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焊接设备

阅读：372发布：2021-02-23

IPRDB可以提供焊接设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种焊接设备。该焊接设备（110）包括作为焊嘴的下焊嘴（132）和上焊嘴（136）以及挤压部件（138a,138b）。所述挤压部件（138a,138b）由设置在上焊嘴（136）中的支撑部件（140）支撑。所述挤压部件（138a,138b）通过挤压部件移位机构（146a,146b）的动作来移位，并与上焊嘴（136）一起与设置在层叠体（170a）的最上部的金属板（176a）接触。，下面是焊接设备专利的具体信息内容。

1.一种用于对包括最外侧工件（176a）在内的多个工件（172a,174a,176a）的层叠体（170a）进行点焊的点焊设备（110），该点焊设备（110）包括：第一焊嘴（136）和第二焊嘴（132），所述层叠体（170a）介于这二者之间，挤压部件（138a,138b），其用于挤压所述层叠体（170a）的所述最外侧工件（176a），所述第一焊嘴（136）和所述挤压部件（138a,138b）与所述最外侧工件（176a）的不同部分接触，以及支架（140），其用于保持所述第一焊嘴（136）和所述挤压部件（138a,138b），并通过支架移位机构移位，

其中，所述支架（140）具有用于使所述挤压部件（138a,138b）移位的挤压部件移位机构（146a,146b），并且

所述挤压部件移位机构（146a,146b）与所述支架（140）电隔离。

2.根据权利要求1所述的点焊设备（110），其中，所述挤压部件（138a,138b）用作辅助电极（190a,190b），所述辅助电极（190a,190b）的极性与所述第一焊嘴（136）的极性相反，并且当所述第一焊嘴（136）与所述第二焊嘴（132）之间传导电流时，分支电流从所述第一焊嘴（136）流向所述辅助电极（190a,190b），或者从所述辅助电极（190a,190b）流向所述第一焊嘴（136）。

3.根据权利要求2所述的点焊设备（110），该点焊设备（110）还包括设置在所述第二焊嘴（132）附近的另一辅助电极（190c,190d），其中，所述另一辅助电极（190c,190d）的极性与所述第二焊嘴（132）的极性相反，并且在从所述第一焊嘴（136）至所述辅助电极（190a,190b）或者从所述辅助电极（190a,190b）至所述第一焊嘴（136）的所述分支电流消失之后，另一分支电流从所述另一辅助电极（190c,190d）流向所述第二焊嘴（132），或者从所述第二焊嘴（132）流向所述另一辅助电极（190c,190d）。

4.一种用于对包括最外侧工件（346a）在内的多个工件（342a,344a,346a）的层叠体（340a）进行点焊的点焊设备（310），该点焊设备（310）包括：第一焊嘴（322）和第二焊嘴（320），所述层叠体（340a）介于这二者之间，第一移位机构，其用于使所述第一焊嘴（322）和所述第二焊嘴（320）中的至少一个移位，挤压部件（334a,334b），其用于挤压所述层叠体（340a）的所述最外侧工件（346a），所述第一焊嘴（322）和所述挤压部件（334a,334b）与所述最外侧工件（346a）的不同部分接触，第二移位机构（330a,330b），其用于使所述挤压部件（334a,334b）独立于所述第一焊嘴（322）或所述第二焊嘴（320）进行移位，以及挤压机构（330a,330b），其用于产生所述挤压部件（334a,334b）的挤压力。

5.根据权利要求4所述的点焊设备（310），其中，所述挤压部件（334a,334b）用作辅助电极（334a,334b），所述辅助电极（334a,334b）的极性与所述第一焊嘴（322）的极性相反，并且当所述第一焊嘴（322）与所述第二焊嘴（320）之间传导电流时，分支电流从所述第一焊嘴（322）流向所述辅助电极（334a,334b），或者从所述辅助电极（334a,334b）流向所述第一焊嘴（322）。

6.根据权利要求5所述的点焊设备（310），该点焊设备（310）还包括设置在所述第二焊嘴（320）附近的另一辅助电极（334c,334d），其中，所述另一辅助电极（334c,334d）的极性与所述第二焊嘴（320）的极性相反，并且在从所述第一焊嘴（322）至所述辅助电极（334a,334b）或者从所述辅助电极（334a,334b）至所述第一焊嘴（322）的所述分支电流消失之后，另一分支电流从所述另一辅助电极（334c,334d）流向所述第二焊嘴（320），或者从所述第二焊嘴（320）流向所述另一辅助电极（334c,334d）。

7.一种间接馈电型焊接设备（430），该间接馈电型焊接设备（430）包括第一焊枪（432）和第二焊枪（436），其中，

从所述第一焊枪（432）通过外部馈电端子（438）向所述第二焊枪（436）供应电流，由此所述第二焊枪（436）用于对包括最外侧工件（504a）在内的多个工件（500a,502a,504a）的层叠体（434a）进行焊接，并且所述第二焊枪（436）包含能够彼此靠近和彼此远离地移动的第一焊嘴（468）和第二焊嘴（470），并且还包含能够移位的挤压部件（476a,476b）以用于挤压所述层叠体（434a）的所述最外侧工件（504a）。

8.根据权利要求7所述的间接馈电型焊接设备（430），其中，所述挤压部件（476a,476b）用作辅助电极（476a,476b），所述辅助电极（476a,476b）的极性与所述第一焊嘴（468）的极性相反，并且当所述第一焊嘴（468）与所述第二焊嘴（470）之间传导电流时，分支电流从所述第一焊嘴（468）流向所述辅助电极（476a,476b），或者从所述辅助电极（476a,476b）流向所述第一焊嘴（468）。

9.根据权利要求7或8所述的间接馈电型焊接设备（430），其中，第一支撑头（550）和支撑挤压部件（552a,552b）分别介于所述第一焊嘴（468）与所述层叠体（434a）之间以及所述挤压部件（476a,476b）与所述层叠体（434a）之间，并且第二支撑头（553）介于所述第二焊嘴（470）与所述层叠体（434a）之间。

10.根据权利要求9所述的间接馈电型焊接设备（430），其中，电流在从所述第一支撑头（550）到所述支撑挤压部件（552a,552b）的方向或相反的方向上流动。

说明书全文

焊接设备

技术领域

[0001] 本发明涉及用于焊接多个工件的层叠体的焊接设备（装置）。

背景技术

[0002] 图74是示出用于接合高阻工件1、2的点焊处理的示意性正视图，所述工件由所谓的高拉伸强度钢制成并具有大厚度以呈现高电阻。两个高阻工件1、2层叠以形成层叠体3。层叠体3被夹持和挤压在第一焊嘴（welding tip）4和第二焊嘴5之间。当使第一焊嘴4和第二焊嘴5通电时，一部分被加热以在高阻工件1、2之间的接触面附近形成熔融部6。然后，熔融部6凝固以产生固相（称为焊核（nugget））。
[0003] 由于高阻工件1、2具有高电阻，所以在通电期间在接触面附近产生大量焦耳热，使得熔融部6在相对短的时间内生长得更大，如图75所示。因此，熔融部6易于散开（易于导致飞溅产生）。因此，在用于接合高阻工件1、2的点焊处理中，为了防止飞溅产生，有必要高度准确地控制焊接电流。然而，这种控制无法容易地实现。甚至在接合较薄的高拉伸强度钢工件的情况下也会导致该问题。
[0004] 在接合三个或更多个工件的情况下，工件可能包含不同的材料，并且可能具有不同的厚度。例如，如图76所示，最外侧工件（低阻工件7）可具有最小的厚度。顺便提一句，在图76中，低阻工件7由低碳钢制成，呈现低电阻，并层叠在图74和图75所示的高阻工件1、2上以形成层叠体8。
[0005] 在对层叠体8进行点焊的过程中，在高阻工件1、2之间的接触面附近产生的焦耳热多于在低阻工件7与高阻工件2之间的接触面附近产生的焦耳热。这是因为在高阻工件1、2之间的接触面附近产生更高的接触电阻。
[0006] 因此，在层叠体8中，熔融部9首先出现于高阻工件1、2之间的接触面附近。如图77所示，在低阻工件7与高阻工件2之间的接触面附近出现另一熔融部之前，熔融部9可能生长得更大。当继续通电以在低阻工件7与高阻工件2之间的接触面附近形成所述另一熔融部时，在高阻工件1、2之间的接触面附近可能导致飞溅产生。
[0007] 然而，如果停止通电，则在低阻工件7与高阻工件2之间的接触面附近，熔融部（进而焊核）无法生长至足够大的尺寸。因此，在低阻工件7与高阻工件2之间很难实现期望的结合强度。
[0008] 间接馈电型焊接设备也可能出现该问题。
[0009] 图78是由间接馈电型焊接设备15夹持的三个金属板11、12、13的层叠体14的示意性侧视图。间接馈电型焊接设备15具有供应焊接电流的第一焊枪（未示出）和焊接层叠体14的第二焊枪16。通过外部馈电端子17将焊接电流从第一焊枪传送至第二焊枪16。间接馈电型焊接设备15的这种结构可从日本特开平7-136771号公报、日本实用新型59-010984号公报等中获知。
[0010] 具体地讲，第一焊枪具有正（+）极性的上电极18和负（-）极性的下电极19。第二焊枪16具有与第一焊嘴对应的上焊嘴20以及与第二焊嘴对应的下焊嘴21。通过在导电端子22a、22b之间插入绝缘体23来制备外部馈电端子17。上电极18和上焊嘴20通过导电端子22a和引线24电连接，下电极19和下焊嘴21通过导电端子22b和引线25电连接。
[0011] 在焊接处理中，层叠体14被夹持在第二焊枪16的上焊嘴20和下焊嘴21之间。焊接电流在厚度方向上从上焊嘴20穿过层叠体14流到下焊嘴21。一部分被加热以在金属板11、12之间的接触面和金属板12、13之间的接触面中的每一个附近形成熔融部。然后，熔融部凝固以产生固相焊核，由此金属板11、12连接，并且金属板12、13彼此连接。
[0012] 在金属板11、12为高阻工件（其由高拉伸强度刚制成，具有大厚度，并呈现高电阻），而金属板13为低阻工件（其由低碳钢制成并呈现低电阻）的情况下，在金属板11、12（高阻工件）之间的接触面附近产生的焦耳热多于在金属板12、13（低阻工件和高阻工件）之间的接触面附近产生的焦耳热。这是因为金属板11、12之间的接触面附近产生更高的接触电阻。
[0013] 因此，在层叠体14中，如图79所示，熔融部26首先出现于金属板11、12之间的接触面附近。在金属板12、13之间的接触面附近出现另一熔融部之前，熔融部26可能生长得更大。当继续通电以在金属板12、13之间的接触面附近形成所述另一熔融部时，熔融部26的一部分可能从金属板11、12之间的间隙飞溅，因此在所述间隙周围可能导致飞溅产生。
[0014] 然而，如果停止通电，则在金属板12、13之间的接触面附近，熔融部（进而焊核）无法生长至足够大的尺寸。因此，在金属板12、13之间很难实现期望的结合强度。
[0015] 在日本特许3894545号公报中，申请人提出，在对这种层叠体进行点焊的过程中，使施加于低阻工件的第一焊嘴的挤压力小于第二焊嘴的挤压力。在这种情况下，低阻工件对高阻工件的接触压力减小。因此，低阻工件与高阻工件之间的接触电阻增大，使得在接触面处产生足够量的焦耳热。因此，低阻工件与高阻工件之间的焊核可生长至与高阻工件之间的焊核近似相同的尺寸，由此所得到的层叠体可呈现优异的结合强度。

