ガス及びヒュームの捕集装置
【課題】スポット溶接時に発生するガスを短時間に効率的に捕集する必要があり、また発生したガスやヒュームを変質させることなく捕集する必要があった。
【解決手段】スポット溶接で鋼板から発生するガスやヒュームをスポット溶接機の可動する電極部と溶接される鋼板部材とを含む空間に閉じこめ、その空間に清浄な空気を導入して発生したガスやヒュームを送出する。そのため大気中のガス成分が混入せず、正しい値が検出でき、またガスやヒュームの変性を防止することができる。
【解決手段】スポット溶接で鋼板から発生するガスやヒュームをスポット溶接機の可動する電極部と溶接される鋼板部材とを含む空間に閉じこめ、その空間に清浄な空気を導入して発生したガスやヒュームを送出する。そのため大気中のガス成分が混入せず、正しい値が検出でき、またガスやヒュームの変性を防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車および家庭電化製品等に使用される鋼板のスポット溶接時に発生するガスやヒュームの捕集装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スポット溶接は、例えば２枚の冷間圧延鋼板を電極で加圧して、数ｋＡの電流を流し、その接触抵抗の発熱により鋼板の接触部で局部溶融が生じナゲットと言われる溶融凝固部により溶接されるものである。
【０００３】
従来、このようなスポット溶接用鋼板として、鋼板表面が導電性の冷間圧延鋼板、亜鉛めっき鋼板、亜鉛系合金めっき鋼板等が用いられてきた。
【０００４】
更に、上記鋼板より更に耐食性に優れた有機被覆鋼板のスポット溶接が要請され、通電前の電極加圧で、有機被覆膜が機械的に破壊され、有機被覆材料の選定や薄膜化で有機被覆鋼板のスポット溶接が可能となっている。
【０００５】
一方、有機被覆鋼板をスポット溶接すると、高温に加熱された有機被覆膜が分解したり、空気により酸化され、新たなガスの発生や有機被覆膜の下地に用いた亜鉛等の低融点金属蒸気のヒュームの発生を伴う問題が生じた。
【０００６】
このようなガス等を分析することにより、環境負荷や人体に対する有害性を評価する必要が生じている。そのため従来は、スポット溶接の近くに、ホースを近づけて、発生するガスを吸引しながら固体捕集剤で捕集して、分析するのが一般的であった。一方、現場でガス等を捕集すると、他の作業のガス成分も検出される恐れがある。また実験室的にスポット溶接を再現しても、通常の空気に含まれるガス成分のブランクを正しく差し引くことが出来ないため正しい値が検出できないと言う問題がある。そのためスポット溶接時に発生するガスやヒュームの捕集専用の装置の開発が必要とされている。
【０００７】
特許文献１には、検査部位を密閉状態で覆って当該部位から放散するガスを空気を循環させてインピンジャーに捕集するガス捕集装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１８５７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、スポット溶接時に発生するガスを捕集するには、スポット溶接が電極が移動して溶接が開始される動的なものであり、局部から発生するガスを短時間に効率的に捕集する必要があり、上記文献のような住宅等の建材から発生するガスを静的に捕集する装置の構成では困難であった。また発生したガスやヒュームを変質させることなく捕集する必要や、発熱やスパークに対する耐久性の観点からも改善が必要であった。
【００１０】
本発明は、上述した問題点に鑑み、スポット溶接で鋼板から発生するガスやヒュームをスポット溶接機の可動する電極部と溶接される鋼板部材とを含む空間に閉じこめ、その空間に清浄な空気を導入して発生したガスやヒュームを送出するので、大気中のガス成分が混入せず、正しい値が検出できるガスやヒュームの捕集装置を提供することを主な課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、スポット溶接時に鋼板から生ずるガス及びヒュームの捕集装置であって、スポット溶接機の一方の電極の電極支持部に固定されるカバー体と該カバー体に結合された第１のベローズ体から構成され、他方の電極の電極支持部には、第２のベローズ体が固定されており、前記第１のベローズ体と前記第２のベローズ体とが、前記鋼板を両側から挟み込むように結合され、前記カバー体と該カバー体に結合された前記第１のベローズ体と前記鋼板によって閉空間を形成し、前記カバー体に空気を導入する空気導入口と前記鋼板から生じたガスを排出するガス排出口とを具備し、前記一方の電極の電極支持部が前記他方の電極の電極支持部の方向に移動し両電極が前記鋼板に接触してスポット溶接する際に、前記第１のベローズ体と前記第２のベローズ体とが収縮して該両電極の該鋼板への接触を可能とすることを特徴とするガス及びヒュームの捕集装置を提供する。
【００１２】
本発明によれば、スポット溶接時に鋼板から生ずるガス及びヒュームの捕集装置であって、スポット溶接機の一方の電極の電極支持部に固定されるカバー体とカバー体に結合された第１のベローズ体が、他方の電極の電極支持部には、第２のベローズ体が固定されており、第１のベローズ体と第２のベローズ体とが、溶接される鋼板を両側から挟み込むように結合され、カバー体とカバー体に結合された第１のベローズ体と鋼板によって閉空間を形成し、外気の混入が防止される。また、カバー体に空気を導入する空気導入口と鋼板から生じたガスを排出するガス排出口とを具備しているため、清浄な空気を導入できスポット溶接で生じたガスはガス排出口から、ヒュームはカバー体内表面で捕集することができる。また、一方の電極の電極支持部が他方の電極の電極支持部の方向に移動し両電極が鋼板に接触してスポット溶接する際に、カバー体に結合された第１のベローズ体と第２のベローズ体とが収縮して両電極の鋼板への接触を可能としているので、両電極の電極支持部が接近する際のストロークをベローズ体の収縮で吸収することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、スポット溶接時に鋼板から生ずるガス及びヒュームの捕集装置であって、スポット溶接機の第１電極の電極支持部に固定され、第１の空間を形成する第１の部材と、前記スポット溶接機の第２電極の電極支持部に固定され、第２の空間を形成する第２の部材とからなり、前記第１の部材は前記第１電極の電極支持部に固定されるカバー体と該カバー体に結合されたベローズ体から構成され、前記第２の部材は一端が閉じられたベローズ体から構成されており、前記第１の部材の前記ベローズ体と前記第２の部材の前記ベローズ体とが、前記鋼板の一部分を両側から挟み込むように結合され、前記第１の空間と前記第２の空間とが連通されて、閉空間を形成し、
前記第１の部材に前記鋼板から生じたガスを排出するガス排出口と、前記第２の部材に空気を導入する空気導入口とを具備し、前記第１電極の電極支持部が前記第２電極の電極支持部の方向に移動し前記第１電極と前記第２電極が前記鋼板に接触してスポット溶接する際に、前記第１の部材の前記ベローズ体と前記第２の部材の前記ベローズ体とが収縮して該第１電極と該第２電極の該鋼板への接触を可能とすることを特徴とするガス及びヒュームの捕集装置である。
【００１４】
