JP6872915B2 - 絶縁物及び異物の処理方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁物又は異物の処理方法及びその装置に関する。特に、抵抗溶接を良好に行うための、ワーク表面又はワーク間に存在する絶縁物又は異物の処理のための方法及びその装置に関する。

抵抗溶接は、溶接部に大電流を流し、これによって生ずる抵抗熱（ジュール熱）で接合部を加熱し、同時に大きな加圧を与えてワークを溶接する方法である。抵抗溶接は、一般に重ね抵抗溶接と突合せ抵抗溶接とに大別される。

このうち、重ね抵抗溶接は、重ね合わせた継手の両側から加圧し行う抵抗溶接のことであり、代表的なものとしてスポット溶接（点溶接）がある。スポット溶接は、二枚の金属板を重ね合わせ、これを丸棒状の電極で加圧し通電し、抵抗熱により金属を加熱して溶融状態にし、圧力を加えて点状に圧接するものであり、１ヶ所あたりの溶接時間が非常に短くて済むため、作業効率が良く、特に自動車ボディなどの溶接方法として多用されている。

このような抵抗溶接においては、溶接対象物（ワーク）間の接触抵抗を利用して溶接するという性質上、ワーク表面やワーク間に絶縁物が存在する場合は溶接することができない。又は、スパークなどが起こってしまい溶接不良や事故の原因となる。

このような絶縁物の異物の排除に関しては、通電を使用した排除の技術が存在するが、より様々なワーク状況に効率的に対応するために、新たな技術の開発が要求されている。

特許第5559624号公報

そこで、本願発明は、ワーク表面又はワーク間の絶縁物又は異物等を排除することができるための新たな方法及び装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の処理方法は、溶接対象物の溶接のために加圧を加えて溶接を行う抵抗溶接装置を使用した処理方法であって、溶接のための通電の前に、少なくとも一つの電極を振動させ、当該振動を利用して溶接対象物表面又は溶接対象間の絶縁物又は異物を排除することからなる。

また、電極がスポット溶接用の電極であることが好適である。
また、振動が、電極のワークへの加圧力を変化させることによるものであることが好適である。
また、振動が、振動機構により与えられることが好適である。
また、振動機構が、少なくとも一つのギアを含むことが好適である。
また、ギアが、カム型ギアであることが好適である。
また、振動が、抵抗溶接装置のトランスから生じる振動を利用するものであることが好適である。

さらに、本発明は、溶接対象物の溶接のために加圧を加えて溶接を行う抵抗溶接装置であって、溶接対象物表面又は溶接対象間の絶縁物又は異物を排除するための、少なくとも一つの電極を振動させる振動機構を備える抵抗溶接装置からなる。
また、電極の振動機構が、少なくとも一つのギアを含むことが好適である。
また、ギアがカム型ギアからなることが好適である。

本発明は、電極自体を振動させて、ワークの表面又はワーク間の絶縁物等を排除する発明である。本発明において排除は破壊や、押出し、すり減らし等の概念を含む。抵抗溶接は電極間の抵抗加熱を利用して溶接を行うものであるから、電極自体が絶縁物を物理的に排除することを可能にすることで、設備的に効率的であるだけでなく、排除位置が溶接点と対応しており最終的な溶接品質の向上にも役立つ。また、本願における振動とは、絶縁物を物理的に排除し得る、電極のワークに対する鉛直方向又は水平方向を含む短時間周期の往復運動や、必ずしもワークに対して電極位置が移動する場合だけでなく、ワークに対する瞬時の加圧変化の繰り返し（打点においてワークにかかる電極からの加圧力振動）を含む概念である。本発明においてワークに絶縁物等が存在する例としては、埃などの異物のほか、例えばワークに防水パテ、シーリング、接着剤、さび止めなどの絶縁コーティングが成されている場合がある。これらは、溶接時又は完成製品の品質上、必須又は任意で設けられるものである。これら絶縁コーティングは、ワーク全体にわたり塗布されている場合が多いために溶接点だけ取り除くことが望ましい。また、板によっては、表面に絶縁性の酸化膜が存在するために、良好な溶接のためにはこれを除く必要がある。

振動は、少なくとも一つの電極を振動させることで行われる。最も典型的には、スポット溶接装置における略棒状の電極を直接振動させることで達成できるが、本発明の目的を達成することができる限り、他の抵抗溶接装置や電極における使用を排除するものではない。そして、電極の振動は、アームの振動に追随する場合、装置全体の振動を利用する場合など、必ずしも電極のみが振動する場合に限られない。また、これらの手段以外にも、結果として少なくとも一方の電極に振動を与え、絶縁物や異物を排除することができるのであれば、それら手段を採用することが可能である。

具体的な振動の手段としては、従前の溶接機をそのまま使用する方法として、例えばサーボモータ等を使用して直接電極をワークに対し上下運動を繰り返し行う方法が挙げられる。特に、ワークへの接触を維持しながら加圧力の変化を使用する方法が好適である。すなわち、サーボモータ等を使用して、例えば100kgと30KGの加圧力の変化を瞬時に繰り返すと、ワークに接触した状態のまま、結果的に鉛直方向に細かく振動することになる。この方法によれば、ワークへの接触を継続しつつ絶縁物を排除することになり、その間に通電を行うことも可能となる。他にも、溶接ガンのうち、電極の先端に挙動を与えうる位置に振動を与える機構を別途設ける場合など、本発明の効果を奏する限り、様々な方法を使用可能である。

