JP7119025B2 - 制御装置、制御システム、溶接システム、制御方法、接合体の製造方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、制御装置、制御システム、溶接システム、制御方法、接合体の製造方法、プログラム、及び記憶媒体に関する。

複数の部材を接合する方法として、抵抗溶接がある。抵抗溶接では、重ね合わせた複数の部材に電流を流し、熱により部材を溶融させる。抵抗溶接を行う溶接装置による生産性は、高いことが望ましい。

特開２０１９－９０７２７号公報

本発明が解決しようとする課題は、溶接装置による生産性を向上できる、制御装置、制御システム、溶接システム、制御方法、接合体の製造方法、プログラム、及び記憶媒体を提供することである。

実施形態に係る制御装置は、抵抗溶接を行う溶接装置を制御する。前記制御装置は、抵抗溶接により形成される溶接部の検査で得られた検査値が第１条件を満たすとき、前記抵抗溶接を行う際の設定値を変更して前記溶接装置に前記抵抗溶接を実行させる。前記制御装置は、前記検査値が第２条件を満たすとき、前記溶接装置に前記抵抗溶接を実行させない。

実施形態に係る制御システムの構成を表すブロック図である。 溶接装置を表す模式図である。 スポット抵抗溶接の様子を表す模式図である。 スポット抵抗溶接時の電流及び圧力を表す模式図である。 検出器による探査の様子を表す模式図である。 検出器の内部構造を表す模式図である。 検出器の動作を表す模式図である。 検査値を例示する模式図である。 実施形態に係る制御装置による処理を表すフローチャートである。 実施形態の変形例に係る制御システムの構成を表す模式図である。 実施形態の変形例に係る制御システムの一部を表す斜視図である。 ハードウェア構成を表すブロック図である。

以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的又は概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、実施形態に係る制御システムの構成を表すブロック図である。
図１に表したように、実施形態に係る制御システム１００は、制御装置１１０、処理装置１２０、検出器１３０、及び記憶装置１４０を備える。実施形態に係る溶接システム１は、制御システム１００及び溶接装置２００を備える。

制御装置１１０は、溶接装置２００を制御する。溶接装置２００は、抵抗溶接を行う。検出器１３０は、抵抗溶接により形成された溶接部を探査（プロービング）する。探査において、検出器１３０は、溶接部に向けて超音波を送信し、その反射波を検出する。処理装置１２０は、検出器１３０による反射波の検出結果を用いて、溶接部を検査する。記憶装置１４０は、抵抗溶接及び溶接部の検査に関するデータを記憶する。

制御装置１１０、処理装置１２０、検出器１３０、記憶装置１４０、及び溶接装置２００は、有線通信、無線通信、又はネットワーク（ローカルエリアネットワーク又はインターネット）、を介して、互いに接続される。

以降では、溶接装置２００が、抵抗溶接の１種であるスポット抵抗溶接を実行する例について説明する。スポット抵抗溶接では、複数の部材が点状の溶接部により接合される。

図２は、溶接装置を表す模式図である。
溶接装置２００の一例を説明する。図２に表したように、溶接装置２００は、基部２０１、下部アーム２１０、下部ホルダ２１１、下部電極２１２、上部アーム２２０、上部ホルダ２２１、上部電極２２２、ガイド２３１、可動部材２３３、駆動部２３４、電源２４０、電流検出部２４１、及び圧力検出部２４２を含む。

基部２０１は、製造現場における所定の場所に固定される。下部アーム２１０及び上部アーム２２０は、基部２０１に固定される。下部アーム２１０及び上部アーム２２０は、上下方向において、互いに離れて対向している。なお、ここでは、説明のために、下部アーム２１０から上部アーム２２０に向かう方向を「上」とし、その反対の方向を「下」としている。これらの方向は、下部アーム２１０と上部アーム２２０との位置関係に基づき、重力の方向を示唆するものでは無い。下部アーム２１０から上部アーム２２０に向かう方向が、鉛直方向から傾斜していても良い。

下部ホルダ２１１は、下部アーム２１０に取り付けられる。下部ホルダ２１１は、下部アーム２１０に対して可動であっても良い。下部電極２１２は、下部ホルダ２１１に固定され、上方に向けて突出している。

ガイド２３１は、上部アーム２２０に固定される。ガイド２３１は、上下方向に沿って延びるポール２３２を含む。可動部材２３３は、ポール２３２に取り付けられる。上部ホルダ２２１は、可動部材２３３に固定される。上部電極２２２は、上部ホルダ２２１に固定され、下方に向けて突出している。下部電極２１２及び上部電極２２２は、上下方向において互いに対向している。

駆動部２３４は、可動部材２３３を移動させる。可動部材２３３は、ポール２３２に沿って移動する。可動部材２３３が移動すると、上部電極２２２の上下方向における位置が、下部電極２１２に対して変化する。すなわち、下部電極２１２と上部電極２２２との間の上下方向における距離が変化する。

電源２４０は、下部電極２１２及び上部電極２２２と電気的に接続される。電源２４０は、溶接時に、下部電極２１２と上部電極２２２との間に電圧を印加する。電源２４０は、例えば、下部電極２１２を接地電位に接続し、上部電極２２２に電圧を印加する。これにより、下部電極２１２と上部電極２２２との間に電流が流れる。

電流検出部２４１は、溶接時に、下部電極２１２及び上部電極２２２を流れる電流を検出する。図示した例では、電流検出部２４１は、電源２４０と下部電極２１２との間に電気的に接続されている。電流検出部２４１は、例えば電流計を含む。

