WO2010110316A1 - 電動加圧式抵抗溶接機 - Google Patents

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WO2010110316A1
WO2010110316A1 PCT/JP2010/055083 JP2010055083W WO2010110316A1 WO 2010110316 A1 WO2010110316 A1 WO 2010110316A1 JP 2010055083 W JP2010055083 W JP 2010055083W WO 2010110316 A1 WO2010110316 A1 WO 2010110316A1
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load
displacement
welding
piezoelectric element
piezoelectric
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PCT/JP2010/055083
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Inventor
中野和明
甲山喜代志
砂村正幸
Original Assignee
有限会社中▲野▼製作所
ミヤチテクノス株式会社
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Publication date
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    • B23K11/25—Monitoring devices
    • B23K11/252—Monitoring devices using digital means
    • B23K11/255—Monitoring devices using digital means the measured parameter being a force

Definitions

  • the present invention relates to a pressure resistance welding machine that energizes and welds an object to be welded between a pair of welding electrodes, and more specifically, two types of electric drive source and pressure source having two different properties for moving the welding electrode and 2
  • the present invention relates to an electric pressure resistance welding machine that obtains desired welding conditions while taking advantage of both advantages while having pressure load detectors of different types of properties.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 4-224081, 11-291060, and 2002-126878 disclose an electric pressure resistance welding apparatus using an elastic body.
  • JP-A-4-224081 and JP-A-11-291060 disclose a method of controlling the operation of an electric motor so as to follow the fluctuation of the applied pressure during welding current application and the displacement of the work piece. In addition, it is described that the fluctuation of the applied pressure and the displacement of the work piece are measured while energizing the welding current while the short period fluctuation is followed by the elastic body.
  • the piezoelectric element actuator is controlled so as to be able to follow short cycle fluctuations, and the welding current of the surface to be welded is detected, and internal melting is performed according to the increase or decrease of the current.
  • a resistance welding apparatus that determines the state and controls the applied pressure is known.
  • JP-A-7-108384 a piezoelectric element actuator is controlled so as to be able to follow a short period fluctuation, and a welding current of a surface to be welded is detected, and an internal melting is performed according to the increase or decrease of the current. Since the state is determined and the pressurizing force is controlled, it is difficult for a commercially available welding power source to determine the internal melting state according to the increase or decrease of the welding current and control the pressurizing force. This is because most of the welding power sources that are commercially available generally perform feedback control that suppresses fluctuations in the current value during energization.
  • Piezoelectric actuators have characteristics such as a small stroke (generally about several ⁇ m to 200 ⁇ m on the market), weak against impact, weak against tensile force, weak against uneven pressure.
  • Piezoelectric load sensors are suitable for dynamic load measurement, but on the other hand, they have the property of spontaneous discharge, and they maintain long pressurization (hold pressurization) and cycle for long periods of welding and after welding. When the interval is extremely short, it is affected by the natural discharge, and it is difficult to accurately measure the applied pressure.
  • Resistance welding is a technology that uses the contact surface resistance of the workpiece to be welded and energizes a large current to instantaneously raise the weld surface to the melting temperature. Stress and strain occur. This may cause defects such as cracks in the weld.
  • elements that are disadvantageous to the conditions during welding such as an oxide film in the material manufacturing process, are included.
  • the electric drive source / pressure source and / or the two types of characteristics are different. It becomes a subject to realize an electric pressure resistance welding machine that obtains desired welding conditions while having the advantages of both while having different pressure load detectors.
  • An electric pressurizing resistance welding machine detects a pressurizing load by a load detecting means when a workpiece is sandwiched between a pair of welding electrodes and energized while being pressed.
  • the electric pressurization source is an electric motor.
  • a first mechanism having a ball screw and a second mechanism having a driving piezoelectric element is an electric motor.
  • the control unit controls the first and second mechanisms to move the welding electrode so as to obtain a load.
  • the piezoelectric actuator (drive piezoelectric element 32) of the second mechanism follows the short-cycle fluctuation, and if the thermal expansion or welding displacement is likely to exceed the stroke, the piezoelectric actuator (drive In accordance with the output value to the piezoelectric element 32) and the detected value of the actual drive displacement, the first mechanism is actuated as appropriate to move the welding electrode up and down.
  • the piezoelectric load sensor (piezoelectric load detector 31) is suitable for dynamic load measurement, but at the same time, in order to cope with the measured value drop due to natural discharge, which is its property, the electrode shaft and A non-piezoelectric load sensor (non-piezoelectric load detector 21) that is stable in static load measurement is disposed on the vertical line of the tracking mechanism.
  • the control unit includes a first determination unit that determines whether or not a detected pressurization load based on a detection value of the load detection unit matches a set welding load, and the detected pressurization load
  • the first determination unit determines that does not match the set welding load
  • the drive piezoelectric element is expanded and contracted, and the detected pressurizing load matches the set welding load
  • the drive piezoelectric element is not expanded and contracted when determined by the first determination unit.
  • Displacement detecting means for detecting the displacement of the workpiece being energized is further provided, and the control unit is configured such that the displacement amount of the workpiece based on the detection value of the displacement detecting means is the driving piezoelectric.
  • a second determination unit configured to determine whether or not the element is within a movable range, and the electric motor is operated when the second determination unit determines that the amount of displacement is larger than the movable range; It is characterized by doing.
  • This monitoring function is used to monitor the thermal expansion of only the electrodes when the welding current is applied at a constant pressure and the displacement data at the time of contraction after energization, with no workpiece or only one piece of the workpiece being sandwiched. can do.
  • This data By acquiring this data in advance and accurately grasping the displacement of the workpiece during the actual welding cycle excluding the thermal expansion and contraction of only the electrodes, more appropriate conditions such as welding displacement measurement, energization stop, and current switching It becomes.
  • a dedicated elastic body corresponding to the welding conditions depending on the material and shape of the workpiece, such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-126878, it can be applied to a wider pressure range.
  • FIG. 2A is a front view of the piezoelectric pressure displacement follow-up mechanism
  • FIG. 2B is a side sectional view of the piezoelectric pressure displacement follow-up mechanism.
  • It is a block diagram of a control part.
  • 4A is a waveform example of a DC welding current and an AC welding current
  • FIG. 4B is a waveform example of a detection value of a displacement detector
  • FIG. 4C is a waveform example of a signal during basic operation
  • 4D is a waveform example of a detection value of a non-piezoelectric load detector
  • FIG. 4E is a waveform example of a piezoelectric load detector.
  • 5A is a waveform example of a DC welding current
  • FIG. 5B is a waveform example of a detection value of a displacement detector
  • FIG. 5C is a constant pressurization.
  • FIG. 5D is a waveform example showing the displacement of the electrode thermal expansion
  • FIG. 5E is a waveform example showing the displacement of the workpiece.
  • FIG. 6A is a waveform example of a DC welding current
  • FIG. 6B is a waveform example showing control for gradually increasing the pressurizing force during energization, in the waveform for controlling the heat generation amount of the welding surface by changing the pressurizing force during energization.
  • FIG. 6A is a waveform example of a DC welding current
  • FIG. 6B is a waveform example showing control for gradually increasing the pressurizing force during energization, in the waveform for controlling the heat generation amount of the welding surface by changing the pressurizing
  • FIG. 6C is a waveform example showing control for increasing the F pressure at a stroke after a certain time.
  • FIG. 7A is a first waveform example in the waveform example when the applied pressure and displacement are monitored and the oxide film removal before welding, main welding, and annealing treatment after welding are performed while switching the energization amount of the welding current.
  • FIG. 7B is a second waveform example. It is a 1st flowchart which shows the procedure of the resistance welding by the resistance welding machine which concerns on this embodiment. It is a 2nd flowchart which shows the procedure of the resistance welding by the resistance welding machine which concerns on this embodiment. It is a 3rd flowchart which shows the procedure of the resistance welding by the resistance welding machine which concerns on this embodiment.
  • FIG. 12A is a waveform example of a DC welding current
  • FIG. 12B is a waveform example of a pressurizing load without tracking control
  • FIG. 12C is a waveform of a pressing load with tracking control. It is an example.
  • the apparatus housing includes a base base 1, a side plate 2, a guide module support plate 3, and a ceiling plate 4.
  • the rotational motion of the servo motor 5 is transmitted to the ball screw 11 by the timing pulleys 6 and 8 and the timing belt 7 and is converted into a linear motion by the ball screw 11 supported by the radial bearing unit 9 and the thrust bearing unit 10.
  • the linear motion is slidably guided by the guide module 12 with a detent.
  • a piezoelectric pressure displacement follow-up mechanism 14 is attached to the lower end of the ball screw 11 via an intermediate plate 13.
  • An upper electrode unit 15 including an electrode and an electrode holder is attached to the upper electrode unit support plate 25 of the piezoelectric pressure displacement follow-up mechanism 14 (see FIG. 2A) (see FIG. 1).
  • the displacement of the upper electrode is detected by the displacement detection reference block 37 (see FIG. 2B) and the displacement detector 16 (see FIG. 1).
  • non-piezoelectric load detector 21 such as a load cell for detecting a static load on the base stand 1, and the lower electrode is applied so that the non-piezoelectric load detector 21 is not subjected to a partial load.
  • the unit support plate 19 is supported by the guide module 20.
  • the lower electrode unit support plate 19 includes a lower electrode unit 18 composed of an electrode and an electrode holder. The workpiece 17 is welded while being pressed between the lower electrode unit 18 and the upper electrode unit 15. It has become.
  • the mechanism unit housing is constituted by the plate 25.
  • a piezoelectric load detector 31 piezoelectric load sensor
  • a driving piezoelectric element 32 piezoelectric actuator
  • a disc spring 34 for bringing the stacked driving piezoelectric elements 32 into close contact with each other.
  • a casing 33 for supporting them.
  • the hemispherical contact 35 and the flat contact are formed.
  • a child 36 is interposed.
  • Contact force adjusting mechanisms comprising spring hooks 26 and 28, a tension spring 27, an adjusting nut 29 and an adjusting screw 30 are provided on both sides of the piezoelectric element portion.
  • a displacement detection reference block 37 is attached to the upper electrode unit support plate 25, and the displacement of the driving piezoelectric element 32 is detected by a displacement detector 38.
  • the control unit 56 includes a dedicated amplifier 40 that converts the detection value D1 of the displacement detector 16 that detects the displacement of the upper electrode into a voltage signal, an A / D converter 41 that captures the voltage signal, and a drive.
  • Non-dedicated amplifier 42 for converting the detected value D2 of the displacement detector 38 for detecting the displacement of the piezoelectric element 32 into a voltage signal, an A / D converter 43 for capturing the voltage signal, and a load cell for detecting a static load.
  • a circuit 44 that converts the detection value P1 of the piezoelectric load detector 21 into a voltage signal, an A / D converter 45 that takes in the voltage signal, and a detection value P2 of the piezoelectric load detector 31 that detects a dynamic load is a voltage.
  • a motion controller 49 for instructing the operation, a D / A converter 51 for outputting an analog signal for speed control and torque control to the servo driver 50, and a digital control value for the driving piezoelectric element 32 are converted into an analog voltage.
  • a D / A converter 52 and a voltage amplifying circuit 53 are provided.
  • various parameters are input by a data input means such as an LCD display 55 and a set touch panel, and stored in the memory of the digital control unit 48. Communication such as welding current switching is performed between the welding power source 54 and the digital control unit 48.
  • 4A to 4E are waveform examples of various signals during basic operation in which only welding is performed under a constant pressure condition.
  • FIG. 4A is a waveform example including the time of energization of the DC welding current Ia and the AC welding current Ib.
  • FIG. 4B is a waveform example of the detection value D1 of the displacement detector 16. Thermal expansion starts from the moment when the welding current Ia is energized, and when the weld surface eventually reaches the melting point, it begins to shrink, and after energization, shrinkage due to natural cooling begins.
  • the displacement ⁇ D after t0 seconds from the start of energization is the displacement result of the upper electrode before and after welding.
  • FIG. 4C shows a waveform example of data P obtained by switching data obtained by correcting detection values of a non-piezoelectric load detector 21 such as a load cell that detects a static load and a piezoelectric load detector 31 that detects a dynamic load. It is. Actual feedback follow-up control is performed based on this data P.
  • a non-piezoelectric load detector 21 such as a load cell that detects a static load and a piezoelectric load detector 31 that detects a dynamic load. It is. Actual feedback follow-up control is performed based on this data P.
  • the upper electrode is lowered by a first drive source / pressurization source consisting of a servo motor 5 and a ball screw 11 and a second drive source / pressurization source consisting of a piezoelectric actuator, and is applied for a certain period of time after reaching the applied pressure of the target set load P0.
  • the feedback follow-up control of the applied pressure is performed based on the detection value P1 of the non-piezoelectric load detector 21 until the pressure is maintained and until the upper electrode returns to the start position after the pressurization after welding ( FIG. 4D).
  • the pressure detection is switched to the detection value P2 of the piezoelectric load detector 31 immediately before energization (see FIG. 4E).
  • the initial correction of ⁇ Pa is performed on P2.
  • Pc (Pb ⁇ Pa) / (t2 ⁇ t1)) calculated per unit time.
  • feedback follow-up control is performed based on this data.
