JP7620209B2 - スポット溶接用複動式電極、スポット溶接装置、及びスポット溶接部材の製造方法 - Google Patents
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(2)上記(1)に記載のスポット溶接用複動式電極では、前記スリーブが、その基端にねじ部を有し、前記位置決め機構が、前記スリーブの前記ねじ部と螺合するねじ部を有するスリーブベースと、前記スリーブを前記スリーブベースに固定するスリーブ固定部材とから構成され、前記スリーブベースの前記ねじ部のピッチが1.0mm以下であってもよい。
(3)上記(1)又は(2)に記載のスポット溶接用複動式電極では、前記スリーブが金属製であってもよい。
(4)上記(1)~(3)のいずれか一項に記載のスポット溶接用複動式電極では、前記棒状電極が円柱状であり、前記スリーブが円筒形状であり、前記スリーブの内周の半径と、前記棒状電極の外周の半径との差が0.2mm以上0.3mm以下であってもよい。
(5)上記(1)~(4)のいずれか一項に記載のスポット溶接用複動式電極では、前記コイルばねのばね定数が0.05kN/mm~0.30kN/mmであってもよい。
(6)上記(1)~(5)のいずれか一項に記載のスポット溶接用複動式電極では、前記棒状電極の先端の形状が、曲率半径がR20~R120のR形であってもよい。
(7)本発明の別の態様に係るスポット溶接装置は、一対の、上記(1)~(6)のいずれか一項に記載の複動式電極を備える。
(8)本発明の別の態様に係るスポット溶接部材の製造方法は、2枚以上の金属板から構成される板組を、一対の、上記(1)~(6)のいずれか一項に記載の複動式電極を用いてスポット溶接する工程を備える。
(9)上記(8)に記載のスポット溶接部材の製造方法では、前記板組が、4枚以上の前記金属板から構成され、前記板組の一方又は両方の表面に配置される前記金属板の板厚が0.7mm以下であってもよい。
(10)上記(8)又は(9)に記載のスポット溶接部材の製造方法では、前記スポット溶接の際に、前記スリーブが前記第1位置にあるときの前記スリーブの先端に対する前記棒状電極の先端の突出量が、2mm以上10mm以下であってもよい。
(11)上記(8)~(10)のいずれか一項に記載のスポット溶接部材の製造方法では、前記スポット溶接の終了後の、単位msecでの加圧力保持時間Thが、下記式1を満たしてもよい。
15×(Σhi)2≦Th≦50×(Σhi)2…(式1)
ここで、前記式1におけるΣhiは、前記板組を構成する前記金属板の、単位mmでの板厚の合計値である。
(12)上記(8)~(11)のいずれか一項に記載のスポット溶接部材の製造方法では、前記一対の複動式電極が備える一対の棒状電極の中立位置と、前記一対の複動式電極が備える一対のスリーブの中立位置と、が一致するように、一方又は両方の前記複動式電極において、前記スリーブが前記第1位置にあるときの前記スリーブの先端に対する前記棒状電極の先端の突出量を調整してもよい。
15×(Σhi)2≦Th≦50×(Σhi)2 (式1)
ここで、式1におけるΣhiは、板組を構成する金属板の、単位mmでの板厚の合計値である。「加圧力保持時間」とは、通電終了の時点から、電極を開放して加圧力が下がり始める時点までの時間である。板組を構成する金属板の枚数が多数である場合、板組の合計板厚が大きくなり、スポット溶接における入熱量が大きくなるとともに合計板厚中心部と電極までの距離が長くなる。そのため、水冷電極が溶接部に当たっていたとしても、溶融金属の凝固に長い時間を要する。ナゲット内に引け巣が生じることを防止する観点からは、15×(Σhi)2≦Thとの関係を満たすように溶接条件を設定することが好ましい。一方、Thが長すぎると作業効率が低下する。従って、Th≦50×(Σhi)2との関係を満たすように溶接条件を設定することが好ましい。
図6は、2枚の鋼板(板厚0.7mmの薄板)に通常のスポット溶接をすることによって形成された溶接部の断面写真である。溶接条件は以下の通りであった。
・単相交流電源の周波数(Freq.):50Hz
・電極(φ16):DR形先端 φ6 R40
・溶接電流値:6.2kA
・電流のアップスロープ時間(UP.T):2サイクル
・ナゲットを形成するために通電する溶接時間(W.T):7サイクル
・電流のダウンスロープ時間(DW.T):0サイクル
・通電終了後の加圧力保持時間(Ho.T):10サイクル
・加圧力:2.0kN
図7Aは、8枚の鋼板(図6と同じく、板厚0.7mmの薄板)に通常のスポット溶接をすることによって形成された溶接部の断面写真である。図7Bは、この溶接部の周辺のシートセパレーションの写真である。溶接条件は以下の通りであった。
