(57)【要約】【課題】溶接点での溶接電流のリークを防いで安定した溶接条件を確保し、溶接効率を高めて溶接品質の向上を図ることができるマルチスポット溶接装置を提供すること。【解決手段】複数の上部電極６−１，６−２，…６−ｎと下部電極７−１，７−２，…，７−ｎを三相交流電源（溶接電源）１に各々並列に接続するとともに、これらの上部電極６−１，６−２，…，６−ｎの接続ラインａ１，ａ２，…，ａｎと下部電極７−１，７−２，…７−ｎの接続ラインｂ１，ｂ２，…，ｂｎにスイッチング素子としてのＩＧＢＴ−１，ＩＧＢＴ−２，…，ＩＧＢＴ−ｎを各々直列に接続し、相対向する一対のＩＧＢＴ−１，ＩＧＢＴ−２，…，ＩＧＢＴ−ｎを同時且つ順番にＯＮ／ＯＦＦして金属板Ｗ１，Ｗ２の各溶接点への溶接電流の供給を切り替える制御手段（溶接制御回路３及びＩＧＢＴ制御回路４）を設け、金属板Ｗ１，Ｗ２の複数の溶接点に溶接電流を順番に流す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の上部電極とこれと同数の下部電極で被溶接物を挟持加圧しつつ、溶接電源から両電極間に溶接電流を流すことによって、被溶接物を多点溶接するマルチスポット溶接装置であって、
複数の前記上部電極と前記下部電極を前記溶接電源に各々並列に接続するとともに、これらの上部電極と下部電極の各接続ラインにスイッチング素子を各々直列に接続し、相対向する一対の上部電極と下部電極の各接続ラインに設けられた一対の前記スイッチング素子を同時且つ順番にＯＮ／ＯＦＦして被溶接物の各溶接点への溶接電流の供給を切り替える制御手段を設け、被溶接物の複数の溶接点に溶接電流を順番に流すことを特徴とするマルチスポット溶接装置。
【請求項２】
前記制御手段は、予め設定された順番に従って各一対の前記スイッチング素子を同時にＯＮ／ＯＦＦすることを特徴とする請求項１記載のマルチスポット溶接装置。
【請求項３】
前記制御手段は、一対の前記スイッチング素子がＯＮしている間に、前記溶接電源から各溶接点に、予め設定された所定の大きさの溶接電流を予め設定された所定時間だけ流すことを特徴とする請求項１又は２記載のマルチスポット溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被溶接物を多点溶接するマルチスポット溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
抵抗溶接の代表的なものとしてスポット溶接（点溶接）が知られているが、このスポット溶接は、上部電極と下部電極で被溶接物を挟持加圧した状態で両電極間に溶接電流を流すことによって被溶接物をスポット的に溶接する溶接方式である。
【０００３】
ところで、多点溶接を行うためのマルチスポット溶接装置が実用化されているが、従来の装置は、各溶接点の複数の上部電極に同時に通電する方式を採っていたため、各溶接点に流れる電流の値に差が生じて各溶接点を均質に溶接できないばかりか、一度に大電流を流す必要があるため、大容量の溶接トランスを要し、装置が大型化するという問題があった。
【０００４】
そこで、複数の溶接点を一度に溶接するのではなく、１点ずつ順番に溶接していく方式を採用したマルチスポット溶接装置が例えば特許文献１において提案されている。この特許文献１に記載されたマルチスポット溶接装置では、各上部電極毎に設けたスイッチング素子を制御手段により所定の時間間隔で順番にＯＮし、このＯＮ期間中にＯＮ状態のスイッチング素子が接続された上部電極に対応する被溶接物の溶接箇所を１電極毎に溶接する方式が採用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５１０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に記載されたマルチスポット溶接装置では、下部電極が各溶接点について共通であって、これらが個別に溶接電源に接続されていないため、下部電極において隣の溶接点に溶接電流がリークして溶接条件が安定せず、溶接効率も悪いという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、溶接点での溶接電流のリークを防いで安定した溶接条件を確保し、溶接効率を高めて溶接品質の向上を図ることができるマルチスポット溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、複数の上部電極とこれと同数の下部電極で被溶接物を挟持加圧しつつ、溶接電源から両電極間に溶接電流を流すことによって、