特開 2022-157957 アークスタッド溶接装置、およびアークスタッド溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022157957

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】アークスタッド溶接装置、およびアークスタッド溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/073 20060101AFI20221006BHJP

   B23K 9/20 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

B23K9/073 550

B23K9/20 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021062512

(22)【出願日】2021-04-01

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000228981

【氏名又は名称】日本スタッドウェルディング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野村 浩二

(72)【発明者】

【氏名】松岡 祐介

(72)【発明者】

【氏名】木俣 裕貴

【テーマコード（参考）】

4E082

【Ｆターム（参考）】

4E082AA13

4E082BA01

4E082CA01

4E082EB01

4E082EB11

4E082EC13

4E082ED01

4E082JA01

4E082JA02

4E082JA03

(57)【要約】

【課題】溶接品質を向上させることができるアークスタッド溶接装置を提供する。
【解決手段】アークスタッド溶接装置は、母材に対するスタッドの押し込みおよび引き上げを行う溶接ガンと、溶接ガンに電力を供給可能な電源装置と、溶接ガンに印加される電圧を検出するための電圧センサと、パイロットアークを発生させるためのパイロットアーク期間およびメインアークを発生させるためのメインアーク期間において、電源装置および溶接ガンを制御する制御装置と、を備える。制御装置は、パイロットアーク期間に電圧センサから取得した電圧値が予め定められた第一閾値よりも大きい場合に、メインアーク期間における溶接の加工条件を変更する第一補正であって、母材およびスタッドに発生する熱量を抑制するための第一補正を行い、第一補正によって変更された加工条件を用いて溶接を行う。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アークスタッド溶接装置であって、
母材に対するスタッドの押し込みおよび引き上げを行う溶接ガンと、
前記溶接ガンに電力を供給可能な電源装置と、
前記溶接ガンに印加される電圧を検出するための電圧センサと、
前記母材および前記スタッドにパイロットアークを発生させるためのパイロット電力を前記溶接ガンに供給するパイロットアーク期間と、前記母材および前記スタッドにメインアークを発生させるためのメイン電力を前記溶接ガンに供給するメインアーク期間であって、前記パイロットアーク期間に前記溶接ガンに流れる電流よりも大きい電流を前記溶接ガンに流すメインアーク期間とにおいて、前記電源装置および前記溶接ガンを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記パイロットアーク期間に前記電圧センサから取得した電圧値が予め定められた第一閾値よりも大きい場合に、
前記メインアーク期間における溶接の加工条件を変更する第一補正であって、前記母材および前記スタッドに発生する熱量を抑制するための第一補正を行い、
前記第一補正によって変更された前記加工条件を用いて溶接を行う、
アークスタッド溶接装置。

【請求項2】

請求項１に記載のアークスタッド溶接装置であって、
前記制御装置は、前記メインアーク期間への移行タイミングを早める前記第一補正を行う、
アークスタッド溶接装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のアークスタッド溶接装置であって、
前記制御装置は、前記メイン電力の目標電流値を低減させる前記第一補正を行う、
アークスタッド溶接装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のアークスタッド溶接装置であって、
前記制御装置は、さらに、取得した前記パイロットアーク期間での電圧値が、予め定められた第二閾値であって、前記第一閾値よりも大きい第二閾値以上である場合には、前記スタッドの溶接を停止させる、
アークスタッド溶接装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のアークスタッド溶接装置であって、
さらに、前記母材に対する前記スタッドの変位量を検出する変位量センサ、を備え、
前記制御装置は、
前記パイロットアーク期間において、前記変位量と、予め定められた基準値との差が予め定められた第一範囲に含まれない場合に、
前記メインアーク期間における溶接の加工条件を変更する第二補正であって、前記熱量を調節するための第二補正を行う、
アークスタッド溶接装置。

【請求項6】

請求項５に記載のアークスタッド溶接装置であって、
前記制御装置は、
前記第一範囲に含まれない場合において、前記変位量が前記基準値よりも大きい場合には、前記メイン電力の目標電流値を、前記変位量と、前記基準値との差が前記第一範囲に含まれる場合での前記メイン電力の目標電流値よりも小さい電流値に変更する前記第二補正を行い、
前記第一範囲に含まれない場合において、前記変位量が前記基準値よりも小さい場合には、前記メイン電力の目標電流値を、前記変位量と、前記基準値との差が前記第一範囲に含まれる場合での前記メイン電力の目標電流値よりも大きい電流値に変更する前記第二補正を行う、
アークスタッド溶接装置。

【請求項7】

請求項５または請求項６に記載のアークスタッド溶接装置であって、
前記制御装置は、さらに、前記変位量と、前記基準値との差が、予め定められた第二範囲であって、前記第一範囲よりも広い第二範囲に含まれない場合には、前記スタッドの溶接を停止させる、
アークスタッド溶接装置。

【請求項8】

アークスタッド溶接方法であって、
母材およびスタッドにパイロットアークを発生させるためのパイロット電力を前記母材および前記スタッドに供給するパイロットアーク期間に、前記母材および前記スタッドに供給されるパイロット電力の電圧値を取得し、
取得した前記電圧値が予め定められた第一閾値よりも大きい場合に、
前記母材および前記スタッドにメインアークを発生させるためのメイン電力を前記母材および前記スタッドに供給するメインアーク期間であって、前記パイロットアーク期間に前記母材および前記スタッドに流れる電流よりも大きい電流を前記母材および前記スタッドに流すメインアーク期間における溶接の加工条件を変更する第一補正であって、前記母材および前記スタッドの溶接時に発生する熱量を抑制するための第一補正を行い、
前記第一補正によって変更された前記加工条件を用いて溶接を行う、
アークスタッド溶接方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、アークスタッド溶接装置、およびアークスタッド溶接方法に関する。

【背景技術】

【0002】

アークスタッド溶接装置において、アークスタッド溶接ガンに流される溶接電流を測定し、溶接電流を目標電流値に近づけるフィードバック制御を行う技術が知られている（例えば、特許文献１）。従来の技術では、フィードバック制御により、溶接電流の立ち上がり時のバラツキの発生や、プランジポイントにおける溶接電流の跳ね上がりを解消することにより、溶接品質の低下を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５－３１５８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

