JP2017074616A - 電気抵抗溶接用電極 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁材料製摺動部材への熱的条件を緩和し、電極におけるプロジェクションボルトの支持を安定させ、さらに、摺動部材の形状を簡素化した電気抵抗溶接用電極を得ること。
【解決手段】電極本体５に、ボルト１の挿入孔１２と、摺動部材１３のガイド孔１４が形成され、摺動部材１３は、円筒型に作られ、その外周面に空気通路１８が設けられ、摺動部材１３に嵌め込まれた金属製の支持部材１６にボルト１の軸部３が挿入される支持孔１７が挿入孔１２と同軸状態で形成され、摺動部材１３の端面１９は支持部材１６の端面２０よりも突出した箇所に形成され、摺動部材１３の端面１９とガイド孔１４の内端面２１が密着したり離れたりして、冷却空気の断続を行うように構成し、挿入孔１２に絶縁材２９が一体化されているか、または絶縁空隙３０が設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、円形のフランジと、フランジと同軸状態で形成された軸部と、フランジの軸部側の密着面に形成された溶着用突起によって構成されているプロジェクションボルトを溶接の対象とした電気抵抗溶接用電極に関している。

特公平０７−０６７６２４号公報、特許第２９０３１４９号公報および特開２０１５−０５１４５７号公報には、円形のフランジと、フランジと同軸状態で形成された雄ねじ部と、フランジの雄ねじ部側の密着面に形成された溶着用突起によって構成されたプロジェクションボルトを、鋼板部品の下孔から突き出ている中空のガイドピンに差し込んで鋼板部品に溶接することが記載されている。

特公平０７−０６７６２４号公報 特許第２９０３１４９号公報 特開２０１５−０５１４５７号公報

上記のように、中空のガイドピンが突き出ている形式であると、溶着用突起の溶融箇所とガイドピンの間隔が短いので、溶融熱がガイドピンへ伝熱されやすくなり、このためガイドピンと一体化されている絶縁性合成樹脂で作られた摺動部材が過熱状態になる。これが原因で摺動部材の耐久性が低下する、という問題がある。また、上記摺動部材の形状が、小径部と大径部のように、２段構造となっている場合には、製作面での精度維持が高いレベルで要求され、製作工数低減や原価低減の面で好ましくない、という問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するために提供されたもので、絶縁性のある合成樹脂材料で作られた摺動部材に対する熱的条件を緩和するとともに、電極におけるプロジェクションボルトの安定した支持を実現し、さらに、摺動部材の形状を簡素化することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
円形のフランジと、フランジと同軸状態で形成された軸部と、フランジの軸部側の密着面に形成された溶着用突起によって構成されているとともに、溶着用突起が鋼板部品に溶着されるプロジェクションボルトが溶接の対象とされており、
電極本体に、電極本体の端面に開口する軸部の挿入孔と、この挿入孔に連通し摺動部材が摺動可能な状態で挿入される挿入孔よりも大径のガイド孔が形成され、
摺動部材は、絶縁性のある合成樹脂材料で円筒型に作られているとともに、その外周面に冷却空気の空気通路が設けられ、
摺動部材に嵌め込まれた金属製の支持部材にプロジェクションボルトの軸部が挿入される支持孔が挿入孔と同軸状態で形成され、
摺動部材の端面は支持部材の端面よりも突出した箇所に形成され、
摺動部材の端面とガイド孔の内端面が密着したり離れたりして、冷却空気の断続を行うように構成され、
挿入孔の内面に絶縁材が一体化されているか、または挿入孔と軸部の間に絶縁空隙が設けられていることを特徴とする電気抵抗溶接用電極である。

