スポット溶接方法
【課題】 シリーズスポット溶接のための突部をプレス金型を使用せず任意の位置に形成可能なスポット溶接方法を提供する。
【解決手段】 第１および第２の被溶接板１，２を重ね合わせた状態で、これら被溶接板を、先端面に穴部６を有する第１電極５と、先端面に凸状面または平面を有する第２電極７とで挟み込み、加圧通電する。これにより、両被溶接板を溶接すると共に、第１の被溶接板１に穴部６内に向かって膨出した第１の突部４ａを形成する。同様の方法で、第１の突部４ａから離間した位置に、第２の突部４ｂを形成する。次に、第１の被溶接板１の上に第３の被溶接板３を重ね合わせ、第１の突部４ａと第２の突部４ｂを、第３の被溶接板３を介して、第３電極９および第４電極１０で同時に加圧し両電極間に通電する。これにより、第１および第２の突部４ａ，４ｂを溶融して第３の被溶接板３を溶接する。
【解決手段】 第１および第２の被溶接板１，２を重ね合わせた状態で、これら被溶接板を、先端面に穴部６を有する第１電極５と、先端面に凸状面または平面を有する第２電極７とで挟み込み、加圧通電する。これにより、両被溶接板を溶接すると共に、第１の被溶接板１に穴部６内に向かって膨出した第１の突部４ａを形成する。同様の方法で、第１の突部４ａから離間した位置に、第２の突部４ｂを形成する。次に、第１の被溶接板１の上に第３の被溶接板３を重ね合わせ、第１の突部４ａと第２の突部４ｂを、第３の被溶接板３を介して、第３電極９および第４電極１０で同時に加圧し両電極間に通電する。これにより、第１および第２の突部４ａ，４ｂを溶融して第３の被溶接板３を溶接する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリーズ方式のスポット溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被溶接板を二枚重ねにして互いに溶接する場合、通常、二枚重ねの被溶接板を上下から一対の電極で挟んで加圧通電するスポット溶接（ダイレクトスポット溶接）が行われる。
【０００３】
しかし、被溶接板を一対の電極で挟むことが困難（または不可能）な場合、すなわち、被溶接板の片側には電極を配置するスペースがあるけれども、反対側にはスペース的な制約からバック電極を配置することが困難（または不可能）な場合、ダイレクトスポット溶接は不適当である。
【０００４】
このようなバック電極の配置に制約がある場合の溶接方法として、シリーズスポット溶接が知られている。このシリーズスポット溶接は、一方の被溶接板にエンボス加工により一対の突部を形成し、この一対の突部に被せるようにして他方の被溶接板を重ね合わせ、この他方の被溶接板側から前記一対の突部に対して一対の電極を加圧し、この加圧状態で両電極間に通電することにより前記一対の突部を溶融して他方の被溶接板と溶接する。
【０００５】
しかし、シリーズスポット溶接ではバック電極がないため一般に十分な大きさのナゲットを形成することができず、必要な溶接強度が得にくい。そこで、図３〜図５に示す改良されたシリーズスポット溶接方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
図３〜図５は車体フレーム２０にフロアパネル２１をスポット溶接する例を示す。フロアパネル２１の下側にはバック電極を配設することが困難なため、通常、フロアパネル２１の上側からシリーズスポット溶接が行われる。車体フレーム２０には必要に応じ補強プレート２２が取付けられる。フロアパネル２０には、図４に示すように、補強プレート２２のフランジ２２ａに沿った部分に、一般部よりも一段高い座面となる複数の円形突部２３がプレス成形される。補強プレート２２は図５（Ａ）（Ｂ）のように、車体フレーム２０に対して複数の点Ｓ１でスポット溶接される。フロアパネル２１は補強プレート２２を間に挟んで車体フレーム２０に載せられた後、先端がＲ面の一対の電極２４，２５によって一対の突部２３を押しつぶすように同時に加圧される。電極２４，２５によって一対の突部２３を押しつぶすと、突部２３が球面状２３ａに変形して補強プレート２２のフランジ２２ａに二カ所の点Ｓ２で点当りする。これと同期して両電極２４，２５間に通電することにより、二カ所の点Ｓ２を一組としてシリーズスポット溶接がなされる。点状に絞られた通電経路を溶接電流が流れることで、溶接電流密度が高まってバック電極なしでも十分な大きさのナゲットないし溶接強度が得られる。
