JP2022177565A - Arc stud welding device and arc stud welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、アークスタッド溶接装置、および、アークスタッド溶接方法の技術に関する。 The present disclosure relates to technology of an arc stud welding apparatus and an arc stud welding method.
従来、スタッドガンに取り付けられたスタッド材をアークスタッド溶接により母材に接合する技術が知られている（特許文献１）。アークスタッド溶接では、まず、スタッド材の基端を母材に接触させた状態において、スタッド材と母材との間に通電して、スタッド材を母材から離間させることで、スタッド材と母材との間にアークを発生させる。次に、スタッド材と母材との間に発生したアークによって、母材が所望の溶融状態となった時点で、スタッドガンの移動機構によってスタッド材を母材に向けて接近させて、スタッド材と母材とを接触させることで、スタッド材を母材に接合する。 Conventionally, there is known a technique of joining a stud material attached to a stud gun to a base material by arc stud welding (Patent Document 1). In arc stud welding, first, while the base end of the stud is in contact with the base material, an electric current is applied between the stud and the base material to separate the stud from the base material. Generate an arc between the material. Next, when the arc generated between the stud material and the base material brings the base material into a desired molten state, the stud material is moved toward the base material by the moving mechanism of the stud gun, and the stud material is melted. The stud material is joined to the base material by bringing the base material into contact with the base material.
本願発明者らは、アークスタッド溶接における溶接品質のばらつきの原因が、スタッドガンの移動機構における摺動抵抗やスタッドガンに設けられた母材押さえの消耗に起因する所要時間のばらつきにあることを見出した。所要時間とは、アークの発生後に、スタッド材が母材に対して接近を開始してからスタッド材と母材とが接触するまでの時間である。 The inventors of the present application have found that the cause of variations in welding quality in arc stud welding is variations in the required time due to sliding resistance in the stud gun moving mechanism and wear of the base metal retainer provided in the stud gun. Found it. The required time is the time from when the stud material starts approaching the base material after the arc is generated until the stud material and the base material come into contact with each other.
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 implemented as the following forms.
（１）本開示の一形態によれば、アークスタッド溶接装置が提供される。このアークスタッド溶接装置は、母材とスタッド材との間にアークを発生させて溶接するアークスタッド溶接装置であり、前記スタッド材を把持するスタッドガンであって、溶接を開始した後に、前記母材から前記スタッド材を離間させる離間動作と、前記離間動作の後に、前記母材に対して前記スタッド材を接近させる接近動作と、を複数の溶接点ごとに実行するスタッドガンと、前記接近動作の開始時点から、前記スタッド材と前記母材とが接触する接触時点までの所要時間を取得する取得部と、前記取得部によって取得された前記所要時間と、予め定められた基準時間と、の間に時間差が生じているか否かの判定を行う判定部と、前記スタッドガンの前記接近動作と前記離間動作とを制御する動作制御部と、を備え、前記動作制御部は、前記時間差が生じていると判定された場合に、前記時間差を低減するように、後の溶接における前記開始時点を調整することによって、前記所要時間を制御する。この形態によれば、動作制御部が時間差を低減するように接近動作の開始時点を調整することで、接近動作の開始時点から接触時点までの所要時間を基準時間に近づけることができる。その結果、アークスタッド溶接における溶接品質のばらつきを抑制できる。
（２）上記形態であって、前記動作制御部は、前記所要時間が前記基準時間よりも長い場合には、前記開始時点を前記時間差に応じて早く調整することで前記所要時間を制御してもよい。この形態によれば、所要時間が基準時間よりも長い場合には、接近動作の開始時点を時間差に応じて早く調整することで、所要時間を基準時間に近づけることができる。
（３）上記形態であって、前記動作制御部は、前記所要時間が前記基準時間よりも短い場合には、前記開始時点を前記時間差に応じて遅く調整することで前記所要時間を制御してもよい。この形態によれば、所要時間が基準時間よりも短い場合には、接近動作の開始時点を時間差に応じて遅く調整することで、所要時間を基準時間に近づけることができる。
（４）上記形態であって、前記複数の溶接点は、同一の前記母材のうちで異なる位置にあり、前記取得部は、前記所要時間を前記複数の溶接点ごとに取得し、前記判定部は、前記複数の溶接点ごとに前記判定を行い、前記動作制御部は、前記複数の溶接点ごとに、前記所要時間を制御してもよい。この形態によれば、複数の溶接点に対してスタッド材を溶接する場合において、複数の溶接点ごとに所要時間を基準時間に近づけることができる。
（５）上記形態であって、前記判定部は、前記複数の溶接点ごとの前記所要時間の平均時間と、前記基準時間と、の差である平均時間差を用いて前記判定を行い、前記動作制御部は、前記平均時間差を低減するように、後の溶接における前記開始時点を調整してもよい。この形態によれば、複数の溶接点の所要時間を考慮して、後の溶接における開始時点を調整できる。
（６）上記形態であって、前記複数の溶接点はＮ以上（Ｎは２以上の整数）であり、前記複数の溶接点への前記溶接は１点目からＮ点目まで順に実行され、前記判定部は、１点前の前記溶接点からＭ点前（ＭはＮよりも小さい整数）の前記溶接点までの前記複数の溶接点ごとの前記所要時間の平均時間と、前記基準時間と、の差を前記平均時間差として用いてもよい。この形態によれば、複数の溶接点の所要時間を考慮して、後の溶接における開始時点を調整できる。
（７）上記形態であって、前記母材の数は２以上であり、前記複数の溶接点のそれぞれは、前記２以上の母材のうちで対応する位置に形成され、前記取得部は、前記所要時間を前記複数の溶接点ごとに取得し、前記判定部は、前記複数の溶接点ごとに前記判定を行い、前記動作制御部は、前記複数の溶接点ごとに、前記所要時間を制御してもよい。この形態によれば、２以上の母材のうちで対応する位置に形成される複数の溶接点に対して溶接が行われる場合に、複数の溶接点ごとの特性や傾向を考慮した上で、後の溶接における開始時点を調整できる。
（８）上記実施形態であって、前記判定部は、前記複数の溶接点ごとの前記所要時間の平均時間と、前記基準時間と、の差である平均時間差を用いて前記判定を行い、前記動作制御部は、前記平均時間差を低減するように、後の溶接における前記開始時点を調整してもよい。この形態によれば、２以上の母材のうちで対応する位置に形成される複数の溶接点に対して溶接が行われる場合に、複数の溶接点ごとの特性や傾向を考慮した上で、後の溶接における開始時点を調整できる。
（９）上記形態であって、前記アークスタッド溶接装置は、さらに、前記母材を押さえるための母材押さえを備えてもよい。この形態によれば、溶接対象となる母材を母材押さえによって固定した状態で溶接を行うことができる。よって、安定した姿勢においてスタッドガンと母材とを接触させることができる。
（１０）本開示の他の形態によれば、アークスタッド溶接方法が提供される。このアークスタッド溶接方法は、母材とスタッド材との間にアークを発生させて溶接するアークスタッド溶接方法であり、前記スタッド材を把持するスタッドガンによって、溶接を開始した後に、前記母材から前記スタッド材を離間させる離間工程と、前記離間工程の後に、前記母材に対して前記スタッド材を接近させる接近工程と、を複数の溶接点ごとに実行し、さらに、前記接近工程を開始した開始時点から、前記スタッド材と前記母材とが接触する接触時点までの所要時間を取得する取得工程と、前記取得工程によって取得された前記所要時間と、予め定められた基準時間と、の間に時間差が生じているか否かの判定を行う判定工程と、を備え、前記接近工程は、前記時間差が生じていると判定された場合に、前記時間差を低減するように、後の溶接における前記開始時点を調整することによって、前記所要時間を制御する工程を含む。この形態によれば、動作制御部が時間差を低減するように接近工程の開始時点を調整することで、接近工程の開始時点から接触時点までの所要時間を基準時間に近づけることができる。その結果、アークスタッド溶接における溶接品質のばらつきを抑制できる。
本開示は、上記のアークスタッド溶接装置、および、アークスタッド溶接方法以外の種々の形態で実現することが可能である。例えば、アークスタッド溶接装置の製造方法やアークスタッド溶接装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
(1) According to one aspect of the present disclosure, an arc stud welding device is provided. This arc stud welding apparatus is an arc stud welding apparatus that generates an arc between a base material and a stud material for welding, and is a stud gun that holds the stud material. a stud gun that performs, for each of a plurality of welding points, a separating operation for separating the stud material from the material, and an approaching operation for approaching the stud material to the base material after the separating operation; and the approaching operation. from the start time to the contact time when the stud material and the base material contact, an acquisition unit that acquires the required time, the required time acquired by the acquisition unit, and a predetermined reference time. and an operation control unit for controlling the approaching operation and the separating operation of the stud gun, wherein the operation control unit controls the time difference. If so, the duration is controlled by adjusting the starting point in subsequent welds to reduce the time difference. According to this aspect, the time required from the start of the approach motion to the contact time can be brought closer to the reference time by adjusting the start time of the approach motion so that the motion control unit reduces the time difference. As a result, variations in welding quality in arc stud welding can be suppressed.
(2) In the above mode, when the required time is longer than the reference time, the operation control unit controls the required time by adjusting the start point earlier according to the time difference. good too. According to this aspect, when the required time is longer than the reference time, the required time can be brought closer to the reference time by adjusting the start point of the approaching motion earlier according to the time difference.
(3) In the above mode, when the required time is shorter than the reference time, the operation control unit controls the required time by adjusting the start point later according to the time difference. good too. According to this aspect, when the required time is shorter than the reference time, the required time can be brought closer to the reference time by adjusting the start point of the approaching motion later according to the time difference.
(4) In the above aspect, the plurality of welding points are located at different positions in the same base material, and the acquisition unit acquires the required time for each of the plurality of welding points, and determines the The unit may make the determination for each of the plurality of welding points, and the operation control unit may control the required time for each of the plurality of welding points. According to this aspect, when welding stud materials to a plurality of welding points, the required time can be brought close to the reference time for each of the plurality of welding points.
(5) In the above aspect, the determination unit performs the determination using an average time difference, which is a difference between the average time required for each of the plurality of welding points and the reference time, and performs the operation. The controller may adjust the start time for subsequent welds to reduce the average time difference. According to this form, the starting point of subsequent welding can be adjusted in consideration of the time required for a plurality of welding points.
(6) In the above mode, the plurality of welding points is N or more (N is an integer of 2 or more), and the welding to the plurality of welding points is sequentially performed from the first point to the Nth point, The judging unit determines an average time of the required time for each of the plurality of welding points from the welding point one point before to the welding point M points before (M is an integer smaller than N), and the reference time. , may be used as the average time difference. According to this form, the starting point of subsequent welding can be adjusted in consideration of the time required for a plurality of welding points.
(7) In the above aspect, the number of the base metals is two or more, each of the plurality of welding points is formed at a corresponding position in the two or more base metals, and the obtaining section includes: The required time is obtained for each of the plurality of welding points, the determination unit performs the determination for each of the plurality of welding points, and the operation control unit controls the required time for each of the plurality of welding points. You may According to this aspect, when welding is performed to a plurality of welding points formed at corresponding positions among two or more base materials, after considering the characteristics and tendencies of each of the plurality of welding points, You can adjust the starting point in later welds.
