JPH1110351A - 抵抗溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接合強度等、常に均一な品質の接合部を得る
ことができる抵抗溶接装置を提供する。 【解決手段】 被接合部材５を挟持するとともに被接合
部材５に対し通電を行う、対向配置されている一対の電
極２１，２４と、電極２１，２４を介して被接合部材５
に対して電極２１，２４の対向方向に沿った方向に所定
の加圧力を作用させる空気圧シリンダ２８と、電極２
１，２４の相互間距離を検出するカシメ量検出器３と、
カシメ量検出器３が、予め設定した距離を検出した際
に、被接合部材５に通電している電流を停止するととも
に被接合部材５に作用させている加圧力を解除するコン
トローラ４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被接合部材を一対
の電極で挟持して加圧しながら通電加熱して接合する抵
抗溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属部材相互を接合する方法の一つとし
て、抵抗溶接法が知られている。この抵抗溶接法は、金
属部材に通電し、内部に発生するジュール熱により、接
合部を加熱溶融させ、この状態で所定の接合方向に加圧
することにより金属部材相互を接合させるものである。
このような抵抗溶接法を利用した抵抗溶接装置として
は、被接合部材（金属部材）を挟持し、加圧することが
できる一対の電極を備え、導線を挿入した圧着端子ある
いは圧着スリーブを前記電極で加圧しながら通電加熱し
てかしめ、導線と端子またはスリーブとを接合するヒュ
ージング装置や、重ね合わせた板材相互を加圧しながら
通電加熱して接合するスポット溶接機などがある。

【０００３】ここで、抵抗溶接装置を用いてヒュージン
グを行う際の手順を図１を基に以下に説明する。すなわ
ち、まず、被覆導線（マグネットワイヤ）５２が挿通さ
れた圧着スリーブ５１を一対の電極２１，２４で挟持す
る。電極間に所定電流を流すと、圧着スリーブ５１にジ
ュール熱が生じる。その結果、圧着スリーブ５１の内部
のマグネットワイヤ５２が加熱されて絶縁被覆が溶融剥
離し、露出した導線はこれを挟み込んでいるスリーブ間
と導通状態となり、導線とスリーブ間にもジュール熱が
発生する。スリーブと導線が高温に加熱されると、変形
容易状態または溶融状態となるので、この状態の圧着ス
リーブ５１を電極２１，２４で加圧することによりスリ
ーブ５１とマグネットワイヤ５２とが接合（ヒュージン
グ）される。ここで、ヒュージングが行われた接合部
（以下、ヒュージング部という）Ｊ1 は、加圧方向に押
しつぶされて変形し、当該個所の変形後の厚さがヒュー
ジング厚さｔ1になる。

【０００４】従来の抵抗溶接装置によりヒュージングを
行う場合、ヒュージング条件決定の一つの方法として、
被接合部材に対し、所定の電流を通電させながら所定の
加圧力を作用させ、この状態で通電時間を適宜変化させ
ながら、良好な接合部を得ることができる最適な通電時
間を予め求め、この通電時間による管理が行われてい
る。つまり、ヒュージング部における接合強度等の均一
な品質を得るために、電流値および加圧力を一定とし、
通電時間の管理が行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、抵抗溶接装
置の電極は、表面状態により、接触抵抗が変わることが
ある。例えば、電極を使用していくとその表面が酸化
し、これにより接触抵抗が大きくなり、通電加熱時の発
熱量が多くなってしまうことがある。この場合、被接合
部材は変形し易くなり、所定時間経過したときには、ヒ
ュージング部は設定した以上に押しつぶされる不都合が
生じることがある。また、表面を磨き、酸化物を除去し
た直後の電極は、被接合部材との接触抵抗が小さいの
で、通電加熱時の被接合部材の発熱量は少なくなってし
まう。この場合、被接合部材は発熱量が少ないので変形
しにくく、所定時間経過しても、ヒュージング部の変形
量が少なく、良好な接合が成されないことがある。この
ように、抵抗溶接装置においては、使用していくうちに
電極の表面状態が変化し、接触抵抗が変わり、被接合部
材の発熱量が変化するので、上述したような通電時間管
理では、被接合部材のヒュージング厚さｔ1 はばらつい
てしまい、ヒュージング部はロット毎に不均一な状態に
なる不都合が発生する。そこで、作業者がヒュージング
部の変形状態を観察しながら通電時間を僅かに調整し
て、均一な品質を得るように努めているが、このような
作業者の経験やカンに頼って通電時間を調整するやり方
では、品質にばらつきが生じ、均一な接合強度が得られ
ない。

