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JP7744307B2 - QUALITY INSPECTION DEVICE, RESISTANCE SPOT WELDING SYSTEM, QUALITY INSPECTION PROGRAM, AND QUALITY INSPECTION METHOD - Google Patents
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JP7744307B2 - QUALITY INSPECTION DEVICE, RESISTANCE SPOT WELDING SYSTEM, QUALITY INSPECTION PROGRAM, AND QUALITY INSPECTION METHOD - Google Patents

QUALITY INSPECTION DEVICE, RESISTANCE SPOT WELDING SYSTEM, QUALITY INSPECTION PROGRAM, AND QUALITY INSPECTION METHOD

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JP7744307B2
JP7744307B2 JP2022131874A JP2022131874A JP7744307B2 JP 7744307 B2 JP7744307 B2 JP 7744307B2 JP 2022131874 A JP2022131874 A JP 2022131874A JP 2022131874 A JP2022131874 A JP 2022131874A JP 7744307 B2 JP7744307 B2 JP 7744307B2
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Description

本発明は、品質検査装置、抵抗スポット溶接システム、品質検査プログラム、および品質検査方法に関する。 The present invention relates to a quality inspection device, a resistance spot welding system, a quality inspection program, and a quality inspection method.

抵抗スポット溶接は、その能率性の高さから自動車メーカ等が有力な接合技術として採用している。スポット溶接の継手強度は、溶接後の接手の内側に形成される溶接金属の径であるナゲット径と大きな相関があるが、ナゲット径を接手の外観から直接観察することはできない。なお、ナゲット径は溶接径とも呼ばれる。 Due to its high efficiency, resistance spot welding is widely used by automakers and other manufacturers as a joining technology. The strength of spot welded joints is closely correlated with the nugget diameter, which is the diameter of the weld metal formed inside the joint after welding. However, the nugget diameter cannot be directly observed from the outside of the joint. The nugget diameter is also known as the weld diameter.

抵抗スポット溶接の品質保証方法として、タガネチェックが一般に行われている。タガネチェックとは、作業員が被溶接材をハンマーで叩いて、溶接品質を確認するチェック方法である。抵抗スポット溶接のもう一つの品質保証方法として、超音波測定がある。 A chisel check is commonly used as a quality assurance method for resistance spot welding. A chisel check is a method in which a worker hits the material to be welded with a hammer to check the weld quality. Another quality assurance method for resistance spot welding is ultrasonic measurement.

特許文献1には、抵抗スポット溶接装置が記載されている。抵抗スポット溶接装置は、互いに重ね合わされた複数の金属板で成る被溶接材を挟持する一対の電極を備え、被溶接材を挟持した電極間に通電を行って金属板同士を溶融して接合する。抵抗スポット溶接装置は、測定手段、抵抗算出部、マスタパターン登録部、比較部を備える。測定手段は、溶接電圧を測定する電圧測定部および被溶接材を挟持する加圧力を測定する加圧力測定部を含む。抵抗算出部は、電圧測定部によって測定された溶接電圧および溶接電流から被溶接材における電気抵抗を算出する。マスタパターン登録部は、目標溶接ナゲット径を得るために予め設定された溶接条件で予備通電を実施した際に測定手段で測定された測定値および抵抗算出部で算出された電気抵抗の値を本溶接でのマスタパターンとして登録する。比較部は、予備通電の実施時に測定手段で測定された測定値と、本溶接の実施中に測定手段で測定された測定値との乖離量を算出する動作、および、予備通電の実施時に抵抗算出部で算出された電気抵抗の値と、本溶接の実施中に抵抗算出部で算出された電気抵抗の値との乖離量を算出する動作を行う。抵抗スポット溶接装置は、比較部で算出された乖離量に基づいて、本溶接で得られる溶接ナゲット径を推定する。 Patent Document 1 describes a resistance spot welding device. The resistance spot welding device has a pair of electrodes that sandwich the workpieces, which consist of multiple overlapping metal plates. Electric current is passed between the electrodes sandwiching the workpieces to melt and join the metal plates. The resistance spot welding device includes a measurement means, a resistance calculation unit, a master pattern registration unit, and a comparison unit. The measurement means includes a voltage measurement unit that measures the welding voltage and a pressure measurement unit that measures the pressure applied to sandwich the workpieces. The resistance calculation unit calculates the electrical resistance of the workpieces from the welding voltage and welding current measured by the voltage measurement unit. The master pattern registration unit registers, as a master pattern for the actual welding, the values measured by the measurement means and the electrical resistance calculated by the resistance calculation unit when a preliminary current is applied under preset welding conditions to obtain the target weld nugget diameter. The comparison unit calculates the amount of deviation between the measurement value taken by the measurement means during pre-energization and the measurement value taken by the measurement means during main welding, and calculates the amount of deviation between the electrical resistance value calculated by the resistance calculation unit during pre-energization and the electrical resistance value calculated by the resistance calculation unit during main welding. The resistance spot welding device estimates the weld nugget diameter obtained during main welding based on the amount of deviation calculated by the comparison unit.

特開2020-171942号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-171942

従来の品質保証方法に対し、人件費削減、リードタイム短縮などの観点から、インラインで自動的に品質保証可能な技術の確立が望まれている。 In comparison to conventional quality assurance methods, there is a desire to establish technology that can automatically ensure quality in-line, in order to reduce labor costs and shorten lead times.

従来技術の品質保証方法は、定常状態でのナゲット径を判定する際の判定精度はある程度有していたものの、非定常状態であるチリが発生した場合のナゲット径の判定精度に問題を抱えていた。 While conventional quality assurance methods had a certain degree of accuracy when determining nugget diameter in a steady state, they had problems with the accuracy of determining nugget diameter when spatter occurred, which is an unsteady state.

そこで本発明は、抵抗スポット溶接においてチリが発生する場合であっても、高精度で溶接品質を検査することができる品質検査装置、抵抗スポット溶接装置、品質検査プログラム、および品質検査方法を提供することを目的とする。 The present invention therefore aims to provide a quality inspection device, resistance spot welding device, quality inspection program, and quality inspection method that can inspect welding quality with high precision even when spatter occurs during resistance spot welding.

本発明は、下記の構成からなる。
(1) 重ねあわされた複数の金属材料から成る被溶接材を挟持した一対の電極間に通電を行って前記金属材料同士を溶融して接合する抵抗スポット溶接についての品質検査装置であって、
溶接中の電圧および溶接電流を測定する測定部と、
前記電圧および前記溶接電流に基づいて電気抵抗を算出する算出部と、
溶接後に得られる溶接部のナゲット径を前記電気抵抗に基づいて算出するナゲット径算出部と、を備える、
品質検査装置。
(2) 重ねあわされた複数の金属材料から成る被溶接材を挟持した一対の電極間に通電を行って前記金属材料同士を溶融して接合する抵抗スポット溶接についての品質検査プログラムであって、
プロセッサとメモリとを有する品質検査装置に、
溶接中の電圧および溶接電流を測定する測定機能と、
前記電圧および前記溶接電流に基づいて電気抵抗を算出する算出機能と、
溶接後に得られる溶接部のナゲット径を前記電気抵抗に基づいて推定するナゲット径算出機能と、
を実現させる、品質検査プログラム。
(3) 重ねあわされた複数の金属材料から成る被溶接材を挟持した一対の電極間に通電を行って前記金属材料同士を溶融して接合する抵抗スポット溶接について、
プロセッサとメモリとを有する品質検査装置が実行する、
溶接中の電圧および溶接電流を測定する測定ステップと、
前記電圧および前記溶接電流に基づいて電気抵抗を算出する算出ステップと、
溶接後に得られる溶接部のナゲット径を前記電気抵抗に基づいて算出するナゲット径算出ステップと、を備える、
品質検査方法。
The present invention comprises the following configurations.
(1) A quality inspection device for resistance spot welding in which a current is passed between a pair of electrodes that sandwich a workpiece made of overlapping metal materials to melt and join the metal materials,
a measuring unit for measuring a voltage and a welding current during welding;
a calculation unit that calculates an electrical resistance based on the voltage and the welding current;
and a nugget diameter calculation unit that calculates a nugget diameter of a welded portion obtained after welding based on the electrical resistance.
Quality inspection equipment.
(2) A quality inspection program for resistance spot welding, in which a current is passed between a pair of electrodes that sandwich a workpiece made of overlapping metal materials to melt and join the metal materials, comprising:
A quality inspection device having a processor and a memory,
A measurement function to measure the voltage and welding current during welding;
a calculation function for calculating an electrical resistance based on the voltage and the welding current;
a nugget diameter calculation function for estimating a nugget diameter of a welded portion obtained after welding based on the electrical resistance;
A quality inspection program that achieves this.
(3) Regarding resistance spot welding, in which a current is passed between a pair of electrodes that sandwich a workpiece made of overlapping metal materials to melt and join the metal materials,
A quality inspection device having a processor and a memory executes
a measuring step of measuring a voltage and a welding current during welding;
a calculation step of calculating an electrical resistance based on the voltage and the welding current;
and a nugget diameter calculation step of calculating a nugget diameter of a welded portion obtained after welding based on the electrical resistance.
Quality inspection methods.

