JPH0364229B2

JPH0364229B2 -

Info

Publication number: JPH0364229B2
Application number: JP57077307A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nishikawa; Hiroshi Tanaka; Toshiichi Nagaura; Kyoshi Kondo
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1982-05-08
Filing date: 1982-05-08
Publication date: 1991-10-04
Also published as: JPS58196183A

Description

【発明の詳細な説明】＜技術分野＞本発明は形状記憶合金の細線を突合わせ溶接す
るための抵抗溶接機における溶接方法に関するも
のである。

＜従来技術＞近年、形状記憶効果を利用して熱エネルギを機
械エネルギに変換したりするための素子として形
状記憶合金が注目されている。この形状記憶合金
の代表的なものはNi−Ti合金であるが、この形
状記憶合金の細線の突き合わせ溶接は非常に困難
で、多くの問題がある。

例えば、 Ni−Ti合金の細線を突き合わせ溶接するに
当たつて、当該細線の先端を溶融する際Ni−
Ti合金溶融体の表面張力が大きく、接合し難
い。

上記溶融体を冷却によつて再凝固させた場
合、その溶融した再凝固部分は粗大結晶となり
強度が著しく低下（母材の30％程度）する。

上記溶融体は勿論、溶融体に隣接する熱影響
を受ける部分においては、形状記憶効果の大幅
な劣化が生じ、素子としての性能に大きく影響
することになる。

等、形状記憶合金の細線突き合わせ溶接特有の問
題がある。

このような形状記憶合金の細線の突き合わせ溶
接を行うために従来は、電子ビーム溶接が良いと
言われて来た。この電子ビーム溶接によれば、高
エネルギ密度溶接が可能であるため、上記のよう
な熱影響を受けた部分を挟めることはできる。し
かし、上記再凝固組織が成長してしまうため、充
分な溶接強度が得られないという問題がある。ま
た電子ビーム溶接装置は非常に高価であるとうい
うことも問題のひとつである。

一方で、金属細線の突き合わせ溶接を行う簡便
な方法として第１図に示す突き合わせ抵抗溶接機
がある。この第１図において、１は固定電極、２
は移動電極であつて、それぞれに金属細線３が保
持される。４は加圧用ばね、５は移動ユニツト、
６はレールである。移動電極２及び移動ユニツト
５はレール６上をスライド可能に設置される。７
はコンデンサであり、８はコンデンサ７を放電さ
せるスイツチである。

金属細線を結合するとき、上記移動ユニツト５
は図示されない空気圧あるいはモータ等の駆動機
構によつて右方向に移動する。このとき加圧用ば
ね４が移動電極２を圧し、金属細線３の先端を接
触せしめ、さらにその接触点の接触圧力を上昇さ
せる。上記移動電極２が適当な位置に到達したと
きに上記スイツチ８をONにすると、コンデンサ
７が放電する。このとき金属細線３の接触部分は
その接触抵抗による瞬間的な発熱によつて溶融す
る。この溶融部分が冷却によつて再凝固すれば溶
接が完了する。

第２図は加圧力ａと溶接電流ｂの変化を示すグ
ラフである。

以上のような溶接を行う抵抗溶接機において、
上記形状記憶合金特有の問題〜を考慮する
と、形状記憶合金の溶接を行う場合には母材同志
が直接接合するように溶接することが理想的であ
る。実際には母材同志を直接接合することは不可
能であるが、溶融部及び熱影響部分をできるだけ
狭くするようにすることが上記問題〜の影響
を最小限にする上で必要である。

細線の溶接後の断面を第３図に示す。第３図に
おいて、１０は母材、１１は熱影響部、１２は溶
接部である。上記問題をなくすには、溶融後の加
圧により溶融及び熱影響部１１を外側に押し出
し、その後に押し出した部分を除去する手法が有
効と考えられるが、第１図に示したような従来の
抵抗溶接機においては、当該手法による溶接は困
難である。

即ち、従来の第１図に示すような抵抗溶接機は
加圧用ばね４によつて加圧を行つているため加圧
力を微妙に変化させることはできない。

＜本発明が解決すべき課題＞形状記憶合金の細線の突き合わせ抵抗溶接を理
想的に行つて、溶融部をほとんどなくし、熱影響
部もできるだけ少なくすることができるような溶
接方法を提供することである。

