TW201713440A - 點焊方法及其裝置 - Google Patents

Abstract

在對於由厚金屬板(60、62)、薄金屬板(64、66)所成的疊層體(32)流通焊接電流之時，使抵接於金屬板(66)之上頂頭(30)對疊層體(32)的第1加壓力(F1)、與抵接於金屬板(60)之下頂頭(26)對疊層體(32)的第2加壓力(F2)相對地變化。具體來說，於焊接初期的第1製程時為F1<F2，於焊接中期的第2製程時為F1=F2，於焊接後期的第3製程時為F1>F2。

Description

點焊方法及其裝置

本發明係關於對至少疊層3個工件來形成的疊層體進行點焊的點焊方法及其裝置。

自動車車體頂部亦即莫希干車頂(Mohican roof)，係例如圖5A所示般使疊層體1藉由焊接來一體化藉此而被形成。亦即，疊層體1，係疊層有由高強度鋼所成且彼此厚度大致同等的2片厚工件2、3、以及由軟鋼所成且彼此厚度大致同等的2片薄工件4、5所形成。2片厚工件2、3係面對車室側的內側材，另一方面，2片薄工件4、5係面對車外的外側材。特別是，最上面的薄工件4、5，係被使用者目視確認。

疊層體1的焊接，係藉由在複數位置形成焊點6的點焊來進行。亦即，2片的厚工件2、3和2片的薄工件4、5係從下方依此順序疊層，來形成疊層體1。然後，該疊層體1係被上頂頭7和下頂頭8所夾持。此時，上頂頭7係抵接於最上面的薄工件5，下頂頭8係抵接於最下面的 厚工件2。然後，上頂頭7所施加的加壓力F1、與下頂頭8所施加的加壓力F2係設定成同等。

在此狀態中，例如，由上頂頭7朝向下頂頭8流通焊接電流。在此，厚工件2、3相對於薄工件4、5其電阻較大，故藉由通電所產生的發熱量亦比薄工件4、5還大。因此，焊點6，係如圖5A~圖5C所示般，優先在疊層體1中的厚工件2、3之間成長。因此，如圖5D所示般，焊點6無法成長至薄工件4、5彼此的接觸面，有著該薄工件4、5彼此無法一體化的虞慮。

本案申請人，係在日本特開2014-184461號公報中，提案出可解決該虞慮，且能避免在鄰接之工件彼此之間產生濺射的點焊方法及其裝置。

日本特開2014-184461號公報所記載的技術，係在上頂頭的附近，配置與上頂頭相反極性的輔助電極。亦即，對於疊層體，與上頂頭同時地將補助電極抵接於薄工件。

但是，因疊層體的大小或形狀，有時會難以確保使補助電極抵接的空間。且，由於設置補助電極，會使點焊裝置變得比較大型。

本發明的主要目的，係提供不需要使用補助電極的點焊方法。

本發明的其他目的，係提供可在疊層體中之工件彼此的接觸面附近使焊點充分成長的點焊方法。

本發明之另外的目的，係提供用來實施上述點焊方法的點焊裝置。

根據本發明的一實施形態，係提供一種點焊方法，其將至少疊層3個工件所成，且最外面的2個工件為厚度彼此不同的薄工件及厚工件的疊層體，以第1焊接頂頭及第2焊接頂頭來夾持，並在前述第1焊接頂頭與前述第2焊接頂頭之間流通焊接電流來進行點焊，在相對於定位固定後的前述疊層體流通前述焊接電流時，進行以下製程：第1製程，使抵接於前述薄工件之前述第1焊接頂頭對前述疊層體的第1加壓力，比抵接於前述厚工件之前述第2焊接頂頭對前述疊層體的第2加壓力還小，並在形成前述疊層體的2個工件彼此之間，生成使該2個工件彼此一體化的焊點；第2製程，使前述第1加壓力與前述第2加壓力相等，並使前述焊點朝向前述厚工件側成長；及第3製程，使前述第1加壓力比前述第2加壓力還大，並使前述焊點成長至讓前述厚工件與鄰接於該厚工件的工件一體化為止。

根據本發明的其他實施形態，係提供一種點焊裝置，其具有：定位固定手段，係將至少疊層3個工件所成，且最外面的2個工件為厚度彼此不同的薄工件及厚工件的疊層體予以定位固定；焊槍，其含有夾持前述疊層體來流通焊接電流的第1 焊接頂頭及第2焊接頂頭；加壓力檢測手段，係檢測抵接於前述薄工件之前述第1焊接頂頭對前述疊層體的第1加壓力、與抵接於前述厚工件之前述第2焊接頂頭對前述疊層體的第2加壓力；及控制手段，係根據前述加壓力檢測手段的檢測值來控制前述第1加壓力和前述第2加壓力，前述控制手段，係進行以下控制：在形成前述疊層體的2個工件彼此之間，生成使該2個工件彼此一體化的焊點時，使前述第1加壓力比前述第2加壓力還小，在使前述焊點朝向前述厚工件側成長時，使前述第1加壓力與前述第2加壓力成為相等，在使前述焊點成長至讓前述厚工件與鄰接於該厚工件的工件一體化為止時，使前述第1加壓力比前述第2加壓力還大。

