スポット溶接装置
【課題】板材を重ね合わせた板組の被溶接体をスポット溶接するにあたり安定した溶接品質が得られるスポット溶接装置を提供する。
【解決手段】被溶接部材１００を挟持加圧する固定側電極１５と可動側電極２５と、被溶接部材１００に固定側電極１５に隣接して被溶接部材１００に副加圧力を付与する副加圧位置３５−１及び被溶接部材１００から離反する副加圧不要位置３５−５を含む複数の移動停止位置に選択的に移動停止する副加圧部３５を有する副加圧付与手段３０とを備える。固定側電極１５及び副加圧位置３５−１の副加圧部３５と可動側電極２５とによって被溶接部材１００を挟持加圧し、固定側電極１５と可動側電極２５との間で通電してスポット溶接する一方、副加圧部３５を副加圧不要位置３５−５に保持して固定側電極１５と可動側電極２５とによって被溶接部材１００を挟持加圧し、固定側電極１５と可動側電極２５との間で通電してスポット溶接する。
【解決手段】被溶接部材１００を挟持加圧する固定側電極１５と可動側電極２５と、被溶接部材１００に固定側電極１５に隣接して被溶接部材１００に副加圧力を付与する副加圧位置３５−１及び被溶接部材１００から離反する副加圧不要位置３５−５を含む複数の移動停止位置に選択的に移動停止する副加圧部３５を有する副加圧付与手段３０とを備える。固定側電極１５及び副加圧位置３５−１の副加圧部３５と可動側電極２５とによって被溶接部材１００を挟持加圧し、固定側電極１５と可動側電極２５との間で通電してスポット溶接する一方、副加圧部３５を副加圧不要位置３５−５に保持して固定側電極１５と可動側電極２５とによって被溶接部材１００を挟持加圧し、固定側電極１５と可動側電極２５との間で通電してスポット溶接する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板材を重ね合わせた板組みの被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、重ね合わされた鋼板等の板材の接合には、一対の溶接電極間で挟み加圧力を与えながら両電極間に一定時間通電するスポット溶接が広く行われる。
【０００３】
ここで、例えば、図７（ａ）に示すように、剛性の低い薄板１０１、この薄板１０１より剛性が高い第１厚板１０２、第２厚板１０３の３枚の板材を重ね合わせた板組の被溶接部材１００をスポット溶接する場合には、可動側電極１１１と固定側電極１１２によって被溶接部材１００を挟んで加圧したときに、剛性の低い薄板１０１と第１厚板１０２が上方に撓んで、薄板１０１と第１厚板１０２の間及び第１厚板１０２と第２厚板１０３との間に隙間が生じる。この場合、可動側電極１１１と薄板１０１間の接触面積は薄板１０１の撓みにより大きくなるのに対して、薄板１０１と第１厚板１０２間及び第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接合部の接触面積は隙間により小さくなる。このため、可動側電極１１１と固定側電極１１２間の電流密度が薄板１０１側に対して第２厚板１０３側が高くなり、薄板１０１と第１厚板１０２間よりも第１厚板１０２と第２厚板１０３間の方が局部的な発熱量が多くなる。
【０００４】
その結果、図７（ａ）に示すように、先ず第１厚板１０２と第２厚板１０３との接合部にナゲット１０５が形成され、次第にナゲット１０５が大きくなりやがて図７（ｂ）に示すように薄板１０１と第１厚板１０２間が溶着される。しかし、この薄板１０１と第１厚板１０２との間の溶け込み量が小さく溶接強度が不安定で、かつ溶接品質にバラツキがある。この不具合は、特に第１厚板１０２及び第２厚板１０３が厚いほど第１厚板１０２と薄板１０１との間にナゲット１０５が到達しにくく顕著である。
【０００５】
この対策として、例えば特許文献１に開示のスポット溶接方法は、図８に示すように、薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３の３枚重ねの被溶接部材１００をスポット溶接するときに、薄板１０１側の可動側電極１２５の加圧力ＦＵを、第２厚板１０３側の固定側電極１２４の加圧力ＦＬより小さくすることで、薄板１０１と第１厚板１０２との接合部の接触抵抗が大きくなる一方、第１厚板１０２と第２厚板１０３との接合部の接触抵抗が小さくなり、可動側電極１２５と固定側電極１２４間に通電したときに、薄板１０１と第１厚板１０２との接合部の発熱量が増加して薄板１０１と第１厚板１０２の溶接強度が高められる。
【０００６】
この方法の実施に用いられるスポット溶接装置は、図９に示すように、溶接ロボット１１５の手首部１１６にスポット溶接装置１２０が搭載され、溶接ロボット１１５は、クランパ１１８によって保持された被溶接部材１００の各打点位置にスポット溶接装置１２０を移動し、被溶接部材１００のスポット溶接を行う。
【０００７】
スポット溶接装置１２０は、手首部１１６に取り付けられた支持ブラケット１１７に固定されたリニアガイド１２１によって上下動自在に支持されたベース部１２２を備え、このベース部１２２には下方に延びる固定アーム１２３が設けられ、固定アーム１２３の先端に固定側電極１２４が設けられる。
【０００８】
また、ベース部１２２の上端には、加圧アクチュエータ１２６が搭載され、加圧アクチュエータ１２６により上下動するロッド１２７の下端に固定側電極１２４と対して可動側電極１２５が取り付けられる。支持ブラケット１１７の上端にサーボモータ１２８が搭載され、サーボモータ１２８の作動によりボールねじ機構を介してベース部１２２が上下動する。
【０００９】
ここで、図示しないコントローラに予め記憶されているティーチングデータに従って、薄板１０１側に位置する可動側電極１２５による加圧力ＦＵを固定側電極１２４による加圧力ＦＬよりも小さくする（ＦＵ＜ＦＬ）。
【００１０】
このように可動側電極１２５による加圧力ＦＵを固定側電極１２４による加圧力ＦＬより小さくするために、コントローラは、先ず、サーボモータ１２８によりベース部１２２を上昇させて固定側電極１２４を被溶接部材１００の下面に当接させると共に、加圧アクチュエータ１２６により可動側電極１２５を下降させて被溶接部材１００の上面に当接させる。
【００１１】
次に、サーボモータ１２８によりベース部１２２を押し上げる。このベース部１２２の押し上げにより、固定側電極１２４の加圧力ＦＬがベース部１２２の押し上げ分だけ増加し、可動側電極１２５による加圧力ＦＵが固定側電極１２４による加圧力ＦＬより小さくなる（ＦＵ＜ＦＬ）。
【００１２】
その結果、可動側電極１２５と固定側電極１２４との間に通電したときに、薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における電流密度が高くなり発熱量が第１厚板１０２と第２厚板１０３の接合部における発熱量に対して相対的に増加する。これにより、薄板１０１から第２厚板１０３に亘って偏りのない良好なナゲットが形成され溶接強度を確保できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−２５１４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記特許文献１によると、クランパ１１８によって保持された被溶接部材１００の第２厚板１０３に固定側電極１２４を当接させると共に可動側電極１２５を薄板１０１に当接させ、更にベース部１２２を押し上げて固定側電極１２４側の加圧力ＦＬより可動側電極１２５側の加圧力ＦＵを小さくすることで、相対的に薄板１０１と第１厚板１０２間の電流密度が高くなり、薄板１０１と第１厚板１０２との接合部における発熱量が確保でき、溶け込み量が増大して溶接強度が増加する。
【００１５】
しかし、クランパ１１８により保持された被溶接部材１００を固定側電極１２４と可動側電極１２５によって挟持加圧した状態でベース部１２２を移動して固定側電極１２４の加圧力ＦＬより可動側電極１２５による加圧力ＦＵを小さくするには、被溶接部材１００を保持するクランパ１１８に大きな負荷が要求される。一方、クランパ１１８による被溶接部材１００の保持位置と溶接位置が大きく離間した状態では、被溶接部材１００が撓み変形して固定側電極１２４による加圧力ＦＬと可動側電極１２５による加圧力ＦＵにバラツキが生じて安定した薄板１０１と第１厚板１０２との間の接触抵抗及び第１厚板１０２と第２厚板１０３との間の接触抵抗の確保が困難であり、接合部における電流密度にバラツキが生じてスポット溶接の品質低下が懸念される。
【００１６】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、板材を重ね合わせた板組みの被溶接部材をスポット溶接するにあたり、優れた溶接品質が得られるスポット溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成する請求項１に記載の発明によるスポット溶接装置は、第１溶接電極と、該第１溶接電極と対向配置されて第１溶接電極と協働して被溶接部材を挟持して加圧する第２溶接電極と、副加圧付与アクチュエータを有し、該副加圧付与アクチュエータによって前記被溶接部材に前記第１溶接電極に隣接して当接して該被溶接部材に副加圧力を付与する副加圧位置及び被溶接部材から離反する副加圧不要位置を含む複数の移動停止位置に選択的に移動停止する副加圧部を有する副加圧力付与手段とを備え、前記被溶接部材に当接する第１溶接電極及び副加圧位置の副加圧部と前記第１溶接電極に対向して前記被溶接部材に当接する第２溶接電極とによって前記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で前記第１溶接電極と第２溶接電極との間で通電してスポット溶接する副加圧付与スポット溶接と、前記副加圧部を副加圧不要位置に保持して前記被溶接部材に当接する第１溶接電極と該第１溶接電極に対向して前記被溶接部材に当接する第２溶接電極とによって前記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で前記第１溶接電極と第２溶接電極との間で通電してスポット溶接する副加圧付与不要スポット溶接とを兼備することを特徴とする。
【００１８】
これによれば、副加圧手段の副加圧部を副加圧位置に切り換えた副加圧付与スポット溶接において、第１溶接電極による加圧力及び副加圧付与アクチュエータによる副加圧部からの副加圧力が被溶接部材に付与され、第１溶接電極に対向して第２溶接電極による加圧力が付与されて第１溶接電極による加圧力が第２溶接電極による加圧力より小さくなる。これにより、剛性の異なる板材、例えば剛性が低い薄板と剛性が高い第１厚板及び第２厚板を重ねた被溶接部材を挟持加圧して第１溶接電極と第２溶接電極との間に通電したとき、相対的に薄板と第１厚板の接合部の電流密度が高くなり、被溶接部材に対する優れた溶接品質が得られる。
【００１９】
