(57)【要約】【課題】  溶接品質の向上が図れると共に、製品コストの削減が期待できるパイプと板材の抵抗溶接構造及びパイプと板材の抵抗溶接方法を提供する。【解決手段】  板材５の板材本体６に上部電極１１と下部電極１２とにより加圧される加圧方向に突出形成された突起７の先端７ａとパイプ１とを接触させた状態で、板材５とパイプ１を上部電極１１と下部電極１２間で加圧及び通電してパイプ１と板材５を抵抗溶接する。抵抗溶接時に比較的小さな加圧力で突起７の先端７ａとパイプ１の良好な接触が得られ、加圧力によるパイプ１の歪みや局部変形を回避できると共に、通電初期段階で突起７の先端７ａに発熱が集中して突起の先端７ａとパイプ１が局部的に溶融することで、パイプ１自体の発熱に起因するパイプの歪みが抑制できて溶接品質の信頼性が向上する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプと板材とを抵抗溶接するパイプと板材の抵抗溶接構造において、
上記板材の板材本体に上部電極と下部電極とにより加圧される加圧方向に突出して先端が上記パイプに接触する突起を設けたことを特徴とするパイプと板材の抵抗溶接構造。
【請求項２】
パイプと板材とを上部電極と下部電極との間で加圧及び通電して上記パイプと板材を抵抗溶接するパイプと板材の抵抗溶接方法において、
上記板材の板材本体に上記上部電極と下部電極とにより加圧される加圧方向に突出形成された突起の先端と上記パイプとを接触させた状態で、上記板材とパイプを上記上部電極と下部電極間で加圧及び通電してパイプと板材を抵抗溶接することを特徴とするパイプと板材の抵抗溶接方法。
【請求項３】
上記突起の先端及びパイプの中心が上記上部電極と下部電極による加圧中心軸線上に位置決めされて上記板材とパイプが上記上部電極と下部電極間で加圧及び通電されることを特徴とする請求項２に記載のパイプと板材の抵抗溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプと板材を抵抗溶接するパイプと板材の抵抗溶接構造及びパイプと板材の抵抗溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スポット溶接等の抵抗溶接は、複数の金属板を２本の電極で接合面に垂直に加圧した状態で一定時間通電し、接合部をほぼ溶融温度にまで上げ、加圧によって接合部を圧接してナゲットを形成して溶接することから、リベットやボルト締め等の機械的接合に比べ製品重量が軽減され、しかも孔あけ、リベット打ち、ボルト締め等が省略されるので極めて短時間に効率よく低コストで行え、自動車、車両、電機機器等の薄板構造物に広く活用されている。
【０００３】
しかしながら、例えば図３に示すように、板厚の薄い円筒状のパイプ１０１と板材１０６とを抵抗溶接すると、図４に示すように上部電極１０７と下部電極１０８とによる加圧によりパイプ１０１に歪み１０２が発生し、この歪み１０２により接合部１０３の加圧力にバラツキが生じて溶接状態が不安定となると共に、パイプ１０１の歪みにより製品の外観的品質低下を招く原因となる。
【０００４】
また、図５に示すように上部電極１０７と下部電極１０８とによる加圧によりパイプ１０１に局部変形１０４が生じ、接触抵抗の違いにより溶接状態が不安定となることもある。
【０００５】
即ち、接合部１０３における接触面が塑性変形して接触面積が増加し、接触面積の増加に伴って電流密度が低下して所期の溶接強度が得られなくなるおそれがあり、溶接品質の信頼性が低下する要因となる。また、加圧力が不足すると接触抵抗が増大して異常発熱により散りが発生し、溶接部に空孔、割れ等が発生してナゲットの形状及び金属組織に不連続部が生じて著しい強度低下を招く要因となる。
【０００６】
この対策として、図６に示すように、パイプ１０１と板材１０６を抵抗溶接する際に、上部電極１０７と下部電極１０８とにより加圧される加圧方向に差し渡されるように梁１０５をパイプ１０１に一体に設けてパイプ１０１自体の剛性をアップさせて、抵抗溶接時の歪みや局部変形をなくしてパイプ１０１と板材１０６との溶接品質の向上を図るパイプの抵抗溶接構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特許第３１８２６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１によると、抵抗溶接する際の加圧方向に差し渡されるように設けられた梁１０５でパイプ１０１自体の剛性がアップし、溶接時の歪みや局部変形をなくなりパイプ１０１と板材１０６との溶接品質の向上が得られる。
【０００９】
しかし、パイプ１０１自体に梁１０５を一体に設けることから、パイプ１０１の構造が複雑になり製品コストが増大すると共に製品重量が増大し、かつ梁１０５の配置によりパイプ１０１の使用範囲が制約される。
