JP2559976B2

JP2559976B2 - スポット溶接装置

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Publication number: JP2559976B2
Application number: JP5137455A
Authority: JP
Inventors: 卓継野田; 奨熊谷
Original assignee: Toa Seiki Co Ltd
Current assignee: Toa Seiki Co Ltd
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1996-12-04
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: JPH06170550A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属板材を重ね合せて
溶接するスポット溶接方法及びスポット溶接装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図12は、例えば、自動車ボディーやスチ
ールロッカなどの本体を溶接構造体として組立てる際に
使用する軟鋼板、亜鉛メッキ鋼板などの金属板材を溶接
する従来のスポット溶接装置の構成を示す図である。

【０００３】同図において、1a, 1bは、例えば材厚が
0.6mm〜3.2mm 程度の軟鋼板の被溶接材で、電極 2a, 2b
により挟持され、固定電極2bは電極ホルダー3bを介し
て本体フレーム10に取付けられ、加圧電極2aは電極ホル
ダー3aと加圧ロッド４を経て、加圧駆動装置６に結合さ
れている。また加圧ロッド４は摺動部を持ったガイド５
と電気絶縁材８を介して本体フレーム10に保持されてい
る。加圧駆動装置６は圧縮空気により加圧力を得るもの
であり、圧力調整器13で調整された圧縮空気が電磁弁７
を介して加圧駆動装置６内に供給される。電源９は例え
ば、インバータ制御された直流電源またはサイリスタに
より制御された単相交流電源が用いられる。

【０００４】図13は直流電源を用いてスポット溶接した
際の溶接電流と電極加圧力の状態を示した一例であり、
横軸に時間、縦軸に電極加圧力（Ｆ）と溶接電流
（Ｉ_W）を示す。

【０００５】従来の板材のスポット溶接方法は上記のよ
うに構成され、板材1a, 1bを重ね合せて所定の加圧力で
電極2aにより加圧して、図13のような一定の電極加圧力
Ｆの下で溶接電流Ｉw を電極2a, 2bに通電する。電極2
a, 2bに通電されると、被溶接材1a, 1bに電流が流れ、
電極2a, 2b直下の被溶接材にジュール発熱し、これによ
り両部材1a, 1bが溶接される。

【０００６】図14は従来のシーケンス制御回路のブロッ
ク図の一例を示すもので、20は制御電源（例えば100
Ｖ）、21は溶接電源（例えば200 Ｖ）、22は初期加圧時
間タイマー（Ｔ₁）、23は通電時間タイマー（Ｔ₂）、
24は電極保持時間タイマー（Ｔ₃）、25は休止時間タイ
マー（Ｔ₄）を示し、これらタイマー22，23，24，25は
順次、作動して一点の溶接を終了する。19は電磁弁７の
コイルで溶接作業の溶接起動スイッチ40を経て、電極加
圧用電磁弁７を作動させる。26は溶接電流制御回路、29
は電子スイッチとしてのサイリスタ逆並列ブロックで通
電時間タイマー23で設定された時間、溶接電流制御回路
26で設定された通弧角により、電子スイッチ29を導通さ
せて、溶接変圧器30に給電し、電極2a，2bを経て被溶接
物1a，1bに溶接電流を供給する。

【０００７】従来のスポット溶接機を用いた溶接シーケ
ンスとしては、図15に示すものが一般的である。図15
（Ａ）において、Ｔ₁は初期加圧時間、Ｔ₂は通電時
間、Ｔ₃は電極保持時間、Ｔ₄は休止時間を示す。Ｆは
電極加圧力、Ｉ_Wは溶接電流、Ｖ_Eは電極間電圧を示す
ものである。同図15（Ａ）の電極間電圧Ｖ_Eは被溶接物
の状態や電極加圧力Ｆ、溶接電流Ｉ_Wなどの変動によっ
て被溶接物の板厚、材質が同一であっても、溶接中に散
りが発生する場合図15（Ｂ）と、散りが発生しない場合
図15（Ｃ）があり、それぞれ異なった形態を示す。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の金
属板材のスポット溶接方法で、通常のスポット溶接装置
を用いて、ナゲット径を可能な限り大きくして、確実な
溶接強度を得ようとする場合、溶接条件としては、電極
加圧力と通電時間を一定にすると、図16に示すように溶
接電流を適当に増し、散り発生限界電流Ｉ_exに近い値の
溶接電流を設定して溶接することになる。