一方、副加圧手段の副加圧部を副加圧不要位置に切り換えた副加圧付与不要スポット溶接において、副加圧部が被溶接部材から離れた副加圧付与不要位置に保持され、対向する第１溶接電極による加圧力と第２溶接電極による加圧力が等しく付与され、第１溶接電極及び第２溶接電極による等しい加圧力が要求される被溶接部材、例えば剛性が低い薄板の両側に剛性が高い第１厚板及び第２厚板を重ねた被溶接部材を挟持加圧して第１溶接電極と第２溶接電極との間に通電したとき、第１厚板と薄板及び第２厚板と薄板の接合部の電流密度が等しくなり、被溶接部材に対する優れた溶接品質が得られる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスポット溶接装置において、前記複数の移動停止位置は、副加圧付与手段の副加圧部が被溶接部材に当接して被溶接部材に副加圧力を付与する前記副加圧位置と、被溶接部材から離反して前記副加圧位置から退避する退避位置と、前記副加圧付与不要位置とを有し、前記副加圧位置から退避位置の移動距離に対し副加圧位置から前記副加圧付与不要位置の離反距離が大であることを特徴とする。
【００２１】
これによると、副加圧付与スポット溶接において副加圧部を退避位置から被溶接部材に当接して副加圧力を付与する副加圧位置に移動する移動距離に対し副加圧位置から前記副加圧付与不要位置の離反距離を大とすることで、副加圧付与不要スポット溶接において被溶接部材の打点位置から副加圧部が比較的大きく離間して作業スペースが確保できる一方、退避位置と副加圧位置の移動距離が比較的小さくなり副加圧付与スポット溶接のサイクルタイムの短縮が得られる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のスポット溶接装置において、前記複数の移動停止位置は、副加圧付与手段の副加圧部が被溶接部材に当接して被溶接部材に副加圧力を付与する前記副加圧位置と、被溶接部材から離反して前記副加圧位置から退避する退避位置と、前記副加圧付与不要位置とを有し、前記退避位置が前記副加圧付与不要位置を兼備することを特徴とする。
【００２３】
これによると、退避位置が副加圧付与不要位置を兼備することで、副加圧部の移動停止位置が少なくなり副加圧付与手段の作動制御の簡素化を図ることもできる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスポット溶接装置において、前記副加圧付与手段は、前記副加圧付与アクチュエータにより前記副加圧部を直線状に移動して各移動停止位置に選択的に移動停止することを特徴とする。
【００２５】
これによると、副加圧付与アクチュエータで副加圧部を直線状に移動して各移動停止位置に選択的に移動停止することで、副加圧付与手段の作動の簡素化が得れ、副加圧付与手段の簡素化が図られる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、副加圧手段の副加圧部を副加圧位置に切り換えた副加圧付与スポット溶接において第１溶接電極による加圧力及び副加圧付与アクチュエータによる副加圧部から副加圧力が被溶接部材に付与され、第１溶接電極に対向して第２溶接電極による加圧力が付与されて第１溶接電極による加圧力が第２溶接電極による加圧力より小さくなり、剛性の異なる板材を重ねた被溶接部材に対する優れた溶接品質が得られる。
【００２７】
一方、副加圧手段の副加圧部を副加圧不要位置に切り換えた副加圧付与不要スポット溶接において、副加圧部が被溶接部材から離れた副加圧付与不要位置に保持され、対向する第１溶接電極による加圧力と第２溶接電極による加圧力が等しく付与され、第１溶接電極及び第２溶接電極による等しい加圧力が要求される被溶接部材に対する優れた溶接品質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態におけるスポット溶接装置の構成図である。
【図２】模式的に示すスポット溶接装置の作動概要説明図である。
【図３】模式的に示すスポット溶接装置の作動概要説明図である。
【図４】模式的に示すスポット溶接装置の作動概要説明図である。
【図５】模式的に示すスポット溶接装置の作動概要説明図である。
【図６】模式的に示すスポット溶接装置の作動概要説明図である。
【図７】従来のスポット溶接の概要を示す説明図である。
【図８】従来のスポット溶接の概要を示す説明図である。
【図９】従来のスポット溶接の概要を示す説明図である
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の一実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。図１はスポット溶接装置の構成図、図２乃至図６は模式的に示す作動概要説明図である。なお、このスポット溶接装置の説明にあたり、便宜上図１における上方及び下方をスポット溶接装置における上方及び下方とする。
【００３０】
スポット溶接装置１の説明に先立って、被溶接部材について説明する。本実施の形態では被溶接部材としてスポット溶接の際に各溶接電極によって異なる加圧力付与が要求される被溶接部材１００Ａ及び各電極から等しい加圧力付与が要求される被溶接部材１００Ｂがある。被溶接部材１００Ａは、図１に示すように、剛性の低い薄板１０１、薄板１０１より板厚が大きく剛性が高い第１厚板１０２及び第２厚板１０３が順に重ね合わされた３枚重ねの板組によって構成される。また、被溶接部材１００Ｂは剛性の低い薄板１０１の両側に剛性が高い第１厚板１０２及び第２厚板１０３を重ねた３枚重ねの板組によって構成される。なお、被溶接部材１００Ａ及び１００Ｂを区分けすることなく総称して説明する際には被溶接部材１００と称する。
【００３１】
スポット溶接装置１は、溶接ロボット４０の手首部４１にイコライザユニット２を介して取り付けられる支持ブラケット３に固定アーム１０、加圧アクチュエータ２０、副加圧付与手段３０及び図示しない溶接トランスが搭載される。
【００３２】
固定アーム１０は、支持ブラケット３に基端が結合されて下方に延在する固定アーム本体１１及び固定アーム本体１１の先端にＬ字状に折曲する電極保持部１２が形成され、電極保持部１２に第１溶接電極である固定側電極１５が、その頂端１５ａを上方にして装着される。
【００３３】
加圧アクチュエータ２０は、サーボモータ２１及びボールねじ機構等によって構成された図示しない直動部を有し、サーボモータ２１の作動によって直動部のロッドが昇降往復動する。直動部のロッドの下端に電極アーム２３が設けられ、電極アーム２３の先端に固定アーム１０に設けられた固定側電極１５と同軸上、即ち中心軸線Ｌ上に固定側電極１５と対向して第２溶接電極である可動側電極２５が設けられる。これによりサーボモータ２１の作動により可動側電極２５は固定側電極１５から上方に離反する上昇移動端の退避位置と、被溶接部材１００を固定側電極１５と協働して挟持すると共に加圧力を付与する加圧位置との間で中心軸線Ｌに沿って昇降移動する。この加圧力はサーボモータ２１の回転トルクによって決定され、サーボモータ２１の回転トルクを制御することで所期の加圧力が得られる。
【００３４】
副加圧付与手段３０は、支持ブラケット２に搭載されるサーボモータ３２及びボールねじ機構等によって構成される図示しない直動部を備えた副加圧付与アクチュエータ３１を有し、サーボモータ３２の作動によって直動部のロッドが昇降往復動し、ロッドの先端に中心軸線Ｌと平行に延在する可動軸３３を介して副加圧付与アーム３４が設けられる。
【００３５】
副加圧付与アーム３４は、基端が可動軸３３の先端に結合されて先端が中心軸Ｌ方向に延在して先端に副加圧部３５が設けられる。副加圧部３５は、中心軸線Ｌと同軸で上端３５ａ及び下端３５ｂが副加圧付与アーム３４の先端ら上下方に突出すると共に固定側電極１５及び可動側電極２５の貫通を許容する断面半円弧状、即ち半割り筒状に形成される。
【００３６】
このように構成された副加圧付与手段３０は、副加圧付与アクチュエータ３１のサーボモータ３２の作動によって可動軸３３を介して副加圧付与アーム３４の先端に設けた副加圧部３５が中心軸線Ｌに沿って昇降移動すると共に、その副加圧部３５の上端３５ａが固定側電極１５の頂端１５ａより下方となる第１退避位置３５−１と、固定側電極１５と可動側電極２５とで挟持された被溶接部材１００に下方から圧接して副加圧力Ｆαを付与する第１副加圧位置３５−２と、固定側電極１５と可動側電極２５とで挟持された被溶接部材１００に上方から圧接して副加圧力Ｆαを付与する第２副加圧位置３５−３と、固定側電極１５と可動側電極２５とで挟持された被溶接部材１００から上方に離反する第２退避位置３５−４と、この第２退避位置３５−４から更に上方となる副加圧不要位置３５−５と、副加圧不要位置３５−５より更に上方となる後退位置３５−６の各複数の移動停止位置に選択的に停止する。
【００３７】
これにより、副加圧部３５が第１副加圧位置３５−２及び第２副加圧位置３５−４の副加圧位置において被溶接部材１００に副加圧力Ｆαを付与して固定側電極１５と可動側電極２５との間で通電してスポット溶接する副加圧付与スポット溶接と、副加圧部３５を副加圧不要部３５−５に保持して固定側電極１５と可動側電極２５との間で通電してスポット溶接する副加圧付与不要スポット溶接とに切り換えられる。即ち、副加圧付与スポット溶接と、副加圧付与不要スポット溶接とを兼備する。
【００３８】
この第１副加圧位置３５−２及び第２副加圧位置３５−３における副加圧力Ｆαはサーボモータ３２の回転トルクによって決定され、サーボモータ３２の回転トルクを適宜制御することで要望する副加圧力Ｆαが得られる。
【００３９】
一方、副加圧付与スポット溶接において副加圧部３５を第１退避位置３５−１から被溶接部材１００に当接して副加圧力Ｆαを付与する第１副加圧位置３５−２に移動する移動距離及び第２退避位置３５−４から被溶接部材１００に当接して副加圧力Ｆαを付与する第２副加圧位置３５−３に移動する移動距離に対し第１副加圧位置３５−２、第２副加圧位置３５−３から副加圧付与不要位置３５−５の離反距離を大とすることで、副加圧付与不要スポット溶接において被溶接部材１００から副加圧部３５が比較的大きく離間して作業スペースが確保できる。
【００４０】
このように第１退避位置３５−１から第１副加圧位置３５−２への移動距離及び第２退避位置３５−４から第２副加圧位置３５−３に移動する移動距離が比較的小さくなり副加圧付与スポット溶接の差異の副加圧部３５の移動拒距離が比較的短くなり副加圧付与スポット溶接のサイクルタイムの短縮が得られる。
【００４１】
また、副加圧付与アクチュエータ３１で副加圧部３５を直線状に移動して第１退避位置３５−１、第１副加圧位置３５−２、第２副加圧位置３５−３、第２退避位置３５−４、副加圧不要位置３５−５、後退位置３５−６の各移動停止位置に選択的に移動停止することから、副加圧付与アクチュエータ３１をサーボモータ３２及びねじ送り機構等の直動部等による既存の簡単な構成で可能になり、副加圧付与手段３０の作動の簡素化が得られる副加圧付与手段３０の簡素化が図られる。
【００４２】
電源となる溶接トランスの出力端子がバスバ及び固定アーム１０等を介して固定側電極１５に通電可能に接続され、他方の出力端子がバスバ及び電極アーム２３等を介して可動側電極２５に通電可能に接続される。
【００４３】
