JPH0710852Y2 - 薄板の溶接装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は比較的薄い板を重ね合わせてその接合部の接合
に用いる溶接装置に関するものである。

［従来の技術］ 比較的薄い板を重ね合わせて接合する場合の溶接方法と
しては、重ね合わされた板に大きな電流を通し、その接
触抵抗によって発熱させて溶かし接合させる、いわゆる
電気抵抗溶接が知られている。この電気抵抗溶接を行わ
せる溶接装置の一種に、ローラ電極（電極輪）を接合部
に沿い転動させながら接合部に大きな電流を通して接合
させるようにしたシーム溶接装置がある。

この溶接装置は、燃料電池のセパレータを製作するとき
等に使用されている。一例としてセパレータを示すと、
燃料電池のセパレータは、タイル（電解質板）の両面を
カソード（酸素極）とアノード（燃料極）の両電極で挟
んでカソード側に酸化ガスを、又、アノード側に燃料ガ
スをそれぞれ供給するようにしてあるセルを積層してス
タックとするときの仕切板として用いるもので、第３図
及び第４図に一例を示す如く、平面形状を矩形にしたセ
ンタープレート11と、該センタープレート11の表裏両面
に配置するガス通路形成用のコルゲート板12,13と、セ
ンタープレート11の周辺部の表裏両面に配置してセンタ
ープレート11に接合させるシールプレート14,15と、電
極反応部となる中央部分を切り抜いて周辺部のみとし且
つマニホールド16,17の部分も切り抜いた形状としてあ
るマスクプレート18,19と、からなり、シールプレート1
4,15の周辺とセンタープレート11の周辺の重ね合わせ部
の接合やマニホールド16,17部におけるセンタープレー
ト11とマスクプレート18又は19との重合部の接合を溶接
装置で溶接するようにしたものが近年提案されている。

上記セパレータの周辺の接合の如き薄い金属板を重ね合
わせた部分の接合を行わせる従来の溶接装置は、第５図
に示す如く、ワークとしてのセパレータを載置させて支
持できるようにセパレータ10よりも外径寸法を大きくし
且つセパレータ10の接合個所を支持する支持部２を有す
る平面電極板１と、該平面電極板１の上方を転動できる
ようにしてある電極輪３とからなる構成とし、且つセパ
レータ10の如き薄い金属板の大面積を電気抵抗溶接で溶
接するときの熱により金属板が変形するのを防止するた
めに、クランプ板４を用いて締付ボルト５にてセパレー
タ10を平面電極板１に拘束させるようにすると共に、平
面電極板１の上面にセパレータ10を直接載せて拘束する
ようにした構成としてあり、セパレータ10の周辺の接合
部を平面電極板１の支持部２上に載せ、セパレータ10の
接合部の上面に電極輪３を接触させて転動させながら大
きい電流をセパレータ10の接合部を通して平面電極板１
へ流すことにより接合部を接合させるようにしてある。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、上記従来の溶接装置では、セパレータ10の接
合部の溶接時に発生する熱によりセパレータ10が変形す
るのを防止するために、セパレータ10の下面を平面電極
板１の上面に直接接触させて拘束させる構成としてある
ので、電極輪３からセパレータ10の接合部に通される大
きな溶接電流は、第４図のセパレータ10の場合にはシー
ルプレート15、マスクプレート19を通して分散されるこ
とになって、電極輪３と平面電極板１で挟まれた接合部
の接合個所に溶接電流が集中せず、したがって、第６図
に示す如くナゲット６がずれた位置に生じてしまい、溶
接部の強度が低下するという問題がある。

そこで、本考案は、電極輪からの大きな溶接電流は電極
輪と平面電極板で挟まれたところに集中して分散するこ
とをなくし、金属板の接合部にナゲットが位置するよう
な溶接装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、上記課題を解決するために、重ね合わされた
薄い金属板を平面電極板上に載置し、上記薄い金属板の
接合部に電極輪を転動させて接合部の抵抗溶接を行うよ
うにしてある溶接装置において、上記重ね合わせた薄板
の接合個所を支持する平面電極板の支持部に、電極輪が
転動する方向と平行に延びる一条の凸部を設けて、該凸
部の先端と薄板上を転動する電極輪の外周との少なくと
も一方を、断面形状が円弧状となるように形成するか、
又は先端が細くなるようにカットして先端面に細幅のフ
ラットな面を有するように形成して当該支持部の凸部と
電極輪との間に上記薄板の接合個所が挾持されるように
し、且つ上記薄い金属板の接合部を除く部分の底面と上
記平面電極板との間に、絶縁材よりなるスペーサを介在
させて、上記金属板と平面電極板とをクランプしてなる
構成とする。

