(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に重ねられる複数枚の厚板と前記厚板の外側に重ねられ前記厚板よりも薄い薄板とからなる接合部を有するワークを前記接合部で溶接するスポット溶接方法であって、
溶接ガン本体に相互に中心軸が同軸となって対向して設けられた第１と第２の溶接電極により前記接合部を加圧挟持するとともに、前記溶接ガン本体に前記中心軸を中心に揺動自在に装着される加圧アームに設けられた加圧ピースにより前記薄板のうち前記薄板を加圧する前記溶接電極に隣接した部位を加圧した状態のもとで、第１と第２の前記溶接電極の間で通電して前記接合部をスポット溶接する工程と、
前記接合部に対する１つのスポット溶接工程から次のスポット溶接工程に向けて前記溶接ガン本体をワークに対して相対移動させる際に、前記加圧アームを前記中心軸を中心に前記溶接ガン本体に対して揺動し、前記加圧ピースの前記接合部に対する姿勢を変位させる揺動工程とを有し、
前記加圧ピースを変位させて前記加圧ピースまたは前記加圧アームとワークとの干渉を避けることを特徴とするスポット溶接方法。
【請求項２】
請求項１記載のスポット溶接方法において、第１の前記溶接電極が薄板を加圧挟持するときには、前記加圧ピースの軸方向一端に設けられた一方の加圧面を第１の前記溶接電極とともに前記薄板に加圧し、第２の前記溶接電極が薄板を加圧挟持するときには、前記加圧ピースの軸方向他端に設けられた他方の加圧面を第２の前記電極とともに前記薄板を加圧することを特徴とするスポット溶接方法。
【請求項３】
相互に重ねられる複数枚の厚板と前記厚板の外側に重ねられ前記厚板よりも薄い薄板とからなる接合部を有するワークを前記接合部で溶接するスポット溶接装置であって、
相互に中心軸が同軸となって対向する第１と第２の溶接電極、および前記接合部を加圧挟持する挟持位置と前記接合部から離反する離反位置との間で前記溶接電極を軸方向に駆動する電極駆動アクチュエータが設けられた溶接ガン本体と、
前記薄板を加圧する前記溶接電極に隣接した部位において前記薄板と接触する加圧ピースが揺動端部に設けられ、前記揺動端部が前記中心軸を中心として揺動自在に前記溶接ガン本体に設けられた加圧アームと、
前記溶接ガン本体に設けられ、前記加圧アームを前記中心軸に沿う方向に直線往復動自在に駆動するとともに前記加圧ピースにより前記薄板を加圧する加圧アクチュエータと、
前記加圧アームを前記揺動端部を中心に揺動し、前記加圧ピースの前記接合部に対する姿勢を変位させる揺動アクチュエータとを有し、
前記加圧ピースを変位させて前記加圧ピースまたは前記加圧アームとワークとの干渉を避けることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項４】
請求項３記載のスポット溶接装置において、前記加圧アクチュエータの加圧ロッドに取り付けられ、前記揺動アクチュエータを支持する支持板を有し、
前記加圧アームは、前記揺動端部が前記中心軸を中心として前記支持板に揺動自在に装着される揺動片と、前記加圧ピースが揺動端部に設けられるとともに先端部で前記揺動片の先端部に連結される加圧片とを有し、
前記揺動アクチュエータの回転シャフトと前記揺動片との間に装着される回転運動伝達機構により前記回転シャフトの回転を前記加圧アームに伝達することを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項５】
請求項４記載のスポット溶接装置において、前記加圧ピースは軸方向の両端に加圧面が設けられ、第１の前記溶接電極が薄板を加圧挟持するときには一方の前記加圧面を第１の前記溶接電極とともに前記薄板に加圧し、第２の前記溶接電極が薄板を加圧挟持するときには他方の前記加圧面を第２の前記溶接電極とともに前記薄板を加圧することを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項６】
請求項４記載のスポット溶接装置において、前記加圧ピースと前記加圧アームとの間に絶縁部材を介在させることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載のスポット溶接装置において、前記溶接ガン本体はＣ型のヨーク部材により形成され、第１の前記溶接電極を前記ヨーク部材の一端部に固定し、前記電極駆動アクチュエータを前記ヨーク部材の他端に取り付けることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項８】