電極本体に、電極本体の端面に開口する軸部の挿入孔と、この挿入孔に連通し摺動部材が摺動可能な状態で挿入される挿入孔よりも大径のガイド孔が形成され、この摺動部材は、絶縁性のある合成樹脂材料で円筒型に作られているとともに、その外周面に冷却空気の空気通路が設けられている。上述のように、電極本体には挿入孔とそれよりも大径のガイド孔が形成されるものであるから。挿入孔とガイド孔の形成が小径孔と大径孔の２種類だけでよく、機械加工などの面で簡素化され、製作が容易である。そして、摺動部材は円筒型でるから、小径部や大径部のような段付き形状ではなく、やはり構造簡素化の面で有利である。

摺動部材に嵌め込まれた金属製の支持部材にプロジェクションボルトの軸部が挿入される支持孔が挿入孔と同軸状態で形成され、摺動部材の端面は支持部材の端面よりも突出した箇所に形成されている。つまり、支持孔が形成された支持部材の端面が、摺動部材の端面よりも後退した箇所に形成されているので、支持部材の端面と電極本体部分の一部であるガイド孔の内端面との間に空隙が形成される。このような空隙の存在により、支持部材に対する伝達熱量が少量化され、これにともなって合成樹脂製摺動部材への伝達熱量も低減される。したがって、摺動部材の熱的負担が軽減され、耐久性向上にとって有効となる。

そして、支持部材から中空管のような部材が伸びて電極本体の端面から突き出るような構造ではないので、溶融箇所から中空管を経て支持部材に到る熱流経路が形成されない。すなわち、溶着用突起の溶融部の熱は、主として電極本体に伝熱され、軸部を経由した支持部材や摺動部材に対する熱伝達が少量化される。同時に、溶融箇所と摺動部材との間隔距離が大きくなり、摺動部材に伝わる熱量が少量化される。したがって、摺動部材の熱的負担が軽減され、耐久性向上にとって有効となる。

摺動部材の端面とガイド孔の内端面が密着したり離れたりして、冷却空気の断続を行うように構成されている。円筒状の摺動部材の端面がガイド孔の内端面に対して、密着したり離れたりする。筒状部材の端面が内端面に密着するので、密着面圧が十分な値になり、冷却空気の封止作用が確実になされる。

電極本体の挿入孔と支持部材の支持孔が同軸状態になっているので、挿入孔に差し込まれたプロジェクションボルトの軸部は、確実に支持孔に挿入される。このため、支持孔の内面と軸部の外周部の間の空隙を小さくして、支持孔内における軸部の揺動量を少なくすることができ、電極に差し込まれたプロジェクションボルトの位置決めが確実に果たされ、軸部と鋼板部品に開けられた下孔との接触も回避でき、安定したプロジェクションボルトの電極支持が可能となる。

挿入孔の内面に絶縁材が一体化されているか、または挿入孔と軸部の間に絶縁空隙が設けられているので、絶縁機能が確実に達成されるとともに、軸部に対する溶接熱の伝達熱量が少量化され、これにともなって支持部材への伝達熱量が少なくなり、摺動部材の熱的耐久性が向上する。

摺動部材は円筒型であり、その内側に支持部材を挿入した構成が採用できるので、プロジェクションボルトの軸部を支持する部材と、ガイド孔で摺動機能を果たす部材の一体化が良好に行える。

電極の各部の断面図である。 プロジェクションボルトの側面図である。

つぎに、本発明にかかる電気抵抗溶接用電極を実施するための形態を説明する。

図１および図２は、本発明の実施例を示す。

最初に、プロジェクションボルトについて説明する。

溶接の対象とされる鉄製のプロジェクションボルト１は、円形のフランジ２と、フランジ２と同軸状態で形成された軸部３と、フランジ２の軸部３側の密着面に形成された溶着用突起４によって構成されている。この溶着用突起４は、一円周上に１２０度間隔で３個設けてある。プロジェクションボルト１の各部の寸法は、フランジ２の厚さも含めたボルト１の全長が３０ｍｍ、フランジ２の直径が２０ｍｍ、軸部３の全長が２８ｍｍである。なお、以下の説明において、プロジェクションボルトを単にボルトと表現する場合もある。

