JP3761498B2 - Spot welding automatic assembly method for galvanized steel sheet - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車、家電品等の分野において、少なくとも２枚の鋼板からなる接合しようとする各部材の板間に亜鉛めっき層を介してスポット溶接することにより、これらの部材を構造物として組付ける亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、家電品等の分野における亜鉛めっき鋼板の使用は益々増加しつつあるが、この亜鉛めっき鋼板のスポット溶接については、当初からスポット溶接機の溶接電極の劣化という問題が指摘されてきた。亜鉛めっき鋼板のスポット溶接では、裸（非めっき）鋼板のスポット溶接に比べて、高い溶接電流値と長い溶接時間（通電時間）とを必要とし、溶接電極の劣化、すなわち溶接電極の変形や亜鉛との合金化を促進してしまう。溶接電極が劣化すると、溶接結果が不安定となり、ついにはナゲットが得られなくなる。したがって、頻繁に新しい溶接電極と交換する必要を生じ、生産ラインの稼働率の低下を招来する。
【０００３】
ここで、溶接電極の早期劣化については、各接合面間の電気抵抗値が小さいことが主原因として考えられる。この点に注目し、出願人らは、接合しようとする亜鉛めっき鋼板の各接合面間に抵抗増大物質を配置し、もって各接合面間の電気抵抗値を高めてスポット溶接する試みを最近提案した（特開昭６４−６２２８４号公報、特開昭６４−６２２８６号公報、特公平５−８５２６９号公報、United State Patent,Patent Number:4,922,075、United State Patent,Patent Number:5,075,531 ）。これにより得られた結果は、亜鉛めっき鋼板の溶接性を極めて向上させるものであった。すなわち、この溶接法では、接合のための消費エネルギーが少ないことから、電力費の低減、爆飛（スパッタ）や溶接歪の低減及び圧痕が小さくてバリが発生しないという効果が得られるとともに、各溶接電極の溶着が起こりにくく、スポット溶接機の小型化を可能とする。
【０００４】
一方、亜鉛めっき鋼板のスポット溶接についての今一つの問題点は、品質管理が難しい点である。この点、現在用いられている溶接モニターとしては、溶接電流、電極間電圧あるいは電極間抵抗の監視装置がある。また、溶接部の非破壊検査法としては、いくつかの方法が提案され、さらにはタガネによる剥離検査が広く実施されている。
【０００５】
さらに一方、近年、自動車等の組付けに関し、接着と溶接とを併用したウェルドボンディング（weld-bonding）が注目されるようになり、徐々にその適用範囲を広げている。従来のスポット溶接は点接合であるが、ウェルドボンディングは面接合となることから、接合強度及び剛性が向上し、従って車体の軽量化に有効とされ、さらには振動・衝撃特性に優れ、騒音の低減、シール性の確保等、利点が多いとされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、各接合面間に抵抗増大物質を配置してスポット溶接する溶接法では、実験室的又は打点数が比較的少ない場合はともかくとして、自動車等のように、多種の亜鉛めっき鋼板を使用し、複雑な形状のものを短時間に多数打点する場合には、非能率的であり、生産性が低くなる懸念がある。
【０００７】
すなわち、この溶接法では、抵抗増大物質を各接合面上の定位置に正確に配置し、抵抗増大物質の真上を溶接電極で挟んで通電する必要がある一方、接合面間にある抵抗増大物質を外から確認することができない。さらに、この溶接法では、抵抗増大物質の存在により各接合面の接触状態を良好に確保しにくく、特に溶接電極が劣化したとき等には通電が不安定化する傾向がある。これらはいずれも生産性の低下につながる虞れがあり、顕著な溶接性の改善にもかかわらず、この溶接法を大量生産方式で実用化することが困難であった。
【０００８】
一方、品質管理の点では、スポット溶接は自動車の車体等の組付け工程において、極めて多用され、スポット溶接の良否が車体等の品質を決定するとさえ言われている。例えば、自動車の車体は、６００〜８００点の部品で構成されるが、これらの部品のほとんどがスポット溶接によって組み立てられ、打点数は１台当たり３０００〜５０００点の多きに達する。そして、製造工程では、種々の要因により、溶接不良の発生は避けられないのが現状である。亜鉛めっき鋼板の溶接部の品質に関しては、ナゲットの形状を始め、圧痕、チリ、割れ、ピット等が規定されているが、実用上はナゲット径の確保が最も重要とされる。ナゲット径の不足は、溶接電極及びケーブルの劣化、溶接電源の変動等による電流値の低下、各接合面間の合い不良等に起因する。溶接電源の変動は、複数のスポット溶接機の同時通電、他工場の電力使用状況、昼夜の違い等に起因する。そして、亜鉛めっき鋼板ではスポット溶接の適正電流値の範囲が狭く、僅かな電流値の変化によっても簡単にナゲットが得られなくなる。ここに、亜鉛めっき鋼板のスポット溶接において特に品質管理が重視される理由がある。
【０００９】
この点、上記従来の溶接条件の監視装置では、裸鋼板の場合と異なり、亜鉛めっき鋼板については信頼性に乏しく、結果として誤った判定に導き、あるいは単に不都合の発生を知らせ、溶接ラインを停止するに止まる場合も多い。このため、今日の課題である”無人運転でどれだけ長い時間連続して生産ラインを稼動させ得るか”という点では甚だ不十分である。また、上記タガネによる剥離検査法は、抜き取り検査が原則であり、不良が発見されると、それ以前の全製品に対して遡って検査し、手直しするという処置が取られ、検査に要する労務費、製品廃却費等は膨大な額にのぼっている。
【００１０】
かかる状況下、品質は工程内で保証されるのが理想であり、全溶接部を打点と同時にチェックできるモニタの開発が待望されている。
さらに一方、従来のウェルドボンディングにおいても、溶接は通常の場合とほぼ同様の溶接条件の下に行われるため、前述した亜鉛めっき鋼板のスポット溶接で現れる諸問題、すなわち溶接電極の劣化等に起因する不都合がそのまま依然として残されている。
【００１１】
本発明の第１の課題は、抵抗増大物質を用いて行う亜鉛めっき鋼板のスポット溶接の非能率的な点を改善し、大量生産方式下において、優れた溶接性と高い生産性とを維持することにある。
本発明の第２の課題は、従来技術にみられる溶接部の品質管理上の困難性を解決し、大量生産方式下において、全溶接部を打点と同時にチェックして工程内品質保証を行うとともに、更に溶接品質についての不具合の発生を事前に察知することにより、事前にその解消をはかることにある。
本発明の第３の課題は、第１、２の課題の解決に併せて、大量生産方式下において、溶接部にシール又は接着機能を付与し、シール性の確保、剛性の向上等、付加価値の高い溶接部をコストアップを伴うことなく形成することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、少なくとも２枚の鋼板からなる接合しようとする各部材の板間に亜鉛めっき層を介してスポット溶接することにより、これらの部材を構造物として組付ける亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法であって、
治具に上記部材の一方を固定する固定工程と、
固定された該部材の接合面上の定位置に該接合面間に間隙を確保する機能を有する抵抗増大物質を配置する配置工程と、
配置された該抵抗増大物質を挟み、該部材の該接合面とこれに組付けられる他方の上記部材の接合面とを重ね合わせ該接合面間に間隙を確保する重合工程と、
スポット溶接機の一対の溶接電極で該抵抗増大物質を含む接合部を加圧する加圧工程と、
該各溶接電極間に設定された溶接電流を通電する通電工程と、
通電時間内における該各溶接電極間の電極間抵抗値である電気特性を検出する検出工程と、
前記電極間抵抗値は電極間電圧及び電極間電流から算出されると共に、該電極間抵抗値から抵抗値変化特性を算出する算出工程と、
前記抵抗値変化特性は電極間抵抗値の最大値と最小値との差から求まる該電極間抵抗値の低下量及び電極間抵抗値の変化を示すパターンからなり、該電極間抵抗値の変化パターンは電極間抵抗値の単調減少、凸型、凹型及び単調増加の各パターンを含み、予め設定した基準と検出された該電気特性としての前記抵抗値変化特性とを比較し、ナゲットの成否を判定する第１判定工程と、
を有し、前記抵抗増大物質は、粘稠物に粒体を混入したものであり、該粒体は、前記重合工程において、接合すべき鋼板の各接合面間に間隙を確保する機能を有すると共に、該粘稠物は時効又は加熱により発泡し又は接着力が増大するものであり、該加圧工程において、接合すべき両部材は間隙の一部を残留させて一部接触し、該電極間抵抗値は低く保たれており、前記抵抗増大物質による前記電極間抵抗値の実質的増大は通電工程中に起こることを特徴とする。
【００１５】
（２）請求項２の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項１記載の方法において、第１判定工程の否なる判定により、溶接条件を変更してナゲットの形成を補完する第１補完工程を有することを特徴とする。
（３）請求項３の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項２記載の方法において、第１補完工程後に、予め設定した基準と再度検出された電気特性とを比較し、ナゲットの成否を再度判定する第２判定工程を有することを特徴とする。
【００１６】
（４）請求項４の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項１、２又は３記載の方法において、第１判定工程又は第２判定工程の判定結果を記録する判定結果記録工程を有することを特徴とする。
（５）請求項５の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項１、２、３又は４記載の方法において、同一の溶接電極による連続打点中、電気特性を連続的に記録する連続記録工程を有することを特徴とする。
【００１７】
（６）請求項６の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項４又は５記載の方法において、判定結果記録工程又は連続記録工程の記録により充分なナゲットが得られなくなるまでの電極寿命を推定する推定工程を有することを特徴とする。
（７）請求項７の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項６記載の方法において、推定工程の推定値が予め設定した基準に達したとき、以後の溶接条件を変更する適応制御工程を有することを特徴とする。
【００１８】
（８）請求項８の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項４記載の方法において、判定結果記録工程の記録により又は一連の工程中の不測の事態により所定のナゲットが形成されなかった場合、ナゲットの形成を達成する第２補完工程を有することを特徴とする。
（９）請求項９の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項１記載の方法において、固定工程及び／又は重合工程の前に部材を固定位置又は重合位置に搬送する搬送工程を有することを特徴とする。
【００１９】
（１０）請求項１０の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載の方法において、各工程を結ぶ生産ライン全体をホストコンピュータで一括統合管理することを特徴とする。
（１１）請求項１１の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項３記載の方法において、第２判定工程は、予め設定した基準と抵抗値変化特性とを比較することを特徴とする。
【００２２】
（１２）請求項１２の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項２又は３記載の方法において、第１補完工程における溶接条件の変更は通電時間の延長であることを特徴とする。
（１３）請求項１３の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項２又は３記載の方法において、第２補完工程は別に設けたバックアップシステムにより行うことを特徴とする。
【００２３】
（１４）請求項１４の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項６記載の方法において、推定工程は、連続打点中、予め設定した基準と抵抗値変化特性とを比較することにより行うことを特徴とする。
（１５）請求項１５の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項６又は７記載の方法において、推定工程は、連続打点中、予め設定した基準と不規則通電の頻度とを比較することにより行うことを特徴とする。
（１６）請求項１６の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項６記載の方法において、推定工程では、連続打点中、予め設定した基準と打点数列の一定区間内における補完の頻度とを比較することにより行うことを特徴とする。
【００２４】
（１７）請求項１７の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項６記載の方法において、電極寿命の推定は、各打点に対する通電時の電極間抵抗値の最大値と最小値との差から求まる抵抗値の低下量が予め定めた値以下のものについて自動的にナゲットの補完を行いながら打点を続行する連続打点において、打点数列の一定区間内における補完の頻度が予め定めた一定値に達したときの打点数をもって行うことを特徴とする。
（１８）請求項１８の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項６記載の方法において、電極寿命の推定は、各打点に対する通電時の電極間抵抗値の変化を示す複数のパターンを予め定め、選択された所定形状のパターンのものについてナゲットの補完を行いながら打点を続行する連続打点において、打点数列の一定区間内における補完の頻度が予め定めた一定値に達したときの打点数をもって行うことを特徴とする。
【００２５】
（１９）請求項１９の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項７記載の方法において、適応制御工程における溶接条件の変更は溶接電流値の増大であることを特徴とする。
（２０）請求項２０の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項７記載の方法において、適応制御工程における溶接条件の変更は通電時間の延長であることを特徴とする。
（２１）請求項２１の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項７記載の方法において、適応制御工程における溶接条件の変更は加圧力の増大であることを特徴とする。
【００２６】
（２２）請求項２２の亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法は、請求項７記載の方法において、適応制御工程における溶接条件の変更は溶接電極の自動研磨であることを特徴とする。
【００２８】
この研究では、まず本システムに適した抵抗増大物質の開発を試みた。本願発明の請求項１に記載の発明に使用する抵抗増大物質は重合工程で接合面間に間隙を確保するものであり、加圧工程で溶接すべき亜鉛めっき鋼板を接合面間で接触させるとともに、該加圧工程において電極間抵抗値を低く保つ役割をするものである。抵抗増大物質を各接合面間に配置して行うスポット溶接法は、その優れた溶接法にもかかわらず、実用化、特に大量生産方式下での実用化が進んでいない。その主な理由は、抵抗増大物質を工業的に能率よく各接合面間に配置することが困難視されて来たことによる。したがって、本研究では、各接合面間への配置が容易な抵抗増大物質の開発を考えた。具体的には、粘稠物にスペーサ、例えばアルミナ粉末を混入し、これを自動塗布機を用いて接合面上の定位置に必要量を適時に送給し、配置するというものである。
【００２９】
一方、本システムで用いる抵抗増大物質は、第２の課題すなわち工程内品質保証と適応制御による連続自動運転とを達成するため、溶接性に優れ、このため長時間にわたる安定した打点が可能であり、かつ抵抗増大の効果が大きくなくてはならない。抵抗増大の効果が大きいことがナゲットの形成に伴う電極間抵抗値の低下量を大きくし、したがってナゲットの成否を正確に判断できると考えられる。
【００３０】
さらに、本システムで用いる抵抗増大物質は、第３の課題である溶接部に接着効果を付与するため、第１、２の課題を満足する適切な接着剤を選定するのは勿論のこと、抵抗増大物質の混入によって接着力又はシール機能の低下等が起こらないものでなくてはならない。
これらの諸点を考慮しながら、本システムとして好適な抵抗増大物質を求めて、実験的に研究・開発を進めた。
【００３１】
本研究において、さらに加えて特筆すべきは、本システムに組み込まれる検出工程、算出工程、ナゲットの成否を判定する工程、連続記録工程、推定工程及び適応制御工程からなる適応制御システムである。この適応制御システムでは、大量生産方式下での連続打点中に起きる溶接電極間の電気特性の変化に注目する。電気特性の変化としては、例えば電気抵抗値、つまり電極間抵抗値の変化が考えられる。
【００３２】
すなわち、検出工程において、溶接電流の通電時間内における溶接電極間の電気特性を検出する。そして、算出工程において、検出された電気特性から電極間抵抗値を算出するとともに、電極間抵抗値から抵抗値変化特性を算出し、この算出結果から、第１、２判定工程において工程内品質保証を確実にする。また、連続記録工程において、電気特性、電極間抵抗値及び抵抗値変化特性の少なくとも一種の変化を連続打点中、詳細に記録する。推定工程では、記録されたデータを分析して、その結果から溶接電極の劣化に伴ってナゲットの不形成が始まることを予め察知する。そして、適応制御工程により溶接条件を変更する。適応制御工程における溶接条件の変更は、溶接電極の研磨、加圧力の増大、通電時間の延長又は／及び設定電流値の増大が挙げられる。これらの制御を自動的に行うことにより、連続打点による高い生産性の維持と健全なナゲットの確保とを可能とする。
【００３３】
ここで、電極間抵抗値は、溶接電極と接合すべき母材間の接触抵抗、各母材の各接合面間の板間抵抗及び各母材の固有抵抗によって構成され、生産ラインで溶接中に計測可能な量であるが、ナゲットの形成に関しては、亜鉛めっき鋼板の場合、何の情報も与えないというのが従来の定説となっていた。すなわち、ナゲットの形成に伴って板間抵抗は消滅するのであるが、通常の溶接法では通電時間が長い（厚さ０．８ｍｍの亜鉛めっき鋼板２枚合わせの場合は約１０サイクルの通電時間を必要とする）ため、この間に母材の温度上昇があり、これに伴って母材の固有抵抗が増大し、両者が合算されて現れる電極間抵抗値の変化は必ずしもナゲットの成否を忠実には示さない。
【００３４】
一方、各接合面間に抵抗増大物質を塗布して行う本システムでは、板間抵抗値そのものが高く、また通電時間が短い（約３サイクル）ため、この間の母材の温度上昇も少ない。したがって、本システムでは、ナゲットの形成に伴う板間抵抗値の消滅をより効果的に検出できる可能性がある。これが可能となれば、板間抵抗値の変化を詳細に検討することができ、これによってナゲットの成否だけでなく、連続打点中の溶接電極の劣化に伴うナゲットの不形成を予知できることとなり、今日の要望に沿う適応制御の開発が可能となる。
【００３５】
ところで、亜鉛めっき鋼板の電極間抵抗値の変化については、影響する因子が多い。すなわち、亜鉛めっき鋼板では、溶接電流の通電が始まると、溶接電極と亜鉛めっき鋼板との間又は亜鉛めっき鋼板の各接合面間にある亜鉛が、その融点が低いので、まず溶融する。
接合面についてみれば、溶融した亜鉛は気化・膨張してナゲットの形成される領域から外部に排除される。次いで、接合面の温度が他に優先して高くなり、溶融、混合し、ナゲットが形成される。ナゲットが形成されると、板間抵抗値は消滅する。
【００３６】
溶接電極と亜鉛めっき鋼板との間では、亜鉛の一部が溶融し、銅ないしは銅合金からなる溶接電極の材料との合金化が起こり、溶接電極が徐々に劣化する。
一方、亜鉛めっき鋼板では、その固有抵抗のため、通電時間内には引き続き昇温する。
これらの現象は溶接条件によって進行の度合いがそれぞれ異なるわけであり、それに伴って電極間抵抗値も複雑に変化する。溶接電流の通電時間内において、電極間抵抗値の変化特性に関与すると見られる具体的な要因としては次のことが考えられる。
【００３７】
１．溶接電極の劣化
例えば、溶接電極が劣化すれば、溶接電極と亜鉛めっき鋼板との合いが悪くなり、溶接電極と母材との間の抵抗値が変わり、ひいては発熱状況が変化し、それによって亜鉛の溶融・気化の状況も変わってくる。亜鉛が溶融すると、抵抗値は大幅に低下する。これらは相互に影響し合って電極間抵抗値の変化を複雑にする。
【００３８】
一方、接合面間では、溶接電極の劣化によって、溶接電流の電流密度が低下し、接合面の昇温が遅れる。
２．接合しようとする亜鉛めっき鋼板の状況
プレス加工品が多いワーク（生産ラインを流れている部材）では、各接合面の合わせの問題がある。合わせが十分でないと、接触面積が小さくなる。このため、板間抵抗値が高く、溶接電流の不通電・不規則通電の原因となる。また、溶接電流が局部的に流れるため、ナゲット径が不十分となったり、爆飛も起こりやすい。
【００３９】
３．母材又はめっき層の材質と厚さ
母材又はめっき層が厚ければ、昇温が遅れ、電極間抵抗値が異なって現れる。
４．亜鉛めっき鋼板の重ね枚数
３枚以上の亜鉛めっき鋼板を重ね打ちする場合は、２つ以上の接合面でそれぞれ時間的に異なってナゲットが形成され、電極間抵抗値も変化する。
【００４０】
５．溶接電流
溶接電流の設定電流値が低い場合と高い場合とでは、通電中の電極間抵抗値も異なって現れる。
以上のように、亜鉛めっき鋼板の電極間抵抗値の変化については、影響する因子が多い。このため、多様な部材からなる工業製品の製造、特に大量生産方式による製造にあたっては、個々のケースについて、ナゲット径と電極間抵抗値の変化をより的確に関連付ける必要がある。
（実験例）
本システムの研究にあたっては、まず本システムに好適な抵抗増大物質を開発し、次いで一例として自動車車体の組立ラインへの適用を考え、予め実際の生産ラインを流れている組付けようとするパネルと同じ板合わせの短冊形試験片についての定置式溶接機による溶接試験を行い、次いでワークを用いてガントラ付ロボットによる溶接試験を行うことにより、板合わせの異なる個々のケースについて、電極間抵抗値の変化とナゲットの成否との関係を明らかにした。
【００４１】
〔溶接条件の選定〕
スポット溶接における溶接条件は、通電時間、溶接電流値、加圧力がある。抵抗増大物質を用いて行う溶接法の特長を生かすためには通電時間はなるべく短いことが望ましい。本実験では特にことわりのない限り３サイクル（６０Ｈｚ）の通電時間をもって原則とした。
【００４２】
溶接電流値は３サイクルの通電時間で十分なナゲットの得られる値を個々の部材の組合せについて求め、これをもって基準とした。
本システムによる溶接は各接合面間に抵抗増大物質を配した後、加圧して、母材の一部接触を確保して行われるが、ともすれば抵抗増大物質の存在により、十分な母材の接触が得られず、そのため不規則通電さらには不通電を起こすことがある。このことは歪みを持つワークの接合面において特に厄介な問題となる。
【００４３】
加圧力を増せばこの問題は解消する方向にあるが、加圧力が大きくなると電極間抵抗値が小さくなり、十分なナゲットを形成するためには大電流を必要とし、溶接電極の劣化を早める。
図１は、一例として自動車ボデーを構成する板合わせのうち、ダッシュパネル（合金化溶融亜鉛めっき鋼板、ｔ：０．６５ｍｍ、目付量：４５／４５（両面とも１ｍ2当たり４５ｇのめっき付着量。以下同様。））とカウルインナパネル（合金化溶融亜鉛めっき鋼板、ｔ：０．５５ｍｍ、目付量：４５／４５）とカウルアウタパネル（合金化溶融亜鉛めっき鋼板、ｔ：０．６ｍｍ、目付量：４５／４５）との３枚からなる板合わせについて、ワークを用いて加圧力と各母材間の接触面積との関係、及び加圧力と電極間抵抗値との関係を示した。用いた抵抗増大物質は、本研究で開発した構造用接着剤に平均粒径１００μｍのアルミナ粉末を１５重量％（以下、ｗｔ．％）混入したものである。
【００４４】
スポット溶接機としてはガントラ付ロボットを使用し、１ｋＡ（交流）の電流を１サイクル通電して電極間抵抗値を測定した。
図１にみられるように、加圧力が低くなると、接触面積が小さくなり、不規則通電が発生する。
この板合わせの場合、一定水準の母材間の接触面積を確保し、したがって安定した通電を保証する一方、加圧力は過大とならないよう２４０ｋｇｆ〔２３５２Ｎ〕を原則として採用した。
【００４５】