【０００６】また、抵抗溶接装置でスポット溶接を行う
場合にも上記と同様の問題が生じる。より具体的には、
スポット溶接の場合、図２に示すように、２枚の板材６
１，６２を重ね合わせて一対の電極２１，２４で挟持
し、これらの電極間に電流を流すことにより、板材６１
と板材６２との間にジュール熱を発生させ、これにより
板材６１と板材６２の接触面を溶融状態とする。このと
き、電流の通り路となる接触面にナゲット６３が形成さ
れ、この位置で接合が成される。ここで、スポット溶接
が行われた接合部（以下、スポット部という）Ｊ2 は、
加圧方向に変形し、当該個所の変形後の厚さがスポット
部厚さｔ2 となる。

【０００７】抵抗溶接装置によりスポット溶接を行う場
合、ヒュージングの場合と同様に、通電時間による管理
が行われている。スポット溶接の場合においても電極の
表面状態による接触抵抗の変化の影響を受けるので、通
電時間による管理では、発熱量が一定せず、ナゲット径
やスポット部厚さｔ2 が、ばらついてしまい、均一状態
のスポット部を得ることは困難である。また、スポット
溶接においては、特に、電流が２つの電極２１，２４の
中間部に集中せず、広い範囲に分流することがある（図
２中の矢印ｉ参照）。このように分流が生じると、溶融
状態となる範囲が小さくなり、良好なナゲット６３を得
ることが困難になる。この場合も、ナゲットは小さくな
り（スポット部厚さｔ2 は所定値よりも厚くなる）、良
好な接合部を得ることが難しくなる。

【０００８】本発明は、以上のような抵抗溶接装置にお
ける問題を解決し、接合強度等、常に均一な品質の接合
部を得ることができる抵抗溶接装置の提供を目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、被接合部材を挟持するとともに当該
被接合部材に対し通電を行う、対向配置されている一対
の電極と、当該電極を介し前記被接合部材に対して当該
電極の対向方向に沿った方向に所定の加圧力を作用させ
る加圧手段と、前記電極の相互間距離を検出する検出手
段と、前記検出手段が、予め設定した距離を検出した際
に、前記被接合部材に通電している電流を停止するとと
もに前記被接合部材に作用させている加圧力を解除する
制御手段とを備えていることを特徴とする抵抗溶接装置
が提供される。

【００１０】

【作用】本発明の抵抗溶接装置は、対向配置された一対
の電極が被接合部材に所定電流を通電するとともに加圧
することにより抵抗溶接を行っていくものであるが、そ
の際、２つの電極が接近し、電極間距離が予め設定した
距離となると、接合部は所定量カシメられて規定の接合
がなされる。このため、検出手段が予め設定した電極間
距離を検出したときに、加圧と通電を停止すると、得ら
れる接合部の接合状態は常に一定となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態としてのヒ
ュージング装置について、添付図面を基に説明する。図
３に示すように、ヒュージング装置１は、溶接機本体
２、検出手段としてのカシメ量検出器３、加圧手段とし
ての空気圧シリンダ２８、溶接電流や空気圧シリンダ２
８による加圧力をオン、オフ制御するコントローラ４等
を備えている。

【００１２】溶接機本体２のベースブロック２０上に
は、フレーム２３が立設されており、このフレーム２３
には、固定電極（下側電極）２１を保持する固定電極ホ
ルダ２２と、可動電極（上側電極）２４を保持した可動
電極ホルダ２５とが取り付けられている。ここで、可動
電極ホルダ２５は上下動可能である。固定電極２１と可
動電極２４は、相対するように対向配置されている一対
の電極であり、被接合部材（ワーク）５を挟持する。こ
れら電極は、冷却水が電極内部を循環し水冷されるよう
に構成されている。

【００１３】固定電極２１および可動電極２４は、ター
ミナル端子２６，２６を介して電源トランス２７に接続
されており、ワーク５に対し所定電流を通電することが
できる構成となっている。また、フレーム２３の所定位
置には、空気圧シリンダ２８が配設されており、図示し
ない可動部分（ピストン）が可動電極ホルダ２５に連結
している。この空気圧シリンダ２８は、電磁弁２９を介
してコンプレッサ等を備えた空気圧源に接続されてい
る。電磁弁２９は、コンプレッサにより圧縮した空気を
空気圧シリンダ２８に適宜送り、空気圧シリンダ２８を
作動させ、所定の加圧力を発生させる。発生した加圧力
は、ピストンに連結されている可動電極ホルダ２５を介
して可動電極２４に伝えられ、ワーク５に作用する。

【００１４】カシメ量検出器３は、ヒュージングの際の
接合部のカシメ量、すなわち、電極間距離を検出するも
のであり、具体的には、可動電極２４の位置を検出す
る。カシメ量検出器３は、フォトマイクロセンサ３１
と、センサドグ３２とから成り、対象（可動電極２４）
が予め規定した位置に到達したことを検出できるように
構成されている。

