KR102904201B1 - 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법 및 간극 판정 장치 - Google Patents
저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법 및 간극 판정 장치Info
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Abstract
제 1 전극 및 제 2 전극으로 가압한 후 제 1 전극 및 제 2 전극에 용접 전류를 통전하기 전의 상태에서, 중첩된 강판의 주면 형상을 직접 계측함으로써, 강판 사이의 간극의 존재를 판정할 수 있는, 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법 등을 제공한다. 강판 사이의 간극 판정 방법은, 중첩된 복수 장의 강판 (SU), (SL) 을 가압한 후 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 사이에 용접 전류를 통전하기 전의 상태에서, 거리계 (35) 에 의해, 가장 상측 또는 하측에 있는 강판 (SL) 의 전극 근방 영역 (A) 의 주면 (SLa) 에 있어서의 복수점 (M1), (M2) 까지의 거리 및 전술한 강판 (SL) 의 이격 영역 (B) 의 주면 (SLb) 에 있어서의 복수점 (M3), (M4) 까지의 거리를 측정하는 거리 측정 스텝 (스텝 S1) 과, 측정된 거리에 기초하여 중첩된 강판 (SU), (SL) 사이에 간극 (δ) 이 존재하는지의 여부를 판정하는 판정 스텝 (스텝 S2) 을 포함한다.
Description
본 발명은, 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법 및 간극 판정 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 중첩된 강판끼리의 접합에는, 겹치기 저항 용접의 1 종인 저항 스폿 용접법이 이용되고 있다.
이 저항 스폿 용접법은, 중첩된 복수 장의 강판을 사이에 두고 그 상하로부터 1 쌍의 전극으로 가압하면서, 상하 전극 사이에 고전류의 용접 전류를 통전하여 접합하는 방법이다. 고전류의 용접 전류를 흐르게 함으로써 발생하는 저항 발열을 이용하여, 점상의 용접부를 얻는다. 이 용접부는 너깃으로 불리며, 중첩된 강판에 전류를 흐르게 하였을 때에 강판의 접촉 지점에서 양 강판이 용융되어, 응고된 부분이고, 이로써 강판끼리가 점상으로 접합된다.
이 저항 스폿 용접에 있어서는, 이상적으로는 평탄한 판조 (복수 장의 강판을 중첩한 것) 에 의한 강판끼리의 밀착이 실현되고, 전극과 판조가 이루는 각도 (타각) 도 90 도이면, 용접 시공시의 용접 기계와 용접 대상의 판조의 위치의 관점에서는 용접 품질이 최선이 된다. 한편, 강판에는 아무래도 평탄도에 편차도 있어, 전극과 판조가 이루는 각도 (타각) 의 90 도를 실현할 수 없다. 또, 프레스된 강판끼리의 용접에서는 아무래도 강판 그 자체가 아니라 소성 가공, 프레스 가공에 수반하는 물결침이 발생하고, 그것이 외란이 된다. 외란에는 복수 종 있고, 전극과 판조의 상대적인 각도의 어긋남은 저항 스폿 용접 중의 용융 금속에 치우침을 발생시키는 문제가 있다. 또한, 강판 사이의 간극에 의해 1 쌍의 전극에 의해 강판끼리를 가압했을 때에 강판 사이에 공극이 남고, 그 공극이 용접 시공시의 전류의 흐름을 저해하거나, 용접 후의 강판의 스프링 작용 등에 의한 파괴 손상의 기인이 되거나 하는 문제가 있다. 또한, 강판 사이에 간극이 있으면, 중첩된 강판을 용접한 후에 있어서 전극 근방에서 강판의 휨에 의해 용접부에 변형이 발생할 우려가 있다.
이와 같은 외란의 영향이 큰 경우라도, 원하는 너깃 직경을 확보하는 것을 가능하게 하는 것으로서, 종래, 예를 들면, 특허문헌 1 에 나타내는 저항 스폿 용접 방법이 알려져 있다.
특허문헌 1 에 나타내는 저항 스폿 용접 방법은, 본 용접과, 본 용접에 앞선 테스트 용접을 실시함과 함께, 테스트 용접을 두 가지 이상의 용접 조건으로 실시하는 것으로 한다. 그리고, 테스트 용접에서는, 용접 조건마다, 통전 개시 전에 있어서의 피용접재의 가압을 개시하고 나서 설정 가압력에 도달할 때까지의 가압력 파라미터와, 정전류 제어에 의해 통전하여 적정한 너깃을 형성하는 경우의 전극 사이의 전기 특성으로부터 산출되는, 단위 체적당 순시 발열량의 시간 변화 곡선 및 단위 체적당 누적 발열량이 기억된다. 또한, 본 용접에서는, 통전 개시 전에 테스트 용접과 동일한 조건으로 피용접재의 가압을 실시하고, 이 가압을 개시하고 나서 설정 가압력에 도달할 때까지의 가압력 파라미터와, 테스트 용접에서 기억시킨 가압력 파라미터를 테스트 용접의 용접 조건마다 비교한다. 그리고, 그 차이가 가장 작은 용접 조건에 있어서 기억시킨 테스트 용접에 있어서의 단위 체적당 순시 발열량의 시간 변화 곡선 및 단위 체적당 누적 발열량을, 본 용접에 있어서의 목표값으로 설정하고, 이 목표값에 따라서, 통전량을 제어하는 적응 제어 용접을 실시하는 것이다.
이 특허문헌 1 에 나타내는 저항 스폿 용접 방법과 같은 저항 스폿 용접 기술에 있어서 중요한 것은, 외란이나 강판의 종류 등의 조건이며, 이들 조건을 사전에 알고 있음으로써, 최적의 용접 상한을 지정할 수 있다.
여기서, 강판의 종류는 명확한 주어지는 조건이지만, 외란은 제조 오차나 용접 기계의 위치의 오차 등에 따라, 워크마다 상이한 조건으로 상정된다.
이 외란, 그 중에서도 외란 중 타각을 용접 직전에 평가하는 것으로서, 종래, 예를 들어 특허문헌 2 및 3 에 나타내는 것이 알려져 있다.
특허문헌 2 에 나타내는 저항 스폿 용접에 있어서의 타각 측정 방법에서는, 대향하여 배치된 상 전극 및 하 전극 중 상 전극에 둘레 방향으로 복수의 변형 게이지를 장착한 상태에서, 중첩된 복수의 강판을 갖는 용접 대상을 상 전극 및 하 전극 사이에 둔다. 그리고, 복수의 변형 게이지로 측정된 복수의 변형 측정값으로부터 용접 대상에 있어서의 상 전극과의 접촉면의 법선에 대한 상 전극의 축선의 기울기인 타각의 방향과 타각의 크기를 산출하는 것이다.
또한, 특허문헌 3 에 나타내는 스폿 용접 이음매의 제조 방법에서는, 제 1 전극에 둘레 방향으로 등간격으로 장착된 3 개 이상의 복수의 제 1 변형 게이지로 측정된 복수의 변형 측정값에 기초하여, 제 1 전극의 타각의 크기를 산출한다. 또한, 제 2 전극에 둘레 방향으로 등간격으로 장착된 3 개 이상의 복수의 제 2 변형 게이지로 측정된 복수의 변형 측정값에 기초하여, 제 2 전극의 타각의 크기를 산출한다. 그리고, 제 1 전극과 접촉하는 제 1 강판에 있어서의 인장 강도와 판두께의 곱인 제 1 강도 지표와, 제 2 전극과 접촉하는 제 2 강판에 있어서의 인장 강도와 판두께의 곱인 제 2 강도 지표의 비에 따라서, 용접 건의 각도를 변경하는 것이다.
그러나, 특허문헌 2 에 나타내는 저항 스폿 용접에 있어서의 타각 측정 방법 및 특허문헌 3 에 나타내는 스폿 용접 이음매의 제조 방법에 있어서는, 이하의 문제점이 있었다.
즉, 특허문헌 2 에 나타내는 저항 스폿 용접에 있어서의 타각 측정 방법 및 특허문헌 3 에 나타내는 스폿 용접 이음매의 제조 방법 중 어느 것에 있어서도, 전극에 장착된 변형 게이지로 측정된 변형 측정값에 기초하여 전극의 타각의 크기를 산출하고 있다. 이 전극의 타각의 산출에 있어서, 용접 대상이 되는 강판의 직접적인 상태를 계측하지 않고, 전극에 장착한 변형 게이지로 측정된 변형 측정값을 사용하고 있다. 이 때문에, 예를 들면, 전극이 소모되거나, 강판의 표면 조도의 상태 등에 따라 하중 밸런스가 상이할 가능성이 있고, 이 경우, 노이즈가 있는 상태에서의 변형 측정이 되므로, 얻어진 변형 측정값에 기초하여 산출되는 전극의 타각에 신뢰성을 가질 수 없다.
