JP2003103376A - 鋼材の接合構造及び接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一対の鋼材を位置決めする機能と、スポット
溶接を容易にする機能とを併せ持つ加工を簡単な作業で
行い、スポット溶接の際の位置決めを含め、スポット溶
接作業効率を向上させる。 【解決手段】 角パイプ１０とブラケット１２とをスポ
ット溶接する際に、予め角パイプ１０に円孔１４を穿孔
し、ブラケット１２に凸部１６を形成しておくことで、
テーパー状の凸部１６が円孔１４に誘い込まれるように
して挿入され、途中で円孔１４の周縁に接触して挿入が
阻止されることで、位置決めがなされる。また、この接
触部と近傍が溶接部位となるため、溶接も容易に行うこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の鋼材を対向
配置させ、互いの鋼材の背面側から同軸上に一対の電極
をあてがい、当該一対の電極に所定の電圧を印加するこ
とによって、スポット溶接し、前記一対の鋼材を接合す
る接合構造及び接合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、筐体の枠組み等には、Ｌ字型鋼、
Ｈ字型鋼、溝形鋼等の開断面形状の鋼材や、ロ字型鋼、
パイプ（円形、楕円形、多角形）鋼等の閉断面形状の管
状鋼材が適用される。また、これらの鋼材を連結した
り、他の鋼板等の部品を取り付けるための手段の１つと
して、スポット溶接によって接合することがなされてい
る。

【０００３】例えば、断面ロ字型の矩形管状構造の鋼材
（以下、各パイプという）の外周に、Ｌ字型の鋼板（以
下、ブラケットという）を接合する場合、ブラケットを
他の位置決め手段（クランプ等）によって角パイプに対
して位置決めして保持することが必須となる（一例とし
て特開２０００−３０９５６参照（以下先行技術１とい
う））。

【０００４】上記先行技術１では、角パイプにブラケッ
トをスポット溶接する際に、電極をブラケット側と、角
パイプの溶接面と対向する面側とに配置し、通常よりも
高い圧力を一対の電極にかけて溶接することが開示され
ている。なお、この先行技術の目的は、高い圧力下でも
角パイプの変形を防止する剛性を軽量のままで達成する
こととしており、溶接そのものが目的ではない。

【０００５】このため、上記先行技術では、従来どお
り、ブラケットを角パイプの所定位置に位置決めするた
めの治具が必要であり、工程としても位置決め保持工程
と、溶接工程とに分かれているため、作業効率が悪い。
また、スポット溶接を容易にする突起物がないため、溶
接のための印加電圧をさらに高くする必要がある。

【０００６】また、特開平８−２７６２７６号公報（以
下、先行技術２という）には、角パイプにボスをスポッ
ト溶接する際に、このボスの位置決めを容易に、かつ精
度よく行うことが開示されている。

【０００７】この先行技術２では、ボスに突起部を設
け、角パイプにこの突起部が挿入可能な孔を設け、ボス
を角パイプに位置決めする際に、突起部が孔に挿入され
ることで、位置決めを行うようになっている。また、こ
の突起部と孔とで構成される位置決め手段とは別に、ボ
スに爪部を設け、この爪部を角パイプへの溶接対象とす
ることで、溶接の容易性を図っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行技術２では、位置決めのための突起部の形成、またこ
の突起部に対応する孔の穿孔、並びに溶接のための爪部
の形成等の前処理（所謂下加工）の工数が多く、作業効
率が悪い。

【０００９】本発明は上記事実を考慮し、一対の鋼材を
位置決めする機能と、スポット溶接を容易にする機能と
を併せ持つ加工を簡単な作業で行い、スポット溶接の際
の位置決めを含め、スポット溶接作業効率を向上させる
ことができる鋼材の接合構造及び接合方法を得ることが
目的である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、一対の鋼材を対向配置させ、互いの鋼材の背面側か
ら同軸上に一対の電極をあてがい、当該一対の電極に所
定の電圧を印加することによって、スポット溶接し、前
記一対の鋼材を接合する接合構造であって、一方の鋼材
に凸部を設け、他方の鋼材に、前記凸部に対応する位置
に該凸部に嵌合する凹部を設けたことを特徴としてい
る。

【００１１】請求項１記載の発明によれば、凸部と凹部
とが嵌合するため、位置決めが容易となり、また、この
凸部と凹部との接触部分が溶接部位となるため、スポッ
ト溶接作業が容易となる。

【００１２】請求項２に記載の発明は、前記請求項１に
記載の発明において、前記凸部をテーパー形状とし、前
記凹部の開口径を前記凸部におけるテーパー形状の中間
部の径と同一としたことを特徴としている。

