JP2018523581A - 金属シートを高サイクルレートで低抵抗溶接するための装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
前記文献は、請求項1のプレアンブルでは、金属シート及び金属体の抵抗溶接又は電気抵抗はんだ付けのための方法から始まる。
請求項1の特徴部において、前記方法は、溶接される金属シート上に、例えば、両面が完全に被覆された化粧シートの方向に、尖った延長部が(例えば、打ち抜き、エンボス加工、フライス加工等によって)形成され、前記延長部は、溶接される(上側の)金属シートを最初に通過する予熱電流によって十分に加熱され、その結果、装飾シートの内側被覆が溶融する(又は壊れる)と、尖った延長部は、装飾シートに金属接触するようになり、接点を介して装飾層の損傷を排除する最適な溶接データを用いて、自動制御又は他の回路及び制御手段によって、溶接電流が装飾シートに流され、それにより、金属シートを溶接する。
この文献は、溶接される部品に作用する押圧力を伴うパルス溶接として知られる従来技術から始まる。この点について、関連する溶接装置と共に、例えば、従来のコンデンサ放電溶接方法が考えられる。このようなパルス溶接方法では、プレス加工されたワークピースは、それらに流れるパルス電流を有し、それらは、接触領域内のペースト状の状態に移行して、共に接合される。更に、十分に高い電流集中を達成するために、ワークピースの接触点は、例えば、点接触又は線接触であるような、可能な限り小さく保たれることが記述されている。
金属シートの場合、この目的のため、部品準備中に、金属シートの一方又は両方に、突出部が適用される、又は一体成形される。これには、更なる努力が必要である。
更に、先行技術に関して、DE 40 38 016 A1及びDE 19 44 614 A1が挙げられる。
DE 20 2004 020 166では、上述した従来技術に照らして改善された溶接技術を示すことを目的として示している。
前記溶接装置は、少なくとも1つの電極(12)が、溶接点(7)でワークピース(3)を変形させるため、電極の前壁から送り方向(15)に突出したパンチ(14)を有する。
金属シートを高サイクルレートで低抵抗溶接するための装置であって、以下の特徴を有する。
a)U字状の形態で形成された本体(1)は、2つの水平に据え付けられた脚部に、互いに反対に置かれた下部リフト駆動要素(2)及び上部リフト駆動要素(7)が配置され、下部電極保持装置(3)は、下部リフト駆動要素(2)に従い、上部電極保持装置(6)は、作用力方向に上部リフト駆動要素(7)に従い、
b)下部電極保持装置(3)に保持された下部溶接電極(11)と、上部電極保持装置(6)に保持された上部溶接電極(5)と、下部溶接電極(11)は、各々の中心に配置されて点に向かって先細りになる下部エンボスヘッド(10)を支持し、上部溶接電極(5)は、上部エンボスヘッド(8)を支持し、
c)接合相手供給装置(4)は、2つのエンボスヘッド(10、8)の中間空間に、溶接される接合相手(9)を供給し、
d)溶接電流を供給する電源は、接合相手(9)に適合する。
2つのエンボスヘッド(10、8)の各々は、予荷重要素(15)を有し、予荷重要素は、少なくとも1つの設定要素(12)によって設定可能であり、この予荷重は、力測定センサ(13)によって測定され、また、リフト駆動要素(2、7)によって、各々の特定の電極保持装置(3、6)に及ぼされる圧縮力が、力測定センサ(14)で測定されることがクレームされる。更に、エンボスヘッド(10、8)が、セラミック又は他の硬い非導電性材料で作られていることがクレームされる。
a)溶接される溶接相手は、下部溶接電極(11)と上部溶接電極(5)との間に接合相手供給装置(4)によって供給され、そこで、特定の設定可能な予荷重を伴う1つ及び/又は2つのエンボスヘッド(10、8)によって固定され、
b)下部溶接電極(11)と上部溶接電極(5)は、両側から2つの接合相手に押し付けられ、いずれの場合にも電極圧力が測定され、
c)各接合相手に適した溶接電流が流れて、それらの接合相手を溶接し、
