(57)【要約】  本発明は金属シート（３，４）を溶接するスポット溶接ガンの電極（６）を保護し、少なくとも１つの導電性層（１６）が金属シート（３，４）に面する側（１５）に設けられたバンド（７）に関する。そのようなバンド（７）を作るため、少なくとも２つの層（１６，２０）が担材（２４）の金属シート側（１５）に設けられ、アルミニウムおよび／またはアルミニウム合金を溶接するとき、溶接スポット（１３）の押印（１４）のコントラストが増加し、電極（６）が最適に保護され得、最外層（１６）が錫からなり、その下に配設された層（２０）が、ニッケル−リンからなる。さらに、担材（２４）の上に、少なくとも１つの接着層（１８，２６，２７）が上に重ねられる層（１６，２０）のために設けられる。
2009525873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムおよび／またはアルミニウム合金からなる金属シート（３，４）の溶接のためのスポット溶接ガンの電極（６）を保護するためのものであり、少なくとも１つの導電性層（１６）が前記金属シート（３，４）に面する側（１５）に設けられた担材（２４）を含むバンドであって、少なくとも２つの層（１６，２０）が、前記担材（２４）の前記金属シート側（１５）に設けられ、最外層（１６）が錫からなり、その下に配設された層（２０）がニッケル−リンからなることを特徴とするバンド（７）。
【請求項２】
前記ニッケル−リン層（２０）は、０．１μｍから０．５μｍの厚みを有することを特徴とする請求項１のバンド（７）。
【請求項３】
前記錫層（１６）は、０．２μｍから１．５μｍの厚みを有することを特徴とする請求項１または２のバンド（７）。
【請求項４】
前記担材（２４）は、少なくとも１つの接着層（１８，２６，２７）が、上に重ねた前記層（１６，２０）のために、設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかのバンド（７）。
【請求項５】
前記接着層（１８，２６，２７）は、ニッケルまたはニッケル合金からなり、０．１μｍから０．５μｍの厚みを有することを特徴とする請求項４のバンド（７）。
【請求項６】
アルミニウム合金、特にＡｌＭｇＳｉ合金からなる金属シート（３，４）の溶接のためのスポット溶接ガンの電極（６）を保護するためのものであり、銅からなる少なくとも１つの導電性層（１６）が前記金属シートに面する側（１５）に設けられた担材（２４）を含むバンドであって、前記担材（２４）の前記金属シート側（１５）に設けられた少なくとも１つの銅層（２１）は、約２０ｎｍの厚みを有することを特徴とするバンド（７）。
【請求項７】
層（２１）が、前記担材（２４）の前記電極（６）に面する側（１７）に設けられ、前記層（２１）は、銅からなり、約２００ｎｍの厚みを有することを特徴とする請求項６のバンド（７）。
【請求項８】
アルミニウムおよび／またはアルミニウム合金からなる金属シート（３，４）の溶接のためのスポット溶接ガンの電極（６）を保護するためのものであり、少なくとも１つの導電性層（１６）が前記金属シート（３，４）に面する側（１５）に設けられた担材（２４）を含み、少なくとも１つのニッケルおよび／またはニッケル合金からなる層（１９）が、少なくとも前記担材（２４）の前記電極（６）に面する側（１７）に設けられているバンドであって、前記ニッケル層（１９）は、前記担材（２４）の上に設けられたニッケルからなる接着層（１８）の上に配設されており、前記ニッケル層（１９）は、０．１μｍから０．５μｍの厚みを有することを特徴とするバンド（７）。
【請求項９】
ニッケルからなる前記接着層（１８）は、約２００ｎｍの厚みを有することを特徴とする請求項８のバンド（７）。
【請求項１０】
鋼および／または合金鋼からなる金属シート（３，４）の溶接のためのスポット溶接ガンの電極（６）を保護するためのものであり、担材（２４）を含み、少なくとも１つの導電性銅層（１６，２１）が、前記担材（２４）の前記金属シート（３，４）に面する側（１５）および前記電極（６）に面する側（１７）に設けられたバンドであって、前記銅層（１６，２１）は、０．１μｍから０．６μｍの間の厚みを有することを特徴とするバンド（７）。
【請求項１１】
鋼および／または合金鋼からなる金属シート（３，４）の溶接のためのスポット溶接ガンの電極（６）を保護するためのものであり、少なくとも１つの導電性層（１６）が、前記金属シート（３，４）に面する側（１５）に設けられた担材（２４）を含むバンドであって、異なる材質からなる少なくとも２つの層（２３，２４）が、少なくとも前記担材（２４）の前記電極（６）に面する側（１７）に設けられ、１つの前記層（２２）は、銅からなり、１つの前記層（２３）は、ニッケルおよび／またはニッケル合金からなり、それぞれの前記層（２２，２３）は０．５μｍから１．５μｍの厚みを有することを特徴とするバンド（７）。
