特許 5965146 スポット溶接装置の異常検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5965146

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】スポット溶接装置の異常検出方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/24 20060101AFI20160721BHJP

   B23K 11/11 20060101ALI20160721BHJP

【ＦＩ】

   B23K11/24 335

   B23K11/11 520

【請求項の数】4

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2011-284859(P2011-284859)

(22)【出願日】2011年12月27日

(65)【公開番号】特開2013-132663(P2013-132663A)

(43)【公開日】2013年7月8日

【審査請求日】2014年10月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】富士重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100354

【弁理士】

【氏名又は名称】江藤 聡明

(72)【発明者】

【氏名】松岡 洋介

【審査官】 青木 正博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０１１２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２９５０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２５１４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１６５７０１８（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０１６５１８０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ １１／２４

Ｂ２３Ｋ １１／１１

(57)【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、
副加圧部が前記被溶接部材に当接して該被溶接部材に副加圧力を付与する副加圧付与手段と、を備え、
前記第１溶接電極と第２溶接電極とによって前記被溶接部材を挟持加圧するとともに前記副加圧部によって副加圧力を付与し、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の異常検出方法であって、
前記副加圧部は、前記被溶接部材に当接して副加圧力を付与する副加圧位置と、前記被溶接部材から離反する退避位置とに移動可能であって、
前記副加圧部が前記退避位置となる予め設定された位置に待機する前記スポット溶接装置の通常状態の前記副加圧部を基準状態とし、前記退避位置における前記副加圧部の状態を検出手段によって検出し、該検出手段で検出した検出結果に基づいて前記副加圧部が前記基準状態にあるか否かを判定手段によって判定する、
ことを特徴とするスポット溶接装置の異常検出方法。

【請求項2】

前記検出手段は、レーザ位置検出センサを備え、
該レーザ位置検出センサによって照射するレーザが前記副加圧部に接触するか否かを検出し、
前記判定手段が前記レーザ位置検出センサによる検出結果と予め設定された基準状態データとを対比して前記副加圧部が前記基準状態か否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置の異常検出方法。

【請求項3】

前記検出手段は、予め設定されたサーチプレートを備え、
該サーチプレートに対して相対移動する前記副加圧部が前記サーチプレートに当接するか否かを検出し、
前記判定手段が該検出結果と予め設定された基準状態データとを対比して副加圧部が前記基準状態か否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置の異常検出方法。

【請求項4】

前記検出手段は、画像取得装置を備え、
該画像取得装置が前記副加圧部の状態を撮像して前記副加圧部の画像データを取得し、
前記判定手段が前記画像取得装置による取得画像データと予め設定された基準状態データとを対比して前記副加圧部が前記基準状態か否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置の異常検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接装置の異常検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、重ね合わせら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、両溶接電極間に大電流を一定時間通電し、接合部をほぼ溶融温度まで上げてナゲットを形成するスポット溶接が広く行われている。

【0003】

ここで、図１１（ａ）で示すように、剛性の低い薄板１０１、薄板１０１より厚く剛性が高い第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との間、及び第１厚板１０２と第２厚板１０３との間が間隙なく密着した状態で、可動側電極１１１と固定側電極１１２とによって被溶接部材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との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。

【0004】

しかし、実際には、可動側電極１１１と固定側電極１１２とによって被溶接部材１００を挟んで加圧すると、剛性の低い薄板１０１と第１厚板１０２とが上方に撓んで、薄板１０１と第１厚板１０２との間及び第１厚板１０２と第２厚板１０３との間に間隙が生じる。この状態でスポット溶接を行うと、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。

【0005】

その結果、図１１（ａ）で示すように、まず第１厚板１０２と第２厚板１０３との接合部にナゲットＮが形成され、次第にナゲットＮが大きくなり、やがて図１１（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Ｎが到達しにくく顕著である。

【0006】

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１２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の加圧力を、第２厚板１０３側の固定側電極１２４の加圧力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。

【0007】

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、溶接ロボット１１５の手首部１１６にスポット溶接装置１２０が搭載される。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、加圧力アクチュエータ１２６が搭載され、加圧力アクチュエータ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。