(8) In the above embodiment, the determination unit performs the determination using an average time difference, which is a difference between the average time required for each of the plurality of welding points and the reference time, and The motion controller may adjust the start time for subsequent welds to reduce the average time difference. According to this aspect, when welding is performed to a plurality of welding points formed at corresponding positions among two or more base materials, after considering the characteristics and tendencies of each of the plurality of welding points, You can adjust the starting point in later welds.
(9) In the above aspect, the arc stud welding device may further include a base metal holder for holding down the base metal. According to this aspect, welding can be performed in a state in which the base material to be welded is fixed by the base material retainer. Therefore, the stud gun and the base material can be brought into contact with each other in a stable posture.
(10) According to another aspect of the present disclosure, an arc stud welding method is provided. This arc stud welding method is an arc stud welding method in which welding is performed by generating an arc between a base material and a stud material. A separation step of separating the stud members and, after the separation step, an approaching step of approaching the stud members to the base metal are performed for each of a plurality of welding points, and the approaching step is started. Between an acquisition step of acquiring a required time from a start point to a contact point of contact between the stud material and the base material, the required time acquired by the acquisition step, and a predetermined reference time and a determining step of determining whether or not a time difference has occurred in the subsequent welding, and the approaching step reduces the time difference when it is determined that the time difference has occurred. and controlling the duration by adjusting the starting time. According to this aspect, the operation control unit adjusts the start time of the approaching process so as to reduce the time difference, so that the time required from the start of the approaching process to the contact time can be brought closer to the reference time. As a result, variations in welding quality in arc stud welding can be suppressed.
The present disclosure can be implemented in various forms other than the arc stud welding apparatus and arc stud welding method described above. For example, it can be realized in the form of a manufacturing method of an arc stud welding device, a control method of an arc stud welding device, a computer program for realizing the control method, a non-temporary recording medium recording the computer program, or the like.
Ａ．第１実施形態：
図１は、本実施形態のアークスタッド溶接装置１の概略構成を示した模式図である。図１では、アークスタッド溶接装置１を水平な設置面Ｆに載置した状態を示している。アークスタッド溶接装置１は、母材Ｗとスタッド材Ｂとの間にアークＡを発生させて溶接する。アークスタッド溶接装置１は、例えば、車両の製造工程において、パネル等の金属部品にスタッド材Ｂを溶接する場合に用いられる。
A. First embodiment:
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an arc
母材Ｗは、金属で形成され、例えば、アルミニウムや合金で形成される。母材Ｗは、アークスタッド溶接（以下、溶接）によってスタッド材Ｂが接合される面としての溶接面ＷＳを有する。本実施形態では、母材Ｗは板状を成している。 The base material W is made of metal, such as aluminum or an alloy. The base material W has a welding surface WS as a surface to which the stud material B is joined by arc stud welding (hereinafter referred to as welding). In this embodiment, the base material W has a plate shape.
スタッド材Ｂは、溶接によって母材Ｗに溶接された状態において、母材Ｗとは異なる他の部材と母材Ｗとを接合するための部材である。スタッド材Ｂは、いわゆるスタッドボルトやスタッドナットである。スタッド材Ｂは、金属で形成され、棒状を成す。本実施形態では、スタッド材Ｂは、台付きのスタッドボルトである。 The stud material B is a member for joining the base material W to another member different from the base material W in a state of being welded to the base material W by welding. The stud member B is a so-called stud bolt or stud nut. The stud member B is made of metal and has a rod shape. In this embodiment, the stud member B is a stud bolt with a base.
アークスタッド溶接装置１は、スタッドガン２と、ロボット３と、制御装置４と、ボルトフィーダ６と、電源装置７と、母材支持台９と、センサ１１と、を備える。
The arc
図２は、スタッドガン２の構成を示した模式図である。図２では、スタッドガン２と母材Ｗとの断面を模式的に表している。また、図２では、後述する図３に示す工程（２）におけるスタッドガン２と母材Ｗとの位置関係を表している。上述のスタッド材Ｂは、頭部Ｂ１と、軸部Ｂ２と、突出部Ｂ３とを備える。頭部Ｂ１は、後述するスタッドガン２のチャック２７に把持される。突出部Ｂ３は、溶接において、母材Ｗの溶接面ＷＳと接触する。軸部Ｂ２は、頭部Ｂ１と突出部Ｂ３との間に位置する。溶接後に、母材Ｗと他の部材とを接合させる際には、スタッド材Ｂの頭部Ｂ１を介して軸部Ｂ２が他の部材と嵌合することで、母材Ｗと他の部材とが接合される。なお、スタッド材Ｂの形状は、これに限られるものではない。スタッド材Ｂには、他の部材と嵌合させるためのネジ山や溝が形成されていてもよい。また、頭部Ｂ１と軸部Ｂ２とは同じ径で一体に形成されてもよい。以下において、スタッド材Ｂのうちで頭部Ｂ１が位置する側をスタッド材Ｂの基端Ｂａ、突出部Ｂ３が位置する側をスタッド材Ｂの先端Ｂｂとする。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the
スタッドガン２は、スタッド材Ｂを把持し、制御装置４の指令に応じて、母材Ｗからスタッド材Ｂを離間させる離間動作と、離間動作の後に、母材Ｗに対してスタッド材Ｂを接近させる接近動作と、を複数の溶接点ごとに実行する。スタッドガン２の一端２ａ側は、後述するスタッドガン支持部３７（図１）に支持される。スタッドガン２は、ロボット３を介して、制御装置４と電気的に接続されている。スタッドガン２は、ケース２０と、ガンコイル２１と、固定磁極部材２２と、シリンダ２３と、可動磁極部材２４と、付勢部材２５と、チャック２７と、母材押さえ２９と、を備える。
The
ケース２０は、スタッドガン２の外殻を成す円筒形状の部材である。ケース２０は、ガンコイル２１と、固定磁極部材２２と、シリンダ２３と、可動磁極部材２４と、付勢部材２５と、チャック２７と、を収容する。鉛直方向においてスタッドガン２の一端２ａとは反対側に位置する他端２ｂは、母材Ｗの溶接面ＷＳと対向している。本実施形態では、固定磁極部材２２と、シリンダ２３と、可動磁極部材２４と、チャック２７とは、スタッドガン２の一端２ａから他端２ｂに向かう方向において、この順に設けられている。
The
ガンコイル２１は、ケース２０の内周面のうち、スタッドガン２の一端２ａ側において、固定磁極部材２２の周囲に設けられる。ガンコイル２１は、銅線などの金属製の線を円筒形に巻いたコイルであり、電源装置７から供給されるガンコイル電圧によって磁界を発生させる。なお、溶接において、ガンコイル２１を通電させた状態（以下、通電状態）と、ガンコイル２１を通電させない状態（以下、非通電状態）と、における各構成要素の具体的な動作は、図３および図４を用いて後述する。
The
固定磁極部材２２は、ケース２０の内部のうち、スタッドガン２の一端２ａ側、かつ、ガンコイル２１の内側に設けられる。換言すると、固定磁極部材２２は、水平方向に延びるケース２０の一端２ａ側の中央部に位置していると言える。固定磁極部材２２は磁性体であり、例えば、鉄などの磁性体として機能し得る金属によって形成される。固定磁極部材２２は、励磁されたガンコイル２１によって発生する磁界によって、磁化された電磁石となる。
The fixed
シリンダ２３は、可動磁極部材２４を摺動可能に収容する円筒形状の部材である。シリンダ２３は、ケース２０の内部のうち、固定磁極部材２２よりも他端２ｂ側において、固定磁極部材２２に近接する位置に設けられる。シリンダ２３の一方の底面は一端２ａ側に、他方の底面は他端２ｂ側に位置する。シリンダ２３の他端２ｂ側の底面は、後述するロッド２４２を一端２ａ側と他端２ｂ側との間において摺動可能に収容するための開口部が設けられる。この開口部の直径は、後述するヘッド２４１の直径よりも小さくなるように設けられている。また、シリンダ２３の側面のうちで内周面は、可動磁極部材２４が摺動する摺動面である。図２では、シリンダ２３の側面の一部はガンコイル２１と対向する位置に設けられている。
The
