JP6149724B2 - 溶接装置及び溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶接装置及び溶接方法に関し、特に、電極を用いた溶接についての溶接装置及び溶接方法に関する。

２つ以上の鋼板を接合する方法として、例えば、スポット溶接が行われている。スポット溶接では、２枚以上に重ねられた鋼板を、例えば銅製の２つの電極（溶接チップ）を用いて高い加圧力（例えば数千Ｎ）で挟み込み、電極間に電流（例えば数千〜数万Ａ）を流す。そして、鋼板に流れた電流によって抵抗熱が発生し、その抵抗熱によって鋼板が溶けることによって、重ねられた鋼板が溶接される。

溶接を行う際、作業者が、２つの電極の間に、誤って自分の指等の溶接対象物以外の物体を挟んでしまったときに、その挟まったことを検知する方法が導入されている。例えば、電極の位置に応じて、溶接対象物以外の物体が挟まれたことを検知する方法がある。具体的には、可動電極が溶接対象物に接触するまでにこの可動電極が移動した移動量が小さい場合に異常と判断して、電極を開放するといった方法である。

また、特許文献１には、下部固定電極に流れる溶接電流を検出するための電流検出器と、電流検出器の出力に基づいて溶接電流値と通電時間とを測定するとともに両測定値を各基準値と比較して溶接電流値または通電時間のいずれか一方が比較基準値より小さいときに溶接が不適であることを知らせる判別回路を含む定置式スポット溶接機の下部電極消耗状態判別装置が開示されている。

特開昭６１−２８３４６９号公報

スポット溶接が繰り返されると、電極の先端が摩耗してくる。したがって、上述のように、可動電極の移動量、つまり可動電極の位置に応じて溶接対象物以外の物体が挟まれたことを検知する方法では、例えば、電極が摩耗した場合に、溶接対象物以外の物体が挟まれたか否かを正しく判別できないおそれがある。

本発明の目的は、このような課題を解決するためになされたものであり、電極の位置に関わらず、電極が接触した物体が溶接対象物であるか否かを判別可能な溶接装置及び溶接方法を提供することにある。

本発明にかかる溶接装置は、互いに協働して溶接を行う第１の電極及び第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極に第１の物体が接触した状態において検知された、前記第１の物体の材質によって変化する情報に基づいて、前記第１の物体に対して溶接を行うか否かを制御する制御手段とを有する。

好ましくは、前記第１の電極と前記第２の電極との間に第１の電圧を印加する電源をさらに有し、前記制御手段は、前記第１の電極及び前記第２の電極に前記第１の物体が接触し、かつ前記第１の電圧が印加された状態での、前記第１の電極と前記第２の電極との間における電気的な導通状態に基づいて、前記第１の物体に対して溶接を行うか否かを制御する。

好ましくは、前記第１の電極及び前記第２の電極が前記第１の物体に接触した状態で、前記電源によって印加された前記第１の電圧により前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じた電位差を検知する検知手段をさらに有してもよく、前記制御手段は、前記電位差が予め定められた第１の値よりも大きいか否かに基づいて、前記第１の物体に対して溶接を行うか否かを制御してもよい。

好ましくは、前記電位差が前記第１の値よりも大きい場合、前記制御手段は、前記第１の物体が溶接対象物でないと判別し、前記第１の物体に対して溶接を行わないように制御してもよく、前記電位差が前記第１の値以下の場合、前記制御手段は、前記第１の物体が溶接対象物であると判別し、前記第１の物体に対して溶接を行うように制御してもよい。

好ましくは、前記第１の電極と前記第２の電極とが共に前記第１の物体に接触した後で、前記電源は、前記第１の電圧を印加してもよい。また、好ましくは、前記第１の電極と前記第２の電極とが共に前記第１の物体に接触する前に、前記電源は、前記第１の電圧を印加してもよい。また、好ましくは、前記第１の電圧は、溶接のときに前記第１の電極及び前記第２の電極に印加される第２の電圧よりも小さくてもよい。

好ましくは、前記制御手段は、前記第１の電極及び前記第２の電極に前記第１の物体が接触した状態で検知された、前記第１の物体の硬さによって変化する情報に基づいて、前記第１の物体に対して溶接を行うか否かを制御してもよい。また、好ましくは、前記第１の電極は可動電極であり、前記第２の電極は固定電極であり、前記第２の電極の近傍に設置され、前記第１の電極及び前記第２の電極が前記第１の物体に接触した状態で、振動情報を検知する振動検知手段をさらに有してもよく、前記制御手段は、前記振動検知手段によって検知された前記振動情報に基づいて、前記第１の物体に対して溶接を行うか否かを制御してもよい。

また、本発明にかかる溶接方法は、互いに協働して溶接を行う第１の電極及び第２の電極を有する溶接装置における溶接方法であって、前記第１の電極及び前記第２の電極に第１の物体を接触させた状態において、前記第１の物体の材質によって変化する情報を検知する検知ステップと、前記検知された情報に基づいて、前記第１の物体に対して溶接を行うか否かを制御する制御ステップとを含む。

