JPWO2004087360A1 - プロジェクション溶接装置及びプロジェクション溶接方法 - Google Patents

Abstract

一方の溶接箇所に突起１ｃが形成され、突起１ｃを挟むように向かい合わせて重ねられた２枚の被溶接物１ａ，１ｃが載置され、被溶接物１ａ，１ｃが載置される被溶接物載置面１１ａが被溶接物１ａ，１ｃの仕上げ形状をなしている製品形状型１１と、被溶接物１ａ，１ｃに向かって進退動可能に設けられた第１、第２電極２ａ，２ｂとを備え、第１、第２電極２ａ，２ｂを被溶接物１ａ，１ｃに押し当て、製品形状型１１を介して第１電極２ａと第２電極２ｂとの間に通電し、突起１ｃに加圧力と電流を集中させ、突起１ｃを溶融させて被溶接物１ａ、１ｂ間の溶接を行う。

Description

この発明は、プロジェクション溶接に関し、特にインダイレクト式のプロジェクション溶接装置及びプロジェクション溶接方法に関するものである。

従来、抵抗溶接の種類には、上下の電極で被溶接物を挟み込んで通電し溶接する、所謂ダイレクト式と呼ばれるものと、製品支持台で被溶接物の一部分を支持し、被溶接物に第１電極を押し当て、製品支持台の被溶接物と反対側に第２電極を当て、製品支持台を介して両電極間に通電して溶接する、所謂インダイレクト式と呼ばれるものとがある。
一方、抵抗溶接の他の種類には、先端が細くされた上下の電極で加圧力の集中を行って溶接するスポット溶接と、被溶接物の溶接部に突起を設け、この突起によって、電流と加圧力を集中させて溶接を行うプロジェクション溶接とがある。
そして、スポット溶接よりもプロジェクション溶接の方が、仕上がり表面が美しく、また安定して良好な溶接を行えることが知られている（文献：「溶接全書８ 抵抗溶接 第３章 プロジェクション溶接」、中村孝著、産報出版株式会社、１１７頁〜１２０頁）。そして、例えば、エレベータ意匠パネルのように高度な意匠性を要求される被溶接物に対しては、インダイレクト式のプロジェクション溶接を用いると打痕が低減され溶接後の修正作業が軽減される。
しかしながら、ダイレクト式の場合、被溶接物に対する電極の位置決め精度及びプロジェクション（突起）の溶け込みの加減が原因で、溶接箇所と電極との間の高さ方向の誤差が、各溶接点毎に変動して発生し、仕上げ形状と異なる形状で溶接されてしまう。そのため、溶接後に形状修正作業が必要となるだけでなく、溶接箇所に電極の痕や傷が付くため、打痕修正作業も必要となるので問題であった。
また、インダイレクト溶接方式の場合においては、被溶接物に打痕が付かないという利点があるが、製品支持台とこの製品支持台に隣接して設けられた受け台との間で高さ方向に差が生じた場合、上述のダイレクト式の場合と同様に、仕上げ形状と異なる形状で溶接されてしまうので、溶接後に形状修正作業が発生するという問題があった。
また、製品支持台と電極の高さレベルに差異がない場合でも、電極に対して溶接箇所を移動するときに電極と被溶接物が擦れて傷が付く問題がある。この問題を防ぐには、被溶接物の移動時に製品支持台もしくは電極を上昇下降させる構造にして擦り傷が着かないようにすることもあるが、この方法においても製品支持台と受け台との溶接部と電極の高さ方向の精度の確保が難しく、高さに差がある場合には、前述と同様に仕上げ形状と異なる形状で溶接されるため、溶接後の形状修正作業が必要となる問題があった。
また、溶接後の形状修正作業を軽減するために、例えば、特開平８−１６８８８６に示されるように、溶接時に溶接箇所の周囲をゴムで押さえ込むことにより形状変形をなだらかにする方法も提示されている。
しかしながら、この方法は、インダイレクト溶接方式のスポット溶接では有効であるが、プロジェクション溶接に適用した場合、プロジェクションの周囲を押さえ込むことになり、被溶接物を大きく変形させた状態で通電を行うことになるため、効果を得られない問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、溶接工程の際に発生する打痕や傷を抑制できるとともに、溶接工程後の形状修正作業を不要とすることができるプロジェクション溶接装置及びプロジェクション溶接方法を得ることを目的とする。
この発明に係るプロジェクション溶接装置は、一方の溶接箇所に突起が形成され、該突起を挟むように向かい合わせて重ねられた２枚の被溶接物が載置される製品形状型と、被溶接物に向かって進退動可能に設けられた第１、第２電極とを備え、第１、第２電極を被溶接物に押し当て、製品形状型を介して、第１電極と第２電極との間に通電し、被溶接物の突起に加圧力と電流を集中させ、該突起を溶融させて溶接を行うインダイレクト式のプロジェクション溶接装置であって、製品形状型の被溶接物載置面を、被溶接物の仕上げ形状を写したものとしている。
この発明に係るプロジェクション溶接方法は、一方の溶接箇所に突起が設けられた２枚の被溶接物を、突起を挟むように向かい合うように重ねて製品形状型上に載置し、製品形状型と反対方向から、被溶接物に第１、第２電極を押し当て、製品形状型を介して第１電極と第２電極との間に通電し、被溶接物の突起に加圧力と電流を集中させ、突起を溶融させて溶接を行うインダイレクト式のプロジェクション溶接方法であって、製品形状型の被溶接物載置面を、被溶接物の仕上げ形状を写したものとしている。

