點焊裝置的加壓控制方法
2023-05-30 18:12:01
專利名稱：點焊裝置的加壓控制方法
技術領域：
本發明涉及一種對被焊接部件進行點焊的點焊裝置的加壓控制方法。
背景技術：
一般地，在重合的鋼板等板材的接合中，廣泛地進行點焊，該點焊是在一對焊接電極間夾持被焊接部件，一邊施加加壓力一邊在兩個電極間通電一定時間的焊接方法。例如，如圖8 (a)所示，在對將剛性較低的薄板101、剛性比該薄板101高的第I厚板102、第2厚板103這三片鋼板重合而成的板組的被焊部件100進行點焊的情況下，如果以在薄板101和第I厚板102之間及第I厚板102和第2厚板103之間無間隙的緊密貼合的狀態，利用可動側電極111和固定側電極112夾持被焊接部件100，利用電源113進行通電，則可動側電極111和固定側電極112之間的通電路徑中的電流密度大致均勻，在從薄板101至第2厚板103的整個厚度內形成良好的焊點，可以得到所需的焊接強度。但是，在實際中，在由可動側電極111和固定側電極112夾持被焊接部件100並加壓時，剛性較低的薄板101和第I厚板102會向上方彎曲，在薄板101和第I厚板102之間及第I厚板102和第2厚板103之間會產生間隙。在該情況下，可動側電極111和薄板101間的接觸面積由於薄板101的彎曲而變大，與之相對，薄板101和第I厚板102之間及第I厚板102和第2厚板103之間的接合部的接觸面積由於間隙而變小。由此，作為可動側電極111和固定側電極112之間的電流密度，相對於薄板101側而第2厚板103側變高，與薄板101和第I厚板102之間相比，第I厚板102和第2厚板103之間的局部發熱量增多。其結果，如圖8 (a)所示，首先在第I厚板102和第2厚板103的接合部處形成焊點105，焊點105逐漸變大，如圖8 (b)所示，很快薄板101和第I厚板102溶合。但是，該薄板101和第I厚板102之間的熔入量減少，焊接強度不穩定，擔心薄板101剝離，並且焊接品質存在波動。特別地，第I厚板102及第2厚板103越厚，焊點105不容易到達第I厚板102和薄板101之間，該不良情況越顯著。作為其對策，例如在專利文獻I中公開的點焊方法如圖9所示，在對薄板101、第I厚板102、第2厚板103這3片重合的被焊接部件100進行點焊時，通過使薄板101側的可動側電極125的加壓力比第2厚板103側的固定側電極124的加壓力減小，從而使薄板101和第I厚板102的接合部的牴觸電阻變大，另一方面，使第I厚板102和第2厚板103的接合部的接觸電阻變小，在向可動側電極125和固定側電極124通電時，薄板101和第I厚板102的接合部的發熱量增加，薄板101和第I厚板102的焊接強度增高。用於實施該方法的點焊裝置的結構，如圖10所示，在焊接機器人115的腕部116上搭載點焊裝置120。點焊裝置120具有基座部122，其可上下自由移動地由直線導軌121支撐，該直線導軌121固定在支撐託架117上，該支撐託架117安裝在腕部116上，在該基座部122上設置向下方延伸的固定臂123，在固定臂123的前端設置固定側電極124。另外，在基座部122的上端搭載加壓力致動器126，在利用加壓力致動器126上下移動的杆部127的下端，安裝與固定側電極124相對的可動側電極125。在支撐託架117的上端搭載伺服電動機128，利用伺服電動機128的動作，經由滾珠絲槓機構使基座部122上下移動。在這裡，按照預先存儲在未圖示的控制器中的示教數據，控制器首先利用伺服電動機128使基座部122上升，使固定側電極124與被焊接部件100的下表面抵接，並且利用加壓力致動器126使可動側電極125下降，與夾緊支撐在夾緊裝置118上的被焊接部件100的上表面抵接。在這裡，由加壓力致動器126產生的加壓力經由基座部122及固定臂123均勻地作用在固定側電極124和可動側電極125上，利用來自固定側電極125的加壓力FL和來自可動側電極124的加壓力加FU進行夾持加壓。然後，通過利用伺服電動機128使基座部122提升，使可動側電極125側的加壓力與固定側電極124的加壓力相比減小，從而可以使薄板101和第I厚板102之間的電流密度相對變高，確保薄板101和第I厚板102的接合部的發熱量，使熔入量增多，焊接強度增加。專利文獻1:日本特開2003 - 251469號公報
發明內容
