JP5965145B2 - スポット溶接装置の作動制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接装置の作動制御方法に関する。

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電極間に大電流を一定時間通電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多く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、接合部における板厚の減少と共に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し、ナゲットが小さくなり溶接強度が低下する。

ここで、図７に示すように、剛性の低い薄板１０１、この薄板１０１より剛性が高い第１厚板１０２及び第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、各板材１０１、１０２、１０３の間に隙間がなく密着した状態では、可動側電極１１１と固定側電極１１２により被溶接部材１００を加圧して電源１１３により通電すると、可動側電極１１１と固定側電極１１２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１１１と固定側電極１１２によって被溶接部材１００を加圧したときに、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１１１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より小さくなる。

このため、可動側電極１１１と固定側電極１１２間の電流密度が薄板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７（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Ｎが形成され、次第にナゲットＮが大きくなりやがて図７（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は小さく溶接強度が不安定で、薄板１０１の剥離が懸念され、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が厚いほど第１厚板１０２と薄板１０１との間にナゲットＮが到達しにくく、顕著である。

この対策として、例えば特許文献１に開示されたスポット溶接装置がある、このスポット溶接装置は、図８に示すように、溶接ロボット１１５の手首部１１６にスポット溶接装置１２０が搭載され、溶接ロボット１１５は、クランパ１１８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ガン１２０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１２０は、手首部１１６に取り付けられたガン支持ブラケット１１７に固定されたリニアガイド１２１によって上下動自在に支持されたベース部１２２を備え、ベース部１２２に下方に延びる固定アーム１２３が設けられ、固定アーム１２３の下端先端に固定側電極１２４が設けられる。また、ベース部１２２の上端に加圧アクチュエータ１２６が搭載され、加圧アクチュエータ１２６により上下動するロッド１２７の下端に可動側電極１２５が取り付けられる。ガン支持ブラケット１１７の上端にサーボモータ１２８が搭載され、サーボモータ１２８の作動によりボールねじ機構を介してベース部１２２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１２５による加圧力ＦＵを固定側電極１２４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１２５による加圧力ＦＵを固定側電極１２４による加圧力ＦＬより小さくするために、先ず、サーボモータ１２８によりベース部１２２を上昇させて固定側電極１２４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１２６により可動側電極１２５を下降させて被溶接部材１００の上面に当接させて加圧する。次に、サーボモータ１２８によりベース部１２２を押し上げる。このベース部１２２の押し上げにより、固定側電極１２４の加圧力ＦＬがベース部１２２の押し上げ分だけ増加し、可動側電極１２５による加圧力ＦＵが固定側電極１２４による加圧力ＦＬより小さくなる。

その結果、可動側電極１２５と固定側電極１２４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に亘って偏りのない良好なナゲットが生成されて溶接強度を確保できる。

特開２００３−２５１４６９号公報

上記特許文献１によると、固定側電極１２４の加圧力ＦＬより可動側電極１２５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、クランパ１１８によりクランプ保持された被溶接部材１００を固定側電極１２４と可動側電極１２５によって挟持加圧した状態でベース部１２２を移動して固定側電極１２４の加圧力ＦＬより可動側電極１２５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１１８に大きな負荷が要求される。一方、クランプ１１８による被溶接部材１００のクランプ位置と溶接位置が大きく離間した状態では、被溶接部材１００が撓み変形して固定側電極１２４による加圧力ＦＬと可動側電極１２５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、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。

そこで、本特許出願人は、特願２０１０−２００６４３において、図９に概要を示すように、固定側電極１３２と、加圧アクチュエータにより作動する可動側電極１３１との間で被溶接部材１００の溶接部を所定の加圧力Ｆ、即ち可動側電極１３２の加圧力ＦＵと固定側電極１３２の加圧力ＦＬで挟持すると共に加圧し（Ｆ＝ＦＵ＋ＦＬ）、更に図示しない副加圧アクチュエータにより副加圧部１３３を被溶接部材１００の薄板１０１に押圧して副加圧力ｆを付与することで、薄板１０１側に作用する固定側電極１３２の加圧力ＦＬを第２厚板１０３側に作用する可動側電極１３１の加圧力ＦＵより小さく制御して、可動側電極１３１と固定側電極１３２との間に通電して溶接するスポット溶接装置を提案した。

