(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動電極と固定電極でアルミニウム板を加圧してスポット溶接をおこなう形式のものにおいて、可動電極を含む可動側電極部または固定電極を含む固定側電極部のいずれか一方を進退可能な状態で支持するとともに、前記進退可能とした電極部と空間を開けて配置される質量体を当該電極部に衝突させることにより、電極に前記加圧とは別の衝撃力を付与してアルミニウム板表面の酸化膜を破壊させることを特徴とするアルミニウム板のスポット溶接方法。
【請求項２】
請求項１において、衝撃力は、可動電極と固定電極でアルミニウム板が加圧されている時期に付与されることを特徴とするアルミニウム板のスポット溶接方法。
【請求項３】
請求項１において、衝撃力は、可動電極と固定電極でアルミニウム板が加圧され、かつ両電極間に通電されている時期に付与されることを特徴とするアルミニウム板のスポット溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
アルミニウム板をスポット溶接で結合するときには、アルミニウム板表面の酸化膜の処理を図らなければならない。本発明は、このような技術分野に属している。
【０００２】
【従来の技術】
本願発明に関連する先行技術として、特開平５−５０２５９号公報がある。ここには、アルミニウム板が可動電極と固定電極との間で挟み付けられると、アルミニウム板表面の酸化膜が部分的に割れることが開示されている。この割れの状態は、電極押圧面の極く一部であるために、その部分から優先的に通電がなされて、電極の発熱が局部的に過大となり、その結果、溶融アルミニウムが電極表面に局部的に付着して、電極の寿命が短くなることが説明されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の開示内容は、電極表面とアルミニウム板の酸化膜との関係に注目したものであり、重合されたアルミニウム板の酸化膜を除去して、良好なナゲットを形成するという観点には立っていない。アルミニウム板の酸化膜は、電極表面との間に存在するもの、重合されたアルミニウム板の間に存在するものがあり、これら全ての酸化膜が何らかの方法で除去されなければ、健全なナゲットが形成されないこととなる。
【０００４】
そこで、この問題に注目した対応策として、固定電極と可動電極の加圧力を極度に高めることが知られている。このような加圧力は、通常の鋼板を溶接する場合の約２倍にも及ぶので、溶接機器の剛性を高める必要が生じてくる。そうなると、溶接機器が大型化し必要スペ−スが大きくなる。とくに、ロボット装置でスポット溶接をするような場合には、機器の大型化は非常に不利なこととなる。当然、設備費用も高価なものとなり、得策ではない。
【０００５】
【課題を解決するための手段とその作用】
本発明は、以上に述べた問題点に注目して発案されたもので、可動電極を含む可動側電極部または固定電極を含む固定側電極部のいずれか一方を進退可能な状態で支持するとともに、前記進退可能とした電極部と空間を開けて配置される質量体を当該電極部に衝突させることにより、前記加圧とは別の衝撃力を電極からアルミニウム板に付与することによって、酸化膜を破壊させることを基本的な考え方にしている。
【０００６】
請求項１の発明は、可動電極と固定電極でアルミニウム板を加圧してスポット溶接をおこなう形式のものにおいて、可動電極を含む可動側電極部または固定電極を含む固定側電極部のいずれか一方を進退可能な状態で支持するとともに、前記進退可能とした電極部と空間を開けて配置される質量体を当該電極部に衝突させることにより、電極に前記加圧とは別の衝撃力を付与してアルミニウム板表面の酸化膜を破壊させることを特徴とするアルミニウム板のスポット溶接方法である。
【０００７】