ここでいう不規則通電とは１サイクル目の電極間抵抗値が異常に高くあらわれる場合であり、不規則通電か正常通電か否かの判定方法としては、１サイクル目の電極間抵抗値が一定レベルを越える場合として定めることができる。また、不規則通電の場合、通電開始直後の測定電流値が正常の場合より小さく、その後、この反動として著しく高い電流が流れるという機能をもった溶接電流制御装置が一般に用いられている。この種の制御装置を用いる場合は、通電中の各サイクルの測定電流値の最大値又は最小値によって不規則通電か否かの判別をすることもできる。
【００４６】
〔抵抗増大物質〕
本研究で開発した抵抗増大物質は市販の構造用接着剤に平均粒径１００μｍのアルミナ粉末を１５ｗｔ．％混入したものである。
接着剤に混入するアルミナ粉末については、粒径があまり小さすぎると溶接性向上の効果が少なく、粒径があまり大きすぎると不規則又は不通電を起こしやすい。一方、アルミナ粉末の量についても、これが少なすぎると効果が小さく、これが多すぎるとやはり不通電やスパッタを発生しやすく、また接着強度という点からは接着力の低下等の悪影響が考えられる。
【００４７】
図２は、一般に市販されている通常の接着剤に粒径の異なるアルミナ粉末を種々の割合で混入して得た抵抗増大物質を用い、混入されたアルミナ粉末の粒径及び量の溶接性に及ぼす効果を調べたものである。
試験片は溶融亜鉛めっき鋼板（ｔ：０．８ｍｍ）の２枚板合わせであり、これら試験片の接合面間に抵抗増大物質を塗布し、設定電流値９ｋＡ、通電時間２サイクル、加圧力２００ｋｇｆ〔１９６０Ｎ〕で溶接試験を行った。測定値は試験片３個の平均値である。
【００４８】
平均粒径が１５μｍ（ｍｉｃｒｏｎ）の場合、かなり多量のアルミナ粉末を用いてもナゲット形成についての効果はほとんどなく、一方アルミナ粉末の量が７２ｗｔ．％に達したときに不規則通電が発生した。また、平均粒径が３０μｍで若干の効果がみられ、５０μｍになると量が多い場合に直径約３ｍｍのナゲットが形成された。平均粒径が１００μｍになると、僅か１８ｗｔ．％のアルミナ粉末の量でほぼ直径３ｍｍのナゲットができた。
ここで、平均粒径１００μｍのアルミナ粉末についてみられる顕著な溶接性の向上は、通電初期の電極間抵抗値の急激な増大によると思われる。この現象は抵抗増大物質を用いて行った本溶接法特有の現象であり、通電時間が短いこととも相まって本システムの特徴である抵抗値変化特性を通じて行う溶接部の品質保証を可能とする。
【００４９】
なお、平均粒径が３０μｍの場合はアルミナ粉末の量が５７ｗｔ％で、平均粒径が５０μｍの場合はアルミナ粉末の量が５０ｗｔ．％で、平均粒径が１００μｍの場合はアルミナ粉末の量が３６ｗｔ．％で通電が不規則になった。
したがって、本システムでは、抵抗増大の効果が著しい平均粒径１００μｍのアルミナ粉末を用いた。
図３は、抵抗増大物質に十分な接着機能を与える目的の下、市販の構造用接着剤に平均粒径１００μｍのアルミナ粉末を種々の割合に混入した場合のナゲット形成についての効果を示す。
試験片は合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ｔ：１．６ｍｍ）の２枚板合わせであり、これら試験片の接合面間に抵抗増大物質を塗布し、通電時間３サイクル、加圧力３２５ｋｇｆ〔３１８５Ｎ〕で溶接試験を行った。
【００５０】
溶接性向上についての効果は著しいものがあるが、１０ｗｔ．％アルミナ粉末を混入したものは、１５、２０ｗｔ．％混入したものと比較して、かなり劣る結果となった。一方、１５、２０ｗｔ．％混入したものについては効果にほとんど差異がない。
表１は、図３に示した抵抗増大物質を用い、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ｔ：０．８ｍｍ、目付量６０／６０）と、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ｔ：１．６ｍｍ、目付量６０／６０）と、裸鋼板（ｔ：０．８ｍｍ）と、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ｔ：０．８ｍｍ、目付量６０／６０）との４枚からなる板合わせについての通電性を調べた結果である。新品電極又は中古電極を用い、それぞれ加圧力を変えて通電性（不規則通電の起きた打点数／試験した打点数）を調べた。
【００５１】
溶接条件は、設定電流値１２ｋＡ、通電時間３サイクルである。なお、用いた中古電極は設定電流値１２ｋＡ、加圧力２００ｋｇｆ〔１９６０Ｎ〕、通電時間１２サイクルで合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ｔ：０．８ｍｍ）を１５０打点した後のものである。
【００５２】
【表１】
【００５３】
本システムでは、同一電極による連続打点が行われるので、溶接電極が劣化しても不規則通電の起こりにくい１５ｗｔ．％が優れているといえる。
接着剤中のアルミナ粉末の量は、スパッタ、接着力、抵抗増大物質の接合面への送給等からも、少ない方がよいと考えられるため、本実験で用いる抵抗増大物質としては、構造用接着剤に平均粒径１００μｍのアルミナ粉末を１５ｗｔ．％混入して用いることとした。
【００５４】
図４は、従来技術と本システムとによって製作した溶接継手についての片振剪断疲労試験結果を示す。本システムによる場合、ナゲット内とその周辺にはアルミナ粉末が残存している。残存アルミナ粉末の疲労強度に対する影響及び接着剤中へのアルミナ粉末の混入による接着強度上の影響を調べたものである。
従来技術は、抵抗増大物質を配置することなく、通電時間１２サイクルで通常の単点スポット溶接を重ね代の中央部に施したものである。一方、本システムは、抵抗増大物質を４０ｍｍ×２５ｍｍの面積で塗布し、３サイクルで同じく単点スポット溶接を施したものである。従来技術及び本システムに共通して、試験片は２００ｍｍ×４０ｍｍの合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ｔ：０．８ｍｍ）であり、加圧力は２００ｋｇｆ〔１９６０Ｎ〕、設定電流値１１ｋＡである。また、本システムによる試験片は、溶接後１８０℃×３０分の加熱によって硬化処理が施されている。生産ラインでは、ホワイトボデーは塗装時の乾燥工程で自動的に１８０℃×３０分間加熱され、この間に硬化する。
【００５５】
図４にみられるように、本システムによる継手は従来技術による継手と比較して、著しく高い疲労強度を示した。主として接着効果によると思われる。このことから、残存アルミナ粉末による強度低下及び混入したアルミナ粉末による接着力の低下はあるとしても、実用上支障ないことがわかった。
本研究で用いた構造用接着剤は、室温で流動性を示し、これに平均粒径１００μｍのアルミナ粉末を１５ｗｔ．％混入した抵抗増大物質は適度の粘性を有し、自動塗布機を用いて接合面に容易に塗布することができる。また、気温の低い時、あるいは室温変動が抵抗増大物質の粘性に影響して自動塗布機による塗布がスムーズに行われない時等は、抵抗増大物質を加熱して一定温度に保つ等して支障なく作業を進めることができる。
【００５６】
〔電極間抵抗値の変化とナゲット形成との関係〕
図５及び図６は、開発した抵抗増大物質を用い、亜鉛めっき鋼板の２枚合わせについて行った実験結果を示した。２枚の亜鉛めっき鋼板は、パネルサイドアウタ（合金化溶融亜鉛めっき鋼板、ｔ：０．７ｍｍ、目付量：３０／６０）と、リーンフォースロッカパネル（合金化溶融亜鉛めっき鋼板、ｔ：０．８ｍｍ、目付量：６０／６０）とである。
【００５７】
加圧力は２００ｋｇｆ〔１９６０Ｎ〕、通電時間は３サイクルとして実験を行った。上図は設定電流値とナゲット径との関係を示す。下図は３サイクルの通電時間中の各サイクル毎について、上段で電極間抵抗値の変化を示し、下段で測定電流値の変化を示した。
なお、図中の電極間抵抗値は、各サイクル後半の電極間電流及び電極間電圧のそれぞれの平均値から求めた値である。この研究ではこの値をもって各サイクルの電極間抵抗値とした。測定電流値は測定された電流値の各サイクル毎の実効値である。
【００５８】
図５は短冊形試験片を用いて行った定置式溶接機による試験結果であり、図６は同じ板合わせのワークについて、ガントラ付ロボットによる試験結果である。溶接電極はいずれも新品を用いた。
図５で見られるように、十分なナゲットが形成されると、電極間抵抗値は著しく低下する。また、図６に示すロボットによる打点では、ナゲットの形成が始まる測定電流値が高くなっている。この原因としては溶接電流の分流が考えられる。しかしながら、ナゲットの形成と電極間抵抗値の低下量との間にはこの場合も明瞭な関係が見られる。
【００５９】
図７及び図８は、一方が亜鉛めっき鋼板、他方が裸普通鋼板の２枚合わせについての実験結果を示した。亜鉛めっき鋼板はパネルサイドアウタ（合金化溶融亜鉛めっき鋼板、ｔ：０．７ｍｍ、目付量：３０／６０）であり、裸普通鋼板はレールルーフサイドインナ（裸普通鋼板、ｔ：０．６５ｍｍ）である。
加圧力は１９０ｋｇｆ〔１８６２Ｎ〕である。短冊形試験片を用いて行った定置式溶接機による図７でもナゲットの形成、不形成は明瞭に区別される。しかしながら、この場合は単純な低下量だけでは不十分である。すなわち、設定電流値の低い４ｋＡでは低下量は６０μΩ（ｍｉｃｒｏ ｏｈｍ）あり、これは十分なナゲットのできた７ｋＡの低下量とほぼ同じ値である。設定電流値が低い場合の電極間抵抗値の大幅な低下は亜鉛の溶融のみが主として起こったためと考えられる。したがって、この板合わせでは低下量だけでなく、３サイクル通電後の電極間抵抗値を参考としてナゲットの成否を判定する方法が考えられる。図８に示すロボットによってワークを打点した場合でも同様な結果が見られる。
【００６０】
図９及び図１０は、亜鉛めっき鋼板の３枚合わせについての実験結果を示した。亜鉛めっき鋼板の３枚は、ダッシュパネル（合金化溶融亜鉛めっき鋼板、ｔ：０．６５ｍｍ、目付量：４５／４５）、カウルインナパネル（合金化溶融亜鉛めっき鋼板、ｔ：０．５５ｍｍ、目付量：４５／４５）、カウルアウタパネル（合金化溶融亜鉛めっき鋼板、ｔ：０．６ｍｍ、目付量：４５／４５）である。
加圧力は２４０ｋｇｆ〔２３５２Ｎ〕である。この場合、接合面は２つあり、それぞれ若干ナゲット径が異なる傾向にある。しかしながら、図９に示す定置式溶接機で短冊形試験片を溶接した場合と、図１０に示すロボットでワークを溶接した場合とも、十分なナゲットが形成されるようになると、この差も小さくなり、かつ電極間抵抗値の変化も明瞭に区別できる。
【００６１】
図１１及び図１２は、３枚合わせで、真中の１枚が比較的厚い裸高張力鋼板の場合についての実験結果を示した。亜鉛めっき鋼板は、パネルサイドアウタ（合金化溶融亜鉛めっき鋼板、ｔ：０．７ｍｍ、目付量：３０／６０）と、ピラーセンタボデーインナロア（合金化溶融亜鉛めっき鋼板、ｔ：０．７ｍｍ、目付量：３０／６０）とであり、裸高張力鋼板はリーンフォースベルトアンカツーセンタピラー（裸高張力鋼板、ｔ：１．６ｍｍ）である。
加圧力は２４５ｋｇｆ〔２４０１Ｎ〕である。図１１に示すように、定置式溶接機で短冊形試験片を溶接した場合は、電極間抵抗値の低下量によるナゲット成否の判別というより、３サイクル通電後の電極間抵抗値を参考にするのも一方法と考えられる。一方、図１２に示すように、ロボットでワークを溶接する場合では、２つある接合面でのナゲット径の差が著しいが、十分なナゲットのできる１４ｋＡ以上とそれ以下とでは低下量において明瞭な区別ができる。
【００６２】
図１３及び図１４は、４枚合わせについての実験結果を示した。板合わせは、上から、パネルサイドアウタ（合金化溶融亜鉛めっき鋼板、ｔ：０．７ｍｍ、目付量：３０／６０）、リーンフォースフロントボデーピラーアッパインナ（裸高張力鋼板４５ｋｇｆ級、ｔ：１．２ｍｍ）、ピラーフロントボデーアッパインナ（裸普通鋼板、ｔ：０．８ｍｍ）、レールルーフサイドインナ（裸普通鋼板、ｔ：０．６５ｍｍ）である。
加圧力は２３０ｋｇｆ〔２２５４Ｎ〕である。定置式溶接機で短冊形試験片を溶接した図１３では、＊印で示した試験片について不規則通電が起こった。このものでは電極間抵抗値の低下量だけではナゲットの成否の判断基準となり難い。しかしながら、３サイクル通電後の電極間抵抗値については、ナゲットのできているものと、できていないものの間で明瞭な差がみられる。このことから不規則通電の起こったものについては、低下量に加えて溶接電流通電終了時の電極間抵抗値を参考にしながらナゲットの成否を判定することができる。
【００６３】
図１５〜２０は、成形した亜鉛めっき鋼板３枚合わせ（ダッシュパネル、カウルインナパネル、カウルアウタパネル）について、実際の生産ラインの一部を模して構築したパイロットラインを用い、同一電極による連続打点中の電極間抵抗値の低下量の変化とナゲット径との関係を調べた結果の一部について示した。このパネルでは打点数は１８ある。用いたパネルは３３０セットである。パイロットラインの詳細については実施例で述べるが、要点は次の通りである。
【００６４】
（１）ダッシュパネルを治具にセット
（２）ダッシュパネルの接合面に抵抗増大物質を自動塗布
（３）カウルインナパネルを治具にセット
（４）カウルインナパネルの接合面に抵抗増大物質を自動塗布
（５）カウルアウタパネルを治具にセット
（６）ロボットによるスポット溶接
（７）パネルを治具から取り外す
この間、設定電流値は１２〜１６ｋＡ、通電時間は２〜４サイクル、加圧力は２４０〔２３５２Ｎ〕〜２７０ｋｇｆ〔２６４６Ｎ〕と適宜変えて連続打点した。したがって、図中に示す溶接条件、実験結果は溶接電極の劣化が打点数を目安とする一定レベルにある場合についてのデータとなる。
【００６５】
図１５ないし１７は、平均的成績を示した特定部位（部位Ａ）について、打点数とナゲット径、電極間抵抗値の低下量、電極間抵抗値の変化パターンとの関係をそれぞれ示した。変化パターンは各打点付近での代表的事例についてのみ示した。
図中の電極間抵抗値の低下量（Δｒ）とは、１〜３サイクルの各サイクル毎の電極間抵抗値の最大値から最小値を差し引いた値を示す。変化パターンによって電極間抵抗値の低下量Δｒの求め方は異なり、試験開始直後に見られる１〜２〜３サイクルにかけて電極間抵抗値が低下する単調減少パターンでは、１サイクル目から３サイクル目を差し引いた値を示す。１５００〜４０００点の間に現れる凸型パターンでは、２サイクル目から３サイクル目を差し引いた値を示す。また、４０００点以降に現れる凹型パターンでは、１サイクル目から２サイクル目を差し引いて電極間抵抗値の低下量を示した。なお、図中の○印は１〜２〜３サイクルにかけて電極間抵抗値の低下が見られず、電極間抵抗値が単調に増加する場合であり、値はその増加量を示す。鋼板３枚合わせであるので、ナゲット径は同一打点に対して２つある。
【００６６】
図１５に示す設定電流値１２ｋＡ、通電時間３サイクルの場合、打点数２０００点付近で電極間抵抗値の低下量Δｒは急激に減少した。パターンはこの段階では凸型が続き、４０００点付近から凹型に変わった。一方、ナゲット径は３０００点付近から減少し、４０００点付近で４ｔ1/2 （ｔ：最小母材板厚、この場合０．５５ｍｍ）を割り込み、以後減少を続け６０００点付近でナゲットは形成されなくなった。したがって、この組合せの場合、十分なナゲットを余裕をもって保証するには、電極間抵抗値の変化が急激に起こる２０００点までをもって寿命とし、したがって、例えば電極間抵抗値の低下量が３０μΩより大きいとき、ナゲットは十分であるとして合格とし、３０μΩ未満の場合に不合格として適応制御の対象とすることが考えられる。
【００６７】
また、図１５において、１サイクル目の電極間抵抗値に注目すると、試験開始当初約１６０μΩあった電極間抵抗値が以後徐々に低下し、ナゲット径が減少し始める３０００点付近において約１３０μΩになった。このように、連続打点中の１サイクル目の電極間抵抗値を監視し、その値の低下量によって残存寿命を推定することもできる。
【００６８】
さらに、３サイクル目の電極間抵抗値に注目すると、電極間抵抗値の低下量Δｒが急激に減少する２０００点付近以降で、その値が上昇している。このように、連続打点中の３サイクル目（通電終了時）の電極間抵抗値を用いて、残存寿命を推定することも可能である。
一方、一定の規格値、例えば４ｔ1/2 を満足すれば良しとする場合は、電極間抵抗値の低下量というよりは、パターンが凸型から凹型に変わる打点数をしてパターン認識を通じて寿命を推定し、例えば本実験の場合、４０００点付近をもって適応制御の対象とすることも可能である。
【００６９】
ここで注目すべきは、従来技術では、確かな品質保証を得られず、打点数も１０００打点程度で溶接電極の交換を必要としたのに対し、本システムでは、一対の溶接電極で約４０００打点まで工程内品質保証を確実にしながら、安定した打点が遂行されたことである。
図１６は、溶接電流１２ｋＡ、通電時間４サイクルで打点した場合である。図１５に示した１２ｋＡ、３サイクルの試験中に適宜通電時間を１サイクル延長し、その効果を調べた。１サイクルの通電時間の延長により、ナゲット径、電極間抵抗値の低下量ともに回復した。
【００７０】
図１７は同様にして１４ｋＡ、３サイクルで随時打点した場合であり、設定電流値の増大によっても、ナゲット径、電極間抵抗低下量ともに回復した。
これらの実験結果よりナゲット径の不足が予想される場合、設定電流値又は通電時間、さらには両者を併せて増大することが十分なナゲットを保証するに有効であることが分かる。
【００７１】
ここで、通電時間の延長ないしは設定電流値を上げた場合、その電極間抵抗値の低下量Δｒは、図１６及び図１７でみられるように、３０μΩを若干割り込むものがある。一方、ナゲット径はこれらのものについて十分確保されている。何らかの制御、例えば加圧力の増大、通電時間の延長、設定電流値の増大等によって溶接条件が変更された後の打点については、そのナゲットの判定基準として例えばΔＲｐ≧１５μΩ又はパターンが凸型であるとする等が考えられる。
【００７２】
図１８〜２０は、ナゲットの形成が不出来であった特定の部位（部位Ｂ）についての結果を示した。
電極間抵抗値の低下量Δｒについてみれば、この部位では約１１００打点で既に基準３０μΩを割り込んだ。ナゲット径についても約２７００打点で減少の傾向がみられる。一方、パターンについては凸型から凹型に変わる間にあらわれたやや不明瞭な凸型を示す領域が特徴的である。
図１９は、１２ｋＡ、４サイクル、すなわち通電時間を１サイクル延長した効果を示した。これによってナゲット径、低下量Δｒ共にかなり回復した。図１８でパターンが凸ないしは不明瞭な凸型とした打点域では、すべて完全に回復した。しかしながら、図１８で凹型のパターンを示した打点域ではナゲット径は依然として不十分であり、低下量Δｒも低く止まった。
【００７３】
一方、図２０に示すように、設定電流値を１４ｋＡに増大し、さらに通電時間を１サイクル延長して４サイクルとすれば、ナゲット径、Δｒ値ともに完全に回復した。
図１８〜２０に示した結果は、溶接結果が不十分な場合でも、低下量Δｒ又はパターン認識を通じて制御が可能であることを示すものである。
ここで、同一パネルでありながら図１５〜１７と、図１８〜２０とに示すように、打点部位によって溶接の成績が異なる点については、その１つの原因として溶接電流の分流が考えられる。
図１５〜２０に示すように、連続打点によって電極の老化が進んだ状態においても、また分流等の攪乱要因を伴った実際の生産ラインに近い状況の下にあっても、電極間抵抗値の変化とナゲット形成の間には明確な関係が認められる。
【００７４】
なお、図１〜２０に示した実験結果は交流溶接機を用いて得られたものである。スポット溶接機にはこの他にインバータ式と直流方式がある。これらについては通電時間を細かく分割し、分割された各通電時間中の電極間抵抗値を求め、その値を通電時間中記録して、全通電時間中の抵抗変化を知ることができる。したがってインバータ、直流の各方式についても図１〜２０で述べたと同様の効果、つまり電極間抵抗値の変化特性をみてナゲットの成否を判定することができる。
【００７５】
また、本実験結果は３サイクルの通電時間を基本として述べているが、通電時間が３サイクル以外の場合でも、所定の期間の電極間抵抗値から電極間抵抗値の低下量、電極間抵抗値の変化パターンを認識し、３サイクルの場合と同じく残存寿命を推定し適応制御を行うことができる。
実験を通じ、本システムの課題は全て解決され、その実用化も何ら支障なく実施できることがわかった。すなわち、本実験によって開発された抵抗増大物質は、接合面への送給と配置とが容易であり、かつ溶接性の著しい向上と高い接着力とを維持することが確認された。一方、この抵抗増大物質を用いて行う本システムの溶接法により、溶接中の板間抵抗の消滅すなわちナゲットの形成が明確に検出でき、工程内品質保証を確実にするとともに、さらには連続打点中の溶接電極の劣化に伴う電極間抵抗値の変化も正確に記録され、この記録からナゲットが不形成となる打点数ないしは時期を効果的に推定でき、適応制御による自動運転も可能であることが明らかとなった。
【００７６】
【作用】
亜鉛めっき鋼板の連続的なスポット溶接における生産性の向上と工程内品質保証及びそのための適応制御とは、いずれも強く求められながら未だ達成されていない技術である。抵抗増大物質を用いて行う溶接においても、生産性の向上という点では改善の余地が大きく、また従来のナゲット成否に関するモニターにしても、ごく限られた溶接条件、例えば溶接電流を監視し、それが設定範囲を外れると、単にそのことを知らせる異常信号を発し、生産ラインを止めるというものであった。
【００７７】
一方、本発明のシステムでは、大量生産方式下において、優れた作業性及び溶接性が得られるとともに、溶接品質の不具合の発生を事前に察知し、直ちに溶接条件を自動的に修正して、不具合の発生を未然に回避する工程内適応制御を可能とし、生産ラインを止めるのではなく、動かすという思想ないしは手段を実現し、もって大量生産方式下での高い生産性を維持し生産ラインの自動化を達成した。また、本システムでは、併せて工程内品質保証を全打点について確実にし、さらに抵抗増大物質にシール又は接着機能を持たせることによって、強度、剛性の向上等、付加価値の高い溶接部をコストアップを伴うことなく実現した。
【００７８】
【実施例】
以下、試験例１〜３を図面等を参照しつつ説明する。
（試験例１）
試験例１は、本システムの自動車車体の組付けラインへの適用を考え、成形した亜鉛めっき鋼板の適応制御によるスポット溶接自動組付けシステムに関する。すなわち、この試験例１は、図２１に示すように、自動車の組立ラインの一部を模して構築したパイロットラインにより、プレス成形したダッシュパネル１０ａ、カウルインナパネル１０ｂ及びカウルアウタパネル１０ｃの接合組立について具体化している。
【００８０】
一般に、自動車の組み立ては、ボデー・パネル等を設計した後、プレス加工工程において、亜鉛めっき鋼板等が数多くのパネルに成形される。その後、溶接組付け工程において、各パネルを主にスポット溶接により、ボデーに組み立てる。次いで、ボデーは、塗装工程において、洗浄・電着塗装・乾燥・中塗・上塗り・乾燥・仕上げがなされる。この後、艤装品組み付け工程において、エンジン、シート等の部品が取付けられ、自動車が完成する。
【００８１】
図２１に示すパイロットラインでは、プレス加工により成形された３枚の各パネル１０ａ〜１０ｃにおける亜鉛めっき層を介した各接合面間に、抵抗増大物質塗布ロボット１２により抵抗増大物質を塗布し、溶接ロボット１３により各接合面をスポット溶接し、ボデー（サブアッシー）１１とする。
抵抗増大物質塗布ロボット１２は、塗布ロボット制御盤１４に接続され、塗布ロボット制御盤１４は工程制御盤１５に接続されている。また、溶接ロボット１３は溶接ロボット制御盤１６に接続され、溶接ロボット制御盤１６も工程制御盤１５に接続されている。溶接ロボット１３には、加圧力の選択数だけバルブ及びレギュレタ（加圧力調整機器）が設けられており、それらのなかから所望の加圧力を付与しうるようになされている。工程制御盤１５はパネルセット治具１７、塗布装置制御盤１８及び溶接電流制御装置１９に接続されている。
【００８２】
塗布装置制御盤１８は抵抗増大物質が貯溜されたタンクと、このタンクと接続された圧送ポンプ２０とに接続され、圧送ポンプ２０と接続されたホース２１はノズル２２に接続され、ノズル２２は抵抗増大物質塗布ロボット１２に保持されている。タンク内には本研究によって開発した抵抗増大物質が貯溜されている。この抵抗増大物質は、構造用接着剤に平均粒径１００μｍのアルミナ粉末を１５ｗｔ．％混入したものである。また、ホース２１は、温度によって粘性が変化する抵抗増大物質を安定して供給するため、一定温度に保たれている。
【００８３】
また、溶接電流制御装置１９は溶接電流ケーブル２３を介して溶接ガン２４に接続され、溶接ガン２４は溶接ロボット１３に保持されている。溶接ガン２４には、電極間電圧測定用の端子が取り付けられ、電極間電圧モニタ線２７を介して溶接電流制御装置１９に接続されている。また、溶接トランス２５の二次側にはトロイダルコイルが設けられており、溶接電流モニタ線２６を介して溶接電流制御装置１９に接続されている。これらにより溶接電極間に通電したときの電極間電圧値及び電極間電流値が測定できるようになっている。つまり、電極間電圧及び電極間電流の波形が、電極間電圧モニタ線２７と溶接電流モニタ線２６を介して溶接電流制御装置１９に取り込まれ、溶接電流制御装置１９に内蔵されるコンピュータで実効値、平均値等に換算されるとともに電極間抵抗値ｒが計算される。このとき、交流溶接電源を用いているため、各通電サイクル後半における電極間電圧及び電極間電流の平均値によって、電極間抵抗値ｒが求められる。そして、溶接電流制御装置１９は溶接品質管理モニタ（ホストコンピュータ）２８に接続されている。
