(57)【要約】【課題】第１金属部材と第２金属部材を良好に接合可能な接合装置及び接合方法を提供する。【解決手段】接合装置１０の電極ユニット５８は、第１金属部材１４の内部に挿入されることでテーパ状受圧面４６に接触するテーパ状外周面８０が設けられた当接部６４を有する。テーパ状外周面８０は、一端側から他端側に向かうに連れて当接部６４の軸心に接近する方向に傾斜する。当接部６４の少なくとも一部は、第１金属部材１４及び第２金属部材１８への加圧力の付与時にテーパ状外周面８０がテーパ状受圧面４６に沿うように弾性変形可能な厚さである。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状の第１金属部材の外周側に設けられた第１接合面と、前記第１金属部材が挿入される第２金属部材の挿入口の内周側に設けられた第２接合面とを通電及び加圧により接合する接合装置であって、
前記第１接合面の少なくとも一部は、前記第１金属部材の軸方向の一端側から他端側に向かうに連れて前記第１金属部材の軸心に接近する方向に傾斜するテーパ状であり、
前記第１金属部材の内周側には、前記一端側から前記他端側に向かうに連れて前記第１金属部材の軸心に接近する方向に傾斜するテーパ状受圧面が設けられ、
前記接合装置は、当接部を有する電極ユニットを備え、
前記当接部は、前記第１金属部材の内部に前記一端側から前記他端側に向かって挿入されることで前記テーパ状受圧面に接触するテーパ状外周面が設けられ、
前記テーパ状外周面は、前記一端側から前記他端側に向かうに連れて前記当接部の軸心に接近する方向に傾斜し、
前記当接部の少なくとも一部は、前記第１金属部材及び前記第２金属部材への加圧力の付与時に、前記テーパ状外周面が前記テーパ状受圧面に沿うように弾性変形可能な厚さである、接合装置。
【請求項２】
請求項１記載の接合装置において、
前記当接部は、前記一端側から前記他端側に向かうに連れて軸心に接近するテーパ状に延在するテーパ状板部を有し、前記テーパ状板部の外周に前記テーパ状外周面が設けられる、接合装置。
【請求項３】
請求項２記載の接合装置において、
前記電極ユニットの軸心に対する前記テーパ状外周面の傾斜角度は、前記第１金属部材の軸心に対する前記テーパ状受圧面の傾斜角度よりも小さい、接合装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の接合装置において、
前記当接部の軸方向の前記他端側の端部から前記一端側に向かうスリットが前記当接部の周方向に間隔をおいて複数設けられている、接合装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の接合装置において、
前記テーパ状外周面の前記一端側の端部よりも外周側には、前記当接部の軸方向に直交する直交当接面が設けられ、
前記直交当接面は、前記テーパ状受圧面の前記一端側の端部よりも外周側に設けられた前記第１金属部材の軸方向に直交する直交受圧面に接触して、前記加圧力を付与する、接合装置。
【請求項６】
請求項５記載の接合装置において、
前記直交当接面は絶縁材料からなる、接合装置。
【請求項７】
電極ユニットを用いた通電及び加圧により、円環状の第１金属部材の外周側に設けられた第１接合面と、前記第１金属部材が挿入される第２金属部材の挿入口の内周側に設けられた第２接合面とを接合する接合方法であって、
前記第１接合面の少なくとも一部は、前記第１金属部材の軸方向の一端側から他端側に向かうに連れて前記第１金属部材の軸心に接近する方向に傾斜するテーパ状であり、
前記第１金属部材の内周側には、前記一端側から前記他端側に向かうに連れて前記第１金属部材の軸心に接近する方向に傾斜するテーパ状受圧面が設けられ、
前記電極ユニットの当接部を前記第１金属部材の内部に前記一端側から前記他端側に向かって挿入することで、前記一端側から前記他端側に向かうに連れて前記当接部の軸心に接近する方向に傾斜するように前記当接部の外周に設けられたテーパ状外周面を前記テーパ状受圧面に接触させる接触工程と、
前記テーパ状外周面が前記テーパ状受圧面に沿うように、前記当接部の少なくとも一部を弾性変形させた状態で、前記第１金属部材及び前記第２金属部材に加圧力を付与するとともに通電を行って、前記第１接合面と前記第２接合面とを接合する接合工程と、を有する、接合方法。
【請求項８】
請求項７記載の接合方法において、
前記当接部は、前記一端側から前記他端側に向かうに連れて軸心に接近するテーパ状に延在するテーパ状板部を有し、前記テーパ状板部の外周に前記テーパ状外周面が設けられ、
前記接合工程では、前記テーパ状板部を軸方向に対する傾斜角度が大きくなるように弾性変形させた状態で前記テーパ状外周面を前記テーパ状受圧面に接触させて前記加圧力を付与する、接合方法。
【請求項９】
請求項８記載の接合方法において、
