专利名称：接缝焊接方法及用于该方法的机器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种接缝焊接(seam welding)方法以及用于该方法的机器，用于接缝焊接通过层叠三个或更多的工件产生的层压体(Iayeredbody)，具有最小厚度的最薄工件设置在层压体的最外侧上。
背景技术：
接缝焊接作为用于结合金属板的方法而众所周知。如在日本专利特许公开号 2007-167896和日本实用新型注册号3124033中所公开，在接缝焊接过程中，在层压金属板 (其形成层压体)保持在一对辊式电极(rollerelectrode)之间以后，电流应用在辊式电极之间。换言之，电路径(electric path)沿其层压方向形成在层压体中。应该理解，从正极出发的电流，在依次通过与正极接触的金属板、形成在彼此接触的金属板之间的接触面和与负极接触的金属板以后，到达负电极。当电极通电时，电阻加热发生在接触面附近的部分，其用来熔化该部分。随后，电路径根据层压体相对于辊式电极的运动而移动，从而移位层压体的发生电阻加热的部分。更具体地，电流在其运动之前已经被熔化的部分离开，使得在该部分处的电阻加热终止。结果，该部分的温度降低并且该部分变得固化(即位于固体阶段)。固化的部分常称为熔核(nugget)。另一方面，在对应于新的电路径的部分处，靠近由彼此接触的金属板形成的接触面的部分以类似于上文所述的方式熔化。上述过程顺序地重复，以连续地焊接金属板。在某些情况下，需要结合三个或更多的金属板。金属板的厚度不需要必须相同，并且它们通常是不同的。换句话说，多个金属板包括具有最小厚度的工件(有时称为最薄工件)。当以最薄工件设置在层压体的最外侧上接缝焊接层压体时，驻留在最薄工件与毗邻最薄工件的另一个工件之间的熔核可能不会充分生长。据推测，这是因为没有产生足够的电阻加热而发生的，这是由于出现作为最薄工件的最小厚度的结果的最小比电阻 (specific resi stance)而导致的。为了使靠近最薄工件的熔核充分生长，可以想象的是增加电流值。但是，在这种情况下，所谓的飞溅(熔化工件的散射)有可能发生。
发明内容
从广义上讲，本发明的目的是提供一种接缝焊接方法，其可以使熔核在设置在层压体的最外侧上的最薄工件与毗邻最薄工件的另一个工件之间充分地生长。本发明的另一目的是提供一种接缝焊方法，该方法可以避免产生飞溅。本发明的又一目的是提供接缝焊接机器，其适于执行上述接缝焊接方法。根据本发明的一个方面的接缝焊接方法用于接缝焊接层压体，所述层压体通过层压三个或更多个工件而设置，所述工件中的具有最小厚度的最薄工件设置在层压体的最外侧上，所述方法包括以下步骤将层压体保持在第一辊式电极和第二辊式电极之间，并且使电流分支电极与最薄工件接触，电流分支电极被以与第一辊式电极的极性相反的极性充电，第一辊式电极与最薄工件接触；以及，在相对于层压体移动第一辊式电极、第二辊式电极和电流分支电极时，在第一辊式电极和第二辊式电极之间的电流以因而接缝焊接层压体，并且施加从第一辊式电极到电流分支电极或从电流分支电极到第一辊式电极的分支电流。 换言之，层压体不仅由第一辊式电极和第二辊式电极保持，而且当施加电流时在最薄工件处与电流分支电极接触。由于与电流分支电极一起保持与最薄工件接触的第一辊式电极被以与电流分支电极的极性相反的极性充电，则至少一种电流从如下电流中产生 从第一辊式电极朝向电流分支电极分支的电流，和在与此相反的方向上流动的电流。分支电流在最薄工件内部流动，由此最薄工件和毗邻最薄工件的一个工件之间的界面被充分地加热。由于层压体由分支电流加热，则在所述界面处生长出尺寸足够大的熔核。因此，可以获得显示优良的粘接强度或焊接强度(bonding strength)的焊接部分。此外，在这种情况下，与其中在施加电流时只有第一辊式电极和第二辊式电极保持层压体的传统接缝焊接相比，在剩余工件中流动的电流变小。因此，在形成在界面处的溶核的尺寸生长得足够大之前不会发生飞溅。如上所述，根据本发明，尺寸足够大的溶核可以生长在设置在层压体的最外层侧上的最薄工件与毗邻最薄工件的工件之间。此外，可避免产生飞溅。顺便提及，在上述过程中，当不形成熔核时，或熔核在其余工件之间的界面处没有生长得足够大时，仅在电流分支电极变为与最薄工件隔开以后，或者如果电流分支电极与电源之间的电路径断开，可以在第一辊式电极和第二辊式电极之间继续施加电流。为了断开电流分支电极和电源之间的电路径，可以在电流分支电极和电源之间设置开关，并且所述开关可以关闭。