【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被溶接体を対向する一対の電極で挟みながら溶接電流を流し、溶接するスポット溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば自動車のボディなどに多用される鋼板材の接合方法として、スポット溶接が広く用いられている。スポット溶接の一つとして、鋼板同士を重ね合わせ、上下方向に対向する一対の電極の間に鋼板を挟みながら加圧し、板厚方向に溶接電流を流した際に発生する抵抗発熱によって鋼板同士の接触部を溶融させ、その後溶融部を凝固させてナゲットを形成させる溶接方法がある。
【０００３】
自動車製造において、被溶接体であるワークの使用部位あるいは使用目的などに応じ、被溶接体の溶接部に求められる接合強度は異なる。一方、スポット溶接によって生成されるナゲットの大きさは、溶接部の接合強度を左右する重要な因子であるが、加圧力、溶接電流、通電時間の少なくとも一つ以上を制御して、ナゲット径を適正にできることは、一般的に知られている。
【０００４】
溶接部の接合強度を十分に確保したい場合は、ナゲット径を拡大させることでその目的は達成される。ナゲット径を拡大させる方法として、加圧力及び溶接電流値を増加させる方法がある。この方法により、電流密度を低下させずに維持したまま、電極と被溶接体の接触部の面積を大きく確保できるため、通常よりも広い領域の被溶接体が溶融し、その結果大きなナゲット径を得ることできる。
【０００５】
しかし、上述のような方法を採用する溶接装置は、加圧力の増加に伴いシリンダや溶接ガンを大型にする必要があり、シリンダ駆動力や溶接通電による消費電力も増大するため、設備投資額がかさみ、製造コストの高騰も招き不利である。更に、溶接ガンの大型化を図ると、溶接ガンがワークと干渉することもある。このような場合はワークの形状変更も必要となり、更なる経済的損失が生じる。
【０００６】
一方、スポット溶接においては、通常ロボットティーチングが行われる。このティーチング調整は種々の制御機構を有している。例えばスポット溶接装置のティーチング方法としてワークと電極の位置関係を素早く検出し、プログラミングを行う制御方法が公知となっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２９４５３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されているスポット溶接方法では、ティーチング調整作業を正確かつ迅速に行えるため、歩留まりを向上させながら作業効率の改善も図れる一方で、溶接部の接合強度を向上させたい場合は、設備投資や溶接装置駆動に伴う消費電力の増大による製造コストの高騰を抑えるには至らず、従来と同様の問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、既存のスポット溶接装置を用いながら製造コストの高騰を抑制するとともに、溶接部の接合強度を向上させるスポット溶接方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると、スポット溶接方法が提供される。このスポット溶接方法は、一対の電極で被溶接体を挟みながら溶接電流を流すスポット溶接方法であって、一方の電極で被溶接体を押圧させることにより、当該被溶接体を他方の電極側に突状となるように屈曲させた状態にて、溶接電流を流す第１の工程と、被溶接体を挟んだまま、上記他方の電極で被溶接体を押圧させることにより当該被溶接体を上記一方の電極側に突状となるように屈曲させた状態にて、溶接電流を流す第２の工程を有することを特徴とする。
【００１１】
このようなスポット溶接方法を用いると、通常の溶接作業工程において行うティーチングなどの調整方法を改善するだけで、溶接部の接合強度を十分に確保することができる。具体的には、支持装置により挟持固定された被溶接体を、一方の電極で押圧させ他方の電極側に突状となるように屈曲させた状態において、被溶接体は加圧手段により一対の電極で挟まれている。このとき、一対の電極と接触する被溶接体の接触部の接触面積は、それぞれ異なる。被溶接体の突出側、すなわち他方の電極と接触する被溶接体の接触部の接触面積は減少し、もう一方の電極と接触する被溶接体の接触部の接触面積は増加する。このように一対の電極と接触する接触部の接触面積が異なる状態で溶接電流を流すと、接触部の接触面積が小さい方の電流密度は上昇し、ナゲットの成長は促進される。
【００１２】
これによると、上記第１の工程においては他方の電極側の電流密度が上昇し、ナゲットの生成箇所が板厚方向の中心より他方の電極側にシフトする。また、上記第２の工程においては一方の電極側の電流密度が上昇し、ナゲットの生成箇所が板厚方向の中心より一方の電極側にシフトする。その結果、板厚方向の両側にシフトした二つのナゲットが一部重なり合うように一体生成され、板厚方向の溶込み深さの大きい複合ナゲットが生成されることになる。
【００１３】
本発明によると、既存のスポット溶接装置を用いて、ティーチングなどの調整方法を改善するだけで容易かつ良好に、スポット溶接による溶接部の接合強度を向上させることができる。
【００１４】
