特許 7599055 スポット溶接装置及び溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-04

(45)【発行日】2024-12-12

(54)【発明の名称】スポット溶接装置及び溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/25 20060101AFI20241205BHJP

   B23K 11/24 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B23K11/25 513

B23K11/24 338

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2024188520

(22)【出願日】2024-10-25

(62)【分割の表示】P 2024070923の分割

【原出願日】2024-04-24

【審査請求日】2024-10-25

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】591214527

【氏名又は名称】株式会社ジーテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110002321

【氏名又は名称】弁理士法人永井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古田土 充弘

【審査官】杉田 隼一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２４５２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－４６２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－４９５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－１４６１７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ１１／２５

Ｂ２３Ｋ１１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接ガンを有し、前記溶接ガンは、一対の電極とこれら一対の電極をそれぞれ保持する一対のガンアームとを備え、
前記ガンアームを電極接離手段により開閉させることによって、前記一対の電極を相互に近接する方向に移動させ、被溶接部材を加圧・通電して溶接する装置であって、
前記ガンアームに設けられた、歪み検出器と、
加圧・通電中の前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性に基づき溶接の良否を判定する判定手段とを有し、
前記判定手段は、加圧・通電中に前記極性がプラスからマイナスに変化したとき、溶接良と判定するものである、
スポット溶接装置。

【請求項2】

溶接ガンを有し、前記溶接ガンは、一対の電極とこれら一対の電極をそれぞれ保持する一対のガンアームとを備え、
前記ガンアームを電極接離手段により開閉させることによって、前記一対の電極を相互に近接する方向に移動させ、被溶接部材を加圧・通電して溶接する装置であって、
前記ガンアームに設けられた、歪み検出器と、
加圧・通電中の前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性に基づき溶接の良否を判定する判定手段とを有し、
前記判定手段は、加圧・通電中に前記極性がプラスからマイナスに変化し、該マイナスと、プラスまたはゼロであるときが複数回繰り返されるとき、溶接良と判定するものである、
スポット溶接装置。

【請求項3】

溶接ガンを有し、前記溶接ガンは、一対の電極とこれら一対の電極をそれぞれ保持する一対のガンアームとを備え、
前記ガンアームを電極接離手段により開閉させることによって、前記一対の電極を相互に近接する方向に移動させ、被溶接部材を加圧・通電して溶接する装置であって、
前記ガンアームに設けられた、歪み検出器と、
加圧・通電中の前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性に基づき溶接の良否を判定する判定手段とを有し、
前記判定手段は、加圧・通電中に前記極性がプラスからマイナスに変化し、該マイナスと、プラスまたはゼロであるときが複数回繰り返されるとき、並びに溶接電流が一定であるとき、の両条件が成立した場合に溶接良と判定するものである、
スポット溶接装置。

【請求項4】

溶接ガンを有し、前記溶接ガンは、一対の電極とこれら一対の電極をそれぞれ保持する一対のガンアームとを備え、
前記ガンアームを電極接離手段により開閉させることによって、前記一対の電極を相互に近接する方向に移動させ、被溶接部材を加圧・通電して溶接する方法であって、
前記ガンアームに歪み検出器を設け、
前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性に基づき溶接の良否を判定するとともに、
前記極性が加圧・通電中にプラスからマイナスに変化したとき、および、該マイナス、あるいはゼロであるときが複数回繰り返されるとき、溶接良と判定する、
スポット溶接方法。

【請求項5】

溶接ガンを有し、前記溶接ガンは、一対の電極とこれら一対の電極をそれぞれ保持する一対のガンアームとを備え、
前記ガンアームを電極接離手段により開閉させることによって、前記一対の電極を相互に近接する方向に移動させ、被溶接部材を加圧・通電して溶接する方法であって、
前記ガンアームに歪み検出器を設け、
前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性に基づき溶接の良否を判定するとともに、
被溶接部材の板厚が複数種である場合においても、加圧・通電中にプラスからマイナスに変化したとき、および、該マイナス、あるいはゼロであるときが複数回繰り返されるとき、溶接良と判定する、
スポット溶接方法。

