JPH06182560A

JPH06182560A - スポット溶接機

Info

Publication number: JPH06182560A
Application number: JP5134062A
Authority: JP
Inventors: Wataru Ichikawa; 渉市川; Yuji Matsuki; 裕二松木; Seiji Hirohashi; 聖司廣橋
Original assignee: SG KK
Current assignee: SG KK
Priority date: 1992-05-12
Filing date: 1993-05-12
Publication date: 1994-07-05

Abstract

(57)【要約】【目的】チップ電極が被溶接板材に接触するタイミン
グをほぼ同じにすると共に両チッピ電極の移動速度及び
移動距離を適宜制御することができるようにする。【構成】第１及び第２のチップ電極は被溶接板材に所
定の加圧力で接触して、この被溶接板材間に溶接電流を
流す。第１及び第２のアームは第１及び第２のチップ電
極を保持し、このチップ電極に前記加圧力を伝える。加
圧手段は第１及び第２のアームを同時に移動させて第１
及び第２のチップ電極間に加圧力を印加する。電極間距
離検出手段は第１及び第２のチップ電極間の距離を検出
する。ブレーキ手段は第１及び第２のアームの移動に対
して制動力を加える。電極間距離検出手段でチップ電極
間距離を検出しているので、検出されたチップ電極間距
離に応じてブレーキ手段が第１及び第２のアームの移動
に対して制動力を加えることによって、第１及び第２の
アームすなわち両チッピ電極の移動速度及び移動距離を
制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数枚の被溶接板材を
溶接するスポット溶接機に関する。

【０００２】

【従来の技術】スポット溶接は薄い金属の板材（被溶接
板材）を多量に効率的に溶接することができるので、自
動車等の生産ラインシステムで多く用いられている。こ
のような生産ラインシステムでは、溶接箇所への移動が
容易な小型、軽量のポータブルスポット溶接機がよく用
いられている。ポータブルスポット溶接機は溶接ガン、
２次導体、溶接トランス及び制御装置から構成されてお
り、通常、溶接ガンだけを移動させるタイプのものと、
溶接ガンとトランスとが一体構成されたトランスガンを
移動させるタイプのものがある。溶接ガンは、加圧源と
加圧機構から構成される。加圧源には通常空気加圧式と
空気水圧式（エアハイドロリック方式）とがあり、加圧
機構には通常Ｃ型アーム（プレス）タイプとＸ型アーム
（ロッカーアーム）タイプとがある。なお、加圧源とし
て、モータ等の電気駆動力源を用いたものもある。

【０００３】従来のＣ型アームタイプ及びＸ型アームタ
イプの溶接ガンは、加圧源からの加圧力によってアーム
を開閉し、この開閉動作によってチップ電極間に被溶接
板材を保持し、さらにチップ電極間に加圧力を加える。
そして、加圧力の加わったチップ電極間に溶接電流を流
すことによってスポット溶接を行っている。

【０００４】このように、従来の溶接ガンは単に加圧源
からの加圧力だけでアームの開閉動作を行っているた
め、アームが開いた状態すなわちチップ電極間距離が最
大の状態と、アームが閉じた状態すなわちチップ電極間
距離が最小の状態の２つの状態しか存在し得なかった。
すなわち、従来の溶接ガンは、そのアームが閉じた状態
のときは電極間に被溶接板材を保持し、スポット溶接を
行っている場合であり、開いた状態のときは電極間距離
を最大に開き、溶接箇所を移動している場合である。溶
接ガンはこのような開閉動作の繰り返しによって、被溶
接板材の複数箇所にスポット溶接を行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のＸ型アームタイ
プの溶接ガンは、アームが全開の状態の時にストッパ等
で固定されるようになっており、これ以外の位置ではバ
ネ等によって不要な移動を抑制されるようになってい
る。また、Ｃ型アームタイプの溶接ガンは、一方のアー
ムが固定され、他方のアームだけが移動するようになっ
ており、溶接ガン全体がコイルバネ等で移動可能なよう
に構成されている。このように従来の溶接ガンはバネ等
を用いてチップ電極と被溶接板材とが接触する際の衝撃
を緩和している。

【０００６】しかしながら、アームが全開すなわち電極
間距離が最大の状態から閉じて被溶接板材を保持する
（被溶接板材にチップ電極が接触する）際に、溶接ガン
の姿勢や溶接箇所によってアームの移動量や移動速度が
種々変化するために、チップ電極が被溶接板材に接触す
るタイミングが互いに異なり、非常に大きな衝撃力がチ
ップ電極及び被溶接板材に加わり、、非常に大きな衝撃
音が発生したり、チップ電極が短時間で摩耗したり、被
溶接板材が薄い場合にはその板材に穴が開いたりすると
いう欠点を有している。

【０００７】さらに、従来の溶接ガンでは、チップ電極
の片方が被溶接板材に融着した状態でもバネが変形する
ためにアームが開いてしまうので、異常が生じたという
ことを自動的に検出することができず、チップ電極が所
定の開状態にあるか否かを調べるには、その都度目視確
認しなければならなかった。

【０００８】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、チップ電極が被溶接板材に接触するタイミングを
ほぼ同じにすることのできると共に両チッピ電極の移動
速度及び移動距離を適宜制御することのできるスポット
溶接機を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るスポット溶
接機は、被溶接板材に所定の加圧力で接触して、この被
溶接板材間に溶接電流を流すための第１及び第２のチッ
プ電極と、この第１及び第２のチップ電極を保持し、こ
のチップ電極に前記加圧力を伝えるための第１及び第２
のアームと、前記第１及び第２のアームを同時に移動さ
せて前記第１及び第２のチップ電極間に前記加圧力を印
加するための加圧手段と、前記第１及び第２のチップ電
極間の距離を検出する電極間距離検出手段と、前記第１
及び第２のアームの移動に対して制動力を加えるブレー
キ手段とから構成される。

【００１０】

【作用】加圧手段は、第１及び第２のアームを同時に移
動させてチップ電極間に加圧力を加えている。このと
き、電極間距離検出手段はチップ電極間距離を検出して
いるので、ブレーキ手段で第１及び第２のアームの移動
に対して制動力を加えることによって、第１及び第２の
アームすなわち両チッピ電極の移動速度及び移動距離を
制御できる。また、電極間距離検出手段で検出されたチ
ップ電極間距離に応じてブレーキ手段を適宜動作させる
ことによって、電極間距離を最大値から最小値の間の任
意の中間位置で位置決め停止することもできる。

【００１１】これによって、溶接箇所が多数ある場合で
も、スポット溶接が終了してから次の溶接箇所に移動す
るまでの間に、アームを所定の中間位置まで開いてから
次の溶接箇所へ移動すればよく、タクトタイムを大幅に
減少することが可能となる。また、アームが中間位置に
停止している状態からアームを閉じて被溶接板材を保持
することができる、被溶接板材にチップ電極が接触する
際の衝撃力を小さくすることができる。また、チップ電
極が被溶接板材に接触する直前にアームの移動を停止し
ても同様にその衝撃を小さくすることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図１は本発明のスポット溶接機の全体構成
の概略を示す図である。本実施例のスポット溶接機はＣ
型アームの溶接ガンと溶接トランスが一体に構成された
ポータブルタイプのものである。図では加圧シリンダ１
とブレーキ手段３０と位置検出器２についてその断面形
状が示されている。

【００１３】このＣ型アームの溶接ガンは、加圧シリン
ダ１、位置検出器２、ブレーキ手段３０、アーム支持部
材３、アーム４、可動アーム５、電極ホルダ６，７、チ
ップ電極８，９、２次導体１０、同時用リンクＡ１、ガ
ン支持台Ａ２及びガイド棒Ａ３から構成されている。加
圧シリンダ１を構成する同時用リンクＡ１、ガン支持台
Ａ２、ガイド棒Ａ３、シリンダロッド１１、ブレーキ手
段３０及び位置検出器２を除いた他の部分の構成は従来
のものと同じなので簡単に説明する。

【００１４】アーム支持部材３は加圧シリンダ１、ブレ
ーキ手段３０、位置検出器２、アーム４、溶接トランス
１９等を保持するものであり、同時用リンクＡ１、ガン
支持台Ａ２及びガイド棒Ａ３によってロボット等の位置
決め装置に固定される。また、アーム支持部材３は、同
時用リンクＡ１のガイド穴Ａ６に沿って移動するガイド
バーＡ４を有する。アーム４はＬ字形をしており、その
先端に電極ホルダ６を保持している。アーム４は加圧シ
リンダ１からの加圧力を受けるので、撓まないような剛
性で作られている。

【００１５】可動アーム５はシリンダロッド１１の先端
に取り付けられ、シリンダロッド１１の移動に伴って移
動する。可動アーム５はシリンダロッド１１の反対側に
電極ホルダ７を保持しており、２次導体１０と電極ホル
ダ７とを電気的に接続している。また、可動アーム５
は、同時用リンクＡ１のガイド穴Ａ７に沿って移動する
ガイドバーＡ５を有する。電極ホルダ６，７はチップ電
極８，９を保持するものである。チップ電極８，９は、
電極ホルダ６，７に差し込まれて固定されており、被溶
接板材に所定の加圧力で接触し、被溶接板材間に溶接電
流を流すものである。

【００１６】２次導体１０は溶接トランス１９からの溶
接電流を電極ホルダ７及びチップ電極９に供給するもの
である。電極ホルダ６及びチップ電極８への溶接電流の
供給はアーム支持部材３及びアーム４の内部に設けられ
た２次導体（図示せず）によって行われる。溶接トラン
ス１９はコネクタ２０を介して外部の制御装置に接続さ
れている。尚、チップ電極８，９を冷却する装置につい
ては省略してある。

【００１７】ガン支持台Ａ２は溶接ガンを位置決めする
ロボット等の位置決め装置に固定されている。ガン支持
台Ａ２はガイド棒Ａ３の貫通するガイド穴を有し、ガイ
ド棒Ａ３を可動アーム５の移動方向と平行方向に移動さ
せるようになっている。同時用リンクＡ１はガン支持台
Ａ２の回転軸Ａ８に回転可能に設けられており、その両
端のガイド穴Ａ６，Ａ７はガイドバーＡ４，Ａ５を介し
てそれぞれアーム支持部材３及び可動アーム５に結合さ
れている。＄従って、アーム支持部材３と可動アーム５
は同時用リンクＡ１によって逆方向に同時に移動する。
すなわち、可動アーム５がチップ電極８，９間の距離を
大きくするような方向に移動すると、同時用リンクＡ１
が図面上で時計方向に回転し、アーム支持部材３を可動
アーム５の移動方向とは反対の方向に移動させ、逆に可
動アーム５がチップ電極８，９間の距離を小さくするよ
うな方向に移動すると、同時用リンクＡ１が図面上で反
時計方向に回転し、アーム支持部材３を可動アーム５の
移動方向とは反対の方向に移動させるように動作するの
で、被溶接板材をチップ電極８，９の中間に位置させる
ことによって、チップ電極８，９は被溶接板材にほぼ同
じタイミングで接触するようになる。

【００１８】なお、アーム支持部材３及び可動アーム５
の移動速度及び移動距離は回転軸Ａ８とガイドバーＡ
４，Ａ５との間の距離の比を変更設定することによって
適宜制御することができる。従って、アーム支持部材３
及び可動アーム５の移動速度及び移動距離を適宜制御す
るためには、ガン支持台Ａ２に回転軸Ａ８の位置を任意
に移動可能な機構を新たに設けてやればばよい。

【００１９】位置検出器２はコイルアッセンブリ２１と
特殊加工されたシリンダロッド１１によって、シリンダ
ロッド１１の移動量を検出する位相シフト方式の検出器
である。すなわち、この位置検出器２はシリンダロッド
１１の移動位置を検出することによって、間接的にチッ
プ電極８，９間の距離を検出するものである。なお、こ
の位置検出器の詳細については実開昭５７−１３５９１
７号公報、実開昭５８−１３６７１８号公報又は実開昭
５９−１７５１０５号公報等において開示されている。
コイルアッセンブリ２１の両側には加圧シリンダ１の空
気を封入するためのパッキング２２，２３Ｌが設けられ
ている。コイルアッセンブリ２１にはコネクタ１２を介
して位置検出用の各種のデータが入出力されている。

【００２０】加圧シリンダ１のポート１３及び１４に
は、電磁弁（方向切換弁）４８を介して空気圧力源４９
からの圧縮空気が取り込まれるようになっている。加圧
シリンダ１はポート１３及び１４から流入する空気圧に
よってシリンダチューブ１８内のピストン１５に圧力を
加え、シリンダロッド１１を移動させ、チップ電極８，
９の開閉を行う。チップ電極８，９の開閉動作の切換え
は方向切換弁４８によって行われる。ピストン１５はシ
リンダロッド１１にナット１６でネジ止め固定されてお
り、その周囲にはシール用のオーリング１７を有する。
シリンダチューブ１８の両側にはシール用のオーリング
（図示していない）が設けられている。加圧シリンダ１
の構成はシリンダロッド１１以外は従来と同じである。

【００２１】ブレーキ手段３０は、加圧シリンダ１のシ
リンダロッド１１との間に生じる摩擦力によってシリン
ダロッド１１に制動力を加えるものである。このブレー
キ手段３０がシリンダロッド１１に制動力を加えるか加
えないかの制御は電磁弁（制動弁）４７によって行われ
る。なお、このブレーキ手段３０の詳細構成については
後述する。

【００２２】本発明では、ブレーキ手段３０を用いてシ
リンダロッド１１を任意の位置に停止させる位置決め制
御方式として、特開昭５９−１１７９０２号公報に記載
の位置決め制御方式を採用する。この位置決め制御方式
の詳細は特開昭５９−１１７９０２号公報に記載されて
いるので、ここではその概略を説明する。この位置決め
制御方式は、ピストン１５（シリンダロッド１１）の移
動速度若しくは加速度又はこれら両方に応じたオーバラ
ン量の変化を考慮して正確な位置決め停止を行えるよう
にした学習機能を有するものである。

【００２３】この位置決め制御方式は、ピストン１５
（シリンダロッド１１）の移動速度に応じたオーバラン
量を予測するばかりでなく、移動の立上り時が加速度の
影響を比較的強く受けることから、加速度をも考慮して
オーバラン量を予測して位置決め制御している。すなわ
ち、シリンダチューブ１８に対するピストン１５（シリ
ンダロッド１１）の相対的移動速度及び加速度の両方を
考慮して予測オーバラン量を決定し、決定した予測オー
バラン量に応じて補償を行うように位置検出器２からの
現在位置データ又は位置決め目標値（移動量設定値）の
値を変更し、その変更された位置データ又は目標値との
比較に基づきピストン１５（シリンダロッド１１）の移
動量を制御している。

【００２４】このように、加圧シリンダ１のシリンダロ
ッド１１の移動量をアブソリュートに検出する位置検出
器２を設け、この位置検出器２の出力からチップ電極
８，９の間の距離を検出し、かつシリンダロッド１１を
任意の位置で停止することのできるブレーキ手段を設け
ることによって、溶接ガンの構成を変更する必要もな
く、簡単にチップ電極間距離を検出でき、また検出され
た電極間距離に応じてブレーキ手段を動作させることに
よって、電極間距離を任意の大きさに保持させることが
できる。

【００２５】位置検出器２の詳細構成を図２に示す。ま
た、位置検出器２のコイルアッセンブリ２１の結線関係
及び位置変換手段の構成を図３に示す。位置検出器２の
詳細については実開昭５７−１３５９１７号公報、実開
昭５８−１３６７１８号公報又は実開昭５９−１７５１
０５号公報等にて公知なので、ここでは簡単に説明す
る。図２において図１の加圧シリンダ１と同じ構成のも
のには同一の符号が付してあるので、その説明は省略す
る。

【００２６】位置検出器２は位相シフト方式によって直
線位置を検出するものであり、コイルアッセンブリ２１
とシリンダロッド１１から構成される。コイルアッセン
ブリ２１は、シリンダロッド１１の軸方向に所定間隔を
もって配置された４個の１次コイル１Ａ，１Ｃ，１Ｂ，
１Ｄと、これに対応して設けられた２次コイル２Ａ，２
Ｃ，２Ｂ，２Ｄとから構成される。コイルアッセンブリ
２１は、その内部に形成される円筒空間がシリンダロッ
ド１１と同心となるようにケーシング２４に固定されて
いる。

【００２７】シリンダロッド１１は、その周囲におい
て、磁性体部２５と、その周囲の軸方向に交互に設けら
れた所定幅のリング状の非磁性体部２６とからなる磁気
目盛り部１１Ｓを具備している。この磁性体部２５と非
磁性体部２６とはコイルアッセンブリ２１に形成された
磁気回路に対して磁気抵抗の変化を与えるような構成に
なっていればどのような材質のもので構成してもよい。
例えば、非磁性体部２６を非磁性体又は空気等で構成し
てもよい。また、鉄製のロッド１１にレーザ焼き付けを
行うことにより、磁気的性質を変化させることにより、
互いに透磁率の異なる磁性体部２５と非磁性体部２６と
を交互に形成するようにしてもよい。

【００２８】一例として一つのコイル長を「Ｐ／２」
（Ｐは任意の数）とすると、磁性体部２５と非磁性体部
２６の交互配列における１ピッチ分の間隔は「Ｐ」であ
る。その場合、例えば、磁性体部２５と非磁性体部２６
の長さは等しく「Ｐ／２」であってもよいし、また、必
ずしも等しくなくてもよい。本実施例において、コイル
アッセンブリ２１は４つの相で動作するように構成され
いる。これらの相に便宜上Ａ，Ｃ，Ｂ，Ｄの符号を用い
て区別する。