本発明の第２の側面によると、スポット溶接方法が提供される。このスポット溶接方法は、板厚の異なる被溶接体に対して一対の電極を挟みながら溶接電流を流すスポット溶接方法において、被溶接体の厚板側に配設されている電極で被溶接体を押圧させることにより、当該被溶接体を薄板側に突状となるように屈曲させた状態にて、溶接電流を流すことを特徴とする。
【００１５】
このようなスポット溶接方法を用いると、通常の溶接作業工程において行うティーチングなどの調整方法を改善するだけで、溶接部の接合強度を十分に確保することができる。具体的には、支持装置により挟持固定された被溶接体を、被溶接体の厚板側に配設されている電極で押圧させ、薄板側に突状となるように屈曲させた状態において、被溶接体は加圧手段により一対の電極で挟まれている。このとき、被溶接体の突出側、すなわち薄板側に配設されている電極と接触する被溶接体の接触部の接触面積は減少し、被溶接体の厚板側に配設されている電極と接触する被溶接体の接触部の接触面積は増加する。この状態で溶接電流を流すと、前述したように接触部の接触面積が小さい方の電流密度が上昇するため、この場合は薄板側の電流密度が上昇する。そして、ナゲットの生成箇所が板厚方向の中心より薄板側にシフトし、ナゲットの中心が被溶接体の板間に近づく。その結果、板厚の異なる被溶接体に対する溶接であっても、良好な接合状態を得ることができ、ひいては溶接部の接合強度を向上させることができる。
【００１６】
本発明によると、既存のスポット溶接装置を用いて、ティーチングなどの調整方法を改善するだけで、板厚の異なる被溶接体に対しても容易かつ良好に、溶接部の接合強度を向上させることができる。
【００１７】
本発明においては、好ましくは、被溶接体を屈曲させる電極の変位量が３〜５ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする。ここに「変位量」とは、被溶接体を屈曲させない電極の中立位置からの変位量をいう。
【００１８】
このようなスポット溶接方法を用いると、ナゲット生成箇所の偏倚量を適正範囲内に納めることができる。換言すると変位量が上記範囲より外れた場合は、不具合を生じることがある。具体的には、変位量が３ｍｍ未満の場合はナゲットの偏倚量が不足し、溶接部の接合強度を向上させることができないおそれがある。また、変位量が５ｍｍを超える場合はナゲットの偏倚量が過大となり、溶接部に割れ等を生じ易く、ひいては接合強度の低下を招くおそれがある。
【００１９】
本発明によると、既存のスポット溶接装置を用いて、ティーチングなどの調整方法を改善するだけで、容易かつ良好にナゲットの偏倚量を適正範囲内に維持できる。その結果、溶接部の接合強度を向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態にかかるスポット溶接方法に用いられるスポット溶接機を溶接ロボットに適用した例を示し、図１において、１はスポット溶接機、２はスポット溶接される被溶接体、３はスポット溶接機１を支持する溶接ロボットである。
【００２２】
上記スポット溶接機１は、溶接トランス１０と、溶接ガン１１と、加圧手段１２と、一対の電極１７Ａ，１７Ｂとを備えている。溶接ガン１１は溶接トランス１０の一方の側壁に対し、支持ブラケットを介して連結固定され、上部アーム１１１と下部アーム１１２とを含んでいる。加圧手段１２は、例えばサーボモータなどからなる駆動装置１３と加圧シリンダ１４とを含み、上部アーム１１１に連結固定されている。加圧シリンダ１４は駆動装置１３の駆動力により垂直方向へ進退するピストンロッド１５を備えている。ピストンロッド１５の先端側及び下部アーム１１２の先端部には、各々、シャンクが互いに同軸状に配設されており、これらの一対のシャンク１６Ａ，１６Ｂの各先端部には、一対の電極１７Ａ，１７Ｂが連結固定されている。上記電極１７Ａは、加圧手段１２により上部アーム１１１に対する相対位置が変化する可動側電極を構成し、上記電極１７Ｂは、下部アーム１１２に対して固定された固定側電極を構成している。上記電極１７Ａ，１７Ｂは円柱形状であり、それぞれ先端部には、被溶接体と当接する部位が半球形状をなす電極チップ１８Ａ，１８Ｂが形成されている。（図２参照）
【００２３】
上記被溶接体２は、一対の鋼板２１が重ね合わされた状態で支持装置（図示せず）に支持されており、上記鋼板２１の所定個所に予め設定された被溶接部においてスポット溶接されるようになっている。
【００２４】
上記溶接ロボット３は、床面に対し作動軸Ｔの回りに旋回可能に配設された基体部３１と、この基体部３１に対し水平軸Ｕの回りに回転作動可能に配設された第１アーム３２と、この第１アーム３２の先端部に対し水平軸Ｖの回りに回転作動可能に配設された第２アーム３３と、この第２アーム３３の先端部に対し水平軸Ｗの回りに回転作動可能に配設された第３アーム３４とを備え、第３アーム３４の先端部にはスポット溶接機１が連設固定されている。そして、コントローラ（図示せず）の作動制御により、上記基体部３１が旋回作動するとともに、上記第１アーム３２，第２アーム３３並びに第３アーム３４がそれぞれ回転軸Ｕ，Ｖ並びにＷの回りに回転作動されることにより、上記スポット溶接機１を三次元方向に移動可能に構成されている。
【００２５】
