片側スポット溶接装置
【課題】 小さい加圧力で、電極とワークとの間、あるいは、ワークとワークとの間の接触状態を良好にするとともに溶接電流密度を適正にすることにより、ワークの量産性を向上させる。
【解決手段】 ワーク１５の溶接部位１５Ｗに、ワーク１５の一方向からのみ電極を当てて溶接する片側スポット溶接装置１０において、溶接部位１５Ｗに当ててワーク１５に溶接電流を流す主電極２１と、溶接部位１５Ｗ及び／または溶接部位１５Ｗ近傍に当ててワーク１５に予備電流を流す予備電極２２，２３と、主電極２１をワーク１５に当てるときの主加圧力、予備電極２２，２３をワーク１５に当てるときの予備加圧力、溶接電流及び予備電流を制御する制御装置８２と、を備える。
【解決手段】 ワーク１５の溶接部位１５Ｗに、ワーク１５の一方向からのみ電極を当てて溶接する片側スポット溶接装置１０において、溶接部位１５Ｗに当ててワーク１５に溶接電流を流す主電極２１と、溶接部位１５Ｗ及び／または溶接部位１５Ｗ近傍に当ててワーク１５に予備電流を流す予備電極２２，２３と、主電極２１をワーク１５に当てるときの主加圧力、予備電極２２，２３をワーク１５に当てるときの予備加圧力、溶接電流及び予備電流を制御する制御装置８２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片側スポット溶接装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスポット溶接装置として、ワークを一対の電極で挟んで通電するもの（例えば、特許文献１参照。）、あるいは、ワークの片側にのみ電極を当てて通電するもの（例えば、特許文献２参照。）が知られている。
【特許文献１】特開２００３−２３６６７４公報
【特許文献２】特開昭５７−１９３２８７号公報
【０００３】
特許文献１の図１を以下の図９で説明する。なお、符号は振り直した。
図９は従来のスポット溶接装置の説明図であり、スポット溶接装置１００は、溶接ガン１０１と、この溶接ガン１０１を制御する制御部１０２とからなり、溶接ガン１０１は、シリンダ１０３で昇降可能とした上部電極１０４と、アーム１０５に固定した下部電極１０６とを備える。
【０００４】
特許文献２の第１図を以下の図１０で説明する。なお、符号は振り直した。
図１０は従来のスポット溶接装置による溶接要領を示す要部斜視図であり、第１の薄鋼板１１１の裏面に比較的剛性の高いバックアップ用鋼板１１０を当て、第１の薄鋼板１１１の表面に第２の薄鋼板１１２を重ね合せ、この第２の薄鋼板１１２の表面に一対の電極１１３，１１４を当て、これらの電極１１３，１１４に通電して両薄鋼板１１１，１１２をスポット溶接することを示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図９及び図１０に示した溶接装置による溶接方法を以下に説明する。
図１１（ａ），（ｂ）は従来の溶接装置による溶接方法を示す断面図である。
（ａ）は図９に示した上部電極１０４と下部電極１０６とで鋼板１０７，１０８を挟んでスポット溶接した状態を示す。１０９はナゲットである。図中の矢印は溶接電流の流れを示す。
この溶接方法では、例えば、鋼板１０７，１０８が閉断面構造を形成する場合には、上部電極１０４及び下部電極１０６の一方を配置できない。
【０００６】
（ｂ）は図１０に示した電極１１３と、電極１１６（アース電極であり、電極１１４に相当する。）とを薄鋼板１１１（薄鋼板１１２は省略）に当てて、薄鋼板１１１とバックアップ用鋼板１１０とをスポット溶接することを示す。溶接電流は図の矢印のように電極１１３，１１６間を流れる。なお、１１７はナゲット、１１８，１１８はバックアップ用鋼板１１０を支持する支持部である。
【０００７】
スポット溶接時に電極１１３に大きな加圧力を作用させると、薄鋼板１１１及びバックアップ用鋼板１１０は大きく変形する。変形しないように加圧力を小さくすれば、薄鋼板１１１とバックアップ用鋼板１１０との間に生じる生産上の許容誤差によって生じる隙間を無くすことは難しい。
【０００８】
また、溶接電流は電極１１３から薄鋼板１１１、バックアップ用鋼板１１０、電極１１６の順に流れるが、溶接に寄与しない分流が生じて溶接電流を一箇所に集中させることが難しい。
【０００９】
このように、片側スポット溶接では、上記したワークを加圧する加圧力の設定が難しく、分流が生じることにより、ナゲット１１７が生成し難く、接合品質を向上できない。
以下に、ワークの加圧力、接触面積の影響を説明する。
【００１０】
図１２（ａ），（ｂ）は従来の片側スポット溶接の加圧力、接触面積の影響を示す断面図である。なお、以下の説明では、ワークの平面度の生産上の許容誤差により生じるワーク間の隙間を考慮した。
（ａ）において、鋼板１２１と鋼板１２２とを、一方の鋼板１２１に電極１２３を当てて、スポット溶接する。（アース電極は省略する。）
【００１１】
例えば、電極１２３による鋼板１２１，１２２の加圧力が小さい場合、鋼板１２１，１２２間の接触面積が小さくなる。従って、溶接電流は小さな接触面積の溶接部位に集中する、即ち、電流密度が過大となり、ナゲット１２４が生成された上に、更に、母材が局部的に過熱されて「散り１２５」として溶融飛散する。
【００１２】
（ｂ）において、電極１２３による鋼板１２１，１２２の加圧力が大きい場合、鋼板１２１，１２２間の接触面積が大きくなる（図中のＲは鋼板１２１と鋼板１２２との接触範囲である。）。また、電極１２３と鋼板１２１との接触面積も大きくなる。従って、溶接電流は集中せず、電流密度が小さくなるため、ナゲットが生成されなくなる。
【００１３】
以上に述べた電極１２３の加圧力は、電極１２３と鋼板１２１との接触状態にも影響する。特に加圧力が小さい場合は、電極１２３と鋼板１２１との間の接触抵抗が過度に大きくなる。
【００１４】
本発明の目的は、片側スポット溶接装置を改良することで、小さい加圧力で、電極とワークとの間、あるいは、ワークとワークとの間の接触状態を良好にするとともに溶接電流密度を適正にすることにより、ワークの量産性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に係る発明は、ワークの溶接部位に、ワークの一方向からのみ電極を当てて溶接する片側スポット溶接装置において、溶接部位に当ててワークに溶接電流を流す主電極と、溶接部位及び／または溶接部位近傍に当ててワークに予備電流を流す予備電極と、主電極をワークに当てるときの主加圧力、予備電極をワークに当てるときの予備加圧力、溶接電流及び予備電流を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