つぎに、電極本体について説明する。

銅合金製の電極本体５は、円筒状の形状であり、静止部材６に差し込まれる固定部７と、鋼板部品８が載置されるキャップ部９がねじ部１０において結合されている。電極本体５に、電極本体５の端面に開口する軸部３の挿入孔１２と、この挿入孔１２に連通し摺動部材１３が摺動可能な状態で挿入される挿入孔１２よりも大径のガイド孔１４が形成されている。挿入孔１２およびガイド孔１４は断面円形である。固定部７の側部に、圧縮された冷却空気をガイド孔１４に導入する通気口１５が設けてある。

つぎに、摺動部材について説明する。

摺動部材１３は、絶縁性のある合成樹脂材料で円筒型に作られている。合成樹脂としては、耐熱性にも優れたものが望ましく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（商品名：テフロン）によって構成する。摺動部材１３の内側に嵌め込まれたステンレス鋼などの金属製の支持部材１６に、ボルト１の軸部３が挿入される支持孔１７が挿入孔１２と同軸状態で形成されている。支持孔１７、挿入孔１２およびガイド孔１４は、電極軸線Ｏ−Ｏと同軸状態で配列されている。ボルト１の軸部３を挿入孔１２から支持孔１７に挿入したとき、溶着用突起４と鋼板部品８の表面との間にわずかな隙間、例えば、１ｍｍの隙間が形成されるように、挿入孔１２や支持孔１７の長さが選定してある。支持孔１７は、摺動部材１３を押し下げるために、有底構造とされている。

摺動部材１３の外周面に、冷却空気の空気通路１８が設けられている。この空気通路１８は、図１（Ｂ）に示すように、摺動部材１３の外周面に電極軸線Ｏ−Ｏ方向の平面を設けて形成してある。これ以外に、図１（Ｄ）に示すように、断面円弧型の溝を電極軸線Ｏ−Ｏ方向に設けて、空気通路１８を構成することができる。

摺動部材１３の環状の端面１９は、支持部材１６の端面２０よりも突出した箇所に形成され、そのために、図１（Ｂ）に示すように、端面２０と内端面２１の間に空隙Ｃが形成されている。ガイド孔１４の内端面２１に、摺動部材１３の端面１９が密着したり離れたりして、空気通路１８からの冷却空気の断続を行うようになっている。平坦な端面１９と内端面２１は、電極軸線Ｏ−Ｏが垂直に貫通する仮想平面と平行になっている。端面１９を内端面２１に加圧状態で着座させるために、圧縮コイルばね２３が摺動部材１３とガイド孔１４の下側の内端面の間に配置してある。なお、符号２２は、絶縁材料で作られた絶縁シートである。

支持部材１６を摺動部材１３と一体化する方法としては、支持部材１６を摺動部材１３内に圧入することが望ましい。ここでは、一体化を一層高めるために、支持部材１６と一体的に形成した固定ボルト２４を、摺動部材１３の底部材２５に貫通し、ワッシャ２６を組み付けてロックナット２７で締め付けてある。なお、摺動部材１３は、可動電極２８が動作して溶接電流が通電されたときに、電流はボルト１の溶着用突起４から鋼板部品８にのみ流れるように、絶縁機能を果たしている。

つぎに、挿入孔について説明する。

図１（Ａ）に示すように、前述の挿入孔１２の内面に、筒状の絶縁材２９が圧入や接着などにより、一体化されている。筒状の絶縁材２９は、耐熱性に優れた合成樹脂を用いるのが望ましく、ここではフェノール樹脂（商品名：ベークライト）が使用されている。絶縁材２９の内面と軸部３との間には、軸部挿入に必要な空隙が設けてあり、冷却空気はこの空隙を通過する。

または、図１（Ｂ）に示すように、上記絶縁材２９に換えて、絶縁空隙３０にすることも可能である。挿入孔１２の内径を図１（Ａ）に示したものよりも大きくして、挿入孔１２の内面と軸部３の間に絶縁空隙３０が設けられている。