以下に、上記スポット溶接機１を用いた溶接方法について、図２〜図６に基づいて具体的に説明する。被溶接体は、板厚が略均等である二枚の重なり合う鋼板２１より構成され、水平面上に複数の支持点を持つ支持装置によって挟持固定されている。図２は、ティーチング調整により鋼板２１が支持される支持平面上に一対の電極チップ１８Ａ，１８Ｂを配置し、鋼板２１を一対の電極で挟んだ状態を表す。図３は、溶接ロボットの回転作動制御により、溶接ガン全体を垂直方向上方へ移動させ、固定側電極１７Ｂで鋼板２３を上方へ押圧し、当該鋼板２１を可動側電極１７Ａ側に突状となるように屈曲させた状態を表す。固定側電極１７Ｂで押圧させる変位量は、支持平面に対して３〜５ｍｍの範囲に設定されている。この状態において駆動装置の作動制御により、ピストンロッド１５が進出して所定の加圧力を鋼板２１の上方より付与する。
【００２６】
このとき、可動側電極１７Ａと接触する鋼板の接触部ｍの接触面積は減少し、固定側電極１７Ｂと接触する被溶接体の接触部ｎの接触面積は増加する。次に一対の電極１７Ａ，１７Ｂで挟まれた鋼板２１に所定値の溶接電流を所定時間通電する。可動側電極１７Ａと固定側電極１７Ｂのそれぞれを通過する溶接電流値は一定であるため、可動側電極１７Ａと接触する接触部の電流密度は上昇する。そのため溶接電流の通電による熱影響範囲は、板厚方向の中心位置より電流密度が上昇した可動側電極１７Ａ側へ変位する。熱影響範囲が可動側電極１７Ａ側へ変位しているので、鋼板の溶融部も可動側電極１７Ａ側へ変位し、鋼板２１の溶融部より形成されるナゲット２７の生成箇所は図４に表すように可動側電極１７Ａ側へシフトすることになる。
【００２７】
引き続き、加圧シリンダ１４による加圧力を維持し、鋼板２１を一対の電極１７Ａ，１７Ｂで挟んだまま、溶接ロボットの回転作動制御により、溶接ガン全体を垂直方向下方へ移動させる。図５は、可動側電極１７Ａで鋼板２１を下方へ押圧し、当該鋼板２１を固定側電極１７Ｂ側に突状となるように屈曲させた状態を表す。可動側電極１７Ａで押圧させる変位量は、支持平面に対して３〜５ｍｍの範囲に設定されている。
【００２８】
このとき、固定側電極１７Ｂと接触する鋼板の接触部の接触面積は減少し、可動側電極１７Ａと接触する被溶接体の接触部の接触面積は増加する。可動側電極１７Ａと固定側電極１７Ｂのそれぞれを通過する溶接電流値は一定であるため、固定側電極１７Ｂと接触する接触部の電流密度は上昇する。溶接電流の通電による熱影響範囲は、板厚方向の中心位置より電流密度が上昇した固定側電極１７Ｂ側へ変位する。熱影響範囲が固定側電極１７Ｂ側へ変位しているので、鋼板の溶融部も固定側電極１７Ｂ側へ変位し、鋼板２１の溶融部より形成されるナゲット２８の生成箇所は図６に表すように固定側電極１７Ｂ側へシフトすることになる。
【００２９】
その結果、可動側電極１７Ａ側へシフトしたナゲット２７と固定側電極１７Ｂ側へシフトしたナゲット２８の二つのナゲットが一部重なり合うように一体生成され、板厚方向の溶込み深さｔの大きい複合ナゲット２９が生成されることになる。
【００３０】
図７は、本発明の第２の実施形態にかかるスポット溶接方法に用いられる被溶接体２’を表す。被溶接体２’は板厚の異なる二枚の重なり合う薄鋼板２１ａ’と厚鋼板２１ｂ’より構成され、水平面上に複数の支持点を持つ支持装置（図示せず）によって挟持固定されている。本実施形態においては薄鋼板２１ａ’が上方、厚鋼板２１ｂ’が下方に配置されている。ティーチング調整の後、溶接ロボットの回転作動制御により、溶接ガン全体を垂直方向上方へ移動させ、固定側電極１７Ｂで厚鋼板２１ｂ’を上方へ押圧し、両鋼板２１ａ’，２１ｂ’を可動側電極１７Ａ側に突状となるように屈曲させる。固定側電極１７Ｂで押圧させる変位量は、支持平面に対して好ましくは３〜５ｍｍの範囲に設定されているが、板厚比が大きい場合は５ｍｍを超える値を選択することもある。そして、駆動装置の作動制御により、所定の加圧力を薄鋼板２１ａ’の上方より付与する。
【００３１】
次に一対の電極１７Ａ，１７Ｂで挟まれた鋼板２１ａ’，２１ｂ’に所定値の溶接電流を所定時間通電する。この結果、第１の実施形態に記した理由により、ナゲット２７の生成箇所は図８に表すように可動側電極１７Ａ側へシフトし、ナゲットの中心が薄鋼板２１ａ’と厚鋼板２１ｂ’の境界に近づくことになる。このように、板厚の異なる鋼板に対する溶接であっても、板厚比に応じてナゲット生成箇所を薄板側へシフトさせることにより、良好な接合状態を得ることができ、ひいては溶接部の接合強度を向上させることができる。その他の構成については、第１の実施形態のものと同様であるために、同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。
【００３２】
図９は、本発明の第３の実施形態にかかるスポット溶接方法に用いられる被溶接体２”を表す。被溶接体２”は板厚の異なる三枚の重なり合う薄鋼板２１ａ”，２１ｃ”及び厚鋼板２１ｂ”より構成され、水平面上に複数の支持点を持つ支持装置（図示せず）によって挟持固定されている。本実施形態においては薄鋼板２１ａ”，２１ｃ”が上方および下方に、厚鋼板２１ｂ”が中央に配置されている。ティーチング調整の後、溶接ロボットの回転作動制御により、溶接ガン全体を垂直方向上方へ移動させ、固定側電極１７Ｂで薄鋼板２１ｃ”を上方へ押圧し、鋼板２１ａ”，２１ｂ”，２１ｃ”を可動側電極１７Ａ側に突状となるように屈曲させる。固定側電極１７Ｂで押圧させる変位量は、支持平面に対して好ましくは３〜５ｍｍの範囲に設定されているが、板厚比が大きい場合は５ｍｍを超える値を選択することもある。そして、駆動装置の作動制御により、所定の加圧力を薄鋼板２１ａ”の上方より付与する。次に一対の電極で挟まれた鋼板２１ａ”，２１ｂ”，２１ｃ”に所定値の溶接電流を所定時間通電する。この結果、第１の実施形態に記した理由により、ナゲット２７の生成箇所は図１０に表すように可動側電極１７Ａ側へシフトし、ナゲットの中心が薄鋼板２１ａ”と厚鋼板２１ｂ”の境界に近づくことになる。
