CN102458751B - 电阻焊接方法及用于所述电阻焊接方法的装置 - Google Patents

电阻焊接方法及用于所述电阻焊接方法的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于焊接由三个或更多个工件(50，52，54)形成的堆叠组件的电阻焊接方法以及用于该电阻焊接方法的电阻焊接装置。堆叠组件(48)被形成为使得在工件(50，52，54)中具有最小厚度的最薄工件(54)被放置在最外侧位置。堆叠组件(48)被保持在第一焊接电极(38)与第二焊接电极(32)之间。推压构件(46)与最薄工件(54)的不同于第一焊接电极(38)接触的部位的部位接触，并且推压构件(46)从最薄工件(54)侧推压堆叠组件(48)。在第一焊接电极(38)和推压构件(46)施加在堆叠组件(48)上的推压力(F1+F3)与第二焊接电极(32)施加在堆叠组件(48)上的推压力(F2)平衡的状态下，电流被施加在第一焊接电极(38)与第二焊接电极(32)之间。

Description

电阻焊接方法及用于所述电阻焊接方法的装置
技术领域
本发明涉及用于电阻焊接三个或更多个工件的堆叠组件的电阻焊接方法和电阻焊接设备(装置)，所述三个或更多个工件包括设置在堆叠组件的最外侧的最薄工件。
背景技术
将多个金属板连结在一起的一种公知方法为电阻焊接法，其中金属板堆叠成堆叠组件。接着，在堆叠组件被一组焊接电极夹持和推压之后，电流在焊接电极之间通过以使金属板在其接触表面附近的区域熔化。当熔化区凝固时，熔化区变成固相，从而被称为熔核。在特定的情况下，三个或更多个金属板通过电阻焊接法连结在一起。
要进行电阻焊接的金属板或工件的厚度可以不必彼此相同，而在大多数情况下彼此不同。因此，金属板趋向于包括厚度最小的工件(在下文中还称为“最薄工件”)。
如果电阻焊接包括设置在堆叠组件的最外侧的最薄工件的金属板堆叠组件，同时通过一对相应的焊接电极施加到堆叠组件的推压力基本上保持相互平衡，则形成在最薄工件与和所述最薄工件相邻的工件之间的熔核不能充分增长。熔核的不充分增加的原因被认为是以下原因：如果堆叠组件包括三个堆叠工件，则因为最薄工件与相邻工件之间的接触电阻由于最薄工件的端部远离相邻工件弯曲而被减小，因此在最薄工件与相邻工件之间无法产生足够量的焦耳热，如日本专利第3894545号中所公开。
可以增加在焊接电极之间通过的电流，以便使最薄工件附近的熔核充分增长，从而增加最薄工件产生的焦耳热的量。然而，这种增加量的电流趋向于流入最厚工件，由此使工件不适当地熔化并产生散开的金属微粒，从而导致溅射。
可以考虑增加通电时间，电流在所述通电时间期间在焊接电极之间通过。然而，对于要制造的最薄工件，即使具有增加的通电时间也不容易产生足够量的焦耳热。增加的通电时间由于焊接时间增加还会导致焊接效率减小。
本申请人在日本专利第3894545号中已经提出由压靠在最薄工件上的焊接电极施加的推压力应该形成为小于另一个焊接电极施加的推压力。通过依此方式将焊接电极施加的推压力调节到堆叠组件，可以使工件之间的交界面处产生的焦耳热的量基本上均衡。因此，可以使最薄工件与相邻工件之间的熔核增长到基本上与相邻工件与另一个工件之间的熔核的尺寸相同的尺寸。
发明内容
本发明的总目的是提供一种能够使堆叠组件的最外侧的最薄工件与相邻于最薄工件设置的工件之间的熔核进一步增长的电阻焊接方法。
本发明的一个主要目的是提供一种避免产生溅射的趋势的电阻焊接方法。
本发明的另一个目的是提供一种能够如上所述进一步增长熔核的电阻焊接设备。
本发明的另一个目的是提供一种避免产生溅射的趋势的电阻焊接设备。
根据本发明的一个方面，提供一种用于电阻焊接由至少三个工件形成的堆叠组件的电阻焊接方法，所述至少三个工件包括设置在堆叠组件的最外侧的具有最小厚度的最薄工件，所述电阻焊接方法包括以下步骤：
用第一焊接电极和第二焊接电极夹持堆叠组件，保持推压构件与最薄工件的与第一焊接电极保持邻接的区域不同的区域邻接，并使推压构件从最薄工件侧推压堆叠组件；和
使电流在第一焊接电极与第二焊接电极之间通过，同时保持从第一焊接电极和推压构件施加到堆叠组件的推压力以及从第二焊接电极施加到堆叠组件的推压力相互平衡。
