JP5580913B2

JP5580913B2 - スポット溶接装置

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Publication number: JP5580913B2
Application number: JP2013052991A
Authority: JP
Inventors: 健輔坂井; 圭吾木村
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
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Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-08-27
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Also published as: JP2013144316A

Description

本発明は、板厚の異なる板材を重ね合わせた板組みの被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接装置に関する。

一般に、重ね合わされた鋼板等の板材の接合には、一対の溶接電極間で挟み加圧力を与えながら両溶接電極間に大電流を一定時間通電し、接合部をほぼ溶融温度まで上げてナゲットを形成するスポット溶接が広く行われている。

スポット溶接にあたり、両溶接電極により付与される加圧力及び通電時間が一定の場合には、ナゲット径は電流の増加に従って徐々に増加するが、電流値が過大になると発熱量が過大になり板材間に溶融金属が飛散する散りの発生原因となる。即ち散りは接合部の過熱による溶融金属の爆飛現象で、ナゲットに空孔、割れ等が発生して、ナゲットの形状や金属組織に不連続部が生じ、接合部の板厚の減少と共に著しい強度低下の要因となる。反対に電流が過少の場合にはナゲットが小さくなり十分な接合強度が得られない。また、加圧力が小さいときには板材間の接触面積が少なくなり、電流密度が高くなり過熱による散り発生の原因となる。一方、加圧力が大き過ぎると接合部の接触面積が大きくなり電流密度が低下して発熱量が減少する。この結果、ナゲットが小さく溶接強度が低下する。

ここで、図１８（ａ）に示すように、剛性の低い薄板１０１、薄板１０１より厚く剛性が高い第１厚板１０２、第２厚板１０３の３枚を重ね合わせた被溶接部材１００をスポット溶接する場合には、薄板１０１と第１厚板１０２の間及び第１厚板１０２と第２厚板１０３の間に隙間がなく密着した状態で、可動側電極１２１と固定側電極１２２により被溶接部材１００を挟んで電源１２３により通電すると、可動側電極１２１と固定側電極１２２間の通電経路における電流密度がほぼ均一となり薄板１０１から第２厚板１０３に亘って良好なナゲットが形成されて、必要な溶接強度を得ることができる。

しかし、実際には、可動側電極１２１と固定側電極１２２によって被溶接部材１００を挟んで加圧したときに、剛性の低い薄板１０１と第１厚板１０２が上方に撓んで、薄板１０１と第１厚板１０２の間及び第１厚板１０２と第２厚板１０３との間に隙間が生じる。この場合、可動側電極１２１と薄板１０１間の接触面積は薄板１０１の撓みにより大きくなるのに対して、薄板１０１と第１厚板１０２間及び第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接合部の接触面積は隙間により小さくなる。

このため、可動側電極１２１と固定側電極１２２の接合部の電流密度が薄板１０１側に対して第２厚板１０３側が高くなり、薄板１０１と第１厚板１０２間よりも第１厚板１０２と第２厚板１０３間の方が局部的な発熱量が多くなる。

その結果、図１８（ａ）に示すように先ず第１厚板１０２と第２厚板１０３との接合部にナゲット１０５が形成され、次第にナゲット１０５が大きくなりやがて図１８（ｂ）のように薄板１０１と第１厚板１０２間が溶着される。しかし、この薄板１０１と第１厚板１０２との間の溶け込み量が小さく溶接強度が不安定で、薄板１０１が剥離することが懸念され、かつ溶接品質にバラツキがある。この不具合は、特に第１厚板１０２及び第２厚板１０３が厚いほど厚板１０２と薄板１０１との間にナゲット１０５が到達しにくく、顕著である。

また、同様に薄板１０１と第１厚板１０２間の溶け込み量が小さく溶接強度が不安定となる原因としては、薄板１０１が薄いため、可動側電極１２１の接触により熱が可動側電極１２１に奪われ、薄板１０１側の温度が上がらず、ナゲット１０５が形成されにくいこともある。

この対策として、例えば特許文献１に開示されるスポット溶接方法がある。このスポット溶接方法は、図１９に示すように、薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３を重ね合わせた被溶接部材１００をスポット溶接するときに、薄板１０１側に当接する可動側電極１２１の先端径を、第２厚板１０３側に当接する固定側電極１２２の先端径よりも小さくすることで、薄板１０１と可動側電極１２１との接触面積を第２厚板１０３と固定側電極１２２との接触面積よりも小さくする。これにより、可動側電極１２１と固定側電極１２２間の通電経路における電流密度が可動側電極１２１側から固定側電極１２２に向かって次第に低くなる。この結果、薄板１０１と第１厚板１０２との間において発熱量が多くなり、良好なナゲットが形成されて薄板１０１と第１厚板１０２間の溶接強度が向上する。

また、特許文献２に開示されるスポット溶接方法は、図２０に示すように、薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３の３枚の板材を重ね合わせた被溶接部材１００をスポット溶接するときに、薄板１０１側に位置する可動側電極１３５の加圧力ＦＵを、第２厚板１０３側に位置する固定側電極１３４の加圧力ＦＬより小さくすることで、薄板１０１と厚板１０２との間の接触抵抗が大きくなると共に厚板１０２と１０３との間の接触抵抗が小さくなり、可動側電極１３５と固定側電極１３４間に通電したときに、薄板１０１と第１厚板１０２との接合部における発熱量を増加させることができ、薄板１０１と第１厚板１０２の溶接強度を高めることができる。

この方法の実施に用いられるスポット溶接装置の構成は、図２１に示すように、溶接ロボット１２５の手首部１２６にスポット溶接装置１３０が搭載され、溶接ロボット１２５は、クランパ１２８によって支持された被溶接部材１００の各打点位置にスポット溶接装置１３０を移動し、被溶接部材１００のスポット溶接を行う。

スポット溶接装置１３０は、手首部１２６に取り付けられた支持ブラケット１２７に固定されたリニアガイド１３１によって上下動自在に支持されたベース部１３２を備え、このベース部１３２には下方に延びるＣ形ヨーク１３３が設けられ、このＣ形ヨーク１３３の下端の先端に固定側電極１３４が設けられる。

また、ベース部１３２の上端には、サーボモータ等の加圧アクチュエータ１３６が搭載され、加圧アクチュエータ１３６により上下動するロッド１３７の下端に固定側電極１３４と対向して可動側電極１３５が取り付けられる。支持ブラケット１２７の上端にサーボモータ１３８が搭載され、サーボモータ１３８の作動によりボールねじ機構を介してベース部１３２が上下動する。

ここで、図示しないコントローラに予め記憶されているティーチングデータに従って、薄板１０１側に位置する可動側電極１３５による加圧力ＦＵを固定側電極１３４による加圧力ＦＬよりも小さくする（ＦＵ＜ＦＬ）。

このように可動側電極１３５による加圧力ＦＵを固定側電極１３４による加圧力ＦＬより小さく（ＦＵ＜ＦＬ）するために、コントローラは、先ず、サーボモータ１３８によりベース部１３２を上動させて固定側電極１３４を被溶接部材１００の下面に当接させると共に、加圧アクチュエータ１３６により可動側電極１３５を下降させて被溶接部材１００の上面に当接させる。この場合、加圧アクチュエータ１３６の加圧力が可動側電極１３５とベース部１３２及びＣ形ヨーク１３３を介して固定側電極１３４とに均等に作用する。

次に、サーボモータ１３８によりベース部１３２を押し上げる。このベース部１３２の押し上げにより、固定側電極１３４の加圧力ＦＬがベース部１３２の押し上げ分だけ増加し、可動側電極１３５による加圧力ＦＵが固定側電極１３４による加圧力ＦＬより小さくなる（ＦＵ＜ＦＬ）。

その結果、可動側電極１３５と固定側電極１３４との間に通電したときに、薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における電流密度が高くなり発熱量が第１厚板１０２と第２厚板１０３の接合部における発熱量に対して相対的に増加する。これにより、薄板１０１から第２厚板１０３に亘って溶け込み量に偏りのない良好なナゲットが形成されて溶接強度を確保できる。

特開２００３−２５１４６８号公報特開２００３−２５１４６９号公報

上記特許文献１によると、薄板１０１に当接する可動側電極１２１の先端径を第２厚板１０３に当接する固定側電極１２２の先端径よりも小さくすることによって、可動側電極１２１と固定側電極１２２間の通電経路における電流密度が可動側電極１２１から固定側電極１２２に向かって次第に低くなり、薄板１０１と厚板１０２間の溶接強度が向上する。

しかし、可動側電極１２１と固定側電極１２２による加圧力や、薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３の板厚及び被溶接部材１００の形状や部位によって、可動側電極１２１と固定側電極１２２間の通電経路における電流密度が種々変化し、均一な溶接品質を確保することが困難である。また、薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３の板厚及び被溶接部材１００の形状及び部位に応じて先端径の異なる種々の可動側電極１２１及び固定側電極１２２を種々取り換えて使用することは、極めて厄介で生産性の大幅な低下が懸念され、現実的ではない。また、先端径が異なる種々の可動側電極１２１及び固定側電極１２２を準備し、管理するには多くの管理コストを要する。