根據上述專利文獻1，通過使固定側電極124與由夾緊裝置118保持的被焊接部件100的第2厚板103側抵接，並且使可動側電極125與薄板101抵接，進而使基座部122提升而使可動側電極125側的加壓力與固定側電極124側的加壓力相比減小，從而可以使薄板101和第I厚板102之間的電流密度相對變高，確保薄板101和第I厚板102的接合部的發熱量，使熔入量增多，焊接強度增加。但是，在利用固定側電極124和可動側電極125對由夾緊裝置118保持的被焊接部件100夾持加壓的狀態下，為了使基座部122移動，而使由可動側電極125施加的加壓力FU與固定側電極124的加壓力FL相比減小，夾緊保持被焊接部件100的夾緊裝置118需要較大的負載。另一方面，在夾緊裝置118對被焊接部件100的夾緊位置和焊接位置距離較遠的狀態下，被焊接部件100會彎曲變形，使由固定側電極124施加的加壓力和由可動側電極125施加的加壓力產生波動，難以確保薄板101和第I厚板102之間的穩定的接觸電阻及第I厚板102和第2厚板103之間的穩定的接觸電阻，擔心接合部處的電流密度產生波動而使點焊品質下降。因此，本專利申請人在日本特願2010 - 200643中提出一種點焊裝置，如圖11中的概要所示，通過在固定側電極132和利用加壓力致動器進行動作的可動側電極131之間，對被焊接部件100的焊接部位施加規定的加壓力F，即利用可動側電極131的加壓力FU和固定側電極132的加壓力FL夾持並加壓(F=FU+FL)，並且利用未圖示的副加壓力致動器使副加壓部133按壓被焊接部件100的薄板101而施加副加壓力f，從而將作用在薄板101側的固定側電極132的加壓力控制為與作用在第2厚板103側的可動側電極131的加壓力相比較小，向可動側電極131和固定側電極132之間通電而進行焊接。在該點焊裝置中，由於在由利用加壓力致動器進行動作的可動側電極131和固定側電極132，以預先設定的加壓力F對被焊接部件100進行夾持加壓的狀態下，利用副加壓力致動器施加副加壓力f，因此擔心由於副加壓力f的施加而使預先設定的由可動側電極131和固定側電極132施加的加壓力F增大，要求對加壓力致動器及副加壓力致動器進行適當的控制。特別地，在利用氣缸機構構成加壓力致動器時，由於氣缸機構本身具有收縮功能，因此可以抑制相對的影響，但在利用伺服電動機構成時，由伺服電動機產生的機構阻力增大，其控制變得更麻煩。因此，本發明就是鑑於該問題點而提出的，其目的在於提供一種點焊裝置的加壓控制方法，其通過對作用在被焊接部件上的由焊接電極施加的加壓力及副加壓力進行控制，從而得到優良的焊接品質。在實現上述目的的技術方案I中記載的點焊裝置的加壓控制方法的發明具有第I焊接電極；加壓力致動器，其向與該第I電極協同動作而夾持被焊接部件的第2焊接電極施加加壓力；以及副加壓力致動器，其使副加壓部與前述被焊接部件抵接而施加副加壓力，利用前述第I焊接電極、第2焊接電極及副加壓部夾持前述被焊接部件，並且在施加了預先設定的加壓力的前述第I焊接電極和第2焊接電極之間通電而進行焊接，其特徵在於，具有第I工序，在該工序中，施加預先設定的初始加壓力或初始副加壓力中的任一個，然後施加另一個，該初始加壓力是利用前述加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極對前述被焊接部件進行夾持加壓而施加的加壓力，該初始副加壓力是使副加壓部與被焊接部件抵接而利用前述副加壓力致動器施加的加壓力；以及第2工序，該工序在第I工序之後，施加預先設定的設定加壓力或設定副加壓力中的任一個，然後施加另一個，該設定加壓力是利用前述加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極對前述被焊接部件施加的加壓力，該設定副加壓力是利用前述副加壓力致動器由副加壓部施加的加壓力。由此，在以利用加壓力致動器由第I焊接電極及第2焊接電極夾持被焊接部件並施加設定的加壓力，並且利用副加壓力致動器由副加壓部對被焊接部件施加設定的副加壓力的狀態，在第I焊接電極和第2焊接電極之間通電而進行點焊的過程中，由於在第I工序中，利用加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極以預先設定的初始加壓力對被焊接部件進行夾持加壓，並且使副加壓部與被焊接部件抵接而由前述副加壓力致動器施加初始副加壓力，然後，在第2工序 中，利用加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極對被焊接部件施加預先設定的設定加壓力，並且利用副加壓力致動器由副加壓部施加設定副加壓力，因此對被焊接部件高精度施加預先設定的由第I焊接電極和第2焊接電極施加的加壓力及由副加壓部施加的副加壓力，通過第I焊接電極和第2焊接電極之間的通電，對被施加了預先設定的由第I焊接電極和第2焊接電極施加的設定加壓力及由副加壓部施加的副加壓力的被焊接部件執行點焊，可以得到優良的焊接品質。