JPH04356374A

JPH04356374A - スポット溶接機

Info

Publication number: JPH04356374A
Application number: JP3185630A
Authority: JP
Inventors: Wataru Ichikawa; 渉市川; Yuji Matsuki; 裕二松木; Seiji Hirohashi; 廣橋　聖司; Masaru Ohara; 大原　勝; Yasuyuki Mizutani; 水谷　保幸; Yuji Taya; 田矢　雄二; Toshiharu Nakajima; 敏治中島; Shinji Hoshino; 伸二星野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; SG KK
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; SG KK
Priority date: 1990-10-08
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1992-12-10
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: JP3140493B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数枚の被溶接板材を
溶接するスポット溶接機に係り、特にスポット溶接時に
電極間の板厚を測定することのできるスポット溶接機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】スポット溶接は薄い金属の板材（被溶接
板材）を多量に効率的に溶接することができるので、自
動車等の生産ラインシステムで多く用いられている。し
かし、スポット溶接はガス溶接やアーク溶接に比べて接
合状態を外観から容易に判断することが困難であり、非
破壊検査方法が確立していない。従って、この非破壊検
査方法を簡単に行うための種々の研究開発等が行われて
いる。その中の一つの方法として、溶接電極間の距離（
被溶接板材の板厚）を測定することによって溶接部の接
合状態の良否を判定しようとするものがある。

【０００３】以下、この方法を図面を用いて説明する。図９はスポット溶接の各工程における電極間距離の変化
の様子を示す図である。スポット溶接は初期加圧時間（
スクイズタイム）、通電時間、保持時間（ホールドタイ
ム）及び開放時間（オフタイム）の４つの工程で行われ
る。初期加圧時間は電極に加圧力がかかってから電流が
流れる（通電する）までの時間をいい、この時間に電極
間の圧力を安定させ、被溶接板材間のなじみを良くする
。通電時間は実際に溶接電流を流す時間や予熱電流を流
す時間や溶接電流通電後に焼入れを行うための焼戻し電
流を流す時間で構成される。保持時間は通電終了後に電
極が被溶接板材を離れるまでの時間である。開放時間は
スポット溶接を繰り返す場合の溶接と溶接との間のイン
ターバルの時間である。

【０００４】図から明らかなように電極間距離（被溶接
板材の板厚）は通電開始後から徐々に大きくなり最大変
位量Ｈｍａｘで飽和する。そして、通電終了後の保持時
間内では、溶接部が電極によって冷却され、電極間距離
は急激に減少し、図のように初期加圧時間における電極
間距離に近似していくか、それよりも小さくなる。なお
、最大変位量Ｈｍａｘに到達した後も通電を続けると、
被溶接板材の溶融が進み電極間の圧力によって徐々に電
極間距離は減少を始めるが、図のように通電を終了した
場合のように急激に減少することはない。このような電
極間距離の変位特性は理想的な場合を示したものであり
、実際はこの変位特性がスポット溶接毎に変化し、それ
に伴って接合状態も様々に変化する。

【０００５】この変位特性曲線から求まる通電期間中の
電極間距離の最大変位量Ｈｍａｘによってスポット溶接
の接合状態の良否を判定するものとして、特公昭４８−
４１４２２号公報に記載のものがある。また、通電初期
の電極間距離の変化率（ｄｈ／ｄｔ）によって判断する
ものとして米国特許第３４００２４２号に記載のものが
ある。さらに、前記最大変位量Ｈｍａｘと変化率（ｄｈ
／ｄｔ）の両方に基づいて接合状態の良否を判定するも
のが、特公昭５３−４０５７号公報に記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、板厚０．６
５ｍｍの合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を重ね合わせ、直径
５ｍｍのチップ電極を用いて加圧力１７０〜２５０ｋｇ
ｆ、溶接電流８６００〜９８００Ａの条件でスポット溶
接した場合における最大変位量Ｈｍａｘは、約０．０３
０〜０．１２０ｍｍ（３０μｍ〜１２０μｍ）である。従って、上述のようなスポット溶接の検査方法を実現す
るためには、電極間距離をスポット溶接時に約１μｍの
オーダーで検出することができなければならない。しか
し、数千アンペアもの電流の流れている電極間距離を１
μｍのオーダーで高精度に検出することは非常に困難で
あった。

【０００７】従来は、ポテンショメータ等のリニアセン
サをスポット溶接機の可動側電極支持部材に取り付け、
溶接時における可動側電極の変位をリニアセンサで測定
することによって、可動側電極の変位（電極間距離）と
スポット溶接の接合状態との間にどのような関係がある
のかを実験的に求めることが行われていたが、実際の生
産ライン上のスポット溶接機にリニアセンサを設けるこ
とは行われていなかった。それは、電極支持部材に対す
るリニアセンサの設置が溶接作業時に支障を与えていた
からである。従って、従来は上述のようなスポット溶接
の検査方法が種々提案されていたにもかかわらず、電極
間距離を測定する検出器の精度や設置の問題のために、
電極間距離の変位を測定し、スポット溶接の接合状態を
検査しながら溶接作業を行うことのできるようなスポッ
ト溶接機は存在していなかった。

【０００８】また、従来は、ポテンショメータ等のリニ
アセンサをスポット溶接機の可動側電極支持部材に取り
付け、溶接時における可動側電極の変位をリニアセンサ
で測定していた。これは、固定側の電極支持部材の剛性
が非常に強く、溶接加圧力によって容易に変形しないと
いう条件を備えたスポット溶接機の場合には有効である
。しかしながら、ポータブルタイプのスポット溶接機の
ように電極を支持するアームの剛性があまり強くない場
合やＸ型溶接ガン等のように両側の電極が可動するタイ
プのスポット溶接機の場合には、アームの変形によって
正確に電極間距離を検出することができないという問題
を有する。