・単相交流電源の周波数(Freq.):50Hz
・電極(φ16):DR形先端 φ6 R40
・溶接電流値:5.3kA
・電流のアップスロープ時間(UP.T):2サイクル
・ナゲットを形成するために通電する溶接時間(W.T):28サイクル
・電流のダウンスロープ時間(DW.T):0サイクル
・通電終了後の加圧力保持時間(Ho.T):10サイクル
・加圧力:6.0kN
図8に、棒状電極を包囲するスリーブを有する複動式電極を用いて製造したスポット溶接部材の断面写真を示す。図8のスポット溶接部材は、図7Aのものと同じく、厚さ0.7mmの薄板を8枚重ねた板組から得られたものである。しかし、図7Aのものとは異なり、図8のスポット溶接部材の製造にあたっては、スリーブを用いて溶接点の周囲を押圧することにより、鋼板の浮きあがりを抑止した。ただし、図8のスポット溶接部材の製造に当たり、スリーブの突出量の微調整は特段行っていない。図8の溶接部材の溶接条件は以下の通りとした。
・単相交流電源の周波数(Freq.):60Hz
・電極(φ13):R形 R40
・溶接電流値:6.0kA
・電流のアップスロープ時間(UP.T):0サイクル
・ナゲットを形成するために通電する溶接時間(W.T):18サイクル
・電流のダウンスロープ時間(DW.T):42サイクル
・通電終了後の加圧力保持時間(Ho.T):0サイクル
・合計加圧力:3.5kN(電極加圧力が2.75kN、スリーブ加圧力が0.75kN)
・ばねの長さ:30mm
・ばね定数:81.7N/mm(0.08kN/mm)
・ばねのたわみ量:14mm(この実施例では、ばねを予め10mmたわませて組み込み、スリーブの突出量を4mmとした)
図9に、棒状電極と、スリーブと、スリーブの位置決め機構とを有する複動式電極を用いて、スリーブの突出量を微調整してからスポット溶接して得られたスポット溶接部材の断面写真を示す。図9の溶接部材の溶接条件は図8のものと同一とした。ただし、板組の表裏でスリーブ加圧力が同一となるように、スリーブの突出量を微調整した。これにより、図9のスポット溶接部材においては、図8より一層平坦な表面を形成することができた。
・単相交流電源の周波数(Freq.):50Hz
・電極(φ13):R形 R40
・溶接電流値:9.6kA
・スクイズ:50サイクル
・電流のアップスロープ時間(UP.T):4サイクル
・ナゲットを形成するために通電する溶接時間(W.T):15サイクル
・電流のダウンスロープ時間(DW.T):0サイクル
・通電終了後の加圧力保持時間(Ho.T):50サイクル
・加圧力:3.8kN(電極加圧力が3.2kN、スリーブ加圧力が0.6kN)
・スリーブ突出量:両方の複動式電極において、約6mm
図11A~図11Cに、種々の加圧力保持時間を適用した溶接部の断面写真を示す。図11A~図11Cの溶接部を形成した板組は、いずれも、板厚0.7mmの鋼板を8枚重ねたものとした。即ち、板組のΣhiは5.6mmであった。加圧力保持時間Thが470msec以上1568msec以下である溶接条件においては、上記式1が満たされる。その他の溶接条件は以下の通りとした。
・単相交流電源の周波数(Freq.):60Hz
・電極(φ13):R形 R40
・溶接電流値:6.3kA
・電流のアップスロープ時間(UP.T):2サイクル
・ナゲットを形成するために通電する溶接時間(W.T):18サイクル
・電流のダウンスロープ時間(DW.T):0サイクル
・図11Aの溶接部の加圧力保持時間(Ho.T):300msec(18サイクル)
・図11Bの溶接部の加圧力保持時間(Ho.T):500msec(30サイクル)
・図11Cの溶接部の加圧力保持時間(Ho.T):700msec(42サイクル)
・合計加圧力:4.0kN(電極加圧力が3.64kN、スリーブ加圧力が0.36kN)
11 棒状電極
111 キャップチップ
112 シャンク
1121 凸部
12 アダプター
13 スリーブ
131 おねじ部
14 コイルばね
15 位置決め機構
151 ロックナット
152 スリーブベース
1521 めねじ部
1522 穴
P 突出量
X 板組
Claims (12)
- 棒状電極と、
前記棒状電極の基端を支持するアダプターと、
前記棒状電極を包囲し、前記棒状電極の軸方向に沿って、前記棒状電極の先端側にある第1位置と前記棒状電極の前記基端側にある第2位置との間で移動可能に構成されたスリーブと、
前記アダプター及び前記スリーブを接続し、外部に露出しており、前記棒状電極の前記軸方向に沿って、前記棒状電極の先端側に向けて、前記スリーブを基端側から押すコイルばねと、