【請求項6】

溶接ガンを有し、前記溶接ガンは、一対の電極とこれら一対の電極をそれぞれ保持する一対のガンアームとを備え、
前記ガンアームを電極接離手段により開閉させることによって、前記一対の電極を相互に近接する方向に移動させ、被溶接部材を加圧・通電して溶接する方法であって、
前記ガンアームに歪み検出器を設け、
前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性に基づき溶接の良否を判定するとともに、
さらに、溶接品質保証判断手段を有し、前記溶接品質保証判断手段は、前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性がプラスのみであるとき、被溶接材の溶融が不十分で膨張過程であると判断する、
スポット溶接方法。

【請求項7】

溶接ガンを有し、前記溶接ガンは、一対の電極とこれら一対の電極をそれぞれ保持する一対のガンアームとを備え、
前記ガンアームを電極接離手段により開閉させることによって、前記一対の電極を相互に近接する方向に移動させ、被溶接部材を加圧・通電して溶接する方法であって、
前記ガンアームに歪み検出器を設け、
前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性に基づき溶接の良否を判定するとともに、
さらに、溶接品質保証判断手段を有し、前記溶接品質保証判断手段は、前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性がマイナスであり、かつ、その歪変位量のマイナス量が所定の閾値を超えるとき、チップドレスまたはチップ交換を要すると判断する、
スポット溶接方法。

【請求項8】

溶接ガンを有し、前記溶接ガンは、一対の電極とこれら一対の電極をそれぞれ保持する一対のガンアームとを備え、
前記ガンアームを電極接離手段により開閉させることによって、前記一対の電極を相互に近接する方向に移動させ、被溶接部材を加圧・通電して溶接する方法であって、
前記ガンアームに歪み検出器を設け、
前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性に基づき溶接の良否を判定するとともに、
さらに、溶接品質保証判断手段を有し、前記溶接品質保証判断手段は、下記（１）～（４）のいずれかを判断するものであり、
（１）前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性がプラスのみであるとき、被溶接材の溶融が不十分で膨張過程であると判断する、
（２）前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性がプラスであり、かつ、その歪変位量のプラス量が所定の閾値を下回るとき、チップドレスまたはチップ交換を要する、またはイレギュラー溶接と判断する、
（３）前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性がプラスであり、かつ、その極性のプラスの継続時間が所定の継続期間より長くなるとき、チップドレスまたはチップ交換を要すると判断する、
（４）前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性がマイナスであり、かつ、その歪変位量のマイナス量が所定の閾値を超えるとき、チップドレスまたはチップ交換を要すると判断する、
かつ、前記溶接品質保証判断手段は、生産ロット単位で歪変位量の極性の時間的変化を記憶装置に記録し、出力する、
スポット溶接方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スポット溶接における溶着部（ナゲット）の良否を判定し溶着保証を行うことができるスポット溶接を行うスポット溶接装置及び溶接方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、スポット溶接に代表される抵抗溶接の分野では、溶接品質の良否をリアルタイム（溶接中）で判断するための方法として、被溶接部材に形成される溶着部（ナゲット）の性状を判断する方法が知れている。

【0003】

例えば、特許文献１には、溶接中の溶着部（ナゲット）の膨張・収縮による電極の駆動部の電極移動方向についての移動量と、電極から被溶接部材に付加される加圧力による溶接ガンの撓み量と、を加算することによって、溶接電極間移動量を導出する溶接電極間移動量検出方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第３５９３９８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１は、ナゲットの膨張・収縮を電極間移動量と時間の相関に基づき推定するものであるが、このナゲットの膨張・収縮は溶接装置を変形させる分、電極間移動量として検出されない。また、被溶接部材の材質、板厚、溶接条件など変動要因やイレギュラー要因が多く、量産現場では溶接スピードも要求されることから、インラインで溶接の良否を検出するには適していないものと考えられる。

【0006】

具体的に、異なる板厚の被溶接部材を溶接するのには、ナゲットの良否を判定するため、電極間移動量と時間の相関のデータを複数、用意する必要があり、これら複数の相関データの下で、現測定値を比較判定するので、判定時間がかかり、結果として溶接速度が遅くなる原因となる。

