JP6960067B1 - Joining device - Google Patents
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Abstract
【課題】位置ずれがない状態で、ボタン部品を電極に配置する。【解決手段】接合装置は、頭部131aを第1当接面111に吸着させる固定機構105を備える。固定機構105は、第1当接面111に開口106を備えて上部電極101に形成された空気を流通可能な空気通路107と、空気通路107に接続された負圧機構108とを備える。固定機構105は、負圧機構108により空気通路107から空気を吸引することで、頭部131aを第1当接面111に吸着させる。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To arrange a button component on an electrode in a state where there is no misalignment. A joining device includes a fixing mechanism 105 that attracts a head 131a to a first contact surface 111. The fixing mechanism 105 includes an air passage 107 having an opening 106 in the first contact surface 111 and capable of passing air formed in the upper electrode 101, and a negative pressure mechanism 108 connected to the air passage 107. The fixing mechanism 105 attracts the head 131a to the first contact surface 111 by sucking air from the air passage 107 by the negative pressure mechanism 108. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、鋼材からなる構造体に対してアルミニウム材料などの異種材料の構造体を接合する接合装置に関する。 The present invention relates to a joining device for joining a structure made of a different material such as an aluminum material to a structure made of a steel material.
車輌を構成する部品(車体部品)には、高い強度および軽量が要求されている。このため、部品を形成する材料には、例えば、高張力鋼やアルミニウム材料や、高張力鋼とアルミニウム材料とを一体とした複合部材が用いられている。これらのような異種材料の結合においては、例えば、リベット(ボタン部品)の軸部を孔の開いていないアルミニウム板に押し込むことにより挿通させ、また、予めアルミニウム板に開口を形成しておき、この開口にリベットの軸部を勘合させ、この後、軸部先端と鋼板とを溶接(かしめ締結)している(特許文献1参照)。 The parts (body parts) that make up the vehicle are required to have high strength and light weight. Therefore, as the material for forming the component, for example, a high-strength steel or an aluminum material, or a composite member in which the high-strength steel and the aluminum material are integrated is used. In the bonding of dissimilar materials such as these, for example, the shaft portion of the rivet (button part) is inserted by pushing it into an aluminum plate having no holes, and an opening is formed in the aluminum plate in advance. The shaft portion of the rivet is fitted into the opening, and then the tip of the shaft portion and the steel plate are welded (caulked) (see Patent Document 1).
上述した技術では、まず、ポンチとカウンターパンチとを用い、ボタン部品の軸部をアルミニウム板に挿通する。次に、アルミニウム板を鋼板と重ね、ボタン部品の軸部の先端部は、鋼板の表面に当接させる。次に、軸部が挿通されている溶接箇所を、抵抗スポット溶接を実施する溶接装置の上部電極の下端面に配置する。溶接装置は、上部電極の下方に、上部電極と向かい合う状態に下部電極が配置されている。次に、上部電極を下部電極の側に下降させ、上部電極の下端面をボタン部品の頭部を当接させる。 In the above-mentioned technique, first, a punch and a counter punch are used to insert the shaft portion of the button component into the aluminum plate. Next, the aluminum plate is overlapped with the steel plate, and the tip of the shaft portion of the button component is brought into contact with the surface of the steel plate. Next, the welded portion through which the shaft portion is inserted is arranged on the lower end surface of the upper electrode of the welding apparatus for performing resistance spot welding. In the welding apparatus, the lower electrode is arranged below the upper electrode so as to face the upper electrode. Next, the upper electrode is lowered toward the lower electrode, and the lower end surface of the upper electrode is brought into contact with the head of the button component.
次に、上部電極と、鋼板に当接している下部電極とに通電することで、ボタン部品の軸部の先端と鋼板とを、よく知られた抵抗スポット溶接により溶接する。このとき、ボタン部品の先端が鋼板に当接した状態で、上部電極によりボタン部品に圧力を加えながら先端部と鋼板とを抵抗スポット溶接により溶接する。これらのことにより、ボタン部品の先端部が鋼板に溶接され、鋼板とアルミニウム板とが、接合された状態が得られる。 Next, by energizing the upper electrode and the lower electrode in contact with the steel plate, the tip of the shaft portion of the button component and the steel plate are welded by well-known resistance spot welding. At this time, with the tip of the button component in contact with the steel plate, the tip and the steel plate are welded by resistance spot welding while applying pressure to the button component by the upper electrode. As a result, the tip of the button component is welded to the steel plate, and a state in which the steel plate and the aluminum plate are joined can be obtained.
