JP2005271050A

JP2005271050A - 多点溶接方法

Info

Publication number: JP2005271050A
Application number: JP2004089481A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Iguchi; 博行井口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】複数の電極を用いることなく多点を同時に溶接する。
【解決手段】被溶接体１０における溶接部１０Ａにおける複数の箇所に鋼球１４を配置し、一方の電極型１８を他方の電極型１６に押し付け、電極型１６と電極型１８との間に電流を流す。また、被溶接体１０、１２と鋼球１４との間の抵抗値が、電極型１６、１８と被溶接体１０、１２との間の抵抗値より大きい。この結果、鋼球１４を介して軽く接触している被溶接体１０と被溶接体１２との部位では、抵抗が高まり抵抗溶接によって被溶接体１０と被溶接体１２とが溶着する。
【選択図】図１

Description

本発明は多点溶接方法に関し、特に、自動車等の車体に適用される多点溶接方法に関する。

従来から、自動車等の車体に適用される多点溶接方法においては、複数個の溶接電源の各一端をグランド電極に共通接続し、それらの他端はそれぞれ個別の溶接電極に接続し、被溶接物に対するグランド電極の接触抵抗を溶接電極の接触抵抗に比べて小さく、複数個の溶接電源から被溶接物に、グランド電極を通る電流を逆位相にして、同時に流す方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、溶接用電源部からの交流を低電圧・大電流の電力に変換する溶接トランスと、溶接トランスの二次側に誘起される電流を整流回路により整流して溶接電極に供給し被溶接物を多点溶接する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。また、溶接すべき部位へ電極を移動させ順次溶接していく方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開平９−１５５５５７号公報特開２０００−３５１０８１号公報実開平５−５３７８１号公報

しかしながら、特許文献１、２の多点溶接方法では、溶接する箇所の個数分の溶接電極が必要となり装置が大型化する。また、特許文献３の多点溶接方法では、電極の移動手段が必要となり装置が大型化すると共に多点を同時に溶接できない。

本発明は上記事実を考慮し、複数の電極を用いることなく多点を同時に溶接できる多点溶接方法を得ることが目的である。

請求項１記載の本発明の多点溶接方法は、互いに溶接される被溶接体の溶接部における複数の箇所に、導電性材料を配置する導電性材料配置工程と、
前記被溶接体同士を電極型で押し付ける加圧工程と、
前記電極型に電流を流す溶接工程と、
を有し、前記被溶接体と前記導電性材料との間の抵抗値が、前記電極型と前記被溶接体との間の抵抗値より大きいことを特徴とする。

従って、先ず、導電性材料配置工程によって、互いに溶接される被溶接体の溶接部における複数の箇所に、導電性材料を配置する。次に、加圧工程によって、被溶接体同士を電極型で押し付ける。次に、溶接工程において、電極型に電流を流す。この時、被溶接体と導電性材料との間の抵抗値が、電極型と被溶接体との間の抵抗値より大きいため、導電性材料によって接触した被溶接体同士が抵抗溶接によって溶着されるが、電極型と被溶接体との間ではスパークは発生しない。また、溶接工程中にも加圧を続け、被溶接体同士が全面的に接触した時点で溶接を完了する。この結果、互いに溶接される被溶接体の溶接部における複数の箇所に、導電性材料を配置することにより、複数の電極を用いることなく多点を同時に溶接できる。

請求項１記載の本発明の多点溶接方法は、互いに溶接される被溶接体の溶接部における複数の箇所に、導電性材料を配置する導電性材料配置工程と、被溶接体同士を電極型で押し付ける加圧工程と、電極型に電流を流す溶接工程と、を有し、被溶接体と導電性材料との間の抵抗値が、電極型と被溶接体との間の抵抗値より大きいため、複数の電極を用いることなく多点を同時に溶接できるという優れた効果を有する。

本発明の多点溶接方法の第１実施形態を図１に従って説明する。

図１（Ａ）に示される如く、本実施形態では、互いに溶接される被溶接体１０、１２の一方の被溶接体１０における溶接部１０Ａにおける複数の箇所に、導電性材料としての鋼球１４を配置する（導電性材料配置工程）。

この時、一方の被溶接体１０は電極型１６に固定されており、他方の被溶接体１２は電極型１８に固定されている。また、鋼球１４は移動しないように、接着等によって被溶接体１０における溶接部１０Ａの所定の位置に保持されている。なお、一方の被溶接体１０における溶接部１０Ａと対向する部位に、他方の被溶接体１２における溶接部１２Ａが配設されている。

更に、鋼球１４の大きさ及び個数は、被溶接体１０と電極型１６との接触面積または被溶接体１２と電極型１８との接触面積に対して一定の割合以下となっており、被溶接体１０と鋼球１４との間の抵抗値及び被溶接体１２と鋼球１４との間の抵抗値が、被溶接体１０と電極型１６との間の抵抗値及び被溶接体１２と電極型１８との間の抵抗値より大きくなっている。