由于从第一焊接电极和推压构件施加到堆叠组件的推压力的总和保持与从第二焊接电极施加到堆叠组件的推压力平衡，因此从第一焊接电极施加的推压力小于从第二焊接电极施加的推压力。因此，在第一焊接电极与基本上面向第一焊接电极的第二焊接电极之间，推压力的作用范围从第一焊接电极朝向第二焊接电极逐渐变宽。因此，作用于最薄工件与和最薄工件相邻的工件之间的交界面的力小于作用于其余工件之间的交界面的力。
由于上述的推压力分布，最薄工件的接触和最薄工件相邻的区域小于其余工件相互接触的区域。因此，最薄工件与和最薄工件相邻的工件之间的交界面处的接触电阻增加，从而增加产生的焦耳热的量。因此获得最薄工件与和最薄工件相邻的工件之间的连结强度。
另外，由于最薄工件被推压构件推压，因此可防止最薄工件与和该最薄工件相邻的工件分开。因此，可防止软化的熔化区随着溅射从其中最薄工件和与该最薄工件相邻的工件可能会彼此分开的区域撒开。
推压构件可以包括极性与第一焊接电极相反的辅助电极，使得当电流在第一焊接电极与第二焊接电极之间通过时，产生从第一焊接电极朝向辅助电极被引导的分支电流或被从辅助电极朝向第一焊接电极被引导的分支电流。
由于从第一焊接电极朝向辅助电极被引导的电流或沿相反方向被引导的电流流动通过最薄工件，因此电流能够充分加热最薄工件与和所述最薄工件相邻的工件之间的交界面。因此，在交界面处产生足够尺寸的熔核，从而提供具有极好连结强度的连结产品。
根据本发明的另一个方面，还提供一种用于电阻焊接由至少三个工件形成的堆叠组件的电阻焊接设备，所述至少三个工件包括设置在堆叠组件的最外侧的具有最小厚度的最薄工件，所述电阻焊接设备包括：
焊枪，所述焊枪包括：
第一焊接电极，所述第一焊接电极邻接最薄工件；
第二焊接电极，所述第二焊接电极与第一焊接电极共同作用来夹持堆叠组件；和
推压构件，所述推压构件与最薄工件的与第一焊接电极保持邻接的区域不同的区域邻接，并且从最薄工件侧推压堆叠组件；
推压机构，所述推压机构施加用于抵靠推压构件推压堆叠组件的推压力；和
用于控制推压机构的控制装置，
其中，当电流在第一焊接电极与第二焊接电极之间通过时，控制装置保持从第一焊接电极和推压构件施加到堆叠组件的推压力与从第二焊接电极施加到堆叠组件的推压力相互平衡。
通过上述结构，从第一焊接电极和第二焊接电极施加的推压力被分布成使得所述推压力的作用范围从第一焊接电极(最薄工件)朝向第二焊接电极逐渐增长得更大。因此，最薄工件与和最薄工件相邻的工件之间的交界面处的接触电阻增加。因此，最薄工件和与所述最薄工件相邻的工件的连结强度增加。
如果焊枪被支撑在机器人上，则推压机构应该优选地安装在焊枪上。由于来自堆叠组件的反作用力可以被焊枪吸收，因此可防止反作用力作用于机器人。因此，机器人不需要具有大的刚性。另外，机器人的尺寸可以减小，由此可以减少设备投资。
推压构件可以包括极性与第一焊接电极相反的辅助电极，使得当电流在第一焊接电极与第二焊接电极之间通过时，产生从第一焊接电极朝向辅助电极被引导的分支电流或从辅助电极朝向第一焊接电极被引导的分支电流。如上所述，因为最薄工件与和所述最薄工件相邻的工件之间的交界面由于从第一焊接电极朝向辅助电极被引导的电流或沿相反方向流动的电流而被充分加热，因此在交界面处产生足够尺寸的熔核，从而提供具有极好连结强度的连结产品。
根据本发明，如上所述，第一焊接电极和第二焊接电极之间夹持堆叠组件，并且设置在堆叠组件的最外侧的最薄工件被推压构件推压，在该期间电阻焊接堆叠组件。因此，施加到堆叠组件的推压力被分布成使得所述推压力的作用范围从第一焊接电极朝向第二焊接电极逐渐增长得更大。
由于推压力被分散，因此最薄工件与和所述最薄工件相邻的工件之间的交界面处的接触区域减小，从而导致交界面处的接触电阻增加。因此，产生能够加热交界面的足够量的焦耳热，从而使交界面处产生足够尺寸的熔核。因此，最薄工件和与所述最薄工件相邻的工件以充分的连结强度相互连结。
另外，最薄工件与和所述最薄工件相邻的工件之间保持足够的连结强度。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的电阻焊接设备的中心部分的放大图；
图2是显示要焊接的堆叠组件被下末端、上末端和压杆(推压构件)夹在中间的方式的垂直剖视图；
图3是显示定位在堆叠组件的最上侧的工件与直接定位于该工件下方的工件之间形成适当的表面压力分布的方式的前视图；