圧力検出部２４２は、溶接時に、溶接される部材に加わる圧力を検出する。図示した例では、圧力検出部２４２は、上部ホルダ２２１に設けられ、上部電極２２２に加わる圧力を検出する。上部電極２２２に加わる圧力は、部材への圧力と関係する。すなわち、圧力検出部２４２は、上部電極２２２に加わる圧力に基づき、溶接される部材に加わる圧力を間接的に検出する。圧力検出部２４２は、例えばひずみ計を含む。

制御装置１１０は、主制御部１１１、電流制御部１１２、及び駆動制御部１１３を含む。主制御部１１１は、電流制御部１１２及び駆動制御部１１３に指令を送信する。例えば、主制御部１１１は、電流制御部１１２及び駆動制御部１１３に、溶接時の各種設定値を送信する。

電流制御部１１２は、電源２４０及び電流検出部２４１と電気的に接続される。電流制御部１１２は、電流検出部２４１による検出結果に基づいて、電源２４０を制御する。例えば、電流制御部１１２は、下部電極２１２及び上部電極２２２を流れる電流が、主制御部１１１から送信された設定値となるように、電源２４０を制御する。また、電流制御部１１２は、主制御部１１１から送信された設定値に示された時間の間、下部電極２１２と上部電極２２２との間に電流を供給する。

駆動制御部１１３は、駆動部２３４及び圧力検出部２４２と電気的に接続される。駆動制御部１１３は、駆動部２３４を制御する。例えば、駆動制御部１１３は、溶接される部材への圧力が、主制御部１１１から送信された設定値となるように、駆動部２３４を制御する。

制御装置１１０により制御される溶接装置２００には、図２に表した例に限らず、他の公知の構造が適用されても良い。例えば、溶接装置は、マニピュレータを含んでも良い。下部アーム２１０、下部ホルダ２１１、下部電極２１２、上部アーム２２０、上部ホルダ２２１、上部電極２２２などは、マニピュレータの先端に、エンドエフェクタとして設けられても良い。

図３は、スポット抵抗溶接の様子を表す模式図である。
図３は、スポット抵抗溶接により、第１部材１１と第２部材１２を溶接するときの様子を表している。まず、第１部材１１及び第２部材１２が、下部電極２１２の上に配される。駆動部２３４が、上部電極２２２を下部電極２１２に向けて移動させる。第１部材１１及び第２部材１２が、下部電極２１２と上部電極２２２によって挟まれ、押圧される。この状態で、下部電極２１２、第１部材１１、第２部材１２、及び上部電極２２２に、電流ｉが供給される。電流ｉが流れた際に、第１部材１１及び第２部材１２の抵抗により、熱が発生する。第１部材１１及び第２部材１２のそれぞれの一部が、溶融し、互いに混ざり合う。溶融した部分が冷却され、凝固することで、第１部材１１と第２部材１２が接合される。

図４は、スポット抵抗溶接時の電流及び圧力を表す模式図である。
図４において、横軸は、時間を表す。縦軸は、電流及び圧力の大きさを表す。実線は、下部電極２１２及び上部電極２２２を流れる電流の変化を表す。破線は、スポット抵抗溶接の対象への圧力の変化を表す。

例えば図４に表したように、上部電極２２２が、下部電極２１２に向けて移動し、第１部材１１に接触すると、上部電極２２２から第１部材１１に加わる圧力が増大していく。圧力は、所定値まで上昇した後に、一定に保たれる。圧力が所定値に保たれた状態で、第１部材１１及び第２部材１２に、パルス状の電流が供給される。電流の供給後、第１部材１１が加圧された状態で保持される。その後、上部電極２２２から第１部材１１に加わる圧力が、減少していく。

図４に表した、圧力の増大時間Ｔ１、加圧時間Ｔ２、圧力の減少時間Ｔ３、スクイズ時間Ｔ４、電流のオン時間Ｔ５、電流のオフ時間Ｔ６、保持時間Ｔ７、電流値Ｖ１、及び圧力値Ｖ２のそれぞれについて、標準の値が予め定められる。スクイズ時間Ｔ４は、第１部材１１への加圧の開始から、電流の供給の開始までの時間である。保持時間Ｔ７は、電流の供給の終了から、第１部材１１への加圧の終了までの時間である。電流値Ｖ１は、下部電極２１２及び上部電極２２２を流れる電流の最大値である。圧力値Ｖ２は、第１部材１１に加わる圧力の最大値である。制御装置１１０は、後述する検査値が特定の条件を満たさないとき、これらの値を予め定められた標準値に設定し、溶接装置２００にスポット抵抗溶接を実行させる。

図５は、検出器による探査の様子を表す模式図である。図６は、検出器の内部構造を表す模式図である。
検出器１３０は、例えば図５に表したように、人が手で把持できる形状を有する。図５に表した例では、第１部材１１と第２部材１２の溶接により製造された接合体１０が、検査されている。検出器１３０を把持した人は、検出器１３０の先端を接合体１０の溶接部１３に接触させ、溶接部１３の探査及び検査を実行する。溶接部１３は、スポット抵抗溶接により形成され、第１部材１１と第２部材１２が一体化した部分である。図６に表したように、溶接部１３では、第１部材１１の一部と第２部材１２の一部が溶融し、混ざり合って凝固した凝固部１４が形成されている。

検出器１３０には、図６に表したように、検出部１３１及び伝搬部１３３が設けられる。検出部１３１は、複数の検出素子１３２を含む。検出素子１３２は、例えば、トランスデューサであり、１ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下の周波数の超音波を発する。複数の検出素子１３２は、互いに交差する第１方向及び第２方向に配列されている。図６に表した例では、複数の検出素子１３２は、互いに直交するＸ方向及びＹ方向に配列されている。