根據在實現上述目的的技術方案2中記載的發明的點焊裝置的加壓控制方法，其具有第I焊接電極；加壓力致動器，其對與該第I電極協同動作而夾持被焊接部件的第2焊接電極施加加壓力；以及副加壓力致動器，其使副加壓部與前述被焊接部件抵接而施加副加壓力，利用前述第I焊接電極、第2焊接電極及副加壓部夾持前述被焊接部件，並且在施加了預先設定的加壓力的前述第I焊接電極和第2焊接電極之間通電而進行焊接，其特徵在於，具有 第I工序，在該工序中，施加預先設定的初始加壓力或初始副加壓力中的任一個，然後施加另一個，該初始加壓力是利用前述加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極對前述被焊接部件進行夾持加壓而施加的加壓力，該初始副加壓力是使副加壓部與被焊接部件抵接而利用前述副加壓力致動器施加的加壓力；以及轉換工序，在該工序中，從由第I焊接電極和第2焊接電極以初始加壓力對前述被焊接部件進行夾持加壓，並且由副加壓部施加初始副加壓力的第I狀態開始，向利用前述加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極對前述被焊接部件施加預先設定的設定加壓力，及利用前述副加壓力致動器由副加壓部施加預先設定的設定副加壓力的第2狀態逐漸轉換。由此，在以利用加壓力致動器由第I焊接電極及第2焊接電極夾持被焊接部件並施加設定的加壓力，並且利用副加壓力致動器由副加壓部對被焊接部件施加設定的副加壓力的狀態，在第I焊接電極和第2焊接電極之間通電而進行點焊的過程中，由於在第I工序中，利用加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極以預先設定的初始加壓力對被焊接部件進行夾持加壓，並且利用副加壓力致動器由副加壓部施加初始副加壓力，在轉換工序中，從由該第I焊接電極和第2焊接電極以初始加壓力對被焊接部件進行夾持加壓，並且由副加壓部施加初始副加壓力的第I狀態開始，向利用加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極對前述被焊接部件施加預先設定的設定加壓力，及利用前述副加壓力致動器由副加壓部施加設定副加壓力的第2狀態逐漸轉換，因此對被焊接部件高精度施加預先設定的由第I焊接電極和第2焊接電極施加的加壓力及由副加壓部施加的副加壓力，通過第I焊接電極和第2焊接電極之間的通電，對被施加了預先設定的由第I焊接電極和第2焊接電極施加的設定加壓力及由副加壓部施加的副加壓力的被焊接部件執行點焊，可以得到優良的焊接品質。技術方案3的發明，其特徵在於，在技術方案2記載的點焊裝置的加壓控制方法中，在前述轉換工序中，利用前述加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極進行的加壓力施加、和利用前述副加壓力致動器由副加壓部進行的副加壓力施加交替地進行。由此，通過使利用前述加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極進行的加壓力施加和利用前述副加壓力致動器由副加壓部進行的副加壓力施加交替地進行，可以對被焊接部件高精度施加預先設定的由第I焊接電極和第2焊接電極施加的加壓力及由副加壓部施加的副加壓力。技術方案4的發明，其特徵在於，在技術方案2記載的點焊裝置的加壓控制方法中，前述轉換工序具有多個副加壓工序，在這些工序中，利用前述副加壓力致動器由副加壓部進行副加壓力施加。由此，由於具有利用副加壓力致動器由副加壓部進行副加壓力的施加的多個工序，因此可以對被焊接部件高精度施加預先設定的由第I焊接電極和第2焊接電極施加的加壓力及由副加壓部施加的副加壓力。技術方案5的發明，其特徵在於，在技術方案2至4中的任一項記載的點焊裝置的加壓控制方法中，前述轉換工序具有下述工序，即，在向利用前述加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極對前述被焊接部件施加預先設定的設定加壓力，及利用前述副加壓力致動器由副加壓部施加設定副加壓力的第2狀態逐漸轉換的期間，使由第I焊接電極和第2電極施加的加壓力及由副加壓部施加的副加壓力中的至少一個減小。由此，由於具有在向利用加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極對被焊接部件施加預先設定的設定加壓力，及利用副加壓力致動器由副加壓部施加設定副加壓力的第2狀態逐漸轉換的期間，使由第I焊接電極和第2電極施加的加壓力及由副加壓部施加的副加壓力中的至少一個減少的工序，因此抑制過大的加壓力或副加壓力的施加，可以對被焊接部件高精度施加預先設定的由第I焊接電極和第2焊接電極施加的加壓力及由副加壓部施加的副加壓力。發明的效果根據本發明，在利用加壓力致動器由第I焊接電極及第2焊接電極夾持被焊接部件並施加設定的加壓力，並且利用副加壓力致動器由副加壓部對被焊接部件施加規定的副加壓力的狀態下，在第I焊接電極和第2焊接電極之間通電而進行點焊時，不會受到加壓力致動器等機構的阻力的影響，對被焊接部件高精度施加預先設定的第I焊接電極和第2焊接電極的加壓力及副加壓部的副加壓力，通過第I焊接電極和第2焊接電極之間的通電，以被施加預先設定的由第I焊接電極和第2焊接電極施加的設定加壓力及由副加壓部施加的畐O加壓力的狀態執行點焊，可以得到優良的焊接品質。