【００１３】請求項２記載の発明によれば、凸部をテー
パー状としたため、この凸部は、凹部に誘い込まれるよ
う挿入され、凸部の外周が凹部の周縁に接触することで
同軸上となり、一対の鋼材の相対位置が決まる。

【００１４】また、凸部が凹部に挿入されたとき、テー
パー径の中間径の位置で凹部の周縁と接触するため、こ
こが溶接部位となり得、スポット溶接が容易に行える。

【００１５】すなわち、凸部と凹部とが位置決めのため
の機能と、溶接部位を定める機能とを併せ持つため、予
め位置決めのためだけに加工を施す必要がないため、作
業効率を向上することができる。

【００１６】請求項３に記載の発明は、前記請求項１又
は請求項２に記載の発明において、前記一対の鋼材の少
なくとも一方が、中空閉断面構造であることを特徴とし
ている。

【００１７】請求項３に記載の発明によれば、一対の鋼
材の内、少なくとも一方が中空閉断面構造、すなわち角
パイプの場合に、上記接合構造は非常に有利であり、例
えば、一方が板材である場合には、この板材にパンチン
グ加工等によって、簡単に凸部を設けることができる。
一方、角パイプ側には貫通孔を設け、凹部とすることが
できる。

【００１８】請求項４に記載の発明は、前記請求項１乃
至請求項３の何れか１項記載の発明において、前記凸部
と凹部とが複数の位置に設けられ、少なくとも２箇所を
スポット溶接する際に、前記一対の電極の同一面側をそ
れぞれ共通としたことを特徴としている。

【００１９】請求項３に記載の発明によれば、スポット
溶接をする場合、複数箇所を対象とすることが強度的に
も位置決め精度的にも好ましい。このような場合、凸部
と凹部とにより溶接位置が確実に決められているため、
電極の同一面側をそれぞれのスポット溶接位置に共通と
することができる。

【００２０】請求項５に記載の発明は、前記請求項４に
記載の発明において、前記共通とした一対の電極におけ
る、少なくとも凸部に対応する位置に、当該対応する凸
部方向に突出する突起部を設けたことを特徴としてい
る。

【００２１】請求項４に記載の発明によれば、電極にお
ける溶接ポイント（少なくとも凸部の嵌合位置）に突起
部を設けることで、さらに、溶接ポイントに電極間のス
パークを集中させることができる。

【００２２】請求項６に記載の発明は、前記請求項１乃
至請求項５の何れか１項記載の鋼材の接合構造が施され
た接合方法であって、前記凸部の先端部の、前記凹部へ
の挿入動作に基づき、前記凸部を所定位置に案内するこ
とで、前記一対の鋼材の位置を定め、前記凸部の外周と
前記凹部の周縁との接触部と近傍を、前記一対の電極の
電圧印加によるスポット溶接の対象部位とする、ことを
特徴としている。

【００２３】請求項５に記載の発明によれば、凸部が凹
部に挿入されたとき、例えば、テーパー形状の中間部の
位置で凹部の周縁と接触するため、この周縁部と近傍が
溶接部位となり得る。この状態で一対の電極に電圧を印
加することで、前記接触する溶接部位にスパークが集中
し、一対の鋼材に隙間を作ることなく、容易に溶接を行
うことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１及び図２には、本実施の形態
に係る一対の鋼材としての、角パイプ１０とブラケット
１２の接合構造が示されている。

【００２５】角パイプ１０の図１の上面には、凹部とし
ての一対の円孔１４が設けられている。この実施の形態
では、円孔１４としたが、有底の円溝であってもよい。

【００２６】ブラケット１２は、略Ｌ字型とされ、一方
の面にはパンチング加工によって下に凸の一対の凸部
（図２参照）１６が形成されている。この凸部１６のピ
ッチ寸法は、前記円孔１４のピッチ寸法と一致してい
る。

【００２７】また、図３に示される如く、凸部１６は、
テーパー状とされており、その先端の径寸法は前記円孔
１４の内径（３．３ｍｍ）よりも小さく（３．０ｍ
ｍ）、基部側の径寸法は前記円孔１４の内径よりも大き
く（４．０ｍｍ）形成されている（図３（Ｂ）参照）。

【００２８】ここで、ブラケット１２を角パイプ１０へ
接合する際、凸部１６が円孔１４に対向するように接近
させる。この接近により凸部１６は、その中間部まで挿
入された時点で、円孔１４の周縁と接触し、それ以上の
挿入が阻止されるようになっている。