＜課題を解決するための手段＞上記課題を解決するための方法は、形状記憶合金の細線の端面を突合わせるように
保持する固定電極及び移動電極を設けると共に、
この両電極間に短時間溶接電流を供給する給電手
段を設け、上記形状記憶合金の細線の端面を突き合わせた
状態で上記溶接電流を短時間供給することによ
り、端面側の接触抵抗による発熱によつて当該細
線の端面を溶融させた後、圧接して突き合わせ溶
接を行うものにおいて、上記移動電極の固定電極に対する加圧力を検知
する加圧力検知手段を設け、この加圧力検知手段
の出力に基づいて移動電極の加圧力を制御するも
のであつて、上記形状記憶合金の細線の端面を微小な加圧力
で突き合わせた後、短時間両電極間に溶接電流を
供給し、この溶接電流による端面の溶融によつて
生じる加圧力の減少が生じたときに、この端面に
存在する溶融部分を圧接面から押し出す加圧力を
与え、圧接面から略々全ての溶融部分を押し出して両
端面を圧接することを特徴とする形状記憶合金の
細線用突合わせ抵抗溶接機における溶接方法であ
る。

＜作用＞形状記憶合金の細線の端面を微小な加圧力で突
き合わせた後、短時間両電極間に溶接電流を供給
し、この溶接電流による端面の溶融によつて生じ
る加圧力の減少が生じたときに、この端面に存在
する溶融部分を圧接面から押し出す加圧力を与
え、圧接面から略々全ての溶融部分を押し出して
両端面を圧接する方法で溶接を行うことにより、
母材の突き合わせ時には弱い加圧力を接合端面に
与えて大きな接触抵抗で大きな発熱量を得、接合
面が溶融すると溶融部分を接合面から押し出して
熱影響部分の少ない溶接状態を得ることができ
る。

＜実施例＞以下本発明の実施例を図面に従つて説明する。
第４図は本発明実施例の説明図である。この第４
図において、１２は移動電極、１３は固定電極で
ある。この移動電極１２は、正転、逆転、停止が
自由に行えるモータ１６及びこのモータ１６の駆
動にて回転する駆動軸１７によつてレール１５上
をスライドして強制的に移動するものである。
尚、この駆動軸１７の移動機構としては、駆動軸
１７に雄ねじ溝を切り、移動電極１２には雌ねじ
を切つて、この雄ねじと雌ねじが噛合することに
より移動電極１２が強制的に移動するものが考え
られる。一方、上記固定電極１３はレール１５上
にスライドできるように支持されているものであ
るが、強制的に移動する手段は具備していない。

１４はこれら両電極１２，１３に保持された
Ni−Ti合金等の形状記憶合金の細線であつて、
両電極１２，１３に保持された形状記憶合金の細
線１４は、移動電極１２の移動によりそれぞれの
端面が接合するように電極１２，１３に保持され
ている。

１８は移動電極１２の固定電極１３に対する加
圧力を検出するためのロードセル等の加圧力検知
素子である。この加圧力検知素子１８は検知した
加圧力を制御回路に加圧力信号として入力する。
１９は移動電極１２の移動変位を検知する変位検
知素子である。

２０はこの加圧力検知素子１８及び変位検知素
子１９の入力を受けて上記モータ１６を制御する
と共に両電極１２，１３への溶接電流の供給を制
御する制御回路である。

上記制御回路２０内に設けられる溶接電流発生
回路について第５図を用いて説明する。第５図に
おいて、２１は電源、２２，２３は溶接電流の出
力端子であつて、それぞれ移動電極１２、固定電
極１３にそれぞれ接続される。C₁，C₂，…C_Nは
可変コンデンサであつて、それぞれの可変コンデ
ンサC₁，…C_NにはサイリスタS₁，…S_Nが接続さ
れている。R₁，R₂，…R_Nは可変抵抗であつて、
これら可変抵抗R₁，R₂，…R_Nは電源２１に接続
される。

上記溶接電流発生回路において、可変抵抗R₁，
R₂，…R_Nを調節すれば、可変コンデンサC₁，…
C_Nに対する充電電圧を調節できる。この調節は
形状記憶合金の細線１２，１３の径等により適宜
選択されることになる。まず溶接開始前に上記可
変コンデンサC₁，…C_Nに充電が行われる。そし
て溶接電流の印加開始時（例えば移動電流１２の
固定電極１３に対する加圧力が微小な一定値に達
したことを加圧力検知素子１８が検知してモータ
１６を停止させ、当該微小な一定加圧力を維持し
たとき）にサイリスタS₁のゲートG₁にパルス信
号が印加される。続いてあらかじめ決められたタ
イミングでゲートG₂，G₃，…G_Nに順次パルス信
号が印加されて、その合成波形が第６図のｂに示
すような形で上記端子２２，２３に印加される。

