JP2011194465A - 片側抵抗スポット溶接方法及び片側抵抗スポット溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】均一な安定した溶接品質が得られる片側抵抗スポット溶接方法及び片側抵抗スポット溶接装置を提供する。
【解決手段】第１板部材５１及び第２板部材５２が重ね合わされた被溶接部材５０の溶接部５０ａに当接して被溶接部材５１に加圧力を付与する溶接電極１６と、溶接電極１６と同軸上で溶接電極１６を囲む環状で先端２６ａが当接するサブ電極２６と、第２板部材５２に接触するアース電極３０と、溶接電極１６とアース電極３０との間に溶接電流を流しサブ電極２６とアース電極３０との間にサブ電流を流す溶接通電回路４０とを備える。サブ電極２６の先端２６ａから第１板部材５１に流れるサブ電流ｉによって溶接部を５０ａを囲む部分の電位が高められ、溶接電極１６から第１板部材５１を流れる無効分流が抑制されて、溶接通電経路Ｘに集中して溶接電流が流れ、接合点ａに効率的にナゲットＮが形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、被溶接部材の一方からのみ電極を当てて溶接する片側抵抗スポット溶接方法及び片側抵抗スポット溶接装置に関する。

従来から、重ね合わされた板部材からなる被溶接部材の接合には、被溶接部材を一対の溶接電極で挟み加圧力を与えながら、両電極間に大電流を一定時間通電し、これにより接合部に発生する抵抗熱によりほぼ溶融温度まで上げてナゲットを形成することによって被溶接部材を接合するダイレクトスポット溶接やシリーズスポット溶接が行われる。

一方、自動車車体等の構造体における板部材のスポット溶接において、ダイレクトスポット溶接では、一方の溶接電極を配置するスペースがなく、また、シリーズスポット溶接ではバック電極の配置スペースがない場合がある。

この対策として、板部材が重ね合わされた被溶接部材の一方の側からのみで溶接することが可能な、片側抵抗スポット溶接が行われる。

この片側抵抗スポット溶接の一例を、図７を参照して説明する。第１板部材１０１と第２板部材１０２が重ね合わされた被溶接部材１００を片側抵抗スポット溶接するにあたり、第２板部材１０２にアース電極１０５を通電可能に接触させる一方、第１板部材１０１の表面に溶接電極１０６を当接して加圧力を付与すると、この溶接電極１０６により加圧付与された第１板部材１０１と第２板部材１０２が接合点ａで通電可能に接触して、溶接電極１０６から第１板部材１０１、接合点ａ、第２板部材１０２を介してアース電極１０５に至る溶接通電経路Ｘが形成される。

この第１板部材１０１と第２板部材１０２が接合点ａにおいて通電可能に接触した状態で、溶接電源となる溶接トランス１０７からの溶接電流ｉを溶接電極１０６からアース電極１０５に流す。そうすると、溶接電流ｉの一部ｉａは第１板部材１０１と第２板部材１０２の接合点ａを通る第１板部材１０１から第２板部材１０２に形成された溶接通電経路Ｘを流れることにより、接合点ａが加熱されて溶融し、ナゲットＮが形成される。

また、溶接電極１０６からアース電極１０５間を流れる溶接電流ｉの一部ｉｂは、接合点ａを通らず、例えば第１板部材１０１から既に溶接した既溶接点ｂに分流する通電経路Ｘ１を経由して第２板部材１０２側に流れる。この分流電流ｉｂは接合点ａの発熱に殆ど寄与しない無効分流である。この無効分流ｉｂにより溶接通電経路Ｘを流れる電流の不足が起きて接合点ａにおけるナゲットＮの径が不足して必要強度が得られないことが懸念される。また、この無効分流ｉｂにより溶接通電経路Ｘを流れる電流が減少してナゲットＮの形成が遅くなり、ナゲットＮの形成よりも早く第１板部材１０１が加熱されて溶融して破損、いわゆる板切れが発生することが懸念される。

