JP6468769B2

JP6468769B2 - スポット溶接装置

Info

Publication number: JP6468769B2
Application number: JP2014188777A
Authority: JP
Inventors: 雅裕石出; 吉野　鋭; 鋭吉野
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2034-09-17
Also published as: JP2016059937A

Description

本発明は、複数の板状部材の重合部位をインダイレクトスポット溶接により接合するスポット溶接装置の改良技術に関する。

公知のように、スポット溶接には、インダイレクトスポット溶接と呼ばれるものがある（例えば特許文献１参照）。インダイレクトスポット溶接は、溶接対象の部材に対して、溶接電極とアース電極を、同軸上に対向配置させないで通電して溶接する方法である。インダイレクトスポット溶接は、ダイレクトスポット溶接がスペース上使用できない箇所や片面側にダイレクトスポット溶接で生じる圧痕を回避したい箇所等に使用される。

特開２００６−１５９２３５号公報

図３に、インダイレクトスポット溶接方式のスポット溶接装置の一構成例を示す。このスポット溶接装置２１は、複数の板状部材２２，２３の重ね合わさった部位（重合部位）をインダイレクトスポット溶接により接合する。スポット溶接装置２１は、重合部位における厚さ方向の一方の面に当接する溶接電極２４と、重合部位における厚さ方向の他方の面に当接するアース電極２５とを備える。

しかしながら、スポット溶接装置２１では、インダイレクトスポット溶接を行なった場合に、アース電極２５と板状部材２３の当接部位の周辺で溶着や電食が生じる場合があった。このような現象が生じた場合、インダイレクトスポット溶接の打点自体の溶接品質が悪化し、最悪の場合には接合できなくなる。上記の現象は、板状部材２２，２３の自重のみで、アース電極２５と板状部材２３が当接しているため、アース電極２５と板状部材２３の接触が十分でないために生じると考えられる。

本発明は、上記事情に鑑み、インダイレクトスポット溶接において、アース電極と板状部材の当接部位の周辺の溶着や電食を抑制することを技術的課題とする。

前記課題を解決するために創案された本発明に係るスポット溶接装置は、複数の板状部材の重合部位における厚さ方向の一方の面に当接する溶接電極と、前記重合部位における厚さ方向の他方の面に当接するアース電極とを備え、前記重合部位をインダイレクトスポット溶接により接合するスポット溶接装置であって、前記アース電極との間で前記重合部位を挟持する挟持部材を備えたことを特徴とする。ここで、アース電極には、直接接地している電極だけでなく、コイルや抵抗を介して接地しているものも含む（以下、同様）。

この構成では、アース電極と挟持部材との間で重合部位を挟持するので、アース電極と、アース電極が当接する重合部位の面とが密着し、接触面積が増加する。これにより、アース電極と重合部位との当接箇所における電流密度が減少するので、この当接箇所が、電流により加熱されることが抑制される。従って、アース電極と重合部位との当接箇所の周辺の溶着や電食を抑制できる。すなわち、本発明のスポット溶接装置によれば、インダイレクトスポット溶接において、アース電極と板状部材の当接部位の周辺の溶着や電食を抑制することができる。

また、アース電極と挟持部材との間で重合部位を挟持するので、重合部位における板状部材の間に隙間が生じることを抑制できる。これにより、重合部位をより確実に溶接できる。

また、アース電極と挟持部材との間で重合部位を挟持するので、溶接電極の板状部材への当接によって板状部材が撓むことを抑制できる。

上記の構成において、前記挟持部材が第２のアース電極で構成されていてもよい。

挟持部材が第２のアース電極で構成されていない場合には、例えば、溶接電極が当接する一方の板状部材より、アース電極が当接する他方の板状部材の板厚が薄いときに、溶接電極による加圧部の抵抗発熱により、打点周辺で薄い他方の部材が溶け落ちる可能性がある。