【００２９】この挿入阻止状態においては、凸部１６と
円孔１４とが同軸上となるため、また、２箇所で同軸上
となるため、ブラケット１２と角パイプ１０との相対位
置が一義的に決まるようになっている。

【００３０】また、凸部１６が円孔１４の周縁に接触状
態であるため、この接触部分と近傍が溶接部位となり得
る。

【００３１】ブラケット１２の背面側、並びに角パイプ
１０の図１の下面側には、それぞれ電極１８、２０がそ
れぞれの凸部１６及び円孔１４に対応して配置されるよ
うになっており、溶接時にはそれぞれブラケット１２及
び角パイプ１０に接触し、所定の圧力が加えられるよう
になっている。本実施の形態では、この電極圧力は、
１．５ｋｇ／ｃｍ²に設定されている。

【００３２】上記所定の圧力で電極１８、２０があてが
われると、この電極１８、２０間に所定の電圧が印加さ
れるようになっている。本実施の形態では、電流値換算
で７．５ＫＡ、サイクル８に設定されている。

【００３３】電極１８、２０に所定の電圧が印加される
と（所定の電流が流れると）、前記凸部１６と円孔１４
との接触部と近傍でスパークが発生し、溶接がなされ
る。また、このとき、接触部分が溶出することで、ブラ
ケット１２と角パイプ１０とが密着し、スポット溶接が
完了する（図４（Ａ）及び（Ｂ）参照）。

【００３４】以下に本実施の形態の作用を説明する。

【００３５】角パイプ１０の溶接部位に、予め円孔１４
を穿孔しておく。本実施の形態では、一対の円孔１４を
設ける。

【００３６】この一対の円孔１４のピッチ寸法と同一の
ピッチ寸法となるように、ブラケット１２に一対の凸部
１６を形成する。凸部１６は、ブラケット１２における
角パイプ１０への接合面とは反対側からパンチング加工
によって形成する。

【００３７】上記が、所謂前処理（下加工）であり、こ
の凸部１６と円孔１４とは、まずブラケット１２を角パ
イプ１０へ位置決めするための基準となる。すなわち、
ブラケット１２を角パイプ１０へ接近させていくと、凸
部１６の先端の外径（３ｍｍ）が円孔１４の内径（３．
３ｍｍ）よりも小さいため、凸部１６は円孔１４に誘い
込まれるように入り込む。さらに挿入を続けると、凸部
１６の基部の外径（４ｍｍ）が円孔１４の内径よりも大
きいため、凸部１６が途中まで挿入された時点で、円孔
１４の周縁を接触し、挿入が阻止される。

【００３８】この挿入阻止状態では、凸部１６と円孔１
４とが同軸となり、また、２箇所で同軸となるため、こ
の時点で角パイプ１０とブラケット１２との相対位置が
一義的に決められる。

【００３９】次に、この凸部１６と円孔１４とは、互い
に接触しあっているため、この接触部（環状）と近傍が
溶接部位となり得る。

【００４０】すなわち、この状態で、ブラケット１２の
背面側に一方の電極１８の先端を接触させ、角パイプ１
０のブラケット接合面とは反対側の面に他方の電極２０
の先端を接触させる。このとき、電極１８、２０と、凸
部１６及び円孔１４とが同軸となり、所定の圧力（１．
５ｋｇ／ｃｍ²）で角パイプ１０とブラケット１２とを
挟持する。なお、もう１箇所の凸部１６及び円孔１４も
同様に一対の電極１８、２０によって挟持する。

【００４１】この加圧状態で、一対の電極１８、２０間
に所定の電圧を印加すると、７．５ＫＡの電流が流れ
る。これを８サイクル実行することで、前記凸部１６と
円孔１４との接触部がスパークが生じる。これにより、
接触部は溶出し、若干の隙間があった角パイプ１０とブ
ラケット１２とが密着し、この密着により接触部近傍も
溶出し、溶接が完了する。