衝撃力をうけた領域の酸化膜は、アルミニウム母材が弾性変形をするときに、多数の破壊片となってその割れ目からアルミニウム母材が露出する。この露出は、電極表面にアルミニウム母材が接触するものであったり、あるいはアルミニウム板同志の母材接触をおこなわせるものである。このような状況下で両電極間に通電がなされると、酸化膜が溶着を阻害することなく、良好なナゲットが形成される。酸化膜は多数の破壊片になっているので、アルミニウム母材が溶融したときの熱膨張で溶融部の外周側へ移動させられて、両アルミニウム板は酸化膜を介在することなく溶着する。さらに、加圧状態でアルミニウム母材が電極面や母材同志で圧着されていると、その部分には空気の介入がほとんどなく、したがって、アルミニウム母材が再び酸化膜を形成することを回避できる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、衝撃力は、可動電極と固定電極でアルミニウム板が加圧されている時期に付与されることを特徴とするアルミニウム板のスポット溶接方法である。アルミニウム板が両電極で加圧されている時に衝撃力が付与されるから、衝撃力は直接的に酸化膜へ伝達されて、高い破壊力が酸化膜に及ぶのである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１において、衝撃力は、可動電極と固定電極でアルミニウム板が加圧され、かつ両電極間に通電されている時期に付与されることを特徴とするアルミニウム板のスポット溶接方法である。このような時期に衝撃力が付与されると、酸化膜が破壊されてアルミニウム母材が露出するのと同時に通電がなされて母材の溶融が始まる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施形態にしたがって、本発明をくわしく説明する。ここでは、ロボットアーム１にＣガンが取り付けられた場合であり、そのフレーム２の上側に作動エアシリンダ３が固定されている。このエアシリンダ３にピストン４が挿入され、そのピストンロッド５が作動エアシリンダ３の上下に突出している。ピストンロッド５の突出した箇所に支持アーム６が結合され、それに可動電極７が取り付けられている。ピストンロッド５の上方の突出部分は衝撃力を受ける打撃部８とされている。
【００１１】
この打撃部８に衝撃的な加圧力を付与するのであり、その方法としては質量の大きなピストンを勢い良く打撃部８に衝突させたり、揺動アームに取り付けたハンマーヘッドを打撃部８に衝突させる方法等、いろいろなものが採用できる。この実施形態では、前者のピストン打撃のタイプである。すなわち、エアシリンダ３と同軸の状態で打撃エアシリンダ９を連続させて配置し、そこに打撃ピストン１０が挿入されている。打撃ピストン１０をストロ−クさせるために、空気孔１１、１２が明けられ、そこに空気ホース１３、１４が接続されている。なお、エアシリンダ３にも空気孔が設置されているのであるが、ここでは図示を省略してある。フレーム２の下側には固定電極１５が可動電極７と同軸の状態で取り付けてある。ワークであるアルミニウム板は符号１６、１７で示されている。
【００１２】
図４は、二枚のアルミニウム板１６、１７が密着している状態を拡大して示したもので、符号１６ａ，１７ａは両電極７、１５が接触する側の酸化膜であり、符号１６ｂ，１７ｂは両板１６、１７が密着する側の酸化膜である。なお、理解し易くするために、酸化膜の厚さは誇張して図示してある。
【００１３】
図５は、両電極によるワークの加圧期間、両電極間の通電期間、電極によってワークに付与される衝撃時期を順を追って示したものである。理想的には、加圧、通電、衝撃の順序にするのが望ましいのであるが、後述の作動から理解されるようにこの順序を入れ換えることも可能である。
【００１４】
図１の実施形態の作動を説明する。まず、空気孔１２からの空気圧で打撃ピストン１０を上方に停止させておく。また、エアシリンダ３を作動させてピストンロッド５を上方に移動させ、両電極７と１５の間にアルミニウム板１６、１７を挿入する空間を形成しておく。両板１６、１７を電極の間に挿入し、エアシリンダ３の作動で可動電極７を進出させ、アルミニウム板１６、１７が両電極の間で加圧される。ついで、電極間に通電しその間に空気孔１１から高圧空気を送り込み空気孔１２を大気開放にして、打撃ピストン１０を勢い良く打撃部８に衝突させる。
【００１５】
