スポット溶接とは？仕組みとメリット、製造現場での活用事例を解説

スポット溶接とは？

スポット溶接は、金属板同士を「点」で接合する溶接方法です。自動車製造や家電製品など、私たちの身の回りの多くの製品に使われている重要な接合技術です。

抵抗溶接の一種

スポット溶接は「抵抗溶接」と呼ばれる溶接方法の一種です。抵抗溶接とは、金属が電流に対して持つ電気抵抗を利用して発生する熱で金属を溶かし、加圧することで接合する溶接方法です。

抵抗溶接には以下のような種類があります：

• スポット溶接：点状に溶接を行う方法
• シーム溶接：連続した線状に溶接を行う方法
• プロジェクション溶接：あらかじめ突起をつけた部分を溶接する方法
• フラッシュ溶接：端面同士を接触させて溶接する方法

これらの中でも、スポット溶接は最も広く使われている抵抗溶接の手法です。

板金を点で接合する工法

スポット溶接の大きな特徴は、金属板を「点」で接合することです。主に以下のような特徴があります：

• 接合方法：重ね合わせた金属板の間に大電流を流し、接触部分を局所的に溶融・凝固させる
• 接合形状：直径3～8mm程度の円形の溶接点（ナゲット）を形成
• 対象材料：鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム合金板などの薄板金属
• 板厚：通常、0.5mm～3mm程度の薄板が対象（材質により異なる）

スポット溶接は、特に量産性が求められる製造現場で重宝されています。1回の溶接時間が0.1～1秒程度と短く、自動化にも適しているため、自動車業界では一台あたり数千箇所のスポット溶接が施されています。

スポット溶接の仕組み

スポット溶接の原理は、実は私たちの身近にある「電熱線が熱くなる」という現象と同じです。金属に電流を流すと発熱する性質を利用して、接合したい部分だけを瞬間的に高温にして溶かし、圧力をかけながら冷却して接合します。

電極から電流を流し、接触点を発熱・加圧して溶接

スポット溶接の具体的なプロセスは以下の通りです：

1. セッティング：溶接したい金属板を重ね合わせ、上下から電極で挟みます。
2. 加圧：電極で金属板を一定の圧力で押さえつけます。
3. 通電：電極から大電流（数千～数万アンペア）を短時間（0.1～1秒）流します。
4. 発熱と溶融：金属板の接触部分に電流が集中し、電気抵抗により発熱して溶融します。
5. 冷却と凝固：電流を止めた後も加圧を維持し、溶けた部分が冷えて凝固するのを待ちます。
6. 接合完了：電極を離すと、点状の溶接（ナゲット）ができています。

このプロセスで重要なのは、金属板同士の接触部分の抵抗が電極と金属板の接触部分の抵抗よりも大きいという点です。この抵抗差があるため、金属板同士の接触部分だけが選択的に加熱されます。

電極には一般的に銅合金が使用され、熱を逃がしやすく電気抵抗が低いという特性があります。これにより、電極自体の発熱を抑えつつ、接合したい金属板の接触部のみを効率よく加熱できます。

加熱時間・加圧力・電流値のバランスが重要

スポット溶接の品質は、主に以下の三つのパラメータのバランスによって決まります：

1. 溶接電流

• 溶接部を加熱するために流す電流の大きさ
• 一般的に数千～数万アンペアの大電流を使用
• 電流が小さすぎると溶け込みが不十分になり、大きすぎると飛散（スパッタ）が発生

2. 加圧力

• 電極で金属板を押さえる力の大きさ
• 適切な接触抵抗を得るために重要
• 圧力が弱すぎると接触抵抗が高くなりすぎ、強すぎると接触抵抗が低くなりすぎる

3. 通電時間

• 電流を流す時間の長さ
• 一般的に数十～数百ミリ秒の範囲
• 時間が短すぎると溶け込み不足、長すぎると過熱による品質低下の原因に

これらのパラメータは、溶接する材料の種類や板厚によって適切な値が異なります。例えば：

• 鋼板の場合：比較的高い電流値と中程度の加圧力
• アルミニウムの場合：低い電気抵抗を補うためにより高い電流値と短い通電時間
• 厚い板の場合：より高い電流値と長い通電時間が必要