【請求項１２】
前記銅層（２２）は、約２００ｎｍの厚みを有する接着層の上に設けられ、前記接着層は、前記担材（２４）の上に設けられ、銅からなることを特徴とする請求項１１のバンド（７）。
【請求項１３】
前記担材（２４）は、銅からなり、０．１μｍから０．３μｍの厚みを有することを特徴等する請求項１１または１２のバンド（７）。
【請求項１４】
前記担材（２４）の前記金属シート側（１５）に設けられた前記層（１６，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２６，２７）は、前記担材（２４）の前記電極側（１７）に設けられた前記層（１６，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２６，２７）と同一であることを特徴とする請求項１から１３のいずれかのバンド（７）。
【請求項１５】
前記担材（２４）は、軟鋼からなり、０．１ｍｍから０．２ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項１から１４のいずれかのバンド（７）。
【請求項１６】
前記バンド（７）は、前記スポット溶接ガンの前記電極（６）の周りに案内され、２以上の前記金属シート（３，４）のスポット溶接プロセスの間に、スポット溶接により形成された溶接スポット（１３）の鏡写しの押印（１４）が前記バンド（７）の上に形成され、前記溶接スポット（１３）は、検出手段により検出されて評価され、前記溶接バンド（７）は、１つのスポット溶接プロセスの後にその位置を変えることを特徴とする請求項１から７のいずれかのバンド（７）。
【請求項１７】
評価手段が、前記バンド（７）上の溶接スポット（１３）の実質的に迅速で高分解能の検出を提供することと特徴とする請求項１から７のバンド（７）。
【請求項１８】
前記バンド（７）は、前記スポット溶接ガンの前記電極（６）の周りに案内され、前記バンド（７）は、１つのスポット溶接プロセスの後にその位置を変えることを特徴とする請求項８から１３のいずれかのバンド（７）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１，６および８の序文に記載されたような、アルミニウムおよび／またはアルミニウム合金からなる金属シートの溶接のためのスポット溶接ガンまたはスポット溶接装置の電極を保護するためのバンドに関する。
【０００２】
同様に、本発明は、請求項１０および１１の序文に記載されたような鋼および／または合金鋼からなる金属シートの溶接のためのスポット溶接ガンまたはスポット溶接装置の電極を保護するためのバンドに関する。
【背景技術】
【０００３】
ＷＯ２００４／０２２２７８Ａ１は、スポット溶接、特にロボット適用例での品質を監視する方法を記述する。少なくとも２つの電極が互いに押圧され、エネルギーが印加され、それらの間に互いに溶接されるべき金属シートが介在する。ここで、溶接スポットは、評価手段、具体的には光学画像検出手段によって評価される。バンドが電極および／または電極キャップと金属シートとの間に挿入され、前記バンドは電極の摩耗を防止する。バンドは、金属シートの上に形成される溶接スポットの鏡写しの押印がバンド上に形成されるように構成される。この押印は、評価手段によって検出されて評価される。押印は、溶接スポットの大きさ、形状および位置、このため、溶接の品質の結論付けを可能にする。好ましくは、アルミニウム金属シートの溶接のときには、錫板バンドおよび／または錫コーティングを有するバンドが使用され、亜鉛メッキ金属シートの溶接のときには、銅バンドおよび／または銅コーティングを有するバンドが使用される。
【０００４】
ここで、錫層がバンドの材料の上に直接設けられているので、確実な鏡写しの溶接スポットの評価は、スポット溶接の数時間後にだけ可能である。数時間後にだけ、評価手段による光学的検出のために必要なコントラストが得られる。
【０００５】
ＵＳ５５５２５７３Ａから、アルミニウムまたはアルミニウム合金のための抵抗溶接プロセス用の電極保護バンドが公知であり、それでは、バンドは、どちら側も同じまたは異なる材料でコーティングされた基材からなる。基材は、鉄、鋼、銅または銅合金からなり、０．２ｍｍから１ｍｍの厚さを有する。設けられた層は、ニッケル、チタン、ニオブ、モリブデン、タングステン、クロム、コバルトまたはそれらの合金からなってもよく、１から１００μｍの範囲の厚みを有してもよい。
【０００６】
ここでは、個々の層の厚みが小さいので、それらが基材の上に溶接ポットの鏡写しの押印を検出して造影するために十分なコントラストをもたらさないことは欠点である。公知の層は、電極の供用寿命を実質的に延長する目的のみに役立つ。また、公知のコーティングは、アルミニウムまたはアルミニウム合金が溶接されたときだけ、電極の保護を可能にする。