【０００９】このように、散り発生限界に近い値まで溶
接電流を増すと溶接条件（電極加圧力、溶接電流、被溶
接材間の通電流路面積など）の僅かな変動によっても散
り発生することがある。ナゲット径の大きな、しかも確
実なスポットを得ようとしているにも拘わず、被溶接材
間で散りが発生してしまうと、極端にナゲット径が小さ
くなり、溶接強度が低下してしまうことになる。更にこ
の散りは電極近くの機器に付着するだけでなく、作業者
の安全上からも好ましくなく、作業環境の上からも問題
とされてきた。

【００１０】本発明の溶接装置は、このような問題を解
決するためになされたもので、従来の散り発生限界電流
Ｉ_exを更に大電流側に移動させて、確実なナゲット径を
得る溶接電流の適用領域を拡大することを目的とする。

【００１１】さらに、本発明の溶接装置は、上記問題点
をより効果的に解決するため、溶接中の電極間電圧を検
出して、溶接中に散りが発生する場合と溶接中に散りが
発生しない場合との判別を制御回路を用いて行ない、溶
接中に散りが発生する場合にのみ発生抑止の対策を講じ
て、これを抑止することを可能にしたスポット溶接装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のスポット溶接装
置に用いるスポット溶接方法は、被溶接材を重ねて、こ
れを一対の電極で挟持し、該電極間に適当な加圧力をか
け、この間に溶接電流を通電して溶接するにあたり、ス
ポット溶接の溶接通電中に電極加圧力を一定期間、パル
ス状に定常設定加圧力より増大させることにより、散り
発生限界電流を大電流側に移動させるようにしたことを
特徴とし、従来、散りが発生していた領域においても散
り発生を抑制し、確実なナゲットと強度を得ようとした
ものである。

【００１３】また、本発明に係るスポット溶接装置は、
溶接機本体フレームと、この本体フレームに固定して装
着した固定電極と、前記本体フレームに設けた加圧駆動
装置と、前記固定電極に対して加圧駆動し得るように前
記加圧駆動装置に取付けた加圧電極とを具え、前記固定
電極と加圧電極との間に被溶接材を所定の加圧力で挟持
して溶接するスポット溶接装置において、スポット溶接
の溶接通電中にシ−ケンス制御により、電極加圧力を一
定期間、定常設定加圧力より増大させる加圧力増大手段
を設けたことを特徴とする。

【００１４】さらに、本発明に係るスポット溶接装置
は、溶接機本体フレームと、この本体フレームに固定し
て装着した固定電極と、前記本体フレームに設けた加圧
駆動装置と、前記固定電極に対して加圧駆動し得るよう
に前記加圧駆動装置に取付けた加圧電極とを具え、前記
固定電極と加圧電極との間に被溶接材を所定の加圧力で
挟持して溶接するスポット溶接装置において、スポット
溶接の溶接通電中に電極加圧力を一定期間、定常設定加
圧力より増大させる加圧力増大手段と、溶接中の電極間
電圧を検出する電極間電圧検知器と、前記定常加圧力に
おいて、溶接電流を図1bのＩ_exよりやや小さい電流に設
定した時の電極間電圧から実験的に定めた電圧を基準電
圧値Ｅ_cとして設定し、前記電極間電圧検知器により検
知された電圧値を該基準電圧値と比較して基準電圧値以
上になったか否かを判別する判別回路と、該判別回路に
より電極間電圧が基準電圧値以上と判断された際に前記
加圧力増大手段を駆動し、通常の電極加圧力より大きな
加圧力をパルス状に加えて散り発生を抑止するようにし
たことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明の溶接装置においては、溶接通電中の特
定の期間のみに、通常の電極加圧力よりも大きな加圧力
をパルス状に加えて、溶接部の通電流路の面積を拡大さ
せることで、溶接しようとする金属板材間から発生する
散りを抑制できる。この特定の期間とは、図１に示すｔ
の期間で、散りが発生しやすいとされる溶接電流路の面
積が急に拡大しようとしている期間である。さらに、本
発明の溶接装置では、設定した溶接電流が散り発生限界
電流を越える場合には図４に示すシーケンス制御を作動
させて散り発生を防止するかまたは電極間の電圧が基準
値を越えているか否かで散りが発生するか否かを検知す
るようにしたため、確実かつ効果的に散り発生を防止で
き、ナゲット径の大きなスポットを得ることができる。

