(57)【要約】【課題】スプラッシュの発生を防止できるようにすると共に、充分なジュール熱によって溶接対象物を母材に抵抗溶接できるようにする。【解決手段】溶接対象物３と母材４とを抵抗溶接する装置であって、母材４に接続される電極１と溶接対象物３に接続される電極２とを有して当該溶接対象物３と母材４との間に通電をする溶接機本体６と、この溶接機本体６の電極１，２が接続された母材４及び溶接対象物３の溶接部位に圧力を可変して加える加圧手段５とを備え、この溶接機本体６は、溶接対象物３が母材４に当接されると共に加圧手段５によって通常の溶接加圧力よりも高い初期加圧力が加えられた後に通電して溶接部位を予熱し、当該予熱後、初期加圧力から溶接加圧力に減じられた溶接部位に通電するものである。【選択図】        図１
2004314094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接対象物と被溶接部材とを抵抗溶接する装置であって、
前記溶接対象物及び被溶接部材に接続される電極を有して当該溶接対象物及び被溶接部材間に電流を流して加熱する溶接機本体と、
前記溶接機本体の電極が接続された溶接対象物及び被溶接部材の溶接部位に圧力を可変して加える加圧手段とを備え、
前記溶接機本体は、
前記溶接対象物が被溶接部材に当接されると共に前記加圧手段によって通常の溶接加圧力よりも高い初期加圧力が加えられた後に通電して溶接部位を予熱し、当該予熱後、前記初期加圧力から溶接加圧力に減じられた溶接部位に更に通電することを特徴とする抵抗溶接装置。
【請求項２】
前記加圧手段は、
前記初期加圧力を設定する減圧弁を有し、前記減圧弁を調整することにより前記初期加圧力を設定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の抵抗溶接装置。
【請求項３】
溶接対象物と被溶接部材とを抵抗溶接する方法であって、
前記溶接対象物を被溶接部材に当接すると共に、通常の溶接加圧力よりも高い初期加圧力を溶接部位に加えた後に通電して当該溶接部位を予熱し、
予熱された前記溶接部位を初期加圧力から溶接加圧力に減じて引き続き通電することを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項４】
前記初期加圧力を抵抗溶接条件に応じて設定することを特徴とする請求項３に記載の抵抗溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陰極線管の色選別機構を保護するための振れ止めダンパ部材を溶接するシングルパルス制御溶接機等に適用して好適な抵抗溶接装置及び抵抗溶接方法に関する。詳しくは、溶接対象物と被溶接部材とを抵抗溶接する溶接機本体を備え、この溶接対象物が被溶接部材に当接されると共に通常の溶接加圧力よりも高い初期加圧力が加えられた後に通電して溶接部位を予熱し、当該予熱後、初期加圧力から溶接加圧力に減じられた溶接部位に通電するようにして、スプラッシュの発生を防止できるようにすると共に、充分なジュール熱によって溶接対象物を被溶接部材に抵抗溶接できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、溶接対象物を被溶接部材（母材）に抵抗溶接する抵抗溶接装置が使用される場合が多い。例えば、陰極線管の色選別機構を保護するための振れ止めダンパ部材を溶接する場合にシングルパルス制御溶接機が使用される。ダンパ部材はステンレス（ＳＵＳ）製のダンパスプリングに金属ワイヤと、これを固定するＳＵＳリボンにより構成される。この金属ワイヤをＳＵＳリボンで固定する際には、スポット溶接や、プロジェクション溶接、シーム溶接等の方法が採られる。
【０００３】
図１０は従来例に係る抵抗溶接装置１０の構成例を示すブロック図である。図１０に示す抵抗溶接装置１０は電極１，２、加圧手段５及び溶接機本体６を備えている。溶接機本体６は溶接対象物３及び母材４間に電流を流して加熱するための一対の電極１，２を有している。一方の電極１は母材４に接続され、他方の電極２は溶接対象物３に各々接続される。
【０００４】
電極１の他方は溶接機本体６のｖ端子に接続され、電極２の他方はそのｕ端子に各々接続される。加圧手段５は、溶接機本体６の電極１が接続された母材４及び、電極２が接続された溶接対象物３の溶接部位に圧力を加えるものである。図１０に示すスプラッシュ部分７は、溶接条件によって溶接部位がジュール熱により溶融し、勢いのついた溶融物が飛び出した部分である。これは、通電初期時に過大な電流が印加された場合に、溶接部位で急激な溶融が行われ、エネルギー順位の上昇した溶融物が飛散するために発生すると考えられる。
【０００５】
図１１Ａ及びＢは抵抗溶接装置１０における加圧例及び通電例を示す図である。従来例に係る抵抗溶接装置１０によれば、溶接対象物３と母材４とを抵抗溶接する場合に、図１０において、まず、溶接対象物３と母材４とを位置決めする。この溶接対象物３及び母材４に溶接機本体６の電極１，２が接続され、当該溶接対象物３及び母材４間を通電可能な状態になされる。その後、溶接機本体６は加圧手段５を制御する。
