(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接エネルギーを供給する溶接電源と、
該溶接電源の一方の極に結合される下部電極と、
前記溶接電源の他方の極に結合され、前記下部電極に向かって上下に移動可能に保持され、且つ前記下部電極との間で第１被溶接材と第２被溶接材とを加圧通電する上部電極と、
前記上部電極を移動させる駆動部と、
前記溶接電源からの前記上部電極と前記下部電極との極間に通電される電流値を制御する変位量制御装置とを備える抵抗溶接装置において、
前記変位量制御装置が前記溶接電源の電流値を制御し、第１の電流値で通電加熱し、前記第１の電流値での通電加熱に伴う前記上部電極の変位量を前記変位量制御装置にて検出して前記電極の変位量の変化量である変位変化量を求め、該変位変化量から前記第１被溶接材に狭持された前記第２被溶接材の被膜剥離を判定し、且つ
前記判定の結果に基づいて第２の電流値で通電加熱して前記第１被溶接材と前記第２被溶接材とを互いに接合することを特徴とする抵抗溶接装置。
【請求項２】
溶接エネルギーを供給する溶接電源と、
該溶接電源の一方の極に結合される下部電極と、
前記溶接電源の他方の極に結合され、前記下部電極に向かって上下に移動可能に保持され、且つ前記下部電極との間で第１被溶接材と第２被溶接材とを加圧通電する上部電極と、
前記上部電極を移動させる駆動部と、
前記溶接電源からの前記上部電極と前記下部電極との極間に通電される電流値を制御する変位量制御装置とを備える抵抗溶接装置において、
前記変位量制御装置が前記溶接電源の電流値を制御し、第１の電流値で通電加熱して前記第１被溶接材に挟持された前記第２被溶接材の被膜剥離を行い、その後第２の電流値で通電加熱して前記第１被溶接材と前記第２被溶接材とを互いに接合し、
前記上部電極の変位量を計測する変位量センサーを備え、前記変位量制御装置は該変位量の変化量を算出し、該変化量を基にして前記第２被溶接材の被膜剥離の開始を判断するとともに、被膜剥離が開始された後は、前記第２の電流値で通電加熱することを特徴とする抵抗溶接装置。
【請求項３】
溶接エネルギーを供給する溶接電源と、
該溶接電源の一方の極に結合される下部電極と、
前記溶接電源の他方の極に結合され、前記下部電極に向かって上下に移動可能に保持され、且つ前記下部電極との間で第１被溶接材と第２被溶接材とを加圧通電する上部電極と、
前記上部電極を移動させる駆動部と、
前記溶接電源からの前記上部電極と前記下部電極との極間に通電される電流値を制御する変位量制御装置とを備える抵抗溶接装置において、
前記変位量制御装置が前記溶接電源の電流値を制御し、第１の電流値で通電加熱して前記第１被溶接材に挟持された前記第２被溶接材の被膜剥離を行い、その後第２の電流値で通電加熱して前記第１被溶接材と前記第２被溶接材とを互いに接合し、
被溶接材同士の接合の終了位置を、前記第２被溶接材の被膜剥離の開始位置からの前記上部電極の変位量を基にして判断することを特徴とする抵抗溶接装置。
【請求項４】
前記第１の電流値が、前記第２の電流値よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の抵抗溶接装置。
【請求項５】
溶接エネルギーを供給する溶接電源の一方の極に下部電極が結合され、
上部電極が、前記溶接電源の他方の極に結合され、前記下部電極に向かって上下に移動可能に保持され、且つ前記下部電極との間で第１被溶接材と第２被溶接材とを加圧通電し、
駆動部が、前記上部電極を移動させ、
変位量制御装置が、前記溶接電源から前記上部電極と前記下部電極との極間に通電される電流値を制御する抵抗溶接方法において、
上部電極と下部電極とが、双方の電極の極間で第１被溶接材と第２被溶接材とを挟持する工程、
変位量センサーが前記上部電極の変位量を検出し且つ前記変位量制御装置が前記変位量の変化量を計測する工程、