この打撃ピストン１０による衝撃力が、ピストンロッド５、支持アーム６および可動電極７を経由して両アルミニウム板１６、１７に伝えられ、各酸化膜１６ａ，１６ｂ，１７ｂ，１７ａに衝撃的な加圧力が付与される。衝撃的な加圧力をうけた領域の酸化膜は、アルミニウム母材が弾性変形をするので、多数の破壊片となって酸化膜の割れ目からアルミニウム母材が露出する。この露出は、電極７、１５の表面にアルミニウム母材が接触するものであったり、あるいはアルミニウム板同志の母材接触をおこなわせる。このような母材露出によって両電極間に通電が開始されて、両アルミニウム板１６、１７間にナゲットが形成される。
【００１６】
加圧、通電、衝撃の順序は、図５のように進行させるのが好ましいのであるが、加圧の直後に衝撃をおこない、その後、通電させるようにしても、上述のような溶着が得られる。
【００１７】
図２は、他の実施形態であり、打撃ピストン１０で可動電極７を直接叩くように構成したものである。同図には図１と同じ符号を記載し、詳細な構造と作動説明は省略してある。
【００１８】
図３は、固定電極１５の側から衝撃力を付与する形式である。したがって、固定電極１５はフレーム２に進退可能な状態で支持され、その下端部が打撃部１８とされている。そして、ストッパ用のフランジ１９が形成され固定電極１５の位置決めがなされている。打撃ピストン等の構成は前述のものと同じなので、図中に同じ符号を記載して、詳細な説明は省略してある。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、可動電極と固定電極でアルミニウム板を加圧してスポット溶接をおこなう形式のものにおいて、可動電極を含む可動側電極部または固定電極を含む固定側電極部のいずれか一方を進退可能な状態で支持するとともに、前記進退可能とした電極部と空間を開けて配置される質量体を当該電極部に衝突させることにより、電極に前記加圧とは別の衝撃力を付与してアルミニウム板表面の酸化膜を破壊させることを特徴とするアルミニウム板のスポット溶接方法であるから、次のような作用効果がある。
【００２０】
すなわち、衝撃力をうけた領域の酸化膜は、アルミニウム母材が弾性変形をするときに、多数の破壊片となって酸化膜の割れ目からアルミニウム母材が露出する。この露出は、電極表面にアルミニウム母材が接触するものであったり、あるいはアルミニウム板同志の母材接触をおこなわせるものである。このような状況下で両電極間に通電がなされると、酸化膜が溶着を阻害することなく、良好なナゲットが形成される。酸化膜は多数の破壊片になっているので、アルミニウム母材が溶融したときの熱膨張で溶融部の外周側へ移動させられて、両アルミニウム板は酸化膜を介在することなく溶着する。さらに、加圧状態でアルミニウム母材が電極面や母材同志で圧着されていると、その部分には空気の介入がほとんどなく、したがって、アルミニウム母材が再び酸化膜を形成することを回避できる。
【００２１】
とくに、アルミニウム板の酸化膜には通電性を期待することができず、しかも脆性が高い。このような性格の酸化膜に対して、上述のような過程を経た破壊がなされることは、酸化膜の弊害を最小化するのに非常に有効である。
【００２２】
さらに、衝撃力を活用するものであるから、溶接機器の規模をわざわざ大きくする必要がなく、設備スペ−スや設備費用の面で有利なものとなる。
【００２３】
衝撃力を、可動電極と固定電極でアルミニウム板が加圧されている時期に付与する。よって、アルミニウム板が両電極で加圧されている状態の時に衝撃力が付与されるから、衝撃力は直接的に酸化膜へ伝達されて、高い破壊力が酸化膜に及ぶのである。
【００２４】
衝撃力は、可動電極と固定電極でアルミニウム板が加圧され、かつ両電極間に通電されている時期に付与される。このような時期に衝撃力が付与されると、酸化膜が破壊されてアルミニウム母材が露出するのと同時に通電が開始され母材の溶融が始まり、良好な溶着が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】他の実施形態を示す縦断側面図である。
【図３】さらに、他の実施形態を示す部分的な縦断側面図である。
【図４】アルミニウム板の断面図である。
【図５】加圧、通電、衝撃の時期を示す線図である。
【符号の説明】
７ 可動電極
１５ 固定電極
１６、１７ アルミニウム板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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