JP7240135B2

JP7240135B2 - インダイレクトスポット溶接方法

Info

Publication number: JP7240135B2
Application number: JP2018204356A
Authority: JP
Inventors: 圭一郎木許
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2023-03-15
Anticipated expiration: 2038-10-30
Also published as: JP2020069497A

Description

本発明は、インダイレクトスポット溶接方法に関する。

自動車の組立工程では、金属板からなる複数の部品をスポット溶接で接合することにより車体が組み立てられる。スポット溶接としては、複数の金属板を一対の電極で挟み込んで通電するダイレクトスポット溶接が多く用いられる。しかし、部品の形状によっては、複数の金属板を一対の電極で挟み込むことができず、ダイレクトスポット溶接を適用することができないことがある。この場合、複数の金属板の接合予定部を溶接電極で加圧すると共に、接合予定部と異なる部位にアース電極を当接させた状態で両電極間に通電することにより溶接するインダイレクトスポット溶接が適用される（例えば特許文献１）。

特開２０１０－１９４６０９号公報

ところで、インダイレクトスポット溶接では、図４（Ａ）に示すように、一方のワーク１０１を図示しない保持部によって保持して、他方のワーク１０２と溶接可能な位置に配置し、重合部Ｐ以外の箇所でワーク同士が接触しない状態で、溶接電極１０３によって重合部Ｐを加圧すると共に、溶接電極１０３とアース電極１０４間に電流を流すことで、重合部Ｐを溶接するものが存在する。

このような溶接方法では、保持部の保持位置の誤差や、それぞれのワークの寸法誤差等により、図４（Ｂ）に示すように、重合部に相当する位置で、ワーク１０１、１０２に隙間が生じる場合があり、溶接電極１０３によって一方のワーク１０１を加圧しても重合部が形成されず、ワーク１０１，１０２同士が非接触になることがある。この場合、ワーク１０１，１０２間に電流が流れずに、溶接不良を生じてしまうという問題があった。

このような事情から、本発明では、ワーク同士が非接触の状態でも、ワーク同士の隙間を詰めて重合部を形成し、ワーク同士を溶接することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、溶接電極によって、第一ワークと第二ワークとの重合部を、前記第二ワークの側から加圧すると共に、前記重合部と異なる部位に第一アース電極を当接させ、両電極間の通電により前記重合部に通電するインダイレクトスポット溶接方法であって、前記第二ワークに当接する第二アース電極を設け、前記第二ワークを両側から挟んで保持する保持部の前記第二ワークを挟持する部分を、前記第二アース電極として機能させたことを特徴とする。

本発明では、無効電流がワークの軟化に寄与する点に着目してなされたものである。つまり、第二ワークに当接する第二アース電極を設けることで、第一ワークと第二ワークとが非接触の状態で溶接が開始されても、溶接電極と第二アース電極間に電流を流すことができ、第二ワークに通電して第二ワークを軟化させることができる。そして、第二ワークを軟化させながら、溶接電極によって第二ワークを加圧することで、第二ワークを第一ワークの側へ変形させ、両ワークを接触させることができる。これにより、溶接電極と第一アース電極間、つまり、第一ワークと第二ワークとの重合部に通電し、両者を溶接することができる。

上記のインダイレクトスポット溶接方法として、第二ワークを保持する保持部を、前記第二アース電極として機能させることができる。

本発明によれば、第一ワークと第二ワークとを確実に接触させ、両者を溶接することができる。

本発明の一実施形態に係るインダイレクトスポット溶接装置を示す概略図である。図１のＡ－Ａ線断面図である。ブラケットがＰＰメンバに非接触の状態の、インダイレクトスポット溶接装置を示す概略図である。一方のワークを保持してインダイレクトスポット溶接を施す様子を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態では、自動車の車体の組立工程において行われるインダイレクトスポット溶接方法を示す。具体的には、例えば図１に示すように、第一ワークとしてのピラーツーピラーメンバ１（以下、ＰＰメンバ１という）に、第二ワークとしてのブラケット２を溶接する場合について説明する。