【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、コントローラは、まず、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ともに、加圧力アクチュエータ１２６により可動側電極１２５を下降させて、クランパ１１８にクランプ支持された被溶接部材１００の上面に当接させる。ここで、加圧力アクチュエータ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とに均等に作用し、固定側電極１２５からの加圧力ＦＬと可動側電極１２５からの加圧力ＦＵで挟持加圧する。

【0010】

次に、サーボモータ１２８によりベース部１２２を押し上げて固定側電極１２４の加圧力より可動側電極１２５側の加圧力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１０２３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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【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】

【0012】

上記特許文献１によると、クランパ１１８に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を当接させるとともに可動側電極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の加圧力より可動側電極１２５側の加圧力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。

【0013】

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と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による加圧力と可動側電極１２５による加圧力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。

【0014】

そこで、本件出願人は、特願２０１０−２００６４３において、図１３に概要を示すように、固定側電極１３２と、加圧力アクチュエータにより作動する可動側電極１３１との間で被溶接部材１００の溶接部を所定の加圧力Ｆ、すなわち可動側電極１３１の加圧力ＦＵと固定側電極１３２の加圧力ＦＬで挟持するとともに加圧し（Ｆ＝ＦＵ＋ＦＬ）、更に図示しない副加圧力アクチュエータによって、副加圧部１３３を被溶接部材１００の薄板１０１に押圧して副加圧力ｆを付与することで、薄板１０１側に作用する固定側電極１３２の加圧力を第２厚板１０３側に作用する可動側電極１３１の加圧力より小さく制御して、可動側電極１３１と固定側電極１３２との間に通電して溶接するスポット溶接装置を提案した。

【0015】

一方、このスポット溶接装置においては、長年の使用による経年劣化や被溶接部材に当接する等による荷重付加により副加圧部１３３が変形して破損したり、取付位置が偏位したりして所期の状態から変化することが懸念される。このように、副加圧部１３３に不具合が生じたままで被溶接部材１００の溶接作業を続行すると、スポット溶接装置の所期の効果を達成することができなくなり、溶接品質の低下を誘発する要因となる。更に、副加圧部１３３に不具合が発生することによって、スポット溶接装置やその周辺の装置に不意の影響を及ぼすことも懸念される。

【0016】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スポット溶接装置による安定した使用を可能にするために、副加圧部の破損や偏位等の不具合の発生を目視によることなく効率的に検出し得るスポット溶接装置の異常検出方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明によるスポット溶接装置の異常検出方法は、第１溶接電極と、該第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、副加圧部が前記被溶接部材に当接して該被溶接部材に副加圧力を付与する副加圧付与手段と、を備え、前記第１溶接電極と第２溶接電極とによって前記被溶接部材を挟持加圧するとともに前記副加圧部によって副加圧力を付与し、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の異常検出方法であって、前記副加圧部は、前記被溶接部材に当接して副加圧力を付与する副加圧位置と、前記被溶接部材から離反する退避位置とに移動可能であって、前記副加圧部が前記退避位置となる予め設定された位置に待機する前記スポット溶接装置の通常状態の前記副加圧部を基準状態とし、前記退避位置における前記副加圧部の状態を検出手段によって検出し、該検出手段で検出した検出結果に基づいて前記副加圧部が前記基準状態にあるか否かを判定手段によって判定する、ことを特徴とする。

【0018】

この発明によると、通常状態にある副加圧部を基準状態と設定したうえで、副加圧部の状態を検出し、検出結果に基づいて、副加圧部が基準状態か否かを判定することで、副加圧部の破損や偏位等による異常の発生を効率的に検出することができる。従って、副加圧部に異常が発生した状態のままで被溶接部材の溶接を実行することを未然に防止して、被溶接部材の溶接品質の低下を防止することができる。

【0019】

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の異常検出方法において、前記検出手段は、レーザ位置検出センサを備え、該レーザ位置検出センサによって照射するレーザが前記副加圧部に接触するか否かを検出し、前記判定手段が前記レーザ位置検出センサによる検出結果と予め設定された基準状態データとを対比して前記副加圧部が前記基準状態か否かを判定する、ことを特徴とする。