伝搬部１３３は、検出器１３０の先端に設けられる。検出部１３１は、伝搬部１３３により被覆されている。検出器１３０の先端を溶接部１３に接触させた際、伝搬部１３３は、検出部１３１と溶接部１３との間に位置する。検出部１３１が超音波を発すると、超音波は、伝搬部１３３を伝搬して検出器１３０の外部に送信される。超音波が反射されると、その反射波は、伝搬部１３３を伝搬して検出部１３１に達する。検出部１３１は、反射波を検出し、反射波強度を示す信号（電流）を処理装置１２０へ送信する。検出部１３１から送信される電流の大きさ（電流値）は、反射波の強度に対応する。処理装置１２０は、電流値に基づき反射波強度を決定する。

伝搬部１３３は、超音波が伝搬し易い樹脂材料などにより構成される。溶接部１３の表面の形状に応じた伝搬部１３３を設けることで、溶接部１３の内部まで超音波を伝搬させ易くなる。また、伝搬部１３３により、検出器１３０が溶接部１３へ接触した際の検出部１３１の変形、損傷などを抑制できる。伝搬部１３３は、溶接部１３への接触時の変形、損傷などを抑制するために、十分な硬さを有する。

例えば、検査では、溶接部１３が形成されているかを調べる。また、検査では、溶接部１３の径などを算出する。以降では、溶接部１３の径を、溶接径という。溶接径は、一般的にナゲット径とも呼ばれる。

探査時には、対象と検出器１３０との間で超音波が伝搬し易くなるように、対象の表面にカプラント１５が塗布される。それぞれの検出素子１３２は、カプラント１５が塗布された接合体１０に向けて超音波ＵＳを送信し、接合体１０からの反射波ＲＷを受信する。

例えば図６に表したように、１つの検出素子１３２が溶接部１３に向けて超音波ＵＳを送信する。超音波ＵＳの一部は、接合体１０の上面又は下面などで反射される。複数の検出素子１３２のそれぞれは、この反射波ＲＷを受信（検出）する。それぞれの検出素子１３２が順次超音波ＵＳを送信し、それぞれの反射波ＲＷを複数の検出素子１３２で検出する。

図７は、検出器の動作を表す模式図である。
図７（ａ）に表したように、超音波ＵＳは、伝搬部１３３の表面１３３ａ、第１部材１１の上面１１ａ及び下面１１ｂ、溶接部１３の上面１３ａ及び下面１３ｂで反射される。

表面１３３ａ、上面１１ａ、上面１３ａ、下面１１ｂ、及び下面１３ｂのＺ方向における位置は、互いに異なる。すなわち、これらの面と検出素子１３２との間のＺ方向におけるそれぞれの距離が、互いに異なる。検出素子１３２がこれらの面からの反射波を検出すると、反射波の強度のピークが検出される。超音波ＵＳを送信した後、各ピークが検出されるまでの時間を算出することで、どの面で超音波ＵＳが反射されているか調べることができる。

図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、超音波ＵＳを送信した後の時間と、反射波ＲＷの強度と、の関係を例示するグラフである。図７（ｂ）及び図７（ｃ）において、横軸は、検出された反射波ＲＷの強度を表す。縦軸は、超音波ＵＳを送信した後の経過時間を表す。時間は、換言すると、Ｚ方向における位置である。図７（ｂ）のグラフは、第１部材１１の上面１１ａ及び下面１１ｂからの反射波ＲＷを含む検出結果を例示している。図７（ｃ）のグラフは、溶接部１３の上面１３ａ及び下面１３ｂからの反射波ＲＷを含む検出結果を例示している。ここでは、反射波ＲＷの強度は、絶対値で表されている。

図７（ｂ）及び図７（ｃ）のグラフにおいて、ピークＰｅ１０は、表面１３３ａからの反射波ＲＷに基づく。ピークＰｅ１１は、上面１１ａからの反射波ＲＷに基づく。ピークＰｅ１２は、下面１１ｂからの反射波ＲＷに基づく。超音波ＵＳの送信からピークＰｅ１１及びピークＰｅ１２が検出されるまでの時間は、それぞれ、第１部材１１の上面１１ａ及び下面１１ｂのＺ方向における位置に対応する。

同様に、ピークＰｅ１３は、上面１３ａからの反射波ＲＷに基づく。ピークＰｅ１４は、下面１３ｂからの反射波ＲＷに基づく。超音波ＵＳの送信からピークＰｅ１３及びピークＰｅ１４が検出されるまでの時間は、それぞれ、溶接部１３の上面１３ａ及び下面１３ｂのＺ方向における位置に対応する。

処理装置１２０は、Ｘ－Ｙ面内の各点におけるＺ方向の反射波強度分布において、ピークＰｅ１２が存在するか判定する。具体的には、処理装置１２０は、ピークＰｅ１２が検出されうるＺ方向の所定範囲におけるピークを検出する。処理装置１２０は、そのピークの強度を、所定の閾値と比較する。ピークが閾値を超えているとき、処理装置１２０は、そのピークがピークＰｅ１２であると判定する。ピークＰｅ１２の存在は、その点において下面１１ｂが存在し、第１部材１１と１２が接合されていないことを示す。処理装置１２０は、ピークＰｅ１２が検出された点を、接合されていないと判定する。処理装置１２０は、Ｘ－Ｙ面内の各点が接合されているか、順次判定する。接合されていると判定された点の集合が、溶接部１３に対応する。

