JPH0681674B2 - 抵抗溶接方法およびその装置 - Google Patents

抵抗溶接方法およびその装置

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JPH0681674B2
JPH0681674B2 JP1054991A JP5499189A JPH0681674B2 JP H0681674 B2 JPH0681674 B2 JP H0681674B2 JP 1054991 A JP1054991 A JP 1054991A JP 5499189 A JP5499189 A JP 5499189A JP H0681674 B2 JPH0681674 B2 JP H0681674B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気抵抗溶接に係わる抵抗溶接方法およびその
装置に関する。
〔従来の技術〕
スポット溶接などの電気抵抗溶接では、対向する上下一
対の電極で被溶接物を押圧し所定の時間、電流を通じて
溶接を行うもので広く利用されている。この場合、第2
図に示すように電極チップ1,2はシャンク(スリーブと
もいう)3,4を介して電極ホルダー5,6に固着される場合
と、直接電極ホルダー5,6に固着される場合とがあり、
電極ホルダー5,6はアーム(またはホーン)7,8に固着さ
れて使用される。また、電極加圧軸9は電極の中心軸と
同じ場合が殆んどである。ここで電極チップ、シャンク
および電極ホルダーで構成される部分を電極部と称し、
該電極部とアームとで構成される部分を電極周辺部と称
することとする。
第2図のような電極周辺部の構成で溶接する場合、被溶
接材料が一般の冷延鋼板であれば充分な連続打点性(電
極寿命)を示すが、亜鉛めっき鋼板を始めとする各種表
面処理鋼板の溶接では、打点数の増加に伴い、銅系材料
からなる電極チップと鋼板のめっき金属とが合金化し
て、電極先端部(鋼板との接触部)が損耗・拡大する。
このため電流密度が低下し所定のナゲットが形成されな
くなり、電極チップのドレッシングあるいは交換までの
時間(打点数)を短縮せざるを得なくなることから、生
産性の低下が余儀なくされていた。
これら難点を解消する手段として、例えば特開昭61−29
3679号公報、実開昭61−67978号公報などが知られてい
るが、この装置の場合電極加圧軸と直角方向に電極回転
軸を設け、この回転軸の周囲に複数本の電極チップを埋
設あるいはリング状電極を取り付け、これを間欠的に回
転させて溶接するものであるが、これらは設備的に大が
かりなものとなり、さらにその構造上、被溶接物の形状
にかなりの制約が生じるなどの難点があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的はかかる従来の溶接方法および装置の問題
点を解消しようとするもので、めっき鋼板の溶接におい
て連続打点性の高い抵抗溶接方法およびその装置を提供
することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の要旨を次に列挙する。
(1)抵抗スポット溶接方法において、対向する一対の
電極部の両方または一方の中心軸を加圧軸に対し傾動さ
せ、かつ、該電極部に設けた電極チップの先端部を被溶
接物に接触して通電し、所定の頻度で溶接打点した後、
前記電極部中心軸を中心軸として前記電極チップを所定
角度回動して該電極チップ先端部の接触面を移動し、該
接触面を被溶接物に接触して通電し、所定の頻度で溶接
打点した後、更に前記電極チップを回動し、かゝる動作
を繰返えした後、前記電極部の中心軸を加圧軸に対し更
に所望角度傾動して電極チップの先端部を被溶接物に接
触して通電し、所定の頻度で溶接打点した後、前記電極
チップを所定角度回動し、溶接する動作を繰返えすこと
により、電極チップの先端部の接触面を順次移動しつゝ
溶接することを特徴とする抵抗溶接方法。
(2)抵抗スポット溶接方法において、対向する一対の
電極部の両方または一方の中心軸を加圧軸に対し傾動さ
せ、かつ、該電極部に設けた電極チップの先端部を被溶
接物に接触して通電し、所定の頻度で溶接打点した後、
前記電極部の中心軸を加圧軸に対し所定角度傾動して電
極チップの先端部を被溶接物に接触して通電し、所定の
頻度で溶接打点した後、更に前記電極チップを傾動し、
かゝる動作を繰返えして被溶接物と電極チップ先端の接
触面を被溶接物の半径方向に順次移動させ、次に電極部