【０００９】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、スポット溶接の作業性に影響を与えることなく、
スポット溶接時における電極間距離を高精度に検出する
ことのできるスポット溶接機を提供することを第１の目
的とする。また、本発明は電極を支持するアームの剛性
が弱くてもスポット溶接時における電極間距離を高精度
に検出することのできるスポット溶接機を提供すること
を第２の目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るスポッ
ト溶接機は、被溶接板材に所定の加圧力で接触して、こ
の被溶接板材間に溶接電流を流すための第１及び第２の
チップ電極と、この第１及び第２のチップ電極を保持し
、このチップ電極に前記加圧力を伝えるための第１及び
第２のアームと、この第１及び第２のアームの少なくと
も一方を移動させて前記第１及び第２のチップ電極間に
前記加圧力を印加するための加圧シリンダと、この加圧
シリンダのロッドの移動位置を検出することによって前
記第１及び第２のチップ電極間の距離を検出する電極間
距離検出手段とから構成される。

【００１１】第２の発明に係るスポット溶接機は、被溶
接板材に所定の加圧力で接触して、この被溶接板材間に
溶接電流を流すための第１及び第２のチップ電極と、こ
の第１及び第２のチップ電極を保持し、このチップ電極
に前記加圧力を伝えるための第１及び第２のアームと、
この第１及び第２のアームの少なくとも一方を移動させ
て前記チップ電極間に前記加圧力を印加するための加圧
手段と、溶接時における前記被溶接板材の膨張及び収縮
によって移動する前記第１及び第２のアームの前記被溶
接板材に対する移動量を検出することによって前記第１
及び第２のチップ電極間の距離を検出する電極間距離検
出手段とから構成される。

【００１２】

【作用】スポット溶接における電極間距離は、チップ電
極間に所定の圧力がかかっているにもかかわらず図９の
曲線Ｃ０のように通電時間の経過に応じて徐々に増加し
、通電終了と共に減少するという特性を示す。

【００１３】チップ電極間には、スポット溶接の初期加
圧時間、通電時間及び保持時間にわたって加圧シリンダ
で発生した加圧力が第１及び第２のアームを介してチッ
プ電極に伝わっている。通電時間中にチップ電極間距離
が変化するということは、加圧力とは反対の圧力が通電
によって発生し、チップ電極を逆方向に移動させている
からである。この逆方向の圧力は、被溶接板材間を流れ
る溶接電流によって温度の上昇した溶接部が膨張するこ
とに起因している。従って、通電によって生じた逆方向
の圧力は、第１及び第２のアームを介して加圧シリンダ
側に伝わり、加圧シリンダのロッドを加圧方向とは逆の
方向に移動させる。逆に、保持時間中には、溶接部は加
圧されると共に冷却されるために溶接部は徐々に収縮す
る。この収縮によって、加圧シリンダのロッドは加圧方
向と同じ方向に移動する。

【００１４】すなわち、加圧シリンダのストローク位置
はチップ電極間の距離の変動に追従して変動する。そこ
で、第１の発明では電極間距離検出手段で加圧シリンダ
のロッドの移動位置を検出することによって通電時間中
に移動するチップ電極間の距離を検出することができる
。このように本発明の電極間距離検出手段は加圧シリン
ダのロッドの移動位置を検出することによってチップ電
極間の距離を検出しているので、従来のように電極間距
離検出手段の設置が溶接作業の支障となることはなくな
り、本発明の第１の目的を達成することができる。

【００１５】第１の発明は、通電時間中に変化する電極
間距離の数十μｍオーダの変化を第１及び第２のアーム
が撓むことなく確実に加圧シリンダのロッドに伝えるこ
とができるように構成されたスポット溶接機の場合には
有効である。しかしながら、スポット溶接機の構造上、
すなわち第１及び第２のアームの剛性が十分でないため
に、通電時間中の数十μｍのオーダの電極間距離の変化
がアームの撓みによって吸収され、加圧シリンダのロッ
ドがあまり移動しない場合が考えられる。

【００１６】そこで、第２の発明では、溶接時における
被溶接板材の膨張及び収縮によって移動する第１及び第
２のアームの被溶接板材に対する移動量を検出すること
によって第１及び第２のチップ電極間の距離を検出する
電極間距離検出手段を設けている。このように、第１及
び第２のアーム自体の移動量を検出することによってア
ームの剛性が弱く、アーム自身が撓んでも電極間距離を
正確に検出することが可能となる。

【００１７】なお、第２の発明の電極間距離検出手段の
推奨される実施の態様としては、次のものが適している
。まず、第１の実施の態様に係る電極間距離検出手段は
、第１及び第２のアームに一端が回転自在に取り付けら
れ、第１及び第２のアームの移動に応じて回動支点を中
心に回転するように設けられた２本の第１及び第２の位
置検出用アームと、この第１及び第２の位置検出用アー
ム間に設けられ、第１及び第２のアームの移動に伴って
回転する第１及び第２の位置検出用アームの移動量を検
出することによって第１及び第２のアームの被溶接板材
に対する移動量を検出するアーム間距離検出手段とで構
成されている。

【００１８】２本の位置検出用アームはチップ電極に加
圧力を伝えるための第１及び第２のアームとは別個に設
けられている。この位置検出用アームは、第１及び第２
のアームに一端が回転自在に取り付けられ、第１及び第
２のアームの移動に応じて回動支点を中心に回転するよ
うに設けられているので、通電時間中に電極間距離が変
化し、第１及び第２のアームが撓んだ場合でも、その撓
みよって移動した第１及び第２のアームの移動量に応じ
て回動支点を中心に回転する。そして、アーム間距離検
出手段はこの２本の位置検出用アーム間に設けられ、第
１及び第２のアームの移動に伴って回転する位置検出用
アームの移動量を検出しているので、溶接時に第１及び
第２のアームが撓んだ場合でも数十μｍオーダで電極間
距離の微妙な変化を高精度に検出することができるよう
になる。