【００２９】シリンダロッド１１とコイルアッセンブリ
２１との位置関係は、シリンダロッド１１の磁性体部２
５の位置に応じてコイルアッセンブリ２１の各相Ａ〜Ｄ
に生じるリラクタンスが９０度ずつずれるようになって
いる。例えば、Ａ相をコサイン（ｃｏｓ）相とすると、
Ｃ相はマイナスコサイン（−ｃｏｓ）相、Ｂ相はサイン
（ｓｉｎ）相、Ｄ相はマイナスサイン（−ｓｉｎ）相と
なるように構成されている。

【００３０】図２の実施例では、各相Ａ〜Ｄ毎に個別に
１次コイル１Ａ，１Ｃ，１Ｂ，１Ｄ及び２次コイル２
Ａ，２Ｃ，２Ｂ，２Ｄがそれぞれ設けられている。各相
Ａ〜Ｄの２次コイル２Ａ，２Ｃ，２Ｂ，２Ｄはそれぞれ
に対応する１次コイル１Ａ，１Ｃ，１Ｂ，１Ｄの外側に
巻かれている。

【００３１】各１次コイル１Ａ，１Ｃ，１Ｂ，１Ｄ及び
２次コイル２Ａ，２Ｃ，２Ｂ，２Ｄの長さは、前述のよ
うに「Ｐ／２」である。図２の例では、Ａ相のコイル１
Ａ，２ＡとＣ相のコイル１Ｃ，２Ｃとが隣合って設けら
れており、Ｂ相のコイル１Ｂ，２ＢとＤ相のコイル１
Ｄ，２Ｄも隣合って設けられている。また、Ａ相とＢ相
又はＣ相とＤ相のコイル間隔は「Ｐ（ｎ±１／４）」
（ｎは任意の自然数）である。

【００３２】この構成によって、シリンダロッド１１の
直線変位に応じて各相Ａ〜Ｄにおける磁気回路のリラク
タンスが距離「Ｐ」を一周期として周期的に変化し、し
かもそのリラクタンス変化の位相が各相Ａ〜Ｄ毎に９０
度ずつずれるようにすることができる。従って、Ａ相と
Ｃ相とでは１８０度ずれ、Ｂ相とＤ相とでも１８０度ず
れる。

【００３３】１次コイル１Ａ，１Ｃ，１Ｂ，１Ｄ及び２
次コイル２Ａ，２Ｃ，２Ｂ，２Ｄの結線形式は図３に示
すようにする。図３において、Ａ相とＣ相の１次コイル
１Ａ及び１Ｃは正弦信号ｓｉｎωｔで互いに同相に励磁
され、２次コイル２Ａ及び２Ｃの出力は逆相で加算され
るように結線されている。同様に、Ｂ相とＤ相の１次コ
イル１Ｂ及び１Ｄは余弦信号ｃｏｓωｔで互いに同相に
励磁され、２次コイル２Ｂ及び２Ｄの出力は逆相で加算
されるように結線されている。２次コイル２Ａ，２Ｃ，
２Ｂ，２Ｄの出力は最終的に加算され、出力信号Ｙとし
て位相差検出回路３２に取り込まれる。

【００３４】この出力信号Ｙは、シリンダロッド１１に
おける磁性体部２５の直線位置に応じた位相角φだけ基
準交流信号（ｓｉｎωｔ，ｃｏｓωｔ）を位相シフトし
たものとなる。その理由は、各相Ａ〜Ｄのリラクタンス
が９０度ずつずれており、かつ一方の対（Ａ，Ｃ）と他
方の対（Ｂ，Ｄ）の励磁信号の電気的位相が９０度ずれ
ているためである。従って、出力信号ＹはＹ＝Ｋｓｉｎ
（ωｔ＋φ）となる。ここで、Ｋは定数である。

【００３５】リラクタンス変化の位相φは磁性体部２５
の直線位置に所定の比例係数（又は関数）に従って比例
しているので、出力信号Ｙにおける基準信号ｓｉｎωｔ
（又はｃｏｓωｔ）からの位相ずれφを測定することに
より直線位置を検出することができる。但し、位相ずれ
量φが全角２πのとき、直線位置は前述の距離Ｐに相当
する。すなわち、出力信号Ｙにおける電気的位相ずれ量
φによれば、距離Ｐの範囲内でのアブソリュートな直線
位置が検出できるのである。この電気的位相ずれ量φを
測定することによって、距離Ｐの範囲内の直線位置をか
なりの高分解能で精度よく割り出すことが可能となる。

【００３６】なお、ロッド１１における磁気目盛り部１
１Ｓは磁性体部２５と非磁性体部２６に限らず、磁気抵
抗変化を生ぜしめることのできるその他の材質を用いて
もよい。例えば、銅等のように導電率の高い材質と鉄等
のように導電率の低い材質（非導電体でもよい）との組
合せ（導電率の異なる材質）により磁気目盛り部１１Ｓ
を形成し、渦電流損に応じた磁気抵抗変化を生ぜしめる
ようにしてもよい。その場合、鉄等のロッド１１の表面
に銅メッキ等により良導電体のパターンを形成するよう
にしてもよい。パターンの形状等は磁気抵抗の変化を効
率よく生ぜしめるものであれば、いかなる形状のもので
もよい。

【００３７】出力信号Ｙと基準信号ｓｉｎωｔ（又はｃ
ｏｓωｔ）との位相ずれ量φを求めるための手段は適宜
に構成することができる。図３はこの位相ずれ量φをデ
ジタル量で求めるようにした回路例を示す図である。図
３において、発振部３１は基準の正弦信号ｓｉｎωｔと
余弦信号ｃｏｓωｔを発生する回路であり、位相差検出
回路３２は位相ずれ量φを測定するための回路である。

【００３８】クロック発振器３３から発振されたクロッ
クパルスＣＰがカウンタ３４でカウントされる。カウン
タ３４は例えばモジュロＭであり、そのカウント値がレ
ジスタ４５に与えられる。カウンタ３４の４／Ｍ分周さ
れた出力からは、クロックパルスＣＰを４／Ｍ分周した
パルスＰｃが取り出され、１／２分周用のフリップフロ
ップ３５のＣ入力に与えられる。

【００３９】フリップフロップ３５のＱ出力から出力さ
れるパルスＰｂはフリップフロップ３９に加わり、＊Ｑ
（Ｑの前の＊は反転出力を意味する）出力から出力され
たパルスＰａはフリップフロップ３６に加わり、これら
フリップフロップ３６及び３９の出力がローパスフィル
タ３７，４０及び増幅器３８，４１を介して、正弦信号
ｓｉｎωｔと余弦信号ｃｏｓωｔとして、コイルアッセ
ンブリ２１に供給される。カウンタ３３におけるＭカウ
ントがこれら基準信号ｓｉｎωｔ，ｃｏｓωｔの２πラ
ジアン分の位相角に相当する。すなわち、カウンタ３３
の１カウント値は２π／Ｍラジアンの位相角を示してい
る。

【００４０】コイルアッセンブリ２１の出力信号Ｙは増
幅器４２を介してコンパレータ４３に加わり、出力信号
Ｙの正・負極性に応じた方形波信号がコンパレータ４３
から出力される。このコンパレータ４３の出力信号の立
ち上がりに応答して立ち上がり検出回路４４からパルス
Ｔｓが出力され、このパルスＴｓに応じてカウンタ３４
のカウント値をレジスタ４５に書き込む。その結果、位
相ずれ量φに応じたデジタル値Ｄφがレジスタ４５に取
り込まれる。これによって、位相差検出回路３２はシリ
ンダロッド１１の直線位置をアブソリュートで、しかも
高精度に検出することが可能となる。

【００４１】図４はブレーキ手段３０の概略構成を示す
図である。このブレーキ手段３０は全空気圧式のブレー
キ機構で構成されており、電磁弁をオン・オフ制御する
ことによって圧縮空気をブレーキ手段内部に作用させ、
ブレーキングの動作・非動作を制御している。このブレ
ーキ手段３０の詳細については実開昭５９−１３７３１
号公報、実開昭６３−３５８２６号公報にて公知なの
で、ここでは簡単に説明する。

【００４２】ブレーキ手段はシリンダロッド１１を内部
に貫通させるための円筒形状のケーシング２７で全体を
覆われている。このケーシング２７はシリンダロッド１
１に対して相対的に移動する移動物体（例えば、空気圧
シリンダの場合にはシリンダブロック）に機械的に固定
されている。ケーシング２７の両端には軸受け２３Ｌ，
２３Ｒが設けられ、シリンダロッド１１の軸方向に沿っ
て滑り移動するようになっている。軸受け２３Ｌ，２３
Ｒはケーシング２７内の気密を保持するためのパッキン
６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂを有する。

【００４３】ケーシング２７は空気圧力源４９からの圧
縮空気を電磁弁（制動弁）４７を介してケーシング２７
内の空気室２８に供給するための第１の配管と、空気室
６７Ｌ，６７Ｒに供給するための第２の配管を有する。
図４では、電磁弁４７がオフ状態であり、空気室２８は
電磁弁４７及び第１の配管を介して空気圧力源４９から
圧縮空気の供給を受けており、空気室６７Ｌ，６７Ｒは
第２の配管及び電磁弁４７を介して大気圧に開放されて
いる。ブレーキピストン６９Ｌ，６９Ｒはパッキン７０
ａ，７１ａを介してケーシング２７に接し、パッキン７
０ｂ，７１ｂを介してシリンダロッド１１に接し、シリ
ンダロッド１１の軸方向に滑り移動するようになってい
る。このブレーキピストン６９Ｌとケーシング２７との
間に空気室６７Ｌが、ブレーキピストン６９Ｒとケーシ
ング２７との間に空気室６７Ｒが、ブレーキピストン６
９Ｌとブレーキピストン６９Ｒとの間に空気室２８がそ
れぞれ形成されている。

【００４４】

【００４５】空気室２８には、その容積を小さくし、コ
イルバネ２９を保持するためのスペーサ６８ａが設けら
れてい。このスペーサ６８ａは全体的に円板状をしてお
り、その外周部分がケーシング２７に機械的に固定され
ており、その中央部にシリンダロッド１１を貫通させる
ためのロッド用開口と、このロッド用開口の外周に沿っ
てコイルバネ２９を保持するためのバネ用開口を有す
る。このバネ用開口はシリンダロッド１１の軸を中心に
して１２０度の間隔で設けられている。スペーサ６８ａ
のバネ用開口は圧縮空気を空気室２８に供給するための
第１の配管の一部を構成している。コイルバネ２９はス
ペーサ６８ａのそれぞれのバネ用開口内に設けられ、ブ
レーキピストン６９Ｌ，６９Ｒをそれぞれ左右に押し広
げるための押圧力をブレーキピストン６９Ｌ，６９Ｒに
与えている。

【００４６】ブレーキブッシュ７４Ｌ，７４Ｒは図５の
ように軸方向の全体に渡って形成されたスリット５１と
部分的に切られたスリット５２，５３，５４とを有した
円筒形状をしており、その内周面とシリンダロッド１１
の外周面とが互いに接するようになっている。また、ブ
レーキブッシュ７４Ｌ，７４Ｒの内周面にはネジ山が切
られており、ロッド１１に法線方向の押圧力が加わる
と、各スリット５１〜５４間のブッシュ内周面がロッド
１１に接触して大きな摩擦力が生じるようになっいる。
ブレーキブッシュ７４Ｌ，７４Ｒは通常の状態（何ら外
力の作用していない状態）ではロッド１１の外周面に沿
って滑り移動するだけである。

【００４７】ブレーキブッシュ７４Ｌ，７４Ｒのスリッ
ト５１〜５４を含む外周面上には図６のような皿バネ部
７３Ｌ，７３Ｒが設けられている。皿バネ部７３Ｌ，７
３Ｒには、図６のような皿バネが２枚ずつ設けられてい
る。皿バネは図６から明らかなように外周端部及び内周
端部から法線方向に沿って等角度間隔に設けられた複数
の切欠きを有する。また、皿バネのＸ１−Ｘ２方向から
見た断面形状は底のない皿状の形をしている。なお、図
６の（ｂ）の断面図においては切欠き部分の模様につい
ては省略してある。

【００４８】皿バネ部７３Ｌ，７３Ｒの皿バネは、ブレ
ーキピストン６９Ｌ，６９Ｒからの押圧力を受けていな
い状態においては、図７の（ａ）のようにその内周端面
がブレーキブッシュ７４Ｌ，７４Ｒの外周面に隙間なく
密着し、同様に外周端面がブレーキピストン６９Ｌ，６
９Ｒの内周面に隙間なく密着している。逆に、皿バネ部
７３Ｌ，７３Ｒの皿バネはブレーキピストン６９Ｌ，６
９Ｒからの押圧力を受けると、図７の（ｂ）のようにな
り、皿バネ部７３Ｌ，７３Ｒの皿バネの内径ＤＩが小さ
くなる。皿バネ部７３Ｌ，７３Ｒの皿バネの内径ＤＩが
小さくなると、それに伴ってブレーキブッシュ７４Ｌ，
７４Ｒには中心に向かって法線方向の圧力が加わるた
め、ブレーキブッシュ７４Ｌ，７４Ｒのスリット５１〜
５４が収縮する。これによって、ブレーキブッシュ７４
Ｌ，７４Ｒの内周面の直径が小さくなり、ブレーキブッ
シュ７４Ｌ，７４Ｒの内周面のネジ山がロッド２２に押
し付けられるため、ブレーキング状態となる。

【００４９】逆に、皿バネ部７３Ｌ，７３Ｒはブレーキ
ピストン６９Ｌ，６９Ｒからの押圧力を受けなくなる
と、皿バネ自信の復元力によって元の形状に戻るため、
ブレーキブッシュ７４Ｌ，７４Ｒには皿バネ部７３Ｌ，
７３Ｒからの押圧力は加わらなくなり、ブレーキブッシ
ュ７４Ｌ，７４Ｒの内周面がロッド１１に接触しなくな
るため、ブレーキング開放状態になる。このブレーキ手
段は空気圧力源が動作していないオフ状態の場合には、
コイルバネ２９の反発力によって常にブレーキング状態
である。すなわち、ブレーキ手段は圧縮空気の供給を受
けない限りセルフロック状態（ブレーキング状態）を維
持し続ける。

【００５０】空気圧力源が動作しているオン状態の場合
には、電磁弁４７のオン・オフにより、ブレーキング状
態の設定／解除が制御される。図４のように電磁弁４７
がオフ状態の場合には、空気室２８に圧縮空気が導か
れ、空気室６９Ｌ，６９Ｒは大気圧に開放されるため、
ブレーキピストン６９Ｌ，６９Ｒにはコイルバネ２９の
反発力に加えて、圧縮空気による圧力が加算される。従
って、皿バネ部７３Ｌ，７３Ｒは空気圧力源がオフ状態
の場合よりも大きな力で軸方向に沿ってケーシング２７
の内面に押し付けられるので、ブレーキブッシュ７４
Ｌ，７４Ｒとロッド１１との間で大きな摩擦力が生じ、
ブレーキング状態も強固なものとなる。

【００５１】逆に、電磁弁４７がオン状態の場合には、
空気室６９Ｌ，６９Ｒに圧縮空気が導かれ、空気室２８
は大気圧に開放されるため、ブレーキピストン６９Ｌ，
６９Ｒにはコイルバネ２９の反発力を打ち消す方向に圧
縮空気による押圧力が加わる。ブレーキピストン６９
Ｌ，６９Ｒは圧縮空気の押圧力によってコイルバネ２９
を収縮させる。すると、皿バネ部７３Ｌ，７３Ｒに加わ
っていた押圧力が無くなり、皿バネ部７３Ｌ，７３Ｒの
各皿バネは元の形状に戻るため、ブレーキブッシュ７４
Ｌ，７４Ｒとロッド１１との間は無接触状態となり、ブ
レーキング状態ではなくなり、ケーシング２７はロッド
１１に沿って自由に移動するようになる。

【００５２】このように図４のブレーキ手段は制動力も
大きく、応答特性も良く、ロッドに制動力を加えるブレ
ーキ装置の中では特に優れたものである。ところが、こ
のブレーキ装置は約１００万回程度のブレーキング動作
を行うと、皿バネの内周端部及び外周端部が摩耗してし
まい、制動力が劣化してしまう。すなわち、ブレーキン
グ動作回数の少ない状態において皿バネは図７の（ａ）
のようになっている。このような状態でブレーキピスト
ンが左方向に移動すると、この移動に伴って皿バネは図
７の（ｂ）のようになり、ブレーキブッシュを法線方向
に押し付けるようになる。このとき、ブレーキブッシュ
がロッドに押し付けられる量ΔＬ１は、ΔＬ１＝Ｌ１
（ｓｉｎθｂ−ｓｉｎθａ）となり、皿バネの断面形状
の対角線Ｌ１の長さと、その対角線Ｌ１がロッドの軸方
向に成す角度θａ，θｂとに関係する。