斯かる特徴によれば、スポット溶接時に鋼板から生ずるガス及びヒュームの捕集装置であって、スポット溶接機の第１電極の電極支持部に固定され、第１の空間を形成する第１の部材と、スポット溶接機の第２電極の電極支持部に固定され、第２の空間を形成する第２の部材とからなり、第１の部材は第１電極の電極支持部に固定されるカバー体とカバー体に結合されたベローズ体から構成され、第２の部材は一端が閉じられたベローズ体から構成されており、第１の部材のベローズ体と第２の部材のベローズ体とが、溶接される鋼板の一部分を両側から挟み込むように結合され、第１の空間と第２の空間とが連通されて、閉空間を形成し、第１の部材に鋼板から生じたガスを排出するガス排出口と、第２の部材に空気を導入する空気導入口とを具備しているため、第２の空間から導入された清浄な空気が、鋼板との隙間から第１の空間に流入し、スポット溶接で生じたガスは第１の空間のガス排出口から、ヒュームは第１電極の電極支持部に固定されるカバー体内表面で捕集することができる。またこの場合は、スポット溶接で電極と接する鋼板の両面及びナゲットが形成される合わせ面から発生するガス及びヒュームを捕集できるため、ガス及びヒュームの捕集の効率が良くなる。また第１電極の電極支持部が第２電極の電極支持部の方向に移動し第１電極と第２電極が鋼板に接触してスポット溶接する際に、第１の部材のベローズ体と第２の部材のベローズ体とが収縮して第１電極と第２電極の鋼板への接触を可能としているので両電極の電極支持部が接近する際のストロークをベローズ体の収縮で吸収することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記カバー体に更に圧力調整弁および／または前記ガス排出口に逆止弁を具備したことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス及びヒュームの捕集装置である。
【００１６】
斯かる特徴によれば、カバー体に更に圧力調整弁および／またはガス排出口に逆止弁を具備したことを特徴としているので、スポット溶接の際に、ベローズ体の収縮により内部の圧力が上昇するが、圧力調整弁のために、内部圧力は一定に保たれ、実体のガスやヒュームの発生をより再現することができる。またガス排出口に逆止弁を具備することにより鋼板で発生したガスをガス排出口から逆流なく排出して固体捕集に効率的に吸収させることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、さらに前記カバー体がガラス製であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガス及びヒュームの捕集装置である。
【００１８】
斯かる特徴によれば、カバー体がガラス製であるため、スポット溶接で生じたガスやヒュームと反応せず、正しい評価をすることができる。例えばカバー体にアルミナを使用すると表面で触媒反応等が生じて、生成したガスが分解され、正しい評価をすることができなくなる。またカバー体に金属を用いるとヒューム自体も金属であるので、ヒュームの捕集で汚染が生じてしまう。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のガス及びヒュームの捕集装置は、スポット溶接で鋼板から発生するガスやヒュームをスポット溶接機の可動する電極部と溶接される鋼板部材とを含む空間に閉じこめ、その空間に清浄な空気を導入して発生したガスやヒュームを送出するので、大気中のガス成分が混入せず、正しい値が検出でき、またガスやヒュームの変性を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明のガス及びヒュームの捕集装置の第１の実施形態のスポット溶接前の正面断面図である。
【図２】図２は本発明のガス及びヒュームの捕集装置の第１の実施形態のスポット溶接時の正面断面図である。
【図３】図３は図１のＡ−Ａ部分の断面からみた平面図である。
【図４】図４は本発明のガス及びヒュームの捕集装置の第２の実施形態を示すスポット溶接前の正面断面図である。
【図５】図５は図４のＢ−Ｂ部分の断面からみた平面図である。
【図６】図６は、従来法によるブランクの空気の分析結果と本発明の第１の実施形態によるブランクの空気とスポット溶接のガス分析結果を示した図面である。
【図７】図７(ａ)、(ｂ)はスポット溶接機の一般的な構造と動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図７(ａ)、(ｂ)はスポット溶接機１００の一般的な構造と動作を示す図である。上部の電極７０ｅと上部の電極７０ｅを支持する電極支持部８０ｅと、下部の電極７０ｆと下部の電極７０ｆを支持する電極支持部８０ｆにトランス（図示せず）を結合して交流電圧を供給する。下部の電極７０ｆを支持する電極支持部８０ｆは固定であるが、上部の電極７０ｅを支持する電極支持部８０ｅをエアシリンダー（図示せず）等で可動して、スポット溶接される少なくとも２枚の鋼板Ｐを２０００Ｎ程度の圧力で加圧して数ｋＡの電流を短時間流してスポット溶接を行う。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明のガス及びヒュームの捕集装置の第１の実施形態のスポット溶接前の正面断面図である。第１の実施形態は、スポット溶接される鋼板Ｐの片側で生じるガス及びヒュームを捕集する捕集装置１である。
【００２３】
ガス及びヒュームの捕集装置１の鋼板Ｐより上部の部分は、スポット溶接機１００の一方の電極７０ａの電極支持部８０ａにカバー体固定部材５０とグランドパッキン５２により固定されるカバー体２とカバー体２に結合された第１のベローズ体３ａから構成されている。カバー体２と第１のベローズ体３ａと、カバー体２とカバー体固定部材５０とは、フック体５４（図３参照）でそれぞれ結合されている。カバー体２とカバー体固定部材５０を結合するとグランドパッキン５２が圧縮され、電極支持部８０ａにカバー体２が固定され、またカバー体２の空間がシールされることになる。なおカバー体固定部材５０をネジ止めで電極支持部８０ａに固定しても良い。
【００２４】
カバー体２には、清浄な空気を導入する空気導入口２２と鋼板Ｐから生じたガスを排出するガス排出口２４とを備えている。カバー体２の材質は、難燃性のセラミックス材料が好ましく、カバー体２の内面でガスやヒュームを変性させることがないガラスが特に好ましい。第１のベローズ体３ａと第２のベローズ体４ａが導電性の材質の場合は、カバー体２の材質は絶縁性も必要である。導電性であると捕集装置１全体が導電性になり、電極支持部８０ａと８０ｂから電流が分流して、スポット溶接ができなくなることを防ぐためである。なお、カバー体２の材質が絶縁性でない場合には、カバー体２やカバー体固定部材５０が接触する電極支持部８０ａとの間に絶縁体を挟むと良い。
【００２５】
第１のベローズ体３ａは、カバー体２の下面と結合される上部フランジ３２と、鋼板Ｐに接する下部フランジ３４と、上部フランジ３２と下部フランジ３４とを結合するベローズ３６から構成されている。第１のベローズ体３ａの材質は、耐熱、耐食性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はより耐熱、耐食性に優れたステンレス鋼を用いることが望ましい。
【００２６】
ガス及びヒュームの捕集装置１の鋼板Ｐより下部の部分は、スポット溶接機１００の他方の電極７０ｂの電極支持部８０ｂにベローズ体固定部材９０で固定される第２のベローズ体４ａから構成されている。
【００２７】
第２のベローズ体４ａは、上部フランジ４２と下部フランジ４４とを結合するベローズ４６から構成されている。下部フランジ４４は、ベローズ体固定部材９０に結合され、上部フランジ４２は、第１のベローズ体３ａの下部フランジ３４と鋼板Ｐを挟んでネジ止めにより固定される（図３参照）。なお、第２のベローズ体４ａの材質も、耐熱、耐食性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はより耐熱、耐食性に優れたステンレス鋼を用いることが望ましい。
【００２８】
このようにして、カバー体２とカバー体２に結合された第１のベローズ体３ａと鋼板Ｐによって囲まれる閉空間と鋼板Ｐと第２のベローズ体４ａによって囲まれる閉空間が形成されるが、後者の閉空間は、スポット溶接で生成するガスやヒュームの捕集には役立たないので、ベローズ体固定部材９０に貫通孔を設け、後者の閉空間を開放してガス成分が滞留しないようにした方が好ましい。
【００２９】
