專利名稱：接縫焊接方法及用于該方法的機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接縫焊接(seam welding)方法以及用于該方法的機(jī)器，用于接縫焊接通過層疊三個(gè)或更多的工件產(chǎn)生的層壓體(Iayeredbody)，具有最小厚度的最薄工件設(shè)置在層壓體的最外側(cè)上。
背景技術(shù)：
接縫焊接作為用于結(jié)合金屬板的方法而眾所周知。如在日本專利特許公開號(hào) 2007-167896和日本實(shí)用新型注冊(cè)號(hào)3124033中所公開，在接縫焊接過程中，在層壓金屬板 (其形成層壓體)保持在一對(duì)輥式電極(rollerelectrode)之間以后，電流應(yīng)用在輥式電極之間。換言之，電路徑(electric path)沿其層壓方向形成在層壓體中。應(yīng)該理解，從正極出發(fā)的電流，在依次通過與正極接觸的金屬板、形成在彼此接觸的金屬板之間的接觸面和與負(fù)極接觸的金屬板以后，到達(dá)負(fù)電極。當(dāng)電極通電時(shí)，電阻加熱發(fā)生在接觸面附近的部分，其用來熔化該部分。隨后，電路徑根據(jù)層壓體相對(duì)于輥式電極的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)，從而移位層壓體的發(fā)生電阻加熱的部分。更具體地，電流在其運(yùn)動(dòng)之前已經(jīng)被熔化的部分離開，使得在該部分處的電阻加熱終止。結(jié)果，該部分的溫度降低并且該部分變得固化(即位于固體階段)。固化的部分常稱為熔核(nugget)。另一方面，在對(duì)應(yīng)于新的電路徑的部分處，靠近由彼此接觸的金屬板形成的接觸面的部分以類似于上文所述的方式熔化。上述過程順序地重復(fù)，以連續(xù)地焊接金屬板。在某些情況下，需要結(jié)合三個(gè)或更多的金屬板。金屬板的厚度不需要必須相同，并且它們通常是不同的。換句話說，多個(gè)金屬板包括具有最小厚度的工件(有時(shí)稱為最薄工件)。當(dāng)以最薄工件設(shè)置在層壓體的最外側(cè)上接縫焊接層壓體時(shí)，駐留在最薄工件與毗鄰最薄工件的另一個(gè)工件之間的熔核可能不會(huì)充分生長。據(jù)推測(cè)，這是因?yàn)闆]有產(chǎn)生足夠的電阻加熱而發(fā)生的，這是由于出現(xiàn)作為最薄工件的最小厚度的結(jié)果的最小比電阻 (specific resi stance)而導(dǎo)致的。為了使靠近最薄工件的熔核充分生長，可以想象的是增加電流值。但是，在這種情況下，所謂的飛濺(熔化工件的散射)有可能發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
從廣義上講，本發(fā)明的目的是提供一種接縫焊接方法，其可以使熔核在設(shè)置在層壓體的最外側(cè)上的最薄工件與毗鄰最薄工件的另一個(gè)工件之間充分地生長。本發(fā)明的另一目的是提供一種接縫焊方法，該方法可以避免產(chǎn)生飛濺。本發(fā)明的又一目的是提供接縫焊接機(jī)器，其適于執(zhí)行上述接縫焊接方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的接縫焊接方法用于接縫焊接層壓體，所述層壓體通過層壓三個(gè)或更多個(gè)工件而設(shè)置，所述工件中的具有最小厚度的最薄工件設(shè)置在層壓體的最外側(cè)上，所述方法包括以下步驟將層壓體保持在第一輥式電極和第二輥式電極之間，并且使電流分支電極與最薄工件接觸，電流分支電極被以與第一輥式電極的極性相反的極性充電，第一輥式電極與最薄工件接觸；以及，在相對(duì)于層壓體移動(dòng)第一輥式電極、第二輥式電極和電流分支電極時(shí)，在第一輥式電極和第二輥式電極之間的電流以因而接縫焊接層壓體，并且施加從第一輥式電極到電流分支電極或從電流分支電極到第一輥式電極的分支電流。 換言之，層壓體不僅由第一輥式電極和第二輥式電極保持，而且當(dāng)施加電流時(shí)在最薄工件處與電流分支電極接觸。由于與電流分支電極一起保持與最薄工件接觸的第一輥式電極被以與電流分支電極的極性相反的極性充電，則至少一種電流從如下電流中產(chǎn)生 從第一輥式電極朝向電流分支電極分支的電流，和在與此相反的方向上流動(dòng)的電流。分支電流在最薄工件內(nèi)部流動(dòng)，由此最薄工件和毗鄰最薄工件的一個(gè)工件之間的界面被充分地加熱。由于層壓體由分支電流加熱，則在所述界面處生長出尺寸足夠大的熔核。因此，可以獲得顯示優(yōu)良的粘接強(qiáng)度或焊接強(qiáng)度(bonding strength)的焊接部分。此外，在這種情況下，與其中在施加電流時(shí)只有第一輥式電極和第二輥式電極保持層壓體的傳統(tǒng)接縫焊接相比，在剩余工件中流動(dòng)的電流變小。因此，在形成在界面處的溶核的尺寸生長得足夠大之前不會(huì)發(fā)生飛濺。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，尺寸足夠大的溶核可以生長在設(shè)置在層壓體的最外層側(cè)上的最薄工件與毗鄰最薄工件的工件之間。此外，可避免產(chǎn)生飛濺。順便提及，在上述過程中，當(dāng)不形成熔核時(shí)，或熔核在其余工件之間的界面處沒有生長得足夠大時(shí)，僅在電流分支電極變?yōu)榕c最薄工件隔開以后，或者如果電流分支電極與電源之間的電路徑斷開，可以在第一輥式電極和第二輥式電極之間繼續(xù)施加電流。