一方、このスポット溶接装置において可動側電極１３１と固定側電極１３２とによって設定された加圧力Ｆで被溶接部材１００を挟持加圧すると共に副加圧アクチュエータにより副加圧部１３３を被溶接部材１００に押圧して副加圧力ｆを付与した状態で可動側電極１３１と固定側電極１３２との間に所定時間通電してスポット溶接することから、溶接動作中、即ち副加圧アクチュエータにより被溶接部材１００に副加圧力ｆを付加しているときに、溶接作業に影響する溶接装置及び周辺機器の異常、例えば被溶接部材１００の板材間に切粉や鉄粉等の異物の侵入、給電用電線の断線、冷却水供給管路の破断等の異常事態が発生して溶接装置の作動が緊急停止すると、副加圧アクチュエータの作動が停止状態となり、副加圧部１３３が被溶接部材１００に圧接した副加圧付与状態で停止することが懸念される。

この副加圧部１３３が被溶接部材１００に圧接した状態では、固定側電極１３２及び固定電極１３２の周囲が被溶接部材１００や副加圧部１３３により隠蔽されて固定側電極１３２や被溶接部材１００の溶接部等の目視確認が極めて困難になる。また、副加圧部１３３が被溶接部材１００に圧接して可動側電極１３２と副加圧部１３３によって被溶接部材１００が挟持された状態では、溶接ロボットにより溶接装置を移動退避させる動作が困難になることが懸念される。また、副加圧部１３３や可動側電極１３２、固定側電極１３３等により被溶接部材１００の損傷を誘発することが懸念される。

従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、作動中の異常発生に伴う緊急停止時において溶接電極や副加圧部及び被溶接部材の目視確認が容易な状態に作動停止するスポット溶接装置の作動制御方法を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載のスポット溶接装置の作動制御方法の発明は、第１溶接電極と、被溶接部材に当接して前記第１溶接電極と協働して前記被溶接部材を挟持する第２溶接電極を前記被溶接部材に当接して加圧力を付与する加圧位置と前記被溶接部材から離反する退避位置に移動する加圧アクチュエータと、副加圧部を前記被溶接部材に当接して副加圧力を付与する副加圧位置と前記被溶接部材から離反する退避位置に移動する副加圧アクチュエータとを有し、前記第１溶接電極及び前記第２溶接電極によって前記被溶接部材を挟持加圧すると共に前記副加圧部によって副加圧力を付与して前記第１溶接電極及び前記第２溶接電極に通電して前記被溶接部材を溶接するスポット溶接装置の作動制御方法であって、溶接作動異常を検知する溶接異常検知手段を有し、前記第１溶接電極と前記第２溶接電極とで前記被溶接部材を挟持加圧すると共に前記被溶接部材に前記副加圧部を当接して副加圧力を付与し、かつ前記第１溶接電極と前記第２溶接電極との間を通電する作動状態において、前記溶接異常検知手段の異常検知に基づいて前記副加圧アクチュエータにより前記副加圧部を前記被溶接部材から離反せしめ、かつ前記加圧アクチュエータにより前記第２溶接電極を前記被溶接部材から離反することを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスポット溶接装置の作動制御方法において、前記作動状態において、前記溶接異常検知手段の異常検知に基づいて前記第１溶接電極と前記第２溶接電極との間の通電を停止した後、前記副加圧アクチュエータにより前記副加圧部を被溶接部材から離反せしめ、かつ前記加圧アクチュエータにより前記第２溶接電極を前記被溶接部材から離反することを特徴とする。

これによると、溶接異常検知手段の異常検知に基づく緊急停止時に副加圧アクチュエータにより副加圧部を被溶接部材から離反し、かつ加圧アクチュエータにより第２溶接電極を被溶接部材から離反することで、被溶接部材の溶接部が第２溶接電極や副加圧部によって隠蔽されることなく、或いは隠蔽される部位が極めて少なくなり、被溶接部材における溶接部の目視確認が容易になると共に、第１溶接電極、第２溶接電極及び副加圧部を含む、これらの周囲の目視確認が容易になり、該部における不具合に対する対策作業が迅速かつ確実にできる。

