(57)【要約】本発明は、多層金属溶接装置およびその溶接方法を開示するものであり、前記装置はフレームと、電動シリンダセットと、圧力従動機構と、引張機構と、マシンアーム組立体と、溶接組立体と、電源組立体と、ワークとを備えており；前記電源組立体は更に、マン−マシンインターフェイスと、アクチュエータ組立体と、コントローラと、溶接電源と、ドライバとを備え；前記溶接電源は、スクリーングリッド回路と、溶接回路組と、補正回路組とを備え；前記スクリーングリッド回路、溶接回路組、補正回路組の主回路は並列接続された後、それぞれ電源正極、電源負極、リレーにおけるＺＫ１の常閉接点と接続され；前記スクリーングリッド回路、溶接回路組、補正回路組で採用するものは並列接続回路構造、樹枝状放電方式であり；したがって、本溶接装置は、小型で、軽重量で、機能性に優れ、高出力、低コスト、構造がコンパクトであり、溶接ナゲットの物理力学性能、および化学的安定性という特徴を有する。【選択図】    図３
2021501690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層金属溶接装置であって、フレームと、電動シリンダセットと、圧力従動機構と、引張機構と、マシンアーム組立体と、溶接組立体と、電源組立体（３）と、ワーク（６２）とを備えており；前記フレームはそれぞれ電動シリンダセット、引張機構、マシンアーム組立体、溶接組立体、電源組立体（３）と接続されており；前記電動シリンダセットは更に、上部電動シリンダ（４）と、下部電動シリンダ（５）とを備え；前記上部電動シリンダ（４）はそれぞれフレーム、圧力従動機構と接続され；前記下部電動シリンダ（５）はそれぞれフレーム、引張機構と接続されており；前記圧力従動機構はそれぞれ上部電動シリンダ（４）、溶接組立体と接続されており；前記引張機構はそれぞれフレーム、下部電動シリンダ（５）、ワーク（６２）と接続されており；前記マシンアーム組立体はフレームと接続されており；前記溶接組立体はそれぞれフレーム、圧力従動機構、ワーク（６２）と接続されており；前記電源組立体（３）はそれぞれフレーム、溶接組立体、電動シリンダセット、マシンアーム組立体と接続されており；
前記フレームはテーブル面（１）と、ポスト（２）と、ガイドバー（１０）と、支持バー（１７）とを備えており；前記テーブル面（１）はそれぞれポスト（２）、ガイドバー（１０）、支持バー（１７）、引張機構、溶接組立体、電源組立体（３）と接続されており；前記ポスト（２）はテーブル面（１）と接続されており；前記ガイドバー（１０）はそれぞれテーブル面（１）、電動シリンダセットと接続されており；前記支持バー（１７）はそれぞれテーブル面（１）、電動シリンダセットと接続されており；
前記圧力従動機構は、上部押さえ板（４８）と、調整ナット（４９）と、下部押さえ板（５２）と、下部セルフロックナット（５４）と、プランジャ（４０）と、スプリング（５１）とを備えており；前記上部押さえ板（４８）はそれぞれプッシュロッド、セルフロックナット、調整ナット（４９）、スプリング（５１）、プランジャ（４０）と接続されており；前記調整ナット（４９）はそれぞれ上部押さえ板（４８）、プランジャ（４０）と接続されており；前記下部押さえ板（５２）はそれぞれ上部絶縁板（５３）、下部セルフロックナット（５４）、プランジャ（４０）、スプリング（５１）と接続されており；前記下部セルフロックナット（５４）はそれぞれプランジャ（４０）、下部押さえ板（５２）と接続されており；前記プランジャ（４０）はそれぞれ上部押さえ板（４８）、調整ナット（４９）、下部押さえ板（５２）、下部セルフロックナット（５４）、スプリング５１と接続されており；前記スプリング（５１）はそれぞれプランジャ（４０）、上部押さえ板（４８）、下部押さえ板（５２）と接続されており；
前記引張機構は、Ｌ上部ナット（５８）と、Ｌ上部板（５９）と、プルロッド（６０）と、Ｌ下部ナット（６１）と、Ｌ下部板（６６）と、Ｌスライドベアリング（６７）と、Ｌ下部押さえ蓋（６８）と、Ｌ上部押さえ蓋（６９）とを備えており；前記Ｌ上部ナット（５８）はそれぞれＬ上部板（５９）、プルロッド（６０）と接続されており；前記Ｌ上部板（５９）はそれぞれワーク（６２）、Ｌ上部ナット（５８）、プルロッド（６０）と接続されており；前記プルロッド（６０）はそれぞれＬ上部ナット（５８）、Ｌ上部板（５９）、Ｌ下部ナット（６１）、Ｌ下部板（６６）、Ｌスライドベアリング（６７）、Ｌ下部押さえ蓋（６８）、Ｌ上部押さえ蓋（６９）と接続されており；前記Ｌ下部ナット（６１）はそれぞれプルロッド（６０）、Ｌ下部板（６６）と接続されており；前記Ｌ下部板（６６）はそれぞれ下部電動シリンダのシャフト、下部電動シリンダのＧセルフロックナット、プルロッド（６０）、Ｌ下部ナット（６１）と接続されており；前記Ｌ下部ナット（６１）はそれぞれプルレバー（プルロッド（１）、Ｌ上部押さえ蓋（６９）、Ｌ下部押さえ蓋（６８）と接続されており；前記Ｌ下部押さえ蓋（６８）はそれぞれテーブル面（１）、プルロッド（６０）、Ｌスライドベアリング（６７）と接続されており；前記Ｌ上部押さえ蓋（６９）はそれぞれテーブル面（１）、プルロッド（６０）、Ｌスライドベアリング（６７）と接続されており；
前記マシンアーム組立体は、十字スライドテーブル（６）と、回転軸（７）と、Ｙ軸（８）と、挟持組立体（９）とを備えており；前記十字スライドテーブル（６）はそれぞれテーブル面（１）、回転軸（７）、電源組立体（３）と接続されており；前記回転軸（７）はそれぞれ十字スライドテーブル（６）、Ｙ軸（８）電源組立体（３）と接続されており；前記挟持組立体（９）はＹ軸（８）と接続されており；前記十字スライドテーブル（６）は更に、Ｘ軸と、Ｚ軸とを備えており；
前記Ｘ軸はそれぞれテーブル面（１）、Ｚ軸と接続されており；前記Ｚ軸はそれぞれＸ軸、回転軸（７）と接続されており；
前記溶接組立体は、上部絶縁板（５３）と、電源正極（５５）と、延長バー（５６）と、正電極（５７）と、負電極（６３）と、電源負極（６４）と、下部絶縁板（６５）とを備えており；前記上部絶縁板（５３）はそれぞれ電源正極（５５）、下部押さえ板（５２）と接続されており；前記電源正極（５５）はそれぞれ上部絶縁板（５３）、延長バー（５６）と接続されており；前記延長バー（５６）はそれぞれ電源正極（５５）、正電極（５７）と接続されており；前記正電極（５７）はそれぞれ延長バー（５６）、ワーク（６２）と接続されており；前記負電極（６３）はそれぞれワーク（６２）、電源負極（６４）と接続されており；前記電源負極（６４）はそれぞれ負電極（６３）、下部絶縁板（６５）と接続されており；前記下部絶縁板（６５）はそれぞれ電源負極（６４）、テーブル面（１）と接続されており；
前記ワーク（６２）はそれぞれ正電極（５７）、負電極（６３）、Ｌ上部板（５９）と接続されており；
前記電源組立体（３）は更に、マン−マシンインターフェイス（１２４）と、アクチュエータ組立体（１２５）と、コントローラ（１２８）と、溶接電源（１２６）と、ドライバ（１２７）とを備えており；前記マン−マシンインターフェイス（１２４）はコントローラ（１２８）と接続されており；前記アクチュエータ組立体（１２５）はコントローラ（１２８））と接続されており；前記コントローラ（１２８）はそれぞれマン−マシンインターフェイス（１２４）、アクチュエータ組立体（１２５）、フリップフロップ（１３６）、溶接電源（１２６）、ドライバ（１２７）と接続されており；前記溶接電源（１２６）はそれぞれアクチュエータ組立体（１２５）、コントローラ（１２８）と接続されており、前記ドライバ（１２７）はコントローラ（１２８）と接続されており；
前記マン−マシンインターフェイス（１２４）は、タッチスクリーン（１３０）と、伝送線（１２９）、電源ポートとを備えており；前記タッチスクリーン（１３０）はそれぞれ伝送線（１２９）、電源ポートと接続されており；前記伝送線（１２９）はそれぞれタッチスクリーン（１３０）、トランジスタコントローラ（１３１）と接続されており；前記電源ポートはそれぞれ商用電気に絶縁する電源、タッチスクリーン（１３０）と接続されており；
前記アクチュエータ組立体（１２５）は１０〜３０個のリレー（１３５）からなり、前記リレー（１３５）の構造、原理、性能、パラメータ、サイズは同一であり、組付け、接続方法は一致しており；前記リレー（１３５）のコイルはそれぞれＤＣ電源、リレーコントローラ（１３２）と接続されており、前記リレー（１３５）の接点部分はそれぞれ主制御電源、ドライバ（１２７）、溶接電源（１２６）、電源負極（６４）、電源正極（５５）と接続されており；
前記コントローラ（１２８）は更に、トランジスタコントローラ（１３１）と、リレーコントローラ（１３２）と、Ａ／Ｄモジュール（１３３）と、Ｄ／Ａモジュール（１３４）とを備えており；前記トランジスタコントローラ（１３１）はそれぞれマン−マシンインターフェイス（１２４）、リレーコントローラ（１３２）、ドライバ（１２７）、溶接電源（１２６）と接続されており；前記リレーコントローラ（１３２）はそれぞれアクチュエータ組立体（１２５）、溶接電源（１２６）、トランジスタコントローラ（１３１）、Ａ／Ｄモジュール（１３３）と接続されており；前記Ａ／Ｄモジュール（１３３）はそれぞれ溶接電源（１２６）、リレーコントローラ（１３２）、Ｄ／Ａモジュール（１３４）と接続されており；前記Ｄ／Ａモジュール（１３４）はそれぞれ溶接電源（１２６）、ドライバ（１２７）、Ａ／Ｄモジュール（１３３）と接続されており；
前記ドライバ（１２７）は、電源と、位置サーボ駆動組立体と、トルクサーボ駆動組立体とを備えており；前記電源はそれぞれ位置サーボ駆動組立体、トルクサーボ駆動組立体と接続されており；前記位置サーボ駆動組立体はそれぞれ電源、マシンアーム組立体と接続されており前記トルクサーボ駆動組立体はそれぞれ電源、電動シリンダセットと接続されており；前記位置サーボ駆動組立体は４組の位置サーボ駆動組立体からなり、それぞれ十字スライドテーブル（６）のＸ軸モータ、Ｚ軸モータ及び回転軸（７）モータとＹ軸（８）のモータと接続されており、
前記位置サーボ駆動部材は、位置ドライバ（１３９）と、位置サーボモータ（７３）とを備えており；前記位置ドライバ（１３９）はそれぞれトランジスタコントローラ（１３１）、位置サーボモータ（７３）と接続されており；前記位置サーボモータ（７３）はそれぞれ位置ドライバ（１３９）、Ｘ軸モータ又はＺ軸モータ又は回転軸（７）モータ又はＹ軸（８）のモータと接続されており、前記トルクサーボ駆動組立体は２組のトルクサーボ部材からなり、それぞれ上部電動シリンダ（４）のモータ及び下部電動シリンダ（５）のモータと接続されており；前記トルクサーボ部材は；トルクドライバ（１４１）と、トルクモータ（１１）とを備えており；前記トルクドライバ（１４１）はそれぞれトランジスタコントローラ（１３１）、Ｄ／Ａモジュール（１３４）、トルクモータ（１１）と接続されており；前記トルクモータ（１１）はそれぞれトルクドライバ（１４１）、上部電動シリンダ（４）モータ又は下部電動シリンダ（５）モータと接続されており；
