WO2016129337A1

WO2016129337A1 - 溶接物品の製造方法及び溶接物品

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Publication number: WO2016129337A1
Application number: PCT/JP2016/051478
Authority: WO
Inventors: 佐々木　広治; 利彦林
Original assignee: オリジン電気株式会社
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2016-08-18
Also published as: KR101920588B1; EP3257614B1; US10369654B2; JP5993110B1; US20180043460A1; CN107405716A; JPWO2016129337A1; US20190299323A1; EP3257614A1; EP3257614A4; CN107405716B; KR20170110662A

Abstract

　短辺（Ｗ）とその短辺（Ｗ）よりも大幅に長い長辺（Ｌ）とを有する被溶接部（１１～１４）にプロジェクション（Ｐ）を備える第１の被溶接部材（１）と第２の被溶接部材（２）とを、大きな溶接強度で抵抗溶接することを可能にすること。短辺（Ｗ）と該短辺（Ｗ）よりも長い長辺（Ｌ）とを有する被溶接部（１１～１４）に細長いプロジェクション部（Ｐ）を備える第１の被溶接部材（１）と第２の被溶接部材（２）とを抵抗溶接して溶接物品を製造する製造方法であって、前記第１の被溶接部材（１）の前記プロジェクション部（Ｐ）に前記短辺（Ｗ）の方向に細分化溝（Ｖ１～Ｖ６）を設けて前記プロジェクション部（Ｐ）を細分化することにより、細分化されたプロジェクション部（Ｐ１～Ｐ７）を流れる溶接電流に対する表皮効果の影響を低減して前記長辺方向における電流値の均等化を向上させる。

Description

溶接物品の製造方法及び溶接物品

　この発明は、短辺とこれよりも長い長辺を有する被溶接部に形成されたプロジェクションを有する一方の被溶接部材と他方の被溶接部材とを抵抗溶接して溶接物品を製造する製造方法及び溶接物品に関する。

　例えば、自動車などのギア部を製造する工程には、ギア部におけるキャリアカバーの脚部と円板状部材とをアーク溶接又はリングマッシュ溶接と称される電気的な圧入接合によって機械的に結合している場合が多い。アーク溶接の場合には、円板状部材に設けた溶接用孔にキャリアカバーの脚部を嵌め込み、アーク溶接によってその嵌め込んだ部分の全周又は一部分を溶接している。しかし、アーク溶接の場合には、コンデンサにエネルギーを蓄えておいて、そのエネルギーを短時間で放電して溶接を行うコンデンサ蓄勢式溶接方法に比べて、被溶接部分に熱エネルギーを注入する時間が大幅に長いので、被溶接物であるキャリアカバーの軸部材と円板状部材とに熱ひずみが生じ、寸法精度などが低下する。また、それら金属材料の溶接部分及びその近傍の熱的劣化や色の変化が大きいという欠点がある。　

　このような問題点を解決するために、円板状部材に設けた接合用孔にキャリアカバーの幾つかに分割された脚部を位置合わせし、加圧力をかけた状態で接合電流を流すことによって、キャリアカバーの脚部の先端部分を塑性流動させて接合用孔内に加圧進入させ、固相接合する電気的な圧入接合方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、特許文献１に開示された接合方法及び構造では、接合用孔は円板状部材の中央に設けられており、複数箇所でその溶接用孔にキャリアカバーの分割された脚部を圧入するものであるので、この被溶接物が、円板状部材とキャリアカバーの脚部との間に大きな回転力がかかるような機構に採用された場合には、円板状部材とキャリアカバーの脚部との固相接合部分を剪断する方向、つまり円板状部材とキャリアカバーの脚部との接合面と平行方向の大きな回転力、つまりトルクがかかることになる。　

　前述した固相接合の場合には、互いの表面が塑性流動した状態で接合されているだけであるので、互いが溶融してナゲットが形成されている抵抗溶接の場合に比べると、接合部の接合深度が浅いために接合面積が小さく、したがって機械的強度は高くない。このような接合方法により得られた接合物品は、円板状部材とキャリアカバーの幾つかに分割された脚部との接合部を剪断する方向の機械的強度を大きくすることができず、印加できるトルクは大幅に制限されることになる。このような欠点を除去するために、板状被接合部材の接合用長形孔における短辺でキャリアカバーの脚部を圧入接合し、長辺では接合しない接合法を開示したものもある（例えば、特許文献２参照）。この接合工法では、双方の短辺部分に接合電流を集中させることができるので、短辺部分の接合部の接合深度を深くでき、接合強度を大きくできるが、短辺部分が短い、つまり短辺部分の板厚が薄い場合には更に大きな接合強度を得ることができないという問題点がある。

特許第３２７０７５８号公報特許第４３８５３７３号公報

　本発明は、短辺とこれよりも長い長辺を有する被溶接部に形成されたプロジェクションを有する一方の被溶接部材と他方の被溶接部材とを抵抗溶接した溶接部の溶接強度をいかに向上させるかということを課題にしている。