【0007】

そこで、本発明の主たる課題は、例えばインラインにおいて、仮に板厚が変化したとしても溶着部（ナゲット）の良否を適確に判断できるスポット溶接装置及び溶接方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決した実施の態様は次のとおりである。
（第一の態様）
溶接ガンのガンアームに取り付けられた一対の電極を、一対の電極の少なくとも一方に連結された駆動部を有する電極駆動手段の駆動部を移動させることによって、相互に開閉させ、前記一対の電極により被溶接部材を加圧・通電して溶接する装置であって、
前記ガンアームに設けられた、歪み検出器と、
前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性に基づき溶接の良否を判定する判定手段と、
を有する、スポット溶接装置。

【0009】

（第二の態様）
溶接ガンのガンアームに取り付けられた一対の電極を、一対の電極の少なくとも一方に連結された駆動部を有する電極駆動手段の駆動部を移動させることによって、相互に近接する方向に移動させ、前記一対の電極により被溶接部材を加圧し通電して溶接する方法であって、
前記ガンアームに歪み検出器を設け、
前記歪み検出器により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性に基づき溶接の良否を判定する、
スポット溶接方法。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、スポット溶接のナゲット部の膨張・収縮において、加圧・通電中のガンアームの歪変位量の極性の時間的変化がプラスからマイナスに変化することに着目し、歪変位量の極性の時間的変化の判定により、例えばインラインであっても、良否を判定可能となる。仮に板厚が変化したとしても溶着部（ナゲット）の良否を適確に判断できるスポット溶接装置及び溶接方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】スポット溶接装置の概要図である。

【図2】用語の説明に関する歪み量及び歪変位量の変化グラフである。

【図3】溶接良の場合における、歪み検出器により検出した歪み量及び歪変位量、溶接電流の経時変化例を示すグラフである。

【図4】溶接不良の場合における、歪み検出器により検出した歪み量及び歪変位量、溶接電流の経時変化例を示すグラフである。

【図5】スパッタが発生した場合における、歪み検出器により検出した歪み量及び歪変位量、溶接電流の経時変化例を示すグラフである。

【図6】溶接良の場合における、溶接の溶接状態の経時的な推移についての説明図である。

【図7】溶接不良の場合における、溶接の溶接状態の経時的な推移についての説明図である。

【図8】チップドレスまたはチップ交換を要する場合の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次いで、本発明の実施形態について図面を参照しながら以下に詳述する。

【0013】

（溶接装置の概要）
図１は溶接装置の主要部を示したもので、溶接ガン１０は、一対の第１ガンアーム１１Ａ，第２ガンアーム１１Ｂを有している。
第１ガンアーム１１Ａ，第２ガンアーム１１Ｂは、その先端部においてそれぞれ第１電極１２Ａ，第２電極１２Ｂを保持している。

【0014】

第１ガンアーム１１Ａ，第２ガンアーム１１Ｂの中間部は、支持軸１３により連結されている。これらの第１ガンアーム１１Ａ，第２ガンアーム１１Ｂは、その移動手段。例えばロボットのアーム（図示せず）の先端と連結された保持アーム１４に連結され、保持アーム１４の先端部において、支持軸１３周りに揺動可能に、第１ガンアーム１１Ａ，第２ガンアーム１１Ｂの両者を保持している。

【0015】

第１ガンアーム１１Ａの基端部には、電極接離手段の伸縮機構１５が設けられ、そのロッド先端は第２ガンアーム１１Ｂの基端部と連結されている。
その結果、伸縮機構１５の伸縮に伴って、第１ガンアーム１１Ａ，第２ガンアーム１１Ｂが支持軸１３周りに回転し、第１ガンアーム１１Ａの第１電極１２Ａと、第２ガンアーム１１Ｂの第２電極１２Ｂが、接近及び離間（開閉）するようになる。
第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂとが相互に近接する方向に移動させたとき、対象の被溶接部材（例えば重ね合わされた自動車用鋼板）３０に対して、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂ先端のチップを介して所定の加圧力が作用する。