圖1是實施方式中的點焊裝置的結構圖。圖2是圖1的A向視圖。圖3是圖1的B部放大斜視圖。圖4是動作程序數據的說明圖。圖5是動作概要說明圖。圖6是動作概要說明圖。圖7是動作概要說明圖。圖8是表示現有的點焊裝置的概要的說明圖。圖9是表示現有的點焊裝置的概要的說明圖。圖10是表示現有的點焊裝置的概要的說明圖。圖11是點焊裝置的概要說明圖。
具體實施例方式參照圖1至圖6，對本發明涉及的點焊裝置的加壓控制方法的一個實施方式進行說明。圖1是點焊裝置的結構圖。圖2是圖1的A向視圖。圖3是圖1的B部放大斜視圖。圖4是動作程序數據的說明圖。圖5及圖6是動作概要說明圖。在進行點焊裝置I的說明之前，對被焊接部件100進行說明。被焊接部件100如圖3所示，由使薄板與重合的兩片厚板中的一片重合而成的3片重合的板組構成，該3片重合的板組為從下向上依次地重合的剛性較低的薄板101、與薄板相比板厚增加且剛性較高的第I厚板102及第2厚板103。點焊裝置I具有支撐託架2，其具有基座部3及側部4、5，該基座部3經由均衡單元安裝在未圖示的焊接機器人的腕部上，該側部4、5從基座部3的兩側相對地延伸。在支撐託架2的相對的側部4、5上安裝固定臂10，在側部4、5的前端部4a、5a上，經由託架6安裝加壓力致動器20。並且，在兩側部4、5之間安裝支撐副加壓力施加單元30的副加壓力致動器31及焊接變壓器40。固定臂10由固定臂主體11及電極保持部12形成，該固定臂主體11向下方延伸，其基端與支撐託架2的兩側部4、5結合，該電極保持部12從固定臂主體11的前端向前方彎曲為L字狀，在電極保持部12上安裝作為第I焊接電極的固定側電極15，其頂端15a向上。加壓力致動器20具有由中空電動機構成的伺服電動機21，該中空電動機具有可自由旋轉地收容在電動機殼體內的中空轉子，該加壓力致動器20具有直動部22，其具有安裝在中空轉子的端部上的滾珠絲槓及與滾珠絲槓螺合的螺杆23，利用伺服電動機21的動作，直動部22的螺杆23進行升降往復運動。在直動部22的螺杆23的下端設置電極臂24，在電極臂24的前端，與設置在固定臂10上的固定側電極15同軸、即在中心軸線L上，與固定側電極15相對地設置作為第2焊接電極的可動側電極25。由此，利用加壓力致動器20的伺服電動機21的動作，可動側電極25在從固定側電極15向上方遠離的退避位置，和與固定側電極15協同動作而夾持被焊接部件100並施加加壓力的加壓位置之間，沿中心軸線L移動。由固定側電極15和可動側電極25對該被焊接部件100施加的加壓力F，即由固定側電極15施加的加壓力FL及由可動側電極25施加的加壓力FU，由伺服電動機21的旋轉扭矩決定，通過控制伺服電動機21的旋轉扭矩而得到期望的加壓力。副加壓力施加單元30具有副加壓力致動器31，其經由支撐部件7保持在支撐託架2的兩側部4、5之間；以及副加壓力施加臂35，在其前端設置副加壓部39。副加壓力致動器31具有由中空電動機構成的伺服電動機32，該中空電動機具有可自由旋轉地收容在電動機殼體內的中空轉子，該副加壓力致動器31具有直動部33，其具有安裝在中空轉子的端部的滾珠絲槓及與滾珠絲槓螺合的螺杆34，利用伺服電動機32的動作，直動部33的螺杆34進行升降往復運動。在該直動部33的螺杆34上設置副加壓力施加臂35。副加壓力施加臂35由臂部36和可動支承部38構成，該臂部36具有前端部37，其基端部與螺杆34的前端結合，在固定臂10和電極臂24之間向下方延伸，從前端向中心軸線L方向彎曲，該可動支承部38與臂部36的前端部37結合，沿中心軸線L方向延伸，在前端設置副加壓部39。可動支承部38為朝向中心軸線L方向延伸的矩形板狀，其基端部38A與臂部36的前端部37結合，在前端設置剖面為半圓弧狀、即半筒狀的副加壓部39，該副加壓部39與中心軸線L同軸，其前端39a向上方凸出，允許固定側電極15貫穿。如上述構成的副加壓力施加臂35，利用伺服電動機32的動作，在設置於副加壓力施加臂35的前端的副加壓部39的前端39a與固定側電極15的頂端15a相比成為下方而遠離被焊接部件100的退避位置，和從下方與由固定側電極15和可動側電極25夾持的被焊接部件100抵接而施加副加壓力的副加壓位置之間，沿中心軸線L移動。該副加壓力由伺服電動機32的旋轉扭矩確定，通過控制伺服電動機32的旋轉扭矩而得到期望的副加壓力f。成為電源的焊接變壓器40的一個輸出端子，經由母線及固定臂10等與固定側電極15可通電地連接，另一輸出端子經由母線及電極臂24等與可動側電極25可通電地連接。另外，具有焊接控制器41，在焊接控制器41中包含加壓力控制部42和副加壓力控制部43，基於點焊裝置I的動作程序及由動作程序設定的各動作行程，該加壓力控制部42對加壓力致動器20進行控制，該副加壓力控制部43對副加壓力致動器31進行控制。該焊接控制器41，作為其動作程序數據，如圖4所示，具有初始加壓力設定工序S101、設定加壓力設定工序S102、初始副加壓力設定工序S103、副加壓力設定工序S104、作為第I工序的初始加壓工序S105及初始副加壓工序S106、作為第2工序的設定加壓工序S107及設定副加壓工序S108。