(57)【要約】【課題】樹脂板を溶融するための電流による金属板の抵抗加熱領域を面状に設定すること。【解決手段】金属樹脂接合装置は、金属板１３に当接された熱可塑性の樹脂板１２を金属板１３の露出面からの片側抵抗発熱による加熱によって溶融させることにより、金属板１３に樹脂板１２を接合するものである。金属板１３に当接される中心電極２４ａと、中心電極２４ａを環状に囲むように金属板１３に当接され、中心電極２４ａとの間に金属板１３を介して電流が流される外周電極２４ｂとを備え、外周電極２４ｂは、中心電極２４ａよりも電気抵抗の高い金属材料で形成されている構成とする。【選択図】  図５
2018202692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材に当接された熱可塑性の樹脂材を当該金属材の露出面からの片側抵抗発熱による加熱によって溶融させることにより、当該金属材に当該樹脂材を接合する金属樹脂接合装置において、
前記金属材に当接される中心電極と、
前記中心電極を環状に囲むように前記金属材に当接され、当該中心電極との間に当該金属材を介して電流が流される外周電極と
を備え、
前記外周電極は、前記中心電極よりも電気抵抗の高い金属材料で形成されている
ことを特徴とする金属樹脂接合装置。
【請求項２】
金属材に当接された熱可塑性の樹脂材を当該金属材の加熱により溶融させることにより、当該金属材に当該樹脂材を接合する金属樹脂接合装置において、
前記金属材に当接される中心電極と、
前記中心電極を環状に囲むように前記金属材に当接され、当該中心電極との間に当該金属材を介して電流が流される外周電極と
を備え、
前記外周電極は、前記中心電極よりも熱伝導率が低い金属材料で形成されている
ことを特徴とする金属樹脂接合装置。
【請求項３】
金属材に当接された熱可塑性の樹脂材を当該金属材の加熱により溶融させることにより、当該金属材に当該樹脂材を接合する金属樹脂接合装置において、
前記金属材に当接される中心電極と、
前記中心電極を環状に囲むように前記金属材に当接され、当該中心電極との間に当該金属材を介して電流が流される外周電極と
を備え、
前記外周電極は、前記中心電極よりも電気抵抗の高く且つ熱伝導率が低い金属材料で形成されている
ことを特徴とする金属樹脂接合装置。
【請求項４】
金属材に当接された熱可塑性の樹脂材を当該金属材の露出面からの片側抵抗発熱による加熱によって溶融させることにより、当該金属材に当該樹脂材を接合する金属樹脂接合装置において、
前記金属材に当接される中心電極と、
前記中心電極を環状に囲むように前記金属材に当接され、当該中心電極との間に当該金属材を介して電流が流される外周電極と
を備え、
前記外周電極の前記金属材に当接される先端は、断面視において尖った形状又は鋸歯形状を成す
ことを特徴とする金属樹脂接合装置。
【請求項５】
前記外周電極の前記金属材に当接される先端は、断面視において尖った形状又は鋸歯形状を成す
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の金属樹脂接合装置。
【請求項６】
前記外周電極の前記金属材に当接する周回端には、当該周回端を横断する少なくとも１つ以上のスリットが形成されている
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の金属樹脂接合装置。
【請求項７】
前記外周電極は、前記中心電極を環状に囲む状態に少なくとも３つ以上配置され、この配置される各外周電極は、先端が線状に尖った形状を成す
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の金属樹脂接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片側抵抗発熱によって金属材に熱可塑性樹脂を溶融して接合する金属樹脂接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属材に熱可塑性樹脂を接合する装置として、例えば図１２（ａ）に示す接合装置１０がある。接合装置１０は、固定台１１の上に載置された熱可塑性の樹脂板１２の一部を溶融し、この溶融部分を、樹脂板１２の上に載置された金属板１３に溶着させることにより、金属板１３に樹脂板１２を接合するものである。
【０００３】
接合装置１０は、金属板１３の上面に押し付けられる棒状の正電極１４及び負電極１５と、正電極１４に正極側が接続され、負電極１５に負極側が接続された直流の電源１６とを備えて構成されている。この接合装置１０により金属板１３に樹脂板１２を接合する場合、電源１６が接続された各電極１４，１５の先端を所定の押圧力で金属板１３に当接する。この当接により、正電極１４から負電極１５に向かって金属板１３を電流１７が流れる。電流１７により金属板１３が加熱され、この加熱により樹脂溶融可能温度となった金属材部分に当接する樹脂板１２の部位が、符号１２ａで示すように溶融する。この溶融した部分を樹脂溶融部１２ａという。
【０００４】
樹脂溶融部１２ａは、図１２（ｂ）に示すように、各電極１４，１５の先端位置に対応する各電極打痕１４ａ，１５ｂを中心として概略円形状に拡がる各円形状部分１２ａ１と、各円形状部分１２ａ１を所定幅で橋梁接続する部分１２ａ２とを有する形状となる。この形状の樹脂溶融部１２ａが金属板１３に溶着し、その後、金属板１３を冷却することにより、樹脂溶融部１２ａが固化して金属板１３に接合される。これによって、金属板１３に樹脂板１２が接合される。この種の技術として、例えば特許文献１に記載の方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１９３４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、金属板１３に樹脂板１２を接合する場合、各電極１４，１５の先端間の電流密度が最も大きくなる線状部分に主に電流１７が流れる。このため、電流による金属板１３の抵抗加熱部分は、各電極１４，１５間の線状部分が主であり、他の加熱部分は、抵抗加熱部分から熱伝導により熱が周囲に伝わって面状に加熱されて行く。このことから、金属板１３の加熱領域を所定の広さを有する面状とするためには、熱伝導により時間を掛けて行なわなければならず、この場合、目的とする広さの面状とすることが難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、樹脂板を溶融するための電流による金属板の抵抗加熱領域を面状に設定することができる金属樹脂接合装置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】
【０００８】
上記課題を解決するための手段として、請求項１に係る発明は、金属材に当接された熱可塑性の樹脂材を当該金属材の露出面からの片側抵抗発熱による加熱によって溶融させることにより、当該金属材に当該樹脂材を接合する金属樹脂接合装置において、前記金属材に当接される中心電極と、前記中心電極を環状に囲むように前記金属材に当接され、当該中心電極との間に当該金属材を介して電流が流される外周電極とを備え、前記外周電極は、前記中心電極よりも電気抵抗の高い金属材料で形成されていることを特徴とする金属樹脂接合装置である。
