JP2015128787A5 - - Google Patents

Description

本発明のＴＩＧ溶接装置は、母材としての第１および第２の端子部材を母材としての第１および第２の部材を被溶接部にて密着させて保持可能なクランプ電極と、前記クランプ電極を保持する昇降機構と、トーチ電極を着脱可能に装着して保持するトーチボディと、前記トーチボディと前記昇降機構とが連結され前記トーチ電極の軸方向と平行に直進移動可能な直進駆動部材と、前記トーチ電極と前記被溶接部とを含む閉回路内で電流を流すための溶接電源とを有し、前記クランプ電極により前記被溶接部に加圧力を加え、かつ前記トーチ電極の先端を前記被溶接部に接触させた状態で、前記溶接電源により前記トーチ電極と前記被溶接部との間に電圧を印加して前記閉回路内で通電を開始し、前記被溶接部に対する加圧と前記閉回路内の通電を継続しながら前記トーチ電極の先端を前記被溶接部から離して、前記トーチ電極と前記被溶接部との間でアークを発生させ、前記アークの熱によって前記被溶接部を溶接する。

本発明のＴＩＧ溶接方法は、トーチ電極及びクランプ電極を一体に下降させる工程と、前記クランプ電極が予め定められた稼動位置でクランプし、母材としての第１および第２の端子部材を被溶接部にて密着させて保持する工程と、前記トーチ電極は前記クランプ電極が前記稼動位置でクランプした後も下降を続けて前記トーチ電極の先端を前記被溶接部に接触させる工程と、前記被溶接部に密着固定のための加圧力を加え、かつ前記トーチ電極の先端を前記被溶接部に接触させた状態で、前記トーチ電極と前記被溶接部との間に電圧を印加して、前記トーチ電極と前記被溶接部とを含む閉回路内で通電を開始する工程と、前記被溶接部に対する加圧と前記閉回路内の通電を継続しながら、前記トーチ電極の先端を前記被溶接部から離して、前記トーチ電極と前記被溶接部との間でアークを発生させ、前記アークの熱によって前記被溶接部を溶かす工程と、前記閉回路内の通電を止め、前記被溶接部に対する加圧を解除する工程とを有する。

このセンサ７０においては、トーチボディ４０の連結部材６６が直進駆動部材３４の上に載っている限り、直進駆動部材３４が任意の高さ位置で昇降移動しても目盛読取部７４の出力信号（読取値）は一定値を保つ。しかし、直進駆動部材３４がトーチボディ４０の連結部材６６から分離すると、目盛部７２と目盛読取部７４との相対位置が変化し、目盛読取部７４の出力信号（読取値）が変化する。装置本体１０内の制御部は、目盛読取部７４からの出力信号に基づいて直進駆動部材３４とトーチボディ４０との相対的な位置関係を監視できるとともに、直進駆動部材３４が往動（下降移動）する途中でトーチ電極４４の下端が母材（Ｗ_１，Ｗ_２）の被溶接部ＷＪに接触したときは、そのことを検出できる。なお、このような目盛を用いる光学式のセンサに代えて、近接センサ等の他の方式のセンサを用いることも可能である。

先ず、制御部は、昇降タワー３０の昇降駆動部を作動させて、直進駆動部材３４の下降移動を開始する（ステップＳ_１）。トーチ電極４４の下端（先端）および昇降棒５６の下端はそれぞれ空中に浮いているので（図４Ａ）、直進駆動部材３４の下降移動が開始されると、連結部材６６，６８が直進駆動部材３４の上面に載った状態でトーチ２２およびクランプ電極２４も直進駆動部材３４と一体に下降移動する。

一方、トーチ２２は昇降棒５６の下降移動が終了した後も直進駆動部材３４と一体に下降移動し（ステップＳ_４）、トーチ電極４４の下端（先端）が母材（Ｗ_１，Ｗ_２）の被溶接部ＷＪに漸近する。そして、トーチ電極４４の下端が被溶接部ＷＪの上面に接触すると（ステップＳ_５）、トーチ２２の下降移動がそこで終了し（図４Ｃ）、その直後に直進駆動部材３４がトーチボディ４０の連結部材６６から分離し（図４Ｄ）、制御部がセンサ７０の出力信号に応答して直進駆動部材３４の下降移動を止める（ステップＳ_６）。