可動磁極部材２４は、摺動可能にシリンダ２３の内部に設けられる。可動磁極部材２４は磁性体であり、例えば、鉄などの磁性体として機能し得る金属によって形成される。そのため、固定磁極部材２２が磁化された状態において、可動磁極部材２４は、固定磁極部材２２に電磁的に吸引される。可動磁極部材２４は、ヘッド２４１と、ロッド２４２と、テール２４３と、を備える。ヘッド２４１は円盤状である。また、ロッド２４２は棒状である。テール２４３は円盤状である。可動磁極部材２４は、ヘッド２４１とロッド２４２とテール２４３とがこの順で一体に構成された、いわゆるピストンである。ヘッド２４１の直径は、シリンダ２３の直径よりも小さく、かつ、シリンダ２３の開口部の直径よりも大きく設けられる。また、ロッド２４２の直径は、ヘッド２４１の直径よりも小さく、かつ、シリンダ２３の開口部の直径よりも小さく設けられる。これにより、シリンダ２３の開口部から可動磁極部材２４が外れることなく、摺動可能となる。また、テール２４３が他端２ｂ側に設けられることで、付勢部材２５を伸縮させ得る。図２では、可動磁極部材２４がシリンダ２３内において摺動する領域を摺動領域Ｓとして図示している。摺動領域Ｓは、鉛直方向において、前述したシリンダ２３の一方の底面と、他方の底面と、の間の範囲を指す。
The movable
付勢部材２５は、可動磁極部材２４をスタッドガン２の他端２ｂ側に向けて付勢する。付勢部材２５は、いわゆるコイルバネである。付勢部材２５は、摺動領域Ｓにおける可動磁極部材２４の摺動に応じて、伸縮する。
The biasing
チャック２７は、スタッド材Ｂを把持する。具体的には、チャック２７は、スタッド材Ｂのうち、一端２ａ側に位置する頭部Ｂ１を把持する。チャック２７は、テール２４３と一体となるように装着された状態で、テール２４３よりも他端２ｂ側に設けられる。チャック２７は、スタッド材Ｂを把持するための把持部２７１を有する。図２では、２つの把持部２７１が水平方向において対向するように設けられ、一方の把持部２７１と他方の把持部２７１とがスタッド材Ｂの頭部Ｂ１を挟み込むようにして把持している。そのため、スタッド材Ｂの位置は、可動磁極部材２４を摺動させることで、可動磁極部材２４の摺動に追従して変化する。このように、ソレノイド機構を備えたスタッドガン２のチャック２７がスタッド材Ｂを把持することで、母材Ｗに対してスタッド材Ｂが接近または離間する。
The
母材押さえ２９は、ケース２０の外表面のうち、母材Ｗの溶接面ＷＳと対向する他端２ｂ側に配置されている。母材押さえ２９は、棒状であり、母材Ｗと接触する接触面２９ａを有する。母材押さえ２９の接触面２９ａが母材Ｗの溶接面ＷＳの一部に接触することで、スタッドガン２は、母材Ｗに対して安定した姿勢においてスタッド材Ｂを接近または離間させることができる。母材押さえ２９は、例えば、銅で形成される。
The
なお、スタッドガン２の構成要素や配置等はこれに限られるものではない。スタッドガン２は、スタッド材Ｂを把持して接近動作と離間動作とを実行すると共に、母材Ｗと対向するスタッドガン２の他端２ｂ側からアークＡを発生させるための機構を備えていればよい。また、スタッドガン２において母材押さえ２９は必須の構成要素ではない。
Note that the components, arrangement, etc. of the
ロボット３は、図１に示すように、スタッドガン２の一端２ａを支持すると共に、スタッドガン２の位置および姿勢を変化させる移動機構である。図１に示す例では、ロボット３は、多関節ロボットであり、設置面Ｆに配置されるアーム３０と、基台３５と、スタッドガン支持部３７とを備える。スタッドガン支持部３７は、アーム３０の先端に設けられており、スタッドガン２を支持する。
The
制御装置４は、ロボット３と、ボルトフィーダ６と、電源装置７とを制御すると共に、ロボット３を介して、スタッドガン２の動作を制御する。制御装置４は、ＣＰＵ４０と各種プログラムを記憶する記憶部４７とを備える。制御装置４は、ロボット３、ボルトフィーダ６、および、電源装置７と電気的に接続されている。制御装置４は、記憶部４７に記憶された各種プログラムを展開することにより、取得部４１と、判定部４３と、動作制御部４５として機能する。ＣＰＵ４０の少なくとも一部の機能は、ハードウェア回路によって実現されてもよい。
The
取得部４１は、接近動作の開始時点から、スタッド材Ｂの先端Ｂｂと母材Ｗの溶接面ＷＳとが接触する接触時点までの所要時間Ｔ１を取得する。具体的には、取得部４１は、図１に示すセンサ１１からの検出信号を取得し、取得した検出信号を用いてスタッド材Ｂの先端Ｂｂと母材Ｗの溶接面ＷＳとが接触する接触時点を判定する。センサ１１は、スタッド材Ｂの位置に関する情報を検出する。センサ１１は、例えば、レーザ変位計などの変位センサであり、スタッド材Ｂの先端Ｂｂの変位量を検出する。接近動作の開始時点における、スタッド材Ｂの先端Ｂｂと、母材Ｗの溶接面ＷＳとの距離は、予め定められていたり、予め測定されたりすることで、記憶部４７に記憶されている。取得部４１は、センサ１１から取得したスタッド材Ｂの先端Ｂｂの変位量が接近動作の開始時点における離間距離Ｌ（図３）と同じになるまでの所要時間Ｔ１を、制御装置４の図示しないタイマーで計測することで取得する。なお、センサ１１は、変位センサに限定されるものではない。例えば、撮像装置がセンサ１１として用いられてもよい。この場合、スタッド材Ｂおよび母材Ｗを一定時間ごとに撮像し、取得部４１が検出信号としての撮像画像を用いて接触時点を判定することで、所要時間Ｔ１を取得してもよい。
The
判定部４３は、取得部４１によって取得された所要時間Ｔ１と、予め定められた基準時間ＴＳと、の間に時間差Ｔ２が生じているか否かの判定を行う。具体的には、判定部４３は、所要時間Ｔ１と基準時間ＴＳとの差を算出し、差がゼロでない場合に時間差Ｔ２が生じていると判定する。なお、他の実施形態では、判定部４３は、差が予め定められた閾値以上である場合に時間差Ｔ２が生じていると判定してもよい。
The
動作制御部４５は、スタッドガン２の接近動作と離間動作とを制御する。具体的には、動作制御部４５は、後述する制御信号と、後述するガン信号と、を送信することで、電源装置７の動作を制御する。これにより、動作制御部４５は、電源装置７からスタッドガン２に供給される電圧や電流を制御することでスタッドガン２の動作を制御する。また、動作制御部４５は、判定部４３において、時間差Ｔ２が生じていると判定された場合に、時間差Ｔ２を低減するために、後の溶接における接近動作の開始時点を調整することによって、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づける制御を実行する。具体的には、動作制御部４５は、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも長い場合には、後の溶接において、接近動作の開始時点を時間差Ｔ２に応じて早く調整することで、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づける。また、動作制御部４５は、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも短い場合には、後の溶接において、接近動作の開始時点を時間差Ｔ２に応じて遅く調整することで、所要時間Ｔ１を制御する。このように、時間差Ｔ２に応じて接近動作の開始時点が調整されることで、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけることができる。
The
記憶部４７は、ＲＡＭとＲＯＭ等の記憶装置によって構成される。記憶部４７は、アークスタッド溶接装置１の動作を制御するための各種プログラムやデータを記憶する。また、記憶部４７には、例えば、母材Ｗの材料や形状、大きさ等の母材Ｗに係るデータや母材Ｗに対してスタッド材Ｂを溶接する際の溶接条件等のデータが記憶される。
The
ボルトフィーダ６は、制御装置４の指示によりスタッド材Ｂをスタッドガン２に供給する。ボルトフィーダ６は、制御装置４を介してスタッドガン２と通信可能に接続されている。ボルトフィーダ６は、制御装置４からスタッド材Ｂを供給する指示を受け取った場合に、図示しない搬送経路によって、スタッド材Ｂをスタッドガン２に供給する。
The
電源装置７は、溶接時の通電装置である。具体的には、電源装置７は、溶接電源としての機能と、ガンコイル電源としての機能と、を含む。溶接電源としての機能とは、溶接時に母材Ｗとスタッド材Ｂとの間にアークＡを発生させるための溶接電圧をスタッドガン２に印加する動作である。ガンコイル電源としての機能とは、ガンコイル２１にガンコイル電圧を印加する動作である。電源装置７は、溶接電圧の印加の有無や印加電圧を制御する制御信号と、ガンコイル電圧の印加の有無を制御するガン信号と、を制御装置４から受信する。この制御信号と、ガン信号と、の少なくとも一方の信号を受信した場合に、電源装置７は、制御装置４からの制御内容を示す信号に従って電圧を印加する。
The
母材支持台９は、母材Ｗを支持する台である。図１に示す例では、母材支持台９の形状は、直方体である。母材支持台９は、ロボット３と同様に、水平な設置面Ｆに載置される。
The base
なお、アークスタッド溶接装置１の構成や機能等は、本開示に限られるものではない。アークスタッド溶接装置１において、制御装置４に対して電気的に接続されるスタッドガン２およびロボット３は複数であってもよい。例えば、アークスタッド溶接装置１は、１つの制御装置４に対して、複数のロボット３を備え、複数のロボット３のそれぞれにはスタッドガン２が装着されていてもよい。この場合、複数のロボット３および複数のスタッドガン２のそれぞれによって、複数の母材Ｗに対して同時に溶接を行えるように構成されてもよい。
In addition, the configuration, function, and the like of the arc
図３は、本実施形態におけるアークスタッド溶接工程を説明するための図である。図４は、本実施形態における溶接時の通電の態様と、ガン位置の推移とを示した模式図である。図３では、アークスタッド溶接装置１を用いて、母材Ｗとスタッド材Ｂとを溶接させるアークスタッド溶接工程を工程（１）～工程（５）の５つの工程に分けて図示している。図３の各工程は、工程（１）、工程（２）、工程（３）、工程（４）、工程（５）の順に実行される。図４には、図３における工程（１）～（５）に対応する工程番号を付している。図４のグラフは、上から順に、溶接電流、溶接電圧、ガンコイル電圧、ガン位置の工程（１）～工程（５）における推移を表している。溶接電流は、溶接電圧の印加に応じてスタッドガン２に供給される電流である。図４において、溶接電流と、溶接電圧と、ガンコイル電圧と、の推移は、図３の工程（２）の開始時を基準（ゼロ）とした場合における値の変化を表している。また、図４におけるガン位置は、母材Ｗの溶接面ＷＳとスタッド材Ｂの先端Ｂｂとが接触した状態を基準（ゼロ）とした場合の鉛直方向におけるスタッド材Ｂの先端Ｂｂの位置変化を表している。
FIG. 3 is a diagram for explaining the arc stud welding process in this embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram showing the mode of energization during welding and the transition of the gun position in this embodiment. In FIG. 3, the arc stud welding process of welding the base material W and the stud material B using the arc
工程（１）は、溶接を開始する前の準備工程である。本実施形態では、溶接開始前において、スタッド材Ｂの先端Ｂｂの位置は、母材押さえ２９の接触面２９ａの位置よりも母材Ｗに近づく方向に突出している。工程（１）では、スタッド材Ｂの先端Ｂｂおよび母材押さえ２９の接触面２９ａと、母材Ｗの溶接面ＷＳとは接触していない。また、工程（１）は溶接開始前であるため、溶接電圧およびガンコイル電圧は、スタッドガン２に対して印加されていない。そのため、図４に示すように、溶接電流、溶接電圧、および、ガンコイル電圧はゼロのまま一定の値を示している。また、ガン位置は、母材Ｗの溶接面ＷＳにスタッド材Ｂの先端Ｂｂが接触した状態を基準としているため、工程（１）については図示していない。
Step (1) is a preparatory step before starting welding. In this embodiment, the position of the tip Bb of the stud material B protrudes toward the base material W from the position of the
図３に示すように、工程（２）は、スタッド材Ｂを把持したスタッドガン２を初期位置に移動させる工程である。工程（２）では、スタッドガン２の母材押さえ２９の接触面２９ａを母材Ｗの溶接面ＷＳに接触する状態にする。このとき、可動磁極部材２４はチャック２７を介してスタッド材Ｂと一体になっている。そのため、前述した工程（１）において、母材押さえ２９の接触面２９ａに対して、スタッド材Ｂの先端Ｂｂが突出していた分だけ、可動磁極部材２４はスタッドガン２の一端２ａ側に移動した状態となる。付勢部材２５は、工程（２）において、可動磁極部材２４の移動に伴い、より圧縮された状態となっている。これにより、母材押さえ２９の接触面２９ａが母材Ｗの溶接面ＷＳに載置されることで、スタッド材Ｂの先端Ｂｂと母材Ｗの溶接面ＷＳとが接触した状態となる。以下において、この状態におけるスタッドガン２の先端Ｂｂの位置を初期位置とする。よって、前述したガン位置は、初期位置を基準（ゼロ）とした場合の鉛直方向におけるスタッド材Ｂの高さ位置、すなわち、スタッド材Ｂの先端Ｂｂと母材Ｗとの離間距離Ｌを表しているとも言える。
