JP2006289397A - スタッド溶接用フェルール及びスタッド並びにスタッド溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 板状部材の側縁部を母材上にスタッド溶接できるスタッド溶接用フェルール及びスタッド並びにスタッド溶接方法を提供する。
【解決手段】 スタッド導入部1aの下方に一体に形成された余盛形成部1bの下面に、挿通方向と略垂直な最下面当接部位1baの端部より挿通方向と略平行に立ち上がる一対の側部当接部位1bb，1bbの上端縁同士を連結し且つ挿通方向と略垂直な中間当接部位1bcが形成されたスタッド溶接用フェルール１、及び一般的なスタッドか又は下端のフラックス部2aの近傍に切り欠き部2bが形成されたスタッド２をスタッドガンに装着し、スタッド溶接用フェルール１を、両側部当接部位1bb，1bbが母材Ｂ上の板状部材Ｐの所定の側面に、最下面当接部位1baが母材Ｂの表面に、中間当接部位1bcが板状部材Ｐの表面上にそれぞれ当接させ、スタッドガンを起動させて板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上に溶接する。
【選択図】 図２１

Description

本発明は、板状部材を母材上にスタッド溶接する際に用いられる新規なスタッド溶接用フェルール及びスタッド並びにスタッド溶接方法に関するものである。

一般に、板状部材を母材上に溶接するための方法としては、板状部材を母材上に設置させた状態でこの板状部材の側縁部と母材の表面とが当接する部位を被覆アーク溶接やガスシールドアーク溶接等のアーク溶接により溶接する方法や、母材と板状部材とを一対の電極チップで挟み込んでスポット溶接により溶接する方法が広く知られている。

しかしながら、前者のアーク溶接により板状部材を母材上に溶接する場合には、板状部材と母材とが当接する部位の全周に亘ってアーク溶接により溶接を行わなければならないため溶接部分の長さが長いので面倒であるばかりでなく時間と労力とが非常に掛かってしまうというと問題があり、また溶接作業を行っている場所が建設現場等の足場の悪い場所である場合には、作業者は足場や他の作業等に注意しながら溶接作業を行わなくてはならないから、作業効率が悪化してしまったり、溶接作業の質が低下してしまったりするという欠点があった。

また、後者のスポット溶接により板状部材を母材上に溶接する場合には、母材と板状部材とを一対の電極チップで挟み込まなければならないから、母材の裏面側に電極チップを設置するための余地がない場合や、溶接しようとする母材や板状部材が厚くスポット溶接に適していない材料である場合には、スポット溶接では板状部材を母材上に溶接することができないという欠点があった。

そこで、このようなアーク溶接やスポット溶接と比べて、比較的簡単に短時間で溶接を行うことができると共に、その溶接に用いられるスタッドガン自体が軽量で建設現場等の足場の悪い場所等の様々な場面において用いることができるいう特徴を有し、従来より円柱状やネジ状のスタッドを起立した状態で母材上に溶接するために多用されるスタッド溶接を用いて、板状部材を母材上に溶接する方法も考えられる。

しかしながら、このようなスタッド溶接を利用して板状部材を母材上に溶接する場合には、スタッドを母材上の板状部材の表面上に位置せしめてスタッド溶接を行うことになるが、この際にスタッドが溶接される板状部材の部位の表面側から裏面側及びその部位の直下の母材の表面までの部位を総て溶融させなければならす、単にスタッドを母材上にスタッド溶接する通常のスタッド溶接と比較して比較的大径なスタッドを用いて大電流でスタッド溶接を行うことになるため、大型の電気設備等が必要になるばかりでなく、スタッド溶接の有する機動性や簡便性等の特徴が損なわれるという欠点があり、また母材上に溶接される板状部材の厚さが厚ければ厚い程、より大電流が必要となるので、厚板の板状部材を母材上に溶接するには適さないという欠点があった。

そこで、大電流を必要とせず厚板であってもスタッド溶接を利用して板状部材を母材上に溶接することができる方法として、例えば母材に鋼板，プラスチック，木材等の板状部材を重ね合わせて接合するに際し、板状部材の重ね合わせ部にリベット穴を設け、このリベット穴にリベットの軸部を挿通させるとともに、このリベットの挿通端面を母材の重ね合わせ部に当接させ母材にスタッド溶接する方法（例えば、特許文献１参照。）や、板状部材に孔を穿設し、その孔部分を挟んで板状部材の片面に母材、他面に板状の当て金をそれぞれ重ね合わせ、当て金の表面にアークスタッド溶接機に着脱自在に把持されたスタッドの先端を接触し、次いでアークスタッド溶接機を起動させてスタッドの先端と当て金の間に放電を自動的に行わせることにより、スタッドの先端と共にそれに接触する当て金部分を溶融させ、板状部材の孔の縁部と母材との間を溶接固定する方法（例えば、特許文献２参照。）等が提案された。

しかしながら、前者の方法では板状部材の重ね合わせ部に予めリベット穴を設けなければならないが、板状部材が長さの長いものである場合には多数のリベット穴を設けなければならず、しかもその板状部材に折曲部や他の部材が取り付けられる場合にはその部位を除いた部位を選んでリベット穴を設けなければならないから、非常に手間がかかるという欠点があるばかりでなく、板状部材と母材とが互いに溶融して強固に結合されているのではなく板状部材は母材に溶接されたリベットを介して係止されているのみの状態であるから、その結合状態が直接溶接されたものに比して脆弱であるという欠点もあり、更に外力によりリベットの頭部やリベット穴が変形してしまったりした場合には母材より板状部材が簡単に外れてしまうという欠点もあった。

一方、後者の方法では板状部材と母材と当て金とスタッドの先端とがそれぞれ溶融して強固に結合されているものの、前者の方法と同様に板状部材に予め孔を穿設しなければならないと共にその孔部分を挟んで板状部材の片面に母材、他面に板状の当て金をそれぞれ重ね合わせた状態でスタッド溶接を行わなければならないから、非常に手間がかかるという欠点があるばかりでなく、板状部材の孔が当て金によって遮られた状態でスタッド溶接を行なわなければならないから、正確な板状部材の孔の位置が把握できない状態でスタッド溶接を行わなくてはならないのでその作業性が悪いという欠点もあり、更にアークにより当て金を溶融させた後に板状部材の孔周辺部，母材及びスタッドの先端を溶融させてスタッド溶接する構成となっているから、当て金の材質や厚さや板状部材の孔の大きさや長さ等の様々な条件に合わせて、アークを発生させる電流の通電時間や電圧等の管理や調整を行わなければならないので、その管理や調整が非常に難しいという欠点もあった。

更に、何れの方法においても板状部材に予め孔等を設けた状態でスタッド溶接が行われるから、若し一カ所でも溶接した後に接合の強度不足に気付いた場合であっても、後から更に溶接箇所を増やすことが非常に困難であるという欠点があり、更にそれぞれ板状部材の孔等をスタッド溶接するものであるから、外力により板状部材の周縁部が浮いてしまうことによって、板状部材全体の接合強度が著しく低下してしまう危険性を有しているという欠点もあった。

特開平６−１２６４６４号公報 特開平８−３３２５７３号公報

本発明は、前記従来技術の欠点を解消し、板状部材を母材上に容易に良好な状態でスタッド溶接することができる新規なスタッド溶接用フェルール及びスタッド並びに前記スタッド溶接用フェルールを用いたスタッド溶接方法を提供することを課題とする。

本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意研究の結果、板状部材を母材上にスタッド溶接するに際し、母材の表面と板状部材の側面及び表面とスタッドの下方側とを溶融させて板状部材の表面上から母材の表面上に亘って適度な余盛を形成させるようにすれば、母材や板状部材自体に特別な加工を施すことなく、板状部材の側縁部を母材に直接スタッド溶接することができることに着目した。

そこで、本発明者らは更に研究を重ねた結果、板状部材を母材上にスタッド溶接する際に用いられるスタッド溶接用フェルールの余盛形成部の下面がそれぞれ母材の表面と板状部材の側面と板状部材の表面とに当接できるような形状に形成すれば、母材の表面と板状部材の側面及び表面とスタッドの下方側とを溶融させると共に板状部材の表面から母材の表面に亘って適度な余盛を形成させることができるので、母材や板状部材自体に特別な加工を施すことなく、板状部材の側縁部を母材上に容易に良好な状態でスタッド溶接することができることを究明したのである。

そして、このようなスタッド溶接用フェルールを用いてより良好な状態で板状部材の側縁部を母材上にスタッド溶接するには、その下端に突出して設けられたフラックス部の近傍に板状部材の側縁部の所定の側面に則した形状の切り欠き部が形成されたスタッドを用いることが好適であることも究明して本発明を完成したのである。

即ち本発明の一つは、スタッド挿通穴を有するスタッド導入部の下方に、該スタッド挿通穴と連通し且つ下方が開口しており該スタッド挿通穴の断面積よりもその断面積が大きい空間を形成する余盛形成部が一体に形成されているスタッド溶接用フェルールであって、
該余盛形成部の下面が、該スタッド挿通穴の挿通方向と略垂直な最下面当接部位と、該最下面当接部位の端部より該スタッド挿通穴の挿通方向と略平行に立ち上がる一対の側部当接部位と、両該側部当接部位の上端縁同士を連結し且つ該スタッド挿通穴の挿通方向と略垂直な中間当接部位とで形成されていることを特徴とするスタッド溶接用フェルールである。

