JPH08300162A - 抵抗溶接装置の制御方法及び抵抗溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高電流（高加熱）溶接の条件下においても、
特に熟練を要することなく簡単かつ高強度の溶接が確実
にできる抵抗溶接装置を提供すること。 【構成】 一方が可動電極であって対向設置されている
一対のクランプ電極と、前記可動電極へ電極相互の対向
方向に沿って圧力を加える加圧手段と、前記各クランプ
電極先端相互間の初期距離からの接近長さを検出する距
離センサと、前記距離センサによる検出値が所定の設定
長さに達したときに前記クランプ電極に対する通電を停
止すべく制御する制御回路と、前記所定の設定長さを前
記制御回路に入力する入力手段とを備えたことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一般的には抵抗溶接
装置及びその制御方法に関するものである。またこの発
明は、例えば一方の被溶接材料がＮｉ−Ｔｉ系等の超弾
性形状記憶合金であり、他方の被溶接材料が他の金属材
料であるような場合に好適する抵抗溶接装置及びその制
御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば従来の抵抗溶接装置における一般
的なアプセット溶接装置は、一方が所定ストローク長さ
スライドする可動電極であって、互いに対向配置された
一対のクランプ電極と、前記可動電極へ所定の圧力を加
える加圧手段とを備えている。被溶接材料相互を溶接す
るには、各クランプ電極へ先端から所定長さ突出するよ
うに被溶接材料をクランプさせ、前記加圧手段により前
記可動電極へ低い圧力を加えて溶接材料相互の先端部を
突き合わせる。この状態で各電極へ通電し、抵抗加熱に
よって被溶接材料相互の当接部近傍が溶融合金化した状
態で各電極に対する通電を停止し、同時に可動電極への
圧力を高くする。電流値，電流サイクル，初期及びその
後の圧力，通電時間等は、被溶接材料に材質に応じてよ
り適切な値に設定される。

【０００３】前述の溶接装置及びその制御方法におい
て、溶接強度を向上させる（信頼性を高める）には、溶
接温度をより高くして被溶接材料の溶融合金層における
酸化物をなるべく消失させることや、加圧力による接合
部の塑性流動をより大きくして、当該部分の合金組織の
微細化を図ることが必要とされている。このような理由
から、適正範囲内において、より高電流・短時間の溶
接、及び、より大きな圧力による溶接制御が研究されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の抵抗溶
接装置及びその制御方法には、以下のような課題があっ
た。すなわち、第１は、電流値，電流サイクル，加圧
力，通電時間等の諸条件は、溶接現場の環境条件によっ
て、同じ材質の被溶接材料相互の溶接でも相当な相違が
あって、これらの条件の適切な設定は、なお技術者の熟
練に頼らざるを得ないことが少なくなく、素人では容易
でないことである。

【０００５】第２は、前述のように、溶接部の信頼性を
向上させるには、より高電流・短時間の溶接、及び、よ
り高い圧力によって溶接するのが好ましいが、このよう
な条件での溶接によると、被溶接材料における接合部の
溶融が急激に進み、そのため、しばしば各電極の先端が
接触してしまうことである。このように、電極の先端相
互が接触すると、その後の加圧力は無効になり、接合部
の塑性流動が妨げられてその合金組織が粗大化し、溶接
強度は著しく低下する。

【０００６】第３は、特に一方の被溶接材料がＮｉ−Ｔ
ｉ系等の超弾性形状記憶合金であり、他方の被溶接材料
が他の金属である場合には、電流値，電流サイクル，加
圧力，通電時間等の条件をより狭い範囲で設定し、か
つ、溶接部が冷却するまで加圧を継続しないと、高い溶
接強度をもつ溶接が不可能であるが、従来の装置及び方
法ではそれが困難なことである。すなわち、Ｎｉ−Ｔｉ
系等の超弾性形状記憶合金は、高温の条件下では他の金
属材料の組成成分と非常に反応し易いため、溶接環境の
諸条件等によって前述のような条件をより狭い範囲で設
定し、冷却過程まで加圧を継続する必要がある。そうし
ないと、溶接部界面近傍に形状記憶合金と他の成分との
反応による反応層を形成し、さらに、溶接部界面におけ
る形状記憶合金と他の金属材料との合金層が厚くなっ
て、この反応層や厚い合金層によって溶接強度が著しく
低下する。