図１はこの発明の実施の形態１のプロジェクション溶接装置の側面図である。
図２は図１のプロジェクション溶接装置の電極及び被溶接物の近傍を拡大して示す拡大図である。
図３はこの発明の実施の形態２のプロジェクション溶接装置の斜視図である。
図４はこの発明の実施の形態３のプロジェクション溶接装置の斜視図である。
図５はこの発明の実施の形態４のプロジェクション溶接装置の斜視図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１のプロジェクション溶接装置の側面図である。図２は図１のプロジェクション溶接装置の電極及び被溶接物の近傍を拡大して示す拡大図である。図１に示すように、本実施の形態のプロジェクション溶接装置１０１においては、被溶接物１ａ，１ｂを載せる受け台として、製品形状型１１が、走行テーブル１２上に固定されている。そして、製品形状型１１の被溶接物１ａ，１ｂが載置される被溶接物載置面１１ａが被溶接物１ａ，１ｂの仕上げ形状とされている。そして、この被溶接物載置面１１ａは、製品の電極と反対側の面を全体的に支持できるように、製品より十分に大きな面積とされている。そしてさらに、製品形状型１１は、製品を全体的に支持するので、従来のように、支持台の他に受け台を必要とすることがない。また、製品形状型１１は、走行テーブル１２上にネジにより締着されており、走行テーブル１２から着脱可能とされている。
第１、第２電極としての第１、第２平面型電極チップ２ａ，２ｂは、被溶接物１ａ，１ｂとの接触面２ｃ，２ｄが平滑面形状をなしており、それぞれ溶接電極３ａ，３ｂの先端に固定されている。溶接電極３ａ，３ｂは、さらに溶接電極ホルダ４ａ，４ｂに固定されている。さらにまた、溶接電極ホルダ４ａ，４ｂは、溶接電極加圧シリンダ５ａ，５ｂの下端に固定されている。第１、第２平面型電極チップ２ａ、２ｂは、被溶接物に向かって上下方向に昇降動作をする。
溶接電極ホルダ４ａ，４ｂは、ブスバー６を介して溶接トランス７と電気的に接続されている。さらに溶接トランス７は、溶接タイマ１７と電気的に接続されている。溶接電極加圧シリンダ５ａ，５ｂと溶接トランス７は、溶接機走行ボールネジ８に吊り下げられるように固定されており、溶接機走行用モータ９により駆動されてＸ軸方向に移動する。溶接機走行ボールネジ８は、その両端を剛性の高い溶接機走行軸受支柱１０により支えられている。
走行テーブル１２は、Ｙ軸方向（紙面に垂直な方向）に延びる走行テーブル用ボールネジ１４と連結されており、同じくＹ軸方向に延びる走行テーブル用ＬＭ（Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｔｉｏｎ）ガイド１５に案内されて、走行テーブル駆動用モータ１３により駆動されてＹ軸方向に移動する。走行テーブル用ＬＭガイド１５は、剛性の高い走行テーブル用ベース１６に支えられている。
溶接装置１０１は、溶接機作業の行われる前に各部材の組み付け精度が調整され、溶接作業範囲全体に渡って平面型電極チップ２ａ，２ｂの接触面２ｃ，２ｄと製品形状型１１の被溶接物載置面１１ａの平行度及び各移動軸の移動高さ精度が高精度に調整されている。
被溶接物を他の形状のものに変更するときは、走行テーブル１２上に固定された製品形状型１１を交換することにより対応することができる。
例えば、エレベータ意匠パネルのように溶接後の平面度の精度が求められる場合は、製品形状型１１としては、平面度精度と剛性の高い定盤（例えば、鉄製定盤）を使用する。耐久性を考慮すれば定盤にメッキ処理（例えばクロムメッキなど）をするのもよい。
図２において、２枚の被溶接物１ａ，１ｂは、被溶接物１ａの一側面に形成された突起を挟むように向かい合わせて重ねられ製品形状型１１上に載置されている。平面型電極チップ２ａ，２ｂは、溶接電極加圧シリンダ５ａ，５ｂ（図１）によって、所定の加圧力で被溶接物１ａ，１ｂに押し付けられている。この状態で、平面型電極チップ２ａ，２ｂ間に通電すると、電流は製品形状型１１を介して図２の矢印Ａのように流れる。そして、加圧力と電流が突起１ｃに集中し、突起１ｃが溶融して溶接が行われる。
このような構成のプロジェクション溶接装置１０１は、一方の溶接箇所に突起１ｃが形成され突起１ｃを挟むように向かい合わせて重ねられた２枚の被溶接物１ａ，１ｂが載置される製品形状型１１と、被溶接物１ａ，１ｂに向かって進退動可能に設けられた第１、第２平面型電極チップ２ａ，２ｂとを備え、この第１、第２平面型電極チップ２ａ，２ｂを被溶接物１ａ，１ｂに押し当て、製品形状型１を介して、第１平面型電極チップ２ａと第２平面型電極チップ２ｂとの間に通電し、被溶接物１ａの突起１ｃに加圧力と電流を集中させ、突起１ｃを溶融させて溶接を行うインダイレクト式のプロジェクション溶接装置であり、製品形状型１１ａの被溶接物載置面１１ａを、被溶接物１ａ，１ｂの仕上げ形状を写したものとしている。そして、この被溶接物載置面１１ａは、製品の電極と反対側の面を全体的に支持できるように製品より十分に大きな面積を有しており、製品の全体を支えるので、従来の受け台に相当するものを必要とすることがない。そのため、被溶接物載置面１１ａと受け台との高さの差によって発生する形状の不良がなくなり、溶接後の形状修正作業を不要とすることができる。
また、製品形状型１１は製品の全体を支えるので、複数の溶接箇所間の移動の際に、製品形状型１１上で製品を移動させる必要がなく、擦れによる擦り傷が発生することがない。