如上述般，本發明係分別在焊接初期(第1製程)、焊接中期(第2製程)及焊接後期(第3製程)中，改變第1加壓力與第2加壓力的相對大小。藉此，來改變形成疊層體之工件彼此之間的接觸電阻。

焊點的成長，係在接觸電阻較大的部位被加速。因此，如上述般改變接觸電阻，藉此可分別在焊接初期、焊接中期、焊接後期中，使焊點優先成長的方向不同。因此，在第1製程中，在沒有改變第1加壓力和第2加壓力時先在焊點難以成長的部位生成焊點，接著，在第2製程及第3製程中，在沒有改變第1加壓力和第2加壓力時在 焊點容易成長的部位使焊點成長，藉此可形成使所有工件一體化的焊點。

因此，根據本發明，不必使用補助電極便可接合所有工件來得到一體化的接合物。因此，即使進行點焊的空間狹小，亦可容易得到接合強度優異的接合物。

而且，由於沒有必要設置補助電極，故點焊裝置的構造為簡樸。因此，亦容易謀求小型化。

為了使第1加壓力及第2加壓力相對地變化，例如，將具有第1焊接頂頭及第2焊接頂頭的焊槍相對於疊層體進行位移即可。又，在焊槍被支撐在機械時，藉由機械的動作，可讓焊槍相對於疊層體進行位移。

且，亦可使第2焊接頂頭往指向厚工件的方向或遠離的方向位移。即使在此情況，亦可使第1加壓力及第2加壓力相對地變化。

如上述般，根據本發明，分別在焊接初期、焊接中期及焊接後期中，改變第1焊接頂頭對疊層體的第1加壓力與第2焊接頂頭對疊層體的第2加壓力之相對的大小。因此，形成疊層體之工件彼此之間的接觸電阻會變化，故可分別在焊接初期、焊接中期、焊接後期中，使焊點優先成長的方向不同。

因此，可控制成在沒有改變第1加壓力和第2加壓力時先在焊點難以成長的部位生成焊點，接著，在沒有改變第1加壓力和第2加壓力時使焊點朝向焊點容易成長的部位成長。其結果，不必使用補助電極，便可藉由焊點來使 所有的工件一體化，來得到顯示優異接合強度的接合物。

而且，由於沒有設置補助電極的必要，故可謀求點焊裝置之構造的簡樸化及小型化。

上述的目的、特徵及優點，可參照附加圖式並由所說明之以下的實施形態的說明而易於了解。

1、32‧‧‧疊層體

6、70‧‧‧焊點

7、30‧‧‧上頂頭(第1焊接頂頭)

8、26‧‧‧下頂頭(第2焊接頂頭)

10、80、90‧‧‧點焊裝置

12‧‧‧手臂

16‧‧‧手腕部

18、82、92‧‧‧焊槍

36‧‧‧焊接計時器(加壓力檢測手段)

38‧‧‧第2伺服馬達

40‧‧‧第2滾珠螺桿機構

42‧‧‧第2滾珠螺桿

46‧‧‧鉗(定位固定手段)

48a、48b‧‧‧爪部

50‧‧‧機械控制器(控制手段)

60、62、64、66‧‧‧金屬板(工件)

84‧‧‧電動缸

圖1為關於本發明之第1實施形態之點焊裝置的重要部概略側視圖。

圖2A~圖2D為表示關於本發明之實施形態之點焊方法中之焊點成長過程的流程圖。

圖3為關於本發明之第2實施形態之點焊裝置的重要部概略側視圖。

圖4為關於本發明之第3實施形態之點焊裝置的重要部概略側視圖。

圖5A~圖5D為表示關於以往技術之點焊方法中之焊點成長過程的流程圖。

以下，關於本發明的點焊方法，以與實施該方法之點焊裝置的關係來舉出適合的實施形態，並參照附加圖式來進行詳細說明。

圖1為關於第1實施形態之點焊裝置10的重要部擴大圖。該點焊裝置10，係具有：具有手臂12之未圖示的 機械、以及被支撐在構成手臂12之手腕部16的焊槍18。

焊槍18，係透過中空的槍支撐托架20而安裝於手腕部16。此情況時，焊槍18，係具備連結於槍本體22之大致C字形狀的固定手臂24，亦即C型臂。於該固定手臂24的下方前端設有下頂頭26作為第2焊接頂頭，該下頂頭26，係指向槍本體22延伸存在。該下頂頭26，係被定位固定的固定電極頂頭。

於槍本體22，係收容有第1伺服馬達及第1滾珠螺桿機構(皆未圖示)。第1伺服馬達，係用來使構成第1滾珠螺桿機構的第1滾珠螺桿進行旋轉動作者。然後，追隨於第1滾珠螺桿的旋轉動作，使設在連結桿28之前端部的下頂頭26所對向的上頂頭30(第1焊接頂頭)，於圖1的上下方向，亦即於箭頭Y2方向或箭頭Y1方向位移。如上述般，上頂頭30，係相對於下頂頭26可相對接近或分離的可動電極頂頭。

