫秒、熔接電流2=7.5 kA、通電時間2=250毫秒、材質單位面積重量為90 g/m 2、板厚為1.0 mm、修正率為100%時，單位面積重量比率設定為90/30=3。 加壓力=2.0 kN ×(1+(3-1)×0.03)×100%=2.12 kN 熔接電流1=5.0 kA ×(1+(3-1)×0.03)×100%=5.3 kA 通電時間1 = 150毫秒×(1+(3-1)×0.03)×100%=159毫秒 熔接電流2=7.5 kA×(1+(3-1)×0.07)×100%=8.6 kA 通電時間2=250毫秒×(1+(3-1)×0.07)×100%=285毫秒。
另外，有時也可以一次性通電。雖然一次性通電的趨勢數式未圖示，但根據上述趨勢數式的第一次的數式，係數會有所不同，具體如下的數式： 加壓力=所選加壓力×(1+(單位面積重量比率-1)×係數1)×修正率% 熔接電流1=所選熔接電流1×(1+(單位面積重量比率-1)×係數2)×修正率% 通電時間1=所選通電時間1×(1+(單位面積重量比率-1)×係數3)×修正率% 係數1=0.03、係數4=0.08、係數5=0.08。 實施例四
在從上述運算裝置42輸出熔接條件50之後，為了得到使用者對產品期望的熔接品質，例如強度和美觀等，需要操作圖2所示的畫面來進行熔接條件的調整。
圖2所示的調整按鈕56是用於分別增減熔接條件50的操作按鈕。在調整範圍58中，顯示有調整上限和調整下限並自動決定進行調整時的增減操作範圍。在進一步增加或減少就不能接近目標熔接品質的範圍內會自動進行設定，以防止誤操作。
調整間隔60表示一次點擊調整按鈕56即可調整的幅度。調整幅度被自動設定適當的值，以達到不越過目標熔接品質而是逐漸接近目標品質的目的。上下限解除按鈕62是強制解除調整的上下限的按鈕。此情況下，可以自由地進行超出調整範圍的調整。當藉由調整發現最佳值時，點擊資料保存按鈕64就可以保存其結果。
例如增大熔接電流的值來判斷是否接近期待的品質時，如果接近期待的品質，進一步增大其值，如果比期待的品質差，則減小其值進行調整。儘管縮小調整量一步一步地接近目標品質便可，但是這樣做需要耗費較長的時間。但如果增大調整量，則會錯過最佳值或矯枉過正。
如果是熟練者，可以藉由較少次數的熔接測試達到所需的熔接條件，但如果經驗少，則一次的調整量過大，或者輸入錯誤的條件，就需要花費較長時間來達到最佳值。藉由自動設定調整範圍58和調整間隔60，就能夠解決這些問題。
圖13是電阻熔機的變形例的方塊圖，圖14是顯示第三資料庫的結構例的圖，圖15是顯示其操作畫面例的圖。 在本發明中，如上所述，具備：設置調整範圍的上下限，並對調整量施加限制來防止因失誤導致調整過量的功能。
例如，以圖2的例子進行說明的話，自動指定為將通電時間的調整有效範圍從170毫秒限制為230毫秒，並且以2毫秒為刻度進行熔接條件的增減。只要從第二資料庫40輸出指定上述這些參數的資料，就能夠適切地使用調整裝置54高效地達到最佳值。
另外，如果在條件的切換中需要多次操作，則能夠默認限制單次調整量，從而實現適當的調整。但是，根據所需的熔接品質，有時需要進行超出預設調整範圍的調整。
例如，在熔接強度可以非常低(只要附著即可)，並要求完全看不出熔接部位的情況下，需要進行超過通常的標準範圍的調整。在這種情況下，可以在不限制調整範圍的情況下進行調整。當操作了上下限解除按鈕62(圖2)後，便可以在超過限制的狀態下進行操作，取而代之的是顯示處於限制外的狀態以引起注意。