  • FIG. 5A to FIG. 5E are waveform examples showing a method for obtaining the displacement of the actual work piece excluding the thermal expansion of the electrodes.
  • 5A is a waveform example of the DC welding current Ia
  • FIG. 5B is a waveform example of the detection value D1 of the displacement detector 16 as in FIG. 4B.
  • the detection value D1 includes the thermal expansion of the electrode, which is different from the substantial welding displacement of the workpiece.
  • FIG. 5C shows that welding was performed under a constant pressure condition.
  • FIG. 5D is an example of a waveform when a state in which there is no workpiece to be welded or when energization is performed while only one piece of the workpiece is sandwiched and the thermal expansion of only the electrode is measured.
  • 5E is an example of a waveform showing the actual displacement D of the work piece calculated by subtracting the measured value D1 in FIG. 5D from the current detection value D1 in FIG. 5B based on FIGS. 5D and 5B. Become.
  • the actual welding displacement is ⁇ D. It is also appropriate to stop energization or switch current based on this ⁇ D.
  • FIG. 6A to FIG. 6C are waveform examples for controlling the heat generation amount of the weld surface by changing the pressing force during energization.
  • FIG. 6A is a waveform example of the DC welding current Ia
  • FIG. 6B is a state in which the contact surface resistance is large at a low applied pressure at the start of energization, the welded surface is efficiently heated, and the welding is performed by gradually increasing the applied pressure.
  • It is an example of a waveform when strengthening.
  • FIG. 6C is an example of waveforms when the purpose is the same as the previous example, but the welding surface is efficiently heated with a low applied pressure, and the applied pressure is increased and maintained at a stretch after a certain time to strengthen the joining.
  • FIG. 7 is an example of a waveform when the applied pressure and displacement are monitored and the welding current removal amount before the welding, the main welding, and the annealing treatment after the welding are performed while switching the energization amount of the welding current.
  • a direct current Ia is applied for a set time after a certain time to remove the oxide film.
  • the current is switched to a moderately weak current Ib so that the residual heat remains, and the applied pressure is increased to Pb after a set time.
  • the welding current is completed by energizing the main welding current Ic for a set time after a predetermined time, and the welding current is switched to the DC current Id for annealing.
  • the direct current Ia is applied to remove the oxide film.
  • the electrode displacement increases due to thermal expansion, and when it reaches Da, the current is switched to a moderately weak current Ib so that residual heat remains.
  • the pressurizing force is increased to Pb, and it is confirmed that the electrode displacement has decreased to Db.
  • the main welding current Ic is energized for the set time to complete the welding, and the DC current Id for annealing treatment is completed. It is a method to switch to.
  • FIGS. 8 to 11 are control flowcharts during the basic operation in which only welding is performed under a constant pressure condition. The basic operation will be described with reference to this.
  • the device will automatically operate after that. That is, in order to follow the thermal expansion during energization (S3), it is necessary to preliminarily displace the driving piezoelectric element 32 by applying a voltage, so the value D2 detected by the displacement detector 38 is the LCD display 55. The voltage is increased until the set value (set initial displacement distance) Da previously input by the set data input means is reached, and the driving piezoelectric element 32 is displaced.
  • a weight detector for detecting the pressure load for pressure follow-up control is first a non-piezoelectric load detector 21.
  • pressurization is maintained until the elapsed time T1 after reaching the pressurization set value Pa reaches the stabilization wait set value Ta (set squeeze time) input in advance by the LCD display 55 and the data input means of the set.
  • Ta set squeeze time
  • the displacement upper limit value Dc and displacement lower limit value Dd of the driving piezoelectric element 32 input to the LCD display 55 are compared with the detection value D2 of the displacement detector 38, and command means for the servo driver 50 is determined.
  • the servo motor 5 is controlled via the A converter 51 or the motion controller 49.
  • the detection value D1 of the displacement detector 16 after welding is stored in the memory of the digital control unit 48 as the displacement detection value De.
  • the displacement detection value De is subtracted from the displacement detection value Db to calculate the measured displacement actual measurement value Df.
  • FIG. 12 shows an example of a piezoelectric element control calculation method.
  • FIG. 12A is a waveform example of the DC welding current Ia
  • FIG. 12B is a waveform example of a pressurizing load without tracking control
  • FIG. 12C is a waveform example of a pressing load with tracking control.
  • the thermal expansion starts at the same time as the welding current Ia is started, and the work to be welded is sandwiched between the rigid bodies, so that the pressurizing load increases.
  • the load difference (P ⁇ ) between the set pressure P0 and the current pressurizing load P is read every control cycle t1.
  • the resistance welding machine 100 includes an apparatus housing 102, a lower electrode unit 18 provided in the apparatus housing 102, and a lower electrode unit 18.
  • a lower electrode unit support mechanism 104 that supports the electrode unit 18, an upper electrode unit 15 disposed at a position facing the lower electrode unit 18, and an upper electrode unit 15 that supports the upper electrode unit 15 movably with respect to the apparatus housing 102.
  • An electrode unit moving mechanism 106, a control unit 56, an LCD display 55 for inputting predetermined welding conditions and the like, and a welding power source 54 are provided.
  • the device casing 102 is provided on a base stand 1 placed on a floor surface of a factory, a side plate 2 that is formed in a U shape in a side view and stands on the base stand 1, and an upper portion of the side plate 2. It has a ceiling plate 4.
  • the lower electrode unit 18 is in contact with the lower surface of the workpiece 17 formed by overlapping two plate members, and is made of a metal material having good electrical conductivity such as copper or copper alloy.
  • a lower electrode 18a and a lower electrode holder 18b for holding the lower electrode 18a are provided.
  • the lower electrode unit support mechanism 104 includes a lower electrode unit support plate 19 provided below the lower electrode holder 18b, and a pair of guide modules 20 and 20 that support the lower electrode unit support plate 19.
  • a non-piezoelectric load detector 21 for detecting a static load of the lower electrode unit support plate 19 is provided between the pair of guide modules 20 and 20. Specifically, the non-piezoelectric load detector 21 outputs a signal corresponding to the static load input to the workpiece 17.
  • a load cell or the like can be used as the non-piezoelectric load detector 21. As can be seen from FIG. 1, the non-piezoelectric load detector 21 is in contact with the lower surface of the lower electrode unit support plate 19 while being provided on the base 1.
  • the upper electrode unit 15 includes an upper electrode 15a made of the same material as the lower electrode 18a and capable of contacting the upper surface of the workpiece 17 and an upper electrode holder 15b that holds the upper electrode 15a. . Note that the upper electrode 15a and the lower electrode 18a are arranged so that their tips face each other with their axes aligned.
  • the side plate 2 is provided with a displacement detector (first displacement detector) 16 that outputs a signal corresponding to the amount of displacement of the upper electrode 15a.
  • a laser displacement meter or the like is used as the first displacement detector 16.
  • the upper electrode unit moving mechanism 106 includes a first moving mechanism 108 provided in the apparatus housing 102 and a second moving mechanism 110 provided in the first moving mechanism 108.
  • the first moving mechanism 108 supports the second moving mechanism 110 so as to be movable with respect to the apparatus housing 102 along the axial direction of the upper electrode 15a.
  • the first moving mechanism 108 receives the ball screw 11 extending in the axial direction (vertical direction) of the upper electrode 15a, the radial bearing unit 9 that receives the radial load of the ball screw 11, and the thrust load of the ball screw 11.
  • a thrust bearing unit 10 a servo motor 5 for rotating the ball screw 11, a timing pulley 6 provided on the drive shaft 5a of the servo motor 5, a timing pulley 8 provided at the upper end of the ball screw 11, and a timing pulley 6 And a timing belt 7 for transmitting the rotational force to the timing pulley 8.
  • the radial bearing unit 9 and the thrust bearing unit 10 are fixed to the ceiling plate 4 respectively.
  • the second moving mechanism 110 includes a nut member 112 screwed into the ball screw 11, a cylindrical member 114 fixed to the outer surface of the nut member 112, a guide module 12 that guides the cylindrical member 114 in the extending direction of the ball screw 11, Guide module support plate 3 fixed to side plate 2 and supporting guide module 12, intermediate plate 13 provided at the lower part of cylindrical member 114, and piezoelectric pressure displacement follow-up mechanism portion provided on the lower surface of intermediate plate 13 14 and so on.
  • the piezoelectric pressure displacement follow-up mechanism 14 supports the upper electrode unit 15 so as to be movable along the axial direction of the upper electrode 15a.
  • the piezoelectric pressure displacement follow-up mechanism 14 includes a support plate 22 fixed to the lower surface of the intermediate plate 13 and an upper surface of the upper electrode unit 15 (see FIG. 1).
  • the upper electrode unit support plate 25 provided, the guide module support member 23 provided on the support plate 22, and the upper electrode unit support plate 25 supported by the guide module support member 23 along the axial direction of the upper electrode 15a.
  • a guide module 24 for guiding, a pair of contact adjusting mechanisms 116 (see FIG. 2A) for biasing the upper electrode unit support plate 25 toward the support plate 22 side, and the upper electrode unit support plate 25 on the upper electrode unit 15 side (downward) )
  • a pressing mechanism 118 see FIG. 2B).
  • the guide module support member 23 has a support portion main body 23a fixed to the lower surface of the support plate 22, and a plurality of (four in the figure) protrusion portions 23b that protrude downward from the corners of the support portion main body 23a. Yes.
  • a gap for the pressing mechanism 118 to be positioned is formed at a substantially central portion of the support portion main body 23a. Further, as can be seen from FIG. 2A, a plurality (four in the figure) of through holes 120 are formed in the guide module support member 23 and the support portion main body 23a.
  • the guide module 24 includes a plurality (four in the drawing) of guide pins 24 a extending from the upper surface of the upper electrode unit support plate 25 toward the support plate 22 (upward), and through holes 120. And a pin receiving portion 24b (see FIG. 2A) that slidably supports the guide pin 24a.
  • the contact adjustment mechanism 116 includes a tension spring 27, a spring hook 26 fixed to the lower surface of the support body 23a, connected to one end of the tension spring 27, and the tension spring 27.
  • a spring hook 28 connected to the end, an adjustment nut 29 to which the spring hook 28 is fixed, and an adjustment screw 30 screwed into the adjustment nut 29 and provided on the upper electrode unit support plate 25 are provided.
  • the pressing mechanism 118 includes a housing 122 extending downward from the lower surface of the support plate 22, a casing 33 positioned in the housing 122, a plurality of driving piezoelectric elements 32 provided in the casing 33, and a plurality of driving devices.
  • a disc spring 34 provided at the lower end of the piezoelectric element 32; a hemispherical contact 35 that contacts the disc spring 34; and a flat contact 36 that is fixed to the upper electrode unit support plate 25 and contacts the hemispherical contact 35.
  • a piezoelectric load detector 31 provided between the upper surface of the support plate 22 and the casing 33.
  • the plurality of driving piezoelectric elements 32 are stacked in the axial direction of the upper electrode 15a.
  • the plurality of stacked driving piezoelectric elements 32 may be collectively referred to as a piezoelectric element stack 123.
  • the driving piezoelectric element 32 and the piezoelectric load detector 31 are so-called piezoelectric elements, and the former uses the reverse piezoelectric effect and the latter uses the piezoelectric effect. That is, the driving piezoelectric element 32 can be expanded and contracted in the stacking direction in accordance with a change in applied voltage, and the piezoelectric load detector 31 has a voltage corresponding to the load input from the casing 33 side. Can be generated. Specifically, the driving piezoelectric element 32 is formed so as to expand when a positive voltage is applied and contract when a negative voltage is applied.
  • the response speed of the piezoelectric element stack 123 is set, for example, in a range of several hundred [ ⁇ / sec] to 10 [mm / sec], and the movable range of the piezoelectric element stack 123 is 1 It is set in the range of [ ⁇ m] to 100 [ ⁇ m].
  • the pressing mechanism 118 is configured such that the driving piezoelectric elements 32 are brought into close contact with each other by the force of the disc spring 34.
  • the upper electrode unit support plate 25 is provided with a displacement detection reference block 37.
  • the support plate 22 includes a support rod 124 extending downward, and a support rod.
  • a displacement detector (second displacement detector) 38 which is provided at the tip of 124 and is opposed to the displacement detection reference block 37 in a separated state.
  • the second displacement detector 38 outputs a signal corresponding to the distance to the displacement detection reference block 37 (interval between the second displacement detector 38 and the displacement detection reference block 37).
  • a laser displacement meter is used as the second displacement detector 38.
  • the control unit 56 converts the signals output from the first and second displacement detectors 16, 38, the non-piezoelectric load detector 21, and the piezoelectric load detector 31 into predetermined signals.
  • the conversion unit 126 is converted by the dedicated amplifier (first dedicated amplifier) 40 that converts the signal (detected value D1) output from the first displacement detector 16 into an analog voltage signal, and the first dedicated amplifier 40.
  • An A / D converter (first A / D converter) 41 that converts an analog voltage signal into a digital voltage signal and a signal (detection value D2) output from the second displacement detector 38 are converted into an analog voltage signal.
  • a dedicated amplifier (second dedicated amplifier) 42 for conversion, an A / D converter (second A / D converter) 43 for converting an analog voltage signal converted by the second dedicated amplifier 42 into a digital voltage signal, have.
