电阻焊接方法、电阻焊接件及电阻焊接机控制装置；电阻焊接评估方法及电阻焊接评估程序
阅读：946发布：2020-05-12
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1.一种电阻焊接方法，其用于通过使接合部熔化且凝固来形成熔核，该电阻焊接方法包括：
使电极压住工件；
通过将电力经过所述电极输入到所述工件中来使所述工件经受焦耳加热；
检测熔化起始时点，所述熔化起始时点为所述工件的接合部的至少一部分开始熔化的时点；
计算第一电力量，所述第一电力量为自所述熔化起始时点起经由所述电极输入所述工件的电力的积分值；
判定所述第一电力量或者指示与所述第一电力量相对应的所述接合部的焊接状况的焊接指标值是否已至少达到第一设定值；以及
自所述熔化起始时点起继续进行所述焦耳加热直到所述第一电力量或所述焊接指标值至少达到所述第一设定值。
2.根据权利要求1所述的电阻焊接方法，其中所述检测熔化起始时点进一步包括：
通过对输入所述工件的总电力依照自通电起始时点起经过的时间进行积分来计算第二电力量，所述通电起始时点是为了对所述接合部进行焦耳加热而开始对所述电极通电的时点；以及
判定所述熔化起始时点为所述第二电力量至少达到熔化起始电力量或者基于所述熔化起始电力量而设定的第二设定值的时点，所述熔化起始电力量为直到所述接合部的至少一部分实际上开始熔化为止所输入的电力量并且依照自所述通电起始时点起经过的时间而被预先确定。
3.根据权利要求1所述的电阻焊接方法，其中，所述工件的所述焦耳加热包括基于所述第一电力量或所述焊接指标值是否已至少达到所述第一设定值来修正所述工件的加热参数。
4.一种经使用根据权利要求1至3中的任一项所述的电阻焊接方法焊接的工件。
5.一种用于电阻焊接机的控制装置，所述电阻焊接机包括电极和电源装置，所述电极接触工件的外表面，所述电源装置供给电流至所述电极以用于对所述工件的接合部进行焦耳加热，所述控制装置包括：
熔化起始时点检测单元，其检测熔化起始时点，所述熔化起始时点为当经受焦耳加热时所述接合部的至少一部分开始熔化的时点；
第一电力量计算单元，其通过对自所述熔化起始时点起经由所述电极输入所述工件的总电力进行积分来计算第一电力量；
第一判定单元，其判定所述第一电力量或者指示与所述第一电力量相对应的所述接合部的焊接参数的焊接指标值是否已至少达到第一设定值；以及
加热单元，其自所述熔化起始时点起进行所述焦耳加热直到所述第一电力量或所述焊接指标值至少达到所述第一设定值。
6.一种电阻焊接机，包括：
电极，其压住工件；
电源装置，其供应电流至所述电极以用于对所述工件的接合部进行焦耳加热；以及根据权利要求5所述的控制装置。
7.一种用于电阻焊接机的控制方法，所述电阻焊接机包括电极和电源装置，所述电极接触工件的外表面，所述电源装置供应电流至所述电极以用于对所述工件的接合部进行焦耳加热，所述方法包括：
检测熔化起始时点，所述熔化起始时点为所述接合部的至少一部分在借助自所述电极输入所述工件的电力而经受焦耳加热时开始熔化的时点；
通过对自所述熔化起始时点起经由所述电极输入所述工件的总电力进行积分来计算第一电力量；
判定所述第一电力量或指示与所述第一电力量相对应的所述接合部的焊接状况的焊接指标值是否已至少达到第一设定值；以及
自所述熔化起始时点起继续进行所述焦耳加热直到所述第一电力量或所述焊接指标值至少达到所述第一设定值。
8.一种用于电阻焊接机的控制程序，所述控制程序控制计算机执行根据权利要求7所述的用于电阻焊接机的控制方法。
9.一种电阻焊接评估方法，包括：
使电极压住工件；
通过将电力经过所述电极输入到所述工件中来使所述工件经受焦耳加热；
检测熔化起始时点，所述熔化起始时点为工件的接合部的至少一部分开始熔化的时点；
通过对自所述熔化起始时点起经由所述电极输入所述工件的总电力进行积分来计算第一电力量；以及
基于所述第一电力量来估算所述接合部的焊接参数。
10.根据权利要求9所述的电阻焊接评估方法，其中所估算的所述焊接参数为熔核的尺寸，所述熔核是当所述接合部熔化且凝固时形成的，所述熔核（N）的所述尺寸是基于所述第一电力量估算出的。
11.根据权利要求9或10所述的电阻焊接评估方法，其中所述检测熔化起始时点进一步包括：
通过对输入所述工件的总电力依照自通电起始时点起经过的时间进行积分来计算第二电力量，所述通电起始时点是为了对所述接合部进行焦耳加热而开始对所述电极通电的时点；以及