一方、特許文献２にあっては、クランパ１２８によって支持された被溶接部材１００の各打点位置にスポット溶接装置１３０を移動し、被溶接部材１００の第２厚板１０３側に固定側電極１３４を当接させると共に可動側電極１３５を薄板１０１に当接させ、更にベース部１３２を押し上げて固定側電極１３４側の加圧力ＦＬより可動側電極１３５側の加圧力ＦＵを小さくすることで、相対的に薄板１０１と第１厚板１０２間の電流密度が高くなり、薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における発熱量が確保でき、溶け込み量が増大して溶接強度が増加する。

しかし、被溶接部材１００をクランパ１２８によりクランプ保持された被溶接部材１００を固定側電極１３４と可動側電極１３５によって挟持加圧した状態でベース部１３２を移動して固定側電極１３４の加圧力ＦＬより可動側電極１３５による加圧力ＦＵを小さくするには、被溶接部材１００をクランプ保持するクランパ１２８に大きな負荷が要求される。一方、クランパ１２８による被溶接部材１００のクランプ位置と溶接位置、即ち溶接打点位置とが離間した状態では、被溶接部材１００が撓み変形して固定側電極１３４による加圧力ＦＬと可動側電極１３５による加圧力ＦＵにバラツキが生じて安定した薄板１０１と第１厚板１０２との間の接触抵抗及び第１厚板１０２と第２厚板１０３との間の接触抵抗の確保が困難であり、被溶接部材１００の接合部における電流密度にバラツキが生じてスポット溶接の品質低下が懸念される。また、溶接加圧時の反力で移動し得るようロボットの手首とベース部との間にイコライジング機能を備えたスポット溶接装置では使用できず、スポット溶接装置が制限される。

従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、重ね合わされた２枚の厚板の一方に薄板を重ね合わせた３枚重ねの被溶接部材をスポット溶接する場合に、均一な安定した溶接品質が得られるスポット溶接装置を提供することにある。

上記目的を達成するスポット溶接装置は、薄板、該薄板より板厚が大きい第１厚板、第２厚板を順に重ね合わせた被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接装置において、ヨークに支持されて上記第２厚板に当接する第１溶接電極と、該第１溶接電極と対向して上記薄板に当接する第２溶接電極と、該第２溶接電極に隣接して上記薄板に制御加圧力を付与する制御加圧付与手段とを備え、上記制御加圧付与手段は、被溶接部材押さえを有し、上記被溶接部材押さえを、上記第２溶接電極に隣接して上記薄板に当接して制御加圧力を付与する加圧付与位置と、被溶接部材から離反する退避位置との間で進退移動せしめる制御加圧アクチュエータと、上記制御加圧アクチュエータのシリンダロッドの位置を検知する位置検知センサを有し、上記第２溶接電極と上記第１溶接電極とによる挟持加圧後に、上記シリンダロッドが、被溶接部材に圧接した状態における伸張位置にあることを上記位置センサが検知した状態で上記第２溶接電極と第１溶接電極との間で通電してスポット溶接することを特徴とする。

これによれば、薄板、第１厚板、第２厚板を順に重ね合わせた３枚重ねの被溶接部材をスポット溶接するにあたり、第２厚板に当接する第１溶接電極とこの第１溶接電極と対向して薄板に当接する第２溶接電極及び該第２溶接電極に隣接して薄板に当接する制御加圧付与手段を有し、被溶接部材押さえが被溶接部材に圧接した状態におけるシリンダロッドを位置センサが検知した状態で第２溶接電極と第１溶接電極との間で通電してスポット溶接することで、薄板から第２厚板に亘って溶け込み量に偏りのない良好なナゲットが形成され、被溶接部材に対する溶接品質が向上する。

本発明によると、薄板、第１厚板、第２厚板を順に重ね合わせた３枚重ねの被溶接部材をスポット溶接するにあたり、第２厚板に当接する第１溶接電極とこの第１溶接電極と対向して薄板に当接する第２溶接電極及び該第２溶接電極に隣接して薄板に当接する制御加圧付与手段を有し、被溶接部材押さえが被溶接部材に圧接した状態におけるシリンダロッドを位置センサが検知した状態で第２溶接電極と第１溶接電極との間で通電してスポット溶接することで、薄板から第２厚板に亘って溶け込み量に偏りのない良好なナゲットが形成され、被溶接部材に対する溶接品質が向上する。

実施の形態におけるスポット溶接装置の構成図である。要部拡大斜視図である。スポット溶接装置作動工程図である。作動説明図である。比較例の作動説明図である。スポット溶接装置作動工程図である。作動説明図である。被溶接部材の展開例を示す図である。第１参考例の概要を示す図である。要部拡大斜視図である。スポット溶接装置作動工程図である。第２参考例におけるスポット溶接装置の構成図である。要部拡大斜視図である。スポット溶接装置作動工程図である。作動説明図である。作動説明図である。被溶接部材の展開例を示す図である。従来のスポット溶接の概要を示す説明図である。従来のスポット溶接の概要を示す説明図である。従来のスポット溶接の概要を示す説明図である。従来のスポット溶接の概要を示す説明図である。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図８を参照して説明する。図１はスポット溶接装置の構成図、図２はスポット溶接装置の要部説明図である。

図１において、１は溶接ロボット、１０は溶接ロボット１に支持されるスポット溶接装置、１００は被溶接部材である。

溶接ロボット１及びスポット溶接装置１０の説明に先立って、被溶接部材１００について説明する。被溶接部材１００は、重ね合わされた２枚の厚板の一方に薄板を重ね合わせた、例えば上から順に剛性の低い薄板１０１、薄板１０１より板厚が大きく剛性が高い第１厚板１０２及び第２厚板１０３が重ね合わされた３枚重ねの板組によって構成される。

溶接ロボット１は、例えば多関節型ロボットであり、図示しない床に固定される基部、複数のアーム２及びアーム２の先端部に取り付けられる手首３を有し、手首３にイコライザユニット４を介在して支持されるスポット溶接装置１０を三次元方向に移動可能に構成する。イコライザユニット４は、スポット溶接装置１０と手首３との間に介在してスポット溶接装置１０よる被溶接部材１００の加圧時にその反力で移動可能にスポット溶接装置１０をアーム２に支持する。

そして、溶接ロボット１は、図示しないクランパ等によって所定の位置に保持された被溶接部材１００の予め設定された各打点位置、即ち溶接部にスポット溶接装置１０を順次移動して被溶接部材１００にスポット溶接を行う。

スポット溶接装置１０は、手首部３にイコライザユニット４を介して取り付けられるベース部１１を備える。ベース部１１には、下方に延在するＣ形ヨーク１３が取り付けられており、Ｃ形ヨーク１３の下端先端に第１溶接電極である固定側電極１４が取り付けられる。

また、ベース部１１の上端には、シリンダ装置或いはサーボモータ、本実施の形態ではサーボモータを駆動源とする加圧アクチュエータ１５が搭載される。加圧アクチュエータ１５の作動によりに固定側電極１４に接離する方向に固定側電極１４の軸心に沿って進退移動するロッド１６がベース部１１の下方に突出し、ロッド１６の先端に固定側電極１４と対向配置すると共に固定側電極１４と同軸上で進退移動可能な第２溶接電極である可動側電極１７が取り付けられる。これにより、可動側電極１７は加圧アクチュエータ１５の作動により固定側電極１４から離反する上昇移動端の退避位置と固定側電極１４に接近して被溶接部材１００を固定側電極１４と協働して挟持、即ちクランプすると共に被溶接部材１００に加圧力を付与する加圧位置との間で固定側電極１４に対して接離移動する。

また、ベース部１１には、固定側電極１４及び可動側電極１７によって挟持及び加圧力が付与された被溶接部材１００の薄板１０１に、可動側電極１７に隣接する位置、即ち溶接位置に近接する位置に制御加圧力を付与する制御加圧付与手段２０が設けられる。

制御加圧付与手段２０は、図１及び図２に要部拡大斜視図を示すようにロッド１６を隔てると共にＣ形ヨーク１３側においてベース部１１の両側に、基端が取り付けられてロッド１６の進退方向と平行に延在する一対の制御加圧アクチュエータであるエアシリンダ２１、２３を備える。各エアシリンダ２１、２３はエア供給源３１からのエアをエア供給切換弁３２を介して伸張側エア室或いは収縮側エア室に選択的に供給することで、各エアシリンダ２１、２３の先端から突出するシリンダロッド２２、２４が伸張及び収縮する進退移動すると共に、収縮側エア室或いは伸張側エア室にエアを保持することで該位置にシリンダロッド２２、２４が保持される。

各エアシリンダ２１、２３の先端から突出するシリンダロッド２２、２４の先端２２ａ、２４ａ間に連結プレート２５が掛け渡される。この連結プレート２５は図１及び図２に示すようにヨーク１３と可動側電極１７との間に位置して中央部、即ち連結プレート２５におけるシリンダロッド２２と２４の先端２２ａと２４ａ間に基端部が結合されて先端部がＣ形ヨーク１３側から離反する方向に延在する帯状の被溶接部材押さえ２６が設けられる。被溶接部材押さえ２６の先端部には可動側電極１７及び固定側電極１４の挿入が可能な円弧状乃至凹状に切り欠き形成された電極挿入部２７が形成され、かつ電極挿入部２７の両側に突出する一対の規制部２８、２９が形成される。各規制部２８、２９の下面にそれぞれ制御加圧部となる半球面状に頂部が突出する突状の規制面ピース２８ａ、２９ａが設けられ、各規制部２８、２９の上面にそれぞれ突状の規制面ピース２８ｂ、２９ｂが設けられる。この規制面ピース２８ａと２９ａ及び２８ｂと２９ｂは、可動側電極１７の軸心に隣接し、かつ可動側電極１７の軸芯を中心とする対称位置に設けることが好ましい。