As shown in FIG. 3, step (2) is a step of moving the
工程（３）は、スタッドガン２に溶接電圧を印加して、母材Ｗの溶接面ＷＳとスタッド材Ｂの先端Ｂｂとの間に微弱なアークＡを発生させる工程である。図４に示すように、工程（３）の開始時点では、スタッドガン２に対して、溶接電圧を印加することで、微弱な溶接電流が供給され始める。この微弱な溶接電流が継続的に供給されることで、母材Ｗの溶接面ＷＳとスタッド材Ｂの先端Ｂｂとの間にアークＡが発生する。工程（３）で発生させるアークＡは、工程（４）において発生させるアークＡとしてのメインアークを誘発させるアークＡであり、いわゆるパイロットアークである。このアークＡの発生によって、母材Ｗの溶接面ＷＳとスタッド材Ｂとの間には反発力が生じる。この反発力に起因して、スタッド材Ｂは、付勢部材２５の付勢力に抗して母材Ｗの溶接面ＷＳから離間する方向に浮き上がる。すなわち、工程（３）は、離間動作を実行する離間工程とも言える。
Step (3) is a step of applying a welding voltage to the
ここで、スタッド材Ｂは、スタッドガン２の可動磁極部材２４に装着されたチャック２７によって把持されている。つまり、母材Ｗの溶接面ＷＳに対する鉛直方向（進退方向）におけるスタッド材Ｂの位置は、図２に示した摺動領域Ｓにおける可動磁極部材２４の摺動に追従して変化する。そのため、アークＡの発生によって母材Ｗとスタッド材Ｂとの間に反発力が生じると、可動磁極部材２４は、付勢部材２５の付勢力に抗して、スタッドガン２の他端２ｂ側から一端２ａ側に向けて移動する。図３の工程（３）では、離間動作によって、母材Ｗの溶接面ＷＳとスタッド材Ｂの先端Ｂｂとの間に生じた鉛直方向（進退方向）における距離を離間距離Ｌとして示している。離間距離Ｌと、可動磁極部材２４のヘッド２４１が摺動領域Ｓの範囲内において、他端２ｂ側から一端２ａ側に移動する距離とは一致する。
Here, the stud material B is gripped by a
図４に示すように、工程（４）は、スタッドガン２に印加する溶接電圧を工程（３）よりも増大させて、工程（３）よりも広範囲にアークＡを発生させると共に、ガンコイル電圧を印加することで、スタッド材Ｂと母材Ｗの溶接面ＷＳとが離間した状態を維持する工程である。これにより、スタッドガン２から放電されるアークＡは、図３の工程（４）に示すように、スタッドガン２の他端２ｂ側から母材Ｗの溶接面ＷＳに向かって広がり、工程（３）におけるアークＡ（パイロットアーク）よりも広範囲に放電される。工程（４）で発生させるアークＡは、母材Ｗの溶接面ＷＳに対して熱量を加えることで、母材Ｗを溶融させて溶融池を生成するための、いわゆるメインアークである。図４では、工程（４）におけるアークＡ（メインアーク）が母材Ｗに加える熱量を入熱量として示している。
As shown in FIG. 4, in step (4), the welding voltage applied to the
図４に示すように、工程（４）の開始時には、スタッドガン２のガンコイル２１にガンコイル電圧が印加される。工程（４）の期間では、通電状態は維持される。ガンコイル２１は、前述した通り、通電状態の場合に励磁されて磁界を発生させる。ガンコイル２１の周囲に形成されている固定磁極部材２２（図２）は、励磁されたガンコイル２１によって磁化されて、電磁吸引力を生じる。可動磁極部材２４は、磁化された固定磁極部材２２の磁力によって、付勢部材２５の付勢力に抗して固定磁極部材２２が位置するスタッドガン２の一端２ａ側に電磁的に吸引される。このように、通電状態のときに電磁石として機能する固定磁極部材２２を利用して、可動磁極部材２４を摺動領域Ｓの範囲内においてスタッドガン２の一端２ａ側に吸引させることで、母材Ｗの溶接面ＷＳに対するスタッド材Ｂの位置を維持する。
As shown in FIG. 4, a gun coil voltage is applied to the
工程（４）では、ガンコイル２１は、図４に示すように、通電状態で維持される。そのため、図４のガン位置のグラフに示すように、スタッド材Ｂと母材Ｗの溶接面ＷＳとの離間距離Ｌは一定に保たれる。以上より、図４に示すように、工程（３）の途中でガン位置は一定となる。
In step (4), the
実溶接工程である工程（５）は、母材Ｗの溶接面ＷＳに対してスタッド材Ｂを接近させる接近動作を行う工程と、接近動作後の溶接動作とを行う工程と、を備える。工程（５）では、動作制御部４５による接近動作の実行により、アークＡによって母材Ｗの溶接面ＷＳに形成された溶融池に対して、スタッド材Ｂを押し付けて、スタッド材Ｂを母材Ｗに溶接する。工程（５）では、図４に示すように、動作制御部４５は、ガンコイル２１へのガンコイル電圧の印加を停止することで接近動作を実行する。具体的には、工程（５）の開始時に、動作制御部４５は、電源装置７へのガン信号の供給を停止する。このガン信号の供給停止により、ガンコイル電圧の印加が停止される。これにより、ガンコイル２１は、通電状態から非通電状態に切り替わる。非通電状態では、励磁されていたガンコイル２１は消磁される。そのため、通電状態において電磁石として機能していた固定磁極部材２２は、ガンコイル２１が消磁されることで、電磁吸引力を失う。これにより、可動磁極部材２４は、付勢部材２５の付勢力によって、一端２ａ側から他端２ｂ側に向けて移動する。その結果、スタッド材Ｂが、付勢部材２５の付勢力によって母材Ｗの溶接面ＷＳに押し付けられる。溶接動作は、スタッド材Ｂが母材Ｗの溶接面ＷＳに押し付けられた状態を、溶融池が冷却されて固化されるまで保持する動作である。これにより、溶融池が固化することで、スタッド材Ｂと母材Ｗとが接合される。以上のように、動作制御部４５は、溶接電圧およびガンコイル電圧のスタッドガン２への印加を停止して接近動作を終了した後に、予め定めた時間だけ、付勢部材２５の付勢力によって母材Ｗの溶接面ＷＳに押し付けられた状態を維持する。図３の工程（５）では、母材Ｗとスタッド材Ｂとが溶接された部分を溶接点１００として図示している。
The step (5), which is the actual welding step, includes a step of performing an approaching operation to bring the stud material B closer to the welding surface WS of the base material W, and a step of performing a welding operation after the approaching operation. In step (5), the
ここで、図４に示すように、接近動作によってスタッド材Ｂの先端Ｂｂが母材Ｗの溶接面ＷＳに接触するまでの間、すなわちガン位置がゼロになるまでの間において、溶接電圧は、継続的にスタッドガン２に印加される。つまり、アークＡ（メインアーク）は、接近動作の開始後も継続的に放電されて、母材Ｗを溶融し続ける。ガン位置がゼロとなった時点で、溶接電圧の印加が停止された後、溶接電流は徐々に低下してゼロとなる。
Here, as shown in FIG. 4, until the tip Bb of the stud material B comes into contact with the welding surface WS of the base material W by the approaching operation, that is, until the gun position becomes zero, the welding voltage is Continuously applied to
本実施形態において、溶接時間Ｔは、離間動作の開始から接近動作の終了までに要する時間とする。すなわち、溶接時間Ｔは、図４において、溶接電圧の印加を開始する時点（工程（３）の開始時点）から、母材Ｗとスタッド材Ｂとが接触する接触時点（ガン位置がゼロとなる時点）までの時間を指す。 In this embodiment, the welding time T is the time required from the start of the separation operation to the end of the approach operation. That is, in FIG. 4, the welding time T ranges from the time when the application of the welding voltage is started (the time when step (3) starts) to the time when the base material W and the stud material B come into contact (the gun position becomes zero). point in time).
以上において説明したアークスタッド溶接において、本願発明者らは、アークＡを発生させて溶接を開始してから母材Ｗとスタッド材Ｂとの離間距離Ｌがゼロになるまでの溶接時間Ｔにばらつきが生じることを見出した。図５は、スタッドガン２の個体差と使用期間の経過に伴う溶接時間Ｔのばらつきを示すグラフである。図５では、スタッドガン２の個体差を示すため、スタッドガンＸとスタッドガンＹとの２個体を用いて、それぞれを継続的に使用した場合の溶接時間Ｔに係るデータを示している。図５の横軸は、スタッドガンＸおよびスタッドガンＹの使用期間を示している。図５では、使用期間の単位は、１ヵ月とする。また、図５の縦軸は、溶接時間Ｔを示している。図５では、溶接時間Ｔの単位は、ミリ秒（ｍｓ）で表す。本測定では、予め定められた溶接時間Ｔの推奨時間は、４１．０ミリ秒である。また、本測定では、推奨時間に対する差が２．０ミリ秒以内の場合を良品条件としている。図５では、推奨時間である４１．０ミリ秒に対する時間の差が２．０ミリ秒以内となる、３９．０ミリ秒から４３．０ミリ秒までの範囲を良品条件として、ハッチングを付して示している。
In the arc stud welding described above, the inventors of the present application have found that the welding time T from the start of welding by generating the arc A until the distance L between the base material W and the stud material B becomes zero varies in the welding time T. was found to occur. FIG. 5 is a graph showing individual differences of the
溶接時間Ｔのデータとして、図５には、平均、および、ばらつき値を示している。図５における平均は、１日に複数回の溶接を行った場合の各溶接時間Ｔを平均した値である。図５におけるばらつき値は、各平均に対する標準偏差である。図５では、各平均に対するばらつきをばらつき値として４σの範囲内で算出している。図５に係る測定では、使用開始から５ヵ月が経過するまでの間において、任意のタイミングでスタッドガンＸとスタッドガンＹとの少なくとも一方の溶接時間Ｔを計測し、平均およびばらつき値を算出している。 As the data of the welding time T, FIG. 5 shows average and variation values. The average in FIG. 5 is a value obtained by averaging each welding time T when welding is performed multiple times in one day. The scatter values in FIG. 5 are the standard deviations for each mean. In FIG. 5, the variation for each average is calculated within the range of 4σ as a variation value. In the measurement according to FIG. 5, the welding time T of at least one of the stud gun X and the stud gun Y was measured at an arbitrary timing during five months from the start of use, and the average and variation values were calculated. ing.