【特許文献１】特開２００２−２３９７４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上の溶接方法においては、フロアパネル２０に予め突部２３をプレス成形しておかなければならないから、突部２３の位置を自由に変更することができず、生産車種の変更等に迅速に対応することが困難である。
なお、このような突部２３を形成せずに三枚の板２０〜２２を重ねて一度にダイレクトスポット溶接することも考えられるが、その場合はフロアパネルの上面側である車室内側と、フロアパネルの下面側である車室外側から、一対の電極で挟むことになるので、大型の溶接ガンが必要となり設備費が高くつく。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため本発明は、重ね合わせた第１および第２の被溶接板に対し、前記第１の被溶接板側から第３の被溶接板を重ね合わせてスポット溶接する方法において、同一軸線上で対向し接近離反可能な一対の電極であって、一方の第１電極は先端面に穴部を有し、他方の第２電極は先端面に凸状面または平面を有する一対の電極を用い、前記第１および第２の被溶接板を重ね合わせた状態で、前記第１の被溶接板側に前記第１電極を加圧当接させると共に前記第２の被溶接板側に前記第２電極を加圧当接させ、この状態で第１および第２電極間に通電して前記第１および第２の被溶接板をスポット溶接すると共に、前記第１の被溶接板に前記第１電極の穴部内に向かって膨出した第１の突部を形成する第１工程、前記第１および第２電極を移動させて前記第１の突部から離間した位置に前記第１工程と同様の方法で第２の突部を形成する第２工程、および、前記第１の被溶接板の上に第３の被溶接板を重ね合わせると共に、前記第１の突部と第２の突部を、前記第３の被溶接板を介して、第３電極および第４電極で同時に加圧し両電極間に通電することにより、前記第１および第２の突部を溶融して前記第３の被溶接板と溶接する第３工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、シリーズスポット溶接に必要な被溶接板の突部を、第１および第２の被溶接板を第１および第２電極によってスポット溶接する際に、第１電極の穴部に対する第１の被溶接板の材料の膨出によって、同時に形成することができるから、従来のように第３の被溶接板に突部をエンボス加工するためのプレス金型が不要であり、かつ、第１の被溶接板の突部は任意の位置に形成可能である。
【００１０】
また、第１および第２の被溶接板の溶接箇所と同じ位置に突部が形成され、この突部が第３の被溶接板に溶接されるから、溶接箇所が同一位置に重なって十分な溶接強度が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。
【００１２】
本発明のスポット溶接方法は、図１および図２に示すように、三枚の被溶接板１，２，３（鋼板）を溶接するが、この際、第１の被溶接板１に突部４を形成するために穴あき電極５（第１電極）を使用する。この穴あき電極５は、電極５先端の平面または凸状Ｒ面の中央に電極５の軸線方向に所定長さ延在した穴部６を形成したものである。穴部６の径は必要とする突部４の径に対応させればよく、突部４の径の上限および下限に格別の制約はない。本実施形態では先端が平面の電極（Ｌ型電極）の先端面中央に、直径５ｍｍの穴部６（丸穴）を形成する。穴あき電極５に対向する電極７（第２電極）は、先端が凸状面または平面の電極を使用する。本実施形態では先端の曲率半径が８ｍｍの電極を使用する。第１及び第２電極５，７は例えばロボットアームの先端に支持されたＣ型溶接ガンなどに取付けられる。
【００１３】