本発明によれば、抵抗スポット溶接においてチリが発生する場合であっても、高精度で溶接品質を検査することができる品質検査装置、抵抗スポット溶接装置、品質検査プログラム、および品質検査方法を提供することができる。 The present invention provides a quality inspection device, resistance spot welding device, quality inspection program, and quality inspection method that can inspect welding quality with high precision even when spatter occurs during resistance spot welding.

抵抗スポット溶接に用いられる溶接機の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a welding machine used for resistance spot welding. 超高張力鋼板同士の抵抗スポット溶接における通電波形を示すグラフである。1 is a graph showing a current waveform in resistance spot welding between ultra-high tensile steel sheets. チリが発生した場合の抵抗スポット溶接についての、第1の予測モデルによる予測ナゲット径の精度を示すグラフである。10 is a graph showing the accuracy of the predicted nugget diameter according to the first prediction model for resistance spot welding when expulsion occurs. 抵抗スポット溶接システムを示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a resistance spot welding system. 品質検査装置の処理例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of processing by the quality inspection device. チリの発生による、電気抵抗の測定値への影響を示すグラフである。10 is a graph showing the influence of dust generation on measured electrical resistance values. 電気抵抗の急落箇所の特定を例示する概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating the identification of a location where the electrical resistance suddenly drops. 電気抵抗の急落量の算出処理を例示するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a process for calculating the amount of sudden drop in electrical resistance. 音圧および電極加圧力のそれぞれに対する、チリの影響を示すグラフである。10 is a graph showing the influence of dust on both sound pressure and electrode pressure. 音圧と電極加圧力のそれぞれの最大値と最小値との間の差と、チリの有無との関係を示す散布図である。10 is a scatter diagram showing the relationship between the difference between the maximum and minimum values of sound pressure and electrode pressure and the presence or absence of dust. チリが発生した場合の抵抗スポット溶接についての、第2の予測モデルによる予測ナゲット径の精度を示すグラフである。10 is a graph showing the accuracy of the predicted nugget diameter according to the second prediction model for resistance spot welding when expulsion occurs. チリが発生した場合の合金化溶融亜鉛めっき高張力鋼板同士の抵抗スポット溶接についての、第2の予測モデルによる予測ナゲット径の精度を示すグラフである。10 is a graph showing the accuracy of the predicted nugget diameter using the second prediction model for resistance spot welding between galvannealed high-tensile steel sheets in the case where spatter occurs.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

図1は、抵抗スポット溶接に用いられる溶接機の概略構成図である。 Figure 1 is a schematic diagram of a welding machine used for resistance spot welding.

溶接機100は、一対の電極113および115と、一対の電極113および115に接続された溶接トランス部117と、溶接トランス部117に電源部118からの溶接電力を供給する制御部119と、一対の電極113および115を軸方向に移動させる電極駆動部120とを備える。制御部119は、電流値、溶接時間、電極加圧力、通電タイミング、加圧タイミング等を統合的に制御する。 The welding machine 100 includes a pair of electrodes 113 and 115, a welding transformer unit 117 connected to the pair of electrodes 113 and 115, a control unit 119 that supplies welding power from a power supply unit 118 to the welding transformer unit 117, and an electrode driver unit 120 that moves the pair of electrodes 113 and 115 in the axial direction. The control unit 119 comprehensively controls the current value, welding time, electrode pressure, current application timing, pressure application timing, etc.

溶接機100は抵抗スポット溶接を行う。溶接機100は、一対の電極113および115の間に、金属材料から成る被溶接材を複数重ね合わせて挟み込む。金属材料は例えばアルミニウム材であるが、これには限られない。本実施の形態においては、金属材料21と金属材料23の2枚を重ね合わせて対して抵抗スポット溶接している。ただし、重ね合わせる枚数は2枚には限られない。 Welding machine 100 performs resistance spot welding. Welding machine 100 sandwiches multiple overlapping welded materials made of metallic material between a pair of electrodes 113 and 115. The metallic material is, for example, aluminum, but is not limited to this. In this embodiment, two overlapping sheets of metallic material 21 and metallic material 23 are resistance spot welded. However, the number of overlapping sheets is not limited to two.

溶接機100は、挟持した一対の電極113および115の間に通電を行って、金属材料同士を溶融して接合する。また、電極駆動部120による電極113および115の駆動によって、被溶接材を板厚方向に加圧する。この加圧状態で、制御部119からの指令に基づいて溶接トランス部117が電極113および115の間で通電する。これにより、電極113および115に挟まれた複数の被溶接材の間にナゲット25が形成され、複数の被溶接材が一体化された溶接継手(接合体)が得られる。 The welding machine 100 passes current between a pair of clamped electrodes 113 and 115 to melt and join the metal materials. The electrodes 113 and 115 are driven by the electrode driver 120, which applies pressure to the workpieces in the thickness direction. While this pressure is applied, the welding transformer 117 passes current between the electrodes 113 and 115 based on commands from the control unit 119. This forms a nugget 25 between the multiple workpieces sandwiched between the electrodes 113 and 115, resulting in a welded joint (joint) in which the multiple workpieces are integrated.

一対の電極113および115は、それぞれ電極内部に冷却部を備える。冷却部の冷却方式は特に限定されないが、図1に示す構成では、電極113および115にそれぞれ形成された凹部に冷却用パイプが配置され、冷却用パイプから水等の冷却媒体が供給されることで、電極113および115が冷却される。 The pair of electrodes 113 and 115 each have a cooling unit inside the electrode. There are no particular limitations on the cooling method of the cooling unit, but in the configuration shown in Figure 1, cooling pipes are placed in recesses formed in each of the electrodes 113 and 115, and a cooling medium such as water is supplied from the cooling pipes to cool the electrodes 113 and 115.

制御部119は、所定のタイミングで溶接トランス部117から一対の電極113および115間に通電させる。 The control unit 119 causes the welding transformer unit 117 to pass current between the pair of electrodes 113 and 115 at a predetermined timing.

(第1の予測モデルによる、チリ発生時の抵抗スポット溶接における品質検査)
抵抗スポット溶接において、チリが発生することがある。出願人は、チリが発生した場合の抵抗スポット溶接において、溶接中の瞬間発熱量の時間積分値を特徴量とする第1の予測モデルを用いてナゲット径を予測した。
(Quality inspection of resistance spot welding when spatter occurs using the first prediction model)
In resistance spot welding, expulsion may occur. The applicant predicted the nugget diameter in resistance spot welding when expulsion occurred using a first prediction model in which the time-integrated value of the instantaneous heat generation during welding is used as a feature value.

出願人は、第1の予測モデルによるナゲット径の予測について、品質検査の試験を行った。試験における被溶接材、電極、および溶接機として、以下のものを使用した。 The applicant conducted quality inspection tests on the prediction of nugget diameter using the first prediction model. The following materials to be welded, electrodes, and welding machines were used in the tests.

非溶接材は、上板と下板の2枚を重ね合わせた。上板も下板も超高張力鋼板を用いた。なお、超高張力鋼板は、超ハイテンとも呼ばれている。上板および下板の試験片形状は幅40mm、長さ125mmとした。上板と下板を重ね合わせて抵抗スポット溶接を行った。 The non-welded material consisted of two overlapping plates, an upper plate and a lower plate. Both plates were made of ultra-high tensile strength steel. Ultra-high tensile strength steel plates are also known as ultra-high tensile strength steel. The test specimens for the upper and lower plates were 40 mm wide and 125 mm long. The upper and lower plates were overlapped and resistance spot welded.