由于分支电流在隔开电流分支电极时或者如果所述电路径断开时消失，则由焦耳加热在最薄工件中产生的热量会降低。因此，最薄工件及其毗邻工件之间形成的熔核的生长减慢。另一方面，在剩下工件中流动的电流增加，使得在剩下工件中由焦耳加热产生的热量增加。因此，在剩下工件之间的界面处形成熔核，或者形成的熔核的尺寸生长的足够大。根据本发明的另一个方面的接缝焊接方法，用于接缝焊接层压体，所述层压体通过层压三个或更多个工件而设置，所述工件中的具有最小厚度的最薄工件设置在层压体的最外侧上，所述方法包括以下步骤将层压体保持在第一辊式电极和第二辊式电极之间，并且使加压部件在最薄工件的与第一辊式电极接触最薄工件接触的部分不同的部分处与最薄工件接触，从而通过加压部件从最薄工件侧加压层压体；以及当由第一辊式电极和加压部件施加到层压体的压力与由第二辊式电极施加到层压体的压力平衡时，相对于层压体移动第一辊式电极、第二辊式电极和电流分支电极，并且在第一辊式电极和第二辊式电极之间施加电流。由于由第一辊式电极和加压部件施加的压力之和相对于由第二辊式电极施加的压力平衡，因此由第一辊式电极施加的压力与由第二辊式电极施加的压力相比较小。因此，在第一辊式电极和与第一辊式电极大致相对的第二辊式电极之间，压力分布为使得压力的作用范围从第一辊式电极朝向第二辊式电极变宽。因此，作用在最薄工件及其毗邻工件上的作用力变得比作用在余下的工件之间的界面处的作用力小。作为这样分布的结果，最薄工件和与其毗邻工件之间的接触区域比剩余工件之间的接触区域小。因此，在最薄工件和与其毗邻工件之间的界面处的接触电阻会增加，并且因此，由焦耳加热而产生的热也会增加。因此，在所述界面处生成的熔核可以长到大尺寸，从而确保最薄工件和与其毗邻工件之间的足够的焊接强度。此外，由于最薄工件由加压部件加压，则防止最薄工件从与其毗邻工件分开。因此，软化的熔化部分不从最薄工件和与其毗邻工件之间的缝隙飞溅。顺便提及，加压部件可以由电流分支电极提供，电流分支电极被以与第一辊式电极的极性相反的极性充电，从而在施加所述电流时，产生从第一辊式电极到电流分支电极的分支电流，或产生从电流分支电极到第一辊式电极的分支电流。按照本发明的又一个方面的缝焊机器用于接缝焊接层压体，所述层压体通过层压三个或更多个的工件设置，所述工件中的具有最小厚度的最薄工件设置在层压体的最外侧上，该缝焊机器包括与最薄工件接触的第一辊式电极；与第一辊式电极一起保持层压体的第二辊式电极；和与最薄工件接触的电流分支电极，电流分支电极被以与第一辊式电极的极性相反的极性充电。当在持层压体第一辊式电极和第二辊式电极之间时间电流以执行接缝焊接时，产生从第一辊式电极到电流分支电极的分支电流，或者产生从电流分支电极到第一辊式电极的分支电流。采用上述的配置，当分层体被接缝焊接时，可以产生在最薄工件中流动并且能够充分加热最薄工件和与其毗邻工件的分支电流(即从第一辊式电极流向电流分支电极的电流，或在相反的方向上流动的电流)。因此，可以在所述界面处生长尺寸足够大的熔核。而且，为了产生分支电流，仅需要设置电流分支电极和用于根据要求移动电流分支电极的移位机构。因此，电流分支电极的设置并没有使该机器的结构更复杂。此外，可以简单地控制其操作。当不在所述界面处形成熔核时，或者如果在其余工件之间没有必要使熔核充分地生长，那么仅在电流分支电极已经从最薄工件分开以后，或者在电流分支电极与电源之间的电路径断开之后，可以在第一辊式电极和第二辊式电极之间施加电流。作为用于仅断开电流分支电极和电源之间的电路径的第一布置，共用电源可以电连接到第一辊式电极、第二辊式电极和电流分支电极，并且用于仅仅连接或断开电流分支电极和电源之间的电路径的开关可以设置在电流分支电极和电源之间。作为替代的安排，当第一电源与第一辊式电极和第二辊式电极电连接时，第二电源可以与第一辊式电极和电流分支电极电连接。在这种情况下，应当理解，第一电源和第二电源适合相互独立地施加电流或停止电流的施加。按照本发明的另一个方面的缝焊机器用于接缝焊接层压体，所述层压体通过层压三个或更多个工件而设置，所述工件中的具有最小厚度的最薄工件设置在层压体的最外侧上，该缝焊机器包括与最薄工件接触的第一辊式电极；与第一辊式电极一起保持层压体的第二辊式电极；和最薄工件的与第一辊式电极接触最薄工件的部分不同的部分接触的加压部件，加压部件从最薄工件一侧加压层压体；加压机构，施加用于朝向加压部件加压层压体的压力；和控制加压机构的控制器。