特開 2024-8500 固相抵抗スポット接合装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024008500

(43)【公開日】2024-01-19

(54)【発明の名称】固相抵抗スポット接合装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/00 20060101AFI20240112BHJP

【ＦＩ】

B23K20/00 340

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022110429

(22)【出願日】2022-07-08

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高本 敬司

【テーマコード（参考）】

4E167

【Ｆターム（参考）】

4E167AA02

4E167AA05

4E167AA06

4E167AA29

4E167BB04

(57)【要約】

【課題】被接合物が傾斜して配置される場合に、被接合物に電極を均一に接触させる。
【解決手段】複数の第１弾性部材１５１は、加圧軸１００の周りに互いに間隔をあけて配置され、電極１１０を複数の被接合物２に向かって付勢する。駆動源３０が接合ユニット１０を駆動させることによって、複数の被接合物２のうちの電極１１０側に位置する被接合物２ａに電極１１０を当接させて、複数の第１弾性部材１５１の各々の付勢力によって電極１１０を複数の被接合物２に押圧させつつ、加圧軸１００を複数の被接合物２に押圧させる。電極１１０は、電極１１０側に位置する被接合物２ａとの接触面に倣って当接するように姿勢を変更可能に支持されている。複数の第１弾性部材１５１の各々は、電極１１０側に位置する被接合物２ａに接触した際の電極１１０の姿勢に応じて弾性変形している。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動源と、
前記駆動源によって軸方向に駆動される接合ユニットとを備え、
前記接合ユニットは、
重ね合わされた複数の被接合物を前記軸方向から塑性変形可能に押圧する加圧軸と、
前記加圧軸に隙間をあけつつ前記加圧軸の周りに配置され、前記複数の被接合物に電圧を印加する電極と、
前記加圧軸の周りに互いに間隔をあけて配置され、前記電極を前記複数の被接合物に向かって付勢する複数の第１弾性部材とを含み、
前記駆動源が前記接合ユニットを駆動させることによって、前記複数の被接合物のうちの電極側に位置する被接合物に前記電極を当接させて、前記複数の第１弾性部材の各々の付勢力によって前記電極を前記複数の被接合物に押圧させつつ、前記加圧軸を前記複数の被接合物に押圧させ、
前記電極は、前記電極側に位置する被接合物との接触面に倣って当接するように姿勢を変更可能に支持されており、
前記複数の第１弾性部材の各々は、前記電極側に位置する被接合物に接触した際の前記電極の姿勢に応じて弾性変形している、固相抵抗スポット接合装置。

【請求項2】

前記接合ユニットは、前記加圧軸を囲むように隙間をあけつつ前記軸方向に延在し、前記電極と接続された接続端部および前記軸方向において前記複数の第１弾性部材と並ぶフランジ部を有するベース部材をさらに含み、
前記複数の第１弾性部材の各々は、前記フランジ部に当接して、前記ベース部材を介して前記電極を付勢し、
前記電極は、前記電極および前記ベース部材の各々の前記加圧軸に対する隙間によって、前記軸方向に対して傾斜可能な範囲が規定されている、請求項１に記載の固相抵抗スポット接合装置。

【請求項3】

前記接合ユニットは、前記加圧軸に隙間をあけつつ前記加圧軸の周りに配置され、前記複数の第１弾性部材を支持するガイド部材をさらに含み、
前記ガイド部材には、前記軸方向に貫通している複数の貫通孔が設けられ、
前記複数の貫通孔の各々には、前記複数の第１弾性部材のうちの対応する第１弾性部材が挿通している、請求項１または請求項２に記載の固相抵抗スポット接合装置。

【請求項4】

前記接合ユニットは、前記加圧軸の周りにおける前記複数の第１弾性部材の内側に配置され、前記ガイド部材を介して前記電極を前記複数の被接合物に向かって付勢する１つの第２弾性部材をさらに含む、請求項３に記載の固相抵抗スポット接合装置。

【請求項5】

前記接合ユニットは、
前記加圧軸の周りに位置して前記複数の第１弾性部材を内部に収容し、前記軸方向において前記電極とは反対側から前記複数の第１弾性部材と当接するケース部材と、
前記フランジ部に対向しつつ、前記ケース部材の前記電極側の端に接続される蓋部と、
前記蓋部と前記フランジ部との間に配置される球体とをさらに含み、
前記フランジ部の蓋部側には第１凹部が設けられ、
前記蓋部のフランジ部側には第２凹部が設けられ、
前記球体は、前記第１凹部および前記第２凹部の各々に線接触可能である、請求項２に記載の固相抵抗スポット接合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固相抵抗スポット接合装置に関する。

