JP2000218366A - ア―ク溶接方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接対象物の配置等の条件に対応して金属溶
湯の形状を制御しつつ，容易かつ確実に適切な溶接を行
なうことができるアーク溶接方法及びその装置を提供す
ること。 【解決手段】 溶接対象物１をアーク放電により溶融し
て接合するアーク溶接方法。溶接対象物１が溶融した金
属溶湯部分に磁場Ｈを発生させ，該磁場Ｈとアーク電流
Ｉの電気的相互作用により生ずる電磁力Ｆを金属溶湯２
に加え，金属溶湯２の形状を制御しながら溶接を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，導体端子等の溶接対象物をアー
ク放電により溶融すると共に，金属溶湯の形状を制御し
ながら接合するアーク溶接方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より，導体端子間の接合方法として，
導体端子をアーク放電により溶融して接合するアーク溶
接方法が用いられている。該アーク溶接方法により上記
導体端子を溶接する際には，上記導体端子の先端をアー
ク放電により溶融させる。このとき，上記導体端子の先
端間には偏平な球状の金属溶湯が発生し，これが冷却さ
れることにより上記導体端子は接合される。

【０００３】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記導体端子
が狭ピッチで配置されている場合（図２（Ａ）参照），
接合すべき導体端子間を接合する際に，図１８に示すご
とく，隣接する接合すべきでない導体端子９０間が短絡
するおそれがあるという問題がある。

【０００４】即ち，上記導体端子を溶接する際には，上
述のごとく，上記導体端子の先端間に偏平な球状の金属
溶湯９２が発生する（図１８）。このとき，該金属溶湯
９２は，その自重のために横に膨らんだ偏平な球状とな
る。そのため，上記金属溶湯９２が膨らみすぎると，図
１８に示すごとく，隣接する接合すべきでない導体端子
９０と短絡するおそれがある。従って，従来のアーク溶
接方法では，狭ピッチで配置されている導体端子の接合
は困難であった。

【０００５】また，図１９に示すごとく，溶接すべき２
本の導体端子９０のクリアランスＤが大きい場合に，こ
れをアーク放電によって溶接する際，それぞれの導体端
子９０が溶融した金属溶湯９２が，相互に接合しないお
それもある。即ち，図１９に示すごとく，２本の導体端
子９０はそれぞれ独立して溶融するだけで溶け別れを生
じ，溶接がなされないおそれがある。

【０００６】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，溶接対象物の配置等の条件に対応して金
属溶湯の形状を制御しつつ，容易かつ確実に適切な溶接
を行なうことができるアーク溶接方法及びその装置を提
供しようとするものである。

【０００７】

【課題の解決手段】請求項１に記載の発明は，溶接対象
物をアーク放電により溶融して接合するアーク溶接方法
において，上記溶接対象物が溶融した金属溶湯部分に磁
場を発生させ，該磁場とアーク電流の電気的相互作用に
より生ずる電磁力を金属溶湯に加え，該金属溶湯の形状
を制御しながら溶接を行なうことを特徴とするアーク溶
接方法にある。

【０００８】本発明において最も注目すべきことは，上
記溶接対象物が溶融した金属溶湯部分に磁場を発生さ
せ，該磁場とアーク電流の電気的相互作用により生ずる
電磁力を金属溶湯に加え，該金属溶湯の形状を制御しな
がら溶接を行なうことである。なお，金属溶湯部分に磁
場を発生させるとは，少なくとも金属溶湯の一部を磁力
線が通過するよう磁場を発生させることをいう。

【０００９】次に，本発明の作用効果につき説明する。
上記アーク溶接方法によれば，溶接に際しての種々の条
件に対応して，上記金属溶湯の形状を制御しながら溶接
を行なうことができる。

【００１０】例えば，上記溶接対象物の近くに他の部品
等が存在する場合（例えば図２）に，該部品に上記金属
溶湯が接触しないような形状に制御することにより，適
切な溶接を行なうことができる。即ち，上記他の部品と
反対の方向の電磁力が上記金属溶湯における接触のおそ
れのある部分に働くよう磁場を発生させる。これによ
り，上記金属溶湯が上記他の部品に接触しないようにす
ることができる。

【００１１】また，溶接対象物の前後左右に他の部品等
が狭ピッチで存在する場合，金属溶湯がその中心に集中
するような電磁力が働くよう磁場を発生させることによ
って，適切な溶接を行なうことができる。或いは，溶接
すべき一対の溶接対象物の間のクリアランスが大きい場
合，両者の金属溶湯が互いに近づく方向に電磁力が作用
するような磁場を発生させることによって，確実に溶接
を行うこともできる（図１３参照）。このように，上記
アーク溶接方法によれば，溶接対象物の配置，形状等の
種々の条件に対応して適切な溶接を行なうことができ
る。

【００１２】また，上記金属溶湯の形状の制御手段とし
て，磁場とアーク電流の電気的相互作用により生ずる電
磁力を用いている。そのため，非接触で上記金属溶湯の
形状を制御でき，容易かつ確実に金属溶湯の形状を制御
することができる。

【００１３】以上のごとく，本発明によれば，溶接対象
物の配置等の条件に対応して金属溶湯の形状を制御しつ
つ，容易かつ確実に適切な溶接を行なうことができる。

【００１４】次に，請求項２に記載の発明のように，上
記溶接対象物は，２組以上が隣接して配置してある導体
端子とすることもできる。２組以上が隣接してとは，溶
接すべき一対の導体端子が２組以上隣接して配置してあ
ることを意味する（図２（Ａ），（Ｂ）参照）。