この対策として被溶接部材１００を加熱して溶接部の電気抵抗を制御して無効分流を抑制する片側抵抗スポット溶接装置が特許文献１によって提案されている。この特許文献１による片側抵抗スポット溶接装置の概要を図８を参照して説明する。

この溶接装置は、第１板部材１０１及び第２板溶接部材１０２が重ね合わされた被溶接部材１００に溶接電流を流す溶接電極１１１と、被溶接部材１００に予備電流を流す一対の予備電極１１２、１１３と、第２板部材１０２に通電可能に接触するアース電極１１４及びアース開閉スイッチ１１４ａを備える。

そして、片側抵抗スポット溶接に先立って、予め図８（ａ）に示すようにアース開閉スイッチ１１４ａがＯＦＦ状態で予備電極１１２、１１３を下降させて第1板部材１０１に当接させて被溶接部材１００を加圧し、かつ矢印Ａで示すように予備電極１１２から被溶接部材１００を介して予備電極１１３に予備電流を流して被溶接部材１００を加熱する。これにより被溶接部材１００が軟化した状態で加圧されて第１板部材１０１と第２板部材１０２間の隙間がなくなり第１板部材１０１と第２板部材１０２の接触状態が向上する。また、被溶接部材１００の温度上昇に伴って被溶接部材１００の電気抵抗が大きくなる。

次に、図８（ｂ）に示すように、予備電極１１２、１１３を上昇して被溶接部材１００から離す一方、アース開閉スイッチ１１４ａをＯＮし、溶接電極１１１を下降させて被溶接部材１００を加圧する。これにより、高温状態にある被溶接部材１００から接触する溶接電極１１１に熱が逃げ、溶接電極１１１が当接する被溶接部材１００の溶接部１００ａの温度が低下する。この状態を所定時間保持して溶接部１００ａの温度を下げた後、溶接電極１１１から被溶接部材１００を介してアース電極１１４に溶接電流を矢印Ｂで示すように流す。ここで、温度の下がった溶接部１００ａは周囲の温度の高い部分よりも電気抵抗が小さくなるので溶接電流が溶接部１００ａに集中して流れ効率的にナゲットＮが形成される。しかる後、溶接電極１１１による溶接が終了し、図８（ｃ）に示すように溶接電極１１１を被溶接部材１００から離す。

特開２００７−１４９６８号公報

上記特許文献１によると、溶接電極１１１によるスポット溶接に先立って、予め被溶接部材１００に予備電流を流して加熱して軟化した状態で加圧して第１板部材１０１と第２板部材１０２の接触状態が向上し、かつ溶接電極１１１を被溶接部材１００に当接させて溶接部１００ａの温度を低下させることで周囲に対する溶接部１００ａの電気抵抗が小さくなり、溶接電流が溶接部１００ａに集中して流れて分流による無効電流が減少する。

しかし、片側抵抗スポット溶接において加熱されて溶融が懸念される被溶接部材１００の第１板部材１０１を予め加熱することから、スポット溶接の際に懸念される過熱による被溶接部材１００の板切れの発生が助長され、安定した溶接品質が得られないことが懸念される。

従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、均一な安定した溶接品質が得られる片側抵抗スポット溶接方法及び片側抵抗スポット溶接装置を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載の発明による片側抵抗スポット溶接方法は、重ね合
の板部材からなる被溶接部材の溶接部に溶接電極を当接して加圧力を付与した状態で前記溶接電極と被溶接部材に接触するアース電極間に溶接電流を通電して被溶接部材を溶接する片側抵抗スポット溶接方法において、前記被溶接部材の溶接部に前記溶接電極を当接して被溶接部材に加圧力を付与しかつ該溶接電極を囲むように配設されたサブ電極の先端を前記被溶接部材に当接した状態で、前記溶接電極と前記アース電極との間に溶接電流を通電しかつ前記サブ電極と前記アース電極間にアース電流を通電して片側抵抗スポット溶接することを特徴とする。