なお、反射波の強度は、任意の態様で表現されて良い。例えば、検出素子１３２から出力される反射波強度は、位相に応じて、正の値及び負の値を含む。正の値及び負の値を含む反射波強度に基づいて、各種処理が実行されても良い。正の値及び負の値を含む反射波強度を、絶対値に変換しても良い。各時刻における反射波強度から、反射波強度の平均値を減じても良い。又は、各時刻における反射波強度から、反射波強度の加重平均値、重み付き移動平均値などを減じても良い。反射波強度にこれらの処理を加えた結果を用いた場合でも、本願で説明する各種処理を実行可能である。

例えば、処理装置１２０は、検査において、溶接径を算出する。溶接径は、Ｘ－Ｙ面に平行な任意の一方向における溶接部１３の長さである。処理装置１２０は、検査において、溶接部１３の厚み、又は溶接部１３の窪みの深さを算出しても良い。溶接部１３の厚みは、上面１３ａと下面１３ｂとの間のＺ方向における距離である。溶接部１３の厚みは、ピークＰｅ１３とＰｅ１４との間の時間差ＴＤ１に基づいて算出できる。溶接部１３の窪みの深さは、上面１１ａと１３ａとの間のＺ方向における距離である。溶接部１３の窪みの深さは、ピークＰｅ１１とＰｅ１３との間の時間差ＴＤ２に基づいて算出できる。処理装置１２０は、溶接径、溶接部１３の厚さ、及び溶接部１３の窪みの深さの少なくともいずれかに基づいて溶接の適否を判定し、その判定結果を出力しても良い。

処理装置１２０は、検査において算出した検査値を制御装置１１０に送信する。処理装置１２０は、さらに、判定結果を制御装置１１０に送信しても良い。

例えば、溶接装置２００は、複数の接合体１０を製造するために、複数の第１部材１１と複数の第２部材１２をそれぞれ溶接する。例えば、複数の接合体１０を製造するために、要求される検査値が互いに同じである１つのスポット抵抗溶接の工程が、繰り返し実行される。また、溶接装置２００は、１つの第１部材１１と１つの第２部材１２を、複数の点で溶接しても良い。複数の点でのスポット抵抗溶接について、要求される検査値は、互いに同じでも良い。

制御装置１１０は、検査において得られた検査値に基づいて、溶接装置２００が次のスポット抵抗溶接を行う際の設定値を調整する。例えば、好ましくない検査値が得られたとき、より良い検査値が得られるように、制御装置１１０は、以降のスポット抵抗溶接における設定値を調整する。好ましくない検査値は、接合体の品質への影響が小さいものを指す。例えば、好ましくない検査値は、必要な強度を得るための基準を上回っているが、基準に対するマージンが通常よりも小さいものを指す。

検査値は、例えば、溶接径、溶接部１３の厚み、及び溶接部１３の窪みの深さから選択される少なくともいずれかである。設定値は、例えば、溶接部１３が形成される部材へ供給される電流の大きさ、電流の供給時間、及び当該部材への圧力から選択される少なくともいずれかである。

図４に表した例では、部材へ供給される電流の大きさは、電流値Ｖ１に対応する。電流の供給時間は、複数回供給されるパルス電流のオン時間Ｔ５の合計に対応する。部材への圧力は、圧力値Ｖ２に対応する。例えば、制御装置１１０は、検査値に基づいて、電流値Ｖ１の増大、圧力値Ｖ２の増大、及び供給時間の延長から選択される１つ以上を実行する。

また、望ましくない検査値が得られたときには、制御装置１１０は、溶接装置２００にスポット抵抗溶接を実行させない。望ましくない検査値は、溶接後の部材の品質への影響が大きいものを指す。例えば、望ましくない検査値は、必要な強度を得るための基準を下回っており、改善が必要なものを指す。

制御装置１１０は、検査値が第１条件を満たすとき、スポット抵抗溶接を行う際の設定値を変更して溶接装置２００にスポット抵抗溶接を実行させる。制御装置１１０は、検査値が第２条件を満たすときに、溶接装置２００にスポット抵抗溶接を実行させない。例えば、検査値が所定の第１範囲内にあることが、第１条件として設定される。検査値が所定の第２範囲内にあることが、第２条件として設定される。好ましくない検査値の範囲が、第１範囲として設定される。望ましくない検査値の範囲が、第２範囲として設定される。

具体例として、第１条件及び第２条件の判定のための検査値として、溶接径が用いられる場合について説明する。溶接径は、接合体１０の強度に影響する。接合体１０の強度を高めるためには、溶接径が大きいことが望ましい。

図８は、検査値を例示する模式図である。
図８において、横軸は、時間を表す。縦軸は、検査値（溶接径）の大きさを表す。例えば、第１条件及び第２条件の判定のために、図８に表したように、溶接径に対する第１閾値Ｔｈ１及び第２閾値Ｔｈ２が設定される。第２閾値Ｔｈ２は、第１閾値Ｔｈ１よりも小さい。第１閾値Ｔｈ１未満、且つ第２閾値Ｔｈ２より大きい範囲が、第１範囲Ｒａ１に対応する。第２閾値Ｔｈ２未満が、第２範囲Ｒａ２に対応する。例えば、第２閾値Ｔｈ２は、規定の品質を得るために必要な、最低限の値である。第１閾値Ｔｈ１は、品質の向上、又は品質の維持のために、より好ましい値である。第１範囲Ｒａ１は、検査値のばらつきよりも十分に大きいことが好ましい。