특히, 특허문헌 2 에 나타내는 저항 스폿 용접에 있어서의 타각 측정 방법 및 특허문헌 3 에 나타내는 스폿 용접 이음매의 제조 방법 중 어느 것에 있어서도, 외란 중 중첩된 강판 사이의 간극의 존재를 용접 대상이 되는 중첩된 강판의 표면 형상을 직접 측정함으로써 판정하고 있는 것은 아니다. 이 때문에, 강판 사이에 간극이 존재함으로써, 중첩된 강판을 용접한 후에 있어서 전극 근방에서 강판의 휨에 의해 용접부에 변형이 발생할 우려가 있다.
본 발명은 이 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 중첩된 복수 장의 강판을 제 1 전극 및 제 2 전극으로 가압한 후 제 1 전극 및 제 2 전극에 용접 전류를 통전하기 전의 상태에 있어서, 당해 중첩된 강판의 주면 형상을 직접 계측함으로써, 외란 중 중첩된 복수 장의 강판 사이의 간극의 존재를 판정할 수 있는, 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법 및 간극 판정 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 양태에 관련된 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법은, 중첩된 복수 장의 강판을, 서로 대향하여 배치된 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 두고 가압하면서, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 용접 전류를 통전하여 접합하는 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법으로서, 상기 중첩된 복수 장의 강판을 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극으로 가압한 후 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 용접 전류를 통전하기 전의 상태에서, 거리계에 의해, 당해 거리계로부터 상기 중첩된 복수 장의 강판 중 가장 상측 또는 하측에 있는 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리 및 상기 거리계로부터 상기 가장 상측 또는 하측에 있는 상기 강판의 전극 근방 영역으로부터 떨어진 이격 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리를 측정하는 거리 측정 스텝과, 그 거리 측정 스텝에서 측정된 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리 및 상기 강판의 이격 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리에 기초하여 상기 중첩된 복수 장의 강판 사이에 간극이 존재하는지의 여부를 판정하는 판정 스텝을 포함하고, 그 판정 스텝은, 상기 거리 측정 스텝에서 측정된 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리에 기초하여 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면의 기울기를 회귀한 제 1 회귀 직선을 산출함과 함께, 상기 거리 측정 스텝에서 측정된 상기 강판의 이격 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리에 기초하여 상기 강판의 이격 영역의 주면의 기울기를 회귀한 제 2 회귀 직선을 산출하는 회귀 직선 산출 스텝과, 그 회귀 직선 산출 스텝에서 산출된 상기 제 1 회귀 직선과 상기 제 2 회귀 직선이 이루는 각도에 기초하여 상기 중첩된 복수 장의 강판 사이에 간극이 존재하는지의 여부를 판정하는 간극 판정 스텝을 포함하는 것을 요지로 한다.
또, 본 발명의 다른 양태에 관련된 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 장치는, 중첩된 복수 장의 강판을, 서로 대향하여 배치된 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 두고 가압하면서, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 용접 전류를 통전하여 접합하는 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 장치로서, 상기 중첩된 복수 장의 강판을 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극으로 가압한 후 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 용접 전류를 통전하기 전의 상태에서, 상기 중첩된 복수 장의 강판 중 가장 상측 또는 하측에 있는 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리 및 상기 가장 상측 또는 하측에 있는 상기 강판의 전극 근방 영역으로부터 떨어진 이격 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리를 측정하는 거리계와, 그 거리계로 측정된 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리 및 상기 강판의 이격 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리에 기초하여 상기 중첩된 복수 장의 강판 사이에 간극이 존재하는지의 여부를 판정하는 판정 장치를 구비하고, 그 판정 장치는, 상기 거리계로 측정된 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리에 기초하여 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면의 기울기를 회귀한 제 1 회귀 직선을 산출함과 함께, 상기 거리계로 측정된 상기 강판의 이격 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리에 기초하여 상기 강판의 이격 영역의 주면의 기울기를 회귀한 제 2 회귀 직선을 산출하는 회귀 직선 산출부와, 그 회귀 직선 산출부에서 산출된 상기 제 1 회귀 직선과 상기 제 2 회귀 직선이 이루는 각도에 기초하여 상기 중첩된 복수 장의 강판 사이에 간극이 존재하는지의 여부를 판정하는 간극 판정부를 구비하고 있는 것을 요지로 한다.
본 발명에 관련된 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법 및 간극 판정 장치에 의하면, 중첩된 복수 장의 강판을 제 1 전극 및 제 2 전극으로 가압하고 제 1 전극 및 제 2 전극에 용접 전류를 통전하기 전의 상태에 있어서, 당해 중첩된 강판의 주면 형상을 직접 계측함으로써, 외란 중 중첩된 복수 장의 강판 사이의 간극의 존재를 판정할 수 있는, 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법 및 간극 판정 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 간극 판정 장치를 구비한 저항 스폿 용접 장치의 개략 구성 우측면도이다. 단, 도 1 에 있어서는, 중첩된 상측의 강판과 하측의 강판 사이에 간극이 있고, 이 상태에서 상측의 강판 및 하측의 강판을 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 두고, 제 1 전극 및 제 2 전극의 가압이 개시되기 전의 상태가 나타나 있다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 상태의 저항 스폿 용접 장치를 구성하는 용접 건의 정면도이다.
도 3 은, 도 2 에 나타내는 상태의 용접 건에 있어서의 전극 부분과 상측의 강판 및 하측의 강판의 부분을 확대한 도면이다.
도 4 는, 도 1 에 나타내는 상태로부터 제 1 전극 및 제 2 전극의 가압이 개시된 후의 상태의 용접 건의 우측면도이다.
도 5 는, 도 4 에 나타내는 상태의 용접 건의 정면도이다.
도 6 은, 도 5 에 나타내는 상태의 용접 건에 있어서의 전극 부분과 상측의 강판 및 하측의 강판의 부분을 확대한 도면이다.
도 7 은, 중첩된 상측의 강판과 하측의 강판 사이에 간극이 2 mm 있는 시험체에 대하여 저항 스폿 용접을 실시한 용접 시험의 시험 결과인, 용접 후의 상측의 강판의 주면 (표면) 형상을 나타내는 그래프이다.
도 8 은, 중첩된 상측의 강판과 하측의 강판 사이에 간극이 없는 시험체에 대하여 저항 스폿 용접을 실시한 용접 시험의 시험 결과인, 용접 후의 상측의 강판의 주면 (표면) 형상을 나타내는 그래프이다.
도 9 는, 간극 판정 장치에 있어서의 처리의 흐름을 설명하기 위한 플로 차트이다.
도 10 은, 도 9 에 나타내는 플로 차트에 있어서의 스텝 S2 (판정 스텝) 의 처리의 흐름을 설명하기 위한 플로 차트이다.
도 11 은, 간극 판정 장치에 의한 간극 판정의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 는, 중첩된 상측의 강판과 하측의 강판 사이에 간극이 2 mm 있는 시험체에 대하여 저항 스폿 용접을 실시했을 때의, 제 1 회귀 직선과 제 2 회귀 직선이 이루는 예각측의 각도의 임계값을 0.5 도로 하는 근거도이다.
도 13 은, 간극 판정 장치에 의한 간극 판정의 원리의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 는, 간극 판정 장치의 제 1 변형예를 설명하는 도면이고, 제 1 전극 및 제 2 전극의 가압이 개시된 후의 상태의 용접 건의 우측면이 나타나 있다.
도 15 는, 도 14 에 나타내는 상태의 용접 건의 정면도이다.
도 16 은, 간극 판정 장치의 제 2 변형예를 설명하는 도면이고, 제 1 전극 및 제 2 전극의 가압이 개시된 후의 상태의 용접 건의 우측면이 나타나 있다.
도 17 은, 도 16 에 나타내는 상태의 용접 건의 정면도이다.
도 18 은, 간극 판정 장치의 제 3 변형예를 설명하는 도면이고, 제 1 전극 및 제 2 전극의 가압이 개시된 후의 상태의 용접 건의 우측면이 나타나 있다.
도 19 는, 도 18 에 나타내는 상태의 용접 건의 정면도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 상태의 저항 스폿 용접 장치를 구성하는 용접 건의 정면도이다.
도 3 은, 도 2 에 나타내는 상태의 용접 건에 있어서의 전극 부분과 상측의 강판 및 하측의 강판의 부분을 확대한 도면이다.
도 4 는, 도 1 에 나타내는 상태로부터 제 1 전극 및 제 2 전극의 가압이 개시된 후의 상태의 용접 건의 우측면도이다.
도 5 는, 도 4 에 나타내는 상태의 용접 건의 정면도이다.
도 6 은, 도 5 에 나타내는 상태의 용접 건에 있어서의 전극 부분과 상측의 강판 및 하측의 강판의 부분을 확대한 도면이다.
도 7 은, 중첩된 상측의 강판과 하측의 강판 사이에 간극이 2 mm 있는 시험체에 대하여 저항 스폿 용접을 실시한 용접 시험의 시험 결과인, 용접 후의 상측의 강판의 주면 (표면) 형상을 나타내는 그래프이다.