【０００６】
例えば、図１１Ａに示す加圧例において、時刻ｔ０で加圧手段５を制御して圧力をＰ２に調整する。これにより、加圧手段５は図１０に示した電極１を通じて溶接対象物３が加圧され、電極２を通じて母材４が加圧される。この初期加圧力Ｐ２は溶接加圧力Ｐ１より高くなされる。この結果、溶接対象物３と母材４とが成す溶接部位が電極１及び電極２により挟み込まれた状態になる。この初期加圧処理では、溶接対象物３と母材４との接合部位、つまり、溶接部位を静定するが、この段階では通電されない。そして、加圧静定後、図１１Ａに示す加圧例の時刻ｔ１’で初期加圧力Ｐ２から溶接加圧力Ｐ１に減じた後に、溶接機本体６は溶接部位に通電するようになされる。
【０００７】
例えば、図１０に示した電極１及び電極２には、溶接条件に基づき、図１１Ｂの通電例に示す時刻ｔ２’において、溶接機本体６から溶接電流が一定に通電（定電流駆動）されるので、電極１→溶接対象物３→母材４→電極２に電流Ｉが流れる。ここで接触抵抗をｒ０とすると、Ｉ２ｒ０のジュール熱（抵抗熱）が発生する。このジュール熱Ｉ２ｒ０によって溶接部位が加熱される。この溶接部位には溶接ナゲットが生成される。
【０００８】
そして、図１１Ｂに示す通電例において、時刻ｔ３’で溶接機本体６の溶接機本体６は通電をオフする。図１１Ａに示す加圧例において、時刻ｔ４’で加圧手段５は圧力を降下する。この加圧手段５で圧力を常圧（大気圧）に降下することで溶接処理が終了する。
【０００９】
一般に溶接条件には、溶接電流・加圧力・溶接時間・電極形状等がある。この種の抵抗溶接装置１０で溶接スプラッシュを改善する場合に、溶接電流と加圧力との関係をマトリクスで表現し、その溶接条件の変更を行うことで対処される。例えば、アップスロープ機能、パルセーション制御、上昇徐冷制御を有する溶接機本体においては、初期通電電流を調整して、スプラッシュ改善を行う方法が採られる。
【００１０】
なお、特許文献１には抵抗溶接制御装置が開示されている。この抵抗溶接制御装置によれば、初期加圧時間の終了後に加圧シリンダに供給される差動流体の圧力を一旦、溶接加圧力設定値に対応する第１の圧力値よりも低い第２の圧力値まで下げた後に、第１の圧力値に上げるようになされる。これは溶接通電時の加圧力を確実に溶接加圧力設定値に一致させるためである。
【００１１】
また、特許文献２には抵抗溶接方法及び抵抗溶接装置が開示されている。この抵抗溶接装置によれば、エアシリンダのヘッド側とロッド側とを第１のレギュレータから十分に高い第１の圧力でほぼ均衡させた状態からロッド側の圧力を溶接加圧設定値だけ低く、かつ、大気圧よりも高い第２のレギュレータから第２の圧力まで減圧するようになされる。これは安定な第１の圧力と第２の圧力との差圧でエアシリンダの加圧力を正規の溶接加圧力まで、高速にかつ直線性良く立ち上げて高精度に加圧制御するためである。
【００１２】
更に、特許文献３にはスプラッシュの飛散を防止したブラウン管の製造装置及びその製造方法が開示されている。このブラウン管の製造方法によれば、シャドウマスク（色選別機構）とフレームを溶接する場合に、このフレームと溶接されるスカート部の表裏の少なくとも、いずれかの面に、溶接用の電極面より面積の小さな凹部または凸部を形成するようになされる。これは溶接部からのスプラッシュの飛散を防止するためである。
【００１３】
【特許文献１】
特開平９−２７７０６３号公報（第２頁〜第３頁、図３）
【特許文献２】
特公平９−２６６８０５１号公報（第３頁、図１）
【特許文献３】
特開２００１−１８５０４９号公報（第３頁、図１１）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来方式の抵抗溶接装置１０によれば、溶接対象物を被溶接部材（母材）に抵抗溶接する場合に次のような問題がある。
【００１５】
▲１▼  図１０に示した加圧手段５により電極１、２を通じて溶接対象物３及び母材４を加圧静定した後に、図１１Ａに示す加圧例の時刻ｔ１’で初期加圧力Ｐ２から溶接加圧力Ｐ１に減じ、その後、溶接機本体６によって溶接部位を通電するようになされる（特許文献１参照）。従って、通電初期時に過大な電流が印加された場合、溶接部位で急激な溶融が行われ、勢いがついた溶融物が飛散して、図１０に示したようなスプラッシュ部分７を発生するおそれがある。
【００１６】
▲２▼  このことで、従来方式の抵抗溶接方法をそのまま採用して、陰極線管の製造過程等において、ふれ止め用のダンパ部材を抵抗溶接すると、溶接スプラッシュ等による不要な生成物が色選別機構に残留して陰極線管内に混入するおそれがある。従って、陰極線管の信頼性の低下につながる。
【００１７】
▲３▼  また、スプラッシュを発生させないように溶接条件を変更するという方法も考えられる。この溶接条件を変更することは、溶接のでき映えも変化するということである。スプラッシュ改善で条件を変更するに当っては、溶接強度・溶接スプラッシュの両方の評価が必要となる。溶接材料（材質・板厚）によっては、溶接強度とスプラッシュの両方を満足できる条件がなく、シングルパルス制御溶接機の場合がそうであるように、スプラッシュに対して妥協せざるを得ない。