また、図示しない溶接ロボットコントローラには、溶接ロボットのティーチングデータが格納され、ティーチングデータには被溶接部材１００の各溶接打点位置を順次スポット溶接するための作動プログラム及び各溶接打点、即ち溶接位置におけるスポット溶接装置１の位置及び姿勢が含まれる。図示しない溶接コントローラには溶接装置１の作動プログラム及び加圧アクチュエータ２０、副加圧付与手段３０、溶接トランスの作動制御が含まれる。
【００４４】
次に、スポット溶接装置１の作動を図２乃至図６の作動概要説明図を参照して説明する。この説明にあたり説明の便宜上、スポット溶接すべき被溶接部材１００Ａが下から順に薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた板組をスポット溶接する副加圧付与スポット溶接を図２により説明し、続いて、スポット溶接すべき被溶接部材１００Ａが上から順に薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた板組をスポット溶接する副加圧付与スポット溶接を図３により説明し、次に、被溶接部材１００Ｂをスポット溶接する副加圧付与不要スポット溶接を図４により説明する。その後、図４を参照して電極研磨及び図５を参照して電極交換等のメンテナンスについて説明する。
【００４５】
（副加圧付与スポット溶接Ｉ）
下から順に薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた被溶接部材１００Ａのスポット溶接にあたり、予め設定された作動プログラムに従いスポット溶接装置１のサーボモータ２１の作動により可動側電極２を退避位置に移動して保持し、かつ副加圧付与手段３０のサーボモータ３２により副加圧部３５を第１退避位置３５−１に移動して保持する。次にロボットコントローラは、溶接ロボット４０を作動して図２（ａ）に示すように被溶接部材１００Ａの溶接位置となる打点位置に固定側電極１５の頂端１５ａを下方から当接してスポット溶接装置１を位置決めする。
【００４６】
このスポット溶接装置１が溶接位置に位置決めされた状態では、図２（ａ）に示すように固定側電極１５の頂端１５ａが被溶接部材１００の薄板１０１に下方から当接する一方、可動側電極２５の頂端２５ａが第２厚板１０３と隙間を有して対向し、副加圧部３５の上端３５ａが薄板１０１と隙間を有して対向する。
【００４７】
次に、固定側電極１５が被溶接部材１００の薄板１０１に当接した状態で、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５を退避位置から固定側電極１５に接近する加圧位置方向に移動させて図２（ｂ）に示すように第２厚板１０３に上方から当接させて固定側電極１５と可動側電極２５とで被溶接部材１００Ａを挟持する。更にサーボモータ２１を所定トルクに達するまで作動して可動側電極２５を第２厚板１０３に圧接させる。これにより加圧アクチュエータ２０の加圧力が可動側電極２５と固定アーム１０を介して固定側電極１５とに作用し、可動側電極２５と固定側電極１５との間で被溶接部材１００Ａの溶接部を挟持すると共に加圧する。
【００４８】
一方、副加圧付与手段３０のサーボモータ３２の作動により直動部のロッドを上昇動して、可動軸３３及び副加圧付与アーム３４を介して副加圧力付与アーム３４の先端に設けられた副加圧部３５を第１退避位置３５−１から上端３５ａが被溶接部材１００Ａの薄板１０１に固定側電極１５に隣接して下方から当接する第１副加圧位置３５−２に移動させる。更にサーボモータ３２を所定トルクに達するまで作動して副加圧部３５を薄板１０１に副加圧力Ｆαを付与する。
【００４９】
この固定側電極１５と可動側電極２５によって被溶接部材１００Ａを挟持加圧し、副加圧部３５により固定側電極１５に隣接して薄板１０１に下方から制御加圧力Ｆαを付与した状態では、図２（ｃ）に示すように、可動側電極２５による加圧力ＦＵが第２厚板１０３に上方から付与され、固定側電極１５による加圧力ＦＬと副加圧部３５による副加圧力Ｆαが隣接して薄板１０１に付与される。
【００５０】
この場合、図２（ｃ）に模式的に示すように、加圧アクチュエータ２０による加圧力が可動側電極２５に作用し、かつ可動側電極２５に対向して固定アーム１０を介して固定側電極１５に作用する一方、副加圧付与手段３０におけるサーボモータ３２による付勢力が副加圧付与アーム３４等を介して副加圧部３５に作用し、第２厚板１０３に上方から作用する可動側電極２５による加圧力ＦＵと薄板１０１に下方から作用する固定側電極１５による加圧力ＦＬ及び副加圧部３５による副加圧力Ｆαの総和が等しくなる（ＦＵ＝ＦＬ＋Ｆα）。
【００５１】
これにより、被溶接部材１００Ａの溶接部には、可動側電極２５から第２厚板１０３に加圧力ＦＵが付与され、薄板１０１に固定側電極１５から加圧力ＦＬが付与されると共に副加圧部３５から副加圧力Ｆαが付与されることから、固定側電極１５から薄板１０１に作用する加圧力ＦＬは、可動側電極２５による加圧力ＦＵから副加圧部３５による副加圧力Ｆαを減じた加圧力が付与される（ＦＬ＝ＦＵ−Ｆα）。
【００５２】
このように薄板１０１側に作用する固定側電極１５からの加圧力ＦＬを第２厚板１０３側に作用する可動側電極２５の加圧力ＦＵより小さく（ＦＬ＜ＦＵ）することで、薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における接触圧力が、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接触圧力より小さくなり、相対的に薄板１０１と第１厚板１０２間の接触抵抗が大きくなると共に、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接触抵抗が小さくなる。
【００５３】
次に、可動側電極２５と固定側電極１５及び副加圧付与部３５とで被溶接部材１００Ａを挟持加圧して薄板１０１側に位置する固定側電極１５の加圧力ＦＬを第２厚板１０３側に位置する可動側電極２５の加圧力ＦＵより小さくした状態で、溶接トランスから可動側電極２５と固定側電極１５との間に所定時間通電して溶接する。この可動側電極２５と固定側電極１５との間に通電した時に、相対的に薄板１０１と第１厚板１０２間の接合部における接触抵抗が大きく電流密度が高くなると共に、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接触抵抗が小さく保持される。これにより、薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における発熱量が第１厚板１０２と第２厚板１０３の接合部における発熱量に対して相対的に増加して、薄板１０１から第２厚板１０３に亘って電流密度の偏りのない良好な溶接が行われ、溶接強度及び溶接品質が確保できる。
【００５４】
この溶接が完了した後、副加圧付与手段３０のサーボモータ３２の作動により可動軸３３を下降動して副加圧付与アーム３４に設けられた副加圧部３５を被溶接部材１００Ａに圧接する第１副加圧位置３５−２から第１退避位置に移動させる。更に、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５を退避位置に移動させて固定側電極１５と可動側電極２５による被溶接部材１００Ａの挟持を開放する。
【００５５】
次に、作動プログラムに従い溶接ロボット４０を作動して、スポット溶接装置１を被溶接部材１００Ａの打点位置から退避させ、次の被溶接部材１００Ａの打点位置に移動する。ここで、副加圧部３５が移動する第１退避位置３５−１から第１副加圧位置３５−２への移動距離を比較的小さく設定することで、迅速に加圧部３５の移動時間の短縮が可能になり、副加圧付与スポット溶接のサイクルタイムの短縮が得られる。
【００５６】
（副加圧付与スポット溶接ＩＩ）
上から順に薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた被溶接部材１００Ａのスポット溶接にあたり、予め設定された作動プログラムに従いスポット溶接装置１の可動側電極２５が退避位置でかつ副加圧付与手段３０の副加圧部３５が第２退避位置３５−４に保持された状態で、溶接ロボットを作動して図３（ａ）に示すように被溶接部材１００Ａの溶接位置となる打点位置に固定側電極１５の頂端１５ａを下方から当接してスポット溶接装置１を位置決めする。
【００５７】
次に、図３（ｂ）に示すように、固定側電極１５が第２厚板１０３に当接した状態で、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５を退避位置から加圧位置方向に移動させて薄板１０１に上方から当接させる。更にサーボモータ２１を所定トルクに達するまで作動して可動側電極２５を薄板１０１に圧接させる。これにより加圧アクチュエータ２０の加圧力が可動側電極２５と固定側電極１５とに作用し、可動側電極２５と固定側電極１５との間で被溶接部材１００Ａの溶接部を挟持すると共に加圧する。
【００５８】
一方、副加圧付与手段３０のサーボモータ３２の作動により直動部のロッドを下降動して、可動軸３３及び副加圧付与アーム３４を介して副加圧付与アーム３４の先端に設けられた副加圧部３５の下端３５ｂが被溶接部材１００Ａの薄板１０１に可動側電極２５に隣接して上方から当接する第２副加圧位置３５−３に移動させる。更にサーボモータ３２を所定トルクに達するまで作動して副加圧部３５を薄板１０１に圧接させて副加圧力Ｆαを付与する。
【００５９】
これにより、図３（ｃ）に示すように、可動側電極２５による加圧力ＦＵ及び３５の副加圧力Ｆαが薄板１０１に付与され、固定側電極１５による加圧力ＦＬが第２厚板１０３に付与される。これにより薄板１０１側に位置する可動側電極２５の加圧力ＦＵが第２厚板１０３側に位置する固定側電極１５の加圧力ＦＬより小さくした状態で、溶接トランスから可動側電極２５と固定側電極１５との間に所定時間通電して溶接する。
【００６０】
この可動側電極２５と固定側電極１５との間に通電した時に、相対的に薄板１０１と第１厚板１０２間の接合部における接触抵抗が大きく電流密度が高くなると共に、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接触抵抗が小さく保持され、薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における発熱量が第１厚板１０２と第２厚板１０３の接合部における発熱量に対して相対的に増加して、薄板１０１から第２厚板１０３に亘って電流密度の偏りのない良好な溶接が行われ、溶接強度及び溶接品質が確保できる。
【００６１】
この溶接が完了した後、副加圧付与手段３０のサーボモータ３２の作動により可動軸３３を上昇動して副加圧付与アーム３４に設けられた副加圧部３５を被溶接部材１００Ａに圧接する第２副加圧位置３５−３から第２退避位置３５−４に移動させる。更に、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５を退避位置に移動させて固定側電極１５と可動側電極２５による被溶接部材１００Ａの挟持を開放する。
【００６２】