前記溶接電源（１２６）は、スクリーングリッド回路（１５４）と、溶接回路組（１５５）と、補正回路組（１５６）とを備えており；前記スクリーングリッド回路（１５４）、溶接回路組（１５５）、補正回路組（１５６）の主回路は並列接続された後、それぞれ電源正極（５５）、電源負極（６４）、リレー（１３５）におけるＺＫ１の常閉接点と接続され、フリップフロップ回路のフリップフロップ（１３６）はそれぞれトランジスタコントローラ（１３１）、サイリスタ（１３７）と対応して接続されており；
前記スクリーングリッド回路（１５４）は、フリップフロップ（１３６）におけるＬＭ−１と、サイリスタ（１３７）におけるＫＴ１と、フリーホイールダイオード（１５７）と、インダクタ（１４３）と、ダイオード（１５１）と、蓄電組立体（１３８）におけるＣＮ１と、高電圧蓄電器（９８）とを備えており；前記フリップフロップ（１３６）におけるＬＭ−１はそれぞれトランジスタコントローラ（１３１）、サイリスタ（１３７）におけるＫＴ１と接続されており；前記サイリスタ（１３７）におけるＫＴ１はフリーホイールダイオード（１５７）と並列接続された後、それぞれ電源正極（５５）、リレー（１３５）におけるＺＫ１、インダクタ（１４３）と接続されており；前記フリーホイールダイオード（１５７）はサイリスタ（１３７）におけるＫＴ１と並列接続された後、それぞれ電源正極（５５）、リレー（１３５）におけるＺＫ１、インダクタ（１４３）と接続されており；前記インダクタ（１４３）はそれぞれサイリスタ（１３７）におけるＫＴ１、フリーホイールダイオード（１５７）、ダイオード（１５１）、高電圧蓄電器（９８）と接続されており；
前記ダイオード（１５１）はそれぞれインダクタ（１４３）、高電圧蓄電器（９８）、蓄電組立体（１３８）におけるＣＮ１と接続されており；前記蓄電組立体（１３８）におけるＣＮ１はそれぞれ電源負極（６４）、リレー（１３５）におけるＺＫ１、ダイオード（１５１）と接続されており；前記高電圧蓄電器（９８）と接続はそれぞれインダクタ（１４３）、ダイオード（１５１）、電源負極（６４）と接続されており；
前記溶接回路組（１５５）は、１〜１０本の構造、原理、パラメータが完全に同一の溶接ブランチからなり；前記溶接ブランチは、フリップフロップ（１３６）におけるＬＭ−２と、サイリスタ（１３７）におけるＫＴ２と、蓄電組立体（１３８）におけるＣＮ２とを備えており；前記フリップフロップ（１３６）におけるＬＭ−２はそれぞれトランジスタコントローラ（１３１）、サイリスタ（１３７）におけるＫＴ２と接続されており；前記サイリスタ（１３７）におけるＫＴ２はそれぞれフリップフロップ（１３６）におけるＬＭ−２、蓄電組立体（１３８）におけるＣＮ２と接続されており；前記蓄電組立体（１３８）におけるＣＮ２はそれぞれサイリスタ（１３７）におけるＫＴ２、電源負極（６４）と接続されており；
前記補正回路組（１５６）は１〜１０本の構造、原理、パラメータが完全に同一の補正ブランチからなり；前記補正ブランチは；フリップフロップ（１３６）におけるＬＭ−３と、サイリスタ（１３７）におけるＫＴ３と、蓄電組立体（１３８）におけるＣＮ３とを備えており；前記フリップフロップ（１３６）におけるＬＭ−３はそれぞれトランジスタコントローラ（１３１）、サイリスタ（１３７）におけるＫＴ３と接続されており；前記サイリスタ（１３７）におけるＫＴ３はそれぞれフリップフロップ（１３６）におけるＬＭ−３、蓄電組立体（１３８）におけるＣＮ３と接続されており；前記蓄電組立体（１３８）におけるＣＮ３はそれぞれサイリスタ（１３７）におけるＫＴ３、電源負極（６４と）接続されており；
前記蓄電組立体（１３８）は更に、キャパシタ（１４９）と、フィードバック抵抗器（１４８）と、充電電源（１４７）と、荷卸抵抗器（１５０）におけるＦＤ３と、ヒューズスイッチ（１４６）におけるＺＫ３と、増幅器（１４５）におけるＲＧ３と、荷卸制御器（１４４）とを備えており；前記キャパシタ（１４９）、フィードバック抵抗器（１４８）、充電電源（１４７）と並列接続された後、それぞれ荷卸抵抗器（１５０）におけるＦＤ３、ヒューズスイッチ（１４６）、サイリスタ（１３７）におけるＫＴ３、電源負極（６４）におけるＺＫ３と接続されており；前記荷卸抵抗器（１５０）におけるＦＤ３はそれぞれサイリスタ（１３７）におけるＫＴ３、キャパシタ（１４９）、フィードバック抵抗器（１４８）、充電電源（１４７）、ヒューズスイッチ（１４６）におけるＺＫ３、増幅器（１４５）のＲＧ３と接続されており；前記ヒューズスイッチ（１４６）におけるＺＫ３、増幅器（１４５）のＲＧ３は並列接続された後、それぞれ荷卸抵抗器（１５０）におけるＦＤ３、電源負極（６４）と接続されており；前記荷卸制御器（１４４）はそれぞれＤ／Ａモジュール（１３４）、増幅器（１４５）、ＤＣ電源、電源負極（６４）と接続される；ことを特徴とする多層金属溶接装置。
【請求項２】
正電極（５７）と負電極（６３）の原理、構造、ディメンション  チェーンは同一であるとともに、同一軸線上に組付けられ、鏡像配置されている、つまり、正電極（５７）と負電極（６３）とは外円Ｍが同軸、球面ＳＲのＮが同軸であり；正電極（５７）の丸角ＣのサイズはＨサイズの１０ないし３０倍であり；正電極（５７）の球面ＳＲの高さはワーク（６２）の圧接厚みの０．２倍であり；正電極（５７）の球面ＳＲの直径はワーク厚みの１０ないし１００倍であり；正電極（５７）の輪郭線ΦＲサイズ範囲は正電極（５７）の直径ΦＤの１／２ないし３／４であり、輪郭線ΦＲは１ないし５個であり；つまり、球面ＳＲの外輪郭線Ｖの直径サイズは丸角Ｃの内輪郭線Ｗの直径サイズよりも小さく；正電極（５７）の球面ＳＲは１ないし１００個であり、球面ＳＲが１個であるとき、球面ＳＲの軸線と外円Ｍとが同軸であり、球面ＳＲが２個以上であるとき、球面ＳＲの中心線は輪郭線ΦＲ上に置かれるとともに、輪郭線ΦＲ上で均一に配置され、しかも球面ＳＲの外円Ｘと、隣接する一つの球面ＳＲの外円Ｘとは直交せず、ＸとＸとの間隔は２ＭＭよりも小さくあってはならず；一つの輪郭線にて、要求に応じて複数の球面ＳＲを置くことができない場合、正電極（５７）の直径ΦＤの１／２ないし３／４の間で輪郭線を配置した後、各々一本の輪郭線上に球面ＳＲを配置することができ；正電極（５７）及び負電極（６３）は円形としても、方形としてもよいが、円形又は方形であっても、正電極（５７）及び負電極（６３）の溶接面はいずれも放電突起Ｈを有しており、しかも突起Ｈと平面との接続はいずれも平滑な曲面接続である、ことを特徴とする請求項１に記載の多層金属溶接装置。
【請求項３】
上部電動シリンダ（４）及び下部電動シリンダ（５）の構造、原理、ディメンション  チェーン、性能、パラメータは完全に一致しており、上部電動シリンダ（４）の圧力は１０〜１５０００ｋｇであり、上部電動シリンダ（４）はブレーキを有するトルクモータであり、モータ出力は１〜１０ＫＷである、ことを特徴とする請求項１に記載の多層金属溶接装置。
【請求項４】
グリッド回路（１５４）、溶接回路組（１５５）、補正回路組（１５６）で採用するものは並列接続回路構造、樹枝状放電方式であり、つまり、各々の回路のキャパシタ（１４９）の耐圧及び容量は異なり、溶接ワーク（６２）に必要な電流に応じて、任意の放電回路を選択でき、単独で使用しても、組み合わせて使用してもよく、またタイミングで間欠放電と間隔に放電とすることができる；前記スクリーングリッド回路（１５４）は高低圧組み合わせた重ね合わせ電源であり、高低圧の電源切り換えはダイオード（１５１）により自動的に切り換えられ；前記溶接回路組（１５５）及び補正回路組（１５６）は互換性があり、つまり、溶接回路組（１５５）及び補正回路組（１５６）は溶接モジュールとして使用しても、補正モジュールとして使用してもよい、ことを特徴とする請求項１に記載の多層金属溶接装置。
【請求項５】
高電圧蓄電器（９８）の充電電圧及び放電電圧は５００Ｖよりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の多層金属溶接装置。
【請求項６】
蓄電組立体（１３８）は１ないし２０個の回路であり；各々回路は単独で使用しても、並列接続で使用しても、はたまた間欠放電で使用してもよく；前記蓄電組立体（１３８）は単独充電でも、同時充電してもよい、ことを特徴とする請求項１に記載の多層金属溶接装置。
【請求項７】
ワーク（６２）は２層ないし５００層の間のアルミ箔、銅箔、アルミストリップ、銅ストリップ又はアルミ基材表面処理材料又は銅基材表面処理材料のことであり、基材厚みは０．００６ＭＭないし１ＭＭの間である、ことを特徴とする請求項１に記載に記載の多層金属溶接装置。
【請求項８】
上部電動シリンダ（４）及び下部電動シリンダ（５）の構造、原理は一致し、鏡像、同軸配置される、ことを特徴とする請求項１に記載に記載の多層金属溶接装置。
【請求項９】
多層金属溶接装置の溶接方法であって、
Ａ、準備ステップであって：ワーク（６２）の技術要求に基づいて、正電極（５７）及び負電極（６３）の電極形状を選択するとともに、ワーク（６２）の材質抵抗値、溶接すべき層数及び抵抗値、異なる層の酸化膜抵抗値を計算して、中心点溶接とするか、それとも貫通溶接とするかを確定し；その後、技術要求の溶接面積に基づいて、正電極（５７）及び負電極（６３）のΦＤサイズを選択し、同時に球面ＳＲ及び輪郭線ΦＲ数量及び配置数量、溶接ナゲットが形成するナゲット数量を計算し；最後に、材質の相違及び有色金属の冷間加工硬化特性に基づいて、電動シリンダセットのトルク及びワーク（６２）が高熱を受けて生じた降伏点及び硬度低下数値を計算して、圧力従動機構のスプリング（５１）の圧力を調整した後、溶接で使用する正電極（５７）及び負電極（６３）を取付けて、その後、負電極（６３）の軸線断面座標を調整して、正電極（５７）と負電極（６３）とを同軸とした後、負電極（６３）を固定して、続いて負電極（６３）の回転角度で回転させて、負電極（６３）のＮ軸線と正電極（５７）のＮ軸線とを同軸とするとともに、負電極（６３）の回転ボルトを緊締することで、負電極（６３）が上、下、左、右、前、後でがたつかないようにし；このとき、準備ステップＡが完了して、次のステップ、セルフチェックステップＢに移行する、
準備ステップと；
Ｂ、セルフチェックステップＢであって：ステップＡにより、準備ステップが完了した後、多層金属溶接装置はセルフチェックステップＢに移行し；まず、緊急停止及び警告が有効であるか否かを検査して、もし有効であれば、コントローラ（１２８）はアクチュエータ組立体（１２５）に音声・光警告信号を送出し、同時に伝送線（１２９）を通じてタッチスクリーン（１３０）に故障位置及び故障処理方法を送出し；次に各軸のモーションペアが原点位置にあるか否かを検査し、もし原点位置にないのであれば、タッチスクリーン（１３０）にどの軸が原点位置にないのかを表示するとともに、「規定経路及び軸運動順序に基づいて原点位置にまで戻すか否か」を表示し；最後に、コントローラ（１２８）の初期化が完了し、セルフチェックをパスした後、タッチスクリーン（１３０）上に「溶接ワークのシリアル番号を選択してください」と表示して、もしすでに溶接されたワークを選択した場合には、コントローラ（１２８）は自動ステップＥに自動的にジャンプして自動循環溶接作業を開始し；もし選択したものが新しいワークであった場合には、コントローラ（１２８）は、寸動制御／パラメータ設定メニュー画面に自動的にジャンプし；このとき、セルフチェックステップＢが完了して、設定ステップＣ又は自動ステップＥに移行する、
セルフチェックステップと；