  • the converter 126 converts the signal (detected value P1) output from the non-piezoelectric load detector 21 into an analog voltage signal (first circuit) 44 and the first circuit 44.
  • An A / D converter (third A / D converter) 45 that converts an analog voltage signal into a digital voltage signal and a signal (detection value P2) output from the piezoelectric load detector 31 are converted into an analog voltage signal.
  • the digital control unit 48 controls the welding power source 54 and supplies a welding current to the upper electrode 15a and the lower electrode 18a.
  • the digital control unit 48 includes a servo motor control unit 132, a piezoelectric element control unit 134, a storage unit 136, a first determination unit 138, a second determination unit 140, and a third determination unit 142.
  • Servo motor control unit 132 performs position control, speed control, and torque control for servo motor 5. That is, the servo motor control unit 132 outputs the position control signal, the speed control signal, and the torque control signal as digital signals.
  • the piezoelectric element control unit 134 expands and contracts the piezoelectric element stack 123 by applying a positive voltage or a negative voltage to the piezoelectric element stack 123.
  • the storage unit 136 stores information input from the LCD display 55.
  • the storage unit 136 stores in advance a displacement lower limit value Dc, a displacement upper limit value Dd, a set energization time Tb, a set hold time Tc, a set welding load Pb, a set hold load Pc, electrode thermal expansion measurement data Dg, and the like. Has been.
  • the displacement lower limit value Dc for example, the distance between the second displacement detector 38 and the displacement detection reference block 37 when the piezoelectric element stack 123 is slightly contracted from the most expanded state is used.
  • the lower limit displacement Dc the distance between the second displacement detector 38 and the displacement detection reference block 37 when the piezoelectric element stack 123 is arbitrarily extended may be used.
  • the displacement upper limit value Dd the distance between the second displacement detector 38 and the displacement detection reference block 37 when the piezoelectric element stack 123 is slightly expanded from the most contracted state is used.
  • a distance between the second displacement detector 38 and the displacement detection reference block 37 when the piezoelectric element stack 123 is arbitrarily contracted is used.
  • the set energization time Tb is a time during which the welding current I is applied to the upper electrode 15a and the lower electrode 18a by the welding power source 54, and is determined by the material of the workpiece 17 and welding conditions.
  • the set hold time Tc is the time from when the welding current I is turned off until the heat remaining on the workpiece 17 is released (absorbed) by the upper electrode and the lower electrode. It is determined by conditions.
  • the set welding load Pb is a load applied to the workpiece 17 during energization of the welding current I, and is determined by the material of the workpiece 17 and welding conditions.
  • the set hold load Pc is a load applied to the workpiece 17 during the hold time, and is determined by the material of the workpiece 17 and welding conditions.
  • the measurement data Dg of the electrode thermal expansion is the measurement data of the thermal expansion of the upper electrode 15a and the lower electrode 18a. Specifically, the contents described with reference to FIGS. 5A to 5E described above may be performed.
  • the first determination unit 138 determines whether or not the detected pressurization load P based on the detection value P2 of the piezoelectric load detector 31 is greater than the set welding load Pb.
  • the second determination unit 140 determines whether or not the detection value D2 of the second displacement detector 38 is within the range of the allowable displacement of the piezoelectric element.
  • the range of the allowable displacement of the piezoelectric element means a range between the displacement lower limit value Dc and the displacement upper limit value Dd.
  • the third determination unit 142 determines whether or not the detected value P1 of the non-piezoelectric load detector 21 is larger than the set hold load Pc.
  • the motor operation unit 128 includes a motion controller 49, a D / A converter (first D / A converter) 51, and a servo driver 50.
  • the motion controller 49 instructs the servo driver 50 on the position control operation with a digital signal based on the position control signal.
  • the first D / A converter 51 instructs the servo driver 50 on the speed control operation or the torque control operation with an analog signal based on the speed control signal or the torque control signal.
  • Servo driver 50 controls rotation of drive shaft 5a of servo motor 5 based on an instruction from motion controller 49 or first D / A converter 51.
  • the piezoelectric element voltage application unit 130 includes a D / A converter (second D / A converter) 52 that converts a digital control signal output from the piezoelectric element control unit 134 into an analog control signal, and a second D / A converter 52. And a voltage amplifying circuit 53 for amplifying the voltage of the analog control signal converted in (1).
  • a D / A converter second D / A converter
  • the operator places the workpiece 17 between the lower electrode 18a and the upper electrode 15a (step S1 in FIG. 8). At this time, the workpiece 17 is not in contact with the upper electrode 15a and is in contact with the lower electrode 18a.
  • step S2 the worker presses the start button displayed on the LCD display 55.
  • the control unit 56 determines whether or not the piezoelectric element stack 123 needs to be initially displaced (step S3-1).
  • the initial displacement refers to a process of balancing the expandable amount and contractible amount of the piezoelectric element stack 123 by applying a voltage to the piezoelectric element stack 123 before performing resistance welding.
  • the presence or absence of the initial displacement of the piezoelectric element stack 123 is determined based on the type of the workpiece 17 and welding conditions.
  • step S3-1 determines that the piezoelectric element stack 123 does not need to be initially displaced (step S3-1: none).
  • the welding procedure proceeds to step 4-1.
  • step S3-1 when the control unit 56 determines that the piezoelectric element stack 123 needs to be initially displaced (step S3-1: Yes), the piezoelectric element control unit 134 applies a predetermined voltage to the piezoelectric element stack 123. (Step S3-2).
  • control unit 56 determines whether or not the detection value D2 of the second displacement detector 38 has reached the set initial displacement distance Da (step S3-3).
  • the detected value D2 does not reach the set initial displacement distance Da (step S3-3: D2> Da)
  • the main welding procedure returns to the process of step S3-2.
  • the piezoelectric element control unit 134 stops the voltage applied to the piezoelectric element stack 123 (step S3-4). Thereby, the extendable amount and the contractible amount of the piezoelectric element stack 123 can be made the same. Therefore, the piezoelectric element stack 123 can be expanded and contracted with a good balance.
  • the servo motor control unit 132 controls the servo motor 5 to lower the piezoelectric pressure displacement tracking mechanism unit 14 (second movement mechanism 110) (step S4-1).
  • the servo motor control unit 132 controls the servo motor 5 to lower the piezoelectric pressure displacement tracking mechanism unit 14 (second movement mechanism 110) (step S4-1).
  • the second moving mechanism 110 is lowered, the upper electrode 15 a comes into contact with the workpiece 17. Then, when the second moving mechanism 110 is further lowered, the workpiece 17 is pressurized.
  • the control unit 56 determines whether or not the detection value P1 of the non-piezoelectric load detector 21 has reached the set initial load Pa (step S4-2). If the detected value P1 is smaller than the set initial load Pa (step S4-2: P1 ⁇ Pa), the welding procedure returns to the process of step S4-1 and further lowers the second moving mechanism. Thereby, since the upper electrode 15a is pushed into the workpiece 17, the detected value P1 is increased.
  • the servo motor control unit 132 controls the servo motor 5 to lower the second moving mechanism 110. Stop (step S4-3).
  • the control unit 56 determines whether or not a squeeze time is necessary (step S5-1 in FIG. 9).
  • the squeeze time refers to the time until the input load to the workpiece 17 is stabilized at the set initial load Pa.
  • the presence / absence of squeeze time is determined based on the type of the workpiece 17 and welding conditions.
  • Step S5-1 If no squeeze time is required (Step S5-1: None), the welding procedure proceeds to Step S6.
  • step S5-1 when the squeeze time is necessary (step S5-1: present), the control unit 56 counts the squeeze time T1 with a welding timer (not shown) (step S5-2). At this time, the control unit 56 determines whether or not the squeeze time T1 counted by the welding timer has reached the set squeeze time Ta (step S5-3).
  • step S5-3 T1 ⁇ Ta
  • the welding procedure returns to step S5-2, and continues to count the squeeze time T1 of the welding timer.
  • the digital control unit 48 causes the storage unit 136 to store the detection value D1 of the first displacement detector 16 as the displacement detection value Db (step S6).
  • the control unit 56 compares the detection value P1 of the non-piezoelectric load detector 21 with the detection value P2 of the piezoelectric load detector 31 to calculate an initial correction value and to make an initial correction to the detection value P2. (Step S7).
  • the control unit 56 calculates the change load ⁇ P due to natural discharge of the piezoelectric load detector 31 and adds the change load ⁇ P to the detection value P2.
  • the change load ⁇ P can be obtained by subtracting the detected value P2 from the detected value P1.
  • the digital control unit 48 temporarily stops the acquisition of the detection value P1 of the non-piezoelectric load detector 21 and always acquires the detection value P2 of the piezoelectric load detector 38 (step S8-1).
  • control unit 56 starts a spontaneous discharge correction calculation (step S8-2). Specifically, the control unit 56 adds the natural discharge time constant to the initially corrected detection value P2 for each unit time, and sets the added data as the detected pressurization load P.
  • control unit 56 determines whether or not there is a request for switching the welding current I due to the displacement stop or the displacement condition (step S9 in FIG. 10). If there is such a request, a conditional branch is made. However, in the present embodiment, description of the procedure when there is such a request (step S9: present) is omitted.
  • step S9 when there is no such request (step S9: none), the control unit 56 determines whether or not to perform special pressurization control (step S10).
  • step S10 it abbreviate
  • step S10 constant pressurization mode
  • the digital control unit 48 controls the welding power source 54 to pass the welding current I between the upper electrode 15a and the lower electrode 18a.
  • Step S11 the detected pressurization load P substantially matches the set welding load Pb stored in the storage unit 136.
  • the first determination unit 138 compares the detected pressurization load P calculated by the control unit 56 with the set welding load Pb stored in the storage unit 136 (step S12-1).
  • the piezoelectric element control unit 134 applies a negative voltage to the piezoelectric element stack 123.
  • the piezoelectric element stack 123 contracts (step S12-2).
  • the piezoelectric element control unit 134 applies a positive voltage to the piezoelectric element stack 123.
  • the piezoelectric element stack 123 is extended (step S12-3). Accordingly, since the piezoelectric element stack 123 is displaced downward, for example, when the workpiece 17 contracts, the contact surface of the workpiece 17 with the upper electrode 15a sinks downward due to the contraction. In addition, the upper electrode 15a can be made to follow the sinking downward of the contact surface.
  • the piezoelectric element control unit 134 applies a voltage to the piezoelectric element stack 123. Application is not performed (step S12-4).
  • the second determination unit 140 determines whether or not the detection value D2 of the second displacement detector 38 is within the piezoelectric element displacement allowable range (step S12-5).
  • the piezoelectric element displacement allowable range is determined by the displacement lower limit value Dc and the displacement upper limit value Dd as described above.
  • the servo motor control unit 132 determines that the servo motor 5 Is controlled to raise the first moving mechanism 110 (step S12-6). Thereby, for example, even when the upper electrode 15a is further pushed upward by the action of the thermal expansion in a state where the piezoelectric element stack 123 is contracted to the maximum when the workpiece 17 is thermally expanded, Since the one moving mechanism 110 is raised, the force that pushes the upper electrode 15a upward by the action of the thermal expansion can be reduced.
  • the servo motor control unit 132 When the second determination unit 140 determines that the detected value D2 is equal to or smaller than the displacement lower limit value Dc (a state where the piezoelectric element stack 123 is extended) (D2 ⁇ Dc), the servo motor control unit 132 The motor 5 is controlled to lower the first moving mechanism 110 (step S12-7).
  • the contact surface with the upper electrode 15a of the workpiece 17 sinks further downward due to the contraction action with the piezoelectric element stack 123 extended to the maximum. Even if the first moving mechanism 110 falls, the upper electrode 15a can follow the sinking downward of the contact surface.
  • the servo motor control unit 132 moves the first moving mechanism 110.
  • the elevator is not raised or lowered (step S12-8).
  • control unit 56 determines whether or not the energization time T2 of the welding power source 54 has reached the set energization time Tb (step S12-9).
  • step S12-1 the processing after step S12-1 is performed.
  • the digital control unit 48 controls the welding power source 54 to stop energization of the welding current I (step S13).
  • the digital control unit 48 temporarily stops obtaining the detection value P2 of the piezoelectric load detector 31 and always obtains the detection value P1 of the non-piezoelectric load detector 21 (step S14-1). Then, the control unit 56 stops the spontaneous discharge correction calculation (step S14-2).
  • the third determination unit 142 compares the detection value P1 of the non-piezoelectric load detector 21 with the set hold load Pc (step S15-1 in FIG. 11).
  • the piezoelectric element control unit 134 contracts the piezoelectric element stack 123 by applying a negative voltage to the piezoelectric element stack 123 (step S15). -2).
  • the piezoelectric element stack 123 is displaced upward, so that in the hold state in which the heat remaining on the workpiece 17 after the welding current I is stopped is released (absorbed) to the upper electrode 15a and the lower electrode 18a, for example,
  • the force that pushes the upper electrode 15a upward due to the thermal expansion can be reduced.
  • the piezoelectric element control unit 134 extends the piezoelectric element stack 123 by applying a positive voltage to the piezoelectric element stack 123 (Ste S15-3). Accordingly, since the piezoelectric element stack 123 is displaced downward, in the hold state, for example, when the work 17 is contracted, the contact surface of the work 17 with the upper electrode 15a is lowered due to the contraction. Even if it sinks, the upper electrode 15a can be made to follow the sinking downward of the contact surface.
