JPS6221473A - 積層板の抵抗溶接方法と積層板の抵抗溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非導電性材料を含む積層板同志、あるいは積
層板と金属材を２枚以上重ねてスポット溶接などで溶接
する積層板の抵抗溶接方法およびそのための溶接装置に
関する。

〔従来技術〕

一般に、積層板は、非導電性材料が板厚方向の中間に挟
持されているため、板厚方向への通電が不可能で、その
ままではスポット溶接などの抵抗溶接はできない。その
ため従来は特開昭５９−１１３９８８号公報によって開
示された第６図に示すような方法で抵抗溶接を行ってい
た。すなわち、金属材１を２枚の鋼板２ａ、２ｃの間に
樹脂などの非導電性材料２ｂが挟持されてなる積層板２
にスポット溶接する場合に、一対の溶接電極３　ａ　＋
３ｂの他に一対の補助電極４　ａ’、　４　ｂを設けて
それぞれ前記鋼板２ａ、２ｂに当接させ、これらの補助
電極４ａ、４ｂを導電部材５で接続して、鋼板２ａ、２
ｂ間に導電させたものである。

また特開昭５９−４２１８９号公報によって開示された
ように、−ｈ記の提案をさらに自動化し溶接の安定性を
向上させた提案もなされている。

上記のいずれの提案によっても、鋼板２ａ、２Ｃの少く
とも一方に電流が流れ、金属材１と鋼板２ａの接触部分
にジュール熱が発生してこの部分の非導電性材料が溶融
する。このとき溶接電極３ａ　ｒ　３　ｂ間に圧力を加
えると鋼板２ａ、２ｃが接触して導通状態となりスポッ
ト溶接が行なわれる。

しかしながら前記積層板製造過程において、切断などの
プレス加工時に破断材が混入するなどして上下の鋼板２
ａ、２Ｃ間に微少な短絡部が発生することがある。この
ような場合は溶接時の電流がこの短絡部に集中し、鋼板
２ａ、２Ｃ間に爆飛などが発生して穴があく結果となる
。このことは通電初期時に鋼板２ａ、２Ｃ間に１．０　
Ｖ程度の電圧差が生じ、短絡部があると電流が導電部材
５には流れずこの微少導電部に集中してｉｏ、ｏｏ。

Ａ以上流れることがあるためである。一般に積層板を自
動車部品に用いる場合にはオイルパンやヘッドカバーな
ど気密性を必要とする部品に用いられることが多く、穴
がおいていると油もれなどの品質不良が発生するという
問題があった。特に積層板中にちりや鉄粉などが混入す
ると、その量。

大きさ、位置などが特定できないのみならず、平板では
絶縁状態にあってもプレス加工などによって変形させる
と導通状態になる場合があり、全数目視検査をしたり、
高価な電流波形監視装置を取付けたりしなければならず
、工数や設備費が増大するという問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、前述のとおり、従来の積層板の抵抗溶接にお
いて問題となっていた積層板の製造工程中に異物が混入
することにより、抵抗溶接時に爆飛が発生して積層板に
穴があくという問題を解決し、積層板の両側の鋼板が部
分的に短絡しても爆飛が発生することなく、安価な装置
で溶接強度の大きい抵抗溶接を行うことのできる積層板
の抵抗溶接方法およびそのための溶接装置を提供するこ
とを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、前述の問題点を解決する手段を鋭意研究
した結果、本溶接を行うに際し、予め積層板の表皮金属
材に電流を流し、そのジュール熱により積層板の非導電
性材料層を溶融除去したのちに、本抵抗溶接を行うこと
により、前記のとおりの爆飛の発生もなく円滑に積層板
の抵抗溶接が可能になることを知見して本発明を完成し
たものである。

すなわち、本発明の積層板の抵抗溶接方法は、金属表皮
材間に非導電性材料層を有する積層板を一対の溶接電極
間に加圧挟持し、通電することにより抵抗溶接する方法
において、前記溶接電極とは別個に補助電極を設け、予
め補助電極および前記溶接電極の一方とにより前記積層
板の金属表皮材に通電し前記積層板の溶接部における非
電導性材料層を溶融して積層板の加圧部を導通状態にし
たのち、前記溶接電極間に溶接電流を通電して抵抗溶接
を行う方法であり、 また、本発明め積層板の抵抗溶接装置は、金属表皮材間
に非導電性材層を有する積層板を加圧挟持し溶接電流を
通電する一対の溶接電極と該溶接電極間の通電回路を開
閉するためのスイッチ機構とを有する溶接電流通電回路
と、前記溶接電極の一方と積層板に当接自在に設けられ
た補助電極とを有し、該補助電極と前記溶接電極間の積
層板の金属表皮材に電流を通電して前記積層板間の非導
電性材料層を溶融するための補助通電回路を具備するこ
とを特徴とする抵抗溶接装置である。