【００８４】
各パネル１０ａ〜１０ｃはコンピュータを利用して設計されている。したがって、パネル１０ａ〜１０ｃの形状、スポット溶接の打点位置等は、コンピュータにデータとして蓄積されているため、このデータを溶接ロボット１３のティーチング作業に使うことも可能である。
上記のように構成されたパイロットラインでは、工程制御盤１５により図２２のメインフローチャートに従って処理がなされる。
「搬送工程」
まず、ステップＳ１００において、設計後、亜鉛めっき鋼板をプレス加工で成形することにより得たダッシュパネル１０ａ、カウルインナパネル１０ｂ及びカウルアウタパネル１０ｃが図示しない搬送装置により搬送される。なお、搬送の一部又は全部を作業者が行うこともできる。
【００８５】
「固定工程」
そして、ステップＳ１０１において、ダッシュパネル１０ａがパネルセット治具１７に固定される。このとき、ダッシュパネル１０ａには図示しない基準穴が設けられ、パネルセット治具１７にも図示しない基準ピンが設けられているため、基準穴に基準ピンを入れることによってダッシュパネル１０ａの位置が決定される。ダッシュパネル１０ａがパネルセット治具１７の所定位置に固定されれば、パネルセット治具１７に設けられたセンサが固定を検知し、固定完了信号がパネルセット治具１７から工程制御盤１５に送られる。
「配置工程」
次いで、ステップＳ１０２において、工程制御盤１５から塗布ロボット制御盤１４及び塗布装置制御盤１８に抵抗増大物質塗布の命令が出される。ノズル２２をもった抵抗増大物質塗布ロボット１２は、塗布ロボット制御盤１４によって制御されることにより、ノズル２２を所定の位置に移動させる。
【００８６】
抵抗増大物質塗布ロボット１２がノズル２２を所定の位置に到達させた信号は塗布ロボット制御盤１４から工程制御盤１５に送られ、工程制御盤１５は塗布装置制御盤１８に抵抗増大物質の吐出開始の信号を送る。塗布装置制御盤１８は圧送ポンプ２０を作動させ、同時にノズル２２を開く。これにより、抵抗増大物質は、タンクからホース２１を通ってノズル２２によってダッシュパネル１０ａに塗布され始める。
【００８７】
一方、抵抗増大物質塗布ロボット１２は、抵抗増大物質の吐出が開始すると、予め教示された軌跡をたどって動作し、抵抗増大物質が所定の接合面に塗布される。抵抗増大物質塗布ロボット１２が抵抗増大物質の塗布終了位置まで到達すると、圧送ポンプ２０からの抵抗増大物質の供給が停止すると共に、ノズル２２が閉じられ、抵抗増大物質塗布ロボット１２は原位置に戻る。
【００８８】
なお、この間、抵抗増大物質が途中で途切れることなく、一定量が安定して塗布されていることを確認するために、抵抗増大物質塗布ロボット１２には図示しない監視カメラが設けられており、画像認識又は作業者によるモニタ画面を通しての確認が行われている。
「搬送工程・重合工程・配置工程」
抵抗増大物質がダッシュパネル１０ａに塗布された後、ステップＳ１０３において、搬送装置によりダッシュパネル１０ａ上にカウルインナパネル１０ｂが重ね合わされる。カウルインナパネル１０ｂにもダッシュパネル１０ａと同様に図示しない基準穴が設けられており、カウルインナパネル１０ｂもダッシュパネル１０ａの図示しない基準ピンに合わせて固定される。これにより、抵抗増大物質がダッシュパネル１０ａとカウルインナパネル１０ｂとの間に挟まれる。
【００８９】
次いで、カウルインナパネル１０ｂの接合面にも、ダッシュパネル１０ａと同様に、抵抗増大物質塗布の作業を繰り返す。
「搬送工程・重合工程」
さらに、ステップＳ１０４において、搬送装置により、カウルインナパネル１０ｂ上にカウルアウタパネル１０ｃが重ね合わされる。これにより、抵抗増大物質がカウルインナパネル１０ｂとカウルアウタパネル１０ｃの間に挟まれる。
「溶接条件設定工程」
各パネル１０ａ〜１０ｃの各接合面間の重ね合わせが完了すれば、クランプ完了信号がパネルセット治具１７から工程制御盤１５に送られる。
【００９０】
これにより、工程制御盤１５は、パネルセット及び抵抗増大物質塗布の完了を検知する。そして、ステップＳ１０５において、スポット溶接する際の溶接条件を選定する。
つまり、自動車の車体を構成する実際のワークは、複数のパネルによって構成されているため、スポット溶接する部位によって、板合わせは様々に変化する。また、パネルの種類としては、裸軟鋼板、裸高張力鋼板、亜鉛めっき軟鋼板、亜鉛めっき高張力鋼板等があり、さらにそれらの板厚もおよそ０．５〜３（ｍｍ）の範囲にわたっている。そのため、溶接部位によって、設定電流値、通電時間、加圧力等の溶接条件を変化させる必要がある。溶接電流制御装置１９は、これらの溶接条件を記憶し、個々の溶接部位に応じた溶接条件を適宜選択し、起動できるようになっている。
【００９１】
「加圧工程」
そして、ステップＳ１０６において、工程制御盤１５からスポット溶接開始信号が溶接ロボット制御盤１６に送られる。
これにより、溶接ロボット１３は、まず、第１点目の部位に溶接ガン２４を移動させる。このとき、溶接ガン２４の両溶接電極の中心を結ぶ線は、各接合面間にある抵抗増大物質のほぼ中央に位置される。第１点目に溶接ガン２４が到達すれば、その信号が溶接ロボット制御盤１６から工程制御盤１５に送られる。そして、工程制御盤１５から溶接電流制御装置１９に溶接起動の開始信号が送られる。
【００９２】
溶接電流制御装置１９が起動すると、溶接ロボット１３が保持する溶接ガン２４のバルブ及びレギュレタが作動し、パネル１０ａ〜１０ｃの第１点目の溶接部位を溶接ガン２４の一対の溶接電極が挟持する。
これにより、パネル１０ａ〜１０ｃを一対の溶接電極が設定加圧力により加圧する。このとき、抵抗増大物質は、各接合面が部分的に接触すべく、各接合面間に間隙を残留させる。
「通電工程」
この後、ステップＳ１０７において、設定電流値で３サイクル通電し、スポット溶接を行う。
【００９３】
「検出工程」
また、ステップＳ１０８において、溶接電極を通じ、各サイクル毎の両電極間の電圧及び電流が検出される。
「推定工程（不規則通電）」
そして、ステップＳ２００では、図２３に示す不規則通電ルーチンＳ２００に従い、不規則通電があったか否かの信号処理を行う。
【００９４】
まずステップＳ２０１では、溶接電流制御装置１９によって各サイクルの溶接電流実効値ｉを算出する。次いで、ステップＳ２０２において、算出された溶接電流実効値ｉが正常電流範囲内であるか否かにより、通電された溶接電流が正常であったか、不規則であったかを判定する。
ステップＳ２０２において、連続打点中に不規則通電がなければ、ステップＳ２０２でＹＥＳとなり、メインルーチンにリターンする。ステップＳ２０２において、ＮＯであれば、連続打点中に不規則通電があり、不規則通電の回数がステップＳ２０３でカウントされる。
【００９５】
「適応制御工程（不規則通電）」
ステップＳ２０３でカウントされた頻度は、ステップＳ２０４で予め設定した基準と比較される。ステップＳ２０４において、基準よりカウントされた頻度が少なければ、メインルーチンにリターンする。ステップＳ２０４において、基準よりカウントされた頻度が多ければ、ステップＳ２０５に進む。
【００９６】
ここで、頻度が多いということは、同一溶接条件（ここでは加圧力）では充分なナゲットが得られにくくなっていると推定され、ここまでの打点数又は期間が同一溶接条件の限界の推定値となる。よって、ステップＳ２０５では、次の打点から加圧力を増大させるべく、バルブ及びレギュレタを選択し、メインルーチンにリターンする。これにより、母材間の接触を十分確保することによって、安定した溶接を続行することができる。
「算出工程」
また、溶接電流制御装置１９に内蔵されるコンピュータは、図２２に示すステップＳ３００において、図２４に示す算出等ルーチンＳ３００を実行する。
【００９７】
試験例１で用いた一つの抵抗値変化特性はパターン認識である。このため、溶接電流制御装置１９に内蔵されるコンピュータは、各電極間抵抗値ｒにより変化パターンを算出する。
まず、ステップＳ３０１では、各サイクルの電極間抵抗値ｒにより電極間抵抗値の低下量Δｒ（抵抗値変化特性）を算出する。つまり、溶接電流制御装置１９によって各サイクル毎の電極間抵抗値ｒが計算される。ここで、１サイクル目の電極間抵抗値をｒ1 、２サイクル目の電極間抵抗値をｒ2 、３サイクル目の電極間抵抗値をｒ3 とする。
【００９８】
そして、ステップＳ３０２において、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ2 との差（ｒ1 −ｒ2 ）が０以上であり、かつ電極間抵抗値ｒ2 と電極間抵抗値ｒ3 との差（ｒ2 −ｒ3 ）が０以上であるか否かを判断する。ステップＳ３０２で、ＹＥＳであれば、単調減少パターンであり、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３では、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ3 との差（ｒ1 −ｒ3 ）を低下量Δｒとする。
【００９９】
ステップＳ３０２でＮＯであれば、ステップＳ３０４に進み、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ2 との差（ｒ1 −ｒ2 ）が正であり、かつ電極間抵抗値ｒ2 と電極間抵抗値ｒ3 との差（ｒ2 −ｒ3 ）が負であるか否かを判断する。ステップＳ３０４で、ＹＥＳであれば、凹型パターンであり、ステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５では、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ2 との差（ｒ1 −ｒ2 ）を低下量Δｒとする。
【０１００】
ステップＳ３０４でＮＯであれば、ステップＳ３０６に進み、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ2 との差（ｒ1 −ｒ2 ）が負であり、かつ電極間抵抗値ｒ2 と電極間抵抗値ｒ3 との差（ｒ2 −ｒ3 ）が正であるか否かを判断する。ステップＳ３０６で、ＹＥＳであれば、凸型パターンであり、ステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では、電極間抵抗値ｒ2 と電極間抵抗値ｒ3 との差（ｒ2 −ｒ3 ）を低下量Δｒとする。
【０１０１】
ステップＳ３０６でＮＯであれば、単調増加パターンであり、ステップＳ３０８に進む。
「連続記録工程」
また、ステップＳ３０３では、単調減少パターンと各電極間抵抗値Δｒとを記録する。ステップＳ３０５では、凹型パターンと各電極間抵抗値Δｒとを記録する。ステップＳ３０７では、凸型パターンと各電極間抵抗値Δｒとを記録する。ステップＳ３０８では、単調増加パターンと各電極間抵抗値Δｒとを記録する。
【０１０２】
「第１判定工程」
ナゲットの形成に伴って電極間抵抗値ｒは低下する。このため、算出工程において、それぞれの変化パターンに応じて電極間抵抗値の低下量Δｒが求められた後、ステップＳ３０９において、予めコンピュータに蓄積されたナゲット判定のための基準ΔＲ（例えば、３０μΩ）と比較する。ステップＳ３０９でＹＥＳであれば、ナゲット良好と判定され、メインルーチンにリターンする。
【０１０３】
つまり、ステップＳ３０９において電極間抵抗値の低下量Δｒが基準ΔＲ以上であれば、十分なナゲットの形成が保証される。
一方、ステップＳ３０９でＮＯであれば、ナゲット径不足と判定される。また、ステップＳ２０７の単調増加パターンでは、電極間抵抗値の低下量の算出は行わず、ナゲット径不足と判定される。
【０１０４】
つまり、ステップＳ３０９において電極間抵抗値の低下量Δｒが基準ΔＲ未満、またステップＳ３０８の単調増加パターンでは、十分なナゲットの形成の保証が不確実である。このため、ステップＳ３０９でＮＯである場合又はステップＳ３０８の後、図２５に示す通電時間延長ルーチンＳ４００を実行する。
「第１補完工程」
まず、ステップＳ４０１において、通電時間を１サイクル延長する。これにより、ナゲットの形成が補完される。なお、延長の電流値を高くしておくと、より確実に補完できる。
【０１０５】
「推定工程（通電延長）」
次いで、ステップＳ４０２では、溶接電流制御装置１９によって４サイクル目の電極間抵抗値ｒ4 が計算される。そして、ステップＳ４０３で通電延長の回数がカウントされる。
「適応制御工程（通電延長）」
ステップＳ４０３でカウントされた頻度は、ステップＳ４０４で予め設定された基準と比較される。ステップＳ４０４において、予め設定された基準よりカウントされた頻度が多ければ、ステップＳ４０５に進む。
【０１０６】
ここで、頻度が多いということは、同一溶接条件（ここでは電流値）では充分なナゲットが得られにくくなっていると推定され、ここまでの打点数又は期間が同一溶接条件の限界の推定値となる。よって、ステップＳ４０５では、次の打点から設定電流値を一定の値だけ増大する。これにより、高い設定電流値で安定した溶接を続行することができる。そして、リターンする。
「第２判定工程」
ステップＳ４０４において、基準よりカウントされた頻度が少なければ、またステップＳ４０５の後、ステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０６では、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ2 との差（ｒ1 −ｒ2 ）が０以上であり、かつ電極間抵抗値ｒ2 と電極間抵抗値ｒ3 との差（ｒ2 −ｒ3 ）が０以上であるか否かを判断する。ステップＳ４０６でＹＥＳであればステップＳ５００に進み、図２６に示す単調減少パターンルーチンＳ５００に従って信号処理を行う。
【０１０７】
まず、ステップＳ５０１では、電極間抵抗値ｒ3 と電極間抵抗値ｒ4 との差（ｒ3 −ｒ4 ）が０以上であるか否かを判断する。ステップＳ５０１でＹＥＳであれば、ステップＳ５０２に進む。ステップＳ５０２では、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ4 との差（ｒ1 −ｒ4 ）を低下量Δｒｐとする。
ステップＳ５０１でＮＯであれば、ステップＳ５０３に進む。ステップＳ５０３では、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ3 との差（ｒ1 −ｒ3 ）を低下量Δｒｐとする。
【０１０８】
そして、ステップＳ５０２、Ｓ５０３の後、図２５のステップＳ９０１にリターンする。
ステップＳ４０６でＮＯであれば、ステップＳ４０７に進む。ステップＳ４０７では、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ2 との差（ｒ1 −ｒ2 ）が正であり、かつ電極間抵抗値ｒ2 と電極間抵抗値ｒ3 との差（ｒ2 −ｒ3 ）が負であるか否かを判断する。ステップＳ４０７でＹＥＳであれば、ステップＳ６００に進み、図２７に示す凹型パターンルーチンＳ６００に従って信号処理を行う。
【０１０９】
まず、ステップＳ６０１では、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ3 との差（ｒ1 −ｒ3 ）が０以上であるか否かを判断する。ステップＳ６０１でＹＥＳであれば、ステップＳ６０２に進む。ステップＳ６０２では、電極間抵抗値ｒ3 と電極間抵抗値ｒ4 との差（ｒ3 −ｒ4 ）が０以上であるか否かを判断する。ステップＳ６０２でＹＥＳであれば、ステップＳ６０３に進む。ステップＳ６０３では、電極間抵抗値ｒ2 と電極間抵抗値ｒ4 との差（ｒ2 −ｒ4 ）が０以上であるか否かを判断する。ステップＳ６０３でＹＥＳであれば、ステップＳ６０４に進む。ステップＳ６０４では、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ4 との差（ｒ1 −ｒ4 ）を低下量Δｒｐとする。
【０１１０】
ステップＳ６０３でＮＯであれば、ステップＳ６０５に進む。ステップＳ６０５では、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ2 との差（ｒ1 −ｒ2 ）を低下量Δｒｐとする。
ステップＳ６０２でＮＯであれば、ステップＳ６０６に進む。ステップＳ６０６においても、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ2 との差（ｒ1 −ｒ2 ）を低下量Δｒｐとする。
【０１１１】
ステップＳ６０１でＮＯであれば、ステップＳ６０７に進む。ステップＳ６０７では、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ4 との差（ｒ1 −ｒ4 ）が０以上であるか否かを判断する。ステップＳ６０７でＹＥＳであれば、ステップＳ６０８に進む。ステップＳ６０８では、電極間抵抗値ｒ2 と電極間抵抗値ｒ4 との差（ｒ2 −ｒ4 ）が０以上であるか否かを判断する。ステップＳ６０８でＹＥＳであれば、ステップＳ６０９に進む。ステップＳ６０９では、電極間抵抗値ｒ3 と電極間抵抗値ｒ4 との差（ｒ3 −ｒ4 ）を低下量Δｒｐとする。
【０１１２】
ステップＳ６０８でＮＯであれば、ステップＳ６１０に進む。ステップＳ６１０では、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ2 との差（ｒ1 −ｒ2 ）が電極間抵抗値ｒ3 と電極間抵抗値ｒ4 との差（ｒ3 −ｒ4 ）以上であるか否かを判断する。ステップＳ６１０でＹＥＳであれば、ステップＳ６１１に進む。ステップＳ６１１では、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ2 との差（ｒ1 −ｒ2 ）を低下量Δｒｐとする。
【０１１３】
ステップＳ６１０でＮＯであれば、ステップＳ６１２に進む。ステップＳ６１２では、電極間抵抗値ｒ3 と電極間抵抗値ｒ4 との差（ｒ3 −ｒ4 ）を低下量Δｒｐとする。
ステップＳ６０７でＮＯであれば、ステップＳ６１３に進む。ステップＳ６１３では、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ2 との差（ｒ1 −ｒ2 ）を低下量Δｒｐとする。
【０１１４】
そして、ステップＳ６０４、Ｓ６０５、Ｓ６０６、Ｓ６０９、Ｓ６１１、Ｓ６１２、Ｓ６１３の後、図２５のステップＳ９０１にリターンする。
ステップＳ４０７でＮＯであれば、ステップＳ４０８に進む。ステップＳ４０８では、電極間抵抗値ｒ1 と電極間抵抗値ｒ2 との差（ｒ1 −ｒ2 ）が負であり、かつ電極間抵抗値ｒ2 と電極間抵抗値ｒ3 との差（ｒ2 −ｒ3 ）が正であるか否かを判断する。ステップＳ４０８でＹＥＳであれば、ステップＳ７００に進み、図２８に示す凸型パターンルーチンＳ７００に従って信号処理を行う。
【０１１５】
まず、ステップＳ７０１では、電極間抵抗値ｒ3 と電極間抵抗値ｒ4 との差（ｒ3 −ｒ4 ）が０以上であるか否かを判断する。ステップＳ７０１でＹＥＳであれば、ステップＳ７０２に進む。ステップＳ７０２では、電極間抵抗値ｒ2 と電極間抵抗値ｒ4 との差（ｒ2 −ｒ4 ）を低下量Δｒｐとする。
ステップＳ７０１でＮＯであれば、ステップＳ７０３に進む。ステップＳ７０３では、電極間抵抗値ｒ2 と電極間抵抗値ｒ3 との差（ｒ2 −ｒ3 ）を低下量Δｒｐとする。
【０１１６】
そして、ステップＳ７０２、Ｓ７０３の後、図２５のステップＳ９０１にリターンする。
ステップＳ４０８でＮＯであればステップＳ８００に進み、図２９に示す単調増加パターンルーチンＳ８００に従って信号処理を行う。
まず、ステップＳ８０１では、電極間抵抗値ｒ3 と電極間抵抗値ｒ4 との差（ｒ3 −ｒ4 ）が０以上であるか否かを判断する。ステップＳ８０１でＹＥＳであれば、ステップＳ８０２に進む。ステップＳ８０２では、電極間抵抗値ｒ3 と電極間抵抗値ｒ4 との差（ｒ3 −ｒ4 ）を低下量Δｒｐとする。
【０１１７】
ステップＳ８０１でＮＯであれば、ステップＳ８０３に進む。ステップＳ８０３では、０を低下量Δｒｐとする。
そして、ステップＳ８０２、Ｓ８０３の後、図２５のステップＳ９０１にリターンする。
以上のように各パターンによって第１補完工程後の算出方法は異なり、各パターンルーチンでは各パターンに応じてΔｒｐを算出する。この後、ステップＳ９０１でナゲット再判定が行われる。ここでは、低下量Δｒｐと、予めコンピュータに蓄積されたナゲット再判定のための基準ΔＲｐ（例えば、３０μΩ）とを比較する。
【０１１８】
ステップＳ９０１でＹＥＳであれば、ナゲット径良好と再判定され、メインルーチンにリターンする。ステップＳ９０１でＮＯであれば、ナゲット径不足と再判定され、ステップＳ９０２へ進む。
「判定結果記録工程」
ステップＳ９０２では、スポット溶接した溶接部位を記録する。そして、ステップＳ１０００に進む。
「第２補完工程」
ステップＳ１０００では、第２判定工程においてナゲット不足と判定された部位を再打点等によって最終補完を行う。
【０１１９】
第２補完工程は、ナゲット不足と判定されたその場で再打点する方法、後工程に設置されたバックアップロボットがナゲット不足と記録された部位に適したガンを自動的に選択し、再打点する方法、また後工程で作業者が再打点ないしはアーク溶接によって補修する方法等がある。
以後、加圧力の増大、通電時間の延長、設定電流値の増大の適応制御を繰り返しながら、連続して打点が進められる。
【０１２０】
なお、電極間抵抗値をモニタしながら行う本システムでは、ロボットの誤作動によって正規の打点位置をスポット溶接できなかった場合や、電極間電圧モニタ線が断線するといった不測の事態が生じた場合でも、電極間抵抗値から異常を検知し、第２補完工程にて補修することが可能となる。
以上のように、一連の工程でいずれの基準をも満たさないナゲットが発生しても、確実にナゲットの形成が保証される。
｛結果｝
試験例１によって得られた結果の一部を図３０〜３３に示した。ここで採用した溶接条件、ナゲット判定方法及び適応制御の基準は次の通りである。用いたパネル（ワーク）は図１５〜１７及び図１８〜２０に示したものと同じであり、打点数は１８である。
【０１２１】
〔溶接条件〕
加圧力：Ｐ＝２４０ｋｇｆ〔２３５２Ｎ〕
（加圧力増大の場合２０ｋｇｆ増）
通電時間：Ｔ＝３サイクル
（通電時間延長の場合１サイクル増）
設定電流値：Ｉ＝１２ｋＡ
（電流値増大の場合１ｋＡ増）
〔ナゲット判定〕
通常のナゲット判定の基準〔１〕：ΔＲ≧３０μΩ
通電時間、設定電流値及び加圧力制御後のナゲット判定の基準〔２〕
：ΔＲｐ≧１５μΩ、凸型パターン
不規則通電時のナゲット判定の基準〔３〕
：３サイクル通電後の電極間抵抗値ｒ3 ≦１００μΩ
【０１２２】
〔適応制御判定基準〕
通電延長の基準〔４〕：３サイクル通電後のナゲット判定が否の場合
電流値増大の基準〔５〕：通電延長の発生頻度…１０点／連続１８点
加圧力増大の基準〔６〕：不規則通電の発生頻度…５点／連続１８点
図３０〜３３にも示されるように、打点数が少ない間は、全打点について電極間抵抗値の低下量はΔｒ≧３０μΩであり、ナゲット径も十分であった。打点が進み８４６点に達したとき、Δｒ＜３０μΩのものがあらわれた。このものについては、ナゲット判定の基準〔１〕により１サイクルの通電時間延長が自動的に加えられた。その結果、制御（通電延長）後のナゲット判定の基準〔２〕を満足し、ナゲット径も十分であった。
【０１２３】
なお、図中の各電極間抵抗値の低下量Δｒは図中に示した打点区域内の全打点について示してある。また、低下量Δｒは３サイクル通電後の値であり、通電時間延長後のΔｒｐ値は示していない。
１５００打点付近になると、電極間抵抗値の低下量Δｒは全体的に小さくなり、Δｒ＜３０μΩの打点数もかなり多くなった。これらについては、いずれも通電延長の処置が自動的に講じられ、Δｒｐ値は基準〔２〕をいずれも満足した。
【０１２４】
２３００点付近になると、通電延長の頻度が高くなり、充分なナゲットが得られなくなるまでの打点数又は期間が少なくなったと推定される。したがって、電流値増大の基準〔５〕により設定電流値が自動的に１３ｋＡに上昇した。これによって通電延長の頻度は小さくなった。打点数が２８３２点で不規則通電が発生した。このものについてはナゲット判定の基準〔３〕により判定された。
【０１２５】
打点数が３４００点付近では、通電延長の頻度が再び大きくなり、設定電流値は自動的に１５ｋＡに上昇した（図示していないが、３２００点付近ですでに電流値は１４ｋＡに上昇している。）。
３７４０点付近で電流値は更にアップして１６ｋＡとなり、４４５０打点付近では不規則通電が多く現れるようになり、したがって加圧力増大の基準〔６〕により、加圧力が自動的に２６０ｋｇｆ〔２５４８Ｎ〕に上昇した。
【０１２６】
かくして適応制御により人手を加えることなく、５４００打点まで十分なナゲットを確保し、かつ工程内品質保証を実現しながら打点が完遂された。
