JP4665194B2

JP4665194B2 - 小径軸状部品の電気抵抗溶接方法および装置

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Publication number: JP4665194B2
Application number: JP2006105686A
Authority: JP
Inventors: 好高青山; 省司青山
Original assignee: 好高青山
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2026-03-08
Also published as: JP2007000930A

Description

この発明は、小径軸状部品の電気抵抗溶接方法および装置であり、とくに、小径軸状部品を電極に確実に保持し、しかも小径軸状部品の溶融部における溶融熱の放熱を適正に行うものに関している。

例えば、プロジェクションボルトのような軸状部品は、雄ねじが切られた軸部と、この軸部と一体のフランジと、軸部とは反対側のフランジ面に設けた溶着用突起から構成されている。このようなプロジェクションボルトを鋼板部品に電気抵抗溶接で溶着させるときには、可動電極の収容孔内に軸部を挿入してプロジェクションボルトを可動電極に保持し、この状態で可動電極を進出させて溶着用突起を鋼板部品に圧接した後、溶接電流を通電して溶着用突起と鋼板部品とが溶融して両者の一体化がなされる。

上記の溶接においては、フランジの溶着用突起が鋼板部品に溶着され、このフランジに軸部が一体化されている状態である。したがって、軸部が小径であってもフランジ部分の溶着によってプロジェクションボルト全体の溶着が成立しているので、可動電極によって溶着用突起に加えられる加圧力や、溶接電流の通電時間等の設定は比較的広い幅で行うことができる。換言すると、軸部よりも大径のフランジにおいて溶融部の熱が吸収されるので、小径の軸部に対し熱的な悪影響が及ばないのである。
特開平７−２２３０７８号公報米国特許第５５０８４８８号明細書

上述のように、フランジやそれと一体の溶着用突起を備えたプロジェクションボルトにおいては、軸部が小径になっても問題なく溶接することができるが、小径の軸部の先端部を直接相手方部材である鋼板部品に溶接する場合には、つぎのような問題がある。

例えば、断面が円形で直径が３ｍｍ、長さが５ｍｍの鉄製またはステンレス鋼製軸状部品の先端部を厚さ０．６ｍｍの鋼板部品に押し付けて電気抵抗溶接をする場合には、軸状部品の体積が少なくて熱容量が小さいので、前記先端部だけを所定量溶融させて鋼板部品に溶着させることが困難である。

すなわち、上記のように熱容量が小さいので、溶融部の溶融量が過大になって溶着後の軸状部品の長さが所定長さよりも短くなったり、軸状部品の軸線が鋼板部品に対して傾斜したりする。このような問題を解消するために、軸状部品に付与する加圧力や通電時間等の溶接条件を種々組み合わせるのであるが、結果的には、熱容量の不足のため溶接条件の微妙な制御が厳密になりすぎて、適正な溶接品質を維持することが実質的に不可能となる。

さらに、重要視される問題点は、小径の軸部を電極に保持させることを確実に行うことである。軸部が小径であると、電極の小径な孔内に軸部を差し込むような方式となるのであるが、このような方式では軸部が確実に電極に保持されないという問題がある。このような問題により、軸部と電極との軸線が合致しないために軸部が相手方部品に対して所定の相対位置に溶接されなかったり、あるいは、軸部が電極から外れたりすることが発生する。これらの現象は、良好な通電性を維持することができないという問題をも生じさせる。

本発明は、上記の問題点を解決するために提供されたもので、小径の軸部を確実に電極に保持し、熱容量の小さな軸部を鋼板部品に対して適正な溶融量のもとに正確に溶接して、所定の溶接強度と小径軸状部品の高さ寸法等を確保することができる小径軸状部品の溶接方法および溶接装置ならびに小径軸状部品を提供することを目的とする。

とくに、上記溶接が、電気抵抗溶接によって行われる際の問題点を解決することに主眼がおかれている。

問題を解決するための手段

本発明は、以上に述べた問題点を解決するために提供されたもので、請求項１記載の発明は、小径軸状部品は、断面円形とされた小径の軸部と、この軸部の一端に一体的に設けられているとともに、軸部よりも大径とされた断面円形の熱吸収用の頭部から構成され、前記熱吸収用の頭部を電極に保持した状態で、他方の電極上に載置された鋼板部品に前記軸部の先端部を加圧した後、この加圧状態において前記先端部と鋼板部品との間に溶接電流を通電し、この通電によって前記先端部と鋼板部品との加圧部に生じた溶融部の溶融熱を、軸部を経由して熱吸収用の頭部に吸熱させる溶接方法であり、前記頭部の電極に対する保持は、頭部が電極に形成された収容孔内に保持され、頭部に設けられた平坦な頂面が小径軸状部品の軸線に対して垂直な状態で収容孔の内面に密着し、電極に組み込まれた吸引手段の吸引力によって前記頂面が収容孔の前記内面に密着していることによってなされ、前記軸部の体積Ｖ１／前記頭部の体積Ｖ２が「１」未満とされていることにより、軸部の熱容量を上回る熱容量が頭部に付与されているとともに、前記溶融熱は熱容量が小さくて頭部よりも小径の軸部を急速に流れて熱容量が軸部よりも大きな頭部に吸熱され、さらにこの頭部から電極へ吸熱させて頭部に蓄積されようとする熱量の低減を図ることを特徴とする小径軸状部品の電気抵抗溶接方法である。

請求項２記載の発明は、小径軸状部品は、断面円形とされた小径の軸部と、この軸部の一端に一体的に設けられているとともに、軸部よりも大径とされた断面円形の熱吸収用の頭部から構成され、しかもこの小径軸状部品は、前記軸部の体積Ｖ１／前記頭部の体積Ｖ２が「１」未満とされていることにより、軸部の熱容量を上回る熱容量が頭部に付与されているとともに、前記溶融熱は熱容量が小さくて頭部よりも小径の軸部を急速に流れて熱容量が軸部よりも大きな頭部に吸熱されるものであり、前記熱吸収用の頭部を電極に保持した状態で、他方の電極上に載置された鋼板部品に前記軸部の先端部を加圧した後、この加圧状態において前記先端部と鋼板部品との間に溶接電流を通電し、この通電によって前記先端部と鋼板部品との加圧部に生じた溶融部の溶融熱を、軸部を経由して熱吸収用の頭部に吸熱させる溶接装置であり、前記頭部を電極に保持するために、電極に形成され頭部を収容した状態で保持する収容孔と、頭部に設けられた平坦な頂面が小径軸状部品の軸線に対して垂直な状態で密着する収容孔の内面と、電極に組み込まれ前記頂面を収容孔の前記内面に密着させる吸引手段が設けられていることを特徴とする小径軸状部品の電気抵抗溶接装置である。

請求項３記載の発明は、小径軸状部品は、断面円形とされた小径の軸部と、この軸部の一端に一体的に設けられているとともに、軸部よりも大径とされた断面円形の熱吸収用の頭部から構成され、しかもこの小径軸状部品は、前記軸部の体積Ｖ１／前記頭部の体積Ｖ２が「１」未満とされていることにより、軸部の熱容量を上回る熱容量が頭部に付与されているとともに、前記溶融熱は熱容量が小さくて頭部よりも小径の軸部を急速に流れて熱容量が軸部よりも大きな頭部に吸熱されるものであり、前記軸部の先端部を鋼板部品に電気抵抗溶接をする装置であって、前記鋼板部品が載置される固定電極と、前記小径軸状部品の頭部を収容孔内に保持して前記軸部の先端部を鋼板部品に加圧した後、溶接電流を通電する可動電極と、前記熱吸収用の頭部の一部に密着する前記収容孔の内面と、可動電極に絶縁状態で組み付けられ可動電極の進出時に鋼板部品に接触する検知部材と、この検知部材と可動電極との間に小径軸状部品を介して通電される検知電流の検出手段とを含んで構成されていることを特徴とする小径軸状部品の電気抵抗溶接装置である。

請求項４記載の発明は、小径軸状部品は、断面円形とされた小径の軸部と、この軸部の一端に一体的に設けられているとともに、軸部よりも大径とされた断面円形の熱吸収用の頭部から構成され、しかもこの小径軸状部品は、前記軸部の体積Ｖ１／前記頭部の体積Ｖ２が「１」未満とされていることにより、軸部の熱容量を上回る熱容量が頭部に付与されているとともに、前記溶融熱は熱容量が小さくて頭部よりも小径の軸部を急速に流れて熱容量が軸部よりも大きな頭部に吸熱されるものであり、鋼板部品が載置される固定電極と、前記小径軸状部品を収容孔内に保持して小径軸状部品の先端部を鋼板部品に加圧した後、溶接電流を通電する可動電極と、可動電極に一体化され鋼板部品に突き当たることにより小径軸状部品の溶融量を所定の量に設定する規制部材とを含んで構成されていることを特徴とする小径軸状部品の電気抵抗溶接装置である。

発明の効果

前記請求項１記載の溶接方法の発明には、つぎの作用効果がある。

軸部よりも大径とされた熱吸収用の頭部が電極に保持されるので、種々な外力に対して安定した頭部保持がなされ、溶接時の加圧動作時に、電極と小径軸状部品との所定の相対位置に狂いが発生することがない。例えば、小径軸状部品が鋼板部品に対して傾斜することなく垂直に正確に溶接することが可能となる。

前記先端部と鋼板部品との加圧部に生じた溶融部の溶融熱が軸部を経て頭部に伝熱される。このときには、軸部は小径で熱容量が小さいので溶融部の熱は急速に軸部を流れて熱容量の大きな頭部にいたる。このような熱流によって溶融部が過剰に拡大することが防止される。したがって、溶融部の溶融量が異常に多くなることが防止され、小径な軸部の溶着にとって適正な溶融量が確保でき、十分な溶着強度が得られ、軸部の高さ寸法も所定どおりに設定できる。

前記溶融量は、溶融領域が軸部の断面全体に及ぶことが高い溶接強度を確保する面から重要であるが、さらには軸部の軸線方向の溶融量が必要最小限にとどまっていることが重要である。本発明においては、溶融部からの熱流が前記のように熱容量の大きな頭部に向かっているので、軸線方向の溶融量が異常に多くなることが抑制されるのである。したがって、溶融量過多による軸部の高さ不足が防止され、溶接後の小径軸状部品の高さ寸法が正確に求められる。同時に、軸部の断面全体に及ぶ溶融領域が確保されて、十分な溶接強度が得られる。

上記のように、軸部の先端部における溶融熱を頭部に吸熱させるものなので、溶接電流の通電時間，軸状部品の加圧力および通電電流値等の溶接条件の厳密さが緩和される。したがって、溶着部の溶融量を許容範囲内に管理することが行いやすくなり、溶接品質の向上にとって効果的である。

前記頭部は電極に形成された収容孔内に保持され、この収容孔の内面に頭部の一部が密着している。

このように頭部が収容孔内に収容され、頭部の一部が収容孔の内面に密着しているので、電極から軸状部品への通電が確実になされ、また、電極の動作変位が軸状部品に対して正確に伝達され、軸部の先端部と鋼板部品との圧接が確実に得られ、適正な溶着を行わせるのに有効である。さらに、このような密着によって、熱伝導状態が良好な条件下で、頭部の熱が収容孔の内面を経て電極側に吸熱されるので、溶融部近傍の高い熱量を迅速に頭部へ伝熱することができ、溶融部を必要最小限の範囲内にとどめることが可能となる。すなわち、頭部から電極側への熱伝達が良好で頭部の温度が低く維持されるから、溶融部近傍の部位と頭部との間の熱勾配が大きく設定でき、溶融部近傍から頭部への熱流を確実にかつ積極的に行わせることが実現する。