【０００７】この発明の目的は、前述のような課題を前
提として、高電流（高加熱）溶接の条件下においても、
特に熟練を要することなく簡単かつ高強度の溶接が可能
な抵抗溶接装置の制御方法を提供することにある。この
発明の他の目的は、電流サイクルや通電時間の設定に関
係なく、電流値及び加圧力を広い範囲で設定して、簡単
・確実に溶接することができる抵抗溶接装置の制御方法
を提供することにある。この発明のさらに他の目的は、
Ｎｉ−Ｔｉ系等の超弾性形状記憶合金と他の金属材料と
を溶接する場合でも、簡単・確実に溶接することができ
る抵抗溶接装置の制御方法を提供することにある。この
発明のさらに他の目的は、前述のような目的を達成する
制御方法を、容易に実施することができる抵抗溶接装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明による抵抗溶接
装置の制御方法及び抵抗溶接装置は、前述の課題を解決
するため、以下のように構成したものである。すなわ
ち、請求項１の発明による制御方法は、各クランプ電極
の対向先端部から所定長さ突き出した状態でそれぞれ被
溶接材料を各クランプ電極にクランプさせ、各被溶接材
料相互を突き合わせ、この突き合せ方向に沿って一定の
圧力を加えた状態で前記各クランプ電極に通電し、前記
各クランプ電極に対する通電の停止を、専ら前記クラン
プ電極先端相互間の初期距離からの接近長さによって制
御することを特徴としている。被溶接材料の一方が、Ｎ
ｉ−Ｔｉ系等の超弾性形状記憶合金である場合には、少
なくとも各クランプ電極への通電を停止するまでは、溶
接ヘッド及びその近傍の領域を、アルゴンガスその他の
不活性ガスの噴射により不活性雰囲気にすることが好ま
しい。

【０００９】請求項２の発明による抵抗溶接装置は、少
なくとも一方の電極が他方の電極に対して接触離反すべ
く所定のストローク長さスライドし得る状態の可動電極
であって、対向設置されている一対のクランプ電極と、
前記可動電極へ前記電極の対向方向に沿って所定の圧力
を加える加圧手段と、前記各クランプ電極先端相互間の
初期距離からの接近長さを検出する距離センサと、前記
距離センサによる検出値が所定の設定長さに達したとき
に前記クランプ電極に対する通電を停止する制御回路
と、前記所定の設定長さを前記制御回路に入力する入力
手段とを備えたことを特徴としている。

【００１０】請求項３の発明による抵抗溶接装置は、請
求項２に記載の溶接装置において、溶接ヘッド部へ不活
性ガスを噴射するガス噴射部を設けたことを特徴として
いる。この溶接装置においては、溶接ヘッド領域を他の
空間から遮蔽するための着脱可能なガスカバーを併設す
るのが好ましい。

【００１１】

【作用】請求項１の発明によれば、人為的な電源操作が
行われない限り、各クランプ電極先端相互が、初期距離
から所定距離（長さ）接近したときにのみ前記クランプ
電極に対する通電が遮断される。溶接部に対する圧力
は、被溶接材料相互の溶接部が冷却するまで継続的に付
与される。各電極先端相互間の初期距離は、溶接開始前
に各クランプ電極へそれぞれ被溶接材料をクランプした
ときの、各クランプ電極先端からの材料突出長さの和で
ある。電極先端からの被溶接材料の突出長さは、材料相
互の先端を突き合わせて加圧したとき、それらの材料が
座屈しない程度の範囲で適宜設定される。したがってそ
れは、被溶接材料の材質や線径に応じて設定される。

【００１２】各電極先端からのそれぞれの被溶接材料の
突出長さを、ほぼ等しくするか異ならせるかは、主とし
て被溶接材料相互の材質の相違に応じて設定される。お
およその目安としては、融点が高い材料は前述の制約の
範囲内において短めに設定し、融点が低い材質はその逆
に設定する。しかしながら、一般的には、材料相互の突
き合せ端面の面積が等しければ前記被溶接材料相互の突
出長さをほぼ等しく設定しても差し支えない。

【００１３】電極先端間の初期距離からの接近長さがど
の程度に達したときに、各電極に対する通電を停止させ
るかは、加圧力が一定である場合には、主としてそれぞ
れの被溶接材料の材質によって設定される。したがって
この設定値は、実験により材質に応じて容易にかつ一様
に設定することができる。例えば、Ｎｉ−Ｔｉ系の超弾
性形状記憶合金とＣｏ−Ｃｒ系合金又はステンレスとの
溶接の場合であって、各電極先端からのそれぞれの被溶
接材料の突出長さがほぼ等しい場合には、前記設定値は
一方の被溶接材料の突出長さの３／１０未満であるのが
好ましい。

【００１４】電流値は自由に設定することができるが、
多くの場合許容範囲内において高めに設定することがで
きる。加圧力（kgf/mm²)は、被溶接材料の材質に応じ
て、あらかじめ実験により容易に定めることができ、実
験的に明らかにされた許容範囲内において自由に設定す
ればよい。

【００１５】この発明の制御方法によって被溶接材料相
互を溶接すると、電極の先端相互が接触することを防止
することができ、溶接部界面には両材料の薄い（１０μ
ｍ以下）合金層が形成される。被溶接材料が線材である
場合、溶接部の外周には前記合金層がはみ出したバリ
（サードリップ）が形成されるので、このバリを研削し
て仕上げる。