【背景技術】

【0002】

固相抵抗スポット接合装置を開示した先行技術文献として、国際公開第２０２１／１８２４４４号(特許文献１)がある。特許文献１に記載された固相抵抗スポット接合装置は、中心加圧軸と、銅電極とを備える。中心加圧軸は、接合温度における金属板材の降伏強度以上の外部応力を金属板材に印加する。銅電極は、金属板材に電流を通電して金属板材を加熱する。銅電極は、中心加圧軸とは別駆動で制御されている。電極はエアシリンダにより駆動し、金属板材に荷重を印加する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２１／１８２４４４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された固相抵抗スポット接合装置においては、エアシリンダによって被接合物に押圧される電極が中心加圧軸の軸方向に駆動する。この軸方向に直交する方向に延在する被接合物が傾斜して配置される場合、被接合物への電極の接触が片当たりになることで不均一になる可能性がある。

【0005】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、被接合物が傾斜して配置される場合に、被接合物に電極を均一に接触させることができる、固相抵抗スポット接合装置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】

【0006】

本発明に基づく固相抵抗スポット接合装置は、駆動源と、接合ユニットとを備える。接合ユニットは、駆動源によって軸方向に駆動される。接合ユニットは、加圧軸と、電極と、複数の第１弾性部材とを含む。加圧軸は、重ね合わされた複数の被接合物を上記軸方向から塑性変形可能に押圧する。電極は、加圧軸に隙間をあけつつ加圧軸の周りに配置され、複数の被接合物に電圧を印加する。複数の第１弾性部材は、加圧軸の周りに互いに間隔をあけて配置され、電極を複数の被接合物に向かって付勢する。駆動源が接合ユニットを駆動させることによって、複数の被接合物のうちの電極側に位置する被接合物に電極を当接させて、複数の第１弾性部材の各々の付勢力によって電極を複数の被接合物に押圧させつつ、加圧軸を複数の被接合物に押圧させる。電極は、電極側に位置する被接合物との接触面に倣って当接するように姿勢を変更可能に支持されている。複数の第１弾性部材の各々は、電極側に位置する被接合物に接触した際の電極の姿勢に応じて弾性変形している。

【0007】

この場合、複数の第１弾性部材を加圧軸周りに配置して電極を付勢することによって、被接合物が傾斜して配置される場合に、複数の第１弾性部材の各々が被接合物の傾斜に合わせて弾性変形することができる。これにより、電極を加圧軸の軸方向に対して傾斜させることができるため、被接合物が傾斜して配置される場合に、被接合物に電極を均一に接触させることができる。

【0008】

本発明の一形態においては、接合ユニットは、ベース部材をさらに含む。ベース部材は、加圧軸を囲むように隙間をあけつつ上記軸方向に延在し、電極と接続された接続端部および上記軸方向において複数の第１弾性部材と並ぶフランジ部を有する。複数の第１弾性部材の各々は、フランジ部に当接して、ベース部材を介して電極を付勢する。電極は、電極およびベース部材の各々の加圧軸に対する隙間によって、上記軸方向に対して傾斜可能な範囲が規定されている。

【0009】

この場合、ベース部材を設けて、複数の第１弾性部材をベース部材のフランジ部に当接させることによって、複数の第１弾性部材を電極に直接当接させる場合と比較して、広範囲に複数の第１弾性部材を当接させることができるため、ベース部材を介して複数の第１弾性部材により安定的に電極を付勢することができる。

【0010】

本発明の一形態においては、接合ユニットは、ガイド部材をさらに含む。ガイド部材は、加圧軸に隙間をあけつつ加圧軸の周りに配置され、複数の第１弾性部材を支持する。ガイド部材には、上記軸方向に貫通している複数の貫通孔が設けられている。複数の貫通孔の各々には、複数の第１弾性部材のうちの対応する第１弾性部材が挿通している。

【0011】

この場合、ガイド部材を設けることによって、複数の第１弾性部材の位置ずれを抑制することができる。

【0012】

本発明の一形態においては、接合ユニットは、１つの第２弾性部材をさらに含む。１つの第２弾性部材は、加圧軸の周りにおける複数の第１弾性部材の内側に配置され、ガイド部材を介して電極を複数の被接合物に向かって付勢する。