前記上部電極と前記下部電極の極間に第１の電流を通電し、前記第２溶接材の被膜剥離を行う工程、
前記第１の電流を通電している間に、上部電極の変位量（ΔＬ1）の単位時間（Δｔ1）あたりの変化量（ΔＬ1／Δｔ1）が予め設定した変化量に到達したとき上部電極と下部電極との間に通電する電流を前記第１の電流から、該電流より大きな第２の電流に変化する工程、及び
前記第２の電流の通電を開始した時点からの上部電極の変位量（ΔＬ2）を検出し、該変位量（ΔＬ2）が予め設定した変位量に到達したときに前記第２の電流の通電を停止し、前記第１被溶接材と前記第２被溶接材との接合を終了する工程、
を含んでなる抵抗溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に絶縁被膜を有する電線と折り曲げターミナルとを加圧しつつ通電加熱することにより互いに接合する抵抗溶接装置及び抵抗溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の抵抗溶接の制御方法としては、抵抗溶接の３大要素である加圧力と溶接電流と通電時間とを固定して溶接する溶接条件固定制御方法、もしくは、通電開始点を基準点として上部電極の変位量が所定値に到達したときに通電を停止する変位量制御方法が一般的に用いられる。
【０００３】
しかし、上記溶接条件固定制御方法では、前工程のかしめ状態及び電極表面の磨耗（荒れ）状態の変化により、被溶接材の被膜剥離状態及び被溶接材のつぶれ量が変化して、被溶接材の溶接不良が発生する。一方、上記変位量制御方法では、前工程のかしめ状態の変化により、被溶接材の被膜剥離の程度及び被溶接材のつぶれ量が変化して、被溶接材の溶接不良が発生するという問題があった。つまり、かしめによる変形が少ないと被溶接材が十分に接触しない状態で電極間の通電が停止するために、被溶接材の被膜剥離が不足する。一方、かしめによる変形が大きすぎると被溶接材のつぶれ量が大きくなり、被溶接材の溶接強度が低下するという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記状況を鑑み、上部電極の変位量の変化量から、被溶接材の被膜剥離開始点を判断し、被膜剥離開始点からの上部電極の変位量に依存して電極間の通電停止を制御することによって、被溶接材の被膜剥離不良と溶接強度不足不良とを防止する抵抗溶接装置及び抵抗溶接方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の抵抗溶接装置は、溶接エネルギーを供給する溶接電源と、該溶接電源の一方の極に結合される下部電極と、前記溶接電源の他方の極に結合され、前記下部電極に向かって上下に移動可能に保持され、且つ前記下部電極との間で第１被溶接材と第２被溶接材とを加圧通電する上部電極と、前記上部電極を移動させる駆動部と、前記溶接電源からの前記上部電極と前記下部電極との極間に通電される電流値を制御する変位量制御装置とを備える抵抗溶接装置において、前記変位量制御装置が前記溶接電源の電流値を制御し、第１の電流値で通電加熱して前記第１被溶接材に挟持された前記第２被溶接材の被膜剥離を行い、その後第２の電流値で通電加熱して前記第１被溶接材と前記第２被溶接材とを互いに接合することを採用する。
【０００６】
また、本発明の抵抗溶接装置は、前記上部電極の変位量を計測する変位量センサーを備え、前記変位量制御装置は該変位量の変化量を算出し、該変化量を基にして前記第２被溶接材の被膜剥離の開始を判断するとともに、被膜剥離が開始された後は、前記第２の電流値で通電加熱する。そして、本発明の抵抗溶接装置は、被溶接材同士の接合の終了位置を、前記第２被溶接材の被膜剥離の開始位置からの前記上部電極の変位量を基にして判断する。また、本発明の抵抗溶接装置は、前記第１の電流値が、前記第２の電流値よりも小さくする。
【０００７】