例如，將通電時間從200毫秒調整為210毫秒。作為默認的調整範圍為170毫秒～230毫秒。
如果操作了調整按鈕56(圖2)，則每次相加、相減的調整(調整步驟)量為2毫秒。雖然取決於從第一資料庫38輸出的熔接條件與要求的熔接品質在何種程度上近似，但只要在基準值的1%～2%的範圍內設定調整間隔即可。包括調整範圍的上限值和下限值，與趨勢數式一起預先記憶在第二資料庫40中即可。
另外，如果使用者的產品(工件)的材質及形狀類似，則熔接條件多表現出同類型傾向。因此，以預先保存與使用者調整後得到的結果相關的趨勢數式等為佳。在該實施例中，如圖13所示，設置有第三資料庫41。
例如，如圖14所示，可以將從第一資料庫38輸出的熔接條件的初始值、調整值、以及所使用的趨勢數式及其參數等作為任意形式的檔記憶在第三資料庫41中。該第三資料庫41可以用於記錄所需的資料，以便使用者可以在進行了最佳化的熔接條件下進行後續的熔接工作。
當所輸入的因子組合在第三資料庫41中已經存在的情況下，可以在將其讀出並確認該熔接條件的調整作業是否合適後立即使用，即使需要進一步的進行調整，也可以縮短其時間。即使在第三資料庫41中存在任意一個因子一致、其他因子不一致的情況下，從提高熔接效率的觀點出發，也能夠縮短調整作業所需的時間。
另一方面，即使使用者將來在熔接與迄今為止不同的產品時希望得到熔接條件的情況下，也可以利用記錄在第三資料庫41中的結果。此時，如果在記憶在第三資料庫41中的資料中有相同因子的組合，則可以進行它們的平均化、多數表決、最小值、最大值等處理，從而生成新的資料。將其追加到第一資料庫38或第二資料庫40中。由此，在後續輸入因子得到熔接條件時，機會輸出與使用者要求的熔接品質接近的熔接條件。
如果使用者的產品(工件)的熔接品質接近電阻熔接裝置製造商設想的產品強度和美觀等熔接品質，則可以藉由微小的調整使用上述運算裝置輸出的熔接條件。但是，當使用者要求的熔接品質較為特殊的情況下，則需要進行較大的調整。
第三資料庫41適用於求出使用者經常生產的產品的熔接條件和類似產品的熔接條件。還可以使用該第三資料庫41向上述第一資料庫38和第二資料庫40添加新的資料。
此實施例的電阻熔節裝置還設置有學習第三資料庫41的內容的功能。即，從第三資料庫41提取相同因子的組合，對輸入這些因子後輸出的熔接條件的初始值和趨勢數式的參數進行最佳化。例如，可以採用(平均化、多數決定、最小值、最大值)這樣的方法。
例如，輸入材質SPCC、上板厚1.0、上電極Φ16-8R的因子，將得到的熔接條件的檔保存10次時，針對該10個資料，按熔接條件的項目分別求出平均值，匯總為1個資料。即使是多數表決的情況下也不是選出最多的那個，例如如果是通電時間，可以按10毫秒劃分，按10～19、……、100～119、120～129……的範圍求出個數，以多數表決選出較多的範圍的平均值作為1個值。
另外，例如，將使用了對從現有的第二資料庫40輸出的趨勢數式52進行運算處理的結果得到的熔接條件與使用者最佳化的熔接條件進行比較。然後，使用該結果，對趨勢數式52的參數進行逆運算，使新的資料記憶於第二資料庫40。例如，如果是用於修正圖4的加壓力的趨勢數式52，則從最佳化後的加壓力逆運算出係數1來作為新的係數1進行保存。