アークスタッド溶接装置では、溶接品質の向上が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、アークスタッド溶接装置が提供される。このアークスタッド溶接装置は、母材に対するスタッドの押し込みおよび引き上げを行う溶接ガンと、前記溶接ガンに電力を供給可能な電源装置と、前記溶接ガンに印加される電圧を検出するための電圧センサと、前記母材および前記スタッドにパイロットアークを発生させるためのパイロット電力を前記溶接ガンに供給するパイロットアーク期間と、前記母材および前記スタッドにメインアークを発生させるためのメイン電力を前記溶接ガンに供給するメインアーク期間であって、前記パイロットアーク期間に前記溶接ガンに流れる電流よりも大きい電流を前記溶接ガンに流すメインアーク期間とにおいて、前記電源装置および前記溶接ガンを制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記パイロットアーク期間に前記電圧センサから取得した電圧値が予め定められた第一閾値よりも大きい場合に、前記メインアーク期間における溶接の加工条件を変更する第一補正であって、前記母材および前記スタッドに発生する熱量を抑制するための第一補正を行い、前記第一補正によって変更された前記加工条件を用いて溶接を行う。
この形態のアークスタッド溶接装置によれば、パイロットアーク期間に取得した電圧値が第一閾値よりも大きいか否かを判定し、メインアーク期間における溶接の加工条件を第一補正によって変更することによって、母材およびスタッドの溶接時に発生する熱量を抑制することができる。したがって、溶接時に母材およびスタッドに過剰な熱量が与えられることを低減または防止し、溶接品質を向上させることができる。
（２）上記形態のアークスタッド溶接装置において、前記制御装置は、前記メインアーク期間への移行タイミングを早める前記第一補正を行ってよい。
この形態のアークスタッド溶接装置によれば、メインアーク期間への移行タイミングを早めることにより、パイロットアーク期間において、スタッドおよび母材に過剰な電圧が印加される期間を短縮することができる。その結果、母材およびスタッドに過剰な熱量が与えられることを低減または防止し、溶接品質を向上させることができる。
（３）上記形態のアークスタッド溶接装置において、前記制御装置は、前記メイン電力の目標電流値を低減させる前記第一補正を行ってよい。
この形態のアークスタッド溶接装置によれば、制御装置が電圧値を取得した時点においてすでに印加された第一閾値よりも大きい電圧によって、スタッドおよび母材に与えられた過剰な熱量に相当する熱量をメインアーク期間で低減し、溶接品質を向上させることができる。
（４）上記形態のアークスタッド溶接装置において、前記制御装置は、さらに、取得した前記パイロットアーク期間での電圧値が、予め定められた第二閾値であって、前記第一閾値よりも大きい第二閾値以上である場合には、前記スタッドの溶接を停止させてよい。
この形態のアークスタッド溶接装置によれば、不要な加工が実施されることを低減または防止することができる。
（５）上記形態のアークスタッド溶接装置は、さらに、前記母材に対する前記スタッドの変位量を検出する変位量センサ、を備えてよい。前記制御装置は、前記パイロットアーク期間において、前記変位量と、予め定められた基準値との差が予め定められた第一範囲に含まれない場合に、前記メインアーク期間における溶接の加工条件を変更する第二補正であって、前記熱量を調節するための第二補正を行ってよい。
この形態のアークスタッド溶接装置によれば、パイロットアーク期間において、スタッドと、母材との距離を用いて、メインアーク期間の加工条件を変更することによって、溶接時の熱量の過不足が発生することを低減または防止することができる。
（６）上記形態のアークスタッド溶接装置において、前記制御装置は、前記第一範囲に含まれない場合において、前記変位量が前記基準値よりも大きい場合には、前記メイン電力の目標電流値を、前記変位量と、前記基準値との差が前記第一範囲に含まれる場合での前記メイン電力の目標電流値よりも小さい電流値に変更する前記第二補正を行ってよく、前記第一範囲に含まれない場合において、前記変位量が前記基準値よりも小さい場合には、前記メイン電力の目標電流値を、前記変位量と、前記基準値との差が前記第一範囲に含まれる場合での前記メイン電力の目標電流値よりも大きい電流値に変更する前記第二補正を行ってよい。
この形態のアークスタッド溶接装置によれば、スタッドの変位量のずれに応じて発生する溶接時の熱量の過不足を目標電流値の変更によって補填することができる。
（７）上記形態のアークスタッド溶接装置において、前記制御装置は、さらに、前記変位量と、前記基準値との差が、予め定められた第二範囲であって、前記第一範囲よりも広い第二範囲に含まれない場合には、前記スタッドの溶接を停止させてよい。
この形態のアークスタッド溶接装置によれば、不要な加工が実施されることを低減または防止することができる。
本開示は、アークスタッド溶接装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、アークスタッド溶接方法やアークスタッド溶接装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態としてのアークスタッド溶接装置を示す説明図。

【図2】制御装置が実行する制御ルーチンを示すフロー図。

【図3】第二補正の制御ルーチンを示すフロー図。

【図4】第二補正によって変更される目標電流値を模式的に示すグラフ。

【図5】第一補正の制御ルーチンを示すフロー図。

【図6】第一補正によって変更される目標電流値と、短縮されるパイロットアーク期間とを概念的に示すグラフ。

【図7】比較例としての従来のアークスタッド溶接装置による溶接時の電圧の変化を示すグラフ。

【図8】本実施形態のアークスタッド溶接装置による溶接時の電圧の変化を示すグラフ。

【図9】比較例としての従来のアークスタッド溶接装置による溶接後のスタッドおよび母材の状態を示す説明図。

【図10】本実施形態のアークスタッド溶接装置による溶接後のスタッドおよび母材の状態を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

Ａ．第１実施形態：
図１は、本開示における第１実施形態としてのアークスタッド溶接装置１００を示す説明図である。アークスタッド溶接装置１００は、例えば、ショートサイクル方式の溶接装置である。アークスタッド溶接装置１００は、電源装置５４および制御装置５２を含む溶接機５０と、溶接ガン７０とを備えている。アークスタッド溶接装置１００は、例えば、ボルトやピンなどのスタッド８０を溶接ガン７０に装着して電流を流すことによって、鋼板や鋼管などの母材９０と、スタッド８０との間にアークを発生させる。スタッド８０と、母材９０との接触部分は、アークによって溶融され、溶融されたスタッド８０および母材９０が加圧されることによって溶接される。母材９０としては、例えば、軟鋼、ＳＵＳ、アルミニウム、アルミニウム合金などの種々の金属材料を用いることができる。アークスタッド溶接装置１００は、フェルール（Ferrule）を用いる電力アーク方式の溶接装置であってもよい。