これによると、サブ電極の先端から被溶接部材に流れるサブ電流によって溶接部を囲む部分の電位が高められ、溶接電極から被溶接部材を流れる無効分流が抑制されて、溶接電極によって加圧された溶接部における板部材間の接合点に形成される溶接通電経路に集中して溶接電流が流れ、接合点に効率的にナゲットが形成され、均一な安定した良好な溶接品質が得られる。また、予め被溶接部材を加熱する必要がなくなり、片側抵抗スポット溶接の際に被溶接部材が過剰に加熱される、いわゆる過熱による被溶接部材の板切れ等の破損が回避されて、安定した均一な溶接品質が得られる。

上記目的を達成する請求項２に記載の発明による片側抵抗スポット溶接装置は、重ね合わされた複数の板部材からなる被溶接部材の溶接部に溶接電極を当接して加圧力を付与した状態で前記溶接電極と被溶接部材に接触するアース電極間に溶接電流を通電して被溶接部材を溶接する片側抵抗スポット溶接装置において、前記被溶接部材の溶接部に当接して被溶接部材に加圧力を付与する溶接電極と、該溶接電極を囲むように配設されかつ被溶接部材に先端が当接するサブ電極と、前記被溶接部材に接触するアース電極と、前記溶接電極と前記アース電極との間に溶接電流を通電しかつ前記サブ電極と前記アース電極間にアース電流を通電する溶接通電回路と、を備えたことを特徴とする。

この片側抵抗スポット溶接装置によると、溶接電極を被溶接部材の溶接部に当接して加圧力を付与し、サブ電極を被溶接部材に当接した状態で溶接電極とアース電極との間に溶接電流を通電しサブ電極とアース電極間にアース電流を通電することで、サブ電極の先端から被溶接部材に流れるサブ電流によって溶接部を囲む部分の電位が高められ、溶接電極から被溶接部材を流れる無効分流が抑制され、溶接部における板部材間の接合点に形成される溶接通電経路に集中して溶接電流が流れ、接合点に効率的にナゲットが形成され、均一な安定した良好な溶接品質が得られる。また、予め被溶接部材を加熱する必要がなくなり、片側抵抗スポット溶接の際に被溶接部材が過剰に加熱される、いわゆる過熱による被溶接部材の板切れ等の破損が回避されて、安定した均一な溶接品質が得られる。

請求項３に記載の発明による片側抵抗スポット溶接装置は、重ね合わされた複数の板部材からなる被溶接部材の溶接部に溶接電極を当接して加圧力を付与した状態で前記溶接電極と被溶接部材に接触するアース電極間に溶接電流を通電して被溶接部材を溶接する片側抵抗スポット溶接装置において、ベース部と、溶接電極と、前記ベース部に搭載されて前記溶接電極を支持すると共に該溶接電極を前記被溶接部材の溶接部に当接して前記被溶接部材に加圧力を付与する加圧位置と被溶接部材から離反する退避位置との間で進退移動せしめる溶接電極可動アクチュエータと、前記溶接電極を囲むように配設されかつ前記被溶接部材に先端が当接するサブ電極と、前記ベース部に搭載されて前記サブ電極を支持すると共に該サブ電極を先端が前記被溶接部材に当接する当接位置と被溶接部材から離反する退避位置との間で進退移動せしめるサブ電極可動アクチュエータと、前記被溶接部材に接触するアース電極と、前記溶接電極と前記アース電極との間に溶接電流を通電しかつ前記サブ電極と前記アース電極間にアース電流を通電する溶接通電回路と、を備えたことを特徴とする。

この片側抵抗スポット溶接装置によると、溶接電極可動アクチュエータにより溶接電極を加圧位置に移動して被溶接部材の溶接部に当接して加圧力を付与すると共にサブ電極可動アクチュエータによりサブ電極を当接位置に移動して被溶接部材に当接した状態で、溶接電極とアース電極との間に溶接電流を通電しサブ電極とアース電極間にアース電流を通電することで、サブ電極の先端から被溶接部材に流れるサブ電流によって溶接部を囲む部分の電位が高められ、溶接電極から被溶接部材を流れる無効分流が抑制され、溶接部における板部材間の接合点に形成される溶接通電経路に集中して溶接電流が流れ、接合点に効率的にナゲットが形成され、均一な安定した溶接品質が得られる。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３の片側抵抗スポット溶接装置において、前記サブ電極の先端に配置される弾性変形可能で導電性を有する導電体を備えたことを特徴とする。