さらにまた、インダイレクト式のプロジェクション溶接装置であるため、溶接工程の際に発生する打痕を抑制することができる。
また、第１平面型電極チップ２ａと第２平面型電極チップ２ｂは、被溶接物１ａ，１ｂと接触する接触面２ｃ、２ｄが平滑面形状をなしている。そのため加圧力が１点に集中することなく、さらに打痕や傷の発生を抑制することができる。
さらにまた、第１、第２平面型電極チップ２ａ，２ｂの接触面２ｃ，２ｄと、製品形状型１１とは、溶接動作範囲全体にわたって平行度が正確に保たれている。そのため、被溶接物１ａ，１ｂが移動しても、製品形状型１１に対する第１、第２平面型電極チップ２ａ，２ｂの高さ方向に誤差がなく、被溶接物１ａ，１ｂの全体にわたって打痕や傷の発生を抑制することができる。
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２のプロジェクション溶接装置の斜視図である。本実施の形態の被溶接物１ａ，１ｂの仕上げ形状は、断面が円弧状の形状である。図３に示すように、本実施の形態のプロジェクション溶接装置１０２においては、被溶接物１ａ，１ｂを載せる受け台として、製品形状型２１が、走行テーブル１２上に固定されている。そして、被溶接物１ａ，１ｂが載置される製品形状型２１の被溶接物載置面２１ａが被溶接物１ａ，１ｂの仕上げ形状とされている。すなわち、被溶接物載置面２１ａは、被溶接物１ａ，１ｂが製品となった時の表面精度と同じ精度の表面を持ち、且つ被溶接物１ａ，１ｂが製品となった時の外形形状をそのまま写した形状をなしている。そして、この被溶接物載置面２１ａは、実施の形態１のものと同じように、製品の電極と反対側の面を全体的に支持できるように、製品より十分に大きな面積とされている。製品形状型２１は、走行テーブル１２上にネジより締着されており、走行テーブル１２から着脱可能とされている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
このような構成のプロジェクション溶接装置１０２は、製品形状型２１の被溶接物載置面２１ａが、断面が円弧状の仕上げ形状である被溶接物１ａ，１ｂの外形形状をそのまま写した形状をなしている。そして、この被溶接物載置面２１ａは、製品の電極と反対側の面を全体的に支持できるように製品より十分に大きな面積を有しており、製品の全体を支えるので、従来の受け台に相当するものを必要とすることがない。そのため、溶接後の形状修正作業を不要とすることができる。
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３のプロジェクション溶接装置の斜視図である。本実施の形態の被溶接物１ａ，１ｂの仕上げ形状は、断面が概略波を打つような特殊な形状を成している。図４に示すように、本実施の形態のプロジェクション溶接装置１０３においては、被溶接物１ａ，１ｂを載せる受け台として、製品形状型３１が、走行テーブル１２上に固定されている。そして、被溶接物１ａ，１ｂが載置される製品形状型３１の被溶接物載置面３１ａが被溶接物１ａ，１ｂの仕上げ形状とされている。すなわち、被溶接物載置面３１ａは、被溶接物１ａ，１ｂが製品となった時の表面精度と同じ精度の表面を持ち、且つ被溶接物１ａ，１ｂが製品となった時の外形形状をそのまま写した形状をなしている。製品形状型３１は、走行テーブル１２上にネジより締着されており、走行テーブル１２から着脱可能とされている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
このような構成のプロジェクション溶接装置１０３は、製品形状型３１の被溶接物載置面３１ａが、断面が円弧状の仕上げ形状である被溶接物１ａ，１ｂの外形形状をそのまま写した形状をなしている。そして、この被溶接物載置面３１ａは、実施の形態１および２と同様に製品の全体を支えるので、溶接持の形状変形を抑制することができ、溶接後の形状修正作業を不要とすることができる。
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４のプロジェクション溶接装置の斜視図である。本実施の形態の被溶接物１ａ，１ｂの仕上げ形状は、外周部に段が形成された断面クランク形状を成している。図５に示すように、本実施の形態のプロジェクション溶接装置１０４においては、被溶接物１ａ，１ｂを載せる受け台として、製品形状型４１が、走行テーブル１２上に固定されている。そして、被溶接物１ａ，１ｂが載置される製品形状型４１の被溶接物載置面４１ａが被溶接物１ａ，１ｂの仕上げ形状とされている。さらに詳しくは、被溶接物載置面４１ａは、被溶接物１ａ，１ｂが製品となった時の表面精度と同じ精度の表面を持ち、且つ被溶接物１ａ，１ｂが製品となった時の外形形状をそのまま写した形状、すなわち上面が平坦な大きな凸型の形状をなしている。製品形状型４１は、走行テーブル１２上にネジより締着されており、走行テーブル１２から着脱可能とされている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
このような構成のプロジェクション溶接装置１０４は、製品形状型４１の被溶接物載置面４１ａが、断面が円弧状の仕上げ形状である被溶接物１ａ，１ｂの外形形状をそのまま写した形状をなしているので、溶接工程の際に発生する打痕や傷を抑制できるとともに、溶接工程後の形状修正作業を不要とすることができる。