の中心軸を回転軸として所定角度回動して電極チップの
先端部を被溶接物に接触して通電し、所望の頻度で溶接
打点した後、前記電極部の中心軸を加圧軸に対し所定角
度傾動し、かゝる動作を繰返えすことにより、電極チッ
プの先端部の接触面を順次移動しつゝ溶接することを特
徴とする抵抗溶接方法。
(3)対向する電極部の両方または一方に電極チップと
電極ホルダーを含む抵抗スポット溶接装置において、前
期電極部の両方または一方を加圧軸に対し所定角度ずつ
傾動させる機能と、傾動した電極チップを電極部中心軸
を回転軸として、所定角度ずつ回転させる機能とを具備
することを特徴とする抵抗溶接装置。
本発明に関し図面を参照しながら以下に説明する。
〔作 用〕
第1図に本発明の一実施態様を示す。被溶接物Sに対す
る電極加圧軸10に対して、上下一対の電極の中心軸11,1
2を傾動して所定の角度θに傾斜させる。上下の電極チ
ップ1,2およびシャンク(スリーブともいう)3,4を含む
電極部を電極中心軸11,12を回転軸として矢印A、Bの
ように間欠的に所定角度αずつ回動させる。
第3図(a)、第3図(b)に本発明の傾動機能を有す
る電極部周辺部の具体的な一態様例を上部アームについ
て示す。固定アーム13の摺動面下に傾動アーム14を第3
図(a)は上部アームの傾動機構部の平面図を示し、第
3図(b)はその側面図を示しており、これらの図に於
て、通電性を確保してなおかつ摺動出来る状態で密着さ
せ、摺動軸(ピン)15で連結する。傾動アーム14に固着
された電極ホルダー5の加圧軸10に対して電極ホルダー
の中心軸11を、角度θずつ間欠的に傾動させるために、
傾動アーム14に配設したピニオン16を回転させるラック
17を矢印Cの方向に間欠的に上下運動させて、傾動アー
ムの中心軸18を角度θずつ傾動させて、電極ホルダーの
中心軸11を傾動させる。ここでは下部アームの動作を省
略したが、上下の電極チップは常に対向するように傾動
させ、その機構は上部アームと同様である。電極中心軸
を傾動させる機構は第3図に例示したようにアーム中心
軸18に対し、縦方向に傾動する態様以外でも全く構わ
ず、例えば第6図(a)、第6図(b)に示したように
アーム中心軸31を中心として横方向に回動する態様でも
よい。第6図(a)は上部アームの傾動機構部の平面図
を示し、第6図(b)はその側面図を示す。これらの図
において、電極ホルダー5を傾動用アーム27に固着し、
傾動用アーム27は連結スリーブ28を介して固定アーム13
に摺動(傾動)可能で、充分な通電性を確保できるよう
な状態で連結する。アームの中心軸31を傾動の中心軸と
して、電極ホルダー5を間欠的に角度θずつ傾動させる
ため、傾動用アーム27に配設したウオームホイール29と
対をなすウオーム30を回転させることで電極ホルダーを
傾動させる。
第4図に本発明の回動機能を有する電極部の特にシャン
ク3の具体的な態様を示す。電極チップ1はAシャンク
19に固着されている。Aシャンクは電極の中心軸11を回
転軸として回動させるため連結スリーブ22を介して、回
動しないBシャンク20と連結し、Bシャンクは電極ホル
ダー5に固着しておく。電極部の中心部に、その先端が
電極チップ1内で開口している水冷パイプ21に配設され
ているが、水冷パイプ21を通じて電極チップ1を冷却す
る水が外部に漏洩しないように、Aシャンク19とBシャ
ンク20の連結部はO(オー)リング23でシールする。ま
たAシャンク19と連結スリーブ22とは回転、摺動するた
め充分な通電性を確保出来るような連結状態とする。電
極チップ1およびAシャンク19を回動させるため、Aシ
ャンクにウオームホイール24を配設しウオーム25を回転
させてAシャンク19を回動させる。
この場合図示はしていないが、電極を傾動させるための
駆動源および電極を回動させるための駆動源はモータ
ー、エアーシリンダーなどの他、電極の上下運動を利用
するなど周知のもので良く、駆動力の伝達手段は第3図
で例示したラックピニオンおよび第4図、第6図で例示
したウオームギアーの他、ベベルギアーなどのギアー
類、チェーン、ベルト、リンク機構、カム機構など周知
の方法で良い。なお、電極部の傾動および回動は少なく
とも電極が被溶接物を挟んでいるときには行わず、電極
が互いに離れた状態で行う。また、回転、摺動部は充分
な通電性を確保することは勿論である。
また第3図、第6図ではアームの中心軸に傾動機構を配
設した場合の態様を例示したが、これに限定されるもの
