(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のトランスの１次側巻線と、第１のコンデンサと、が接続された第１の回路と；
第２のトランスの１次側巻線と、第２のコンデンサと、が接続された第２の回路と；
前記第１のトランスの２次側巻線と前記第２のトランスの２次側巻線とに接続された電極であって、接合対象物を挟み込むことができるように構成された電極と；
前記第１の回路及び前記第２の回路に電力を供給する電源から、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサへの、前記第１のトランスの１次側巻線及び前記第２のトランスの１次側巻線を介さない電力の供給の有無を切り替える充電スイッチとを備え；
前記第１の回路は、前記第１の回路において、前記第１のコンデンサと前記第１のトランスの１次側巻線とに前記第１のコンデンサに蓄積されたエネルギーに起因する電流が流れるように動作させる通電の状態と、前記第１のコンデンサと前記第１のトランスの１次側巻線とに前記第１のコンデンサに蓄積されたエネルギーに起因する電流が流れないように動作させる非通電の状態と、を切り替える第１の放電スイッチを有し；
前記第２の回路は、前記第２の回路において、前記第２のコンデンサと前記第２のトランスの１次側巻線とに前記第２のコンデンサに蓄積されたエネルギーに起因する電流が流れるように動作させる通電の状態と、前記第２のコンデンサと前記第２のトランスの１次側巻線とに前記第２のコンデンサに蓄積されたエネルギーに起因する電流が流れないように動作させる非通電の状態と、を切り替える第２の放電スイッチを有する；
接合装置。
【請求項２】
前記第１のトランスと前記第２のトランスとを含む複数のトランスが、平面視において、前記電極を基準として対称に配置されている；
請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
１つの前記電源から前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサへ向けて前記第１のトランスの１次側巻線及び前記第２のトランスの１次側巻線を介さずに電流を流す充電配線であって、前記充電スイッチが設けられると共に、前記第１のトランスの１次側巻線と前記第１のコンデンサとの接続部分と、前記第２のトランスの１次側巻線と前記第２のコンデンサとの接続部分と、を連絡する連絡充電配線を有する充電配線を備える；
請求項１又は請求項２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記連絡充電配線に設けられた分離スイッチであって、通電と非通電とを切り替える分離スイッチを備える；
請求項３に記載の接合装置。
【請求項５】
前記充電スイッチ及び前記分離スイッチを通電の状態にすると共に前記第１の放電スイッチ及び前記第２の放電スイッチを非通電の状態にして、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサを充電し、その後、前記充電スイッチ及び前記分離スイッチを非通電の状態にすると共に前記第１の放電スイッチ及び前記第２の放電スイッチを通電の状態にして前記第１の回路及び前記第２の回路に電流を流すことにより、前記接合対象物を挟んでいる前記電極に電流を流して前記接合対象物を接合するように、前記充電スイッチ、前記分離スイッチ、前記第１の放電スイッチ及び前記第２の放電スイッチを制御する第１の制御回路を備える；
請求項４に記載の接合装置。
【請求項６】
前記電源から前記第１の回路へ向けて電流を流す第１のリセット配線であって、前記電源からの電流を、前記充電スイッチを迂回して前記第１のトランスの１次側巻線と前記第１の放電スイッチとの接続部分に流す第１のリセット配線と；
前記電源から前記第２の回路へ向けて電流を流す第２のリセット配線であって、前記電源からの電流を、前記充電スイッチを迂回して前記第２のトランスの１次側巻線と前記第２の放電スイッチとの接続部分に流す第２のリセット配線と；
前記充電スイッチを介して前記第１の回路及び前記第２の回路に電流を流す前に、前記充電スイッチ並びに前記第１の放電スイッチ及び前記第２の放電スイッチを非通電の状態にして、前記第１のリセット配線及び前記第２のリセット配線の少なくとも一方を流れる電流で前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサの少なくとも一方を充電するように、前記充電スイッチ並びに前記第１の放電スイッチ及び前記第２の放電スイッチを制御するリセットモードを実行する第２の制御回路を備える；
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項７】
前記第１のリセット配線は、前記電源と前記第１の回路との通電と非通電とを切り替える第１のリセットスイッチを有し；
前記第２のリセット配線は、前記電源と前記第２の回路との通電と非通電とを切り替える第２のリセットスイッチを有し；
前記第２の制御回路は、前記リセットモードを実行する際に、前記第１のリセットスイッチ及び前記第２のリセットスイッチを同時に又は時間差で通電の状態にして、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサを同時に又は時間差で充電するように、前記第１のリセットスイッチ及び前記第２のリセットスイッチを制御する；
請求項６に記載の接合装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の接合装置を用いて、前記接合対象物が接合した接合済部材を製造する方法であって；
前記接合対象物を、前記電極で挟むように供給する部材供給工程と；
前記接合対象物を挟んでいる前記電極に電流を流して前記接合対象物を接合する接合工程と；を備える、