ちなみに、打点数５４００点はパネル３００セット、自動車３００台分であり、平均的な自動車製造ラインの一日の仕事量に相当する。
なお、図３３に示したナゲット径は、母材３枚合わせであるので、各打点に対し２つある。それらはいずれもほぼ同じ値を示したが、図中には２つのうち小さい方の値を示した。
【０１２７】
ここで基準は満たすものの、Δｒ値の特に小さいもの、不規則通電が発生したものについては、全数調査を行ったが、いずれもナゲット径は十分であった。
さらに、本例では、適応制御による電流値の増大は一定の打点数で一斉に行われる。しかしながら、同一のパネルにおいて部位Ａ、Ｂで示すように各打点位置によってナゲット形成の難易度が異なる。したがって、個々の打点位置に対し、又は難易度別に分類した各グループについて、電流値増大の処置を個別に又はグループ毎に実施することも考えられる。これによって、溶接電極の寿命の延長が可能となる。
【０１２８】
また、本例では、試験開始時の溶接条件は各パネルの全打点について一定とした。試験開始時の溶接条件についてもナゲット形成の難易度によって個々に又はグループ毎に違えて、開始することも考えられる。これによっても、溶接時の不必要な加熱を防ぎ、溶接電極の寿命の延長を図ることができる。
｛強度試験｝
従来技術によって組付けた自動車ホワイトボデーと、これと同じ部材を用い、サイドメンバーのうちドア開口部のみ試験例１のシステムで打点し、他は従来技術で組付けたホワイトボデーとについて、車体の曲げ剛性を比較した。結果を図３４に示す。
【０１２９】
ここで、ドア開口部の打点数は従来技術では１６４打点あるが、本システムによる場合は７１打点と削減した。打点数削減率は５７％である。なお、試験例のシステムによる溶接部は打点後、１８０℃×３０分の加熱による硬化処理が施されている。
図３４にみられるように、本システムによって組付けられたボデーの曲げ剛性は打点数の大幅な削減にもかかわらず、従来に劣らない高い値を示した。主として、本システムの接着効果によるものである。
｛価値分析｝
従来技術に代えて本システムを大量生産方式による自動車ボデーの組付け工程に導入した場合の価値分析は、以下の通りである。
【０１３０】
Ａ．利点
１．板間抵抗値の増大による接合エネルギーの低減に由来する事項
ａ）消費電力の節約（消費電力は従来技術の約１／３）
ｂ）ガントラ付ロボットの小型化又は溶接機の空冷化（設備費の低減）
ｃ）スパッタの低減（設備保全費の低減）
ｄ）バリが発生しない（仕上げ工数の低減）
ｅ）溶接歪の低減（手直し工数の低減）
ｆ）圧痕が小さい（見栄え向上）
ｇ）溶接電極の長寿命化（安定打点、溶接電極費の低減）
ｈ）電極の溶着の低減（ラインストップの防止）
ｉ）溶接熱影響部が狭い（母材の変質の防止）
【０１３１】
２．電極間抵抗値の変化とナゲット成否との関係を明確にしたことに由来する事項
ａ）工程内品質保証の達成（全打点に対する確実な保証）。したがって、抜き取り検査（タガネチェック）の廃止
ｂ）適応制御によるＦＡ化の達成（人件費の削減）
３．抵抗増大物質の接着効果に由来する事項
ａ）継手のシール性（水密性の確保）
ｂ）車体剛性の向上（車体の軽量化、操縦安定性の向上）
ｃ）接合強度の向上（安全性の向上）
ｄ）振動特性の向上（操縦安定性及び乗り心地の向上）
ｅ）騒音の低減（快適性の向上）
ｆ）衝撃特性の向上（安全性の向上）
【０１３２】
Ｂ．欠点
ａ）生産ラインに適数個の自動塗布機の導入が必要（追加設備費が必要）
ｂ）モニタ用機器の導入（追加設備費が必要）
ｃ）塗布工程の増加
ｄ）抵抗増大物質（接着剤）のコスト
Ｃ．比較
従来技術に代えて本システムを導入した場合、コストアップの要因は小さく、全体としてはコストダウンの可能性を含みながら、一方で前述した種々の利点について効果又は利益を得ることができる。
【０１３３】
また、接合にウェルドボンディングを既に採用している場合は、本システムの導入による一層のコストダウン効果とともに、溶接性の著しい改善と工程内品質保証とが得られる。
（試験例２）
試験例２では、図２１に示す自動電極研磨機２９を用いて具体化している。つまり、「適応制御工程」において、図２３に示すステップＳ２０５における加圧力の増大の代わりに、溶接電極の自動研磨を行う。他の構成・作用は試験例１と同一である。
【０１３４】
このシステムでは、「推定工程」において、連続打点中に不規則通電の頻度が基準より多ければ、溶接電極の再研磨が自動的に行われる。この場合、次回の打点から設定電流値が初期設定値にリセットされ、溶接を継続することが可能である。
（試験例３）
試験例３では、図３５に示すように、抵抗増大物質として穴明きテープを用いた場合で具体化している。他の構成・作用は試験例１と同一である。
【０１３５】
このシステムでは、両面接着穴明きテープ３０が両面に接着力を有し、図示しない貼付装置により一方のパネル３１に貼付された後、もう一方のパネルがセットされ、スポット溶接される。この時、溶接ロボット１３は両溶接電極３２を結ぶ中心線が穴明きテープ３０の穴３０ａの中心にほぼ一致するようにコンピュータによって制御される。
【０１３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜２２の方法では、各請求項記載の構成を採用しているため、大量生産方式下において、溶接性を改善し、高い生産性を維持することができる。
また、請求項１〜２２の方法では、各請求項記載の構成を採用しているため、大量生産方式下において、全溶接部を打点と同時にチェックして工程内品質保証を行うとともに、更に溶接品質についての不具合の発生を事前に察知することにより、事前にその解消をはかることができる。
【０１３７】
したがって、本システムは、品質保証に対する要求の高まりを受け、今日の課題に沿うものとして期待される。
【０１３８】
さらに、本システムの導入にあたっては、従来の接合方式に比べてコストダウンの可能性が大きい。
なお、各請求項記載の発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形、改良を施した態様で実施しうるものである。例えば、第１補完工程における通電時間の延長とともに、自動的に設定電流値を増大し、再度通電してナゲットの形成を達成することもできる。また、適応制御工程における溶接電極の自動研磨、加圧力の増大、通電時間の延長及び設定電流値の増大を少なくとも１種以上で組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワークを用いた加圧力と電極間抵抗値との関係及び加圧力とパネル間の接触面積との関係を示すグラフである。
【図２】接着剤中のアルミナ粉末の量とナゲット径との関係を示すグラフである。
【図３】設定電流値とナゲット径との関係を示すグラフである。
【図４】負荷の繰り返し数と引張剪断負荷荷重との関係を示すグラフである。
【図５】合金化溶融亜鉛めっき鋼板２枚合わせの場合の電流値とナゲット径並びに電極間抵抗値との関係を示し、定置式溶接機で短冊形試験片を溶接した場合のグラフである。
【図６】図５と同一の関係を示し、ガントラ付ロボットでワークを溶接した場合のグラフである。
【図７】合金化溶融亜鉛めっき鋼板と裸普通鋼板の２枚合わせの場合の電流値とナゲット径並びに電極間抵抗値との関係を示し、定置式溶接機で短冊形試験片を溶接した場合のグラフである。
【図８】図７と同一の関係を示し、ガントラ付ロボットでワークを溶接した場合のグラフである。
【図９】合金化溶融亜鉛めっき鋼板３枚合わせの場合の電流値とナゲット径並びに電極間抵抗値との関係を示し、定置式溶接機で短冊形試験片を溶接した場合のグラフである。
【図１０】図９と同一の関係を示し、ガントラ付ロボットでワークを溶接した場合のグラフである。
【図１１】合金化溶融亜鉛めっき鋼板、裸高張力鋼板と合金化溶融亜鉛めっき鋼板の３枚合わせの場合の電流値とナゲット径並びに電極間抵抗値との関係を示し、定置式溶接機で短冊形試験片を溶接した場合のグラフである。
【図１２】図１１と同一の関係を示し、ガントラ付ロボットでワークを溶接した場合のグラフである。
【図１３】合金化溶融亜鉛めっき鋼板、裸高張力鋼板、裸普通鋼板と裸普通鋼板の４枚合わせの場合の電流値とナゲット径並びに電極間抵抗値との関係を示し、定置式溶接機で短冊形試験片を溶接した場合のグラフである。
【図１４】図１３と同一の関係を示し、ガントラ付ロボットでワークを溶接した場合のグラフである。
【図１５】成形した合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ワーク）３枚合わせについて、同一電極による連続打点中の電極間抵抗値の低下量の変化とナゲット径との関係を示し、溶接電流１２ｋＡ、通電時間３サイクルの場合のグラフである。
【図１６】図１５と同一の関係を示し、溶接電流１２ｋＡ、通電時間４サイクルの場合のグラフである。
【図１７】図１５と同一の関係を示し、溶接電流１４ｋＡ、通電時間３サイクルの場合のグラフである。
【図１８】成形した合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ワーク）３枚合わせについて、同一電極による連続打点中の電極間抵抗値の低下量の変化とナゲット径との関係を示し、溶接電流１２ｋＡ、通電時間３サイクルの場合のグラフである。
【図１９】図１８と同一の関係を示し、溶接電流１２ｋＡ、通電時間４サイクルの場合のグラフである。
【図２０】図１８と同一の関係を示し、溶接電流１４ｋＡ、通電時間３サイクルの場合のグラフである。
【図２１】試験例１のパイロットラインを示す模式構成図である。
【図２２】試験例１のパイロットラインにおけるメインフローチャートである。
【図２３】試験例１のパイロットラインにおける不規則通電ルーチンのフローチャートである。
【図２４】試験例１のパイロットラインにおける算出等ルーチンのフローチャートである。
【図２５】試験例１のパイロットラインにおける通電時間延長ルーチンのフローチャートである。
【図２６】試験例１のパイロットラインにおける単調減少パターンルーチンのフローチャートである。
【図２７】試験例１のパイロットラインにおける凹型パターンルーチンのフローチャートである。
【図２８】試験例１のパイロットラインにおける凸型パターンルーチンのフローチャートである。
【図２９】試験例１のパイロットラインにおける単調増加パターンルーチンのフローチャートである。
【図３０】試験例１によって得られた打点数と電極間抵抗値の低下量との関係を示すグラフである。
【図３１】試験例１によって得られた打点数と電極間抵抗値の低下量との関係を示すグラフである。
【図３２】試験例１によって得られた打点数と電極間抵抗値の低下量との関係を示すグラフである。
【図３３】試験例１によって得られた打点数とナゲット径との関係を示すグラフである。
【図３４】試験例１によって得られた車体と従来技術によって得られた車体との曲げ剛性値を示すグラフである。
【図３５】試験例３のパイロットラインの一部を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は要部模式断面図である。[0001]
[Industrial application fields]
In the field of automobiles, home appliances, and the like, the present invention includes assembling these members as structures by spot welding between the plates of the members to be joined made of at least two steel plates via a galvanized layer. The present invention relates to a spot welding automatic assembly method for a galvanized steel sheet to be attached.
[0002]
[Prior art]
Although the use of galvanized steel sheets in the fields of automobiles, home appliances and the like is increasing, the problem of deterioration of the welding electrodes of spot welders has been pointed out from the beginning for spot welding of these galvanized steel sheets. Spot welding of galvanized steel sheets requires a higher welding current value and longer welding time (energization time) than spot welding of bare (non-plated) steel sheets. And promote alloying. When the welding electrode deteriorates, the welding result becomes unstable, and finally a nugget cannot be obtained. Therefore, it is necessary to frequently replace with a new welding electrode, resulting in a decrease in the operating rate of the production line.
[0003]
Here, it is considered that the early deterioration of the welding electrode is mainly caused by a small electrical resistance value between the joint surfaces. Focusing on this point, the applicants recently proposed an attempt to perform spot welding by placing a resistance increasing material between each joint surface of the galvanized steel sheets to be joined, thereby increasing the electrical resistance value between each joint surface. (JP-A-64-62284, JP-A-64-62286, JP-B-5-85269, United State Patent, Patent Number: 4,922,075, United State Patent, Patent Number: 5,075,531). The result obtained thereby greatly improved the weldability of the galvanized steel sheet. That is, in this welding method, since the energy consumption for joining is small, it is possible to obtain the effects of reducing power costs, reducing explosion (sputtering) and welding distortion, and generating small dents and no burrs. The welding of the welding electrode hardly occurs, and the spot welding machine can be downsized.
[0004]
On the other hand, another problem with spot welding of galvanized steel sheets is that quality control is difficult. In this regard, as a welding monitor currently used, there is a monitoring device for welding current, voltage between electrodes or resistance between electrodes. In addition, several methods have been proposed as non-destructive inspection methods for welds, and furthermore, peeling inspection using a chisel has been widely implemented.
[0005]
On the other hand, in recent years, with regard to the assembly of automobiles, etc., weld-bonding using a combination of adhesion and welding has attracted attention, and its application range has been gradually expanded. Conventional spot welding is point bonding, but weld bonding is surface bonding, which improves bonding strength and rigidity, and is therefore effective in reducing the weight of the vehicle body. It is said that there are many advantages such as reduction and ensuring sealing performance.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the welding method in which a resistance increasing material is placed between each joint surface and spot welding is performed, a variety of galvanized steel sheets are used, such as automobiles, regardless of whether the number of hits is relatively small in the laboratory. When a large number of complicated shapes are hit in a short time, there is a concern that it is inefficient and productivity is lowered.
[0007]
That is, in this welding method, it is necessary to accurately place the resistance increasing substance at a fixed position on each joint surface, and to energize with the welding electrode directly above the resistance increasing substance. The substance cannot be confirmed from the outside. Further, in this welding method, it is difficult to ensure a good contact state of each joint surface due to the presence of the resistance increasing substance, and there is a tendency that the energization becomes unstable especially when the welding electrode is deteriorated. All of these may lead to a decrease in productivity, and it has been difficult to put this welding method into practical use in a mass production system, despite remarkable improvement in weldability.
[0008]
On the other hand, in terms of quality control, spot welding is very often used in the assembly process of automobile bodies, and it is said that the quality of spot welding determines the quality of the body. For example, an automobile body is composed of 600 to 800 parts, but most of these parts are assembled by spot welding, and the number of hits reaches as many as 3000 to 5000 points per vehicle. In the manufacturing process, the occurrence of poor welding is unavoidable due to various factors. Regarding the quality of the welded portion of the galvanized steel sheet, the shape of the nugget, indentation, dust, cracks, pits, and the like are specified, but in practice, securing the nugget diameter is the most important. The shortage of the nugget diameter is caused by deterioration of the welding electrode and cable, a decrease in the current value due to fluctuations in the welding power source, a poor fitting between the joint surfaces, and the like. The fluctuation of the welding power source is caused by simultaneous energization of a plurality of spot welders, the power usage status of other factories, the difference between day and night. In the galvanized steel sheet, the range of the appropriate current value for spot welding is narrow, and even if a slight change in the current value occurs, a nugget cannot be obtained easily. Here, there is a reason why quality control is particularly important in spot welding of galvanized steel sheets.
[0009]