ここで、上述した技術では、まず、ポンチとカウンターパンチとを用い、ボタン部品の軸部をアルミニウム板に挿通させ、この後、溶接装置を用いて溶接しているため、工程が長くなる。これに対し、溶接装置において、軸部のアルミニウム板への挿通と溶接とを実施することで、工程の短縮化が図れる。このためには、例えば、ボタン部品の軸部の先端を先細りの形状とすることで、アルミニウム板への挿通をより容易にすることができる。 Here, in the above-described technique, first, a punch and a counter punch are used to insert the shaft portion of the button component into the aluminum plate, and then welding is performed using a welding device, so that the process becomes long. On the other hand, in the welding apparatus, the process can be shortened by inserting the shaft portion into the aluminum plate and welding. For this purpose, for example, by forming the tip of the shaft portion of the button component into a tapered shape, it is possible to facilitate insertion into the aluminum plate.
ただし、ボタン部品の軸部の先端を先細りの形状とすると、アルミニウム板の上に自立して載置することができず、アルミニウム板の平面に対して軸部が垂直な状態で、ボタン部品の軸部をアルミニウム板に挿通させることが困難となる。 However, if the tip of the shaft part of the button part is tapered, it cannot be placed independently on the aluminum plate, and the shaft part is perpendicular to the flat surface of the aluminum plate. It becomes difficult to insert the shaft portion through the aluminum plate.
これに対し、図2示す溶接装置を用いることで、アルミニウム板の平面に対して軸部が垂直な状態で、ボタン部品の軸部をアルミニウム板に挿通させることが考えられる。まず、下部電極301の当接面311の上に、頭部131aおよび頭部131aに接続する軸部131bから構成されて軸方向断面が略T字状の鋼からなるボタン部品131の頭部131aを大地側として載置する。次に、アルミニウム板332の上に鋼板333が重ね、溶接箇所を、ボタン部品131が載置されている下部電極301の上側に配置する。平坦な当接面311の上に、ボタン部品131の頭部131aを大地側として載置するので、軸部131bは、アルミニウム板332の平面に対して垂直な状態とすることが極めて容易である。
On the other hand, by using the welding apparatus shown in FIG. 2, it is conceivable that the shaft portion of the button component is inserted into the aluminum plate in a state where the shaft portion is perpendicular to the flat surface of the aluminum plate. First, the
次いで、加圧機構304を動作させ、ボタン部品131の頭部131aに当接する下部電極301と、第1部品132の側に配置されて、第2当接面321が第1部品132に当接する上部電極302との間に力を加えることで、ボタン部品131に圧力を加えて、アルミニウム板332の表面側からボタン部品131の軸部131bを軸方向に押し込む。この押し込みにより、軸部131bの先端部131cを鋼板333に当接させる。この後、電源303により、下部電極301と上部電極302との間を通電状態とすることで、先端部131cと鋼板333とを抵抗スポット溶接により溶接する。
Next, the
しかしながら、上述した技術では、下部電極の平坦な当接面に、ボタン部品の平坦な頭部を載置するので、ボタン部品の位置ずれが発生する懸念がある。また、アルミニウム板および鋼板が配置された状態では、下部電極の上に載置されているボタン部品の状態を、上方から確認することができないため、ボタン部品の位置ずれを修正することが容易ではない。 However, in the above-mentioned technique, since the flat head of the button component is placed on the flat contact surface of the lower electrode, there is a concern that the position of the button component may be displaced. Further, in the state where the aluminum plate and the steel plate are arranged, the state of the button component placed on the lower electrode cannot be confirmed from above, so that it is not easy to correct the misalignment of the button component. No.