【００４２】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、角パイプ１０とブラケット１２とをスポット溶接す
る際に、予め角パイプ１０に円孔１４を穿孔し、ブラケ
ット１２に凸部１６を形成しておくことで、テーパー状
の凸部１６が円孔１４に誘い込まれるようにして挿入さ
れ、途中で円孔１４の周縁に接触して挿入が阻止される
ことで、位置決めがなされる。また、この接触部と近傍
が溶接部位となるため、溶接も容易に行うことができ
る。 （変形例１）なお、上記実施の形態では、２箇所の凸部
１６及び円孔１４にそれぞれ一対の電極１８、２０をあ
てがうようしたが、図５に示される如く平板状の電極２
２、２４とするようにしてもよい。この場合、同一の電
極２２、２４で２箇所（又はそれ以上）の凸部１６と円
孔１４との接触部に電圧を印加させることができる。 （変形例２）また、上記変形例１において、平板状の電
極２２、２４における、凸部１６と円孔１４と同軸とな
る位置にそれぞれ突起部２６（図６参照）を形成するこ
とで、凸部１６と円孔１４との接触部でのスパークの効
率を向上することができる。

【００４３】この変形例２では、突起部２６を円孔１４
に対応する面にも形成したが、必ずしも必要としない。
また、突起部２６は、凸部１６を形成する凹部に入り込
む形状とすることも可能である。 （変形例３）上記実施の形態並びに変形例１及び２で
は、凸部１６のみをテーパー形状としたが、図７（Ａ）
に示される如く、凹部１４の凸部１６と対向する側の開
口をテーパー形状としてもよいし、図７（Ｂ）に示され
る如く、凹部１４の凸部１６と対向する側の開口のみを
テーパー形状としてもよい。

【００４４】なお、本実施の形態では、一対の鋼材とし
て角パイプ１０とブラケット１２としたが、両方共に板
状の鋼材、或いは両方共に角パイプ等であってもよく、
鋼材の組合わせに限定はない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した如く本発明では、一対の鋼
材を位置決めする機能と、スポット溶接を容易にする機
能とを併せ持つ加工を簡単な作業で行い、スポット溶接
の際の位置決めを含め、スポット溶接作業効率を向上さ
せることができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る一対の鋼材（角パイプとブ
ラケット）の接合状態を示す分解斜視図である。

【図２】図１に対して別角度から見た場合の一対の鋼材
（角パイプとブラケット）の接合状態を示す分解斜視図
である。

【図３】（Ａ）は本実施の形態に係る一対の鋼材の溶接
部の断面図（位置決め前）、（Ｂ）は図３（Ａ）のＩＩ
ＩＢ部拡大図である。

【図４】（Ａ）は本実施の形態に係る一対の鋼材の溶接
部の断面図（溶接時）、（Ｂ）は図４（Ａ）のＩＶＢ部
拡大図である。

【図５】変形例１に係る一対の鋼材の溶接部の断面図で
ある。

【図６】変形例２に係る一対の鋼材の溶接部の断面図で
ある。

【図７】変形例３に係る一対の鋼材の溶接部の断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ 角パイプ（鋼材） １２ ブラケット（鋼材） １４ 円孔（凹部） １６ 凸部 １８、２０ 電極 ２２、２４ 電極 ２６ 突起部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の鋼材を対向配置させ、互いの鋼材
   の背面側から同軸上に一対の電極をあてがい、当該一対
   の電極に所定の電圧を印加することによって、スポット
   溶接し、前記一対の鋼材を接合する接合構造であって、 一方の鋼材に凸部を設け、 他方の鋼材に、前記凸部に対応する位置に該凸部に嵌合
   する凹部を設けたことを特徴とする鋼材の接合構造。
2. 【請求項２】 前記凸部をテーパー形状とし、前記凹部
   の開口径を前記凸部におけるテーパー形状の中間部の径
   と同一としたことを特徴とする請求項１記載の鋼材の接
   合構造。
3. 【請求項３】 前記一対の鋼材の少なくとも一方が、中
   空閉断面構造であることを特徴とする請求項１又は請求
   項２記載の鋼材の接合構造。
4. 【請求項４】 前記凸部と凹部とが複数の位置に設けら
   れ、少なくとも２箇所をスポット溶接する際に、前記一
   対の電極の同一面側をそれぞれ共通としたことを特徴と
   する請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の鋼材の接
   合構造。
5. 【請求項５】 前記共通とした一対の電極における、少
   なくとも凸部に対応する位置に、当該対応する凸部方向
   に突出する突起部を設けたことを特徴とする請求項４記
   載の鋼材の接合構造。
6. 【請求項６】 前記請求項１乃至請求項５の何れか１項
   の鋼材の接合構造が施された接合方法であって、 前記凸部の先端部の、前記凹部への挿入動作に基づき、
   前記凸部を所定位置に案内することで、前記一対の鋼材
   の位置を定め、 前記凸部の外周と前記凹部の周縁との接触部と近傍を、
   前記一対の電極の電圧印加によるスポット溶接の対象部
   位とする、ことを特徴とした鋼材の接合方法。