請求項７記載のスポット溶接装置において、前記電極駆動アクチュエータの電極駆動ロッドが貫通する中空軸を前記支持板に取り付け、前記加圧アームの前記揺動片に固定される従動歯車を前記中空軸に回転自在に装着し、前記従動歯車に噛み合う駆動歯車を前記揺動アクチュエータの前記回転シャフトに取り付け、前記駆動歯車と前記従動歯車とにより前記回転シャフトの回転を前記加圧アームに伝達することを特徴とするスポット溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚の厚板の外側に薄板が重ね合わされた接合部を溶接するスポット溶接技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数枚の鋼板等の板材を溶接するためにスポット溶接が使用されている。スポット溶接は、複数枚の板材が重ね合わされた接合部を一対の溶接電極間で挟持して加圧しながら溶接電極間に電流を流し、ジュール熱により板材を接合する技術である。ジュール熱により板材の接触面にはナゲットが形成され、ナゲットにより板材は相互に接合される。
【０００３】
例えば、複数枚の鋼板からなり自動車車体を構成するパネル材は、それぞれプレス加工された複数枚の鋼板を接合部でスポット溶接することにより接合されている。パネル材を被加工物つまりワークとしてこれをスポット溶接する場合には、２枚の厚板とこれらの厚板よりも厚みの薄い薄板とからなるワークを板材の接合部で溶接することがある。２枚の厚板が重ね合わされた重合部の外側に薄板が重ね合わされて形成された接合部をスポット溶接する場合には、薄板が厚板よりも剛性が低いので、接合部を一対の溶接電極により加圧挟持すると、薄板が厚板に対して撓んで板材相互間に隙間が生じる場合がある。隙間が生じると、溶接電極と薄板との接触面積に比して板材相互間の接触面積が小さくなり、接合部における電流密度は薄板と厚板の間よりも厚板相互間の方が高くなる。このため、薄板と厚板との間の発熱量が厚板相互間の発熱量よりも少なくなり、薄板と厚板との接触面には十分なサイズのナゲットが形成されず、その部分の溶接強度が小さくなる。
【０００４】
このような問題点を解決するために、特許文献１には、薄板とこれに接触する溶接電極との接触面積が、厚板とこれに接触する溶接電極との接触面積よりも小さくなるように、両方の溶接電極の接触面のサイズを相違させるようにしたスポット溶接方法が記載されている。また、特許文献２には薄板に接触する溶接電極の加圧力を厚板に接触する溶接電極の加圧力よりも小さくするようにした溶接方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５１４６８号公報
【特許文献２】特開２００３−２５１４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、接合部の板材の板厚や形状によって溶接電極が薄板に押し付けられたときの薄板の撓み量が相違するので、特許文献１のように薄板に接触する溶接電極の接触面のサイズと厚板に接触する溶接電極の接触面のサイズとを相違させるようにした溶接方法では、同一の溶接電極により種々のワークに対して良好な溶接を行うことができない。また、特許文献２のように、対となった溶接電極が設けられたスポット溶接ガンをモータにより駆動しスポット溶接ガン自体によって、薄板に対する溶接電極の加圧力を厚板に対する加圧力よりも小さくするには、ワークをクランパにより強固に保持する必要がある。しかも、一対の溶接電極が所定の加圧力でワークを挟持した状態のもとで、スポット溶接ガンを駆動しても溶接電極の加圧力の配分を高精度で変化させることができない。
【０００７】
このような問題点を解決するために、薄板のうち溶接電極の近傍の位置を、溶接電極とは別に設けられた押さえ部材により加圧するようにしたスポット溶接技術が開発されている。このスポット溶接技術によれば、薄板には溶接電極と押さえ部材とが別々に押し付けられるので、溶接電極の加圧力により薄板が撓むことを防止することができ、溶接電極自体による薄板に対する加圧力を小さくすることができる。このように、薄板の撓みに起因した薄板と厚板との間の隙間の発生を防止することができ、薄板と厚板との間の加圧による接触抵抗を厚板と厚板との間の接触抵抗に近付けると、薄板と厚板との接触面に十分なサイズのナゲットを形成することができ、所望の溶接強度を確保することができる。
【０００８】
ところで、それぞれ凹形状にプレス加工された複数の板材を突き合わせて、内部に空間を有するワークを製造する場合には、それぞれの板材のフランジが重ね合わされて形成される接合部をスポット溶接することになる。このような部位を接合するために、押さえ部材を用いて溶接電極とは別の部位を加圧するようにすると、ワークの角部のようにフランジが例えば９０度程度折れ曲がった部位を溶接するときには、押さえ部材が溶接すべき接合部以外のワークの部分に干渉することになる。このため、薄板を加圧する溶接電極の近傍を押さえ部材により加圧するようにした個別加圧式のスポット溶接技術においては、大きく折れ曲がった溶接部位を有するワークの溶接には適用することができないという問題点があった。