品質の高いスポット溶接を実現するためには、これらのパラメータの最適な組み合わせを見つけることが不可欠です。現代の製造現場では、材料や製品ごとに最適な溶接条件を見つけ出し、それをデータベース化して品質の安定化を図っています。

 

使用される設備・工具

スポット溶接には様々な設備・工具が使用されます。生産規模や対象製品によって最適な設備が選ばれます。

スポット溶接機（ポータブル型／固定型）

ポータブル型スポット溶接機

• 特徴：手持ちで移動させながら溶接できる
• 構造：ガン型やトング型が一般的
• 用途：自動車の修理、小規模生産、現場での補修作業
• メリット：場所を選ばず、様々な形状の部品に対応可能
• デメリット：固定型に比べて出力が小さく、安定性にやや劣る

固定型スポット溶接機

• 特徴：作業台に固定された据え置き型の溶接機
• 構造：C型フレームやX型アームなどがある
• 用途：量産ライン、精密部品の製造
• メリット：高出力、高精度、自動化しやすい
• デメリット：設置スペースが必要、溶接位置の自由度が限られる

ロボット用スポット溶接ガン

• 特徴：産業用ロボットに装着して使用
• 構造：サーボモーター駆動や空気圧駆動のガン形状
• 用途：自動車ボディ、大量生産ライン
• メリット：完全自動化、高い再現性、高速生産
• デメリット：導入コストが高い、プログラミングが必要

電極チップの種類と交換タイミング

電極チップはスポット溶接の品質を左右する重要な消耗品です。

電極チップの種類

• 形状による分類：
  • ドーム型：最も一般的な形状、汎用性が高い
  • 平面型：接触面積が大きく、低電流で使用
  • 角型：特殊な形状の部品用
  • オフセット型：アクセスが難しい箇所用
• 材質による分類：
  • 銅クロム合金：一般的な鋼板用、コストパフォーマンスが良い
  • 銅クロムジルコニウム合金：耐摩耗性に優れる
  • 銅タングステン合金：高温強度が高く、アルミニウム溶接に適している
  • 特殊コーティング電極：寿命延長のための表面処理を施したもの

電極チップの交換タイミング

電極チップは使用に伴い徐々に摩耗・変形するため、定期的な交換が必要です：

• 交換の目安：
  • チップ先端径が初期値から20～30%拡大したとき
  • 溶接強度が規定値を下回ったとき
  • チップ表面に過度の凹凸や焼け跡が見られるとき
  • 一定数（数百～数千点）の溶接が完了したとき
• 延命方法：
  • 定期的なドレッシング（研磨）による形状修正
  • 適切な冷却水の管理
  • 溶接条件の適正化

電極の状態は溶接品質に直結するため、生産現場では電極チップの管理は非常に重要です。多くの工場では電極交換のルールを明確に設定し、定期的な点検と交換を行っています。

スポット溶接のメリット・デメリット

スポット溶接は多くの製造現場で採用されていますが、その特性を理解し、適材適所で活用することが重要です。

メリット

短時間で接合できる

• 高速溶接：1点あたり0.1～1秒程度と非常に短時間
• 生産性向上：大量生産に適しており、自動車1台あたり数千点の溶接も可能
• 省人化：ロボット化が容易で、人手不足対策になる

見た目がきれい／加工音が少ない

• 外観品質：表面に小さな痕跡しか残さず、美観を重視する製品に適している
• 裏面処理不要：裏側からのアクセスや後処理が不要
• 低騒音：アーク溶接などと比べて音が小さく、作業環境が良好
• 低煙・低フューム：有害な光や煙が少なく、作業者の負担が軽減