前述下頂頭26及前述上頂頭30，係在該等下頂頭26及上頂頭30之間夾持焊接對象亦即疊層體32，且對該疊層體32進行通電者。又，第1實施形態中，下頂頭26，係電性連接於收容在手腕部16內之電源(未圖示)的負極，另一方面，上頂頭30係電性連接於前述電源的正極。亦即，第1實施形態中，係從上頂頭30朝向下頂頭26流通有焊接電流。後述之第2實施形態及第3實施形態亦相同。

在連結桿28之上頂頭30的附近，埋設有未圖示的第1力感測器。同樣地，在固定手臂24之下頂頭26的附近，埋設有未圖示的第2力感測器。第1力感測器及第2力感測器，係分別透過訊號線34a、34b電性連接於焊接計時器36(加壓力檢測手段)。

於槍支撐托架20，設有包含第2伺服馬達38的第2滾珠螺桿機構40。構成第2滾珠螺桿機構40的第2滾珠螺桿42，係在第2伺服馬達38的作用下進行旋轉動作。

在此，槍支撐托架20係具有3個側壁的中空體，於其中的1個側壁連結有前述手腕部16。且，於剩下的2個側壁，在互相對向的內面設有導軌43。又，於圖1中，將圖面前方側的側壁切開，僅顯示出在圖面內側之側壁的內面所形成的導軌43。

螺帽44在面向導軌43的側壁，形成有與導軌43卡合的導引槽45。此外，在貫通形成於螺帽44的螺孔螺合有第2滾珠螺桿42。因此，螺帽44，係伴隨著第2滾珠螺桿42的旋轉，一邊往與導引槽45卡合的導軌43導引一邊往圖1中的箭頭Y2方向或箭頭Y1方向位移。

於螺帽44，支撐有槍本體22。因此，槍本體22及固定手臂24，係追隨著螺帽44朝箭頭Y2方向或箭頭Y1方向的位移，使下頂頭26及上頂頭30一起與螺帽44往相同的方向位移。

點焊裝置10，係進一步具備鉗46作為定位固定手段。該鉗46，係具有夾持疊層體32來保持的一對爪部 48a、48b。藉由該爪部48a、48b的保持，使疊層體32被定位固定。

以上的構造中，第1伺服馬達，係透過訊號線34c、34d來電性連接於機械控制器50。且，前述焊接計時器36，係透過訊號線34e來電性連接於機械控制器50，且藉由該等機械控制器50和焊接計時器36，來構成控制手段。亦即，焊接計時器36，係兼具加壓力檢測手段和控制手段。該焊接計時器36，係進一步透過訊號線34f、34g來電性連接於第2伺服馬達38，且透過訊號線34h來電性連接於前述電源。

針對焊接對象亦即疊層體32進行簡易說明，此情況下，疊層體32係將4片金屬板60、62、64、66從下方依此順序進行疊層而構成。其中金屬板60、62的厚度，係例如設定成約0.8mm~約2mm。另一方面，金屬板64、66的厚度，係設定成比金屬板60、62還小的尺寸，例如約0.5mm~約0.7mm左右。亦即，金屬板60、62係厚工件，金屬板64、66係薄工件。結果，於下頂頭26使厚工件的金屬板60相對向，於上頂頭30使薄工件的金屬板66相對向。

金屬板60、62，係例如由所謂的高強度鋼之JAC590、JAC780或JAC980(皆為日本鐵鋼連盟規格所規定的高性能高張力鋼板)所成的高抵抗工件。且，金屬板64、66，係例如由所謂的軟鋼之JAC270(日本鐵鋼連盟規格所規定的高性能撓曲加工用鋼板)所成的低抵抗工 件。金屬板60、62彼此可為相同種類的金屬，亦可為不同種類的金屬。同樣地，金屬板64、66彼此可為相同種類的金屬，亦可為不同種類的金屬。

關於第1實施形態的點焊裝置10，基本上係如上述般來構成者，接著針對其作用效果，以與關於第1實施形態之點焊方法的關係來進行說明。

在對疊層體32進行點焊之際，換言之，在接合金屬板60、62、64、66來一體化之際，首先，藉由鉗46的爪部48a、48b來保持疊層體32，並定位固定。然後，接著，使前述機械的手臂12適當動作，來移動前述手腕部16亦即焊槍18，使疊層體32配置在下頂頭26與上頂頭30之間。在此時間點，讓下頂頭26抵接於金屬板60。

接著，機械控制器50，係透過訊號線34e將指令訊號發送至前述第1伺服馬達。接受該指令訊號的第1伺服馬達被驅動，而使前述第1滾珠螺桿開始旋轉動作。藉此，使上頂頭30相對於疊層體32接近，而朝向箭頭Y1方向下降。其結果，使疊層體32被夾持在下頂頭26和上頂頭30之間。