これによると、サブ電極の先端に環状で弾性変形可能で導電性を有する導電体を配置することで、サブ電極の先端と被溶接部材の表面とが相対的に傾斜する場合や、被溶接部材が若干湾曲面状或いは凹凸状等に形成された場合でも、導電体を介してサブ電極の先端と被溶接部材と通電性が確保でき、安定した均一な溶接品質が得られる。

請求項５に記載の発明は、請求項４の片側抵抗スポット溶接装置において、前記導電体は、銅網線であることを特徴とする。

これによると、導電体を環状の銅網線によって形成することで、環状導電体の導電性、耐熱性、耐摩耗性の耐久性が確保できる。

本発明によると、サブ電極の先端から被溶接部材に流れるサブ電流によって溶接部を囲む部分の電位が高められ、溶接電極から被溶接部材を流れる無効分流が抑制されて、溶接電流が溶板部材間の接合点に形成される溶接通電経路に集中して流れ、接合点に効率的にナゲットが形成され、均一な安定した溶接品質が得られる。

本発明の一実施の形態に係る片側抵抗スポット溶接装置の概要を示す正面図である。 図１における片側抵抗スポット溶接装置の概要を示す側面図である。 片側抵抗スポット溶接装置の作動状態を示す正面図である。 同じく、片側抵抗スポット溶接装置の作動状態を示す側面図である。 片側抵抗スポット溶接装置の要部作用説明図である。 サブ電極の説明図である。 従来の片側抵抗スポット溶接装置の説明図である。 従来の片側抵抗スポット溶接装置の説明図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図６を参照して説明する。図１は片側抵抗スポット溶接装置１０の概要を示す正面図、図２は側面図であり、図３は作動状態を示す片側抵抗スポット溶接装置１０の概要を示す正面図、図４は側面図である。

片側抵抗スポット溶接装置１０の説明に先立って、被溶接部材５０について説明する。被溶接部材５０は、複数の板部材、本実施の形態においては２枚の第１板部材５１及び第２板部材５２からなり、第１板部材５１の表面側からの片側スポット溶接による第１板部材５１と第２板部材５２との片側抵抗スポット溶接が行われる。

片側抵抗スポット溶接装置１０は、溶接ロボット１のロボットアーム２に取り付けられる支持ブラケット１１に支持されるベース部１２を備える。ベース部１２の下面にエアシリンダ、サーボシリンダ、或いはサーボモータ等からなる溶接極可動アクチュエータ１３が搭載される。溶接電極可動アクチュエータ１３の駆動力により軸方向に進退するロッド１４を備え、ロッド１４の先端にシャンク１５が配設され、シャンク１５の先端に溶接電極１６が設けられる。これにより、溶接電極１６は、溶接電極可動アクチュエータ１３に支持されると共に溶接電極可動アクチュエータ１３の作動により上昇移動端の退避位置と被溶接部材５０の第１板部材５１の表面に当接して加圧力を付与する加圧位置との間で移動する。この溶接電極１６による加圧力により被溶接部材５０の第１板部材５２と第２板部材５２とが通電可能に圧接する。

溶接電極可動アクチュエータ１３に隣接してベース部１２の下面に溶接電極用コネクタ１７が取り付けられ、溶接電極用コネクタ１７とロッド１４とが複数の銅導体によって形成された帯板状のフレキシブルケーブル１８によって通電可能に接続される。

ベース部１２の下面に溶接電極可動アクチュエータ１３に隣接してエアシリンダ、サーボシリンダ、或いはサーボモータ等のからなるサブ電極可動アクチュエータ２３が搭載される。サブ電極可動アクチュエータ２３の駆動力によりロッド１４と平行な軸方向に進退するロッド２４を備え、ロッド２４の先端にサブ電極支持部２５を介してロッド１４と同軸方向に断面環状で延在して溶接電極１６を囲む円筒状のサブ電極２６が設けられる。サブ電極２６の先端２６ａはロッド１４の進退方向と同軸状でかつロッド１４の進退方向と直交する環状面に形成される。