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、位置ずれがない状態で、ボタン部品を電極に配置することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to arrange a button component on an electrode in a state where there is no misalignment.
本発明に係る接合装置は、鋼材からなる第1部品の上に、鋼材とは異なる材料から構成された第2部品を重ね、頭部および頭部に接続する軸部から構成されて軸方向断面が略T字状の鋼からなるボタン部品の頭部に当接する上部電極と、第1部品の側に配置されて第1部品に当接する下部電極との間に力を加えることで、ボタン部品に圧力を加えて、第2部品の表面側からボタン部品の軸部を軸方向に押し込み、軸部の先端部を第1部品に当接させ、先端部と第1部品とを抵抗スポット溶接により溶接する接合方法の実施に使用する接合装置であって、ボタン部品の頭部が当接する第1当接面を備える上部電極と、上部電極に対して大地の側に配置され、第1部品が当接する第2当接面を備える下部電極と、 上部電極、下部電極がそれぞれ接続され、ボタン部品の先端部が第1部品と接触した時に、上部電極と下部電極との間が通電して、先端部と第1部品との接触箇所を加熱するための電源と、上部電極と下部電極との距離が小さくなるように、上部電極と下部電極との間に力を加える加圧機構と、頭部を第1当接面に吸着させる固定機構とを備え、第1当接面と第2当接面とは、互いに向かい合って配置されている。 The joining device according to the present invention is composed of a head and a shaft portion connected to the head by superimposing a second part made of a material different from the steel material on the first part made of a steel material and having an axial cross section. By applying a force between the upper electrode that abuts the head of the button component made of substantially T-shaped steel and the lower electrode that is arranged on the side of the first component and abuts on the first component, the button component The shaft part of the button part is pushed in the axial direction from the surface side of the second part, the tip part of the shaft part is brought into contact with the first part, and the tip part and the first part are welded by resistance spot welding. A joining device used to carry out a joining method for welding, in which an upper electrode having a first contact surface with which the head of a button component abuts and a first component arranged on the ground side with respect to the upper electrode are provided. The lower electrode having the second contact surface to be in contact with the upper electrode and the lower electrode are connected to each other, and when the tip of the button component comes into contact with the first component, the upper electrode and the lower electrode are energized. A power supply for heating the contact point between the tip and the first component, a pressurizing mechanism that applies force between the upper electrode and the lower electrode so that the distance between the upper electrode and the lower electrode becomes smaller, and a head. A fixing mechanism for attracting the portion to the first contact surface is provided, and the first contact surface and the second contact surface are arranged so as to face each other.
請求項1上記接合装置の一構成例において、加圧機構は、上部電極を、下部電極の側に押し下げることで、上部電極と下部電極との間に力を加える。 Claim 1 In one configuration example of the joining device, the pressurizing mechanism applies a force between the upper electrode and the lower electrode by pushing the upper electrode toward the lower electrode.
上記接合装置の一構成例において、固定機構は、第1当接面に開口を備えて上部電極に形成された空気を流通可能な空気通路と、空気通路に接続された負圧機構とを備え、負圧機構により空気通路から空気を吸引することで、頭部を第1当接面に吸着させる。 In one configuration example of the joining device, the fixing mechanism includes an air passage having an opening in the first contact surface and capable of passing air formed in the upper electrode, and a negative pressure mechanism connected to the air passage. By sucking air from the air passage by the negative pressure mechanism, the head is attracted to the first contact surface.
上記接合装置の一構成例において、第1当接面の周囲に形成され、第1当接面に吸着した頭部の周囲を囲う枠を備える。 In one configuration example of the joining device, a frame formed around the first contact surface and surrounding the head surface attracted to the first contact surface is provided.
以上説明したように、本発明によれば、上部電極に固定機構を設けたので、位置ずれがない状態で、ボタン部品を電極に配置することができる。 As described above, according to the present invention, since the fixing mechanism is provided on the upper electrode, the button component can be arranged on the electrode without any misalignment.
