JP5025112B2 - 片側溶接用の抵抗溶接装置 - Google Patents

Description

本発明はインダイレクトスポット溶接やシリーズスポット溶接などの片側溶接に用いるのに適した抵抗溶接装置に関するものである。

例えば、自動車の車体は、多種の板厚、材質のワークを溶接しており、その溶接工法として、スポット溶接工法を多用している。通常、スポット溶接には、最も信頼性が高いダイレクトスポット溶接が行われる。ダイレクトスポット溶接は、上下の溶接電極で、金属板を重ねたワークを挟んで加圧し、溶接電極の加圧力が、あらかじめ設定しておいた加圧力に到達すると通電するものである。

しかし、自動車ボディーの接合部においては、車両の意匠や機能上の理由から、ワークの裏面に下部電極を配設することが困難な場合もあり、上述したような通常のダイレクトスポット溶接を適用することが難しい場合がある。例えば、実開平３−１２１９８３号公報、特開平１１−５５６１号公報に開示されているように、車体のルーフコーナー部では、ワークに下部電極を挿入するための穴を開けたものが開示されている。下部電極を挿入するには、相当の大きな穴を形成する必要があり、斯かる穴を形成すると車体の強度が低下するため、さらに補強材を取り付けて補強することが必要となる場合があり、また意匠上の制約となることもある。このため、設計上は可能であれば斯かる穴を設けることは避けたいとの要請があり、斯かる穴を設ける場合でも出来る限り小さくしている。

通常のダイレクトスポット溶接を適用することが出来ない箇所の溶接を行う方法として、インダイレクトスポット溶接やシリーズスポット溶接など、ワークの片側から溶接電極を押し当てて溶接する片側溶接方法も提案されている。

インダイレクトスポット溶接は、ダイレクトスポット溶接と同様に、一箇所のスポット溶接を行うものであるが、一方の溶接電極は離れた別の位置にあり、溶接電流は被溶接物を通ってその離れた電極へと流れるようにしたものである。

シリーズスポット溶接は、一つの溶接回路で２点のスポット溶接を行うもので、一対の溶接電極を離れた別の位置に押し当てるものであり、溶接電極を押し当てたそれぞれの位置でスポット溶接を行うものである。
実開平３−１２１９８３号公報 特開平１１−５５６１号公報

インダイレクトスポット溶接やシリーズスポット溶接を行う場合、溶接電極をワークの片面から押し当てるため、ワークが片持ち状態で支持されている場合など変形し易い部分では、ワークが変形する可能性がある。このような場合には、ワークの変形を最小限に抑えるため、溶接電極を押し当てる部分の裏面を支持するサポート部材をワークの裏面に配設することが望ましいが、下部電極を設置する場合と同様にサポート部材の設置が難しい場合もある。

本発明に係る片側溶接用の抵抗溶接装置は、上下方向に進退可能に配設した２つの溶接電極を備えた片側溶接用の抵抗溶接装置において、少なくとも一方の溶接電極の周辺部において溶接電極の進退範囲の中間位置に、上方を向いてワークを支持するサポート部を延在させたサポート部材を備え、溶接電極をサポート部材のサポート部よりも下方に位置させ、サポート部材を用いずに溶接電極をワークに押し当てることが可能な溶接電極の位置を第１ポジションとし、溶接電極をサポート部材のサポート部よりも上方に位置させ、サポート部と溶接電極の先端との間に形成される所定の隙間にワークを配し、サポート部材のサポート部を溶接電極がワークに押し当たる部位の直下から外れた位置でワークの裏面に当てつつ、溶接電極を進出させてワークに押し当てることが可能な溶接電極の位置を第２ポジションとし、第１ポジションと第２ポジションとを択一的に切り換え、各ポジションでそれぞれワークの片側から溶接を行うことを特徴とする。

この抵抗溶接装置によれば、サポート部材を用いずに溶接電極をワークに押し当てることが可能な溶接電極の位置を第１ポジションとし、サポート部材のサポート部と溶接電極の先端との間に形成される所定の隙間にワークを配し、サポート部材のサポート部を溶接電極がワークに押し当たる部位の直下から外れた位置でワークの裏面に当てつつ、溶接電極を進出させてワークに押し当てることが可能な溶接電極を第２ポジションとし、第１ポジションと第２ポジションとを択一的に切り換えて、各ポジションでそれぞれ異なる態様の片側溶接を行うことができるので、１台の抵抗溶接装置で対応できるワークの種類が増え、溶接設備を簡素化することができる。また、第２ポジションでは、溶接電極がワークに押し当たる部位の直下から外れた位置でサポート部によりワークの裏面を支持しつつ、片側溶接を行うので、溶接時に溶接電極を押し当てたワークの溶接部分に生じる熱がサポート部材を伝わって奪われる影響が少ない。このため、ワークの溶接部分では良好に溶接を行うことができる。

