WO2024004144A1

WO2024004144A1 - アーク溶接装置

Info

Publication number: WO2024004144A1
Application number: PCT/JP2022/026280
Authority: WO
Inventors: 貴裕森; 正昌鈴木; 徹加藤; 俊夫堀
Original assignee: 日立Astemo株式会社
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2024-01-04

Abstract

異なる板厚又は形状等を有する母材同士を狭小な作業スペースにおいて品質良く溶接することが可能なアーク溶接装置を提供する。アーク溶接装置１は、それぞれが平坦部８１，９１及び屈曲部８２，９２を有し、それぞれの平坦部８１，９１が互いに接近する方向に延び、それぞれの屈曲部８２，９２が平坦部８１，９１から屈曲して平坦部８１，９１の交差方向に延びて互いに当接する、第１母材８０と第２母材９０とを溶接するアーク溶接装置であって、溶接電極１１と、第１母材８０の屈曲部８２に沿って延び、第１母材８０の平坦部８１に当接する第１アース電極２０と、第２母材９０の屈曲部９２に沿って延び、第２母材９０の平坦部９１に当接する第２アース電極３０と、を備え、第１アース電極２０及び第２アース電極３０は、互いに独立して第１母材８０の平坦部８１及び第２母材９０の平坦部９１にそれぞれ当接する。

Description

アーク溶接装置

　本発明は、アーク溶接装置に関する。

　電力変換装置では、パワーモジュールの端子とバスバーとがアーク溶接によって接合されることが多い。小型化及び低背化が図られる電力変換装置では、当該端子及びバスバーの溶接を行う作業スペースが狭小となる。作業スペースが狭小になると、周辺部品と干渉し易くなることから、当該端子及びバスバーを挟持して固定するチャック機構によって当該端子及びバスバーをアース接地することが難しくなる。したがって、作業スペースが狭小になると、必要な溶接品質を確保することが難しくなる。

　特許文献１には、開口部を有する有底筒状体の形状に形成されたノズルと、該ノズルの内方に収容配置される溶接熱源と、を備え、前記ノズルの開口部の周縁部を接合体に当接させた状態で、前記溶接熱源でスパッタを発生させながら前記接合体を溶接するように構成したことを特徴とする溶接装置が開示されている。

特開２０１５－１９３０１９号公報

　小型化及び低背化が図られる電力変換装置では、パワーモジュールの端子とバスバーとの間において、板厚又は形状等が同一でない場合がある。特許文献１に開示された溶接装置は、パワーモジュールの端子とバスバーとの板厚又は形状等が同一でない場合について何ら考慮されておらず、必要な溶接品質を確保することが難しくなる可能性がある。このような問題は、電力変換装置に限られず、異なる板厚又は形状等を有する母材同士を狭小な作業スペースにおいて溶接する必要がある装置にも同様に生じる。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、異なる板厚又は形状等を有する母材同士を狭小な作業スペースにおいて品質良く溶接することが可能なアーク溶接装置を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明のアーク溶接装置は、それぞれが平坦部及び屈曲部を有し、それぞれの前記平坦部が互いに接近する方向に延び、それぞれの前記屈曲部が前記平坦部から屈曲して前記平坦部の交差方向に延びて互いに当接する、第１母材と第２母材とを溶接するアーク溶接装置であって、前記第１母材の前記屈曲部と前記第２母材の前記屈曲部との当接部に対向配置される溶接電極と、前記第１母材の前記屈曲部に沿って延び、前記第１母材の前記平坦部に当接する第１アース電極と、前記第２母材の前記屈曲部に沿って延び、前記第２母材の前記平坦部に当接する第２アース電極と、を備え、前記第１アース電極及び前記第２アース電極は、互いに独立して前記第１母材の前記平坦部及び前記第２母材の前記平坦部にそれぞれ当接することを特徴とする。

　本発明によれば、異なる板厚又は形状等を有する母材同士を狭小な作業スペースにおいて品質良く溶接することが可能なアーク溶接装置を提供することができる。
　上記以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本実施形態のアーク溶接装置の溶接対象を備えた電力変換装置の分解斜視図。図１に示すＡ－Ａ線の断面の要部拡大図。本実施形態のアーク溶接装置の構成を示す模式図。図３に示すＢ－Ｂ線の断面の模式図。図４とは異なる形状を有する第１アース電極の他の例を説明する図。第１母材と第２母材とが同一形状である場合の荷重調整機構の動作を説明する図。第１母材と第２母材とが異なる形状である場合の荷重調整機構の動作を説明する図。第１母材と第２母材とが異なる形状である場合の荷重調整機構の動作を説明する図。

