WO2018042472A1

WO2018042472A1 - 結合装置

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Publication number: WO2018042472A1
Application number: PCT/JP2016/075105
Authority: WO
Inventors: 力也西村; 悦生増永
Original assignee: 有限会社新城ホールディングス
Priority date: 2016-08-27
Filing date: 2016-08-27
Publication date: 2018-03-08
Also published as: EP3505292A4; US20190193189A1; JPWO2018042472A1; CN109641311A; EP3505292A1; US11273513B2; JP6361061B1; CN109641311B

Abstract

結合部材を用いることによって、第１金属により形成された第１板材と、第２金属により形成された第２板材と、を結合させる結合装置であって、第１および第２電極と、前記第１および第２電極のそれぞれと接続された電源部と、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材に対して、前記第１および第２電極を相対的に移動させる駆動部と、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材を前記第１および第２電極により加圧させつつ、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材に通電させるように、前記電源部および前記駆動部の動作を制御する制御部と、を備える。

Description

結合装置

　本発明は、結合装置に関する。

　従来、係止ピースを用いることによって、異種材料を接合する技術が知られている（例えば、特許文献１）。ここで、特許文献１の技術において、鉄板、アルミニウム板、および係止ピースは、上からこの順番に並べられた状態で、電極により加圧および通電される。これにより、アルミニウム板のうち係止ピースと接触する部分は溶融し、係止ピースはアルミニウム板を貫通する。そして、係止ピースの先端および鉄板は、抵抗溶接される。すなわち、係止ピースは、鉄板およびアルミニウム板を結合（締結）するための結合部材として用いられる。

特開平０８－０３３９８７号公報

　しかし、特許文献１の技術において、溶融したアルミニウムが係止ピースのフランジ部およびアルミニウム板の間に残存したまま抵抗溶接されると、場合によっては、係止ピースのフランジ部が、アルミニウム板に対して浮き上がってしまう。すなわち、係止ピースのフランジ部をアルミニウム板に対して十分に密着させることができない。その結果、十分な締結力を得ることができないという問題が生ずる。

　そこで、本発明では、第１および第２板材を良好に結合させることができる結合装置を提供することを目的とする。

　上記の課題を解決するため、第１の態様に係る結合装置は、結合部材を用いることによって、第１金属により形成された第１板材と、第２金属により形成された第２板材とを結合する結合装置であって、第１および第２電極と、前記第１および第２電極のそれぞれと接続された電源部と、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材に対して、前記第１および第２電極を相対的に移動させる駆動部と、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材を前記第１および第２電極により加圧させつつ、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材に通電させるように、前記電源部および前記駆動部の動作を制御する制御部とを備え、前記結合部材は、前記第２金属と同種の第３金属により形成されるとともに、前記第１金属の融点は、前記第２および第３金属の融点より低く、前記結合部材は、本体部と、前記本体部に設けられた平坦面の中央付近から延伸方向に突出するパイロット部とを有し、前記平坦面に、前記パイロット部から放射状に延びる複数の排出溝が、形成されており、前記制御部は、前記第１および前記２電極の間に、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材を挟ませることによって、前記第１電極の先端および前記結合部材の本体部、前記結合部材の前記パイロット部および前記第１板材の第１主面、前記第１板材の第２主面および前記第２板材の第１主面、前記第２板材の第２主面および前記第２電極の先端、がそれぞれ接触させられた状態で、前記駆動部により前記前記結合部材、並びに前記第１および第２板材を加圧させつつ、かつ前記電源部により前記前記結合部材、並びに前記第１および第２板材に通電させることによって、前記第１板材のうち、前記結合部材の前記パイロット部と対向する対向部を、溶融させつつ、溶融した前記対向部を、前記結合部材に形成された前記複数の排出溝を介して前記パイロット部の遠方側に排出させるとともに、前記対向部の溶融により接触した前記パイロット部の先端部と、前記第２板材の接合部とを溶融凝固させることにより接合させるように構成されていることを特徴とする。

　また、第２の態様に係る結合装置は、第１の態様に係る結合装置において、前記延伸方向と垂直な方向における前記パイロット部の胴体部の外周長さは、各部で同様であることを特徴とする。

　また、第３の態様に係る結合装置は、第１の態様に係る結合装置において、前記延伸方向と垂直な方向における前記パイロット部の胴体部の外周長さは、前記平坦面から離隔するにしたがって大きくなることを特徴とする。

　また、第４の態様に係る結合装置は、第１の態様に係る結合装置において、前記延伸方向と垂直な方向における前記パイロット部の胴体部の外周長さは、前記平坦面から離隔するにしたがって小さくなることを特徴とする。

　また、第５の態様に係る結合装置は、第２から第４のいずれかの態様に係る結合装置において、前記パイロット部の先端部は、錐状に形成されていることを特徴とする。

　また、第６の態様に係る結合装置は、第２から第４のいずれかの態様に係る結合装置において、前記パイロット部の先端部は、前記パイロット部の軸心付近に設けられた突起体を有することを特徴とする。