【００５３】ところが、約１００万回程度のブレーキン
グ動作を行うと、皿バネの内周端部及び外周端部が摩耗
してしまい、皿バネの断面形状の対角線Ｌ２の長さが対
角線Ｌ１よりも短くなり、さらにブレーキング状態でも
ないのに対角線Ｌ２が軸方向に成す角度θｃも図７の
（ａ）の角度θａよりも大きくなる。従って、ブレーキ
ピストンが左方向に移動して、図７（ｄ）のように対角
線Ｌ２が軸方向に成す角度θｂに達しても、ブレーキブ
ッシュがロッドに押し付けられる量ΔＬ２は、ΔＬ２＝
Ｌ２（ｓｉｎθｂ−ｓｉｎθｃ）となり、前述のΔＬ１
よりも小さくなるため、ブレーキブッシュとロッドとは
接触することができずに、十分な制動力が発揮できなく
なる。

【００５４】そこで、図４のブレーキ手段に改良を加
え、ブレーキ手段の耐久性を向上させた。図８は、耐久
性の向上したブレーキ手段の概略構成を示す図である。
このブレーキ手段は図４の従来のものとほとんど同じ全
空気圧式のブレーキ機構で構成されており、電磁弁をオ
ン・オフ制御することによって圧縮空気をブレーキ手段
内部に作用させ、ブレーキングの動作・非動作を制御し
ている。以下、このブレーキ手段の概略を説明するが、
図８において図４と同じ構成のものには同一の符号が付
してあるので、その説明は省略する。

【００５５】図８のブレーキ手段が図４のものと異なる
点は、皿バネ部３Ｌ，３Ｒが５枚の皿バネを有し、さら
に各皿バネの断面形状が長方形となっている点である。
この実施例では、皿バネ部３Ｌ，３Ｒに５枚の皿バネを
設けた場合でも従来の２枚の皿バネと同じだけのバネ定
数となるようにするために、図９のように皿バネの内周
端面から法線方向に設けられた複数の切欠きの法線方向
の長さＤｍを従来の皿バネの長さＤＭよりも大きく（Ｄ
Ｍ＜Ｄｍ）してある。これによって、皿バネ自体の板厚
を変えることなく、軸方向におけるバネ定数を小さくす
ることができるので、本実施例では、ブレーキブッシュ
の外周面に少なくとも３枚以上、すなわち５枚の皿バネ
を設けている。従って、皿バネの枚数が増加したことに
よって、皿バネ１枚の摩耗量は少なくなり、全体的にブ
レーキ手段の耐久性を高くすることができる。

【００５６】また、本実施例の皿バネは図９の（ｂ）か
ら明らかなようにＹ１−Ｙ２方向から見た断面形状が長
方形をしている。そして、図１０の（ａ）のように、ブ
レーキング非動作状態における皿バネの対角線Ｌ３が軸
方向に成す角度は、図７の（ａ）と同じ角度θａであ
り、また、ブレーキング動作状態における皿バネの対角
線Ｌ３が軸方向と成す角度もやはり図７の（ｂ）と同じ
角度θｂである。従って、ブレーキブッシュを法線方向
に押し付ける力は図４のものと変わることはない。ま
た、このとき、ブレーキブッシュがロッドに押し付けら
れる量ΔＬ３も、ΔＬ３＝Ｌ３（ｓｉｎθｂ−ｓｉｎθ
ａ）となり、図４のΔＬ１と同じである。

【００５７】図８のブレーキ手段において、約数百万回
程度のブレーキング動作を行うと、皿バネの内周端部及
び外周端部が摩耗してしまい、皿バネの断面形状の対角
線Ｌ３の長さは短くなるが、短くなった時点で今度は別
の対角線が図７の（ａ）のような状態となるので、この
状態からさらに数百万回程度のブレーキング動作が可能
となる。

【００５８】なお、図８のブレーキ手段では、５枚の皿
バネを皿バネ部３Ｌ，３Ｒに使用している関係上、ブレ
ーキピストン６９Ｌ，６９Ｒの円柱状の座ぐり穴の軸方
向長さ及びブレーキブッシュ７４Ｌ，７４Ｒの皿バネの
内周端部と接する部分の軸方向長さが共に長くしてあ
る。また、図４のブレーキ手段においてはブレーキブッ
シュ７４Ｌ，７４Ｒが円筒形状のケーシング２７に直接
保持されているが、この例ではスペーサ５Ｌ，５Ｒを介
して保持されるている。スペーサ５Ｌ，５Ｒはゴムパッ
キンを介してケーシング２７の内周面に接しているの
で、スペーサ５Ｌ，５Ｒは法線方向に変位することがで
きる。すなわち、図４のブレーキブッシュ７４Ｌ，７４
Ｒは、ケーシング２７の軸方向の移動に伴って同時に移
動していたため、機械加工のよる芯ずれや真円度ずれな
どが原因でブレーキング非動作状態であるにもかかわら
ず軸方向の移動に伴ってロッド１１との間で接触したり
して不必要に摩耗したりしていた。ところが、本実施例
のようにブレーキブッシュ７４Ｌ，７４Ｒをスペーサ５
Ｌ，５Ｒを介して保持することによって、軸方向の移動
に伴ってブレーキブッシュ７４Ｌ，７４Ｒを法線方向に
変位することができるため、ロッド１１と接触すること
がなくなり、ブレーキブッシュ７４Ｌ，７４Ｒの不必要
な摩耗がなくなり、ブレーキ手段の耐久性をさらに向上
させることができる。

【００５９】

【００６０】次に、図１のスポット溶接機の位置決め制
御システムについて説明する。図１１は、スポット溶接
機の位置決め制御システムの概略構成を示すブロック図
である。この例では、スポット溶接機はサーボモータ８
０Ｘ、８０Ｙ及び８０Ｚによって３次元空間を位置決め
制御される。

【００６１】溶接ガン制御手段８７は位置決め制御シス
テム全体の動作を制御するものである。溶接ガン制御手
段８７は、サーボモータ８０Ｘ、８０Ｙ及び８０Ｚの目
標位置を示す位置指令信号ＦＸ，ＦＹ，ＦＺ及びスポッ
ト溶接機の電極間距離を示す位置指令信号Ｆ０を位置速
度制御手段８６の位置制御部８９に出力する。また、溶
接ガン制御手段８７は、シリアル通信インターフェイス
９１に接続されており、溶接ガン制御手段８７からの各
種データＤｎをシリアル通信インターフェイス９１，８
２Ｘ，８２Ｙ，８２Ｚ，８２を介して電流制御手段８４
Ｘ，８４Ｙ，８４Ｚ及び電磁弁制御手段８４に出力する
と共にそれらからの各種データを入力するようになって
いる。

【００６２】さらに、溶接ガン制御手段８７は、位置セ
ンサ変換手段９２からスポット溶接機の電極間距離の現
在値を示す位置データＰ１０を入力し、位置指令信号Ｆ
０と位置データＰ１０とが一致した時点で一致信号Ｂ１
をブレーキ制御手段９４に出力する。また、溶接ガン制
御手段８７は、位置センサ変換手段９２からの位置デー
タＰ１０を入力し、それと所定値を常に比較判定してお
きチップ電極が開状態にあるのか閉状態にあるのかを監
視する。そして、開状態でなければならないのに、位置
データＰ１０が閉状態を示している場合には、チップ電
極間開閉動作異常を外部に知らせるためのアラーム等を
鳴らす。

【００６３】位置速度制御手段８６は位置制御部８９
と、速度制御部９０と、シリアル通信インターフェイス
９１と、位置センサ変換手段９２と、速度演算部９３
と、ブレーキ制御手段９４とから構成される。位置制御
部８９は、溶接ガン制御手段８７及び位置センサ変換手
段９２に接続されており、スポット溶接機の電極間距離
を示す位置指令信号Ｆ０及びサーボモータ８０Ｘ，８０
Ｙ，８０Ｚの目標位置を示す位置指令信号ＦＸ，ＦＹ，
ＦＺと、スポット溶接機の電極間距離の現在値を示す位
置データＰ１０及びサーボモータ８０Ｘ，８０Ｙ，８０
Ｚのそれぞれの現在位置を示す位置データＰ１Ｘ，Ｐ１
Ｙ，Ｐ１Ｚを入力する。

【００６４】位置制御部８９は速度制御部９０に接続さ
れており、位置指令信号Ｆ０，ＦＸ，ＦＹ，ＦＺと位置
データＰ１０，Ｐ１Ｘ，Ｐ１Ｙ，Ｐ１Ｚとの間の偏差を
それぞれ求め、その位置偏差に応じた速度指令信号Ｆ１
０，Ｆ１Ｘ，Ｆ１Ｙ，Ｆ１Ｚを速度制御部９０に出力す
る。さらに、位置センサ変換手段９２はサーボモータ８
０Ｘ，８０Ｙ，８０Ｚの界磁の切換位置を制御するため
の位相信号ＰＲＸ，ＰＲＹ，ＰＲＺを生成し、シリアル
通信インターフェイス９１に出力する。

【００６５】速度制御部９０は位置制御部８９及び速度
演算部９３及びシリアル通信インターフェイス９１に接
続されおり、位置制御部８９からの速度指令信号Ｆ１
０，Ｆ１Ｘ，Ｆ１Ｙ，Ｆ１Ｚとスポット溶接機の電極
８，９の移動速度を示す速度信号Ｆ２０及びサーボモー
タ８０Ｘ，８０Ｙ，８０Ｚの現在速度を示す速度信号Ｆ
２Ｘ，Ｆ２Ｙ，Ｆ２Ｚとを入力する。これらの速度信号
Ｆ２０，Ｆ２Ｘ，Ｆ２Ｙ，Ｆ２Ｚは位置センサ変換手段
９２の位置データＰ１０，Ｐ１Ｘ，Ｐ１Ｙ，Ｐ１Ｚを速
度演算部９３によって変換したものである。速度演算部
９３は位置センサ変換手段９２の位置データＰ１０，Ｐ
１Ｘ，Ｐ１Ｙ，Ｐ１Ｚを入力し、所定の単位時間当たり
の位置データの変化量に基づいたデジタル演算によりス
ポット溶接機の電極８，９の移動速度及びサーボモータ
の回転速度を算出し、それを速度信号Ｆ２０，Ｆ２Ｘ，
Ｆ２Ｙ，Ｆ２Ｚとして速度制御部９０に出力している。

【００６６】速度制御部９０はシリアル通信インターフ
ェイス９１に接続されており、速度指令信号Ｆ１０，Ｆ
１Ｘ，Ｆ１Ｙ，Ｆ１Ｚと速度信号Ｆ２０，Ｆ２Ｘ，Ｆ２
Ｙ，Ｆ２Ｚとの速度偏差を求め、この速度偏差に応じた
電流指令信号（トルク信号）Ｔ０，ＴＸ，ＴＹ，ＴＺを
シリアル通信インターフェイス９１に出力する。

【００６７】シリアル通信インターフェイス９１は溶接
ガン制御手段８７、速度制御部９０及び位置センサ変換
手段９２に接続されており、溶接ガン制御手段８７から
の各種データＤｎ、速度制御部９０からの電流指令信号
（トルク信号）Ｔ０，ＴＸ，ＴＹ，ＴＺを通信回線を介
して電磁弁制御手段８４及び電流制御手段８４Ｘ，８４
Ｙ，８４Ｚのシリアル通信インターフェイス８２，８２
Ｘ，８２Ｙ，８２Ｚに伝送する。

【００６８】また、シリアル通信インターフェイス９１
は位置センサ変換手段９２からの位相信号ＰＲＸ，ＰＲ
Ｙ，ＰＲＺを通信回線を介して電流制御手段８４Ｘ，８
４Ｙ，８４Ｚのシリアル通信インターフェイス８２Ｘ，
８２Ｙ，８２Ｚに伝送する。シリアル通信インターフェ
イス９１とシリアル通信インターフェイス８２，８２
Ｘ，８２Ｙ，８２Ｚとの間は双方向の通信回線でマルチ
ポイント接続されており、溶接ガン制御手段８７からの
各種データＤｎ及び電磁弁制御手段８４及び電流制御手
段８４Ｘ，８４Ｙ，８４Ｚ内でそれぞれ生成されたデー
タＤ０，ＤＸ，ＤＹ，ＤＺは溶接ガン制御手段８７と電
磁弁制御手段８４及び電流制御手段８４Ｘ，８４Ｙ，８
４Ｚとの間で相互にやりとりされる。

【００６９】電磁弁制御手段８４はシリアル通信インタ
ーフェイス８２とサーボアンプ８３から構成される。シ
リアル通信インターフェイス８２は、位置速度制御手段
８６のシリアル通信インターフェイス９１及びサーボア
ンプ８３に接続されており、シリアル通信インターフェ
イス９１からの電流指令信号Ｔ０をシリアル通信インタ
ーフェイス８２Ｘ，８２Ｙ，８２Ｚを介して受信し、そ
れを電流指令信号Ｔ１０としてサーボアンプ８３に出力
すると共に、サーボアンプ８３内の制御状態を示すステ
イタス信号等の各種データＤ０をシリアル通信インター
フェイス９１に送信する。

【００７０】サーボアンプ８３はシリアル通信インター
フェイス８２及びサーボ弁４８に接続されており、電流
指令信号Ｔ１０を入力し、それに基づいてパワートラン
ジスタを駆動し、サーボ弁４８に駆動電流を供給する。
サーボ弁４８は駆動電流に応じて、加圧シリンダ１に流
入する空気圧の大きさや方向等を連続的に制御し、加圧
シリンダ１のシリンダロッド１１の移動速度等を制御す
るものであり、図１のような単なる方向切換弁とは異な
る。

【００７１】また、シリアル通信インターフェイス８２
とサーボアンプ８３との間はデータ線で接続されてお
り、両者間で各種データＤ０のやりとりが行えるように
なっている。サーボアンプ８３は、サーボ弁４８の制御
状態を示すステイタスデータ、サーボアンプ８３の定格
を示すＩＤコード、制御対象となるサーボ弁４８の定格
を示す定格コード等の各種データを格納するメモリを有
し、そのメモリ内のデータが必要に応じてデータＤ０と
してデータ線及びシリアル通信インターフェイス８２，
８２Ｚ，８２Ｙ，８２Ｘ，９１を介して溶接ガン制御手
段８７に送信される。

【００７２】ブレーキ制御手段９４は、溶接ガン制御手
段８７及び電磁弁（制動弁）４７に接続されている。溶
接ガン制御手段８７は、上述したように位置センサ変換
手段９２からスポット溶接機の電極間距離の現在値を示
す位置データＰ１０と位置指令信号Ｆ０とが一致した時
点で一致信号Ｂ１をブレーキ制御手段９４に出力する。

【００７３】従って、ブレーキ制御手段９４は、この一
致信号Ｂ１が入力すると同時に電磁弁（制動弁）４７を
オフ状態にするために、ブレーキ信号（駆動電流）Ｂ２
を電磁弁（制動弁）４７に出力する。すると、電磁弁
（制動弁）４７はブレーキ信号（駆動電流）Ｂ２によっ
て図１のようなオフ状態となり、空気圧力源４９からの
圧縮空気がケーシング２７内の空気室６８に供給され、
ブレーキ手段３０は直ちにブレーキング状態となる。

【００７４】このようにして、スポット溶接機の電極間
距離の位置決め制御は行われるが、上述の説明では、位
置制御部８９及び速度制御部９０がサーボモータの位置
決め制御と同様の動作をする場合について説明したが、
スポット溶接機の位置決め制御に関しては、位置制御部
８９及び速度制御部９０は単にスポット溶接機の電極間
距離を示す位置指令信号Ｆ０とスポット溶接機の電極間
距離の現在値を示す位置データＰ１０とが一致したかど
うかを判定し、一致信号又は不一致信号によってサーボ
アンプ８３をオン・オフ制御してもよい。また、ブレー
キ制御手段９４がサーボ弁４８のオン・オフ制御を行う
ようにしてもよい。

【００７５】電流制御手段８４Ｘ，８４Ｙ，８４Ｚは同
じ構成なので、その中の電流制御手段８４Ｘの構成につ
いて説明する。電流制御手段８４Ｘはシリアル通信イン
ターフェイス８２Ｘと電流制御部８３Ｘとから構成され
る。

【００７６】シリアル通信インターフェイス８２Ｘは位
置速度制御手段８６のシリアル通信インターフェイス９
１及び電流制御部８３Ｘに接続されており、シリアル通
信インターフェイス９１からの電流指令信号（トルク信
号）ＴＸ及び位相信号ＰＲＸを受信し、電流指令信号
（トルク信号）Ｔ１Ｘ及び位相信号ＰＲ１Ｘとして電流
制御部８３Ｘに出力するとともに、電流制御部８３Ｘ内
の制御状態を示すステイタス信号等の各種データＤＸを
シリアル通信インターフェイス９１に送信する。

【００７７】電流制御部８３Ｘはシリアル通信インター
フェイス８２Ｘ及びサーボモータ８０Ｘに接続されてお
り、電流指令信号（トルク信号）Ｔ１Ｘ及び位相信号Ｐ
Ｒ１Ｘを入力し、それに基づいて３相のＰＷＭ信号を生
成してパワートランジスタを駆動し、サーボモータ８０
Ｘの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に駆動電流を供給する。
このとき、電流検出アイソレータＣＴによってＵ相及び
Ｖ相の電流値の電流フィードバック信号Ｔ２Ｘが電流制
御部８３Ｘにフィードバックされる。電流制御部８３Ｘ
は、各相の電流指令信号（トルク信号）Ｔ１Ｘと各相の
電流フィードバック信号Ｔ２Ｘとの偏差を増幅した駆動
電流をサーボモータ８０Ｘに供給する。

