JP5411764B2 - One-side resistance spot welding method and one-side resistance spot welding apparatus - Google Patents
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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。 The present invention relates to a one-side resistance spot welding method and a one-side resistance spot welding apparatus for welding by applying an electrode only from one of the members to be welded.
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。 Conventionally, for joining welded members composed of stacked plate members, a large current is passed between the electrodes for a certain period of time while the welded member is sandwiched between a pair of welding electrodes and applied with pressure. Direct spot welding or series spot welding for joining the members to be welded by forming the nugget by raising the temperature almost to the melting temperature by the resistance heat generated in the welding is performed.
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。 On the other hand, in spot welding of a plate member in a structure such as an automobile body, direct spot welding may not have a space for arranging one welding electrode, and series spot welding may not have a space for arranging a back electrode.
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。 As a countermeasure against this, one-side resistance spot welding is performed in which welding can be performed only from one side of a member to be welded on which plate members are superimposed.
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。
An example of this one-side resistance spot welding will be described with reference to FIG. When one-side resistance spot welding is performed on the member to be welded 100 in which the
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。
In a state where the
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。
Further, a part ib of the welding current i flowing between the
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。 As a countermeasure, Patent Document 1 proposes a one-side resistance spot welding apparatus that heats the member to be welded 100 and controls the electrical resistance of the welded portion to suppress the invalid shunt. The outline | summary of the one-side resistance spot welding apparatus by this patent document 1 is demonstrated with reference to FIG.
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。
This welding apparatus includes a
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。
Prior to the one-side resistance spot welding, as shown in FIG. 8 (a), the
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。
Next, as shown in FIG. 8B, the
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。
According to Patent Document 1, prior to spot welding with the
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。
However, since the
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。 Therefore, the objective of this invention made | formed in view of this point is providing the one-side resistance spot welding method and the one-side resistance spot welding apparatus which can obtain the uniform stable welding quality.
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。
The one-side resistance spot welding method according to claim 1, which achieves the above object, is the welding electrode in a state in which a welding electrode is brought into contact with a welded portion of a member to be welded composed of overlapping plate members and pressure is applied. In a one-side resistance spot welding method in which a welding current is passed between a ground electrode and a ground electrode contacting the welded member to weld the welded member, the weld electrode is brought into contact with the welded portion of the welded member and applied to the welded member. Applying a welding current between the welding electrode and the ground electrode with the pressure applied and the tip of the sub-electrode disposed so as to surround the welding electrode in contact with the member to be welded; One-side resistance spot welding is performed by supplying a ground current between the sub electrode and the ground electrode.
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。 According to this, the potential of the portion surrounding the welded portion is increased by the sub current flowing from the tip of the sub electrode to the welded member, the ineffective diversion flowing from the weld electrode to the welded member is suppressed, and the weld electrode is pressurized. A welding current flows in a concentrated manner in the welding energization path formed at the joint between the plate members in the welded portion, and a nugget is efficiently formed at the joint, so that uniform and stable good welding quality can be obtained. In addition, it is not necessary to heat the member to be welded in advance, and the member to be welded is excessively heated during the one-side resistance spot welding, so that damage to the member to be welded due to so-called overheating is avoided and stable and uniform. High welding quality.
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。
The one-side resistance spot welding apparatus according to
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。 According to this one-side resistance spot welding apparatus, the welding electrode is brought into contact with the welded portion of the member to be welded to apply pressure, and the sub electrode is welded between the welding electrode and the ground electrode in contact with the member to be welded. By energizing the current and energizing the ground current between the sub electrode and the ground electrode, the potential of the portion surrounding the welded portion is increased by the sub current flowing from the tip of the sub electrode to the welded member, and the welded electrode is moved from the weld electrode to the welded member. Ineffective shunt flow is suppressed, welding current flows concentrated on the welding current path formed at the joint between the plate members in the weld, and nuggets are efficiently formed at the joint, uniform and stable good welding Quality is obtained. In addition, it is not necessary to heat the member to be welded in advance, and the member to be welded is excessively heated during the one-side resistance spot welding, so that damage to the member to be welded due to so-called overheating is avoided and stable and uniform. High welding quality.
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。 A one-side resistance spot welding apparatus according to a third aspect of the present invention is the welding electrode and the welding target in a state in which the welding electrode is brought into contact with the welding portion of the welding target member composed of a plurality of stacked plate members to apply pressure. In a one-side resistance spot welding apparatus for welding a member to be welded by passing a welding current between ground electrodes in contact with a member, the base portion, the welding electrode, and the base electrode mounted on the base portion to support the welding electrode and A welding electrode movable actuator that abuts the welding electrode on a welded portion of the member to be welded to move the welding electrode forward and backward between a pressurizing position that applies pressure to the member to be welded and a retracted position that is separated from the member to be welded; A sub-electrode disposed so as to surround the welding electrode and having a tip abutting against the member to be welded; and mounted on the base portion to support the sub-electrode, and the tip of the sub-electrode is A sub-electrode movable actuator that moves forward and backward between a contact position that contacts the welding member and a retracted position that is separated from the welded member, a ground electrode that contacts the welded member, and the welding electrode and the ground electrode And a welding energization circuit for energizing a welding current therebetween and energizing a ground current between the sub electrode and the earth electrode.