前記テーパ状外周面の前記一端側の端部よりも外周側には、前記当接部の軸方向に直交する直交当接面が設けられ、
前記テーパ状受圧面の前記一端側の端部よりも外周側には、前記第１金属部材の軸方向に直交する直交受圧面が設けられ、
前記接合工程では、前記テーパ状外周面を前記テーパ状受圧面に接触させるとともに、前記直交当接面を前記直交受圧面に接触させて、前記加圧力を付与する、接合方法。
【請求項１０】
請求項９記載の接合方法において、
前記直交当接面は絶縁材料からなり、
前記接合工程では、前記直交受圧面と前記電極ユニットとを前記直交当接面を介して絶縁した状態で通電を行う、接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電及び加圧により第１金属部材と第２金属部材とを接合する接合装置及び接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、２つの電極の間で通電及び加圧を行って第１金属部材と第２金属部材を接合する際、第１金属部材の受圧面に一方の電極の当接面を接触させる接合装置が開示されている。この接合装置では、受圧面及び当接面の各々が、加圧方向に対して傾斜するテーパ状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３８００８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第１金属部材及び第２金属部材の接合面を略均等に発熱させて良好に接合するためには、受圧面及び当接面の互いのテーパ角度を高精度に調整して、受圧面の全体と当接面の全体とを略均等に接触させる必要がある。しかしながら、第１金属部材や電極は、少なくとも加工公差の範囲内で形状がばらつくことがあるため、受圧面の全体と当接面の全体とを略均等に接触させることは困難である。これにより、受圧面と当接面との間に非接触部位等が生じると、局所的な異常発熱が生じたり、加熱不足部位が生じたりして、第１金属部材と第２金属部材との接合品質が低下する懸念がある。
【０００５】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、第１金属部材と第２金属部材を良好に接合可能な接合装置及び接合方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、円環状の第１金属部材の外周側に設けられた第１接合面と、前記第１金属部材が挿入される第２金属部材の挿入口の内周側に設けられた第２接合面とを通電及び加圧により接合する接合装置であって、前記第１接合面の少なくとも一部は、前記第１金属部材の軸方向の一端側から他端側に向かうに連れて前記第１金属部材の軸心に接近する方向に傾斜するテーパ状であり、前記第１金属部材の内周側には、前記一端側から前記他端側に向かうに連れて前記第１金属部材の軸心に接近する方向に傾斜するテーパ状受圧面が設けられ、前記接合装置は、当接部を有する電極ユニットを備え、前記当接部は、前記第１金属部材の内部に前記一端側から前記他端側に向かって挿入されることで前記テーパ状受圧面に接触するテーパ状外周面が設けられ、前記テーパ状外周面は、前記一端側から前記他端側に向かうに連れて前記当接部の軸心に接近する方向に傾斜し、前記当接部の少なくとも一部は、前記第１金属部材及び前記第２金属部材への加圧力の付与時に、前記テーパ状外周面が前記テーパ状受圧面に沿うように弾性変形可能な厚さである。
【０００７】
本発明の別の一態様は、電極ユニットを用いた通電及び加圧により、円環状の第１金属部材の外周側に設けられた第１接合面と、前記第１金属部材が挿入される第２金属部材の挿入口の内周側に設けられた第２接合面とを接合する接合方法であって、前記第１接合面の少なくとも一部は、前記第１金属部材の軸方向の一端側から他端側に向かうに連れて前記第１金属部材の軸心に接近する方向に傾斜するテーパ状であり、前記第１金属部材の内周側には、前記一端側から前記他端側に向かうに連れて前記第１金属部材の軸心に接近する方向に傾斜するテーパ状受圧面が設けられ、前記電極ユニットの当接部を前記第１金属部材の内部に前記一端側から前記他端側に向かって挿入することで、前記一端側から前記他端側に向かうに連れて前記当接部の軸心に接近する方向に傾斜するように前記当接部の外周に設けられたテーパ状外周面を前記テーパ状受圧面に接触させる接触工程と、前記テーパ状外周面が前記テーパ状受圧面に沿うように、前記当接部の少なくとも一部を弾性変形させた状態で、前記第１金属部材及び前記第２金属部材に加圧力を付与するとともに通電を行って、前記第１接合面と前記第２接合面とを接合する接合工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、電極ユニットの当接部の少なくとも一部を弾性変形させた状態で、テーパ状外周面をテーパ状受圧面に接触させて加圧力を付与することができる。つまり、加工誤差等によって、第１金属部材のテーパ状受圧面や、電極ユニットのテーパ状外周面に形状のばらつき等が生じていた場合であっても、テーパ状受圧面とテーパ状外周面とが略均等に接触するように、当接部の少なくとも一部を弾性変形させることができる。これによって、第１接合面及び第２接合面の全体を略均等に発熱させて、第１金属部材と第２金属部材とを良好に接合することが可能になる。