また、副加圧部が被溶接部材から離反した状態でかつ第２溶接電極と第１溶接電極による被溶接部材の挟持加圧が開放されることで、溶接作業位置からスポット溶接装置を移動退避させる動作が容易に行えると共に、副加圧部や第１溶接電極、第２溶接電極等による被溶接部材の損傷発生が回避できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のスポット溶接装置の作動制御方法において、前記加圧アクチュエータによる前記第２溶接電極の前記被溶接部材からの離反に先行して、前記副加圧アクチュエータにより前記副加圧部を前記被溶接部材から離反することを特徴とする。

これによると、副加圧部が被溶接部材から離反した後に第１溶接電極と第２溶接電極による挟持を開放することから、副加圧部を被溶接部材から離反するときには、被溶接部材が第１溶接電極と第２溶接電極によって挟持保持された状態に保持されて、被溶接部材の捩れや湾曲等の変形が抑制される。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載のスポット溶接装置の作動制御方法において、前記副加圧アクチュエータによる前記副加圧部の前記被溶接部材からの離反と、前記加圧アクチュエータによる前記第２溶接電極の前記被溶接部材から離反とを同時に実行することを特徴とする。

これによると、請求項３に対し、副加圧部の被溶接部材からの離反と第２溶接電極の被溶接部材からの離反を同時に実行することで副加圧部及び第２溶接電極の作動制御の簡素化が得られる。

本発明によると、溶接異常検知手段の異常検知に基づく緊急停止時に副加圧部を被溶接部材から離反し、かつ第２溶接電極を被溶接部材から離反することで、被溶接部材における溶接部の目視確認が容易になると共に、第１溶接電極、第２溶接電極及び副加圧部を含む周囲の目視確認が容易になり、該部における不具合に対する対策作業が迅速かつ確実にできる。

また、副加圧部が被溶接部材から離反した状態でかつ第２溶接電極と第１溶接電極による被溶接部材の挟持加圧が開放されることで、溶接作業位置からスポット溶接装置を移動退避させる動作が容易に行える。

一実施の形態におけるスポット溶接装置の構成図である。 図１のＡ部拡大図である。 図２のＢ矢視図である。 可動側電極及び副加圧部の退避状態における図１のＡ部拡大図である。 可動側電極及び副加圧部の退避状態における図２のＢ矢視図である。 作動概要説明図である。 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。 スポット溶接装置の概要説明図である

本発明の一実施の形態について、図１乃至図６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は図１のＡ部拡大斜視図、図３は図２のＢ矢視図、図４は可動側電極及び副加圧部の退避状態における図１のＡ部拡大図、図５は可動側電極及び副加圧部の退避状態における図２のＢ矢視図、図６は模式的に示す作動概要説明図である。

スポット溶接装置１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、図２及び図３に示すように、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、下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。

スポット溶接装置１は、図示しない溶接ロボットの手首部にイコライザユニットを介して取り付けられる矩形のベース部３及びベース部３の両側から下方に折曲して対向する一対の側部４を有するコ字状の支持ブラケット２を有し、支持ブラケット２に固定アーム１０、加圧アクチュエータ２０、副加圧付与手段３０及び溶接トランス４０が取り付け支持される。

固定アーム１０は、支持ブラケット２の両側部４に基端が結合されて下方に延在する固定アーム本体１１及び固定アーム本体１１の先端にＬ字状に折曲する電極保持部１２が形成され、電極保持部１２に第１溶接電極である固定側電極１５が、その頂端１５ａを上方にして装着される。

加圧アクチュエータ２０は、サーボモータ２１及びボールネジ送り機構等によって構成された直動部２２を有し、サーボモータ２１の作動によって直動部２２のロッドが昇降往復動する。直動部２２のロッドの下端に電極アーム２３が設けられ、電極アーム２３の先端に固定アーム１０に設けられた固定側電極１５と同軸上、即ち中心軸線Ｌ上に固定側電極１５と対向する第２溶接電極である可動側電極２５が設けられる。これにより加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により図２及び図３に示す被溶接部材１００を固定側電極１５と協働して挟持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、図４及び図５に示すように可動側電極２５が固定側電極１５から上方に離反する退避位置との間で中心軸線Ｌに沿って移動する。この加圧力はサーボモータ２１の回転トルクによって決定され、サーボモータ２１の回転トルクを制御することで要望の加圧力が得られる。