【００３３】
引き続き、加圧シリンダ１４による加圧力を維持し、鋼板２１ａ”，２１ｂ”，２１ｃ”を一対の電極１７Ａ，１７Ｂで挟んだまま、溶接ロボットの回転作動制御により、溶接ガン全体を垂直方向下方へ移動させる。図１１は、可動側電極１７Ａで薄鋼板２１ａ”を下方へ押圧し、鋼板２１ａ”，２１ｂ”，２１ｃ”を固定側電極１７Ｂ側に突状となるように屈曲させた状態を表す。可動側電極１７Ａで押圧させる変位量は、支持平面に対して好ましくは３〜５ｍｍの範囲に設定されているが、板厚比が大きい場合は５ｍｍを超える値を選択することもある。
【００３４】
この状態で溶接電流を流すと、第１の実施形態に記した理由により、ナゲット２８の生成箇所は図１２に表すように固定側電極１７Ｂ側へシフトし、ナゲットの中心が薄鋼板２１ｃ”と厚鋼板２１ｂ”の境界に近づくことになる。
【００３５】
その結果、可動側電極１７Ａ側へシフトしたナゲット２７と固定側電極１７Ｂ側へシフトしたナゲット２８の二つのナゲットが一部重なり合うように一体生成され、板厚方向の溶込み深さｔの大きい複合ナゲット２９が生成されることになる。この複合ナゲットは薄鋼板２１ａ”と厚鋼板２１ｂ”の境界および薄鋼板２１ｃ”と厚鋼板２１ｂ”の境界の双方に跨る状態に形成される。このように、板厚の異なる鋼板に対する溶接であっても、板厚比に応じてナゲット生成箇所を薄板側へシフトさせることにより、良好な接合状態を得ることができ、ひいては溶接部の接合強度を向上させることができる。その他の構成については、第１の実施形態のものと同様であるために、同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。
【００３６】
以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々な変更が可能である。例えば、第１の実施形態においてティーチング調整の最初の段階で鋼板を屈曲させてもよい。また、製品の美感の観点より、溶接後に鋼板の屈曲部位を支持平面上に戻す平坦化作業を加えてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によると、スポット溶接機を用いたスポット溶接方法において、ナゲットの生成箇所を被溶接体の中心位置より任意の方向へシフトさせることができる。これにより、あらかじめ板厚に応じてナゲット生成箇所を制御して、溶接部の接合強度を向上させることができる。更に本発明は、既存のスポット溶接機をそのまま流用できるので、コスト的にも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスポット溶接方法に用いられるスポット溶接機を溶接ロボットに適用した例を示す全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るティーチング調整後の被溶接体の要部正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る被溶接体の要部正面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る被溶接体の要部正面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る被溶接体の要部正面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る被溶接体の要部正面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るティーチング調整後の被溶接体の要部正面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る被溶接体の要部正面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係るティーチング調整後の被溶接体の要部正面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る被溶接体の要部正面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る被溶接体の要部正面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る被溶接体の要部正面図である。
【符号の説明】
１ スポット溶接機
２ 被溶接体
２’ 被溶接体
３ 溶接ロボット
１７Ａ 電極（可動側電極）
１７Ｂ 電極（固定側電極）
２１ 鋼板
２１ａ’鋼板（薄鋼板）
２１ｂ’鋼板（厚鋼板）
２７ ナゲット
２８ ナゲット
２９ 複合ナゲット
ｔ 溶込み深さ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a spot welding method in which a welding current is applied while a workpiece is sandwiched between a pair of electrodes facing each other to perform welding.
