JP5369150B2 - スポット溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、剛性の異なる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。

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。

ここで、図６（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、薄板１０１と第１厚板１０２の間及び第１厚板１０２と第２厚板１０３の間に隙間がなく密着した状態で、可動側電極１１１と固定側電極１１２により被溶接部材１００を挟んで電源１１３により通電すると、可動側電極１１１と固定側電極１１２間の通電経路における電流密度がほぼ均一となり薄板１０１から第２厚板１０３に亘って良好なナゲットが形成されて、必要な溶接強度を得ることができる。

しかし、実際には、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。

その結果、図６（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６（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、薄板１０１が剥離することが懸念され、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。

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７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。

この方法の実施に用いられるスポット溶接装置の構成は、図８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によって支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。

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。

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と対向して可動側電極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。

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）。

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（ＦＵ＜ＦＬ）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。ここで、加圧アクチュエータ１２６による加圧力が可動側電極１２５と、ベース部１２２及び固定アーム１２３を介して固定側電極１２４とに均等に作用する。

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）。

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。

特開２００３−２５１４６９号公報

上記特許文献１によると、クランパ１１８によってクランプ保持された被溶接部材１００の第２厚板１０３側に固定側電極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。

しかし、クランパ１１８によりクランプ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をクランプ保持するクランパ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のクランプ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。

従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、剛性の異なる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。

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、前記被溶接部材に前記第１溶接電極に隣接して加圧付与部が当接して該被溶接部材に制御加圧力を付与する制御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溶接電極及び制御加圧付力与手段の加圧付与部と前記第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スポット溶接装置において、前記制御加圧力付与手段は、往復動する可動軸を備えた制御加圧力付与アクチュエータと、基端部が前記可動軸に結合されて該可動軸に対して折曲する方向に延在する基端アーム部と、該基端アーム部の先端部に基端部が結合されて前記第１溶接電極の軸心方向に沿って延在するアーム部と、該アーム部の先端部に基端部が結合されて先端に前記加圧付与部が設けられた非磁性材料からなる可動受部と、を有する制御加圧付与アームと、を備え、前記制御アクチュエータの可動軸の移動によって前記アーム部の先端に設けられた前記加圧付与部を前記被溶接部材に当接して制御加圧力を付与することを特徴とする。

これによれば、第１溶接電極による加圧力及び制御加圧力付与手段の制御加圧部から制御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、薄板から第２厚板に亘って溶け込み量の偏りのない良質なナゲットが形成されて被溶接部材に対する優れた溶接品質が得られる。

一方、制御加圧力付与アームを、基端アーム部と、アーム部と、可動受部によってコ字状に屈曲形成して先端に加圧付与部を設けることで、被溶接部材の溶接位置にスポット溶接装置を位置決め配置するときに制御加圧力付与アームが被溶接部材に接触することが回避されて作業性を向上させる。

更に、溶接時に第１溶接電極及び第２溶接電極に大きな溶接電流が流れ、第１溶接電極及び第２溶接電極の周辺に磁界が発生するが、溶接時に磁界が発生する第１溶接電極及び第２溶接電極に近接した配置される可動受部を非磁性材料で構成することで制御加圧力付与アームにおける電磁誘導加熱の発生が防止或いは抑制されて、制御加圧力付与アームの温度上昇が抑制されて熱影響が回避される。

制御加圧力付与アームの温度上昇の抑制に伴って、制御加圧力付与アクチュエータに及ぼす熱影響が回避されて制御加圧力付与手段の安定した作動が得られると共に耐久性が確保できる。また、制御加圧力付与手段の制御加圧力付与アクチュエータや制御加圧力付与アーム等が過剰に高温となることがなくなりメンテナンス等の作業性が向上する。

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、前記アーム部は、非磁性材料からなることを特徴とする。

これによると、溶接時に磁界が発生する第１溶接電極及び第２溶接電極に近接した配置される制御加圧力付与アームのアーム部及び可動受部を非磁性材料で構成することで、制御加圧力付与アームにおける電磁誘導加熱の発生が防止或いは抑制されて、制御加圧力付与アームの温度上昇が抑制されて熱影響が回避される。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のスポット溶接装置において、前記制御加圧力付与アームは、外表面に凹凸状の放熱処理が施されたことを特徴とする。これによると、制御加圧力付与アームの外表面に凹凸状の放熱処理を施すことで制御加圧力付与アームからの放熱が促進されて、制御加圧力付与アームの温度上昇が更に抑制される。

