JP2000254785A - 複数プレス品の重ね溶接方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数プレス品をワーク形状に沿って一体化す
る場合に有用なマッシュ溶接方法を提供する。 【構成】 予めプレス成形されたプレス品同士を，わず
かに重ね合わせ，その重ね合わせて形成した溶接継ぎ手
部を，電極で前記溶接継ぎ手部にそって順次加圧し又は
必要数の電極で同時に加圧して，前記溶接継ぎ手部を母
材板厚と同等若しくはそれに接近した板厚まで押し潰し
ながらプロジェクション溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明に属する利用分野】本発明は，複数プレス品を一
体化するための溶接方法と装置に関し，さらに詳しく
は，予めプレス成形された二つのパネルなど複数のプレ
ス品同士を，僅かな重ね代を設けて重ね合わせ，その重
ね合わせて形成された溶接継ぎ手部を，溶接と同時に少
なくとも一方の母材板厚と同等又はこれに接近した板厚
まで押し潰しながらワーク形状に沿って接合する場合に
有用な抵抗溶接方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術において，板厚と材質が同じ又
は板厚，材質が異なる複数の鋼板を突き合わせ溶接して
一体化した，いわゆるテイラードブランク材を製造する
際，一般にはレーザ溶接やマッシュ・シーム溶接が採用
されてきた。

【０００３】前者の方法は，マッシュ・シーム溶接に比
べて，エネルギー密度が高いので高速溶接が可能となる
ため，溶接後のワーク変形が少ない点が有利である。

【０００４】しかし，レーザ溶接の問題点は，溶接部は
突き合わせ継ぎ手形状になるので接合部に隙間がある
と，レーザ光が抜けて安定した適正な溶接部が得られな
い。また切断面精度・突き合わせ精度・レーザトーチ走
行精度や光学部品の管理が大変であるから，レーザ操作
熟練者が必要となり，ランニングコストが高くつく。さ
らにレーザ発振器及び安全装置など設備コストが高価と
なることである。

【０００５】マッシュ・シーム溶接の場合は，溶接部が
重ね合わせた継ぎ手形状になるので，継ぎ手部に隙間が
生じてもシーム溶接用回転電極輪で加圧して隙間を密着
して溶接するので，切断面精度・突き合わせ精度・電極
輪走行精度などの管理が簡単である。また操作熟練があ
まり必要としないため，ランニングコストが低く，しか
も設備コストが安価となる点が有利である。

【０００６】しかし，前述したレーザ溶接に比べてエネ
ルギー密度が低く高速溶接ができないので溶接後のワー
ク変形が大きい点が課題である。

【０００７】従来，テイラードブランク材などの機能素
材を使用してプレス品を形成する場合，同じ板厚又は板
厚違いあるいは材質違いの複数の鋼板をレーザ溶接やマ
ッシュシーム溶接で一体化した後，プレス加工するのが
一般的であった。

【０００８】この従来方法は，大型プレス品の場合に，
大型の鋼板をレーザ溶接やマッシュシーム溶接した後プ
レス成形するため，大型のプレス容量が必要になる。そ
のため一般的には大型設備やコストが嵩み採用が困難で
あった。

【０００９】

【問題点を解決するための手段】本発明は上記の問題を
解決するために，次のような技術的解決手段を講じてあ
る。すなわち，請求項１の発明は，予めプレス成形され
た複数のプレス品同士を，わずかに重ね合わせ，その重
ね合わせて形成した溶接継ぎ手部を，電極で前記溶接継
ぎ手部にそって順次加圧し又は必要数の電極で同時に加
圧して，前記溶接継ぎ手部を母材板厚と同等若しくはそ
れに接近した板厚まで押し潰しながらプロジェクション
溶接を施すことを特徴とする。

【００１０】次に，請求項２の発明は，予めプレス成形
された複数のプレス品同士を，わずかに重ね合わせ，そ
の重ね合わせて形成した継ぎ手部を，電極で母材板厚と
同等若しくはそれに接近した板厚まで押し潰しながら加
圧通電して接合する溶接方法において，前記電極は複数
の分割された電極であって，これら複数の分割電極は前
記継ぎ手部の形状にそって配列され，かつワーク形状に
適合した電極面を有し，しかも前記継ぎ手部にそって順
次又は必要数同時に動作してマッシュ溶接を行うことを
条件とする。

【００１１】さらにまた，請求項３の発明においては，
前記継ぎ手部にそって生成される溶接部が間欠的に形成
されるか,又は相隣る溶接部と溶接部との間がゼロか若
しくは溶接部相互間が重なり合うことを条件とする。

