JP2013121616A - 抵抗溶接機及び抵抗溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接品質を損なうことなく被溶接物に対する抵抗溶接の作業時間を短縮させる。
【解決手段】重ねられた複数の被溶接物（３０）を被溶接物（３０）の重なり方向から一対の可動側電極チップ（１４Ａ）と固定側電極チップ（１４Ｂ）で加圧して溶接電流を流すことによって複数の被溶接物３０を溶接する抵抗溶接機（１００）において、重ねられた複数の被溶接物３０に隙間が有あるか否かを検出する隙間有無検出部（４０、５０、６０、７０）と、隙間有無検出部（４０、５０、６０、７０）によって隙間が有ることが検出されたときには、溶接開始時の加圧力と溶接電流を増加させて隙間を解消し、再度、溶接電流を供給する一方、隙間が無いことが検出されたときには、溶接開始時の加圧力と溶接電流で被溶接物（３０）を溶接する溶接制御部（８０）と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、重ねられた被溶接物間に隙間があったときには、その隙間をなくし良好な溶接が実現できる抵抗溶接機及び抵抗溶接方法に関する。

従来、高品質の抵抗溶接を実現するために、下記特許文献１に開示されているように、まず被溶接物に本通電をして一定の大きさのナゲットを形成させ、次に少しの時間通電を停止させた後に短時間の後通電をするものがある。

また、高品質の抵抗溶接を実現するために、下記特許文献２に開示されているように、３段階に分けて高電流の通電を繰り返すものがある。

特許文献１、２のように、１打点の溶接を完了させる間に複数回通電（多段通電）させると、被溶接物間に隙間が生じていたとしても、被溶接物同士が良く馴染んで隙間を解消でき、ナゲット径が増加するので、溶接品質が向上する。

特開２０１０−１４９１８７号公報 特開２０１０−２４０７４０号公報

「抵抗溶接」産報出版株式会社 中村孝著 １９７９年４月５日発行Ｐ２７−２８「通電回数」

しかし、従来のように、溶接品質を向上させるために、すべての打点について多段通電を行った場合、通電の合間には必ず休止時間を設けなければならないことから、１打点あたりに要する溶接時間が長くなる。このため、たとえば、車体のスポット溶接作業のように、溶接打点数が非常に多いワークに対しては、１車体あたりに要するスポット溶接の作業時間が長くなり、生産効率の低下を来す。

また、ティーチングプレイバック型のロボット生産ラインで多段溶接を採用する場合、各打点の溶接条件を、製品ばらつきを考慮して、被溶接物同士の馴染みが最も悪い場合、または、被溶接物同士の馴染みがかなり悪い場合を想定して設定する。このため、設定した溶接条件を必要とする打点、必要としない打点にかかわらず、同一の溶接条件でスポット溶接をすることになるので、スポット溶接の作業時間を短くすることが難しく、生産効率を向上させることができない。

本発明は、以上のような従来の技術の不具合を解消するために成されたものであり、溶接品質を損なうことなく、被溶接物に対する抵抗溶接の作業時間を短縮できる抵抗溶接機及び抵抗溶接方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る抵抗溶接機は、重ねられた複数の被溶接物を被溶接物の重なり方向から一対の溶接電極で加圧して溶接電極に溶接電流を供給することによって複数の被溶接物を溶接する抵抗溶接機において、重ねられた複数の被溶接物に隙間が有あるか否かを検出する隙間有無検出部と、隙間有無検出部によって隙間が有ることが検出されたときには、溶接開始時の溶接電極の加圧力と溶接電極に供給する溶接電流を増加させて隙間を解消し、再度、溶接電極に溶接電流を供給する一方、隙間が無いことが検出されたときには、溶接開始時の溶接電極の加圧力と溶接電極に供給する溶接電流で被溶接物を溶接する溶接制御部と、を有する。

また、上記目的を達成するための本発明に係る抵抗溶接方法は、複数の被溶接物を準備する準備段階と、複数の被溶接物を重ねて配置する配置段階と、被溶接物の重なり方向から一対の溶接電極で加圧する加圧段階と、重ねられた複数の被溶接物に隙間が有あるか否かを検出する検出段階と、重ねられた複数の被溶接物に隙間が有るときには、溶接開始時の溶接電極の加圧力と溶接電極に供給する溶接電流を増加させて隙間を解消し、再度、溶接電極に溶接電流を供給する一方、隙間が無いときには、溶接開始時の溶接電極の加圧力と溶接電極に供給する溶接電流で被溶接物を溶接する溶接電流供給段階と、を含む。