これにより、サブ電極２６は、サブ電極可動アクチュエータ２３に支持されると共にサブ電極可動アクチュエータ２３の作動により上昇移動端の退避位置と被溶接部材５０の第１板部材５１の表面に先端２６ａが通電可能に当接する当接位置との間で移動する。

サブ電極可動アクチュエータ２３に隣接してベース部１２の下面にサブ電極用コネクタ２７が取り付けられ、サブ電極用コネクタ２７とロッド２４とが複数の銅導体によって形成された帯板状のフレキシブルケーブル２８によって接続される。更に、第２板部材５２に通電可能に接触するアース電極３０を備える。

更に溶接電源として通電時間が制御される溶接トランス４１を有し、溶接電極１６が被溶接部材５０に当接して加圧力を付与すると共にサブ電極２６が被溶接部材５０に接触した状態で溶接電極１６とアース電極３０との間に溶接電流Ｉを通電しかつサブ電極２６とアース電極３０との間にアース電流ｉを通電する溶接通電回路４０を備える。

この溶接通電回路４０は、溶接トランス４１の２次側出力端子４２が電線を介して溶接電極用コネクタ１７に接続され、溶接電極用コネクタ１７、フレキシブルケーブル１８、ロッド１４及びシャンク１５を介して溶接電極１６に接続される。また、溶接トランスの２次側出力端子４３が可変抵抗器等の電流値設定手段４５が介在する電線を介してサブ電極用コネクタ２７に接続され、サブ電極用コネクタ２７、フレキシブルケーブル２８、ロッド２４及びサブ電極支持部２５を介してサブ電極２６に接続される。更に、溶接トランス４１の２次側アース端子４４は電線を介して第２板部材５１に通電可能に接触するアース電極３０に接続される。

溶接ロボット１のロボットアーム２は、図示しないロボット制御部の作動制御により作動して、片側抵抗スポット溶接装置１０を三次元方向に移動可能に構成する。そして、溶接ロボット１は、片側抵抗スポット溶接装置１０を各打点位置、即ち溶接部に順次移動して被溶接部材５０に片側抵抗スポット溶接を行う。また、片側抵抗スポット溶接装置１０の溶接電極可動アクチュエータ１３及びサブ電極アクチュエータ２３の作動、溶接電極１８及びサブ電極２８への通電時間、電流値設定手段４５等の制御は図示しないスポット溶接制御部の作動制御によって行われる。

次に、図１乃至図５を参照して片側抵抗スポット溶接装置１０の作動を説明する。

被溶接部材５０の第２溶接部材５１にアース電極３０を接続する。一方、溶接電極１６及びサブ電極２６を共に退避位置に保持し、かつ溶接電極１６及びサブ電極２６が共に非通電状態で片側抵抗スポット溶接装置１０を、溶接ロボット１の位置制御により被溶接部材５０の打点位置に移動、即ち図１及び図２に示すように溶接電極１６の先端１６ａが被溶接部材５０の溶接部５０ａと対向し、かつ溶接電極１６の先端１６ａ及びサブ電極２６の先端２６ａが第１板部材５１と予め設定された寸法だけ離間して対向する状態に設定、いわゆる位置出しをする。

この片側抵抗スポット溶接装置１０の位置が設定された状態で、図３及び図４に作動状態を示すように、溶接電極可動アクチュエータ１３の作動によりロッド１４を介して溶接電極１６を退避位置から加圧位置方向に突出するように移動させて溶接電極１６の先端１６ａを被溶接部材５０の溶接位置５０ａに圧接させ、かつ加圧位置において加圧力を付与する。この溶接電極１６により加圧力が付与された第１板部材５１と第２板部材５２が接合点ａで通電可能に接触して、図５に示すように溶接電極１６から第１板部材５１、接合点ａ、第２板部材５２を介してアース電極３０に至る溶接通電経路Ｘが形成される。