判定所述熔化起始时点为所述第二电力量至少达到熔化起始电力量或基于所述熔化起始电力量设定的第二设定值的时点，所述熔化起始电力量为直到所述接合部的至少一部分实际上开始熔化为止所输入的电力量并且依照自所述通电起始时点起经过的时间被预先确定。
12.一种电阻焊接评估方法，包括：
通过对自压住工件的电极输入所述工件的总电力依照自通电起始时点起经过的时间进行积分来计算第二电力量，所述通电起始时点是为了利用自所述电极输入的电力对所述工件的接合部进行焦耳加热而开始对所述电极通电的时点；以及
判定熔化起始时点为所述第二电力量至少达到熔化起始电力量或基于所述熔化起始电力量设定的第二设定值的时点，所述熔化起始电力量为直到所述接合部的至少一部分实际上开始熔化为止所输入的电力量并且依照自所述通电起始时点起经过的时间被预先确定，
其中检测待进行电阻焊接的所述工件的至少一部分开始熔化的所述熔化起始时点。
13.一种控制计算机执行根据权利要求9至12中的任一项所述的电阻焊接评估方法的电阻焊接评估程序。
电阻焊接方法、电阻焊接件及电阻焊接机控制装置；电阻
焊接评估方法及电阻焊接评估程序
技术领域
背景技术
[0002] 由于焊接的低成本以及能够借以确保强度的简易性，当接合多种材料时通常采用焊接。点焊为电阻焊接的一种类型，其通常用于例如在汽车车身等中的多个位置（点）处高效地焊接重叠的钢板（多个工件）。通常，点焊通过使大电流在短时间内自夹在每个工件外侧的电极通过工件以使每个工件的各内侧上的接合部熔化且凝固来接合工件。
[0003] 顺便提及，点焊与诸如弧焊的其它类型的焊接的不同之处在于，接合部位于工件的内侧，使得难以直接观察焊接位置。此外，在批量生产过程中，操作员使用夹具等详细地逐点检查点焊状况是不现实的。因此，已经提出了各种方法以通过使在点焊处理期间形成的熔核（工件的熔化且凝固的部分）的尺寸相等来稳定焊接品质。例如，公开号为62-64483的日本专利申请（JP-A-62-64483）描述了此问题。
[0004] JP-A-62-64483描述了施加焊接电流直到所施加的能量达到目标总能量值为止的电阻焊接工艺。然而，在实际的焊接场所，焊接是在各种难以预期的状况（干扰）下进行的。例如，如果将两个钢板用作加以电阻焊接的工件，则间隙可能将钢板分离，钢板可能倾斜，并且压住钢板的电极的尖端部分可能变得磨损。当存在这些干扰时，钢板的对准状况（尤其是接合表面积）发生变化。结果，接合部中产生的焦耳热量和放热量由于干扰而变化，使得在焊接过程中有效使用的热量发生变化。根据在JP-A-62-64483中描述的焊接工艺，仅将注意力集中在自通电开始输入工件的总能量（总电量）上而不将干扰考虑在内的话是很难稳定焊接品质的。
发明内容
[0005] 本发明提供了一种电阻焊接方法以及通过所述电阻焊接方法获得的电阻焊接件，通过所述电阻焊接方法，即使当在实际上焊接工件的同时接合部（工件之间的接合处）的状况、工件和电极之间的接触状况等方面发生了干扰，也能够稳定电阻焊接品质。本发明还提供了一种适于实现此电阻焊接方法的电阻焊接机，以及用于电阻焊接机的控制方法、控制装置和控制程序。本发明进一步提供了电阻焊接评估方法和电阻焊接评估程序。
[0006] 由于以解决上述问题为目的所做的研究和反复试验，发明人已经得到新发现，即，即使当焊接场所存在各种干扰时，一旦经受焦耳加热的工件开始熔化，这些干扰就基本没有影响，因此，通过依照输入能量（输入电力量）来推进电阻焊接并且调节输入能量（输入电力量），能够形成所期望的熔核。通过对此发现进行研究，发明人实现了与电阻焊接相关的各项发明，下面将对这些发明进行说明。
[0007] 本发明的方案提供了一种电阻焊接方法，包括：使电极压住工件；通过将电力经过所述电极输入所述工件中来使所述工件经受焦耳加热；检测熔化起始时点，所述熔化起始时点为所述工件的接合部的至少一部分开始熔化的时点（即，检测处理）；通过对自所述熔化起始时点起经由所述电极输入所述工件的总电力进行积分来计算第一电力量（即，计算处理）；判定所述第一电力量或指示与所述第一电力量相对应的接合部的焊接状况的焊接指标值是否已至少达到第一设定值（即，第一判定处理）；以及自所述熔化起始时点起继续进行所述焦耳加热直到所述第一电力量或所述焊接指标值至少达到所述第一设定值（即，加热处理），其中能够稳定形成通过接合部的熔化和凝固得到的熔核。