接合済部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接合装置及び接合済部材の製造方法に関し、特に電極に通電する電力を増大させることができる接合装置及びこの装置を用いた接合済部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサ式溶接機は、放電時間に比べて長い時間をかけて溶接用コンデンサに溶接電力を蓄え、それを短時間で一気に放電するので、一般的な交流溶接機に比べて、溶接対象物が過熱される度合いが小さくなり、溶接箇所の溶接痕（焼け）がほとんどなく、歪みなども小さいという利点がある。このようなコンデンサ式溶接機の例として、充電回路と、溶接トランスと、入力電力が充電回路を介して供給されるコンデンサと、直列に接続された溶接トランスの１次巻線とコンデンサとに対して並列に接続された放電用スイッチング素子と、溶接トランスの２次巻線に並列に接続された溶接電極とを備えるものがある（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２０１３−１４１７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の装置において、溶接電極に流れる電流を大きくしようとして入力電力を大きくした場合に、増大させた入力電力に比例して溶接電流が増大せず、必要な溶接電流を得るためにより大きな電力を入力する必要があった。
【０００５】
本発明は上述の課題に鑑み、入力する電力の増加に応じて電極に通電する電力を増大させることができる接合装置及び接合済部材の製造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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る接合装置は、例えば図１に示すように、第１のトランス１３の１次側巻線１３ａと、第１のコンデンサ１１と、が接続された第１の回路１０と；第２のトランス２３の１次側巻線２３ａと、第２のコンデンサ２１と、が接続された第２の回路２０と；第１のトランス１３の２次側巻線１３ｂと第２のトランス２３の２次側巻線２３ｂとに接続された電極６０であって、接合対象物を挟み込むことができるように構成された電極６０と；第１の回路１０及び第２の回路２０に電力を供給する電源Ｓから、第１のコンデンサ１１及び第２のコンデンサ２１への、第１のトランス１３の１次側巻線１３ａ及び第２のトランス２３の１次側巻線２３ａを介さない電力の供給の有無を切り替える充電スイッチ３３とを備え；第１の回路１０は、第１の回路１０において、第１のコンデンサ１１と第１のトランス１３の１次側巻線１３ａとに第１のコンデンサ１１に蓄積されたエネルギーに起因する電流が流れるように動作させる通電の状態と、第１のコンデンサ１１と第１のトランス１３の１次側巻線１３ａとに第１のコンデンサ１１に蓄積されたエネルギーに起因する電流が流れないように動作させる非通電の状態と、を切り替える第１の放電スイッチ１２を有し；第２の回路２０は、第２の回路２０において、第２のコンデンサ２１と第２のトランス２３の１次側巻線２３ａとに第２のコンデンサ２１に蓄積されたエネルギーに起因する電流が流れるように動作させる通電の状態と、第２のコンデンサ２１と第２のトランス２３の１次側巻線２３ａとに第２のコンデンサ２１に蓄積されたエネルギーに起因する電流が流れないように動作させる非通電の状態と、を切り替える第２の放電スイッチ２２を有する。
【０００７】
このように構成すると、電極に供給できる電流が第１の回路からと第２の回路からとの複数系統からとなるので、１つの系統から電極に電流を供給する場合と比較して、合計の電流供給能力が同じであってもより大きな電流を電極に流すことができる。
【０００８】
また、本発明の第２の態様に係る接合装置は、例えば図２（Ａ）に示すように、上記本発明の第１の態様に係る接合装置において、第１のトランス１３と第２のトランス２３とを含む複数のトランス１３、２３が、平面視において、電極６０を基準として対称に配置されている。
【０００９】
このように構成すると、各トランスからの電磁力が電極に挟まれた接合対象物に与える影響を相殺することができる。
【００１０】
また、本発明の第３の態様に係る接合装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る接合装置１において、１つの電源Ｓから第１のコンデンサ１１及び第２のコンデンサ２１へ向けて第１のトランス１３の１次側巻線１３ａ及び第２のトランス２３の１次側巻線２３ａを介さずに電流を流す充電配線３０であって、充電スイッチ３３が設けられると共に、第１のトランス１３の１次側巻線１３ａと第１のコンデンサ１１との接続部分と、第２のトランス２３の１次側巻線２３ａと第２のコンデンサ２１との接続部分と、を連絡する連絡充電配線３１、３２を有する充電配線３０を備える。
【００１１】
このように構成すると、１つの電源で複数系統のコンデンサを充電することができ、装置構成を簡便にすると共に小型化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明の第４の態様に係る接合装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第３の態様に係る接合装置１において、連絡充電配線３１、３２に設けられた分離スイッチ３８であって、通電と非通電とを切り替える分離スイッチ３８を備える。
【００１３】
このように構成すると、放電時に分離スイッチを非通電にすることで、第１の回路及び第２の回路のそれぞれから電極に対して概ね均等に放電できると共に、第１の回路又は第２の回路に想定以上の電流が流れることを防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明の第５の態様に係る接合装置は、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第４の態様に係る接合装置１において、充電スイッチ３３及び分離スイッチ３８を通電の状態にすると共に第１の放電スイッチ１２及び第２の放電スイッチ２２を非通電の状態にして、第１のコンデンサ１１及び第２のコンデンサ２１を充電し、その後、充電スイッチ３３及び分離スイッチ３８を非通電の状態にすると共に第１の放電スイッチ１２及び第２の放電スイッチ２２を通電の状態にして第１の回路１０及び第２の回路２０に電流を流すことにより、接合対象物Ｐ（例えば図２参照）を挟んでいる電極６０に電流を流して接合対象物Ｐを接合するように、充電スイッチ３３、分離スイッチ３８、第１の放電スイッチ１２及び第２の放電スイッチ２２を制御する第１の制御回路５１を備える。