為了斷開電流分支電極和電源之間的電路徑，可以在電流分支電極和電源之間設(shè)置開關(guān)，并且所述開關(guān)可以關(guān)閉。由于分支電流在隔開電流分支電極時(shí)或者如果所述電路徑斷開時(shí)消失，則由焦耳加熱在最薄工件中產(chǎn)生的熱量會(huì)降低。因此，最薄工件及其毗鄰工件之間形成的熔核的生長減慢。另一方面，在剩下工件中流動(dòng)的電流增加，使得在剩下工件中由焦耳加熱產(chǎn)生的熱量增加。因此，在剩下工件之間的界面處形成熔核，或者形成的熔核的尺寸生長的足夠大。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的接縫焊接方法，用于接縫焊接層壓體，所述層壓體通過層壓三個(gè)或更多個(gè)工件而設(shè)置，所述工件中的具有最小厚度的最薄工件設(shè)置在層壓體的最外側(cè)上，所述方法包括以下步驟將層壓體保持在第一輥式電極和第二輥式電極之間，并且使加壓部件在最薄工件的與第一輥式電極接觸最薄工件接觸的部分不同的部分處與最薄工件接觸，從而通過加壓部件從最薄工件側(cè)加壓層壓體；以及當(dāng)由第一輥式電極和加壓部件施加到層壓體的壓力與由第二輥式電極施加到層壓體的壓力平衡時(shí)，相對(duì)于層壓體移動(dòng)第一輥式電極、第二輥式電極和電流分支電極，并且在第一輥式電極和第二輥式電極之間施加電流。由于由第一輥式電極和加壓部件施加的壓力之和相對(duì)于由第二輥式電極施加的壓力平衡，因此由第一輥式電極施加的壓力與由第二輥式電極施加的壓力相比較小。因此，在第一輥式電極和與第一輥式電極大致相對(duì)的第二輥式電極之間，壓力分布為使得壓力的作用范圍從第一輥式電極朝向第二輥式電極變寬。因此，作用在最薄工件及其毗鄰工件上的作用力變得比作用在余下的工件之間的界面處的作用力小。作為這樣分布的結(jié)果，最薄工件和與其毗鄰工件之間的接觸區(qū)域比剩余工件之間的接觸區(qū)域小。因此，在最薄工件和與其毗鄰工件之間的界面處的接觸電阻會(huì)增加，并且因此，由焦耳加熱而產(chǎn)生的熱也會(huì)增加。因此，在所述界面處生成的熔核可以長到大尺寸，從而確保最薄工件和與其毗鄰工件之間的足夠的焊接強(qiáng)度。此外，由于最薄工件由加壓部件加壓，則防止最薄工件從與其毗鄰工件分開。因此，軟化的熔化部分不從最薄工件和與其毗鄰工件之間的縫隙飛濺。順便提及，加壓部件可以由電流分支電極提供，電流分支電極被以與第一輥式電極的極性相反的極性充電，從而在施加所述電流時(shí)，產(chǎn)生從第一輥式電極到電流分支電極的分支電流，或產(chǎn)生從電流分支電極到第一輥式電極的分支電流。按照本發(fā)明的又一個(gè)方面的縫焊機(jī)器用于接縫焊接層壓體，所述層壓體通過層壓三個(gè)或更多個(gè)的工件設(shè)置，所述工件中的具有最小厚度的最薄工件設(shè)置在層壓體的最外側(cè)上，該縫焊機(jī)器包括與最薄工件接觸的第一輥式電極；與第一輥式電極一起保持層壓體的第二輥式電極；和與最薄工件接觸的電流分支電極，電流分支電極被以與第一輥式電極的極性相反的極性充電。當(dāng)在持層壓體第一輥式電極和第二輥式電極之間時(shí)間電流以執(zhí)行接縫焊接時(shí)，產(chǎn)生從第一輥式電極到電流分支電極的分支電流，或者產(chǎn)生從電流分支電極到第一輥式電極的分支電流。采用上述的配置，當(dāng)分層體被接縫焊接時(shí)，可以產(chǎn)生在最薄工件中流動(dòng)并且能夠充分加熱最薄工件和與其毗鄰工件的分支電流(即從第一輥式電極流向電流分支電極的電流，或在相反的方向上流動(dòng)的電流)。因此，可以在所述界面處生長尺寸足夠大的熔核。而且，為了產(chǎn)生分支電流，僅需要設(shè)置電流分支電極和用于根據(jù)要求移動(dòng)電流分支電極的移位機(jī)構(gòu)。因此，電流分支電極的設(shè)置并沒有使該機(jī)器的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。此外，可以簡(jiǎn)單地控制其操作。當(dāng)不在所述界面處形成熔核時(shí)，或者如果在其余工件之間沒有必要使熔核充分地生長，那么僅在電流分支電極已經(jīng)從最薄工件分開以后，或者在電流分支電極與電源之間的電路徑斷開之后，可以在第一輥式電極和第二輥式電極之間施加電流。作為用于僅斷開電流分支電極和電源之間的電路徑的第一布置，共用電源可以電連接到第一輥式電極、第二輥式電極和電流分支電極，并且用于僅僅連接或斷開電流分支電極和電源之間的電路徑的開關(guān)可以設(shè)置在電流分支電極和電源之間。作為替代的安排，當(dāng)?shù)谝浑娫磁c第一輥式電極和第二輥式電極電連接時(shí)，第二電源可以與第一輥式電極和電流分支電極電連接。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)理解，第一電源和第二電源適合相互獨(dú)立地施加電流或停止電流的施加。按照本發(fā)明的另一個(gè)方面的縫焊機(jī)器用于接縫焊接層壓體，所述層壓體通過層壓三個(gè)或更多個(gè)工件而設(shè)置，所述工件中的具有最小厚度的最薄工件設(shè)置在層壓體的最外側(cè)上，該縫焊機(jī)器包括與最薄工件接觸的第一輥式電極；與第一輥式電極一起保持層壓體的第二輥式電極；和最薄工件的與第一輥式電極接觸最薄工件的部分不同的部分接觸的加壓部件，加壓部件從最薄工件一側(cè)加壓層壓體；加壓機(jī)構(gòu)，施加用于朝向加壓部件加壓層壓體的壓力；和控制加壓機(jī)構(gòu)的控制器。當(dāng)在第一輥式電極和第二輥式電極之間施加電流時(shí)， 控制器平衡由第一輥式電極和加壓部件施加到層壓體的壓力和由第二輥式電極施加到層壓體的壓力。