JPH07106462B2

JPH07106462B2 - スポット溶接機の通電方法

Info

Publication number: JPH07106462B2
Application number: JP63007547A
Authority: JP
Inventors: 徳喜阿部
Original assignee: 株式会社テクノシステムズ; 協伸工業株式会社
Priority date: 1988-01-19
Filing date: 1988-01-19
Publication date: 1995-11-15
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPH01186283A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はスポット溶接機の通電方法に関し、特に合成樹
脂等の被覆膜により被覆されている線材の当該被覆を溶
融剥離するための第３の電極を備えたスポット溶接機の
通電方法に関する。

（従来の技術）高温雰囲気に晒される電子機器に使用される電導線は、
例えばポリエステルイミド等の耐熱性を有する合成樹脂
で被覆されており、この種の電導線を端子に接続する場
合、高温雰囲気においても電気的接続が長期間に亘り保
持されるように溶接継手（スポット溶接）により端子に
接続される。電導線を端子に溶接する場合には、溶接前
に合成樹脂の絶縁被覆膜を除去する必要があり、従来、
この被覆膜除去には、例えば強アルカリの溶剤（例え
ば、ソルコート）により溶解させる化学的除去方法又は
機械的除去方法等が用いられてきた。しかしながら、絶
縁被覆膜を除去する作業は手間と時間が掛かり、製造コ
ストを上昇させる要因の一つになっていた。

そこで、斯かる問題点を解決するために本願の出願人
は、従前に、ポリエステルイミド等の耐熱性を有する合
成樹脂で被覆された電導線を、特別な前処理を施すこと
なく端子等に接続することが可能な「スポット溶接機」
（特願昭62−65802号）を提案している。

このスポット溶接機は、第１の電極と第２の電極間にワ
ークを挟持し、これらの電極間に通電することにより前
記ワークにスポット溶接を施すスポット溶接機におい
て、前記第１の電極のワーク当接部位に第３の電極の一
端を当接密着させ、該第３の電極の他端を前記第２の電
極側に電気的に接続し、前記第１及び第３の電極は前記
第２の電極より高い電気抵抗値を有するように構成した
ものである。

このスポット溶接機によれば、第１及び第３の電極と第
２の電極との間に、例えば、加熱により溶融除去される
べき合成樹脂被覆膜で被覆された電導線とこれを接続す
べき端子からなるワークを重ね合わせてこれを挟持させ
た後、溶接用の交流電流を通電すると、先ず、合成樹脂
被覆膜に阻止されて電流は第１の電極と第３の電極の経
路で流れる。このとき電気抵抗値の高い第１及び第３の
電極は発熱して瞬時に高温となり前記合成樹脂被覆膜を
溶融させ、この被覆膜の溶融により電気的絶縁性が破壊
されて電流は第１の電極と第２の電極の経路で流れ、ワ
ークの溶接が可能となる。このスポット溶接機の従来に
ない特徴は、被覆膜溶融の通電期間と、ワーク溶接の通
電期間とを連続させて、被覆膜の剥離と溶接とを一気に
行うことができるところにある。このスポット溶接機の
電極の構成と、それらの電極と電源回路の接続が従来に
ない構成のものであり、上記被覆膜剥離通電期間におい
ても、ワーク溶接通電期間においても常に全電流が第１
の電極と第３の電極の密着面を通過してこの面で安定し
た発熱を生じさせることができる。

（発明が解決しようとする課題）ところで、前記スポット溶接機により被覆膜の溶融剥離
と溶接とを連続的に行う場合、溶接電流のうち被覆膜の
剥離のための電流と溶接のための電流とを同一の電流値
に設定、例えば、被覆膜の溶融剥離に必要な電流値に設
定すると、被覆膜の剥離に引き続いて行われる溶接時に
当該溶接電流の一部が第３の電極の経路でバイパスして
しまうと共に溶接時における電極の発熱、電蝕、酸化等
に起因する抵抗値の増加により溶接電流が不足し、この
結果、溶接が十分に行われなくなり溶接不良を起こして
しまう。従って、電流値を溶接に必要な大きな電流値に
設定することが必要となる。ところが被覆膜の溶融剥離
時に大きな溶接電流を通電すると、第３の電極が過熱状
態となり、被覆膜が急激に溶融されるために局部的に剥
離され、先に剥離された箇所から溶接が開始されること
となり、溶接不良となり易いばかりでなく溶接面が汚く
なり、更に、再現性の低下を来たし製品毎の溶接強度の
ばらつきがでる等の問題がある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、被覆膜を良
好に溶融剥離すると共に、溶接も良好に行うことの可能
なスポット溶接機の通電方法を提供することを目的とす
る。