以下、本発明の一実施形態に係る片側溶接用の抵抗溶接装置を図面に基づいて説明する。

この抵抗溶接装置１０は、図１に示すように、左右一対の溶接電極１１、１２と、左右一対の溶接電極１１、１２をそれぞれ上下方向に進退可能に支持するエアシリンダ１３、１４と、左右のエアシリンダ１３、１４の間隔を調整する移動機構１５と、サポート部材１６とを備えている。図１中、１７は溶接電極１１、１２に溶接電流を供給する溶接電流供給装置や、エアシリンダ１３、１４への給排気を制御する制御装置を内装したハウジングであり、この抵抗溶接装置１０は、エアシリンダ１３、１４を支持する移動機構１５及びサポート部材１６を斯かるハウジング１７に対して固定的に配設している。

一対の溶接電極１１、１２は、それぞれ左右のエアシリンダ１３、１４に取り付けられて、上下に進退操作される。エアシリンダ１３、１４は、この実施形態では、ピストンロッド（図示省略）に溶接電極１１、１２を取り付けるガンロッド１８、１９を取り付けており、溶接電極１１、１２は斯かるガンロッド１８、１９の先端に取り付けている。そして、エアシリンダ１３、１４に空気を供給することにより、ガンロッド１８、１９を伸張させ、エアシリンダ１３、１４内の空気を開放することにより、ガンロッド１８、１９を後退させることができる。エアシリンダ１３、１４の進退は、各エアシリンダ１３、１４への給排気を制御する制御装置（図示省略）により、空気の供給、開放を制御して行うとよい。

移動機構１５は、図１中、右側の溶接電極１１を左側の溶接電極１２に対して、左右横方向に移動させる横動スライド機構２１を備えている。横動スライド機構２１は、横向きに配設したスライドベースに沿って右側のエアシリンダ１３を左右横方向に移動させるものであり、右側のエアシリンダ１３と一体的に右側の溶接電極１１を移動させるものである。これにより、図１に示すように右側の溶接電極１１を左側の溶接電極１２に近くで横に並べた位置と、図２に示すように右側の溶接電極１１を左側の溶接電極１２から離れた位置に移動させることができ、左右の溶接電極１１、１２の間隔を所定の範囲内で自由に変えることができる。

サポート部材１６は、図１(ａ)（ｂ）に示すように、左側の溶接電極１２の周辺部（この実施形態では、左右の溶接電極１１、１２の間）に延在し、先端にフック状に屈曲したサポート部１６ａを備えており、抵抗溶接装置１０のハウジング１７に固定的に配設されている。サポート部材１６のサポート部１６ａは、図１（ａ）（ｂ）に示すように、溶接電極１１、１２を下方に進出させた状態では、溶接電極１１、１２がサポート部材１６のサポート部１６ａよりも下方に位置し、図３（ａ）（ｂ）に示すように、溶接電極１１、１２を上方に後退させると溶接電極１１、１２がサポート部材１６のサポート部１６ａよりも上方に位置し、溶接電極１１、１２とサポート部１６ａは上下に対向し、両者の間には、ワークＷを挟み得る隙間Ｓが形成される。

この抵抗溶接装置１０は、図１に示すように、溶接電極１１、１２をサポート部材１６のサポート部１６ａよりも下方に位置させた第１ポジションで、サポート部材１６を用いずに溶接電極１１、１２をワークＷに押し当てることができる。この第１ポジションでは、溶接電極がサポート部よりも下方に位置しているので、溶接電極をワークに押し当てる際に、サポート部材が邪魔にならず、通常のインダイレクトスポット溶接やシリーズスポット溶接などの片側溶接に用いることができる。また、図２に示すように、右側の溶接電極１１を左側の溶接電極１２から離れる方向に移動させることができ、溶接電極の間隔を自由に変えてインダイレクトスポット溶接やシリーズスポット溶接を行うことができる。

また、この抵抗溶接装置１０は、図３に示すように、溶接電極１１、１２をサポート部材１６のサポート部１６ａよりも上方に位置させた第２ポジションでは、サポート部１６ａと溶接電極１１、１２の先端との隙間ＳにワークＷの溶接部位をセットすることができる。そして、図４に示すように、サポート部材１６のサポート部１６ａをワークＷの裏面に当てつつ、溶接電極１１、１２を進出させて溶接電極１１、１２をワークＷに押し当てて通電し、溶接することができる。