【０００９】
本発明の目的は、複数枚の厚板の外側に薄板が重ね合わされて形成された接合部の各板材間に十分なナゲットを形成して溶接品質を向上することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、折れ曲がった接合部の各板材間に十分なナゲットを形成して溶接品質を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のスポット溶接方法は、相互に重ねられる複数枚の厚板と前記厚板の外側に重ねられ前記厚板よりも薄い薄板とからなる接合部を有するワークを前記接合部で溶接するスポット溶接方法であって、溶接ガン本体に相互に中心軸が同軸となって対向して設けられた第１と第２の溶接電極により前記接合部を加圧挟持するとともに、前記溶接ガン本体に前記中心軸を中心に揺動自在に装着される加圧アームに設けられた加圧ピースにより前記薄板のうち前記薄板を加圧する前記溶接電極に隣接した部位を加圧した状態のもとで、第１と第２の前記溶接電極の間で通電して前記接合部をスポット溶接する工程と、前記接合部に対する１つのスポット溶接工程から次のスポット溶接工程に向けて前記溶接ガン本体をワークに対して相対移動させる際に、前記加圧アームを前記中心軸を中心に前記溶接ガン本体に対して揺動し、前記加圧ピースの前記接合部に対する姿勢を変位させる揺動工程とを有し、前記加圧ピースを変位させて前記加圧ピースまたは前記加圧アームとワークとの干渉を避けることを特徴とする。本発明のスポット溶接方法は、第１の前記溶接電極が薄板を加圧挟持するときには、前記加圧ピースの軸方向一端に設けられた一方の加圧面を第１の前記溶接電極とともに前記薄板に加圧し、第２の前記溶接電極が薄板を加圧挟持するときには、前記加圧ピースの軸方向他端に設けられた他方の加圧面を第２の前記電極とともに前記薄板を加圧することを特徴とする。 
【００１２】
本発明のスポット溶接装置は、相互に重ねられる複数枚の厚板と前記厚板の外側に重ねられ前記厚板よりも薄い薄板とからなる接合部を有するワークを前記接合部で溶接するスポット溶接装置であって、相互に中心軸が同軸となって対向する第１と第２の溶接電極、および前記接合部を加圧挟持する挟持位置と前記接合部から離反する離反位置との間で前記溶接電極を軸方向に駆動する電極駆動アクチュエータが設けられた溶接ガン本体と、前記薄板を加圧する前記溶接電極に隣接した部位において前記薄板と接触する加圧ピースが揺動端部に設けられ、前記揺動端部が前記中心軸を中心として揺動自在に前記溶接ガン本体に設けられた加圧アームと、前記溶接ガン本体に設けられ、前記加圧アームを前記中心軸に沿う方向に直線往復動自在に駆動するとともに前記加圧ピースにより前記薄板を加圧する加圧アクチュエータと、前記加圧アームを前記揺動端部を中心に揺動し、前記加圧ピースの前記接合部に対する姿勢を変位させる揺動アクチュエータとを有し、前記加圧ピースを変位させて前記加圧ピースまたは前記加圧アームとワークとの干渉を避けることを特徴とする。 
【００１３】
本発明のスポット溶接装置は、前記加圧アクチュエータの加圧ロッドに取り付けられ、前記揺動アクチュエータを支持する支持板を有し、前記加圧アームは、前記揺動端部が前記中心軸を中心として前記支持板に揺動自在に装着される揺動片と、前記加圧ピースが揺動端部に設けられるとともに先端部で前記揺動片の先端部に連結される加圧片とを有し、前記揺動アクチュエータの回転シャフトと前記揺動片との間に装着される回転運動伝達機構により前記回転シャフトの回転を前記加圧アームに伝達することを特徴とする。本発明のスポット溶接装置は、前記加圧ピースは軸方向の両端に加圧面が設けられ、第１の前記溶接電極が薄板を加圧挟持するときには一方の前記加圧面を第１の前記溶接電極とともに前記薄板に加圧し、第２の前記溶接電極が薄板を加圧挟持するときには他方の前記加圧面を第２の前記溶接電極とともに前記薄板を加圧することを特徴とする。
【００１４】
