(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね合わされた薄板鋼板を一対の電極で挟み込み、前記電極で前記薄板鋼板を加圧しながら通電させて溶接部を形成するスポット溶接装置であって、
前記電極は、電流の通電領域を絞ることによって前記溶接部のナゲット径を電極径よりも小さくさせる絞り部と、前記絞り部によって絞られた前記電流を前記薄板鋼板に向けて通すと共に前記溶接部を含む溶接部周りを加圧する加圧部とを備え、
前記絞り部は、前記電極径よりも小径の開口部が設けられた絶縁板によって形成され、
前記電極の本体部には、前記絶縁板の開口部と略同径の凹部が設けられる一方で、前記加圧部には、前記凹部に対応する凸部が設けられ、
前記電極は、前記絶縁板の開口部が通された前記加圧部の前記凸部を前記電極の本体部の前記凹部に係合してなることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項２】
前記加圧部は、前記電極の本体部と同材質であることを特徴とする請求項１記載のスポット溶接装置。
【請求項３】
前記絶縁板は、フェノール樹脂からなることを特徴とする請求項１又は２記載のスポット溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポット溶接装置及びスポット溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばステンレス車両の組み立てにはスポット溶接が多用されている。スポット溶接では、例えば薄板鋼板といった溶接対象となる母材を一対の電極で挟み込み、電極で母材を加圧しながら電流を流すことにより、ジュール熱によって母材を局所的に溶融させて接合が行われる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９５３３５４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したスポット溶接では、加圧力によって電極が母材に食い込み、母材の表面がへこむことによって圧痕が生じてしまう。これに対し、一方の電極に銅板電極などを用いることにより、母材への電極の食い込みを低減させることも考えられる。しかしながら、母材が薄板である場合には、溶接部のへこみは小さくなるものの、溶接部周りに浮き上がり変形が生じて母材全体が歪むおそれがある。スポット溶接を用いてステンレス車両を製作する場合、ステンレス車両は一般に無塗装であるため、スポット溶接による圧痕や母材の歪みが目立つと、外観上の見栄えが悪化するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、溶接部における圧痕や溶接部周りの母材の変形を抑えることができるスポット溶接装置、及びスポット溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決のため、本発明に係るスポット溶接装置は、重ね合わされた薄板鋼板を一対の電極で挟み込み、電極で薄板鋼板を加圧しながら通電させて溶接部を形成するスポット溶接装置であって、電極は、電流の通電領域を絞ることによって溶接部のナゲット径を電極径よりも小さくさせる絞り部と、絞り部によって絞られた電流を薄板鋼板に向けて通すと共に溶接部を含む溶接部周りを加圧する加圧部とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
このスポット溶接装置では、絞り部によって電流の通電領域を絞ることによって溶接部のナゲット径を電極径よりも小さくし、溶接部を含む溶接部周りの十分な面積を加圧部によって加圧しながら溶接部の形成を行うことができる。したがって、溶接部における圧痕のへこみ量、及び溶接部周りの母材の変形を同時に抑えることができる。このスポット溶接装置を例えばステンレス車両の外板の溶接に用いることにより、圧痕や歪みが目立たない車両の製作が可能となる。
【０００８】
また、加圧部は、電極の本体部と同材質であることが好ましい。この場合、加圧部による溶接部周りの冷却機能を十分に確保できるので、健全なナゲットを形成できる。
【０００９】
また、絞り部は、電極径よりも小径の開口部が設けられた絶縁板によって形成されていることが好ましい。この場合、絶縁板の開口部によって絞り部をより確実に形成できる。
【００１０】
また、絶縁板は、フェノール樹脂からなることが好ましい。この場合、絶縁板の耐熱性及び耐加圧性を十分に確保できる。
【００１１】
