JPH081343A - スポット溶接機およびスポット溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スポット溶接部の加熱される領域の拡がりを
少なくし、本来の溶接部位の溶接開始後の溶接電極チッ
プのサージ電圧の過度の上昇を防止し、被溶接部材の変
質による強度の劣化を防止する。 【構成】 第１の溶接電極チップ２と被溶接部材３，６
およびコンタクト部材５およびスイッチ０．５〜１０Ω
の低抵抗との並列接続を介して予備加熱電流を流し、第
１の溶接電極チップと第１、第２の被溶接部材を挟んで
対向して第２の被溶接部材の塗膜面に配置した第２の溶
接電極チップとの間の通電を検出した場合スイッチを開
放する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は重ね合わせ溶接すべき被
溶接部材の少なくとも一方の外表面に塗膜を有するもの
をスポット溶接する溶接機およびそのスポット溶接機を
用いてスポット溶接する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のスポット溶接機として特開
平５−９２２７４号公報において、溶接電源と、電源の
一方の極から引出されたケーブルと、そのケーブル端に
接続された第１の溶接電極チップと、電源の他方の極に
接続された少なくとも２本のケーブルと、そのうちの１
本のケーブル端に、重ね合わせた被溶接部材のスポット
と、そのうちの１本のケーブル端に、重ね合わせた被溶
接部材のスポット溶接部位から離れた金属の露出した表
面領域に接触接続するために設けたコンタクト部材と、
前記２本のケーブルのうちの他方のケーブル端に接続さ
れた第２の溶接電極チップと、前記第２の溶接電極チッ
プへ流れる電流を検出する手段と、前記電流検出手段か
らの出力に基づいて前記コンタクト部材へ流れる電流を
遮断する装置とを設けたものが公知である。

【０００３】この溶接機では、溶接電源の一方の極から
引出されたケーブル端に接続された第１の溶接電極チッ
プを被溶接部材の一方の、スポット溶接部位の上部表面
上の研磨などにより金属の露出した個所に導電接触接続
し、溶接電源の他方の極に接続された２本のケーブルの
うちの一方のケーブル端に接続された第２の溶接電極チ
ップを、第１の溶接電極チップに対向して他方の被溶接
部材の外側塗膜面に対接させておき、２本のケーブルの
うちの他方のケーブル端に設けられたコンタクト部材を
被溶接部材のスポット溶接部位から離れた金属面の露出
した領域に接触接続し、まず溶接電源から第１の溶接電
極チップと前記コンタクト部材間に電流を供給すること
により第１の溶接電極チップの下部が加熱されその下方
に位置する他方の被溶接部材の外表面上にある塗膜等の
被覆が軟化、溶融あるいは蒸発して、そこに押し当てら
れていた第２の溶接電極チップが金属面に導電接触し、
第１の溶接電極チップから第２の溶接電極チップへ電流
が流れ出す。この第２の溶接電極チップへの電流が検出
されると、その検出信号に基づいて第１の溶接電極チッ
プからコンタクト部材間に流れる電流を遮断することに
より第１の溶接電極チップと第２の溶接電極チップ間の
スポット溶接部位の小さな拡がりで本来の溶接電流が流
れ、周囲の発熱面積ないしは発熱体積が小さくなり損失
電力も小さくなるが、第１溶接電極チップと第２溶接電
極チップとの間に溶接電流が流れ始める時その電流を検
知して第１の溶接電極チップらコンタクト部材間に流れ
る電流を瞬時に遮断すると、第１の溶接電極チップ第２
の溶接電極チップとの電流がオン・オフし大きなサージ
電圧を発生し、溶接時パチパチとスパークが発生し良好
なスポット溶接が得られなくなり場合により孔があくと
いう欠点がある。

【０００４】その原因は例えば自動車の車体の修理の際
の溶接において第２溶接電極チップが接している被溶接
部材の塗膜が新車に近い場合は塗膜の塗料が軟かく余り
問題が生じないが、古い自動車では経年変化により塗料
が硬化しており、第１の溶接電極チップとコンタクト部
材との間を流れる予備加熱電流により溶接部位で塗料が
溶けたところや溶けないところが生じ、第２溶接電極チ
ップへの通電が断続されるからである。そのほか作業中
に第２溶接電極チップに塗料がくっついて時にはこびり
つき通電がそのくっついた塗料が溶けて蒸発してなくな
るまで通電を阻害するからである。したがって本来の溶
接電流のオン、オフが繰返される。この通電のオフにな
ることによりサージ電圧が高まる。したがってその溶接
部位で高いサージ電圧でスパークが発生し孔などがあく
のである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な第１溶接電極チップと第２の溶接電極チップとの間の
通電初期における通電の頻繁なオン・オフに基づく上述
の難点を克服することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明によると、溶接電源と、電源の一方の極から
引出されたケーブルと、該ケーブル端に接続された第１
の溶接電極チップと、電源の他方の極に接続された少な
くとも２本のケーブルと、そのうちの１本の、０．５〜
１０Ωの低抵抗とスイッチとの並列回路が挿入接続され
たケーブルの端に、重ね合わせた被溶接部材のスポット
溶接部位から離れた金属の露出した表面領域に接触接続
するために設けたコンタクト部材と、前記２本のケーブ
ルのうちの他方のケーブル端に接続された第２の溶接電
極チップと前記第２の溶接電極チップへ流れる電流を検
出する手段と、前記電流検出手段からの出力に基づいて
前記低抵抗とスイッチとの並列回答のスイッチをオフに
する装置とを設ける。

