JP5998590B2 - インダイレクトスポット溶接方法及びその溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車体を構成するフレーム板材内の袋構造部等を溶接するために使用されるインダイレクトスポット溶接方法及びその溶接装置に関する。

従来、部材間の溶接には、直接、板厚方向に電流を流して溶接するダイレクトスポット溶接が広く用いられているが、当該ダイレクトスポット溶接は、重ね合わせた母材の両側に電極（上側電極、下側電極）を配置して挟み込むことにより、両側で接触させた電極から直接、板厚方向へ溶接電流を加圧して通電するため、片側の母材板の表面にスポット溶接痕を残したくない部分をスポット溶接する場合や、裏面側に電極を配置することが困難な場合などには、インダイレクトスポット溶接が行われている。

インダイレクトスポット溶接は、スポット溶接を行う位置にある電極(加圧用電極)と、該電極と平面視で異なる位置にある電極（給電用電極）との間で、一方の母材の溶接部以外の部分を電流が通って通電するスポット溶接である。例えば特許文献１には、インダイレクトスポット溶接を行う従来発明が記載されており、この特許文献１に記載の従来技術によれば、ヘミング曲げ部４ａに当接する溶接電極２６と、該溶接電極２６と同じ側でかつ平面視で異なる位置にある給電電極３０との間で、電流が母材であるドアインナパネル５を通って通電することにより、上記ヘミング曲げ部４ａをスポット溶接することができる。なお、当該特許文献１には、ヘミング曲げ部４ａの曲げ加工を同じ溶接装置で行えることも記載されている。

特開昭６４−０５７９８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術においても、次のような改善すべき余地が残されている。

すなわち、例えば自動車の車体を構成するフレーム板材内の袋構造部などをスポット溶接する場合には、溶接時に加圧用電極と反対側、すなわち袋構造部の内側から加圧用電極と対向する位置に母材を支える受け台等を設けることができず、溶接時に母材間の圧接力が十分に得られないため、安定した品質の溶接ができなかった。特に、袋構造部の外側を構成する上板の板厚が厚いと、溶接時に通常の加圧力で加圧用電極を上板側に押し当てても、下板との圧接力が不足するおそれがあった。また、溶接される母材間の隙間にばらつきがある場合にも、母材間の隙間が大きいと上下板間の圧接力が不足することがあるため、安定した品質の溶接ができなかった。さらに、袋構造であるため、溶接部の溶接状態を目視で確認することができず、半破壊検査等により溶接強度を検査することも困難であった。

本発明は、袋構造部など、溶接時に母材間の圧接力が十分に得られないと共に、溶接状態を目視での確認ができない構造のものをスポット溶接する際にも、安定した品質の溶接を簡単な構成で実現することを主な目的とする。

上述の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、第１、第２板材が重ね合わされた溶接対象部位において一方の部材に加圧用電極を当接させ、前記溶接対象部位から離間した部位において他方の部材に給電用電極を当接させ、これらの電極間に通電することにより前記溶接対象部位で第１、第２板材を溶接するインダイレクトスポット溶接方法であって、前記加圧用電極および前記給電用電極を備えた溶接ガンとして曲げ加工具を備えたものを用いると共に、前記第２板材として起立状態の被溶接片を備えたものを用いて、前記第１、第２板材を前記溶接対象部位において重なるように配置する第１のステップと、前記溶接ガンを前記第１板材に沿って移動させることにより、前記曲げ加工具で前記被溶接片を前記溶接対象部位で前記第１板材に重なるように折り曲げる第２のステップと、前記第２のステップで折り曲げられた前記被溶接片に前記加圧用電極を、前記第１板材における前記溶接対象部位から離間した部位に前記給電用電極をそれぞれ当接させて通電することにより溶接する第３のステップとを有することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第２のステップでは、ガイド溝を備えた前記曲げ加工具を用い、前記ガイド溝によって前記被溶接片を案内しながら折り曲げることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記曲げ加工具は、前記給電用電極に一体的に設けられていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、第１、第２板材が重ね合わされた溶接対象部位において一方の部材に加圧用電極を当接させ、該溶接対象部位から離間した部位において他方の部材に給電用電極を当接させ、これらの電極間に通電することにより前記溶接対象部位で第１、第２板材を溶接するインダイレクトスポット溶接方法であって、前記加圧用電極および前記給電用電極を備えた溶接ガンとして曲げ加工具を備えたものを用いると共に、前記第１板材として長孔を備え、前記第２板材として起立状態の被溶接片を備えたものを用いて、前記第２板材の前記被溶接片を前記第１板材の前記長孔に貫通させながら、前記第１、第２板材を前記溶接対象部位において重なるように配置する第１のステップと、前記溶接ガンを前記第１板材に沿って移動させることにより、前記曲げ加工具で前記被溶接片を前記溶接対象部位で前記第１板材に重なるように折り曲げる第２のステップと、前記第２のステップで折り曲げられた前記被溶接片に前記加圧用電極を、前記第１板材における前記溶接対象部位から離間した部位に前記給電用電極をそれぞれ当接させて通電することにより溶接する第３のステップとを有することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において、前記曲げ加工具は、前記給電用電極に一体的に設けられていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれかに係る発明において、前記第２板材は、前記第１板材よりも薄い板材であることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項４乃至６のいずれかに発明において、前記第１板材は、車体のフレーム板材であり、前記第２板材は、前記フレーム板材に配置される補強部材であることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、第１、第２板材が重ね合わされた溶接対象部位において一方の部材に加圧用電極を当接させ、前記溶接対象部位から離間した部位において他方の部材に給電用電極を当接させ、これらの電極間に通電することにより前記溶接対象部位で第１、第２板材を溶接するインダイレクトスポット溶接装置において、前記加圧用電極および前記給電用電極と共に曲げ加工具を備えた溶接ガンと、前記溶接対象部位において重なるように配置された、前記第１板材及び起立状態の被溶接片を備えた前記第２板材について、前記溶接ガンを前記第１板材に沿って移動させることにより、前記曲げ加工具で前記被溶接片を前記溶接対象部位で前記第１板材に重なるように折り曲げ、折り曲げられた前記被溶接片に前記加圧用電極を、前記第１板材における前記溶接対象部位から離間した部位に前記給電用電極をそれぞれ当接させて通電することにより溶接するように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項９に係る発明は、請求項８に係る発明において、前記曲げ加工具は、折り曲げ時に前記被溶接片を案内するガイド溝を備えたことを特徴とする。