また、エアシリンダ２１、２３には、エアシリンダ２１、２３のシリンダロッド２２、２４が収縮して上昇移動端となる第１退避位置を検知する第１退避位置検知センサＳ１、固定側電極１４と可動側電極１７によって挟持された被溶接部材１００の上面に規制面ピース２８ａ、２９ａが上方から圧接した状態におけるエアシリンダ２１、２３の伸張位置である第１加圧位置を検知する第１加圧位置検知センサＳ２、エアシリンダ２１、２３のシリンダロッド２２、２４が伸張して下降移動端となる第２退避位置を検知する第２退避位置検知センサＳ３、及び固定側電極１４と可動側電極１７によって挟持された被溶接部材１００の下面に規制面ピース２８ｂ、２９ｂが下方から圧接した状態におけるするエアシリンダ２１、２３の伸張位置である第２加圧位置を検知する第２加圧位置検知センサＳ４を備える。

溶接ロボットコントローラＲＣには、溶接ロボット１のティーチングデータが格納され、ティーチングデータには、被溶接部材１００の各溶接打点を順次スポット溶接するための作動プログラム及び各溶接打点、即ち溶接位置をスポット溶接するときのスポット溶接装置１０の位置及び姿勢が含まれる。また、溶接装置コントローラＷＣにはスポット溶接装置１０の作動プログラム及び第１退避位置検知センサＳ１、第１加圧位置検知センサＳ２、第２退避位置検知センサＳ３、第２加圧位置検知センサＳ４の検知に基づくエア供給切換弁３２の作動制御が含まれる。

例えば、エアシリンダ２１、２３が伸張状態から収縮側エア室にエアが供給されてエアシリンダ２１、２３が収縮して第１退避位置に達したことを第１退避位置検知センサＳ１が検知すると、その検知信号に基づいてエア供給切換弁３２が第１退避位置に切り換えられ、各収縮側エア室へのエア供給が停止すると共に収縮側エア室内にエアが保持されてエアシリンダ２１、２３が第１退避位置に保持される。

第１退避位置からエア供給切換弁３２が切り換えられて収縮側エア室内のエアが排出されると共に伸張側エア室内へエアが供給されて伸張するエアシリンダ２１、２３が第１加圧位置に達したことを第１加圧位置検知センサＳ２が検知すると、その検知信号に基づいてエア供給切換弁３２が第１加圧位置に切り換えられ、各伸張側エア室内へのエア供給が停止すると共に伸張側エア室内にエアが保持されてエアシリンダ２１、２３が第１加圧位置に保持される。

また、エアシリンダ２１、２３が伸張側エア室内にエアが供給されてエアシリンダ２１、２３が伸張して第２退避位置に達したことを第２退避位置検知センサＳ３が検知すると、その検知信号に基づいてエア供給切換弁３２が第２退避位置に切り換えられ、各伸張側エア室内へのエア供給が停止すると共に伸張側エア室内のエアが保持されてエアシリンダ２１、２３が第２退避位置に保持される。第２退避位置からエア供給切換弁３２が切り替えられて伸張側エア室のエアが排出されると共に収縮側エア室内へエアが供給されて収縮するエアシリンダ２１、２３が第２加圧位置に達したことを第２加圧位置検知センサＳ２が検知すると、その検知信号に基づいてエア供給切換弁３２が第２加圧位置に切り替えられ、各収縮側エア室へのエア供給が停止すると共に収縮側エア室内のエアが保持されてエアシリンダ２１、２３が第２加圧位置に保持される。

次に、スポット溶接装置１０の作動を説明する。この説明にあたり説明の便宜上、スポット溶接すべき被溶接部材１００が上から順に薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた３枚重ねの板組によって構成された場合を図３に示すスポット溶接装置作動工程図、図４に示す作動説明図及び図５に示す比較例の作動説明図を参照して説明し、続いて被溶接部材１００が下から順に薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた３枚重ねの板組によって構成された場合を図６に示すスポット溶接装置作動工程図及び図７に示す作動説明図を参照して説明する。

上から順に薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた被溶接部材１００のスポット溶接にあたり、予め設定された作動プログラムに従い図３（ａ）に示すように可動側電極１７が固定側電極１４から離反した退避位置でかつ制御加圧付与手段２０の被溶接部材押さえ２６が可動側電極１７の近傍に保持された状態、即ちエアシリンダ２１、２３が伸張して第１退避位置検知センサＳ１がエアシリンダ２１、２３の第１退避位置を検知していないことが確認、即ち被溶接部材押さえ２６の位置が確認されると、溶接装置コントローラＷＣから作動信号によりエア供給切換弁３２が切り換えられてエアシリンダ２１、２３の収縮側エア室内へのエア供給が開始されてエアシリンダ２１、２３が収縮する。エアシリンダ２１、２３の収縮に伴って被溶接部材押さえ２６が可動側電極１７の先端より上方まで引き上げられる。そして、図３（ｂ）に示すように収縮するエアシリンダ２１、２３が第１退避位置に達すると第１退避位置検知センサＳ１が検知し、エア供給切換弁３２が第１退避位置に切り換えられてエアシリンダ２１、２３の収縮側エア室へのエア供給を停止し、かつ収縮側エア室内にエアを保持する。これにより、被溶接部材押さえ２６が第１退避位置に保持される。

次に、このエアシリンダ２１、２３が第１退避位置であることが第１退避位置検知センサＳ１の検知信号により確認されると、溶接ロボットコントローラＲＣは溶接ロボット１を作動し、予め設定されたプログラムに従いスポット溶接装置１０を被溶接部材１００の打点位置に移動し、図３（ｃ）に示すように被溶接部材１００の溶接部が固定側電極１４と可動側電極１７及び規制面ピース２８ａ、２８ａの間に位置し、かつ固定側電極１４が打点位置に対応した第２厚板１０３の規定位置に当接した状態に位置決めする。

このスポット溶接装置１０が溶接位置に位置決めされた状態では、図３（ｃ）に示すように固定側電極２４の先端が被接溶接部材１００の第２厚板１０３に下方から当接する一方、可動側電極１７の先端及び規制面ピース２８ａ、２９ａが薄板１０１と隙間を有して対向する。

次に、図３（ｄ）に示すように、固定側電極１４が被溶接部材１００の第２厚板１０３に当接した状態で加圧アクチュエータ１５の作動により可動側電極１７を退避位置から固定側電極１４に接近する加圧位置方向に移動させて薄板１０１に圧接させる。これにより、加圧アクチュータ１５の加圧力が可動側電極１４とベース部１１を介して可動側電極１７とに作用し、可動側電極１７と固定側電極１４との間で被溶接部材１００の溶接部を挟持すると共に加圧付与する。

一方、エア供給切換弁３２が切り替えられてエアシリンダ２１、２３の収縮側エア室内のエアを排出すると共に伸張側エア室内にエアが供給されてエアシリンダ２１、２３が伸張して被溶接部材押さえ２６が下降して規制面ピース２８ａ、２９ａが被溶接部材１００の薄板１０１に上方から可動側電極１７に隣接して圧接し、更に伸張するエアシリンダ２１、２３が第１加圧位置に達すると第１加圧位置検知センサＳ２が検知し、エア供給切換弁３２が第１加圧位置に切り換えられてエアシリンダ２１、２３の伸張側エア室へのエア供給を停止し、かつ伸張側エア室内にエアを保持する。これにより、被溶接部材押さえ２６が第１加圧位置に保持される。

このように固定側電極１４と加圧側電極１７によって被溶接部材１００を挟持加圧し、かつエアシリンダ２１、２３によって規制面ピース２８ａ、２９ａにより可動側電極１７に隣接して薄板１０１を加圧付与した状態では、図４に模式的に作動説明図を示すように固定側電極１４による加圧力ＦＬが被溶接部材１００の第２厚板１０３に下方から付与され、可動側電極１７による加圧力ＦＵとエアシリンダ２１、２３による規制面ピース２８ａ、２９ａによる制御加圧力Ｆαが可動側電極１７に隣接して薄板１０１に付与される。

この場合、加圧アクチュエータ１５の加圧力及びエアシリンダ２１、２３の制御加圧力が可動側電極１７及び規制面ピース２８ａ、２９ａとベース部１１及びＣ形ヨーク１３を介して固定側電極１４と作用し、第２厚板１０３に作用する固定側電極１４による加圧力ＦＬと、薄板１０１に作用する可動側電極１７による加圧力ＦＵ及び規制面ピース２８ａ、２９ａによる制御加圧力Ｆαの総和とが等しくなる（ＦＬ＝ＦＵ＋Ｆα）。