本発明のスポット溶接装置は、前記加圧ピースと前記加圧アームとの間に絶縁部材を介在させることを特徴とする。本発明のスポット溶接装置は、前記溶接ガン本体はＣ型のヨーク部材により形成され、第１の前記溶接電極を前記ヨーク部材の一端部に固定し、前記電極駆動アクチュエータを前記ヨーク部材の他端に取り付けることを特徴とする。本発明のスポット溶接装置は、前記電極駆動アクチュエータの電極駆動ロッドが貫通する中空軸を前記支持板に取り付け、前記加圧アームの前記揺動片に固定される従動歯車を前記中空軸に回転自在に装着し、前記従動歯車に噛み合う駆動歯車を前記揺動アクチュエータの前記回転シャフトに取り付け、前記駆動歯車と前記従動歯車とにより前記回転シャフトの回転を前記加圧アームに伝達することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、複数枚の厚板の外側に薄板が重ねられた接合部をスポット溶接する際に、接合部の薄板を加圧挟持する溶接電極に隣接した薄板の部位を加圧ピースにより加圧するようにしたので、薄板が溶接電極により撓むことがなく、厚板と薄板との接触面の接触抵抗を加圧ピースを用いない場合に比して大きくすることができる。これにより、溶接電極間に通電したときに、薄板とこれが接触する厚板との電流密度が相対的に大きくなり、薄板と厚板との間に厚板同士の間と同様のナゲットを形成することができ、溶接品質を向上させることができる。
【００１６】
薄板を溶接電極に隣接した部位を加圧する加圧ピースは、溶接電極の中心軸を中心に揺動するので、加圧ピースの接合部に対する姿勢を変位させると、折れ曲がった接合部に対しても、加圧ピースや加圧アームとワークとの干渉を避けてスポット溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態であるスポット溶接装置の正面図である。
【図２】図１に示された加圧アームの拡大正面図である。
【図３】図２における３−３線矢視図である。
【図４】加圧アームとこれを支持する支持板の分解斜視図である。
【図５】図３における５−５線断面図である。
【図６】図２における６−６線矢視図である。
【図７】（Ａ）は図２における７Ａ−７Ａ線拡大矢視図であり、（Ｂ）は図２における７Ｂ−７Ｂ線拡大矢視図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｄ）は接合部の溶接手順を示す工程図である。
【図９】接合部に加えられる加圧力を示す概略図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｄ）は図８とは相違した形状の接合部の溶接手順を示す工程図である。
【図１１】（Ａ）は加圧アームを接合部に対して直角とした場合における加圧アームとワークとの位置関係を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の状態から加圧アームを揺動させた場合における加圧アームとワークとの位置関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すスポット溶接装置１０は、Ｃ型のヨーク部材により形成される溶接ガン本体１１を有している。この溶接ガン本体１１は図示しない溶接ロボットのアームに取り付けられており、ワークＷの被溶接部位に向けて移動するようになっている。溶接ガン本体１１の図１における下側の端部には第１の溶接電極１２が取り付けられており、この溶接電極１２は固定電極となっている。溶接ガン本体１１の上側の端部には電極駆動アクチュエータ１３が取り付けられており、この電極駆動アクチュエータ１３に軸方向に往復動自在に設けられた電極駆動ロッド１４の先端には第２の溶接電極１５が取り付けられている。この溶接電極１５はその中心軸Ｏが溶接電極１２の中心軸と同軸となって溶接電極１２に対向しており、溶接電極１５は電極駆動アクチュエータ１３により溶接電極１２に向けて接近離反移動自在となっている。
【００１９】
電極駆動アクチュエータ１３によって可動側の第２の溶接電極１５を固定側の第１の溶接電極１２に向けて接近させると、２つの溶接電極１２，１５はワークＷを加圧して挟持する挟持位置となる。これに対し、溶接電極１５を溶接電極１２から離反させると２つの溶接電極１２，１５はワークＷから離反する離反位置となる。電極駆動アクチュエータ１３としては、サーボモータ等の電動モータが用いられているが、空気圧あるいは油圧シリンダを電極駆動アクチュエータ１３として用いるようにしても良い。
【００２０】
ワークＷは図示しないクランプ装置によって所定の溶接位置に固定されており、固定支持されたワークＷに向けて溶接ガン本体１１は溶接ロボットにより搬送される。これにより、ワークＷの予め設定された打点位置つまり溶接位置にスポット溶接装置１０の溶接電極１２，１５が位置決めされて、ワークＷの所定の位置にスポット溶接が行われる。
【００２１】
このスポット溶接装置１０により接合部が溶接されるワークＷとしては、図１に示されるように、相互に重ねられる２枚の厚板Ｐ1、Ｐ2とこれの一方の外側に重ねられる薄板Ｐ3とを有するタイプのものがある。薄板Ｐ3は２枚の厚板Ｐ1、Ｐ2よりも厚みが薄くなっており、厚板Ｐ1、Ｐ2よりも剛性が低い。２枚の厚板Ｐ1、Ｐ2は相互にほぼ同様の厚みとなっているが、２枚の厚板Ｐ1、Ｐ2は厚みが相違する場合もある。ただし、いずれの厚板Ｐ1、Ｐ2も薄板Ｐ3よりも厚みが大きくなっており、薄板Ｐ3よりも剛性が高くなっている。