請求項１０に係る発明は、請求項８に係る発明において、前記曲げ加工具は、前記給電用電極に一体的に設けられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、溶接ガンの移動により、該溶接ガンが備える曲げ加工具によって被溶接片を第１板材に折り曲げることができるため、容易な折り曲げ加工により袋構造部などのスポット溶接を高品質で達成できると共に、溶接部位となる被溶接片が袋構造部の外側に出ているため、溶接状態を目視で確認できる。

請求項２に係る発明によれば、ガイド溝により被溶接片の適切な折り曲げを達成できる。

請求項３に係る発明によれば、被溶接片の折り曲げを給電用電極で達成でき、簡単な構成でスポット溶接を達成できる。

請求項４に係る発明によれば、請求項１に係る発明と同様の効果が得られる。

請求項５に係る発明によれば、請求項３に係る発明と同様の効果が得られる。

請求項６に係る発明によれば、被溶接片の折り曲げを容易にでき、板間すき間が一定しない板材間（上板が厚板、下板が薄板の場合）においても溶接対象部位を規格内最小の板間すき間に一定にすることができ、安定した溶接品質が得られる。

請求項７に係る発明によれば、車体のフレーム板材内の補強板材により補強効果を高めた部材が簡素な工程で製造できる。

請求項８乃至１０に係る発明によれば、それぞれ請求項１乃至３に係る発明と同様の効果が得られる。

本発明による第１の実施形態の溶接装置の全体構成と溶接対象部位を表す概要図である。 第１の実施形態によって溶接される溶接対象部位の拡大図であり、（ａ）は被溶接片を折り曲げ前の状態、（ｂ）は被溶接片を折り曲げ後の状態をそれぞれ示す。 第１の実施形態の曲げ加工具の三面図である。 第１の実施形態の溶接方法における第１の工程を表す概要図である。 第１の実施形態の溶接方法における第２の工程を表す概要図である。 第１の実施形態の溶接方法における第３の工程を表す概要図である。 第１の実施形態の溶接方法における第４の工程を表す概要図である。 第２の実施形態の曲げ加工具の正面図及び平面図である。 第２の実施形態の溶接方法における第１の工程を表す概要図である。 第２の実施形態の溶接方法における第２の工程を表す概要図である。 第２の実施形態の溶接方法における第３の工程を表す概要図である。 第２の実施形態の溶接方法における第４の工程を表す概要図である。 第３の実施形態によって溶接される溶接対象部位の拡大図であり、（ａ）は被溶接片を折り曲げ前の状態、（ｂ）は被溶接片を折り曲げ後の状態をそれぞれ示す。 第３の実施形態の曲げ加工具の三面図である。 第４の実施形態の曲げ加工具の正面図である。 第５の実施形態の曲げ加工具の正面図である。 本発明の溶接方法を適用する自動車の車体の要部の斜視図である。 （ａ）は図１７の車体を構成するガセットの被溶接片を折り曲げる前の状態を示す斜視図であり、（ｂ）はその変形例を示す斜視図である。 図１７の車体の溶接部位を示す断面拡大図である。 図１７の第２板材に開けられ長穴周辺の形状の変形例を示す拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態について第１から第５の実施形態に基づいて説明する。各実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を示す用語（例えば、「上方」、「下方」、「右側」および「左側」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本願発明を限定するものではない。また以下の添付図面において、同様の構成部品については同様の符号を用いて参照する。
［第１の実施形態］

図１から図７を参照しながら、本願発明の第１の実施形態について以下に詳細に説明する。まず、図１を参照しながら、第１の実施形態の全体構成について説明する。

第１の実施形態のインダイレクトスポット溶接装置１０は、溶接ガン１と該溶接ガン１を先端に取り付けるロボットアーム２とから主に構成されており、必要な自由度を供えたロボットアーム２を移動制御することにより、溶接対象部位に対して溶接ガン１の位置、方向および姿勢を適宜制御して溶接をすることが可能である。

溶接ガン１は、溶接トランス３とガン取付け用ブラケット４を備え、該ガン取付け用ブラケット４には、１対のエア及びサーボスタッドガン５が取り付けられている。該エア及びサーボスタッドガン５の先端部には、電極取付け用ポイントホルダ６を介して加圧用電極７及び給電用電極８がそれぞれ取り付けられている。

ここで、本願発明の特徴として、ガン取付け用ブラケット４には曲げ加工具として折り曲げ用平型プレート１１が折り曲げ用プレート取付けスライドベースプレート９を介して取り付けられており、すなわち、溶接ガン１には加圧用電極７、給電用電極８及び折り曲げ用平型プレート１１が一体的に設けられている。