　図６を参照して本発明に係る溶接物品の製造方法の一態様を説明する。この態様は、短辺と該短辺よりも長い長辺とを有する被溶接部に細長いプロジェクション部を備える第１の被溶接部材と第２の被溶接部材とを抵抗溶接して溶接物品を製造する製造方法であって、前記第１の被溶接部材の前記プロジェクション部に前記短辺の方向に細分化溝を設けて前記プロジェクション部を細分化することにより、前記細分化されたプロジェクション部を流れる溶接電流の前記長辺方向における電流値の均等化を向上させる。本製造方法では、まず細分化溝が設けられた細長いプロジェクション部を有する第１の被溶接部材を提供する（ステップＳ１）。次に、第１の被溶接部材と接合する第２の被溶接部材を提供する（ステップＳ２）。第１の被溶接部材のプロジェクション部を第２の被溶接部材に接触させる（ステップ３）。第１の被溶接部材と第２の被溶接部材に加圧力をかけると共に、溶接電流を通電し、両被溶接部材を抵抗溶接する（ステップ４）。　

　このような溶接物品の製造方法によれば、表皮効果による影響を低減できるので、前記プロジェクションを流れる溶接電流の前記長辺方向の電流分布の不均一性を改善でき、前記第１の被溶接部材と前記第２の被溶接部材との溶接部の溶接強度を増大させることができる。また、前記の溶接物品の製造方法において、前記細分化溝の内に、又は前記第１の被溶接部材の両端にストッパ部を備え、該ストッパ部が溶接終了時には前記第２の被溶接部材に当接して、溶接の進行を停止させると共に前記溶接電流の一部分を側流するようにしてもよい。均一な溶接強度を有する溶接物品を得ることができる。さらに、溶接物品の製造方法において、前記細分化溝の傾斜を変えることにより多分割すなわち複数に分割された前記細分化溝を備えるようにしてもよい。容易に前記細分化溝の深さや溝幅及び溝の個数を調整することができる。　

　本発明に係る溶接物品の一態様において、前記第１の被溶接部材はギア部における複数の脚部を備えるキャリアカバーであり、前記第２の被溶接部材は前記ギア部におけるベース板であり、前記複数の脚部はその先端面に前記細分化溝によって細分化された前記プロジェクション部を備え、前記複数の脚部の前記細分化されたプロジェクション部を前記ベース板の被溶接部に抵抗溶接する前記の溶接物品の製造方法で製造されてもよい。このような方法で製造された溶接物品では、大きな溶接強度を有するギア部が得られる。また、本発明に係る溶接物品の一態様において、前記第１の被溶接部材は平面又は曲面を有する金属板であり、該金属板の厚みが前記短辺であり、前記金属板の前記平面又は前記曲面の長さが前記長辺であり、前記金属板の被溶接部となる前記厚みの面に前記細分化溝によって細分化された前記プロジェクション部を複数備え、前記金属板の前記細分化されたプロジェクション部を前記第２の被溶接部材の被溶接部に抵抗溶接する製造方法で製造されてもよい。このような溶接物品の製造方法では、厚みの比較的薄い金属板でも良好なスタッド抵抗溶接が可能である。　

　本発明に係る溶接物品の一態様は、ギア部における複数の脚部を備えるキャリアカバーとベース板とを抵抗溶接してなる溶接物品であって、前記キャリアカバーのそれぞれの前記脚部は、前記ベース板に溶接される被溶接部に細分化された複数のプロジェクション部を備え、これら複数のプロジェクション部を前記ベース板の被溶接部に当接させて抵抗溶接してなる溶接物品を製造する。このような溶接物品によれば、表皮効果による影響を低減できるので、前記プロジェクション部のそれぞれを流れる溶接電流の電流分布の不均一性を改善でき、前記キャリアカバーのそれぞれの前記脚部を前記ベース板の被溶接部に所望の溶接強度で抵抗溶接できる。

　本発明によれば、短辺と該短辺よりも長い長辺とを有する被溶接部にプロジェクション部を備える第１の被溶接部材と第２の被溶接部材の被溶接部とを、大きな溶接強度で抵抗溶接することが可能である。

本発明の実施の形態１に係る溶接物品を構成する被溶接部材を説明するための図であり、図１（Ａ）は第１、第２の被溶接部材を示し、図１（Ｂ）は第２の被溶接部材を示す。本発明の実施の形態１に係る溶接物品を説明するための図を示す。本発明の実施の形態１に係る製造法を実現する製造装置を説明するための図を示す。本発明の実施の形態２に係る溶接物品を説明するための図を示す。本発明の実施の形態３に係る溶接物品を説明するための図を示す。本発明の実施の形態に係る溶接物品の製造方法を説明するフローチャートである。従来の溶接物品を説明するための図を示す。