また、電極の本体部には、絶縁板の開口部と略同径の凹部が設けられる一方で、加圧部には、凹部に対応する凸部が設けられ、電極は、絶縁板の開口部が通された加圧部の凸部を電極の本体部の凹部に係合してなることが好ましい。この場合、絞り部及び加圧部を有する電極を簡単に構成できる。また、電極の本体部に対して絶縁板及び加圧部が着脱自在となるので、必要に応じて絶縁板及び加圧部の交換を行うことも可能となる。
【００１２】
また、本発明に係るスポット溶接方法は、重ね合わされた薄板鋼板を一対の電極で挟み込み、電極で薄板鋼板を加圧しながら通電させて溶接部を形成するスポット溶接方法であって、電流の通電領域を絞ることによって溶接部のナゲット径を電極径よりも小さくしつつ、溶接部を含む溶接部周りを加圧しながら溶接部を形成することを特徴としている。
【００１３】
このスポット溶接方法では、絞り部によって電流の通電領域を絞ることによって溶接部のナゲット径を電極径よりも小さくし、溶接部を含む溶接部周りの十分な面積を加圧部によって加圧しながら溶接部の形成を行うことができる。したがって、溶接部における圧痕のへこみ量、及び溶接部周りの母材の変形を同時に抑えることができる。このスポット溶接方法を例えばステンレス車両の外板の溶接に用いることにより、圧痕や歪みが目立たない車両の製作が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溶接部における圧痕や溶接部周りの母材の変形を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るスポット溶接装置及びスポット溶接方法の一実施形態を示す図である。
【図２】図１に示したスポット溶接装置の電極の構成を示す分解斜視図である。
【図３】従来のスポット溶接装置を用いた場合の溶接部及び母材の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るスポット溶接装置及びスポット溶接方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係るスポット溶接装置及びスポット溶接方法の一実施形態を示す図である。同図に示すように、スポット溶接装置１は、重ね合わされた薄板鋼板を一対の電極２，３で挟み込み、これらの電極２，３で薄板鋼板を加圧しながら通電させて溶接部Ｗを形成する装置である。本実施形態では、溶接対象である薄板鋼板として、ステンレス車両の形成に用いられる厚さ１．５ｍｍ程度の外板４，５を例示する。
【００１８】
スポット溶接装置１の電極２，３は、全体として例えば直径が約３０ｍｍの円柱状をなしている。電極２は、図１及び図２に示すように、本体部１１と、本体部１１の先端に設けられた加圧部１２と、本体部１１及び加圧部１２の間に配置された絶縁板１３とによって構成されている。本体部１１は、例えばクロム銅によって形成されており、本体部１１における先端面１１ａの中央部分には、内径が５ｍｍ程度の円柱状の凹部１１ｂが設けられている。また、凹部１１ｂの内壁面には、ネジ溝が形成されている。
【００１９】
加圧部１２は、本体部１１と同様に例えばクロム銅によって形成されている。加圧部１２の厚さは、例えば５ｍｍ程度となっており、加圧部１２における基端面１２ａの中央部分には、本体部１１の凹部１１ｂに対応して、外径が５ｍｍ程度の円柱状の凸部１２ｂが設けられている。凸部１２ｂの外壁面には、凹部１１ｂのネジ溝に対応するネジ溝が設けられており、凸部１２ｂを凹部１１ｂに螺入することにより、加圧部１２は、本体部１１に対して装着可能となっている。
【００２０】
絶縁板１３は、例えば耐熱性及び耐加圧性に優れるフェノール樹脂によって形成されている。絶縁板１３の厚さは、例えば２ｍｍ程度となっており、絶縁板１３の中央部分には、直径が５ｍｍ程度の円形の開口部１３ａが設けられている。開口部１３ａの内壁面には、ネジ溝が形成されており、凸部１２ｂを開口部１３ａに螺入することにより、絶縁板１３は、加圧部１２に対して装着可能となっている。
【００２１】
図１に示すように、電極２は、絶縁板１３が装着された加圧部１２の凸部を本体部１１の凹部１１ｂに螺入することによって形成されている。したがって、電極２の先端部分には、本体部１１と加圧部１２との間に絶縁板１３が介在することによって本体部１１を通る電流の通電領域を絞る絞り部１４が形成され、溶接部Ｗにおけるナゲット径Ｌ１を電極径Ｌ２よりも小さくすることが可能となっている。なお、外板４，５を挟んで電極２と対向する電極３の材質は、電極２の本体部１１と同様にクロム銅とすることが好ましい。