发明内容

[0016] 本发明的一般目的在于提供一种能够在层叠体中的工件之间的接触面附近形成足够大的焊核的焊接设备。
[0017] 本发明的主要目的在于提供一种能够消除飞溅产生的可能性的焊接设备。
[0018] 根据本发明的一方面，提供了一种用于对多个工件的层叠体进行点焊的点焊设备，所述点焊设备包括：第一焊嘴和第二焊嘴，所述层叠体介于这二者之间；挤压部件，其用于挤压所述层叠体的最外侧工件，所述第一焊嘴和所述挤压部件与所述最外侧工件的不同部分接触；以及支架，其用于保持所述第一焊嘴和所述挤压部件，并通过支架移位机构移位，其中，所述支架具有用于使所述挤压部件移位的挤压部件移位机构，并且所述挤压部件移位机构与所述支架电隔离。
[0019] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于对多个工件的层叠体进行点焊的点焊设备，所述点焊设备包括：第一焊嘴和第二焊嘴，所述层叠体介于这二者之间；第一移位机构，其用于使所述第一焊嘴和所述第二焊嘴中的至少一个移位；挤压部件，其用于挤压所述层叠体的最外侧工件，所述第一焊嘴和所述挤压部件与所述最外侧工件的不同部分接触；第二移位机构，其用于使所述挤压部件独立于所述第一焊嘴或所述第二焊嘴移位；以及挤压机构，其用于产生所述挤压部件的挤压力。
[0020] 根据本发明的另一方面，提供了一种包括第一焊枪和第二焊枪的间接馈电型焊接设备，其中，从所述第一焊枪通过外部馈电端子向所述第二焊枪供应电流，由此所述第二焊枪用于对多个工件的层叠体进行焊接，所述第二焊枪包含能够彼此靠近和远离地移动的第一焊嘴和第二焊嘴，并且还包含能够移位的挤压部件以用于挤压所述层叠体的最外侧工件。
[0021] 在任一方面中，第一焊嘴和挤压部件的挤压力与第二焊嘴的挤压力平衡，使得第一焊嘴的挤压力小于第二焊嘴的挤压力。因此，在第一焊嘴与基本上相对的第二焊嘴之间的层叠体中，总挤压力在更靠近第二焊嘴的位置作用于更宽或更大的面积上。因此，作用于最外侧工件（与第一焊嘴接触）与相邻工件之间的接触面上的合力小于作用于工件之间的其它接触面上的合力。
[0022] 由于挤压力以这种方式分布，最外侧工件与相邻工件之间的接触面处的接触面积小于工件之间的其它接触面处的接触面积。因此，可使接触电阻更高，以增加最外侧工件与相邻工件之间的接触面处产生的焦耳热量。因此，在该接触面处，焊核可生长得更大，进而最外侧工件与相邻工件之间的结合强度可提高。
[0023] 由于金属板被挤压部件挤压，所以可防止最外侧工件与相邻工件分离。因此，可防止软化的熔融部从最外侧工件与相邻工件之间的间隙飞溅。
[0024] 第一焊嘴和挤压部件优选地附接到一个支架（支撑部件）。在这种情况下，可防止焊接设备具有复杂或大的结构。因此，即使在焊接复杂形状的层叠体的情况下，层叠体也可设置在期望的焊接位置，而不会受到第一焊嘴和挤压部件的干扰。
[0025] 优选的是，第一移位机构用于使第一焊嘴移位，第二移位机构用于使挤压部件移位，这些移位机构彼此独立。在这种情况下，可容易地使第一焊嘴和挤压部件彼此独立地与层叠体接触以及与层叠体分离。因此，可容易地控制挤压部件作用于层叠体上的挤压力。
[0026] 挤压部件可用作极性与第一焊嘴相反的辅助电极，在通电过程中，分支电流可从第一焊嘴流向辅助电极或从辅助电极流向第一焊嘴。
[0027] 在这种情况下，电流在从第一焊嘴到辅助电极的方向或相反的方向上流过最外侧工件。因此，最外侧工件与相邻工件之间的接触面通过该电流而被充分加热。因此，在该接触面处，焊核可生长得足够大，使得所得到的结合产品的结合强度更优异。
[0028] 焊接设备还可在第二焊嘴附近包括极性与第二焊嘴的极性相反的另一辅助电极。在这种情况下，在从第一焊嘴到辅助电极（在第一焊嘴附近）或从辅助电极到第一焊嘴的分支电流消失之后，另一分支电流可从所述另一个辅助电极（在第二焊嘴附近）流向第二焊嘴或从第二焊嘴流向所述另一辅助电极。
[0029] 在这种情况下，在第二焊嘴所邻接的最外侧工件与和该最外侧工件相邻的工件之间的接触面附近，焊核可生长得足够大。
[0030] 例如，在层叠体受到第一焊嘴和挤压部件干扰，从而无法容易地焊接的情况下，优选的是，第一支撑头和支撑挤压部件分别介于第一焊嘴与层叠体之间以及挤压部件与层叠体之间，并且第二支撑头介于第二焊嘴与层叠体之间。
[0031] 在这种结构中，第一焊嘴和第二焊嘴与挤压部件的挤压位置可远离层叠体，而第一支撑头和第二支撑头以及支撑挤压部件与层叠体接触。因此，即使层叠体具有复杂的形状，也可容易地焊接该层叠体。
[0032] 在此结构中，第一支撑头和支撑挤压部件的挤压力与第二支撑头的挤压力平衡。因此，总挤压力在与第一支撑头相比更靠近第二支撑头的位置作用于更宽的面积。
[0033] 应该理解，支撑挤压部件可以按照与挤压部件相同的方式用作电极，使得电流可在从支撑头到支撑挤压部件的方向或相反的方向上流动。在这种情况下，电流流过层叠体中的最外侧工件。因此，最外侧工件与相邻工件之间的接触面通过该电流而被充分加热。因此，在该接触面处，焊核可生长得足够大，使得所得到的结合产品的结合强度更优异。

附图说明

[0034] 图1是示出根据本发明的第一实施方式的焊接设备（点焊设备）的基本特征的放大视图；
[0035] 图2是示出图1的点焊设备中的支架的基本特征的放大垂直截面图；
[0036] 图3是示出图2所示的挤压部件向下移动的状态的基本特征的放大垂直截面图；
[0037] 图4是示出由上焊嘴（第一焊嘴）、下焊嘴（第二焊嘴）和挤压杆（挤压部件）夹持的待焊接的层叠体的基本特征的示意性正视图；
[0038] 图5是示出层叠体中的最上侧工件与紧挨着位于最上侧工件下面的工件之间的适当面压力分布的示意性正视图（具有曲线图）；
[0039] 图6是仅由下焊嘴和上焊嘴夹持的层叠体的示意性正视图；
[0040] 图7是在图4的状态之后为产生从上焊嘴流向下焊嘴的电流而开始通电时层叠体的示意性垂直截面图；
[0041] 图8是示出由下焊嘴、上焊嘴和挤压杆（挤压部件）夹持的不同于图4的层叠体的基本特征的示意性正视图；
[0042] 图9是示出由下焊嘴、上焊嘴和挤压杆（挤压部件）夹持的不同于图4和图8的层叠体的基本特征的示意性正视图；
[0043] 图10是示出根据本发明的第二实施方式的由焊接设备（点焊设备）中的上焊嘴、下焊嘴和辅助电极夹持的层叠体的基本特征的示意性正视图；
[0044] 图11是在图10的状态之后为产生从上焊嘴流向下焊嘴的电流而开始通电时层叠体的示意性垂直截面图；
[0045] 图12是在图11的状态之后继续进一步执行通电的过程中层叠体的示意性垂直截面图；
[0046] 图13是在仅辅助电极与层叠体分离之后继续从上焊嘴至下焊嘴进一步执行通电的过程中层叠体的示意性垂直截面图；
[0047] 图14是在图13的状态之后通过使上焊嘴与层叠体分离而完成通电（点焊）之后层叠体的示意性垂直截面图；
[0048] 图15是示出在开始通电时，由下焊嘴、上焊嘴和辅助电极夹持的不同于图10的层叠体的基本特征的示意性正视图；
[0049] 图16是在辅助电极与电源的负端子断开电连接之后继续从上焊嘴至下焊嘴进一步执行通电的过程中层叠体的示意性垂直截面图；
[0050] 图17是通电（点焊）结束时层叠体的示意性垂直截面图；
[0051] 图18是示出在开始通电时，由下焊嘴、上焊嘴和辅助电极夹持的不同于图10和图15的层叠体的基本特征的示意性正视图；
[0052] 图19是完成通电（点焊）之后层叠体的示意性垂直截面图；
[0053] 图20是示出在开始通电时，由下焊嘴、上焊嘴和辅助电极夹持的不同于图10和图15的层叠体的基本特征的示意性正视图；
[0054] 图21是在上焊嘴附近的辅助电极与电源的负端子断开电连接，并且下焊嘴附近的辅助电极与工件接触之后，继续从上焊嘴至下焊嘴进一步执行通电的过程中层叠体的示意性垂直截面图；
[0055] 图22是在下焊嘴附近的辅助电极与电源的正端子断开电连接之后继续从上焊嘴至下焊嘴进一步执行通电的过程中层叠体的示意性垂直截面图；
[0056] 图23是电流在与图11的方向相反的方向上从下焊嘴和辅助电极流向上焊嘴的层叠体的示意性垂直截面图；
[0057] 图24是从上焊嘴通过层叠体中的最上侧工件以及紧挨着位于最上侧工件下面的工件流向辅助电极的电流的示意性垂直截面图；
[0058] 图25是示出根据本发明的第三实施方式的焊接设备（点焊设备）的基本特征的示意性侧视图；
[0059] 图26是示出图25的点焊设备的基本特征的放大示意性正视图；
[0060] 图27是示出由下焊嘴、上焊嘴和辅助电极夹持的待焊接的层叠体的基本特征的示意性正视图；
[0061] 图28是示出层叠体中的最上侧工件与紧挨着位于最上侧工件下面的工件之间的适当面压力分布的示意性正视图（具有曲线图）；
[0062] 图29是仅由下焊嘴和上焊嘴夹持的层叠体的示意性正视图；
[0063] 图30是在图27的状态之后为产生从上焊嘴流向下焊嘴的电流而开始通电时层叠体的示意性垂直截面图；
[0064] 图31是在图30的状态之后继续进一步执行通电的过程中层叠体的示意性垂直截面图；
[0065] 图32是在仅辅助电极与层叠体分离之后继续从上焊嘴至下焊嘴进一步执行通电的过程中层叠体的示意性垂直截面图；
[0066] 图33是在图32的状态之后通过使上焊嘴与层叠体分离而完成通电（点焊）之后层叠体的示意性垂直截面图；
[0067] 图34是示出在开始通电时，由下焊嘴、上焊嘴和辅助电极夹持的不同于图27的层叠体的示意性垂直截面图；
[0068] 图35是在图34的状态之后仅辅助电极与层叠体分离之后产生从上焊嘴流向下焊嘴的电流的过程中层叠体的示意性垂直截面图；
[0069] 图36是通电（点焊）完成之后层叠体的示意性垂直截面图；
[0070] 图37是示出在开始通电时，由下焊嘴、上焊嘴和辅助电极夹持的不同于图27和图34的层叠体的示意性垂直截面图；
[0071] 图38是通电（点焊）结束时层叠体的示意性垂直截面图；
[0072] 图39是示出在开始通电时，由下焊嘴、上焊嘴和辅助电极夹持的不同于图27、图34和图37的层叠体的示意性垂直截面图；
[0073] 图40是示出在下焊嘴（第二焊嘴）附近具有辅助电极的焊枪的基本特征的侧视图；
[0074] 图41是在上焊嘴附近的辅助电极与层叠体分离，并且下焊嘴附近的辅助电极与层叠体接触之后，继续从上焊嘴至下焊嘴进一步执行通电的过程中层叠体的示意性垂直截面图；
[0075] 图42是在下焊嘴附近的辅助电极与层叠体分离之后继续从上焊嘴至下焊嘴进一步执行通电的过程中层叠体的示意性垂直截面图；
[0076] 图43是电流在与图27的方向相反的方向上从下焊嘴和辅助电极流向上焊嘴的过程中层叠体的示意性垂直截面图；
[0077] 图44是从上焊嘴通过层叠体中的最上侧工件以及紧挨着位于最上侧工件下面的工件流向辅助电极的电流的示意性垂直截面图；
[0078] 图45是示出在枪体中具有使辅助电极移位的移位机构的焊枪的基本特征的侧视图；
[0079] 图46是示出根据本发明的第四实施方式的焊接设备（间接馈电型焊接设备）的基本特征的示意性侧视图；
[0080] 图47是示出图46的间接馈电型焊接设备的基本特征的放大正视图；
[0081] 图48是示出由下焊嘴、上焊嘴和辅助电极夹持的待焊接的层叠体的基本特征的示意性正视图；
[0082] 图49是示出由下焊嘴、上焊嘴和辅助电极夹持的待焊接的层叠体的基本特征的示意性侧视图；
[0083] 图50是示出层叠体中的最上侧工件与紧挨着位于最上侧工件下面的工件之间的适当面压力分布的示意性正视图（具有曲线图）；
[0084] 图51是仅由下焊嘴和上焊嘴夹持的层叠体的示意性正视图；
[0085] 图52是示出在图48的状态之后为产生从上焊嘴流向下焊嘴和辅助电极的电流而开始通电时层叠体的基本特征的侧视图；
[0086] 图53是处于图52的状态下的层叠体的示意性垂直截面图；
[0087] 图54是在图53的状态之后继续进一步执行通电的过程中层叠体的示意性垂直截面图；
[0088] 图55是示出在从上焊嘴至辅助电极的电流被消除之后继续从上焊嘴至下焊嘴进一步执行通电的过程中层叠体的基本特征的侧视图；
[0089] 图56是处于图55的状态下的层叠体的示意性垂直截面图；
[0090] 图57是示出通电（点焊）完成之后层叠体的基本特征的侧视图；
[0091] 图58是在图57的状态之后在上焊嘴、下焊嘴和辅助电极与层叠体分离之后层叠体的示意性垂直截面图；
[0092] 图59是示出在开始通电时，由下焊嘴、上焊嘴和辅助电极夹持的不同于图48的层叠体的示意性垂直截面图；
[0093] 图60是在图59的状态之后在从上焊嘴至辅助电极的电流被消除之后产生从上焊嘴流向下焊嘴的电流的过程中层叠体的示意性垂直截面图；
[0094] 图61是通电（点焊）完成之后层叠体的示意性垂直截面图；
[0095] 图62是在开始通电时，由下焊嘴、上焊嘴和辅助电极夹持的不同于图48和图58的层叠体的示意性垂直截面图；
[0096] 图63是通电（点焊）结束时层叠体的示意性垂直截面图；
[0097] 图64是示出具有使辅助电极移位的致动器的间接馈电型焊接设备的基本特征的侧视图；
[0098] 图65是示出使用换向开关来代替ON/OFF开关的间接馈电型焊接设备的基本特征的侧视图；
[0099] 图66是示出从图65的状态转向以改变电流路径的换向开关的基本特征的侧视图；
[0100] 图67是示出在上焊嘴（辅助电极）与层叠体之间具有支撑头和支撑挤压部件的间接馈电型焊接设备的基本特征的正视图；
[0101] 图68是示出在挤压部件周围支撑头和支撑挤压部件与上焊嘴和辅助电极的位置关系的平面图；
[0102] 图69是示出在焊接处理中包含具有垂直壁的工件的层叠体的基本特征的侧视图；
[0103] 图70是处于图69的状态下的层叠体的平面图；
[0104] 图71是示出处于图67的状态下的电流路径的基本特征的正视图；
[0105] 图72是电流在与图52的方向相反的方向上从下焊嘴和辅助电极流向上焊嘴的层叠体的示意性垂直截面图；
[0106] 图73是从上焊嘴通过层叠体中的最上侧工件以及紧挨着位于最上侧工件下面的工件流向辅助电极的电流的示意性垂直截面图；
[0107] 图74是在传统点焊方法中在产生从上焊嘴流向下焊嘴的电流的过程中仅由下焊嘴和上焊嘴夹持的层叠体的示意性垂直截面图；
[0108] 图75是在图74的状态之后生长得更大的熔融部的示意性垂直截面图；
[0109] 图76是在产生从上焊嘴流向下焊嘴的电流的过程中仅由下焊嘴和上焊嘴夹持的不同于图74的层叠体的示意性垂直截面图；
[0110] 图77是在图76的状态之后生长得更大的熔融部的示意性垂直截面图；
[0111] 图78是示出传统间接馈电型焊接设备的基本特征的侧视图；以及
[0112] 图79是在产生从上焊嘴流向下焊嘴的电流的过程中仅由图78的间接馈电型焊接设备中的下焊嘴和上焊嘴夹持的层叠体的示意性垂直截面图。