【００１６】

【実施例】図１はこの発明のスポット溶接装置に用いる
スポット溶接方法の動作シーケンスを示したものであ
る。図１に基づきこの発明のスポット溶接方法を説明す
る。最初に、被溶接材を重ねて、これを一対の電極で挟
持した後、この電極間に図１に示す設定加圧力（Ｆ₁ ）
を与える。この設定加圧力（Ｆ₁）の下で、溶接電流Ｉ
_Wで電極間に通電開始する。電極加圧の開始時点又は通
電開始時点から所定時間経過後タイマ−作動により散り
抑止加圧力の（Ｆ₂）を与える。次にタイマ−作動によ
る時間ｔが経過した後に散り抑止加圧力（Ｆ₂）に相当
する分だけ加圧力を減らし、設定加圧力（Ｆ₁）に戻
す。

【００１７】図２は、図１に示すスポット溶接方法を適
用するこの発明のスポット溶接装置の第一の実施例の構
成を示す図である。図２において、1a, 1bは被溶接材、
例えば材厚が 0.6mm〜3.2mm 程度の軟鋼板で、電極 2a,
2b により挟持される。固定電極2bは電極ホルダー3bを
介して本体フレーム10に取付け、加圧電極2aは電極ホル
ダー3aと加圧ロッド４を経て、加圧駆動装置６の加圧シ
リンダー6a内の加圧ピストン6bに結合する。また加圧ロ
ッド４は電気絶縁材８を介して本体フレーム10に取付け
た摺動部を有するガイド５により保持する。

【００１８】電源９には例えば、インバータ制御された
直流電源またはサイリスタにより制御された単相交流電
源を用いる。13は、設定加圧力（Ｆ₁）調整用の圧力調
整器であり、チェックバルブ14、電磁弁７を経て、圧縮
空気供給口6c, 6dに接続する。12は散り抑止加圧力（Ｆ
₂）調整用の圧力調整器であり、電磁弁11を介して圧縮
空気供給口6cに接続する。15は電磁弁、16はリリーフ弁
である。

【００１９】次に、この図２に示す実施例における空圧
回路を用いた場合のシーケンス制御について説明する。
図３は、図２の実施例のスポット溶接装置において使用
するシーケンス制御回路のブロック図を示すもので、20
は制御電源、21は溶接電源である。制御電源20が溶接起
動スイッチ40を経て制御装置に印加されると、電磁弁７
のコイル19（ＭＶ₁）が付勢されると同時に初期加圧時
間タイマー22（Ｔ₁）、通電時間タイマー23( Ｔ₂)、電
極保持時間タイマー24( Ｔ₃) 、休止時間タイマ−25
（Ｔ₄）が順次作動する。通電時間タイマー23には、溶
接電流を制御する溶接電流制御回路26が接続され、設定
された時間と、電流を電子スイッチ29を介して溶接変圧
器30に給電する。初期加圧時間タイマ−22（Ｔ₁）に接
続した散り抑止加圧開始時間設定タイマー27（ｔ₁）は
電磁弁11のコイル42（ＭＶ₂）の起動回路31a を駆動さ
せると同時に散り抑止加圧終了時間設定タイマー28（ｔ
₂）を作動させ、設定されたｔ₂時間後に起動回路31a
を停止させると同時に、電磁弁15のコイル43（ＭＶ₃）
を付勢して電極加圧力Ｆ₂に相当する空気圧力をリリー
フ弁16を経て排出して電極加圧力を初期の設定加圧力に
復元させる。