【0020】

この発明によると、レーザ位置検出センサがレーザを照射して副加圧部がレーザに接触するか否かを検出し、その検出結果と基準状態データとを対比することで、副加圧部に破損等の異常が発生しているか否かを容易に判定することができる。

【0021】

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の異常検出方法において、前記検出手段は、予め設定されたサーチプレートを備え、該サーチプレートに対して相対移動する前記副加圧部が前記サーチプレートに当接するか否かを検出し、前記判定手段が該検出結果と予め設定された基準状態データとを対比して副加圧部が前記基準状態か否かを判定する、ことを特徴とする。

【0022】

この発明によると、サーチプレートに対して相対移動する副加圧部がサーチプレートに当接するか否かを検出し、その検出結果と基準位置データとを対比することで、副加圧部に破損等の異常が発生しているか否かを容易に判定することができる。

【0023】

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のスポット溶接装置の異常検出方法において、前記検出手段は、画像取得装置を備え、該画像取得装置が前記副加圧部の状態を撮像して前記副加圧部の画像データを取得し、前記判定手段が前記画像取得装置による取得画像データと予め設定された基準状態データとを対比して前記副加圧部が前記基準状態か否かを判定する、ことを特徴とする。

【0024】

この発明によると、画像取得装置により撮像された副加圧部の取得画像データと基準状態データとを対比することで、副加圧部に破損等の異常が発生しているか否かを容易に判定することができる。

【発明の効果】

【0025】

この発明によると、適正状態にある副加圧部を基準状態と設定したうえで、副加圧部の状態を検出し、その検出結果に基づいて、副加圧部が基準状態か否かを判定することで、副加圧部の異常の発生を効率的に検出することができる。従って、副加圧部に異常が発生した状態のままで被溶接部材の溶接を実行することを未然に防止して、被溶接部材の溶接品質の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の実施の形態に係るスポット溶接装置の異常検出方法による検出対象となるスポット溶接装置の一例の構成図である。

【図2】図１のＡ部拡大斜視図である。

【図3】第１実施の形態に係るスポット溶接装置の異常検出方法を実行する異常検出制御手段の概略を説明する構成図である。

【図4】本実施の形態に係るレーザ位置検出センサの概略を説明する図である。

【図5】本実施の形態に係る異常検出の概略を説明する図であり、（ａ）は図４のＢ矢視図、（ｂ）は図４のＣ矢視図である。

【図6】第２実施の形態に係るスポット溶接装置の異常検出方法を実行する異常検出制御手段の概略を説明する構成図である。

【図7】本実施の形態に係る副加圧部検出装置の概略を説明する図である。

【図8】本実施の形態に係る異常検出の概略を説明する図７のＤ矢視図であり、（ａ）は副加圧部が基準位置にある場合、（ｂ）は副加圧部が欠損して破損している場合の概略を説明する図である。

【図9】第３実施の形態に係るスポット溶接装置の異常検出方法を実行する異常検出制御手段の概略を説明する構成図である。

【図10】本実施の形態に係る画像取得装置の概略を説明する図である。

【図11】従来のスポット溶接の概略を示す説明図である。

【図12】従来のスポット溶接装置の概略を示す説明図である。

【図13】スポット溶接装置の概略を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

（第１実施の形態）
次に、本発明の第１実施の形態に係るスポット溶接装置の異常検出方法を、図１〜５を参照して説明する。本異常検出方法による検出対象となるスポット溶接装置の一例について、図１及び２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。

【0028】

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、副加圧付与手段３０及び溶接トランス４０が取付支持される。

【0029】

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。

【0030】

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、すなわち中心軸線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ともに被溶接部材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。

【0031】

副加圧付与手段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の先端に副加圧付与アーム３５が設けられる。

【0032】

副加圧付与アーム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の基端部３６Ａに基端部が結合されて固定側電極１５の軸心方向、すなわち中心軸線Ｌ方向に沿って下方に延在するアーム部３７によって構成され、アーム部３７の先端部に副加圧部３８が設けられる。

【0033】

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を隔てて対向して延在して基端部がそれぞれ各可動部３４ａ、３４ｂの先端にボルト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。