具体实施方式

[0113] 下文将参照附图详细描述本发明的焊接设备的多个优选实施方式。
[0114] 下面将描述点焊设备。
[0115] 图1是根据第一实施方式的点焊设备110的放大视图。点焊设备110包含机器人，该机器人具有臂（未示出）以及支撑在臂的腕部112上的焊枪114。
[0116] 焊枪114是所谓的C型枪，其在枪体124下方具有近似C形的固定臂130。下焊嘴132作为第二焊嘴设置在固定臂130的下端，与枪体124呈面对关系，并朝着枪体124延伸。
[0117] 枪体124包含滚珠丝杆机构（未示出）以用于使支架（支撑件）140在图1的垂直方向上移位。因此，滚珠丝杆机构是用于使支架140移位的支架（支撑件）移位机构。
[0118] 移位轴134从枪体124伸出并朝着下焊嘴132延伸，并且通过滚珠丝杆机构中的滚珠丝杆在图1的垂直方向（箭头Y2或Y1方向）上移位。滚珠丝杆通过滚珠丝杆机构中的伺服电机（未示出）来旋转。
[0119] 支架140设置在移位轴134的末端，以支撑用作第一焊嘴的上焊嘴136和挤压部件138a、138b。
[0120] 挤压部件138a具有平行于上焊嘴136延伸的杆形末端142a，并且还具有基座144a，基座144a从正面看时具有近似梯形形状。气缸146a作为挤压部件移位机构设置在支架140中，并且基座144a与气缸146a中的活塞杆148a连接。支架140是导体，由此可将电流传送给上焊嘴136。
[0121] 如图2中所示的基本特征的放大视图中所示，支架140具有孔150a，活塞杆148a插入该孔中。套筒152a插入孔150a中，轴承154a插入套筒152a中。另外，活塞杆148a插入轴承154a中，活塞156a与套筒152a可滑动地接触。
[0122] 圆槽158a沿圆周形成在活塞156a的侧壁上，密封O形环160a设置在圆槽158a中。止动件162a设置在活塞156a的头部，并朝着孔150a的顶部延伸。止动件162a由绝缘体构成。
[0123] 套筒152a由铝材料或铝合金材料构成，其表面经受硬质防蚀铝(hard alumite)处理。因此，在套筒152a的内周壁和外周壁上形成包含硬质防蚀铝的氧化膜。氧化膜具有绝缘特性，套筒152a也具有绝缘特性。换言之，套筒152a为绝缘体，由此活塞156a与支架140电隔离。
[0124] 另选地，套筒152a可由诸如酚醛树脂材料等的绝缘体构成。在套筒152a由导电材料构成的情况下，套筒152a可通过设置在套筒152a与支架140之间的绝缘体与支架140电隔离。
[0125] 活塞杆148a插入卷簧164a中。卷簧164a的一端通过轴承154a的顶部止动，另一端与活塞156a的底部接触。当活塞杆148a在图1和图2的向下方向上移位（降低）时，卷簧164a被压缩。此外，卷簧164a施加弹力以使活塞杆148a在向上方向上移位（升高）。
[0126] 在孔150a与活塞156a之间形成室166a。空气供应/排出通道168a作为支架140中的通孔与室166a连通。空气供应/排出通道168a与压缩空气供应/排出机构（未示出）中的管连接。因此，通过压缩空气供应/排出机构向室166a供应压缩空气和从室166a排出压缩空气。
[0127] 另一挤压部件138b和气缸146b具有如上所述的相同结构。挤压部件138b和气缸146b的与挤压部件138a和气缸146a的元件相同的元件由相同的标号表示，并且用附加符号“b”代替“a”来标记。因此，省略其详细说明。
[0128] 待焊接的层叠体170a包含三个金属板172a、174a、176a（按照这种顺序向上排列）。金属板172a、174a中的每一个具有厚度D1（如，约1mm至2mm），金属板176a具有小于厚度D1的厚度D2（如，约0.5mm至0.7mm）。因此，金属板172a、174a具有相同的厚度，金属板
176a比金属板172a、174a薄。换言之，在层叠体170a的三个金属板172a、174a、176a当中，金属板176a具有最小的厚度。
[0129] 例如，金属板172a、174a中的每一个是由所谓的高拉伸强度钢制成的高阻工件，诸如高性能高拉伸强度钢板JAC590、JAC780或JAC980（根据日本钢铁联盟标准定义）。例如，金属板176a是由所谓的低碳钢制成的低阻工件，诸如用于压制成形的高性能钢板JAC270（根据日本钢铁联盟标准定义）。金属板172a、174a可由相同或不同的金属材料制成。
[0130] 待焊接的层叠体170a介于下焊嘴132和上焊嘴136之间，并通过下焊嘴132和上焊嘴136通电。下焊嘴132电连接至电源178的负端子，上焊嘴136电连接至电源178的正端子。因此，在第一实施方式中，电流从上焊嘴136流向下焊嘴132。
[0131] 如下面详细描述的，控制上焊嘴136与挤压部件138a、138b之间的距离Z1、Z2，以在金属板176a与紧挨着位于金属板176a下面的金属板174a中实现适当的压力分布。
[0132] 在此结构中，滚珠丝杆机构中的伺服电机、具有气缸146a、146b的压缩空气供应/排出机构和电源178电连接至用作控制装置的枪控制器179。因此，伺服电机、压缩空气供应/排出机构和电源178的操作、致动和消动（deactuation）由枪控制器179控制。
[0133] 第一实施方式的点焊设备110基本上如上所述构造。下面将关于根据第一实施方式的点焊方法描述点焊设备110的操作和优点。
[0134] 在焊接层叠体170a，即，将金属板172a、174a彼此接合并且将金属板174a、176a彼此接合的点焊方法中，首先机器人移动腕部112（进而焊枪114），以将层叠体170a定位于下焊嘴132与上焊嘴136之间。
[0135] 在枪体124下降至预定位置之后，在枪控制器179的控制下，滚珠丝杆机构中的伺服电机被致动，以使滚珠丝杆开始旋转。然后，上焊嘴136和挤压部件138a、138b在箭头Y1方向上向下更靠近层叠体170a地移动。因此，层叠体170a被夹持在下焊嘴132与上焊嘴136之间。
[0136] 此外，压缩空气供应/排出机构通过枪控制器179被致动，由此压缩空气通过空气供应/排出通道168a、168b被供应到室166a、166b。活塞156a、156b被室166a、166b中的压缩空气挤压，使得活塞156a、156b和活塞杆148a、148b在使卷簧164a、164b压缩的同时下降，如图3所示。通过附着到活塞156a、156b的O形环160a、160b来防止压缩空气从室166a、166b泄漏。
[0137] 活塞杆148a、148b向下移动，因此设置在活塞杆148a、148b的末端的挤压部件138a、138b在箭头Y1方向上朝着层叠体170a下降。因此，在将层叠体170a夹持在下焊嘴
132与上焊嘴136之间之前、同时或之后，挤压部件138a、138b与金属板176a接触。图4是该步骤中层叠体170a的示意性垂直截面图。
[0138] 控制上焊嘴136与挤压部件138a、138b之间的距离Z1、Z2，使得如图5所示，在金属板176a、174a之间的接触面处，被上焊嘴136挤压的部分呈现最高的面压力，被挤压部件138a、138b挤压的部分呈现第二高的面压力。距离Z1优选地等于距离Z2。
[0139] 换言之，在接触面处，一些部分呈现的面压力比上述由于上焊嘴136和挤压部件138a、138b而获得的高压力低。因此，实现图4中所示的挤压力分布。下面将详细描述该分布。
[0140] 枪控制器179控制使滚珠丝杆机构中的滚珠丝杆旋转的伺服电机的旋转力以及压缩空气对活塞156a、156b的挤压力（气缸146a、146b的移动力），使得上焊嘴136和挤压部件138a、138b对金属板176a的总挤压力(F1+F2+F3)正好与下焊嘴132对金属板172a的挤压力(F4)平衡。通过该控制，使得在箭头Y1方向上施加于层叠体170a的总挤压力(F1+F2+F3)近似等于在箭头Y2方向上施加于层叠体170a的挤压力(F4)。挤压力F2优选地等于挤压力F3。
[0141] 在这种情况下，满足关系F1
[0142] 在不使用挤压部件138a、138b来满足关系F1=F4的情况下，在层叠体170a中通过下焊嘴132和上焊嘴136实现图6中示意性示出的挤压力分布。如图6所示，在这种情况下，合力从上焊嘴136到下焊嘴132均匀地作用于层叠体170a上。换言之，作用于金属板174a、176a之间的接触面上的力等于作用于金属板172a、174a之间的接触面上的力。
[0143] 在图4和图6中，在金属板174a、176a之间的接触面，力所作用于的面积通过粗实线来表示。从图4和图6之间的比较清楚的是，在F1
[0144] 当总挤压力以上述方式从上焊嘴136向下焊嘴132分布以在金属板174a、176a之间实现较小的接触面积时，在从层叠体170a朝着上焊嘴136的方向上产生反作用力。在第一实施方式中，挤压部件138a、138b经受反作用力。
[0145] 如上所述，具有挤压部件138a、138b和气缸146a、146b的支架140由连接到枪体124中的滚珠丝杆机构的移位轴134来支撑。因此，作用于挤压部件138a、138b的反作用力被枪体124（焊枪114）吸收。
[0146] 因此，可防止源自层叠体170a的反作用力作用于机器人。因此，机器人无需具有高刚度。换言之，机器人的尺寸可减小，从而使得设备投资较低。
[0147] 接下来，枪控制器179向电源178发送开始通电的控制信号。然后，如图4（和图6）所示，电流i开始在从上焊嘴136朝着下焊嘴132的方向上流动。由于如上所述上焊嘴136和下焊嘴132分别连接至电源178的正端子和负端子，所以实现了该电流。金属板
172a、174a之间的接触面以及金属板174a、176a之间的接触面由于电流i所产生的焦耳热而被加热。
[0148] 如上所述，图4中金属板176a、174a之间的接触面积小于图6中的接触面积。因此，图4中金属板174a、176a之间的接触面处的接触电阻和电流密度高于图6中的接触电阻和电流密度（即，在F1
[0149] 金属板172a、174a之间的接触面和金属板174a、176a之间的接触面通过受热区180、181被加热至足够的温度并熔融。如此获得的熔融部冷却并凝固，由此分别在金属板
172a、174a之间和金属板174a、176a之间形成焊核182、183。尽管图7中示出焊核182、183以方便理解，但是在通电期间焊核182、183处于熔融部的液相态。这些熔融部在下面的图中也以这样的方式示出。
[0150] 如上所述，金属板172a、174a之间的接触面附近的受热区180和金属板174a、176a之间的接触面附近的受热区181具有近似相同的尺寸。因此，焊核182、183也具有近似相同的尺寸。
[0151] 在形成熔融部的过程中，通过挤压部件138a、138b将金属板176a向金属板174a挤压。可防止刚度低的金属板176在通电（加热）期间由于这种挤压而翘曲进而与金属板174a分离。因此，可防止从金属板176a、174a之间的间隙飞溅软化的熔融部。
[0152] 套筒152a、152b分别介于支架140与活塞156a、156b（或轴承154a、154b）之间。如上所述，套筒152a、152b是绝缘体，使得施加于上焊嘴136的电流不会从支架140传送到活塞156a、156b进而传送到挤压部件138a、138b。
[0153] 在熔融部充分生长预定时间之后，停止通电，将支架140向上移动，以使上焊嘴136与金属板176a分离。另选地，可仅通过升起支架140以使上焊嘴136与金属板176a分离来使上焊嘴136和下焊嘴132电隔离。
[0154] 在停止通电的同时或之后，通过压缩空气供应/排出机构从室166a、166b（参见图2）排出压缩空气。因此，卷簧164a、164b的弹力变得高于压缩空气对活塞156a、156b的挤压力。因此，通过卷簧164a、164b的弹力使活塞156a、156b向上移动，并返回至在供应压缩空气之前设置的原始位置。挤压部件138a、138b也向上移动并返回至原始位置。
[0155] 通过向上移动，设置在活塞156a、156b的头上的止动件162a、162b与孔150a、150b（室166a、166b）的顶部接触。通过该接触阻止活塞156a、156b进一步升高。由于止动件162a、162b如上所述由绝缘体构成，所以即使在上焊嘴136和下焊嘴132的通电期间活塞
156a、156b升高并与室166a、166b的顶部接触，电流也不会从支架140传送至活塞156a、
156b。
[0156] 从点焊方法的开始到结束的操作在枪控制器179的控制下执行。
[0157] 以这样的方式停止通电，使得金属板172a、174a、176a停止被加热。熔融部随时间而冷却并凝固，以分别形成焊核182、183。金属板172a、174a通过焊核182彼此接合，金属板174a、176a通过焊核183彼此接合，以获得结合产品。
[0158] 该结合产品的金属板172a、174a之间以及金属板174a、176a之间的结合强度优异。这是因为如上所述在金属板174a、176a之间的接触面处产生足够量的焦耳热并且焊核183充分生长。
[0159] 如上所述，在第一实施方式中，金属板174a、176a之间的焊核183可生长至近似等于金属板172a、174a之间的焊核182的尺寸，同时防止了产生飞溅，由此可生成金属板174a、176a之间的结合强度优异的结合产品。
[0160] 由于仅气缸146a、146b附接到支撑上焊嘴136的共用支架140，所以可防止焊接设备具有复杂或较大的结构。因此，即使在焊接复杂形状的层叠体的情况下，也可将层叠体布置在期望的焊接位置，而不会受到挤压部件138a、138b和上焊嘴136的干扰。
[0161] 由于挤压部件138a、138b更靠近气缸146a、146b，所以可容易地减小气缸146a、146b上的偏载。
[0162] 在第一实施方式中，可通过增大挤压部件138a、138b的挤压力F2、F3来使金属板174a、176a之间的焊核183进一步生长得更大。然而，焊核183的尺寸趋于在特定水平的挤压力F2、F3下变得饱和。换言之，焊核183很难通过过度增大挤压力F2、F3来生长得大于特定尺寸。另外，在过度增大挤压力F2、F3的情况下，不得不过度降低挤压力F1，以便使挤压力F1、F2、F3的合力与挤压力F4平衡。结果，金属板172a、174a之间的焊核182的尺寸减小。
[0163] 因此，优选的是，考虑使焊核182、183的尺寸最大化来确定上焊嘴136的挤压力F1与挤压部件138a、138b的挤压力F2、F3之差。
[0164] 在任一情况下，可使用诸如弹簧圈、伺服电机和液压缸的各种压力施加装置来代替气缸146a、146b。