このような一対の電極５，７を使用し、第１および第２の被溶接板１，２を重ね合わせ、これら被溶接板１，２を図１（Ａ）のように一対の電極５，７間に挟み込み、板厚方向に加圧通電する。この結果、第１および第２の被溶接板１，２の加圧部分が鋼板の抵抗発熱にて溶融して溶接ナゲット８ａが形成され、両被溶接板１，２がスポット溶接される。また、第１電極５が当接した第１の被溶接板１の表面は、加圧通電により、軟化した材料の一部が第１電極５の穴部６内に向かって膨出し、図１（Ｂ）のようにほぼ半球状の第１の突部４ａが形成される（第１工程）。この突部４の高さは、電極５，７の加圧力が一定のもとでは一定となることが本願発明者により確認された。
【００１４】
次に、第１および第２電極５，７を開放して被溶接板１，２に沿って移動させ、第１の突部４から所定距離だけ離間した位置で再び前記と同様な方法で第２の突部４ｂ（図２参照）を形成する（第２工程）。次に、図２に示すように、第１の被溶接板１の上に第３の被溶接板３を重ね合わせ、この第３の被溶接板３の上から第３電極９および第４電極１０を前記第１および第２の突部に向けて同時加圧し、この加圧状態で両電極間に通電する。これにより、第３電極９→第１の突部４ａ→第２の突部４ｂ→第４電極１０の電流経路で溶接電流が流れ、第１および第２の突部４ａ，４ｂの先端が溶融して溶接ナゲット８ｂが形成されることで第３の被溶接板３が第１の被溶接板１にスポット溶接される（第３工程）。第１および第２の突部４ａ，４ｂの先端は被溶接板３に点当りするから、点状に絞られた通電経路を溶接電流が流れることで、溶接電流密度が高まってバック電極なしでも十分な大きさのナゲットないし溶接強度が得られる。
なお、本発明を車体フレーム２０に補強プレート２２を間に挟んでフロアパネル２１をスポット溶接する方法に適用した場合は、三枚の板２０〜２２を重ねて上下一対の電極で一度にダイレクトスポット溶接する従来の方法と比べると、本発明方法は大型の溶接ガンが不要であるから設備費を大幅に抑制することができる。
【００１５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば前記実施形態では第１の突部４ａと第２の突部４ｂを順番に形成したが、タンデム型Ｃ型ガンに第１電極５と第２電極７を二組取付けて第１および第２の突部４ａ，４ｂを同時に形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るスポット溶接方法の第１および第２工程を示すもので、（Ａ）は溶接直前の被溶接板の断面図、（Ｂ）は溶接後の被溶接板の断面図。
【図２】本発明の第３工程を示すもので、（Ａ）は溶接前の被溶接板の断面図、（Ｂ）は溶接後の被溶接板の断面図。
【図３】従来の車体フレームに対するフロアパネルの取付け構造を示す断面図。
【図４】従来の車体フレームに溶接前のフロアパネルを載せた状態の斜視図。
【図５】従来の車体フレームに対するフロアパネルの溶接方法を示す断面図であって、（Ａ）は溶接前の断面図、（Ｂ）は溶接後の断面図。
【符号の説明】
【００１７】
１，２，３ 被溶接板
４ａ，４ｂ 突部
５ 第１電極
６ 穴部
７ 第２電極
８ａ，８ｂ 溶接ナゲット
９ 第３電極
１０ 第４電極
２０ 車体フレーム
２１ フロアパネル
２２ａ フランジ部
２２ 補強プレート
２３ 突部
２４，２５ 電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリーズ方式のスポット溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被溶接板を二枚重ねにして互いに溶接する場合、通常、二枚重ねの被溶接板を上下から一対の電極で挟んで加圧通電するスポット溶接（ダイレクトスポット溶接）が行われる。
【０００３】
しかし、被溶接板を一対の電極で挟むことが困難（または不可能）な場合、すなわち、被溶接板の片側には電極を配置するスペースがあるけれども、反対側にはスペース的な制約からバック電極を配置することが困難（または不可能）な場合、ダイレクトスポット溶接は不適当である。
【０００４】