〔作用〕

上記の構成によると、第１の工程で金属表皮材が通電加
熱され、溶接電極による加圧で両面の金属表皮材が当接
して電気的に導通状態となり、その後第２の工程で主電
極間に通電加圧して抵抗溶接を行なうので、積層板に異
物が介在して両面の金属表皮材間に短絡部が形成されて
いても、この短絡部にはほとんど電流が流れず、大部分
の電流は溶接電極間に流れるため、短絡部における爆餞
が発生することはない。従って穴がおいて被溶接材の品
質を落すことを防ぐことができ、しかも確実な溶接を行
なうことができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。

〔第１の実施例〕 第１図は本発明に係る積層板の抵抗溶接装置の第１の実
施例を示す構成図である。該図において第６図に示す従
来例と同一または同等部分には同一符号を付して示し、
説明を省略する。電源トランス６の＋側の出力端子６ａ
は回路７を介し溶接電極３ａに接続されている。また電
源トランス６の一側の出力端子６ｂは接触子８を介して
回路９により溶接電極３ｂに接続されている。溶接電極
３ａと同一金属表皮材、すなわち同一鋼板２ａに対向し
ている補助電極４ａは、前記電源トランス６の一側の出
力端子６ｂに回路１０により接続されている。この場合
補助電極４ｂは積層板２を前記補助電極２ａとともに挟
持するのみで、電源トランス６とは接続されていない。

１１．１２はそれぞれ補助電極４及びスイッチである接
触子８を作動させるコンタクトガンである。また１３は
被溶接材の位置を決める位置決めビンである。

上述したように構成された本実施例に用いられる溶接装
置による溶接方法につき以下に説明する。

第１の工程はコンタクトガンが１１を動作させて補助電
極４ａを鋼板２ａに圧接させ、回路７及び回路１０を閉
じる。このとき接触子８は開いている。このことにより
電流は実線の矢印で示すように溶接電極３ａ、金属材１
、鋼板２ａ補助電極４ａを流れ、それぞれの接触部１４
．１５がジュール熱により発電する。この熱は通常摂氏
６００度から８００度に達し、図示せぬ加圧部材によっ
て溶接電極３ａ、３ｂ間に加圧力を約３００ｋｇ及至６
００ｋｇ加えることにより、積層板２の非導電性材料２
ｂが溶融排除され、鋼板２ａと２０との間が電気的に導
通状態になる。このときに、仮に鋼板２ａ、２ｃ間に異
物が介在し短絡点２ｄが発生しても、溶接電極３ａ、３
ｂ間及び補助電極４ａ、４ｂ間にはそれぞれ電圧がかか
らないため、鋼板２ａ、２ｃ間にも電圧がかからず、短
絡点２ｄを通しての溶融電流は流れない。従って鋼板２
ａ、２ｄに穴をあけることはない。

第２の工程は前記コンタクトガン１１を動作させて補助
電極４ａを鋼板２ａから離間させ、同時にコンタクトガ
ン１２を動作させて接触子８を閉じる。このとき前述の
第１の工程で鋼板２ａ、２０間は導通状態になっている
ので、電流は破線の矢印で示すように回路７及び９を介
して溶接電極３ａ、金属材１、積層板２、溶接電極３ｂ
を通り、第２図に示すように接解部１４には完全なナゲ
ツトが形成され、金属板１と積層板２とを完全に溶着さ
せることができる。このとき前述の短絡点２ｄが存在し
ても、溶接電極３ａの直下に電流の流れ易い導通部分１
４があるため、溶接電極３　ａ　を３ｂ間に電圧がかか
っても短絡点２ｄに大電流が集中することはない。従っ
て爆飛などにより穴が発生することもない。なお第１の
工程の溶接電流は第３図に示すように第２の工程の溶接
電流よりはるかに小さくしておく。

本実施例によれば、同一溶接点に対し異った経路により
２工程に分けて通電させるようにしたので、積層板中に
微少の異物が混入して短絡回路が存在しても、爆飛を発
生することなく、安定したスポット溶接が行えて、溶接
強度の大きい安定した製品を得ることができる。

（第２の実施例） 第４図は本発明に係る積層板の抵抗溶接装置の第２の実
施例を示す構成図である。該図において第１図に示す第
１の実施例と同一または同等部分には同一符号を付して
示し、説明を省略する。第１の実施例と異なる点は補助
電極４ａ、４ｂによっても溶着ナゲツト１５を得るよう
にした点である。このため電極トランス６と補助電極４
ａとを連結する回路１０中に、コンタクトガン１６によ
って動作する第２の接触子１７を設け、別に補助電極４
ａ、４ｂに接続された出力端子１８ａ。

１８ｂを有する第２の電源トランス１８を設けた。

本実施例における第１の工程は、コンタクトガン１１，
１６を動作させて補助電極４ａと鋼板２ａとを当接させ
、同時に第２の接触子１７を閉じる。このことにより実
線矢印で示す回路７，１０が形成されて、第１の実施例
の場合と同様に溶接電極３ａ、金属材１、鋼板２ａ、補
助電極４ａに電流が流れる。そして溶接電極３ａ、３ｂ
間及び補助電極４ａ、４ｂ間に加圧力を加えて鋼板２ａ
。