　この出願は、日本国で２０１５年２月９日に出願された特願２０１５‐０２３４３１号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。本発明は以下の詳細な説明によりさらに完全に理解できるであろう。本発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明により明らかとなろう。しかしながら、詳細な説明及び特定の実例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、本発明の精神と範囲内で、当業者にとって明らかであるからである。出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。

　本発明の実施の形態を説明する前に、何故従来では、短辺と該短辺よりも長い長辺とを有する被溶接部にプロジェクションを備える第１の被溶接部材と第２の被溶接部材とを抵抗溶接するのが難しかったかについて説明し、本発明に至った経緯について説明する。従来、一方の被溶接部材である金属板の厚みを短辺とし、その短辺と細長い被溶接面を形成する長辺とを備える被溶接部を他方の被溶接部材の平面にスタッド抵抗溶接する場合には、一方の被溶接部材の前記細長い被溶接部にプロジェクションを形成する。このプロジェクションは当然に細長い形状になり、特にプロジェクションの先端は幅の小さな細長い面になる。　

　図７に示す、厚みに等しい短辺Ｗと主面の長辺Ｌとからなる細長い被溶接面を有する被溶接部に一般的なプロジェクション部Ｐを備えた一方の被溶接部材Ａを他方の被溶接部材Ｂの平面に押圧し、溶接電流を流してスタッド抵抗溶接すると、一方の被溶接部材Ａのプロジェクション部Ｐの両端部近傍は溶融するが、中央部は溶融し難くなり、プロジェクション部Ｐが細長くなる程その傾向が強くなることが分かった。一方の被溶接部材Ａの長辺Ｌの長さを変えてプロジェクション部Ｐの長さを変えたり、溶接電流の大きさを調整するなど種々の実験を行った結果、プロジェクション部Ｐが長くなる程、一方の被溶接部材Ａのプロジェクション部Ｐの両端部近傍はより一層溶融し易くなるが、中央部はより一層溶融し難くなる傾向が大きくなり、満足できるスタッド抵抗溶接が行えないことが分かった。　

　つまり、一方の被溶接部材Ａのプロジェクション部Ｐの中央部に相当する被溶接部分は発熱不足となって溶融が不十分であり、ストッパとして働くので溶接強度が不足する。また、一方の被溶接部材Ａのプロジェクション部Ｐの中央部に相当する被溶接部分が良好に溶接される程度の大きな溶接電流を流すと、一方の被溶接部材Ａのプロジェクション部Ｐの両端部近傍に相当する被溶接部分は過度に溶融して飛散してしまうことがあり、溶接不良になる。　

　そこで、一方の被溶接部材Ａの他端から細長いプロジェクション部Ｐの各部を流れる溶接電流を測定した結果、一方の被溶接部材Ａの中央を流れる溶接電流の値が最も小さく、両端に行くに従って溶接電流の値が大きくなることが分かった。つまり、金属板のような一方の被溶接部材Ａの厚みである被溶接部に形成された細長いプロジェクション部Ｐを利用して、一方の被溶接部材Ａを他方の被溶接部材Ｂにスタッド抵抗溶接する場合には、表皮効果の影響によって、図７の矢印ｉの太さで示すように、一方の被溶接部材の中央を流れる溶接電流の電流値が最も小さくなり、両端に行くにしたがって溶接電流の電流値が大きくなることを確認した。また、溶接電流のパルス幅が短くなる程、又は溶接電流の周波数が高くなる程、表皮効果の影響がより一層大きくなり、ますます一方の被溶接部材Ａの中央を流れる溶接電流の電流値と両端部を流れる溶接電流の電流値との差の比率が大きくなることを確認した。このことが、従来ではある程度の長さ以上の長辺をもつ金属板の厚み面を他の金属板にスタッド抵抗溶接することは不可能であるとされている原因と考えられる。なお、リングプロジェクションの場合には、プロジェクションがエンドレス（無端）であるので、その長さ方向では表皮効果の影響はほとんどなく、表皮効果の影響を受けずにほぼ等しい電流値の溶接電流がリングプロジェクション全体に流れる。　

　本発明は、前記現象に鑑みて、少なくとも細長いプロジェクション部の短辺方向に細分化溝を設けて複数のプロジェクション部に細分化し、個々のプロジェクション部の長さを短くした。このように細長いプロジェクション部を細分化することによって、確実に表皮効果の影響を小さくでき、細分化されたプロジェクション部の中央部と両端部とを流れる溶接電流の差の比率を小さくできる。つまり、細分化されたプロジェクション部の長さ方向の電流分布の均一化の向上を図ることができる。　

　本発明では、一方の被溶接部材のプロジェクション部とは、プロジェクションとこのプロジェクションに隣接して他方の被溶接部材との間に多少でもナゲットを形成して溶接に寄与する部分とからなる一方の被溶接部材の先端部分のことを言う。また、プロジェクション部の細分化とは、プロジェクション部の短幅方向に形成された細分化溝によって、プロジェクション部だけが短小のプロジェクション部に分割されること、又はプロジェクション部と一緒に溶接に寄与しない部分にまで前記細分化溝が深く形成されていることを言う。　

