(57)【要約】【課題】第１ワークと第２ワークの接合部に生じる段差を容易且つ十分に低減することが可能なシーム溶接方法及び接合体を提供する。【解決手段】第１ワーク１０及び第２ワーク１２の少なくとも一方の、重畳部１４を形成する端部１０Ａ、１２Ａに切欠２０、２２を形成する。端部１０Ａ、１２Ａを各々の一方の面１０Ｂ、１２Ｂ同士が接触するように重畳して重畳部１４を形成し、且つ他方の面１０Ｃ、１２Ｃがローラ電極１６、１８にそれぞれ接触するように重畳部１４をローラ電極１６、１８で挟持する。切欠２０、２２は、他方の面１０Ｃ、１２Ｃとローラ電極１６、１８との接触面積に比して、一方の面１０Ｂ、１２Ｂ同士の接触面積が小さくなるように、他方の面１０Ｃ、１２Ｃ側から一方の面１０Ｂ、１２Ｂ側に向かって切欠量が大きくなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ワーク及び第２ワークの端部同士を重畳させた重畳部を一対のローラ電極で挟持して加圧及び通電することで、前記重畳部の厚さを低減しつつ前記第１ワークと前記第２ワークとを溶接するシーム溶接方法であって、
前記第１ワーク及び前記第２ワークの少なくとも一方の前記端部に切欠を形成する工程と、
前記第１ワーク及び前記第２ワークの前記端部を各々の一方の面同士が接触するように重畳して前記重畳部を形成し、他方の面が前記ローラ電極にそれぞれ接触するように前記重畳部を前記ローラ電極で挟持する工程と、
を有し、
前記切欠は、前記重畳部を形成する前記端部の前記他方の面と前記ローラ電極との接触面積に比して、前記一方の面同士の接触面積が小さくなるように、前記他方の面側から前記一方の面側に向かって切欠量が大きくなることを特徴とするシーム溶接方法。
【請求項２】
請求項１記載のシーム溶接方法において、
前記他方の面に対する前記端部の端面の傾斜角が４５°〜６０°となるように前記切欠を設けることを特徴とするシーム溶接方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のシーム溶接方法において、
前記第１ワーク及び前記第２ワークの両方に前記切欠を形成することを特徴とするシーム溶接方法。
【請求項４】
第１ワーク及び第２ワークの端部同士を重畳させた重畳部を一対のローラ電極で挟持して加圧及び通電することで、前記第１ワークと前記第２ワークとをシーム溶接して得られる接合体であって、
前記重畳部は、前記第１ワーク及び前記第２ワークの前記端部を各々の一方の面同士が接触するように重畳して形成され、且つ前記端部の他方の面と前記ローラ電極とがそれぞれ接触するように、前記ローラ電極で挟持されてシーム溶接され、
前記第１ワーク及び前記第２ワークの前記重畳部を形成する前記端部の少なくとも一方には、前記他方の面と前記ローラ電極との接触面積に比して、前記一方の面同士の接触面積が小さくなるように、前記他方の面側から前記一方の面側に向かって切欠量が大きくなる切欠が形成されていることを特徴とする接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの端部同士を重畳した重畳部をローラ電極で挟持して加圧及び通電することで、重畳部の厚さを低減しつつワーク同士を溶接するシーム溶接方法及びシーム溶接により得られる接合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、金属板からなる第１ワーク及び第２ワークの端部同士を抵抗溶接する方法の一つとして、マッシュシーム溶接が知られている。このマッシュシーム溶接では、先ず、第１ワーク及び第２ワークの端部同士を重畳して重畳部を形成する。そして、回転する一対のローラ電極で重畳部を挟持した状態で、該重畳部を溶接方向に沿って相対的に移動させることで、重畳部に連続的に加圧力及び溶接電流を付与する。
【０００３】
その結果、第１ワークと第２ワークとの間に、互いの接触抵抗等から抵抗発熱が生じるため、溶融凝固部（ナゲット）を形成することができるとともに、軟化した重畳部を上記の加圧力によって圧潰することができる。つまり、重畳部の厚さを低減しつつ、第１ワーク及び第２ワークの端部同士を連続的に溶接して接合体を得ることができる。
【０００４】
この接合体は、上記の通り、マッシュシーム溶接によって重畳部が押し潰されているため、第１ワーク及び第２ワークの接合部の厚さが、溶接前の重畳部の厚さに比して低減している。しかしながら、接合部の厚さを、第１ワーク及び第２ワークの各々と同等の厚さまで小さくすることはできない。このため、接合体の他の部分に比して厚さが大きくなる接合部には段差が生じる。この段差が大きくなると、接合部に応力が集中すること等によって、十分な接合強度が得られない懸念がある。