【００１５】
このように構成すると、比較的小型の接合装置で接合対象物を適切に接合することができる。
【００１６】
また、本発明の第６の態様に係る接合装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第５の態様のいずれか１つの態様に係る接合装置１において、電源Ｓから第１の回路１０へ向けて電流を流す第１のリセット配線４１であって、電源Ｓからの電流を、充電スイッチ３３を迂回して第１のトランス１３の１次側巻線１３ａと第１の放電スイッチ１２との接続部分に流す第１のリセット配線４１と；電源Ｓから第２の回路２０へ向けて電流を流す第２のリセット配線４２であって、電源Ｓからの電流を、充電スイッチ３３を迂回して第２のトランス２３の１次側巻線２３ａと第２の放電スイッチ２２との接続部分に流す第２のリセット配線４２と；充電スイッチ３３を介して第１の回路１０及び第２の回路２０に電流を流す前に、充電スイッチ３３並びに第１の放電スイッチ１２及び第２の放電スイッチ２２を非通電の状態にして、第１のリセット配線４１及び第２のリセット配線４２の少なくとも一方を流れる電流で第１のコンデンサ１１及び第２のコンデンサ２１の少なくとも一方を充電するように、充電スイッチ３３並びに第１の放電スイッチ１２及び第２の放電スイッチ２２を制御するリセットモードを実行する第２の制御回路５２を備える。
【００１７】
このように構成すると、第１の回路及び第２の回路に対し、充電時において、放電時とは逆向きの電流を一時的に第１のトランス及び第２のトランスの少なくとも一方に流すことができ、放電時とは逆向きの電流が流れたトランスに蓄えられていたエネルギーを放出することができる。
【００１８】
また、本発明の第７の態様に係る接合装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第６の態様に係る接合装置１において、第１のリセット配線４１は、電源Ｓと第１の回路１０との通電と非通電とを切り替える第１のリセットスイッチ４５を有し；第２のリセット配線４２は、電源Ｓと第２の回路２０との通電と非通電とを切り替える第２のリセットスイッチ４６を有し；第２の制御回路５２は、リセットモードを実行する際に、第１のリセットスイッチ４５及び第２のリセットスイッチ４６を同時に又は時間差で通電の状態にして、第１のコンデンサ１１及び第２のコンデンサ２１を同時に又は時間差で充電するように、第１のリセットスイッチ４５及び第２のリセットスイッチ４６を制御する。
【００１９】
このように構成すると、リセットモードにおいて、第１のトランス及び第２のトランスそれぞれに蓄えられたエネルギーを個別に放出することが可能になる。
【００２０】
また、本発明の第８の態様に係る接合済部材の製造方法は、例えば図１及び図２（Ｂ）を参照して示すと、上記本発明の第１の態様乃至第７の態様のいずれか１つの態様に係る接合装置１を用いて、接合対象物Ｐが接合した接合済部材を製造する方法であって；接合対象物Ｐを、電極６０で挟むように供給する部材供給工程と；接合対象物Ｐを挟んでいる電極６０に電流を流して接合対象物Ｐを接合する接合工程と；を備える。
【００２１】
このように構成すると、接合装置の大型化を抑制しながら接合済部材を製造することができる。
【００２２】
なお、本発明の第９の態様に係る接合装置として、例えば図１及び図２（Ａ）に示すように、トランスの１次側巻線１３ａ、２３ａと、コンデンサ１１、２１と、コンデンサ１１、２１とトランスの１次側巻線１３ａ、２３ａとの間の通電と非通電とを切り替える放電スイッチ１２、２２と、が接続された充放電回路１０、２０を複数有する充放電回路群と；充放電回路群における複数の充放電回路１０、２０のそれぞれのトランス１３、２３の２次側巻線１３ｂ、２３ｂに接続された電極６０であって、接合対象物Ｐを挟み込むことができるように構成された電極６０とを備え；充放電回路群における複数の充放電回路１０、２０のそれぞれのトランス１３、２３は、平面視において、電極６０を基準として対称に配置されていることとしてもよい。ここで、充放電回路群が有する充放電回路は、２つ又は３つ以上であってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電極に供給できる電流が第１の回路からと第２の回路からとの複数系統からとなるので、１つの系統から電極に電流を供給する場合と比較して、合計の電流供給能力が同じであってもより大きな電流を電極に流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る接合装置のブロック図である。
【図２】（Ａ）は本発明の実施の形態に係る接合装置の電極まわりの概略構成を示す平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る接合装置の動作のフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る接合装置の動作過程における各スイッチの状態を示すテーブルの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２６】
まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る接合装置１を説明する。図１は、接合装置１のブロック図である。接合装置１は、典型的には金属製の２つの部材で構成された接合対象物Ｐ（図２参照）に対して加圧しながら電流を流すことで、接合対象物Ｐを接合する装置である。接合装置１は、接合対象物Ｐを挟み込む電極６０と、電源Ｓからの電力を電極６０に供給する回路とを備えており、当該回路は、第１回路１０と、第２回路２０と、充電配線３０と、充電スイッチ３３と、分離スイッチ３８と、リセット配線４０と、制御回路５０とを備えている。なお、電源Ｓは、典型的には、商用の交流電力を受け入れて直流に変換する整流・平滑回路又は交流発電機と整流・平滑回路との組み合わせ、あるいは直流発電機等で構成され、本実施の形態では接合装置１の構成要素に含まれていないが、電源Ｓの構成の一部（例えば、整流・平滑回路部分）又は全部が接合装置１の構成要素に含まれることとしてもよい。