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、前記非磁性材料は、非磁性ステンレス鋼であることを特徴とする。請求項４は非磁性材料の具体的な一例であって、剛性及び耐腐食性に優れた非磁性ステンレス鋼を使用することで制御加圧力付与アームの剛性が確保できると共に耐久性が向上する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスポット溶接装置において、前記制御加圧力付与アームは、冷却水用の水通路を備え、冷却水によって冷却されることを特徴とする。これによると、制御加圧力付与アームを冷却水によって冷却することで、更に制御加圧力付与アームの温度上昇が抑制されて制御加圧力付与アームの熱影響が回避される。更に制御加圧力付与アームの温度上昇の抑制に伴って、制御加圧力付与アクチュエータに及ぼす熱影響が回避されて制御加圧力付与手段の安定した作動が得られると共に制御加圧力付与手段の耐久性が確保できる。

本発明によると、第１溶接電極による加圧力及び制御加圧部から制御加圧力が被溶接部材に付与され、かつ第１溶接電極に対向する第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溶接品質が向上する。

一方、第１溶接電極及び第２溶接電極に接近して配置される制御加圧力付与アームを、基端アーム部と、アーム部と、可動受部によってコ字状に屈曲形成して先端に加圧付与部を設けることで、被溶接部材の溶接位置にスポット溶接装置を位置決め配置するときに制御加圧力付与アームが被溶接部材に接触することが回避されて作業性を向上すると共に、溶接時に磁界が発生する第１溶接電極及び第２溶接電極に近接した配置される可動受部を非磁性材料で構成することで、制御加圧力付与アームにおける電磁誘導加熱の発生が防止されて、制御加圧力付与アームの熱影響が回避される。更に制御加圧力付与手段に及ぼす熱影響が回避されて制御加圧力付与手段の安定した作動が得られると共に制御加圧力付与手段の耐久性が確保できる。

第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１のＡ部拡大斜視図である。 図２のＢ矢視図である。 模式的に示す作動概要説明図である。 第２実施の形態におけるスポット溶接装置の構成図である。 従来のスポット溶接の概要を示す説明図である。 従来のスポット溶接の概要を示す説明図である。 従来のスポット溶接の概要を示す説明図である。

（第１実施の形態）
本発明の第１実施の形態について、図１乃至図４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は図１のＡ部拡大斜視図、図３は図２のＢ矢視図、図４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。

スポット溶接装置１の説明に先立って、被溶接部材１００について説明する。被溶接部材１００は、図２及び図３に示すように、重ね合わされた２枚の厚板の一方に薄板を重ね合わせた、下から順に剛性の低い薄板１０１、薄板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が重ね合わされた３枚重ねの板組によって構成される。

スポット溶接装置１は、図示しない溶接ロボットの手首部にイコライザユニットを介して取り付けられる矩形のベース部３及びベース部３の両側から下方に折曲して対向する一対の側部４を有する下方が開放されたコ字状の支持ブラケット２を有し、支持ブラケット２に固定アーム１０、加圧アクチュエータ２０、制御加圧力付与手段３０及び溶接トランス４０が取り付け支持される。

固定アーム１０は、支持ブラケット２の両側部４の下端間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。

加圧アクチュエータ２０は、サーボモータ２１及びボールネジ送り機構等によって構成された直動部２２を有し、サーボモータ２１の作動によって直動部２２のロッドが昇降往復動する。直動部２２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被溶接部材１００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要望の加圧力が得られる。

制御加圧力付与手段３０は、支持ブラケット２の両側部４に両端が結合されたコ字状の取付ブラケット５に設けられた基板６に取り付けられるサーボモータ３２及びボールネジ送り機構等によって構成された直動部３３を備えた制御加圧力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３３のロッドが昇降往復動し、ロッドの先端に互いに離間して対向配置された一対の可動軸３４ａ、３４ｂが往復動する。この可動軸３４ａ、３４ｂの先端に制御加圧力付与アーム３５が設けられる。