Ｃ、設定ステップ：ステップＢでのセルフチェックステップ処理の後、コントローラ（１２８）は設定ステップＣに自動的にジャンプするとともに、タッチスクリーン（１３０）の画面を寸動制御／パラメータ設定メニューに切り換え；その後、準備ステップＡで計算したデータに基づいて、パラメータをそれぞれマシンアーム部、予圧部、事前引張部、放電部、充電部、荷卸部に書き込み；このうち、マシンアーム部は送給ラックからワーク（６２）を取り出した後に正電極（５７）と負電極（６３との）中間の溶接座標に置いて溶接準備し、溶接が完了した後、更にワーク（６２）を排出ラックに移送し；この間、マシンアームＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、回転軸（７）、上部電動シリンダ（４）、下部電動シリンダ（５）の運転速度はオンラインにてパラメータを調整、設定できるが、調整及び設定済みのパラメータは、プロセス要求に達するまで、マニュアルでＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、回転軸（７）、上部電動シリンダ（４）、下部電動シリンダ（５）の運転速度、連動補間、ソフトウェア割り込みの寸動試験を繰り返して行うと同時に、マシンアームは更に送給ラック及び排出ラックでのワークの有無及び取り上げ及び放置順序を自動的に判断することができ；
予圧部は上部電動シリンダ（４）を動力源として、上部電動シリンダ、圧力従動機構、溶接組立体の上部絶縁板（５３）、電源正極（５５）、延長バー（５６）、正電極（５７）をワーク（６２）の方向に向けて移動するように駆動するとともに、負電極（６３）を固定した参考基準として、ワーク（６２）に圧力を付与するが、圧力の大きさはタッチスクリーン（１３０）上でオンラインにて修正することができる上、圧力値の大きさは自動的にリアルタイムにトリガ及び調整すると同時に、フィードバック信号をトランジスタコントローラ（１３１）中にフィードバックした後、トランジスタコントローラ（１３１）は更にタッチスクリーン（１３０）で書き込んだ圧力値と比較し、もしフィードバック値及び書込み圧力値とが等しいのであれば、上部電動シリンダ（４）のブレーキをオフして、上部電動シリンダ（４）は運転を停止し；フィードバック数値が書込み圧力値よりも大きいのであれば、フィードバック数値が書込み圧力値に等しくなるまで、上部電動シリンダ（４）はワーク（６２）とは反対の方向に移動し、上部電動シリンダ（４）のブレーキをオフして、上部電動シリンダ（４）は運転を停止し；そうでなければ、反対となり；事前引張部は、下部電動シリンダ（５）が引張機構をワーク（６２）の方向に向けて移動するように駆動するとともに、ワーク（６２）を固定した参考基準として、ワーク（６２）に圧力を付与するが、圧力の大きさはタッチスクリーン（１３０）上でオンラインにて修正することができる上、圧力値の大きさは自動的にリアルタイムにトリガ及び調整し；このとき、モーションペアの各軸のパラメータ設定、調整が完了して、充電及び放電パラメータ設定に移行し；つまり、まずスクリーングリッド回路（１５４）を設定する、すなわち、被溶接ワーク（６２）の酸化膜厚み及び層数の相違に基づいて、酸化膜の降伏電圧を計算するが、降伏電圧はつまり高電圧蓄電器（９８）の充電電圧であって、充電電圧の選択範囲は５００ないし５０００Ｖであり、その後、蓄電組立体（１３８）におけるＣＮ１の充電電圧を更に設定するが、充電電圧の選択範囲は２０ないし１００Ｖであり、計算方法はワーク（６２）の予熱時間及び予熱温度であり、電圧が高いほど、予熱時間は長くなり；次に、溶接回路組（１５５）を設定する、つまり、ワーク（６２）の溶接電力を選択する、すなわち、ワーク（６２）の各層の厚み、層数、溶接面積に基づいて、溶接電力及び溶接電流を計算した後、更に溶接電力及び溶接電流に基づいて溶接ブランチの数量を選択するとともに、蓄電組立体（１３８）におけるＣＮ２組の充電電圧を確定して、そして溶接ブランチが同時に放電するか、それとも間欠放電又はタイミングで放電するかを確定し；その後、タッチスクリーン（１３０）を通じてコントローラ（１２８）中に書き込むが、書き込んだ充電電圧の範囲は０ないし５０Ｖであり；最後に、補正回路組（１５６）を設定するが、補正ブランチ充電電圧は電圧値から補正ブランチ数を除算して各々の補正ブランチを充電するとともに、タッチスクリーン（１３０）にてコントローラ（１２８）中に書き込むが、書き込んだ充電電圧の範囲は０ないし５０Ｖであり；このとき、設定ステップCの処��が完了した、自動ステップＤに移行する、
設定ステップと；
Ｄ、自動ステップであって：ステップＣの設定ステップで処理が完了した後、コントローラ（１２８）は自動ステップＤに自動的にジャンプして、オペレータからの自動運転命令を待ち、オペレータがタッチスクリーン（１３０）上で自動運転ボタンを押下すると、装置は自動運転し；まず、コントローラ（１２８）がタッチスクリーン（１３０）からの自動運転命令を受信したとき、コントローラ（１２８）はマシンアーム部のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、回転軸（７）、上部電動シリンダ、下部電動シリンダ（５）が自動リセット動作を送出し、各軸のリセットが完了した後、挟持組立体のクランプが開き、Ｌ上部板（５９）が開き、荷卸リレー（１３５）が吸着するとともに、送給ラックにワークがあるか否か、どのラックにワークがあるかを判断して、もしワークがないのであれば、マシンアームは待機ルーチンに自動的に移行し、もし送給ラック上にワークがあるのであれば、コントローラ（１２８）はどの取り上げラックで取り上げるか、及び動作順序の命令を送出するが、このとき、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、回転軸（７）は位置データ制御テーブルの運転距離、運転速度に基づいて、指定の座標までワーク（６２）をピックアップして、その後、ワーク（６２）を溶接位置の負電極（６３）の位置決めクランプ中にまで送って、ワーク（６２）を位置決めクランプに置いた後、位置決めクランプはコントローラ（１２８）にワーク（６２）到着命令を送出するが、このとき、コントローラ（１２８）は挟持組立体に解除命令を送出するとともに、アームＺ軸を原点位置にまで縮退させて待機し；コントローラ（１２８）がＺ軸は原点に到着した命令を受信した後、下部電動シリンダ（５）の圧縮命令を送出するとともに、下部電動シリンダ（５）はＬ上部板（５９）がワーク（６２）を圧着するように駆動し、このうち、Ｌ上部板（５９）の圧力はタッチスクリーン（１３０）上で設定が完了したトルク信号であり；コントローラ（１２８）は同時に、スクリーングリッド回路（１５４）、溶接回路組（１５５）、補正回路組（１５６）にも充電命令を送出するとともに、キャパシタ（１４９）の充電電圧がタッチスクリーン（１３０）で書き込んだ充電データと一致するか否かを比較して、もし一致しているのであれば、コントローラ（１２８）には充電完了命令を送出し、同時にＬ上部板（５９）及び上部電動シリンダ（４）の圧力値がすでに設定圧力値に達していることを検出したとき、コントローラ（１２８）は溶接命令を送出し；その後、タッチスクリーン（１３０）で設定した放電タイミングに基づいて、順次放電し；つまり、スクリーングリッド回路（１５４）の高電圧蓄電器（９８）はまず放電して、高電圧蓄電器（９８）の蓄電電圧が蓄電組立体（１３８）におけるＣＮ１の蓄電電圧を下回ったとき、ダイオード（１５１）が導通するが、このとき、高電圧蓄電器（９８）及び蓄電組立体（１３８）におけるＣＮ１が同時に放電し；
このうち補正回路組（１５６）の放電タイミングは以下の通りである、コントローラ（１２８）が溶接回路組（１５５）の放電完了信号を検出したとき、直ちに溶接回路組（１５５）に対して電力、抵抗値、電圧、電流が設定要求を満たしているか否かを平均化に分析し；もし満たしていなければ、コントローラ（１２８）は溶接回路セット（１５５）で生じた誤差値の程度、そして補正回路セット（１５６）におけるどの補正ブランチ又はどの補正ブランチの並列接続値と誤差値とが近いか、又は同一であるかを計算した後、溶接電力の不足を補うために二次放電を行い；
コントローラ（１２８）が二次放電完了信号を検出したとき；コントローラ（１２８）はまずリレー（１３５）に放電命令を送出して、続いて上部電動シリンダ（４）、下部電動シリンダ（５）の起動命令を送出し、コントローラ（１２８）が下部電動シリンダ（５）及び上部電動シリンダ（４）の到達信号を検出した後、更にＺ軸のアームを伸ばして、ワーク（６２）の座標に達した後、挟持組立体はワーク（６２）を挟持して排出口の空き位置に送り；その後、マシンアームが初期位置にまで戻るが、このとき、第１の作業サイクルが完了するが、もし作業を継続するのであれば、装置は繰り返し作業を行い；もし人為的関与で終了命令を送出したときには、自動ステップＤが完了して、放電ステップＥに移行する、
自動ステップと；
Ｅ、荷卸ステップであって：ステップＤで自動ステップ処理が完了した後、コントローラ（１２８）はサーボにオフ命令を送出して、リレー（１３５）がオープンになっているか否か、キャパシタ（１４９）が放電を完了したかを検出した後、電源を自動的にオフにし；コントローラ（１２８）が電源を自動的にオフにすると同時に、コントローラ（１２８）自身の給電電源も切断する、荷卸ステップと；
を含むことを特徴とする多層金属溶接装置の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶接装置に関し、特に多層金属の抵抗溶接の溶接装置及びその溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、高出力のリチウム電池、水素電池及び燃料電池での溶接方法は、基本的に超音波溶接を採用しており、そして超音波溶接は摩擦溶接の一種に属する。よって、数十層又は百層にも上るアルミ箔又は銅箔等の多層金属の摩擦溶接プロセスでは、金属材料の互いの摩擦により微細な金属粉末又は溶接かすが多層の金属箔の挟持層中に紛れ込み、そして挟持層の金属粉末又は溶接かすは直接にクリアできないので、そのまま電池製品に応用したようになる。よって、電解液を有する電池での充放電中にて、液体は電池内部にて気泡による衝撃的な流れが生じて、金属箔挟持層中の金属粉末又は溶接かすが液体中に流れ込み、電解液中の金属粉末又は溶接かすが一定濃度に達すると、電池は電極板のショート、又は漏電現象が生じて、電池の寿命に影響を及ぼす。
【０００３】