以上のような構成を有する本発明では、重ねられた複数の被溶接物に隙間が有るときには隙間を解消させ、隙間が有るときのみ多段通電を行うので、溶接品質を損なうことなく被溶接物に対する抵抗溶接の作業時間を短縮させることができる。

実施形態１に係る抵抗溶接機の制御系のブロック図である。 図１の制御系の動作フローチャートである。 図２の動作フローチャートの隙間解消処理のサブルーチンフローチャートである。 隙間がある場合とない場合の電極間抵抗の挙動を示す図である。 実施形態２に係る抵抗溶接機の制御系のブロック図である。 図５の制御系の動作フローチャートである。 図６の動作フローチャートの隙間解消処理のサブルーチンフローチャートである。 実施形態３に係る抵抗溶接方法の手順を示す図である。

以下に、本発明に係る抵抗溶接機及び抵抗溶接方法を、実施形態１−３に分けて説明する。実施形態１は、隙間の有無を被溶接物の抵抗値で検出する抵抗溶接機を例示する。実施形態２は、隙間の有無を被溶接物の厚みで検出する抵抗溶接機を例示する。実施形態３は、隙間が有るときのみ多段通電を行う抵抗溶接方法の手順を例示する。

［実施形態１］
（抵抗溶接機の構成）
図１は、実施形態１に係る抵抗溶接機の制御系のブロック図である。本実施形態に係る抵抗溶接機１００は、溶接ガン１０、サーボモータ１５、溶接トランス２０を備える。

溶接ガン１０は、一対の溶接電極として可動電極１２Ａと固定電極１２Ｂとを備える。可動電極１２Ａには可動側電極チップ１４Ａが取り付けられ、固定電極１２Ｂには固定側電極チップ１４Ｂが取り付けられる。固定電極１２Ｂは固定されたままであるが、可動電極１２Ａはサーボモータ１５によって図示上下方向に移動自在になっている。可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂは、重ねられた複数の被溶接物３０を被溶接物３０の重なり方向から加圧して溶接電流を流し、複数の被溶接物３０を溶接する。本実施形態では、複数の被溶接物３０として重ねた２枚の平板を例示する。なお、被溶接物３０は２枚の板材に限らず、３枚以上の板材であっても良い。

サーボモータ１５は回転位置を検出するエンコーダ（図示せず）を内蔵する。したがって、エンコーダが出力する信号を用いて可動側電極チップ１４Ａの位置を演算できる。固定側電極チップ１４Ｂの位置は既知であるので、可動側電極チップ１４Ａの位置がわかれば、可動側電極チップ１４Ａの先端と固定側電極チップ１４Ｂの先端との間隔を認識できる。サーボモータ１５は可動側電極チップ１４Ａの位置を変えることで複数の被溶接物３０の加圧力を調整する。可動側電極チップ１４Ａを固定側電極チップ１４Ｂに近づけると複数の被溶接物３０にかかる加圧力が増加し、可動側電極チップ１４Ａを固定側電極チップ１４Ｂから遠ざけると複数の被溶接物３０にかかる加圧力が減少する。

溶接トランス２０は、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂとの間に大電流の溶接電流を供給する。溶接トランス２０の一次側と二次側の巻線の巻数比はＮとなっている。

また、抵抗溶接機１００は、制御系として電極間電圧検出部４０、一次電流検出部５０、電極間抵抗値演算部６０、判定部７０、溶接制御部８０を備える。

電極間電圧検出部４０は、複数の被溶接物３０に溶接電流が供給され始めてから、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂとの間の電圧を検出する。

一次電流検出部５０は、複数の被溶接物３０に溶接電流が供給され始めてから、溶接トランス２０の一次側の巻線に流れる電流を検出する。

電極間抵抗値演算部６０は、電極間電圧検出部４０が検出した可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂとの間の電圧Ｖｅと、一次電流検出部５０が検出した溶接トランス２０の一次側の巻線に流れる電流Ｉ１とから、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂとの間の抵抗値を演算する。可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂとの間の抵抗値は、換言すれば、複数の被溶接物３０の重なり方向の電極間抵抗値である。