【0016】

実施の形態における溶接装置は、制御装置２０を備えており、制御装置２０は、ロボット及び上記の溶接ガン１０を含む溶接装置に関する各種の信号処理を行う中央処理演算装置（ＣＰＵ）２２、補助演算装置２４、および記憶装置２６などを含むことができる。

【0017】

中央処理演算装置２２は、予め記憶装置２６に記憶されている溶接プログラムに従って、伸縮機構１５に第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂの加圧ないし開放指令を出力し、溶接に必要な加圧力の制御を行う。さらに、中央処理演算装置２２は、電極に印加する電流の制御なども行っている。
なお、実施形態における溶接装置は、溶接加圧力および溶接電流の値を一定に保っているが、変化させてもよい。

【0018】

記憶装置２６は、溶接プログラムや溶接条件（溶接加圧力、溶接電流、通電時間、通電間隔）などを記憶している。

【0019】

溶接ガン１０が多関節ロボットに設けられる場合、制御装置２０は、ロボット制御装置（図示せず）に内蔵又は独立して並列に配置することができる。

【0020】

（溶接状態の推移）
溶接の溶接状態の経時的な推移について概要を説明する。
図６は、溶接ガン１０において、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂとを相互に近接する（閉）方向に移動させ、対象の２枚重ねの被溶接部材３０に対して所定の加圧力を作用させ完了した時点から、溶接ガン１０の開放開始時点までの期間におけるナゲットの生成過程の概略説明図である。

【0021】

通電開始がなされると、被溶接部材３０の重なりの界面を中心に抵抗発熱が開始され、母材は加熱され電極方向に膨張し（Ｓ１段階）、この膨張に伴って、母材側から第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂに対して相互に離間する開方向の反力（膨張力）が大きくなる（Ｓ２段階）。

【0022】

その後、母材は膨張が続くものの、他方で母材は抵抗加熱により温度が上昇し溶融・軟化が開始する結果、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂが加圧力により相互に近接する方向の力（押し込み力）が膨張力より優先となり（Ｓ３段階）、これが最大となったとき、溶着部（ナゲット）Ｎａの十分な生成がなされた時点と判断し、通電が完了される（Ｓ４段階）。
最終的に冷却が完了すると、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂとが相互に離間され、溶接ガン１０の開放がなされる（Ｓ５段階）。
上記の段階を経れば、溶着部（ナゲット）Ｎａの十分な生成がなされることになり、溶接が良好になされていると判断できる。

【0023】

これに対し、図７の段階を経る場合には、溶着部（ナゲット）Ｎａの十分な生成がなされておらず、溶接が不良であると判断できる。
すなわち、通電開始がなされ、被溶接部材３０の抵抗発熱が開始される（Ｓ１段階）としても、十分な発熱がなされておらず、母材の溶接対象部分の膨張もわずかである（Ｓ２段階）。そのため、母材側から第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂに対して相互に離間する開方向の反力も少しは大きくなるがその程度は小さい（Ｓ３段階）。

【0024】

その後、溶着部（ナゲット）Ｎａの膨張が続くものの、他方で十分な母材の溶融・軟化をみることなく、通電が完了される（Ｓ４段階）。
最終的に冷却が完了すると、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂとは相互に離間し、溶接ガン１０の開放が行われる（Ｓ５段階）。この種の場合には、溶着部（ナゲット）の十分な生成はみられず、溶着部（ナゲット）Ｎａは小さいか、２枚重ねの被溶接部材３０の剥がれが生じてしまう結果となる。

【0025】

（溶接の良否判定）
図６に示す経過を示す場合に「溶接良」、図７に示す経過を示す場合に「溶接不良」と判定するために、実施の形態では、溶接ガン１０に歪み検出器４０を設ける。
歪み検出器４０の設置位置は、第１ガンアーム１１Ａ，第２ガンアーム１１Ｂのいずれの位置でもよい。
第１ガンアーム１１Ａ及び第２ガンアーム１１Ｂの両者に歪み検出器４０を設けることも可能であるが、歪み信号の処理が複雑になるので、一方のガンアームに設けることで足りる。実施の形態では第１ガンアーム１１Ａに設けられている。なお、固定側ガンアームに設けた方が、より安定した波形を取得できる。