電極としては、下記の形状1~3の3種類を用いた。
(形状1)DR形電極、φ16mm-6mm、先端R40、クロム銅
(形状2)R形電極、φ16mm、先端R8、クロム銅
(形状3)R形電極、φ16mm、先端R20、クロム銅
The electrodes used were of three types, 1 to 3, as shown below.
(Shape 1) DR-type electrode, φ16mm-6mm, tip R40, chromium copper (Shape 2) R-type electrode, φ16mm, tip R8, chromium copper (Shape 3) R-type electrode, φ16mm, tip R20, chromium copper

溶接機は、直流インバータ式のものを用いた。 A DC inverter type welding machine was used.

図2は、超高張力鋼板同士の抵抗スポット溶接における通電波形を示すグラフである。グラフ中、横軸は時間を、縦軸は溶接電流または電極加圧力を表わす。溶接電流の単位はkAであり、電極加圧力の単位はkNである。 Figure 2 is a graph showing the current waveform during resistance spot welding of ultra-high-tensile steel sheets. In the graph, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents welding current or electrode pressure. The unit of welding current is kA, and the unit of electrode pressure is kN.

加圧中の通電開始までの時間をTとする。通電開始から通電終了までの時間をTとする。通電終了から加圧終了までの時間をTとする。 The time from the start of energization during pressure application to the end of energization is defined as T S. The time from the start of energization to the end of energization is defined as T W. The time from the end of energization to the end of pressure application is defined as T H.

試験における、抵抗スポット溶接についての溶接条件を示す表を、表1として記載する。 Table 1 shows the welding conditions for resistance spot welding in the test.

図3は、チリが発生した場合の抵抗スポット溶接についての、第1の予測モデルによる予測ナゲット径の精度を示すグラフである。 Figure 3 is a graph showing the accuracy of predicted nugget diameter using the first prediction model for resistance spot welding when expulsion occurs.

図3には、溶接電流が12kA、ナゲット径の狙い値6√t(8.5mm)のものを抜粋してプロットしている。図3に示したグラフの横軸は、抵抗スポット溶接によって得られた実際のナゲット径を示している。グラフの縦軸は、第1の予測モデルによる予測ナゲット径を示している。斜めに伸びる破線は、実測値である抵抗スポット溶接によって得られた実際のナゲット径と予測値である第1の予測モデルによる予測ナゲット径が一致する理想的な線(以下、理想線と記載)を示している。予測ナゲット径と実際のナゲット径とが一致する場合、溶接結果を示す点がこの理想線の上にプロットされる。 Figure 3 plots an excerpt from a case where the welding current was 12 kA and the target nugget diameter was 6√t (8.5 mm). The horizontal axis of the graph shown in Figure 3 represents the actual nugget diameter obtained by resistance spot welding. The vertical axis of the graph represents the predicted nugget diameter using the first prediction model. The diagonally extending dashed line represents an ideal line (hereinafter referred to as the ideal line) along which the actual nugget diameter obtained by resistance spot welding, which is the measured value, and the predicted nugget diameter using the first prediction model, which is the predicted value, match. When the predicted nugget diameter and the actual nugget diameter match, the points representing the welding results are plotted on this ideal line.

図3のグラフに見られるように、第1の予測モデルによる予測の場合、予測ナゲット径と実際のナゲット径との間にある程度の乖離が見られた。 As can be seen from the graph in Figure 3, when predictions were made using the first prediction model, there was a certain degree of discrepancy between the predicted nugget diameter and the actual nugget diameter.

そこで発明者は、特徴量として抵抗値を用いた後述の第2の予測モデルによる品質検査をさらに考案した。 The inventors therefore further devised a quality inspection method using a second prediction model, described below, that uses resistance values as features.

図4は、抵抗スポット溶接システムを示す概略図である。 Figure 4 is a schematic diagram showing a resistance spot welding system.

抵抗スポット溶接システム200は、品質検査装置5と、溶接機3と、溶接機3を制御する溶接制御装置1と、を備える。抵抗スポット溶接システム200は、溶接電源2をさらに含んでいてよい。 The resistance spot welding system 200 includes a quality inspection device 5, a welding machine 3, and a welding control device 1 that controls the welding machine 3. The resistance spot welding system 200 may further include a welding power source 2.

溶接機3は、図示を省略する一対の電極を備える。一対の電極は、重ねあわされた複数の金属材料から成る被溶接材を挟持する。溶接機3は一対の電極間に通電を行って前記金属材料同士を溶融して接合する抵抗スポット溶接を行う。 The welding machine 3 is equipped with a pair of electrodes (not shown). The pair of electrodes clamps the workpieces, which are made of overlapping metal materials. The welding machine 3 performs resistance spot welding by passing electricity between the pair of electrodes to melt and join the metal materials.

溶接電源2は、溶接機3が備える一対の電極に電力を供給する。 The welding power source 2 supplies power to a pair of electrodes provided in the welding machine 3.

溶接制御装置1は、溶接電源2および溶接機3を制御する。 The welding control device 1 controls the welding power source 2 and the welding machine 3.

溶接制御装置1は、溶接条件選定部11と、溶接電流調整部12と、溶接時間調整部13と、時間調整部14と、電極加圧力調整部15とを備える。溶接制御装置1は、図示を省略する入力部や出力部などをさらに備えていてよい。入力部はユーザ入力を受け付ける。出力部はユーザに対して情報を出力する。 The welding control device 1 includes a welding condition selection unit 11, a welding current adjustment unit 12, a welding time adjustment unit 13, a time adjustment unit 14, and an electrode pressure adjustment unit 15. The welding control device 1 may further include an input unit and an output unit (not shown). The input unit accepts user input. The output unit outputs information to the user.

溶接条件選定部11は、ユーザ入力等に応じて溶接条件を設定する。溶接条件として、例えば表1に示したT、T、T、溶接電流I、電極加圧力F、板隙、打角、電極形状などがある。溶接条件はこれらには限られない。 The welding condition selection unit 11 sets welding conditions in accordance with user input, etc. Examples of welding conditions include T S , T W , T H , welding current I, electrode pressure F, plate gap, impact angle, and electrode shape shown in Table 1. Welding conditions are not limited to these.

溶接電流調整部12は、溶接条件選定部11によって設定された溶接条件に応じて、溶接電流を調整する。溶接時間調整部13は、溶接条件選定部11によって設定された溶接条件に応じて、溶接時間を調整する。 The welding current adjustment unit 12 adjusts the welding current according to the welding conditions set by the welding condition selection unit 11. The welding time adjustment unit 13 adjusts the welding time according to the welding conditions set by the welding condition selection unit 11.

時間調整部14は、溶接条件選定部11によって設定された溶接条件に応じて、スクイズ、クール、ホールドなどの時間を調整する。 The time adjustment unit 14 adjusts the squeeze, cool, hold, etc. times according to the welding conditions set by the welding condition selection unit 11.

電極加圧力調整部15は、溶接条件選定部11によって設定された溶接条件に応じて、溶接機3が備える一対の電極による電極加圧力を調整する。 The electrode pressure adjustment unit 15 adjusts the electrode pressure applied by the pair of electrodes provided in the welding machine 3 according to the welding conditions set by the welding condition selection unit 11.

品質検査装置5は、プロセッサ51とメモリ52とを含む。品質検査装置5は、測定デバイス53と、表示デバイス54と、通信デバイス55とをさらに含んでいてよい。 The quality inspection device 5 includes a processor 51 and a memory 52. The quality inspection device 5 may further include a measurement device 53, a display device 54, and a communication device 55.

プロセッサ51は、MPU(Micro processing Unit)、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、又はGPU(Graphical Processing Unit)等を含んでよい。プロセッサ51は、各種集積回路(例えばLSI(Large Scale Integration)、FPGA(Field Programmable Gate Array))により構成されてもよい。プロセッサ51は、メモリ52に保持された品質検査プログラムを実行することで、算出部511、特徴量抽出部512、チリ判定部513、およびナゲット径算出部514などの各種機能を実現する。 The processor 51 may include an MPU (Micro Processing Unit), a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), or a GPU (Graphical Processing Unit). The processor 51 may be configured with various integrated circuits (e.g., an LSI (Large Scale Integration) or an FPGA (Field Programmable Gate Array)). By executing a quality inspection program stored in the memory 52, the processor 51 realizes various functions, such as a calculation unit 511, a feature extraction unit 512, a chip determination unit 513, and a nugget diameter calculation unit 514.