副加圧付与手段３０は、支持ブラケット２の両側部４に両端が結合されたコ字状の取付ブラケット５に設けられた基板６に取り付けられるサーボモータ３２及びボールネジ送り機構等によって構成された直動部３３を備えた副加圧付与アクチュエータ３１を有し、サーボモータ３２の作動によって直動部３３のロッドが昇降往復動し、ロッドの先端に互いに離間して対向配置された一対の可動軸３４ａ、３４ｂが往復動する。この可動軸３４ａ、３４ｂの先端に副加圧付与アーム３５が設けられる。

副加圧付与アーム３５は、可動軸３４ａ、３４ｂの先端に基端部が結合されて可動軸３４ａ、３４ｂに対して折曲する略水平方向に延在する基端アーム部３６、基端アーム部３６の先端部３６Ａに基端部が結合されて固定側電極１５の軸心方向、即ち中心軸線Ｌ方向に沿って下方に延在するアーム部３７によって構成され、アーム部３７の先端部に副加圧部３８が設けられる。

基端アーム部３６は、基端部３６Ａ及び基端部３６Ａから分岐して電極アーム２３を隔てて対向して延在して基端部がそれぞれ各可動軸３４ａ、３４ｂの先端にボルト３６ａによって結合される取付アーム部３６Ｂ、３６Ｃを有する略Ｕ字形板状に形成される。

アーム部３７は、固定アーム１０と電極アーム２３との間において中心軸線Ｌに沿って延在するアーム本体３７Ａとアーム本体３７Ａの基端部に折曲形成された上部取付フランジ部３７Ｂとアーム本体３７Ａの先端部となる下端に折曲形成された下部取付フランジ部３７Ｃとを有し、上部取付フランジ部３７Ｂが基端アーム部３６の先端部３６Ａの下面に接合してボルト３７ａによって結合される。

副加圧部３８は、基端部３８Ａがアーム部３７の下部取付フランジ部３７Ｃにボルト３８ａによって結合されて中心軸線Ｌ方向に向かって延在する矩形板状であって、先端３８Ｂに中心軸線Ｌと同軸で上方に突出して固定側電極１５の貫通を許容する断面半円弧状、即ち半割り筒状の当接部３９が設けられる。

このように構成された副加圧付与アーム３５は、サーボモータ３２の作動によって図２及び図３に示すように固定側電極１５と可動側電極２５とによって挟持された被溶接部材１００に下方から当接して副加圧力ｆを付与する副加圧位置と、図４及び図５に示すように先端に設けた副加圧部３８の当接部３９が固定側電極１５の頂端１５ａより下方となる退避位置との間で中心軸線Ｌに沿って移動する。この副加圧力ｆはサーボモータ３２の回転トルクによって決定され、サーボモータ３２の回転トルクを制御することで要望の副加圧力ｆが得られる。

電源となる溶接トランス４０の一方の出力端子がバスバ及び固定アーム１０等を介して固定側電極１５に通電可能に接続され、他方の出力端子がバスバ及び電極アーム２３等を介して可動側電極２５に通電可能に接続される。

また、溶接コントローラ４１を備え、溶接コントローラ４１にはスポット溶接装置１の作動プログラム及び作動プログラムに設定された各作動行程に基づいて加圧アクチュエータ２０を制御する加圧制御部４２と副加圧アクチュエータ３１を制御する副加圧制御部４３が含まれる。

この溶接コントローラ４１は作動プログラムデータとして異常検知手段４５からの異常検知信号に基づいてスポット溶接装置１の作動を緊急停止させ、かつ副加圧付与アクチュエータ３１のサーボモータ３２を作動させて副加圧部３８を被溶接部材１００に当接する副加圧位置から退避位置に移動させる副加圧部退避工程及びこの副加圧部退避工程に連続して加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１を作動させて可動側電極２５を被溶接部材１００に当接する加圧位置から退避位置に移動させる加圧部退避工程を含む。即ち、スポット溶接装置１が動作中に異常検知手段４５が異常検知したときには、スポット溶接装置１を緊急停止し、かつ副加圧部３９を被溶接部材１００から離反する退避位置に退避させると共に可動側電極２５を被溶接部材１００から離反する退避位置に退避させる。この異常検知手段４５によって検知される作動異常としては、溶接動作に影響する溶接装置及び周辺機器の異常、例えば被溶接部材１００の板材間に切粉や鉄粉等の異物が侵入した場合や、給電線の断線、冷却水供給管路の破断、固定側電極１５や可動側電極２５の損傷、副加圧部３８の損傷等の種々の溶接動作に影響を及ぼす異常が挙げられる。