  • Step S15-4 the piezoelectric element control unit 134 does not apply a voltage to the piezoelectric element stack 123 (step S15-4). Thereafter, in the welding procedure, the processes of steps S15-5 to S15-8 are performed. Steps S15-5 to S15-8 perform the same processing as the processing of steps S12-5 to S12-8 described above, and thus detailed description thereof is omitted.
  • control unit 56 determines whether or not the hold time T3 that has passed since the energization of the welding current I has reached the set hold time Tc (step S15-9).
  • step S15-1 When the hold time T3 has not reached the set hold time Tc (T3 ⁇ Tc), the welding procedure proceeds to step S15-1 and performs the processing after step S15-1.
  • the digital control unit 48 stores the detection value D1 of the first displacement detector 16 in the storage unit 136 as the displacement detection value De. (Step S16).
  • control unit 56 calculates the measured displacement actual measurement value Df by subtracting the displacement detection value De from the displacement detection value Db stored in the storage unit 136 in Step S6 described above (Step S17).
  • the control unit 56 calculates the welding displacement Dh by subtracting the measurement data Dg from the measured displacement actual measurement value Df calculated in step S17. To do. (Step S18).
  • the piezoelectric element control unit 134 applies a voltage to the piezoelectric element stack 123 to return the expansion / contraction state to the position at the start of welding, and the servo motor control unit 132 controls the servo motor 5 to perform the first movement.
  • the mechanism 108 is returned to the position at the start of welding (step S19). At this stage, the welding procedure using the resistance welding machine 100 according to the present embodiment ends.
  • the piezoelectric element stack 123 when the detected value P2 of the piezoelectric load detector 31 does not coincide with the set welding load Pb, the piezoelectric element stack 123 is expanded and contracted.
  • the upper electrode 15a can be suitably followed.
  • the response speed of the piezoelectric element stack 123 is set in the range of several hundreds [ ⁇ / sec] to 10 [mm / sec]. It is possible to cope with various thermal expansion / contraction behavior (short-period fluctuation).
  • the servo motor control unit 132 controls the servo motor 5 to move the second moving mechanism 110 up and down, so that a wide range of thermal expansion / contraction behavior is obtained. Can also respond.
  • the welding displacement Dh is calculated by removing the effects of the thermal expansion of the upper electrode 15a and the lower electrode 18a and the natural discharge of the piezoelectric element stack 123. Therefore, the workpiece 17 is welded based on the welding displacement Dh. It is possible to accurately grasp the thermal expansion / softening melting process. Therefore, based on the welding displacement Dh, the state of the object to be welded during resistance welding is monitored in parallel with step S12 described above, and the welding time, welding current, piezoelectric element stack, and servo motor are fed back to the control unit. By controlling, a constant welding strength can be obtained efficiently.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is naturally possible to adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.

Landscapes

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Abstract

　電動加圧式抵抗溶接機（１００）は、被溶接物（１７）を挟む上下電極（１５ａ、１８ａ）と、上電極（１５ａ）をその軸線方向に移動する第１及び第２移動機構（１０８、１１０）と、被溶接物（１７）に入力される荷重を検出する非圧電式荷重検出器（２１）及び圧電式荷重検出器（３１）と、制御部（５６）とを備える。第１移動機構（１０８）は、サーボモータ（５）によって回転駆動するボールネジ（１１）を有し、ボールネジ（１１）には、圧電素子スタック（１２３）が設けられた第２移動機構（１１０）が螺合している。制御部（５６）は、非圧電式荷重検出器（２１）の検出値Ｐ１と圧電式荷重検出器（３１）の検出値Ｐ２とに基づいて検出加圧荷重Ｐを演算し、該検出加圧荷重Ｐが設定溶接荷重Ｐｂとなるようにサーボモータ（５）及び圧電素子スタック（１２３）の動作を制御する。

Description

電動加圧式抵抗溶接機
　被溶接物を一対の溶接電極で挟んで加圧しながら通電して溶接する加圧式抵抗溶接機に関し、詳しくは、溶接電極を移動させる２種類の性質の異なる電動式駆動源兼加圧源及び２種類の性質の異なる加圧荷重検出器を有したうえで、双方の長所を生かしながら、所望の溶接条件を得る電動加圧式抵抗溶接機に関する。
　特開２００４－１０６６号公報では、エアシリンダを採用した電動加圧式抵抗溶接機が知られている。
　また、特開平４－２２４０８１号公報、特開平１１－２９１０６０号公報及び特開２００２－１２６８７８号公報では、弾性体を利用した電動加圧式抵抗溶接装置が知られている。
　なお、特開平４－２２４０８１号公報及び特開平１１－２９１０６０号公報では、電動モータの動作を制御して、溶接電流通電時の加圧力の変動や被溶接物の変位に追従制御させる方法が知られ、且つ短周期変動を弾性体によって追従させながら溶接電流通電時の加圧力の変動や被溶接物の変位を測定していることが記載されている。
　さらに、特開平７－１０８３８４号公報では、圧電素子アクチュエータを制御して、短周期変動への追従を可能にし、且つ被溶接面の溶接電流を検出し、その電流の増減に応じて内部の溶融状態を判断し、加圧力を制御する抵抗溶接装置が知られている。
　上述した特開平４－２２４０８１号公報及び特開平１１－２９１０６０号公報では、電動モータの動作を制御して、溶接電流通電時の加圧力の変動や被溶接物の変位に追従制御させているので、これらは応答性が低く、追従制御に満足な加速度も得られないため、比較的変動量が小さく長周期的な変動には追従するが、変動量が大きくしかも短周期的な変動については追従できないため、この場合は弾性体を介在させて対処している。
　弾性体による満足な追従加速度を得るためには追従可動部分の重量を極力軽く製作する必要があり、構造や形状・材質などに制約が課せられる。
　また、特開平４－２２４０８１号公報及び特開平１１－２９１０６０号公報では、短周期変動を弾性体によって追従させながら溶接電流通電時の加圧力の変動や被溶接物の変位を測定しているので、通電中の急激な熱膨張や収縮などの挙動により、弾性体が追従可動部分の慣性力などの影響を強く受けるため、正確な加圧力や変位を測定することは難しい。また、特開平１１－２９１０６０号公報の変位測定には電極の熱膨張が加味されていない。電極には導電性の高い材質が使用されているが、実際にはやはり通電量や時間に応じた熱膨張を起こす。溶接変位を正確に測定し判別するには、この電極の熱膨張を無視することはできない。
すなわち、通電停止などの条件とするためには、電極の熱膨張や慣性力を除いた被溶接物の変位をもとに行うことが適切である。
　さらに、特開平４－２２４０８１号公報、特開平１１－２９１０６０号公報及び特開２００２－１２６８７８号公報では、ともに弾性体が内蔵されているので、その選定や調整は初心者には難しく、熟練者でも実験を行うなどの作業工数をかける必要がある。その負担は、少品種大量生産ならまだしも多品種少量生産では大きい。場合により必要加圧力に応じた品種ごとのバネまたはバネ式追従機構部またはそれらの調整が必要となり、結果的に部材費や管理・作業工数が嵩むこともある。
　また、特開平７－１０８３８４号公報では、圧電素子アクチュエータを制御して、短周期変動への追従を可能にし、かつ被溶接面の溶接電流を検出し、その電流の増減に応じて内部の溶融状態を判断し、加圧力を制御しているので、市販化されている溶接電源では溶接電流の増減に応じて内部の溶融状態を判断し、加圧力を制御することは困難である。一般的に市販化されている溶接電源の多くは通電時の電流値の変動を抑制するフィードバック制御が行われているのが主流だからである。
　圧電素子アクチュエータには、ストロークが小さい（一般的に市販化されているものは数μｍ～２００μｍ程度）、衝撃に弱い、引張り力に弱い、不均等な圧力に弱いといった特質がある。また、圧電式荷重センサは動的な荷重計測には向いているが、その反面、自然放電という性質があり、長時間にわたる溶接や溶接後の長時間の加圧維持（ホールド加圧）またサイクルの間隔が極端に短い場合にはこの自然放電の影響を受け、正確な加圧力測定が困難となる。