【０００９】
この構成によれば、例えば中心電極から外周電極へ金属材を介して電流を流すと、中心電極から外周電極に向かうほど電流密度が低くなるが、外周電極は中心電極よりも電気抵抗が高いので、外周電極側の金属材にジュール熱が多く発生する。このため、外周電極の環状で囲まれた部分の金属材は全体的に見て、概略平坦な温度分布となる。これにより、金属材が環状内の形状で略均一に加熱されるので、この加熱により金属材が樹脂溶融可能温度になると、この金属板部分に当接する樹脂板の部位が溶融する。この溶融した樹脂板が冷えると金属板に溶着し、樹脂板が金属板に接合される。この発明では、環状の外周電極内の金属板部分に電流が満遍なく流れる。このため、外周電極の環状領域を所定の広さ又は形状を有する面状に設定すれば、金属材の加熱領域を所定の広さ又は形状とすることができる。つまり、樹脂材を溶融するための電流による金属材の抵抗加熱領域を所定の広さの面状に設定することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、金属材に当接された熱可塑性の樹脂材を当該金属材の加熱により溶融させることにより、当該金属材に当該樹脂材を接合する金属樹脂接合装置において、前記金属材に当接される中心電極と、前記中心電極を環状に囲むように前記金属材に当接され、当該中心電極との間に当該金属材を介して電流が流される外周電極とを備え、前記外周電極は、前記中心電極よりも熱伝導率が低い金属材料で形成されていることを特徴とする金属樹脂接合装置である。
【００１１】
この構成によれば、外周電極は中心電極よりも熱伝導率が低いので、金属材に発生した熱が、外周電極では、中心電極を伝って逃げる熱量よりも少なくなる。ここで、中心電極は電流密度が外周電極よりも高く、温度が外周電極よりも高温となるが、外周電極よりも中心電極の方が伝って逃げる熱量が多いので、その分、温度が低くなる。このため、外周電極の環状で囲まれた円形状の金属材は全体的に見て、概略平坦な温度分布となる。この作用によって、上記請求項１と同様な効果を得ることができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、金属材に当接された熱可塑性の樹脂材を当該金属材の加熱により溶融させることにより、当該金属材に当該樹脂材を接合する金属樹脂接合装置において、前記金属材に当接される中心電極と、前記中心電極を環状に囲むように前記金属材に当接され、当該中心電極との間に当該金属材を介して電流が流される外周電極とを備え、前記外周電極は、前記中心電極よりも電気抵抗の高く且つ熱伝導率が低い金属材料で形成されていることを特徴とする金属樹脂接合装置である。
【００１３】
この構成によれば、中心電極から外周電極へ金属材を介して電流を流すと、中心電極側では、外周電極よりも電流密度が高いので高温となるが、この熱が外周電極よりも熱伝導率の高い中心電極を伝って逃げるので、その分、温度が低くなる。外周電極側では、電流密度が低く低温となるが、中心電極よりも電気抵抗が高いので、その分、ジュール熱が多く発生する。また、外周電極は中心電極よりも熱伝導率が低いので、中心電極を伝って逃げる熱量よりも少なく、その分、温度が高くなる。このように、中心電極側では高温となるが、この高温よりも温度が低くなることと、外周電極側では低温となるが、この低温よりも温度が高くなることに鑑みると、外周電極の環状で囲まれた円形状の金属材は全体的に見て、略平坦な温度分布となる。この作用によって、上記請求項１と同様な効果を得ることができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、金属材に当接された熱可塑性の樹脂材を当該金属材の露出面からの片側抵抗発熱による加熱によって溶融させることにより、当該金属材に当該樹脂材を接合する金属樹脂接合装置において、前記金属材に当接される中心電極と、前記中心電極を環状に囲むように前記金属材に当接され、当該中心電極との間に当該金属材を介して電流が流される外周電極とを備え、前記外周電極の前記金属材に当接される先端は、断面視において尖った形状又は鋸歯形状を成すことを特徴とする金属樹脂接合装置である。
【００１５】
請求項５に係る発明は、前記外周電極の前記金属材に当接される先端は、断面視において尖った形状又は鋸歯形状を成すことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の金属樹脂接合装置である。
【００１６】
請求項４及び５の構成によれば、外周電極の環状の先端が尖っているので、その先端が環状の線で金属材に当接する。このため、金属材との接触面積が小さくなり、先端付近の電流密度が高くなって発熱温度が高くなる。これにより、中心電極側では、外周電極よりも電流密度が高いので高温となり、外周電極側では電流密度が低く低温となる傾斜温度傾向を、概略平坦な温度傾向とすることができる。外周電極の環状の尖った先端は、金属板との間に隙間無く当接し易いので、中心電極から外周電極へ電流を流した際に、金属板の加熱領域を円環状の尖った先端内の円形状とすることができる。
【００１７】
請求項６に係る発明は、前記外周電極の前記金属材に当接する周回端には、当該周回端を横断する少なくとも１つ以上のスリットが形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の金属樹脂接合装置である。
【００１８】
この構成によれば、外周電極の周回端にこれを横断するスリットが形成されている場合でも、外周電極のスリット間の１又は複数の円弧状の端面と中心電極との間を電流が流れる。このため、外周電極のスリットが形成された周回端内の金属材が加熱される。この加熱金属部分に当接する樹脂材の部位を略均等に金属材に溶着して接合することができる。
【００１９】
請求項７に係る発明は、前記外周電極は、前記中心電極を環状に囲む状態に少なくとも３つ以上配置され、この配置される各外周電極は、先端が線状に尖った形状を成すことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の金属樹脂接合装置である。
【００２０】
この構成によれば、外周電極の３つ以上の電極と中心電極間に金属材を経由して電流が流れる。この電流により金属材が加熱されて樹脂材を溶融するので、金属材に樹脂材を接合することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、樹脂板を溶融するための電流による金属板の抵抗加熱領域を面状に設定することができる金属樹脂接合装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る金属樹脂接合装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る金属樹脂接合装置の構成を示す側面図である。
【図３】図２に示す枠内の電極部及び電極押圧部の構成を示す一部断面図である。
【図４】本実施形態に係る金属樹脂接合装置の中心電極及び外周電極の構成例を示す。
【図５】本実施形態の金属樹脂接合装置の中心電極及び外周電極が、金属板に当接された状態を示す側面図である。