複数の被溶接物３０の重なり方向の抵抗値Ｒｄは、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂとの間の電圧Ｖｅを溶接トランス２０の一次側の巻線に流れる電流Ｉ１に巻数比Ｎを掛けた値で割ることによって求めることができる。

すなわち、Ｒｄ＝Ｖｅ／Ｉ１・Ｎによって求めることができる。

判定部７０は、複数の被溶接物３０に隙間（板隙ともいう）が有るか否かを判定する。
具体的には、複数の被溶接物３０を可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂとで加圧しているが、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂとを加圧方向に結ぶ線上にある２枚の平板間に、板隙と称される隙間が生じているか否かを判定する。

複数の被溶接物３０に隙間が有れば、隙間が無いときよりも抵抗値は大きくなる。したがって、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂとの間の電極間抵抗値Ｒｄを隙間が無いときの基準値Ｒｔ１と比較することによって、隙間の有無を判定することができる。すなわち、判定部７０は、電極間抵抗値Ｒｄ＞基準値Ｒｔ１であれば隙間が有ると判定し、電極間抵抗値Ｒｄ≦基準値Ｒｔ１であれば隙間がないと判定する。

なお、電極間電圧検出部４０、一次電流検出部５０、電極間抵抗値演算部６０及び判定部７０は、重ねられた複数の被溶接物３０に隙間が有あるか否かを検出する隙間有無検出部として機能する。

溶接制御部８０は、判定部７０によって、複数の被溶接物３０に隙間が有ることが検出されたときには、溶接を開始した時の溶接電極の加圧力と溶接電極に供給する溶接電流から加圧力と溶接電流を一定の割合増加させて隙間を解消させる。そして、再度、溶接電極に溶接電流を供給する。一方、隙間が無いことが検出されたときには、溶接開始時の溶接電極の加圧力と溶接電極に供給する溶接電流で被溶接物を溶接する。その結果、複数の被溶接物３０に隙間が有るときには、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂには第１通電と第２通電の２回に分けて溶接電流が供給される。一方、隙間が無いときには、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂには第１通電の１回だけ溶接電流が供給される。

溶接制御部８０が溶接電流をどのような割合で大きくするのか、また、加圧力をどのような割合で大きくするのかは、溶接制御部８０内の記憶部に記憶させておく。たとえば溶接開始時点で供給する溶接電流をＩとしたときには、増加させる溶接電流は１．１・Ｉとし、溶接開始時点の加圧力をＰとしたときには、増加させる加圧力は１．１・Ｐ（たとえば可動側電極チップ１４Ａを固定側電極チップ１４Ｂ側に０．１ｍｍ近づける）とする、ということを記憶部に記憶させておく。溶接電流と加圧力の増加割合は、一定の時間経過するごとに、段階的に増加させても良いし、上記のように一定の増加割合で固定しても良い。

溶接制御部８０は、複数回溶接電流を供給するときには、溶接電流を供給した後に休止時間をおいてから次の溶接電流を供給する。たとえば、最初に溶接電流を供給した後、次に溶接電流を供給するまでには、溶接電流を供給しない休止時間Ｔを設ける。休止時間を設けるのは、被溶接部材３０を十分に冷やすためである。休止時間Ｔの長さは、十分な冷却時間を確保するために、溶接電流を流した時間、または、溶接電流を流したときに供給した電力量に基づいて設定する。

（抵抗溶接機の動作）
次に、抵抗溶接機１００の動作について説明する。図２は、図１の制御系の動作フローチャートである。図３は、図２の動作フローチャートの隙間解消処理のサブルーチンフローチャートである。

溶接制御部８０は、溶接開始信号を受けると、サーボモータ１５を駆動させて可動電極１２Ａを図示下方向に移動させる。被溶接物３０を固定電極１２Ｂの固定側電極チップ１４Ｂと可動電極１２Ａの可動側電極チップ１４Ａとで挟持し、被溶接物３０を一定の圧力で加圧する。

溶接制御部８０は、被溶接物３０を加圧した状態で、溶接トランス２０の一次側の巻線に電流を供給する。溶接トランス２０は、一次側の巻線に供給された電流を巻数比であるＮ倍し、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂに挟持されている被溶接物３０に溶接電流を供給する。つまり第１通電を開始する（Ｓ１）。

次に、被溶接物３０に溶接電流が供給されると、電極間電圧検出部４０は可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂとの間の電圧Ｖｅを検出する。