好ましくは、互いに協働して溶接を行う第１の電極及び第２の電極との間に第１の電圧を印加する電圧印加ステップをさらに含んでもよく、前記制御ステップにおいて、前記第１の電極及び前記第２の電極に前記第１の物体が接触し、かつ前記第１の電圧が印加された状態での、前記第１の電極と前記第２の電極との間における電気的な導通状態に基づいて、前記第１の物体に対して溶接を行うか否かを制御してもよい。

好ましくは、前記制御ステップにおいて、前記第１の電極及び前記第２の電極に前記第１の物体が接触した状態で検知された、前記第１の物体の硬さによって変化する情報に基づいて、前記第１の物体に対して溶接を行うか否かを制御してもよい。

本発明によれば、電極の位置に関わらず、電極が接触した物体が溶接対象物であるか否かを判別可能な溶接装置及び溶接方法を提供できる。

本実施の形態にかかる溶接装置の概要を示す図である。 実施の形態１にかかる溶接装置の詳細を示す図である。 実施の形態１にかかる溶接装置の全体的な処理を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる溶接装置の動作を示す図である。 実施の形態２にかかる溶接装置の詳細を示す図である。 実施の形態２における、振動センサで検知される振動波形を例示する図である。 実施の形態２にかかる溶接装置の全体的な処理を示すフローチャートである。 比較例にかかる溶接装置を示す図である。 比較例にかかる溶接装置の動作を示す図である。 比較例にかかる溶接装置の動作を示す図である。

（本実施の形態の概要）
実施の形態の説明に先立って、図１を用いて、本実施の形態の概要を説明する。図１は、本実施の形態にかかる溶接装置１の概要を示す図である。図１に示すように、溶接装置１は、可動電極（第１の電極）２２０及び固定電極（第２の電極）３００と、電源４００と、制御装置（制御手段）５とから構成される。

可動電極（第１の電極）２２０及び固定電極（第２の電極）３００は、互いに協働して溶接を行う。電源４００は、可動電極（第１の電極）２２０と固定電極（第２の電極）３００との間に第１の電圧を印加する。制御装置（制御手段）５は、可動電極（第１の電極）２２０及び固定電極（第２の電極）３００に物体Ａ（第１の物体）が接触した状態において検知された、物体Ａ（第１の物体）の材質によって変化する情報に基づいて、物体Ａ（第１の物体）に対して溶接を行うか否かを制御する。ここで、「材質によって変化する情報」とは、物体Ａが溶接対象物（例えば鋼板）か溶接非対象物（例えば指）かによって異なる情報である。つまり、溶接対象物と溶接非対象物とで、材質は異なる。具体例を以下に挙げる。

具体的には、第１の例としては、制御装置（制御手段）５は、可動電極（第１の電極）２２０及び固定電極（第２の電極）３００に物体Ａ（第１の物体）が接触し、かつ第１の電圧が印加された状態での、可動電極（第１の電極）２２０と固定電極（第２の電極）３００との間における電気的な導通状態に基づいて、物体Ａ（第１の物体）に対して溶接を行うか否かを制御する。つまり、第１の例では、「材質によって変化する情報」とは、「電気的な導通状態を示す情報」をいう。例えば、物体Ａが、電気的抵抗の小さな材質である溶接対象物であれば、「電気的な導通状態を示す情報」は電気的に導通していることを示す。一方、物体Ａが、電気的抵抗の大きな材質である溶接非対象物であれば、「電気的な導通状態を示す情報」は電気的に導通していないことを示す。

また、第２の例としては、制御装置（制御手段）５は、可動電極（第１の電極）２２０及び固定電極（第２の電極）３００に物体Ａ（第１の物体）が接触した状態で検知された、物体Ａ（第１の物体）の硬さ（硬度）によって変化する情報に基づいて、物体Ａ（第１の物体）に対して溶接を行うか否かを制御する。つまり、第２の例では、「材質によって変化する情報」とは、「物体Ａの硬さによって変化する情報」をいう。例えば、物体Ａが、硬い材質である鋼板等の溶接対象物であれば、「物体Ａの硬さによって変化する情報」は「硬い」ことを示す。一方、物体Ａが、柔らかい材質である指等の溶接非対象物であれば、「物体Ａの硬さによって変化する情報」は「柔らかい」ことを示す。さらに具体的には、例えば、後述するように、「物体Ａの硬さによって変化する情報」とは、振動情報であってもよい。

本実施の形態にかかる溶接装置１によれば、電極の位置に関わらず、電極が接触した物体が溶接対象物であるか否かを判別できる。なお、溶接対象物とは、溶接装置１によって溶接され得る物体であり、電気を通す導体であって、硬度の高い材料で構成される。溶接対象物は、例えば、溶接の対象とされる重なり合った鋼板等の物体である。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して実施の形態１について説明する。図２は、実施の形態１にかかる溶接装置１０の詳細を示す図である。溶接装置１０は、可動装置１００と、伸縮ロッド２１０と、可動電極２２０と、固定電極３００と、電源４００と、電圧計４５０と、制御装置５００とから構成されている。なお、実施の形態１にかかる溶接装置１０は、スポット溶接を行う装置であることを前提とするが、例えばアーク溶接を行う装置であってもよい。