さらに、本発明の抵抗溶接方法は、溶接エネルギーを供給する溶接電源の一方の極に下部電極が結合され、上部電極が、前記溶接電源の他方の極に結合され、前記下部電極に向かって上下に移動可能に保持され、且つ前記下部電極との間で第１被溶接材と第２被溶接材とを加圧通電し、駆動部が、前記上部電極を移動させ、変位量制御装置が、前記溶接電源から前記上部電極と前記下部電極との極間に通電される電流値を制御する抵抗溶接方法において、上部電極と下部電極とが、双方の電極の極間で第１被溶接材と第２被溶接材とを挟持する工程、変位量センサーが前記上部電極の変位量を検出し且つ前記変位量制御装置が前記変位量の変化量を計測する工程、前記上部電極と前記下部電極の極間に第１の電流を通電し、前記第２溶接材の被膜剥離を行う工程、前記第１の電流を通電している間に、上部電極の変位量（ΔＬ1）の単位時間（Δｔ1）あたりの変化量（ΔＬ1／Δｔ1）が予め設定した変化量に到達したとき上部電極と下部電極との間に通電する電流を前記第１の電流から、該電流より大きな第２の電流に変化する工程、及び前記第２の電流の通電を開始した時点からの上部電極の変位量（ΔＬ2）を検出し、該変位量（ΔＬ2）が予め設定した変位量に到達したときに前記第２の電流の通電を停止し、前記第１被溶接材と前記第２被溶接材との接合を終了する工程を採用する。
【０００８】
【作用】
前述した抵抗溶接装置及び抵抗溶接方法においては、第２被溶接材の被膜を剥離する工程と、被溶接材同士を接合する工程とを分離しているので、被膜剥離を確実に行うとともに、接合に消費されるエネルギー量や溶接時に上部電極の変位量を安定させることができる。従って、被膜剥離不良や溶接強度不足を防止できる。
【０００９】
上部電極の変位量を計測して、その変位量の変化量に基づいて被膜剥離が開始されたと判断することができる。すなわち、上部電極と下部電極との間で加圧されつつ第１被溶接材が第１の電流値で通電加熱されると、その加圧力及び伝熱によって第２被溶接材の被膜が変形し、一部が破断される。すると、上部電極と下部電極との間において通電経路が増えるために、通電抵抗が減少し、上部電極の変位量の変化が小さくなる。このようにして、上部電極の変位量の変化量に基づき、第２被溶接材の被膜が一部破断された時点が被膜剥離の開始点として判別できる。その後、溶接工程に移行して、残された被膜を剥離しつつ、第１被溶接材及び第２被溶接材同士の溶接を行うようにすれば、被膜剥離工程と溶接工程とを適切に分離することができる。
【００１０】
そして、第２被溶接材の被膜剥離の開始点からの上記上部電極の変位量を基にして被溶接材同士の接合の終了位置を設定することにより、被溶接材のつぶれすぎを確実に防止することができる。
被膜剥離工程における第１の電流値は、接合工程における第２の電流値よりも小さいことが好ましい。これにより、被膜開始後即座に接合が行われてしまう現象を回避して、被膜剥離の開始点を認識しやすくする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に図に記載した実施例を参照して、本発明の抵抗溶接装置及び抵抗溶接方法を説明する。
先ず、従来の抵抗溶接の変位量制御方法について示す。従来の変位量制御方法の抵抗溶接においては、図５の（ａ）に示すように溶接開始時の電極の位置を変位量制御基準点として決めておき、図５の（ｂ）に示すようにこの基準点から溶接電流の通電を開始し、あらかじめ設定した変位量に電極の移動量が到達した時点で溶接電流の通電を停止する。しかしながら、この変移量制御方法では、電極表面状態等の変動には対応できるが、前工程のかしめ状態の変動には対応しにくい欠点がある。例えば、図６の（ａ）に示すように被溶接材であるターミナルと被覆電線のかしめ量が少ない場合は、ターミナルと被覆電線が接触して被覆電線からの被膜剥離の進行中に溶接終了の設定変位量に到達して通電が停止するため被膜剥離率が不十分になる。また、図６の（ｂ）に示すように被溶接材のであるターミナルと被覆電線のかしめ量が多すぎる場合は、ターミナルと被膜電線が接触してからも溶接電流が流れるため被膜電線のつぶれ率が大きくなり溶接強度が低下する。