此時，前述第1力感測器，係檢測上頂頭30對金屬板66(疊層體32)的第1加壓力F1。且，前述第2力感測器，係檢測下頂頭26對金屬板60(疊層體32)的第2加壓力F2。各自的檢測值，係作為訊號而透過訊號線34a、34b送訊至焊接計時器36。

焊接計時器36，係比較第1加壓力F1和第2加壓力 F2。然後，焊接初期的第1製程中，係如圖2A所示般，使第1加壓力F1設定成比第2加壓力F2還小(F1<F2)。具體而言，焊接計時器36，係藉由透過訊號線34f的指令訊號來驅動第2伺服馬達38，藉此使第2滾珠螺桿42旋轉動作。藉此，一邊將螺帽44以導軌43進行導引，一邊往箭頭Y2方向稍微位移，且使槍本體22及固定手臂24朝箭頭Y2方向追隨位移。

伴隨著該追隨位移，下頂頭26及上頂頭30係朝箭頭Y2方向稍微位移。亦即，下頂頭26會朝向金屬板60往更接近的方向位移，且上頂頭30會往更離開金屬板66的方向位移。因此，係增加下頂頭26對金屬板60的第2加壓力F2，另一方面，減低上頂頭30對金屬板66的第1加壓力F1。

又，第1加壓力F1及第2加壓力F2，係從焊接計時器36透過訊號線34g回授至第2伺服馬達38。且，疊層體32係被鉗46的爪部48a、48b夾住藉此被定位固定，故即使第1加壓力F1及第2加壓力F2如上述般變化，疊層體32亦不會位移。

當第1加壓力F1與第2加壓力F2的差成為預先設定的既定值時，停止第2伺服馬達38。槍本體22及固定手臂24、甚至下頂頭26及上頂頭30，係保持在該停止時的位置。

焊接計時器36，係進一步透過訊號線34h將通電開始的控制訊號發送至前述電源。藉此，從上頂頭30朝向 下頂頭26方向開始流通焊接電流。這是因為如上述般，上頂頭30、下頂頭26分別連接於電源的正極、負極的緣故。焊接電流，在這之後，持續流通到點焊結束為止。

在此，金屬板60、62，由於厚度較大，故相對於金屬板64、66電阻較高。且，第1加壓力F1比第2加壓力F2還小。綜合以上理由，金屬板62、64間的接觸電阻，會比金屬板60、62間、金屬板64、66間的各接觸電阻還要大。因此，金屬板62、64間之焦耳熱的產生量(發熱量)，會在疊層體32中成為最大。

於是，在第1製程中，係如圖2A所示般，金屬板62和金屬板64之間被優先加熱，充分使溫度上升而開始溶融。藉此，在金屬板62、64間形成有作為溶融部(液態)的焊點70。亦即，金屬板62、64彼此被一體化。

當形成焊點70時，由於該焊點70為軟質，故金屬板62、64會稍微互相接近。因此，第1加壓力F1及第2加壓力F2會降低。藉由在該狀態持續流通焊接電流，使焊點70成長。如圖2B所示般，焊點70，係優先朝向接觸電阻較大之金屬板64、66之間的方向成長，而使該金屬板64、66之間溶融來一體化。

伴隨著如上述般之焊點70的成長，第1加壓力F1及第2加壓力F2會進一步降低。在藉由第1力感測器及第2力感測器檢測出該情況時，機械控制器50，係判斷為「跨越金屬板62、64、66形成了焊點70」。

接著，機械控制器50，係將「使第1加壓力F1與第 2加壓力F2相等(F1=F2)」的指令訊號，透過訊號線34f發送至第2伺服馬達38。接受該指令訊號的第2伺服馬達38，係使第2滾珠螺桿42往與第1製程相反的方向旋轉動作。藉此使螺帽44往箭頭Y1方向稍微位移，來使槍本體22及固定手臂24、甚至上頂頭30及下頂頭26，往箭頭Y1方向追隨位移。

此情況時，下頂頭26會往離開金屬板60的方向位移，且上頂頭30會往接近金屬板66的方向位移。因此，係增加上頂頭30對金屬板66的第1加壓力F1，另一方面，減低下頂頭26對金屬板60的第2加壓力F2。

當第1加壓力F1與第2加壓力F2成為相等時，停止第2伺服馬達38。下頂頭26及上頂頭30，係保持在該停止時的位置。在此狀況下繼續流通焊接電流，藉此實施第2製程並移行至焊接中期。

由於第1加壓力F1和第2加壓力F2相等，故與第1加壓力F1比第2加壓力F2還小的第1製程時相比之下，金屬板60、62間的接觸面積變小。因此，金屬板60、62之間的接觸電阻比第1製程時還大，其結果，金屬板60、62之間的發熱量增加。

另一方面，金屬板62、64之間、及金屬板64、66之間的接觸電阻，比第1製程時比還小。這是因為在第2製程中，第1加壓力F1比在第1製程時還要大。因此，焊點70難以朝向上頂頭30側成長。根據以上的理由，焊點70係如圖2C所示般，優先朝向金屬板60側成長。亦 即，焊點70會成長至金屬板60、62的接觸面附近。