【００１０】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、溶接品質の向上が図れると共に、製品コストの削減が期待できるパイプと板材の抵抗溶接構造及びパイプと板材の抵抗溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する請求項１に記載のパイプと板材の抵抗溶接構造の発明は、パイプと板材とを抵抗溶接するパイプと板材の抵抗溶接構造において、上記板材の板材本体に上部電極と下部電極とにより加圧される加圧方向に突出して先端が上記パイプに接触する突起を設けたことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成する請求項２に記載のパイプと板材の抵抗溶接方法の発明は、パイプと板材とを上部電極と下部電極との間で加圧及び通電して上記パイプと板材を抵抗溶接するパイプと板材の抵抗溶接方法において、上記板材の板材本体に上記上部電極と下部電極とにより加圧される加圧方向に突出形成された突起の先端と上記パイプとを接触させた状態で、上記板材とパイプを上記上部電極と下部電極間で加圧及び通電してパイプと板材を抵抗溶接することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２のパイプと板材の抵抗溶接方法において、上記突起の先端及びパイプの中心が上記上部電極と下部電極による加圧中心軸線上に位置決めされて、上記板材とパイプが上記上部電極と下部電極間で加圧及び通電されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によると、抵抗溶接される板部材の板材本体に加圧方向に突出して先端がパイプに接触する突起を設けたので、突起の先端とパイプとの接触面積が小さく抵抗溶接時に比較的小さな加圧力で突起の先端とパイプの良好な接触が得られ、加圧力に起因するパイプの歪みや局部変形を回避できると共に、通電初期段階で突起の先端に発熱が集中して突起の先端とパイプが局部的に溶融することで、パイプ自体の発熱に起因するパイプの歪みが抑制できて溶接品質の信頼性が向上する。
【００１５】
また、パイプの歪みが抑制されることから、製品の外観的品質も確保できる。更に、パイプの構造の複雑化や製品重量増加を招くことなく、製品コストの削減が期待できる。
【００１６】
請求項２の発明によると、板材の板材本体に加圧方向に突出形成された突起の先端とパイプとを接触させた状態で、板材とパイプを上部電極と下部電極間で加圧及び通電してパイプと板材を抵抗溶接することから、板材に突出形成された突起の先端とパイプとの接触面積が小さく比較的小さな加圧力で突起の先端とパイプの良好な接触が得られ上部電極と下部電極による加圧力に起因するパイプの歪みや局部変形を回避できると共に、通電初期段階で突起の先端に発熱が集中して突起の先端とパイプが局部的に溶融することで、パイプ自体の発熱に起因するパイプの歪みが抑制できて溶接品質の信頼性が向上すると共に、パイプの歪みが抑制されて製品の外観的品質も確保できる。
【００１７】
また、パイプの構造の複雑化や製品重量増加を招くことなく、製品コストの削減が期待できる。
【００１８】
請求項３の発明によると、突起の先端及びパイプの中心を上部電極と下部電極による加圧中心軸線上に位置決めされて上部電極と下部電極間で加圧及び通電することによって、突起の先端とパイプとの接触及び加圧が安定して行え、より確実にパイプの歪みが抑制でき、溶接品質の信頼性が更に向上し、かつ製品の外観的品質も確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明によるパイプと板材の抵抗溶接構造及びパイプと板材の抵抗溶接方法の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。
【００２０】
板厚の薄い円筒状のパイプ１と平板状の板材５を抵抗溶接する際に、図１に示すように、板材５の板材本体６に予め抵抗溶接機の上部電極１１と下部電極１２とにより加圧させる加圧方向に突出する例えば円錐状の突起７を形成して準備する。
【００２１】
これらパイプ１及び板材５は、図２に示すように、抵抗溶接機に対向配置された上部電極１１と下部電極１２との間において、パイプ１の中心Ｏ及び板材５に形成された突起７の先端７ａが上部電極１１と下部電極１２による加圧中心軸線上となる状態で位置決めする。
【００２２】
この位置決めされたパイプ１及び板材５を、上部電極１１と下部電極１２間で加圧し、板材本体６に形成された突起７の先端７ａとパイプ１とを圧接する。この圧接する突起７の先端７ａとパイプ１との接触面積は極めて小さく、上部電極１１と下部電極１２による加圧力が比較的小さくしても突起７の先端７ａとパイプ１の良好な接触が得られる。
【００２３】
換言すると、小さな加圧力で突起７の先端７ａとパイプ１との良好な接触が確保でき、上部電極１１と下部電極１２によるパイプ１に作用する加圧力が抑制されて、上部電極１１と下部電極１２による加圧力に起因するパイプ１の歪みや局部変形を回避できる。