도 8 은, 중첩된 상측의 강판과 하측의 강판 사이에 간극이 없는 시험체에 대하여 저항 스폿 용접을 실시한 용접 시험의 시험 결과인, 용접 후의 상측의 강판의 주면 (표면) 형상을 나타내는 그래프이다.
도 9 는, 간극 판정 장치에 있어서의 처리의 흐름을 설명하기 위한 플로 차트이다.
도 10 은, 도 9 에 나타내는 플로 차트에 있어서의 스텝 S2 (판정 스텝) 의 처리의 흐름을 설명하기 위한 플로 차트이다.
도 11 은, 간극 판정 장치에 의한 간극 판정의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 는, 중첩된 상측의 강판과 하측의 강판 사이에 간극이 2 mm 있는 시험체에 대하여 저항 스폿 용접을 실시했을 때의, 제 1 회귀 직선과 제 2 회귀 직선이 이루는 예각측의 각도의 임계값을 0.5 도로 하는 근거도이다.
도 13 은, 간극 판정 장치에 의한 간극 판정의 원리의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 는, 간극 판정 장치의 제 1 변형예를 설명하는 도면이고, 제 1 전극 및 제 2 전극의 가압이 개시된 후의 상태의 용접 건의 우측면이 나타나 있다.
도 15 는, 도 14 에 나타내는 상태의 용접 건의 정면도이다.
도 16 은, 간극 판정 장치의 제 2 변형예를 설명하는 도면이고, 제 1 전극 및 제 2 전극의 가압이 개시된 후의 상태의 용접 건의 우측면이 나타나 있다.
도 17 은, 도 16 에 나타내는 상태의 용접 건의 정면도이다.
도 18 은, 간극 판정 장치의 제 3 변형예를 설명하는 도면이고, 제 1 전극 및 제 2 전극의 가압이 개시된 후의 상태의 용접 건의 우측면이 나타나 있다.
도 19 는, 도 18 에 나타내는 상태의 용접 건의 정면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다. 여기서, 도면은 모식적인 것이다. 그 때문에, 두께와 평면 치수의 관계, 비율 등은 현실의 것과는 상이한 것에 유의해야 하고, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있다.
또, 이하에 나타내는 실시형태는, 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 장치나 방법을 예시하는 것으로, 본 발명의 기술적 사상은, 구성 부품의 재질, 형상, 구조, 배치 등을 하기의 실시형태에 특정하는 것은 아니다.
도 1 에는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 간극 판정 장치를 구비한 저항 스폿 용접 장치의 개략 구성이 나타나 있다.
도 1 에 나타내는 저항 스폿 용접 장치 (1) 는, 중첩된 복수 장의 강판 (도 1 에 나타내는 예에서는 중첩된 2 장의 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 이 나타나 있다) 을, 서로 대향하여 배치된 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 사이에 두고 가압하면서, 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 사이에 용접 전류를 통전하여 접합하는 것이다.
저항 스폿 용접 장치 (1) 에 의해 접합되는 복수 장의 강판은, 2 장에 한정되지 않고, 예를 들면, 3 장이어도 된다.
이 저항 스폿 용접 장치 (1) 는, 용접 건 (10) 과, 로봇 (21) 과, 전원 (22) 과, 제어부 (20) 를 구비하고 있다.
용접 건 (10) 은, 용접 건 본체 (11) 와, 용접 건 본체 (11) 에 장착되고, 서로 대향하여 배치된 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 을 구비하고 있다.
용접 건 본체 (11) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 측면에서 보아 C 자 형상의 C 자 건이다. 용접 건 본체 (11) 는, 상하 방향으로 연장되는 상하 방향 연신부 (11a) 와, 상하 방향 연신부 (11a) 의 상단으로부터 전측 (도 1 에 있어서의 좌측, 도 2 에 있어서의 앞쪽) 으로 연장되는 상부 (11b) 와, 상하 방향 연신부 (11a) 의 하단으로부터 전측으로 연장되는 하부 (11c) 와, 하부 (11c) 의 전단으로부터 상방향으로 연장되는 기립부 (11d) 를 구비하고 있다.
제 1 전극 (12) 은, 용접 건 본체 (11) 의 상부 (11b) 의 전단부 하면에, 액추에이터 (14) 를 개재하여 장착되어 있다. 액추에이터 (14) 는, 예를 들면, 전동식 직동 액추에이터, 유압식 직동 액추에이터, 또는, 공압식 직동 액추에이터이며, 제 1 전극 (12) 을 제 2 전극 (13) 에 대하여 접근 혹은 이반시키는 방향으로 이동시키는 것이다.
제 2 전극 (13) 은, 용접 건 본체 (11) 의 기립부 (11d) 면에, 제 1 전극 (12) 에 대하여 대향하도록 장착되어 있다.
도 1 내지 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제 1 전극 (12) 이 상측의 강판 SU 의 상측에 배치되고, 제 2 전극 (13) 이 하측의 강판 SL 의 하측에 배치된다. 이 상태에서, 액추에이터에 의해 도 4 내지 도 6 에 나타내는 바와 같이 제 1 전극 (12) 이 제 2 전극 (13) 에 근접하는 측으로 이동하면, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 이 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 에 의해 놓여져, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 에 대한 가압이 개시된다.
또한, 로봇 (21) 은, 예를 들면, 6 축 수직 다관절 로봇 등으로 구성되고, 용접 건 본체 (11) 를 수평 방향 (전후 방향 및 좌우 방향) 및 수직 방향 (상하 방향) 으로 이동시킴과 함께, 용접 건 본체 (11) 를 임의의 회전축을 중심으로 회전시키도록 작동한다. 이와 같이 로봇 (21) 이 작동함으로써, 용접 건 본체 (11) 의 위치 및 각도가 변경된다.
또한, 전원 (22) 은, 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 에 전기적으로 접속되어 있다. 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 으로 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 사이에 두고, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 이 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 에 의해 가압되어 있다. 이 상태에서, 전원 (22) 에 의해 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 의 사이가 통전되면, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 접합부에 접촉 저항 및 강판의 저항에 의한 줄 열에 의해 너깃 (용융부) 이 형성된다. 이 너깃이 냉각되어 응고되면, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 접합부가 용접 접합되어, 용접부 w (도 6 참조) 가 형성된다.
또한, 제어부 (20) 는, 액추에이터 (14), 로봇 (21), 및 전원 (22) 에 접속되어, 액추에이터 (14), 로봇 (21), 및 전원 (22) 을 제어한다. 제어부 (20) 는, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 용접할 때의, 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 에 의한 가압력, 용접 전류, 통전 시간, 용접 위치 등의 용접 조건을 제어한다.
여기서, 도 1 내지 도 3 에 나타내는 바와 같이, 중첩된 상측의 강판 SU 와 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 있고, 그 상태에서 도 4 내지 도 6 에 나타내는 바와 같이 서로 대향하여 배치된 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 으로 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 사이에 두고 가압하면서, 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 사이에 용접 전류를 통전하여 접합한다. 이로써, 다음의 문제가 발생한다.
즉, 상측의 강판 SU 와 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재함으로써, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 용접한 후에 있어서 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 의 근방에서 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 휨에 의해 용접부 w 에 변형이 발생할 우려가 있다.
이 문제를 회피하기 위해, 저항 스폿 용접 장치 (1) 에는 도 1 에 나타내는 바와 같이 간극 판정 장치 (30) 가 구비되어 있다. 간극 판정 장치 (30) 에 의해, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 용접할 때, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 으로 가압하여 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 사이에 용접 전류를 통전하기 전의 상태에 있어서, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하는지의 여부를 판정하도록 하고 있다.
간극 판정 장치 (30) 에 의한 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이의 간극 δ 의 존재의 판정에 앞서, 본 발명자들은, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이의 간극 δ 의 유무로 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 의 근방의 강판 SU, SL 의 변형에 차이가 관찰되었는지의 여부를 평가하였다.
도 7 에는, 중첩된 상측의 강판 SU 와 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 2 mm 있는 시험체에 대하여 저항 스폿 용접을 실시한 용접 시험의 시험 결과인, 용접 후의 상측의 강판 SU 의 주면 (표면) 형상을 나타내는 그래프가 나타나 있다. 도 7 에 있어서, 횡축에는, 상측의 강판 SU 의 길이 방향 (x 방향) 의 위치가 나타나고, 종축에는, 상측의 강판 SU 의 상하 방향 (z 방향) 의 위치가 나타나 있다.
또한, 도 8 에는, 중첩된 상측의 강판 SU 와 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 없는 시험체에 대하여 저항 스폿 용접을 실시한 용접 시험의 시험 결과인, 용접 후의 상측의 강판 SU 의 주면 (표면) 형상을 나타내는 그래프가 나타나 있다. 도 8 에 있어서, 횡축에는, 상측의 강판 SU 의 길이 방향 (x 방향) 의 위치가 나타나고, 종축에는, 상측의 강판 SU 의 상하 방향 (z 방향) 의 위치가 나타나 있다.
또한, 이들 용접 시험에서 사용되는 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 은, 판두께 1.6 mm, 강종 1470 MPa 급 냉연 강판이다.