その他のメリット

• 材料節約：溶接材料（溶接棒など）が不要
• 歪みが少ない：局所的な加熱のため、全体の熱歪みが少ない
• 異種金属の接合：適切な条件設定で異なる種類の金属を接合可能
• 高い再現性：条件設定後は安定した品質が得られやすい

デメリット

複雑な形状や厚板には不向き

• アクセス制限：電極で挟める場所にしか溶接できない
• 板厚制限：一般的に3mm以下の薄板が対象（材質による）
• 強度限界：剪断方向の力に弱い（引き剥がし強度に劣る）
• 溶接位置の制約：縁から一定距離（通常5mm以上）必要

設備・保守の課題

• 初期投資：専用設備が必要で、特に大型設備は高額
• 電極消耗：電極チップの定期的な交換やメンテナンスが必要
• 電力消費：大電流を使用するため、電力設備に負担がかかる
• 冷却水管理：適切な冷却システムの維持管理が必要

品質管理の課題

• 外観検査困難：溶接部が重なった金属板の間にあるため、外観検査だけでは品質確認が難しい
• 非破壊検査必要：超音波探傷などの特殊な検査方法が必要
• 条件最適化：材質や板厚ごとに最適条件の設定が必要

スポット溶接は、これらのメリット・デメリットを踏まえ、特に薄板金属の大量生産に適した溶接方法といえます。適切な用途に使用することで、その強みを最大限に活かすことができます。

製造現場での活用例

スポット溶接は様々な産業で広く活用されています。特に大量生産や薄板金属の接合が必要な製造現場で重宝されています。

自動車のボディ接合

自動車産業はスポット溶接の最大の活用分野です。

特徴と用途

• 使用箇所：車体骨格、ドア、フード、トランクリッドなど
• 溶接点数：一般的な乗用車で2,000～5,000点
• 材質：鋼板、高張力鋼板、アルミニウム合金など
• 板厚：0.6mm～2.5mm程度

製造ライン構成

• 溶接ロボット：6軸ロボットに溶接ガンを装着
• 自動搬送装置：部品や半製品を自動的に運ぶ
• 位置決め治具：精密な組付けと溶接位置の確保
• 品質管理：インライン検査システムによる品質チェック

最新技術

• アダプティブ制御：材質や板厚の変化に自動対応する制御技術
• インテリジェント溶接：AI技術を活用した最適条件の自動調整
• リアルタイムモニタリング：溶接品質をリアルタイムで監視するシステム

自動車製造では、スポット溶接の自動化・ロボット化が最も進んでおり、高速かつ高品質な生産システムが確立されています。

家電製品の筐体溶接

家電製品の金属筐体にもスポット溶接が多用されています。

特徴と用途

• 使用箇所：冷蔵庫、洗濯機、電子レンジの筐体、フレーム
• 材質：ステンレス鋼板、亜鉛めっき鋼板など
• 板厚：0.5mm～1.5mm程度
• 特性：見た目の美しさと強度の両立が求められる

適用例

• 冷蔵庫：内箱と外箱の接合、背面パネル接合
• 洗濯機：水槽の組立、フレーム接合
• 電子レンジ：キャビネット、庫内の接合
• エアコン：室内機・室外機の筐体接合

品質要件

• 防水性：水を扱う製品では漏れのない接合が必要
• 外観品質：見える部分は溶接痕を最小限に
• 耐久性：長期使用に耐える強度確保
• 安全性：漏電防止のための確実な接地

家電製品では、スポット溶接の見た目の良さと量産性が特に重視されています。

金属フレームやラックの構造体

業務用機器や設備のフレーム製作にもスポット溶接が活用されています。

特徴と用途

• 使用箇所：オフィス家具、産業用ラック、機械フレーム
• 材質：鋼板、角パイプ、アングル材
• 板厚：1.0mm～3.0mm程度
• 特性：強度と生産効率のバランスが重要

適用例

• オフィス家具：デスク、キャビネット、パーティション
• 店舗什器：商品棚、ディスプレイ什器、カウンター
• 工場設備：作業台、部品棚、機械カバー
• 物流機器：カートラック、パレット、コンテナ