また、図示しない溶接ロボットコントローラには、溶接ロボット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の各溶接打点位置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、即ち溶接位置におけるスポット溶接装置１の位置及び姿勢が含まれる。図示しない溶接コントローラには溶接装置１の作動プログラム及び加圧アクチュエータ２０、制御加圧付与手段３０、溶接トランス４０の作動制御が含まれる。

次に、スポット溶接装置１の作動を図６の作動概要説明図を参照して説明する。

被溶接部材１００のスポット溶接にあたり、予め設定されたプログラムに従い、可動側電極２５が固定側電極１５から離反した退避位置でかつ副加圧付与手段３０の副加圧部３８が退避位置に保持された状態で、ロボットコントローラは溶接ロボットを作動して、図６（ａ）に示すように被溶接部材１００の溶接位置となる打点位置に固定側電極１５の頂端１５ａを当接してスポット溶接装置１を位置決めする。

このスポット溶接１が溶接位置に位置決めされた状態では、図６（ａ）に示すように固定側電極１５の頂端１５ａ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２５の頂端２５ａが第２厚板１０３と隙間を有して対向し、副加圧部３８の先端３９が薄板１０１と隙間を有して対向する。

次に、図６（ｂ）及び図２、図３に示すように、固定側電極１５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２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５を退避位置から固定側電極１５に接近する加圧位置方向に移動させて第２厚板１０３に上方から当接させる。更にサーボモータ２１を所定トルクに達するまで作動して可動側電極２５を第２厚板１０３に圧接させる。これにより加圧アクチュエータ２０の加圧力が可動側電極２５と固定アーム１０を介して固定側電極１５とに作用し、可動側電極２５と固定側電極１５とで被溶接部材１００の溶接部を挟持すると共に加圧する。

一方、副加圧付与手段３０のサーボモータ３２の作動により副加圧部３８を退避位置から当接部３９が被溶接部材１００の薄板１０１に固定側電極１５に隣接して下方から当接する副加圧位置に移動させる。更にサーボモータ３２を所定トルクに達するまで作動して副加圧部３８を薄板１０１に圧接させて副加圧力ｆを付与する。

このように固定側電極１５と可動側電極２５によって被溶接部材１００を挟持加圧し、副加圧部３８により固定側電極１５に隣接して薄板１０１に下方から副加圧力ｆを付与した状態では、図６（ｃ）に示すように、可動側電極２５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１５による加圧力ＦＬと当接部３９による副加圧力ｆと隣接して薄板１０１に付与される。

この場合、加圧アクチュエータ２０による加圧力が電極アーム２３等を介して可動側電極２５に作用し、かつ可動側電極２５に対向して固定アーム１０を介して固定側電極１５に作用する一方、副加圧付与手段３０においてサーボモータ３２による付勢力が副加圧付与アーム３５等を介して副加圧部３８に作用し、第２厚板１０３に上方から作用する可動側電極２５による加圧力ＦＵと薄板１０１に下方から作用する固定側電極１５による加圧力ＦＬ及び副加圧部３８による副加圧力ｆの総和が等しくなる（ＦＵ＝ＦＬ＋ｆ）。

これにより、被溶接部材１００は、第２厚板１０３側に上方から作用する可動側電極２５の加圧力ＦＵと、薄板１０１側に下方から作用する固定側電極１５の加圧力ＦＬ及び副加圧部３８の副加圧力ｆと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、可動側電極２５から第２厚板１０３に加圧力ＦＵが付与され、薄板１０１に固定側電極１５の加圧力ＦＬが付与されると共に副加圧部３８から副加圧力ｆが付与されることから、固定側電極１５から薄板１０１に作用する加圧力ＦＬは、可動側電極２５の加圧力ＦＵから副加圧部３９の副加圧力ｆを減じた加圧力が付与される（ＦＬ＝ＦＵ−ｆ）。