根據(jù)上述布置，由第一輥式電極和第二輥式電極施加的壓力可以被分布為使得其作用范圍從第一輥式電極(最薄工件)到第二輥式電極變大。因此，最薄工件和與其毗鄰工件之間界面處的接觸電阻可以增加，從而所述界面可以被充分地加熱，從而允許生長具有適當(dāng)尺寸的熔核。因此，最薄工件和與其毗鄰工件之間焊接強(qiáng)度可提高。在上面的布置中，加壓部件可由電流分支電極提供，電流分支電極被以與第一輥式電極的極性相反的極性充電。因此，當(dāng)施加所述電流時(shí)，可以產(chǎn)生從第一輥式電極到電流分支電極的分支電流，或從電流分支電極到第一輥式電極的分支電流。如上所述，在這個(gè)布置中，由于最薄工件和與其毗鄰工件之間的界面由于從第一輥式電極到電流分支電極的電流或者由于在相反方向流動(dòng)的電流而被充分加熱，因此熔核可以在界面處生長到足夠大尺寸，從而提供優(yōu)良焊接強(qiáng)度的焊接部分。如上所述，在本發(fā)明中，除了保持層壓體的第一和第二輥式電極以外，還使用與設(shè)置在層壓體的最外側(cè)上的最薄工件接觸的電流分支電極。在電流分支電極和與最薄工件接觸的第一輥式電極之間施加流過最薄工件以及電流分支電極的電流?？商鎿Q地，除了由第一和第二輥式電極保持的層壓體，設(shè)置在層壓體的最外側(cè)上的最薄工件被加壓部件(優(yōu)選地，電流分支電極)加壓，用于由此執(zhí)行接縫焊接。由于接縫焊接在上述條件下進(jìn)行，則最薄工件和與其毗鄰工件之間的界面可以被充分地加熱。因此，尺寸足夠大的熔核可在所述界面處生長，因而以足夠的焊接強(qiáng)度結(jié)合最薄工件和與其毗鄰工件。根據(jù)接下來結(jié)合其中通過舉例說明方式顯示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖的描述， 本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯。


圖1是顯示根據(jù)第一個(gè)示例性實(shí)施方式的縫焊機(jī)器的整體的示意性側(cè)視圖；圖2是顯示縫焊機(jī)器的縫焊機(jī)的局部剖面透視圖；圖3是顯示縫焊機(jī)的局部側(cè)斷面正視圖；圖4是示意地顯示出縫焊機(jī)的主要部分的正面視圖；圖5是顯示當(dāng)電流開始供應(yīng)到縫焊機(jī)時(shí)縫焊機(jī)的部分側(cè)斷面正視圖；圖6是脈沖設(shè)置圖，示意性地顯示流過層壓體的電流和流過最上面的金屬板的電流(分支電流)的對(duì)應(yīng)的施加時(shí)間(application time)；圖7是顯示當(dāng)分支電流停止供應(yīng)到縫焊機(jī)時(shí)縫焊機(jī)的局部側(cè)斷面正視圖；圖8是顯示形成在層壓體中的溶核的局部側(cè)斷面正視圖；圖9是顯示沿著層壓體的運(yùn)動(dòng)方向形成溶核的位置的側(cè)視橫截面圖；圖10是顯示具有不同于圖2所示的縫焊機(jī)的布置的縫焊機(jī)的局部截面透視圖；圖11是顯示圖10中所示的縫焊機(jī)的局部側(cè)斷面正視圖；圖12是示意性顯示在圖10和11中顯示的縫焊機(jī)的主要部分的正視圖；圖13是顯示具有與圖4所示電線不同的布置的電線的圖示；
圖14是另一個(gè)脈沖設(shè)置圖，示意性地顯示流過層壓體的電流和流過最上面的金屬板的電流(分支電流)的對(duì)應(yīng)的施加時(shí)間；圖15是示出當(dāng)如圖14所示電流開始供應(yīng)到縫焊機(jī)時(shí)沿著層壓體的運(yùn)動(dòng)方向形成的溶核的位置的側(cè)視橫截面圖；圖16是又一個(gè)脈沖設(shè)置圖，示意性地顯示流過層壓體的電流和流過最上面的金屬板的電流(分支電流)的對(duì)應(yīng)的施加時(shí)間；和圖17是示出當(dāng)如圖15所示電流開始供應(yīng)到縫焊機(jī)時(shí)沿著層壓體的運(yùn)動(dòng)方向形成的溶核的位置的側(cè)視橫截面圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，如下將描述根據(jù)本發(fā)明的接縫焊接方法以及用于執(zhí)行接縫焊接方法的縫焊機(jī)器的示例性實(shí)施方式的詳細(xì)說明。圖1是顯示根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的縫焊機(jī)器10整體的示意性側(cè)面正視圖。 縫焊機(jī)器10包括多關(guān)節(jié)機(jī)器人12和支撐在多關(guān)節(jié)機(jī)器人12的遠(yuǎn)端臂14上的縫焊機(jī)16。 由多關(guān)節(jié)機(jī)器人12和縫焊機(jī)16的組合而構(gòu)成的縫焊機(jī)器10的組件是眾所周知的，如在日本專利特許公開號(hào)2007-167896和日本實(shí)用新型注冊(cè)號(hào)3124033中所披露的那樣。因此， 在此不作關(guān)于這種組件的布置的詳細(xì)說明。如圖2 (這是局部截面透視圖)和圖3 (這是局部側(cè)斷面正視圖)所示，縫焊機(jī)16 包括第一輥式電極20、第二輥式電極22和電流分支輥式電極24 (電流分支電極)，這些電極通過支架18支撐在遠(yuǎn)端臂14上(見圖1)。在這些部件中，第二輥式電極22位于層壓體 26的下側(cè)處，而第一輥式電極20和電流分支輥式電極24設(shè)置在層壓體26的上側(cè)處。換句話說，縫焊機(jī)16通過第一輥式電極20、電流分支輥式電極24和第二輥式電極22的組合保持層壓體26。首先，如下給出有關(guān)層壓體26 (將被焊接的對(duì)象)的簡(jiǎn)要說明。