【図６】（ａ）本実施形態の金属樹脂接合装置の中心電極及び外周電極が樹脂板に当接された状態を示す図、（ｂ）中心電極及び外周電極と、金属板の接合界面の温度分布の曲線Ｔ１，Ｔ２を示す図である。
【図７】（ａ）構成例２の中心電極と円環状の先端が平坦（先端面）な外周電極との金属板への当接を示す図、（ａ１）中心電極と外周電極の先端面とが金属板に隙間無く当接した際の図、（ａ２）樹脂板の樹脂溶融部の円形を示す図、（ａ３）外周電極の先端面に発生した電食を示す図、（ａ４）樹脂板の樹脂溶融部の歪んだ円形状を示す図、（ａ５）外周電極の先端面と金属板との間に傾きがある際に外周電極と金属板が当接した状態を示す図、（ａ６）樹脂板の樹脂溶融部の歪んだ円形状を示す図、（ｂ）本実施形態の中心電極と外周電極の円環状の尖った先端との金属板への当接を示す図、（ｂ１）中心電極と外周電極の円環状の尖った先端とが金属板に隙間無く当接した際の図、（ｂ２）及び（ｂ４）樹脂板の樹脂溶融部の円形を示す図、（ｂ３）外周電極２４ｂの円環状の尖った先端と金属板との間に傾きがある際に、尖った先端が金属板に減り込んで周回線状に当接した状態を示す図、（ｃ）外周電極の円環状の先端面又は金属板の面に傾きがある場合を示す図、（ｄ）外周電極の円環状の尖った先端と金属板の面との相対的当接関係に多小の傾きがある場合を示す図である。
【図８】（ａ）実施形態の金属樹脂接合装置による金属樹脂接合体の製造方法の第１の説明図、（ｂ）金属樹脂接合体の製造方法の第２の説明図である。
【図９】（ａ）本実施形態の金属樹脂接合装置による金属樹脂接合体の製造方法の第３の説明図、（ｂ）金属樹脂接合体の製造方法の第４の説明図である。
【図１０】本実施形態の変形例１の金属樹脂接合装置の外周電極にスリットを入れた様態を示し、（ａ）はスリットを１つ入れた際の平面図、（ｂ）はスリットを４つ入れた際の平面図である。
【図１１】本実施形態の変形例２による電極部の構成を示し、（ａ）は金属板に中心電極及び中心電極を囲む状態の３つの電極が当接した状態を示す側面図、（ｂ）は（ａ）に示す３つの電極の先端の形状を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）の樹脂板側から透視した各電極の配列図、（ｄ）は金属板に中心電極及び中心電極を囲む状態のｎ個の電極が当接した状態において、樹脂板側から透視した各電極の配列図である。
【図１２】従来の接合装置の構成を示し、（ａ）は金属板及び樹脂板を断面図とした接合装置の一部側面図、（ｂ）は樹脂板の溶融部分の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
＜実施形態の構成＞
図１は本発明の実施形態に係る金属樹脂接合装置の構成を示す斜視図、図２は金属樹脂接合装置の構成を示す側面図、図３は図２に示す枠内の電極部及び電極押圧部の構成を示す一部断面図である。
【００２４】
図１に示す金属樹脂接合装置（接合装置）２０は、金属材（図５の金属板１３参照）に当接された熱可塑性の樹脂材（図５の樹脂板１２参照）の一部を、電流を流して加熱した金属材の熱により溶融し、この樹脂溶融部分（図５の樹脂溶融部１２ｂ参照）を金属材に溶着させることにより、金属材に樹脂材を接合するものである。但し、樹脂材の溶融温度は金属材よりも低いものとする。金属材には、アルミニウム材等が用いられる。
【００２５】
接合装置２０は、駆動用サーボモータ（モータ）２１と、駆動ユニット２２と、電極押圧部２３と、電極部２４と、トランス部２５と、整流部２６と、取付部３１と、アーム３２と、アームホルダ３３と、丸アーム３４と、受圧部３５と、両側の固定板３６，３６とを備えて構成されている。
【００２６】
モータ２１は、概略円柱形状を成し、回転軸（軸）が例えば水平となる状態で駆動ユニット２２に組付けられている。駆動ユニット２２は、モータ２１の軸方向に沿って延びる概略直方体形状（図２参照）を成す。なお、本実施形態では、接合装置２０のモータ２１の軸及び軸方向に延びる駆動ユニット２２が、図１及び図２に示すように、水平に配置されている状態を前提として説明する。なお、図１及び図２には、モータ２１が駆動ユニット２２に直結されている様態を表したが、モータ２１と駆動ユニット２２の双方の間にベルトで接続されたプーリ等の伝達機構を介して双方を接続してもよい。また、接合装置２０の配置は、図２に示した水平方向に限らず、接合装置２０が水平方向に対する垂直方向や斜め方向に配置されるケースもある。
【００２７】
駆動ユニット２２は、ユニット内部から受圧部３５へ向かう前方に進んで伸びる｛図８参照｝と共に、後方に後退して縮む｛図９参照｝ロッド２２ａを備え、ロッド２２ａの先端には電極押圧部２３が組付けられている。電極押圧部２３の前方側には、電極部２４が組付けられている。この駆動ユニット２２の上方のトランス部２５は、図示せぬ電源から１次側に供給される交流電圧を降圧するものである。トランス部２５の２次側には、交流電流を直流電流に整流する整流部２６が電気的に接続されており、整流部２６の出力側は２次導体２６ｐ，２６ｍを介して電極部２４に電気的に接続されている。なお、トランス部２５及び整流部２６を備えて電源手段が構成されるが、この電源手段には接合用電源等を用いてもよい。
【００２８】
駆動ユニット２２と、この上方に配置されるトランス部２５及び整流部２６とは、開口を有する逆台形状の固定板３６，３６で両側から挟まれ、複数のネジで固定されている。固定板３６には複数の貫通孔（又はネジ穴）が形成され、駆動ユニット２２、トランス部２５及び整流部２６には、それらの貫通孔に対向する位置にネジ穴が形成されている。駆動ユニット２２、トランス部２５及び整流部２６の両側に、各ネジ穴に各貫通孔を合わせて固定板３６，３６を配置し、各固定板３６，３６の表面側からネジを貫通孔に挿通し更にネジ穴に螺合して固定する。これによって、駆動ユニット２２の上にトランス部２５及び整流部２６が配置された状態で両側から固定板３６，３６で挟まれた一体構成となる。
【００２９】
各固定板３６，３６の間のトランス部２５の上方には、取付部３１（図２参照）がネジで固定されている。取付部３１は、各固定板３６，３６の間に嵌合される板状部３１ａと、板状部３１ａの上面中央に低く突き出た柱状部３１ｂ（図２）と、柱状部３１ｂの上に位置する円板部３１ｃとを備える。円板部３１ｃの上面の周辺部分には、所定間隔で周回状に貫通孔（又はネジ穴）３１ｄが形成されている。
【００３０】
この貫通孔３１ｄを介して取付部３１を、図示せぬロボットや支柱等の被固定部に取り付ける場合、各貫通孔３１ｄに表側から被固定部のボルトを挿通し、裏側からナット締めして取り付けるようになっている。なお、貫通孔３１ｄがネジ穴３１ｄの場合は被固定部のネジを螺合する。また、取付部３１は、トランス部２５の上方に限らず、接合装置２０の横側や後側等に目的に応じて自在に配置することができる。また、接合装置２０をロボットに取り付ける場合、カップリング２３ｋ｛図３（ａ）参照｝から各電極２４ａ，２４ｂまでの間の部分を用い、カップリング２３ｋをロボットの伸縮自在なロッド等に取り付けてもよい。この場合、各電極２４ａ，２４ｂへの電流の供給はロボットから行なうようにする。
【００３１】
