(57)【要約】【課題】複数枚重ねた薄鋼板にプロジェクションボルトのような軸状部品を溶接することを課題としている。【解決手段】軸部２と、この軸部２に一体に形成されている円形のフランジ３と、このフランジ３の中央部に設けられているとともにフランジ３の直径よりも小径とされた円形の凸部４からなる軸状部品１の軸部２を可動電極６の保持孔８に挿入し、複数枚の薄鋼板１０、１１を重ねて固定電極１２に接触させた状態で保持し、可動電極６の進出によって上記凸部４を上記薄鋼板１０に圧接させて少なくとも凸部４が圧接している側の薄鋼板１０の厚さを小さくし、その後、両電極間１０、１１に溶接電流を通電することを特徴とする複数重ね鋼板への軸状部品溶接方法である。こうすることにより、軸状部品１の溶着と複数枚の薄鋼板１０、１１等の一体化が確実に果たされる。【選択図】                図２
2004174599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部と、この軸部に一体に形成されている円形のフランジと、このフランジの中央部に設けられているとともにフランジの直径よりも小径とされた円形の凸部からなる軸状部品の軸部を可動電極の保持孔に挿入し、２枚の薄鋼板を重ねて固定電極に接触させた状態で保持し、可動電極の進出によって上記凸部を上記薄鋼板に圧接させて少なくとも凸部が圧接している側の薄鋼板の厚さを小さくし、その後、両電極間に溶接電流を通電することを特徴とする複数重ね鋼板への軸状部品溶接方法。
【請求項２】
請求項１において、凸部が圧接している側の薄鋼板の厚さが小さくされるのと同時に固定電極に接触している薄鋼板の厚さも小さくされることを特徴とする複数重ね鋼板への軸状部品溶接方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、上記凸部が薄鋼板に食い込むことにより、上記フランジ面が薄鋼板の表面に圧接させられていることを特徴とする複数重ね鋼板への軸状部品溶接方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、上記凸部と薄鋼板の間および両薄鋼板の間の溶融範囲は、凸部の表面積よりも広い範囲であることを特徴とする複数重ね鋼板への軸状部品溶接方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、薄鋼板が３枚であることを特徴とする複数重ね鋼板への軸状部品溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、鋼板を複数枚重ねた状態で軸状部品を溶接し、複数枚鋼板の一体化と軸状部品の鋼板への結合を一時に行う溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数重ねの鋼板に軸状部品を電気抵抗溶接で溶接することに関しては、下記の特許文献に開示されている。それは、２枚の薄鋼板の間に合成樹脂等の制振材をサンドイッチ状に介在させた、いわゆる制振鋼板にフランジ付きの軸状部品の溶接をするものであり、あくまでも１枚の制振鋼板に対する制振鋼板特有の溶接である。このようなサンドイッチ状の制振鋼板においては、フランジ全体に形成された球面部分を制振鋼板に圧接して通電すると、中間の制振材が溶融して除去され２枚の薄鋼板が溶着するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１３４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとしている問題点】
上述のような溶接方法であると、フランジ全体にわたって形成された球面部分が薄鋼板に圧接されるので、局部的な圧接が十分になされず面圧が不十分になり、溶接電流の電流密度が所定値を下回るおそれがある。このような現象が生じると、ジュール熱が十分にえられないこととなり、鋼板の溶融が不十分になって溶着強度に不足が発生する。さらに、上述の先行技術は制振鋼板に関するものであって、独立している複数の薄鋼板を重ねた場合の対応技術ではない。独立した薄鋼板を重ねそれにプロジェクションボルトのような軸状部品を溶接するときには、１枚の薄鋼板に先ず軸状部品を溶接してから他の薄鋼板をスポット溶接する方法とか、複数の薄鋼板をスポット溶接であらかじめ溶着してから軸状部品を溶接する方法が考えられる。しかし、このような溶接過程であれば、工程数が増加し生産性の向上や溶接品質の安定性の面で得策ではない。