予備電極でワークに予備電流を流すと、ワークの温度が高くなってワークが軟化する。これにより、ワークの主電極を当てる部位が平坦になるとともに、ワーク間の隙間が無くなるから、電極とワークとの接触状態及びワーク間の接触状態が良好となり、溶接時の主電極の加圧力が小さくて済む。
【００１７】
また、ワークに予備電流を流すことでワークの温度が高くなると、ワークの電気抵抗が大きくなる。この状態でワークの溶接部位に主電極を当てると、溶接部位の熱が主電極を介して逃げるため、溶接部位の温度が下がり、電気抵抗が小さくなる。従って、溶接時に、温度の高い溶接部位周囲に対して溶接部位に溶接電流が集中する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明では、溶接部位に当ててワークに溶接電流を流す主電極と、溶接部位及び／または溶接部位近傍に当ててワークに予備電流を流す予備電極と、主電極の主加圧力、予備電極の予備加圧力、溶接電流及び予備電流を制御する制御装置と、を備えるので、主電極とワークとの接触状態及びワーク間の接触状態を良好にすることができ、主電極によるワークの加圧力が小さくて済むため、ワークの変形を抑えつつ良好なスポット溶接を行うことができる。更に、予備通電によって上記の接触状態をワーク毎に常に一定に保つことができる。
【００１９】
また、予備電極への通電によりワークを加熱した後に、主電極によるワークの加圧状態を保持することで、溶接部位周囲に対して溶接部位の温度を下げて、溶接部位への溶接電流を集中させることができ、分流を防止して溶接部位を効果的に発熱させることができて、ワークを迅速に溶接することができる。
以上より、片側スポット溶接によるワークの量産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る片側スポット溶接装置の説明図（一部断面図）であり、片側スポット溶接装置１０（以下、単に「溶接装置１０」と記す。）は、装置本体１１と、この装置本体１１の作動を制御する制御部１２とからなる。
【００２１】
装置本体１１は、ワーク１５（鋼板１６及び鋼板１７からなる）に溶接電流を流す主電極２１と、この主電極２１でスポット溶接する前にワーク１５に予備電流を流す一対の予備電極２２，２３とを備えた部分であり、上部に設けた主シリンダ装置２５と、この主シリンダ装置２５の下部に取付けた溶接部２６とからなる。なお、２７，２７はワーク１５を支持するワーク支持部であり、ワーク１５の溶接される部位、即ち溶接部位１５Ｗ（一点鎖線の丸で囲んだ部分である）から離れた位置に設けたものである。
【００２２】
主シリンダ装置２５は、シリンダ部３１と、このシリンダ部３１に移動自在に挿入したピストン（不図示）と、このピストンに一端を取付けたロッド３３とからなり、ロッド３３の先端に溶接部２６を取付けることにより、シリンダ部３１内に作動油を供給、あるいは、シリンダ３１外に作動油を排出することでロッド３３を介して溶接部２６を昇降させる。
【００２３】
溶接部２６は、シリンダ装置２５に連結するとともに下部に予備電極２２，２３を一体に設けたベース部３５と、このベース部３５内に設けた副シリンダ装置３６と、この副シリンダ装置３６に取付けた主電極２１と、予備電極２２，２３と、ワーク１５をアース開閉スイッチ３７Ａを介してアースするためにワーク１５に当てたアース電極３７とからなる。
【００２４】
ベース部３５は、溶接電流、予備電流の電源３８に接続した部分であり、副シリンダ装置３６を構成するシリンダ３９を設けたものである。
副シリンダ装置３６は、上記のシリンダ３９と、このシリンダ３９に移動自在に挿入したピストン体４１とからなり、シリンダ３９内をピストン体４１で上部油室３９Ａ（不図示）と下部油室３９Ｂとに区画し、これらの上部油室３９Ａ及び下部油室３９Ｂにそれぞれベース部３５に設けた上部油路４３及び下部油路４４を連通させたものである。
主電極２１は、ピストン体４１の内側に断熱材４６を介して取付けたものである。
【００２５】
ここで、４７はピストン体４１を昇降自在に支持するためにロッド３３に取付けたピストン体支持部、４８はピストン体４１とピストン体支持部４７とを連結する連結ピン、５１はベース部３５と主電極２１とを電気的に導通させる導電部材、５２は連結ピン４８の外面を覆う断熱材、５３は主電極２１とピストン体支持部４７との間に設けた断熱材である。上記した断熱材４６、５２，５３は、溶接時に主電極２１に発生する熱がピストン体４１、ピストン体支持部４７及び連結ピン４８に伝わらないようにする部材である。
【００２６】
制御部１２は、電源３８からベース部３５を介して主電極２１又は予備電極２２，２３へ溶接電流又は予備電流を流すときにその電流値を設定する又は電流を停止する電流値設定手段６２と、主電極２１及び予備電極２２，２３によるワーク１５の加圧力を設定する加圧力設定手段６３と、モータ６４で駆動するオイルポンプ６６に接続した油圧配管６７から主シリンダ装置２５に接続した油圧配管６８，７１への作動油の供給を切り替える、あるいは、作動油の供給を停止するソレノイドバルブ７２と、モータ７３で駆動するオイルポンプ７４に接続した油圧配管７６から副シリンダ装置３６側の上部油路４３及び下部油路４４にそれぞれ接続した油圧配管７７，７８への作動油の供給を切り替える、あるいは、作動油の供給を停止するソレノイドバルブ８１と、アース電極３７のアース又はアースの解除を切り換えるアース開閉スイッチ３７Ａと、電流値設定手段６２による電流値、加圧力設定手段６３による加圧力及び加圧時間、ソレノイドバルブ７２，８１による油路切り換え、アース開閉スイッチ３７Ａのオンオフ、主電極２１及び予備電極２２，２３への通電時間を制御する制御装置８２とからなる。
【００２７】
ここで、８４はソレノイドバルブ７２，８１から作動油を排出する配管、８５は配管８４から排出された作動油を溜める油タンクであり、この油タンク８５はオイルポンプ６６，７４に接続する。８７は主電極２１及び予備電極２２，２３を流れる電流値を検出する電流値検出手段、８８は主電極２１及び予備電極２２，２３の加圧力を検出する加圧力検出手段であり、これらの電流値検出手段８７及び加圧力検出手段８８からの電流値信号及び加圧力信号に基づいて制御装置８２は、電流値及び加圧力を制御する。
【００２８】
ソレノイドバルブ７２は、制御装置８２からの制御信号により、オイルポンプ６６から送られた作動油を、油圧配管６７から、例えば、油圧配管６８へ流すことでシリンダ部３１に対してロッド３３を下降させ主電極２１及び予備電極２２，２３を共に下降させて予備電極２２，２３でワーク１５を加圧する、あるいは、オイルポンプ６６から送られた作動油を、油圧配管６７から油圧配管７１へ流すことでシリンダ部３１に対してロッド３３を上昇させ主電極２１及び予備電極２２，２３を共に上昇させて予備電極２２，２３をワーク１５から離す、あるいは、油圧配管６７から油圧配管６８及び圧配管７１への作動油の流れを停止させる。