　また、第７の態様に係る結合装置は、結合部材を用いることによって、第１金属により形成された第１板材と、第２金属により形成された第２板材とを結合する結合装置であって、第１および第２電極と、前記第１および第２電極のそれぞれと接続された電源部と、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材に対して、前記第１および第２電極を相対的に移動させる駆動部と、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材を前記第１および第２電極により加圧させつつ、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材に通電させるように、前記電源部および前記駆動部の動作を制御する制御部とを備え、前記結合部材は、前記第２金属と同種の第３金属により形成されるとともに、前記第１金属の融点は、前記第２および第３金属の融点より低く、前記結合部材は、本体部と、前記本体部に設けられた平坦面の中央付近から延伸方向に突出するパイロット部と、前記平坦面の外周に沿って設けられた環状壁とを有し、前記パイロット部と、前記本体部と、前記環状壁と、により溝空間が形成されるとともに、前記環状壁の環状端面に複数の排出溝が、切欠状に形成されており、前記制御部は、前記第１および前記２電極の間に、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材を挟ませることによって、前記第１電極の先端および前記結合部材の本体部、前記結合部材の前記パイロット部および前記第１板材の第１主面、前記第１板材の第２主面および前記第２板材の第１主面、前記第２板材の第２主面および前記第２電極の先端、がそれぞれ接触させられた状態で、前記駆動部により前記前記結合部材、並びに前記第１および第２板材を加圧させつつ、かつ前記電源部により前記前記結合部材、並びに前記第１および第２板材に通電させることによって、前記第１板材のうち、前記結合部材の前記パイロット部と対向する対向部を、溶融させつつ、溶融した前記対向部を前記結合部材の前記溝空間に移動させるとともに、前記対向部の溶融により接触した前記パイロット部の先端部と、前記第２板材の接合部とを溶融凝固させることにより接合させるように構成されていることを特徴とする。

　また、第８の態様に係る結合装置は、第７の態様に係る結合装置において、前記延伸方向と垂直な方向における前記パイロット部の胴体部の外周長さは、各部で同様であることを特徴とする。

　また、第９の態様に係る結合装置は、第７の態様に係る結合装置において、前記延伸方向と垂直な方向における前記パイロット部の胴体部の外周長さは、前記平坦面から離隔するにしたがって大きくなることを特徴とする。

　また、第１０の態様に係る結合装置は、第７の態様に係る結合装置において、前記延伸方向と垂直な方向における前記パイロット部の胴体部の外周長さは、前記平坦面から離隔するにしたがって小さくなることを特徴とする。

　また、第１１の態様に係る結合装置は、第７から第１０のいずれかの態様に係る結合装置において、前記パイロット部の先端部は、錐状に形成されていることを特徴とする。

　また、第１２の態様に係る結合装置は、第７から第１０のいずれかの態様に係る結合装置において、前記パイロット部の先端部は、前記パイロット部の軸心付近に設けられた突起体を有することを特徴とする。

　第１から第６の態様に係る結合装置において、本体部の平坦面には、パイロット部から放射状に延びる複数の排出溝が、形成されている。また、結合部材、並びに第１および第２板材が加圧および通電されると、結合部材および第２板材のそれぞれより融点の低い第１板材の対向部は溶融する。そして、溶融した対向部は、結合部材の排出溝を介してパイロット部の遠方側に排出され、第１板材の対向部には、結合部材を挿入可能な貫通孔が形成される。

　これにより、結合部材のパイロット部と第２板材とを良好に接触させることができ、パイロット部の先端部と第２板材の接合部とを抵抗溶接により接合することができる。また、１つの加圧・通電工程によって、融点の異なる第１および第２板材を容易に結合することができる。

　また、第７から第１２の態様に係る結合装置において、環状壁の環状端面には、複数の排出溝が、切欠状に形成されている。また、環状壁の内周面と、本体部の平坦面と、パイロット部の外周面と、により溝空間が形成される。

　さらに、第７から第１２の態様に係る結合装置において、結合部材、並びに第１および第２板材が加圧および通電されると、結合部材および第２板材のそれぞれより融点の低い第１板材の対向部は溶融して、結合部材の溝空間に排出される。また、場合によっては、結合部材の溝空間に排出された対向部（溶融金属）の一部は、環状端面に形成された複数の排出溝を介してパイロット部の遠方側に排出される。

図１は、本発明の第１から第８の実施の形態における結合装置の構成の一例を示す図である。図２は、本発明の第１の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す斜視図である。図３は、本発明の第１から第８の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す平面図である。図４は、本発明の第１の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す底面図である。図５は、本発明の第１の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す正面図である。図６は、図３のＡ－Ａ線から見た、本発明の第１の実施の形態における結合部材の断面図である。図７は、本発明の第１から第４の実施の形態における結合部材を用いた結合手法を説明するための図である。図８は、本発明の第１から第４の実施の形態における結合部材を用いた結合手法を説明するための図である。図９は、本発明の第１から第４の実施の形態における結合部材を用いた結合手法を説明するための図である。図１０は、本発明の第２の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す斜視図である。図１１は、本発明の第２の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す底面図である。図１２は、本発明の第２の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す正面図である。図１３は、図３のＡ－Ａ線から見た、本発明の第２の実施の形態における結合部材の断面図である。図１４は、本発明の第３の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す斜視図である。図１５は、本発明の第３の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す底面図である。図１６は、本発明の第３の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す正面図である。図１７は、図３のＡ－Ａ線から見た、本発明の第３の実施の形態における結合部材の断面図である。図１８は、本発明の第４の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す斜視図である。図１９は、本発明の第４の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す底面図である。図２０は、本発明の第４の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す正面図である。図２１は、図３のＡ－Ａ線から見た、本発明の第４の実施の形態における結合部材の断面図である。図２２は、本発明の第５の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す斜視図である。図２３は、本発明の第５の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す底面図である。図２４は、本発明の第５の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す正面図である。図２５は、図３のＡ－Ａ線から見た、本発明の第５の実施の形態における結合部材の断面図である。図２６は、本発明の第５から第８の実施の形態における結合部材を用いた結合手法を説明するための図である。図２７は、本発明の第５から第８の実施の形態における結合部材を用いた結合手法を説明するための図である。図２８は、本発明の第５から第８の実施の形態における結合部材を用いた結合手法を説明するための図である。図２９は、本発明の第６の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す斜視図である。図３０は、本発明の第６の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す底面図である。図３１は、本発明の第６の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す正面図である。図３２は、図３のＡ－Ａ線から見た、本発明の第６の実施の形態における結合部材の断面図である。図３３は、本発明の第７の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す斜視図である。図３４は、本発明の第７の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す底面図である。図３５は、本発明の第７の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す正面図である。図３６は、図３のＡ－Ａ線から見た、本発明の第７の実施の形態における結合部材の断面図である。図３７は、本発明の第８の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す斜視図である。図３８は、本発明の第８の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す底面図である。図３９は、本発明の第８の実施の形態における結合部材の構成の一例を示す正面図である。図４０は、図３のＡ－Ａ線から見た、本発明の第８の実施の形態における結合部材の断面図である。