[0002]
[Prior art]
For example, spot welding is widely used as a joining method of steel sheets commonly used in automobile bodies and the like. As one of the spot welding, the steel plates are overlapped, pressurized while sandwiching the steel plates between a pair of electrodes facing each other in the vertical direction, and the steel plates are bonded by the resistance heat generated when a welding current flows in the thickness direction. There is a welding method in which a contact portion is melted and then the melted portion is solidified to form a nugget.
[0003]
In automobile manufacturing, the joining strength required for the welded portion of the workpiece differs depending on the use site or purpose of the workpiece as the workpiece. On the other hand, the size of the nugget generated by spot welding is an important factor that affects the joining strength of the welded portion, but by controlling at least one of the pressing force, welding current, and energizing time, the nugget diameter is adjusted. What can be done properly is generally known.
[0004]
If it is desired to ensure a sufficient joint strength at the weld, the purpose is achieved by increasing the nugget diameter. As a method of increasing the nugget diameter, there is a method of increasing the pressing force and the welding current value. According to this method, a large area of the contact portion between the electrode and the workpiece can be secured while maintaining the current density without lowering, so that the workpiece to be welded in a wider area than usual is melted, and as a result, a large nugget diameter is obtained. You can get.
[0005]
However, a welding apparatus employing the above-described method requires a large cylinder and welding gun with an increase in the pressing force, and increases the cylinder driving force and the power consumption due to welding current. This is disadvantageous because bulking and soaring manufacturing costs are also caused. Further, when the size of the welding gun is increased, the welding gun may interfere with the workpiece. In such a case, it is necessary to change the shape of the work, resulting in further economic loss.
[0006]
On the other hand, in spot welding, robot teaching is usually performed. This teaching adjustment has various control mechanisms. For example, as a teaching method of a spot welding apparatus, a control method of quickly detecting a positional relationship between a workpiece and an electrode and performing programming has been known (for example, see Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-9-29453 [0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the spot welding method disclosed in Patent Literature 1, the teaching adjustment operation can be performed accurately and quickly, so that the work efficiency can be improved while the yield is improved, while the joining strength of the welded portion is desired to be improved. However, it has not been possible to suppress a rise in manufacturing costs due to an increase in power consumption due to capital investment and driving of the welding apparatus, and there has been a problem similar to the conventional one.
[0009]
The present invention was conceived under such circumstances, and a spot welding method that suppresses a rise in manufacturing cost while using an existing spot welding apparatus and that improves the joining strength of a welded portion. The task is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a spot welding method. This spot welding method is a spot welding method in which a welding current is applied while sandwiching a body to be welded between a pair of electrodes, and the body to be welded is pressed toward the other electrode by pressing the body to be welded with one electrode. A first step of flowing a welding current in a state of being bent so as to have a protruding shape, and pressing the object to be welded with the other electrode while holding the object to be welded, thereby causing the object to be welded to The method is characterized by having a second step of flowing a welding current in a state where the electrode is bent so as to project toward one of the electrodes.
[0011]
When such a spot welding method is used, it is possible to sufficiently secure the joining strength of the welded portion only by improving the adjustment method such as teaching performed in a normal welding operation process. Specifically, in a state in which the object to be welded held and fixed by the support device is pressed by one electrode and bent so as to protrude toward the other electrode, the object to be welded is pressed into a pair by the pressing means. Sandwiched between electrodes. At this time, the contact areas of the contact portions of the workpiece to be contacted with the pair of electrodes are different from each other. The contact area of the projecting side of the workpiece, that is, the contact area of the contact portion of the workpiece that contacts the other electrode decreases, and the contact area of the contact portion of the workpiece that contacts the other electrode increases. When a welding current is applied in a state where the contact areas of the contact portions that come into contact with the pair of electrodes are different from each other, the current density of the smaller contact area of the contact portion increases, and the growth of the nugget is promoted.
[0012]
According to this, in the first step, the current density on the other electrode side increases, and the location of the nugget generation shifts from the center in the plate thickness direction to the other electrode side. In the second step, the current density on one electrode side increases, and the location of the nugget shifts from the center in the thickness direction to the one electrode side. As a result, the two nuggets shifted to both sides in the thickness direction are integrally formed so as to partially overlap, and a composite nugget having a large penetration depth in the thickness direction is generated.