【0034】

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線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によって結合される。

【0035】

副加圧部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方向に向って延在する側部３８Ｃ、３８Ｄを有する矩形板状であって、先端３８Ｂに中心軸線Ｌと同軸で頂部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、すなわち半割筒状の当接部３９が設けられる。

【0036】

このように構成された副加圧付与アーム３５は、サーボモータ３２の作動によって副加圧付与アーム３５の先端に設けた副加圧部３８の当接部３９の頂部３９ａが、被溶接部材１００から離反して固定側電極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副加圧力を付与する副加圧位置との間で中心軸線Ｌに沿って移動する。この副加圧力はサーボモータ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副加圧力が得られる。

【0037】

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。

【0038】

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、すなわ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、スポット溶接装置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４０の作動制御が含まれる。

【0039】

一方、被溶接部材１００は、図２に示すように、重ね合わせられた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が重ね合わせられた３枚重ねの板組によって構成される。

【0040】

スポット溶接装置１による被溶接部材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、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３８が退避位置に保持された状態で、溶接ロボットコントローラは溶接ロボットを作動して、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を当接してスポット溶接装置１を位置決めする。

【0041】

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とで被溶接部材１００の溶接部を挟持するとともに加圧する。

【0042】

更に、副加圧付与アクチュエータ３１によって、可動側電極２５または固定側電極１５の中心軸線に沿って上下動する副加圧部３８を被溶接部材１００の薄板１０１に押圧して副加圧力を付与することで、薄板１０１側に作用する固定側電極１５の加圧力を、第２厚板１０３側に作用する可動側電極２５の加圧力より小さく制御して、可動側電極２５と固定側電極１５との間に通電して溶接する。

【0043】

これにより、可動側電極２５と固定側電極１５との間に通電したときに、薄板１０１と第１厚板１０２間の接合部における接触抵抗が相対的に大きくなって電流密度が高くなるとともに、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。従って、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。

【0044】

次に、本実施の形態に係るスポット溶接装置の異常検出方法について、図３〜図５を参照して説明する。

【0045】

スポット溶接装置１の長年の使用によって、例えば、副加圧部３８が変形して破損することがある。また、副加圧付与アーム３５等が変形して、取付位置が偏位することが懸念される。本実施の形態に係るスポット溶接装置の異常検出方法は、このような副加圧部３８の異常状態を検出するものである。

【0046】

図３は、本実施の形態に係る異常検出方法を実行する異常検出制御手段の概略を説明する構成図である。図示のように、異常検出制御手段５０は、検出手段となるレーザ位置検出センサ５１を備えるとともに、制御部５２を備える。

【0047】

図４は、レーザ位置検出センサ５１の概略を説明する図である。図示のように、レーザ位置検出センサ５１は、スポット溶接装置１の作動エリア内の予め設定された位置、本実施の形態では溶接を開始する前あるいは溶接終了後にスポット溶接装置１が待機する溶接待機位置に配置された第１レーザセンサ５１ａ、第２レーザセンサ５１ｂ及び第３レーザセンサ５１ｃを備える。

【0048】

溶接待機位置に待機するスポット溶接装置１の通常状態の副加圧部３８を副加圧部３８の基準状態とし、第１レーザセンサ５１ａは、基準状態における副加圧部３８の先端３８Ｂ側から基端３８Ａ側に向かって副加圧部３８の一方の側部３８Ｃから微小距離ｄを介在して副加圧部３８の側部３８Ｃの延在方向に平行なレーザＬ１を照射するように設定されている。

【0049】

第２レーザセンサ５１ｂは、副加圧部３８の先端３８Ｂ側から基端３８Ａ側に向かって副加圧部３８の他方の側部３８Ｄから微小距離ｄを介在して副加圧部３８の側部３８Ｄの延在方向に平行なレーザＬ２を照射するように設定されている。

【0050】

一方、第３レーザセンサ５１ｃは、副加圧部３８の先端３８Ｂ側の側部３８Ｃに接触するレーザＬ３を照射するように設定されている。

【0051】

第１レーザセンサ５１ａ及び第２レーザセンサ５１ｂにより照射したレーザＬ１及びＬ２が、副加圧部３８の側部３８Ｃ、３８Ｄの側方を通過するか否かを検出するとともに、第３レーザセンサ５１ｃにより照射したレーザＬ３が副加圧部３８の先端３８Ｂ側の側部３８Ｃに接触するか否かを検出する。