【００２７】
第１回路１０は、第１コンデンサ１１と、第１放電スイッチ１２と、第１トランス１３の一次側巻線である第１一次巻線１３ａとを有しており、これらが環状の配線に直列に設けられて接続されている。第１コンデンサ１１は、接合対象物Ｐ（図２参照）の接合に必要な比較的大きな電流を電極６０に供給できるように、電荷を蓄えるものである。第１コンデンサ１１は、接合対象物Ｐに要求される接合能力から容量を決定するとよい。第１放電スイッチ１２は、第１コンデンサ１１に電荷を蓄えるときはＯＦＦにし、第１コンデンサ１１から放電するとき（第１コンデンサ１１に蓄えられた電荷を電極６０に供給するとき）はＯＮにするものである。第１放電スイッチ１２は、典型的にはサイリスタが用いられており、ゲート信号の入力の有無を調節することでＯＮ―ＯＦＦを制御することができるように構成されている。第１一次巻線１３ａは、第１トランス１３の一部である。接合装置１は、第１トランス１３を備えていることになる。第１トランス１３は、第１一次巻線１３ａと第１二次巻線１３ｂとを含んでおり、第１一次巻線１３ａに流れる電流よりも第１二次巻線１３ｂに流れる電流が大きくなるようにするものである。
【００２８】
第２回路２０は、第１回路１０と同様に構成されている。第２回路２０は、第２コンデンサ２１と、第２放電スイッチ２２と、第２トランス２３の一次側巻線である第２一次巻線２３ａとを有しており、これらはそれぞれ第１回路１０における第１コンデンサ１１、第１放電スイッチ１２、第１一次巻線１３ａに対応する。接合装置１は第２トランス２３も備えている。第２トランス２３は、第２一次巻線２３ａと第２二次巻線２３ｂとを含んでおり、第１回路１０における第１トランス１３に対応する。
【００２９】
充電配線３０は、電源Ｓと、第１回路１０及び第２回路２０とを結ぶ配線である。充電配線３０は、一端が電源Ｓの端子の１つに接続され、他端が第１充電配線３１と第２充電配線３２とに分岐している。分岐した充電配線３０のうち、第１充電配線３１は第１回路１０の第１一次巻線１３ａと第１コンデンサ１１とを接続する配線（接続部分）に接続されており、第２充電配線３２は第２回路２０の第２一次巻線２３ａと第２コンデンサ２１とを接続する配線（接続部分）に接続されている。換言すれば、第１充電配線３１は、第１回路１０の第１一次巻線１３ａと第１コンデンサ１１とを接続する配線のうちの第１放電スイッチ１２が存在しない配線に接続されており、第２充電配線３２は、第２回路２０の第２一次巻線２３ａと第２コンデンサ２１とを接続する配線のうちの第２放電スイッチ２２が存在しない配線に接続されている。第１充電配線３１及び第２充電配線３２は、協働して、第１回路１０（ひいては第１コンデンサ１１）と第２回路２０（ひいては第２コンデンサ２１）とを連絡する配線となっており、連絡充電配線に相当する。充電配線３０には、充電スイッチ３３が設けられている。充電スイッチ３３は、第１一次巻線１３ａを介さずに第１コンデンサ１１に電荷を蓄えるために第１回路１０に電流を供給するとき及び第２一次巻線２３ａを介さずに第２コンデンサ２１に電荷を蓄えるために第２回路２０に電流を供給するときはＯＮにし、この電流の供給を停止するときはＯＦＦにするものである。充電スイッチ３３は、典型的にはサイリスタが用いられており、ゲート信号の入力の有無を調節することでＯＮ―ＯＦＦを制御することができるように構成されている。充電スイッチ３３は、本実施の形態では、第１充電配線３１と第２充電配線３２とに分岐する前の（当該分岐点よりも電源Ｓ側の）充電配線３０に配設されているが、これに代えて、第１充電配線３１及び第２充電配線３２のそれぞれに配設されていてもよい。また、本実施の形態では、第２充電配線３２に、分離スイッチ３８が設けられている。分離スイッチ３８は、第２充電配線３２における電流の通電と非通電とを切り替えるものである。
【００３０】
リセット配線４０は、トランスに対して一方向のみに電流を流した場合に発生する偏磁現象の影響を解消するべく、トランスにおいてコンデンサの放電時の電流の向きとは逆向きに電流を流すために設けられている。リセット配線４０は、一端が、電源Ｓに接続され、他端が第１リセット配線４１と第２リセット配線４２とに分岐している。分岐したリセット配線４０のうち、第１リセット配線４１は第１回路１０の第１放電スイッチ１２と第１一次巻線１３ａとを接続する配線のうちの第１コンデンサ１１が存在しない配線に接続されており、第２リセット配線４２は第２回路２０の第２放電スイッチ２２と第２一次巻線２３ａとを接続する配線のうちの第２コンデンサ２１が存在しない配線に接続されている。第１リセット配線４１には、第１リセットスイッチ４５が設けられている。第１リセットスイッチ４５は、第１回路１０にリセット電流を供給するときはＯＮにし、リセット電流の供給を停止するときはＯＦＦにするものである。ここで、リセット電流は、トランスの１次巻線にコンデンサの放電時の電流の向きとは逆向きに流す電流である。第１放電スイッチ１２をＯＦＦにした状態で第１リセットスイッチ４５をＯＮにすると、電源Ｓ、第１一次巻線１３ａ、及び第１コンデンサ１１を接続する閉回路を形成することとなる。第２リセット配線４２には、第２リセットスイッチ４６が設けられている。第２リセットスイッチ４６は、第２回路２０にリセット電流を供給するときはＯＮにし、リセット電流の供給を停止するときはＯＦＦにするものである。第２放電スイッチ２２をＯＦＦにした状態で第２リセットスイッチ４６をＯＮにすると、電源Ｓ、第２一次巻線２３ａ、及び第２コンデンサ２１を接続する閉回路を形成することとなる。第１リセットスイッチ４５及び第２リセットスイッチ４６は、共に、典型的にはサイリスタが用いられており、ゲート信号の入力の有無を調節することでＯＮ―ＯＦＦを制御することができるように構成されている。