[0013]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the joining strength of the welding part by spot welding can be improved easily and favorably only by improving the adjustment method, such as teaching, using the existing spot welding apparatus.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a spot welding method. This spot welding method is a spot welding method in which a welding current flows through a pair of electrodes to a workpiece having different plate thicknesses. The welding current is applied in a state where the object to be welded is bent so as to project toward the thin plate side by being pressed.
[0015]
When such a spot welding method is used, it is possible to sufficiently secure the joining strength of the welded portion only by improving the adjustment method such as teaching performed in a normal welding operation process. Specifically, in a state in which the object to be welded held and fixed by the support device is pressed by an electrode disposed on the thick plate side of the object to be welded, and is bent so as to project toward the thin plate side, The object to be welded is sandwiched between a pair of electrodes by a pressing means. At this time, the contact area of the contact portion of the workpiece to be in contact with the electrode disposed on the projecting side of the workpiece, that is, the thin plate side is reduced, and the electrode disposed on the thick plate side of the workpiece is reduced. The contact area of the contact portion of the object to be welded in contact with increases. When a welding current is supplied in this state, the current density of the smaller contact area of the contact portion increases as described above, and in this case, the current density of the thin plate side increases. Then, the location of the nugget is shifted from the center in the plate thickness direction to the thin plate side, and the center of the nugget approaches between the plates of the workpiece. As a result, even when welding is performed on objects to be welded having different plate thicknesses, a good joining state can be obtained, and the joining strength of the welded portion can be improved.
[0016]
According to the present invention, by using an existing spot welding apparatus, only by improving the adjustment method such as teaching, it is possible to easily and satisfactorily improve the joining strength of a welded portion even for a workpiece having a different plate thickness. Can be.
[0017]
In the present invention, preferably, the amount of displacement of the electrode for bending the object to be welded is set in a range of 3 to 5 mm. Here, the “displacement amount” refers to a displacement amount from a neutral position of the electrode that does not bend the workpiece.
[0018]
When such a spot welding method is used, the amount of deviation of the nugget generation location can be kept within an appropriate range. In other words, when the displacement amount is out of the above range, a problem may occur. Specifically, when the displacement is less than 3 mm, the amount of deviation of the nugget is insufficient, and there is a possibility that the joining strength of the welded portion cannot be improved. If the displacement exceeds 5 mm, the amount of displacement of the nugget becomes excessive, and cracks and the like are likely to occur in the welded portion, which may lead to a decrease in bonding strength.
[0019]
According to the present invention, the deviation amount of the nugget can be easily and satisfactorily maintained within an appropriate range only by improving the adjustment method such as teaching using the existing spot welding apparatus. As a result, the joining strength of the weld can be improved.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 shows an example in which a spot welding machine used in a spot welding method according to a first embodiment of the present invention is applied to a welding robot. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a spot welding machine; The welded body 3 is a welding robot that supports the spot welding machine 1.
[0022]
The spot welding machine 1 includes a welding transformer 10, a welding gun 11, a pressurizing unit 12, and a pair of electrodes 17A and 17B. The welding gun 11 is connected and fixed to one side wall of the welding transformer 10 via a support bracket, and includes an upper arm 111 and a lower arm 112. The pressurizing means 12 includes a drive device 13 composed of, for example, a servomotor and a pressurizing cylinder 14, and is connected and fixed to the upper arm 111. The pressurizing cylinder 14 includes a piston rod 15 that moves forward and backward in the vertical direction by the driving force of the driving device 13. A shank is disposed coaxially with each other on the distal end side of the piston rod 15 and on the distal end of the lower arm 112. A pair of electrodes 17A, 17A, 17B is connected and fixed. The electrode 17A constitutes a movable electrode whose relative position with respect to the upper arm 111 is changed by the pressing means 12, and the electrode 17B constitutes a fixed electrode fixed to the lower arm 112. The electrodes 17A and 17B have a cylindrical shape, and electrode tips 18A and 18B each having a hemispherical shape at a portion that comes into contact with the object to be welded are formed at the distal ends. (See Fig. 2)
[0023]
The to-be-welded body 2 is supported by a supporting device (not shown) in a state where a pair of steel plates 21 are superimposed, and is spot-welded at a predetermined portion of the steel plate 21 to be welded. It has become.
[0024]
The welding robot 3 is provided with a base 31 that is rotatable about an operation axis T with respect to the floor surface, and a first base that is rotatably provided with respect to the base 31 about a horizontal axis U. An arm 32, a second arm 33 disposed rotatably around a horizontal axis V with respect to the tip of the first arm 32, and a horizontal axis W with respect to the tip of the second arm 33. And a third arm 34 rotatably arranged. The spot welding machine 1 is fixedly connected to the distal end of the third arm 34. Then, under the control of an operation of a controller (not shown), the base 31 rotates and the first arm 32, the second arm 33 and the third arm 34 rotate around the rotation axes U, V and W, respectively. The spot welding machine 1 is configured to be movable in a three-dimensional direction by being rotated.