在該操作中，使用例如圖15所示的運轉畫面。在該運轉畫面68中，例如在通電時間中設定新的設定值時，點擊設定按鈕70。這樣就可以進行實際的熔接了。並且，在第三資料庫41中指定保存目的地指定部74，點擊保存按鈕72後，設定值被記憶在第三資料庫41中。然後，當點擊學習按鈕76後，如上所述，具有新參數的趨勢數式就被記憶在第二資料庫40中。
另外，在上述實施例中，第一資料庫38、第二資料庫40以及第三資料庫41是分別獨立設置的。但是，由於這些資料庫中也存在共通的項目，所以也可以將不共通的專案全部合併到合併在一起的統一資料庫中。即，只要存在實質上具有上述作用的第一資料庫38、第二資料庫40以及第三資料庫41即可。
另外，控制上述裝置的電腦程式和資料庫除了安裝在裝置主體上的各種記憶媒體以外，也可以記憶在經由網路連接的伺服器等記憶裝置中。
12:上側工件 14:下側工件 16:上側電極 18:下側電極 20:熔核 22:鍍層 26:電源裝置 28:輸入裝置 30:顯示裝置 32:基礎因子 34:追加因子 36:因子選擇裝置 38:第一資料庫 40:第二資料庫 41:第三資料庫 42:運算裝置 44:熔接電流 46:通電時間 48:加壓力 50:熔接條件 52:趨勢數式 54:調整裝置 56:調整按鈕 58:調整範圍 60:調整間隔 62:調整上下限解除按鈕 64:資料保存按鈕 66:相對值調整部 68:運轉畫面 70:設定按鈕 72:保存按鈕 74:保存位置指定部 76:學習按鈕
[圖1]是顯示本發明的電阻熔接裝置的實施例的功能方塊圖。 [圖2]是顯示輸入裝置的因子輸入畫面的圖。 [圖3]是顯示第一資料庫的結構例的圖。 [圖4]是顯示第二資料庫的結構例的圖。 [圖5]是顯示第二資料庫的下一個結構例的圖。 [圖6]是顯示第二資料庫的又一結構例的圖。 [圖7]是顯示運算裝置的運作例的流程圖。 [圖8]是顯示不同厚度的兩片材料的熔接經過的說明圖。 [圖9]是顯示用於不用厚度的板的熔接的第二資料庫的結構例的圖。 [圖10]是顯示電鍍後的兩片材料的熔接經過的說明圖。 [圖11]是顯示用於電鍍板的第一資料庫的結構例的圖。 [圖12]是顯示用於電鍍板的第二資料庫的結構例的圖。 [圖13]是電阻熔接機的變形例的方塊圖。 [圖14]是顯示第三資料庫的結構例的圖。 [圖15]是顯示操作畫面示例圖。
12:上側工件
14:下側工件
16:上側電極
18:下側電極
26:電源裝置
28:輸入裝置
30:顯示裝置
32:基礎因子
34:追加因子
36:因子選擇裝置
38:第一資料庫
40:第二資料庫
42:運算裝置
44:熔接電流
46:通電時間
48:加壓力
50:熔接條件
54:調整裝置

Claims (9)

  1. 一種電阻熔接裝置，是以電極夾著由多種材料重疊而成的工件並對其施加壓力，並使熔接電流在電極間流動的電阻熔接裝置，其特徵為，包括： 輸入裝置，其用於輸入多個因子，以決定包含所述熔接電流、所述通電時間以及所述電極對所述工件之加壓力的熔接條件； 因子選擇裝置，其從由所述輸入裝置輸入的多個因子中，選擇包含構成所述工件之材料的材質、厚度以及電極種類的基礎因子後，執行檢索第一資料庫的處理，並且在選擇所述基礎因子以外的追加因子後，執行檢索第二資料庫的處理； 運算裝置，其在對從第一資料庫檢索出之熔接條件的初始值執行使用了第二資料庫的檢索結果的修正運算處理後，輸出包含所述熔接電流、所述通電時間以及所述加壓力的熔接條件； 