图4是显示堆叠组件仅被下末端和上末端夹在中间的方式的垂直剖视图；
图5是显示电阻焊接设备从图2所示的状态开始传递从上末端朝向下末端流动的电流的方式的垂直剖视图；
图6是根据本发明的第一实施例的改进实施例的电阻焊接设备的中心部分的放大图；
图7是根据本发明的第一实施例的另一个改进实施例的电阻焊接设备的中心部分的放大图；
图8是以横向剖面部分显示根据本发明的第二实施例的电阻焊接设备的中心部分的放大立体图；
图9是显示堆叠组件被第一电极末端、第二电极末端和辅助电极夹在中间的方式的垂直剖视图；
图10是显示电阻焊接设备从图9所示的状态开始传递从上末端朝向下末端流动的电流的方式的垂直剖视图；
图11是显示电阻焊接设备继续从图10所示的状态传递电流的方式的垂直剖视图；
图12是显示仅有辅助电极从堆叠组件升起并且电流持续传递而从上末端朝向下末端流动的方式的垂直剖视图；
图13是显示上末端也从图12所示的状态从堆叠组件升起以完成传递电流的电阻焊接过程的方式的垂直剖视图；
图14是显示与图10显示的状态相反电阻焊接设备将电流从下末端和电流分支电极传递到上末端的方式的垂直剖视图；和
图15是显示被从第一电极末端朝向电流分支电极引导的电流流动到定位在堆叠组件的最上侧的工件和直接定位在该工件下方的另一个工件。
具体实施方式
根据本发明实施例的电阻焊接方法将关于执行所述电阻焊接方法的电阻焊接设备参照附图在下面详细说明。
图1是根据本发明的第一实施例的电阻焊接设备的中心部分的放大图。电阻焊接设备10包括具有臂部的机器人(均未示出)以及支撑在臂部的肘节12上的焊枪14。
焊枪14是通常所说的C型焊枪，所述C型焊枪包括设置在主枪身24下方的基本上呈C形的固定臂30。用作第二焊接电极的下末端32以面对主枪身24的关系安装在固定臂30的下末端上。下末端32朝向主枪身24延伸。
主枪身24容纳滚珠丝杠机构(未示出)。滚珠丝杠机构包括用于垂直(在图1中的箭头Y2或箭头Y1指示的方向上)移动连接杆34的滚珠丝杠。连接杆34从主枪身24突出并朝向下末端32延伸。滚珠丝杠通过滚珠丝杠机构的伺服电动机(未示出)绕着该滚珠丝杠的轴线旋转。
用作第一焊接电极的上末端38通过支柱36以面对下末端32的关系安装在连接杆34的末端上。用作推压机构的气缸机构42通过跨接部40被支撑在支柱36上。气缸机构42具有缸筒44，用作推压构件的推压杆46平行于上末端38从所述缸筒突出。根据第一实施例，推压机构(气缸机构42)和推压构件(推压杆46)安装在焊枪14上。
下面将说明要焊接的堆叠组件48。堆叠组件48包括三个金属板50，52，54，所述三个金属板以该顺序从下方依次堆叠。金属板50和52具有厚度D1(例如，所述厚度在大约1mm到大约2mm的范围内)，以及金属板54具有厚度D2(例如，所述厚度在大约0.5mm到大约0.7mm的范围内)，厚度D2小于厚度D1。换句话说，金属板50和52的厚度彼此相同，金属板54比金属板50和52薄。金属板54为工件50，52，54中最薄的工件。
金属板50和52由基于JAC590、JAC780或JAC980的通常所说的高强度钢(由日本钢铁联盟标准规定的高性能、高抗拉强度的薄钢板)制成，例如，金属板54由基于JAC270的通常所说的软钢(由日本钢铁联盟标准规定的用于拉延的高性能薄钢板)制成。金属板50和52可以为同一种金属类型或者可以为不同金属类型。
可选地，所有金属板50，52，54都可以由软钢制成，或者仅有金属板50可以由高强度钢制成而金属板52和54可以由软钢制成。
金属板50，52，54不局限于上述的钢材料，而是可以为在可以电阻焊接的金属板的范围内的任何材料。
下末端32和上末端38之间夹持堆叠组件48，并且使电流通过堆叠组件48。下末端32电连接到电源56的负极，上末端38电连接到电源56的正极。因此，根据第一实施例，电流从上末端38朝向下末端32流动。
如稍后所述，上末端38和推压杆46彼此间隔距离Z1，所述距离被设定为在最薄工件54的正下方在最薄工件54与金属板52之间设置适当的表面压力分布的值。
滚珠丝杠机构的伺服电动机、气缸机构42和电源56电连接到用作控制装置的焊枪控制器58。因此，伺服电动机、气缸机构42和电源56在焊枪控制器58的控制下操作或被提供电力和断开电力。
