JP2005238317A - スポット溶接法 - Google Patents

Abstract

【課題】板状電極と溶接ガンとの間に被溶接物をはさんでスポット溶接する方法においてその適用範囲の拡大をはかることにある。
【解決手段】下部の電極として働く板状電極１０と上部の電極として働く溶接ガン２０との間に被溶接物Ｗをはさみ加圧通電してスポット溶接する際に、この被溶接物Ｗの構造又は形状に合わせて補助電極３０を選択し、この被溶接物Ｗを板状電極１０にセットする一方、板状電極１０と溶接ガン２０の間でこの補助電極３０を介して被溶接物Ｗをはさみ加圧通電してスポット溶接する。
【選択図】図１

Description

本発明はスポット溶接法にかかり、なかでも、少なくとも一部の表面が導電性材料から成る板状電極を下部の電極として働かせる一方、先端に溶接チップを具える溶接ガンを上部の電極として働かせ、これら上部および下部の電極の間で溶接すべき被溶接物をはさんで加圧通電してスポット溶接するスポット溶接法であって、詳しくは、被溶接物の形状や構造に合わせて補助電極を選択して板状電極にセットし、この板状電極の介在のもとで被溶接物をスポット溶接するスポット溶接法に係るものである。

スポット溶接は点溶接ともいわれ、重ね合わせられた２枚の金属板などの被溶接物を銅又は銅合金の棒状の電極の間ではさみ、強く加圧しながら、短時間に電流を流し、接触面に碁石状の跡、つまりナゲットをつけながら接合する抵抗溶接法である。（昭和４５年１月１５日発行、日刊工業新聞、金属材料辞典３５４頁参照）また、被溶接物間の通電によるジュ−ル熱によって接合する溶接法であってア−ク溶接のように溶接棒などの融材を必要としないため、広く使用されている。使用目的に応じて種々のスポット溶接機が提案され知られている。この中でスポット溶接機としては通常定置型やポ−タブル型といわれるものが広く用いられている。

すなわち、定置型はスポット溶接機の中で最も普及し、スポット溶接機といえば通常定置型を指している。定置型は電極加圧部又は溶接ヘッドといわれる上部電極の溶接ガンとそれに対応する棒状の下部電極とが一体となって固定され、これら電極の間で溶接すべき被溶接物をはさみ加圧通電してスポット溶接するものである。

一方、ポ−タブル型は、被溶接物を移動させることなく被溶接物をはさむ上下の電極を移動させてスポット溶接するものである。

また、ポ−タブル型としてはその変型としてバ−スポット溶接機が知られている。このバ−スポット溶接機は上部電極は棒状ポ−タブル電極やエスパンダガンとして構成し、これに対応する下部電極は板状のバックバ−電極として構成し、このバックバ−電極と棒状ポ−タブル電極の間に被溶接物をはさんで加圧通電してスポット溶接するものである。

このようなポ−タブル型は、バ−スポット溶接機を含めて、ポ−タブル（つまり可搬式）という名のとおり、上下の電極が移動するため、高い加圧力が付与できず、軽量、小型の被溶接物の溶接には適するが、高い加圧力を必要とする大きな構造物の溶接には適さない。このようなところから、大型のものや相当強固な構造物まで溶接できる定置型が最も普及している。

この点、つまり、定置型のように高い加圧力が付与できる一方、定置型と異なって被溶接物を移動させることなく溶接できる溶接機として、本発明者らは、先に、特願平５−１３９５４３号（特許第３４４５６３６号）明細書に示す構造のスポット溶接機を提案した。

このスポット溶接機は、上下から被溶接物をはさんで加圧通電してスポット溶接する上下一対の電極のうちで、上部の電極は先端に溶接チップを具える棒状の溶接ガンとして構成する一方、下部の電極は板状電極から構成する溶接機である。この溶接機は下部の電極として働く板状電極は銅板又はその合金板などの導電性材料から構成され、この板状電極のいずれのところも下部の電極として働かすことができる。

また、上部の電極として働く溶接ガンは横向き姿勢や縦向き姿勢に保持でき、この溶接ガンは板状電極上で自由に移動できるように支持されている。このため、ポ−タブル型のものと相違して、下部の電極を成す板状電極は移動することなく強固かつ大型に構成でき、上部の電極として働く溶接ガンによって高い加圧力を加えることができる。

また、上部電極として働く溶接ガンは平面方向に移動する支持機構を強固かつ大型に構成できるため、加圧機構のエアシリンダを一体に設けることができる。このため、板状電極上の被溶接物に高い加圧力が加えることができる。

さらに、先にのべたとおり、板状電極のいずれのところも下部の電極として働かすことができ、被溶接物を板状電極の上で置いたままで移動させることなく各溶接点を順次かつ連続的に溶接できる。