【００１６】この制御方法によれば、前述のように電極
への通電時間や電流サイクルは制御の要素ではなく、電
流値も自由に選択できるので、溶接をする者は、被溶接
材料相互の突き合せ部に対する圧力を、予め定められた
許容範囲内において設定しておけばよく、これらの条件
設定に格別な注意を払うことを要しない。すなわち、電
流値や加圧力を、通電時間や電流サイクルとの関係で慎
重に設定する必要はない。また、電極先端からの被溶接
材料の突出長さ及び前記制御の設定値は、あらかじめ実
験的に定められたデータに基づいて選択すればよい。し
たがって、ほとんど熟練を要しないで、高強度の溶接を
簡単かつ確実に行うことができる。

【００１７】請求項２の発明の溶接装置によって被溶接
材料相互を溶接するには、各クランプ電極に電極先端か
らそれぞれほぼ等しい長さ突出した状態で被溶接材料を
クランプさせ、被溶接材料相互の先端を突き合わせた状
態で前記加圧手段により前記可動電極へ所定の圧力を加
える。次いで、前記入力手段から前記制御回路へ所定の
設定値を入力し、各クランプ電極へ溶接電源から所定電
流を通電する。電極先端相互がその初期距離より接近し
て前記設定値に達すると、制御回路により溶接電源から
各電極への通電が停止される。被溶接材料相互の溶接部
が冷却した段階で、それらの材料をクランプ電極から取
り外すことにより溶接が完了する。その他の作用は、請
求項１の発明とほぼ同様である。

【００１８】請求項３の発明の溶接装置によれば、溶接
ヘッド空間に不活性ガスを噴射しつつ溶接することによ
って、酸素が排除された空間で材料相互が溶接される。
したがって、Ｎｉ−Ｔｉ系の超弾性形状記憶合金のよう
に、酸素の存在によって他の成分と反応し易い材料と他
の材料とを溶接する場合に、酸素の影響が排除される。

【００１９】

【実施例】図面を参照しながら、この発明による溶接装
置及びその制御方法の好ましい実施例を説明する。図は
この発明をアプセット溶接装置に適用した例であり、図
１はこの発明によるアプセット溶接装置の実施例を示す
平面図、図２は図１の溶接装置の矢印Ａ−Ａに沿う断面
図、図３は図２の溶接装置の矢印Ｂ−Ｂに沿う拡大断面
図、図４は図１の溶接装置の矢印Ｃ−Ｃに沿う拡大断面
図、図５は図１の溶接装置の矢印Ｄ−Ｄに沿う拡大断面
図、図６はこの実施例の溶接装置に使用される各クラン
プ電極を例示した平面図で、（ａ）は固定電極，（ｂ）
は可動電極のそれぞれ一方の平面図、図７はこの実施例
の溶接装置における可動電極と距離センサとの位置関係
を示す概略正面図、図８はこの実施例の溶接装置におけ
る制御系のブロック図、図９はこの実施例の溶接装置に
よって溶接された部材の部分拡大図である。

【００２０】溶接装置の実施例 図示の実施例は、例えば歯列矯正器具のように、線径１
mm以下のワイヤ状の金属材料相互を溶接するための小型
の溶接装置である。１は硬質のプラスチックで成型され
たハウジングで、図２のように狭い下部空間１０とそれ
よりも広い上部空間１１とに区分されている。

【００２１】図２及び図３のように、ハウジング１の上
部空間１１内には、金属製のベースブロック２０と、全
体として垂直な方形枠を形成する金属製のガイドブロッ
ク３０，３１，３２，３３が固定されている。ベースブ
ロック２０，各ガイドブロック３０〜３３は、図３で示
すように水平方向のボルト３ａ，３ｂ等によって相互に
固定されている。

【００２２】ガイドブロック３０〜３３の囲みの中に
は、これらに沿って垂直方向にスライドする金属製のス
ライドブロック３が設けられている。この実施例では、
図２及び図３で示すように、スライドブロック３の対称
側面へ、垂直方向に沿うようにスライド片３４，３５を
それぞれネジ３ｃ，３ｄによって固定している。他方、
ガイドブロック３０，３１の相対する面には、前記スラ
イド片３４，３５をそれぞれ挟むように、ガイド片３
６，３６，３７，３７を各ネジ３ｅ，３ｆによってそれ
ぞれ固定している。そして、各スライド片３４，３５
と、それらを挟む各ガイド片３６，３６及び３７，３７
との間に図３のようにベアリング３８をそれぞれ介在さ
せることにより、スライドブロック３が、ガイドブロッ
ク３０，３１に対してガタつかないで垂直方向にスライ
ドするように構成している。３ｇは、スライドブロック
３を適宜のレベルで固定するためのロックネジである。

【００２３】スライドブロック３の上部は、図２で示す
ようにハウジング１の上部へ突出しており、その上面に
は、例えばセラミックからなる絶縁板３９を介して金属
製のベース板４が取り付けられている。この実施例で
は、スライドブロック３と絶縁板３９とはネジ３ｈによ
り、絶縁板３９とベース板４とはネジ４ａにより、それ
ぞれ相互に固定されている。