[0025]
Hereinafter, a welding method using the spot welding machine 1 will be specifically described with reference to FIGS. The object to be welded is composed of two overlapping steel plates 21 having substantially equal thicknesses, and is clamped and fixed by a support device having a plurality of support points on a horizontal plane. FIG. 2 shows a state in which a pair of electrode tips 18A and 18B are arranged on a support plane on which the steel plate 21 is supported by teaching adjustment, and the steel plate 21 is sandwiched between a pair of electrodes. FIG. 3 shows that the entirety of the welding gun is moved upward in the vertical direction by the rotation operation control of the welding robot, the steel plate 23 is pressed upward by the fixed-side electrode 17B, and the steel plate 21 projects toward the movable-side electrode 17A. As shown in FIG. The displacement amount to be pressed by the fixed electrode 17B is set in a range of 3 to 5 mm with respect to the support plane. In this state, the operation control of the drive device causes the piston rod 15 to advance and apply a predetermined pressing force from above the steel plate 21.
[0026]
At this time, the contact area of the contact portion m of the steel plate contacting the movable electrode 17A decreases, and the contact area of the contact portion n of the workpiece to contact the fixed electrode 17B increases. Next, a predetermined value of welding current is applied to the steel plate 21 sandwiched between the pair of electrodes 17A and 17B for a predetermined time. Since the welding current value passing through each of the movable-side electrode 17A and the fixed-side electrode 17B is constant, the current density of the contact portion that comes into contact with the movable-side electrode 17A increases. Therefore, the range of heat affected by the welding current is displaced from the center position in the plate thickness direction to the movable electrode 17A side where the current density has increased. Since the heat affected range is displaced toward the movable electrode 17A, the molten portion of the steel plate is also displaced toward the movable electrode 17A, and the location where the nugget 27 formed from the molten portion of the steel plate 21 is generated is shown in FIG. Is shifted to the movable side electrode 17A side.
[0027]
Subsequently, while the pressing force of the pressurizing cylinder 14 is maintained and the steel plate 21 is sandwiched between the pair of electrodes 17A and 17B, the entire welding gun is moved vertically downward by the rotation operation control of the welding robot. FIG. 5 shows a state in which the steel plate 21 is pressed downward by the movable-side electrode 17A, and the steel plate 21 is bent so as to project toward the fixed-side electrode 17B. The displacement amount pressed by the movable electrode 17A is set in a range of 3 to 5 mm with respect to the support plane.
[0028]
At this time, the contact area of the contact portion of the steel plate that contacts the fixed-side electrode 17B decreases, and the contact area of the contact portion of the welded body that contacts the movable-side electrode 17A increases. Since the value of the welding current passing through each of the movable-side electrode 17A and the fixed-side electrode 17B is constant, the current density of the contact portion that contacts the fixed-side electrode 17B increases. The range of heat affected by the welding current is displaced from the center position in the thickness direction to the fixed-side electrode 17B where the current density has increased. Since the heat affected range is displaced to the fixed electrode 17B side, the molten portion of the steel plate is also displaced to the fixed electrode 17B side, and the generation location of the nugget 28 formed from the molten portion of the steel plate 21 is as shown in FIG. Is shifted to the fixed side electrode 17B side.
[0029]
As a result, the two nuggets, the nugget 27 shifted to the movable electrode 17A and the nugget 28 shifted to the fixed electrode 17B, are integrally formed so as to partially overlap each other, and a composite having a large penetration depth t in the plate thickness direction. A nugget 29 will be generated.
[0030]
FIG. 7 shows a workpiece 2 ′ used in the spot welding method according to the second embodiment of the present invention. The welded body 2 'is composed of two overlapping thin steel plates 21a' and two thick steel plates 21b 'having different plate thicknesses, and is clamped and fixed by a support device (not shown) having a plurality of support points on a horizontal plane. In this embodiment, the thin steel plate 21a 'is arranged above and the thick steel plate 21b' is arranged below. After the teaching adjustment, the entire welding gun is moved vertically upward by the rotation operation control of the welding robot, and the thick steel plate 21b 'is pressed upward by the fixed side electrode 17B, and both the steel plates 21a' and 21b 'are moved to the movable side electrode. It is bent so as to project toward the 17A side. The displacement amount to be pressed by the fixed electrode 17B is preferably set in a range of 3 to 5 mm with respect to the support plane, but when the plate thickness ratio is large, a value exceeding 5 mm may be selected. Then, a predetermined pressing force is applied from above the thin steel plate 21a 'by operation control of the driving device.