【００３１】
制御回路５０は、各スイッチのＯＮ―ＯＦＦを制御することで、接合装置１の動作を制御するものである。制御回路５０は、本実施の形態では、第１制御回路５１と第２制御回路５２とを含んでいる。第１制御回路５１は、第１放電スイッチ１２、第２放電スイッチ２２、充電スイッチ３３のそれぞれに対し、ゲート制御信号を与えてＯＮ―ＯＦＦを制御することができるように構成されている。また、第１制御回路５１は、分離スイッチ３８に対して制御信号を与えてＯＮ―ＯＦＦを制御することができるように構成されている。第２制御回路５２は、第１リセットスイッチ４５、第２リセットスイッチ４６、第１放電スイッチ１２、第２放電スイッチ２２のそれぞれに対し、ゲート制御信号を与えてＯＮ―ＯＦＦを制御することができるように構成されている。なお、制御回路５０に含まれる第１制御回路５１及び第２制御回路５２は、図示の例では、機能の観点から別のものとして表しているが、典型的には渾然一体に構成されている。すなわち、典型的には、制御回路５０は、全体で上述の各スイッチを適宜制御して、第１制御回路５１の機能と第２制御回路５２の機能とを兼ねるように構成されている。
【００３２】
電極６０は、電極回路６６に設けられている。電極回路６６は、電極６０のほか、第１トランス１３の二次側巻線である第１二次巻線１３ｂと、第２トランス２３の二次側巻線である第２二次巻線２３ｂとを有しており、第１二次巻線１３ｂと第２二次巻線２３ｂとが環状の配線に設けられている。この環状の配線には、第１二次巻線１３ｂと第２二次巻線２３ｂとを接続する一対の配線同士を結ぶ電極配線６３が設けられており、この電極配線６３に電極６０が配設されている。このような構成により、電極６０は、第１回路１０及び第２回路２０の双方から電力の供給を受けることができるように構成されている。電極６０は、上電極６１と下電極６２とを有しており、上電極６１と下電極６２とで接合対象物Ｐを挟んだときに電極配線６３全体が導通することができるように構成されている。
【００３３】
図２に、電極６０まわりの概略構成図を示す。図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は側面図である。図２（Ａ）では、説明の便宜上、上電極６１の図示を省略している。図２（Ａ）に示すように、本実施の形態では、平面視において、下電極６２が矩形に形成されており、第１トランス１３及び第２トランス２３が、下電極６２を挟むように、それぞれ下電極６２の左右に配置されている。第１トランス１３と第２トランス２３とは、平面視において、下電極６２を基準として対称に配置されており、典型的には、下電極６２の重心を対称中心とする点対称に配置され、あるいは下電極６２の中心を通る仮想直線を対称軸とする線対称に配置されている。このように、第１トランス１３及び第２トランス２３が電極６０を基準として対称に配置されていることで、第１トランス１３及び第２トランス２３それぞれに等しい大きさの電流が流れた場合に、第１トランス１３及び第２トランス２３それぞれから生じる電磁力が、電極６０に挟まれた接合対象物Ｐに均等に作用することになり、接合対象物Ｐが意図せずに移動してしまうことを抑制することができる。この趣旨に鑑みて、「対称に配置」とは、配置が幾何学的に厳密な対称でなくてもよく、第１トランス１３及び第２トランス２３それぞれから生じる電磁力によって接合対象物Ｐが意図せずに移動してしまうことを抑制することができる程度に対称に、第１トランス１３及び第２トランス２３が電極６０を挟んで配置されていればよい。
【００３４】
また、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）から把握できるように、電極６０に挟まれる接合対象物Ｐは、本実施の形態では、円柱状に形成された嵌合部材Ｐｔと、リング状に形成された環状部材Ｐｓとを含んでいる。環状部材Ｐｓは、厚い円板状の中心に、嵌合部材Ｐｔの外径よりも一回り小さい円柱状の中空部分（内部空間）が形成されている。嵌合部材Ｐｔ及び環状部材Ｐｓは、典型的には金属で形成されており、例えば炭素鋼、合金鋼、鋳鉄等で形成されており、両者は同種の材料で形成されていてもよく、異なる材料で形成されていてもよい。接合対象物Ｐは、嵌合部材Ｐｔと環状部材Ｐｓとがリングマッシュ（登録商標）の接合方法（以下、単に「リングマッシュ接合」という。）によって接合されるものである。リングマッシュ接合は、環状部材Ｐｓの内部空間に、空間径よりも一回り大きい嵌合径を有する嵌合部材Ｐｔを、加圧しながら溶接電流を流して嵌め込んで、嵌合部材Ｐｔの外側面が環状部材Ｐｓの内面に全周にわたって完全に又は概ね均一に固相接合される方法である。この固相接合は、接合する部材同士を密着させ、融点未満の温度に加熱することで、部材を溶融させずに接合を行うものである。接合対象物Ｐをリングマッシュ接合する際、溶接電流によって接合部分に焼きが入る場合がある。焼きが入った場合は、接合対象物Ｐに溶接電流を再度流して焼き戻しするとよい。以下に、２回通電によって接合対象物Ｐを接合する場合を例として、接合装置１の作用を説明する。
【００３５】
図３は接合装置１の動作を説明するフローチャートである。図４は接合装置１の動作過程における各スイッチの状態を示すテーブルの図である。以下の接合装置１の作用の説明において、言及している接合装置１の構成については適宜図１及び図２を参照することとする。以下に説明する接合装置１の作用によって、嵌合部材Ｐｔと環状部材Ｐｓとが接合した接合済部材を製造することができる。したがって、以下の接合装置１の作用の説明は、接合済部材の製造方法の説明を兼ねることとなる。接合装置１の停止中は、分離スイッチ３８を除き、各スイッチがＯＦＦ（通電していない状態）になっている。分離スイッチ３８は、通常時はＯＮ（通電可能な状態）になっている。接合装置１が起動すると、制御回路５０は、第１リセットスイッチ４５をＯＮにして第１トランス１３をリセットする（Ｓ１）。この工程は前回の接合装置１の作動によってトランスが偏磁している場合に偏磁を解消するために行うものである。