【００１５】この場合には，上記金属溶湯の形状を制御
することにより，接合すべきでない導体端子同士が金属
溶湯によって短絡しないようにしつつ，接合すべき導体
端子同士のみを溶接することができる。これにより，短
絡を発生させずに導体端子の溶接を容易かつ確実に行な
うことができる。

【００１６】次に，請求項３に記載の発明のように，上
記磁場は，アーク電流に対し略直交する平面上に，上記
溶接対象物の中心部分を中心とした同心円状に発生させ
ることもできる。これにより，上記金属溶湯が上記溶接
対象物の中心部分に集中する方向の電磁力が生じ，上記
金属溶湯の膨らみを抑制することができる。

【００１７】そのため，溶接対象物が狭ピッチで隣接す
る場合，溶接すべきでない他の溶接対象物との短絡を発
生させることなく，容易かつ確実に溶接を行なうことが
できる。なお，上記溶接対象物の中心部分とは，上記溶
接対象物の溶接箇所における中心部分をいい，例えば，
一対の導体端子の先端間の中心部分をいう。

【００１８】次に，請求項４に記載の発明のように，上
記磁場は，上記溶接対象物の周囲に多数の導体を配置
し，該導体にアーク電流に対応した電流を流すことによ
り，上記金属溶湯部分に同心円状に発生させることが好
ましい。これにより，上記金属溶湯が上記中心部分に集
中する方向の電磁力を生じさせ，上記金属溶湯の膨らみ
を容易に抑制することができる。そのため，導体端子が
狭ピッチで隣接する場合，溶接すべきでない他の導体端
子との短絡を発生させることなく，容易かつ確実に溶接
を行なうことができる。なお，アーク電流に対応した電
流とは，アーク電流に対し作用し，金属溶湯を中央に収
縮させるような磁場を形成する方向，大きさを持った電
流を意味する。

【００１９】次に，請求項５に記載の発明のように，上
記磁場は，上記金属溶湯部分に相反する方向に同時に発
生させることもできる。この場合には，上記金属溶湯の
特定方向の膨らみを抑制することができる。それ故，特
定方向に狭ピッチに配置された溶接対象物を，溶接すべ
きでない他の溶接対象物と短絡させることなく溶接する
ことができる。

【００２０】次に，請求項６に記載の発明のように，上
記磁場は，磁石を用いて多極式ヨークを形成することに
より，上記金属溶湯部分に発生させることもできる。こ
の場合には，上記金属溶湯の特定方向の膨らみを容易に
抑制することができる。なお，上記多極式ヨークとは，
ここでは，図９に示すごとく，金属溶湯付近に目的とす
る磁場を形成するための複数の軟磁性材の部材，及びそ
れに応じた永久磁石又は電磁石のことをいう。

【００２１】次に，請求項７に記載の発明のように，上
記磁場は，アーク電流の変化に伴い発生する誘導電流に
より，上記金属溶湯部分に発生させることもできる。こ
の場合には，外部から磁石，電流等を用いて磁場を発生
させる必要がないため，電源等を特別に用意する必要が
ない。

【００２２】次に，請求項８に記載の発明のように，上
記誘導電流は，溶接対象物の周囲に導体を配置し，該導
体に発生させることもできる。この場合には，上記金属
溶湯部分に磁場を容易に発生させることができる。

【００２３】次に，請求項９に記載の発明のように，上
記溶接対象物は所定のクリアランスを介して配置される
２本の導体端子であり，該導体端子のうち少なくとも１
本の導体端子を上記アーク放電によって溶融すると共
に，上記電磁力によってその溶融した金属溶湯が他方の
導体端子に向って伸びるよう上記磁場を発生させなが
ら，上記２本の導体端子を溶接することもできる。

【００２４】これにより，上記２本の導体端子の間のク
リアランスが大きい場合にも，アーク放電によって溶融
した金属溶湯が互いに接合せずに溶け分れが生ずるとい
う不具合を防ぐことができる。そのため，溶接すべき上
記２本の導体端子を確実に溶接することができる。

【００２５】次に，請求項１０に記載の発明のように，
上記アーク放電を行うためのアーク電極は，上記２本の
導体端子の略中間に対応する位置に配置し，上記２本の
導体端子の両方を同時にアーク放電により溶融すること
もできる。この場合には，上記２本の導体端子を略同等
に溶融して互いに接合することができる（図１３参
照）。

【００２６】次に，請求項１１に記載の発明のように，
上記アーク電極は，上記２本の導体端子のうちいずれか
一方の導体端子に近接した位置に配置し，主にその導体
端子をアーク放電により溶融することもできる。この場
合には，一方の金属溶湯に一方向の磁場を発生させるこ
とにより，確実に溶接を行うことができる（図１５
（Ａ）参照）。そのため，磁場の発生のさせ方を簡単に
することができる。

【００２７】次に，請求項１２に記載の発明のように，
上記アーク電極は上記２本の導体端子のそれぞれに対応
した位置に１本づつ配置し，該２本のアーク電極により
２本の導体端子をアーク放電により溶融することもでき
る。この場合には，上記２本の導体端子を同等かつ一層
確実に溶融して互いに接合することができる（図１６参
照）。