【0013】

この場合、１つの第２弾性部材によって電極を中央付近から付勢することによって、被接合物の接合後に被接合物から電極を離間させる際、被接合物に対応して傾斜した電極を傾斜した状態から元の状態に矯正することができる。

【0014】

本発明の一形態においては、接合ユニットは、ケース部材と、蓋部と、球体とをさらに含む。ケース部材は、加圧軸の周りに位置して複数の第１弾性部材を内部に収容し、上記軸方向において電極とは反対側から複数の第１弾性部材と当接する。蓋部は、フランジ部に対向しつつ、ケース部材の電極側の端に接続される。球体は、蓋部とフランジ部との間に配置される。フランジ部の蓋部側には第１凹部が設けられる。蓋部のフランジ部側には第２凹部が設けられる。球体は、第１凹部および第２凹部の各々に線接触可能である。

【0015】

この場合、ベース部材と蓋部との接触を線接触にすることによって、接触する部材の接触抵抗を減らすことができるため、被接合物に対して電極を傾斜させやすくすることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、被接合物が傾斜して配置される場合に、被接合物に電極を均一に接触させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置の構成を示す正面図である。

【図2】本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置の接合ユニット周辺の構成を示す断面図である。

【図3】図２におけるＩＩＩ部を拡大して被接合物が接合される前の装置の状態を示す断面図である。

【図4】本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置の第１接合ユニットにおける複数の第１弾性部材周辺の構成を示す斜視図である。

【図5】本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置により被接合物が接合された直後の装置の状態を示す断面図である。

【図6】本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置の第１接合ユニットにおける電極が傾斜した場合の構成を示す模式図である。

【図7】本発明の一実施の形態の変形例に係る固相抵抗スポット接合装置の構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置について図面を参照して説明する。以下の実施の形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

【0019】

なお、図面においては、加圧軸の軸方向に直交かつ接続導体の延在方向に平行な方向をＸ方向とする。また、加圧軸の軸方向をＹ方向とする。さらに、加圧軸の軸方向および接続導体の延在方向に直交する方向をＺ方向とする。

【0020】

図１は、本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置の構成を示す正面図である。図２は、本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置の接合ユニット周辺の構成を示す断面図である。

【0021】

図１および図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置１は、重ね合わされた複数の被接合物２に電流を通電させることによって複数の被接合物２に軟化領域を形成させつつ、当該軟化領域を塑性変形させて複数の被接合物２同士を固相状態のまま接合する装置である。

【0022】

固相抵抗スポット接合装置１は、接合ユニットとしての第１接合ユニット１０および第２接合ユニット２０と、駆動源３０と、電源部４０とを備える。

【0023】

第１接合ユニット１０は、複数の被接合物２を塑性変形可能に押圧し、かつ複数の被接合物２に電圧を印加するためのユニットである。第１接合ユニット１０は、駆動源３０によって軸方向(Ｙ方向)に駆動される。第１接合ユニット１０の構成については後述する。

【0024】

第２接合ユニット２０は、第１接合ユニット１０とともに複数の被接合物２を押圧し、かつ複数の被接合物２に電圧を印加するためのユニットである。第２接合ユニット２０は、固相抵抗スポット接合装置１の筐体に固定されている。

【0025】

図２に示すように、本実施の形態における第２接合ユニット２０は、第１接合ユニット１０に対してＸＺ平面を基準として面対称に、第１接合ユニット１０と同じ構成を有している。なお、第２接合ユニット２０は、この構成に限定されず、たとえば後述する弾性部材１５０が設けられていない構成であってもよい。

【0026】

図１に示すように、駆動源３０は、第１接合ユニット１０をＹ方向に駆動させる。本実施の形態における駆動源３０は、たとえば、サーボプレス機である。

【0027】

電源部４０は、第１接合ユニット１０および第２接合ユニット２０に電圧を印加する。電源部４０は、電源側導体４１を有する。電源側導体４１が第１接合ユニット１０および第２接合ユニット２０の各々に接続されている。

【0028】

固相抵抗スポット接合装置１により接合される被接合物２は、たとえばハイテン材などの鋼板である。なお、被接合物２は、鋼板に限定されず、アルミニウム板などであってもよいし、鋼板とアルミニウム板との異種材料であってもよい。

【0029】

以下、第１接合ユニット１０について説明する。図３は、図２におけるＩＩＩ部を拡大して被接合物が接合される前の装置の状態を示す断面図である。図４は、本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置の第１接合ユニットにおける複数の第１弾性部材周辺の構成を示す斜視図である。なお、図４においては、発明の理解を容易にするため、ケース部材を透視して示している。