たとえば、上述した実施形態では、トーチ電極４４の先端が母材（Ｗ_１，Ｗ_２）の被溶接部ＷＪに接触する前に、クランプ電極２４が被溶接部ＷＪに対する加圧（挟着固定）を開始するようにしている。この場合は、クランプ電極２４による被溶接部ＷＪの位置補正が行われた後にトーチ電極４４の下端が被溶接部ＷＪに接触するので、その接触位置を精確に制御することが可能であり、たとえばトーチ電極４４の先端を母材（Ｗ_１，Ｗ_２）の隙間に精確に差し込むことができる。もっとも、一変形例として、トーチ電極４４の先端が母材（Ｗ_１，Ｗ_２）の被溶接部ＷＪに接触した後に、クランプ電極２４が被溶接部ＷＪに対する加圧（挟着固定）を開始することも可能である。

別の実施例（変形例）として、図７に示すように、直進駆動部材３４とトーチボディ４０の一部（たとえばトーチボディ４０に固定された鍔状のばね受け部８０）との間に、直進駆動部材３４の移動する方向で弾性変形可能なばね部材たとえばコイルばね８２を設けることも可能である。この場合、コイルばね８２に圧縮コイルばねを用いることで、トーチ電極４４が被溶接部ＷＪに接触したときに被溶接部ＷＪの受ける荷重をトーチボディ４０の自重より任意に軽くすることができる。母材（Ｗ_１，Ｗ_２）が小型精密電子部品の端子部材である場合に有利な形態である。あるいは、コイルばね８２に引っ張りコイルばねを用いることで、トーチ電極４４が被溶接部ＷＪに接触したときに被溶接部ＷＪの受ける荷重をトーチボディ４０の自重より任意に重くすることもできる。なお、ばね受け部８０の位置を調整する機構（図示せず）を備えることで、コイルばね８２のばね力を調整することもできる。

このように直進駆動部材３４にコイルばね８２，８６を介してトーチボディ４０および昇降棒５６を取り付ける構成においては、直進駆動部材３４を斜め方向または水平方向で直進移動させ、トーチ電極４４およびクランプ電極２４を同方向に直進移動させることも可能である。

１０ 装置本体
１２ 溶接ヘッド
１８ 可動ステージ
２２ トーチ
２４ クランプ電極
３０ 昇降タワー
３４，３４’ 直進駆動部材
４０ トーチボディ
４４ トーチ電極
５６ 昇降棒
６６，６８ 連結部材
７０ センサ
８０，８４ ばね受け部
８２，８６ コイルばね
Ｗ_１，Ｗ_２ 端子部材（母材）
ＷＪ 被溶接部

Claims (11)