【００２２】
以上の構成を有するスポット溶接装置１を用いて外板４，５の溶接を行う場合、まず、重ね合わせた外板４，５を治具等で保持する。そして、図１に示すように、溶接箇所を電極２，３で挟み込むと共に、一定の加圧力を外板４，５に加えながら通電を行うことにより、溶接部Ｗを形成する。
【００２３】
ここで、従来のスポット溶接装置を用いた場合では、図３（ａ）に示すように、加圧力によって電極２１，２２が外板４，５に食い込み、溶接箇所において外板４，５の表面がへこむことによって、溶接部Ｖの圧痕が目立ち易いという問題があった。この問題を解決するためには、図３（ｂ）に示すように、一方の電極を銅板電極２３とし、外板４，５への電極２１，２３の食い込みを低減させることも考えられる。
【００２４】
しかしながら、外板４，５のように母材が薄板である場合には、溶接部Ｖの圧痕そのものは小さくなるものの、溶接部Ｖ周りに浮き上がり変形が生じて母材全体が歪むおそれがある。この場合、溶接部Ｖを中心に母材が凸状となり、圧痕が却って目立ってしまう場合がある。
【００２５】
これに対し、スポット溶接装置１を用いた場合では、電極２に上述した絞り部１４が設けられているため、この絞り部１４によって電流の通電領域が絞られ、溶接部Ｗのナゲット径Ｌ１は、電極径Ｌ２よりも小さくなる。ナゲット径Ｌ１の大きさは、絶縁板１３の開口部１３ａの径と加圧部１２の厚さとによって概ね制御することができる。本実施形態では、３０ｍｍ程度の電極径Ｌ２に対し、ナゲット径Ｌ１は６ｍｍ〜７ｍｍ程度となる。
【００２６】
そして、溶接部Ｗのナゲット径Ｌ１を電極径Ｌ２よりも小さくすることで、スポット溶接装置１では、通電時において、溶接部Ｗを含む溶接部Ｗ周りの十分な面積を加圧部１２によって加圧しながら溶接部Ｗの形成を行うことができる。したがって、このスポット溶接装置１を用いて溶接部Ｗを形成した場合、溶接部Ｗにおける圧痕のへこみ量、及び溶接部Ｗ周りの外板４，５の変形を同時に抑えることができる。外板４，５の接合体を用いたステンレス車両では、圧痕や歪みが目立たず、外観上の見栄えが良好なものとなる。
【００２７】
例えば図３（ｂ）に示したような従来のスポット溶接装置を用いた場合の溶接部Ｗの圧痕の平滑度は、０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度である。これに対し、スポット溶接装置１を用いた場合の溶接部Ｗの圧痕の平滑度は０．００５ｍｍ程度であり、平滑度を１桁程度向上させることが可能となっている。
【００２８】
また、スポット溶接装置１では、加圧部１２が電極２の本体部１１と同材質のクロム銅で形成されているので、加圧部１２による溶接部Ｗ周りの冷却機能が十分に確保され、健全なナゲットを形成できる。さらに、絞り部１４が電極径Ｌ２よりも小径の開口部１３ａを有する絶縁板１３によって形成されているので、開口部１３ａによって絞り部１４をより確実に形成できる。
【００２９】
また、電極２の本体部１１には、絶縁板１３の開口部１３ａと略同径の凹部１１ｂが設けられる一方で、加圧部１２には、凹部１１ｂに対応する凸部１２ｂが設けられ、電極２は、絶縁板１３の開口部１３ａが通された加圧部１２の凸部１２ｂを電極２の本体部１１の凹部１１ｂに螺入してなる。これにより、絞り部１４及び加圧部１２を有する電極２を簡単に構成できる。また、電極２の本体部１１に対して絶縁板１３及び加圧部１２が着脱自在となっているので、必要に応じて絶縁板１３及び加圧部１２の交換を行うことも可能となる。
【００３０】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、３０ｍｍ程度の電極径Ｌ２に対して６ｍｍ〜７ｍｍ程度のナゲット径Ｌ１となるように絶縁板１３の開口部１３ａの径、及び加圧部１２の厚さを設定しているが、電極径Ｌ２に対するナゲット径Ｌ１の比は、例えば外板４，５の板厚などに応じて適宜設定できる。また、電極２，３の材料は、上述したクロム銅のほか、アルミナ分散銅、銀タングステン、ベリリウム合金などを用いることもできる。
【符号の説明】
【００３１】
１…スポット溶接装置、２，３…電極、４，５…外板（薄板鋼板）、１１…本体部、１１ｂ…凹部、１２…加圧部、１２ｂ…凸部、１３…絶縁板、１３ａ…開口部、１４…絞り部、Ｌ１…ナゲット径、Ｌ２…電極径、Ｗ…溶接部。
【図１】
0005449928.tif 000002
【図２】
0005449928.tif 000003
【図３】
0005449928.tif 000004