図２には、本発明のガス及びヒュームの捕集装置１の第１の形態のスポット溶接時の正面断面図を示す。スポット溶接の際には、電極７０ａの電極支持部８０ａが、エアシリンダー等で下降するため、電極支持部８０ａに固定されているカバー体２も下降する。カバー体２が下降するとベローズ体３ａのベローズ３６が収縮しながら、下部フランジ３４を通じて、鋼板Ｐと第２のベローズ体４ａの上部フランジ４２を押圧する。上部フランジ４２が押圧されるとベローズ体固定部材９０で電極支持部８０ｂに固定されている下部フランジ４４は、動かないため、ベローズ４６が収縮して均衡する。
【００３０】
さらに、カバー体２が下降すると、鋼板Ｐが下降し、他方の電極７０ｂに接するようになり、最終的には電極７０ａが鋼板Ｐに接触して鋼板Ｐを電極７０ａと電極７０ｂの両電極で挟み込み、加圧が行われる。加圧中にスポット溶接機１００のトランスから交流電流が、電極支持部８０ａを通じて電極７０ａと電極支持部８０ｂを通じて電極７０ｂに供給され、鋼板Ｐのスポット溶接が行われる。
【００３１】
図３は、図１のＡ−Ａ部分の断面からみた平面図である。カバー体２と第１のベローズ体３ａはフック体５４により結合され、また鋼板Ｐは、第１のベローズ体３ａの下部フランジ３４と第２のベローズ体４ａの上部フランジ４２の間に挟まれて、下部フランジ３４と上部フランジ４２がねじ穴５６によりネジ止めされて、気密を保つようになっている。また下部フランジ３４と上部フランジ４２の材質がステンレス鋼の場合には鋼板Ｐと接触する面を研削してポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を埋め込み、鋼板Ｐの滑りを良くして、スポット溶接毎に鋼板Ｐを移動できるようにしても良い。
【００３２】
スポット溶接時に鋼板Ｐから生ずるガス及びヒュームの捕集は以下のような手順で行う。まず第１のベローズ体３ａの下部フランジ３４と第２のベローズ体４ａの上部フランジ４２の間に鋼板Ｐを挟み込んで、ねじ穴５６によりネジ止めを行う。カバー体２の空気導入口２２にホースを接続してボンベから揮発性有機化合物が低減された清浄な空気を導入する。カバー体２とカバー体２に結合された第１のベローズ体３ａと鋼板Ｐによって囲まれる閉空間の空気が置換されたら、ガス排出口２４に固体捕集剤（活性炭、Ｔｅｎａｘ（登録商標）、モレキュラーシーブ、シリカゲル、2,4-Dinitrophenyl-hydrazine(ＤＮＰＨ)、O-(4-cyano-2-ethoxybenzyl)hydroxylamine(ＣＮＥＴ)等）を中途に設けたホースを接続する。
【００３３】
スポット溶接機１００の電源を入れて、スポット溶接を行う。スポット溶接で鋼板Ｐから発生したガスは、導入された清浄な空気により、ガス排出口２４から排出されて固体捕集剤に吸収される。またスポット溶接で鋼板Ｐから発生したヒュームは、カバー体２の内面に付着される。
【００３４】
固体吸着されたガス成分（揮発性有機化合物（ＶＯＣ）及び準揮発性有機化合物（ＳＶＯＣ）等）のガス分析は、加熱脱着によりガスクロマトグラフ（ＧＣ）あるいはガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ／ＭＳ）に導入し、定性・定量分析を行う。ＤＮＰＨやＣＮＥＴ等の化学誘導体化固相吸着されたガス成分（アルデヒド類やケトン類等）は、溶媒抽出後、高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）で定性・定量分析を行う。
【００３５】
カバー体２の内面に付着したヒュームの分析は、スパーテルなどを用いてそのまま回収、あるいは水・溶媒などを用いて回収し、回収したものをＥＤＸ分析、ＸＲＤ分析、化学分析等に供する。
【実施例２】
【００３６】
図４は本発明のガス及びヒュームの捕集装置１の第２の実施形態のスポット溶接前の正面断面図である。第２の実施形態は、スポット溶接される鋼板Ｐの電極と接する両面及びナゲットが形成される合わせ面で生じるガス及びヒュームを捕集する捕集装置１である。
【００３７】
ガス及びヒュームの捕集装置１は、スポット溶接機１００の第１電極７０ｃの電極支持部８０ｃに固定され、第１の空間を形成する第１の部材と第２電極７０ｄの電極支持部８０ｄに固定され、第２の空間を形成する第２の部材から構成されている。
【００３８】
第１の部材は、第１電極７０ｃの電極支持部８０ｃにカバー体固定部材５０とグランドパッキン５２により固定されるカバー体２とカバー体２に結合されたベローズ体３ｂから構成されている。カバー体２とベローズ体３ｂと、カバー体２とカバー体固定部材５０とは、図３で説明したフック体５４でそれぞれ結合されている。カバー体２とカバー体固定部材５０を結合するとグランドパッキン５２が圧縮され、電極支持部８０ｃにカバー体２が固定され、またカバー体２と結合されたベローズ体３ｂとで形成される第１の空間がシールされることになる。なお、カバー体固定部材５０をネジ止めで電極支持部８０ｃに固定しても良い。
【００３９】
カバー体２には、鋼板Ｐから生じたガスを排出するガス排出口２４を備えている。カバー体２の材質は、難燃性のセラミックス材料が好ましく、カバー体２の内面でガスやヒュームを変性させることがないガラスが特に好ましい。ベローズ体３ｂとベローズ体４ｂが導電性の材質の場合は、カバー体２の材質は絶縁性も必要である。導電性であると捕集装置１全体が導電性になり、電極支持部８０ｃと８０ｄから電流が分流して、スポット溶接ができなくなることを防ぐためである。なお、カバー体２の材質が絶縁性でない場合には、カバー体２やカバー体固定部材５０が接触する電極支持部８０ｃとの間に絶縁体を挟むと良い。
【００４０】
ベローズ体３ｂは、カバー体２の下面と結合される上部フランジ３２と、鋼板Ｐに接するＯリング５８の付いた下部フランジ３４と、上部フランジ３２と下部フランジ３４とを結合するベローズ３６から構成されている。Ｏリング５８を使用するのは、本第２の実施形態の場合は、第１の空間と第２の空間を連通させるため、鋼板Ｐの一部分を挟み込むようにしているため、鋼板Ｐの厚みをＯリング５８の弾性変形で緩和して、かつ外気が侵入しないようにするためである。なお、ベローズ体３ｂの材質は、耐熱、耐食性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はより耐熱、耐食性に優れたステンレス鋼を用いることが望ましい。
【００４１】
第２の部材は、一端が閉じられたベローズ体４ｂから構成されている。ベローズ体４ｂは、Ｏリング５８の付いた上部フランジ４２と下部フランジ４４とを結合するベローズ４６から構成されている。下部フランジ４４は、ベローズ体固定部材９０に結合され、一端が閉じられている。本実施の態様では、ベローズ体固定部材９０に清浄な空気を導入する空気導入口２２が備えられているが、上部フランジ４２又は下部フランジ４４に備えても良い。Ｏリング５８の付いた上部フランジ４２は、ベローズ体３ｂのＯリング５８の付いた下部フランジ３４と鋼板Ｐの一部分を挟んでネジ止めにより固定される。なお、ベローズ体４ｂの材質も、耐熱、耐食性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はより耐熱、耐食性に優れたステンレス鋼を用いることが望ましい。
【００４２】
このようにして、カバー体２とカバー体２に結合されたベローズ体３ｂとで形成された第１の空間と一端が閉じられたベローズ体４ｂによって形成された第２の空間が連通されて閉空間を形成する。そのためスポット溶接の際に発生するガス及びヒュームを鋼板Ｐの電極と接する両面からとナゲットが形成される合わせ面から捕集できるので効率が良い。
【００４３】
スポット溶接の際の態様は、第１の形態のスポット溶接の際の態様と同様である。スポット溶接の際には、第１電極７０ｃの電極支持部８０ｃが、エアシリンダー等で下降するため、電極支持部８０ｃに固定されているカバー体２も下降する。カバー体２が下降するとベローズ体３ｂのベローズ３６が収縮しながら、下部フランジ３４のＯリング５８を通じて、鋼板Ｐとベローズ体４ｂの上部フランジ４２のＯリング５８を押圧する。上部フランジ４２のＯリング５８が押圧されるとベローズ体固定部材９０で電極支持部８０ｄに固定されている下部フランジ４４は、動かないため、ベローズ４６が収縮して均衡する。