算出部511は、電圧および溶接電流に基づいて電気抵抗を算出する。算出部511は、瞬間発熱量をさらに算出してよい。 The calculation unit 511 calculates the electrical resistance based on the voltage and welding current. The calculation unit 511 may also calculate the instantaneous heat generation amount.

特徴量抽出部512は、特徴量を抽出する。 The feature extraction unit 512 extracts features.

チリ判定部513は、溶接におけるチリの発生の有無を判定する。 The spatter determination unit 513 determines whether or not spatter occurs during welding.

ナゲット径算出部514は、溶接後に得られる溶接部のナゲット径を、電気抵抗に基づいて算出する。 The nugget diameter calculation unit 514 calculates the nugget diameter of the weld obtained after welding based on the electrical resistance.

メモリ52は、一次記憶装置(例えばRAM(Random Access Memory)又はROM(Read Only Memory))を含む。メモリ52は、二次記憶装置(例えばHDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive))又は三次記憶装置(例えば光ディスク又はSDカード)等を含んでよい。また、メモリ52は、外部記憶媒体であってもよい。メモリ52は、各種データ、情報又はプログラム等を記憶する。メモリ52は、品質検査プログラムを記憶する。 Memory 52 includes a primary storage device (e.g., RAM (Random Access Memory) or ROM (Read Only Memory)). Memory 52 may also include a secondary storage device (e.g., HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive)) or a tertiary storage device (e.g., an optical disk or SD card). Memory 52 may also be an external storage medium. Memory 52 stores various data, information, programs, etc. Memory 52 stores a quality inspection program.

測定デバイス53は、溶接中の電圧および溶接電流を測定する。測定デバイス53は、溶接における電極の電極加圧力と音圧とのうち少なくとも一つをさらに測定してもよい。 The measuring device 53 measures the voltage and welding current during welding. The measuring device 53 may also measure at least one of the electrode pressure and sound pressure of the electrode during welding.

表示デバイス54は、例えばディスプレイ等の情報出力装置であり、プロセッサ51が処理した情報を表示する。 The display device 54 is an information output device such as a display, and displays the information processed by the processor 51.

通信デバイス55は、各種データ又は情報等を通信する。通信デバイス55は、有線又は無線による通信方式に従って通信する。通信方式は、WAN(Wide Area Network)、LAN(Local Area Network)、又は携帯電話用のセルラー通信(例えばLTE、5G)、又は近距離通信(例えば、赤外線通信又はBluetooth(登録商標)通信)又は電力線通信等であってもよい。 The communication device 55 communicates various data or information. The communication device 55 communicates according to a wired or wireless communication method. The communication method may be a WAN (Wide Area Network), a LAN (Local Area Network), cellular communication for mobile phones (e.g., LTE, 5G), short-range communication (e.g., infrared communication or Bluetooth (registered trademark) communication), power line communication, etc.

図5は、品質検査装置の処理例を示すフローチャートである。 Figure 5 is a flowchart showing an example of processing by the quality inspection device.

測定デバイス53は、各種の値を測定する(St11)。各種の値とは、溶接中の電圧および溶接電流などを意味する。測定デバイス53は、溶接における電極の電極加圧力と音圧とのうち少なくとも一つをさらに測定してもよい。 The measuring device 53 measures various values (St11). These various values include the voltage and welding current during welding. The measuring device 53 may also measure at least one of the electrode pressure and sound pressure of the electrode during welding.

算出部511は、電気抵抗を算出する(St12)。電気抵抗は、ステップSt11で測定された電圧と溶接電流とに基づいて、オームの法則すなわち電気抵抗=電圧/溶接電流により算出可能である。 The calculation unit 511 calculates the electrical resistance (St12). The electrical resistance can be calculated using Ohm's law, i.e., electrical resistance = voltage / welding current, based on the voltage and welding current measured in step St11.

算出部511は、瞬間発熱量を算出する(St13)。瞬間発熱量は、溶接電流×電圧により算出可能である。 The calculation unit 511 calculates the instantaneous heat generation amount (Step 13). The instantaneous heat generation amount can be calculated by multiplying the welding current by the voltage.

特徴量抽出部512は、特徴量を抽出する(St14)。より具体的には、特徴量抽出部512は、特徴量として、電気抵抗の急落量を抽出する。この特徴量は、後述のステップSt18において、ナゲット径の予測に用いられる。電気抵抗の急落量についての具体的な抽出アルゴリズムについては、図8を参照して後述する。 The feature extraction unit 512 extracts a feature (St14). More specifically, the feature extraction unit 512 extracts the amount of sudden drop in electrical resistance as a feature. This feature is used to predict the nugget diameter in step St18, which will be described later. A specific extraction algorithm for the amount of sudden drop in electrical resistance will be described later with reference to Figure 8.

なお、特徴量抽出部512は、電気抵抗の時間的な積分値と、電極加圧力の時間的な積分値とを特徴量としてさらに抽出してもよい。そして、電気抵抗の時間的な積分値と、電極加圧力の時間的な積分値とが追加の特徴量として、後述のステップSt18において、ナゲット径の予測に用いられてもよい。なお時間的な積分値は、溶接中の時間帯についての時間的な積分値である。 The feature extraction unit 512 may further extract the time integral of the electrical resistance and the time integral of the electrode pressure as feature quantities. These time integrals of the electrical resistance and the electrode pressure may then be used as additional feature quantities to predict the nugget diameter in step St18, which will be described later. The time integrals are the time integrals for a time period during welding.

チリ判定部513は、溶接におけるチリの発生の有無を判定する(St15)。チリの発生の有無の判定について詳しくは後述する。チリが発生している場合(St16:YES)はステップSt18に処理が遷移する。チリが発生していない場合(St16:NO)はステップSt17に処理が遷移する。 The flash determination unit 513 determines whether flash has occurred during welding (St15). The determination of whether flash has occurred will be described in detail below. If flash has occurred (St16: YES), processing proceeds to step St18. If flash has not occurred (St16: NO), processing proceeds to step St17.

ステップSt17においてナゲット径算出部514は、チリ無しとして、溶接後に得られる溶接部のナゲット径を算出する。この場合、瞬間発熱量を特徴量とする第1の予測モデルと、電気抵抗を特徴量とする第2の予測モデルのうち、いずれを用いてもよい。すなわち、チリ判定部513がチリの発生を検知しなかった場合(St15:NO)、ナゲット径算出部514は、瞬間発熱量または電気抵抗に基づいてナゲット径を算出する。 In step St17, the nugget diameter calculation unit 514 assumes that no expulsion is present and calculates the nugget diameter of the weld obtained after welding. In this case, either the first prediction model, which uses the instantaneous heat generation amount as a characteristic quantity, or the second prediction model, which uses the electrical resistance as a characteristic quantity, may be used. In other words, if the expulsion determination unit 513 does not detect the occurrence of expulsion (St15: NO), the nugget diameter calculation unit 514 calculates the nugget diameter based on the instantaneous heat generation amount or the electrical resistance.

ステップSt18においてナゲット径算出部514は、チリ有りとして、溶接後に得られる溶接部のナゲット径を電気抵抗に基づいて算出する。具体的には、チリ判定部513がチリの発生を検知した場合(St16:YES)、ナゲット径算出部514は、電気抵抗の急落量に基づいてナゲット径を算出する。 In step St18, the nugget diameter calculation unit 514 determines that there is spatter and calculates the nugget diameter of the weld obtained after welding based on the electrical resistance. Specifically, if the spatter determination unit 513 detects the occurrence of spatter (St16: YES), the nugget diameter calculation unit 514 calculates the nugget diameter based on the amount of sudden drop in electrical resistance.

より特定的には、チリ判定部513がチリの発生を検知した場合(St16:YES)、ナゲット径算出部514は、電気抵抗の急落量に基づいてナゲット径を算出する。 More specifically, if the spatter determination unit 513 detects the occurrence of spatter (St16: YES), the nugget diameter calculation unit 514 calculates the nugget diameter based on the amount of sudden drop in electrical resistance.

なお、ナゲット径算出部514では、電気抵抗の急落量に加えて、前記電気抵抗の積分値と、前記電極加圧力の積分値とにさらに基づいてナゲット径を算出してもよい。 In addition, the nugget diameter calculation unit 514 may calculate the nugget diameter based on the integral of the electrical resistance and the integral of the electrode pressure force in addition to the amount of sudden drop in electrical resistance.