そして、この本発明に係るスタッド溶接用フェルールにおいて、余盛形成部の最下面当接部位にこの余盛形成部内の空間と外方とを連通させるガス抜き用溝が設けられていれば、スタッド等が溶融した際に発生するガスを余盛形成部より外方へ放出することができて好ましく、また余盛形成部の両側部当接部位の各延長平面が、スタッド挿通穴の挿入方向と略平行であって且つこのスタッド挿通穴内を通る一平面上にそれぞれ位置していたり、スタッド挿通穴の挿入方向と略平行であって且つこのスタッド挿通穴内を通る略直角に交差する二平面上にそれぞれ位置していたりすれば、板状部材の直線状を成す側縁部や板状部材の直角状を成す角部の側縁部に対応することができて好ましく、更にスタッド導入部のスタッド挿通穴の断面形状及び余盛形成部の中間当接部位より上方の空間の断面形状がそれぞれ略正円状を成すように形成されていれば、最も多用されているその断面形状が略正円状であるスタッドに対応することができるので好ましいことも究明したのである。

そして、この本発明に係るスタッドにおいて、切り欠き部の立上がり面が、スタッドの挿入方向と略平行な一平面より成るものであったり、スタッドの挿入方向と略平行で互いに直交する二平面より成るものであったりすれば、板状部材の直線部や角部のような側縁部に好適に対応することができて好ましく、またスタッドの挿入方向の中間部位であって切り欠き部より上方部分にその断面積が小さい破断部が形成されていたり、このような破断部を有する態様において破断部より上方側の部位にその断面形状が非円形状を成す掴み部が形成されていたり、更に切り欠き部より上方の大部分の断面形状が略正円状を成すように形成されていたり、少なくとも切り欠き部より上方部分の側面に雄ねじが形成されていたりすれば、本発明に係るスタッドを用いて板状部材を母材上にスタッド溶接した後における様々な利用形態に対応することができて好ましいことも究明したのである。

また、本発明のもう一つは、下端に突出して設けられたフラックス部の近傍からスタッドの挿入方向と略平行に立ち上がる立上がり面と、該立上がり面の上端縁から側面に至るスタッドの挿入方向と略垂直な水平面とから成る切り欠き部が形成されていることを特徴とするスタッドである。

更に、本発明のもう一つは、スタッド挿通穴を有するスタッド導入部の下方に、該スタッド挿通穴と連通し且つ下方が開口しており該スタッド挿通穴の断面積よりもその断面積が大きい空間を形成する余盛形成部が一体に形成されており、該余盛形成部の下面が、該スタッド挿通穴の挿通方向と略垂直な最下面当接部位と、該最下面当接部位の端部より該スタッド挿通穴の挿通方向と略平行に立ち上がる一対の側部当接部位と、両該側部当接部位の上端縁同士を連結し且つ該スタッド挿通穴の挿通方向と略垂直な中間当接部位とで形成されているスタッド溶接用フェルールの該スタッド挿通穴に、下端に突出して設けられたフラックス部が形成されているスタッドを挿通させた状態で、該スタッド溶接用フェルール及び該スタッドをスタッドガンに装着せしめた後に、該スタッド溶接用フェルールを、両側部当接部位が母材上の溶接しようとする板状部材の所定の側面に、最下面当接部位が母材の表面に、中間当接部位が板状部材の表面上にそれぞれ当接させるようにスタッドガンを移動せしめ、しかる後にスタッドガンによりアークを発生させることによりスタッド溶接用フェルールの余盛形成部内で余盛を形成させることによって板状部材の側縁部を母材上に溶接することを特徴とするスタッド溶接方法である。

そして、この本発明に係るスタッド溶接方法において、スタッド溶接用フェルールとして、余盛形成部の最下面当接部位にこの余盛形成部内の空間と外方とを連通させるガス抜き用溝が設けられているスタッド溶接用フェルールを使用すれば、前記した如くスタッド等が溶融した際に発生するガスを余盛形成部より外方へ放出することができて好ましいことも究明したのである。

また、この本発明に係るスタッド溶接方法において、スタッドとしてフラックス部の近傍からスタッドの挿入方向と略平行に立ち上がる立上がり面とこの立上がり面の上端縁から側面に至るスタッドの挿入方向と略垂直な水平面とから成る切り欠き部が形成されているスタッドを使用し、スタッドガンによりアークを発生させる前にこのスタッドの立上がり面を母材上の板状部材の所定の側面に対向させた状態にしたり、このような態様のスタッド溶接方法において、スタッドとして切り欠き部の立上がり面が一平面より成るスタッドを使用すると共に、スタッド溶接用フェルールとして余盛形成部の両側部当接部位の各延長平面がスタッド挿通穴の挿入方向と略平行であって且つこのスタッド挿通穴内を通る一平面上にそれぞれ位置するスタッド溶接用フェルールを使用し、板状部材の直線状を成す側縁部でこの板状部材を母材上に溶接したり、又はスタッドとして切り欠き部の立上がり面がスタッドの挿入方向と略平行で互いに直交する二平面より成るスタッドを使用すると共に、スタッド溶接用フェルールとして余盛形成部の両側部当接部位の各延長平面がスタッド挿通穴の挿入方向と略平行であって且つこのスタッド挿通穴内を通る略直角に交差する二平面上にそれぞれ位置するスタッド溶接用フェルールを使用し、板状部材の直角状を成す角部の側縁部でこの板状部材を母材上に溶接したりすれば、板状部材の側縁部における様々な形状の部位により良好な状態でスタッド溶接することができて好ましいことも究明したのである。

更に、この本発明に係るスタッド溶接方法において、スタッドとしてスタッド溶接用フェルールのスタッド導入部より上方に位置する部位にその断面積が小さい破断部が形成されているスタッドを使用したり、スタッドとしてこのような破断部を有する態様において破断部より上方側の部位にその断面形状が非円形状を成す掴み部が形成されているスタッドを使用したり、スタッド溶接用フェルールとしてスタッド導入部のスタッド挿通穴の断面形状及び余盛形成部の中間当接部位より上方の空間の断面形状がそれぞれ略正円状を成すように形成されているスタッド溶接用フェルールを使用すると共に、スタッドとしてスタッド溶接用フェルールのスタッド導入部の下端に位置する部位より上方の大部分の部位の断面形状が略正円状を成すように形成されているスタッドを使用したり、スタッドとして少なくともスタッド溶接用フェルールのスタッド導入部の下端に位置する部位より上方の部位の側面に雄ねじが形成されているスタッドを使用したりすれば、板状部材の側縁部を母材上にスタッド溶接した後における様々な利用形態に対応することができて好ましいことも究明したのである。

本発明に係るスタッド溶接用フェルール及びこのスタッド溶接用フェルールを用いるスタッド溶接方法は、前記した構成より成るものであるから、スタッド溶接用フェルールの余盛形成部内において母材の表面と板状部材の側面及び表面とスタッドの下方側とを溶融させると共に板状部材の表面上から母材の表面上に亘って適度な余盛を形成させるようにすることができるので、板状部材の側縁部を母材上に容易に良好な状態で強固に固定するスタッド溶接することができるばかりでなく、また板状部材の側縁部を母材に直接スタッド溶接するものであるから、母材や板状部材自体に一切加工を施す必要がないと共に、一度スタッド溶接を行った施工後において容易に溶接箇所を増やすことができるのである。

そして、本発明に係るスタッド溶接方法は、一般的な形状のスタッド溶接用フェルールの代わりに本発明に係るスタッド溶接用フェルールを使用し、このスタッド溶接用フェルールが母材に溶接しようとする板状部材の所定の側面に両側部当接部位が、母材の表面に最下面当接部位が、板状部材の表面上に中間当接部位がそれぞれ当接した状態に位置させること以外は、通常のスタッド溶接方法と何ら変わらないので、作業者は特に新たな技術を習得することなく一般的なスタッド溶接の作業手順を行うだけで簡単に実施することができ、また本発明に係るスタッド溶接用フェルールは、その余盛形成部の下面の形状が一般的なスタッド溶接用フェルールの下面と異なっているだけであるから、一般的なスタッドガンであれば特に加工を施すことなく本発明に係るスタッド溶接用フェルールを装着することが可能であるので、新規に特別なスタッドガンを用意したり、既存のスタッドガンを改造したりする必要がなくその導入コストが全く掛からないのである。