当在第一辊式电极和第二辊式电极之间施加电流时， 控制器平衡由第一辊式电极和加压部件施加到层压体的压力和由第二辊式电极施加到层压体的压力。根据上述布置，由第一辊式电极和第二辊式电极施加的压力可以被分布为使得其作用范围从第一辊式电极(最薄工件)到第二辊式电极变大。因此，最薄工件和与其毗邻工件之间界面处的接触电阻可以增加，从而所述界面可以被充分地加热，从而允许生长具有适当尺寸的熔核。因此，最薄工件和与其毗邻工件之间焊接强度可提高。在上面的布置中，加压部件可由电流分支电极提供，电流分支电极被以与第一辊式电极的极性相反的极性充电。因此，当施加所述电流时，可以产生从第一辊式电极到电流分支电极的分支电流，或从电流分支电极到第一辊式电极的分支电流。如上所述，在这个布置中，由于最薄工件和与其毗邻工件之间的界面由于从第一辊式电极到电流分支电极的电流或者由于在相反方向流动的电流而被充分加热，因此熔核可以在界面处生长到足够大尺寸，从而提供优良焊接强度的焊接部分。如上所述，在本发明中，除了保持层压体的第一和第二辊式电极以外，还使用与设置在层压体的最外侧上的最薄工件接触的电流分支电极。在电流分支电极和与最薄工件接触的第一辊式电极之间施加流过最薄工件以及电流分支电极的电流。可替换地，除了由第一和第二辊式电极保持的层压体，设置在层压体的最外侧上的最薄工件被加压部件(优选地，电流分支电极)加压，用于由此执行接缝焊接。由于接缝焊接在上述条件下进行，则最薄工件和与其毗邻工件之间的界面可以被充分地加热。因此，尺寸足够大的熔核可在所述界面处生长，因而以足够的焊接强度结合最薄工件和与其毗邻工件。根据接下来结合其中通过举例说明方式显示本发明的优选实施例的附图的描述， 本发明的上述及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
图1是显示根据第一个示例性实施方式的缝焊机器的整体的示意性侧视图；图2是显示缝焊机器的缝焊机的局部剖面透视图；图3是显示缝焊机的局部侧断面正视图；图4是示意地显示出缝焊机的主要部分的正面视图；图5是显示当电流开始供应到缝焊机时缝焊机的部分侧断面正视图；图6是脉冲设置图，示意性地显示流过层压体的电流和流过最上面的金属板的电流(分支电流)的对应的施加时间(application time)；图7是显示当分支电流停止供应到缝焊机时缝焊机的局部侧断面正视图；图8是显示形成在层压体中的溶核的局部侧断面正视图；图9是显示沿着层压体的运动方向形成溶核的位置的侧视横截面图；图10是显示具有不同于图2所示的缝焊机的布置的缝焊机的局部截面透视图；图11是显示图10中所示的缝焊机的局部侧断面正视图；图12是示意性显示在图10和11中显示的缝焊机的主要部分的正视图；图13是显示具有与图4所示电线不同的布置的电线的图示；
图14是另一个脉冲设置图，示意性地显示流过层压体的电流和流过最上面的金属板的电流(分支电流)的对应的施加时间；图15是示出当如图14所示电流开始供应到缝焊机时沿着层压体的运动方向形成的溶核的位置的侧视横截面图；图16是又一个脉冲设置图，示意性地显示流过层压体的电流和流过最上面的金属板的电流(分支电流)的对应的施加时间；和图17是示出当如图15所示电流开始供应到缝焊机时沿着层压体的运动方向形成的溶核的位置的侧视横截面图。
具体实施例方式参照附图，如下将描述根据本发明的接缝焊接方法以及用于执行接缝焊接方法的缝焊机器的示例性实施方式的详细说明。图1是显示根据第一示例性实施方式的缝焊机器10整体的示意性侧面正视图。 缝焊机器10包括多关节机器人12和支撑在多关节机器人12的远端臂14上的缝焊机16。 由多关节机器人12和缝焊机16的组合而构成的缝焊机器10的组件是众所周知的，如在日本专利特许公开号2007-167896和日本实用新型注册号3124033中所披露的那样。因此， 在此不作关于这种组件的布置的详细说明。如图2 (这是局部截面透视图)和图3 (这是局部侧断面正视图)所示，缝焊机16 包括第一辊式电极20、第二辊式电极22和电流分支辊式电极24 (电流分支电极)，这些电极通过支架18支撑在远端臂14上(见图1)。在这些部件中，第二辊式电极22位于层压体 26的下侧处，而第一辊式电极20和电流分支辊式电极24设置在层压体26的上侧处。换句话说，缝焊机16通过第一辊式电极20、电流分支辊式电极24和第二辊式电极22的组合保持层压体26。首先，如下给出有关层压体26 (将被焊接的对象)的简要说明。