도 7 및 도 8 을 참조하면, 용접 후의 상측의 강판 SU 의 주면 (표면) 에 있어서, 전극 (제 1 전극 (12)) 의 선단의 중심 CL 로부터 전극의 반경 R (도 3 및 도 6 참조) 만큼의 영역 (x = 65 mm ∼ 63 mm) 에서는, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이의 간극 δ 의 유무에 관계없이, 당해 주면 (표면) 으로부터 0.2 ∼ 0.3 mm 정도의 오목해지는 패임 SUc 가 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 이 패임 SUc 는 전극 (제 1 전극 (12)) 의 가압에 의해 형성된 것이다.
또한, 도 7 및 도 8 을 참조하면, 용접 후의 상측의 강판 SU 의 주면 (표면) 에 있어서, 전극 (제 1 전극 (12)) 의 중심 CL 의 위치로부터 전극의 선단의 반경 R 만큼 떨어진 상측의 강판 SU 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 5 mm 까지의 범위에서 형성되는 전극 근방 영역 A 를 초과하고 그곳으로부터 30 mm 까지의 범위 (도 7 에는 19 mm 까지의 범위밖에 도시되어 있지 않고, 도 8 에는 15 mm 까지의 범위밖에 도시되어 있지 않다) 에서 형성되는 이격 영역 B 에 있어서는, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이의 간극 δ 의 유무에 관계없이, 직선적인 형상으로 되어 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 상측의 강판 SU 의 이격 영역 B 의 주면 (표면) 에서는, 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 의 가압력에 의한 변형이 발생하지 않기 때문이다. 즉, 상측의 강판 SU 의 이격 영역 B 의 주면 (표면) 은 용접시에 고정되는 장소가 없고, 용접부로부터 먼 장소는 개방단이 되어, 변형이 발생하지 않는 것으로 생각된다.
한편, 도 7 을 참조하면, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이의 간극 δ 가 2 mm 인 경우에는, 용접 후의 상측의 강판 SU 의 주면 (표면) 에 있어서, 전극 (제 1 전극 (12)) 의 중심 CL 의 위치로부터 전극의 선단의 반경 R 만큼 떨어진 상측의 강판 SU 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 (x = 63 mm) 로부터 5 mm (x = 58 mm) 까지의 범위에서 형성되는 전극 근방 영역 A 에 있어서는, 간극 δ 를 소비하기 위해서 강제 변형되어 변형이 남겨지는 것을 알 수 있다. 이 때문에, 전극 근방 영역 A 의 주면 (표면) SUa 는 이격 영역 B 의 주면 (표면) SUb 에 있어서 회귀되는 회귀선 L 에 대하여 괴리되어 있다.
또한, 도 8 을 참조하면, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이의 간극 δ 가 없는 경우에는, 용접 후의 상측의 강판 SU 의 주면 (표면) 에 있어서, 전극 (제 1 전극 (12)) 의 중심 CL 의 위치로부터 전극의 선단의 반경 R 만큼 떨어진 상측의 강판 SU 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 (x = 59 mm) 로부터 5 mm (x = 54 mm) 까지의 범위에서 형성되는 전극 근방 영역 A 에 있어서도 직선적인 형상으로 되어, 전극 근방 영역 A 의 주면 (표면) SUa 는 이격 영역 B 의 주면 (표면) SUb 에 있어서 회귀되는 회귀선 L 로부터 떨어져 있지 않은 것을 알 수 있다.
또한, 도 7 및 도 8 에 있어서, 전극 근방 영역 A 및 이격 영역 B 는, 전극의 중심 CL 의 위치에 대하여 길이 방향 (x 방향) 의 일방측 (도 7 에 있어서는 x 방향의 위치가 CL 의 위치 65 mm 보다 작은 측) 에만 형성되어 있지만, 전극의 중심 CL 의 위치에 대하여 평면에서 보아 원주 방향 전체에 형성되는 것이다.
또한 도 7 및 도 8 에 나타내는 용접 시험의 시험 결과에서는, 용접 후의 상측의 강판 SU 의 주면 (표면) 에 있어서의 변형의 유무를 관찰하고 있지만, 용접 후의 하측의 강판 SL 의 주면 (이면) 에 있어서의 변형의 유무에 대해서도 동일한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
이로 인해, 본 발명자들은, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이의 간극 δ 의 유무를 판정하기 위해서는, 제 1 회귀 직선과 제 2 회귀 직선이 이루는 각도에 기초하여 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하는지의 여부를 판정하는 것이 최선인 것을 지견하였다. 제 1 회귀 직선은, 상측의 강판 SU 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (표면) 또는 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) 의 기울기를 회귀한 것이다. 제 2 회귀 직선은, 상측의 강판 SU 의 이격 영역 B 의 주면 (표면) 또는 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 (이면) 의 기울기를 회귀한 것이다.
따라서, 본 실시형태에 관련된 간극 판정 장치 (30) 에서는, 도 1 내지 도 6 및 도 11 에 나타내는 바와 같이, 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 의 기울기를 회귀한 제 1 회귀 직선 L1 과, 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 의 기울기를 회귀한 제 2 회귀 직선 L2 가 이루는 각도 θ 에 기초하여 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하는지의 여부를 판정하도록 하고 있다.
이 간극 판정 장치 (30) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 거리계 (35) 와, 판정 장치 (31) 를 구비하고 있다.
거리계 (35) 는, 레이저 거리계로 구성되고, 용접 건 본체 (11) 의 기립부 (11d) 의 전면 (도 1 에 있어서의 좌측의 면) 의 상단 근방에 장착되고, 제어부 (20) 와 판정 장치 (31) 에 전기적으로 접속되어 있다.
거리계 (35) 는, 도 4, 도 5 및 도 11 에 나타내는 바와 같이, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 으로 가압한 후 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 사이에 용접 전류를 통전하기 전의 상태에 있어서, 거리계 (35) 로부터 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 에 있어서의 복수점 (본 실시형태에 있어서는 2 개의 점 M1, M2) 까지의 거리 및 거리계 (35) 로부터 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 로부터 떨어진 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 에 있어서의 복수점 (본 실시형태에 있어서는 2 개의 점 M3, M4) 까지의 거리를 측정한다. 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 은, 중첩되어 있다. 거리계 (35) 는, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 이 가압한 신호를 제어부 (20) 로부터 수취하고, 이 신호를 트리거로 하여 측정 개시하고, 측정한 정보를 판정 장치 (31) 에 송출한다.
여기서, 전극 근방 영역 A 에 대하여 설명한다. 전술한 용접 시험에 있어서, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 판두께 1.6 mm, 강종 1470 MPa 급 냉연 강판으로 한 경우에, 전극의 중심 CL 의 위치 CP 로부터 전극의 선단의 반경 R 만큼 떨어진 상측의 강판 SU 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 5 mm 까지의 범위에서 형성되어 있다. 이로 인해, 본 실시형태에 있어서도, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 판두께 1.6 mm, 강종 1470 MPa 급 냉연 강판으로 한 경우에, 전극 근방 영역 A 는, 제 2 전극 (13) 의 중심 CL 의 위치로부터 제 2 전극 (13) 의 선단의 반경만큼 떨어진 하측의 강판 SL 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 5 mm 까지의 범위에서 형성되어 있다. 그러나, 판두께가 두꺼워지거나, 강종이 바뀌거나, 혹은 강판을 프레스했을 때에 리브가 세워져 있거나, 엠보스가 존재하거나 하면, 굽힘 강성이 높아지고, 가령 외란이 있었던 경우에 전극 근방에서 가압에 의해 간극이 존재하는 에어리어가 확대될 가능성이 있다. 이 때문에, 이 경우에는, 하측의 강판 SL 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 5 mm 의 위치가 전극 근방 영역 A 의 이격 영역 B 측의 경계의 위치로는 되지 않는다. 따라서, 전극 근방 영역 A 의 이격 영역 B 측의 경계의 위치는, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 형상, 판두께, 강종에 따라 적절히 설정할 필요가 있다. 이 전극 근방 영역 A 의 이격 영역 B 측의 경계의 위치 설정시에는, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 형상, 판두께, 강종에 따라 굽힘 강성 등의 기계적 강도를 산출하고, 그 산출 결과로부터 경계 위치를 해석으로 사전에 설정해 둘 수 있다.
또한, 이격 영역 B 는, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 판두께 1.6 mm, 강종 1470 MPa 급 냉연 강판으로 한 경우에, 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 를 형성하는 하측의 강판 SL 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 5 mm 까지의 범위를 초과하고 그곳으로부터 30 mm 까지의 범위에서 형성된다. 단, 전극 근방 영역 A 의 이격 영역 B 측의 경계의 위치를, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 형상, 판두께, 강종에 따라 적절히 설정한 경우에는, 이격 영역 B 는 다음과 같이 형성된다. 즉, 이격 영역 B 는, 하측의 강판 SL 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 적절히 설정된 전극 근방 영역 A 의 경계 위치까지의 범위를 초과하고 나서 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 형상, 판두께, 강종에 따라 그곳으로부터 적절히 설정한 위치까지의 범위에서 형성된다.