一例として、第１部材１１及び第２部材１２は、軟鋼材である。第１部材１１のＺ方向における厚さは、１．２ｍｍである。第２部材１２のＺ方向における厚さは、１．２ｍｍである。７．８ｋＮより大きいせん断強さを得るために、溶接部１３の径は６．２ｍｍより大きいことが求められる。この場合、例えば、第１閾値Ｔｈ１は、６．６ｍｍに設定される。第２閾値Ｔｈ２は、６．２ｍｍに設定される。第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２、設定値の変更量などは、例えば、抵抗溶接機製造業者協会（ＲＷＭＡ）から提供されている溶接条件表を参照して設定できる。

図２に表した例において、制御装置１１０は、処理装置１２０により算出された溶接径を受信する。主制御部１１１は、溶接径が第１条件又は第２条件を満たすか判定する。溶接径が第１条件を満たすとき、主制御部１１１は、電流制御部１１２及び駆動制御部１１３の少なくとも一方に指令を送信し、スポット抵抗溶接を実行する際の設定値を、予め定められた値から変更させる。溶接径が第２条件を満たすとき、主制御部１１１は、電流制御部１１２及び駆動制御部１１３に指令を送信し、動作を停止させる。

設定値について、一般的に、部材へ供給される電流が大きくなるほど、部材が溶融し易くなり、溶接径も増大する。同様に、電流の供給時間が長くなるほど、又は部材への圧力が大きくなるほど、溶接径も増大する。溶接径が第１条件を満たすとき、主制御部１１１は、電流値の増大、圧力値の増大、及び供給時間の延長から選択される１つ以上を実行させる。設定値の変更により、溶接径を増大させることができる。

溶接径以外の溶接部１３の厚みについては、厚みが小さすぎると、溶接部１３における強度が低下しうる。また、スポット抵抗溶接された接合部材については、凝固部１４の厚みに対して、溶接部１３の厚みが所定の割合以上大きいことが求められる。例えば、スポット抵抗溶接を実行する際の部材への圧力が大きいほど、溶接部１３の厚みが小さくなる。第１条件及び第２条件の判定のための検査値として厚みが用いられる場合、厚みが第１条件を満たすと、制御装置１１０は部材への圧力を低下させる。

また、溶接部１３の窪みの深さが大きすぎると、接合体１０のその後の工程において、不具合が生じうる。例えば、塗装工程では、溶接部１３の窪みに均一に塗料が付着せずに、外観が悪くなる可能性がある。洗浄工程では、窪みに入り込んだ汚れが十分に除去されない可能性がある。例えば、スポット抵抗溶接を実行する際の部材への圧力が大きいほど、窪みが深くなる。第１条件及び第２条件の判定のための検査値として窪みの深さが用いられる場合、深さが第１条件を満たすと、制御装置１１０は部材への圧力を低下させる。

図９は、実施形態に係る制御装置による処理を表すフローチャートである。
制御装置１１０は、検査値を受信すると（ステップＳ１）、検査値が第２条件を満たすか判定する（ステップＳ２）。検査値が第２条件を満たすとき、制御装置１１０は、溶接装置２００に新たなスポット抵抗溶接を実行させない（ステップＳ３）。例えば、検査値が第２条件を満たさないとき、制御装置１１０は、検査値が第１条件を満たすか判定する（ステップＳ４）。検査値が第１条件を満たすとき、制御装置１１０は、スポット抵抗溶接を実行する際の設定値を変更する（ステップＳ５）。検査値が第１条件を満たさないとき、又は設定値の変更後に、制御装置１１０は、溶接装置２００にスポット抵抗溶接を実行させる（ステップＳ６）。

以上では、制御装置１１０が、検査値を受信し、第１条件又は第２条件が満たされるか判定する例を説明した。第１条件又は第２条件の充足は、処理装置１２０により判定されても良い。この場合、制御装置１１０は、処理装置１２０から判定結果を受信し、その判定結果に基づいて溶接装置２００を制御する。

また、以上では、溶接装置２００が、要求される検査値が同じスポット抵抗溶接を繰り返し実行する場合について説明した。溶接装置２００は、要求される検査値が互いに異なる複数のスポット抵抗溶接の工程を実行しても良い。この場合、制御装置１１０は、検査値が第１条件を満たしたとき、その検査値が得られた工程と同じ工程が次に実行される際に、設定値を変更する。

実施形態の効果を説明する。
スポット抵抗溶接が行われた接合体の品質を確認するために、上述したように、接合体への検査が実行される。例えば、溶接装置２００がスポット抵抗溶接を繰り返し実行すると、設定値が一定の場合でも、検査値が悪化していくことがある。具体的には、スポット抵抗溶接の繰り返しにより、下部電極２１２及び上部電極２２２の先端が変形し、設定値が一定にも拘わらず、溶接部の構造が変化する可能性がある。検査値が悪化して第２条件を満たすとき、溶接装置２００が停止され、その原因が調査される。溶接装置２００の停止は、生産効率を低下させるため、回避されることが望ましい。検査値の悪化を抑制するために、溶接装置２００を定期的にメンテナンスする方法もある。例えば、メンテナンスでは、下部電極２１２及び上部電極２２２が研磨される。しかし、この場合、実際は検査値が適正であるにも拘わらず、メンテナンスが実行される可能性がある。また、メンテナンス中は、スポット抵抗溶接を実行できないため、溶接装置２００による生産性が低下する。