根据第一实施例的电阻焊接设备10基本上如上所述构造而成。电阻焊接设备10的操作和优点将关于根据第一实施例的电阻焊接方法在下面说明。
为了电阻焊接堆叠组件48，或者另外为了使金属板50和52彼此连结以及使金属板52和54彼此连结，机器人移动肘节12，即焊枪14，以便将堆叠组件48定位在下末端32与上末端38之间。
在主枪身24已经移动到预定位置之后，焊枪控制器58操作以给滚珠丝杠机构的伺服电动机提供电力，所述伺服电动机起动以使滚珠丝杠旋转。上末端38和推压杆46沿着箭头Y1指示的方向朝向堆叠组件48下降。因此，堆叠组件48被夹持在下末端32与上末端38之间。
焊枪控制器58还致动气缸机构42。推压杆46沿着箭头Y1指示的方向进一步突出。在堆叠组件48被夹持在下末端32与上末端38之间的同时或者几乎同时，或者在堆叠组件48已经被夹持在下末端32与上末端38之间之前或之后，推压杆邻接金属板54。此时，图2以垂直剖面显示下末端32、上末端38、推压杆46和堆叠组件48。
如图3中所示，上末端38与推压杆46之间的距离Z1被设定为一数值，所述数值使得作用在最薄工件54与金属板52之间的交界面上的表面压力在堆叠组件48被上末端38推压的区域中最大，并且在堆叠组件48被推压杆46推压的区域中第二大。另外，所述交界面包括其中所述表面压力低于上末端38施加的表面压力和推压杆46施加的表面压力的区域。因此，形成图2中所示的推压力分布。
下面将详细说明推压力的分布。
焊枪控制器58控制使滚珠丝杠机构的滚珠丝杠旋转的伺服电动机的旋转力和气缸机构42的推力，使得从上末端38施加到金属板54的推压力F1和从推压杆46施加到金属板54的推压力F2的总和(F1+F2)与从下末端32施加到金属板50的推压力F3保持平衡。因此，沿着箭头Y1指示的方向作用在堆叠组件48上的推压力(F1+F2)和沿着箭头Y2指示的方向作用在堆叠组件48上的推压力(F3)基本上彼此相等。
此时，F1＜F3。因此，堆叠组件48从下末端32和上末端38接收到的力被分布成使得所述力的作用范围在从上末端38朝向下末端32的方向上逐渐增长得更宽或更大，如图2中所示。因此，作用在金属板52与54之间的交界面上的力小于作用在金属板50与52之间的交界面上的力。如果没有形成表面压力低于上末端38施加的表面压力和推压杆46施加的表面压力的区域，则由于距离Z1太小将不会形成上述的推压力分布。
图4显示在不使用推压杆46且F1＝F3的情况下堆叠组件48从下末端32和上末端38接收到的力的分布。如图4中所示，堆叠组件48从下末端32和上末端38接收到的力沿着从上末端38朝向下末端32的方向保持恒定。另外，作用于金属板52与54之间的交界面的力等于作用于金属板50与52之间的交界面的力。
在图2和图4中，金属板52与54之间的交界面上的力的作用范围由粗实线表示。从图2和图4可以看出，金属板52与54之间的交界面上的力的作用范围在F1＜F3时比F1＝F3时更小。这表示金属板54的压靠在金属板52上的区域在F1＜F3时比F1＝F3时更小，或者另外，金属板54的接触金属板52的区域在F1＜F3时比F1＝F3时更小。
由于从上末端38朝向下末端32的推压力被分布成减小金属板54的与金属板52接触的区域，因此堆叠组件48形成被从堆叠组件48朝向上末端38引导的反作用力。根据第一实施例，所述反作用力由推压杆46承受。
如上所述，包括推压杆46的气缸机构42由跨接部40支撑在连接杆34上，所述连接杆连接到容纳在主枪身24中的滚珠丝杠机构。因此，由推压杆46承受的反作用力被主枪身24(焊枪14)吸收。
因此可防止来自堆叠组件48的反作用力作用于机器人。因此，机器人不需要具有大的刚性。另外，机器人可以为减小的尺寸并因此可以减少设备投资。
接着，焊枪控制器58将控制信号发送到电源56以用于开始供应电流。如图2和图4中所示，如上所述，因为上末端38和下末端32分别连接到电源56的正极和负极，因此电流i开始沿着从上末端38朝向下末端32的方向流动。金属板50与52之间的交界面和金属板52与54之间的交界面基于电流i被焦耳热加热。