【００２９】
ソレノイドバルブ８１は、制御装置８２からの制御信号により、オイルポンプ７４から送られた作動油を、油圧配管７６から、例えば、油圧配管７７へ流すことでシリンダ３９に対してピストン体４１を下降させベース部３５に対して主電極２１を下降させてワーク１５を加圧する、あるいは、オイルポンプ７４から送られた作動油を、油圧配管７６から油圧配管７８へ流すことでシリンダ３９に対してピストン体４１を上昇させ主電極２１を上昇させてワーク１５から離す、あるいは、油圧配管７６から油圧配管７７及び油圧配管７８への作動油の流れを停止させる。
【００３０】
図２（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る溶接装置の作用を示す作用図である。
（ａ）は、予備電極２２，２３を下降させ、ワーク１５を加圧する。そして、矢印Ａで示すように予備電極２２からワーク１５を介して予備電極２３に予備電流を流すことを示す。このとき、アース開閉スイッチ３７Ａはオフ状態にあり、ワーク１５はアースされない。
【００３１】
ワーク１５に通電することで、ワーク１５にジュール熱が発生し、ワーク１５の温度が高くなる。これにより、ワーク１５が軟化した状態で加圧されるため、鋼板１６，１７間の製造上の隙間が無くなり、鋼板１６，１７間の接触状態が向上する。また、ワーク１５が高温になることでワーク１５の電気抵抗が大きくなる。
【００３２】
（ｂ）は、ベース部３５を上昇させるとともに、主電極２１を下降させてワーク１５を加圧し、ワーク１５に通電することを示す。このとき、アース開閉スイッチ３７Ａはオン状態にあり、ワーク１５はアースされる。
【００３３】
まず、主電極２１をワーク１５に当てることで、高温状態にあるワーク１５から主電極２１に熱が逃げ、主電極２１を当てたワーク１５の溶接部位１５Ｗは、温度が低下する。
この状態を所定時間保持して溶接部位の温度を十分に下げた後、主電極２１からワーク１５に溶接電流を矢印Ｂのように流すことで、温度の下がった溶接部位は、周囲の温度の高い部分よりも電気抵抗が小さくなるので、溶接電流が溶接部位に集中するため、溶接部位に効果的にナゲットが生成され、溶接が行われる。
【００３４】
（ｃ）は、主電極２１による溶接が終了して、主電極２１を上昇させ、ワーク１５から離した状態を示す。
【００３５】
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る予備電極の作用を示す作用図である。
（ａ）はワーク１５、詳しくは、鋼板１６と鋼板１７との間に製造上のばらつきで隙間９０が生じた状態を示す。
【００３６】
（ｂ）において、ワーク１５を予備電極２２，２３で加圧しながら予備電流を流すと、ワーク１５は軟化するため、（ｃ）のように、ワーク１５から予備電極２２，２３を離ししたときには、鋼板１６，１７間の隙間は無くなり、鋼板１６と鋼板１７とは良好な接触状態となる。
【００３７】
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る主電極の作用を示す作用図である。
（ａ）は主電極２１でワーク１５を加圧する状態を示す。
（ｂ）はワーク１５を加圧したときに、矢印で示すように、ワーク１５から主電極２１の熱が逃げ、溶接しようとする溶接部位１５Ｗに、周囲の高温部１５Ｂに対して温度が低い低温部１５Ａ（クロスハッチングを施した部分である。）が出来たことを示す。
【００３８】
この状態で、主電極２１からワーク１５、詳しくは、低温部１５Ａに溶接電流を流すことで、高温部１５Ｗよりも電気抵抗が小さくなった低温部１５Ａに溶接電流が集中して流れ、（ｃ）に示すように、鋼板１６と鋼板１７とが、好ましい状態、即ち、より小さな加圧力で、且つより小さな溶接電流値で溶接される。９２はナゲットである。
【００３９】
図５は本発明に係るスポット溶接時の電流値及び加圧力を示すグラフであり、縦軸は主電極及び予備電極の電流値（即ち、主電極の溶接電流値及び予備電極の予備電流値である）、予備電極の加圧力、主電極の加圧力を表し、横軸は時間を表す。
時刻ｔ１において、予備電極でワークを加圧し始め、その加圧力がｐ１を越え、且つ時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間で予備電極からワークに予備電流値としてｉ１を流し、ワークを加熱する。ｐ２は予備電極加圧力の最大値である。
【００４０】
時刻ｔ４において、主電極でワークを加圧し始める。
時刻ｔ５で、予備電極をワークから離し、予備電極によるワークの加圧を終了する。
上記の主電極でのワークの加圧力がｐ３を越え、且つ時刻ｔ６〜ｔ７の間で主電極からワークに溶接電流値としてｉ２（例えば、ｉ２＞ｉ１）を流し、ワークを溶接する。ｐ４は主電極加圧力の最大値である。
時刻ｔ８で、主電極をワークから離し、主電極によるワークの加圧を終了する。
【００４１】
上記の予備電極によるワークの加圧を終了する時刻ｔ５と、主電極によるワークの加圧を開始する時刻ｔ４とは、前後を入れ替えても差し支えない。即ち、予備電極によるワークの加圧を終了した後に、主電極によるワークの加圧を開始してもよい。
【００４２】
主電極によるワークの加圧開始から溶接電流の通電開始までの時間Ｔ２は、予備電極による加圧開始から予備電流通電開始までの時間Ｔ１よりも長くしてある。これは、主電極をワークに押し付ける時間Ｔ２を比較的長く設定することで、予備通電した後に、高温になったワークの溶接しようとする溶接部位から主電極に熱を逃がして溶接部位の温度を十分に下げるためである。
【００４３】
図６はワークの温度と電気抵抗率との関係を示すグラフである。
ここで用いたデータは軟鋼のものである。
常温での抵抗率は約１３μΩ／ｃｍであるが、例えば、本発明に係る予備電極によりワークの温度を１２００℃まで高めたとすると、ワークの抵抗率は１３５μΩ／ｃｍまで大きくなる。この状態で、ワークに主電極を当てるとともに所定時間保持して、ワークの主電極を当てた部分（即ち、溶接しようとする部分である。）の温度が６００℃まで下がったとすると、この部分の抵抗率は７７μΩ／ｃｍとなり、予備電極によって高温となった部分に対してほぼ半分の抵抗率となる。従って、主電極に溶接電流を流せば、周囲の抵抗率の高い部分よりも抵抗率の低い主電極を当てた部分に溶接電流が集中する、即ち、電流密度が高まるから、片側スポット溶接の課題である分流が解決でき、効率よくスポット溶接することができる。
【００４４】