【０００７】
異なる材料からなる金属シートの溶接のためのスポット溶接ガンの電極を保護するための異なるバンドが、ＷＯ２００４／００４９６１Ａ２、ＷＯ２００４／０７８４０４Ａ１およびＪＰ５３１８１３６Ａから公知である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、スポット溶接ガンの電極を保護するための、そのガンの溶接スポットに押印がはっきりと明示される、すなわち、高いコントラストがスポット溶接の後できるだけ早く形成される上述のバンドを創出することある。
【０００９】
本発明のさらなる課題は、対応するバンドの使用により、鋼および／または合金鋼、並びに、アルミニウムおよび／またはアルミニウム合金からなる金属シートのスポット溶接の間の電極の共用寿命を実質的に延長することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の課題は、担材の側部の金属シートの上に少なくとも２つの層が設けられ、最外層およびその下に配置された層がニッケル−リンからなる請求項１に係るバンドによって達成される。ここで、適切な層を有するバンドの使用により、電極の共用寿命の延長に加えて、バンドの周囲の面と実質的に異なるスポット溶接プロセスの間にバンドに形成された溶接スポットの鏡写しの押印が周囲のバンドの表面と異なるは長所である。つまり、溶接スポットの周囲の環状リングを形成し、それにより、溶接される金属シートの表面に対して溶接スポットを画定、すなわち、高いコントラストを形成する。これにより、視覚的評価手段、例えばカメラは、スポット溶接プロセスの後、実質的に直接、溶接スポットを検出して計測できる。これは、個々の溶接スポットの品質監視を実質的に助ける。溶接スポットの検出と評価とが、スポット溶接と略同時に行われ、それ故、評価手段によって記録される溶接スポットは、簡単な方法で実際の溶接スポットに割り当てられる。これにより、従来技術によって得られるよりも、コントラストの形成が早いことが保証される。上述の電極保護バンドの構成は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の溶接金属シートの溶接の際に特に好ましい。
【００１１】
もし、ニッケル−リン層が０．１μｍから０．５μｍの厚みを有すれば、バンドの担材が、溶接プロセスの数が増加して、電極側での電極の材料への拡散し、電極の接触面の上の層を電極の接触面に導き、電極からバンドへの接触抵抗の実質的な増加を引き起こすことを防止する。従って、金属シート側のこれらの２つの層は、スポット溶接の回数にかかわらず、電流伝達のいかなる劣化も引き起こさず、これにより、スポット溶接プロセスに悪影響を及ぼさない。同様に、リン部分は、担材の上の溶接スポットの鏡写しの押印の周囲の環状リングが、金属シート側で黒くなるという作用を有する。これは、溶接プロセスの直後に、高いコントラストがあり、評価手段によって押印を検出して評価できるように、実質的にスポット溶接プロセスの後に起こる。
【００１２】
好ましくは、錫層は、０．２から１．５μｍの厚さを有する。これにより、溶接される金属シートへの接触伝達および／または電流伝達が改善される。これは、主に、金属シートの表面の酸化層において、スポット溶接プロセスの間に電極の圧力が勝ることで、ある部分が引き裂かれ、続いて柔らかい錫がこれらの部分に組込まれるために達成される。これは、接触伝達を改善し、加えて、スパッタのない溶接プロセスを助ける。さらなる実質的な利点は、錫層の低い融点によってもたらされる。これは、非常に少量の融解された錫が金属シートの中に浸入し、過剰な錫が溶接スポットから電極圧力によって追い出されることで、スポット溶接プロセスによい影響を与える。一方で、これは、錫が金属シートに浸入できるようになる前に追い出されているので、溶接された金属シートの特性が変化しないという結果をもたらす。他方で、これは、追い出された錫が溶接スポットの周囲の環状リングの均一な表面カバーを形成し、ニッケル−リン層によって形成されたバンドの溶接スポットの鏡写しの押印のコントラストをさらに高めるといる結果をもたらす。このため、バンドの上の溶接スポットは、評価手段によって迅速で正確に、検出および評価され得る。
【００１３】
本発明のさらなる特徴によれば、上に重ねられた層のための少なくとも１つの接着層が担材の上に設けられている。
【００１４】
有利にも、ニッケルまたはニッケル合金からなる接着層は、０．１から０．５ｍｍの厚さを有する。これは、接着層がこれらの層の接着を推進する役割を果たすので、本質的にコントラストを形成する層および／またはコントラスト促進層の利用を助ける。