また、一次電流検出部５０は溶接トランス２０の一次側の巻線に流れる一次電流Ｉ１を検出する。一次電流Ｉ１は、被溶接物３０に供給されている電流の１／Ｎの大きさである。

電極間抵抗値演算部８０は、電極間電圧検出部４０で検出された電圧Ｖｅと一次電流検出部５０で検出された一次電流Ｉ１とから電極間抵抗値、すなわち、被溶接物３０の重なり方向の抵抗値Ｒｄを演算する。この抵抗値Ｒｄは、被溶接物３０の重なり方向で隙間が生じているときには大きくなり、隙間が生じていないときには隙間が生じているときよりも小さくなる（Ｓ２）。

判定部７０は、電極間抵抗値演算部８０で演算した抵抗値Ｒｄの値と、隙間有無を判定するために判定部７０にあらかじめ設定してある基準値Ｒｔ１の値とを比較する（Ｓ３）。

抵抗値Ｒｄの値が基準値Ｒｔ１の値以下であるときには（Ｓ３：ＮＯ）、判定部７０が溶接制御部８０にその旨を報知し、溶接制御部８０は第１通電が完了したか否かを判断する。第１通電が完了したか否かは第１通電が開始されてから所定の時間を経過したか否かで判断する（Ｓ４）。溶接制御部８０は第１通電が完了したら（Ｓ４：ＹＥＳ）、溶接を終了する。

一方、抵抗値Ｒｄの値が基準値Ｒｔ１の値よりも大きいときには（Ｓ３：ＹＥＳ）、判定部７０が溶接制御部８０にその旨を報知し、溶接制御部８０は隙間解消処理を実行する（Ｓ５）。

隙間解消処理の詳細は図３に示すフローチャートの手順で行われる。

判定部７０から、被溶接物３０に隙間が有ることが報知されたときには、溶接制御部８０は、第１通電中に、被溶接物３０に供給する溶接電流の大きさと被溶接物３０を挟持する可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂの加圧力の大きさを変更する。

溶接制御部８０は、被溶接物３０に隙間が有ることが検出されたときには、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂに供給する溶接電流の大きさを、たとえば、第１通電中に、第１通電開始時の溶接電流の大きさよりも１０％増加させる。溶接制御部８０の記憶部には、溶接電流の補正値として１０％を記憶させておく。

また、溶接制御部８０は、被溶接物３０に隙間が有ることが検出されたときには、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂが被溶接物３０を加圧する加圧力の大きさを、たとえば、第１通電中に、第１通電開始時の加圧力の大きさよりも１０％増加させる。溶接制御部８０は、記憶部に加圧力の補正値として１０％を記憶する。

溶接制御部８０は、記憶部に記憶されている溶接電流の補正値（上記の例では１０％）及び加圧力の補正値（上記の例では１０％）を演算する（Ｓ５１）。

溶接制御部８０は、演算した溶接電流及び加圧力の設定をするために、溶接トランス２０に供給する一次電流を１０％増加させ、サーボモータ１５を駆動させて加圧力が１０％増加するように可動側電極チップ１４Ａの位置を調整する。加圧力は溶接電流を流しながら増加させるため、被溶接部物３０が柔らかい状態で加圧されることになり、被溶接部物３０に隙間が生じていたとしても、隙間を解消させることができる（Ｓ５２）。

次に、溶接制御部８０は、図２のＳ２、Ｓ３と同一の手順を踏んで、隙間が解消されたか否かを判断する（Ｓ５３）。抵抗値Ｒｄの値が基準値Ｒｔ１の値以下であるときには、隙間が解消されているので（Ｓ５３：ＹＥＳ）、第１通電を終了し、第２通電を開始するまでの休止時間Ｔを演算する。休止時間Ｔは、溶接時間（第１通電が開始されてから終了するまでの時間）、または、溶接電流を流したときに供給した電力量（第１通電が開始されてから終了するまでに供給した電力量）に基づいて設定する。電力量は、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂとの間の電圧Ｖｅに溶接電流Ｉ１・Ｎと溶接時間を掛けることで求めることができる（Ｓ５４）。

一方、抵抗値Ｒｄの値が基準値Ｒｔ１の値よりも大きいときには、隙間が解消されていないので（Ｓ５３：ＮＯ）、所定時間経過するまで（Ｓ５５）、溶接電流及び加圧力を補正しながら第１通電を継続させる。このときの溶接電流及び加圧力の大きさは、前回設定した溶接電流及び加圧力の大きさと同じでもよいし、増加させても良い。所定時間が経過したらＳ５４の処理に進む。