　抵抗溶接は被溶接物の接触面抵抗を利用して、大電流を通電し、溶接面を瞬時に溶融温度まで上昇させて接合する技術であるが、溶接後、自然冷却しただけでは内部に残留応力や歪が起こる。これにより、溶接部に割れなどの不具合を起こす場合がある。また、被溶接物の種類によっては材料の製造工程における酸化皮膜など、溶接加工時の条件に不利になる要素も含まれている。
　そこで、被溶接物を一対の溶接電極で挟んで加圧しながら通電して溶接するに際し、溶接電極を移動させる２種類の性質の異なる電動式駆動源兼加圧源および／または２種類の性質の異なる加圧荷重検出器を有したうえで、双方の長所を生かしながら、所望の溶接条件を得る電動加圧式抵抗溶接機を実現することが課題となる。
　［解決手段１］本発明に係る電動加圧式抵抗溶接機は、被溶接物を一対の溶接電極で挟んで加圧しながら通電して溶接するに際し、その加圧荷重を荷重検出手段にて検出するとともに、前記加圧荷重が目標荷重になるよう制御部が電動式加圧源の動作を制御して前記溶接電極を移動させる電動加圧式抵抗溶接機において、前記電動式加圧源は、電動モータ及びボールネジを有する第１機構と、駆動用圧電素子を有する第２機構とを備えていることを特徴とする。
　すなわち、比較的大きな移動量を備えることができる電動モータ及びボールネジからなる第１機構と短周期変動に瞬時に追従できる圧電アクチュエータ（駆動用圧電素子３２）からなる第２機構とを有し、目標荷重になるように制御部が第１、第２機構を制御して溶接電極を移動させる。通電中およびホールド加圧中においては第２機構の圧電アクチュエータ（駆動用圧電素子３２）により短周期変動に追従しながら、熱膨張や溶接変位がストロークを超えそうな場合には、圧電アクチュエータ（駆動用圧電素子３２）への出力値や実際の駆動変位の検出値に応じて、適宜、第１機構を作動させて溶接電極を上下させる。
　［解決手段２］圧電式荷重センサ（圧電式荷重検出器３１）は動的な荷重計測には向いているが、同時にその性質である自然放電による測定値降下に対処するために、電極軸および追従機構部の鉛直線上に静的な荷重測定において安定である非圧電式荷重センサ（非圧電式荷重検出器２１）を配置する。
　［解決手段３］通電中の変位を監視しながら、加圧力や溶接電流を制御する。
　［解決手段４］前記制御部は、前記荷重検出手段の検出値に基づく検出加圧荷重が設定溶接荷重に一致しているか否かを判定する第１判定部を有し、前記検出加圧荷重が前記設定溶接荷重に一致していないと前記第１判定部にて判定された場合に、前記駆動用圧電素子を伸縮し、前記検出加圧荷重が前記設定溶接荷重に一致していると前記第１判定部にて判定された場合に、前記駆動用圧電素子を伸縮しないことを特徴とする。
　［解決手段５］通電中の前記被溶接物の変位を検出する変位検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記変位検出手段の検出値に基づく前記被溶接物の変位量が前記駆動用圧電素子の可動範囲内にあるか否かを判定する第２判定部を有し、前記変位量が前記可動範囲よりも大きいと前記第２判定部にて判定された場合に、前記電動モータを作動することを特徴とする。
　［解決手段１の効果］電動モータ及びボールネジからなる第１機構と短周期変動に瞬時に追従できる圧電アクチュエータからなる第２機構との双方を備えたことにより、圧電アクチュエータのストロークを超える条件にも対応できる。しかも、追従機構部に弾性体を用いていないため、追従可動部分の慣性力による影響が少なく、構造や形状・材質の制限も軽減される。また、剛体に近いため、正確な変位や加圧力を測定することが可能であり、このデータを可視化することでモニタとしての機能を果たす。このモニタ機能を用い、被溶接物の無い状態または被溶接物の一片だけを挟んで、一定加圧で溶接電流を通電した時の電極のみの熱膨張や通電後の収縮時の変位データをモニタすることができる。このデータを予め取得し電極のみの熱膨張や収縮を除外した実際の溶接サイクル中の被溶接物の変位を正確に把握することで、溶接変位測定や通電停止や電流切替えなどのより適切な条件となる。特開２００２－１２６８７８号公報のような被溶接物の材質や形状による溶接条件に対応した専用の弾性体を使用した追従機構部に比べ、幅広い加圧力範囲にも適用できる。
　［解決手段２の効果］圧電式荷重センサだけでなく非圧電式荷重センサも設けたことにより、非圧電式荷重センサによる直接的な圧電式荷重センサの自然放電の補正、または規定の関数や定数による補正、１サイクルが長時間にわたる場合には、その工程により、圧電式荷重センサと非圧電式荷重センサとを使い分けることが可能となる。また、非圧電式荷重センサにある程度の剛性を持つロードセルなどの弾性体を使用した場合には、突発的な慣性力による衝撃や急激な熱膨張及び収縮による衝撃を緩和し、圧電アクチュエータを保護する役割がある。
　［解決手段３の効果］一般に溶接面の発熱効率は加圧力に依存する。加圧力が高いと接触面抵抗が減り、発熱効果を得にくい。反対に、低い加圧力では接触面抵抗が増し、高い発熱効果を得られるが、急激な変動により、爆飛を起こす可能性が高くなる。また先に述べたように、市販化されている溶接電源の多くは通電時の電流値の変動を抑制するフィードバック制御が行われているのが主流であるため、溶接電流の増減を検出しながら、溶融状態を判断し、加圧力を制御することは困難である。そこで、着目したのが溶接サイクル中の変位の挙動である。
　すなわち通電中の変位を監視しながら、加圧力や溶接電流を制御することにより、溶接面の発熱量をコントロールすることができ、最適な溶接条件を見出すことが可能となる。
　また前述でも記したが、自然冷却しただけでは被溶接物の内部には残留応力や歪が起こり、溶接部に割れなどの不具合を起こす場合がある。また、被溶接物の種類によっては酸化皮膜など、抵抗溶接の条件に不利になる要素も含まれている。通電中における変位を監視しながら、加圧力や溶接電流を制御することにより、本溶接前の酸化皮膜除去や溶接後のアニール処理などを行うことが可能となる。
　［解決手段４の効果］検出加圧荷重が設定溶接荷重に一致していないと第１判定部が判定した場合に、駆動用圧電素子を伸縮するので、被溶接物の膨張・収縮による変位（短周期変動）に電極を追従させることができる。これにより、加圧荷重と目標荷重とのずれを小さくすることができる。
　［解決手段５の効果］変位検出手段の検出値に基づく変位量が駆動用圧電素子の可動範囲内よりも大きいと第２判定部が判定した場合に、電動モータを作動するので、被溶接物の膨張・収縮による変位量が駆動用圧電素子の可動範囲（ストローク）よりも大きいときでも該被溶接物の変位に電極を追従させることができる。
本発明の電動加圧式抵抗溶接機の実施例１について、機構部全体の構造図である。 図２Ａが圧電式加圧変位追従機構部の正面図、図２Ｂが圧電式加圧変位追従機構部の側断面図である。 制御部の構成図である。 基本動作時の各種信号の波形例において、図４Ａは直流溶接電流と交流溶接電流の波形例であり、図４Ｂは変位検出器の検出値の波形例であり、図４Ｃは図４Ｄ及び図４Ｅを補正したデータに基づく波形例であり、図４Dは非圧電式荷重検出器の検出値の波形例であり、図４Ｅは圧電式荷重検出器の波形例である。 電極の熱膨張を除外する溶接変位算出方法を示す波形例において、図５Ａは直流溶接電流の波形例であり、図５Ｂは変位検出器の検出値の波形例であり、図５Ｃは定加圧制御を示す波形例であり、図５Ｄは電極熱膨張の変位を示した波形例であり、図５Ｅは被溶接物の変位を示した波形例である。 通電中に加圧力を変動させて、溶接面の発熱量を制御する波形において、図６Ａは直流溶接電流の波形例であり、図６Ｂは通電中に加圧力を次第に高くする制御を示す波形例であり、図６Ｃは一定時間後に一気に加Ｆ圧力を高くする制御を示す波形例である。 加圧力と変位を監視して、溶接電流の通電量を切り替えながら溶接前の酸化皮膜除去、本溶接、溶接後のアニール処理まで行う際の波形例において、図７Ａは第１波形例であり、図７Ｂは第２波形例である。 本実施形態に係る抵抗溶接機による抵抗溶接の手順を示す第１フローチャートである。 本実施形態に係る抵抗溶接機による抵抗溶接の手順を示す第２フローチャートである。 本実施形態に係る抵抗溶接機による抵抗溶接の手順を示す第３フローチャートである。 本実施形態に係る抵抗溶接による抵抗溶接の手順を示す第４フローチャートである。 圧電素子制御演算方式の波形例において、図１２Ａは直流溶接電流の波形例であり、図１２Ｂは追従制御無しの加圧荷重の波形例であり、図１２Ｃは追従制御有りの加圧荷重の波形例である。
　このような本発明の電動加圧式抵抗溶接機について、これを実施するための具体的な実施形態を以下に説明する。
　図１において、装置筐体は、ベース台１、側板２、ガイドモジュール支持板３、天井板４を有する。サーボモータ５の回転運動は、タイミングプーリ６、８及びタイミングベルト７によりボールネジ１１に伝達され、ラジアルベアリングユニット９とスラストベアリングユニット１０にて支持されたボールネジ１１にて直線運動に変換される。その直線運動は、回り止め付きガイドモジュール１２によって摺動案内される。ボールネジ１１の下端には、中間板１３を介して、圧電式加圧変位追従機構部１４が取り付けられている。また圧電式加圧変位追従機構部１４の上電極ユニット支持板２５に（図２Ａ参照）、電極及び電極ホルダからなる上電極ユニット１５が取り付けられている（図１参照）。
　また、変位検出用基準ブロック３７（図２Ｂ参照）と変位検出器１６（図１参照）によって上電極の変位を検出するようになっている。
　また（図１参照）、ベース台１の上には静的荷重を検出するロードセルなどの非圧電式荷重検出器２１があり、その非圧電式荷重検出器２１に偏加重がかからないように下電極ユニット支持板１９をガイドモジュール２０にて支持する構造となっている。下電極ユニット支持板１９には電極及び電極ホルダからなる下電極ユニット１８があり、被溶接物１７を下電極ユニット１８と上電極ユニット１５で挟んで加圧しながら被溶接物１７の溶接を行うようになっている。
　圧電式加圧変位追従機構部１４（図２参照）において、水平な支持板２２と上電極の動作を案内するガイドモジュール２４とそのガイドモジュール２４を支持するガイドモジュール支持部材２３と上電極ユニット支持板２５とによって当機構部筐体が構成されている。機構部中心には動的荷重を検出する圧電式荷重検出器３１（圧電式荷重センサ）と駆動用圧電素子３２（圧電アクチュエータ）及び積層した駆動用圧電素子３２同士を密着させるための皿バネ３４とこれらを支持するケーシング３３がある。また、上電極ユニット支持板２５と駆動用圧電素子３２の間には圧電式荷重検出器３１や駆動用圧電素子３２に不均等な圧力がかからないようにするために半球面接触子３５と平面接触子３６を介在させている。前記の圧電素子部の両側にスプリングフック２６、２８と引張りスプリング２７と調整ナット２９と調整ネジ３０からなる接触力調整機構部を設けてある。また、上電極ユニット支持板２５には変位検出用基準ブロック３７を取り付け、変位検出器３８にて駆動用圧電素子３２の変位を検出するようになっている。
　制御部５６（図３参照）には、上電極の変位を検出する変位検出器１６の検出値Ｄ１を電圧信号に変換する専用アンプ４０とその電圧信号を取り込むＡ／Ｄ変換器４１と、駆動用圧電素子３２の変位を検出する変位検出器３８の検出値Ｄ２を電圧信号に変換する専用アンプ４２とその電圧信号を取り込むＡ／Ｄ変換器４３と、静的荷重を検出するロードセルなどの非圧電式荷重検出器２１の検出値Ｐ１を電圧信号に変換する回路４４とその電圧信号を取り込むＡ／Ｄ変換器４５と、動的荷重を検出する圧電式荷重検出器３１の検出値Ｐ２を電圧信号に変換する回路４６とその電圧信号を取り込むＡ／Ｄ変換器４７と、これらの入力をもとに演算し出力を決定するデジタル制御部４８と、サーボドライバ５０へデジタル制御値にて位置制御等の動作を指示するモーションコントローラ４９と、同じくサーボドライバ５０へ速度制御やトルク制御などを行うアナログ信号を出力するＤ／Ａ変換器５１と、駆動用圧電素子３２へのデジタル制御値をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器５２と電圧増幅回路５３とが具備されている。
　また、ＬＣＤディスプレ５５とセットのタッチパネル等のデータ入力手段によって、各種パラメータが入力され、デジタル制御部４８のメモリに記憶される。溶接電源５４とデジタル制御部４８の間では溶接電流切替え等の通信が行われるようになっている。
　このような実施例の電動加圧式溶接機について、その仕様態様及び動作を、図面を引用して説明する。図４Ａ～図４Ｅは、一定加圧条件下で溶接のみを行った基本動作時の各種信号の波形例である。
　図４Ａは直流溶接電流Ｉａと交流溶接電流Ｉｂの通電時を含む波形例である。図４Ｂは変位検出器１６の検出値Ｄ１の波形例である。溶接電流Ｉａを通電した瞬間から熱膨張が始まり、やがて溶接面が融点まで達すると収縮に転じ、通電後も自然冷却による収縮が始まる。通電開始からｔ０秒後の変位ΔＤが溶接前後での上電極の変位結果となる。
　図４Ｃは静的荷重を検出するロードセルなどの非圧電式荷重検出器２１と動的荷重を検出する圧電式荷重検出器３１の検出値を補正したデータの切り替えることで得られるデータＰの波形例である。実際のフィードバック追従制御はこのデータＰをもとに行われる。
　このデータＰは以下のようにして得られる。
