JP2014124680A

JP2014124680A - スポット溶接装置

Info

Publication number: JP2014124680A
Application number: JP2012285305A
Authority: JP
Inventors: Atsunori Mori; 敦紀毛利
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-07
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: JP6090910B2

Abstract

【課題】ダイレクトスポット溶接や片側スポット溶接を施すことができない部位に対しても、アーク溶接によることなく溶接を施すことができるスポット溶接装置を提供する。
【解決手段】平行に並べて配置された一対の電極５、６を有する溶接ガン４ａと、一方の電極５を、重ね合わせた複数の鋼板１、２に一方側から当接させた際に、他方の電極６が当接可能な位置に配置された第１導電部材９と、第１導電部材９と電気的に接続され、複数の鋼板１、２に他方側から当接可能な第２導電部材１０とを備えたスポット溶接装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スポット溶接装置に関するものである。

周知のとおり、自動車車体は、複数の鋼板を溶接により接合することで構成されている。溶接工法は、コスト面や生産性の観点から、Ｃ型ガンを用いたダイレクトスポット溶接が一般的に採用されており、大部分の溶接部がこのダイレクトスポット溶接により形成されている。ところが、ダイレクトスポット溶接は、Ｃ型ガンの一対の電極により鋼板を両側から加圧挟持しながら通電し、溶接部を形成する工法であるため、片方側の鋼板に断面ハット状部が形成される等の鋼板を挟持できない部位については溶接を施すことができず、溶接部を形成する部位に多少の制限がある。

このような場合の溶接方法として、片側スポット溶接がある。片側スポット溶接は、重ね合わせた複数の鋼板の一方の表面に、一対の電極を加圧当接させて通電し、この通電発熱により鋼板に溶接部を形成する工法であり、他方側に断面ハット状部が形成されるような場合であってもスポット溶接が可能である。この片側スポット溶接は、近年、アクセス性の観点から自動車車体の生産に際しても頻繁に使用される溶接工法の一つとなっている。特許文献１及び特許文献２は、先行する片側スポット溶接の技術を示すものである。

例えば、特許文献１には、重ね合わせる複数の鋼板のうちの一つの表面の溶接位置に座面を設けることにより、溶接位置における鋼板どうしの間の接触箇所を限定して電流を集中させて溶接する技術が開示されている。

特許文献２には、複数の鋼板を重ね合わせて片側スポット溶接する場合の各鋼板を流れる電流経路長さの相違に起因して電流量が不均一となり、溶接不良の原因になるのでこれを改善するようにした技術が開示されている。すなわち、重ね合わせた複数の鋼板のうち、一方側の表面の鋼板に当接する一対の電極の間に、他方側の表面の鋼板を除く全ての鋼板を貫通するスリットを設け、スリットの幅を他方側ほど小さくすることにより、スリットに段差を設けている。スリットのある鋼板では、このスリットを避けて通電が行われるため、最も通電経路の長いスリットの形成されてない鋼板にも十分な電流を流すことができ、これらの鋼板どうしに溶接不良を起こすことなく溶接することが可能である。

特開２００２−２３９７４２号公報特開２０１２−０９６２４９号公報

ところで、自動車車体の製造分野においては、軽量化を図るため、車体を構成する鋼板の板組みの中に高張力鋼板が組み込まれることが多々ある。このような高張力鋼板を使用する部位において、鋼板の一方側に断面ハット状部が形成される等によりダイレクトスポット溶接を適用できない場合も、前述した片側スポット溶接が考えられる。ところが、高張力鋼板に対して片側スポット溶接を施した場合は、鋼板の一方側からのみ電極を加圧当接させる工法であるため、電極との当接部付近において鋼板に高温ワレが発生してしまうことが知られている。

そのため、高張力鋼板に対しては片側スポット溶接工法が適用できないのが現実であった。このように、高張力鋼板が組み込まれている板組みであって、Ｃ型ガン溶接装置による溶接を適用できないワークに対しては、片側スポット溶接工法も適用できないため、現状ではアーク溶接によって溶接部を形成するようにしている。

しかしながら、車体を構成する鋼板のように薄板にアーク溶接を施すと、ワークの溶け落ちや板隙間に起因した溶接不良が発生することが多く、アーク溶接の使用はなるべく避けたいというニーズがあった。

また、同一のワークにおいて、片側スポット溶接を行う部位とアーク溶接を行う部位とが設けられる場合、複数の溶接装置が必要となって設備コストが高騰すると共に、溶接工程中に溶接ガンを交換する必要が生じるため生産性の低下を招く。