【0009】

制御装置５２は、アークスタッド溶接装置１００を統括的に制御するマイクロコンピュータであり、ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリと、ＣＰＵとを備えている。また、制御装置５２は、時間を計測するための図示しないタイマを備えている。制御装置５２は、溶接ガン７０の動作、溶接ガン７０に流す電流の大きさや通電時間などを制御する。メモリには本実施形態において提供される機能を実現するための各種プログラムや溶接の加工条件などが格納されている。溶接の加工条件とは、例えば、溶接ガン７０に流す目標電流値、溶接ガン７０に印加される目標電圧値、パイロットアークやメインアークの通電期間、ならびに後述する第一閾値、第二閾値、第一範囲、第二範囲などを意味する。ＣＰＵは、各種プログラムをメモリから読み出してＲＡＭ上に展開し、実行する。アークスタッド溶接装置１００の機能の一部または全ての機能は、ハードウェア回路によって実現されてもよい。制御装置５２は、溶接機５０とは別体で備えられてもよい。

【0010】

電源装置５４は、図示しない三相交流電源と、交流を直流に変換するための整流器とを備えている。電源装置５４と、溶接ガン７０とは、電力供給線ＣＡ１で接続され、電源装置５４と、母材９０とは電力供給線ＣＡ２で接続されている。電源装置５４は、制御装置５２による制御のもとで、母材９０およびスタッド８０にパイロットアークを発生させるためのパイロット電力と、母材９０およびスタッド８０にメインアークを発生させるためのメイン電力とを、溶接ガン７０に供給する。

【0011】

溶接ガン７０は、母材９０に対するスタッド８０の押し込みおよび引き上げを行う。溶接ガン７０は、スタッド８０を固定する図示しない軸体と、軸体を母材９０に直交する方向に駆動させる図示しない駆動機構とを備えている。溶接ガン７０は、駆動機構によって、図１に矢印Ｄ１として示すように、スタッド８０を母材９０から離間する方向に引き上げ、図１に矢印Ｄ２として示すように、スタッド８０を母材９０に近づける方向に押し込むことができる。駆動機構としては、例えば、軸体を母材９０に向けて付勢するスプリングと、ソレノイドコイルとを備える電磁ソレノイド式としてもよく、軸体をサーボモータやリニアモータで駆動するモータ駆動式としてもよい。

【0012】

本実施形態では、アークスタッド溶接装置１００は、電流センサ５６と、電圧センサ５８と、変位量センサ６０と、を備えている。電流センサ５６は、電力供給線ＣＡ１に備えられている。電圧センサ５８は、電力供給線ＣＡ１および電力供給線ＣＡ２間に備えられている。電流センサ５６は、溶接ガン７０に流れる電流値を検出し、電圧センサ５８は、溶接ガン７０に印加される電圧値を検出する。変位量センサ６０は、溶接ガン７０に備えられており、スタッド８０の変位量を検出する。スタッド８０の変位量は、母材９０からのスタッド８０の離間距離に相当する。本実施形態において、変位量センサ６０は、レーザ変位計を用いており、レーザ光によりスタッド８０の変位量を検出する。変位量センサ６０は、レーザ変位計には限定されず、磁気センサなどを用いてよく、光学式や磁気式などの種々のリニアエンコーダを用いてもよい。電流センサ５６と、電圧センサ５８と、変位量センサ６０との各種センサの検出結果は、制御装置５２に出力される。

【0013】

図２は、制御装置５２が実行する制御ルーチンを示すフロー図である。図２に示すフローは、例えば、アークスタッド溶接装置１００に母材９０およびスタッド８０が装着され、作業員が溶接ガン７０に設けられるトリガを引くことによって開始する。本フローは、母材９０に１つのスタッド８０を溶接するためのフローである。例えば、母材９０の複数の位置にそれぞれスタッド８０を溶接する場合には、本フローは、スタッド８０を溶接する位置ごとに繰り返される。本フローは、母材９０およびスタッド８０が装着された状態のアークスタッド溶接装置１００のスタートスイッチを押すことによって開始されてもよい。

【0014】

ステップＳ１０では、制御装置５２は、スタッド８０や母材９０の種類に対応する設定値を読み出す。設定値とは、メモリに予め格納された溶接の加工条件である。溶接の加工条件には、例えば、パイロットアークを発生させる期間（以下、「パイロットアーク期間」とも呼ぶ。）での通電期間と、パイロットアーク期間に流す電流（以下、「パイロット電流」とも呼ぶ。）の目標電流値と、パイロットアーク期間に印加される電圧（以下、「パイロット電圧」とも呼ぶ。）の目標電圧値と、メインアークを発生させる期間（以下、「メインアーク期間」とも呼ぶ。）での通電期間と、メインアーク期間に流す電流（以下、「メイン電流」とも呼ぶ。）の目標電流値と、メインアーク期間に印加される電圧（以下、「メイン電圧」とも呼ぶ。）の目標電圧値と、が含まれる。パイロット電流は、スタッド８０および母材９０間にアーク柱を持続させるための１０～５０Ａ程度の電流である。メイン電流は、スタッド８０および母材９０間にメインアークを発生させるための２００～２０００Ａ程度の電流である。

【0015】

ステップＳ２０では、制御装置５２は、電源装置５４を制御して、スタッド８０および母材９０にパイロット電流を流す。具体的には、制御装置５２は、溶接ガン７０の駆動機構を制御して、溶接ガン７０に装着されたスタッド８０の先端を母材９０の表面に押し付ける。母材９０に対してスタッド８０が押し付けられると、制御装置５２は、電源装置５４を制御して、パイロット電流の目標電流値にしたがって、パイロット電流をスタッド８０および母材９０に流す。制御装置５２は、溶接ガン７０の駆動機構を駆動させて、スタッド８０を母材９０から引き上げることによって、スタッド８０と母材９０との間にパイロットアークを発生させる。

【0016】

ステップＳ３０では、制御装置５２は、変位量センサ６０からスタッド８０の変位量Ｌａを取得する。スタッド８０の変位量Ｌａは、ステップＳ２０での母材９０からのスタッド８０の引き上げ距離に相当する。