【００１５】フォトマイクロセンサ３１は、可動台３４
に固定され、可動台３４は、ベースブロック２０上に立
設されたセンサ支持台３３に配設されている。可動台３
４は、センサ支持台３３の側面に設けられたガイドレー
ル３３ａに案内され、電極２１，２４の対向方向、すな
わち、可動電極ホルダ２５の可動方向に沿った方向にス
ライド自在である。この可動台３４には、マイクロメー
タ３５が取り付けられており、このマイクロメータ３５
を操作することにより可動台３４に固定されたフォトマ
イクロセンサ３１は、可動電極ホルダ２５の可動方向に
沿った方向に任意に移動させることができる。

【００１６】センサドグ３２は、フォトマイクロセンサ
３１の発光部からの光を受光部に到達しないように遮る
遮光板であり、図４に示すように、フォトマイクロセン
サ３１の発光部３１ａと受光部３１ｂとの中間において
抜き差しできるように、可動電極ホルダ２５の側壁所定
位置にボルト３２ａにより取り付けられている。ここ
で、例えば、可動電極ホルダ２５が降下し、それにとも
なってセンサドグ３２も降下した場合、センサドグ３２
の下部がフォトマイクロセンサ３１の発光部３１ａと受
光部３１ｂとの中間に進入し、発光部からの光を遮る
と、その時点でフォトマイクロセンサ３１よりオン信号
が発せられる。発せられたオン信号は、ケーブル３１ｃ
を介して後述するコントローラ４へ入力される。

【００１７】尚、カシメ量検出器に用いられるセンサと
しては、センサドグの有無を検出できる物であればどの
ようなものを用いてもよく、フォトマイクロセンサの
他、例えば、光電センサ等があげられる。コントローラ
４は、電源トランス２７および電磁弁２９を制御する制
御ユニットであり、これらと電気的に接続されている。
コントローラ４は、フォトマイクロセンサ３１からのオ
ン信号が入力すると、電源トランス２７と電磁弁２９と
を制御し、ワーク５へ供給される電流を遮断するととも
にワーク５へ作用する加圧力を解除させる働きをする。

【００１８】以上のような構成のヒュージング装置１を
用いて、ヒュージングを行う際の手順について説明す
る。まず最初に、ヒュージング装置１においては、カシ
メ量検出器３の初期設定、すなわち、フォトマイクロセ
ンサ３１がオン信号を発する位置の設定が行われる。こ
こで、例えば、初期の開放状態における電極間隙間を８
ｍｍとし、当該電極２１，２４間に、マグネットワイヤ
５２が３本挿通された圧着スリーブ５１をセットし、最
終的なヒュージング厚さｔ1 が２．４ｍｍとなるように
ヒュージングを行う場合の、カシメ量検出器３の初期設
定の手順を以下に示す。

【００１９】図５（ａ）、（ｂ）に示すように、厚さ８
ｍｍのブロックゲージＧを可動電極２４と固定電極２１
の間に配置し、可動電極２４を降下させ、可動電極２４
と固定電極２１でブロックゲージＧを挟持することによ
り電極間隙間を８ｍｍに設定する。次に、図５（ｃ）に
示すように、マイクロメータ３５を操作し、可動台３４
を上昇させ、フォトマイクロセンサ３１の発光部と受光
部の中間にセンサドグ３２の下部を挿入し、フォトマイ
クロセンサ３１がオン信号を発する位置を探索する。そ
して、フォトマイクロセンサ３１がオン信号を発する位
置を求めたら、その位置を基準位置とする。ついで、図
５（ｄ）に示すように、マイクロメータ３５を操作し
て、基準位置より、８ｍｍ−２．４ｍｍ＝５．６ｍｍだ
けフォトマイクロセンサ３１を降下させる。これによ
り、フォトマイクロセンサ３１がオン信号を発する位置
は、固定電極２１の上面から２．４ｍｍに設定される。
すなわち、可動電極２４が降下した際、固定電極２１と
可動電極２４との間が２．４ｍｍとなったときにフォト
マイクロセンサ３１がオン信号を発する。