本発明は、従来の前記問題点に鑑みてこれを改良除去したものであって、ダイレクトスポット溶接や片側スポット溶接を施すことができない部位に対しても、アーク溶接によることなく溶接を施すことができるスポット溶接装置を提供することを解決すべき課題とするものである。

前記課題の解決は、平行に並べて配置された一対の電極を有する溶接ガンと、前記一対の電極のうちの一方の電極を、重ね合わせた複数の鋼板に一方側から当接させた際に、他方の電極が当接可能な位置に配置された第１導電部材と、前記第１導電部材と電気的に接続され、前記複数の鋼板に他方側から当接可能な第２導電部材とを備えたスポット溶接装置を構成することで達成される。

このスポット溶接装置によれば、片側スポット溶接が可能な部位であれば、溶接ガンに設けられた一対の電極を複数の鋼板に一方側から当接させ、この状態で一対の電極間に通電することで、複数の鋼板を溶接することができる。一方、片側スポット溶接が不可能な部位、例えば複数の鋼板が高張力鋼板を含む場合は、一方の電極を複数の鋼板に一方側から当接させると共に、他方の電極を第１導電部材に当接させ、さらに第１導電部材と電気的に接続された第２電極部材を、複数の鋼板に他方側から当接させる。この状態で一対の電極間に通電することで、インダイレクトスポット溶接の通電経路を形成することができるため、高張力鋼板を含む複数の鋼板に対しても、高温ワレを生じることなく溶接を施すことが可能となる。

以上のように、本発明のスポット溶接装置によれば、ダイレクトスポット溶接や片側スポット溶接を施すことができない部位に対しても、アーク溶接によることなく溶接を施すことが可能となるため、アーク溶接に起因する溶接不良、設備コストの高騰、及び生産性の低下等の不具合を回避できる。

本発明のスポット溶接装置の一実施の形態を示す部分断面側面図である。上記スポット溶接装置で溶接を施す様子を示す側面図である。

以下に、本発明のスポット溶接装置の一実施の形態を図１に基づいて説明する。この実施の形態は、平板状の薄板鋼板１及び２と、断面ハット状の薄板鋼板３の三枚の鋼板を溶接する場合のものである。鋼板３は、断面ハット形状のハット部３ａと、ハット部３ａの周縁に設けられたフランジ部３ｂとを有する。フランジ部３ｂは、Ｃ型ガン（図示せず）を用いたダイレクトスポット溶接を適用することが可能である。そのため、予め上下に対向する一対の電極を備えたＣ型ガンの溶接装置（図示省略）で、重ね合わせたフランジ部３ｂ及び鋼板１，２を上下から加圧挟持して通電し、ダイレクトスポット溶接を既に施してある（既溶接部位をＰで示す）。

本実施の形態に係るスポット溶接装置４は、溶接ガン４ａと、導電部４ｂとを備える。溶接ガン４ａは、図示しない駆動手段（例えばロボットアーム）に取り付けられ、任意の３次元位置に配置可能とされる。溶接ガン４ａは、溶接する鋼板の一方側の表面に当接し得るべく、所定の距離を置いて平行に配置された一対の電極５及び６を有する。電極５、６は、加圧装置７に取り付けられ、鋼板１の表面に対して進退自在であると共に、鋼板１に対して一定の加圧力で押し付け可能となっている。本実施形態では、加圧装置７により、電極５及び６がそれぞれ個別に進退可能とされる。一対の電極５及び６には電流制御装置８が接続され、溶接時に電極５、６間に通電される電流が制御されるようになっている。

導電部４ｂは、第１導電部材９と、第２導電部材１０と、これらを電気的に接続する接続部材１１とを有する。第１導電部材９は、銅板等の金属板からなり、図示しないワークセット台に固定される。第２導電部材１０は、導電電極１０ａと、導電電極１０ａを昇降駆動する駆動手段としてのシリンダ１０ｂとを有する。接続部材１１は、第１導電部材１０と、第２導電部材１０の導電電極１０ａとを電気的に接続する。

次に、このように構成されたスポット溶接装置４の動作態様について説明する。図２に示すように、重ね合わせた鋼板１及び２のうち、鋼板３のハット部３ａで下方から覆われた領域にスポット溶接を施す場合、ダイレクトスポット溶接を施すことはできないため、上記のスポット溶接装置４の溶接ガン４ａによる片側スポット溶接が検討される。しかし、片側スポット溶接により鋼板１及び２を接合するためには、材質や板厚の制限がある。例えば、鋼板１及び２の一方又は双方が、部分的に高張力鋼板を用いたものであったり、部分的に板厚が厚いものである場合、同一のワークに対して、片側スポット溶接を施すことができる部位とできない部位とが生じ得る。