【0017】

ステップＳ４０では、制御装置５２は、スタッド８０の引き上げ距離のずれ量を確認する。具体的には、制御装置５２は、取得した変位量Ｌａと、予め定められた基準値としての基準変位Ｌｍとの差が、第一範囲に含まれるか否か、および第二範囲に含まれるか否かを確認する。基準変位Ｌｍ、第一範囲、ならびに第二範囲は、制御装置５２のメモリに予め格納されている。基準変位Ｌｍとは、溶接時のスタッド８０の変位量の目標値であり、母材９０からのスタッド８０の引き上げ距離の目標値に相当する。スタッド８０の引き上げ量のずれは、例えば、溶接ガン７０による機械的誤差などによって生じ得る。

【0018】

第一範囲は、例えば、－Ｌ１以上Ｌ１以下の範囲で設定することができる。第二範囲は、例えば、－Ｌ２以上Ｌ２以下の範囲で設定することができる。第二範囲は、第一範囲よりも広い範囲であり、Ｌ２＞Ｌ１である。第一範囲および第二範囲、すなわちＬ１およびＬ２は、後述する第二補正後のメインアークによって溶接品質が充分に得られるために予め設定された設定値である。Ｌ１は、第二補正後のメインアークによって充分な溶接品質を得るために許容されるスタッド８０の引き上げ量のずれの絶対値としての下限値であり、Ｌ２は、当該ずれの絶対値としての上限値である。スタッド８０の引き上げ量のずれの絶対値がＬ１よりも大きくＬ２以下であれば、第二補正後のメインアークによって充分な溶接品質が得られ、Ｌ２を超えた場合には、第二補正後のメインアークによっても充分な溶接品質が得られない場合がある。Ｌ１およびＬ２は、変位量Ｌａごとのメイン電流の大きさと、メインアーク後の溶接品質との対応関係を用いることによって予め実験的に求めることができる。本実施形態では、Ｌ１＝０．５ｍｍで設定され、Ｌ２＝１．０ｍｍで設定されている。なお、本実施形態では、第一範囲の上限値はＬ１であり、下限値は－Ｌ１であり、その絶対値がともにＬ１で一致し、第二範囲の上限値および下限値の絶対値は、ともにＬ２で一致しているが、第一範囲の上限値と、下限値とをそれぞれ異なる値で設定してよく、第二範囲の上限値と、下限値とをそれぞれ異なる値で設定してよい。

【0019】

制御装置５２は、取得した変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差が、第一範囲以内である場合には、ステップＳ６０に移行し、第一範囲に含まれず第二範囲以内である場合には、ステップＳ５０に移行し、第二範囲に含まれない場合には、ステップＳ１２０に移行する。ステップＳ１２０では、制御装置５２は、異常ありと判定し、電源装置５４を制御して出力を停止し、溶接を終了させる。ステップＳ１３０では、制御装置５２は、例えば、アークスタッド溶接装置１００が有する表示装置やスピーカ等を利用して、異常ありの判定結果を作業者などに報知し、本フローを終了する。

【0020】

ステップＳ５０では、制御装置５２は、第二補正を行う。第二補正では、後述するように、メインアーク期間における溶接の加工条件を変更する。本実施形態では、第二補正は、メイン電流の目標電流値と、パイロット電圧の目標電圧値とを変更する。制御装置５２は、第二補正を行うとステップＳ６０に移行する。

【0021】

ステップＳ６０では、制御装置５２は、電圧センサ５８からパイロットアーク期間での電圧値を取得する。本実施形態では、制御装置５２は、電圧センサ５８から取得した電圧値を用いて、例えば１ミリ秒などの単位時間あたりの電圧の平均値を算出し、電圧値Ｖａとして取得する。電圧センサ５８が、単位時間あたりの電圧の平均値を算出して制御装置５２に出力してもよい。

【0022】

ステップＳ７０では、制御装置５２は、目標電圧値に対する実行電圧のずれ量を確認する。具体的には、制御装置５２は、取得した電圧値Ｖａと、パイロットアーク期間でのパイロット電圧の目標電圧値Ｖｍと差が、第一閾値Ｖ１以下であるか否か、および第二閾値Ｖ２未満であるか否かを判定する。第二閾値Ｖ２は、第一閾値Ｖ１よりも大きい電圧値であり、Ｖ２＞Ｖ１である。目標電圧値Ｖｍ、第一閾値Ｖ１、ならびに第二閾値Ｖ２は、制御装置５２のメモリに予め格納されている。

【0023】

第一閾値Ｖ１は、通常の加工条件のメインアークによる溶接品質が充分に得られるための設定値であり、第二閾値Ｖ２は、後述する第一補正後の加工条件のメインアークによる溶接品質が充分に得られるための設定値である。電圧値Ｖａが第一閾値Ｖ１よりも大きく、第二閾値Ｖ２よりも小さければ、第一補正を行うことによりメインアークによって充分な溶接品質が得られ、第二閾値Ｖ２を超えた場合には、第一補正後のメインアークによっても充分な溶接品質が得られない場合がある。例えば、母材９０の表面に油などの異物が存在している場合には、母材９０とスタッド８０間の電気抵抗が増加し得る。制御装置５２は、パイロット電流を目標電流値まで上昇させるために電源装置５４からの供給電力を大きくする。その結果、パイロット電圧は、上昇され得る。本実施形態では、第一閾値Ｖ１および第二閾値Ｖ２を、パイロット電圧を用いて母材９０表面の異物を検知するための閾値として機能させている。第一閾値Ｖ１および第二閾値Ｖ２は、例えば、表面に異物を有する母材９０を用いて、パイロット電圧と、メインアーク後の溶接品質との対応関係を取得することによって予め実験的に求めることができる。第一閾値Ｖ１および第二閾値Ｖ２は、母材９０表面の異物の付着量と、パイロット電圧との対応関係を用いて求められてもよい。本実施形態では、第一閾値Ｖ１＝５Ｖで設定され、第二閾値Ｖ２＝１０Ｖで設定されている。第一閾値Ｖ１は、５Ｖには限定されず、２．５Ｖ、３Ｖ、４Ｖなどで設定されてもよく、６Ｖ、７．５Ｖ、１０Ｖ、１５Ｖなどの任意の電圧で設定されてよい。第二閾値Ｖ２は、１０Ｖには限定されず、５Ｖ、６Ｖ、７．５Ｖ、１５Ｖ、２０Ｖなどで設定されてもよく、Ｖ２＞Ｖ１となる任意の電圧で設定されてよい。制御装置５２は、取得した電圧値Ｖａと、目標電圧値Ｖｍとの差が、第一閾値Ｖ１以下である場合には、ステップＳ１００に移行し、第一閾値Ｖ１よりも大きく第二閾値Ｖ２未満である場合には、ステップＳ８０に移行し、第二閾値Ｖ２以上である場合には、ステップＳ１２０に移行する。