挿入孔１２に侵入したスパッタなどの不純物を排出したり、キャップ部９を冷却したりするために、挿入孔１２から外部に連通する通気孔３１がキャップ部９に設けてある。

つぎに、溶接動作を説明する。

図１（Ａ）は、電極本体５上に鋼板部品８が載置され、このときに下孔１１が挿入孔１２に対して、同軸状に合致した状態を示している。この状態のところへ軸部３が挿入孔１２に挿入され、支持部材１６の支持孔１７に嵌め込まれている。軸部３が挿入されるときには、挿入孔１２が支持孔１７と同軸になっているので、軸部３のセンタリング（心合わせ）が正常になされ、支持孔１７への挿入がなされる。この挿入状態において、軸部３の先端部は支持孔１７の底部に突き当たっており、溶着用突起４と鋼板部品８の間に僅かな空隙が形成されている。そして、圧縮コイルばね２３の張力により、摺動部材１３の端面１９はガイド孔１４の内端面２１に押し付けられており、冷却空気の通気が遮断されている。

この状態において、可動電極２８が進出してボルト１を押し下げると、摺動部材１３も押し下げられ、端面１９は内端面２１から離れて、通気口１５からの冷却空気は、空気通路１８から端面１９と内端面２１間の空隙を通過し、挿入孔１２と軸部３間の間隙を通過して下孔１１から放出される。溶着用突起４が鋼板部品８に加圧され、溶接電流が通電されて、溶着がなされる。

以上に説明した実施例の作用効果は、つぎのとおりである。

電極本体５に、電極本体５の端面に開口する軸部３の挿入孔１２と、この挿入孔１２に連通し摺動部材１３が摺動可能な状態で挿入される挿入孔１２よりも大径のガイド孔１４が形成され、この摺動部材１３は、絶縁性のある合成樹脂材料で円筒型に作られているとともに、その外周面に冷却空気の空気通路１８が設けられている。上述のように、電極本体５には挿入孔１２とそれよりも大径のガイド孔１４が形成されるものであるから。挿入孔１２とガイド孔１４の形成が小径孔と大径孔の２種類だけでよく、機械加工などの面で簡素化され、製作が容易である。そして、摺動部材１３は円筒型でるから、小径部や大径部のような段付き形状ではなく、やはり構造簡素化の面で有利である。

摺動部材１３に嵌め込まれた金属製の支持部材１６にプロジェクションボルト１の軸部３が挿入される支持孔１７が挿入孔１２と同軸状態で形成され、摺動部材１３の端面１９は支持部材１６の端面２０よりも突出した箇所に形成されている。つまり、支持孔１７が形成された支持部材１６の端面２０が、摺動部材１３の端面１９よりも後退した箇所に形成されているので、支持部材１６の端面２０と電極本体部分の一部であるガイド孔１４の内端面２１との間に空隙Ｃが形成される。このような空隙Ｃの存在により、支持部材１６に対する伝達熱量が少量化され、これにともなって合成樹脂製摺動部材１３への伝達熱量も低減される。したがって、摺動部材１３の熱的負担が軽減され、耐久性向上にとって有効となる。

支持部材１６の端面２０とガイド孔１４の内端面２１の間に形成された厚さＣなる空間は、電極本体５の断面方向で見た領域が広く形成されている。このため、内端面２１から支持部材１６に伝達される溶接熱が、上記空間において十分に遮断され、摺動部材１３への熱量も少量化されて、摺動部材１３の熱的耐久性向上にとって有効である。

さらに、キャップ部９の内径を摺動部材１３の直径よりも大きく設定することにより、摺動部材１３の上部の外周側に空間３２が形成される。このような空間３２は、上記の厚さＣなる空間と合算されて、断熱範囲を拡大し、有効な断熱が達成される。