被溶接物を多点溶接するマルチスポット溶接装置として、複数の前記上部電極と前記下部電極を前記溶接電源に各々並列に接続するとともに、これらの上部電極と下部電極の各接続ラインにスイッチング素子を各々直列に接続し、相対向する一対の上部電極と下部電極の各接続ラインに設けられた一対の前記スイッチング素子を同時且つ順番にＯＮ／ＯＦＦして被溶接物の各溶接点への溶接電流の供給を切り替える制御手段を設け、被溶接物の複数の溶接点に溶接電流を順番に流すことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、予め設定された順番に従って各一対の前記スイッチング素子を同時にＯＮ／ＯＦＦすることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記制御手段は、一対の前記スイッチング素子がＯＮしている間に、前記溶接電源から各溶接点に、予め設定された所定の大きさの溶接電流を予め設定された所定時間だけ流すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の上部電極と溶接電源との各接続ラインのみならず、複数の下部電極と溶接電源との各接続ラインにもスイッチング素子をそれぞれ設け、相対向する一対の上部電極と下部電極の各接続ラインに設けられた一対のスイッチング素子を同時且つ順番にＯＮ／ＯＦＦして被溶接物の各溶接点への溶接電流の供給を切り替えることによって、被溶接物の複数の溶接点に溶接電流を順番に流すようにしたため、溶接電流の他の溶接点へのリークが確実に防がれ、各溶接点において安定した溶接条件が確保されて溶接効率が高められ、各溶接点での溶接が均質化されて溶接品質の向上が図られる。
【００１２】
又、溶接電流を全溶接点に一度に流すのではなく、各溶接点に順番に流すようにしたため、大電流を各溶接点に流すことができ、高い溶接効率を確保することができるとともに、高速化を実現して溶接時間の短縮化を図ることができる。
【００１３】
更に、通電制御方式として断続制御方式が採用されるため、各溶接点に供給される溶接電流の値及び通電時間、更には通電する溶接点の順番を任意に設定することができ、各溶接点毎に適した最適電流制御が可能となって高い溶接品質を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明に係るマルチスポット溶接装置の基本構成を示すブロック図であり、図示のマルチスポット溶接装置は、三相交流電源１に接続された汎用溶接機２と、溶接制御回路（シーケンサ）３と、ＩＧＢＴ制御回路４と、溶接起動スイッチ（溶接起動ＳＷ）５と、ｎ個（ｎは２以上の整数）の上部電極（溶接ガン）６−１，６−２，…，６−ｎと、各上部電極６の下方に対向配置された同数（ｎ個）の下部電極７−１，７−２，…，７−ｎを含んで構成されている。尚、便宜上、複数の上部電極６−１，６−２，…，６−ｎと下部電極７−１，７−２，…，７−ｎに図１の左端から順に番号「１」，「２」，「３」，…，「ｎ」を付すこととする。
【００１６】
上記溶接汎用機２は、溶接電源部２１と、溶接トランス２２及び整流回路２３を含んで構成されており、図示しないが、溶接電源部２１は、前記三相交流電源１からの三相交流を直流に変換するコンバータと、直流を平滑化するコンデンサ及び平滑化された直流を高周波の交流に変換するインバータを備えている。そして、溶接電源部２１の出力端には前記溶接トランス２２の一次側コイルＬ１が接続され、溶接トランス２２の二次側コイルＬ２には前記整流回路２３が接続されている。ここで、整流回路２３は、溶接トランス２２の二次側コイルＬ２に誘起された高周波電流を全波整流するものであって、２つのダイオードＤ１，Ｄ２を備えている。
【００１７】
ところで、前記ｎ個の各上部電極６−１，６−２，…，６−ｎと下部電極７−１，７−２，…，７−ｎはそれぞれ独立に構成されており、上部電極６−１，６−２，…，６−ｎは、各々接続ラインａ１，ａ２，…，ａｎを介して前記整流回路２３の（＋）端子に並列に接続され、下部電極７−１，７−２，…，７−ｎは、各々接続ラインｂ１，ｂ２，…，ｂｎを介して前記整流回路２３の（−）端子に並列に接続されている。そして、上部電極６−１，６−２，…，６−ｎの接続ラインａ１，ａ２，…，ａｎと下部電極７−１，７−２，…，７−ｎの接続くラインｂ１，ｂ２，…，ｂｎの各々には、電気的な導通をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子としてのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）がそれぞれ直列に接続されている。尚、各接続ラインａ１，ａ２，…，ａｎ及びｂ１，ｂ２，…，ｂｎにそれぞれ接続された各一対のＩＧＢＴを図１の左端から順にＩＧＢＴ−１，ＩＧＢＴ−２，…，ＩＧＢＴ−ｎと表示する。