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係る予備電極による予備通電、予備加圧の効果を示すグラフである。グラフの縦軸は溶接後のワークの引張せん断強度、横軸は主電極による溶接時の電流値を表す。また、実線及び黒丸はワーク間に隙間がないもの（以下「隙間無し」と記す。）、破線及び黒四角はワーク間に隙間があるもの（以下、「隙間有り」と記す。）である。更に、グラフ中に横に引いた直線は引張せん断強度の基準値Ｓを表す。
【００４５】
（ａ）の実施例（本実施形態）は予備通電を行うとともに予備加圧を行った場合を示す。
隙間無しと隙間有りとでは、隙間有りの方が、引張せん断強度の基準値Ｓを上回るのに大きな溶接電流値を必要とする。
【００４６】
この隙間有りの線と基準線との交点の電流値をＡ１とする。また、溶接電流値を次第に大きくしたときに、溶接中の溶接部から散りが発生し始める電流値をＡ２とすると、電流値Ａ１と電流値Ａ２との間の範囲がスポット溶接の適正な範囲である。
【００４７】
（ｂ）の比較例は予備通電、予備加圧共に行わない場合を示す。
隙間有りと基準線との交点の電流値をＡ３とすると、電流値Ａ３＞電流値Ａ１となり、ワークの引張せん断強度の基準値Ｓを上回るのに、（ａ）の場合よりも大きな溶接電流値を必要とする。
【００４８】
また、溶接電流値を次第に大きくしたときに、溶接部から散りが発生し始める電流値をＡ４とすると、電流値Ａ４＜Ａ２となり、（ａ）の場合よりも散りの発生する電流値は低い。これは、実施例の方が、比較例よりもワーク間の接触状態が良くなり、溶接時のワーク間の接触面積が小さ過ぎることがなくて散りの発生が抑えられたと考えられる。
【００４９】
以上の（ａ），（ｂ）より、予備通電及び予備加圧を共に行った場合の方が、予備通電、予備加圧共に行わない場合よりも、スポット溶接の適正範囲は広くなり、溶接の電流値の選択の幅が広がって、量産を行うのに好ましい。
【００５０】
図８は本発明に係るスポット溶接の要領を示すフローチャートである。図中のＳＴＸＸはステップ番号を表す。
ＳＴ０１…予備電極でワークを加圧する。
ＳＴ０２…予備電極に予備電流を流し、ワークを加熱する。
ＳＴ０３…予備電極をワークから離す。
【００５１】
ＳＴ０４…主電極でワークを加圧し、所定時間保持して、ワークの溶接部の温度を下げる。
ＳＴ０５…主電極に溶接電流を流す。
ＳＴ０６…主電極をワークから離す。
【００５２】
以上の図１で説明したように、本発明は、ワーク１５の溶接部位１５Ｗに、ワーク１５の一方向からのみ電極を当てて溶接する片側スポット溶接装置１０において、溶接部位１５Ｗに当ててワーク１５に溶接電流を流す主電極２１と、溶接部位１５Ｗ及び／または溶接部位１５Ｗ近傍に当ててワーク１５に予備電流を流す予備電極２２，２３と、主電極２１をワーク１５に当てるときの主加圧力、予備電極２２，２３をワーク１５に当てるときの予備加圧力、溶接電流及び予備電流を制御する制御装置８２と、を備えることを特徴とする。
【００５３】
溶接部位１５Ｗ及び／または溶接部位１５Ｗ近傍に当ててワーク１５に予備電流を流す予備電極２２，２３によって溶接前にワーク１５を加熱するので、主電極２１とワーク１５との接触状態及びワーク１５間の接触状態を良好にすることができ、主電極２１によるワーク１５の加圧力が小さくて済むため、ワーク１５の変形を抑えつつ良好なスポット溶接を行うことができる。更に、予備通電によって上記の接触状態をワーク１５毎に常に一定に保つことができる。
【００５４】
また、予備電極２２，２３への通電によりワーク１５を加熱した後に、主電極２１によるワーク１５の加圧状態を保持することで、溶接部位１５Ｗ周囲に対して溶接部位１５Ｗの温度を下げて、溶接部位１５Ｗへの溶接電流を集中させることができ、分流を防止して溶接部位１５Ｗを効果的に発熱させることができて、ワーク１５を迅速に溶接することができる。
以上より、片側スポット溶接によるワーク１５の量産性を向上させることができる。
【００５５】
尚、本実施形態では、図２（ａ）に示したように、予備電極２２，２３を溶接部位の周囲に当てたが、これに限らず、溶接部位の周囲、及び溶接部位に当ててもよい。
また、図１に示したように、予備電極２２，２３を主電極２１の両側に設けたが、これに限らず、予備電極を、主電極２１を囲む環状の電極とし、予備電極と主電極２１との間に予備電流を流すことで、溶接前にワークを加熱するようにしてもよい。
更に、図１に示したように、アース電極３７を鋼板１７に接触させたが、これに限らず、アース電極３７を鋼板１６に接触させてもよい。
【００５６】
また更に、図１に示したように、装置本体１１の溶接部２６を油圧式の主シリンダ装置２５で駆動するようにしたが、溶接部２６を空圧又はサーボモータで駆動するようにしてもよく、また、ベース部３５に対して主電極２１を油圧式の副シリンダ装置３６で駆動するようにしたが、主電極２１を空圧又はサーボモータで駆動するようにしてもよい。
更に、図５では、溶接電流値ｉ１，ｉ２の関係をｉ２＞ｉ１としたが、場合によっては、ｉ２＝ｉ１又はｉ２＜ｉ１としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の片側スポット溶接装置は、例えば、ワークとして閉断面構造の部材を溶接するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る片側スポット溶接装置の説明図である。
【図２】本発明に係る溶接装置の作用を示す作用図である。
【図３】本発明に係る予備電極の作用を示す作用図である。
【図４】本発明に係る主電極の作用を示す作用図である。
【図５】本発明に係るスポット溶接時の電流値及び加圧力を示すグラフである。
【図６】ワークの温度と電気抵抗率との関係を示すグラフである。
【図７】本発明に係る予備電極による予備通電、予備加圧の効果を示すグラフである。
【図８】本発明に係るスポット溶接の要領を示すフローチャートである。
【図９】従来のスポット溶接装置の説明図である。
【図１０】従来のスポット溶接装置による溶接要領を示す要部斜視図である。
【図１１】従来の溶接装置による溶接方法を示す断面図である。
【図１２】従来の片側スポット溶接の加圧力、接触面積の影響を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…片側スポット溶接装置、１５…ワーク、１５Ｗ…溶接部位、２１…主電極、２２，２３…予備電極、８２…制御装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片側スポット溶接装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスポット溶接装置として、ワークを一対の電極で挟んで通電するもの（例えば、特許文献１参照。）、あるいは、ワークの片側にのみ電極を当てて通電するもの（例えば、特許文献２参照。）が知られている。