【０００５】
そこで、接合部の段差を低減させた接合体を得るべく、特許文献１に示すシーム溶接方法が提案されている。このシーム溶接方法では、一対のローラ電極の軸芯を、重畳部の溶接方向（溶接線）に対して、互いに反対の方向に傾斜させている。これにより、ローラ電極による加圧及び通電の際に、重畳部に溶接線に沿う方向及び溶接線に直交する方向の塑性流動を生じさせて、接合部の段差を低減するとのことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５００８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のシーム溶接方法では、板状の第１ワーク及び第２ワークの端部を重畳して重畳部を形成している。つまり、この重畳部では、ローラ電極に接触して加圧力が付与される部分の面積（付与面積）と、加圧力を作用させる部分である第１ワーク及び第２ワークの接触面積（作用面積）とが略同等の大きさである。このように、付与面積に対する作用面積の割合が大きいと、ローラ電極から第１ワーク及び第２ワークの接触面に対して加圧力を効果的に作用させることや、該接触面に良好ななじみを生じさせることが困難となる。
【０００８】
また、上記の通り作用面積が大きいことにより、重畳部を形成する第１ワーク及び第２ワークの端部の体積が大きくなると、軟化した第１ワーク及び第２ワークを塑性流動させて段差を低減する際に、高い加圧力が必要になってしまう。以上から、上記のシーム溶接方法においてもなお、接合部の段差を容易且つ十分に低減することは困難である。
【０００９】
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ワークと第２ワークの接合部に生じる段差を容易且つ十分に低減することが可能なシーム溶接方法及び接合体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】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明は、第１ワーク及び第２ワークの端部同士を重畳させた重畳部を一対のローラ電極で挟持して加圧及び通電することで、前記重畳部の厚さを低減しつつ前記第１ワークと前記第２ワークとを溶接するシーム溶接方法であって、
前記第１ワーク及び前記第２ワークの少なくとも一方の前記端部に切欠を形成する工程と、
前記第１ワーク及び前記第２ワークの前記端部を各々の一方の面同士が接触するように重畳して前記重畳部を形成し、他方の面が前記ローラ電極にそれぞれ接触するように前記重畳部を前記ローラ電極で挟持する工程と、
を有し、
前記切欠は、前記重畳部を形成する前記端部の前記他方の面と前記ローラ電極との接触面積に比して、前記一方の面同士の接触面積が小さくなるように、前記他方の面側から前記一方の面側に向かって切欠量が大きくなることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るシーム溶接方法では、重畳部における第１ワーク及び第２ワークの各々の他方の面とローラ電極との接触面積に比して、一方の面同士の接触面積が小さくなる。換言すると、重畳部のローラ電極に接触して加圧力が付与される部分の面積（付与面積）に比して、加圧力を作用させる部分である第１ワークと第２ワークの接触面積（作用面積）が小さい。すなわち、付与面積に対する作用面積の割合を小さくすることができるため、ローラ電極からの加圧力を第１ワークと第２ワークの接触面に集中的に作用させることができる。また、上記の通り作用面積が小さい分、第１ワークと第２ワークとの接触面がなじみ易い。
【００１２】
さらに、第１ワーク及び第２ワークの少なくとも一方の端部に切欠が形成されている分、重畳部の体積を小さくすることができる。すなわち、接合部の段差を低減するために塑性流動させる必要がある重畳部の体積を低減することができる。その結果、第１ワーク及び第２ワークが塑性流動によって肉流れを起こすことが可能な領域が拡大され、塑性流動を生じ易くすることができる。これによって、接合部の段差を低減するために必要な加圧力を低減することができる。
【００１３】