【００１９】次に、第２の実施の態様に係る電極間距離
検出手段は、第１及び第２のアームにそれぞれ取り付け
られ、その取り付け位置と被溶接板材との間の距離を検
出することによって第１及び第２のアームの被溶接板材
に対する移動量を検出する第１及び第２の板材間距離検
出手段から構成されている。

【００２０】通常、スポット溶接時には、被溶接板材は
第１及び第２の電極間に存在する。数十μｍのオーダで
電極間における被溶接板材が膨張及び収縮し、それに伴
って電極間距離が変化した場合、第１及び第２のアーム
もその被溶接板材の膨張及び収縮に伴って移動する。た
だし、膨張及び収縮するのは、第１及び第２の電極に挟
まれた箇所の被溶接板材だけであり、それ以外の被溶接
板材は変形しない。板材間距離検出手段は、第１及び第
２のアームのそれぞれに取り付けられ、その取り付け位
置と変形しない被溶接板材との間の距離を検出している
ので、溶接時に第１及び第２のアームが撓んだ場合でも
数十μｍオーダで電極間距離の微妙な変化を高精度に検
出することができるようになる。

【００２１】このように第１及び第２の発明によれば、
スポット溶接時の電極間距離の変化を高精度に検出でき
るので、従来不可能とされていたスポット溶接の接合状
態の良否を容易に判定することが可能となる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図１は本発明のスポット溶接機の全体構成
の概略を示す図である。本実施例のスポット溶接機はＣ
型の溶接ガンと溶接トランス１９が一体に形成されたポ
ータブルタイプのものであり、加圧シリンダ１と位置検
出器２については断面図を示す。

【００２３】溶接ガンは加圧シリンダ１、位置検出器２
、アーム支持部材３、アーム４、可動アーム５、電極ホ
ルダ６，７、チップ電極８，９及び２次導体１０からな
る。加圧シリンダ１のシリンダロッド１１及び位置検出
器２を除いた他の部分の構成は従来のものと同じなので
簡単に説明する。

【００２４】アーム支持部材３は加圧シリンダ１、位置
検出器２、アーム４、溶接トランス１９等を保持するも
のである。アーム４はＬ字形をしており、その先端に電
極ホルダ６を保持している。アーム４は加圧シリンダ１
からの加圧力を受けるので、撓まないような剛性で作ら
れる。

【００２５】可動アーム５はシリンダロッド１１の先端
に取り付けられ、シリンダロッド１１の移動に伴って移
動する。可動アーム５はシリンダロッド１１の反対側に
電極ホルダ７を保持しており、２次導体１０と電極ホル
ダ７とを電気的に接続している。電極ホルダ６，７はチ
ップ電極８，９を差し込んで保持するものである。チッ
プ電極８，９は被溶接板材に所定の加圧力で接触し、被
溶接板材間に溶接電流を流し、スポット溶接を行うもの
である。

【００２６】２次導体１０は溶接トランス１９からの溶
接電流を電極ホルダ７及びチップ電極９に供給するもの
である。電極ホルダ６及びチップ電極８への溶接電流の
供給はアーム支持部材３及びアーム４の内部に設けられ
た２次導体（図示せず）によって行われる。溶接トラン
ス１９はコネクタ２０を介して外部の制御装置に接続さ
れている。尚、チップ電極８，９を冷却する装置につい
ては省略してある。

【００２７】位置検出器２はコイルアッセンブリ２１と
特殊加工されたシリンダロッド１１によって、シリンダ
ロッド１１の移動量を検出する位相シフト方式の検出器
である。すなわち、この位置検出器２はチップ電極８，
９の接触状態の位置を基準としてシリンダロッド１１の
移動量を検出することによって、チップ電極８，９間の
距離を検出するものである。なお、この位置検出器の詳
細については実開昭５７−１３５９１７号公報、実開昭
５８−１３６７１８号公報又は実開昭５９−１７５１０
５号公報等において開示されている。コイルアッセンブ
リ２１の両側には加圧シリンダ１の空気を封入するため
のパッキング２２，２３が設けられている。コイルアッ
センブリ２１にはコネクタ１２を介して位置検出用の各
種のデータが入出力される。

【００２８】加圧シリンダ１はポート１３及び１４から
流入する空気圧によってシリンダチューブ１８内のピス
トン１５に圧力を加え、シリンダロッド１１を移動させ
、チップ電極８，９の開閉を行う。ピストン１５はシリ
ンダロッド１１にナット１６でネジ止め固定されており
、その周囲にはシール用のオーリング１７が設けられて
おり、シリンダチューブ１８の両側にもシール用のオー
リング（図示していない）が設けられている。加圧シリ
ンダ１の構成はシリンダロッド１１以外は従来と同じで
ある。

【００２９】本実施例のスポット溶接機が従来のものと
異なる点は、加圧シリンダ１のシリンダロッド１１の移
動量をアブソリュートに検出する位置検出器２を設け、
この位置検出器２の出力からチップ電極８，９の間の距
離を検出するようにした点である。このようにチップ電
極５及び６に加圧力を与える加圧シリンダ１と一体に位
置検出器２を設けているので、溶接ガンの構成を変更す
る必要もなく、簡単にチップ電極間の距離を検出するこ
とができる。

【００３０】加圧シリンダ１及び位置検出器２の詳細構
成を図２に示す。また、位置検出器２のコイルアッセン
ブリ２１の結線関係及び位置変換手段の構成を図３に示
す。位置検出器２の詳細については実開昭５７−１３５
９１７号公報、実開昭５８−１３６７１８号公報又は実
開昭５９−１７５１０５号公報等にて公知なので、ここ
では簡単に説明する。図２において図１の加圧シリンダ
１と同じ構成のものには同一の符号が付してあるので、
その説明は省略する。なお、オーリング２７，２８は図
１で省略したシール用のオーリングである。