　サーボモータ５やボールネジ１１からなる第１駆動源兼加圧源と圧電アクチュエータからなる第２駆動源兼加圧源により上電極を下降させ、目標設定荷重Ｐ０の加圧力に達してから一定時間加圧維持するまでの間と、溶接後の加圧維持から上電極が開始位置まで戻るまでの間は非圧電式荷重検出器２１の検出値Ｐ１をもとに加圧力のフィードバック追従制御を行う（図４Ｄ）。
　通電直前で加圧検出を圧電式荷重検出器３１の検出値Ｐ２に切り替えるが（図４Ｅ参照）、このときＰ１とＰ２の間には圧電式荷重検出器３１の自然放電による影響でΔＰａだけ差が生じるため、Ｐ２にΔＰａの初期補正を施す。さらに通電時間中も同様に自然放電による影響がでるため、予め算出した単位時間当たりの自然放電時定数（Ｐｃ＝（Ｐｂ－Ｐａ）／（ｔ２－ｔ１））による補正をかける。通電中はこのデータをもとにフィードバック追従制御を行う。
これにより１サイクル終了後に最終的に得られるのが図４ＣデータＰの波形例となる。
　図５Ａ～図５Ｅは電極の熱膨張を除いた実際の被溶接物の変位を得るための方法を示した波形例である。図５Ａは直流溶接電流Ｉａの波形例であり、図５Ｂは図４Ｂ同様に変位検出器１６の検出値Ｄ１の波形例である。ここで、検出値Ｄ１には電極の熱膨張が含まれており、実質的な被溶接物の溶接変位とは相違する。図５Ｃは定加圧条件下で溶接を行ったことを示したものである。図５Ｄは予め被溶接物の無い状態または被溶接物の一片だけを挟んで通電し、電極のみの熱膨張を測定した時の波形例である。そして図５Ｅは図５Ｄと図５Ｂをもとに例えば図５Ｂの現検出値Ｄ１から図５Ｄの既測定値Ｄ１を減算することで算出した実際の被溶接物の変位Ｄを示した波形例となる。そして、実際の溶接変位はΔＤとなる。また、このΔＤをもとに通電停止や電流切替えを行うことが適切である。
　図６Ａ～図６Ｃは通電中に加圧力を変動させて、溶接面の発熱量を制御する波形例である。図６Ａは直流溶接電流Ｉａの波形例であり、図６Ｂは、通電開始時には低い加圧力にて接触面抵抗が大きい状態で、溶接面を効率良く発熱させ、次第に加圧力を高くして接合を強固にする際の波形例である。図６Ｃは目的こそ前例と同じだが、低い加圧力で溶接面を効率良く発熱させ、一定時間後に一気に加圧力を高くして維持し、接合を強固にする際の波形例である。
　図７は加圧力と変位を監視して、溶接電流の通電量を切り替えながら溶接前の酸化皮膜除去、本溶接、溶接後のアニール処理まで行う際の波形例である。
　図７Ａは加圧力をＰａまで上昇した後、一定時間後に設定時間分だけ直流電流Ｉａを通電して酸化皮膜を除去する。余熱が残るように適度に弱い電流Ｉｂに切り替え、設定時間後に加圧力をＰｂまで上昇させる。Ｐｂまで上昇したのを確認した後、一定時間後に本溶接電流Ｉｃを設定時間分だけ通電して溶接を完了し、アニール処理用の直流電流Ｉｄに切り替える方法である。
　図７Ｂは加圧力をＰａまで上昇した後、一定時間後に直流電流Ｉａを通電し酸化皮膜を除去する。この際、熱膨張により電極変位は上昇し、Ｄａに到達した時点で、余熱が残るように適度に弱い電流Ｉｂに切り替える。設定時間後に加圧力をＰｂまで上昇させ、電極変位がDｂまで下降したのを確認し、一定時間後に本溶接電流Ｉｃを設定時間分だけ通電して溶接を完了し、アニール処理用の直流電流Ｉｄに切り替える方法である。
図８～図１１は、一定加圧条件下で溶接のみを行う基本動作時の制御フローチャートである。これを参照しながら基本動作を説明する。
　先ず（Ｓ１）、作業者が被溶接物１７を上電極ユニット１５と下電極ユニット１８の間にセットする。次に（Ｓ２）、やはり作業者がＬＣＤディスプレ５５とセットのデータ入力手段に準備された起動釦を押す。
　そうすると、後は装置が自動で動作する。すなわち（Ｓ３）、通電時の熱膨張に追従するためには駆動用圧電素子３２に予め電圧をかけて変位させておく必要があるので、変位検出器３８の検出値Ｄ２の値がＬＣＤディスプレ５５とセットのデータ入力手段にて予め入力された設定値（設定初期変位距離）Ｄａに達するまで、電圧を増加させ、駆動用圧電素子３２を変位させる。なお、加圧追従制御用の加圧加重を検出する加重検出器は、先ず非圧電式荷重検出器２１になっている。
　それから（Ｓ４）、サーボモータ５とボールネジ１１からなる駆動源兼加圧源１を用い、圧電式加圧変位追従機構部１４を下降させ、非圧電式荷重検出器２１の検出値Ｐ１がＬＣＤディスプレ５５とセットのデータ入力手段にて予め入力された設定値（設定初期荷重）Ｐａに達するまで下降する。
　次いで（Ｓ５）、加圧設定値Ｐａ到達後の経過時間Ｔ１が、ＬＣＤディスプレ５５とセットのデータ入力手段にて予め入力された安定待ち設定値Ｔａ（設定スクイズタイム）に達するまで加圧維持を行う。
　それから（Ｓ６）、設定加圧後の変位検出器１６の検出値Ｄ１をデジタル制御部４８のメモリに変位検出値Ｄｂとして記憶する。
　この時点で（Ｓ７）、Ｐ１とＰ２の間には圧電式荷重検出器３１の自然放電による影響でΔＰａだけ差が生じるため、Ｐ２に初期補正を施す。
　それから（Ｓ８）、加圧追従制御用の加圧加重を検出する加圧荷重検出器を圧電式荷重検出器３１に切り替え、初期補正されたＰ２に単位時間あたりごとに自然放電時定数を加算していくことにより、データＰを得る。
　なお（Ｓ９）、変位停止や変位条件による溶接電流Ｉの切り替えが要求される場合は条件分岐する。また（Ｓ１０）、特殊加圧制御などが有る場合も条件分岐する。
　ここでの説明対象は基本動作だけなので、分岐はなく（Ｓ１１）溶接電流の通電が開始される。そして（Ｓ１２）、ＬＣＤディスプレ５５とセットのデータ入力手段にて予め入力された設定時間（設定通電時間）Ｔｂまで加圧追従制御を行う。詳述すると、現在の検出加圧荷重ＰとＬＣＤディスプレ５５に入力された設定値Ｐｂを比較演算し、駆動用圧電素子３２への出力を算出し、Ｄ／Ａ変換器５２に介して電圧増幅回路５３を介して駆動用圧電素子３２を制御する。同時にＬＣＤディスプレ５５に入力された駆動用圧電素子３２の変位上限値Ｄｃ、変位下限値Ｄｄと変位検出器３８の検出値Ｄ２を比較演算し、サーボドライバ５０への指令手段を決定し、Ｄ／Ａ変換器５１またはモーションコントローラ４９を介してサーボモータ５を制御する。
　設定時間Ｔｂになると（Ｓ１３）、溶接電流の通電を停止する。そして（Ｓ１４）、加圧追従制御用の加圧加重を検出する加圧荷重検出器を非圧電式荷重検出器２１に切り替え、データＰに単位時間あたりごとに自然放電時定数を加算する演算を停止する。
　それから（Ｓ１５）、ＬＣＤディスプレ５５に入力された設定時間（設定ホールド時間）Ｔｃまで加圧荷重の維持を行う。具体的な制御内容は上述した加圧追従制御（Ｓ１２）と同様である。
　設定時間Ｔｃになると（Ｓ１６）、溶接後の変位検出器１６の検出値Ｄ１をデジタル制御部４８のメモリに変位検出値Ｄｅとして記憶する。
　そして（Ｓ１７）、変位検出値Ｄｂから変位検出値Ｄｅを引き、測定変位実測値Ｄｆを算出する。さらに、（Ｓ１８）、その測定変位実測値Ｄｆより電極熱膨張の測定データＤｇをもとに溶接変位Ｄｈを式［Ｄｈ＝Ｄｆ－Ｄｇ］で算出する。
　最後に（Ｓ１９）、駆動部を開始時点の位置に移動して、一連の動作を終了する。
　図１２は、圧電素子制御演算方式の例である。
　図１２Ａは直流溶接電流Ｉａの波形例であり、図１２Ｂは追従制御無しの加圧荷重の波形例であり、図１２Ｃは追従制御有りの加圧荷重の波形例である。
　図１２Ｂにおいて、溶接電流Ｉａを通電開始すると同時に熱膨張が始まり、被溶接物は剛体により挟まれているため、加圧荷重は増加する。制御周期ｔ１ごとに設定加圧力Ｐ０と現在の加圧荷重Ｐの荷重差（Ｐα）を読み取る。非圧電式荷重検出器２１にロードセルなどの弾性体を使用した場合、弾性係数によりこの荷重差（Ｐα）を変位に換算することができる。たとえばロードセルの弾性係数をＥとすれば、変位Ｄα＝Ｐα／Ｅとなり、このＤαに相当する指令値をＤ／Ａ変換器５２と電圧増幅回路５３を介して駆動用圧電素子３２を制御すれば良い（図１２Ｃ）。
　しかしながら、駆動用圧電素子３２にも極僅かではあるが指令から動作までの間に応答遅れが存在する。また圧電素子のヒステリシスの影響も存在する。これらが起因して、発振を起こし、場合によってはその発振は増幅する可能性がある。そこで、Ｄαにオーバーライド値（Ｏｒ）をかけて値を僅かながら小さくする場合もある（Ｄβ＝Ｏｒ×Ｄα）。
　上述したことを詳細に説明すると、図１及び図３に示すように、本発明に係る抵抗溶接機１００は、装置筐体１０２と、装置筐体１０２に設けられた下電極ユニット１８と、下電極ユニット１８を支持する下電極ユニット支持機構１０４と、下電極ユニット１８に対向した位置に配置された上電極ユニット１５と、上電極ユニット１５を装置筐体１０２に対して移動可能に支持する上電極ユニット移動機構１０６と、制御部５６と、所定の溶接条件等を入力するためのＬＣＤディスプレ５５と、溶接電源５４とを備えている。
　装置筐体１０２は、工場等の床面に載置されたベース台１と、側面視でコ字状に形成されてベース台１に立設する側板２と、側板２の上部に設けられた天井板４とを有している。
　下電極ユニット１８は、例えば、２枚の板部材を重ね合わせることにより形成された被溶接物１７の下面に接触し、且つ銅又は銅合金等の電気伝導性の良好な金属材料で構成された下電極１８ａと、下電極１８ａを保持する下電極ホルダ１８ｂとを有している。
　下電極ユニット支持機構１０４は、下電極ホルダ１８ｂの下方に設けられた下電極ユニット支持板１９と、下電極ユニット支持板１９を支持する一対のガイドモジュール２０、２０とを有している。
　また、一対のガイドモジュール２０、２０の間には、下電極ユニット支持板１９の静荷重を検出する非圧電式荷重検出器２１が設けられている。具体的には、非圧電式荷重検出器２１は、被溶接物１７に入力される静荷重に対応した信号を出力する。なお、非圧電式荷重検出器２１としては、例えば、ロードセル等が利用することができる。また、図１から諒解されるように、非圧電式荷重検出器２１は、ベース台１上に設けられた状態で下電極ユニット支持板１９の下面に接触している。
　上電極ユニット１５は、前記下電極１８ａと同一の材料で構成され、且つ被溶接物１７の上面に接触可能な上電極１５ａと、上電極１５ａを保持する上電極ホルダ１５ｂとを有している。なお、上電極１５ａと下電極１８ａは、それら軸線を揃えた状態で先端が向き合うように配置されている。
　また、側板２には、上電極１５ａの変位量に対応した信号を出力する変位検出器（第１変位検出器）１６が設けられている。第１変位検出器１６としては、レーザ変位計等が用いられる。
　上電極ユニット移動機構１０６は、装置筐体１０２に設けられた第１移動機構１０８と、第１移動機構１０８に設けられた第２移動機構１１０とを有している。
　第１移動機構１０８は、第２移動機構１１０を装置筐体１０２に対して上電極１５ａの軸線方向に沿って移動可能に支持している。
　そして、第１移動機構１０８は、上電極１５ａの軸線方向（上下方向）に延びたボールネジ１１と、ボールネジ１１のラジアル方向の荷重を受けるラジアルベアリングユニット９と、ボールネジ１１のスラスト方向の荷重を受けるスラストベアリングユニット１０と、ボールネジ１１を回転するためのサーボモータ５と、サーボモータ５の駆動軸５ａに設けられたタイミングプーリ６と、ボールネジ１１の上端に設けられたタイミングプーリ８と、タイミングプーリ６の回転力をタイミングプーリ８に伝達するためのタイミングベルト７とを含んでいる。
　ラジアルベアリングユニット９とスラストベアリングユニット１０は、天井板４にそれぞれ固定されている。
　第２移動機構１１０は、ボールネジ１１に螺合するナット部材１１２と、ナット部材１１２の外面に固定された円筒部材１１４と、円筒部材１１４をボールネジ１１の延在方向に案内するガイドモジュール１２と、側板２に固定されてガイドモジュール１２を支持するガイドモジュール支持板３と、円筒部材１１４の下部に設けられた中間板１３と、中間板１３の下面に設けられた圧電式加圧変位追従機構部１４とを含んでいる。
　圧電式加圧変位追従機構部１４は、上電極ユニット１５を上電極１５ａの軸線方向に沿って移動可能に支持する。
　そして、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、圧電式加圧変位追従機構部１４には、中間板１３の下面に固定された支持板２２と、上電極ユニット１５（図１参照）の上面に設けられた上電極ユニット支持板２５と、支持板２２に設けられたガイドモジュール支持部材２３と、ガイドモジュール支持部材２３に支持されて上電極ユニット支持板２５を上電極１５ａの軸線方向に沿って案内するガイドモジュール２４と、上電極ユニット支持板２５を支持板２２側に付勢する一対の接触調整機構部１１６（図２Ａ参照）と、上電極ユニット支持板２５を上電極ユニット１５側（下方）に押圧する押圧機構１１８（図２Ｂ参照）とが設けられている。
　ガイドモジュール支持部材２３は、支持板２２の下面に固定された支持部本体２３ａと、支持部本体２３ａの角部から下方に突出する複数（図では４つ）の突出部２３ｂとを有している。
　図２Ｂに示すように、支持部本体２３ａの略中央部には、押圧機構１１８が位置するための隙間が形成されている。また、図２Ａから諒解されるように、ガイドモジュール支持部材２３と支持部本体２３ａには、複数（図では４つ）の貫通孔１２０が形成されている。