表示デバイス54は、溶接品質を表示する(St19)。表示される溶接品質は、算出されたナゲット径を示す情報、もしくはナゲット径に基づいて生成された情報などであってよい。 The display device 54 displays the welding quality (Step 19). The displayed welding quality may be information indicating the calculated nugget diameter, or information generated based on the nugget diameter.

(チリ有りの場合のナゲット径の算出)
図3を参照して上述したように、チリが発生した場合の抵抗スポット溶接においては、第1の予測モデルによる予測ナゲット径と実際のナゲット径との間にある程度の乖離が見られた。そのため、本開示の実施形態においては、チリが発生した場合のナゲット径の算出方法をさらに考案した。
(Calculation of nugget diameter when there is spatter)
As described above with reference to Figure 3, in resistance spot welding when splashing occurs, a certain degree of discrepancy is observed between the nugget diameter predicted by the first prediction model and the actual nugget diameter. Therefore, in the embodiment of the present disclosure, a method for calculating the nugget diameter when splashing occurs has been further devised.

図6は、チリの発生による、電気抵抗の測定値への影響を示すグラフである。グラフの横軸は時間を表している。グラフの縦軸は溶接電流または抵抗を表している。 Figure 6 is a graph showing the effect of dust generation on measured electrical resistance. The horizontal axis of the graph represents time. The vertical axis of the graph represents welding current or resistance.

発明者の鋭意研究の結果、チリが発生する時に、電気抵抗が急落する現象が観測された。グラフにおいては、電気抵抗が急落している3つのフェーズP1、P2およびP3を図示している。 As a result of diligent research by the inventors, it was observed that electrical resistance suddenly drops when dust is generated. The graph shows three phases P1, P2, and P3 during which electrical resistance suddenly drops.

そこで、本開示の一以上の実施形態に係る品質検査装置5は、電圧および溶接電流の測定値から算出した電気抵抗の値が急落しているか否かを特定し、この急落がある時にはチリが発生していると判定(ステップSt15)して、チリ有りを前提としたナゲット径の算出(ステップSt18)を行う。なおチリ判定部513は、後述する電気抵抗の急落量が所定の値以上である場合に、電気抵抗の値が急落していると判定してよい。 The quality inspection device 5 according to one or more embodiments of the present disclosure therefore determines whether the electrical resistance value calculated from the measured values of voltage and welding current has suddenly dropped, and if there is such a drop, determines that flash has occurred (step St15), and calculates the nugget diameter assuming the presence of flash (step St18). The flash determination unit 513 may determine that the electrical resistance value has suddenly dropped if the amount of sudden drop in electrical resistance, described below, is equal to or greater than a predetermined value.

(電気抵抗の急落量)
図7は、電気抵抗の急落箇所の特定を例示する概念図である。図8は、電気抵抗の急落量の算出処理を例示するフローチャートである。図7および図8を併せて参照しつつ、電気抵抗の急落量の算出処理の例について説明する。
(amount of sudden drop in electrical resistance)
Fig. 7 is a conceptual diagram illustrating an example of identifying a location where the electrical resistance suddenly drops. Fig. 8 is a flowchart illustrating an example of a process for calculating the amount of a sudden drop in electrical resistance. An example of the process for calculating the amount of a sudden drop in electrical resistance will be described with reference to Figs. 7 and 8 .

プロセッサ51は、電気抵抗Rの測定値を平滑化する(St21)。これにより、測定値に含まれるノイズをキャンセリングすることができる。 The processor 51 smooths the measured value of electrical resistance R (Step 21). This allows noise contained in the measured value to be canceled.

プロセッサ51は、電気抵抗Rの微分値R’を取得する(St22)。プロセッサ51は、電気抵抗Rの減少している部分を抽出する(St23)。 The processor 51 obtains the differential value R' of the electrical resistance R (St22). The processor 51 extracts the portion of the electrical resistance R where the electrical resistance R is decreasing (St23).

プロセッサ51は、電気抵抗Rの減少している部分のうち、連続的に減少している部分を排除する(St24)。連続的とは、例えば15ミリ秒以上連続していることを意味していが、15ミリ秒はあくまで一例であり、連続的であるか否かの閾値として、他の秒数を採用してもよい。 The processor 51 eliminates any continuous decrease in the electrical resistance R (Step 24). "Continuous" means, for example, a continuous decrease for 15 milliseconds or more, but 15 milliseconds is merely an example, and other numbers of seconds may be used as the threshold for determining whether or not something is continuous.

プロセッサ51は、抽出済みの部分のうち排除されていない部分から、電気抵抗Rの微分値R’が閾値以下の点を抽出する(St25)。例えば、電気抵抗が5msで0.0025mΩ下がることを想定すると、電気抵抗は-0.5×10-3(Ω/秒)の傾きで変化することになるので、閾値として-0.5×10-3と設定する。なお、この設定閾値はあくまで例示であり、他の値であってもよい。 The processor 51 extracts points where the differential value R' of the electrical resistance R is equal to or less than a threshold value from the extracted portion that has not been excluded (St25). For example, assuming that the electrical resistance decreases by 0.0025 mΩ in 5 ms, the electrical resistance changes at a slope of -0.5×10 -3 (Ω/sec), so the threshold value is set to -0.5×10 -3 . Note that this set threshold value is merely an example, and other values may be used.

プロセッサ51は、ステップSt25で抽出された点を含む急落について、開始点と終了点とを特定する(St26)。急落の開始点は、電気抵抗Rの微分値R’がプラスからマイナスに転じる時の、時間的な意味での最初のデータ点である。なお、微分値R’がちょうど0になるタイミングの測定値が得られるとは限らないため、微分値R’がプラスからマイナスに転じる時の最初のデータ点を開始点として特定している。急落の終了点は、電気抵抗Rの微分値R’がマイナスからプラスに転じる時の、時間的な意味での最初のデータ点である。 The processor 51 identifies the start and end points of the sudden drop, including the point extracted in step St25 (St26). The start point of the sudden drop is the first data point in time when the differential value R' of the electrical resistance R changes from positive to negative. Note that because it is not always possible to obtain a measurement value exactly at the moment when the differential value R' becomes 0, the first data point when the differential value R' changes from positive to negative is identified as the start point. The end point of the sudden drop is the first data point in time when the differential value R' of the electrical resistance R changes from negative to positive.

プロセッサ51は、急落開始領域の抵抗値を取得する(St27)。例えば、急落開始領域の抵抗値として、ステップSt26で特定した急落の開始点の前2ミリ秒における抵抗値の平均値を採用する。 The processor 51 acquires the resistance value of the sudden drop start region (St27). For example, the resistance value of the sudden drop start region is the average resistance value for 2 milliseconds before the start of the sudden drop identified in step St26.

プロセッサ51は、急落終了領域の抵抗値を取得する(St28)。例えば、急落終了領域の抵抗値として、ステップSt26で特定した急落の終了点の前後1ミリ秒における抵抗値の平均値を採用する。 The processor 51 acquires the resistance value of the sudden drop end region (St28). For example, the resistance value of the sudden drop end region is the average value of the resistance values 1 millisecond before and after the end point of the sudden drop identified in step St26.

プロセッサ51は、電気抵抗Rの急落量を算出する(St29)。電気抵抗Rの急落量は、ステップSt27で取得した急落開始領域の抵抗値からステップSt28で取得した急落終了領域の抵抗値を減算したものである。 The processor 51 calculates the amount of sudden drop in electrical resistance R (St29). The amount of sudden drop in electrical resistance R is calculated by subtracting the resistance value in the sudden drop end region obtained in step St28 from the resistance value in the sudden drop start region obtained in step St27.

(チリの有無の判定)
図9は、音圧および電極加圧力のそれぞれに対する、チリの影響を示すグラフである。各グラフ共に、横軸は時間を示している。縦軸は、音圧のグラフについては抵抗と音圧とを、電極加圧力のグラフについては溶接電流と電極加圧力とを、それぞれ示している。各グラフの上部に、溶接条件の一部を記載した。例えばチリ無しの場合における音圧のグラフについての溶接条件は、溶接電流が5.0kAであり、板隙が0mmであり、打角が0度である。
(Determining the presence or absence of dust)
9 is a graph showing the effect of spatter on both sound pressure and electrode pressure. In each graph, the horizontal axis represents time. The vertical axis represents resistance and sound pressure for the sound pressure graph, and welding current and electrode pressure for the electrode pressure graph. Some of the welding conditions are listed above each graph. For example, the welding conditions for the sound pressure graph in the absence of spatter are a welding current of 5.0 kA, a gap of 0 mm, and an impact angle of 0 degrees.