日本特許ＣＮ１０４９８１３１６Ａには、積層金属箔の製造方法及びこれを含む密閉型電池の製造方法、並びに密閉型電池を開示しており、抵抗溶接の分野に属しており、主に以下の工程を開示している。積層した金属箔の溶接部位に、カッターによって、積層方向に沿って貫通する線状の切り目を入れて、密着させる第１の工程と、抵抗溶接用の電極を溶接部位に圧接させて、通電して溶接する第２の工程と、を含む。この特許の方法では主に、積層アルミ箔又は銅箔等を積層して溶接するプロセスにて、溶接かす又は金属粉末又は溶接の爆飛等の不安定となる問題を解決している。よって、該装置は大きく、重量が重く、工程が多く、ナゲットが小さく、刃先箇所でのナゲット融合が不安定で、プロセスのサイクル時間が長い等の欠点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記技術にて存在する欠点及び不足を回避するために、本発明の目的は、小型で、軽重量、機能性に優れ、高出力、ナゲットが大きく、低コスト、製品の一致性に優れ、一回の溶接成型と同時に、電解液を汚染せず、作業現場環境にもよく、構造がコンパクトで、全自動、スマートタイプの溶接装置を兼備して、しかも作業工程中にてメンテナンスフリーであり、長寿命で、手動操作を必要としない精密抵抗溶接装置といった、多層金属の溶接装置及びその溶接方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を実現するために、本発明の技術手法は以下の通りである。
多層金属溶接装置は、フレームと、電動シリンダセットと、圧力従動機構と、引張機構と、マシンアーム組立体と、溶接組立体と、電源組立体と、ワークとを備える；フレームはそれぞれ電動シリンダセット、引張機構、マシンアーム組立体、溶接組立体、電源組立体と接続される；
電動シリンダセットは更に、上部電動シリンダと、下部電動シリンダとを備える；上部電動シリンダはそれぞれフレーム、圧力従動機構と接続される；下部電動シリンダはそれぞれフレーム、引張機構と接続される；圧力従動機構はそれぞれ上部電動シリンダ、溶接組立体と接続される；引張機構はそれぞれフレーム、下部電動シリンダ、ワークと接続される；マシンアーム組立体はフレームと接続される；溶接組立体はそれぞれフレーム、圧力従動機構、ワークと接続される；電源組立体はそれぞれフレーム、溶接組立体、電動シリンダセットマシンアーム組立体と接続されている；
フレームはテーブル面と、ポストと、ガイドバーと、支持バーとを備える；テーブル面はそれぞれポスト、ガイドバー、支持バー、引張機構、溶接組立体、電源組立体と接続される；ポストはテーブル面と接続される；ガイドバーはそれぞれテーブル面、電動シリンダセットと接続される；支持バーはそれぞれテーブル面、電動シリンダセットと接続される；
圧力従動機構は、上部押さえ板と、調整ナットと、下部押さえ板と、下部セルフロックナットと、プランジャと、スプリングとを備える；上部押さえ板はそれぞれプッシュロッド、セルフロックナット、調整ナット、スプリング、プランジャと接続される；調整ナットはそれぞれ上部押さえ板、プランジャと接続される；下部押さえ板はそれぞれ上部絶縁板、下部セルフロックナット、プランジャ、スプリングと接続される；下部セルフロックナットはそれぞれプランジャ、下部押さえ板と接続される；プランジャはそれぞれ上部押さえ板、調整ナット、下部押さえ板、下部セルフロックナット、スプリングと接続される；スプリングはそれぞれプランジャ、上部押さえ板、下部押さえ板と接続される；
引張機構は、Ｌ上部ナットと、Ｌ上部板と、プルロッドと、Ｌ下部ナットと、Ｌ下部板と、Ｌスライドベアリングと、Ｌ下部押さえ蓋と、Ｌ上部押さえ蓋とを備える；Ｌ上部ナットはそれぞれＬ上部板、プルロッドと接続される；Ｌ上部板はそれぞれワーク、Ｌ上部ナット、プルロッドと接続される；プルロッドはそれぞれＬ上部ナット、Ｌ上部板、Ｌ下部ナット、Ｌ下部板、Ｌスライドベアリング、Ｌ下部押さえ蓋、Ｌ上部押さえ蓋と接続される；Ｌ下部ナットはそれぞれプルロッド、Ｌ下部板と接続される；Ｌ下部板はそれぞれ下部電動シリンダのシャフト、下部電動シリンダのＧセルフロックナット、プルロッド、Ｌ下部ナットと接続される；Ｌスライドベアリングはそれぞれテーブル面、Ｌ上部押さえ蓋、Ｌ下部押さえ蓋と接続される；Ｌ下部押さえ蓋はそれぞれテーブル面、プルロッド、Ｌスライドベアリングと接続される；Ｌ上部押さえ蓋はそれぞれテーブル面、プルロッド、Ｌスライドベアリングと接続される；
マシンアーム組立体は、十字スライドテーブルと、回転軸と、Ｙ軸と、挟持組立体とを備える；十字スライドテーブルはそれぞれテーブル面、回転軸、電源組立体と接続される；回転軸はそれぞれ十字スライドテーブル、Ｙ軸、電源組立体と接続される；挟持組立体はＹ軸と接続される；十字スライドテーブルは更に、Ｘ軸と、Ｚ軸とを備える；Ｘ軸はそれぞれテーブル面、Ｚ軸と接続される；Ｚ軸はそれぞれＸ軸、回転軸と接続される；
溶接組立体は、上部絶縁板と、電源正極と、延長バーと、正電極と、負電極と、電源負極と、下部絶縁板とを備える；上部絶縁板はそれぞれ電源正極、下部押さえ板と接続される；電源正極はそれぞれ上部絶縁板、延長バーと接続される；延長バーはそれぞれ電源正極、正電極と接続される；正電極はそれぞれ延長バー、ワークと接続される；負電極はそれぞれワーク、電源負極と接続される；電源負極はそれぞれ負電極、下部絶縁板と接続される；下部絶縁板はそれぞれ電源負極、テーブル面と接続される；ワークはそれぞれ正電極、負電極、Ｌ上部板と接続される；
電源組立体は更に、マン−マシンインターフェイスと、アクチュエータ組立体と、コントローラと、溶接電源と、ドライバとを備える；マン−マシンインターフェイスはコントローラと接続される；アクチュエータ組立体はコントローラと接続される；ドライバはそれぞれマン−マシンインターフェイス、アクチュエータ組立体、フリップフロップ、溶接電源、ドライバと接続される；溶接電源はそれぞれアクチュエータ組立体、コントローラと接続される；ドライバはコントローラと接続される；
マン−マシンインターフェイスは、タッチスクリーンと、伝送線と、電源ポートとを備える；タッチスクリーンはそれぞれ伝送線、電源ポートと接続される；伝送線はそれぞれタッチスクリーン、トランジスタコントローラと接続される；電源ポートはそれぞれ商用電気に絶縁する電源、タッチスクリーンと接続される；
アクチュエータ組立体は１０〜３０個のリレーからなり、リレーの構造、原理、性能、パラメータ、サイズは同一であり、組付け、接続方法は一致している；リレーのコイルはそれぞれＤＣ電源、リレーコントローラと接続されており、リレーの接点部分はそれぞれ主制御電源、ドライバ、溶接電源、電源負極、電源正極と接続される；
コントローラは更に、トランジスタコントローラと、リレーコントローラと、Ａ／Ｄモジュールと、Ｄ／Ａモジュールとを備える；トランジスタコントローラはそれぞれマン−マシンインターフェイス、リレーコントローラ、ドライバ、溶接電源と接続される；リレーコントローラはそれぞれアクチュエータ組立体、溶接電源、トランジスタコントローラ、Ａ／Ｄモジュールと接続される；Ａ／Ｄモジュールはそれぞれ溶接電源、リレーコントローラ、Ｄ／Ａモジュールと接続される；Ｄ／Ａモジュールはそれぞれ溶接電源、ドライバ、Ａ／Ｄモジュールと接続される；
ドライバは、電源と、位置サーボ駆動組立体と、トルクサーボ駆動組立体とを備える；電源はそれぞれ位置サーボ駆動組立体、トルクサーボ駆動組立体と接続される；位置サーボ駆動組立体はそれぞれ電源、マシンアーム組立体と接続される；トルクサーボ駆動組立体はそれぞれ電源、電動シリンダセットと接続される；位置サーボ駆動組立体は４組の位置サーボ駆動部材からなり、それぞれ十字スライドテーブルのＸ軸モータ、Ｚ軸モータ及び回転軸UのモータとＹ軸のモータと接続される；位置サーボ駆動部材は、位置ドライバと、位置サーボモータとを備える；位置ドライバはそれぞれトランジスタコントローラ、位置サーボモータと接続されており、位置サーボモータはそれぞれ位置ドライバ、Ｘ軸モータ又はＺ軸モータ又は回転軸モータ又はＹ軸のモータと接続される；トルクサーボ駆動組立体は２組のトルクサーボ部材からなり、それぞれ上部電動シリンダのモータ及び下部電動シリンダのモータと接続される；トルクサーボ部材は、トルクドライバと、トルクモータとを備える；トルクドライバはそれぞれトランジスタコントローラ、Ｄ／Ａモジュール、トルクモータと接続される；トルクモータはそれぞれトルクドライバ、上部電動シリンダモータ又は下部電動シリンダモータと接続される；
溶接電源は、スクリーングリッド回路と、溶接回路組と、補正回路組とを備える；スクリーングリッド回路、溶接回路組、補正回路組の主回路は並列接続された後、それぞれ電源正極、電源負極、リレーにおけるＺＫ１の常閉接点と接続され、フリップフロップ回路のフリップフロップはそれぞれトランジスタコントローラ、サイリスタと対応して接続される；スクリーングリッド回路は、フリップフロップにおけるＬＭ−１と、サイリスタにおけるＫＴ１と、フリーホイールダイオードと、インダクタと、ダイオードと、蓄電組立体におけるＣＮ１と、高電圧蓄電器とを備える；フリップフロップにおけるＬＭ−１はそれぞれトランジスタコントローラ、サイリスタにおけるＫＴ１と接続される；サイリスタにおけるＫＴ１はフリーホイールダイオードと並列接続された後、それぞれ電源正極、リレーにおけるＺＫ１、インダクタと接続される；フリーホイールダイオードはサイリスタにおけるＫＴ１と並列接続された後、それぞれ電源正極、リレーにおけるＺＫ１、インダクタと接続される；インダクタはそれぞれサイリスタにおけるＫＴ１、フリーホイールダイオード、ダイオード、高電圧蓄電器と接続される；ダイオードはそれぞれインダクタ、高電圧蓄電器、蓄電組立体におけるＣＮ１と接続される；蓄電組立体におけるＣＮ１はそれぞれ電源負極、リレーにおけるＺＫ１、ダイオードと接続される；高電圧蓄電器はそれぞれインダクタ、ダイオード、電源負極と接続される；
溶接回路組は、１〜１０本の構造、原理、パラメータが完全に同一の溶接ブランチからなる；溶接ブランチは、フリップフロップにおけるＬＭ−２と、サイリスタにおけるＫＴ２と、蓄電組立体におけるＣＮ２とを備える；フリップフロップにおけるＬＭ−２はそれぞれトランジスタコントローラ、サイリスタにおけるＫＴ２と接続される；サイリスタにおけるＫＴ２はそれぞれフリップフロップにおけるＬＭ−２、蓄電組立体におけるＣＮ２と接続される；蓄電組立体におけるＣＮ２はそれぞれサイリスタにおけるＫＴ２、電源負極と接続される；
補正回路組は１〜１０本の構造、原理、パラメータが完全に同一の補正ブランチからなる；補正ブランチは、フリップフロップにおけるＬＭ−３と、サイリスタにおけるＫＴ３と、蓄電組立体におけるＣＮ３とを備える；フリップフロップにおけるＬＭ−３はそれぞれトランジスタコントローラ、サイリスタにおけるＫＴ３と接続される；サイリスタにおけるＫＴ３はそれぞれフリップフロップにおけるＬＭ−３、蓄電組立体におけるＣＮ３と接続される；蓄電組立体におけるＣＮ３はそれぞれサイリスタにおけるＫＴ３、電源負極と接続される；
蓄電組立体は更に、キャパシタと、フィードバック抵抗器と、充電電源と、荷卸抵抗器におけるＦＤ３と、ヒューズスイッチにおけるＺＫ３と、増幅器におけるＲＧ３と、荷卸制御器とを備える；キャパシタ、フィードバック抵抗器、充電電源は並列接続された後、それぞれ荷卸抵抗器におけるＦＤ３、ヒューズスイッチ、サイリスタにおけるＫＴ３、電源負極におけるＺＫ３と接続される；荷卸抵抗器におけるＦＤ３はそれぞれサイリスタにおけるＫＴ３、キャパシタ、フィードバック抵抗器、充電電源、ヒューズスイッチにおけるＺＫ３、増幅器におけるＲＧ３と接続される；ヒューズスイッチにおけるＺＫ３、増幅器におけるＲＧ３は並列接続された後、それぞれ荷卸抵抗器におけるＦＤ３、電源負極と接続される；荷卸制御器はそれぞれＤ／Ａモジュール、増幅器、ＤＣ電源、電源負極と接続される；