【００２４】
この上部電極１１と下部電極１２により加圧力を付与した状態、例えば上部電極１１と下部電極１２による加圧力でパイプ１の歪み変形による加圧力変動を抑制するため１０００ｋ／Ｎ以下の加圧力が付与された状態で通電する。
【００２５】
この通電において、板材本体６に形成された突起７の先端７ａとパイプ１との接触面積が小さく該部における電流抵抗が大きくなり、電流は突起７の先端７ａに集中して流れるので発熱効果が大きく、通電初期段階での発熱が突起７の先端７ａに集中する。突起７の先端７ａに発熱が集中することによって、突起７の先端７ａとパイプ１が局部的に相互に溶融し始める。このように突起７の先端７ａとパイプ１が局部的に溶融することで、パイプ１における発熱が極めて局部的に制限されてパイプ１自体の発熱に起因して発生するパイプ１の歪みが抑制できる。
【００２６】
この発熱及び溶融の進展に伴って突起７が圧潰し、パイプ１と板材本体６との間隔が次第に消滅し、連続する通電と加圧によって突起７の先端７ａを中心として板材本体６とパイプ１との間に溶融層が形成され、通電停止と共に該部が凝固してナゲットが形成される。この通電による発熱は、パイプ１自体の発熱によるパイプ１の変形を抑制するため、高電流（例えば１３０００〜１４０００Ａ）で短時間（例えば０．１秒）通電することによって行われる。
【００２７】
しかる後、加圧時間の不足を補い、接合部を安定させるため通電停止後に上部電極１１と下部電極１２による加圧を保持加圧時間（例えば０．１〜０．４秒）経過した後に、上部電極１１と下部電極１２による加圧を解除してパイプ１と板材５の抵抗溶接を終了する。
【００２８】
従って、本実施の形態によると、板材本体６に突出形成された突起７の先端７ａをパイプ１に接触させて上部電極１１と下部電極１２間で加圧することにより、比較的小さな加圧力で突起７の先端７ａとパイプ１の良好な接触が得られ、パイプ１に及ぼす加圧力が抑制されて加圧力に起因するパイプ１の歪みや局部変形を回避できる。更に、突起７の先端７ａとパイプ１との接触面積が小さく、通電初期段階で突起７の先端７ａに発熱が集中して突起７の先端７ａとパイプ１が局部的に溶融することで、パイプ１自体における発熱が極めて局部的に制限されてパイプ１の発熱に伴うパイプ１の歪みが抑制できて上部電極１１と下部電極１２による加圧力が安定し、溶接不良が有効的に回避できパイプ１と板材５との溶接品質が確保できる。また、パイプ１の歪み発生が抑制されて製品の外観的品質も確保できる。
【００２９】
即ち、加圧力の不足に起因する接触抵抗の増大に伴う異常発熱により発生する散りが防止でき、溶接部に発生する空孔、割れ等が抑制されてナゲットの形状及び金属組織が連続形成されて溶接強度が確保でき、溶接品質の信頼性が確保できる。
【００３０】
更に、板材本体６に形成された突起７の先端７ａ及びパイプ１の中心Ｏを上部電極１１と下部電極１２による加圧中心軸線上に位置決めされて上部電極１１と下部電極１２間で加圧及び通電することによって、突起７の先端７ａとパイプ１との接触及び加圧が安定して行え、より確実にパイプ１の歪みが抑制できて溶接品質の信頼性が更に向上すると共に外観的品質も確保できる。
【００３１】
また、板材５に突起７を形成する極めて簡単な構成で安定した溶接品質が得られ、特許文献１のようにパイプ自体に梁等を配設する必要がなく、パイプ１の構造の複雑化や製品重量増加を伴うことなく製品コストの削減が期待できると共に、パイプ１の使用範囲の自由度が拡大して汎用性が得られる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では板材本体６に円錐状の突起７を形成したが、突起７を球面状に突出形成することもできる。また、パイプ１は円筒状に限定されることなく断面多角形等他の形状のパイプと板材との抵抗溶接構造及び抵抗溶接方法に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る実施の形態におけるパイプと板材との抵抗溶接構造及び抵抗溶接方法の説明図である。
【図２】同じく、パイプと板材との抵抗溶接構造及び抵抗溶接方法の説明図である。
【図３】従来のパイプと板材との抵抗溶接構造の説明図である。
【図４】従来のパイプと板材との抵抗溶接構造の説明図である。
【図５】従来のパイプと板材との抵抗溶接構造の説明図である。
【図６】従来のパイプと板材との抵抗溶接構造の説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      パイプ
５      板材
６      板材本体
７      突起
７ａ    先端
１１    上部電極
１２    下部電極
【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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