【０００９】
また、第１接合面の少なくとも一部とテーパ状受圧面との両方を、第１金属部材の軸方向の一端側から他端側に向かうに連れて軸心に接近する方向に傾斜するテーパ状としている。このため、第１接合面とテーパ状受圧面との間の通電距離が、第１接合面の部位ごとにばらつくことを抑制して、第１接合面及び第２接合面における発熱量の均等化を図ることができる。これによっても、第１金属部材と第２金属部材とを良好に接合することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る接合装置の要部概略構成図である。
【図２】図１の接合装置を適用して接合することが可能なバルブシート（第１金属部材）及びシリンダヘッド本体（第２金属部材）の断面図である。
【図３】図２のバルブシート及びシリンダヘッド本体を接合した接合体を加工して得られるシリンダヘッドの要部拡大断面図である。
【図４】図１の接合装置の通電加圧ヘッドの正面図である。
【図５】図４の通電加圧ヘッドの下面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る接合方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】通電加圧ヘッドにバルブシートをセットした様子を説明する説明図である。
【図９】図８のバルブシートの第１接合面とシリンダヘッド本体の第２接合面に設けられた凸部とを当接させた様子を説明する説明図である。
【図１０】図９の凸部を溶融させて、バルブシートとシリンダヘッド本体を近接させた様子を説明する説明図である。
【図１１】図１０のバルブシートとシリンダヘッド本体をさらに近接させて、第１接合面と第２接合面とを接合した様子を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る接合装置及び接合方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素に対しては同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。
【００１２】
以下では、図１〜図９に示すように、本実施形態に係る接合装置１０を適用して、バルブシート１２である第１金属部材１４と、シリンダヘッド本体１６である第２金属部材１８とを接合して接合体２０（図１１参照）を得る例について説明する。接合装置１０を用いて得られた接合体２０に対して、例えば、不図示の切削装置等を用いて機械加工等を施し、図３に示すように、バルブシート１２にバルブ当接面２２を形成することにより、シリンダヘッド２４が得られる。
【００１３】
しかしながら、接合装置１０を適用して接合することが可能な第１金属部材１４及び第２金属部材１８は、バルブシート１２及びシリンダヘッド本体１６に限定されるものではない。
【００１４】
先ず、図３を参照しつつ、シリンダヘッド２４について簡単に説明する。シリンダヘッド本体１６には、一端側（矢印Ｘ１側）が不図示の燃焼室に向かってそれぞれ開口するポート２６が形成されている。ポート２６の一端側（矢印Ｘ１側）の開口周縁部である挿入口２８に、円環状のバルブシート１２が挿入され、該バルブシート１２の外周面と挿入口２８の内周面とが接合界面３０を介して接合されている。具体的には、バルブシート１２の外周面に設けられた第１接合面３２と、挿入口２８の内周面に設けられた第２接合面３４とが接合界面３０を介して接合されている。
【００１５】
シリンダヘッド２４では、バルブシート１２に、燃焼室側（矢印Ｘ１側）に向かって拡径する方向に傾斜するバルブ当接面２２が設けられており、該バルブ当接面２２に対して、不図示のバルブが着座又は離間することにより、ポート２６が開閉可能となっている。つまり、シリンダヘッド２４では、シリンダヘッド本体１６のバルブが当接する位置にバルブシート１２が接合されている。
【００１６】
次に、図２、図８〜図１１を参照しつつ、接合前の、換言すると、接合体２０となる前のバルブシート１２及びシリンダヘッド本体１６について説明する。接合前のバルブシート１２では、バルブ当接面２２が形成されていない。また、接合前のシリンダヘッド本体１６では、第２接合面３４に凸部３６が設けられている。
【００１７】