【0030】

図２～図４に示すように、本発明の一実施の形態における第１接合ユニット１０は、加圧軸１００と、電極１１０と、ベース部材１２０と、ケース部材１３０と、蓋部１４０と、球体１４２と、弾性部材１５０と、ガイド部材１６０と、板状部材１７０と、接続導体１８０と、配線部材１９０とを含む。本実施の形態における弾性部材１５０は、複数の第１弾性部材１５１と、１つの第２弾性部材１５２とを有する。

【0031】

加圧軸１００は、Ｙ方向に延在する円柱部材である。加圧軸１００の材質は、たとえばタングステンカーバイドである。ただし、加圧軸１００の材質は、被接合物２に対して必要な押圧力を印加することができれば、特に限定されず、工具鋼、耐熱鋼またはセラミックスなどであってもよい。

【0032】

図３に示すように、加圧軸１００は、先端１０１および後端１０２を有する。先端１０１は、複数の被接合物２のうちの第１接合ユニット側に位置する被接合物２ａと接触する部分である。後端１０２は、加圧軸１００を支持するホルダ１０３に接続されている。後端１０２は、テーパ形状を有し、ホルダ１０３の内周面に係合している。

【0033】

加圧軸１００は、重ね合わされた複数の被接合物２を軸方向(Ｙ方向)から塑性変形可能に押圧する。具体的には、本実施の形態の加圧軸１００は、駆動源３０の駆動によって３０～５０ｋＮの押圧力により複数の被接合物２を押圧する。

【0034】

電極１１０は、加圧軸１００とともに駆動源３０によって駆動される。電極１１０は、加圧軸１００に隙間をあけつつ加圧軸１００の周りに配置されている。本実施の形態における電極１１０の先端１１１は、Ｙ方向から見て、円筒形状を有している。

【0035】

電極１１０は、導電性を有している。電極１１０は、たとえば銅により構成されている。電極１１０は、複数の被接合物２に電圧を印加する。電極１１０は、複数の被接合物２への電圧の印加によって、複数の被接合物２に３５００～１００００Ａの電流を通電させて複数の被接合物２を加熱する。

【0036】

ベース部材１２０は、導電性を有し、軸方向(Ｙ方向)に延在している。ベース部材１２０は、たとえば銅により構成されている。ベース部材１２０は、加圧軸１００に隙間をあけつつ加圧軸１００の周りに配置されている。

【0037】

ベース部材１２０は、本体部１２１と、接続端部１２２と、フランジ部１２３とを有している。本体部１２１は、ベース部材１２０のうちのＹ方向に延在する円筒部分である。

【0038】

接続端部１２２は、本体部１２１のＹ方向の被接合物２側に位置している。接続端部１２２は、加圧軸１００を囲むように隙間をあけつつ軸方向(Ｙ方向)に延在している。接続端部１２２は、電極１１０と接続されている。

【0039】

フランジ部１２３は、本体部１２１における接続端部１２２が配置される側とは反対側の端部からＸＺ平面上に延在している。フランジ部１２３は、軸方向(Ｙ方向)において複数の第１弾性部材１５１と並んでいる。

【0040】

フランジ部１２３は、接触面１２４を有している。フランジ部１２３は、接触面１２４において複数の第１弾性部材１５１と接触している。

【0041】

フランジ部１２３の蓋部１４０側には、第１凹部１２５が設けられている。本実施の形態に係る第１凹部１２５は、円錐面形状を有している。なお、第１凹部１２５は円錐面形状に限定されず、曲面であってもよい。

【0042】

電極１１０は、電極１１０およびベース部材１２０の各々の加圧軸１００に対する隙間によって、軸方向(Ｙ方向)に対して傾斜可能な範囲が規定されている。このため、電極１１０およびベース部材１２０は、ＸＺ平面に延在する被接合物２がＸＺ平面に対して傾斜した場合、電極１１０が被接合物２に接触しつつＹ方向に対して傾斜することができる。

【0043】

図２～図４に示すように、ケース部材１３０は、加圧軸１００の周りに位置して複数の第１弾性部材１５１および１つの第２弾性部材１５２を内部に収容している。ケース部材１３０は、たとえば絶縁材料によって構成されている。