【００７８】また、シリアル通信インターフェイス８２
Ｘと電流制御部８３Ｘとの間はデータ線で接続されてお
り、両者間で各種データＤＸのやりとりが行えるように
なっている。電流制御部８３Ｘは、サーボモータ８０Ｘ
のオーバーロード、電源電圧低下、過電流、過電圧及び
オーバーヒート等の制御状態を検出する機能を有してお
り、また、これらの制御状態を示すサーボステイタス信
号と、電流アンプの定格を示すＩＤコードと、制御対象
となるサーボモータの定格を示すモータ定格コード等の
各種データを格納するメモリを有する。

【００７９】電流制御部８３Ｘ内のメモリに格納されて
いるデータは、必要に応じて上記データＤｎ（ＤＸ）と
して、データ線及びシリアル通信インターフェイス８２
Ｘ及び９１を介して溶接ガン制御手段８７に送信され
る。なお、モータ定格コードは上記メモリ内にテーブル
として記憶されている。従って、各電流制御部８４Ｘ，
８４Ｙ，８４Ｚ及び電磁弁制御手段８４は送信されてき
たデータが自局に対するデータであるかどうかを判別
し、自局に対するデータの場合にはそれを読み取り、そ
のデータに応じた制御を行う。例えば、サーボモータの
駆動に関するデータの場合は、そのデータに基づいて駆
動電流をサーボモータに供給する。また、サーボモータ
の定格を示すテーブル番号が送信されてきた場合は、そ
のテーブル番号に応じて電流制御部８３Ｘ，８３Ｙ，８
３Ｚの駆動電流がそのサーボモータの定格に応じたもの
に変更される。

【００８０】このように本実施例によれば、通信回線を
介して接続されるサーボモータ８０Ｘ，８０Ｙ，８０Ｚ
の定格に応じたテーブル番号を選択するだけで、電流制
御部８３Ｘ、８３Ｙ，８３Ｚを定格の異なるサーボモー
タを制御できる電流制御部に変換することができるよう
になる。これによって、サーボモータを交換した場合で
もテーブル番号を変更するだけで電流制御部をそのサー
ボモータに応じた制御手段に変更することができる。

【００８１】また、本実施例によれば、シリアル通信イ
ンターフェイス９１から電磁弁制御手段８４のシリアル
通信インターフェイス８２及び電流制御手段８４Ｘ，８
４Ｙ，８４Ｚのシリアル通信インターフェイス８２Ｘ，
８２Ｙ，８２Ｚに対して、電流指令信号（トルク信号）
Ｔ０，ＴＸ，ＴＹ，ＴＺ、位相データＰＲＸ，ＰＲＹ，
ＰＲＺ及び各種データＤｎを同時に送信することがで
き、サーボ弁４８及びサーボモータ８０Ｘ，８０Ｙ，８
０Ｚを同時に制御することが可能となる。すなわち、サ
ーボモータ８０Ｘ，８０Ｙ，８０Ｚの各軸がＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸に対応付けられているので、３次元空間の直線
補間や円弧補間等を行うことも可能となる。

【００８２】次に、本実施例の溶接ガン制御システムの
動作を説明する。まず、図１１のような溶接ガン制御シ
ステムを構成したら、サーボモータ８０Ｘ，８０Ｙ，８
０Ｚの定格を示すテーブル番号のデータＤｎ（ＤＸ，Ｄ
Ｙ，ＤＺ）を溶接ガン制御手段８７からシリアル通信イ
ンターフェイス９１を介して、電流制御手段８４Ｘ，８
４Ｙ，８４Ｚのシリアル通信インターフェイス８２Ｘ，
８２Ｙ，８２Ｚに送信する。送信されてきたテーブル番
号データはシリアル通信インターフェイス８２Ｘ，８２
Ｙ，８２Ｚによって電流制御部８３Ｘ，８３Ｙ，８３Ｚ
に送信される。これによって、電流制御部８３Ｘ，８３
Ｙ，８３Ｚでは、サーボモータ８０Ｘ，８０Ｙ，８０Ｚ
の定格を特定し、サーボモータ８０Ｘ，８０Ｙ，８０Ｚ
の定格に応じた電流制御部として機能する。

【００８３】溶接ガン制御手段８７はスポット溶接機の
電極間距離を示す位置指令信号Ｆ０及びサーボモータ８
０Ｘ，８０Ｙ，８０Ｚの目標位置を示す位置指令信号Ｆ
Ｘ，ＦＹ，ＦＺを位置制御部８９に出力する。位置制御
部８９は位置指令信号Ｆ０，ＦＸ，ＦＹ，ＦＺ及び位置
データＰ１０，Ｐ１Ｘ，Ｐ１Ｙ，Ｐ１Ｚに基づいた速度
指令信号Ｆ１０，Ｆ１Ｘ，Ｆ１Ｙ，Ｆ１Ｚを速度制御部
９０に出力する。速度制御部９０は速度指令信号Ｆ１
０，Ｆ１Ｘ，Ｆ１Ｙ，Ｆ１Ｚ及び速度信号Ｆ２０，Ｆ２
Ｘ，Ｆ２Ｙ，Ｆ２Ｚに応じた電流指令信号（トルク信
号）Ｔ０，ＴＸ，ＴＹ，ＴＺをシリアル通信インターフ
ェイス９１に出力する。

【００８４】シリアル通信インターフェイス９１とシリ
アル通信インターフェイス８２Ｘ，８２Ｙ，８２Ｚ，８
２との間で送信が行われ、シリアル通信インターフェイ
ス８２Ｘ，８２Ｙ，８２Ｚ，８２から電流制御部８３
Ｘ，８３Ｙ，８３Ｚ及びサーボアンプ８３に対して電流
指令信号（トルク信号）Ｔ１Ｘ，Ｔ１Ｙ，Ｔ１Ｚ，Ｔ１
０及び位相信号ＰＲ１Ｘ，ＰＲ１Ｙ，ＰＲ１Ｚが出力さ
れる。サーボアンプ８３は電流指令信号Ｔ１０に基づい
てサーボ弁４８の駆動電流を制御する。電流制御部８３
Ｘ，８３Ｙ，８３Ｚは電流指令信号（トルク信号）Ｔ１
Ｘ，Ｔ１Ｙ，Ｔ１Ｚ、電流フィードバック信号Ｔ２Ｘ，
Ｔ２Ｙ，Ｔ２Ｚ及び位相信号ＰＲ１Ｘ，ＰＴ１Ｙ，ＰＲ
１Ｚに基づいてサーボモータ８０Ｘ，８０Ｙ，８０Ｚの
駆動電流を制御する。

【００８５】サーボモータ８０Ｘ，８０Ｙ，８０Ｚに結
合された回転位置検出装置８１Ｘ，８１Ｙ，８１Ｚの出
力ＰＸ，ＰＹ，ＰＺは位置速度制御手段８６の位置セン
サ変換手段９２にフィードバックされ、スポット溶接機
の位置検出器２の出力Ｐ０も同様に位置センサ変換手段
９２にフィードバックされる。そして、位置センサ変換
手段９２から出力される位置データＰ１０，Ｐ１Ｘ，Ｐ
１Ｙ，Ｐ１Ｚは位置制御部８９にフィードバックされ、
位置ループを構成する。また、速度信号Ｆ２０，Ｆ２
Ｘ，Ｆ２Ｙ，Ｆ２Ｚは速度制御部９０にフィードバック
され、速度ループを構成する。

【００８６】溶接ガン制御手段８７は以上の動作を繰り
返してサーボモータ８０Ｘ，８０Ｙ，８０Ｚの回転を制
御し、スポット溶接機の位置決め制御を行い、さらにサ
ーボ弁４８及び電磁弁（制動弁）４７の動作を制御し
て、スポット溶接機の電極間距離の位置決め制御を行っ
ている。この制御の途中で、オーバーロード、電源電圧
低下、過電流、過電圧及びオーバーヒート等の異常が発
生した場合、これらの制御状態を示すステイタス信号の
データがシリアル通信インターフェイス９１，８２Ｘ，
８２Ｙ，８２Ｚ，８２を介して溶接ガン制御手段８７に
送信されるので、溶接ガン制御手段８７はこのステイタ
ス信号のデータを受け、ステイタス信号の種類に応じた
処理を行う。

【００８７】次に、図１２を用いてスポット溶接機の位
置決め制御と電極間距離の位置決め制御との関係を説明
する。図１２は、スポット溶接機の電極間距離を示す位
置データＰ０と、サーボモータ８０Ｘ，８０Ｙ，８０Ｚ
の現在値データＰＸ，ＰＹ，ＰＺとの関係を示すタイミ
ングチャート図である。図１２において、横軸は時間ｔ
を示す、縦軸はそれぞれの位置データの大きさを示す。

【００８８】時刻０では、スポット溶接機の電極間距離
は最大値である。溶接ガン制御手段８７は位置指令信号
ＦＸ，ＦＹとして『ＰＸａ』，『ＰＹａ』を位置制御部
８９に出力し、サーボモータ８０Ｘ，８０Ｙを動作さ
せ、スポット溶接機をＸ軸方向の『ＰＸａ』の位置，Ｙ
軸方向の『ＰＹａ』の位置に移動させる。スポット溶接
機の移動が終了した時刻ｔ１で、溶接ガン制御手段８７
は位置指令信号Ｆ０として『Ｐｂ』を位置制御部８９に
出力する。すると、サーボ弁４８が動作し、電極間距離
Ｐ０は減少し始める。そして、電極間距離が『Ｐｂ』に
達した時刻ｔ２で溶接ガン制御手段８７は一致信号Ｂ１
をブレーキ制御手段９４に出力する。ブレーキ制御手段
９４はブレーキ信号Ｂ２を電磁弁（制動弁）４７に出力
する。従って、スポット溶接機のシリンダロッド１１は
ブレーキ手段３０のブレーキング動作によってその移動
を停止する。この停止動作によって電極間距離は『Ｐ
ｂ』となる。

【００８９】電極間距離が『Ｐｂ』となった後、所定時
間が経過することによって、溶接ガン制御手段８７は位
置指令信号Ｆ０として『０』を位置制御部８９に出力す
る。すると、加圧シリンダ１は電極を移動させ、その位
置を『０』にしようとする。ところが、電極間には被溶
接板材があるので、時刻ｔ３でチップ電極は被溶接板材
に接触し、被溶接板材をチップ電極間に保持した状態と
なる。この時の電極間距離は『Ｐａ』である。この『Ｐ
ａ』は被溶接板材の厚さに等しい。そして、時刻ｔ３か
ら時刻ｔ４の間にスポット溶接が行われる。

【００９０】時刻ｔ４でスポット溶接が終了すると、溶
接ガン制御手段８７は位置指令信号Ｆ０として『Ｐｂ』
を位置制御部８９に出力する。『Ｐｂ』は『Ｐａ』より
も大きいので、サーボ弁４８は今度は逆に動作し、電極
間距離Ｐ０を増加させる。そして、電極間距離が『Ｐ
ｂ』に達した時刻ｔ５で溶接ガン制御手段８７は一致信
号Ｂ１をブレーキ制御手段９４に出力する。ブレーキ制
御手段９４はブレーキ信号Ｂ２を電磁弁（制動弁）４７
に出力し、ブレーキ手段３０のブレーキング動作によっ
てシリンダロッド１１の移動を停止させる。この停止動
作によって電極間距離は『Ｐｂ』となる。

【００９１】電極間距離が『Ｐｂ』に保持されている状
態で、今度は溶接ガン制御手段８７は位置指令信号ＦＺ
として『ＰＺａ』を位置制御部８９に出力し、サーボモ
ータ８０Ｚを動作させ、スポット溶接機をＺ軸方向の
『ＰＺａ』の位置に移動させる。スポット溶接機のＺ軸
方向への移動が終了したら、溶接ガン制御手段８７は位
置指令信号Ｆ０として『０』を位置制御部８９に出力
し、電極間に被溶接板材を保持する。そして、前述と同
様にスポット溶接を行い、再び電極間距離を『Ｐｂ』に
保持する。以下同様にして、Ｚ軸方向の『ＰＺｂ』及び
『ＰＺｃ』の位置でスポット溶接を行う。

【００９２】時刻ｔ５でスポット溶接が終了すると、溶
接ガン制御手段８７は位置指令信号Ｆ０として『Ｐｍａ
ｘ』を位置制御部８９に出力する。これによってサーボ
弁４８はアームを開くように動作し、電極間距離Ｐ０を
増加させる。そして、時刻ｔ７で電極間距離は最大とな
り機械的に停止する。

【００９３】スポット溶接機の電極間距離は最大値とな
った時刻７で、溶接ガン制御手段８７は位置指令信号Ｆ
Ｘ，ＦＹ，ＦＺとして『ＰＸｂ』，『ＰＹｂ』，『ＰＺ
０』を位置制御部８９に出力し、サーボモータ８０Ｘ，
８０Ｙ，８０Ｚを動作させ、スポット溶接機をＸ軸方向
の『ＰＸｂ』の位置に、Ｙ軸方向の『ＰＹｂ』の位置
に、そしてＺ軸方向の『ＰＺ０（原点）』の位置に移動
させる。スポット溶接機の移動が終了した時刻ｔ８で、
溶接ガン制御手段８７は位置指令信号Ｆ０として『Ｐ
ｂ』を位置制御部８９に出力し、以下前述と同様の処理
を行って、Ｚ軸方向の『ＰＺａ』，『ＰＺｂ』及び『Ｐ
Ｚｃ』の位置にスポット溶接を行う。このように、電極
間距離を『Ｐｂ』の位置で一旦停止させることによっ
て、複数箇所に溶接する場合の時間（タクトタイム）を
大幅に減少することができる。

【００９４】なお、上述の動作の途中でチップ電極が被
溶接板材に融着した場合には、電極間距離は『Ｐｂ』に
達しなくなるので、このような場合には溶接ガン制御手
段８７はチップ電極が所定の開状態にないと判断し、ア
ラーム等の警報を鳴らし、溶接異常を作業者に知らせ
る。

【００９５】図１３は、図１のスポット溶接機の変形例
を示す図である。図１３において図１と同じ構成のもの
には同一の符号が付してあるので、その説明は省略す
る。スポット溶接はガス溶接やアーク溶接に比べて接合
状態を外観から容易に判断することが困難であり、非破
壊検査方法が確立していない。従って、この非破壊検査
方法を簡単に行うための種々の研究開発等が行われてい
る。その中の一つの方法として、スポット溶接時におけ
る溶接電極間の距離（被溶接板材の板厚）を測定するこ
とによって溶接部の接合状態の良否を判定しようとする
ものがある。図１のスポット溶接機はこのようなスポッ
ト溶接時における溶接電極間距離をも測定することがで
き、スポット溶接の接合状態を検査しながら溶接作業を
行うことができるという効果を有する。

【００９６】すなわち、チップ電極８，９間には、スポ
ット溶接時における初期加圧時間、通電時間及び保持時
間にわたって加圧シリンダ１で発生した加圧力がアーム
４及び可動アーム５を介して加わっている。通電時間中
にチップ電極８，９間の距離が変化するということは、
加圧力とは反対の圧力が通電によって発生し、チップ電
極８，９を逆方向に移動させているからである。この逆
方向の圧力は、被溶接板材間を流れる溶接電流によって
温度の上昇した溶接部が膨張することに起因している。
従って、通電によって生じた逆方向の圧力は、アーム４
及び可動アーム５を介して加圧シリンダ１側に伝わり、
加圧シリンダ１のシリンダロッド１１を加圧方向とは逆
の方向に移動させる。逆に、保持時間中には、溶接部は
加圧されると共に冷却されるために溶接部は徐々に収縮
する。この収縮によって、加圧シリンダ１のロッド１１
は加圧方向と同じ方向に移動する。

【００９７】加圧シリンダ１のストローク位置はチップ
電極８，９間の距離の変動に追従して変動する。従っ
て、図１の実施例では位置検出器２で加圧シリンダ１の
シリンダロッド１１の移動位置を検出することによって
通電時間中に移動するチップ電極８，９間の距離を検出
することができる。

【００９８】図１の実施例のスポット溶接機は、通電時
間中に変化する電極間距離の数十μｍオーダの変化をア
ーム４及び可動アーム５が撓むことなく確実に加圧シリ
ンダ１のシリンダロッド１１に伝えることができるよう
に構成されたスポット溶接機の場合には有効である。す
なわち、図１の実施例のスポット溶接機は、アーム支持
部材３及びアーム４の剛性が非常に強く、加圧シリンダ
１の加圧力に対して容易に変形しないものであれば、ス
ポット溶接時においてもチップ電極８，９間の距離を正
確に検出することができるが、そのようなアーム支持部
材３及びアーム４を構成するためには、アーム直径を大
きくしたり、剛性の強い金属を用いるなどしなければな
らず、コスト的に高くなるという問題を有している。従
って、スポット溶接機の構造上、すなわちアーム４及び
可動アーム５の剛性が十分でないために、通電時間中の
数十μｍのオーダの電極間距離の変化がアーム４又は可
動アーム５の撓みによって吸収され、加圧シリンダ１の
ロッド１１があまり移動しない場合がある。

