(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材からなる第１部品の上に、鋼材とは異なる材料から構成された第２部品を重ね、
頭部および前記頭部に接続する軸部から構成されて軸方向断面が略Ｔ字状の鋼からなるボタン部品の前記頭部に当接する上部電極と、前記第１部品の側に配置されて前記第１部品に当接する下部電極との間に力を加えることで、前記ボタン部品に圧力を加えて、前記第２部品の表面側から前記ボタン部品の前記軸部を軸方向に押し込み、
前記軸部の先端部を前記第１部品に当接させ、前記先端部と前記第１部品とを抵抗スポット溶接により溶接する接合方法の実施に使用する接合装置であって、
前記ボタン部品の前記頭部が当接する第１当接面を備える前記上部電極と、
前記上部電極に対して大地の側に配置され、前記第１部品が当接する第２当接面を備える前記下部電極と、
前記上部電極、前記下部電極がそれぞれ接続され、前記ボタン部品の前記先端部が前記第１部品と接触した時に、前記上部電極と前記下部電極との間が通電して、前記先端部と前記第１部品との接触箇所を加熱するための電源と、
前記上部電極と前記下部電極との距離が小さくなるように、前記上部電極と前記下部電極との間に力を加える加圧機構と、
前記頭部を前記第１当接面に吸着させる固定機構と
を備え、
前記第１当接面と前記第２当接面とは、互いに向かい合って配置され、
前記第１当接面の周囲に形成され、前記第１当接面に吸着した前記頭部の周囲を囲う枠を備え、
前記枠は、前記下部電極の方向の第１当接面からの高さが、前記頭部の厚さより低くされていることを特徴とする接合装置。
【請求項２】
請求項１記載の接合装置において、
前記加圧機構は、前記上部電極を、前記下部電極の側に押し下げることで、前記上部電極と前記下部電極との間に力を加えることを特徴とする接合装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の接合装置において、
前記固定機構は、前記第１当接面に開口を備えて前記上部電極に形成された空気を流通可能な空気通路と、前記空気通路に接続された負圧機構とを備え、
前記負圧機構により前記空気通路から前記空気を吸引することで、前記頭部を前記第１当接面に吸着させる
ことを特徴とする接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材からなる構造体に対してアルミニウム材料などの異種材料の構造体を接合する接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輌を構成する部品（車体部品）には、高い強度および軽量が要求されている。このため、部品を形成する材料には、例えば、高張力鋼やアルミニウム材料や、高張力鋼とアルミニウム材料とを一体とした複合部材が用いられている。これらのような異種材料の結合においては、例えば、リベット（ボタン部品）の軸部を孔の開いていないアルミニウム板に押し込むことにより挿通させ、また、予めアルミニウム板に開口を形成しておき、この開口にリベットの軸部を勘合させ、この後、軸部先端と鋼板とを溶接（かしめ締結）している（特許文献１参照）。
【０００３】
上述した技術では、まず、ポンチとカウンターパンチとを用い、ボタン部品の軸部をアルミニウム板に挿通する。次に、アルミニウム板を鋼板と重ね、ボタン部品の軸部の先端部は、鋼板の表面に当接させる。次に、軸部が挿通されている溶接箇所を、抵抗スポット溶接を実施する溶接装置の上部電極の下端面に配置する。溶接装置は、上部電極の下方に、上部電極と向かい合う状態に下部電極が配置されている。次に、上部電極を下部電極の側に下降させ、上部電極の下端面をボタン部品の頭部を当接させる。
【０００４】
次に、上部電極と、鋼板に当接している下部電極とに通電することで、ボタン部品の軸部の先端と鋼板とを、よく知られた抵抗スポット溶接により溶接する。このとき、ボタン部品の先端が鋼板に当接した状態で、上部電極によりボタン部品に圧力を加えながら先端部と鋼板とを抵抗スポット溶接により溶接する。これらのことにより、ボタン部品の先端部が鋼板に溶接され、鋼板とアルミニウム板とが、接合された状態が得られる。
【０００５】