　以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

　＜１．第１の実施の形態＞
　　＜１．１．結合装置の構成＞
　図１は、本発明の第１の実施の形態における結合装置１の構成の一例を示す図である。結合装置１は、結合部材５０を用いることによって、第１金属により形成された第１板材７０と、第２金属により形成された第２板材８０と、を結合させる。図１に示すように、結合装置１は、主として電極１１（第１電極）と、電極１２（第２電極）と、電源部２０と、駆動部３０と、制御部４０と、を備える。

　ここで、結合部材５０は、第２金属と同種の第３金属により形成されるとともに、第１金属の融点は、第２および第３金属の融点より低く設定されている。また、第１金属としては、軽合金材を採用することができ、より具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格の２０００系、３０００系、４０００系、５０００系、６０００系又は７０００系）、マグネシウム、またはマグネシウム合金等を採用することができる。さらに、第２および第３金属としては、鋼材を採用することができ、より具体的には、高張力鋼材、亜鉛めっき鋼板、またはステンレス等を採用することができる。

　電源部２０は、電源線１５を介して電極１１、１２のそれぞれと接続されている。これにより、電源部２０は、電極１１、１２の間に挟まれた結合部材５０、並びに第１および第２板材７０、８０に通電することができる。

　駆動部３０は、結合部材５０、並びに第１および第２板材７０、８０に対して、電極１１、１２のそれぞれを上下方向（矢印ＡＲ１の順方向および逆方向）に移動させる。これにより、電極１１、１２は、結合部材５０、並びに第１および第２板材７０、８０を挟み込むことができる。

　制御部４０は、主として、電源部２０および駆動部３０の動作を制御する。図１に示すように、制御部４０は、主として、ＣＰＵ４１と、メモリ４２と、を有している。ＣＰＵ４１は、メモリ４２に格納されているプログラム４２ａにしたがい、信号線４９により電気的に接続された電源部２０および駆動部３０の動作制御を所定のタイミングで実行する。

　例えば、制御部４０は、駆動部３０により電極１１、１２を移動させることによって結合部材５０、並びに第１および第２板材７０、８０を加圧させつつ、電源部２０によって結合部材５０、並びに第１および第２板材７０、８０に通電させるように構成されている。

　　＜１．２．結合部材の構成＞
　図２から図５は、それぞれ本実施の形態における結合部材５０の構成の一例を示す斜視図、平面図、底面図、および正面図である。図６は、図３のＡ－Ａ線から見た結合部材５０の断面図である。結合部材５０は、抵抗溶接によって、第１および第２板材７０、８０を結合（締結）させる。図２から図６に示すように、結合部材５０は、主として、本体部５１と、パイロット部５３と、を有している。

　本体部５１は、円形状の平板である。パイロット部５３は、本体部５１に設けられた平坦面５１ａの中央付近から矢印ＡＲ１方向（以下、矢印ＡＲ１と平行な方向を単に、「延伸方向」とも称する）に突出する。また、平坦面５１ａには、パイロット部５３から放射状に延びる複数（本実施の形態では４本）の排出溝５９が、形成されている。

　ここで、図６に示すように、パイロット部５３の先端部５５は、錐状に形成されている。また、延伸方向と垂直な方向におけるパイロット部５３の胴体部５４の外周長さは、外周面５３ａの各部で同様である。

　　＜１．３．結合部材を用いた結合手法＞
　図７から図９のそれぞれは、結合部材５０を用いた結合手法を説明するための図である。本結合手法では、まず、電極１１が、結合部材５０側に、電極１２が第２板材８０側に移動させられることによって、電極１１、１２の間に、結合部材５０、並びに第１および第２板材７０、８０が挟まれる。

　これにより、図７に示すように、
　（１）電極１１の先端および結合部材５０の本体部５１、
　（２）結合部材５０のパイロット部５３および第１板材７０の第１主面７０ａ、
　（３）第１板材７０の第２主面７０ｂおよび第２板材８０の第１主面８０ａ、
　（４）第２板材８０の第２主面８０ｂおよび電極１２の先端、
がそれぞれ接触させられる。

　ここで、第１板材７０に対して用いられる「主面」と言う用語は、第１板材７０の外面のうち主だった面を意味する。例えば、図７において、第１主面７０ａとは、延伸方向（矢印ＡＲ１方向）を法線ベクトルとする平面に対応する。また、第２主面７０ｂとは、第１主面７０ａの逆側の面を言うものとする。

　また同様に、第２板材８０対して用いられる「主面」と言う用語は、第２板材８０の外面のうち主だった面を意味する。例えば、図７において、第１主面８０ａとは、延伸方向を法線ベクトルとする平面に対応する。また、第２主面８０ｂとは、第１主面８０ａの逆側の面を言うものとする。

　続いて、制御部４０は、上述の（１）～（４）が、それぞれ接触させられた状態で、駆動部３０により結合部材５０、並びに第１および第２板材７０、８０を加圧させつつ、かつ電源部２０により結合部材５０、並びに第１および第２板材７０、８０に通電させる。

　これにより、第１板材７０のうち、結合部材５０のパイロット部５３と対向する対向部７２（図７参照）は、溶融させられ、対向部７２に対応する場所に貫通孔７３が形成される（図８参照）。また、溶融した対向部７２の第１金属は、平坦面５１ａに形成された複数の排出溝５９を介してパイロット部５３の遠方側に排出させられる（図８の縦ハッチング）。