正電極と負電極の原理、構造、ディメンション  チェーンは同一であるとともに、同一軸線上に組付けられ、鏡像配置されている、つまり、正電極と負電極とは外円Ｍが同軸、球面ＳＲのＮが同軸である；
正電極の丸角ＣのサイズはＨサイズの１０ないし３０倍である；正電極の球面ＳＲの高さはワークの圧接厚みの０．２倍である；正電極の球面ＳＲの直径はワーク厚みの１０ないし１００倍である；正電極の輪郭線ΦＲサイズ範囲は正電極の直径ΦＤの１／２ないし３／４であり、輪郭線ΦＲは１ないし５個である；つまり、球面ＳＲの外輪郭線Ｖの直径サイズは丸角Ｃの内輪郭線Ｗの直径サイズよりも小さい；正電極の球面ＳＲは１ないし１００個であり、球面ＳＲが１個であるとき、球面ＳＲの軸線と外円Ｍとが同軸であり、球面ＳＲが２個以上であるとき、球面ＳＲの中心線は輪郭線ΦＲ上に置かれるとともに、輪郭線ΦＲ上で均一に配置され、しかも球面ＳＲの外円Ｘと、隣接する一つの球面ＳＲの外円Ｘとは直交せず、ＸとＸとの間隔は２ＭＭよりも小さくあってはならない；一つの輪郭線にて、要求に応じて複数の球面ＳＲを置くことができない場合、正電極の直径ΦＤの１／２ないし３／４の間で輪郭線を配置した後、各々一本の輪郭線上に球面ＳＲを配置することができる。
【０００６】
正電極及び負電極は円形としても、方形としてもよいが、円形又は方形であっても、正電極及び負電極の溶接面はいずれも放電突起Ｈを有しており、しかも突起Ｈと平面との接続はいずれも平滑な曲面接続である。
【０００７】
上部電動シリンダ及び下部電動シリンダの構造、原理、ディメンション  チェーン、性能、パラメータは完全に一致しており、上部電動シリンダの圧力は１０〜１５０００ｋｇであり、上部電動シリンダはブレーキを有するトルクモータであり、モータ出力は１〜１０ＫＷである。
【０００８】
スクリーングリッド回路、溶接回路組、補正回路組で採用するものは並列接続回路構造、樹枝状放電方式であり、つまり、各々の回路のキャパシタの耐圧及び容量は異なり、溶接ワークに必要な電流に応じて、任意の放電回路を選択でき、単独で使用しても、組み合わせて使用してもよく、またタイミングで間欠放電と間隔に放電とすることができる；スクリーングリッド回路は高低圧組み合わせた重ね合わせ電源であり、高低圧の電源切り換えはダイオードにより自動的に切り換えられる；溶接回路組及び補正回路組は互換性があり、つまり、溶接回路組及び補正回路組は溶接モジュールとして使用しても、補正モジュールとして使用してもよい。
【０００９】
高電圧蓄電器の充電電圧及び放電電圧は５００Ｖよりも大きい。
【００１０】
蓄電組立体は１ないし２０個の回路である；各々回路は単独で使用しても、並列接続で使用しても、はたまた間欠放電で使用してもよい；蓄電組立体は単独充電でも、同時充電してもよい。
【００１１】
ワークは２層ないし５００層の間のアルミ箔、銅箔、アルミストリップ、銅ストリップ又はアルミ基材表面処理材料又は銅基材表面処理材料のことであり、基材厚みは０．００６ＭＭないし１ＭＭの間である。
【００１２】
上部電動シリンダ及び下部電動シリンダの構造、原理は一致し、鏡像、同軸配置される。
【００１３】
多層金属溶接装置の溶接方法は以下のステップを含む。
Ａ、準備ステップ：ワークの技術要求に基づいて、正電極及び負電極の電極形状を選択するとともに、ワークの材質抵抗値、溶接すべき層数及び抵抗値、異なる層の酸化膜抵抗値を計算して、中心点溶接とするか、それとも貫通溶接とするかを確定する；その後、技術要求の溶接面積に基づいて、正電極及び負電極のΦＤサイズを選択し、同時に球面ＳＲ及び輪郭線ΦＲ数量及び配置数量、溶接ナゲットが形成するナゲット数量を計算する；最後に、材質の相違及び有色金属の冷間加工硬化特性に基づいて、電動シリンダセットのトルク及びワークが高熱を受けて生じた降伏点及び硬度低下数値を計算して、圧力従動機構のスプリングの圧力を調整した後、溶接で使用する正電極及び負電極を取付けて、その後、負電極の軸線断面座標を調整して、正電極と負電極とを同軸とした後、負電極を固定して、続いて負電極の回転角度で回転させて、負電極のＮ軸線と正電極のＮ軸線とを同軸とするとともに、負電極の回転ボルトを緊締することで、負電極が上、下、左、右、前、後でがたつかないようにする；このとき、準備ステップＡが完了して、次のステップ、セルフチェックステップＢに移行する；
Ｂ、セルフチェックステップＢ：ステップＡにより、準備ステップが完了した後、多層金属溶接装置はセルフチェックステップＢに移行する；まず、緊急停止及び警告が有効であるか否かを検査して、もし有効であれば、コントローラはアクチュエータ組立体に音声・光警告信号を送出し、同時に伝送線を通じてタッチスクリーンに故障位置及び故障処理方法を送出する；次に各軸のモーションペアが原点位置にあるか否かを検査し、もし原点位置にないのであれば、タッチスクリーンにどの軸が原点位置にないのかを表示するとともに、「規定経路及び軸運動順序に基づいて原点位置にまで戻すか否か」を表示する；最後に、コントローラの初期化が完了し、セルフチェックをパスした後、タッチスクリーン上に「溶接ワークのシリアル番号を選択してください」と表示して、もしすでに溶接されたワークを選択した場合には、コントローラは自動ステップＥに自動的にジャンプして自動循環溶接作業を開始する；もし選択したものが新しいワークであった場合には、コントローラは、寸動制御／パラメータ設定メニュー画面に自動的にジャンプする；このとき、セルフチェックステップＢが完了して、設定ステップＣ又は自動ステップＥに移行する；
Ｃ、設定ステップ：ステップＢでのセルフチェックステップ処理の後、コントローラは設定ステップＣに自動的にジャンプするとともに、タッチスクリーンの画面を寸動制御／パラメータ設定メニューに切り換える；その後、準備ステップＡで計算したデータに基づいて、パラメータをそれぞれマシンアーム部、予圧部、事前引張部、放電部、充電部、荷卸部に書き込む；このうち、マシンアーム部は送給ラックからワークを取り出した後に正電極と負電極との中間の溶接座標に置いて溶接準備し、溶接が完了した後、更にワークを排出ラックに移送する；この間、マシンアームＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、回転軸、上部電動シリンダ、下部電動シリンダの運転速度はオンラインにてパラメータを調整、設定できるが、調整及び設定済みのパラメータは、プロセス要求に達するまで、マニュアルでＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、回転軸、上部電動シリンダ、下部電動シリンダの運転速度、連動補間、ソフトウェア割り込みの寸動試験を繰り返して行うと同時に、マシンアームは更に送給ラック及び排出ラックでのワークの有無及び取り上げ及び放置順序を自動的に判断することができる；
予圧部は上部電動シリンダを動力源として、上部電動シリンダ、圧力従動機構、溶接組立体の上部絶縁板、電源正極、延長バー、正電極をワークの方向に向けて移動するように駆動するとともに、負電極を固定した参考基準として、ワークに圧力を付与するが、圧力の大きさはタッチスクリーン上でオンラインにて修正することができる上、圧力値の大きさは自動的にリアルタイムにトリガ及び調整すると同時に、フィードバック信号をトランジスタコントローラ中にフィードバックした後、トランジスタコントローラは更にタッチスクリーンで書き込んだ圧力値と比較し、もしフィードバック値及び書込み圧力値とが等しいのであれば、上部電動シリンダのブレーキをオフして、上部電動シリンダは運転を停止する；フィードバック数値が書込み圧力値よりも大きいのであれば、フィードバック数値が書込み圧力値に等しくなるまで上部電動シリンダはワークとは反対の方向に移動し、上部電動シリンダのブレーキをオフして、上部電動シリンダは運転を停止する；そうでなければ、反対となる；事前引張部は、下部電動シリンダが引張機構をワークの方向に向けて移動するように駆動するとともに、ワークを固定した参考基準として、ワークに圧力を付与するが、圧力の大きさはタッチスクリーン上でオンラインにて修正することができる上、圧力値の大きさは自動的にリアルタイムにトリガ及び調整する；このとき、モーションペアの各軸のパラメータ設定、調整が完了して、充電及び放電パラメータ設定に移行する；つまり、まずスクリーングリッド回路を設定する、すなわち、被溶接ワークの酸化膜厚み及び層数の相違に基づいて、酸化膜の降伏電圧を計算するが、降伏電圧はつまり高電圧蓄電器の充電電圧であって、充電電圧の選択範囲は５００ないし５０００Ｖであり、その後、蓄電組立体におけるＣＮ１の充電電圧を更に設定するが、充電電圧の選択範囲は２０ないし１００Ｖであり、計算方法はワークの予熱時間及び予熱温度であり、電圧が高いほど、予熱時間は長くなる；次に、溶接回路組を設定するが、つまり、ワークの溶接電力を選択する、すなわち、ワークの各層の厚み、層数、溶接面積に基づいて、溶接電力及び溶接電流を計算した後、更に溶接電力及び溶接電流に基づいて溶接ブランチの数量を選択するとともに、蓄電組立体におけるＣＮ２組の充電電圧を確定して、そして溶接ブランチが同時に放電するか、それとも間欠放電又はタイミングで放電するかを確定する；その後、タッチスクリーンを通じてコントローラ中に書き込むが、書き込んだ充電電圧の範囲は０ないし５０Ｖである；最後に、補正回路組を設定するが、補正ブランチ充電電圧は電圧値から補正ブランチ数を除算して各々の補正ブランチを充電するとともに、タッチスクリーンにてコントローラ中に書き込むが、書き込んだ充電電圧の範囲は０ないし５０Ｖである；このとき；設定ステップCの処理が完了した、自動ステップＤに移行する；
Ｄ、自動ステップ：ステップＣの設定ステップで処理が完了した後、コントローラは自動ステップＤに自動的にジャンプして、オペレータからの自動運転命令を待ち、オペレータがタッチスクリーン上で自動運転ボタンを押下すると、装置は自動運転する；まず、コントローラがタッチスクリーンからの自動運転命令を受信したとき、コントローラはマシンアーム部のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、回転軸、上部電動シリンダ、下部電動シリンダが自動リセット動作を送出し、各軸のリセットが完了した後、挟持組立体のクランプが開き、Ｌ上部板が開き、荷卸リレーが吸着するとともに、送給ラックにワークがあるか否か、どのラックにワークがあるかを判断して、もしワークがないのであれば、マシンアームは待機ルーチンに自動的に移行し、もし送給ラック上にワークがあるのであれば、コントローラはどの取り上げラックで取り上げるか、及び動作順序の命令を送出するが、このとき、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、回転軸は位置データ制御テーブルの運転距離、運転速度に基づいて、指定の座標までワークをピックアップして、その後、ワークを溶接位置の負電極の位置決めクランプ中にまで送って、ワークを位置決めクランプに置いた後、位置決めクランプはコントローラにワーク到着命令を送出するが、このとき、コントローラは挟持組立体に解除命令を送出するとともに、アームＺ軸を原点位置にまで縮退させて待機する；コントローラはＺ軸が原点に到着した命令を受信した後、下部電動シリンダの圧縮命令を送出するとともに、下部電動シリンダはＬ上部板がワークに圧着するように駆動する、このうち、Ｌ上部板の圧力はタッチスクリーン上で設定が完了したトルク信号である；コントローラは同時に、スクリーングリッド回路、溶接回路組、補正回路組にも充電命令を送出するとともに、キャパシタの充電電圧がタッチスクリーンで書き込んだ充電データと一致するか否かをリアルタイムに比較して、もし一致しているのであれば、コントローラには充電完了命令を送出し、同時にＬ上部板及び上部電動シリンダの圧力値がすでに設定圧力値に達していることを検出したとき、コントローラは溶接命令を送出する；その後、タッチスクリーンで設定した放電タイミングに基づいて、順次放電する；つまり、スクリーングリッド回路の高電圧蓄電器はまず放電して、高電圧蓄電器の蓄電電圧が蓄電組立体におけるＣＮ１の蓄電電圧を下回ったとき、ダイオードが導通するが、このとき、高電圧蓄電器及び蓄電組立体におけるＣＮ１が同時に放電する；