在示例性实施方式中，层压体26是通过从下面以金属板28、30和32的顺序层叠这三个金属板28、30和32 而形成的。金属板28和30的厚度设置为Dl (例如，约1至2毫米)。金属板32的厚度设定为D2 (例如，约0. 5至0. 7毫米)，比厚度Dl小。换句话说，金属板28和30具有相同的厚度，而金属板32比金属板28和30薄。在下面的描述中，金属板32往往称为最薄工件。顺便提及，举例来说，金属板28和30包括诸如JAC590、JAC780或JAC980 (均为高性能高强度钢板，如由日本钢铁联合会标准指定的)之类的材料。举例来说，最薄的工件32 包括诸如JAC270(用于拉丝(drawing)的高性能钢板)之类的材料。另一方面，支架18设置有导轨34。此外，支架18设置有第一汽缸，用于移动第一辊式电极20朝向和远离第二辊式电极22 ；第一旋转电机，用于旋转第一辊式电极20 ；第二汽缸，用于移动第二辊式电极22朝向和远离第一辊式电极20 ；第二旋转电机，用于旋转第二辊式电极22。这样的布置例如在日本专利特许公开号2007-167896中披露了。因此， 在些将不提供其图示和详细的说明。顺便提及，可以设置伺服电机代替第一和第二汽缸。支撑第一辊式电极20的第一活动工作台38的凹槽40，和支撑第二辊式电极22的第二活动工作台42的凹槽44与导轨34的突起36滑动接合。第一活动工作台38连接到第一汽缸(未显示)的第一活塞杆。第二活动工作台42连接到第二汽缸(未显示)的第二活塞杆。换言之，对应于第一汽缸的第一活塞杆的前进和回缩，第一辊式电极20在朝向和远离第二辊式电极22的方向(由箭头Y2和Yl表示)上移动。另一方面，对应于第二汽缸的第二活塞杆的前进和回缩，第二辊式电极22在朝向和远离第一辊式电极20的方向(由箭头Yl和Y2表示)上移动。第一实心轴46设置在第一辊式电极20和第一活动工作台38之间。第一旋转辊转动第一实心轴46，以转动第一辊式电极20。同样，第二辊式电极22由于第二实心轴48 的旋转运动而转动，第二实心轴48由第二旋转马达驱动。第一活动工作台38用作导轨。更具体地，连接到第三汽缸的第三活塞杆(未显示)的第三活动工作台52的凹槽53与突起50可滑动地接合，突起50从第一活动工作台 38突出。因此，根据第三活塞杆的前进和回缩，电流分支辊式电极24可在朝向和远离第二辊式电极22的方向上(在箭头Y2和Yl表示的方向上)移动。空心轴54设置在电流分支辊式电极24和第三活动工作台52之间。而且，通孔56 沿其厚度方向设置在电流分支辊式电极24中。第一实心轴46插在空心轴54中，第一实心轴46的一端通过电流分支辊式电极24的通孔56暴露。第一辊式电极20和电流分支辊式电极24之间设置预定间隙(特别地，参见图1 和3)。因此，第一辊式电极20和电流分支辊式电极24彼此不接触。如图示第一实施方式的主要部分的示意性正视图的图4所示，第一辊式电极20通过第一导线58电连接到交流电源60的正极，第二辊式电极22通过第二导线62电连接到交流电源60的负极，并且电流分支辊式电极24通过从第二导线62分出来的第三导线64 电连接到交流电源60的负极。如从上文可以理解的是，虽然第一辊式电极20和电流分支辊式电极24两者都与层压体26的最薄工件32接触，但第一辊式电极20和电流分支辊式电极24的极性分别彼此相反。打开/关闭开关66设置在第三导线64中。打开/关闭开关66打开和关闭以独立于第一和第二辊式电极供应或停止供应电流到电流分支辊式电极24。在上面的布置中，第一至第三汽缸、第一至第三旋转电机、交流电源60、打开/关闭开关66电连接到控制单元(控制器)68 (参见图1)。换句话说，第一至第三汽缸、第一至第三旋转电机、交流电源60、打开/关闭开关66的操作和/或启动通过控制单元68控制。根据第一示例性实施方式的缝焊机器10包括具有如上所述基本布置的缝焊机 16。接下来，将在下文描述缝焊机10的操作，以及根据第一示例性实施方式的接缝焊接方法。当层压体26被接缝焊接时，换句话说，当金属板28和30结合的同时结合金属板 30和32时，远端臂14 (即缝焊机16)移动以使层压体26位于第一辊式电极20和第二辊式电极22之间。随后，第一汽缸和第二汽缸在控制单元68的控制下致动，以使第一活塞杆和第二杆开始前进。更具体地，第二辊式电极22在箭头Yl的方向上朝向第一辊式电极20移动。 同时，第一辊式电极20在箭头Y2的方向上朝向第二辊式电极22移动。结果，层压体26保持在第一辊式电极20和第二辊式电极22之间。