同様に、サブ電極可動アクチュエータ２３の作動によりロッド２４を介してサブ電極２６を退避位置から当接位置に移動させてサブ電極２６の先端２６ａを第１板部材５１に通電可能に圧接する。このサブ電極２６の先端２６ａの圧接は、溶接電極１６の先端１６ａが圧接する溶接位置５０ａから等距離、即ち同軸上で環状の先端２６ａがその全周面に亘って溶接部５０ａを囲むように環状部分に圧接する。

このサブ電極２６の先端２６ａの圧接により、溶接部５０ａから等距離で溶接部５０ａを囲む環状にサブ電極２６の先端２６ａが接触する第１板部材５１の接触部５０ｂから第１板部材５１と第２板部材５２の接合部、例えば、既に溶接した既溶接点ｂから第２板部材５２を介してアース電極３０に至るサブ通電経路Ｙが形成される。

この第１板部材５１と第２板部材５２が接合点ａで通電可能に接触した状態で、溶接トランス４１から溶接電極１６に溶接電流Ｉを流す一方、同時に溶接トランス４１から電流値設定手段４５によって設定されたサブ電流ｉをサブ電極２６に流す。

これにより、図５に要部作用説明図を示すように、溶接電極１６に流す溶接電流Ｉの一部Ｉａは、溶接電極１６の先端１６ａから第１板部材５１と第２板部材５２の接合点ａを通るように第１板部材５１から第２板部材５２を介してアース電極３０に至たる溶接通電経路Ｘを流れることにより、接合点ａが加熱されて溶融し、接合点ａにナゲットＮが形成される。また、溶接電流Ｉの一部Ｉｂは接合点ａを通らず溶接電極１６の先端１６ａから、例えば第１板部材５１から既に溶接した既溶接点ｂ側に分流することが懸念される。この分流Ｉｂは接合点ａの発熱に殆ど寄与しない無効分流である。

一方、サブ電極２６に流すサブ電流ｉの一部ｉａは、環状の先端２６ａから第１板部材５１を介して接触部５０ｂから第１板部材５１と第２板部材５２の接合部である既溶接点ｂから第２板部材５２を介してアース電極３０に至るサブ通電経路Ｙを流れる。また、サブ電流ｉの一部ｉｂはサブ電極２６の先端２６ａから第１板部材５１と第２板部材５１の接合点ａ側に分流する。

ここで、サブ電極２６の先端２６ａから第１板部材５１に流れるサブ電流ｉによって第１板部材５１のサブ通電経路Ｙ部分の電位が高められ、換言すると溶接部５０ａを囲む部分の電位が高められる。この結果、この高められた溶接部５０ａを囲む部分の電位と、溶接電極１６の先端１６ａから第１板部材５１の既溶接点ｂ側等に流れる無効分流Ｉｂとの電位の差、即ち電位差が減少、或いは電位差がなくなる。この電位差の減少或いは電位差がなくなることによって溶接電極１６の先端１６ａから既溶接ｂ側等に流れる無効分流Ｉｂが減少して溶接電流Ｉが溶接通電経路Ｘに集中して流れ効率的に接合点ａにナゲットＮが形成される。

そして、予め設定された時間通電し、ナゲットＮが次第に大きくなり、第１板部材５１と第２板部材５２が溶接された後、溶接トランス４１から溶接電極１６及びサブ電極２６への溶接電流Ｉ及びサブ電流ｉの通電を停止しナゲットＮの形成を停止する。