折り曲げ用平型プレート１１は、その先端部に被溶接部材（被溶接片１０１ａ）と当接するガイド溝部１１ａを備えている。また、折り曲げ用平型プレート１１は、被溶接部材と当接する際に折り曲げ用プレート取付けスライドベースプレート９に対して長手方向に摺動可能とするため、その両側面部にスライドレール１１ｄが設けられており、折り曲げ用プレート取付けスライドベースプレート９に設けられたスライド溝部９ａ（図示しない）にこのスライドレール１１が摺動可能に係合されている。さらに、折り曲げ用平型プレート１１を被溶接部材に対して安定して当接させるため、折り曲げ用平型プレート１１の基端部にボルト１１ｅが設けられており、プレート取付けスライドベースプレート９に設けられた貫通穴９ｂにこのボルト１１ｅの先端を挿通し、折り曲げ用平型プレート１１と折り曲げ用プレート取付けスライドベースプレート９との間のボルト１１ｅの外周に押さえ補助用スプリング９ｃが設けられており、折り曲げ用プレート取付けスライドベースプレート９に対して折り曲げ用平型プレート１１が摺動する際に、押さえ補助用スプリング９ｃが折り曲げ用平型プレート１１に付勢力を与える構造となっている。

次に、図２を参照しながら、第１の実施形態によって溶接される被溶接部材について説明する。

互いに溶接を行う２つの板材（第１板材１０１及び第２板材１０２）の板厚は、第２板材１０２の方が第１板材１０１よりも厚い。これら板材間を溶接するため、第１板材１０１の上側に第２板材１０２を配置して、これら板材を重ね合わせる。この際に、溶接対象部位と隣接する位置に予め、第１板材１０１には被溶接片１０１ａが切り起こされていると共に、第２板材１０２には貫通する長穴１０２ａが設けられており、被溶接片１０１ａが長穴１０２ａを挿通するように位置合わせをして、第１板材１０１の上に第２板材１０２を重ね合わせる。これによって、第２板材１０２の上面から被溶接片１０１ａが突出した状態となる（図２（ａ）を参照）。ここまでがスポット溶接を行うための準備段階である。

次に、第１板材１０２の上面から突出した被溶接片１０１ａを曲げ加工具である折り曲げ用平型プレート１１によって折り曲げを行い、被溶接片１０１ａと第２板材１０２の長穴１０２ａの周縁部とを重ね合わせる（図２（ｂ）を参照）。この重ね合わせた部分が溶接対象部位となるため、被溶接片１０１ａが第２板材１０２の長穴１０２ａの周縁部と面接触するように、被溶接片１０１ａを第２板材１０２と平行になるように折り曲げる。

続いて、折り曲げられた被溶接片１０１ａの上面に加圧用電極７を当接させると共に、第２板材１０２のうち平面視で被溶接片１０１ａから離間した部位に、加圧用電極７と同じ側から給電用電極８を当接させ、これらの電極間に通電することにより、第１板材１０１及び第２板材１０２間をスポット溶接する。

なお、被溶接片１０１ａ及び長穴１０２ａの形状は、図２に示されたものに限らない。被溶接片１０１ａが長穴１０２ａを挿通可能であり、かつ、折り曲げられた被溶接片１０１ａの下側が長穴１０２ａの周囲とスポット溶接を行うのに十分な接触面積をもって対向可能であればよい。

また、互いに溶接を行う２つの板材の板厚の関係は、第２板材１０２の方が第１板材１０１よりも厚い場合に限らず、これら板圧が同じ厚さであってもよい。逆に、第２板材１０２の方が第１板材１０１よりも薄い場合にも、通常よりも加圧力を増やす等により本願発明は適用可能な場合がある。

さらに、第２板材１０２に長穴１０２ａを設ける場合について述べてきたが、これに限るものではない。例えば、第２板材１０２の縁部に第１板材１０１をスポット溶接する場合には、第２板材１０２には長穴を設けずに、第１板材１０１の被溶接片１０１ａを第２板材１０２の縁部の外側に起立するように設け、この縁部を外側から挟むように折り曲げることで、上述と同じ溶接装置乃至方法によってスポット溶接が可能である。

また、第１板材１０１に被溶接片１０１ａを切り起こしによって設ける場合について述べてきたが、これに限るものではない。例えば、第１板材１０１の縁部に第２板材１０２をスポット溶接する場合には、第１板材１０１に切り起こしによって被溶接片１０１ａを設けるのではなく、第１板材１０１の縁部に凸形状の突片を設け、これを起立させたものを被溶接片１０１ａとし、該被溶接片１０１ａを第２板材１０２の長穴１０２ａに挿通して折り曲げることで、上述と同じ溶接装置乃至方法によってスポット溶接が可能である。

次に、図３を参照しながら、第１の実施形態の曲げ加工具について説明する。

折り曲げ用平型プレート１１は、被溶接片１０１ａを所定の位置で所定の方向に折り曲げる曲げ加工具であり、折り曲げ時に被溶接片１０１ａに当接する折り曲げ用平型プレート１１の先端部には、起立した状態の被溶接片１０１ａを内方に案内して位置決めするためのガイド溝部１１ａが設けられており、ガイド溝部１１ａの幅は被溶接片１０１ａの幅よりもわずかに大きな寸法になっている。そして、ガイド溝部１１ａの底面と折り曲げ用平型プレート１１の下端面との境界をなす角部、及び、ガイド溝部１１ａの内側面と折り曲げ用平型プレート１１のガイド溝部１１ａが設けられた面との境界をなす角部には、底面面取り部１１ｂ及び側面面取り部１１ｃがそれぞれ設けられている。底面面取り部１１ｂを設けることによって、折り曲げ時に最初に底面面取り部１１ｂと起立した被溶接片１０１ａが当接するため、被溶接片１０１ａを無理な力をかけずに徐々に折り曲げることが可能である。また、側面面取り部１１ｃを設けることによって、起立した被溶接片１０１ａがわずかに傾倒している場合にもガイド溝部１１ａへ案内することが可能である。

また、既に述べたように、折り曲げ用平型プレート１１は、被溶接部材と当接する際に折り曲げ用プレート取付けスライドベースプレート９に対して長手方向に摺動可能とするため、その両側面部にスライドレール１１ｄが設けられている。このスライドレール１１は折り曲げ用プレート取付けスライドベースプレート９に設けられたスライド溝部９ａに摺動可能に係合される。