産業上の利用の可能性

この発明は、例えば、エレベータ意匠パネルのように高い精度の仕上げ形状が要求される溶接工程に最適である。

Claims (4)

1. 少なくとも一方の溶接箇所に突起が形成され、該突起を挟むように向かい合わせて重ねられた少なくとも２枚の被溶接物が載置され、該被溶接物が載置される被溶接物載置面が、前記被溶接物の仕上げ形状を写した形状とされている製品形状型と、
   前記被溶接物に向かって進退動可能に設けられた第１、第２電極と
   を備え、
   前記第１、第２電極を前記被溶接物に押し当て、前記製品形状型を介して前記第１電極と前記第２電極との間に通電し、前記突起に加圧力と電流を集中させ、該突起を溶融させて前記被溶接物間の溶接を行う
   ことを特徴とするプロジェクション溶接装置。
2. 前記第１電極と前記第２電極は、前記被溶接物と接触する接触面が平滑面形状をなしている
   ことを特徴とする請求項１記載のプロジェクション溶接装置。
3. 前記第１、第２電極の前記接触面と、前記製品形状型とは、溶接動作範囲全体にわたって平行に保たれている
   ことを特徴とする請求項２記載のプロジェクション溶接装置。
4. 被溶接物が載置される受け台を製品形状型とし、
   前記製品形状型の前記被溶接物が載置される被溶接物載置面を該被溶接物の仕上げ形状を写した形状とし、
   第１、第２電極を前記被溶接物に向かって進退動可能に設け、
   少なくとも一方の溶接箇所に突起が設けられた少なくとも２枚の被溶接物を、該突起を挟むように向かい合うように重ねて前記被溶接物載置面上に載置し、
   前記製品形状型と反対方向から、前記被溶接物に第１、第２電極を押し当て、
   前記製品形状型を介して前記第１電極と前記第２電極との間に通電し、
   前記被溶接物の突起に加圧力と電流を集中させ、
   前記突起を溶融させて前記被溶接物の溶接を行う
   プロジェクション溶接方法。

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