なお、図２に示すように、挿入口２８に対して、バルブシート１２は、互いの軸方向（矢印Ｘ１、Ｘ２方向）が一致し、且つ互いの径方向（矢印Ｙ方向）が平行となるように配置された状態で、該挿入口２８の軸方向の一端側（矢印Ｘ１側）から他端側（矢印Ｘ２側）に向かって挿入される。
【００１８】
以下では、挿入口２８及びバルブシート１２の軸方向を単に軸方向ともいい、挿入口２８及びバルブシート１２の径方向を単に径方向ともいう。また、バルブシート１２及び挿入口２８の径方向（矢印Ｙ方向）の外側を単に外側ともいい、中心側を単に中心側ともいう。
【００１９】
バルブシート１２は、例えば、鋼材等の鉄系材料の焼結体からなる円環状である。なお、バルブシート１２は、さらに、銅系材料等の高電気伝導率材料を含んでいてもよい。バルブシート１２の軸方向の一端側の端面である直交受圧面３７と、他端側の端面である先端面３８の各々は、面方向が軸方向に直交する。
【００２０】
バルブシート１２の外周面には、互いに面方向が異なる第１テーパ状部４０と第２テーパ状部４２とが設けられる。第１テーパ状部４０及び第２テーパ状部４２の各々は、軸方向の一端側から他端側に向かうに連れて、バルブシート１２の軸心に接近する方向に傾斜するテーパ状である。
【００２１】
第１テーパ状部４０は、第２テーパ状部４２よりも他端側に配置され、第１テーパ状部４０の一端部と第２テーパ状部４２の他端部とが一致する。第１テーパ状部４０の他端部は、先端面３８の外側の端部と一致する。図１１に示すように、バルブシート１２では、第１テーパ状部４０の一端側の部分と、第２テーパ状部４２の他端側の部分とが第１接合面３２になる。
【００２２】
図２に示すように、バルブシート１２の中心には、軸方向に沿って貫通孔４４が設けられる。貫通孔４４の軸方向の一端側且つバルブシート１２の内周側には、軸方向の一端側から他端側に向かうに連れて軸心に接近する方向に傾斜するテーパ状受圧面４６が設けられる。テーパ状受圧面４６の他端側の端部から軸方向の他端側に向かって貫通孔４４が延在する。テーパ状受圧面４６の軸方向の一端側の端部よりも外周側に、円環状の直交受圧面３７が設けられている。
【００２３】
シリンダヘッド本体１６は、例えば、純アルミニウムや、アルミニウム合金等のアルミニウム系材料からなる。図２に示すように、シリンダヘッド本体１６の挿入口２８の内周面には、第２接合面３４から円環状に突出する凸部３６と、テーパ面５０とが設けられている。第２接合面３４は、接合界面３０（図１１参照）を形成した際に、バルブシート１２の第１接合面３２に沿う形状である。
【００２４】
テーパ面５０は、第２接合面３４の一端側の端部から、さらに一端側に向かって挿入口２８を拡径する方向に延在するテーパ状である。テーパ面５０と、バルブシート１２の第２テーパ状部４２は、例えば、互いのテーパ角度を略等しくすること、又は軸方向に対するテーパ面５０の傾斜角度をわずかに大きくすること等によって、テーパ面５０の中心側端部５０ａと第２テーパ状部４２とが当接したときに、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６とが所望の接合位置関係となるように各々の形状が設定されている。
【００２５】
図１１に示すように、接合体２０では、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６が接合界面３０を介して接合され、且つバルブシート１２にバルブ当接面２２（図３参照）が設けられていない。すなわち、接合体２０のバルブシート１２では、その中心側の部分が切削除去されていない。この接合体２０では、接合界面３０の面方向及びテーパ状受圧面４６の面方向が、バルブシート１２の直交受圧面３７の面方向に対して傾斜している。
【００２６】
また、本実施形態では、接合界面３０の外側の端部である外側端部３０ａと中心側の端部である内側端部３０ｂとを通る直線Ｌａの傾きと、テーパ状受圧面４６の傾きとが略等しく設定されている。このため、外側端部３０ａとテーパ状受圧面４６との最短距離Ｌｂと、内側端部３０ｂとテーパ状受圧面４６との最短距離Ｌｃとが略等しくなっている。
【００２７】
次に、図１、図４〜図６を併せて参照しつつ、接合装置１０について説明する。接合装置１０は、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６に、軸方向を加圧方向（矢印Ｘ１、Ｘ２方向）とする加圧力を付与しつつ、通電を行って抵抗溶接することが可能であり、図１に示すように、電極構造体５２と、通電加圧ヘッド５４と、加圧手段５６と、不図示の電源等とを主に備える。
【００２８】
電極構造体５２には、シリンダヘッド本体１６がセットされる。この際、電極構造体５２とシリンダヘッド本体１６とは接触して、電気的に接続された状態になる。電極構造体５２にセットされたシリンダヘッド本体１６は、挿入口２８が通電加圧ヘッド５４側に臨む。
【００２９】