【0044】

図３および図４に示すように、ケース部材１３０には、軸方向(Ｙ方向)に沿って延在する複数の溝部１３１が設けられている。複数の溝部１３１の各々に、複数の第１弾性部材１５１の各々が収容されている。ケース部材１３０は、軸方向(Ｙ方向)において電極１１０とは反対側から複数の第１弾性部材１５１と当接している。

【0045】

蓋部１４０は、球体１４２を介してフランジ部１２３を支持する部材である。蓋部１４０は、フランジ部１２３に対向しつつ、ケース部材１３０の電極１１０側の端に接続されている。蓋部１４０は、たとえば鋼により構成されている。

【0046】

蓋部１４０のフランジ部１２３側には第２凹部１４１が設けられている。本実施の形態に係る第２凹部１４１は、円錐面形状を有している。なお、第２凹部１４１は円錐面形状に限定されず、曲面であってもよい。

【0047】

球体１４２は、蓋部１４０とフランジ部１２３との間に配置されている。球体１４２は、たとえば鋼球である。球体１４２は、複数の第１弾性部材１５１の各々に対応するように、Ｙ方向に複数の第１弾性部材１５１に並んで配置されている。

【0048】

球体１４２は、第１凹部１２５および第２凹部１４１の各々に線接触可能である。これにより、フランジ部１２３と球体１４２との接触抵抗を減らすことができるため、電極１１０およびベース部材１２０がＹ方向に傾斜しやすい。また、球体１４２の線接触によって、電極１１０への通電による熱をフランジ部１２３から蓋部１４０へ伝熱させにくくすることができるため、第１接合ユニット１０の耐熱性を向上させることができる。

【0049】

弾性部材１５０は、電極１１０を複数の被接合物２に向かって付勢する。本実施の形態においては、電極１１０は、弾性部材１５０の付勢によって、たとえば１～２ｋＮの押圧力により複数の被接合物２を押圧する。

【0050】

複数の第１弾性部材１５１は、加圧軸１００の周りに互いに間隔をあけて配置され、電極１１０を複数の被接合物２に向かって付勢する。具体的には、複数の第１弾性部材１５１は、ベース部材１２０のフランジ部１２３に当接し、ベース部材１２０を介して電極１１０を付勢している。

【0051】

本実施の形態における複数の第１弾性部材１５１は、加圧軸１００を中心としてＸＺ平面の円周上に等間隔で８個配置されている。なお、複数の第１弾性部材１５１の数量は、８個に限定されず、電極１１０およびベース部材１２０がＹ方向に対し、いずれか方向に傾斜することができればよく、少なくとも３個以上であればよい。

【0052】

複数の第１弾性部材１５１の各々は、弾性体１５３と、台座部１５４とを有する。本実施の形態における弾性体１５３は、たとえば、ばねである。なお、弾性体１５３は、ばねに限定されず、ゴムなどの他の弾性体であってもよい。

【0053】

台座部１５４は、弾性体１５３のベース部材１２０側の端部に配置されている。本実施の形態における台座部１５４は、たとえば、ばね受けである。

【0054】

台座部１５４は、ベース部材１２０側に球面１５５を有している。球面１５５がフランジ部１２３の接触面１２４に点接触している。これにより、接触面１２４がＸＺ平面に対して傾斜した際、台座部１５４が円柱形状である場合と比較して、台座部１５４が接触面１２４に対して片当たりして複数の第１弾性部材１５１から接触面１２４へ偏った付勢力が加わることを抑制することができる。

【0055】

１つの第２弾性部材１５２は、加圧軸１００の周りにおける複数の第１弾性部材１５１の内側に配置されている。１つの第２弾性部材１５２は、たとえば、ばねである。なお、第２弾性部材１５２は、ばねに限定されず、ゴムなどの他の弾性体であってもよい。

【0056】

１つの第２弾性部材１５２は、ガイド部材１６０を介して電極１１０を複数の被接合物２に向かって付勢する。１つの第２弾性部材１５２は、電極１１０およびベース部材１２０がＸＺ平面に対して傾斜しつつ被接合物２を接合した後、被接合物２から第１接合ユニット１０を離間させる際に、ベース部材１２０の傾斜を矯正させる役割を有している。

【0057】

複数の第１弾性部材１５１の各々のＹ方向におけるヤング率は、１つの第２弾性部材１５２より高いことが望ましい。これにより、電極１１０およびベース部材１２０がＹ方向から傾斜した場合に、複数の第１弾性部材１５１の付勢力によって、電極１１０を被接合物２に密着させやすくすることができる。