溶接制御部８０は、演算された休止時間の経過を待って（Ｓ５６）、被溶接部３０が十分冷却された後に、第２通電を開始する。第２通電は図２のＳ１の処理と同一である。なお、第１通電と第２通電における溶接電流と加圧力は同一である。溶接制御部８０は第２通電が完了したら（Ｓ５８：ＹＥＳ）、溶接を終了する。

本実施形態に係る抵抗溶接機１００は、被溶接物３０に板隙と言われる隙間が無ければ、図４Ａに示すように、第１通電のみによって、被溶接物３０の溶接を終了する。一方、被溶接物３０に板隙と言われる隙間が有れば、図４Ｂに示すように、板隙が有ることが判った時点（板隙判定点）から溶接電流及び加圧力を増加させてナゲットを生成させ、板隙が解消された時点（板隙解消点）で第１通電を終了する。そして、休止時間Ｔをおいて第２通電を開始し、被溶接物３０を溶接する。

このように、本実施形態では、隙間の有無を被溶接物３０の抵抗値に基づいて判定し、隙間が有れば、隙間を解消するために溶接電流と加圧力とを増加し、隙間を解消させた後に再度、ナゲットを生成させて被溶接物３０を溶接している。

したがって、隙間が有るときにだけ複数回溶接電流が供給され、隙間が無ければ１回の溶接電流を供給するのみで溶接が終了する。また、隙間が有るときには溶接電流と加圧力とを増加させているので、被溶接物３０が馴染み易くなり、迅速に隙間を解消できる。

［実施形態２］
（抵抗溶接機の構成）
図５は、実施形態２に係る抵抗溶接機の制御系のブロック図である。本実施形態に係る抵抗溶接機２００は、溶接ガン１０、サーボモータ１５、歪ゲージ１８、溶接トランス２０を備える。

溶接ガン１０、サーボモータ１５、溶接トランス２０は実施形態１の抵抗溶接機１００と同一である。歪ゲージ１８は、被溶接部３０を加圧したときに、可動電極１２Ａの歪量を検出するセンサである。歪ゲージ１８は、歪量に比例した電圧を出力する。

また、抵抗溶接機２００は、制御系としてエンコーダ信号入力部１２０、電極位置演算部１３０、歪ゲージ信号入力部１４０、電極変位量演算部１５０、一次電流検出部５０、判定部１６０、溶接制御部８０を備える。一次電流検出部５０と溶接制御部８０は実施形態１と同一である。

エンコーダ信号入力部１２０は、サーボモータ１５に内蔵されているエンコーダが出力する信号を入力する。

電極位置演算部１３０は、エンコーダ信号入力部１２０が入力した信号を用いて可動側電極チップ１４Ａの位置を演算する。

歪ゲージ信号入力部１４０は、歪ゲージ１８が出力する歪ゲージ信号（電圧）を入力する。

電極変位量演算部１５０は、歪ゲージ信号入力部１４０が入力した歪ゲージ信号を用いて可動側電極チップ１４Ａの変位量を演算する。

判定部１６０は、複数の被溶接物３０に隙間が有るか否かを判定する。具体的には、複数の被溶接物３０に隙間が有れば、隙間が無いときよりも被溶接物３０の重なり方向の厚みは大きくなる。したがって、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂとの間の距離である電極間変位量Ｄｄを隙間が無いときの基準値Ｄｔ１と比較することによって、隙間の有無を判定することができる。すなわち、判定部１６０は、電極間変位量Ｄｄ＞基準値Ｄｔ１であれば隙間が有ると判定し、電極間変位量Ｄｄ≦基準値Ｄｔ１であれば隙間がないと判定する。

なお、エンコーダ信号入力部１２０、電極位置演算部１３０、歪ゲージ１８、歪ゲージ信号入力部１４０、電極変位量演算部１５０及び判定部１６０は、重ねられた複数の被溶接物３０に隙間が有あるか否かを検出する隙間有無検出部として機能する。