【０００５】
【問題を解決するための手段とその作用】
本発明は、上述のような問題点を解決するために発案されたもので、請求項１に記載の発明は、軸部と、この軸部に一体に形成されている円形のフランジと、このフランジの中央部に設けられているとともにフランジの直径よりも小径とされた円形の凸部からなる軸状部品の軸部を可動電極の保持孔に挿入し、２枚の薄鋼板を重ねて固定電極に接触させた状態で保持し、可動電極の進出によって上記凸部を上記薄鋼板に圧接させて少なくとも凸部が圧接している側の薄鋼板の厚さを小さくし、その後、両電極間に溶接電流を通電することを要旨としている。
【０００６】
上記のように、軸状部品のフランジの直径よりも小径とされた円形の凸部が、凸部が圧接している側の独立した１枚物の薄鋼板の厚さを小さくするので、溶融開始時の金属量が、上記のように厚さが薄くされていることや凸部が小面積とされていることにより少量化され、通電開始と同時に急速にこの小量化された金属部分が発熱し、金属溶融が確実に開始される。この金属溶融とともに凸部も溶融して、フランジとそれに接触している薄鋼板との溶着が確実に進行する。この溶着の進行に並行して、両薄鋼板間の接触部分の溶融も進行し、最終的には、フランジとそれに接触している薄鋼板の溶着と、独立した１枚物の両薄鋼板の溶着が確実になされる。したがって、軸状部品の溶着と２枚の鋼板の一体化が、十分な溶着状態の下で、軸状部品の溶接時に一時に達成される。よって、２枚の独立した薄鋼板をあらかじめスポット溶接するような工程が省けて生産性の向上に役立つのである。また、軸状部品の溶着箇所と両薄鋼板の溶着箇所が薄鋼板の厚さ方向で一致しているので、軸状部品と両薄鋼板との溶着一体化が実質的に一か所で達成され、溶接構造としての簡素化が図られ十分な溶接強度が確保できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、凸部が圧接している側の薄鋼板の厚さが小さくされるのと同時に固定電極に接触している薄鋼板の厚さも小さくされることを特徴とする複数重ね鋼板への軸状部品溶接方法である。このように固定電極に接触している薄鋼板の厚さも小さくされるので、この薄鋼板の発熱ないしは溶融が、上記の凸部に接触している薄鋼板の場合と同様にして、迅速にかつ確実になされて所定どおりのナゲットが形成できる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２において、上記凸部が薄鋼板に食い込むことにより、上記フランジ面が薄鋼板の表面に圧接させられていることを特徴とする複数重ね鋼板への軸状部品溶接方法である。凸部が薄鋼板に食い込んだ状態で薄鋼板に溶着されるので、フランジは薄鋼板の表面に圧接されることとなる。したがって、フランジの中央部において薄鋼板に溶着が果たされ、フランジの全域が薄鋼板の表面に圧接され、軸状部品の結合剛性が向上する。すなわち、軸状部品を傾けようとする外力が軸部に作用しても、フランジ全域が薄鋼板に圧接しているので、容易に傾くような現象とはならないのである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかにおいて、上記凸部と薄鋼板の間および両薄鋼板の間の溶融範囲は、凸部の表面積よりも広い範囲であることを特徴とする複数重ね鋼板への軸状部品溶接方法である。凸部が薄鋼板に食い込み凸部の中心部から外周側に向かって溶融するので、溶融は凸部だけの範囲にはとどまらず、凸部の表面積よりも広い範囲まで及び、十分な広さの溶融部が形成されて強度の高い溶接品質が確保できる。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかにおいて、薄鋼板が３枚であることを特徴とする複数重ね鋼板への軸状部品溶接方法である。凸部で凸部に接触している薄鋼板の厚さを小さくすることにより、上述のように初期の溶融が確実に達成されるので、それに並行ないしは連続して各薄鋼板の密着部分の溶着がなされる。したがって、薄鋼板を３枚にしても、可動電極の加圧力や溶接電流の電流値を高めることにより、軸状部品の溶接はもちろんのこと各薄鋼板同士は確実に溶着する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態にしたがって、本発明をくわしく説明する。