加壓力控制部42，作為動作數據而設定初始設定旋轉扭矩Tl，即利用固定側電極15和可動側電極25，以在初始加壓力設定工序SlOl中預先設定的初始加壓力Fl對被焊接部件100加壓時的伺服電動機21的旋轉扭矩；以及設定旋轉扭矩T，即利用固定側電極15和可動側電極25，以在設定加壓力設定工序S102中預先設定的設定加壓力F對被焊接部件100加壓時的伺服電動機21的旋轉扭矩，在初始加壓工序S105中使伺服電動機21動作，直至達到在初始加壓力設定工序SlOl中設定的初始旋轉扭矩Tl，在設定加壓工序S107中使伺服電動機21動作，直至達到在設定加壓力設定工序S102中設定的設定旋轉扭矩T。在這裡，初始加壓力設定工序SlOl中的初始加壓力F1，是利用固定側電極15和可動側電極25對被焊接部件100進行加壓的初期設定的固定側電極15的加壓力和可動側電極25的加壓力的合計加壓力，設定加壓力設定工序S102中的設定加壓力F，是在焊接時所要求的最佳的固定側電極15的加壓力FL和可動側電極25的加壓力FU的合計設定加壓力(F=FL+FU)，優選通過預先實 驗或模擬等進行設定。副加壓力控制部43，作為動作數據而設定初始旋轉扭矩tl，即利用副加壓部39，對被焊接部件100施加在初始副加壓力設定工序S103中預先設定的初始副加壓力Π時的伺服電動機32的旋轉扭矩；以及設定旋轉扭矩t，即利用副加壓部39，對被焊接部件100施加在副加壓力設定工序S104中預先設定的設定副加壓力f時的伺服電動機32的旋轉扭矩，在初始副加壓工序S106中使伺服電動機32動作，直至達到在初始副加壓力設定工序S103中設定的初始旋轉扭矩tl，在設定副加壓工序S108中使伺服電動機32動作，直至達到在副加壓力設定工序S104中設定的設定旋轉扭矩t。在這裡，初始副加壓力設定工序S103中的初始副加壓力fl，是在初期設定的加壓力，是比設定副加壓力f小的加壓力，副加壓力設定工序S104中的設定副加壓力f，設定在焊接時最佳的副加壓力的範圍內，初始副加壓力fl及設定副加壓力f，優選通過預先實驗或模擬等進行設定。這樣，由於以加壓力致動器20及副加壓力致動器31的各伺服電動機21、32的旋轉扭矩，設定初始加壓力、設定加壓力、初始副加壓力及設定副加壓力等，因此無需檢測加壓力及副加壓力的其他專用的加壓力檢測單元，得到控制及結構的簡單化。另外，在未圖示的焊接機器人控制器中，存儲焊接機器人的示教數據，在示教數據中包含用於對被焊部件100的各打點位置依次進行點焊的動作程序及各焊點、即焊接位置處的點焊裝置I的位置及姿勢。下面，參照圖5及圖6的動作概要說明圖對點焊裝置I的動作進行說明。在由將薄板101、第I厚板102、第2厚板103從下向上依次重合的3片板部件構成的被焊接部件100的點焊時，預先進行下述準備，即，作為加壓力控制部42的動作數據，在初始加壓力設定工序SlOl中設定利用固定側電極15和可動側電極25以初始加壓力Fl夾持被焊接部件100時的伺服電動機21的初始旋轉扭矩Tl，在設定加壓力設定工序S102中設定利用固定側電極15和可動側電極25以設定加壓力F對被焊接部件100進行加壓時的伺服電動機21的設定旋轉扭矩T。相同地，作為副加壓力旋加控制部43的動作數據，在初始副加壓力設定工序S103中設定利用副加壓部39對被焊接部件100施加初始副加壓力fl的伺服電動機32的初始旋轉扭矩tl，在副加壓力設定工序S104中設定利用設定的副加壓部39對被焊接部件100施加設定副加壓力f的伺服電動機32的設定旋轉扭矩t。然後，如圖1所示，在可動側電極25位於遠離固定側電極15的退避位置，且副加壓力施加單元30的副加壓部39保持在退避位置的狀態下，機器人控制器按照預先設定的程序使機器人動作，如圖5 Ca)所示，使固定側電極15的頂端15a與成為被焊接部件100的焊接位置的打點位置抵接，從而將點焊裝置I定位在焊接位置。在使該點焊裝置I定位於焊接位置的狀態下，如圖5 (a)所示，點焊裝置I的固定側電極15的頂端15a從下方與被焊接部件100的薄板101抵接，另一方面，可動側電極25的頂端25a與第2厚板103之間具有間隙而彼此相對，副加壓部39的前端39a與薄板101之間具有間隙而彼此相對。然後，如圖5 (b)所示，在固定側電極15與被焊接部件100的薄板101抵接的狀態下，利用加壓力致動器20的伺服電動機21的動作使可動側電極25從退避位置向靠近固定側電極15的加壓位置方向移動，從上方與第2厚板103抵接。通過利用該固定側電極15和可動側電極25夾持被焊接部件100，而使固定側電極15及可動側電極25定位在成為被焊接部件100的焊接位置的打點位置。然後，在作為第I工序的初始加壓工序S105中，使加壓力致動器20的伺服電動機21動作，直至達到在初始加壓力設定工序SlOl中設定的初始旋轉扭矩Tl，如圖5 (c)所示，在可動側電極25和固定側電極15之間，以初始加壓力Fl對被焊接部件100進行夾持加壓。