【００２０】図４はこのスポット溶接装置におけるスポ
ット溶接の動作シーケンスを示したものである。図２，
図３及び図４を参照して、この実施例のスポット溶接装
置によりスポット溶接を実施する場合の制御について説
明する。図２において、被溶接材1a, 1bを電極2a, 2bに
より挟持し、まず、電極間に図４に示す設定加圧力（Ｆ
₁）を加える。この設定加圧力（Ｆ₁）は、圧力調整器
13で調整された圧縮空気をチェックバルブ14を経て、電
磁弁７を開いて電極加圧シリンダー6aに供給して得てい
る。制御電源20が溶接起動スイッチ40を経て制御装置に
印加されると、電極間に設定加圧力が加わると同時に初
期加圧時間タイマ−22（Ｔ₁）に電源が供給され、図４
に示すＴ₁時間後に通電時間タイマ−23（Ｔ₂）及び散
り抑止加圧開始時間設定タイマ−27（ｔ₁）に信号が送
られる。

【００２１】散り抑止加圧開始時間設定タイマ−27は初
期加圧時間タイマ−22からの信号が供給された後、図４
のｔ₁時間後に電磁弁駆動回路31a 及び散り抑止加圧終
了時間設定タイマ−28に信号を供給する。これにより電
磁弁駆動回路31a が作動し、電磁弁11を開放し、予め圧
力調整器12により調整されている空気圧力の圧縮空気を
図２の電極加圧シリンダー6aの加圧ピストン6bの上に圧
縮空気供給口6cより供給して、散り抑止加圧力（Ｆ₂）
を与える。次に散り抑止加圧終了時期設定タイマ−28の
作動による時間ｔ₂が経過した後に、散り抑止加圧終了
時期設定タイマ−28から電磁弁駆動回路31a 及び31b に
信号が送られ電磁弁11を閉にすると同時に電磁弁15を開
にして、リリーフ弁16を経て、散り抑止加圧力（Ｆ₂ ）
に相当する空気圧を大気中に放出して加圧ピストン6bに
加えられる加圧力を設定加圧力（Ｆ₁）に戻す。

【００２２】なお、チェック弁14は電磁弁11が開いて、
電極加圧シリンダー6aに散り抑止加圧力（Ｆ₂）に相当
する空気圧を供給している間に、圧縮空気が、圧力調整
器13を経て大気に漏れないようにする作用をする。

【００２３】一方、初期加圧時間タイマ−22から通電時
間タイマ−23に信号が送られると、通電タイマ−23から
溶接電流制御回路26へ信号が送られ、溶接電流制御回路
26の制御により、溶接電源21から電子スイッチ（サイリ
スタ逆並列ブロック回路）29を介して溶接変圧器30へ電
源が供給され、設定加圧力（Ｆ₁ ）の下で電極2a，2b間
に通電開始し、図４のＴ₂時間後に通電タイマ−23から
溶接電流制御回路26へ送られていた信号が停止し、電極
2a，2b間への通電が停止する。この時の溶接電流Ｉ_wは
図４に示すようになる。通電時間タイマ−23は溶接電流
制御回路26への信号供給停止と同時に電極保持時間タイ
マ−24へ信号を送り、電極保持時間タイマ−23を作動さ
せる。電極保持時間タイマ−24は図４のＴ₃時間後に電
磁弁７のコイル19（ＭＶ₁）への給電を停止し電磁弁７
を閉じて、電極2a，2bを開放する。電極保持時間タイマ
−24は、電磁弁７を閉じると同時に休止時間タイマ−25
に信号を送り、連続動作の場合には、このタイマ−25に
より設定された休止時間だけ電極を開放した後、再び電
極加圧がされ、初期加圧時間タイマ−22が起動されスポ
ット溶接がなされる。

【００２４】なお、この図２に示す実施例では電磁弁、
リリーフ弁、チェック弁などの組合せで、図１に示す動
作シーケンスを可能にしているが、これを応答時間の短
い、空圧制御器に置換することも可能である。