前記頭部に設けられた平坦な頂面が、前記小径軸状部品の軸線に対して垂直な状態となるように配置され、前記電極の収容孔の内面に前記頂面が密着した状態で電極が前記軸線と同方向に進出するようにした。

前記頭部の頂面が小径軸状部品の軸線に対して垂直な位置関係となり、しかも電極の収容孔の内面と頂面とが密着した状態で前記軸線の方向へ電極が進出する。これにより、小径軸状部品に対する加圧力は小径軸状部品の軸線方向に正確に作用することとなり、小径軸状部品を傾斜させる力成分が発生せず、小径軸状部品は鋼板部品に対して所定の角度、例えば、垂直の起立姿勢で正しく溶接される。

電極の進出によって小径軸状部品の先端部が鋼板部品に対して加圧され溶融が開始されると、溶融部は液状になっているので、わずかな傾斜方向の力で小径軸状部品は傾斜し、溶着完了時には小径軸状部品が鋼板部品に対して所定の角度、例えば、垂直にならないことが発生する。しかしながら、頭部の頂面が収容孔の内面に密着し、小径軸状部品の軸方向に電極が進出することにより、傾斜方向の力成分が発生しないので、溶融部の液状状態が一時的に存在しても、小径軸状部品は所定の角度で正しく鋼板部品に溶接される。

前記収容孔が形成された電極に吸引手段が組み込まれ、この吸引手段の吸引力によって前記頂面が収容孔の内面に密着している。

このように吸引手段の吸引力によって頭部の頂面が収容孔の内面に密着しているので、この密着状態が確実に維持される。したがって、電極の収容孔における頭部の保持力すなわち保持安定性が向上する。

さらに、前記のように、小径軸状部品に対する正確な加圧力の伝達や小径軸状部品の傾き防止が確実になされる。また、吸引手段は、磁石や空気の吸引負圧等によって簡単に実現できるので、電極の構造が複雑になることが最小化され、構造簡素化の面で有利である。

前記小径軸状部品の先端部に、初期溶融を促進する突起形状部が設けられている。

前記突起形状部が鋼板部品に圧接されている箇所は、溶接電流の密度が高くなり、それにともなう局部的なジュール熱が発生する。したがって、通電開始後できるだけ短時間で溶融が開始されて所定の溶融量に到達し、熱容量の小さな小径軸状部品の先端部において適正な溶融量の溶着を図ることができる。

前記突起形状部は、先端にゆくほど断面積が減少する突起形状とされている。

この突起形状部は頂点を有しているので、この頂点から溶融が開始され周囲に徐々に均一に溶融領域が拡大してゆくので、溶融領域の範囲と形状が小径軸状部品の断面形状とほぼ同じとなり、適正な溶着にとって好適である。前記突起形状部を例えばテーパ型にした場合には、テーパ形状部分が溶融し軸方向にはテーパ高さの分が短縮されることになる。したがって、テーパ高さの短縮だけを見込むことにより、小径軸状部品の高さが均一に確保できる。また、テーパ部分全体が溶融することなく、周囲にわずかな空隙が残存している状態であっても、所定の溶着面積が確保されることにより、正常な溶接が得られる。

前記突起形状部は、リング状の突起形状とされている。

この突起形状部はリング状の突起形状を有しているので、このリング状の部分から溶融が開始され中央部に向かって徐々に均一に溶融領域が拡大してゆくので、溶融領域の範囲と形状が小径軸状部品の断面形状とほぼ同じとなり、適正な溶着にとって好適である。また、溶着部の形状をリング状にとどめて、溶接強度をほとんど低下させることなく、小径軸状部品の軸方向の溶融変位量を少なくすることも可能である。

前記鋼板部品に形成した隆起部に前記軸部の先端部を加圧する。

このように鋼板部品に隆起部が形成してあると、軸部の先端部が平坦な面であっても、隆起部の頂点付近が小さな接触面積の状態で、前記先端部が加圧される。したがって、その部分を流れる電流の密度が高くなって、ジュール熱が的確に得られる。このような発熱によって、軸部先端部は鋼板部品の表面に対して適正な溶融量をもって溶着し、しかも所定の溶接強度が確保できる。そして、上記のような小さな接触面積であるから、この部分が先行して確実に溶融を開始し、それに引き続いて所定の溶融領域がえられる。

軸部の体積Ｖ１／頭部の体積Ｖ２は、約０．３〜約１．６である。

Ｖ１／Ｖ２を上記の値に設定することにより、軸部に伝熱された溶融熱を的確に頭部に吸熱させることができる。このような吸熱性をより一層確実にするためには、頭部の体積Ｖ２が軸部のそれを上回る「１」未満に設定するのが望ましい。

前記小径軸状部品の軸部の直径は２．０〜４．０ｍｍ、溶接電流の通電時間は２／６０〜５／６０秒、鋼板部品に対する小径軸状部品の加圧力は１０〜３０ｋｇｆであり、溶接電流は９０００〜１２０００Ａである。

このように軸部の直径が２．０〜４．０ｍｍの小径軸状部品を、頭部の熱容量すなわち吸熱性との関係において、上記の各溶接条件の範囲内で選定することにより、所定の溶接状態を確保することができる。

前記請求項２記載の溶接装置の発明には、つぎの作用効果がある。

すなわち、このような溶接装置を用いて前記小径軸状部品を溶接することにより、前記請求項１記載の小径軸状部品の溶接方法と同様の作用効果がえられる。

前記頭部に設けられた平坦な頂面が、前記小径軸状部品の軸線に対して垂直な状態となるように配置され、前記電極の収容孔の内面に前記頂面が密着した状態で電極が前記軸線と同方向に進出するように構成した。

このような溶接装置を用いて前記小径軸状部品を溶接することにより、前記請求項１記載の小径軸状部品の溶接方法と同様の作用効果がえられる。

前記小径軸状部品の軸線と同方向に進退するとともに前記頂面が密着し前記内面を形成する受け部材を電極内部に組み込み、この受け部材に電極の進出方向の弾力を作用させる付勢手段が設けられている。

このような溶接装置を用いて前記小径軸状部品を溶接することにより、電極の進出ストロークの制御が行いやすくなる。本発明においては、前述のように、溶接条件の制御並びに設定が行いやすいという利点があるが、万一、溶接条件が何らなの原因で狂ったりして加圧力が過大になると、軸部が座屈するおそれがある。

しかしながら、上記のように、受け部材に付勢手段が組み合わされているので、軸部の先端部は鋼板部品に対して弾力的に加圧されることになる。したがって、付勢手段の付勢力を所定の値に設定しておくことにより、加圧力が過大になることが防止でき、前述のような溶接条件の狂いに対して万全の対応が可能となる。

頭部だけを有する小径軸状部品の構成には、つぎの作用効果がある。

すなわち、このような小径軸状部品を溶接することにより、前記請求項１記載の小径軸状部品の溶接方法と同様の作用効果がえられる。

前記軸部の先端部に、初期溶融を促進する突起形状部が設けられている。

このような小径軸状部品を溶接することにより、前記請求項１記載の小径軸状部品の溶接方法と同様の作用効果がえられる。

前記突起形状部は、リング状の突起形状とされている。

前記請求項３記載の溶接装置の発明には、つぎの作用効果がある。

このように可動電極の進出によって検知部材と小径軸状部品がともに鋼板部品に接触すると、検知電流が小径軸状部品を介して可動電極から検知部材に流れ、検知手段においてこの電流が検知される。したがって、小径軸状部品が正常に可動電極側に保持されていることが確認できる。もし、何等かの原因で小径軸状部品が保持されていない場合には、検知電流が検知手段に流れることがないので、小径軸状部品が不存在であることが確実に検出できる。したがって、小径軸状部品が欠落した鋼板部品が後工程に送給されることがなく、後工程における混乱が防止できる。

前記請求項４記載の溶接装置の発明には、つぎの作用効果がある。

可動電極が進出して最初に小径軸状部品の先端部が鋼板部品に加圧され、その後、溶接電流が通電される。これにより小径軸状部品の先端部が溶融を開始するので、これにともなって可動電極がさらに進出する。この進出によって前記規制部材が鋼板部品に突き当たるので、可動電極の進出は停止する。このようにして規制部材が鋼板部品に突き当たって可動電極と鋼板部品との間隔が所定の距離に設定されるので、小径軸状部品の軸方向に課せられる加圧力が一定値以上になることがない。したがって、小径軸状部品の過剰溶融が防止され、鋼板部品表面からの小径軸状部品の長さが一定長さに維持でき、小径軸状部品の長さ精度が正確に管理できる。

上述の規制部材による過剰溶融防止の作用効果は、種々な小径軸状部品において達成される。つまり、軸部の端面が鋼板部品に突き当てられて溶接される場合や、軸部の端面に形成された溶着用突起が鋼板部品に突き当てられて溶接される場合などである。いずれの場合においても、小径軸状部品の軸方向における溶融量が規制部材によって所定値に設定されるので、軸部の端部や溶着用突起の正常な溶融が確保できる。

つぎに、本発明の小径軸状部品の電気抵抗溶接方法および装置を実施するための最良の形態を説明する。

以下、図示の実施例について説明する。図１は溶接装置全体を示す縦断側面図、図２は本発明において溶接される小径軸状部品を示す図、図３は溶着して行く過程を示す断面図、図４は固定電極の形状を示す側面図、図５は小径軸状部品の温度状態を示す線図、図６は溶着状態を確認する破壊図である。

溶接の対象とされる鉄製の小径軸状部品１は、図２に示すように、小径の軸部２とこの軸部２と一体的に形成された頭部３から構成されている。軸部２および頭部３は断面が円形であり、その中心部を貫通する軸線は符号８で示されている。軸部２の直径Ｄ１は３ｍｍ、頭部３の直径Ｄ２は５ｍｍ、小径軸状部品１全体の軸線８方向の長さＬ１は７．２ｍｍ、頭部３の軸線８方向の長さＬ２は２．１ｍｍである。

前記軸部２の先端部に初期溶融を促進する突起形状部４が形成されており、図２（Ａ）に示すものは先端中央部が頂点５とされた形式のもので、テーパ部６を設けて１箇所が隆起した頂点５が形成されている。このテーパ部６のテーパ角度θ１は１５度である。また、頂点５の高さＨ１は０．４ｍｍである。

また、軸部２の体積Ｖ１は約３６．０ｍｍ^３、頭部３の体積Ｖ２は約４１．２ｍｍ^３であり、Ｖ１／Ｖ２の比は約０．８７である。

図２（Ａ）のＥ−Ｅ断面が同図の（Ｅ）であり、小径軸状部品１全体の斜視図が同図（Ｆ）である。（Ｆ）に示すように、頭部３には前記軸線８に対して垂直な位置関係とされた平坦な頂面７が形成されている。

前記小径軸状部品１の軸部２の先端部が鋼板部品１０に電気抵抗溶接で溶着されるもので、鋼板部品１０は固定電極１１の上に載置されている。前記鋼板部品の板厚は、０．６ｍｍである。この固定電極１１と対をなす可動電極１２は、固定電極１１と同軸状態で配置され、図示してないがエアシリンダによって進退動作をするようになっている。固定電極１１および可動電極１２は断面が円形である。また、可動電極１２は、エアシリンダによって進退動作をする作動ロッド１３に結合されている。

可動電極１２は、主としてクロム銅製の本体部１４と、ねじ部１５を介して本体部１４に結合されているクロム銅製のキャップ部１６とから構成されている。本体部１４には吸引手段である永久磁石１７が組み込まれている。この永久磁石１７は、非磁性材料製、例えば合成樹脂製の容器１８内に収容された状態で本体部１４内に挿入されている。