次に、作動プログラムに従い溶接ロボット４０を作動して、スポット溶接装置１を被溶接部材１００Ａの打点位置から退避させ、次の被溶接部材１００Ａの打点位置に移動する。ここで、副加圧部３５が移動する第２退避位置３５−４から第２副加圧位置３５−３への移動距離を比較的小さく設定することで、迅速に加圧部３５の移動時間の短縮が可能になり、副加圧付与スポット溶接のサイクルタイムの短縮が得られる。
【００６３】
（副加圧付与不要スポット溶接ＩＩＩ）
薄板１０１の両側に第１厚板１０２及び第２厚板１０３が重ね合わされた被溶接部材１００Ｂのスポット溶接にあたり、予め設定された作動プログラムに従いスポット溶接装置１の可動側電極２５が固定側電極１５から離反した退避位置で、かつ副加圧付与手段３０の副加圧部３５が副加圧不要位置３５−５に保持された状態で、溶接ロボットを作動して図４（ａ）に示すように被溶接部材１００Ｂの溶接位置となる打点位置に固定側電極１５の頂端１５ａを下方から当接してスポット溶接装置１を位置決めする。
【００６４】
次に、図４（ｂ）に示すように、固定側電極１５が被溶接部材１００Ｂの第１厚板１０２に当接した状態で、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５を退避位置から加圧位置方向に移動させて第２厚板１０３に上方から当接させる。更にサーボモータ２１を所定トルクに達するまで作動して可動側電極２５を第２厚板１０３に圧接させる。これにより加圧アクチュエータ２０の加圧力が可動側電極２５と固定側電極１５とに作用し、可動側電極２５と固定側電極１５との間で被溶接部材１００Ｂの溶接部を挟持すると共に加圧する。
【００６５】
これにより、図４（ｃ）に示すように、固定側電極１５による加圧力ＦＬが第１厚板１０２に付与され、可動側電極２５による加圧力ＦＵが第２厚板１０３に付与される。
【００６６】
このように固定側電極１５と可動側電極２５によって被溶接部材１００Ｂを挟持加圧した状態では、図４（ｃ）に模式的に示すように、加圧アクチュエータ２０による加圧力が可動側電極２５に作用し、第２厚板１０３に作用する可動側電極２５の加圧力ＦＵと第１厚板１０２に作用する固定側電極１５の加圧力ＦＬが等しくなる（ＦＵ＝ＦＬ）。これにより、第１厚板１０２と薄板１０１の接合部における接触圧力と第２厚板１０３と薄板１０１の接合部における接触圧力が等しくなる。
【００６７】
次に、可動側電極２５と固定側電極１５とで被溶接部材１００Ｂを挟持加圧した状態で、溶接トランスから可動側電極２５と固定側電極１５との間に所定時間通電して溶接する。この可動側電極２５と固定側電極１５との間に通電した時に、第１厚板１０２と薄板１０１間の接触抵抗と第２厚板１０２間の接触抵抗が等しく保持され、第１厚板１０２と薄板１０１の接合部における発熱量と第２厚板１０３と薄板１０１の接合部における発熱量が等しく、第１厚板１０２から第２厚板１０３に亘って電流密度の偏りなく良好な溶接が行われ、溶接強度及び溶接品質が確保できる。
【００６８】
この溶接が完了した後、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５を退避位置に移動させて固定側電極１５と可動側電極２５による被溶接部材１００Ｂの挟持を開放する。
【００６９】
次に、作動プログラムに従い溶接ロボット４０を作動して、スポット溶接装置１を被溶接部材１００Ｂの打点位置から退避させ、次の被溶接部材１００Ｂの打点位置に移動する。ここで、この副加圧付与不要スポット溶接において副加圧部３５を副加圧付与不要位置３５−５に保持することで被溶接部材１００Ｂから副加圧部３５が比較的大きく離間して固定側電極１５及び可動側電極２５の周囲に作業スペースが確保できる。なお、この溶接では、２枚の板材が重ね合わされた被溶接部材でも同様にスポット溶接できる。
【００７０】
（電極研磨ＩＶ）
スポット溶接装置１によりスポット溶接を繰り返し行うと、被溶接部材１００に当接する固定側電極１５の頂端１５ａ及び可動側電極２５の頂端２５ａが摩耗や変形する。この摩耗や変形した固定側電極１５及び可動側電極２５の頂端形状が通電路の電流密度に影響して溶接品質を決定することから、図５（ａ）に示す溶接ロボット４０の作動エリア内に配置された電極研磨機５０により固定側電極１５及び可動側電極２５の頂端形状を整える電極研磨が予め設定された打点数毎に行われる。
【００７１】
電極研磨機５０は、周知の構成であり、かつ本発明と直接関係ないので詳細な説明は省略するが、例えば上下一対の刃面を有する刃具を備えた電極研磨部５１を有し、この刃具を回転駆動させる駆動装置を備える。
【００７２】
この電極研磨にあたり、予め設定された作動プログラムに従いスポット溶接装置１の加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により副加圧付与アーム３４に設けられた可動側電極２５を退避位置に保持し、かつ副加圧付与手段３０のサーボモータ３２の作動により副加圧部３５を副加圧不要位置３５−５に移動して保持した状態で、溶接ロボット４０を作動して図５（ａ）に示すように研磨機５０の電極研磨部５１に移動して固定側電極１５の頂端１５ａを下方から刃具に当接すると共に可動側電極２５を刃具を介して対向するようにスポット溶接装置１を位置決めする。
【００７３】
次に、図５（ｂ）に示すように、固定側電極１５を刃具に当接した状態で、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の回転で可動側電極２５を退避位置から加圧位置方向に移動させて固定側電極１５の頂端１５ａ及び可動側電極２５の頂端２５ａによって上下から挟むように刃具に押しあて、この状態で刃具を回転駆動することにより可動側電極２５の頂端２５ａ及び固定側電極１５の頂端１５ａを同時に研磨されて可動側電極２５の頂端２５ａ及び固定側電極１５の頂端１５ａが整形される。
【００７４】
電極整形終了後、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１で可動側電極２５を退避位置に移動して固定側電極１５及び可動側電極２５を刃具から離反させると共に、スポット溶接装置１０を研磨機５０から退避する。
【００７５】
（電極交換Ｖ）
固定側電極１５及び可動側電極２５を交換する等のスポット溶接装置１のメンテナンスにあたっては、図６に示すようにスポット溶接装置１の加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５が固定側電極１５から離反した退避位置に保持し、かつ副加圧付与手段３０のサーボモータ３２の回転制御により副加圧部３５を後退位置３５−６に移動する。この副加圧付与部３５を後退位置３５−６に移動することで、固定側電極１５及び可動側電極２５を含む固定側電極１５及び可動側電極２６の周囲に作業スペースが確保され、固定電極１５を固定アーム２３の電極保持部１２から脱着する固定電極１５の交換作業及び可動側電極２５を電極アーム２３から脱着する可動電極２５の交換作業が容易に行え、固定側電極１５及び可動側電極２５の交換作業性が確保できる。
【００７６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することができる。例えば、上記実施の形態では、下から薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わせられた被溶接部材１００Ａ、上から薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わせられた被溶接部材１００Ａ、薄板１０１の両側に第１厚板１０２及び第２厚板１０３が重ね合わされた被溶接部材１００Ｂを順にスポット溶接する場合を例に説明したが、これらの状態が混在する被溶接部材にあっては、適宜副加圧付与手段３０の移動停止位置を切り替えることで、連続的にこれらをスポット溶接することができる。また、上記実施の形態では副加圧部３５のサーボモータ３２による移動停止位置を第１退避位置３５−１、第２副加圧位置３５−２、第２副加圧位置３５−３、第２退避位置３５−４、副加圧不要位置３５−５及び後退位置３５−６に設定したが、副加圧不要位置３５−５を第２退避位置３５−４或いは第１退避位置３５−１と同位置に設定、即ち第２退避位置３５−４或いは第１退避位置３５−１と副加圧不要位置３５−５を兼備させることで、副加圧付与手段３０の作動制御の簡素化を図ることもできる。また、被溶接部材等に応じて第１退避位置３５−１と第２副加圧位置３５−２或いは第２副加圧位置３５−３と第２退避位置３５−４の一方を省略することもできる。更に、副加圧部３５を半割り円筒状に形成したが、円筒状に形成することも、また突起によって形成することもできる。
【符号の説明】
【００７７】
１ スポット溶接装置
１５ 固定側電極（第１溶接電極）
２０ 加圧アクチュエータ
２５ 可動側電極（第２溶接電極）
３０ 副加圧付与手段
３１ 副加圧付与アクチュエータ
３５ 副加圧部
３５−１ 第１退避位置(退避位置)
３５−２ 第１副加圧位置（副加圧位置）
３５−３ 第２副加圧位置（副加圧位置）
３５−４ 第２退避位置（退避位置）
３５−５ 副加圧不要位置
３５−６ 後退位置
４０ 溶接ロボット
５０ 電極研磨機
１００ 被溶接部材
１００Ａ 被溶接部材
１００Ｂ 被溶接部材
１０１ 薄板
１０２ 第１厚板
１０３ 第２厚板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板材を重ね合わせた板組みの被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、重ね合わされた鋼板等の板材の接合には、一対の溶接電極間で挟み加圧力を与えながら両電極間に一定時間通電するスポット溶接が広く行われる。
【０００３】
ここで、例えば、図７（ａ）に示すように、剛性の低い薄板１０１、この薄板１０１より剛性が高い第１厚板１０２、第２厚板１０３の３枚の板材を重ね合わせた板組の被溶接部材１００をスポット溶接する場合には、可動側電極１１１と固定側電極１１２によって被溶接部材１００を挟んで加圧したときに、剛性の低い薄板１０１と第１厚板１０２が上方に撓んで、薄板１０１と第１厚板１０２の間及び第１厚板１０２と第２厚板１０３との間に隙間が生じる。この場合、可動側電極１１１と薄板１０１間の接触面積は薄板１０１の撓みにより大きくなるのに対して、薄板１０１と第１厚板１０２間及び第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接合部の接触面積は隙間により小さくなる。このため、可動側電極１１１と固定側電極１１２間の電流密度が薄板１０１側に対して第２厚板１０３側が高くなり、薄板１０１と第１厚板１０２間よりも第１厚板１０２と第２厚板１０３間の方が局部的な発熱量が多くなる。
【０００４】
その結果、図７（ａ）に示すように、先ず第１厚板１０２と第２厚板１０３との接合部にナゲット１０５が形成され、次第にナゲット１０５が大きくなりやがて図７（ｂ）に示すように薄板１０１と第１厚板１０２間が溶着される。しかし、この薄板１０１と第１厚板１０２との間の溶け込み量が小さく溶接強度が不安定で、かつ溶接品質にバラツキがある。この不具合は、特に第１厚板１０２及び第２厚板１０３が厚いほど第１厚板１０２と薄板１０１との間にナゲット１０５が到達しにくく顕著である。