顯示裝置，其顯示所述運算裝置輸出的熔接條件；以及 電源裝置，其使用所述運算裝置輸出的熔接條件，進行工件的熔接控制， 其中，所述第一資料庫，是蓄積有：用於對包含與所述基礎因子相對應的熔接電流、通電時間以及加壓力的熔接條件進行檢索後輸出檢索結果的資料， 所述第二資料庫，是蓄積有：使包含用於按照所述追加因子的性質修正第一資料庫輸出的熔接條件的初始值的單個或多個趨勢數式的資料與追加因子或追加因子的組合相對應者。
  2. 如請求項1所述的電阻熔接裝置， 其中，當將不同厚度的多個材料重疊進行熔接時， 輸入裝置，是接收包含依每個材料各自厚度的基礎性因子， 因子選擇裝置，是在依次選擇每個材料的基礎因子後，檢索第一資料庫，並對於每個材料使熔接條件的初始值輸出，並且 因子選擇裝置，是基於對不同厚度的多個材料進行熔接這一追加因子檢索第二資料庫後，選擇並輸出用於使參數中包含板厚比的熔接條件的修正運算的趨勢數式， 所述運算裝置，是使用所述趨勢數式執行修正運算處理後，輸出包含熔接電流、通電時間以及加壓力的熔接條件。
  3. 如請求項1所述的電阻熔接裝置， 其中，當分多次對實施了電鍍材料進行熔接時， 第一資料庫，是輸出每次的熔接電流、通電時間以及這些熔接之期間的冷卻時間， 因子選擇裝置，是在基於對實施了電鍍的材料進行熔接這一追加因子，檢索第二資料庫後，選擇並輸出用於使參數中包含單位面積重量相對於基準值的比率之熔接條件的修正運算的趨勢數式， 所述運算裝置，是使用從第二資料庫輸出的趨勢數式，進行第一次和第二次的熔接電流和通電時間的修正運算處理，並輸出包含熔接電流、通電時間以及加壓力的熔接條件。
  4. 如請求項1至3中之任一項所述的電阻熔接裝置， 其中，上述因子選擇裝置使用多種因子搜索第一資料庫和第二資料庫， 所述電阻熔接裝置設有指定相對比率的手段，該相對比率為：所要求的熔接品質相對於從所述運算裝置輸出的熔接條件的標準值下的熔接品質的相對比率， 因子選擇裝置，是在檢索第二資料庫後，輸出與多種追加因子的組合相對應之用於熔接條件的修正運算的趨勢數式， 所述運算裝置，是針對第一資料庫的檢索結果，在趨勢數式的參數中包含所述相對比率，並在進行了使用所述趨勢數式的熔接條件的修正運算處理後，輸出包含熔接電流、通電時間以及加壓力的熔接條件。
  5. 如請求項1至3中之任一項所述的電阻熔接裝置， 其中，所述輸入裝置中設有調整裝置，該調整裝置在預先限制的範圍內以有限的幅度階段性地對作為運算處理的結果而顯示在所述顯示裝置上的熔接條件進行增減，從而得到新的熔接條件。
  6. 如請求項5所述的電阻熔接裝置，其中，還包括： 第三資料庫，其用於蓄積藉由所述調整裝置得到之新的熔接條件。
  7. 如請求項6所述的電阻熔接裝置， 其中，從藉由所述調整裝置得到之新的熔接條件，對所使用的趨勢數式的參數進行逆運算，從而得到新的趨勢數式並記憶在第二資料庫或第三資料庫中。
  8. 一種電腦程式，是用於控制電阻熔接裝置，其特徵在於： 使電腦作為請求項1所述的輸入裝置、因子選擇裝置、運算裝置以及顯示裝置而發揮功用。
  9. 一種電腦可讀的記錄媒體，其特徵在於： 記錄有請求項8所述的電腦程式。
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