ＰＰメンバ１は、車体のピラー間に配設される鋼材製の筒状部材で、本実施形態では円筒状をなす。ＰＰメンバ１の外周面側の長手方向の複数箇所には、ブラケット２を始めとした複数のブラケットが溶接され、各ブラケットに各種車載部品（例えば、ステアリング関連の部品や助手席用のエアバック等）が取り付けられる。

ブラケット２は、ＰＰメンバ１に溶接されるフランジ部２ａを有する。フランジ部２ａは、ＰＰメンバ１の長手方向に延在する。

溶接電極３、保持部４、第一アース電極５、保持部４を支持する多軸ロボット６等を備えたインダイレクトスポット溶接装置１０と、インダイレクトスポット溶接装置１０に接続され、溶接電極３の加圧力及び溶接電極３と各アース電極との電流値を制御する制御装置（図示省略）とを備えた設備により、ＰＰメンバ１とフランジ部２ａの重合部Ｐが溶接される。インダイレクトスポット溶接装置１０は、溶接電極３を軸線方向に駆動して重合部を加圧する加圧手段（エアシリンダや電動シリンダ等）を備える。

第一アース電極５は、筒状をなし、その内周面側にＰＰメンバ１が挿入される。第一アース電極５には、図示しない把持機構が設けられており、この把持機構により、第一アース電極５をＰＰメンバ１の外周面に当接させている。

図２に示すように、第一アース電極５は、編成体５１と、板状部材５２とからなる。編成体５１は、外周面側の第一層５１ａと、内周面側の第二層５１ｂとの２層構造をしており、第一層５１ａと第二層５１ｂとの間に、銅製の板状部材５２が介挿される。編成体５１は、市販の平編み銅線を手でほぐして軟化させ、筒状にすることで形成できる。板状部材５２は、第一アース電極５の長手方向（図１の左右方向）に亘って設けられる。

筒状に形成された第一アース電極５は、第二層５１ｂを構成する銅線が、ＰＰメンバ１の外周面に倣うようにしてＰＰメンバ１に接触する。これにより、第二層５１ｂを構成する銅線とＰＰメンバ１との接触面積を大きくすることができ、第一アース電極５に流れる電流の電流密度が過大になることを防止し、第一アース電極の破損を防止したり、ＰＰメンバ１表面の焼き付きや変形を抑制することができる。本実施形態では、第一アース電極５を、ＰＰメンバ１の外周面全周を覆う筒状としたが、その一部を覆う円弧状であってもよい。また、第一層５１ａと第二層５１ｂとの間に板状部材５２を設けることで、第一層５１ａと第二層５１ｂとを構成する銅線同士を直接接触させる場合と比較すると、各層を構成する銅線と板状部材５２との接触箇所を増やし、第一アース電極５の熱伝導性を高めることができる。

保持部４は、ブラケット２の一端部を把持して、ブラケット２をＰＰメンバ１に溶接可能な位置、つまり、フランジ部２ａをＰＰメンバ１の外周面に対向させた位置に保持している。保持部４によって保持されたブラケット２は、フランジ部２ａ以外の部分が、ＰＰメンバ１に非接触になっている。

保持部４は、ブラケット２の一端部を把持するための把持アーム４１，４２を備えている。把持アーム４２は、第二アース電極としての導電部４２ａ（図1のクロスハッチング部参照）と絶縁性の基部４２ｂからなる。また、把持アーム４１は絶縁性の部材によって構成される。

溶接電極３、第一アース電極５、導電部４２ａは、電気的に接続されており、トランス７１を介して、溶接電極３に電力が供給される。

図１に示すように、保持部４は、多軸ロボット６の先端部に取り付けられている。多軸ロボット６の駆動、および、把持アーム４１の支軸を中心にした回転動作（図１の矢印参照）により、ブラケット２等の、ＰＰメンバ１に溶接する部材を把持して溶接可能な位置まで移動させ、その位置で保持固定することができる。