【特許文献１】特開２００３−２３６６７４公報
【特許文献２】特開昭５７−１９３２８７号公報
【０００３】
特許文献１の図１を以下の図９で説明する。なお、符号は振り直した。
図９は従来のスポット溶接装置の説明図であり、スポット溶接装置１００は、溶接ガン１０１と、この溶接ガン１０１を制御する制御部１０２とからなり、溶接ガン１０１は、シリンダ１０３で昇降可能とした上部電極１０４と、アーム１０５に固定した下部電極１０６とを備える。
【０００４】
特許文献２の第１図を以下の図１０で説明する。なお、符号は振り直した。
図１０は従来のスポット溶接装置による溶接要領を示す要部斜視図であり、第１の薄鋼板１１１の裏面に比較的剛性の高いバックアップ用鋼板１１０を当て、第１の薄鋼板１１１の表面に第２の薄鋼板１１２を重ね合せ、この第２の薄鋼板１１２の表面に一対の電極１１３，１１４を当て、これらの電極１１３，１１４に通電して両薄鋼板１１１，１１２をスポット溶接することを示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図９及び図１０に示した溶接装置による溶接方法を以下に説明する。
図１１（ａ），（ｂ）は従来の溶接装置による溶接方法を示す断面図である。
（ａ）は図９に示した上部電極１０４と下部電極１０６とで鋼板１０７，１０８を挟んでスポット溶接した状態を示す。１０９はナゲットである。図中の矢印は溶接電流の流れを示す。
この溶接方法では、例えば、鋼板１０７，１０８が閉断面構造を形成する場合には、上部電極１０４及び下部電極１０６の一方を配置できない。
【０００６】
（ｂ）は図１０に示した電極１１３と、電極１１６（アース電極であり、電極１１４に相当する。）とを薄鋼板１１１（薄鋼板１１２は省略）に当てて、薄鋼板１１１とバックアップ用鋼板１１０とをスポット溶接することを示す。溶接電流は図の矢印のように電極１１３，１１６間を流れる。なお、１１７はナゲット、１１８，１１８はバックアップ用鋼板１１０を支持する支持部である。
【０００７】
スポット溶接時に電極１１３に大きな加圧力を作用させると、薄鋼板１１１及びバックアップ用鋼板１１０は大きく変形する。変形しないように加圧力を小さくすれば、薄鋼板１１１とバックアップ用鋼板１１０との間に生じる生産上の許容誤差によって生じる隙間を無くすことは難しい。
【０００８】
また、溶接電流は電極１１３から薄鋼板１１１、バックアップ用鋼板１１０、電極１１６の順に流れるが、溶接に寄与しない分流が生じて溶接電流を一箇所に集中させることが難しい。
【０００９】
このように、片側スポット溶接では、上記したワークを加圧する加圧力の設定が難しく、分流が生じることにより、ナゲット１１７が生成し難く、接合品質を向上できない。
以下に、ワークの加圧力、接触面積の影響を説明する。
【００１０】
図１２（ａ），（ｂ）は従来の片側スポット溶接の加圧力、接触面積の影響を示す断面図である。なお、以下の説明では、ワークの平面度の生産上の許容誤差により生じるワーク間の隙間を考慮した。
（ａ）において、鋼板１２１と鋼板１２２とを、一方の鋼板１２１に電極１２３を当てて、スポット溶接する。（アース電極は省略する。）
【００１１】
例えば、電極１２３による鋼板１２１，１２２の加圧力が小さい場合、鋼板１２１，１２２間の接触面積が小さくなる。従って、溶接電流は小さな接触面積の溶接部位に集中する、即ち、電流密度が過大となり、ナゲット１２４が生成された上に、更に、母材が局部的に過熱されて「散り１２５」として溶融飛散する。
【００１２】
（ｂ）において、電極１２３による鋼板１２１，１２２の加圧力が大きい場合、鋼板１２１，１２２間の接触面積が大きくなる（図中のＲは鋼板１２１と鋼板１２２との接触範囲である。）。また、電極１２３と鋼板１２１との接触面積も大きくなる。従って、溶接電流は集中せず、電流密度が小さくなるため、ナゲットが生成されなくなる。
【００１３】
以上に述べた電極１２３の加圧力は、電極１２３と鋼板１２１との接触状態にも影響する。特に加圧力が小さい場合は、電極１２３と鋼板１２１との間の接触抵抗が過度に大きくなる。
【００１４】
本発明の目的は、片側スポット溶接装置を改良することで、小さい加圧力で、電極とワークとの間、あるいは、ワークとワークとの間の接触状態を良好にするとともに溶接電流密度を適正にすることにより、ワークの量産性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に係る発明は、ワークの溶接部位に、ワークの一方向からのみ電極を当てて溶接する片側スポット溶接装置において、溶接部位に当ててワークに溶接電流を流す主電極と、溶接部位及び／または溶接部位近傍に当ててワークに予備電流を流す予備電極と、主電極をワークに当てるときの主加圧力、予備電極をワークに当てるときの予備加圧力、溶接電流及び予備電流を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
予備電極でワークに予備電流を流すと、ワークの温度が高くなってワークが軟化する。これにより、ワークの主電極を当てる部位が平坦になるとともに、ワーク間の隙間が無くなるから、電極とワークとの接触状態及びワーク間の接触状態が良好となり、溶接時の主電極の加圧力が小さくて済む。
【００１７】
また、ワークに予備電流を流すことでワークの温度が高くなると、ワークの電気抵抗が大きくなる。この状態でワークの溶接部位に主電極を当てると、溶接部位の熱が主電極を介して逃げるため、溶接部位の温度が下がり、電気抵抗が小さくなる。従って、溶接時に、温度の高い溶接部位周囲に対して溶接部位に溶接電流が集中する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明では、溶接部位に当ててワークに溶接電流を流す主電極と、溶接部位及び／または溶接部位近傍に当ててワークに予備電流を流す予備電極と、主電極の主加圧力、予備電極の予備加圧力、溶接電流及び予備電流を制御する制御装置と、を備えるので、主電極とワークとの接触状態及びワーク間の接触状態を良好にすることができ、主電極によるワークの加圧力が小さくて済むため、ワークの変形を抑えつつ良好なスポット溶接を行うことができる。更に、予備通電によって上記の接触状態をワーク毎に常に一定に保つことができる。
【００１９】
また、予備電極への通電によりワークを加熱した後に、主電極によるワークの加圧状態を保持することで、溶接部位周囲に対して溶接部位の温度を下げて、溶接部位への溶接電流を集中させることができ、分流を防止して溶接部位を効果的に発熱させることができて、ワークを迅速に溶接することができる。