【０００５】
この対策として、例えば特許文献１に開示のスポット溶接方法は、図８に示すように、薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３の３枚重ねの被溶接部材１００をスポット溶接するときに、薄板１０１側の可動側電極１２５の加圧力ＦＵを、第２厚板１０３側の固定側電極１２４の加圧力ＦＬより小さくすることで、薄板１０１と第１厚板１０２との接合部の接触抵抗が大きくなる一方、第１厚板１０２と第２厚板１０３との接合部の接触抵抗が小さくなり、可動側電極１２５と固定側電極１２４間に通電したときに、薄板１０１と第１厚板１０２との接合部の発熱量が増加して薄板１０１と第１厚板１０２の溶接強度が高められる。
【０００６】
この方法の実施に用いられるスポット溶接装置は、図９に示すように、溶接ロボット１１５の手首部１１６にスポット溶接装置１２０が搭載され、溶接ロボット１１５は、クランパ１１８によって保持された被溶接部材１００の各打点位置にスポット溶接装置１２０を移動し、被溶接部材１００のスポット溶接を行う。
【０００７】
スポット溶接装置１２０は、手首部１１６に取り付けられた支持ブラケット１１７に固定されたリニアガイド１２１によって上下動自在に支持されたベース部１２２を備え、このベース部１２２には下方に延びる固定アーム１２３が設けられ、固定アーム１２３の先端に固定側電極１２４が設けられる。
【０００８】
また、ベース部１２２の上端には、加圧アクチュエータ１２６が搭載され、加圧アクチュエータ１２６により上下動するロッド１２７の下端に固定側電極１２４と対して可動側電極１２５が取り付けられる。支持ブラケット１１７の上端にサーボモータ１２８が搭載され、サーボモータ１２８の作動によりボールねじ機構を介してベース部１２２が上下動する。
【０００９】
ここで、図示しないコントローラに予め記憶されているティーチングデータに従って、薄板１０１側に位置する可動側電極１２５による加圧力ＦＵを固定側電極１２４による加圧力ＦＬよりも小さくする（ＦＵ＜ＦＬ）。
【００１０】
このように可動側電極１２５による加圧力ＦＵを固定側電極１２４による加圧力ＦＬより小さくするために、コントローラは、先ず、サーボモータ１２８によりベース部１２２を上昇させて固定側電極１２４を被溶接部材１００の下面に当接させると共に、加圧アクチュエータ１２６により可動側電極１２５を下降させて被溶接部材１００の上面に当接させる。
【００１１】
次に、サーボモータ１２８によりベース部１２２を押し上げる。このベース部１２２の押し上げにより、固定側電極１２４の加圧力ＦＬがベース部１２２の押し上げ分だけ増加し、可動側電極１２５による加圧力ＦＵが固定側電極１２４による加圧力ＦＬより小さくなる（ＦＵ＜ＦＬ）。
【００１２】
その結果、可動側電極１２５と固定側電極１２４との間に通電したときに、薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における電流密度が高くなり発熱量が第１厚板１０２と第２厚板１０３の接合部における発熱量に対して相対的に増加する。これにより、薄板１０１から第２厚板１０３に亘って偏りのない良好なナゲットが形成され溶接強度を確保できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−２５１４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記特許文献１によると、クランパ１１８によって保持された被溶接部材１００の第２厚板１０３に固定側電極１２４を当接させると共に可動側電極１２５を薄板１０１に当接させ、更にベース部１２２を押し上げて固定側電極１２４側の加圧力ＦＬより可動側電極１２５側の加圧力ＦＵを小さくすることで、相対的に薄板１０１と第１厚板１０２間の電流密度が高くなり、薄板１０１と第１厚板１０２との接合部における発熱量が確保でき、溶け込み量が増大して溶接強度が増加する。
【００１５】
しかし、クランパ１１８により保持された被溶接部材１００を固定側電極１２４と可動側電極１２５によって挟持加圧した状態でベース部１２２を移動して固定側電極１２４の加圧力ＦＬより可動側電極１２５による加圧力ＦＵを小さくするには、被溶接部材１００を保持するクランパ１１８に大きな負荷が要求される。一方、クランパ１１８による被溶接部材１００の保持位置と溶接位置が大きく離間した状態では、被溶接部材１００が撓み変形して固定側電極１２４による加圧力ＦＬと可動側電極１２５による加圧力ＦＵにバラツキが生じて安定した薄板１０１と第１厚板１０２との間の接触抵抗及び第１厚板１０２と第２厚板１０３との間の接触抵抗の確保が困難であり、接合部における電流密度にバラツキが生じてスポット溶接の品質低下が懸念される。
【００１６】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、板材を重ね合わせた板組みの被溶接部材をスポット溶接するにあたり、優れた溶接品質が得られるスポット溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成する請求項１に記載の発明によるスポット溶接装置は、第１溶接電極と、該第１溶接電極と対向配置されて第１溶接電極と協働して被溶接部材を挟持して加圧する第２溶接電極と、副加圧付与アクチュエータを有し、該副加圧付与アクチュエータによって前記被溶接部材に前記第１溶接電極に隣接して当接して該被溶接部材に副加圧力を付与する副加圧位置及び被溶接部材から離反する副加圧不要位置を含む複数の移動停止位置に選択的に移動停止する副加圧部を有する副加圧力付与手段とを備え、前記被溶接部材に当接する第１溶接電極及び副加圧位置の副加圧部と前記第１溶接電極に対向して前記被溶接部材に当接する第２溶接電極とによって前記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で前記第１溶接電極と第２溶接電極との間で通電してスポット溶接する副加圧付与スポット溶接と、前記副加圧部を副加圧不要位置に保持して前記被溶接部材に当接する第１溶接電極と該第１溶接電極に対向して前記被溶接部材に当接する第２溶接電極とによって前記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で前記第１溶接電極と第２溶接電極との間で通電してスポット溶接する副加圧付与不要スポット溶接とを兼備することを特徴とする。
【００１８】
これによれば、副加圧手段の副加圧部を副加圧位置に切り換えた副加圧付与スポット溶接において、第１溶接電極による加圧力及び副加圧付与アクチュエータによる副加圧部からの副加圧力が被溶接部材に付与され、第１溶接電極に対向して第２溶接電極による加圧力が付与されて第１溶接電極による加圧力が第２溶接電極による加圧力より小さくなる。これにより、剛性の異なる板材、例えば剛性が低い薄板と剛性が高い第１厚板及び第２厚板を重ねた被溶接部材を挟持加圧して第１溶接電極と第２溶接電極との間に通電したとき、相対的に薄板と第１厚板の接合部の電流密度が高くなり、被溶接部材に対する優れた溶接品質が得られる。
【００１９】
一方、副加圧手段の副加圧部を副加圧不要位置に切り換えた副加圧付与不要スポット溶接において、副加圧部が被溶接部材から離れた副加圧付与不要位置に保持され、対向する第１溶接電極による加圧力と第２溶接電極による加圧力が等しく付与され、第１溶接電極及び第２溶接電極による等しい加圧力が要求される被溶接部材、例えば剛性が低い薄板の両側に剛性が高い第１厚板及び第２厚板を重ねた被溶接部材を挟持加圧して第１溶接電極と第２溶接電極との間に通電したとき、第１厚板と薄板及び第２厚板と薄板の接合部の電流密度が等しくなり、被溶接部材に対する優れた溶接品質が得られる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスポット溶接装置において、前記複数の移動停止位置は、副加圧付与手段の副加圧部が被溶接部材に当接して被溶接部材に副加圧力を付与する前記副加圧位置と、被溶接部材から離反して前記副加圧位置から退避する退避位置と、前記副加圧付与不要位置とを有し、前記副加圧位置から退避位置の移動距離に対し副加圧位置から前記副加圧付与不要位置の離反距離が大であることを特徴とする。
【００２１】
これによると、副加圧付与スポット溶接において副加圧部を退避位置から被溶接部材に当接して副加圧力を付与する副加圧位置に移動する移動距離に対し副加圧位置から前記副加圧付与不要位置の離反距離を大とすることで、副加圧付与不要スポット溶接において被溶接部材の打点位置から副加圧部が比較的大きく離間して作業スペースが確保できる一方、退避位置と副加圧位置の移動距離が比較的小さくなり副加圧付与スポット溶接のサイクルタイムの短縮が得られる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のスポット溶接装置において、前記複数の移動停止位置は、副加圧付与手段の副加圧部が被溶接部材に当接して被溶接部材に副加圧力を付与する前記副加圧位置と、被溶接部材から離反して前記副加圧位置から退避する退避位置と、前記副加圧付与不要位置とを有し、前記退避位置が前記副加圧付与不要位置を兼備することを特徴とする。
【００２３】
これによると、退避位置が副加圧付与不要位置を兼備することで、副加圧部の移動停止位置が少なくなり副加圧付与手段の作動制御の簡素化を図ることもできる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスポット溶接装置において、前記副加圧付与手段は、前記副加圧付与アクチュエータにより前記副加圧部を直線状に移動して各移動停止位置に選択的に移動停止することを特徴とする。
【００２５】
これによると、副加圧付与アクチュエータで副加圧部を直線状に移動して各移動停止位置に選択的に移動停止することで、副加圧付与手段の作動の簡素化が得れ、副加圧付与手段の簡素化が図られる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、副加圧手段の副加圧部を副加圧位置に切り換えた副加圧付与スポット溶接において第１溶接電極による加圧力及び副加圧付与アクチュエータによる副加圧部から副加圧力が被溶接部材に付与され、第１溶接電極に対向して第２溶接電極による加圧力が付与されて第１溶接電極による加圧力が第２溶接電極による加圧力より小さくなり、剛性の異なる板材を重ねた被溶接部材に対する優れた溶接品質が得られる。
【００２７】
一方、副加圧手段の副加圧部を副加圧不要位置に切り換えた副加圧付与不要スポット溶接において、副加圧部が被溶接部材から離れた副加圧付与不要位置に保持され、対向する第１溶接電極による加圧力と第２溶接電極による加圧力が等しく付与され、第１溶接電極及び第２溶接電極による等しい加圧力が要求される被溶接部材に対する優れた溶接品質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態におけるスポット溶接装置の構成図である。
