(57)【要約】【課題】溶接不良を低減することができる抵抗溶接装置を提供すること。【解決手段】抵抗溶接装置は、一対の電極１４，１８を備え、その一対の電極１４，１８によって被溶接材４１，４２を加圧する。被溶接材４１には突起部４１ａが形成され、その突起部４１ａが被溶接材４２に対して当接される。被溶接材４１，４２に流れる溶接電流と平行に延びるように形成された給電用導体２０と、電極１４，１８との間には、磁気誘導部材２１が配設されている。磁気誘導部材２１は、比誘電率の高い材質により形成され、溶接電流が流れる給電用導体２０にて発生する磁力線を通過させ、その磁力線が電極１４，１８間の被溶接材４１，４２に与える影響を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被溶接材を一対の電極によって加圧し、前記複数の被溶接材に対して前記一対の電極を介して直流の溶接電流を通電して溶接する抵抗溶接装置であって、
前記一対の電極を介して前記複数の被溶接材に流れる溶接電流と平行に延びるように形成された給電用導体と前記一対の電極間との間に配置され、比誘電率の高い材質により形成され、前記給電用導体に流れる溶接電流によって生じる磁力線を通過させる磁気部材を備えたことを特徴とする抵抗溶接装置。
【請求項２】
前記複数の被溶接材のうちの少なくとも１つの溶接箇所には突起部が形成され、突起部に集中して通電させて前記被溶接材を溶融させるプロジェクション溶接を行うものである、ことを特徴とする請求項１に記載の抵抗溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は抵抗溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
抵抗溶接では、複数枚の被溶接材を１対の電極によって加圧・通電して溶接を行う。このときの溶接条件としては、溶接電流値、溶接時間、加圧力等がある。これらの溶接条件は、被溶接材の材質、板厚、重ね枚数等に応じて適正値に設定されて、溶接が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６７７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、溶接時に、溶融した被溶接材が溶接したい箇所から移動する場合がある。このような場合、溶融した被溶接材が溶接しようとする箇所と異なる場所で凝固するため、被溶接材間の溶接強度が低くなるといった溶接不良が発生する。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、溶接不良を低減することができる抵抗溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、複数の被溶接材を一対の電極によって加圧し、前記複数の被溶接材に対して前記一対の電極を介して直流の溶接電流を通電して溶接する抵抗溶接装置であって、前記一対の電極を介して前記複数の被溶接材に流れる溶接電流と平行に延びるように形成された給電用導体と前記一対の電極間との間に配置され、比誘電率の高い材質により形成され、前記給電用導体に流れる溶接電流によって生じる磁力線を通過させる磁気部材を備えた。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の抵抗溶接装置において、前記複数の被溶接材のうちの少なくとも１つの溶接箇所には突起部が形成され、突起部に集中して通電させて前記被溶接材を溶融させるプロジェクション溶接を行うものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、溶融した被溶接材の移動による溶接不良の低減が可能な抵抗溶接装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は抵抗溶接装置の概略構成図、（ｂ）は被溶接材の説明図である。
【図２】（ａ）は溶接時の抵抗溶接装置の説明図、（ｂ）は溶接電流の経路を示す説明図である。
【図３】抵抗溶接装置の一部平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１（ａ）に示す抵抗溶接装置は、溶接箇所に突起部（プロジェクション部）が形成された複数の被溶接材を互いに溶接する、所謂プロジェクション溶接装置である。この抵抗溶接装置の支持部１１は、抵抗溶接装置が設置される床に立設されている。この支持部１１の前面（図において左側）には、電極支持部１２が前方に向って突出形成され、この電極支持部１２の上面に下部支持部材１３が固定されている。下部支持部材１３の上面には下部電極１４が固定されている。また、下部支持部材１３には、給電用導体１５の一端が接続され、給電用導体１５の他端は溶接制御装置３０に接続されている。
【００１１】
支持部１１の前面であって電極支持部１２の上方には加圧シリンダ１６が固定されている。この加圧シリンダ１６から下方に向って突出するロッド１６ａの下端には、上部支持部材１７が固定されている。この上部支持部材１７の下面には上部電極１８が固定されている。また、上部支持部材１７には、導電部材１９の一端が接続され、導電部材１９の他端は給電用導体２０の一端に接続され、給電用導体２０の他端は溶接制御装置３０に接続されている。導電部材１９は、例えば、所定厚さの銅板を複数枚積層して形成され、可撓可能である。両電極１４，１８及び支持部材１３，１７は例えば銅合金からなる。