【0026】

図２に示すように歪み検出器４０は連続するサンプリングの２つの歪み量Ｌｔ１，Ｌｔ２の差を歪変位量ΔＬｔ２＝Ｌｔ２－Ｌｔ１と定義する。膨張過程のため歪変位量の極性はプラス（＋）となる。一方、押し込み過程では、２つの歪み量Ｌｔ３，Ｌｔ４の差を歪変位量ΔＬｔ４＝Ｌｔ４－Ｌｔ３と定義し、歪変位量の極性はマイナス（－）となる。このように通電・加圧下の歪変位量の極性の時間的変化により溶接品質の良否を判定する。
歪み検出器４０により検出した歪み量の時間的変化は、図６及び図７に併記してある。
図６に示す「溶接良」の場合には、通電が開始されると、ガンアームは開くので歪み量はプラスの変位量の変化を示し、比較的短い期間で最高に達した後、その後は母材の溶融が生じガンアームの押し込みにより徐々にマイナスの変位量の変化を示す。
通電が完了し、冷却が開始されると、歪み量のマイナスの変位量の変化の度合いを大きくして冷却完了に至る。

【0027】

図７に示す「溶接不良」の場合には、通電が開始されると通電完了まで、歪み量はプラスの変位量の変化を示すものの、長い時間を経過しても歪み量の変化速度は遅い。
通電が完了し、冷却が開始されると、歪み量のマイナスの変位量の変化の度合いを大きくして、冷却完了に至る。

【0028】

図６と図７の対比的な説明から、歪み検出器４０により加圧・通電中に検出した歪変位量の時間的変化を捉えることは、スポット溶接の性状、つまりナゲットの生成を判断するために有効であると推測できる。
このナゲット生成の判定、つまり、スポット溶接の良否判定のための判定手段２８が図１に示す制御装置２０に含まれている。

【0029】

「溶接良」の場合における歪み検出器４０の出力例を図３に示す。サンプリングの単位時間（例えば２０ミリ秒）毎の歪み検出器４０の出力例である。
通電開始がなされると、抵抗発熱に伴う膨張が生じる。歪み量は増大する。重なった被溶接部材３０は加熱され、その後歪み量の変化は鈍るものの、ある時点になると、母材（被溶接部材３０）の溶融が重なりの界面を中心に開始される。
その後も電流が流れ加熱が続き、母材の溶融・軟化が進行する結果、母材が溶融するナゲットが成長・軟化するため、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂの加圧力が膨張より優勢となり、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂが相互に近接する方向の力が生じる期間（図３に「押し込みあり」と記した期間である。）。
なお、「押し込み」なる用語は、母材が溶融・軟化する結果、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂの加圧力が膨張力より優勢となり、被溶接部材３０を押し込むようになることを意味するものである。
この第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂの加圧力が膨張より優勢となり、その期間が所定時間継続した場合には、溶着部（ナゲット）Ｎａの十分な生成がなされたと判断できる。
その後、溶接電流がゼロとされ通電が完了される。冷却が完了したならば、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂとを相互に離間し、溶接ガン１０の開放を行う。

【0030】

上記の溶接の推移において、溶着部（ナゲット）の膨張が続き、他方で母材の溶融・軟化が開始する結果、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂの加圧力が膨張より優勢となり、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂが相互に近接する方向の力が生じる期間（「押し込みあり」期間）が、定常的な通電電流による通電期間の途中から生じていることは、溶着部（ナゲット）Ｎａの十分な生成がなされていることを意味している。
図３に歪み検出器４０の出力例が示すように、「押し込みあり」期間では、あるサンプリング時点における歪み量が、前回のサンプリング時点における歪み量に対する「変位量」が、プラスであるかマイナスであるかを示す「極性」が、マイナスの期間である。
したがって、定常的な通電電流による通電期間の途中から、「極性」がマイナスであるサンプリングが複数回連続する場合、「溶接良」と判断できるものである。