ではなく電極ホルダーの中心軸上あるいは両者の交点、
その他の箇所でもよい。同様に、第4図ではシャンクに
回動機能を付与した場合の態様を例示したが、電極ホル
ダーに同様機能を付与してもよい。
以上のような電極周辺部の構成および方法で、上下電極
チップ間に被溶接物を挟み、押圧して所定の時間、通電
して溶接をおこなう。
第5図(a)、(b)には本発明の第1図で詳述した方
法を第3図、第4図および第6図で詳述した装置を用い
て、溶接を実施した際の電極チップ先端部の平面図を示
す。第5図(a)には電極ホルダーを間欠的に傾動(傾
斜)させたときの電極チップ先端部26に形成される被溶
接物との接触面の状態を示す。電極部中心軸が加圧軸と
一致しているときの表面中央の点θ0に対して、電極を
所定の角度ぶんだけ傾動すると被溶接物との接触部中心
点はθ1に移動する。さらに所定の角度ぶん傾動すると
接触部中心点はθ2の位置に移動して、被溶接物との接
触面(通電面)が形成される。この動作を1点ないしは
数百点間隔で間欠的に往復運動として繰り返す。第5図
(b)には電極ホルダーを間欠的に傾動(傾斜)させ、
同時に電極チップを含む電極部を間欠的に回動させた場
合の、電極チップ先端部26に形成される被溶接物との接
触部中心点の移動状態を示す。電極中心軸上のθ0α0
に対し、電極ホルダーをθ1、θ2に傾動(傾斜)させ
た時の接触部中心点はそれぞれθ1α0、θ2α0に移
動するが、それぞれの状態で電極部を間欠的に角度α
1、α2に回動させると、接触部中心点はそれぞれθ1
α1、θ1α2、およびθ2α1、θ2α2に移動す
る。この動作を繰り返すことで電極チップ先端面を満遍
なく使用して溶接する。
なお、電極ホルダーの傾斜角θは±0度〜90度までの範
囲で自由に設定できるが、この中でも適正な角度は±0
度〜30度である。ここで、傾斜角0度は電極ホルダーを
往復して傾動させる途中で電極中心軸が垂直になっても
差し支えないことを意味する。一方、電極部の回動角α
は±0度〜360度までの範囲で自由に設定できるが、こ
の中でも適正な角度は±10度〜70度である。上下電極の
回動方向は同一方向でも、逆方向でも構わないが同一方
向で溶接した方がナゲットの形状は均一となる。電極の
傾動および回動の頻度は1回/1点〜1回/数千点までの
範囲で自由に設定できるが、この中でも適正な傾動およ
び回動の頻度は1回/1点〜1回/500点である。
また、第1図では対向する一対の電極を備えたスポット
溶接機での例を説明したが、適用できる溶接機はこれに
限定されるものではない。例えば第7図のような片側の
電極32が平坦な形状の場合には、一方の電極のみを傾動
および回動すればよく、溶接機としてはシリーズスポッ
ト溶接機、マルチスポット溶接機、ポータブルスポット
溶接機など広範に適用できる。
従来の溶接法では、一定箇所の電極接触面で溶接するた
め、打点数の増加と共に接触面積が拡大して電流密度が
低下し、ついには所定のナゲットを形成しなくなるが、
本発明法およびその装置によれば、通常の電極チップを
使用して従来の溶接作業と何ら変わることなく溶接で
き、しかも被溶接物との接触面は鋼板のめっき金属と合
金化して面積が多少拡大しても、あらかじめ設定した打
点数毎に次々と接触部が移動し、さらには新しい接触面
がそれ以前の接触面を変形(整形)するため、電極先端
部は合金化しても接触面積はほとんど拡大しないことか
ら電流密度の低下が少なく、連続打点数(電極寿命)は
格段に向上する。
以上説明したように、間欠的に電極ホルダーを傾動させ
ると共に電極部を回動させる方法およびその装置は連続
打点性の向上に極めて重要な役割を果たすものである。
〔実施例〕
以下、本発明に係わるスポット溶接方法およびその装置
の連続打点性に関する実施例につき説明する。
被溶接材は板厚(t)0.8mmの溶融亜鉛めっき鋼板150/1
50(g/m2)を2枚重ねで用いた。溶接条件をまとめて次
に示す。
・溶接機:定置式スポット溶接機 60KvA ・電極形状:ラジアス型(8R)/キャップチップ ・加圧力:200kg ・通電時間:10サイクル ・溶接電流:散り発生限界電流値 (10300±500A) ・打点ピッチ:15mm ・打点速度:1点/2秒 連続打点性の評価は100点溶接毎にナゲット径測定用試
験片を採取し、 を確保出来なく成るまでの最大溶接点数とした。第1表
に従来法と比較して、本発明法の詳細な溶接条件と連続
打点性評価結果を示す。
〔発明の効果〕 以上、第1表の結果からも明かなように、本発明の抵抗