以下、本発明の実施の形態に係る接合装置について図1を参照して説明する。この接合装置は、よく知られた接合装置と同様に、上部電極、下部電極、電源、加圧機構を備える。この接合装置は、ボタン部品131を用いて、鋼材からなる第1部品132に、鋼材とは異なる材料(例えばアルミニウム合金)から構成された第2部品133を接合するための装置である。第1部品132、第2部品133は、例えば、板部材である。また、ボタン部品131は、鋼からなり、頭部131aおよび頭部131aに接続する軸部131bから構成されて軸方向断面が略T字状とされている。
Hereinafter, the joining device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This joining device, like a well-known joining device, includes an upper electrode, a lower electrode, a power supply, and a pressurizing mechanism. This joining device is a device for joining a
上部電極101は、ボタン部品131の頭部131aが当接する第1当接面111を備える。第1当接面111は、1つの平面から構成されている。第1当接面111は、例えば、平面視で頭部131aが全て収まる範囲以上の大きさとすることができる。頭部131aは、例えば、平面視の形状が、直径12mm程度の円である。第1当接面111は、この面積より大きいものとすることができる。また、上部電極101の外径は、第1当接面111の直径より大きいものとすることができる。例えば、上部電極101は、外径13mm程度とすることができる。
The
下部電極102は、第1部品132が当接する第2当接面121を備える。第2当接面121は、1つの平面から構成されている。上部電極101の第1当接面111と下部電極102の第2当接面121とは、互いに、面と向かい合って配置されている。第1当接面111と第2当接面121とは、互いに平行な関係とされている。下部電極102は、上部電極101に対して大地の側に配置されている。
The
電源103は、 上部電極101、下部電極102がそれぞれ接続されている。ボタン部品131の先端部131cが第1部品132と接触した時に、電源103により、上部電極101と下部電極102との間を通電状態とする。これにより、先端部131cと第1部品132との接触箇所を通電加熱して、溶接(抵抗スポット溶接)する。溶接は、交流溶接、直流溶接、サーボ溶接などとすることができる。
The
加圧機構104は、上部電極101と下部電極102との距離が小さくなるように、上部電極101と下部電極102との間に力を加える。例えば、加圧機構104は、上部電極101を、下部電極102の側に押し下げることで、上部電極101と下部電極102との間に力を加える。
The
また、この接合装置は、頭部131aを第1当接面111に吸着させる固定機構105を備える。固定機構105は、第1当接面111に開口106を備えて上部電極101に形成された空気を流通可能な空気通路107と、空気通路107に接続された負圧機構108とを備える。固定機構105は、負圧機構108により空気通路107から空気を吸引することで、頭部131aを第1当接面111に吸着させる。また、この接合装置は、第1当接面111の周囲に形成され、第1当接面111に吸着した頭部131aの周囲を囲う枠109を備える。
Further, this joining device includes a
枠109は、下部電極102の方向の、第1当接面111からの高さが、頭部131aの厚さより低い状態とすることが重要である。例えば、上述した枠109の高さは、頭部131aの厚さの半分程度とすることができる。この状態であれば、枠109の存在により、ボタン部品131を第2部品133へ正常に押し込めず、例えば、頭部131aの下面と第2部品133との間に隙間が形成されるなどの問題が発生することがない。
It is important that the height of the
上述した接合装置を用いることで、次に示すような、よく知られた接合が実施できる。まず、固定機構105(負圧機構108)を動作させ、ボタン部品131を第1当接面111に吸着して固定する。例えば、ボタン部品131の頭部131aを、枠109に嵌合させ、頭部131aの上面を第1当接面111に当接させる。この、ボタン部品供給状態で、負圧機構108を動作させ、第1当接面111と頭部131aの上面との間の空間の空気を、この空間に開口106を介して連通する空気通路107により排気し、上記空間を負圧の状態とする。これにより、ボタン部品131は、大気圧により第1当接面111に押し付けられ、ボタン部品131が第1当接面111に固定される。
By using the above-mentioned joining device, the following well-known joining can be performed. First, the fixing mechanism 105 (negative pressure mechanism 108) is operated to attract and fix the
この状態において、ボタン部品131の軸部131bは、第1当接面111の平面に対して垂直な方向を向くものとなる。この状態で、重ねて配置されている第1部品132と第2部品133とを、図示しない移動装置で移動させ、溶接箇所をボタン部品131の箇所(下部)に配置させる。このとき、第1当接面111および第2当接面121に対し、重ねて配置されている第1部品132および第2部品133の平面が、互いに平行な状態となるように配置する。この状態とすることで、軸部131bは、第2部品133の平面に対して垂直な状態となる。また、ボタン部品131は、第1当接面111に吸着されているので、位置ずれが発生しない。