従って、このシーム溶接方法では、ローラ電極から第１ワーク及び第２ワークの接触面に効果的に加圧力を付与できるとともに、重畳部の厚さを容易に低減することができる。このため、ローラ電極からの加圧力を増大させることなく、接合部の段差が容易且つ十分に低減された接合体を得ることができる。つまり、接合部の段差に応力が集中すること等が抑制され、良好な接合強度を示す高品質な接合体を得ることができる。
【００１４】
上記のシーム溶接方法では、前記他方の面に対する前記端部の端面の傾斜角が４５°〜６０°となるように前記切欠を設けることが好ましい。この場合、第１ワークと第２ワークの接触面に一層効果的に加圧力を付与できるとともに、該加圧力が付与された重畳部に塑性流動を良好に生じさせることができる。従って、接合部の段差を容易且つ十分に低減して、接合体の接合強度を向上させることができる。
【００１５】
上記のシーム溶接方法では、前記第１ワーク及び前記第２ワークの両方に前記切欠を形成することが好ましい。この場合、上記の作用効果が一層顕著に得られることとなる。
【００１６】
また、本発明は、第１ワーク及び第２ワークの端部同士を重畳させた重畳部を一対のローラ電極で挟持して加圧及び通電することで、前記第１ワークと前記第２ワークとをシーム溶接して得られる接合体であって、
前記重畳部は、前記第１ワーク及び前記第２ワークの前記端部を各々の一方の面同士が接触するように重畳して形成され、且つ前記端部の他方の面と前記ローラ電極とがそれぞれ接触するように、前記ローラ電極で挟持されてシーム溶接され、
前記第１ワーク及び前記第２ワークの前記重畳部を形成する前記端部の少なくとも一方には、前記他方の面と前記ローラ電極との接触面積に比して、前記一方の面同士の接触面積が小さくなるように、前記他方の面側から前記一方の面側に向かって切欠量が大きくなる切欠が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る接合体の接合部は、第１ワーク及び第２ワークの少なくとも一方の端部に切欠が形成された分、体積が小さくなった重畳部から得られる。この重畳部では、ローラ電極に挟持される際に、該ローラ電極との接触面積に比して、第１ワーク及び第２ワーク同士の接触面積が小さくなっている。従って、ローラ電極から、第１ワークと第２ワークの接触面に効果的に加圧力が付与される。また、この際、重畳部は、上記の通り体積が小さくなっているため、容易且つ良好に塑性流動するため、上記のシーム溶接によって得られた接合体では、接合部の段差が十分に低減され、接合強度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、重畳部の第１ワーク及び第２ワークの少なくとも一方の端部に切欠が形成されている。これによって、重畳部がローラ電極に挟持されて加圧及び通電される際、第１ワーク及び第２ワークの重畳部を形成する端部がローラ電極に接触する面積に比して、互いに接触する面積の方が小さくなる。従って、ローラ電極から、第１ワークと第２ワークの接触面に効果的に加圧力を付与することができる。また、切欠が形成された分、重畳部の体積が小さいため、容易に塑性流動を生じさせることができる。これによって、加圧力を増大させることなく、接合部の段差を容易且つ十分に低減することができ、接合強度を良好に向上させた接合体を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るシーム溶接方法を実施するためのシーム溶接装置のローラ電極に挟持された第１ワーク及び第２ワークを示す要部概略構成図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｄは、本発明の実施形態に係るシーム溶接方法によって、重畳部に加圧及び通電を行って、厚さを低減する過程を説明するための説明図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｄは、板状の第１ワーク及び第２ワークの端部を重畳した重畳部に加圧及び通電を行って、厚さを低減する過程を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るシーム溶接方法及び接合体につき好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態に係るシーム溶接方法では、鋼板等の金属板からなる第１ワーク１０及び第２ワーク１２の端部１０Ａ、１２Ａ同士を溶接して、例えば、テーラードブランク材等の接合体を得る。
【００２２】