前記キャップ部１６の中央部に円形の収容孔１９がキャップ部１６を貫通した状態で形成されている。この収容孔１９の開口側は、図３にも示すように、頭部３の入り込みをし易くするためのテーパ部２０が形成されている。収容孔１９の内径は頭部３の外径よりもわずかに大きく設定されている。すなわち、収容孔１９内に頭部３がごくわずかな隙間を残した状態で挿入され、頭部３の軸心と可動電極１２の軸心（進退軸線）とのずれが最小化されるようになっている。すなわち、頭部３の外周面が収容孔１９の内周面に摺動できる状態になっている。

頭部３の一部が収容孔１９の内面に密着するようになっている。この実施例では、頭部３側の密着面は前記頂面７とされている。他方、収容孔１９の内面側はキャップ部材１６と本体部１４との間に挟みつけられる受け板２２である。この受け板２２は、非磁性材料で製作されており、この例では熱伝導性の良好なクロム銅製とされている。受け板２２は、ねじ部１５が締めつけられるときに強固に挟みつけられるもので、密着受け面２３が形成され、この密着受け面２３に頭部３の頂面７が密着するようになっている。

前記収容孔１９内に頭部３が収容されると、永久磁石１７の吸引力で頂面７が密着受け面２３に密着する。この密着した状態において、小径軸状部品１の軸線８を可動電極１２の進退方向と同方向とするために、密着受け面２３の向きを可動電極１２の進退軸線に対して垂直としてある。

また、可動電極１２の進退方向は鋼板部品１０に対して垂直となるように、鋼板部品１０の載置姿勢が設定されている。こうすることにより後述のように、小径軸状部品１が鋼板部品１０に対して垂直に溶接されるのである。

上述のように本体部１４，キャップ部１６，容器１８および受け板２２等が非磁性材料で製作されているので、永久磁石１７の吸引力が効果的に強力に小径軸状部品１の頭部３に作用し、頂面７と密着受け面２３との密着力が高く設定できる。

吸引手段として永久磁石１７を例示したが、これを電磁石に置き換えることも可能である。また、磁石ではなく、後述のような空気吸引によるバキューム式の吸着を採用することも可能である。

小径軸状部品１を可動電極１２の収容孔１９内に供給する方法としては、作業者が手で供給する方法、自動供給機構で供給する方法など種々な方法で実現することができる。ここでは、エアシリンダの組み合わせが採用されている。すなわち、静止部材２４に取り付けたエアシリンダ２５のピストンロッド２６が上下方向に進退するように配置され、このピストンロッド２６に水平方向の姿勢で基板２７が固定されている。

前記基板２７にエアシリンダ２８が固定され、そのピストンロッド２９が水平方向に進退するようになっている。このピストンロッド２９の先端部に小径軸状部品１を保持する保持部材３１が結合されている。この保持部材３１には上方に開口している保持孔３２が設けられ、ここに軸部２が挿入されることにより、小径軸状部品１が保持部材３１に保持されるようになっている。

また、前記保持部材３１がエアシリンダ２８によって最も後退した位置にあるときに、小径軸状部品１が保持孔３２に供給される。そのために、部品供給管３３が配置され、この部品供給管３３の他端部は小径軸状部品１を送出する通常のパーツフィーダ（図示していない）に接続されている。

上述の作動ロッド１３を進退させるエアシリンダおよび各エアシリンダ２５，２８を、進退式の出力軸を有する電動モータに置き換えることも可能である。

図１に示す溶接装置はエアシリンダ２８等で動作するものであるが、可動電極１２を手で持って小径軸状部品１を鋼板部品１０に押し付けるハンディタイプにすることも可能である。

さらに、固定電極１１側に小径軸状部品１を保持し、鋼板部品１０を可動電極１２と一体にして小径軸状部品１に加圧・溶接するようにすることも可能である。

つぎに、図１に示す溶接装置の動作を説明する。

図１の２点鎖線で示すように、部品供給管３３から小径軸状部品１が保持部材３１に供給されると、軸部２が保持孔３２内に挿入される。その後、エアシリンダ２８の進出動作で小径軸状部品１が進出して、小径軸状部品１の軸線８が収容孔１９の中心線と合致すると、この位置で進出が停止される。これに引き続いてエアシリンダ２５が動作して基板２７が上昇すると、頭部３が収容孔１９内に挿入される。

収容孔１９内に挿入された頭部３は、その頂面７が永久磁石１７の吸引力により受け板２２の密着受け面２３に密着する。この密着した状態では、小径軸状部品１の軸線８は可動電極１２の進退軸線と同軸となっており、同時に軸線８や可動電極１２の進退軸線は鋼板部品１０に対して垂直な状態になっている。

前記のように可動電極１２に小径軸状部品１が保持されると、今度は、作動ロッド１３の進出により、可動電極１２が鋼板部品１０の方に向かって進出し、小径軸状部品１の軸部２の先端部が鋼板部品１０に押し付けられる。その後、溶接電流が可動電極１２から固定電極１１に向かって通電されると、電流は軸部２の先端部から鋼板部品１０の表面に向かって流れ、このときに発生するジュール熱により軸部２の先端部と鋼板部品１０の表面部が溶融し、所定の通電時間の経過後、溶融部が硬化して溶接が完了する。

前記の溶接装置の動作においてなされる溶接局部の溶融と、この溶融部からの熱流状態を説明する。

図２（Ａ）に示すように、軸部２の先端部にテーパ部６が形成され、１箇所が隆起した頂点５を有する場合の溶融と熱流について説明する。

図３（Ａ）に示すように、頭部３の頂面７が密着受け面２３に密着した状態で軸部２の頂点５が鋼板部品１０の表面に押し付けられている。このときの可動電極１２による加圧力は２０ｋｇｆである。そして、このときの鋼板部品１０の表面から頂面７までの長さＬ１は、図２（Ａ）にしたがって記載したように、７．２ｍｍである。

このように頂点５が鋼板部品１０に対して点接触をしている状態であっても、密着受け面２３に頂面７が密着しているので、小径軸状部品１が傾くようなことがない。

前記加圧状態のもとで溶接電流が通電される。溶接電流は電流値が１００００Ａ，電圧が２００Ｖ，通電時間が３／６０秒である。なお、通電時間をサイクル数で表すことが一般的に行われているが、１サイクルは１／６０秒であるから、この３／６０秒は２．９４サイクルに相当する。したがって、溶接制御装置のサイクル数設定は、３サイクルにするのが適当である。

このような通電がなされると、図３（Ｂ）に示すように、頂点５における電流密度が高いので、この部分が先行して溶融を開始し、いわゆる初期溶融が促進される。溶融部は符号９で示されている。さらに通電時間が経過し３／６０秒に達して通電が終了すると、同図（Ｃ）に示すように、溶融部９が軸部２の断面全体にわたって拡大する。

前記のように（Ｂ）に示す初期溶融の状態から（Ｃ）に示す溶融完了にいたる過渡期には、溶融部９の溶融熱は非溶融状態の軸部２から頭部３に流れて行き、さらに頂面７から密着受け面２３に伝熱されて頭部３に蓄積されようとする熱量の低減が図られる。このような熱流現象により、溶融部９と頭部３との間の温度勾配が大きくなり、それにともなって溶融熱は積極的に頭部３の方へ伝熱される。このため、溶融部９は軸部２の断面全体に拡大はするが、軸部２の軸線方向への溶融増大が抑制され、軸部２の過剰溶融が軸線方向に生じることがない。

図５は、溶接電流の通電を終了した時点における各部位の温度状態を示す線図であり、横軸が部位の位置、縦軸が温度を示している。この線図から明らかなように、溶融部９の温度が最も高く、溶融部９に最も近い非溶融部においては急激に温度が低下し、それから頭部３の方に向かって徐々に温度が低くなっている。このように頭部３の熱容量が大きく、また、密着受け面２３を経て可動電極１２側に熱が吸収されているので、溶融熱は十分に可動電極１２側に伝熱されていることが認められる。

上記のような熱流現象により、図３（Ｃ）に示された溶接完了の状態においては、鋼板部品１０の表面から頂面７までの長さＬ１を、６．８ｍｍにすることができた。このことは、図２（Ａ）に示した頂点５の高さＨ１（０．４ｍｍ）に相当する軸部先端部の素材が溶融して溶着が完了していることを示している。

したがって、軸部２の軸方向の溶融量は高さＨ１に相当する素材量だけが溶着に寄与していることとなり、小径軸状部品１の溶接後の高さＬ１を正確に確保しつつ確実な溶接強度が得られるのである。換言すると、図３（Ｃ）に２点鎖線で示すように、過剰溶融部２１ができて上記Ｌ１が過小となるようなことがないのである。

さらに、小径軸状部品１の軸部２が鋼板部品１０に対して垂直の状態で押し付けられ、この状態から前述のような通電と溶融および熱流がなされるので、軸部２は鋼板部品１０に対して正確に垂直状態で溶接され、軸部２と鋼板部品１０との所定の角度関係が確保できる。すなわち、この実施例においては、軸部２が傾斜することなく垂直に起立した状態の溶接が得られるのである。

また、可動電極１２の収容孔１９内に軸部２よりも大径の頭部３が収容されるので、小径軸状部品１の保持安定性が向上し、小径軸状部品１と可動電極１２との相対位置が容易にずれたりするようなことがなく、鋼板部品１０に対する小径軸状部品１の位置関係が正確に求められる。

以上に説明した実施例は、軸部２の先端部の形状が図２（Ａ）に示した形状である。このような形状に代えて同図（Ｂ）に示す先端部形状とすることも可能である。この場合は、突起形状部４は先端部の外周部が隆起したリング状の突起形状とされている。そのようなリング状の隆起形状を形成するために、軸部２の端面中央部に凹部３０を設けている。この凹部３０はいわゆるテーパ孔であり、そのテーパ角θ２は１５度である。そして、凹部３０の深さＨ２は０．５７ｍｍである。

このような先端部形状の小径軸状部品１が溶接されるときには、リング状の突起形状部４が最初に溶融し、初期溶融の促進が図られる。それに引き続いて溶融領域が中央部に広がり、最終的には軸部２の断面全域が溶融部となる。

このときに生じる溶融熱が頭部３の方へ伝熱される現象は、図２（Ａ）に示した先端部形状の場合と同じである。

また、リング状の突起形状部４であるから、溶着部の形状をリング状にしておいても溶接強度は十分に確保することができる。この場合には、通電時間を２／６０秒、溶接電流を１１０００Ａ、加圧力を１０ｋｇｆとし、それ以外の条件は前述の場合と同じにすることにより、確実な溶着がえられる。それ以外の作用効果も先の例と同様である。

図２（Ｄ）に示した例は、同図（Ｂ）に示したものの変形例であり、凹部３０の深さが（Ｂ）のようにテーパ孔ではなく、軸方向に深くなる窪み形状とされている。それ以外の構成や作用効果は、図２（Ａ）および（Ｂ）に示したものと同じである。

一方、凹部３０や突起形状部４の形成を止めて、完全な平面３４で軸部２の端部を構成したものが図２（Ｃ）に示されている。この場合には、初期溶融を促進する突起形状部４は機能しないが、鋼板部品１０の表面に密着した平面全体がほぼ同時に溶融を開始する。この場合には、通電時間を５／６０秒、溶接電流を１１０００Ａ、加圧力を３０ｋｇｆとし、それ以外の条件は前述の場合と同じにすることにより、確実な溶着がえられる。それ以外の作用効果も先の例と同様である。