実施形態に係る制御装置１１０は、検査値が第２条件を満たすかどうかの判定に加えて、検査値が第１条件を満たすかどうかの判定を実行する。検査値が第１条件を満たすとき、制御装置１１０は、スポット抵抗溶接を行う際の設定値を変更し、溶接装置２００にスポット抵抗溶接を実行させる。これにより、その後のスポット抵抗溶接について、検査値の改善が図られる。例えば、検査値が徐々に悪化するような場合は、検査値が改善されることで、検査値が第２条件を満たすまでに悪化することを回避できる。また、検査値が改善されることで、メンテナンスが必要となるまでの期間を延ばすことができる。例えば、スポット抵抗溶接の停止の回避、又は停止の頻度の低下により、溶接装置２００による生産性を向上できる。

第１条件は、検査値が外れ値では無いことをさらに含んでも良い。例えば、外れ値の判定には、過去の検査値が用いられる。過去の検査値は、記憶装置１４０に記憶される。制御装置１１０は、新たな検査値を受信すると、規定数の過去の検査値を参照する。複数の過去の検査値に基づいて新たな検査値が外れ値と判定されるとき、制御装置１１０は、検査値が第１範囲内であったとしても、その検査値は第１条件を満たさないと判定する。外れ値の判定には、スミルノフ・グラブス検定又はトンプソン検定を用いることができる。

図８に表した例では、検査値ＩＶ１は、第１範囲Ｒａ１内にある。検査値ＩＶ１が得られたとき、制御装置１１０は、複数の過去の検査値ＩＶ２を参照する。複数の過去の検査値ＩＶ２に基づき、新たな検査値ＩＶ１が外れ値と判定されると、制御装置１１０は、検査値ＩＶ１が第１条件を満たさないと判定する。すなわち、制御装置１１０は、次にスポット抵抗溶接を行う際の設定値を、予め定められた値から変更しない。

外れ値と判定された検査値は、溶接部１３に関する実際の値と乖離している可能性が高い。検査値が外れ値と判定されたときに、設定値を変更しないことで、設定値が無用に変更される可能性を低減できる。例えば、実際には適正な検査値が得られうるにも拘わらず、設定値が変更されることを抑制できる。

同様に、第２条件は、検査値が外れ値では無いことをさらに含んでも良い。すなわち、検査値が第２範囲内にあるときでも、検査値が外れ値と判定された場合には、溶接装置２００に次のスポット抵抗溶接を実行させる。実際には適正な検査値が得られうるにも拘わらず、スポット抵抗溶接が停止されることを抑制できる。又は、検査値が外れ値か否かに拘わらず、検査値が第２範囲内にあるときには、第２条件が満たされると判定されても良い。これにより、品質に問題がありうる部材が生産される可能性を低減できる。

検査値が第１条件を満たすときに、設定値の変更量は、一定でも良いし、検査値と第１閾値との差に応じても良い。検査値と第１閾値との差が大きいほど変更量を大きくすることで、その後のスポット抵抗溶接において、検査値をより大きく改善できる可能性がある。又は、変更量を一定にすることで、設定値の変更による検査値の変化への影響を安定させ、検査値の予期せぬ変動を抑制できる。

設定値が変更されたにも拘わらず検査値が第１条件を満たすとき、制御装置１１０は、設定値をさらに変更しても良い。例えば、制御装置１１０は、設定値に関する許容範囲内において、設定値を変更する。許容範囲は、溶接装置２００の安全性などの観点に基づいて、予め設定される。

例えば、設定値が変更された後は、溶接装置２００がメンテナンス等によって停止されるまで、設定値の変更が継続される。これにより、検査値が徐々に悪化するような場合でも、検査値の改善が持続される。

また、上述した制御方法を含む製造方法によれば、生産性を向上できる。具体的には、当該製造方法では、１つ以上の接合体が製造される。接合体は、スポット抵抗溶接により形成される溶接部において、複数の部材が接合されている。それぞれの接合体の製造工程では、スポット抵抗溶接が実行される。これらのスポット抵抗溶接の増大時間Ｔ１、加圧時間Ｔ２、圧力の減少時間Ｔ３、スクイズ時間Ｔ４、電流のオン時間Ｔ５、電流のオフ時間Ｔ６、保持時間Ｔ７、電流値Ｖ１、及び圧力値Ｖ２については、共通の標準値がそれぞれ設定される。１つの接合体が製造されると、その接合体の溶接部が検査される。検査値が第１条件又は第２条件を満たさないとき、別の接合体を製造する際のスポット抵抗溶接の設定値として、標準値が設定される。検査値が第１条件を満たすとき、設定値を変更して、別の接合体を製造するためのスポット抵抗溶接を実行する。検査値が第２条件を満たすとき、前記別の接合体を製造するためのスポット抵抗溶接を実行しない。この製造方法によれば、別の接合体についての検査値の改善が図られ、メンテナンスが必要となるまでの期間を延ばすことができる。

以上では、抵抗溶接として、スポット抵抗溶接が実行される例を説明した。抵抗溶接として、シーム抵抗溶接が実行されても良い。シーム抵抗溶接では、図２に表した下部電極２１２及び上部電極２２２として、一対のローラ型の電極が用いられる。ローラ型の電極により複数の部材を加圧しながら電流を供給することで、線状の溶接部が形成される。

シーム抵抗溶接が実行される場合、検査値として、溶接部の幅、溶接部の厚み、及び溶接部の窪みの深さから選択される少なくとも１つが用いられる。溶接部の幅は、複数の部材が重ね合わされた方向と、溶接部が延びる線方向と、に垂直な方向における溶接部の長さである。

制御装置１１０は、検査値が第１条件を満たすとき、シーム抵抗溶接を行う際の設定値を変更して溶接装置２００にシーム抵抗溶接を実行させる。制御装置１１０は、検査値が第２条件を満たすとき、溶接装置２００にシーム抵抗溶接を実行させない。