如上所述，如图2中所示的金属板54的接触金属板52的区域小于如图4中所示的金属板54的接触金属板52的区域。因此，金属板52与54之间的交界面处的接触电阻和电流密度在图2中比图4中更大，或者另外，在F1＜F3时比在F1＝F3时更大。因此，焦耳热的量，即产生的热量的量，在F1＜F3时比在F1＝F3时更大。因此，如图5中所示，当F1＜F3时，金属板50与52之间的交界面处产生的加热区60和金属板52与54之间的交界面处产生的加热区62在尺寸上基本上增长得相同。
金属板50与52之间的交界面以及金属板52与54之间的交界面通过加热区60和62被加热，并且在所述交界面的温度充分上升时开始熔化。因此，金属板50与52之间以及金属板52与54之间分别形成熔核64，66。
如上所述，由于金属板50与52之间的交界面处形成的加热区60和金属板52与54之间的交界面处形成的加热区62基本上为相同尺寸，因此熔核64，66也基本上为相同尺寸。
在此期间，金属板54通过压杆46压靠在金属板52上。由于依此方式推压金属板54，因此可防止为低刚性的金属板54由于通过其的电流(加热)而翘曲，即，可防止金属板54变得与金属板52分开。因此，可防止软化的熔化区随着溅射从金属板54和52可能彼此分隔开的区域散布。
在熔核64，66在过去预定时间时充分增长之后，停止电流的供应，并且上末端38与金属板54分开。可选地，上末端38可以与金属板54分开，以便使上末端38与下末端32电绝缘。
在焊枪控制器58的控制下整体执行上述的从电阻焊接过程的开始到结束的操作程序。
当停止电流的供应时，金属板50，52，54的加热也完成。随着时间的过去，熔核64，66变得被冷却并凝固，从而产生使金属板50和52彼此连结以及金属板52和54彼此连结的连结产品。
在所述连结产品中，由于如上所述金属板52与54之间的熔核66由于在金属板52与54之间的交界面处产生足够量的焦耳热而充分增长，因此金属板50和52的连结强度以及金属板52和54的连结强度极好。
根据第一实施例，如上所述，尺寸与金属板50与52之间形成的熔核64基本上相同的熔核66可以在避免产生溅射的同时在金属板52与54之间增长。因此，可以获得使金属板52与54之间的连结强度极好的形成的产品。
根据第一实施例，当压杆46施加的推压力F2增加时，在金属板52与54之间形成的熔核66也增加。然而，熔核66的尺寸趋向于变得饱和。换句话说，即使推压力F2过度增加，熔核66也难以增长超过一定尺寸。如果推压力F2增加得过多，则必须过度减小推压力F1以保持推压力F1和F2的总和与推压力F3相平衡。因此，金属板50与52之间形成的熔核64的尺寸容易变小。
因此，优选的是上末端38施加的推压力F1与压杆46施加的推压力F2之间的差值被设定为使熔核64，66可以尽可能大地形成的值。
对于图1所示的电阻焊接设备10，气缸机构42被支撑在连接杆34上。然而，气缸机构42也可以如图6中所示被支撑在主枪身24上，或者可以如图7中所示被支撑在固定臂30上。
无论如何，气缸机构42都可以被替换成诸如簧圈、伺服电动机等的各种压力施加装置中的任意一种。
推压构件可以具有围绕上末端38的环形形状，或者可以为多个圆杆形式。
推压构件可以用作辅助电极。在下面将说明本发明的包含辅助电极的第二实施例。第二实施例的与图1-7中所示的部件相同的部件由相同的附图标记表示，并且在下面将不会详细说明这种特征。
图8是以横剖面部分显示根据本发明的第二实施例的电阻焊接设备的中心部分的放大立体图。与根据第一实施例的电阻焊接设备的焊枪相似，根据第二实施例的电阻焊接设备的焊枪(未示出)安装在未显示的机器人的肘节12上，并且包括下末端32(第二焊接电极)、上末端38(第一焊接电极)和围绕上末端38的环形辅助电极68。在第二实施例中也假定电流从上末端38朝向下末端32流动。
上末端38被支撑在主枪身24上，所述主枪身包括用于朝向或远离堆叠组件48移动辅助电极68的移动机构，例如，滚珠丝杠机构、气缸机构或类似机构。移动机构能够独立于上末端38朝向或远离堆叠组件48移动辅助电极68。在第二实施例中，移动机构安装在焊枪上。
根据第二实施例，上末端电连接到电源56的正极，而下末端32和辅助电极68电连接到电源56的负极。从该情况可以获知，虽然上末端38和辅助电极68都被保持靠在堆叠组件48的金属板54上，但是上末端38和辅助电极68的极性彼此相反。