【００２４】図２のように、ベース板４の上部には、ハ
ウジング１の幅方向に沿って狭い範囲で水平にスライド
するように、ベース板４より幅の広い導電性の金属板か
らなるスライドベース５が取り付けられている。この実
施例では、ベース板４の上面にガイド片４０を前記ネジ
４ａによって固定するとともに、スライドベース５の下
面に前記ガイド片４０を挟む状態にスライド片５０，５
０を各ネジ５ａによって固定している。そして、ガイド
片４０と各スライド片５０，５０との間に各ベアリング
４１を介在させることにより、スライドベース５がベー
ス板４の幅方向へ円滑にスライドするように構成してい
る。

【００２５】スライドベース５の両側端部には、図１の
ように側部カバーを兼ねた導電性の金属板からなる各側
板５１がそれぞれネジ５ｅによって取り付けられてい
る。５ｂ，５ｃは、各側端板５１をそれぞれ貫通したロ
ックネジを兼ねる水平調整ネジであり、これらの水平調
整ネジ５ｂ，５ｃを互いに同方向へ進むようにネジ回す
と、スライドベース５はベース板４に固定されているガ
イド片４０に沿ってスライドする。また、ガイド片４０
を互いに締め付ける方向へ調整ネジ５ｂ，５ｃをネジ締
めると、スライドベース５は当該ガイド片４０に対して
所定位置でロックされる。図２及び図４のように、スラ
イドベース５の一端部には幅方向へ座ぐり状の長孔５３
が貫通しており、この長孔５３には、スライドベース５
がスライドするときにそのガタツキを防止するガタツキ
防止片４２が案内されている。このガタツキ防止片４２
は、スライドベース５の前記長孔５３へ滑り接触する状
態で前記ベース板４の上面へネジ付けられている。前記
ベース板４の端部には垂直調整ネジ５ｄが貫通状態にネ
ジ付けられており、図３のロックネジ３ｇを緩めてこの
垂直調整ネジ５ｄをネジ回すと、前記スライドブロック
３は垂直方向へスライドする。それに追随して、ベース
板４，スライドベース５及びそれらに付属する部品もス
ライドする。

【００２６】図１のように、一方の側板５１には導電バ
ー５２がネジ５ｆによって取り付けられており、この導
電バー５２はコード５４を介して図示されていない溶接
電源と接続されている。

【００２７】主として図４で示すように、スライドベー
ス５の一端の上面にはその幅方向に沿って導電性の金属
からなる固定側の電極ホルダ６２が固定されている。こ
の実施例における電極ホルダ６２は、頭部が当該電極ホ
ルダ６２へ埋没する状態のネジ６２ａ，６２ａにより、
前記スライドベース５へ固定されている。前記電極ホル
ダ６２の上面に形成された溝状の凹部６３には、一対の
ガイドピン６４，６４が固定されている。固定側のクラ
ンプ電極６を構成する上下部の電極チップ６０，６１
は、前記ガイドピン６４，６４が抜き差し可能に貫通し
た状態で前記凹部６３内に案内されている。

【００２８】６５，６５は、電極ホルダ６２の両端部へ
直立するように固定されたネジピンであり、それらの上
端部には鍔６５ａがそれぞれ形成されている。６６は、
両端部へそれぞれ向きを９０°異にするほぼＵ字状のガ
イドスリット６６ａ，６６ｂが形成された突っ張り板で
ある。この突っ張り板６６を、ガイドスリット６６ａ，
６６ｂ内へ各ネジピン６５がそれぞれ案内される状態で
セットし、上部から突っ張り板６６を貫通する押しネジ
６ａを締め付けることにより、クランプ電極６を固定す
ると同時に、電極チップ６０，６１間に挟んだ一方の被
溶接材料ｃをクランプさせている。押しネジ６ａの鍔状
の頭部６ｂには水平方向へ孔６ｃが形成されており、こ
の孔６ｃへ図示しない工具を差し込み、その押しネジ６
ａをネジ締めて、電極チップ６０，６１の間に被溶接材
料ｃを強くクランプするように構成されている。

【００２９】図２で示すように、ベースブロック２０の
上面には、前述の固定側のクランプ電極６の方向へ伸び
る状態にガイドレール２１がネジ２１ａ（図５）で固定
されており、このガイドレール２１には、トロッコ状の
走行体２２，２２がベアリング２３（図５）を介して脱
線不能の状態に設置されている。この走行体２２，２２
の上には、可動側のクランプ電極７を所定のストローク
で作動させる導電性の金属からなるスライドベース２
が、複数のネジ２ａによって固定されている。