또한, 거리계 (35) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 용접 건 본체 (11) 의 하부 (11c) 의 전단에 있는 기립부 (11d) 의 전면에 장착되어 있고, 가동하는 제 1 전극 (12) 이 장착되어 있는 용접 건 본체 (11) 의 상부 (11b) 측에 장착되어 있지 않다. 이 때문에, 거리계 (35) 는, 제 1 전극 (12) 에 의해 가압 직후의 진동의 영향은 받기 어렵다는 이점이 있다.
또한, 판정 장치 (31) 는, 거리계 (35) 로 측정된 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 에 있어서의 복수점 M1, M2 까지의 거리 및 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 에 있어서의 복수점 M3, M4 까지의 거리에 기초하여 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하는지의 여부를 판정한다.
이 때문에, 판정 장치 (31) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 회귀 직선 산출부 (32), 간극 판정부 (33), 및 판정 결과 출력부 (34) 를 구비하고 있다. 판정 장치 (31) 는, 연산 처리 기능을 갖는 컴퓨터 시스템이며, ROM, RAM, CPU 등을 구비하여 구성되고, ROM 등에 미리 기억된 각종 전용의 프로그램의 명령에 의해, 회귀 직선 산출부 (32) (후술하는 스텝 S21), 간극 판정부 (33) (스텝 S22), 및 판정 결과 출력부 (34) (스텝 S23) 의 각 기능을 소프트웨어 상에서 실행한다.
회귀 직선 산출부 (32) 는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 거리계 (35) 로 측정된 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) 에 있어서의 복수점 M1, M2 까지의 거리에 기초하여 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 SLa 의 기울기를 회귀한 제 1 회귀 직선 L1 을 산출한다. 또한, 회귀 직선 산출부 (32) 는, 거리계 (35) 로 측정된 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면에 있어서의 복수점 M3, M4 까지의 거리에 기초하여 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 SLb 의 기울기를 회귀한 제 2 회귀 직선 L2 를 산출한다.
구체적으로 서술하면, 회귀 직선 산출부 (32) 는, 거리계 (35) 로 측정된 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 SLa 에 있어서의 복수점 M1, M2 까지의 거리에 기초하여 복수점 M1, M2 의 위치를 산출한다. 그리고, 회귀 직선 산출부 (32) 는, 산출된 복수점 M1, M2 의 위치로부터 제 1 회귀 직선 L1 을 산출한다.
또한, 회귀 직선 산출부 (32) 는, 거리계 (35) 로 측정된 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 SLb 에 있어서의 복수점 M3, M4 까지의 거리에 기초하여 복수점 M3, M4 의 위치를 산출한다. 그리고, 회귀 직선 산출부 (32) 는, 산출된 복수점 M3, M4 의 위치로부터 제 2 회귀 직선 L2 를 산출한다.
또한, 간극 판정부 (33) 는, 회귀 직선 산출부 (32) 에서 산출된 제 1 회귀 직선 L1 과 제 2 회귀 직선 L2 가 이루는 각도 θ 에 기초하여 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하는지의 여부를 판정한다.
구체적으로 서술하면, 간극 판정부 (33) 는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 제 1 회귀 직선 L1 과 제 2 회귀 직선 L2 가 이루는 예각측의 각도 θ 가 소정 각도 이상인 경우에 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재한다고 판정한다.
한편, 간극 판정부 (33) 는, 제 1 회귀 직선 L1 과 제 2 회귀 직선 L2 가 이루는 예각측의 각도 θ 가 소정 각도 미만인 경우에 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하지 않는다고 판정한다.
여기서, 임계값이 되는 간극 판정의 소정 각도는, 본 실시형태의 경우, 즉, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 이 판두께 1.6 mm, 강종 1470 MPa 급 냉연 강판으로 한 경우, 0.5 도로 설정된다.
도 12 에는, 중첩된 상측의 강판과 하측의 강판 사이에 간극이 2 mm 있는 시험체에 대하여 저항 스폿 용접을 실시했을 때의, 제 1 회귀 직선과 제 2 회귀 직선이 이루는 예각측의 각도의 임계값을 0.5 도로 하는 근거가 나타나 있다. 도 12 에 있어서의 상측의 그래프의 종축에는, 상측의 강판 SU 의 표면의 상하 방향 (z 방향) 의 위치가 나타나고, 횡축에는, 상측의 강판 SU 의 표면의 길이 방향 (x 방향) 의 위치가 나타나 있다. 또한, 도 12 에 있어서의 하측의 그래프의 종축에는, 상측의 강판 SU 의 이격 영역 B 의 주면에 있어서의 점 M4 (상측의 강판 SU 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 15 mm 의 위치의 점) 와 점 M3 (상측의 강판 SU 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 7 mm 의 위치의 점) 의 위치로부터 산출되는 제 2 회귀 직선 L2 와, 상측의 강판 SU 의 전극 근방 영역 A 의 주면에 있어서의 점 M2 (상측의 강판 SU 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 5 mm 의 위치의 점) 와 측정점 M1 의 위치로부터 산출되는 제 1 회귀 직선 L1 이 이루는 예각측의 각도 θ 가 나타나 있다. 도 12 에 있어서의 하측의 그래프의 횡축에는, 측정점 M1 의 길이 방향 (x 방향) 의 위치가 나타나 있다.
도 12 로부터는, 측정점 M1 이 전극 근방 영역 A 에 있을 때에는, 제 2 회귀 직선 L2 와 제 1 회귀 직선 L1 이 이루는 예각측의 각도 θ 가 0.5 도 이상이 되는 다수의 점군을 관찰할 수 있어, 외란이 있었던 용접이었다고 판단할 수 있다. 도 12 에 있어서의 하측의 그래프에 있어서 사선을 그은 곳이 있는데, 이 영역은 전극 근방 영역 A 중 전극 누름 영역이 되기 때문에, 그곳에 개재하는 데이터는 무시하고 있다.
이 때문에, 임계값이 되는 간극 판정의 소정 각도를, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 이 판두께 1.6 mm, 강종 1470 MPa 급 냉연 강판으로 한 경우, 0.5 도로 설정하였다.
임계값이 되는 간극 판정의 소정 각도가 0.5 도이면, 전극 근방 영역 A 에서의 간극 δ 에 의한 변형을 파악할 수 있고, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 판두께 1.6 mm, 강종 1470 MPa 급 냉연 강판으로 한 경우의 용접에 외란이 있었다고 판정할 수 있다.
또한, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 판두께 및 강종에 따라서는, 이 간극 판정의 소정 각도는 변동되는 것으로 고찰된다. 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 판두께, 강종이 변동되는 경우에는, 간극 δ 가 있는 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 용접과, 간극 δ 가 없는 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 용접을 시행하여 전술한 임계값이 되는 간극 판정의 소정 각도를 설정하는 것이 바람직하다.
따라서, 간극 판정부 (33) 는, 제 1 회귀 직선 L1 과 제 2 회귀 직선 L2 가 이루는 예각측의 각도 θ 가 0.5 도 이상인 경우에 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재한다고 판정하고, 당해 예각측의 각도 θ 가 0.5 도 미만인 경우에 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하지 않는다고 판정한다.
또한, 판정 결과 출력부 (34) 는, 간극 판정부 (33) 에서의 판정 결과를 출력하고, 제어부 (20) 에 송출한다. 구체적으로는, 간극 판정부 (33) 의 판정 결과인, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하는지, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하지 않는지를 출력하고, 제어부 (20) 에 송출한다.
그리고, 제어부 (20) 는, 간극 판정부에서의 판정 결과, 즉 간극 δ 가 존재하는지의 여부에 따라, 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 에 의한 가압력, 용접 전류, 통전 시간, 용접 위치 등의 용접 조건을 선정한다. 그리고, 제어부 (20) 는, 이 용접 조건으로 용접을 실행할 수 있도록, 액추에이터 (14), 로봇 (21) 및 전원 (22) 을 제어하여, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 용접을 실행한다.
다음에, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 간극 판정 방법을 나타내는 간극 판정 장치에 있어서의 처리의 흐름에 대하여, 도 9 및 도 10 을 참조하여 설명한다. 도 9 는, 간극 판정 장치에 있어서의 처리의 흐름을 설명하기 위한 플로 차트이다. 도 10 은, 도 9 에 나타내는 플로 차트에 있어서의 스텝 S2 (판정 스텝) 의 처리의 흐름을 설명하기 위한 플로 차트이다.
우선, 스텝 S1 에 있어서, 간극 판정 장치 (30) 의 거리계 (35) 는, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 으로 가압한 후 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 사이에 용접 전류를 통전하기 전의 상태에 있어서, 거리계 (35) 로부터 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 에 있어서의 복수점 (본 실시형태에 있어서는 2 개의 점 M1, M2) 까지의 거리 및 거리계 (35) 로부터 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 로부터 떨어진 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 에 있어서의 복수점 (본 실시형태에 있어서는 2 개의 점 M3, M4) 까지의 거리를 측정한다 (거리 측정 스텝).