在示例性實(shí)施方式中，層壓體26是通過從下面以金屬板28、30和32的順序?qū)盈B這三個(gè)金屬板28、30和32 而形成的。金屬板28和30的厚度設(shè)置為Dl (例如，約1至2毫米)。金屬板32的厚度設(shè)定為D2 (例如，約0. 5至0. 7毫米)，比厚度Dl小。換句話說，金屬板28和30具有相同的厚度，而金屬板32比金屬板28和30薄。在下面的描述中，金屬板32往往稱為最薄工件。順便提及，舉例來說，金屬板28和30包括諸如JAC590、JAC780或JAC980 (均為高性能高強(qiáng)度鋼板，如由日本鋼鐵聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)指定的)之類的材料。舉例來說，最薄的工件32 包括諸如JAC270(用于拉絲(drawing)的高性能鋼板)之類的材料。另一方面，支架18設(shè)置有導(dǎo)軌34。此外，支架18設(shè)置有第一汽缸，用于移動(dòng)第一輥式電極20朝向和遠(yuǎn)離第二輥式電極22 ；第一旋轉(zhuǎn)電機(jī)，用于旋轉(zhuǎn)第一輥式電極20 ；第二汽缸，用于移動(dòng)第二輥式電極22朝向和遠(yuǎn)離第一輥式電極20 ；第二旋轉(zhuǎn)電機(jī)，用于旋轉(zhuǎn)第二輥式電極22。這樣的布置例如在日本專利特許公開號(hào)2007-167896中披露了。因此， 在些將不提供其圖示和詳細(xì)的說明。順便提及，可以設(shè)置伺服電機(jī)代替第一和第二汽缸。支撐第一輥式電極20的第一活動(dòng)工作臺(tái)38的凹槽40，和支撐第二輥式電極22的第二活動(dòng)工作臺(tái)42的凹槽44與導(dǎo)軌34的突起36滑動(dòng)接合。第一活動(dòng)工作臺(tái)38連接到第一汽缸(未顯示)的第一活塞桿。第二活動(dòng)工作臺(tái)42連接到第二汽缸(未顯示)的第二活塞桿。換言之，對(duì)應(yīng)于第一汽缸的第一活塞桿的前進(jìn)和回縮，第一輥式電極20在朝向和遠(yuǎn)離第二輥式電極22的方向(由箭頭Y2和Yl表示)上移動(dòng)。另一方面，對(duì)應(yīng)于第二汽缸的第二活塞桿的前進(jìn)和回縮，第二輥式電極22在朝向和遠(yuǎn)離第一輥式電極20的方向(由箭頭Yl和Y2表示)上移動(dòng)。第一實(shí)心軸46設(shè)置在第一輥式電極20和第一活動(dòng)工作臺(tái)38之間。第一旋轉(zhuǎn)輥轉(zhuǎn)動(dòng)第一實(shí)心軸46，以轉(zhuǎn)動(dòng)第一輥式電極20。同樣，第二輥式電極22由于第二實(shí)心軸48 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，第二實(shí)心軸48由第二旋轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。第一活動(dòng)工作臺(tái)38用作導(dǎo)軌。更具體地，連接到第三汽缸的第三活塞桿(未顯示)的第三活動(dòng)工作臺(tái)52的凹槽53與突起50可滑動(dòng)地接合，突起50從第一活動(dòng)工作臺(tái) 38突出。因此，根據(jù)第三活塞桿的前進(jìn)和回縮，電流分支輥式電極24可在朝向和遠(yuǎn)離第二輥式電極22的方向上(在箭頭Y2和Yl表示的方向上)移動(dòng)?？招妮S54設(shè)置在電流分支輥式電極24和第三活動(dòng)工作臺(tái)52之間。而且，通孔56 沿其厚度方向設(shè)置在電流分支輥式電極24中。第一實(shí)心軸46插在空心軸54中，第一實(shí)心軸46的一端通過電流分支輥式電極24的通孔56暴露。第一輥式電極20和電流分支輥式電極24之間設(shè)置預(yù)定間隙(特別地，參見圖1 和3)。因此，第一輥式電極20和電流分支輥式電極24彼此不接觸。如圖示第一實(shí)施方式的主要部分的示意性正視圖的圖4所示，第一輥式電極20通過第一導(dǎo)線58電連接到交流電源60的正極，第二輥式電極22通過第二導(dǎo)線62電連接到交流電源60的負(fù)極，并且電流分支輥式電極24通過從第二導(dǎo)線62分出來的第三導(dǎo)線64 電連接到交流電源60的負(fù)極。如從上文可以理解的是，雖然第一輥式電極20和電流分支輥式電極24兩者都與層壓體26的最薄工件32接觸，但第一輥式電極20和電流分支輥式電極24的極性分別彼此相反。打開/關(guān)閉開關(guān)66設(shè)置在第三導(dǎo)線64中。打開/關(guān)閉開關(guān)66打開和關(guān)閉以獨(dú)立于第一和第二輥式電極供應(yīng)或停止供應(yīng)電流到電流分支輥式電極24。在上面的布置中，第一至第三汽缸、第一至第三旋轉(zhuǎn)電機(jī)、交流電源60、打開/關(guān)閉開關(guān)66電連接到控制單元(控制器)68 (參見圖1)。換句話說，第一至第三汽缸、第一至第三旋轉(zhuǎn)電機(jī)、交流電源60、打開/關(guān)閉開關(guān)66的操作和/或啟動(dòng)通過控制單元68控制。根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的縫焊機(jī)器10包括具有如上所述基本布置的縫焊機(jī) 16。接下來，將在下文描述縫焊機(jī)10的操作，以及根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的接縫焊接方法。