第１リセットスイッチ４５がＯＮになると、電源Ｓからの電流は、充電配線３０からリセット配線４０及び第１リセット配線４１を介して（つまり充電スイッチ３３を迂回して）第１回路１０に入り、第１一次巻線１３ａを図１中の符号Ｒ１で示す方向に流れる。電流が第１一次巻線１３ａをＲ１方向に流れることで、第１トランス１３の偏磁は解消に向かう。また、第１一次巻線１３ａを流れた電流は、第１コンデンサ１１に至ると共に、第１充電配線３１及び第２充電配線３２を介して第２回路２０に入り、第２コンデンサ２１に至ることで、第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１の充電が行われる。この工程（Ｓ１）では、第１トランス１３を確実にリセットするために、第２リセットスイッチ４６をＯＮにしていない。この工程（Ｓ１）は、第１トランス１３がリセット許容状態になるまで継続する。ここで、トランスのリセット許容状態とは、典型的には、コンデンサを充電し、充電したコンデンサを放電させて溶接電流を流す一連の溶接工程を継続的に行っても、トランスの偏磁が進まず、トランスが安定した動作を行うことができる状態を意味している。トランスがリセット許容状態になったか否かは、例えば、検知器（不図示）を用いて、トランスの一次巻線を通じて流れる電流によって充電されるコンデンサの電圧がリセット判断電圧設定値以上になったことを検知する、又は、一次巻線を通じて流れる電流がリセット判断電流設定値以上になったことを検知することにより、判断することができる。
【００３６】
第１トランス１３がリセット許容状態になったら、制御回路５０は、第１リセットスイッチ４５をＯＦＦにすると共に、第２リセットスイッチ４６をＯＮにして第２トランス２３をリセットする（Ｓ２）。この工程も偏磁を解消するために行うものである。第１リセットスイッチ４５がＯＦＦになって第２リセットスイッチ４６がＯＮになると、電源Ｓからの電流は、充電配線３０からリセット配線４０及び第２リセット配線４２を介して（つまり充電スイッチ３３を迂回して）第２回路２０に入り、第２一次巻線２３ａを図１中の符号Ｒ２で示す方向に流れる。電流が第２一次巻線２３ａをＲ２方向に流れることで、第２トランス２３の偏磁は解消に向かう。また、第２一次巻線２３ａを流れた電流は、第２コンデンサ２１に至ると共に、第２充電配線３２及び第１充電配線３１を介して第１回路１０に入り、第１コンデンサ１１に至ることで、引き続き第２コンデンサ２１及び第１コンデンサ１１の充電が行われる。この工程（Ｓ２）では、第２トランス２３を確実にリセットするために、第１リセットスイッチ４５をＯＦＦにしている。この工程（Ｓ２）は、第２トランス２３がリセット許容状態になるまで継続する。上述の第１トランス１３をリセットする工程（Ｓ１）及び第２トランス２３をリセットする工程（Ｓ２）の実行は、リセットモードの実行に相当する。
【００３７】
第２トランス２３がリセット許容状態になったら、制御回路５０は、第２リセットスイッチ４６をＯＦＦにすると共に、充電スイッチ３３をＯＮにして第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１の本充電を行う（Ｓ３）。ここで、コンデンサの本充電とは、電源Ｓからの電流を、トランスを介さずに、専らコンデンサに充電することを意味している。第２リセットスイッチ４６がＯＦＦになって充電スイッチ３３がＯＮになると、電源Ｓからの電流は、充電配線３０を通り、第１充電配線３１を介して第１回路１０に入って第１コンデンサ１１に至ると共に、第２充電配線３２を介して第２回路２０に入って第２コンデンサ２１に至る。この工程（Ｓ３）では、電源Ｓからの電流が、各トランス１３、２３の一次巻線１３ａ、２３ａを介さずに、第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１に直に流入するので、各トランス１３、２３をリセットする工程（Ｓ１、Ｓ２）で行われる充電よりも早く第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１の充電が行われる。この本充電の工程（Ｓ３）は、第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１それぞれの充電電圧が、あらかじめ設定された接合用の目標電圧になるまで行われる。そして、この工程（Ｓ３）が完了するまでに、嵌合部材Ｐｔ及び環状部材Ｐｓを、上電極６１と下電極６２との間に供給する（部材供給工程）。すなわち、この部材供給工程は、接合装置１を起動する前、第１トランス１３のリセット中（Ｓ１）、第２トランス２３のリセット中（Ｓ２）、第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１の本充電中（Ｓ３）のいずれのタイミングで行ってもよい。本実施の形態では、この部材供給工程により、次の放電工程（Ｓ４）の際に、嵌合部材Ｐｔが上電極６１に接触し、環状部材Ｐｓが下電極６２に接触し、嵌合部材Ｐｔと環状部材Ｐｓとが接触した状態になる。
【００３８】
第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１が接合用の目標電圧になったら、制御回路５０は、充電スイッチ３３をＯＦＦにすると共に、第１放電スイッチ１２及び第２放電スイッチ２２をＯＮにして第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１から放電する（Ｓ４）。このとき、制御回路５０は、分離スイッチ３８をＯＦＦにして第２充電配線３２の通電を遮断する。第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１から放電すると、第１コンデンサ１１からの電流（第１コンデンサ１１に蓄積されたエネルギーに起因する電流）は第１一次巻線１３ａを符号Ｆ１方向に第１放電スイッチ１２を介して流れ、第２コンデンサ２１からの電流（第２コンデンサ２１に蓄積されたエネルギーに起因する電流）は第２一次巻線２３ａを符号Ｆ２方向に第２放電スイッチ２２を介して流れる。