另一方面，控制单元68致动第三汽缸。这种致动引起第三活塞杆在箭头Y2的方向上前进。结果，在或大概在辊式电极20和第二辊式电极22保持层压体26时，电流分支辊式电极24抵压在最薄工件26上。图5是显示此时的情况的示意性侧面正视图。顺便提及，虽然在图5中没有图示打开/关闭开关66，打开/关闭开关66的切换到打开以变为电连接到交流电源60的负电极的状态由减号(“_”)表示。控制单元68控制第一汽缸的第一活塞杆和第三汽缸的第三活塞杆的推力，以及控制第二汽缸的第二活塞杆的推力，以使由第一辊式电极20和电流分支辊式电极24分别施加到最薄工件32的压力总和(F1+F2)与由第二辊式电极22施加到金属板28的压力(F3) 平衡。在这样的控制下，在箭头Y1(F1+F2)的方向上施加的压力与在箭头Y2(F3)的方向上施加的压力相等。换言之，在这个时候不等式Fl < F3成立。因此，由层压体26从第一辊式电极20 和第二辊式电极22接收的作用力被分配，以使作用范围从第二辊式电极22朝向第一辊式电极20变宽(扩大)。因此，作用在金属板30和金属板32之间的界面处的作用力比作用在金属板28和金属板30之间的界面处的作用力小。另一方面，假定在不使用电流分支辊式电极24的情况下Fl与F3相等(Fl = F3)， 则由层压体26从第一辊式电极20和第二辊式电极22接收的作用力从第二辊式电极22到第一辊式电极20整体均勻。换句话说，作用在金属板30和金属板32之间的界面处的作用力变得与作用在金属板28和金属板30之间的界面处的作用力相等。如上所述，当Fl小于F3(F1 < F3)时的力作用范围比Fl等于F3 (Fl = F3)时的力作用范围窄。这意味着，当Fl小于F3时，最薄工件32压靠金属板30的区域比Fl等于 F3时的窄，或换言之，最薄工件32在较小的接触区域上接触金属板30。这种来自第一辊式电极20和第二辊式电极22的压力分布，以及金属板30和最薄工件32之间的接触区域的减少，产生从层压体26朝向第一辊式电极20的反作用力。在第一示例性实施方式中，反作用力由电流分支辊式电极24接收。然后，控制单元68开启打开/关闭开关66并且开始将电流从交流电源60施加到层压体26。如上所述，由于第一辊式电极20和第二辊式电极22分别地连接到交流电源60 的正极和负极，因此电流il从第一辊式电极20朝向第二辊式电极22流动，如在图3至5 中所示。如上所述，被充负电荷的电流分支辊式电极24还与最薄工件32接触。因此，从第一辊式电极20朝向电流分支辊式电极24流动的分支电流i2与电流il的产生同时产生。控制单元68将脉冲设置(pulse setting)应用于交流电源60并且使打开/关闭开关66打开和关闭，以使电流il的施加时间(application time)变得比电流i2的施加时间短，如图6所示。在上述期间中，金属板28和30之间的界面，以及金属板30和32之间的界面通过由电流il产生的焦耳加热而被加热，从而形成对应的受热区域，如图5所示。如上所述，当Fl和F2的总和等于F3 (F1+F2 = F3)时(即当Fl < F3时)最薄的工件32和金属板30之间的接触区域比当Fl等于F3时(即当F2 = 0时)最薄的工件32 和金属板30之间的接触区域小。因此，当Fl比F3小时，金属板32和30之间的界面处的接触电阻和电流密度比Fl等于F3时的大。因此，当Fl比F3小时，焦耳加热(即电阻加热) 的量变得大于当Fl等于F3时的。因此，金属板28和30之间的界面处的受热区域70以及金属板30和32之间的界面处的受热区域72膨胀，从而尺寸大致相同。
此时，最薄工件32由电流分支辊式电极24压向金属板30。由于最薄工件32被压向金属板30，因此避免刚性低的最薄工件32根据电流的施加(加热)而翘曲，并且因此防止与金属板30分开。因此，可以防止在最薄工件32和金属板30之间的分开部分处发生变软的熔化部分的飞溅。当电流il开始流动时，分支电流i2也从第一辊式电极20朝向电流分支辊式电极 24流动。因此，在第一示例性实施方式中，产生了分支电流i2，其在没有流动到最下面的金属板28的情况下至少流动到最薄工件32。结果，与其中只使用第一辊式电极20和第二辊式电极22典型接缝焊接方法相比，通过最薄工件32的内部的电流增加。因此，除了受热区域72处，另外的受热区域74形成在最薄工件32的内部。受热区域74随着时间的推移变得扩大，从而变为与受热区域72 —体。随后，热量从一体的受热区域72和74传递到金属板30和32之间的界面。受热区域70加热金属板28和30之间的界面。与此同时，已经以上述方式形成的受热区域72和74加热金属板30和32之间的界面。随后，在界面处的温度升高到足以导