［実施の形態１］
　先ず、図１～図３により本発明の第１の実施の形態について説明する。第１の被溶接部材１は、前述した自動車のギア部におけるキャリアカバーであり、円形状の本体部１０と本体部１０からほぼ直角に曲がっている４つに分割された脚部１１、１２、１３、１４を有する金属部材である。これら４つの脚部１１～１４はほぼ等間隔で設けられており、大きさや形状もほぼ同等である。図１（Ａ）では、脚部１３が脚部１１の陰になっており、見えない。４つの脚部１１～１４がプロジェクション溶接される第２の被溶接部材２は円板状の金属板である。本体部１０には鎖線で示された中央穴１５を有する。本発明では、中央穴１５を図３で示すように位置決め穴としても利用する。なお、図１（Ａ）において、第１の溶接電極３と第２の溶接電極４は第１の被溶接部材１と第２の被溶接部材２に加圧力を与えると共に、溶接電流を通電する一般的な溶接用の電極を示す。　

　図１（Ｂ）において、前記キャリアカバーの脚部１１～１４が溶接されるベース金属板である第２の被溶接部材２の被溶接面２０に鎖線で示される４つの長枠２１、２２、２３、２４は、４つの脚部１１～１４がそれぞれプロジェクション溶接される箇所を例示している。長枠２１の記号Ｗ、Ｌはそれぞれ脚部１１の短辺、長辺を示す。長枠２２、２３、２４についても同様である。第２の被溶接部材２の中央に形成されている中央穴２５は本発明の溶接とは直接の関係はなく、別の目的で設けられているが、実施の形態１では、中央穴２５を図３で示すように位置決め穴としても利用する。　

　図２では、前記キャリアカバーの４つの脚部１１～１４を代表して脚部１１だけを示しているが、後述する細分化溝やプロジェクション部、ストッパ部などについては他の脚部１２、１３、１４も脚部１１と同様である。脚部１１は、その厚み方向である短辺Ｗと長さ方向の長辺Ｌとを有する。長辺Ｌは円弧状であることが好ましいが、直線状であってもよい。第１の被溶接部材１の脚部１１は、被溶接部にプロジェクション部Ｐを有する。このプロジェクション部Ｐは一般的なものであるので説明しないが、従来と明確に異なる点は、プロジェクション部Ｐ及びプロジェクション部Ｐに隣接する脚部部分まで延びる二つの細分化溝Ｖ１、Ｖ２を形成し、少なくともプロジェクション部Ｐを３つのプロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に細分化していることである。　

　この実施の形態１では、細分化溝Ｖ１、Ｖ２は脚部１１においてプロジェクション部Ｐよりも深く形成されており、プロジェクション部Ｐに隣接する溶接に寄与しない部分まで深く延びている。そして、細分化溝Ｖ１、Ｖ２の内にはストッパ部Ｓ１、Ｓ２がそれぞれ形成されている。ストッパ部Ｓ１、Ｓ２は細分化溝Ｖ１、Ｖ２に底面からプロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３方向に延びている。ストッパ部Ｓ１、Ｓ２は同レベルの高さを有し、溶接時にストッパ部Ｓ１、Ｓ２が第２の被溶接部材２の被溶接面２０に当接するまでプロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は溶融するので、ストッパ部Ｓ１、Ｓ２がプロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の高さをほぼ決定する。ストッパ部Ｓ１、Ｓ２は溶接の深さを均一化し、溶接強度を均一化する働きを行う。また、細分化溝Ｖ１、Ｖ２は溶融した金属材料を収納する役割も果たすので、溶接部分の外観が美麗である。　

　図２では、溶接電流に対する表皮効果の影響を説明するために、溶接電流の流れを矢印ｉで模擬的に示している。矢印ｉの太さは溶接電流の値が大きいか、小さいかを示す。細分化溝Ｖ１、Ｖ２によって３つのプロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に細分化した場合には、当然にプロジェクション部Ｐ１～Ｐ３の長辺Ｌ方向の長さは、細分化溝Ｖ１、Ｖ２の長辺Ｌ方向の溝幅を考慮すると、細分化前のプロジェクション部Ｐの長さに比べて１／３よりも短くなり、表皮効果の影響が小さくなる。　