[0165] 金属板172a、174a、176a的材料的组合并不特别限于钢材料的上述组合。金属板172a、174a、176a可由任何材料构成，只要其能够被点焊即可。例如，所有金属板172a、174a、176a可由低碳钢构成。另选地，金属板174a、176a可由低碳钢构成，而可以仅金属板
172a由高拉伸强度钢构成。
[0166] 尽管在上述实施方式中，最上侧金属板176a比待焊接的金属板172a、174a薄，但是层叠体170a不限于此。可使用图8所示的层叠体170b来代替层叠体170a。在层叠体170b中，具有最小厚度的金属板174b介于金属板172b、176b之间。在这种情况下，例如，金属板172b由高拉伸强度钢构成，而金属板174b、176b由低碳钢构成，但是材料的组合并不特别限于此。
[0167] 应该理解，中间的金属板可具有最大的厚度，最下侧金属板可比其它两个金属板薄。
[0168] 金属板的数量并不特别限于3个。例如，可使用图9所示的层叠体170c来代替层叠体170a。在层叠体170c中，金属板174c层叠在金属板172c上，这二者均由高拉伸强度钢构成。
[0169] 在第二实施方式中，挤压部件138a、138b用作辅助电极，电流施加到所述辅助电极。第二实施方式的与图1至图9所示的元件相同的元件由相同的标号表示。因此，省略其详细说明。
[0170] 图10是示出根据第二实施方式的点焊设备的基本特征的局部放大水平截面图。第二实施方式的点焊设备基本上与第一实施方式的设备相同，不同之处在于挤压部件138a、138b电连接至电源178的负端子。另外，在第二实施方式中，电流从上焊嘴136流向下焊嘴132。在第二实施方式中，挤压部件138a、138b在下文中被称作辅助电极190a、190b以方便理解与第一实施方式的不同。
[0171] 如上所述，下焊嘴132和辅助电极190a、190b电连接至电源178的负端子，上焊嘴136电连接至电源178的正端子。因此，辅助电极190a、190b的极性与上焊嘴136相反，但是所有元件均与层叠体170a中的最上侧金属板176a接触。在以下附图中，当上焊嘴136与辅助电极190a、190b电连接，并且产生分支电流i2时，示出辅助电极190a、190b的极性。
另一方面，当未产生分支电流i2时，未示出辅助电极190a、190b的极性。
[0172] 控制上焊嘴136与辅助电极190a、190b之间的距离Z3、Z4，使得一些部分呈现的面压力低于上焊嘴136和辅助电极190a、190b，以实现如第一实施方式（参见图5）中一样的适当压力分布。因此，上焊嘴136与辅助电极190a、190b分离开特定距离。然而，当上焊嘴136与辅助电极190a、190b之间的距离Z3、Z4过大时，它们之间的电阻增大，使得难以获得将在下文描述的分支电流i2的流动（参见图12）。
[0173] 因此，控制距离Z3、Z4，使得在金属板176a、174a中实现上述的适当面压力分布，并且适当的分支电流i2在上焊嘴136与辅助电极190a、190b之间的电阻下流动。
[0174] 第二实施方式的点焊设备的主要部件基本上如上所述构造。下面将描述该设备的操作和优点。
[0175] 在使用该点焊设备对层叠体170a进行点焊的点焊方法中，首先，机器人以与第一实施方式相同的方式移动焊枪以将层叠体170a定位于上焊嘴136与下焊嘴132之间。此后，上焊嘴136和下焊嘴132彼此靠近地移动，由此将层叠体170a夹持在这二者之间。
[0176] 在夹持之前、同时或之后，通过空气供应/排出通道168a、168b（参见图1和图2）向室166a、166b供应压缩空气。通过压缩空气使活塞156a、156b和活塞杆148a、148b向下移动，使得辅助电极190a、190b在箭头Y1方向上朝着层叠体170a下降。因此，辅助电极190a、190b与金属板176a接触，如图10的示意性垂直截面图所示。当然，在活塞156a、156b和活塞杆148a、148b向下移动期间压缩卷簧164a、164b。
[0177] 同样在第二实施方式中，枪控制器179控制辅助电极190a、190b对金属板176a的挤压力F2、F3，使得上焊嘴136和辅助电极190a、190b的总挤压力(F1+F2+F3)正好与下焊嘴132的挤压力F4平衡。
[0178] 同样在第二实施方式中，优选的是，如第一实施方式中一样考虑使金属板172a、174a之间的焊核以及金属板174a、176a之间的焊核的尺寸最大化来确定上焊嘴136的挤压力F1与辅助电极190a、190b的挤压力F2、F3之差。
[0179] 接下来，开始通电。在第二实施方式中，由于上焊嘴136和下焊嘴132分别连接至电源178的正端子和负端子，如图11所示，所以电流i1从上焊嘴136朝着下焊嘴132流动。通过电流i1产生的焦耳热分别在金属板172a、174a之间以及金属板174a、176a之间形成受热区192、194。
[0180] 另外，具有负极性的辅助电极190a、190b与金属板176a接触。因此，除了电流i1之外，分支电流i2从上焊嘴136朝着辅助电极190a、190b流动。
[0181] 因此，在第二实施方式中，分支电流i2未产生于金属板172a、174a中，而是产生于金属板176a中。结果，与仅使用上焊嘴136和下焊嘴132的传统点焊方法相比，在此方法中金属板176a呈现更大的电流值。
[0182] 在此方法中，不同于受热区194的另一受热区196形成在金属板176a中。如图12所示，受热区196随时间而生长，然后与受热区194成为一体。
[0183] 金属板174a、176a之间的接触面经受来自一体的受热区194、196这二者的热。另外，在第二实施方式中，与第一实施方式中一样，金属板174a、176a之间的接触面处的接触电阻高于金属板172a、174a之间的接触面处的接触电阻。因此，接触面被加热至足够的温度并熔融，使得在金属板174a、176a之间形成焊核198。
[0184] 随着分支电流i2的比率增大，受热区196可变得更大。然而，当分支电流i2的比率过高时，电流i1的电流值减小，由此受热区192、194的尺寸减小。因此，焊核200的尺寸易于减小，而焊核198的尺寸变得饱和。考虑使焊核200在电流i1下生长至足够的尺寸来优选地选择分支电流i2的比率。
[0185] 例如，可通过改变如上所述上焊嘴136与辅助电极190a、190b之间的距离Z3、Z4（参见图10）来控制电流i1与分支电流i2之比。例如，电流i1与分支电流i2之比优选地为70:30。
[0186] 只要继续通电，熔融部（进而焊核198）就随着时间过去而生长。因此，可通过在适当时间内执行通电来使焊核198充分生长。
[0187] 金属板172a、174a中的电流i1的电流值小于传统点焊方法。因此，可防止在金属板174a、176a之间的熔融部（焊核198）生长的过程中金属板172a、174a的受热量过度增加。因此，该设备能够消除产生飞溅的可能性。
[0188] 在该过程中，通过金属板172a、174a之间的电流i1形成将凝固为焊核200的熔融部。当连续施加分支电流i2时，与没有分支电流i2的情况相比，电流i1的总量减少，受热区192（进而焊核200）的尺寸易于减小。
[0189] 因此，在进一步增大焊核200的尺寸的情况下，优选的是仅使辅助电极190a、190b与金属板176a分离，如图13所示，此后电流继续从上焊嘴136流向下焊嘴132。当辅助电极190a、190b与金属板176a分离时，电流i1的电流值增大，在通电中电流i1的总量增加。
[0190] 利用将压缩空气从室166a、166b（参见图2）排出的压缩空气供应/排出机构可仅使辅助电极190a、190b与金属板176a分离。通过排出压缩空气，活塞156a、156b由于卷簧164a、164b的弹力而向上移动。因此，活塞156a、156b、活塞杆148a、148b以及设置在活塞杆148a、148b的末端的辅助电极190a、190b向上移动。因此，辅助电极190a、190b与金属板176a分离，并返回至原始位置。在室166a、166b中可提供负压以使活塞杆148a、148b升高。
[0191] 结果，分支电流i2消失，使得仅电流i1在金属板176a中从上焊嘴136流向下焊嘴132，受热区196（参见图12）消失。
[0192] 此后，金属板172a、174a处于常用点焊条件下。因此，在厚的金属板172a、174a中产生的焦耳热的量增加，由此受热区192扩展并被进一步加热至更高的温度。金属板172a、174a之间的接触面通过具有更高温度的受热区192而被加热至足够的温度并熔融，熔融部（焊核200）生长得更大。
[0193] 此后，继续通电，直到熔融部（焊核200）充分生长为止，例如，直到用于形成焊核200的熔融部与用于形成焊核198的熔融部成为一体为止，如图14所示。可利用试件通过点焊测试预先确认通电时间与焊核200的生长之间的关系。
[0194] 在焊核198在金属板174a、176a之间生长的同时，通过由于电流i1通过而形成的受热区192来预加热金属板172a、174a之间的接触面。因此，在将转化为焊核200的熔融部生长得更大之前，金属板172a、174a彼此的亲合力提高。因此，很难引起飞溅产生。
[0195] 如上所述，在第二实施方式中，在金属板174a、176a之间生长焊核198的过程中以及在金属板172a、174a之间生长焊核200的过程中均可防止飞溅产生。
[0196] 在用于形成焊核200的熔融部在预定时间内充分生长之后，停止通电，使上焊嘴136与金属板176a分离，如图14所示。另选地，上焊嘴136和下焊嘴132通过使上焊嘴136与金属板176a分离而电隔离。
[0197] 从该点焊方法的开始到结束的操作在枪控制器179的控制下执行。
[0198] 当以上述方式停止通电时，金属板172a、174a停止被加热。所获得的熔融部随时间过去而冷却并凝固，由此金属板172a、174a通过焊核200彼此接合。
[0199] 因此，在层叠体170a中，金属板172a、174a彼此接合，金属板174a、176a彼此接合，以获得结合制品作为最终产品。
[0200] 该结合产品的金属板172a、174a之间以及金属板174a、176a之间的结合强度优异。这是因为如上所述在分支电流i2在金属板176a中流动的情况下，金属板174a、176a之间的焊核198充分生长。
[0201] 如上所述，在第二实施方式的点焊设备中，可仅通过将挤压部件138a、138b电连接至电源178的负端子来形成辅助电极190a、190b。因此，点焊设备的结构不会由于辅助电极190a、190b而变得复杂。
[0202] 另外在第二实施方式中，可如第一实施方式中一样容易地减小气缸146a、146b上的偏载。
[0203] 另外在第二实施方式中，待焊接对象不限于层叠体170a。在层叠体中，金属板的数量、材料和厚度可不同地变化。下面将描述多个具体示例。
[0204] 在图15所示的层叠体170b中，具有最小厚度的金属板174b介于如上所述的金属板172b、176b之间。例如，金属板172b是由高拉伸强度钢构成的高阻工件，金属板174b、176b是由低碳钢构成的低阻工件。
[0205] 在仅通过上焊嘴136和下焊嘴132对层叠体170b进行点焊的情况下，金属板172b、174b之间的接触面首先熔融。这是因为金属板172b是高阻工件，由此金属板172b、
174b之间的接触电阻高于金属板174b、176b之间的接触电阻。因此，当继续对上焊嘴136和下焊嘴132通电，以使金属板174b、176b之间的接触面处的焊核充分生长时，金属板172b、
174b之间的接触面处可能引起飞溅产生。
[0206] 相比之下，如图15所示，由于在第二实施方式中使用辅助电极190a、190b，所以分别在金属板172b、174b之间的接触面以及金属板174b、176b之间的接触面处形成受热区192、194。这是因为按照与上述层叠体170a相同的方式，金属板174b、176b之间的接触面通过金属板176b中的分支电流i2而被充分加热。
[0207] 因此，焊核202、204如图16所示形成。在分支电流i2消失之后，可继续施加电流i1。在这种情况下，例如，如图17所示，在金属板172b、174b之间的接触面以及金属板174b、176b之间的接触面上可成长足够大的焊核206。
[0208] 从对层叠组件170a、170b的点焊的上述说明清楚的是，利用辅助电极190a、190b，受热区（进而焊核）可偏移为更靠近辅助电极190a、190b。
[0209] 尽管在上述示例中金属板172b由高拉伸强度钢构成，金属板174b、176b由低碳钢构成，但是材料的组合并不特别限于此。
[0210] 图18所示的层叠体170c通过将金属板174c层叠在金属板172c上来提供，并可利用辅助电极190a、190b来点焊，两个金属板均由高拉伸强度钢构成。如图75和图77所示，在未使用辅助电极190a、190b的情况下，熔融部6、9在相对短的时间内在金属板172c、174c（高阻工件1、2）之间的接触面处生长得较大。因此，易于引起飞溅产生。
[0211] 相比之下，如图18所示，由于在第二实施方式中使用辅助电极190a、190b，所以在金属板172c、174c之间的接触面处形成受热区210，在该接触面上方（即，在金属板174c中的辅助电极190a、190b附近）形成受热区212。这是因为金属板174c通过分支电流i2在金属板174c中的流动而被充分加热。因此，同样在这种情况下，受热区（进而焊核）（参见图18）可偏移为更靠近辅助电极190a、190b。
[0212] 因此，金属板172c、174c之间的接触面软化，由此提高密封特性。因此，即使当如图19所示继续施加电流i1以形成足够大的焊核214时，也很难引起飞溅产生。
[0213] 下面将描述图20所示的层叠体170d的点焊。层叠体170d通过从下开始将由低碳钢构成的低阻金属板172d、由高拉伸强度钢构成的高阻金属板174d、176d以及由低碳钢构成的低阻金属板215d按照该顺序层叠来获得。金属板172d、215d的厚度小于金属板174d、176d的厚度。
[0214] 辅助电极190a、190b设置在上焊嘴136附近，另外，辅助电极190c、190d设置在下焊嘴132附近。辅助电极190c、190d电连接至电源178的正端子，由此极性与下焊嘴132相反。可通过像在上焊嘴136附近一样在下焊嘴132附近设置支架140和气缸146a、146b，来以这种方式设置辅助电极190c、190d。