また、エンコーダ信号入力部１２０、電極位置演算部１３０、歪ゲージ１８、歪ゲージ信号入力部１４０、電極変位量演算部１５０は厚み演算部として機能する。

（抵抗溶接機の動作）
次に、抵抗溶接機２００の動作について説明する。図６は、図５の制御系の動作フローチャートである。図７は、図６の動作フローチャートの隙間解消処理のサブルーチンフローチャートである。

溶接制御部８０は、溶接開始信号を受けると、サーボモータ１５を駆動させて可動電極１２Ａを図示下方向に移動させる。被溶接物３０を固定電極１２Ｂの固定側電極チップ１４Ｂと可動電極１２Ａの可動側電極チップ１４Ａとで挟持し、被溶接物３０を一定の圧力で加圧する。

溶接制御部８０は、被溶接物３０を加圧した状態で、溶接トランス２０の一次側の巻線に電流を供給する。溶接トランス２０は、一次側の巻線に供給された電流を巻数比であるＮ倍し、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂに挟持されている被溶接物３０に溶接電流を供給する。つまり第１通電を開始する（Ｓ１１）。

次に、被溶接物３０に溶接電流が供給されると、電極位置演算部１３０は可動側電極チップ１４Ａの位置を、電極変位量演算部１４０は可動側電極チップ１４Ａの変位量をそれぞれ演算する。また、一次電流検出部５０は溶接トランス２０の一次側の巻線に流れる一次電流Ｉ１を検出する。

判定部１６０は、電極位置演算部１３０で演算された可動側電極チップ１４Ａの位置と、電極変位量演算部１４０で演算された可動側電極チップ１４Ａの変位量とから、被溶接物３０の重なり方向の厚みを演算する。被溶接物３０の重なり方向の厚みは、被溶接物３０の重なり方向で隙間が生じているときには大きくなり、隙間が生じていないときには隙間が生じているときよりも小さくなる（Ｓ１２）。

判定部１６０は、演算した被溶接物３０の重なり方向の厚み、すなわち電極間変位量Ｄｄと、隙間有無を判定するために判定部７０にあらかじめ設定してある基準値Ｄｔ１の値とを比較する（Ｓ１３）。

電極間変位量Ｄｄの値が基準値Ｄｔ１の値以下であるときには（Ｓ１３：ＮＯ）、判定部１６０が溶接制御部８０にその旨を報知し、溶接制御部８０は第１通電が完了したか否かを判断する。第１通電が完了したか否かは第１通電が開始されてから所定の時間を経過したか否かで判断する（Ｓ１４）。溶接制御部８０は第１通電が完了したら（Ｓ１４：ＹＥＳ）、溶接を終了する。

一方、電極間変位量Ｄｄの値が基準値Ｄｔ１の値よりも大きいときには（Ｓ１３：ＹＥＳ）、判定部１６０が溶接制御部８０にその旨を報知し、溶接制御部８０は隙間解消処理を実行する（Ｓ１５）。

隙間解消処理の詳細は図７に示すフローチャートの手順で行われる。

判定部１６０から、被溶接物３０に隙間が有ることが報知されたときには、溶接制御部８０は、第１通電中に、被溶接物３０に供給する溶接電流の大きさと被溶接物３０を挟持する可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂの加圧力の大きさを変更する。

溶接制御部８０は、被溶接物３０に隙間が有ることが検出されたときには、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂに供給する溶接電流の大きさを、たとえば、第１通電中に、第１通電開始時の溶接電流の大きさよりも１０％増加させる。溶接制御部８０の記憶部には、溶接電流の補正値として１０％を記憶させておく。

また、溶接制御部８０は、被溶接物３０に隙間が有ることが検出されたときには、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂが被溶接物３０を加圧する加圧力の大きさを、たとえば、第１通電中に、第１通電開始時の加圧力の大きさよりも１０％増加させる。溶接制御部８０は、記憶部に加圧力の補正値として１０％を記憶する。

溶接制御部８０は、記憶部に記憶されている溶接電流の補正値（上記の例では１０％）及び加圧力の補正値（上記の例では１０％）を演算する（Ｓ１５１）。

溶接制御部８０は、演算した溶接電流及び加圧力に設定するために、溶接トランス２０に供給する一次電流を１０％増加させ、サーボモータ１５を駆動させて加圧力が１０％増加するように可動側電極チップ１４Ａの位置を調整する。溶接電流と加圧力を増加させることによって、被溶接部物３０に隙間が生じていたとしても、隙間を解消させることができる（Ｓ１５２）。