【００１２】
次に、本発明の抵抗溶接装置及び抵抗溶接方法を説明する。図１は、本発明の抵抗溶接装置の一実施例を説明する図である。図１に示す本発明の抵抗溶接装置１０は、以下の構成を備える。上部電極３は、駆動部である加圧シリンダー５に、下部電極４に向かって上下に移動可能に保持される。この加圧シリンダー５は駆動時に一定圧力で上部電極３を加圧する。また、下部電極４は、ベース９に固定される。溶接電源６は、一方の極に下部電極４、そして他方の極に上部電極３が結合される。溶接接合される第２被溶接材である被覆電線１は、第１被溶接材であるターミナル２の間に挟持される。上部電極３の変位量を検出する変位量センサー７が、上部電極３に装着される。この変位量センサー７の計測値は、変位量制御装置８に入力され且つ変位量の変化量が演算されて、電源装置６にフィードバックして電流値を制御する。
【００１３】
図１及び図２に示される変位量制御装置は、基準変化量設定回路、通電停止変位量設定回路、変位量（Ｌ）計測回路を備え、さらに演算回路１及び２、比較回路１及び２、及び電流制御回路を備える。演算回路１は、変位量（Ｌ）計測回路で計測した変位量（ΔＬ）から単位時間（Δｔ）あたりの変化量（ΔＬ／Δｔ）を求めて、この値と基準変化量設定回路により設定された基準変化量とを比較回路１の値とで比較して、被膜剥離の開始点量を検出する。演算回路２は、第２の一定電流の通電中における上部電極３の被膜剥離開始点からの変位量と、通電停止変位量設定回路によって設定された通電停止変位量とを比較回路２で比較して、第２の一定電流の停止時点を演算する。これらの演算値をもとに電流制御回路によって上部電極の駆動部５を制御する。
【００１４】
つまり本発明の抵抗溶接装置及び抵抗溶接方法においては、被溶接材の被膜の一部が破断された時点を検出(被膜剥離開始点)し、その後上部電極３の変位量（ΔＬ）を測定しながらこの被膜剥離開始点から予め設定した変位量（ΔＬ）に上部電極３が到達した時点で通電を停止する。
以下に詳細に、本発明の抵抗溶接装置１０を用いた抵抗溶接方法を説明する。先ず、前処理工程で、第２の被溶接材である被覆電線１を第１の被溶接材であるターミナル２の間に挿入してかしめ前処理を施す。次に、前処理を施したそれぞれの被溶接材１，２を下部電極４上に設置する。さらに、電源装置６の電流を第１の一定電流値に設定して上部電極３を降下させ、上部電極３で前処理を施したそれぞれの被溶接材１，２を加圧しながら通電し、第２の被溶接材である被覆電線１を加熱して被膜剥離を開始させる。被覆電線１の被膜の一部が剥離すると上部電極３と下部電極４との間で電流の流れる経路が増えるために通電抵抗が減少して被溶接材１、２の発熱量が減少する。
【００１５】
被溶接材１、２の発熱が減少すると、後述する理由で上部電極３の動き（変位量）が減少するので、上部電極３の変位量の変化量が所定の値より小さくなったら、被覆電線１の被膜の一部が剥離したと判断できる。その後溶接電源６の電流値を第２の一定電流値に設定して上部電極３で被溶接材同士を加圧しながら通電して、被溶接材である被覆電線１とターミナル２の接合を開始する。第２の一定電流を通電しているときに、上部電極３の変位量を変位量センサー７で計測する。上部電極３が被膜剥離開始点から予め設定した移動位置（変位量）に到達したときに、通電と加圧とを停止し、且つ上部電極３を被溶接材１、２から後退させて被溶接材１、２を抵抗溶接装置１０から取り外す。
【００１６】