【００２２】
特に、図１に示されるように、予め凹形状にプレス加工された厚板Ｐ1、Ｐ2と薄板Ｐ3とを突き合わせて内部に空間を有する形状のワークＷを製造する場合には、それぞれの板材外周のフランジが重ねられて形成される接合部Ｑをスポット溶接することになる。このスポット溶接装置１０は、このように板材が重ね合わされたワークＷの接合部Ｑを被溶接部として溶接する際に、効率的に高品質で接合部Ｑの溶接を行うことができる。
【００２３】
図１に示すように、可動側の溶接電極１５に薄板Ｐ3を対向させ、固定側の溶接電極１２に厚板Ｐ1を対向させるようにワークＷを配置して接合部Ｑをスポット溶接するときには、厚板Ｐ1を溶接電極１２に接触させた状態のもとで溶接電極１５を電極駆動アクチュエータ１３により薄板Ｐ3に向けて移動させることになる。一方、図１におけるワークＷの姿勢を上下反転させて、溶接電極１５に厚板Ｐ1を対向させ、溶接電極１２に薄板Ｐ3を対向させるようにワークＷを配置して接合部Ｑをスポット溶接するときには、薄板Ｐ3を溶接電極１２に接触させた状態のもとで溶接電極１５を電極駆動アクチュエータ１３により厚板Ｐ1に向けて移動させることになる。いずれの姿勢でワークＷを配置しても、両方の溶接電極１２，１５により接合部Ｑが加圧挟持された状態のもとで溶接電極間に電流を流し、ジュール熱により接合部Ｑがスポット溶接される。
【００２４】
溶接ガン本体１１には、電極駆動アクチュエータ１３に平行となって加圧アクチュエータ１６が取り付けられている。この加圧アクチュエータ１６に設けられて中心軸Ｏに平行となって軸方向に往復動する加圧ロッド１７には支持板１８が取り付けられている。この支持板１８には加圧ロッド１７の先端がねじ結合される継手部１９が設けられており、支持板１８は加圧アクチュエータ１６により軸方向に駆動される。加圧アクチュエータ１６としては、電極駆動アクチュエータ１３と同様に電動モータが用いられているが、空気圧あるいは油圧シリンダを加圧アクチュエータ１６として用いるようにしても良い。支持板１８には図４および図５に示されるように貫通孔２０が形成されており、この貫通孔２０には円筒形状の中空軸２１が嵌合される。この中空軸２１は支持板１８に接触する大径端部が一端部に設けられており、この中空軸２１の中空孔２１ａには、図５に示されるように、先端に溶接電極１５が設けられた電極駆動ロッド１４が貫通する。
【００２５】
中空軸２１には加圧アーム２２が中空軸２１を中心に揺動自在に装着されている。加圧アーム２２は、図４に示されるように、中空軸２１が貫通する貫通孔２３が形成された揺動片２２ａを有している。揺動片２２ａはその揺動端部で中空軸２１に揺動自在に装着されており、揺動端部を中心として支持板１８に対して揺動自在となっている。揺動片２２ａの先端部には揺動片２２ａに対して直角方向に延びる連結片２２ｂにより加圧片２２ｃが連結されている。このように、加圧アーム２２は連結片２２ｂとこれによりそれぞれの先端部が連結される揺動片２２ａと加圧片２２ｃとによりコの字形状となっている。加圧アーム２２は、支持板１８に支持されているので、支持板１８を加圧アクチュエータ１６により軸方向に往復動すると、加圧アーム２２は図１において実線で示す上昇限位置つまり溶接電極１２から最も離れた位置と、図１において二点鎖線で示す下降限位置つまり溶接電極１２に最も接近した位置との間を移動することになる。
【００２６】
加圧片２２ｃの揺動端部には、図４および図５に示すように、加圧部材２４が設けられている。この加圧部材２４は中心軸Ｏに沿って平行に延びる２つの加圧ピース２５と、２つの加圧ピース２５が一体となったホルダー２６とを有している。加圧部材２４は、図５および図７に示すように、ホルダー２６に装着されて加圧片２２ｃにねじ結合されるねじ部材２７により加圧片２２ｃに固定されている。それぞれの加圧ピース２５は溶接電極１２，１５の外径よりも大きな内周面を有しており、中心軸Ｏに対して１８０度の位相となって相互に対向している。
【００２７】
加圧ピース２５の軸方向の両端面は平坦となっており、それぞれが加圧面２８ａ，２８ｂとなっている。図１に示すように、溶接電極１５に薄板Ｐ3を対向させ、溶接電極１２に厚板Ｐ1を対向させるようにワークＷを配置して可動側の溶接電極１５により薄板Ｐ3を加圧するときには、図２および図５において加圧ピース２５の下側の加圧面２８ａは、溶接電極１５とともに溶接電極１５に隣接した部位を加圧することになる。一方、図１におけるワークＷとは上下反転した板組構成の場合には、溶接電極１５に厚板Ｐ1を対向させ、溶接電極１２に薄板Ｐ3を対向させるようにワークＷを配置して可動側の溶接電極１５により厚板を加圧するときには、図２および図５において加圧ピース２５の上側の加圧面２８ｂは、溶接電極１２とともに溶接電極１２に隣接した部位を加圧することになる。加圧ピース２５と加圧片２２ｃとの間には絶縁部材２９が配置されており、加圧ピース２５と加圧アーム２２は電気的に絶縁されている。