　プロジェクション部Ｐ１～Ｐ３のそれぞれを流れる溶接電流は、表皮効果の影響は小さくなるものの、矢印ｉの太さで示されているように、プロジェクション部Ｐ１～Ｐ３のそれぞれの長辺Ｌ方向に表皮効果の影響によって、プロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれの中央を流れる溶接電流は小さくなり、両端側を流れる溶接電流が大きくなる傾向を呈する。しかし、プロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３それぞれの長さは、前述したように、細分化前のプロジェクション部Ｐの長さに比べて１／３よりも随分と小さいから、表皮効果の影響は随分と小さくなり、それぞれのプロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における中央部を流れる溶接電流と両端部の流れる溶接電流と差は随分と小さくなる。したがって、プロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれを流れる溶接電流の均一化が向上する。このことを裏付けるように、細分化前のプロジェクション部Ｐの中央部を流れる溶接電流と両端部を流れる溶接電流との差に比べて、中央に位置するプロジェクション部Ｐ２の中央部を流れる溶接電流とプロジェクション部Ｐ１、Ｐ３の外側端部を流れる溶接電流との差は随分と小さくなり、プロジェクション部Ｐ１～Ｐ３のそれぞれを流れる溶接電流の均等化が著しく改善される。　

　ここで、４つの脚部１１、１２、１３、１４は円形状の本体部１０からほぼ直角に曲がった構造であるから、本体部１０の外周はエンドレスである。したがって、４つの脚部１１、１２、１３、１４をそれぞれ流れる溶接電流は、表皮効果の影響を受けず、表皮効果の影響によって４つの脚部１１、１２、１３、１４をそれぞれ流れる溶接電流の大きさが表皮効果によって異なることはない。　

　次に、本発明に係る抵抗溶接方法を実現する溶接装置を示す図３を説明しながら、この実施の形態１を説明する。この溶接装置は、前述した第１の溶接電極３と第２の溶接電極４の他に、商用交流電源又は交流発電機のような交流電源５０と、交流を直流に変換する直流電源回路６０と、複数の並列接続されているコンデンサからなるエネルギー蓄積用コンデンサ７０と、エネルギー蓄積用コンデンサ７０に蓄えられた電気エネルギーを一つ以上の大きな電流パルスにして放電させる放電スイッチ又はインバータ回路のようなスイッチ回路８０と、１又は２ターンの巻数をもつ２次巻線とこれよりも巻数の多い１次巻線とを有する溶接トランス９０とからなる溶接用電源２００を備える。第１の溶接電極３、第２の溶接電極４は溶接トランス９０の２次巻線に接続される。また、この溶接装置は第１の被溶接部材１と第２の被溶接部材２とを位置決めする位置決め機構１００と、第１の被溶接部材１の４つの脚部１１、１２、１３、１４が外側に変形するのを防止する変形防止機構１１０を備える。位置決め機構１００、変形防止機構１１０は溶接時に溶接電流の一部が流れることが無いように電気絶縁材料からなるか、他所から電気絶縁される構造である。なお、第１の溶接電極３と第２の溶接電極４との間隔を短くしたり、広げたりする駆動機構や加圧機構などは図示するのを省略する。　

　図３において、第１の被溶接部材１、第２の被溶接部材２は図１及び図２に示した構造のものである。位置決め機構１００は、第２の被溶接物２の中央穴２５の直径よりも若干だけ小さな直径の大径部１０１と、第１の被溶接部材１の中央穴１５の直径よりも若干だけ小さな直径の小径部１０２とを備える。位置決め機構１００は、小径部１０２が大径部１０１の上面の中央から延びる構造になっており、小径部１０２の中心及び大径部１０１の中心は中心軸線Ｘ－Ｙ上にある。なお、図３では直接の被溶接部材である脚部１１～１４の内、脚部１１だけを示しており、また、小径部１０２が見えるように本体部１０の一部分を切除している。　

　先ず、第２の被溶接部材２の中央穴２５に位置決め機構１００の大径部１０１を入れて、第２の被溶接部材２を第２の溶接電極４の所定位置に載置する。次に、第１の被溶接部材１の中央穴１５に位置決め機構１００の小径部１０２を入れて、第１の被溶接部材１を第２の被溶接部材２の所定位置に載置する。このとき、第１の被溶接部材１の４つの脚部１１、１２、１３、１４は、図１（Ｂ）において第２の被溶接部材２の被溶接面２０上の鎖線示す長枠２１，２２，２３，２４に相当する位置に当接する。実際には図２で示すように、脚部１１は細分化された３つのプロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の先端面が第２の被溶接部材２の被溶接面２０に当接する。脚部１２、１３、１４も脚部１１と同様である。変形防止機構１１０については詳しく図示していないが、例えば放射内方向又は放射外方向に同時に動く４つの縮径・拡径部材を備える。これらの部材は対応する脚部１１、１２、１３、１４が外側に予め決めた変形量よりも変形するのを防止する構造になっている。しかしながら、抵抗溶接の支障にならないように通常の状態では脚部１１、１２、１３、１４を放射内方向へ実質的に押圧していない。　