（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、第１の電極
と、第２の電極と、第１の電極のワーク当接部位に一端
を密着され他端を第２の電極に電気的に接続された第３
の電極と、第１の電極と第２の電極とに接続され所定の
期間溶接用の交流電流を通電する電源制御回路とを有
し、第１及び第３の電極と第２の電極との間にワークを
挟持し、第１と第３の電極の経路で流れる電流により当
該第３の電極を加熱させてワークの被覆膜を溶融剥離
し、当該剥離に伴い第１と第２の電極の経路で流れる電
流により溶接を行うスポット溶接機の通電方法であっ
て、前記溶接用の交流電流の所定の期間のうち、前半の
期間の電流値よりも後半の期間の電流値を大きくするよ
うにしたものである。

（作用）溶接電流の通電が開始されると先ず、所定の通電期間の
内の前半において第１、第３の電極の経路で、ワークの
被覆膜の溶融剥離に必要な電流を通電させることにより
第３の電極が過熱を防止され、これにより被覆膜が良好
に溶融剥離される。この被覆膜の溶融剥離に引き続いて
第１の電極、ワーク、第２の電極の経路で溶接に必要な
大きな溶接電流を通電して当該ワークを溶接し、前記所
定の期間の間にワークの被覆膜の剥離と溶接とを連続し
て行う。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る通電方法を適用したスポット溶接
機の正面図、第２図はその側面図である。スポット溶接
機１の基台２上に本体フレーム３が載置固定され、本体
フレーム３の正面上部には上下に移動可能に上部電極支
持アーム４が取り付けられている。この上部電極支持ア
ーム４はエアシリンダ等のアクチュエータ５により上下
方向に駆動される。アクチュエータ５には上部電極支持
アーム４即ち、後述する第１及び第３の電極７、９を支
持する電極ホルダ10、12の上下方向移動量を規制する調
整ネジ5aが設けられており、この調整ネジ5aの調整によ
り電極７、９のワーク圧接力が所要値に調節される。

電極ホルダ10は第１の電極７の先端を下方に向けて上部
電極支持アーム４に支持され、当該電極ホルダ10は水冷
ジャケットにより構成されており、冷却水により第１の
電極７を冷却するようになっている。第３の電極９は、
第２図に示すように第１の電極７の後方、且つ斜め上方
からその先端部が当該第１の電極７の先端（ワーク当接
部位）に密着するように、上部電極支持アーム４に電極
ホルダ12を支持されている。この電極ホルダ12も水冷ジ
ャケットにより構成されており、冷却水により電極９を
冷却するようになっている。

基台２の上面の、前記上部電極支持アーム４の下方対向
位置に下部電極支持アーム６が固設されており、この下
部電極支持アーム６には第２の電極（固定電極）８を支
持する電極ホルダ11が支持されている。この第２の電極
８は先端面を上方に向け且つ、第１の電極７の端面及び
第３の電極９の斜め端面に対向させて固定されている。
この第２の電極８の電極ホルダ11も水冷ジャケットによ
り構成され、冷却水により電極８を冷却するようになっ
ている。尚、各電極ホルダ10〜12には夫々各冷却水供給
ポート10a〜12aと、冷却水排出ポート10b〜12bが設けら
れており、これらの冷却水供給ポート10a〜12a及び冷却
水排出ポート10b〜12bは冷却系（図示せず）に接続され
て冷却水が供給される。

第１の電極７は第３図及び第４図に示すように丸棒によ
り形成され、端面7aには直径上に断面半円状をなし、そ
の深さがテーパ状に変化する溝7bが形成されている。ま
た、第３の電極９は電極７の溝7bに嵌合する丸棒により
形成され、先端9aを斜めにカットされて平面9bを形成さ
れている。この電極９はその先端9aを電極７の溝7b内に
嵌合されて配設され、且つ当該嵌合された状態において
平面9bが水平となる。これらの電極７と電極９とは電極
７の溝7bにおいて密着して電気的に接続される。

そして、電極７は先端面を下方に向けて垂直に配設さ
れ、電極９は当該第１の電極７に対して後方、且つ斜め
上方から溝7cに先端9aを嵌合され、平面9bが水平な状態
でワークに当接するように配設される。

