TWI768567B

TWI768567B - 電阻熔接裝置之電阻檢測機構之連接構造、及電阻熔接方法

Info

Publication number: TWI768567B
Application number: TW109141810A
Authority: TW
Inventors: 有本健一; 金澤淳
Original assignee: 日商本田技研工業股份有限公司
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2022-06-21
Also published as: JP2021084127A; TW202130440A; JP6931692B2

Abstract

本發明之對構成積層體之金屬製工件實施電阻熔接之電阻熔接裝置具備第1電極、第2電極、及用於在第1電極與第2電極之間流通熔接電流之交流電源。第1電極、第2電極分別與位於積層體中之最外之第1最外工件、第2最外工件接觸。又，電阻檢測機構之第1檢測端子連接於第1電極，另一方面，第2檢測端子連接於第2最外工件。

Description

電阻熔接裝置之電阻檢測機構之連接構造、及電阻熔接方法

本發明係關於一種對積層之複數個金屬製工件進行電阻熔接時之電阻熔接裝置之電阻檢測機構之連接構造、及電阻熔接方法。

廣泛採用電阻熔接作為接合積層之複數個金屬製工件彼此之方法。具體而言，電阻熔接裝置具備第1電極與第2電極，於該等第1電極與第2電極之間夾著複數個金屬製工件，且藉由第1電極與第2電極按壓金屬製工件。於該狀態下，於第1電極與第2電極之間流通熔接電流。於其通電時，藉由基於金屬製工件彼此之電阻產生之焦耳熱，使金屬製工件彼此熔融。

如周知般，焦耳熱之值基於熔接電流或金屬製工件彼此之電阻而算出。因此，於電阻熔接之前，應以不產生濺射等而可使金屬製工件熔融之範圍內之方式調節焦耳熱，檢測(測定)積層之金屬製工件之電阻。於電阻熔接時，供給基於其檢測值設定之值之熔接電流。

作為電阻之測定方法，已知有日本專利特開2007-50442號公報中記載者。於此情形時，首先，使第1電極與第2電極直接接觸求出兩電極間之電性電阻(偏移電阻值)。其次，於第1電極與第2電極之間夾著金屬製工件，於該狀態下，求出第1電極至第2電極之電性電阻(總電阻值)。且，將自總電阻值減去偏移電阻值而算出之值評估為金屬製工件之電阻值。

可能有對面積較大之廣大之金屬製工件之大致中央部進行電阻熔接之情形。此時，使用支持第1電極之第1支持構件、與支持第2電極之第2支持構件為長條之電阻熔接裝置。於此情形時，若以基於在夾著金屬製工件之兩電極之間測定之電阻值之值的熔接電流進行電阻熔接，則於金屬製工件彼此之間未獲得充分之接合力。

本發明之主要目的在於提供一種可精確地設定電阻熔接時所需之熔接電流之值的電阻熔接裝置之電阻檢測機構之連接構造。

本發明之另一目的在於提供一種於金屬製工件彼此之間獲得充分之接合力之電阻熔接方法。

根據本發明之一實施形態，提供一種電阻熔接裝置之電阻檢測機構之連接構造，該電阻熔接裝置具備：第1電極，其與積層之複數個金屬製工件中位於一最外之第1最外工件接觸；第2電極，其與位於另一最外之第2最外工件接觸；及交流電源，其用於在夾著上述複數個金屬製工件之上述第1電極與上述第2電極之間流通熔接電流；且上述電阻檢測機構具有第1檢測端子及第2檢測端子；上述第1檢測端子連接於上述第1電極；且上述第2檢測端子連接於上述第2最外工件。

又，根據本發明之另一實施形態，提供一種電阻熔接方法，其藉由電阻熔接裝置進行電阻熔接，且該電阻熔接裝置具備：第1電極，其與積層之複數個金屬製工件中位於一最外之第1最外工件接觸；第2電極，其與位於另一最外之第2最外工件接觸；及交流電源，其用於在夾著上述複數個金屬製工件之上述第1電極與上述第2電極之間流通熔接電流；且該電阻熔接方法具有如以下：連接步驟，其將具有第1檢測端子及第2檢測端子之電阻檢測機構之上述第1檢測端子連接於上述第1電極，且將上述第2檢測端子連接於上述第2最外工件；電阻檢測步驟，其檢測上述第1檢測端子與上述第2檢測端子之間之電阻；及熔接步驟，其於上述第1電極與上述第2電極之間流通熔接電流進行電阻熔接。