また、本発明に係るスタッド溶接方法では、スタッドとしてスタッドガンによりアークを発生させることによりスタッド溶接用フェルールの余盛形成部内で余盛を形成させて母材上に溶接することができる、下端に突出して設けられたフラックス部が形成されている一般的なスタッド（以下、「一般的なスタッド」と言うことがある。）を用いることもでき、このような一般的なスタッドを使用した場合でも前述したような様々な効果を奏することができるが、このような一般的なスタッドの代わりに前記した構成より成る本発明に係るスタッドを用いれば、この本発明に係るスタッドの下端に突出して設けられたフラックス部の近傍に形成された切り欠き部は、板状部材の側縁部の所定の側面に則した形状と成っているから、板状部材の側縁部の所定の側面及び表面を効率的に溶融させることができるので、一般的なスタッドと比較してより良好な状態で板状部材の側縁部を母材上にスタッド溶接することができ、特に板状部材が厚板から成るものである場合にはその溶接の強度や安定性が増すことができるので有効なのである。

更に、本発明に係るスタッド溶接用フェルール及びこのスタッド溶接用フェルールを用いるスタッド溶接方法において、余盛形成部の最下面当接部位にこの余盛形成部内の空間と外方とを連通させるガス抜き用溝が設けられていれば、スタッド等が溶融した際に発生するガスを余盛形成部より外方へ放出することができて好ましいばかりでなく、余盛形成部において余盛が形成される際に余分な溶融した金属を排出して均等で良好な余盛を形成することができて好ましいのである。

更に、本発明に係るスタッド溶接方法において、スタッドとしてフラックス部の近傍からスタッドの挿入方向と略平行に立ち上がる立上がり面とこの立上がり面の上端縁から側面に至るスタッドの挿入方向と略垂直な水平面とから成る切り欠き部が形成されている本発明に係るスタッドを使用し、スタッドガンによりアークを発生させる前にこのスタッドの立上がり面を母材上の板状部材の所定の側面に対向させた状態にすれば、前記の如く一般的なスタッドと比較してより良好な状態で板状部材の側縁部を母材上にスタッド溶接することができ、特に板状部材が厚板から成るものである場合にはその溶接の強度や安定性が増すことができるので有効なので好ましいのである。

更に、本発明に係るスタッド溶接用フェルールにおいて、余盛形成部の両側部当接部位の各延長平面がスタッド挿通穴の挿入方向と略平行であって且つこのスタッド挿通穴内を通る一平面上にそれぞれ位置していれば、板状部材の直線状を成す側縁部で板状部材を母材上にスタッド溶接する場合には両側部当接部位を板状部材の所定の側面に隙間なく当接させることができるので好ましく、また余盛形成部の両側部当接部位の各延長平面がスタッド挿通穴の挿入方向と略平行であって且つこのスタッド挿通穴内を通る略直角に交差する二平面上にそれぞれ位置していれば、板状部材の直角状を成す角部の側縁部で板状部材を母材上にスタッド溶接する場合には両側部当接部位を板状部材の所定の側面に隙間なく当接させることができるので好ましいのである。

そして、このような態様の本発明に係るスタッド溶接用フェルールを用いてスタッド溶接する際には、スタッドとして一般的なスタッドを用いて板状部材の直線状を成す側縁部や板状部材の直角状を成す角部の側縁部で板状部材を母材上にスタッド溶接することもできるが、このような一般的なスタッドの代わりに本発明に係るスタッドであって、その切り欠き部の立上がり面がスタッドの挿入方向と略平行な一平面より成るものであれば、板状部材の直線状を成す側縁部で板状部材を母材上にスタッド溶接するに際し、そしてその切り欠き部の立上がり面がスタッドの挿入方向と略平行で互いに直交する二平面より成るものであれば、板状部材の直角状を成す角部の側縁部で板状部材を母材上にスタッド溶接するに際し、それそれ一般的なスタッドと比較してより良好な状態で板状部材の側縁部を母材上にスタッド溶接することができて好ましいと共に、特に板状部材が厚板から成るものである場合にはその溶接の強度や安定性が増すことができるので有効であるので好ましいのである。

更に、本発明に係るスタッド及び本発明に係るスタッド又は一般的なスタッドを用いたスタッド溶接方法において、スタッド溶接用フェルールのスタッド導入部の下端に位置する部位より上方に位置する部位、即ち本発明に係るスタッドではスタッドの挿入方向の中間部位であって切り欠き部より上方部分にその断面積が小さい破断部が形成されていれば、板状部材の側縁部を母材上に溶接することのみが目的である場合には、スタッド溶接を行った後にスタッドの破断部より上方側の部位をハンマー等で打撃することにより破断部を破断させてスタッドの破断部より上方側の部位を除去することができるので好ましく、またこのような破断部が形成されている態様のスタッドにおいて、破断部より上方側の部位にその断面形状が非円形状を成す掴み部が形成されていれば、板状部材の側縁部を母材上に溶接することのみが目的である場合には、スタッド溶接を行った後にスタッドの破断部より上方側の部位をレンチやスパナ等でねじ切るように回転させることにより破断部を破断させてスタッドの破断部より上方側の部位を除去することができるので好ましいばかりでなく、スタッドの破断部より上方側の部位をレンチやスパナ等で回転させた際にそのトルクによりスタッドの破断部のみが破断したことを確認することによってスタッド溶接を行った後に板状部材の側縁部が母材上に適正な強度で溶接されているが否かを簡単に判定することができるので好ましく、更に少なくともスタッド溶接用フェルールのスタッド導入部の下端に位置する部位より上方の部位の側面、即ち本発明に係るスタッドでは少なくとも切り欠き部より上方部分の側面に、雄ねじが形成されていれば、板状部材を母材の表面上に溶接した後にこのスタッドを利用して別途他の部材をナット等を用いて取り付けたりすることができて好ましいのである。

更に、本発明に係るスタッド溶接用フェルール及び本発明に係るスタッド並びにスタッド溶接方法において、スタッド溶接用フェルールのスタッド導入部のスタッド挿通穴の断面形状及び余盛形成部の中間当接部位より上方の空間の断面形状がそれぞれ略正円状を成すように形成されていたり、スタッド溶接用フェルールのスタッド導入部の下端に位置する部位より上方の大部分の部位の断面形状、即ち本発明に係るスタッドでは切り欠き部より上方の大部分の断面形状が、略正円状を成すように形成されていたりすれば、最も多用されているその断面形状が略正円状であるスタッド溶接用フェルールやスタッドに対応することができるので好ましいばかりか、最も多用されているその断面形状が略正円状である一般なスタッド溶接用フェルールやスタッドに簡単な加工を施すだけで、本発明に係るスタッド溶接用フェルールや本発明に係るスタッドとすることができるので、これらの製造コストを抑えることができて好ましいのである。

以下、図面により本発明に係るスタッド溶接用フェルール及びスタッド並びにスタッド溶接方法について詳細に説明する。
図１は本発明に係るスタッド溶接用フェルールの１の実施例を示す斜視説明図、図２は図１の底面説明図、図３は図２のＡ−Ａ線断面説明図、図４は本発明に係るスタッド溶接用フェルールの他の実施例を示す斜視説明図、図５は図４の底面説明図、図６は図５のＢ−Ｂ線断面説明図、図７は本発明に係るスタッド溶接用フェルールの更に他の実施例を示す斜視説明図、図８は図７の底面説明図、図９は図８のＣ−Ｃ線断面説明図、図１０は本発明に係るスタッドの１実施例を示す斜視説明図、図１１は図１０の底面説明図、図１２は図１１のＤ−Ｄ線断面説明図、図１３は本発明に係るスタッドの他の実施例を示す斜視説明図、図１４は図１３の底面説明図、図１５は図１４のＥ−Ｅ線断面説明図、図１６は本発明に係るスタッドの更に他の実施例を示す斜視説明図、図１７は図１６の底面説明図、図１８は図１７のＦ−Ｆ線断面説明図、図１９は本発明に係るスタッド溶接方法におけるスタッド溶接用フェルールの当接状態の１例を示す斜視説明図、図２０は本発明に係るスタッド溶接方法におけるスタッド溶接用フェルールの余盛形成部内でスタッドが溶融する前の状態の１例を模式的に示す断面説明図、図２１は本発明に係るスタッド溶接方法におけるスタッド溶接用フェルールの余盛形成部内でスタッドが溶融する前の状態の他の例を模式的に示す断面説明図、図２２は本発明に係るスタッド溶接方法におけるスタッド溶接用フェルールの余盛形成部内でスタッドが溶融した後の状態の１例を模式的に示す断面説明図、図２３は本発明に係るスタッド溶接方法で溶接を行った後にスタッド溶接用フェルールの除去及びスタッドの掴み部の破断を行った後の状態の１例を模式的に示す断面説明図、図２４は本発明に係るスタッド溶接方法に使用されるスタッドの１例を示す斜視説明図、図２５は本発明に係るスタッド溶接方法に使用されるスタッドの他の例を示す斜視説明図である。

図面中、１はスタッド挿通穴1aaを有するスタッド導入部1aの下方に、このスタッド挿通穴1aaと連通し且つ下方が開口しておりスタッド挿通穴1aaの断面積よりもその断面積が大きい空間を形成する余盛形成部1bが一体に形成されているスタッド溶接用フェルールであり、このスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1bの下面が、スタッド挿通穴1aaの挿通方向と略垂直な最下面当接部位1baと、最下面当接部位1baの端部よりスタッド挿通穴1aaの挿通方向と略平行に立ち上がる一対の側部当接部位1bb，1bbと、両側部当接部位1bb，1bbの上端縁同士を連結し且つスタッド挿通穴1aaの挿通方向と略垂直な中間当接部位1bcとで形成されており、板状部材Ｐの表面上から母材Ｂの表面上に亘って適度な余盛を形成させることにより、板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上にスタッド溶接する役目を果たす。