【００９９】そこで、図１３の実施例では、スポット溶
接時における被溶接板材の膨張及び収縮によって移動す
るアーム４及び可動アーム５の被溶接板材に対する移動
量を検出する位置検出器７１，７２を新たに設け、スポ
ット溶接時におけるチップ電極８，９間の距離を正確に
検出するように構成した。図１３の実施例のスポット溶
接機は、図１の位置検出器２の他に、同じ構成の位置検
出器７１，７２をホルダ６及びチップ電極８、ホルダ７
及びチップ電極９にそれぞれ有している。そして、この
位置検出器７１，７２はアーム４及びアーム支持部材３
の変形や撓みに連動してアームと共に移動する。このよ
うに、アーム自体の移動量を検出することによってアー
ムの剛性が弱く、アーム自身が撓んでもスポット溶接時
における電極間距離を正確に検出することが可能とな
る。

【０１００】一方、位置検出器７１，７２の位置検出用
ロッド７３，７４は、溶接時には被溶接板材の膨張及び
収縮しない部分に接触しているので、位置検出器７１，
７２が溶接部の膨張及び収縮によるアーム４等の移動に
伴って移動しても、位置検出用ロッド７３，７４は内蔵
のバネによって被溶接板材に接触した状態を保持する。
従って、位置検出器７１，７２内のコイルアッセンブリ
と位置検出用ロッド７３，７４との間の相対的な位置関
係に変動が生じるので、位置検出器７１，７２は、溶接
部の膨張及び収縮によって変動した位置検出器７１，７
２の取付位置から被溶接板材までの距離を検出すること
ができる。そこで、両方の位置検出器７１，７２からの
位置検出値を演算（加算又は減算）することによって、
チップ電極８，９間の電極間距離の変動を正確に測定す
ることができるようになる。

【０１０１】図１４は、図１のスポット溶接機のさらに
変形例を示す図である。図１４において図１と同じ構成
のものには同一の符号が付してあるので、その説明は省
略する。図１４のスポット溶接機は、図１のスポット溶
接機から位置検出器２が省略されたものである。これ
は、ブレーキ手段３０によるブレーキング動作のほとん
どが被溶接板材の近傍で行われるということから、位置
検出器７１，７２の位置検出用ロッド７３，７４を適当
な長さにしておき、アームが開く場合には、この位置検
出器７１，７２からの位置信号が変化しなくなってから
所定時間経過後にブレーキング動作を行い、逆に、アー
ムが閉じる場合には、位置検出器７１，７２からの位置
信号が変化して時点でブレーキング動作を行う。これに
よって、アームが開く場合はチップ電極８，９は被溶接
板材に対して所定距離だけ離れた位置で停止することと
なり、アームが閉じる場合は位置検出用ロッド７３，７
４が被溶接板材に接触した時点でチップ電極８，９は停
止することとなる。

【０１０２】なお、図１３のスポット溶接機において
は、同時用リンクＡ１の回転軸からガイドバーＡ４まで
の距離がガイドバーＡ５までの距離よりも大きくなるよ
うに同時用リンクＡ１の回転軸が可動アーム５側に移動
した場合を示し、逆に、図１４のスポット溶接機におい
ては、同時用リンクＡ１の回転軸からガイドバーＡ４ま
での距離がガイドバーＡ５までの距離よりも小さくなる
ように同時用リンクＡ１の回転軸がアーム支持部材３側
に移動した場合を示している。従って、図１３の場合は
可動アーム５の移動に応じて移動するアーム４の移動量
の方が大きくなるので、チップ電極８，９の接触位置が
可動アーム５側に移動したこととなり、逆に、図１４の
場合は可動アーム５の移動に応じて移動するアーム４の
移動量の方が小さくなるので、チップ電極８，９の接触
位置が可動アーム５から遠ざかることとなる。

【０１０３】図１５は、この発明に係るスポット溶接機
の別の実施例を示す図である。図１５において図１４と
同じ構成のものには同一の符号が付してあるので、その
説明は省略する。図１５のスポット溶接機が図１４のス
ポット溶接機と異なる点は、加圧源としてモータを用
い、チップ電極を同時に移動させる加圧機構としてボー
ルネジを用いた点である。

【０１０４】図１５において、モータＢ１は誘導モータ
やサーボモータ等で構成され、その回転軸に回転位置を
アブソリュートに検出する回転位置センサＢ１１が設け
られている。この回転位置センサＢ１１としては、例え
ば特開昭５７−７０４０６号公報に示されたようなもの
を用いればよい。また、図示していないが、モータＢ１
にはブレーキング装置が内蔵されている。

【０１０５】加圧機構は、ボールネジＢ０と、ボールネ
ジ用ナットＢ４，Ｂ５と、アームガイド棒Ｂ７と、ガン
支持部材Ｂ８とから構成される。ボールネジＢ０は互い
に反対方向にネジ切りされた左ネジ部Ｂ２と右ネジ部Ｂ
３とが一体構成となっている。そして、このボールネジ
Ｂ０の左ネジ部Ｂ２にはボールネジ用ナットＢ４が結合
され、右ネジ部Ｂ３にはボールネジ用ナットＢ５が結合
されている。従って、モータＢ１が回転すると、その回
転方向に応じてボールネジ用ナットＢ４とＢ５は、互い
に反対方向に移動するので、モータＢ１の回転方向及び
回転量を制御することによって、両ナットＢ４とＢ５と
の間の距離を変化させることができる。モータＢ１はガ
ン支持部材Ｂ８に固定されており、ガン支持部材Ｂ８は
コイルバネを介してガン支持台Ｂ９に結合されている。
なお、このガン支持台Ｂ９はなくてもよい。

【０１０６】可動アームＢ６はボールネジ用ナットＢ４
に固定されているので、モータＢ１が回転するとアーム
支持部材３のガイド穴に沿って、その回転方向に応じた
方向に移動する。また、アーム支持部材３はボールネジ
用ナットＢ５に固定されているので、モータＢ１が回転
するとアームガイド棒Ｂ７に沿って、その回転方向に応
じた方向に移動する。すなわち、図１５において、モー
タＢ１が時計方向に回転すると、ボールネジ用ナットＢ
５（アーム支持部材３）とボールネジ用ナットＢ４（可
動アームＢ６）は互いに近づくように移動する。逆に、
モータＢ１が反時計方向に回転すると、ボールネジ用ナ
ットＢ５（アーム支持部材３）とボールネジ用ナットＢ
４（可動アームＢ６）は互いに離れるように移動する。
このように、図１５のスポット溶接機はモータの回転方
向に応じてアームの開閉動作を行うと共に、チップ電極
を同時に移動させるようになっている。なお、このスポ
ット溶接機はモータＢ１に結合された回転位置センサか
らの回転位置に基づいてチップ電極間距離を把握するこ
とができる。

【０１０７】図１６はＸ型アームの溶接ガンと溶接トラ
ンス７０が一体に形成されたポータブルタイプのスポッ
ト溶接機を示す図である。溶接ガンは加圧シリンダ５
１、シリンダロッド５２、上部アーム支持部材５３、下
部アーム支持部材５４、上部アーム５５、下部アーム５
６、電極ホルダ５７，５８、チップ電極５９，６０、２
次導体６１，６２、ガン支持部材６３、ガン支持台Ｃ
１、溶接トランス７０、同時移動機構（リンクＣ２〜Ｃ
４、結合軸Ｃ５〜Ｃ８、回転軸Ｃ９）、位置検出器６
４、位置検出用アーム６５，６６及び位置検出用ロッド
６７から構成される。

【０１０８】加圧シリンダ５１、同時用機構（リンクＣ
２〜Ｃ４、結合軸Ｃ５〜Ｃ８、回転軸Ｃ９）、位置検出
器６４、位置検出用アーム６５，６６及び位置検出用ロ
ッド６７を除いた他の部分の構成は従来の溶接ガンと同
じなので簡単に説明する。加圧シリンダ５１は図１４の
加圧シリンダ１及びブレーキ手段３０から構成される。
従って、加圧シリンダ５１は、２つのポートから流入す
る空気圧によってシリンダチューブ内のピストンに圧力
を加え、シリンダロッド５２を移動させ、ブレーキ手段
によってシリンダロッド５２を停止させる。

【０１０９】シリンダロッド５２と下部アーム支持部材
５４とは同時用機構（リンクＣ２〜Ｃ４、結合軸Ｃ５〜
Ｃ８、回転軸Ｃ９）を介して接続されている。同時用機
構はガン支持部材６３に設けられた回転軸Ｃ９を中心に
回転するリンクＣ３と、このリンクＣ３の一端側の結合
軸Ｃ６を介して回転自在に結合されたリンクＣ２と、リ
ンクＣ３の他端側の結合軸Ｃ７を介して回転自在に結合
されたリンクＣ４とから構成される。リンクＣ２は結合
軸Ｃ５を介してシリンダロッド５２（上部アーム支持部
材５３）に回転自在に結合され、リンクＣ４は結合軸Ｃ
８を介して下部アーム支持部材５４に回転自在に結合さ
れている。従って、シリンダロッド５２が直線移動する
ことによって下部アーム支持部材５４はその移動量と同
じだけ移動する。これによってチップ電極５９，６０は
同時に同じだけ移動するようになる。

【０１１０】上部アーム支持部材５３は、その一端に加
圧シリンダ５１を保持しており、他端に上部アーム５５
を支持している。下部アーム支持部材５４は、その一端
に同時用機構のリンクＣ４の結合軸Ｃ８と回転自在に結
合された金具を有し、他端に下部アーム５６を支持して
いる。上部アーム支持部材５３と下部アーム支持部材５
４とは、鋏と同じＸ型アームを形成しており、回動支点
Ｏを中心に回転するようになっている。

【０１１１】上部アーム５５及び下部アーム５６はＬ字
形をしており、その先端に電極ホルダ５７，５８を保持
している。上部アーム支持部材５３及び上部アーム５５
と、下部アーム支持部材５４及び下部アーム５６とがそ
れぞれ形成する直線状のアーム部分は加圧シリンダ５１
からの加圧力を受けるので、撓まないような剛性で作ら
れている。

【０１１２】電極ホルダ５７，５８はチップ電極５９，
６０を差し込んで保持するものである。チップ電極５
９，６０は被溶接板材を直接挟んで溶接するものであ
る。２次導体６１，６２は溶接トランス７０からの溶接
電流を電極ホルダ５７，５８及びチップ電極５９，６０
に供給するものである。ガン支持台Ｃ１は、溶接ガン全
体を位置決めするロボット等の位置決め装置に固定され
ている。溶接トランス７０は、ガン支持台Ｃ１内に設け
られ、コネクタ等を介して外部の制御装置に接続されて
いる。尚、チップ電極５９，６０を冷却する装置につい
ては省略してある。

【０１１３】位置検出器６４の基本的構成は、図１の位
置検出器２と同じであり、位置検出用ロッド６７の移動
量を検出する位相シフト方式の検出器である。位置検出
器６４は、コイルアッセンブリと特殊加工された位置検
出用ロッド６７とから構成される。位置検出用ロッド６
７はバネなどによって原点復帰する構成となっている。
すなわち、位置検出器６４は、図２に示すような構成を
しているが、その内部にバネを有し、このバネによって
ロッドが常に片側内壁面に押し付けられるような構成と
なっている。

【０１１４】従って、位置検出用ロッド６７は、位置検
出用アーム６５，６６を内蔵のバネによって押し広げる
ような状態となっている。位置検出用アーム６５，６６
の角度が広がると、内蔵バネによって位置検出用ロッド
６７は移動するようになる。このようにして、位置検出
器６４のコイルアッセンブリと位置検出用ロッド６７と
の間の相対的位置関係に変動が生じるので、位置検出器
６４はその直線変位量を位置検出用アーム６５，６６の
移動量として検出することができる。

【０１１５】位置検出用アーム６５，６６はチップ電極
５９，６０間の直線変位量を位置検出用ロッドの直線変
位量に変換するものである。従って、位置検出器６４は
位置検出用ロッド６７の直線変位量を検出することによ
って、位置検出用アーム６５，６６の回転移動量、すな
わちチップ電極５９，６０間の変位量を検出することが
できる。位置検出器６４はチップ電極５９，６０が接触
した状態の位置を基準として位置検出用ロッド６７の移
動量を検出することによって、チップ電極５９，６０間
の距離を検出する。なお、この位置検出器の詳細につい
ては実開昭５７−１３５９１７号公報、実開昭５８−１
３６７１８号公報又は実開昭５９−１７５１０５号公報
等に開示されている。

【０１１６】なお、図１６のスポット溶接機は、上部ア
ーム支持部材５３、下部アーム支持部材５４、上部アー
ム５５及び下部アーム５６の剛性が弱く、加圧シリンダ
５１の加圧力に対して容易に変形しても、別個に設けた
位置検出用アーム６５，６６によって電極間距離を正確
に検出することができるが、図１３と同じように２個の
位置検出器７１，７２をチップ電極５９，６０側のホル
ダ５７，５８にそれぞれ設けてもよく、この場合は両方
の位置検出器７１，７２からの位置検出値を演算するこ
とによって、チップ電極５９，６０間の電極間距離をよ
り正確に測定することが可能となる。また、加圧シリン
ダ５１を図１の加圧シリンダ１、ブレーキ手段３０及び
位置検出器２で構成してもよい。

【０１１７】図１７は、図１６のスポット溶接機の同時
用機構の変形例を示す図である。図１７において図１６
と同じ構成のものには同一の符号が付してあるので、そ
の説明は省略する。この実施例では、シリンダロッド５
２と下部アーム支持部材５４はリンクＤ０を介して結合
されているので、シリンダロッド５２の直線移動によっ
て下部アーム支持部材５４は回動支点Ｏを中心に回転
し、これによってチップ電極５９，６０は開閉する。

【０１１８】上部アーム支持部材５３と下部アーム支持
部材５４とは同時用機構（リンクＤ１ａ，Ｄ１ｂ、結合
軸Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ，Ｄ３、ガイドＤ４ａ，Ｄ４ｂ）を介
して接続されている。ガイドＤ４ａ，Ｄ４ｂの一端側は
結合軸Ｄ５ａ，Ｄ５ｂを介してガン支持部材６３に回転
自在に設けられている。ガイドＤ４ａ，Ｄ４ｂの他端側
はバネ等の弾性体Ｄ７ａ，Ｄ７ｂによって所定荷重でス
トッパーＤ６に押し付けられている。弾性体Ｄ７ａ，Ｄ
７ｂの一端側は保持部材Ｄ８ａ，Ｄ８ｂを介してガン支
持部材６３に固定されている。

【０１１９】リンクＤ１ａは、その一端側が結合軸Ｄ２
ａを介して上部アーム支持部材５３に結合され、その他
端側が結合軸Ｄ３に結合されている。リンクＤ１ｂは、
その一端側が結合軸Ｄ２ｂを介して下部アーム支持部材
５４に結合され、その他端側が結合軸Ｄ３に結合されて
いる。結合軸Ｄ３は上部アーム５５及び下部アーム５６
の開閉動作に応じてガイドＤ４ａ，Ｄ４ｂの間を滑り移
動するガイドバーと一体形成されている。従って、シリ
ンダロッド５２が直線移動することによって上部アーム
及び下部アーム５６は共にその移動量と同じだけ移動す
る。これによってチップ電極５９，６０は同時に同じだ
け移動するようになる。

【０１２０】弾性体Ｄ７ａ，Ｄ７ｂがガイドＤ４ａ，Ｄ
４ｂをストッパーＤ６に押し付ける荷重（押し付け荷
重）の大きさを上部アーム５５及び下部アーム５６の回
転モーメントに打ち勝つくらいの大きさに設定しておけ
ば、溶接ガンの位置決め時の移動によって上部アーム５
５及び下部アーム５６が不必要に回転するのを防止でき
ると共に、チップ電極５９，６０やアーム５５，５６に
予期せぬ外力が加わった場合でもその外力を弾性体Ｄ７
ａ，Ｄ７ｂの変形によって吸収することができる。この
ような機構をイコライジング機構という。

【０１２１】すなわち、アームの閉動作中にチップ電極
５９又は６０のいずれか一方が先に被溶接板材に接触し
た場合、その接触に伴った荷重がアーム、リンク及び結
合軸Ｄ３（ガイドバー）を介してガイドＤ４ａ又はＤ４
ｂに架かるようになる。このときの接触荷重が弾性体Ｄ
７ａ，Ｄ７ｂの押し付け荷重よりも大きいと、結合軸Ｄ
３はガイドＤ４ａ又はＤ４ｂを結合軸Ｄ５ａ又はＤ５ｂ
を中心に回転移動するので、被溶接板材に対して過度の
荷重は架からなくなり、被溶接板材やチップ電極の破損
等といった障害を未然に防ぐことができる。

【０１２２】なお、図１７では、２つの弾性体Ｄ７ａ，
Ｄ７ｂの反発力を利用してガイトＤ４ａ，Ｄ４ｂをスト
ッパーＤ６に押し付ける場合について説明したが、ガイ
ドＤ４ａ，Ｄ４ｂの間に１つの弾性体を設け、その収縮
力を利用してガイトＤ４ａ，Ｄ４ｂをストッパーＤ６に
押し付けるようにしてもよい。

【０１２３】図１８は、図１７のスポット溶接機の同時
用機構の変形例を示す図である。図１８において図１７
と同じ構成のものには同一の符号が付してあるので、そ
の説明は省略する。図１８のスポット溶接機が図１７の
ものと異なる点は、結合軸Ｄ３が回転軸Ｅ２を中心に回
転自在に設けられたガイドＥ１のガイド穴を介して滑り
移動するように構成され、さらにこのガイドＥ１がサー
ボモータＥ３によってその回転位置を制御されるように
なっている点である。