【0058】

ガイド部材１６０は、加圧軸１００に隙間をあけつつ加圧軸１００の周りに配置されている。ガイド部材１６０には、軸方向(Ｙ方向)に貫通している複数の貫通孔１６１が設けられている。複数の貫通孔１６１の各々には、複数の第１弾性部材１５１のうちの対応する第１弾性部材１５１が挿通している。これにより、ガイド部材１６０は、複数の第１弾性部材１５１の各々を支持する。

【0059】

ガイド部材１６０は、１つの第２弾性部材１５２によりＹ方向に付勢されることによって、その位置が固定されている。１つの第２弾性部材１５２は、ボルト締結などの固定方法を用いることなく、ガイド部材１６０の位置を簡素に固定することができる。

【0060】

板状部材１７０は、導電性を有し、ベース部材１２０の本体部１２１の周面に接続されている。接続導体１８０は、第１接合ユニット１０のうちの駆動源３０側に固定されている。接続導体１８０の一端が電源側導体４１と接続されている。配線部材１９０は、板状部材１７０および接続導体１８０を電気的に接続する。配線部材１９０は、たとえば銅線によって構成されている。

【0061】

電源部４０から供給される電流は、電源側導体４１、接続導体１８０、配線部材１９０、板状部材１７０、ベース部材１２０および電極１１０の順に電流が流れて、被接合物２に電流が流れる。固相抵抗スポット接合装置１においては、被接合物２に対する加圧軸１００および電極１１０の押圧によって、被接合物２ａ，２ｂ同士が接触表面において密着することにより接触抵抗が低くなる。これにより、接触抵抗が低くなった接触表面が通電経路になって、当該通電経路に電流が流れる。

【0062】

なお、第１接合ユニット１０において、１つの第２弾性部材１５２は必ずしも必要ではない。第１接合ユニット１０に１つの第２弾性部材１５２を設けない場合、ガイド部材１６０はベース部材１２０にボルト締結などの公知の接続方法により固定される。

【0063】

以下、固相抵抗スポット接合装置１による被接合物２の固相抵抗スポット接合について説明する。図５は、本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置により被接合物が接合された直後の装置の状態を示す断面図である。

【0064】

固相抵抗スポット接合装置１の被接合物２の固相抵抗スポット接合の動きとしては、まず、図１～図３に示すように、駆動源３０が第１接合ユニット１０を駆動させることによって、複数の被接合物２のうちの第１接合ユニット１０の電極１１０側に位置する被接合物２ａに電極１１０を当接させる。加圧軸１００より前に電極１１０を被接合物２ａに接触させて予圧をかけることにより、被接合物２の仮の位置決めをすることができる。また、複数の被接合物２のうちの被接合物２ｂには、第２接合ユニット２０の電極１１０が当接する。

【0065】

次に、電極１１０から複数の被接合物２に電圧を印加する。被接合物２同士が密着して接触抵抗が低くなった接触表面が通電経路になって、当該通電経路に電流が流れる。これにより、複数の被接合物２が加熱されて、複数の被接合物２の間に軟化領域Ｒが形成される。

【0066】

次に、図４に示すように、複数の第１弾性部材１５１の各々の付勢力によって電極１１０を複数の被接合物２に押圧させつつ、加圧軸１００を複数の被接合物２に押圧させる。

【0067】

具体的には、駆動源３０が第１接合ユニット１０をさらに駆動させることによって、加圧軸１００により被接合物２同士の間の軟化領域Ｒを塑性変形させる。この際、電極１１０は、ベース部材１２０を介して弾性部材１５０によって付勢されているため、第１接合ユニット１０において加圧軸１００から独立して駆動し、弾性部材１５０の付勢力によって複数の被接合物２を押圧する。電極１１０の駆動によって、フランジ部１２３の第１凹部１２５と球体１４２との間には、Ｙ方向において隙間があく。

【0068】

電極１１０から被接合物２に通電されつつ加圧軸１００により押圧されることによって、被接合物２の軟化領域Ｒが塑性変形する。被接合物２は、軟化領域Ｒ以外の位置において被接合物２ａ，２ｂ同士の間に隙間をあけつつ塑性変形する。軟化領域Ｒの塑性変形によって、軟化領域Ｒにおいて新生面が形成される。この新生面同士が当接することによって、被接合物２ａ，２ｂ同士が固相抵抗スポット接合される。

【0069】

なお、加圧軸１００および電極１１０が被接合物２に接触する順番は、限定されない。加圧軸１００が電極１１０より前に被接合物２に接触してもよいし、加圧軸１００と電極１１０とが同時に被接合物２に接触してもよい。