ここで、上述した技術では、まず、ポンチとカウンターパンチとを用い、ボタン部品の軸部をアルミニウム板に挿通させ、この後、溶接装置を用いて溶接しているため、工程が長くなる。これに対し、溶接装置において、軸部のアルミニウム板への挿通と溶接とを実施することで、工程の短縮化が図れる。このためには、例えば、ボタン部品の軸部の先端を先細りの形状とすることで、アルミニウム板への挿通をより容易にすることができる。
【０００６】
ただし、ボタン部品の軸部の先端を先細りの形状とすると、アルミニウム板の上に自立して載置することができず、アルミニウム板の平面に対して軸部が垂直な状態で、ボタン部品の軸部をアルミニウム板に挿通させることが困難となる。
【０００７】
これに対し、図２示す溶接装置を用いることで、アルミニウム板の平面に対して軸部が垂直な状態で、ボタン部品の軸部をアルミニウム板に挿通させることが考えられる。まず、下部電極３０１の当接面３１１の上に、頭部１３１ａおよび頭部１３１ａに接続する軸部１３１ｂから構成されて軸方向断面が略Ｔ字状の鋼からなるボタン部品１３１の頭部１３１ａを大地側として載置する。次に、アルミニウム板３３２の上に鋼板３３３が重ね、溶接箇所を、ボタン部品１３１が載置されている下部電極３０１の上側に配置する。平坦な当接面３１１の上に、ボタン部品１３１の頭部１３１ａを大地側として載置するので、軸部１３１ｂは、アルミニウム板３３２の平面に対して垂直な状態とすることが極めて容易である。
【０００８】
次いで、加圧機構３０４を動作させ、ボタン部品１３１の頭部１３１ａに当接する下部電極３０１と、第１部品１３２の側に配置されて、第２当接面３２１が第１部品１３２に当接する上部電極３０２との間に力を加えることで、ボタン部品１３１に圧力を加えて、アルミニウム板３３２の表面側からボタン部品１３１の軸部１３１ｂを軸方向に押し込む。この押し込みにより、軸部１３１ｂの先端部１３１ｃを鋼板３３３に当接させる。この後、電源３０３により、下部電極３０１と上部電極３０２との間を通電状態とすることで、先端部１３１ｃと鋼板３３３とを抵抗スポット溶接により溶接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１５−０６２９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した技術では、下部電極の平坦な当接面に、ボタン部品の平坦な頭部を載置するので、ボタン部品の位置ずれが発生する懸念がある。また、アルミニウム板および鋼板が配置された状態では、下部電極の上に載置されているボタン部品の状態を、上方から確認することができないため、ボタン部品の位置ずれを修正することが容易ではない。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、位置ずれがない状態で、ボタン部品を電極に配置することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る接合装置は、鋼材からなる第１部品の上に、鋼材とは異なる材料から構成された第２部品を重ね、頭部および頭部に接続する軸部から構成されて軸方向断面が略Ｔ字状の鋼からなるボタン部品の頭部に当接する上部電極と、第１部品の側に配置されて第１部品に当接する下部電極との間に力を加えることで、ボタン部品に圧力を加えて、第２部品の表面側からボタン部品の軸部を軸方向に押し込み、軸部の先端部を第１部品に当接させ、先端部と第１部品とを抵抗スポット溶接により溶接する接合方法の実施に使用する接合装置であって、ボタン部品の頭部が当接する第１当接面を備える上部電極と、上部電極に対して大地の側に配置され、第１部品が当接する第２当接面を備える下部電極と、 上部電極、下部電極がそれぞれ接続され、ボタン部品の先端部が第１部品と接触した時に、上部電極と下部電極との間が通電して、先端部と第１部品との接触箇所を加熱するための電源と、上部電極と下部電極との距離が小さくなるように、上部電極と下部電極との間に力を加える加圧機構と、頭部を第１当接面に吸着させる固定機構とを備え、第１当接面と第２当接面とは、互いに向かい合って配置されている。
【００１３】
請求項１上記接合装置の一構成例において、加圧機構は、上部電極を、下部電極の側に押し下げることで、上部電極と下部電極との間に力を加える。
【００１４】