【００４４】
さらに、カバー体２が下降すると、鋼板Ｐが下降し、第２電極７０ｄに接するようになり、最終的には第１電極７０ｃが鋼板Ｐに接触して鋼板Ｐを第１電極７０ｃと第２電極７０ｄの両電極で挟み込み、加圧が行われる。加圧中にスポット溶接機１００のトランスから交流電流が、電極支持部８０ｃを通じて電極７０ｃと電極支持部８０ｄを通じて電極７０ｄに供給され、鋼板Ｐのスポット溶接が行われる。
【００４５】
図５は、図４のＢ-Ｂ部分の断面からみた平面図である。カバー体２とベローズ体３ｂはフック体５４により結合され、また鋼板Ｐの一部分は、ベローズ体３ｂのＯリング５８の付いた下部フランジ３４とベローズ体４ｂのＯリング５８の付いた上部フランジ４２の間に挟まれて、第１の空間と第２の空間とが連通され、下部フランジ３４と上部フランジ４２がねじ穴５６によりネジ止めされて、気密を保つようになっている。
【００４６】
スポット溶接時に鋼板Ｐから生ずるガス及びヒュームの捕集は以下のような手順で行う。まずベローズ体３ｂのＯリング５８の付いた下部フランジ３４とベローズ体４ｂのＯリング５８の付いた上部フランジ４２の間に第１の空間と第２の空間とが連通するように鋼板Ｐの一部分を挟み込んで、ねじ穴５６によりネジ止めを行う。ベローズ体固定部材９０の空気導入口２２にホースを接続してボンベから揮発性有機化合物が低減された清浄な空気を導入する。導入された清浄な空気は第２の空間から第１の空間に流れ、連通された閉空間の空気が置換されたら、カバー体２のガス排出口２４に固体捕集剤（活性炭、Ｔｅｎａｘ（登録商標）、モレキュラーシーブ、シリカゲル、2,4-Dinitrophenyl-hydrazine(ＤＮＰＨ)、O-(4-cyano-2-ethoxybenzyl)hydroxylamine(ＣＮＥＴ)等）を中途に設けたホースを接続する。
【００４７】
スポット溶接機１００の電源を入れて、スポット溶接を行う。スポット溶接で鋼板Ｐの電極と接する両面からとナゲットが形成される合わせ面から発生したガスは、ベローズ体固定部材９０の空気導入口２２から導入された清浄な空気により、カバー体２のガス排出口２４から排出されて固体捕集剤に吸収される。またスポット溶接で鋼板Ｐから発生したヒュームは、カバー体２の内面に付着される。なお、ガス排出口２４をカバー体２に設けたが、ベローズ体３ｂのフランジに設けても良い。
【００４８】
これ以降の捕集したガスの分析とヒュームの分析は実施例１で説明した第１の実施形態と同じであるので省略する。
【００４９】
本実施例の別の実施形態として、カバー体２に更に圧力調整弁（図示せず）を備える実施形態がある。スポット溶接の際は、閉空間の体積が縮まるので、圧力の変動が生じ、通常の圧力でのスポット溶接の際に発生するガスやヒュームと異なる可能性があり、圧力調整弁により圧力の変動を押さえることができる。
【００５０】
また別の実施形態として、ガス排出口２４に逆止弁を備える形態がある。スポット溶接の後は、閉空間の体積が膨張するので、圧力が低減し、ガス排出口２４から外部空気が逆流する恐れがある。そのため、ガス排出口２４に逆止弁を備えておけば、ガス排出口２４からの逆流もなく、発生したガスを空気導入口２２から導入された清浄な空気により、ガス排出口２４から排出して固体捕集剤に吸収させることができる。
【００５１】
更に、カバー体２に圧力調整弁、ガス排出口２４に逆止弁を備える実施形態も当然考えられ、閉空間の圧力変動が少なく、またガス排出口２４からの逆流もなく、発生したガスを空気導入口２２から導入された清浄な空気により、ガス排出口２４から排出して固体捕集剤に吸収させることができる。
【００５２】
図６は、従来法によるブランクの空気の分析結果と本発明の第１の実施形態によるブランクの空気とスポット溶接のガス分析結果を示した図面である。いずれも固体捕集剤としてＴｅｎａｘ（登録商標）を用い、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）を使用して分析したものである。従来法ではブランクの空気に対してもキシレンや鉱物油等の揮発性有機化合物が検出されるが、本発明の装置で捕集した結果、清浄な空気を使用するブランクでは、ほとんど揮発性有機化合物は検出されなかった。そのため、スポット溶接の際に発生するガスの成分とブランクの空気に含まれている揮発性有機化合物が重複することなく極めて正しい精度で測定することが可能となった。
【００５３】
上述の構成により、本発明のガス及びヒュームの捕集装置は、スポット溶接で鋼板から発生するガスやヒュームをスポット溶接機の可動する電極部と溶接される鋼板部材とを含む空間に閉じこめ、その空間に清浄な空気を導入して発生したガスやヒュームを送出するので、大気中のガス成分が混入せず、正しい値が検出でき、またガスやヒュームの変性を防止することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ ガス及びヒュームの捕集装置
２ カバー体
３ａ、ｂ ベローズ体
４ａ、ｂ ベローズ体
２２ 空気導入口
２４ ガス排出口
３２ 上フランジ
３４ 下フランジ
３６ ベローズ
４２ 上フランジ
４４ 下フランジ
４６ ベローズ
５０ カバー体固定部材
５２ グランドパッキン
５４ フック体
５６ ネジ穴
５８ Ｏリング
７０ａ〜ｆ 電極
８０ａ〜ｆ 電極支持部
９０ ベローズ体固定部材
１００ スポット溶接機
Ｐ 鋼板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車および家庭電化製品等に使用される鋼板のスポット溶接時に発生するガスやヒュームの捕集装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スポット溶接は、例えば２枚の冷間圧延鋼板を電極で加圧して、数ｋＡの電流を流し、その接触抵抗の発熱により鋼板の接触部で局部溶融が生じナゲットと言われる溶融凝固部により溶接されるものである。
【０００３】
従来、このようなスポット溶接用鋼板として、鋼板表面が導電性の冷間圧延鋼板、亜鉛めっき鋼板、亜鉛系合金めっき鋼板等が用いられてきた。
【０００４】
更に、上記鋼板より更に耐食性に優れた有機被覆鋼板のスポット溶接が要請され、通電前の電極加圧で、有機被覆膜が機械的に破壊され、有機被覆材料の選定や薄膜化で有機被覆鋼板のスポット溶接が可能となっている。
【０００５】
一方、有機被覆鋼板をスポット溶接すると、高温に加熱された有機被覆膜が分解したり、空気により酸化され、新たなガスの発生や有機被覆膜の下地に用いた亜鉛等の低融点金属蒸気のヒュームの発生を伴う問題が生じた。
【０００６】
このようなガス等を分析することにより、環境負荷や人体に対する有害性を評価する必要が生じている。そのため従来は、スポット溶接の近くに、ホースを近づけて、発生するガスを吸引しながら固体捕集剤で捕集して、分析するのが一般的であった。一方、現場でガス等を捕集すると、他の作業のガス成分も検出される恐れがある。また実験室的にスポット溶接を再現しても、通常の空気に含まれるガス成分のブランクを正しく差し引くことが出来ないため正しい値が検出できないと言う問題がある。そのためスポット溶接時に発生するガスやヒュームの捕集専用の装置の開発が必要とされている。
【０００７】
特許文献１には、検査部位を密閉状態で覆って当該部位から放散するガスを空気を循環させてインピンジャーに捕集するガス捕集装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１８５７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、スポット溶接時に発生するガスを捕集するには、スポット溶接が電極が移動して溶接が開始される動的なものであり、局部から発生するガスを短時間に効率的に捕集する必要があり、上記文献のような住宅等の建材から発生するガスを静的に捕集する装置の構成では困難であった。また発生したガスやヒュームを変質させることなく捕集する必要や、発熱やスパークに対する耐久性の観点からも改善が必要であった。