[0008] 根据上述电阻焊接方法，在工件的电阻焊接已经开始之后，或者换句话说，在为了对工件进行焦耳加热而使电极通电之后，首先，检测到工件的接合部的至少一部分在进行焦耳加热的同时开始熔化的时点（熔化起始时点）。然后，利用熔化起始时点作为起始点来计算输入工件的能量（输入电力量）。通过将注意力集中于第一电力量，即自熔化起始时点起输入的电力量，即使在存在各种干扰的状况下，也能够适当地控制工件的接合部中形成的熔核的尺寸。更具体地，通过进行焦耳加热直到通过对自熔化起始时点起的输入电力量进行积分获得的第一电力量或通过将第一电力量转换为熔核尺寸（熔核直径）获得的焊接指标值等至少达到预定设定值（第一设定值），即使在存在各种干扰的焊接场所也能够稳定焊接品质。
[0009] 注意的是，在本说明书中，术语“至少达到设定值”包括对象值包含在特定范围内的情况。因此，设定值可以为上限值（最终目标值）或最小达到值（下限值）。在本发明的情况下，当计算出的第一电力值或对应的焊接指标值达到第一设定值时，加热处理可以停止，或者只要第一电力值或焊接指标值保持在超过第一设定值的一定范围之内就继续加热处理。此外，“焊接指标值”可以为精确地指示电阻焊接的状况的任意值，其代表性示例为熔核直径。此外，对于根据本说明书计算“电力量”的方法没有限制。在本说明书中描述的各电力量的具体数值本身不重要，只要它们用作与工件的熔化起始时点、所形成熔核的直径等相关的精确指标即可。
[0010] 在根据本发明的电阻焊接方法中，为了基于自熔化起始时点计算出的第一电力量实现工件的焊接品质的稳定性，对熔化起始时点的检测或规定（估算）是重要的。基本上，熔化起始时点为工件的接合部从固相变为液相的点，因此，可以通过集中于工件的物理特性值的变化，诸如熔化部分的温度、体积等的变化，来检测熔化起始时点。发明人已经发现了即使当在熔化对象和电极附近存在各种干扰时，无论是何种干扰，也都能精确且容易地检测熔化起始时点的新方法。更具体地，发明人已经发现，可通过执行如下两个处理来检测熔化起始时点（换言之，前述检测处理的构成）：第二电力量计算处理，其通过对输入工件的总电力依照自通电起始时点起经过的时间进行积分来计算第二电力量，所述通电起始时点是为了对接合部进行焦耳加热而开始对所述电极通电的时点；以及第二判定处理，其判定所述熔化起始时点为所述第二电力量至少达到熔化起始电力量或者基于所述熔化起始电力量而设定的第二设定值的时点，所述熔化起始电力量为直到所述接合部的至少一部分实际上开始熔化为止所输入的电力量并且依照自所述通电起始时点起经过的时间而被预先确定。这样做的原因如下。
[0011] 当“干扰”发生使得待焊接工件的配置状况、工件和电极之间的接触状况等偏离它们的最初设想状况（标准状况）时，实际的熔化起始时点发生变化。此事实是通过对从电极开始通电起进行积分算出的输入电力量和所形成熔核的直径进行调查研究所获得的测试结果（见图2）而得到确证的。因此，乍一看，好像是难以在存在未指定干扰的状况下以高精确度检测熔化起始时点。然而，在各种干扰下调查研究工件的熔化起始时点之后，发现在直至熔化起始时点的通电时间段和直至熔化起始时点的输入电力量（熔化起始电力量）之间存在相关关系。换句话说，发现工件开始熔化所需的累积电力量（熔化起始电力量）是由通电开始后经过的时间（初期通电时间段）的函数表达的。更具体地，当通电后的短时间段之后工件开始熔化时，输入电力量较小，并且当通电后的长时间段之后工件开始熔化时，输入电力量增加。这样，得知熔化起始电力量与初期通电时间段具有单调增加关系。因此，通过检测依照自通电开始起经过的时间（初期通电时间段）计算出的电力量（第二电力量）至少达到同样依照自通电开始起经过的时间（初期通电时间段）确定的熔化起始电力量的点，能够确定工件在此点开始熔化，因此能够将此点判定为熔化起始时点，而无需指定干扰的类型。
[0012] 顺便提及，初期通电时间段和熔化起始电力量具有上述关系的原因可以简单地描述如下。当干扰存在时，接合部的接触电阻和电流密度发生变化，使得每单位时间内在熔化部分中产生的热量（发热率）相应地发生变化。因此，当接触电阻和电流密度较大使得接合部的发热率也较大时，例如，接合部的温度升高且迅速熔化。相反地，当接触电阻和电流密度较小使得发热率也较小时，需要长时间使接合部的温度升高且熔化。
[0013] 在本发明中，不必选定用于在电阻焊接期间使接触工件的电极通电的电流值和电压值。在第一电力量达到依照期望熔核直径等设定的第一设定值之前，对于每个焊点，可以适当地调整施加于工件的电流值和电压值。因此，根据本发明的加热处理可以包括加热调整处理，所述加热调整处理用于基于在所述第一判定处理中获得的判定结果来调整工件的加热状况。这可类似地应用于工件的熔化起始时点的检测。当检测熔化起始时点时，直到工件开始熔化的通电时间段、依照通电时间段计算出的第二电力量以及依照通电时间段确定的熔化起始电力量之间的关系是重要的。因此，可以在第二电力量的计算期间以及对于每个焊点适当地调整施加于工件的电流值和电压值。