溶接方法およびその装置は、めっき鋼板を始めとする各
種表面処理鋼板の抵抗溶接に適用して、被溶接物への電
極溶着などがなく、電極部周辺に若干の付帯設備が必要
なものの従来の溶接作業と何ら変わることなく溶接で
き、しかも打点数の増加に伴う電極の損耗は接触部が移
動しつつ整形されるため、確実な大きさのナゲットを形
成し、従来の溶接法に比べて連続打点数の増加が著しい
ことから、生産効率の向上が図れるなど産業利用上多大
な効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明法の態様を示す電極周辺部の側面図、第
2図は従来の電極部周辺装置の態様を示す側面図、第3
図(a)は本発明装置の上部アームの傾動機構部を示す
平面図、第3図(b)は同じくその側面図、第4図は本
発明装置の回動機構部を示す側面図(部分的に断面
図)、第5図(a)、(b)は本発明の実施の態様を示
す電極先端部の平面図、第6図(a)は本発明装置の上
部アームの傾動機構部を示す正面図、第6図(b)はそ
の側面図、第7図は本発明の一方が平坦電極の場合の態
様を示す側面図である。 1,2……電極チップ、3,4……シャンク、 5,6……電極ホルダー、7,8……アーム、 9……加圧軸、10……加圧軸、 11,12……電極中心軸、13……固定アーム、 14……傾動アーム、15……傾動軸(ピン)、 16……ピニオン、17……ラック 18……傾動アーム中心軸、 19……Aシャンク、20……Bシャンク、 21……水冷パイプ、22……連結スリーブ、 23……オーリング、 24……ウオームホイール、 25……ウオーム、 26……電極チップ先端面、 27……傾動用アーム、28……連結スリーブ、 29……ウオームホイール、 30……ウオーム、31……アーム中心軸、 32……平坦電極、 A,B……電極部の回動方向、 C……ラックの移動方向、F……摺動面、 S……被溶接物。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】抵抗スポット溶接方法において、対向する
    一対の電極部の両方または一方の中心軸を加圧軸に対し
    傾動させ、かつ、該電極部に設けた電極チップの先端部
    を被溶接物に接触して通電し、所定の頻度で溶接打点し
    た後、前記電極部中心軸を中心軸として前記電極チップ
    を所定角度回動して該電極チップ先端部の接触面を移動
    し、該接触面を被溶接物に接触して通電し、所定の頻度
    で溶接打点した後、更に前記電極チップを回動し、かゝ
    る動作を繰返えした後、前記電極部の中心軸を加圧軸に
    対し更に所定角度傾動して電極チップの先端部を被溶接
    物に接触して通電し、所定の頻度で溶接打点した後、前
    記電極チップを所定角度回動し、溶接する動作を繰返え
    すことにより、電極チップの先端部の接触面を順次移動
    しつゝ溶接することを特徴とする抵抗溶接方法。
  2. 【請求項2】抵抗スポット溶接方法において、対向する
    一対の電極部の両方または一方の中心軸を加圧軸に対し
    傾動させ、かつ、該電極部に設けた電極チップの先端部
    を被溶接物に接触して通電し、所定の頻度で溶接打点し
    た後、前記電極部の中心軸を加圧軸に対し所定角度傾動
    して電極チップの先端部を被溶接物に接触して通電し、
    所定の頻度で溶接打点した後、更に前記電極チップを傾
    動し、かゝる動作を繰返えして被溶接物と電極チップ先
    端の接触面を被溶接物の半径方向に順次移動させ、次に
    電極部の中心軸を回転軸として所定角度回動して電極チ
    ップの先端部を被溶接物に接触して通電し、所定の頻度
    で溶接打点した後、前記電極部の中心軸を加圧軸に対し
    所定角度傾動し、かゝる動作を繰返すことにより、電極
    チップの先端部の接触面を順次移動しつゝ溶接すること
    を特徴とする抵抗溶接方法。
  3. 【請求項3】対向する電極部の両方又は一方に電極チッ
    プと電極ホルダーを含む抵抗スポット溶接装置におい
    て、前記電極部の両方又は一方を加圧軸に対し所定角度
    ずつ傾動させる機能と、傾動した電極チップを電極部中
    心軸を回転軸として、所定角度ずつ回動させる機能とを
    具備することを特徴とする抵抗溶接装置。
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