이 때에, 거리계 (35) 는, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 이 가압한 신호를 제어부 (20) 로부터 수취하고, 이 신호를 트리거로 하여 측정 개시하고, 측정한 정보를 판정 장치 (31) 에 송출한다.
여기서, 전극 근방 영역 A 는, 전술한 바와 같이, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 이 판두께 1.6 mm, 강종 1470 MPa 급 냉연 강판으로 한 경우에, 제 2 전극 (13) 의 중심 CL 의 위치 CP 로부터 제 2 전극 (13) 의 선단의 반경 R 만큼 떨어진 하측의 강판 SL 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 5 mm 까지의 범위에서 형성되어 있다. 단, 전극 근방 영역 A 의 이격 영역 B 측의 경계의 위치는, 하측의 강판 SL 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 5 mm 의 위치에 국한되지 않고, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 형상, 판두께, 강종에 따라 적절히 설정한다.
또한, 이격 영역 B 는, 전술한 바와 같이, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 판두께 1.6 mm, 강종 1470 MPa 급 냉연 강판으로 한 경우에, 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 를 형성하는 하측의 강판 SL 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 5 mm 까지의 범위를 초과하고 그곳으로부터 30 mm 까지의 범위에서 형성된다. 단, 전극 근방 영역 A 의 이격 영역 B 측의 경계의 위치를, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 형상, 판두께, 강종에 따라 적절히 설정한 경우에는, 이격 영역 B 는, 하측의 강판 SL 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 적절히 설정된 전극 근방 영역 A 의 경계 위치까지의 범위를 초과하고 나서 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 형상, 판두께, 강종에 따라 적절히 설정한 위치까지의 범위에서 형성된다.
이어서, 스텝 S2 에 있어서, 간극 판정 장치 (30) 의 판정 장치 (31) 는, 스텝 S1 (거리 측정 스텝) 에서 측정된 거리계 (35) 로부터 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 에 있어서의 복수점 M1, M2 까지의 거리 및 거리계 (35) 로부터 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 에 있어서의 복수점 M3, M4 까지의 거리에 기초하여 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 이 존재하는지의 여부를 판정한다 (판정 스텝).
이 판정 스텝에 대하여, 도 10 을 참조하여 상세하게 설명한다.
우선, 스텝 S21 에 있어서, 판정 장치 (31) 의 회귀 직선 산출부 (32) 는, 스텝 S1 (거리 측정 스텝) 에서 측정된 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 에 있어서의 복수점 M1, M2 까지의 거리에 기초하여 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 SLa 의 기울기를 회귀한 제 1 회귀 직선 L1 을 산출한다. 또한, 회귀 직선 산출부 (32) 는, 거리계 (35) 로 측정된 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 SLb 에 있어서의 복수점 M3, M4 까지의 거리에 기초하여 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 SLb 의 기울기를 회귀한 제 2 회귀 직선 L2 를 산출한다 (회귀 직선 산출 스텝).
구체적으로 서술하면, 회귀 직선 산출부 (32) 는, 스텝 S1 에서 측정된 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 SLa 에 있어서의 복수점 M1, M2 까지의 거리의 정보를 거리계 (35) 로부터 취득하고, 그 취득된 복수점 M1, M2 까지의 거리에 기초하여 복수점 M1, M2 의 위치를 산출한다. 그리고, 회귀 직선 산출부 (32) 는, 산출된 복수점 M1, M2 의 위치로부터 제 1 회귀 직선 L1 을 산출한다.
또한, 회귀 직선 산출부 (32) 는, 거리계 (35) 로 측정된 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 SLb 에 있어서의 복수점 M3, M4 까지의 거리에 기초하여 복수점 M3, M4 의 위치를 산출한다. 그리고, 회귀 직선 산출부 (32) 는, 산출된 복수점 M3, M4 의 위치로부터 제 2 회귀 직선 L2 를 산출한다.
이어서, 스텝 S22 에 있어서, 판정 장치 (31) 의 간극 판정부 (33) 는, 스텝 S21 (회귀 직선 산출 스텝) 에서 산출된 제 1 회귀 직선 L1 과 제 2 회귀 직선 L2 가 이루는 각도 θ 에 기초하여 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하는지의 여부를 판정한다 (간극 판정 스텝).
구체적으로 서술하면, 간극 판정부 (33) 는, 제 1 회귀 직선 L1 과 제 2 회귀 직선 L2 가 이루는 예각측의 각도 θ 가 소정 각도 이상인 경우에 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재한다고 판정한다.
한편, 간극 판정부 (33) 는, 제 1 회귀 직선 L1 과 제 2 회귀 직선 L2 가 이루는 예각측의 각도 θ 가 소정 각도 미만인 경우에는 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하지 않는다고 판정한다.
여기서, 간극 판정의 소정 각도는, 본 실시형태의 경우, 즉, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 판두께 1.6 mm, 강종 1470 MPa 급 냉연 강판으로 한 경우, 전술과 동일한 이유로 0.5 도로 설정된다. 따라서, 간극 판정부 (33) 는, 제 1 회귀 직선 L1 과 제 2 회귀 직선 L2 가 이루는 예각측의 각도 θ 가 0.5 도 이상인 경우에 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재한다고 판정하고, 당해 예각측의 각도 θ 가 0.5 도 미만인 경우에 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하지 않는다고 판정한다.
이어서, 스텝 S23 에 있어서, 판정 장치 (31) 의 판정 결과 출력부 (34) 는, 스텝 S22 (간극 판정 스텝) 에서의 판정 결과를 출력하고, 제어부 (20) 에 송출한다. 구체적으로는, 스텝 S22 (간극 판정 스텝) 에서의 판정 결과인, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하는지, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하지 않는지를 출력하고, 제어부 (20) 에 송출한다.
이로써, 스텝 S2 (판정 스텝) 가 종료된다.
그리고, 제어부 (20) 에서는, 간극 판정부에서의 판정 결과 (간극 δ 가 존재하는지의 여부) 에 따라, 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 에 의한 가압력, 용접 전류, 통전 시간, 용접 위치 등의 용접 조건을 선정한다. 그리고, 제어부 (20) 는, 이 용접 조건으로 용접을 실행할 수 있도록, 액추에이터 (14), 로봇 (21) 및 전원 (22) 을 제어하여, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 용접을 실행한다.
이와 같이, 본 실시형태에 관련된 간극 판정 장치 (30) 및 간극 판정 방법에 의하면, 거리계 (35) (거리 측정 스텝 : 스텝 S1) 에 있어서, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 으로 가압한 후 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 사이에 용접 전류를 통전하기 전의 상태에 있어서, 거리계 (35) 로부터 중첩한 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 중 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 에 있어서의 복수점 M1, M2 까지의 거리 및 거리계 (35) 로부터 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 로부터 떨어진 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 에 있어서의 복수점 M3, M4 까지의 거리를 측정한다. 또한, 판정 장치 (31) (판정 스텝 : 스텝 S2) 에 있어서, 거리계 (35) (거리 측정 스텝 : 스텝 S1) 로 측정된 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 에 있어서의 복수점 M1, M2 까지의 거리 및 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 에 있어서의 복수점 M3, M4 까지의 거리에 기초하여 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하는지의 여부를 판정한다.
그리고 판정 장치 (31) (판정 스텝 : 스텝 S2) 의 회귀 직선 산출부 (32) (회귀 직선 산출 스텝 : 스텝 S21) 에서는, 거리계 (35) (거리 측정 스텝 : 스텝 S1) 로 측정된 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 에 있어서의 복수점 M1, M2 까지의 거리에 기초하여 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 의 기울기를 회귀한 제 1 회귀 직선 L1 을 산출한다. 또한, 회귀 직선 산출부 (32) (회귀 직선 산출 스텝 : 스텝 S21) 에서는, 거리계 (35) (거리 측정 스텝 : 스텝 S1) 로 측정된 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 에 있어서의 복수점 M3, M4 까지의 거리에 기초하여 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 의 기울기를 회귀한 제 2 회귀 직선 L2 를 산출한다. 또한, 판정 장치 (31) (판정 스텝 : 스텝 S2) 의 간극 판정부 (33) (간극 판정 스텝 : 스텝 S22) 에서는, 회귀 직선 산출부 (32) (회귀 직선 산출 스텝 : 스텝 S21) 에서 산출된 제 1 회귀 직선 L1 과 제 2 회귀 직선 L2 가 이루는 각도 θ 에 기초하여 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하는지의 여부를 판정한다.
이로써, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 용접할 때에, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 으로 가압한 후 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 에 용접 전류를 통전하기 전의 상태에 있어서, 당해 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 형상을 직접 계측함으로써, 외란 중 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이의 간극 δ 의 존재를 판정할 수 있다.
이 때문에, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 용접할 때, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재함으로써, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 을 용접한 후에 있어서 전극 근방에서 강판의 휨에 의해 용접부 w 에 변형이 발생할 우려를 회피할 수 있다.