【０００７】さらに本発明による溶接方法は、溶接電源
の一方の極から引出されたケーブル端に接続された第１
の溶接電極チップを、重畳された第１および第２の被溶
接部材の一方の、スポット溶接部位の上部表面上に導電
接触接続するステップと、前記電源の他方の極に接続さ
れた２本のケーブルのうちの一方のケーブル端に接続さ
れた第２の溶接電極チップを、第１の溶接電極チップに
対向して、他方の被溶接部材の外側塗膜面に押し当てる
ステップと、前記他方の極に接続された２本のケーブル
のうちの０．５〜１０Ωの低抵抗とスイッチとの並列回
路が挿入接続されたケーブルの端に設けられたコンタク
ト部材を被溶接部材のスポット溶接部位から離れた金属
面の露出した表面領域に接触接続するステップと、前記
第１の溶接電極チップと前記コンタクト部材との間に前
記溶接電源から電流を供給するステップと、前記第１の
溶接電極チップと前記第２の溶接電極チップとの間の電
流の流れを検出するステップと、前記第１の溶接電極チ
ップと前記第２の溶接電極チップとの間の電流の流れの
検出結果に基づいて、前記第１の溶接電極チップと前記
コンタクト部材とを接続するケーブルに挿入接続された
０．５〜１０Ωの低抵抗とスイッチと並列回路のスイッ
チをオフに制御するステップとから成る。

【０００８】

【発明の作用】本発明では溶接電源の一方の極から引出
されたケーブル端に接続された第１の溶接電極チップを
被溶接部材の一方の、スポット溶接部位の上部表面上の
研磨などにより金属の露出した個所に導電接触接続し、
溶接電源の他方の極に接続された２本のケーブルのうち
の一方のケーブル端に接続された第２の溶接電極チップ
を、第１の溶接電極チップに対向して他方の被溶接部材
の外側塗膜面に対接させておき、２本のケーブルのうち
の、０．５〜１０Ωの低抵抗とスイッチとの並列回路が
挿入接続された他方のケーブルの端に設けられたコンタ
クト部材を被溶接部材のスポット溶接部位から離れた金
属面の露出した領域に接触接続し、まず溶接電源から第
１の溶接電極チップと前記コンタクト部材間に電流をス
イッチを閉じた状態で供給することにより第１の溶接電
極チップの下部が加熱されその下方に位置する他方の被
溶接部材の外表面上にある塗膜等の被覆が軟化、溶融あ
るいは蒸発して、そこに押し当てられていた第２の溶接
電極チップが金属面に導電接触し、第１の溶接電極チッ
プから第２の溶接電極チップへ電流が流れ出す。この第
２の溶接電極チップへの電流が検出されると、その検出
信号に基づいて低抵抗に並列に接続されたスイッチをオ
フにすることにより、第１の溶接電極チップからコンタ
クト部材間に流れる電流は低抵抗を経て流れることによ
りここを流れる電流が小さくなり、第１の溶接電極チッ
プと第２の溶接電極チップ間のスポット溶接部位を小さ
な拡がりで本来の溶接電流が流れる。したがって第１溶
接電極チップと第２の溶接電極チップとの間の通電の初
期に通電のオン・オフが生じたとしても第１溶接電極と
コンタクト部材との間をケーブルに挿入接続された抵抗
を介して電流が流れているので大きなサージ電圧が発生
することなく、溶接品質が向上し、孔などあくことがな
くなる。

【０００９】

【実施例】次に本発明の実施例を図１及び図２を用いて
詳しく説明する。なお図１、図２においてと対応する部
分には同一番号が付けられており、同様な機能を営むも
のである。