【００３１】位置検出器２は位相シフト方式によって直
線位置を検出するものであり、コイルアッセンブリ２１
とシリンダロッド１１から構成される。コイルアッセン
ブリ２１は、シリンダロッド１１の軸方向に所定間隔を
もって配置された４個の１次コイル１Ａ，１Ｃ，１Ｂ，
１Ｄと、これに対応して設けられた２次コイル２Ａ，２
Ｃ，２Ｂ，２Ｄとから構成される。コイルアッセンブリ
２１は、その内部に形成される円筒空間がシリンダロッ
ド１１と同心となるようにケーシング２４に固定されて
いる。

【００３２】シリンダロッド１１は、その周囲において
、磁性体部２５と、その周囲の軸方向に交互に設けられ
た所定幅のリング状の非磁性体部２６とからなる磁気目
盛り部１１Ｓを具備している。この磁性体部２５と非磁
性体部２６とはコイルアッセンブリ２１に形成された磁
気回路に対して磁気抵抗の変化を与えるような構成にな
っていればどのような材質のもので構成してもよい。例えば、非磁性体部２６を非磁性体又は空気等で構成し
てもよい。また、鉄製のロッド１１にレーザ焼き付けを
行うことにより、磁気的性質を変化させることにより、
互いに透磁率の異なる磁性体部２５と非磁性体部２６と
を交互に形成するようにしてもよい。

【００３３】一例として一つのコイル長を「Ｐ／２」（
Ｐは任意の数）とすると、磁性体部２５と非磁性体部２
６の交互配列における１ピッチ分の間隔は「Ｐ」である
。その場合、例えば、磁性体部２５と非磁性体部２６の
長さは等しく「Ｐ／２」であってもよいし、また、必ず
しも等しくなくてもよい。本実施例において、コイルア
ッセンブリ２１は４つの相で動作するように構成されい
る。これらの相に便宜上Ａ，Ｃ，Ｂ，Ｄの符号を用いて
区別する。

【００３４】シリンダロッド１１とコイルアッセンブリ
２１との位置関係は、シリンダロッド１１の磁性体部２
５の位置に応じてコイルアッセンブリ２１の各相Ａ〜Ｄ
に生じるリラクタンスが９０度ずつずれるようになって
いる。例えば、Ａ相をコサイン（ｃｏｓ）相とすると、
Ｃ相はマイナスコサイン（−ｃｏｓ）相、Ｂ相はサイン
（ｓｉｎ）相、Ｄ相はマイナスサイン（−ｓｉｎ）相と
なるように構成されている。

【００３５】図２の実施例では、各相Ａ〜Ｄ毎に個別に
１次コイル１Ａ，１Ｃ，１Ｂ，１Ｄ及び２次コイル２Ａ
，２Ｃ，２Ｂ，２Ｄがそれぞれ設けられている。各相Ａ
〜Ｄの２次コイル２Ａ，２Ｃ，２Ｂ，２Ｄはそれぞれに
対応する１次コイル１Ａ，１Ｃ，１Ｂ，１Ｄの外側に巻
かれている。

【００３６】各１次コイル１Ａ，１Ｃ，１Ｂ，１Ｄ及び
２次コイル２Ａ，２Ｃ，２Ｂ，２Ｄの長さは、前述のよ
うに「Ｐ／２」である。図２の例では、Ａ相のコイル１
Ａ，２ＡとＣ相のコイル１Ｃ，２Ｃとが隣合って設けら
れており、Ｂ相のコイル１Ｂ，２ＢとＤ相のコイル１Ｄ
，２Ｄも隣合って設けられている。また、Ａ相とＢ相又
はＣ相とＤ相のコイル間隔は「Ｐ（ｎ±１／４）」（ｎ
は任意の自然数）である。

【００３７】この構成によって、シリンダロッド１１の
直線変位に応じて各相Ａ〜Ｄにおける磁気回路のリラク
タンスが距離「Ｐ」を一周期として周期的に変化し、し
かもそのリラクタンス変化の位相が各相Ａ〜Ｄ毎に９０
度ずつずれるようにすることができる。従って、Ａ相と
Ｃ相とでは１８０度ずれ、Ｂ相とＤ相とでも１８０度ず
れる。

【００３８】１次コイル１Ａ，１Ｃ，１Ｂ，１Ｄ及び２
次コイル２Ａ，２Ｃ，２Ｂ，２Ｄの結線形式は図３に示
すようにする。図３において、Ａ相とＣ相の１次コイル
１Ａ及び１Ｃは正弦信号ｓｉｎωｔで互いに同相に励磁
され、２次コイル２Ａ及び２Ｃの出力は逆相で加算され
るように結線されている。同様に、Ｂ相とＤ相の１次コ
イル１Ｂ及び１Ｄは余弦信号ｃｏｓωｔで互いに同相に
励磁され、２次コイル２Ｂ及び２Ｄの出力は逆相で加算
されるように結線されている。２次コイル２Ａ，２Ｃ，
２Ｂ，２Ｄの出力は最終的に加算され、出力信号Ｙとし
て位相差検出回路３２に取り込まれる。

【００３９】この出力信号Ｙは、シリンダロッド１１に
おける磁性体部２５の直線位置に応じた位相角φだけ基
準交流信号（ｓｉｎωｔ，ｃｏｓωｔ）を位相シフトし
たものとなる。その理由は、各相Ａ〜Ｄのリラクタンス
が９０度ずつずれており、かつ一方の対（Ａ，Ｃ）と他
方の対（Ｂ，Ｄ）の励磁信号の電気的位相が９０度ずれ
ているためである。従って、出力信号ＹはＹ＝Ｋｓｉｎ
（ωｔ＋φ）となる。ここで、Ｋは定数である。