根據本發明，將電阻熔接裝置之電阻檢測機構之第1檢測端子連接於與積層體中之一最外工件接觸之第1電極，另一方面，將第2檢測端子連接於上述積層體中之另一者即第2電極所接觸之最外工件。且，檢測如此連接之第1檢測端子與第2檢測端子之間之電阻，且將熔接電流設定為對應於其檢測值之值。藉此，可精確地評估積層之金屬製工件之電阻，且可精確地設定電阻熔接時所需之熔接電流之值。因此，避免於電阻熔接之間濺射飛濺。又，獲得接合部顯示充分接合力之接合品。

上述目的、特徵及優點自參照附加圖式說明之以下實施形態之說明而容易了解。

10:移動式X型熔接槍(電阻熔接裝置之一例)

12:第1電極

14:第2電極

16:第1臂構件(第1支持構件之一例)

18:第2臂構件(第2支持構件之一例)

20:轉動用缸體

22:轉動用桿

24:第1連桿構件

26:第2連桿構件

28:連結銷

30:熔接計時器(電阻檢測機構之一例)

32:控制電路

34:交流電源

36:熔接電源

38:信號配線

40a:控制配線

40b:控制配線

42a:信號配線

42b:信號配線

44:第1檢測端子

46:第2檢測端子

50:積層體

52:第1最外工件

54:第2最外工件

56:中間工件

62:第2檢測端子

70:電阻熔接裝置

72:積層體

74:台座(保持機構之一例)

76:基台部

78:第1支柱部

80:第2支柱部

82:定位用銷部

84:第2檢測端子

86:定位用孔

圖1係模式性顯示於構成電阻熔接裝置之熔接槍與金屬製工件之間，形成第1實施形態之連接構造之狀態之重要部分概略構成圖。

圖2係形成有第1實施形態之連接構造之金屬製工件與熔接槍之概略俯視圖。

圖3A及圖3B係模式性顯示於電阻熔接裝置與金屬製工件之間形成先前技術之連接構造之狀態之重要部分概略構成圖。

圖4係模式性顯示形成第1實施形態之變化例之連接構造之狀態之重要部分概略構成圖。

圖5係模式性顯示於電阻熔接裝置與金屬製工件之間形成第2實施形態之連接構造之狀態之整體概略構成圖。

圖6係模式性顯示形成第2實施形態之變化例之連接構造之狀態之整體概略構成圖。

以下，對本發明之電阻熔接方法，列舉進行此方法時所設置之電阻檢測機構與連接構造之關係較佳實施形態，參照附加圖式進行詳細說明。

對第1實施形態之連接構造，參照圖1，以與構成電阻熔接裝置之移動式X型熔接槍(以下，亦僅表述為「熔接槍」)10之關係進行說明。熔接槍10具備第1電極12與第2電極14，該等第1電極12、第2電極14分別設置於第1臂構件16(第1支持構件)、與第2臂構件18(第2支持構件)之前端。

具體而言，第1臂構件16、第2臂構件18成長條之柱狀形狀，並以相互對向之方式延伸。第1電極12設置於第1臂構件16之前端之面向第2臂構件18之端面。另一方面，第2電極14設置於第2臂構件18之前端之面向第1臂構件16之端面。

於第2臂構件18之面向第1臂構件16之端面，於其基端(與設置有第2電極14之前端成相反側之端部)設置有轉動用缸體20。構成該轉動用缸體20之轉動用桿22之前端連結於第1臂構件16之面向第2臂構件18之端面。再者，於第1臂構件16中，於與轉動用桿22之連結部與第1電極12之間，以偏向轉動用桿22側之方式設置第1連桿構件24。第1連桿構件24向第2臂構件18延伸。