【0052】

各レーザセンサ５１ａ、５１ｂ、５１ｃによる検出の概略を、図５を用いて具体的に説明する。図５（ａ）は図４のＢ矢視図、（ｂ）は図４のＣ矢視図である。図５（ａ）及び（ｂ）に実線で示すように、副加圧部３８が基準状態すなわち通常状態にあるときは、第１レーザセンサ５１ａ及び第２レーザセンサ５１ｂによるレーザＬ１及びＬ２は副加圧部３８の側部３８Ｃ、３８Ｄから微小距離ｄを介在して側部３８Ｃ、３８Ｄの延在方向に沿って平行に通過し、第３レーザセンサ５１ｃによるレーザＬ３は副加圧部３８の先端３８Ｂ側の側部３８Ｃに接触する。

【0053】

一方、副加圧部３８が仮想線３８ａで示すようにレーザＬ１側に偏位している場合は、側部３８ＣがレーザＬ１に接触し、仮想線３８ｂで示すように副加圧部３８がレーザＬ２側に偏位している場合は、側部３８ＤがレーザＬ２に接触する。図５（ｂ）で示すように、副加圧部３８が仮想線３８ｃで示す上方または仮想線３８ｄで示す下方に偏位している場合は、副加圧部３８はレーザＬ３に接触しない。

【0054】

また、副加圧部３８がアーム部３７から脱落あるいは副加圧部３８の先端３８Ｂ等が欠損して破損している場合は、副加圧部３８は、各レーザセンサ５１ａ〜５１ｃによる各レーザＬ１〜Ｌ３のいずれにも接触しない。

【0055】

制御部５２は、図３で示すように、判定手段となる対比判定手段５３及び作動指示手段５４を備える。この制御部５２には、副加圧部３８がレーザＬ１及びＬ２に非接触でかつ副加圧部３８がレーザＬ３に接触する場合に、副加圧部３８が基準状態すなわち通常状態にあると表示する基準状態データＤ１が予め格納されている。

【0056】

対比判定手段５３は、レーザ位置検出センサ５１から検出結果が入力されると、検出結果と基準状態データＤ１とを対比して、副加圧部３８が基準状態にあるか否かを判定する。

【0057】

具体的には、検出結果が、副加圧部３８が第１レーザセンサ５１ａ及び第２レーザセンサ５１ｂによるレーザＬ１及びＬ２に非接触でかつ副加圧部３８が第３レーザセンサ５１ｃによるレーザＬ３に接触する場合は、この検出結果と基準状態データＤ１とが一致し、副加圧部３８は基準状態にあると判定する。すなわち、副加圧部３８が通常の状態に保持されていると判定する。

【0058】

一方、検出結果が、副加圧部３８がレーザＬ１またはＬ２に接触、あるいは副加圧部３８がレーザＬ３に非接触の少なくとも１つに該当する場合は、この検出結果と基準状態データＤ１とが異なり、副加圧部３８は基準状態にないと判定する。すなわち、副加圧部３８が異常な状態であると判定する。

【0059】

作動指示手段５４は、対比判定手段５３での判定結果に基づいて、溶接ロボットコントローラ５５に作動指示信号を発信する。すなわち、副加圧部３８が基準状態にあると判定した場合は溶接開始の作動指示を発信し、副加圧部３８が基準状態にないと判定した場合は、異常検出信号を発信して溶接ロボットの作動を遮断する。

【0060】

次に、本実施の形態に係るスポット溶接装置の異常検出方法の概略を説明する。

【0061】

溶接待機位置に待機するスポット溶接装置１の副加圧部３８に対して、レーザ位置検出センサ５１の第１レーザセンサ５１ａからレーザＬ１、第２レーザセンサ５１ｂからレーザＬ２、第３レーザセンサ５１ｃからレーザＬ３を照射する。