例えば、ワークが片持ち状態で支持された部位など、変形し易い部分で、ダイレクトスポット溶接が行えず、また、片側溶接を行うにしても別途サポート部材を配設することが困難な場合などに、必要に応じて適宜に第２ポジションに形態を変えて、図４に示すように、サポート部材１６のサポート部１６ａを、ワークＷの裏面に当てつつ、溶接電極１１、１２を進出することにより、ワークＷの変形を小さく抑えた状態で溶接を行うことができる。この場合、ワークの縁を溶接する場合は問題とならないが、図４に示すように、ワークＷの袋状の部位や、縁から離れた部位を溶接する場合には、サポート部１６ａを挿入するための穴４１を設ける必要がある。しかし、サポート部材のフック状に屈曲した先端をワークの裏面に潜り込ませるだけであるから、下部電極を配設する場合に比べて、穴４１はサポート部の形状に応じた小さいものでよい。このため、強度設計や意匠などの制約が緩和され、設計の自由度を向上させることができる。また、サポートを当てることにより、インダイレクトスポット溶接やシリーズスポット溶接など片側溶接の信頼性も向上させることができる。

また、この抵抗溶接装置１０は、図４に示すように、サポート部材１６のサポート部１６ａを、左側の溶接電極１２の周辺部に位置させており、左側の溶接電極１２がワークＷに押し当たる部位の周辺部でワークＷの裏面をサポートしている。すなわち、サポート部材１６を溶接電極１１、１２がワークＷに押し当たる部位の直下に設置させていない。これにより、左側の溶接電極１２に通電させた際に溶接電極１２を押し当てたワークＷの溶接部分に生じる熱がサポート部材１６を伝わって奪われる影響が少ない。このため、ワークＷの溶接部分では良好に溶接を行うことができる。

なお、図示は省略するが、また、この実施形態では、右側の溶接電極１１を左側の溶接電極１２から離れる方向に移動させることができるから、ワークＷの裏面にサポートが必要な箇所には左側の溶接電極１２を用い、他方、右側の溶接電極１１をワークの裏面にサポートが要らない適切な位置に押し当てるように用いることができ、溶接電極１１、１２の間隔を自由に変えてインダイレクトスポット溶接やシリーズスポット溶接を行うことができる。

以上、本発明の一実施形態に係る抵抗溶接装置を説明したが、本発明に係る抵抗溶接装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。

上述した実施形態では、一対の溶接電極を備えたものを例示したが、本発明に係る抵抗溶接装置は、溶接電極の周辺部において溶接電極の進退範囲の中間位置に、上方を向いてワークを支持するサポート部を延在させたサポート部材を備えており、上述したような第１ポジションと第２ポジションに形態を変えることができればよく、上述した実施形態の装置構成に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、サポート部材は抵抗溶接装置のハウジングに固定的に配設したものであるが、溶接電極に対して相対的に移動可能に配設してもよい。また、上述した実施形態では、一対の溶接電極のうち、一方の溶接電極の周辺部にサポート部材を設けているが、両方の溶接電極の周辺部にサポート部材を設けてもよい。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る片側溶接用の抵抗溶接装置を示す左側面図、（ｂ）はその正面図。 本発明の一実施形態に係る片側溶接用の抵抗溶接装置において左右の溶接電極の間隔を広げた状態を示す正面図。 （ａ）は本発明の一実施形態に係る片側溶接用の抵抗溶接装置の第２ポジションを示す左側面図、（ｂ）はその正面図。 （ａ）は本発明の一実施形態に係る片側溶接用の抵抗溶接装置の第２ポジションでの使用状態を示す左側面図、（ｂ）はその正面図。

符号の説明

１０ 抵抗溶接装置
１１、１２ 溶接電極
１３、１４ エアシリンダ
１５ 移動機構
１６ａ サポート部
１６ サポート部材
１７ ハウジング
１８、１９ ガンロッド
２１ 横動スライド機構
４１ 穴
Ｓ 隙間
Ｗ ワーク

Claims (1)

1. 上下方向に進退可能に配設した２つの溶接電極を備えた片側溶接用の抵抗溶接装置において、
   少なくとも一方の前記溶接電極の周辺部において該溶接電極の進退範囲の中間位置に、上方を向いてワークを支持するサポート部を延在させたサポート部材を備え、
   前記溶接電極を前記サポート部材のサポート部よりも下方に位置させ、前記サポート部材を用いずに前記溶接電極をワークに押し当てることが可能な前記溶接電極の位置を第１ポジションとし、
   前記溶接電極を前記サポート部材のサポート部よりも上方に位置させ、前記サポート部と前記溶接電極の先端との間に形成される所定の隙間にワークを配し、前記サポート部材のサポート部を前記溶接電極がワークに押し当たる部位の直下から外れた位置でワークの裏面に当てつつ、前記溶接電極を進出させてワークに押し当てることが可能な前記溶接電極の位置を第２ポジションとし、
   前記第１ポジションと前記第２ポジションとを択一的に切り換え、前記各ポジションでそれぞれワークの片側から溶接を行うことを特徴とする片側溶接用の抵抗溶接装置。

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