【００１５】
同様に、本発明の課題は、請求項６に係るバンドによって達成され、そこでは、担材の金属シート側に設けた少なくとも１つの銅層は、略２００ｎｍの厚さを有する。ここで、非常に薄い銅層がアルミニウムからなる金属シートに対する視認性のよいコントラストを提供することは利点である。これは、金属シートのアルミニウムが担材の金属シート側で銅層の銅の中に拡散することから、溶接スポットの鏡写しの押印が評価手段によって明確にと検出されることを可能にする。この利点は、銅層が厚ければ、金属シートのアルミニウムが、担材の金属シート側の銅層の銅の中に拡散し、担材および／またはバンドが金属シートに付着する結果をもたらし、スポット溶接プロセスの停止を招くので、非常に薄い銅層の使用によってのみ可能である。この種の電極保護バンドは、アルミニウム合金、特に、ＡｌＭｇＳｉ合金からなる溶接金属シートの場合に、特に望ましい。
【００１６】
同様に、銅からなる略２００μｍの厚さを有する層が、担材の電極に面する側に設けられてもよい。
【００１７】
本発明の課題は、また、請求項８に係るバンドによっても達成され、そこでは、ニッケル層が、ニッケルからなり担材の上に設けられた接着層の上に配置され、前記ニッケル層が０．１μｍから０．５μｍの厚さを有する。この電極保護バンドは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属シートを溶接するときに特に好ましい。担材の上に設けられた接着層とニッケル層との組み合わせにより、高い電流がスポット溶接プロセスに使用され得、それにより増大した担材および／または金属シートがバンドに張り付く危険がその層によって相応に大きく低減または排除されることが達成される。
【００１８】
有利には、ニッケルからなる接着層は、略２００ｎｍの厚さを有する。
【００１９】
本発明の課題は、また、請求項１０に係るバンドによっても達成され、そこでは、銅層は、０．１μｍから０．６μｍの厚さを有する。ここで、銅からなる層が相応の厚みを有するので、担材が電極の接触面の中に拡散することが防止され、それにより電極の供用寿命が延長される。さらに、銅からなる層の相応の厚みにより、銅層が電極からバンドへの接触伝達を改善することもまた、有利にも達成される。同様に、銅からなる層が担材および／またはバンドの浸食防止を提供することもまた利点である。担材の金属シート側の銅層により、バンドと溶接される金属シートとの間の接触伝達が改善される。さらに、金属シート側および電極側の同一の銅からなる層により、バンドの迅速で安価な製造が提供される。同様に、銅からなる層が担材および／またはバンドの浸食防止を提供することは利点である。
【００２０】
同様に、本発明の課題は、請求項１１に係る電極保護バンドによっても達成され、そこでは、異なる材質からなる少なくとも２つの層が担材の電極に面する側に設けられ、１つの層は銅からなり、１つの層はニッケルおよび／またはニッケル合金からなり、各層は、０．５μｍから１．５μｍの厚さを有する。ここで、層の相応の厚さにより、担材の電極の接触面の中への拡散が防止され、電極の供用寿命が延長されることは利点である。さらに、層の相応の厚みにより、電極からバンドへの接触伝達の改善が有利にも達成される。同様に、層が担材および／またはバンドの浸食防止を提供することも利点である。層の組み合わせにより、電極の共用寿命にいかなる悪影響もなく、実質的に高い電流の電極からバンドへの伝達が有利にも達成される。
【００２１】
銅層が、担材の上に設けられ、銅からなる厚さが略２００ｎｍの接着層の上に配設されていれば、接着層が接着を推進する役目を果たすので、高い溶接電流を達成するためにうえに重ねた層の適用が促進される。
【００２２】
本発明のさらなる特徴によれば、担材が銅からなり、０．１から０．３ｍｍの厚みを有することが提供される。これにより、要求されるバンドの安定性が保証され、高い導電性により、高い電流が溶接プロセスに使用され得ることが有利にも達成される。
【００２３】
担材の金属シート側に配設された層が担材の電極側に設けられた層と同じであれば、担材の１面を覆うために複雑な作業が必要ないので、製造が促進される。同様に、担材の両面に配設された層がそれぞれの要求に合うことは利点である。層は、電極側で電極を保護し、金属シート側で改善されたコントラストを形成する。電極の保護は、電極側の錫からなる欠乏層によって、この層が電極に体積を生じさせるので強化される。これにより、電極の共用寿命は、実質的に延長される。
【００２４】
担材が軟鋼からなり０．１から０．２ｍｍの厚みを有すれば、要求されるバンドの安定性は確保される。同様に、担材、すなわち鋼の両側の個々の層は実質的に鋼の浸食耐性を増加させる。軟鋼によって、より簡単に、バンドが電極と金属シートとの間によりぴったり合うように、担材および／またはバンドが電極の周りに案内され得ることにさらなる利点がある。