又，圖2C中，顯示出金屬板60、62的接觸面為溶融的狀態，但在第2製程中，並沒有必要特地將金屬板60、62之間予以溶融來一體化。換言之，亦可在焊點70尚未到達金屬板60、62之接觸面為止的階段，結束第2製程。

伴隨著如上述般之焊點70的成長，第1加壓力F1及第2加壓力F2會進一步降低。在藉由第1力感測器及第2力感測器檢測出該情況時，機械控制器50，係判斷為「跨越金屬板62、64、66的焊點70充分地成長」。

接著，機械控制器50，係將「使第1加壓力F1比第2加壓力F2還大(F1>F2)」的指令訊號，透過訊號線34f發送至第2伺服馬達38。接受該指令訊號的第2伺服馬達38，係使第2滾珠螺桿42往與第2製程相同的方向旋轉動作。藉此使螺帽44往箭頭Y1方向稍微位移，來使槍本體22及固定手臂24、甚至上頂頭30及下頂頭26，往箭頭Y1方向追隨位移。

此情況時，下頂頭26會往更離開金屬板60的方向位移，且上頂頭30會往更接近金屬板66的方向位移。因此，會進一步增加上頂頭30對金屬板66的第1加壓力F1，並進一步減低下頂頭26對金屬板60的第2加壓力F2，而由F1=F2變化成F1>F2。

當第1加壓力F1比第2加壓力F2還大時，停止第2伺服馬達38。下頂頭26及上頂頭30，係保持在該停止時 的位置。在此狀況下繼續流通焊接電流，藉此實施第3製程並移行至焊接後期。

由於第1加壓力F1比第2加壓力F2還大，故與第1加壓力F1和第2加壓力F2相等的第2製程時相比之下，金屬板60、62之間的接觸面積變得更小。因此，金屬板60、62之間的接觸電阻比第1製程時及第2製程時還大，其結果，金屬板60、62之間的發熱量增加。

因此，如圖2D所示般，焊點70會優先朝向金屬板60側，成長至包含金屬板60、62之間的接觸面。結果，焊點70係將該等金屬板60、62予以一體化。如上所述，金屬板60、62、64、66係透過焊點70而被一體化。

在經過既定時間之後，停止焊接電流來結束第3製程，並使上頂頭30離開金屬板64。從第1製程的開始到第3製程的結束為止所需要的時間，普遍來說係在1秒以內。

如上述般伴隨著通電停止，金屬板60、62、64、66的發熱亦會結束。隨著時間經過使焊點70冷卻固化而成為固態，藉此得到透過該焊點70使金屬板60、62、64、66接合成一體的接合物。

如上述般，根據第1實施形態，藉由改變下頂頭26及上頂頭30的加壓力F1、F2，不需使用補助電極，便可使跨越金屬板60、62、64、66之全工件的焊點70成長。因此，即使是進行點焊的空間狹小，而因此難以使用補助電極時，亦可得到接合強度大的接合物。

此外，由於不需要設置補助電極，故可避免點焊裝置10的構造複雜化，或是大型化。

又，第2力感測器，亦可如圖1的虛線所示般，設在下頂頭26。

接著，針對第2實施形態進行說明。又，對於與圖1及圖2A~圖2D所示之構成要件相同的構成要件，附上相同的參考符號，並省略其詳細說明。

圖3為關於第2實施形態之點焊裝置80的重要部擴大圖。該點焊裝置80，係在機械與構成手臂12的手腕部16處，直接支撐焊槍82的槍本體22。

焊槍82，係具備固定手臂24的C型槍。在該固定手臂24的下方前端，透過內藏於伺服馬達的電動缸84而保持有下頂頭26。亦即，在第2實施形態中，下頂頭26，係在電動缸84的作用下可相對於上頂頭30往接近或分離的方向位移的可動電極頂頭。

另一方面，上頂頭30，係在收容於槍本體22之前述第1伺服馬達的作用下，追隨著前述第1滾珠螺桿的旋轉動作，來相對於下頂頭26往接近或分離的方向位移。亦即，上頂頭30，係與第1實施形態同樣為可動電極頂頭。

使用關於第2實施形態之點焊裝置80的點焊，係如以下來實施。

首先，藉由鉗46來保持疊層體32，並定位固定。然後，接著使前述機械的手臂12適當動作，來移動焊槍82 使疊層體32配置在下頂頭26和上頂頭30之間。

在此時間點，讓下頂頭26抵接於金屬板60亦可。在下頂頭26沒有抵接於金屬板60時，焊接計時器36會藉由透過訊號線34f的指令訊號來驅動電動缸84，並在該電動缸84的作用下使下頂頭26往箭頭Y2方向位移。其結果，使下頂頭26抵接於金屬板60。

且，在移動焊槍82時，亦可將上頂頭30抵接於金屬板66。在上頂頭30沒有抵接於金屬板66時，焊接計時器36會藉由透過訊號線34c的指令訊號來驅動第1滾珠螺桿，並在該第1滾珠螺桿的作用下使上頂頭30往箭頭Y1方向位移。其結果，使上頂頭30抵接於金屬板66。