【0031】

他方で、図４には「溶接不良」の場合における歪み検出器４０の出力例を示す。電極が被溶接部材に対し傾いて当接したり、電極チップが摩耗し、電流密度が低かったり、被溶接部材の重なり界面にゴミなど付着したり、ナゲットを生成できる適正な電流密度が得られない場合である。
この場合には、抵抗発熱が小さいため、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂの加圧力が膨張より優勢となることがない。したがって、定常的な通電電流による通電期間全体に亘って「押し込みなし」の状態が続くことが示されている。
また、定常的な通電電流による通電期間全体に亘って、「極性」はプラスであり、マイナスになることはない。
この膨張・押し込み現象は被溶接部材の板厚に関係なく、この歪変位量による溶接判定は、従来の板厚毎の歪み量による溶接判定より判定速度が早く量産ラインの自動溶接中に溶接検査が可能となる。

【0032】

以上のように、歪変位量の極性の時間的変化がマイナスであるとき、溶接良と判定することができる。
しかし、歪変位量の極性の時間的変化が、例えば一回だけでマイナスの場合に溶接良と判定することができるものの、判定の安定性に欠ける場合がある。例えば、歪変位量の極性の時間的変化が一回だけマイナスになったとしても、溶接ガンの振動や押し込みの反動でその後にプラスに変わる可能性があるからである。
そこで、前記極性がマイナスであるとき又はゼロであるときが複数回繰り返されるとき、溶接良と判定することが望ましい。
例えば、図３に示すように、「溶接良」期間が始まる第１回目のサンプリング、第２回目のサンプリング、第３回目のサンプリングと３回マイナスが続いている。このような場合には、溶接良と安定性をもって判定することができる。
また、極性がマイナスである、ゼロである、ことを繰り返す場合にも、溶接良と判定できる。

【0033】

図５は、スパッタが発生した場合における歪み量の変化、歪変位量の変化を示したものである。
スパッタが発生したときにも、極性がマイナスである時点が複数回生じることがある。
スパッタが発生すると、溶けた金属が飛散する結果、急激な押し込みが生じ、極性が急激にマイナス側に変化し、その後に極性がマイナスである時点が複数回生じることがある。
したがって、極性が急激にマイナス側に変化したとき、その後に極性がマイナスである時点が複数回生じる場合には、スパッタが発生したものと判定できる。スパッタの発生記録は、次回の溶接条件を調整するためのデータとして利用することもできる。
かかるマイナスの極性時があるスパッタが発生した場合との対比に基づけば、前段落００３２で説明した基準で溶接良と判定する意味が、一層明らかになるものである。

【0034】

他方で、溶接の良否判定は、突発的な要因が生じる可能性もある観点から、溶接時の一次側電流値の監視装置（図示せず）を組み込み、前記極性がマイナスであるとき、あるいはマイナスであるとき又はゼロであるときが複数回繰り返されるとき、並びに一次側電流値の監視装置からの溶接電流が一定であるとき、の両条件が成立した場合に溶接良と判定するのが望ましい。

【0035】

スポット溶接における溶接の良否判断に際し、例えば図１に示す装置を、被溶接部材の板厚や枚数が複数の組合せで換わる場合においても共用できるのが望ましい。
幸い、上記の実施の形態によれば、前記極性がマイナスであるとき、あるいは前記極性がマイナスであるとき又はゼロであるときが複数回繰り返されるとき、溶接良と判定することができる。
被溶接部材の板厚が変更になったとしても、歪変位量の程度に相違が生じるとしても、極性は変わらないので、同じ判定手法で判断できる。

【0036】

これらの判定は、判定手段２８で行うが、溶接の良否判断だけでなく、溶接状態を監視する、あるいは長期的な溶接の安定性を確保するために、付加的に溶接品質保証判断手段を設けることができる。この溶接品質保証判断手段は生産ロット単位で歪変位量の極性の時間的変化を記憶装置２６に記録し、出力し、生産品質保証ができる。すなわち、ロット中の１点１点の品質を保証して納入するため、トレーサビリティを確立できる。