當(dāng)層壓體26被接縫焊接時(shí)，換句話說，當(dāng)金屬板28和30結(jié)合的同時(shí)結(jié)合金屬板 30和32時(shí)，遠(yuǎn)端臂14 (即縫焊機(jī)16)移動(dòng)以使層壓體26位于第一輥式電極20和第二輥式電極22之間。隨后，第一汽缸和第二汽缸在控制單元68的控制下致動(dòng)，以使第一活塞桿和第二桿開始前進(jìn)。更具體地，第二輥式電極22在箭頭Yl的方向上朝向第一輥式電極20移動(dòng)。 同時(shí)，第一輥式電極20在箭頭Y2的方向上朝向第二輥式電極22移動(dòng)。結(jié)果，層壓體26保持在第一輥式電極20和第二輥式電極22之間。另一方面，控制單元68致動(dòng)第三汽缸。這種致動(dòng)引起第三活塞桿在箭頭Y2的方向上前進(jìn)。結(jié)果，在或大概在輥式電極20和第二輥式電極22保持層壓體26時(shí)，電流分支輥式電極24抵壓在最薄工件26上。圖5是顯示此時(shí)的情況的示意性側(cè)面正視圖。順便提及，雖然在圖5中沒有圖示打開/關(guān)閉開關(guān)66，打開/關(guān)閉開關(guān)66的切換到打開以變?yōu)殡娺B接到交流電源60的負(fù)電極的狀態(tài)由減號(hào)(“_”)表示?？刂茊卧?8控制第一汽缸的第一活塞桿和第三汽缸的第三活塞桿的推力，以及控制第二汽缸的第二活塞桿的推力，以使由第一輥式電極20和電流分支輥式電極24分別施加到最薄工件32的壓力總和(F1+F2)與由第二輥式電極22施加到金屬板28的壓力(F3) 平衡。在這樣的控制下，在箭頭Y1(F1+F2)的方向上施加的壓力與在箭頭Y2(F3)的方向上施加的壓力相等。換言之，在這個(gè)時(shí)候不等式Fl < F3成立。因此，由層壓體26從第一輥式電極20 和第二輥式電極22接收的作用力被分配，以使作用范圍從第二輥式電極22朝向第一輥式電極20變寬(擴(kuò)大)。因此，作用在金屬板30和金屬板32之間的界面處的作用力比作用在金屬板28和金屬板30之間的界面處的作用力小。另一方面，假定在不使用電流分支輥式電極24的情況下Fl與F3相等(Fl = F3)， 則由層壓體26從第一輥式電極20和第二輥式電極22接收的作用力從第二輥式電極22到第一輥式電極20整體均勻。換句話說，作用在金屬板30和金屬板32之間的界面處的作用力變得與作用在金屬板28和金屬板30之間的界面處的作用力相等。如上所述，當(dāng)Fl小于F3(F1 < F3)時(shí)的力作用范圍比Fl等于F3 (Fl = F3)時(shí)的力作用范圍窄。這意味著，當(dāng)Fl小于F3時(shí)，最薄工件32壓靠金屬板30的區(qū)域比Fl等于 F3時(shí)的窄，或換言之，最薄工件32在較小的接觸區(qū)域上接觸金屬板30。這種來自第一輥式電極20和第二輥式電極22的壓力分布，以及金屬板30和最薄工件32之間的接觸區(qū)域的減少，產(chǎn)生從層壓體26朝向第一輥式電極20的反作用力。在第一示例性實(shí)施方式中，反作用力由電流分支輥式電極24接收。然后，控制單元68開啟打開/關(guān)閉開關(guān)66并且開始將電流從交流電源60施加到層壓體26。如上所述，由于第一輥式電極20和第二輥式電極22分別地連接到交流電源60 的正極和負(fù)極，因此電流il從第一輥式電極20朝向第二輥式電極22流動(dòng)，如在圖3至5 中所示。如上所述，被充負(fù)電荷的電流分支輥式電極24還與最薄工件32接觸。因此，從第一輥式電極20朝向電流分支輥式電極24流動(dòng)的分支電流i2與電流il的產(chǎn)生同時(shí)產(chǎn)生?？刂茊卧?8將脈沖設(shè)置(pulse setting)應(yīng)用于交流電源60并且使打開/關(guān)閉開關(guān)66打開和關(guān)閉，以使電流il的施加時(shí)間(application time)變得比電流i2的施加時(shí)間短，如圖6所示。在上述期間中，金屬板28和30之間的界面，以及金屬板30和32之間的界面通過由電流il產(chǎn)生的焦耳加熱而被加熱，從而形成對(duì)應(yīng)的受熱區(qū)域，如圖5所示。如上所述，當(dāng)Fl和F2的總和等于F3 (F1+F2 = F3)時(shí)(即當(dāng)Fl < F3時(shí))最薄的工件32和金屬板30之間的接觸區(qū)域比當(dāng)Fl等于F3時(shí)(即當(dāng)F2 = 0時(shí))最薄的工件32 和金屬板30之間的接觸區(qū)域小。因此，當(dāng)Fl比F3小時(shí)，金屬板32和30之間的界面處的接觸電阻和電流密度比Fl等于F3時(shí)的大。因此，當(dāng)Fl比F3小時(shí)，焦耳加熱(即電阻加熱) 的量變得大于當(dāng)Fl等于F3時(shí)的。因此，金屬板28和30之間的界面處的受熱區(qū)域70以及金屬板30和32之間的界面處的受熱區(qū)域72膨脹，從而尺寸大致相同。
此時(shí)，最薄工件32由電流分支輥式電極24壓向金屬板30。由于最薄工件32被壓向金屬板30，因此避免剛性低的最薄工件32根據(jù)電流的施加(加熱)而翹曲，并且因此防止與金屬板30分開。因此，可以防止在最薄工件32和金屬板30之間的分開部分處發(fā)生變軟的熔化部分的飛濺。當(dāng)電流il開始流動(dòng)時(shí)，分支電流i2也從第一輥式電極20朝向電流分支輥式電極 24流動(dòng)。因此，在第一示例性實(shí)施方式中，產(chǎn)生了分支電流i2，其在沒有流動(dòng)到最下面的金屬板28的情況下至少流動(dòng)到最薄工件32。結(jié)果，與其中只使用第一輥式電極20和第二輥式電極22典型接縫焊接方法相比，通過最薄工件32的內(nèi)部的電流增加。因此，除了受熱區(qū)域72處，另外的受熱區(qū)域74形成在最薄工件32的內(nèi)部。受熱區(qū)域74隨著時(shí)間的推移變得擴(kuò)大，從而變?yōu)榕c受熱區(qū)域72 —體。隨后，熱量從一體的受熱區(qū)域72和74傳遞到金屬板30和32之間的界面。受熱區(qū)域70加熱金屬板28和30之間的界面。與此同時(shí)，已經(jīng)以上述方式形成的受熱區(qū)域72和74加熱金屬板30和32之間的界面。隨后，在界面處的溫度升高到足以導(dǎo)