[0014] 注意的是，此处所述的内容可以适当地应用于下面将要说明的电阻焊接机、电阻焊接机的控制装置、电阻焊接机的控制方法、电阻焊接机的控制程序、电阻焊接评估方法、电阻焊接评估程序等。在这种情况下，在上述本发明的构成中所包含的“处理”应当根据需要理解为“步骤”或“单元”。
[0016] 本发明还可被理解为用于实现上述电阻焊接方法的电阻焊接机及其控制装置。更具体地，本发明可以为用于电阻焊接机的控制装置，所述电阻焊接机具有电极和电源装置，所述电极接触工件的外表面，所述电源装置供给电流至所述电极以用于对所述工件的接合部进行焦耳加热，所述控制装置包括：熔化起始时点检测单元，其检测熔化起始时点，所述熔化起始时点为当借助自所述电极输入工件的电力而经受焦耳加热时所述接合部的至少一部分开始熔化的时点；第一电力量计算单元，其通过对自所述熔化起始时点起经由所述电极输入所述工件的总电力进行积分来计算第一电力量；第一判定单元，其判定所述第一电力量或者指示与所述第一电力量相对应的接合部的焊接状况的焊接指标值是否已至少达到第一设定值；以及加热单元，其自所述熔化起始时点起进行所述焦耳加热直到所述第一电力量或所述焊接指标值至少达到所述第一设定值。
[0017] 此外，本发明可为电阻焊接机，所述电阻焊接机包括：电极，其压住工件；电源装置，其供给加热电流至所述电极以用于对所述工件的接合部进行焦耳加热；以及用于控制自所述电源装置输入所述工件的电力量的上述控制装置。
[0018] 此外，本发明可被理解为用于上述电阻焊接机的控制方法或控制程序。更具体地，本发明可以为用于电阻焊接机的控制方法，所述电阻焊接机具有电极和电源装置，所述电极接触工件的外表面，所述电源装置供给加热电流至所述电极以用于对所述工件的接合部进行焦耳加热，所述控制方法包括以下步骤：熔化起始时点检测步骤，其中检测熔化起始时点，所述熔化起始时点为所述接合部的至少一部分在借助自所述电极输入工件的电力而经受焦耳加热时开始熔化的时点；第一电力量计算步骤，其中通过对自所述熔化起始时点起经由所述电极输入所述工件的总电力进行积分来计算第一电力量；第一判定步骤，其中判定所述第一电力量或指示与所述第一电力量相对应的接合部的焊接状况的焊接指标值是否已至少达到第一设定值；以及加热步骤，其中自所述熔化起始时点起进行所述焦耳加热直到所述第一电力量或所述焊接指标值至少达到所述第一设定值。
[0019] 本发明还可以为用于电阻焊接机的控制程序，所述控制程序使计算机执行用于电阻焊接机的此控制方法。
[0020] 另外，本发明可被理解为电阻焊接评估方法和电阻焊接评估程序。更具体地，本发明可以为包括以下步骤的电阻焊接评估方法：熔化起始时点检测步骤，其中检测熔化起始时点，所述熔化起始时点为当通过自压住工件的电极输入的电力进行焦耳加热时工件的接合部的至少一部分开始熔化的时点；第一电力量计算步骤，其中通过对自熔化起始时点起经由电极输入工件的总电力进行积分来计算第一电力量；以及估计步骤，其中基于所述第一电力量来估计接合部的焊接状况。
[0021] 除了上述电阻焊接评估方法之外，本发明可以为包括以下步骤的电阻焊接评估方法：第二电力量计算步骤，其中通过对自压住工件的电极输入工件的总电力依照自通电起始时点起经过的时间进行积分来计算第二电力量，所述通电起始时点是为了利用自所述电极输入的电力对工件的接合部进行焦耳加热而开始对所述电极通电的时点；以及第二判定步骤，其中判定熔化起始时点为第二电力量至少达到熔化起始电力量或基于所述熔化起始电力量设定的第二设定值的时点，所述熔化起始电力量为直到所述接合部的至少一部分实际上开始熔化为止所输入的电力量并且依照自所述通电起始时点起经过的时间被预先确定，其中能够检测到进行电阻焊接的工件的至少一部分开始熔化的所述熔化起始时点。后述的电阻焊接评估方法可并入前述电阻焊接评估方法的“熔化起始时点检测步骤”中。
[0022] 而且，本发明可以为用于使计算机执行这些电阻焊接评估方法的电阻焊接评估程序。
[0023] 注意的是，上述评估步骤可以为根据计算出的第一电力量或指示接合部的焊接状况的焊接指标值是否在预定范围内来评估焊接状况的评估步骤，其中所述焊接指标值是通过所述第一电力量确定的。此外，评估步骤更优选地为基于第一电力量来评估当熔化部分熔化且凝固时形成的熔核的尺寸的熔核评估步骤。附图说明
[0024] 下面将参照附图在本发明的示例性实施例的详细说明中对本发明的特征、优点以及技术和工业重要性进行说明，其中相似的标记表示相似的部件，并且其中：