各固定板３６，３６の間の取付部３１の前方側には、アーム３２がネジで固定されている。アーム３２は、概略アーチ状を成し、基端側に板状の基部３２ａを備え、先端側にアームホルダ３３がネジで固定されている。基部３２ａが固定板３６，３６間にネジで固定されることにより、アーム３２が、駆動ユニット２２、トランス部２５及び整流部２６等に一体に組付けられている。
【００３２】
アームホルダ３３の先端側には、柱状の丸アーム３４が固定されている。丸アーム３４の先端側の、電極部２４との対向面には受圧部３５（図２参照）が、電極部２４の先端側と所定距離離間して対向状態に固定されている。
【００３３】
図２に示すように、モータ２１は、回転軸が駆動ユニット２２内のボールネジ２２ｂに組付けられている。ボールネジ２２ｂは、ネジ軸（図示せず）がモータ２１の回転軸に直線状に取り付けられており、ネジ軸に組付けられたボールナット（図示せず）に、ロッド２２ａの基端側が組付けられている。モータ２１の正転に応じてボールナットが前方（受圧部３５方向）に移動し、この移動に応じてロッド２２ａが前方に伸び｛図８（ｂ）参照｝、モータ２１の逆転に応じてボールナットが後方に移動し、この移動に応じてロッド２２ａが後方に縮退して縮む｛図９（ｂ）参照｝ようになっている。このロッド２２ａの伸縮に応じて電極押圧部２３が前後退し、これに応じて電極部２４も後述のように前後退する。
【００３４】
ここで、図２の枠Ｆ１で囲んだ電極押圧部２３及び電極部２４の詳細な構成を、図３に示して説明する。
電極押圧部２３は、先端に中心電極２４ａが固定された棒状の電極ホルダ２３ａと、この電極ホルダ２３ａが進退自在に挿通される円筒状のピストン２３ｃとを備える。ピストン２３ｃの基端部には、外周溝に嵌合されたＯリングによるパッキン２３ｂが配設されている。また、電極押圧部２３は、電極ホルダ２４ｄの後に固定されたピストントップ２３ｅと、このピストントップ２３ｅが進退自在に挿通される円筒状のピストン２３ｇ，２３ｇとを備える。各ピストン２３ｇ，２３ｇの基端部には、外周溝に嵌合されたＯリングによるパッキン２３ｂ，２３ｂが配設されている。
【００３５】
各ピストン２３ｃ，２３ｇ，２３ｇは、直方体状のシリンダ部２３ｊ（図１の符号２３参照）に形成された３つの円柱形状の空洞によるシリンダ内に移動自在に挿通されている。この挿通時に、各ピストン２３ｃ，２３ｇ，２３ｇが最も奥まで挿通された際に、その先端部がシリンダ部２３ｊから突き出るようになっている。各シリンダの後端側には、互いのシリンダを空洞で連結する連結部２３ｈが形成されている。連結部２３ｈの内部には、油、グリス、水等の流体２３ｉが密閉状に満たされており、この流体２３ｉは、各ピストン２３ｃ，２３ｇ，２３ｇの後端面まで満たされている。
【００３６】
シリンダ部２３ｊは、カップリング２３ｋでロッド２２ａの先端に連結されている。
【００３７】
次に、電極部２４は、棒状で先端面が曲面状の中心電極２４ａと、この中心電極２４ａを囲む、先端が尖った環状の外周電極２４ｂと、外周電極２４ｂの後方の電極ホルダ２４ｄに固定された環状のシャンク２４ｃとを備えて構成されている。この中心電極２４ａ及び外周電極２４ｂは本実施形態の特徴要素である。なお、外周電極２４ｂの環状は、中心電極２４ａを中心とする同心円の環状がよい。
【００３８】
図４に中心電極２４ａ及び外周電極２４ｂの構成例を示す。図４に示す中心電極２４ａ及び外周電極２４ｂは、車の部材の小幅寸法のフランジ部分に樹脂材を溶融させる場合等に用いるものである。中心電極２４ａの先端の曲面は、例えばＲ７５の曲率半径となっており、先端の径φ１は８ｍｍの寸法となっている。また、外周電極２４ｂの環状の尖った先端の径φ２は１４ｍｍの寸法となっている。更に、外周電極２４ｂのみを交換可能となっており、これにより消耗品を少なくしている。
【００３９】
外周電極２４ｂは、同心円の他、楕円や概略円形状の環状でもよく、更には、三角形や四角形等の多角形の環状でもよい。シャンク２４ｃは、外周電極２４ｂに応じた形状とするのが好ましい。また、中心電極２４ａ及び外周電極２４ｂ，シャンク２４ｃは、図示はしないが冷却水により冷却されている。
【００４０】
図５に中心電極２４ａ及び外周電極２４ｂが、金属板１３に当接された状態を示す。これは、矢印Ｙ１で示すようにロッド２２ａが伸ばされ、各ピストン２３ｃ，２３ｇ，２３ｇの伸縮動作によって、中心電極２４ａ及び外周電極２４ｂが、樹脂板１２に面合わせされた金属板１３に所定圧力で当接された状態である。この状態の中心電極２４ａ及び外周電極２４ｂを、図６（ａ）に示す。
【００４１】
図６（ａ）に示す外周電極２４ｅは、中心電極２４ａよりも、電気抵抗が高く、熱伝導率が低い金属材料を用いて形成されている。この外周電極２４ｅが、中心電極２４ａよりも電気抵抗が高い条件を第１特徴条件という。また、外周電極２４ｅが、中心電極２４ａよりも熱伝導率が低い条件を第２特徴条件という。
【００４２】
第１及び第２特徴条件に適合するように、例えば、中心電極２４ａは銅合金のクロム銅（ＣｒＣｕ）で形成され、外周電極２４ｅはステンレス（ＳＵＳ３０４）で形成されているとする。この他、外周電極２４ｅが、中心電極２４ａよりも、電気抵抗が高く、熱伝導率が低くなる金属材料であれば、外周電極２４ｅをタングステンやモリブデン等で形成し、中心電極２４ａを真鍮等で形成してもよい。但し、双方の電極２４ａ，２４ｅが当接する金属板１３は、例えばアルミニウム（アルミ）製であるとする。また、外周電極２４ｅをステンレス製とすることで錆びを防止できる。
【００４３】
このような中心電極２４ａから外周電極２４ｅへ、図５に示すように電流ｉ１を流すと、電流ｉ１により金属板１３が抵抗加熱される。この抵抗加熱領域は、中心電極２４ａから環状の外周電極２４ｅ内に満遍なく電流ｉ１が流れることによるものなので、外周電極２４ｅの環状の面積に対応する面形状となる。このように、抵抗加熱により樹脂溶融可能温度となった金属板１３に当接する樹脂板１２の部位が、符号１２ｂで示すように溶融する。この溶融した部分を樹脂溶融部１２ｂという。
【００４４】
ここで、中心電極２４ａ及び外周電極２４ｅの双方が、同一材料であるクロム銅で形成されている構成例１を想定する。この構成例１において、中心電極２４ａから外周電極２４ｅへ電流ｉ１が流れた場合の、各電極２４ａ，２４ｅと金属板１３との接合界面の温度分布を、図６（ｂ）に曲線Ｔ１で示す。
【００４５】
構成例１では中心電極２４ａ及び外周電極２４ｅの双方が同じクロム銅なので、金属板１３において、中心電極２４ａから外周電極２４ｅへ電流ｉ１が流れる場合、中心電極２４ａへ近づく程に電流密度が高くなる。
【００４６】
このため、曲線Ｔ１上に点Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃ（約４１０℃）で示すように、金属板１３の中心電極２４ａ側の電流密度が高くなって温度が上がり易い。しかし、中心電極２４ａの先端側曲面の中心領域（先端中心領域）は、周縁付近領域に比べ、金属板１３への接触面積が多い。このため、中心電極２４ａの先端中心領域に当接する金属板１３の熱が、中心電極２４ａの基端側へ伝わって逃げ易くなる。このことから多くの熱が逃げるため、曲線Ｔ１上の点Ｔ１ａ（約３５０℃）で示すように、先端中心領域に当接する金属板１３の部分の温度が低くなる。熱が逃げる現象は、外周電極２４ｅにおいても同様であり、外周電極２４ｅの先端から基端側へ熱が伝わって逃げるので、曲線Ｔ１上の点Ｔ１ｄ，Ｔ１ｅ（約３００℃）で示すように温度が低くなる。