この場合、片側スポット溶接が可能な部位には、上記のスポット溶接装置４の溶接ガン４ａを用いて片側スポット溶接を施す（図２のＢ１、Ｂ２参照）。具体的には、ロボットアームにより溶接ガン４ａを移動させ、電極５、６を鋼板１及び２の溶接予定部位Ｂ１、Ｂ２の上方に配置する。そして、加圧装置７により各電極５、６を降下させ、電極５、６で溶接予定部位Ｂ１、Ｂ２を所定の加圧力で加圧する。この状態で、電流制御装置８により電極５、６間に通電することで、溶接予定部位Ｂ１、Ｂ２において鋼板１、２が溶接される。

一方、片側スポット溶接が不可能な部位には、上記のスポット溶接装置４の溶接ガン４ａ及び導電部４ｂを用いて、インダイレクト溶接を施す。具体的には、ロボットアームにより溶接ガン４ａを移動させ、一方の電極５を鋼板１及び２の溶接予定部位Ａの上方に配置すると共に、他方の電極６を第１導電部材９の上方に配置する。そして、加圧装置７により、一方の電極５を溶接予定部位Ａに上方から当接させて加圧すると共に、他方側の電極６を第１導電部材９に当接させて加圧する。さらに、第１導電部材９と電気的に接続された第２導電部材１０を、鋼板３のフランジ部３ｂの既溶接部位Ｐに下面側から当接させる。このとき、一方の電極５の加圧力は、溶接予定部位Ａにおいて鋼板１，２を十分に接触させ、且つ、鋼板１，２が塑性変形しない程度に設定される。他方の電極６及び第２導電部材１０の加圧力は、これらがそれぞれ第１導電部材９及び鋼板３に当接して通電状態を確保できる程度でよく、一方の電極６の加圧力より小さい。そして、この状態で電流制御装置８により電極５、６間に溶接電流を流すと、一方の電極５→鋼板１及び鋼板２→鋼板３のフランジ部３ｂ→第２導電部材１０→接続部材１１→第１導電部材９→他方の電極６というインダイレクト溶接の通電経路Ｌが形成され（図１参照）、これにより鋼板１及び２が溶接予定部位Ａにおいて接合される。

以上のように、本発明に係るスポット溶接装置４によれば、溶接予定部位Ａの鋼板１，２の一方または双方が高張力鋼板である場合あっても、導電部４ｂを介してインダイレクト溶接の通電経路を形成することができるため、片側スポット溶接用の溶接ガン４ａを用いて、高温ワレを起こすことなく、溶接予定部位Ａを溶接することが可能となる。これにより、片側スポット溶接が可能な部位（溶接予定部位Ｂ１、Ｂ２）でも、片側スポット溶接が不可能な部位（溶接予定部位Ａ）でも、片側スポット溶接用の溶接ガン４ａを用いて溶接を施すことができるため、溶接設備の低コスト化が図られると共に、溶接ガンの交換が不要となって生産性が向上する。

本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、適宜の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では導電部材９を固定しているが、導電部材９を移動可能としてもよい。例えば、導電部材９を回動式若しくは進退自在に構成し、片側スポット溶接を行う場合はワークから退避した位置で待機し、必要なとき（すなわちインダイレクトスポット溶接を行うとき）にのみ、導電部材９を、他方の電極６が当接可能な位置に配置するようにしてもよい。また、上記の実施形態では第２導電部材１０の導電電極１０ａを可動としているが、これを固定して、ワークに常に当接するようにしてもよい。

１…鋼板
２…鋼板
３…鋼板
３ａ…ハット部
３ｂ…フランジ部
４…スポット溶接装置
４ａ…溶接ガン
４ｂ…導電部
５…一方の電極
６…他方の電極
９…第１導電部材
１０…第２導電部材
Ａ…溶接予定部位
Ｐ…既溶接部位

Claims

平行に並べて配置された一対の電極を有する溶接ガンと、前記一対の電極のうちの一方の電極を、重ね合わせた複数の鋼板に一方側から当接させた際に、他方の電極が当接可能な位置に配置された第１導電部材と、前記第１導電部材と電気的に接続され、前記複数の鋼板に他方側から当接可能な第２導電部材とを備えたスポット溶接装置。
前記複数の鋼板には、高張力鋼板が含まれている請求項１に記載のスポット溶接装置。