しかしながら、先に提案した溶接機によって、上部電極として働く溶接ガン、詳しくは溶接チップを垂直に下降させて板状電極上の被溶接物をはさみ加圧通電してスポット溶接するため、どうしても被溶接物の形状や構造によっては溶接できないところが生じ、このところの改善が求められている。

すなわち、下降する溶接チップは下向き下降して溶接し溶接後上昇する構造となっている。このため、溶接チップの昇降通路は垂直又はそれに近い軌跡になる。このことは溶接チップが垂直な昇降軌跡が取れない部位に被溶接点がある被溶接物は溶接することができない。

例えば、箱や容器の被溶接物は内部に被溶接点があることが多い。略々平坦な被溶接物でも用途に応じては局部的に凹部や凸部があることもある。前者の被溶接物は溶接がシャ先端の溶接チップの構造を改善することによって溶接することもできるが、構造の改善によって溶接可能範囲を拡大することに限界がある。後者の被溶接物は局部的な凹凸部は下部電極として働く板状電極から浮き上り、その部分は板状電極に接触しないため、この部位の被溶接点に加圧力を加えられてはさむことができないため溶接できない。

また、下部電極として働く板状電極上におかれたままで被溶接物を溶接するために、この被溶接物に上部電極として働く溶接ガン、具体的には先端の溶接チップを押付けたときには、下向き加圧し押付けによって被溶接物や被溶接点がづれ、所定の被溶接点を溶接できないことが起こる。この点は板状電極に被溶接物の位置決め機構や保持機構を附設することも考えられるが、板状電極は全面にわたって下部の電極として働かせるものであるため、その一部に位置決め機構や保持機構を附設することは好ましくない。
特願平５−１３９５４３号および特許第３４４５６３６号明細書

この発明は上記欠点の解決を目的とし、具体的には、下部の電極として働く板状電極の上に被溶接物をのせて、この被溶接物を板状電極と上部の電極として働く溶接チップとの間にはさみ加圧通電して溶接する際に、垂直に昇降する溶接ガンにおける昇降に支障をきたす溶接点の多い構造の被溶接物も、支障なく溶接できるスポット溶接法を提案する。

すなわち、本発明は、下部の電極として働く板状電極と上部の電極として働く溶接ガンとの間に被溶接物をはさみ加圧通電してスポット溶接する際に、この被溶接物の構造又は形状に合わせて補助電極を選択して板状電極にセットする一方、板状電極と溶接ガンの間でこの補助電極を介して被溶接物をはさみ加圧通電してスポット溶接する。

また、補助電極を板状電極とともに下部電極として働かす。

また、補助電極を溶接ガンとともに上部電極として働かす。

また、溶接ガンを横向き姿勢で用いる。

また、溶接ガンを縦向き姿勢で用いる。

以上の通り、本発明方法は下部の電極として働く板状電極はスペ−スが広く表面全体が電極面を成しているため、補助電極をいずれのところにも安定してセットでき、補助電極が被溶接物の構造や形状に合わせた複雑な構造のものや装置であっても板状電極にはセットでき、高い加圧力を必要とする溶接も達成できる。また、板状電極上でそのまま移動させずに大型の構造物の接合作業ができるほか、従来ア−ク溶接でしか溶接できないとされていた部位でも補助電極の介在によりほとんどスポット溶接できる。

補助電極も広いスペ−スの板状電極上にセットできるため、多機能をもつ装置としても構成できる。それにより被溶接物の位置決めや案内などの治具としての機能をもたすことができる。

まず、本発明は、下部の電極として働く銅又はその合金の導電性材料から成る板状電極と上部の電極として働く溶接ガンとの間に少なくとも２つの被溶接物をはさんで加圧通電し、このようにしてスポット溶接する方法である。この方法は、広いスペ−スの板状電極の上に被溶接物をおき、そのままで上部から溶接ガンを下降させてスポット溶接する方法であって、図１に示すスポット溶接機を用いると、実施できる。この溶接機は、本発明者らが先に開発した溶接機（特許第３４４５６３６号明細書に記載）としてスペ−スの広い板状電極やその上で昇降自在に構成した溶接ガンを設ける点で同じである。

すなわち、図１は本発明方法を実施するためのスポット溶接機の説明図である。この溶接機１００は下部の電極として働くスペ−スの広い板状電極１０が設けられ、上部の電極として働く溶接ガン２０が昇降自在に設けられ、加圧方式はエア−シリンダ２６により上部から溶接ガン２０が下降して被溶接物Ｗを加圧するように構成されている。