チリ無しの場合の音圧と、チリ有りの場合の音圧とを比較すると、チリ有りの場合の方が音圧の上下への振れ幅が大きい。チリ無しの場合の電極加圧力と、チリ有りの場合の電極加圧力とを比較すると、チリ有りの場合の方が電極加圧力の上下への振れ幅が大きい。そこで本願出願人は、この振れ幅を、チリの有無の判定に用いることとした。 When comparing the sound pressure when there is no dust with the sound pressure when there is dust, the range of fluctuation in the sound pressure up and down is greater when there is dust. When comparing the electrode pressure force when there is no dust with the electrode pressure force when there is dust, the range of fluctuation in the electrode pressure up and down is greater when there is dust. Therefore, the applicant decided to use this range of fluctuation to determine whether there is dust or not.

図10は、音圧と電極加圧力のそれぞれの最大値と最小値との間の差と、チリの有無との関係を示す散布図である。横軸は試験的に行った抵抗スポット溶接を示しており、縦軸は最大値-最小値を計算した値を示している。 Figure 10 is a scatter plot showing the relationship between the difference between the maximum and minimum values of sound pressure and electrode pressure, and the presence or absence of spatter. The horizontal axis shows the test resistance spot welding, and the vertical axis shows the calculated value obtained by subtracting the maximum value from the minimum value.

チリ無しの場合の抵抗スポット溶接については、音圧の最大値-最小値が0.2以下となった。一方、チリ有りの場合の抵抗スポット溶接については、音圧の最大値-最小値が0.2を超えていた。 For resistance spot welding without a flash, the difference between the maximum and minimum sound pressure values was 0.2 or less. On the other hand, for resistance spot welding with a flash, the difference between the maximum and minimum sound pressure values exceeded 0.2.

チリ無しの場合の抵抗スポット溶接については、電極加圧力の最大値-最小値がおよそ2以下となった。一方、チリ有りの場合の抵抗スポット溶接については、電極加圧力の最大値-最小値が2を大きく超えていた。 For resistance spot welding without a gap, the difference between the maximum and minimum electrode pressure was approximately 2 or less. On the other hand, for resistance spot welding with a gap, the difference between the maximum and minimum electrode pressure was significantly greater than 2.

上記の試験結果に基づき、発明者は、音圧または電極加圧力の最大値-最小値が、チリの有無と強く相関していることを発見した。 Based on the above test results, the inventors discovered that the maximum and minimum values of sound pressure or electrode pressure are strongly correlated with the presence or absence of dust.

そのため、図5のステップSt15においてチリ判定部513は、チリの発生の有無を、電極加圧力または音圧の最大値と最小値との間の差に基づいて判定するようにした。より具体的には、チリ判定部513は、電極加圧力または音圧の最大値と最小値との間の差が所定の閾値より大きいか小さいかに基づいて、チリの発生の有無を判定する。 For this reason, in step St15 of FIG. 5, the dust determination unit 513 determines whether dust has occurred based on the difference between the maximum and minimum values of the electrode pressure or sound pressure. More specifically, the dust determination unit 513 determines whether dust has occurred based on whether the difference between the maximum and minimum values of the electrode pressure or sound pressure is greater than or less than a predetermined threshold value.

(第2の予測モデルによる、チリ発生時の抵抗スポット溶接における品質検査)
発明者は、特徴量として電気抵抗の急落量を用いた第2の予測モデルを作成した。予測モデルとして、ナゲット径=b+f(x)+f(x)+……という形式の一般化加法モデルを採用した。bは定数であり、fは関数である。nを1以上の整数とするとき、xは、電気抵抗が急落している第n番目のフェーズにおける特徴量を意味している。例えば図6の例では、電気抵抗はフェーズP1、P2およびP3の3つのフェーズで急落しているので、一般化加法モデルとしての予測モデルは、以下のような形式になる。
ナゲット径=b+f(x)+f(x)+f(x
(Quality inspection of resistance spot welding when spatter occurs using the second prediction model)
The inventors created a second prediction model using the sudden drop in electrical resistance as a feature. As the prediction model, a generalized additive model of the form nugget diameter = b1 + f( x1 ) + f( x2 ) + ... was adopted. b1 is a constant, and f is a function. When n is an integer equal to or greater than 1, xn represents the feature in the nth phase in which the electrical resistance suddenly drops. For example, in the example of FIG. 6, the electrical resistance suddenly drops in three phases, P1, P2, and P3, so the prediction model as a generalized additive model has the following form:
Nugget diameter = b 1 + f(x 1 ) + f(x 2 ) + f(x 3 )

チリが発生した場合の抵抗スポット溶接に対する、第2の予測モデルについての予測精度は、以下のようなものとなった。 The prediction accuracy of the second prediction model for resistance spot welding when spatter occurs was as follows:

図11は、チリが発生した場合の抵抗スポット溶接についての、第2の予測モデルによる予測ナゲット径の精度を示すグラフである。 Figure 11 is a graph showing the accuracy of predicted nugget diameter using the second prediction model for resistance spot welding when expulsion occurs.

図11には、溶接電流が12kA、ナゲット径の狙い値6√t(8.5mm)のものを抜粋してプロットしている。図11に示したグラフの横軸は、抵抗スポット溶接によって得られた実際のナゲット径を示している。グラフの縦軸は、第2の予測モデルによる予測ナゲット径を示している。斜めに伸びる破線は理想線を示している。予測ナゲット径と実際のナゲット径とが一致する場合、溶接結果を示す点がこの理想線の上にプロットされる。 Figure 11 plots an excerpt from a case where the welding current was 12 kA and the target nugget diameter was 6√t (8.5 mm). The horizontal axis of the graph shown in Figure 11 represents the actual nugget diameter obtained by resistance spot welding. The vertical axis of the graph represents the predicted nugget diameter using the second prediction model. The diagonally extending dashed line represents the ideal line. When the predicted nugget diameter and the actual nugget diameter match, the points representing the welding results are plotted on this ideal line.

図11のグラフに見られるように、チリが発生した場合の抵抗スポット溶接において、第2の予測モデルは、第1の予測モデルよりも理想線に近い位置にプロットが集まっている。すなわち、チリが発生した場合の抵抗スポット溶接において、第2の予測モデルの方が、第1の予測モデルよりも予測精度が高いことが確認された。 As can be seen from the graph in Figure 11, in resistance spot welding when expulsion occurs, the plots for the second prediction model are closer to the ideal line than those for the first prediction model. In other words, it was confirmed that in resistance spot welding when expulsion occurs, the second prediction model has higher prediction accuracy than the first prediction model.

(合金化溶融亜鉛めっき高張力鋼板についての、チリ発生時のスポット溶接)
発明者は、合金化溶融亜鉛めっき高張力鋼板、通称めっきハイテンについても、チリが発生した場合の抵抗スポット溶接において、第2の予測モデルを用いてナゲット径を予測した。
(Spot welding of galvannealed high-tensile steel sheets when spatter occurs)
The inventors also used the second prediction model to predict the nugget diameter in resistance spot welding when expulsion occurs in galvannealed high-tensile steel sheet, commonly known as plated high-tensile steel sheet.

被溶接材は上板も下板も合金化溶融亜鉛めっき高張力鋼板を用いた。上板および下板の試験片形状は幅40mm、長さ125mmとした。上板と下板を重ね合わせて抵抗スポット溶接を行った。 The materials used for the welds were both galvannealed high-tensile steel plates. The test specimens for the upper and lower plates were 40 mm wide and 125 mm long. The upper and lower plates were overlapped and resistance spot welded.

電極および溶接機については、超高張力鋼板について上述したものと同じものを使用した。 The electrodes and welding machine used were the same as those described above for the ultra-high strength steel plate.

通電波形については、図2に示したものと同じとした。合金化溶融亜鉛めっき高張力鋼板の抵抗スポット溶接についての溶接条件を示す表を、表2として記載する。 The current waveform was the same as that shown in Figure 2. Table 2 shows the welding conditions for resistance spot welding of galvannealed high-tensile steel sheet.