次に、図１（Ｂ）に示される如く、一方の電極型１８を他方の電極型１６に近づけ、電極型１８に固定された被溶接体１２を、電極型１６に固定された被溶接体１０に、押し付ける（加圧工程）。

この時の加圧荷重Ｆは、鋼球１４が被溶接体１０と被溶接体１２とに軽く接触する程度の小さい荷重で良い。即ち、プレス成形時のような大きな荷重を必要とせず、被溶接体１０、１２と鋼球１４との接触面積を確保できれば良い。

次に、図１（Ｃ）に示される如く、電極型１６、１８によって被溶接体１０、１２を軽く押し付けた状態で、電極型１６と電極型１８との間に電流を流す。この結果、鋼球１４を介して軽く接触している被溶接体１０と被溶接体１２との部位では、抵抗が高まり抵抗溶接によって被溶接体１０と被溶接体１２とが溶着する。なお、被溶接体１０と電極型１６との間、または、被溶接体１２と電極型１８との間は、抵抗が小さくスパークは発生しない（溶接工程）。

また、溶接中は加圧を続け、図１（Ｄ）に示される如く、溶接により、被溶接体１０と被溶接体１２とが全面的に接触したら溶接作業を完了する。

この結果、本実施形態では、互いに溶接される被溶接体１０、１２の溶接部１０Ａ、１２Ａにおける複数の箇所に、鋼球１４を配置することにより、複数の電極を用いることなく多点を同時に溶接できる。

また、本実施形態では、被溶接体１０、１２における鋼球１４を配設した全ての部位が同時に溶接される。この結果、溶接熱による歪やスポット溶接のように部分的に加圧されることによる変形が発生しない。

また、本実施形態では、設備が大型化、複雑化することもないため、設備上のコストメリットもある。

なお、鋼球１４の大きさ及び個数は、被溶接体１０と電極型１６との接触面積または被溶接体１２と電極型１８との接触面積に対して一定の割合以下となっていれば、数、配設位置は自由に設定可能である。例えば、図２（Ａ）に示される如く、溶接部に１つの鋼球１４を配設し、図２（Ｂ）に示される如く、溶接形状Ｓ１を円形としても良い。また、図２（Ｃ）に示される如く、溶接部に複数の鋼球１４を直線状に配設し、図２（Ｄ）に示される如く、溶接形状Ｓ２を直線形状としても良い。また、図２（Ｅ）に示される如く、溶接部に複数の鋼球１４を円弧状に配設し、図２（Ｆ）に示される如く、溶接形状Ｓ３を円弧状としても良い。

更に、導電性材料は鋼球１４に限定されず、針金のような線状の部材でも良く、溶接部の形状や大きさに合わせて、導電性材料の形状及び材料を変えても良い。

本発明の多点溶接方法の第２実施形態を図３に従って説明する。

図３（Ａ）に示される如く、本実施形態では、互いに溶接される被溶接体２０、２２がそれぞれ予めプレス加工によって凹凸形状となっており、一方の被溶接体２０における凸部に設定された溶接部２０Ａに、導電性材料としての鋼球１４を配置する（導電性材料配置工程）。

この時、一方の被溶接体２０は電極型２６に固定されており、他方の被溶接体２２は電極型２８に固定されている。また、鋼球１４は移動しないように、接着等によって被溶接体２０における溶接部２０Ａの所定の位置に保持されている。なお、一方の被溶接体２０における溶接部２０Ａと対向する部位に、他方の被溶接体２２における凸部に設定された溶接部２２Ａが配設されている。

更に、鋼球１４の大きさ及び個数は、被溶接体２０と電極型２６との接触面積または被溶接体２２と電極型２８との接触面積に対して一定の割合以下となっており、被溶接体２０と鋼球１４との間の抵抗値及び被溶接体２２と鋼球１４との間の抵抗値が、被溶接体２０と電極型２６との間の抵抗値及び被溶接体２２と電極型２８との間の抵抗値より大きくなっている。

次に、図３（Ｂ）に示される如く、一方の電極型２８を他方の電極型２６に近づけ、電極型２８に固定された被溶接体２２を、電極型２６に固定された被溶接体２０に、押し付ける（加圧工程）。

この時の加圧荷重Ｆは、鋼球１４が被溶接体２０と被溶接体２２に軽く接触する程度の小さい荷重で良い。即ち、プレス成形時のような大きな荷重を必要とせず、被溶接体２０、２２と鋼球１４との接触面積を確保できれば良い。

また、加圧荷重Ｆは、電極型２８に加える圧力と電極型２８における電極型２６に対する変位量との両方で制御した方が好ましい。即ち、圧力と変位の両方により、加圧荷重Ｆを制御することで、被溶接体２０と被溶接体２２との精度が悪い場合には、加圧荷重Ｆによって被溶接体２０の溶接部２０Ａと被溶接体２２の溶接部２２Ａとを成形することができると共に、被溶接体２０の溶接部２０Ａと被溶接体２２の溶接部２２Ａとの隙間を一定に保つことができる。このため、溶接品質を向上できる。