可動装置１００は、伸縮ロッド２１０を介して可動電極２２０を上下に移動させる。可動装置１００は、押しボタン１０２と、電極可動用弁１０４と、シリンダ１０６と、シリンダロッド１０８とから構成される。作業者によって押しボタン１０２が押下されると、電極可動用弁１０４がオンとなる。すると、シリンダ１０６に油またはエア等の流体が供給される。さらに、供給された流体の圧力（油圧またはエア圧等）によって、シリンダロッド１０８が押し出され、したがって、シリンダロッド１０８が前進する。

伸縮ロッド２１０は、筒部２１２と、ロッド部２１４とから構成される。ロッド部２１４は、筒部２１２の内部を摺動できるように入れ子構造になっている。筒部２１２のロッド部２１４とは反対側の端部には、シリンダロッド１０８が接続されている。ロッド部２１４は、筒部２１２の内部と、弾性部材２１６を介して接続されている。この弾性部材２１６が伸縮することによって、伸縮ロッド２１０が伸縮する。弾性部材２１６は、例えばバネまたはゴム等から形成される。

ロッド部２１４の筒部２１２とは反対側の端部には、可動電極２２０が接続されている。可動電極２２０の先端には、溶接チップ２２２が設けられている。溶接チップ２２２は、溶接が繰り返し行われるにつれて摩耗した場合に、取り換え可能となっている。また、可動電極２２０に対向する位置には、固定電極３００が設けられている。固定電極３００の先端には、溶接チップ３０２が設けられている。溶接チップ３０２は、溶接が繰り返し行われるにつれて摩耗した場合に、取り換え可能となっている。

シリンダロッド１０８が前進するにつれて、伸縮ロッド２１０が下方に移動し、その結果、可動電極２２０が下方に移動するようになっている。したがって、可動電極２２０が下方に移動することによって、可動電極２２０と固定電極３００とが、物体Ａを挟むようになっている。また、可動電極２２０が物体Ａに接触した後、さらに、シリンダロッド１０８が前進すると、弾性部材２１６が縮むことによって、伸縮ロッド２１０も縮む。このとき、弾性部材２１６の弾性力によって、ロッド部２１４及び可動電極２２０は、物体Ａ側に付勢される。したがって、物体Ａが加圧される。

筒部２１２の側面には、クランプ検知スイッチ２３０が設けられている。クランプ検知スイッチ２３０は、可動電極２２０と固定電極３００との間に物体Ａが挟まった（クランプした）ことを検知するためのスイッチである。ロッド部２１４の側面には、ドグ２３２が設けられている。ドグ２３２は、略コの字に形成されている。ロッド部２１４の自重により弾性部材２１６が伸びているとき、ドグ２３２は、クランプ検知スイッチ２３０をオンするようになっている。一方、可動電極２２０と固定電極３００との間に物体Ａが挟まり、伸縮ロッド２１０が縮むと、ドグ２３２は、クランプ検知スイッチ２３０から離れる。その結果、クランプ検知スイッチ２３０はオフとなる。

電源４００は、可動電極２２０及び固定電極３００に接続されている。電源４００は、可動電極２２０と固定電極３００との間に、溶接に必要な電圧を印加する。具体的には、可動電極２２０と固定電極３００との間に溶接対象物が挟まっている場合、電源４００は、可動電極２２０と固定電極３００との間に例えば数千〜数万Ａの電流が流れるように、可動電極２２０と固定電極３００との間に、電圧（溶接電圧；高電圧）を印加する。

さらに、電源４００は、可変変圧器としての機能を有している。したがって、電源４００は、可動電極２２０と固定電極３００との間に、溶接電圧よりもはるかに小さい低電圧（物体検知電圧）を印加することもできる。この物体検知電圧は、可動電極２２０と固定電極３００との間に指等の人体の一部が挟まった場合に人体に影響がない程度の電圧であって、例えば０．５Ｖ〜１Ｖ程度である。また、電圧計４５０は、可動電極２２０及び固定電極３００に接続されており、可動電極２２０と固定電極３００との間の電位差を測定する。このように、電源４００が溶接電圧及び物体検知電圧の両方を印加することにより、物体検知電圧を印加するための電源を別個に準備する必要がない。

可動電極２２０と固定電極３００との間の物体Ａが溶接対象物（つまり導体）である場合、物体Ａが有する抵抗値は極めて小さい。したがって、この場合、物体Ａを介して可動電極２２０と固定電極３００との間で電気的に導通する。このため、可動電極２２０と固定電極３００との間で電位差はほとんど生じない。よって、電圧計４５０によって測定された電位差は、予め定められた閾値（第１の値；電位差閾値）以下となる。