　以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、各実施形態において同一の符号を付された構成については、特に言及しない限り、各実施形態において同様の機能を有し、その説明を省略する。

　図１は、本実施形態のアーク溶接装置１の溶接対象を備えた電力変換装置１００の分解斜視図である。図２は、図１に示すＡ－Ａ線の断面の要部拡大図である。

　電力変換装置１００は、ハウジング１１０と、半導体装置を有して電力変換を行うパワーモジュール１２０と、パワーモジュール１２０の半導体装置に電気的に接続されるコネクタ及びバスバーと、を備えている。更に、電力変換装置１００は、ハウジング１１０内に配置されてパワーモジュール１２０に電気的に接続される、モールドバスバー１３０、コンデンサ１４０及びノイズフィルタ回路１５０等の電子部品を備えている。

　図１に示す電力変換装置１００は、２機のモータの入出力を制御するデュアルタイプであり、２つのパワーモジュール１２０が並列に設けられている。但し、電力変換装置１００は、図１に示すデュアルタイプに限定されない。

　パワーモジュール１２０は、直流電力を交流電力に変換する半導体装置と、半導体装置を挟む一対の冷却流路から構成される。冷却流路は、半導体装置の片面のみに設置されてもよい。

　本実施形態の電力変換装置１００が備えるバスバーは、ＡＣバスバー１６０と、ＤＣバスバー１７０とを含む。ＡＣバスバー１６０は、パワーモジュール１２０の交流電力の入出力部であるＡＣ端子１２１と電気的に接続される。ＤＣバスバー１７０は、パワーモジュール１２０の直流電力の入出力部であるＤＣ端子１２２と電気的に接続される。ＡＣバスバー１６０とＡＣ端子１２１とは対向して配置される。ＤＣバスバー１７０とＤＣ端子１２２とは対向して配置される。ＡＣバスバー１６０、ＤＣバスバー１７０、ＡＣ端子１２１及びＤＣ端子１２２のそれぞれは、Ｌ字状に屈曲した銅板等の金属板によって構成される。

　本実施形態では、パワーモジュール１２０のＡＣ端子１２１又はＤＣ端子１２２と、ＡＣバスバー１６０又はＤＣバスバー１７０とを、アーク溶接によって接合するアーク溶接装置１を例に挙げて説明する。すなわち、ＡＣ端子１２１又はＤＣ端子１２２と、ＡＣバスバー１６０又はＤＣバスバー１７０とは、アーク溶接装置１の溶接対象となる第１母材８０及び第２母材９０を構成する。

　図３は、本実施形態のアーク溶接装置１の構成を示す模式図である。図４は、図３に示すＢ－Ｂ線の断面の模式図である。図５は、図４とは異なる形状を有する第１アース電極２０の他の例を説明する図である。

　アーク溶接装置１は、互いに対向して突き当てられた第１母材８０と第２母材９０とを溶接する。第１母材８０は、平坦部８１と、平坦部８１から屈曲して溶接電極１１に向かって平坦部８１の交差方向（上方向）に延びる屈曲部８２と、を有する。第２母材９０は、平坦部９１と、平坦部９１から屈曲して溶接電極１１に向かって平坦部９１の交差方向（上方向）に延びる屈曲部９２と、を有する。

　第１母材８０の屈曲部８２と第２母材９０の屈曲部９２とは、互いに当接する。第１母材８０の屈曲部８２と第２母材９０の屈曲部９２とは、溶接電極１１よりも下側から溶接電極１１に向かって上方向に延びてもよい。第１母材８０の屈曲部８２の先端面（上端面）と第２母材９０の屈曲部９２の先端面（上端面）とは、溶接電極１１と間隔をあけて溶接電極１１に対向して配置される。第１母材８０の屈曲部８２の先端面と第２母材９０の屈曲部９２の先端面とは、溶接電極１１との間にアーク放電が発生される溶接対象面であり、溶接部Ｐが形成される。第１母材８０の屈曲部８２の先端面と第２母材９０の屈曲部９２の先端面とは、基準面からの高さが同一であってもよい。基準面とは、第１母材８０及び第２母材９０を備える電力変換装置１００等の装置が載置されたテーブル等の上面や、第１母材８０及び第２母材９０が載置されたテーブル等の上面であってもよい。