本測定では、溶接時間Ｔの傾向として少なくとも３つのパターンが見出された。１つ目のパターンは、例えば、溶接時間Ｔの平均が良品条件の範囲外となる場合である。１つ目のパターンは、スタッドガンＹを用いた測定において使用期間が３ヵ月～５ヵ月となる部分に顕著に現れている。２つ目のパターンは、例えば、溶接時間Ｔの平均は良品条件の範囲内であるが、その平均に対するばらつき値が良品条件の範囲外となる場合である。２つ目のパターンは、スタッドガンＹを用いた測定において使用期間が０ヵ月～１ヵ月となる部分に顕著に現れている。３つ目のパターンは、例えば、スタッドガン２の個体差に起因して溶接時間Ｔに差が生じる場合である。具体的には、スタッドガンＸとスタッドガンＹとを比較すると、平均およびばらつき値の程度が両者の間で異なる。
In this measurement, at least three patterns were found as tendencies of the welding time T. The first pattern is, for example, the case where the average welding time T is outside the range of acceptable product conditions. The first pattern appears conspicuously in the measurement using the stud gun Y, where the period of use is 3 to 5 months. The second pattern is, for example, a case where the average welding time T is within the acceptable product condition, but the variation value for the average is outside the acceptable product condition range. The second pattern is conspicuous in the portion where the usage period is 0 to 1 month in the measurement using the stud gun Y. A third pattern is, for example, a case where the welding time T varies due to individual differences in the
本測定において見出された溶接時間Ｔのばらつきの要因として、２つの要因が考えられる。１つ目の要因としては、スタッドガン２の摺動領域Ｓにおける摺動抵抗の変化である。アークスタッド溶接装置１は、前述した通り、摺動領域Ｓの範囲内における可動磁極部材２４の摺動により、接近動作と離間動作とを実行している。この可動磁極部材２４と、シリンダ２３の内面を形成する摺動面との間において、摺動時の摺動抵抗が経時的に変化する場合が生じ得る。摺動抵抗は、一般に、使用期間が経過するに従って増大することが多い。
Two factors are conceivable as factors for the variations in the welding time T found in this measurement. The first factor is a change in sliding resistance in the sliding region S of the
２つ目の要因としては、母材押さえ２９の消耗による離間距離Ｌの変化である。母材押さえ２９の接触面２９ａは、溶接時に母材Ｗの溶接面ＷＳと接触している。すなわち、アークＡの発生によって母材Ｗの溶接面ＷＳに対して熱量を加えているとき、母材押さえ２９は、アークＡの発生箇所の近くに位置する。そのため、母材押さえ２９の接触面２９ａ側は、使用期間の経過に伴って劣化しやすい。さらに、母材押さえ２９は、溶接のたびに母材Ｗと接触させてスタッドガン２を支持するため、負荷がかかりやすい。これらを含む種々の要因によって、母材押さえ２９は、使用期間の経過に伴い、接触面２９ａ側から徐々に消耗していく。つまり、母材押さえ２９の長さは、使用期間の経過に伴い、短くなっていく。母材押さえ２９の長さが短くなっていくことで、同一条件において溶接を行ったとしても、母材押さえ２９が消耗した分だけ離間距離Ｌが短くなる。その結果、母材押さえ２９が消耗する前と比べて、母材押さえ２９が消耗した後では、スタッド材Ｂの先端Ｂｂ側と母材Ｗの溶接面ＷＳとの離間距離Ｌが短くなっている。離間距離Ｌが短くなるほど、接近動作においてスタッド材Ｂを接近させるために要する時間は短くなる。
The second factor is a change in the separation distance L due to wear of the
溶接時間Ｔの変動は、溶接品質に影響を及ぼす要因の１つである。具体的には、溶接時間Ｔのうち、所要時間Ｔ１が変動した場合、所要時間Ｔ１の変動に応じて母材Ｗに与える熱量に差が生じる。これにより、溶接品質が一定とならず、安定的な品質を確保できない場合が生じ得る。そのため、アークスタッド溶接を行う場合においても、溶接時間Ｔの変動を抑制することが望ましい。そこで、本実施形態では、制御装置４は、所要時間Ｔ１の変動を抑制するための制御を実行する。以下において、本実施形態における所要時間Ｔ１の制御方法について説明する。
Variation in welding time T is one of the factors affecting welding quality. Specifically, when the required time T1 of the welding time T fluctuates, the amount of heat given to the base material W varies according to the fluctuation of the required time T1. As a result, the welding quality may not be constant, and a stable quality may not be ensured. Therefore, it is desirable to suppress fluctuations in the welding time T even when arc stud welding is performed. Therefore, in the present embodiment, the
アークスタッド溶接装置１は、取得部４１と、判定部４３と、動作制御部４５とによって、接近動作の開始時点を調整することで、所要時間Ｔ１を制御する。まず、取得部４１は所要時間Ｔ１を取得する。次に、取得部４１によって取得された所要時間Ｔ１と基準時間ＴＳとの間に時間差Ｔ２が生じているか否かを判定部４３が判定する。判定部４３によって時間差Ｔ２が生じていると判定された場合、時間差Ｔ２を低減するために、動作制御部４５は、後の溶接における接近動作の開始時点を調整する。これにより、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳに近づく。
The arc
実際の溶接においては、スタッドガン２の摺動抵抗の変化や母材押さえ２９の消耗は時間の経過に伴って生じ得る。つまり、溶接において、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも短くなる要因と、長くなる要因とは併存する。また、制御装置４に対して、複数のロボット３およびスタッドガン２を接続して、複数の母材Ｗに対して同時に溶接を行う場合、スタッドガン２の個体差によっても溶接時間Ｔにばらつきが生じる。そこで、本実施形態では、理解の容易のために、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも短くなる要因と、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも長くなる要因と、のうち、いずれか一方の要因が優位になる場合について説明する。
In actual welding, changes in the sliding resistance of the
図６は、本実施形態における所要時間Ｔ１の制御方法を説明するための概念図である。図６には、図３および図４における工程（２）～工程（５）に対応する工程番号を付している。図６では、溶接時間Ｔの開始時点から終了時点までのガンコイル電圧の推移と所要時間Ｔ１とを、設定状態、過去ルーチン、本ルーチンの３つのパターンでそれぞれ図示している。図６の縦軸は、ガンコイル電圧の変動を示す。図６では、工程（３）の開始前におけるガンコイル電圧を基準（ゼロ）とした場合の値の変化を表している。図６の横軸は、溶接時間Ｔの経過を表している。図６では、溶接時間Ｔの経過の単位をミリ秒（ｍｓ）としている。 FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining a method of controlling the required time T1 in this embodiment. In FIG. 6, step numbers corresponding to steps (2) to (5) in FIGS. 3 and 4 are given. FIG. 6 shows the transition of the gun coil voltage from the start point to the end point of the welding time T and the required time T1 in three patterns of setting state, past routine, and present routine, respectively. The vertical axis of FIG. 6 indicates the variation of the gun coil voltage. FIG. 6 shows changes in values when the gun coil voltage before the start of step (3) is taken as a reference (zero). The horizontal axis of FIG. 6 represents the progress of the welding time T. As shown in FIG. In FIG. 6, the unit of elapsed welding time T is milliseconds (ms).
図６における設定状態は、本実施形態の制御方法において基準となる状態である。設定状態のグラフは、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳと一致する場合を指す。すなわち、基準時間ＴＳは、所要時間Ｔ１の推奨値として予め定められた時間である。図６では、基準時間ＴＳをＮミリ秒としている。 The setting state in FIG. 6 is a reference state in the control method of this embodiment. The setting state graph indicates the case where the required time T1 matches the reference time TS. That is, the reference time TS is a time predetermined as a recommended value of the required time T1. In FIG. 6, the reference time TS is N milliseconds.
図６における過去ルーチンは、制御対象となる溶接が実行される前のルーチンにおいて実行された溶接時のデータである。過去ルーチンにおける所要時間Ｔ１に係るデータは、判定部４３によって時間差Ｔ２を算出するときの所要時間Ｔ１として用いられる。過去ルーチンでは、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳとしてのＮミリ秒よりも１ミリ秒だけ長い場合を図示している。すなわち、過去ルーチンにおける所要時間Ｔ１はＮ＋１ミリ秒である。過去ルーチンのグラフでは、基準時間ＴＳと所要時間Ｔ１と時間差Ｔ２とをそれぞれ図示している。
The past routine in FIG. 6 is data during welding performed in the routine before the welding to be controlled is performed. Data related to the required time T1 in the past routine is used as the required time T1 when the
図６における本ルーチンは、過去ルーチンの所要時間Ｔ１を用いて、動作制御部４５によって接近動作の開始時点が調整された場合の所要時間Ｔ１を示している。図６では、過去ルーチンにおける所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも１ミリ秒だけ長くなっている。この１ミリ秒という時間差Ｔ２を基準時間ＴＳに近づけるため、図６では、動作制御部４５は、接近動作の開始時点を時間差Ｔ２に相当する１ミリ秒だけ早く調整している。つまり、動作制御部４５は、過去ルーチンの所要時間Ｔ１を参照して、制御対象となる後の溶接における接近動作の開始時点に過去ルーチンから算出した時間差Ｔ２を反映させる。この制御により、図６において、後の溶接における接近動作は、時間差Ｔ２に相当する１ミリ秒だけ早く開始される。そのため、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけることができ、所要時間Ｔ１の変動が抑制される。
This routine in FIG. 6 shows the required time T1 when the
このとき、過去ルーチンの所要時間Ｔ１に係るデータが複数存在する場合には、判定部４３は、複数のデータのうち、任意のデータを選択して時間差Ｔ２を算出するように設定されてもよい。判定部４３は、例えば、過去ルーチンの所要時間Ｔ１に係るデータのうちで複数のデータを平均した平均時間を所要時間Ｔ１として用いて、時間差Ｔ２を算出してもよい。ここで言う平均時間を用いて算出した時間差Ｔ２は、例えば、後述する第１平均時間差Ｄ１や第２平均時間差Ｄ２、第３平均時間差Ｄ３に相当する。また、判定部４３は、任意の１つのデータを選択して時間差Ｔ２を算出するように設定されてもよい。つまり、本ルーチンにおいて参照される過去ルーチンは、単数のデータであっても複数のデータであってもよい。さらに、過去ルーチンとして選択するデータは、動作制御部４５によって接近動作の開始時点が調整されていない非補正状態と、動作制御部４５によって接近動作の開始時点が調整されている制御状態と、のいずれの状態に係るデータであってもよい。
At this time, if a plurality of data relating to the required time T1 of the past routine exist, the
なお、本実施形態において、接近動作は、前述した通り、ガンコイル電圧の印加を停止するためにガン信号の供給を停止した時点（図６の「ガン信号ＯＦＦ」）から開始される。よって、本実施形態では、動作制御部４５は、ガン信号のＯＮとＯＦＦとの切り替えによって、接近動作の開始時点を調整している。なお、接近動作の開始時点を調整する方法は、これに限られるものではない。
In the present embodiment, as described above, the approach operation is started at the time when the supply of the gun signal is stopped to stop the application of the gun coil voltage ("GUN SIGNAL OFF" in FIG. 6). Therefore, in the present embodiment, the
以下において、複数の溶接点１００に対してスタッド材Ｂを溶接する場合を例に挙げて、本実施形態の具体的な制御方法を説明する。図７は、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも長い場合の制御方法を説明するためのグラフである。また、図８は、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも短い場合の制御方法を説明するためのグラフである。図７および図８の横軸は、複数の溶接点１００に対して行われる溶接のうち、いずれの溶接点１００における溶接であるかを示している。図７および図８では、１０つの溶接点１００に対して溶接が行われる場合を示している。図７および図８の縦軸は、１点目から１０点目の溶接点１００まで順に実行される各溶接点１００の所要時間Ｔ１を示している。図７および図８では、所要時間Ｔ１の単位をミリ秒（ｍｓ）としている。なお、図７および図８では、基準時間ＴＳは３８．０ミリ秒としている。