一方、可動電極２２０と固定電極３００との間の物体Ａが絶縁体である（つまり溶接対象物でない）場合、物体Ａが有する抵抗値は、導体の場合よりもはるかに大きい。したがって、この場合、物体Ａを介して可動電極２２０と固定電極３００との間で電気的にほとんど導通しない。このため、可動電極２２０と固定電極３００との間で電位差が生じる。よって、電圧計４５０によって測定された電位差は、電位差閾値よりも大きくなる。なお、この場合、物体検知電圧は溶接電圧よりも小さいので、絶縁体である物体Ａに過剰な電流が流れることを防止できる。また、上述した電位差閾値は、可動電極２２０と固定電極３００との間に物体検知電圧を印加した場合に、物体Ａが導体であるときに生じる電位差よりも大きく、かつ、物体Ａが絶縁体であるときに生じる電位差よりも小さくなるような値にすることができ、例えば、０．５Ｖであってもよい。

制御装置５００は、図１の制御装置５に対応する。制御装置５００の処理は、例えば、シーケンス制御を行うようなリレー回路のようなハードウェアによって実現するようにしてもよい。また、制御装置５００の処理は、例えば、コンピュータである制御装置５００が備える演算装置（図示せず）の制御によって、プログラムを実行させることによって実現してもよい。より具体的には、制御装置５００に含まれる記録媒体（図示せず）に格納されたプログラムをメモリ（図示せず）にロードし、演算装置の制御によってプログラムを実行して実現してもよい。

制御装置５００は、可動電極２２０と固定電極３００との間の物体Ａが溶接対象物であるか否かを判断する。つまり、制御装置５００は、電圧計４５０を使用して、可動電極２２０と固定電極３００とに接触された物体Ａに電気が流れるか否か（言い換えれば、可動電極２２０と固定電極３００との間で物体Ａを介して電気的に導通しているか否か）を判断する。さらに、制御装置５００は、その判断結果に応じて、可動電極２２０と固定電極３００との間に挟まれた物体Ａに対して溶接を行うか否かを制御する。具体的には、図３を用いて後述する。

図３は、溶接装置１０の全体的な処理を示すフローチャートである。なお、図３に示したフローチャートにおいて、処理（ステップ）の順序は、適宜、変更可能である。また、複数ある処理（ステップ）のうちの１つ以上は、省略されてもよい。

作業者によって押しボタン１０２が押下されると、押しボタン１０２がオンする（Ｓ１００）。それにより、電極可動用弁１０４がオンとなる（Ｓ１０２）。さらに、電極可動用弁１０４によって供給された流体の圧力によって、シリンダロッド１０８が前進する（Ｓ１０４）。

シリンダロッド１０８が前進すると、図４（Ａ）に示すように、可動電極２２０が物体Ａに接触する（Ｓ１０６）。さらにシリンダロッド１０８が前進すると、弾性部材２１６が圧縮され、図４（Ｂ）に示すように、ドグ２３２がクランプ検知スイッチ２３０から離れ、クランプ検知スイッチ２３０がオフする（Ｓ１０８）。

クランプ検知スイッチ２３０がオフすると、制御装置５００の制御により、電源４００は、物体検知電圧を印加する（Ｓ１１０）。そして、制御装置５００は、物体Ａが溶接対象物であるか否かを判断する（Ｓ１１２）。具体的には、制御装置５００は、クランプ検知スイッチ２３０がオフすると、電源４００に対して、物体検知電圧を、可動電極２２０と固定電極３００との間に印加させるように制御する。これによって、電源４００は、物体検知電圧を、可動電極２２０と固定電極３００との間に印加する。さらに、制御装置５００は、電圧計４５０によって測定された、可動電極２２０と固定電極３００との間の電位差が、電位差閾値よりも大きいか否かを判断する。このように、Ｓ１０８の処理の後でＳ１１０の処理を行うことにより、物体検知電圧が印加される時間を最小限にすることができる。

可動電極２２０と固定電極３００との間の電位差が電位差閾値以下の場合、制御装置５００は、物体Ａが溶接対象物であると判断する（Ｓ１１２のＹＥＳ）。この場合、制御装置５００は、可動電極２２０を用いて物体Ａを加圧し、さらに電源４００に対して、可動電極２２０及び固定電極３００を通電させる（Ｓ１１４）。具体的には、制御装置５００は、シリンダロッド１０８をさらに前進させるように制御する（つまり、電極可動用弁１０４をオンのままに維持する）。これにより、弾性部材２１６がさらに圧縮されるので、弾性部材２１６の付勢力によって、可動電極２２０が物体Ａに押しつけられる。よって、可動電極２２０は、物体Ａを加圧する。さらに、制御装置５００は、電源４００を、可動電極２２０と固定電極３００との間に溶接電圧を印加させるように制御する。この処理によって、物体Ａに対して溶接が行われる。

溶接が終了すると、制御装置５００は、電極可動用弁１０４をオフする（Ｓ１１６）。すると、シリンダ１０６に供給された流体がシリンダ１０６から排出されるので、シリンダロッド１０８が後退する（Ｓ１１８）。これによって、溶接処理が終了する。