以上より、片側スポット溶接によるワークの量産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る片側スポット溶接装置の説明図（一部断面図）であり、片側スポット溶接装置１０（以下、単に「溶接装置１０」と記す。）は、装置本体１１と、この装置本体１１の作動を制御する制御部１２とからなる。
【００２１】
装置本体１１は、ワーク１５（鋼板１６及び鋼板１７からなる）に溶接電流を流す主電極２１と、この主電極２１でスポット溶接する前にワーク１５に予備電流を流す一対の予備電極２２，２３とを備えた部分であり、上部に設けた主シリンダ装置２５と、この主シリンダ装置２５の下部に取付けた溶接部２６とからなる。なお、２７，２７はワーク１５を支持するワーク支持部であり、ワーク１５の溶接される部位、即ち溶接部位１５Ｗ（一点鎖線の丸で囲んだ部分である）から離れた位置に設けたものである。
【００２２】
主シリンダ装置２５は、シリンダ部３１と、このシリンダ部３１に移動自在に挿入したピストン（不図示）と、このピストンに一端を取付けたロッド３３とからなり、ロッド３３の先端に溶接部２６を取付けることにより、シリンダ部３１内に作動油を供給、あるいは、シリンダ３１外に作動油を排出することでロッド３３を介して溶接部２６を昇降させる。
【００２３】
溶接部２６は、シリンダ装置２５に連結するとともに下部に予備電極２２，２３を一体に設けたベース部３５と、このベース部３５内に設けた副シリンダ装置３６と、この副シリンダ装置３６に取付けた主電極２１と、予備電極２２，２３と、ワーク１５をアース開閉スイッチ３７Ａを介してアースするためにワーク１５に当てたアース電極３７とからなる。
【００２４】
ベース部３５は、溶接電流、予備電流の電源３８に接続した部分であり、副シリンダ装置３６を構成するシリンダ３９を設けたものである。
副シリンダ装置３６は、上記のシリンダ３９と、このシリンダ３９に移動自在に挿入したピストン体４１とからなり、シリンダ３９内をピストン体４１で上部油室３９Ａ（不図示）と下部油室３９Ｂとに区画し、これらの上部油室３９Ａ及び下部油室３９Ｂにそれぞれベース部３５に設けた上部油路４３及び下部油路４４を連通させたものである。
主電極２１は、ピストン体４１の内側に断熱材４６を介して取付けたものである。
【００２５】
ここで、４７はピストン体４１を昇降自在に支持するためにロッド３３に取付けたピストン体支持部、４８はピストン体４１とピストン体支持部４７とを連結する連結ピン、５１はベース部３５と主電極２１とを電気的に導通させる導電部材、５２は連結ピン４８の外面を覆う断熱材、５３は主電極２１とピストン体支持部４７との間に設けた断熱材である。上記した断熱材４６、５２，５３は、溶接時に主電極２１に発生する熱がピストン体４１、ピストン体支持部４７及び連結ピン４８に伝わらないようにする部材である。
【００２６】
制御部１２は、電源３８からベース部３５を介して主電極２１又は予備電極２２，２３へ溶接電流又は予備電流を流すときにその電流値を設定する又は電流を停止する電流値設定手段６２と、主電極２１及び予備電極２２，２３によるワーク１５の加圧力を設定する加圧力設定手段６３と、モータ６４で駆動するオイルポンプ６６に接続した油圧配管６７から主シリンダ装置２５に接続した油圧配管６８，７１への作動油の供給を切り替える、あるいは、作動油の供給を停止するソレノイドバルブ７２と、モータ７３で駆動するオイルポンプ７４に接続した油圧配管７６から副シリンダ装置３６側の上部油路４３及び下部油路４４にそれぞれ接続した油圧配管７７，７８への作動油の供給を切り替える、あるいは、作動油の供給を停止するソレノイドバルブ８１と、アース電極３７のアース又はアースの解除を切り換えるアース開閉スイッチ３７Ａと、電流値設定手段６２による電流値、加圧力設定手段６３による加圧力及び加圧時間、ソレノイドバルブ７２，８１による油路切り換え、アース開閉スイッチ３７Ａのオンオフ、主電極２１及び予備電極２２，２３への通電時間を制御する制御装置８２とからなる。
【００２７】
ここで、８４はソレノイドバルブ７２，８１から作動油を排出する配管、８５は配管８４から排出された作動油を溜める油タンクであり、この油タンク８５はオイルポンプ６６，７４に接続する。８７は主電極２１及び予備電極２２，２３を流れる電流値を検出する電流値検出手段、８８は主電極２１及び予備電極２２，２３の加圧力を検出する加圧力検出手段であり、これらの電流値検出手段８７及び加圧力検出手段８８からの電流値信号及び加圧力信号に基づいて制御装置８２は、電流値及び加圧力を制御する。
【００２８】
ソレノイドバルブ７２は、制御装置８２からの制御信号により、オイルポンプ６６から送られた作動油を、油圧配管６７から、例えば、油圧配管６８へ流すことでシリンダ部３１に対してロッド３３を下降させ主電極２１及び予備電極２２，２３を共に下降させて予備電極２２，２３でワーク１５を加圧する、あるいは、オイルポンプ６６から送られた作動油を、油圧配管６７から油圧配管７１へ流すことでシリンダ部３１に対してロッド３３を上昇させ主電極２１及び予備電極２２，２３を共に上昇させて予備電極２２，２３をワーク１５から離す、あるいは、油圧配管６７から油圧配管６８及び圧配管７１への作動油の流れを停止させる。
【００２９】
ソレノイドバルブ８１は、制御装置８２からの制御信号により、オイルポンプ７４から送られた作動油を、油圧配管７６から、例えば、油圧配管７７へ流すことでシリンダ３９に対してピストン体４１を下降させベース部３５に対して主電極２１を下降させてワーク１５を加圧する、あるいは、オイルポンプ７４から送られた作動油を、油圧配管７６から油圧配管７８へ流すことでシリンダ３９に対してピストン体４１を上昇させ主電極２１を上昇させてワーク１５から離す、あるいは、油圧配管７６から油圧配管７７及び油圧配管７８への作動油の流れを停止させる。
【００３０】
図２（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る溶接装置の作用を示す作用図である。
（ａ）は、予備電極２２，２３を下降させ、ワーク１５を加圧する。そして、矢印Ａで示すように予備電極２２からワーク１５を介して予備電極２３に予備電流を流すことを示す。このとき、アース開閉スイッチ３７Ａはオフ状態にあり、ワーク１５はアースされない。
【００３１】
ワーク１５に通電することで、ワーク１５にジュール熱が発生し、ワーク１５の温度が高くなる。これにより、ワーク１５が軟化した状態で加圧されるため、鋼板１６，１７間の製造上の隙間が無くなり、鋼板１６，１７間の接触状態が向上する。また、ワーク１５が高温になることでワーク１５の電気抵抗が大きくなる。
【００３２】