另一方面，於第2臂構件18中，於轉動用缸體20與第2電極14之間，設置有向第1連桿構件24延伸之第2連桿構件26。於第1連桿構件24與第2連桿構件26分別形成有插通孔(未圖示)，並於相互重合之插通孔插通連結銷28。

於該構成中，若轉動用桿22前進(於圖1中為上升)，則以第1臂構件16之基端自第2臂構件18之基端遠離，且第1臂構件16之前端及第1電極12以接近第2臂構件18之前端及第2電極14之方式轉動。即，熔接槍10成關閉狀態。相對於此，若轉動用桿22後退(於圖1中為下降)，則以第1臂構件16之基端接近第2臂構件18之基端，且第1臂構件16之前端及第1電極12以自第2臂構件18之前端及第2電極14遠離之方式轉動，熔接槍10成開啟狀態。於任一情形時，轉動中心均為連結銷28。

熔接槍10進而具備作為電阻檢測機構之熔接計時器30、與熔接電源36。熔接電源36包含設定熔接電流之值之控制電路32、與交流電源34而構成。熔接計時器30與熔接電源36經由信號配線38電性連接，熔接電源36與第1電極12、第2電極14經由控制配線40a、40b電性連接。又，熔接計時器30具有設置於信號配線42a、42b之各前端之第1檢測端子44、與第2檢測端子46。

對藉由電阻熔接接合之金屬製工件進行概略說明。於圖1，顯示積層3個金屬製工件(例如鋼製構件)之平坦部位形成之積層體50。即，積層體50包含位於一最外之第1最外工件52、位於另一最外之第2最外工件54、及介裝於該等第1最外工件52與第2最外工件54之間之中間工件56。第1最外工件52、中間工件56及第2最外工件54均為包含金屬之金屬製工件，顯示某程度之磁性。

此種積層體50被第1電極12與第2電極14包夾。第1電極12接觸於第1最外工件52，且第2電極14接觸於第2最外工件54。

第1實施形態之連接構造主要於熔接計時器30、第1電極12、及第2最外工件54之間形成。即，熔接計時器30如上所述，具有第1檢測端子44、第2檢測端子46。其中之第1檢測端子44電性連接於第1電極12，且第2檢測端子46電性且物理連接於第2最外工件54。

圖2係形成有連接構造之積層體50與熔接槍10之概略俯視圖。如圖2所示，第2檢測端子46以不與第1臂構件16及與其對向之第2臂構件18重疊之方式，連接於第2最外工件54之自第1臂構件16及第2臂構件18偏移之位置。換言之，第2檢測端子46連接於第2最外工件54之介存於(位於)第1臂構件16與第2臂構件18之間之部位以外之部位。

第1實施形態之連接構造係基本上如以上般構成者，接著以與電阻熔接方法之關係對其作用效果進行說明。

於使用熔接槍10進行電阻熔接時，首先，實施形成上述連接構造之連接步驟。具體而言，將熔接槍10設為開啟狀態，於第1電極12 與第2電極14之間插入積層體50。於其插入之前(或之後)，對積層體50中之第2最外工件54連接第2檢測端子46。此情形之連接位置係自第1臂構件16及第2臂構件18偏移之位置。又，藉由對第1電極12與第2電極14之間插入積層體50，而將第2電極14與第2最外工件54接觸(連接)。另，第1檢測端子44對第1電極12預先電性連接。

於進行上述連接步驟之後，將熔接槍10設為關閉狀態實施電阻檢測步驟。因此對轉動用缸體20賦能，使轉動用桿22前進。伴隨著該前進，第1臂構件16以連結桿28作為轉動中心而轉動。具體而言，第1臂構件16之基端自第2臂構件18之基端遠離，另一方面，第1臂構件16之前端接近於第2臂構件18之前端。其結果，第1電極12與第1最外工件52接觸並按壓該第1最外工件52。即，對積層體50賦予按壓力。