【００４７】
このため、曲線Ｔ１で示すように、外周電極２４ｅで囲まれる金属板１３の温度が、中心電極２４ａの先端中心領域で低く（Ｔ１ａ）なって、外周電極２４ｅへ向かうに従って上昇し、中心電極２４ａの周縁付近で最も高温（Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃ）となる。この高温の後、外周電極２４ｅへ向かうに従って温度は低下し、外周電極２４ｅの先端において最も低温（Ｔ１ｄ，Ｔ１ｅ）となる。このように外周電極２４ｅで囲まれる金属板１３の温度は、振幅の大きい波状の温度分布となる。
【００４８】
このような構成例１の振幅の大きい波状の温度分布の金属板１３で、図５に示したように、樹脂板１２を溶融させると、樹脂溶融部１２ｂの溶融の度合いに斑が生じてしまい、金属板１３と樹脂板１２の接合強度が低下する。
【００４９】
そこで、第１及び第２特徴条件を満たすべく上述したように、外周電極２４ｅをステンレス、中心電極２４ａをクロム銅で形成した場合、外周電極２４ｅは、中心電極２４ａよりも電気抵抗が高いので、外周電極２４ｅには中心電極２４ａよりもジュール熱が多く発生する。また、外周電極２４ｅは、中心電極２４ａよりも熱伝導率が低いので、金属板１３に発生した熱が、中心電極２４ａよりも逃げ難くなっている。
【００５０】
第１及び第２特徴条件を満たす構成において、中心電極２４ａから外周電極２４ｅへ電流ｉ１が流れた場合の各電極２４ａ，２４ｅと金属板１３との接合界面の温度分布を、図６（ｂ）に曲線Ｔ２で示す。
【００５１】
中心電極２４ａから外周電極２４ｅへ電流ｉ１を流すと、中心電極２４ａから外周電極２４ｅへ向かうほど電流密度が低くなるが、第１及び第２特徴条件を満たす構成では、上述した双方の材質の違いから外周電極２４ｅが中心電極２４ａよりも電気抵抗が高く、熱伝導率が低いので、外周電極２４ｅ内の領域で金属板１３から発生する熱は、曲線Ｔ２で示すように、概略平坦（概略均一）な温度分布となる。
【００５２】
この現象を詳細に説明する。中心電極２４ａはクロム銅なので、ステンレス製の外周電極２４ｅよりも熱伝導率が高い。このため、中心電極２４ａの先端中心領域は電流密度が高く温度が高温となるが、熱伝導率が高く熱が吸収され易いので、点Ｔ２ａ（約２７０℃）で示すように、点Ｔ１ａに比べ温度が低くなる。一方、外周電極２４ｅは、中心電極２４ａよりも電気抵抗が高いので、外周電極２４ｅには中心電極２４ａよりもジュール熱が多く発生して温度が高くなる。しかし、外周電極２４ｅはステンレスなので熱伝導率が低い。このため、外周電極２４ｅの先端は、中心電極２４ａ側よりも電流密度が低く低温となるが、上記のようにジュール熱が中心電極２４ａよりも多く発生し、熱伝導率が低く熱が吸収され難いので、点Ｔ２ｄ，Ｔ２ｅ（約２７０℃）で示すように、中心電極２４ａ側（点Ｔ２ａの約２７０℃）と略同じ温度となる。
【００５３】
また、中心電極２４ａの先端中心領域（点Ｔ２ａ）と、外周電極２４ｅの先端（点Ｔ２ｄ，Ｔ２ｅ）との間の金属板１３の領域は、中心電極２４ａの先端面がＲ形状であるため、先端中心領域から周縁側に向かうに従って接触が少なくなるので熱の吸収が少なくなり温度が上昇する。この上昇に伴い金属板１３と接触する中心電極２４ａの周縁側の付近で、最も高温｛点Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ（約２９０℃）｝となる。この高温後、外周電極２４ｅへ向かうに従って温度は低下し、外周電極２４ｅの先端で最も低温（点Ｔ２ｄ，Ｔ２ｅの約２７０℃）となる。
【００５４】
この際、前記高温（点Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃの約２９０℃）は、中心電極２４ａの先端中心領域（点Ｔ２ａの約２７０℃）及び外周電極２４ｅの先端（点Ｔ２ｄ，Ｔ２ｅの約２７０℃）の温度と殆んど差が無い状態となる。つまり、振幅が小さく略平坦な温度分布となる。
【００５５】
このように金属板１３は、約２７０℃〜約２９０℃の略平坦な温度分布に加熱される。金属板１３の材料のアルミは、融点が６６０℃なので溶融することはない。また、樹脂板１２の材料は、例えばナイロンのＰＡ６であり融点が２２５℃〜３５０℃である。このため、外周電極２４ｅの周回する先端を２５０〜３００℃位の範囲に収めると、中心電極２４ａの先端中心領域までの温度分布も２５０〜３００℃の範囲に収まるので、樹脂溶融部１２ｂの熱溶融温度を超えることはない。
【００５６】
次に、第３特徴条件について説明する。第３特徴条件は、図５に示すように、外周電極２４ｂの環状の先端が、断面視において尖った形状となっていることである。この第３特徴条件を満たす構成の外周電極２４ｂは、環状の先端が尖っているので、環状の線で金属板１３に当接する。また、外周電極２４ｂの先端は尖っているので、金属板１３との接触面積が小さくなり、先端付近の電流密度が高くなって発熱温度が高くなる。
【００５７】
その尖った先端の角度は、例えば９０度であるとする。この先端の９０度の角度は、先端を金属板１３に押圧した際に先端形状が変形や破壊しないように保持するための角度である。先端の角度は、金属板１３に最初は環状の線接触で当接し、その後、押圧されると先端が金属板１３に徐々に減り込んで接触面積が拡がり、面圧が減少して行く形状が好ましい。なお、先端の角度は、金属板１３の平面に先端が当接した際に環状の線状に当接するように尖っていれば何度でもよい。
【００５８】
ここで、図７（ａ）に示すように、構成例２として円環状の先端が平坦（先端面という）となった外周電極２４ｆを想定する。この外周電極２４ｆの場合、先端面が平面状の金属板１３に当接した際に、図７（ａ１）に示すように、先端面は金属板１３との間に隙間無く当接したとする。この当接状態で、中心電極２４ａから外周電極２４ｆへ電流を流した場合、金属板１３の加熱領域が先端面を含む内側の円形状となる。このため、図７（ａ２）に示すように、樹脂板１２の樹脂溶融部１２ｂが円形となる。
【００５９】
その後、外周電極２４ｆを、金属板１３への当接及び離間を繰り返しながら樹脂板１２を複数回溶融させると、図７（ａ３）に示すように、外周電極２４ｆの先端面の複数個所に電気的な腐食である電食２４ｆ１が発生する。これは、金属板１３がアルミなので金属板表面に酸化膜が形成されているため、複数回溶融させると、酸化膜が外周電極２４ｆに付着することで、電食２４ｆ１が発生するようになる。電食２４ｆ１が複数箇所発生すると、電食２４ｆ１部分の温度が他よりも高くなるので、外周電極２４ｆ内の樹脂板１２の溶融範囲が円形状とならず、図７（ａ４）に示すように歪んだ円形状となる。この場合、金属板１３への樹脂板１２の接合形状及び面積が安定しないので、金属板１３と樹脂板１２の接合強度が低下する。
【００６０】
一方、第３特徴条件を満たす構成では、図７（ｂ）に示すように、外周電極２４ｂの円環状の先端が尖った形状となっている。この外周電極２４ｂの場合、図７（ｂ１）に示すように、円環状の尖った先端は金属板１３との間に隙間無く当接するので、尖った先端が円形の線状に当接する。このため、中心電極２４ａから外周電極２４ｂへ電流を流した際に、金属板１３の加熱領域が円環状の尖った先端内の円形状となる。これにより、図７（ｂ２）に示すように、樹脂板１２の樹脂溶融部１２ｂが円形となる。