なお、溶接条件である溶接電流の値，通電時間の長さ，加圧力の加減等は、鋼板部品１０の厚さや軸部２の直径Ｄ１あるいは軸部２や頭部３の体積Ｖ１，Ｖ２等の変化に応じて設定されるものであり、軸部２の直径Ｄ１が２．０〜４．０ｍｍの範囲内において、溶接電流の通電時間は２／６０〜５／６０秒、鋼板部品に対する小径軸状部品の加圧力は１０〜３０ｋｇｆであり、溶接電流は９０００〜１２０００Ａである。これらの範囲を超えたりあるいは下回ったりすると、溶融量が過多になったり過少になったりして良好な溶接状態が得られなくなる。なお、この通電時間２／６０〜５／６０秒を前述のようにサイクル数に換算すると、１．９６〜４．９０サイクルとなる。したがって、溶接制御装置のサイクル数設定は、２〜５サイクルにするのが適当である。

前記のような溶融熱の伝熱現象は、軸部２の体積Ｖ１に対する頭部３の体積Ｖ２の大きさが密接な関係を有している。本実施例に用いた小径軸状部品１の各部寸法は、図２（Ａ）にしたがって記載した前記のとおりであり、それらによると、軸部２の体積Ｖ１は約３６．０ｍｍ^３、頭部３の体積Ｖ２は約４１．２ｍｍ^３であり、Ｖ１／Ｖ２の比は約０．８７である。

このような比を適正に設定することにより、軸部２の熱容量に対して頭部３の熱容量の適正なバランスが設定されるのである。すなわち、軸部２の熱容量を上回る熱容量が頭部３に付与されているので、軸部２からの熱が十分に頭部３で吸熱されるのである。したがって、この場合はＶ１＜Ｖ２なる関係となっている。

軸部２の直径Ｄ１が３ｍｍでそれ以外の各部寸法が前述のような値の場合には、Ｖ１／Ｖ２は約０．８７であるが、ここでＤ１だけがさらに細くなれば、約０．８７の値をさらに下回ることになる。Ｄ１が２ｍｍの場合は、Ｖ１が約１５．４ｍｍ^３となり、その結果Ｖ１／Ｖ２は約０．３７となる。したがって、この場合もＶ１＜Ｖ２なる関係となっている。

Ｄ１が２ｍｍ未満であると、軸部２自体が細くなりすぎて熱容量が不足し、図３（Ｃ）に示すような過剰溶融部２１ができやすくなってしまったり、あるいは軸部２自体の剛性が不足して加圧力によって座屈したりするおそれがある。

一方、軸部２の直径Ｄ１だけを４．０ｍｍにした場合には、Ｖ１は約６４．１ｍｍ^３となり、Ｖ１／Ｖ２は約１．５６となる。したがって、この場合にはＶ１＞Ｖ２となり、前記の場合とは逆の関係になっている。なお、このようにＤ１だけを４．０ｍｍに設定した場合には、頭部３からの熱流出を活発に行わせるために、可動電極１２に水冷などの冷却手段を採用することが望ましい。あるいは、他の方策として、Ｖ２がＶ１に近づくように、頭部３の体積を大きくすることも有効である。

Ｄ１が４ｍｍを上回ると、軸部２自体の熱容量が大きくなるので、頭部３側における吸熱性に依存する度合いが低下する。

上記のように、軸部２の直径Ｄ１を２．０〜４．０ｍｍの範囲内で変化させることにより、Ｖ１／Ｖ２を約０．３〜約１．６の範囲内に設定して、適正な溶融熱の熱流が確保され、健全な溶着部が得られることが確認された。

前記のように、Ｖ１／Ｖ２を約０．３〜約１．６の範囲内に設定するのであるが、好ましくは適正な溶融熱の熱流を確保するために、Ｖ１／Ｖ２を「１」未満に設定することが望ましい。

図６は、鋼板部品１０に溶接された小径軸状部品１の溶接強度を確認するテスト状態を示す破壊図である。鋼板部品１０に垂直に溶接されている小径軸状部品１の頭部３を、真横から衝撃ハンマーで叩くことにより、溶接状態の良否が判定される。

図６（Ａ）は、図３（Ｃ）に示した健全な溶接状態のものをテストしたものであり、図示のように軸部２の端部と鋼板部品１０の表面部間の溶融部９すなわち溶着部には剥離などが発生せず、鋼板部品１０が円形に破断していることが認められる。この破断部は符号３５で示されている。したがって、このように破断部３５が形成される場合は、正常な溶接強度であることを示している。

一方、図６（Ｂ）に示すものは、溶着不良の場合である。この場合は溶融部の広さや深さが所定の領域に及んでいないので、衝撃ハンマーで打たれると、簡単に剥離していることが認められる。図示のように細かい凹凸のある剥離後の表面部３６が認められ、溶接強度が不完全であることを明らかに示している。

なお、図３（Ｃ）に２点鎖線で示した過剰溶融部２１が発生している場合には、所定の溶接強度は得られるが、小径軸状部品１の距離Ｌ１が不合格なので、テストは行っていない。

図４は、固定電極１１の先端部の形状を変形した場合を示す側面図である。同図（Ａ）は先端部形状が球形であり、こうすることにより電流密度を向上させて、確実に溶融させるようにしている。また、同図（Ｂ）に示すものも同様であり、この場合には先端部がテーパ形状とされ、その中央部に小さな直径の平面部３７が形成されている。この場合も、確実に溶融部がえられる。

以上に説明した実施例１の作用効果を列記すると、次のとおりである。

まず、溶接方法の実施例における作用効果を列記する。

前記小径軸状部品の溶接方法においては、軸部２よりも大径とされた熱吸収用の頭部３が可動電極１２に保持されるので、種々な外力に対して安定した頭部保持がなされ、溶接時の加圧動作時に、可動電極１２と小径軸状部品１との所定の相対位置に狂いが発生することがない。例えば、小径軸状部品１が鋼板部品１０に対して傾斜することなく垂直に正確に溶接することが可能となる。

前記先端部と鋼板部品１０との加圧部に生じた溶融部９の溶融熱が軸部２を経て頭部３に伝熱される。このときには、軸部２は小径で熱容量が小さいので溶融部９の熱は急速に軸部２を流れて熱容量の大きな頭部３にいたる。このような熱流によって溶融部９が過剰に拡大することが防止される。したがって、溶融部９の溶融量が異常に多くなることが防止され、小径な軸部２の溶着にとって適正な溶融量が確保でき、十分な溶着強度が得られ、軸部２の高さ寸法Ｌ１も所定どおりに設定できる。

前記溶融量は、溶融領域が軸部２の断面全体に及ぶことが高い溶接強度を確保する面から重要であるが、さらには軸部２の軸線方向の溶融量が必要最小限にとどまっていることが重要である。本実施例においては、溶融部９からの熱流が前記のように熱容量の大きな頭部３に向かっているので、軸線方向の溶融量が異常に多くなることが抑制されるのである。したがって、溶融量過多による軸部２の高さ不足が防止され、溶接後の小径軸状部品１の高さ寸法Ｌ１が正確に求められる。同時に、軸部２の断面全体に及ぶ溶融領域が確保されて、十分な溶接強度が得られる。

上記のように、軸部２の先端部における溶融熱を頭部３に吸熱させるものなので、溶接電流の通電時間，軸状部品の加圧力および通電電流値等の溶接条件の厳密さが緩和される。したがって、溶着部の溶融量を許容範囲内に管理することが行いやすくなり、溶接品質の向上にとって効果的である。

前記頭部３は可動電極１２に形成された収容孔１９内に保持され、この収容孔１９の内面に頭部３の一部が密着している小径軸状部品の溶接方法である。

このように頭部３が収容孔１９内に収容され、頭部３の一部である頂面７が収容孔１９の内面の一部である密着受け面２３に密着しているので、可動電極１２から小径軸状部品１への通電が確実になされ、また、可動電極１２の動作変位が小径軸状部品１に対して正確に伝達され、軸部２の先端部と鋼板部品１０との圧接が確実に得られ、適正な溶着を行わせるのに有効である。さらに、このような密着によって、熱伝導状態が良好な条件下で、頭部３の熱が収容孔１９の内面を経て可動電極１２側に吸熱されるので、溶融部９近傍の高い熱量を迅速に頭部３へ伝熱することができ、溶融部９を必要最小限の範囲内にとどめることが可能となる。すなわち、頭部３から可動電極１２側への熱伝達が良好で頭部３の温度が低く維持されるから、溶融部９近傍の部位と頭部３との間の熱勾配が大きく設定でき、溶融部９近傍から頭部３への熱流を確実にかつ積極的に行わせることが実現する。

前記頭部３に設けられた平坦な頂面７が、前記小径軸状部品１の軸線８に対して垂直な状態となるように配置され、前記可動電極１２の収容孔１９の密着受け面２３に前記頂面７が密着した状態で可動電極１２が前記軸線８と同方向に進出するようにした小径軸状部品１の溶接方法である。

前記頭部３の頂面７が小径軸状部品１の軸線８に対して垂直な位置関係となり、しかも可動電極１２の収容孔１９の密着受け面２３と頂面７とが密着した状態で前記軸線８の方向へ可動電極１２が進出する。これにより、小径軸状部品１に対する加圧力は小径軸状部品１の軸線方向に正確に作用することとなり、小径軸状部品１を傾斜させる力成分が発生せず、小径軸状部品１は鋼板部品１０に対して所定の角度、例えば、垂直の起立姿勢で正しく溶接される。

可動電極１２の進出によって小径軸状部品１の先端部が鋼板部品１０に対して加圧され溶融が開始されると、溶融部９は液状になっているので、わずかな傾斜方向の力で小径軸状部品１は傾斜し、溶着完了時には小径軸状部品１が鋼板部品１０に対して所定の角度、例えば、垂直にならないことが発生する。しかしながら、頭部３の頂面７が収容孔１９の密着受け面２３に密着し、小径軸状部品１の軸方向に可動電極１２が進出することにより、傾斜方向の力成分が発生しないので、溶融部９の液状状態が一時的に存在しても、小径軸状部品１は所定の角度で正しく鋼板部品１０に溶接される。

前記収容孔１９が形成された可動電極１２に吸引手段である永久磁石１７が組み込まれ、この永久磁石１７の吸引力によって前記頂面７が収容孔１９の密着受け面２３に密着している小径軸状部品１の溶接方法である。

このように永久磁石１７の吸引力によって頭部３の頂面７が収容孔１９の密着受け面２３に密着しているので、この密着状態が確実に維持される。したがって、可動電極１２の収容孔１９における頭部３の保持力すなわち保持安定性が向上する。

さらに、前記のように、小径軸状部品１に対する正確な加圧力の伝達や小径軸状部品１の傾き防止が確実になされる。また、永久磁石１７のような部品で吸引手段が形成できるので、可動電極１２の構造が複雑になることが最小化され、構造簡素化の面で有利である。

前記小径軸状部品１の先端部に、初期溶融を促進する突起形状部４が設けられている小径軸状部品１の溶接方法である。

前記突起形状部４が鋼板部品１０に圧接されている箇所は、溶接電流の密度が高くなり、それにともなう局部的なジュール熱が発生する。したがって、通電開始後できるだけ短時間で溶融が開始されて所定の溶融量に到達し、熱容量の小さな小径軸状部品１の先端部において適正な溶融量の溶着を図ることができる。

前記突起形状部４は、先端にゆくほど断面積が減少する突起形状とされている小径軸状部品１の溶接方法である。

この突起形状部１は頂点５を有しているので、この頂点５から溶融が開始され周囲に徐々に均一に溶融領域が拡大してゆくので、溶融領域の範囲と形状が軸部２の断面形状とほぼ同じとなり、適正な溶着にとって好適である。前記突起形状部４を例えばテーパ型にした場合には、テーパ形状部分６が溶融し軸方向にはテーパ高さＨ１の分が短縮されることになる。したがって、テーパ高さＨ１の短縮だけを見込むことにより、小径軸状部品１の高さＬ１が均一に確保できる。また、テーパ部分６全体が溶融することなく、周囲にわずかな空隙が残存している状態であっても、所定の溶着面積が確保されることにより、正常な溶接強度が得られる。