【００１８】
そこで、この発明はこのような従来の課題を解決したものであって、スプラッシュの発生を防止できるようにすると共に、充分なジュール熱によって溶接対象物を母材に抵抗溶接できるようにした抵抗溶接装置及び抵抗溶接方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題は、溶接対象物と被溶接部材とを抵抗溶接する装置であって、溶接対象物及び被溶接部材に接続される電極を有して当該溶接対象物及び被溶接部材間に電流を流して加熱する溶接機本体と、この溶接機本体の電極が接続された溶接対象物及び被溶接部材の溶接部位に圧力を可変して加える加圧手段とを備え、この溶接機本体は、溶接対象物が被溶接部材に当接されると共に加圧手段によって通常の溶接加圧力よりも高い初期加圧力が加えられた後に通電して溶接部位を予熱し、当該予熱後、初期加圧力から溶接加圧力に減じられた溶接部位に更に通電することを特徴とする抵抗溶接装置によって解決される。
【００２０】
本発明に係る抵抗溶接装置によれば、溶接対象物と被溶接部材とを抵抗溶接する場合に、この溶接対象物及び被溶接部材に溶接機本体の電極が接続され、当該溶接対象物及び被溶接部材間を通電可能な状態になされる。加圧手段では、溶接機本体の電極が接続された溶接対象物及び被溶接部材の溶接部位に圧力を可変して加えるようになされる。これを前提にして、溶接機本体では、溶接対象物が被溶接部材に当接されると共に加圧手段によって通常の溶接加圧力よりも高い初期加圧力が加えられる。その後、通電して溶接部位を予熱し、当該予熱後、初期加圧力から溶接加圧力に減じられた溶接部位を更に通電するようになされる。
【００２１】
従って、溶接部位の予熱時には、初期加圧力によって溶接部位の接触抵抗値が低下するので、ジュール熱の発生を抑制することができ、スプラッシュ（溶融飛沫物）の発生を防止できる。この予熱後には、初期加圧力よりも低い溶接加圧力によって、溶接部位の接触抵抗値が上昇するので、充分な抵抗（ジュール）熱によって溶接対象物を被溶接部材に抵抗溶接することができる。
【００２２】
本発明に係る抵抗溶接方法は、溶接対象物と被溶接部材とを抵抗溶接する方法であって、溶接対象物を被溶接部材に当接すると共に、通常の溶接加圧力よりも高い初期加圧力を溶接部位に加えた後に通電して当該溶接部位を予熱し、ここで予熱された溶接部位を初期加圧力から溶接加圧力に減じて引き続き通電することを特徴とするものである。
【００２３】
本発明に係る抵抗溶接方法によれば、溶接対象物を被溶接部材に抵抗溶接する場合に、溶接部位の予熱時には、初期加圧力によって溶接部位の接触抵抗値が低下するので、ジュール熱の発生を抑制することができ、スプラッシュの発生を防止できる。この予熱後には、初期加圧力よりも低い溶接加圧力によって、溶接部位の接触抵抗値が上昇するので、充分なジュール熱によって溶接対象物を被溶接部材に抵抗溶接することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
続いて、この発明に係る抵抗溶接装置及び抵抗溶接方法の一実施の形態について、図面を参照しながら説明をする。
（１）実施形態
図１は、本発明に係る実施形態としての抵抗溶接装置１００の構成例を示すブロック図である。
この実施形態では、溶接対象物と被溶接部材とを抵抗溶接する溶接機本体を備え、この溶接対象物が被溶接部材に当接されると共に通常の溶接加圧力よりも高い初期加圧力が加えられた後に通電して溶接部位を予熱し、当該予熱後、初期加圧力から溶接加圧力に減じられた溶接部位に通電するようにして、スプラッシュの発生を防止できるようにすると共に、充分なジュール熱によって溶接対象物を被溶接部材に抵抗溶接できるようにしたものである。
【００２５】
図１に示す抵抗溶接装置１００は、溶接対象物３と被溶接部材（以下、母材という）４を抵抗溶接する装置である。この抵抗溶接装置１００は陰極線管の色選別機構を保護するための振れ止めダンパ部材を溶接するシーム溶接装置（シングルパルス制御溶接機）等に適用して好適である。
【００２６】
抵抗溶接装置１００は、加圧手段５及び溶接機本体６を有している。溶接機本体６は溶接対象物３及び母材４間に電流を流して加熱するための一対の電極１，２を有している。電極１，２は突起（凸）状を有している。もちろん、これに限られることはなく、電極１，２は円板状であっても、一方がブロック状であってもよい。一方の電極１は母材４に接続され、他方の電極２は溶接対象物３に各々接続される。溶接機本体６は例えば、制御装置６１、制限器６２、変換器６３及び出力保護回路６４を有している。
【００２７】