該初始加壓工序S105中在可動側電極25和固定側電極15之間對被焊接部件100施加的加壓力，如圖6的實線a所示，伴隨伺服電動機21的旋轉而逐漸增加，達到初始加壓力Fl後停止。然後，在初始副加壓工序S106中，使副加壓力致動器31的伺服電動機32動作，直至達到在初始副加壓力設定工序S103中設定的初始旋轉扭矩tl。由此，如圖5 Cd)所示，使副加壓部39接近固定側電極15，從下方與在可動側電極25和固定側電極15之間被夾持加壓的狀態下的被焊接部件100的薄板101壓接，而施加初始副加壓力H。該初始副加壓工序S106中由副加壓部39對被焊接部件100施加的副加壓力，如圖6中的雙線b所示，伴隨伺服電動機32的旋轉而逐漸增加，達到初始副加壓力f I後停止。在該第I狀態下，伴隨初始副加壓力Π的施加，該增加的副加壓力的反作用力從副加壓部39，經由副加壓力施加臂35及伺服電動機32或直動部33的機構阻力等由副加壓力致動器31產生的阻力，作用在可動側電極25或固定側電極15上，使由可動側電極25和固定側電極15施加的加壓力如圖6所示，從初始加壓力Fl增加至2次加壓力F2(Fl+a )。由該初始加壓工序S106進行的初始加壓力Fl的施加和由初始副加壓工序S106進行的初始副加壓力Π施加，也可以先執行初始副加壓工 序S106，在初始副加壓工序S106之後執行初始加壓工序S105。也就是說，在第I工序中施加預先設定的初始加壓力Fl或初始副加壓力fl中的任一個，然後施加另一個，該初始加壓力Fl是利用加壓力致動器20由固定側電極15和可動側電極25對被焊接部件100進行夾持加壓而施加的加壓力，該初始副加壓力Π是利用副加壓力致動器31由副加壓部39施加的加壓力。在該第I工序之後，在作為第2工序的設定加壓工序S107中，使伺服電動機21動作，直至達到在設定加壓力設定工序S102中設定的設定旋轉扭矩T，如圖5 (e)所示，在可動側電極25和固定側電極15之間以設定加壓力F對被焊接部件100進行夾持加壓。由此，由可動側電極25和固定側電極15對被焊接部件100施加的加壓力，如圖6所示，從在初始副加壓工序S106中增加後的2次加壓力F2，變為在焊接時所需的預先設定的設定加壓力F0伴隨該設定加壓力F的施加，該施加加壓力的反作用力經由加壓力致動器20及副加壓力致動器31的機構阻力等、以及副加壓力施加臂35等作用在副加壓部39上，使由副加壓部39施加的副加壓力如圖6所示，從初始副加壓力Π增加至2次副加壓力f2(Π+ β )。然後，在設定副加壓工序S108中，使副加壓力致動器31的伺服電動機32動作，直至達到在副加壓力設定工序S104中設定的設定旋轉扭矩t，如圖5 (f)所示，對被焊接部件100的薄板101施加設定副加壓力f。由此，由副加壓部39對被焊接部件100施加的加壓力如圖6所示，從在設定加壓工序S107中增加後的2次加壓力f2，設定為在焊接時所需的設定副加壓力f。伴隨由於該副加壓力設定而產生的從2次副加壓力f2向設定副加壓力f的增加的反作用力，作用在可動側電極25及固定側電極15上，使在設定加壓工序S107中設定的設定加壓力F增加，但伴隨從2次副加壓力f2向設定副加壓力f的增加的反作用力較小，設定加壓力F維持在允許範圍內。由該設定加壓工序S107進行的設定加壓力F的施加和由設定副加壓工序S108進行的設定副加壓力f的施加，也可以先執行設定副加壓工序S108，在設定副加壓工序S108之後執行設定加壓工序S107。也就是說，在第2工序中施加預先設定的設定加壓力F或設定副加壓力f中的任一個， 然後施加另一個，該設定加壓力F是利用加壓力致動器20由固定側電極15和可動側電極25對被焊接部件100施加的加壓力，該設定副加壓力f是利用副加壓力致動器31由副加壓部39施加的加壓力。這樣，在利用固定側電極15和可動側電極25以對應於焊接條件而設定的設定加壓力F對被焊接部件100進行夾持加壓，並且利用副加壓部39以設定的設定副加壓力f接近固定側電極15，而從下方對薄板101施加副加壓力f的第2狀態下，如圖5 Cf)所示，由可動側電極25施加的加壓力FU從上方向被焊接部件100的第2厚板103施加，由固定側電極15施加的加壓力FL和由副加壓部39施加的副加壓力f相鄰地向薄板101施加。在該情況下，由加壓力致動器20產生的加壓力經由電極臂23等作用在可動側電極25上,並且經由與可動側電極25相對的固定臂10作用在固定側電極15上,另一方面，由副加壓力施加單元30中的伺服電動機32產生的預緊力經由副加壓力施加臂35等作用在副加壓部39上，從上方作用在第2厚板103上的由可動側電極25施加的加壓力FU、與從下方作用在薄板101上的由固定側電極15施加的加壓力FL及由副加壓部39施加的副加壓力f的總和相等(FU=FL+f)。換言之，從固定側電極15作用在薄板101上的加壓力FL，等於從由可動側電極25施加的加壓力FU減去由副加壓部39施加的副加壓力f後的加壓力(FL=FU — f)。