In this regard, in the conventional welding condition monitoring device described above, unlike the case of the bare steel plate, the reliability of the galvanized steel plate is poor, resulting in erroneous determination or simply informing the occurrence of inconvenience and stopping the welding line. In many cases, it stops. For this reason, it is extremely insufficient in terms of how long a production line can be operated continuously by unmanned operation, which is a problem today. In addition, the peeling inspection method using the chisel is basically a sampling inspection. When a defect is found, all previous products are inspected retroactively and repaired. This is the labor cost required for the inspection. Product disposal costs are enormous.
[0010]
Under such circumstances, it is ideal that quality is guaranteed in the process, and there is a need for the development of a monitor that can check all welds simultaneously with the hit points.
On the other hand, in conventional weld bonding, since welding is performed under substantially the same welding conditions as in a normal case, it is caused by various problems that appear in spot welding of the galvanized steel sheet, that is, deterioration of the welding electrode, etc. The inconvenience still remains.
[0011]
The first object of the present invention is to improve the inefficiency of spot welding of galvanized steel sheet using a resistance increasing substance, and maintain excellent weldability and high productivity under a mass production system. There is.
The second problem of the present invention is to solve the difficulty in quality control of welded parts as seen in the prior art, and under the mass production system, check all the welded parts at the same time as the hit points to ensure in-process quality assurance. In addition, by detecting in advance the occurrence of defects in the welding quality, the object is to eliminate them in advance.
The third problem of the present invention is that, in addition to the solution of the first and second problems, under a mass production method, a seal or an adhesion function is given to the welded portion, and the added value such as ensuring the sealing property and improving the rigidity is added. It is in forming a high weld part without accompanying a cost increase.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
(1) The method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets according to
A fixing step of fixing one of the members to the jig;
An arrangement step of disposing a resistance increasing material having a function of securing a gap between the bonding surfaces at a fixed position on the bonding surface of the member;
A polymerization step of sandwiching the arranged resistance increasing material, overlapping the joining surface of the member and the joining surface of the other member assembled to the member, and ensuring a gap between the joining surfaces;
A pressurizing step of pressurizing the joint containing the resistance increasing substance with a pair of welding electrodes of a spot welder;
An energization step of energizing a welding current set between the welding electrodes;
A detection step of detecting an electrical property which is an inter-electrode resistance value between the welding electrodes within the energization time;
The inter-electrode resistance value is calculated from the inter-electrode voltage and the inter-electrode current, and a calculation step of calculating a resistance value change characteristic from the inter-electrode resistance value;
The resistance value change characteristic includes a pattern indicating a decrease amount of the interelectrode resistance value and a change of the interelectrode resistance value obtained from a difference between the maximum value and the minimum value of the interelectrode resistance value, and the change pattern of the interelectrode resistance value Includes patterns of monotonic decrease, convex, concave and monotonic increase in interelectrode resistance,Pre-set criteria and the detected electrical characteristicsAs the resistance value change characteristic asAnd a first determination step of determining success or failure of the nugget,
The resistance increasing substance is a substance in which granules are mixed in a viscous material, and the granules have a function of securing a gap between the joining surfaces of the steel sheets to be joined in the polymerization step. Along with this, the viscous material is foamed by aging or heating, or the adhesive strength is increased,In the pressing step, both members to be joined arePart of the gap remains and partThe resistance between the electrodes is kept low.In addition, the substantial increase in the resistance value between the electrodes due to the resistance increasing substance occurs during the energization process.It is characterized by that.
[0015]
(2Claim2The method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets according to
(3Claim3The method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets of claim2The described method is characterized in that, after the first complementing step, there is a second determination step in which a predetermined reference is compared with the electrical characteristics detected again, and the success or failure of the nugget is determined again.
[0016]
(4Claim4A method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets according to
(5Claim5A method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets according to
[0017]
(6Claim6The method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets of claim4 or 5The described method includes an estimation step of estimating an electrode life until sufficient nuggets cannot be obtained by recording in the determination result recording step or the continuous recording step.
(7Claim7The method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets of claim6The described method includes an adaptive control step of changing the welding conditions thereafter when the estimated value of the estimation step reaches a preset reference.
[0018]
(8Claim8The method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets of claim4The described method includes a second complementing step of achieving nugget formation when a predetermined nugget is not formed by recording a determination result recording step or by an unexpected situation during a series of steps.
(9Claim9The method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets of claim1The described method is characterized by having a conveying step of conveying the member to a fixing position or a polymerization position before the fixing step and / or the polymerization step.
[0019]
(10) The method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheet according to
(11Claim11The method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets of claim3In the described method,The second determination step is characterized in that a preset reference is compared with a resistance value change characteristic.
[0022]
(12Claim12The method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets according to
(13Claim13The method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets according to
[0023]
(14Claim14The automatic spot welding assembly method for a galvanized steel sheet according to
(15Claim15The automatic spot welding assembly method for galvanized steel sheets according to
(16Claim16In the method for automatically assembling galvanized steel sheets according to
[0024]
(17Claim17The method for automatically assembling a spot-welded galvanized steel sheet according to
(18Claim18In the method for automatically assembling a galvanized steel sheet according to
[0025]
(19Claim19The method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets according to
(20Claim20The method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets according to
(21Claim21The method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets according to
[0026]
(22Claim22The method for automatically assembling a spot-welded galvanized steel sheet according to
[0028]
ThisIn this research, we first tried to develop a resistance-enhancing substance suitable for this system. The resistance increasing substance used in the invention described in
[0029]
On the other hand, the resistance increasing material used in this system achieves the second problem, namely, in-process quality assurance and continuous automatic operation by adaptive control, so it has excellent weldability, and thus it can achieve a stable spot for a long time. And the effect of increasing resistance must be great. It can be considered that the large effect of increasing the resistance increases the amount of decrease in the interelectrode resistance value due to the formation of the nugget, and therefore, the success or failure of the nugget can be accurately determined.
[0030]
Furthermore, since the resistance increasing material used in this system imparts an adhesive effect to the weld, which is the third problem, it is of course necessary to select an appropriate adhesive that satisfies the first and second problems. Adhesion of increased substances must not cause a decrease in adhesive strength or sealing function.
In consideration of these points, research and development were conducted experimentally in search of a resistance-enhancing substance suitable for this system.
[0031]
In addition, what should be noted in this research is an adaptive control system comprising a detection process, a calculation process, a process for determining success or failure of a nugget, a continuous recording process, an estimation process, and an adaptive control process. In this adaptive control system, attention is paid to changes in electrical characteristics between welding electrodes that occur during continuous hitting under mass production. As a change in electrical characteristics, for example, a change in electrical resistance value, that is, a resistance value between electrodes can be considered.
[0032]
That is, in the detection step, the electrical characteristics between the welding electrodes within the energization time of the welding current are detected. Then, in the calculation step, the inter-electrode resistance value is calculated from the detected electrical characteristics, and the resistance value change characteristic is calculated from the inter-electrode resistance value. From the calculation results, in-process quality assurance is performed in the first and second determination steps. Make sure. Further, in the continuous recording step, at least one kind of change of the electrical characteristics, the inter-electrode resistance value, and the resistance value change characteristic is recorded in detail during continuous hitting. In the estimation step, the recorded data is analyzed, and it is preliminarily detected from the result that the nugget is not formed as the welding electrode deteriorates. And a welding condition is changed by an adaptive control process. The change of the welding conditions in the adaptive control process includes polishing the welding electrode, increasing the applied pressure, extending the energization time or / and increasing the set current value. By automatically performing these controls, it is possible to maintain high productivity and ensure a healthy nugget by continuous hitting.