【0070】

図６は、本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置の第１接合ユニットにおける電極が傾斜した場合の構成を示す模式図である。

【0071】

図６に示すように、上述した固相抵抗スポット接合装置１による被接合物２の接合において、固相抵抗スポット接合装置１に対する被接合物２を位置決めする際の位置ずれ、または被接合物２の厚みのばらつきなどによって、被接合物２がＸＺ平面に対して傾斜して配置される場合がある。

【0072】

仮に、電極がエアシリンダなどによってＹ方向に駆動する場合、電極の先端の被接合物２と接触する面は、ＸＺ平面に平行である。このため、被接合物２がＸＺ平面に対して傾斜して配置された場合に、電極の先端の被接合物２と接触する面は、被接合物２に対して片当たりするなどして不均一に接触する可能性がある。その結果、被接合物２ａ，２ｂ同士の接触表面に電極から均一に押圧されないため、均一な通電経路が確保できず、軟化領域が確保されずに接合不良を引き起こす可能性がある。

【0073】

一方、図６に示すように、本実施の形態における電極１１０は、電極１１０側に位置する被接合物２ａとの接触面に倣って当接するように姿勢を変更可能に支持されている。これにより、電極１１０を加圧軸１００の軸方向(Ｙ方向)に対して傾斜させることができるため、被接合物２が傾斜して配置される場合に、被接合物２に電極１１０を均一に接触させることができる。その結果、電極１１０と被接合物２との通電経路が確保されることにより、被接合物２に均一に軟化領域Ｒを形成することができるため、接合不良の発生を抑制することができる。

【0074】

また、仮に、電極が１つの弾性部材によって付勢される場合、１つの弾性部材は、主にＹ方向において弾性変形する。このため、被接合物２がＸＺ平面に対して傾斜して配置される場合に、被接合物２の傾斜に対応して電極を傾斜させにくい。

【0075】

一方、本実施の形態においては、複数の第１弾性部材１５１の各々が電極１１０側に位置する被接合物２ａに接触した際の電極１１０の姿勢に応じて弾性変形している。これにより、被接合物２が傾斜した分だけ対応する位置に配置された複数の第１弾性部材１５１の各々がＹ方向に弾性変形するため、電極１１０およびベース部材１２０を傾斜させることができる。

【0076】

被接合物２が接合された後、第１接合ユニット１０は、Ｙ方向において被接合物２から離れる方向に駆動される。この際、１つの第２弾性部材１５２がガイド部材１６０を介して電極１１０およびベース部材１２０をＹ方向に付勢する。これにより、被接合物２の傾斜に合わせて電極１１０およびベース部材１２０がＹ方向に傾斜していた場合、電極１１０およびベース部材１２０の傾斜をＸＺ平面に対して元の平行状態に矯正することができる。

【0077】

本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置１においては、複数の第１弾性部材１５１を加圧軸１００周りに配置して電極１１０を付勢することによって、被接合物２が傾斜して配置される場合に、複数の第１弾性部材１５１の各々が被接合物２の傾斜に合わせて弾性変形することができる。これにより、電極１１０を加圧軸１００の軸方向(Ｙ方向)に対して傾斜させることができるため、被接合物２が傾斜して配置される場合に、被接合物２に電極１１０を均一に接触させることができる。ひいては、電極１１０と被接合物２との通電経路が確保されることにより、被接合物２に均一に軟化領域Ｒを形成することができるため、接合不良の発生を抑制することができる。

【0078】

本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置１においては、ベース部材１２０を設けて、複数の第１弾性部材１５１をベース部材１２０のフランジ部１２３に当接させることによって、複数の第１弾性部材１５１を電極１１０に直接当接させる場合と比較して、広範囲に複数の第１弾性部材１５１を当接させることができるため、ベース部材１２０を介して複数の第１弾性部材１５１により安定的に電極１１０を付勢することができる。

【0079】

本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置１においては、ガイド部材１６０を設けることによって、複数の第１弾性部材１５１の位置ずれを抑制することができる。

【0080】

本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置１においては、１つの第２弾性部材１５２によって電極１１０を中央付近から付勢することによって、被接合物２の接合後に被接合物２から電極１１０を離間させる際、被接合物２に対応して傾斜した電極１１０を傾斜した状態から元の状態に矯正することができる。