【００２５】図５は、この発明のスポット溶接装置の第
２の実施例であり、この実施例は、散り抑止加圧力（Ｆ
₂ ）を電磁力により得ることを目的としたものである。
加圧駆動装置６は加圧ロッド４によりピストン6bと電磁
石の可動片18を結合し、圧縮空気供給口6c, 6dより設定
空気圧調整器13、電磁弁７を経て設定空気圧をシリンダ
ー6aに供給し、ピストン6bにより、設定加圧力（Ｆ₁ ）
を加圧電極2a、固定電極2bの間に加え、溶接電流
（Ｉ_W) を通電開始後、加圧シリンダー6aの上面に固定
した電磁石のコイル17を励磁して、可動片18を吸引させ
る。この吸引力により、散り発生抑止加圧力（Ｆ₂ ）を
得るようにしたものである。

【００２６】次に、この図５に示す実施例における電磁
石コイル17のシーケンス制御について説明する。図６
は、図５の実施例のスポット溶接装置において使用する
シーケンス制御回路のブロック図を示すもので、20は制
御電源、21は溶接電源である。制御電源20が溶接起動ス
イッチ40を経て制御装置に印加されると前記の実施例と
同様に電極2a,2b 間の初期加圧時間を設定する初期加圧
時間タイマー22( Ｔ₁) 及び通電時間を設定する通電時
間タイマー23( Ｔ₂)、電極保持時間タイマー24( Ｔ₃)
、休止時間タイマ−25（Ｔ₄）が順次動作する。通電
時間タイマー23には、溶接電流を制御する溶接電流制御
回路26を接続する。29は、溶接電流制御回路26に接続し
た電子スイッチとしてのサイリスタ逆並列ブロック回
路、30は溶接変圧器を示す。初期加圧時間タイマ−22
（Ｔ₁）に接続した散り抑止加圧開始時間設定タイマ−
27は散り抑止加圧終了時期設定タイマ−28に接続し、こ
れらのタイマ−27,28 を電磁石駆動回路31c に接続し、
この電磁石駆動回路31c を電磁石のコイル17に接続す
る。一方、電極保持時間タイマ−24（Ｔ₃）からは、電
磁弁７のコイル19への給電を停止させる信号が送られて
いる。

【００２７】このスポット溶接装置の動作シ−ケンスは
図４に示すものと同様である。図４、図５，及び図６を
参照して、この実施例のスポット溶接装置によりスポッ
ト溶接を実施する場合の制御について説明する。図５に
おいて、被溶接材1a, 1bを電極2a, 2bにより挟持し、ま
ず、電極間に図４に示す設定加圧力（Ｆ₁ ）を加える。
この設定加圧力（Ｆ₁ ）は、圧力調整器13で調整された
圧縮空気を、電磁弁７を開いて電極加圧シリンダー6aに
供給して得ている。電極間に設定加圧力が加わると同時
に制御電源20より初期加圧時間タイマ−22（Ｔ₁）に電
源が供給されると、図４に示すＴ₁時間後に初期加圧時
間タイマ−22（Ｔ₁）より通電時間タイマ−23（Ｔ₂）
及び散り抑止加圧開始時間設定タイマ−27（ｔ₁）に信
号が送られる。

【００２８】散り抑止加圧開始時間設定タイマ−27は初
期加圧時間タイマ−22からの信号が供給された後、図４
のｔ₁時間後に電磁石駆動回路31c 及び散り抑止加圧終
了時間設定タイマ−28に信号を供給する。これにより電
磁石駆動回路31c が作動し、電磁石17を励磁して、可動
片18を吸引させ、散り抑止加圧力（Ｆ₂）を与える。次
に散り抑止加圧終了時期設定タイマ−28の作動による時
間ｔ₂が経過した後に、散り抑止加圧終了時期設定タイ
マ−28から電磁石駆動回路31c に信号が送られ電磁石17
への通電を停止する。

【００２９】一方、初期加圧時間タイマ−22から通電時
間タイマ−23に信号が送られると、通電タイマ−23から
溶接電流制御回路26へ信号が送られ、溶接電流制御回路
26の制御により、溶接電源21から電子スイッチ（サイリ
スタ逆並列ブロック回路）29を介して溶接変圧器30へ電
源が供給され、設定加圧力（Ｆ₁ ）の下で電極2a，2b間
に通電開始し、図４のＴ₂時間後に通電タイマ−23から
溶接電流制御回路26へ送られていた信号が停止し、電極
2a，2b間への通電が停止する。この時の溶接電流Ｉ_Wは
図４に示すようになる。通電時間タイマ−23は溶接電流
制御回路26への信号供給停止と同時に電極保持時間タイ
マ−24へ信号を送り、電極保持時間タイマ−23を作動さ
せる。電極保持時間タイマ−24は図４のＴ₃時間後に電
磁弁７を閉じて、電極2a，2bを開放する。電極保持時間
タイマ−24は、電磁弁７を閉じると同時に停止時間タイ
マ−25に信号を送り、連動動作の場合はこのタイマ−25
により設定された停止時間だけ電極加圧を停止した後、
再び電極加圧がされ、初期加圧時間タイマ−22が起動さ
れスポット溶接がなされる。