【００２８】次に，請求項１３に記載の発明のように，
溶接対象物をアーク放電により溶融して接合するための
アーク溶接装置において，該アーク溶接装置は，上記溶
接対象物が溶融した金属溶湯部分に磁場を発生させる磁
場発生手段を有し，該磁場発生手段により発生させた上
記磁場とアーク電流の電気的相互作用により生ずる電磁
力を金属溶湯に加え，該金属溶湯の形状を制御しながら
溶接を行なうよう構成したことを特徴とするアーク溶接
装置がある。

【００２９】上記アーク溶接装置を用いることにより，
上記請求項１の発明の説明で述べたごとく，溶接対象物
の配置等の条件に対応して金属溶湯の形状を制御しつ
つ，容易かつ確実に適切な溶接を行なうことができる。

【００３０】次に，請求項１４に記載の発明のように，
上記溶接対象物は，２組以上が隣接して配置してある導
体端子とすることもできる。この場合にも，上記請求項
２の発明の説明で述べたごとく，短絡を発生させずに導
体端子の溶接を容易かつ確実に行うことができる。

【００３１】次に，請求項１５に記載の発明のように，
上記磁場発生手段は，上記磁場をアーク電流に対し略直
交する平面上で，かつ上記溶接対象物の中心部分を中心
とした同心円状に発生させるよう，配置することもでき
る（図３参照）。これにより，上記請求項３の発明の説
明で述べた作用効果により，容易かつ確実な溶接ができ
るアーク溶接装置を得ることができる。

【００３２】次に，請求項１６に記載の発明のように，
上記磁場発生手段は，上記溶接対象物の周囲に配置した
多数の導体からなり，該導体にアーク電流に対応した電
流を流すことにより，上記金属溶湯部分に同心円状に磁
場を発生させるよう構成することもできる（図５
（Ａ），（Ｂ）参照）。これにより，上記請求項４の発
明の説明で述べた作用効果により，容易かつ確実な溶接
ができるアーク溶接装置を得ることができる。

【００３３】次に，請求項１７に記載の発明のように，
上記磁場発生手段は，上記溶接対象物の周囲に配置した
複数の磁石からなり，該磁石によって上記金属溶湯部分
に同心円状に磁場を発生させるよう構成することもでき
る。上記磁石とは，例えば電磁石或いは永久磁石をい
う。

【００３４】次に，請求項１８に記載の発明のように，
上記磁場発生手段は，磁石を用いて形成した多極式ヨー
クであって，上記金属溶湯部分に相反する方向に磁場を
同時に発生させるよう構成することもできる（図９参
照）。この場合には，上記金属溶湯の特定方向の膨らみ
を容易に制御できるアーク溶接装置を得ることができ
る。

【００３５】次に，請求項１９に記載の発明のように，
上記磁場発生手段は，上記溶接対象物の周囲に配置した
導体からなり，アーク電流の変化に伴い該導体に発生す
る誘導電流により，磁場を上記金属溶湯部分に発生させ
るよう構成することもできる（図１０参照）。この場合
には，外部から磁石，電流等を用いて磁場を発生させる
必要がないため，磁場発生用の電源等を特別に用意する
必要がない。そのため，簡単な構造のアーク溶接装置と
することができる。

【００３６】次に，請求項２０に記載の発明のように，
上記溶接対象物は所定のクリアランスを介して配置され
る２本の導体端子であり，該導体端子のうち少なくとも
１本の導体端子を上記アーク放電によって溶融すると共
に，上記電磁力によってその溶融した金属溶湯が他方の
導体端子に向って伸びるよう上記磁場発生手段により磁
場を発生させながら，上記２本の導体端子を溶接するよ
う構成することができる（図１３参照）。

【００３７】この場合には，上記請求項９の発明の説明
で述べた作用効果により，溶接すべき上記２本の導体端
子を確実に溶接できるアーク溶接装置が得られる。

【００３８】

【発明の実施の形態】実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかるアーク溶接方法につき，図
１を用いて説明する。本例のアーク溶接方法は，溶接対
象物１をアーク放電により溶融して接合する方法であ
る。本例においては，上記溶接対象物１が溶融した金属
溶湯部分に磁場Ｈを発生させ，該磁場Ｈとアーク電流Ｉ
の電気的相互作用により生ずる電磁力Ｆを金属溶湯２に
加える。これにより，該金属溶湯２の形状を制御しなが
ら溶接を行なう。

【００３９】即ち，図１に示すごとく，アーク放電の
際，アーク電極３から溶接対象物１に向って発生するア
ーク電流Ｉに対して直交する方向に磁場Ｈを発生させ
る。このとき，電磁力Ｆが上記金属溶湯１に，上記アー
ク電流Ｉと上記磁場Ｈに直交する方向（フレミングの法
則に従う方向）に発生する。この電磁力Ｆにより上記金
属溶湯２の形状を制御しながら溶接を行なう。

【００４０】次に，本例の作用効果につき説明する。上
記アーク溶接方法によれば，溶接に際する種々の条件に
対応して，上記金属溶湯１の形状を制御しながら溶接を
行なうことができる。