【００６１】
ところで、金属板１３はアルミなので表面に酸化膜が形成されており、電食の原因となる。しかし、外周電極２４ｂの先端は尖っているので、金属板１３に当接して押圧すると酸化膜を破って酸化していない金属面に到達する。このため、図７（ｂ１）に示すように、外周電極２４ｂの先端側が円形の線状に当接して、酸化膜の無い金属板１３と同じ電気抵抗で電流が流れる。このため、金属板１３の加熱領域が先端面内の円形状となり、図７（ｂ２）に示すように、樹脂板１２の樹脂溶融部１２ｂが円形となる。
【００６２】
図７（ｃ）のように、外周電極２４ｆの円環状の先端面又は金属板１３の面に傾きがある場合、面圧が低いため金属板がほとんど変形せず、先端面が金属板１３に円環状に当接しない。例えば図７（ａ５）に示すように、先端面が円環状の半分しか当接しなかったとする。この場合、円環状の先端面が半分当接した金属板１３の半領域において電流が流れ過ぎるので、図７（ａ６）に示すように、樹脂板１２の樹脂溶融部１２ｃが歪な半円形状となる。このように、半領域に電流が流れ過ぎ、温度が高くなり過ぎて、樹脂板１２の熱分解温度以上となってしまう場合もある。
【００６３】
また、図７（ｄ）のように、外周電極２４ｂの円環状の尖った先端と金属板１３の面との相対的当接関係に多小の傾きがあっても、図７（ｂ３）に示すように、面圧が高いため外周電極２４ｂの円環状の尖った先端が金属板１３に減り込んで周回線状に当接する。このため、中心電極２４ａから外周電極２４ｂへ電流を流した際に、金属板１３の加熱領域が円環状の尖った先端内の円形状となる。これにより、図７（ｂ４）に示すように、樹脂板１２の樹脂溶融部１２ｂが円形となる。
【００６４】
＜金属樹脂接合体の製造動作＞
次に、金属板１３に樹脂板１２を接合して金属樹脂接合体を製造する動作を、図８及び図９を参照して説明する。
【００６５】
前提条件として、図８（ａ）に示すように、金属板１３に一面が当接された樹脂板１２の他面が受圧部３５にセットされており、このセットは、例えば互いに当接された樹脂板１２及び金属板１３が図示せぬ把持固定機構で把持固定されているとする。また、ロッド２２ａは最も縮んでおり、中心電極２４ａが外周電極２４ｂよりも突き出た状態となっている。トランス部２５（図１）は、図示せぬ電源から１次側に供給される例えば６００Ｖの交流電圧を１０Ｖに降圧して２次側へ出力し、この出力時の例えば５０００Ａの交流電流を整流部２６（図１）で直流電流に整流可能となっている。この整流後の直流電圧の正電圧が、各電極２４ａ，２４ｂの金属板１３への当接時に、２次導体２６ｐ（図１）を介して中心電極２４ａへ印加され、負電圧が２次導体２６ｍ（図１）を介して外周電極２４ｂへ印加されるようになっている。
【００６６】
図８（ｂ）に矢印Ｙ３で示すように、ロッド２２ａが伸ばされると、シリンダ部２３ｊが前進し、この前進に応じて中心電極２４ａが金属板１３に所定圧力で当接される。
【００６７】
更にロッド２２ａが伸ばされると、シリンダ部２３ｊが更に前進して図９（ａ）ピストン２３ｃの後端で矢印Ｙ４で示すように流体２３ｉが後方へ押し出される。この流体２３ｉは、更に、矢印Ｙ５，Ｙ５で示すように上下のピストン２３ｇ，２３ｇの後端側を押圧しながら移動する。
【００６８】
この押圧移動により、上下のピストン２３ｇ，２３ｇが矢印Ｙ６，Ｙ６で示す前方向に移動するので、ピストントップ２３ｅが所定の押圧力で押されながら電極ホルダ２４ｄ、シャンク２４ｃを介して外周電極２４ｂが金属板１３に当接する。この際、連結部２３ｈ内の流体２３ｉが３つのピストン２３ｃ，２３ｇ，２３ｇを均等に押圧するため、中心電極２４ａ及び外周電極２４ｂが金属板１３に均等に押圧される。なお、３つのピストン２３ｃ，２３ｇ，２３ｇ及びこれらが入る各シリンダの断面積のバランスを変更することで、各電極２４ａ，２４ｂが金属板１３に当接する際の圧力配分を規定の状態に変えることができる。
【００６９】
各電極２４ａ，２４ｂが金属板１３に当接した後に、中心電極２４ａから外周電極２４ｂへ電流ｉ１が流される。これによって、中心電極２４ａから外周電極２４ｂの環状の周回端面へ向かって電流ｉ１が流れる。この電流ｉ１により金属板１３の環状内が抵抗加熱され、この加熱により樹脂溶融可能温度になると、この環状の外縁内全領域（面状領域）の金属材部分に当接する樹脂板１２の部位が溶融（樹脂溶融部１２ｂ）する。
【００７０】
この溶融後に電流ｉ１を止めると、樹脂溶融部１２ｂが、電極２４ａ、電極ホルダ２４ｄの内部に流れる冷却水により冷却されて固化し、金属板１３に接合される。この際、その固化が行なわれるまで各電極２４ａ，２４ｂで金属板１３を押圧する。これによって、金属板１３に樹脂板１２が接合された金属樹脂接合体が形成される。
【００７１】
この後、図９（ｂ）に矢印Ｙ７で示すように、ロッド２２ａを、最小限まで縮めて、金属樹脂接合体を取り出す。
【００７２】
＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の金属樹脂接合装置２０は、金属板（金属材）１３に当接された熱可塑性の樹脂板（樹脂材）１２を金属板１３の露出面からの片側抵抗発熱による加熱によって溶融させることにより、金属板１３に樹脂板１２を接合するものである。本実施形態の特徴は金属樹脂接合装置２０を次のように構成した点にある。
【００７３】
（１）金属板１３に当接される中心電極２４ａと、中心電極２４ａを環状に囲むように金属板１３に当接され、中心電極２４ａとの間に金属板１３を介して電流が流される外周電極２４ｂとを備え、外周電極２４ｂは、中心電極２４ａよりも電気抵抗の高い金属材料で形成されている構成とした。
【００７４】
この構成によれば、例えば中心電極２４ａから外周電極２４ｂへ金属板１３を介して電流を流すと、中心電極２４ａから外周電極２４ｂに向かうほど電流密度が低くなるが、外周電極２４ｂは中心電極２４ａよりも電気抵抗が高いので、外周電極２４ｂ側の金属板１３にジュール熱が多く発生する。このため、外周電極２４ｂの環状で囲まれた円形状の金属板１３は全体的に見て、概略平坦な温度分布となる。
【００７５】
これにより、金属板１３が円形状で略均一に加熱されるので、この加熱により金属板１３が樹脂溶融可能温度になると、この金属板部分に当接する樹脂板の部位が溶融する。この溶融した樹脂板が冷えると金属板に溶着し、樹脂板が金属板に接合される。この発明では、環状の外周電極２４ｂ内の金属板部分に電流が満遍なく流れる。このため、外周電極２４ｂの環状領域を所定の広さ又は形状を有する面状に設定すれば、金属板１３の加熱領域を所定の広さ又は形状とすることができる。つまり、樹脂板１２を溶融するための電流による金属板１３の抵抗加熱領域を所定の広さの面状に設定することができる。
【００７６】
また、金属板に電流を流して加熱することで樹脂板を接合するので、接合のための接着剤、ボルト及びナット、リベット等の接合手段が不要となり、簡素化、低コスト化を図ることができる。
【００７７】
（２）金属板１３に当接される中心電極２４ａと、中心電極２４ａを環状に囲むように金属板１３に当接され、中心電極２４ａとの間に金属板１３を介して電流が流される外周電極２４ｂとを備え、外周電極２４ｂは、中心電極２４ａよりも熱伝導率が低い金属材料で形成されている構成とした。