以上ような抵抗溶接機において、その溶接方法
を第６図に用いて説明する。第６図においてａは
加圧力、ｂは印加する溶接電流の波形を示す。ま
ずモータ１６を駆動して移動電極１２を強制的に
移動させ、形状記憶合金の細線１４の端面同志を
突き合わせ、微小な加圧力を印加する。この微小
な加圧力が加圧力検知素子１８により検出される
と、モータ１６を停止してこの微小な加圧力を保
持する。ここで、上記のようにゲートG₁，G₂，
…G_Nにパルス信号が印加され、可変コンデンサ
C₁，…C_Nの充電電圧すなわち溶接電流が電極１
２，１３に印加される。すると、微小な加圧力に
よつて生じた形状記憶合金の細線１４の突き合わ
せ接合面の接触抵抗により発熱が生じ接合部が溶
融し、検出される加圧力が僅かに減少する。この
加圧力の僅かな減少を加圧力検知素子１８が検出
すると、制御回路２０はモータ１６を急速に駆動
して移動電極１２を移動せしめ、突き合わせ接合
面の溶融部分をほとんど接合面からなくなるよう
に押し出す加圧力を印加する。

このようにして行われた突き合わせ抵抗溶接
は、溶接電流印加前の突き合わせ状態において微
小な加圧力を印加した状態で当該加圧力を一旦保
持してから溶接電流を印加するので、大きな接触
抵抗により瞬間的に大きな発熱を生じさせて母材
に対する熱的な影響を最小限にして突き合わせ接
合面の溶融を行うことができる。そして、溶融が
生じて加圧力が僅かに減少することを捕えて一気
に加圧し、溶融部分を接合面からほとんどなくな
るように押し出すことによつて、形状記憶合金の
細線の溶接における溶接接合面での問題、即ち溶
融部分の存在による強度低下、形状記憶効果の喪
失を無くすことができるものである。

他の例として、第７図に示すように、溶接終了
後に、再び比較的弱い電流を流して再過熱し、こ
の再過熱により焼鈍を行つても良い。

尚、上記説明した溶接機によれば、加圧力検知
素子１８や変位検知素子１９の検知信号から、溶
接電流の印加タイミングや形状記憶合金の細線端
面の突き合わせ加圧力を種々と調節することがで
き、形状記憶合金の細線の突き合わせ溶接を理想
的に行わせることができる。

＜効果＞以上本発明によれば、形状記憶合金の細線の抵
抗突き合わせ溶接を行う場合の問題点、即ち溶接
部分の強度低下、形状記憶効果の低下を無くす理
想的な溶接を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の溶接機の説明図、第２図は、
従来の溶接機における加圧力と溶接電流の関係
図、第３図は、細線の突き合わせ溶接接合面の断
面図、第４図は、本発明実施例の溶接機の説明
図、第５図は、本発明実施例に用いられる溶接電
流発生回路の回路図、第６図は、本発明実施例の
加圧力と溶接電流の関係図、第７図は、本発明の
他の実施例の加圧力と溶接電流の関係図。１２：移動電極、１３：固定電極、１４：形状
記憶合金の細線、１８：加圧力検知素子、１９：
変位検知素子、２０：制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】１形状記憶合金の細線の端面を突合わせるよう
に保持する固定電極及び移動電極を設けると共
に、この両電極間に短時間溶接電流を供給する給
電手段を設け、上記形状記憶合金の細線の端面を突き合わせた
状態で上記溶接電流を短時間供給することによ
り、端面側の接触抵抗による発熱によつて当該細
線の端面を溶融させた後、圧接して突き合わせ溶
接を行うものにおいて、上記移動電極の固定電極に対する加圧力を検知
する加圧力検知手段を設け、この加圧力検知手段
の出力に基づいて移動電極の加圧力を制御するも
のであつて、上記形状記憶合金の細線の端面を微小な加圧力
で突き合わせた後、短時間両電極間に溶接電流を
供給し、この溶接電流による端面の溶融によつて
生じる加圧力の減少が生じたときに、この端面に
存在する溶融部分を圧接面から押し出す加圧力を
与え、圧接面から略々全ての溶融部分を押し出して両
端面を圧接することを特徴とする形状記憶合金の
細線用突合わせ抵抗溶接機における溶接方法。