このようなバック電極の配置に制約がある場合の溶接方法として、シリーズスポット溶接が知られている。このシリーズスポット溶接は、一方の被溶接板にエンボス加工により一対の突部を形成し、この一対の突部に被せるようにして他方の被溶接板を重ね合わせ、この他方の被溶接板側から前記一対の突部に対して一対の電極を加圧し、この加圧状態で両電極間に通電することにより前記一対の突部を溶融して他方の被溶接板と溶接する。
【０００５】
しかし、シリーズスポット溶接ではバック電極がないため一般に十分な大きさのナゲットを形成することができず、必要な溶接強度が得にくい。そこで、図３〜図５に示す改良されたシリーズスポット溶接方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
図３〜図５は車体フレーム２０にフロアパネル２１をスポット溶接する例を示す。フロアパネル２１の下側にはバック電極を配設することが困難なため、通常、フロアパネル２１の上側からシリーズスポット溶接が行われる。車体フレーム２０には必要に応じ補強プレート２２が取付けられる。フロアパネル２０には、図４に示すように、補強プレート２２のフランジ２２ａに沿った部分に、一般部よりも一段高い座面となる複数の円形突部２３がプレス成形される。補強プレート２２は図５（Ａ）（Ｂ）のように、車体フレーム２０に対して複数の点Ｓ１でスポット溶接される。フロアパネル２１は補強プレート２２を間に挟んで車体フレーム２０に載せられた後、先端がＲ面の一対の電極２４，２５によって一対の突部２３を押しつぶすように同時に加圧される。電極２４，２５によって一対の突部２３を押しつぶすと、突部２３が球面状２３ａに変形して補強プレート２２のフランジ２２ａに二カ所の点Ｓ２で点当りする。これと同期して両電極２４，２５間に通電することにより、二カ所の点Ｓ２を一組としてシリーズスポット溶接がなされる。点状に絞られた通電経路を溶接電流が流れることで、溶接電流密度が高まってバック電極なしでも十分な大きさのナゲットないし溶接強度が得られる。
【特許文献１】特開２００２−２３９７４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上の溶接方法においては、フロアパネル２０に予め突部２３をプレス成形しておかなければならないから、突部２３の位置を自由に変更することができず、生産車種の変更等に迅速に対応することが困難である。
なお、このような突部２３を形成せずに三枚の板２０〜２２を重ねて一度にダイレクトスポット溶接することも考えられるが、その場合はフロアパネルの上面側である車室内側と、フロアパネルの下面側である車室外側から、一対の電極で挟むことになるので、大型の溶接ガンが必要となり設備費が高くつく。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため本発明は、重ね合わせた第１および第２の被溶接板に対し、前記第１の被溶接板側から第３の被溶接板を重ね合わせてスポット溶接する方法において、同一軸線上で対向し接近離反可能な一対の電極であって、一方の第１電極は先端面に穴部を有し、他方の第２電極は先端面に凸状面または平面を有する一対の電極を用い、前記第１および第２の被溶接板を重ね合わせた状態で、前記第１の被溶接板側に前記第１電極を加圧当接させると共に前記第２の被溶接板側に前記第２電極を加圧当接させ、この状態で第１および第２電極間に通電して前記第１および第２の被溶接板をスポット溶接すると共に、前記第１の被溶接板に前記第１電極の穴部内に向かって膨出した第１の突部を形成する第１工程、前記第１および第２電極を移動させて前記第１の突部から離間した位置に前記第１工程と同様の方法で第２の突部を形成する第２工程、および、前記第１の被溶接板の上に第３の被溶接板を重ね合わせると共に、前記第１の突部と第２の突部を、前記第３の被溶接板を介して、第３電極および第４電極で同時に加圧し両電極間に通電することにより、前記第１および第２の突部を溶融して前記第３の被溶接板と溶接する第３工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、シリーズスポット溶接に必要な被溶接板の突部を、第１および第２の被溶接板を第１および第２電極によってスポット溶接する際に、第１電極の穴部に対する第１の被溶接板の材料の膨出によって、同時に形成することができるから、従来のように第３の被溶接板に突部をエンボス加工するためのプレス金型が不要であり、かつ、第１の被溶接板の突部は任意の位置に形成可能である。