d)対応するリフト駆動要素(2、7)によって、各々のエンボスヘッド(10、8)を有する2つの溶接電極が格納され、接合相手供給装置(4)は、溶接結果を一時記憶領域に送り、エンボスヘッド(10、8)は、特定の溶接電極(11、5)及び電極圧力とは無関係に、プロセス中に設定要素(12)によって接合相手に対して、設定される。更に、以下がクレームされる。
エンボスヘッド(10、8)は、材料のペアに応じて、特定の接合相手の圧力を増減することができ、又は、エンボス加工後の電極の位置とは無関係に、溶接ゾーンから完全に引き出すことができる。また、プログラムがコンピュータで実行されるとき、その方法のステップを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム、及びプログラムがコンピュータで実行されるとき、その方法を実行するためのコンピュータプログラムのプログラムコードを有する機械読み取り可能なキャリアがクレームされる。
この溶接作業で直接的に関与するのは、ここで圧力スパイクとして描かれる2つのエンボスヘッド、具体的には、下部エンボスヘッド10及び上部エンボスヘッド8である。
これら2つのエンボスヘッド10、8は、対応する下部溶接電極11及び上部溶接電極5に、直接的に接続されている。
2つの溶接電極11、5は、各々対応する下部電極保持装置3と上部電極保持装置6に保持されている。
この場合、下部電極保持装置及び上部電極保持装置6は、夫々独立して作用する個別の力測定装置を各々有する。
2つの電極保持装置は、下部リフト駆動要素2及び上部リフト駆動要素7によって作動される。
左手に示される図3aにおいて、例として溶接される金属シートは、第1の接合相手として金属構造材料19と、第2の接合相手として前記シート19をU字状に挟み込む金属サラウンド18と、で成るシートである。この図は、ちょうど横方向に反転した図1に示す条件に対応する。
右手に示される図3bでは、図3aに示した接合相手が、エンボスヘッドによる機械的作用後の断面図で示されている。
ここに例として示される金属構造材料19で成る金属シートは、既にその名称で提案されており、その間に実質的に隙間を伴う格子状金属構造から構成されることで特徴づけられる。
このような金属シートは、その性質上、通常の金属製の対応する金属シートよりも尖ったエンボスヘッドによって加えられる圧力負荷に対して、耐性が低い。これは、図3bに見られるように、2つのエンボスヘッド10、8のシャンク17、16の力作用によって、金属構造材料19は真ん中で大きく変形している一方、金属サラウンド18は、より通常の変形挙動を示す。下部溶接電極11及び上部溶接電極5は、この図では、まだ無電流である。
更に、接合相手上の溶接電極の圧力は、対応するリフト駆動要素によって加えられ、対応する力測定センサ14によって測定される。
溶接電流の制御及びタイプは、各々の接合相手のタイプ及び構成に依存し、接合相手のための供給装置のサイクルレートが、溶接装置のサイクルレートを決定する。この場合、1時間当たり少なくとも1200回の溶接作業のサイクルレートが達成される。
溶接電流のレベルは低く保たれ、溶接電極への接合相手の接着を避けるため、溶接電極が接合相手の材料で被覆されていないことを確かめるよう注意が払われる。これにより、高い信頼性と高いサイクルレートを実現することができる。
エンボスヘッドの圧力は、作業プロセスの間、溶接電極及び接合相手の電極圧力とは独立して、設定要素によって設定することができる。
各特定のエンボスヘッドは、接合相手において、次の溶接継ぎ目が延びる点火先端部を生成する。このようにして、溶接の良好な導電性が達成される。エンボスヘッドは、セラミック又は他の硬く導電性の低い材料で作製される。エンボスチップは、溶接中の接合相手の移動を抑制し、これは達成可能な高いサイクルレートで重要である。材料のペアに応じて、エンボスヘッドは、エンボス加工後の電極とは無関係に、接合相手の圧力を増減することができ、又は溶接ゾーンから完全に引き出すことができる。
その結果、設備全体の信頼性を大幅に向上させることができる。
しかしながら、もちろん、他の材料を接合相手として使用することも可能である。
2 下部リフト駆動要素
3 力測定装置付き下部電極保持装置
4 接合相手供給装置
5 上部溶接電極
6 力測定装置付き上部電極保持装置
7 上部リフト駆動要素
8 上部エンボスヘッド