【００４１】例えば，上記溶接対象物１の近くに他の部
品等が存在する場合に，その部品に上記金属溶湯２が接
触しないような形状に制御することにより，適切な溶接
を行なうことができる。即ち，上記他の部品と反対の方
向の電磁力Ｆが上記金属溶湯１における接触のおそれの
ある部分に働くよう磁場Ｈを発生させる。これにより，
上記金属溶湯２が上記他の部品に接触しないようにする
ことができる。

【００４２】また，溶接対象物１の前後左右に他の部品
等が狭ピッチで存在する場合，金属溶湯２が中心に集中
するような電磁力Ｆが働くよう磁場Ｈを発生させること
によって，適切な溶接を行なうことができる。このよう
に，上記アーク溶接方法によれば，溶接対象物１の配
置，形状等の種々の条件に対応して適切な溶接を行なう
ことができる。

【００４３】また，上記金属溶湯２の形状の制御手段と
して，磁場とアーク電流の電気的相互作用により生ずる
電磁力を用いている。そのため，非接触で上記金属溶湯
の形状を制御できるため，容易かつ確実に金属溶湯の形
状を制御することができる。

【００４４】なお，上記電磁力Ｆは，磁場Ｈの他にアー
ク電流Ｉにも起因するものであるため，アーク溶接を終
了した段階で作用しなくなる。しかし，アーク溶接終了
後には，上記金属溶湯は素早く固化するため，上記電磁
力が作用しなくなっても元の形状に戻ってしまうという
不具合はない。また，そのおそれのある場合には，アー
ク溶接終了と同時に金属溶湯を強制冷却するという手段
を用いることもできる。

【００４５】以上，本例によれば，溶接対象物の配置等
の条件に対応して金属溶湯の形状を制御しつつ，容易か
つ確実に適切な溶接を行なうことができるアーク溶接方
法を得ることができる。

【００４６】実施形態例２ 本例は，図２〜図５に示すごとく，導体端子１０が多数
隣接して配置されている場合における上記導体端子１０
をアーク溶接する例である。２組以上が隣接してとは，
溶接すべき一対の導体端子１０が２組以上隣接して配置
してあることを意味する。即ち，図２（Ａ）は，互いに
溶接すべき導体端子１１，１２が一対となっており，こ
の一対の導体端子１０を一組として，多数組の導体端子
１０が前後に隣接して配置している状態を示す。

【００４７】なお，以下の実施形態例３〜５も，このよ
うな導体端子１０をアーク溶接することを前提とする。
また，図２〜図１０においては，矢印Ｍの方向を前方と
している。

【００４８】本例においては，アーク溶接を行なうに当
り，図３に示すごとく，上記磁場Ｈを，アーク電流Ｉに
対し略直交する平面上に，上記金属溶湯２の中心部分を
中心とした同心円状に発生させる。上記磁場Ｈの発生手
段としては，図５（Ａ），（Ｂ）に示すごとく，上記溶
接対象物１の周囲に多数の導体４を配置し，該導体４に
アーク電流Ｉに対応した電流，即ち上記アーク電流と逆
向きの電流Ｉ₀を流すという手段を用いる。

【００４９】次に，本例の作用効果につき説明する。上
記のごとく，電流Ｉ₀を流すことにより，上記金属溶湯
２の中心部分を中心とした同心円状の磁場Ｈが発生する
（図５（Ｂ））。また，その磁場Ｈの向きは，上記アー
ク電流Ｉの向きに対し右回り（時計回り）である（図
３，図５（Ｂ））。

【００５０】上記磁場Ｈと上記アーク電流Ｉの相互作用
により，図２（Ｃ），図４（Ｂ）に示すごとく，上記金
属溶湯２の各部には中心部分に向う電磁力Ｆが作用す
る。それ故，上記金属溶湯２は，上記中心部分に集中し
ようとする。これにより，上記金属溶湯２の膨らみを容
易に抑制することができる。即ち，磁場Ｈを発生させな
い場合に，図４（Ａ）に示すごとく，大きく膨らむ金属
溶湯２の形状を，図４（Ｂ）に示すごとく，上記電磁力
Ｆにより，その中心に集中した形に制御することができ
る。そのため，狭ピッチで隣接して配置された，溶接す
べきでない他の導体端子１０との短絡を発生させること
なく，容易かつ確実に溶接を行なうことができる。

【００５１】従って，本例によれば，上記金属溶湯の形
状を制御することにより，接合すべきでない導体端子同
士が接合しないようにしつつ，接合すべき導体端子同士
のみを溶接することができる。

【００５２】実施形態例３ 本例は，実施形態例２で示した導体端子１０を溶接する
際に，図６〜図８に示すごとく，金属溶湯部分に相反す
る方向の磁場Ｈ₁，Ｈ₂を同時に発生させることにより上
記金属溶湯２の形状を制御する例である。即ち，実施形
態例２に示した図２（Ａ）に示すごとく，前後に狭ピッ
チで配置されている導体端子１０を溶接する場合，図６
に示すごとく，溶接する導体端子１０の金属溶湯２の前
側半分に右向きの磁場Ｈ₁を与え，後側半分に左向きの
磁場Ｈ₂を与える。

【００５３】上記磁場Ｈ₁とアーク電流Ｉの相互作用に
より，金属溶湯の前側半分には後向きの電磁力Ｆ₁が作
用し，一方，上記磁場Ｈ₂とアーク電流Ｉの相互作用に
より，金属溶湯の前側半分には前向きの電磁力Ｆ₂が作
用する（図７（Ｂ））。