【００１２】
溶接制御装置３０は、交流電源によって発生される商用周波数の交流電力から、抵抗溶接に必要な直流電流を生成する。溶接制御装置の整流回路３１は、交流電力を直流電力に変換する。インバータ回路３２は、図示を省略した複数のスイッチング素子から成るブリッジ回路から構成されていて、直流電力を高周波のスイッチング動作によってパルス状の高周波交流電力に変換する。このインバータ回路３２のスイッチング動作は、後述する制御回路３９からの制御信号によって制御される。
【００１３】
溶接トランス３３は、一次コイル３４と二次コイル３５とコア３６を備える。一次コイル３４はインバータ回路３２の出力側に接続されている。二次コイル３５の両端は第１整流素子３７及び第２整流素子３８をそれぞれ介して給電用導体２０に接続され、二次コイル３５のセンタータップは給電用導体１５に接続されている。
【００１４】
インバータ回路３２から出力された高周波交流電力は、溶接トランス３３の一次コイル３４に印加され、溶接トランス３３の二次コイル３５には電圧が降圧された大電流の高周波交流電力が発生する。この二次コイル３５に発生した高周波交流電力は第１整流素子３７及び第２整流素子３８によって半周期毎に交互に整流され、給電用導体１５，２０等を介して電極１４，１８間に直流電力が供給される。２つの被溶接材４１，４２は上部電極１８と下部電極１４との間に介在され、加圧シリンダ１６によって加圧される。この加圧シリンダ１６による加圧力は、制御回路３９により制御される。制御回路３９は、被溶接材４１，４２に応じて設定された溶接条件（加圧力、溶接時間）に基づいて加圧シリンダ１６を制御する。
【００１５】
給電用導体１５に取着された電流検出器４０は、給電用導体１５に流れる直流電流（溶接電流）に応じた検出信号を出力する。電流検出器４０は制御回路３９に接続されている。制御回路３９は、電流検出器４０により検出した溶接電流と、被溶接材４１，４２に応じて設定された溶接条件（溶接電流値、溶接時間）に基づいてインバータ回路３２を制御する。
【００１６】
溶接条件は、被溶接材４１，４２の材質や大きさ（板厚）等に応じて設定されている。例えば、被溶接材が鉄材の場合、溶接電流の設定値は１０，０００［Ａ］、加圧力は２００［ｋｇ］、溶接時間（溶接サイクル）は１０［サイクル］である。一方、被溶接材がアルミニウムの場合、溶接電流の設定値は２４，０００［Ａ］、加圧力は１００［ｋｇ］、溶接時間（溶接サイクル）は１７［サイクル］である。なお、これらの設定値は一例である。
【００１７】
図１（ｂ）に示すように、被溶接材４１，４２は、例えばアルミニウムよりなる。一方の被溶接材４１には突起部（プロジェクション部）４１ａが形成され、他方の被溶接材４２には突起部が形成されていない。
【００１８】
溶接制御装置３０は、図２（ｂ）に示すように、上部電極１８と下部電極１４との間に介在された被溶接材４１，４２を、被溶接材４１，４２の材質等に応じて設定された溶接条件（加圧力）にて加圧し、突起部４１ａに溶接電流を集中して通電する。突起部４１ａ及びその突起部４１ａが当接された被溶接材４２の部分は、通電される溶接電流にと両被溶接材４１，４２間の抵抗によって発生するジュール熱によって溶融する。そして、被溶接材４１，４２の溶融による沈みに対して加圧力が働く。これにより、被溶接材４１，４２は、冶金的に互いに溶接される。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、両電極１４，１８と給電用導体２０との間には、磁気誘導部材２１が配設されている。図３に示すように、磁気誘導部材２１は、電極１４（１８）と給電用導体２０との間であって、給電用導体２０に近い位置に配置されている。磁気誘導部材２１は、電極１４（１８）と対向する給電用導体２０の面を覆うように、略コ字状に形成されている。
【００２０】
磁気誘導部材２１は、例えば鉄（鋼材：ＳＳ４００，等）のように、比透磁率が高い材質（鉄の比透磁率は５，０００）により形成されている。この磁気誘導部材２１は、溶接電流が流れる給電用導体２０にて発生する磁力線を通過させ、その磁力線が電極１４，１８間の被溶接材４１，４２に与える影響を低減する。
【００２１】
図２（ｂ）に示すように、溶接時における溶接電流は、概略的にループ状の経路に従って流れる。上部電極１８、被溶接材４１，４２及び下部電極１４は、溶接電流Ｉ１を流す電流経路を構成し、給電用導体２０は、溶接電流Ｉ２を流す電流経路を構成する。そして、上部電極１８から被溶接材４１，４２を介して下部電極１４に流れる溶接電流Ｉ１に対し、給電用導体２０には逆方向の溶接電流Ｉ２が流れる。
【００２２】
一般的に、平行に配置された２つの導体に対して電流が逆方向に流れるとき、２つの導体には互いに反発力が働く。この反発力により、溶融した被溶接材４１，４２（突起部４１ａ）が移動する。２つの導体に作用する反発力は、２つの導体に流れる電流の積に比例し、２つの導体の間の距離に反比例する。従って、この移動量は、溶接電流が大きいほど大きくなる。また、移動量は、被溶接材の比重が小さいほど大きくなる。なお、鉄の比重は７．８７［ｇ／ｃｃ］であり、アルミニウムの比重は２．６９９［ｇ／ｃｃ］である。また、移動量は、加圧力が小さいほど大きくなる。