このように薄板１０１側に作用する固定側電極１５からの加圧力ＦＬを第２厚板１０３側に作用する可動側電極２５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間の溶接部における接触圧力より小さくなり、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。

次に、可動側電極２５と固定側電極１５及び副加圧部３８とで被溶接部材１００を挟持加圧して薄板１０１側に位置する固定側電極１５の加圧力ＦＬを第２厚板１０３側に位置する可動側電極２５の加圧力ＦＵより小さくした状態で、溶接トランス４０から可動側電極２５と固定側電極１５とに所定時間通電して溶接する。

この可動側電極２５と固定側電極１５に通電した時に、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の溶接強度が確保できる。

しかる後、可動側電極２５と固定側電極１５への通電を終了し、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５を加圧位置から退避位置に移動させて固定側電極１５と可動側電極２５とによる被溶接部材１００の挟持を開放する。次に、作動プログラムに従い溶接ロボットを作動して、スポット溶接装置１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。

一方、図２及び図３に示すように固定側電極１５と可動側電極２５によって被溶接部材１００を挟持加圧すると共に副加圧部３９によって副加圧力ｆを付与するスポット溶接装置１の動作中において、異常検知手段４５によって溶接異常が検知された際には、異常検知手段４５からの検知信号に基づいて溶接ロボット及びスポット溶接装置１の動作を緊急停止し、即ち溶接コントローラ４１において加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１及び副加圧アクチュエータ３１のサーボモータ３２の作動を停止すると共に固定側電極１５及び可動側電極２５への通電を停止して溶接動作を停止する。

溶接動作停止後、副加圧部退避工程に移行して副加圧アクチュエータ３１のサーボモータ３１を作動させて、図２及び図３に示す副加圧付与状態にある副加圧部３８を図４及び図５に示す被溶接部材１００から離反する退避位置に移動して、副加圧付与を解除すると共に退避位置に保持する。この副加圧部３８が被溶接部材１００から離反した状態では、被溶接部材１００は中心軸線Ｌ上に同軸上で対向する固定側電極１５と可動側電極２５によって挟持保持され、被溶接部材１００の溶接部に作用する固定側電極１５の頂端１５ａと可動側電極２５の頂端２５ａが中心軸線Ｌ上に位置し、固定側電極１５の加圧方向と可動側電極２５の加圧方向が中心軸線Ｌ上で対向し、被加工部材１００の溶接部に偏荷重、所謂オフセット荷重が作用することなく被溶接部材１００の捩れや湾曲等の変形が抑制されて固定側電極１５と可動側電極２５によって安定した状態で挟持保持される。

一方、副加圧部３８が被溶接部材１００から離反した後に加圧部退避工程に移行し加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１を作動させて、図２及び図３に示す加圧付与状態にある可動側電極２５を図４及び図５被溶接部材１００から離反する退避位置に退避させて停止する。

この副加圧部３８及び可動側電極２５を被溶接部材１００から離反した退避位置に移行することで、被溶接部材１００の溶接部が可動側電極２５や副加圧部３８によって隠蔽されることなく、或いは隠蔽される部位が極めて少なくなり、被溶接部材１００の状態、特に溶接部の目視確認が容易になると共に、固定側電極１５、可動側電極２５及び副加圧部３８を目視確認することができる。また、固定側電極１５、可動側電極２５及び副加圧部３８の周囲の状況を目視が可能になり、該部における不具合に対する対策作業が迅速かつ確実にできる。

また、副加圧部３８が被溶接部材１００から離反した状態でかつ可動側電極２５と副加圧部１５により被溶接部材１００の挟持加圧が開放されることで、スポット溶接装置１を溶接作業位置から移動退避させる動作が容易に行えると共に、副加圧部１３３や可動側電極１３２、固定側電極１３３等により被溶接部材１００の損傷発生が回避できる。