そして、支持部材１６から中空管のような部材が伸びて電極本体５の端面から突き出るような構造ではないので、溶融箇所から中空管を経て支持部材１３に到る熱流経路が形成されない。すなわち、溶着用突起４の溶融部の熱は、主として電極本体５に伝熱され、軸部３を経由した支持部材１６や摺動部材１３に対する熱伝達が少量化される。同時に、溶融箇所と摺動部材１３との離隔距離が大きくなり、摺動部材１３に伝わる熱量が少量化される。したがって、摺動部材１３の熱的負担が軽減され、耐久性向上にとって有効となる。

摺動部材１３の端面１９とガイド孔１４の内端面２１が密着したり離れたりして、冷却空気の断続を行うように構成されている。円筒状の摺動部材１３の端面１９がガイド孔１４の内端面２１に対して、密着したり離れたりする。筒状部材の端面１９が内端面２１に密着するので、密着面圧が十分な値になり、冷却空気の封止作用が確実になされる。

電極本体５の挿入孔１２と支持部材１６の支持孔１７が同軸状態になっているので、挿入孔１２に差し込まれたボルト１の軸部３は、確実に支持孔１７に挿入される。このため、支持孔１７の内面と軸部３の外周部の間の空隙を小さくして、支持孔１７内における軸部３の揺動量を少なくすることができ、電極に差し込まれたボルト１の位置決めが確実に果たされ、軸部３と鋼板部品８に開けられた下孔１１との接触も回避でき、安定したボルト１の電極支持が可能となる。

挿入孔１２の内面に絶縁材２９が一体化されているか、または挿入孔１２と軸部３の間に絶縁空隙３０が設けられているので、絶縁機能が確実に達成されるとともに、軸部３に対する溶接熱の伝達熱量が少量化され、これにともなって支持部材１６への伝達熱量が少なくなり、摺動部材１３の熱的耐久性が向上する。

摺動部材１３は円筒型であり、その内側に支持部材１６を挿入した構成が採用できるので、ボルト１の軸部３を支持する部材と、ガイド孔１４で摺動機能を果たす部材の一体化が良好に行える。

上述のように本発明の電気抵抗溶接用電極によれば、絶縁性のある合成樹脂材料で作られた摺動部材に対する熱的条件を緩和するとともに、電極におけるプロジェクションボルトの安定した支持を実現し、さらに、摺動部材の形状を簡素化する。したがって、自動車の車体溶接工程や、家庭電化製品の板金溶接工程などの広い産業分野で利用できる。

１ プロジェクションボルト
３ 軸部
５ 電極本体
８ 鋼板部品
１１ 下孔
１２ 挿入孔
１３ 摺動部材
１４ ガイド孔
１６ 支持部材
１７ 支持孔
１８ 空気通路
１９ 摺動部材の端面
２０ 支持部材の端面
２１ ガイド孔の内端面
２９ 絶縁材
３０ 絶縁空隙
Ｃ 空隙
Ｏ−Ｏ 電極軸線

Claims (1)

1. 円形のフランジと、フランジと同軸状態で形成された軸部と、フランジの軸部側の密着面に形成された溶着用突起によって構成されているとともに、溶着用突起が鋼板部品に溶着されるプロジェクションボルトが溶接の対象とされており、
   電極本体に、電極本体の端面に開口する軸部の挿入孔と、この挿入孔に連通し摺動部材が摺動可能な状態で挿入される挿入孔よりも大径のガイド孔が形成され、
   摺動部材は、絶縁性のある合成樹脂材料で円筒型に作られているとともに、その外周面に冷却空気の空気通路が設けられ、
   摺動部材に嵌め込まれた金属製の支持部材にプロジェクションボルトの軸部が挿入される支持孔が挿入孔と同軸状態で形成され、
   摺動部材の端面は支持部材の端面よりも突出した箇所に形成され、
   摺動部材の端面とガイド孔の内端面が密着したり離れたりして、冷却空気の断続を行うように構成され、
   挿入孔の内面に絶縁材が一体化されているか、または挿入孔と軸部の間に絶縁空隙が設けられていることを特徴とする電気抵抗溶接用電極。

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