さらに、繰り返しになるが、折り曲げ用平型プレート１１を被溶接部材に対して安定して当接させるため、折り曲げ用平型プレート１１の基端部にボルト１１ｅが設けられている。このボルト１１ｅの先端をプレート取付けスライドベースプレート９に設けられた貫通穴９ｂに挿通し、折り曲げ用平型プレート１１と折り曲げ用プレート取付けスライドベースプレート９との間のボルト１１ｅの外周に押さえ補助用スプリング９ｃを設けることによって、折り曲げ用プレート取付けスライドベースプレート９に対して折り曲げ用平型プレート１１が摺動する際に、折り曲げ用平型プレート１１に付勢力を与えることができる。

次に、図４から図７を参照しながら、第１の実施形態の溶接方法における各工程を詳細に説明する。

また、互いにスポット溶接される第１板材１０１及び第２板材１０２について、予め第１板材１０１には被溶接片１０１ａを切り起こして設けると共に、第２板材１０２には貫通する長穴１０２ａを設けておく。そして、被溶接片１０１ａが長穴１０２ａを挿通するように位置合わせをして第１板材１０１の上に第２板材１０２を重ね合わせる。

ここまでの溶接の準備段階が完了したところで、第１の工程として、給電用電極８、加圧用電極７及び折り曲げ用平型プレート１１を搭載した溶接ガン１を動かして、原位置から、第２板材１０２から被溶接片１０１ａの板厚に相当する分距離が離れた高さ位置まで折り曲げ用平型プレート１１を近づける（図４を参照）。

なお、説明の便宜上、当該図面は、溶接性実験での概要図で第１板材１０１及び第２板材１０２を平板状に描いているが、これらの板材の形状はこれに限るものではない。また、支持台１０３（実施形態での板材位置決め用）の上に第１板材１０１を乗せ、さらにその第２部材１０２を乗せているが、溶接時の被溶接部材のセッティング方法はこれに限るものではない。

第２の工程として、溶接ガン１を第１板材１０１に沿って移動させることにより、溶接ガン１に搭載された折り曲げ用平型プレート１１によって被溶接片１０１ａをガイド溝部１１ａで案内しながら第２板材１０２に重なるように折り曲げる（図５を参照）。

第３の工程として、溶接ガン１を斜め上方に移動させ、加圧用電極７をスポット溶接の打点位置の直上に移動させる（図６を参照）。

第４の工程として、ガン加圧指令を受けてエア及びサーボスタッドガン５を駆動して加圧用電極７及び給電用電極８を下降させ、前記加圧用電極７を折り曲げられた被溶接片１０１ａに、前記給電用電極８を第１板材１０１における溶接対象部位である被溶接片１０１ａから離間した部位にそれぞれ当接させた状態でこれら電極間に通電することによりスポット溶接を行う（図７を参照）。

第５の工程として、溶接終了後、サーボガン１を上昇させて、各電極７、８を被溶接部材１０１、１０２から離間させ、溶接ガン１を原位置に移動させる（図示しない）。

なお、複数の被溶接部位を連続して溶接する場合には、作業効率の向上のため、前後に続けて行う被溶接部位の位置を考慮して原位置を決定するのがよい。

以上の工程によって、第１板材１０１及び第２板材１０２の板間のスポット溶接が完了する。

なお、加圧用電極７、給電用電極８及び折り曲げ用平型プレート１１はそれぞれ別体で溶接ガン１のガン取り付け用ブラケット４に取り付けられているため、これら部品のいずれかが損傷等により交換が必要になっても、その部品のみを交換すれば足りる。

以上により、第１の実施形態によって、溶接ガンの移動により、該溶接ガンが備える曲げ加工具によって被溶接片を折り曲げることができるため、容易な折り曲げ加工により袋構造部などのスポット溶接を高品質で達成できる。また、溶接部位となる被溶接片が袋構造部の外側に出ているため、溶接状態を目視で確認でき、半破壊検査等により溶接強度を検査することも可能である。さらに、上板（第２板材）が下板（第１板材）よりも板厚が厚い場合にも、下板の被溶接片を上板の長穴から貫通させることによって、この部分では上板及び下板の上下が逆転するため、溶接時に通常の加圧力で加圧用電極を押し当てても板材間の圧接力が十分であり、安定した品質のスポット溶接が可能である。また、溶接される板材間の隙間にばらつきがある場合にも、同様の理由で板材間に圧接力を十分に加えられるため、安定した品質の溶接が可能である。
［第２の実施形態］

次に、図８から図１２を参照しながら、本願発明に係る第２の実施形態について以下に詳細に説明する。まず、図８を参照しながら、第２の実施形態の曲げ加工具について説明する。

上述のように第１の実施形態は、電極と別に設けられた曲げ加工具によって被溶接片の折り曲げ加工を行うのに対して、第２の実施形態は、曲げ加工具が給電用電極に一体的に設けられている点で相違する。すなわち、第２の実施形態は給電用電極によって折り曲げ加工も行い、給電用電極を曲げ加工具として兼用する。

第２の実施形態の給電用電極１８は、その概要は第１の実施形態の給電用電極８と同じであるが、被溶接片１０１ａを所定の位置で所定の方向に折り曲げるのに兼用されるため、その形状が一部異なる。すなわち、折り曲げ時に起立した状態の被溶接片１０１ａに当接する給電用電極１８の先端部の側面には、被溶接片１０１ａを内方に案内して位置決めするためのガイド溝部１８ａが設けられており、ガイド溝部１８ａの幅は被溶接片１０１ａの幅よりもわずかに大きな寸法になっている。そして、第１の実施形態の折り曲げ用平型プレート１１に設けられたガイド溝部１１ａと同様に、ガイド溝部１８ａの底面と給電用電極１８の下端面との境界をなす角部、及び、ガイド溝部１８ａの内側面と給電用電極１８のガイド溝部１８ａが設けられた円筒面との境界をなす角部には、底面面取り部１８ｂ及び側面面取り部１８ｃがそれぞれ設けられている。底面面取り部１８ｂを設けることによって、折り曲げ時に最初に底面面取り部１８ｂと起立した被溶接片１０１ａが当接するため、被溶接片１０１ａを無理な力をかけずに徐々に折り曲げることが可能である。また、側面面取り部１８ｃを設けることによって、起立した被溶接片１０１ａがわずかに傾倒している場合にもガイド溝部１８ａへ案内することが可能である。