このスタッド溶接用フェルール１は、後述するスタッド２が挿通されるスタッド挿通穴1aaが形成されたスタッド導入部1aと、母材Ｂの表面と板状部材Ｐの側面及び表面と後述するスタッド２の下方側とが溶融した際に、余盛形成部1b近傍域の空気の流通を遮断することによって溶融した金属が外気に触れることにより酸化してしまう現象を最小限に防止すると共に板状部材Ｐの表面上から母材Ｂの表面上に亘って適度な余盛を形成するための空間を形成する余盛形成部1bとから成り、このスタッド溶接用フェルール１の形状としては、図１〜図３に示す如くスタッド導入部1aから余盛形成部1bに亘ってその外周が拡径したような円筒状を成していても、また図４〜図６に示す如くスタッド導入部1aから余盛形成部1bに亘ってその外周が略同一である円筒状を成していても、更に図７〜図９に示す如くスタッド導入部1aから余盛形成部1bに亘ってその外周が拡大したような中空の角柱状を成していてもよいが、適度な余盛を形成する空間が確保するため、少なくとも余盛形成部1bはスタッド挿通穴1aaと連通し且つ下方が開口しておりスタッド挿通穴1aaの断面積よりもその断面積が大きい空間を形成するような形状を成している必要がある。

また、このスタッド溶接用フェルール１の形状としては、図７〜図９に示す如くスタッド導入部1aのスタッド挿通穴1aaの断面形状及び余盛形成部1bの中間当接部位1bcより上方の空間の断面形状がそれぞれ矩形状を成すように形成されていたり、また図示しないがこれらの断面形状が楕円状を成すように形成されていたりしてもよいが、図１〜図６に示す如くスタッド導入部1aのスタッド挿通穴1aaの断面形状及び余盛形成部1bの中間当接部位1bcより上方の空間の断面形状がそれぞれ略正円状を成すように形成されていれば、最も多用されているその断面形状が略正円状であるスタッド２に対応することができるので好ましいばかりか、最も多用されているその断面形状が略正円状である一般なスタッド溶接用フェルールに簡単な加工を施すだけで、本発明に係るスタッド溶接用フェルール１とすることができるので、これらの製造コストを抑えることができて好ましいのである。

このスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1bの下面は、図１〜図９に示す如くスタッド挿通穴1aaの挿通方向と略垂直な最下面当接部位1baと、最下面当接部位1baの端部よりスタッド挿通穴1aaの挿通方向と略平行に立ち上がる一対の側部当接部位1bb，1bbと、両側部当接部位1bb，1bbの上端縁同士を連結し且つスタッド挿通穴1aaの挿通方向と略垂直な中間当接部位1bcとで形成されており、板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上にスタッド溶接する際には、スタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1bの下面を図２０及び図２１に示す如く最下面当接部位1baを母材Ｂの表面に、両側部当接部位1bb，1bbを板状部材Ｐの側面に、そして中間当接部位1bcを板状部材Ｐの表面にそれぞれ当接させた状態に設置してスタッド溶接することにより、母材Ｂの表面と板状部材Ｐの側面及び表面とスタッド２の下方側とを溶融させると共に板状部材Ｐの表面上から母材Ｂの表面上に亘って適度な余盛を形成させることができるのである。

このスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1bとしては、スタッド挿通穴1aaの挿通方向と略垂直な最下面当接部位1baと、最下面当接部位1baの端部よりスタッド挿通穴1aaの挿通方向と略平行に立ち上がる一対の側部当接部位1bb，1bbと、両側部当接部位1bb，1bbの上端縁同士を連結し且つスタッド挿通穴1aaの挿通方向と略垂直な中間当接部位1bcとで形成されているものであれば何でもよいが、例えば図１９に示す如く板状部材Ｐの直線状を成す側縁部を母材Ｂにスタッド溶接する場合には、図１〜図３及び図７〜図９に示す如くスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1bの両側部当接部位1bb，1bbの各延長平面がスタッド挿通穴1aaの挿入方向と略平行であって且つスタッド挿通穴1aa内を通る一平面上にそれぞれ位置するものであれば、余盛形成部1bの両側部当接部位1bb，1bbを板状部材Ｐの直線状を成す側縁部の側面に隙間なく当接させることができるので均等で良好な余盛を形成することができて好ましく、また板状部材Ｐの直角状を成す角部の側縁部を母材Ｂにスタッド溶接する場合には、図４〜図６に示す如くスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1bの両側部当接部位1bb，1bbの各延長平面がスタッド挿通穴1aaの挿入方向と略平行であって且つスタッド挿通穴1aa内を通る略直角に交差する二平面上にそれぞれ位置するものであれば、余盛形成部1bの両側部当接部位1bb，1bbを板状部材Ｐの直角状を成す角部の側縁部の側面に隙間なく当接させることができるので均等で良好な余盛を形成することができて好ましい。

また、このスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1bとしては、図２０に示すようにその最下面当接部位1baが単にフラットな面をなしていてもよいが、図１〜図９に示す如くスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1bの最下面当接部位1baに余盛形成部1b内の空間と外方とを連通させるガス抜き用溝1cが設けられていれば、スタッド２等が溶融した際に発生するガスを余盛形成部1bより外方へ放出することができて好ましいばかりでなく、余盛形成部1bにおいて余盛が形成される際に余分な溶融した金属やスパッタ等を排出して均等で良好な余盛を形成することができるので好ましい。

そして、このスタッド溶接用フェルール１の材料としては、耐熱性や電気絶縁性等の観点からセラミックスが好適に使用される。

２は下端に突出して設けられたフラックス部2aが形成されているスタッドであり、スタッド溶接用フェルール１のスタッド挿通穴1aaに挿通された状態でスタッド溶接用フェルール１と共にスタッドガンに装着され、スタッドガンによりアークが発生されると、スタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1b内において母材Ｂの表面と板状部材Ｐの表面及び側面と共にその下方側、即ちフラックス部2a及びこのフラックス部2aの周辺の部位が溶融することにより、スタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1b内で余盛が形成されて板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上に溶接する役目を果たす。

このスタッド２としては、スタッドガンによりアークを発生させることによりスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1b内で余盛を形成させて板状部材Ｐを母材Ｂ上に溶接することができる、断面積が同一の柱状部の下端にフラックス部2aが突出して設けられた一般的なスタッドであっても本発明に係るスタッド溶接方法を実施することができるが、フラックス部2aの近傍からスタッドの挿入方向と略平行に立ち上がる立上がり面2baと、立上がり面2baの上端縁から側面に至るスタッドの挿入方向と略垂直な水平面2bbとから成る切り欠き部2bが形成されている本発明に係るスタッドを用いれば、この本発明に係るスタッド２の下端に突出して設けられたフラックス部2aの近傍に形成された切り欠き部2bは、板状部材Ｐの側縁部の所定の側面に則した形状となっているから、板状部材Ｐの側縁部の所定の側面及び表面を効率的に溶融させることができるので、一般的なスタッド２と比較してより良好な状態で板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上にスタッド溶接することができ、特に板状部材Ｐが厚板から成るものである場合にはその溶接の強度や安定性が増すことができるので有効なのである。

このスタッド２の切り欠き部2bは、図１０〜図１８に示す如くフラックス部2aの近傍からスタッドの挿入方向と略平行に立ち上がる立上がり面2baと、立上がり面2baの上端縁から側面に至るスタッドの挿入方向と略垂直な水平面2bbとから成り、図２１に示す如くスタッドガンによりアークを発生させる前にスタッド２の切り欠き部2bの立上がり面2baを母材Ｂ上の板状部材Ｐの所定の側面に対向させた状態、即ちスタッド２の立上がり面2baと板状部材Ｐの所定の側面とが当接するか又は僅かな間隔を隔てて対向した状態となるようにして使用されるものである。

そして、このような状態でスタッドガンによりアークを発生させると、スタッド２のフラックス部2a、このフラックス部2aの周辺の部位，この切り欠き部2bの立上がり面2ba及び水平面2bbの周辺の部位がそれぞれ溶融されると共に、母材Ｂの表面と板状部材Ｐの表面及び側面がそれぞれ溶融されるのであるが、一般的なスタッド２を用いた場合には、そのスタッド２の下方側及び板状部材Ｐの側縁部がそれらの形状が大きく崩れるまで溶融させなければならないのに対し、このような本発明に係るスタット２を用いた場合には、スタッド２の溶融される部位と母材Ｂ及び板状部材Ｐの溶融される部位とが近似した形状となっているから、それらの部位の表面に近い部分だけを或る程度溶融させるだけで良好な状態でスタッド溶接を行うことができるので、そのアークを発生させる電力の投入時間や投入される電流量を少なくすることができて効率が良くなると共に、溶融したスタッド２をスタットガンにより溶融した母材Ｂ及び板状部材Ｐ側へ押し付ける際にそれぞれの部位の接触面積が増すので、スタッド２がより強固に母材Ｂの表面と板状部材Ｐの側面及び表面と結合されるから、より良好な状態で板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上にスタッド溶接することができるのである。