[0033]
Here, the inter-electrode resistance value is composed of the contact resistance between the base metal to be joined to the welding electrode, the inter-plate resistance between each joint surface of each base material, and the specific resistance of each base material. However, regarding the formation of the nugget, it has been a conventional theory that no information is given in the case of a galvanized steel sheet. That is, the resistance between the plates disappears with the formation of the nugget, but the energization time is long in the normal welding method (in the case of combining two galvanized steel sheets with a thickness of 0.8 mm, the energization time of about 10 cycles is required). Therefore, there is an increase in the temperature of the base material during this period, and the specific resistance of the base material increases with this, and the change in the interelectrode resistance that appears when both are added together is not necessarily faithful to the success or failure of the nugget. Not shown.
[0034]
On the other hand, in the present system in which a resistance increasing substance is applied between the joint surfaces, the inter-plate resistance value itself is high and the energization time is short (about 3 cycles), so the temperature rise of the base material during this period is small. Therefore, in this system, there is a possibility that the disappearance of the inter-plate resistance value accompanying the formation of the nugget can be detected more effectively. If this becomes possible, it will be possible to examine in detail the change in resistance between the plates, and not only the success or failure of the nugget, but also the prediction of the nugget failure due to the deterioration of the welding electrode during continuous striking. Development of adaptive control that meets the demands of
[0035]
By the way, there are many influential factors about the change of the resistance value between electrodes of a galvanized steel plate. That is, in the galvanized steel sheet, when energization of the welding current begins, zinc between the welding electrode and the galvanized steel sheet or between each joint surface of the galvanized steel sheet first melts because of its low melting point.
As for the joint surface, the molten zinc is vaporized and expanded to be excluded from the region where the nugget is formed. Next, the temperature of the joint surface is increased in preference to others, and is melted and mixed to form a nugget. When the nugget is formed, the inter-plate resistance value disappears.
[0036]
A part of zinc melts between the welding electrode and the galvanized steel sheet, and alloying with the material of the welding electrode made of copper or copper alloy occurs, and the welding electrode gradually deteriorates.
On the other hand, in the galvanized steel sheet, due to its specific resistance, the temperature continuously rises within the energization time.
These phenomena have different degrees of progress depending on the welding conditions, and accordingly, the interelectrode resistance value also changes in a complicated manner. The following can be considered as specific factors that are considered to be involved in the change characteristics of the inter-electrode resistance value within the welding current application time.
[0037]
1. Degradation of welding electrode
For example, if the welding electrode deteriorates, the fit between the welding electrode and the galvanized steel sheet will deteriorate, the resistance value between the welding electrode and the base metal will change, and consequently the heat generation will change, which will lead to the melting and vaporization of zinc. The situation will also change. When zinc melts, the resistance value decreases significantly. These influence each other and complicate changes in the resistance value between the electrodes.
[0038]
On the other hand, due to the deterioration of the welding electrode, the current density of the welding current is reduced between the joint surfaces, and the temperature rise of the joint surfaces is delayed.
2. Status of galvanized steel sheets to be joined
For workpieces with many press-processed products (members flowing through the production line), there is a problem of alignment of each joint surface. If the alignment is not sufficient, the contact area becomes small. For this reason, the inter-plate resistance value is high, which causes non-energization / irregular energization of the welding current. In addition, since the welding current flows locally, the nugget diameter is insufficient and explosion is likely to occur.
[0039]
3. Material and thickness of base material or plating layer
If the base material or the plating layer is thick, the temperature rise is delayed and the interelectrode resistance value appears differently.
4). Number of stacked galvanized steel sheets
When three or more galvanized steel sheets are overstruck, nuggets are formed at two or more joint surfaces different in time, and the inter-electrode resistance value also changes.
[0040]
5). Welding current
When the set current value of the welding current is low and when it is high, the resistance value between the electrodes during energization also appears differently.
As described above, there are many factors that affect the change in the resistance value between the electrodes of the galvanized steel sheet. For this reason, in the manufacture of industrial products composed of various members, especially in the mass production method, it is necessary to more accurately relate the change in the nugget diameter and the resistance value between the electrodes in each case.
(Experimental example)
In researching this system, we first developed a resistance-enhancing material suitable for this system, then considered an application to an automobile body assembly line as an example, and a panel to be assembled in advance on the actual production line. Conducting a welding test with a stationary welder on the same strip-shaped test piece, and then performing a welding test with a robot with a gantry using a workpiece, the resistance value between the electrodes for each case with different plate alignment Clarified the relationship between change and success of nuggets.
[0041]
[Selection of welding conditions]
The welding conditions in spot welding include energization time, welding current value, and applied pressure. It is desirable that the energization time be as short as possible in order to take advantage of the welding method performed using the resistance increasing material. In this experiment, unless otherwise specified, the energization time of 3 cycles (60 Hz) was used in principle.
[0042]
The welding current value was determined for a combination of individual members by obtaining a value that could provide a sufficient nugget in three cycles of energization time, and this was used as a reference.
Welding by this system is performed by placing a resistance increasing material between each joint surface and then applying pressure to ensure partial contact of the base material. Contact may not be obtained, which may cause irregular energization or even non-energization. This is a particularly troublesome problem on the joint surface of a workpiece having distortion.
[0043]
Increasing the applied pressure tends to eliminate this problem. However, when the applied pressure is increased, the resistance value between the electrodes is decreased, and a large current is required to form a sufficient nugget, and the deterioration of the welding electrode is accelerated.
FIG. 1 shows a dash panel (alloyed hot-dip galvanized steel sheet, t: 0.65 mm, basis weight: 45/45 (both sides are 1 m), as an example.2Amount of plating attached per 45g. The same applies below. )) And cowl inner panel (alloyed galvanized steel sheet, t: 0.55 mm, basis weight: 45/45) and cowl outer panel (alloyed galvanized steel sheet, t: 0.6 mm, basis weight: 45/45) ), The relationship between the pressing force and the contact area between the base materials and the relationship between the pressing force and the inter-electrode resistance value were shown using a workpiece. The resistance increasing material used is a mixture of 15 wt% (hereinafter, wt.%) Alumina powder having an average particle diameter of 100 μm mixed with the structural adhesive developed in this study.
[0044]
A robot with a gantry was used as the spot welder, and the resistance value between the electrodes was measured by applying a current of 1 kA (alternating current) for one cycle.
As seen in FIG. 1, when the applied pressure is lowered, the contact area is reduced, and irregular energization occurs.
In this case, 240 kgf [2352N] was adopted in principle so as to ensure a certain level of contact area between the base materials and thus ensure stable energization, while preventing excessive pressure.
[0045]
Irregular energization here refers to the case where the inter-electrode resistance value in the first cycle appears abnormally high. As a method for determining whether the irregular energization or normal energization is performed, the inter-electrode resistance value in the first cycle is constant. Can be defined as exceeding the level. In addition, in the case of irregular energization, a welding current control device having a function that a measured current value immediately after energization is smaller than that in a normal case and then a remarkably high current flows as this reaction is generally used. In the case of using this type of control device, it is also possible to determine whether or not irregular energization is performed based on the maximum or minimum value of the measured current value of each cycle during energization.
[0046]
[Resistance increasing substance]
The resistance increasing material developed in this study is a commercially available structural adhesive with 15 wt. %.
As for the alumina powder mixed in the adhesive, if the particle size is too small, the effect of improving the weldability is small, and if the particle size is too large, irregularity or non-energization tends to occur. On the other hand, if the amount of alumina powder is too small, the effect is small. If the amount is too large, de-energization and sputtering are likely to occur, and adverse effects such as a decrease in adhesive strength can be considered from the viewpoint of adhesive strength.
[0047]
FIG. 2 shows the weldability of the particle size and amount of the mixed alumina powder using resistance increasing materials obtained by mixing alumina powders having different particle sizes in various ratios with a normal adhesive marketed in general. This is the result of examining the effect.
The test piece is a two-sheet galvanized steel plate (t: 0.8 mm), and a resistance increasing substance is applied between the joint surfaces of these test pieces, the set current value is 9 kA, the energization time is 2 cycles, and the applied pressure is 200 kgf. A welding test was conducted at [1960N]. The measured value is an average value of three test pieces.
[0048]
When the average particle size is 15 μm (micron), even if a considerably large amount of alumina powder is used, there is almost no effect on nugget formation, while the amount of alumina powder is 72 wt. Irregular energization occurred when the percentage reached. Further, a slight effect was observed when the average particle size was 30 μm, and when the amount was 50 μm, a nugget having a diameter of about 3 mm was formed. When the average particle size is 100 μm, only 18 wt. A nugget having a diameter of approximately 3 mm was obtained with an amount of% alumina powder.
Here, it is considered that the remarkable improvement in weldability observed for the alumina powder having an average particle diameter of 100 μm is due to a rapid increase in the resistance value between the electrodes at the initial stage of energization. This phenomenon is a phenomenon peculiar to the present welding method performed using a resistance increasing substance, and coupled with a short energization time, enables quality assurance of the welded portion through the resistance value change characteristic which is a feature of the present system.
[0049]
When the average particle size is 30 μm, the amount of alumina powder is 57 wt%, and when the average particle size is 50 μm, the amount of alumina powder is 50 wt. %, When the average particle size is 100 μm, the amount of alumina powder is 36 wt. % Became irregular.
Therefore, in this system, an alumina powder having an average particle diameter of 100 μm, which has a remarkable effect of increasing resistance, was used.
FIG. 3 shows the effect on nugget formation when alumina powder with an average particle size of 100 μm is mixed in various proportions in a commercially available structural adhesive for the purpose of providing a sufficient adhesion function to the resistance increasing material.
The test piece is a two-sheet combination of galvannealed steel sheets (t: 1.6 mm), a resistance increasing material is applied between the joint surfaces of these test pieces, the energization time is 3 cycles, and the applied pressure is 325 kgf [3185 N]. A welding test was conducted.
[0050]
Although the effect of improving weldability is remarkable, 10 wt. % Of alumina powder is 15, 20 wt. % Results were considerably inferior compared to those mixed with%. On the other hand, 15, 20 wt. There is almost no difference in the effect of those mixed with%.
Table 1 uses the resistance increasing material shown in FIG. 3 and uses the galvannealed steel sheet (t: 0.8 mm,
[0051]
The welding conditions are a set current value of 12 kA and an energization time of 3 cycles. In addition, the used electrode used is a set current value of 12 kA, a pressurizing force of 200 kgf [1960 N], and a hot-dip galvanized steel sheet (t: 0.8 mm) with 150 firing points at an energization time of 12 cycles.
[0052]
[Table 1]
[0053]
In this system, since continuous spotting by the same electrode is performed, even if the welding electrode deteriorates, 15 wt. % Is excellent.
Since the amount of alumina powder in the adhesive is considered to be smaller in terms of sputtering, adhesive strength, and the supply of resistance increasing material to the joint surface, the resistance increasing material used in this experiment is structurally 15 wt. Of alumina powder with an average particle size of 100 μm was used as the adhesive. % To be used.
[0054]
FIG. 4 shows the results of a uniaxial shear fatigue test for a welded joint manufactured by the prior art and the present system. In this system, alumina powder remains in and around the nugget. The effect on the fatigue strength of the residual alumina powder and the effect on the adhesive strength due to the mixing of the alumina powder into the adhesive were investigated.
In the prior art, normal single-point spot welding is applied to the center portion of the stacking allowance with a current-carrying time of 12 cycles without arranging a resistance increasing substance. On the other hand, in this system, a resistance increasing substance is applied in an area of 40 mm × 25 mm, and single point spot welding is similarly performed in three cycles. In common with the prior art and the present system, the test piece is a 200 mm × 40 mm alloyed hot-dip galvanized steel sheet (t: 0.8 mm), the applied pressure is 200 kgf [1960 N], and the set current value is 11 kA. Moreover, the test piece by this system is hardened by heating at 180 ° C. for 30 minutes after welding. In the production line, the white body is automatically heated at 180 ° C. for 30 minutes in the drying process at the time of painting, and is cured during this time.
[0055]
As can be seen in FIG. 4, the joint according to the present system showed significantly higher fatigue strength than the joint according to the prior art. It seems to be mainly due to the adhesive effect. From this, it was found that there is no practical problem even if there is a decrease in strength due to the residual alumina powder and a decrease in adhesive strength due to the mixed alumina powder.
The structural adhesive used in this study exhibits fluidity at room temperature, and 15 wt. The resistance increasing substance mixed in% has an appropriate viscosity and can be easily applied to the joint surface using an automatic coating machine. Also, when the temperature is low, or when room temperature fluctuations affect the viscosity of the resistance-increasing substance and the application by the automatic coating machine is not performed smoothly, the resistance-increasing substance can be heated to maintain a constant temperature. Work can be done without.
[0056]
[Relationship between interelectrode resistance change and nugget formation]
FIG. 5 and FIG. 6 show the results of experiments conducted on the joining of two galvanized steel sheets using the developed resistance increasing material. The two galvanized steel sheets are a panel side outer (alloyed hot dip galvanized steel sheet, t: 0.7 mm, basis weight: 30/60), and a lean-force rocker panel (alloyed hot dip galvanized steel sheet, t: 0.00). 8 mm, basis weight: 60/60).
[0057]
The experiment was conducted with the applied pressure of 200 kgf [1960 N] and the energization time of 3 cycles. The upper diagram shows the relationship between the set current value and the nugget diameter. The lower graph shows the change in inter-electrode resistance value in the upper row and the change in measured current value in the lower row for each cycle during the energization time of 3 cycles.
In addition, the resistance value between electrodes in a figure is the value calculated | required from each average value of the current between electrodes in the latter half of each cycle and the voltage between electrodes. In this study, this value was used as the interelectrode resistance value for each cycle. The measured current value is an effective value for each cycle of the measured current value.
[0058]
FIG. 5 is a test result by a stationary welding machine using a strip-shaped test piece, and FIG. 6 is a test result by a robot with a gantry for a workpiece having the same plate alignment. New welding electrodes were used.
As can be seen in FIG. 5, when a sufficient nugget is formed, the interelectrode resistance value is significantly reduced. Further, at the hitting point by the robot shown in FIG. 6, the measured current value at which nugget formation starts is high. This can be attributed to the splitting of the welding current. However, there is also a clear relationship between the nugget formation and the decrease in the interelectrode resistance value.
[0059]
FIG. 7 and FIG. 8 show the experimental results for two sheets, one of which is a galvanized steel sheet and the other is a bare plain steel sheet. The galvanized steel sheet is a panel side outer (alloyed galvanized steel sheet, t: 0.7 mm, basis weight: 30/60), and the bare ordinary steel sheet is a rail roof side inner (naked ordinary steel sheet, t: 0.65 mm). It is.
The applied pressure is 190 kgf [1862 N]. The formation and non-formation of the nugget are clearly distinguished also in FIG. 7 by the stationary welding machine performed using the strip-shaped test piece. However, in this case, a simple reduction amount is not sufficient. That is, at 4 kA where the set current value is low, the amount of decrease is 60 μΩ (micro ohm), which is almost the same value as the amount of decrease of 7 kA where a sufficient nugget is formed. It is considered that the significant decrease in the resistance value between the electrodes when the set current value is low is mainly due to the melting of zinc. Therefore, in this plate matching, a method of determining the success or failure of the nugget with reference to not only the amount of decrease but also the interelectrode resistance value after three cycles of energization can be considered. Similar results can be seen even when the workpiece is hit by the robot shown in FIG.
[0060]
FIG. 9 and FIG. 10 show the experimental results for the combination of three galvanized steel sheets. Three galvanized steel sheets are dash panel (alloyed galvanized steel sheet, t: 0.65 mm, basis weight: 45/45), cowl inner panel (alloyed galvanized steel sheet, t: 0.55 mm, basis weight) Amount: 45/45), cowl outer panel (alloyed hot-dip galvanized steel sheet, t: 0.6 mm, basis weight: 45/45).
The applied pressure is 240 kgf [2352N]. In this case, there are two joint surfaces, and the nugget diameters tend to be slightly different from each other. However, this difference also decreases when sufficient nuggets are formed both when the strip-shaped test piece is welded with the stationary welding machine shown in FIG. 9 and when the workpiece is welded with the robot shown in FIG. In addition, the change in the resistance value between the electrodes can be clearly distinguished.
[0061]
FIG. 11 and FIG. 12 show the experimental results in the case of a bare high-tensile steel plate in which the middle one is relatively thick, with the three sheets being combined. The galvanized steel sheet consists of a panel side outer (alloyed hot dip galvanized steel sheet, t: 0.7 mm, basis weight: 30/60) and pillar center body inner lower (alloyed hot dip galvanized steel sheet, t: 0.7 mm, The basis weight is 30/60), and the bare high-tensile steel plate is a lean force belt anchor-to-center pillar (bare high-tensile steel plate, t: 1.6 mm).
The applied pressure is 245 kgf [2401 N]. As shown in FIG. 11, when the strip-shaped test piece is welded with a stationary welding machine, the resistance value between the electrodes after three cycles of energization is referred to rather than the determination of nugget success or failure based on the amount of decrease in the resistance value between the electrodes. This is considered to be one method. On the other hand, as shown in FIG. 12, when the workpiece is welded by the robot, the difference in the nugget diameter at the two joint surfaces is remarkable, but the decrease amount is clear at 14 kA or more where sufficient nugget can be formed and below. Can be distinguished.
[0062]
FIG. 13 and FIG. 14 show the experimental results for the four sheets. From the top, the panel is aligned with the panel side outer (alloyed hot-dip galvanized steel sheet, t: 0.7 mm, basis weight: 30/60), lean-force front body pillar upper inner (bare high-tensile steel sheet 45 kgf class, t: 1 2 mm), pillar front body upper inner (bare plain steel plate, t: 0.8 mm), rail roof side inner (bare plain steel plate, t: 0.65 mm).
The applied pressure is 230 kgf [2254 N]. In FIG. 13 in which the strip-shaped test piece was welded by a stationary welding machine, irregular energization occurred for the test piece indicated by *. In this case, it is difficult to determine the success or failure of the nugget only by the decrease amount of the interelectrode resistance value. However, with regard to the interelectrode resistance value after three cycles of energization, there is a clear difference between the nugget and non-nugget. For this reason, the success or failure of the nugget can be determined with reference to the inter-electrode resistance value at the end of the welding current energization in addition to the amount of decrease.
[0063]
FIGS. 15 to 20 show a continuous hitting point using the same electrode using a pilot line constructed by imitating a part of an actual production line for three formed galvanized steel sheets (dash panel, cowl inner panel, cowl outer panel). Some of the results of investigating the relationship between the change in the decrease in interelectrode resistance and the nugget diameter are shown. There are 18 points on this panel. The used panel is 330 sets. Details of the pilot line will be described in the embodiment, but the main points are as follows.
[0064]
(1) Set the dash panel on the jig
(2) Automatic application of resistance-increasing substance on the dash panel joint surface
(3) Set the cowl inner panel on the jig
(4) Automatic application of a resistance increasing substance on the joint surface of the cowl inner panel
(5) Set the cowl outer panel on the jig
(6) Spot welding by robot
(7) Remove the panel from the jig
During this time, the set current value was 12 to 16 kA, the energization time was 2 to 4 cycles, and the applied pressure was appropriately changed from 240 [2352N] to 270 kgf [2646N], and continuous hitting was performed. Therefore, the welding conditions and experimental results shown in the figure are data for the case where the deterioration of the welding electrode is at a constant level with the number of hit points as a guide.
[0065]
FIGS. 15 to 17 show the relationship between the number of striking points, the nugget diameter, the amount of decrease in the interelectrode resistance value, and the change pattern of the interelectrode resistance value, for the specific part (site A) showing average results. The change pattern is shown only for representative cases near each hit point.