シーム抵抗溶接では、複数の部材に対する加圧及び通電が連続的に実行される。設定値としては、検査値に基づいて変更される設定値は、複数の部材に供給される電流値、複数の部材を押圧する圧力値、及び電極の回転速度から選択される少なくともいずれかである。

（変形例）
以上で説明した溶接部の検査は、ロボットにより自動的に実行されても良い。
図１０は、実施形態の変形例に係る制御システムの構成を表す模式図である。
図１１は、実施形態の変形例に係る制御システムの一部を表す斜視図である。

図１０に表した制御システム１００ａは、制御装置１１０、処理装置１２０、検出器１３０、記憶装置１４０、及びロボット１５０を備える。溶接システム１ａは、制御システム１００ａ及び溶接装置２００を備える。ロボット１５０は、撮像装置１５１、塗布装置１５２、マニピュレータ１５３、及び制御装置１５４を含む。

撮像装置１５１は、溶接された部材を撮影し、画像を取得する。撮像装置１５１は、画像から溶接痕を抽出し、溶接部１３の位置を検出する。塗布装置１５２は、カプラントを溶接部１３の上面に塗布する。

検出器１３０、撮像装置１５１、及び塗布装置１５２は、図１１に表したように、マニピュレータ１５３の先端に設けられている。マニピュレータ１５３は、垂直多関節型、水平多関節型、又はパラレルリンク型である。マニピュレータ１５３の駆動により、検出器１３０、撮像装置１５１、及び塗布装置１５２を変位させることができる。制御装置１５４は、ロボット１５０の各構成要素（撮像装置１５１、塗布装置１５２、マニピュレータ１５３）の動作を制御する。検出器１３０は、処理装置１２０又は制御装置１５４により制御される。

図１２は、ハードウェア構成を表すブロック図である。
例えば、制御装置１１０及び処理装置１２０のそれぞれは、コンピュータ３００を含む。コンピュータ３００は、ＲＯＭ(Read Only Memory)３０１、ＲＡＭ(Random Access Memory)３０２、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３０３、及びＨＤＤ(Hard Disk Drive)３０４を有する。

ＲＯＭ３０１は、コンピュータの動作を制御するプログラムを記憶している。ＲＯＭ３０１には、コンピュータに上述した各処理を実現させるために必要なプログラムが記憶されている。

ＲＡＭ３０２は、ＲＯＭ３０１に記憶されたプログラムが展開される記憶領域として機能する。ＣＰＵ３０３は、処理回路を含む。ＣＰＵ３０３は、ＲＯＭ３０１に記憶された制御プログラムを読み込み、当該制御プログラムに従ってコンピュータの動作を制御する。また、ＣＰＵ３０３は、コンピュータの動作によって得られた様々なデータをＲＡＭ３０２に展開する。ＨＤＤ３０４は、読み取りに必要なデータや、読み取りの過程で得られたデータを記憶する。ＨＤＤ３０４は、例えば、図１に表した記憶装置１４０として機能しても良い。

制御装置１１０及び処理装置１２０は、ＨＤＤ３０４に代えて、ｅＭＭＣ（embedded Multi Media Card）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＳＳＨＤ（Solid State Hybrid Drive）などを有していても良い。制御装置１１０及び処理装置１２０のそれぞれの処理及び機能は、より多くのコンピュータの協働により実現されても良い。又は、１つのコンピュータが、制御装置１１０及び処理装置１２０として機能しても良い。

以上で説明した制御装置、制御方法、制御システム、又は溶接システムを用いることで、溶接装置による生産性を向上できる。また、コンピュータを、制御装置として動作させるためのプログラムを用いることで、同様の効果を得ることができる。また、以上で説明した接合体の製造方法によれば、接合体の生産性を向上できる。

上記の種々のデータの処理は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク及びハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷなど）、半導体メモリ、又は、他の記録媒体に記録されても良い。

例えば、記録媒体に記録されたデータは、コンピュータ（又は組み込みシステム）により読み出されることが可能である。記録媒体において、記録形式（記憶形式）は任意である。例えば、コンピュータは、記録媒体からプログラムを読み出し、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させる。コンピュータにおいて、プログラムの取得（又は読み出し）は、ネットワークを通じて行われても良い。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１：溶接システム、 １０：接合体、 １１：第１部材、 １１ａ：上面、 １１ｂ：下面、 １２：第２部材、 １３：溶接部、 １３ａ：上面、 １３ｂ：下面、 １４：凝固部、 １５：カプラント、 １００：制御システム、 １００ａ：処理システム、 １１０：制御装置、 １１１：主制御部、 １１２：電流制御部、 １１３：駆動制御部、 １２０：処理装置、 １３０：検出器、 １３１：検出部、 １３２：検出素子、 １３３：伝搬部、 １３３ａ：表面、 １４０：記憶装置、 １５０：ロボット、 １５１：撮像装置、 １５２：塗布装置、 １５３：マニピュレータ、 １５４：制御装置、 ２００：溶接装置、 ２０１：基部、 ２１０：下部アーム、 ２１１：下部ホルダ、 ２１２：下部電極、 ２２０：上部アーム、 ２２１：上部ホルダ、 ２２２：上部電極、 ２３１：ガイド、 ２３２：ポール、 ２３３：可動部材、 ２３４：駆動部、 ２４０：電源、 ２４１：電流検出部、 ２４２：圧力検出部、 ３００：コンピュータ、 Ｒａ１：第１範囲、 Ｒａ２：第２範囲