　また、対向部７２の溶融により接触したパイロット部５３の先端部５５と、第２板材８０の接合部８２（図９参照）と、が、抵抗溶接により溶融凝固することによって、この先端部５５および接合部８２は、接合させられる。

　　＜１．４．第１の実施の形態の結合装置の利点＞
　以上のように、第１の実施の形態の結合部材５０において、本体部５１の平坦面５１ａには、パイロット部５３から放射状に延びる複数の排出溝５９が、形成されている。また、結合部材５０、並びに第１および第２板材７０、８０が加圧および通電されると、結合部材５０および第２板材８０のそれぞれより融点の低い第１板材７０の対向部７２は、溶融して結合部材５０の排出溝５９に排出させられる。

　これにより、結合部材５０の平坦面５１ａおよび第１板材７０の間に溶融した第１金属が残存することを防止できる。そのため、結合部材５０が、第１板材７０に対して浮き上がってしまい、結合部材５０の平坦面５１ａを第１板材７０に対して十分に密着させることができないという問題が発生することを予防できる。

　また、結合部材５０のパイロット部５３と第２板材８０とを良好に接触させることができ、パイロット部５３の先端部５５と第２板材８０の接合部８２とを抵抗溶接により良好に接合させることができる。

　さらに、１つの加圧・通電工程によって、融点の異なる第１および第２板材７０、８０を容易に結合することができる。

　＜２．第２の実施の形態＞
　次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１および第２の実施の形態の結合装置１、１０１は、対応する結合部材５０、１５０の構成が異なる点を除いては、同様な構成を有する。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。

　なお、結合装置１、１０１で同様な構成要素には、同一符号が付されており、この同一符号が付された構成要素は、第１の実施の形態で説明済みである。そのため、本実施の形態では説明を省略する。

　図３、および図１０から図１２は、それぞれ本実施の形態における結合部材１５０の構成の一例を示す平面図、斜視図、底面図、および正面図である。図１３は、図３のＡ－Ａ線から見た結合部材１５０の断面図である。結合部材１５０は、第１の実施の形態の結合部材５０と同様に、抵抗溶接によって、第１および第２板材７０、８０を結合（締結）させる。図３、および図１０から図１３に示すように、結合部材１５０は、主として、本体部５１と、パイロット部１５３と、を有している。

　本体部５１は、円形状の平板である。パイロット部１５３は、本体部５１に設けられた平坦面５１ａの中央付近から延伸方向に突出する。また、平坦面５１ａには、パイロット部１５３から放射状に延びる複数（本実施の形態では４本）の排出溝５９が、形成されている。

　ここで、図１３に示すように、パイロット部１５３の先端部１５５は、錐状に形成されている。また、延伸方向と垂直な方向におけるパイロット部１５３の胴体部１５４の外周長さは、平坦面５１ａから離隔するにしたがって大きくなるように設定されている。

　これにより、結合部材１５０、並びに第１および第２板材７０、８０が加圧および通電されると、結合部材１５０および第２板材８０のそれぞれより融点の低い第１板材７０の対向部７２は、溶融するとともに、複数の排出溝５９を介してパイロット部１５３の遠方側に排出させられる。

　そのため、結合部材１５０の平坦面５１ａおよび第１板材７０の間に溶融した第１金属が残存することを防止できる。また、結合部材１５０のパイロット部１５３と第２板材８０とを良好に接触させることができ、パイロット部１５３の先端部１５５と第２板材８０の接合部８２とを抵抗溶接により良好に接合させることができる。

　＜３．第３の実施の形態＞
　次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第１および第３の実施の形態の結合装置１、２０１は、対応する結合部材５０、２５０の構成が異なる点を除いては、同様な構成を有する。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。

　なお、結合装置１、２０１で同様な構成要素には、同一符号が付されており、この同一符号が付された構成要素は、第１の実施の形態で説明済みである。そのため、本実施の形態では説明を省略する。

　図３、および図１４から図１６は、それぞれ本実施の形態における結合部材２５０の構成の一例を示す平面図、斜視図、底面図、および正面図である。図１７は、図３のＡ－Ａ線から見た結合部材２５０の断面図である。結合部材２５０は、第１の実施の形態の結合部材５０と同様に、抵抗溶接によって、第１および第２板材７０、８０を結合（締結）させる。図３、および図１４から図１７に示すように、結合部材２５０は、主として、本体部５１と、パイロット部２５３と、を有している。

　本体部５１は、円形状の平板である。パイロット部２５３は、本体部５１に設けられた平坦面５１ａの中央付近から延伸方向に突出する。また、平坦面５１ａには、パイロット部２５３から放射状に延びる複数（本実施の形態では４本）の排出溝５９が、形成されている。

　ここで、図１７に示すように、パイロット部２５３の先端部２５５は、錐状に形成されている。また、延伸方向と垂直な方向におけるパイロット部２５３の胴体部２５４の外周長さは、平坦面５１ａから離隔するにしたがって小さくなるように設定されている。

　これにより、結合部材２５０、並びに第１および第２板材７０、８０が加圧および通電されると、結合部材２５０および第２板材８０のそれぞれより融点の低い第１板材７０の対向部７２は、溶融するとともに、複数の排出溝５９を介してパイロット部２５３の遠方側に排出させられる。

　そのため、結合部材２５０の平坦面５１ａおよび第１板材７０の間に溶融した第１金属が残存することを防止できる。また、結合部材２５０のパイロット部２５３と第２板材８０とを良好に接触させることができ、パイロット部２５３の先端部２５５と第２板材８０の接合部８２とを抵抗溶接により良好に接合させることができる。

　＜４．第４の実施の形態＞
　次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。第１および第４の実施の形態の結合装置１、３０１は、対応する結合部材５０、３５０の構成が異なる点を除いては、同様な構成を有する。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。