図４〜図６に示すように、通電加圧ヘッド５４は、電極ユニット５８と絶縁部材６０とが一体化されて構成されている。電極ユニット５８は、本体部６２と、当接部６４とを有する。略円柱状の本体部６２の一端側（矢印Ｘ１側）は、図１に示すように、ホルダ７０を介して加圧手段５６のピストンロッド７２に固定されている。また、図４及び図６に示すように、本体部６２の他端側（矢印Ｘ２側）には、当接部６４が突設されている。
【００３０】
当接部６４は、他端側に開口する有底穴７４が設けられた略円柱状であり、一端側に設けられた基端部７６と、他端側に設けられたテーパ状板部７８とを有する。基端部７６は、外周面が軸方向に沿って延在し、テーパ状板部７８は、外周にテーパ状外周面８０が設けられる。基端部７６の外径は、本体部６２の外径よりも小さい。このため、基端部７６の外周面と本体部６２の外周面との間には段差８２が形成される。この段差８２内に円環状の絶縁部材６０が配設される。
【００３１】
テーパ状板部７８は、一端側から他端側に向かうに連れて軸心に接近する方向に傾斜する略円環板状である。このため、テーパ状板部７８の外周に設けられるテーパ状外周面８０も、一端側から他端側に向かうに連れて軸心に接近する方向に傾斜する。テーパ状板部７８は、後述するようにテーパ状外周面８０をテーパ状受圧面４６に接触させた際に、弾性変形しつつテーパ状受圧面４６に加圧力を付与することが可能な厚さに設定される。また、テーパ状外周面８０の軸方向に対する傾斜角度は、バルブシート１２のテーパ状受圧面４６の軸方向に対する傾斜角度よりも小さく設定されることが好ましいが、各々の傾斜角度は同じか略同じであってもよい。
【００３２】
図６に示すように、テーパ状板部７８の内周面の一端側は、基端部７６の他端側の中心部に陥没形成された凹部８４の内面と連続し、テーパ状板部７８と凹部８４とによって有底穴７４が形成されている。有底穴７４の軸方向に直交する断面の面積は、該有底穴７４の一端側よりも他端側で小さくなっている。なお、有底穴７４の底面には、後述するように、通電加圧ヘッド５４をホルダ７０に取り付けるべく電極ユニット５８に貫通形成されるねじ孔の開口（不図示）等が設けられていてもよい。
【００３３】
当接部６４では、テーパ状板部７８の他端側の端部から、基端部７６の他端側の一部までを軸方向に沿って切り欠いた形状のスリット８６が、周方向に間隔をおいて複数設けられている。本実施形態では、図５に示すように、当接部６４に８個のスリット８６が等間隔で設けられている。なお、スリット８６の個数、寸法、形状等は特に限定されるものではなく、当接部６４にスリット８６が設けられていなくてもよい。
【００３４】
絶縁部材６０は、絶縁材料からなり、基端部７６の外周、換言すると、当接部６４のテーパ状外周面８０よりも一端側を周回するように段差８２内に配設される。本実施形態では、絶縁部材６０の外径と本体部６２の外径は同じ又は略同じに設定されている。図５及び図６に示すように、絶縁部材６０の内周面と、基端部７６の外周面との間には、互いに接合されていない非接合部８８が設けられている。
【００３５】
本実施形態では、図６に示すように、絶縁部材６０の内径が、基端部７６の外径よりも僅かに大きいことで、非接合部８８が形成されているが、特にこれに限定されるものではなく、絶縁部材６０の内周面と基端部７６の外周面は、接合されていない状態で接触していてもよい。
【００３６】
絶縁部材６０の他端側の端面は、テーパ状外周面８０の一端側の端部よりも外周側に配置され、且つ面方向が軸方向に直交する直交当接面９０となる。本実施形態では、直交当接面９０の形状は、バルブシート１２の直交受圧面３７の形状と同じ又は略同じとなっている。通電加圧ヘッド５４では、図１１に示すように、一端側から他端側に向かってバルブシート１２の内部に当接部６４のテーパ状板部７８を挿入して押圧することが可能になっている。これによって、テーパ状板部７８を弾性変形させることで、テーパ状外周面８０がテーパ状受圧面４６に接触するとともに、直交当接面９０が直交受圧面３７に接触する。
【００３７】
図１に示すように、加圧手段５６は、例えば、油圧シリンダやエアシリンダ等からなる加圧シリンダ９２を有する。加圧シリンダ９２の一端側（矢印Ｘ１側）は、支持部９４に固定され、加圧シリンダ９２の他端側（矢印Ｘ２側）には、加圧方向に進退可能なピストンロッド７２が設けられる。ピストンロッド７２の他端側には、ホルダ７０を介して通電加圧ヘッド５４が固定されている。
【００３８】
このため、加圧手段５６では、ピストンロッド７２を進出させることで、加圧方向（軸方向）に沿って通電加圧ヘッド５４と電極構造体５２とを相対的に接近させることができる。これによって、通電加圧ヘッド５４と電極構造体５２との間にセットされたバルブシート１２及びシリンダヘッド本体１６に軸方向に沿った加圧力を付与することができる。
【００３９】