さらに、電極へ水平方向への振動を与える手段も採用できる。水平方向の振動を与える機構としては、電極を独立して振動させるための機構を別途設けることも可能であるが、設備負担の少ない具体的な例として、例えば、Ｘ型ガンであれば、上下電極のアームの連結位置に、アームに同期した挙動を与えるカム型ギア機構を設けることで実現可能である。このカム型ギアは、中心から円周までの距離が一定でない偏心ギアであり、カム型ギアが回転すると、アームがその回転に同期して水平方向も含めた周期運動を行う。この運動を利用して水平方向の振動を生むものである。この構成は、絶縁物や異物を擦るように排除する必要があるときに有利である。なお、この構成において、一方の電極を振動させている間、ワークの保持はもう一方の電極の加圧力を維持することで保つことができる。

さらに、振動が、トランスから生じる振動を利用する手段を採用することも可能である。加圧力の変化を瞬時に繰り返して振動させることと同様に、高い電圧（電流）と低い電圧（電流）を短時間に繰り返しトランスに印加すると、発生する磁場の変化等によりトランス自体が振動してしまう。通常の溶接であれば抑えるべきこの振動を利用して、電極を含む装置を振動させるものである。

振動の間隔や大きさは、絶縁物や異物、またワークの性質などにより適宜設定されるべきもので特に限定はされないが、例えば0.5 - 10 mm／secの周期の振動を使用することなどが考えられる。

また、絶縁物等の除去の確認は特許第5559624号公報に記載された方法を使用することが可能である。また、振動時にワークとの接触が維持される方法であれば、振動時に特許第5559624号公報に記載された方法と併用することも可能である。

本発明によれば、ワーク表面やワーク間の絶縁物や異物を効率的に排除することが可能である。

本発明に使用される装置の一例を示す図である。 本発明に使用される装置の別の一例を示す図である。 本発明に使用される装置に使用されるギアの一例である。 本発明に使用される装置に使用されるギアの別の一例である。 本発明の方法で使用するトランスへの電圧印可の一例である。

本発明の電極及び装置の実施の一例を、図面を参照して説明する。図１は本発明に使用される装置の一例を示す図であり、Ｘ型のスポット溶接ガン１を示している。溶接ガン１の先端には上側電極２と下側電極３が設けられ、上側アーム４及び下側アーム５、トランス１０が設けられている。上側アーム４及び下側アーム５は、連結部６を介して連結されている。

上側アーム４は、鉛直方向（上下）に移動し、ワークに対して必要な加圧力をかけることが可能となっている。このとき、サーボモータによって瞬時に加圧力を変化させることが可能である。したがって、この上側アーム４の加圧力をmm/sec単位で大きく変化させることにより、電極が振動しワーク表面又はワーク間の絶縁物又は異物を排除するものである。

図２は、連結部６にギア機構７を設けた例である。カム型ギア８が下側アーム５と連結され、下側アームが水平方向を含む振動をするように構成されている。具体的には、カム型ギア８は図３又は図４に示すように偏心した形状を有しているために、駆動用部材９を介してカム型ギア８が回転すると、下側アーム５がその動きに追随して水平方向を含む往復運動を行う。この往復運動（振動）を行うことで、上下電極で擦るように絶縁物又は異物を排除するものである。

図５は、トランスに印加する電圧を示す一例である。縦軸は電圧、横軸は時間である。例えば10:3の電圧（又は電流）比をmm／sec単位で瞬時に切り替えると、その急激な差異が原因となりトランスが結果的に振動を起こす。この振動を使用して、既存の装置に追加の設備を要することなく電極を振動させ、絶縁物又は異物を排除するものである。

１ 溶接ガン
２ 上側電極
３ 下側電極
４ 上側アーム
５ 下側アーム
６ 連結部
７ ギア機構
８ ギア
９ 駆動用部材
１０ トランス

Claims (3)

1. 溶接対象物の溶接のために加圧を加えて溶接を行う抵抗スポット溶接装置を使用した処理方法であって、溶接のための通電の前に、
   少なくとも一つの電極を、サーボモータを使用して電極をワークへ接触かつ加圧させた状態で、加圧力の変化を繰り返し、当該加圧変化を利用して、
   溶接対象物表面及び溶接対象間の絶縁物又は異物を排除する処理方法。
2. 溶接対象物の溶接のために加圧を加えて溶接を行う抵抗スポット溶接装置を使用した処理方法であって、
   前記抵抗スポット溶接装置が、少なくとも一つのカム型ギアを含み、
   溶接のための通電の前に、
   少なくとも一つの電極を、前記カム型ギアを介して電極をワークへ接触かつ加圧させた状態で、水平に振動させ、
   溶接対象物表面及び溶接対象間の異物を排除する処理方法。
3. 溶接対象物の溶接のために加圧を加えて溶接を行う抵抗スポット溶接装置を使用した処理方法であって、溶接のための通電の前に、
   電極をワークへ接触させて加圧された状態で、
   高電圧と低電圧を繰り返しトランスに印加して、トランス自体を発振させて抵抗スポット溶接装置を振動させることで、
   溶接対象物表面及び溶接対象間の絶縁物又は異物を排除する処理方法。
   

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