【００２５】
バンドは、スポット溶接ガンの電極の周りに案内され、そこで、２つ以上の金属シートが溶接されたとき、スポット溶接プロセスによってバンドの上に溶接スポットの鏡写しの押印が形成され、その押印は、評価手段によって検出されて評価され、スポット溶接プロセスの後、バンドはその位置を変える。これにより、バンドが電極を保護し、それにより電極の共用寿命が対応して延長されることが有利にも達成される。同様に、評価手段がバンドの上の溶接スポットの鏡写しの押印を検出して評価し、バンドが品質保証に使用されてもよいことは利点である。
【００２６】
ここで、有利にも、対応する評価手段は、バンドの溶接スポットの実質的に迅速で高分解能の検出を提供する。これにより、不具合の溶接スポットが、特に、さらなるプロセスの工程が実行される前に、迅速に検出され、適切に再処理されるように、溶接スポット品質の評価が促進される。
【００２７】
請求項２０の手段により、バンドが電極を保護し、それによって、電極の共用寿命を延長することが有利にも達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明は、添付の概略図によってより詳細に説明される。
【００２９】
最初に、例示的実施形態の同じ部分は、同じ参照番号によって示されることを注記する。
【００３０】
図１に、スポット溶接装置１が、金属シート３，４またはほかの要素の抵抗溶接のための、好ましくはロボット適用例に使用される溶接ガン２の形態で示される。好ましくは、スポット溶接装置１またはスポット溶接ガンは、スポット溶接工具５と、電極６に横断して隣接するバンド７またはホイルを巻き取りおよび繰り出しするための巻き取りユニット（不図示）を有する。巻き取りユニットは、溶接ガン２の上に直接またはその外側のいずれかに配設される。
【００３１】
バンド７は、電極６の周囲に様々の方法で案内されてもよく、１つの模範的実施形態がこれより手短に検討される。模範的実施形態において、バンド７の案内、並びに、巻き取りおよび繰り出しのためのさらなる構成要素は、別々のユニットであり、相応に配設されたスポット溶接ガン５を使用する必要はなく、むしろ、電極６だけがなければならない。図示した模範的実施形態において、間隔保持部材９が電極６の周囲に、電極キャップ８および／または電極６の金属シート３，４との接触面の範囲に配設されている。例えば、間隔保持部材９は、前記間隔保持部材を介して金属シート３，４にさらなる圧力が加えられるように、電極６に可動に固定されている。さらに、間隔保持部材９の可動設置は、同様に、溶接プロセスの後、バンド７を電極６から持ち上げることを可能にする。溶接ガン２が閉じられたとき、間隔保持部材９は、電極６に対して変位させられ、それによってバンド７が電極に接する。
【００３２】
図示した模範的実施形態において、スポット溶接工具５は、溶接ガン２の中に挿入される環状構造を有し、間隔保持部材９は、導電性の低い金属環からなり、前記金属環は、円筒形の電極６に可動に軸方向に配設されている。圧力が印加されなければ、間隔保持部材９は、電極６を超えて突出する。さらに、バンド７を受け入れる案内溝１１を有する支持部剤１０が、電極６の上に配設されている。調節手段１２、具体的にはばね部材が、支持部剤１０と間隔保持部材９との間に配設され、間隔保持部材９は、ある圧力を印加することで調節手段１２が変形および／または移動して、電極６に沿って変位可能である。
【００３３】
金属シート３，４は、スポット溶接プロセスの間、溶接ガン２によって電極６を介して互いに機械的に押圧される。スポット溶接プロセスの間、接続されるべき金属は、電極６の間の電流によるオーム抵抗加熱によって、短時間で迅速に溶融し、続いて、溶融した部分は、熱伝導によって迅速に冷却されて凝固する。金属シート３，４は、図２に図示するように、溶接スポット１３または溶接レンズを介して互いに接続される。
【００３４】
熱の発生量およびそれによる材料の溶融量は、金属シート３，４の材料の導電性と、溶接時間と、溶接電流、具体的には望ましい溶接スポット１３を流れる電流密度と溶接回路のそれぞれの抵抗とに依存する。しばしば複雑な制御によってのみ計算され得、或いは、すべてを観察または影響し得ない、以下のパラメータおよび条件は、そのような溶接プロセスを実行するときに考慮されなければならない。導電性および熱伝導性は、材質特有であり大きく限定される。溶接電流の制御により、それは一定のレベルに保持できる。しかしながら、変形、特に摩耗した電極６は、接触面が大きくなりすぎ、それにより電流密度が小さくなりすぎるという作用を有するかもしれない。さらに、前の溶接スポット１３または金属シート３，４の変形は、所望の溶接スポットを通して電流が流れず、材料の溶融に寄与しないという作用を有するかもしれない。溶接電流の抵抗、特に、主に存在する接触抵抗は、例えば金属シート３，４または電極６の汚れによって、予測不能で制御不能な偏差を引き起こしやすい。さらに、不良の溶接スポット１３は、必要とされる電極６の金属シート３，４との接触、または、金属シート３，４の互いの接触を妨げる溶接ガン２または金属シート３，４の不適切な配置、或いは、金属シート３，４の変形により引き起こされるかもしれない。上述の理由により、溶接スポット品質の監視、特に、溶接プロセスの後に溶接スポット１３を制御することが至急必要である。