２０間を電気的に導通状態にする。

第２の工程でコンタクトガン１１，１６のうち少なくと
もいずれか一方を動作させて、補助電極４ａ及び接触子
１７のうち少なくともいずれか一方を開放し１回路７，
１０を開く。同時にコンタクトガン１２を動作させて接
触子８を閉じ、第１の実施例の場合と同様に破線矢印で
示す回路７゜９を閉じ、溶接電極３ａ、金属材１、積層
板２、溶接電極３ｂに電流を流してナゲツト４を得る。

第３の工程でコンタクトガン１２，１６を動作させて接
触子１２．１６を開き、同時に溶接電極３ａ、３ｂの加
圧を解除する。そして第２の電源トランス１８の出力端
子１８ａ、１８ｂとそれぞれ接続されている補助電極４
ａ、４ｂをコンタクトガン１１を動作させて鋼板２ａ、
２ｂに当接加圧させる。このことにより回路１９，１０
．２０を介して補助電極４ａ、４ｂ及び積層板２に電流
が流れ、溶着ナゲツト１５を得る。

この場合、前記各工程における溶接電流は第５図に示す
ように、第１の工程で最も少く、第２、第３の工程で多
く流れるようにする。

本実施例によれば第１の工程で補助極４ａ、４ｂの位置
における鋼板２ａ、２ｃはすでに導電状態になっている
ので、異物が混入して短絡点２ｄが形成されていても爆
飛は発生せず、積層板２に穴をあけることなく安定した
ナゲツト１５が得られる。このようにして形成されたナ
ゲツト１５は、他の工程でアース点として活用できる。

上述したいずれの実施例においても、爆飛による穴の発
生などを完全に防止できるので、スポット溶接後の全数
目視検査の必要がなくなり、また高価な電流波形監視装
置を設ける必要もない。さらにまた金属材１と鋼板２ａ
とを溶接するのみならず、鋼板２Ｃも一体に溶接する完
全なナゲツトを形成できるので、溶着強度を大きく向上
させることができる。

また上述した実施例では金属材１と積層板２とをスポッ
ト溶接する場合について説明したが、溶接する材料は３
層以上であっても同様に溶接することができ、またスポ
ット溶接以外の抵抗溶接の場合にも応用できる。

〔発明の効果〕

上述したとおり、本発明によれば、中間に非導電性材料
を含む積層板同志、あるいは積層板と金属材を２枚以上
重ねて抵抗溶接するときに、第１の工程で金属表皮材の
片側に通電し、溶接部の非導電性材料を溶融排除して両
側の金属表皮材を電気的に導通させ、第２の工程で溶接
電極間に大電流を流して溶接部に溶着ナゲツトを形成さ
せるようにしたので、積層板に異物が介在しても爆飛が
発生することなく、安価な装置で溶着強度の大きい抵抗
溶接を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る積層板の抵抗溶接装置の第１の実
施例を示す構成図、第２図は第１図の溶着部を示す拡大
断面図、第３図は第１の実施例における溶接時間と溶接
電流の関係を示すグラフ、第４図は本発明の第２の実施
例を示す構成図、第５図は第２の実施例における溶接時
間と溶接電流の関係を示すグラフ、第６図は従来の積層
板の抵抗溶接方法を示す構成図である。 １・・・金属材、　　　　　２・・・積層板、２ａ、２
ｃ・・・鋼板（金属表皮材１）、２ｂ・・・非導電性材
料、　３ａ、３ｂ・・・溶接電極。 ４ａ、４ｂ・・・補助電極、 ６．１８・・・電源トランス、 ６　ａ　、　６　ｂ　、　１８　ａ　、　１８　ｂ　−
出力端子、８．１７・・・接触子。 −二 一４７Ｑ− 依貨」柳・彌

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属表皮材間に非導電性材料層を有する積層板を
   一対の溶接電極間に加圧挟持し、通電することにより抵
   抗溶接する方法において、前記溶接電極とは別個に補助
   電極を設け、予め補助電極および前記溶接電極の一方と
   により前記積層板の金属表皮材に通電し前記積層板の溶
   接部における非電導性材層を溶融して積層板の加圧部を
   導通状態にしたのち、前記溶接電極間に溶接電流を通電
   して抵抗溶接を行うことを特徴とする積層板の抵抗溶接
   方法。
2. （２）金属表皮材間に非導電性材層を有する積層板を加
   圧挟持し溶接電流を通電する一対の溶接電極と該溶接電
   極間の通電回路を開閉するためのスイッチ機構とを有す
   る溶接電流通電回路と、前記溶接電極の一方と積層板に
   当接自在に設けられた補助電極とを有し、該補助電極と
   前記溶接電極間の積層板の金属表皮材に電流を通電して
   前記積層板間の非導電性材料層を溶融するための補助通
   電回路を具備することを特徴とする積層板の抵抗溶接装
   置。