【００１０】
また、第１および第２の被溶接板の溶接箇所と同じ位置に突部が形成され、この突部が第３の被溶接板に溶接されるから、溶接箇所が同一位置に重なって十分な溶接強度が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。
【００１２】
本発明のスポット溶接方法は、図１および図２に示すように、三枚の被溶接板１，２，３（鋼板）を溶接するが、この際、第１の被溶接板１に突部４を形成するために穴あき電極５（第１電極）を使用する。この穴あき電極５は、電極５先端の平面または凸状Ｒ面の中央に電極５の軸線方向に所定長さ延在した穴部６を形成したものである。穴部６の径は必要とする突部４の径に対応させればよく、突部４の径の上限および下限に格別の制約はない。本実施形態では先端が平面の電極（Ｌ型電極）の先端面中央に、直径５ｍｍの穴部６（丸穴）を形成する。穴あき電極５に対向する電極７（第２電極）は、先端が凸状面または平面の電極を使用する。本実施形態では先端の曲率半径が８ｍｍの電極を使用する。第１及び第２電極５，７は例えばロボットアームの先端に支持されたＣ型溶接ガンなどに取付けられる。
【００１３】
このような一対の電極５，７を使用し、第１および第２の被溶接板１，２を重ね合わせ、これら被溶接板１，２を図１（Ａ）のように一対の電極５，７間に挟み込み、板厚方向に加圧通電する。この結果、第１および第２の被溶接板１，２の加圧部分が鋼板の抵抗発熱にて溶融して溶接ナゲット８ａが形成され、両被溶接板１，２がスポット溶接される。また、第１電極５が当接した第１の被溶接板１の表面は、加圧通電により、軟化した材料の一部が第１電極５の穴部６内に向かって膨出し、図１（Ｂ）のようにほぼ半球状の第１の突部４ａが形成される（第１工程）。この突部４の高さは、電極５，７の加圧力が一定のもとでは一定となることが本願発明者により確認された。
【００１４】
次に、第１および第２電極５，７を開放して被溶接板１，２に沿って移動させ、第１の突部４から所定距離だけ離間した位置で再び前記と同様な方法で第２の突部４ｂ（図２参照）を形成する（第２工程）。次に、図２に示すように、第１の被溶接板１の上に第３の被溶接板３を重ね合わせ、この第３の被溶接板３の上から第３電極９および第４電極１０を前記第１および第２の突部に向けて同時加圧し、この加圧状態で両電極間に通電する。これにより、第３電極９→第１の突部４ａ→第２の突部４ｂ→第４電極１０の電流経路で溶接電流が流れ、第１および第２の突部４ａ，４ｂの先端が溶融して溶接ナゲット８ｂが形成されることで第３の被溶接板３が第１の被溶接板１にスポット溶接される（第３工程）。第１および第２の突部４ａ，４ｂの先端は被溶接板３に点当りするから、点状に絞られた通電経路を溶接電流が流れることで、溶接電流密度が高まってバック電極なしでも十分な大きさのナゲットないし溶接強度が得られる。
なお、本発明を車体フレーム２０に補強プレート２２を間に挟んでフロアパネル２１をスポット溶接する方法に適用した場合は、三枚の板２０〜２２を重ねて上下一対の電極で一度にダイレクトスポット溶接する従来の方法と比べると、本発明方法は大型の溶接ガンが不要であるから設備費を大幅に抑制することができる。
【００１５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば前記実施形態では第１の突部４ａと第２の突部４ｂを順番に形成したが、タンデム型Ｃ型ガンに第１電極５と第２電極７を二組取付けて第１および第２の突部４ａ，４ｂを同時に形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るスポット溶接方法の第１および第２工程を示すもので、（Ａ）は溶接直前の被溶接板の断面図、（Ｂ）は溶接後の被溶接板の断面図。