【００２８】
加圧アーム２２をその揺動端部を中心に揺動つまりスイング動作するために、図４および図５に示すように、支持板１８の上面には揺動アクチュエータ３１が取り付けられており、この揺動アクチュエータ３１の回転シャフト３２には駆動歯車３３が固定されている。この駆動歯車３３に噛み合う従動歯車３４が加圧アーム２２の揺動片２２ａに取り付けられており、従動歯車３４の径方向中央部に形成された貫通孔３５には中空軸２１が貫通している。従動歯車３４は複数本のねじ部材３６により加圧アーム２２の揺動片２２ａに固定されている。支持板１８と揺動片２２ａとの間には、加圧アーム２２の揺動を円滑にするために、中空軸２１の外周面に嵌合するスラストワッシャ３７が装着されている。中空軸２１の下端部に形成された雄ねじには、中空軸２１が外れないようにするために、従動歯車３４に当接するナット３８がねじ結合されている。揺動アクチュエータ３１としては電動モータが用いられており、電動モータの回転を減速機を介して回転シャフト３２に伝達するようにしているが、空気圧あるいは油圧により作動する揺動モータを用いるようにしても良い。
【００２９】
加圧ピース２５が設けられた加圧アーム２２は、上述のように、揺動アクチュエータ３１により揺動端部を中心として揺動するようになっている。図６に示すように、加圧アーム２２の一方の揺動端の位置を規制するために支持板１８にはストッパ４１が設けられ、加圧アーム２２の他方の揺動端の位置を規制するために支持板１８にはストッパ４２が設けられている。図３および図６は、加圧アーム２２がストッパ４１に当接した状態を示し、この位置は符号Ｅ１で示されている。加圧アーム２２がストッパ４２に当接する位置まで揺動した位置は、図３および図６において符号Ｅ2で示されている。そして、加圧アーム２２が中間位置となった状態は符号Ｎで示されている。図示する加圧アーム２２の揺動角度θは約２１０度となっている。
【００３０】
このように、加圧アーム２２を揺動させることにより、加圧アーム２２の接合部Ｑに対する姿勢、つまり加圧ピース２５の接合部Ｑに対する姿勢が変化することになる。これにより、接合部Ｑが大きく折れ曲がっていても加圧ピース２５と溶接電極との距離を一定に保った状態で、加圧ピース２５の接合部Ｑに対する姿勢を変更させることにより、加圧ピース２５がワークＷのうち接合部Ｑ以外の部分に接触することを防止することができる。つまり、接合部Ｑをスポット溶接する場合には、溶接電極１２，１５を接合部Ｑに沿って打点位置毎に順次移動させることになり、接合部Ｑが真っ直ぐになっていれば、図１１（Ａ）に示すように、加圧アーム２２を接合部Ｑの長手方向に対して直角とすることになる。これに対して、図１１（Ｂ）に示すように、接合部Ｑが折れ曲がっている場合には、加圧アーム２２を図１１（Ａ）に示したままの姿勢で溶接電極１２，１５を移動させると、加圧ピース２５、加圧アームの連結片２２ｂまたは加圧片２２ｃがワークＷと干渉することになる。そこで、加圧アーム２２をその揺動端部を中心に揺動させることになり、これにより、ワークＷと加圧ピース２５または加圧アームとが干渉するのを防止することができる。
【００３１】
次に、上述したスポット溶接装置によるワークＷの接合部Ｑに対する溶接動作について説明する。まず、図８に示すように、重ね合わされた２枚の厚板Ｐ1、Ｐ2とこれらの重ね合わされた部分の一方の外側に重ね合わされた薄板Ｐ3とを有するワークＷの接合部Ｑをスポット溶接装置１０によりスポット溶接する場合について説明する。
【００３２】
図８（Ａ）は、可動側の溶接電極１５が電極駆動アクチュエータ１３により固定側の溶接電極１２から離れた位置に退避駆動され、加圧アーム２２が加圧アクチュエータ１６により溶接電極１２からは離れた位置に駆動された状態を示す。この状態のもとで、図示しない溶接ロボットにより溶接ガン本体１１をワークＷに向けて接近移動させる。これにより、図８（Ｂ）に示すように、接合部Ｑの厚板Ｐ1の下面の打点位置に溶接電極１２が当接した状態となって溶接ガン本体１１が位置決めされる。このときには、加圧アーム２２の揺動方向の位置は、例えば、図３において符号Ｎで示す中間位置に設定される。
【００３３】