一方、可動電極２２０と固定電極３００との間の電位差が電位差閾値よりも大きい場合、制御装置５００は、物体Ａが溶接対象物でないと判断する（Ｓ１１２のＮＯ）。この場合、制御装置５００は、物体Ａに対して溶接を行わないで、電極可動用弁１０４をオフする（Ｓ１２０）。すると、シリンダ１０６に供給された流体がシリンダ１０６から排出されるので、シリンダロッド１０８が後退する（Ｓ１２２）。これによって、溶接処理が終了する。このように、可動電極２２０と固定電極３００との間の電位差を計測するといった簡易な方法で、可動電極２２０が接触した物体が溶接対象物であるか否かを判別することができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。図５は、実施の形態２にかかる溶接装置６００の詳細を示す図である。実施の形態１と実質的に同様の構成要素については、同一の符号が付されている。実施の形態２にかかる溶接装置６００においては、実施の形態１における電圧計４５０がなく、代わりに、振動センサ６０２（振動検知手段）が設けられている。また、実施の形態２においては、実施の形態１における制御装置５００が制御装置６１０に置き換わっている。また、実施の形態２においては、電源４００は、可変変圧器としての機能を有していなくてもよい。なお、これ以外の構成については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

振動センサ６０２（振動検知手段）は、例えば固定電極３００を支持する部材に設けられている。例えば、振動センサ６０２は、固定電極３００の下部に設置される。また、例えば、振動センサ６０２は、固定電極３００及び溶接装置６００を支持する支持フレーム（図示せず）に設置されてもよい。振動センサ６０２は、固定電極３００に対して与えられた振動を検知する。さらに、振動センサ６０２は、振動を検知すると、振動値を示す検知信号（振動情報）を、制御装置６１０に対して送信する。

可動電極２２０と固定電極３００との間の物体Ａが溶接対象物である場合、物体Ａは鋼板等であるので、物体Ａの硬度は高い。そのため、可動電極２２０が下方に移動して溶接対象物に突き当たって可動電極２２０と固定電極３００との間に溶接対象物が挟まった場合、固定電極３００が大きく振動する。このとき、振動センサ６０２は、大きな振動を検知する。

一方、可動電極２２０と固定電極３００との間の物体Ａが溶接対象物でない場合（例えば物体Ａが作業者の指等である場合）、物体Ａの硬度は低い。そのため、可動電極２２０が下方に移動して溶接対象物に突き当たって可動電極２２０と固定電極３００との間に溶接対象物が挟まった場合、固定電極３００は、物体Ａが溶接対象物である場合と比較して振動しない。このとき、振動センサ６０２は、小さな振動を検知する。

つまり、物体Ａの硬度に応じて、振動センサ６０２が検知する振動値が変わる。具体的には、物体Ａの硬度が高い場合には、振動センサ６０２は、図６（Ａ）に示すように、振動が大きいことを示す振動値を検知する。このとき、振動センサ６０２によって、図６（Ａ）の矢印Ａに示すような、振幅閾値Ａｔｈを超えるようなピーク振幅が立ち上がるような振動波形が、制御装置６１０に対して送信される。一方、物体Ａの硬度が低い場合には、振動センサ６０２は、図６（Ｂ）に示すように、振動が小さいことを示す振動値を検知する。このとき、振動センサ６０２によって、図６（Ｂ）に示すように、振幅閾値Ａｔｈを超えるようなピーク振幅がない振動波形が、制御装置６１０に対して送信される。

制御装置６１０は、図１の制御装置５に対応する。制御装置６１０は、実施の形態１にかかる制御装置５００と同様に、例えば、シーケンス制御を行うようなリレー回路のようなハードウェアで構成されてもよいし、また、例えば、コンピュータで構成されてもよい。制御装置６１０は、制御装置５００と同様に、可動電極２２０と固定電極３００との間の物体Ａが溶接対象物であるか否かを判断する。つまり、制御装置５００は、振動センサ６０２を使用して、可動電極２２０と固定電極３００とに物体Ａが接触されたときに固定電極３００の振動が大きくなるか否かを判断する。さらに、制御装置５００は、その判断結果に応じて、可動電極２２０と固定電極３００との間に挟まれた物体Ａに対して溶接を行うか否かを制御する。具体的には、図７を用いて後述する。

図７は、溶接装置６００の全体的な処理を示すフローチャートである。なお、図７に示したフローチャートにおいて、処理（ステップ）の順序は、適宜、変更可能である。また、複数ある処理（ステップ）のうちの１つ以上は、省略されてもよい。また、図３の処理と実質的に同様の処理については、同じステップ番号を付し、説明を省略する。