【００３０】次に、本発明の第３実施例のスポット溶接
装置について説明する。この実施例の装置は、前述の図
２に示す第１実施例の装置と電磁弁11のシ−ケンス制御
の方法が異なる他、他の構成はほぼ同様である。

【００３１】図７のブロック図を参照して、本発明の第
３実施例のスポット溶接装置において使用するシ−ケン
ス制御回路の一例の構成を説明する。図７において、20
は制御電源、21は溶接電源である。制御電源20は溶接起
動スイッチ40を経て、電極2a,2b 間の初期加圧時間を設
定する初期加圧時間タイマー22（Ｔ₁）を接続し、この
後方に通電時間を設定する通電時間タイマー23
（Ｔ₂）、電極保持時間タイマー24（Ｔ₃）、休止時間
タイマー25（Ｔ₅）を順次接続する。通電時間タイマー
23には、溶接電流を制御する溶接電流制御回路26を接続
する。29 は、溶接電流制御回路26に接続した電子スイッ
チとしてのサイリスタ逆並列ブロック回路、30は溶接変
圧器を示す。加圧電極2a，2bには電極間電圧検知器32を
接続し、電磁弁11のコイル42を駆動させるタイマー機能
を持った回路31d を接続した判別回路33に電極間電圧検
知器32及び基準電圧回路35を接続する。尚、図７におい
ては図２における電磁弁15、リリーフ弁16、チェックバ
ルブ14に関する動作は、基本的には図３と同様であるの
で、省略した。

【００３２】次に、このシーケンス制御回路における作
動を説明する。スポット溶接時における電極間電圧を電
極間電圧検出器で検出し、散りが発生する直前の電流で
溶接した時の電圧値に設定した基準電圧と検出された電
極間電圧とを判別回路33で比較し、電極間電圧が基準電
圧以上となった場合に、電磁弁11を開放し、図２に示す
圧力調整器12により調整された空気圧を電極シリンダー
6aに供給して、散り抑止加圧力（Ｆ₂）を与える。

【００３３】この判別回路33における比較操作を図８
（Ａ）、（Ｂ）の制御フローに示す。ここで、Ｅｃは基
準電圧値、Ｅｏは電極間電圧の検出値、ｅは変動値を表
す。散り発生しない標準的な状態における電極間電圧は
図９（Ａ）のようなモ−ドを示し、その最大値はＥｏを
示す。図９（Ｂ）に示すように、このＥｏより大きい値
で散り発生の可能性があると考えられる電圧Ｅｃを設定
し、これを散り発生判別基準電圧とする。図９において
Ｅｃは電極への通電開始からtc時間経過後の電圧をサン
プリングしているが、これは電極間電圧は、被溶接物の
材質によって溶接電流の通電初期に、被溶接物の接触抵
抗の影響を受けて図１０（Ａ）のように大きな電圧値を
示すことがあり、また、図１０（Ｂ）のようにその影響
を受けないものもあるので、通電開始からｔｃ時間経
過した所の電圧をサンプリングしてＥｃと比較すること
としたのである。なお、Ｅｃ，ｔｃは被溶接物（1a，1
b）の板厚、材質に対して、適性値を実験的に求めたも
のである。図８（Ａ）の判別方法では、この基準電圧Ｅ
c と検出された電極間電圧Ｅo ±ｅ（変動値）とを比較
して、Ｅc ≦Ｅo ＋ｅの状態になった場合には、図８の
制御フローに示すように、散り発生抑止回路を動作させ
る。一方、電極間電圧Ｅｏと基準電圧Ｅc との比較がＥ
c ＞Ｅo ±ｅの場合は、散り発生抑止回路を作動させる
ことなく、溶接をそのまま継続して終了させる。