[0215] 如图20所示，层叠体170d被夹持在上焊嘴136和下焊嘴132之间。在夹持之前、同时或之后，仅使辅助电极190a、190b与金属板215d接触。当开始通电时，电流i1从上焊嘴136流向下焊嘴132，分支电流i2从上焊嘴136流向辅助电极190a、190b。然后，分别在金属板174d、176d之间以及金属板176d、215d之间的接触面处形成焊核116、118。
[0216] 然后，如图21所示，辅助电极190a、190b与电源178的负端子断开电连接以消除分支电流i2。在断开连接之前、同时或之后，使辅助电极190c、190d与金属板172d接触。结果，分支电流i3穿过最下侧金属板172d从辅助电极190c、190d流向下焊嘴132。
[0217] 当分支电流i2消失时，焊核218停止生长。此外，电流i1继续从上焊嘴136流向下焊嘴132，因此，在金属板174d、176d之间的接触面处焊核216生长得更大。另外，通过分支电流i3在金属板172d、174d之间的接触面处形成另一焊核220。
[0218] 然后，如图22所示，辅助电极190c、190d与金属板172d分离，以消除分支电流i3，由此焊核220停止生长。此后，通过继续施加电流i1，仅金属板174d、176d之间的接触面处的焊核216可进一步生长得更大，并可与焊核218、220成为一体。
[0219] 待焊接对象可具有复杂的形状。如上所述，即使在这种情况下，待焊接对象也可设置在期望的焊接位置，而不会受到上焊嘴136和辅助电极190a、190b的干扰。
[0220] 尽管在第二实施方式中在上焊嘴136之前将辅助电极190a、190b与金属板176a分离，但是辅助电极190a、190b和上焊嘴136可同时与金属板176a分离。
[0221] 如图23所示，电流可从金属板172a上的下焊嘴132流向金属板176a上的上焊嘴136。另外在这种情况下，金属板176a上的辅助电极190a、190b的极性与上焊嘴136的极性相反。因此，下焊嘴132和辅助电极190a、190b电连接至电源178的正端子，上焊嘴136电连接至电源178的负端子。因此，电流i1从下焊嘴132流向上焊嘴136，分支电流i2从辅助电极190a、190b流向上焊嘴136。
[0222] 如图24所示，分支电流i2不仅可在上焊嘴136上的金属板176a中流动，而且可在紧挨着位于金属板176a下面的金属板174a中流动。
[0223] 辅助电极190a、190b以上述方式与金属板176a分离。另选地，可在辅助电极190a、190b与电源178之间设置开关，可通过将该开关转向断开连接（关）状态来仅停止在从上焊嘴136到辅助电极190a、190b的方向或相反的方向上流动的分支电流。在这种情况下，当然，将开关转向连接（开）状态以形成受热区196。
[0224] 在任何情况下，辅助电极并不具体限于上述两个具有长杆形状的辅助电极190a、190b。例如，一个、三个或更多个长杆可用作辅助电极。在使用三个或更多个辅助电极的情况下，多个辅助电极190a、190b可以按照与两个辅助电极190a、190b相同的方式同时与最外侧金属板接触以及与其分离。各个辅助电极可具有包围下焊嘴132或上焊嘴136的环状。
[0225] 第二实施方式的点焊设备中的辅助电极190a、190b可与电源178电隔离，以执行第一实施方式的点焊方法。因此，在第二实施方式的点焊设备中，辅助电极190a、190b可通电或不通电，由此可仅用作挤压部件或者也用作产生分支电流i2的电极。
[0226] 另外，尽管在第一实施方式和第二实施方式中使用C型焊枪，但是焊枪可以是所谓的X型枪。在这种情况下，下焊嘴132和上焊嘴136可分别安装在一对可打开且可闭合的卡盘（chuck）上。当卡盘打开或闭合时，下焊嘴132和上焊嘴136彼此远离或彼此靠近地移动。
[0227] 应该理解，层叠体可包含五个或更多个金属板。
[0228] 下面将描述根据第三实施方式的焊接设备（点焊设备）。
[0229] 图25是根据第三实施方式的点焊设备310的示意性侧视图，图26是其主要部件的放大正视图。点焊设备310包含机器人，该机器人具有臂（未示出）以及支撑于臂的腕部312上的焊枪314。
[0230] 焊枪314是所谓的C型枪，其在枪体316下方具有近似C形的固定臂318。下焊嘴320作为第二焊嘴设置在固定臂318的下端，并朝着枪体316延伸。
[0231] 枪体316包含滚珠丝杆机构（未示出），其用于使具有作为第一焊嘴的上焊嘴322的支架324在图25和图26的垂直方向（箭头Y2或Y1方向）上移位。具体地讲，支架324被设置在移位轴326（其从枪体316伸出并朝着下焊嘴320延伸）的末端。移位轴326通过滚珠丝杆机构中的滚珠丝杆在图25的垂直方向上移位，因此上焊嘴322通过支架324而移位。
[0232] 因此，滚珠丝杆机构是使上焊嘴322移位的第一移位机构。滚珠丝杆通过滚珠丝杆机构中的伺服电机（未示出）来旋转。
[0233] 基本上板状的托架328（支撑部件）附接到上焊嘴322的主体。托架328具有通孔329，该通孔的直径近似等于上焊嘴322的主体直径。上焊嘴322的主体插入并装配到通孔
329中。
[0234] 如图26中详细示出的，两个致动器330a、330b被设置在托架328中。用作挤压部件的辅助电极334a、334b从致动器330a、330b中的管332a、332b伸出，并平行于上焊嘴322延伸。辅助电极334a、334b通过致动器s330a、330b来靠近或远离下焊嘴320（在箭头Y1和Y2方向上）移位。因此，致动器330a、330b用作使辅助电极334a、334b移位的第二移位机构并用作产生并控制辅助电极334a、334b的挤压力的挤压力产生/控制机构。
[0235] 待焊接的层叠体340a包含三个金属板342a、344a、346a（向上按照该顺序排列）。金属板342a、344a中的每一个具有厚度D3（如，约1mm至2mm），金属板346a的厚度D4小于厚度D3（如，约0.5mm至0.7mm）。因此，金属板342a、344a具有相同的厚度，金属板346a比金属板342a、344a薄。换言之，在层叠体340a中的三个金属板342a、344a、346a当中，金属板346a具有最小的厚度。
[0236] 例如，金属板342a、344a中的每一个是由所谓的高拉伸强度钢制成的高阻工件，诸如高性能高拉伸强度钢板JAC590、JAC780或JAC980（根据日本钢铁联盟标准定义）。例如，金属板346a是由所谓的低碳钢制成的低阻工件，诸如用于压制成形的高性能钢板JAC270（根据日本钢铁联盟标准定义）。金属板342a、344a可由相同或不同的金属材料制成。
[0237] 待焊接的层叠体340a介于下焊嘴320和上焊嘴322之间，并通过下焊嘴132和上焊嘴136来通电。下焊嘴320和辅助电极334a、334b电连接至电源350的负端子，上焊嘴322电连接至电源350的正端子。因此，在第三实施方式中，电流从上焊嘴322流向下焊嘴
320和辅助电极334a、334b。因此，辅助电极334a、334b的极性与上焊嘴322的极性相反，但是所有元件均可与层叠体340a中的最上侧金属板346a接触。
[0238] 如下面详细描述的，控制上焊嘴322与辅助电极334a、334b之间的距离Z3、Z4（参见图27），以在金属板346a以及紧挨着位于金属板346a下面的金属板344a中实现适当的压力分布。
[0239] 在此结构中，滚珠丝杆机构中的伺服电机和电源350电连接至用作控制装置的枪控制器352。因此，伺服电机和电源350的操作、致动和消动由枪控制器352来控制。
[0240] 第三实施方式的点焊设备310基本上如上所述构造。下面将关于根据第三实施方式的点焊方法描述点焊设备310的操作和优点。
[0241] 在焊接层叠体340a，即，将金属板342a、344a彼此接合并且将金属板344a、346a彼此接合的点焊方法中，首先机器人移动腕部312（进而焊枪314）以将层叠体340a设置于下焊嘴320与上焊嘴322之间。
[0242] 在枪体316下降至预定位置之后，在枪控制器352的控制下，滚珠丝杆机构中的伺服电机被致动，以使滚珠丝杆开始旋转。然后，移位轴326在箭头Y1方向上下降，由此上焊嘴322和辅助电极334a、334b向下更靠近层叠体340a地移动。因此，层叠体340a被夹持在下焊嘴320与上焊嘴322之间。
[0243] 此外，枪控制器352将控制信号发送给致动器330a、330b，使得致动器330a、330b作用以执行向下移动。因此，辅助电极334a、334b在箭头Y1方向上朝着层叠体340a下降。
[0244] 因此，在将层叠体340a夹持在下焊嘴320与上焊嘴322之间之前、同时或之后，使辅助电极334a、334b与金属板346a接触。图27是此步骤中层叠体340a的示意性垂直截面图。
[0245] 控制上焊嘴322与辅助电极334a、334b之间的距离Z3、Z4，使得如图28所示，在金属板346a、344a之间的接触面处，被上焊嘴322挤压的部分呈现最高的面压力，被辅助电极334a、334b挤压的部分呈现第二高的面压力。距离Z3优选地等于距离Z4。
[0246] 换言之，在接触面处，一些部分呈现的面压力比上述由于上焊嘴322和辅助电极334a、334b而获得的高压力低。因此，实现图28所示的挤压力分布。下面将详细描述该分布。
[0247] 枪控制器352控制使滚珠丝杆机构中的滚珠丝杆旋转的伺服电机的旋转力以及致动器330a、330b的移动力，使得上焊嘴322和辅助电极334a、334b对金属板346a的总挤压力(F1+F2+F3)正好与下焊嘴320对金属板342a的挤压力(F4)平衡。通过该控制，使得在箭头Y1方向上施加于层叠体340a的总挤压力(F1+F2+F3)近似等于在箭头Y2方向上施加于层叠体340a的挤压力(F4)。挤压力F2优选地等于挤压力F3。
[0248] 在这种情况下，满足关系F1
[0249] 在不使用辅助电极334a、334b而满足关系F1=F4的情况下，在层叠体340a中通过下焊嘴320和上焊嘴322实现图29所示的力分布。如图29所示，在这种情况下，合力从上焊嘴322到下焊嘴320均匀地作用于层叠体340a上。换言之，作用于金属板344a、346a之间的接触面上的力等于作用于金属板342a、344a之间的接触面上的力。
[0250] 在图27和图29中，在金属板344a、346a之间的接触面处，力所作用于的面积通过粗实线来表示。从图27和图29之间的比较清楚的是，在F1
[0251] 当总挤压力以上述方式从上焊嘴322向下焊嘴320分布以在金属板344a、346a之间实现较小的接触面积时，在从层叠体340a朝着上焊嘴322的方向上产生反作用力。在第三实施方式中，辅助电极334a、334b经受反作用力。
[0252] 如上所述，具有辅助电极334a、334b的托架328由连接到枪体316中的滚珠丝杆机构的移位轴326来支撑。因此，作用于辅助电极334a、334b的反作用力被枪体316（焊枪314）吸收。
[0253] 因此，可防止源自层叠体340a的反作用力作用于机器人。因此，机器人无需具有高刚度。换言之，机器人的尺寸可减小，从而使得设备投资较低。
[0254] 接下来，枪控制器352向电源350发送开始通电的控制信号。然后，如图30所示，电流i1在从上焊嘴322朝着下焊嘴320的方向上流动。由于如上所述上焊嘴322和下焊嘴320分别连接至电源350的正端子和负端子，所以实现该电流i1流动。金属板342a、344a之间的接触面以及金属板344a、346a之间的接触面由于电流i1所产生的焦耳热而被加热，由此分别形成受热区360、362。
[0255] 如上所述，图27中金属板346a、344a之间的接触面积小于图29中的接触面积。因此，图27中金属板344a、346a之间的接触面处的接触电阻和电流密度高于图29中的接触电阻和电流密度（即，在F1
[0256] 具有负极性的辅助电极334a、334b与金属板346a接触。因此，除了电流i1之外，分支电流i2从上焊嘴322朝着辅助电极334a、334b流动。
[0257] 因此，在第三实施方式中，分支电流i2未产生于金属板342a、344a中，而是产生于金属板346a中。结果，与仅使用上焊嘴322和下焊嘴320的传统点焊方法相比，在此方法中金属板346a呈现更大的电流值。
[0258] 在此方法中，如图31所示，不同于受热区362的另一受热区364形成在金属板346a中。如图36所示，受热区364随时间而生长，然后与受热区362成为一体。金属板
344a、346a之间的接触面经受来自一体的受热区362、364这二者的热。在以下附图中，当上焊嘴322与辅助电极334a、334b电连接并产生分支电流i2时，示出辅助电极334a、334b的极性。另一方面，当上焊嘴322与辅助电极334a、334b电隔离并且未产生分支电流i2时，未示出辅助电极334a、334b的极性。
[0259] 金属板342a、344a之间的接触面以及金属板344a、346a之间的接触面通过受热区360、362、364而被加热至足够的温度并熔融。如此获得的熔融部冷却并凝固，由此分别在金属板342a、344a之间以及金属板344a、346a之间形成焊核370、372。尽管图31中示出焊核370、372以方便理解，但是在通电期间焊核370、372处于熔融部的液相态。这种熔融部在以下附图中也以该方式示出。
[0260] 可通过增加辅助电极334a、334b的挤压力F2、F3来使金属板344a、346a之间的焊核372进一步生长得更大。然而，焊核372的尺寸趋于在特定水平的挤压力F2、F3下变得饱和。换言之，焊核372很难通过过度增大挤压力F2、F3来生长得大于特定尺寸。另外，在过度增大挤压力F2、F3的情况下，不得不过度降低挤压力F1以使挤压力F1、F2、F3的合力与挤压力F4平衡。结果，金属板342a、344a之间的焊核370的尺寸减小。
[0261] 因此，优选的是，考虑使焊核370、372的尺寸最大化来确定上焊嘴322的挤压力F1与辅助电极334a、334b的挤压力F2、F3之差。
[0262] 随着分支电流i2的比率增大，受热区364可变得更大。然而，当分支电流i2的比率过高时，电流i1的电流值减小，由此受热区360、362的尺寸减小。因此，焊核370的尺寸易于减小，而焊核372的尺寸变得饱和。考虑使焊核370在电流i1下生长至足够的尺寸来优选地选择分支电流i2的比率。
[0263] 例如，可通过改变如上所述上焊嘴322与辅助电极334a、334b之间的距离Z3、Z4（参见图27）来控制电流i1与分支电流i2之比。电流i1与分支电流i2之比优选地为70:30。