於該狀態下，流通用於檢測第1檢測端子44與第2檢測端子46之間之電阻(以下，亦表述為「端子間電阻」)之測定用電流。藉由熔接計時器30檢測端子間電阻。

此處，圖3A及圖3B分別顯示將第1檢測端子44連接於第1電極12，且將第2檢測端子46連接於第2電極14之先前技術。於任一之情形時，熔接計時器30內之電壓計均對於積層體50並聯連接。

藉由本發明人等之深入研究，獲得如下見解：於先前技術之連接構造中，藉由熔接計時器30檢測之第1電極12與第2電極14之間之電阻(電極間電阻)，於如圖3A所示電阻熔接積層體50之外緣部附近時、與於如圖3B所示電阻熔接積層體50之中央部附近時不同。即，於積層體50之外緣部為低電阻，隨著接近中央部(隨著成內部側)成高電阻。換言之，介存於第1臂構件16與第2臂構件18之間之部位之面積越大則電極間電阻越高。推測該理由在於積層體50之介存於第1臂構件16與第2臂構件18之間之部位之磁性對電極間電阻之值造成影響。

且，於對成高電阻之內部側進行電阻熔接時，若流通與對外緣部進行電阻熔接時相同值之熔接電流，則因熔接電流難以流通故於內部側產生之焦耳熱與外緣部側相比變小。認為如此熔接電流下降係未能獲得充分接合力之原因。

相對於此，於第1實施形態之連接構造，第2最外工件54成為由積層體50與熔接計時器30形成之電性電路之一部分。即，於該電性電路，測定用電流自例如第1電極12經由熔接計時器30，流向第2最外工件54。因此，自第2最外工件54向熔接計時器30內之電壓計取出測定用電流之分流。

因此，避免積層體50之磁性對電性電路造成影響。藉此因抑制起因於電性電路內之狀態變化所致之電感之變化，故可抑制電阻(Impedance)變化。然而，因第2檢測端子46連接於第2最外工件54之自第1臂構件16、第2臂構件18偏移之位置，故磁性不易對端子間電阻之值造成影響。與此相輔，根據第1實施形態，可精確地檢測端子間電阻。因此，可評估積層體50之精確電阻。

熔接計時器30將檢測之端子間電阻作為經由信號配線38之資訊信號發送至控制電路32。接收該資訊信號之控制電路32以積層體50所產生之焦耳熱之值(熱量)成特定範圍內之方式設定熔接電流之值，並經由控制配線40a、40b，作為交流供給至第1電極12及第2電極14。伴隨於此，進行熔接步驟。

如此，於熔接步驟，供給與如上所述檢測之端子間電阻對應之適當值之熔接電流。因此，於熔接部位(工件彼此之接觸界面)中生長足夠大小之硬塊。因此，獲得接合部顯示充分接合力之接合品。又，避免於電阻熔接之期間濺射飛濺。

於特定時間之通電(熔接步驟)結束之後，對轉動用缸體20賦能，使轉動用桿22後退。伴隨著該後退，第1臂構件16之前端及第1電極12自第2臂構件18之前端及第2電極14遠離，另一方面，以第1臂構件16之基端接近於第2臂構件18之基端之方式，第1臂構件16以連結銷28作為轉動中心而轉動。即，熔接槍10成開啟狀態。

於對積層體50之其他部位進行電阻熔接時，以該其他部位介存於第1電極12與第2電極14之間之方式，使熔接槍10對於積層體50相對移動，並將熔接槍10設為關閉狀態。對該其他部位，亦流通與上述相同值之熔接電流。因端子間電阻不受磁性之影響精確地檢測而精確地評估積層體50之電阻，故可一面避免濺射之飛濺，一面使該其他部位成為接合力優異之接合部。

於圖1所示之例，雖將位於該圖1之上方之電極設為第1電極12，將位於下方之電極設為第2電極14，但亦可與此相反，如圖4所示，將位於上方之電極設為第2電極14，將位於下方之電極設為第1電極12。另，於圖4，省略熔接電源36或控制配線40a、40b等之圖示。於上述圖3A、圖3B、稍後敘述之圖5及圖6中亦同樣。