前記突起形状部４は、リング状の突起形状とされている小径軸状部品１の溶接方法である。

この突起形状部４はリング状の突起形状を有しているので、このリング状の部分から溶融が開始され中央部に向かって徐々に均一に溶融領域が拡大してゆくので、溶融領域の範囲と形状が軸部２の断面形状とほぼ同じとなり、適正な溶着にとって好適である。また、溶着部の形状をリング状にとどめて、溶接強度をほとんど低下させることなく、小径軸状部品の軸方向の溶融変位量を少なくすることも可能である。

軸部の体積Ｖ１／頭部の体積Ｖ２は、約０．３〜約１．６である小径軸状部品１の溶接方法である。

Ｖ１／Ｖ２を上記の値に設定することにより、軸部２に伝熱された溶融熱を的確に頭部に吸熱させることができる。このような吸熱性をより一層確実にするためには、頭部３の体積Ｖ２が軸部２のそれを上回る「１」未満に設定するのが望ましい。

前記軸部２の直径は２．０〜４．０ｍｍ、溶接電流の通電時間は２／６０〜５／６０秒、鋼板部品１０に対する小径軸状部品１の加圧力は１０〜３０ｋｇｆであり、溶接電流は９０００〜１２０００Ａである小径軸状部品１の溶接方法である。

このように直径が２．０〜４．０ｍｍの軸部２を、頭部３の熱容量すなわち吸熱性との関係において、上記の各溶接条件の範囲内で選定することにより、所定の溶接状態を確保することができる。

つぎに、溶接装置の実施例における作用効果は、前記溶接装置を動作させることにより、上述の各溶接方法を的確に実施できるものである。

さらに、小径軸状部品の実施例における作用効果は、前記小径軸状部品を採用することにより、上述の各溶接方法を的確に実施できるものである。

図７は、小径軸状部品１が非磁性材料であるステンレス鋼（ＳＵＳ）で製作されているので、前記吸引手段を永久磁石に代えて係止部材で構成している。

図７（Ａ）に示す例は、前記係止部材が鋼球４０で構成されている場合である。すなわち、収容孔１９内に鋼球４０を突出させ、それをコイルスプリング４１で外側から押圧している。そのために、キャップ部１６に半径方向の通孔４２をあけ、その中に鋼球４０とコイルスプリング４１を収容し、コイルスプリング４１を着座させるプラグ４３が通孔４２の端部に圧入してある。鋼球４０が収容孔１９内に抜け落ちるのを防止するために、鋼球４０の直径よりも小さな孔から鋼球４０が収容孔１９内に露出するようになっている。

この例では永久磁石が組み込まれていないので、受け板２２は本体部１４とキャップ部１６の間に挟みつけられている。また、前記鋼球４０は、可動電極１２の円周方向に９０度間隔で配置されている。この９０度間隔を１２０度間隔にすることも可能である。

図７（Ａ）は、小径軸状部品１の頭部３が収容孔１９内に挿入されて頂面７が密着受け面２３に密着している状態を示している。この状態において、コイルスプリング４１の弾力により鋼球４０が頭部３の下側の角部４４に対して押圧力を加えるように鋼球４０の突出位置が設定されている。

頭部３が収容孔１９内に挿入されると、コイルスプリング４１の弾力が鋼球４０を介して前記角部４４に作用するので、頂面７は密着受け面２３に押し付けられた状態になる。溶接完了後に可動電極１２が上昇すると、頭部３は鋼球４０を押し込みながら収容孔１９から抜け出る。それ以外の構成は、先の各例と同じであり同じ機能を果たす部材には同一符号が記載されている。

また、溶融熱の伝熱に関する作用効果も前記各例と同様である。

図７（Ｂ）は、Ｕ字型ばね４５が通孔４２内に挿入されているもので、その湾曲部４６が前記鋼球４０と同様な状態で収容孔１９内に突出している。Ｕ字型ばね４５の一端は通孔４２内に突出した突起４７に係止され、他端は摺動可能な状態で通孔４２の内面に接触している。したがって、頭部３が収容孔１９内に挿入されるときには、Ｕ字型ばね４５の端部が通孔４２の内面を摺動して湾曲部４６が通孔４２内に押し込まれる。これにより、頂面７が密着受け面２３に押し付けられた状態になる。溶接完了後に可動電極１２が上昇すると、頭部３は湾曲部４６を押し込みながら収容孔１９から抜け出る。それ以外の構成は、先の各例と同じであり同じ機能を果たす部材には同一符号が記載されている。

図７（Ｃ）は、収容孔１９の内周部にエラストマーのような弾性材料で構成された断面円形のＯリング５０が配置されている場合である。Ｏリングの一部が、前記鋼球４０や湾曲部４６と同様に、収容孔１９内に突出している。したがって、頭部３が収容孔１９内に挿入されるときには、Ｏリング５０に弾性変形をさせながら入って行き、頂面７が密着受け面２３に密着した位置でＯリング５０が前記鋼球４０や湾曲部４６と同様な押圧機能を果たす。溶接完了後に可動電極１２が上昇すると、頭部３はＯリング５０を押し込みながら収容孔１９から抜け出る。それ以外の構成は、先の各例と同じであり同じ機能を果たす部材には同一符号が記載されている。

図７（Ｄ）は、収容孔１９内に板ばね５１の先端部５２をわずかに突出させ、先端部５２が上下に揺動できるようにした場合である。板ばね５１は、その端部がボルト５３で固定されており、先端部５２は丸く曲げてある。したがって、頭部３が収容孔１９内に挿入されるときには、板ばね５１が撓んで頭部３が進入して行き、頂面７が密着受け面２３に密着した位置で板ばね５１の先端部が前記鋼球４０，湾曲部４６およびＯリング５０と同様な押圧機能を果たす。溶接完了後に可動電極１２が上昇すると、頭部３は先端部５２を移動させながら収容孔１９から抜け出る。それ以外の構成は、先の各例と同じであり同じ機能を果たす部材には同一符号が記載されている。

図８は、小径軸状部品１が非磁性材料であるステンレス鋼（ＳＵＳ）で製作されているので、前記吸引手段を永久磁石に代えて空気吸引（バキューム）方式で構成している。

この実施例は、受け板２２の密着受け面２３の中央部を窪ませて低圧室５４が形成され、この低圧室５４を可動電極１２の外部に連通する空気通路５５が、受け板２２と本体部１４に設けられている。この空気通路５５は空気ホース５６を介して真空ポンプ（図示していない）に接続されている。空気通路５５から空気吸引がなされているときに頭部３が収容孔１９内に挿入されると、頭部３は吸引負圧によって勢いよく吸い込まれ、頂面７は密着受け面２３に密着する。この密着状態は低圧室５４が真空に近い状態におかれるので、強い圧着力をもって維持される。溶接完了後に可動電極１２が上昇すると、頭部３は前記真空吸引にまさって収容孔１９から抜け出る。それ以外の構成は、先の各例と同じであり同じ機能を果たす部材には同一符号が記載されている。

この実施例３では、空気通路５５からの空気吸引がなされるので、受け板２２が吸引空気で冷却され、これによって頭部３の熱が可動電極１２側へ積極的に伝熱され、ひいては溶融部９の溶融量を適正に制御できるという効果がある。

また、溶融熱の伝熱に関する作用効果は前記各例と同様である。

上記のように、小径軸状部品１がステンレス鋼のような非磁性材料で製作されている場合においても、実施例２および実施例３のような手法によって、軸部２と鋼板部品１０との間に適正な溶融量を確保することができて、実施例１と同様な作用効果が得られるのである。なお、実施例２および実施例３のような手法のものに、磁性材料製の小径軸状部品を保持することも可能である。

図９に示す実施例は、鋼板部品１０に隆起部５７を形成しておき、この隆起部５７に軸部２の先端部を加圧する小径軸状部品１の溶接方法である。

このように鋼板部品１０に隆起部５７が形成してあると、軸部２の先端部が平坦な面であっても、隆起部５７の頂点付近が小さな接触面積の状態で、前記先端部が加圧される。したがって、その部分を流れる電流の密度が高くなって、ジュール熱が的確に得られる。このような発熱によって、軸部２の先端部は鋼板部品１０の表面に対して適正な溶融量をもって溶着し、しかも所定の溶接強度が確保できる。そして、上記のような小さな接触面積であるから、この部分が先行して確実に溶融を開始し、それに引き続いて所定の溶融領域がえられる。

図１０に示す実施例は、溶接装置を改良したものである。

すなわち、前記小径軸状部品１の軸線８と同方向に進退するとともに前記頂面７が密着し前記内面を形成する受け部材５８を可動電極１２の内部に組み込み、この受け部材５８に可動電極１２の進出方向の弾力を作用させる付勢手段が設けられている。

前記受け部材５８は断面が円形であり、同様に空間が円形の断面とされた収容室５９内に摺動可能な状態で挿入してある。そして、この受け部材５８に永久磁石１７が埋設してある。前記付勢手段である圧縮コイルスプリング６０が収容室５９内に挿入され、その弾力が受け部材５８に対して可動電極１２の進出方向に作用するようになっている。それ以外の構成は、先の各実施例と同様であり、同じ符号を記載してある。

このような可動電極１２を有する溶接装置を用いて前記小径軸状部品１を溶接することにより、可動電極１２の進出ストロークの制御が行いやすくなる。本実施例においては、前述のように、溶接条件の制御並びに設定が行いやすいという利点があるが、万一、溶接条件が何らかの原因で狂ったりして加圧力が過大になると、軸部２が座屈したりするおそれがある。

しかしながら、上記のように、受け部材５８に圧縮コイルスプリング６０が組み合わされているので、軸部２の先端部は鋼板部品１０に対して弾力的に加圧されることになる。したがって、圧縮コイルスプリング６０のばね定数を所定の値に設定しておくことにより、加圧力が過大になることが防止でき、前述のような溶接条件の狂いに対して万全の対応が可能となる。それ以外の作用効果は、先の各実施例と同様である。

図１１〜図１４に示す実施例は、異なった形状の小径軸状部品１を対象にしたものである。

図１２に示すように、この実施例における小径軸状部品１は、小径の軸部２と、この軸部２の一端に一体的に設けられているとともに軸部２よりも大径とされた熱吸収用の頭部３と、前記軸部２の他端に一体的に設けられているとともに軸部２よりも大径とされた補助頭部６１から構成されている。すなわち、前記実施例１の小径軸状部品１に、補助頭部６１が追加されている例である。

軸部２の直径Ｄ１は３ｍｍ、頭部３の直径Ｄ２は５ｍｍ、小径軸状部品１全体の軸線８方向の長さＬ１は７．２ｍｍ、頭部３の軸線８方向の長さＬ２は２．１ｍｍである。また、補助頭部６１の直径は頭部３のＤ２と同じであり、厚さＬ２も頭部３と同じである。

前記実施例１では、軸部２の先端部に初期溶融を促進する突起形状部４が形成されているが、この実施例でも補助頭部６１の先端部に同様な突起形状部４が形成されている。図１２（Ａ）に示すものは先端中央部が頂点５とされた形式のもので、テーパ部６を設けて１箇所が隆起した頂点５が形成されている。このテーパ部６のテーパ角度θ１は１５度である。また、頂点５の高さＨ１は０．６４ｍｍである。

図１１に示すように、装置全体の構造は、小径軸状部品１に補助頭部６１が設けられている点以外は、前述の各実施例と同じであり、同様の符号を付してある。また、その動作も前述の各実施例のものと同じである。

そして、図１２（Ａ）の突起形状部４が鋼板部品１０に押し付けられて溶融し、その溶融熱が頭部３に吸熱されて行く現象も、図３に示したものと同じである。このような吸熱現象により、前述の各実施例と同様な作用効果がえられる。なお、図１２（Ａ）に示した小径軸状部品１についての溶接電流の電流値，通電時間，加圧力等の溶接条件は、前述の各実施例と同じである。