制御装置６１は制限器６２、変換器６３及び、出力保護回路６４の入出力を制御する。例えば、制御装置６１は電極１，２に通電する時間を制御する。電極１の他方は出力保護回路６４のｖ端子に接続され、電極２の他方は出力保護回路６４のｕ端子に各々接続される。制限器６２は変換器６３へ流入する電流を制限するものであり、電流制限器等が使用される。変換器６３は商用電源から低電圧・大電流を得るものであり、溶接変圧器が使用される。出力保護回路６４は電極１，２に通電する溶接電流を開閉して出力を保護するためのものであり、電流開閉装置が使用される。
【００２８】
この制御装置６１は溶接電流を定電流駆動する。例えば、トロイダルコイルにより溶接電流をフィードバック制御し、溶接部位に流れる電流が一定になるように溶接変圧器を制御する。具体的には、電極１，２に接続された溶接部位の抵抗値が下がると、出力端子電圧を下げて電極１，２に通電する溶接電流を一定に保持するようになされる。反対に、溶接部位の抵抗値が上がると、出力端子電圧を上げて電極１，２に通電する溶接電流を一定に保持するようになされる。従って、接触抵抗が変化しても、溶接部位には定電流が流れる。この溶接電流は予熱プロセスも溶接プロセスも変わらない（図３Ｂ参照）。
【００２９】
この例で、電源には単相交流電源が使用される。厚板や、アルミニウム合金の抵抗溶接の場合には、低入力化を図るために、三相電源が使用され、変換器６３には三相周波数変換方式や、三相整流方式等が採用される。また、整流器を介して直流電圧（電荷）をコンデンサに充電しておき、その充電電荷を抵抗変圧器の一次巻線に放電して二次側に大電流を得る静電蓄積方式も使用してもよい。
【００３０】
加圧手段５は、溶接機本体６の電極１が接続された母材４及び、電極２が接続された溶接対象物３の溶接部位に圧力を可変して加えるものである。この例で、加圧手段５は初期加圧力Ｐ１を設定する減圧弁を有しており、減圧弁を調整することにより、初期加圧力Ｐ１を設定するようになされる。初期加圧力Ｐ１は抵抗溶接条件に応じて任意に設定される。
【００３１】
加圧手段５は、例えば、低圧用レギュレータ５１、高圧用レギュレータ５２、レギュレータ切替え電磁弁５３、加圧ＯＮ／ＯＦＦ電磁弁５４、低圧検出圧力スイッチ５５、高圧検出圧力スイッチ５６及び、加圧シリンダ５７を有している。
【００３２】
低圧用レギュレータ５１及び高圧用レギュレータ５２の上流側には、図示しない元エア供給源が接続されている。低圧用レギュレータ５１は、レギュレータ切替え電磁弁５３及び加圧ＯＮ／ＯＦＦ電磁弁５４を通じて加圧シリンダ５７へエアを供給し、シリンダ内を溶接加圧力Ｐ１に維持するものである。高圧用レギュレータ５２は減圧弁の一例であり、初期加圧力Ｐ２を設定するように動作する。例えば、加圧シリンダ５７へ供給するエアを調整して、シリンダ内を初期加圧力Ｐ２（Ｐ２＞Ｐ１）に維持するものである。
【００３３】
低圧用レギュレータ５１及び、高圧用レギュレータ５２の下流側にはレギュレータ切替え電磁弁５３が接続され、予熱プロセスで高圧用レギュレータ５２を選択し、溶接プロセスで低圧用レギュレータ５１を選択するように制御される。レギュレータ切替え電磁弁５３は制御装置６１によって選択制御される。レギュレータ切替え電磁弁５３には制御装置６１から調整選択信号Ｓ１が供給される。
【００３４】
このレギュレータ切替え電磁弁５３には加圧ＯＮ／ＯＦＦ電磁弁５４が接続され、加圧シリンダ５７へのエアの加圧ＯＮ／ＯＦＦを制御するものである。例えば、加圧ＯＮによって加圧シリンダ５７へエアが供給され、加圧ＯＦＦによって加圧シリンダ５７へのエア供給が断たれる。加圧ＯＮ／ＯＦＦ電磁弁５４には制御装置６１から加圧ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ２が供給される。
【００３５】
加圧ＯＮ／ＯＦＦ電磁弁５４の下流側には、低圧検出圧力スイッチ５５、高圧検出圧力スイッチ５６及び加圧シリンダ５７が接続されている。高圧検出圧力スイッチ５６は予熱プロセス時に初期加圧力Ｐ２を検出して高圧検出信号Ｓ３を出力するものである。低圧検出圧力スイッチ５５は溶接プロセス時に溶接加圧力Ｐ１を検出して低圧検出信号Ｓ４を出力するものである。
【００３６】
加圧シリンダ５７は例えば、電極２に係合され、制御装置６１の制御を受けて、予熱プロセス時に初期加圧力Ｐ２で電極２を加圧し、溶接プロセス時には溶接加圧力Ｐ１で電極２を加圧する。電極１は予め固定され、溶接対象物３と母材４とが成す溶接部位が電極１及び電極２により挟み込まれた状態になされるので、電極１による反力を受けて溶接対象物３と母材４とが圧着される。
【００３７】
続いて、本発明に係る抵抗溶接方法について当該抵抗溶接装置１００における処理例を説明する。図２Ａ〜Ｃは抵抗溶接装置１００における予熱及び溶接プロセス時の工程例を示す断面図である。図３Ａ及びＢは抵抗溶接装置１００における加圧例及び通電例を示す図である。図３Ａ及びＢにおいて横軸は時間ｔである。
縦軸は加圧力Ｐ及び溶接電流Ｉである