【0081】

本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置１においては、ベース部材１２０と蓋部１４０との接触を線接触にすることによって、接触する部材の接触抵抗を減らすことができるため、被接合物２に対して電極１１０を傾斜させやすくすることができる。

【0082】

以下、本発明の一実施の形態の変形例に係る固相抵抗スポット接合装置について図を参照して説明する。本変形例に係る固相抵抗スポット接合装置は、第１接合ユニットの構成が本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置１と異なるため、本発明の一実施の形態に係る固相抵抗スポット接合装置１と同様である構成については説明を繰り返さない。

【0083】

図７は、本発明の一実施の形態の変形例に係る固相抵抗スポット接合装置の構成を示す断面図である。図７に示すように、本変形例に係る固相抵抗スポット接合装置１Ａは、第１接合ユニット１０Ａと、第２接合ユニット２０と、駆動源と、電源部とを備える。

【0084】

第１接合ユニット１０Ａおよび第２接合ユニット２０は、複数の被接合物３を塑性変形可能に押圧し、かつ複数の被接合物３に電圧を印加するためのユニットである。

【0085】

固相抵抗スポット接合装置１Ａにより接合される被接合物３は、凸部Ｃを有する被接合物３ａと、平板状の被接合物３ｂとにより構成されている。

【0086】

本変形例における第１接合ユニット１０Ａは、加圧軸２００と、ベース部材２２０とを有する。

【0087】

加圧軸２００は、第２接合ユニット２０における加圧軸１００と比較して、Ｙ方向に長い。

【0088】

ベース部材２２０は、第２接合ユニット２０におけるベース部材１２０と比較して、Ｙ方向に長い。具体的には、ベース部材２２０は、本体部２２１と、接続端部１２２と、フランジ部１２３とを有している。本体部２２１が、第２接合ユニット２０におけるベース部材１２０の本体部１２１と比較して、Ｙ方向に長い。

【0089】

第２接合ユニット２０における板状部材１７０から加圧軸１００およびベース部材１２０が被接合物３に向かって突出している長さと比較して、第１接合ユニット１０Ａにおける板状部材１７０から突出している加圧軸２００およびベース部材２２０が被接合物３に突出している長さは長い。これにより、被接合物３ａの凸部Ｃに第１接合ユニット１０Ａが接触することなく、加圧軸２００および電極１１０を被接合物３に押圧させることができるため、被接合物３を固相抵抗スポット接合装置１Ａにより接合することができる。

【0090】

加圧軸２００およびベース部材２２０は、蓋部１４０および板状部材１７０などの他の構成を取り外すことによって、長さの異なる他の加圧軸およびベース部材に交換することができる。このため、種々のワーク形状に合わせて容易に第１接合ユニット１０ＡのＹ方向の長さを変更することができる。

【0091】

本発明の一実施の形態の変形例に係る固相抵抗スポット接合装置１Ａにおいては、被接合物３の形状に合わせて第１接合ユニット１０Ａにおける加圧軸２００およびベース部材２２０のＹ方向における長さを第２接合ユニット２０の加圧軸１００およびベース部材１２０に対して長くすることによって、被接合物３の形状に合わせて第１接合ユニット１０Ａの長さを変更することができる。これにより、固相抵抗スポット接合装置１Ａを種々の形状を有する被接合物に対応した構成にすることができる。

【0092】

なお、上述した実施の形態においては、１対の電極を一方向に配置し、１対の電極によって被接合物を挟持する、いわゆるダイレクト方式の接合方法について説明したが、本願発明はダイレクト方式に限定されない。本願発明は、インダイレクト方式あるいはシリーズ方式などの他の抵抗接合方式についても適用することができる。

【0093】

また、上述した実施の形態においては、定置式の固相抵抗スポット接合装置について説明したが、この構成に限定されない。本願発明は、たとえばロボットなどの先端に取り付けるガンタイプの接合装置においても適用することができる。

【0094】

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本開示の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではない。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。上述した実施の形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0095】

１，１Ａ 固相抵抗スポット接合装置、２，２ａ，２ｂ，３，３ａ，３ｂ 被接合物、１０，１０Ａ 第１接合ユニット、３０ 駆動源、１００，２００ 加圧軸、１１０ 電極、１２０，２２０ ベース部材、１２２ 接続端部、１２３ フランジ部、１２５ 第１凹部、１３０ ケース部材、１４０ 蓋部、１４１ 第２凹部、１４２ 球体、１５１ 第１弾性部材、１５２ 第２弾性部材、１６０ ガイド部材、１６１ 貫通孔。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】