A specific control method of the present embodiment will be described below, taking as an example the case where the stud member B is welded to a plurality of welding points 100 . FIG. 7 is a graph for explaining the control method when the required time T1 is longer than the reference time TS. Also, FIG. 8 is a graph for explaining the control method when the required time T1 is shorter than the reference time TS. The horizontal axis in FIGS. 7 and 8 indicates which
本実施形態では、複数の溶接点１００は、同一の母材Ｗのうちで異なる位置に存在する。複数の溶接点１００は、Ｎ以上（Ｎは２以上の整数）である。複数の溶接点１００への溶接は、１点目からＮ点目（本実施形態では１０点目）まで順に実行される。
In this embodiment, the plurality of
判定部４３は、制御の対象となる溶接が実行される前の時点において実行された複数の溶接点１００ごとの所要時間Ｔ１（過去ルーチン）を用いて、溶接点１００ごとに時間差Ｔ２が生じているか否かの判定を行う。動作制御部４５は、時間差Ｔ２が生じていると判定された場合、複数の溶接点１００ごとに、接近動作の開始時点を調整することで、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づける制御を実行する。本実施形態では、６点目から１０点目の溶接点１００を制御の対象とする。
The
判定部４３は、動作制御部４５による接近動作の開始時点の調整に際して、本ルーチンよりも前に溶接が実行された複数の溶接点１００ごとに取得された所要時間Ｔ１の平均時間を所要時間Ｔ１として用いる。つまり、平均時間は、１点目からＮ点目（Ｎは２以上の整数）の溶接点１００まで順に溶接が行われる場合に、１点前からＭ点前（ＭはＮよりも小さい整数）の溶接点１００までのそれぞれの所要時間Ｔ１を平均した時間である。この平均時間は、前述した過去ルーチンに相当する。図７および図８に示す例では、１点目から１０点目の溶接点１００まで順に溶接が行われる場合において、１点前から５点前の溶接点１００までのそれぞれの所要時間Ｔ１を平均した時間を平均時間として用いる。図７および図８では、動作制御部４５によって、接近動作の開始時点が調整された場合の各溶接点における所要時間Ｔ１の推移を本ルーチンとして二点鎖線で図示している。
When the
本実施形態では、取得部４１は、所要時間Ｔ１を複数の溶接点１００ごとに取得する。判定部４３は、平均時間と予め定められた基準時間ＴＳとの時間の差として平均時間差Ｄ１，Ｄ２を算出する。さらに、判定部４３は、平均時間差Ｄ１，Ｄ２を用いて時間差Ｔ２が生じているか否かを判定する。動作制御部４５は、制御の対象となる後の溶接点１００における接近動作の開始時点を平均時間差Ｄ１，Ｄ２を用いて早くしたり遅くしたりすることで調整する。具体的には、動作制御部４５は、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも長い場合には、後の溶接において、接近動作の開始時点を後述する第１平均時間差Ｄ１に応じて早く調整する。また、動作制御部４５は、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも短い場合には、接近動作の開始時点を後述する第２平均時間差Ｄ２に応じて遅く調整する。よって、本実施形態における所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけるための制御は、平均時間差Ｄ１、Ｄ２を後の溶接点１００における溶接時にフィードバックすることで、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づける補正制御である。
In this embodiment, the obtaining
まず、図７を参照しながら、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも長い場合の制御方法を説明する。図７では、補正制御を行っていない場合における所要時間Ｔ１の推移を、非補正状態として点線で示している。図７における非補正状態のグラフのうち、１点目から５点目までの溶接点１００に係る所要時間Ｔ１は、実測値を表している。また、図７における非補正状態のグラフのうち、６点目から１０点目までの溶接点１００に係る所要時間Ｔ１は、動作制御部４５による補正制御を行わない場合に想定される所要時間Ｔ１を表している。
First, referring to FIG. 7, a control method when the required time T1 is longer than the reference time TS will be described. In FIG. 7, the transition of the required time T1 when correction control is not performed is indicated by a dotted line as a non-correction state. In the non-corrected state graph in FIG. 7, the required time T1 related to the first to fifth welding points 100 represents an actual measurement value. Further, in the non-corrected state graph in FIG. 7, the required time T1 related to the welding points 100 from the sixth point to the tenth point is the expected required time T1 when the correction control by the
図７では、複数の溶接点１００ごとに取得された所要時間Ｔ１の平均時間を第１平均時間として示している。図７では、第１平均時間の推移を１点鎖線で示している。ここで言う、第１平均時間は、１点前の溶接点１００から５点前の溶接点１００までのそれぞれの所要時間Ｔ１を平均した時間である。また、第１平均時間差Ｄ１は、各溶接点１００における第１平均時間と基準時間ＴＳとの差である。
In FIG. 7, the average time of the required times T1 acquired for each of the plurality of welding points 100 is shown as the first average time. In FIG. 7, the transition of the first average time is indicated by a dashed-dotted line. The first average time referred to here is the time obtained by averaging the respective required times T1 from the
図７では、６点目以降の溶接点１００に対して、順に補正制御が実行される場合を図示している。例えば、６点目の溶接点１００に対しては、１点目から５点目の溶接点１００までの各所要時間Ｔ１に基づいて、第１平均時間と第１平均時間差Ｄ１とが判定部４３によって算出される。図７における１点目から５点目の溶接点１００までの第１平均時間は、４０．４ミリ秒である。よって、１点目から５点目の溶接点１００までの第１平均時間差Ｄ１は、２．４ミリ秒である。そこで、図７に示す例では、動作制御部４５は、６点目の溶接点１００における接近動作の開始時点を設定状態（所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳと一致する状態）における接近動作の開始時点よりも２．４ミリ秒だけ早く開始するように調整している。この補正制御により、６点目の溶接点１００における所要時間Ｔ１は４０．６ミリ秒となる。すなわち、補正制御によって、６点目の溶接点１００における所要時間Ｔ１は、補正制御が実行されない場合に想定される所要時間Ｔ１（非補正状態）と比べて、第１平均時間差Ｄ１、ここでは２．４ミリ秒だけ基準時間ＴＳに近づけることができる。なお、図７の６点目の溶接点１００における非補正状態の所要時間Ｔ１は、４３．０ミリ秒である。よって、図７の６点目の溶接点１００において矢印で示すように、非補正状態の所要時間Ｔ１に対して、本ルーチンの所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけることができる。
FIG. 7 illustrates a case where the correction control is sequentially executed for the welding points 100 after the sixth point. For example, for the
補正制御の対象が７点目の溶接点１００である場合は、２点目の溶接点１００から６点目の溶接点１００までの各所要時間Ｔ１を用いて第１平均時間差Ｄ１を算出してもよい。図７における本ルーチンのグラフに示すように、非補正状態における所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも長い場合に、補正制御を実行することで、後の溶接における所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけることができる。これにより、所要時間Ｔ１の変動が抑制される。
When the correction control target is the
次に、図８を参照しながら、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも短い場合の制御方法を説明する。図７と同様の部分については、適宜説明を省略する。図８における非補正状態は、図７と同義である。 Next, a control method when the required time T1 is shorter than the reference time TS will be described with reference to FIG. Description of the same parts as in FIG. 7 will be omitted as appropriate. The uncorrected state in FIG. 8 is synonymous with FIG.
図８では、複数の溶接点１００ごとに取得された所要時間Ｔ１の平均時間を第２平均時間として示している。図８では、第２平均時間の推移を１点鎖線で示している。ここで言う、第２平均時間は、１点前の溶接点１００から５点前の溶接点１００までのそれぞれの所要時間Ｔ１を平均した時間である。また、第２平均時間差Ｄ２は、第２平均時間と基準時間ＴＳとの差である。
In FIG. 8, the average time of the required times T1 acquired for each of the plurality of welding points 100 is shown as the second average time. In FIG. 8, the transition of the second average time is indicated by the dashed-dotted line. The second average time referred to here is the time obtained by averaging the respective required times T1 from the
図８では、６点目以降の溶接点１００に対して、順に補正制御が実行される場合を図示している。例えば、６点目の溶接点１００に対しては、１点目から５点目の溶接点１００までの各所要時間Ｔ１に基づいて、第２平均時間と第２平均時間差Ｄ２とが判定部４３によって算出される。図８における１点目から５点目の溶接点１００までの第２平均時間は、３５．８ミリ秒である。よって、１点目から５点目の溶接点１００までの第２平均時間差Ｄ２は、２．２ミリ秒である。そこで、図８に示す例では、動作制御部４５は、６点目の溶接点１００における接近動作の開始時点を２．２ミリ秒だけ遅く開始するように調整している。この補正制御により、６点目の溶接点１００における所要時間Ｔ１は３６．２ミリ秒となる。すなわち、補正制御によって、６点目の溶接点１００における所要時間Ｔ１は、補正制御が実行されない場合に想定される所要時間Ｔ１（非補正状態）と比べて、第２平均時間差Ｄ２、ここでは２．２ミリ秒だけ基準時間ＴＳに近づけることができる。なお、図８の６点目の溶接点１００における非補正状態の所要時間Ｔ１は、３４．０ミリ秒である。よって、図８の６点目の溶接点１００において矢印で示すように、非補正状態の所要時間Ｔ１に対して、本ルーチンの所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけることができる。
FIG. 8 illustrates a case where the correction control is sequentially executed for the welding points 100 after the sixth point. For example, for the
補正制御の対象が７点目の溶接点１００である場合は、２点目の溶接点１００から６点目の溶接点１００までの各所要時間Ｔ１を用いて第２平均時間差Ｄ２を算出してもよい。図８における本ルーチンのグラフで示すように、非補正状態における所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも短い場合においても、補正制御を実行することで、後の溶接における所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけることができる。これにより、所要時間Ｔ１の変動が抑制される。
When the correction control target is the
上記実施形態によれば、取得部４１は、接近動作の開始時点から、スタッド材Ｂと母材Ｗとが接触する接触時点までの所要時間Ｔ１を取得する。続いて、判定部４３は、取得部４１によって取得された所要時間Ｔ１と予め定められた基準時間ＴＳとの間に時間差Ｔ２が生じているか否かの判定を行う。時間差Ｔ２が生じていると判定された場合に、動作制御部４５は、時間差Ｔ２を低減するように、後の溶接における接近動作の開始時点を調整する。所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも長い場合には、後の溶接において、接近動作の開始時点を時間差Ｔ２に応じて早く調整する。これにより、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも長い場合に、時間差Ｔ２に応じて、接近動作の開始時点が調整されることで、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけることができる。また、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも短い場合には、後の溶接において、接近動作の開始時点を時間差Ｔ２に応じて遅く調整する。これにより、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも短い場合に、時間差Ｔ２に応じて、接近動作の開始時点が調整されることで、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけることができる。その結果、所要時間Ｔ１の変動が抑制される。
According to the above-described embodiment, the
また、上記実施形態によれば、時間差Ｔ２が生じていると判定された場合には、動作制御部４５は、時間差Ｔ２を低減するように、後の溶接における接近動作の開始時点を複数の溶接点１００ごとに調整する。これにより、時間差Ｔ２に応じて、複数の溶接点１００ごとに接近動作の開始時点を調整することで、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけることができる。
Further, according to the above-described embodiment, when it is determined that the time difference T2 has occurred, the
また、上記実施形態によれば、判定部４３は、複数の溶接点１００ごとの所要時間Ｔ１の平均時間と、基準時間ＴＳと、の差である平均時間差Ｄ１，Ｄ２を用いて、時間差Ｔ２が生じているか否かを判定する。これにより、複数の溶接点１００ごとの所要時間Ｔ１を考慮して、後の溶接における開始時点を調整できる。つまり、スタッドガン２を用いた溶接時の複数の溶接点１００における所要時間Ｔ１の傾向を加味した上で、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけることができる。また、複数の溶接点１００における所要時間Ｔ１の中央値となる平均時間を基準時間ＴＳに近づけることができる。例えば、複数の溶接点１００における所要時間Ｔ１のうちで、他の溶接点１００と比べて極端に差が見られた場合（以下、異常値）に有効である。この場合、判定部４３は、異常値のみに基づいて時間差Ｔ２を算出しないため、本ルーチンでの所要時間Ｔ１と基準時間ＴＳとの間で大きく時間差Ｔ２が生じる可能性を低減できる。
Further, according to the above embodiment, the