したがって、図１に示すスポット溶接機１００によって下部の電極として働く板状電極１０と上部の電極として働く溶接ガン２０との間で被溶接物Ｗをはさみ加圧通電してスポット溶接する。しかし、このように溶接する場合にその改善をはかって適用範囲の拡大をはかるのが本発明の一つの目的であって、なかでも、下部電極として働く板状電極１０が広いスペ−スをもって銅又はその合金の導電性材料から成って、広いスペ−スの全面にわたって電極面として利用できるところに着目し、その適用範囲の拡大をはかり、機械、電気分野のほか他の分野、例えば建築、土木などで金属板の接合技術が必要な分野に広く適用できるようにしたものである。

すなわち、自動車、車両などの部品、電気機器の部品やハウジング、ビルなどの建物の鉄骨構造、さらに所謂板金作業といわれている分野で金属材を接合して種々の構造物をつくることが求められている。これら構造物は構造又は形状が千変萬化で溶接すべき被溶接点の部位に応じて適合する溶接が行なわれている。ちなみに、金属箱やケ−スなどの構造物では接合すべき被溶接点の部位が上下の電極によってはさむことができるところであると、金属箱やケ−スの内部の溶接は例えばア−ク溶接や他の溶接によって接合されている。このため、スポット溶接は他の溶接に較べて数多くの利点をもっているため、いずれの部位であってもスポット溶接に接合できることが望まれている。

しかしながら、図１に示すように、下部の電極として働く板状電極１０と上部の電極として働く溶接ガン２０との間に被溶接物Ｗをはさむことができないときには、溶接ができない欠点がある。要するに、溶接すべき被溶接物Ｗの構造又は形状によっては、板状電極１０に対し溶接ガン２０を下降させて溶接できない部位の溶接点が多くなる。とくに、下部電極として働く板状電極１０のスペ−スが広いこともあって、溶接できない部位の溶接点が多くなる。

このところから、本発明方法は溶接できない部位の溶接に適合する補助電極３０を選択して用い、広い表面全体が電極面を成す板状電極１０の上に補助電極３０（図１においては一点鎖線で示す。）にセットする。このようにすると、補助電極３０は下部の電極として働く板状電極１０と同通し、板状電極１０の機能は補助電極３０によって補完され、後記のとおり、溶接できる。

また、上部の電極として働く溶接ガン２０の機能を補完する場合には、昇降する溶接ガン２０にセットすることなく、スペ−スの広い板状電極１０の上に補助電極３０を絶縁してセットし、この補助電極３０を溶接ガン２０の昇降によって作動させる。このように板状電極１０上にセットすると、補助電極３０は安定かつ確実にセットでき、この補助電極３０の介在のもとで板状電極１０と溶接ガン２０との間で被溶接物Ｗをはさんで加圧通電してスポット溶接でき、補助電極３０のセットが安定しているため、例えば、アルミニウム材のように高い加圧力を必要とするものも溶接できる。

また、このように板状電極１０上に補助電極３０をセットし、とくに、溶接ガン２０の昇降によって補助電極３０を作動させるようにすることから、上部電極として働く溶接ガン２０は横向き姿勢でも縦向き姿勢でも用いることができる。

すなわち、スポット溶接機１００によって箱型や円筒型などの被溶接物Ｗをスポット溶接する場合、この被溶接物Ｗは板状電極１０上にのせられ、そのままで溶接ガン２０は図１に示すとおり横向きで姿勢に保持して被溶接物Ｗを溶接できる。

なお、溶接ガン２０の先端には溶接チップ２１がシャンク２２を介して取付けられ、溶接ガン２０は回転軸２３により支持ポスト２４において回転自在に支持され、さらに支持ポスト２４は旋回自在に連結された分割ア−ム２５によって支持されている。溶接ガン２０の下向きの加圧力はエア−シリンダ２６によって与えられる。これらのところは本発明の特徴を成すものでない。

以上のとおり、本発明方法は溶接すべき被溶接物Ｗの構造や形状に合わせ補助電極３０を選択し、この補助電極３０の介在のもとでスポット溶接するものであって、これらのところについて図２、図３、図４および図５に示す事例によってさらに詳しく説明すると、つぎのとおりである。

まず、板状電極１０とともに下部の電極として働く補助電極３０の例を示すと、図２および図３のとおりである。

まず、図２に示す構造物１１０は電気機器などケ−スの接合構造であって、鋼板１１１をはさんで両側にコ字状やＺ状の折曲げた部分１１２を接合することが要求される。この場合には、２つの部位の被溶接点１１３は、折曲げ部分や張出し部分の障害になり、板状電極１０の表面で被溶接点１１４をはさむことができない。