（ｂ）は、ベース部３５を上昇させるとともに、主電極２１を下降させてワーク１５を加圧し、ワーク１５に通電することを示す。このとき、アース開閉スイッチ３７Ａはオン状態にあり、ワーク１５はアースされる。
【００３３】
まず、主電極２１をワーク１５に当てることで、高温状態にあるワーク１５から主電極２１に熱が逃げ、主電極２１を当てたワーク１５の溶接部位１５Ｗは、温度が低下する。
この状態を所定時間保持して溶接部位の温度を十分に下げた後、主電極２１からワーク１５に溶接電流を矢印Ｂのように流すことで、温度の下がった溶接部位は、周囲の温度の高い部分よりも電気抵抗が小さくなるので、溶接電流が溶接部位に集中するため、溶接部位に効果的にナゲットが生成され、溶接が行われる。
【００３４】
（ｃ）は、主電極２１による溶接が終了して、主電極２１を上昇させ、ワーク１５から離した状態を示す。
【００３５】
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る予備電極の作用を示す作用図である。
（ａ）はワーク１５、詳しくは、鋼板１６と鋼板１７との間に製造上のばらつきで隙間９０が生じた状態を示す。
【００３６】
（ｂ）において、ワーク１５を予備電極２２，２３で加圧しながら予備電流を流すと、ワーク１５は軟化するため、（ｃ）のように、ワーク１５から予備電極２２，２３を離ししたときには、鋼板１６，１７間の隙間は無くなり、鋼板１６と鋼板１７とは良好な接触状態となる。
【００３７】
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る主電極の作用を示す作用図である。
（ａ）は主電極２１でワーク１５を加圧する状態を示す。
（ｂ）はワーク１５を加圧したときに、矢印で示すように、ワーク１５から主電極２１の熱が逃げ、溶接しようとする溶接部位１５Ｗに、周囲の高温部１５Ｂに対して温度が低い低温部１５Ａ（クロスハッチングを施した部分である。）が出来たことを示す。
【００３８】
この状態で、主電極２１からワーク１５、詳しくは、低温部１５Ａに溶接電流を流すことで、高温部１５Ｗよりも電気抵抗が小さくなった低温部１５Ａに溶接電流が集中して流れ、（ｃ）に示すように、鋼板１６と鋼板１７とが、好ましい状態、即ち、より小さな加圧力で、且つより小さな溶接電流値で溶接される。９２はナゲットである。
【００３９】
図５は本発明に係るスポット溶接時の電流値及び加圧力を示すグラフであり、縦軸は主電極及び予備電極の電流値（即ち、主電極の溶接電流値及び予備電極の予備電流値である）、予備電極の加圧力、主電極の加圧力を表し、横軸は時間を表す。
時刻ｔ１において、予備電極でワークを加圧し始め、その加圧力がｐ１を越え、且つ時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間で予備電極からワークに予備電流値としてｉ１を流し、ワークを加熱する。ｐ２は予備電極加圧力の最大値である。
【００４０】
時刻ｔ４において、主電極でワークを加圧し始める。
時刻ｔ５で、予備電極をワークから離し、予備電極によるワークの加圧を終了する。
上記の主電極でのワークの加圧力がｐ３を越え、且つ時刻ｔ６〜ｔ７の間で主電極からワークに溶接電流値としてｉ２（例えば、ｉ２＞ｉ１）を流し、ワークを溶接する。ｐ４は主電極加圧力の最大値である。
時刻ｔ８で、主電極をワークから離し、主電極によるワークの加圧を終了する。
【００４１】
上記の予備電極によるワークの加圧を終了する時刻ｔ５と、主電極によるワークの加圧を開始する時刻ｔ４とは、前後を入れ替えても差し支えない。即ち、予備電極によるワークの加圧を終了した後に、主電極によるワークの加圧を開始してもよい。
【００４２】
主電極によるワークの加圧開始から溶接電流の通電開始までの時間Ｔ２は、予備電極による加圧開始から予備電流通電開始までの時間Ｔ１よりも長くしてある。これは、主電極をワークに押し付ける時間Ｔ２を比較的長く設定することで、予備通電した後に、高温になったワークの溶接しようとする溶接部位から主電極に熱を逃がして溶接部位の温度を十分に下げるためである。
【００４３】
図６はワークの温度と電気抵抗率との関係を示すグラフである。
ここで用いたデータは軟鋼のものである。
常温での抵抗率は約１３μΩ／ｃｍであるが、例えば、本発明に係る予備電極によりワークの温度を１２００℃まで高めたとすると、ワークの抵抗率は１３５μΩ／ｃｍまで大きくなる。この状態で、ワークに主電極を当てるとともに所定時間保持して、ワークの主電極を当てた部分（即ち、溶接しようとする部分である。）の温度が６００℃まで下がったとすると、この部分の抵抗率は７７μΩ／ｃｍとなり、予備電極によって高温となった部分に対してほぼ半分の抵抗率となる。従って、主電極に溶接電流を流せば、周囲の抵抗率の高い部分よりも抵抗率の低い主電極を当てた部分に溶接電流が集中する、即ち、電流密度が高まるから、片側スポット溶接の課題である分流が解決でき、効率よくスポット溶接することができる。
【００４４】
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係る予備電極による予備通電、予備加圧の効果を示すグラフである。グラフの縦軸は溶接後のワークの引張せん断強度、横軸は主電極による溶接時の電流値を表す。また、実線及び黒丸はワーク間に隙間がないもの（以下「隙間無し」と記す。）、破線及び黒四角はワーク間に隙間があるもの（以下、「隙間有り」と記す。）である。更に、グラフ中に横に引いた直線は引張せん断強度の基準値Ｓを表す。
【００４５】
（ａ）の実施例（本実施形態）は予備通電を行うとともに予備加圧を行った場合を示す。
隙間無しと隙間有りとでは、隙間有りの方が、引張せん断強度の基準値Ｓを上回るのに大きな溶接電流値を必要とする。
【００４６】
この隙間有りの線と基準線との交点の電流値をＡ１とする。また、溶接電流値を次第に大きくしたときに、溶接中の溶接部から散りが発生し始める電流値をＡ２とすると、電流値Ａ１と電流値Ａ２との間の範囲がスポット溶接の適正な範囲である。
【００４７】
（ｂ）の比較例は予備通電、予備加圧共に行わない場合を示す。
隙間有りと基準線との交点の電流値をＡ３とすると、電流値Ａ３＞電流値Ａ１となり、ワークの引張せん断強度の基準値Ｓを上回るのに、（ａ）の場合よりも大きな溶接電流値を必要とする。
【００４８】
また、溶接電流値を次第に大きくしたときに、溶接部から散りが発生し始める電流値をＡ４とすると、電流値Ａ４＜Ａ２となり、（ａ）の場合よりも散りの発生する電流値は低い。これは、実施例の方が、比較例よりもワーク間の接触状態が良くなり、溶接時のワーク間の接触面積が小さ過ぎることがなくて散りの発生が抑えられたと考えられる。
【００４９】