於此情形時，位於最下方之金屬製工件成第1最外工件52，位於最上方之金屬製工件成第2最外工件54。且，只要於第1電極12連接第1檢測端子44，於第2最外工件54連接第2檢測端子62即可。此處，於該例，採用夾鉗形狀之第2檢測端子62。又，於該例中，熔接電流作為交流供給至第1電極12及第2電極14。

接著，參照圖5對第2實施形態之連接構造進行說明。另，對與圖1~圖4所示之構成要件相同之構成要件標註相同之參照符號，省略其詳細之說明。

於此情形時，電阻熔接裝置70包含熔接槍10、與作為保持積層體72之保持機構之台座74而構成。台座74包含基台部76、及具有自該基台部76之上表面突出之第1支柱部78、至少1個第2支柱部80之絕緣體。再者，於第1支柱部78之上表面立設有較小徑之定位用銷部82。於以上之構成中，於第1支柱部78之上表面，以避開定位用銷部82之方式配設圓環形狀之第2檢測端子84。當然該第2檢測端子84經由信號配線42b連接於熔接計時器30。另，熔接計時器30之第1檢測端子44對於第1電極12，經由信號配線42a預先電性連接。

另一方面，於積層體72，自第1最外工件52之上表面經由中間工件56至第2最外工件54之下表面為止貫通形成有定位用孔86。上述定位用銷部82通過定位用孔86。另，第1支柱部78之上表面之緣部至緣部之距離設定為比定位用孔86之直徑更長尺寸。

於利用電阻熔接裝置70進行電阻熔接時，定位用銷部82通過積層體72之定位用孔86。因第1支柱部78之上表面之緣部至緣部之距離設定為比定位用孔86之直徑更長尺寸，故第2最外工件54載置於第1支柱部78之上表面。換言之，第2最外工件54之一部位介隔第2檢測端子84與第1支柱部78之上表面接觸。又，第2最外工件54之其他部位載置於第2支柱部80之上表面。藉由以上之載置，積層體72保持於台座74。再者，因定位用銷部82通過定位用孔86，故避免積層體72引起位置偏移。

第2最外工件54之一部位載置於第1支柱部78之上表面，與此同時該部位與第2檢測端子84接觸。藉此，第2檢測端子84電性且物理連接於第2最外工件54。於此情形時，亦形成與第1實施形態同樣之電性電路。

之後與第1實施形態同樣，基於端子間電阻之值而設定熔接電流之值，將其值之熔接電流(交流)供給至第1電極12及第2電極14。藉此，實施電阻熔接。於第2實施形態中，亦因形成與第1實施形態同樣之電性電路，故可一面避免於電阻熔接期間之濺射飛濺，一面獲得熔接部位即接合部顯示充分接合力之接合品。

第2檢測端子84亦可代替配設於第1支柱部78之上表面，而如圖6所示，配設於1個第2支柱部80之上表面。於此情形時，亦與於第1支柱部78之上表面配設第2檢測端子84時同樣，基於端子間電阻之值設定熔接電流之值。

於以上第2實施形態之情形時，隨著使積層體72保持於台座74而形成連接構造。即，無需將第2檢測端子84連接於第2最外工件54之作業。因此，可效率較佳地實施電阻檢測步驟。又，亦有將第2檢測端子84連接於第2最外工件54之介存於第1臂構件16與第2臂構件18之間之部位以外之部位變容易之優點。

本發明並非特別限定於上述實施形態者，可於不脫離本發明之主旨之範圍內進行各種變更。

例如，積層之金屬製工件之個數主要為複數個即可。即，可為2個，亦可為4個以上。於任一情形時，只要使第1電極12與位於一最外之金屬製工件接觸，且使第2電極14與位於另一最外之金屬製工件接觸即可。接著，將第1檢測端子44連接於第1電極12，且將第2檢測端子46連接於第2電極14所接觸之最外工件。

又，熔接槍並非限定於圖1、圖5及圖6所示之X型者，亦可為例如C型熔接槍等其他形狀之熔接槍。