図12は、チリが発生した場合の合金化溶融亜鉛めっき高張力鋼板同士の抵抗スポット溶接についての、第2の予測モデルによる予測ナゲット径の精度を示すグラフである。 Figure 12 is a graph showing the accuracy of predicted nugget diameters using the second prediction model for resistance spot welding between galvannealed high-tensile steel sheets when spatter occurs.

図12に示したグラフの横軸は、抵抗スポット溶接によって得られた実際のナゲット径を示している。グラフの縦軸は、第2の予測モデルによる予測ナゲット径を示している。斜めに伸びる線は理想線を示している。予測ナゲット径と実際のナゲット径とが一致する場合、溶接結果を示す点がこの理想線の上にプロットされる。 The horizontal axis of the graph shown in Figure 12 represents the actual nugget diameter obtained by resistance spot welding. The vertical axis of the graph represents the predicted nugget diameter using the second prediction model. The diagonal line represents the ideal line. If the predicted nugget diameter and the actual nugget diameter match, the points representing the welding results are plotted on this ideal line.

図12のグラフに見られるように、チリが発生した場合の抵抗スポット溶接において、第2の予測モデルは、理想線に近い位置にプロットが集まっている。すなわち、第2の予測モデルは、合金化溶融亜鉛めっき高張力鋼板同士の抵抗スポット溶接においても、予測精度が高いことが確認された。 As can be seen from the graph in Figure 12, in resistance spot welding where expulsion occurs, the plots for the second prediction model are concentrated close to the ideal line. In other words, it was confirmed that the second prediction model has high prediction accuracy even in resistance spot welding between galvannealed high-tensile steel sheets.

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of protection sought includes the mutual combination of the various components of the embodiments, as well as modifications and applications by those skilled in the art based on the disclosures in the specification and well-known technologies.

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 重ねあわされた複数の金属材料から成る被溶接材を挟持した一対の電極間に通電を行って前記金属材料同士を溶融して接合する抵抗スポット溶接についての品質検査装置であって、
溶接中の電圧および溶接電流を測定する測定部と、
前記電圧および前記溶接電流に基づいて電気抵抗を算出する算出部と、
溶接後に得られる溶接部のナゲット径を前記電気抵抗に基づいて算出するナゲット径算出部と、を備える、
品質検査装置。
この品質検査装置によれば、抵抗スポット溶接においてチリが発生する場合であっても、高精度で溶接品質を検査することができる。
As described above, the present specification discloses the following:
(1) A quality inspection device for resistance spot welding in which a current is passed between a pair of electrodes that sandwich a workpiece made of overlapping metal materials to melt and join the metal materials,
a measuring unit for measuring a voltage and a welding current during welding;
a calculation unit that calculates an electrical resistance based on the voltage and the welding current;
and a nugget diameter calculation unit that calculates a nugget diameter of a welded portion obtained after welding based on the electrical resistance.
Quality inspection equipment.
This quality inspection device makes it possible to inspect the welding quality with high accuracy even when spatter occurs during resistance spot welding.

(2) 溶接におけるチリの発生の有無を判定するチリ判定部をさらに備える、(1)に記載の品質検査装置。
この品質検査装置によれば、チリの発生の有無に応じて異なる特徴量を用いて品質検査を行うことにより、チリが発生している場合であっても発生していない場合であっても高精度で溶接品質を検査することができる。
(2) The quality inspection device according to (1), further comprising a spatter determination unit that determines whether or not spatter has occurred during welding.
According to this quality inspection device, by performing quality inspection using different features depending on whether or not flash has occurred, it is possible to inspect welding quality with high accuracy whether or not flash has occurred.

(3) 前記測定部は、溶接における前記電極の電極加圧力と音圧とのうち少なくとも一つをさらに測定し、
前記チリ判定部は、チリの発生の有無を、前記電極加圧力または前記音圧の最大値と最小値との間の差に基づいて判定する、(2)に記載の品質検査装置。
この品質検査装置によれば、チリの発生の有無と相関の高い電極加圧力または音圧に基づいて、チリの発生の有無を精度よく判定することができる。
(3) The measurement unit further measures at least one of an electrode pressure and a sound pressure of the electrode during welding,
The quality inspection device according to (2), wherein the dust determination unit determines whether dust has occurred based on the difference between the maximum and minimum values of the electrode pressure or the sound pressure.
This quality inspection device can accurately determine whether or not dust has occurred based on the electrode pressure or sound pressure, which has a high correlation with the presence or absence of dust.

(4) 前記チリ判定部がチリの発生を検知した場合、前記ナゲット径算出部では、前記電気抵抗の急落量に基づいて前記ナゲット径を算出する、(3)に記載の品質検査装置。
この品質検査装置によれば、チリの発生と相関のある電気抵抗の急落量に基づいて、ナゲット径を高精度で推定することができる。
(4) The quality inspection device according to (3), wherein, when the spatter determination unit detects the occurrence of spatter, the nugget diameter calculation unit calculates the nugget diameter based on the amount of sudden drop in the electrical resistance.
This quality inspection device makes it possible to estimate the nugget diameter with high accuracy based on the amount of sudden drop in electrical resistance, which is correlated with the occurrence of spatter.

(5) 前記ナゲット径算出部では、前記電気抵抗の積分値と、前記電極加圧力の積分値とにさらに基づいて、前記ナゲット径を算出する、(4)に記載の品質検査装置。
この品質検査装置によれば、より多くの特徴量に基づいてナゲット径を算出するので、より精度の高い品質検査を行うことができる。
(5) The quality inspection device according to (4), wherein the nugget diameter calculation unit calculates the nugget diameter based on an integral value of the electrical resistance and an integral value of the electrode pressure.
According to this quality inspection device, the nugget diameter is calculated based on a larger number of feature quantities, thereby enabling more accurate quality inspection.

(6)前記(1)から(5)のうちいずれか一つに記載の品質検査装置と、
前記一対の電極を備え、前記被溶接材を挟持した前記一対の電極間に通電を行って前記金属材料同士を溶融して接合する溶接機と、
前記溶接機を制御する溶接制御装置と、
を備える、抵抗スポット溶接システム。
この抵抗スポット溶接システムによれば、抵抗スポット溶接を行うことができ、さらに、抵抗スポット溶接においてチリが発生する場合であっても、高精度で溶接品質を検査することができる。
(6) A quality inspection device according to any one of (1) to (5) above;
a welding machine including the pair of electrodes, which applies current between the pair of electrodes that sandwich the workpieces to melt and join the metal materials together;
a welding control device that controls the welding machine;
A resistance spot welding system comprising:
This resistance spot welding system allows resistance spot welding to be performed, and further allows for highly accurate inspection of weld quality even when spatter occurs during resistance spot welding.

(7) 重ねあわされた複数の金属材料から成る被溶接材を挟持した一対の電極間に通電を行って前記金属材料同士を溶融して接合する抵抗スポット溶接についての品質検査プログラムであって、
プロセッサとメモリとを有する品質検査装置に、
溶接中の電圧および溶接電流を測定する測定機能と、
前記電圧および前記溶接電流に基づいて電気抵抗を算出する算出機能と、
溶接後に得られる溶接部のナゲット径を前記電気抵抗に基づいて推定するナゲット径算出機能と、
を実現させる、品質検査プログラム。
この品質検査プログラムによれば、抵抗スポット溶接においてチリが発生する場合であっても、高精度で溶接品質を検査することができる。
(7) A quality inspection program for resistance spot welding in which a current is passed between a pair of electrodes that sandwich a workpiece made of overlapping metal materials to melt and join the metal materials, the program comprising:
A quality inspection device having a processor and a memory,
A measurement function to measure the voltage and welding current during welding;
a calculation function for calculating an electrical resistance based on the voltage and the welding current;
a nugget diameter calculation function for estimating a nugget diameter of a welded portion obtained after welding based on the electrical resistance;
A quality inspection program that achieves this.
According to this quality inspection program, even if spatter occurs during resistance spot welding, it is possible to inspect the welding quality with high accuracy.