In this state, the
次いで、頭部131aに当接する上部電極101と、第1部品132の下側に配置されて第1部品132に当接する下部電極102との間に力を加えることで、ボタン部品131に圧力を加えて、第2部品133の表面側からボタン部品131の軸部131bを軸方向に押し込む。次に、軸部131bの先端部131cを第1部品132に当接させ、先端部131cと第1部品132とを抵抗スポット溶接により溶接する。
Next, pressure is applied to the
なお、上部電極101に、冷却媒体を流す配管から構成される液冷による冷却機構を設ける(内蔵する)ことができる。冷却機構を設けることで、上部電極101が効率的に冷却でき、所望とする高い接合強度を得ることができ、また、連続した溶接を実施する中で、各々の溶接工程の通電加熱をする前段階で、上部電極101を十分に冷却することができる。
The
この種の接合では、溶接により形成される溶融凝固した部分(ナゲット)の形成や、連続した溶接の迅速な実施のために、冷却することが重要となる。例えば、ボタン部品の先端部と鋼板とを、抵抗スポット溶接により溶接してナゲットを形成した後、適切に冷却することで、所望とする大きさでナゲットを形成し、高い接合強度を得ることが重要となる。このためには、例えば、所望の時間、通電加熱をした後、上部電極を冷却することが有効である。また、ボタン部品の先端部と鋼板とが接触する前に加熱がなされることを防ぐために、連続した溶接を実施する中で、各々の溶接工程の通電加熱をする前段階では、上部電極が十分に冷却されていることが重要となる。 In this type of joining, cooling is important for the formation of melt-solidified parts (nuggets) formed by welding and for the rapid execution of continuous welding. For example, the tip of a button component and a steel plate are welded by resistance spot welding to form a nugget, and then appropriately cooled to form a nugget of a desired size and obtain high bonding strength. It becomes important. For this purpose, for example, it is effective to cool the upper electrode after energizing and heating for a desired time. In addition, in order to prevent heating before the tip of the button component comes into contact with the steel plate, the upper electrode is sufficient in the stage before energizing and heating each welding process during continuous welding. It is important that it is cooled to.
以上に説明したように、本発明によれば、上部電極に固定機構を設けたので、位置ずれがない状態で、ボタン部品を電極に配置することができるようになる。 As described above, according to the present invention, since the fixing mechanism is provided on the upper electrode, the button component can be arranged on the electrode without any misalignment.
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications and combinations can be carried out by a person having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. That is clear.
101…上部電極、102…下部電極、103…電源、104…加圧機構、105…固定機構、106…開口、107…空気通路、108…負圧機構、109…枠、111…第1当接面、121…第2当接面、131…ボタン部品、131a…頭部、131b…軸部、131c…先端部、132…第1部品、133…第2部品。 101 ... upper electrode, 102 ... lower electrode, 103 ... power supply, 104 ... pressurizing mechanism, 105 ... fixing mechanism, 106 ... opening, 107 ... air passage, 108 ... negative pressure mechanism, 109 ... frame, 111 ... first contact Surface, 121 ... Second contact surface, 131 ... Button part, 131a ... Head, 131b ... Shaft part, 131c ... Tip part, 132 ... First part, 133 ... Second part.