【００１２】
軸状部品１は、軸部であるボルト軸２に円形のフランジ３が一体化され、このフランジ３の中央部にフランジ３の直径よりも小径の円形とされた凸部４が設けられている。凸部４とフランジ３の外周部の間はなだらかな斜面５（テーパー）とされている。また、軸状部品１は磁性体である鉄製とされている。
【００１３】
可動電極６は上下に進退するもので、その端面７は平坦面とされ、端面７の中央部に保持孔８があけられ、そこにボルト軸２が差し込まれ端面７がフランジ３の裏面に密着するようになっている。保持孔８の奥には、永久磁石９が取り付けられ、軸状部品１の吸引保持を行なっている。
【００１４】
薄鋼板１０、１１はそれぞれ独立した１枚物の薄鋼板であり、２枚重ねられた薄鋼板１０、１１が図示しない支持治具を用いて固定電極１２に接触させてある。固定電極１２は、可動電極６と同軸の状態で配置され、その上端は球面１３とされている。この実施形態における軸状部品１は、プロジェクションボルトであり、ボルト軸２の長さは１４ｍｍ、直径は５．５ｍｍ、フランジ３の直径は１２ｍｍ、厚さは１．７ｍｍ、凸部４の直径は６ｍｍ、突出高さは１．１ｍｍである。また、薄鋼板１０、１１の厚さは０．８ｍｍである。
【００１５】
図１は、可動電極６の保持孔８にボルト軸２が挿入されて永久磁石９で吸引されている状態であり、フランジ３の裏面は可動電極６の端面７に密着している。ここで、可動電極６がエアシリンダや電動モータ等の駆動手段の作動で下方に進出すると、フランジ３の凸部４が、図２（Ａ）に示すように、強く薄鋼板１０に押しつけられる。これにより薄鋼板１０に対して凸部４が食い込むようにして薄鋼板１０を変形させる。このときに、薄鋼板１０の厚さが薄くされる。そして、薄くされる範囲は、表面積がフランジ３よりも大幅に小さくされた凸部４の狭い範囲であるから、薄くなった薄鋼板１０の部分は、金属の体積としてみると周辺の変形していない部分と比較して大幅に小量化されている。
【００１６】
上記のような薄鋼板１０の加圧変形部分は符号１４で示されている。また、薄鋼板１０が上記のように加圧されると、下側の薄鋼板１１に若干の変形が生じ、肉厚が薄くなっている。この部分は加圧変形部分として符号１５で示されている。
【００１７】
上記の加圧変形部分１４は、図２に示すように、凸部４の部分に局部的に形成されている。したがって、凸部４は薄鋼板１０に食い込んでおり、フランジ３は薄鋼板１０の表面の真近まで接近した状態になっている。
【００１８】
このような図２（Ａ）の加圧状態のところへ両電極６、１２間に溶接電流を流すと、（Ｂ）のような溶着がなされる。符号１４で示すように、溶融開始時の加圧変形部分１４の金属量が、厚さが薄くされていることや凸部４が小面積とされていることにより少量化され、通電開始と同時に急速にこの小量化された金属部分が発熱し、金属溶融が確実に開始される。この金属溶融とともに凸部４も溶融して、フランジ３とそれに接触している薄鋼板１０との溶着が確実に進行する。この溶着の進行に並行して、両薄鋼板１０、１１間の接触部分の溶融も進行し、最終的には、フランジ３とそれに接触している薄鋼板１０の溶着と、両薄鋼板１０、１１の溶着が確実になされる。したがって、軸状部品１の溶着と２枚の薄鋼板１０、１１の一体化が、十分な溶着状態の下で、軸状部品１の溶接時に一時に達成される。
【００１９】
