(57)【要約】【課題】剛性の異なる複数の板材を確実に溶接できる抵抗溶接方法を提供すること。【解決手段】抵抗溶接方法は、複数の板材２１、２２、２３を重ね合わせて溶接ワーク２とし、この溶接ワーク２を一対の溶接電極３１、３２で挟んだ状態で、この一対の溶接電極３１、３２間に通電することで、溶接ワーク２を抵抗溶接する。この抵抗溶接方法では、一対の溶接電極３１、３２間に通電中、この一対の溶接電極３１、３２間の電流経路を横断するように磁場を生じさせる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板材を重ね合わせて溶接ワークとし、この溶接ワークを一対の電極で挟んだ状態で、当該一対の電極間に通電することで、前記溶接ワークを抵抗溶接する抵抗溶接方法であって、
前記一対の電極間に通電中、当該一対の電極間の電流経路を横断するように磁場を生じさせることを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項２】
請求項１に記載の抵抗溶接方法において、
前記磁場の強さおよび向きのうち少なくとも一方を変化させることを特徴とする抵抗溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗溶接方法に関する。詳しくは、複数の板材を重ね合わせたワークをスポット溶接する抵抗溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車の製造工程では、複数枚の板材を重ねて抵抗溶接することが行われている。例えば、自動車のボディを製造する際には、剛性が高く厚い２枚のインナパネルと、このインナパネルよりも剛性が低く薄いアウタパネルと、を重ねて抵抗溶接する。
抵抗溶接では、複数枚の金属の板材を重ね合わせた溶接ワークを一対の電極間に挟んで加圧することにより局部的に接触面積を小さくする。そして、一対の電極間に電流を流すことで、この狭い接触面に大電流を流して、板材間の接触面に溶融部を生じさせる。
【特許文献１】特開２００３−２５１４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のように、高剛性の２枚のパネルに重ねて低剛性のパネルを抵抗溶接する場合には、以下のような問題がある。
【０００４】
すなわち、高剛性の２枚のパネルを重ね、さらに、この２枚の高剛性のパネルの一方に低剛性のパネルを重ねて、溶接ワークを形成する。次に、一対の電極でこの溶接ワークを挟持すると、高剛性のパネル同士は撓んで互いに反り返り、これら高剛性のパネル同士の接触面積は小さくなる。これに対し、低剛性のパネルは、高剛性のパネルの一方に重ねて配置されているため、この高剛性のパネルになじんで変形する。その結果、低剛性のパネルと高剛性のパネルとの接触面積は、高剛性のパネル同士の接触面積に比べて大きくなり、低剛性のパネルと高剛性のパネルとの接触抵抗は、高剛性のパネル同士の接触抵抗よりも小さくなる。
【０００５】
したがって、この状態で電極間に通電すると、低剛性のパネルと高剛性のパネルとの間の発熱量は、高剛性のパネル間の発熱量よりも小さくなる。よって、高剛性のパネル同士を溶接できても、高剛性のパネルと低剛性のパネルとを確実に溶接できないおそれがあった。
【０００６】
本発明は、剛性の異なる複数の板材を確実に溶接できる抵抗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】
【０００７】
本発明の抵抗溶接方法は、複数の板材を重ね合わせて溶接ワークとし、この溶接ワークを一対の電極で挟んだ状態で、当該一対の電極間に通電することで、前記溶接ワークを抵抗溶接する抵抗溶接方法であって、前記一対の電極間に通電中、当該一対の電極間の電流経路を横断するように磁場を生じさせることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、一対の電極間に通電するとともに、これら一対の電極間の電流経路を横断するように磁場を生じさせた。よって、一対の電極間に流れる電流には、磁場によりローレンツ力が作用し、電流の経路が乱れて、電子の移動距離が長くなる。その結果、溶接ワークの内部抵抗が増大し、溶接ワークの内部の発熱が促進されることとなる。よって、板材の剛性が異なることにより接触面積が広くなる場合でも、板材の内部抵抗を増大して板材内部の発熱を促進できるから、これらの板材同士を確実に溶接できる。
【０００９】
この場合、前記磁場の強さおよび向きのうち少なくとも一方を変化させることが好ましい。
【００１０】