電源は、通電加圧ヘッド５４の電極ユニット５８と、電極構造体５２とに電気的に接続される。電源をオンにすることで、電極ユニット５８と電極構造体５２との間に通電を行うことができる。これによって、テーパ状外周面８０に接触するテーパ状受圧面４６を介してバルブシート１２からシリンダヘッド本体１６へと電流が流れる。
【００４０】
次に、図１、図７〜図１１を主に参照しつつ、接合装置１０を用いてバルブシート１２とシリンダヘッド本体１６とを接合する接合方法について説明する。
【００４１】
この接合方法では、図７に示すように、先ず、接触工程を行う。接触工程では、図１に示すように、電極構造体５２にシリンダヘッド本体１６をセットして互いを接触させる。また、図８に示すように、通電加圧ヘッド５４にバルブシート１２をセットする。具体的には、バルブシート１２のテーパ状受圧面４６及び貫通孔４４の内側に、当接部６４のテーパ状板部７８を挿入して、テーパ状外周面８０の他端側の一部とテーパ状受圧面４６の他端側の一部とを接触させる。この接触工程では、テーパ状外周面８０の軸方向に対する傾斜角度が、テーパ状受圧面４６の軸方向に対する傾斜角度よりも小さい状態であり、テーパ状外周面８０の一端側とテーパ状受圧面４６の一端側とは互いに離間している。
【００４２】
次に、図７に示すように、接合工程を行う。接合工程では、加圧手段５６の作用下に通電加圧ヘッド５４と電極構造体５２とを近接させることで、先ず、図９に示すように、通電加圧ヘッド５４にセットされたバルブシート１２の第１テーパ状部４０（第１接合面３２）と、シリンダヘッド本体１６の凸部３６とを当接させる。この際、シリンダヘッド本体１６のテーパ面５０と、バルブシート１２の第２テーパ状部４２とは互いに間隔をおいて対向する。
【００４３】
次に、通電加圧ヘッド５４と電極構造体５２とをさらに近接させて、バルブシート１２のテーパ状受圧面４６に当接部６４のテーパ状板部７８を押圧することにより、テーパ状板部７８を軸方向に対する傾斜角度が大きくなるように弾性変形させる。これによって、図１０に示すように、テーパ状外周面８０の全体とテーパ状受圧面４６の全体とが接触し、且つ直交当接面９０と直交受圧面３７とが接触した状態で、バルブシート１２及びシリンダヘッド本体１６に加圧力を付与することができる。
【００４４】
テーパ状外周面８０の全体とテーパ状受圧面４６の全体とを接触させた後に、電源をオンにし、テーパ状外周面８０を介して電極ユニット５８と電極構造体５２との間に通電を行う。この際、直交受圧面３７と電極ユニット５８とは直交当接面９０を介して絶縁されている。
【００４５】
上記のようにして通電及び加圧を行って抵抗溶接を開始すると、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６との接触部が、接触抵抗に基づいて発熱し、凸部３６が溶融し始める。溶融した凸部３６を、第１接合面３２と第２接合面３４との間から排出しながら、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６とを近接させることで、溶融した凸部３６と、第１接合面３２との接触面積が増大していく。
【００４６】
そして、凸部３６の略全体が溶融すると、図１１に示すように、第１接合面３２と第２接合面３４との間に接合界面３０が形成されるとともに、第２テーパ状部４２の第１接合面３２よりも一端側と、テーパ面５０の中心側端部５０ａとが当接する。このように第２テーパ状部４２の第１接合面３２よりも一端側とテーパ面５０の中心側端部５０ａとが接触する直前、又は接触と同時のタイミングで通電を停止して、抵抗溶接を終える。その結果、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６とを所望の位置関係で接合して接合体２０を得ることができる。
【００４７】
以上から、本実施形態に係る接合装置１０を用いた接合方法では、接合工程において、当接部６４のテーパ状板部７８を弾性変形させた状態で、テーパ状外周面８０をテーパ状受圧面４６に接触させて加圧力を付与することができる。換言すると、加工誤差等によって、バルブシート１２のテーパ状受圧面４６や、電極ユニット５８のテーパ状外周面８０に形状のばらつき等が生じていた場合であっても、テーパ状受圧面４６の全体とテーパ状外周面８０の全体とが略均等に接触するように、テーパ状板部７８を弾性変形させることができる。これによって、第１接合面３２及び第２接合面３４の全体を略均等に発熱させて、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６とを良好に接合することが可能になる。
【００４８】