　図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ガイドモジュール２４は、上電極ユニット支持板２５の上面から支持板２２側（上方）に延びた複数（図では４本）のガイドピン２４ａと、貫通孔１２０に位置してガイドピン２４ａを摺動自在に支持するピン受け部２４ｂ（図２Ａ参照）とを備えている。
　図２Ａに示すように、接触調整機構部１１６は、引張りスプリング２７と、支持部本体２３ａの下面に固定された状態で引張りスプリング２７の一端に接続されたスプリングフック２６と、引張りスプリング２７の他端に接続されたスプリングフック２８と、スプリングフック２８が固定される調整ナット２９と、調整ナット２９に螺合して上電極ユニット支持板２５に設けられた調整ネジ３０とを備えている。
　押圧機構１１８は、支持板２２の下面から下方に延びた筐体１２２と、筐体１２２内に位置するケーシング３３と、ケーシング３３内に設けられた複数の駆動用圧電素子３２と、複数の駆動用圧電素子３２の下端に設けられた皿バネ３４と、皿バネ３４に接触する半球面接触子３５と、上電極ユニット支持板２５に固定されて半球面接触子３５に接触する平面接触子３６と、支持板２２の上面とケーシング３３の間に設けられた圧電式荷重検出器３１とを備えている。
　複数の駆動用圧電素子３２は、上電極１５ａの軸線方向に積層されている。なお、以下の説明では、積層された複数の駆動用圧電素子３２をまとめて圧電素子スタック１２３と称することがある。
　駆動用圧電素子３２及び圧電式荷重検出器３１は、所謂ピエゾ素子であり、前者には逆圧電効果が利用され、後者には圧電効果が利用されている。つまり、駆動用圧電素子３２は、印加電圧の変化に応じてその積層方向に伸縮可能となっており、圧電式荷重検出器３１は、ケーシング３３側から入力される荷重に応じた大きさの電圧を発生可能となっている。具体的には、駆動用圧電素子３２は、正電圧が印加されることにより伸長し、負電圧が印加されることにより収縮するように形成されている。
　なお、本実施形態において、圧電素子スタック１２３の応答速度は、例えば、数百［μ／ｓｅｃ］～１０［ｍｍ／ｓｅｃ］の範囲に設定されると共に、圧電素子スタック１２３の可動範囲は、１［μｍ］～１００［μｍ］範囲に設定されている。
　また、押圧機構１１８は、皿バネ３４の力によって駆動用圧電素子３２同士が密着するように構成されている。
　図２Ａ及び図２Ｂから諒解されるように、上電極ユニット支持板２５には、変位検出用基準ブロック３７が設けられており、支持板２２には、下方に延びた支持棒１２４と、支持棒１２４の先端に設けられて変位検出用基準ブロック３７に離間した状態で対向する変位検出器（第２変位検出器）３８とを有している。第２変位検出器３８は、変位検出用基準ブロック３７までの距離（第２変位検出器３８及び変位検出用基準ブロック３７の間隔）に対応した信号を出力する。なお、第２変位検出器３８としては、例えば、レーザ変位計が用いられる。
　図３に示すように、制御部５６は、第１及び第２変位検出器１６、３８と、非圧電式荷重検出器２１と、圧電式荷重検出器３１から出力される信号を所定の信号に変換する変換部１２６と、変換部１２６にて変換された信号が入力されるデジタル制御部４８と、サーボモータ５を作動するモータ作動部１２８と、駆動用圧電素子３２に電圧を印加する圧電素子電圧印加部１３０とを備えている。
　変換部１２６は、第１変位検出器１６から出力された信号（検出値Ｄ１）をアナログの電圧信号に変換する専用アンプ（第１専用アンプ）４０と、第１専用アンプ４０にて変換されたアナログの電圧信号をデジタルの電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器（第１Ａ／Ｄ変換器）４１と、第２変位検出器３８から出力された信号（検出値Ｄ２）をアナログの電圧信号に変換する専用アンプ（第２専用アンプ）４２と、第２専用アンプ４２にて変換されたアナログの電圧信号をデジタルの電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器（第２Ａ／Ｄ変換器）４３とを有している。
　また、変換部１２６は、非圧電式荷重検出器２１から出力された信号（検出値Ｐ１）をアナログの電圧信号に変換する回路（第１回路）４４と、第１回路４４にて変換されたアナログの電圧信号をデジタルの電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器（第３Ａ／Ｄ変換器）４５と、圧電式荷重検出器３１から出力された信号（検出値Ｐ２）をアナログの電圧信号に変換する回路（第２回路）４６と、第２回路４６にて変換されたアナログの電圧信号をデジタルの電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器（第４Ａ／Ｄ変換器）４７とを有している。
　デジタル制御部４８は、溶接電源５４を制御して上電極１５ａ及び下電極１８ａに溶接電流を通電する。
　デジタル制御部４８は、サーボモータ制御部１３２、圧電素子制御部１３４、記憶部１３６、第１判定部１３８、第２判定部１４０、及び第３判定部１４２とを有している。
　サーボモータ制御部１３２は、サーボモータ５に対して位置制御、速度制御、及びトルク制御を行う。つまり、サーボモータ制御部１３２は、位置制御信号、速度制御信号、及びトルク制御信号をデジタル信号として出力する。
　圧電素子制御部１３４は、圧電素子スタック１２３に正電圧又は負電圧を印加することにより圧電素子スタック１２３を伸縮する。
　記憶部１３６は、ＬＣＤディスプレ５５から入力された情報が記憶される。また、記憶部１３６には、変位下限値Ｄｃ、変位上限値Ｄｄ、設定通電時間Ｔｂ、設定ホールド時間Ｔｃ、設定溶接荷重Ｐｂ、及び設定ホールド荷重Ｐｃ、電極熱膨張の測定データＤｇ等が予め記憶されている。
　変位下限値Ｄｃとしては、例えば、圧電素子スタック１２３を最も伸長させた状態から僅かに収縮したときの第２変位検出器３８と変位検出用基準ブロック３７の間の距離が用いられる。なお、変位下限値Ｄｃとしては、圧電素子スタック１２３を任意に伸長させたときの第２変位検出器３８と変位検出用基準ブロック３７の間の距離を用いてもよい。
　変位上限値Ｄｄとしては、圧電素子スタック１２３を最も収縮させた状態から僅かに伸長させたときの第２変位検出器３８と変位検出用基準ブロック３７の間の距離が用いられる。なお、変位上限値Ｄｄとしては、圧電素子スタック１２３を任意に収縮させたときの第２変位検出器３８と変位検出用基準ブロック３７の間の距離が用いられる。
　設定通電時間Ｔｂは、溶接電源５４にて上電極１５ａ及び下電極１８ａに溶接電流Ｉを通電する時間であり、被溶接物１７の材質や溶接条件等によって定められる。
　設定ホールド時間Ｔｃは、溶接電流Ｉの通電を停止してから被溶接物１７に残留した熱を上電極及び下電極に逃がす（吸収させる）までの時間であり、被溶接物１７の材質や溶接条件等によって定められる。
　設定溶接荷重Ｐｂは、溶接電流Ｉの通電中に被溶接物１７に与える荷重であり、被溶接物１７の材質や溶接条件等によって定められる。
　設定ホールド荷重Ｐｃは、ホールド時間中に被溶接物１７に与える荷重であり、被溶接物１７の材質や溶接条件等によって定められる。
　電極熱膨張の測定データＤｇは、上電極１５ａ及び下電極１８ａの熱膨張の測定データが用いられる。具体的には、上述した図５Ａ～図５Ｅを参照して説明した内容を行えばよい。
　第１判定部１３８は、圧電式荷重検出器３１の検出値Ｐ２に基づく検出加圧荷重Ｐが前記設定溶接荷重Ｐｂよりも大きいか否か及び一致するか否かを判定する。
　第２判定部１４０は、第２変位検出器３８の検出値Ｄ２が圧電素子変位許容値の範囲内にあるか否かを判定する。なお、ここで、圧電素子変位許容値の範囲とは、前記変位下限値Ｄｃと前記変位上限値Ｄｄの間の範囲を言う。
　第３判定部１４２は、非圧電式荷重検出器２１の検出値Ｐ１が前記設定ホールド荷重Ｐｃよりも大きいか否か及び一致するか否かを判定する。
　モータ作動部１２８は、モーションコントローラ４９、Ｄ／Ａ変換器（第１Ｄ／Ａ変換器）５１及びサーボドライバ５０を有している。
　モーションコントローラ４９は、位置制御信号に基づいてサーボドライバ５０に位置制御の動作をデジタル信号で指示する。
　第１Ｄ／Ａ変換器５１は、速度制御信号又はトルク制御信号に基づいてサーボドライバ５０に速度制御の動作又はトルク制御の動作をアナログ信号で指示する。
　サーボドライバ５０は、モーションコントローラ４９又は第１Ｄ／Ａ変換器５１からの指示に基づいてサーボモータ５の駆動軸５ａを回転制御する。
　圧電素子電圧印加部１３０は、圧電素子制御部１３４から出力されたデジタル制御信号をアナログ制御信号に変換するＤ／Ａ変換器（第２Ｄ／Ａ変換器）５２と、第２Ｄ／Ａ変換器５２にて変換されたアナログ制御信号の電圧を増幅する電圧増幅回路５３とを有している。
　次に、本実施形態に係る抵抗溶接機１００を用いた抵抗溶接の手順について図１、図８～図１１を参照しながら説明する。
　先ず、図１に示すように、作業者は被溶接物１７を下電極１８ａと上電極１５ａの間に配置する（図８のステップＳ１）。このとき、被溶接物１７は、上電極１５ａと非接触であると共に、下電極１８ａと接触している。
　続いて、作業者は、ＬＣＤディスプレ５５に表示されている起動釦を押す（ステップＳ２）。
　作業者が前記起動釦を押すと、制御部５６は、圧電素子スタック１２３を初変位する必要があるか否かを判定する（ステップＳ３－１）。ここで初変位とは、抵抗溶接を行う前に圧電素子スタック１２３に電圧を印加することにより、圧電素子スタック１２３の伸長可能量と収縮可能量とのバランスをとる処理を言う。なお、圧電素子スタック１２３の初変位の有無は、被溶接物１７の種類や溶接条件等に基づいて判定される。
　制御部５６が圧電素子スタック１２３を初変位する必要がないと判定した場合（ステップＳ３－１：無し）、本溶接手順は、ステップ４－１の処理に進む。
　一方、制御部５６が圧電素子スタック１２３を初変位する必要があると判定した場合（ステップＳ３－１：有り）、圧電素子制御部１３４は、圧電素子スタック１２３に対して所定の電圧を印加する（ステップＳ３－２）。
　このとき、制御部５６は、第２変位検出器３８の検出値Ｄ２が設定初期変位距離Ｄａに達したか否かを判定する（ステップＳ３－３）。該検出値Ｄ２が設定初期変位距離Ｄａに達していない場合（ステップＳ３－３：Ｄ２＞Ｄａ）、本溶接手順は、ステップＳ３－２の処理に戻る。
　そして、前記検出値Ｄ２が設定初期変位距離Ｄａに達した（Ｄ２＝Ｄａ）ときに、圧電素子制御部１３４は、圧電素子スタック１２３に印加されている電圧を停止する（ステップＳ３－４）。これにより、圧電素子スタック１２３の伸長可能量及び収縮可能量を同一にすることができる。よって、圧電素子スタック１２３をバランスよく伸縮させることが可能となる。
　その後、サーボモータ制御部１３２は、サーボモータ５を制御して圧電式加圧変位追従機構部１４（第２移動機構１１０）を下降する（ステップＳ４－１）。第２移動機構１１０が下降すると、上電極１５ａが被溶接物１７に接触する。そして、第２移動機構１１０がさらに下降することにより、被溶接物１７は、加圧されることとなる。
　このとき、制御部５６は、非圧電式荷重検出器２１の検出値Ｐ１が設定初期荷重Ｐａに達したか否かを判定する（ステップＳ４－２）。該検出値Ｐ１が設定初期荷重Ｐａよりも小さい（ステップＳ４－２：Ｐ１＜Ｐａ）場合、本溶接手順は、ステップＳ４－１の処理に戻り、さらに第２移動機構を下降する。これにより、上電極１５ａが被溶接物１７に押し込まれるので、該検出値Ｐ１が大きくなる。
　そして、該検出値Ｐ１が該設定初期荷重Ｐａに達した（ステップＳ４－２：Ｐ１＝Ｐａ）ときに、サーボモータ制御部１３２は、サーボモータ５を制御して第２移動機構１１０の下降を停止する（ステップＳ４－３）。
　その後、制御部５６は、スクイズタイムが必要か否かを判定する（図９のステップＳ５－１）。ここで、スクイズタイムとは、被溶接物１７への入力荷重が設定初期荷重Ｐａに安定するまでの時間を言う。なお、スクイズタイムの有無は、被溶接物１７の種類や溶接条件等に基づいて判定される。
　スクイズタイムが必要ない場合（ステップＳ５－１：無し）、本溶接手順は、ステップＳ６の処理に進む。
　一方、スクイズタイムが必要である場合（ステップＳ５－１：有り）、制御部５６は、図示しない溶接タイマにてスクイズタイムＴ１をカウントする（ステップＳ５－２）。このとき、制御部５６は、前記溶接タイマにてカウントされるスクイズタイムＴ１が設定スクイズタイムＴａに達したか否かを判定する（ステップＳ５－３）。
　該スクイズタイムＴ１が該設定スクイズタイムＴａに達していない（ステップＳ５－３：Ｔ１＜Ｔａ）場合、本溶接手順は、ステップＳ５－２に戻り、前記溶接タイマのスクイズタイムＴ１のカウントを続ける。
　そして、該スクイズタイムＴ１が該設定スクイズタイムＴａに達した（ステップＳ５－３：Ｔ１＝Ｔａ）ときに、前記溶接タイマは、スクイズタイムＴ１のカウントを停止する。
　また、このとき、デジタル制御部４８は、第１変位検出器１６の検出値Ｄ１を変位検出値Ｄｂとして記憶部１３６に記憶させる（ステップＳ６）。