シリンダロッド１０８が前進すると、図４（Ａ）と同様に、可動電極２２０が物体Ａに接触する（Ｓ２０６）。このとき、可動電極２２０が物体Ａに接触したことにより、固定電極３００に振動が伝わる。そのため、振動センサ６０２は、振動を検知する。振動センサ６０２が振動を検知すると、制御装置６１０は、振動センサ６０２からの検知信号（振動情報）を受信し、その検知信号を記憶する。具体的には、制御装置６１０は、図６に例示したような振動波形を受信して、その情報を記憶する。さらにシリンダロッド１０８が前進すると、弾性部材２１６が圧縮され、図４（Ｂ）と同様に、ドグ２３２がクランプ検知スイッチ２３０から離れ、クランプ検知スイッチ２３０がオフする（Ｓ２０８）。

クランプ検知スイッチ２３０がオフすると、制御装置６１０は、物体Ａが溶接対象物であるか否かを判断する（Ｓ２１２）。具体的には、制御装置６１０は、振動センサ６０２からの検知信号（振動情報）が予め定められた大きさの振動値を示すか否かを判断する。さらに具体的には、制御装置６１０は、振動センサ６０２からの検知信号から得られた振動波形において、振幅閾値Ａｔｈを超えるピーク振幅が存在するか否かを判断する。

なお、Ｓ２０８の処理の後でＳ２１２の処理を行うことにより、物体Ａの硬度がかなり低く、したがってほとんど振動が検知され得ない場合であっても、上記判断処理を行うことが可能となる。つまり、振動センサ６０２が振動を検知したことによって判断を開始するとした場合、物体Ａの硬度がかなり低いためにほとんど振動が検知され得ないときは、判断を開始するトリガがないため、判断を開始することができない。一方、Ｓ２０８の処理の後でＳ２１２の処理を行うことにより、判断を開始するトリガ（クランプ検知スイッチ２３０のオフ）が確実に存在するため、判断を開始することができる。

振動波形において振幅閾値Ａｔｈを超えるピーク振幅が存在する場合、つまり振動センサ６０２からの検知信号（振動情報）が予め定められた大きさの振動値を示す場合、制御装置６１０は、物体Ａが溶接対象物であると判断する（Ｓ２１２のＹＥＳ）。この場合、上述したように、Ｓ１１４において物体Ａに対して溶接が行われる。一方、振動波形において振幅閾値Ａｔｈを超えるピーク振幅が存在しない場合、つまり振動センサ６０２からの検知信号（振動情報）が予め定められた大きさの振動値を示さない場合、制御装置６１０は、物体Ａが溶接対象物でないと判断する（Ｓ２１２のＮＯ）。この場合、上述したように、物体Ａに対して溶接は行われない。このように、固定電極３００の振動を計測するといった簡易な方法で、可動電極２２０が接触した物体が溶接対象物であるか否かを判別することができる。

（比較例）
次に、本実施の形態との比較例について説明する。図８は比較例にかかる溶接装置１０００を示す図である。溶接装置１０００は、可動装置１１００と、伸縮ロッド１２１０と、可動電極１２２０と、固定電極１３００とから構成されている。溶接装置１０００は、電極の移動量に応じて、電極間に溶接非対象物が入り込んだか否かを検知するようになっている。

可動装置１１００は、可動装置１００と同様に、伸縮ロッド１２１０を介して可動電極１２２０を上下に移動させる。可動装置１１００は、シリンダ１１０６と、シリンダロッド１１０８とから構成される。シリンダ１１０６に油またはエア等の流体が供給されると、シリンダロッド１１０８が前進する。

伸縮ロッド１２１０は、伸縮ロッド２１０と同様に、入れ子構造となっている筒部１２１２とロッド部１２１４とから構成される。筒部１２１２のロッド部１２１４とは反対側の端部には、シリンダロッド１１０８が接続されている。ロッド部１２１４は、筒１２１２の内部と、弾性部材１２１６を介して接続されている。この弾性部材１２１６が伸縮することによって、伸縮ロッド１２１０が伸縮する。弾性部材１２１６は、弾性部材２１６と同様に、例えばバネまたはゴム等から形成される。

ロッド部１２１４の筒部１２１２とは反対側の端部には、可動電極１２２０が接続されている。可動電極１２２０の先端には、溶接チップ１２２２が設けられている。また、可動電極１２２０に対向する位置には、固定電極１３００が設けられている。固定電極１３００の先端には、溶接チップ１３０２が設けられている。溶接チップ１２２２及び溶接チップ１３０２は、溶接が繰り返し行われるにつれて摩耗した場合に、取り換え可能となっている。

筒部１２１２の側面には、検知スイッチ１２３０が設けられている。検知スイッチ１２３０は、可動電極１２２０と固定電極１３００との間で異物が接触したことを検知するためのスイッチである。また、ロッド部１２１４の側面には、ドグ１２３２が設けられている。ドグ１２３２は、略コの字に形成されている。実施の形態１と同様に、ロッド部１２１４の自重により弾性部材１２１６が伸びているとき、ドグ１２３２は、検知スイッチ１２３０をオンするようになっている。