【００１０】図１において溶接電源のプラス端子にプラ
ス側ケーブル１が接続されており、その端部に取付けら
れた第１の溶接電極チップ２が被溶接部材３の金属の露
出面上に加圧接触接続する。なお被溶接部材の溶接すべ
き内側面のみならず、外側の接触接続すべき面に塗料等
の被覆がある場合にはそれを除去しておかなければなら
ない。溶接電源のマイナス端子にケーブル４ａおよび４
ｂがそれぞれ個別に、または途中で２本のケーブル４
ａ，４ｂに分岐したケーブルが接続されている。ケーブ
ル４ａの先端にはコンタクトクランパ５が接続されてお
り被溶接部材３，６の少なくとも一方の金属の露出した
部分で、スポット溶接部位から比較的離れた所に接触接
続され、他方のケーブル４ｂの先端に第２の溶接電極チ
ップ７が取付けられており、この第２の溶接電極チップ
７が被溶接部材６の塗膜６ａ上に第１の溶接電極チップ
２と対向して両被溶接部材を挟んで押し当てられてい
る。なおケーブル４ｂの電流路にはリレーコイル８が設
けられており、ケーブル４ａの電流路にはリレーコイル
８に対応する接点９が設けられており、かつこの接点９
に並列に０．５〜１０Ωの低抵抗１０が接続されてい
る。

【００１１】まず溶接電源のプラス極からケーブル１、
第１の溶接電極チップ２を経て、被溶接部材３または
３，６を介してコンタクトクランパ５を通り、ケーブル
４ａならびに低抵抗１０を短絡している常閉接点９を経
てマイナス極に予備加熱電流が流れる。この予備加熱電
流により第１の溶接電極チップと被溶接部材の加圧接触
個所の近傍が発熱し、その熱により被溶接部材６の第２
の溶接電極チップが当接している部分の塗膜等の被覆が
軟化、溶融または蒸発し、被溶接部材の金属面に第２の
溶接電極チップが導電接触すると第２の溶接電極チップ
への電流路に電流が流れ始めリレーコイル８が励磁され
対応する接点９を破線に示す位置に開放する。したがっ
て第１の溶接電極チップ１、被溶接部材３，６、コンタ
クトクランパ５、低抵抗１０を経てマイナス端子へ至る
電流路と、溶接電流は第１の溶接電極チップ２、被溶接
部材３，６、第２の溶接電極チップ３３時限回路１１及
びリレー８を経てマイナス端子に至る本来の溶接電流路
とに分かれて流れる。なお時限回路１１は本来の溶接に
使用する電流を所定の時限のみ流れるようにするための
ものであり、この時限回路の通電時間の設定調整により
本来の溶接時間を常に一定にすることができ均一で強固
な溶接を能率よく行なうことができる。この本来の溶接
過程では接点９の開放により低抵抗１０を経て流れる予
備加熱電流は低くなるので、本来のスポット溶接部位に
大きな溶接電流が流れる。溶接電源電流が例えば５００
０Ａとすると低抵抗を流れる電流は２０Ａ以下であり本
来の溶接部位を流れる電流は４９８０Ａとなる。したが
って本来の溶接部位より拡がった発熱個所の面積ないし
体積を小さく抑えることができ、損失電力も小さくな
る。その上本来の溶接部位の第１の溶接電極チップ７と
と第２の溶接電極チップへの通電開始後予備加熱電流を
遮断せず低抵抗を経て僅か流しておくので、本来の溶接
部位の電流が塗料の残存のためオン・オフすることがあ
ってもサージ電圧が過大に高まることがなくなる。した
がって溶接部位に孔があくこともない。

【００１２】図２の実施例ではケーブル４ｂの電流路の
電流を検出するためにケーブル４ｂの周りに電流センサ
１２が設けられており、この電流センサの出力を制御回
路１３で増幅及び処理した後、ケーブル４ａの電流路中
に設けられた電子スイッチをオフ制御するようにしてあ
る。この電子スイッチとしてはバイポーラパワートラン
ジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、静電誘導形トランジスタ
にサイリスタ、ＧＴＯサイリスタ、静電誘導形サイリス
タ等の半導体スイッチを用いることができる。

【００１３】本来の溶接部位を流れる溶接電流の通電の
開始を電流センサにより検知して電子スイッチをオフ制
御した後低減された予備加熱電流が流れるように電子ス
イッチに並列に低抵抗１０が設けられている。なお低抵
抗１０を調整可能に可変形のものとか、複数個並列に配
置して切換えにより選択使用することもできる。電流検
出手段としてはケーブル４ｂの電流路に変流器を接続
し、その２次コイル電流を制御回路にて処理した後サイ
リスタのゲートやトランジスタのベースを制御するよう
にしてもよい。また電流検出手段としてはホール素子を
用いることができる。実施例でも本来の溶接電流が通電
した後も予備加熱電流を低抵抗１０を経て流し続けるた
め溶接電極チップにおいて過度のサージ電圧の発生を回
避し、溶接不良の発生を防止できる。