【００４０】リラクタンス変化の位相φは磁性体部２５
の直線位置に所定の比例係数（又は関数）に従って比例
しているので、出力信号Ｙにおける基準信号ｓｉｎωｔ
（又はｃｏｓωｔ）からの位相ずれφを測定することに
より直線位置を検出することができる。但し、位相ずれ
量φが全角２πのとき、直線位置は前述の距離Ｐに相当
する。すなわち、出力信号Ｙにおける電気的位相ずれ量
φによれば、距離Ｐの範囲内でのアブソリュートな直線
位置が検出できるのである。この電気的位相ずれ量φを
測定することによって、距離Ｐの範囲内の直線位置をか
なりの高分解能で精度よく割り出すことが可能となる。

【００４１】なお、ロッド１１における磁気目盛り部１
１Ｓは磁性体部２５と非磁性体部２６に限らず、磁気抵
抗変化を生ぜしめることのできるその他の材質を用いて
もよい。例えば、銅等のように導電率の高い材質と鉄等
のように導電率の低い材質（非導電体でもよい）との組
合せ（導電率の異なる材質）により磁気目盛り部１１Ｓ
を形成し、渦電流損に応じた磁気抵抗変化を生ぜしめる
ようにしてもよい。その場合、鉄等のロッド１１の表面
に銅メッキ等により良導電体のパターンを形成するよう
にしてもよい。パターンの形状等は磁気抵抗の変化を効
率よく生ぜしめるものであれば、いかなる形状のもので
もよい。

【００４２】出力信号Ｙと基準信号ｓｉｎωｔ（又はｃ
ｏｓωｔ）との位相ずれ量φを求めるための手段は適宜
に構成することができる。図３はこの位相ずれ量φをデ
ジタル量で求めるようにした回路例を示す図である。図
３において、発振部３１は基準の正弦信号ｓｉｎωｔと
余弦信号ｃｏｓωｔを発生する回路であり、位相差検出
回路３２は位相ずれ量φを測定するための回路である。

【００４３】クロック発振器３３から発振されたクロッ
クパルスＣＰがカウンタ３４でカウントされる。カウン
タ３４は例えばモジュロＭであり、そのカウント値がレ
ジスタ４５に与えられる。カウンタ３４の４／Ｍ分周さ
れた出力からは、クロックパルスＣＰを４／Ｍ分周した
パルスＰｃが取り出され、１／２分周用のフリップフロ
ップ３５のＣ入力に与えられる。

【００４４】フリップフロップ３５のＱ出力から出力さ
れるパルスＰｂはフリップフロップ３９に加わり、＊Ｑ
（Ｑの前の＊は反転出力を意味する）出力から出力され
たパルスＰａはフリップフロップ３６に加わり、これら
フリップフロップ３６及び３９の出力がローパスフィル
タ３７，４０及び増幅器３８，４１を介して、正弦信号
ｓｉｎωｔと余弦信号ｃｏｓωｔとして、コイルアッセ
ンブリ２１に供給される。カウンタ３３におけるＭカウ
ントがこれら基準信号ｓｉｎωｔ，ｃｏｓωｔの２πラ
ジアン分の位相角に相当する。すなわち、カウンタ３３
の１カウント値は２π／Ｍラジアンの位相角を示してい
る。

【００４５】コイルアッセンブリ２１の出力信号Ｙは増
幅器４２を介してコンパレータ４３に加わり、出力信号
Ｙの正・負極性に応じた方形波信号がコンパレータ４３
から出力される。このコンパレータ４３の出力信号の立
ち上がりに応答して立ち上がり検出回路４４からパルス
Ｔｓが出力され、このパルスＴｓに応じてカウンタ３４
のカウント値をレジスタ４５に書き込む。その結果、位
相ずれ量φに応じたデジタル値Ｄφがレジスタ４５に取
り込まれる。これによって、位相差検出回路３２はシリ
ンダロッド１１の直線位置をアブソリュートで、しかも
高精度に検出することが可能となる。

【００４６】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
４はＸ型の溶接ガンと溶接トランス７０が一体に形成さ
れたポータブルタイプのスポット溶接機である。溶接ガ
ンは加圧シリンダ５１、シリンダロッド５２、上部アー
ム支持部材５３、下部アーム支持部材５４、上部アーム
５５、下部アーム５６、電極ホルダ５７，５８、チップ
電極５９，６０、２次導体６１，６２、トランス支持部
材６３、位置検出器６４、位置検出用アーム６５，６６
及び位置検出用ロッド６７から構成される。

【００４７】位置検出器６４、位置検出用アーム６５，
６６及び位置検出用ロッド６７を除いた他の部分の構成
は従来の溶接ガンと同じなので簡単に説明する。加圧シ
リンダ５１は図１の加圧シリンダ１とほぼ同じ構成であ
り、２つのポートから流入する空気圧によってシリンダ
チューブ内のピストンに圧力を加え、シリンダロッド５
２を移動させる。シリンダロッド５２と下部アーム支持
部材５４とは金具によって回転自在に取り付けられいる
ので、シリンダロッド５２の直線移動によって下部アー
ム支持部材５４は回動支点Ｏを中心に回転し、これによ
ってチップ電極５９，６０が開閉する。

【００４８】上部アーム支持部材５３は、その一端に加
圧シリンダ５１を保持しており、他端に上部アーム５５
を支持している。下部アーム支持部材５４は、その一端
に加圧シリンダ５１のシリンダロッド５２と回転自在に
接続された金具を有し、他端に下部アーム５６を支持し
ている。上部アーム支持部材５３と下部アーム支持部材
５４とは、鋏と同じＸ型を形成しており、回動支点Ｏを
中心に回転するようになっている。

【００４９】上部アーム５５及び下部アーム５６はＬ字
形をしており、その先端に電極ホルダ５７，５８を保持
している。上部アーム支持部材５３及び上部アーム５５
と、下部アーム支持部材５４及び下部アーム５６とがそ
れぞれ形成する直線状のアーム部分は加圧シリンダ５１
からの加圧力を受けるので、撓まないような剛性で作ら
れている。