【図２】模式的に示すスポット溶接装置の作動概要説明図である。
【図３】模式的に示すスポット溶接装置の作動概要説明図である。
【図４】模式的に示すスポット溶接装置の作動概要説明図である。
【図５】模式的に示すスポット溶接装置の作動概要説明図である。
【図６】模式的に示すスポット溶接装置の作動概要説明図である。
【図７】従来のスポット溶接の概要を示す説明図である。
【図８】従来のスポット溶接の概要を示す説明図である。
【図９】従来のスポット溶接の概要を示す説明図である
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の一実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。図１はスポット溶接装置の構成図、図２乃至図６は模式的に示す作動概要説明図である。なお、このスポット溶接装置の説明にあたり、便宜上図１における上方及び下方をスポット溶接装置における上方及び下方とする。
【００３０】
スポット溶接装置１の説明に先立って、被溶接部材について説明する。本実施の形態では被溶接部材としてスポット溶接の際に各溶接電極によって異なる加圧力付与が要求される被溶接部材１００Ａ及び各電極から等しい加圧力付与が要求される被溶接部材１００Ｂがある。被溶接部材１００Ａは、図１に示すように、剛性の低い薄板１０１、薄板１０１より板厚が大きく剛性が高い第１厚板１０２及び第２厚板１０３が順に重ね合わされた３枚重ねの板組によって構成される。また、被溶接部材１００Ｂは剛性の低い薄板１０１の両側に剛性が高い第１厚板１０２及び第２厚板１０３を重ねた３枚重ねの板組によって構成される。なお、被溶接部材１００Ａ及び１００Ｂを区分けすることなく総称して説明する際には被溶接部材１００と称する。
【００３１】
スポット溶接装置１は、溶接ロボット４０の手首部４１にイコライザユニット２を介して取り付けられる支持ブラケット３に固定アーム１０、加圧アクチュエータ２０、副加圧付与手段３０及び図示しない溶接トランスが搭載される。
【００３２】
固定アーム１０は、支持ブラケット３に基端が結合されて下方に延在する固定アーム本体１１及び固定アーム本体１１の先端にＬ字状に折曲する電極保持部１２が形成され、電極保持部１２に第１溶接電極である固定側電極１５が、その頂端１５ａを上方にして装着される。
【００３３】
加圧アクチュエータ２０は、サーボモータ２１及びボールねじ機構等によって構成された図示しない直動部を有し、サーボモータ２１の作動によって直動部のロッドが昇降往復動する。直動部のロッドの下端に電極アーム２３が設けられ、電極アーム２３の先端に固定アーム１０に設けられた固定側電極１５と同軸上、即ち中心軸線Ｌ上に固定側電極１５と対向して第２溶接電極である可動側電極２５が設けられる。これによりサーボモータ２１の作動により可動側電極２５は固定側電極１５から上方に離反する上昇移動端の退避位置と、被溶接部材１００を固定側電極１５と協働して挟持すると共に加圧力を付与する加圧位置との間で中心軸線Ｌに沿って昇降移動する。この加圧力はサーボモータ２１の回転トルクによって決定され、サーボモータ２１の回転トルクを制御することで所期の加圧力が得られる。
【００３４】
副加圧付与手段３０は、支持ブラケット２に搭載されるサーボモータ３２及びボールねじ機構等によって構成される図示しない直動部を備えた副加圧付与アクチュエータ３１を有し、サーボモータ３２の作動によって直動部のロッドが昇降往復動し、ロッドの先端に中心軸線Ｌと平行に延在する可動軸３３を介して副加圧付与アーム３４が設けられる。
【００３５】
副加圧付与アーム３４は、基端が可動軸３３の先端に結合されて先端が中心軸Ｌ方向に延在して先端に副加圧部３５が設けられる。副加圧部３５は、中心軸線Ｌと同軸で上端３５ａ及び下端３５ｂが副加圧付与アーム３４の先端ら上下方に突出すると共に固定側電極１５及び可動側電極２５の貫通を許容する断面半円弧状、即ち半割り筒状に形成される。
【００３６】
このように構成された副加圧付与手段３０は、副加圧付与アクチュエータ３１のサーボモータ３２の作動によって可動軸３３を介して副加圧付与アーム３４の先端に設けた副加圧部３５が中心軸線Ｌに沿って昇降移動すると共に、その副加圧部３５の上端３５ａが固定側電極１５の頂端１５ａより下方となる第１退避位置３５−１と、固定側電極１５と可動側電極２５とで挟持された被溶接部材１００に下方から圧接して副加圧力Ｆαを付与する第１副加圧位置３５−２と、固定側電極１５と可動側電極２５とで挟持された被溶接部材１００に上方から圧接して副加圧力Ｆαを付与する第２副加圧位置３５−３と、固定側電極１５と可動側電極２５とで挟持された被溶接部材１００から上方に離反する第２退避位置３５−４と、この第２退避位置３５−４から更に上方となる副加圧不要位置３５−５と、副加圧不要位置３５−５より更に上方となる後退位置３５−６の各複数の移動停止位置に選択的に停止する。
【００３７】
これにより、副加圧部３５が第１副加圧位置３５−２及び第２副加圧位置３５−４の副加圧位置において被溶接部材１００に副加圧力Ｆαを付与して固定側電極１５と可動側電極２５との間で通電してスポット溶接する副加圧付与スポット溶接と、副加圧部３５を副加圧不要部３５−５に保持して固定側電極１５と可動側電極２５との間で通電してスポット溶接する副加圧付与不要スポット溶接とに切り換えられる。即ち、副加圧付与スポット溶接と、副加圧付与不要スポット溶接とを兼備する。
【００３８】
この第１副加圧位置３５−２及び第２副加圧位置３５−３における副加圧力Ｆαはサーボモータ３２の回転トルクによって決定され、サーボモータ３２の回転トルクを適宜制御することで要望する副加圧力Ｆαが得られる。
【００３９】
一方、副加圧付与スポット溶接において副加圧部３５を第１退避位置３５−１から被溶接部材１００に当接して副加圧力Ｆαを付与する第１副加圧位置３５−２に移動する移動距離及び第２退避位置３５−４から被溶接部材１００に当接して副加圧力Ｆαを付与する第２副加圧位置３５−３に移動する移動距離に対し第１副加圧位置３５−２、第２副加圧位置３５−３から副加圧付与不要位置３５−５の離反距離を大とすることで、副加圧付与不要スポット溶接において被溶接部材１００から副加圧部３５が比較的大きく離間して作業スペースが確保できる。
【００４０】
このように第１退避位置３５−１から第１副加圧位置３５−２への移動距離及び第２退避位置３５−４から第２副加圧位置３５−３に移動する移動距離が比較的小さくなり副加圧付与スポット溶接の差異の副加圧部３５の移動拒距離が比較的短くなり副加圧付与スポット溶接のサイクルタイムの短縮が得られる。
【００４１】
また、副加圧付与アクチュエータ３１で副加圧部３５を直線状に移動して第１退避位置３５−１、第１副加圧位置３５−２、第２副加圧位置３５−３、第２退避位置３５−４、副加圧不要位置３５−５、後退位置３５−６の各移動停止位置に選択的に移動停止することから、副加圧付与アクチュエータ３１をサーボモータ３２及びねじ送り機構等の直動部等による既存の簡単な構成で可能になり、副加圧付与手段３０の作動の簡素化が得られる副加圧付与手段３０の簡素化が図られる。
【００４２】
電源となる溶接トランスの出力端子がバスバ及び固定アーム１０等を介して固定側電極１５に通電可能に接続され、他方の出力端子がバスバ及び電極アーム２３等を介して可動側電極２５に通電可能に接続される。
【００４３】
また、図示しない溶接ロボットコントローラには、溶接ロボットのティーチングデータが格納され、ティーチングデータには被溶接部材１００の各溶接打点位置を順次スポット溶接するための作動プログラム及び各溶接打点、即ち溶接位置におけるスポット溶接装置１の位置及び姿勢が含まれる。図示しない溶接コントローラには溶接装置１の作動プログラム及び加圧アクチュエータ２０、副加圧付与手段３０、溶接トランスの作動制御が含まれる。
【００４４】
次に、スポット溶接装置１の作動を図２乃至図６の作動概要説明図を参照して説明する。この説明にあたり説明の便宜上、スポット溶接すべき被溶接部材１００Ａが下から順に薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた板組をスポット溶接する副加圧付与スポット溶接を図２により説明し、続いて、スポット溶接すべき被溶接部材１００Ａが上から順に薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた板組をスポット溶接する副加圧付与スポット溶接を図３により説明し、次に、被溶接部材１００Ｂをスポット溶接する副加圧付与不要スポット溶接を図４により説明する。その後、図４を参照して電極研磨及び図５を参照して電極交換等のメンテナンスについて説明する。
【００４５】
（副加圧付与スポット溶接Ｉ）
下から順に薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた被溶接部材１００Ａのスポット溶接にあたり、予め設定された作動プログラムに従いスポット溶接装置１のサーボモータ２１の作動により可動側電極２を退避位置に移動して保持し、かつ副加圧付与手段３０のサーボモータ３２により副加圧部３５を第１退避位置３５−１に移動して保持する。次にロボットコントローラは、溶接ロボット４０を作動して図２（ａ）に示すように被溶接部材１００Ａの溶接位置となる打点位置に固定側電極１５の頂端１５ａを下方から当接してスポット溶接装置１を位置決めする。
【００４６】
このスポット溶接装置１が溶接位置に位置決めされた状態では、図２（ａ）に示すように固定側電極１５の頂端１５ａが被溶接部材１００の薄板１０１に下方から当接する一方、可動側電極２５の頂端２５ａが第２厚板１０３と隙間を有して対向し、副加圧部３５の上端３５ａが薄板１０１と隙間を有して対向する。
【００４７】
次に、固定側電極１５が被溶接部材１００の薄板１０１に当接した状態で、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５を退避位置から固定側電極１５に接近する加圧位置方向に移動させて図２（ｂ）に示すように第２厚板１０３に上方から当接させて固定側電極１５と可動側電極２５とで被溶接部材１００Ａを挟持する。更にサーボモータ２１を所定トルクに達するまで作動して可動側電極２５を第２厚板１０３に圧接させる。これにより加圧アクチュエータ２０の加圧力が可動側電極２５と固定アーム１０を介して固定側電極１５とに作用し、可動側電極２５と固定側電極１５との間で被溶接部材１００Ａの溶接部を挟持すると共に加圧する。
【００４８】
一方、副加圧付与手段３０のサーボモータ３２の作動により直動部のロッドを上昇動して、可動軸３３及び副加圧付与アーム３４を介して副加圧力付与アーム３４の先端に設けられた副加圧部３５を第１退避位置３５−１から上端３５ａが被溶接部材１００Ａの薄板１０１に固定側電極１５に隣接して下方から当接する第１副加圧位置３５−２に移動させる。更にサーボモータ３２を所定トルクに達するまで作動して副加圧部３５を薄板１０１に副加圧力Ｆαを付与する。
【００４９】