前記スリーブと接続され、且つ、前記棒状電極の前記軸方向に沿って前記スリーブの前記第1位置を調整可能に構成された位置決め機構と、
を備え、
前記第1位置は前記スリーブの先端が前記棒状電極の先端に対して先端側へ突出する位置であり、前記位置決め機構によって前記スリーブの前記棒状電極からの突出量を調整可能である、
スポット溶接用複動式電極。 - 棒状電極と、
前記棒状電極の基端を支持するアダプターと、
前記棒状電極を包囲し、前記棒状電極の軸方向に沿って、前記棒状電極の先端側にある第1位置と前記棒状電極の前記基端側にある第2位置との間で移動可能に構成されたスリーブと、
前記棒状電極の前記軸方向に沿って、前記棒状電極の先端側に向けて、前記スリーブを基端側から押すコイルばねと、
前記スリーブと接続され、且つ、前記棒状電極の前記軸方向に沿って前記スリーブの前記第1位置を調整可能に構成された位置決め機構と、
を備え、
前記第1位置は前記スリーブの先端が前記棒状電極の先端に対して先端側へ突出する位置であり、前記位置決め機構によって前記スリーブの前記棒状電極からの突出量を調整可能であり、
前記スリーブが、その基端にねじ部を有し、
前記位置決め機構が、前記スリーブの前記ねじ部と螺合するねじ部を有するスリーブベースと、前記スリーブを前記スリーブベースに固定するスリーブ固定部材とから構成され、
前記スリーブベースの前記ねじ部のピッチが1.0mm以下である
スポット溶接用複動式電極。 - 前記スリーブが金属製であることを特徴とする請求項1又は2に記載のスポット溶接用複動式電極。
- 前記棒状電極が円柱状であり、前記スリーブが円筒形状であり、
前記スリーブの内周の半径と、前記棒状電極の外周の半径との差が0.2mm以上0.3mm以下であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のスポット溶接用複動式電極。 - 前記コイルばねのばね定数が0.05kN/mm~0.30kN/mmであることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のスポット溶接用複動式電極。
- 前記棒状電極の先端の形状が、曲率半径がR20~R120のR形であることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載のスポット溶接用複動式電極。
- 一対の、請求項1~6のいずれか一項に記載の複動式電極を備えるスポット溶接装置。
- 2枚以上の金属板から構成される板組を、一対の、請求項1~6のいずれか一項に記載の複動式電極を用いてスポット溶接する工程を備えるスポット溶接部材の製造方法。
- 前記板組が、4枚以上の前記金属板から構成され、
前記板組の一方又は両方の表面に配置される前記金属板の板厚が0.7mm以下である
ことを特徴とする請求項8に記載のスポット溶接部材の製造方法。 - 前記スポット溶接の際に、前記スリーブが前記第1位置にあるときの前記棒状電極の先端に対する前記スリーブの先端の突出量が、2mm以上10mm以下であることを特徴とする請求項8又は9に記載のスポット溶接部材の製造方法。
- 前記スポット溶接の終了後の、単位msecでの加圧力保持時間Thが、下記式1を満たすことを特徴とする請求項8~10のいずれか一項に記載のスポット溶接部材の製造方法。
15×(Σhi)2≦Th≦50×(Σhi)2 (式1)
ここで、前記式1におけるΣhiは、前記板組を構成する前記金属板の、単位mmでの板厚の合計値である。 - 前記一対の複動式電極が備える一対の棒状電極の中立位置と、前記一対の複動式電極が備える一対のスリーブの中立位置と、が一致するように、一方又は両方の前記複動式電極において、前記スリーブが前記第1位置にあるときの前記棒状電極の先端に対する前記スリーブの先端の突出量を調整することを特徴とする請求項8~11のいずれか一項に記載のスポット溶接部材の製造方法。
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| CN104107993A (zh) | 2014-07-07 | 2014-10-22 | 力帆实业(集团)股份有限公司 | 一种点焊飞溅防护装置与一种点焊机 |
| WO2016208610A1 (ja) | 2015-06-26 | 2016-12-29 | 本田技研工業株式会社 | スポット溶接方法及びその装置 |
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