　第１母材８０の平坦部８１と第２母材９０の平坦部９１とは、互いに接近する方向に延びる。すなわち、第１母材８０の平坦部８１と第２母材９０の平坦部９１とは、屈曲部８２，９２の延びる方向を矢視方向として視た場合、互いに重ならない。第１母材８０の平坦部８１と第２母材９０の平坦部９１とは、第１母材８０の屈曲部８２と第２母材９０の屈曲部９２との当接面に直交する方向に沿って、当該当接面に接近する方向に延びてもよい。第１母材８０の平坦部８１と第２母材９０の平坦部９１とは、板厚又は形状等が互いに異なってもよく、例えば、基準面からの高さが互いに異なってもよい。

　アーク溶接装置１は、例えば、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接機である。アーク溶接装置１は、溶接トーチ１０と、第１アース電極２０と、第２アース電極３０と、押圧機構４０と、を備える。

　溶接トーチ１０は、第１母材８０及び第２母材９０との間にアーク放電を発生させる溶接電極１１を備える。溶接電極１１は、溶接電源２の負極に接続される。溶接電極１１は、溶接による消耗が少ないタングステンを用いて形成されてもよい。溶接電極１１は、第１母材８０の屈曲部８２と第２母材９０の屈曲部９２との当接部分に対して間隔をあけて対向配置される。溶接電極１１は、第１母材８０の屈曲部８２の先端面と第２母材９０の屈曲部９２の先端面とに対して、間隔をあけて対向配置されてもよい。溶接電極１１は、下方向に向けて配置されてもよい。

　第１アース電極２０及び第２アース電極３０のそれぞれは、溶接電源２の正極に接続される。第１アース電極２０は、第１母材８０の屈曲部８２に沿って延び、第１母材８０の平坦部８１に当接する板状に形成される。第１アース電極２０は、溶接電極１１から第１母材８０の屈曲部８２に向かう方向（下方向）に沿って延びる板状に形成されてもよい。第２アース電極３０は、第２母材９０の屈曲部９２に沿って延び、第２母材９０の平坦部９１に当接する板状に形成される。第２アース電極３０は、溶接電極１１から第２母材９０の屈曲部９２に向かう方向（下方向）に沿って延びる板状に形成されてもよい。第１アース電極２０及び第２アース電極３０は、互いに独立して、第１母材８０の平坦部８１及び第２母材９０の平坦部９１にそれぞれ当接する。

　第１アース電極２０及び第２アース電極３０は、互いに間隔を空けて配置される。第１アース電極２０及び第２アース電極３０の間には、溶接トーチ１０、溶接電極１１、第１母材８０の屈曲部８２及び第２母材９０の屈曲部９２が配置される。第１アース電極２０及び第２アース電極３０のそれぞれは、銅又は銅合金材料を用いて形成される。第１アース電極２０及び第２アース電極３０のそれぞれは、少なくとも溶接電極１１側の表面が絶縁材料によってコーティングされている。

　第１アース電極２０の先端部２１は、第１母材８０の平坦部８１に当接する。第２アース電極３０の先端部３１は、第２母材９０の平坦部９１に当接する。第１母材８０の平坦部８１に当接する先端部２１の先端面は、第１母材８０の平坦部８１に平行である。第２母材９０の平坦部９１に当接する先端部３１の先端面は、第２母材９０の平坦部９１に平行である。第１アース電極２０の先端面及び第２アース電極３０の先端面のそれぞれは、平面形状、又は、下方向に丸みを帯びた曲面形状であってもよい。

　第１アース電極２０及び第２アース電極３０のそれぞれは、溶接トーチ１０を移動させる移動機構に固定されてもよいが、溶接トーチ１０を移動させる移動機構とは独立した移動機構に固定されることが好ましい。

　第１アース電極２０は、図４に示すように、第１アース電極２０の延在方向（上下方向）及び板厚方向のそれぞれに交差する（直交する）幅方向の寸法Ｗ１が、溶接電極１１の幅方向の寸法Ｗ２よりも大きい。更に、第１アース電極２０は、幅方向の寸法Ｗ１が、第１母材８０の屈曲部８２の幅方向の寸法Ｗ３よりも大きくてもよい。同様に、第２アース電極３０は、第２アース電極３０の延在方向（上下方向）及び板厚方向のそれぞれに交差する（直交する）幅方向の寸法が、溶接電極１１の幅方向の寸法Ｗ２よりも大きい。第２アース電極３０は、幅方向の寸法が、第２母材９０の屈曲部９２の幅方向の寸法よりも大きくてもよい。