次に、図９から図１２を参照しながら、第２の実施形態の溶接方法における各工程を詳細に説明する。

第１の実施形態と同様に、互いにスポット溶接される第１板材１０１及び第２板材１０２について、予め第１板材１０１には被溶接片１０１ａを切り起こして設けると共に、第２板材１０２には貫通する長穴１０２ａを設けておく。そして、被溶接片１０１ａが長穴１０２ａを挿通するように位置合わせをして第１板材１０１の上に第２板材１０２を重ね合わせる。

ここまでの溶接の準備段階が完了したところで、第１の工程として、加圧用電極７及び給電用電極１８を先端部に搭載した溶接ガン１を動かして、原位置から、第２板材１０２から被溶接片１０１ａの板厚に相当する分距離が離れた高さ位置まで給電用電極１８を近づける（図９を参照）。

第２の工程として、溶接ガン１を第１板材１０１に沿って移動させることにより、給電用電極１８によって被溶接片１０１ａを第２板材１０２に重なるように折り曲げる（図１０を参照）。

第３の工程として、溶接ガン１を斜め上方に移動させ、加圧用電極７をスポット溶接の打点位置の直上に移動させる（図１１を参照）。

第４の工程として、ガン加圧指令を受けてエア及びサーボスタッドガン５を駆動して溶接ガン１から加圧用電極７及び給電用電極１８を下降させ、前記加圧用電極７を折り曲げられた被溶接片１０１ａに、給電用電極１８を前記第１板材における溶接対象部位である被溶接片１０１ａから離間した部位にそれぞれ当接させた状態でこれら電極間に通電することによりスポット溶接を行う（図１２を参照）。

第５の工程として、溶接終了後、サーボガン１を上昇させて、各電極７、８を被溶接部材１０１、１０２から離間させ、溶接ガン１を原位置に移動させる（図示せず）。

以上の工程によって、第１板材１０１及び第２板材１０２の板間のスポット溶接が完了する。

第２の実施形態の場合、折り曲げ加工を行うための専用部品が不要であるため、より簡易な構成により本願発明の効果を実現できる。
［第３の実施形態］

次に、図１３から図１４を参照しながら、本願発明に係る第３の実施形態について以下に詳細に説明する。まず、図１３を参照しながら、第３の実施形態によって溶接される溶接対象部位について説明する。

第１の実施形態では、１つの被溶接片を折り曲げるものについて説明したが、第３の実施形態では、２つの被溶接片を折り曲げる点で第１の実施形態と相違する。

第１の実施形態と同様に、互いに溶接を行う２つの板材（第１板材１０１及び第２板材１０２）の板厚は、第２板材１０２の方が第１板材１０１よりも厚い。これら板材間を溶接するため、第１板材１０１の上側に第２板材１０２を配置して、これら板材を重ね合わせる。

この際に、溶接対象部位と隣接する位置に予め、第１板材２０１には２つの被溶接片２０１ａ、２０１ｂが切り起こし等により起立した状態で横並びで設けられていると共に、第２板材２０２には、これら被溶接片２０１ａ、２０１ｂが同時に挿通可能な貫通する長穴１０２ａが１つ設けられており、２つの被溶接片２０１ａ、２０１ｂが１つの長穴２０２ａを挿通するように位置合わせをして、第１板材２０１の上に第２板材２０２を重ね合わせる。これによって、第２板材２０２の上面から被溶接片２０１ａ、２０１ｂが突出した状態となる（図１３（ａ）を参照）。ここまでがスポット溶接を行うための準備段階である。

次に、第１板材２０２の上面から突出した２つの被溶接片２０１ａ、２０１ｂの折り曲げを行い、被溶接片２０１ａ、２０１ｂと第２板材２０２の長穴２０２ａの周縁部とを重ね合わせる（図１３（ｂ）を参照）。この重ね合わせた部分が溶接対象部位となるため、被溶接片２０１ａが第２板材２０２の長穴２０２ａの周縁部と面接触するように、被溶接片２０１ａ、２０１ｂを第２板材２０２と平行になるように折り曲げる。

続いて、折り曲げられた被溶接片２０１ａ、２０１ｂの上面に加圧用電極７を当接させると共に、第２板材２０２のうち平面視で被溶接片２０１ａ、２０１ｂから離間した部位に、加圧用電極７と同じ側から給電用電極８を当接させ、これらの電極間に通電することにより、第１板材２０１及び第２板材２０２間をスポット溶接する。

なお、被溶接片２０１ａ、２０１ｂ及び長穴２０２ａの形状は、図１３に示されたものに限らない。被溶接片２０１ａ、２０１ｂが長穴２０２ａを挿通可能であり、かつ、折り曲げられた被溶接片２０１ａ、２０１ｂの下側が長穴２０２ａの周囲とスポット溶接を行うのに十分な接触面積をもって対向可能であればよい。

また、互いに溶接を行う２つの板材の板厚の関係は、第２板材２０２の方が第１板材２０１よりも厚い場合に限らず、これら板圧が同じ厚さでもよい。逆に、第２板材２０２の方が第１板材２０１よりも薄い場合にも、通常より加圧力を増すこと及び溶接条件（通電時間など）を変更すること等により本願発明は適用可能な場合がある。