致其熔化。随后，控制单元68使打开/关闭开关66关闭。由于分支电流i2在打开/关闭开关66关闭时消失，因此只有从第一辊式电极20朝向第二辊式电极22流动的电流il被施加到最薄工件32。结果，受热区域74(见图5)消失。代替关闭打开/关闭开关66，第三汽缸的第三活塞杆可以在箭头Yl的方向上缩回，从而从最薄工件32分开电流分支辊式电极24，从而导致分支电流i2消失。另一方面，金属板28、30和32所处的条件与典型的接缝焊接利用的条件相似。换句话说，由于焦耳加热产生的热量在厚的金属加热板28和30中增加，从而使受热区域70 变得扩大，并且在受热区域70处的温度升高。其温度已经提高的受热区域70加热金属板 28和30之间的界面，以使在邻近界面的部分处的温度充分地上升并且被进一步熔化。随后，层压体26和/或远端臂14(参见图1)移动，因而层压体26相对于第一辊式电极20、第二辊式电极22、电流分支辊式电极24移动，从而移位电路径。换言之，电流从被熔化的部分移走，从而终止焦耳加热在被熔化部分处的产生。因此，在熔化部分处的温度降低，并且被熔化部分最终变为凝固，以分别在金属板 28和30之间以及金属板30和32之间形成熔核76和78。根据上述过程，可以获得粘接或焊接产品(bonded product)，其中金属板28、30和金属板30、32相互焊接。顺便提及，在第一示例性实施方式中，其中的电流il和分支电流i2的施加时间被控制，如图6所示，熔核76和78沿着层压体26的运动方向形成，如图9所示。溶核76和 78在某些情况下也可以连续地形成。如上所述，金属板30和32之间的界面由于受热区域72和74的形成而被充分地加热。因此，金属板28和30之间的界面与金属板28和30之间的界面大约以相同的水平被熔化，其中大电阻加热导致刚性熔核78的形成。因此，类似于金属板28和30之间的粘接强度或焊接强度(bonding strength)，所获得的焊接产品显示出在金属板30和32之间具有优良的粘接强度。这是由于如下事实，即形成在金属板30和32之间的熔核78根据在金属板30和32之间的界面处产生的足够量的焦耳加热而充分地生长。如上所述，根据第一示例性实施方式，在避免产生飞溅的同时，在金属板30和32之间可以生成熔核78，其具有与在金属板28和30之间形成的熔核76大约相同的尺寸，从而提供了在金属板30和32之间显示优良的粘接强度的焊接产品。此外，如从上文可以理解的是，根据第一示例性实施方式的缝焊机器10只需要电流分支辊式电极24和用于移动电流分支辊式电极24的移位机构(例如，汽缸、伺服电机或类似物)。因此，缝焊机器10的结构并没有由于设置电流分支辊式电极24而变得复杂。应该理解的是，在上述示例性实施方式中，虽然由第一辊式电极20和电流分支辊式电极24施加的压力的总和(F1+F2)例如与由第二辊式电极22施加到金属电极板28的压力(F3)平衡，但在其中施加分支电流i2的第一示例性实施方式中不需要平衡压力。顺便提及，虽然第一示例性实施方式采用电流分支辊式电极24作为加压部件，但在第二示例性实施方式中可以使用不作为电极的简单加压部件(例如，细长的棍状杆或环形圈体)。在第二示例性实施方式中，在仅将电流从第一辊式电极20施加到第二辊式电极 22的同时，最薄工件32由加压部件加压，加压部件设置在最薄工件32的侧部上(即在与第一辊式电极20同一侧上)。这时，控制单元68控制第一至第三汽缸的第一、第二和第三活塞杆的推力，以使由第一辊式电极20和加压部件应用到最薄工件32的压力总和(F1+F2) 与由第二辊式电极22施加到最下面的金属板28的压力(F3)平衡。在其中采用加压部件平衡保持层压体26时所施加的压力的第二示例性实施方式中，简单地通过将电流il从第一辊式电极20施加到第二辊式电极22，可以使金属板28和 30之间形成的熔核76与金属板30和32之间形成的熔核78的对应尺寸大致相等。当例如通过恒定地关闭根据第一示例性实施方式的缝焊机器10中的打开/关闭开关66使电流分支辊式电极24与交流电源60电绝缘时，可以执行根据第二示例性实施方式的缝焊方法。换句话说，在根据第一示例性实施方式的缝焊机器10的布置中，可以简单地通过选择是否将电流施加到电流分支辊式电极24而选择根据第一示例性实施方式的接缝焊接方法和焊接机器10以及根据第二示例性实施方式的接缝焊接方法和焊接机器。