以上の（ａ），（ｂ）より、予備通電及び予備加圧を共に行った場合の方が、予備通電、予備加圧共に行わない場合よりも、スポット溶接の適正範囲は広くなり、溶接の電流値の選択の幅が広がって、量産を行うのに好ましい。
【００５０】
図８は本発明に係るスポット溶接の要領を示すフローチャートである。図中のＳＴＸＸはステップ番号を表す。
ＳＴ０１…予備電極でワークを加圧する。
ＳＴ０２…予備電極に予備電流を流し、ワークを加熱する。
ＳＴ０３…予備電極をワークから離す。
【００５１】
ＳＴ０４…主電極でワークを加圧し、所定時間保持して、ワークの溶接部の温度を下げる。
ＳＴ０５…主電極に溶接電流を流す。
ＳＴ０６…主電極をワークから離す。
【００５２】
以上の図１で説明したように、本発明は、ワーク１５の溶接部位１５Ｗに、ワーク１５の一方向からのみ電極を当てて溶接する片側スポット溶接装置１０において、溶接部位１５Ｗに当ててワーク１５に溶接電流を流す主電極２１と、溶接部位１５Ｗ及び／または溶接部位１５Ｗ近傍に当ててワーク１５に予備電流を流す予備電極２２，２３と、主電極２１をワーク１５に当てるときの主加圧力、予備電極２２，２３をワーク１５に当てるときの予備加圧力、溶接電流及び予備電流を制御する制御装置８２と、を備えることを特徴とする。
【００５３】
溶接部位１５Ｗ及び／または溶接部位１５Ｗ近傍に当ててワーク１５に予備電流を流す予備電極２２，２３によって溶接前にワーク１５を加熱するので、主電極２１とワーク１５との接触状態及びワーク１５間の接触状態を良好にすることができ、主電極２１によるワーク１５の加圧力が小さくて済むため、ワーク１５の変形を抑えつつ良好なスポット溶接を行うことができる。更に、予備通電によって上記の接触状態をワーク１５毎に常に一定に保つことができる。
【００５４】
また、予備電極２２，２３への通電によりワーク１５を加熱した後に、主電極２１によるワーク１５の加圧状態を保持することで、溶接部位１５Ｗ周囲に対して溶接部位１５Ｗの温度を下げて、溶接部位１５Ｗへの溶接電流を集中させることができ、分流を防止して溶接部位１５Ｗを効果的に発熱させることができて、ワーク１５を迅速に溶接することができる。
以上より、片側スポット溶接によるワーク１５の量産性を向上させることができる。
【００５５】
尚、本実施形態では、図２（ａ）に示したように、予備電極２２，２３を溶接部位の周囲に当てたが、これに限らず、溶接部位の周囲、及び溶接部位に当ててもよい。
また、図１に示したように、予備電極２２，２３を主電極２１の両側に設けたが、これに限らず、予備電極を、主電極２１を囲む環状の電極とし、予備電極と主電極２１との間に予備電流を流すことで、溶接前にワークを加熱するようにしてもよい。
更に、図１に示したように、アース電極３７を鋼板１７に接触させたが、これに限らず、アース電極３７を鋼板１６に接触させてもよい。
【００５６】
また更に、図１に示したように、装置本体１１の溶接部２６を油圧式の主シリンダ装置２５で駆動するようにしたが、溶接部２６を空圧又はサーボモータで駆動するようにしてもよく、また、ベース部３５に対して主電極２１を油圧式の副シリンダ装置３６で駆動するようにしたが、主電極２１を空圧又はサーボモータで駆動するようにしてもよい。
更に、図５では、溶接電流値ｉ１，ｉ２の関係をｉ２＞ｉ１としたが、場合によっては、ｉ２＝ｉ１又はｉ２＜ｉ１としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の片側スポット溶接装置は、例えば、ワークとして閉断面構造の部材を溶接するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る片側スポット溶接装置の説明図である。
【図２】本発明に係る溶接装置の作用を示す作用図である。
【図３】本発明に係る予備電極の作用を示す作用図である。
【図４】本発明に係る主電極の作用を示す作用図である。
【図５】本発明に係るスポット溶接時の電流値及び加圧力を示すグラフである。
【図６】ワークの温度と電気抵抗率との関係を示すグラフである。
【図７】本発明に係る予備電極による予備通電、予備加圧の効果を示すグラフである。
【図８】本発明に係るスポット溶接の要領を示すフローチャートである。
【図９】従来のスポット溶接装置の説明図である。
【図１０】従来のスポット溶接装置による溶接要領を示す要部斜視図である。
【図１１】従来の溶接装置による溶接方法を示す断面図である。
【図１２】従来の片側スポット溶接の加圧力、接触面積の影響を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…片側スポット溶接装置、１５…ワーク、１５Ｗ…溶接部位、２１…主電極、２２，２３…予備電極、８２…制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの溶接部位に、前記ワークの一方向からのみ電極を当てて溶接する片側スポット溶接装置において、
前記溶接部位に当てて前記ワークに溶接電流を流す主電極と、
前記溶接部位及び／または前記溶接部位近傍に当てて前記ワークに予備電流を流す予備電極と、
前記主電極を前記ワークに当てるときの主加圧力、前記予備電極を前記ワークに当てるときの予備加圧力、前記溶接電流及び前記予備電流を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする片側スポット溶接装置。
【請求項１】
ワークの溶接部位に、前記ワークの一方向からのみ電極を当てて溶接する片側スポット溶接装置において、
前記溶接部位に当てて前記ワークに溶接電流を流す主電極と、
前記溶接部位及び／または前記溶接部位近傍に当てて前記ワークに予備電流を流す予備電極と、
前記主電極を前記ワークに当てるときの主加圧力、前記予備電極を前記ワークに当てるときの予備加圧力、前記溶接電流及び前記予備電流を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする片側スポット溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１４９６８（Ｐ２００７−１４９６８Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９６６２５（Ｐ２００５−１９６６２５）
【出願日】平成１７年７月５日（２００５．７．５）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月５日（２００５．７．５）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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