なお、サブ電極２６から第１板部材５１に流れるサブ電流ｉによる溶接部５０ａを囲む部分の電位と、溶接電極１６の先端１６ａから第１板部材５１の既溶接点ｂ側等に流れる無効分流Ｉｂとの電位差が大きいと、十分な無効分流Ｉｂの抑制が達成できず、効率的なナゲットＮの形成が得られず溶接強度の不足が懸念されると共に、サブ電極２６の先端２６の径が過大であると効率的な無効分流Ｉｂの抑制が達成できないことが懸念され、サブ電極２６の径が過少であると溶接電極１６の冷却に影響を及ぼすことから、第１板部材５１と第２板部材５２の接合点ａにける最適な溶接品質が確保できる溶接電流Ｉ、サブ電流ｉ、通電時間及びサブ電極２６の径等を予め実験やシミュレーション等に基づいて設定することが好ましい。

次に、溶接電極可動アクチュエータ１３の作動によりロッド１４を介して溶接電極１６を加圧位置から退避位置に移動させて溶接電極１６を被溶接部材５０から離す。また、同様にサブ電極可動アクチュエータ２３の作動によりロッド２４を介してサブ電極２６を被溶接部材５０から離す。

溶接電極１６及びサブ電極２６を後退位置に保持した状態で、溶接ロボット１の位置制御により片側抵抗スポット溶接装置１０を溶接部材５０の次の打点位置に移動し、溶接電極１６の先端１６ａを被溶接部材５０の溶接位置５０ａと対向させて位置出しし、上記同様の作動を繰り返し、第１板部材５１と第２板部材５２との間にナゲットＮを形成してスポット溶接する。

以上述べたように、片側抵抗スポット溶接にあたり、溶接電極１６を囲む円筒状のサブ電極２６を備え、サブ電極２６の先端２６ａから第１板部材５１に流れるサブ電流ｉによって第１板部材５１の溶接部５０ａを囲む部分の電位を高めることで、無効分流Ｉｂが抑制されて溶接電流Ｉが溶接通電経路Ｘに集中して流れ効率的にナゲットＮを形成することが可能になると共に、予め被溶接部材５０を加熱する必要がなくなり、片側抵抗スポット溶接の際に被溶接部材５０が過剰に加熱される、いわゆる過熱による被溶接部材３０の板切れ等の破損が回避されて、安定した均一な溶接品質が得られる。

また、片側抵抗スポット溶接装置１０は、ベース部１２に配置される溶接電極可動アクチュエータ１３によって進退移動する溶接電極１６、サブ電極可動アクチュエータ２３によって進退移動するサブ電極２６、溶接電極１６及びサブ電極２６にそれぞれ溶接電流及びサブ電流を供給する溶接電流回路４０等による簡単な構成で軽量及びコンパクトに形成することができる。片側抵抗スポット溶接装置１０が軽量でコンパクトであり、溶接ロボット１に容易に装着することができる。

また、上記実施の形態では、片側抵抗スポット溶接にあたり環状に形成されたサブ電極２６の先端２６ａが直接的に第１板部材５１に通電可能に圧接するように構成したが、図６に示すように、サブ電極２６の先端２６ａに環状で弾性変形可能な導電性に優れた導電体２９を配置することで、サブ電極２６の先端２６ａと第１板部材５１の表面とが相対的に傾斜する場合や、第１板部材５１が若干湾曲面状或いは凹凸面状に形成された場合でも、サブ電極２６の先端２６ａと第１板部材５１と接触性、換言すると良好な導電性を確保することができ、安定した均一な溶接品質が得られる。導電体２９は、例えば導電性、耐熱性及び耐摩耗性の耐久性に優れた環状の銅網線やステンレス網線、或いは銅線やステンレス線からなる環状の導電性ブラシ等によって形成することができる。

また、導電体２９の摩耗や変形等による導電体２９と第１板部材５１との不完全な接触が発生した際には、サブ電極２６と第１板部材５１との間の導電性が低下することから、予め設定された基準となる電位差を閾値とし、サブ電極２６と第１板部材５１間の電位差が閾値に達した際に導電体２９の交換タイミングとすることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では電流値設定手段４５によりサブ電極２６に流すサブ電流ｉを制御して溶接部５０ａを囲む周囲の電位と、溶接電極１６の先端１６ａから第１板部材５１の既溶接点ｂ側等に流れる無効分流Ｉｂとの電位差を制御したが、フレキシブルケーブル２５の銅導体を増減することでサブ電流ｉを制御して溶接部５０ａを囲む部分の電位と、溶接電極１６の先端１６ａから第１板部材５１の既溶接点ｂ側等に流れる無効分流Ｉｂとの電位差を制御することができる。