【００３５】
上記スポット溶接の品質の監視方法は、金属シートつまり溶接スポット１３の表面の幾何学的膨張により、最大温度を検出するという原則を基礎とする。ここで、溶接プロセスの間、導電性のよいバンド７が、電極６と金属シート３，４との間にある。バンド７は、それぞれの配置における最高温度のような自身の特性を、形成された溶接スポット１３の鏡写しの特に比例した像または押印１４（図２に図示）がバンド７に形成されるように変化させる。このバンド７の押印１４は、評価手段（不図示）によって検出されて評価される。押印１４は、溶接スポット１３の大きさ、形状および位置についての結論を許す。バンド７が評価手段に押圧され、なすべき評価を可能にするように、評価手段、すなわち、例えば適切な制御ユニットを含むカメラが、溶接ガン２の上に直接配置されてもよい。評価手段は、外部に配置されてもよい。
【００３６】
鏡写しの押印１４は、例えば、バンド７の担材２４の上の薄いコーティングによって生じさせられる。このコーティングは、金属シート３，４に対して配されたつまり、金属シート側１５と呼ぶバンド７の各面に設けられている。溶接されるべき金属シート３，４の材質の溶融温度の付近で、コーティングは、鏡写しの押印１４が形成されるように、明確に視認可能、または、他の検出可能な特性に変化、或いは、溶解する。この押印１４は、溶接スポットの大きさの指標であり、自動化した手頃な方法で評価され得る。
【００３７】
押印１４は、主としてバンド７の金属シート側１５に設けられた錫層１６によって生じる。スポット溶接プロセスの間の温度の拡散により、この錫層１６は、溶融および／または蒸発し、それによって、バンド７の金属シート側１５に溶接スポット１３の鏡写しの押印１４を形成する。
【００３８】
アルミニウムからなる金属シート３，４が溶接されるときは、好ましくは錫層１６を有するバンド７が使用され、メッキされた例えば鋼からなる金属シート３，４が溶接されるときは、好ましくは銅層２１を有するバンド７が使用される。
【００３９】
評価手段による押印１４の検出および評価を可能にするために、押印１４の金属シート側１５に対する一定のコントラストが必要である。錫層１６は、溶接スポット１３および／または押印の周囲にいわゆる環状リング２５を形成させ、それによってコントラストを達成する。公知のバンド７では、コントラストは、ある時間、具体的には数時間の後でのみ得られる。従って、押印１４は、要求されるコントラストが形成された後でのみ検出され得る。
【００４０】
本発明によれば、コントラストが迅速に得られ、押印１４が評価手段によってスポット溶接プロセスの直後に検出できるように、バンド７の上に適切なコントラスト増進層が設けられる。
【００４１】
このため、評価手段は、電極６の直近に、例えば溶接ガン２の上に配置されてもよく、押印１４を検出、測定および評価してもよい。具体的には、溶接スポット３の品質は、電極６の押印１４の大きさ、形状、表面、位置および浸透深さによって決定される。評価手段は、実質的に、押印１４の品質パラメータを径、表面構造、および／または色に基づいて決定できる。この目的のために、押印１４の径を明確に検出することが要求される。これは、押印１４の周囲に環状リング２５を生じる、バンド７の上に配設した独創的な層によって、特に、表層または上の２層によって達成される。金属シート側１５および溶接スポット１３と比較して、この環状リング２５は、相応に色が異なり、必要なコントラストを形成する。環状リング２５は、バンド７の金属シート側１５から押印１４を明確に分離する。これにより、評価手段は溶接スポット１３の径を正確に検出でき、相応の結論が溶接スポットの品質について引き出され得る。
【００４２】
評価手段が固定された溶接ガン２の位置は、押印１４が検出されるまでの時間遅れを決定する。例えば、時間遅れは、２０溶接スポット１３分だけである。このため、各溶接スポット１３およびその押印１４が検出されることも保証される。これは、バンド７が交換されなければならない場合も同じである。
【００４３】