　なお、結合装置１、３０１で同様な構成要素には、同一符号が付されており、この同一符号が付された構成要素は、第１の実施の形態で説明済みである。そのため、本実施の形態では説明を省略する。

　図３、および図１８から図２０は、それぞれ本実施の形態における結合部材３５０の構成の一例を示す平面図、斜視図、底面図、および正面図である。図２１は、図３のＡ－Ａ線から見た結合部材３５０の断面図である。結合部材３５０は、第１の実施の形態の結合部材５０と同様に、抵抗溶接によって、第１および第２板材７０、８０を結合（締結）させる。図３、および図１８から図２１に示すように、結合部材３５０は、主として、本体部５１と、パイロット部３５３と、を有している。

　本体部５１は、円形状の平板である。パイロット部３５３は、本体部５１に設けられた平坦面５１ａの中央付近から延伸方向に突出する。また、平坦面５１ａには、パイロット部３５３から放射状に延びる複数（本実施の形態では４本）の排出溝５９が、形成されている。

　ここで、図２１に示すように、パイロット部３５３の先端部３５５は、パイロット部３５３の軸心３５３ｂ付近に設けられた突起体３５７を有する。また、延伸方向と垂直な方向におけるパイロット部３５３の胴体部３５４の外周長さは、外周面３５３ａの各部で同様である。

　これにより、結合部材３５０、並びに第１および第２板材７０、８０が加圧および通電されると、結合部材３５０および第２板材８０のそれぞれより融点の低い第１板材７０の対向部７２は、溶融するとともに、複数の排出溝５９を介してパイロット部３５３の遠方側に排出させられる。

　そのため、結合部材３５０の平坦面５１ａおよび第１板材７０の間に溶融した第１金属が残存することを防止できる。また、結合部材３５０のパイロット部３５３と第２板材８０とを良好に接触させることができ、パイロット部３５３の突起体３５７と第２板材８０の接合部８２とを抵抗溶接により良好に接合させることができる。

　＜５．第５の実施の形態＞
　次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。第１および第５の実施の形態の結合装置１、４０１は、対応する結合部材５０、４５０の構成が異なる点を除いては、同様な構成を有する。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。

　なお、結合装置１、４０１で同様な構成要素には、同一符号が付されており、この同一符号が付された構成要素は、第１の実施の形態で説明済みである。そのため、本実施の形態では説明を省略する。

　　＜５．１．結合部材の構成＞
　図３、および図２２から図２４は、それぞれ本実施の形態における結合部材４５０の構成の一例を示す斜視図、平面図、底面図、および正面図である。図２５は、図３のＡ－Ａ線から見た結合部材４５０の断面図である。結合部材４５０は、抵抗溶接によって、第１および第２板材７０、８０を結合（締結）させる。図２２から図２５に示すように、結合部材４５０は、主として、本体部５１と、パイロット部４５３と、環状壁４５８を有している。

　本体部５１は、円形状の平板である。パイロット部４５３は、本体部５１に設けられた平坦面５１ａの中央付近から延伸方向に突出する。環状壁４５８は、平坦面５１ａの外周に沿って設けられた筒体である。また、環状壁４５８の環状端面４５８ｂには、複数（本実施の形態では４つ）の排出溝が、切欠状に形成されている。

　ここで、図２５に示すように、パイロット部４５３の先端部４５５は、錐状に形成されている。また、延伸方向と垂直な方向におけるパイロット部４５３の胴体部４５４の外周長さは、外周面４５３ａの各部で同様である。

　また、延伸方向と垂直な方向における環状壁４５８の内周長さは、内周面４５８ａの各部で同様である。さらに、図２５に示すように、環状壁４５８の内周面４５８ａと、本体部５１の平坦面５１ａと、パイロット部４５３の外周面４５３ａと、により溝空間４５０ａが形成される。

　　＜５．２．結合部材を用いた結合手法＞
　図２６から図２８のそれぞれは、結合部材４５０を用いた結合手法を説明するための図である。本結合手法では、まず、電極１１が、結合部材４５０側に、電極１２が第２板材８０側に移動させられることによって、電極１１、１２の間に、結合部材４５０、並びに第１および第２板材７０、８０が挟まれる。

　これにより、図２６に示すように、
　（１）電極１１の先端および結合部材４５０の本体部５１、
　（２）結合部材４５０のパイロット部４５３および第１板材７０の第１主面７０ａ、
　（３）第１板材７０の第２主面７０ｂおよび第２板材８０の第１主面８０ａ、
　（４）第２板材８０の第２主面８０ｂおよび電極１２の先端、
がそれぞれ接触させられる。

　続いて、制御部４０は、上述の（１）～（４）が、それぞれ接触させられた状態で、駆動部３０により結合部材４５０、並びに第１および第２板材７０、８０を加圧させつつ、かつ電源部２０により結合部材４５０、並びに第１および第２板材７０、８０に通電させる。

　これにより、第１板材７０のうち、結合部材４５０のパイロット部４５３と対向する対向部７２（図２６参照）は、溶融させられ、対向部７２に対応する場所に貫通孔７３が形成される（図２７参照）。また、溶融した対向部７２の第１金属は、結合部材４５０の溝空間４５０ａに移動させられる。そして、場合によっては、結合部材４５０の溝空間４５０ａに排出された溶融金属の一部は、環状端面４５８ｂに形成された複数の排出溝４５９を介してパイロット部４５３の遠方側に排出される（図２７の縦ハッチング）。

　また、対向部７２の溶融により接触したパイロット部４５３の先端部４５５と、第２板材８０の接合部８２（図２８参照）と、が、抵抗溶接により溶融凝固することによって、この先端部４５５および接合部８２は、接合させられる。

　　＜５．３．第５の実施の形態の結合装置の利点＞
　以上のように、第５の実施の形態の結合部材４５０において、環状壁４５８の環状端面４５８ｂには、複数の排出溝が、切欠状に形成されている。また、環状壁４５８の内周面４５８ａと、本体部５１の平坦面５１ａと、パイロット部４５３の外周面４５３ａと、により溝空間４５０ａが形成される。