この実施形態では溶接対象物３と母材４とを抵抗溶接する場合に、溶接対象物３が母材４に当接されると共に通常の溶接加圧力よりも高い初期加圧力Ｐ２が加えられた後に通電して溶接部位を予熱する。つまり、初期溶接段階で加圧力を可変し、初期加圧段階から通電開始する。そして、当該予熱後、初期加圧力Ｐ２から溶接加圧力Ｐ１に減じられた溶接部位に更に通電する場合を前提とする。これは、溶接初期段階には、急激な溶融が始まらないようにジュール熱（ｃａｌ）を小さくし、予め溶接部位を加熱（予熱）してから溶接を行う方が理想であることによる。この例で、図１に示した制御装置６１及び出力保護回路６４は定電流駆動する場合を想定する。
【００３８】
これを溶接条件にして、図２Ａにおいて、まず、溶接対象物３と母材４とを位置決めする。この溶接対象物３及び母材４に溶接機本体６の電極１，２が接続され、当該溶接対象物３及び母材４間を通電可能な状態になされる。その後、図１に示したレギュレータ切替え電磁弁５３を制御して高圧用レギュレータ５２側を選択するように制御する。
【００３９】
そして、図３Ａに示す加圧例において、時刻ｔ０で高圧用レギュレータ５２に調整選択信号Ｓ１を出力し、加圧ＯＮ／ＯＦＦ電磁弁５４に加圧オン信号Ｓ２を出力して圧力Ｐ＝Ｐ２に調整する。これにより、高圧用レギュレータ５２は加圧シリンダ５７へ元エアを送り込み、図１に示した加圧シリンダ５７が作動し、図２Ａに示す電極１を通じて溶接対象物３が加圧され、電極２を通じて母材４が加圧される。この初期加圧力Ｐ２は溶接加圧力Ｐ１より高くなされる。
【００４０】
この結果、溶接対象物３と母材４とが成す溶接部位が電極１及び電極２により挟み込まれた状態になる。この溶接部位には接触抵抗ｒ１が発生する。この接触抵抗ｒ１は、溶接プロセス時よりも高い圧力が溶接部位に加わっているので、低い抵抗値となっている。そして、高圧検出圧力スイッチ５６が圧力Ｐ＝Ｐ２を検出して高圧検出信号Ｓ３を制御装置６１へ出力する。この高圧検出信号Ｓ３を入力した溶接機本体６の制御装置６１は通電を開始する。
【００４１】
例えば、図２Ｂに示す電極１及び電極２には、図３Ｂに示す通電例に示す時刻ｔ１で制御装置６１から通電され、図２Ｂに示す電極１→溶接対象物３→母材４→電極に電流Ｉが流れる。ここでＩ２ｒ１のジュール熱（抵抗熱）が発生する。この溶接部位がジュール熱によって加熱される。この例で時刻ｔ０からｔ２が予熱プロセスであり、予熱時間はｔ２−ｔ１である（予熱プロセス）。
【００４２】
ここで予熱された溶接部位を初期加圧力Ｐ２から溶接加圧力Ｐ１に減じて引き続き通電する。つまり、図３Ａに示す加圧例において、時刻ｔ２でレギュレータ切替え電磁弁５３を制御して図１に示した高圧用レギュレータ５２から低圧用レギュレータ５１へ切替える。このとき、低圧用レギュレータ５１は加圧シリンダ５７へ元エアを送り込む。これにより、時刻ｔ２で加圧シリンダ５７内の圧力ＰはＰ２からＰ１へ降下する。低圧検出圧力スイッチ５５は、圧力Ｐ＝Ｐ１を検出して低圧検出信号Ｓ４を制御装置６１へ出力する。このときの溶接部位の接触抵抗はｒ２であり、予熱プロセス時の接触抵抗ｒ１よりも増大している（ｒ２＞ｒ１）。
【００４３】
図２Ｃに示す電極１及び電極２には、図３Ｂの通電例に示す時刻ｔ２においても、制御装置６１から溶接電流が一定に通電されるので、図２Ｂに示す電極１→溶接対象物３→母材４→電極２に以前として電流Ｉが流れる。このことから、Ｉ２ｒ２のジュール熱（抵抗熱）が発生する（Ｉ２ｒ２＞Ｉ２ｒ１）。このとき、溶接部位は予熱プロセス時のＩ２ｒ１のジュール熱よりも高い熱量のジュール熱Ｉ２ｒ２によって加熱される。溶接部位は増大したジュール熱により溶融し、この溶接部位には溶接ナゲットが生成される。
【００４４】
そして、図３Ｂに示す通電例において、時刻ｔ３で溶接機本体６の制御装置６１は通電をオフする。図３Ａに示す加圧例において、時刻ｔ４で加圧シリンダ５７の圧力ＰをＰ１からＰ＝０へ降下する。この例で時刻ｔ２からｔ４が溶接プロセスであり、通電時間はｔ３−ｔ１である（溶接プロセス）。この加圧シリンダ５７の圧力Ｐを常圧に降下したところで溶接処理が終了する。
【００４５】
このように、本発明に係る実施形態としての抵抗溶接装置及び抵抗溶接方法によれば、溶接対象物３と母材４とを抵抗溶接する場合に、溶接機本体６では、溶接対象物３が母材４に当接されると共に加圧手段５によって通常の溶接加圧力Ｐ１よりも高い初期加圧力Ｐ２が加えられる。その後、通電して溶接部位を予熱し、当該予熱後、初期加圧力Ｐ２から溶接加圧力Ｐ１に減じられた溶接部位を更に通電するようになされる。
【００４６】
従って、溶接部位の予熱プロセス時には、初期加圧力Ｐ２によって溶接部位の接触抵抗ｒ１が溶接プロセス時の接触抵抗ｒ２よりも低下するので、ジュール熱Ｉ２ｒ１（＜Ｉ２ｒ２）の発生を抑制することができ、スプラッシュ（溶融飛沫物）の発生を防止できる。この予熱後には、初期加圧力Ｐ２よりも低い溶接加圧力Ｐ１に戻して溶接を行うようになされ、このとき、溶接部位の接触抵抗ｒ２が上昇するので、充分なジュール熱Ｉ２ｒ２（＞Ｉ２ｒ１）によって溶接対象物３を母材４に抵抗溶接することができる。
【００４７】
（２）実施例
図４は本発明に係る実施例としてのシーム溶接装置１０１の構成例を示すブロック図である。図５は陰極線管の色選別機構及び振れ止めダンパの構成例を示す斜視図である。