製造上の特徴

• 半自動化：完全自動化よりも作業者の技能を活かした半自動設備が多い
• 多品種少量：多様な製品に対応するための柔軟な生産体制
• 治具の重要性：精度の高い組立治具により品質を確保

これらの分野では、アーク溶接と比較して歪みが少なく、後処理が簡略化できるスポット溶接のメリットが活かされています。

その他の応用分野

スポット溶接は以下のような分野でも活用されています：

• 電子部品：バッテリーケース、端子接合、シールド板接合
• 医療機器：ステンレス製手術器具、検査装置筐体
• 航空宇宙：機体パネル、内装部品
• 鉄道車両：車体パネル、内装部品
• 建材：金属サッシ、ダクト、屋根材の接合

スポット溶接は、その高い生産性と信頼性から、様々な産業で標準的な接合方法として広く採用されています。

他の溶接方法との違い

製造業では様々な溶接方法が使われており、それぞれに特徴があります。ここでは、スポット溶接と他の主要な溶接方法との違いを比較します。

アーク溶接・TIG溶接との使い分け

アーク溶接（被覆アーク溶接、MIG/MAG溶接）

原理：電極と母材との間にアークを発生させ、その熱で母材を溶融させる方法

比較項目	スポット溶接	アーク溶接
適した板厚	薄板（～3mm）	中・厚板（1mm～）
溶接形状	点状（離散的）	連続的な線または面
溶接材料	不要	溶接棒またはワイヤが必要
設備	専用の溶接機が必要	比較的安価で汎用性が高い
作業者技能	比較的習得しやすい	高度な技能が必要
生産性	高速（秒単位）	中速（分単位）
外観	目立たない	溶接ビードが残る
強度	点の強度に依存	連続した高強度接合
用途例	自動車ボディ、家電筐体	構造物、配管、厚板構造

使い分けのポイント：

• スポット溶接：大量生産・外観重視・薄板接合の場合
• アーク溶接：高強度要求・厚板接合・複雑形状の場合

TIG溶接

原理：タングステン電極と母材との間にアークを発生させ、必要に応じて溶加材を送り込む方法

比較項目	スポット溶接	TIG溶接
適した材料	鋼板、ステンレス、アルミ	ほぼすべての金属（特にステンレス、アルミに優れる）
仕上がり	溶接痕が小さい	美しい溶接ビード
精密さ	中程度	非常に高い
スピード	速い	遅い
自動化	容易	可能だが複雑
コスト	設備は高価だが運用コスト低	設備は比較的安価だが作業コスト高
用途例	量産品の接合	高級品、精密部品の接合

使い分けのポイント：

• スポット溶接：量産・コスト重視・自動化の場合
• TIG溶接：高品質・外観美麗・複雑素材の場合

溶接跡・強度・作業性の比較

各溶接方法の特性を、溶接跡、強度、作業性の観点から比較します。

溶接跡の比較

溶接方法	溶接跡の特徴	美観性	後処理
スポット溶接	小さな円形の痕（直径3～8mm程度）	良好（目立ちにくい）	ほぼ不要
アーク溶接	盛り上がったビード	目立つ	研磨や塗装が必要
TIG溶接	美しいビード	良好（美しいビード）	最小限
レーザー溶接	非常に細い線	非常に良好	不要

強度特性の比較

溶接方法	引張強度	せん断強度	疲労強度	適した荷重方向
スポット溶接	中	中～低	中	せん断より引張に強い
アーク溶接	高	高	中～高	全方向に強い
TIG溶接	非常に高	非常に高	高	全方向に強い
レーザー溶接	高	高	高	全方向に強い

作業性の比較

溶接方法	習熟難易度	自動化適性	設備コスト	作業環境
スポット溶接	低～中	非常に高	中～高	良好（低煙・低騒音）
アーク溶接	高	中	低～中	要保護（強い光・煙）
TIG溶接	非常に高	中	中	要保護（強い光）
レーザー溶接	中	非常に高	非常に高	良好（要遮光）