【０１２４】すなわち、図１７のスポット溶接機の場合
はチップ電極５９，６０が常に同じ位置で接触するよう
な構成であるが、図１８のスポット溶接機の場合はサー
ボモータＥ３によってガイドＥ１の回転位置を制御する
ことによって、チップ電極５９，６０の接触位置を適宜
任意の位置に変更させることができる。なお、図１８の
スポット溶接機にも、図１７のイコランジング機構を適
用してもよいことはいうまでもない。この場合には、図
１７のガイドＤ４ａ，Ｄ４ｂ、ストッパＤ６、弾性体Ｄ
７ａ，Ｄ７ｂ及び保持部材Ｄ８ａ，Ｄ８ｂを図１８のガ
イドＥ１上に設ければよい。

【０１２５】図１９は、図１８のスポット溶接機の加圧
機構の変形例を示す図である。図１９において図１８と
同じ構成のものには同一の符号が付してあるので、その
説明は省略する。図１９のスポット溶接機が図１８のも
のと異なる点は、加圧シリンダがガイドＥ１上に設けら
れている点である。すなわち、図１６〜図１８のスポッ
ト溶接機の場合は加圧シリンダ５１が上部アーム支持部
材５３に取り付けられているが、図１９のスポット溶接
機の場合は加圧シリンダＥ４によって結合軸Ｄ３をガイ
ドＥ１の沿って移動させてることによって、アーム５
５，５６（チップ電極５９，６０）の開閉動作を行って
る。

【０１２６】このように、リンク機構の結合軸Ｄ３の部
分を加圧シリンダＥ４で駆動制御することによって、加
圧シリンダＥ４の加圧力が小さくてもチップ電極５９，
６０の接触時に大きな加圧力を架けることができるよう
になる。すなわち、スポット溶接機はチップ電極５９，
６０間に被溶接板材が挟まれている状態（すなわち溶接
時）に大きな加圧力が必要であり、これ以外の状態では
単にアームを開いたり、閉じたりすることができればい
いだけである。

【０１２７】ところが、図１６〜図１８のスポット溶接
機の場合には加圧シリンダ５１は溶接時と同じ加圧力で
アームの開閉動作も行っていたため、加圧シリンダ５１
としては大きな容量のものを用いる必要があった。これ
に対して、図１９のスポット溶接機の場合には結合軸Ｄ
３に架かる加圧力が一定であっても、リンクＤ１ａとリ
ンクＤ１ｂの成す角度に応じてアームに架かる回転モー
メントの大きさが変化するというリンク機構の特性を利
用している。従って、チップ電極５９，６０が被溶接板
材に接触する近傍でリンクＤ１ａとリンクＤ１ｂの成す
角度がほぼ１８０度となるように設定しておけば、加圧
シリンダＥ４には比較的容量の小さなものを用いて小さ
な加圧力で結合軸Ｄ３を駆動することによって、電極５
９，６０の接触時に大きな加圧力を架けることができ
る。

【０１２８】なお、この場合に、加圧シリンダＥ４に代
えてモータを使用しても大きな加圧力を発生させること
ができる。また、モータの場合には空気圧制御の場合に
比べて容易に加圧力の制御ができるので、チップ電極等
が摩耗してアームの移動量が変化した場合でも、その変
化分に応じて加圧力を適宜制御できる。また、図１９の
スポット溶接機にも、図１７のイコランジング機構を適
用してもよいことはいうまでもない。この場合には、図
１７のガイドＤ４ａ，Ｄ４ｂ、ストッパＤ６、弾性体Ｄ
７ａ，Ｄ７ｂ及び保持部材Ｄ８ａ，Ｄ８ｂを図１９のガ
イドＥ１上に設けるともに、加圧シリンダＥ４を回転可
能な構成とすればよい。

【０１２９】上述の実施例は、加圧シリンダ１に内蔵さ
れた機械的なブレーキ手段３０を用いてシリンダロッド
１１に制動力を加える場合について説明したが、これに
限らず、加圧シリンダ１の２つの空気室に供給する流体
圧の大きさ及び方向を方向切換弁等の流体圧制御手段で
制御して、シリンダロッド１１に制動力を加えてもよ
い。以下、その実施例について説明する。図２０は、方
向切換弁等の流体圧制御手段でシリンダロッド１１に制
動力を加えるように構成されたスポット溶接機の実施例
を示す図である。

【０１３０】図２０において図１と同じ構成のものには
同一の符号が付してあるので、その説明は省略する。図
２０のスポット溶接機が図１のものと異なる点は、ブレ
ーキ手段３０が省略され、加圧シリンダ１のポート１３
及び１４に対する圧縮空気の供給及び排出が電磁弁（方
向切換弁）７６によって行われ、さらに方向切換弁７６
を介して排出する空気の排出量の切換制御が電磁弁（減
速弁）７７及び絞り弁７８によって行われるようになっ
ている点である。

【０１３１】図２１は、図２０のスポット溶接機の位置
決め制御システムの概略構成を示すブロック図である。
図２１において図５と同じ構成のものには同一の符号が
付してあるので、その説明は省略する。図２１の位置決
め制御システムが図５のものと異なる点は、電磁弁制御
手段８４ａが溶接ガン制御手段８７からの制御信号（閉
スタート信号ＣＳ及び開スタート信号ＯＳ）及び位置セ
ンサ変換手段９２からの位置データＰ１０を入力し、方
向切換弁７６及び減速弁７７に方向切換信号ＣＨ及び減
速信号ＲＳを出力してオン・オフ制御している点であ
る。また、電磁弁制御手段８４ａは、位置データＰ１０
に基づいてスポット溶接機の動作状態を示す各種の信号
（チップ外れ検出信号ＴＯ、板厚一致信号ＥＳ、板厚信
号ＷＳ、中間位置信号ＭＳ、大開放位置信号ＭＯＳ）を
溶接ガン制御手段８７に出力する。

【０１３２】図２１の溶接ガン制御システムによって制
御される図２０のスポット溶接機の動作例を図２２のタ
イミングチャート図を用いて説明する。まず、溶接ガン
制御手段８７がサーボモータ８０Ｘ，８０Ｙ，８０Ｚを
動作させてスポット溶接機を所定の位置に位置決めす
る。その位置決めの終了時刻ｔａで溶接ガン制御手段８
７はスポット溶接機の可動アーム５を閉じるための閉ス
タート信号ＣＳ（ハイレベル“１”）を電磁弁制御手段
８４ａに出力する。

【０１３３】電磁弁制御手段８４ａは、閉スタート信号
ＣＳの入力前は、減速弁７７に対して減速信号ＲＳを出
力し、方向切換弁７６に対しては方向切換信号ＣＨを出
力していないので、方向切換弁７６は図２１に示すよう
な状態にあり、減速弁７７は図２０に示すような状態に
ある。そして、シリンダチューブ１８とピストン１５と
で形成された加圧シリンダ１の第１室（シリンダロッド
１１側の空気室）は、空気圧力源４９からの圧縮空気を
方向切換弁７６及びポート１３を介して吸入し、加圧シ
リンダ１の第２室（ナット１６側の空気室）は、圧縮空
気をポート１４、方向切換弁７６及び絞り弁７８を介し
て大気に接続しているので、ピストン１５は図２０とは
逆方向の右端に位置し、チップ電極８、９間の電極間距
離は最大値Ｐｍａｘである。この状態における加圧シリ
ンダ１の第１室の気圧Ｐ１は圧縮空気の圧力に等しく、
第２室の気圧Ｐ２は大気圧に等しい。

【０１３４】時刻ｔａで閉スタート信号ＣＳを入力した
電子弁制御手段８４ａは、ほぼ同時に方向切換信号ＣＨ
を方向切換弁７６に出力（オン）し、減速信号ＲＳの出
力を停止（オフ）する。方向切換弁７６は図２１の状態
から図２０の状態に切り換わり、減速弁７７は図２０の
状態から図２１の状態に切り換わる。加圧シリンダ１の
第１室は圧縮空気をポート１３、方向切換弁７６及び減
速弁７７を介して大気中に排出し、加圧シリンダ１の第
２室は空気圧力源４９からの圧縮空気を方向切換弁７６
及びポート１４を介して吸入するようになる。時刻ｔａ
では、第１室気圧Ｐ１は圧縮空気の圧力と同圧力であ
り、第２室気圧Ｐ２は大気圧と同圧力であるが、時間の
経過に従って、第１室気圧Ｐ１は徐々に小さくなり、逆
に第２室気圧Ｐ２は徐々に大きくなる。そして、両気圧
Ｐ１及びＰ２は時刻ｔｂで一致し、さらに時刻ｔｃで第
１室気圧Ｐ１は大気圧に等しくなり、第２室気圧Ｐ２は
圧縮空気の圧力に等しくなる。

【０１３５】時刻ｔｂで第１室気圧Ｐ１と第２室気圧Ｐ
２とが互いに等しくなるので、これ以降は両者の圧力差
（Ｐ１−Ｐ２）に応じた速度（シリンダ速度ＣＶ）でピ
ストン１５（シリンダロッド１１）は左方向に移動する
ようになり、それに応じて電極間距離Ｐも徐々に小さく
なっていく。時刻ｔｃで第１室気圧Ｐ１が大気圧とな
り、第２室気圧Ｐ２が圧縮空気の圧力に等しくなると、
ピストン１５及びシリンダロッド１１は圧力差（Ｐ１−
Ｐ２）に応じた一定のシリンダ速度ＣＶで左方向に移動
する。

【０１３６】時刻ｔｂ以降は電極間距離Ｐは徐々に小さ
くなるので、電極間距離Ｐが大開放検出位置ＰＡ以下に
なると、その時刻ｔｄで電磁弁制御手段８４ａは溶接ガ
ン制御手段８７への大開放位置信号ＭＯＳの出力を停止
（オフ）する。溶接ガン制御手段８７はこの大開放位置
信号ＭＯＳの出力がオンの場合には、電極間距離Ｐが大
開放検出位置ＰＡ以上であり、スポット溶接機が大開放
状態にあることを認識し、大開放位置信号ＭＯＳの出力
がオフの場合には、スポット溶接機が閉状態にあること
を認識する。従って、この大開放位置信号ＭＯＳの入力
に応じて、溶接ガン制御手段８７はサーボモータ８０
Ｘ，８０Ｙ，８０Ｚを動作させたり、他のシーケンス動
作を制御することができる。

【０１３７】時刻ｔｄ以降、さらに電極間距離Ｐは小さ
くなり、中間検出位置ＰＢ以下になると、その時刻ｔｅ
で電磁弁制御手段８４ａは溶接ガン制御手段８７への中
間位置信号ＭＳの出力を停止（オフ）すると共に減速信
号ＲＳを減速弁７７に出力する。溶接ガン制御手段８７
はこの中間位置信号ＭＳの出力がオンの場合には、電極
間距離Ｐが中間検出位置ＰＢ以上であることを認識し、
中間位置信号ＭＳの出力がオフの場合には、電極間距離
Ｐが中間検出位置ＰＢ以下にあり、スポット溶接機が閉
状態にあることを認識する。この中間位置信号ＭＳの値
は、任意に設定可能なので、例えばスポット溶接機のチ
ップ電極がワークに干渉しない範囲を任意に設定してお
き、この中間検出位置ＰＢ以上になった時点でスポット
溶接機の位置決め等を行えるようにする。これによっ
て、溶接ガン制御手段８７は電極間距離Ｐが大開放検出
位置ＰＡに達する前にサーボモータ８０Ｘ，８０Ｙ，８
０Ｚを動作させて位置決め制御を行い、タクトタイムを
大幅に向上することができる。

【０１３８】また、減速信号ＲＳを入力した減速弁７７
は、図２１の状態から図２０の状態に切り換わるので、
加圧シリンダ１の第１室は圧縮空気をポート１３、方向
切換弁７６及び絞り弁７８を介して大気中に排出するよ
うになるので、加圧シリンダ１の第１室気圧Ｐ１は時間
の経過に従って徐々に大きくなり、時刻ｔｇで気圧Ｐ１
ｇとなる。従って、時刻ｔｅ以降は第１室気圧Ｐ１の上
昇に伴ってシリンダ速度ＣＶは減少し、時刻ｔｇ以降は
両者の圧力差（Ｐ１ｇ−Ｐ２）に応じた一定速度（シリ
ンダ速度ＣＶ）でピストン１５（シリンダロッド１１）
は左方向に移動するようになり、それに応じて電極間距
離Ｐも徐々に小さくなっていく。

【０１３９】時刻ｔｅ以降、電極間距離Ｐが小さくな
り、板厚上限位置ＰＣ以下になると、その時刻ｔｆで電
磁弁制御手段８４ａは溶接ガン制御手段８７へ板厚一致
信号ＥＳを出力（オン）する。溶接ガン制御手段８７は
この板厚一致信号ＥＳが出力（オン）している場合に
は、電極間距離Ｐが板圧上限位置ＰＣ以下であり、チッ
プ電極８とチップ電極９との間に被溶接板材が確実に保
持されていると判断する。

【０１４０】さらに電極間距離Ｐが小さくなり、チップ
電極８及び９が被溶接板材に接触すると、その時刻ｔｈ
でシリンダ速度ＣＶは『０』に達する。電磁弁制御手段
８４ａは、時刻ｔｈでシリンダ速度ＣＶが『０』になる
と、溶接ガン制御手段８７へ板厚信号ＷＳを出力（オ
ン）する。また、時刻ｔｈ以降はシリンダ速度ＣＶは
『０』なので加圧シリンダ１の第１室気圧Ｐ１は徐々に
減少し、大気圧に等しくなる。溶接ガン制御手段８７
は、時刻ｔｈ以降、すなわち板厚信号ＷＳを入力した
後、板厚ＰＤを基準として数十μｍオーダの電極間距離
の変化を測定しながらスポット溶接を行う。溶接ガン制
御手段８７は、スポット溶接が終了すると、その時刻ｔ
ｉでスポット溶接機の可動アーム５を開くための開スタ
ート信号ＯＳ（ローレベル“０”）を電磁弁制御手段８
４ａに出力する。

【０１４１】時刻ｔｉで開スタート信号ＯＳを入力した
電子弁制御手段８４ａは、ほぼ同時に減速信号ＲＳ及び
方向切換信号ＣＨの出力を停止（オフ）する。方向切換
弁７６及び減速弁７７は図２０の状態から図２１の状態
に切り換わる。加圧シリンダ１の第１室は空気圧力源４
９からの圧縮空気を方向切換弁７６及びポート１３を介
して吸入するようになり、第２室は圧縮空気をポート１
４、方向切換弁７６及び減速弁７７を介して大気中に排
出する。時刻ｔｉでは、第１室気圧Ｐ１は大気圧に等し
く、第２室気圧Ｐ２は圧縮空気の圧力に等しいが、時間
の経過に従って、第１室気圧Ｐ１は徐々に大きくなり、
逆に第２室気圧Ｐ２は徐々に小さくなる。両気圧Ｐ１及
びＰ２は時刻ｔｊで一致し、さらに時刻ｔｍで第１室気
圧Ｐ１は圧縮空気の圧力に等しくなり、第２室気圧Ｐ２
は大気圧に等しくなる。

【０１４２】時刻ｔｊで第１室気圧Ｐ１と第２室気圧Ｐ
２とが互いに等しくなるので、これ以降は両者の圧力差
（Ｐ１−Ｐ２）に応じた速度（シリンダ速度ＣＶ）でピ
ストン１５（シリンダロッド１１）は右方向に移動する
ようになり、それに応じて電極間距離Ｐも徐々に大きく
なっていく。時刻ｔｍで第１室気圧Ｐ１が圧縮空気圧と
なり、第２室気圧Ｐ２が大気圧に等しくなると、シリン
ダ速度ＣＶは一定となり、一定速度で右方向に移動す
る。

【０１４３】時刻ｔｊ以降、電極間距離Ｐが大きくな
り、板厚上限位置ＰＣ以上になると、その時刻ｔｋで電
磁弁制御手段８４ａは溶接ガン制御手段８７への板厚一
致信号ＥＳの出力を停止（オフ）する。溶接ガン制御手
段８７はこの板厚一致信号ＥＳが停止（オフ）となった
場合には、電極間距離Ｐが板圧上限位置ＰＣ以上とな
り、被溶接板材を開放したと判断する。

【０１４４】さらに、電極間距離Ｐが大きくなり、中間
検出位置ＰＢ以上になると、その時刻ｔｎで電磁弁制御
手段８４ａは溶接ガン制御手段８７へ中間位置信号ＭＳ
を出力（オン）する。電磁弁制御手段８４ａは同時刻ｔ
ｎで減速信号ＲＳを減速弁７７に出力してもよいが、本
実施例ではこの時刻ｔｎより所定時間経過後の時刻ｔｐ
で減速信号ＲＳを減速弁７７に出力する。溶接ガン制御
手段８７はこの中間位置信号ＭＳが出力された時点で、
電極間距離Ｐが中間検出位置ＰＢ以上になったことを認
識する。

【０１４５】また、時刻ｔｐで減速信号ＲＳを入力した
減速弁７７は、図２１の状態から図２０の状態に切り換
わるので、加圧シリンダ１の第２室は圧縮空気をポート
１４、方向切換弁７６及び絞り弁７８を介して大気中に
排出するようになるので、第２室気圧Ｐ２は時間の経過
に従って徐々に大きくなり、時刻ｔｒで気圧Ｐ２ｒとな
る。時刻ｔｐ以降は第２室気圧Ｐ２の上昇に伴ってシリ
ンダ速度ＣＶは減少し、時刻ｔｐ以降は両者の圧力差
（Ｐ１−Ｐ２ｐ）に応じた一定速度（シリンダ速度Ｃ
Ｖ）でピストン１５（シリンダロッド１１）は右方向に
移動するようになり、それに応じて電極間距離Ｐも徐々
に大きくなっていく。