【００１０】
本発明は、上述した問題点に鑑み、スポット溶接で鋼板から発生するガスやヒュームをスポット溶接機の可動する電極部と溶接される鋼板部材とを含む空間に閉じこめ、その空間に清浄な空気を導入して発生したガスやヒュームを送出するので、大気中のガス成分が混入せず、正しい値が検出できるガスやヒュームの捕集装置を提供することを主な課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、スポット溶接時に鋼板から生ずるガス及びヒュームの捕集装置であって、スポット溶接機の一方の電極の電極支持部に固定されるカバー体と該カバー体に結合された第１のベローズ体から構成され、他方の電極の電極支持部には、第２のベローズ体が固定されており、前記第１のベローズ体と前記第２のベローズ体とが、前記鋼板を両側から挟み込むように結合され、前記カバー体と該カバー体に結合された前記第１のベローズ体と前記鋼板によって閉空間を形成し、前記カバー体に空気を導入する空気導入口と前記鋼板から生じたガスを排出するガス排出口とを具備し、前記一方の電極の電極支持部が前記他方の電極の電極支持部の方向に移動し両電極が前記鋼板に接触してスポット溶接する際に、前記第１のベローズ体と前記第２のベローズ体とが収縮して該両電極の該鋼板への接触を可能とすることを特徴とするガス及びヒュームの捕集装置を提供する。
【００１２】
本発明によれば、スポット溶接時に鋼板から生ずるガス及びヒュームの捕集装置であって、スポット溶接機の一方の電極の電極支持部に固定されるカバー体とカバー体に結合された第１のベローズ体が、他方の電極の電極支持部には、第２のベローズ体が固定されており、第１のベローズ体と第２のベローズ体とが、溶接される鋼板を両側から挟み込むように結合され、カバー体とカバー体に結合された第１のベローズ体と鋼板によって閉空間を形成し、外気の混入が防止される。また、カバー体に空気を導入する空気導入口と鋼板から生じたガスを排出するガス排出口とを具備しているため、清浄な空気を導入できスポット溶接で生じたガスはガス排出口から、ヒュームはカバー体内表面で捕集することができる。また、一方の電極の電極支持部が他方の電極の電極支持部の方向に移動し両電極が鋼板に接触してスポット溶接する際に、カバー体に結合された第１のベローズ体と第２のベローズ体とが収縮して両電極の鋼板への接触を可能としているので、両電極の電極支持部が接近する際のストロークをベローズ体の収縮で吸収することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、スポット溶接時に鋼板から生ずるガス及びヒュームの捕集装置であって、スポット溶接機の第１電極の電極支持部に固定され、第１の空間を形成する第１の部材と、前記スポット溶接機の第２電極の電極支持部に固定され、第２の空間を形成する第２の部材とからなり、前記第１の部材は前記第１電極の電極支持部に固定されるカバー体と該カバー体に結合されたベローズ体から構成され、前記第２の部材は一端が閉じられたベローズ体から構成されており、前記第１の部材の前記ベローズ体と前記第２の部材の前記ベローズ体とが、前記鋼板の一部分を両側から挟み込むように結合され、前記第１の空間と前記第２の空間とが連通されて、閉空間を形成し、
前記第１の部材に前記鋼板から生じたガスを排出するガス排出口と、前記第２の部材に空気を導入する空気導入口とを具備し、前記第１電極の電極支持部が前記第２電極の電極支持部の方向に移動し前記第１電極と前記第２電極が前記鋼板に接触してスポット溶接する際に、前記第１の部材の前記ベローズ体と前記第２の部材の前記ベローズ体とが収縮して該第１電極と該第２電極の該鋼板への接触を可能とすることを特徴とするガス及びヒュームの捕集装置である。
【００１４】
斯かる特徴によれば、スポット溶接時に鋼板から生ずるガス及びヒュームの捕集装置であって、スポット溶接機の第１電極の電極支持部に固定され、第１の空間を形成する第１の部材と、スポット溶接機の第２電極の電極支持部に固定され、第２の空間を形成する第２の部材とからなり、第１の部材は第１電極の電極支持部に固定されるカバー体とカバー体に結合されたベローズ体から構成され、第２の部材は一端が閉じられたベローズ体から構成されており、第１の部材のベローズ体と第２の部材のベローズ体とが、溶接される鋼板の一部分を両側から挟み込むように結合され、第１の空間と第２の空間とが連通されて、閉空間を形成し、第１の部材に鋼板から生じたガスを排出するガス排出口と、第２の部材に空気を導入する空気導入口とを具備しているため、第２の空間から導入された清浄な空気が、鋼板との隙間から第１の空間に流入し、スポット溶接で生じたガスは第１の空間のガス排出口から、ヒュームは第１電極の電極支持部に固定されるカバー体内表面で捕集することができる。またこの場合は、スポット溶接で電極と接する鋼板の両面及びナゲットが形成される合わせ面から発生するガス及びヒュームを捕集できるため、ガス及びヒュームの捕集の効率が良くなる。また第１電極の電極支持部が第２電極の電極支持部の方向に移動し第１電極と第２電極が鋼板に接触してスポット溶接する際に、第１の部材のベローズ体と第２の部材のベローズ体とが収縮して第１電極と第２電極の鋼板への接触を可能としているので両電極の電極支持部が接近する際のストロークをベローズ体の収縮で吸収することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記カバー体に更に圧力調整弁および／または前記ガス排出口に逆止弁を具備したことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス及びヒュームの捕集装置である。
【００１６】
斯かる特徴によれば、カバー体に更に圧力調整弁および／またはガス排出口に逆止弁を具備したことを特徴としているので、スポット溶接の際に、ベローズ体の収縮により内部の圧力が上昇するが、圧力調整弁のために、内部圧力は一定に保たれ、実体のガスやヒュームの発生をより再現することができる。またガス排出口に逆止弁を具備することにより鋼板で発生したガスをガス排出口から逆流なく排出して固体捕集に効率的に吸収させることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、さらに前記カバー体がガラス製であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガス及びヒュームの捕集装置である。
【００１８】
斯かる特徴によれば、カバー体がガラス製であるため、スポット溶接で生じたガスやヒュームと反応せず、正しい評価をすることができる。例えばカバー体にアルミナを使用すると表面で触媒反応等が生じて、生成したガスが分解され、正しい評価をすることができなくなる。またカバー体に金属を用いるとヒューム自体も金属であるので、ヒュームの捕集で汚染が生じてしまう。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のガス及びヒュームの捕集装置は、スポット溶接で鋼板から発生するガスやヒュームをスポット溶接機の可動する電極部と溶接される鋼板部材とを含む空間に閉じこめ、その空間に清浄な空気を導入して発生したガスやヒュームを送出するので、大気中のガス成分が混入せず、正しい値が検出でき、またガスやヒュームの変性を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明のガス及びヒュームの捕集装置の第１の実施形態のスポット溶接前の正面断面図である。
【図２】図２は本発明のガス及びヒュームの捕集装置の第１の実施形態のスポット溶接時の正面断面図である。
【図３】図３は図１のＡ−Ａ部分の断面からみた平面図である。
【図４】図４は本発明のガス及びヒュームの捕集装置の第２の実施形態を示すスポット溶接前の正面断面図である。
【図５】図５は図４のＢ−Ｂ部分の断面からみた平面図である。