그리고, 거리계 (35) (거리 측정 스텝 : 스텝 S1) 에 있어서, 거리계 (35) 로부터 중첩한 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 중 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 에 있어서의 복수점 M1, M2 까지의 거리 및 거리계 (35) 로부터 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 로부터 떨어진 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 에 있어서의 복수점 M3, M4 까지의 거리를 측정하고 있다. 이 때문에, 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 형상을 직접 계측할 수 있다. 이로써, 종래와 같이, 전극에 장착한 변형 게이지로 측정된 변형 측정값을 사용하지 않고, 간극 δ 의 판정시에, 전극이 소모되거나, 강판의 표면 조도의 상태 등의 영향을 받지 않는다.
또한, 본 실시형태에 관련된 간극 판정 장치 (30) 및 간극 판정 방법에 의하면, 간극 판정부 (33) (간극 판정 스텝 : 스텝 S22) 는, 제 1 회귀 직선 L1 과 제 2 회귀 직선 L2 이 이루는 예각측의 각도 θ 가 소정 각도 이상인 경우에 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재한다고 판정한다. 이로써, 간결한 수법으로 중첩된 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 사이에 간극 δ 가 존재하는지의 여부를 판정할 수 있다.
이어서, 간극 판정 장치 (30) 에 의한 간극 판정의 원리의 다른 예를 도 13 을 참조하여 설명한다.
도 13 에 나타내는 바와 같이, 거리계 (35) (거리 측정 스텝 : 스텝 S1) 로 측정 대상이 되는 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 에 있어서의 복수점을, 적어도 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 에 있어서의 제 1 소정점 M11 과 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 와 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 의 경계를 이루는 경계점 MB 에 의해 형성한다. 또한, 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 에 있어서의 복수점을, 적어도 하측의 강판 SL 의 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 에 있어서의 제 2 소정점 M12 와 전술한 경계점 MB 에 의해 형성하도록 해도 된다.
그리고, 이 경우에 거리계 (35) (거리 측정 스텝 : 스텝 S1) 는, 당해 거리계 (35) 로부터 적어도 제 1 소정점 M11 까지의 거리, 경계점 MB 까지의 거리, 및 제 2 소정점 M12 까지의 거리를 측정한다.
예를 들어, 제 1 소정점 M11 로서 하측의 강판 SL 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 2 mm 떨어진 점을 선정하고, 경계점 MB 로서 하측의 강판 SL 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 5 mm 떨어진 점을 선정한다. 그리고, 제 2 소정점 M12 로서 하측의 강판 SL 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 10 mm 떨어진 점을 선정한다. 이 경우, 거리계 (35) 는, 거리계 (35) 로부터 적어도 그들 3 점까지의 거리를 측정한다.
또한, 회귀 직선 산출부 (32) (회귀 직선 산출 스텝 : 스텝 S21) 는, 거리계 (35) (거리 측정 스텝 : 스텝 S1) 로 측정된 적어도 제 1 소정점 M11 까지의 거리와 경계점 MB 까지의 거리에 기초하여 제 1 회귀 직선 L1 을 산출한다. 또한, 회귀 직선 산출부 (32) (회귀 직선 산출 스텝 : 스텝 S21) 는, 거리계 (35) (거리 측정 스텝 : 스텝 S1) 로 측정된 적어도 제 2 소정점 M12 까지의 거리와 경계점 MB 까지의 거리에 기초하여 제 2 회귀 직선 L2 를 산출한다.
이와 같이 함으로써, 거리계 (35) 에 의한 측정 대상점의 수를 적게 할 수 있어, 회귀 직선 산출부 (32) (회귀 직선 산출 스텝 : 스텝 S21) 에서의 처리 시간 및 간극 판정부 (33) (간극 판정 스텝 : 스텝 S22) 에서의 처리 시간을 단축할 수 있다. 이로써, 제어부 (20) 에 있어서의 간극 δ 의 유무에 따른 용접 조건의 선정을 단시간에 실시할 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명해 왔지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고 다양한 변경, 개량을 실시할 수 있다.
예를 들어, 중첩하는 강판의 수는, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 2 장뿐만 아니라, 3 장 이상이어도 된다.
또한, 거리계 (35) 에 의해 거리계 (35) 로부터 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 에 있어서의 복수점 및 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 에 있어서의 복수점까지의 거리를 측정하고 있지만, 거리계 (35) 에 의해 거리계 (35) 로부터 상측의 강판 SU 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (표면) SUa (도 7 참조) 에 있어서의 복수점 및 이격 영역 B 의 주면 (표면) SUb (도 7 참조) 에 있어서의 복수점까지의 거리를 측정하도록 해도 된다.
또한, 중첩하는 강판의 수를 3 개 이상으로 한 경우, 거리계 (35) 에 의해, 당해 거리계 (35) 로부터 중첩된 복수 장의 강판 중 가장 상측 또는 하측에 있는 강판의 전극 근방 영역 A 의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리 및 거리계 (35) 로부터 가장 상측 또는 하측에 있는 강판의 전극 근방 영역 A 로부터 떨어진 이격 영역 B 의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리를 측정하도록 하면 된다.
또, 거리계 (35) 에 의해 측정 대상이 되는 강판의 전극 근방 영역 A 의 주면에 있어서의 복수점 및 강판의 이격 영역 B 의 주면에 있어서의 복수점의 각각의 수는, 2 개 (M1, M2 ; M3, M4) 에 한정되지 않고 그 이상이어도 된다.
또한, 전극 근방 영역 A 는, 전술한 바와 같이, 그 이격 영역 B 측의 경계의 위치를, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 형상, 판두께, 강종에 따라 적절히 설정하는 것이며, 제 2 전극 (13) 의 중심 CL 의 위치로부터 제 2 전극 (13) 의 선단의 반경 R 만큼 떨어진 하측의 강판 SL 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 5 mm 까지의 범위에서 형성된 것에 한정되지 않는다.
또한, 이격 영역 B 는, 전술한 바와 같이, 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 를 형성하는 하측의 강판 SL 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 5 mm 까지의 범위를 초과하고 그것으로부터 30 mm 까지의 범위에서 형성되는 것에 한정되지 않는다. 전극 근방 영역 A 의 이격 영역 B 측의 경계의 위치를, 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 형상, 판두께, 강종에 따라 적절히 설정한 경우에는, 이격 영역 B 는, 하측의 강판 SL 의 주면을 시인할 수 있는 위치 P1 로부터 적절히 설정된 전극 근방 영역 A 의 경계 위치까지의 범위를 초과하고 그곳으로부터 상측의 강판 SU 및 하측의 강판 SL 의 형상, 판두께, 강종에 따라 적절히 설정한 위치까지의 범위에서 형성된다.
또한, 간극 판정부 (33) 가 실시하는 간극 판정의 기준이 되는 소정 각도는, 전술한 바와 같이, 0.5 도에 한정되지 않는다.
또한, 거리계 (35) 에 의해 거리계 (35) 로부터 상측의 강판 SU 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (표면) SUa (도 7 참조) 에 있어서의 복수점 및 이격 영역 B 의 주면 (표면) SUb (도 7 참조) 에 있어서의 복수점까지의 거리를 측정한다. 이 경우에는, 도 14 및 도 15 에 나타내는 바와 같이, 용접 건 본체 (11) 의 상부 (11b) 에 장착된 액추에이터 (14) 의 전면에 거리계 (35) 를 장착할 수 있다.
또한, 거리계 (35) 에 의해 거리계 (35) 로부터 상측의 강판 SU 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (표면) SUa 에 있어서의 복수점 및 이격 영역 B 의 주면 (표면) SUb 에 있어서의 복수점까지의 거리를 측정한다. 이 경우에 있어서는, 도 16 및 도 17 에 나타내는 바와 같이, 용접 건 본체 (11) 의 상하 방향 연신부 (11a) 에 형성된 지지부 (35a) 에 거리계 (35) 를 장착하도록 해도 된다. 이 경우, 거리계 (35) 가, 가동하는 액추에이터 (14) 가 아니라 움직이지 않는 용접 건 본체 (11) 측에 장착된다. 이 때문에, 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (13) 에 의한 가압 직후의 진동의 영향을 받지 않고 거리 측정 대상점까지의 거리를 측정할 수 있다.
또한, 거리계 (35) 에 의해 거리계 (35) 로부터 하측의 강판 SL 의 전극 근방 영역 A 의 주면 (이면) SLa 에 있어서의 복수점 및 이격 영역 B 의 주면 (이면) SLb 에 있어서의 복수점까지의 거리를 측정한다. 이 경우에 있어서, 도 18 및 도 19 에 나타내는 바와 같이, 용접 건 본체 (11) 의 기립부 (11d) 의 후면 (도 18 에 있어서의 우측면) 에 형성된 지지부 (35b) 에 거리계 (35) 를 장착하도록 해도 된다.