【００５０】電極ホルダ５７，５８はチップ電極５９，
６０を差し込んで保持するものである。チップ電極５９
，６０は被溶接板材を直接挟んで溶接するものである。２次導体６１，６２は溶接トランス７０からの溶接電流
を電極ホルダ５７，５８及びチップ電極５９，６０に供
給するものである。溶接トランス７０はコネクタを介し
て外部の制御装置に接続されている。尚、チップ電極５
９，６０を冷却する装置については省略してある。

【００５１】位置検出器６４の基本的構成は、図１の位
置検出器２と同じであり、位置検出用ロッド６７の移動
量を検出する位相シフト方式の検出器である。位置検出
器６４は、コイルアッセンブリと特殊加工された位置検
出用ロッド６７とから構成される。位置検出用ロッド６
７はバネなどによって原点復帰する構成となっている。すなわち、位置検出器６４は、図２に示すような構成を
しているが、その内部にバネを有し、このバネによって
ロッドが常に片側内壁面に押し付けられるような構成と
なっている。

【００５２】従って、位置検出用ロッド６７は、位置検
出用アーム６５，６６を内蔵のバネによって押し広げる
ような状態となっている。位置検出用アーム６５，６６
の角度が広がると、内蔵バネによって位置検出用ロッド
６７は移動するようになる。このようにして、位置検出
器６４のコイルアッセンブリと位置検出用ロッド６７と
の間の相対的位置関係に変動が生じるので、位置検出器
６４はその直線変位量を位置検出用アーム６５，６６の
移動量として検出することができる。

【００５３】位置検出用アーム６５，６６はチップ電極
５９，６０間の直線変位量を位置検出用ロッドの直線変
位量に変換するものである。従って、位置検出器６４は
位置検出用ロッド６７の直線変位量を検出することによ
って、位置検出用アーム６５，６６の回転移動量、すな
わちチップ電極５９，６０間の変位量を検出することが
できる。位置検出器６４はチップ電極５９，６０が接触
した状態の位置を基準として位置検出用ロッド６７の移
動量を検出することによって、チップ電極５９，６０間
の距離を検出する。なお、この位置検出器の詳細につい
ては実開昭５７−１３５９１７号公報、実開昭５８−１
３６７１８号公報又は実開昭５９−１７５１０５号公報
等において開示されている。

【００５４】図５は、図１のスポット溶接機の変形例を
示す図である。図５において図１と同じ構成のものには
同一の符号が付してあるので、その説明は省略する。図
１の実施例は、アーム支持部材３及びアーム４の剛性が
非常に強く、加圧シリンダ１の加圧力に対して容易に変
形しないものであれば正確に電極間距離を検出すること
ができるが、そのようなアーム支持部材３及びアーム４
を構成するためには、アーム直径を大きくしたり、剛性
の強い金属を用いるなどしなければならず、コスト的に
高くなるという問題を有している。

【００５５】図５の実施例は、溶接部の膨張及び収縮に
よってアーム支持部材３及びアーム４に若干の変形が生
じた場合でも、チップ電極８，９間の距離を正確に測定
することのできるスポット溶接機を示す。即ち、図５の
スポット溶接機は、図１の位置検出器２の代わりに、図
４の位置検出器６４と同じ構成の位置検出器７１，７２
をホルダ６及びチップ電極８、ホルダ７及びチップ電極
９にそれぞれ有している。従って、この位置検出器７１
，７２はアーム４及びアーム支持部材３の変形や撓みに
連動してアームと共に移動する。

【００５６】一方、位置検出器７１，７２の位置検出用
ロッド７３，７４は、溶接時には被溶接板材の膨張及び
収縮しない部分に接触しているので、位置検出器７１，
７２が溶接部の膨張及び収縮によるアーム４等の移動に
伴って移動しても、位置検出用ロッド７３，７４は内蔵
のバネによって被溶接板材に接触した状態を保持する。従って、位置検出器７１，７２内のコイルアッセンブリ
と位置検出用ロッド７３，７４との間の相対的な位置関
係に変動が生じるので、位置検出器７１，７２は、溶接
部の膨張及び収縮によって変動した位置検出器７１，７
２の取付位置から被溶接板材までの距離を検出すること
ができる。そこで、両方の位置検出器７１，７２からの
位置検出値を演算（加算又は減算）することによって、
チップ電極８，９間の電極間距離の変動を正確に測定す
ることができるようになる。

【００５７】図６は、図４のスポット溶接機の変形例を
示す図である。図６において図４と同じ構成のものには
同一の符号が付してあるので、その説明は省略する。図
４の実施例は、上部アーム支持部材５３、下部アーム支
持部材５４、上部アーム５５及び下部アーム５６の剛性
が弱く、加圧シリンダ５１の加圧力に対して容易に変形
しても、別個に設けた位置検出用アーム６５，６６によ
って電極間距離を正確に検出することができる。図６は
このようなスポット溶接機の変形例を示すものである。即ち、図６のスポット溶接機は、図５と同じように２個
の位置検出器７１，７２をチップ電極５９，６０側のホ
ルダ５７，５８にそれぞれ有している。従って、両方の
位置検出器７１，７２からの位置検出値を演算すること
によって、チップ電極５９，６０間の電極間距離を正確
に測定することが可能となる。

【００５８】図７は、図５のスポット溶接機に使用され
ている位置検出器７１，７２の変形例を示す図であり、
図５の左側の一部分のみを示す。図７において図５と同
じ構成のものには同一の符号が付してあるので、その説
明は省略する。図７の位置検出器７５，７６が図５のも
のと異なる点は、位置検出器７５，７６の本体部が溶接
作業の障害とならないように、チップ電極８，９から離
れたホルダ６，７上に取り付けられ、位置検出用ロッド
７７，７８が屈曲形状を成しており、その先端部がチッ
プ電極８，９の近傍に配置されている点である。