【００４８】
図４に示すシーム溶接装置１０１は抵抗溶接装置の一例であり、図５に示すダンパスプリング３３Ａと、ステンレス（以下ＳＵＳという）リボン３２の間に金属ワイヤ３１を挟み込み、このＳＵＳリボン３２上にローラ電極１１を移動させて、シーム溶接を行う装置である。シーム溶接では例えば、円板状のローラ電極１１と長方形のブロック状の固定電極１２を用い、その間に溶接される板材を挟んでローラ電極１１を回転させながら、加圧通電して溶接を行う方法である。シーム溶接では重ね継ぎ手の溶接の他に、突き合わせ継ぎ手の溶接も行うことができる。
【００４９】
シーム溶接装置１０１は加圧手段５、溶接機本体６、ローラ電極１１、固定電極１２、ステージ１３、被検出片１４、シーム送りシリンダ１５、電極保持部１６、溶接開始位置センサ５８及び、溶接終了位置センサ５９を有している。なお、実施形態と同じ符号及び名称のものは同じ機能を有するためその説明を省略する。ローラ電極１１は溶接機本体６のｖ端子に接続され、固定電極１２は溶接機本体６のｕ端子に各々接続される。
【００５０】
シーム送りシリンダ１５にはステージ１３が取付けられている。ステージ１３には被検出片１４及び電極保持部１６が取付けられる。シーム送りシリンダ１５は被検出片１４及び電極保持部１６が取付けられたステージ１３を例えば、ローラ電極１１下及び固定電極１２上において、水平方向に移動するようになされる。ローラ電極１１は一方の電極の一例であり、電極保持部１６に回転自在に取付けられ、電極保持部１６が溶接機本体６に接続される。なお、固定電極１２は他方の電極の一例であり、ダンパスプリング３３Ａ側に接触（接続）される。
【００５１】
このステージ１３の例えば、右側近くであって被検出片１４とオーバーラップする位置には、溶接開始位置センサ５８及び、溶接終了位置センサ５９が配置され、ステージ１３が移動することにより、この溶接開始位置センサ５８及び、溶接終了位置センサ５９の間で被検出片１４が移動するようになされる。被検出片１４は溶接開始位置センサ５８に溶接開始位置を与え、及び、溶接終了位置センサ５９に溶接終了位置を与える。溶接開始位置センサ５８は溶接機本体６へ溶接開始検出信号Ｓ５を出力し、溶接終了位置センサ５９は溶接機本体６へ溶接終了検出信号Ｓ６を出力する。
【００５２】
図５に示す振れ止めダンパ３０は、陰極線管における色選別機構２０の色選別マスク（テープ）が搬送中の振動等により揺れないように、この色選別機構２０に固定するための冶具である。色選別機構２０は金属製のフレームと色選別マスク（テープ）から構成され、テープはすだれ状に加工される。テープは色選別機構２０のフレームに取付けられて固定される。
【００５３】
振れ止めダンパ３０は母材の一例となるダンパスプリング３３Ａと、溶接対象物の一例となる板状のステンレス（以下ＳＵＳという）リボン３２及び金属ワイヤ（ダンパワイヤ）３１から構成される。金属ワイヤ３１はステンレス線から成り、ダンパスプリング３３ＡとＳＵＳリボン３２の間に挟み込まれる。ダンパスプリング３３Ａは弾性を有した金属製の薄板バネから構成される。ダンパスプリング３３Ａは炭素鋼板から成り、金属ワイヤ３１の一端にはダンパスプリング３３Ａがシーム溶接される。この金属ワイヤ３１の他端には他のダンパスプリング３３Ｂがシーム溶接される。このダンパ３０は色選別機構２０に溶接された状態で陰極線管内に封入される。
【００５４】
図６は振れ止めダンパ３０におけるシーム溶接例を示す断面図である。図６に示すダンパスプリング３３Ａのほぼ中央部には、金属ワイヤ３１が位置決めされ、この金属ワイヤ３１の上部には薄板状のＳＵＳリボン３２が載置される。このダンパスプリング３３Ａと、ＳＵＳリボン３２との間に挟み込まれた金属ワイヤ３１はシーム溶接される。このシーム溶接では、ＳＵＳリボン３２上にローラ電極１１が移動される。
【００５５】
続いて、シーム溶接装置における動作例について説明をする。図７Ａ及びＢはシーム溶接装置における動作前後のステージの移動例を示す上面図である。図８及び図９はシーム溶接装置１０１における予熱及び溶接プロセス時の工程例を示す断面図である。
【００５６】
この実施例ではダンパスプリング３３Ａと、ＳＵＳリボン３２及び金属ワイヤ３１とをシーム溶接する場合に、金属ワイヤ３１及びＳＵＳリボン３２がダンパスプリング３３Ａに当接されると共に通常の溶接加圧力Ｐ１よりも高い初期加圧力Ｐ２が加えられた後に通電して溶接部位を予熱する。予熱時にはローラ電極１１，１２は回転しない。つまり、初期溶接段階で加圧力を可変し、初期加圧段階から通電開始する（予熱プロセス）。
【００５７】
そして、当該予熱後、初期加圧力Ｐ２から溶接加圧力Ｐ１に減じられた溶接部位に更に通電する場合を前提とする。これは、溶接初期段階には、急激な溶融が始まらないようにジュール熱を小さくし、予め溶接部位を予熱してから溶接を行うためである。この例で、図４に示した溶接機本体６は定電流駆動する場合を想定する。また、溶接時には固定電極１２上にローラ電極１１を回転する。
【００５８】