這樣，通過將作用在薄板101側的來自固定側電極15的加壓力FL控制得比作用在第2厚板103側的可動側電極25的加壓力FU小(FL < FU),從而使薄板101和第I厚板102的接合部的接觸壓力比第I厚板102和第2厚板103之間的焊接部的接觸壓力小，薄板101和第I厚板102之間的接觸電阻相對地變大，並且，第I厚板102和第2厚板103之間的接觸電阻變小。然後，在利用可動側電極25、固定側電極15及副加壓部39對被焊接部件100進行夾持加壓，且使位於薄板101側的固定側電極15的加壓力FL比位於第2厚板103側的可動側電極25的加壓力FU小的狀態下，從焊接變壓器40向可動側電極25和固定側電極15之間通電規定時間而進行焊接。在向該可動側電極25和固定側電極15之間通電時，薄板101和第I厚板102之間的接合部的接觸電阻相對增大，電流密度增高，並且第I厚板102和第2厚板103之間的接觸電阻保持較小。由此，薄板101和第I厚板102的接合部的發熱量與第I厚板102和第2厚板103的接合部的發熱量相比相對地增加，在從薄板101至第2厚板103的整個厚度內形成電流密度均勻的良好焊點，可以確保薄板101的焊接強度。在該焊接完成後，利用副加壓力施加單元30的伺服電動機32的動作使直動部33的螺杆34下降移動，經由副加壓力施加臂35使設置在可動支承部38的前端的副加壓部39從與被焊接部件100壓接的副加壓位置移動至退避位置。並且，利用加壓力致動器20的伺服電動機21的動作使可動側電極25從加壓位置移動至退避位置，從而使由固定側電極15和可動側電極25對被焊接部件100的夾持放開。然後，按照動作程序使焊接機器人動作，使點焊裝置I從被焊接部件100的打點位置離開，向下一個被焊接部件100的打點位置移動。根據如上述構成的本實施方式，不會受到加壓力致動器20等機構的阻力的影響，對由固定側電極15及可動側電極25施加與要求相對應的適當加壓力F的被焊接部件100，施加由副加壓力致動器31產生的副加壓力f，控制由固定側電極15和可動側電極25施加的加壓力FL、FU，對於將剛性不同的板材重合的被焊接部件100的焊接品質提高。此外，本發明並不限定於上述實施方式，在不脫離本發明的宗旨的範圍內可進行各種變更。例如，在上述實施方式中，通過在初始加壓工序S105中，利用固定側電極15和可動側電極25以初始加壓力Fl對被焊接部件100進行加壓，在初始副加壓工序S106中施加初始加壓力Fl的副加壓力，在設定加壓工序S107中，進一步地利用固定側電極15和可動側電極25以適合於焊接的設定加壓力F進行加壓，並且在設定副加壓工序S108中，進一步施加適合於焊接的設定副加壓力f，確保滿足焊接條件的、由固定側電極15和可動側電極25對被焊接部件100施加的加壓力F及副加壓力f，但也可以具有轉換工序，在該轉換工序中，從利用固定電極側15和可動電極側25以初始加壓力對被焊接部件100施加夾持壓力，並且利用副加壓部39施加初始副加壓力的第I狀態開始，向利用加壓力致動器由固定側電極15和可動側電極25對被焊接部件100施加預先設定的設定加壓力F，及利用副加壓力致動器31由副加壓部39施加設定副加壓力f的第2狀態逐漸轉換。參照圖7所示的動作概要說明圖對該轉換工序具體地進行說明。與上述實施方式相同地，從在作為第I工序的初始加壓工序S105中，利用加壓力致動器20的動作由可動電極側25和固定電極側15對被焊接部件100施加初始加壓力Fl，在初始副加壓工序S106中，利用副加壓力致動器31由副加壓部39施加初始副加壓力Π的第I狀態，在轉換工序中，交替地切換多個加壓工序和多個副加壓工序，而對被焊接部件施加設定加壓力及設定副加壓力，在該多個加壓工序中，從利用加壓力致動器20由可動側電極25和固定電極側15施加的初始加壓力Fl逐漸地向設定加壓力F轉換，在該多個副加壓工序中，從利用副加壓力致動器31由副加壓部39施加的初始副加壓力fl逐漸地向設定副加壓力f轉換。由此，對被焊接部件話100高精度施加預先設定的由固定側電極15和可動側電極
25施加的加壓力及由副加壓部39施加的副加壓力，通過固定側電極15和可動側電極25之間的通電，對被施加了預先設定的由固定側電極15和可動側電極25施加的設定加壓力及由副加壓部39施加的副加壓力的被焊接部件100執行點焊，可以得到優良的焊接品質。此外，也可以設置下述工序，在該工序中，在向利用加壓力致動器20由固定側電極15和可動側電極25對被焊接部件100施加預先設定的設定加壓力F，及利用副加壓力致動器31由副加壓部39施加設定副加壓力f的第2狀態逐漸轉換的期間，使由固定側電極