【００３０】図１，図２及び図５で示すように、スライ
ドベース２の上面には、前記固定側のクランプ電極６へ
近接した位置に、可動電極であるクランプ電極７を保持
する電極ホルダ７２が取り付けられている。スライドベ
ース２に対する電極ホルダ７２の取付構造は、前記スラ
イドベース５に対する固定側の電極ホルダ６２のそれと
同じである。また、電極ホルダ７２へクランプ電極７を
保持させる構造や、クランプ電極７を構成する上下の電
極チップ７０，７１により、他方の被溶接材料ｄをクラ
ンプさせる構造も、前述の固定側のクランプ電極６にお
けるそれらの構造と同じである。したがって、これらの
構造については、以下にそれらの部材を符号と対応して
記載し、詳細な説明は省略する。

【００３１】すなわち、７２ａはネジ６２ａと対応する
ネジ、７３は凹部６３と対応する凹部、７４はガイドピ
ン６４と対応するガイドピン、７５はネジピン６５と対
応するネジピン、７５ａはその鍔、７６は突っ張り板６
６と対応する突っ張り板、７６ａ，７６ｂはガイドスリ
ット６６ａ，６６ｂと対応するガイドスリット、７ａは
押しネジ６ａと対応する押しネジ、７ｂはその頭部であ
る。

【００３２】この実施例のクランプ電極６の電極チップ
６０，６１は、図６（ａ）で示すような平面形状の銅−
タングステン合金からなる同形状・同サイズの板であ
り、片面の中央に被溶接材料を案内する案内溝６０ａが
直線状に形成され、この案内溝６０ａの両側に位置する
ように、前述のガイドピン６４が案内されるガイド孔６
０ｂが形成されている。また、可動側のクランプ電極７
の電極チップ７０，７１は、電極６のチップ６０，６１
と同形状・同サイズ・同材質であり、図６（ｂ）で示す
ように、片面へ一端の中央を始点として円弧状に曲がっ
た案内溝７０ａが２本形成され、前記ガイド孔６０ｂと
同じ位置に同じサイズのガイド孔７０ｂが形成されてい
る。したがって、電極チップ６０と６１及び電極チップ
７０と７１とは、溝６０ａ，７０ａが形成されている面
を合わせて重ねると、それぞれの案内溝６０ａ及び７０
ａが相互に重なる。

【００３３】図１及び図５のように、スライドベース２
の側部には導電バー２３がネジ２ｂによって取り付けら
れており、この導電バー２３はコード２４を介して図示
されていない溶接電源と接続されている。スライドベー
ス２の側部において、前記導電バー２３の近傍には、ク
ランプ電極６，７の相対する部分へアルゴンガスその他
の不活性ガスを噴射するガス噴射孔２５（図２，図５）
が貫通しており、この孔２５には図１のようにコネクタ
２６及び図示しないガスホースを介してアルゴンガス等
のガスタンクへ接続されるようになっている。

【００３４】８は可動側のクランプ電極７に対して固定
側のクランプ電極６の方向へアプセット圧力を加える加
圧手段であり、この実施例における加圧手段８は、ステ
ンレス製の加圧バネ８０と、加圧バネ８０を収容する透
明なバネケース８１とから構成されている。図２のよう
に、バネケース８１の端板８２の中央に差し込み部８３
を形成し、この差し込み部８３を、スライドベース２の
上部へ形成した凸部２８のソケット孔２９へ差し込むこ
とにより、バネケース８１をスライドベース２の上部へ
取り付けている。そして、ベースブロック２０の後端部
に、ハウジング１から上方へ突出するようにナット状ホ
ルダ８４をネジ８ａによって直立状態に固定し、このナ
ット状ホルダ８４へ加圧調整ネジ８５をネジ通し、この
加圧調整ネジ８５によって加圧バネ８０による加圧力を
調整できるように構成している。この実施例では、バネ
ケース８１の表面に図示していない１mm刻みの目盛りが
附してあるので、この目盛りから加圧バネ８０の伸縮量
を読むことにより、クランプ電極６，７に対するアプセ
ット圧力のおおよその強さがわかるようになっている。

【００３５】図１，図２及び図５のように、ハウジング
１の一方の側壁１２及びベースブロック２０へ軸８６を
回転自在に支持させ、この軸８６に取り付けたピニオン
８７を、スライドベース２の下面へその長さ方向に沿っ
て取り付けたラック８８と噛み合わせている。さらに、
ハウジング１の側壁１２から側方に突出した軸８６の端
部へレバー８９を取り付け、このレバー８９を図２の時
計方向に倒すと、スライドベース２が、前記加圧バネ８
０の圧力に抗してクランプ電極６，７を離反する方向へ
スライドするようになっている。

【００３６】この溶接装置には、クランプ電極６，７の
先端相互の距離を検出する距離センサ９０が設置されて
いる。この実施例の距離センサ９０は、主として図７で
示すように、スライドベース２の下面へそのスライド方
向に沿って取り付けられたマグネット積層体９１と、こ
のマグネット積層体９１の所定位置からの移動量を読み
取るように設計された読み取り回路９２とによって構成
されている。この読み取り回路９２は、前記マグネット
積層体９１と相対するように、前記ベースブロック２０
の上に取り付けられている。すなわち、マグネット積層
体９１は、スライドベース２のスライド方向に対しほぼ
直角に交差して垂直になる状態に積層され、Ｎ極とＳ極
とが交互に位置するように設計された厚み０．４mmの多
数のマグネットシート（図示しない）で構成されてお
り、読み取り回路９２は、前記各マグネットシートがそ
の厚みの１／４移動する毎に１として読み取るように設
計されている。したがって、この実施例の距離センサ９
０は、スライドベース２とともに移動するクランプ電極
７の移動距離を０．１mm単位で読み取ることによって、
クランプ電極６，７の先端間の接近距離を検出すること
ができる。