これを溶接条件にして、図７Ａにおいて、まず、動作前には、金属ワイヤ３１及びＳＵＳリボン３２と、ダンパスプリング３３Ａとを位置決めする。溶接機本体６の固定電極１２上にはこのダンパスプリング３３Ａの裏面側が当接され、金属ワイヤ３１及びＳＵＳリボン３２上にはそのローラ電極１１が移動可能な状態で当接（接触）される。これにより、当該金属ワイヤ３１、ＳＵＳリボン３２及びダンパスプリング３３Ａ間が通電可能な状態になされる。このとき、被検出片１４は溶接開始位置センサ下に位置しており、溶接開始位置センサ５８は被検出片１４を検出して溶接開始検出信号Ｓ５を溶接機本体６へ出力する。
【００５９】
その後、溶接機本体６は、図４に示したレギュレータ切替え電磁弁５３を制御して高圧用レギュレータ５２側を選択するようになされる。そして、図３Ａに示した加圧例において、時刻ｔ０で高圧用レギュレータ５２及び加圧ＯＮ／ＯＦＦ電磁弁５４をオンして圧力Ｐ＝Ｐ２に調整する。これにより、高圧用レギュレータ５２は加圧シリンダ５７へ元エアを送り込み、図４に示した加圧シリンダ５７が作動し、図８Ａに示すローラ電極１１を通じてＳＵＳリボン３２が加圧され、固定電極１２上のダンパスプリング３３Ａが反力によって加圧される。この初期加圧力Ｐ２は溶接加圧力Ｐ１より高くなされる。
【００６０】
この結果、ＳＵＳリボン３２とダンパスプリング３３Ａとがローラ電極１１及び固定電極１２により挟み込まれた状態になる。予熱時にはローラ電極１１，１２は回転せずに静止した状態である。この溶接部位には接触抵抗ｒ１が発生する。この接触抵抗ｒ１は、溶接プロセス時よりも高い圧力が溶接部位に加わっているので、低い抵抗値となっている。そして、高圧検出圧力スイッチ５６が圧力Ｐ＝Ｐ２を検出して高圧検出信号Ｓ３を溶接機本体６へ出力する。この高圧検出信号Ｓ３を入力した溶接機本体６は通電を開始する。
【００６１】
例えば、図７Ｂに示すローラ電極１１及び固定電極１２には、図３Ｂに示した通電例の時刻ｔ１で溶接機本体６から通電され、図７Ａに示すローラ電極１１→ＳＵＳリボン３２→ダンパスプリング３３Ａ→固定電極１２に電流Ｉが流れる。ここでＩ２ｒ１のジュール熱（抵抗熱）が発生する。このＳＵＳリボン３２及びダンパスプリング３３Ａの接触部位がジュール熱によって加熱される。この例で時刻ｔ０からｔ２が予熱プロセスであり、予熱時間はｔ２−ｔ１である（予熱プロセス）。
【００６２】
ここで予熱された溶接部位を初期加圧力Ｐ２から溶接加圧力Ｐ１に減じて引き続き通電する。つまり、図３Ａに示す加圧例において、時刻ｔ２でレギュレータ切替え電磁弁５３を制御して図１に示した高圧用レギュレータ５２から低圧用レギュレータ５１へ切替える。このとき、低圧用レギュレータ５１は加圧シリンダ５７へ元エアを送り込む。これにより、時刻ｔ２で加圧シリンダ５７内の圧力ＰはＰ２からＰ１へ降下する。低圧検出圧力スイッチ５５は、圧力Ｐ＝Ｐ１を検出して低圧検出信号Ｓ４を溶接機本体６へ出力する。このときの溶接部位の接触抵抗はｒ２であり、予熱プロセス時の接触抵抗ｒ１よりも増大している（ｒ２＞ｒ１）。
【００６３】
また、図７Ａに示すシーム送りシリンダ１５が前進する。この例では、紙面の上方へステージ１３が移動する。これと同時に、固定電極１２上でＳＵＳリボン３２上にローラ電極１１が半時計方向に回転を開始し、金属ワイヤ３１上のＳＵＳリボン３２に至る。ローラ電極１１の回転量は当該電極１１，１２の直径にもよるが、溶接距離が８ｍｍ乃至１０ｍｍ程度である場合に、１回転未満であって、回転角が数°乃至数十°程度である。
【００６４】
そして、ローラ電極１１、固定電極１２には、図３Ｂに示した通電例の時刻ｔ２においても、溶接機本体６から溶接電流が一定に通電されるので、図７Ａに示すローラ電極１１→金属ワイヤ３１及びＳＵＳリボン３２→ダンパスプリング３３Ａ→固定電極１２に以前として電流Ｉが流れる。このことから、Ｉ２ｒ２のジュール熱（抵抗熱）が発生する（Ｉ２ｒ２＞Ｉ２ｒ１）。このとき、溶接部位は予熱プロセス時のＩ２ｒ１のジュール熱よりも高い熱量のジュール熱Ｉ２ｒ２によって加熱される。溶接部位は増大したジュール熱により溶融し、この溶接部位には溶接ナゲットが生成される。
【００６５】
そして、図７Ｂに示す溶接終了位置センサ５９が被検出片１４を検出して溶接終了検出信号Ｓ６を溶接機本体６へ出力する。図３Ｂに示した通電例の時刻ｔ３で溶接機本体６は通電をオフする。図３Ａに示した加圧例の時刻ｔ４で加圧シリンダ５７の圧力ＰをＰ１からＰ＝０へ降下する。この例で時刻ｔ２からｔ４が溶接プロセスであり、通電時間はｔ３−ｔ１である（溶接プロセス）。この加圧シリンダ５７の圧力Ｐを常圧に降下することで溶接処理が終了する。
【００６６】
このように、本発明に係る実施例としてのシーム溶接装置及び抵抗溶接方法によれば、金属ワイヤ３１及びＳＵＳリボン３２とダンパスプリング３３Ａとをシーム溶接する場合に、溶接機本体６では、金属ワイヤ３１及びＳＵＳリボン３２がダンパスプリング３３Ａに当接されると共に加圧手段５によって通常の溶接加圧力Ｐ１よりも高い初期加圧力Ｐ２が加えられる。その後、通電して溶接部位を予熱し、当該予熱後、初期加圧力Ｐ２から溶接加圧力Ｐ１に減じられた溶接部位を更に通電するようになされる。