磁場の強さや向きを一定にすると、ローレンツ力の作用する方向が一定方向になってしまい、電子の移動経路を長くできないため、内部抵抗が大きくならず、発熱量を増大させることが困難となる。
しかしながら、この発明によれば、磁場の強さおよび向きのうち少なくとも一方を変化させたので、ローレンツ力の作用する方向が変化するので、電子の移動経路を長くすることができ、内部抵抗を大きくして、発熱量を増大できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、一対の電極間に通電するとともに、これら一対の電極間の電流経路を横断するように磁場を生じさせた。よって、一対の電極間に流れる電流には、磁場によりローレンツ力が作用し、電流の経路が乱れて、電子の移動距離が長くなる。その結果、溶接ワークの内部抵抗が増大し、溶接ワークの内部の発熱が促進されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る抵抗溶接方法が適用されたスポット溶接システム１の構成を示す図である。
【００１３】
スポット溶接システム１は、剛性の異なる複数の板材、ここでは３枚の板材を重ね合わせて形成された溶接ワーク２を抵抗溶接するものである。
ここで、溶接ワーク２は、金属製の板材としての厚板２１と、この厚板２１と剛性および厚みが等しい金属製の厚板２２と、厚板２１、２２よりも剛性が低く薄い金属製の板材としての薄板２３と、を重ね合わせて形成されている。
【００１４】
スポット溶接システム１は、溶接ワーク２を抵抗溶接する抵抗溶接部３と、溶接ワーク２の内部に磁場を生じさせる磁場発生部４と、を備える。
【００１５】
抵抗溶接部３は、溶接ワーク２を挟んで配置された一対の溶接電極３１、３２と、これら溶接電極３１、３２を互いに接近、離隔させる駆動機構３３と、溶接電極３１、３２に電流を供給する溶接電源３４と、を備える。
具体的には、溶接電極３１は、厚板２１側に配置され、溶接電極３２は、薄板２３側に配置されている。
【００１６】
図２は、磁場発生部４の構成を示す図である。
磁場発生部４は、電磁石であり、馬蹄形の芯部４１と、この芯部４１に電線が巻かれて形成されたコイル４２と、コイル４２に接続された電磁石用電源４３と、を備える。
芯部４１の両端は、磁極４１１、４１２であり、溶接ワーク２の薄板２３の表面上に溶接電極３２を挟んで配置される。
なお、磁極４１１、４１２は、直接、薄板２３に接触しておらず、溶接ワーク２の表面に対して絶縁されている。具体的には、磁極４１１、４１２と薄板２３との間に絶縁材４４が介装されている（図１参照）。なお、本実施形態では、絶縁材４４を介装したが、これに限らず、磁極４１１、４１２を薄板２３から離して配置してもよい。
【００１７】
電磁石用電源４３は、交流電源であり、交流を供給することにより、磁極４１１、４１２間に磁場を発生させる。この磁力の変化を示す波形は、図３に示すように、サインカーブであり、磁場の強さや向きが常に変化する。
【００１８】
以上のスポット溶接システム１の動作を説明する。
まず、図４に模式的に示すように、駆動機構３３を駆動して、溶接電極３１、３２で溶接ワーク２を加圧して、この溶接ワーク２を挟持する。
【００１９】
すると、厚板２１、２２は撓んで互いに反り返り、これら厚板２１、２２同士の接触面積は、Ａ１となる。これに対し、薄板２３は、厚板２２に重ねて配置されているため、この厚板２２になじんで変形する。その結果、薄板２３と厚板２２との接触面積は、厚板２１、２２同士の接触面積Ａ１よりも大きいＡ２となり、薄板２３と厚板２２との接触抵抗は、厚板２１、２２同士の接触抵抗よりも小さくなる。
【００２０】
この状態で、図５に示すように、溶接電源３４を駆動して、溶接電極３１、３２間に通電するとともに、電磁石用電源４３を駆動して、磁極４１１、４１２間に磁場を生じさせる。すると、この磁場は、薄板２３内部において、溶接電極３１、３２間に流れる電流の経路を横断することになる。
【００２１】
すると、厚板２１、２２間の接触抵抗は、薄板２３と厚板２２との接触抵抗よりも大きいため、図６に示すように、主に厚板２１、２２間で発熱し、この厚板２１、２２間には、溶融部２４が生じる。
【００２２】
また、磁極４１１、４１２間に生じた磁場は、薄板２３内部において、溶接電極３１、３２間の電流経路を横断するので、溶接電極３１、３２間を流れる電流には、磁場によりローレンツ力が作用する。よって、図７に模式的に示すように、薄板２３内部では、電流の経路が乱れて、電子の移動距離が長くなるので、薄板２３の内部抵抗が増大し、薄板２３の内部には、発熱により溶融部２５が生じる。
【００２３】