これにより、被溶接部材１００は、第２厚板１０３側に下方から作用する固定側電極１４から加圧力ＦＬと、薄板１０１側に上方から作用する可動側電極１７からの加圧力ＦＵ及び規制面ピース２８ａ、２９ａからの制御加圧力Ｆαによって安定した状態で挟持保持される。

一方、被溶接部材１００の溶接部には固定側電極１４から第２厚板１０３に加圧力ＦＬが付与され、可動側電極１７から薄板１０１に加圧力ＦＵとして固定側電極１４による加圧力ＦＬから規制面ピース２８ａ、２９ａによる制御加圧力Ｆαを減じた大きさの加圧力が付与される（ＦＵ＝ＦＬ−Ｆα）。

この薄板１０１側に位置する可動側電極１７の加圧力ＦＵを第２厚板１０３側に位置する固定側電極１４の加圧力ＦＬより小さく（ＦＵ＜ＦＬ）することで、薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における接触圧力が、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接合部にける接触圧力よりも小さくなり、相対的に薄板１０１と第１厚板１０２間の接触抵抗が大きくなると共に、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接触抵抗が小さくなる。

ここで、例えば制御加圧付与手段２０を備えないスポット溶接装置１０により固定側電極１４が被溶接部材１００の第２厚板１０３に当接した状態で加圧アクチュエータ１５の作動により可動側電極１７を薄板１０１に圧接させて固定側電極１４と可動側電極１７との間で被溶接部材１００の接合部溶を挟持すると共に加圧付与すると、図５に模式的に比較例を示すように加圧アクチュエータ１５の加圧力が可動側電極１７とベース部１１及びＣ形ヨーク１３を介して固定側電極１４とに均等に作用し、固定電極１４により第２厚板１０３に付与される加圧力ＦＬと可動側電極１７により薄板１０１に付与される加圧力ＦＬが付与される。

次に、固定側電極１４と可動側電極１７で被溶接部材１００を挟持加圧付与し、かつ規制面ピース２８ａ、２９ａによる制御加圧力を付与して薄板１０１側に位置する可動側電極１７の加圧力ＦＵを第２厚板１０３側に位置する固定側電極１４の加圧力ＦＬより小さくした状態で、図３（ｅ）のように可動側電極１７と固定側電極１４との間に所定時間通電して溶接する。この可動側電極１７と固定側電極１４との間に通電したときに、相対的に薄板１０１と第１厚板１０２間の接合部における接触抵抗が大きく電流密度が高くなると共に、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接触抵抗が小さく保持される。これにより、薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における発熱量が第１厚板１０２と第２厚板１０３の接合部における発熱量に対して相対的に増加して、薄板１０１から第２厚板１０３に亘って電流密度の偏りのない良好なナゲットが形成され、薄板１０１の溶接強度を確保できる。

この溶接が完了した後、加圧アクチュエータ１５の作動により可動側電極１７を加圧位置から退避位置に移動させて固定側電極１４と可動側電極１７とによる被溶接部材１００の挟持を開放する。一方、エアシリンダ供給切換弁３２を切り換えてエアシリンダ２１、２３の伸張側エア室内のエアを排出すると共に収縮側エア室にエアを供給してエアシリンダ２１、２３を収縮する。エアシリンダ２１、２３の収縮に伴って被溶接部材押さえ２６が可動側電極１７の先端より上方まで引き上げられる。そして、図３（ｆ）に示すように収縮するエアシリンダ２１、２３が第１退避位置に達すると第１退避位置検知センサＳ１が検知し、エア供給切換弁３２が第１退避位置に切り換えられてエアシリンダ２１、２３の収縮側エア室へのエア供給を停止し、かつ収縮側エア室内にエアを保持する。これにより、被溶接部材押さえ２６が第１退避位置に保持される。

次に、このエアシリンダ２１、２３が第１退避位置であることが第１退避位置検知センサＳ１の検知信号に確認されると、図３（ｇ）に示すように溶接ロボット１を作動して、スポット溶接装置１０を被溶接部材１００から退避させ、次の被溶接部材１００の打点位置に移動する。

次に、被溶接部材１００が下から順に薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた３枚重ねの板組によって構成された場合を図６に示すスポット溶接装置作動工程図及び図７に示す作動説明図を参照して説明する。

下から順に薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた被溶接部材１００のスポット溶接にあたり、予め設定された作動プログラムに従い図６（ａ）に示すように可動側電極１７が固定側電極１４から離反した退避位置でかつ制御加圧付与手段２０の被溶接部材押さえ２６が可動側電極１７に近傍に保持された状態、即ち第２退避位置検知センサＳ３がエアシリンダ２１、２３の第２退避位置を検知していないことが確認されると、エア供給切換弁３２が切り換えられてエアシリンダ２１、２３の伸張側エア室内へエア供給が開始されてエアシリンダ２１、２３が伸張する。

エアシリンダ２１、２３の伸張に伴って被溶接部材押さえ２６が固定側電極１４の先端より下方まで下降する。そして、図６（ｂ）に示すように伸張するエアシリンダ２１、２３が第２退避位置に達したことを第２退避位置検知センサＳ３が検知し、エア供給切換弁３２が第２退避位置に切り換えられてエアシリンダ２１、２３の伸張側エア室へのエア供給が停止し、かつ伸張側エア室内にエアを保持する。これにより、被溶接部材押さえ２６が第２退避位置に保持される。

次に、このエアシリンダ２１、２３が第２退避位置であることが第２退避位置検知センサＳ３の検知信号により確認されると、溶接ロボット１を作動して予め設定されたプログラムに従いスポット溶接装置１０を被溶接部材１００の打点位置に移動し、図６（ｃ）に示すように被溶接部材１００の溶接部が固定側電極１４と可動側電極１７及び規制面ピース２８ｂ、２９ｂの間に位置し、かつ固定側電極１４が打点位置に対応した薄板１０１の規定位置に当接した状態に位置決めする。

このスポット溶接装置１０が溶接位置に位置決めされた状態では、図６（ｃ）に示すように固定側電極１４の先端が被溶接部材１００の薄板１０１に下方から当接する一方、可動側電極１７の先端が第２厚板１０３と隙間を有して対向し、規制面ピース２８ｂ、２９ｂが薄板１０１と隙間を有して対向する。

次に、図６（ｄ）に示すように、固定側電極１４が被溶接部材１００の薄板１０１に当接した状態で加圧アクチュエータ１５の作動により可動側電極１７を退避位置から加圧位置方向に移動させて第２厚板１０３に圧接させて固定側電極１４と可動側電極１７との間で被溶接部材１００の溶接部を挟持すると共に加圧付与する。

一方、エア供給切換弁３２が切り換えられてエアシリンダ２１、２３の伸張側エア室内のエアを排出すると共に収縮側エア室内にエアが供給されてエアシリンダ２１、２３が収縮して被溶接部材押さえ２６が上昇して規制面ピース２８ｂ、２９ｂが固定側電極１４に隣接して被溶接部材１００の薄板１０１に下方から圧接し、更に収縮するエアシリンダ２１、２３が第２加圧位置に達すると第２加圧位置検知センサＳ４が検知し、エア供給切換弁３２が第２加圧位置に切り換えられてエアシリンダ２１、２３の収縮側エア室内へのエア供給を停止し、かつ収縮側エア室内にエアを保持する。これにより、被溶接部材押さえ２６が第２加圧位置に保持される。

このように固定側電極１４と可動側電極１７によって被溶接部材１００を挟持加圧し、かつエアシリンダ２１、２３によって規制面ピース２８ｂ、２９ｂにより薄板１０１に制御加圧力を付与した状態では、図７に模式的に作動説明図を示すように可動側電極１７による加圧力ＦＵが被溶接部材１００の第２厚板１０３に上方から付与され、固定側電極１４による加圧力ＦＬとエアシリンダ２１、２３による規制面ピース２８ｂ、２９ｂによる制御加圧力Ｆαが薄板１０１に下方から付与される。

この場合、加圧アクチュエータ１５の加圧力が可動側電極１７及びベース部１１及びＣ形ヨーク１３を介して固定側電極１４に作用し、エアシリンダ２１、２３の制御加圧力が規制面ピース２８ｂ、２９ｂとベース部１１を介して可動側電極１７に作用し、第２厚板１０３に作用する可動側電極１７による加圧力ＦＵと薄板１０１に作用する固定側電極１４による加圧力ＦＬ及び規制面ピース２８ｂ、２９ｂによる加圧力Ｆαの総和が等しくなる（ＦＵ＝ＦＬ＋Ｆα）。これにより、被溶接部材１００が固定側電極１４と可動側電極１７及び規制面ピース２８ｂ、２９ｂによって安定した状態で保持される。

一方、被溶接部材１００の溶接部には可動側電極１７から第２厚板１０３に加圧力ＦＵが付与され、固定側電極１４から薄板１０１に加圧力ＦＬ、即ち可動側電極１７による加圧力ＦＵから規制面ピース２８ｂ、２９ｂによる制御加圧力Ｆαを減じた大きさの加圧力が付与される（ＦＬ＝ＦＵ−Ｆα）。