　この状態で、第１の溶接電極３が下降し、第１の被溶接部材１の本体部１０に中心軸線Ｘ－Ｙに沿った方向の圧力をかける。このことにより、脚部１１、１２、１３、１４のそれぞれの細分化された３つのプロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と第２の被溶接部材２の被溶接面２０との間に加圧力がかかる。この状態で、スイッチ回路８０がオンすることによってエネルギー蓄積用コンデンサ７０に予め充電されていた電荷が放電され、単一の波形の溶接電流が脚部１１、１２、１３、１４それぞれの細分化された３つのプロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と第２の被溶接部材２の被溶接面２０との間を流れる。この溶接電流によって、脚部１１、１２、１３、１４のそれぞれの細分化された３つのプロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と第２の被溶接部材２の被溶接面２０とが当接した個所で急激に発熱し、双方の金属材料が溶融し混ざり合うことによってナゲットが形成され、良好なプロジェクション溶接が行われる。　

　ここで、脚部１１～１４のそれぞれの細分化された３つのプロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が溶融する。プロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と第２の被溶接部材２の被溶接面２０との当接した部分が溶融した状態で加圧力により互いの押し込みが行われることによって、図２に示したストッパ部Ｓ１、Ｓ２が第２の被溶接部材２の被溶接面２０に当接する。このようにして、実質的な抵抗溶接が終了する。ストッパ部Ｓ１、Ｓ２は溶接の深さを均一化し、溶接強度を均一化する働きを行うだけでなく、ストッパ部Ｓ１、Ｓ２が第２の被溶接部材２の被溶接面２０に当接するとき、溶接電流が溶接部を未だ流れているときにはその溶接電流の一部分を側流する。このことは、第１の被溶接部材１、第２の被溶接部材２にバラツキがあっても溶接部が過溶融になることが無く、溶接品質や溶接強度などの向上に役立つ。　

　前述したように、脚部１１、１２、１３、１４のそれぞれのプロジェクション部を細分化溝Ｖ１、Ｖ２で３つのプロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に細分化したので、表皮効果の影響による溶接電流の大きさの不均一性は著しく改善される。各脚部１１～１４の中央に位置するプロジェクション部Ｐ２の中央部を流れる溶接電流の大きさと前記外側端部を流れる溶接電流の大きさとの差は、脚部１１～１４のプロジェクション部Ｐを細分化しない場合における脚部１１～１４のそれぞれの中央部を流れる溶接電流の大きさと両端部を流れる溶接電流の大きさとの差に比べて随分と小さくなる。ここで溶接電流の大きさとは、溶接電流のピーク値又は溶接に寄与する電流量を言う。　

　したがって、本発明では、各脚部１１～１４の中央に位置するプロジェクション部Ｐ２の中央部が過不足溶融にならずに満足できるナゲットを形成する大きさの溶接電流が流れ、かつ各脚部１１～１４のプロジェクション部Ｐ１、Ｐ３の外側端部が過溶融にならずに良好なナゲットが形成されるように、プロジェクション部Ｐ１、Ｐ３の外側端部を流れる溶接電流の大きさを選定することができた。本発明では、このように各脚部１１～１４のプロジェクション部を細分化することによって溶接電流に対する表皮効果の影響を小さくしたために、各脚部１１～１４の中央部と両端部の双方を満足できる溶接強度を呈する抵抗溶接を可能にした。なお、この実施の形態１ではキャリアカバーの脚部を４分割した例について述べたが、ほぼ等しく２分割又は３分割、あるいは５分割以上でも構わない。　

[実施の形態２]
　次に、図４によって本発明に係る実施の形態２を説明する。第１の被溶接部材１は、平坦面を有する金属板、又は弧状や波状などの曲面を有する金属板である。その金属板の厚みは曲面の直線状又は曲線状の長さに比べて十分に短い。したがって、その金属板の厚みの面は直線状又は曲線状の細長い面である。第１の被溶接部材１の厚みを短辺Ｗで表し、平面又は曲面の長さを長辺Ｌで表す。長辺Ｌは前記金属板の形状による直線又は曲線になる。第２の被溶接部材２は平坦面を有する金属部材である。第１の被溶接部材１は第２の被溶接部材２の平坦面にスタッド抵抗溶接される。　

　第１の被溶接部材１の短辺Ｗと長辺Ｌとで示される被溶接部に細分化されたプロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７を備える。これらプロジェクション部Ｐ１～Ｐ７は、従来と同様に形成されたプロジェクションを細分化溝Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６で細分化して形成される。細分化溝Ｖ１～Ｖ６は三角形状のものである。この実施の形態２は細分化溝Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６を形成した例を示しているが、基本的には長辺Ｌの長さに応じて任意の個数の細分化溝を設けて良いことを示している。図４では、プロジェクション部Ｐ１～Ｐ７の高さＨは、鎖線で示すように細分化溝Ｖ１～Ｖ６の深さとほぼ等しいが、細分化溝Ｖ１～Ｖ６の傾斜角度を調整することにより溝幅や溝の深さなどを容易に調整することができる。また、任意の位置に多数の細分化溝を容易に形成することができ、表皮効果の影響をより一層低減することができ、接合電流の均一化が可能となる。　