【００１２】また次の請求項４の発明は，予めプレス成
形された複数のプレス品同士を，わずかに重ね合わせ，
その重ね合わせて形成した継ぎ手部を位置決めしてクラ
ンプ保持するワーク固定治具と，前記治具に保持された
ワークの継ぎ手部方向に複数に分割された電極を有し，
前記電極で母材板厚と同等若しくはそれに接近した板厚
まで押し潰しながら加圧通電して接合する溶接装置であ
って，前記電極は前記継ぎ手部の形状にそって支持枠に
配置され，しかも前記継ぎ手部にそって順次又は必要数
同時に加圧動作してプロジェクション溶接する複数プレ
ス品の重ね溶接装置を提供する。

【００１３】また請求項５の溶接装置においては，前記
電極の先端にワーク形状と適合した電極面を有する複数
プレス品の重ね溶接装置を提供する。

【００１４】また請求項６の溶接装置においては，前記
継ぎ手部にそって生成される溶接部が間欠的に形成され
るか,又は相隣る溶接部との間がゼロか若しくは溶接部
相互間が重なり合うように一つの加圧アクチュエータを
間欠的にシフトさせて前記電極を前記継ぎ手部にそって
順次加圧駆動して溶接を行う複数プレス品の重ね溶接装
置を提供する。

【００１５】また，請求項７の溶接装置においては，複
数の分割電極はそれぞれに設けられた加圧アクチュエー
タにより同時加圧して溶接タクトを短縮する複数プレス
品の重ね溶接装置を提供する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の方法を実施するた
めの装置の概略を示す斜視図である。図２は本装置の側
面図を示す。

【００１７】本実施例で示す抵抗溶接機はベース１の上
に溶接機本体の支持枠２が固定され，前記支持枠２には
複数の分割電極３Ａ〜３Ｄが重ね継ぎ手部の長手方向に
そって支持されている。この場合，一体型の電極では加
圧力と溶接電流が大きくなるため，分割された電極を使
用することによって,加圧動力源及び電源設備等を小さ
くする配慮がなされている。

【００１８】各々の電極３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは図で
は省略したが，前記支持枠２の間に配置されたフローテ
ング機構によって常時ワーク固定治具４に対向して上方
に押し上げられた状態でフロ‐テイングするように支持
されている。前記フローテング機構はガイドユニット及
びスプリングなどの弾性部材等により構成されている。

【００１９】前記電極３Ａ〜３Ｄの先端はプレス成形さ
れたワーク表面に倣った形状の電極面が形成されてい
る。前記電極の加圧用アクチュエータ５には一個の二段
ストロークシリンダが用いられ，支持枠の上に固定され
たガイドフレーム６に支持されている。

【００２０】前記アクチュエータ５は図面では省略した
が，たとえばエアシリンダなどのシフト装置によりガイ
ドフレーム６に配置された軌道７の上をロラー８と共に
順次電極位置に移動される。前記アクチュエータ５によ
り各電極の上方に移動し，各電極毎に加圧動作が行われ
る。

【００２１】この加圧動作する場合，電極は前記フロー
テング機構(図省略)によって電極をシフトさせ，ワーク
への負荷加圧を吸収することができる構造になってい
る。

【００２２】前記アクチュエータ５のロッド９の先端に
は各電極の上面に押しつけられることによって，各電極
上面と十分な給電接触面が得られるように，溶接部への
二次経路を構成するための給電板１０がスイーベル形に
自由方向に動き得るように取付けられている。

【００２３】そして，前記給電板１０には溶接トランス
Ｔからの一方の空冷二次ケーブルＥ１が接続され，また
他方の空冷二次ケーブルＥ２は前記固定治具４の固定電
極側にそれぞれ接続されている。

【００２４】前記ワーク固定治具４は，前記分割電極３
Ａ〜３Ｄに対応する位置に配置されるが，移動台で当該
溶接機の外側に設けたワークセット位置から当該溶接機
内の電極真下に移動させることも可能である。

【００２５】本発明の溶接方法を確認するため，本発明
装置に以下の実験値を用いて実施した。この結果，板厚
違いのプレス品同士を，分割電極幅３０Ｗで溶接するに
は５ｋＮ〜７ｋＮ，２０ｋＡ〜２５ｋＡ，２０ＣＹＣ，
２ｍｍの溶接条件で溶接した溶接部のエリクセン試験に
よると，図３の破断した溶接部外観写真から解るよう
に，母材破断程度の溶接強度が得られることが確認でき
た。