具体的には、第１ワーク１０及び第２ワーク１２の端部１０Ａ、１２Ａを各々の一方の面１０Ｂ、１２Ｂ同士が接触するように重畳して重畳部１４を形成する。この際、重畳部１４を形成する第１ワーク１０及び第２ワーク１２の端部１０Ａ、１２Ａには、予め、切欠２０、２２をそれぞれ形成しておく。切欠２０、２２の詳細については後述する。
【００２３】
なお、例えば、第１ワーク１０及び第２ワーク１２の各々の板厚Ｔを０．６５ｍｍとした場合、重畳部１４の重ね代Ｘ１は、略１．３（＝２．０×Ｔ）ｍｍ〜１．６（≒２．５×Ｔ）ｍｍとすることができる（図２Ａを参照）。ここでの重ね代Ｘ１は、第１ワーク１０の他方の面１０Ｃ（一方の面１０Ｂの裏面）側の端部と、第２ワーク１２の他方の面１２Ｃ（一方の面１２Ｂの裏面）側の端部との距離である。
【００２４】
次に、重畳部１４を一対のローラ電極１６、１８で挟持することで、第１ワーク１０の他方の面１０Ｃをローラ電極１６に接触させ、且つ第２ワーク１２の他方の面１２Ｃをローラ電極１８に接触させる。
【００２５】
ローラ電極１６、１８は、不図示の溶接用電源や高周波電源等を有する電源部に接続されている。この電源部の出力が、不図示の制御部によって制御されることで、ローラ電極１６、１８を介して、重畳部１４に溶接電流を供給することが可能になっている。この溶接電流の大きさとしては、第１ワーク１０及び第２ワーク１２の材質、板厚Ｔ、重ね代Ｘ１等に応じて適宜設定されればよく、例えば、略１５ｋＡ〜３０ｋＡとすることができる。
【００２６】
また、ローラ電極１６、１８は、不図示の加圧機構によって、重畳部１４をその重畳方向の両端から押圧するように駆動される。これによって、ローラ電極１６、１８から重畳部１４に加圧力を付与することが可能になっている。この加圧力の大きさとしては、第１ワーク１０及び第２ワーク１２の材質、板厚Ｔ、重ね代Ｘ１等に応じて適宜設定されればよく、例えば、略４００ｋｇｆ〜６００ｋｇｆとすることができる。
【００２７】
さらに、ローラ電極１６、１８は、不図示の回転機構によって回転駆動される。例えば、第１ワーク１０及び第２ワーク１２を不図示の固定機構によって位置決め固定した状態で、回転機構によってローラ電極１６、１８を転動させる。これによって、ローラ電極１６、１８を図１の矢印に示す溶接方向に相対的に移動させつつ、重畳部１４に対して、連続的に加圧及び通電を行うことができる。なお、ローラ電極１６、１８を所定箇所に位置決め固定して、第１ワーク１０及び第２ワーク１２を溶接方向に移動させる構成としてもよい。
【００２８】
また、上記の固定機構では、例えば、第１ワーク１０及び第２ワーク１２の一方に対するクランプ荷重が略３トンとなるように固定を行えばよい。また、上記の回転機構では、例えば、重畳部１４に対するローラ電極１６、１８の相対移動速度を略９．９ｍ／分となるように調整することで、良好に溶接を行うことが可能になる。
【００２９】
ここで、図２Ａを参照しつつ、切欠２０、２２について説明する。なお、図２Ａの説明図は、重畳部１４がローラ電極１６、１８に挟持された状態を示している。切欠２０は、第１ワーク１０の端部１０Ａの他方の面１０Ｃから、一方の面１０Ｂに向かって切欠量が大きくなるように形成されている。この切欠２０は、第１ワーク１０の端部１０Ａの他方の面１０Ｃに対する端面の傾斜角θ１が４５°〜６０°となるように形成されることが好ましい。これによって、後述するように、ローラ電極１６、１８から、第１ワーク１０と第２ワーク１２の接触面に効果的に加圧力を付与すること、及び重畳部１４に容易に塑性流動を生じさせることが可能になる。
【００３０】
この切欠２０によって、重畳部１４を形成する端部１０Ａでは、他方の面１０Ｃとローラ電極１６との接触面積（付与面積）に比して、一方の面１０Ｂと第２ワーク１２の一方の面１２Ｂとの接触面積（作用面積）が小さくなる。
【００３１】
また、切欠２０と同様に、切欠２２は、第２ワーク１２の端部１２Ａの他方の面１２Ｃから一方の面１２Ｂに向かって切欠量が大きくなるように形成されている。切欠２２も、第２ワーク１２の端部１２Ａの他方の面１２Ｃに対する端面の傾斜角θ２が４５°〜６０°となるように形成されることが好ましい。この切欠２２によって、重畳部１４を形成する端部１２Ａにおいても、付与面積に比して作用面積が小さくなる。
【００３２】
つまり、重畳部１４では、ローラ電極１６、１８に接触して加圧力が付与される付与面積に比して、加圧力を作用させる作用面積が小さくなっている。換言すれば、重畳部１４の重ね代Ｘ１に比して、第１ワーク１０及び第２ワーク１２の一方の面１０Ｂ、１２Ｂ同士の接触長さＹ１が小さくなる。
【００３３】