この薄板１０１側に位置する固定側電極１４の加圧力ＦＬを第２厚板１０３側に位置する可動側電極１７の加圧力ＦＵより小さく（ＦＬ＜ＦＵ）することで、薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における接触圧力が、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接触圧力よりも小さくなり、相対的に薄板１０１と第１厚板１０２間の接触抵抗が大きくなると共に、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接触抵抗が小さくなる。

固定側電極１４と可動側電極１７で被溶接部材１００を挟持加圧付与し、かつ規制面ピース２８ｂ、２９ｂによる制御加圧力Ｆαを付与した状態で、図６（ｅ）のように可動側電極１７と固定側電極１４との間に所定時間通電して溶接する。この可動側電極１７と固定側電極１４との間に通電したときに、相対的に薄板１０１と第１厚板１０２の接合部の接触抵抗が大きくなり電流密度が高くなると共に、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接触抵抗が小さくなることから、薄板１０１と第１厚板１０２の間における発熱量が第１厚板１０２と第２厚板１０３の間における発熱量に対して相対的に増加する。そのため、薄板１０１から第２厚板１０３に亘る溶け込み量が確保されて偏りのない良好なナゲットＮが形成され、薄板１０１の溶接強度を確保できる。

この溶接が完了した後、図６（ｆ）に示すように、加圧アクチュエータ１５の作動により可動側電極１７を加圧位置から退避位置に移動させて固定側電極１４と可動側電極１７とによる被溶接部材１００の挟持を開放する。一方、エアシリンダ供給切換弁３２を切り替えてエアシリンダ２１、２３の収縮側エア室内のエアを排出すると共に伸張側エア室にエアを供給してエアシリンダ２１、２３を伸張する。エアシリンダ２１、２３の伸張に伴って被溶接部材押さえ２６を固定側電極１４の先端より下方まで下降させる。そして、図６（ｆ）に示すようにエアシリンダ２１、２３が伸張して第２退避位置に達すると第２退避位置検知センサＳ３が検知し、エア供給切換弁３２が第２退避位置に切り換えられてエアシリンダ２１、２３の伸張側エア室へのエア供給を停止し、かつ伸張側エア室内にエアを保持する。これにより、被溶接部材押さえ２６が第２退避位置に保持される。

次に、このエアシリンダ２１、２３が第２退避位置であることが第２退避位置検知センサＳ３の検知信号に確認されると、図６（ｇ）に示すように溶接ロボット１を作動して、スポット溶接装置１０を被溶接部材１００の打点位置から退避させ、次の被溶接部材１００の打点位置に移動する。

このように構成された本実施の形態によると、剛性の低い薄板１０１、この薄板１０１より剛性の高い第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた３枚重ねの板組によって構成された被溶接部材１００をスポット溶接するスポット溶接装置１０が、ベース部１１にＣ形ヨーク１３を介して設けられた固定側電極１４と、ベース部１１に設けられた加圧アクチュエータ１５によって固定側電極１４に接離する可動側電極１７と、固定側電極１４と可動側電極１７によって挟持加圧された被溶接部材１００の薄板１０１における溶接位近傍に制御加圧力を付与する制御加圧付与手段２０を備え、固定側電極１４によって加圧力ＦＬを付与し可動側電極１７によって加圧力ＦＵを付与すると共に被溶接部材１００の溶接位置近傍に制御加圧力Ｆαを付与することで、薄板１０１と第１厚板１０２間の接触圧力が第１厚板１０２と第２厚板１０３の接触圧力より小さく制御され、可動側電極１７と固定側電極１４を通電したときに薄板１０１と第１厚板１０２の接合部の電流密度が第１厚板１０２と第２厚板１０３の接合部の電流密度に対して相対的に高くなるため、薄板１０１から第２厚板１０３に亘って大きく溶け込んだ偏りのない良好なナゲットが形成され、薄板１０１の溶接強度を確保できる。特に、固定側電極１４と可動側電極１７によって挟持加圧して固定側電極１４によって加圧力ＦＬを付与し可動側電極１７によって加圧力ＦＵを付与すると共に被溶接部材１００の接合部近傍に制御加圧力Ｆαを付与することから、被溶接部材１００をクランプするクランプ位置に影響されることなく、種々の溶接位置において薄板１０１から第２厚板１０３に亘って偏りのない良好なナゲットが形成され、溶接品質が確保できる。

なお、本実施の形態に限定されることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々更可能である。例えば、上記実施の形態では制御加圧アクチュエータとしてエアシリンダ２１，２３を使用した場合を例に説明したが、サーボモータ等によって構成することもできる。

また、制御加圧部として突状の規制面ピース２８ａ、２９ａ、２８ｂ、２９ｂによって形成した場合を例に説明したが、被溶接部材１００の形状等に応じて種々変更可能である。例えば、図８に図２と対応する図を示すように、各エアシリンダ２１、２３の先端から突出するシリンダロッド２２、２４の先端２２ａ、２４ａ間に掛け渡される連結プレート２５に、突設された被溶接部材押さえ２６の先端部に円弧状乃至凹状に切り欠き形成された電極挿入部２７に沿って形成される規制部２８及び２９の下面に電極挿入部２７に沿って突出する半円弧状の規制面ピース２８Ａ及び規制部２８及び２９の上面に電極挿入部２７に沿って突出する半円弧状の規制面ピース２８Ｂによって形成することができる。

（第１参考例）
以下、本発明の第１参考例について図９〜図１１を参照して説明する。図９はスポット溶接装置の構成図であり、図１０はスポット溶接装置の要部拡大説明図である。図１１は動作説明図である。なお、図９〜図１１において、図１及び図２と対応する部分に同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略する。

本参考例のスポット溶接装置４０は、実施の形態の制御加圧付与手段２０に代えてロッド１６に支持される制御加圧付与手段４１によって構成される。

図９及び図１０に示すように、スポット溶接装置４０のロッド１６は、ベース部１１から下方に突出する基端部１６Ａが比較的大径に形成された円柱状で、基端部１６Ａの先端側に段部１６Ｂを介して基端部１６Ａより小径で円柱状に形成された軸部１６Ｃが同軸上に連続形成され、軸部１６Ｃの先端に形成されたシャンク部１６Ｄに可動側電極１７が装着される。軸部１６Ｃは可動側電極１７より大径に形成される。

制御加圧付与手段４１は、軸部１６Ｃに嵌装可能な絶縁被覆処理された円筒状弾性部材、本実施の形態ではコイルスプリング４２によって構成される。

コイルスプリング４２は、基端４２ａが段部１６Ｂに当接して基端部４２ｂが先端部１６Ｃに嵌装してロッド１６に装着され、無負荷状態において制御加圧部となる先端部４２ｃが可動側電極１７の先端から突出する有効長を有している。

このように制御加圧付与手段４１を備えたスポット溶接装置４０において、固定側電極１４が被溶接部材１００の第２厚板１０３に当接した状態で加圧アクチュエータ１５の作動により可動側電極１７を加圧位置方向に移動させて薄板１０１に圧接させて固定側電極１４と可動側電極１７との間で被溶接部材１００の溶接部を挟持すると共に加圧付与すると、コイルスプリング４２の先端部４２ｃが可動側電極１７の先端に隣接する環状で薄板１０１に当接してコイルスプリング４２が圧縮付与され、コイルスプリング４２の反力によって先端部４２ｃが圧接する可動側電極１７の外周に沿って薄板１０１に制御加圧力Ｆαを付与する。

このように固定側電極１４と可動側電極１７によって被溶接部材１００を挟持加圧し、かつコイルスプリング４２により薄板１０１に制御加圧力Ｆαを付与した状態では、図１１に模式的に作動説明図を示すように固定側電極１４による加圧力ＦＬが被溶接部材１００の第２厚板１０３に下方から付与され、可動側電極１７による加圧力ＦＬとコイルスプリング４２による制御加圧力Ｆαが薄板１０１に付与される。この場合、第２厚板１０３に作用する固定側電極１４による加圧力ＦＬと薄板１０１に作用する可動側電極１７による加圧力ＦＵとコイルスプリング４２による加圧力Ｆαの総和が等しくなり（ＦＬ＝ＦＵ＋Ｆα）、被溶接部材１００の溶接部には固定側電極１４から第２厚板１０３に加圧力ＦＬが付与され、可動側電極１７から薄板１０１に加圧力ＦＵとして固定側電極１４の加圧力ＦＬからコイルスプリング４２の制御加圧力Ｆαを減じた大きさの加圧力が付与される（ＦＵ＝ＦＬ−Ｆα）。

この薄板１０１側に位置する可動側電極１７の加圧力ＦＵを第２厚板１０３側に位置する固定側電極１４の加圧力ＦＬより小さく（ＦＵ＜ＦＬ）付与することで、この可動側電極１７と固定側電極１４との間に通電したときに、相対的に薄板１０１と第１厚板１０２間の接触抵抗が大きくなり電流密度が高くなると共に、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接触抵抗が小さく保持されることから、薄板１０１と第１厚板１０２の間における発熱量が第１厚板１０２と第２厚板１０３の間における発熱量に対して相対的に増加して、薄板１０１から第２厚板１０３に亘って溶け込み偏りのない良好なナゲットＮが形成され、溶接品質が確保される。