制御加圧力付与アーム３５は、可動軸３４ａ、３４ｂの先端に基端部が結合されて可動軸３４ａ、３４ｂに対して折曲する略水平方向に延在する基端アーム部３６、基端アーム部３６の先端部３６Ａに基端部が結合されて固定側電極１５の軸心方向、即ち中心軸線Ｌ方向に沿って下方に延在するアーム部３７、アーム部３７の先端部に基端部が結合されて中心軸線Ｌ方向に延在して先端に加圧力付与部となる受部３９が設けられた可動受部３８によって構成される。

基端アーム部３６は、基端部３６Ａ及び基端部３６Ａから分岐して電極アーム２３を隔てって対向して延在して基端部がそれぞれ各可動軸３４ａ、３４ｂの先端にボルト３６ａによって結合される取付アーム部３６Ｂ、３６Ｃを有する略Ｕ字形板状に形成される。

アーム部３７は、固定アーム１０と電極アーム２３との間において中心軸腺Ｌに沿って上下方向に延在する矩形板状のアーム本体３７Ａとアーム本体３７Ａの基端部となる上端に折曲形成された上部取付フランジ部３７Ｂとアーム本体３７Ａの先端部となる下端に折曲形成された下部取付フランジ部３７Ｃとを有し、上部取付フランジ部３７Ｂが基端アーム部３６の先端部３６Ａの下面に接合してボルト３７ａによって結合される。

可動受部３８は、基端部３８Ａがアーム部３７の下部取付フランジ部３７Ｃにボルト３８ａによって結合されて中心軸線Ｌ方向に向かって延在する矩形板状であって、先端３８Ｂに中心軸線Ｌと同軸で先端３９ａが上方に突出して固定側電極１５の貫通を許容する断面半円弧状、即ち半割り筒状の受部３９が設けられる。

また、これら基端アーム部３６、アーム部３７及び可動受部３８は非磁性材料、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等の剛性及び耐食性に優れた非磁性ステンレス綱鋼によって形成されて制御加圧力付与アーム３５の剛性が確保できると共に耐久性が向上する。また、基端アーム部３６、アーム部３７及び可動受部３８は互いに結合部を除く外表面には凹凸状の粗面、或いは放熱フィン等による放熱処理が施されている。

このように構成された制御加圧力付与アーム３５は、サーボモータ３２の作動によって制御加圧力付与アーム３５の先端に設けた受部３９の先端３９ａが固定側電極１５の頂端１５ａより下方となる退避位置と、固定側電極１５と可動側電極２５とによって挟持された被溶接部材１００に下方から当接して制御加圧力Ｆαを付与する制御加圧位置との間で中心軸線Ｌに沿って移動する。この制御加圧力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の回転トルクを制御することで要望の制御加圧力Ｆαが得られる。

電源となる溶接トランス４０の一方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。

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、制御加圧付与手段３０、溶接トランス４０の作動制御が含まれる。

次に、スポット溶接装置１の作動を図４の作動概要説明図を参照して説明する。

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３枚重ねの板部材からなる被溶接部材１００のスポット溶接にあたり、予め設定されたプログラムに従い、図１に示すように可動側電極２５が固定側電極１５から離反した退避位置でかつ制御加圧力付与手段３０の受部３９が退避位置に保持された状態で、ロボットコントローラは溶接ロボットを作動し、図４（ａ）に示すように被溶接部材１００の溶接位置となる打点位置に固定側電極１５の頂端１５ａを当接した状態にスポット溶接装置１を位置決めする。

ここで、制御加圧力付与アーム３５を、基端アーム部３６と、アーム部３７と、可動受部３８とによってコ字状に屈曲形成して先端に受部３９を設けることで、制御加圧付与アーム３５が被溶接部材１００に接触することが回避されて容易に固定側電極１５の頂端１５ａを被溶接部材１００の打点位置に当接してスポット溶接装置１を位置決めすることができ、作業性の向上を図ることができる。