[0025] 图1示出了电阻焊接过程中可能发生的各种干扰；
[0026] 图2为示出自存在于各种干扰下的工件的通电开始起的输入电力量和所形成熔核的直径之间的相关性的曲线图；
[0027] 图3为示出通电时间段和施加到存在于各种干扰下的工件的输入电力量之间的相关性的曲线图；
[0028] 图4为示出自工件的熔化起始时点起施加到工件的输入电力量和所形成熔核的直径之间的相关性的曲线图；
[0029] 图5为示出根据本发明的实施例的点焊机的示意图；
[0030] 图6为示出工件上的接合部附近的示意图；以及
[0031] 图7为根据本发明的实施例的点焊机所采用的焊接方法的流程图。
具体实施方式
[0032] 现在将在本发明的实施例的背景下详细地说明本发明。下面的说明主要集中于根据本发明的电阻焊接方法，但是说明的内容不仅可适当地应用于电阻焊接方法，而且可应用于电阻焊接件、电阻焊接机、用于电阻焊接机的控制装置、用于电阻焊接机的控制方法、用于电阻焊接机的控制程序、电阻焊接评估方法以及电阻焊接评估程序。本发明进一步包含了通过根据需要自下文中所引用的构成所选出的一个或多个构成添加到上述构成中所获得的构造。可以伴随地或任意地选出待添加的构造，而不考虑类型。注意的是，关于哪个实施例为最佳的决定将根据主题、要求的性能等而不同。
[0033] 首先，将对作为理解本发明的重要的必要内容的电阻焊接和干扰进行说明。在电阻焊接中，通过对压住工件的电极通电来形成接合处。由于存在于接合部中的各种类型的电阻而产生电阻热（焦耳热）。然后，工件的接合部的温度依照热量差而升高，所述热量差是通过从电阻发热量减去所产生的放热量而获得的。所产生电阻热量的一部分被辐射到工件本身、电极等。然后，接合部熔化，并且接合部被冷却直到接合部凝固。例如，可使一组金属板经受电阻焊接。首先，通过电极等来挤压用作工件的该组板而使其紧密接触。然后使电极通电，并且在相邻板的接触表面之间（接合处）产生焦耳热。因此，靠近接触表面的区域优先熔化。当通电完成时，工件被冷却以使熔化的部分凝固，从而形成熔核。接着，电阻焊接结束。
[0034] 在电阻焊接期间靠近待接合工件的接触表面的区域优先熔化的原因在于，此区域中的接触电阻比其它部分中的电阻高。然而，接触电阻在很大程度上受到工件之间的接触状况的影响，此外，在实际的焊接场所，经常发生与理想接触状况（标准状况）的偏差（干扰）。因此，即使诸如施加的电流值、通电时间段等状况保持不变，得到的接合部的焊接的形式也会发生变化。当然，如果在焊接处理期间实时地输入熔化接合部所需的热量，则即使当存在干扰时也能够通过精确地计算放热量等来进行稳定焊接。然而，实际上这种类型的通电加热难以实现。因此，在常规的电阻焊接中，接合部的不规则以及输入过量的电力量使得难以高效地形成稳定的焊接部。
[0035] 然而，在工件的接合部开始熔化之前，干扰的影响继续变小或者基本不存在，并且在工件的接合部开始熔化之后，干扰的影响是可忽略的。因此，通过集中于工件开始熔化的点，可以依照期望焊接参数（例如，熔核尺寸）而使输入工件的电力量最优，结果，可以形成稳定的焊接。然而，这些必要条件，即工件的熔化起始时点以及截至熔化起始时点输入的电力量，根据干扰的类型而变化，因此难以仅基于自通电开始起输入工件的电力量来精确地判定或指定工件的熔化起始时点。
[0036] 例如，如果图1中的模式III中所示的干扰存在，则接合部的接触面积比模式IV中所示的干扰的接触面积小，因此接触电阻较大。即使通过电极的总电流值在两种情况下相同，接合部中的电阻在前者情况下较大，使得流过接合部的电流的密度增大，结果通过接合部快速地产生热（换句话说，发热率较大），导致接合部的温度迅速升高。此外，由于温度升高，与温度相关的电阻率也迅速升高。结果，在前者情况下比在后者情况下更早地开始熔化，使得减少了浪费的放热以及截至熔化开始为止输入的电力量。
[0037] 在根据本发明的电力量计算处理中，电力量是基于通过压住工件的电极的电流的量值等来计算的。电力量被判定为电流、电压和时间的积分值，但是电力量可通过变换公式来确定。通过电极的电流可以为直流电或交流电，当施加交流电时，电力量可基于有效值来计算。
[0038] 通过将在电力量计算处理中计算出的电力量或与所述电力量相对应的指标值与设定值进行比较来执行根据本发明的判定处理。根据比较对象是电力量还是指标值来适当地选择设定值。代表性的指标值为通过使工件的接合部熔化且凝固而形成的熔核的尺寸（熔核直径）。由于在工件开始熔化之前熔核未形成，所以将依照通电时间段按需要计算出的输入电力量优选地与依照通电时间段确定的熔化起始电力量或基于熔化起始电力量的设定值直接比较。