第１及び第３の電極７及び９は第２の電極８より高い電
気抵抗値を有し、第１及び第３の電極７及び９の電極材
料としては、例えばモリブデン及びタングステン等が好
適に使用される。また、第２の電極８の電極材として
は、例えばタングステン（Ｗ）35wt％含有Cu、銀（Ag）
含有のタングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Zr）含有の
タングステン（Ｗ）等が好適に使用される。尚、第１〜
第３の電極７〜９の材料としては前記部材の他に、電気
的特性が同一のタングステン合金を使用してもよい。

第１の電極７の基端側は第５図に示すように電導線21を
介して溶接トランス20の２次コイル20aの一端に、第３
の電極９の基端側は電導線22を介して第２の電極８の基
端側と共に２次コイル20aの他端に接続されている。ま
た、溶接トランス20の１次コイル20bは電源制御回路23
に接続されている。

電源制御回路23はトランス20の１次コイル20bに例え
ば、50Hzの商用交流電力を供給して２次コイル20aに50H
zの溶接用交流電流を所定の期間Ｔの間通電し、ワーク
の被覆膜の溶融剥離と溶接とを連続的に行うものであ
る。この電源制御回路23は、第６図に示すようにワーク
の被覆膜の溶融剥離及び溶接に必要な前記通電期間Ｔ
を、被覆膜の溶融剥離に必要な期間（以下剥離期間とい
う）Taと、実際の溶接に必要な期間（以下溶接期間とい
う）Tbとの２つの期間に分け、前半を剥離期間Ta、後半
を溶接期間Tbとし、且つ通電電流Ｉを、被覆膜の溶融剥
離に必要な電流（以下剥離電流という）Iaと、実際の溶
接に必要な電流（以下溶接電流という）Ibとに分け、剥
離期間Taの間剥離電流Iaを、溶接期間Tbの間溶接電流Ib
をトランス20の２次コイル20aに通電させる。

例えば、ワークとして、0.34φの銅線にポリエステルイ
ミドを被覆した線材を使用する場合、剥離期間Ta、溶接
期間Tbは夫々約0.3sec程度（約15サイクル）に設定さ
れ、剥離電流Iaは略600A、溶接電流Ibは略800A程度に設
定される。そして、溶接電流Ibは剥離電流Iaよりも大き
い値（Ib＞Ia）に設定される。勿論、これらの剥離期間
Ta、溶接期間Tb及び、剥離電流Ia、溶接電流Ib等は、線
材の素線径、被覆膜の厚さ等によって最適の値に設定す
ることはいうまでもない。尚、この場合でも溶接電流Ib
は剥離電流Iaよりも大きい値に設定されることは勿論で
ある。

このように、溶接電流Ibを剥離電流Iaよりも大きくする
ことにより、後述するように、被覆膜の剥離に引き続い
て行われる溶接時に溶接電流の一部が第３の電極の経路
でバイパスし、更に、電極の発熱、電蝕或いは酸化等に
起因して抵抗値が増加しても溶接に必要な十分な溶接電
流を通電させることが可能となる。

尚、剥離期間Taと溶接期間Tbとは連続させて剥離電流Ia
と溶接電流Ibとを連続的に通電させても良く、或いは、
剥離期間Taと溶接期間Tbとの間に１サイクル程度のクー
ル期間（休止期間）をおいても良い。

次に、上述のように構成されるスポット溶接機１の作動
手順とその作用を、ワークとして例えば、前述した素線
径0.34φの銅線にポリエステルイミドを被覆した電導線
30を導電性の端子部材31（第７図）に溶接する場合を例
に説明する。

先ず、各電極ホルダ10〜12の水冷ジャケットに冷却水を
供給しておき、第１図、第２図及び第７図に示すよう
に、端子部材31の上面所要位置に電導線30を載置して重
ね合わせたワークを第２の電極８上に載置し、アクチュ
エータ５を作動させて第１及び第３の電極７及び９を降
下させ、電極９の平面9bをワークに圧接させ、第１及び
第３の電極７及び９と第２の電極８間にワークを挟持さ
せる。

次いで、電源制御回路23のスイッチを投入してトランス
20の２次コイル20aに電流を通電する。電源制御回路23
は、通電開始時点から剥離期間Taの間剥離電流Ia（第６
図）を２次コイル20aに通電させる。この剥離電流Iaの
通電を開始した時点においては電導線30は被覆膜30bに
より被覆されているので絶縁性を有し、従って、電流は
第１の電極７と第２の電極８間には直接流れず、電導線
22及び第３の電極９を介し電極７、電導線21、２次コイ
ル20a、電導線22で形成される閉回路を流れる。このと
き、電極７及び９は電極８より高い電気抵抗値を有し、
しかも電極７と電極９とは単にそれらの先端部が互いに
当接して接続されるだけであるから、通電に伴って抵抗
値の高い当接部近傍（第３図）が急激に発熱して高温に
なる。