【００７８】
この構成によれば、外周電極２４ｂは中心電極２４ａよりも熱伝導率が低いので、金属板１３に発生した熱が、外周電極２４ｂでは、中心電極２４ａを伝って逃げる熱量よりも少なくなる。ここで、中心電極２４ａは電流密度が外周電極２４ｂよりも高く、温度が外周電極２４ｂよりも高温となるが、外周電極２４ｂよりも伝って逃げる熱量が多いので、その分、温度が低くなる。このため、外周電極２４ｂの環状で囲まれた円形状の金属板１３は全体的に見て、概略平坦な温度分布となる。この作用によって、上記請求項１と同様な効果を得ることができる。
【００７９】
（３）金属板１３に当接された熱可塑性の樹脂板１２を金属板１３の加熱により溶融させることにより、金属板１３に樹脂板１２を接合する金属樹脂接合装置において、金属板１３に当接される中心電極２４ａと、中心電極２４ａを環状に囲むように金属板１３に当接され、中心電極２４ａとの間に金属板１３を介して電流が流される外周電極２４ｂとを備え、外周電極２４ｂは、中心電極２４ａよりも電気抵抗の高く且つ熱伝導率が低い金属板１３で形成されている構成とした。
【００８０】
この構成によれば、中心電極２４ａから外周電極２４ｂへ金属板１３を介して電流を流すと、中心電極２４ａ側では、外周電極２４ｂよりも電流密度が高いので高温となるが、この熱が外周電極２４ｂよりも熱伝導率の高い中心電極２４ａを伝って逃げるので、その分、温度が低くなる。外周電極２４ｂ側では、電流密度が低く低温となるが、中心電極２４ａよりも電気抵抗が高いので、その分、ジュール熱が多く発生する。また、外周電極２４ｂは中心電極２４ａよりも熱伝導率が低いので、中心電極２４ａを伝って逃げる熱量よりも少なく、その分、温度が高くなる。このように、中心電極２４ａ側では高温となるが、この高温よりも温度が低くなることと、外周電極２４ｂ側では低温となるが、この低温よりも温度が高くなることに鑑みると、外周電極２４ｂの環状で囲まれた円形状の金属板１３は全体的に見て、略平坦な温度分布となる。
【００８１】
（４）中心電極２４ａと外周電極２４ｂとは同金属材料で形成されており、外周電極２４ｂの環状の先端は、断面視において尖った形状を成す構成とした。
【００８２】
（５）中心電極２４ａと外周電極２４ｂとは、上記（１）、（２）及び（３）の何れかの条件で形成されており、外周電極２４ｂの環状の先端は、断面視において尖った形状を成す構成とした。
【００８３】
上記（４）及び（５）の構成によれば、外周電極２４ｂの環状の先端が尖っているので、その先端が環状の線で金属板１３に当接する。このため、金属板１３との接触面積が小さくなり、先端付近の電流密度が高くなって発熱温度が高くなる。このため、中心電極２４ａ側では、外周電極２４ｂよりも電流密度が高いので高温となり、外周電極２４ｂ側では電流密度が低く低温となる傾斜温度傾向を、概略平坦な温度傾向とすることができる。
【００８４】
外周電極２４ｂの環状の尖った先端は、金属板との間に隙間無く当接し易いので、中心電極２４ａから外周電極２４ｂへ電流を流した際に、金属板の加熱領域を円環状の尖った先端内の円形状とすることができる。
【００８５】
＜実施形態の変形例１＞
変形例１として、外周電極２４ｂの先端が尖った周回端面に、当該周回端面を横断する少なくとも１つ以上のスリットが形成されている構成としてもよい。例えば、図１０（ａ）に示すように、１つのスリット２４ｂ１を形成してもよい。但し、曲線２４ｔは、外周電極２４ｂの尖った先端を示す。スリット２４ｂ１は、外周電極２４ｂの先端が尖った周回端面に、１周の１／４位の大きさを有している。このように１つのスリット２４ｂ１を形成する場合、外周電極２４ｂのスリット２４ｂ１以外の部分が、中心電極２４ａを環状に囲んでいればよいので、少なくとも１周の１／２未満の大きさのスリットを形成することが可能となる。
【００８６】
更に、図１０（ｂ）に示すように、外周電極２４ｂの尖った周回端面に、１周の１／３６０位等の極小さい大きさの、４つのスリット２４ｂ１〜２４ｂ４が形成されている構成としてもよい。
【００８７】
この構成によれば、外周電極２４ｂの尖った周回端面にこれを横断するスリット２４ｂ１又は２４ｂ１〜２４ｂ４が形成されている場合でも、外周電極２４ｂのスリット間の１又は複数の円弧状の端面と中心電極２４ａとの間を電流が流れる。この電流により、外周電極２４ｂのスリット２４ｂ１又は２４ｂ１〜２４ｂ４が形成された尖った周回端面内の金属板１３が抵抗加熱される。この加熱金属部分に当接する樹脂板１２の部位を略均等に金属板１３に溶着して接合することができる。
【００８８】
なお、図１２（ａ）に示したように、金属板１３の上面に正電極１４及び負電極１５を押し付けて電流を流す従来技術では、その電流値を大きくすると、各電極１４，１５の対向付近の金属板１３が融けて穴が開口してしまう。しかし、本実施形態では、中心電極２４ａから外周電極２４ｂへ拡散して電流が流れるので、図１２（ａ）に比べて金属板１３が融け難くなる。
【００８９】
＜実施形態の変形例２＞
図１１（ａ）〜（ｄ）に本実施形態の変形例４による電極部２４Ａの構成を示す。
図１１（ａ）に示す電極部２４Ａは、中心電極２４ａと、中心電極２４ａを円環状に囲む状態｛図１１（ｃ）参照｝に、各々独立した３つの電極２４ｂ１，２４ｂ２，２４ｂ３が配置されて構成されている。
【００９０】
３つの電極２４ｂ１１〜２４ｂ１３は、図１１（ｂ）に示すように、先端が所定長さの線状に尖った円柱形状を成し、図示せぬホルダにより各先端が面一となるように一体に固定されている。
【００９１】
また、各電極２４ｂ１１〜２４ｂ１３には、整流部２６から中心電極２４ａと異なる極性の電圧が印加される。トランス部２５で変圧後に出力される交流電流を、整流部２６のダイオードＤ１，Ｄ２を用いたセンタータップ型の全波整流回路により直流電流に変換する。この変換後の中心電極２４ａに印加される電圧（例えば＋電圧）と異なる極性の電圧（−電圧）を各電極２４ｂ１１〜２４ｂ１３に印加するようになっている。
【００９２】
中心電極２４ａ及び各電極２４ｂ１１〜２４ｂ１３の双方が金属板１３に当接後に、整流部２６で全波整流変換された直流電流が双方の電極２４ａ，２４ｂ１１〜２４ｂ１３に供給される。これにより各電極２４ａ及び２４ｂ１１〜２４ｂ１３間に、金属板１３を経由して電流が流れる。この構成の電極部２４Ａによっても、電流により金属板１３を概略面状に抵抗加熱して樹脂板１２を溶融し、金属板１３に樹脂板１２を接合することができる。
【００９３】
各々独立した３つの電極２４ｂ１１〜２４ｂ１３は、中心電極２４ａを環状に囲む状態に配置されれば、各々独立した４つ以上の電極であってもよい。例えば、図１１（ｄ）に示すように、中心電極２４ａを円環状に囲む状態に、各々独立したｎ個の電極２４ｂｎを配置してもよい。図１１（ｃ）及び（ｄ）のように複数の電極２４ｂ１１〜２４ｂ１３又は２４ｂｎを配置すれば、中心電極２４ａから拡がる各電極２４ｂ１１〜２４ｂ１３又は２４ｂｎ間に概略面状に電流が流れるので、電流による抵抗加熱によって金属板１３を略面状に加熱することができる。
【００９４】