[0039] 对于工件的形状、材料等不作限制。代表性的工件可以是重叠的钢板。例如，通常用具有近似0.5mm至3mm厚度且碳的重量含量（C）为0.05%至0.2%的软质钢板来经受电阻焊接。可选地，适当的工件还可由诸如高强度（高拉力）钢、电镀钢、不锈钢、铝（Al）、Al合金、铜（Cu）、Cu合金、镍（Ni）以及Ni合金的材料制成。此外，工件可由不同材料的组合构造而成。获得具有期望形式的接合部所需的电力量等根据工件的材料而变化。因此，与在电阻焊接期间计算出的电力量相比较的设定值、熔化起始电力量等根据工件的材料和形式、工件布置的方式、电极施加的压力等而不同。
[0040] 对电极的形状、材料等不作限制。电极通常由铜条或铜柱制成。如果电极为圆柱形，则冷却剂优选地供应到电极的内部以冷却电极，从而抑制磨损。电极的与工件接触的外表面的端表面通常为圆形或渐缩锥形。如果电阻焊接有利地进行，则焊接部的熔核通常形成与电极端表面相同的形状，以使熔核为大致圆形。在这种情况下，熔核的尺寸由其直径（熔核直径）来表示。在本说明书中，为了方便，熔核的尺寸指的是熔核直径。
[0041] 电源装置可以为交流电源或直流电源。在为交流电源的情况下，可以为单相电源、三相电源等。此外，电源装置可以为恒流电源或恒压电源。如果使用恒流电源，则在工件被加热至稳定较高的温度时所产生的焦耳热的量增加。结果，更加可靠地形成通过工件的熔化和凝固获得的熔核，因此优选使用恒流电源。注意的是，从电极供应至工件的有利的电流值等根据工件的材料、期望的熔核直径、通电时间段等而不同。
[0042] 现在将对本发明的具体实施例进行说明。执行在各种干扰下由两个重叠的钢板构成的工件（所述工件）的切割模型上的电阻焊接（点焊），并且使用高速照相机对焊接处理进行摄影。这样，观察到由点焊形成的熔核的形成过程。更具体地，（1）通过设定如图1所示的五个代表性模式I至V来执行点焊。在模式I中，在图1中，两个重叠的钢板被电极压到一起，以使电极的中央轴线与工件的接合部成法向。在模式II中，相对于模式I的标准状况，工件自水平方向倾斜3°。在模式III中，在接合部的周边形成间隙。更具体地，具有1mm厚度的间隔件介于位于重叠钢板的焊接中央的任一侧15mm 的位置。在模式IV中，电极的尖端表面（接触工件的表面）上的圆形形状从 增大至 此处，de为电极的尖端上形成的圆的直径。应当注意的是，电极的尖端表面通过具有40mm曲率半径的曲面与电极的周侧面连接。在模式V中，从电极供应的电流流到除了当前焊接点以外的已经被焊接的点，其中焊接在先前的处理中已经完成。
[0043] 在上述相应模式中设定工件和电极之后，对工件进行点焊。此时，计算输入工件的电力的积分值以作为输入电力量Q。此外，测量依照输入电力量Q而形成在工件中的最终熔核的直径D。然后，在曲线图中绘制输入电力量Q和熔核直径D，如图2所示。经受点焊的工件由具有2mm厚度的两个重叠冷轧的软质钢板（JIS：SPC270）构成。所采用的电极为圆柱形，并且在冷却电极内部的同时来进行点焊。如上所述定形电极的尖端部。此外，在使电极压住工件的各个外侧的同时进行点焊。由电极施加到工件上的压力被设定为3430N。60周期、单相交流电用作电源。有效电流值被设定为11kA。以周期时间Ct（1/60sec）的单位来控制加热电流的施加时间段。
[0044] 此处计算出的输入电力量Q为施加到电极的电流×电极之间（工件的两端之间）的电压×时间的积分值。因此，输入电力量Q也是时间的函数。图3示出了对于上述各种模式而言通电开始之后经过的时间（通电时间段）与输入电力量Q之间的关系。在图3中注意的是，通电时间段是由通电周期（一个周期时间Ct：1/60sec）的个数来表示的。此外，在前述各种模式中工件开始熔化的点（熔化起始点）利用图2被估算出并且添加在图3上。熔化起始点被指定为在切割模型上可以确认熔化材料流动的正时。
[0045] 通过连接各种模式中获得的五个熔化起始点，获得熔化起始曲线（由图3中的粗实线表示）。相反地，表示在实际的点焊操作期间的通电时间段和输入电力量之间的关系的曲线（通电时间段-输入电力量曲线）和熔化起始曲线之间的相交点用作熔化起始点。因此，熔化起始点是由通电时间段-输入电力量曲线和熔化起始曲线之间的相交点给出的，而无需考虑干扰的存在或指定干扰类型。此外，此时的通电时间段用作熔化起始时点，而此时的输入电力量用作熔化起始电力量。更具体地，对于每个通电时间段（通电周期的个数），将计算出的输入电力量与关联通电时间段存储的熔化起始电力量进行比较，而不考虑干扰模式，并且将输入电力量达到或超过熔化起始电力量的点判定为熔化起始时点。