【図６】図６は、従来法によるブランクの空気の分析結果と本発明の第１の実施形態によるブランクの空気とスポット溶接のガス分析結果を示した図面である。
【図７】図７(ａ)、(ｂ)はスポット溶接機の一般的な構造と動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図７(ａ)、(ｂ)はスポット溶接機１００の一般的な構造と動作を示す図である。上部の電極７０ｅと上部の電極７０ｅを支持する電極支持部８０ｅと、下部の電極７０ｆと下部の電極７０ｆを支持する電極支持部８０ｆにトランス（図示せず）を結合して交流電圧を供給する。下部の電極７０ｆを支持する電極支持部８０ｆは固定であるが、上部の電極７０ｅを支持する電極支持部８０ｅをエアシリンダー（図示せず）等で可動して、スポット溶接される少なくとも２枚の鋼板Ｐを２０００Ｎ程度の圧力で加圧して数ｋＡの電流を短時間流してスポット溶接を行う。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明のガス及びヒュームの捕集装置の第１の実施形態のスポット溶接前の正面断面図である。第１の実施形態は、スポット溶接される鋼板Ｐの片側で生じるガス及びヒュームを捕集する捕集装置１である。
【００２３】
ガス及びヒュームの捕集装置１の鋼板Ｐより上部の部分は、スポット溶接機１００の一方の電極７０ａの電極支持部８０ａにカバー体固定部材５０とグランドパッキン５２により固定されるカバー体２とカバー体２に結合された第１のベローズ体３ａから構成されている。カバー体２と第１のベローズ体３ａと、カバー体２とカバー体固定部材５０とは、フック体５４（図３参照）でそれぞれ結合されている。カバー体２とカバー体固定部材５０を結合するとグランドパッキン５２が圧縮され、電極支持部８０ａにカバー体２が固定され、またカバー体２の空間がシールされることになる。なおカバー体固定部材５０をネジ止めで電極支持部８０ａに固定しても良い。
【００２４】
カバー体２には、清浄な空気を導入する空気導入口２２と鋼板Ｐから生じたガスを排出するガス排出口２４とを備えている。カバー体２の材質は、難燃性のセラミックス材料が好ましく、カバー体２の内面でガスやヒュームを変性させることがないガラスが特に好ましい。第１のベローズ体３ａと第２のベローズ体４ａが導電性の材質の場合は、カバー体２の材質は絶縁性も必要である。導電性であると捕集装置１全体が導電性になり、電極支持部８０ａと８０ｂから電流が分流して、スポット溶接ができなくなることを防ぐためである。なお、カバー体２の材質が絶縁性でない場合には、カバー体２やカバー体固定部材５０が接触する電極支持部８０ａとの間に絶縁体を挟むと良い。
【００２５】
第１のベローズ体３ａは、カバー体２の下面と結合される上部フランジ３２と、鋼板Ｐに接する下部フランジ３４と、上部フランジ３２と下部フランジ３４とを結合するベローズ３６から構成されている。第１のベローズ体３ａの材質は、耐熱、耐食性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はより耐熱、耐食性に優れたステンレス鋼を用いることが望ましい。
【００２６】
ガス及びヒュームの捕集装置１の鋼板Ｐより下部の部分は、スポット溶接機１００の他方の電極７０ｂの電極支持部８０ｂにベローズ体固定部材９０で固定される第２のベローズ体４ａから構成されている。
【００２７】
第２のベローズ体４ａは、上部フランジ４２と下部フランジ４４とを結合するベローズ４６から構成されている。下部フランジ４４は、ベローズ体固定部材９０に結合され、上部フランジ４２は、第１のベローズ体３ａの下部フランジ３４と鋼板Ｐを挟んでネジ止めにより固定される（図３参照）。なお、第２のベローズ体４ａの材質も、耐熱、耐食性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はより耐熱、耐食性に優れたステンレス鋼を用いることが望ましい。
【００２８】
このようにして、カバー体２とカバー体２に結合された第１のベローズ体３ａと鋼板Ｐによって囲まれる閉空間と鋼板Ｐと第２のベローズ体４ａによって囲まれる閉空間が形成されるが、後者の閉空間は、スポット溶接で生成するガスやヒュームの捕集には役立たないので、ベローズ体固定部材９０に貫通孔を設け、後者の閉空間を開放してガス成分が滞留しないようにした方が好ましい。
【００２９】
図２には、本発明のガス及びヒュームの捕集装置１の第１の形態のスポット溶接時の正面断面図を示す。スポット溶接の際には、電極７０ａの電極支持部８０ａが、エアシリンダー等で下降するため、電極支持部８０ａに固定されているカバー体２も下降する。カバー体２が下降するとベローズ体３ａのベローズ３６が収縮しながら、下部フランジ３４を通じて、鋼板Ｐと第２のベローズ体４ａの上部フランジ４２を押圧する。上部フランジ４２が押圧されるとベローズ体固定部材９０で電極支持部８０ｂに固定されている下部フランジ４４は、動かないため、ベローズ４６が収縮して均衡する。
【００３０】
さらに、カバー体２が下降すると、鋼板Ｐが下降し、他方の電極７０ｂに接するようになり、最終的には電極７０ａが鋼板Ｐに接触して鋼板Ｐを電極７０ａと電極７０ｂの両電極で挟み込み、加圧が行われる。加圧中にスポット溶接機１００のトランスから交流電流が、電極支持部８０ａを通じて電極７０ａと電極支持部８０ｂを通じて電極７０ｂに供給され、鋼板Ｐのスポット溶接が行われる。
【００３１】
図３は、図１のＡ−Ａ部分の断面からみた平面図である。カバー体２と第１のベローズ体３ａはフック体５４により結合され、また鋼板Ｐは、第１のベローズ体３ａの下部フランジ３４と第２のベローズ体４ａの上部フランジ４２の間に挟まれて、下部フランジ３４と上部フランジ４２がねじ穴５６によりネジ止めされて、気密を保つようになっている。また下部フランジ３４と上部フランジ４２の材質がステンレス鋼の場合には鋼板Ｐと接触する面を研削してポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を埋め込み、鋼板Ｐの滑りを良くして、スポット溶接毎に鋼板Ｐを移動できるようにしても良い。
【００３２】
スポット溶接時に鋼板Ｐから生ずるガス及びヒュームの捕集は以下のような手順で行う。まず第１のベローズ体３ａの下部フランジ３４と第２のベローズ体４ａの上部フランジ４２の間に鋼板Ｐを挟み込んで、ねじ穴５６によりネジ止めを行う。カバー体２の空気導入口２２にホースを接続してボンベから揮発性有機化合物が低減された清浄な空気を導入する。カバー体２とカバー体２に結合された第１のベローズ体３ａと鋼板Ｐによって囲まれる閉空間の空気が置換されたら、ガス排出口２４に固体捕集剤（活性炭、Ｔｅｎａｘ（登録商標）、モレキュラーシーブ、シリカゲル、2,4-Dinitrophenyl-hydrazine(ＤＮＰＨ)、O-(4-cyano-2-ethoxybenzyl)hydroxylamine(ＣＮＥＴ)等）を中途に設けたホースを接続する。
【００３３】
スポット溶接機１００の電源を入れて、スポット溶接を行う。スポット溶接で鋼板Ｐから発生したガスは、導入された清浄な空気により、ガス排出口２４から排出されて固体捕集剤に吸収される。またスポット溶接で鋼板Ｐから発生したヒュームは、カバー体２の内面に付着される。
【００３４】
固体吸着されたガス成分（揮発性有機化合物（ＶＯＣ）及び準揮発性有機化合物（ＳＶＯＣ）等）のガス分析は、加熱脱着によりガスクロマトグラフ（ＧＣ）あるいはガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ／ＭＳ）に導入し、定性・定量分析を行う。ＤＮＰＨやＣＮＥＴ等の化学誘導体化固相吸着されたガス成分（アルデヒド類やケトン類等）は、溶媒抽出後、高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）で定性・定量分析を行う。
【００３５】
カバー体２の内面に付着したヒュームの分析は、スパーテルなどを用いてそのまま回収、あるいは水・溶媒などを用いて回収し、回収したものをＥＤＸ分析、ＸＲＤ分析、化学分析等に供する。