以上に説明した実施例は、補助頭部６１の先端部の形状が図１２（Ａ）に示した形状である。このような形状に代えて同図（Ｂ）に示す先端部形状とすることも可能である。この場合は、突起形状部４は先端部の外周部が隆起したリング状の突起形状とされている。そのようなリング状の隆起形状を形成するために、補助頭部６１の端面中央部に凹部３０を設けている。この凹部３０はいわゆるテーパ孔であり、そのテーパ角θ２は１５度である。そして、凹部３０の深さＨ２は０．５３ｍｍである。それ以外の構成は、前述の各実施例と同じである。

図１２（Ｂ）に示す小径軸状部品１が鋼板部品１０に溶着される状態や、溶接電流の電流値，通電時間，加圧力等の溶接条件、およびそれによる作用効果は、前述の各実施例と同じである。

図１２（Ｄ）に示すものは、同図（Ｂ）の変形例であり、その溶着過程は、図２（Ｄ）に示すものと同じである。

図１２（Ｃ）に示すものは、凹部３０や突起形状部４の形成を止めて、完全な平面３４で補助頭部６１の端部を構成したものである。この場合は、初期溶融を促進する突起形状部４は機能しないが、鋼板部品１０の表面に密着した平面３４全体がほぼ同時に溶融を開始する。この場合の溶接電流の電流値，通電時間，加圧力等の溶接条件は、図２（Ｃ）の例について示したものと同じである。それ以外の構成や作用効果は前述の各実施例と同様である。

図１２（Ｃ）に２点鎖線で図示したように、図９の場合と同様な隆起部５７を鋼板部品１０に形成してある。こうすることにより、図９の場合と同じ作用効果がえられる。

図１２（Ｇ）および（Ｈ）に示したものは、頭部３と補助頭部６１とが、同一形状、同一寸法とされている場合である。（Ｇ）に図示の場合は、頭部３にテーパ型の突起形状部４が形成されているので、受け板２２の密着受け面２３に凹部６２が形成され、突起形状部４に密着受け面２３が密着できるようになっている。一方、（Ｈ）に図示の場合は、頭部３に凹部３０が形成されているので、受け板２２の密着受け面２３に凸部６３が形成され、凹部３０に密着受け面２３が密着できるようになっている。

したがって、頭部３または補助頭部６１の区別なくどちらを可動電極１２の収容孔１９に保持してもよい。したがって、小径軸状部品１の方向性を確定する必要がないので、小径軸状部品１の供給が簡素化され、また、方向まちがいのようなトラブルも回避できる。さらに、頭部３と補助頭部６１が同一形状、同一寸法であるから、小径軸状部品１の生産設備、例えば、金型の製作等の面において有利である。

図１２（Ａ）に示すような突起形状部４を有する補助頭部６１が鋼板部品１０に溶接される場合には、補助頭部６１の直径が軸部２の直径よりも大きいので、図１３に示すように、溶融部９が中央部に集中して外周部に楔型の隙間６４が形成されることがある。この場合には、中央部の溶着面積を溶接電流の通電時間や加圧力を選定して適正に求める必要がある。

補助頭部６１を備えた小径軸状部品１を、図１０に示した構造の可動電極１２に保持して溶接することができる。

図１４は、図５と同様な線図である。この線図において図示のように補助頭部６１と軸部２との境界部近傍にわずかな昇温現象が発生するものと予測される。このような現象は、補助頭部６１の断面積が軸部２の断面積よりも大きいので、溶融部９の熱は急速に補助頭部６１に吸熱されるが、断面積の小さな軸部２に移行する箇所で熱流に停滞現象が生じ、そのために補助頭部６１と軸部２との境界部近傍でわずかに昇温するものと考えられる。

この実施例６の作用効果を列記すると、次のとおりである。

実施例６の溶接方法には、つぎの作用効果がある。

軸部２よりも大径とされた熱吸収用の頭部３が可動電極１２に保持されるので、種々な外力に対して安定した頭部保持がなされ、溶接時の加圧動作時に、可動電極１２と小径軸状部品１との所定の相対位置に狂いが発生することがない。例えば、小径軸状部品１が鋼板部品１０に対して傾斜することなく垂直に正確に溶接することが可能となる。

前記補助頭部６１の先端部と鋼板部品１０との加圧部に生じた溶融部９の溶融熱が補助頭部６１と軸部２を経て頭部３に伝熱される。このときには、溶融熱は、先ず軸部２よりも大径の補助頭部６１全体に伝熱され、その後、小径の熱容量の小さな軸部２を急速に昇温させながら軸部２を流れて熱容量の大きな頭部３にいたる。このような熱流によって溶融部９が過剰に拡大することが防止される。このような熱流において、溶融部９と軸部２との間に補助頭部６１が介在しているので、補助頭部６１が溶融熱を即座に吸熱し、その後、軸部２への熱流がなされる。したがって、溶融部９の溶融量が異常に多くなることが防止され、補助頭部６１先端部の溶着にとって適正な溶融量が確保でき、十分な溶着強度が得られ、小径軸状部品１の高さ寸法も所定どおりに設定できる。

上記のように、補助頭部６１の熱容量を軸部２の熱容量よりも大きく設定することができるので、溶融部９の熱が急速に補助頭部６１に吸熱され、溶融量が過大になることが防止できる。

前記溶融量は、溶融領域が補助頭部６１の断面全体に及ぶことが高い溶接強度を確保する面から重要であるが、さらには補助頭部６１の軸線方向の溶融量が必要最小限にとどまっていることが重要である。本発明においては、溶融部９からの熱流が前記のように熱容量の大きな頭部３に向かっているので、軸線方向の溶融量が異常に多くなることが抑制されるのである。したがって、溶融量過多による小径軸状部品１の高さ不足が防止され、溶接後の小径軸状部品１の高さ寸法Ｌ１が正確に求められる。同時に、補助頭部６１の断面全体に及ぶ溶融領域が確保されて、十分な溶接強度が得られる。

さらに、補助頭部６１は軸部２よりも大径であるから、小径軸状部品１が鋼板部品１０に加圧されたときの安定性が良好となり、小径軸状部品１と鋼板部品１０との相対位置を所定通りに設定することができる。

上記のように、補助頭部６１の先端部における溶融熱を頭部３に吸熱させるものなので、溶接電流の通電時間，軸状部品の加圧力および通電電流値等の溶接条件の厳密さが緩和される。したがって、溶着部の溶融量を許容範囲内に管理することが行いやすくなり、溶接品質の向上にとって効果的である。

前記頭部３は可動電極１２に形成された収容孔１９内に保持され、この収容孔１９の内面である密着受け面２３に頭部３の一部である頂面７が密着している小径軸状部品１の溶接方法である。

このように頭部３が収容孔１９内に収容され、頭部３の頂面７が収容孔１９の密着受け面２３に密着しているので、可動電極１２から小径軸状部品１への通電が確実になされ、また、可動電極１２の動作変位が小径軸状部品１に対して正確に伝達され、補助頭部６１の先端部と鋼板部品１０との圧接が確実に得られ、適正な溶着を行わせるのに有効である。さらに、このような密着によって、熱伝導状態が良好な条件下で、頭部３の熱が収容孔１９の密着受け面２３を経て可動電極１２側に吸熱されるので、溶融部９近傍の高い熱量を迅速に頭部３へ伝熱することができ、溶融部９を必要最小限の範囲内にとどめることが可能となる。すなわち、頭部３から可動電極１２側への熱伝達が良好で頭部３の温度が低く維持されるから、溶融部９近傍の部位と頭部３との間の熱勾配が大きく設定でき、溶融部９近傍から頭部３への熱流を確実にかつ積極的に行わせることが実現する。

前記頭部３の頂面７が小径軸状部品１の軸線８に対して垂直な位置関係となり、しかも可動電極１２の収容孔１９の密着受け面２３と頂面７とが密着した状態で前記軸線８の方向へ可動電極１２が進出する。これにより、小径軸状部品１に対する加圧力は小径軸状部品１の軸線８方向に正確に作用することとなり、小径軸状部品１を傾斜させる力成分が発生せず、小径軸状部品１は鋼板部品１０に対して所定の角度、例えば、垂直の起立姿勢で正しく溶接される。

可動電極１２の進出によって補助頭部６１の先端部が鋼板部品１０に対して加圧され溶融が開始されると、溶融部９は液状になっているので、わずかな傾斜方向の力で小径軸状部品１は傾斜し、溶着完了時には小径軸状部品１が鋼板部品１０に対して所定の角度、例えば、垂直にならないことが発生する。しかしながら、頭部３の頂面７が収容孔１９の密着受け面２３に密着し、小径軸状部品１の軸方向に可動電極１２が進出することにより、傾斜方向の力成分が発生しないので、溶融部９の液状状態が一時的に存在しても、小径軸状部品１は所定の角度で正しく鋼板部品１０に溶接される。

前記収容孔１９が形成された可動電極１２に吸引手段である永久磁石１７が組み込まれ、この永久磁石１７の吸引力によって前記頭部３の頂面７が収容孔１９の密着受け面２３に密着している小径軸状部品１の溶接方法である。

さらに、前記のように、小径軸状部品１に対する正確な加圧力の伝達や小径軸状部品１の傾き防止が確実になされる。また、永久磁石１７を用いることにより、吸引手段が簡単に実現できるので、可動電極１２の構造が複雑になることが最小化され、構造簡素化の面で有利である。

前記補助頭部６１の先端部に、初期溶融を促進する突起形状部４が設けられている小径軸状部品１の溶接方法である。

前記突起形状部４が鋼板部品１０に圧接されている箇所は、溶接電流の密度が高くなり、それにともなう局部的なジュール熱が発生する。したがって、通電開始後できるだけ短時間で溶融が開始されて所定の溶融量に到達し、熱容量の小さな補助頭部６１の先端部において適正な溶融量の溶着を図ることができる。

この突起形状部４は頂点５を有しているので、この頂点５から溶融が開始され周囲に徐々に均一に溶融領域が拡大してゆくので、溶融領域の範囲と形状が補助頭部６１の断面形状とほぼ同じとなり、適正な溶着にとって好適である。前記突起形状部４を例えばテーパ型にした場合には、テーパ形状部分６が溶融し軸方向にはテーパ高さＨ１の分が短縮されることになる。したがって、テーパ高さＨ１の短縮だけを見込むことにより、小径軸状部品１の高さが均一に確保できる。また、テーパ部分６全体が溶融することなく、周囲にわずかな空隙６４が残存している状態であっても、所定の溶着面積が確保されることにより、正常な溶接が得られる。

この突起形状部４はリング状の突起形状を有しているので、このリング状の部分から溶融が開始され中央部に向かって徐々に均一に溶融領域が拡大してゆくので、溶融領域の範囲と形状が補助頭部６１の断面形状とほぼ同じとなり、適正な溶着にとって好適である。また、溶着部の形状をリング状にとどめて、溶接強度をほとんど低下させることなく、小径軸状部品１の軸方向の溶融変位量を少なくすることも可能である。

前記鋼板部品１０に形成した隆起部５７に前記補助頭部６１の先端部を加圧する小径軸状部品１の溶接方法である。

このように鋼板部品１０に隆起部５７が形成してあると、補助頭部６１の先端部が平坦な面であっても、隆起部５７の頂点付近が小さな接触面積の状態で、前記先端部が加圧される。したがって、その部分を流れる電流の密度が高くなって、ジュール熱が的確に得られる。このような発熱によって、補助頭部６１の先端部は鋼板部品１０の表面に対して適正な溶融量をもって溶着し、しかも所定の溶接強度が確保できる。そして、上記のような小さな接触面積であるから、この部分が先行して確実に溶融を開始し、それに引き続いて所定の溶融領域がえられる。