[0046] 图4示出了当相应的工件进行点焊时熔核直径D和第一电力量Q1（=Q-Qm）之间的关系，第一电力量Q1是通过从输入电力量Q（在通电开始时计算出的电力量）减去熔化起始电力量Qm而计算出的。换句话说，图4示出了图2中所示的各条曲线沿水平方向以与熔化起始电力量Qm对应的量而移动。从图4中显而易见的是，熔化开始之后的第一电力量Q1和所形成熔核的直径D之间的关系保持基本不变，而无论是何种干扰模式。换句话说，一旦工件开始熔化，得到的熔核的直径D基本上由第一电力量Q1确定，可忽略来自干扰的影响。
[0047] 图5示出了根据本发明的用作电阻焊接机的实施例的点焊机100。点焊机100包括铰接的焊接机械手20、用于控制焊接机械手20的控制装置30以及电源装置40。
[0048] 焊接机械手20为六轴垂直铰接机械手，其具有：底座21，其固定到地板以便能够围绕垂直方向第一轴线旋转；上臂22，其与底座21连接；前臂23，其与上臂22连接；腕元件24，其与前臂23的前端部联接以便自由旋转；以及点焊枪10，其附接至腕元件24的一端。
上臂22与底座21联接以便能够绕着水平方向第二轴线旋转。前臂23与上臂22的上端部联接以便能够绕着水平方向第三轴线旋转。腕元件24与前臂23的尖端部联接以便能够绕着与前臂23的轴线平行的第四轴线旋转。点焊枪10经由附加的腕元件（未示出）附接至腕元件24的尖端部以便能够绕着与第五轴线垂直的第六轴线旋转，其中附加的腕元件能够绕着与前臂23的轴线垂直的第五轴线旋转。
上臂22与底座21联接以便能够绕着水平方向第二轴线旋转。前臂23与上臂22的上端部联接以便能够绕着水平方向第三轴线旋转。腕元件24与前臂23的尖端部联接以便能够绕着与前臂23的轴线平行的第四轴线旋转。点焊枪10经由附加的腕元件（未示出）附接至腕元件24的尖端部以便能够绕着与第五轴线垂直的第六轴线旋转，其中附加的腕元件能够绕着与前臂23的轴线垂直的第五轴线旋转。
[0049] 点焊枪10是由倒L形枪臂12和伺服电动机13构成的。一对电极11（可移动电极11a和相对电极11b）布置在枪臂12上。
[0050] 可移动电极11a由伺服电动机13驱动以便朝向工件W移动以及远离工件W移动。因此，可移动电极11a与相对电极11b配合工作从而以期望压力夹紧工件W，相对电极11b与工件W的厚度方向同轴布置。此外，可移动电极11a与相对电极11b为由铜合金形成的闭端圆柱体，并且通过使冷却剂循环通过每个电极11的内部来冷却可移动电极11a与相对电极11b。
[0051] 控制装置30包括机械手驱动电路（未示出），机械手驱动电路控制焊接机械手20和点焊枪10的驱动。控制装置30还包括控制经由电极11供应至工件W的电压和电流中的至少一项的电力电路（未示出）。通过这些电路来控制施加到工件W的电流的量值、通电时间段、通电正时、由电极11施加到工件W的夹紧力等。从操作面板31输入这些控制所需的参数。
[0052] 电源装置40为交流电恒流装置，其能够通过使单相电源或三相电源增压来稳定地供应较高的恒定电流。电源装置40是由控制装置30控制的。
[0053] 点焊机100操作如下。待进行点焊的工件W布置在承载台（未示出）上。诸如工件W的焊接点、工件W的物理特性值、由电极11施加到工件W的夹紧力、待供应至电极11的电流的量值、通电时间段以及与期望熔核直径对应的目标值（第一设定值）等焊接参数被设定且输入控制装置30。
[0054] 然后，点焊机100启动而移动由控制装置30控制的焊接机械手20，以使点焊枪10连续地置于各个焊接点处。设置在点焊枪10上的电极11随后由控制装置30所控制的伺服电动机13驱动，以通过设定压力夹紧工件W。在此状态下，预定的恒定电流从电源装置40供应至工件W。通过在每个焊接点重复此操作，适当地对工件W（焊接件）进行点焊。
[0055] 图6是通过点焊形成的焊接部的示意图。如果点焊有利地执行，则工件W熔化且凝固，以使熔核N形成在由例如软质钢板构成的工件W（工件Wa和工件Wb）的接合部的内部。注意的是，由电极11加热和压住的部分用作接合部Y，并且熔核N通常由接合部Y包围。此外，熔核N的最大直径被设定为熔核直径。