1 : 저항 스폿 용접 장치
10 : 용접 건
11 : 용접 건 본체
11a : 상하 방향 연신부
11b : 상부
11c : 하부
11d : 기립부
12 : 제 1 전극
13 : 제 2 전극
14 : 액추에이터
20 : 제어부
21 : 로봇
22 : 전원
30 : 간극 판정 장치
31 : 판정 장치
32 : 회귀 직선 산출부
33 : 간극 판정부
34 : 판정 결과 출력부
35 : 거리계
35a, 35b : 지지부
A : 전극 근방 영역
B : 이격 영역
L1 : 제 1 회귀 직선
L2 : 제 2 회귀 직선
SU : 상측의 강판 (강판)
SUa : 상측의 강판의 전극 근방 영역의 주면
SUb : 상측의 강판의 이격 영역의 주면
SL : 하측의 강판 (강판)
SLa : 하측의 강판의 전극 근방 영역의 주면
SLb : 하측의 강판의 이격 영역의 주면
δ : 간격
10 : 용접 건
11 : 용접 건 본체
11a : 상하 방향 연신부
11b : 상부
11c : 하부
11d : 기립부
12 : 제 1 전극
13 : 제 2 전극
14 : 액추에이터
20 : 제어부
21 : 로봇
22 : 전원
30 : 간극 판정 장치
31 : 판정 장치
32 : 회귀 직선 산출부
33 : 간극 판정부
34 : 판정 결과 출력부
35 : 거리계
35a, 35b : 지지부
A : 전극 근방 영역
B : 이격 영역
L1 : 제 1 회귀 직선
L2 : 제 2 회귀 직선
SU : 상측의 강판 (강판)
SUa : 상측의 강판의 전극 근방 영역의 주면
SUb : 상측의 강판의 이격 영역의 주면
SL : 하측의 강판 (강판)
SLa : 하측의 강판의 전극 근방 영역의 주면
SLb : 하측의 강판의 이격 영역의 주면
δ : 간격
Claims (10)
- 중첩된 복수 장의 강판을, 서로 대향하여 배치된 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 두고 가압하면서, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 용접 전류를 통전하여 접합하는 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법으로서,
상기 중첩된 복수 장의 강판을 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극으로 가압한 후 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 용접 전류를 통전하기 전의 상태에서, 거리계에 의해, 당해 거리계로부터 상기 중첩된 복수 장의 강판 중 가장 상측 또는 하측에 있는 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리 및 상기 거리계로부터 상기 가장 상측 또는 하측에 있는 상기 강판의 전극 근방 영역으로부터 떨어진 이격 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리를 측정하는 거리 측정 스텝과,
그 거리 측정 스텝에서 측정된 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리 및 상기 강판의 이격 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리에 기초하여 상기 중첩된 복수 장의 강판 사이에 간극이 존재하는지의 여부를 판정하는 판정 스텝을 포함하고,
그 판정 스텝은, 상기 거리 측정 스텝에서 측정된 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리에 기초하여 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면의 기울기를 회귀한 제 1 회귀 직선을 산출함과 함께, 상기 거리 측정 스텝에서 측정된 상기 강판의 이격 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리에 기초하여 상기 강판의 이격 영역의 주면의 기울기를 회귀한 제 2 회귀 직선을 산출하는 회귀 직선 산출 스텝과, 그 회귀 직선 산출 스텝에서 산출된 상기 제 1 회귀 직선과 상기 제 2 회귀 직선이 이루는 각도에 기초하여 상기 중첩된 복수 장의 강판 사이에 간극이 존재하는지의 여부를 판정하는 간극 판정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 거리 측정 스텝에서 측정 대상이 되는 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 복수점은, 적어도 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 제 1 소정점과 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면과 상기 강판의 이격 영역의 주면의 경계를 이루는 경계점에 의해 형성되고, 상기 강판의 이격 영역의 주면에 있어서의 복수점은, 적어도 상기 강판의 이격 영역의 주면에 있어서의 제 2 소정점과 상기 경계점에 의해 형성되며,
상기 거리 측정 스텝에서는, 거리계에 의해, 당해 거리계로부터 적어도 상기 제 1 소정점까지의 거리, 상기 경계점까지의 거리, 및 상기 제 2 소정점까지의 거리를 측정하고,
상기 판정 스텝에 있어서의 상기 회귀 직선 산출 스텝에서는, 상기 거리 측정 스텝에서 측정된 적어도 상기 제 1 소정점까지의 거리와 상기 경계점까지의 거리에 기초하여 상기 제 1 회귀 직선을 산출함과 함께, 상기 거리 측정 스텝에서 측정된 적어도 상기 제 2 소정점까지의 거리와 상기 경계점까지의 거리에 기초하여 상기 제 2 회귀 직선을 산출하는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 강판의 전극 근방 영역은, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극의 중심 위치로부터 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극의 선단의 반경만큼 떨어진 상기 강판의 주면을 시인할 수 있는 위치로부터 5 mm 까지의 범위에서 형성되고, 상기 강판의 이격 영역은, 상기 강판의 전극 근방 영역을 형성하는 상기 강판의 주면을 시인할 수 있는 위치로부터 5 mm 까지의 범위를 초과하고 그곳으로부터 30 mm 까지의 범위에서 형성되는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 판정 스텝에 있어서의 상기 간극 판정 스텝에서는, 상기 제 1 회귀 직선과 상기 제 2 회귀 직선이 이루는 예각측의 각도가 소정 각도 이상인 경우에 상기 중첩된 복수 장의 강판 사이에 간극이 존재한다고 판정하는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 소정 각도는 0.5 도인 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 방법. - 중첩된 복수 장의 강판을, 서로 대향하여 배치된 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 두고 가압하면서, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 용접 전류를 통전하여 접합하는 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 장치로서,
상기 중첩된 복수 장의 강판을 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극으로 가압한 후 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 용접 전류를 통전하기 전의 상태에서, 상기 중첩된 복수 장의 강판 중 가장 상측 또는 하측에 있는 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리 및 상기 가장 상측 또는 하측에 있는 상기 강판의 전극 근방 영역으로부터 떨어진 이격 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리를 측정하는 거리계와,
그 거리계로 측정된 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리 및 상기 강판의 이격 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리에 기초하여 상기 중첩된 복수 장의 강판 사이에 간극이 존재하는지의 여부를 판정하는 판정 장치를 구비하고,
그 판정 장치는, 상기 거리계로 측정된 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리에 기초하여 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면의 기울기를 회귀한 제 1 회귀 직선을 산출함과 함께, 상기 거리계로 측정된 상기 강판의 이격 영역의 주면에 있어서의 복수점까지의 거리에 기초하여 상기 강판의 이격 영역의 주면의 기울기를 회귀한 제 2 회귀 직선을 산출하는 회귀 직선 산출부와, 그 회귀 직선 산출부에서 산출된 상기 제 1 회귀 직선과 상기 제 2 회귀 직선이 이루는 각도에 기초하여 상기 중첩된 복수 장의 강판 사이에 간극이 존재하는지의 여부를 판정하는 간극 판정부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 거리계에서 측정 대상이 되는 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 복수점은, 적어도 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면에 있어서의 제 1 소정점과 상기 강판의 전극 근방 영역의 주면과 상기 강판의 이격 영역의 주면의 경계를 이루는 경계점에 의해 형성되고, 상기 강판의 이격 영역의 주면에 있어서의 복수점은, 적어도 상기 강판의 이격 영역의 주면에 있어서의 제 2 소정점과 상기 경계점에 의해 형성되며,
상기 거리계는, 당해 거리계로부터 적어도 상기 제 1 소정점까지의 거리, 상기 경계점까지의 거리, 및 상기 제 2 소정점까지의 거리를 측정하고,
상기 판정 장치에 있어서의 상기 회귀 직선 산출부는, 상기 거리계로 측정된 적어도 상기 제 1 소정점까지의 거리와 상기 경계점까지의 거리에 기초하여 상기 제 1 회귀 직선을 산출함과 함께, 상기 거리계로 측정된 적어도 상기 제 2 소정점까지의 거리와 상기 경계점까지의 거리에 기초하여 상기 제 2 회귀 직선을 산출하는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 강판의 전극 근방 영역은, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극의 중심 위치로부터 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극의 선단의 반경만큼 떨어진 상기 강판의 주면을 시인할 수 있는 위치로부터 5 mm 까지의 범위에서 형성되고, 상기 강판의 이격 영역은, 상기 강판의 전극 근방 영역을 형성하는 상기 강판의 주면을 시인할 수 있는 위치로부터 5 mm 까지의 범위를 초과하고 그곳으로부터 30 mm 까지의 범위에서 형성되는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 장치. - 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 판정 장치에 있어서의 상기 간극 판정부는, 상기 제 1 회귀 직선과 상기 제 2 회귀 직선이 이루는 예각측의 각도가 소정 각도 이상인 경우에 상기 중첩된 복수 장의 강판 사이에 간극이 존재한다고 판정하는 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 소정 각도는 0.5 도인 것을 특징으로 하는 저항 스폿 용접에 있어서의 강판 사이의 간극 판정 장치.
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