与第一实施例相似，为了分布推压力，上末端38和辅助电极68彼此分开距离Z2，距离Z2被设定为使得形成一区域(参见图3)的值，在所述区域中，表面压力低于上末端38施加的表面压力和辅助电极68施加的表面压力。上末端38和辅助电极68彼此分开一定距离。然而，如果上末端38与辅助电极68之间的距离Z2过大，则上末端38与辅助电极68之间的电阻变得大到使得分支电流i2(参见图2)难于流动，这稍后将说明。
因此，距离Z2被设定为一数值，所述数值在最薄工件54与金属板52之间提供适当的表面压力分布，并且使上末端38与辅助电极68之间的电阻为允许分支电流i2以适当的电流值流动的值。
移动机构和电源56电连接到焊枪控制器58。
根据第二实施例的电阻焊接设备的中心部分基本上如上所述构造而成。在下面将关于根据第二实施例的电阻焊接方法说明电阻焊接设备的操作和优点。
为了电阻焊接堆叠组件48，与第一实施例相似，焊枪14移动以将堆叠组件48定位在上末端38与下末端32之间。此后，上末端38和下末端32朝向彼此相对移动，从而将堆叠组件48夹持在所述上末端与所述下末端之间。
在堆叠组件48被夹持在上末端38与下末端32之间的同时或几乎同时，在图9中以垂直剖面显示的状态下，辅助电极68被保持靠在金属板54上。辅助电极68通过移动辅助电极68的移动机构移动而邻接金属板54。
焊枪控制器58将从辅助电极68施加到金属板54的推压力F2设定成，使得推压力F2和上末端38施加的推压力F1的总和(F1+F2)保持与下末端32施加的推压力F3平衡。
根据第二实施例，如同第一实施例一样，优选的是将上末端38施加的推压力F1与辅助电极68施加的推压力F2之间的差值设定成使金属板52与54之间形成的熔核可以尽可能大地形成的值。
接着，开始电流的供应。如图10中所示，因为上末端38和下末端32分别连接到电源56的正极和负极，因此电流i1从上末端38朝向下末端32流动。金属板50与52之间的交界面以及金属板52与54之间的交界面基于电流i1被焦耳热加热，从而形成加热区70和72。
辅助电极68也被保持靠在金属板54上并具有负极性。分支电流i2与电流i1同时开始从上末端38朝向辅助电极68流动。由于辅助电极68具有环形形状，因此分支电流i2径向流动。
根据第二实施例，如上所述，产生不会流动到金属板50和52而是仅流动到辅助电极68的分支电流i2。因此，通过金属板54的电流值大于仅采用上末端38和下末端32的传统电阻焊接法中的电流值。
因此，在金属板54中形成和加热区72分开的另一个加热区74。如图11中所示，加热区74以半径方式加热金属板52与54之间的交界面。加热区74随着时间的过去扩展并与加热区72结合成一体。
因此，热量从彼此结合成一体的加热区72和74传送到金属板52与54之间的交界面。与第一实施例相似，金属板52与54之间的交界面处的接触电阻大于金属板50与52之间的交界面的接触电阻。因此，金属板52与54之间的交界面的温度充分增加并开始熔化，从而在金属板52与54之间产生熔核76。
由于分支电流i2的比例较大，因此可以使加热区74的尺寸形成得较大。然而，如果分支电流i2的比例变得过大，则由于电流i1的值减小，因此加热区70和72的尺寸减小。因此，熔核76的尺寸趋向于变得饱和，并且熔核78的尺寸趋向于减小。因此，分支电流i2的比例优选地应该被设定成使得熔核78充分增长的值。
如上所述，可以例如通过改变上末端38与辅助电极68之间的距离Z2(参见图8和图9)调节电流i1与分支电流i2之间的比值。
只要电流继续通过堆叠组件48，熔核76就会随着时间的过去增长。因此，熔核76可以通过在预定时间期间连续传递电流而充分增长。
流动通过金属板50和52的电流i1的值小于传统电阻焊接方法。因此，可防止金属板50和52产生的热量的量增加，同时金属板52与54之间的熔核76增长到较大尺寸。因此，避免了溅射的可能性。
在此期间，熔核78通过电流i1也形成于金属板50与52之间。如果分支电流i2持续流动，则由于通过的电流i1的总量小于分支电流i2停止的情况，因此加热区70并因此使熔核78的尺寸趋向于略微减小。
因此，为了使熔核78进一步增长，优选的是仅有辅助电极68与金属板54分开，并且使电流继续从上末端38朝向下末端32传递，如图12中所示。由于电流i1的值随着辅助电极68与最薄工件54分开得更远变得更大，因此电流i1的总量增加直到电流的供应结束为止。