【００１４】以上の説明では溶接電源のマイナス極のケ
ーブルを２本としたが、ケーブル１をマイナス側に接続
し、ケーブル４ａおよび４ｂをプラス側に接続すること
もできる。なお溶接電源としては交流電源を用いること
もでき、その際交流電源の一方の端子にケーブル１を他
方の端子にケーブル４ａ，４ｂを接続すればよい。

【００１５】

【発明の効果】本発明によればまず第１の溶接電極チッ
プと被溶接部材ならびにコンタクト部材間を溶予備加熱
電流が流れ、第１の溶接電極チップと被溶接部材の接触
個所の近傍での予備加熱が行なわれ、第１の溶接電極チ
ップに対向する第２の溶接電極チップが当接している被
溶接部材上の塗膜等の被覆の軟化、溶融または蒸発等に
より第２の溶接電極チップが被溶接部材と導電接触し
て、第１および第２の溶接電極チップ間に電流が流れ始
めると第１の溶接電極チップとコンタクト部材間の電流
が低抵抗を経て流れ低い値に低減され、第１および第２
の被溶接部材間で本来の溶接大きな溶接電流で行なわれ
るので発熱の領域が狭く、溶接電極チップにおいて過度
のサージ電圧の発生を防止できる溶接の品質も均一とな
り、損失電力も少なくなり、溶接作業能力が高くなると
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回路略図である。

【図２】本発明のスポット溶接機の回路略図である。

【符号の説明】

２ 溶接電極チップ ３ 被溶接部材 ５ コンタクトクランパ ６ 被溶接部材 ７ 溶接電極チップ ８ リレーコイル ９ リレー接点 １０ 低抵抗 １２ 電流センサ １４ 電子スイッチ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接電源と、前記電源の一方の極から引
   出されたケーブルと、該ケーブル端に接続された第１の
   溶接電極チップと、前記電源の他方の極に接続された少
   なくとも２本のケーブルと、そのうちの１本の、０．５
   〜１０Ωの低抵抗とスイッチとの並列回路が挿入接続さ
   れてたケーブル端に、重ね合わせた被溶接部材のスポッ
   ト溶接部位から離れた金属の露出した表面領域に接触接
   続するために設けたコンタクト部材と、前記２本のケー
   ブルのうちの他方のケーブル端に接続された第２の溶接
   電極チップと前記第２の溶接電極チップへ流れる電流を
   検出する手段と、前記電流検出手段からの出力に基づい
   て前記低抵抗とスイッチとの並列回路のスイッチをオフ
   にする装置とを具備することを特徴とするスポット溶接
   機。
2. 【請求項２】 前記電流検出手段として第２の溶接電極
   チップへの電流路中に挿入されたリレーコイルを用い、
   前記スイッチとしてそのリレーの接点を用いることを特
   徴とする請求項１記載のスポット溶接機。
3. 【請求項３】 前記電流検出装置としてホール素子を用
   い、その出力を制御回路を介して電子スイッチをオフに
   するために用いることを特徴とする請求項１記載のスポ
   ット溶接機。
4. 【請求項４】 スイッチとしてバイポーラパワートラン
   ジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ、ＧＴＯサイ
   リスタ、静電誘導形トランジスタ、静電誘導形サイリス
   タ等の半導体スイッチを用いることを特徴とする請求項
   １記載のスポット溶接機。
5. 【請求項５】 ａ 溶接電源の一方の極から引出された
   ケーブル端に接続された第１の溶接電極チップを、重畳
   された第１および第２の被溶接部材の一方の、スポット
   溶接部位の上部表面上に導電接触接続するステップと、 ｂ 前記電源の他方の極に接続された２本のケーブルの
   うちの一方のケーブル端に接続された第２の溶接電極チ
   ップを、第１の溶接電極チップに対向して、他方の被溶
   接部材の外側塗膜面に押し当てるステップと、 ｃ 前記他方の極に接続された２本のケーブルのうちの
   ０．５〜１０Ωの低抵抗とスイッチとの並列回路が挿入
   接続されたケーブルの端に設けられたコンタクト部材を
   被溶接部材のスポット溶接部位から離れた金属面の露出
   した表面領域に接触接続するステップと、 ｄ 前記第１の溶接電極チップと前記コンタクト部材と
   の間に前記溶接電源から電流を供給するステップと、 ｅ 前記第１の溶接電極チップと前記第２の溶接電極チ
   ップとの間の電流の流れを検出するステップと、 ｆ 前記第１の溶接電極チップと前記第２の溶接電極チ
   ップとの間の電流の流れの検出結果に基づいて、前記第
   １の溶接電極チップと前記コンタクト部材とを接続する
   ケーブルに挿入接続された０．５〜１０Ωの低抵抗とス
   イッチと並列回路のスイッチをオフに制御するステップ
   とから成ることを特徴とするスポット溶接方法。