このスタッド２の切り欠き部2bとしては、フラックス部2aの近傍からスタッドの挿入方向と略平行に立ち上がる立上がり面2baと、立上がり面2baの上端縁から側面に至るスタッドの挿入方向と略垂直な水平面2bbとから成るものであれば特に限定されないが、例えば図１０〜図１２及び図１６〜図１８に示す如く切り欠き部2bの立上がり面2baがスタッドの挿入方向と略平行な一平面より成るものであれば、板状部材Ｐの直線状を成す側縁部を母材Ｂにスタッド溶接する際に好適であるので好ましく、また図１３〜図１５に示す如く切り欠き部2bの立上がり面2baが、スタッドの挿入方向と略平行で互いに直交する二平面より成るものであれば、板状部材Ｐの直角状を成す角部の側縁部を母材Ｂにスタッド溶接する際に好適であるので好ましい。

そして、一般的なスタッド２や本発明に係るスタッド２において、スタッド溶接用フェルール１のスタッド導入部1aの下端に位置する部位より上方の部位、即ち本発明に係るスタッド２では図１３〜図１５に示す如くスタッドの挿入方向の中間部位であって切り欠き部2bより上方部分に、そして一般的なスタッド２では図２４に示す如くスタッドの挿入方向の中間部位に、その断面積が小さい破断部2cが形成されていれば、板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上に溶接することのみが目的である場合には、スタッド溶接を行った後にスタッド２の破断部2cより上方側の部位をハンマー等で打撃することにより破断部2cを破断させてスタッド２の破断部2cより上方側の部位を除去することができるので好ましく、更にこのような破断部2cが形成されている態様のスタッド２において、図２４に示す如く破断部2cより上方側の部位にその断面形状が非円形状を成す掴み部2dが形成されていれば、板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上に溶接することのみが目的である場合には、スタッド溶接を行った後に図２３に示す如くこの掴み部2dをレンチやスパナ等でねじ切るように回転させることにより破断部2cを破断させてスタッド２の破断部2cより上方側の部位を除去することができるので好ましいばかりでなく、この掴み部2dをレンチやスパナ等で回転させた際にそのトルクによりスタッド２の破断部2cのみが破断したことを確認することによって、スタッド溶接を行った後に板状部材Ｐの側縁部が母材Ｂ上に適正な強度で溶接されているが否かを簡単に判定することができるので好ましい。

これは、スタッド溶接を行った後にこの掴み部2dをレンチやスパナ等で回転させた際に、若しスタッド２により板状部材Ｐの側縁部が母材Ｂ上に適正な強度で溶接されていない場合には、スタッド２の掴み部2dに付与したトルクによって、このスタッド２において構造上最も脆弱な部位として敢えて形成された破断部2cが破断されることなく、先に溶接されたスタッド２の下方側が母材Ｂ等より剥がれてしまったりスタッド２の下方側自体が破損してしまったりするので、このようにスタッド溶接を行った後にスタッド２の掴み部2dをレンチやスパナ等で回転させた際に破壊される部位が何れの箇所であるか確認するだけで、簡単に適正な強度で溶接されているが否かを判定することができるのである。

このような態様のスタッド２としては、レンチやスパナ等の工具で簡単に回転させ易いように、少なくとも破断部2cより上方側の部位に断面形状が非円形状を成す掴み部2dが形成されている必要があるが、図２４に示す如くこの掴み部2dが単に六角柱状を成しているものであれば、一般に市販されているトルクレンチやラチェットレンチ等の工具で回転させることができて好ましく、またこの破断部2cの断面積や形状等を変更することによって判定される強度を変更することもできるので好ましい。

また、一般的なスタッド２や本発明に係るスタッド２としては、スタッド溶接用フェルール１のスタッド導入部1aの下端に位置する部位より上方の大部分の部位の断面形状、即ち図１６〜図１８に示す如く本発明に係るスタッド２では切り欠き部2bより上方の大部分の断面形状、言い換えれば切り欠き部2b，破断部2cや掴み部2dが形成されている場合にはそれらの部位を除く部位の断面形状が矩形状を成すように形成されていたり、図示しないがこの断面形状が楕円状や多角形状等を成すように形成されていたりしてもよいが、スタッド溶接用フェルール１のスタッド導入部1aの下端に位置する部位より上方の大部分の部位の断面形状、即ち本発明に係るスタッド２では図１０〜図１５に示す如く切り欠き部2bより上方の大部分の断面形状、そして一般的なスタッド２では図２４に示す如くそのスタッドの挿入方向の大部分の部位の断面形状が、略正円状を成すように形成されていれば、その断面形状が略正円状である最も多用されているスタッド２を使用することができるので好ましいばかりか、その断面形状が略正円状である最も多用されている一般的なスタッドに簡単な加工を施すだけで、本発明に係るスタッド２とすることができるので、これらの製造コストを抑えることができて好ましいのである。

更に、一般的なスタッド２や本発明に係るスタッド２において、少なくともスタッド溶接用フェルール１のスタッド導入部1aの下端に位置する部位より上方の部位の側面、即ち本発明に係るスタッド２では少なくとも切り欠き部2bより上方部分の側面、そして一般的なスタッド２では図２５に示す如くスタッドの挿入方向の上端から下方側に亘る部位の側面に、雄ねじが形成されていれば、板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上に溶接した後にこのスタッドを利用して別途他の部材をナット等を用いて取り付けたりすることができて好ましい。

次に、このような構成の本発明に係るスタッド溶接用フェルールを用いたスタッド溶接方法について説明する。

初めに準備として、母材Ｂに溶接しようとする板状部材Ｐの側縁部の所定の側面に適したスタッド溶接用フェルール１を用意する。
この際、例えば図１９に示す如く母材Ｂに溶接しようとする板状部材Ｐの側縁部の所定の側面が板状部材Ｐの直線状を成す側縁部である場合には、図１〜図３及び図７〜図９に示す如き余盛形成部1bの両側部当接部位1bb，1bbの各延長平面がスタッド挿通穴1aaの挿入方向と略平行であって且つスタッド挿通穴1aa内を通る一平面上にそれぞれ位置するスタッド溶接用フェルール１を用意すればよく、また図２３に示す如く母材Ｂに溶接しようとする板状部材Ｐの側縁部の所定の側面が板状部材Ｐの直角状を成す角部の側縁部である場合には、図４〜図６に示す如き余盛形成部1bの両側部当接部位1bb，1bbの各延長平面がスタッド挿通穴1aaの挿入方向と略平行であって且つスタッド挿通穴1aa内を通る略直角に交差する二平面上にそれぞれ位置するスタッド溶接用フェルール１を用意すればよいのである。

またこの際、母材Ｂに溶接しようとする板状部材Ｐの側縁部の所定の側面の高さ方向の距離と、スタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1bにおける最下面当接部位1baと中間当接部位1bcとの間のスタッド挿通穴1aaの挿通方向の距離とが略一致するようなスタッド溶接用フェルール１を用意すれば、このスタッド溶接用フェルール１を、両側部当接部位1bb，1bbが母材Ｂ上の溶接しようとする板状部材Ｐの所定の側面に、最下面当接部位1baが母材Ｂの表面に、中間当接部位1bcが板状部材Ｐの表面上にそれぞれ当接させるようにスタッドガンを移動せしめた際に、両側部当接部位1bb，1bbと母材Ｂ上の溶接しようとする板状部材Ｐの所定の側面との間、最下面当接部位1baと母材Ｂの表面との間、及び中間当接部位1bcと板状部材Ｐの表面上との間のそれぞれ隙間を最小限にして当接させることができるので、均等で良好な余盛を形成することができて好ましい。

次に、母材Ｂに溶接しようとする板状部材Ｐの側縁部の所定の側面や用意されたスタッド溶接用フェルール１に適すると共に、板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上にスタッド溶接した後における利用形態に対応したスタッド２を用意する。

この際、スタッド２として、スタッドガンによりアークを発生させることによりスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1a内で余盛を形成させて板状部材Ｐを母材Ｂ上に溶接することができる、図２４及び図２５に示す如き下端に突出して設けられたフラックス部2aが形成されている一般的なスタッドを用意してもよいが、このような一般的なスタッド２の代わりに図１０〜図１８に示す如くフラックス部2aの近傍からスタッドの挿入方向と略平行に立ち上がる立上がり面2baと立上がり面2baの上端縁から側面に至るスタッドの挿入方向と略垂直な水平面2bbとから成る切り欠き部2bが形成されている本発明に係るスタッドを用いれば、一般的なスタッドと比較してより良好な状態で板状部材の側縁部を母材上にスタッド溶接することができるので好ましい。