第１及び第３の電極７及び９の加熱により電導線30の被
覆膜30bが溶融して剥離され、剥離期間Taの後半におい
て素線30aが露出して電極７及び端子部材31に対して導
通状態になる。これにより、被覆膜30bが素線30aから良
好に溶融剥離される。この導通により溶接電流はワーク
を介して第１の電極７と第２の電極８間で直接流れるよ
うになる。この剥離期間Taに続く溶接期間Tbに入り、電
源制御回路23は当該溶接期間Tbの間２次コイル20aに剥
離電流Iaよりも大きい溶接電流Ibを通電させる。

この溶接電流Ibは、前述したように、その一部は第１の
電極７から第３の電極９の経路で流れてバイパスし、ま
た、電極の加熱、電蝕、酸化等に起因する抵抗値の増加
により減少する。しかしながら、溶接電流Ibはこれらに
よる減少分を見込んで前記大きな電流値に設定されてお
り、従って、電源制御回路23は溶接期間Tbの間ワークの
溶接に十分な溶接電流を通電させることができる。そし
て、溶接期間Tb中に素線30aと端子部材31とが溶接され
る。

これにより、電極７、９の加熱、被覆膜30bの溶融剥
離、及び素線30aと端子部材31の溶接は極めて短時間に
終了させることができる。溶接時間は、溶接される電導
線30の素線径、端子部材31の板厚等、ワークによって異
なるが、この溶接時間が短すぎると溶接継手の強度が不
十分となり、長過ぎると素線30aの圧壊が生じたり、素
線30aが焼鈍され脆くなるという不都合が生じるので、
溶接時間はこれらを考慮して適宜値に設定すればよい。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、第１の電極と、第
２の電極と、第１の電極のワーク当接部位に一端を密着
され他端を第２の電極に電気的に接続された第３の電極
と、第１の電極と第２の電極とに接続され所定の期間溶
接用の交流電流を通電する電源制御回路とを有し、第１
及び第３の電極と第２の電極との間にワークを挟持し、
第１と第３の電極の経路で流れる電流により当該第３の
電極を加熱させてワークの被覆膜を溶融剥離し、当該剥
離に伴い第１と第２の電極の経路で流れる電流により溶
接を行うスポット溶接機の通電方法であって、前記溶接
用の交流電流の所定の期間のうち、前半の期間の電流値
よりも後半の期間の電流値を大きくするようにしたの
で、前記ワークの被覆膜を良好に溶融剥離することが可
能となると共に当該被覆膜の剥離後当該ワークを良好に
溶接することが可能となる。この結果、溶接不良の発生
を大幅に低減することが可能となると共に溶接面を良好
に仕上げることができ、更に、製品毎の溶接強度のばら
つきを少なくすることができるという優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスポット溶接機の通電方法を適用
したスポット溶接機の一実施例を示す正面図、第２図は
同側面図、第３図は第２図の第１及び第３の電極の先端
の当接部分の拡大断面図、第４図は第３図の矢線IV−IV
方向断面図、第５図は第１図のスポット溶接機の結線回
路図、第６図は本発明に係るスポット溶接機の通電方法
における通電電流波形の一実施例を示すグラフ、第７図
は第１図の電極にワークを挟持した状態を示す断面図で
ある。１……スポット溶接機、２……基台、３……本体フレー
ム、４……上部電極支持アーム、５……アクチュエータ
（エアシリンダ）、６……下部電極支持アーム、７……
第１の電極、８……第２の電極、９……第３の電極、10
〜12……電極ホルダ、20……溶接トランス、23……電源
制御回路、30……電導線、30a……素線、30b……被覆
膜、31……端子部材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の電極と、第２の電極と、第１の電極
のワーク当接部位に一端を密着され他端を第２の電極に
電気的に接続された第３の電極と、第１の電極と第２の
電極とに接続され所定の期間溶接用の交流電流を通電す
る電源制御回路とを有し、第１及び第３の電極と第２の
電極との間にワークを挟持し、第１と第３の電極の経路
で流れる電流により当該第３の電極を加熱させてワーク
の被覆膜を溶融剥離し、当該剥離に伴い第１と第２の電
極の経路で流れる電流により溶接を行うスポット溶接機
の通電方法であって、前記溶接用の交流電流の所定の期
間のうち、前半の期間の電流値よりも後半の期間の電流
値を大きくすることを特徴とするスポット溶接機の通電
方法。