このスポット溶接１が溶接位置に位置決めされた状態では、図４（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、受部３９の先端３９ａが薄板１０１と隙間を有して対向する。

次に、図４（ｂ）に示すように、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１００の溶接部を挟持すると共に加圧する。

一方、制御加圧力付与手段３０のサーボモータ３２の作動により直動部３３のロッドを上昇動して、可動軸３４ａ、３４ｂ及び制御加圧力付与アーム３５を介して制御加圧力付与アーム３５の先端に設けられた受部３９を退避位置から先端３９ａが被溶接部材１００の薄板１０１に固定側電極１５に隣接して下方から圧接する制御加圧位置に移動させる。

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受部３９を薄板１０１に圧接させて制御加圧力Ｆαを付与する。

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１００を挟持加圧し、受部３９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４（ｃ）に示すように、可動側電極２５による加圧力ＦＵが被溶接部材１００の第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と受部３９による制御加圧力Ｆαが隣接して薄板１０１に付与される。

この場合、図４（ｃ）に模式的に示すように、加圧アクチュエータ２０による加圧力が電極アーム２３等を介して可動側電極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、制御加圧力付与手段３０においてサーボモータ３２による付勢力が制御加圧力付与アーム３５等を介して受部３９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及び受部３９による制御加圧力Ｆαの総和が等しくなる（ＦＵ＝ＦＬ＋Ｆα）。

これにより、被溶接部材１００は、第２厚板１０３側に上方から作用する可動側電極２５からの加圧力ＦＵと、薄板１０１側に下方から作用する固定側電極１５からの加圧力ＦＬ及び受部３９からの制御加圧力Ｆαとによって安定した状態で挟持保持される。

一方、被溶接部材１００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受部３９から制御加圧力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から受部３９による制御加圧力Ｆαを減じた加圧力が付与される（ＦＬ＝ＦＵ−Ｆα）。

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間の溶接部における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。

次に、可動側電極２５と固定側電極１５及び受部３９とで被溶接部材１００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４０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ナゲットが形成され、薄板１０１の溶接強度が確保できる。

一方、溶接時に可動側電極２５及び固定側電極１５に大きな溶接電流が流れ、可動側電極２５及び固定側電極１５の周辺に磁界を発生させる。ここで、可動側電極２５及び固定側電極１５に接近して配置される制御加圧力付与アーム３５を構成する基端アーム部３６、アーム部３７、可動受部３８を非磁性ステンレス鋼等の非磁性材料で構成することから、制御加圧力付与アーム３５における電磁誘導加熱の発生が防止され、或いは電磁誘導加熱の発生が抑制されると共に、外表面が凹凸状の粗面による放熱処理が施されることと相俟って、制御加圧力付与アーム３５の温度上昇が抑制されて制御加圧力付与アーム３５に対する熱影響が回避される。更に制御加圧力付与アーム３５の温度上昇の抑制に伴って、直動部３３やサーボモータ３２等の制御加圧力付与アクチュエータ３１に及ぼす熱影響が回避されて制御加圧力付与手段３０の安定した作動が得られると共に制御加圧付与手段３０の耐久性が確保できる。また、制御加圧力付与手段３０が過剰に高温となることがなく、作業者に熱傷等を与えることなくメンテナンス等の作業性が向上する。

なお、必要に応じて溶接時の磁界による影響が懸念される可動側電極２５及び固定側電極１５に近接する可動受部３８及びアーム部３７或いは可動受部３８のみを非磁性材料で構成することもできる。これにより、スポット溶接装置１の製造コスト等の抑制を図ることができる。

（第２実施の形態）
次に、本発明の第２実施の形態について図５を参照して説明する。本実施の形態は第１実施の形態における制御加圧力付与アーム３５を冷却水によって冷却する構成を備えることを特徴し、他の構成は第１実施の形態と同様であり、図５に図１乃至図４と対応する部分に同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略する。