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。 According to this one-side resistance spot welding apparatus, the welding electrode is moved to the pressurizing position by the welding electrode movable actuator and is brought into contact with the welded portion of the member to be welded to apply pressure, and the sub electrode is brought into contact with the sub electrode movable actuator. In the state of moving to the position and in contact with the member to be welded, a welding current is passed between the welding electrode and the ground electrode, and a ground current is passed between the sub electrode and the ground electrode, so that The sub-current flowing in the welding member increases the potential of the portion surrounding the welded portion, and the ineffective diversion flowing from the welding electrode to the welded member is suppressed, concentrating on the welding current path formed at the junction between the plate members in the welded portion. As a result, a welding current flows, a nugget is efficiently formed at the joint, and a uniform and stable welding quality is obtained.
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。 According to a fourth aspect of the present invention, in the one-side resistance spot welding apparatus according to the second or third aspect, an elastically deformable conductive material disposed at the tip of the sub-electrode is provided.
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。 According to this, a case where the tip of the sub-electrode and the surface of the member to be welded are relatively inclined by arranging an annular, elastically deformable and conductive conductor at the tip of the sub-electrode, Even if it is formed in a slightly curved surface shape or uneven shape, the electrical conductivity between the tip of the sub electrode and the member to be welded can be ensured via the conductor, and stable and uniform welding quality can be obtained.
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。 The invention according to claim 5 is the one-side resistance spot welding apparatus according to claim 4, wherein the conductor is a copper mesh wire.
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。 According to this, the electrical conductivity of the annular conductor, heat resistance, and durability of wear resistance can be ensured by forming the conductor with an annular copper mesh wire.
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。 According to the present invention, the potential surrounding the welded portion is increased by the sub current flowing from the tip of the sub electrode to the member to be welded, the invalid shunt flowing from the welding electrode to the member to be welded is suppressed, and the welding current is supplied to the plate member. It flows in a concentrated manner in the welding energization path formed at the joint point between them, and nuggets are efficiently formed at the joint point, and uniform and stable welding quality is obtained.
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。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a front view showing an outline of a one-side resistance
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。
Prior to the description of the one-side resistance
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。
The one-side resistance
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。
A
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。
A sub-electrode
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。
As a result, the
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。
A
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。
Further, the
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。
In this
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。
The
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。
Next, the operation of the one-side resistance
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。
The
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。
With the position of the one-side resistance
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。
Similarly, the
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。
Due to the pressure contact of the
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。
While the
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。
As a result, as shown in FIG. 5, the part Ia of the welding current I flowing through the
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。
On the other hand, a part ia of the sub-current i that flows to the sub-electrode 26 is an already-connected portion of the
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。
Here, the potential of the sub energization path Y portion of the
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。
Then, energization is performed for a preset time, the nugget N gradually increases, and after the
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。
Note that the potential of the portion surrounding the welded
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。
Next, the welding electrode
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。
With the
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。
As described above, in the one-side resistance spot welding, the
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。
Further, the one-side resistance
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。
In the above embodiment, the
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。
Further, when incomplete contact between the
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。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in the above-described embodiment, the current value setting means 45 controls the sub-current i that flows through the sub-electrode 26 to control the surrounding potential surrounding the welded
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。
Moreover, although the to-
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
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。 A welding current is passed between the welding electrode and the ground electrode in contact with the welded member in a state in which the welding electrode is brought into contact with the welded portion of the welded member made up of a plurality of stacked plate members to apply pressure. In the one-sided resistance spot welding method for welding the welding member,
A state in which the welding electrode is brought into contact with the welded portion of the member to be welded to apply pressure to the member to be welded and a tip of a sub-electrode disposed so as to surround the welding electrode is in contact with the member to be welded A one-side resistance spot welding method, wherein a one-side resistance spot welding is performed by passing a welding current between the welding electrode and the ground electrode and passing a ground current between the sub-electrode and the ground electrode.
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。 A welding current is passed between the welding electrode and the ground electrode in contact with the welded member in a state in which the welding electrode is brought into contact with the welded portion of the welded member made up of a plurality of stacked plate members to apply pressure. In the one-side resistance spot welding device for welding the welding member,
A welding electrode that abuts the welded portion of the welded member and applies pressure to the welded member;
A sub-electrode disposed so as to surround the welding electrode and having a tip abutting against a member to be welded;
A ground electrode in contact with the member to be welded;
A welding energization circuit for energizing a welding current between the welding electrode and the ground electrode and energizing an earth current between the sub electrode and the ground electrode;
A one-side resistance spot welding apparatus comprising:
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。 A welding current is passed between the welding electrode and the ground electrode in contact with the welded member in a state in which the welding electrode is brought into contact with the welded portion of the welded member made up of a plurality of stacked plate members to apply pressure. In the one-side resistance spot welding device for welding the welding member,
A base part;
A welding electrode;
Mounted on the base portion to support the welding electrode, and a pressure position where the welding electrode is brought into contact with the welding portion of the member to be welded to apply pressure to the member to be welded and a retreat separated from the member to be welded A welding electrode movable actuator that moves forward and backward between positions;
A sub-electrode disposed so as to surround the welding electrode and having a tip abutting against the member to be welded;
A sub-electrode movable actuator that is mounted on the base portion and supports the sub-electrode and moves the sub-electrode forward and backward between a contact position where the tip abuts against the member to be welded and a retreat position where the sub-electrode is separated from the member to be welded When,
A ground electrode in contact with the member to be welded;
A welding energization circuit for energizing a welding current between the welding electrode and the ground electrode and energizing an earth current between the sub electrode and the ground electrode;
A one-side resistance spot welding apparatus comprising:
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