在这种情况下，由于消除分支电流i2，因此仅有被从上末端38朝向下末端32引导的电流i1流动通过金属板54。因此，加热区74(参见图11)消失。
另一方面，金属板50和52在普通的电阻焊接过程中处于相同状态。更具体地，产生的焦耳热的量在较厚的金属板50和52中增加，因此加热区70扩展且其温度变得更高。金属板50与52之间的交界面通过加热区70被加热，所述加热区的温度变得更高，而交界面附近的区域具有充分上升的温度并被熔化，从而加速熔核78的增长。
随后，电流持续流动直到熔核78充分增长为止，例如直到熔核78变得与熔核76结合成一体为止，如图13中所示。可以预先在使用试验件或类似物的电阻焊接测试中确认熔核78对于电流持续流动的时间增长的速率。
金属板50与52之间的交界面通过加热区70被预先加热，所述加热区通过在熔核78在金属板52与54之间增长时通过的电流i1形成。因此，金属板50和52在熔核78增长之前充分地装配在一起，使得很少会出现溅射。
根据第二实施例，如上所述，当熔核76在金属板52与54之间增长时以及当熔核78在金属板50与52之间增长时可防止出现溅射。
在熔核78在过去预定时间时已经充分增长之后，停止电流的传递，并且如图13中所示，上末端38与金属板54分开。可选地，上末端38可以与金属板54分开，以便使上末端38与下末端32电绝缘。
在焊枪控制器58的控制下整体执行上述的从电阻焊接过程的开始到结束的操作程序。
当停止电流的供应时，金属板50和52的加热也完成。随着时间的过去，熔核78变凉并凝固，从而使金属板50和52相互连结。
如上所述，金属板50和52相互连结，并且金属板52和54相互连结，从而产生连结产品。
在所述连结产品中，因为如上所述金属板52与54之间的熔核76由于流动通过金属板54的分支电流i2而充分增长，因此金属板50和52的连结强度以及金属板52和54的连结强度极好。
从以上所述可以获知，根据第二实施例的电阻焊接设备可以通过设置辅助电极68和用于移动辅助电极68的移动机构构造而成。所述电阻焊接设备的结构不会由于设置辅助电极68进一步复杂。
在第二实施例中，在上末端38变得与金属板54分开之前，辅助电极68与金属板54分开。然而，辅助电极68和上末端38可以与金属板54同时分开。
此外，如图14中所示，电流可以从保持靠在金属板50上的下末端32供应并流动到保持靠在金属板54上的上末端38。同样在这种情况下，保持靠在金属板54上的辅助电极68的极性与上末端38的极性相反。更具体地，下末端32和辅助电极68电连接到电源56的正极，而上末端38电连接到电源56的负极。因此，产生被从下末端32朝向上末端38引导的电流i1和被从辅助电极68朝向上末端38引导的分支电流i2。
此外，如图15中所示，分支电流i2不仅可以流动到保持接触上末端38的最薄工件54中，而且还可以流动到直接定位在最薄工件54下方的金属板52中。
开关可以连接在辅助电极68和电源56之间，而不用使辅助电极68与金属板54分开。在这种情况下，仅有被从上末端38朝向辅助电极68引导的电流，或者仅有沿相反方向引导的电流，可以通过断开开关而停止。所述开关可以连接或接通以产生加热区74。
在这种情况下，不需要用于移动辅助电极68使其与上末端38分离的移动机构。因此，简化了所述设备的结构和用于所述设备的操作控制。
无论如何，辅助电极68不局限于上述环形形状。辅助电极68可以与上末端38和下末端32相似为细长杆形式。在这种情况下，辅助电极68可以包括单个电极或多个电极。如果辅助电极68包括多个电极，则这种电极可以同时与金属板54邻接接合或分开。
根据第二实施例的电阻焊接设备可以执行根据第一实施例的电阻焊接方法，假定辅助电极68和电源56彼此电绝缘。通过根据第二实施例的电阻焊接设备的结构，可以通过选择性地使电流通过辅助电极68或者不通过辅助电极68来选择执行根据第二实施例的电阻焊接方法或根据第一实施例的电阻焊接方法。
在第一实施例和第二实施例中已经说明C型焊枪。然而，焊枪也可以为通常所说的X型焊枪。更具体地，下末端32和上末端38可以安装在可打开且可闭合的一对相应的卡盘指部上，其中卡盘指部打开或闭合以使下末端32和上末端38彼此远离或朝向彼此移动。
所述堆叠组件可以包括四个或更多个金属板。