【0024】

ステップＳ１００では、制御装置５２は、予め設定されたパイロットアーク期間での通電期間の経過を開始条件として、メインアークを開始する。具体的には、制御装置５２は、電源装置５４を制御して、メイン電流をスタッド８０および母材９０に流すことによりメインアークを開始する。上述したステップＳ５０で第二補正が実行されている場合には、制御装置５２は、第二補正による変更後の目標設定値に基づくメイン電流を流すことによりメインアークを開始する。アーク放電が行なわれているスタッド８０の先端と母材９０は、アーク放電の熱によって溶融される。アーク放電の開始から所定の期間が経過すると、制御装置５２は、溶接ガン７０の駆動機構を制御して、スタッド８０を母材９０の表面に押し込み、スタッド８０と母材９０との接合が行なわれる。ステップＳ１１０では、制御装置５２は、予め定められたメインアーク期間の通電期間の経過とともに、電源装置５４を制御して出力を停止し、溶接を終了させる。

【0025】

ステップＳ８０では、制御装置５２は、スタッド８０の引き上げ距離のずれ量が第一範囲以内であったか否かを確認する。本実施形態では、制御装置５２は、ステップＳ４０での判定結果を用いて、変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差が、第一範囲に含まれているか否かを確認する。変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差が第一範囲以内である場合、すなわち、ステップＳ４０の判定結果が｜Ｌａ－Ｌｍ｜≦Ｌ１であった場合には、ステップＳ９０に移行する。

【0026】

ステップＳ８０において、変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差が第一範囲に含まれていない場合、すなわちステップＳ４０での判定結果がＬ１＜｜Ｌａ－Ｌｍ｜≦Ｌ２であった場合には、ステップＳ１２０に移行し、溶接を終了させる。ここで、ステップＳ８０で、変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差が第一範囲に含まれていない場合とは、実行電圧の電圧値Ｖａが第一閾値Ｖ１を超えており、かつスタッド８０の変位量が第一範囲に含まれない状態である。本実施形態では、この場合には、メインアークによる溶接品質が充分に得られない可能性を考慮して、溶接を終了する処理が行われる。すなわち、本実施形態では、ステップＳ５０による第二補正と、後述するステップＳ９０による第一補正との双方は実行されない。ただし、アークスタッド溶接装置１００がこの条件においても第一補正後のメインアークによる溶接品質が充分に得られる場合には、ステップＳ８０を省略して、ステップＳ７０からステップＳ９０に直接的に移行してもよい。

【0027】

ステップＳ９０では、制御装置５２は、第一補正を行う。第一補正では、後述するように、メイン電流の目標電流値の変更と、パイロットアーク期間での通電期間の短縮とを行う。ステップＳ１０２では、制御装置５２は、電源装置５４を制御して、第一補正後の目標電流値に基づいてメインアークを開始する。なお、本実施形態では、後述するように、制御装置５２は、ステップＳ９０の処理の直後にメインアークを開始する。メインアーク開始から所定の通電期間が経過すると、制御装置５２は、溶接ガン７０の駆動機構を制御して、スタッド８０と母材９０との接合を行う。ステップＳ１１２では、メインアーク期間での予め定められた通電期間の経過とともに、電源装置５４を制御して出力を停止し、溶接を終了させる。

【0028】

図３および図４を用いて、第二補正の詳細について説明する。図３は、第二補正の制御ルーチンを示すフロー図である。ステップＳ５２では、制御装置５２は、メイン電流の目標電流値の変更を行う。本実施形態では、第二補正による変更後の目標電流値Ｉｍ２は、以下の式（１）を用いて算出される。
Ｉｍ２＝Ｉｍ１・｛１－ｋ１・（Ｌａ－Ｌｍ）／Ｌ１｝ ・・・式（１）
Ｉｍ１：通常時のメイン電流の目標電流値
ｋ１：係数
目標電流値Ｉｍ１は、変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差が第一範囲に含まれる場合に溶接ガン７０に流される電流値に相当する。係数ｋ１は、メイン電流の目標電流値の補正量を規定する係数である。係数ｋ１は、例えば、スタッド８０の変位量ごとのメイン電流の電流値と、メインアーク後の溶接品質との対応関係を用いて実験的に求めることができる。本実施形態では、ｋ１＝０．０５で設定されている。係数ｋ１は、０．０５には限定されず、０．０１、０．０２５、０．１、０．１５、０．２などの任意の数値で設定されてもよい。

【0029】

式（１）に示すように、本実施形態では、係数ｋ１に、さらに、式（Ｌａ－Ｌｍ）／Ｌ１を乗ずることによって、第二補正値を算出している。式（Ｌａ－Ｌｍ）／Ｌ１は、変位量Ｌａのずれ量に基づく係数である。基準変位Ｌｍに対して変位量Ｌａのずれ量が大きい場合には、変位量Ｌａのずれ量が小さい場合に比べて、第二補正値の補正量が大きくなるように設定されている。このように構成することにより、検出したスタッド８０の変位量Ｌａのずれ量の大きさに対応するメイン電流の目標電流値Ｉｍ２を設定することができ、メインアークによる溶接品質をより向上させることができる。

【0030】

ステップＳ５４では、制御装置５２は、パイロットアーク時の目標電圧値を変更する。本実施形態では、第二補正による変更後の目標電圧値Ｖｐ２は、以下の式（２）を用いて算出される。
Ｖｐ２＝Ｖｐ１＋ｋ２・（Ｌａ－Ｌｍ） ・・・式（２）
Ｖｐ１：通常時のパイロット電圧の目標電圧値
ｋ２：係数
目標電圧値Ｖｐ１は、変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差が第一範囲に含まれる場合に印加される電圧値に相当する。係数ｋ２は、パイロット電圧の目標電圧値の補正量を規定する係数である。係数ｋ２は、例えば、スタッド８０の変位量と、パイロット電圧の電圧値との対応関係を用いて実験的に求めることができる。本実施形態では、ｋ２＝３．８で設定されている。係数ｋ２は、３．８には限定されず、２．０、３．０、４．０、５．０などの任意の数値で設定されてもよい。

【0031】

スタッド８０が母材９０から離れている場合には、電源装置５４からの出力電力は大きくなり、スタッド８０が母材９０に近い場合には、電源装置５４からの出力電力は小さくなり得る。そのため、本実施形態では、スタッド８０の変位量のずれ量に応じてパイロット電圧の目標電圧値を変更することにより、スタッド８０の変位量のずれ量に基づく変化後の出力電圧が異常値として検出されることを抑制している。