これによると、実施の形態の制御加圧付与手段２０に比べ、制御加圧付与手段４１の構成が簡単でかつ、軽量でかつコンパクトに形成され、作業空間が比較的制限される部位におけるスポット溶接装置４０の使用が可能になり、スポット溶接可能範囲が拡大する。また、コイルスプリング４２の反発力等の仕様を変更することで容易に制御加圧力Ｆαの調整ができる。

（第２参考例）
以下、本発明の第２参考例について、図１２〜図１７を参照して説明する。図１２はスポット溶接装置の構成図、図１３はスポット溶接装置の要部説明図である。図１４は動作説明図である。なお、図１２〜図１４において、図１及び図２と対応する部分に同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略する。

図１２において１は溶接ロボット、５０は溶接ロボット１に支持されるスポット溶接装置、１１０はスポット溶接される被溶接部材である。

溶接ロボット１及びスポット溶接装置５０の説明に先立って、被溶接部材１１０について説明する。被溶接部材１１０は、重ね合わされた２枚の厚板の両側に薄板を重ね合わせた、例えば剛性の高い第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた両側にそれぞれ剛性の低い第１薄板１０１及び第２薄板１０４が重ね合わされた４枚重ねの板組によって構成される。

溶接ロボット１は、例えば多関節型ロボットであり、複数のアーム２及びアーム２の先端部に取り付けられる手首３を有し、手首３にイコライザユニット４を介在して支持されるスポット溶接装置５０を三次元方向に移動可能に構成する。そして、溶接ロボット１は、図示しないクランパ等によって所定の位置に保持された被溶接部材１１０の各打点位置、即ち溶接部にスポット溶接装置５０を順次移動して被溶接部材１１０にスポット溶接を行う。

スポット溶接装置５０は、手首部３にイコライザユニット４を介して取り付けられるベース部１１を備える。ベース部１１に取り付けられたＣ形ヨーク１３の下端先端に固定側電極１４が取り付けられる。

また、ベース部１１の上端には、加圧アクチュエータ１５が搭載される。加圧アクチュエータ１５により固定側電極１４と同軸線上で固定側電極１４に接離する方向に往復動するロッド１６の先端に固定側電極１４と対向して可動側電極１７が取り付けられる。これにより、可動側電極１７は加圧アクチュエータ１５の作動により固定側電極１４から離反する上昇移動端の退避位置と被溶接部材１１０を固定側電極１４と協働して挟持加圧する下方移動端の加圧位置との間で進退移動する。

また、ベース部１１には、固定側電極１４及び可動側電極１７によって挟持加圧された被溶接部材１１０に更に制御加圧力を付与する制御加圧付与手段６０が設けられる。

制御加圧付与手段６０は、図１２及び図１３に要部拡大斜視図を示すようにロッド１６を隔てると共にＣ形ヨーク１３側においてベース部１１の両側に、基端が取り付けられる一対の制御加圧アクチュエータであるエアシリンダ２１、２３を備える。各エアシリンダ２１、２３はエア供給源３１からのエアをエア供給切替弁３２を介して伸張側エア室或いは収縮側エア室に選択的に供給することで、シリンダロッド２２、２４が伸張及び収縮すると共に、収縮側エア室或いは伸張側エア室にエアを保持することで該位置にシリンダロッド２２、２４が保持される。

各エアシリンダ２１、２３の先端から突出するシリンダロッド２２、２４の先端間に被溶接部材１１０が間隙を持って挿入可能に上下に離間して対向する下側の第１連結プレート６１及び上側の第２連結プレート６５が掛け渡される。

この第１連結プレート６１の中央部、即ち第１連結プレート６１におけるシリンダロッド２２と２４の先端間に基端部が結合されて先端部がＣ形ヨーク１３側から離反する方向に延在する帯状の第１被溶接部材押さえ６２が設けられる。第１被溶接部材押さえ６２の先端部には可動側電極１７及び固定側電極１４の挿入が可能な円弧状乃至凹状に切り欠き形成された電極挿入部６３が形成され、かつ電極挿入部６３の両側に突出する一対の規制部６４Ａ、６４Ｂが形成される。各規制部６４Ａ、６４Ｂの上面にそれぞれ制御加圧部となる突状の規制面ピース６４ａ、６４ｂが設けられる。

同様に、第２連結プレート６５の中央部に基端部が結合されて先端部がＣ形ヨーク１３側から離反する方向に延在する帯状の第２被溶接部材押さえ６６が設けられる。第２被溶接部材押さえ６６の先端部には可動側電極１７及び固定側電極１４の挿入が可能な円弧状乃至凹状に切り欠き形成された電極挿入部６７が形成され、かつ電極挿入部６７の両側に突出する一対の規制部６８Ａ、６８Ｂが形成される。各規制部６８Ａ、６８Ｂの下面にそれぞれ制御加圧部となる突状の規制面ピース６８ａ、６８ｂが設けられる。

また、エアシリンダ２１、２３には、固定側電極１４と可動側電極１７によって挟持された被溶接部材１１０の第２薄板１０４の下面と隙間を有して規制面ピース６４ａ、６４ｂが対向し、第１薄板１０１の上面と隙間を有して規制面ピース６ａ、６ｂが隙間を有して対向するエアシリンダ２１、２３のシリンダロッド２２、２４の伸縮位置となる退避位置を検知する退避位置検知センサＳ５、固定側電極１４と可動側電極１７によって挟持された被溶接部材１１０の第２薄板１０４に規制面ピース６４ａ、６４ｂが下方から圧接した状態におけるエアシリンダ２１、２３の伸縮位置である第１加圧位置を検知する第１加圧位置検知センサＳ６、固定側電極１４と可動側電極１７によって挟持された被溶接部材１１０の第１薄板１０１に規制面ピース６８ａ、６８ｂが上方から圧接した状態におけるエアシリンダ２１、２３の伸縮位置である第２加圧位置を検知する第２加圧位置検知センサＳ７を備える。

溶接ロボットコントローラＲＣには、溶接ロボット１のティーチングデータが格納され、ティーチングデータには、被溶接部材１００の各溶接打点を順次スポット溶接するための作動プログラム及び各溶接打点を溶接するときのスポット溶接装置１０の位置及び姿勢である打点位置が含まれる。また、溶接装置コントローラＷＣにはスポット溶接装置１０の作動プログラム及び退避位置検知センサＳ５、第１加圧位置検知センサＳ６、第２加圧位置検知センサＳ７の検知に基づくエア供給切換弁３２の作動制御が含まれる。

例えば、エアシリンダ２１、２３が伸張側エア室にエアが供給されてエアシリンダ２１、２３が伸張して退避位置に達したことを退避位置検知センサＳ５が検知すると、その検知信号に基づいてエア供給切換弁３２が退避位置に切り換えられて各伸張側エア室へのエア供給が停止すると共に伸張側エア室内にエアが保持されてエアシリンダ２１、２３が退避位置に保持される。退避位置からエア供給切換弁３２が切り換えられて伸張側エア室内のエアが排出されると共に収縮側エア室内へエアが供給されて収縮するエアシリンダ２１、２３が第１加圧位置に達したことを第１加圧位置検知センサＳ６が検知すると、その検知信号に基づいてエア供給切換弁３２が第１加圧位置に切り換えられ、各収縮側エア室内へのエア供給が停止すると共に収縮側エア室内にエアが保持されてエアシリンダ２１、２３が第１加圧位置に保持される。また、第１加圧位置からエア供給切換弁３２が切り換えられて収縮側エア室のエアが排出されると共に伸張側エア室内へエアが供給されて伸張するエアシリンダ２１、２３が第２加圧位置に達したことを第２加圧位置検知センサＳ７が検知すると、その検知信号に基づいてエア供給切換弁３２が第２加圧位置に切り換えられ、各伸張側エア室へのエア供給が停止すると共に伸張側エア室内のエアが保持されてエアシリンダ２１、２３が第２加圧位置に保持される。

次に、スポット溶接装置５０の作動を図１４に示すスポット溶接装置作動工程図、図１５及び図１６を参照して説明する。

被溶接部材１１０のスポット溶接にあたり、予め設定された作動プログラムに従い第１溶接工程において図１４（ａ）に示すように可動側電極１７が固定側電極１４から離反した退避位置でかつ制御加圧付与手段６０の退避位置検知センサＳ５がエアシリンダ２１、２３の退避位置を検知していないことが確認されると、溶接装置コントローラＷＣから作動信号によりエア供給切換弁３２が切り替えられてエアシリンダ２１、２３の伸張側エア室内へのエア供給が開始されてエアシリンダ２１、２３が伸張する。伸張中に退避位置検知センサＳ５が退避位置を検知した場合はそこでエア供給を停止する。検知しない場合、エアシリンダ２１、２３の伸張に伴って第１被溶接部材押さえ６２が固定側電極１４の先端より下方となるまで下降する。そして、エアシリンダ２１、２３の収縮側エア室内へのエア供給が開始されてエアシリンダ２１、２３が収縮する。この間で図１４（ｂ）に示すようにエアシリンダ２１、２３が退避位置に達すると退避位置検知センサＳ５が検知し、エア供給切換弁３２がエアシリンダ２１、２３の収縮側エア室へのエア供給を停止し、かつシリンダーブレーキにて第１被溶接部材押さえ６２及び第２被溶接部材押さえ６６が退避位置に保持される。