[0056] 根据本发明的此实施例的控制装置30进一步包括监测焊接点的焊接状况的监测电路（未示出）。监测电路包括：熔化起始时点检测单元，其检测熔化起始时点，即工件W的至少一部分开始熔化的点；第一电力量计算单元，其计算经由电极11输入工件W的第一电力量Q1；以及第一判定单元，其判定积分算出的第一电力量Q1是否已达到第一设定值X1（换句话说，是否为Q1≥X1）。此外，监测电路经由电力电路向工件W供应电力以使工件W经受焦耳加热直到第一电力量Q1达到第一设定值X1（加热单元）。
[0057] 监测电路的熔化起始时点检测单元包括：第二电力量计算单元，其计算在初期通电时间段t内经由电极11输入工件W的第二电力量Q2(t)，初期通电时间段t为自电极11使工件W开始通电起的通电时间段；以及第二判定单元，其判定第二电力量Q2(t)是否已达到熔化起始电力量X2(t)（第二设定值）（换句话说，是否为Q2≥X2），熔化起始电力量X2(t)是依照工件W实际上开始熔化的初期通电时间段t而确定的。
[0058] 图7为控制点焊机100的控制装置30所采用的控制方法的流程图。通过执行图7所示的控制方法，实现了根据本发明的电阻焊接方法的每个处理，结果制造出电阻焊接工件W。首先，在步骤S11中，设定并输入各种焊接条件（设定步骤）。更具体地，设定并输入工件Wa、Wb的材料和板厚；焊接点的数量和位置；电极11 a、11b的芯形状；由电极11施加到工件W的压力；在点焊期间使用的电流量值I1；周期时间Ct；与期望熔核直径对应的第一设定值X1；熔化起始电力量X2(t)，其为初期通电时间段t的函数；等等。只要熔化起始电力量X2(t)是从图3所示的熔化起始曲线获得，其（即，熔化起始电力量X2(t)）就可采取与初期通电时间段t相关的熔化起始电力量X2(t)的经验公式或数值数据（阵列数据）的形式。
[0059] 在步骤S12中，操作焊接机械手20和点焊枪10以使电极11a、11b的端部（电极芯）接触工件W的外侧。电极11基于步骤S11的设定而压住工件W（施压步骤）。在步骤S13中，为了进行点焊，使电极通电。换句话说，加热电流I1供应至电极，由此点焊开始（加热步骤，加热处理）。
[0060] 在步骤S14中，依照自通电开始起的通电时间段（初期通电时间段）t来计算输入工件W的第二电力量Q2(t)（第二电力量计算步骤，第二电力量计算处理）。更具体地，如果电流为交流电，则基于通过电极11供应的有效电流及其有效电压在通电操作的每个周期时间Ct计算第二电力量Q2(t)。注意的是，1Ct等于供应的交流电的一个周期，因此例如在为60 Hz交流的情况下，1Ct=1/60sec。
[0061] 在步骤S15中，将与在其中计算第二电力量Q2(t)的周期时间Ct对应的熔化起始电力量X2(t)与在步骤S14中计算出的第二电力量Q2(t)进行比较（第二判定步骤，第二判定处理）。如果第二电力量Q2(t)低于熔化起始电力量X2(t)，换句话说，如果第二电力量Q2(t)尚未达到熔化起始电力量X2(t)，则步骤S13的加热通电继续。然而，当第二电力量Q2(t)已经达到熔化起始电力量X2(t)时，程序前进到步骤S16，在此步骤中熔化起始时点t0被指定（熔化起始时点检测步骤，熔化起始时点检测处理）。
[0062] 在步骤S17中，与步骤S14相似，依照自熔化起始时点t0起的通电时间段（熔化通电时间段：t-t0）来计算输入工件W的第一电力量Q1（第一电力量计算步骤，第一电力量计算处理）。在步骤S18中，将自熔化起始时点t0起计算的第一电力量Q1与对应于期望熔核直径的第一设定值X1进行比较（第一判定步骤，第一判定处理）。
[0063] 如果第一电力量Q1小于第一设定值X1，则工件W的通电继续。然而，当第一电力量Q1已经达到第一设定值X1时，程序前进到步骤S19，在此步骤中工件W的通电停止，电极11与工件W分离，在该位置处的点焊结束（加热步骤，加热处理）。
[0065] 可以利用图7中的步骤S14至S18来评估点焊的状况。可以通过将第一电力量Q1的量值与第一设定值X1进行比较来单独评估焊接品质，如步骤S18所示（估算步骤，评估步骤）。此外，通过准备好将第一电力量Q1与熔核直径D相关联的诸如图4所示的数据库，可以基于实际上积分算出的第一电力量Q1来估算焊接部中所形成的熔核的直径D（熔核估算步骤）。
[0066] 此外，可以通过执行图7的步骤S13至S16来检测熔化起始时点。换句话说，可以通过将第二电力量Q2(t)的量值与每个通电时间段中的熔化起始电力量X2(t)进行比较来判定熔化起始时点，如步骤S15中所示（估算步骤，评估步骤）。
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