　このような形状を有する第１アース電極２０及び第２アース電極３０は、少なくとも溶接電極１１を囲み得る。これにより、第１アース電極２０及び第２アース電極３０は、狭小な作業スペースであっても、アーク放電により発生する熱及び光を遮蔽することができ、周辺部品の熱焼け等を防止することができる。

　なお、第１アース電極２０及び第２アース電極３０のそれぞれは、少なくともアーク放電により発生する熱及び光を遮蔽できるよう、溶接電極１１よりも幅広の形状を有していればよい。例えば、第１アース電極２０は、図５に示すように、先端部２１から基端部２２にかけて幅方向の寸法が一定でなく、第１アース電極２０の板厚方向から視て斜めに延びる形状であってもよい。第２アース電極３０も同様である。

　第１アース電極２０の基端部２２及び第２アース電極３０の基端部３２には、押圧機構４０がそれぞれ接続される。押圧機構４０は、第１アース電極２０及び第２アース電極３０を互いに異なる荷重によって第１母材８０の平坦部８１及び第２母材９０の平坦部９１にそれぞれ押圧する。第１アース電極２０に接続される押圧機構４０と、第２アース電極３０に接続される押圧機構４０とは、互いに独立して設けられる。すなわち、第１アース電極２０は、押圧機構４０によって第１母材８０の平坦部８１を押圧する。第２アース電極３０は、押圧機構４０によって第２母材９０の平坦部９１を押圧する。第１アース電極２０及び第２アース電極３０は、互いに異なる荷重によって、第１母材８０の平坦部８１及び第２母材９０の平坦部９１をそれぞれ押圧する。

　押圧機構４０は、吸収機構５０と、荷重検出器６０と、荷重調整機構７０と、を備える。

　吸収機構５０は、第１母材８０及び第２母材９０における各平坦部８１，９１の高さの差を吸収する機構である。吸収機構５０は、例えば、バネを収容するシリンダ等によって構成される。吸収機構５０は、乗数の異なる複数種類のバネを交換可能な構造を有する。吸収機構５０は、エアシリンダ等のバネを用いない機構によって構成されてもよい。吸収機構５０は、第１アース電極２０及び第２アース電極３０が各平坦部８１，９１を押圧することに応じて変形し、当該押圧が解除されたことに応じて復元する。吸収機構５０は、第１アース電極２０及び第２アース電極３０と絶縁されている。第１アース電極２０に接続された吸収機構５０と、第２アース電極３０に接続された吸収機構５０とは、互いに独立して設けられる。

　荷重検出器６０は、第１母材８０の平坦部８１に対する第１アース電極２０の押圧荷重、及び、第２母材９０の平坦部９１に対する第２アース電極３０の押圧荷重を、それぞれ検出する。荷重検出器６０は、例えば加圧計によって構成される。荷重検出器６０は、押圧荷重の最大値を計測機器等にアウトプットすることができる。荷重検出器６０は、第１アース電極２０及び第２アース電極３０と絶縁されている。第１アース電極２０の押圧荷重を検出する荷重検出器６０と、第２アース電極３０の押圧荷重を検出する荷重検出器６０とは、互いに独立して設けられる。

　荷重調整機構７０は、第１母材８０の平坦部８１に対する第１アース電極２０の押圧荷重、及び、第２母材９０の平坦部９１に対する第２アース電極３０の押圧荷重を、それぞれ調整する。荷重調整機構７０は、例えば、バネと、当該バネを伸縮させるネジとを収容するシリンダ等によって構成される。荷重調整機構７０は、乗数の異なる複数種類のバネを交換可能な構造を有する。荷重調整機構７０は、当該ネジにより当該バネの変形量を調整することによって押圧荷重を調整することができる。荷重調整機構７０は、エアシリンダ等のバネを用いない機構によって構成されてもよい。荷重調整機構７０は、第１アース電極２０及び第２アース電極３０と絶縁されている。第１アース電極２０の押圧荷重を調整する荷重調整機構７０と、第２アース電極３０の押圧荷重を調整する荷重調整機構７０とは、互いに独立して設けられる。