また、上記実施形態によれば、動作制御部４５は、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも長い場合には、後の溶接において、接近動作の開始時点を第１平均時間差Ｄ１に応じて早く調整することで、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づける。また、動作制御部４５は、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも短い場合には、後の溶接において、接近動作の開始時点を第２平均時間差Ｄ２に応じて遅く調整することで、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づける。これにより、判定部４３が平均時間差Ｄ１，Ｄ２を用いて時間差Ｔ２を算出する場合にも、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳに対して長い場合と短い場合との両者において、後の溶接における所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけることができる。
Further, according to the above embodiment, when the required time T1 is longer than the reference time TS, the
また、上記実施形態によれば、１点目からＮ点目（Ｎは２以上の整数）の溶接点１００まで順に溶接が行われる場合に、判定部４３は、１点前の溶接点１００からＭ点前（ＭはＮより小さい整数）の溶接点１００までのそれぞれの所要時間Ｔ１の平均時間と、基準時間ＴＳと、の差である平均時間差Ｄ１，Ｄ２を用いて時間差Ｔ２を判定する。これにより、使用期間の経過等によって、所要時間Ｔ１に変動が見られる場合にも、判定部４３は、任意の溶接点１００におけるデータを選択して過去ルーチンとし、この過去ルーチンを参照することで、時間差Ｔ２を算出できる。例えば、使用期間の経過に伴い、所要時間Ｔ１が使用開始時と比べて大きく変化が見られる場合、所要時間Ｔ１の傾向が異なる時期におけるデータを用いて平均時間を算出しても、実態に即していない場合が生じ得る。これに対して、本実施形態のように、判定部４３が過去ルーチンのうちで任意の溶接点１００の所要時間Ｔ１を用いて時間差Ｔ２を算出すれば、動作制御部４５は、直近のデータ等の所望のデータに基づいて後の溶接における接近動作の開始時点を調整できる。
Further, according to the above-described embodiment, when welding is performed in order from the first point to the N-th welding point 100 (N is an integer of 2 or more), the
なお、アークスタッド溶接装置１による所要時間Ｔ１の制御方法は、これに限られるものではない。例えば、複数の溶接点１００は、同一の母材Ｗのうちで１１点以上設けられてもよい。判定部４３は、例えば、任意の溶接点１００として１つ前の溶接点１００と３つ前の溶接点１００とのそれぞれの所要時間Ｔ１から平均時間差Ｄ１，Ｄ２を算出してもよい。また、時間差Ｔ２を算出する際に、平均時間を用いることは必須ではない。判定部４３は、例えば、５つの溶接点１００において溶接が行われる場合に、１つ前の溶接点１００における所要時間Ｔ１と基準時間ＴＳとの差を時間差Ｔ２としてもよい。
In addition, the control method of the required time T1 by the arc
Ｂ．第２実施形態：
本実施形態では、２以上の母材Ｗのそれぞれに対して、複数の溶接点１００にスタッド材Ｂを溶接する場合の所要時間Ｔ１の制御方法について説明する。本実施形態におけるアークスタッド溶接装置１の構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。また、本実施形態では、所要時間Ｔ１の制御方法が第１実施形態とは異なる。
B. Second embodiment:
In this embodiment, a method for controlling the required time T1 when welding the stud material B to a plurality of welding points 100 on each of two or more base materials W will be described. Since the configuration of the arc
図９は、２以上の母材Ｗにおける溶接点１００ごとの所要時間Ｔ１を示したグラフである。図９に示す例では、２以上の母材Ｗを識別するための号車番号を付している。本実施形態では、Ｐ号車の部品である第１の母材Ｗと、Ｐ＋１号車の部品である第２の母材Ｗと、Ｐ＋２号車の部品である第３の母材Ｗと、に対して、この順に溶接が実行される。第１～第３の母材Ｗは、同一の形状および同一の材質で構成される。第１～第３の母材Ｗは、例えば、複数の車両を製造する場合に、各車両に使用される同一部品である。
FIG. 9 is a graph showing the required time T1 for each
第１～第３の母材Ｗには、それぞれ１点目からＮ点目（Ｎは２以上の整数）の溶接点１００まで順に溶接が行われる。図９では、第１の母材Ｗ（Ｐ号車）に対して、１点目の溶接点１００から５点目の溶接点１００まで順に溶接が行われる。その後、第２の母材Ｗ（Ｐ＋１号車）に対して、１点目の溶接点１００から５点目の溶接点１００まで順に溶接が行われる。図９の横軸では、１点目の溶接点１００から５点目の溶接点１００までを時系列に沿って順に示している。また、図９の縦軸は、所要時間Ｔ１を示す。図９では、所要時間Ｔ１の単位をミリ秒（ｍｓ）としている。図９には、第１の母材Ｗにおける１点目から５点目までの各溶接点１００および第２の母材Ｗにおける１点目から５点目までの各溶接点１００の所要時間Ｔ１がそれぞれプロットされている。本実施形態では、第１の母材Ｗ（Ｐ号車）および第２の母材Ｗ（Ｐ＋１号車）の各溶接点１００における所要時間Ｔ１は、第３の母材Ｗ（Ｐ＋２号車）の各溶接点１００に対して溶接を行う場合における過去ルーチンに相当する。図９では、第１の母材Ｗおよび第２の母材Ｗにおける所要時間Ｔ１の推移を過去ルーチンとして点線で示している。
Welding is sequentially performed on the first to third base materials W from the first point to the Nth welding point 100 (N is an integer equal to or greater than 2). In FIG. 9, welding is sequentially performed from the
複数の溶接点１００のそれぞれは、２以上の母材Ｗのうちで対応する位置に形成される。本実施形態では、複数の溶接点１００のそれぞれは、２以上の母材Ｗのうちで同一の位置に形成されている。例えば、第１の母材Ｗ（Ｐ号車）におけるＱ点目（Ｑは１以上Ｎ以下の整数）の溶接点１００と、第２の母材Ｗ（Ｐ＋１号車）におけるＱ点目の溶接点１００と、第３の母材Ｗ（Ｐ＋２号車）におけるＱ点目の溶接点１００とは、各母材Ｗのうちで同一の位置に形成される。つまり、図９の第１の母材Ｗ（Ｐ号車）における３点目の溶接点１００と、第２の母材Ｗ（Ｐ＋１号車）における３点目の溶接点１００と、第３の母材Ｗ（Ｐ＋２号車）における３点目の溶接点１００とは同一の位置に形成される。
Each of the multiple welding points 100 is formed at a corresponding position in the two or more base materials W. As shown in FIG. In this embodiment, each of the plurality of welding points 100 is formed at the same position among two or more base materials W. As shown in FIG. For example, the Q-th (Q is an integer of 1 or more and N or less)
ここで、同一の形状および同一の材質で構成される第１～第３の母材Ｗに対して、各母材Ｗのうちで同一の位置に形成される溶接点１００に溶接を行う場合、所要時間Ｔ１について溶接点１００ごとに一定の傾向が見られる場合がある。例えば、図９では、第１の母材Ｗ（Ｐ号車）と第２の母材Ｗ（Ｐ＋１号車）との同一の位置に形成される溶接点１００における所要時間Ｔ１について、同様の傾向が見られる。同様の傾向とは、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも短い場合と、長い場合と、のいずれであるか、基準時間ＴＳに対する所要時間Ｔ１の差の大小などである。よって、同一の形状および同一の材質で構成される２以上の母材Ｗに対して、各母材Ｗのうちで同一の位置に形成される溶接点１００に溶接を行う場合、溶接点１００ごとの特性や傾向を考慮することが好ましい。そこで、本実施形態では、より好ましい所要時間Ｔ１の補正制御を実行する。
Here, when welding is performed at the
本実施形態では、取得部４１は、所要時間Ｔ１を複数の溶接点１００ごとに取得する。判定部４３は、動作制御部４５による接近動作の開始時点の調整に際して、２以上の母材Ｗにおいて溶接点１００ごとに取得された所要時間Ｔ１のうち、同一の位置に形成される溶接点１００の所要時間Ｔ１の平均時間としての第３平均時間を算出する。さらに、判定部４３は、第３平均時間と、基準時間ＴＳと、の差である第３平均時間差Ｄ３を用いて、時間差Ｔ２が生じているか否かを判定する。第３平均時間は、第１の母材Ｗ（Ｐ号車）と第２の母材Ｗ（Ｐ＋１号車）とのそれぞれに対して、１点目の溶接点１００からＮ点目（Ｎは２以上の整数）の溶接点１００までのそれぞれの所要時間Ｔ１のうち、同一の位置に形成される溶接点１００としてのＱ点目の溶接点１００における所要時間Ｔ１を平均した時間である。図９に示す例では、第１の母材Ｗ（Ｐ号車）のうちで３点目の溶接点１００における所要時間Ｔ１は、４７．０ミリ秒である。また、第２の母材Ｗ（Ｐ＋１号車）のうちで３点目の溶接点１００における所要時間Ｔ１は、４６．０ミリ秒である。よって、図９では、３点目の溶接点１００における第３平均時間は、４６．５ミリ秒である。なお、図９では、第３平均時間を三角形のプロットで示している。
In this embodiment, the obtaining
図９に示す例では、３点目の溶接点１００における第３平均時間差は４６．５ミリ秒、基準時間ＴＳは３８．０ミリ秒であるため、第３平均時間差Ｄ３は８．５ミリ秒である。図９では、３点目の溶接点１００において、第３平均時間は基準時間ＴＳに対して８．５ミリ秒だけ遅れている。
In the example shown in FIG. 9, the third average time difference at the
動作制御部４５は、順に溶接が行われる２以上の母材Ｗについて、後に溶接が行われる母材Ｗのうちで、第３平均時間を算出した溶接点１００と同一の位置に形成される溶接点１００に対するスタッドガン２の接近動作の開始時点を調整する。すなわち、過去ルーチンから算出したＱ点目の溶接点１００における第３平均時間差Ｄ３を、後に溶接が行われる母材ＷのＱ点目の溶接点１００に対して溶接を行う際の開始時点に反映させる。このとき、動作制御部４５は、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも長い場合には、後の溶接において、接近動作の開始時点を第３平均時間差Ｄ３に応じて早く調整する。また、動作制御部４５は、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも短い場合には、後の溶接において、接近動作の開始時点を第３平均時間差Ｄ３に応じて遅く調整する。
For two or more base materials W to be welded in order, the
図９に示す例では、第１の母材Ｗ（Ｐ号車）と第２の母材Ｗ（Ｐ＋１号車）との各所要時間Ｔ１から算出した３点目の溶接点１００における第３平均時間差は８．５ミリ秒である。また、図９に示す例では、第３平均時間は基準時間ＴＳよりも長い。よって、動作制御部４５は、後に溶接が行われる第３の母材Ｗ（Ｐ＋２号車）の３点目の溶接点１００に対して溶接を行う際に、接近動作を８．５ミリ秒だけ早く開始させる。なお、他の溶接点１００としての１点目、２点目、４点目、５点目の溶接点１００に対しても、同様の補正制御が行われる。
In the example shown in FIG. 9, the third average time difference at the
なお、複数の溶接点１００の形成位置は、これに限られるものではない。複数の溶接点１００のそれぞれは、２以上の母材Ｗのうちで対応する位置に形成されればよい。例えば、同一材質および同一形状を成す２以上の板状母材において、板状母材のうちで厚みが異なる場合を考える。この場合、複数の溶接点１００のそれぞれは、２以上の板状母材のうちで厚みが同程度の部分に形成すればよい。例えば、同一材質および同一形状を成す２以上の母材において、母材のうちで部分によって強度が異なる場合を考える。この場合、複数の溶接点１００のそれぞれは、２以上の母材のうちで強度が同程度の部分に形成すればよい。このように、複数の溶接点１００のそれぞれは、２以上の母材Ｗのうちで対応する位置に形成されればよい。
In addition, the formation position of
上記実施形態によれば、取得部４１は、２以上の母材Ｗにおいて、複数の溶接点１００ごとに所要時間Ｔ１を取得する。続いて、判定部４３は、２以上の母材Ｗにおいて複数の溶接点１００ごとに取得された所要時間Ｔ１のうち、対応する位置に形成される溶接点１００の所要時間Ｔ１の平均時間（第３平均時間）を算出する。さらに、判定部４３は、第３平均時間と、基準時間ＴＳと、の差である第３平均時間差Ｄ３を用いて、時間差Ｔ２が生じているか否かを判定する。動作制御部４５は、順に溶接が行われる複数の母材Ｗについて、後に溶接が行われる母材Ｗのうちで、平均時間としての第３平均時間を算出した溶接点１００と対応する位置に形成される溶接点１００に対する接近動作の開始時点を調整する。具体的には、動作制御部４５は、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも長い場合、後の溶接において、接近動作の開始時点を第３平均時間差Ｄ３に応じて早く調整する。動作制御部４５は、所要時間Ｔ１が基準時間ＴＳよりも短い場合、後の溶接において、接近動作の開始時点を第３平均時間差Ｄ３に応じて遅く調整する。これにより、アークスタッド溶接装置１を用いた溶接では、溶接点１００ごとの特性や傾向を考慮した上で、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけることができる。その結果、所要時間Ｔ１の変動が抑制される。
According to the above embodiment, the acquiring
なお、順に溶接が行われる母材Ｗの数および溶接点１００の数は、これに限られるものではない。例えば、順に溶接が行われる母材Ｗの数は、５０つであってもよい。この場合、判定部４３は、５０つ目の母材Ｗに対する溶接において、１つ目の母材Ｗから４９つ目の母材Ｗまでの各溶接点１００の所要時間Ｔ１を用いて第３平均時間差Ｄ３を算出してもよい。また、判定部４３は、１つ前の母材Ｗから任意の数、例えば、５つ前の母材Ｗまでの各溶接点１００の所要時間Ｔ１を用いて第３平均時間差Ｄ３を算出してもよい。また、判定部４３によって時間差Ｔ２を算出する際に、平均時間を用いることは必須ではない。例えば、５つの母材Ｗのそれぞれに対して、対応する位置に形成される１つの溶接点に溶接する場合を考える。この場合、判定部４３は、５つ目の母材Ｗに溶接を行うときに、３つ目の母材Ｗにおける所要時間Ｔ１のみを用いて時間差Ｔ２を算出してもよい。
The number of base materials W and the number of
以上で示した全実施形態によれば、アークスタッド溶接の対象となる母材Ｗが単一の場合と、複数の場合と、の両者において、動作制御部４５が接近動作の開始時点を調整することで、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけることができる。よって、溶接の対象となる母材Ｗの数によらず、所要時間Ｔ１を基準時間ＴＳに近づけることができる。
According to all the embodiments described above, the
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 scope of the present disclosure. For example, the technical features of the embodiments corresponding to the technical features in each form described in the outline of the invention are used to solve some or all of the above problems, or Alternatively, replacements and combinations can be made as appropriate to achieve all. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.