Claims (24)

1. 抵抗溶接を行う溶接装置を制御する制御装置であって、
   前記抵抗溶接の後に、前記抵抗溶接により形成された溶接部を、超音波を用いて検査して得られた検査値を受信し、
   前記検査値が第１条件を満たすとき、次の前記抵抗溶接を行う際の設定値を変更して前記溶接装置に前記次の抵抗溶接を実行させ、
   前記検査値が第２条件を満たすとき、前記溶接装置に前記次の抵抗溶接を実行させない、制御装置。
2. 前記第１条件は、前記検査値が所定の第１範囲内であることを含み、
   前記第２条件は、前記検査値が所定の第２範囲内であることを含む、請求項１記載の制御装置。
3. 前記第１範囲は、所定の品質を得るための基準である第２閾値よりも大きく、第１閾値未満であり、
   前記第２範囲は、前記第２閾値未満である、請求項２記載の制御装置。
4. 前記第１条件は、複数の過去の検査値に対して前記検査値が外れ値では無いことをさらに含む、請求項２又は３に記載の制御装置。
5. 前記検査値を受信し、前記検査値が前記第１条件又は前記第２条件を満たすか判定する、請求項１～４のいずれか１つに記載の制御装置。
6. 前記溶接装置は、前記抵抗溶接として、スポット抵抗溶接を実行する請求項１～５のいずれか１つに記載の制御装置。
7. 前記検査値は、前記溶接部の径、前記溶接部の厚み、及び前記溶接部の表面の深さから選択される少なくともいずれかである、請求項６記載の制御装置。
8. 前記設定値は、前記溶接部が形成される部材へ供給される電流の大きさ、前記電流の供給時間、及び前記部材への圧力から選択される少なくともいずれかである、請求項６又は７に記載の制御装置。
9. 請求項１～３のいずれか１つに記載の制御装置と、
   前記溶接部へ前記超音波を送信し、反射波を検出する検出器と、
   前記反射波の検出結果に基づいて前記検査を行い、前記検査値を算出する処理装置と、
   を備えた制御システム。
10. マニピュレータをさらに備え、
    前記検出器は、前記マニピュレータの先端に設けられた、請求項９記載の制御システム。
11. 前記処理装置は、前記検査値が前記第１条件又は前記第２条件を満たすか判定し、その判定結果を前記制御装置へ送信する、請求項９又は１０に記載の制御システム。
12. 請求項９～１１のいずれか１つに記載の制御システムと、
    前記溶接装置と、
    を備えた溶接システム。
13. 抵抗溶接を行う溶接装置を制御する制御方法であって、
    前記抵抗溶接の後に前記抵抗溶接により形成される溶接部を、超音波を用いて検査して得られた検査値を参照し、
    前記検査値が第１条件を満たすとき、次の前記抵抗溶接を行う際の設定値を変更して前記溶接装置に前記次の抵抗溶接を実行させ、
    前記検査値が第２条件を満たすとき、前記溶接装置に前記次の抵抗溶接を実行させない、制御方法。
14. 前記検査値は、前記溶接部の径、前記溶接部の厚み、及び前記溶接部の表面の深さから選択される少なくともいずれかである、請求項１３記載の制御方法。
15. 前記設定値は、前記溶接部が形成される部材へ供給される電流の大きさ、前記電流の供給時間、及び前記部材への圧力から選択される少なくともいずれかである、請求項１３又は１４に記載の制御方法。
16. 抵抗溶接により形成される溶接部において複数の部材が接合された接合体の製造方法であって、
    前記抵抗溶接の後に、１つの前記接合体の前記溶接部を、超音波を用いて検査して得られた検査値を参照し、
    前記検査値が第１条件を満たすとき、別の前記接合体を製造する際の前記抵抗溶接の設定値を変更して前記抵抗溶接を実行し、
    前記検査値が第２条件を満たすとき、前記別の接合体を製造するための前記抵抗溶接を実行しない、製造方法。
17. 前記抵抗溶接として、スポット抵抗溶接を実行する請求項１６記載の製造方法。
18. 前記検査値は、前記溶接部の径、前記溶接部の厚み、及び前記溶接部の表面の深さから選択される少なくともいずれかである、請求項１７記載の製造方法。
19. 前記設定値は、前記複数の部材へ供給される電流の大きさ、前記電流の供給時間、及び前記部材への圧力から選択される少なくともいずれかである、請求項１６～１８のいずれか１つに記載の製造方法。
20. 抵抗溶接を行う溶接装置をコンピュータに制御させるプログラムであって、
    前記抵抗溶接の後に、前記抵抗溶接により形成される溶接部を、超音波を用いて検査して得られた検査値を受信させ、
    前記検査値が第１条件を満たすとき、次の前記抵抗溶接を行う際の設定値を変更して前記溶接装置に前記次の抵抗溶接を実行させ、
    前記検査値が第２条件を満たすとき、前記溶接装置に前記次の抵抗溶接を実行させない、プログラム。
21. 前記溶接装置は、前記抵抗溶接として、スポット抵抗溶接を実行する請求項２０記載のプログラム。
22. 前記検査値は、前記溶接部の径、前記溶接部の厚み、及び前記溶接部の表面の深さから選択される少なくともいずれかである、請求項２１記載のプログラム。
23. 前記設定値は、前記溶接部が形成される部材へ供給される電流の大きさ、前記電流の供給時間、及び前記部材への圧力から選択される少なくともいずれかである、請求項２１又は２２に記載のプログラム。
24. 請求項２０～２３のいずれか１つに記載のプログラムを記憶した記憶媒体。

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