[0264] 在形成熔融部的过程中，通过辅助电极334a、334b将金属板346a向金属板344a挤压。可防止刚度低的金属板346a在通电（加热）期间由于这种挤压而翘曲进而与金属板344a分离。因此，可防止从金属板346a、344a之间的间隙飞溅软化的熔融部。
[0265] 只要继续通电，熔融部（进而焊核372）就随着时间过去而生长。因此，可通过在适当时间内执行通电来使焊核372充分生长。
[0266] 金属板342a、344a中的电流i1的电流值小于传统点焊方法。因此，可防止在金属板344a、346a之间的熔融部（焊核372）生长的过程中金属板342a、344a的受热量过度增加。因此，该设备能够消除产生飞溅的可能性。
[0267] 在该过程中，通过金属板342a、344a之间的电流i1形成将凝固为焊核370的熔融部。当继续施加分支电流i2时，与没有分支电流i2的情况相比，电流i1的总量减少，受热区360（进而焊核370）的尺寸易于减小。
[0268] 因此，在进一步增大焊核370的尺寸的情况下，优选的是如图32所示仅使辅助电极334a、334b与金属板346a分离，而继续使上焊嘴322和下焊嘴320通电。当辅助电极334a、334b与金属板346a分离时，电流i1的电流值增大，电流i1的总量增加，直到停止传导电流为止。
[0269] 利用使辅助电极334a、334b在远离下焊嘴320向上的方向上（在箭头Y2的方向上）移动的致动器330a、330b，可仅使辅助电极334a、334b与金属板346a分离。
[0270] 结果，分支电流i2消失，使得仅电流i1在金属板346a中从上焊嘴322流向下焊嘴320，而受热区364（参见图31）消失。
[0271] 此后，金属板342a、344a处于常用点焊条件下。因此，在厚的金属板342a、344a中焦耳热值增大，由此受热区360扩展并被进一步加热至更高的温度。金属板342a、344a之间的接触面通过具有更高温度的受热区360而被加热至足够的温度并熔融，熔融部（焊核370）生长得更大。
[0272] 此后，可继续通电，直到熔融部（焊核370）充分生长为止，例如，直到用于形成焊核370的熔融部与用于形成焊核372的熔融部成为一体为止，如图33所示。可利用试件通过点焊测试预先确认通电时间与焊核370的生长之间的关系。
[0273] 在焊核372在金属板344a、346a之间生长的同时，通过由于电流i1流过而形成的受热区360来预加热金属板342a、344a之间的接触面。因此，在将转化为焊核370的熔融部生长得更大之前，金属板342a、344a彼此的亲合力提高。因此，很难引起飞溅产生。
[0274] 如上所述，在第三实施方式中，在金属板344a、346a之间生长焊核372的过程中以及在金属板342a、344a之间生长焊核370的过程中均可防止飞溅产生。
[0275] 在熔融部在预定时间内充分生长之后，停止通电，移位轴326向上移动以使上焊嘴322与金属板346a分离，如图33所示。另选地，通过使移位轴326向上移动以使上焊嘴322与金属板346a分离来使上焊嘴322与下焊嘴320电隔离。
[0276] 从该点焊方法的开始到结束的操作在枪控制器352的控制下执行。
[0277] 当以上述方式停止通电时，金属板342a、344a停止被加热。所获得的熔融部随时间过去而冷却并凝固，由此金属板342a、344a通过焊核370彼此接合。
[0278] 因此，在层叠体340a中，金属板342a、344a彼此接合，金属板344a、346a彼此接合，以获得结合制品作为最终产品。
[0279] 该结合产品的金属板342a、344a之间以及金属板344a、346a之间的结合强度优异。这是因为如上所述在分支电流i2在金属板346a中流动的情况下金属板344a、346a之间的焊核370充分生长。
[0280] 如上所述，在第三实施方式中，可在防止飞溅产生的同时使金属板344a、346a之间的焊核372生长至与金属板342a、344a之间的焊核370近似相等的尺寸，由此可生成金属板344a、346a之间的结合强度优异的结合产品。
[0281] 点焊设备310可仅通过将具有致动器330a、330b的托架328附接到已知点焊设备中的移位轴326来制备。因此，可防止该点焊设备由于辅助电极334a、334b而具有复杂或大的结构。因此，即使在待焊接的对象具有复杂形状的情况下，层叠体也可设置在期望的焊接位置，而不会受到辅助电极334a、334b和上焊嘴322的干扰。
[0282] 待焊接对象不限于层叠体340a。在层叠体中，金属板的数量、材料和厚度可不同地变化。下面将描述多个具体示例。
[0283] 在图34所示的层叠体340b中，具有最小厚度的金属板344b介于金属板342b、346b之间。例如，金属板342b是由高拉伸强度钢构成的高阻工件，金属板344b、346b是由低碳钢构成的低阻工件。
[0284] 在仅通过上焊嘴322和下焊嘴320对层叠体340b进行点焊的情况下，金属板342b、344b之间的接触面首先熔融。这是因为金属板342b是高阻工件，由此金属板342b、
344b之间的接触电阻高于金属板344b、346b之间的接触电阻。因此，当继续对上焊嘴322和下焊嘴320通电，以使金属板344b、346b之间的接触面处的焊核充分生长时，金属板342b、
344b之间的接触面处可能引起飞溅产生。
[0285] 相比之下，如图34所示，由于在第三实施方式中使用辅助电极334a、334b，所以分别在金属板342b、344b之间的接触面以及金属板344b、346b之间的接触面处形成受热区374、376。这是因为按照与上述层叠体340a相同的方式，金属板344b、346b之间的接触面通过金属板346b中的分支电流i2而被充分加热。
[0286] 因此，焊核378、380如图35所示形成。在分支电流i2消失之后，可继续施加电流i1。在这种情况下，例如，如图36所示，在金属板342b、344b之间的接触面以及金属板344b、346b之间的接触面上可成长足够大的焊核382。
[0287] 从对层叠组件340a、40b的点焊的上述说明清楚的是，利用辅助电极334a、334b，受热区（进而焊核）可偏移为更靠近辅助电极334a、334b。
[0288] 尽管在上述示例中金属板342b由高拉伸强度钢构成，金属板344b、346b由低碳钢构成，但是材料的组合并不特别限于此。
[0289] 在图37中，通过将金属板344c层叠在金属板342c上而提供的层叠体340c可利用辅助电极334a、334b来点焊。金属板344c、342c由高拉伸强度钢构成。如图22和图23所示，在未使用辅助电极334a、334b的情况下，熔融部6在相对短的时间内在金属板342c、344c（高阻工件1、2）之间的接触面处生长得较大。因此，易于引起飞溅产生。
[0290] 相比之下，如图37所示，由于在第三实施方式中使用辅助电极334a、334b，所以在金属板342c、344c之间的接触面处形成受热区384，在该接触面上方（即，在金属板344c中的辅助电极334a、334b附近）形成受热区386。这是因为金属板344c通过分支电流i2在金属板344c中的流动而被充分加热。因此，同样在这种情况下，受热区（进而焊核388）（参见图38）可偏移为更靠近辅助电极334a、334b。
[0291] 因此，金属板342c、344c之间的接触面软化，由此提高密封特性。因此，即使当如图38所示继续施加电流i1以形成足够大的焊核388时，也很难引起飞溅产生。
[0292] 下面将描述图39所示的层叠体340d的点焊。层叠体340d通过从下开始将由低碳钢构成的低阻金属板342d、由高拉伸强度钢构成的高阻金属板344d、346d以及由低碳钢构成的低阻金属板390d按照该顺序层叠来获得。金属板342d、390d的厚度小于金属板344d、346d的厚度。
[0293] 辅助电极334a、334b设置在上焊嘴322附近，另外，辅助电极334c、334d设置在下焊嘴320附近。辅助电极334c、334d电连接至电源350的正端子，由此极性与下焊嘴320的极性相反。如图40所示，为了使用辅助电极334c、334d，托架392和致动器330c、330d可以按照与上焊嘴322附近的托架328和致动器330a、330b相同的方式设置在下焊嘴320附近。托架328可附接到下焊嘴320。
[0294] 如图39所示，层叠体340d被夹持在上焊嘴322与下焊嘴320之间。在夹持之前、同时或之后，仅使辅助电极334a、334b与金属板390d接触。当开始通电时，电流i1从上焊嘴322流向下焊嘴320，分支电流i2从上焊嘴322流向辅助电极334a、334b。然后，分别在金属板344d、346d之间以及金属板346d、390d之间的接触面处形成焊核394、396。
[0295] 然后，如图41所示，辅助电极334a、334b通过致动器330a、330b而向上移动，并与上焊嘴322断开电连接以消除分支电流i2。在断开连接之前、同时或之后，使辅助电极334c、334d与金属板342d接触。结果，分支电流i3穿过最下侧金属板342d从辅助电极
334c、334d流向下焊嘴320。
[0296] 当分支电流i2消失时，焊核96停止生长。此外，电流i1继续从上焊嘴322流向下焊嘴320，因此，在金属板344d、346d之间的接触面处焊核396生长得更大。另外，通过分支电流i3在金属板342d、344d之间的接触面处形成另一焊核398。
[0297] 然后，如图42所示，辅助电极334c、334d与金属板342d分离，以消除分支电流i3，由此焊核398停止生长。此后，通过继续施加电流i1，仅金属板44d、346d之间的接触面处的焊核396可进一步生长得更大，并可与焊核394、398成为一体。
[0298] 应该理解，层叠体可包含五个或更多个金属板。
[0299] 如图43所示，电流可从金属板342a上的下焊嘴320流向金属板346a上的上焊嘴322。另外在这种情况下，金属板346a上的辅助电极334a、334b的极性与上焊嘴322的极性相反。因此，下焊嘴320和辅助电极334a、334b电连接至电源350的正端子，上焊嘴322电连接至电源350的负端子。因此，电流i1从下焊嘴320流向上焊嘴322，分支电流i2从辅助电极334a、334b流向上焊嘴322。
[0300] 如图40所示，正极性的下焊嘴320可用作第一焊嘴，负极性的上焊嘴322可用作第二焊嘴，负极性的辅助电极334c、334d可设置在下焊嘴320附近。
[0301] 如图44所示，分支电流i2不仅可在上焊嘴322上的金属板346a中流动，而且可在紧挨着位于金属板346a下面的金属板344a中流动。
[0302] 如图45所示，致动器330a、330b可不设置在托架328上，而是设置在枪体316上。
[0303] 在任何情况下，辅助电极并不特别限于上述两个具有长杆形状的辅助电极334a、334b。例如，一个、三个或更多个长杆可用作辅助电极。在使用三个或更多个辅助电极的情况下，多个辅助电极可以按照与两个辅助电极334a、334b相同的方式同时与最外侧金属板接触以及与其分离。各个辅助电极可具有包围下焊嘴320或上焊嘴322的环状。
[0304] 尽管在第三实施方式中分支电流i2从上焊嘴322（或下焊嘴320）流向辅助电极334a、334b，但是辅助电极334a、334b可与电源350电隔离，并且可在没有分支电流i2的情况下执行点焊。在这种情况下，辅助电极334a、334b仅用作挤压部件。
[0305] 另外在这种情况下，总挤压力如图27所示从上焊嘴322至下焊嘴320分布。金属板342a、344a之间的接触面积大于未通过辅助电极334a、334b挤压的情况（参见图4）下的接触面积。因此，金属板342a、344a之间的接触面处的接触电阻和电流密度增大，所产生的焦耳热的量（即，产生的热的量）增加。因此，在金属板342a、344a之间的接触面附近，受热区（进而焊核）生长至足够的尺寸。
[0306] 另外，尽管在第三实施方式中使用C型焊枪，但是焊枪可以是所谓的X型枪。在这种情况下，下焊嘴320和上焊嘴322可分别安装在一对可打开且可闭合的卡盘上。当卡盘打开或闭合时，下焊嘴320和上焊嘴322彼此远离或彼此靠近地移动。
[0307] 下面将描述根据第四实施方式的焊接设备（间接馈电型焊接设备）。
[0308] 图46是根据第四实施方式的间接馈电型焊接设备430的基本特征的侧视图。间接馈电型焊接设备430具有被供应有焊接电流的第一焊枪432、用于焊接层叠体434a的第二焊枪436以及从第一焊枪432向第二焊枪436传送焊接电流的外部馈电端子438。
[0309] 第一焊枪432是所谓的C型枪，其在枪体440下方具有近似C形的固定臂441。下电极442设置在固定臂441的下端，并朝着枪体440延伸。
[0310] 枪体440包含滚珠丝杆机构（未示出），其用于使具有上电极444的支架446在图46的垂直方向上移位。具体地讲，支架446设置在移位轴448（其从枪体440伸出并朝着下电极442延伸）的末端。移位轴448通过滚珠丝杆机构中的滚珠丝杆在图46的垂直方向上移位，因此上电极444通过支架446而移位。
[0311] 在第四实施方式中，上电极444具有正（+）极性，下电极442具有负（-）极性。因此，上电极444和下电极442分别电连接至电源450的正端子和负端子（参见图48）。
[0312] 外部馈电端子438具有导电端子452a、452b以及插置在它们之间的绝缘体454。上电极444与导电端子452a接触，而下电极442与导电端子452b接触。外部馈电端子438还具有电连接至导电端子452a的辅助端子456。
[0313] 第二焊枪436具有枪臂462，该枪臂包含被组合以形成近似X形状的第一臂部件458和第二臂部件460。第一臂部件458和第二臂部件460绕其交叉点摆动，枪臂462通过该摆动而打开和闭合。
[0314] 具体地讲，如图46所示，打开/闭合气缸464设置在第一臂部件458的右端，作为使枪臂462打开和闭合的打开/闭合机构。打开/闭合气缸464具有打开/闭合杆466，打开/闭合杆466在图46的向下方向上延伸并连接到第二臂部件460的右端。因此，当打开/闭合杆466在图46的垂直方向上前后移动时，第一臂部件458和第二臂部件460彼此靠近或远离地移动，由此使枪臂462闭合或打开。
[0315] 第一臂部件458和第二臂部件460的左端分别在垂直方向上上下铰接，从而彼此相对地延伸。用作第一焊嘴的上焊嘴468和用作第二焊嘴的下焊嘴470分别设置在相对端。
[0316] 图47的放大视图中示出第一臂部件458的主要部件。由绝缘体构成的基本上板状的托架472附接到上焊嘴468的主体。托架472具有通孔474，该通孔474的直径近似等于上焊嘴468的主体直径。上焊嘴468的主体插入并装配到通孔474中。