図９（Ａ）に示すように、可動電極１２２０と固定電極１３００との間に設けられた検知区間で可動電極１２２０が異物（例えば作業者の指などの溶接非対象物）に接触すると、伸縮ロッド１２１０が縮む。すると、ドグ１２３２は、検知スイッチ１２３０から離れる。その結果、検知スイッチ１２３０はオフとなる。検知スイッチ１２３０がオフになると、シリンダ１１０６に供給されている流体が排出されるように制御される。その結果、シリンダロッド１１０８が後退する。したがって、可動電極１２２０も上昇し、可動電極１２２０は、異物から離れることとなる。

また、筒部１２１２の側面には、さらに、ドグ１２４２が設けられている。ドグ１２４２は、加圧スイッチ１２４０をオンするための部材である。図９（Ｂ）に示すように、検知区間で可動電極１２２０が異物に接触しないで、可動電極１２２０の先端が検知区間の下端まで下降すると、ドグ１２４２は、加圧スイッチ１２４０をオンするように構成されている。加圧スイッチ１２４０がオンとなると、検知スイッチ１２３０がオフとなっても、シリンダ１１０６に供給されている流体は排出されないように制御される。

したがって、図９（Ｃ）に示すように、検知区間の下側に設けられた加圧区間で可動電極１２２０が溶接対象物に接触し、検知スイッチ１２３０からドグ１２３２が離れても、可動電極１２２０は上昇しない。このとき、図９（Ｄ）に示すように、さらに、シリンダロッド１１０８が前進する。その結果、弾性部材１２１６がさらに圧縮されるので、弾性部材１２１６の付勢力によって、可動電極１２２０が溶接対象物に押しつけられる。よって、可動電極１２２０は、溶接対象物を加圧する。なお、上述した加圧区間は、加圧スイッチ１２４０及びドグ１２４２の位置を調整することによって定めることができ、例えば、鋼板等に溶接対象物の厚さに対応するように定められてもよい。

加圧時間が予め定められた期間に到達すると、電源（図示せず）は、可動電極１２２０及び固定電極１３００に通電し、これによって、溶接対象物に対して溶接がなされる。溶接が完了すると、シリンダ１１０６に供給された流体がシリンダ１１０６から排出されるので、シリンダロッド１１０８が後退する。これに伴って、可動電極１２２０が溶接対象物から離れ、溶接処理が終了する。

上述したように、溶接が繰り返されると、可動電極１２２０の溶接チップ１２２２及び固定電極１３００の溶接チップ１３０２が摩耗してくる。こういった場合、溶接チップ１２２２，１３０２を取り外して研磨した後で再度取り付けることがある。すると、図１０（Ａ）に示すように、可動電極１２２０の溶接チップ１２２２及び固定電極１３００の溶接チップ１３０２の長さが、それぞれ短くなる。

この状態で可動電極１２２０が下降して、図１０（Ｂ）に示すように、ドグ１２４２が加圧スイッチ１２４０をオンする場合を仮定する。この場合、可動電極１２２０の先端と固定電極１３００の先端との間隔は、当初設定されていた加圧区間よりも長くなる。つまり、このときに、溶接対象物が可動電極１２２０と固定電極１３００との間にあったとしても、隙間が生じる可能性がある。言い換えれば、可動電極１２２０と溶接対象物との間に作業者の指等の溶接非対象物が入り込む余地があることになる。

この状態で、可動電極１２２０と溶接対象物との間に溶接非対象物が入り込んだ場合、ドグ１２４２が加圧スイッチ１２４０をオンしているので、可動電極１２２０が溶接非対象物に接触し、検知スイッチ１２３０がオフとなっても、可動電極１２２０は上昇しない。よって、加圧スイッチ１２４０及びドグ１２４２の位置を調整するか、または、溶接チップ１２２２，１３０２を交換しない限り、可動電極１２２０は、可動電極１２２０と溶接対象物との間に溶接非対象物が入り込んだ場合であっても、溶接非対象物を押し続けることとなってしまう。

一方、本実施の形態にかかる溶接装置においては、可動電極２２０と固定電極３００との間に挟まれた物体Ａが溶接対象物か否かを、電極の位置（移動量）を用いて検知しているわけではない。よって、溶接チップ２２２，３０２が摩耗し長さが短くなったとしても、比較例にかかる溶接装置１０００と比較して、より確実に、可動電極２２０と固定電極３００との間に挟まれた物体が溶接対象物か否かを判別できる。さらに、その物体が溶接非対象物である場合に溶接処理を中止することができ、その物体が溶接対象物である場合に溶接処理を継続することができる。

（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、以下のように、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

上述したように、図３に示したフローチャートにおいて、処理（ステップ）の順序は、適宜、変更可能である。また、複数ある処理（ステップ）のうちの１つ以上は、省略されてもよい。例えば、Ｓ１１０の処理は、Ｓ１０６の前でもよい。言い換えれば、電源４００は、可動電極２２０が物体Ａに接触する前から物体検知電圧を印加してもよい。この場合、制御装置５００は、可動電極２２０が物体Ａに接触したときに、物体Ａが溶接対象物か否か（物体Ａが導体か絶縁体か）を判断してもよい。ここで、可動電極２２０が物体Ａに接触したことは、例えば、電圧計４５０の計測値が変動したことを検知することによって、検知してもよい。このような順序とすることによって、溶接工程の時間を短縮でき、または、溶接工程中止までの時間を短縮できる。また、この場合、物体Ａが溶接対象物でないと判断されたときは、Ｓ１０８の処理を省略して、すぐにシリンダロッド１０８を後退させてもよい。これによって、溶接非対象物に過剰な圧力を加えることを防止できる。