このとき、凸部４の体積部分は完全に溶融して、この溶融に引き続くようにして凸部４の面積よりも広い溶融部１６が形成される。すなわち、凸部４が薄鋼板１０に食い込み凸部４の中心部から外周側に向かって溶融するので、溶融は凸部４だけの範囲にはとどまらず、凸部４の表面積よりも広い範囲まで及び、十分な広さの溶融部１６が形成されて強度の高い溶接品質が確保できる。凸部４、溶融部１６、フランジ３の大きさの関係は、図４に示されている。また、この溶着の進行に並行して、両薄鋼板１０、１１間の接触部分の溶融も進行し、最終的には、フランジ３とそれに接触している薄鋼板１０の溶着と、両薄鋼板１０、１１の溶着が確実になされる。したがって、軸状部品１の溶着と２枚の薄鋼板１０、１１の一体化が、十分な溶着状態の下で、軸状部品１の溶接時に一時に達成される。
【００２０】
また、加圧変形部分１５も部分１４と同様にある程度の小容量化が進行しているので、溶融体積は小量化されている。したがって、薄鋼板１０と１１の接触箇所においても急速で十分な温度の発熱が進行し、符号１７に示す広い溶融部が形成されて、２枚の薄鋼板１０、１１が高い溶接強度の下で一体化される。
【００２１】
図３は、可動電極６の加圧力を高く設定した場合であり、したがって、固定電極１２の球面１３が下側の薄鋼板１１に食い込んで凹部１８が形成されている。このように凹部１８が形成されると、加圧変形部分１５の厚さがさらに薄くなるので、通電時の発熱が急速に進行し安定した溶融部１７がえられる。このように加圧変形部分１４、１５が形成されることにより、その部分の熱マスが小さくなるので発熱しやすくしかも溶融しやすい状態になり、確実に溶融した溶融部１６、１７ができるだけ広い面積にわたって確保され、溶接強度が十分に設定されるのである。
【００２２】
図５は、異なった形式のプロジェクションボルト１であり、図１に示した斜面５がなく、偏平なフランジ３となっている場合である。この場合においても、上述のプロジェクションボルト１と同様な溶接品質がえられる。
【００２３】
上述の実施の形態においては、薄鋼板が２枚の場合であるが、これを３枚重ねにすることも可能である。３枚の場合においても２枚の場合と同じ過程をへて加圧変形や溶融が進行するのである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、軸状部品のフランジの直径よりも小径とされた円形の凸部が、凸部が圧接している側の独立した１枚物の薄鋼板の厚さを小さくするので、溶融開始時の金属量が、上記のように厚さが薄くされていることや凸部が小面積とされていることにより少量化され、通電開始と同時に急速にこの小量化された金属部分が発熱し、金属溶融が確実に開始される。この金属溶融とともに凸部も溶融して、フランジとそれに接触している薄鋼板との溶着が確実に進行する。この溶着の進行に並行して、両薄鋼板間の接触部分の溶融も進行し、最終的には、フランジとそれに接触している薄鋼板の溶着と、独立した１枚物の両薄鋼板の溶着が確実になされる。したがって、軸状部品の溶着と２枚の鋼板の一体化が、十分な溶着状態の下で、軸状部品の溶接時に一時に達成される。よって、２枚の独立した薄鋼板をあらかじめスポット溶接するような工程が省けて生産性の向上に役立つのである。また、軸状部品の溶着箇所と両薄鋼板の溶着箇所が薄鋼板の厚さ方向で一致しているので、軸状部品と両薄鋼板との溶着一体化が実質的に一か所で達成され、溶接構造としての簡素化が図られ十分な溶接強度が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を全体的に示す縦断側面図である。
【図２】変形ないしは溶融の過程を示す縦断側面図である。
【図３】他の変形状態を示す縦断側面図である。
【図４】凸部、溶融部、フランジの大きさ関係を示す平面図である。
【図５】他のプロジェクションボルトを示す側面図である。
【符号の説明】
１      軸状部品
２      ボルト軸（軸部）
３      フランジ
４      凸部
６      可動電極
８      保持孔
１０    薄鋼板
１１    薄鋼板
１２    固定電極
１４    加圧変形部分
１５    加圧変形部分
１６    溶融部
１７    溶融部
１８    凹部
【図１】
2004174599.tif 000003
【図２】
2004174599.tif 000004
【図３】
2004174599.tif 000005
【図４】
2004174599.tif 000006
【図５】
2004174599.tif 000007