このうち補正回路組の放電タイミングは以下の通りである。コントローラが溶接回路組の放電完了信号を検出したとき、直ちに溶接回路組に対して電力、抵抗値、電圧、電流が設定要求を満たしているか否かを平均化に分析する；もし満たしていなければ、コントローラは溶接回路組で生じた誤差値の程度、そして補正回路組におけるどの補正ブランチ又はどの補正ブランチの並列接続値と誤差値とが近いか、又は同一であるかを計算した後、溶接電力の不足を補うために二次放電を行う；
コントローラが二次放電完了信号を検出したとき；コントローラはまずリレーに荷卸命令を送出して、続いて上部電動シリンダ、下部電動シリンダの起動命令を送出し、コントローラが下部電動シリンダ及び上部電動シリンダの到達信号を検出した後、更にＺ軸のアームを伸ばして、ワークの座標に達した後、挟持組立体はワークを挟持して排出口の空き位置に送る；その後、マシンアームが初期位置にまで戻るが、このとき、第１の作業サイクルが完了するが、もし作業を継続するのであれば、装置は繰り返し作業を行う；もし人為的関与で終了命令を送出したときには、自動ステップＤが完了して、荷卸ステップＥに移行する；
Ｅ、荷卸ステップ：ステップＤで自動ステップ処理が完了した後、コントローラはサーボにオフ命令を送出して、リレーがオープンになっているか否か、キャパシタが放電を完了したかを検出した後、電源を自動的にオフにする；コントローラが電源を自動的にオフにすると同時に、コントローラ自身の給電電源も切断する。
【００１４】
従来技術と比べて、以下のような有益な効果を有する。
１、本発明では高低圧電源のマルチネットワークの樹枝状放電構造を採用しているため、本溶接装置は３ラインの工程が１ラインの工程となる上、一回で成形される；よって、本溶接装置は小型で、軽重量で、機能性に優れ、高出力、低コスト、構造がコンパクトとなる特徴を備える。
【００１５】
２、本発明では数トンクラスの電動シリンダで圧延、引張及び本体溶接技術及び高低圧電源のマルチネットワークの樹枝状放電原理と構造を採用しているため、よって、溶接ナゲットは優れた物理力学性能及び化学的安定性を備え、使用効果に優れ、寿命が長く、ナゲットが大きい。
【００１６】
３、本発明で溶接する製品の表面には一切処理を必要とせず、しかも溶接工程中にも粒子又は粉末及び溶接かすは生じない。よって、本装置で製造する製品は電解液を汚染せず、作業現場環境にもよいという特長を備える。
【００１７】
４、本発明では全自動スマート制御技術を採用しているため、よって、本発明は運転中に人為的関与及び操作を必要とせず、人為的な要因により製品品質に問題が生じるということはない。よって、本装置で生産された製品は安定し、信頼性が高く、一致性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本発明が合計９枚の図面を有する。このうち、
【図１】図１は、多層金属溶接装置のフローチャートである。
【図２】図２は、多層金属溶接装置の平面概略図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ断面の概略図である。
【図４】図４は、図３の右側概略図である。
【図５】図５は、樹枝状放電波形の概略図である。
【図６】図６は、多層金属溶接装置の電極正面概略図である。
【図７】図７は、図６の平面概略図である。
【図８】図８は、図３のＢ拡大図である。
【図９】図９は、多層金属溶接装置の電気系部分の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下にて図面を合わせて、本発明をより詳細に説明する。
【００２０】
多層金属溶接装置は、フレームと、電動シリンダセットと、圧力従動機構と、引張機構と、マシンアーム組立体と、溶接組立体と、電源組立体３と、ワーク６２とを備える。フレームはそれぞれ電動シリンダセット、引張機構、マシンアーム組立体、溶接組立体、電源組立体３と接続される。電動シリンダセットは更に、上部電動シリンダ４と、下部電動シリンダ５とを備える。上部電動シリンダ４はそれぞれフレーム、圧力従動機構と接続される。下部電動シリンダ５はそれぞれフレーム、引張機構と接続される。圧力従動機構はそれぞれ上部電動シリンダ４、溶接組立体と接続される。引張機構はそれぞれフレーム、下部電動シリンダ５、ワーク６２と接続される。マシンアーム組立体はフレームと接続される。溶接組立体はそれぞれフレーム、圧力従動機構、ワーク６２と接続される。電源組立体３はそれぞれフレーム、溶接組立体、電動シリンダセット、マシンアーム組立体と接続される。
フレームはテーブル面１と、ポスト２と、ガイドバー１０と、支持バー１７とを備える。テーブル面１はそれぞれポスト２、ガイドバー１０、支持バー１７、引張機構、溶接組立体、電源組立体３と接続される。ポスト２はテーブル面１と接続される。ガイドバー１０はそれぞれテーブル面１、電動シリンダセットと接続される。支持バー１７はそれぞれテーブル面１、電動シリンダセットと接続される。
圧力従動機構は、上部押さえ板４８と、調整ナット４９と、下部押さえ板５２と、下部セルフロックナット５４と、プランジャ４０と、スプリング５１とを備える。上部押さえ板４８はそれぞれプッシュロッド、セルフロックナット、調整ナット４９、スプリング５１、プランジャ４０と接続される。調整ナット４９はそれぞれ上部押さえ板４８、プランジャ４０と接続される。下部押さえ板５２はそれぞれ上部絶縁板５３、下部セルフロックナット５４、プランジャ４０、スプリング５１と接続される。下部セルフロックナット５４はそれぞれプランジャ４０、下部押さえ板５２と接続される。プランジャ４０はそれぞれ上部押さえ板４８、調整ナット４９、下部押さえ板５２、下部セルフロックナット５４、スプリング５１と接続される。スプリング５１はそれぞれプランジャ４０、上部押さえ板４８、下部押さえ板５２と接続される。
引張機構は、Ｌ上部ナット５８と、Ｌ上部板５９と、プルロッド６０と、Ｌ下部ナット６１と、Ｌ下部板６６と、Ｌスライドベアリング６７と、Ｌ下部押さえ蓋６８と、Ｌ上部押さえ蓋６９とを備える。Ｌ上部ナット５８はそれぞれＬ上部板５９、プルロッド６０と接続される。Ｌ上部板５９はそれぞれワーク６２、Ｌ上部ナット５８、プルロッド６０と接続される。プルロッド６０はそれぞれＬ上部ナット５８、Ｌ上部板５９、Ｌ下部ナット６１、Ｌ下部板６６、Ｌスライドベアリング６７、Ｌ下部押さえ蓋６８、Ｌ上部押さえ蓋６９と接続される。Ｌ下部ナット６１はそれぞれプルロッド６０、Ｌ下部板６６と接続される。Ｌ下部板６６はそれぞれ下部電動シリンダのシャフト、下部電動シリンダのＧセルフロックナット、プルロッド６０、Ｌ下部ナット６１と接続される。Ｌスライドベアリング６７はそれぞれテーブル面１、Ｌ上部押さえ蓋６９、Ｌ下部押さえ蓋６８と接続される。Ｌ下部押さえ蓋６８はそれぞれテーブル面１、プルロッド６０、Ｌスライドベアリング６７と接続される。Ｌ上部押さえ蓋６９はそれぞれテーブル面１、プルロッド６０、Ｌスライドベアリング６７と接続される。
マシンアーム組立体は、十字スライドテーブル６と、回転軸７と、Ｙ軸８と、挟持組立体９とを備える。十字スライドテーブル６はそれぞれテーブル面１、回転軸７、電源組立体３と接続される。回転軸７はそれぞれ十字スライドテーブル６、Ｙ軸８、電源組立体３と接続される。挟持組立体９はＹ軸８と接続される。十字スライドテーブル６は更に、Ｘ軸と、Ｚ軸とを備える。Ｘ軸はそれぞれテーブル面１、Ｚ軸と接続される。Ｚ軸はそれぞれＸ軸、回転軸７と接続される。
溶接組立体は、上部絶縁板５３と、電源正極５５と、延長バー５６と、正電極５７と、負電極６３と、電源負極６４と、下部絶縁板６５とを備える。上部絶縁板５３はそれぞれ電源正極５５、下部押さえ板５２と接続される。電源正極５５はそれぞれ上部絶縁板５３、延長バー５６と接続される。延長バー５６はそれぞれ電源正極５５、正電極５７と接続される。正電極５７はそれぞれ延長バー５６、ワーク６２と接続される。負電極６３はそれぞれワーク６２、電源負極６４と接続される。電源負極６４はそれぞれ負電極６３、下部絶縁板６５と接続される。下部絶縁板６５はそれぞれ電源負極６４、テーブル面１と接続される。
ワーク６２はそれぞれ正電極５７、負電極６３、Ｌ上部板５９と接続される。
電源組立体３は更に、マン−マシンインターフェイス１２４と、アクチュエータ組立体１２５と、コントローラ１２８と、溶接電源１２６と、ドライバ１２７とを備える。マン−マシンインターフェイス１２４はコントローラ１２８と接続される。アクチュエータ組立体１２５はコントローラ１２８と接続される。ドライバ１２８はそれぞれマン−マシンインターフェイス１２４、アクチュエータ組立体１２５、フリップフロップ１３６、溶接電源１２６、ドライバ１２７と接続される。溶接電源１２６はそれぞれアクチュエータ組立体１２５、コントローラ１２８と接続される。ドライバ１２７はコントローラ１２８と接続される。
マン−マシンインターフェイス１２４は、タッチスクリーン１３０と、伝送線１２９と、電源ポートとを備える。タッチスクリーン１３０はそれぞれ伝送線１２９、電源ポートと接続される。伝送線１２９はそれぞれタッチスクリーン１３０、トランジスタコントローラ１３１と接続される。電源ポートはそれぞれ商用電気に絶縁する電源、タッチスクリーン１３０と接続される。
アクチュエータ組立体１２５は１０〜３０個のリレー１３５からなり、リレー１３５の構造、原理、性能、パラメータ、サイズは同一であり、組付け、接続方法は一致している。リレー１３５のコイルはそれぞれＤＣ電源、リレーコントローラ１３２と接続されており、リレー１３５の接点部分はそれぞれ主制御電源、ドライバ１２７、溶接電源１２６、電源負極６４、電源正極５５と接続される。
コントローラ１２８は更に、トランジスタコントローラ１３１と、リレーコントローラ１３２と、Ａ／Ｄモジュール１３３と、Ｄ／Ａモジュール１３４とを備える。トランジスタコントローラ１３１はそれぞれマン−マシンインターフェイス１２４、リレーコントローラ１３２、ドライバ１２７、溶接電源１２６と接続される。リレーコントローラ１３２はそれぞれアクチュエータ組立体１２５、溶接電源１２６、トランジスタコントローラ１３１、Ａ／Ｄモジュール１３３と接続される。Ａ／Ｄモジュール１３３はそれぞれ溶接電源１２６、リレーコントローラ１３２、Ｄ／Ａモジュール１３４と接続される。Ｄ／Ａモジュール１３４はそれぞれ溶接電源１２６、ドライバ１２７、Ａ／Ｄモジュール１３３と接続される。