15和可動側電極25施加的加壓力及由副加壓部39施加的副加壓力中的至少一個降低，在轉換工序中抑制過大的加壓力或副加壓力的施加，可以對被焊接部件100高精度施加預先設定的由固定側電極15和可動側電極25施加的加壓力及由副加壓部39施加的副加壓力。另外，在上述實施方式中，利用伺服電動機21的旋轉扭矩對由固定側電極15和可動側電極25施加的加壓力進行控制，利用伺服電動機32的旋轉扭矩對副加壓力進行控制，但也可以在固定臂10及電極臂24等上配置負載傳感器，其對由固定側電極15和可動側電極25施加的加壓力進行檢測，基於該負載傳感器的檢測設定加壓力。相同地，也可以在副加壓力施加臂35等上配置負載傳感器，其對由副加壓施加的副加壓力進行檢測，基於該負載傳感器的檢測設定副 加壓力。與上述情況相比，可以對設定加壓力及設定副加壓力等高精度地進行設定。
權利要求
1.一種點焊裝置的加壓控制方法，其具有 第I焊接電極； 加壓力致動器，其向與該第I電極協同動作而夾持被焊接部件的第2焊接電極施加加壓力；以及 副加壓力致動器，其使副加壓部與前述被焊接部件抵接而施加副加壓力， 利用前述第I焊接電極、第2焊接電極及副加壓部夾持前述被焊接部件，並且在施加了預先設定的加壓力的前述第I焊接電極和第2焊接電極之間通電而進行焊接， 其特徵在於，具有 第I工序，在該工序中，施加預先設定的初始加壓力或初始副加壓力中的任一個，然後施加另一個，該初始加壓力是利用前述加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極對前述被焊接部件進行夾持加壓而施加的加壓力，該初始副加壓力是使副加壓部與被焊接部件抵接而利用前述副加壓力致動器施加的加壓力；以及 第2工序，該工序在第I工序之後，施加預先設定的設定加壓力或設定副加壓力中的任一個，然後施加另一個，該設定加壓力是利用前述加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極對前述被焊接部件施加的加壓力，該設定副加壓力是利用前述副加壓力致動器由副加壓部施加的加壓力。
2.一種點焊裝置的加壓控制方法，其具有 第I焊接電極； 加壓力致動器，其對與該第I電極協同動作而夾持被焊接部件的第2焊接電極施加加壓力；以及 副加壓力致動器，其使副加壓部與前述被焊接部件抵接而施加副加壓力， 利用前述第I焊接電極、第2焊接電極及副加壓部夾持前述被焊接部件，並且在施加了預先設定的加壓力的前述第I焊接電極和第2焊接電極之間通電而進行焊接， 其特徵在於，具有 第I工序，在該工序中，施加預先設定的初始加壓力或初始副加壓力中的任一個，然後施加另一個，該初始加壓力是利用前述加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極對前述被焊接部件進行夾持加壓而施加的加壓力，該初始副加壓力是使副加壓部與被焊接部件抵接而利用前述副加壓力致動器施加的加壓力；以及 轉換工序，在該工序中，從由第I焊接電極和第2焊接電極以初始加壓力對前述被焊接部件進行夾持加壓，並且由副加壓部施加初始副加壓力的第I狀態開始，向利用前述加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極對前述被焊接部件施加預先設定的設定加壓力，及利用前述副加壓力致動器由副加壓部施加預先設定的設定副加壓力的第2狀態逐漸轉換。
3.根據權利要求2所述的點焊裝置的加壓控制方法，其特徵在於， 在前述轉換工序中，利用前述加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極進行的加壓力施加、和利用前述副加壓力致動器由副加壓部進行的副加壓力施加交替地進行。
4.根據權利要求2所述的點焊裝置的加壓控制方法，其特徵在於， 前述轉換工序具有多個副加壓工序，在這些工序中，利用前述副加壓力致動器由副加壓部進行副加壓力施加。
5.根據權利要求2至4中的任一項所述的點焊裝置的加壓控制方法，其特徵在於，前述轉換工序具有下述工序，即，在向利用前述加壓力致動器由第I焊接電極和第2焊接電極對前述被焊接部件施加預先設定的設定加壓力，及利用前述副加壓力致動器由副加壓部施加設定副加壓力的第2狀態逐漸轉換的期間，使由第I焊接電極和第2電極施加的加壓力及由副加壓部施加的副加壓力中的至少一個減小。
全文摘要
本發明提供一種點焊裝置的加壓控制方法，其通過對作用在被焊接部件上的由焊接電極施加的加壓力適當地進行控制，從而得到優良的焊接品質。在以利用加壓力致動器由可動側電極和固定側電極夾持被焊接部件而施加設定的加壓力F，並且利用副加壓力致動器由副加壓部施加規定的副加壓力f的狀態進行點焊的過程中，在利用可動側電極和固定側電極以初始加壓力F1對被焊接部件加壓，利用副加壓部施加初始副加壓力之後，再次利用加壓力致動器由可動側電極和固定側電極施加設定加壓力F，並且利用副加壓力致動器由副加壓部施加設定副加壓力f。在施加了設定加壓力F及副加壓力f的條件下執行點焊，從而得到優良的焊接品質。
文檔編號B23K11/11GK103042295SQ20121038695
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月12日 優先權日2011年10月13日
發明者坂井健輔 申請人:富士重工業株式會社