さらに、第２板材２０２に長穴２０２ａを設ける場合について述べてきたが、これに限るものではない。例えば、第２板材２０２の縁部に第１板材２０１をスポット溶接する場合には、第２板材２０２には長穴を設けずに、第１板材２０１の被溶接片２０１ａ、２０１ｂを第２板材２０２の縁部の外側に起立するように設け、この縁部を外側から挟むように折り曲げることで、上述と同じ溶接装置乃至方法によってスポット溶接が可能である。

また、第２板材２０２の上面から突出した２つの被溶接片２０１ａ、２０１ｂの折り曲げを行う際に、２つの被溶接片２０１ａ、２０１ｂを１つずつ折り曲げてもよいし、同時に折り曲げても良いが、作業の効率化の観点では２つを同時に折り曲げるのが望ましい。

さらに、第１板材２０１に被溶接片２０１ａ、２０１ｂを切り起こしによって設ける場合について述べたが、これに限るものではない。例えば、第１板材２０１の縁部に第２板材２０２をスポット溶接する場合には、第１板材２０１に切り起こしによって被溶接片２０１ａ、２０１ｂを設けるのではなく、第１板材２０１の縁部に凸形状の突片を設け、これを起立させたものを被溶接片２０１ａ、２０１ｂとし、該被溶接片２０１ａ、２０１ｂを第２板材２０２の長穴２０２ａに挿通して折り曲げることで、上述と同じ溶接装置乃至方法によってスポット溶接が可能である。

第３の実施形態の被溶接片が２つの場合、第１の実施形態の被溶接片が１つの場合に比べて板材間の溶接部位が増えるため、より強固なスポット溶接を行うことが可能である。

次に、図１４を参照しながら、第３の実施形態の曲げ加工具について説明する。

折り曲げ用平型プレート２１は、被溶接片２０１ａ、２０１ｂを所定の位置で所定の方向に同時に折り曲げる曲げ加工具であり、折り曲げ時に被溶接片２０１ａ、２０１ｂに当接する折り曲げ用平型プレート２１の先端部には、起立した状態の２つの被溶接片２０１ａ、２０１ｂをそれぞれ内方に案内して位置決めするためのガイド溝部２１ａが２つ設けられており、各ガイド溝部２１ａの幅は各被溶接片２０１ａ、２０１ｂの幅よりもわずかに大きな寸法になっている。これにより、当該ガイド溝部２１ａによって被溶接片２０１ａ、２０１ｂを案内しながら折り曲げ可能である。

そして、第１の実施形態と同様に、各ガイド溝部２１ａの底面と折り曲げ用平型プレート２１の下端面との境界をなす角部、及び、各ガイド溝部２１ａの内側面と折り曲げ用平型プレート２１のガイド溝部２１ａが設けられた面との境界をなす角部には、底面面取り部２１ｂ及び側面面取り部２１ｃがそれぞれ設けられている。底面面取り部２１ｂを設けることによって、折り曲げ時に最初に底面面取り部２１ｂと起立した被溶接片２０１ａ、２０１ｂがほぼ同時に当接するため、２つの被溶接片２０１ａ、２０１ｂを無理な力をかけずに徐々に折り曲げることが可能である。また、側面面取り部２１ｃを設けることによって、起立した被溶接片２０１ａ、２０１ｂのいずれか少なくとも一方がわずかに傾倒している場合にもガイド溝部２１ａへ案内することが可能である。

また、折り曲げ用平型プレート２１は、第１の実施形態と同様に、その両側面部にスライドレール２１ｄが設けられており、その基端部にボルト２１ｅが設けられている。

なお、第３の実施形態の場合、基本的に第１の実施形態と同様の溶接方法を実施できるが、溶接工程において、加圧用電極７によって折り曲げられた２つの被溶接片２０１ａ、２０１ｂを１つずつしか溶接できないため、加圧用電極７を搭載した溶接ガン１を２つの被溶接片２０１ａ、２０１ｂの間で移動させることが必要になる。
［第４の実施形態］

次に、図１５を参照しながら、本願発明に係る第４の実施形態の曲げ加工具について以下に詳細に説明する。

第４の実施形態の曲げ加工具である折り曲げ用ローラ型プレート３１は、第１の実施形態とは被溶接片と当接するその先端部の形状が異なる。第１の実施形態の場合、その先端が平板形状であったのに対して、第４の実施形態の場合はローラ形状である点で相違する。

第４の実施形態の折り曲げ用ローラ型プレート３１の先端部にはローラ３１ａがその中心軸方向の両端を支持されて回転可能に設けられている。ローラ３１ａの回転軸方向の中央部には１つのガイド溝３１ｂが全周に亘って設けられている。また、ガイド溝３１ｂの内側面と該ガイド溝３１ｂが設けられたローラ３１ａの外周面との境界の角部には面取り部３１ｃが全周に亘って設けられている。

第４の実施形態によれば、被溶接片と当接する際に、ローラ３１ａが自由に回転可能であるため、摩擦等により被溶接片に無理な力をかけずに徐々に折り曲げることが可能となる。
［第５の実施形態］

次に、図１６を参照しながら、本願発明に係る第５の実施形態の曲げ加工具について以下に詳細に説明する。

第５の実施形態も第４の実施形態と同様に、ローラ型の曲げ加工具であるが、第４の実施形態が１つの被溶接片を折り曲げるためのものであったのに対して、第５の実施形態は２つの被溶接片を一度に折り曲げるためのものである点で相違する。

第５の実施形態の折り曲げ用ローラ型プレート４１の先端部にはローラ４１ａがその中心軸方向の両端を支持されて回転可能に設けられている。ローラ４１ａの回転軸方向の中央部には２つのガイド溝４１ｂが全周に亘って設けられている。また、各ガイド溝４１ｂの内側面と該ガイド溝４１ｂが設けられたローラ４１ａの外周面との境界の角部には面取り部４１ｃが全周に亘って設けられている。