また、第１接合面３２（接合界面３０）の第１テーパ状部４０及び第２テーパ状部４２と、テーパ状受圧面４６との両方を、軸方向の一端側から他端側に向かうに連れて軸心に接近する方向に傾斜するテーパ状としている。特に、上記の実施形態では、接合界面３０の外側端部３０ａと内側端部３０ｂとを通る直線Ｌａの傾きと、テーパ状受圧面４６の傾きとが略等しく設定され、最短距離Ｌｂと最短距離Ｌｃとが略等しくなっている。このため、第１接合面３２とテーパ状受圧面４６との間の通電距離が、第１接合面３２の部位ごとにばらつくことを抑制して、第１接合面３２及び第２接合面３４における発熱量の均等化を図ることができる。これによっても、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６とを良好に接合することが可能になる。
【００４９】
上記の実施形態に係る接合装置１０では、当接部６４が、一端側から他端側に向かうに連れて軸心に接近するテーパ状に延在するテーパ状板部７８を有し、テーパ状板部７８の外周にテーパ状外周面８０が設けられることとした。この場合、テーパ状受圧面４６の形状に応じて、該テーパ状受圧面４６の全体とテーパ状外周面８０の全体とが良好に接触するようにテーパ状板部７８を容易に弾性変形させることができる。これによって加工誤差等による形状のばらつきが生じていた場合であっても、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６とを良好に接合して、接合品質がばらつくことを抑制できる。ひいては、接合体２０の量産効率を向上させることが可能になる。
【００５０】
上記の実施形態に係る接合装置１０では、テーパ状外周面８０の軸方向に対する傾斜角度が、テーパ状受圧面４６の軸方向に対する傾斜角度よりも小さいこととした。この場合、テーパ状外周面８０をテーパ状受圧面４６に押圧することで、テーパ状板部７８をテーパ状外周面８０の軸方向に対する傾斜角度が大きくなる方向に弾性変形させることができる。これによって、テーパ状外周面８０の全体をテーパ状受圧面４６の全体に向かって弾発付勢して良好に接触させた状態で加圧力を付与することが可能になるため、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６との接合品質を簡単な構成で効果的に高めることが可能になる。
【００５１】
上記の実施形態に係る接合装置１０では、当接部６４の軸方向の他端側の端部から一端側に向かうスリット８６が当接部６４の周方向に間隔をおいて複数設けられていることとした。この場合、テーパ状板部７８の全体に弾性変形を生じ易くして、テーパ状受圧面４６の全体とテーパ状外周面８０の全体とを一層良好に接触させることが可能になる。
【００５２】
上記の実施形態に係る接合装置１０では、テーパ状外周面８０の一端側の端部よりも外周側には、当接部６４の軸方向に直交する直交当接面９０が設けられ、直交当接面９０は、テーパ状受圧面４６の一端側の端部よりも外周側に設けられた第１金属部材１４（バルブシート１２）の軸方向に直交する直交受圧面３７に接触して、加圧力を付与することとした。この場合、加圧方向に直交する直交当接面９０と直交受圧面３７とを接触させることにより、効果的に且つ安定して加圧力を付与することができる。これによって、通電及び加圧時に、バルブシート１２等に撓み等が生じることを抑制できるため、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６とを一層良好に接合することが可能になる。
【００５３】
上記の実施形態に係る接合装置１０では、直交当接面９０が絶縁材料からなることとした。接合界面３０が上記のテーパ状であり、且つ直交受圧面３７が軸方向に直交するため、接合界面３０と直交受圧面３７との距離は、接合界面３０の部分ごとに異なる長さとなる。この場合であっても、直交受圧面３７が絶縁材料からなり、直交受圧面３７と接合界面３０との間に通電経路が形成されることが抑制されているため、接合界面３０の部分ごとに通電距離がばらつくことを抑制できる。
【００５４】
一方、テーパ状受圧面４６の面方向は、上記の通り、接合界面３０（第１接合面３２）の面方向に応じて傾斜するため、テーパ状外周面８０と接合界面３０の間の通電距離が略均等化されている。これらによって、第１接合面３２及び第２接合面３４の全体を略均等に発熱させることができるため、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６とを一層良好に接合することが可能になる。
【００５５】