【００１８】
そして、接続ラインａ１，ａ２，…，ａｎと接続ラインｂ１，ｂ２，…，ｂｎにそれぞれ接続された各ｎ個のＩＧＢＴ−１，ＩＧＢＴ−２，…，ＩＧＢＴ−ｎは、前記ＩＧＢＴ制御回路４にそれぞれ接続されている。ここで、ＩＧＢＴ制御回路４は、前記溶接制御回路３から送信されるＩＧＢＴ選択信号によって、駆動（ＯＮ／ＯＦＦ）すべきＩＧＢＴを選択するとともに、同じく溶接制御回路３から送信されるＩＧＢＴ開閉信号に基づいて、選択されたＩＧＢＴをＯＮ／ＯＦＦするものであって、本実施の形態では、相対向する一対の上部電極６−１，６−２，…，６−ｎと下部電極７−１，７−２，…，７−ｎの各接続ラインａ１とｂ１，ａ２とｂ２，…，ａｎとｂｎにそれぞれ接続された一対のＩＧＢＴ−１，ＩＧＢＴ−２，…，ＩＧＢＴ−ｎを同時且つ順番にＯＮ／ＯＦＦして被溶接物である２枚の金属板（ワーク）Ｗ１，Ｗ２の各溶接点への溶接電流の供給を切り替える制御手段を構成している。
【００１９】
他方、前記溶接制御回路３は、前記溶接起動スイッチ５から発信される溶接開始信号を受けて前記汎用溶接機２に溶接開始信号を送信し、予め設定された大きさの溶接電流を予め設定された所定の通電時間だけ所定の溶接点に流すよう指令を発するとともに、汎用溶接機２から発信される溶接終了信号を受信すると、ＩＧＢＴ制御回路４に対してＩＧＢＴ開閉信号を出力してＯＮ状態にある一対のＩＧＢＴをＯＦＦするとともに、ＩＧＢＴ選択信号をＩＧＢＴ制御回路４に送信して次の一対のＩＧＢＴを選択し、その一対のＩＧＢＴを同時にＯＮする。以後、溶接制御回路３は、同様の作用をｎ回繰り返す。
【００２０】
次に、以上の構成を有するマルチスポット溶接装置による被溶接物の多点溶接を図２を参照しながら説明する。尚、図２は被溶接物の溶接点への通電制御を示すタイミングチャートである。
【００２１】
図１に示すように、被溶接物として２枚の金属板（ワーク）Ｗ１，Ｗ２を多点溶接（本実施の形態では、ｎ点溶接）する場合には、これら２枚の金属板Ｗ１，Ｗ２を上下に重ね合わせてこれらを各ｎ個の上部電極６−１，６−２，…，６−ｎと下部電極７−１，７−２，…，７−ｎによって挟持し、不図示の加圧機構によって２枚の金属板Ｗ１，Ｗ２を上部電極６−１，６−２，…，６−ｎと下部電極７−１，７−２，…，７−ｎによって加圧する。
【００２２】
上記状態において、溶接起動スイッチ５がＯＮされて溶接制御回路３に対して溶接開始の信号が出力されると、溶接制御回路３は、ＩＧＢＴ制御回路４にＩＧＢＴ選択信号を送信して例えば溶接点の第１点に対応する一対のＩＧＢＴ（本実施の形態では、番号「１」の上部電極６−１と下部電極６−２の接続ラインａ１，ｂ１に接続された一対のＩＧＢＴ−１）を選択するとともに、ＩＧＢＴ開閉信号をＩＧＢＴ制御回路４に送信し、選択された一対のＩＧＢＴ−１を図２に示すように同時にＯＮする。すると、第１の溶接点における上部電極６−１と下部電極７−１が間に金属板Ｗ１，Ｗ２を介して導通状態となる。尚、このとき、他の各一対のＩＧＢＴ−２，ＩＧＢＴ−３，…，ＩＧＢＴ−ｎは全てＯＦＦ状態にあって、接続ラインａ２とｂ２，ａ３とｂ３，…，ａｎとｂｎは全て非導通状態にある。
【００２３】
又、溶接制御回路３は、汎用溶接機２に対して第１点目の溶接点に対して溶接電流を流すための指令として溶接開始信号（第１溶接開始信号）を出力する。すると、図２に示すように、汎用溶接機２の整流回路２３において整流された高周波電流が導通状態にある番号「１」の上部電極６−１と下部電極間７−１間に所定の通電時間ｔ１だけ流れ、これによって２枚の金属板Ｗ１，Ｗ２は第１点目の溶接点がスポット溶接される。尚、スポット溶接する溶接点の順番（つまり、ＯＮ／ＯＦＦするＩＧＢＴの順番）と各溶接点に流される溶接電流の大きさ及び通電時間は予め任意に設定されており、これらは溶接制御回路３に内蔵された不図示のメモリに記憶されている。
【００２４】