前記頭部３と補助頭部６１は、同一形状、同一寸法とされている小径軸状部品１の溶接方法である。

このように前記頭部３と補助頭部６１は、同一形状、同一寸法とされているから、頭部３または補助頭部６１の区別なくどちらを可動電極１２の収容孔１９に保持してもよい。したがって、小径軸状部品１の方向性を確定する必要がないので、小径軸状部品１の供給が簡素化され、また、方向まちがいのようなトラブルも回避できる。さらに、頭部３と補助頭部６１が同一形状、同一寸法であるから、小径軸状部品１の生産設備、例えば、金型の製作等の面において有利である。

前記小径軸状部品１の軸部２の直径は２．０〜４．０ｍｍ、溶接電流の通電時間は２／６０〜５／６０秒、鋼板部品１０に対する小径軸状部品１の加圧力は１０〜３０ｋｇｆであり、溶接電流は９０００〜１２０００Ａである小径軸状部品１の溶接方法である。

このように軸部２の直径が２．０〜４．０ｍｍの小径軸状部品１を、頭部３の熱容量すなわち吸熱性との関係において、上記の各溶接条件の範囲内で選定することにより、所定の溶接状態を確保することができる。

この実施例６における溶接装置には、つぎの作用効果がある。

すなわち、このような溶接装置を用いて前記小径軸状部品１を溶接することにより、前記小径軸状部品１の溶接方法と同様の作用効果がえられる。

前記頭部３に設けられた平坦な頂面７が、前記小径軸状部品７の軸線８に対して垂直な状態となるように配置され、前記可動電極１２の収容孔１９の密着受け面２３に前記頂面７が密着した状態で可動電極１２が前記軸線８と同方向に進出するように構成した小径軸状部品１の溶接装置である。

このような溶接装置を用いて前記小径軸状部品１を溶接することにより、前記小径軸状部品１の溶接方法と同様の作用効果がえられる。

前記小径軸状部品１の軸線８と同方向に進退するとともに前記頂面７が密着し前記密着受け面２３を形成する受け部材５８を可動電極１２内部に組み込み、この受け部材５８に可動電極１２の進出方向の弾力を作用させる圧縮コイルスプリング６０が設けられている小径軸状部品１の溶接装置である。

このような溶接装置を用いて前記小径軸状部品１を溶接することにより、可動電極１２の進出ストロークの制御が行いやすくなる。本発明においては、前述のように、溶接条件の制御並びに設定が行いやすいという利点があるが、万一、溶接条件が何らかの原因で狂ったりして加圧力が過大になると、軸部２が座屈するおそれがある。

しかしながら、上記のように、受け部材５８に付勢手段である圧縮コイルスプリング６０が組み合わされているので、軸部２の先端部は鋼板部品１０に対して弾力的に加圧されることになる。したがって、圧縮コイルスプリング６０のばね定数を所定の値に設定しておくことにより、加圧力が過大になることが防止でき、前述のような溶接条件の狂いに対して万全の対応が可能となる。

この実施例６における小径軸状部品には、つぎの作用効果がある。

すなわち、このような小径軸状部品１を溶接することにより、前記小径軸状部品１の溶接方法と同様の作用効果がえられる。

前記補助頭部６１の先端部に、初期溶融を促進する突起形状部４が設けられている小径軸状部品１である。

前記突起形状部４は、先端にゆくほど断面積が減少する突起形状とされている小径軸状部品１である。

前記突起形状部４は、リング状の突起形状とされている小径軸状部品１である。

前記頭部３と補助頭部６１は、同一形状、同一寸法とされている小径軸状部品１である。

図１５は、小径軸状部品１の実施例である。図２や図１２に示した小径軸状部品１には、テーパ型の突起形状部４に尖った形状の頂点５が形成されている。このような形状に代えて本実施例では、突起形状部４がテーパ部４Ａと平坦な円形の頂面７Ａによって形成されている。この頂面７Ａは、テーパ部４Ａが形成されていることによって、その面積が軸部２の断面積よりも小さくなっている。それ以外の構成は先の各実施例と同じなので、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。

このように頂面７Ａの面積が小さくなっているので、溶接電流の電流密度を高めて初期溶融を促進することができる。また、平面である頂面７Ａが鋼板部品１０に対して密着するので、加圧時の小径軸状部品１の安定性が良好となり、小径軸状部品１が鋼板部品１に対して傾いたりすることがない。それ以外の作用効果は、先の各実施例と同じである。

図１６は、溶接装置の実施例である。この実施例では、小径軸状部品１の欠落を検出する機能を果たすようになっている。ここでは本体部１４に固定されたキャップ部１６が絶縁材料で作られている。この絶縁材料は、ポリアミド樹脂，ケイ素樹脂およびフェノール樹脂などのような電気絶縁性や耐熱性にすぐれた合成樹脂である。

断面円形の筒状とされた検知部材７０内にキャップ部１６が圧入されて、検知部材７０が可動電極１２に一体化されている。また、検知部材７０には底部材７１が形成され、可動電極１２が進出したときにその底面７２が鋼板部品１０の表面に密着するようになっている。キャップ部１６の中央に筒部１６Ａが形成され、その内側が前記収容孔１９とされている。検知部材７０の底部材７１の中央部には、前記筒部１６Ａが進入する通孔７３が設けてある。

可動電極１２の軸方向における底面７２の配置位置は、収容孔１９内に正常に収容され前記受け板２２に密着している小径軸状部品１が、底面７２から突出するように設定されている。図１６（Ａ）に示すように、この突出量はＳ１で示されている。突出量Ｓ１は、小径軸状部品１の軸方向における軸部２の適正な溶融量を設定する。すなわち、可動電極１２の進出途上で軸部２が溶融しながら底面７２が鋼板部品１０の表面に突き当たると、突出量Ｓ１が消滅する。このＳ１を軸部の適正な溶融量となるようにあらかじめ設定しておくことにより、軸部２の過剰溶融が防止されて適正な溶着が得られる。図１６（Ｂ）は、突出量Ｓ１が消滅して検知部材７０が規制機能を果たしている状態を示している。同図の黒く塗りつぶした箇所が前記溶融部９である。

上述のように検知部材７０は、その底面７２が鋼板部品１０に突き当たることによって過剰溶融を規制する機能を果たしている。したがって、この検知部材７０は後述の導通機能を果たしているが、同時に「規制部材」でもあり同様に符号７０が付されている。

検知部材７０は、ステンレス鋼やクロム銅のような導通材料で構成され、前述のように絶縁材料製のキャップ部１６を介して可動電極１２すなわち本体部１４に対して絶縁状態で組み付けられている。なお、本体部１４，作動ロッド１３などはクロム銅で作られている。検知部材７０と本体部１４との間に検知電流が通電されたことを検知するために、検知手段７４が設けてある。検知部材７０に接続された導通線７５と、作動ロッド１３側に接続された導通線７６が前記検知手段７４に接続されている。この検知手段７４は、検知電流の検知回路や、後述のタイマーや、タイマーからの信号で溶接電流の通電制御を行う回路などが内装された制御装置である。

したがって、図１６（Ｂ）に示すように、小径軸状部品１が鋼板部品１０に溶着して検知部材７０の底面７２が鋼板部品１０に密着すると、検知電流が、検知部材７０，鋼板部品１０，溶融部９，小径軸状部品１，受け板２２，本体部１４，作動ロッド１３の通電順序（またはその逆）で導通状態になり、小径軸状部品１が正常に存在していることが検知手段７４において確認される。もし、小径軸状部品１が欠落していると、上記のような導通回路が形成されないので、検知手段７４において検知電流は検出されない。したがって、小径軸状部品１が欠落していることが検知手段７４で検出される。

検知手段７４の動作機能としては種々なものが採用できる。ここでは、図示していないが、可動電極１２の進出ストロークで動作するタイマーを組み合わせた例を説明する。

可動電極１２が進出して、小径軸状部品１の先端部が鋼板部品１０の近傍まで接近した位置で信号を発生するリミットスイッチが設けられ、このリミットスイッチからの信号で計時を開始するタイマーが検知手段７４に組み込まれている。

小径軸状部品１が可動電極１２に保持されているときには、タイマーの計時時間が所定時間に達して、計時信号が送出される。この計時信号によって検知手段７４が動作して溶接電流の通電がおこなわれ、軸部２の溶融にともなって可動電極１２がさらに進出して規制部材７０（検知部材７０）が鋼板部品１０に密着する。この密着によって、前述の通電回路が形成されて検知電流の通電がなされる。この通電が検知手段７４において検出され、小径軸状部品１が正常に存在していることが確認される。この確認は、異常状態を示す警告が発せられないことによって、行われる。

小径軸状部品１が可動電極１２に保持されていないときには、タイマーの計時時間が所定時間に達して、計時信号が送出される。この計時信号によって検知手段７４が動作して溶接電流の通電がおこなわれるが、溶融現象は開始されない。そして、小径軸状部品１の存在しない状態で規制部材７０（検知部材７０）が鋼板部品１０に密着しても、前述の通電回路が形成されず検知電流の通電はなされない。この状態のままでタイマーの第２の計時時間が所定時間に達すると、検知手段７４は小径軸状部品１が不存在であるとの判定を行い、この判定信号によって可動電極１２を後退させて小径軸状部品１を収容孔１９に供給するように動作させる。同時に、小径軸状部品１を収容孔１９に供給する機能や、収容孔１９に小径軸状部品１を保持する機能などに異常があることを、警告ブザーや警告灯で報知する。それ以外の構成は先の各実施例と同じなので、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。

この実施例８の作用効果は、つぎのとおりである。

前述のように、可動電極１２の進出によって検知部材７０と小径軸状部品１がともに鋼板部品１０に接触すると、検知電流が小径軸状部品１を介して本体部１４から検知部材７０（またはその逆）に流れ、検知手段７４においてこの電流が検知される。したがって、小径軸状部品１が正常に可動電極１２側に保持されていることが確認できる。もし、何等かの原因で小径軸状部品１が保持されていない場合には、検知電流が検知手段７４に流れることがないので、小径軸状部品１が不存在であることが確実に検出できる。したがって、小径軸状部品１が欠落した鋼板部品１０が後工程に送給されることがなく、後工程における混乱が防止できる。

また、規制部材７０が鋼板部品１０に突き当たって可動電極１２と鋼板部品１０との間隔が所定の距離に設定されるので、小径軸状部品１の軸方向に課せられる加圧力が一定値以上になることがない。したがって、軸部２の過剰溶融が防止され、鋼板部品１０の表面からの小径軸状部品１の長さが一定長さに維持でき、小径軸状部品１の長さ精度が正確に管理できる。

さらに、キャップ部１６が絶縁材料で構成されているので、そこに組み合わされる検知部材７０すなわち規制部材７０の取付けが、圧入のような簡単な構造で実現する。検知部材７０が規制部材７０を兼ねているので、構成部材の多機能化が図られて、構造簡素化において効果的である。それ以外の作用効果は、先の各実施例と同じである。

図１７は、他の溶接装置の実施例である。キャップ部１６に本体部１４の直径方向に伸びている突出部７８が設けられ、ここに可動電極１２の軸線と平行に配置された挿入孔７９が設けてある。この挿入孔７９に摺動可能な状態で棒状の検知部材８０が挿入されている。この検知部材８０に結合されているロッド８１が、摺動可能な状態で突出部７８の上方に突き出ており、そこにストッパ片８２が設けられている。このストッパ片８２は、突出部７８の上面に当たってストッパ機能を果たすようになっている。挿入孔７９内に組み込まれた圧縮コイルスプリング８３によって、検知部材８０に突出方向のばね力が作用している。ストッパ片８２の設置位置は、可動電極１２の後退時に、検知部材８０の先端部が小径軸状部品１の先端部よりも突き出た位置となるように設定されている。