上記の実施形態に係る接合方法では、当接部６４は、一端側から他端側に向かうに連れて軸心に接近するテーパ状に延在するテーパ状板部７８を有し、テーパ状板部７８の外周にテーパ状外周面８０が設けられ、接合工程では、テーパ状板部７８を軸方向に対する傾斜角度が大きくなるように弾性変形させた状態でテーパ状外周面８０をテーパ状受圧面４６に接触させて加圧力を付与することとした。この場合、テーパ状受圧面４６の形状に応じて、該テーパ状受圧面４６の全体とテーパ状外周面８０の全体とが良好に接触するようにテーパ状板部７８を容易に弾性変形させることができる。また、テーパ状外周面８０の全体をテーパ状受圧面４６の全体に向かって弾発付勢して良好に接触させた状態で加圧力を付与することができる。これらの結果、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６との接合品質を簡単な構成で効果的に高めることができる。また、加工誤差等による形状のばらつきが生じているか否かに関わらず、接合品質がばらつくことを抑制できるため、接合体２０の量産効率を向上させることが可能になる。
【００５６】
上記の実施形態に係る接合方法では、テーパ状外周面８０の一端側の端部よりも外周側には、当接部６４の軸方向に直交する直交当接面９０が設けられ、テーパ状受圧面４６の一端側の端部よりも外周側には、第１金属部材１４（バルブシート１２）の軸方向に直交する直交受圧面３７が設けられ、接合工程では、テーパ状外周面８０をテーパ状受圧面４６に接触させるとともに、直交当接面９０を直交受圧面３７に接触させて、加圧力を付与することとした。この場合、通電及び加圧時に、バルブシート１２等に撓み等が生じることを抑制できるため、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６とを良好に接合することが可能になる。
【００５７】
上記の実施形態に係る接合方法では、直交当接面９０は絶縁材料からなり、接合工程では、直交受圧面３７と電極ユニット５８とを直交当接面９０を介して絶縁した状態で、テーパ状外周面８０と電極構造体５２との間に通電を行うこととした。この場合、接合界面３０の部分ごとに通電距離の長さがばらつくことを抑制できるため、第１接合面３２及び第２接合面３４の全体を略均等に発熱させて、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１６とを一層良好に接合することができる。
【００５８】
本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００５９】
例えば、上記の実施形態では、当接部６４にテーパ状板部７８を設け、該テーパ状板部７８の全体が弾性変形可能な厚さであることとしたが、特にこれに限定されるものではない。加圧力の付与時に、テーパ状外周面８０がテーパ状受圧面４６に沿うように、当接部６４の少なくとも一部が弾性変形可能な厚さであればよい。
【００６０】
通電加圧ヘッド５４には、直交当接面９０が設けられていなくてもよい。直交当接面９０が絶縁材料から構成されていなくてもよい。通電加圧ヘッド５４は、絶縁部材６０を備えていなくてもよい。絶縁部材６０の内周面と電極ユニット５８との間に非接合部８８が設けられていなくてもよい。
【００６１】
バルブシート１２の外周面の形状は上記の実施形態に限定されるものではなく、互いに面方向が異なる２個の第１テーパ状部４０及び第２テーパ状部４２に代えて１個のテーパ状部が設けられていてもよいし、３個以上のテーパ状部が設けられていてもよい。また、第１テーパ状部４０及び第２テーパ状部４２に代えて円弧部が設けられていてもよい。また、上記の実施形態では、軸方向に対する直線Ｌａの傾きと、テーパ状受圧面４６の傾きとが略等しく設定されることとしたが、特にこれに限定されるものでもない。
【符号の説明】
【００６２】
１０…接合装置                              １２…バルブシート
１４…第１金属部材                          １６…シリンダヘッド本体
１８…第２金属部材                          ２０…接合体
２８…挿入口                                ３２…第１接合面
３４…第２接合面                            ３７…直交受圧面
４０…第１テーパ状部                        ４２…第２テーパ状部
４６…テーパ状受圧面                        ５２…電極構造体
５６…加圧手段                              ５８…電極ユニット
６０…絶縁部材                              ６４…当接部
７８…テーパ状板部                          ８０…テーパ状外周面
８６…スリット                              ８８…非接合部
９０…直交当接面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020001079.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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