【0062】

照射したレーザＬ１及びＬ２が副加圧部３８の側部３８Ｃ、３８Ｄの側方を通過するか否か、照射したレーザＬ３が副加圧部３８の先端３８Ｂ側の側部３８Ｃに接触するか否かを検出し、検出結果を対比判定手段５３に入力する。

【0063】

対比判定手段５３では、検出結果と基準状態データＤ１とを対比して、副加圧部３８が基準状態にあるか否かを判定する。

【0064】

副加圧部３８が基準状態にあると判定した場合は、副加圧部３８は破損や偏位等の異常が発生していない通常の状態であることから、作動指示手段５４は、溶接ロボットコントローラ５５に溶接開始の作動指示信号を発信する。溶接ロボットは、予め設定されたプログラムに従い、スポット溶接装置１を溶接待機位置から被溶接部材１００の溶接打点位置に移動して、溶接を開始する。

【0065】

溶接が完了した後、溶接ロボットを作動してスポット溶接装置１を溶接待機位置に移動して、レーザＬ１またはＬ２が副加圧部３８に接触するか否か、レーザＬ３が副加圧部３８に接触するか否かを検出し、検出結果と基準状態データＤ１とを対比して副加圧部３８が基準状態にあるか否かを判定する。副加圧部３８が通常の状態であれば、スポット溶接装置１を溶接待機位置から被溶接部材１００の次の溶接打点位置に移動して、溶接を開始する。すなわち、溶接サイクルごとに本実施の形態に係る異常検出方法を実行して、副加圧部３８に異常が発生しているか否かを検出する。

【0066】

一方、副加圧部３８が基準状態にないと判定した場合は、副加圧部３８は破損や偏位等の異常が発生した状態であることから、作動指示手段５４は、異常検出信号を発信して、溶接ロボットの作動を遮断する。この場合は、副加圧部３８の異常の内容を確認して迅速に対処する。

【0067】

このように、副加圧部３８がレーザＬ１及びＬ２に接触するか否か及び副加圧部３８がレーザＬ３に接触するか否かを検出し、検出結果に基づいて検出結果と基準状態データＤ１とを対比することで、目視等によることなく、副加圧部３８に破損や偏位等の異常が発生しているか否かを容易に判定することができる。

【0068】

従って、スポット溶接装置１が溶接打点位置に移動する前に、溶接待機位置において本実施の形態に係る異常検出方法を実行することで、副加圧部３８に異常が発生した状態のままで被溶接部材１００の溶接を実行することを未然に防止することができる。

【0069】

その結果、副加圧部３８に異常が発生したままの状態でスポット溶接を行うことを防止して、被溶接部材１００の溶接品質の低下を防止することができる。更に、副加圧部３８が異常な状態、例えば、副加圧部３８が固定側電極１５と可動側電極２５の中心軸線Ｌに対して偏位している等の異常により、副加圧部３８によって被溶接部材１００に偏加重が付与されることに起因してスポット溶接装置１が破損する等の二次的破損の発生を防止することができる。

【0070】

（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６〜図８を参照して説明する。なお、図６〜図８において、図１〜図５と同様の構成には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0071】

図６は、本実施の形態に係るスポット溶接装置の異常検出方法を実行する異常検出制御手段の概略を説明する構成図である。図示のように、異常検出制御手段６０は、本実施の形態では、副加圧部３８を検出する検出手段となる副加圧部検出装置６１を備えるとともに、制御部６２を備える。

【0072】

図７は、副加圧部検出装置６１の概略を説明する図である。図示のように、副加圧部検出装置６１は、スポット溶接装置１の作動エリア内の予め設定された位置、本実施の形態では溶接待機位置に配置される。

【0073】

副加圧部検出装置６１は、副加圧部３８の当接部３９における頂部３９ａが当接可能な平坦なサーチ面６１ｂを有するサーチプレート６１ａ、及び副加圧付与手段３０のサーボモータ３２の電流値の変化を検出する図示しない電流検知手段を備えて構成される。