【ワーク材質】軟鋼鈑（ＳＰＣ１．４ｔ×１００Ｗ＋Ｓ
ＰＣ２．２ｔ×１００Ｗ）

【溶接長】 ３０ｍｍ

【ラップ代】 ２ｍｍ

【加圧力】 ５ｋＮ〜７ｋＮ

【溶接電流】 ２０ｋＡ〜２５ｋＡ

【通電時間】 ２０ＣＹＣ

【電極幅】 ３０Ｗ

【００２６】以下，本発明装置の動作を説明する。溶接
機の分割電極３Ａ〜３Ｄはそれぞれ所定の位置に開放さ
れ，この時，ワーク固定治具４はクランプを開放し，ワ
ークの搬入に備えている。

【００２７】次いで，複数のプレス品が産業用ロボット
又はコンベアーなどの自動搬送機により前記固定治具４
に供給される。またはこのワーク供給方法は手動でもよ
い。この場合，二つのプレス品は前記固定治具４の固定
電極の上に供給され，わずかな重ね代を設けて所定位置
に位置決めされる。そして，ワークの重ね継ぎ手部は動
かぬようにしっかりクランプ保持される。

【００２８】次いで，前記加圧カクチュエータ５は図示
しないシフト装置により前記溶接継ぎ手部の溶接スター
ト位置から溶接終了位置の間を軌道にそって間欠的に移
動する。最初は分割電極３Ａの上部位置で停止する。

【００２９】前記アクチュエータ５が停止したところ
で，前記加圧カクチュエータが作動し，そのロッド先端
の給電板１０を前記電極３Ａの上部から押し当てて，そ
のまま前記溶接継ぎ手部の上から強大な加圧力をかけ
て，通電しながら母材板厚と同等若しくはそれに接近し
た板厚まで次第に押し潰しプロジェクション溶接する。

【００３０】前記電極３Ａによる溶接が終わると，前記
加圧アクチュエータ５が開放し，以下同様に順次電極３
Ｂ，３Ｃ，３Ｄの上方位置へシフトさせ，各々の電極を
順次ワーク形状に沿って加圧駆動してマッシュ溶接を遂
行することになる。

【００３１】プレス品のプレス形状に沿った一体型の電
極でマッシュ溶接した場合は，溶接加圧が高加圧力にな
り溶接電流も大電流になる。また，ラップ代の調整も難
しくなる。

【００３２】本装置はプレス品の形状に適合した電極面
が連続的又は断続的にプレス形状に沿って加圧溶接する
ことによって溶接時の加圧力がかかりにくい個所（形
状，大きさ）においては，複数の分割電極をユニット別
に複数台設置して，必要な溶接部位に合わせて電極ユニ
ットをシフトさせて順次溶接を行うこともできる。

【００３３】また，溶接長が長い場合は，これを分割し
て溶接スタート位置を複数にすれば，溶接時間を短縮す
ることもできる。

【００３４】

【発明の効果】以上，請求項１の本発明によれば，同じ
板厚又は板厚違い，あるいは材質の異なるプレス品同士
を重ね抵抗溶接する方法として，溶接継ぎ手部の形状に
沿った電極面をもつ分割電極で，順次又は同時溶接する
ことで，レーザ溶接機やマッシュシーム溶接機に比べ，
大型のプレス品同士でも簡易な設備でプレス形状に沿っ
て接合することができるため設備の簡素化と自動化が容
易なり大幅な設備コストの削減が可能になる。

【００３５】次に請求項２の発明によれば，前記プレス
成形されたワーク形状に適合した電極面をもつ複数の分
割された電極よって，加圧力が掛かり難いところでも前
記継ぎ手部にそった電極角度をもって順次又は必要数同
時に動作して溶接長の長いプレス品同士の溶接でも効率
的に行うことができる。

【００３６】次に，前記継ぎ手部に形成される溶接部が
間欠的に形成されるか,又は相隣る溶接部と溶接部との
間がゼロか若しくは溶接部相互間が重なり合うようにし
たことにより，プレス成形品のマッシュ溶接部の溶接品
質向上を図ることができる。

【００３７】次に，請求項４の発明装置によれば，予め
プレス成形された製品同士をわずかに重ね合わせた継ぎ
手部を位置決めしてワークの継ぎ手部を複数の電極で加
圧し，これに電流を流して接合する抵抗溶接機であるか
ら，レーザ溶接機やマッシュシーム溶接機に比べ，大型
鋼鈑をレーザ溶接やマッシュシーム溶接した後，プレス
成形するのではなく，予めプレス成形されたプレス品同
士を簡単な設備で接合することができるため，大型のプ
レス容量は必要なくなる。大型プレス品同士を接合にも
従来に比べ設備やコストがかからない