また、被溶接部材５０は、第１板部材５１と第２板部材５２の２枚の板部材を重ねた場合を例に説明したが、３枚以上の複数の板部材を重ね合わせた場合にも適用することができる。

１ 溶接ロボット
１０ 片側スポット溶接装置
１１ 支持ブラケット
１２ ベース部
１３ 溶接電極可動アクチュエータ
１４ ロッド
１５ シャンク
１６ 溶接電極
２３ サブ電極可動アクチュエータ
２４ ロッド
２５ サブ電極支持部
２６ サブ電極
２６ａ 先端
２９ 導電体
３０ アース電極
４０ 溶接通電回路
４１ 溶接トランス
５０ 被溶接部材
５１ 第１板部材
５２ 第２板部材

Claims (5)

1. 重ね合わされた複数の板部材からなる被溶接部材の溶接部に溶接電極を当接して加圧力を付与した状態で前記溶接電極と被溶接部材に接触するアース電極間に溶接電流を通電して被溶接部材を溶接する片側抵抗スポット溶接方法において、
   前記被溶接部材の溶接部に前記溶接電極を当接して被溶接部材に加圧力を付与しかつ該溶接電極を囲むように配設されたサブ電極の先端を前記被溶接部材に当接した状態で、前記溶接電極と前記アース電極との間に溶接電流を通電しかつ前記サブ電極と前記アース電極間にアース電流を通電して片側抵抗スポット溶接することを特徴とする片側抵抗スポット溶接方法。
2. 重ね合わされた複数の板部材からなる被溶接部材の溶接部に溶接電極を当接して加圧力を付与した状態で前記溶接電極と被溶接部材に接触するアース電極間に溶接電流を通電して被溶接部材を溶接する片側抵抗スポット溶接装置において、
   前記被溶接部材の溶接部に当接して被溶接部材に加圧力を付与する溶接電極と、
   該溶接電極を囲むように配設されかつ被溶接部材に先端が当接するサブ電極と、
   前記被溶接部材に接触するアース電極と、
   前記溶接電極と前記アース電極との間に溶接電流を通電しかつ前記サブ電極と前記アース電極間にアース電流を通電する溶接通電回路と、
   を備えたことを特徴とする片側抵抗スポット溶接装置。
3. 重ね合わされた複数の板部材からなる被溶接部材の溶接部に溶接電極を当接して加圧力を付与した状態で前記溶接電極と被溶接部材に接触するアース電極間に溶接電流を通電して被溶接部材を溶接する片側抵抗スポット溶接装置において、
   ベース部と、
   溶接電極と、
   前記ベース部に搭載されて前記溶接電極を支持すると共に該溶接電極を前記被溶接部材の溶接部に当接して前記被溶接部材に加圧力を付与する加圧位置と被溶接部材から離反する退避位置との間で進退移動せしめる溶接電極可動アクチュエータと、
   前記溶接電極を囲むように配設されかつ前記被溶接部材に先端が当接するサブ電極と、
   前記ベース部に搭載されて前記サブ電極を支持すると共に該サブ電極を先端が前記被溶接部材に当接する当接位置と被溶接部材から離反する退避位置との間で進退移動せしめるサブ電極可動アクチュエータと、
   前記被溶接部材に接触するアース電極と、
   前記溶接電極と前記アース電極との間に溶接電流を通電しかつ前記サブ電極と前記アース電極間にアース電流を通電する溶接通電回路と、
   を備えたことを特徴とする片側抵抗スポット溶接装置。
4. 前記サブ電極の先端に配置される弾性変形可能で導電性を有する導電体を備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の片側抵抗スポット溶接装置。
5. 前記導電体は、銅網線であることを特徴とする請求項４に記載の片側抵抗スポット装置。

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