Claims (3)
頭部および前記頭部に接続する軸部から構成されて軸方向断面が略T字状の鋼からなるボタン部品の前記頭部に当接する上部電極と、前記第1部品の側に配置されて前記第1部品に当接する下部電極との間に力を加えることで、前記ボタン部品に圧力を加えて、前記第2部品の表面側から前記ボタン部品の前記軸部を軸方向に押し込み、
前記軸部の先端部を前記第1部品に当接させ、前記先端部と前記第1部品とを抵抗スポット溶接により溶接する接合方法の実施に使用する接合装置であって、
前記ボタン部品の前記頭部が当接する第1当接面を備える前記上部電極と、
前記上部電極に対して大地の側に配置され、前記第1部品が当接する第2当接面を備える前記下部電極と、
前記上部電極、前記下部電極がそれぞれ接続され、前記ボタン部品の前記先端部が前記第1部品と接触した時に、前記上部電極と前記下部電極との間が通電して、前記先端部と前記第1部品との接触箇所を加熱するための電源と、
前記上部電極と前記下部電極との距離が小さくなるように、前記上部電極と前記下部電極との間に力を加える加圧機構と、
前記頭部を前記第1当接面に吸着させる固定機構と
を備え、
前記第1当接面と前記第2当接面とは、互いに向かい合って配置され、
前記第1当接面の周囲に形成され、前記第1当接面に吸着した前記頭部の周囲を囲う枠を備え、
前記枠は、前記下部電極の方向の第1当接面からの高さが、前記頭部の厚さより低くされていることを特徴とする接合装置。 On top of the first part made of steel, the second part made of a material different from steel is layered.
An upper electrode abutting on the head of a button component composed of a head and a shaft portion connected to the head and having a substantially T-shaped cross section in the axial direction, and arranged on the side of the first component. By applying a force between the lower electrode and the lower electrode that abuts on the first component, pressure is applied to the button component to push the shaft portion of the button component in the axial direction from the surface side of the second component.
A joining device used for carrying out a joining method in which the tip portion of the shaft portion is brought into contact with the first component and the tip portion and the first component are welded by resistance spot welding.
The upper electrode having a first contact surface with which the head of the button component abuts,
The lower electrode, which is arranged on the ground side with respect to the upper electrode and has a second contact surface with which the first component abuts,
When the upper electrode and the lower electrode are connected to each other and the tip portion of the button component comes into contact with the first component, electricity is applied between the upper electrode and the lower electrode, and the tip portion and the first portion are energized. 1 Power supply for heating the contact points with parts,
A pressurizing mechanism that applies a force between the upper electrode and the lower electrode so that the distance between the upper electrode and the lower electrode becomes smaller.
A fixing mechanism for adsorbing the head to the first contact surface is provided.
The first contact surface and the second contact surface are arranged so as to face each other .
A frame formed around the first contact surface and surrounding the head surface adsorbed on the first contact surface is provided.
The frame is a joining device characterized in that the height from the first contact surface in the direction of the lower electrode is lower than the thickness of the head.
前記加圧機構は、前記上部電極を、前記下部電極の側に押し下げることで、前記上部電極と前記下部電極との間に力を加えることを特徴とする接合装置。 In the joining apparatus according to claim 1,
The pressurizing mechanism is a joining device characterized in that a force is applied between the upper electrode and the lower electrode by pushing the upper electrode toward the lower electrode.
前記固定機構は、前記第1当接面に開口を備えて前記上部電極に形成された空気を流通可能な空気通路と、前記空気通路に接続された負圧機構とを備え、
前記負圧機構により前記空気通路から前記空気を吸引することで、前記頭部を前記第1当接面に吸着させる
ことを特徴とする接合装置。 In the joining apparatus according to claim 1 or 2.
The fixing mechanism includes an air passage having an opening in the first contact surface and capable of flowing air formed in the upper electrode, and a negative pressure mechanism connected to the air passage.
A joining device characterized in that the head is adsorbed on the first contact surface by sucking the air from the air passage by the negative pressure mechanism.
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JPH07214338A (en) * | 1994-01-28 | 1995-08-15 | Nippon Steel Corp | Joining method of ferrous metal material and aluminum metal material |
JP2007000930A (en) * | 2005-05-27 | 2007-01-11 | Yoshitaka Aoyama | Method and equipment for welding small-diameter shaft-shaped component, and small-diameter shaft-shaped component |
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