第５の実施形態によれば、２つの被溶接片を同時に折り曲げ可能であると共に、被溶接片に当接する際に、ローラ４１ａが自由に回転可能であるため、摩擦等によりこれら被溶接片に無理な力をかけずに徐々に折り曲げることが可能となる。

最後に、図１７から図２０を参照しながら、本発明の溶接方法乃至溶接装置を適用した事例について説明する。まず、図１７は、本発明の溶接方法を適用する自動車の車体の要部の斜視図である。

図１７は、自動車のドアの真下部分のボディを構成するフレームであるサイドシルのうち、前部座席と後部座席の間にあるＢピラー（センタピラー）の基端部が接続されている部分を表している。サイドシルは自動車の横方向からの所定の衝撃にも耐え得る強度が必要なフレームであり、サイドシルインナー３０１とサイドシルアウター３０３により全体として筒状の形状をなすと共に、このサイドシルインナー３０１とサイドシルアウター３０３との間にサイドシルレインフォースメント３０２が補強のため設けられている。そして、Ｂピラーを構成するピラーインナー３０７がサイドシルインナー３０１に連結されており、Ｂピラーの前後でのサイドシルの強度をさらに向上させるため、サイドシルインナー３０１とサイドシルレインフォースメント３０２との間の内部空間に節構造のガセット３０４、３０５、３０６が設けられている。

このように、サイドシルインナー３０１とサイドシルレインフォースメント３０２により囲まれたガセット３０４、３０５、３０６が設けられた部分は袋構造部となっている。さらに、この袋構造部の外側にあるサイドシルインナー３０１の板厚（１．４ｍｍ又は１．６ｍｍ）は、内側にあるガセット３０４、３０５、３０６の板厚（１．０ｍｍ）よりも厚いため、従来のインダイレクトスポット溶接では溶接が難しかった。

上述のような袋構造部であっても本願発明を適用することにより、簡易な構成により高品質なスポット溶接が可能となった。すなわち、予め長穴が設けられたサイドシルインナー３０１にガセット３０４、３０５、３０６に設けられた被溶接片を挿通して折り曲げることでスポット溶接が可能となる。

次に、ガセットの詳細な構造について説明する。図１８（ａ）は、図１７のガセット３０４の被溶接片を折り曲げる前の状態を示す斜視図である。ガセット３０４は、ガセット本体部３０４ａとその周囲に溶接のためのフランジ部３０４ｅ、３０４ｆ及び被溶接片３０４ｂ、３０４ｃが一体的に設けられている。フランジ部３０４ｅ、３０４ｆはガセット本体部３０４ａに対して直角に折り曲げて形成されており、フランジ部３０４ｅとフランジ部３０４ｆは互いに垂直な面をなしている。被溶接片３０４ｂ、３０４ｃはガセット本体部３０４ａの縁部に２つの凸部を形成して、これら凸部を被溶接片３０４ｂ、３０４ｃとして用いている。なお、これらフランジ部３０４ｅ、３０４ｆ及び被溶接片３０４ｂ、３０４ｃをガセット本体部３０４ａの周囲に一体的に備えた構造は、例えば１枚板からプレス成形により作製可能である。

図１８（ｂ）は、上述のガセット３０４の変形例を示す。図からも明らかなように、被溶接片３０４ｂ、３０４ｃの部分の構造が異なっており、ガセット本体部３０４ａに折り曲げて形成したフランジ部３０４ｄから切り起こしによって被溶接片３０４ｂ、３０４ｃを形成している。

図１９は、図１７のガセット３０４の溶接部位を示す断面拡大図である。上述のようにサイドシルインナー３０１とサイドシルレインフォースメント３０２との間の内部空間に節構造のガセット３０４が設けられている。この構造を作製するために、まずサイドシルレインフォースメント３０２にガセット３０４のフランジ部３０４ｅ、３０４ｆを溶接する。これらの部分の溶接は、この時点では袋構造となっていないため、一般的なスポット溶接で足りる。ガセット３０５、３０６もこれと同様に溶接を行う。次に、このガセット３０４〜３０６が設けられた空間を塞ぐようにサイドシルインナー３０１を被せる。この際に、予めサイドシルインナー３０１に設けられた長穴３０１ａにガセット３０４の被溶接片３０４ｂ，３０４ｃを挿通させる。そして、サイドシルインナー３０１から突出している被溶接片３０４ｂ，３０４ｃを曲げ加工具を用いて同時に折り曲げて、サイドシルインナー３０１と平行にする。続いて、加圧用電極７を一方の被溶接片３０４ｂに当接させ、給電用電極８をサイドシルインナー３０１の他の場所に当接させ、これら電極間に通電し、続けて、加圧用電極７を他方の被溶接片３０４ｃに当接させて、これら電極間に通電する。ガセット３０５、３０６もこれと同様に溶接を行う。以上により、サイドシルインナー３０１とガセット３０４〜３０６との間のスポット溶接ができる。

ここで、図２０は、図１７のサイドシルインナー４０１に開けられ長穴周辺の形状の変形例を示す拡大図である。長穴を加工することによって、該長穴の周囲での板材の剛性が不足することが考えられるが、その場合には、長穴が設けられた部分にビード（浮座）を設けることによって、この剛性不足を補うことができる。

図２０（ａ）は、サイドシルインナー４０１とガセット４０４の溶接部位を上方から見た平面図であり、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のＡ−Ａ断面での断面図である。周囲よりも浮かせたビード部上面４０１ｂに長穴４０１ａを設けることで、長穴加工を行ってもその周辺の剛性を増すことができるため、このサイドシルインナー４０１の長穴４０１ａにガセット４０４の被溶接片４０４ｂ、４０４ｃを挿通して折り曲げてスポット溶接することによって、必要な剛性を備えたサイドシルを得ることが可能である。