　図３に示す場合、第１母材８０と第２母材９０とは、各板厚が異なり、各平坦部８１，９１の長さが異なり、各平坦部８１，９１の基準面からの高さが異なる。すなわち、第１母材８０の剛性と第２母材９０の剛性とは異なる。図３に示す場合、第１母材８０の板厚が第２母材９０の板厚よりも大きくなっている。第２母材９０の平坦部９１の長さが第１母材８０の平坦部８１の長さよりも長くなっている。第２母材９０の平坦部９１の高さが第１母材８０の平坦部８１の高さよりも高くなっている。この場合、荷重調整機構７０は、第１アース電極２０の押圧荷重を第２アース電極３０の押圧荷重よりも大きくする。これにより、荷重調整機構７０は、第１母材８０及び第２母材９０の各平坦部８１，９１の撓み量を同一として、各屈曲部８２，９２の変位量が同一となるように各押圧荷重を調整することができる。

　図６は、第１母材８０と第２母材９０とが同一形状である場合の荷重調整機構７０の動作を説明する図である。

　図６に示す場合、第１母材８０と第２母材９０とは、各板厚が同一であり、各平坦部８１，９１の長さが同一であり、各平坦部８１，９１の基準面からの高さが同一である。すなわち、第１母材８０の剛性と第２母材９０の剛性とは同一である。この場合、荷重調整機構７０は、第１アース電極２０の押圧荷重と第２アース電極３０の押圧荷重とを同一荷重とする。これにより、荷重調整機構７０は、第１母材８０及び第２母材９０の各平坦部８１，９１の撓み量を同一として、各屈曲部８２，９２の変位量が同一となるように各押圧荷重を調整することができる。

　図７は、第１母材８０と第２母材９０とが異なる形状である場合の荷重調整機構７０の動作を説明する図である。

　図７に示す場合、第１母材８０と第２母材９０とは、各板厚が同一であり、各平坦部８１，９１の長さが同一であり、各平坦部８１，９１の基準面からの高さが異なる。すなわち、第１母材８０の剛性と第２母材９０の剛性とは異なる。図７に示す場合、第２母材９０の平坦部９１の高さが第１母材８０の平坦部８１の高さよりも高くなっている。すなわち、第２母材９０の屈曲部９２の長さが第１母材８０の屈曲部８２の長さも短くなっている。この場合、荷重調整機構７０は、第２アース電極３０の押圧荷重を第１アース電極２０の押圧荷重よりも大きくする。これにより、荷重調整機構７０は、第２母材９０の平坦部９１の撓み量を第１母材８０の平坦部８１の撓み量よりも大きくして、第１母材８０及び第２母材９０の各屈曲部８２，９２の変位量が同一となるように各押圧荷重を調整することができる。なお、図７に示す場合、荷重調整機構７０は、第１母材８０及び第２母材９０の各屈曲部８２，９２の変位量に大きな差が無ければ、第２アース電極３０の押圧荷重を、第１アース電極２０の押圧荷重と同一にしてもよい。

　図８は、第１母材８０と第２母材９０とが異なる形状である場合の荷重調整機構７０の動作を説明する図である。

　図８に示す場合、第１母材８０と第２母材９０とは、各板厚が異なり、各平坦部８１，９１の長さが同一であり、各平坦部８１，９１の基準面からの高さが同一である。すなわち、第１母材８０の剛性と第２母材９０の剛性とは異なる。図８に示す場合、第１母材８０の板厚が第２母材９０の板厚よりも大きくなっている。この場合、荷重調整機構７０は、第１アース電極２０の押圧荷重を第２アース電極３０の押圧荷重よりも大きくする。これにより、荷重調整機構７０は、第１母材８０及び第２母材９０の各平坦部８１，９１の撓み量を同一として、各屈曲部８２，９２の変位量が同一となるように各押圧荷重を調整することができる。

　次に、図３を用いて、アーク溶接装置１が溶接作業を行う手順について説明する。アーク溶接装置１は、第１アース電極２０及び第２アース電極３０を移動させて、第１母材８０の平坦部８１及び第２母材９０の平坦部９１に当接させる。図３に示す場合、上記のように、荷重調整機構７０は、第１アース電極２０の押圧荷重を第２アース電極３０の押圧荷重よりも大きく調整する。アーク溶接装置１は、吸収機構５０を構成するバネが変形し、荷重調整機構７０により調整された荷重値であることを荷重検出器６０で検出し、管理範囲であることを確認する。そして、アーク溶接装置１は、溶接トーチ１０を溶接に適した位置に移動させる。但し、第１アース電極２０及び第２アース電極３０と溶接トーチ１０とは、同一の移動機構に固定されてもよい。