(8) 重ねあわされた複数の金属材料から成る被溶接材を挟持した一対の電極間に通電を行って前記金属材料同士を溶融して接合する抵抗スポット溶接について、
プロセッサとメモリとを有する品質検査装置が実行する、
溶接中の電圧および溶接電流を測定する測定ステップと、
前記電圧および前記溶接電流に基づいて電気抵抗を算出する算出ステップと、
溶接後に得られる溶接部のナゲット径を前記電気抵抗に基づいて算出するナゲット径算出ステップと、を備える、
品質検査方法。
この品質検査方法によれば、抵抗スポット溶接においてチリが発生する場合であっても、高精度で溶接品質を検査することができる。
(8) Regarding resistance spot welding, in which a current is passed between a pair of electrodes that sandwich a workpiece made of overlapping metal materials to melt and join the metal materials,
A quality inspection device having a processor and a memory executes
a measuring step of measuring a voltage and a welding current during welding;
a calculation step of calculating an electrical resistance based on the voltage and the welding current;
and a nugget diameter calculation step of calculating a nugget diameter of a welded portion obtained after welding based on the electrical resistance.
Quality inspection methods.
According to this quality inspection method, even if spatter occurs during resistance spot welding, it is possible to inspect the welding quality with high accuracy.

1 溶接制御装置
11 溶接条件選定部
12 溶接電流調整部
13 溶接時間調整部
14 時間調整部
15 電極加圧力調整部
2 溶接電源
3 溶接機
5 品質検査装置
51 プロセッサ
511 算出部
512 特徴量抽出部
513 チリ判定部
514 ナゲット径算出部
52 メモリ
53 測定デバイス
54 表示デバイス
55 通信デバイス
100 溶接機
113、115 電極
117 溶接トランス部
118 電源部
119 制御部
120 電極駆動部
200 抵抗スポット溶接システム
REFERENCE SIGNS LIST 1 Welding control device 11 Welding condition selection unit 12 Welding current adjustment unit 13 Welding time adjustment unit 14 Time adjustment unit 15 Electrode pressure adjustment unit 2 Welding power source 3 Welding machine 5 Quality inspection device 51 Processor 511 Calculation unit 512 Feature extraction unit 513 Spatter determination unit 514 Nugget diameter calculation unit 52 Memory 53 Measuring device 54 Display device 55 Communication device 100 Welding machine 113, 115 Electrode 117 Welding transformer unit 118 Power supply unit 119 Control unit 120 Electrode drive unit 200 Resistance spot welding system

Claims (6)

重ねあわされた複数の金属材料から成る被溶接材を挟持した一対の電極間に通電を行って前記金属材料同士を溶融して接合する抵抗スポット溶接についての品質検査装置であって、
溶接中の電圧および溶接電流を測定する測定部と、
前記電圧および前記溶接電流に基づいて電気抵抗を算出する算出部と、
溶接後に得られる溶接部のナゲット径を前記電気抵抗に基づいて算出するナゲット径算出部と、
溶接におけるチリの発生の有無を判定するチリ判定部と、を備え、
前記測定部は、溶接における前記電極の電極加圧力と音圧とのうち少なくとも一つをさらに測定し、
前記チリ判定部は、チリの発生の有無を、前記電極加圧力または前記音圧の最大値と最小値との間の差に基づいて判定する、
品質検査装置。
1. A quality inspection device for resistance spot welding in which current is passed between a pair of electrodes that sandwich a workpiece made of overlapping metal materials to melt and join the metal materials,
a measuring unit for measuring a voltage and a welding current during welding;
a calculation unit that calculates an electrical resistance based on the voltage and the welding current;
a nugget diameter calculation unit that calculates a nugget diameter of a welded portion obtained after welding based on the electrical resistance;
a flash determination unit that determines whether flash occurs during welding ,
The measurement unit further measures at least one of an electrode pressure and a sound pressure of the electrode during welding,
the dust determination unit determines whether dust has occurred based on a difference between a maximum value and a minimum value of the electrode pressure or the sound pressure.
Quality inspection equipment.
前記チリ判定部がチリの発生を検知した場合、前記ナゲット径算出部では、前記電気抵抗の急落量に基づいて前記ナゲット径を算出する、
請求項に記載の品質検査装置。
When the spatter determination unit detects the occurrence of spatter, the nugget diameter calculation unit calculates the nugget diameter based on the amount of sudden drop in the electrical resistance.
The quality inspection device according to claim 1 .
前記ナゲット径算出部では、前記電気抵抗の積分値と、前記電極加圧力の積分値とにさらに基づいて、前記ナゲット径を算出する、
請求項に記載の品質検査装置。
The nugget diameter calculation unit calculates the nugget diameter further based on an integral value of the electrical resistance and an integral value of the electrode pressure.
The quality inspection device according to claim 2 .
請求項1から請求項のうちいずれか一つに記載の品質検査装置と、
前記一対の電極を備え、前記被溶接材を挟持した前記一対の電極間に通電を行って前記金属材料同士を溶融して接合する溶接機と、
前記溶接機を制御する溶接制御装置と、
を備える、抵抗スポット溶接システム。
A quality inspection device according to any one of claims 1 to 3 ;
a welding machine including the pair of electrodes, which applies current between the pair of electrodes that sandwich the workpieces to melt and join the metal materials together;
a welding control device that controls the welding machine;
A resistance spot welding system comprising:
重ねあわされた複数の金属材料から成る被溶接材を挟持した一対の電極間に通電を行って前記金属材料同士を溶融して接合する抵抗スポット溶接についての品質検査プログラムであって、
プロセッサとメモリとを有する品質検査装置に、
溶接中の電圧および溶接電流を測定する測定機能と、
前記電圧および前記溶接電流に基づいて電気抵抗を算出する算出機能と、
溶接後に得られる溶接部のナゲット径を前記電気抵抗に基づいて推定するナゲット径算出機能と、
溶接におけるチリの発生の有無を判定するチリ判定機能と、
を実現させ、
前記測定機能は、溶接における前記電極の電極加圧力と音圧とのうち少なくとも一つをさらに測定し、
前記チリ判定機能は、チリの発生の有無を、前記電極加圧力または前記音圧の最大値と最小値との間の差に基づいて判定する、
品質検査プログラム。
1. A quality inspection program for resistance spot welding in which current is passed between a pair of electrodes that sandwich a workpiece made of overlapping metal materials to melt and join the metal materials,
A quality inspection device having a processor and a memory,
A measurement function to measure the voltage and welding current during welding;
a calculation function for calculating an electrical resistance based on the voltage and the welding current;
a nugget diameter calculation function for estimating a nugget diameter of a welded portion obtained after welding based on the electrical resistance;
A flash detection function that determines whether flash occurs during welding;
To achieve this,
The measuring function further measures at least one of an electrode pressure and a sound pressure of the electrode during welding;
the dust determination function determines whether dust has occurred based on a difference between a maximum value and a minimum value of the electrode pressure or the sound pressure;
Quality inspection program.
重ねあわされた複数の金属材料から成る被溶接材を挟持した一対の電極間に通電を行って前記金属材料同士を溶融して接合する抵抗スポット溶接について、
プロセッサとメモリとを有する品質検査装置が実行する、
溶接中の電圧および溶接電流を測定する測定ステップと、
前記電圧および前記溶接電流に基づいて電気抵抗を算出する算出ステップと、
溶接後に得られる溶接部のナゲット径を前記電気抵抗に基づいて算出するナゲット径算出ステップと、
溶接におけるチリの発生の有無を判定するチリ判定ステップと、を備え、
前記測定ステップは、溶接における前記電極の電極加圧力と音圧とのうち少なくとも一つをさらに測定し、
前記チリ判定ステップは、チリの発生の有無を、前記電極加圧力または前記音圧の最大値と最小値との間の差に基づいて判定する、
品質検査方法。
Resistance spot welding is a method of welding overlapping multiple metal materials by passing current between a pair of electrodes that sandwich the overlapping metal materials to melt and join the metal materials.
A quality inspection device having a processor and a memory executes
a measuring step of measuring a voltage and a welding current during welding;
a calculation step of calculating an electrical resistance based on the voltage and the welding current;
a nugget diameter calculation step of calculating a nugget diameter of a welded portion obtained after welding based on the electrical resistance;
a flash determination step of determining whether or not flash has occurred during welding ,
The measuring step further measures at least one of an electrode pressure and a sound pressure of the electrode during welding,
the dust determination step determines whether dust has occurred based on a difference between a maximum value and a minimum value of the electrode pressure or the sound pressure;
Quality inspection methods.
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