【0032】

図４を用いて、ステップＳ５２で実行されるメイン電流の目標電流値の変更処理の詳細について説明する。図４は、第二補正によって変更される目標電流値を模式的に示すグラフである。図４には、パイロットアーク期間およびメインアーク期間での目標電流値を概念的に示すグラフが示されている。図４のグラフの横軸は、時間（ミリ秒）であり、縦軸は電流値（Ａ）を示している。なお、横軸の時間軸は、後述する図６から図８においても共通する。時間Ｔ１から時間Ｔ２まではパイロットアーク期間であり、電流値Ｉｐはパイロット電流の目標電流値である。時間Ｔ２から時間Ｔ３まではメインアーク期間であり、電流値Ｉｍ１は、通常時のメイン電流の目標電流値、すなわち第二補正を実行しない場合のメイン電流の目標電流値である。実線Ｇ１は、通常時のメイン電流の目標電流値の変化の一例を示している。破線Ｇ２および破線Ｇ３は、第二補正を実行する場合の目標電流値の一例をそれぞれ示している。電流値Ｉｍ２１，Ｉｍ２２は、第二補正後の目標電流値Ｉｍ２の例である。具体的には、電流値Ｉｍ２１は、第二補正後の目標電流値Ｉｍ２の最小値の例を示し、電流値Ｉｍ２２は、第二補正後の目標電流値Ｉｍ２の最大値の例を示している。なお、図４および図６のグラフは、技術の理解を容易にするために、電流値の変化を概念的に示しており、各電流値の絶対値を正確に示すものではない。

【0033】

破線Ｇ２は、スタッド８０の変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差がプラスになる場合に実行される第二補正によるメイン電流の変化の一例を概念的に示している。変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差がプラスになる場合とは、変位量Ｌａが基準変位Ｌｍよりも大きい場合、すなわち、スタッド８０の位置が通常時よりも母材９０から離れている場合に相当する。本実施形態では、変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差がプラスになる場合には、上述の式（１）により、図４に示す目標電流値Ｉｍ２１のように、通常時の目標電流値Ｉｍ１よりも目標電流値が小さくなるように補正される。ここで、スタッド８０が通常時よりも母材９０から離れている場合には、メイン電流は通常時よりも低下し得る。そのため、電源装置５４からの出力電力は、電流値を目標電流値まで上昇させるために通常時よりも大きくなり得る。その結果、メイン電圧は上昇し、溶接時の熱量は通常時よりも過剰になり得る。本実施形態では、変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差がプラスになる場合には、メイン電流の目標電流値を小さくする第二補正を行うことにより、溶接時の熱量が過剰になることを低減または防止している。

【0034】

破線Ｇ３は、スタッド８０の変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差がマイナスになる場合に実行される第二補正によるメイン電流の変化の一例を概念的に示している。変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差がマイナスになる場合とは、変位量Ｌａが基準変位Ｌｍよりも小さい場合、すなわち、スタッド８０の位置が通常時よりも母材９０に近い場合に相当する。本実施形態では、変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差がマイナスになる場合には、上述の式（１）により、図４に示す目標電流値Ｉｍ２２のように、通常時の目標電流値Ｉｍ１よりも目標電流値が大きくなるように補正される。ここで、スタッド８０が通常時よりも母材９０に近い場合には、メイン電流は通常時よりも増加し得る。そのため、電源装置５４からの出力電力は、電流値を目標電流値まで低下させるために通常時よりも小さくなり得る。その結果、メイン電圧が減少し、溶接時の熱量は通常時よりも低下し得る。本実施形態では、変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差がマイナスになる場合には、メイン電流の目標電流値を大きくする第二補正を行うことにより、溶接時の熱量が不足することを低減または防止している。

【0035】

図５から図８を用いて、第一補正の詳細について説明する。図５は、第一補正の制御ルーチンを示すフロー図である。ステップＳ９２では、制御装置５２は、メイン電流の目標電流値の変更を行う。本実施形態では、第一補正による補正後の目標電流値Ｉｍ３は、以下の式（３）を用いて算出される。
Ｉｍ３＝ｋ３・Ｉｍ１ ・・・式（３）
ｋ３：係数
係数ｋ３は、スタッド８０および母材９０に与えられた熱量を調節するための係数である。ここで、パイロットアーク期間に第一閾値Ｖ１を超えた過剰な電圧が印加されると、スタッド８０および母材９０には、通常時よりも大きい熱量が与えられる。この母材９０およびスタッド８０に与えられた過剰な熱量に相当する分の熱量を低減するために、係数ｋ３を用いることによって、メイン電流の電流値は、低減される。係数ｋ３は、例えば、パイロットアーク期間において第一閾値Ｖ１よりも大きい実行電圧を母材９０およびスタッド８０に印加した場合のメイン電流の電流値と、メインアーク後の溶接品質との対応関係を用いることにより予め実験的に得ることができる。本実施形態では、ｋ３＝０．９５で設定されている。係数ｋ３は、０．９５には限定されず、０．９７５、０．９２５、０．９０、０．８５、０．８０、０．７０などの任意の数値で設定されてもよい。なお、パイロットアーク期間に実測電圧が第一閾値Ｖ１を超えた場合であっても、例えば後述するステップＳ９４の処理のみを行うことにより、充分な溶接品質が得られる場合には、ステップＳ９２を省略することができる。

【0036】

ステップＳ９４では、制御装置５２は、パイロットアーク期間を通常時よりも短縮し、メインアーク期間への移行タイミングを早める。メインアーク期間への移行タイミングは、早期であるほど好ましい。本実施形態では、制御装置５２は、ステップＳ９２により目標電流値を変更する処理を行った後、パイロットアーク期間の計時結果にかかわらず、即時にメインアーク期間へと移行する。なお、パイロットアーク期間に実測電圧が第一閾値Ｖ１を超えた場合であっても、パイロットアーク期間を短縮することなく充分な溶接品質を得ることができるような場合には、ステップＳ９２のみを実行し、ステップＳ９４を省略することができる。

【0037】

図６は、第一補正によって変更される目標電流値と、第一補正によって短縮されるパイロットアーク期間とを概念的に示すグラフである。図６のグラフの横軸は、時間（ミリ秒）であり、縦軸は、電流値（Ａ）を示している。実線Ｇ１は、通常時の目標電流値、すなわち第一補正を実行しない場合の目標電流値の一例を示している。破線Ｇ４は、第一補正後の目標電流値の一例を示している。電流値Ｉｍ１は、通常時のメイン電流の目標電流値である。