【００３８】前記電極を継ぎ手部にそって順次又は必要
数同時に加圧駆動することによって，前記継ぎ手部をワ
ーク形状にそって母材板厚と同等若しくはそれに接近し
た板厚まで押し潰しながらプロジェクション溶接するこ
とができる。

【００３９】次に，請求項５の溶接装置によれば，電極
面がワーク形状に倣った形状にしたことで，加圧力がか
かり難い形状でも電極を重ね継ぎ手の真上から加圧溶接
することができる。

【００４０】次に，請求項６の溶接装置によれば，前記
継ぎ手部にそって生成される溶接部が間欠的に形成され
るか,又は相隣る溶接部と溶接部との間がゼロか若しく
は溶接部相互間が重なり合うように，一つの加圧アクチ
ュエータを各電極位置へ間欠的にシフトさせて前記電極
を前記継ぎ手部にそって順次加圧駆動して溶接を行うか
ら，プレス品の溶接設備の簡素化をはかることができ
る。

【００４１】次に，請求項７の溶接装置によれば，複数
の分割電極をそれぞれに設けられた加圧アクチュエータ
により同時に加圧駆動することによってマッシュ溶接の
タクトタイムの短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するための溶接装置の概略
図である。

【図２】本発明装置の側面を示す概略図である。

【図３】本発明の方法により実験した際の，プロジェク
ション溶接部のエリクセン試験による破断した溶接部外
観写真。

【符号の説明】

１ ベース ２ 支持枠 ３Ａ〜３Ｄ 分割電極 ４ ワーク固定治具 ５ 加圧用アクチュエータ ６ ガイドフレーム ７ 軌道 ８ ローラ １０ 給電板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予めプレス成形された複数のプレス品同
   士を，わずかに重ね合わせ，その重ね合わせて形成した
   溶接継ぎ手部を，電極で前記溶接継ぎ手部にそって順次
   加圧し又は必要数の電極でこれを同時加圧して，前記溶
   接継ぎ手部を母材板厚と同等若しくはそれに接近した板
   厚まで押し潰しながら通電し，プロジェクション溶接す
   ることを特徴とする複数プレス品の重ね溶接方法。
2. 【請求項２】 予めプレス成形された複数のプレス品同
   士を，わずかに重ね合わせ，その重ね合わせて形成した
   継ぎ手部を，電極で母材板厚と同等若しくはそれに接近
   した板厚まで押し潰しながら加圧通電して接合する溶接
   方法において，前記電極は前記プレス成形された複数の
   分割された電極であって，これら複数の分割電極は前記
   継ぎ手部の形状にそって配列され，かつワーク形状に適
   合した電極面を有し，しかも前記継ぎ手部にそって順次
   又は必要数同時に動作して溶接を行うことを条件とする
   複数プレス品の重ね溶接方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の溶接方法において，前
   記継ぎ手部にそって生成される溶接部が間欠的に形成さ
   れるか，又は相隣る溶接部と溶接部との間がゼロか若し
   くは溶接部相互間が重なり合うことを条件とする複数プ
   レス品の重ね溶接方法。
4. 【請求項４】 二つのプレス品同士をわずかに重ね合わ
   せた継ぎ手部を位置決めしてクランプ保持するワーク固
   定治具と，前記固定治具に保持されたワークの継ぎ手部
   を複数の分割された電極で加圧し，これに電流を流して
   接合する抵抗溶接機とを有し，前記電極は前記継ぎ手部
   の形状にそって溶接機本体に支持され，しかも前記継ぎ
   手部にそって順次又は必要数同時に加圧駆動され，それ
   によって，前記継ぎ手部をワーク形状にそって母材板厚
   と同等若しくはそれに接近した板厚まで押し潰しながら
   プロジェクション溶接することを特徴とする複数プレス
   品の重ね溶接装置。
5. 【請求項５】請求項４の溶接装置において，前記電極の
   先端はワーク形状と適合した電極面を有することを特徴
   とするプレス品の重ね継ぎ手溶接装置。
6. 【請求項６】 請求項４の溶接装置において，前記継ぎ
   手部にそって生成される溶接部が間欠的に形成される
   か,又は相隣る溶接部と溶接部との間がゼロか若しくは
   溶接部相互間が重なり合うように，一つの加圧アクチュ
   エータを各電極位置へ間欠的にシフトさせ，それによっ
   て前記電極を前記継ぎ手部にそって順次加圧駆動して溶
   接を行うことを特徴とする複数プレス品の重ね溶接装
   置。
7. 【請求項７】 請求項４の溶接装置において，複数の分
   割電極はそれぞれに設けられた加圧アクチュエータによ
   り同時に加圧駆動され，それによって溶接タクトを短縮
   させることを特徴とするプレス品の重ね溶接装置。