この固定側電極１５と可動側電極２５によって被溶接部材１００Ａを挟持加圧し、副加圧部３５により固定側電極１５に隣接して薄板１０１に下方から制御加圧力Ｆαを付与した状態では、図２（ｃ）に示すように、可動側電極２５による加圧力ＦＵが第２厚板１０３に上方から付与され、固定側電極１５による加圧力ＦＬと副加圧部３５による副加圧力Ｆαが隣接して薄板１０１に付与される。
【００５０】
この場合、図２（ｃ）に模式的に示すように、加圧アクチュエータ２０による加圧力が可動側電極２５に作用し、かつ可動側電極２５に対向して固定アーム１０を介して固定側電極１５に作用する一方、副加圧付与手段３０におけるサーボモータ３２による付勢力が副加圧付与アーム３４等を介して副加圧部３５に作用し、第２厚板１０３に上方から作用する可動側電極２５による加圧力ＦＵと薄板１０１に下方から作用する固定側電極１５による加圧力ＦＬ及び副加圧部３５による副加圧力Ｆαの総和が等しくなる（ＦＵ＝ＦＬ＋Ｆα）。
【００５１】
これにより、被溶接部材１００Ａの溶接部には、可動側電極２５から第２厚板１０３に加圧力ＦＵが付与され、薄板１０１に固定側電極１５から加圧力ＦＬが付与されると共に副加圧部３５から副加圧力Ｆαが付与されることから、固定側電極１５から薄板１０１に作用する加圧力ＦＬは、可動側電極２５による加圧力ＦＵから副加圧部３５による副加圧力Ｆαを減じた加圧力が付与される（ＦＬ＝ＦＵ−Ｆα）。
【００５２】
このように薄板１０１側に作用する固定側電極１５からの加圧力ＦＬを第２厚板１０３側に作用する可動側電極２５の加圧力ＦＵより小さく（ＦＬ＜ＦＵ）することで、薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における接触圧力が、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接触圧力より小さくなり、相対的に薄板１０１と第１厚板１０２間の接触抵抗が大きくなると共に、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接触抵抗が小さくなる。
【００５３】
次に、可動側電極２５と固定側電極１５及び副加圧付与部３５とで被溶接部材１００Ａを挟持加圧して薄板１０１側に位置する固定側電極１５の加圧力ＦＬを第２厚板１０３側に位置する可動側電極２５の加圧力ＦＵより小さくした状態で、溶接トランスから可動側電極２５と固定側電極１５との間に所定時間通電して溶接する。この可動側電極２５と固定側電極１５との間に通電した時に、相対的に薄板１０１と第１厚板１０２間の接合部における接触抵抗が大きく電流密度が高くなると共に、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接触抵抗が小さく保持される。これにより、薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における発熱量が第１厚板１０２と第２厚板１０３の接合部における発熱量に対して相対的に増加して、薄板１０１から第２厚板１０３に亘って電流密度の偏りのない良好な溶接が行われ、溶接強度及び溶接品質が確保できる。
【００５４】
この溶接が完了した後、副加圧付与手段３０のサーボモータ３２の作動により可動軸３３を下降動して副加圧付与アーム３４に設けられた副加圧部３５を被溶接部材１００Ａに圧接する第１副加圧位置３５−２から第１退避位置に移動させる。更に、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５を退避位置に移動させて固定側電極１５と可動側電極２５による被溶接部材１００Ａの挟持を開放する。
【００５５】
次に、作動プログラムに従い溶接ロボット４０を作動して、スポット溶接装置１を被溶接部材１００Ａの打点位置から退避させ、次の被溶接部材１００Ａの打点位置に移動する。ここで、副加圧部３５が移動する第１退避位置３５−１から第１副加圧位置３５−２への移動距離を比較的小さく設定することで、迅速に加圧部３５の移動時間の短縮が可能になり、副加圧付与スポット溶接のサイクルタイムの短縮が得られる。
【００５６】
（副加圧付与スポット溶接ＩＩ）
上から順に薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わされた被溶接部材１００Ａのスポット溶接にあたり、予め設定された作動プログラムに従いスポット溶接装置１の可動側電極２５が退避位置でかつ副加圧付与手段３０の副加圧部３５が第２退避位置３５−４に保持された状態で、溶接ロボットを作動して図３（ａ）に示すように被溶接部材１００Ａの溶接位置となる打点位置に固定側電極１５の頂端１５ａを下方から当接してスポット溶接装置１を位置決めする。
【００５７】
次に、図３（ｂ）に示すように、固定側電極１５が第２厚板１０３に当接した状態で、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５を退避位置から加圧位置方向に移動させて薄板１０１に上方から当接させる。更にサーボモータ２１を所定トルクに達するまで作動して可動側電極２５を薄板１０１に圧接させる。これにより加圧アクチュエータ２０の加圧力が可動側電極２５と固定側電極１５とに作用し、可動側電極２５と固定側電極１５との間で被溶接部材１００Ａの溶接部を挟持すると共に加圧する。
【００５８】
一方、副加圧付与手段３０のサーボモータ３２の作動により直動部のロッドを下降動して、可動軸３３及び副加圧付与アーム３４を介して副加圧付与アーム３４の先端に設けられた副加圧部３５の下端３５ｂが被溶接部材１００Ａの薄板１０１に可動側電極２５に隣接して上方から当接する第２副加圧位置３５−３に移動させる。更にサーボモータ３２を所定トルクに達するまで作動して副加圧部３５を薄板１０１に圧接させて副加圧力Ｆαを付与する。
【００５９】
これにより、図３（ｃ）に示すように、可動側電極２５による加圧力ＦＵ及び３５の副加圧力Ｆαが薄板１０１に付与され、固定側電極１５による加圧力ＦＬが第２厚板１０３に付与される。これにより薄板１０１側に位置する可動側電極２５の加圧力ＦＵが第２厚板１０３側に位置する固定側電極１５の加圧力ＦＬより小さくした状態で、溶接トランスから可動側電極２５と固定側電極１５との間に所定時間通電して溶接する。
【００６０】
この可動側電極２５と固定側電極１５との間に通電した時に、相対的に薄板１０１と第１厚板１０２間の接合部における接触抵抗が大きく電流密度が高くなると共に、第１厚板１０２と第２厚板１０３間の接触抵抗が小さく保持され、薄板１０１と第１厚板１０２の接合部における発熱量が第１厚板１０２と第２厚板１０３の接合部における発熱量に対して相対的に増加して、薄板１０１から第２厚板１０３に亘って電流密度の偏りのない良好な溶接が行われ、溶接強度及び溶接品質が確保できる。
【００６１】
この溶接が完了した後、副加圧付与手段３０のサーボモータ３２の作動により可動軸３３を上昇動して副加圧付与アーム３４に設けられた副加圧部３５を被溶接部材１００Ａに圧接する第２副加圧位置３５−３から第２退避位置３５−４に移動させる。更に、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５を退避位置に移動させて固定側電極１５と可動側電極２５による被溶接部材１００Ａの挟持を開放する。
【００６２】
次に、作動プログラムに従い溶接ロボット４０を作動して、スポット溶接装置１を被溶接部材１００Ａの打点位置から退避させ、次の被溶接部材１００Ａの打点位置に移動する。ここで、副加圧部３５が移動する第２退避位置３５−４から第２副加圧位置３５−３への移動距離を比較的小さく設定することで、迅速に加圧部３５の移動時間の短縮が可能になり、副加圧付与スポット溶接のサイクルタイムの短縮が得られる。
【００６３】
（副加圧付与不要スポット溶接ＩＩＩ）
薄板１０１の両側に第１厚板１０２及び第２厚板１０３が重ね合わされた被溶接部材１００Ｂのスポット溶接にあたり、予め設定された作動プログラムに従いスポット溶接装置１の可動側電極２５が固定側電極１５から離反した退避位置で、かつ副加圧付与手段３０の副加圧部３５が副加圧不要位置３５−５に保持された状態で、溶接ロボットを作動して図４（ａ）に示すように被溶接部材１００Ｂの溶接位置となる打点位置に固定側電極１５の頂端１５ａを下方から当接してスポット溶接装置１を位置決めする。
【００６４】
次に、図４（ｂ）に示すように、固定側電極１５が被溶接部材１００Ｂの第１厚板１０２に当接した状態で、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５を退避位置から加圧位置方向に移動させて第２厚板１０３に上方から当接させる。更にサーボモータ２１を所定トルクに達するまで作動して可動側電極２５を第２厚板１０３に圧接させる。これにより加圧アクチュエータ２０の加圧力が可動側電極２５と固定側電極１５とに作用し、可動側電極２５と固定側電極１５との間で被溶接部材１００Ｂの溶接部を挟持すると共に加圧する。
【００６５】
これにより、図４（ｃ）に示すように、固定側電極１５による加圧力ＦＬが第１厚板１０２に付与され、可動側電極２５による加圧力ＦＵが第２厚板１０３に付与される。
【００６６】
このように固定側電極１５と可動側電極２５によって被溶接部材１００Ｂを挟持加圧した状態では、図４（ｃ）に模式的に示すように、加圧アクチュエータ２０による加圧力が可動側電極２５に作用し、第２厚板１０３に作用する可動側電極２５の加圧力ＦＵと第１厚板１０２に作用する固定側電極１５の加圧力ＦＬが等しくなる（ＦＵ＝ＦＬ）。これにより、第１厚板１０２と薄板１０１の接合部における接触圧力と第２厚板１０３と薄板１０１の接合部における接触圧力が等しくなる。
【００６７】
次に、可動側電極２５と固定側電極１５とで被溶接部材１００Ｂを挟持加圧した状態で、溶接トランスから可動側電極２５と固定側電極１５との間に所定時間通電して溶接する。この可動側電極２５と固定側電極１５との間に通電した時に、第１厚板１０２と薄板１０１間の接触抵抗と第２厚板１０２間の接触抵抗が等しく保持され、第１厚板１０２と薄板１０１の接合部における発熱量と第２厚板１０３と薄板１０１の接合部における発熱量が等しく、第１厚板１０２から第２厚板１０３に亘って電流密度の偏りなく良好な溶接が行われ、溶接強度及び溶接品質が確保できる。
【００６８】
この溶接が完了した後、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５を退避位置に移動させて固定側電極１５と可動側電極２５による被溶接部材１００Ｂの挟持を開放する。
【００６９】
次に、作動プログラムに従い溶接ロボット４０を作動して、スポット溶接装置１を被溶接部材１００Ｂの打点位置から退避させ、次の被溶接部材１００Ｂの打点位置に移動する。ここで、この副加圧付与不要スポット溶接において副加圧部３５を副加圧付与不要位置３５−５に保持することで被溶接部材１００Ｂから副加圧部３５が比較的大きく離間して固定側電極１５及び可動側電極２５の周囲に作業スペースが確保できる。なお、この溶接では、２枚の板材が重ね合わされた被溶接部材でも同様にスポット溶接できる。
【００７０】
（電極研磨ＩＶ）