藉由以上的抵接，使疊層體32被夾持在下頂頭26和上頂頭30之間。下頂頭26對金屬板60的抵接、以及上頂頭30對金屬板66的抵接，不管何者為先均可，亦可為同時。

之後，與第1實施形態同樣地控制第1加壓力F1、第2加壓力F2。亦即，在第1製程中，係如圖2A所示般，使第1加壓力F1設定成比第2加壓力F2還小(F1<F2)。

在此，為了使第1加壓力F1比第2加壓力F2還小，焊接計時器36係藉由透過訊號線34f的指令訊號來驅動電動缸84，藉此使下頂頭26往箭頭Y2方向稍微位移。亦即，使下頂頭26往更朝向金屬板60接近的方向位移。其結果，可使第2加壓力F2比第1加壓力F1還大。

當第1加壓力F1與第2加壓力F2的差成為預先設定的既定值時，停止電動缸84。下頂頭26，係保持在該停止時的位置。且，上頂頭30，係保持在抵接於金屬板66的位置，因此，亦維持著第1加壓力F1。

亦可取代實施上述動作，而是在以下頂頭26和上頂頭30夾持疊層體32的時間點，使下頂頭26抵接於金屬板60，並以上頂頭30抵接於金屬板66來成為F1<F2。

此狀態時，係由焊接計時器36對前述電源發送通電開始的控制訊號。藉此，從上頂頭30朝向下頂頭26方向流通焊接電流，開始點焊。在第1製程中，係如圖2A及圖2B所示般，在金屬板62、64之間形成有作為溶融部(液態)的焊點70，使該等金屬板62、64彼此被一體化。

當焊點70成長至跨越金屬板62、64、66時，機械控制器50係透過訊號線34f將「使F1=F2」的指令訊號發送至電動缸84。接受該指令訊號的電動缸84，係使下頂頭26往離開金屬板60的方向(箭頭Y1方向)稍微位移。因此，係保持上頂頭30對金屬板66的第1加壓力F1，另一方面，使下頂頭26對金屬板60的第2加壓力F2，降低至與第1加壓力F1同等為止。

當第1加壓力F1與第2加壓力F2相等時，停止電動缸84。在此狀況下繼續流通焊接電流，藉此實施第2製程。其結果，係如圖2C所示般，焊點70會優先朝向金屬板66成長。

使跨越金屬板62、64、66的焊點70充分成長，伴隨於使，第1加壓力F1及第2加壓力F2會降低，且該情況被第1力感測器及第2力感測器檢測出來時，機械控制器50係將「使F1>F2」的指令訊號，透過訊號線34f發送至電動缸84。接受該指令訊號的電動缸84，係使下頂頭26往箭頭Y1方向稍微位移。因此，係保持上頂頭30對金屬板66的第1加壓力F1，另一方面，降低下頂頭26對金屬板60的第2加壓力F2，使其比第1加壓力F1還小。亦即，從F1=F2變化成F1>F2。

當第1加壓力F1變得比第2加壓力F2還大時，停止電動缸84。在此狀況下繼續流通焊接電流，藉此實施第3製程。

由於第1加壓力F1比第2加壓力F2還大，故金屬板60、62之間的發熱量會增加。因此，係如圖2D所示般，焊點70優先朝向金屬板60、62成長，其結果，金屬板60、62、64、66會透過焊點70而被一體化。

在經過既定時間之後，停止焊接電流來結束第3製程，並使上頂頭30離開金屬板64。之後，使焊點70冷卻固化而成為固態，藉此得到使金屬板60、62、64、66接合成一體的接合物。

如上述般，即使是第2實施形態，亦可使下頂頭26及上頂頭30的加壓力F1、F2相對變化。因此，即使是進行點焊的空間狹小，而因此難以使用補助電極時，亦可跨越金屬板60、62、64、66之全工件來使焊點70成長。當 然，接合物係成為接合強度優異者。

此外，由於不需要設置補助電極，故可避免點焊裝置10的構造複雜化，或是大型化。

又，第2力感測器，亦可如圖3的虛線所示般，設在下頂頭26。

接著，針對第3實施形態進行說明。又，對於與圖1~圖3所示之構成要件相同的構成要件，附上相同的參考符號，並省略其詳細說明。

圖4為關於第3實施形態之點焊裝置90的重要部擴大圖。該點焊裝置90，係在機械與構成手臂12的手腕部16處，直接支撐焊槍92的槍本體22。

焊槍92，係具備固定手臂24的C型槍。於該固定手臂24的下方前端，設有下頂頭26。亦即，在第3實施形態中，下頂頭26係被定位固定的固定電極頂頭。

另一方面，上頂頭30，係在收容於槍本體22之前述第1伺服馬達的作用下，追隨著前述第1滾珠螺桿的旋轉動作，來相對於下頂頭26往接近或分離的方向位移。亦即，上頂頭30，係與第1實施形態及第2實施形態同樣為可動電極頂頭。