【0037】

前記溶接品質保証判断手段の第１の機能は、図３を再掲した図８及び図６が参照されるように、溶接電流を徐々に高めるアップスロープ過程及びその後の期間において、歪変位量の極性がプラスであるときは、膨張過程であり、続いて被溶接材の溶融が始まっていることを監視するものである。

【0038】

一方で、多数回の溶接に伴って電極のチップは損耗するために、一般的には打点回数に応じて定期的に、チップドレスまたはチップ交換は従来から一般的に行われてきた。このためのチップドレッサー又はチップドレッサーの利用に関しは、特開２０２１－７９３９９号公報、特開２０１８－１０３２００号公報などに開示がある。
既述の実施の形態はチップドレスまたはチップ交換時期の指標とすることが可能である。

【0039】

このための、溶接品質保証判断手段の第２の機能として、アップスロープ過程において、図３及び図８に示す極性がプラスである期間に、予め使用限度の良品のチップである場合における、極性がプラス領域における歪変位量の上限値を定めておき、例えば歪変位量が「プラス７」に上限の閾値Ｓを定めておくことができる。

【0040】

実際に打点に積み重ねたある時点において、歪み検出器４０により検出した歪変位量の極性の時間的変化がプラスからマイナスに変化し、該プラスの変位量が前記閾値Ｓを下回る場合（すなわち閾値Ｓを超えることがない場合）には、チップの劣化が進行し、またはイレギュラー溶接により、被溶接材の対象部位が膨張過程であるものの溶融が不十分となってしまったと判断し、チップドレッサーを使用してチップドレス又はチップ交換をしたり、イレギュラーの解消ができる。

【0041】

また、溶接品質保証判断手段は、歪み検出器４０により検出した歪変位量の極性がプラスであり、かつ、その極性のプラスの継続時間が所定の継続期間より長くなるとき（図８のＣａ１で示す場合）、すなわち良品のチップであれば押し込みが始まっている時期になっているにもかかわらず、押し込みが生じていないとして、チップドレスまたはチップ交換を要すると判断することができる。

【0042】

さらに、歪み検出器４０により検出した歪変位量の極性の時間的変化がマイナスに変化したものの、その極性のマイナスの度合いが極端に大きい場合（図８のＣａ２で示す場合）にも、チップドレスまたはチップ交換を要すると判断することができる。Ｃａ２の場合には溶接が不十分で剥がれが発生する危険性があるからである。

【0043】

また、定期的なチップドレスまたはチップ交換を行うのではなく、電極使用中に摩耗状況を検出し、チップドレスまたはチップ交換時期を判断することで、電極の寿命延長による環境性向上を図ることができる。

【0044】

前記歪み検出器は、２０ミリ秒以下の時間間隔をもって歪み検出信号を出力させることができる。過度に長い時間間隔では極性の正否が把握できにくい。過度に短い時間間隔では極性の正否のノイズが混入して判定が不安定になる可能性がある。

【0045】

なお、第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂの先端のチップ間の抵抗及び電圧の監視装置を設けて、上記の、溶接品質保証判断手段と組み合せるのが望ましい。

【符号の説明】

【0046】

１０…溶接ガン
１１Ａ，１１Ｂ…ガンアーム
１２Ａ，１２Ｂ…電極
１５…伸縮機構（電極接離手段）
２０…制御装置
２８…判定手段
３０…被溶接部材
４０…歪み検出器

【要約】

【課題】仮に板厚が変化したとしても溶着部（ナゲット）の良否を適確に判断できるスポット溶接装置及び溶接方法を提供する。
【解決手段】溶接ガン１０を有し、前記溶接ガン１０は、一対の電極１２Ａ，１２Ｂとこれらをそれぞれ保持する一対のガンアーム１１Ａ，１１Ｂとを備え、前記ガンアーム１１Ａ，１１Ｂを電極接離手段１５により移動させることによって、前記一対の電極１２Ａ，１２Ｂを相互に近接する方向に移動させ、被溶接部材３０を加圧し通電して溶接する装置であって、前記溶接ガン１０に設けられた、歪み検出器４０と、前記歪み検出器４０により検出した歪み量の時間的変化である歪変位量の極性に基づき溶接の良否を判定する判定手段２８と、を有する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】