【００３７】図８には、この実施例のアプセット溶接装
置における制御系のブロック図が示されている。同図に
おいて、９は制御回路、９０は距離センサ、９３は入力
手段、９４は出力手段、９５は溶接電源、９６は不活性
ガスのガスボンベである。入力手段９３は、制御回路９
を作動状態にするためのセットスイッチ９３ａ、クラン
プ電極６，７先端間相互の初期距離ｅ（図２）がどれだ
け接近したときに電極６，７に対する通電を停止するか
の数値である「設定長さ」を、０．１mm単位で制御回路
９へ入力する設定ダイヤル９３ｂ、制御回路９を改めて
作動状態にするためのリセットスイッチ９３ｃ、及び溶
接装置の作動をスタートさせるスタートスイッチ９３ｄ
とから構成されている。これらの制御系各部の溶接装置
への配置は、図１及び図２に示されている。

【００３８】この実施例のアプセット溶接装置により、
例えば、体温以下の温度でオーステナイト相に変態する
ように加工されたＮｉ−Ｔｉ系の超弾性形状記憶合金ワ
イヤからなる被溶接材料ｃと、Ｃｏ−Ｃｒ系合金ワイヤ
からなる被溶接材料ｄとを突き合わせて溶接する要領を
次に説明する。

【００３９】スライドベース２のガス噴射孔２５にガス
ボンベ９６に通じるホースのコネクタ２６（図１）を差
し込む。図２のレバー８９を図２の時計方向に回してク
ランプ電極６，７を離し、スライドベース２とベース板
４との間に図示しないスペーサを挿入する。この状態
で、前述の要領によって電極チップ６０，６１及び７
０，７１の間に被溶接材料ｃ，ｄをそれぞれ軽くクラン
プさせる。このとき、材料ｃ，ｄの突き合わせ端面が垂
直になっていないときは、図示しない研磨機を用いてそ
れらの端面が垂直になるように端面加工する。また、材
料ｃ，ｄの突き合わせ端面が一致しないときは、ロック
ネジ３ｇ，水平調整ネジ５ｂ，５ｃ，垂直調整ネジ５ｄ
等を操作して、可動側の電極７に対して固定側の電極６
が一致するようにそのレベル及び水平方向の位置を調整
する。そして、レバー８９を操作しながら、電極６，７
の先端間に図示しないゲージを挿入し、両者６，７先端
相互間の初期距離を設定するとともに、材料ｃ，ｄの電
極６，７先端からの突出長さを前記初期距離に合わせて
調整し、押しネジ６ａ，７ａを限界まで締めて材料ｃ，
ｄを電極６，７へそれぞれクランプさせる。加圧バネ８
０の圧力は、加圧調整ネジ８５により材料ｃ，ｄの線径
に合わせて調整する。

【００４０】この状態で、図２のように溶接ヘッド部の
上にガスカバーｆを被せ、セットスイッチ９３ａを操作
して制御回路９を作動状態にした後、設定ダイヤル９３
ｂを操作して前記設定長さを制御回路に入力し、スター
トスイッチ９３ｄを操作して装置を作動させる。なお、
設定ダイヤル９３ｂから入力された設定長さは、表示窓
を有する出力手段９４へ表示される。この実施例では、
スタートスイッチ９３ｄの操作によって、溶接電源９５
の作動により、ガスボンベ９６からアルゴンガスがガス
噴射孔２５を通じて溶接ヘッド部へ噴射され始めてから
２．５秒後に、溶接電源９５から電極６，７へ通電され
るように設定されている。また、電極６，６先端相互間
の距離が初期距離から前記設定長さ接近して電極６，７
への通電が停止されると、１秒間後まで前記ガスの噴射
が継続されるようになっている。

【００４１】ガスの噴射が終了した後、クランプ電極
６，７から材料を取り外し、図９のように、溶接部ｇの
周囲に押し出された合金のバリ（サードリップ）ｈを、
図示されていない研削機で削除する。

【００４２】方法の実施例 前述の実施例の溶接装置を用い、以下のような条件によ
り、前述のようなＮｉ−Ｔｉ系の超弾性形状記憶合金
で、線径０．４mm×０．５６mmの角ワイヤからなる被溶
接材料ｃと、Ｃｏ−Ｃｒ系合金で同様な線径の角ワイヤ
からなる被溶接材料ｄとを溶接して実施例サンプル５０
本を作製した。