このような事態に対して、挟持部材が第２のアース電極で構成されていれば、次のように打点周辺で薄い他方の部材が溶け落ちることを抑制できる。すなわち、一方の板状部材の板厚の方が厚く、電気抵抗が小さいので、一方の板状部材を通って、第２のアース用電極に電流が流れる。従って、他方の板状部材に流れる溶接電流が抑制され、溶接電極による加圧部の抵抗発熱が小さくなり、打点周辺で他方の部材が溶け落ちることを抑制できる。

上記の構成において、前記アース電極及び前記第２のアース電極が、ダイレクトスポット溶接機に設けられた溶接用の一対の電極で構成されていてもよい。

この構成であれば、本発明の実施のために、既存のダイレクトスポット溶接機を利用することができ、アース電極を仕込む為の専用治具等の新たな設備を不要とすることができる。

以上のように本発明によれば、インダイレクトスポット溶接において、アース電極と板状部材の当接部位の周辺の溶着や電食を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るスポット溶接装置を示す概略側面図である。本発明の実施形態に係るスポット溶接装置の電気回路を示す模式図である。インダイレクトスポット溶接方式のスポット溶接装置の一構成例を示す概略側面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るスポット溶接装置を示す概略側面図である。スポット溶接装置１は、複数の板状部材（本実施形態では積み重ねられた第１板状部材２と第２板状部材３）の重ね合わさった部位（重合部位４）をインダイレクトスポット溶接により接合する。第１板状部材２と第２板状部材３は、例えば鋼板等の金属板である。

スポット溶接装置１は、重合部位４における厚さ方向の一方の面（本実施形態では上面４ａ）に当接する溶接電極５と、重合部位４における厚さ方向の他方の面（本実施形態では下面４ｂ）に当接する第１アース電極６とを備える。本実施形態では、溶接電極５は、第１ロボットアーム７ａの取り付けられた第１溶接ガン８ａに設けられており、第１ロボットアーム７ａによる第１溶接ガン８ａの移動で、溶接電極５の上面４ａへの当接位置（インダイレクトスポット溶接の打点位置）を任意の位置に変更することができる。

そして、スポット溶接装置１は、重合部位４の上面４ａに当接して第１アース電極６と共に重合部位４を挟持する挟持部材を備える。本実施形態では、挟持部材は第２アース電極９で構成されている。また、本実施形態では、第１アース電極６と第２アース電極９は、重合部位４を介して、同軸となるように対向配置されている。第１アース電極６及び第２アース電極９が当接する位置と溶接電極５が当接する位置は、平面視で、所定の距離で離隔している。

本実施形態では、第１アース電極６及び第２アース電極９は、ダイレクトスポット溶接機１０に設けられた溶接用の一対の電極で構成されている。ダイレクトスポット溶接機１０は、単独でダイレクトスポット溶接を行なうことが可能で、第２ロボットアーム７ｂと、第２ロボットアーム７ｂに取り付けられた第２溶接ガン８ｂを有し、第２溶接ガン８ｂに溶接用の一対の電極が設けられている。第１アース電極６は、ダイレクトスポット溶接機１０が単独でダイレクトスポット溶接を行なう際のアース電極であり、第２アース電極９は、ダイレクトスポット溶接機１０が単独でダイレクトスポット溶接を行なう際の溶接電極である。第２ロボットアーム７ｂによる第２溶接ガン８ｂの移動で、第１アース電極６及び第２アース電極９の重合部位４に対する当接位置（アース位置）を任意の位置に変更することができる。

溶接電極５は、矢印Ａ１で示すように、下方向に所定の力で重合部位４に押圧されている。この押圧力の大きさは、例えば、１×１０²Ｎ〜５×１０²Ｎである。この押圧力は、第１溶接ガン８ａの不図示の駆動手段によって付与されている。また、第１アース電極６及び第２アース電極９は、矢印Ａ２，Ａ３で示すように、所定の押圧力で重合部位４を挟持している。この押圧力の大きさは、例えば、２×１０³Ｎ〜６×１０³Ｎである。この押圧力は、第２溶接ガン８ｂの不図示の駆動手段によって付与されている。