ドライバ１２７は、電源と、位置サーボ駆動組立体と、トルクサーボ駆動組立体とを備える。電源はそれぞれ位置サーボ駆動組立体、トルクサーボ駆動組立体と接続される。位置サーボ駆動組立体はそれぞれ電源、マシンアーム組立体と接続される。トルクサーボ駆動組立体はそれぞれ電源、電動シリンダセットと接続される。位置サーボ駆動組立体は４組の位置サーボ駆動部材からなり、それぞれ十字スライドテーブル６のＸ軸モータ、Ｚ軸モータ及び回転軸７モータとＹ軸８のモータと接続される。位置サーボ駆動部材は、位置ドライバ１３９と、位置サーボモータ７３とを備える。位置ドライバ１３９はそれぞれトランジスタコントローラ１３１、位置サーボモータ７３と接続されており、位置サーボモータ７３はそれぞれ位置ドライバ１３９、Ｘ軸モータ又はＺ軸モータ又は回転軸７モータ又はＹ軸８のモータと接続される。トルクサーボ駆動組立体は２組のトルクサーボ部材からなり、それぞれ上部電動シリンダ４のモータ及び下部電動シリンダ５のモータと接続される。トルクサーボ部材は、トルクドライバ１４１と、トルクモータ１１とを備える。トルクドライバ１４１はそれぞれトランジスタコントローラ１３１、Ｄ／Ａモジュール１３４、トルクモータ１１と接続される。トルクモータ１１はそれぞれトルクドライバ１４１、上部電動シリンダ４モータ又は下部電動シリンダ５モータと接続される。
溶接電源１２６は、スクリーングリッド回路１５４と、溶接回路組１５５と、補正回路組１５６とを備える。スクリーングリッド回路１５４、溶接回路組１５５、補正回路組１５６の主回路は並列接続された後、それぞれ電源正極５５、電源負極６４、リレー１３５におけるＺＫ１の常閉接点と接続され、フリップフロップ回路のフリップフロップ１３６はそれぞれトランジスタコントローラ１３１、サイリスタ１３７と対応して接続される。
スクリーングリッド回路１５４は、フリップフロップ１３６におけるＬＭ−１と、サイリスタ１３７におけるＫＴ１と、フリーホイールダイオード１５７と、インダクタ１４３と、ダイオード１５１と、蓄電組立体１３８におけるＣＮ１と、高電圧蓄電器９８とを備える。フリップフロップ１３６におけるＬＭ−１はそれぞれトランジスタコントローラ１３１、サイリスタ１３７におけるＫＴ１と接続される。サイリスタ１３７におけるＫＴ１はフリーホイールダイオード１５７と並列接続された後、それぞれ電源正極５５、リレー１３５におけるＺＫ１、インダクタ１４３と接続される。フリーホイールダイオード１５７はサイリスタ１３７におけるＫＴ１と並列接続された後、それぞれ電源正極５５、リレー１３５におけるＺＫ１、インダクタ１４３と接続される。インダクタ１４３はそれぞれサイリスタ１３７におけるＫＴ１、フリーホイールダイオード１５７、ダイオード１５１、高電圧蓄電器９８と接続される。ダイオード１５１はそれぞれインダクタ１４３、高電圧蓄電器９８、蓄電組立体１３８におけるＣＮ１と接続される。蓄電組立体１３８におけるＣＮ１はそれぞれ電源負極６４、リレー１３５におけるＺＫ１、ダイオード１５１と接続される。高電圧蓄電器９８はそれぞれインダクタ１４３、ダイオード１５１、電源負極６４と接続される。
溶接回路組１５５は、１〜１０本の構造、原理、パラメータが完全に同一の溶接ブランチからなる。溶接ブランチは、フリップフロップ１３６におけるＬＭ−２と、サイリスタ１３７におけるＫＴ２と、蓄電組立体１３８におけるＣＮ２とを備える。フリップフロップ１３６におけるＬＭ−２はそれぞれトランジスタコントローラ１３１、サイリスタ１３７におけるＫＴ２と接続される。サイリスタ１３７におけるＫＴ２はそれぞれフリップフロップ１３６におけるＬＭ−２、蓄電組立体１３８におけるＣＮ２と接続される。蓄電組立体１３８におけるＣＮ２はそれぞれサイリスタ１３７におけるＫＴ２、電源負極６４と接続される。
補正回路組１５６は１〜１０本の構造、原理、パラメータが完全に同一の補正ブランチからなる。補正ブランチは、フリップフロップ１３６におけるＬＭ−３と、サイリスタ１３７におけるＫＴ３と、蓄電組立体１３８におけるＣＮ３とを備える。フリップフロップ１３６におけるＬＭ−３はそれぞれトランジスタコントローラ１３１、サイリスタ１３７におけるＫＴ３と接続される。サイリスタ１３７におけるＫＴ３はそれぞれフリップフロップ１３６におけるＬＭ−３、蓄電組立体１３８におけるＣＮ３と接続される。蓄電組立体１３８におけるＣＮ３はそれぞれサイリスタ１３７におけるＫＴ３、電源負極６４と接続される。
蓄電組立体１３８は更に、キャパシタ１４９と、フィードバック抵抗器１４８と、充電電源１４７、荷卸抵抗器１５０におけるＦＤ３と、ヒューズスイッチ１４６におけるＺＫ３と、増幅器１４５におけるＲＧ３と、荷卸制御器１４４とを備える。キャパシタ１４９、フィードバック抵抗器１４８、充電電源１４７と並列接続された後、それぞれ荷卸抵抗器１５０におけるＦＤ３、ヒューズスイッチ１４６、サイリスタ１３７におけるＫＴ３、電源負極６４におけるＺＫ３と接続される。荷卸抵抗器１５０におけるＦＤ３はそれぞれサイリスタ１３７におけるＫＴ３、キャパシタ１４９、フィードバック抵抗器１４８、充電電源１４７、ヒューズスイッチ１４６におけるＺＫ３、増幅器１４５のＲＧ３と接続される。ヒューズスイッチ１４６におけるＺＫ３、増幅器１４５のＲＧ３は並列接続された後、それぞれ荷卸抵抗器１５０におけるＦＤ３、電源負極６４と接続される。荷卸制御器１４４はそれぞれＤ／Ａモジュール１３４、増幅器１４５、ＤＣ電源、電源負極６４と接続される。
正電極５７と負電極６３の原理、構造、ディメンション  チェーンは同一であるとともに、同一軸線上に組付けられ、鏡像配置されている、つまり、正電極５７と負電極６３とは外円Ｍが同軸、球面ＳＲのＮが同軸である。正電極５７の丸角ＣのサイズはＨサイズの１０ないし３０倍である。正電極５７の球面ＳＲの高さはワーク６２の圧接厚みの０．２倍である。正電極５７の球面ＳＲの直径はワーク厚みの１０ないし１００倍である。正電極５７の輪郭線ΦＲサイズ範囲は正電極５７の直径ΦＤの１／２ないし３／４であり、輪郭線ΦＲは１ないし５個である。つまり、球面ＳＲの外輪郭線Ｖの直径サイズは丸角Ｃの内輪郭線Ｗの直径サイズよりも小さい。正電極５７の球面ＳＲは１ないし１００個であり、球面ＳＲが１個であるとき、球面ＳＲの軸線と外円Ｍとが同軸であり、球面ＳＲが２個以上であるとき、球面ＳＲの中心線は輪郭線ΦＲ上に置かれるとともに、輪郭線ΦＲ上で均一に配置され、しかも球面ＳＲの外円Ｘと、隣接する一つの球面ＳＲの外円Ｘとは直交せず、ＸとＸとの間隔は２ＭＭよりも小さくあってはならない。一つの輪郭線にて、要求に応じて複数の球面ＳＲを置くことができない場合、正電極５７の直径ΦＤの１／２ないし３／４の間で輪郭線を配置した後、各々一本の輪郭線上に球面ＳＲを配置することができる。
【００２１】
正電極５７及び負電極６３は円形としても、方形としてもよいが、円形又は方形であっても、正電極５７及び負電極６３の溶接面はいずれも放電突起Ｈを有しており、しかも突起Ｈと平面との接続はいずれも平滑な曲面接続である。
【００２２】
上部電動シリンダ４及び下部電動シリンダ５の構造、原理、ディメンション  チェーン、性能、パラメータは完全に一致しており、上部電動シリンダ４の圧力は１０〜１５０００ｋｇであり、上部電動シリンダ４はブレーキを有するトルクモータであり、モータ出力は１〜１０ＫＷである。
【００２３】
スクリーングリッド回路１５４、溶接回路組１５５、補正回路組１５６で採用するものは並列接続回路構造、樹枝状放電方式であり、つまり、各々の回路のキャパシタ１４９の耐圧及び容量は異なり、溶接ワーク６２に必要な電流に応じて、任意の放電回路を選択でき、単独で使用しても、組み合わせて使用してもよく、またタイミングで間欠放電と間隔に放電とすることができる。スクリーングリッド回路１５４は高低圧組み合わせた重ね合わせ電源であり、高低圧の電源切り換えはダイオード１５１により自動的に切り換えられる。溶接回路組１５５及び補正回路組１５６は互換性があり、つまり、溶接回路組１５５及び補正回路組１５６は溶接モジュールとして使用しても、補正モジュールとして使用してもよい。
【００２４】
高電圧蓄電器９８の充電電圧及び放電電圧は５００Ｖよりも大きい。
【００２５】
蓄電組立体１３８は１ないし２０個の回路である。各々回路は単独で使用しても、並列接続で使用しても、はたまた間欠放電で使用してもよい。蓄電組立体１３８は単独充電でも、同時充電してもよい。
【００２６】
ワーク６２は２層ないし５００層の間のアルミ箔、銅箔、アルミストリップ、銅ストリップ又はアルミ基材表面処理材料又は銅基材表面処理材料のことであり、基材厚みは０．００６ＭＭないし１ＭＭの間である。
【００２７】
上部電動シリンダ４及び下部電動シリンダ５の構造、原理は一致し、鏡像、同軸配置される。
【００２８】
多層金属溶接装置の溶接方法は以下のステップを含む。
Ａ、準備ステップ：ワーク６２の技術要求に基づいて、正電極５７及び負電極６３の電極形状を選択するとともに、ワーク６２の材質抵抗値、溶接すべき層数及び抵抗値、異なる層の酸化膜抵抗値を計算して、中心点溶接とするか、それとも貫通溶接とするかを確定する。その後、技術要求の溶接面積に基づいて、正電極５７及び負電極６３のΦＤサイズを選択し、同時に球面ＳＲ及び輪郭線ΦＲ数量及び配置数量、溶接ナゲットが形成するナゲット数量を計算する。最後に、材質の相違及び有色金属の冷間加工硬化特性に基づいて、電動シリンダセットのトルク及びワーク６２が高熱を受けて生じた降伏点及び硬度低下数値を計算して、圧力従動機構のスプリング５１の圧力を調整した後、溶接で使用する正電極５７及び負電極６３を取付けて、その後、負電極６３の軸線断面座標を調整して、正電極５７と負電極６３とを同軸とした後、負電極６３を固定して、続いて負電極６３の回転角度で回転させて、負電極６３のＮ軸線と正電極５７のＮ軸線とを同軸とするとともに、負電極６３の回転ボルトを緊締することで、負電極６３が上、下、左、右、前、後でがたつかないようにする。このとき、準備ステップＡが完了して、次のステップ、セルフチェックステップＢに移行する。
Ｂ、セルフチェックステップＢ：ステップＡにより、準備ステップが完了した後、多層金属溶接装置はセルフチェックステップＢに移行する。まず、緊急停止及び警告が有効であるか否かを検査して、もし有効であれば、コントローラ１２８はアクチュエータ組立体１２５に音声・光警告信号を送出し、同時に伝送線１２９を通じてタッチスクリーン１３０に故障位置及び故障処理方法を送出する。次に各軸のモーションペアが原点位置にあるか否かを検査し、もし原点位置にないのであれば、タッチスクリーン１３０にどの軸が原点位置にないのかを表示するとともに、「規定経路及び軸運動順序に基づいて原点位置にまで戻すか否か」を表示する。最後に、コントローラ１２８の初期化が完了し、セルフチェックをパスした後、タッチスクリーン１３０上に「溶接ワークのシリアル番号を選択してください」と表示して、もしすでに溶接されたワークを選択した場合には、コントローラ１２８は自動ステップＥに自動的にジャンプして自動循環溶接作業を開始する。もし選択したものが新しいワークであった場合には、コントローラ１２８は、寸動制御／パラメータ設定メニュー画面に自動的にジャンプする。このとき、セルフチェックステップＢが完了して、設定ステップＣ又は自動ステップＥに移行する。