如上所述，以上所指出的短语“不作为电极的简单加压部件”意味着并包括不用作电极的组件。 此外，在第一和第二示例性实施方式两者中，第一实心轴46和空心轴54可以彼此分开，如图10和11所示，并且电流分支辊式电极24可以设置在第一辊式电极20的横向侧上，如图12所示。应当理解，电流分支辊式电极24还可以由实心轴支撑，而不是由空心轴 54支撑。此外，代替打开/关闭开关66，独立于交流电源60的交流电源80可以设置在第三导线64中，如图13所示。在这种情况下，与交流电源60相比，通过缩短交流电源80的脉冲间隔(电流供应时间)，可以如图6所示的那样施加电流il和分支电流i2。此外，在图4和13所示的电布置中的任何一个中，可以根据如图14所示的脉冲间隔施加电流il和分支电流i2。在这种情况下，如图15所示，溶核76和78沿着层压体26 的运动方向生长。可替换地，溶核76和78可以连接地形成。可替换地，可以连续地施加电流il，同时以脉冲形式施加分支电流i2，如图16所示。在这种情况下，在将电流不断地施加在金属板28日和30之间的接触界面处的同时，将分支电流i2间歇性地施加在最薄工件32的内侧。因此，如图17所示，沿着层压体26的相对运动方向线性延伸的熔核76形成在金属板28和30之间的接触界面处，而多个熔核78 间断地形成在金属板30和32之间的接触界面处。换句话说，金属板28和30被线性焊接， 而金属板30和32被以点的方式焊接。通过以上述方式改变焊接配置，根据金属板28、30和32的金属类型或厚度，可以得到适当的粘接强度。此外，替换地，对比上述典型实施例，可以从与最下面的金属板28接触的第二辊式电极22朝向与最上面的最薄工件32接触的第一辊式电极20施加电流。在这样的布置中，与最薄工件32接触的电流分支辊式电极24的极性被设置为与第一辊式电极20的极性相反。换言之，在第二辊式电极22和电流分支辊式电极24电连接到交流电源60的正极时，第一辊式电极20电连接到交流电源60的负极。在上述布置的情况下，产生电流il，其从第二辊式电极22朝向第一辊式电极20流动，并且产生分支电流i2，其从电流分支辊式电极24朝向第一辊式电极20流动。此外，替换地，理所当然地，层压体26可以由四个或更多个金属板组成。在第一或第二示例性实施方式中，分支电流i2不仅可施加至最薄工件32，还可施加至位于最薄工件32紧下方的金属板30。虽然详细示出并描述了本发明的优选实施方式，但应该理解，在不背离附后权利要求的保护范围的情况下，其中可进行各种变化和修改。
权利要求
1.一种用于接缝焊接层压体(26)的接缝焊接方法，所述层压体(26)通过层压三个或更多个工件(28，30，32)而设置，所述工件(28，30，32)中的具有最小厚度的最薄工件(32) 设置在层压体(26)的最外侧上，所述方法包括以下步骤将层压体(26)保持在第一辊式电极(20)和第二辊式电极(22)之间，并且使电流分支电极(24)与最薄工件(32)接触，电流分支电极(24)被以与第一辊式电极(20)的极性相反的极性充电，所述第一辊式电极(20)与最薄工件(32)接触；以及当相对于层压体(26)移动第一辊式电极(20)、第二辊式电极(22)和电流分支电极 (24)时，在第一辊式电极(20)和第二辊式电极(22)之间施加电流，由此接缝焊接层压体 (26)，并且将分支电流从第一辊式电极(20)施加到电流分支电极(24)或从电流分支电极 (24)施加到第一辊式电极(20)。
2.根据权利要求1所述的接缝焊接方法，其中，当在第一辊式电极(20)和第二辊式电极(22)之间施加电流时，只有电流分支电极(24)与最薄工件(32)分开，以停止施加分支电流。
3.根据权利要求1所述的接缝焊接方法，其中，当在第一辊式电极(20)和第二辊式电极(22)之间施加电流时，只有电流分支电极(24)和电源之间的电路径断开连接，以停止施加分支电流。
4.一种用于接缝焊接层压体(26)的接缝焊接方法，所述层压体(26)通过层压三个或更多个工件(28，30，32)而设置，所述工件(28，30，32)中的具有最小厚度的最薄工件(32) 设置在层压体(26)的最外侧上，所述方法包括以下步骤将层压体(26)保持在第一辊式电极(20)和第二辊式电极(22)之间，并且使加压部件与最薄工件(32)在最薄工件(32)的与第一辊式电极(20)接触最薄工件(32)的部分不同的部分处接触，从而通过加压部件从最薄工件(32)侧对层压体(26)加压；以及当由第一辊式电极(20)和加压部件施加到层压体(26)的压力与由第二辊式电极(22) 施加到层压体(26)的压力平衡时，相对于层压体(26)移动第一辊式电极(20)、第二辊式电极(22)和电流分支电极(24)，并且在第一辊式电极(20)和第二辊式电极(22)之间施加电流。