【００５４】これにより，磁場を発生させない場合に，
図７（Ａ）に示すごとく，大きく膨らむ金属溶湯２の形
状を，図７（Ｂ）に示すごとく，前後方向の膨らみを抑
制して堕円形状とすることができる。そのため，前後方
向に狭ピッチに配置され，図８（Ａ）に示すごとく，磁
場を発生させない場合には短絡するおそれのある，溶接
すべきでない導体端子１０を図８（Ｂ）に示すごとく，
短絡させることなく溶接することができる。

【００５５】実施形態例４ 本例は，図９に示すごとく，磁石５を用いて４極式ヨー
クを形成することにより，上記金属溶湯部分に磁場を発
生させる例である。即ち，図９に示すごとく，磁石５の
Ｎ極５１を上記金属溶湯２の左前方と右後方に，磁石５
のＳ極５２を上記金属溶湯２の右前方と左後方に配置す
る。

【００５６】この場合には，上記実施形態例３に示すよ
うな相反する磁場Ｈ₁，Ｈ₂を上記金属溶湯の前側半分と
後側半分に，容易に発生させることができる。また，こ
のとき，上記金属溶湯の右側半分と左側半分にも相反す
る磁場Ｈ₃，Ｈ₄が与えられる。該磁場Ｈ₃，Ｈ₄の向き
は，右側半分では前向きであり左側半分では下向きであ
る。

【００５７】上記磁場Ｈ₁とアーク電流Ｉの相互作用に
より，金属溶湯の前側半分には後向きの電磁力Ｆ₁が作
用し，一方，上記磁場Ｈ₂とアーク電流Ｉの相互作用に
より，金属溶湯の前側半分には前向きの電磁力Ｆ₂が作
用する。また，上記磁場Ｈ₃とアーク電流Ｉの相互作用
により，金属溶湯の右側半分には右向きの電磁力Ｆ₃が
作用し，一方，上記磁場Ｈ₄とアーク電流Ｉの相互作用
により，金属溶湯の左側半分には左向きの電磁力Ｆ₄が
作用する。

【００５８】これにより，磁場を発生させない場合に，
図９の点線に示すごとく，大きく膨らむ金属溶湯２の形
状を，図９の実線に示すごとく，前後方向の膨らみを抑
制して堕円形状とすることができる。そのため，前後方
向に狭ピッチに配置され，図８（Ａ）に示すごとく，磁
場を発生させない場合には短絡するおそれのある，溶接
すべきでない導体端子１０を図８（Ｂ）に示すごとく，
短絡させることなく溶接することができる。

【００５９】実施形態例５ 本例は，図１０に示すごとく，上記磁場を，アーク電流
の変化に伴い発生する誘導電流により，上記金属溶湯部
分に発生させる例である。即ち，導体端子１０の前後に
２本の導体４１，４２をアーク電流Ｉを流す方向と平行
に配置する。

【００６０】ところで，アーク溶接時には，アーク電源
をコントロールすることにより，例えば，図１１に示す
ごとく，時間と共にアーク電流を増加させることも可能
である。この場合には，上記の電流増加に伴い，その増
加量に比例した大きさの誘導電流Ｉ₁，Ｉ₂が上記２本の
導体４１，４２に流れる。また，同様に，時間と共にア
ーク電流を減少させる場合にも，その減少量に応じた誘
導電流を発生させることが可能である。従って，アーク
電源のコントロール及び周囲の導体の配置により，アー
ク電流Ｉと反対向きの誘導電流を生じさせることが可能
である。

【００６１】上記誘導電流Ｉ₁，Ｉ₂は，その周囲に磁場
Ｈ₅，Ｈ₆を発生する。これらの磁場Ｈ₅，Ｈ₆は上記金属
溶湯部分にも発生し，その向きは，磁場Ｈ₅は右向き，
磁場Ｈ₆は左向きである。そして，上記磁場Ｈ₅と上記ア
ーク電流Ｉとの相互作用により金属溶湯２の前側には後
向きの電磁力Ｆ₅，上記磁場Ｈ₆と上記アーク電流Ｉとの
相互作用により金属溶湯２の後側には前向きの電磁力Ｆ
₆が作用する。

【００６２】何故ならば，電磁力Ｆ₅，Ｆ₆は，磁場
Ｈ₅，Ｈ₆の大きさに比例し，磁場の大きさは電流Ｉ₁，
Ｉ₂からの距離の２乗に反比例する。そのため，上記電
磁力Ｆ₅，Ｆ₆は，それぞれ上記導体４１，４２に近い部
分により大きく発生する。それ故，上記金属溶湯２の前
側には電流Ｉ₁，磁場Ｈ₅に起因する電磁力Ｆ₅が，上記
金属溶湯２の前側には電流Ｉ_６，磁場Ｈ_６に起因する電
磁力Ｆ₆が作用すると考えることができるからである。

【００６３】これにより，磁場を発生させない場合（ア
ーク電流Ｉをコントロールしない場合，或いは所定の導
体４１，４２を配置しない場合）に，図１０の実線に示
すごとく，大きく膨らむ金属溶湯２の形状を，図１０の
点線に示すごとく，前後方向の膨らみを抑制することが
できる。そのため，前後方向に狭ピッチに配置され，磁
場を発生させない場合には短絡するおそれのある，溶接
すべきでない導体端子１０（図８（Ａ））を，短絡させ
ることなく溶接することができる（図８（Ｂ））。ま
た，本例の場合には，外部から磁石，電流等を用いて磁
場を発生させる必要がないため，電源等を特別に用意す
る必要がないという利点もある。