　続いて、アーク溶接装置１は、第１母材８０及び第２母材９０に適した溶接条件を選定して、第１アース電極２０及び第２アース電極３０に当接する第１母材８０及び第２母材９０と、溶接電極１１との間に溶接電流を印加する。この際、アーク溶接装置１は、第１母材８０の屈曲部８２及び第２母材９０の屈曲部９２に対して溶接トーチ１０からシールドガスＧを吹き付ける。シールドガスＧは、アルゴンガス等の不活性ガスであり、屈曲部８２及び屈曲部９２を大気から遮断して酸化を防止する。

　第１母材８０の屈曲部８２の先端面及び第２母材９０の屈曲部９２の先端面と、溶接電極１１との間には、アーク放電が発生する。第１母材８０の屈曲部８２の先端面と第２母材９０の屈曲部９２の先端面とには、両者を覆う半球状の溶接部Ｐが形成される。この半球状の溶接部Ｐを形成することにより、アーク溶接装置１は、第１母材８０及び第２母材９０に対する溶接部Ｐの接触面積を大きくすることができるので、溶接強度を高くすることができる。加えて、この半球状の溶接部Ｐを形成することにより、アーク溶接装置１は、第１母材８０及び第２母材９０が良好に溶接されたか否かを目視で容易に検査することができる。すなわち、この半球状の溶接部Ｐを形成することにより、アーク溶接装置１は、必要な溶接品質を容易に確保することができる。

　その後、アーク溶接装置１は、溶接電流を遮断し、第１アース電極２０及び第２アース電極３０の押圧を解除し、第１母材８０及び第２母材９０から離脱させる。アーク溶接装置１は、溶接トーチ１０を第１母材８０及び第２母材９０から離脱させる。これで、アーク溶接装置１の溶接作業が終了する。

　以上のように、本実施形態のアーク溶接装置１は、それぞれが平坦部８１，９１及び屈曲部８２，９２を有し、それぞれの平坦部８１，９１が互いに接近する方向に延び、それぞれの屈曲部８２，９２が平坦部８１，９１から屈曲して平坦部８１，９１の交差方向に延びて互いに当接する、第１母材８０と第２母材９０とを溶接するアーク溶接装置である。アーク溶接装置１は、第１母材８０の屈曲部８２と第２母材９０の屈曲部９２との当接部に対向配置される溶接電極１１と、第１母材８０の屈曲部８２に沿って延び、第１母材８０の平坦部８１に当接する第１アース電極２０と、第２母材９０の屈曲部９２に沿って延び、第２母材９０の平坦部９１に当接する第２アース電極３０と、を備える。第１アース電極２０及び第２アース電極３０は、互いに独立して第１母材８０の平坦部８１及び第２母材９０の平坦部９１にそれぞれ当接する。

　これにより、アーク溶接装置１は、第１アース電極２０を当該第１アース電極２０の延在方向に沿って移動させ、第２アース電極３０を当該第２アース電極３０の延在方向に沿って移動させるだけで、第１アース電極２０及び第２アース電極３０を容易にアース接地することができる。すなわち、アーク溶接装置１は、従来のように、第１母材８０の屈曲部８２及び第２母材９０の屈曲部９２を第１母材８０及び第２母材９０の対向方向から挟持してアース接地するチャック機構の開閉スペースが不要となる。したがって、アーク溶接装置１は、狭小な作業スペースでも溶接作業を行うことができる。

　しかも、アーク溶接装置１は、第１アース電極２０及び第２アース電極３０が、互いに独立して、第１母材８０の平坦部８１及び第２母材９０の平坦部９１にそれぞれ当接することができる。これにより、アーク溶接装置１は、第１母材８０及び第２母材９０の板厚又は形状等が異なっていても、第１アース電極２０及び第２アース電極３０を、第１母材８０及び第２母材９０の板厚又は形状等に合わせて適切に各平坦部８１，９１に当接させ、アース接地することができる。したがって、アーク溶接装置１は、アース接地不良により溶接電流が安定的に通電せずにアーク放電が不安定になることによって、溶接品質が低下することを防止することができる。