Ｃ、設定ステップ：ステップＢでのセルフチェックステップ処理の後、コントローラ１２８は設定ステップＣに自動的にジャンプするとともに、タッチスクリーン１３０の画面を寸動制御／パラメータ設定メニューに切り換える。その後、準備ステップＡで計算したデータに基づいて、パラメータをそれぞれマシンアーム部、予圧部、事前引張部、放電部、充電部、荷卸部に書き込む。
このうち、マシンアーム部は送給ラックからワーク６２を取り出した後に正電極５７と負電極６３との中間の溶接座標に置いて溶接準備し、溶接が完了した後、更にワーク６２を排出ラックに移送する。この間、マシンアームＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、回転軸７、上部電動シリンダ４、下部電動シリンダ５の運転速度はオンラインにてパラメータを調整、設定できるが、調整及び設定済みのパラメータは、プロセス要求に達するまで、マニュアルでＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、回転軸７、上部電動シリンダ、下部電動シリンダの運転速度、連動補間、ソフトウェア割り込みの寸動試験を繰り返して行うと同時に、マシンアームは更に送給ラック及び排出ラックでのワークの有無及び取り上げ及び放置順序を自動的に判断することができる。予圧部は上部電動シリンダ４を動力源として、上部電動シリンダ、圧力従動機構、溶接組立体の上部絶縁板５３、電源正極５５、延長バー５６、正電極５７をワーク６２の方向に向けて移動するように駆動するとともに、負電極６３を固定した参考基準として、ワーク６２に圧力を付与するが、圧力の大きさはタッチスクリーン１３０上でオンラインにて修正することができる上、圧力値の大きさは自動的にリアルタイムにトリガ及び調整すると同時に、フィードバック信号をトランジスタコントローラ１３１中にフィードバックした後、トランジスタコントローラ１３１は更にタッチスクリーン１３０で書き込んだ圧力値と比較し、もしフィードバック値及び書込み圧力値とが等しいのであれば、上部電動シリンダ４のブレーキをオフして、上部電動シリンダ４は運転を停止する。フィードバック数値が書込み圧力値よりも大きいのであれば、フィードバック数値が書込み圧力値に等しくなるまで上部電動シリンダ４はワーク６２とは反対の方向に移動し、上部電動シリンダ４のブレーキをオフして、上部電動シリンダ４は運転を停止する。そうでなければ、反対となる。事前引張部は、下部電動シリンダ５が引張機構をワーク６２の方向に向けて移動するように駆動するとともに、ワーク６２を固定した参考基準として、ワーク６２に圧力を付与するが、圧力の大きさはタッチスクリーン１３０上でオンラインにて修正することができる上、圧力値の大きさは自動的にリアルタイムにトリガ及び調整する。このとき、モーションペアの各軸のパラメータ設定、調整が完了して、充電及び放電パラメータ設定に移行する。つまり、まずスクリーングリッド回路１５４を設定する、すなわち、被溶接ワーク６２の酸化膜厚み及び層数の相違に基づいて、酸化膜の降伏電圧を計算するが、降伏電圧はつまり高電圧蓄電器９８の充電電圧であって、充電電圧の選択範囲は５００ないし５０００Ｖであり、その後、蓄電組立体１３８におけるＣＮ１の充電電圧を更に設定するが、充電電圧の選択範囲は２０ないし１００Ｖであり、計算方法はワーク６２の予熱時間及び予熱温度であり、電圧が高いほど、予熱時間は長くなる。次に、溶接回路組１５５を設定する、つまり、ワーク６２の溶接電力を選択する、すなわち、ワーク６２の各層の厚み、層数、溶接面積に基づいて、溶接電力及び溶接電流を計算した後、更に溶接電力及び溶接電流に基づいて溶接ブランチの数量を選択するとともに、蓄電組立体１３８におけるＣＮ２組の充電電圧を確定して、そして溶接ブランチが同時に放電するか、それとも間欠放電又はタイミングで放電するかを確定する。その後、タッチスクリーン１３０を通じてコントローラ１２８中に書き込むが、書き込んだ充電電圧の範囲は０ないし５０Ｖである。最後に、補正回路組１５６を設定するが、補正ブランチ充電電圧は電圧値から補正ブランチ数を除算して各々の補正ブランチを充電するとともに、タッチスクリーン１３０にてコントローラ１２８中に書き込むが、書き込んだ充電電圧の範囲は０ないし５０Ｖである。このとき、設定ステップCの処理が完了した、自動ステップＤに移行する。
Ｄ、自動ステップ：ステップＣの設定ステップで処理が完了した後、コントローラ１２８は自動ステップＤに自動的にジャンプして、オペレータからの自動運転命令を待ち、オペレータがタッチスクリーン１３０上で自動運転ボタンを押下すると、装置は自動運転する。まず、コントローラ１２８がタッチスクリーン１３０からの自動運転命令を受信したとき、コントローラ１２８はマシンアーム部のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、回転軸７、上部電動シリンダ、下部電動シリンダ５が自動リセット動作を送出し、各軸のリセットが完了した後、挟持組立体のクランプが開き、Ｌ上部板５９が開き、荷卸リレー１３５が吸着するとともに、送給ラックにワークがあるか否か、どのラックにワークがあるかを判断して、もしワークがないのであれば、マシンアームは待機ルーチンに自動的に移行し、もし送給ラック上にワークがあるのであれば、コントローラ１２８はどの取り上げラックで取り上げるか、及び動作順序の命令を送出するが、このとき、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、回転軸７は位置データ制御テーブルの運転距離、運転速度に基づいて、指定の座標までワーク６２をピックアップして、その後、ワーク６２を溶接位置の負電極６３の位置決めクランプ中にまで送って、ワーク６２を位置決めクランプに置いた後、位置決めクランプはコントローラ１２８にワーク６２到着命令を送出するが、このとき、コントローラ１２８は挟持組立体に解除命令を送出するとともに、アームＺ軸を原点位置にまで縮退させて待機する。コントローラ１２８はＺ軸が原点に到着した命令を受信した後、下部電動シリンダ５の圧縮命令を送出するとともに、下部電動シリンダ５はＬ上部板５９がワーク６２を圧着するように駆動する。
このうち、Ｌ上部板５９の圧力はタッチスクリーン１３０上で設定が完了したトルク信号である。コントローラ１２８は同時に、スクリーングリッド回路１５４、溶接回路組１５５、補正回路組１５６にも充電命令を送出するとともに、キャパシタ１４９の充電電圧がタッチスクリーン１３０で書き込んだ充電データと一致するか否かを比較して、もし一致しているのであれば、コントローラ１２８には充電完了命令を送出し、同時にＬ上部板５９及び上部電動シリンダ４の圧力値がすでに設定圧力値に達していることを検出したとき、コントローラ１２８は溶接命令を送出する。その後、タッチスクリーン１３０で設定した放電タイミングに基づいて、順次放電する。つまり、スクリーングリッド回路１５４の高電圧蓄電器９８はまず放電して、高電圧蓄電器９８の蓄電電圧が蓄電組立体１３８におけるＣＮ１の蓄電電圧を下回ったとき、ダイオード１５１が導通するが、このとき、高電圧蓄電器９８及び蓄電組立体１３８におけるＣＮ１が同時に放電する。このうち補正回路組１５６の放電タイミングは以下の通りである。コントローラ１２８が溶接回路組１５５の放電完了信号を検出したとき、直ちに溶接回路組１５５に対して電力、抵抗値、電圧、電流が設定要求を満たしているか否かを平均化に分析する。もし満たしていなければ、コントローラ１２８は溶接回路組１５５で生じた誤差値の程度、そして補正回路組１５６におけるどの補正ブランチ又はどの補正ブランチの並列接続値と誤差値とが近いか、又は同一であるかを計算した後、溶接電力の不足を補うために二次放電を行う。コントローラ１２８が二次放電完了信号を検出したとき、コントローラ１２８はまずリレー１３５に放電命令を送出して、続いて上部電動シリンダ４、下部電動シリンダ５の起動命令を送出し、コントローラ１２８が下部電動シリンダ５及び上部電動シリンダ４の到達信号を検出した後、更にＺ軸のアームを伸ばして、ワーク６２の座標に達した後、挟持組立体はワーク６２を挟持して排出口の空き位置に送る。その後、マシンアームが初期位置にまで戻るが、このとき、第１の作業サイクルが完了するが、もし作業を継続するのであれば、装置は繰り返し作業を行う。もし人為的関与で終了命令を送出したときには、自動ステップＤが完了して、放電ステップＥに移行する。
Ｅ、荷卸ステップ：ステップＤで自動ステップ処理が完了した後、コントローラ１２８はサーボにオフ命令を送出して、リレー１３５がオープンになっているか否か、キャパシタ１４９が放電を完了したかを検出した後、電源を自動的にオフにする。コントローラ１２８が電源を自動的にオフにすると同時に、コントローラ１２８自身の給電電源も切断する。
【符号の説明】
【００２９】
図中：１    テーブル面
２    ポスト
３    電源組立体
４    上部電動シリンダ
５    下部電動シリンダ
６    十字スライドテーブル
７    回転軸
８    Ｙ軸
９    挟持組立体
１０    ガイドバー
１１    トルクモータ
１７    支持バー
４０    プランジャ
４８    上部押さえ板
４９    調整ナット
５１    スプリング
５２    下部押さえ板
５３    上部絶縁板
５４    下部セルフロックナット
５５    電源正極
５６    延長バー
５７    正電極
５８    Ｌ上部ナット
５９    Ｌ上部板
６０    プルロッド
６１    Ｌ下部ナット
６２    ワーク
６３    負電極
６４    電源負極
６５    下部絶縁板
６６    Ｌ下部板
６７    Ｌスライドベアリング
６８    Ｌ下部押さえ蓋
６９    Ｌ上部押さえ蓋
７３    位置サーボモータ
９８    高電圧蓄電器
１２４    マン−マシンインターフェイス
１２５    アクチュエータ組立体
１２６    溶接電源
１２７    ドライバ
１２８    コントローラ
１２９    伝送線
１３０    タッチスクリーン
１３１    トランジスタコントローラ
１３２    リレーコントローラ
１３３    Ａ／Ｄモジュール
１３４    Ｄ／Ａモジュール
１３５    リレー
１３６    フリップフロップ
１３７    サイリスタ
１３８    蓄電組立体
１３９    位置ドライバ
１４１    トルクドライバ
１４３    インダクタ
１４４    荷卸制御器
１４５    増幅器
１４６    ヒューズスイッチ
１４７    充電電源
１４８    フィードバック抵抗器
１４９    キャパシタ
１５０    荷卸抵抗器
１５１    ダイオード
１５４    スクリーングリッド回路
１５５    溶接回路組
１５６    補正回路組
１５７    フリーホイールダイオード
【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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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