例えば、図３Ａに示すように、切欠２０、２２が設けられていない、板状の第１ワーク１及び第２ワーク２の端部１Ａ、２Ａを重畳した重畳部３をローラ電極１６、１８で挟持すると、付与面積と作用面積は略同等の大きさとなる。すなわち、重畳部３の重ね代Ｘ２と、第１ワーク１及び第２ワーク２の同士の接触長さＹ２が等しくなる。
【００３４】
このような重畳部３等に比べて、付与面積に対する作用面積の割合が小さい重畳部１４では、ローラ電極１６、１８からの加圧力を、第１ワーク１０と第２ワーク１２の接触面に集中させて効率的に付与することができる。また、作用面積が小さい分、第１ワーク１０と第２ワーク１２との接触面がなじみ易くなる。
【００３５】
また、重畳部１４では、切欠２０、２２が形成されている分、重畳部３等よりも体積を小さくすることができる。すなわち、加圧によって塑性流動させる端部１０Ａ、１２Ａの体積を小さくすることができるとともに、塑性流動によって肉流れできる領域を十分に確保することができる。
【００３６】
このため、ローラ電極１６、１８によって、重畳部１４に加圧及び通電を行った場合、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、端部１０Ａ、１２Ａに良好に塑性変形を生じさせて、重畳部１４の厚さを容易に低減することができる。これは、ローラ電極１６、１８によって、重畳部３に加圧及び通電した状態を示す図３Ｂ及び図３Ｃと比較しても明らかである。
【００３７】
上記のようにして、重畳部１４に加圧及び通電を行って得られた接合部２４を図２Ｄに示す。端部１０Ａ、１２Ａの間には、互いの接触抵抗等から抵抗発熱が生じるため、ナゲット２６が形成されるとともに、重畳部１４が軟化してその厚さが低減されることで、接合部２４が得られる。これを、溶接方向に沿って重畳部１４全体に行うことで、第１ワーク１０及び第２ワーク１２の端部１０Ａ、１２Ａ同士を連続的に溶接して接合体を得ることができる。
【００３８】
以上の通り、このシーム溶接方法では、ローラ電極１６、１８から第１ワーク１０及び第２ワーク１２の接触面に効果的に加圧力を付与し、且つ重畳部１４の厚さを容易に低減させて厚さＬ１の接合部２４を形成することができる。このため、ローラ電極１６、１８からの加圧力を増大させることなく、接合部２４の段差２８が容易且つ十分に低減された接合体を得ることができる。
【００３９】
これは、重畳部３に加圧及び通電を行って得られた接合部４を示す図３Ｄと比較しても明らかである。つまり、重畳部３では、付与面積と作用面積とが略同じ大きさであるため、ローラ電極１６、１８からの加圧力を、第１ワーク１と第２ワーク２の接触面に集中させて効率的に付与することが困難である。また、第１ワーク１と第２ワーク２との接触面がなじみ難い。さらに、加圧によって塑性流動させる端部１Ａ、２Ａの体積が大きいため、接合部４の段差６を低減させるべく重畳部３を塑性流動させることが困難である。
【００４０】
従って、重畳部３を加圧及び通電して得られた接合部４の厚さＬ２に比べ、接合部２４の厚さＬ１を容易且つ十分に小さくすることができる。つまり、接合部４の段差６に比べ、接合部２４の段差２８を容易且つ十分に小さくすることができる。接合部２４では、段差２８が小さい分、該段差２８に応力が集中すること等を抑制することができるため、本実施形態に係るシーム溶接方法では、良好な接合強度を示す高品質な接合体を得ることができる。
【００４１】
なお、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ことは勿論である。
【００４２】
例えば、上記の実施形態では、第１ワーク１０及び第２ワーク１２の端部１０Ａ、１２Ａの両方にそれぞれ切欠２０、２２を形成することとした。しかしながら、端部１０Ａ、１２Ａの少なくとも一方に切欠２０、２２のうちの対応する一つが形成されていれば、上記の作用効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１、１０…第１ワーク                ２、１２…第２ワーク
１Ａ、２Ａ、１０Ａ、１２Ａ…端部    ３、１４…重畳部
４、２４…接合部                    ６、２８…段差
１０Ｂ、１２Ｂ…一方の面            １０Ｃ、１２Ｃ…他方の面
１６、１８…ローラ電極              ２０、２２…切欠
２６…ナゲット
【図１】
2015174126.tif 000003
【図２】
2015174126.tif 000004
【図３】
2015174126.tif 000005