【0038】

電流値Ｉｍ３は、第一補正後のメイン電流の目標電流値を示している。目標電流値Ｉｍ３は、上述の式（３）により、通常時の目標電流値Ｉｍ１に対して小さく設定されている。本実施形態では、目標電流値Ｉｍ３は、通常時の目標電流値Ｉｍ１に対して５％小さい。

【0039】

時間Ｔ４は、第一補正後のメインアーク期間の開始タイミングを示し、時間Ｔ２は、通常時のメインアーク期間の開始タイミングを示している。図６に示すように、時間Ｔ４は、時間Ｔ２と比較してパイロットアーク期間の開始タイミングである時間Ｔ１に近いタイミングであり、メインアーク期間の開始タイミングは、通常時よりも短縮されている。なお、第一補正前のメインアーク期間の長さと、第一補正後のメインアーク期間の長さは、略同一である。そのため、第二補正後のメインアーク期間の終了タイミングである時間Ｔ５は、通常時のメインアーク期間の終了タイミングである時間Ｔ３に対して、時間Ｔ４と時間Ｔ２との差分だけ早くなる。

【0040】

図７は、比較例としての従来のアークスタッド溶接装置による溶接時の電圧の変化を示すグラフである。図７には、目標電圧値の一例が実線Ｇ５によって示され、電圧センサ５８によって取得された電圧の実測値の一例が破線ＧＲによって示されている。より具体的には、破線ＧＲは、電圧の実測値がパイロットアーク期間中に第一閾値Ｖ１を超える場合の一例である。破線ＧＲは、表面に異物が付着している母材９０を加工する場合の電圧値の一例に相当する。なお、スタッド８０の変位量Ｌａは、第一範囲に含まれている。破線ＧＲで示すように、時間Ｔ７での実測電圧ＶＲは、第一閾値Ｖ１を超えている。図７に示すように、従来のアークスタッド溶接装置では、破線ＧＲで示す実測電圧は、メインアーク期間に移行する時間Ｔ２に至るまで、目標電圧値Ｖｍよりも高い状態が継続している。これは、制御装置５２がパイロットアーク期間において定電流制御を実行しており、パイロットアーク期間内での目標電流値の変更が行われないことに基づく。

【0041】

図８は、本実施形態のアークスタッド溶接装置１００による溶接時の電圧の変化を示すグラフである。図８には、目標電圧値の一例が実線Ｇ５によって示され、電圧センサ５８によって取得された電圧の実測値の一例が破線Ｇ６によって示されている。より具体的には、破線Ｇ６は、電圧の実測値がパイロットアーク期間中に第一閾値Ｖ１を超える場合の一例であり、表面に異物が付着している母材９０を加工する場合の一例に相当する。なお、スタッド８０の変位量Ｌａは、第一範囲に含まれている。

【0042】

破線Ｇ６で示すように、時間Ｔ８での実測電圧Ｖａ１は、第一閾値Ｖ１を超えている。そのため、制御装置５２は、メイン電流の目標電流値Ｉｍ１を目標電流値Ｉｍ３に変更する処理を行った後、即時にメインアーク期間へ移行する。そのため、図８に示すように、メインアーク期間への移行タイミングである時間Ｔ４は、時間Ｔ８直後のタイミングとなる。本実施形態のアークスタッド溶接装置１００では、即時にメインアーク期間に移行させるため、図７の破線ＧＲで示した従来例と比較して、実行電圧が目標電圧値よりも高い状態が継続する期間を短縮することができる。

【0043】

図９および図１０を用いて、本実施形態のアークスタッド溶接装置１００によって奏される効果について説明する。図９は、比較例としての従来のアークスタッド溶接装置による溶接後のスタッド８０および母材９０の状態を示す説明図である。図１０は、本実施形態のアークスタッド溶接装置１００による溶接後のスタッド８０および母材９０の状態を示す説明図である。

【0044】

従来例のアークスタッド溶接装置によれば、例えば、図７の破線ＧＲで示したように、パイロットアーク期間中において、第一閾値Ｖ１よりも高い実測電圧ＶＲがスタッド８０および母材９０に対して印加される。そのため、スタッド８０および母材９０に与えられる熱量が大きくなる。その結果、図９に示すように、溶接時に溶融された溶融部８２の体積が通常時よりも大きくなり得る。その結果、図９に突出部Ｆ１として示すように、溶融部８２が母材９０の裏面に貫通する、いわゆる裏抜けという不具合が発生し得る。

【0045】

本実施形態のアークスタッド溶接装置１００によれば、例えば、図８の破線Ｇ６で示したように、パイロットアーク期間において第一閾値Ｖ１よりも高い実測電圧Ｖａ１が検出される場合には、即座にメインアーク期間に移行する。その結果、スタッド８０および母材９０に第一閾値Ｖ１よりも高い電圧が印加される期間は短縮される。したがって、例えば、表面に異物が存在する母材９０にスタッド８０を溶接する場合であっても、パイロットアーク期間においてスタッド８０および母材９０に過剰な熱量が与えられることを低減または抑制することができる。その結果、図１０に示すように、溶融部８２の体積は、従来のアークスタッド溶接装置で発生する溶融部８２の体積と比較して小さくすることができ、溶接品質の低下を低減または防止することができる。

【0046】

本実施形態のアークスタッド溶接装置１００によれば、さらに、例えば、図６の破線Ｇ４で示したように、メインアーク期間での目標電流値Ｉｍ３は、第一補正によって通常時の目標電流値Ｉｍ１よりも小さい電流値に変更される。この結果、制御装置５２が実測電圧Ｖａ１を取得してメインアーク期間に移行するまでの期間においてすでに印加された高い実測電圧Ｖａ１によって、スタッド８０および母材９０に与えられた過剰な熱量に相当する熱量をメインアーク期間で低減させることができる。例えば、第一補正後の溶接時の総熱量を通常時の総熱量と略同等とすることにより、溶融部８２の体積を通常時と略同等とすることができる。その結果、図１０に示すように、溶融部８２の体積は、通常時と略同等となり、従来のアークスタッド溶接装置で発生する溶融部８２の体積と比較して小さくなり、溶接品質が低下することを低減または防止することができる。