次に、溶接制御部８０は、図６のＳ１２、Ｓ１３と同一の手順を踏んで、隙間が解消されたか否かを判断する（Ｓ１５３）。電極間変位量Ｄｄの値が基準値Ｄｔ１の値以下であるときには、隙間が解消されているので（Ｓ１５３：ＹＥＳ）、第１通電を終了し、第２通電を開始するまでの休止時間Ｔを演算する。休止時間Ｔは、溶接時間（第１通電が開始されてから終了するまでの時間）、または、溶接電流を流したときに供給した電力量（第１通電が開始されてから終了するまでに供給した電力量）に基づいて設定する。電力量は、可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂとの間の電圧に溶接電流と溶接時間を掛けることで求めることができる（Ｓ１５４）。

一方、電極間変位量Ｄｄの値が基準値Ｄｔ１の値よりも大きいときには、隙間が解消されていないので（Ｓ１５３：ＮＯ）、所定時間経過するまで（Ｓ１５５）、溶接電流及び加圧力を補正しながら第１通電を継続させる。このときの溶接電流及び加圧力の大きさは、前回設定した溶接電流及び加圧力の大きさと同じでもよいし、増加させても良い。所定時間が経過したらＳ１５４の処理に進む。

溶接制御部８０は、演算された休止時間が経過するまで待って（Ｓ１５６）、第２通電を開始する。第２通電は図６のＳ１１の処理と同一である。なお、第１通電と第２通電における溶接電流と加圧力は同一である。溶接制御部８０は第２通電が完了したら（Ｓ１５８：ＹＥＳ）、溶接を終了する。

本実施形態に係る抵抗溶接機２００は、実施形態１と同様に、被溶接物３０に板隙と言われる隙間が無ければ、図４Ａに示すように、第１通電のみによって、被溶接物３０の溶接が終了する。一方、被溶接物３０に板隙と言われる隙間が有れば、図４Ｂに示すように、板隙が有ることが判った時点（板隙判定点）から溶接電流及び加圧力を増加させてナゲットを生成し、板隙が解消された時点（板隙解消点）で第１通電を終了する。そして、休止時間Ｔをおいて第２通電を開始し、被溶接物３０を溶接する。

このように、本実施形態では、隙間の有無を被溶接物３０の厚みに基づいて判定し、隙間が有れば、隙間を解消するために溶接電流と加圧力とを増加し、隙間を解消させた後に再度、被溶接物３０を溶接している。

したがって、隙間が有るときにだけ複数回溶接電流が供給され、隙間が無ければ１回の溶接電流を供給するのみで溶接が終了する。また、隙間が有るときには溶接電流と加圧力とを増加させているので、被溶接物３０が馴染み易くなり、迅速に隙間を解消できる。

［実施形態３］
図８は、実施形態３に係る抵抗溶接方法の手順を示す図である。

まず、複数の被溶接物３０を準備する（ＳＴ１）。次に、複数の被溶接物３０を重ねて配置する（ＳＴ２）。そして、被溶接物３０の重なり方向から一対の溶接電極（可動側電極チップ１４Ａと固定側電極チップ１４Ｂ）で加圧する（ＳＴ３）。重ねられた複数の被溶接物３０に隙間が有るか否かを検出する（ＳＴ４）。そして、重ねられた複数の被溶接物３０に隙間が有るときには、溶接開始時の溶接電極の加圧力と溶接電極に供給する溶接電流を増加させて隙間を解消し、再度、溶接電極に溶接電流を供給する一方、隙間が無いことが検出されたときには、溶接開始時の前記溶接電極の加圧力と前記溶接電極に供給する溶接電流で被溶接物を溶接する（ＳＴ５）。

以上のように、実施形態１−３に係る抵抗溶接機及び抵抗溶接方法によれば、被溶接物３０に隙間が有るときにのみ、第１通電と第２通電の２回の通電が行われる。したがって、被溶接物３０に隙間が無いときには１回の通電で済むので、サイクルタイムを効果的に短縮できる。

また、被溶接物３０に隙間が有るときには、第１通電を継続しながら電流値と加圧力を増加させている。このため、加熱状態で被溶接物３０に圧力が加えられることから、被溶接物３０が高張力の板材であっても馴染み易くなり、迅速に隙間を解消させることができる。