致其熔化。隨后，控制單元68使打開/關(guān)閉開關(guān)66關(guān)閉。由于分支電流i2在打開/關(guān)閉開關(guān)66關(guān)閉時(shí)消失，因此只有從第一輥式電極20朝向第二輥式電極22流動(dòng)的電流il被施加到最薄工件32。結(jié)果，受熱區(qū)域74(見圖5)消失。代替關(guān)閉打開/關(guān)閉開關(guān)66，第三汽缸的第三活塞桿可以在箭頭Yl的方向上縮回，從而從最薄工件32分開電流分支輥式電極24，從而導(dǎo)致分支電流i2消失。另一方面，金屬板28、30和32所處的條件與典型的接縫焊接利用的條件相似。換句話說，由于焦耳加熱產(chǎn)生的熱量在厚的金屬加熱板28和30中增加，從而使受熱區(qū)域70 變得擴(kuò)大，并且在受熱區(qū)域70處的溫度升高。其溫度已經(jīng)提高的受熱區(qū)域70加熱金屬板 28和30之間的界面，以使在鄰近界面的部分處的溫度充分地上升并且被進(jìn)一步熔化。隨后，層壓體26和/或遠(yuǎn)端臂14(參見圖1)移動(dòng)，因而層壓體26相對(duì)于第一輥式電極20、第二輥式電極22、電流分支輥式電極24移動(dòng)，從而移位電路徑。換言之，電流從被熔化的部分移走，從而終止焦耳加熱在被熔化部分處的產(chǎn)生。因此，在熔化部分處的溫度降低，并且被熔化部分最終變?yōu)槟?，以分別在金屬板 28和30之間以及金屬板30和32之間形成熔核76和78。根據(jù)上述過程，可以獲得粘接或焊接產(chǎn)品(bonded product)，其中金屬板28、30和金屬板30、32相互焊接。順便提及，在第一示例性實(shí)施方式中，其中的電流il和分支電流i2的施加時(shí)間被控制，如圖6所示，熔核76和78沿著層壓體26的運(yùn)動(dòng)方向形成，如圖9所示。溶核76和 78在某些情況下也可以連續(xù)地形成。如上所述，金屬板30和32之間的界面由于受熱區(qū)域72和74的形成而被充分地加熱。因此，金屬板28和30之間的界面與金屬板28和30之間的界面大約以相同的水平被熔化，其中大電阻加熱導(dǎo)致剛性熔核78的形成。因此，類似于金屬板28和30之間的粘接強(qiáng)度或焊接強(qiáng)度(bonding strength)，所獲得的焊接產(chǎn)品顯示出在金屬板30和32之間具有優(yōu)良的粘接強(qiáng)度。這是由于如下事實(shí)，即形成在金屬板30和32之間的熔核78根據(jù)在金屬板30和32之間的界面處產(chǎn)生的足夠量的焦耳加熱而充分地生長。如上所述，根據(jù)第一示例性實(shí)施方式，在避免產(chǎn)生飛濺的同時(shí)，在金屬板30和32之間可以生成熔核78，其具有與在金屬板28和30之間形成的熔核76大約相同的尺寸，從而提供了在金屬板30和32之間顯示優(yōu)良的粘接強(qiáng)度的焊接產(chǎn)品。此外，如從上文可以理解的是，根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的縫焊機(jī)器10只需要電流分支輥式電極24和用于移動(dòng)電流分支輥式電極24的移位機(jī)構(gòu)(例如，汽缸、伺服電機(jī)或類似物)。因此，縫焊機(jī)器10的結(jié)構(gòu)并沒有由于設(shè)置電流分支輥式電極24而變得復(fù)雜。應(yīng)該理解的是，在上述示例性實(shí)施方式中，雖然由第一輥式電極20和電流分支輥式電極24施加的壓力的總和(F1+F2)例如與由第二輥式電極22施加到金屬電極板28的壓力(F3)平衡，但在其中施加分支電流i2的第一示例性實(shí)施方式中不需要平衡壓力。順便提及，雖然第一示例性實(shí)施方式采用電流分支輥式電極24作為加壓部件，但在第二示例性實(shí)施方式中可以使用不作為電極的簡(jiǎn)單加壓部件(例如，細(xì)長的棍狀桿或環(huán)形圈體)。在第二示例性實(shí)施方式中，在僅將電流從第一輥式電極20施加到第二輥式電極 22的同時(shí)，最薄工件32由加壓部件加壓，加壓部件設(shè)置在最薄工件32的側(cè)部上(即在與第一輥式電極20同一側(cè)上)。這時(shí)，控制單元68控制第一至第三汽缸的第一、第二和第三活塞桿的推力，以使由第一輥式電極20和加壓部件應(yīng)用到最薄工件32的壓力總和(F1+F2) 與由第二輥式電極22施加到最下面的金屬板28的壓力(F3)平衡。在其中采用加壓部件平衡保持層壓體26時(shí)所施加的壓力的第二示例性實(shí)施方式中，簡(jiǎn)單地通過將電流il從第一輥式電極20施加到第二輥式電極22，可以使金屬板28和 30之間形成的熔核76與金屬板30和32之間形成的熔核78的對(duì)應(yīng)尺寸大致相等。當(dāng)例如通過恒定地關(guān)閉根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的縫焊機(jī)器10中的打開/關(guān)閉開關(guān)66使電流分支輥式電極24與交流電源60電絕緣時(shí)，可以執(zhí)行根據(jù)第二示例性實(shí)施方式的縫焊方法。