【0074】

溶接待機位置に待機するスポット溶接装置１の通常状態の副加圧部３８を副加圧部３８の基準状態とし、サーチプレート６１ａは、固定側電極１５と可動側電極２５との間に突出して固定側電極１５と可動側電極２５との間に介在された状態で、サーチプレート６１ａに対して副加圧部３８を相対移動する、すなわち副加圧付与手段３０のサーボモータ３２を作動して直動部３３のロッドを上昇して副加圧部３８を上昇すると副加圧部３８がサーチプレート６１ａにおけるその先端側の範囲ｘのサーチ面６１ｂに当接するように設けられている。

【0075】

サーボモータ３２により副加圧部３８を上昇せしめて副加圧部３８がサーチプレート６１ａに当接すると、サーボモータ３２の電流値が上昇し、電流検知手段が電流値の上昇を検出する。副加圧部検出装置６１は、この電流検知手段が検知するサーボモータ３２の電流値の上昇に基づいて、副加圧部３８がサーチプレート６１ａに当接するか否かを検出する。

【0076】

副加圧部検出装置６１による検出の概略を、図８を用いて具体的に説明する。図８は、図７のＤ矢視図であり、（ａ）は副加圧部３８が基準状態にある場合、（ｂ）は副加圧部３８が欠損して破損している場合の概略を説明する図である。図８（ａ）に実線で示すように、副加圧部３８が基準状態すなわち通常状態にあるときは、副加圧部３８を上昇させると、副加圧部３８は、仮想線３８ｅで示すようにサーチプレート６１ａに当接する。一方、図８（ｂ）に仮想線３８ｆで示すように、副加圧部３８が欠損して破損している場合は、副加圧付与手段３０のアーム部３７は、副加圧部３８がサーチプレート６１ａに当接する位置を越えて上昇する。

【0077】

制御部６２は、図６で示すように、判定手段となる対比判定手段６３及び作動指示手段５４を備える。この制御部６２には、副加圧部３８を上昇させてサーチプレート６１ａに当接する場合に、副加圧部３８が基準状態にあると表示する基準状態データＤ２が予め格納されている。

【0078】

対比判定手段６３は、副加圧部検出装置６１から検出結果が入力されると、検出結果と基準状態データＤ２とを対比して、副加圧部３８が基準状態にあるか否かを判定する。

【0079】

具体的には、検出結果が、副加圧部３８を上昇させると副加圧部３８がサーチプレート６１ａに当接する場合は、この検出結果と基準状態データＤ２とが一致し、副加圧部３８は基準状態にあると判定する。すなわち、副加圧部３８が通常の状態に保持されていると判定する。

【0080】

一方、検出結果が、副加圧部３８を上昇させても副加圧部３８がサーチプレート６１ａに当接しない場合は、この検出結果と基準状態データＤ２とが異なり、副加圧部３８は基準状態にないと判定する。すなわち、副加圧部３８が異常な状態であると判定する。

【0081】

このように、検出手段として副加圧部位置検出装置６１を用いることによって、異常検出の対象となる副加圧部３８を上昇して副加圧部３８がサーチプレート６１ａに当接するか否かを検出し、検出結果に基づいて検出結果と基準状態データＤ２とを対比することで、副加圧部３８に破損等の異常が発生しているか否かを容易に判定することができる。

【0082】

（第３実施の形態）
次に、本発明の第３実施の形態について、図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９及び図１０において、図１〜図８と同様の構成には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0083】

図９は、本実施の形態に係るスポット溶接装置の異常検出方法を実行する異常検出制御手段の概略を説明する構成図である。図示のように、異常検出制御手段７０は、本実施の形態では、副加圧部３８を検出する検出手段となる画像取得装置７１を備えるとともに、制御部７２を備える。

【0084】

図１０は、画像取得装置７１の概略を説明する図である。図示のように、画像取得装置７１は、予め設定された位置、本実施の形態では、溶接待機位置に待機するスポット溶接装置１の退避位置における副加圧部３８を撮像可能な位置に配置されている。

【0085】

画像取得装置７１は、ＣＣＤカメラ等で構成された画像取得部７１ａを備える。

【0086】

溶接待機位置に待機する通常状態の副加圧部３８を副加圧部３８の基準状態とし、画像取得部７１ａは、基準状態の副加圧部３８の先端３８Ｂ側を撮像するように設定されている。