　その上、アーク溶接装置１は、第１アース電極２０及び第２アース電極３０が、溶接対象面である各屈曲部８２，９２の先端面に当接せずに、当該先端面から離れた各平坦部８１，９１に当接することによって、アース接地することができる。これにより、アーク溶接装置１は、各屈曲部８２，９２の先端面を覆う半球状の溶接部Ｐを形成することができる。したがって、アーク溶接装置１は、第１母材８０及び第２母材９０に対する溶接部Ｐの接触面積を大きくすることができるので、溶接強度を高くすることができる。加えて、アーク溶接装置１は、第１母材８０及び第２母材９０が良好に溶接されたか否かを目視で容易に検査することができる。よって、アーク溶接装置１は、必要な溶接品質を容易に確保することができる。

　このようなことから、本実施形態のアーク溶接装置１は、異なる板厚又は形状等を有する母材８０，９０同士を狭小な作業スペースにおいて品質良く溶接することができる。

　更に、本実施形態のアーク溶接装置１は、第１アース電極２０及び第２アース電極３０に接続され、第１アース電極２０及び第２アース電極３０を互いに異なる荷重によって第１母材８０の平坦部８１及び第２母材９０の平坦部９１にそれぞれ押圧する押圧機構４０を備える。

　これにより、アーク溶接装置１は、第１母材８０及び第２母材９０の板厚又は形状等が異なることにより第１母材８０及び第２母材９０の剛性が異なる場合であっても、第１アース電極２０及び第２アース電極３０を、第１母材８０及び第２母材９０の各剛性に合わせて適切に各平坦部８１，９１に押圧することができる。したがって、アーク溶接装置１は、第１アース電極２０及び第２アース電極３０を各平坦部８１，９１に確実に当接させることができると共に、第１母材８０及び第２母材９０の一方が過度に変形することを抑制できる。ゆえに、アーク溶接装置１は、アース接地不良により溶接電流が安定的に通電せずにアーク放電が不安定になったり、各屈曲部８２，９２が溶接に適した姿勢を確保できなかったりして、溶接品質が低下してしまうことを抑制することができる。加えて、アーク溶接装置１は、第１母材８０及び第２母材９０が過度に変形することを抑制できるので、第１母材８０及び第２母材９０の形状又は材質の制限を確実に緩和することができる。よって、本実施形態のアーク溶接装置１は、異なる板厚又は形状等を有する母材８０，９０同士を狭小な作業スペースにおいて品質良く溶接することができる。

　更に、本実施形態のアーク溶接装置１において、第１母材８０の平坦部８１と第２母材９０の平坦部９１とは、基準面からの高さが互いに異なっており、押圧機構４０は、第１アース電極２０及び第２アース電極３０に接続され、第１母材８０及び第２母材９０における各平坦部８１，９１の高さの差を吸収する吸収機構５０を備える。

　これにより、アーク溶接装置１は、各平坦部８１，９１の高さが設計上異なっていたり、電力変換装置１００等の組立公差上のばらつきにより各平坦部８１，９１の高さが異なっていたりしても、第１アース電極２０及び第２アース電極３０を各平坦部８１，９１に確実に当接させることができる。したがって、アーク溶接装置１は、アース接地不良により溶接電流が安定的に通電せずにアーク放電が不安定になることによって、溶接品質が低下することを防止することができる。よって、本実施形態のアーク溶接装置１は、異なる板厚又は形状等を有する母材８０，９０同士を狭小な作業スペースにおいて品質良く溶接することができる。

　更に、本実施形態のアーク溶接装置１において、押圧機構４０は、第１母材８０の平坦部８１に対する第１アース電極２０の押圧荷重、及び、第２母材９０の平坦部９１に対する第２アース電極３０の押圧荷重をそれぞれ検出する荷重検出器６０を備える。

　これにより、アーク溶接装置１は、第１アース電極２０及び第２アース電極が各平坦部８１，９１と当接不良になっていないかをモニタリングすることができる。したがって、アーク溶接装置１は、第１アース電極２０及び第２アース電極３０の当接不良によりアース接地が不良となることによって、溶接品質が低下することを防止することができる。よって、本実施形態のアーク溶接装置１は、異なる板厚又は形状等を有する母材８０，９０同士を狭小な作業スペースにおいて品質良く溶接することができる。

　更に、本実施形態のアーク溶接装置１において、押圧機構４０は、第１母材８０の平坦部８１に対する第１アース電極２０の押圧荷重、及び、第２母材９０の平坦部９１に対する第２アース電極３０の押圧荷重をそれぞれ調整する荷重調整機構７０を備える。