換句話說，在根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的縫焊機(jī)器10的布置中，可以簡(jiǎn)單地通過選擇是否將電流施加到電流分支輥式電極24而選擇根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的接縫焊接方法和焊接機(jī)器10以及根據(jù)第二示例性實(shí)施方式的接縫焊接方法和焊接機(jī)器。如上所述，以上所指出的短語“不作為電極的簡(jiǎn)單加壓部件”意味著并包括不用作電極的組件。 此外，在第一和第二示例性實(shí)施方式兩者中，第一實(shí)心軸46和空心軸54可以彼此分開，如圖10和11所示，并且電流分支輥式電極24可以設(shè)置在第一輥式電極20的橫向側(cè)上，如圖12所示。應(yīng)當(dāng)理解，電流分支輥式電極24還可以由實(shí)心軸支撐，而不是由空心軸 54支撐。此外，代替打開/關(guān)閉開關(guān)66，獨(dú)立于交流電源60的交流電源80可以設(shè)置在第三導(dǎo)線64中，如圖13所示。在這種情況下，與交流電源60相比，通過縮短交流電源80的脈沖間隔(電流供應(yīng)時(shí)間)，可以如圖6所示的那樣施加電流il和分支電流i2。此外，在圖4和13所示的電布置中的任何一個(gè)中，可以根據(jù)如圖14所示的脈沖間隔施加電流il和分支電流i2。在這種情況下，如圖15所示，溶核76和78沿著層壓體26 的運(yùn)動(dòng)方向生長?？商鎿Q地，溶核76和78可以連接地形成?？商鎿Q地，可以連續(xù)地施加電流il，同時(shí)以脈沖形式施加分支電流i2，如圖16所示。在這種情況下，在將電流不斷地施加在金屬板28日和30之間的接觸界面處的同時(shí)，將分支電流i2間歇性地施加在最薄工件32的內(nèi)側(cè)。因此，如圖17所示，沿著層壓體26的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向線性延伸的熔核76形成在金屬板28和30之間的接觸界面處，而多個(gè)熔核78 間斷地形成在金屬板30和32之間的接觸界面處。換句話說，金屬板28和30被線性焊接， 而金屬板30和32被以點(diǎn)的方式焊接。通過以上述方式改變焊接配置，根據(jù)金屬板28、30和32的金屬類型或厚度，可以得到適當(dāng)?shù)恼辰訌?qiáng)度。此外，替換地，對(duì)比上述典型實(shí)施例，可以從與最下面的金屬板28接觸的第二輥式電極22朝向與最上面的最薄工件32接觸的第一輥式電極20施加電流。在這樣的布置中，與最薄工件32接觸的電流分支輥式電極24的極性被設(shè)置為與第一輥式電極20的極性相反。換言之，在第二輥式電極22和電流分支輥式電極24電連接到交流電源60的正極時(shí)，第一輥式電極20電連接到交流電源60的負(fù)極。在上述布置的情況下，產(chǎn)生電流il，其從第二輥式電極22朝向第一輥式電極20流動(dòng)，并且產(chǎn)生分支電流i2，其從電流分支輥式電極24朝向第一輥式電極20流動(dòng)。此外，替換地，理所當(dāng)然地，層壓體26可以由四個(gè)或更多個(gè)金屬板組成。在第一或第二示例性實(shí)施方式中，分支電流i2不僅可施加至最薄工件32，還可施加至位于最薄工件32緊下方的金屬板30。雖然詳細(xì)示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但應(yīng)該理解，在不背離附后權(quán)利要求的保護(hù)范圍的情況下，其中可進(jìn)行各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于接縫焊接層壓體(26)的接縫焊接方法，所述層壓體(26)通過層壓三個(gè)或更多個(gè)工件(28，30，32)而設(shè)置，所述工件(28，30，32)中的具有最小厚度的最薄工件(32) 設(shè)置在層壓體(26)的最外側(cè)上，所述方法包括以下步驟將層壓體(26)保持在第一輥式電極(20)和第二輥式電極(22)之間，并且使電流分支電極(24)與最薄工件(32)接觸，電流分支電極(24)被以與第一輥式電極(20)的極性相反的極性充電，所述第一輥式電極(20)與最薄工件(32)接觸；以及當(dāng)相對(duì)于層壓體(26)移動(dòng)第一輥式電極(20)、第二輥式電極(22)和電流分支電極 (24)時(shí)，在第一輥式電極(20)和第二輥式電極(22)之間施加電流，由此接縫焊接層壓體 (26)，并且將分支電流從第一輥式電極(20)施加到電流分支電極(24)或從電流分支電極 (24)施加到第一輥式電極(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接縫焊接方法，其中，當(dāng)在第一輥式電極(20)和第二輥式電極(22)之間施加電流時(shí)，只有電流分支電極(24)與最薄工件(32)分開，以停止施加分支電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接縫焊接方法，其中，當(dāng)在第一輥式電極(20)和第二輥式電極(22)之間施加電流時(shí)，只有電流分支電極(24)和電源之間的電路徑斷開連接，以停止施加分支電流。