9 溶接相手
10 下部エンボスヘッド
11 下部溶接電極
12 上型エンボス鋳型用設定要素
13 エンボス鋳型の力測定センサ
14 電極圧力のための力測定センサ
15 予荷重要素(バネ要素)
16 上部エンボス鋳型のシャンク
17 下部エンボス鋳型のシャンク
18 メタルサラウンド(コンタクトシート)
19 金属構造材料
20 溶接部
Claims (9)
- 金属シートを高サイクルレートで低抵抗溶接するための装置であって、
e)U字状の形態で形成された本体(1)は、2つの水平に据え付けられた脚部に、互いに反対に置かれた下部リフト駆動要素(2)及び上部リフト駆動要素(7)が配置され、下部電極保持装置(3)は、下部リフト駆動要素(2)に従い、上部電極保持装置(6)は、作用力方向に上部リフト駆動要素(7)に従い、
f)下部電極保持装置(3)に保持された下部溶接電極(11)と、上部電極保持装置(6)に保持された上部溶接電極(5)と、下部溶接電極(11)は、各々の中心に配置されて点に向かって先細りになる下部エンボスヘッド(10)を支持し、上部溶接電極(5)は、上部エンボスヘッド(8)を支持し、
g)接合相手供給装置(4)は、2つのエンボスヘッド(10、8)の中間空間に、溶接される接合相手(9)を供給し、
h)溶接電流を供給する電源は、接合相手(9)に適合することを特徴とする装置。 - 2つのエンボスヘッド(10、8)の各々は、予荷重要素(15)を有し、予荷重要素は、少なくとも1つの設定要素(12)によって設定可能であり、この予荷重は、力測定センサ(13)によって測定されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- リフト駆動要素(2、7)によって、各々の特定の電極保持装置(3、6)に及ぼされる圧縮力が、力測定センサ(14)で測定されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の装置。
- エンボスヘッド(10、8)が、セラミック又は他の硬い非導電性材料で作られていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の装置。
- 金属シートを高サイクルレートで低抵抗溶接のための方法であって、
e)溶接される溶接相手は、下部溶接電極(11)と上部溶接電極(5)との間に接合相手供給装置(4)によって供給され、そこで、特定の設定可能な予荷重を伴う1つ及び/又は2つのエンボスヘッド(10、8)によって固定され、
f)下部溶接電極(11)と上部溶接電極(5)は、両側から2つの接合相手に押し付けられ、いずれの場合にも電極圧力が測定され、
g)各接合相手に適した溶接電流が流れて、それらの接合相手を溶接し、
h)対応するリフト駆動要素(2、7)によって、各々のエンボスヘッド(10、8)を有する2つの溶接電極が格納され、接合相手供給装置(4)は、溶接結果を一時記憶領域に送ることを特徴とする方法。 - エンボスヘッド(10、8)は、特定の溶接電極(11、5)及び電極圧力とは無関係に、プロセス中に設定要素(12)によって接合相手に対して、設定されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- エンボスヘッド(10、8)は、材料のペアに応じて、特定の接合相手の圧力を増減することができ、又は、エンボス加工後の電極の位置とは無関係に、溶接ゾーンから完全に引き出すことができることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の方法。
- プログラムがコンピュータで実行されるとき、請求項5乃至請求項7のいずれか一項に記載の方法のステップを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム。
- プログラムがコンピュータで実行されるとき、請求項5乃至請求項7のいずれか一項に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラムのプログラムコードを有する機械読み取り可能なキャリア。
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