　この実施の形態２においても、プロジェクション部Ｐは、細分化溝Ｖ１～Ｖ６によって７個のプロジェクション部Ｐ１～Ｐ７に細分化されており、細分化溝Ｖ１～Ｖ６の幅を考慮すると、Ｌ／７よりも随分と小さい長さとなるので、溶接電流に対する表皮効果の影響を大幅に小さくでき、プロジェクション部Ｐ１～Ｐ７のそれぞれを流れる溶接電流の均一化を改善することができる。したがって、この実施の形態によれば、必要な溶接強度を得ることができる被溶接部面積を確保できる範囲で、細分化溝の数、溝幅を設定することによって、直線又は曲線の長辺Ｌがかなり長い金属板を第２の被溶接部材２にスタッド抵抗溶接することが可能となる。　

[実施の形態３]
　次に、図５によって本発明に係る実施の形態３を説明する。第１の被溶接部材１は実施の形態２で用いた金属板と同様のものであるが、両端部のプロジェクション部を削除し、両端部をストッパ部Ｓ１、Ｓ２とすると共に、両端部の熱容量を増大させる働きを行わせる。両端部のプロジェクション部が削除された空間部分をａ１、ａ２で示す。空間部分ａ１、ａ２の大きさは所望の当接強度を得ることができる被溶接部面積の大きさなどから決められる。細分化溝Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５はプロジェクション部をプロジェクション部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６に細分化する。細分化溝Ｖ１～Ｖ５はプロジェクション部Ｐ１～Ｐ６よりも深くまで形成されている。なお、ｖ１、ｖ２はプロジェクション部Ｐ１、Ｐ６が溶融したときにその一部分を収納する逃げ溝である。　

　この実施の形態３においても、細分化溝Ｖ１～Ｖ５によってプロジェクション部をプロジェクション部Ｐ１～Ｐ６に細分化することによって、前述したように、溶接電流に対する表皮効果の影響を低減してプロジェクション部Ｐ１～Ｐ６を流れる溶接電流の均等化を向上させている。表皮効果の影響を低減するという点は前述の実施の形態１、２と同様である。実施の形態３が実施の形態１、２と異なる主な点は、第１の被溶接物部材１の両端部をストッパ部Ｓ１、Ｓ２としたことにある。　

　溶接方法は前記実施の形態１、２と同様に行われるので詳しく説明しないが、プロジェクション溶接が終了に近づくと、プロジェクション部Ｐ１～Ｐ６がほとんど溶融して第２の被溶接物部材２の溶融部と一緒にナゲットを形成する。加圧力によって双方の被溶接部材の溶融部が混ざり合って互いに押し込まれ、ストッパ部Ｓ１、Ｓ２が第２の被溶接物部材２の被溶接面２０に当接するときに実質的に抵抗溶接が終了する。　

　この発明では、前記細分化溝は形状が特に限定されず、形成しやすい構造でよい。また、前記細分化溝の溝幅や個数は、必要な溶接強度を得ることができる被溶接面積を確保できればよく、限定されない。また、前記細分化溝の溝幅や細分化された各プロジェクション部の長辺Ｌ方向の幅は均等でなくともよい。例えば、第１の被溶接部材１の中央部側の前記細分化溝の溝幅を両端側よりも小さくし、中央部側の溶接電流による発熱量を大きくするようにしてもよい。以上述べた実施の形態では、第２の被溶接部材が平坦面を有する金属板として述べたが、金属パイプなどであってもよい。また、第１の被溶接部材１の長辺Ｌが長く、つまりプロジェクション部が長く、プロジェクション部を細分化して表皮効果の影響を低減するだけでは対応できない場合には、溶接電流のパルス幅を大きくするように、溶接トランスの漏洩インダクタンスや回路インダクタンスを大きくするなどの対策は効果的である。

　本明細書中で引用する刊行物、特許出願および特許を含むすべての文献を、各文献を個々に具体的に示し、参照して組み込むのと、また、その内容のすべてをここで述べるのと同じ限度で、ここで参照して組み込む。　

　本発明の説明に関連して（特に以下の請求項に関連して）用いられる名詞及び同様な指示語の使用は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数および複数の両方に及ぶものと解釈される。語句「備える」、「有する」、「含む」および「包含する」は、特に断りのない限り、オープンエンドターム（すなわち「～を含むが限らない」という意味）として解釈される。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に言及するための略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されたかのように、明細書に組み込まれる。本明細書中で説明されるすべての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、あらゆる適切な順番で行うことができる。本明細書中で使用するあらゆる例または例示的な言い回し（例えば「など」）は、特に主張しない限り、単に本発明をよりよく説明することだけを意図し、本発明の範囲に対する制限を設けるものではない。明細書中のいかなる言い回しも、請求項に記載されていない要素を、本発明の実施に不可欠であるものとして示すものとは解釈されないものとする。