　さらに、結合部材４５０、並びに第１および第２板材７０、８０が加圧および通電されると、結合部材４５０および第２板材８０のそれぞれより融点の低い第１板材７０の対向部７２は、溶融して、結合部材４５０の溝空間４５０ａに排出される。また、場合によっては、結合部材４５０の溝空間４５０ａに排出された溶融金属の一部は、環状端面４５８ｂに形成された複数の環状壁４５８を介してパイロット部４５３の遠方側に排出される。

　これにより、結合部材４５０の環状壁４５８および第１板材７０の間に溶融した第１金属が残存することを防止できる。そのため、結合部材４５０が、第１板材７０に対して浮き上がってしまい、環状壁４５８の環状端面４５８ｂを第１板材７０に対して十分に密着させることができないという問題が発生することを予防できる。

　また、結合部材４５０のパイロット部４５３と第２板材８０とを良好に接触させることができ、パイロット部４５３の先端部４５５と第２板材８０の接合部８２とを抵抗溶接により良好に接合させることができる。

　＜６．第６の実施の形態＞
　次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。第１および第６の実施の形態の結合装置１、５０１は、対応する結合部材５０、５５０の構成が異なる点を除いては、同様な構成を有する。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。

　なお、結合装置１、５０１で同様な構成要素には、同一符号が付されており、この同一符号が付された構成要素は、第１の実施の形態で説明済みである。そのため、本実施の形態では説明を省略する。

　図３、および図２９から図３１は、それぞれ本実施の形態における結合部材５５０の構成の一例を示す平面図、斜視図、底面図、および正面図である。図３２は、図３のＡ－Ａ線から見た結合部材５５０の断面図である。結合部材５５０は、第１の実施の形態の結合部材５０と同様に、抵抗溶接によって、第１および第２板材７０、８０を結合（締結）させる。図３、および図２９から図３２に示すように、結合部材５５０は、主として、本体部５１と、パイロット部５５３と、を有している。

　本体部５１は、円形状の平板である。パイロット部５５３は、本体部５１に設けられた平坦面５１ａの中央付近から延伸方向に突出する。環状壁４５８は、平坦面５１ａの外周に沿って設けられた筒体である。また、環状壁４５８の環状端面４５８ｂには、複数（本実施の形態では４つ）の排出溝が、切欠状に形成されている。

　ここで、図３２に示すように、パイロット部５５３の先端部５５５は、錐状に形成されている。また、延伸方向と垂直な方向におけるパイロット部５５３の胴体部５５４の外周長さは、平坦面５１ａから離隔するにしたがって大きくなるように設定されている。

　また、延伸方向と垂直な方向における環状壁４５８の内周長さは、内周面４５８ａの各部で同様である。さらに、図３２に示すように、環状壁４５８の内周面４５８ａと、本体部５１の平坦面５１ａと、パイロット部５５３の外周面５５３ａと、により溝空間５５０ａが形成される。

　これにより、結合部材５５０、並びに第１および第２板材７０、８０が加圧および通電されると、結合部材５５０および第２板材８０のそれぞれより融点の低い第１板材７０の対向部７２は、溶融して結合部材５５０の溝空間５５０ａに排出させられる。そして、場合によっては、結合部材５５０の溝空間５５０ａに排出された溶融金属の一部は、環状端面４５８ｂに形成された複数の排出溝４５９を介してパイロット部５５３の遠方側に排出される。

　そのため、結合部材５５０の環状壁４５８および第１板材７０の間に溶融した第１金属が残存することを防止できる。また、結合部材５５０のパイロット部５５３と第２板材８０とを良好に接触させることができ、パイロット部５５３の先端部５５５と第２板材８０の接合部８２とを抵抗溶接により良好に接合させることができる。

　＜７．第７の実施の形態＞
　次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。第１および第７の実施の形態の結合装置１、６０１は、対応する結合部材５０、６５０の構成が異なる点を除いては、同様な構成を有する。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。

　なお、結合装置１、６０１で同様な構成要素には、同一符号が付されており、この同一符号が付された構成要素は、第１の実施の形態で説明済みである。そのため、本実施の形態では説明を省略する。

　図３、および図３３から図３５は、それぞれ本実施の形態における結合部材６５０の構成の一例を示す平面図、斜視図、底面図、および正面図である。図３６は、図３のＡ－Ａ線から見た結合部材６５０の断面図である。結合部材６５０は、第１の実施の形態の結合部材５０と同様に、抵抗溶接によって、第１および第２板材７０、８０を結合（締結）させる。図３、および図３３から図３６に示すように、結合部材６５０は、主として、本体部５１と、パイロット部６５３と、を有している。

　本体部５１は、円形状の平板である。パイロット部６５３は、本体部５１に設けられた平坦面５１ａの中央付近から延伸方向に突出する。環状壁４５８は、平坦面５１ａの外周に沿って設けられた筒体である。また、環状壁４５８の環状端面４５８ｂには、複数（本実施の形態では４つ）の排出溝が、切欠状に形成されている。

　ここで、図３６に示すように、パイロット部６５３の先端部６５５は、錐状に形成されている。また、延伸方向と垂直な方向におけるパイロット部６５３の胴体部６５４の外周長さは、平坦面５１ａから離隔するにしたがって小さくなるように設定されている。

　また、延伸方向と垂直な方向における環状壁４５８の内周長さは、内周面４５８ａの各部で同様である。さらに、図３６に示すように、環状壁４５８の内周面４５８ａと、本体部５１の平坦面５１ａと、パイロット部６５３の外周面６５３ａと、により溝空間６５０ａが形成される。