【実施例２】
【００３６】
図４は本発明のガス及びヒュームの捕集装置１の第２の実施形態のスポット溶接前の正面断面図である。第２の実施形態は、スポット溶接される鋼板Ｐの電極と接する両面及びナゲットが形成される合わせ面で生じるガス及びヒュームを捕集する捕集装置１である。
【００３７】
ガス及びヒュームの捕集装置１は、スポット溶接機１００の第１電極７０ｃの電極支持部８０ｃに固定され、第１の空間を形成する第１の部材と第２電極７０ｄの電極支持部８０ｄに固定され、第２の空間を形成する第２の部材から構成されている。
【００３８】
第１の部材は、第１電極７０ｃの電極支持部８０ｃにカバー体固定部材５０とグランドパッキン５２により固定されるカバー体２とカバー体２に結合されたベローズ体３ｂから構成されている。カバー体２とベローズ体３ｂと、カバー体２とカバー体固定部材５０とは、図３で説明したフック体５４でそれぞれ結合されている。カバー体２とカバー体固定部材５０を結合するとグランドパッキン５２が圧縮され、電極支持部８０ｃにカバー体２が固定され、またカバー体２と結合されたベローズ体３ｂとで形成される第１の空間がシールされることになる。なお、カバー体固定部材５０をネジ止めで電極支持部８０ｃに固定しても良い。
【００３９】
カバー体２には、鋼板Ｐから生じたガスを排出するガス排出口２４を備えている。カバー体２の材質は、難燃性のセラミックス材料が好ましく、カバー体２の内面でガスやヒュームを変性させることがないガラスが特に好ましい。ベローズ体３ｂとベローズ体４ｂが導電性の材質の場合は、カバー体２の材質は絶縁性も必要である。導電性であると捕集装置１全体が導電性になり、電極支持部８０ｃと８０ｄから電流が分流して、スポット溶接ができなくなることを防ぐためである。なお、カバー体２の材質が絶縁性でない場合には、カバー体２やカバー体固定部材５０が接触する電極支持部８０ｃとの間に絶縁体を挟むと良い。
【００４０】
ベローズ体３ｂは、カバー体２の下面と結合される上部フランジ３２と、鋼板Ｐに接するＯリング５８の付いた下部フランジ３４と、上部フランジ３２と下部フランジ３４とを結合するベローズ３６から構成されている。Ｏリング５８を使用するのは、本第２の実施形態の場合は、第１の空間と第２の空間を連通させるため、鋼板Ｐの一部分を挟み込むようにしているため、鋼板Ｐの厚みをＯリング５８の弾性変形で緩和して、かつ外気が侵入しないようにするためである。なお、ベローズ体３ｂの材質は、耐熱、耐食性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はより耐熱、耐食性に優れたステンレス鋼を用いることが望ましい。
【００４１】
第２の部材は、一端が閉じられたベローズ体４ｂから構成されている。ベローズ体４ｂは、Ｏリング５８の付いた上部フランジ４２と下部フランジ４４とを結合するベローズ４６から構成されている。下部フランジ４４は、ベローズ体固定部材９０に結合され、一端が閉じられている。本実施の態様では、ベローズ体固定部材９０に清浄な空気を導入する空気導入口２２が備えられているが、上部フランジ４２又は下部フランジ４４に備えても良い。Ｏリング５８の付いた上部フランジ４２は、ベローズ体３ｂのＯリング５８の付いた下部フランジ３４と鋼板Ｐの一部分を挟んでネジ止めにより固定される。なお、ベローズ体４ｂの材質も、耐熱、耐食性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はより耐熱、耐食性に優れたステンレス鋼を用いることが望ましい。
【００４２】
このようにして、カバー体２とカバー体２に結合されたベローズ体３ｂとで形成された第１の空間と一端が閉じられたベローズ体４ｂによって形成された第２の空間が連通されて閉空間を形成する。そのためスポット溶接の際に発生するガス及びヒュームを鋼板Ｐの電極と接する両面からとナゲットが形成される合わせ面から捕集できるので効率が良い。
【００４３】
スポット溶接の際の態様は、第１の形態のスポット溶接の際の態様と同様である。スポット溶接の際には、第１電極７０ｃの電極支持部８０ｃが、エアシリンダー等で下降するため、電極支持部８０ｃに固定されているカバー体２も下降する。カバー体２が下降するとベローズ体３ｂのベローズ３６が収縮しながら、下部フランジ３４のＯリング５８を通じて、鋼板Ｐとベローズ体４ｂの上部フランジ４２のＯリング５８を押圧する。上部フランジ４２のＯリング５８が押圧されるとベローズ体固定部材９０で電極支持部８０ｄに固定されている下部フランジ４４は、動かないため、ベローズ４６が収縮して均衡する。
【００４４】
さらに、カバー体２が下降すると、鋼板Ｐが下降し、第２電極７０ｄに接するようになり、最終的には第１電極７０ｃが鋼板Ｐに接触して鋼板Ｐを第１電極７０ｃと第２電極７０ｄの両電極で挟み込み、加圧が行われる。加圧中にスポット溶接機１００のトランスから交流電流が、電極支持部８０ｃを通じて電極７０ｃと電極支持部８０ｄを通じて電極７０ｄに供給され、鋼板Ｐのスポット溶接が行われる。
【００４５】
図５は、図４のＢ-Ｂ部分の断面からみた平面図である。カバー体２とベローズ体３ｂはフック体５４により結合され、また鋼板Ｐの一部分は、ベローズ体３ｂのＯリング５８の付いた下部フランジ３４とベローズ体４ｂのＯリング５８の付いた上部フランジ４２の間に挟まれて、第１の空間と第２の空間とが連通され、下部フランジ３４と上部フランジ４２がねじ穴５６によりネジ止めされて、気密を保つようになっている。
【００４６】
スポット溶接時に鋼板Ｐから生ずるガス及びヒュームの捕集は以下のような手順で行う。まずベローズ体３ｂのＯリング５８の付いた下部フランジ３４とベローズ体４ｂのＯリング５８の付いた上部フランジ４２の間に第１の空間と第２の空間とが連通するように鋼板Ｐの一部分を挟み込んで、ねじ穴５６によりネジ止めを行う。ベローズ体固定部材９０の空気導入口２２にホースを接続してボンベから揮発性有機化合物が低減された清浄な空気を導入する。導入された清浄な空気は第２の空間から第１の空間に流れ、連通された閉空間の空気が置換されたら、カバー体２のガス排出口２４に固体捕集剤（活性炭、Ｔｅｎａｘ（登録商標）、モレキュラーシーブ、シリカゲル、2,4-Dinitrophenyl-hydrazine(ＤＮＰＨ)、O-(4-cyano-2-ethoxybenzyl)hydroxylamine(ＣＮＥＴ)等）を中途に設けたホースを接続する。
【００４７】
スポット溶接機１００の電源を入れて、スポット溶接を行う。スポット溶接で鋼板Ｐの電極と接する両面からとナゲットが形成される合わせ面から発生したガスは、ベローズ体固定部材９０の空気導入口２２から導入された清浄な空気により、カバー体２のガス排出口２４から排出されて固体捕集剤に吸収される。またスポット溶接で鋼板Ｐから発生したヒュームは、カバー体２の内面に付着される。なお、ガス排出口２４をカバー体２に設けたが、ベローズ体３ｂのフランジに設けても良い。
【００４８】
これ以降の捕集したガスの分析とヒュームの分析は実施例１で説明した第１の実施形態と同じであるので省略する。
【００４９】
本実施例の別の実施形態として、カバー体２に更に圧力調整弁（図示せず）を備える実施形態がある。スポット溶接の際は、閉空間の体積が縮まるので、圧力の変動が生じ、通常の圧力でのスポット溶接の際に発生するガスやヒュームと異なる可能性があり、圧力調整弁により圧力の変動を押さえることができる。
【００５０】
また別の実施形態として、ガス排出口２４に逆止弁を備える形態がある。スポット溶接の後は、閉空間の体積が膨張するので、圧力が低減し、ガス排出口２４から外部空気が逆流する恐れがある。そのため、ガス排出口２４に逆止弁を備えておけば、ガス排出口２４からの逆流もなく、発生したガスを空気導入口２２から導入された清浄な空気により、ガス排出口２４から排出して固体捕集剤に吸収させることができる。
【００５１】