以上のように本発明によれば、容易な折り曲げ加工により袋構造部などのスポット溶接を高品質で達成できると共に、溶接部位となる被溶接片が袋構造部の外側に出ているため、溶接状態を目視で確認できる。したがって、自動車の車体を構成するフレーム板材内の袋構造部等を溶接するために使用されるインダイレクトスポット溶接方法及びその溶接装置の分野において好適に利用される可能性がある。

１ 溶接ガン
２ ロボットアーム
３ 溶接トランス
４ ガン取付け用ブラケット
５ エア及びサーボスタッドガン
６ 電極取付け用ポイントホルダ
７ 加圧用電極
８、１８ 給電用電極
９ 折り曲げ用プレート取付けスライドベースプレート
１１、２１ 折り曲げ用平型プレート
３１、４１ 折り曲げ用ローラ型プレート
１０１、２０１ 第１板材
１０１ａ、２０１ａ、２０１ｂ 被溶接片
１０２，２０２ 第２板材
１０２ｂ、２０２ｂ 長穴
３０１、４０１ サイドシルインナー
３０２ サイドシルレインフォースメント
３０３ サイドシルアウター
３０４、３０５，３０６、４０４ ガセット
３０７ ピラーインナー

Claims (10)

1. 第１、第２板材が重ね合わされた溶接対象部位において一方の部材に加圧用電極を当接させ、前記溶接対象部位から離間した部位において他方の部材に給電用電極を当接させ、これらの電極間に通電することにより前記溶接対象部位で第１、第２板材を溶接するインダイレクトスポット溶接方法であって、
   前記加圧用電極および前記給電用電極を備えた溶接ガンとして曲げ加工具を備えたものを用いると共に、
   前記第２板材として起立状態の被溶接片を備えたものを用いて、前記第１、第２板材を前記溶接対象部位において重なるように配置する第１のステップと、
   前記溶接ガンを前記第１板材に沿って移動させることにより、前記曲げ加工具で前記被溶接片を前記溶接対象部位で前記第１板材に重なるように折り曲げる第２のステップと、
   前記第２のステップで折り曲げられた前記被溶接片に前記加圧用電極を、前記第１板材における前記溶接対象部位から離間した部位に前記給電用電極をそれぞれ当接させて通電することにより溶接する第３のステップと
   を有するインダイレクトスポット溶接方法。
2. 請求項１に係る発明において、
   前記第２のステップでは、ガイド溝を備えた前記曲げ加工具を用い、前記ガイド溝によって前記被溶接片を案内しながら折り曲げる
   ことを特徴とするインダイレクトスポット溶接方法。
3. 請求項１または２に係る発明において、
   前記曲げ加工具は、前記給電用電極に一体的に設けられている
   ことを特徴とするインダイレクトスポット溶接方法。
4. 第１、第２板材が重ね合わされた溶接対象部位において一方の部材に加圧用電極を当接させ、該溶接対象部位から離間した部位において他方の部材に給電用電極を当接させ、これらの電極間に通電することにより前記溶接対象部位で第１、第２板材を溶接するインダイレクトスポット溶接方法であって、
   前記加圧用電極および前記給電用電極を備えた溶接ガンとして曲げ加工具を備えたものを用いると共に、
   前記第１板材として長孔を備え、前記第２板材として起立状態の被溶接片を備えたものを用いて、前記第２板材の前記被溶接片を前記第１板材の前記長孔に貫通させながら、前記第１、第２板材を前記溶接対象部位において重なるように配置する第１のステップと、
   前記溶接ガンを前記第１板材に沿って移動させることにより、前記曲げ加工具で前記被溶接片を前記溶接対象部位で前記第１板材に重なるように折り曲げる第２のステップと、
   前記第２のステップで折り曲げられた前記被溶接片に前記加圧用電極を、前記第１板材における前記溶接対象部位から離間した部位に前記給電用電極をそれぞれ当接させて通電することにより溶接する第３のステップと
   を有するインダイレクトスポット溶接方法。
5. 請求項４に係る発明において、
   前記曲げ加工具は、前記給電用電極に一体的に設けられている
   ことを特徴とするインダイレクトスポット溶接方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に係る発明において、
   前記第２板材は、前記第１板材よりも薄い板材である
   ことを特徴とするインダイレクトスポット溶接方法。
7. 請求項４乃至６のいずれか１項に係る発明において、
   前記第１板材は、車体のフレーム板材であり、前記第２板材は、前記フレーム板材に配置される補強部材である
   ことを特徴とするインダイレクトスポット溶接方法。
8. 第１、第２板材が重ね合わされた溶接対象部位において一方の部材に加圧用電極を当接させ、前記溶接対象部位から離間した部位において他方の部材に給電用電極を当接させ、これらの電極間に通電することにより前記溶接対象部位で第１、第２板材を溶接するインダイレクトスポット溶接装置において、
   前記加圧用電極および前記給電用電極と共に曲げ加工具を備えた溶接ガンと、
   前記溶接対象部位において重なるように配置された、前記第１板材及び起立状態の被溶接片を備えた前記第２板材について、前記溶接ガンを前記第１板材に沿って移動させることにより、前記曲げ加工具で前記被溶接片を前記溶接対象部位で前記第１板材に重なるように折り曲げ、折り曲げられた前記被溶接片に前記加圧用電極を、前記第１板材における前記溶接対象部位から離間した部位に前記給電用電極をそれぞれ当接させて通電することにより溶接するように制御する制御手段とを備えた
   ことを特徴とするインダイレクトスポット溶接装置。
9. 請求項８に係る発明において、
   前記曲げ加工具は、折り曲げ時に前記被溶接片を案内するガイド溝を備えた
   ことを特徴とするインダイレクトスポット溶接装置。
10. 請求項８に係る発明において、
    前記曲げ加工具は、前記給電用電極に一体的に設けられている
    ことを特徴とするインダイレクトスポット溶接装置。

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