その他、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。電極部２４には、トランス部２５及び整流部２６を備える電源手段により直流電流が供給されるとしたが、他の電源手段により交流電流を供給するようにしてもよい。
【００９５】
また、金属樹脂接合装置２０は、金属板１３に当接される中心電極２４ａと、中心電極２４ａを環状に囲むように金属板１３に当接され、中心電極２４ａとの間に金属板１３を介して電流が流される外周電極２４ｂとを備え、外周電極２４ｂは、中心電極２４ａよりも電気抵抗の高い金属材料で形成されている構成としてもよい。
【００９６】
この他、金属樹脂接合装置２０は、金属板１３に当接される中心電極２４ａと、中心電極２４ａを環状に囲むように金属板１３に当接され、中心電極２４ａとの間に金属板１３を介して電流が流される外周電極２４ｂとを備え、外周電極２４ｂは、中心電極２４ａよりも熱伝導率が低い金属板１３料で形成されている構成としてもよい。
【００９７】
これらの構成によっても、外周電極２４ｂの環状で囲まれた円形状の金属板１３を全体的に見て、概略平坦な温度分布とすることができる。
【符号の説明】
【００９８】
１２  樹脂板
１２ｂ，１２ｃ  樹脂溶融部
１３  金属板
２０  金属樹脂接合装置
２１  駆動用サーボモータ
２２  駆動ユニット
２２ａ  ロッド
２２ｂ  ボールネジ
２３  電極押圧部
２３ａ，２４ｄ  電極ホルダ
２３ｂ  パッキン
２３ｃ，２３ｇ  ピストン
２３ｈ  連結部
２３ｉ  流体
２３ｊ  シリンダ部
２３ｋ  カップリング
２４  電極部
２４ａ  中心電極
２４ｂ，２４ｅ，２４ｆ  外周電極
２４ｃ  シャンク
２４ｆ１  電食
２５  トランス部
２６  整流部
２６ｍ，２６ｐ  ２次導体
３１  取付部
３１ａ  板状部
３１ｂ  柱状部
３１ｃ  円板部
３２  アーム
３２ａ  基部
３３  アームホルダ
３４  丸アーム
３５  受圧部
３６  固定板
ｉ１  電流
【図１】
2018202692.tif 000003
【図２】
2018202692.tif 000004
【図３】
2018202692.tif 000005
【図４】
2018202692.tif 000006
【図５】
2018202692.tif 000007
【図６】
2018202692.tif 000008
【図７】
2018202692.tif 000009
【図８】
2018202692.tif 000010
【図９】
2018202692.tif 000011
【図１０】
2018202692.tif 000012
【図１１】
2018202692.tif 000013
【図１２】
2018202692.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月10日(2017.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材に当接された熱可塑性の樹脂材を当該金属材の露出面からの片側抵抗発熱による加熱によって溶融させることにより、当該金属材に当該樹脂材を接合する金属樹脂接合装置において、
前記金属材に当接される中心電極と、
前記中心電極を環状に囲むように前記金属材に当接され、当該中心電極との間に当該金属材を介して電流が流される外周電極と
を備え、
前記外周電極は、前記中心電極よりも電気抵抗の高い金属材料で形成されている
ことを特徴とする金属樹脂接合装置。
【請求項２】
金属材に当接された熱可塑性の樹脂材を当該金属材の加熱により溶融させることにより、当該金属材に当該樹脂材を接合する金属樹脂接合装置において、
前記金属材に当接される中心電極と、
前記中心電極を環状に囲むように前記金属材に当接され、当該中心電極との間に当該金属材を介して電流が流される外周電極と
を備え、
前記外周電極は、前記中心電極よりも熱伝導率が低い金属材料で形成されている
ことを特徴とする金属樹脂接合装置。
【請求項３】
金属材に当接された熱可塑性の樹脂材を当該金属材の加熱により溶融させることにより、当該金属材に当該樹脂材を接合する金属樹脂接合装置において、
前記金属材に当接される中心電極と、
前記中心電極を環状に囲むように前記金属材に当接され、当該中心電極との間に当該金属材を介して電流が流される外周電極と
を備え、
前記外周電極は、前記中心電極よりも電気抵抗の高く且つ熱伝導率が低い金属材料で形成されている
ことを特徴とする金属樹脂接合装置。
【請求項４】
前記外周電極の前記金属材に当接される先端は、断面視において尖った形状又は鋸歯形状を成す
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の金属樹脂接合装置。
【請求項５】
前記外周電極の前記金属材に当接する周回端には、当該周回端を横断する少なくとも１つ以上のスリットが形成されている
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の金属樹脂接合装置。
【請求項６】
前記外周電極は、前記中心電極を環状に囲む状態に少なくとも３つ以上配置され、この配置される各外周電極は、先端が線状に尖った形状を成す
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の金属樹脂接合装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項４に係る発明は、前記外周電極の前記金属材に当接される先端は、断面視において尖った形状又は鋸歯形状を成すことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の金属樹脂接合装置である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項４の構成によれば、外周電極の環状の先端が尖っているので、その先端が環状の線で金属材に当接する。このため、金属材との接触面積が小さくなり、先端付近の電流密度が高くなって発熱温度が高くなる。これにより、中心電極側では、外周電極よりも電流密度が高いので高温となり、外周電極側では電流密度が低く低温となる傾斜温度傾向を、概略平坦な温度傾向とすることができる。外周電極の環状の尖った先端は、金属板との間に隙間無く当接し易いので、中心電極から外周電極へ電流を流した際に、金属板の加熱領域を円環状の尖った先端内の円形状とすることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項５に係る発明は、前記外周電極の前記金属材に当接する周回端には、当該周回端を横断する少なくとも１つ以上のスリットが形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の金属樹脂接合装置である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
請求項６に係る発明は、前記外周電極は、前記中心電極を環状に囲む状態に少なくとも３つ以上配置され、この配置される各外周電極は、先端が線状に尖った形状を成すことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の金属樹脂接合装置である。