また、上述した実施の形態１においては、溶接電圧を印加する電源が物体検知電圧も印加するとしたが、溶接電圧とは別に物体検知電圧を印加するための電源を、別個に準備してもよい。このように電源を別個に準備することによって、既存の溶接装置に、後付けで制御装置を設置するときに、物体検知電圧を印加するための電源も設置することができる。

また、上述した実施の形態１においては、２つの電極間に物体が挟まれたときに２つの電極間が電気的に導通しているか否かを判断するために、２つの電極間の電位差を計測するとしたが、物体の電気的な導通状態を判断できれば、他の方法であってもよい。例えば、物体の抵抗値を測定してもよいし、物体に流れる電流値を測定してもよい。また、上述した実施の形態１においては、上側に設けられた可動電極２２０のみが上下に移動し、下側に設けられた固定電極３００は移動しないとしたが、上側の電極を固定して下側の電極を移動させてもよく、両方の電極が移動可能であってもよい。

また、上述したように、図７に示したフローチャートにおいても、処理（ステップ）の順序は、適宜、変更可能である。また、複数ある処理（ステップ）のうちの１つ以上は、省略されてもよい。例えば、Ｓ２１２の処理は、Ｓ２０８の前でもよい。言い換えれば、可動電極２２０が物体Ａに接触して固定電極３００が振動し、振動センサ６０２が振動を検知したときに、直ちに、制御装置６１０は、物体Ａが溶接対象物であるか否かを判断してもよい。このような順序とすることによって、溶接工程の時間を短縮でき、または、溶接工程中止までの時間を短縮できる。また、この場合、物体Ａが溶接対象物でないと判断されたときは、Ｓ２０８の処理を省略して、すぐにシリンダロッド１０８を後退させてもよい。これによって、溶接非対象物に過剰な圧力を加えることを防止できる。

また、上述した実施の形態２においては、振動波形において振幅閾値Ａｔｈを超えるピーク振幅が存在するか否かによって、物体Ａが溶接対象物であるか否かを判断するとしたが、これに限られない。例えば、振動波形の周波数によって、物体Ａが溶接対象物であるか否かを判断してもよい。このとき、例えば、振動波形の周波数が高い場合に物体Ａが（硬い材質である）溶接対象物であると判断し、振動波形の周波数が低い場合に物体Ａが溶接対象物でないと判断してもよい。また、物体Ａの硬度によって変化する情報を検知する方法として、可動電極２２０が物体Ａに接触したときの固定電極３００の振動を検知するとしたが、物体Ａの硬度によって変化する情報を検知する方法であれば、他の方法を用いてもよい。例えば、可動電極２２０が物体Ａに接触したときの可動電極２２０又は固定電極３００に加えられる衝撃力を検知してもよい。このとき、例えば、衝撃力が大きい場合に物体Ａが（硬い材質である）溶接対象物であると判断し、衝撃力が小さい場合に物体Ａが溶接対象物でないと判断してもよい。また、例えば可動電極２２０を用いてビッカース硬さを検出してもよい。

１ 溶接装置
５ 制御装置
１０ 溶接装置
１００ 可動装置
１０２ 押しボタン
１０４ 電極可動用弁
１０６ シリンダ
１０８ シリンダロッド
２１０ 伸縮ロッド
２１２ 筒部
２１４ ロッド部
２１６ 弾性部材
２２０ 可動電極
２２２ 溶接チップ
２３０ クランプ検知スイッチ
２３２ ドグ
３００ 固定電極
３０２ 溶接チップ
４００ 電源
４５０ 電圧計
５００ 制御装置
６００ 溶接装置
６０２ 振動センサ
６１０ 制御装置

Claims (2)

1. 互いに協働して溶接を行う、可動電極である第１の電極及び固定電極である第２の電極と、
   前記第２の電極の近傍に設置され、前記第１の電極及び前記第２の電極が第１の物体に接触した状態で、振動情報を検知する振動検知手段と、
   前記振動検知手段によって検知された前記振動情報に基づいて、前記第１の物体に対して溶接を行うか否かを制御する制御手段と
   を有する溶接装置。
2. 互いに協働して溶接を行う、可動電極である第１の電極及び固定電極である第２の電極を有する溶接装置における溶接方法であって、
   前記第２の電極の近傍に設置された振動検知手段を用いて、前記第１の電極及び前記第２の電極が第１の物体に接触した状態において、振動情報を検知する検知ステップと、
   前記検知された振動情報に基づいて、前記第１の物体に対して溶接を行うか否かを制御する制御ステップと
   を含む溶接方法。

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