使用關於第3實施形態之點焊裝置90的點焊，係如以下來實施。

首先，藉由鉗46來保持疊層體32，並定位固定。然後，接著，使前述機械的手臂12適當動作，來移動焊槍92使疊層體32配置在下頂頭26和上頂頭30之間。在此 時間點，讓下頂頭26抵接於金屬板60。

接著，機械控制器50，係透過訊號線34c將指令訊號發送至前述第1伺服馬達。接受該指令訊號的第1伺服馬達被驅動，而使前述第1滾珠螺桿開始旋轉動作。藉此，使上頂頭30相對於疊層體32接近，而朝向箭頭Y1方向下降。其結果，使疊層體32被夾持在下頂頭26和上頂頭30之間。

之後，與第1實施形態及第2實施形態同樣地控制第1加壓力F1、第2加壓力F2。亦即，在第1製程中，為了使第1加壓力F1比第2加壓力F2還小，使手臂12至手腕部16動作，藉此，在使下頂頭26往更接近金屬板60的方向位移的同時，使上頂頭30往更離開金屬板66的方向位移。其結果，第2加壓力F2會增加，另一方面，減低上頂頭30對金屬板66的第1加壓力F1。亦即，成為F1<F2。

當第1加壓力F1與第2加壓力F2的差成為預先設定的既定值時，停止手臂12至手腕部16的動作。下頂頭26及上頂頭30，係保持在該動作停止時的位置。

此狀態時，係由焊接計時器36對前述電源發送通電開始的控制訊號。藉此，從上頂頭30朝向下頂頭26的方向流通焊接電流，開始點焊。在第1製程中，係如圖2A及圖2B所示般，在金屬板62、64之間形成有作為溶融部(液態)的焊點70，使該等金屬板62、64彼此被一體化。

當焊點70成長至跨越金屬板62、64、66時，機械控制器50係透過訊號線34f將「使F1=F2」的指令訊號發送至機械。接受該指令訊號的機械，係使手臂12至手腕部16動作，使下頂頭26往離開金屬板60的方向(箭頭Y1方向)稍微位移，並使上頂頭30往接近金屬板66的方向(箭頭Y1方向)稍微位移。因此，係增加上頂頭30對金屬板66的第1加壓力F1，另一方面，減低下頂頭26對金屬板60的第2加壓力F2，成為F1=F2。

當第1加壓力F1與第2加壓力F2為相等時，使手臂12至手腕部16的動作停止。在此狀況下繼續流通焊接電流，藉此實施第2製程。其結果，係如圖2C所示般，焊點70會優先朝向金屬板66成長。

使跨越金屬板62、64、66的焊點70充分成長，伴隨於此，第1加壓力F1及第2加壓力F2會降低，且該情況被第1力感測器及第2力感測器檢測出來時，機械控制器50係將「使F1>F2」的指令訊號發送至機械。接受該指令訊號的機械，係使手臂12至手腕部16動作，使下頂頭26往更離開金屬板60的方向(箭頭Y1方向)位移，並使上頂頭30往更接近金屬板66的方向(箭頭Y1方向)位移。因此，係增加上頂頭30對金屬板66的第1加壓力F1，另一方面，減低下頂頭26對金屬板60的第2加壓力F2，成為F1>F2。

當第1加壓力F1比第2加壓力F2還大時，使手臂12至手腕部16的動作停止。在此狀況下繼續流通焊接電 流，藉此實施第3製程。

由於第1加壓力F1比第2加壓力F2還大，故金屬板60、62之間的發熱量會增加。因此，係如圖2D所示般，焊點70優先朝向金屬板60、62成長，其結果，金屬板60、62、64、66會透過焊點70而被一體化。

在經過既定時間之後，停止焊接電流來結束第3製程，並使上頂頭30離開金屬板64。之後，使焊點70冷卻固化而成為固態，藉此得到使金屬板60、62、64、66接合成一體的接合物。

如上述般，即使是第3實施形態，亦可使下頂頭26及上頂頭30的加壓力F1、F2變化。因此，不用補助電極便可跨越金屬板60、62、64、66之全工件來使焊點70成長。當然接合物係成為接合強度優異者。

此外，由於不需要設置補助電極，故可避免點焊裝置10的構造複雜化，或是大型化。

又，第2力感測器，亦可如圖4的虛線所示般，設在下頂頭26。

本發明，並不特別限定於上述第1~第3實施形態，在不超脫本發明之主旨的範圍內可進行各種變更。

例如，亦可使焊接電流從下頂頭26朝向上頂頭30流通。

且，第1~第3實施形態中，係在由高強度鋼所成的2片金屬板60、62上，重疊由軟鋼所成的2片金屬板64、66，但是本發明，亦可適用在疊層3片以上的金屬 板，且最外面的2片金屬板的一方為薄工件，剩下那一方為厚工件的情況。

此外，亦可取代含有伺服馬達的滾珠螺桿機構，而採用線性直驅馬達或壓電致動器、伸縮缸等。

10‧‧‧點焊裝置

12‧‧‧手臂

16‧‧‧手腕部

18‧‧‧焊槍

20‧‧‧槍支撐托架

22‧‧‧槍本體

24‧‧‧固定手臂

26‧‧‧下頂頭(第2焊接頂頭)