[0031]
Next, a predetermined value of welding current is applied to the steel plates 21a ', 21b' sandwiched between the pair of electrodes 17A, 17B for a predetermined time. As a result, for the reason described in the first embodiment, the location of the nugget 27 is shifted toward the movable electrode 17A as shown in FIG. 8, and the center of the nugget is located at the boundary between the thin steel plate 21a 'and the thick steel plate 21b'. Will approach. As described above, even when welding to steel plates having different plate thicknesses, a good bonding state can be obtained by shifting the nugget generation portion to the thin plate side according to the plate thickness ratio, and thus the bonding strength of the welded portion can be obtained. Can be improved. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and therefore, the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0032]
Fig. 9 shows a welded body 2 "used in the spot welding method according to the third embodiment of the present invention. The welded body 2" is composed of three overlapping thin steel plates 21a ", 21c" having different thicknesses. It is composed of a thick steel plate 21b "and is clamped and fixed by a support device (not shown) having a plurality of support points on a horizontal plane. In the present embodiment, the thin steel plates 21a" and 21c "are thickened upward and downward. The steel plate 21b "is arranged at the center. After the teaching adjustment, the entirety of the welding gun is moved vertically upward by the rotation operation control of the welding robot, and the thin steel plate 21c "is pressed upward by the fixed-side electrode 17B to move the steel plates 21a", 21b ", and 21c". It is bent so as to project toward the side electrode 17A. The displacement amount to be pressed by the fixed electrode 17B is preferably set in a range of 3 to 5 mm with respect to the support plane, but when the plate thickness ratio is large, a value exceeding 5 mm may be selected. Then, a predetermined pressing force is applied from above the thin steel plate 21a "by operation control of the driving device. Next, a predetermined value of welding current is applied to the steel plates 21a", 21b ", 21c" sandwiched between the pair of electrodes. Energize for hours. As a result, for the reason described in the first embodiment, the location of the nugget 27 is shifted to the movable electrode 17A side as shown in FIG. 10, and the center of the nugget is at the boundary between the thin steel plate 21a ″ and the thick steel plate 21b ″. Will approach.
[0033]
Subsequently, while the pressing force of the pressurizing cylinder 14 is maintained and the steel plates 21a ", 21b", 21c "are sandwiched between the pair of electrodes 17A, 17B, the entire welding gun is vertically moved downward by the rotation operation control of the welding robot. Fig. 11 shows a state in which the thin steel plate 21a "is pressed downward by the movable-side electrode 17A, and the steel plates 21a", 21b ", 21c" are bent so as to project toward the fixed-side electrode 17B. The displacement amount to be pressed by the movable electrode 17A is preferably set in a range of 3 to 5 mm with respect to the support plane, but when the plate thickness ratio is large, a value exceeding 5 mm may be selected.
[0034]
When a welding current is applied in this state, for the reason described in the first embodiment, the location of the nugget 28 is shifted to the fixed electrode 17B side as shown in FIG. 12, and the center of the nugget is shifted to the thin steel plate 21c ″. It will approach the boundary of the thick steel plate 21b ″.
[0035]
As a result, the two nuggets, the nugget 27 shifted to the movable electrode 17A and the nugget 28 shifted to the fixed electrode 17B, are integrally formed so as to partially overlap each other, and a composite having a large penetration depth t in the plate thickness direction. A nugget 29 will be generated. This composite nugget is formed so as to straddle both the boundary between the thin steel plate 21a ″ and the heavy steel plate 21b ″ and the boundary between the thin steel plate 21c ″ and the heavy steel plate 21b ″. As described above, even when welding to steel plates having different plate thicknesses, a good bonding state can be obtained by shifting the nugget generation portion to the thin plate side according to the plate thickness ratio, and thus the bonding strength of the welded portion can be obtained. Can be improved. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and therefore, the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0036]
As described above, the specific embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the first embodiment, the steel plate may be bent at the first stage of the teaching adjustment. Further, from the viewpoint of the beauty of the product, a flattening operation for returning the bent portion of the steel plate to the support plane after welding may be added.
[0037]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the spot welding method using a spot welder, the location of the nugget can be shifted in any direction from the center position of the workpiece. This makes it possible to control the location of the nugget generation in advance according to the plate thickness, thereby improving the joining strength of the welded portion. Further, the present invention is advantageous in terms of cost because an existing spot welding machine can be used as it is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an example in which a spot welding machine used in a spot welding method according to the present invention is applied to a welding robot.
FIG. 2 is a main part front view of the welded body after teaching adjustment according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front view of a main part of the welded body according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a front view of a main part of the welded body according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a front view of a main part of the welded body according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a front view of a main part of the body to be welded according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a front view of a main part of a welded body after teaching adjustment according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a front view of a main part of a body to be welded according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a front view of a main part of a welded body after teaching adjustment according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a front view of a main part of a body to be welded according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a front view of a main part of a body to be welded according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a front view of a main part of a body to be welded according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spot welding machine 2 Workpiece 2 'Workpiece 3 Welding robot 17A Electrode (movable electrode)
17B electrode (fixed side electrode)
21 steel plate 21a 'steel plate (thin steel plate)
21b 'steel plate (thick steel plate)
27 Nugget 28 Nugget 29 Composite nugget t Penetration depth