【００３４】図８（Ｂ）は散り抑止対策手段として電極
間電圧Ｅo ±ｅと基準電圧Ｅｃを直接比較するのではな
く、電極間電圧の増加率（Ｅo ±ｅ）／Δｔと基準電圧
の増加率Ｅｃ／Δｔを比較する方法とがある。

【００３５】実際の溶接における散りの発生は溶接通電
初期に生ずることが多く、短時間の内に判定する必要が
あるので、図８（Ｂ）の方法を用いることが有効であ
る。

【００３６】次に、本発明の第４実施例のスポット溶接
装置について説明する。この実施例の装置は、前述の図
５に示す第２実施例の装置と電磁コイル17のシ−ケンス
制御の方法が異なる他、他の構成はほぼ同様である。

【００３７】図11のブロック図を参照して、本発明の第
４実施例のスポット溶接装置において使用するシ−ケン
ス制御回路の一例の構成を説明する。図11において、20
は制御電源、21は溶接電源である。制御電源20は溶接起
動スイッチ40を経て、電極2a,2b 間の初期加圧時間を設
定する初期加圧時間タイマー22（Ｔ₁）を接続し、この
後方に通電時間を設定する通電時間タイマー23
（Ｔ₂）、電極保持時間タイマー24（Ｔ₃），停止時間
タイマ−25（Ｔ₄）を順次接続する。通電時間タイマー
23には、溶接電流を制御する溶接電流制御回路26を接続
する。29 は、溶接電流制御回路26に接続した電子スイッ
チとしてのサイリスタ逆並列ブロック回路、30は溶接変
圧器を示す。加圧電極2a，2bには電極間電圧検知器32、
判別回路33、タイマー機能を持った電磁石駆動回路31、
及び電磁石コイル17を順次接続し、判別回路33には基準
電圧回路35を接続する。

【００３８】次に、このシーケンス制御回路における作
動を説明する。スポット溶接時における電極間電圧を電
極間電圧検出器で検出し、散り電流発生直前の電圧値に
設定した基準電圧と検出された電極間電圧とを判別回路
33で比較し、電極間電圧が基準電圧以上となった場合
に、電磁石駆動装置31を作動させて電磁石コイル17を励
磁し、図５に示す加圧シリンダ−６ａの上面に固定した
可動片18を吸引させ、散り抑止加圧力（Ｆ₂）を与え
る。

【００３９】

【発明の効果】本発明のスポット溶接装置は以上説明し
たとおり、被溶接物の金属板材のスポット溶接におい
て、電極加圧力を通電期間中に通常の設定値よりもパル
ス状に高く設定することにより、従来の散り発生限界を
大電流側に移動させて、確実なナゲットを得る範囲を拡
大できるため、従来のスポット溶接装置に比し溶接強度
保証する適用溶接電流範囲を大幅に拡げることができ
る。また、散り発生を抑止できるので、電極近くの機器
の汚れを防止し、作業者の安全を確保し、作業環境を良
くするとともに溶接作業の効率を向上させ得るという多
大な効果の得られるスポット溶接方法である。また、本
発明の第３、第４実施例に示したスポット溶接装置は、
電極間電圧を検出して、電圧値又はその増加率を基準値
と比較して散りの発生を予測し、その予測結果に従って
対策を講ずることで必要に応じて散り発生の抑止を行う
ため、全体として散り発生を抑止した環境で、溶接ナゲ
ット径の均一な溶接をすることができる溶接装置であ
り、さらに、第３、第４実施例に示したスポット溶接装
置では、実際に溶接する被溶接物の板厚、材質、電極形
状、溶接電流、加圧力、その他の溶接条件から散り発生
のない安定した電極間電圧と実際に溶接を行っている電
極における電圧とを比較して散り発生に対するフィ−ド
バック制御を行うため、散り発生の抑止及び溶接ナゲッ
ト径の均一な溶接がより効果的に達成できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のスポット溶接装置による溶接電流、
電極間電圧、電極加圧力と時間との関係を示した動作シ
ーケンス図である。