5.根据权利要求4所述的接缝焊接方法，其中，加压部件包括具有与第一辊式电极 (20)的极性相反的极性的电流分支电极(24)，并且，当施加所述电流时，产生从第一辊式电极(20)到电流分支电极(24)的分支电流，或产生从电流分支电极(24)到第一辊式电极 (20)的分支电流。
6.一种用于接缝焊接层压体(26)的缝焊机器(10)，所述层压体(26)通过层压三个或更多个工件(28，30，32)而设置，所述工件(28，30，32)中的具有最小厚度的最薄工件(32) 设置在层压体(26)的最外侧上，所述缝焊机器(10)包括第一辊式电极(20)，与最薄工件(32)接触；第二辊式电极(22)，与第一辊式电极(20) —起保持层压体(26)；和电流分支电极(24)，与最薄工件(32)接触，电流分支电极(24)被以与第一辊式电极 (20)的极性相反的极性充电，其中，当在保持层压体(26)的第一辊式电极(20)和第二辊式电极(22)之间施加电流以执行接缝焊接时，产生从第一辊式电极(20)到电流分支电极(24)的分支电流，或者产生从电流分支电极(24)到第一辊式电极(20)的分支电流。
7.根据权利要求6所述的缝焊机器(10)，还包括单个电源，电连接至第一辊式电极(20)、第二辊式电极(22)和电流分支电极(24)；和设置在电流分支电极(24)和电源(60)之间的开关(66)，该开关仅连接或断开电流分支电极(24)和电源(60)之间的电路径。
8.根据权利要求6所述的缝焊机器(10)，还包括第一电源(60)，电连接到第一辊式电极(20)和第二辊式电极(22)；和第二电源(80)，电连接到第一辊式电极(20)和电流分支电极(24)，第一电源(60)和第二电源(80)能够独立地施加电流和停止电流的施加。
9.一种用于接缝焊接层压体(26)的缝焊机器(10)，所述层压体(26)通过层压三个或更多个工件(28，30，32)而设置，所述工件(28，30，32)中的具有最小厚度的最薄工件(32) 设置在层压体(26)的最外侧上，所述缝焊机器(10)包括第一辊式电极(20)，与最薄工件(32)接触；第二辊式电极(22)，与第一辊式电极(20) —起保持层压体(26 ；和加压部件，与最薄工件(32)的与第一辊式电极(20)接触最薄工件(32)的部分不同的部分接触，加压部件从最薄工件(32)侧加压层压体(26)；加压机构，施加用于朝向加压部件加压层压体(26)的压力；和控制器(68)，控制加压机构，其中，当在第一辊式电极(20)和第二辊式电极(22)之间施加电流时，控制器(68)平衡由第一辊式电极(20)和加压部件施加到层压体(26)的压力和由第二辊式电极(22)施加到层压体(26)的压力。
10.根据权利要求9所述的缝焊机器(10)，其中，加压部件包括电流分支电极(24)，电流分支电极(24)被以与第一辊式电极(20)的极性相反的极性充电，从而，当施加所述电流时，产生从第一辊式电极(20)到电流分支电极(24)的分支电流，或产生从电流分支电极 (24)到第一辊式电极(20)的分支电流。
全文摘要
本发明公开了一种缝焊机器(10)，包括第一辊式电极(20)和第二辊式电极(22)，这两个电极保持由多个工件(28，30，32)层压形成的层压体(26)。第一辊式电极(20)与设置在层压体的最外侧上的最薄工件(32)接触。缝焊机器(10)具有电流分支电极(24)，电流分支电极(24)保持与最薄工件(32)接触，并且被以与第一辊式电极(20)的极性相反的极性充电。因此，当在保持层压体(26)的第一辊式电极(20)和第二辊式电极(22)之间施加电流时，分支电流从第一辊式电极(20)施加到电流分支电极(24)，或者分支电流从电流分支电极(24)施加到第一辊式电极(20)。
文档编号B23K11/30GK102198562SQ201110074030
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月22日 优先权日2010年3月23日
发明者后藤彰, 金子贡, 长谷川荣作 申请人:本田技研工业株式会社