なお、上記説明では、副加圧部３８が被溶接部材１００から離反した後に可動側電極２５を加圧位置から退避したが、仮に副加圧部３８が被溶接部材１００に圧接した副加圧力ｆを付与した状態で可動側電極２５を退避させて可動側電極２５と固定側電極１５による加圧力を解除すると、可動側電極２５が中心軸線Ｌ上で被溶接部材１００に頂端２５ａが当接する一方、副加圧部３８が中心軸線線Ｌから偏倚して当接する状態が発生して被加工部材１００に偏荷重、所謂オフセット荷重が作用して被溶接部材１００の捩れや湾曲等の変形を誘発することが懸念される。特に、この被溶接部材１００に捩れや湾曲等の変形の発生は、第１厚板１０２や第２厚板１０３が比較的剛性が低く被溶接部材１００の剛性が低い場合、固定側電極１５と可動側電極２５とによる加圧力Ｆや副加圧部３８により付与される副加圧力ｆが比較的大きい溶接条件のときに懸念される。

なお、本発明は上記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可動側電極２５の被溶接部材１００からの離反に先行して副加圧部３８を離反した例について説明したが、副加圧部３８の被溶接部材１００からの離反と可動側電極２５の被溶接部材１００からの離反を同時に実行することもできる。これにより副加圧部３８及び可動側電極２５の制御の簡素化が得られる。

１ スポット溶接装置
１０ 固定アーム
１５ 固定側電極（第１溶接電極）
２０ 加圧アクチュエータ
２１ サーボモータ
２５ 可動側電極（第２溶接電極）
３０ 副加圧付与手段
３１ 副加圧付与アクチュエータ
３２ サーボモータ
３５ 副加圧付与アーム
３８ 副加圧部
４１ 溶接コントローラ
４２ 加圧制御部
４３ 副加圧制御部
４５ 異常検知手段
１００ 被溶接部材
Ｌ 中心軸線
Ｆ 加圧力
ｆ 副加圧力

Claims (4)

1. 第１溶接電極と、
   被溶接部材に当接して前記第１溶接電極と協働して前記被溶接部材を挟持する第２溶接電極を前記被溶接部材に当接して加圧力を付与する加圧位置と前記被溶接部材から離反する退避位置に移動する加圧アクチュエータと、
   副加圧部を前記被溶接部材に当接して副加圧力を付与する副加圧位置と前記被溶接部材から離反する退避位置に移動する副加圧アクチュエータとを有し、
   前記第１溶接電極及び前記第２溶接電極によって前記被溶接部材を挟持加圧すると共に前記副加圧部によって副加圧力を付与して前記第１溶接電極及び前記第２溶接電極に通電して前記被溶接部材を溶接するスポット溶接装置の作動制御方法であって、
   溶接作動異常を検知する溶接異常検知手段を有し、
   前記第１溶接電極と前記第２溶接電極とで前記被溶接部材を挟持加圧すると共に前記被溶接部材に前記副加圧部を当接して副加圧力を付与し、かつ前記第１溶接電極と前記第２溶接電極との間を通電する作動状態において、前記溶接異常検知手段の異常検知に基づいて前記副加圧アクチュエータにより前記副加圧部を前記被溶接部材から離反せしめ、かつ前記加圧アクチュエータにより前記第２溶接電極を前記被溶接部材から離反することを特徴とするスポット溶接装置の作動制御方法。
2. 前記作動状態において、前記溶接異常検知手段の異常検知に基づいて前記第１溶接電極と前記第２溶接電極との間の通電を停止した後、前記副加圧アクチュエータにより前記副加圧部を被溶接部材から離反せしめ、かつ前記加圧アクチュエータにより前記第２溶接電極を前記被溶接部材から離反す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の作動制御方法。
3. 前記加圧アクチュエータによる前記第２溶接電極の前記被溶接部材からの離反に先行して、前記副加圧アクチュエータにより前記副加圧部を前記被溶接部材から離反することを特徴とする請求項１又は２に記載のスポット溶接装置の作動制御方法。
4. 前記副加圧アクチュエータによる前記副加圧部の前記被溶接部材からの離反と、前記加圧アクチュエータによる前記第２溶接電極の前記被溶接部材から離反とを同時に実行することを特徴とする請求項１又は２に記載スポット溶接装置の作動制御方法。

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