この状態のもとで、図８（Ｃ）に示されるように、可動側の溶接電極１５を電極駆動アクチュエータ１３により溶接電極１２に向けて接近移動させて接合部Ｑの薄板Ｐ3に溶接電極１５を圧接させるとともに、加圧アクチュエータ１６により加圧アーム２２の加圧ピース２５の加圧面２８ａを接合部Ｑに押し付ける。これにより、両方の溶接電極１２，１５によりワークＷの接合部Ｑを加圧挟持するとともに、薄板Ｐ3のうち溶接電極１５に隣接した部位が加圧ピース２５により加圧されることになる。この状態のもとで、両方の溶接電極１２，１５の間に図示しない電源ユニットから電流を流して接合部Ｑにナゲットを形成する。
【００３４】
このように、両方の溶接電極１２，１５により接合部Ｑを加圧挟持するとともに、薄板Ｐ3のうち溶接電極１５に隣接した部位を加圧ピース２５により加圧した状態のもとでは、図９に示すように、第１の溶接電極１２から厚板Ｐ1には加圧力Ｆaが付与される。これに対し、薄板Ｐ3に対しては第２の溶接電極１５から加圧力Ｆbが付与されるとともに加圧ピース２５から加圧力Ｆcが付与される。つまり、溶接電極１２により厚板Ｐ1に付与される加圧力Ｆaは、薄板Ｐ3に対して溶接電極１５により付与される加圧力Ｆbと加圧ピース２５により付与される加圧力Ｆcとの総和となる（Ｆa＝Ｆb＋Ｆc）。
【００３５】
薄板Ｐ3に加圧力Ｆcが付与されるのは、溶接電極１５により加圧される部位に隣接した部位であり、溶接電極１５により加えられる加圧力Ｆbにより薄板Ｐ3が湾曲変形することが防止される。しかも、溶接電極１５により薄板Ｐ3に付与される加圧力Ｆbは溶接電極１２により厚板Ｐ1に付与される加圧力Ｆaより小さくなるので、薄板Ｐ3と厚板Ｐ2との接合部における接触抵抗が厚板Ｐ1と厚板Ｐ2との接合部における接触抵抗よりも相対的に大きくなる。このように、薄板Ｐ3と厚板Ｐ2との間の接触抵抗が、厚板Ｐ1と厚板Ｐ2との接触抵抗より大きくなると、溶接電極１２，１５間に通電したときにおける薄板Ｐ3と厚板Ｐ2との間の電流密度が厚板Ｐ1と厚板Ｐ2との間の電流密度よりも高くなる。したがって、薄板Ｐ3と厚板Ｐ2との接合部における発熱量が厚板Ｐ1と厚板Ｐ2との接合部における発熱量よりも相対的に増加することになり、それぞれの板材の接触面には偏りのない良好なナゲットが形成され、薄板Ｐ3の溶接強度を高めることができる。
【００３６】
接合部Ｑの１つの打点位置に対するスポット溶接作業が終了すると、図８（Ｄ）に示すように、可動側の溶接電極１５が電極駆動アクチュエータ１３により接合部Ｑから離反移動し、加圧ピース２５が加圧アクチュエータ１６によって接合部Ｑからは離反移動する。このようにして１つの打点位置に対するスポット溶接作業が終了した後には、溶接ガン本体１１を溶接ロボットにより次の打点位置まで搬送し、上述した手順によりその打点位置にスポット溶接が行われる。予め設定された全ての打点位置に対するスポット溶接が終了すると、１つのワークＷに対する溶接作業が終了する。
【００３７】
スポット溶接装置１０による溶接作業は、図１におけるワークＷとは上下反転した板組構成の場合には、溶接電極１５に厚板Ｐ1側を対向させ、溶接電極１２に薄板Ｐ3側を対向させるようにワークＷを配置してスポット溶接することもできる。
【００３８】
図１０は、このように、固定側の溶接電極１２に薄板Ｐ3を接触させて接合部Ｑをスポット溶接する場合における溶接動作を示す工程図である。
【００３９】
図１０（Ａ）は、溶接電極１５が退避位置まで後退し、加圧アーム２２が下降されて加圧ピース２５が溶接電極１２に隣接した位置となった状態を示す。この状態のもとで、図示しない溶接ロボットにより溶接ガン本体１１をワークＷに向けて接近移動させる。これにより、図１０（Ｂ）に示すように、接合部Ｑの薄板Ｐ3の下面の打点位置に溶接電極１２が当接し、その近傍に加圧ピース２５の加圧面２８ｂが当接した状態となって溶接ガン本体１１が位置決めされる。このときには、加圧アーム２２の揺動方向の位置は、例えば、図３において符号Ｎで示す中間位置に設定される。
【００４０】
この状態のもとで、図１０（Ｃ）に示されるように、可動側の溶接電極１５を電極駆動アクチュエータ１３により溶接電極１２に向けて接近移動させて接合部Ｑの厚板Ｐ1に溶接電極１５を図１０において下向きに圧接させるとともに、加圧アーム２２の加圧ピース２５の加圧面２８ｂを上向きに接合部Ｑに押し付ける。これにより、両方の溶接電極１２，１５によりワークＷの接合部Ｑを加圧挟持するとともに、薄板Ｐ3のうち溶接電極１２に隣接した部位が加圧ピース２５により加圧されることになる。この状態のもとで、両方の溶接電極１２，１５の間に図示しない電源ユニットから電流を流して接合部Ｑにナゲットを形成する。
【００４１】