更に、カバー体２に圧力調整弁、ガス排出口２４に逆止弁を備える実施形態も当然考えられ、閉空間の圧力変動が少なく、またガス排出口２４からの逆流もなく、発生したガスを空気導入口２２から導入された清浄な空気により、ガス排出口２４から排出して固体捕集剤に吸収させることができる。
【００５２】
図６は、従来法によるブランクの空気の分析結果と本発明の第１の実施形態によるブランクの空気とスポット溶接のガス分析結果を示した図面である。いずれも固体捕集剤としてＴｅｎａｘ（登録商標）を用い、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）を使用して分析したものである。従来法ではブランクの空気に対してもキシレンや鉱物油等の揮発性有機化合物が検出されるが、本発明の装置で捕集した結果、清浄な空気を使用するブランクでは、ほとんど揮発性有機化合物は検出されなかった。そのため、スポット溶接の際に発生するガスの成分とブランクの空気に含まれている揮発性有機化合物が重複することなく極めて正しい精度で測定することが可能となった。
【００５３】
上述の構成により、本発明のガス及びヒュームの捕集装置は、スポット溶接で鋼板から発生するガスやヒュームをスポット溶接機の可動する電極部と溶接される鋼板部材とを含む空間に閉じこめ、その空間に清浄な空気を導入して発生したガスやヒュームを送出するので、大気中のガス成分が混入せず、正しい値が検出でき、またガスやヒュームの変性を防止することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ ガス及びヒュームの捕集装置
２ カバー体
３ａ、ｂ ベローズ体
４ａ、ｂ ベローズ体
２２ 空気導入口
２４ ガス排出口
３２ 上フランジ
３４ 下フランジ
３６ ベローズ
４２ 上フランジ
４４ 下フランジ
４６ ベローズ
５０ カバー体固定部材
５２ グランドパッキン
５４ フック体
５６ ネジ穴
５８ Ｏリング
７０ａ〜ｆ 電極
８０ａ〜ｆ 電極支持部
９０ ベローズ体固定部材
１００ スポット溶接機
Ｐ 鋼板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スポット溶接時に鋼板から生ずるガス及びヒュームの捕集装置であって、
スポット溶接機の一方の電極の電極支持部に固定されるカバー体と該カバー体に結合された第１のベローズ体から構成され、
他方の電極の電極支持部には、第２のベローズ体が固定されており、
前記第１のベローズ体と前記第２のベローズ体とが、前記鋼板を両側から挟み込むように結合され、前記カバー体と該カバー体に結合された前記第１のベローズ体と前記鋼板によって閉空間を形成し、
前記カバー体に空気を導入する空気導入口と前記鋼板から生じたガスを排出するガス排出口とを具備し、
前記一方の電極の電極支持部が前記他方の電極の電極支持部の方向に移動し両電極が前記鋼板に接触してスポット溶接する際に、前記第１のベローズ体と前記第２のベローズ体とが収縮して該両電極の該鋼板への接触を可能とすることを特徴とするガス及びヒュームの捕集装置。
【請求項２】
スポット溶接時に鋼板から生ずるガス及びヒュームの捕集装置であって、
スポット溶接機の第１電極の電極支持部に固定され、第１の空間を形成する第１の部材と、前記スポット溶接機の第２電極の電極支持部に固定され、第２の空間を形成する第２の部材とからなり、
前記第１の部材は前記第１電極の電極支持部に固定されるカバー体と該カバー体に結合されたベローズ体から構成され、
前記第２の部材は一端が閉じられたベローズ体から構成されており、
前記第１の部材の前記ベローズ体と前記第２の部材の前記ベローズ体とが、前記鋼板の一部分を両側から挟み込むように結合され、前記第１の空間と前記第２の空間とが連通されて、閉空間を形成し、
前記第１の部材に前記鋼板から生じたガスを排出するガス排出口と、
前記第２の部材に空気を導入する空気導入口とを具備し、
前記第１電極の電極支持部が前記第２電極の電極支持部の方向に移動し前記第１電極と前記第２電極が前記鋼板に接触してスポット溶接する際に、前記第１の部材の前記ベローズ体と前記第２の部材の前記ベローズ体とが収縮して該第１電極と該第２電極の該鋼板への接触を可能とすることを特徴とするガス及びヒュームの捕集装置。
【請求項３】
前記カバー体に更に圧力調整弁および／または前記ガス排出口に逆止弁を具備したことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス及びヒュームの捕集装置。
【請求項４】
前記カバー体がガラス製であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガス及びヒュームの捕集装置。
【請求項１】
スポット溶接時に鋼板から生ずるガス及びヒュームの捕集装置であって、
スポット溶接機の一方の電極の電極支持部に固定されるカバー体と該カバー体に結合された第１のベローズ体から構成され、
他方の電極の電極支持部には、第２のベローズ体が固定されており、
前記第１のベローズ体と前記第２のベローズ体とが、前記鋼板を両側から挟み込むように結合され、前記カバー体と該カバー体に結合された前記第１のベローズ体と前記鋼板によって閉空間を形成し、
前記カバー体に空気を導入する空気導入口と前記鋼板から生じたガスを排出するガス排出口とを具備し、
前記一方の電極の電極支持部が前記他方の電極の電極支持部の方向に移動し両電極が前記鋼板に接触してスポット溶接する際に、前記第１のベローズ体と前記第２のベローズ体とが収縮して該両電極の該鋼板への接触を可能とすることを特徴とするガス及びヒュームの捕集装置。
【請求項２】
スポット溶接時に鋼板から生ずるガス及びヒュームの捕集装置であって、
スポット溶接機の第１電極の電極支持部に固定され、第１の空間を形成する第１の部材と、前記スポット溶接機の第２電極の電極支持部に固定され、第２の空間を形成する第２の部材とからなり、
前記第１の部材は前記第１電極の電極支持部に固定されるカバー体と該カバー体に結合されたベローズ体から構成され、
前記第２の部材は一端が閉じられたベローズ体から構成されており、
前記第１の部材の前記ベローズ体と前記第２の部材の前記ベローズ体とが、前記鋼板の一部分を両側から挟み込むように結合され、前記第１の空間と前記第２の空間とが連通されて、閉空間を形成し、
前記第１の部材に前記鋼板から生じたガスを排出するガス排出口と、
前記第２の部材に空気を導入する空気導入口とを具備し、
前記第１電極の電極支持部が前記第２電極の電極支持部の方向に移動し前記第１電極と前記第２電極が前記鋼板に接触してスポット溶接する際に、前記第１の部材の前記ベローズ体と前記第２の部材の前記ベローズ体とが収縮して該第１電極と該第２電極の該鋼板への接触を可能とすることを特徴とするガス及びヒュームの捕集装置。
【請求項３】
前記カバー体に更に圧力調整弁および／または前記ガス排出口に逆止弁を具備したことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス及びヒュームの捕集装置。
【請求項４】
前記カバー体がガラス製であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガス及びヒュームの捕集装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１６６２４８（Ｐ２０１２−１６６２４８Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３０４９３（Ｐ２０１１−３０４９３）
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（５９２２４４３７６）住友金属テクノロジー株式会社 (43)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（５９２２４４３７６）住友金属テクノロジー株式会社 (43)
【Ｆターム（参考）】
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