上記接合装置の一構成例において、固定機構は、第１当接面に開口を備えて上部電極に形成された空気を流通可能な空気通路と、空気通路に接続された負圧機構とを備え、負圧機構により空気通路から空気を吸引することで、頭部を第１当接面に吸着させる。
【００１５】
上記接合装置の一構成例において、第１当接面の周囲に形成され、第１当接面に吸着した頭部の周囲を囲う枠を備える。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、上部電極に固定機構を設けたので、位置ずれがない状態で、ボタン部品を電極に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る接合装置の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、従来の接合装置の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る接合装置について図１を参照して説明する。この接合装置は、よく知られた接合装置と同様に、上部電極、下部電極、電源、加圧機構を備える。この接合装置は、ボタン部品１３１を用いて、鋼材からなる第１部品１３２に、鋼材とは異なる材料（例えばアルミニウム合金）から構成された第２部品１３３を接合するための装置である。第１部品１３２、第２部品１３３は、例えば、板部材である。また、ボタン部品１３１は、鋼からなり、頭部１３１ａおよび頭部１３１ａに接続する軸部１３１ｂから構成されて軸方向断面が略Ｔ字状とされている。
【００１９】
上部電極１０１は、ボタン部品１３１の頭部１３１ａが当接する第１当接面１１１を備える。第１当接面１１１は、１つの平面から構成されている。第１当接面１１１は、例えば、平面視で頭部１３１ａが全て収まる範囲以上の大きさとすることができる。頭部１３１ａは、例えば、平面視の形状が、直径１２ｍｍ程度の円である。第１当接面１１１は、この面積より大きいものとすることができる。また、上部電極１０１の外径は、第１当接面１１１の直径より大きいものとすることができる。例えば、上部電極１０１は、外径１３ｍｍ程度とすることができる。
【００２０】
下部電極１０２は、第１部品１３２が当接する第２当接面１２１を備える。第２当接面１２１は、１つの平面から構成されている。上部電極１０１の第１当接面１１１と下部電極１０２の第２当接面１２１とは、互いに、面と向かい合って配置されている。第１当接面１１１と第２当接面１２１とは、互いに平行な関係とされている。下部電極１０２は、上部電極１０１に対して大地の側に配置されている。
【００２１】
電源１０３は、 上部電極１０１、下部電極１０２がそれぞれ接続されている。ボタン部品１３１の先端部１３１ｃが第１部品１３２と接触した時に、電源１０３により、上部電極１０１と下部電極１０２との間を通電状態とする。これにより、先端部１３１ｃと第１部品１３２との接触箇所を通電加熱して、溶接（抵抗スポット溶接）する。溶接は、交流溶接、直流溶接、サーボ溶接などとすることができる。
【００２２】
加圧機構１０４は、上部電極１０１と下部電極１０２との距離が小さくなるように、上部電極１０１と下部電極１０２との間に力を加える。例えば、加圧機構１０４は、上部電極１０１を、下部電極１０２の側に押し下げることで、上部電極１０１と下部電極１０２との間に力を加える。
【００２３】
また、この接合装置は、頭部１３１ａを第１当接面１１１に吸着させる固定機構１０５を備える。固定機構１０５は、第１当接面１１１に開口１０６を備えて上部電極１０１に形成された空気を流通可能な空気通路１０７と、空気通路１０７に接続された負圧機構１０８とを備える。固定機構１０５は、負圧機構１０８により空気通路１０７から空気を吸引することで、頭部１３１ａを第１当接面１１１に吸着させる。また、この接合装置は、第１当接面１１１の周囲に形成され、第１当接面１１１に吸着した頭部１３１ａの周囲を囲う枠１０９を備える。
【００２４】
枠１０９は、下部電極１０２の方向の、第１当接面１１１からの高さが、頭部１３１ａの厚さより低い状態とすることが重要である。例えば、上述した枠１０９の高さは、頭部１３１ａの厚さの半分程度とすることができる。この状態であれば、枠１０９の存在により、ボタン部品１３１を第２部品１３３へ正常に押し込めず、例えば、頭部１３１ａの下面と第２部品１３３との間に隙間が形成されるなどの問題が発生することがない。