さらに、被溶接物３０に隙間が有るときには、被溶接物３０の隙間が解消されてから、完全に冷却されるのを待って、再度の通電が行われるので、要求される溶接強度を確保でき、信頼性の高い溶接が可能である。

次の溶接をするまでの休止時間は加熱時間や加熱投入エネルギーに基づいて算出されるので、休止時間が過少になり、被溶接物３０が十分に冷却できなくなるのを防止できる。十分に冷却された状態で次の溶接をすることができるので、溶接時の散りの発生を抑えることができる。

１０ 溶接ガン、
１２Ａ 可動電極、
１２Ｂ 固定電極、
１４Ａ 可動側電極チップ、
１４Ｂ 固定側電極チップ
２０ 溶接トランス、
３０ 被溶接物、
７０、１６０ 判定部、
８０ 溶接制御部、
１００、２００ 抵抗溶接機。

Claims (9)

1. 重ねられた複数の被溶接物を前記被溶接物の重なり方向から一対の溶接電極で加圧して前記溶接電極に溶接電流を流すことによって前記複数の被溶接物を溶接する抵抗溶接機において、
   前記重ねられた複数の被溶接物に隙間が有るか否かを検出する隙間有無検出部と、
   前記隙間有無検出部によって隙間が有ることが検出されたときには、溶接開始時の前記溶接電極の加圧力と前記溶接電極に供給する溶接電流を増加させて隙間を解消し、再度、前記溶接電極に溶接電流を供給する一方、隙間が無いことが検出されたときには、前記溶接開始時の前記溶接電極の加圧力と前記溶接電極に供給する溶接電流で前記被溶接物を溶接する溶接制御部と、
   を有することを特徴とする抵抗溶接機。
2. 前記隙間有無検出部は、
   前記複数の被溶接物の重なり方向の電極間抵抗値を演算する電極間抵抗値演算部と、
   演算された電極間抵抗値を基準値と比較して前記隙間の有無を判定する判定部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の抵抗溶接機。
3. 前記隙間有無検出部は、
   前記複数の被溶接物の重なり方向の厚みを演算する厚み演算部と、
   演算された前記被溶接物の重なり方向の厚みを基準値と比較して前記隙間の有無を判定する判定部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の抵抗溶接機。
4. 前記厚み演算部は、
   前記一対の溶接電極の間隔を演算する電極位置演算部と、
   前記一対の溶接電極を支持するアームの歪量から前記一対の溶接電極の変位量を演算する電極変位量演算部と、を有し、
   前記厚みは、演算された前記一対の溶接電極の間隔と演算された前記一対の溶接電極の変位量から求めることを特徴とする請求項３に記載の抵抗溶接機。
5. 前記溶接制御部は、複数回溶接電流を供給するときには、溶接電流を供給した後に休止時間をおいてから次の溶接電流を供給することを特徴とする請求項４に記載の抵抗溶接機。
6. 前記溶接制御部は、前記休止時間を、溶接電流を流した時間、または、溶接電流を流したときに供給した電力量に基づいて設定することを特徴とする請求項５に記載の抵抗溶接機。
7. 複数の被溶接物を準備する準備段階と、
   前記複数の被溶接物を重ねて配置する配置段階と、
   前記被溶接物の重なり方向から一対の溶接電極で加圧する加圧段階と、
   重ねられた複数の被溶接物に隙間が有るか否かを検出する検出段階と、
   前記重ねられた複数の被溶接物に隙間が有るときには、溶接開始時の前記溶接電極の加圧力と前記溶接電極に供給する溶接電流を増加させて隙間を解消し、再度、前記溶接電極に溶接電流を供給する一方、隙間が無いことが検出されたときには、溶接開始時の前記溶接電極の加圧力と前記溶接電極に供給する溶接電流で前記被溶接物を溶接する溶接電流供給段階と、
   を含むことを特徴とする抵抗溶接方法。
8. 前記検出段階は、
   重ねられた複数の被溶接物に隙間が有あるか否かを、前記複数の被溶接物の重なり方向の電極間抵抗値で検出するか、前記複数の被溶接物の重なり方向の厚みで検出することを特徴とする請求項７に記載の抵抗溶接方法。
9. 前記溶接電流供給段階は、
   複数回溶接電流を供給するときには、溶接電流を供給した後に休止時間をおいてから次の溶接電流を供給する段階を含むことを特徴とする請求項８または９に記載の抵抗溶接方法。

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