【００２３】
２つの導体に作用する反発力は、それぞれの導体に流れる電流により発生する磁場の影響により発生する。この影響は、電極１４，１８間に流れる溶接電流Ｉ１と、給電用導体２０に流れる溶接電流Ｉ２との間の距離Ｌに応じて、距離Ｌが短いほど強くなる。従って、一方の磁場の影響を低減することにより、他方の導体に影響する反発力を小さくすることができる。つまり、給電用導体２０の近傍に配置された磁気誘導部材２１は、溶接電流Ｉ２が流れる給電用導体２０の周りに形成する磁場、磁力線が通り易い。このため、給電用導体２０に流れる溶接電流Ｉ２により生じる磁力線は、被溶接材４１，４２（突起部４１ａ）に流れる溶接電流Ｉ１により生じる磁力線に対して影響し難くなる。その結果、溶融した被溶接材４１，４２に対して作用する反発力が小さくなり、溶融した被溶接材４１，４２の移動が低減される。これにより、溶接不良が低減される。
【００２４】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）抵抗溶接装置は、一対の電極１４，１８を備え、その一対の電極１４，１８によって被溶接材４１，４２を加圧する。被溶接材４１には突起部４１ａが形成され、その突起部４１ａが被溶接材４２に対して当接される。抵抗溶接装置は、加圧した被溶接材４１，４２に溶接電流を流す。この溶接電流は、突起部４１ａに集中して通電され、突起部４１ａ及び突起部４１ａが当接された被溶接材４２の部分は、溶接電流と接触抵抗により発生するジュール熱によって溶融する。
【００２５】
被溶接材４１，４２に流れる溶接電流と平行に延びるように形成された給電用導体２０と、電極１４，１８との間には、磁気誘導部材２１が配設されている。磁気誘導部材２１は、比誘電率の高い材質により形成され、溶接電流が流れる給電用導体２０にて発生する磁力線を通過させ、その磁力線が電極１４，１８間の被溶接材４１，４２に与える影響を低減する。従って、給電用導体２０に流れる溶接電流Ｉ２により生じる磁力線は、被溶接材４１，４２（突起部４１ａ）に流れる溶接電流Ｉ１により生じる磁力線に対して影響し難くなる。その結果、溶融した被溶接材４１，４２に対して作用する反発力が小さくなり、溶融した被溶接材４１，４２の移動が低減される。これにより、溶接不良を低減することができる。
【００２６】
（２）プロジェクション溶接は、少なくとも一方の被溶接材に形成した突起部に溶接電流を集中するため、被溶接材４１，４２と電極１４，１８との間は、抵抗が少なくなるように面接触とされる。このため、電極１４，１８の消耗が少ない。プロジェクション溶接に用いられる被溶接材４１，４２において、一方の被溶接材４１には突起部４１ａが形成されている。従って、被溶接材４１，４２間には、突起部４１ａによる隙間が形成されているため、溶融した被溶接材が反発力によって移動しやすい。このため、磁気誘導部材２１を設けて反発力を低減することにより、プロジェクション溶接において、溶融した被溶接材の移動による溶接不良を低減することができる。
【００２７】
尚、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記形態では、磁気誘導部材２１を給電用導体２０に近い位置に配置した。これに対し、溶接電流によって生じる反発力を低減する、つまり、溶接電流によって被溶接材４１，４２（突起部４１ａ）の周囲に生じる磁力線の粗密を緩和することが可能であれば、磁気誘導部材２１の配置位置は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
・上記実施形態では、磁気誘導部材２１の材質を鉄としたが、他の材質により磁気誘導部材２１を形成してもよい。例えば、珪素鋼（比透磁率：７，０００）、純鉄（比透磁率：２００，０００）、鉄−ニッケル合金、等を用いても良い。
【００２９】
・上記実施形態で示す被溶接材４１，４２は一例であり、形状や材質を変更してもよい。そして、電極１４，１８の互いに対向する面の形状は、被溶接材に応じて変更されることはいうまでもない。
【００３０】
・上記実施形態では、突起部４１ａ（プロジェクション部）を形成して抵抗溶接（プロジェクション溶接）を行ったが、被溶接材の形状に応じて、角等を利用するようにしてもよい。
【００３１】
・上記実施形態は、突起部４１ａ（プロジェクション部）を有する被溶接材４１と突起部を有していない被溶接材４２とを互いに溶接するようにしたが、両被溶接材４１，４２に突起部を形成して溶接するようにしてもよい。
【００３２】
・上記実施形態は、突起部４１ａ（プロジェクション部）を有する被溶接材４１と突起部を有していない被溶接材４２とを互いに溶接する抵抗溶接（プロジェクション溶接）に具体化したが、その他の抵抗溶接を行う装置に具体化してもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１４  下部電極
１８  上部電極
２０  給電用導体
２１  磁気誘導部材（磁気部材）
４１，４２  被溶接材
４１ａ  突起部（プロジェクション部）
Ｉ１，Ｉ２  溶接電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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