このため、補助電極３０として一つの側面に切欠き３０１を形成した導電性ブロック体を選択し、この補助電極３０を板状電極１０上にセットし、この補助電極３０を溶接チップとしてスポット溶接する。

次に、図３に示す補助電極３０は上下の板状材３０２を側板３０４で枠組みしたものであって、箱型の被溶接物内に入れて箱の底に機材を溶接するのに用いられる。したがって、溶接のときには、この補助電極３０を板状電極１０の上にセットし、この補助電極３０に箱型の被溶接物をかぶせてスポット溶接する。

また、溶接ガン２０とともに上部の電極として働く補助電極３０の一例は、図４および図５に示されるとおりであって、この補助電極３０は下部の電極として働く板状電極１０にセットされる。

まず、図４に示す補助電極３０は、てこ機構を利用して加圧する横向き姿勢の溶接ガン２０の伸び長さの不足を補なうものであって、この補助電極３０はほとんど溶接ガン２０と同じ構造に構成されている。すなわち、先端に溶接チップ３０５を具え、全長にわたって冷却水通路３０６が貫通して後端の入口３０７および出口３０８から冷却水が入って循環するようになっている。

この構造の補助電極３０は止め金３０９を介して旋回自在に板状電極１０に取付けられて先端の溶接チップ３０５と板状電極１０とによって２つの被溶接物Ｗをはさむようになっている。

したがって、溶接のときは、エア−シリンダ２６によって溶接ガン２０の溶接チップ２１を下降させ、補助電極３０を加圧する。このように加圧すると、補助電極３０には溶接ガン２０の分力が先端の溶接チップ３０５にかかり、スポット溶接される。

この補助電極３０をセットすると、上部の電極としてはその長さが延長され、被溶接物Ｗの構造物の内部の深い部位に被溶接点があっても溶接でき、先端の溶接チップ３０５にかかる分力は溶接ガンの溶接チップ２１の作用点を調整することによって調整できる。

また、図５に示す補助電極３０は、筒状外匣の被溶接物Ｗの折曲げ部分に止め板１２０を当接して重ね合わせ、これらを板状電極１０（正確にはその上に補助電極としてセットしたブロック体状の受け座３２０）の間にはさんで溶接するものである。この補助電極３０は、導電性ベ−ス板３１０、ブロック体状の溶接チップ３１１、チップ支持部３１２およびせん回軸３１３とから成って、板状電極１０とともに下部の電極として働く受け座３２０は導電性ベ−ス板３１０上に設けられている。

この補助電極３０はせん回軸３１３によって矢印方向にせん回し、チップ支持部３１２はばねによって上下に伸縮できる。また、溶接のときは、上部から溶接ガン２０が下降し、先端の溶接チップ３１１が溶接チップ３１１の整合くぼみ３１４に整合し、溶接チップ３１１を加圧し、通電されて溶接される。この加圧のときにチップ支持部３１２のばねによって溶接チップ３１１が上下に移動するために十分な加圧力が加えられる。

以上のとおりに本発明に係るスポット溶接法は、下部の電極として働く板状電極に補助電極をセットし、この補助電極によって上部の電極として働く溶接ガンや下部の電極として働く板状電極の機能の拡大をはかるため、複雑かつ入り組んだ構造の被溶接物が溶接でき、機械、電気機器の製造や土木、建築などの分野にも用いることができる。

本発明方法を実施するのに好適なスポット溶接機の説明図である。 本発明方法によってスポット溶接する際の一つの例の説明図である。 本発明方法によってスポット溶接する際の他の例の説明図である。 本発明方法によってスポット溶接する際の他の例の説明図である。 本発明方法によってスポット溶接する際の他の例の説明図である。

符号の説明

１０ 板状電極
２０ 溶接ガン
２１ 溶接チップ
３０ 補助電極
１００ スポット溶接機

Claims (5)

1. 下部の電極として働く板状電極と上部の電極として働く溶接ガンとの間に被溶接物をはさみ加圧通電してスポット溶接する際に、
   この被溶接物の構造又は形状に合わせて補助電極を選択して前記板状電極にセットする一方、前記板状電極と前記溶接ガンの間でこの補助電極を介して被溶接物をはさみ加圧通電してスポット溶接することを特徴とするスポット溶接法。
2. 前記補助電極を前記板状電極とともに下部電極として働かすことを特徴とする請求項１記載のスポット溶接法。
3. 前記補助電極を前記溶接ガンとともに上部電極として働かすことを特徴とする請求項１記載のスポット溶接法。
4. 前記溶接ガンを横向き姿勢で用いることを特徴とする請求項１記載のスポット溶接法。
5. 前記溶接ガンを縦向き姿勢で用いることを特徴とする請求項１記載のスポット溶接法。
   

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