　本明細書中では、本発明を実施するため本発明者が知っている最良の形態を含め、本発明の好ましい実施の形態について説明している。当業者にとっては、上記説明を読めば、これらの好ましい実施の形態の変形が明らかとなろう。本発明者は、熟練者が適宜このような変形を適用することを期待しており、本明細書中で具体的に説明される以外の方法で本発明が実施されることを予定している。従って本発明は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の内容の修正および均等物をすべて含む。さらに、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、すべての変形における上記要素のいずれの組合せも本発明に包含される。

　１・・・第１の被溶接部材　　
　１０・・・第１の被溶接部材１であるキャリアカバーの本体部　　
　１１～１４・・・第１の被溶接部材１であるキャリアカバーの脚部　　
　１５・・・前記キャリアカバーの本体部１０の中央穴　　
　Ｗ・・・第１の被溶接部材１の短辺　　
　Ｌ・・・第１の被溶接部材１の長辺　　
　Ｐ・・・第１の被溶接部材１のプロジェクション部　　
　Ｐ１～Ｐ７・・・細分化されたプロジェクション部　　
　Ｖ１～Ｖ６・・・プロジェクション部Ｐを細分化する細分化溝　　
　Ｓ１、Ｓ２・・・第１の被溶接部材１のストッパ部　　
　ａ１、ａ２・・・プロジェクション部Ｐの両端を削除した空間部分
　２・・・第２の被溶接部材　　
　２０・・・第２の被溶接部材２の被溶接面　　
　２１～２４・・・脚部１１～１４が溶接される箇所を示す長枠　　
　２５・・・第２の被溶接部材２となる円板状の金属板の中央穴
　３・・・第１の溶接電極
　４・・・第２の溶接電極　　
　５０・・・交流電源　　
　６０・・・直流電源回路　　
　７０・・・エネルギー蓄積用コンデンサ　　
　８０・・・スイッチ回路　　
　９０・・・溶接トランス　　
　１００・・・位置決め機構　　
　１０１・・・位置決め機構１００の大径部　　
　１０２・・・位置決め機構１００の小径部　　
　１１０・・・変形防止機構　　
　２００・・・溶接用電源　　
　ｉ・・・溶接電流　　
　ｖ１、ｖ２・・・溶融金属の逃げ溝

Claims

　短辺と該短辺よりも長い長辺とを有する被溶接部に細長いプロジェクション部を備える第１の被溶接部材を提供する工程と;
　前記第１の被溶接部材と溶接により接合する第２の被溶接部材を提供する工程と；
　前記プロジェクション部を前記第２の被溶接部材に接触させ、前記第１の被溶接部材と前記第２の被溶接部材とを抵抗溶接する工程とを備え；
　前記プロジェクション部には前記短辺の方向に細分化溝が設けられ、前記プロジェクション部が細分化されており、前記細分化されたプロジェクション部を流れる溶接電流の前記長辺方向における電流値の均等化を向上させるように構成された；
　溶接物品の製造方法。
　前記細分化溝の内に、又は前記第１の被溶接部材の両端にストッパ部を備え、該ストッパ部が溶接終了時には前記第２の被溶接部材に当接して、溶接の進行を停止させると共に前記溶接電流の一部分を側流するように構成された；
　請求項１に記載の溶接物品の製造方法。
　前記細分化溝は、前記細分化溝の傾斜角度を変えることにより多分割される；
　請求項１に記載の溶接物品の製造方法。
　前記第１の被溶接部材はギア部における複数の脚部を備えるキャリアカバーであり、
　前記第２の被溶接部材は前記ギア部におけるベース板であり、
　前記複数の脚部はその先端面に前記細分化溝によって細分化された前記プロジェクション部を備え、
　前記複数の脚部の前記細分化されたプロジェクション部を前記ベース板の被溶接部に抵抗溶接する請求項１又は請求項２に記載の製造方法。
　前記第１の被溶接部材は平面又は曲面を有する金属板であり、該金属板の厚みが前記短辺であり、前記金属板の前記平面又は前記曲面の長さが前記長辺であり、前記金属板の被溶接部となる前記厚みの面に前記細分化溝によって細分化された前記プロジェクション部を複数備え、
　前記金属板の前記細分化されたプロジェクション部を前記第２の被溶接部材の被溶接部に抵抗溶接する請求項１又は請求項２に記載の製造方法。
　ギア部における複数の脚部を備えるキャリアカバーとベース板とを抵抗溶接してなる溶接物品であって、
　前記キャリアカバーのそれぞれの前記脚部は、前記ベース板に溶接される面に細分化された複数のプロジェクション部を備え、これら複数のプロジェクション部を前記ベース板の被溶接部に当接させて抵抗溶接してなることを特徴とする溶接物品。