上記被溶接材１、２の発熱量の減少は以下のように検知する。被溶接材１、２の発熱量が減少すると被溶接材１、２が変形しにくくなり、上部電極３を降下させる加圧シリンダー５（本実施例ではエアーシリンダー）の加圧力は一定であるので上部電極３の動き（変位量）が減少する。すなわち、上部電極３の動きは被溶接材１、２の変形の程度（温度＝発熱量）によって変化し一定速度ではない。上部電極３の単位時間（Δｔ)当りの変位量（ΔＬ）が減少するので、上部電極３の変位量の変化量（ΔＬ／Δｔ）を計測することにより被覆電線１の被膜剥離の開始を検出する。すなわち、図２に示す基準変化量設定回路によって設定した基準変化量と演算回路１によって演算された変位量（ΔＬ）の変化量（ΔＬ／Δｔ）を比較演算回路１にて比較し、被膜が剥離したとみなせる基準変化量（ΔＬ／Δｔ）(予め設定）に達した時点を検出し、変位量制御の基準点とする。
【００１７】
本発明は、図２に示すように被膜剥離工程の第１の一定電流値と溶接工程の第２の一定電流値との２段通電を行うことを採用した。一段目の被膜を剥離するための第１の一定電流は、図３に示すように、第１被溶接材であるターミナルと第２被溶接材である被覆電線の被膜の一部が破断して内部の電線とが接触（被膜剥離の開始）し、この接触以降の上部電極の移動量が飽和する低めの電流値に設定される（被覆電線の被膜剥離が開始すると被膜剥離電流が分流されるために、この被膜剥離電流値は低めに設定することにより上部電極の変位量は緩やかになる。）。この変位量（Ｌ）の飽和点（ΔＬ／Δｔ）を変位制御の基準変位量点（図２に参照）として検出する。この基準変位量点から予め設定した電極変位量（図２の通電停止変位量）に達した時点で通電停止（図２電流ＩＩ通電停止）させることにより安定した信頼性の高い溶接品質が得られる制御方法と装置とが達成される。
【００１８】
すなわち、本発明の抵抗溶接装置及び抵抗溶接制御方法の特徴を図４のフローチャートを用いて説明する。
１．被溶接材（ワーク）を上部電極と下部電極との間で挟持し加圧する。
２．上部電極と下部電極との間に予め設定した一定電流（Ｉ）を通電し、同時に上部電極の変位量の計測を開始する。
【００１９】
３．上部電極の単位時間当りの変位量を検出しその変化量（ΔＬ／Δｔ）を計測し、予め設定した基準変化量に到達した時点で一定電流（Ｉ）を停止する(このときの上部電極３の位置を基準変位量点とする）。
４．一定電流（Ｉ）停止後、ただちに予め設定した一定電流（ＩＩ）を通電する。
【００２０】
５．基準変位量点から予め設定した通電停止変位量に到達した時点で一定電流（ＩＩ）を停止する。
上記方法により、被膜剥離不良及びつぶれすぎ不良のない抵抗溶接を行うことができる。上記実施例では、被膜剥離の開始を上部電極の変位量の変化量で判断するが、所定時間を設定し、所定時間で被膜が剥離されたとして、第１の一定電流値を設定し加圧通電し、所定時間経過後、第２の一定電流地に設定変更して加圧通電することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の抵抗溶接装置の一実施例を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の抵抗溶接装置の上部電極と溶接電流との時間変化を示す図である。
【図３】図３は、本発明の抵抗溶接における上部電極の電極変位量と時間変化の関係を示す。
【図４】図４は、本発明の抵抗溶接の肯定をしますフローチャートである。
【図５】図５は、従来技術の変位制御方式における上部電極の電極変位量（図５のｂ）と溶接電流（図５のｂ）の時間変化を示す。
【図６】
図６は、従来技術の変位量制御方法における被膜剥離不良とつぶれ過ぎ不良の電極変位量の時間変化を示す。
【符号の説明】
１…第２被溶接材及び被覆電線
２…第１の被溶接材及びターミナル
３…上部電極
４…下部電極
５…駆動部及び加圧シリンダー
６…溶接電源
７…変位量センサー
８…変位量制御装置
９…ベース
１０…抵抗溶接装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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