4.一種用于接縫焊接層壓體(26)的接縫焊接方法，所述層壓體(26)通過層壓三個(gè)或更多個(gè)工件(28，30，32)而設(shè)置，所述工件(28，30，32)中的具有最小厚度的最薄工件(32) 設(shè)置在層壓體(26)的最外側(cè)上，所述方法包括以下步驟將層壓體(26)保持在第一輥式電極(20)和第二輥式電極(22)之間，并且使加壓部件與最薄工件(32)在最薄工件(32)的與第一輥式電極(20)接觸最薄工件(32)的部分不同的部分處接觸，從而通過加壓部件從最薄工件(32)側(cè)對(duì)層壓體(26)加壓；以及當(dāng)由第一輥式電極(20)和加壓部件施加到層壓體(26)的壓力與由第二輥式電極(22) 施加到層壓體(26)的壓力平衡時(shí)，相對(duì)于層壓體(26)移動(dòng)第一輥式電極(20)、第二輥式電極(22)和電流分支電極(24)，并且在第一輥式電極(20)和第二輥式電極(22)之間施加電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的接縫焊接方法，其中，加壓部件包括具有與第一輥式電極 (20)的極性相反的極性的電流分支電極(24)，并且，當(dāng)施加所述電流時(shí)，產(chǎn)生從第一輥式電極(20)到電流分支電極(24)的分支電流，或產(chǎn)生從電流分支電極(24)到第一輥式電極 (20)的分支電流。
6.一種用于接縫焊接層壓體(26)的縫焊機(jī)器(10)，所述層壓體(26)通過層壓三個(gè)或更多個(gè)工件(28，30，32)而設(shè)置，所述工件(28，30，32)中的具有最小厚度的最薄工件(32) 設(shè)置在層壓體(26)的最外側(cè)上，所述縫焊機(jī)器(10)包括第一輥式電極(20)，與最薄工件(32)接觸；第二輥式電極(22)，與第一輥式電極(20) —起保持層壓體(26)；和電流分支電極(24)，與最薄工件(32)接觸，電流分支電極(24)被以與第一輥式電極 (20)的極性相反的極性充電，其中，當(dāng)在保持層壓體(26)的第一輥式電極(20)和第二輥式電極(22)之間施加電流以執(zhí)行接縫焊接時(shí)，產(chǎn)生從第一輥式電極(20)到電流分支電極(24)的分支電流，或者產(chǎn)生從電流分支電極(24)到第一輥式電極(20)的分支電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的縫焊機(jī)器(10)，還包括單個(gè)電源，電連接至第一輥式電極(20)、第二輥式電極(22)和電流分支電極(24)；和設(shè)置在電流分支電極(24)和電源(60)之間的開關(guān)(66)，該開關(guān)僅連接或斷開電流分支電極(24)和電源(60)之間的電路徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的縫焊機(jī)器(10)，還包括第一電源(60)，電連接到第一輥式電極(20)和第二輥式電極(22)；和第二電源(80)，電連接到第一輥式電極(20)和電流分支電極(24)，第一電源(60)和第二電源(80)能夠獨(dú)立地施加電流和停止電流的施加。
9.一種用于接縫焊接層壓體(26)的縫焊機(jī)器(10)，所述層壓體(26)通過層壓三個(gè)或更多個(gè)工件(28，30，32)而設(shè)置，所述工件(28，30，32)中的具有最小厚度的最薄工件(32) 設(shè)置在層壓體(26)的最外側(cè)上，所述縫焊機(jī)器(10)包括第一輥式電極(20)，與最薄工件(32)接觸；第二輥式電極(22)，與第一輥式電極(20) —起保持層壓體(26 ；和加壓部件，與最薄工件(32)的與第一輥式電極(20)接觸最薄工件(32)的部分不同的部分接觸，加壓部件從最薄工件(32)側(cè)加壓層壓體(26)；加壓機(jī)構(gòu)，施加用于朝向加壓部件加壓層壓體(26)的壓力；和控制器(68)，控制加壓機(jī)構(gòu)，其中，當(dāng)在第一輥式電極(20)和第二輥式電極(22)之間施加電流時(shí)，控制器(68)平衡由第一輥式電極(20)和加壓部件施加到層壓體(26)的壓力和由第二輥式電極(22)施加到層壓體(26)的壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的縫焊機(jī)器(10)，其中，加壓部件包括電流分支電極(24)，電流分支電極(24)被以與第一輥式電極(20)的極性相反的極性充電，從而，當(dāng)施加所述電流時(shí)，產(chǎn)生從第一輥式電極(20)到電流分支電極(24)的分支電流，或產(chǎn)生從電流分支電極 (24)到第一輥式電極(20)的分支電流。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種縫焊機(jī)器(10)，包括第一輥式電極(20)和第二輥式電極(22)，這兩個(gè)電極保持由多個(gè)工件(28，30，32)層壓形成的層壓體(26)。第一輥式電極(20)與設(shè)置在層壓體的最外側(cè)上的最薄工件(32)接觸?？p焊機(jī)器(10)具有電流分支電極(24)，電流分支電極(24)保持與最薄工件(32)接觸，并且被以與第一輥式電極(20)的極性相反的極性充電。因此，當(dāng)在保持層壓體(26)的第一輥式電極(20)和第二輥式電極(22)之間施加電流時(shí)，分支電流從第一輥式電極(20)施加到電流分支電極(24)，或者分支電流從電流分支電極(24)施加到第一輥式電極(20)。
文檔編號(hào)B23K11/30GK102198562SQ201110074030
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者后藤彰, 金子貢, 長谷川榮作 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社