【図２】本発明の第３工程を示すもので、（Ａ）は溶接前の被溶接板の断面図、（Ｂ）は溶接後の被溶接板の断面図。
【図３】従来の車体フレームに対するフロアパネルの取付け構造を示す断面図。
【図４】従来の車体フレームに溶接前のフロアパネルを載せた状態の斜視図。
【図５】従来の車体フレームに対するフロアパネルの溶接方法を示す断面図であって、（Ａ）は溶接前の断面図、（Ｂ）は溶接後の断面図。
【符号の説明】
【００１７】
１，２，３ 被溶接板
４ａ，４ｂ 突部
５ 第１電極
６ 穴部
７ 第２電極
８ａ，８ｂ 溶接ナゲット
９ 第３電極
１０ 第４電極
２０ 車体フレーム
２１ フロアパネル
２２ａ フランジ部
２２ 補強プレート
２３ 突部
２４，２５ 電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね合わせた第１および第２の被溶接板に対し、前記第１の被溶接板側から第３の被溶接板を重ね合わせてスポット溶接する方法において、
同一軸線上で対向し接近離反可能な一対の電極であって、一方の第１電極は先端面に穴部を有し、他方の第２電極は先端面に凸状面または平面を有する一対の電極を用い、前記第１および第２の被溶接板を重ね合わせた状態で、前記第１の被溶接板側に前記第１電極を加圧当接させると共に前記第２の被溶接板側に前記第２電極を加圧当接させ、この状態で第１および第２電極間に通電して前記第１および第２の被溶接板をスポット溶接すると共に、前記第１の被溶接板に前記第１電極の穴部内に向かって膨出した第１の突部を形成する第１工程、
前記第１および第２電極を移動させて前記第１の突部から離間した位置に前記第１工程と同様の方法で第２の突部を形成する第２工程、および、
前記第１の被溶接板の上に第３の被溶接板を重ね合わせると共に、前記第１の突部と第２の突部を、前記第３の被溶接板を介して、第３電極および第４電極で同時に加圧し両電極間に通電することにより、前記第１および第２の突部を溶融して前記第３の被溶接板と溶接する第３工程を有することを特徴とするスポット溶接方法。
【請求項１】
重ね合わせた第１および第２の被溶接板に対し、前記第１の被溶接板側から第３の被溶接板を重ね合わせてスポット溶接する方法において、
同一軸線上で対向し接近離反可能な一対の電極であって、一方の第１電極は先端面に穴部を有し、他方の第２電極は先端面に凸状面または平面を有する一対の電極を用い、前記第１および第２の被溶接板を重ね合わせた状態で、前記第１の被溶接板側に前記第１電極を加圧当接させると共に前記第２の被溶接板側に前記第２電極を加圧当接させ、この状態で第１および第２電極間に通電して前記第１および第２の被溶接板をスポット溶接すると共に、前記第１の被溶接板に前記第１電極の穴部内に向かって膨出した第１の突部を形成する第１工程、
前記第１および第２電極を移動させて前記第１の突部から離間した位置に前記第１工程と同様の方法で第２の突部を形成する第２工程、および、
前記第１の被溶接板の上に第３の被溶接板を重ね合わせると共に、前記第１の突部と第２の突部を、前記第３の被溶接板を介して、第３電極および第４電極で同時に加圧し両電極間に通電することにより、前記第１および第２の突部を溶融して前記第３の被溶接板と溶接する第３工程を有することを特徴とするスポット溶接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−６１９１６（Ｐ２００６−６１９１６Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４３９１８（Ｐ２００４−２４３９１８）
【出願日】平成１６年８月２４日（２００４．８．２４）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２４日（２００４．８．２４）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
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