　これにより、結合部材６５０、並びに第１および第２板材７０、８０が加圧および通電されると、結合部材６５０および第２板材８０のそれぞれより融点の低い第１板材７０の対向部７２は、溶融して結合部材６５０の溝空間６５０ａに排出させられる。そして、場合によっては、結合部材６５０の溝空間６５０ａに排出された溶融金属の一部は、環状端面４５８ｂに形成された複数の排出溝４５９を介してパイロット部６５３の遠方側に排出される。

　そのため、結合部材６５０の環状壁４５８および第１板材７０の間に溶融した第１金属が残存することを防止できる。また、結合部材６５０のパイロット部６５３と第２板材８０とを良好に接触させることができ、パイロット部６５３の先端部６５５と第２板材８０の接合部８２とを抵抗溶接により良好に接合させることができる。

　＜８．第８の実施の形態＞
　次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。第１および第８の実施の形態の結合装置１、７０１は、対応する結合部材５０、７５０の構成が異なる点を除いては、同様な構成を有する。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。

　なお、結合装置１、７０１で同様な構成要素には、同一符号が付されており、この同一符号が付された構成要素は、第１の実施の形態で説明済みである。そのため、本実施の形態では説明を省略する。

　図３、および図３７から図３９は、それぞれ本実施の形態における結合部材７５０の構成の一例を示す平面図、斜視図、底面図、および正面図である。図４０は、図３のＡ－Ａ線から見た結合部材７５０の断面図である。結合部材７５０は、第１の実施の形態の結合部材５０と同様に、抵抗溶接によって、第１および第２板材７０、８０を結合（締結）させる。図３、および図３７から図４０に示すように、結合部材７５０は、主として、本体部５１と、パイロット部７５３と、を有している。

　本体部５１は、円形状の平板である。パイロット部７５３は、本体部５１に設けられた平坦面５１ａの中央付近から延伸方向に突出する。環状壁４５８は、平坦面５１ａの外周に沿って設けられた筒体である。また、環状壁４５８の環状端面４５８ｂには、複数（本実施の形態では４つ）の排出溝が、切欠状に形成されている。

　ここで、図４０に示すように、パイロット部７５３の先端部７５５は、パイロット部７５３の軸心７５３ｂ付近に設けられた突起体７５７を有する。また、延伸方向と垂直な方向におけるパイロット部７５３の胴体部７５４の外周長さは、外周面７５３ａの各部で同様である。

　また、延伸方向と垂直な方向における環状壁４５８の内周長さは、内周面４５８ａの各部で同様である。さらに、図４０に示すように、環状壁４５８の内周面４５８ａと、本体部５１の平坦面５１ａと、パイロット部７５３の外周面７５３ａと、により溝空間７５０ａが形成される。

　これにより、結合部材７５０、並びに第１および第２板材７０、８０が加圧および通電されると、結合部材７５０および第２板材８０のそれぞれより融点の低い第１板材７０の対向部７２は、溶融して結合部材７５０の溝空間７５０ａに排出させられる。そして、場合によっては、結合部材７５０の溝空間７５０ａに排出された溶融金属の一部は、環状端面４５８ｂに形成された複数の排出溝４５９を介してパイロット部７５３の遠方側に排出される。

　そのため、結合部材７５０の環状壁４５８および第１板材７０の間に溶融した第１金属が残存することを防止できる。また、結合部材７５０のパイロット部７５３と第２板材８０とを良好に接触させることができ、パイロット部７５３の突起体７５７と第２板材８０の接合部８２とを抵抗溶接により良好に接合させることができる。

　＜９．変形例＞
　以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

　（１）本発明の第１から第４の実施の形態において、平坦面５１ａには４本の排出溝５９が形成されているものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、排出溝５９の本数は、２本または３本であっても良いし、５本以上であっても良い。すなわち、排出溝の本数は、２本以上の複数であれば十分である。

　（２）また、本発明の第５から第８の実施の形態において、環状壁４５８の環状端面４５８ｂには４つの排出溝４５９が形成されているものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、排出溝４５９の個数は、２つまたは３つであっても良いし、５つ以上であっても良い。すなわち、排出溝４５９の本数は、２つ以上の複数であれば十分である。

　（３）また、本発明の第４および第８の実施の形態において、延伸方向と垂直な方向におけるパイロット部の胴体部の外周長さは、外周面の各部で同様であるものとして説明したが、これに限定されるものでない。

　例えば、延伸方向と垂直な方向におけるパイロット部の胴体部の外周長さは、平坦面５１ａから離隔するにしたがって大きくなるように設定されても良いし、小さくなるように設定されても良い。

　（４）また、本発明の第５から第８の実施の形態において、延伸方向と垂直な方向における環状壁４５８の内周長さは、内周面４５８ａの各部で同様であるものとして説明したが、これに限定されるものでない。

　例えば、延伸方向と垂直な方向における環状壁４５８の内周長さは、平坦面５１ａから離隔するにしたがって大きくなるように設定されても良いし、小さくなるように設定されても良い。

　（５）また、本発明の第１から第８の実施の形態において、駆動部３０は、結合部材５０、並びに第１および第２板材７０、８０に対して、電極１１、１２のそれぞれを上下方向に移動させるものとして説明したが、電極１１、１２の移動態様はこれに限定されるものでない。

　例えば、電極１１が固定され、電極１２が上下方向に移動させられても良いし、電極１２が固定され、電極１１が上下方向に移動させられても良い。すなわち、電極１１、１２の少なくとも一方が他方に対して相対的に移動できれば十分である。

　１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１　結合装置
　１１　電極（第１電極）
　１２　電極（第２電極）
　２０　電源部
　３０　駆動部
　４０　制御部
　５０、１５０、２５０、３５０、４５０、５５０、６５０、７５０　結合部材