【００６４】実施形態例６ 本例は，図１２（Ａ），（Ｂ）に示すごとく，アーク電
流を溶接対象物である導体端子１０からアーク電極３に
向って流す場合の例である。上記アーク電流は，溶接対
象物の素材に応じて流す向きが異なる。そのため，実施
形態例１〜５で示した場合と逆向きのアーク電流となる
場合もある。

【００６５】そこで，上記のごとく，アーク電流を導体
端子１０からアーク電極３に向って（図１，図３の矢印
Ｉと反対方向）流す場合に，上記金属溶湯２を制御して
上記導体端子１０をアーク溶接する。本例においては，
実施形態例２における導体４に，実施形態例２の場合と
逆向きの電流Ｉ₇を流す。即ち，この電流Ｉ₇は，上記ア
ーク電流と逆向きとなる。その他は，実施形態例２と同
様である。

【００６６】上記のごとく，電流Ｉ₇を流すことによ
り，上記金属溶湯２を中心として，上記実施形態例２に
おける磁場Ｈと逆向きの磁場Ｈ₇が発生する（図１２
（Ｂ））。そのため，該磁場Ｈ₇と上記アーク電流との
相互作用により，実施形態例２の場合と同様に上記金属
溶湯２の膨らみを抑制することができる（図２（Ｃ），
図４（Ｂ））。即ち，本例によれば，アーク電流が導体
端子１０からアーク電極３へ向う向きである場合に，実
施形態例２と同様の作用効果を得ることができる。

【００６７】実施形態例７ 本例は，図１３，図１４に示すごとく，所定のクリアラ
ンスＤを介して配置される２本の導体端子１０を，アー
ク放電によって溶融すると共に，その溶融した金属溶湯
２に電磁力Ｆ₈を作用させながら溶接するアーク溶接方
法の例である。即ち，図１３（Ａ）に示すごとく，上記
２本の導体端子１０が溶融した金属溶湯２が，他方の導
体端子１０に向って伸びるよう電磁力Ｆ₈が働くよう
に，磁場Ｈ₈を発生させながら，上記２本の導体端子１
０を溶接する。

【００６８】上記アーク放電を行うためのアーク電極３
は，上記２本の導体端子１０の略中間に対応する位置に
配置し，上記２本の導体端子１０の両方を同時にアーク
放電により溶融する（図１３（Ａ））。また，上記磁場
Ｈ₈は，図１３（Ａ）に示すごとく，上記２本の導体端
子１０の間の中間に対応する位置を中心とする同心円状
に発生させる。また，磁場Ｈ₈の向きは，上記アーク放
電のアーク電流Ｉの方向に対して右回り（時計回り）で
ある。

【００６９】また，上記磁場の発生のさせ方としては，
例えば，実施形態例２の図５で示したように，上記２本
の導体端子１０の周囲に多数の導体４を配置し，該導体
４にアーク電流Ｉと逆向きの電流Ｉ₀を流すという手段
を用いる。その他は，実施形態例１と同様である。

【００７０】上記アーク電流Ｉと上記磁場Ｈ₈との相互
作用により，上記２つの金属溶湯２がそれぞれ他方の導
体端子１０へ向う方向に電磁力Ｆ₈が働く（図１３
（Ａ），図１４（Ａ））。これにより，図１３（Ｂ），
図１４（Ｂ）に示すごとく，上記２つの金属溶湯２は互
いに接合する。

【００７１】以上のごとく，本例によれば，上記２本の
導体端子１０の間のクリアランスＤが大きい場合にも，
アーク放電によって溶融した金属溶湯２が互いに接合せ
ずに溶け分れが生ずるという不具合を防ぐことができ
る。そのため，溶接すべき上記２本の導体端子１０を確
実に溶接することができる。その他，実施形態例１と同
様の作用効果を有する。

【００７２】実施形態例８ 本例は，図１５に示すごとく，上記アーク電極３を上記
２本の導体端子１０のうちいずれか一方の導体端子１０
に近接した位置に配置し，主にその導体端子１０をアー
ク放電により溶融して溶接を行う例である。

【００７３】即ち，図１５（Ａ）に示すごとく，主に上
記一方の導体端子１０を上記アーク放電によって溶融
し，その溶融した金属溶湯２に他方の導体端子１０に向
う方向の電磁力Ｆ₉を作用させるよう磁場Ｈ₉を発生させ
る。これにより，図１５（Ｂ）に示すごとく，所定のク
リアランスＤを介して配置した上記２本の導体端子１０
を溶接する。その他は，実施形態例７と同様である。

【００７４】本例の場合には，一方の金属溶湯２に一方
向の磁場Ｈ₉を発生させることにより，確実に溶接を行
うことができる（図１５（Ａ））。そのため，磁場の発
生のさせ方を簡単にすることができる。その他，実施形
態例７と同様の作用効果を有する。

【００７５】実施形態例９ 本例は，図１６に示すごとく，アーク電極３を２本の導
体端子１０のそれぞれに対応した位置に１本づつ配置
し，該２本のアーク電極３により２本の導体端子１０を
アーク放電により溶融する例である。