【0087】

画像取得装置７１は、画像取得部７１ａが副加圧部３８を撮像して、副加圧部３８の画像データを取得する。具体的には、副加圧部３８が基準状態であればその状態を撮像し、副加圧部３８が破損または偏位等した異常状態であればその状態を撮像して、画像データを取得する。

【0088】

制御部７２は、図９で示すように、判定手段となる対比判定手段７３及び作動指示手段５４を備える。この制御部７２には、基準状態すなわち通常状態の副加圧部３８の画像データが基準状態データＤ３として予め格納されている。

【0089】

対比判定手段７３は、画像取得装置７１から副加圧部３８を撮像した取得画像データが入力されると、検出結果すなわち取得画像データと基準状態データＤ３とを対比して、副加圧部３８が基準状態にあるか否かを判定する。

【0090】

具体的には、検出結果すなわち取得画像データが基準状態データＤ３と一致した場合には、副加圧部３８は予め設定した基準状態にあると判定する。すなわち、副加圧部３８が通常の状態に保持されていると判定する。

【0091】

一方、検出結果すなわち取得画像データが基準状態データＤ３と異なる場合は、副加圧部３８は予め設定した基準状態にないと判定する。すなわち、副加圧部３８が異常な状態であると判定する。

【0092】

このように、検出手段として画像取得装置７１を用いることによって、副加圧部３８の画像を撮像し、撮像した取得画像データに基づいて検出結果と基準状態データＤ３とを対比することで、副加圧部３８に破損や偏位等の異常が発生しているか否かを容易に判定することができる。

【0093】

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。上記第１実施の形態では、レーザ位置検出センサ５１を用いて副加圧部３８の検出を行うことを説明したが、レーザ位置検出センサ５１に代えて、例えば、赤外線センサ、超音波センサを用いてもよい。

【0094】

上記第１実施の形態では、第１レーザセンサ５１ａ〜第３レーザセンサ５１ｃによりレーザＬ１〜Ｌ３が照射されることを説明したが、レーザセンサによるレーザの照射本数及び照射位置は、副加圧部３８の位置や形状に合わせて増減し、あるいは照射位置を変更することが可能である。

【0095】

なお、レーザセンサの個数を増加させてレーザの照射本数を増大させれば、レーザが副加圧部３８に接触するか否かを検出する精度が向上する。

【0096】

その一方で、第３レーザセンサ５１ｃに代えてレーザ距離変位センサを用いれば、図５（ａ）の仮想線３８ａ、３８ｂに示す方向に副加圧部３８が偏位すると、レーザ距離変位センサから照射されるレーザの照射距離が変化することから、レーザの照射距離が変化したか否かを検出することができる。従って、第１レーザセンサ５１ａ及び第２レーザセンサ５１ｂを用いないで、第３レーザセンサ５１ｃに代えたレーザ距離変位センサのみによって検出手段を構成することができる。

【0097】

上記第２実施の形態では、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３８を上昇させることを説明したが、副加圧部３８を退避位置に退避させた状態で、溶接ロボットを作動してスポット溶接装置１全体を上昇させることで副加圧部３８をサーチプレート６１ａに対して相対移動させてもよい。この場合、溶接ロボットを作動するモータの電流値の変化を検出する電流検知手段が溶接ロボットに設けられ、この電流検知手段とサーチプレート６１ａによって、副加圧部検出装置が構成されている。

【符号の説明】

【0098】

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
２１ サーボモータ
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
３２ サーボモータ
３８ 副加圧部
３８Ａ 基端
３８Ｂ 先端
３８Ｃ、３８Ｄ 側部
５０、６０、７０ 異常検出制御手段
５１ レーザ位置検出センサ（検出手段）
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ 第１レーザセンサ〜第３レーザセンサ
５２、６２、７２ 制御部
５３、６３、７３ 対比判定手段（判定手段）
５４ 作動指示手段
６１ 副加圧部検出装置（検出手段）
６１ａ サーチプレート
７１ 画像取得装置（検出手段）
７１ａ 画像取得部
Ｄ１〜Ｄ３ 基準状態データ

【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13】