その後、厚板２１、２２間に生じた溶融部２４は、次第に成長し、図８に示すように、薄板２３内部の溶融部２５まで到達する。その結果、図９に示すように、溶融部２４は、溶融部２５と完全に一体化し、薄板２３にも十分な溶け込みが得られる。
【００２４】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）溶接電極３１、３２間に通電するとともに、これら溶接電極３１、３２間の電流経路を横断するように磁場を生じさせた。よって、溶接電極間に流れる電流には、磁場によりローレンツ力が作用し、電流の経路が乱れて、電子の移動距離が長くなる。その結果、溶接ワーク２の内部抵抗が増大し、溶接ワーク２の内部の発熱が促進されることとなる。よって、厚板２２と薄板２３との剛性が異なることにより接触面積が広くなっても、薄板２３の内部抵抗を増大して薄板２３内部の発熱を促進できるから、これらの板材２１、２２、２３を確実に溶接できる。
【００２５】
（２）磁場発生部４により、磁力をサインカーブに沿って変化させたので、磁場の強さや向きが常に変化し、ローレンツ力の作用する方向が常に変化するから、電子の移動経路を長くすることができ、内部抵抗を大きくして、薄板２３内部での発熱量を増大できる。
【００２６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の実施形態では、磁場における磁力の波形をサインカーブとしたが、これに限らず、矩形状としてもよい。
【００２７】
また、本実施形態では、厚板２１、２２間に生じた溶融部２４を成長させて、薄板２３内部の溶融部２５まで到達させたが、これに限らない。すなわち、溶接電源３４および電磁石用電源４３を調整することにより、厚板２１、２２間に生じた溶融部２４だけではなく、薄板２３内部の溶融部２５も成長させて、これら溶融部２４と溶融部２５とを一体化させてもよい。
【００２８】
また、本実施形態では、３枚の板材２１、２２、２３を重ね合わせて溶接ワーク２を形成したが、これに限らない。例えば、溶接ワークを２枚の板材で形成してもよい。具体的には、図１０に示すように、溶接ワーク２Ａを、厚板５１と、この厚板５１よりも剛性が低く薄い薄板５２と、を重ね合わせて形成する。そして、この溶接ワーク２Ａを溶接電極３１、３２で挟持し、溶接電極３１、３２間に通電するとともに、磁極４１１、４１２間に磁場を生じさせる。すると、厚板５１と薄板５２との間で発熱するとともに、薄板５２の内部でも発熱し、薄板５２の内部から厚板５１に亘って溶融部２６が発生する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る抵抗溶接方法が適用されたスポット溶接システムの構成を示す図である。
【図２】前記実施形態に係るスポット溶接システムの磁場発生部の構成を示す図である。
【図３】前記実施形態に係るスポット溶接システムの磁場発生部により発生する磁力の変化を示す図である。
【図４】前記実施形態に係るスポット溶接システムの駆動機構により溶接ワークを加圧した状態を示す模式図である。
【図５】前記実施形態に係るスポット溶接システムの溶接電極間に通電した状態を示す図である。
【図６】前記実施形態に係るスポット溶接システムにより溶接ワークに溶融部を発生させた状態を示す図である。
【図７】前記実施形態に係るスポット溶接システムの溶接電極間の電流経路を示す模式図である。
【図８】前記実施形態に係るスポット溶接システムにより溶融部を成長させた状態を示す図である。
【図９】前記実施形態に係るスポット溶接システムにより溶接が完了した状態を示す図である。
【図１０】本発明の変形例に係る抵抗溶接方法が適用されたスポット溶接システムにより溶融部を発生させた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
２              溶接ワーク
２１、２２      厚板（板材）
２３            薄板（板材）
３１、３２      溶接電極（電極）
【図１】
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【図２】
2008246538.tif 000004
【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】
2008246538.tif 000009
【図８】
2008246538.tif 000010
【図９】
2008246538.tif 000011
【図１０】
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