【００５９】図８は、図６のスポット溶接機に使用され
ている位置検出器７１，７２の変形例を示す図であり、
図６の左側の一部分のみを示す。図８において図６と同
じ構成のものには同一の符号が付してあるので、その説
明は省略する。図８の位置検出器７９，８０が図６のも
のと異なる点は、位置検出器７９，８０の本体部が溶接
作業の障害とならないように、チップ電極５９，６０か
ら離れた上部アーム５５及び下部アーム５６の側面に取
り付けられ、位置検出用ロッド８１，８２がアーム形状
に沿って屈曲形状を成しており、その先端部がチップ電
極５９，６０の近傍に配置されている点である。

【００６０】図７及び図８のように位置検出器７５，７
６，７９，８０が溶接作業部から離れた箇所に位置し、
位置検出用ロッド７７，７８，８１，８２が屈曲した形
状をしているので、位置検出器７５，７６，７９，８０
の存在が溶接作業の障害となることはない。また、電気
系統を含む位置検出器７５，７６，７９，８０が溶接部
から離れているので、溶接時に発生するノイズ等の影響
も減少するという効果もある。なお、位置検出用ロッド
７７，７８，８１，８２はそれぞれ位置検出器７５，７
６，７９，８０に対して回転しないように構成すること
が必要である。

【００６１】上述の実施例では、スポット溶接機として
ポータブルタイプの溶接ガンを例に説明したが、加圧力
を加圧シリンダによって発生するようなタイプのスポッ
ト溶接機であれば、いかなるタイプの溶接機であっても
本発明の構成を適用できることはいうまでもない。

【００６２】図４の実施例では、位置検出用アーム６５
，６６の回動支点と溶接ガンの回動支点とを一致させた
場合について示してあるが、この位置は必ずしも一致し
ていなくてもよい。また、位置検出器６４を位置検出用
アーム６５，６６と上部アーム５５及び下部アーム５６
の固定箇所と回動支点Ｏとの間に設けてもよい。

【００６３】さらに、図４の位置検出器６４は直線位置
検出器であるが、位相シフト方式の回転位置検出器を用
いて上部アーム支持部材５３及び下部アーム支持部材５
４又は位置検出用アーム６５，６６の回動支点Ｏにおけ
る回転位置を直接検出するようにしてもよい。この回転
位置検出器としては、例えば特開昭５７−７０４０６号
公報に示されたようなものを用いればよい。

【００６４】図４のスポット溶接機の場合、加圧シリン
ダ５１に図１のような位置検出器２とシリンダロッドを
設け、シリンダロッド５２の移動量を検出するようにし
てもよいことはいうまでもない。図１のスポット溶接機
に、図４のような位置検出用アームを設けてもよいこと
はいうまでもない。

【００６５】実施例ではコイル部がＡ〜Ｄの４相である
が、これに限らず２相、３相、その他の相数で構成する
ことも可能である。図３の実施例では、位相ずれ量φを
デジタル的に検出する場合について説明したが、アナロ
グ的に検出してもよい。本実施例では、磁気目盛り部を
ロッドに直接形成する場合について説明したが、ロッド
の動きに連動するような位置に別途形成してもよい。

【００６６】図５及び図７の実施例では位置検出器がア
ームの内側に、図６の実施例では位置検出器がアームの
外側に、図８の実施例では位置検出器がアームの側面に
取り付けられたものがそれぞれ示されているが、これは
一例であり、実際には溶接作業環境に応じて適切な箇所
（アームの内側、外側、側面等）に位置検出器を取り付
けることが望ましい。

【００６７】また、図５及び図６の実施例では、位置検
出用ロッドが直線の場合を示したが、図７及び図８のよ
うに屈曲したものを使用してもよい。さらに、図５及び
図６の実施例では、位置検出器がチップ電極及びホルダ
に取り付けてあるが、図７又は図８のようにアームに取
り付けてあってもよい。図１のスポット溶接機において
、ホルダ６及びチップ電極８に、図５の位置検出器７１
を設けてもよい。この場合には、位置検出器２が可動ア
ーム５の移動量を検出し、位置検出器７１がアーム４の
移動量を検出することとなり、両側のアームに位置検出
器を設けた図５〜図８のものと同じように溶接時の電極
間距離の変化を高精度に検出できる。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、スポット溶接の作業性
に影響を与えることなく、スポット溶接時の電極間距離
の変化を高精度に検出できるので、従来不可能とされて
いたスポット溶接の接合状態の良否を容易に判定するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスポット溶接機の全体構成の概略を示
す図である。