検知部材８０やロッド８１は、電気導通性のあるステンレス鋼で作られており、ロッド８１の上端に前記導通線７５が接続してある。前記実施例８における規制部材７０は、この実施例では筒部１６Ａによって形成されている。したがって、筒部１６Ａの先端部と鋼板部品１０との間の空間が、小径軸状部品１の突出量Ｓ１とされている。また、実施例８と同様にこの実施例９においても、リミットスイッチやタイマーの利用がなされている。それ以外の構成は先の各実施例と同じなので、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。

この実施例９の作用効果は、つぎのとおりである。

小径軸状部品１が可動電極１２に保持されているときには、可動電極１２が進出してくると、最初に検知部材８０が鋼板部品１０に当接し、ついで小径軸状部品１の軸部２が鋼板部品１０に当接する。このように検知部材８０と軸部２がともに鋼板部品１０に接触することによって、検知電流の導通がなされて、小径軸状部品１の存在が確認され、検知手段７４から動作信号が発せられる。この動作信号によって、溶接電流が通電されて軸部２が鋼板部品１０に溶接される。したがって、溶接電流が通電される前に検知電流が導通状態になるので、小径軸状部品１が収容孔１９に保持されていることを事前に確認することができる。また、規制部材である筒部１６Ａの先端部が鋼板部品１０に突き当たることにより、軸部２の過剰溶融が防止される。

小径軸状部品１が可動電極１２に保持されていないときには、上述のように検知電流が導通せず、それにともなってタイマーの計時時間が所定時間に達して、計時信号が送出される。この計時信号によって検知手段７４が動作して溶接電流の通電が事前に停止される。そして、小径軸状部品１が存在しない状態で、規制部材１６Ａが鋼板部品１０に突き当たっている。この状態のままでタイマーの第２の計時時間が所定時間に達すると、検知手段７４は小径軸状部品１が不存在であるとの判定を行い、この判定信号によって可動電極１２を後退させて小径軸状部品１を収容孔１９に供給するように動作させる。同時に、小径軸状部品１を収容孔１９に供給する機能や、収容孔１９に小径軸状部品１を保持する機能などに異常があることを、警告ブザーや警告灯で報知する。それ以外の作用効果は、先の各実施例と同じである。

実施例８および実施例９の小径軸状部品１には、前記補助頭部６１が形成されていないが、補助頭部６１を備えている場合であっても、溶接装置としての構成は先の各実施例と同じである。また、作用効果も先の各実施例と同じである。したがって、実施例８および実施例９に相当する、補助頭部６１を備えた場合の実施例は図示していない。

図１８は、他の溶接装置の実施例である。この実施例１０における小径軸状部品１は、フランジ付きの鉄製プロジェクションボルトである。すなわち、プロジェクションボルト１は、雄ねじが形成された軸部２と、それと一体に形成された円形のフランジ６１Ａと、このフランジ６１Ａの中央部に形成された円形の溶着用突起６１Ｂによって構成されている。可動電極１２すなわち本体部１４の端面中央部に収容孔１４Ａが形成され、その奥に永久磁石１７が固定されている。軸部２が収容孔１４Ａに挿入された状態では、永久磁石１７の吸引力によりフランジ６１Ａが本体部１４の端面に密着している。

この実施例１０における規制部材７０Ａは、直方体の形状をしたブロック状の部材で構成され、本体部１４の側面にボルト８４を用いて固定されている。規制部材７０Ａの先端面と鋼板部品１０との間に、突出量Ｓ１が形成されている。このＳ１は、溶着用突起６１Ｂの突出高さとほぼ同じとされている。なお、この規制部材７０Ａの形状を筒状にして、その内側に本体部１４を組み入れる構造としてもよい。さらに、規制部材７０Ａを本体部１４に対して絶縁された状態で結合し、この規制部材７０Ａに前記導通線７５を接続することによって、プロジェクションボルト１の有無を検出することができる。それ以外の構成は先の各実施例と同じなので、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。

この実施例１０によれば、溶着用突起６１Ｂが溶融しきってフランジ６１Ａが鋼板部品１０に密着するのとほぼ同時に、規制部材７０Ａが鋼板部品１０に突き当たるので、溶着用突起６１Ｂが過剰に溶融して溶融域がフランジ６１Ａにおよぶことを防止することができる。それ以外の作用効果は、先の各実施例と同じである。

前記実施例８，実施例９および実施例１０においては、上述の規制部材７０，１６Ａ，７０Ａなどによる過剰溶融防止の作用効果が、種々な小径軸状部品１において達成される。つまり、軸部２の端面が鋼板部品１０に突き当てられて溶接される場合や、軸部２の端面に形成された溶着用突起が鋼板部品１０に突き当てられて溶接される場合、あるいは軸部２の端部に溶着用突起６１Ｂを有するフランジ６１Ａが形成され、この溶着用突起６１Ｂが鋼板部品１０に突き当てられて溶接される場合などである。いずれの場合においても、小径軸状部品１の軸方向における溶融量が規制部材７０，１６Ａ，７０Ａなどによって所定値に設定されるので、軸部２の端部や溶着用突起６１Ｂの正常な溶融が確保できる。

本発明は、直径の小さな軸状部品の端部を、所定の溶融量の状態で、鋼板部品に電気抵抗溶接で正確に溶接することができる。したがって、自動車の車体や家庭電化製品などの広い産業分野で利用することが可能となるものである。

本発明を実施するための溶接装置全体の縦断側面図である。溶接に供される小径軸状部品の図である。溶着が進行してゆく状態を示す側面図である。電極の形態を示す側面図である。小径軸状部品の部位と温度との関係を示す線図である。溶着状態を確認する破壊テストの破壊図である。他の実施例を示す断面図である。他の実施例を示す断面図である。他の実施例を示す断面図である。他の実施例を示す断面図である。他の実施例における溶接装置全体の縦断側面図である。他の実施例における小径軸状部品の図である。溶着状態を示す断面図である。他の実施例における小径軸状部品の部位と温度との関係を示す線図である。他の実施例における小径軸状部品の図である。他の実施例における溶接装置の縦断側面図である。他の実施例における溶接装置の縦断側面図である。他の実施例における溶接装置の縦断側面図である。

１小径軸状部品，プロジェクションボルト
２軸部
３頭部
４突起形状部
７頂面
７Ａ頂面
８軸線
９溶融部
１０鋼板部品
１１固定電極
１２可動電極
１４本体部
１４Ａ収容孔
１６Ａ規制部材
１７永久磁石
１９収容孔
２２受け板
２３密着受け面
５７隆起部
６０圧縮コイルスプリング
６１補助頭部
７０検知部材，規制部材
７０Ａ規制部材，検知部材
Ｓ１突出量
７４検知手段
８０検知部材

Claims

小径軸状部品は、断面円形とされた小径の軸部と、この軸部の一端に一体的に設けられているとともに、軸部よりも大径とされた断面円形の熱吸収用の頭部から構成され、前記熱吸収用の頭部を電極に保持した状態で、他方の電極上に載置された鋼板部品に前記軸部の先端部を加圧した後、この加圧状態において前記先端部と鋼板部品との間に溶接電流を通電し、この通電によって前記先端部と鋼板部品との加圧部に生じた溶融部の溶融熱を、軸部を経由して熱吸収用の頭部に吸熱させる溶接方法であり、
前記頭部の電極に対する保持は、頭部が電極に形成された収容孔内に保持され、頭部に設けられた平坦な頂面が小径軸状部品の軸線に対して垂直な状態で収容孔の内面に密着し、電極に組み込まれた吸引手段の吸引力によって前記頂面が収容孔の前記内面に密着していることによってなされ、
前記軸部の体積Ｖ１／前記頭部の体積Ｖ２が「１」未満とされていることにより、軸部の熱容量を上回る熱容量が頭部に付与されているとともに、前記溶融熱は熱容量が小さくて頭部よりも小径の軸部を急速に流れて熱容量が軸部よりも大きな頭部に吸熱され、
さらにこの頭部から電極へ吸熱させて頭部に蓄積されようとする熱量の低減を図ることを特徴とする小径軸状部品の電気抵抗溶接方法。
小径軸状部品は、断面円形とされた小径の軸部と、この軸部の一端に一体的に設けられているとともに、軸部よりも大径とされた断面円形の熱吸収用の頭部から構成され、しかもこの小径軸状部品は、前記軸部の体積Ｖ１／前記頭部の体積Ｖ２が「１」未満とされていることにより、軸部の熱容量を上回る熱容量が頭部に付与されているとともに、前記溶融熱は熱容量が小さくて頭部よりも小径の軸部を急速に流れて熱容量が軸部よりも大きな頭部に吸熱されるものであり、
前記熱吸収用の頭部を電極に保持した状態で、他方の電極上に載置された鋼板部品に前記軸部の先端部を加圧した後、この加圧状態において前記先端部と鋼板部品との間に溶接電流を通電し、この通電によって前記先端部と鋼板部品との加圧部に生じた溶融部の溶融熱を、軸部を経由して熱吸収用の頭部に吸熱させる溶接装置であり、
前記頭部を電極に保持するために、電極に形成され頭部を収容した状態で保持する収容孔と、頭部に設けられた平坦な頂面が小径軸状部品の軸線に対して垂直な状態で密着する収容孔の内面と、電極に組み込まれ前記頂面を収容孔の前記内面に密着させる吸引手段が設けられていることを特徴とする小径軸状部品の電気抵抗溶接装置。
小径軸状部品は、断面円形とされた小径の軸部と、この軸部の一端に一体的に設けられているとともに、軸部よりも大径とされた断面円形の熱吸収用の頭部から構成され、しかもこの小径軸状部品は、前記軸部の体積Ｖ１／前記頭部の体積Ｖ２が「１」未満とされていることにより、軸部の熱容量を上回る熱容量が頭部に付与されているとともに、前記溶融熱は熱容量が小さくて頭部よりも小径の軸部を急速に流れて熱容量が軸部よりも大きな頭部に吸熱されるものであり、
前記軸部の先端部を鋼板部品に電気抵抗溶接をする装置であって、前記鋼板部品が載置される固定電極と、前記小径軸状部品の頭部を収容孔内に保持して前記軸部の先端部を鋼板部品に加圧した後、溶接電流を通電する可動電極と、前記熱吸収用の頭部の一部に密着する前記収容孔の内面と、可動電極に絶縁状態で組み付けられ可動電極の進出時に鋼板部品に接触する検知部材と、この検知部材と可動電極との間に小径軸状部品を介して通電される検知電流の検出手段とを含んで構成されていることを特徴とする小径軸状部品の電気抵抗溶接装置。
小径軸状部品は、断面円形とされた小径の軸部と、この軸部の一端に一体的に設けられているとともに、軸部よりも大径とされた断面円形の熱吸収用の頭部から構成され、しかもこの小径軸状部品は、前記軸部の体積Ｖ１／前記頭部の体積Ｖ２が「１」未満とされていることにより、軸部の熱容量を上回る熱容量が頭部に付与されているとともに、前記溶融熱は熱容量が小さくて頭部よりも小径の軸部を急速に流れて熱容量が軸部よりも大きな頭部に吸熱されるものであり、
鋼板部品が載置される固定電極と、前記小径軸状部品を収容孔内に保持して小径軸状部品の先端部を鋼板部品に加圧した後、溶接電流を通電する可動電極と、可動電極に一体化され鋼板部品に突き当たることにより小径軸状部品の溶融量を所定の量に設定する規制部材とを含んで構成されていることを特徴とする小径軸状部品の電気抵抗溶接装置。