溶接時には、溶接電極３がブラケット２のフランジ部２ａを加圧することで、フランジ部２ａとＰＰメンバ１との間に重合部Ｐを形成すると共に、溶接電極３から第一アース電極５までの経路Ｒ１に電流を流すことで、重合部Ｐを溶接する。また、把持アーム４２の一部である導電部４２ａが第二アース電極として機能し、溶接電極３から導電部４２ａまでの経路Ｒ２にも電流が流れる。経路Ｒ１に流れる電流が、重合部Ｐの溶接に寄与する有効電流であり、経路Ｒ２に流れる電流は、溶接に直接寄与しない無効電流である。

ところで、保持部４が把持したブラケット２の把持位置の誤差や、ブラケット２およびＰＰメンバ１の寸法誤差等により、図３の拡大図に示すように、溶接電極３によってフランジ部２ａを加圧した状態で、フランジ部２ａとＰＰメンバ１の外周面との間に隙間が生じることがある。前述のように、ＰＰメンバ１には、ブラケット２の他、多数の部材が溶接されるため、溶接による入熱によってＰＰメンバ１が変形しやすく、ＰＰメンバ１とこれらのブラケットとの間に、特に隙間が生じやすい。このような場合、ＰＰメンバ１とブラケット２が非接触になり、経路Ｒ１（図１参照）に電流が流れなくなる。

本実施形態では、ＰＰメンバ１とブラケット２が非接触で、溶接の初期に経路Ｒ１に電流が流れない場合でも、保持部４に導電部４２ａが設けられていることで、第二の電流経路である経路Ｒ２に電流を流すことができる。これにより、フランジ部２ａに電流を流すことができ、フランジ部２ａが高温になって軟化する。そして、軟化したフランジ部２ａは、溶接電極３によって加圧されることで加圧方向へ変形し、フランジ部２ａをＰＰメンバ１に接触させて重合部Ｐを形成することができる（図１の状態）。従って、経路Ｒ１に電流を流すことができ、重合部Ｐを溶接することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

以上の実施形態では、ＰＰメンバ１とブラケット２の二つのワークを溶接する場合を示したが、三つ以上のワークを同時に溶接してもよい。例えば、第一ワークであるＰＰメンバと第二ワークであるブラケットとの間に設けられた別のワークが、これらのワークと同時に溶接されてもよい。

以上の実施形態では、ブラケット２を保持する保持部として、多軸ロボット６に設けられた一対の把持アーム４１，４２からなる保持部４を例示したが、これに限らない。例えば、保持部は、ブラケット２をＰＰメンバ１に溶接可能な位置に保持する冶具であってもよい。

以上の実施形態では、把持アーム４２の一部である導電部４２ａを第二アース電極として機能させるものとしたが、これに限らず、ブラケット２に当接する第二アース電極を別途設けてもよい。

１ＰＰメンバ（第一ワーク）
２ブラケット（第二ワーク）
２ａフランジ部
３溶接電極
４保持部
５第一アース電極
６多軸ロボット
１０インダイレクトスポット溶接装置
４１把持アーム
４２把持アーム
４２ａ導電部（第二アース電極）
４２ｂ基部
Ｐ重合部
Ｒ１，Ｒ２経路

Claims

溶接電極によって、第一ワークと第二ワークとの重合部を、前記第二ワークの側から加圧すると共に、前記重合部と異なる部位に第一アース電極を当接させ、両電極間の通電により前記重合部に通電するインダイレクトスポット溶接方法であって、
前記第二ワークに当接する第二アース電極を設け、
前記第二ワークを両側から挟んで保持する保持部の前記第二ワークを挟持する部分を、前記第二アース電極として機能させたことを特徴とするインダイレクトスポット溶接方法。