次に、図３（Ｃ）に示される如く、電極型２６、２８によって被溶接体２０、２２を軽く押し付けた状態で、電極型２６と電極型２８との間に電流を流す。この結果、鋼球１４を介して軽く接触している被溶接体２０の溶接部２０Ａと被溶接体２２の溶接部２２Ａでは、抵抗が高まり抵抗溶接によって被溶接体２０の溶接部２０Ａと被溶接体２２の溶接部２２Ａとが溶着する。なお、被溶接体２０と電極型２６との間、または、被溶接体２２と電極型２８との間では、抵抗が小さくスパークは発生しない（溶接工程）。

また、溶接中は加圧を続け、図３（Ｄ）に示される如く、溶接により、被溶接体２０の溶接部２０Ａと被溶接体２２の溶接部２２Ａとが全面的に接触したら溶接作業を完了する。

この結果、本実施形態では、互いに溶接される被溶接体２０、２２の溶接部２０Ａ、２２Ａにおける複数の箇所に、鋼球１４を配置することにより、複数の電極を用いることなく多点を同時に溶接できる。

また、本実施形態では、被溶接体２０、２２の溶接部２０Ａ、２２Ａにおける鋼球１４を配設した全ての部位が同時に溶接される。この結果、溶接熱による歪やスポット溶接のように部分的に加圧されることによる変形が発生しない。

また、本実施形態では、スポット溶接のようなスポットガンを必要としないため、図４に示される如く、被溶接体２０、２２の溶接部２０Ａ、２２Ａにおける端部（合わせ面の端部）２０Ｂ、２２Ｂでの溶接が可能となり、強度及び剛性を向上できる。

以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。

例えば、導電性材料をろう材等の材料に変更し、電流抵抗の発熱により、部分的にろう材の塗れ性を確保することで異種材料の被溶接体を接合させても良い。更に、アルミのはんだ接合等において、酸化膜を除去し塗れ性を確保するために、振動やはんだ材の攪拌が必要となる場合には、電極型自体に、超音波振動を負荷することで接合を促進しても良い。

また、図５に示される如く、被溶接体２０をプレスするプレス型２６、３０の一方を電極型２６とし、被溶接体２２をプレスするプレス型２８、３２の一方を電極型２８とすることでプレス型と電極型を共用しても良い。

また、被溶接体２０、２２の生産量が多く、電極型２６、２８を専用に作成する場合には、電極型２６、２８にはプレス型のように大きな荷重を加える必要がないため、図６に示される如く、電極型２６、２８の厚さＴ１、Ｔ２を薄くすることで軽量化及びコストダウンが可能となる。

また、被溶接体２０、２２の生産量が少なく多品種の場合には、図７に示される如く、異なる被溶接体２０、２２の形状に対応できる電極型２６、２８を使用しても良い。この場合、電極型２６、２８に必要な条件は、被溶接体２０、２２と電極型２６、２８との間でスパークさせないための接触面積を確保することと、被溶接体２０、２２の溶接部２０Ａ、２２Ａにおけるクリアランスを確保することである。このため、電極型２６、２８における被溶接体２０、２２との各当接部２６Ａ、２８Ａを互いに接離する方向（図７の矢印Ａ方向）へ移動可能とする。更に、電極型２６、２８における被溶接体２０、２２との各当接部２６Ａ、２８Ａには、被溶接体２０、２２との接触面積を確保し易いように導電性の弾性体、例えば導電性ゴム等を使用しても良い。

（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第１実施形態に係る多点溶接方法を示す説明図である。（Ａ）、（Ｃ）、（Ｅ）本発明の第１実施形態に係る多点溶接方法の鋼球の配置を示す平面図であり、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）本発明の第１実施形態に係る多点溶接方法の溶接形状を示す平面図である。（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第２実施形態に係る多点溶接方法を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係る多点溶接方法の一部を示す説明図である。本発明の他の実施形態に係る多点溶接方法の一部を示す説明図である。本発明の他の実施形態に係る多点溶接方法の一部を示す説明図である。本発明の他の実施形態に係る多点溶接方法の一部を示す説明図である。

符号の説明

１０被溶接体
１０Ａ被溶接体の溶接部
１２被溶接体
１２Ａ被溶接体の溶接部
１４鋼球（導電性材料）
１６電極型
１８電極型
２０被溶接体
２０Ａ被溶接体の溶接部
２２被溶接体
２２Ａ被溶接体の溶接部
２６電極型
２８電極型

Claims

互いに溶接される被溶接体の溶接部における複数の箇所に、導電性材料を配置する導電性材料配置工程と、
前記被溶接体同士を電極型で押し付ける加圧工程と、
前記電極型に電流を流す溶接工程と、
を有し、前記被溶接体と前記導電性材料との間の抵抗値が、前記電極型と前記被溶接体との間の抵抗値より大きいことを特徴とする多点溶接方法。