ところで、本実施の形態では、金属板Ｗ１，Ｗ２に対しては図１の左端から順番（つまり、番号「１」，「２」，「３」，…，「ｎ」の順番）にスポット溶接するよう設定されており、前述のように汎用溶接機２から第１点目の溶接点に対して溶接電流が所定の通電時間ｔ１だけ流されると、汎用溶接機２から溶接終了信号（第１溶接終了信号）が溶接制御回路３に送信される。すると、溶接制御回路３は、ＩＧＢＴ制御回路４に対してＩＧＢＴ選択信号を出力して次の第２点目の溶接点に対応する一対のＩＧＢＴ−２を選択し、図２に示すように、前の第１点目の溶接点に対応するＩＧＢＴ−１をＯＦＦした後、選択した次の第２点目のＩＧＢＴ−２をＯＮする。すると、第１点目の溶接点における上部電極６−１と下部電極７−１の導通が遮断されるとともに、第２点目の溶接点における上部電極６−２と下部電極７−２が導通状態となる。
【００２５】
又、溶接制御回路３は、汎用溶接機２に対して第２点目の溶接点に対して溶接電流を流すための指令として溶接開始信号（第２溶接開始信号）を出力する。すると、図２に示すように、汎用溶接機２において整流された高周波電流が導通状態にある番号「２」の上部電極６−２と下部電極７−２間に所定の通電時間ｔ２だけ流れ、これによって２枚の金属板Ｗ１，Ｗ２は第２点目の溶接点がスポット溶接される。
【００２６】
以後同様にして、３点目以降の各一対のＩＧＢＴ−３，…，ＩＧＢＴ−ｎのＯＮ／ＯＦＦが順次切り替えられ、金属板Ｗ１，Ｗ２の第３点目，…，第ｎ点目に、予め設定された大きさの溶接電流が予め設定された通電時間ｔ３，…，ｔｎだけそれぞれ流され、２枚の金属板Ｗ１，Ｗ２の第１点〜第ｎ点の計ｎ個の溶接点に対するスポット溶接がこの順に順次連続的になされる。
【００２７】
以上のように、本実施の形態においては、複数の上部電極６−１，６−２，…，６−ｎと溶接電源（本実施の形態では、汎用溶接機２）との各接続ラインａ１，ａ２，…ａｎのみならず、複数の下部電極７−１−７−２，…，７−ｎと溶接電源との各接続ラインｂ１，ｂ２，…，ｂｎにもスイッチング素子としてのＩＧＢＴ−１，ＩＧＢＴ−２，…，ＩＧＢＴ−ｎをそれぞれ設け、各一対のＩＧＢＴ−１，ＩＧＢＴ−２，…，ＩＧＢＴ−ｎを同時且つ順番にＯＮ／ＯＦＦして被溶接物である金属板Ｗ１，Ｗ２の計ｎ個の各溶接点への溶接電流の供給を切り替えることによって、金属板Ｗ１，Ｗ２のｎ個の溶接点に溶接電流を順番に流すようにしたため、溶接電流の他の溶接点へのリークが確実に防がれ、各溶接点において安定した溶接条件が確保されて溶接効率が高められ、各溶接点での溶接が均質化されて溶接品質の向上が図られる。
【００２８】
又、溶接電流を全溶接点に一度に流すのではなく、各溶接点に順番に流すようにしたため、大電流を各溶接点に流すことができ、高い溶接効率を確保することができるとともに、高速化を実現して溶接時間の短縮化を図ることができる。
【００２９】
更に、通電制御方式として断続制御方式が採用されるため、各溶接点に供給される溶接電流の値及び通電時間、更には通電する溶接点の順番を任意に設定することができ、各溶接点毎に適した最適電流制御が可能となって高い溶接品質を確保することができる。
【００３０】
尚、本実施の形態では、通電する溶接点の順番を図１の左端からの番号「１」，「２」，…，「ｎ」の順としたが、この順番は溶接条件等に応じて任意に設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、複数の溶接点に対して１点ずつ順番に溶接していく方式のマルチスポット溶接装置に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るマルチスポット溶接装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るマルチスポット溶接装置における通電制御を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１              三相交流電源（溶接電源）
２              汎用溶接機
３              溶接制御回路（制御手段）
４              ＩＧＢＴ制御回路（制御手段）
５              溶接起動スイッチ
６−１，…，６−ｎ  上部電極
７−１，…，７−ｎ  下部電極
２１            溶接電源部
２２            溶接トランス
２３            整流回路
ａ１，…，ａｎ  上部電極の接続ライン
ｂ１，…，ｂｎ  下部電極の接続ライン
Ｄ１，Ｄ２      ダイオード
ＩＧＢＴ−１，…，ＩＧＢＴ−ｎ    スイッチング素子
Ｌ１            溶接トランスの一次側コイル
Ｌ２            溶接トランスの二次側コイル
ｔ１，…，ｔｎ  通電時間
Ｗ１，Ｗ２      金属板（被溶接物）
【図１】
2006231379.tif 000003
【図２】
2006231379.tif 000004