Claims (5)

1.一种电阻焊接方法，所述电阻焊接方法用于通过使用支撑在机器人臂的腕部上的焊枪电阻焊接由至少三个工件(50,52,54)形成的堆叠组件(48)，所述至少三个工件包括设置在所述堆叠组件(48)的最外侧的具有最小厚度的最薄工件(54)，所述电阻焊接方法包括以下步骤：
用安装在焊枪上以彼此面对的第一焊接电极(38)和第二焊接电极(32)夹持所述堆叠组件(48)，保持通过安装在焊枪(14)上的推压机构(42)独立于第一焊接电极操作的推压构件(46)与所述最薄工件(54)的与所述第一焊接电极(38)保持邻接的区域不同的区域邻接，并且使所述推压构件(46)从所述最薄工件(54)侧推压所述堆叠组件(48)；和
使电流在所述第一焊接电极(38)与所述第二焊接电极(32)之间通过，同时保持从所述第一焊接电极(38)和所述推压构件(46)施加到所述堆叠组件(48)的推压力(F1+F2)和从所述第二焊接电极(32)施加到所述堆叠组件(48)的推压力(F3)相互平衡，推压构件(46)与第一焊接电极(38)分隔开，且推压构件(46)与第一焊接电极(38)之间的距离被设定为一数值，所述数值使得作用在最薄工件(54)和与最薄工件(54)相邻的工件(52)之间的交界面上的表面压力在堆叠组件(48)被第一焊接电极(38)推压的区域最大，且在堆叠组件(48)被推压构件(46)推压的区域第二大。
2.根据权利要求1所述的电阻焊接方法，其中，所述推压构件(46)包括辅助电极(68)，所述辅助电极的极性与所述第一焊接电极(38)的极性相反，使得当所述电流在所述第一焊接电极(38)与所述第二焊接电极(32)之间通过时，产生从所述第一焊接电极(38)朝向所述辅助电极(68)被引导的分支电流或从所述辅助电极(68)朝向所述第一焊接电极(38)被引导的分支电流。
3.一种电阻焊接设备(10)，所述电阻焊接设备用于通过使用支撑在机器人臂的腕部上的焊枪电阻焊接由至少三个工件(50,52,54)形成的堆叠组件(48)，所述至少三个工件包括设置在所述堆叠组件(48)的最外侧的具有最小厚度的最薄工件(54)，所述电阻焊接设备包括：
焊枪(14)，所述焊枪包括：
第一焊接电极(38)，所述第一焊接电极邻接所述最薄工件(54)；
第二焊接电极(32)，所述第二焊接电极与所述第一焊接电极(38)安装在焊枪上以共同作用来夹持所述堆叠组件(48)；和
推压构件(46)，所述推压构件通过安装在焊枪(14)上的推压机构(42)独立于第一焊接电极(38)操作并且与所述最薄工件(54)的与所述第一焊接电极(38)保持邻接的区域不同的区域邻接，并且从所述最薄工件(54)侧推压所述堆叠组件(48)；
推压机构(42)，所述推压机构施加用于抵靠所述推压构件(46)推压所述堆叠组件(48)的推压力；和
用于控制所述推压机构(42)的控制装置(58)，
其中，当电流在所述第一焊接电极(38)与所述第二焊接电极(32)之间通过时，所述控制装置(58)保持从所述第一焊接电极(38)和所述推压构件(46)施加到所述堆叠组件(48)的推压力(F1+F3)与从所述第二焊接电极(32)施加到所述堆叠组件(48)的推压力(F2)相互平衡，推压构件(46)与第一焊接电极(38)分隔开，且推压构件(46)与第一焊接电极(38)之间的距离被设定为一数值，所述数值使得作用在最薄工件(54)和与最薄工件(54)相邻的工件(52)之间的交界面上的表面压力在堆叠组件(48)被第一焊接电极(38)推压的区域最大，且在堆叠组件(48)被推压构件(46)推压的区域第二大。
4.根据权利要求3所述的电阻焊接设备(10)，其中所述推压机构(42)包括气缸机构、簧圈以及伺服电动机中任一个。
5.根据权利要求3或4所述的电阻焊接设备(10)，其中，所述推压构件(46)包括辅助电极(68)，所述辅助电极的极性与所述第一焊接电极(38)的极性相反，使得当所述电流在所述第一焊接电极(38)与所述第二焊接电极(32)之间通过时，产生从所述第一焊接电极(38)朝向所述辅助电极(68)被引导的分支电流或从所述辅助电极(68)朝向所述第一焊接电极(38)被引导的分支电流。
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