次に、このエアシリンダ２１、２３が退避位置であることが退避位置検知センサＳ５の検知信号により確認されると、溶接ロボット１を作動し、予め設定されたプログラムに従いスポット溶接装置５０を被溶接部材１１０の打点位置に移動し、図１４（ｃ）に示すように被溶接部材１１０の接合部が固定側電極１４と可動側電極１７及び規制面ピース６４ａ、６４ｂと規制面ピース６８ａ、６８ｂの間に位置し、かつ固定側電極１４が打点位置に対応した第２薄板１０４の規定位置に当接した状態に位置決めする。

このスポット溶接装置５０が溶接位置に位置決めされた状態では、図１４（ｃ）に示すように固定側電極２４の先端が被接溶接部材１１０の第２薄板１０４に下方から当接する一方、可動側電極１７の先端及び規制面ピース６８ａ、６８ｂが第１薄板１０１と隙間を有して対向し、かつ規制面ピース６４ａ、６４ｂが第２薄板１０４と隙間を有して対向する。

次に、図１４（ｄ）に示すように、固定側電極１４が被溶接部材１１０の第２薄板１０４に当接した状態で加圧アクチュエータ１５の作動により可動側電極１７を退避位置から加圧位置方向に移動させて第１薄板１０１に圧接させる。これにより、加圧アクチュータ１５の加圧力が可動側電極１４とベース部１１及びＣ形ヨーク１３を介して可動側電極１７とに作用し、可動側電極１７と固定側電極１４との間で被溶接部材１１０の溶接部を挟持すると共に加圧付与する。

一方、エア供給切換弁３２が切り換えられてエアシリンダ２１、２３の伸張側エア室内のエアを排出すると共に収縮側エア室内にエアが供給されてエアシリンダ２１、２３が収縮して第１被溶接部材押さえ６２及び第２被溶接部材押さえ６６が上昇して第１被溶接部材押さえ６２の上面に設けられた規制面ピース６４ａ、６４ｂが固定側電極１４の先端に隣接して被溶接部材１１０の第２薄板１０４に下方から圧接し、更に収縮するエアシリンダ２１、２３が第１加圧位置に達すると第１加圧位置検知センサＳ５が検知し、エア供給切換弁３２が第１加圧位置に切り換えられてエアシリンダ２１、２３の収縮側エア室へのエア供給を停止し、かつ収縮側エア室内にエアを保持する。

この固定側電極１４と可動側電極１７によって被溶接部材１１０を挟持加圧し、かつエアシリンダ２１、２３によって規制面ピース６４ａ、６４ｂにより第２薄板１０４を加圧付与した状態では、図１５に模式的に作動説明図を示すように固定側電極１４による加圧力ＦＬが被溶接部材１１０の第２薄板１０４に下方から付与され、可動側電極１７による加圧力ＦＵとエアシリンダ２１、２３による規制面ピース６４ａ、６４ｂによる第１制御加圧力Ｆαが固定側電極１４の先端に隣接して第２薄板１０４に付与される。

この場合、図１５に概略的に示すように加圧アクチュエータ１５の加圧力が可動側電極１７とベース部１１及びＣ形ヨーク１３を介して固定側電極１４に作用し、シリンダ２１、２３の制御加圧力が規制面ピース６４ａ、６４ｂに作用し、第２薄板１０４に作用する固定側電極１４による加圧力ＦＬと規制面ピース６４ａ、６４ｂによる第１制御加圧力Ｆαの総和と可動側電極１７による第１薄板１０１に作用する加圧力ＦＵが等しくなる（ＦＵ＝ＦＬ＋Ｆα）。これにより、被溶接部材１１０が固定側電極１４と可動側電極１７及び規制面ピース６４ａ、６４ｂによって安定した状態で挟持される。

一方、被溶接部材１１０の溶接部には可動側電極１７から第１薄板１０１に加圧力ＦＵが付与され、固定側電極１４から第２薄板１０４には加圧力ＦＬとして可動側電極１７による加圧力ＦＵから規制面ピース６４ａ、６４ｂによる第１制御加圧力Ｆαを減じた大きさの加圧力が付与される（ＦＬ＝ＦＵ−Ｆα）。

このように固定側電極１４による加圧力ＦＬは可動側電極１７の加圧力ＦＵより小さくなる（ＦＬ＜ＦＵ）。

次に、固定側電極１４と可動側電極１７で被溶接部材１１０を挟持加圧し、かつ規制面ピース６４ａ、６４ｂによる制御加圧力を付与して第２薄板１０４側に位置する固定側電極１４の加圧力ＦＬを第１薄板１０４側に位置する可動側電極１７の加圧力ＦＵより小さく付与した状態で、図１４（ｅ）のように可動側電極１７と固定側電極１４との間に所定時間通電して溶接する。この溶接にあたり、可動側電電極１７と固定側電極１４との間に通電したとき第２薄板１０４と第２厚板１０３の接合部における電流密度が大きく発熱量が第１薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における発熱量に対して相対的に増加し、第２薄板１０４と第２厚板１０３との接合部から第１厚板１０２と第２厚板１０３との接合部に亘って溶け込み量が大きく良好なナゲットＮ１が形成され、第２薄板１０４と第２厚板１０３の溶接強度が確保できる。

この溶接が完了すると、第２溶接工程において図１４（ｆ）のようにエア供給切換弁３２が切り換えられてエアシリンダ２１、２３の収縮側エア室内のエアを排出すると共に伸張側エア室内にエアが供給されてエアシリンダ２１、２３が伸張して第１被溶接部材押さえ６２が下降して被溶接部材１１０の第２薄板１０４から離れる一方、第２被溶接部材押さえ６６が下降して規制面ピース６８ａ、６８ｂが可動側電極１７の先端に隣接して被溶接部材１１０の第１薄板１０１に上方から圧接し、更に伸張するエアシリンダ２１、２３が第２加圧位置に達すると第２加圧位置検知センサＳ７が検知し、エア供給切換弁３２が第２加圧位置に切り換えられてエアシリンダ２１、２３の伸張側エア室へのエア供給を停止し、かつ伸張側エア室内にエアを保持する。

この固定側電極１４と可動側電極１７によって被溶接部材１１０を挟持加圧し、かつエアシリンダ２１、２３によって規制面ピース６８ａ、６８ｂにより第１薄板１０１を加圧付与した状態では、図１６に模式的に作動説明図を示すように固定側電極１４による加圧力ＦＬが第２薄板１０４に下方から付与され、可動側電極１７による加圧力ＦＵとエアシリンダ２１、２３による規制面ピース６８ａ、６８ｂによる第２制御加圧力Ｆβが第１薄板１０１に付与される。

この場合、第２薄板１０４に作用する固定側電極１４による加圧力ＦＬが、第１薄板１０１に作用する可動側電極１７の加圧力ＦＵと規制面ピース６４ａ、６４ｂによる第２制御加圧力Ｆβの総和と等しくなる（ＦＬ＝ＦＵ＋Ｆβ）。これにより、被溶接部材１１０が固定側電極１４と可動側電極１７及び規制面ピース６８ａ、６８ｂによって安定した状態で挟持される。

一方、被溶接部材１１０の溶接部には、固定側電極１４から第２薄板１０４に加圧力ＦＬが付与され、可動側電極１７から第１薄板１０１に加圧力ＦＵとして固定側電極１４による加圧力ＦＬから規制面ピース６８ａ、６８ｂによる第２制御加圧力Ｆβを減じた大きさの加圧力が付与される（ＦＵ＝ＦＬ−Ｆβ）。

このように可動側電極１７による加圧力ＦＵを固定側電極１４の加圧力ＦＬより小さくなる（ＦＵ＜ＦＬ）。

この固定側電極１４と可動側電極１７で被溶接部材１１０を挟持加圧付与し、かつ規制面ピース６８ａ、６８ｂによる第２制御加圧力を付与して第１薄板１０１側に位置する可動側電極１７の加圧力ＦＵを第２薄板１０４側に位置する固定側電極１４の加圧力ＦＬより小さく付与した状態で、図１４（ｇ）のように可動側電極１７と固定側電極１４との間に所定時間通電して溶接する。この溶接にあたり、可動側電極１７と固定側電極１４との間に通電したとき第１薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における電流密度が第２薄板１０４と第２厚板１０３の接合部における電流密度に対して増加し、第１薄板１０１と第１厚板１０２との接合部に溶け込み量が大きな良好なナゲットＮ２が形成され、第１薄板１０１と第１厚板１０２の溶接強度が確保できる。

即ち、第１溶接工程において第２薄板１０４と第２厚板１０３との接触圧力を小さくして可動側電極１７と固定側電極１４との間に通電して積極的に第２薄板１０４と第２厚板１０３の間にナゲットＮ１を形成して溶接強度を確保し、しかる後、第２溶接工程において第１薄板１０１と第１厚板１０２との接触圧力を小さくして可動側電極１７と固定側電極１４との間に通電して積極的に第１薄板１０１と第１厚板１０２と接触箇所にナゲットＮ２を形成して溶接強度を確保することで第１薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３、第２薄板１０４が重ね合わされた４枚重ねの被溶接部材１１０の溶接部の溶接強度が確保でき、溶接品質が確保できる。