【図２】図２は図１のスポット溶接装置の第一の実施例
の構成を示す図である。

【図３】図３は図２のスポット溶接装置に使用するシ−
ケンス制御回路のブロック図である。

【図４】図４は図２のスポット溶接装置の動作シ−ケン
スを示す図である。

【図５】図５はこの発明のスポット溶接装置の第二の実
施例の構成を示す図である。

【図６】図５のスポット溶接装置に使用するシ−ケンス
制御回路のブロック図である。

【図７】図７はこの発明のスポット溶接装置の第三の実
施例に使用するシ−ケンス制御回路のブロック図であ
る。

【図８】図８（Ａ）、（Ｂ）は図７のシ−ケンス制御回
路の判別回路の動作フロ−を示す図である。

【図９】図９は基準電圧値Ｅｃと電極間電圧の検出値Ｅ
ｏとの関係を示す線図である。

【図１０】図10は溶接中の電極間電圧の変動を示す図で
あり、被溶接物の材質等によって、電極間電圧が通電初
期に接触抵抗の影響を受ける場合（Ａ）と受けない場合
（Ｂ）をそれぞれ示している。

【図１１】図11はこの発明のスポット溶接装置の第四の
実施例に使用するシ−ケンス制御回路のブロック図であ
る。

【図１２】図12は従来のスポット溶接装置の構成を示す
図である。

【図１３】図13は従来の通常の使用方法における溶接電
流、電極加圧力と時間の関係を示した動作シーケンス図
である。

【図１４】図14は従来のシーケンス制御回路のブロック
図の一例を示す図。

【図１５】図15は従来のスポット溶接機を用いた溶接シ
ーケンスを示す図。

【図１６】図16はスポット溶接を行なう場合の溶接電
流、ナゲット径の関係と、散り発生限界を示した説明図
である。

【符号の説明】

1a, 1b 被溶接材 2a 加圧電極 2b 固定電極 3a, 3b 電極ホルダー４加圧ロッド５ガイド 6a 加圧シリンダー 6b 加圧ピストン 6c, 6d 圧縮通気供給口７電磁弁８電気絶縁材９電源 10 本体フレーム 11 電磁弁 12, 13 圧力調整器 14 チェックバルブ 15 電磁弁 16 リリーフ弁 17 電磁石のコイル 18 電磁石の可動片 19 電磁弁７のコイル 20 制御電源 21 溶接電源 22 初期加圧時間タイマ− 23 通電時間タイマ− 24 電極保持時間タイマ− 26 溶接電流制御回路 27 タイマー 28 タイマー 29 サイリスタ逆並列ブロック回路（電子スイッチ） 30 溶接変圧器 31 タイマー機能を持った電磁石コイル用駆動回路 31a,31b 電磁弁コイル用駆動回路 31c 電磁石コイル用駆動装置 31d タイマー機能を持った電磁弁コイル用駆動回路 32 電極間電圧検出機 33 判別回路 35 基準電圧回路 40 溶接起動スイッチ 42,43 電磁弁のコイルＦ₁ 設定加圧力Ｆ₂ 散り抑止加圧力ｔ時間Ｉ_W 溶接電流Ｖ_E 電極間電圧

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接機本体フレームと、この本体フレー
ムに固定して装着した固定電極と、前記本体フレームに
設けた加圧駆動装置と、前記固定電極に対して加圧駆動
し得るように前記加圧駆動装置に取付けた加圧電極とを
具え、前記固定電極と加圧電極との間に被溶接材を所定
の加圧力で挟持して溶接するスポット溶接装置におい
て、スポット溶接の溶接通電中に電極加圧力を一定期
間、定常設定加圧力より増大させる加圧力増大手段と、
溶接中の電極間電圧を検出する電極間電圧検知器により
検知された電圧値を予め設定した基準電圧値と比較して
基準電圧値以上になったことを判別する判別回路と、該
判別回路により電極間電圧が基準電圧値以上と判断され
た際にタイマ−作動させることにより前記加圧力増大手
段を駆動し、通常の電極加圧力より大きな加圧力をタイ
マ−作動によりパルス状に加えて散り発生を抑止するよ
うにしたことを特徴とするスポット溶接装置。