[0317] 用作挤压部件的辅助电极476a、476b设置在托架472上，并平行于上焊嘴468延伸。辅助电极476a、476b包含电极主体478a、478b、向外径向延伸的凸缘480a、480b、直径相对小的轴482a、482b以及端子484a、484b，这些元件在图46的向上方向上按照该顺序排列。
[0318] 托架472还在通孔474附近具有其它通孔486a、486b。小直径轴482a、482b分别插入通孔486a、486b中。
[0319] 卷簧488a、488b附接到小直径轴482a、482b。卷簧488a、488b的下端和上端分别与凸缘480a、480b的顶部和托架472的底部接触。当电极主体478a、478b与层叠体434a接触时，卷簧488a、488b被压缩。另一方面，当电极主体478a、478b与层叠体434a分离时，卷簧488a、488b返回并作用以施加使辅助电极476a、476b远离托架472移位的弹力。
[0320] 如下面详细描述的，控制上焊嘴468与辅助电极476a、476b之间的距离Z5、Z6（参见图48）以在金属板504a以及紧挨着位于金属板504a下面的金属板502a中实现适当的压力分布。
[0321] 第一臂部件458与第二臂部件460的交叉点通过夹具（jig）490来固定，以支撑枪臂462。上电极444与上焊嘴468通过导电端子452a和引线492来电连接，下电极442与下焊嘴470通过导电端子452b和引线494来电连接。辅助电极476a、476b通过引线496、ON/OFF开关498、辅助端子456和导电端子452a与下电极442电连接。因此，上焊嘴468以及上电极444具有正（+）极性，下焊嘴470和辅助电极476a、476b以及下电极442具有负（-）极性。
[0322] 待焊接的层叠体434a包含三个金属板500a、502a、504a（向上按照该顺序排列）。金属板500a、502a中的每一个具有厚度D5（如，约1mm至2mm），金属板504a的厚度D6小于厚度D5（如，约0.5mm至0.7mm）。因此，金属板500a、502a具有相同的厚度，金属板504a比金属板500a、502a薄。换言之，在层叠体434a中的三个金属板500a、502a、504a当中，金属板504a具有最小的厚度。
[0323] 例如，金属板500a、502a中的每一个是由所谓的高拉伸强度钢制成的高阻工件，诸如高性能高拉伸强度钢板JAC590、JAC780或JAC980（根据日本钢铁联盟标准定义）。例如，金属板504a是由所谓的低碳钢制成的低阻工件，诸如用于压制成形的高性能钢板JAC270（根据日本钢铁联盟标准定义）。金属板500a、502a可由相同或不同的金属材料制成。
[0324] 待焊接的层叠体434a介于下焊嘴470与上焊嘴468之间，并通过下焊嘴470和上焊嘴468来通电。在通电中，下焊嘴470与最下侧金属板500a接触，上焊嘴468和辅助电极476a、476b与最上侧金属板504a接触。如上所述，辅助电极476a、476b的极性与上焊嘴468的极性相反，但是所有元件均与层叠体434a中的最上侧金属板504a接触。
[0325] 在此结构中，打开/闭合气缸464、电源450和ON/OFF开关498电连接至用作控制装置的枪控制器506（参见图48）。因此，打开/闭合气缸464、电源450和ON/OFF开关498的操作、致动和消动由枪控制器506控制。
[0326] 第四实施方式的间接馈电型焊接设备430基本上如上所述构造。下面将关于点焊方法描述间接馈电型焊接设备430的操作和优点。
[0327] 在焊接层叠体434a，即，将金属板500a、502a彼此接合并且将金属板502a、504a彼此接合的点焊方法中，首先将层叠体434a设置在下焊嘴470与上焊嘴468之间。当然，在此步骤中，打开/闭合气缸464的打开/闭合杆466向下移动，使得枪臂462处于打开状态（参见图46）。
[0328] 然后，打开/闭合气缸464通过枪控制器被致动，打开/闭合杆466向上移动，由此第一臂部件458和第二臂部件460的左端彼此靠近地移动。因此，枪臂462闭合。因此，如图49所示，下焊嘴470与金属板500a接触，上焊嘴468与金属板504a接触，由此层叠体434a被夹持在下焊嘴470与上焊嘴468之间。同时，辅助电极476a、476b与金属板504a接触。图48是此步骤中间接馈电型焊接设备430的主要部件的示意性垂直截面图。
[0329] 控制上焊嘴468与辅助电极476a、476b之间的距离Z5、Z6，使得如图50所示，在金属板504a、502a之间的接触面处，被上焊嘴468挤压的部分呈现最高的面压力，被辅助电极476a、476b挤压的部分呈现第二高的面压力。距离Z5优选地等于距离Z6。
[0330] 换言之，在接触面处，一些部分呈现的面压力比上述由于上焊嘴468和辅助电极476a、476b而获得的高压力低。因此，实现了图50所示的挤压力分布。下面将详细描述该分布。
[0331] 枪控制器506控制打开/闭合气缸464的移动力，使得上焊嘴468和辅助电极476a、476b对金属板504a的总挤压力(F1+F2+F3)正好与下焊嘴470对金属板500a的挤压力(F4)平衡。通过该控制，使得在箭头Y1方向上施加于层叠体434a的总挤压力(F1+F2+F3)近似等于在箭头Y2方向上施加于层叠体434a的挤压力(F4)。挤压力F2优选地等于挤压力F3。
[0332] 在这种情况下，满足关系F1
[0333] 在不使用辅助电极476a、476b而满足关系F1=F4的情况下，在层叠体434a中通过下焊嘴470和上焊嘴468实现图51所示的力分布。如图50所示，在这种情况下，合力从上焊嘴468到下焊嘴470均匀地作用在层叠体434a上。换言之，作用于金属板502a、504a之间的接触面上的力等于作用于金属板500a、502a之间的接触面上的力。
[0334] 在图48和图51中，在金属板502a、504a之间的接触面处，力所作用于的面积通过粗实线来表示。从图48和图51之间的比较清楚的是，在F1
[0335] 在第四实施方式中，当总挤压力如图50所示从上焊嘴468向下焊嘴470分布以在金属板502a、504a之间实现较小的接触面积时，在从层叠体434a朝着上焊嘴468的方向上产生反作用力。辅助电极476a、476b经受反作用力。
[0336] 在实现了该挤压力分布之后，枪控制器506将控制信号发送给电源450。当电源450接收到控制信号时，电源450作用以供应焊接电流。焊接电流从连接至正端子的上电极
444通过下电极442流向负端子。
[0337] 焊接电流从上电极444通过导电端子452a、引线492和上焊嘴468流向金属板504a。因此，如图52和图53所示，电流i1在从上焊嘴468到下焊嘴470的方向上流动。这是因为如上所述下焊嘴470通过引线494、导电端子452b和下电极442连接至电源450的负端子。
[0338] 金属板500a、502a之间的接触面以及金属板502a、504a之间的接触面由于电流i1所产生的焦耳热而被加热，由此分别形成受热区510、512。
[0339] 如上所述，图48中金属板504a、502a之间的接触面积小于图51中的接触面积。因此，图48中金属板502a、504a之间的接触面处的接触电阻和电流密度高于图51中的接触电阻和电流密度（即，在F1
[0340] 另外，具有负极性的辅助电极476a、476b与金属板504a接触。因此，除了电流i1之外，分支电流i2从上焊嘴468朝着辅助电极476a、476b流动（参见图52和图53）。
[0341] 因此，在第四实施方式中，分支电流i2未产生于金属板500a、502a中，而是产生于金属板504a中。结果，与仅使用上焊嘴468和下焊嘴470的传统点焊方法相比，在此方法中金属板504a呈现更大的电流值。
[0342] 在此方法中，如图54所示，不同于受热区512的另一受热区514形成在金属板504a中。受热区514随时间而生长，然后与受热区512成为一体。金属板502a、504a之间的接触面经受来自一体的受热区512、514这二者的热。
[0343] 金属板500a、502a之间的接触面以及金属板502a、504a之间的接触面通过受热区510、512、514而被加热至足够的温度并熔融。如此获得的熔融部冷却并凝固，由此分别在金属板500a、502a之间以及金属板502a、504a之间形成焊核516、518。尽管图54中示出焊核516、518以方便理解，但是在通电期间焊核516、518处于熔融部的液相态。这些熔融部在以下附图中也以该方式示出。
[0344] 可通过增加辅助电极476a、476b的挤压力F2、F3来使金属板502a、504a之间的焊核518进一步生长得更大。然而，焊核518的尺寸趋于在特定水平的挤压力F2、F3下变得饱和。换言之，焊核518难以通过过度增大挤压力F2、F3来生长得大于特定尺寸。另外，在过度增大挤压力F2、F3的情况下，不得不过度降低挤压力F1以便使挤压力F1、F2、F3的合力与挤压力F4平衡。结果，金属板500a、502a之间的焊核516的尺寸减小。
[0345] 因此，优选的是，考虑使焊核516、518的尺寸最大化来确定上焊嘴468的挤压力F1与辅助电极476a、476b的挤压力F2、F3之差。
[0346] 随着分支电流i2的比率增大，受热区514可变得更大。然而，当分支电流i2的比率过高时，电流i1的电流值减小，由此受热区510、512的尺寸减小。因此，焊核516的尺寸易于减小，而焊核518的尺寸变得饱和。考虑使焊核516在电流i1下生长至足够的尺寸来优选地选择分支电流i2的比率。
[0347] 例如，可通过如上所述改变上焊嘴468与辅助电极476a、476b之间的距离Z5、Z6（参见图48）来控制电流i1与分支电流i2之比。电流i1与分支电流i2之比优选地为70:30。
[0348] 在形成熔融部的过程中，通过辅助电极476a、476b将金属板504a向金属板502a挤压。可防止刚度低的金属板504a在通电（加热）期间由于这种挤压而翘曲进而与金属板502a分离。因此，可防止从金属板504a、502a之间的间隙飞溅软化的熔融部。
[0349] 只要继续通电，熔融部（进而焊核518）就随着时间过去而生长。因此，可通过在适当时间内执行通电来使焊核518充分地生长。
[0350] 金属板500a、502a中的电流i1的电流值小于传统点焊方法。因此，可防止在金属板502a、504a之间的熔融部（焊核518）生长的过程中金属板500a、502a的产生的热量过度增加。因此，该设备能够消除产生飞溅的可能性。
[0351] 在该过程中，通过金属板500a、502a之间的电流i1形成将凝固为焊核516的熔融部。当继续施加分支电流i2时，与没有分支电流i2的情况相比，电流i1的总量减少，受热区510（进而焊核516）的尺寸易于减小。
[0352] 因此，在进一步增大焊核516的尺寸的情况下，通过枪控制器506打开ON/OFF开关498，如图55和图56所示。结果，辅助电极476a、476b与辅助端子456断开电连接，以消除分支电流i2，从而受热区514（参见图54）消失。
[0353] 在该过程中，继续对上焊嘴468和下焊嘴470通电。因此，金属板500a、502a处于常用点焊条件下。由于在分支电流i2消失之后电流i1的电流值增大，所以在高阻金属板500a、502a中焦耳热值增大，由此受热区510扩展并被进一步加热至更高的温度。金属板
500a、502a之间的接触面通过具有更高温度的受热区510而被加热至足够的温度并熔融，熔融部（焊核516）生长得更大。
[0354] 此后，可继续通电，直到熔融部（焊核516）充分生长为止，例如，直到用于形成焊核516的熔融部与用于形成焊核518的熔融部成为一体为止，如图56所示。可利用试件通过点焊测试预先确认通电时间与焊核516的生长之间的关系。
[0355] 在焊核518在金属板502a、504a之间生长的同时，通过由于电流i1的传导而形成的受热区510来预加热金属板500a、502a之间的接触面。因此，在将转化为焊核516的熔融部生长得更大之前，金属板500a、502a彼此的亲合力提高。因此，难以引起飞溅产生。
[0356] 如上所述，在第四实施方式中，在金属板502a、504a之间生长焊核518的过程中以及在金属板500a、502a之间生长焊核516的过程中均可防止飞溅产生。
[0357] 在熔融部在预定时间内充分生长之后，如图57所示停止通电。可通过使上电极444与导电端子452a分离或者通过停止向上电极444供应焊接电流来停止通电。
[0358] 打开/闭合气缸464被致动，打开/闭合杆466向后移动，由此打开枪臂462。结果，如图58所示，上焊嘴468与下焊嘴470彼此远离地移动，并与层叠体434a分离。同时，辅助电极476a、476b与金属板504a分离。辅助电极476a、476b在卷簧488a、488b的弹力下返回至原始位置（参见图47）。
[0359] 从该点焊方法的开始到结束的操作在枪控制器506的控制下执行。
[0360] 当以上述方式停止通电时，金属板500a、502a被停止加热。所获得的熔融部随时间过去而冷却并凝固，由此金属板500a、502a通过焊核516彼此接合。
[0361] 因此，在层叠体434a中，金属板500a、502a彼此接合，金属板502a、504a彼此接合，以获得结合制品作为最终产品。
[0362] 该结合产品的金属板500a、502a之间以及金属板502a、504a之间的结合强度优异。这是因为如上所述在分支电流i2在金属板504a中流动的情况下，金属板502a、504a之间的焊核516充分生长。
[0363] 如上所述，在第四实施方式中，可在防止飞溅产生的同时使金属板502a、504a之间的焊核518生长至与金属板500a、502a之间的焊核516近似相等的尺寸，由此可生成金属板502a、504a之间的结合强度优异的结合产品。
[0364] 间接馈电型焊接设备430可仅通过将具有辅助电极476a、476b的托架472附接到已知间接馈电型焊接设备中的上焊嘴468来制备。因此，可防止间接馈电型焊接设备430由于辅助电极476a、476b而具有复杂或大的结构。因此，即使在焊接复杂形状的对象的情况下，该对象也可设置在期望的焊接位置，而不会受到辅助电极476a、476b和上焊嘴468的干扰。
[0365] 待焊接对象不限于层叠体434a。在层叠体中，金属板的数量、材料和厚度可不同地变化。下面将描述多个具体示例。