【００４３】溶接電源 入力電源＝ＡＣ１００Ｖ、５０／６０Ｈｚ単相 位相制御範囲＝２０〜８０％ トランス変圧比＝３００：８ 溶接電流＝１００Ａ 材料ｃ，ｄの電極先端からの突き出し長さ（アプセット
量）＝各０．５mm アプセット圧力＝３０ｋｇ／mm² 設定長さ＝０．１mm アルゴンガス噴射量＝１０リットル／min

【００４４】以上の実施例サンプルと比較するため、従
来のアプセット溶接装置を使用し、前述と同様な材料
ｃ，ｄを、電流値，アプセット量，アルゴンガス噴射量
ともに前記実施例サンプルの場合と同じで、アプセット
圧力＝２０ｋｇｆ／mm² 、通電時間＝１／２０秒によっ
て溶接した比較例サンプル５０本を作製した。なお、各
サンプルの溶接部外周に形成されたバリｈは、ぞれぞれ
研削機で削除した。

【００４５】各実施例サンプルの溶接では、溶接終了時
（溶接部が冷却した状態）の電極６，７先端相互間の距
離は、平均０．２mm〜０．３mmになっており、電極６，
７の先端相互が接触した例は一例もなかった。これに対
し、比較例サンプルでは、電極の先端相互が接触した例
が１４例認められた。

【００４６】顕微鏡観察による溶接部界面の合金層（鋳
造組織）の厚み測定によれば、各実施例サンプルの溶接
部ｇの界面には、両材料ｃ，ｄが溶融合金化した１０μ
ｍ以下の合金層が形成された。また、溶接部界面近傍に
は、Ｎｉ−Ｔｉ合金と他の成分との反応層はいずれのサ
ンプルにも認められなかった。これに対して、各比較例
サンプルでは、溶接部界面における合金層の厚みがいず
れも２０μｍ以上であった。

【００４７】引張試験 各サンプルについて引張強度を測定したが、各実施例サ
ンプルはいずれも７０ｋｇｆ／mm² 以上であったのに対
し、各比較例サンプルはいずれも３０ｋｇｆ／mm² 以下
であった。

【００４８】曲げ試験 各サンプルについて、溶接部ｇから左右各７mm離れた位
置を図示しない支持部材で支持し、溶接部ｇ部分に上方
から荷重を加えて曲げ試験を行った。その結果、実施例
サンプルでは、溶接部ｇが破断したときの当該溶接部ｇ
の下降量（変位量）は平均６mmであったのに対し、比較
例サンプルにおけるそれは、平均４mmであった。

【００４９】以上の各試験及び顕微鏡観察の結果によれ
ば、この発明の実施例に係る前記溶接装置及び制御方法
では、電流値・圧力が高めであっても、また、一般に他
の金属材料相互を溶接するのと比較してより困難とされ
ているＮｉ−Ｔｉ系の形状記憶合金と他の金属材料との
溶接でも、特に熟練を要しないで簡単に、かつ、充分な
強度をもつ溶接をすることができる。

【００５０】前述の実施例の装置は、図４及び図５が実
際の装置の寸法とほぼ同じであって非常に小型であると
ともに、以上のように操作も非常に簡単である。前述の
実施例では、距離センサ９０について磁力検出構造のも
のを使用しているが、近接センサや光学的なセンサその
他、移動物体の変位量を検出するもを使用することがで
きる。また、加圧手段８は前述の実施例におけるような
加圧バネ８０を使用するのが、取付構造上最も簡単で好
ましいが、他の加圧手段を使用することができる。

【００５１】以上の実施例は、この発明の抵抗溶接装置
及びその制御方法をアプセット溶接装置に適用した例で
あるが、この発明は、被溶接材料相互を突き合せて（線
材の場合は、材料の端部相互の突き合せ、又は、一の材
料と他の材料とをＴ字型に突き合わせる場合等）加圧状
態で当該部分に通電して溶接するものであれば、他の構
造の抵抗溶接装置にも応用することができる。

【００５２】

【発明の効果】この発明による溶接装置の制御方法及び
溶接装置は、以下のような効果を奏する。すなわち、請
求項１の溶接装置の制御方法によれば、高電流（高加
熱）溶接の条件下においても、また、Ｎｉ−Ｔｉ系等の
超弾性形状記憶合金と他の金属材料とを溶接する場合で
も、特に熟練を要することなく簡単かつ高強度の溶接が
可能である。また、電流サイクルや通電時間の設定に関
係なく、電流値及び加圧力を広い範囲に設定して、簡単
・確実に溶接することができる。

【００５３】請求項２の溶接装置によれば、前記のよう
な効果を奏する制御方法を、確実かつ容易に実施するこ
とができる。請求項３の溶接装置によれば、溶接中溶接
ヘッド部へ不活性ガスを噴射し、無酸素ないし無酸素の
状態で溶接をすることができるから、溶接部に酸化物な
いし反応層が形成されず、より強度の高い溶接をするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるアプセット溶接装置の実施例を
示す平面図である。