そして、このような本発明に係るスタッド２を使用する場合において、例えば図１９に示す如く母材Ｂに溶接しようとする板状部材Ｐの側縁部の所定の側面が板状部材Ｐの直線状を成す側縁部である場合であって、スタッド溶接用フェルール１として、図１〜図３に示す如き余盛形成部1bの両側部当接部位1bb，1bbの各延長平面がスタッド挿通穴1aaの挿入方向と略平行であって且つスタッド挿通穴1aa内を通る一平面上にそれぞれ位置しそのスタッド導入部1aのスタッド挿通穴1aaの断面形状及び余盛形成部1bの中間当接部位1bcより上方の空間の断面形状がそれぞれ略正円状を成すように形成されているスタッド溶接用フェルールを使用する場合には、スタッド２としては、図１０〜図１２に示す如く切り欠き部2bの立上がり面2baが一平面より成り且つスタッド溶接用フェルール１のスタッド導入部1aの下端に位置する部位より上方の大部分の部位の断面形状、即ち切り欠き部2bより上方の大部分の断面形状が略正円状を成すように形成されているスタッドを用意すればよく、またスタッド溶接用フェルール１として、図７〜図９に示す如き余盛形成部1bの両側部当接部位1bb，1bbの各延長平面がスタッド挿通穴1aaの挿入方向と略平行であって且つスタッド挿通穴1aa内を通る一平面上にそれぞれ位置しそのスタッド導入部1aのスタッド挿通穴1aaの断面形状及び余盛形成部1bの中間当接部位1bcより上方の空間の断面形状がそれぞれ矩形状を成すように形成されているスタッド溶接用フェルールを使用する場合には、スタッド２としては、図１６〜図１８に示す如く如く切り欠き部2bの立上がり面2baが一平面より成り且つスタッド溶接用フェルール１のスタッド導入部1aの下端に位置する部位より上方の大部分の部位の断面形状、即ち切り欠き部2bより上方の大部分の断面形状が矩形状を成すように形成されているスタッドを用意すればよく、更に母材Ｂに溶接しようとする板状部材Ｐの側縁部の所定の側面が板状部材Ｐの直角状を成す角部の側縁部である場合であって、スタッド溶接用フェルール１として、図４〜図６に示す如き余盛形成部1bの両側部当接部位1bb，1bbの各延長平面がスタッド挿通穴1aaの挿入方向と略平行であって且つ該スタッド挿通穴1aa内を通る略直角に交差する二平面上にそれぞれ位置しそのスタッド導入部1aのスタッド挿通穴1aaの断面形状及び余盛形成部1bの中間当接部位1bcより上方の空間の断面形状がそれぞれ略正円状を成すように形成されているスタッド溶接用フェルールを使用する場合には、スタッド２としては、図１３〜図１５に示す如く切り欠き部2bの立上がり面2baがスタッドの挿入方向と略平行で互いに直交する二平面より成り且つスタッド溶接用フェルール１のスタッド導入部1aの下端に位置する部位より上方の大部分の部位の断面形状、即ち切り欠き部2bより上方の大部分の断面形状が正円状を成すように形成されているスタッドを用意すればよいのである。

またこの際、例えば板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上に溶接することのみが目的である場合には、スタッド２としては、スタッド溶接用フェルール１のスタッド導入部1aの下端に位置する部位より上方に位置する部位、即ち本発明に係るスタッド２の場合には図１３〜図１５に示す如くスタッドの挿入方向の中間部位であって切り欠き部2bより上方部分に、そして一般的なスタッド２の場合には図２４に示す如くスタッドの挿入方向の中間部位に、その断面積が小さい破断部2cが形成されているスタッドを用意すればよく、また板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上に溶接することのみが目的である場合であってスタッド溶接を行った後に板状部材Ｐの側縁部が母材Ｂ上に適正な強度で溶接されているが否かを簡単に判定したい場合には、スタッド２としては、図２４に示す如く破断部2cが形成されている態様のスタッド２において更に破断部2cより上方側の部位にその断面形状が非円形状を成す掴み部2dが形成されているスタッドを用意すればよく、更に板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上に溶接した後にこのスタッドを利用して別途他の部材をナット等を用いて取り付けたい場合には、スタッド２としては、少なくともスタッド溶接用フェルール１のスタッド導入部1aの下端に位置する部位より上方の部位の側面、即ち本発明に係るスタッド２の場合には少なくとも切り欠き部2bより上方部分の側面、そして一般的なスタッド２の場合には図２５に示す如くスタッドの挿入方向の上端から下方側に亘る部位の側面に、雄ねじが形成されているスタッドを用意すればよいのである。

このような準備が完了した後に、先ずスタッド溶接用フェルール１のスタッド挿通穴1aaにスタッド２を挿通させた状態で、スタッド溶接用フェルール１及びスタッド２をスタッドガンに装着せしめる操作を行う。

この際、スタッド２として、フラックス部2aの近傍からスタッドの挿入方向と略平行に立ち上がる立上がり面2baと立上がり面2baの上端縁から側面に至るスタッドの挿入方向と略垂直な水平面2bbとから成る切り欠き部2bが形成されている本発明に係るスタッドを使用する場合には、スタッドガンによりアークを発生させる前にスタッド２の立上がり面2baを母材Ｂ上の板状部材Ｐの所定の側面に対向させた状態にする必要がある。

このようにスタッドガンによりアークを発生させる前にスタッド２の立上がり面2baを母材Ｂ上の板状部材Ｐの所定の側面に対向させた状態にする具体的な方法としては、例えばスタッド２として、図１０〜図１２及び図１６〜図１８に示す如く切り欠き部2bの立上がり面2baが一平面より成るスタッドを使用する場合には、スタッド溶接用フェルール１として、図１〜図３及び図７〜図９に示す如く余盛形成部1bの両側部当接部位1bb，1bbの各延長平面がスタッド挿通穴1aaの挿入方向と略平行であって且つスタッド挿通穴1aa内を通る一平面上にそれぞれ位置するスタッド溶接用フェルール１を使用し、スタッドガンによりアークを発生させる前に行う操作、即ちスタッド溶接用フェルール１及びスタッド２をスタッドガンに装着せしめる操作や、スタッド溶接用フェルール１を両側部当接部位1bb，1bbが母材Ｂ上の溶接しようとする板状部材Ｐの所定の側面に、最下面当接部位1baが母材Ｂの表面に、中間当接部位1bcが板状部材Ｐの表面上にそれぞれ当接するようにスタッドガンを移動せしめる操作を行う際に、スタッド２の切り欠き部2bの立ち上がり面2baとスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1bの両側部当接部位1bb，1bbとがそれぞれ略同一平面上に位置するようにスタッド溶接用フェルール１及び／又はスタッド２を移行させればよい。またスタッド２として、図１３〜図１５に示す如く切り欠き部2bの立上がり面2baがスタッドの挿入方向と略平行で互いに直交する二平面より成るスタッドを使用する場合には、スタッド溶接用フェルール１として、図４〜図６に示す如く余盛形成部1bの両側部当接部位1bb，1bbの各延長平面がスタッド挿通穴1aaの挿入方向と略平行であって且つスタッド挿通穴1aa内を通る略直角に交差する二平面上にそれぞれ位置するスタッド溶接用フェルールを使用し、スタッドガンによりアークを発生させる前に行う操作、即ちスタッド溶接用フェルール１及びスタッド２をスタッドガンに装着せしめる操作や、スタッド溶接用フェルール１を両側部当接部位1bb，1bbが母材Ｂ上の溶接しようとする板状部材Ｐの所定の側面に、最下面当接部位1baが母材Ｂの表面に、中間当接部位1bcが板状部材Ｐの表面上にそれぞれ当接するようにスタッドガンを移動せしめる操作を行う際に、スタッド２の切り欠き部2bの一方の立ち上がり面2baとこの立ち上がり面2baに隣接するスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1bの一方の側部当接部位1bbとが、そしてスタッド２の他方の立ち上がり面2baとこの立ち上がり面2baに隣接するスタッド溶接用フェルール１の他方の側部当接部位1bbとが、それぞれ略同一平面上に位置するようにスタッド溶接用フェルール１及び／又はスタッド２を移行させればよいのである。

次に、スタッド溶接用フェルール１を、両側部当接部位1bb，1bbが母材Ｂ上の溶接しようとする板状部材Ｐの所定の側面に、最下面当接部位1baが母材Ｂの表面に、中間当接部位1bcが板状部材Ｐの表面上にそれぞれ当接させるようにスタッドガンを移動せしめる操作を行う。

この操作は、スタッド２をスタッド溶接用フェルール１のスタッド導入部1aのスタッド挿通穴1aaに挿通させた状態で、スタッド溶接用フェルール１及びスタッド２を装着されたスタッドガンを移動せしめることにより、図２０及び図２１に示す如くスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1bの両側部当接部位1bb，1bbと板状部材Ｐの側面との間、最下面当接部位1baと母材Ｂの表面との間、そして中間当接部位1bcと板状部材Ｐの表面との間にそれぞれなるべく隙間が生じないように当接させる操作である。