【００７６】即ち，図１６（Ａ）に示すごとく，上記２
本のアーク電極３により，上記２本の導体端子１０を溶
融し，その溶融した２つの金属溶湯２が互いの導体端子
１０に向う方向に電磁力Ｆ₁₀を作用させるよう磁場Ｈ₁₀
を発生させる。これにより，図１６（Ｂ）に示すごと
く，所定のクリアランスＤを介して配置した上記２本の
導体端子１０を溶接する。

【００７７】なお，上記磁場Ｈ₁₀の発生のさせ方として
は，例えば，実施形態例４と同様に，磁石５を用いた４
極式ヨークを形成するという手段を用いる（図１７）。
本例においては，上記磁石５のＮ極５１とＳ極５２の配
置を実施形態例４に対して全て逆にする。これにより，
図１７に示すごとく，実施形態例４に対して逆向きの磁
場Ｈ₁₀，Ｈ₁₁が発生すると共に，金属溶湯２に電磁力Ｆ
₁₀，Ｆ₁₁が作用する。

【００７８】この電磁力Ｆ₁₀，Ｆ₁₁のうち電磁力Ｆ
₁₀が，クリアランスＤを介して配置した２本の導体端子
１０の金属溶湯２が互いに引き合う方向に作用し両者が
接合して溶接が行われる（図１６（Ａ），（Ｂ））。な
お，図１７において，破線で示した金属溶湯２は，上記
電磁力Ｆ₁₀が作用する前の状態を示し，実線で示した金
属溶湯２は，上記電磁力Ｆ₁₀が作用している状態を示
す。その他は，実施形態例７と同様である。

【００７９】本例の場合には，上記２本の導体端子１０
を同等かつ一層確実に溶融して互いに接合することがで
きる（図１６（Ｂ））。その他，実施形態例７と同様の
作用効果を有する。なお，上記実施形態例７〜９に示し
た磁場の発生手段は，上述した方法に限らず他の手段に
よることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における，アーク溶接方法を表す
斜視図。

【図２】実施形態例２における，（Ａ）狭ピッチで配置
されている導体端子の斜視図，（Ｂ）金属溶湯の発生を
表す（Ａ）の部分拡大図，（Ｃ）（Ｂ）の平面Ａにおけ
る断面図。

【図３】実施形態例２における，アーク溶接方法を表す
斜視図。

【図４】実施形態例２における，（Ａ）電磁力が作用し
ないと仮定した場合の金属溶湯の形状の説明図，（Ｂ）
電磁力により制御された金属溶湯の形状の説明図。

【図５】実施形態例２における，（Ａ）磁場の発生手段
を表す斜視図，（Ｂ）（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面相当に
よる磁場発生の説明図。

【図６】実施形態例３における，アーク溶接方法を表す
斜視図。

【図７】実施形態例３における，（Ａ）電磁力が作用し
ないと仮定した場合の金属溶湯の形状の説明図，（Ｂ）
電磁力により制御された金属溶湯の形状の説明図。

【図８】実施形態例３における，隣接する導体端子が
（Ａ）電磁力が作用しないと仮定した場合に短絡する様
子を示す説明図，（Ｂ）電磁力により制御され正常に溶
接される様子を示す説明図。

【図９】実施形態例４における，金属溶湯の制御方法を
表す説明図。

【図１０】実施形態例５における，金属溶湯の制御方法
を表す説明図。

【図１１】実施形態例５における，アーク電流の時間変
化を表す線図。

【図１２】実施形態例６における，（Ａ）磁場の発生手
段を表す斜視図，（Ｂ）（Ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面相当
による磁場発生の説明図。

【図１３】実施形態例７における，（Ａ）アーク溶接方
法を表す斜視図，（Ｂ）溶接後の状態を表す斜視図。

【図１４】実施形態例７における，（Ａ）金属溶湯が接
合する寸前，（Ｂ）溶接後の状態を表す説明図。

【図１５】実施形態例８における，（Ａ）アーク溶接方
法を表す斜視図，（Ｂ）溶接後の状態を表す斜視図。

【図１６】実施形態例９における，（Ａ）アーク溶接方
法を表す斜視図，（Ｂ）溶接後の状態を表す斜視図。

【図１７】実施形態例９における，金属溶湯の制御方法
を表す説明図。

【図１８】従来例における，金属溶湯の形状と導体端子
の短絡を表す説明図。

【図１９】従来例における，導体端子の溶け別れの状態
を表す斜視図。

【符号の説明】 １．．．溶接対象物， １０．．．導体端子， ２．．．金属溶湯， ３．．．アーク電極， ４，４１，４２．．．導体， ５．．．磁石， ５１．．．Ｎ極， ５２．．．Ｓ極， Ｉ．．．アーク電流， Ｉ₀，Ｉ₇．．．電流， Ｉ₁，Ｉ₂．．．誘導電流， Ｈ，Ｈ₁〜Ｈ₁₁．．．磁場， Ｆ，Ｆ₁〜Ｆ₁₁．．．電磁力，

フロントページの続き (72)発明者 漆崎 守 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 緒方 敬 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 4E081 YN10 4E082 HA03