［作用］ 重ね合わせた薄い金属板の接合部が平面電極板の支持部
に載せられ、その接合部の上方を電極輪が転動して電極
輪から金属板の接合部へ大きな溶接電流が流されるが、
上記金属板の接合部以外は平面電極板上に絶縁材スペー
サを介して受けられているので、電極輪からの溶接電流
は金属板の接合部を通って平面電極板の支持部に流され
るだけで分散することがなく、平面電極板の支持部へ集
中して流され、金属板の接合部の接合個所にナゲットが
位置することになり、品質の安定した溶接ができる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案の実施例を示すもので、第３図、第４図
に示した燃料電池用セパレータ10の周辺を接合させるの
に適用した場合を示す。

センタープレート11の周辺部の表裏両面にプレス成形し
たシールプレート14,15を配置し、且つ電極反応部とな
る中央部分を切り抜いて周辺部のみとしたマスクプレー
ト18,19を上記シールプレート14,15の外側に重ねてウェ
ットシール部とするようにしてあるセパレータ10を、平
面電極板１の上面に載置させるようにすると共に、セパ
レータ10の周辺を平面電極板１の支持部２上に載置さ
せ、上記平面電極板１の支持部２との間でセパレータ10
の周辺の接合部を挾持させるよう電極輪３を転動自在に
装備させた構成において、上記平面電極板１の支持部２
に、上記セパレータ10の周辺接合部を線接触させるよう
に上方へ突出し且つ上端を円弧状にした凸部７を電極輪
３が転動する方向と平行に一条連続して設け、該凸部７
上にセパレータ10の周辺を載せるようにし、且つセパレ
ータ10の底面と平面電極板１の上面との間に隙間８を設
けて、該隙間８に絶縁材のスペーサ９を介在させ、セパ
レータ10の上面に載せたクランプ板４と平面電極板１と
の間でセパレータ10を挾持させ、セパレータ10のマニホ
ールド部16に通した締付ボルト５により締め付けてセパ
レータ10をクランプし拘束することによりセパレータ10
が溶接時に変形することがないようにする。

セパレータ10周辺の接合に際しては、図示の如くセンタ
ープレート11の周辺とシールプレート14,15とを重ね合
わせて接合しようとする個所が平面電極板１の凸部７上
に載せられているので、電極輪３を転動させながら大き
な溶接電流を流すと、該溶接電流は、セパレータ10の周
辺の接合部を通して平面電極板１の凸部７へ向けて流さ
れると共に、セパレータ10の底面と平面電極板１との間
には隙間８があって絶縁材のスペーサ９が介在させてあ
ることから、電極輪３からセパレータ10の接合部に通さ
れる溶接電流は分散されることなく、集中して平面電極
板１の凸部７へ向けて流される。これにより電極輪３か
らの大きな溶接電流が集中してセパレータ10の周辺に通
されることになるので、セパレータ10周辺のセンタープ
レート11とシールプレート14,15との接合部では、接触
抵抗による発熱により溶けて接合作用が行われ、当該接
合部に溶接される。この際、上記熱によりセパレータ10
が変形させられるおそれがあるが、セパレータ10は絶縁
材のスペーサ９を挟んで平面電極板１上に載せられ、ク
ランプ板４と締付ボルト５によりクランプされて拘束さ
れているので、セパレータ10が熱により変形されること
を防止することができる。

セパレータ10のマニホールド16,17の周辺部のセンター
プレート11とマスクプレート18又は19の接合部を接合す
る場合も上記と同様に実施することができる。

本考案の溶接装置により溶接された個所の断面を見る
と、第２図の如く、センタープレート11とシールプレー
ト14,15又はマスクプレート18,19との接合個所にナゲッ
ト６が位置しているのが確認され、品質の安定した溶接
が行われることが実証できた。