この際、スタッドガンに装着されたスタッド１として、図２４及び図２５に示す如き一般的なスタッドを使用する場合には、図２０に示す如くスタッド２の下端に突出して設けられたフラックス部2aが母材Ｂの表面及び／又は板状部材Ｐの表面の方向へ望むような位置に位置せしめればよく、またスタッド２として、図１０〜図１８に示す如き本発明に係るスタッドを使用した場合には、図２１に示す如くスタッド２の切り欠き部2bの立上がり面2baを母材Ｂ上の板状部材Ｐの所定の側面に対向させた状態、即ちスタッド２の立上がり面2baと板状部材Ｐの所定の側面とが当接するか又は僅かな間隔を隔てて対向した状態となるようにスタッド２を位置せしめればよいのである。

かくして、図２４及び図２５に示す如くスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1bの両側部当接部位1bb，1bbと板状部材Ｐの側面との間、最下面当接部位1baと母材Ｂの表面との間、そして中間当接部位1bcと板状部材Ｐの表面上との間に殆ど隙間がない状態でスタッド溶接用フェルール１は母材Ｂの表面と板状部材Ｐの側面及び表面とに当接されるから、スタッド溶接の際にそれらの当接面の間からスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1b内で溶融した金属がスタッド溶接用フェルール１外に流出してしまったり、外気に触れて酸化してしまったりすることなく、適度な余盛が形成されて板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上に溶接することができる。

最後に、スタッドガンによりアークを発生させることによりスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1b内で余盛を形成させることによって板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上に溶接する操作を行う。

この際、スタッド溶接用フェルール１を、両側部当接部位1bb，1bbが母材Ｂ上の溶接しようとする板状部材Ｐの所定の側面に、最下面当接部位1baが母材Ｂの表面に、中間当接部位1bcが板状部材Ｐの表面上にそれぞれ当接させた状態でスタッドガンを起動させると、一般的なスタッドガンを用いた場合には、先ず弱い電流がスタッド２のフラックス部2aと母材Ｂ及び板状部材Ｐとの間に流れると共にスタッド２のみが母材Ｂ及び板状部材Ｐより離反する方向へ引き上げられることによりパイロットアークが発生し、その後に強い電流を流すことにより強力なアークがスタッド２の下方側と母材Ｂ及び板状部材Ｐとの間に発生し、この強力なアークによりスタッド２の下方側と母材Ｂの表面と板状部材Ｐの側面及び表面とが溶融した後に、予め設定された時間が経過した後にスタッド２が母材Ｂ及び板状部材Ｐと当接する方向へ押し戻されると共に電流が遮断され、しかる後にスタッド溶接用フェルール１の余盛形成部1b内で溶融したスタッド２の下方側と母材Ｂの表面と板状部材Ｐの側面及び表面とが冷却されることにより、図２２に示す如く溶融したスタッド２の下方側と母材Ｂの表面と板状部材Ｐの側面及び表面とが一体となって固化し、板状部材Ｐの表面上から母材Ｂの表面上に亘って適度な余盛が形成されることによって、板状部材Ｐの側縁部が母材Ｂ上に溶接される。

またこの際、スタッド２として図２４及び図２５に示す如き一般的なスタッド２を使用しても前記したように溶融したスタッド２の下方側と母材Ｂの表面と板状部材Ｐの側面及び表面とが一体となって固化し、板状部材Ｐの表面上から母材Ｂの表面上に亘って適度な余盛が形成された良好な状態で板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上にスタッド溶接することができるが、スタッド２としてこのような一般的なスタッドの代わりに図１０〜図１８に示す如き本発明に係るスタッドを使用すれば、下端に突出して設けられたフラックス部2aの近傍に形成された切り欠き部2bは、図２１に示す如く板状部材Ｐの側縁部の所定の側面に則した形状と成っているから、板状部材Ｐの側縁部の所定の側面及び表面を効率的に溶融させることができるので、一般的なスタッドと比較してより良好な状態で板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上にスタッド溶接することができ、特に板状部材Ｐが厚板から成るものである場合にはその溶接の強度や安定性が増すことができるので有効なのである。

更にこの際、スタッド溶接用フェルール１として、図１〜図９に示す如き余盛形成部1bの最下面当接部位1baに余盛形成部1b内の空間と外方とを連通させるガス抜き用溝1cが設けられているものを用いれば、スタッド２の下方側と母材Ｂの表面と板状部材Ｐの側面及び表面とが溶融した際に発生するガスを余盛形成部1bより外方へ放出することができて好ましいばかりでなく、余盛形成部1bにおいて余盛が形成される際に余分な溶融した金属やスパッタ等を排出して均等で良好な余盛を形成することができて好ましい。

かくして、母材Ｂや板状部材Ｐ自体に特別な加工を施すことなく、板状部材Ｐの側縁部を母材Ｂ上に容易に良好な状態でスタッド溶接できた後に、スタッド溶接用フェルール１が不要な場合には、このスタッド溶接用フェルール１をハンマー等で叩き割ったりすることにより除去すればよいのである。

そして、スタッド２として、図１３〜図１５及び図２４に示す如くスタッド溶接用フェルール１のスタッド導入部1aの下端に位置する部位より上方の部位に、その断面積が小さい破断部2cが形成されているスタッドを使用した場合には、スタッド２の破断部2cより上方側の部位をハンマー等で打撃することにより破断部2cを破断させてスタッド２の破断部2cより上方側の部位を除去すればよく、またこのような破断部2aが形成されている態様のスタッド２において、図２４に示す如き少なくとも破断部2cより上方側の部位にその断面形状が非円形状を成す掴み部2dが形成されているスタッドを使用した場合には、スタッド２の掴み部2dをレンチやスパナ等で回転させて図２３に示す如くそのトルクによりスタッド２の破断部2aのみが破断したことを確認することによって、スタッド溶接を行った後に板状部材Ｐの側縁部が母材Ｂ上に適正な強度で溶接されているが否かを簡単に判定することができるので好ましく、更にスタッド２として図２５に示す如く少なくともスタッド溶接用フェルールのスタッド導入部の下端に位置する部位より上方の部位の側面に雄ねじが形成されているスタッドを使用した場合には、このスタッドを利用して別途他の部材をナット等を用いて取り付けたりすればよいのである。

また、スタッド溶接用フェルール１として、図１〜図６に示す如くスタッド導入部1aのスタッド挿通穴1aaの断面形状及び余盛形成部1bの中間当接部位1bcより上方の空間の断面形状がそれぞれ略正円状を成すように形成されているスタッド溶接用フェルールを使用すると共に、スタッド２として、図１０〜図１５及び図２４に示すようなスタッド溶接用フェルールのスタッド導入部の下端に位置する部位より上方の大部分の部位の断面形状が略正円状を成すように形成されているスタッドを使用すれば、最も多用されているその断面形状が略正円状であるスタッド溶接用フェルールやスタッドに対応することができるので好ましいばかりか、最も多用されているその断面形状が略正円状である一般なスタッド溶接用フェルールやスタッドに簡単な加工を施すだけで、本発明に係るスタッド溶接用フェルール１や本発明に係るスタッド２とすることができるので、これらの製造コストを抑えることができて好ましい。

本発明に係るスタッド溶接用フェルールの１の実施例を示す斜視説明図である。 図１の底面説明図である。 図２のＡ−Ａ線断面説明図である。 本発明に係るスタッド溶接用フェルールの他の実施例を示す斜視説明図である。 図４の底面説明図である。 図５のＢ−Ｂ線断面説明図である。 本発明に係るスタッド溶接用フェルールの更に他の実施例を示す斜視説明図である。 図７の底面説明図である。 図８のＣ−Ｃ線断面説明図である。 本発明に係るスタッドの１実施例を示す斜視説明図である。 図１０の底面説明図である。 図１１のＤ−Ｄ線断面説明図である。 本発明に係るスタッドの他の実施例を示す斜視説明図である。 図１３の底面説明図である。 図１４のＥ−Ｅ線断面説明図である。 本発明に係るスタッドの更に他の実施例を示す斜視説明図である。 図１６の底面説明図である。 図１７のＦ−Ｆ線断面説明図である。 本発明に係るスタッド溶接方法におけるスタッド溶接用フェルールの当接状態の１例を示す斜視説明図である。 本発明に係るスタッド溶接方法におけるスタッド溶接用フェルールの余盛形成部内でスタッドが溶融する前の状態の１例を模式的に示す断面説明図である。 本発明に係るスタッド溶接方法におけるスタッド溶接用フェルールの余盛形成部内でスタッドが溶融する前の状態の他の例を模式的に示す断面説明図である。 本発明に係るスタッド溶接方法におけるスタッド溶接用フェルールの余盛形成部内でスタッドが溶融した後の状態の１例を模式的に示す断面説明図である。 本発明に係るスタッド溶接方法で溶接を行った後にスタッド溶接用フェルールの除去及びスタットの掴み部の破断を行った後の状態の１例を模式的に示す断面説明図である。 本発明に係るスタッド溶接方法に使用されるスタッドの１例を示す斜視説明図である。 本発明に係るスタッド溶接方法に使用されるスタッドの他の例を示す斜視説明図である。