1. 母材としての第１および第２の部材を被溶接部にて密着させて保持可能なクランプ電極と、
   前記クランプ電極を保持する昇降機構と、
   トーチ電極を着脱可能に装着して保持するトーチボディと、
   前記トーチボディと前記昇降機構とが連結され前記トーチ電極の軸方向と平行に直進移動可能な直進駆動部材と、
   前記トーチ電極と前記被溶接部とを含む閉回路内で電流を流すための溶接電源と
   を有し、
   前記クランプ電極により前記被溶接部に加圧力を加え、かつ前記トーチ電極の先端を前記被溶接部に接触させた状態で、前記溶接電源により前記トーチ電極と前記被溶接部との間に電圧を印加して前記閉回路内で通電を開始し、前記被溶接部に対する加圧と前記閉回路内の通電を継続しながら前記トーチ電極の先端を前記被溶接部から離して、前記トーチ電極と前記被溶接部との間でアークを発生させ、前記アークの熱によって前記被溶接部を溶接するＴＩＧ溶接装置。
2. 前記クランプ電極は、前記被溶接部の前記トーチ電極と対向する部位の近傍で前記第１および第２の部材を電磁気力または空気圧もしくは油圧の圧力で挟着して固定するクランプを有する、請求項１に記載のＴＩＧ溶接装置。
3. 前記クランプ電極の前記被溶接部に接触する部分は、前記溶接電源に電気的に接続される導体を有し、前記導体は前記閉回路内で前記電流が流れる時に前記閉回路の一部を構成する、請求項１または請求項２に記載のＴＩＧ溶接装置。
4. 前記クランプ電極および前記トーチボディを支持して前記トーチ電極の軸方向と平行に直進移動可能な直進駆動部材を備え、
   前記クランプ電極および前記トーチ電極を前記被溶接部から遠ざけるための第１の位置と、前記クランプ電極を稼働位置に着かせるための第２の位置と、前記トーチ電極の先端を前記被溶接部に接触させるための第３の位置と、前記トーチ電極の先端をアークの生成に適した所定距離だけ前記被溶接部から離すための第４の位置との間で、前記直進駆動部材を直進移動させる、請求項１〜３いずれか一項に記載のＴＩＧ溶接装置。
5. 前記直進駆動部材が前記第１の位置から前記第３の位置まで移動する途中で前記トーチ電極の先端が前記被溶接部に接触したことを検出するセンサを有し、前記センサの出力信号に応答して前記直進駆動部材の移動を停止させる、請求項４に記載のＴＩＧ溶接装置。
6. 前記直進駆動部材と前記トーチボディまたはこれに結合された第１の直進可動部材との間に設けられ、前記直進駆動部材の移動する方向で弾性変形可能な第１のばね部材を有する、請求項４または請求項５に記載のＴＩＧ溶接装置。
7. 前記直進駆動部材と前記クランプ電極またはこれに結合された第２の直進可動部材との間に設けられ、前記直進駆動部材の移動する方向で弾性変形可能な第２のばね部材を有する、請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載のＴＩＧ溶接装置。
8. 前記直進駆動部材は、鉛直方向で直進移動するように構成され、
   前記直進駆動部材に対してその上に載って連結可能な第１の連結部材が、前記トーチボディまたはこれに結合された第１の直進可動部材に固着または一体形成され、
   前記直進駆動部材に対してその上に載って連結可能な第２の連結部材が、前記クランプ電極またはこれに結合された第２の直進可動部材に固着または一体形成され、
   前記直進駆動部材が前記第２の位置より高い位置に在る時は、前記第２の連結部材が前記直進駆動部材に載った状態で、前記クランプ電極が前記直進駆動部材と一体的に昇降移動可能であり、
   前記直進駆動動部材が前記第３の位置より高い位置に在る時は、前記第１の連結部材が前記直進駆動部材に載った状態で、前記トーチボディが前記直進駆動部材と一体的に昇降移動可能である、
   請求項４〜７のいずれか一項に記載のＴＩＧ溶接装置。
9. 前記溶接電源は、前記閉回路内で流す電流を、前記トーチ電極の先端が前記被溶接部に接触している時は第１の電流値以下に制御し、前記トーチ電極の先端が前記被溶接部から離れてから前記第１の電流値よりも大きな第２の電流値以上に制御する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＴＩＧ溶接装置。
10. 前記第１の電流値は２０Ａ以下であり、前記第２の電流値は３０Ａ以上である、請求項９に記載のＴＩＧ溶接装置。
11. トーチ電極及びクランプ電極を一体に下降させる工程と、
    前記クランプ電極が予め定められた稼動位置でクランプし、母材としての第１および第２の端子部材を被溶接部にて密着させて保持する工程と、
    前記トーチ電極は前記クランプ電極が前記稼動位置でクランプした後も下降を続けて前記トーチ電極の先端を前記被溶接部に接触させる工程と、
    前記被溶接部に密着固定のための加圧力を加え、かつ前記トーチ電極の先端を前記被溶接部に接触させた状態で、前記トーチ電極と前記被溶接部との間に電圧を印加して、前記トーチ電極と前記被溶接部とを含む閉回路内で通電を開始する工程と、
    前記被溶接部に対する加圧と前記閉回路内の通電を継続しながら、前記トーチ電極の先端を前記被溶接部から離して、前記トーチ電極と前記被溶接部との間でアークを発生させ、前記アークの熱によって前記被溶接部を溶かす工程と、
    前記閉回路内の通電を止め、前記被溶接部に対する加圧を解除する工程と
    を有するＴＩＧ溶接方法。