【図２】図１の加圧シリンダ及び位置検出器の詳細構成
を示す図である。

【図３】図１の位置検出器からの検出信号を位置信号に
変換する位置変換手段の構成を示す図である。

【図４】本発明のスポット溶接器の他の実施例の全体構
成を示す図である。

【図５】図１のスポット溶接機の別の実施例を示す図で
あり、位置検出器をチップ電極近傍に設けた場合を示す
図である。

【図６】図４のスポット溶接機の別の実施例を示す図で
あり、位置検出器をチップ電極近傍に設けた場合を示す
図である。

【図７】図５のスポット溶接機に使用されている位置検
出器の位置検出用ロッドの変形例を示す図である。

【図８】図６のスポット溶接機の使用されている位置検
出器の位置検出用ロッドの変形例を示す図である。

【図９】スポット溶接の各工程における電極間距離の変
化を示し、従来のスポット溶接部の検査方法を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１，５１…加圧シリンダ、２，６４，７１，７２，７５
，７６，７９，８０…位置検出器、３…アーム支持部材
、４…アーム、５…可動アーム、６，７，５７，５８…
電極ホルダ、８，９，５９，６０…チップ電極、１０，
６１，６２…２次導体、１１，５２…シリンダロッド、
１１Ｓ…磁気目盛り部、５３…上部アーム支持部材、５
４…下部アーム支持部材、５５…上部アーム、５６…下
部アーム、６５，６６…位置検出用アーム、Ｏ…回動支
点、６７，７３，７４，７７，７８，８１，８２…位置
検出用ロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　被溶接板材に所定の加圧力で接触して
、この被溶接板材間に溶接電流を流すための第１及び第
２のチップ電極と、この第１及び第２のチップ電極を保
持し、このチップ電極に前記加圧力を伝えるための第１
及び第２のアームと、この第１及び第２のアームの少な
くとも一方を移動させて前記第１及び第２のチップ電極
間に前記加圧力を印加するための加圧シリンダと、この
加圧シリンダのロッドの移動位置を検出することによっ
て前記第１及び第２のチップ電極間の距離を検出する電
極間距離検出手段とから構成されるスポット溶接機。
【請求項２】　　前記電極間距離検出手段は、所定の交
流信号により励磁される１次コイルを少なくとも有する
コイル部と、前記加圧シリンダのロッドの移動に伴って
前記コイル部の磁気回路における磁気抵抗が変化するよ
うに、このロッドの軸方向に沿って設けられた磁気目盛
り部と、この磁気目盛り部と前記コイル部との間の相対
的位置関係によって生じる前記コイル部の磁気回路の磁
気抵抗変化に基づき、前記ロッドの位置を示すデータを
前記コイル部から取り出す位置検出回路とを具えるもの
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
機。
【請求項３】　　被溶接板材に所定の加圧力で接触して
、この被溶接板材間に溶接電流を流すための第１及び第
２のチップ電極と、この第１及び第２のチップ電極を保
持し、このチップ電極に前記加圧力を伝えるための第１
及び第２のアームと、この第１及び第２のアームの少な
くとも一方を移動させて前記チップ電極間に前記加圧力
を印加するための加圧手段と、溶接時における前記被溶
接板材の膨張及び収縮によって移動する前記第１及び第
２のアームの前記被溶接板材に対する移動量を検出する
ことによって前記第１及び第２のチップ電極間の距離を
検出する電極間距離検出手段とから構成されるスポット
溶接機。
【請求項４】前記電極間距離検出手段は、前記第１及び
第２のアームに一端が回転自在に取り付けられ、前記第
１及び第２のアームの移動に応じて回動支点を中心に回
転するように設けられた２本の第１及び第２の位置検出
用アームと、この第１及び第２の位置検出用アーム間に
設けられ、前記第１及び第２のアームの移動に伴って回
転する前記第１及び第２の位置検出用アームの移動量を
検出することによって前記第１及び第２のアームの前記
被溶接板材に対する移動量を検出するアーム間距離検出
手段とから構成されることを特徴とする請求項３に記載
のスポット溶接機。
【請求項５】　　前記アーム間距離検出手段は、前記第
１の位置検出用アームに一端が接触するように設けられ
たロッドと、前記第２の位置検出用アームに設けられ、
所定の交流信号により励磁される１次コイルを少なくと
も有し、前記ロッドに対して磁気的に結合されたコイル
部と、前記ロッドの移動に伴って前記コイル部の磁気回
路における磁気抵抗が変化するように、このロッドの軸
方向に沿って設けられた磁気目盛り部と、この磁気目盛
り部と前記コイル部との間の相対的位置関係によって生
じる前記コイル部の磁気回路の磁気抵抗変化に基づき、
前記ロッドの位置を示すデータを前記コイル部から取り
出す位置検出回路とを具えるものであることを特徴とす
る請求項４に記載のスポット溶接機。
【請求項６】前記電極間距離検出手段は、前記第１及び
第２のアームにそれぞれ取り付けられ、その取り付け位
置と前記被溶接板材との間の距離を検出することによっ
て前記第１及び第２のアームの前記被溶接板材に対する
移動量を検出する第１及び第２の板材間距離検出手段か
ら構成されることを特徴とする請求項３に記載のスポッ
ト溶接機。
【請求項７】　　前記第１又は第２の板材間距離検出手
段は、前記被溶接板材に一端が接触するように設けられ
たロッドと、前記第１又は第２のアームに設けられ、所
定の交流信号により励磁される１次コイルを少なくとも
有し、前記ロッドに対して磁気的に結合されたコイル部
と、前記ロッドの移動に伴って前記コイル部の磁気回路
における磁気抵抗が変化するように、このロッドの軸方
向に沿って設けられた磁気目盛り部と、この磁気目盛り
部と前記コイル部との間の相対的位置関係によって生じ
る前記コイル部の磁気回路の磁気抵抗変化に基づき、前
記ロッドの位置を示すデータを前記コイル部から取り出
す位置検出回路とを具えるものであることを特徴とする
請求項６に記載のスポット溶接機。
【請求項８】　　前記コイル部が、複数の１次コイル及
び２次コイルを有するものであり、前記位置検出回路が
、位相のずれた複数の基準交流信号によって前記各１次
コイルを個別に励磁する回路と、前記各１次コイルに対
応する２次コイルの出力を合計して、前記ロッドの相対
的直線位置に従って前記基準交流信号を位相シフトした
出力信号を発生する出力回路と、前記基準交流信号の所
定の１つと前記出力回路からの出力信号との位相差を検
出し、検出した位相差データを前記ロッド位置データと
して出力する回路とを有するものであることを特徴とす
る請求項２、５又は７に記載のスポット溶接機。
【請求項９】　　前記磁気目盛り部は透磁率の異なる２
種類の材質の繰り返しからなることを特徴とする請求項
２、５又は７に記載のスポット溶接機。
【請求項１０】　　前記磁気目盛り部は導電率の異なる
２種類の材質の繰り返しからなることを特徴とする請求
項２、５又は７に記載のスポット溶接機。
【請求項１１】　　前記スポット溶接機はＣ型の溶接ガ
ンで構成されることを特徴とする請求項１又は３に記載
のスポット溶接機。
【請求項１２】　　前記スポット溶接機はＸ型の溶接ガ
ンで構成されることを特徴とする請求項１又は３に記載
のスポット溶接機。