　続いて、制御部５６は、非圧電式荷重検出器２１の検出値Ｐ１と圧電式荷重検出器３１の検出値Ｐ２とを比較して、初期補正値を算出すると共に該検出値Ｐ２に初期補正を施す（ステップＳ７）。言い換えると、制御部５６は、圧電式荷重検出器３１の自然放電による変化荷重ΔＰを算出し、該検出値Ｐ２に該変化荷重ΔＰを加算する。なお、該変化荷重ΔＰは、該検出値Ｐ１から該検出値Ｐ２を減算することにより求めることができる。
　その後、デジタル制御部４８は、非圧電式荷重検出器２１の検出値Ｐ１の取得を一旦停止すると共に、圧電式荷重検出器３８の検出値Ｐ２を常時取得する（ステップＳ８－１）。
　そして、制御部５６は、自然放電補正演算を開始する（ステップＳ８－２）。具体的には、制御部５６は、単位時間毎に、初期補正された検出値Ｐ２に対して自然放電時定数を加算し、加算されたデータを検出加圧荷重Ｐとする。
　続いて、制御部５６は、変位停止や変位条件による溶接電流Ｉの切り替えの要求があるか否かを判定する（図１０のステップＳ９）。そして、該要求がある場合は条件分岐する。但し、本実施形態では、該要求がある場合（ステップＳ９：有り）の手順の説明については省略する。
　一方、該要求が無い場合（ステップＳ９：無し）、制御部５６は、特殊加圧制御を行うか否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、本実施形態では、前記特殊加圧制御を行う場合の手順の説明については省略する。
　制御部５６が定加圧制御を行う場合（ステップＳ１０：定加圧モード）、デジタル制御部４８は、溶接電源５４を制御して上電極１５ａと下電極１８ａとの間に溶接電流Ｉを通電する（ステップＳ１１）。なお、このとき、前記検出加圧荷重Ｐは、記憶部１３６に記憶されている設定溶接荷重Ｐｂと略一致している。
　上電極１５ａと下電極１８ａとの間に溶接電流Ｉを供給すると、被溶接物１７にジュール熱が発生するので、被溶接物１７が熱膨張・収縮する。そして、例えば、被溶接物１７が熱膨張すると、該熱膨張の作用で上電極１５ａは上方に押されることとなるので、圧電式荷重検出器３１の検出値Ｐ２が大きくなる。その結果、前記検出加圧荷重Ｐが前記設定溶接荷重Ｐｂよりも大きくなる。
　一方、被溶接物１７が溶融等によって収縮すると、該収縮の作用で被溶接物１７のうち上電極１５ａとの接触面が下方に沈み込むこととなるので、圧電式荷重検出器３１の検出値Ｐ２が小さくなる。その結果、前記検出加圧荷重Ｐが前記溶接荷重設定値Ｐｂよりも小さくなる。
　このとき、第１判定部１３８は、制御部５６で演算された検出加圧荷重Ｐと記憶部１３６に記憶されている設定溶接荷重Ｐｂとを比較する（ステップＳ１２－１）。
　該検出加圧荷重Ｐが該設定溶接荷重Ｐｂよりも大きいと第１判定部１３８にて判定された場合（Ｐ＞Ｐｂ）、圧電素子制御部１３４は、圧電素子スタック１２３に負電圧を印加することにより、圧電素子スタック１２３を収縮する（ステップＳ１２－２）。これにより、圧電素子スタック１２３が上昇変位するので、例えば、被溶接物１７が熱膨張したときに、該熱膨張の作用で上電極１５ａが上方に押される力を緩和することができる。
　一方、該検出加圧荷重Ｐが該設定溶接荷重Ｐｂよりも小さいと第１判定部１３８にて判定された場合（Ｐ＜Ｐｂ）、圧電素子制御部１３４は、圧電素子スタック１２３に正電圧を印加することにより、圧電素子スタック１２３を伸長する（ステップＳ１２－３）。これにより、圧電素子スタック１２３が下降変位するので、例えば、被溶接物１７が収縮したときに、該収縮の作用で被溶接物１７のうち上電極１５ａとの接触面が下方に沈み込んだとしても、該上電極１５ａを該接触面の下方への沈み込みに追従させることができる。
　なお、該検出加圧荷重Ｐが該設定溶接荷重Ｐｂに一致すると第１判定部１３８にて判定された場合（Ｐ＝Ｐｂ）、圧電素子制御部１３４は、圧電素子スタック１２３に対して電圧の印加を行わない（ステップＳ１２－４）。
　続いて、第２判定部１４０は、第２変位検出器３８の検出値Ｄ２が圧電素子変位許容範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１２－５）。なお、前記圧電素子変位許容範囲は、上述したように、変位下限値Ｄｃと変位上限値Ｄｄによって定められている。
　該検出値Ｄ２が変位上限値Ｄｄ以上（圧電素子スタック１２３が収縮した状態）であると第２判定部１４０にて判定された場合（Ｄ２≧Ｄｄ）、サーボモータ制御部１３２は、サーボモータ５を制御して第１移動機構１１０を上昇する（ステップＳ１２－６）。これにより、例えば、被溶接物１７が熱膨張したときに、圧電素子スタック１２３を最大に収縮させた状態で該熱膨張の作用により上電極１５ａが上方にさらに押される場合であっても、第１移動機構１１０が上昇するので、該熱膨張の作用で上電極１５ａが上方に押される力を緩和することができる。
　一方、該検出値Ｄ２が変位下限値Ｄｃ以下（圧電素子スタック１２３が伸長した状態）であると第２判定部１４０にて判定された場合（Ｄ２≦Ｄｃ）、サーボモータ制御部１３２は、サーボモータ５を制御して第１移動機構１１０を下降する（ステップＳ１２－７）。これにより、例えば、被溶接物１７が収縮したときに、圧電素子スタック１２３を最大に伸長させた状態で該収縮の作用により被溶接物１７のうち上電極１５ａとの接触面がさらに下方に沈み込んだとしても、第１移動機構１１０が下降するので、上電極１５ａを該接触面の下方への沈み込みに追従させることができる。
　なお、該検出値Ｄ２が圧電素子変位許容範囲内にあると第２判定部１４０にて判定された場合（Ｄｃ＞Ｄ２＞Ｄｄ）、サーボモータ制御部１３２は、第１移動機構１１０の移動の昇降を行わない（ステップＳ１２－８）。
　その後、制御部５６は、溶接電源５４の通電時間Ｔ２が設定通電時間Ｔｂに達したか否かを判定する（ステップＳ１２－９）。
　該通電時間Ｔ２が設定通電時間Ｔｂに達していない場合（Ｔ２＜Ｔｂ）、本溶接手順は、ステップＳ１２－１に進み、該ステップＳ１２－１以降の処理を行う。
　そして、該通電時間Ｔ２が該設定通電時間Ｔｂに達した（Ｔ２＝Ｔｂ）ときに、デジタル制御部４８は、溶接電源５４を制御して溶接電流Ｉの通電を停止する（ステップＳ１３）。
　次に、デジタル制御部４８は、圧電式荷重検出器３１の検出値Ｐ２の取得を一旦停止すると共に、非圧電式荷重検出器２１の検出値Ｐ１を常時取得する（ステップＳ１４－１）。そして、制御部５６は、自然放電補正演算を停止する（ステップＳ１４－２）。
　次に、第３判定部１４２は、非圧電式荷重検出器２１の検出値Ｐ１と設定ホールド荷重Ｐｃとを比較する（図１１のステップＳ１５－１）。
　該検出値Ｐ１が該設定ホールド荷重Ｐｃよりも大きい場合（Ｐ１＞Ｐｃ）、圧電素子制御部１３４は、圧電素子スタック１２３に負電圧を印加することにより、圧電素子スタック１２３を収縮する（ステップＳ１５－２）。これにより、圧電素子スタック１２３が上昇変位するので、溶接電流Ｉを停止した後の被溶接物１７に残留している熱を上電極１５ａ及び下電極１８ａに逃がす（吸収させる）ホールド状態において、例えば、被溶接物１７が熱膨張したときに、該熱膨張の作用で上電極１５ａが上方に押される力を緩和することができる。
　一方、該検出値Ｐ１が該設定ホールド荷重Ｐｃよりも小さい場合（Ｐ１＜Ｐｃ）、圧電素子制御部１３４は、圧電素子スタック１２３に正電圧を印加することにより、圧電素子スタック１２３を伸長する（ステップＳ１５－３）。これにより、圧電素子スタック１２３が下降変位するので、前記ホールド状態において、例えば、被溶接物１７が収縮したときに、該収縮の作用で被溶接物１７のうち上電極１５ａとの接触面が下方に沈み込んだとしても、該上電極１５ａを該接触面の下方への沈み込みに追従させることができる。
　なお、該検出値Ｐ１が該設定ホールド荷重Ｐｃである場合（Ｐ１＝Ｐｃ）、圧電素子制御部１３４は、圧電素子スタック１２３に対して電圧の印加を行わない（ステップＳ１５－４）
　その後、本溶接手順は、ステップＳ１５－５～ステップＳ１５－８の処理を行う。なお、ステップＳ１５－５～ステップＳ１５－８は、上述したステップＳ１２－５～ステップＳ１２－８の処理と同一の処理を行うため、その詳細な説明を省略する。
　そして、制御部５６は、溶接電流Ｉの通電を停止してから経過したホールド時間Ｔ３が設定ホールド時間Ｔｃに達したか否かを判定する（ステップＳ１５－９）。
　該ホールド時間Ｔ３が該設定ホールド時間Ｔｃに達していない場合（Ｔ３＜Ｔｃ）、本溶接手順は、ステップＳ１５－１に進み、該ステップＳ１５－１以降の処理を行う。
　そして、該ホールド時間Ｔ３が該設定ホールド時間Ｔｃに達した（Ｔ３＝Ｔｃ）ときに、デジタル制御部４８は、第１変位検出器１６の検出値Ｄ１を変位検出値Ｄｅとして記憶部１３６に記憶させる（ステップＳ１６）。
　次に、制御部５６は、上述したステップＳ６で記憶部１３６に記憶した変位検出値Ｄｂから変位検出値Ｄｅを減算することにより測定変位実測値Ｄｆを算出する（ステップＳ１７）。
　そして、記憶部１３６から電極熱膨張の測定データＤｇを呼び出した上で、制御部５６は、ステップＳ１７で算出された測定変位実測値Ｄｆから該測定データＤｇを減算することにより溶接変位Ｄｈを算出する。（ステップＳ１８）。
　その後、圧電素子制御部１３４は、圧電素子スタック１２３に電圧を印加することによりその伸縮状態を溶接開始時の位置に戻すと共に、サーボモータ制御部１３２は、サーボモータ５を制御して第１移動機構１０８を溶接開始時の位置に戻す（ステップＳ１９）。この段階で、本実施形態に係る抵抗溶接機１００を用いた溶接手順は終了する。
　本実施形態によれば、圧電式荷重検出器３１の検出値Ｐ２が設定溶接荷重Ｐｂと一致しない場合に、圧電素子スタック１２３を伸縮しているので、被溶接物１７の熱膨張・収縮の変化に上電極１５ａを好適に追従させることができる。また、上述したように、本実施形態では、圧電素子スタック１２３の応答速度を数百［μ／ｓｅｃ］～１０［ｍｍ／ｓｅｃ］の範囲に設定しているので、被溶接物１７の瞬間的な熱膨張・収縮挙動（短周期変動）に対応することができる。
　さらに、圧電素子スタック１２３の伸縮範囲（可動範囲）を超える場合には、サーボモータ制御部１３２がサーボモータ５を制御して第２移動機構１１０を昇降するので、広範囲な熱膨張・収縮挙動にも対応することができる。
　つまり、駆動用圧電素子３２とサーボモータ５を利用することにより、広範囲なストロークでの高速制御が可能となり、リアルタイムでの加圧力フィードバックを行うことができる。
　本実施形態では、上電極１５ａ及び下電極１８ａの熱膨張、及び圧電素子スタック１２３の自然放電の影響を除去した溶接変位Ｄｈを算出しているので、該溶接変位Ｄｈに基づいて被溶接物１７の熱膨張・軟化溶融プロセスを正確にとらえることができる。そのため、該溶接変位Ｄｈに基づいて抵抗溶接中の被溶接物の状態を上述したステップＳ１２と平行してモニタリングして、溶接時間、溶接電流、圧電素子スタック、及びサーボモータを制御部にてフィードバック制御することにより、効率的に一定の溶接強度を得ることができる。
　本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。

Claims (5)

  1. 　被溶接物（１７）を一対の溶接電極（１５ａ、１８ａ）で挟んで加圧しながら通電して溶接するに際し、その加圧荷重を荷重検出手段にて検出するとともに、前記加圧荷重が目標荷重になるよう制御部（５６）が電動式加圧源（１０６）の動作を制御して前記溶接電極（１５ａ）を移動させる電動加圧式抵抗溶接機において、前記電動式加圧源（１０６）は、電動モータ（５）及びボールネジ（１１）を有する第１機構（１０８）と、駆動用圧電素子（３２）を有する第２機構（１１０）とを備えていることを特徴とする電動加圧式抵抗溶接機。
  2. 　前記荷重検出手段が圧電式荷重検出器（３１）と非圧電式荷重検出器（２１）とを備えていることを特徴とする請求項１記載の電動加圧式抵抗溶接機。
  3. 　通電中の変位を監視しながら加圧力と溶接電流を制御するようになっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された電動加圧式抵抗溶接機。
  4. 　前記制御部（５６）は、前記荷重検出手段の検出値に基づく検出加圧荷重が設定溶接荷重に一致しているか否かを判定する第１判定部（１３８）を有し、
    　前記検出加圧荷重が前記設定溶接荷重に一致していないと前記第１判定部（１３８）にて判定された場合に、前記駆動用圧電素子（３２）を伸縮し、
    　前記検出加圧荷重が前記設定溶接荷重に一致していると前記第１判定部（１３８）にて判定された場合に、前記駆動用圧電素子（３２）を伸縮しないことを特徴とする請求項２に記載された電動加圧式抵抗溶接機。
  5. 　通電中の前記被溶接物（１７）の変位を検出する変位検出手段（３８）をさらに備え、
    　前記制御部（５６）は、前記変位検出手段（３８）の検出値に基づく該被溶接物（１７）の変位量が前記駆動用圧電素子（３２）の可動範囲内にあるか否かを判定する第２判定部（１４０）を有し、
    　前記変位量が前記可動範囲よりも大きいと前記第２判定部（１４０）にて判定された場合に、前記電動モータ（５）を作動することを特徴とする請求項４記載の電動加圧式抵抗溶接機。
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