第１一次巻線１３ａ及び第２一次巻線２３ａに流れる放電電流は、第１二次巻線１３ｂ及び第２二次巻線２３ｂを介して、上電極６１及び下電極６２に挟まれた接合対象物Ｐに電流を流すことで嵌合部材Ｐｔと環状部材Ｐｓとを固相接合する（接合工程）。このとき、接合対象物Ｐには、第１コンデンサ１１で放電された電流と第２コンデンサ２１で放電された電流との、複数のコンデンサから放電された電流が流れるので、この複数のコンデンサから放電された合計電流と同じ大きさの電流が１つのコンデンサで放電された場合に比べて、概ね１．３〜１．５倍（典型的には約１．４倍）大きな電流を接合対象物Ｐに流すことができる。また、分離スイッチ３８をＯＦＦにしているので、第１回路１０から電極６０への放電電流と第２回路２０から電極６０への放電電流とを概ね等しくすることができて第１トランス１３及び第２トランス２３それぞれから生じる電磁力を電極６０に挟まれた接合対象物Ｐに均等に作用させることができる。分離スイッチ３８をＯＦＦにしていることで、さらに、第１回路１０又は第２回路２０に想定以上の電流が流れることを防ぐことができる。この放電工程（Ｓ４）において接合対象物Ｐの接合が行われた際に、溶接電流によって接合部分に焼きが入った場合、接合対象物Ｐに再度電流を流して焼き戻しするために、以下の工程を続ける。
【００３９】
１回目の放電（Ｓ４）が完了したら、制御回路５０は、第１放電スイッチ１２及び第２放電スイッチ２２をＯＦＦにすると共に、分離スイッチ３８並びに第１リセットスイッチ４５及び第２リセットスイッチ４６をＯＮにして第１トランス１３及び第２トランス２３をリセットする（Ｓ５）。この第１トランス１３及び第２トランス２３をリセットする工程（Ｓ５）の実行も、リセットモードの実行に相当する。第１トランス１３及び第２トランス２３をリセットする要領は、前述のリセットに関する工程（Ｓ１、Ｓ２）におけるものと同様である。ここでの工程（Ｓ５）で、第１リセットスイッチ４５及び第２リセットスイッチ４６を同時にＯＮにして第１トランス１３及び第２トランス２３を同時にリセットしているのは、前回の放電（Ｓ４）により嵌合部材Ｐｔと環状部材Ｐｓとが接合されて短絡状態となっているため、第１トランス１３及び第２トランス２３のリセットに前回の工程（Ｓ１、Ｓ２）ほど時間がかからないためである。また、かかる事情により、この第１トランス１３及び第２トランス２３のリセットに伴う第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１の充電で、第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１それぞれの充電電圧をあらかじめ設定された焼き戻し用の目標電圧にすることができる。
【００４０】
第１トランス１３及び第２トランス２３がリセット許容状態になると共に焼き戻し用の目標電圧になったら、制御回路５０は、第１リセットスイッチ４５及び第２リセットスイッチ４６並びに分離スイッチ３８をＯＦＦにすると共に、第１放電スイッチ１２及び第２放電スイッチ２２をＯＮにして第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１から放電する（Ｓ６）。これにより、第１一次巻線１３ａを符号Ｆ１方向に、第２一次巻線２３ａを符号Ｆ２方向に、それぞれ放電電流が流れ、さらに、第１二次巻線１３ｂ及び第２二次巻線２３ｂを介して、上電極６１及び下電極６２に挟まれた接合対象物Ｐに電流が流れることで、嵌合部材Ｐｔと環状部材Ｐｓとの接合済部分が焼き戻しされる（焼き戻し工程）。２回目の放電（Ｓ６）が完了すると、接合対象物Ｐの接合が終了し、接合済部材が製造される。
【００４１】
なお、上述の接合装置１の動作の説明では、第１トランス１３をリセットする工程（Ｓ１）及び第２トランス２３をリセットする工程（Ｓ２）の際に、分離スイッチ３８をＯＮにすることとしたが、第１トランス１３をリセットする工程（Ｓ１）の際に分離スイッチ３８をＯＦＦにして第２回路２０に電流を供給せずに第２コンデンサ２１の充電を行わず、及び／又は、第２トランス２３をリセットする工程（Ｓ２）の際に分離スイッチ３８をＯＦＦにして第１回路１０に電流を供給せずに第１コンデンサ１１の充電を行わないこととしてもよい。また、工程（Ｓ５）において、第１リセットスイッチ４５及び第２リセットスイッチ４６を同時にＯＮにして第１トランス１３及び第２トランス２３を同時にリセットすると共に第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１に同時に充電することとしているが、第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１に同時に充電することができない場合は、工程（Ｓ５）を、第１リセットスイッチ４５をＯＮにして第１トランス１３をリセットすると共に第１コンデンサ１１に充電する工程（Ｓ５−１）と、第２リセットスイッチ４６をＯＮにして第２トランス２３をリセットすると共に第２コンデンサ２１に充電する工程（Ｓ５−２）とに分けるとよい（図４中の「ステップ５の代替工程」参照）。この場合、工程（Ｓ５−１）は工程（Ｓ１）と同様の要領で行えばよく、工程（Ｓ５−２）は工程（Ｓ２）と同様の要領で行えばよい。
【００４２】
以上で説明したように、本実施の形態に係る接合装置１によれば、複数のコンデンサから放電された電流によって電極６０に挟まれた接合対象物Ｐに電流を供給しているので、比較的大きな電流を接合対象物Ｐに流して接合対象物Ｐを接合することができる。また、１つの電源Ｓで複数のコンデンサ（第１回路１０の第１コンデンサ１１及び第２回路２０の第２コンデンサ２１）を充電することができるので、装置構成を簡便にすることができると共に小型化を図ることができる。また、分離スイッチ３８が設けられているので第１回路１０又は第２回路２０に想定以上の電流が流れることを防ぐことができ、加えて、第１トランス１３と第２トランス２３とが平面視において電極６０を基準として対称に配置されていることで、第１回路１０及び第２回路２０のそれぞれから電極６０への放電電流を概ね等しくすることができて第１トランス１３及び第２トランス２３それぞれから生じる電磁力を電極６０に挟まれた接合対象物Ｐに均等に作用させることができ、接合対象物Ｐが意図せずに移動してしまうことを抑制することができる。また、リセット配線４０並びに第１リセットスイッチ４５及び第２リセットスイッチ４６が設けられているので、第１トランス１３及び第２トランス２３に生じた偏磁を適切に解消することができる。