【図２】図１の溶接装置の矢印Ａ−Ａに沿う断面図であ
る。

【図３】図２の溶接装置の矢印Ｂ−Ｂに沿う拡大断面図
である。

【図４】図１の溶接装置の矢印Ｃ−Ｃに沿う拡大断面図
である。

【図５】図１の溶接装置の矢印Ｄ−Ｄに沿う拡大断面図
である。

【図６】この実施例の溶接装置に使用される各クランプ
電極を例示した平面図で、（ａ）は固定電極，（ｂ）は
可動電極のそれぞれ一方の平面図である。

【図７】この実施例の溶接装置における可動電極と距離
センサとの位置関係を示す概略正面図である。

【図８】この実施例の溶接装置における制御系のブロッ
ク図である。

【図９】この実施例の溶接装置によって溶接された部材
の部分拡大図である。

【符号の説明】

ｃ，ｄ 被溶接材料 ｅ 電極先端相互間の距離 ｆ ガスカバー ｇ 溶接部 ｈ バリ １ ハウジング １０ 下部空間 １１ 上部空間 １２ 側壁 ２ スライドベース ２ａ ネジ ２０ ベースブロック ２１ ガイドレール ２１ａ ネジ ２２ 走行体 ２３ ベアリング ２４ コード ２５ ガス噴射孔 ２６ コネクタ ２７ 導電バー ２８ 凸部 ２９ ソケット孔 ３ スライドブロック ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｈ ネジ ３ｇ ロックネジ ３０，３１，３２，３３ ガイドブロック ３４，３５ スライド片 ３６，３７ ガイド片 ３８ ベアリング ３９ 絶縁板 ４ ベース板 ４ａ ネジ ４０ ガイド片 ４１ ベアリング ４２ ガタツキ防止片 ５ スライドベース ５ａ，５ｅ，５ｆ ネジ ５ｂ，５ｃ 水平調整ネジ ５ｄ 垂直調整ネジ ５０ スライド片 ５１ 側板 ５２ 導電バー ５３ 長孔 ５４ コード ６ 固定側のクランプ電極 ６ａ 押しネジ ６ｂ 頭部 ６ｃ 孔 ６０，６１ 電極チップ ６０ａ 案内溝 ６０ｂ ガイド孔 ６２ａ ネジ ６３ 凹部 ６４ ガイドピン ６５ ネジピン ６５ａ 鍔 ６６ 突っ張り板 ６６ａ，６６ｂ ガイドスリット ７ 固定側のクランプ電極 ７ａ 押しネジ ７ｂ 頭部 ７ｃ 孔 ７０，７１ 電極チップ ７０ａ 案内溝 ７０ｂ ガイド孔 ７２ 電極ホルダ ７２ａ ネジ ７３ 凹部 ７４ ガイドピン ７５ ネジピン ７５ａ 鍔 ７６ 突っ張り板 ７６ａ，７６ｂ ガイドスリット ８ 加圧手段 ８ａ ネジ ８０ 加圧バネ ８１ バネケース ８２ 端板 ８３ 差し込み部 ８４ ナット状ホルダ８４ ８５ 加圧調整ネジ ８６ 軸 ８７ ピニオン ８８ ラック ８９ レバー ９ 制御回路 ９０ 距離センサ ９１ マグネット積層体 ９２ 読み取り回路 ９３ 入力手段 ９４ 出力手段 ９５ 溶接電源 ９６ ガスボンベ ９３ａ セットスイッチ９３ａ ９３ｂ 設定ダイヤル ９３ｃ リセットスイッチ ９３ｅ スタートスイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各クランプ電極の対向先端部から所定長
   さ突き出した状態でそれぞれ被溶接材料を各クランプ電
   極にクランプさせ、 各被溶接材料相互を突き合わせ、この突き合せ方向に沿
   って一定の圧力を加えた状態で前記各クランプ電極に通
   電し、 前記各クランプ電極に対する通電の停止を、専ら前記ク
   ランプ電極先端相互間の初期距離からの接近長さによっ
   て制御することを特徴とする、 抵抗溶接装置の制御方法。
2. 【請求項２】 少なくとも一方の電極が他方の電極に対
   して接触離反すべく所定のストローク長さスライドし得
   る状態の可動電極であって、対向設置されている一対の
   クランプ電極と、 前記可動電極へ前記電極の対向方向に沿って所定の圧力
   を加える加圧手段と、 前記各クランプ電極先端相互間の初期距離からの接近長
   さを検出する距離センサと、 前記距離センサによる検出値が所定の設定長さに達した
   ときに前記クランプ電極に対する通電を停止すべく制御
   する制御回路と、 前記所定の設定長さを前記制御回路に入力する入力手段
   とを備えたことを特徴とする、 抵抗溶接装置。
3. 【請求項３】 前記請求項２に記載の溶接装置におい
   て、溶接ヘッド部に対して不活性ガスを噴射するガス噴
   射部を設けたことを特徴とする、抵抗溶接装置。