【００２０】以上のようにしてカシメ量検出器３の初期
設定が終了したのち、以下に示す手順でヒュージング作
業が行われる。図３に示すように、まず、ヒュージング
装置１の固定電極２１と可動電極２４との間に、ワーク
５として、マグネットワイヤ５２が３本挿通された圧着
スリーブ５１をセットする。そして、この状態で、電磁
弁２９により空気圧シリンダ２８を作動させて可動電極
２４を降下させ、固定電極２１と可動電極２４によりワ
ーク５を挟持し、所定の加圧力を発生させ、当該加圧力
を電極２１，２４を介してワーク５に作用させるととも
に、電源トランス２７により、固定電極２１と可動電極
２４との間に通電する。ワーク５に対し所定電流を流す
と、圧着スリーブ５１にジュール熱が生じる。その結
果、圧着スリーブ５１の内部のマグネットワイヤ５２が
加熱されて絶縁被覆が溶融剥離し、導線が露出してスリ
ーブと導通状態となり、導線とスリーブ間にもジュール
熱が発生する。スリーブ５１と導線が高温に加熱される
と、変形容易状態または溶融状態となるので、ワーク５
は、加圧方向に押しつぶされていき、所定個所がかしめ
られ、ヒュージング（接合）がなされていく。このと
き、可動電極２４は、固定電極２１方向へ接近していく
が、電極間距離が２．４ｍｍになったところでフォトマ
イクロセンサ３１がオン信号を発し、このオン信号を受
けてコントローラ４が、電源トランス２７と電磁弁２９
とを制御し、ワークに流している電流を止めるとともに
ワークに作用している加圧力を解除する。これにより、
ヒュージング厚さｔ1 は２．４ｍｍとなる。以上のよう
にして一個目のワークのヒュージング作業が終了する。

【００２１】ヒュージング作業が終了したヒュージング
装置１においては、ヒュージングされたワーク５が取り
外され、つぎのワーク５が電極間にセットされ、上記と
同じ手順で再度ヒュージング作業が行われる。このよう
にしてヒュージング装置１においてはヒュージング作業
が繰り返されるが、その際、電極の表面状態が変化して
接触抵抗が変化し、発熱量が変わっても、電極間距離が
所定値（２．４ｍｍ）となったときに、カシメ量検出器
３が作動し、通電と加圧を停止する制御を行っているの
で、得られるワークのヒュージング厚さは常に一定にす
ることができる。したがって、得られるワークの接合部
の品質は均一にすることができる。

【００２２】以上の説明においては、カシメ量検出器の
初期設定をブロックゲージを使って基準位置を規定する
方法について説明したが、本発明ではこの態様に限定さ
れるものではなく、固定電極２１と可動電極２４とを接
触させ、その位置を基準位置とし、そこから、所望のヒ
ュージング厚さに対応する最終電極間距離の位置までフ
ォトマイクロセンサを移動させる方法をとってもよい。

【００２３】尚、本発明に係る抵抗溶接装置は、ヒュー
ジングだけではなく、スポット溶接に用いることができ
る。その際、電極の表面状態が変化したり、分流が生じ
て、発熱量が変化しても、以上説明したヒュージングの
場合と同様に、定電流一定加圧条件下で電極間の距離に
より接合を制御するので、接合部の厚さ（スポット部厚
さｔ2 ）を一定にすることができ、したがって、接合強
度等、一定品質のスポット溶接を行うことができる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明の抵抗溶接装置
は、最終電極間距離を規定することにより得られる被接
合部材の接合部厚さの管理を行っているので、電極の表
面状態の影響を受けずに接合状態を均一にすることがで
き、接合部の品質の安定化に寄与する。しかも、本発明
の抵抗溶接装置によれば、ロット毎の接合状態を均一に
するために行われる、熟練を要する通電時間などの調整
作業が排除されるので、抵抗溶接の作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ヒュージング部の接合状態を示す一部切り欠き
側面図である。

【図２】スポット部の接合状態を示す断面図である。

【図３】本発明に係るヒュージング装置の構成を示す正
面図である。

【図４】図３のＡ矢視概略図である。

【図５】最終電極間距離を設定する手順を示した説明図
である。

【符号の説明】

１ ヒュージング装置 ２ 溶接機本体 ３ カシメ量検出器 ４ コントローラ ５ ワーク（被接合部材） ２０ ベースブロック ２１ 固定電極 ２２ 固定電極ホルダ ２３ フレーム ２４ 可動電極 ２５ 可動電極ホルダ ２７ 電源トランス ２８ 空気圧シリンダ ２９ 電磁弁 ３１ フォトマイクロセンサ ３２ センサドグ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被接合部材を挟持するとともに当該被接
   合部材に対し通電を行う、対向配置されている一対の電
   極と、当該電極を介し前記被接合部材に対して当該電極
   の対向方向に沿った方向に所定の加圧力を作用させる加
   圧手段と、前記電極の相互間距離を検出する検出手段
   と、前記検出手段が、予め設定した距離を検出した際
   に、前記被接合部材に通電している電流を停止するとと
   もに前記被接合部材に作用させている加圧力を解除する
   制御手段とを備えていることを特徴とする抵抗溶接装
   置。