The decrease amount (Δr) of the interelectrode resistance value in the figure indicates a value obtained by subtracting the minimum value from the maximum value of the interelectrode resistance value for each cycle of 1 to 3 cycles. The method of obtaining the decrease amount Δr of the interelectrode resistance value differs depending on the change pattern, and in the monotonically decreasing pattern in which the interelectrode resistance value decreases over 1 to 2 to 3 cycles seen immediately after the start of the test, the first cycle to the third cycle are performed. Indicates the subtracted value. The convex pattern appearing between 1500 and 4000 points shows a value obtained by subtracting the third cycle from the second cycle. Further, in the concave pattern appearing after 4000 points, the decrease amount of the interelectrode resistance value was shown by subtracting the second cycle from the first cycle. In addition, (circle) mark in a figure is a case where the fall of resistance value between electrodes is not seen over 1 to 2-3 cycles, and the resistance value between electrodes increases monotonously, and a value shows the increase amount. Since three steel plates are combined, there are two nugget diameters for the same hit point.
[0066]
In the case of the set current value of 12 kA and the energization time of 3 cycles shown in FIG. 15, the decrease amount Δr of the interelectrode resistance value decreased rapidly in the vicinity of 2000 points. The pattern continued to be convex at this stage and changed from around 4000 points to a concave shape. On the other hand, the nugget diameter decreases from around 3000 points and reaches 4t around 4000 points.1/2(T: Minimum base metal plate thickness, 0.55 mm in this case) was interrupted, and continued to decrease thereafter, and no nuggets were formed around 6000 points. Therefore, in the case of this combination, in order to guarantee sufficient nugget with a margin, the lifetime is reached up to 2000 points at which the change in interelectrode resistance value suddenly occurs. Therefore, for example, when the decrease in interelectrode resistance value is greater than 30 μΩ. The nugget is considered to be acceptable, and if it is less than 30 μΩ, the nugget is considered to be rejected and subjected to adaptive control.
[0067]
Further, in FIG. 15, when paying attention to the inter-electrode resistance value in the first cycle, the inter-electrode resistance value which was about 160 μΩ at the beginning of the test gradually decreases thereafter, and reaches about 130 μΩ around 3000 points where the nugget diameter starts to decrease. It was. In this way, the inter-electrode resistance value in the first cycle during continuous hitting can be monitored, and the remaining life can be estimated from the amount of decrease in that value.
[0068]
Further, when attention is paid to the inter-electrode resistance value in the third cycle, the value increases after the vicinity of 2000 points where the decrease amount Δr of the inter-electrode resistance value rapidly decreases. In this way, it is possible to estimate the remaining life using the inter-electrode resistance value in the third cycle (at the end of energization) during continuous hitting.
On the other hand, a certain standard value, for example, 4t1/2If the condition is satisfied, the lifetime is estimated through pattern recognition by using the number of hit points at which the pattern changes from a convex type to a concave type rather than the amount of decrease in the interelectrode resistance value. For example, in the case of this experiment, 4000 points It is also possible to make it a target of adaptive control in the vicinity.
[0069]
What should be noted here is that the conventional technology does not provide reliable quality assurance and the number of striking points is about 1000, and the welding electrode needs to be replaced. Stable hitting was performed while ensuring in-process quality assurance up to the hitting point.
FIG. 16 shows a case where the welding current is 12 kA and the energizing time is 4 cycles. During the test of 12 kA and 3 cycles shown in FIG. 15, the energization time was appropriately extended by 1 cycle, and the effect was examined. By extending the energization time for one cycle, both the nugget diameter and the decrease in the resistance value between the electrodes were recovered.
[0070]
Similarly, FIG. 17 shows a case where dots are made at any time in 14 kA and 3 cycles, and both the nugget diameter and the interelectrode resistance decrease amount are recovered even when the set current value is increased.
From these experimental results, if a shortage of nugget diameter is predicted, it can be seen that increasing the set current value or the energization time, and both of them, is effective to guarantee a sufficient nugget.
[0071]
Here, when the energization time is extended or the set current value is increased, the decrease amount Δr of the inter-electrode resistance value slightly falls below 30 μΩ as seen in FIGS. 16 and 17. On the other hand, the nugget diameter is sufficiently secured for these. For the dot after the welding conditions have been changed by some control, for example, increase in applied pressure, extension of energization time, increase in set current value, etc., for example, ΔRp ≧ 15 μΩ or the pattern is convex as the nugget criterion And so on.
[0072]
18-20 showed the result about the specific site | part (site B) where nugget formation was unsuccessful.
As for the decrease amount Δr of the inter-electrode resistance value, the reference value of 30 μΩ has already been cut at about 1100 at this point. The nugget diameter also tends to decrease at about 2700 RBIs. On the other hand, the pattern is characterized by a slightly unclear convex shape that appears while changing from a convex shape to a concave shape.
FIG. 19 shows the effect of extending the energization time by one cycle at 12 kA, four cycles. As a result, both the nugget diameter and the decrease Δr were considerably recovered. In FIG. 18, all the spots where the pattern has a convex or unclear convex pattern have been completely recovered. However, the nugget diameter is still insufficient in the spot area where the concave pattern is shown in FIG. 18, and the decrease Δr is also kept low.
[0073]
On the other hand, as shown in FIG. 20, when the set current value was increased to 14 kA and the energization time was extended by 1 cycle to 4 cycles, both the nugget diameter and Δr value were completely recovered.
The results shown in FIGS. 18 to 20 indicate that control is possible through the reduction amount Δr or pattern recognition even when the welding result is insufficient.
Here, as shown in FIGS. 15 to 17 and FIGS. 18 to 20, although the same panel is used, a difference in welding results depending on the striking point may be caused by a splitting of the welding current.
As shown in FIGS. 15 to 20, even in a state where the aging of the electrode has progressed due to continuous hitting, and even under a situation close to an actual production line with disturbance factors such as diversion, the resistance value between the electrodes There is a clear relationship between change and nugget formation.
[0074]
In addition, the experimental result shown in FIGS. 1-20 was obtained using the AC welding machine. In addition to this, there are two types of spot welders: inverter type and direct current type. For these, the energization time is divided finely, the resistance value between the electrodes during each energization time is obtained, and the value is recorded during the energization time, so that the resistance change during the entire energization time can be known. Therefore, the success or failure of the nugget can be determined for each of the inverter and DC systems by looking at the same effect as described in FIGS. 1 to 20, that is, the change characteristic of the interelectrode resistance value.
[0075]
In addition, although the results of this experiment are described based on the energization time of 3 cycles, even when the energization time is other than 3 cycles, the amount of decrease in the interelectrode resistance value and the interelectrode resistance value from the interelectrode resistance value during a predetermined period. As in the case of 3 cycles, the remaining life can be estimated and adaptive control can be performed.
Through experiments, it was found that all the problems of this system were solved, and their practical application could be implemented without any problems. That is, it was confirmed that the resistance increasing substance developed by this experiment is easy to feed and place on the joint surface, and maintains a remarkable improvement in weldability and a high adhesive force. On the other hand, the welding method of this system using this resistance-enhancing substance can clearly detect the disappearance of inter-plate resistance during welding, that is, the formation of nuggets, ensuring in-process quality assurance, and even during continuous spotting. The change in inter-electrode resistance value due to the deterioration of the welding electrode is accurately recorded, and from this record, it is possible to effectively estimate the number of hit points or timing when the nugget is not formed, and automatic operation by adaptive control is also possible. It became clear.
[0076]
[Action]
Improvements in productivity, continuous quality assurance and adaptive control for continuous spot welding of galvanized steel sheets are technologies that have been strongly demanded but have not yet been achieved. Even in welding using resistance increasing substances, there is a lot of room for improvement in terms of productivity improvement. Even when monitoring the success or failure of conventional nuggets, only limited welding conditions such as welding current are monitored. However, when it goes out of the set range, it simply issues an abnormal signal to notify that and stops the production line.
[0077]
On the other hand, in the system of the present invention, excellent workability and weldability can be obtained under the mass production system, and the occurrence of a welding quality defect is detected in advance, and the welding conditions are automatically corrected immediately. It enables in-process adaptive control that avoids the occurrence of waste and realizes the idea or means of moving rather than stopping the production line, thus maintaining high productivity under mass production methods and automating the production line Achieved. In addition, this system also ensures in-process quality assurance for all hit points, and further increases the cost of welded parts with high added value, such as improved strength and rigidity, by providing a resistance increasing substance with a sealing or bonding function. Realized without accompanying.
[0078]
【Example】
Less than,
(testExample 1)
[0080]
In general, in assembling an automobile, after designing a body panel and the like, a galvanized steel sheet and the like are formed into a number of panels in a pressing process. Thereafter, in the welding assembly process, each panel is assembled into a body mainly by spot welding. Next, the body is subjected to washing, electrodeposition coating, drying, intermediate coating, top coating, drying and finishing in the painting process. Thereafter, parts such as an engine and a seat are attached in the outfitting assembly process, and the automobile is completed.
[0081]
In the pilot line shown in FIG. 21, a resistance increasing material is applied by a resistance increasing
The resistance increasing
[0082]
The coating
[0083]
The welding
[0084]
Each
In the pilot line configured as described above, the
"Transport process"
First, in step S100, after the design, the
[0085]
"Fixing process"
In step S <b> 101, the
"Placement process"
Next, in step S102, the
[0086]
A signal indicating that the resistance increasing
[0087]
On the other hand, when the resistance increasing
[0088]
During this time, the resistance increasing
"Conveying process, polymerization process, placement process"
After the resistance increasing material is applied to the
[0089]
Next, the application of the resistance increasing substance is repeated on the joint surface of the cowl
"Transport process / polymerization process"
Further, in step S104, the cowl outer panel 10c is superimposed on the cowl
"Welding condition setting process"
When the overlap between the bonding surfaces of the
[0090]
Thereby, the
That is, since the actual workpiece constituting the car body of the automobile is composed of a plurality of panels, the plate alignment varies depending on the spot welded portion. Moreover, as a kind of panel, there exist a bare mild steel plate, a bare high-tensile steel plate, a galvanized mild steel plate, a galvanized high-tensile steel plate, etc. Furthermore, those plate | board thickness also covers the range of about 0.5-3 (mm). . Therefore, it is necessary to change welding conditions, such as a setting electric current value, energization time, and a pressurizing force, depending on a welding site. The welding
[0091]
"Pressurization process"
In step S <b> 106, a spot welding start signal is sent from the
As a result, the
[0092]
When the welding
Accordingly, the pair of welding electrodes pressurize the
"Energization process"
Thereafter, in step S107, three cycles of energization is performed with the set current value to perform spot welding.
[0093]
"Detection process"
In step S108, the voltage and current between both electrodes for each cycle are detected through the welding electrode.
"Estimation process (irregular energization)"
In step S200, signal processing is performed to determine whether or not irregular energization has occurred in accordance with the irregular energization routine S200 shown in FIG.
[0094]
First, in step S201, the welding
In step S202, if there is no irregular energization during continuous hitting, YES is determined in step S202, and the process returns to the main routine. If NO in step S202, there is an irregular energization during continuous hitting, and the number of irregular energizations is counted in step S203.
[0095]
"Adaptive control process (irregular energization)"
The frequency counted in step S203 is compared with the reference set in advance in step S204. In step S204, if the counted frequency is less than the reference, the process returns to the main routine. In step S204, if the counted frequency is higher than the reference, the process proceeds to step S205.
[0096]
Here, the high frequency means that it is difficult to obtain sufficient nuggets under the same welding conditions (in this case, pressurizing force), and the number of hit points or period up to this point is the estimated value of the limit of the same welding conditions. It becomes. Therefore, in step S205, a valve and a regulator are selected to increase the applied pressure from the next striking point, and the process returns to the main routine. Thereby, stable welding can be continued by ensuring sufficient contact between the base materials.
"Calculation process"
Further, the computer built in the welding
[0097]
testOne resistance value change characteristic used in Example 1 is pattern recognition. For this reason, the computer built in the welding
First, in step S301, the decrease amount Δr (resistance value change characteristic) of the interelectrode resistance value is calculated from the interelectrode resistance value r in each cycle. That is, the interelectrode resistance value r for each cycle is calculated by the welding
[0098]
In step S302, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance r2And the difference (r1-R2) Is 0 or more, and the interelectrode resistance value r2And inter-electrode resistance rThreeAnd the difference (r2-RThree) Is 0 or more. If “YES” in the step S302, it is a monotone decreasing pattern, and the process proceeds to a step S303. In step S303, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance rThreeAnd the difference (r1-RThree) Is the amount of decrease Δr.
[0099]
If NO in step S302, the process proceeds to step S304, and the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance r2And the difference (r1-R2) Is positive, and the interelectrode resistance value r2And inter-electrode resistance rThreeAnd the difference (r2-RThree) Is negative. If YES in step S304, the pattern is a concave pattern, and the process proceeds to step S305. In step S305, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance r2And the difference (r1-R2) Is the amount of decrease Δr.
[0100]
If “NO” in the step S304, the process proceeds to a step S306, and the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance r2And the difference (r1-R2) Is negative and the interelectrode resistance r2And inter-electrode resistance rThreeAnd the difference (r2-RThree) Is positive. If YES in step S306, the pattern is a convex pattern, and the process advances to step S307. In step S307, the interelectrode resistance value r2And inter-electrode resistance rThreeAnd the difference (r2-RThree) Is the amount of decrease Δr.
[0101]
If “NO” in the step S306, it is a monotone increasing pattern, and the process proceeds to the step S308.
"Continuous recording process"
In step S303, the monotone decreasing pattern and the interelectrode resistance value Δr are recorded. In step S305, the concave pattern and the interelectrode resistance value Δr are recorded. In step S307, the convex pattern and each interelectrode resistance value Δr are recorded. In step S308, the monotonically increasing pattern and the interelectrode resistance value Δr are recorded.
[0102]
"First judgment process"
As the nugget is formed, the interelectrode resistance value r decreases. For this reason, in the calculation process, after the reduction amount Δr of the interelectrode resistance value is obtained in accordance with each change pattern, in step S309, the reference ΔR (for example, 30 μΩ) for nugget determination stored in the computer in advance. Compare with If “YES” in the step S309, it is determined that the nugget is good, and the process returns to the main routine.
[0103]
That is, if the reduction amount Δr of the interelectrode resistance value is greater than or equal to the reference ΔR in step S309, sufficient nugget formation is guaranteed.
On the other hand, if NO in step S309, it is determined that the nugget diameter is insufficient. In the monotonous increase pattern in step S207, the decrease amount of the interelectrode resistance value is not calculated, and it is determined that the nugget diameter is insufficient.
[0104]
That is, in step S309, the decrease amount Δr of the interelectrode resistance value is less than the reference ΔR, and in the monotonous increase pattern in step S308, it is uncertain that sufficient nugget formation is guaranteed. Therefore, if NO in step S309 or after step S308, the energization time extension routine S400 shown in FIG. 25 is executed.
"First complementary process"
First, in step S401, the energization time is extended by one cycle. This complements nugget formation. In addition, it can complement more reliably if the electric current value of extension is made high.
[0105]
"Estimation process (energization extension)"
Next, in step S402, the inter-electrode resistance value r in the fourth cycle is determined by the welding current control device 19.FourIs calculated. In step S403, the number of energization extensions is counted.
"Adaptive control process (energization extension)"
The frequency counted in step S403 is compared with a reference set in advance in step S404. In step S404, if the counted frequency is higher than a preset reference, the process proceeds to step S405.
[0106]
Here, it is presumed that a high frequency means that it is difficult to obtain sufficient nuggets under the same welding conditions (current value in this case), and the number of hit points or period up to this point is an estimated value of the limit of the same welding conditions. It becomes. Therefore, in step S405, the set current value is increased by a certain value from the next hit point. Thereby, stable welding can be continued at a high set current value. Then return.
"Second judgment process"
In step S404, if the counted frequency is less than the reference, the process proceeds to step S406 after step S405. In step S406, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance r2And the difference (r1-R2) Is 0 or more, and the interelectrode resistance value r2And inter-electrode resistance rThreeAnd the difference (r2-RThree) Is 0 or more. If “YES” in the step S406, the process proceeds to a step S500 to perform signal processing in accordance with a monotone decreasing pattern routine S500 shown in FIG.
[0107]
First, in step S501, the interelectrode resistance value rThreeAnd inter-electrode resistance rFourAnd the difference (rThree-RFour) Is 0 or more. If “YES” in the step S501, the process proceeds to a step S502. In step S502, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance rFourAnd the difference (r1-RFour) Is the amount of decrease Δrp.
If NO in step S501, the process proceeds to step S503. In step S503, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance rThreeAnd the difference (r1-RThree) Is the amount of decrease Δrp.
[0108]
Then, after steps S502 and S503, the process returns to step S901 in FIG.
If NO in step S406, the process proceeds to step S407. In step S407, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance r2And the difference (r1-R2) Is positive, and the interelectrode resistance value r2And inter-electrode resistance rThreeAnd the difference (r2-RThree) Is negative. If “YES” in the step S407, the process proceeds to a step S600 to perform signal processing according to the concave pattern routine S600 shown in FIG.
[0109]
First, in step S601, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance rThreeAnd the difference (r1-RThree) Is 0 or more. If “YES” in the step S601, the process proceeds to a step S602. In step S602, the interelectrode resistance value rThreeAnd inter-electrode resistance rFourAnd the difference (rThree-RFour) Is 0 or more. If “YES” in the step S602, the process proceeds to a step S603. In step S603, the interelectrode resistance value r2And inter-electrode resistance rFourAnd the difference (r2-RFour) Is 0 or more. If “YES” in the step S603, the process proceeds to a step S604. In step S604, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance rFourAnd the difference (r1-RFour) Is the amount of decrease Δrp.
[0110]
If NO in step S603, the process proceeds to step S605. In step S605, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance r2And the difference (r1-R2) Is the amount of decrease Δrp.
If NO in step S602, the process proceeds to step S606. Also in step S606, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance r2And the difference (r1-R2) Is the amount of decrease Δrp.
[0111]
If NO in step S601, the process proceeds to step S607. In step S607, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance rFourAnd the difference (r1-RFour) Is 0 or more. If “YES” in the step S607, the process proceeds to a step S608. In step S608, the interelectrode resistance value r2And inter-electrode resistance rFourAnd the difference (r2-RFour) Is 0 or more. If “YES” in the step S608, the process proceeds to a step S609. In step S609, the interelectrode resistance value rThreeAnd inter-electrode resistance rFourAnd the difference (rThree-RFour) Is the amount of decrease Δrp.
[0112]
If NO at step S608, control proceeds to step S610. In step S610, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance r2And the difference (r1-R2) Is the interelectrode resistance rThreeAnd inter-electrode resistance rFourAnd the difference (rThree-RFour) Determine whether it is above. If “YES” in the step S610, the process proceeds to a step S611. In step S611, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance r2And the difference (r1-R2) Is the amount of decrease Δrp.
[0113]
If NO in step S610, the process proceeds to step S612. In step S612, the interelectrode resistance value rThreeAnd inter-electrode resistance rFourAnd the difference (rThree-RFour) Is the amount of decrease Δrp.
If NO in step S607, the process proceeds to step S613. In step S613, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance r2And the difference (r1-R2) Is the amount of decrease Δrp.
[0114]
Then, after steps S604, S605, S606, S609, S611, S612, and S613, the process returns to step S901 in FIG.