Claims

　結合部材を用いることによって、第１金属により形成された第１板材と、第２金属により形成された第２板材と、を結合する結合装置であって、
　(a) 第１および第２電極と、
　(b) 前記第１および第２電極のそれぞれと接続された電源部と、
　(c) 前記結合部材、並びに前記第１および第２板材に対して、前記第１および第２電極を相対的に移動させる駆動部と、
　(d) 前記結合部材、並びに前記第１および第２板材を前記第１および第２電極により加圧させつつ、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材に通電させるように、前記電源部および前記駆動部の動作を制御する制御部と、
を備え、
　前記結合部材は、前記第２金属と同種の第３金属により形成されるとともに、前記第１金属の融点は、前記第２および第３金属の融点より低く、
　前記結合部材は、
　　本体部と、
　　前記本体部に設けられた平坦面の中央付近から延伸方向に突出するパイロット部と、
を有し、
　前記平坦面に、前記パイロット部から放射状に延びる複数の排出溝が、形成されており、
　前記制御部は、
　　前記第１および前記２電極の間に、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材を挟ませることによって、
　　　前記第１電極の先端および前記結合部材の本体部、
　　　前記結合部材の前記パイロット部および前記第１板材の第１主面、
　　　前記第１板材の第２主面および前記第２板材の第１主面、
　　　前記第２板材の第２主面および前記第２電極の先端、
がそれぞれ接触させられた状態で、
　　前記駆動部により前記前記結合部材、並びに前記第１および第２板材を加圧させつつ、かつ前記電源部により前記前記結合部材、並びに前記第１および第２板材に通電させることによって、
　(i) 前記第１板材のうち、前記結合部材の前記パイロット部と対向する対向部を、溶融させつつ、溶融した前記対向部を、前記結合部材に形成された前記複数の排出溝を介して前記パイロット部の遠方側に排出させるとともに、
　(ii)　前記対向部の溶融により接触した前記パイロット部の先端部と、前記第２板材の接合部と、を溶融凝固させることにより接合させるように構成されていることを特徴とする結合装置。
　請求項１に記載の結合装置において、
　前記延伸方向と垂直な方向における前記パイロット部の胴体部の外周長さは、各部で同様であることを特徴とする結合装置。
　請求項１に記載の結合装置において、
　前記延伸方向と垂直な方向における前記パイロット部の胴体部の外周長さは、前記平坦面から離隔するにしたがって大きくなることを特徴とする結合装置。
　請求項１に記載の結合装置において、
　前記延伸方向と垂直な方向における前記パイロット部の胴体部の外周長さは、前記平坦面から離隔するにしたがって小さくなることを特徴とする結合装置。
　請求項２から請求項４のいずれかに記載の結合装置において、
　前記パイロット部の先端部は、錐状に形成されていることを特徴とする結合装置。
　請求項２から請求項４のいずれかに記載の結合装置において、
　前記パイロット部の先端部は、前記パイロット部の軸心付近に設けられた突起体を有することを特徴とする結合装置。
　結合部材を用いることによって、第１金属により形成された第１板材と、第２金属により形成された第２板材と、を結合する結合装置であって、
　(a) 第１および第２電極と、
　(b) 前記第１および第２電極のそれぞれと接続された電源部と、
　(c) 前記結合部材、並びに前記第１および第２板材に対して、前記第１および第２電極を相対的に移動させる駆動部と、
　(d) 前記結合部材、並びに前記第１および第２板材を前記第１および第２電極により加圧させつつ、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材に通電させるように、前記電源部および前記駆動部の動作を制御する制御部と、
を備え、
　前記結合部材は、前記第２金属と同種の第３金属により形成されるとともに、前記第１金属の融点は、前記第２および第３金属の融点より低く、
　前記結合部材は、
　　本体部と、
　　前記本体部に設けられた平坦面の中央付近から延伸方向に突出するパイロット部と、
　　前記平坦面の外周に沿って設けられた環状壁と、
を有し、
　前記パイロット部と、前記本体部と、前記環状壁と、により溝空間が形成されるとともに、前記環状壁の環状端面に複数の排出溝が、切欠状に形成されており、
　前記制御部は、
　　前記第１および前記２電極の間に、前記結合部材、並びに前記第１および第２板材を挟ませることによって、
　　　前記第１電極の先端および前記結合部材の本体部、
　　　前記結合部材の前記パイロット部および前記第１板材の第１主面、
　　　前記第１板材の第２主面および前記第２板材の第１主面、
　　　前記第２板材の第２主面および前記第２電極の先端、
がそれぞれ接触させられた状態で、
　　前記駆動部により前記前記結合部材、並びに前記第１および第２板材を加圧させつつ、かつ前記電源部により前記前記結合部材、並びに前記第１および第２板材に通電させることによって、
　(i) 前記第１板材のうち、前記結合部材の前記パイロット部と対向する対向部を、溶融させつつ、溶融した前記対向部を前記結合部材の前記溝空間に移動させるとともに、
　(ii)　前記対向部の溶融により接触した前記パイロット部の先端部と、前記第２板材の接合部と、を溶融凝固させることにより接合させるように構成されていることを特徴とする結合装置。
　請求項７に記載の結合装置において、
　前記延伸方向と垂直な方向における前記パイロット部の胴体部の外周長さは、各部で同様であることを特徴とする結合装置。
　請求項７に記載の結合装置において、
　前記延伸方向と垂直な方向における前記パイロット部の胴体部の外周長さは、前記平坦面から離隔するにしたがって大きくなることを特徴とする結合装置。
　請求項７に記載の結合装置において、
　前記延伸方向と垂直な方向における前記パイロット部の胴体部の外周長さは、前記平坦面から離隔するにしたがって小さくなることを特徴とする結合装置。
　請求項７から請求項１０のいずれかに記載の結合装置において、
　前記パイロット部の先端部は、錐状に形成されていることを特徴とする結合装置。
　請求項７から請求項１０のいずれかに記載の結合装置において、
　前記パイロット部の先端部は、前記パイロット部の軸心付近に設けられた突起体を有することを特徴とする結合装置。