この溶接が完了した後、図１４（ｈ）に示すように、加圧アクチュエータ１５の作動により可動側電極１７を加圧位置から退避位置に移動させて固定側電極１４と可動側電極１７とによる被溶接部材１１０の挟持を開放する。一方、エアシリンダ供給切換弁３２を切り換えてエアシリンダ２１、２３の伸張側エア室内のエアを排出すると共に収縮側エア室内にエアを供給してエアシリンダ２１、２３を収縮する。そして、収縮するエアシリンダ２１、２３が退避位置に達すると、退避位置センサＳ５が検知し、エア供給切換弁３２が退避位置に切り換えられてエアシリンダ２１、２３の収縮側エア室へのエア供給を停止し、かつ収縮側エア室内のエアを保持する。これにより、第１被溶接部材押さえ６２及び第２被溶接部材押さえ６６が退避位置に保持される。

次に、このエアシリンダ２１、２３が退避位置であることが退避位置検知センサＳ５の検知信号に確認されると、溶接ロボット１を作動して、スポット溶接装置５０を被溶接部材１１０の打点位置から退避させ、次の被溶接部材１１０の打点位置に移動する。

このように構成された本実施の形態によると、剛性の高い第１厚板１０２及び第２厚板１０３の両面に剛性の低い第１薄板１０１及び第２薄板１０４が重ね合わされた４枚重ねの板組によって構成された被溶接部材１１０をスポット溶接するスポット溶接装置５０が、ベース部１１にＣ形ヨーク１３を介して設けられた固定側電極１４と、ベース部１１に設けられた加圧アクチュエータ１５によって固定側電極１４に接離する可動側電極１７と、固定側電極１４と可動側電極１７によって挟持加圧された被溶接部材１００の第１薄板１０１及び第２薄板１０４における溶接位置近傍に選択的に制御加圧力を付与する制御加圧付与手段６０を備え、固定側電極１４と可動側電極１７によって挟持加圧して固定側電極１４によって加圧力ＦＬを付与し可動側電極によって加圧力ＦＵを付与すると共に第２薄板１０４の溶接位置近傍に第１制御加圧力Ｆαを付与することで、第２薄板１０４と第２厚板１０３間の接触圧力が第１厚板１０２と第１薄板１０１の接触圧力より小さく制御され、可動側電極１７と固定側電極１４を通電したときに第２薄板１０４と第２厚板１０３の接合部における発熱量が第１厚板１０２と第１薄板１０１の接合部における発熱量に対して相対的に増加する。そのため第２薄板１０４と第２厚板１０３の溶接強度が確保される。

同様に第１薄板１０１に第２制御加圧力Ｆβを付与することで、第１薄板１０１と第１厚板１０２間の接触圧力が第２厚板１０３と第２薄板１０４の接触圧力より小さくなり、可動側電極１７と固定側電極１４を通電したときに第１薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における電流密度が第２厚板１０３と第２薄板１０４の接合部における電流密度に対して相対的に増加する。そのため、第１薄板１０１と第２厚板１０２の溶接強度が確保され、剛性の高い第１厚板１０２及び第２厚板１０３の両面に剛性の低い第１薄板１０１及び第２薄板１０４が重ね合わされた４枚重ねの板組によって構成された被溶接部材１１０の溶接品質が確保できる。特に、被溶接部材１１０をクランプするクランプ位置に影響されることなく、固定側電極１４と可動側電極１７によって挟持加圧して固定側電極１４によって加圧力ＦＬを付与し可動側電極によって加圧力ＦＵを付与すると共に被溶接部材１１０の溶接位置近傍に制御加圧力を付与することが可能であり、種々の溶接位置において第１薄板１０１から第２薄板１０４に亘って良好なナゲットが形成され、第１薄板１０１の溶接強度を確保できる。

なお、本実施の形態に限定されることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では制御加圧アクチュエータとしてエアシリンダ２１、２３を使用した場合を例に説明したが、サーボモータ等によって構成することもできる。

また、制御加圧部として突状の規制面ピース６４ａ、６４ｂ、６８ａ、６８ｂによって形成した場合を例に説明したが、被溶接部材部材１１０の形状等に応じて種々変更可能である。例えば、図１７に図１３と対応する図を示すように、第１被溶接部材押さえ６２の先端部に円弧状乃至凹状に切り欠き形成された電極挿入部６３に沿って形成される規制部６４Ａ及び６４Ｂの上面に電極挿入部６３に沿って上方に突出する半円弧状の規制面ピース７０及び第２被溶接部材押さえ６６の先端部に円弧状乃至凹状に切り欠き形成された電極挿入部６７に沿って形成される規制部６８Ａ及び６８Ｂの下面に電極挿入部６７に沿って下方に突出する半円弧状の規制面ピース７１によって形成することができる。

また、実施の形態においては、所望の制御加圧力Ｆα、Ｆβが得られる加圧付与位置を被溶接部材の板厚や加圧力ＦＬ、ＦＵに基づいてあらかじめ算出しておき、規制面ピースの位置が該加圧付与位置となるようにエアシリンダを制御するようにしているが、制御加圧付与手段によって制御加圧部としての規制面ピースから所望の制御加圧力Ｆα、Ｆβが得られるのであれば、エアシリンダのエア室へ供給されるエア量やエア圧をパラメータとして制御したり、規制面ピースと薄板との間の圧力を直接検出しながら制御したりするように構成することもできる。

１溶接ロボット
１０スポット溶接装置
１１ベース部
１３Ｃ形ヨーク
１４固定側電極（第１溶接電極）
１５加圧アクチュエータ
１６ロッド
１７可動側電極（第２溶接電極）
２０制御加圧付与手段
２１、２３エアシリンダ（制御加圧アクチュエータ）
２２、２４シリンダロッド
２５連結プレート
２６被溶接部材押さえ
２６ａ基端部
２８ａ、２９ａ規制面ピース（制御加圧部）
２８ｂ、２９ｂ規制面ピース（制御加圧部）
２８Ａ、２８Ｂ規制面ピース（制御加圧部）
４０スポット溶接装置
４１制御加圧付与手段
４２コイルスプリング
４２ｂ基端部
４２ｃ先端部
５０スポット溶接装置
６０制御加圧付与手段
６１第１連結プレート
６５第２連結プレート
６２第１被溶接部材押さえ
６４ａ、６４ｂ規制面ピース（制御加圧部）
６６第２被溶接部材押さえ
６６ａ基端部
６８ａ、６８ｂ規制面ピース（制御加圧部）
７０、７１規制面ピース（制御加圧部）
１００被溶接部材
１０１薄板（第１薄板）
１０２第１厚板
１０３第２厚板
１０４第２薄板
１１０被溶接部材

Claims

薄板、該薄板より板厚が大きい第１厚板、第２厚板を順に重ね合わせた被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接装置において、
ヨークに支持されて上記第２厚板に当接する第１溶接電極と、該第１溶接電極と対向して上記薄板に当接する第２溶接電極と、該第２溶接電極に隣接して上記薄板に制御加圧力を付与する制御加圧付与手段とを備え、
上記制御加圧付与手段は、
被溶接部材押さえを有し、上記被溶接部材押さえを、上記第２溶接電極に隣接して上記薄板に当接して制御加圧力を付与する加圧付与位置と、被溶接部材から離反する退避位置との間で進退移動せしめる制御加圧アクチュエータと、
上記制御加圧アクチュエータのシリンダロッドの位置を検知する位置検知センサを有し、
上記第２溶接電極と上記第１溶接電極とによる挟持加圧後に、上記シリンダロッドが、被溶接部材に圧接した状態における伸張位置にあることを上記位置センサが検知した状態で上記第２溶接電極と第１溶接電極との間で通電してスポット溶接することを特徴とするスポット溶接装置。
上記位置検知センサは、
上記制御加圧アクチュエータのシリンダロッドが、退避位置にあることを検知する退避位置検知センサであることを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
上記退避位置検知センサは、
上記制御加圧アクチュエータのシリンダロッドが、上昇移動端となる第１退避位置にあることを検知する第１退避位置検知センサであることを特徴とする請求項２に記載のスポット溶接装置。
上記退避位置検知センサは、
上記制御加圧アクチュエータのシリンダロッドが、下降移動端となる第２退避位置にあることを検知する第２退避位置検知センサであることを特徴とする請求項２に記載のスポット溶接装置。
上記位置検知センサは、
上記制御加圧アクチュエータのシリンダロッドが、被溶接部材に圧接した状態における伸張位置にあることを検知する加圧位置検知センサであることを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
上記加圧位置検知センサは、
上記制御加圧アクチュエータのシリンダロッドが、上方より被溶接部材に圧接した状態における伸張位置にあることを検知する第１加圧位置検知センサであることを特徴とする請求項５に記載のスポット溶接装置。
上記加圧位置検知センサは、
上記制御加圧アクチュエータのシリンダロッドが、下方より被溶接部材に圧接した状態における伸張位置にあることを検知する第２加圧位置検知センサであることを特徴とする請求項５に記載のスポット溶接装置。