なお、上記実施例では、ワークとして燃料電池のセパレ
ータ10の場合を示し、且つセパレータ10は、センタープ
レート11と、ガス通路形成用のコルゲート板12,13と、
シールプレート14,15と、マスクプレート18,19とからな
る例を示したが、セパレータ10は、センタープレート11
の両面にコルゲート板を配して、周辺部の両面にマスク
プレートを配して、該マスクプレートの周辺とセンター
プレートとの周辺の接合部及びマニホールド部の周辺を
接合するようにした形式のセパレータでもよいこと、
又、セパレータに限らず、薄い金属板を重ね合わせて重
合部を溶接するものであれば、すべてのものに適用でき
ること、更に、平面電極板１に設けた一連の凸部７は上
端の断面形状が円弧形状としてあるものについて示し且
つ電極輪３は外周面をカットして端面が細幅のフラット
な面を有するような形状のものを示したが、逆にした形
状、すなわち、電極輪３は外面部の断面形状を円弧状に
し、平面電極板１の凸部７は外側面を先端が尖るように
カットして先端面に細幅のフラットな面を有するような
形状として、該凸部７を薄板の接合部が所要の幅の線接
触となるようにしても同様の効果が得られること、更
に、本考案では、金属板が平面電極板１上に断熱材のス
ペーサ９を介して載置されているので、平面電極板の支
持部２には凸部７を設けないで金属板の接合部を載せる
ようにすることもできること、その他本考案の要旨を逸
脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論であ
る。

［考案の効果］ 以上述べた如く、本考案の溶接装置によれば、薄い金属
板を重ね合わせた個所を抵抗溶接する場合に、上記金属
板を載置させる平面電極板における上記金属板の接合部
を受ける支持部に、電極輪が転動する方向と平行に延び
る一条の凸部を設けて、該凸部上に金属板の接合部を直
接接触させるようにし、その他の部分では金属板と平面
電極板との間に隙間を形成して絶縁材のスペーサを介在
させるようにし、上記金属板をクランプして拘束するよ
うにして溶接を行わせるようにしてあるので、金属板の
接合部の上面を転動する電極輪からの大きな溶接電流が
分散させられることなく金属板の接合部を通して平面電
極板の支持部へ集中して流されて、効率よく接合個所を
熱により溶かして接合させることができ、又、上記支持
部に設けた凸部の上端の断面形状を円弧状にして該凸部
上に金属板の接合部を線接触させるようにすることによ
り支持部により集中させて溶接電流を流すことができ
て、ナゲットを接合個所の適正位置に位置させることが
できて溶接部の強度を維持でき、しかも金属板は絶縁材
のスペーサを介し平面電極板にクランプされて拘束され
ているので、溶接時の熱により金属板が変形されること
も防止され、品質の安定した溶接部が得られる、という
優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す部分の断面図、第２図
は溶接部の断面図、第３図は燃料電池用セパレータの一
例を示す平面図、第４図は第３図のIV−IV矢視拡大図、
第５図は従来の溶接装置の部分断面図、第６図は従来の
溶接装置による溶接部の断面図である。 １…平面電極板、２…支持部、３…電極輪、４…クラン
プ板、５…締付ボルト、６…ナゲット、７…凸部、８…
隙間、９…絶縁材のスペーサ、10…セパレータ、11…セ
ンタープレート（薄板）、14,15…シールプレート（薄
板）、18,19…マスクプレート（薄板）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 在間 信之 東京都江東区豊洲３丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)考案者 黒木 紳一郎 東京都江東区豊洲３丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京第二工場内 (56)参考文献 実開 昭48−97428（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−169781（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】重ね合わせた薄板を平面電極板上に載せて
   接合個所に溶接電流を通しその接触抵抗により発生する
   熱によって溶かして接合させる溶接装置において、上記
   重ね合わせた薄板の接合個所を支持する平面電極板の支
   持部に、電極輪が転動する方向と平行に延びる一条の凸
   部を設けて、該凸部の先端と薄板上を転動する電極輪の
   外周との少なくとも一方を、断面形状が円弧状となるよ
   うに形成するか、又は先端が細くなるようにカットして
   先端面に細幅のフラットな面を有するように形成して当
   該支持部の凸部と電極輪との間に上記薄板の接合個所が
   挾持されるようにし、且つ上記薄板の接合個所を除く部
   分の底面と平面電極板との間に絶縁材のスペーサを介在
   させて、薄板を平面電極板に拘束させてなることを特徴
   とする薄板の溶接装置。