【００４３】
以上の説明では、第１回路１０において、第１コンデンサ１１と第１トランス１３の第１一次巻線１３ａとが電源Ｓに対して並列に接続されていることとしたが、直列に接続されていてもよい。第２回路２０においても同様である。
【００４４】
以上の説明では、第１回路１０及び第２回路２０のそれぞれにコンデンサ１１、２１が１つずつ設けられているとしたが、複数のコンデンサを並列に接続したコンデンサバンクを設けてもよい。
【００４５】
以上の説明では、１つの電源Ｓから第１回路１０及び第２回路２０の双方に電力を供給することとしたが、第１回路１０に供給するための電源Ｓと第２回路２０に供給するための電源Ｓとを個別に備えることとしてもよい。
【００４６】
以上の説明では、第１トランス１３及び第２トランス２３の２つのトランスを備えることとしたが、トランスは３つ以上備えることとしてもよい。トランスを３つ以上備える場合も、各トランスが平面視において電極６０に対して対称（典型的には点対称）になるように配置するとよい。なお、複数のトランスを設ける場合、対称配置の容易性の観点から、偶数個配置することとするとよい。
【００４７】
以上の説明では、分離スイッチ３８が第２充電配線３２に設けられているとしたが、分離スイッチ３８は、第２充電配線３２に代えて第１充電配線３１に設けられていてもよく、第２充電配線３２及び第１充電配線３１の双方に設けられていてもよい。
【００４８】
以上の説明では、接合対象物Ｐがリングマッシュ接合されるものであるとしたが、リングプロジェクション接合されるものであってもよく、その他の方法で接合されるものであってもよい。
【００４９】
以上で説明した図１に示す回路図は、以下のように変形することもできる。１つ目の相違点として、図１中では第２リセット配線４２が第１リセットスイッチ４５よりも電源Ｓ側でリセット配線４０から分岐していたものを、変形例では第１の回路１０における第１放電スイッチ１２と第１一次巻線１３ａとを接続する配線に第２リセット配線４２を接続して第１回路１０から第２回路２０へリセット電流が供給されるようにする。すなわち、変形例では、リセット配線４０が分岐せず、第２回路２０に供給されるリセット電流が、第１回路１０を経由することになる。２つ目の相違点として、第１リセットスイッチ４５を、図１では第１リセット配線４１にあったものを、変形例では第１コンデンサ１１と第１放電スイッチ１２とを接続する配線と電源Ｓとを結ぶ配線上に移動し、第２リセットスイッチ４６を、図１では第２リセット配線４２にあったものを、変形例では第２コンデンサ２１と第２放電スイッチ２２とを接続する配線と電源Ｓとを結ぶ配線上に移動する。このように構成された変形例を作動させる際、第１トランス１３をリセットする工程（Ｓ１、Ｓ５、Ｓ５−１）において分離スイッチ３８及び第２リセットスイッチ４６はＯＦＦのままでもＯＮにしてもよく、第２トランス２３をリセットする工程（Ｓ２、Ｓ５、Ｓ５−２）において分離スイッチ３８及び第１リセットスイッチ４５はＯＦＦのままでもＯＮにしてもよく、第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ２１の本充電を行う工程（Ｓ３）では第１リセットスイッチ４５及び第２リセットスイッチ４６をＯＦＦではなくてＯＮにするものとする。なお、上記の変形例から、第１リセットスイッチ４５及び第２リセットスイッチ４６を省略して、仮に第１リセットスイッチ４５及び第２リセットスイッチ４６が存在した場合に両者が常時ＯＮである状態と実質的に同じになるように構成してもよい。
【００５０】
以上の説明では、本発明の実施の形態に係る接合装置を、一例として主に図１乃至図４を用いて説明したが、各部の構成、構造、数、配置、形状、材質などに関しては、上記具体例に限定されず、当業者が適宜選択的に採用したものも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５１】
１      接合装置
１０    第１回路
１１    第１コンデンサ
１２    第１放電スイッチ
１３    第１トランス
１３ａ  第１一次巻線
１３ｂ  第１二次巻線
２０    第２回路
２１    第２コンデンサ
２２    第２放電スイッチ
２３    第２トランス
２３ａ  第２一次巻線
２３ｂ  第２二次巻線
３０    充電配線
３１    第１充電配線
３２    第２充電配線
３３    充電スイッチ
３８    分離スイッチ
４１    第１リセット配線
４２    第２リセット配線
４５    第１リセットスイッチ
４６    第２リセットスイッチ
５０    制御回路
６０    電極
Ｐ      接合対象物
Ｓ      電源
【要約】
【課題】入力する電力の増加に応じて電極に通電する電力を増大させることができる接合装置及び接合済部材の製造方法を提供する。
【解決手段】接合装置１は、第１のトランス１３の１次側巻線１３ａと、第１のコンデンサ１１と、が接続された第１の回路１０と、第２のトランス２３の１次側巻線２３ａと、第２のコンデンサ２１と、が接続された第２の回路２０と、第１のトランス１３の２次側巻線１３ｂと第２のトランス２３の２次側巻線２３ｂとに接続された電極６０と、電源Ｓから第１、第２のコンデンサ１１、２１へのトランスを介さない通電／非通電を切り替える充電スイッチ３３とを備える。第１の回路１０は第１の放電スイッチ１２を有し、第２の回路２０は第２の放電スイッチ２２を有する。接合済部材の製造方法は、接合装置１を用いて、接合対象物Ｐを電極６０で挟むように供給し、接合対象物Ｐを挟んでいる電極６０に電流を流して接合対象物Ｐを接合する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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