　これにより、アーク溶接装置１は、アース接地不良を防止してアーク放電を安定的に行うことができると共に、各屈曲部８２，９２が溶接に適した姿勢を確実に確保することができ、必要な溶接品質を確実に確保することができる。加えて、アーク溶接装置１は、第１母材８０及び第２母材９０の過度な変形を抑制し、第１母材８０及び第２母材９０の形状又は材質の制限を確実に緩和することができる。よって、本実施形態のアーク溶接装置１は、異なる板厚又は形状等を有する母材８０，９０同士を狭小な作業スペースにおいて品質良く溶接することができる。

　更に、本実施形態のアーク溶接装置１において、第１アース電極２０は、第１アース電極２０の延在方向及び板厚方向のそれぞれに交差する幅方向の寸法が、溶接電極１１の幅方向の寸法よりも大きい。第２アース電極３０は、第２アース電極３０の延在方向及び板厚方向のそれぞれに交差する幅方向の寸法が、溶接電極１１の幅方向の寸法よりも大きい。第１アース電極２０及び第２アース電極３０は、溶接電極１１を囲う。

　これにより、アーク溶接装置１は、狭小な作業スペースであっても、第１アース電極２０及び第２アース電極３０が、アーク放電により発生する熱及び光を遮蔽することができる。したがって、アーク溶接装置１は、従来必要であった焼け防止部材を別途設置する必要がなく、狭小な作業スペースであっても周辺部品の熱焼け等を防止することができる。よって、本実施形態のアーク溶接装置１は、異なる板厚又は形状等を有する母材８０，９０同士を狭小な作業スペースにおいて品質良く溶接しながら、周辺部品の熱焼け等を防止することができる。

　なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、或る実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、或る実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　１…アーク溶接装置、１１…溶接電極、２０…第１アース電極、３０…第２アース電極、４０…押圧機構、５０…吸収機構、６０…荷重検出器、７０…荷重調整機構、８０…第１母材、８１…平坦部、８２…屈曲部、９０…第２母材、９１…平坦部、９２…屈曲部

Claims

　それぞれが平坦部及び屈曲部を有し、それぞれの前記平坦部が互いに接近する方向に延び、それぞれの前記屈曲部が前記平坦部から屈曲して前記平坦部の交差方向に延びて互いに当接する、第１母材と第２母材とを溶接するアーク溶接装置であって、
　前記第１母材の前記屈曲部と前記第２母材の前記屈曲部との当接部分に対向配置される溶接電極と、
　前記第１母材の前記屈曲部に沿って延び、前記第１母材の前記平坦部に当接する第１アース電極と、
　前記第２母材の前記屈曲部に沿って延び、前記第２母材の前記平坦部に当接する第２アース電極と、を備え、
　前記第１アース電極及び前記第２アース電極は、互いに独立して前記第１母材の前記平坦部及び前記第２母材の前記平坦部にそれぞれ当接する
　ことを特徴とするアーク溶接装置。
　前記第１アース電極及び前記第２アース電極に接続され、前記第１アース電極及び前記第２アース電極を互いに異なる荷重によって前記第１母材の前記平坦部及び前記第２母材の前記平坦部にそれぞれ押圧する押圧機構を更に備える
　ことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接装置。
　前記第１母材の前記平坦部と前記第２母材の前記平坦部とは、基準面からの高さが互いに異なっており、
　前記押圧機構は、前記第１母材及び前記第２母材における各平坦部の高さの差を吸収する吸収機構を備える
　ことを特徴とする請求項２に記載のアーク溶接装置。
　前記押圧機構は、前記第１母材の前記平坦部に対する前記第１アース電極の押圧荷重、及び、前記第２母材の前記平坦部に対する前記第２アース電極の押圧荷重をそれぞれ検出する荷重検出器を備える
　ことを特徴とする請求項２に記載のアーク溶接装置。
　前記押圧機構は、前記第１母材の前記平坦部に対する前記第１アース電極の押圧荷重、及び、前記第２母材の前記平坦部に対する前記第２アース電極の押圧荷重をそれぞれ調整する荷重調整機構を備える
　ことを特徴とする請求項２に記載のアーク溶接装置。
　前記第１アース電極は、前記第１アース電極の延在方向及び板厚方向のそれぞれに交差する幅方向の寸法が、前記溶接電極の前記幅方向の寸法よりも大きく、
　前記第２アース電極は、前記第２アース電極の延在方向及び板厚方向のそれぞれに交差する幅方向の寸法が、前記溶接電極の前記幅方向の寸法よりも大きく、
　前記第１アース電極及び前記第２アース電極は、前記溶接電極を囲う
　ことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接装置。