【０１４６】さらに、電極間距離Ｐは大きくなり、大開
放検出位置ＰＡ以上になると、その時刻ｔｑで電磁弁制
御手段８４ａは溶接ガン制御手段８７への大開放位置信
号ＭＯＳを出力（オン）する。溶接ガン制御手段８７は
この大開放位置信号ＭＯＳの出力（オン）を取り込むこ
とによって電極間距離Ｐが大開放検出位置ＰＡ以上であ
り、スポット溶接機が開放状態にあると判断する。スポ
ット溶接機の可動アーム５の移動が終了し、電極間距離
が最大値Ｐｍａｘになると、その時刻ｔｓでシリンダ速
度ＣＶは『０』になり、それ以降は加圧シリンダ１の第
２室気圧Ｐ２は徐々に減少し、時刻ｔｔで大気圧に等し
くなる。以上の時刻ｔａからｔｔまでの処理を１サイク
ルとして図２１の溶接ガン制御システムの溶接ガン制御
手段８７は溶接処理を実行する。

【０１４７】上述の一連の動作サイクルの中で、チップ
電極８，９間に被溶接板材が保持されなかた場合や、チ
ップ電極８，９が所定磨耗量以上に磨耗した場合や、チ
ップ電極８，９がホルダ６，７から外れた場合などに
は、電極間距離Ｐは時刻ｔｈ以降、板厚ＰＤで停止する
ことなく点線Ｐｅｒのように変化する。点線Ｐｅｒのよ
うに電極間距離Ｐが板厚ＰＤよりも小さくなり、板厚下
限位置ＰＥ以下になると、その時刻ｔｕで電磁弁制御手
段８４ａは溶接ガン制御手段８７への板厚一致信号ＥＳ
の出力を停止（オフ）する。溶接ガン制御手段８７は板
厚信号ＷＳの出力が停止（オフ）する前に、板厚一致信
号ＥＳが停止（オフ）となった場合には、チップ電極間
に被溶接板材が保持されなかったと判断し、板厚異常を
示すアラームを出力する。

【０１４８】さらに、電極間距離Ｐが減少し、チップ外
れ検出位置ＰＦよりも小さくなった場合には、その時刻
ｔｖで電磁弁制御手段８４ａは溶接ガン制御手段８７へ
チップ外れ検出信号ＴＯを出力（オン）する。溶接ガン
制御手段８７はチップ外れ検出信号ＴＯを入力すると同
時にチップ外れを示すアラームを出力する。なお、板厚
下限位置ＰＥとチップ外れ位置ＰＦとの間に、チップ磨
耗量検出位置を設定し、チップ電極８，９の磨耗量を検
出するようにしてもよい。

【０１４９】上述の実施例では、減速弁７７をオン・オ
フ制御することによって、絞り弁７８を動作させ、加圧
シリンダ１のシリンダロッド１１の移動に制動力を加
え、移動速度を減速する場合について説明した。しか
し、絞り弁７８による制動力だけではシリンダ速度ＣＶ
が所定速度に減速するまで時間を要するので、図２２の
方向切換弁７６、減速弁７７及び絞り弁７８のオン・オ
フ制御方法に改良を加え、短時間で所定速度に減速させ
る電磁弁制御方法を説明する。

【０１５０】図２３は、改良された電磁弁の制御方法に
よって動作する図２１の溶接ガン制御システムのタイミ
ングチャートを示す図である。図２３において図２２と
同じ構成のものには同一の符号が付してあるので、その
説明は省略する。図２３の制御方法が図２２のものと異
なる点は、電磁弁制御手段８４ａが減速信号ＲＳを減速
弁７７に出力（オン）すると同時に方向切換弁７６ヘの
方向切換信号ＣＨの出力を停止（オフ）し、所定時間経
過後に再び方向切換信号ＣＨを出力（オン）するように
した点である。

【０１５１】すなわち、電極間距離Ｐが徐々に小さくな
り、中間検出位置ＰＢ以下になると、その時刻ｔｅで電
磁弁制御手段８４ａは溶接ガン制御手段８７への中間位
置信号ＭＳの出力を停止（オフ）する。そして、この時
刻ｔｅより所定時間経過後の時刻Ｔａで減速信号ＲＳを
減速弁７７に出力（オン）すると共に方向切換弁７６へ
の方向切換信号ＣＨの出力を停止（オフ）する。する
と、方向切換弁７６は図２０の状態から図２１の状態に
切り換わり、減速弁７７は図２１の状態から図２０の状
態に切り換わるので、加圧シリンダ１の第１室は空気圧
力源４９からの圧縮空気を方向切換弁７６及びポート１
３を介して吸入するようになり、第２室は圧縮空気をポ
ート１４、方向切換弁７６及び絞り弁７７を介して大気
中に排出するようになる。従って、第１室気圧Ｐ１は時
間の経過と共に徐々に大きくなり、時刻Ｔｄで気圧Ｐ１
ｄとなり、第２室気圧Ｐ２も時間の経過と共に徐々に小
さくなり、時刻Ｔｃで気圧Ｐ２ｃとなる。

【０１５２】時刻Ｔｃで、電磁弁制御手段８４ａは再び
方向切換弁７６に対して方向切換信号ＣＨを出力（オ
ン）する。すると、時刻Ｔｃで方向切換信号ＣＨの出力
（オン）を受けた方向切換弁７６は、図２１の状態から
図２０の状態に切り換わる。加圧シリンダ１の第１室か
らは圧縮空気をポート１３、方向切換弁７６及び絞り弁
７８を介して大気中が排出するようになるが、圧縮空気
は絞り弁７８を介して排出するので、第１室気圧Ｐ１は
図２１の気圧Ｐ１ｇに向かって上昇する。そして、時刻
Ｔｄでチップ電極８及び９が被溶接板材に接触するの
で、途中の気圧Ｐ１ｄで停止し、それ以降は大気圧に向
かって減少する。一方、第２室は空気圧力源４９からの
圧縮空気を方向切換弁７６及びポート１４を介して吸入
するようになるので、第２室気圧Ｐ２は時間の経過に従
って徐々に大きくなり、圧縮空気の気圧と等しくなる。

【０１５３】そして、時刻Ｔｃ以降は両者の圧力差（Ｐ
１−Ｐ２）に応じた一定速度（シリンダ速度ＣＶ）でピ
ストン１５（シリンダロッド１１）は左方向に移動する
ようになり、それに応じて電極間距離Ｐも徐々に小さく
なっていき、時刻Ｔｄでシリンダ速度ＣＶが『０』にな
る。時刻Ｔｄ以降はシリンダ速度ＣＶは『０』となるの
で、第１室気圧Ｐ１は気圧Ｐ１ｄから徐々に減少し、時
刻Ｔｄで大気圧に等しくなる。時刻Ｔｄ以降、溶接ガン
制御手段８７は、図２２と同じようにスポット溶接を行
い、スポット溶接が終了すると、前述と同じようにスポ
ット溶接機の可動アーム５を開く。

【０１５４】以上のように減速弁７７のオン・オフ制御
によって加圧シリンダ１のシリンダロッド１１に制動力
を加える共に、方向切換弁７６も同時にオン・オフ制御
することによってさらに移動速度を急激に減速すること
ができ、停止までの時間を大幅に短縮することができ
る。なお、図２２及び図２３の実施例では、可動アーム
５の開閉動作時に同じ電磁弁のオン・オフ制御を行って
いるが、閉動作時だけに電磁弁のオン・オフ制御を行っ
てもよいことはいうまでもない。

【０１５５】図２０の実施例のスポット溶接機は、加圧
シリンダ１の２つの空気室に供給する流体圧の大きさ及
び方向を方向切換弁等の流体圧制御手段で制御すること
によって、シリンダロッド１１に制動力を加え、その移
動速度を減速することはできるが、ブレーキ手段３０の
ようにシリンダロッド１１を所定の位置に中間停止する
ことはできない。そこで、図２４のように方向切換弁７
６に代えて、クローズドセンタ形３位置弁を用いてシリ
ンダロッド１１を所定の中間位置に停止させるようにし
てもよい。図２４において図２０と同じ構成のものには
同一の符号が付してあるので、その説明は省略する。図
２４のスポット溶接機が図２０のものと異なる点は、方
向切換弁としてクローズドセンタ形３位置弁７９を使用
している点である。

【０１５６】このクローズドセンタ形３位置弁７９は、
左右いずれか一方に位置する場合には、方向切換弁７７
と同じように流体圧の方向を切換えるという働きをする
だけであるが、センタに位置する場合には、加圧シリン
ダ１に対する圧縮空気の供給及び排気を停止させて、シ
リンダロッド１１の動きを空気圧でロックさせる働きを
する。従って、このクローズドセンタ形３位置弁７９を
図２１の電磁弁制御手段８４ａで適宜オン・オフ制御す
ることによって、加圧シリンダ１を図６のように適当な
位置Ｐｂで停止させたり、また、図２２や図２３のよう
に減速制御したりすることができる。なお、クローズド
センタ形３位置弁の代わりに、センタサプライ形３位置
弁を用いてもよい。この場合、いずれか一方のポートに
減圧弁を設ける必要がある。

【０１５７】また、図２０及び図２４のスポット溶接機
は位置検出器２と加圧シリンダ１とが一体で構成されて
いるが、これに限らず、図１３や図１４のように位置検
出器７１、７２をチップ電極８、９の近傍に設けてもよ
いし、図１６のように位置検出用アーム６５、６６を介
して位置検出器６４を設けてもよい。さらに、図２０の
スポット溶接機にブレーキ手段３０を設けて、中間停止
制御を行うようにしてもよいし、図２４のスポット溶接
機にさらにブレーキ手段３０を設けて、ブレーキング時
の制動力を増大させるようにしてもよい。

【０１５８】図２３の実施例では、方向切換信号ＣＨを
所定時間（時刻Ｔａから時刻Ｔｃの間）だけオフにして
いるが、これに限らず、方向切換信号ＣＨを幅の短い複
数パルスでオン・オフ制御を繰り返し実行するようにし
てもよい。また、図２２の実施例では、減速信号ＲＳを
オンして、絞り弁７８を介して圧縮空気を大気中に排気
することによって移動速度を減速する場合について説明
したが、絞り弁７８を使用することなく方向切換弁７６
を方向切換信号ＣＨでオン・オフ制御して移動速度を減
速してもよい。この場合、方向切換信号ＣＨを幅の短い
複数パルスでオン・オフ制御してもよい。

【０１５９】図１１の溶接ガン制御システムでは、ブレ
ーキ制御手段９４のオン・オフ制御信号に応じて制動弁
４７自体はリアルタイムに動作するが、ブレーキ手段３
０の圧縮空気はその圧縮性により制動弁４７の切換動作
に対して大幅に遅れて動作することとなる。そこで、本
実施例では、圧縮空気の動作遅れによって正確に位置決
め停止できないかった値を修正値として適宜記憶してお
き、次回の位置決め制御の際にその修正値に応じて目標
位置指令信号Ｆ０又は現在位置データＰ１０を修正す
る。これによって、上述のような圧縮空気による動作遅
れを吸収し、正確な位置決めを行うことが可能となる。
このような位置決め方法を学習位置決め制御という。な
お、この学習位置決め制御をクローズドセンタ形３位置
弁を用いて位置決め制御する場合に使用してもよいこと
はいうまでもない。

【０１６０】上述の実施例では、スポット溶接機として
図１のポータブルタイプの溶接ガンを例に説明したが、
加圧力を加圧シリンダによって発生するようなタイプの
スポット溶接機であれば、図１６から図１９に記載のよ
うないかなるタイプの溶接機であっても本発明の構成を
適用できることはいうまでもない。また、加圧シリンダ
の加圧力を上述のサーボ弁や方向切換弁のオン・オフ制
御で適宜可変するようにしてもよいさらに、上述の実施
例に示した流体圧制御用の配管系統図として一例を示し
たにすぎず、本発明の目的に応じて種々流体圧制御用の
配管系統を構成してもよいことはいうまでもない。

【０１６１】図１６から図１９の実施例では、位置検出
用アーム６５，６６の回動支点と溶接ガンの回動支点と
を一致させた場合について示してあるが、この位置は必
ずしも一致していなくてもよい。また、位置検出器６４
を位置検出用アーム６５，６６と上部アーム５５及び下
部アーム５６の固定箇所と回動支点Ｏとの間に設けても
よい。さらに、図９の位置検出器６４は直線位置検出器
であるが、位相シフト方式の回転位置検出器を用いて上
部アーム支持部材５３及び下部アーム支持部材５４又は
位置検出用アーム６５，６６の回動支点Ｏにおける回転
位置を直接検出するようにしてもよい。この回転位置検
出器としては、例えば特開昭５７−７０４０６号公報に
示されたようなものを用いればよい。

【０１６２】図１６のスポット溶接機の場合、加圧シリ
ンダ５１に図１のような位置検出器２とシリンダロッド
を設け、シリンダロッド５２の移動量を検出するように
してもよいことはいうまでもない。図１のスポット溶接
機に、図１６のような位置検出用アームを設けてもよい
ことはいうまでもない。

【０１６３】実施例ではコイル部がＡ〜Ｄの４相である
が、これに限らず２相、３相、その他の相数で構成する
ことも可能である。図３の実施例では、位相ずれ量φを
デジタル的に検出する場合について説明したが、アナロ
グ的に検出してもよい。本実施例では、磁気目盛り部を
ロッドに直接形成する場合について説明したが、ロッド
の動きに連動するような位置に別途形成してもよい。さ
らに、図１３及び図１４の実施例では、位置検出器がチ
ップ電極及びホルダに取り付けてあるが、アームに取り
付けてあってもよい。

【０１６４】図１、図１３、図１４、図１６〜図１９の
実施例では加圧手段として空気圧の加圧シリンダを例に
説明したが、これに限らずモータ等を用いてもよいこと
はいうまでもない。この場合に、モータにブレーキ手段
又は／及び回転位置センサを設けてもよい。また、加圧
手段がモータで構成された場合でも、図２２や図２３に
示されたようにチップ電極間距離を適宜制御するように
してもよい。

【０１６５】

【発明の効果】本発明によれば、両チッピ電極の移動速
度及び移動距離を適宜制御することによって、チップ電
極が被溶接板材に接触するタイミングをほぼ同じにする
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスポット溶接機の実施例を示す図で
あり、Ｃ型アームの溶接ガンの全体構成の概略を示す図
である。