【００６７】
従って、溶接部位の予熱プロセス時には、初期加圧力Ｐ２によって溶接部位の接触抵抗ｒ１が溶接プロセス時の接触抵抗ｒ２よりも低下するので、ジュール熱Ｉ２ｒ１（＜Ｉ２ｒ２）の発生を抑制することができ、溶接初期段階におけるスプラッシュ（溶融飛沫物）の発生を防止できる。この予熱後には、初期加圧力Ｐ２よりも低い溶接加圧力Ｐ１に戻して溶接を行うようになされ、このとき、溶接部位の接触抵抗ｒ２が上昇するので、充分なジュール熱Ｉ２ｒ２（＞Ｉ２ｒ１）によって金属ワイヤ３１及びＳＵＳリボン３２をダンパスプリング３３Ａにシーム溶接することができる。
【００６８】
この実施例では、予熱プロセスを設けたことにより、所定の溶接強度を保った状態でスプラッシュを改善することができる。しかも、簡易な機構により予熱プロセス及び溶接プロセスが提供できるし、シングルパルス制御溶接機におけるスプラッシュ対策も容易かつ安価にできる。しかも、スプラッシュが発生し易い低電流溶接物（薄物）に対しても、本発明方式により、容易に改善できる。
【００６９】
この実施例では、シングルパルス制御溶接機について説明したが、これに限られることはなく、厚い溶接部材を重ね合わせて溶接する重ね抵抗溶接法や、薄い板を重ね合わせて溶接するスポット溶接や、プロジェクション溶接等にも本発明を適用することができる。また、２つの溶接部材を突き合わせて溶接する突き合わせ抵抗溶接法にも適用できる。この方法には、アプセット溶接や、フラッシュ溶接、パットシーム溶接などが対象となる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る抵抗溶接装置及び抵抗溶接方法によれば、溶接対象物と被溶接部材とを抵抗溶接する溶接機本体を備え、この溶接機本体は、溶接対象物が被溶接部材に当接されると共に通常の溶接加圧力よりも高い初期加圧力が加えられた後に通電して溶接部位を予熱し、当該予熱後、初期加圧力から溶接加圧力に減じられた溶接部位に更に通電するものである。
【００７１】
この構成によって、溶接部位の予熱時には、初期加圧力によって溶接部位の接触抵抗値が低下するので、ジュール熱の発生を抑制することができ、スプラッシュの発生を防止できる。この予熱後には、初期加圧力よりも低い溶接加圧力によって、溶接部位の接触抵抗値が上昇するので、充分なジュール熱によって溶接対象物を被溶接部材に抵抗溶接することができる。
【００７２】
この発明は、陰極線管の色選別機構を保護するための振れ止めダンパ部材を溶接するシングルパルス制御溶接機等に適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態としての抵抗溶接装置１００の構成例を示すブロック図である。
【図２】Ａ〜Ｃは抵抗溶接装置１００における予熱及び溶接プロセス時の工程例を示す断面図である。
【図３】Ａ及びＢは抵抗溶接装置１００における加圧例及び通電例を示す図である。
【図４】本発明に係る実施例としてのシーム溶接装置１０１の構成例を示すブロック図である。
【図５】陰極線管の色選別機構２０及び振れ止めダンパ３０の構成例を示す斜視図である。
【図６】振れ止めダンパ３０におけるシーム溶接例を示す断面図である。
【図７】Ａ及びＢはシーム溶接装置１０１における動作前後のステージ１３の移動例を示す上面図である。
【図８】シーム溶接装置１０１における予熱及び溶接プロセス時の工程例（その１）を示す断面図である。
【図９】シーム溶接装置１０１における予熱及び溶接プロセス時の工程例（その２）を示す断面図である。
【図１０】従来例に係る抵抗溶接装置１０の構成例を示すブロック図である。
【図１１】Ａ及びＢは抵抗溶接装置１０における加圧例及び通電例を示す図である。
【符号の説明】
１，２・・・電極、５・・・加圧手段、６・・・溶接機本体）、１１・・・ローラ電極（電極）、１２・・・固定電極（電極）、１３・・・ステージ、１４・・・被検出片、１５・・・シーム送りシリンダ、５８・・・溶接開始位置検出センサ、５９・・・溶接終了位置検出センサ、６１・・・制御装置、６２・・・制限器、６３・・・変換器、６４・・・出力保護回路、１００・・・抵抗溶接装置、１０１・・・シーム溶接装置（抵抗溶接装置）
【図１】
2004314094.tif 000003
【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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【図７】
2004314094.tif 000009
【図８】
2004314094.tif 000010
【図９】
2004314094.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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