本実施形態では、第１及び第２板状部材２，３は、下面４ｂに第１アース電極６と支持台１１が当接することによって下側から支持されている。なお、図示例では、第１及び第２板状部材２，３は、同一の矩形形状で同一寸法であり、第１板状部材２の下面の全域と第２板状部材３の上面の全域が対向し、重合部位４は、第１及び第２板状部材２，３の全部となっている。しかし、これに限定されず、第１及び第２板状部材２，３は、異なる形状や異なる寸法でもよいし、また、３枚以上の積み重なった板状部材を使用してもよい。そして、第１板状部材２の下面の一部領域と第２板状部材３の上面の一部領域が対向し、重合部位４が第１及び第２板状部材２，３の一部となっていてもよい。

図２に示すように、スポット溶接装置１は、スポット溶接装置１がインダイレクトスポット溶接を行なうための第１電気回路１２ａを備える。また、ダイレクトスポット溶接機１０は、単独で溶接を行なうための第２電気回路１２ｂを備える。第１電気回路１２ａと第２電気回路１２ｂは、スイッチ１３により、接続された状態と切り離された状態とに切り換わる。次に説明するように、スポット溶接装置１がインダイレクトスポット溶接を行なう際には、第１電気回路１２ａと、第２電気回路１２ｂの一部を使用する。

第１電気回路１２ａは、第１交流電源１４ａと、第１変圧器１５ａと、第１制御部１６ａを主要な構成要素とする。第１制御部１６ａは、例えば、溶接タイマやコンタクタ等で構成され、溶接時間、溶接電流等を制御する。

第２電気回路１２ｂは、第２交流電源１４ｂと、第２変圧器１５ｂと、第２制御部１６ｂを主要な構成要素とする。第２制御部１６ｂは、例えば、溶接タイマやコンタクタ等で構成され、溶接時間、溶接電流等を制御する。

スポット溶接装置１でインダイレクトスポット溶接を行なう場合には、スイッチ１３をオン状態とする。

図２に示すように、スイッチ１３がオン状態で、スポット溶接装置１がインダイレクトスポット溶接を行なう場合には、第１ロボットアーム７ａにより第１溶接ガン８ａを移動させて、溶接電極５を所望の位置に移動させる。そして、第１溶接ガン８ａの駆動手段によって、溶接電極５を、重合部位４の上面４ａに押圧して当接させる。

また、第２ロボットアーム７ｂにより、第２溶接ガン８ｂを移動させて、第１アース電極６及び第２アース電極９を所望の位置に移動させる。そして、第２溶接ガン８ｂの駆動手段によって、第１アース電極６及び第２アース電極９を、重合部位４の下面４ｂ及び上面４ａに押圧して当接させる。これにより、第２アース電極９と第１アース電極６が重合部位４を挟持する。

その後、第１制御部１６ａによって、第１交流電源１４ａの交流電圧を、第１変圧器１５ａで変圧して溶接電極５と、第１アース電極６及び第２アース電極９との間に付与する。一方、第２交流電源１４ｂの交流電圧は、第２アース電極９と第１アース電極６との間に付与されず、これにより、第２アース電極９は、第２変圧器１５ｂ内のコイルを介して接地されたアースとして機能する。

すると、溶接電極５と第１アース電極６との間に、矢印Ａ４で示すように、第２板状部材３を通って溶接電流が流れ、溶接電極５の直下の第１板状部材２と第２板状部材３との境界部４ｃが溶接により接合される。また、溶接電極５と第２アース電極９との間に、矢印Ａ５で示すように、第１板状部材２を通って電流が流れる。

なお、ダイレクトスポット溶接機１０が、単独でダイレクトスポット溶接する場合には、スイッチ１３をオフ状態とする。そして、上述したスポット溶接装置１でインダイレクトスポット溶接する場合と同様に、第２ロボットアーム７ｂと第２溶接ガン８ｂにより、溶接電極（第２アース電極９）とアース電極（第１アース電極６）とを溶接対象の部材に対して当接させて、重合部位４を挟持させる。次に、第２制御部１６ｂの制御によって、第２交流電源１４ｂの交流電圧を、第２変圧器１５ｂで変圧して溶接電極（第２アース電極９）とアース電極（第１アース電極６）の間に付与する。これにより、溶接電極（第２アース電極９）とアース電極（第１アース電極６）との間に溶接電流が流れ、溶接対象の部材がダイレクトスポット溶接される。