28‧‧‧連結桿

30‧‧‧上頂頭(第1焊接頂頭)

32‧‧‧疊層體

34a、34b‧‧‧訊號線

34c、34d‧‧‧訊號線

34e‧‧‧訊號線

34f、34g‧‧‧訊號線

34h‧‧‧訊號線

36‧‧‧焊接計時器(加壓力檢測手段)

38‧‧‧第2伺服馬達

40‧‧‧第2滾珠螺桿機構

42‧‧‧第2滾珠螺桿

43‧‧‧導軌

44‧‧‧螺帽

45‧‧‧導引槽

46‧‧‧鉗(定位固定手段)

48a、48b‧‧‧爪部

50‧‧‧機械控制器(控制手段)

60、62、64、66‧‧‧金屬板(工件)

Claims (7)

1. 一種點焊方法，係將至少疊層3個工件(60、62、64、66)所成，且最外面的2個工件(60、66)為厚度彼此不同的薄工件(66)及厚工件(60)的疊層體(32)，以第1焊接頂頭(30)及第2焊接頂頭(26)來夾持，並在前述第1焊接頂頭(30)與前述第2焊接頂頭(26)之間流通焊接電流來進行點焊，在相對於定位固定後的前述疊層體(32)流通前述焊接電流時，進行以下製程：第1製程，使抵接於前述薄工件(66)之前述第1焊接頂頭(30)對前述疊層體(32)的第1加壓力(F1)，比抵接於前述厚工件(60)之前述第2焊接頂頭(26)對前述疊層體(32)的第2加壓力(F2)還小，並在形成前述疊層體(32)的2個工件(62、64)彼此之間，生成使該2個工件(62、64)彼此一體化的焊點(70)；第2製程，使前述第1加壓力(F1)與前述第2加壓力(F2)相等，並使前述焊點(70)朝向前述厚工件(60)側成長；及第3製程，使前述第1加壓力(F1)比前述第2加壓力(F2)還大，並使前述焊點(70)成長至讓前述厚工件(60)與鄰接於該厚工件(60)的工件(62)一體化為止。
2. 如請求項1所記載的點焊方法，其中，將具有前述第1焊接頂頭(30)及前述第2焊接頂頭(26)的焊槍 (18)相對於前述疊層體(32)進行位移，藉此使前述第1加壓力(F1)及前述第2加壓力(F2)相對地變化。
3. 如請求項1所記載的點焊方法，其中，使前述第2焊接頂頭(26)往指向於前述厚工件(60)的方向或分離的方向位移，藉此使前述第1加壓力(F1)及前述第2加壓力(F2)相對地變化。
4. 一種點焊裝置(10)，其具有：定位固定手段(46)，係將至少疊層3個工件(60、62、64、66)所成，且最外面的2個工件(60、66)為厚度彼此不同的薄工件(66)及厚工件(60)的疊層體(32)予以定位固定；焊槍(18)，其含有夾持前述疊層體(32)來流通焊接電流的第1焊接頂頭(30)及第2焊接頂頭(26)；加壓力檢測手段(36)，係檢測抵接於前述薄工件(66)之前述第1焊接頂頭(30)對前述疊層體(32)的第1加壓力(F1)、與抵接於前述厚工件(60)之前述第2焊接頂頭(26)對前述疊層體(32)的第2加壓力(F2)；及控制手段(50)，係根據前述加壓力檢測手段(36)的檢測值來控制前述第1加壓力(F1)和前述第2加壓力(F2)，前述控制手段(50)，係進行以下控制：在形成前述疊層體(32)的2個工件(62、64)彼此之間，生成使該2個工件(62、64)彼此一體化的焊點(70)時，使前述 第1加壓力(F1)比前述第2加壓力(F2)還小，在使前述焊點(70)朝向前述厚工件(60)側成長時，使前述第1加壓力(F1)與前述第2加壓力(F2)相等，在使前述焊點(70)成長至讓前述厚工件(60)與鄰接於該厚工件(60)的工件(62)一體化為止時，使前述第1加壓力(F1)比前述第2加壓力(F2)還大。
5. 如請求項4所記載的點焊裝置(10)，其中，在前述控制手段(50)的控制作用下，使前述焊槍(18)相對於前述疊層體(32)進行位移，藉此使前述第1加壓力(F1)及前述第2加壓力(F2)相對地變化。
6. 如請求項5所記載的點焊裝置(10)，其中，進一步具有支撐前述焊槍(18)的機械，且在前述控制手段(50)的控制作用下，使前述機械動作來使前述焊槍(18)相對於前述疊層體(32)位移。
7. 如請求項4所記載的點焊裝置(10)，其中，在前述控制手段(50)的控制作用下，使前述第2焊接頂頭(26)往指向於前述厚工件(60)的方向或分離的方向位移，藉此使前述第1加壓力(F1)及前述第2加壓力(F2)相對地變化。