図５は図３に対応する説明図である。図５に模式的に示すように制御加圧力付与アーム３５のアーム部３７内に、アーム部３７の外表周に入水口５１ａ及び出水口５１ｂが開口する水通路５１を形成する。この入水口５１ａに冷却水用の供給配管５４の接続部材として機能するプラグ５２を装着し、出水口５１ｂに排出配管５５の接続部材であるプラグ５３を装着する。供給配管５４は冷却水供給源となる冷却水供給ポンプ等に接続され、排出配管５５は冷却水回収部に接続される。

これにより供給配管５４から入水口５１ａに供給され、アーム部３７内の水通路５１を経て出水口５１ｂから排出配管５５へと排水される冷却水循環経路が形成され、冷却水は入水口５１ａから出水口５１ｂに到る水通路５１を流れる間にアーム部３７を冷却する。

アーム部３７の冷却によってアーム部３７に接合する可動受部３８及び基端アーム部３６が冷却され、制御加圧力付与アーム３５全体が冷却されて、第１実施の形態に加え、更に制御加圧力付与アーム３５の熱影響が回避される。更に制御加圧力付与アーム３５の冷却に伴って、直動部３３やサーボモータ３２等の制御加圧力付与アクチュエータ３１に及ぼす熱影響がより確実に回避されて制御加圧力付与手段３０の安定した作動が得られると共に制御加圧付与手段３０の耐久性が確保できる。

なお、アーム部３７に加え、或いはアーム部３７に代えて可動受部３８や基端アーム部３６に同様に水経路を形成し、循環する冷却水により可動受部３８や基端アーム部３６を冷却することもできる。

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、前記各実施の形態では受部３９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。また、上記実施の形態では制御加圧力付与アーム３５を基端アーム部３６、アーム部３７、可動受部３８を結合して構成したが、これらを分割することなく一体形成することもできる。

１ スポット溶接装置
１０ 固定アーム
１５ 固定側電極(第１溶接電極)
１５ａ 頂端
２０ 加圧アクチュエータ
２１ サーボモータ
２２ 直動部
２３ 電極アーム
２５ 可動側電極（第２溶接電極）
２５ａ 頂端
３０ 制御加圧力付与手段
３１ 制御加圧力付与アクチュエータ
３２ サーボモータ
３３ 直動部
３４ａ、３４ｂ 可動軸
３５ 制御加圧力付与アーム
３６ 基端アーム部
３６Ａ 先端部
３６Ｂ、３６Ｃ 取付アーム部
３７ アーム部
３７Ａ アーム本体
３７Ｂ 上部取付フランジ部（基端部）
３７Ｃ 下部取付フランジ部（先端部）
３８ 可動受部
３９ 受部（加圧付与部）
３９ａ 先端
５１ 水通路
１００ 被溶接部材
１０１ 薄板
１０２ 第１厚板
１０３ 第２厚板
Ｌ 中心軸線

Claims (5)

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、
   前記被溶接部材に前記第１溶接電極に隣接して加圧付与部が当接して該被溶接部材に制御加圧力を付与する制御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溶接電極及び制御加圧付力与手段の加圧付与部と前記第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スポット溶接装置において、
   前記制御加圧力付与手段は、
   往復動する可動軸を備えた制御加圧力付与アクチュエータと、
   基端部が前記可動軸に結合されて該可動軸に対して折曲する方向に延在する基端アーム部と、該基端アーム部の先端部に基端部が結合されて前記第１溶接電極の軸心方向に沿って延在するアーム部と、該アーム部の先端部に基端部が結合されて先端に前記加圧付与部が設けられた非磁性材料からなる可動受部と、を有する制御加圧付与アームと、
   を備え、
   前記制御アクチュエータの可動軸の移動によって前記アーム部の先端に設けられた前記加圧付与部を前記被溶接部材に当接して制御加圧力を付与することを特徴とするスポット溶接装置。
2. 前記アーム部は、非磁性材料からな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。
3. 前記制御加圧力付与アームは、外表面に凹凸状の放熱処理が施されたことを特徴とする請求項１または２に記載のスポット溶接装置。
4. 前記非磁性材料は、非磁性ステンレス鋼であ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。
5. 前記制御加圧力付与アームは、冷却水用の水通路を備え、冷却水によって冷却されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスポット溶接装置。

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