【図２】図１の位置検出器の詳細構成を示す図であ
る。

【図３】図１の位置検出器からの検出信号を位置信号
に変換する位置変換手段の構成を示す図である。

【図４】図１のブレーキ手段の詳細構成を示す図であ
る。

【図５】図４のブレーキ手段に使用されているブレー
キブッシュの形状を示す図である。

【図６】図４のブレーキ手段に使用されている皿バネ
の形状を示す図である。

【図７】図４のブレーキ手段がブレーキング動作状態
及び非動作状態にある場合の皿バネ、ブレーキピストン
及びブレーキブッシュの関係を示す図である。

【図８】図４のブレーキ手段の別の実施例の概略構成
を示す図である。

【図９】図８のブレーキ手段に使用されている皿バネ
の形状を示す図である。

【図１０】図８のブレーキ手段がブレーキング動作状
態及び非動作状態にある場合の皿バネ、ブレーキピスト
ン及びブレーキブッシュの関係を示す図である。

【図１１】図１のスポット溶接機を３次元空間で位置
決め制御するための位置決め制御システムの概略構成を
示すブロック図である。

【図１２】スポット溶接機の位置決め制御と電極間距
離の位置決め制御との関係を示す図である。

【図１３】図１のＣ型アームの溶接ガンの別の実施例
を示す図である。

【図１４】図１のＣ型アームの溶接ガンのさらに別の
実施例を示す図である。

【図１５】図１のＣ型アームの溶接ガンの加圧機構に
変形を加えた別の実施例を示す図である。

【図１６】本発明のスポット溶接機の実施例を示す図
であり、Ｘ型アームの溶接ガンの全体構成の概略を示す
図である。

【図１７】図１６のＸ型アームの溶接ガンの別の実施
例を示す図である。

【図１８】図１７のＸ型アームの溶接ガンの変形例を
示す図である。

【図１９】図１８のＸ型アームの溶接ガンの変形例を
示す図である。

【図２０】流体圧制御手段でシリンダロッドに制動力
を加えるように構成されたスポット溶接機の実施例を示
す図である。

【図２１】図２０のスポット溶接機を３次元空間で位
置決め制御するための位置決め制御システムの概略構成
を示すブロック図である。

【図２２】図２１の溶接ガン制御システムによって制
御される図２０のスポット溶接機の動作例を示すタイミ
ングチャート図である。

【図２３】図２１の溶接ガン制御システムによって制
御される図２０のスポット溶接機の別の動作例を示すタ
イミングチャート図である。

【図２４】流体圧制御手段でシリンダロッドに制動力
を加えるように構成されたスポット溶接機の別の実施例
を示す図である。

【符号の説明】

１，５１…加圧シリンダ、２，６４，７１，７２…位置
検出器、３…アーム支持部材、４…アーム、５…可動ア
ーム、６，７，５７，５８…電極ホルダ、８，９，５
９，６０…チップ電極、１０，６１，６２…２次導体、
１１，５２…シリンダロッド、１１Ｓ…磁気目盛り部、
３０…ブレーキ手段、４７…制動用電磁弁、４８…サー
ボ弁、４９…空気圧力源、５３…上部アーム支持部材、
５４…下部アーム支持部材、５５…上部アーム、５６…
下部アーム、６５，６６…位置検出用アーム、Ｏ…回動
支点、６７，７３，７４…位置検出用ロッド、７６…方
向切換弁、７７…低速弁、７８…絞り弁、７９…クロー
ズドセンタ形３位置弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２３Ｋ 11/24 ３４０ 9265−4Ｅ 11/28 9265−4Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被溶接板材に所定の加圧力で接触して、
この被溶接板材間に溶接電流を流すための第１及び第２
のチップ電極と、この第１及び第２のチップ電極を保持し、このチップ電
極に前記加圧力を伝えるための第１及び第２のアーム
と、前記第１及び第２のアームを同時に移動させて前記第１
及び第２のチップ電極間に前記加圧力を印加するための
加圧手段と、前記第１及び第２のチップ電極間の距離を検出する電極
間距離検出手段と、前記第１及び第２のアームの移動に対して制動力を加え
るブレーキ手段とから構成されるスポット溶接機。
【請求項２】前記加圧手段が加圧シリンダで構成され
ていることを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接
機。
【請求項３】前記電極間距離検出手段は、前記加圧シ
リンダのロッドの移動位置を検出することによって前記
第１及び第２のチップ電極間の距離を検出することを特
徴とする請求項２に記載のスポット溶接機。
【請求項４】前記電極間距離検出手段は、所定の交流信号により励磁される１次コイルを少なくと
も有するコイル部と、前記第１及び第２のチップ電極間の距離に対応して前記
コイル部の磁気回路における磁気抵抗が変化するよう
に、このロッドの軸方向に沿って設けられた磁気目盛り
部と、この磁気目盛り部と前記コイル部との間の相対的位置関
係によって生じる前記コイル部の磁気回路の磁気抵抗変
化に基づき、前記加圧シリンダのロッドの位置を示すデ
ータを前記コイル部から取り出す位置検出回路とを具え
るものであることを特徴とする請求項３に記載のスポッ
ト溶接機。
【請求項５】前記電極間距離検出手段は、前記第１及
び第２のアームの移動量を検出することによって前記第
１及び第２のチップ電極間の距離を検出することを特徴
とする請求項１に記載のスポット溶接機。
【請求項６】前記電極間距離検出手段は、前記第１及び第２のアームに一端が回転自在に取り付け
られ、前記第１及び第２のアームの移動に応じて回動支
点を中心に回転するように設けられた２本の第１及び第
２の位置検出用アームと、この第１及び第２の位置検出用アーム間に設けられ、前
記第１及び第２のアームの移動に伴って回転する前記第
１及び第２の位置検出用アームの移動量を検出すること
によって前記第１及び第２のアームの前記被溶接板材に
対する移動量を検出するアーム間距離検出手段とから構
成されることを特徴とする請求項５に記載のスポット溶
接機。
【請求項７】前記アーム間距離検出手段は、前記第１の位置検出用アームに一端が接触するように設
けられたロッドと、前記第２の位置検出用アームに設けられ、所定の交流信
号により励磁される１次コイルを少なくとも有し、前記
ロッドに対して磁気的に結合されたコイル部と、前記ロッドの移動に伴って前記コイル部の磁気回路にお
ける磁気抵抗が変化するように、このロッドの軸方向に
沿って設けられた磁気目盛り部と、この磁気目盛り部と前記コイル部との間の相対的位置関
係によって生じる前記コイル部の磁気回路の磁気抵抗変
化に基づき、前記ロッドの位置を示すデータを前記コイ
ル部から取り出す位置検出回路とを具えるものであるこ
とを特徴とする請求項６に記載のスポット溶接機。
【請求項８】前記電極間距離検出手段は、前記第１及
び第２のアームに取り付けられ、前記第１及び第２のア
ームの前記被溶接板材に対する移動量を検出する第１及
び第２板材間距離検出手段から構成されることを特徴す
る請求項５に記載のスポット溶接機。
【請求項９】前記第１又は第２の板材間距離検出手段
は、前記被溶接板材に一端が接触するように設けられたロッ
ドと、前記第１又は第２のアームに設けられ、所定の交流信号
により励磁される１次コイルを少なくとも有し、前記ロ
ッドに対して磁気的に結合されたコイル部と、前記ロッドの移動に伴って前記コイル部の磁気回路にお
ける磁気抵抗が変化するように、このロッドの軸方向に
沿って設けられた磁気目盛り部と、この磁気目盛り部と前記コイル部との間の相対的位置関
係によって生じる前記コイル部の磁気回路の磁気抵抗変
化に基づき、前記ロッドの位置を示すデータを前記コイ
ル部から取り出す位置検出回路とを具えるものであるこ
とを特徴とする請求項８に記載のスポット溶接機。
【請求項１０】前記加圧手段が加圧シリンダで構成さ
れている場合に、この加圧シリンダのロッドの移動位置
を検出することによって前記第１及び第２のチップ電極
間の距離を検出する第２の電極間距離検出手段をさらに
設けたことを特徴する請求項５に記載のスポット溶接
機。
【請求項１１】前記第２の電極間距離検出手段は、所定の交流信号により励磁される１次コイルを少なくと
も有するコイル部と、前記加圧手段のロッドの移動に伴って前記コイル部の磁
気回路における磁気抵抗が変化するように、このロッド
の軸方向に沿って設けられた磁気目盛り部と、この磁気目盛り部と前記コイル部との間の相対的位置関
係によって生じる前記コイル部の磁気回路の磁気抵抗変
化に基づき、前記ロッドの位置を示すデータを前記コイ
ル部から取り出す位置検出回路とを具えるものであるこ
とを特徴とする請求項１０に記載のスポット溶接機。
【請求項１２】前記コイル部が、複数の１次コイル及
び２次コイルを有するものであり、前記位置検出回路が、位相のずれた複数の基準交流信号
によって前記各１次コイルを個別に励磁する回路と、前
記各１次コイルに対応する２次コイルの出力を合計し
て、前記ロッドの相対的直線位置に従って前記基準交流
信号を位相シフトした出力信号を発生する出力回路と、
前記基準交流信号の所定の１つと前記出力回路からの出
力信号との位相差を検出し、検出した位相差データを前
記ロッド位置データとして出力する回路とを有するもの
であることを特徴とする請求項４、７、９又は１１に記
載のスポット溶接機。
【請求項１３】前記スポット溶接機はＣ型の溶接ガン
で構成されることを特徴とする請求項１に記載のスポッ
ト溶接機。
【請求項１４】前記スポット溶接機はＸ型の溶接ガン
で構成されることを特徴とする請求項１に記載のスポッ
ト溶接機。
【請求項１５】前記ブレーキ手段は、前記加圧手段の
ロッドの周囲に設けられたブレーキブッシュと、このブ
レーキブッシュを前記ロッドに押圧する皿バネと、空気
圧の変化によって前記ロッドに沿って移動し、前記皿バ
ネを変形させるブレーキピストンとから少なくとも構成
される全空気圧式のブレーキであり、前記ブレーキブッ
シュと前記ロッドとの間に生じる摩擦力によって前記ロ
ッドに制動力を加えることを特徴とする請求項２に記載
のスポット溶接機。
【請求項１６】前記ブレーキ手段は、前記加圧手段の
２つの流体室の流体圧の大きさ及び方向を制御する流体
圧制御手段によって前記ロッドに制動力を加えることを
特徴とする請求項２に記載のスポット溶接機。
【請求項１７】前記流体圧制御手段は、前記加圧手段
の２つの流体室に対する流体の供給及び排出の方向を方
向切換弁のオン・オフ制御で切り換えることによって前
記ロッドに制動力を加えることを特徴とする請求項１６
に記載のスポット溶接機。
【請求項１８】被溶接板材に所定の加圧力で接触し
て、この被溶接板材間に溶接電流を流すための第１及び
第２のチップ電極と、この第１及び第２のチップ電極を保持し、このチップ電
極に前記加圧力を伝えるための第１及び第２のアーム
と、この第１及び第２のアームを同時に移動させて前記第１
及び第２のチップ電極間に前記加圧力を印加するための
加圧手段と、前記第１及び第２のチップ電極間の距離を検出する検出
手段と、前記加圧手段の移動速度を前記検出手段の出力に応じて
可変制御する速度制御手段とを具えたスポット溶接機。
【請求項１９】前記加圧手段が加圧シリンダで構成さ
れていることを特徴とする請求項１８に記載のスポット
溶接機。
【請求項２０】前記速度制御手段は、前記加圧手段の
２つの流体室の流体圧の大きさ及び方向を連続的に変化
させるサーボ弁と、このサーボ弁の駆動用コイルに供給
する信号電流の大きさを前記検出手段の出力に応じて可
変制御する電流制御手段とから構成されることを特徴と
する請求項１９に記載のスポット溶接機。
【請求項２１】前記速度制御手段は、前記加圧手段の
ロッドの移動に対して制動力を加えるブレーキ手段によ
って前記検出手段の出力に応じた前記加圧手段の減速制
御を行うことを特徴とする請求項１９に記載のスポット
溶接機。
【請求項２２】前記ブレーキ手段は、前記加圧手段の
ロッドの周囲に設けられたブレーキブッシュと、このブ
レーキブッシュを前記ロッドに押圧する皿バネと、空気
圧の変化によって前記ロッドに沿って移動し、前記皿バ
ネを変形させるブレーキピストンとから少なくとも構成
される全空気圧式のブレーキであり、前記ブレーキブッ
シュと前記ロッドとの間に生じる摩擦力によって前記ロ
ッドに制動力を加えることを特徴とする請求項２１に記
載のスポット溶接機。
【請求項２３】前記ブレーキ手段は、前記加圧手段の
２つの流体室の流体圧の大きさ及び方向を制御する流体
圧制御手段によって前記ロッドに制動力を加えることを
特徴とする請求項２１に記載のスポット溶接機。
【請求項２４】前記流体圧制御手段は、前記加圧手段
の２つの流体室に対する流体の供給及び排出の方向を方
向切換弁のオン・オフ制御で切り換えることによって前
記ロッドに制動力を加えることを特徴とする請求項２３
に記載のスポット溶接機。
【請求項２５】前記流体圧制御手段は、前記加圧手段
の２つの流体室の内、流体の排出している方の排出量を
絞り弁で絞ることによって前記ロッドに制動力を加える
ことを特徴とする請求項２３又は２４に記載のスポット
溶接機。
【請求項２６】被溶接板材に所定の加圧力で接触し
て、この被溶接板材間に溶接電流を流すための第１及び
第２のチップ電極と、この第１及び第２のチップ電極を保持し、このチップ電
極に前記加圧力を伝えるための第１及び第２のアーム
と、この第１及び第２のアームを同時に移動させて前記第１
及び第２のチップ電極間に前記加圧力を印加するための
加圧手段と、前記第１及び第２のチップ電極間の距離を検出する検出
手段と、前記検出手段の出力に基づき前記チップ電極間距離が所
定値以上かどうかを判定してチップ電極の状態を示す信
号を出力する電極状態判定手段とを具えたスポット溶接
機。
【請求項２７】前記電極状態判定手段は、前記チップ
電極間距離の所定値として、前記アームが大開放位置に
あるかどうかを判定するためのアーム大開放位置検出
値、前記アームが任意の中間位置にあるかどうかを判定
するためのアーム中間位置検出値、前記チップ電極が前
記被溶接板材を確実にホールドしたかどうかを判定する
ための板厚一致検出値、前記チップ電極が外れたかどう
かを判定するためのチップ外れ検出値、前記チップ電極
の摩耗量が所定摩耗量を越えたかどうかを判定するため
のチップ摩耗量検出値の中の少なくとも１つを用いるこ
とを特徴とする請求項２６に記載のスポット溶接機。
【請求項２８】前記ブレーキ手段は、略円柱状のロッドと、このロッドの外周上を相対的に移動し、内側方向に押し
付けられることによって前記ロッドとの間で摩擦力を生
じさせる円筒形状のブレーキブッシュと、底のない皿状の形をしており、その外周端及び内周端か
ら放射状に設けられた複数個の切欠きを有し、前記ブレ
ーキブッシュの外周面に対して前記内周端が接するよう
に設けられた皿バネと、この皿バネの外周端に対して内周面が接する円柱状の座
ぐり穴を有し、前記ロッドの外周上を相対的に移動して
前記皿バネに前記軸方向の押圧力を与えて前記皿バネの
形を円板状に変形させると共に前記皿バネの内周端を収
縮させて前記ブレーキブッシュを前記内側方向に押し付
けるブレーキピストンと、前記ブレーキブッシュ、前記皿バネ及び前記ブレーキピ
ストンを保持しながら前記ロッドの外周上を相対的に移
動し、外部から供給される圧縮空気を前記ブレーキピス
トンに作用させることによって前記ブレーキピストンを
内周面に沿って移動させるシリンダブロックとから構成
され、前記皿バネの内周端側に設けられた前記切欠きの長さを
長くすることによって、前記皿バネの厚さを変えること
なく、前記皿バネの軸方向におけるバネ定数を小さく
し、前記ブレーキブッシュの外周面に少なくとも３枚以
上の皿バネを設けるようにしてあることを特徴とする請
求項１５又は２２に記載のスポット溶接機。
【請求項２９】前記皿バネの断面形状を長方形とした
ことを特徴とする請求項２８に記載のスポット溶接機。
【請求項３０】前記ブレーキブッシュを前記シリンダ
ブロック内で前記法線方向に移動可能なように保持する
保持部材を設けたことを特徴とする請求項２８に記載の
スポット溶接機。
【請求項３１】前記加圧手段は、スポット溶接機の支
持台に回転自在に設けられたリンクの両端側を、前記Ｃ
型溶接ガンの第１及び第２のアームに結合すると共に、
前記第１又は第２のアームを前記支持台に滑り移動可能
なように取り付けることによって前記第１及び第２のア
ームを同時に移動させるように構成されていることを特
徴とする請求項１３に記載のスポット溶接機。
【請求項３２】前記加圧手段は、右ネジ部と左ネジ部
とを両側に有するネジと、このネジの右ネジ部に螺合さ
れ、前記第１のアームに固定された第１の移動部材と、
前記ネジの左ネジ部に螺合され、前記第２のアームに固
定された第２の移動部材と、前記ネジを回転させる回転
駆動手段とから構成されることを特徴とする請求項１に
記載のスポット溶接機。
【請求項３３】前記加圧手段は、スポット溶接機の支
持台に回転自在に設けられたリンクの両端側を、前記Ｘ
型溶接ガンの第１及び第２のアームに結合することによ
って前記第１及び第２のアームを同時に移動させるよう
に構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の
スポット溶接機。
【請求項３４】前記加圧手段は、スポット溶接機の支
持台に回転自在に設けられた第１及び第２のガイド部材
と、この第１及び第２のガイド部材の間に所定幅の間隙
部が形成されるように前記第１及び第２のガイド部材の
回転を制限するストッパ部材と、前記第１及び第２のガ
イド部材を前記ストッパ部材に所定荷重で押し付ける荷
重印加手段と、前記Ｘ型溶接ガンの第１及び第２のアー
ムに結合された第１及び第２のリンク部材と、前記第１
及び第２のガイド部材の間に形成された間隙部を滑り移
動し、前記第１及び第２のリンク部材を回転自在に結合
する結合軸とから構成されることを特徴とする請求項１
４に記載のスポット溶接機。
【請求項３５】前記加圧手段は、前記Ｘ型溶接ガンの
支持台に回転自在に設けられたガイド部材と、前記Ｘ型
溶接ガンの第１及び第２のアームに結合された第１及び
第２のリンク部材と、前記ガイド部材に沿って滑り移動
し、前記第１及び第２のリンク部材を回転自在に結合す
る結合軸と、前記ガイド部材を回転させる回転駆動手段
とから構成されることを特徴とする請求項１４に記載の
スポット溶接機。
【請求項３６】前記加圧手段は、前記Ｘ型溶接ガンの
支持台に回転自在に設けられたガイド支持部材と、この
ガイド支持部材に回転自在に設けられた第１及び第２の
ガイド部材と、この第１及び第２のガイド部材の間に所
定幅の間隙部が形成されるように前記第１及び第２のガ
イド部材の回転を制限するストッパ部材と、前記第１及
び第２のガイド部材を前記ストッパ部材に所定荷重で押
し付ける荷重印加手段と、前記Ｘ型溶接ガンの第１及び
第２のアームに結合された第１及び第２のリンク部材
と、前記第１及び第２のガイド部材の間に形成された間
隙部を滑り移動し、前記第１及び第２のリンク部材を回
転自在に結合する結合軸と、前記ガイド支持部材を回転
させる回転駆動手段とから構成されることを特徴とする
請求項１４に記載のスポット溶接機。
【請求項３７】前記加圧手段は、前記Ｘ型溶接ガンの
第１及び第２のアームに結合された第１及び第２のリン
ク部材と、この第１及び第２のリンク部材を回転自在に
結合する結合軸と、この結合軸に所定の加圧力を加えて
移動させる駆動手段とから構成されることを特徴とする
請求項１４に記載のスポット溶接機。