【００２５】
上述した接合装置を用いることで、次に示すような、よく知られた接合が実施できる。まず、固定機構１０５（負圧機構１０８）を動作させ、ボタン部品１３１を第１当接面１１１に吸着して固定する。例えば、ボタン部品１３１の頭部１３１ａを、枠１０９に嵌合させ、頭部１３１ａの上面を第１当接面１１１に当接させる。この、ボタン部品供給状態で、負圧機構１０８を動作させ、第１当接面１１１と頭部１３１ａの上面との間の空間の空気を、この空間に開口１０６を介して連通する空気通路１０７により排気し、上記空間を負圧の状態とする。これにより、ボタン部品１３１は、大気圧により第１当接面１１１に押し付けられ、ボタン部品１３１が第１当接面１１１に固定される。
【００２６】
この状態において、ボタン部品１３１の軸部１３１ｂは、第１当接面１１１の平面に対して垂直な方向を向くものとなる。この状態で、重ねて配置されている第１部品１３２と第２部品１３３とを、図示しない移動装置で移動させ、溶接箇所をボタン部品１３１の箇所（下部）に配置させる。このとき、第１当接面１１１および第２当接面１２１に対し、重ねて配置されている第１部品１３２および第２部品１３３の平面が、互いに平行な状態となるように配置する。この状態とすることで、軸部１３１ｂは、第２部品１３３の平面に対して垂直な状態となる。また、ボタン部品１３１は、第１当接面１１１に吸着されているので、位置ずれが発生しない。
【００２７】
次いで、頭部１３１ａに当接する上部電極１０１と、第１部品１３２の下側に配置されて第１部品１３２に当接する下部電極１０２との間に力を加えることで、ボタン部品１３１に圧力を加えて、第２部品１３３の表面側からボタン部品１３１の軸部１３１ｂを軸方向に押し込む。次に、軸部１３１ｂの先端部１３１ｃを第１部品１３２に当接させ、先端部１３１ｃと第１部品１３２とを抵抗スポット溶接により溶接する。
【００２８】
なお、上部電極１０１に、冷却媒体を流す配管から構成される液冷による冷却機構を設ける（内蔵する）ことができる。冷却機構を設けることで、上部電極１０１が効率的に冷却でき、所望とする高い接合強度を得ることができ、また、連続した溶接を実施する中で、各々の溶接工程の通電加熱をする前段階で、上部電極１０１を十分に冷却することができる。
【００２９】
この種の接合では、溶接により形成される溶融凝固した部分（ナゲット）の形成や、連続した溶接の迅速な実施のために、冷却することが重要となる。例えば、ボタン部品の先端部と鋼板とを、抵抗スポット溶接により溶接してナゲットを形成した後、適切に冷却することで、所望とする大きさでナゲットを形成し、高い接合強度を得ることが重要となる。このためには、例えば、所望の時間、通電加熱をした後、上部電極を冷却することが有効である。また、ボタン部品の先端部と鋼板とが接触する前に加熱がなされることを防ぐために、連続した溶接を実施する中で、各々の溶接工程の通電加熱をする前段階では、上部電極が十分に冷却されていることが重要となる。
【００３０】
以上に説明したように、本発明によれば、上部電極に固定機構を設けたので、位置ずれがない状態で、ボタン部品を電極に配置することができるようになる。
【００３１】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００３２】
１０１…上部電極、１０２…下部電極、１０３…電源、１０４…加圧機構、１０５…固定機構、１０６…開口、１０７…空気通路、１０８…負圧機構、１０９…枠、１１１…第１当接面、１２１…第２当接面、１３１…ボタン部品、１３１ａ…頭部、１３１ｂ…軸部、１３１ｃ…先端部、１３２…第１部品、１３３…第２部品。
【要約】
【課題】位置ずれがない状態で、ボタン部品を電極に配置する。
【解決手段】接合装置は、頭部１３１ａを第１当接面１１１に吸着させる固定機構１０５を備える。固定機構１０５は、第１当接面１１１に開口１０６を備えて上部電極１０１に形成された空気を流通可能な空気通路１０７と、空気通路１０７に接続された負圧機構１０８とを備える。固定機構１０５は、負圧機構１０８により空気通路１０７から空気を吸引することで、頭部１３１ａを第１当接面１１１に吸着させる。
【選択図】  図１【図１】
0006960067.tif 000002
【図２】
0006960067.tif 000003