１…アークスタッド溶接装置、２…スタッドガン、２ａ…一端、２ｂ…他端、３…ロボット、４…制御装置、６…ボルトフィーダ、７…電源装置、９…母材支持台、１１…センサ、２０…ケース、２１…ガンコイル、２２…固定磁極部材、２３…シリンダ、２４…可動磁極部材、２５…付勢部材、２７…チャック、２９…母材押さえ、２９ａ…接触面、３０…アーム、３５…基台、３７…スタッドガン支持部、４０…ＣＰＵ、４１…取得部、４３…判定部、４５…動作制御部、４７…記憶部、１００…溶接点、２４１…ヘッド、２４２…ロッド、２４３…テール、２７１…把持部、Ａ…アーク、Ｂ…スタッド材、Ｂ１…頭部、Ｂ２…軸部、Ｂ３…突出部、Ｂａ…基端、Ｂｂ…先端、Ｄ１…第１平均時間差、Ｄ２…第２平均時間差、Ｄ３…第３平均時間差、Ｆ…設置面、Ｌ…離間距離、Ｓ…摺動領域、Ｔ…溶接時間、Ｔ１…所要時間、Ｔ２…時間差、ＴＳ…基準時間、Ｗ…母材、ＷＳ…溶接面
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記スタッド材を把持するスタッドガンであって、溶接を開始した後に、前記母材から前記スタッド材を離間させる離間動作と、前記離間動作の後に、前記母材に対して前記スタッド材を接近させる接近動作と、を複数の溶接点ごとに実行するスタッドガンと、
前記接近動作の開始時点から、前記スタッド材と前記母材とが接触する接触時点までの所要時間を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された前記所要時間と、予め定められた基準時間と、の間に時間差が生じているか否かの判定を行う判定部と、
前記スタッドガンの前記接近動作と前記離間動作とを制御する動作制御部と、を備え、
前記動作制御部は、前記時間差が生じていると判定された場合に、前記時間差を低減するように、後の溶接における前記開始時点を調整することによって、前記所要時間を制御する、アークスタッド溶接装置。 An arc stud welding device for welding by generating an arc between a base material and a stud material,
A stud gun for gripping the stud material, wherein after welding is started, a separating operation for separating the stud material from the base material, and after the separating operation, the stud material is brought closer to the base material. a stud gun that performs an approach motion at each of a plurality of weld points;
an acquisition unit that acquires a required time from the start of the approaching motion to the contact point of contact between the stud material and the base material;
a determination unit that determines whether or not there is a time difference between the required time acquired by the acquisition unit and a predetermined reference time;
an operation control unit that controls the approaching operation and the separating operation of the stud gun;
The operation control unit controls the required time by adjusting the start point in the subsequent welding so as to reduce the time difference when it is determined that the time difference occurs. Device.
前記動作制御部は、前記所要時間が前記基準時間よりも長い場合には、前記開始時点を前記時間差に応じて早く調整することで前記所要時間を制御する、アークスタッド溶接装置。 The arc stud welding device according to claim 1,
The arc stud welding apparatus, wherein, when the required time is longer than the reference time, the operation control unit controls the required time by adjusting the start point earlier according to the time difference.
前記動作制御部は、前記所要時間が前記基準時間よりも短い場合には、前記開始時点を前記時間差に応じて遅く調整することで前記所要時間を制御する、アークスタッド溶接装置。 The arc stud welding device according to claim 1 or 2,
The arc stud welding apparatus, wherein, when the required time is shorter than the reference time, the operation control unit controls the required time by adjusting the start time later according to the time difference.
前記複数の溶接点は、同一の前記母材のうちで異なる位置にあり、
前記取得部は、前記所要時間を前記複数の溶接点ごとに取得し、
前記判定部は、前記複数の溶接点ごとに前記判定を行い、
前記動作制御部は、前記複数の溶接点ごとに、前記所要時間を制御する、アークスタッド溶接装置。 The arc stud welding device according to any one of claims 1 to 3,
The plurality of welding points are at different positions in the same base material,
The acquisition unit acquires the required time for each of the plurality of welding points,
The determination unit performs the determination for each of the plurality of welding points,
The arc stud welding device, wherein the operation control unit controls the required time for each of the plurality of welding points.
前記判定部は、前記複数の溶接点ごとの前記所要時間の平均時間と、前記基準時間と、の差である平均時間差を用いて前記判定を行い、
前記動作制御部は、前記平均時間差を低減するように、後の溶接における前記開始時点を調整する、アークスタッド溶接装置。 The arc stud welding device according to claim 4,
The determination unit performs the determination using an average time difference, which is a difference between the average time required for each of the plurality of welding points and the reference time,
The arc stud welding apparatus, wherein the motion control unit adjusts the start time point in subsequent welds to reduce the average time difference.
前記複数の溶接点はＮ以上（Ｎは２以上の整数）であり、
前記複数の溶接点への前記溶接は１点目からＮ点目まで順に実行され、
前記判定部は、１点前の前記溶接点からＭ点前（ＭはＮよりも小さい整数）の前記溶接点までの前記複数の溶接点ごとの前記所要時間の平均時間と、前記基準時間と、の差を前記平均時間差として用いる、アークスタッド溶接装置。 The arc stud welding device according to claim 5,
The plurality of welding points is N or more (N is an integer of 2 or more),
The welding to the plurality of welding points is sequentially performed from the 1st point to the Nth point,
The judging unit determines an average time of the required time for each of the plurality of welding points from the welding point one point before to the welding point M points before (M is an integer smaller than N), and the reference time. , as the average time difference.
前記母材の数は２以上であり、
前記複数の溶接点のそれぞれは、前記２以上の母材のうちで対応する位置に形成され、
前記取得部は、前記所要時間を前記複数の溶接点ごとに取得し、
前記判定部は、前記複数の溶接点ごとに前記判定を行い、
前記動作制御部は、前記複数の溶接点ごとに、前記所要時間を制御する、アークスタッド溶接装置。 The arc stud welding device according to any one of claims 1 to 3,
The number of base materials is 2 or more,
Each of the plurality of welding points is formed at a corresponding position in the two or more base materials,
The acquisition unit acquires the required time for each of the plurality of welding points,
The determination unit performs the determination for each of the plurality of welding points,
The arc stud welding device, wherein the operation control unit controls the required time for each of the plurality of welding points.
前記判定部は、前記複数の溶接点ごとの前記所要時間の平均時間と、前記基準時間と、の差である平均時間差を用いて前記判定を行い、
前記動作制御部は、前記平均時間差を低減するように、後の溶接における前記開始時点を調整する、アークスタッド溶接装置。 The arc stud welding device according to claim 7,
The determination unit performs the determination using an average time difference, which is a difference between the average time required for each of the plurality of welding points and the reference time,
The arc stud welding apparatus, wherein the motion control unit adjusts the start time point in subsequent welds to reduce the average time difference.
さらに、前記母材を押さえるための母材押さえを備える、アークスタッド溶接装置。 The arc stud welding device according to any one of claims 1 to 8,
An arc stud welding apparatus further comprising a base material holder for holding down the base material.
前記スタッド材を把持するスタッドガンによって、溶接を開始した後に、前記母材から前記スタッド材を離間させる離間工程と、
前記離間工程の後に、前記母材に対して前記スタッド材を接近させる接近工程と、を複数の溶接点ごとに実行し、さらに、
前記接近工程を開始した開始時点から、前記スタッド材と前記母材とが接触する接触時点までの所要時間を取得する取得工程と、
前記取得工程によって取得された前記所要時間と、予め定められた基準時間と、の間に時間差が生じているか否かの判定を行う判定工程と、を備え、
前記接近工程は、前記時間差が生じていると判定された場合に、前記時間差を低減するように、後の溶接における前記開始時点を調整することによって、前記所要時間を制御する工程を含む、アークスタッド溶接方法。 An arc stud welding method for welding by generating an arc between a base material and a stud material,
A separating step of separating the stud material from the base material after welding is started by a stud gun that grips the stud material;
After the separating step, an approaching step of approaching the stud material to the base material is performed for each of a plurality of welding points, and
an acquiring step of acquiring a required time from the start of the approaching step to the contact point of contact between the stud and the base material;
a determination step of determining whether or not there is a time difference between the required time acquired by the acquisition step and a predetermined reference time;
said approaching step includes controlling said duration by adjusting said starting point in a subsequent weld to reduce said time lag if said time lag is determined to occur. Stud welding method.
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