この場合には、加圧力の関係は図９を上下反転させた状態となる。つまり、両方の溶接電極１２，１５により接合部Ｑを加圧挟持するとともに、薄板Ｐ3のうち溶接電極１２に隣接した部位を加圧ピース２５により加圧した状態のもとでは、第２の溶接電極１５から厚板Ｐ1には加圧力Ｆbが付与されるのに対し、薄板Ｐ3に対しては第１の溶接電極１２から加圧力Ｆaが付与されるとともに加圧ピース２５から加圧力Ｆcが付与される。つまり、溶接電極１５により厚板Ｐ1に付与される加圧力Ｆbは、薄板Ｐ3に対して溶接電極１２により付与される加圧力Ｆaと加圧ピース２５により付与される加圧力Ｆcとの総和となる（Ｆb＝Ｆa＋Ｆc）。
【００４２】
したがって、図８に示した場合と同様に、加圧力Ｆbにより薄板Ｐ3が湾曲変形することが防止されるとともに、薄板Ｐ3と厚板Ｐ2との接合部における接触抵抗が厚板Ｐ1と厚板Ｐ2との接合部における接触抵抗よりも相対的に大きくなる。このように、薄板Ｐ3と厚板Ｐ2との間の接触抵抗が、厚板Ｐ1と厚板Ｐ2との接触抵抗より大きくなると、溶接電極１２，１５間に通電したときにおける薄板Ｐ3と厚板Ｐ2との間の電流密度が厚板Ｐ1と厚板Ｐ2との間の電流密度よりも高くなる。したがって、薄板Ｐ3と厚板Ｐ2との接合部における発熱量が厚板Ｐ1と厚板Ｐ2との接合部における発熱量よりも相対的に増加することになり、それぞれの板材の接触面には偏りのない良好なナゲットが形成され、薄板Ｐ3の溶接強度を高めることができる。
【００４３】
加圧アーム２２の揺動端部に設けられた加圧部材２４には、それぞれ溶接電極１２，１５を囲むように２つの加圧ピース２５が設けられている。したがって、図１１に示すように、真っ直ぐに伸びた接合部Ｑに対して所定の間隔ごとにスポット溶接する際には、加圧アーム２２を接合部Ｑの溶接進行方向に対して直角を向いた状態として、ワークＷの接合部Ｑに沿って溶接ガン本体１１を搬送移動させながら、スポット溶接作業と搬送作業とを繰り返すことになる。このときには、図１１（Ａ）に示すように、溶接電極１２，１５の搬送方向前後に加圧ピース２５が位置決めされた状態となる。
【００４４】
これに対し、それぞれ凹形状にプレス加工された３枚の板材のフランジを接合する場合であって、フランジを重ね合わせて形成される接合部Ｑが図１１（Ｂ）に示されるように、折れ曲がっている場合には、加圧アーム２２を図１１（Ａ）に示したままの姿勢で溶接電極１２，１５を移動させると、加圧ピース２５、加圧アーム２２の連結片２２ｂまたは加圧片２２ｃがワークＷと干渉することになる。そこで、加圧アーム２２をその揺動端部を中心に揺動させることにより、ワークＷと加圧ピース２５または加圧アーム２２とが干渉するのを防止することができる。例えば、図１１（Ｂ）において溶接進行方向を右方向から上方向に変化させる場合には、加圧ピース２５を揺動させることにより、ワークＷと加圧ピース２５や加圧アーム２２との干渉を避けることができる。
【００４５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述したスポット溶接装置１０は加圧ピース２５が設けられた加圧アーム２２を支持板１８に対して揺動させるようにしているが、加圧アクチュエータ１６により上下に駆動される支持板１８に対して加圧アーム２２を揺動させることなく、溶接ガン本体１１自体を中心軸Ｏを中心に揺動させることにより、加圧ピース２５の姿勢を変位させるようにしても良い。図示するワークＷは、２枚の厚板Ｐ1、Ｐ2とこれらが重ねられた部分の一方側に重ねられる薄板Ｐ3との３枚の板材からなる接合部Ｑを有しているが、２枚の厚板Ｐ1、Ｐ2の両側に薄板が重ねられる接合部Ｑを有するワークの溶接作業を行う場合には、加圧アーム２２を２対設けることになる。このように、加圧アームを２対設けると、両側の薄板にはそれぞれの溶接電極と加圧ピースとが押し付けられることになる。さらに、３枚あるいはそれ以上の枚数の厚板の外側に薄板が重ねられた接合部を有するワークＷに対しても溶接することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０    スポット溶接装置
１１    溶接ガン本体
１２    溶接電極（第１の溶接電極）
１３    電極駆動アクチュエータ
１５    溶接電極（第２の溶接電極）
１６    加圧アクチュエータ
１８    支持板
２１    中空軸
２２    加圧アーム
２２ａ    揺動片
２２ｂ    連結片
２２ｃ    加圧片
２５    加圧ピース
２８ａ，２８ｂ    加圧面
２９    絶縁部材
３１    揺動アクチュエータ
３２    回転シャフト
３３    駆動歯車
３４    従動歯車
Ｏ    中心軸
Ｐ1、Ｐ2    厚板
Ｐ3    薄板
Ｑ    接合部
Ｗ    ワーク
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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