スポット溶接装置１によりスポット溶接を繰り返し行うと、被溶接部材１００に当接する固定側電極１５の頂端１５ａ及び可動側電極２５の頂端２５ａが摩耗や変形する。この摩耗や変形した固定側電極１５及び可動側電極２５の頂端形状が通電路の電流密度に影響して溶接品質を決定することから、図５（ａ）に示す溶接ロボット４０の作動エリア内に配置された電極研磨機５０により固定側電極１５及び可動側電極２５の頂端形状を整える電極研磨が予め設定された打点数毎に行われる。
【００７１】
電極研磨機５０は、周知の構成であり、かつ本発明と直接関係ないので詳細な説明は省略するが、例えば上下一対の刃面を有する刃具を備えた電極研磨部５１を有し、この刃具を回転駆動させる駆動装置を備える。
【００７２】
この電極研磨にあたり、予め設定された作動プログラムに従いスポット溶接装置１の加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により副加圧付与アーム３４に設けられた可動側電極２５を退避位置に保持し、かつ副加圧付与手段３０のサーボモータ３２の作動により副加圧部３５を副加圧不要位置３５−５に移動して保持した状態で、溶接ロボット４０を作動して図５（ａ）に示すように研磨機５０の電極研磨部５１に移動して固定側電極１５の頂端１５ａを下方から刃具に当接すると共に可動側電極２５を刃具を介して対向するようにスポット溶接装置１を位置決めする。
【００７３】
次に、図５（ｂ）に示すように、固定側電極１５を刃具に当接した状態で、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の回転で可動側電極２５を退避位置から加圧位置方向に移動させて固定側電極１５の頂端１５ａ及び可動側電極２５の頂端２５ａによって上下から挟むように刃具に押しあて、この状態で刃具を回転駆動することにより可動側電極２５の頂端２５ａ及び固定側電極１５の頂端１５ａを同時に研磨されて可動側電極２５の頂端２５ａ及び固定側電極１５の頂端１５ａが整形される。
【００７４】
電極整形終了後、加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１で可動側電極２５を退避位置に移動して固定側電極１５及び可動側電極２５を刃具から離反させると共に、スポット溶接装置１０を研磨機５０から退避する。
【００７５】
（電極交換Ｖ）
固定側電極１５及び可動側電極２５を交換する等のスポット溶接装置１のメンテナンスにあたっては、図６に示すようにスポット溶接装置１の加圧アクチュエータ２０のサーボモータ２１の作動により可動側電極２５が固定側電極１５から離反した退避位置に保持し、かつ副加圧付与手段３０のサーボモータ３２の回転制御により副加圧部３５を後退位置３５−６に移動する。この副加圧付与部３５を後退位置３５−６に移動することで、固定側電極１５及び可動側電極２５を含む固定側電極１５及び可動側電極２６の周囲に作業スペースが確保され、固定電極１５を固定アーム２３の電極保持部１２から脱着する固定電極１５の交換作業及び可動側電極２５を電極アーム２３から脱着する可動電極２５の交換作業が容易に行え、固定側電極１５及び可動側電極２５の交換作業性が確保できる。
【００７６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することができる。例えば、上記実施の形態では、下から薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わせられた被溶接部材１００Ａ、上から薄板１０１、第１厚板１０２、第２厚板１０３が重ね合わせられた被溶接部材１００Ａ、薄板１０１の両側に第１厚板１０２及び第２厚板１０３が重ね合わされた被溶接部材１００Ｂを順にスポット溶接する場合を例に説明したが、これらの状態が混在する被溶接部材にあっては、適宜副加圧付与手段３０の移動停止位置を切り替えることで、連続的にこれらをスポット溶接することができる。また、上記実施の形態では副加圧部３５のサーボモータ３２による移動停止位置を第１退避位置３５−１、第２副加圧位置３５−２、第２副加圧位置３５−３、第２退避位置３５−４、副加圧不要位置３５−５及び後退位置３５−６に設定したが、副加圧不要位置３５−５を第２退避位置３５−４或いは第１退避位置３５−１と同位置に設定、即ち第２退避位置３５−４或いは第１退避位置３５−１と副加圧不要位置３５−５を兼備させることで、副加圧付与手段３０の作動制御の簡素化を図ることもできる。また、被溶接部材等に応じて第１退避位置３５−１と第２副加圧位置３５−２或いは第２副加圧位置３５−３と第２退避位置３５−４の一方を省略することもできる。更に、副加圧部３５を半割り円筒状に形成したが、円筒状に形成することも、また突起によって形成することもできる。
【符号の説明】
【００７７】
１ スポット溶接装置
１５ 固定側電極（第１溶接電極）
２０ 加圧アクチュエータ
２５ 可動側電極（第２溶接電極）
３０ 副加圧付与手段
３１ 副加圧付与アクチュエータ
３５ 副加圧部
３５−１ 第１退避位置(退避位置)
３５−２ 第１副加圧位置（副加圧位置）
３５−３ 第２副加圧位置（副加圧位置）
３５−４ 第２退避位置（退避位置）
３５−５ 副加圧不要位置
３５−６ 後退位置
４０ 溶接ロボット
５０ 電極研磨機
１００ 被溶接部材
１００Ａ 被溶接部材
１００Ｂ 被溶接部材
１０１ 薄板
１０２ 第１厚板
１０３ 第２厚板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１溶接電極と、
該第１溶接電極と対向配置されて第１溶接電極と協働して被溶接部材を挟持して加圧する第２溶接電極と、
副加圧付与アクチュエータを有し、該副加圧付与アクチュエータによって前記被溶接部材に前記第１溶接電極に隣接して当接して該被溶接部材に副加圧力を付与する副加圧位置及び被溶接部材から離反する副加圧不要位置を含む複数の移動停止位置に選択的に移動停止する副加圧部を有する副加圧力付与手段とを備え、
前記被溶接部材に当接する第１溶接電極及び副加圧位置の副加圧部と前記第１溶接電極に対向して前記被溶接部材に当接する第２溶接電極とによって前記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で前記第１溶接電極と第２溶接電極との間で通電してスポット溶接する副加圧付与スポット溶接と、
前記副加圧部を副加圧不要位置に保持して前記被溶接部材に当接する第１溶接電極と該第１溶接電極に対向して前記被溶接部材に当接する第２溶接電極とによって前記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で前記第１溶接電極と第２溶接電極との間で通電してスポット溶接する副加圧付与不要スポット溶接とを兼備することを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項２】
前記複数の移動停止位置は、副加圧付与手段の副加圧部が被溶接部材に当接して被溶接部材に副加圧力を付与する前記副加圧位置と、被溶接部材から離反して前記副加圧位置から退避する退避位置と、前記副加圧付与不要位置とを有し、前記副加圧位置から退避位置の移動距離に対し副加圧位置から前記副加圧付与不要位置の離反距離が大であることを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項３】
前記複数の移動停止位置は、副加圧付与手段の副加圧付与部が被溶接部材に当接して被溶接部材に副加圧力を付与する前記副加圧位置と、被溶接部材から離反して前記副加圧位置から退避する退避位置と、前記副加圧付与不要位置とを有し、前記退避位置が前記副加圧付与不要位置を兼備することを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項４】
前記副加圧付与手段は、前記副加圧付与アクチュエータにより前記副加圧部を直線状に移動して各移動停止位置に選択的に移動停止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスポット溶接装置。
【請求項１】
第１溶接電極と、
該第１溶接電極と対向配置されて第１溶接電極と協働して被溶接部材を挟持して加圧する第２溶接電極と、
副加圧付与アクチュエータを有し、該副加圧付与アクチュエータによって前記被溶接部材に前記第１溶接電極に隣接して当接して該被溶接部材に副加圧力を付与する副加圧位置及び被溶接部材から離反する副加圧不要位置を含む複数の移動停止位置に選択的に移動停止する副加圧部を有する副加圧力付与手段とを備え、
前記被溶接部材に当接する第１溶接電極及び副加圧位置の副加圧部と前記第１溶接電極に対向して前記被溶接部材に当接する第２溶接電極とによって前記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で前記第１溶接電極と第２溶接電極との間で通電してスポット溶接する副加圧付与スポット溶接と、
前記副加圧部を副加圧不要位置に保持して前記被溶接部材に当接する第１溶接電極と該第１溶接電極に対向して前記被溶接部材に当接する第２溶接電極とによって前記被溶接部材を挟持加圧し、該挟持加圧状態で前記第１溶接電極と第２溶接電極との間で通電してスポット溶接する副加圧付与不要スポット溶接とを兼備することを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項２】
前記複数の移動停止位置は、副加圧付与手段の副加圧部が被溶接部材に当接して被溶接部材に副加圧力を付与する前記副加圧位置と、被溶接部材から離反して前記副加圧位置から退避する退避位置と、前記副加圧付与不要位置とを有し、前記副加圧位置から退避位置の移動距離に対し副加圧位置から前記副加圧付与不要位置の離反距離が大であることを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項３】
前記複数の移動停止位置は、副加圧付与手段の副加圧付与部が被溶接部材に当接して被溶接部材に副加圧力を付与する前記副加圧位置と、被溶接部材から離反して前記副加圧位置から退避する退避位置と、前記副加圧付与不要位置とを有し、前記退避位置が前記副加圧付与不要位置を兼備することを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項４】
前記副加圧付与手段は、前記副加圧付与アクチュエータにより前記副加圧部を直線状に移動して各移動停止位置に選択的に移動停止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスポット溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７１１２８（Ｐ２０１３−７１１２８Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１０１５６（Ｐ２０１１−２１０１５６）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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