ダイレクトスポット溶接機１０によって単独でダイレクトスポット溶接を行なう対象の部材は、スポット溶接装置１でインダイレクトスポット溶接を行なう対象と異なっていてもよいし、同じであってもよい。また、溶接対象の部材が同じ場合には、ダイレクトスポット溶接機１０で単独でダイレクトスポット溶接を行なった後、第１アース電極６と第２アース電極９の当接位置を変更せずに、溶接電極５を当接してスポット溶接機１０でインダイレクトスポット溶接を行なうという溶接方法を採用することができる。

以上のように構成されたスポット溶接装置１では、以下の効果を享受できる。

第１アース電極６と第２アース電極９との間で重合部位４を挟持するので、第１アース電極６と、第１アース電極６が当接する重合部位４の下面４ｂとが密着し、接触面積が増加する。これにより、第１アース電極６と重合部位４との当接箇所における電流密度が減少するので、この当接箇所が、電流により加熱されることが抑制される。従って、第１アース電極６と重合部位４との当接箇所の周辺の溶着や電食を抑制できる。すなわち、本実施形態のスポット溶接装置１によれば、インダイレクトスポット溶接において、第１アース電極６と第２板状部材３の当接部位の周辺の溶着や電食を抑制することができる。

本実施形態では、溶接電極５が重合部位４を押圧する力よりも、第１アース電極６及び第２アース電極９が重合部位４を挟持する力の方が大きい。これにより、溶接電極５と重合部位４との接触面積より、第１アース電極６と重合部位４との接触面積が大きく、また、溶接電極５と重合部位４との接触面積より、第２アース電極９と重合部位４との接触面積が大きい。従って、より確実に、第１アース電極６と重合部位４との当接箇所の周辺の溶着や電食を抑制できる。また、第２アース電極９と重合部位４との当接箇所の周辺の溶着や電食を抑制できる。

また、第１アース電極６と第２アース電極９との間で重合部位４を挟持するので、重合部位４における第１板状部材２と第２板状部材３との間に隙間が生じることを抑制できる。これにより、重合部位４をより確実に溶接できる。

また、第１アース電極６と第２アース電極９との間で重合部位４を挟持するので、溶接電極５の第１板状部材２への当接によって第１及び第２板状部材２，３が撓むことを抑制できる。

本発明は、上記実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲で様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ダイレクトスポット溶接機１０に設けられた溶接用の一対の電極で第１アース電極６と第２アース電極９を構成していたが、本発明の実施のための専用の電極で第１アース電極６と第２アース電極９を構成してもよい。また、上記実施形態では、挟持部材は、第２アース電極９で構成されていたが、挟持部材は、絶縁体あるいは接地されていない導電体で構成されていてもよい。また、上記実施形態では、インダイレクトスポット溶接に交流を使用していたが、直流を使用してもよい。

１スポット溶接装置
２第１板状部材
３第２板状部材
４重合部位
４ａ上面
４ｂ下面
５溶接電極
６第１アース電極
９第２アース電極
１０ダイレクトスポット溶接機

Claims

複数の板状部材の重合部位における厚さ方向の一方の面に当接する溶接電極と、前記重合部位における厚さ方向の他方の面に当接するアース電極とを備え、前記重合部位をインダイレクトスポット溶接により接合するスポット溶接装置であって、
前記アース電極との間で前記重合部位を挟持する挟持部材を備え、
前記挟持部材が第２のアース電極で構成され、
前記アース電極及び前記第２のアース電極が、ダイレクトスポット溶接機に設けられた溶接用の一対の電極で構成されたことを特徴とするスポット溶接装置。