符号の説明

１ スタッド溶接用フェルール
1a スタッド導入部
1aa スタッド挿通穴
1b 余盛形成部
1ba 最下面当接部位
1bb 側部当接部位
1bc 中間当接部位
1c ガス抜き用溝
２ スタッド
2a フラックス部
2b 切り欠き部
2ba 立上がり面
2bb 水平面
2c 破断部
2d 掴み部
Ｂ 母材
Ｐ 板状部材

Claims (21)

1. スタッド挿通穴(1aa)を有するスタッド導入部(1a)の下方に、該スタッド挿通穴(1aa)と連通し且つ下方が開口しており該スタッド挿通穴(1aa)の断面積よりもその断面積が大きい空間を形成する余盛形成部(1b)が一体に形成されているスタッド溶接用フェルールであって、
   該余盛形成部(1b)の下面が、該スタッド挿通穴(1aa)の挿通方向と略垂直な最下面当接部位(1ba)と、該最下面当接部位(1ba)の端部より該スタッド挿通穴(1aa)の挿通方向と略平行に立ち上がる一対の側部当接部位(1bb，1bb)と、両該側部当接部位(1bb，1bb)の上端縁同士を連結し且つ該スタッド挿通穴(1aa)の挿通方向と略垂直な中間当接部位(1bc)とで形成されていることを特徴とするスタッド溶接用フェルール(１)。
2. 余盛形成部(1b)の最下面当接部位(1ba)に、該余盛形成部(1b)内の空間と外方とを連通させるガス抜き用溝(1c)が設けられている請求項１に記載のスタッド溶接用フェルール(１)。
3. 余盛形成部(1b)の両側部当接部位(1bb，1bb)の各延長平面が、スタッド挿通穴(1aa)の挿入方向と略平行であって且つ該スタッド挿通穴(1aa)内を通る一平面上にそれぞれ位置している請求項１又は２に記載のスタッド溶接用フェルール(１)。
4. 余盛形成部(1b)の両側部当接部位(1bb，1bb)の各延長平面が、スタッド挿通穴(1aa)の挿入方向と略平行であって且つ該スタッド挿通穴(1aa)内を通る略直角に交差する二平面上にそれぞれ位置している請求項１又は２に記載のスタッド溶接用フェルール(１)。
5. スタッド導入部(1a)のスタッド挿通穴(1aa)の断面形状及び余盛形成部(1b)の中間当接部位(1bc)より上方の空間の断面形状が、それぞれ略正円状を成すように形成されている請求項１から４までの何れか１項に記載のスタッド溶接用フェルール(１)。
6. 下端に突出して設けられたフラックス部(2a)の近傍からスタッドの挿入方向と略平行に立ち上がる立上がり面(2ba)と、該立上がり面(2ba)の上端縁から側面に至るスタッドの挿入方向と略垂直な水平面(2bb)とから成る切り欠き部(2b)が形成されていることを特徴とするスタッド(２)。
7. 切り欠き部(2b)の立上がり面(2ba)が、スタッドの挿入方向と略平行な一平面より成る請求項６に記載のスタッド(２)。
8. 切り欠き部(2b)の立上がり面(2ba)が、スタッドの挿入方向と略平行で互いに直交する二平面より成る請求項６に記載のスタッド(２)。
9. スタッドの挿入方向の中間部位であって切り欠き部(2b)より上方部分に、その断面積が小さい破断部(2c)が形成されている請求項６から８までの何れか１項に記載のスタッド(２)。
10. 破断部(2c)より上方側の部位に、その断面形状が非円形状を成す掴み部(2d)が形成されている請求項９に記載のスタッド(２)。
11. 切り欠き部(2b)より上方の大部分の断面形状が略正円状を成すように形成されている請求項６から１０までの何れか１項に記載のスタッド(２)。
12. 少なくとも切り欠き部(2b)より上方部分の側面に雄ねじが形成されている請求項６から８までの何れか１項に記載のスタッド(２)。
13. スタッド挿通穴(1aa)を有するスタッド導入部(1a)の下方に、該スタッド挿通穴(1aa)と連通し且つ下方が開口しており該スタッド挿通穴(1aa)の断面積よりもその断面積が大きい空間を形成する余盛形成部(1b)が一体に形成されており、該余盛形成部(1b)の下面が、該スタッド挿通穴(1aa)の挿通方向と略垂直な最下面当接部位(1ba)と、該最下面当接部位(1ba)の端部より該スタッド挿通穴(1aa)の挿通方向と略平行に立ち上がる一対の側部当接部位(1bb，1bb)と、両該側部当接部位(1bb，1bb)の上端縁同士を連結し且つ該スタッド挿通穴(1aa)の挿通方向と略垂直な中間当接部位(1bc)とで形成されているスタッド溶接用フェルール(１)の該スタッド挿通穴(1aa)に、下端に突出して設けられたフラックス部(2a)が形成されているスタッド(２)を挿通させた状態で、該スタッド溶接用フェルール(１)及び該スタッド(２)をスタッドガンに装着せしめた後に、該スタッド溶接用フェルール(１)を、両側部当接部位(1bb，1bb)が母材(Ｂ)上の溶接しようとする板状部材(Ｐ)の所定の側面に、最下面当接部位(1ba)が母材(Ｂ)の表面に、中間当接部位(1bc)が板状部材(Ｐ)の表面上にそれぞれ当接させるようにスタッドガンを移動せしめ、しかる後にスタッドガンによりアークを発生させることによりスタッド溶接用フェルール(１)の余盛形成部(1b)内で余盛を形成させることによって板状部材(Ｐ)の側縁部を母材(Ｂ)上に溶接することを特徴とするスタッド溶接方法。
14. スタッド溶接用フェルール(１)として、余盛形成部(1b)の最下面当接部位(1ba)に該余盛形成部(1b)内の空間と外方とを連通させるガス抜き用溝(1c)が設けられているスタッド溶接用フェルールを使用する請求項１３に記載のスタッド溶接方法。
15. スタッド(２)として、フラックス部(2a)の近傍からスタッドの挿入方向と略平行に立ち上がる立上がり面(2ba)と、該立上がり面(2ba)の上端縁から側面に至るスタッドの挿入方向と略垂直な水平面(2bb)とから成る切り欠き部(2b)が形成されているスタッドを使用し、スタッドガンによりアークを発生させる前に該スタッド(２)の立上がり面(2ba)を母材(Ｂ)上の板状部材(Ｐ)の所定の側面に対向させた状態にする請求項１３又は１４に記載のスタッド溶接方法。
16. スタッド(２)として、切り欠き部(2b)の立上がり面(2ba)が一平面より成るスタッドを使用すると共に、スタッド溶接用フェルール(１)として、余盛形成部(1b)の両側部当接部位(1bb，1bb)の各延長平面がスタッド挿通穴(1aa)の挿入方向と略平行であって且つ該スタッド挿通穴(1aa)内を通る一平面上にそれぞれ位置するスタッド溶接用フェルールを使用し、板状部材(Ｐ)の直線状を成す側縁部で該板状部材(Ｐ)を母材(Ｂ)上に溶接する請求項１５に記載のスタッド溶接方法。
17. スタッド(２)として、切り欠き部(2b)の立上がり面(2ba)がスタッドの挿入方向と略平行で互いに直交する二平面より成るスタッドを使用すると共に、スタッド溶接用フェルール(１)として、余盛形成部(1b)の両側部当接部位(1bb，1bb)の各延長平面がスタッド挿通穴(1aa)の挿入方向と略平行であって且つ該スタッド挿通穴(1aa)内を通る略直角に交差する二平面上にそれぞれ位置するスタッド溶接用フェルールを使用し、板状部材(Ｐ)の直角状を成す側縁部で該板状部材(Ｐ)を母材(Ｂ)上に溶接する請求項１５に記載のスタッド溶接方法。
18. スタッド(２)として、スタッド溶接用フェルール(１)のスタッド導入部(1a)より上方に位置する部位に、その断面積が小さい破断部(2c)が形成されているスタッドを使用する請求項１３から１７までの何れか１項に記載のスタッド溶接方法。
19. スタッド(２)として、破断部(2c)より上方側の部位に、その断面形状が非円形状を成す掴み部(2d)が形成されているスタッドを使用する請求項１８に記載のスタッド溶接方法。
20. スタッド溶接用フェルール(１)として、スタッド導入部(1a)のスタッド挿通穴(1aa)の断面形状及び余盛形成部(1b)の中間当接部位(1bc)より上方の空間の断面形状が、それぞれ略正円状を成すように形成されているスタッド溶接用フェルールを使用すると共に、スタッド(２)として、スタッド溶接用フェルール(１)のスタッド導入部(1a)の下端に位置する部位より上方の大部分の部位の断面形状が略正円状を成すように形成されているスタッドを使用する請求項１３から１９までの何れか１項に記載のスタッド溶接方法。
21. スタッド(２)として、少なくともスタッド溶接用フェルール(１)のスタッド導入部(1a)の下端に位置する部位より上方の部位の側面に雄ねじが形成されているスタッドを使用する請求項１３から１７までの何れか１項に記載のスタッド溶接方法。
    

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