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接対象物をアーク放電により溶融して
   接合するアーク溶接方法において，上記溶接対象物が溶
   融した金属溶湯部分に磁場を発生させ，該磁場とアーク
   電流の電気的相互作用により生ずる電磁力を金属溶湯に
   加え，該金属溶湯の形状を制御しながら溶接を行なうこ
   とを特徴とするアーク溶接方法。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記溶接対象物は，
   ２組以上が隣接して配置してある導体端子であることを
   特徴とするアーク溶接方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において，上記磁場は，
   アーク電流に対し略直交する平面上に，上記溶接対象物
   の中心部分を中心とした同心円状に発生させることを特
   徴とするアーク溶接方法。
4. 【請求項４】 請求項３において，上記磁場は，上記溶
   接対象物の周囲に多数の導体を配置し，該導体にアーク
   電流に対応した電流を流すことにより，上記金属溶湯部
   分に同心円状に発生させることを特徴とするアーク溶接
   方法。
5. 【請求項５】 請求項１又は２において，上記磁場は，
   上記金属溶湯部分に相反する方向に同時に発生させるこ
   とを特徴とするアーク溶接方法。
6. 【請求項６】 請求項５において，上記磁場は，磁石を
   用いて多極式ヨークを形成することにより，上記金属溶
   湯部分に発生させることを特徴とするアーク溶接方法。
7. 【請求項７】 請求項１又は２において，上記磁場は，
   アーク電流の変化に伴い発生する誘導電流により，上記
   金属溶湯部分に発生させることを特徴とするアーク溶接
   方法。
8. 【請求項８】 請求項７において，上記誘導電流は，溶
   接対象物の周囲に導体を配置し，該導体に発生させるこ
   とを特徴とするアーク溶接方法。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか一項において，
   上記溶接対象物は所定のクリアランスを介して配置され
   る２本の導体端子であり，該導体端子のうち少なくとも
   １本の導体端子を上記アーク放電によって溶融すると共
   に，上記電磁力によってその溶融した金属溶湯が他方の
   導体端子に向って伸びるよう上記磁場を発生させなが
   ら，上記２本の導体端子を溶接することを特徴とするア
   ーク溶接方法。
10. 【請求項１０】 請求項９において，上記アーク放電を
    行うためのアーク電極は，上記２本の導体端子の略中間
    に対応する位置に配置し，上記２本の導体端子の両方を
    同時にアーク放電により溶融することを特徴とするアー
    ク溶接方法。
11. 【請求項１１】 請求項９において，上記アーク電極
    は，上記２本の導体端子のうちいずれか一方の導体端子
    に近接した位置に配置し，主にその導体端子をアーク放
    電により溶融することを特徴とするアーク溶接方法。
12. 【請求項１２】 請求項９において，上記アーク電極は
    上記２本の導体端子のそれぞれに対応した位置に１本づ
    つ配置し，該２本のアーク電極により２本の導体端子を
    アーク放電により溶融することを特徴とするアーク溶接
    方法。
13. 【請求項１３】 溶接対象物をアーク放電により溶融し
    て接合するためのアーク溶接装置において，該アーク溶
    接装置は，上記溶接対象物が溶融した金属溶湯部分に磁
    場を発生させる磁場発生手段を有し，該磁場発生手段に
    より発生させた上記磁場とアーク電流の電気的相互作用
    により生ずる電磁力を金属溶湯に加え，該金属溶湯の形
    状を制御しながら溶接を行なうよう構成したことを特徴
    とするアーク溶接装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３において，上記溶接対象物
    は，２組以上が隣接して配置してある導体端子であるこ
    とを特徴とするアーク溶接装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３又は１４において，上記磁
    場発生手段は，上記磁場をアーク電流に対し略直交する
    平面上で，かつ上記溶接対象物の中心部分を中心とした
    同心円状に発生させるよう，配置してあることを特徴と
    するアーク溶接装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５において，上記磁場発生手
    段は，上記溶接対象物の周囲に配置した多数の導体から
    なり，該導体にアーク電流に対応した電流を流すことに
    より，上記金属溶湯部分に同心円状に磁場を発生させる
    よう構成したことを特徴とするアーク溶接装置。
17. 【請求項１７】 請求項１５において，上記磁場発生手
    段は，上記溶接対象物の周囲に配置した複数の磁石から
    なり，該磁石によって上記金属溶湯部分に同心円状に磁
    場を発生させるよう構成したことを特徴とするアーク溶
    接装置。
18. 【請求項１８】 請求項１３又は１４において，上記磁
    場発生手段は，磁石を用いて形成した多極式ヨークであ
    って，上記金属溶湯部分に相反する方向に磁場を同時に
    発生させるよう構成したことを特徴とするアーク溶接装
    置。
19. 【請求項１９】 請求項１３又は１４において，上記磁
    場発生手段は，上記溶接対象物の周囲に配置した導体か
    らなり，アーク電流の変化に伴い該導体に発生する誘導
    電流により，磁場を上記金属溶湯部分に発生させるよう
    構成したことを特徴とするアーク溶接装置。
20. 【請求項２０】 請求項１３〜１９のいずれか一項にお
    いて，上記溶接対象物は所定のクリアランスを介して配
    置される２本の導体端子であり，該導体端子のうち少な
    くとも１本の導体端子を上記アーク放電によって溶融す
    ると共に，上記電磁力によってその溶融した金属溶湯が
    他方の導体端子に向って伸びるよう上記磁場発生手段に
    より磁場を発生させながら，上記２本の導体端子を溶接
    するよう構成したことを特徴とするアーク溶接装置。