このため、従来技術より公知の、続いての複雑なバンド７の押印１４の検出が避けられる。今日まで、必要なコントラストが約２時間後にのみ与えられ、それにより、バンド７は平均時間毎に交換が必要、および／または、押印１４は既にバンド７を巻き上げたコイルの中にあるので、そのような形式の検出が必要であった。
【００４４】
実質的に即座の押印１４の評価のお陰で、不良溶接スポット１３が迅速に検出でき、溶接される金属シート３，４に実行されるであろう次のプロセス工程の前に必要な修正がなされ得る。
【００４５】
本発明によれば、押印１４の実質的に即座の評価に必要かコントラストは、バンド７の金属シート側１５に同じおよび／または異なる層を設けることにより実現される。ここで、層は、バンド７の上に、好ましくは両側に、つまり、金属シート側１５および電極側１７に設けられる。簡単で費用効率のよい方法でコントラスト増進層を設けることを可能にするために、接着層１８が好ましくは、バンド７の担材の上に設けられ、前記接着層が続く層の接着を促進する役目を果たす。これらの方法は、製造コストを大きく低減し、電極６の摩耗を実質的に最小化する。
【００４６】
バンド７および設けられた層は、金属シート３，４の材質およびスポット溶接プロセスに必要な溶接パラメータ、特に溶接電流に適切に適合させられる。
【００４７】
これは、以下の模範的実施形態および関連する図３乃至７から導かれ得る。図３には、アルミニウムおよび／またはアルミニウム合金の溶接のための、金属シート側１５および電極側１７の多くの層が異なるバンド７が示されている。バンド７の担材２４の例は、
【００４８】
ＳＴ２０、ＳＴ４０等の種類の鋼、つまり、軟鋼である。担材の厚みは、０．１ｍｍから０．２ｍｍの間の範囲、特に、０．１５ｍｍである。バンド７の担材２４の最小引っ張り強さは、２００から７００Ｎ／ｍｍ２の間である。
【００４９】
接着層１８は、２つの層、例えば、第１接着層２６および第２接着層２７によって形成され、それにより、実質的にバンド７の製造を助けてもよい。
【００５０】
バンドの金属シート側１５には、ニッケルからなり、約２００ｎｍ、典型的には２００ｎｍ未満の厚みを有する第１接着層２６と、
例えばスルファミン酸浴中で設けたニッケル、または、ニッケル合金からなり、厚さ０．１μｍから０．５μｍ、典型的には０．２μｍから０．３μｍの範囲の第２接着層２と、
ニッケル−リンからなり、厚さ０．１μｍから０．５μｍ、典型的には０．２μｍから０．３μｍの範囲の層２０と、
錫からなり、厚さ０．２μｍから１．５μｍ、典型的には０．５μｍから０．７μｍの範囲の層１６とが存在する。
【００５１】
バンドの電極側１７の層：
ニッケルからなり、厚さ約２００ｎｍ、典型的には２００ｎｍ未満の範囲の第１接着層２６と、
スルファミン酸浴中で設けたニッケル、または、ニッケル合金からなり、厚さ０．１μｍから０．５μｍの間、典型的には０．２μｍから０．３μｍの範囲の第２接着層と、
ニッケル−リンからなり、厚さ１．０μｍから０．５μｍの間、典型的には０．２μｍから０．３μｍの範囲の層２０、
【００５２】
溶接パラメータ：
溶接時間：１００ｍｓから９００ｍｓ
溶接電流：３ｋＡから３５ｋＡ
溶接力：２ｋＮから１０ｋＮ
【００５３】
図４は、アルミニウムおよび／またはアルミニウム合金、典型的にはＡｌＭｇＳｉ合金の溶接の際に使用する、金属シート側１５および電極側１７の層の数が同一であるバンド７を示す。
【００５４】
バンド７の担材：
ＳＴ２０、ＳＴ４０等の種類の鋼、つまり、軟鋼であり、厚みは、０．１ｍｍから０．２ｍｍの間の範囲、特に、０．１５ｍｍであり、バンド７の担材２４の最小引っ張り強さは、２００から７００Ｎ／ｍｍ２の間、
【００５５】
金属シート側１５および電極側１７に設けた層：
銅からなり、厚さ約２００ｎｍ、典型的には２００ｎｍ未満の範囲の層２１、
【００５６】
溶接パラメータ：
溶接時間：１００ｍｓから９００ｍｓ
溶接電流：３ｋＡから３５ｋＡ
溶接力：２ｋＮから１０ｋＮ
【００５７】
本発明によれば、バンド７は、亜鉛メッキ鋼および／または合金鋼のスポット溶接の間の溶接スポット１３および／または押印１４の評価に使用され、前記バンドは銅または銅合金（不図示）からなる。
【００５８】
バンド７の溶接スポット１３の黄色掛かった押印１４の周囲の通常は青または灰色の、既に述べた環状リング２５は、溶接プロセスにより溶けた錫が、部分的に外側に押し出されて合金を形成することなくバンド７に付着することによって達成される。
【００５９】
溶接スポット１３の品質の評価は、押印１４の色に基づいても、または、追加的に押印１４の色に基づいてなされてもよい。押印１４の色は、溶接される金属シート３，４の表面温度の関数として変化するので、色は、溶接スポット１３の品質を示すパラメータである。表面温度は、溶接プロセスの間の、溶接電流およびそれに関して金属シート３，４に導入される熱に依存する。