溶接方法選定のポイント

製品特性に応じた溶接方法の選定ポイントは以下の通りです：

生産数量による選定

• 大量生産：スポット溶接、レーザー溶接
• 中量生産：スポット溶接、半自動アーク溶接
• 少量生産：手動アーク溶接、TIG溶接

材料による選定

• 薄鋼板：スポット溶接が最適
• ステンレス：TIG溶接、スポット溶接
• アルミニウム：TIG溶接、専用条件のスポット溶接
• 異種金属：特殊条件のスポット溶接、レーザー溶接

製品特性による選定

• 外観重視：TIG溶接、レーザー溶接、スポット溶接
• 強度重視：アーク溶接、レーザー溶接
• コスト重視：スポット溶接、半自動アーク溶接
• 複雑形状：TIG溶接、ロボットアーク溶接

適切な溶接方法の選択は、製品の品質・コスト・生産性に大きく影響します。製品設計段階からどの溶接方法を用いるかを検討することが重要です。

まとめ｜量産・安定性重視の製品に最適な溶接法

スポット溶接は、製造業における重要な接合技術として長年にわたり活用されてきました。ここで、スポット溶接の特徴と適用分野をまとめます。

スポット溶接の主な特徴

• 点接合の代表的技術：重ね合わせた金属板を点状に接合する技術
• 抵抗発熱原理：電気抵抗による発熱を利用した溶接方法
• 高速処理：1点あたり数秒以内で接合可能な高効率プロセス
• 設備依存性：専用の溶接機と電極が必要
• 薄板金属向け：主に3mm以下の薄板金属の接合に適している
• 外観の良さ：溶接痕が小さく、外観が重視される製品に適している
• 量産向き：自動化・ロボット化しやすく、大量生産に適している

最適な適用場面

スポット溶接は以下のような製造シーンで特に威力を発揮します：

量産が求められる製品

• 自動車ボディ製造
• 家電製品の筐体製造
• 金属家具・オフィス機器の製造
• 電子機器の筐体・フレーム製造

外観品質が求められる製品

• 見える部分の接合
• 後処理工程を削減したい場合
• 塗装前の接合

安定した品質が求められる製品

• 品質基準が厳しい製品
• 強度要件が明確な製品
• 自動化による人的ばらつきの排除が必要な場合

今後のスポット溶接技術の展望

スポット溶接技術も日々進化しています。今後期待される発展としては：

• インテリジェント制御：AIを活用した最適溶接条件の自動調整
• リアルタイム品質モニタリング：溶接中のデータ収集による品質保証
• 複合材料への対応：炭素繊維強化プラスチック（CFRP）など新素材への応用
• 省エネルギー化：効率的な電力利用による環境負荷低減
• インバーター技術の進化：より精密な電流制御による品質向上

製造現場での導入ポイント

スポット溶接を製造工程に導入する際の主なポイントは以下の通りです：

1. 製品設計段階での考慮：
   • スポット溶接に適した構造設計
   • 電極アクセス性の確保
   • 接合部の強度設計
2. 設備選定：
   • 生産量に応じた設備規模
   • 自動化・ロボット化の程度
   • 将来の拡張性考慮
3. 品質管理体制：
   • 溶接条件の管理方法
   • 電極管理・メンテナンス体制
   • 溶接強度の検査方法
4. 人材育成：
   • 操作技術の習得
   • 溶接理論の理解
   • トラブルシューティング能力の育成

スポット溶接は、その特性を理解し適切に活用することで、製造業の生産性向上と品質安定化に大きく貢献します。特に量産製品において、その高速性と安定性は大きな武器となります。

製品設計の初期段階から接合方法としてスポット溶接を考慮し、その特性を最大限に活かした製品づくりを行うことで、効率的で高品質な製造プロセスを実現することができるでしょう。