If NO in step S407, the process proceeds to step S408. In step S408, the interelectrode resistance value r1And inter-electrode resistance r2And the difference (r1-R2) Is negative and the interelectrode resistance r2And inter-electrode resistance rThreeAnd the difference (r2-RThree) Is positive. If “YES” in the step S408, the process proceeds to a step S700 to perform signal processing according to the convex pattern routine S700 shown in FIG.
[0115]
First, in step S701, the interelectrode resistance value rThreeAnd inter-electrode resistance rFourAnd the difference (rThree-RFour) Is 0 or more. If “YES” in the step S701, the process proceeds to a step S702. In step S702, the interelectrode resistance value r2And inter-electrode resistance rFourAnd the difference (r2-RFour) Is the amount of decrease Δrp.
If NO in step S701, the process proceeds to step S703. In step S703, the interelectrode resistance value r2And inter-electrode resistance rThreeAnd the difference (r2-RThree) Is the amount of decrease Δrp.
[0116]
Then, after steps S702 and S703, the process returns to step S901 in FIG.
If “NO” in the step S408, the process proceeds to a step S800 to perform signal processing in accordance with a monotonically increasing pattern routine S800 shown in FIG.
First, in step S801, the interelectrode resistance value rThreeAnd inter-electrode resistance rFourAnd the difference (rThree-RFour) Is 0 or more. If “YES” in the step S801, the process proceeds to a step S802. In step S802, the interelectrode resistance value rThreeAnd inter-electrode resistance rFourAnd the difference (rThree-RFour) Is the amount of decrease Δrp.
[0117]
If NO in step S801, the process proceeds to step S803. In step S803, 0 is set as the reduction amount Δrp.
Then, after steps S802 and S803, the process returns to step S901 in FIG.
As described above, the calculation method after the first complementing process differs depending on each pattern, and each pattern routine calculates Δrp according to each pattern. Thereafter, nugget re-determination is performed in step S901. Here, the amount of decrease Δrp is compared with a reference ΔRp (for example, 30 μΩ) for nugget redetermination previously stored in the computer.
[0118]
If “YES” in the step S901, it is determined again that the nugget diameter is good, and the process returns to the main routine. If “NO” in the step S901, it is determined again that the nugget diameter is insufficient, and the process proceeds to a step S902.
"Judgment result recording process"
In step S902, the spot welded spot is recorded. Then, the process proceeds to step S1000.
"Second complementary process"
In step S1000, the part which is determined to be nugget shortage in the second determination step is finally complemented by a re-run point or the like.
[0119]
The second complementing process is a method of re-spotting on the spot where it is determined that the nugget is insufficient, and a backup robot installed in the subsequent process automatically selects a gun suitable for the part recorded as nugget shortage and re-spots There is a method and a method in which an operator repairs by re-pointing or arc welding in a later process.
Thereafter, the hitting point is continuously advanced while repeating adaptive control for increasing the applied pressure, extending the energization time, and increasing the set current value.
[0120]
In this system, which monitors the resistance value between electrodes, even if the normal spot position cannot be spot welded due to a malfunction of the robot, or even if an unexpected situation such as disconnection of the inter-electrode voltage monitor line occurs. It is possible to detect an abnormality from the inter-electrode resistance value and repair it in the second complementing step.
As described above, even when a nugget that does not satisfy any of the criteria is generated in a series of processes, the formation of the nugget is reliably ensured.
{result}
testSome of the results obtained by Example 1 are shown in FIGS. The welding conditions, nugget determination method and adaptive control criteria adopted here are as follows. The panel (work) used is the same as that shown in FIGS. 15 to 17 and FIGS.
[0121]
[Welding conditions]
Pressure: P = 240kgf [2352N]
(Increased by 20kgf in case of increased pressure)
Energizing time: T = 3 cycles
(In the case of energization time extension, increase one cycle)
Setting current value: I = 12 kA
(Increase by 1 kA when current value increases)
[Nugget judgment]
Normal nugget criterion [1]: ΔR ≧ 30 μΩ
Energizing time, set current value, and criteria for nugget determination after pressure control [2]
: ΔRp ≧ 15 μΩ, convex pattern
Criteria for nugget determination during irregular energization [3]
: Inter-electrode resistance value r after three cycles of energizationThree≦ 100μΩ
[0122]
[Adaptive control criteria]
Energization extension criteria [4]: Nugget judgment after 3 cycles energization
Criteria for increasing current value [5]: Frequency of extension of energization: 10 points / 18 points in a row
Criteria for increasing pressure [6]: Frequency of
As shown in FIGS. 30 to 33, while the number of hit points was small, the decrease amount of the interelectrode resistance value was Δr ≧ 30 μΩ and the nugget diameter was sufficient for all the hit points. When the hitting point advanced and reached 846 points, those with Δr <30 μΩ appeared. For this, the energization time extension of one cycle was automatically added according to the nugget criterion [1]. As a result, the nugget criterion [2] after control (energization extension) was satisfied, and the nugget diameter was sufficient.
[0123]
In addition, the amount of decrease Δr of the resistance value between the electrodes in the figure is shown for all the dots in the dot area shown in the figure. Further, the amount of decrease Δr is a value after three cycles of energization, and the Δrp value after extension of the energization time is not shown.
In the vicinity of 1500 hit points, the reduction amount Δr of the interelectrode resistance value decreased as a whole, and the number of hit points of Δr <30 μΩ also increased considerably. In these cases, the energization extension was automatically taken, and the Δrp value satisfied the standard [2].
[0124]
When it is near 2300 points, the frequency of energization extension increases, and it is estimated that the number of hitting points or the period until a sufficient nugget cannot be obtained has decreased. Therefore, the set current value automatically increased to 13 kA according to the criterion [5] for increasing the current value. This reduced the frequency of energization extension. Irregular energization occurred with 2832 hits. This was determined by the nugget criterion [3].
[0125]
When the number of hit points is around 3400 points, the frequency of extension of energization increases again, and the set current value automatically increases to 15 kA (not shown, but the current value has already increased to 14 kA near 3200 points). .).
In the vicinity of 3740 points, the current value further increases to 16 kA, and in the vicinity of 4450 striking points, a lot of irregular energization appears. Therefore, the applied pressure is automatically increased to 260 kgf [2548 N] according to the increased pressure criterion [6]. Rose.
[0126]
Thus, hitting was completed while securing sufficient nuggets up to 5400 hits and realizing in-process quality assurance without any additional manual control.
By the way, the number of hit points of 5400 points is 300 panel sets and 300 cars, which corresponds to the daily work load of an average automobile production line.
Note that there are two nugget diameters shown in FIG. 33 for each striking point because three base materials are combined. All of them showed almost the same value, but in the figure, the smaller one of the two values was shown.
[0127]
Although the criteria were satisfied, a total number of those having a particularly small Δr value and irregular energization were investigated, but all had sufficient nugget diameters.
Furthermore, in this example, the increase in the current value by adaptive control is performed simultaneously with a fixed number of points. However, as indicated by the parts A and B in the same panel, the difficulty level of nugget formation differs depending on the positions of the hit points. Therefore, it is also conceivable to carry out the treatment for increasing the current value individually or for each group with respect to each hit point position or for each group classified by difficulty level. This makes it possible to extend the life of the welding electrode.
[0128]
In this example, the welding conditions at the start of the test were constant for all the dots on each panel. It is also conceivable that the welding conditions at the start of the test are started individually or in groups depending on the difficulty level of nugget formation. This also prevents unnecessary heating during welding and extends the life of the welding electrode.
{Strength test}
The car white body assembled by conventional technology and the same members are used, only the door opening of the side member.testA comparison was made on the bending rigidity of the vehicle body with respect to the white body assembled with the system of Example 1 and others assembled with the prior art. The results are shown in FIG.
[0129]
Here, although the number of hitting points of the door opening is 164 hitting points in the prior art, in the case of this system, it is reduced to 71 hitting points. The hit rate reduction rate is 57%. In addition,testThe welded part by the system of the example is subjected to hardening treatment by heating at 180 ° C. for 30 minutes after the hitting.
As seen in FIG. 34, the bending rigidity of the body assembled by this system showed a high value not inferior to that of the prior art despite a significant reduction in the number of hit points. Mainly due to the adhesive effect of the system.
{Value analysis}
The value analysis when this system is introduced in the assembly process of an automobile body by a mass production method instead of the conventional technology is as follows.
[0130]
A. advantage
1. Matters derived from reduction of bonding energy by increasing resistance between plates
a) Conservation of power consumption (power consumption is about 1/3 of the conventional technology)
b) Miniaturization of robot with gantra or air cooling of welding machine (reduction of equipment costs)
c) Reduction of spatter (reduction of equipment maintenance costs)
d) No burrs (reduction in finishing man-hours)
e) Reduction of welding distortion (reduction in rework man-hours)
f) Small impression (improved appearance)
g) Longer life of the welding electrode (reduction of stable spot and welding electrode costs)
h) Reduction of electrode welding (prevention of line stop)
i) Weld heat affected zone is narrow (preventing alteration of base metal)
[0131]
2. Matters derived from clarifying the relationship between changes in interelectrode resistance and nugget success or failure
a) Achievement of in-process quality assurance (reliable assurance for all hit points). Therefore, abolishment of sampling inspection (against check)
b) Achievement of FA by adaptive control (reduction of labor costs)
3. Matters derived from the adhesion effect of resistance increasing substances
a) Sealing performance of joints (ensure watertightness)
b) Improvement of vehicle body rigidity (weight reduction of vehicle body, improvement of steering stability)
c) Improvement of bonding strength (improvement of safety)
d) Improved vibration characteristics (improved handling stability and ride comfort)
e) Noise reduction (improving comfort)
f) Improvement of impact characteristics (improvement of safety)
[0132]
B. Disadvantage
a) It is necessary to install an appropriate number of automatic coating machines on the production line (additional equipment costs are required)
b) Introduction of monitoring equipment (additional equipment costs are required)
c) Increase in coating process
d) Cost of resistance increasing substance (adhesive)
C. Comparison
When this system is introduced in place of the conventional technology, the cost increase factor is small, and the effect or benefit can be obtained with respect to the various advantages described above while including the possibility of cost reduction as a whole.
[0133]
In addition, when weld bonding has already been adopted for the joining, a significant cost reduction effect and an in-process quality assurance can be obtained with a further cost reduction effect by introducing this system.
(testExample 2)
[0134]
In this system, in the “estimation step”, if the frequency of irregular energization is higher than the standard during continuous hitting, the welding electrode is automatically re-polished. In this case, the set current value is reset to the initial set value from the next hit point, and welding can be continued.
(testExample 3)
testIn Example 3, as shown in FIG. 35, the punching tape is used as the resistance increasing material. Other configurations and actionstestSame as Example 1.
[0135]
In this system, the double-sided adhesive
[0136]
【The invention's effect】
As detailed above,
[0137]
Therefore, this system is expected to meet today's challenges in response to growing demand for quality assurance..
[0138]
In addition, the introduction of this system has a greater potential for cost reduction than the conventional joining method.
It should be noted that the invention described in each claim can be carried out in various modifications and improvements without departing from the spirit of the invention. For example, with the extension of the energization time in the first complementing step, the set current value can be automatically increased, and energization can be performed again to achieve nugget formation. Further, it is possible to combine at least one or more kinds of automatic polishing of the welding electrode, increase of the applied pressure, extension of the energization time, and increase of the set current value in the adaptive control process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing a relationship between a pressing force using a workpiece and a resistance value between electrodes, and a relationship between a pressing force and a contact area between panels.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of alumina powder in the adhesive and the nugget diameter.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a set current value and a nugget diameter.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the number of repeated loads and the tensile shear load.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a current value, a nugget diameter, and an inter-electrode resistance value when two alloyed hot-dip galvanized steel sheets are combined, and when a strip-shaped test piece is welded with a stationary welding machine.
6 is a graph showing the same relationship as in FIG. 5 and when a workpiece is welded by a robot with a gantry.
FIG. 7 shows the relationship between the current value, nugget diameter, and interelectrode resistance when two sheets of galvannealed steel sheet and bare plain steel sheet are combined, and when a strip-shaped test piece is welded with a stationary welding machine It is a graph of.
FIG. 8 is a graph showing the same relationship as in FIG. 7 when a workpiece is welded by a robot with a gantry.
FIG. 9 is a graph showing a relationship between a current value, a nugget diameter, and an inter-electrode resistance value when three alloyed hot-dip galvanized steel sheets are combined, and when a strip-shaped test piece is welded by a stationary welding machine.
FIG. 10 is a graph showing the same relationship as in FIG. 9 when a workpiece is welded by a robot with a gantry.
FIG. 11 shows the relationship between the current value, the nugget diameter, and the interelectrode resistance when three sheets of galvannealed steel sheet, bare high-tensile steel sheet, and galvannealed steel sheet are combined. It is a graph at the time of welding a strip-shaped test piece.
FIG. 12 is a graph showing the same relationship as in FIG. 11 when a workpiece is welded by a robot with a gantry.
FIG. 13 shows a relationship between a current value, a nugget diameter, and an interelectrode resistance value when four sheets of alloyed hot-dip galvanized steel sheet, bare high-tensile steel sheet, bare ordinary steel sheet and bare ordinary steel sheet are combined, and a stationary welding machine It is a graph at the time of welding a strip-shaped test piece.
FIG. 14 is a graph showing the same relationship as in FIG. 13 and welding a workpiece with a robot with a gantry.
FIG. 15 shows the relationship between the change in the resistance decrease between the electrodes during continuous spotting by the same electrode and the nugget diameter for three formed alloyed hot-dip galvanized steel sheets (workpieces), welding current 12 kA, energization It is a graph in the case of 3 cycles of time.
FIG. 16 is a graph showing the same relationship as in FIG. 15 and having a welding current of 12 kA and an energization time of 4 cycles.
FIG. 17 is a graph showing the same relationship as in FIG. 15 and having a welding current of 14 kA and energization time of 3 cycles.
FIG. 18 shows the relationship between the change in the amount of decrease in inter-electrode resistance during continuous striking with the same electrode and the nugget diameter for three formed alloyed hot-dip galvanized steel sheets (workpieces), welding current 12 kA, energization It is a graph in the case of 3 cycles of time.
FIG. 19 is a graph showing the same relationship as in FIG. 18 and having a welding current of 12 kA and energization time of 4 cycles.
FIG. 20 is a graph showing the same relationship as in FIG. 18, with a welding current of 14 kA and an energization time of 3 cycles.
FIG. 21test3 is a schematic configuration diagram showing a pilot line of Example 1. FIG.
FIG. 22test6 is a main flowchart in the pilot line of Example 1;
FIG. 23test6 is a flowchart of an irregular energization routine in the pilot line of Example 1;
FIG. 24test5 is a flowchart of a routine such as calculation in a pilot line of Example 1;
FIG. 25test6 is a flowchart of an energization time extension routine in the pilot line of Example 1;
FIG. 26test6 is a flowchart of a monotone decreasing pattern routine in a pilot line of Example 1;
FIG. 27test6 is a flowchart of a concave pattern routine in a pilot line of Example 1;
FIG. 28test6 is a flowchart of a convex pattern routine in a pilot line of Example 1;
FIG. 29test6 is a flowchart of a monotonically increasing pattern routine in a pilot line of Example 1;
FIG. 30test4 is a graph showing the relationship between the number of hit points obtained in Example 1 and the amount of decrease in interelectrode resistance value.
FIG. 31test4 is a graph showing the relationship between the number of hit points obtained in Example 1 and the amount of decrease in interelectrode resistance value.
FIG. 32test4 is a graph showing the relationship between the number of hit points obtained in Example 1 and the amount of decrease in interelectrode resistance value.
FIG. 33test6 is a graph showing the relationship between the number of hit points obtained in Example 1 and the nugget diameter.
FIG. 34testIt is a graph which shows the bending rigidity value of the vehicle body obtained by Example 1, and the vehicle body obtained by the prior art.
FIG. 35testExample3Part of the pilot line is shown, (a) is a perspective view, (b) is a schematic sectional view of an essential part.
Claims (22)
治具に上記部材の一方を固定する固定工程と、
固定された該部材の接合面上の定位置に、該接合面間に間隙を確保する機能を有する抵抗増大物質を配置する配置工程と、
配置された該抵抗増大物質を挟み、該部材の該接合面とこれに組付けられる他方の上記部材の接合面とを重ね合わせ該接合面間に間隙を確保する重合工程と、
スポット溶接機の一対の溶接電極で該抵抗増大物質を含む接合部を加圧する加圧工程と、
該各溶接電極間に設定された溶接電流を通電する通電工程と、
通電時間内における該各溶接電極間の電極間抵抗値である電気特性を検出する検出工程と、
前記電極間抵抗値は電極間電圧及び電極間電流から算出されると共に、該電極間抵抗値から抵抗値変化特性を算出する算出工程と、
前記抵抗値変化特性は電極間抵抗値の最大値と最小値との差から求まる該電極間抵抗値の低下量及び電極間抵抗値の変化を示すパターンからなり、該電極間抵抗値の変化パターンは電極間抵抗値の単調減少、凸型、凹型及び単調増加の各パターンを含み、予め設定した基準と検出された該電気特性としての前記抵抗値変化特性とを比較し、ナゲットの成否を判定する第１判定工程と、
を有し、前記抵抗増大物質は、粘稠物に粒体を混入したものであり、該粒体は、前記重合工程において、接合すべき鋼板の各接合面間に間隙を確保する機能を有すると共に、該粘稠物は時効又は加熱により発泡し又は接着力が増大するものであり、該加圧工程において、接合すべき両部材は間隙の一部を残留させて一部接触し、該電極間抵抗値は低く保たれており、前記抵抗増大物質による前記電極間抵抗値の実質的増大は通電工程中に起こることを特徴とする亜鉛めっき鋼板のスポット溶接自動組付け方法。This is an automatic spot welding assembly method for galvanized steel sheets in which these members are assembled as a structure by spot welding between the plates of each member to be joined consisting of at least two steel plates via a galvanized layer. And
A fixing step of fixing one of the members to the jig;
An arranging step of arranging a resistance increasing material having a function of securing a gap between the joining surfaces at a fixed position on the joining surface of the fixed member;
A polymerization step of sandwiching the arranged resistance increasing material, overlapping the joining surface of the member and the joining surface of the other member assembled to the member, and ensuring a gap between the joining surfaces;
A pressurizing step of pressurizing the joint containing the resistance increasing substance with a pair of welding electrodes of a spot welder;
An energization step of energizing a welding current set between the welding electrodes;
A detection step of detecting an electrical property which is an inter-electrode resistance value between the welding electrodes within the energization time;
The inter-electrode resistance value is calculated from the inter-electrode voltage and the inter-electrode current, and a calculation step of calculating a resistance value change characteristic from the inter-electrode resistance value;
The resistance value change characteristic includes a pattern indicating a decrease amount of the interelectrode resistance value and a change of the interelectrode resistance value obtained from a difference between the maximum value and the minimum value of the interelectrode resistance value, and the change pattern of the interelectrode resistance value Includes monotonically decreasing, convex, concave, and monotonically increasing patterns of inter-electrode resistance, comparing the preset reference with the detected resistance change characteristics as the electrical characteristics, and determining the success or failure of the nugget A first determination step,
The resistance increasing substance is a substance in which granules are mixed in a viscous material, and the granules have a function of securing a gap between the joining surfaces of the steel sheets to be joined in the polymerization step. In addition, the viscous material is foamed by aging or heating, or the adhesive force is increased, and in the pressurizing step, both members to be joined are partially in contact with each other, leaving a part of the gap. A method for automatically assembling spot-welded galvanized steel sheets, wherein the resistance value between the electrodes is kept low, and the substantial increase in the resistance value between the electrodes due to the resistance increasing substance occurs during the energization process.
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