【００６０】
溶接パラメータ：
溶接時間：１００ｍｓから９００ｍｓ
溶接電流：３ｋＡから３５ｋＡ
溶接力：２ｋＮから１０ｋＮ
【００６１】
図５は、アルミニウムおよび／またはアルミニウム合金を溶接するときに使用する、金属シート側１５および電極側１７の層の数が、これまた、同一であるバンド７を示す。
【００６２】
バンド７の担材：
ＳＴ２０、ＳＴ４０等の種類の鋼、つまり、軟鋼であり、厚みは、０．１ｍｍから０．２ｍｍの間の範囲、特に、０．１５ｍｍであり、バンド７の担材２４の最小引っ張り強さは、２００から７００Ｎ／ｍｍ２の間、
【００６３】
金属シート側１５および電極側１７の層：
ニッケルからなり、厚さ約２００ｎｍ、典型的には２００ｎｍ未満の範囲の接着層１８、
スルファミン酸浴中で設けたニッケル、または、ニッケル合金からなり、厚さ０．１μｍから０．５μｍの間、典型的には０．２μｍから０．３μｍの範囲の層１９、
【００６４】
溶接パラメータ：
溶接時間：１００ｍｓから９００ｍｓ
溶接電流：３ｋＡから３５ｋＡ
溶接力：２ｋＮから１０ｋＮ
【００６５】
図６は、鋼および／または合金鋼を溶接する際に使用する、金属シート側１５および電極側１７の層の数が、これまた、同一であるバンド７を示す。
【００６６】
バンド７の担材：
ＳＴ２０、ＳＴ４０等の種類の鋼、つまり、軟鋼であり、厚みは、０．１ｍｍから０．２ｍｍの間の範囲、特に、０．１５ｍｍであり、バンド７の担材２４の最小引っ張り強さは、２００から７００Ｎ／ｍｍ２の間、
【００６７】
金属シート側１５および電極側１７の層：
銅からなり、厚さ０．１μから０．６μｍ、典型的には０．２μｍから０．５μｍの範囲の層２１、
【００６８】
溶接パラメータ：
溶接時間：１００ｍｓから９００ｍｓ
溶接電流：３ｋＡから３５ｋＡ
溶接力：２ｋＮから１０ｋＮ
【００６９】
勿論、銅からなる層２１は、この場合、担材２４の上に配設された約２００ｎｍの範囲の厚さの接着層１８の上に配設されてもよい。
【００７０】
図７は、鋼および合金鋼の溶接のときに使用する、金属シート側１５および電極側１７の層の数が同一であるバンド７を示す。
【００７１】
バンド７の担材：
厚さ０．１から０．３ｍｍの、典型的には０．２ｍｍの範囲の厚さの銅、
【００７２】
金属シート側１５および電極側１７の層：
銅からなり、厚さ０．５μｍから１．５μｍ、典型的には１μｍの範囲の層２２、
【００７３】
スルファミン酸浴中で設けたニッケル、または、ニッケル合金からなり、厚さ０．５μｍから１．５μｍの間、典型的には１μｍの範囲の層２３、
【００７４】
溶接パラメータ：
溶接時間：１００ｍｓから９００ｍｓ
溶接電流：３ｋＡから３５ｋＡ
溶接力：２ｋＮから１０ｋＮ
【００７５】
勿論、銅からなる層２２は、この場合、担材２４の上に配設された、厚さ約２００ｎｍの範囲の接着層（不図示）の上に配設されてもよい。
【００７６】
可能な限り簡単で、それ故費用効率がよいバンド７の製造を提供するために、金属シート側１５および電極側１７の層は同一である。さらに、層は、バンド７の両側に要求される作用を達成するような相応の特性を有する。勿論、金属シート側１５および電極側１７に異なる層を設けることで、より効果的に、金属シート側１５および電極側のそれぞれの要求に適合してもよい。
【００７７】
従来技術から公知の錫コーティングを有するバンド７もまた使用してもよい。そこでは、バンド７の上の鏡写しの押印１４がより迅速なコントラストの生成のために湿らされる。これは、例えば、評価手段の直前に押印を、例えば水で湿らせる、例えば、超音波霧または水蒸気を供給、或いは、金属シート側１５が湿ったフェルトまたは湿ったローラを横断するようにバンド７を案内する装置を設けることで達成され得る。しかしながら、相応のコーティングを有する独創的なバンド７と比較して、これは、非常に大きな努力を要する。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】スポット溶接の品質監視のための独創的な方法のためのスポット溶接装置の簡略化した概要を示す概略図。
【図２】電極保護バンドの押印に関する溶接スポットの断面の概略図。
【図３】対応する層を有する独創的なバンドの異なる実施形態を示す図。
【図４】対応する層を有する独創的なバンドの異なる実施形態を示す図。
【図５】対応する層を有する独創的なバンドの異なる実施形態を示す図。
【図６】対応する層を有する独創的なバンドの異なる実施形態を示す図。
【図７】対応する層を有する独創的なバンドの異なる実施形態を示す図。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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