【0047】

以上、説明したように、本実施形態のアークスタッド溶接装置１００によれば、制御装置５２は、パイロットアーク期間において、電圧センサ５８からパイロット電圧の電圧値Ｖａを取得し、取得したパイロット電圧の電圧値Ｖａが予め定められた第一閾値Ｖ１よりも大きい場合に、メインアーク期間における加工条件を補正する第一補正により、母材９０およびスタッド８０の溶接時に発生する熱量を抑制する。パイロットアーク期間での電圧値Ｖａが第一閾値Ｖ１より大きいか否かによって、メインアーク期間に移行する前に母材９０の異常の有無を判定し、メインアーク期間での加工条件を補正することによって、溶接時に母材９０およびスタッド８０に過剰な熱量が与えられることを低減または防止することができる。したがって、母材９０の裏抜けなどの不具合が発生することを低減または防止し、溶接品質を向上させることができる。

【0048】

本実施形態のアークスタッド溶接装置１００によれば、制御装置５２は、パイロットアーク期間において第一閾値Ｖ１よりも高い電圧が検出される場合には、第一補正を実行してメインアーク期間への移行タイミングを早める。メインアーク期間への移行タイミングを早めることにより、スタッド８０および母材９０に第一閾値Ｖ１よりも高い電圧が印加される期間を短縮することができ、母材９０およびスタッド８０に過剰な熱量が与えられることを低減または防止することにより、溶接品質を向上させることができる。

【0049】

本実施形態のアークスタッド溶接装置１００によれば、制御装置５２は、パイロットアーク期間において第一閾値Ｖ１よりも高い電圧が検出される場合には、第一補正を実行してメイン電流の目標電流値を低減させる。制御装置５２が実測電圧Ｖａ１を取得してメインアーク期間に移行するまでの期間においてすでに印加された高い実測電圧Ｖａ１によって、スタッド８０および母材９０に与えられた過剰な熱量に相当する熱量をメインアーク期間で低減させることができる。したがって、例えば、溶接時の総熱量を通常時と略同等とすることにより、溶接品質が低下することを低減または防止することができる。

【0050】

本実施形態のアークスタッド溶接装置１００によれば、制御装置５２は、さらに、パイロット電力の電圧値Ｖａが、第一閾値Ｖ１よりも大きい第二閾値Ｖ２以上である場合には、スタッド８０の溶接を停止させる。パイロットアーク期間において、母材９０表面が第一補正によっても溶接品質が得られないと判定する場合には、溶接を停止して不要な加工が実施されることを低減または防止することができる。

【0051】

本実施形態のアークスタッド溶接装置１００によれば、制御装置５２は、パイロットアーク期間において、変位量Ｌａと、予め定められた基準変位Ｌｍとの差が予め定められた第一範囲に含まれない場合には、メインアーク期間の加工条件を変更する第二補正により、スタッド８０および母材９０に与えられる熱量を調節する。パイロットアーク期間において、スタッド８０と、母材９０との距離に応じて発生する溶接時の熱量の過不足を、スタッド８０の変位量を用いて推定し、メインアーク期間の加工条件を変更することによって、溶接時の熱量の過不足が発生することを低減または防止することができる。

【0052】

本実施形態のアークスタッド溶接装置１００によれば、制御装置５２は、パイロットアーク期間において、変位量Ｌａと、予め定められた基準変位Ｌｍとの差が予め定められた第一範囲に含まれない場合において、変位量Ｌａが基準変位Ｌｍよりも大きい場合には、メイン電力の目標電流値Ｉｍ１を、通常時でのメイン電力の目標電流値Ｉｍ１よりも小さい目標電流値Ｉｍ２１に変更する第二補正を行う。変位量Ｌａが基準値よりも小さい場合には、メイン電力の目標電流値Ｉｍ１を、通常時の目標電流値Ｉｍ１よりも大きい目標電流値Ｉｍ２２に変更する第二補正を行う。したがって、スタッド８０の変位量のずれに応じて発生する溶接時の熱量の過不足を目標電流値Ｉｍ１の変更によって補填することができる。

【0053】

本実施形態のアークスタッド溶接装置１００によれば、制御装置５２は、さらに、変位量Ｌａと、予め定められた基準値との差が第一範囲よりも広い第二範囲に含まれない場合には、スタッド８０の溶接を停止させる。パイロットアーク期間において、母材９０表面が第二補正によっても溶接品質が得られないと判定する場合には、溶接を停止して不要な加工が実施されることを低減または防止することができる。

【0054】

Ｂ．他の実施形態：
（Ｂ１）上記第１実施形態では、制御装置５２は、第一補正と、第二補正との双方を実行する。これに対して、例えば、溶接ガン７０の駆動機構によるスタッド８０の機械的誤差が充分に小さい場合や、スタッド８０と母材９０との距離が溶接品質に与える影響が充分に小さい場合には、例えば、ステップＳ４０およびステップＳ５０を省略し、第二補正を行わず第一補正のみが実行されてもよい。この場合には、制御装置５２は、ステップＳ３０を実行した後にステップＳ６０に移行してよい。また、第二補正を省略するとともに、さらに、ステップＳ８０を省略してもよい。

【0055】

（Ｂ２）上記第１実施形態では、制御装置５２は、ステップＳ４０において、取得した変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差が第二範囲に含まれない場合には、スタッド８０の溶接を停止させる。これに対して、変位量Ｌａと、基準変位Ｌｍとの差が第二範囲に含まれない場合であっても、例えば、メインアーク後に追加加工が行われるなど、メインアーク後の溶接品質が充分に得られる場合にはスタッド８０の溶接を停止させなくてもよい。ステップＳ８０においても同様である。

【0056】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0057】

５０…溶接機、５２…制御装置、５４…電源装置、５６…電流センサ、５８…電圧センサ、６０…変位量センサ、７０…溶接ガン、８０…スタッド、８２…溶融部、９０…母材、１００…アークスタッド溶接装置、ＣＡ１，ＣＡ２…電力供給線、Ｆ１…突出部、Ｉｍ１，Ｉｍ２，Ｉｍ２１，Ｉｍ２２，Ｉｍ３，Ｉｐ…目標電流値、Ｌａ…変位量、Ｌｍ…基準変位、Ｖ１…第一閾値、Ｖ２…第二閾値、Ｖａ１，ＶＲ…実測電圧、Ｖａ…電圧値、Ｖｍ…目標電圧値、Ｖｐ１，Ｖｐ２…目標電圧値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】