[0366] 在图59所示的层叠体434b中，具有最小厚度的金属板502b介于金属板500b、504b之间。例如，金属板500b是由高拉伸强度钢构成的高阻工件，金属板502b、504b是由低碳钢构成的低阻工件。
[0367] 在仅通过上焊嘴468和下焊嘴470对层叠体434b进行点焊的情况下，金属板500b、502b之间的接触面首先熔融。这是因为金属板500b是高阻工件，由此金属板500b、
502b之间的接触电阻高于金属板502b、504b之间的接触电阻。因此，当继续对上焊嘴468和下焊嘴470通电，以使金属板502b、504b之间的接触面处的焊核充分生长时，金属板500b、
502b之间的接触面处可能引起飞溅产生。
[0368] 相比之下，如图56所示，由于在第二实施方式中使用辅助电极476a、476b，所以分别在金属板500b、502b之间的接触面以及金属板502b、504b之间的接触面处形成受热区520、522。这是因为按照与上述层叠体434a相同的方式，金属板502b、504b之间的接触面通过金属板504b中的分支电流i2而充分受热。
[0369] 因此，焊核524、526如图60所示形成。在分支电流i2消失之后，可继续施加电流i1。在这种情况下，例如，如图61所示，在金属板500b、502b之间的接触面以及金属板502b、504b之间的接触面上可生长足够大的焊核528。
[0370] 从对层叠组件434a、434b的点焊的以上说明清楚的是，利用辅助电极476a、476b，受热区（进而焊核）可偏移为更靠近辅助电极476a、476b。
[0371] 尽管在上述示例中金属板500b由高拉伸强度钢构成，金属板502b、504b由低碳钢构成，但是材料的组合并不特别限于此。
[0372] 在图62中，通过将金属板502c层叠在金属板500c上而提供的层叠体434c可利用辅助电极476a、476b来点焊。金属板502c、500c由高拉伸强度钢构成。
[0373] 在未使用辅助电极476a、476b的情况下，由于金属板500c、502c是高阻工件，所以在通电期间在这二者之间的接触面附近产生大量焦耳热。因此，熔融部在该接触面附近在相对短的时间内生长得较大，使得熔融部易于散射（易于引起飞溅产生）。
[0374] 相比之下，如图62所示，由于在第四实施方式中使用辅助电极476a、476b，所以在金属板500c、502c之间的接触面处形成受热区530，在该接触面上方（即，在金属板502c中的辅助电极476a、476b附近）形成受热区532。这是因为金属板502c通过在金属板502c中流动的分支电流i2而被充分加热。因此，同样在这种情况下，受热区（进而焊核534）（参见图63）可偏移为更靠近辅助电极476a、476b。
[0375] 因此，金属板500c、502c之间的接触面软化，由此提高密封特性。因此，即使当如图63所示继续施加电流i1以形成足够大的焊核534时，也难以引起飞溅产生。
[0376] 另外，应该理解，层叠体可包含四个或更多个金属板。
[0377] 如图64所示，可不通过打开ON/OFF开关498，而通过使辅助电极476a、476b与金属板504a（最外侧工件）分离来消除分支电流i2。在这种情况下，用于使辅助电极476a、476b移位的移位机构（例如气缸）可设置在托架472上，辅助电极476a、476b可通过该移位机构而远离金属板504a向上移动。该移位机构可由枪控制器506控制。
[0378] 另外，如图65和图66所示，可使用换向开关536来取代ON/OFF开关498。在这种情况下，换向开关536用于在辅助电极476a、476b与辅助端子456之间形成电流路径（参见图65），或者在下焊嘴470与辅助端子456之间形成电流路径（参见图66）。在焊接的初始阶段，如图65所示，焊接电流被供应给上电极444，流过上焊嘴468、金属板504a、辅助电极476a、476b、换向开关536、辅助端子456和导电端子452b，并进入下电极442。
[0379] 因此，在初始阶段，电流没有在层叠体434a的厚度方向上流动，使得仅金属板504a的内部（进而金属板502a、504a之间的接触面附近的部分）被加热。
[0380] 在预定时间过去之后，如图66所示，换向开关536切换，由此在下焊嘴470与辅助端子456之间形成电流路径。因此，焊接电流被供应给上电极444，在厚度方向上从上焊嘴468到下焊嘴470流过层叠体434a，通过辅助端子456和导电端子452b进一步被传送，并进入下电极442。
[0381] 在该阶段，在金属板500a、502a之间的接触面附近以及金属板502a、504a之间的接触面附近，熔融部（进而焊核）生长。由于金属板500a、502a具有高接触电阻，所以在这二者之间的接触面附近产生大量焦耳热，并且接触面被充分加热。然而金属板502a、504a具有低接触电阻，这二者之间的接触面被加热，在该接触面附近容易形成熔融部。
[0382] 如上所述，也可通过在初始阶段和随后的焊接阶段改变电流流动方向来使焊核在相邻金属板之间充分地生长。因此，可生成具有优异的结合强度的焊接组件。
[0383] 尽管在第四实施方式中，分支电流i2从上焊嘴468流向辅助电极476a、476b，但是辅助电极476a、476b可以与电源450电隔离，可以在没有分支电流i2的情况下进行点焊。在这种情况下，辅助电极476a、476b仅用作挤压部件。
[0384] 另外在这种情况下，总挤压力如图48所示从上焊嘴468至下焊嘴470分布。金属板504a、502a之间的接触面积大于未通过辅助电极476a、476b挤压的情况（参见图49）下的接触面积。因此，金属板502a、504a之间的接触面处的接触电阻和电流密度增大，所产生的焦耳热的量（即，产生的热量）增加。因此，在金属板502a、504a之间的接触面附近，受热区（进而焊核）生长至足够的尺寸。
[0385] 在层叠体与上焊嘴468（与辅助电极476a、476b（挤压部件））之间可设置第一支撑头和支撑挤压部件，在层叠体与下焊嘴470之间可设置第二支撑头。下面将描述在例如焊接层叠体434a时使用这些元件的第五实施方式。
[0386] 图67是具有上支撑头550（第一支撑头）、支撑挤压部件552a、552b和下支撑头553（第二支撑头）的间接馈电型焊接设备的基本特征的正视图。在此间接馈电型焊接设备中，托架554附接到上焊嘴468的主体。托架554具有通孔555，该通孔555的直径近似等于上焊嘴468的主体直径。上焊嘴468的主体插入并装配到通孔555中。
[0387] 具体地讲，两个致动器556a、556b设置在托架554中。用作挤压部件的辅助电极476a、476b从致动器556a、556b中的管558a、558b伸出，并平行于上焊嘴468延伸。辅助电极476a、476b通过致动器556a、556b来靠近和远离下焊嘴470移位。因此，致动器556a、
556b用作使辅助电极476a、476b移位的移位机构，并用作产生并控制辅助电极476a、476b的挤压力的挤压力产生/控制机构。
[0388] 上支撑头550和支撑挤压部件552a、552b介于层叠体434a的金属板504a与上焊嘴468（与辅助电极476a、476b）之间。上支撑头550和支撑挤压部件552a、552b设置在由打开/闭合机构（未示出）支撑的第一打开/闭合托架560上。第一打开/闭合托架560由绝缘体构成。
[0389] 长且宽的挤压部件562、564、566分别设置在上支撑头550和支撑挤压部件552a、552b的顶部。挤压部件562、564、566是导体。
[0390] 如图68所示，上焊嘴468和辅助电极476a、476b的下端分别与挤压部件562、564、566的一端的上表面接触。上支撑头550和支撑挤压部件552a、552b从挤压部件562、564、
566的另一端的下表面伸出。
[0391] 下支撑头553设置在由打开/闭合机构支撑的第二打开/闭合托架567上。下支撑头553介于下焊嘴470与层叠体434a的金属板500a之间。同样，第二打开/闭合托架567由绝缘体构成。
[0392] 挤压部件568设置在下支撑头553的底部。在图68的结构中，下焊嘴470的顶部与挤压部件568的一端的下表面接触。下支撑头553从挤压部件568的另一端的上表面伸出。
[0393] 下面将描述该结构的优点。
[0394] 例如，存在这样的情况，其中必须按照图70的角度焊接图69所示的层叠体434d（包含具有垂直壁570的成形工件572）。在这种情况下，从图70清楚的是，当仅使用上焊嘴468和辅助电极476a、476b时，不利的是，辅助电极476a可能受到垂直壁570的干扰，辅助电极476b可能不与层叠体434d充分接触。
[0395] 相比之下，在该实施方式中使用上支撑头550、支撑挤压部件552a、552b和下支撑头553。因此，通过如图68所示适当地控制挤压部件562、564、566、568等的长度，可防止支撑挤压部件552a受到垂直壁570的干扰，支撑挤压部件552b可以与层叠体434d充分接触。
[0396] 在使用该间接馈电型焊接设备来焊接层叠体434a（参见图67）的情况下，第一打开/闭合托架560和第二打开/闭合托架567闭合，由此使上支撑头550、支撑挤压部件552a、552b和下支撑头553位于焊接位置附近。此后，按照如上所述相同的方式通过打开/闭合气缸464使枪臂462闭合，使得上焊嘴468和下焊嘴470彼此靠近地移动。因此，上焊嘴468和下焊嘴470与挤压部件564、568的一端的上表面接触。
[0397] 此外，致动器556a、556b由枪控制器驱动，由此辅助电极476a、476b朝着层叠体434a下降。辅助电极476a、476b与挤压部件562、566的一端的上表面接触。辅助电极476a、
476b可以在上焊嘴468和下焊嘴470与挤压部件564、568接触之前、同时或之后与挤压部件562、566接触。
[0398] 当然，控制致动器556a、556b的推力和打开/闭合气缸464的驱动力，使得上焊嘴468和辅助电极476a、476b对金属板504a的总挤压力(F1'+F2'+F3')正好与下支撑头553对金属板500a的挤压力(F4')平衡。通过该控制，使得在箭头Y1方向上施加于层叠体434a的总挤压力(F1'+F2'+F3')近似等于在箭头Y2的方向上施加于层叠体434a的挤压力(F4')。因此，实现与图48和图49相同的挤压力分布。
[0399] 在实现该挤压力分布之后，枪控制器506将控制信号发送给电源450。当电源450接收到控制信号时，电源450作用以供应焊接电流。焊接电流从连接至正端子的上电极444通过下电极442流向负端子。
[0400] 焊接电流从上电极444通过导电端子452a、引线492、上焊嘴468、挤压部件564和上支撑头550流向金属板504a。另外，该电流通过金属板502a、500a、下支撑头553和挤压部件568传送到下焊嘴470。同时，电流通过金属板504a、支撑挤压部件552a、552b和挤压部件562、566流向辅助电极476a、476b。因此，如图71所示，电流i1在从上支撑头550（上焊嘴468）到下支撑头553（下焊嘴470）的方向上流动，分支电流i2在从上支撑头550（上焊嘴468）到支撑挤压部件552a、552b（辅助电极476a、476b）的方向上流动。
[0401] 金属板500a、502a和金属板502a、504a通过由于电流i1和分支电流i2而产生的焦耳热来加热，由此分别形成受热区574、576。
[0402] 同样在这种情况下，在金属板504a、502a之间的接触面附近产生足够大量的焦耳热。这是因为与仅使用上焊嘴468和下焊嘴470来夹持层叠体434a（参见图50）的情况相比，在这种情况下金属板504a、502a之间的接触面积较小（即，接触电阻较高）。因此，金属板500a、502a之间的接触面附近的焊核578以及金属板502a、504a之间的接触面附近的焊核580生长至近似相同的尺寸。
[0403] 在完成焊接之后，枪臂462打开，由此上焊嘴468、辅助电极476a、476b和下焊嘴470分别与上支撑头550、支撑挤压部件552a、552b和下支撑头553分离。另外，第一打开/闭合托架560和第二打开/闭合托架567打开，由此上支撑头550、支撑挤压部件552a、
552b和下支撑头553与层叠体434a分离。与层叠体434a分离的上支撑头550、支撑挤压部件552a、552b和下支撑头553可通过卷簧等返回至原始位置。
[0404] 同样在此实施方式中，在焊接时可仅对上焊嘴468和下焊嘴470通电，而不向支撑挤压部件552a、552b供应电力。在这种情况下，例如，支撑挤压部件552a、552b可由绝缘体构成，辅助电极476a、476b被电停用。
[0405] 在第四实施方式和第五实施方式中，电流在从金属板504a上的上焊嘴468到金属板500a上的下焊嘴470的方向上流动。然而，电流也可在相反的方向上流动，如图72所示。同样在这种情况下，金属板504a上的辅助电极476a、476b的极性与上焊嘴468的极性相反。因此，下电极442电连接至电源450的正端子，由此下焊嘴470和辅助电极476a、476b具有正（+）极性。另一方面，上电极444电连接至电源450的负端子，由此上焊嘴468具有负（-）极性。因此，电流i1从下焊嘴470流向上焊嘴468，分支电流i2从辅助电极476a、
476b流向上焊嘴468。
[0406] 当然，同样在使用上支撑头550和支撑挤压部件552a、552b（参见图67和图71）的情况下，电流可从支撑挤压部件552a、552b流向上支撑头550。
[0407] 如图73所示，分支电流i2不仅可在与上焊嘴468接触的金属板504a中流动，而且可在紧挨着位于金属板504a下面的金属板502a中流动。
[0408] 即使在停止从上焊嘴468至辅助电极476a、476b或者从上支撑头550至支撑挤压部件552a、552b的通电之后，仍可继续通过辅助电极476a、476b或支撑挤压部件552a、552b挤压层叠体。在这种情况下，例如，金属板502a、504a之间保持增大的接触面积。因此，即使在电流i1流动的情况下，金属板502a、504a之间的焊核也可容易地生长。
[0409] 在任何情况下，辅助电极并不具体限于上述两个具有长杆形状的辅助电极476a、476b。例如，一个、三个或更多个长杆可用作辅助电极。在使用三个或更多个辅助电极的情况下，多个辅助电极可以按照与该两个辅助电极相同的方式同时与最外侧金属板接触以及与其分离。各个辅助电极可具有包围下焊嘴470或上焊嘴468的环状。
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