JP2006283884A - Welding nut - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は溶接ナットに係り、詳しくは、プロジェクション溶接によって鋼板などの上に溶接する際使用する溶接ナットであって、そのねじ部などの加熱を最小限にとどめ溶接でき、溶接に関与するプロジェクション部(又は突起部)をナット軸心に向って押し込んで溶接できる溶接ナットに係る。 The present invention relates to a weld nut, and more particularly, a weld nut used when welding onto a steel plate or the like by projection welding, and can be welded with minimal heating of the threaded portion thereof. The present invention relates to a welding nut that can be welded by pushing (or projecting part) toward the nut axis.
抵抗溶接のうちでプロジェクション溶接は本質的にはスポット溶接と同様に局部に大電流を集中的に流しご石状の溶融部(ナゲット)を形成して溶接する溶接法である。これをスポット溶接では電極の形状によって達成するのに対し、プロジェクション溶接は溶接すべき溶接材の形状により電流や加圧力の集中をはかるもので、被溶接材の一部にプロジェクション(突起)を設けて達成する点で異なっている。 Of resistance welding, projection welding is essentially a welding method in which a large current is intensively flowed locally to form a stone-like melted portion (nugget) and welded in the same manner as spot welding. In spot welding, this is achieved by the shape of the electrode, whereas in projection welding, the current and pressure are concentrated depending on the shape of the welded material to be welded. A projection (protrusion) is provided on a part of the welded material. Is different in achieving it.
このため、プロジェクション溶接では、溶接すべき被溶接材には、その性能や構造を損なわずに電流および加圧力の集中をはかり発熱効率の高い抵抗溶接を行なうことのできる構造が望まれている。それにもかかわらず、プロジェクション溶接によって接合されるべき形状のナット、例えば、溶接ナットが望まれているが、このような形状に改善した溶接ナットはほとんど提案されていない。 For this reason, in projection welding, it is desired to have a structure capable of performing resistance welding with high heat generation efficiency by concentrating current and pressure without damaging the performance and structure of the workpieces to be welded. Nevertheless, nuts having a shape to be joined by projection welding, for example, a weld nut, are desired, but few weld nuts improved to such a shape have been proposed.
すなわち、プロジェクション溶接は一般に溶接しようとする2つの被溶接材の間の熱容量差が大きい場合に用いられる。例えばナットと鋼板との溶接の場合には、鋼板に較べて熱容量の大きいナットの方にプロジェクション(又は突起部)を設けて鋼板との間でヒ−トバランスを調整して溶接する。このヒ−トバランスを行なうのには、ヒ−トバランスがナットに設けるプロジェクションの形状を左右され、究極にはこれによってプロジェクション溶接の良否を左右することになる。プロジェクションの形状の使い方によっては肉厚のナットを薄い鋼板にも良好に溶接でき、この面からして、ネジ、ボルト、ナットなども鋼板などに溶接できる。しかしながら、このように溶接する場合でも、溶接は一対の電極の間にボルトをはさんで加圧通電して行なわれる。このため、溶接時の継手強度を高めるにはどうしてもある程度の電流をナットのねじ部などに流す必要がある。このため、ナット本体を通じてある程度の電流を流すと、ナット本体そのものが赤熱化し、ねじ面にスパッタが付着することもあって、溶接したナットの締機能が損なわれることが多い。さらに、提案されている溶接ナットは単なる突起を外側に向けて突出するものであって溶接時の加圧力によりプロジェクションが外側に広がって残ることが多く、製品外観だけをみても好ましくない。 That is, projection welding is generally used when the heat capacity difference between two workpieces to be welded is large. For example, in the case of welding between a nut and a steel plate, a projection (or projection) is provided on the nut having a larger heat capacity than that of the steel plate, and the heat balance is adjusted between the steel plate and the welding. In order to perform this heat balance, the shape of the projection provided on the nut depends on the heat balance, and ultimately this determines the quality of the projection welding. Depending on how the projection shape is used, thick nuts can be welded well to thin steel plates, and from this surface, screws, bolts, nuts, etc. can also be welded to steel plates. However, even when welding is performed in this way, the welding is performed by applying a pressure current with a bolt interposed between the pair of electrodes. For this reason, in order to increase the joint strength at the time of welding, it is necessary to pass a certain amount of current through the threaded portion of the nut. For this reason, when a certain amount of current is passed through the nut body, the nut body itself becomes red-hot and spatter adheres to the thread surface, which often impairs the tightening function of the welded nut. Furthermore, the proposed welding nut has a simple protrusion protruding outward, and the projection often spreads outward due to the pressure applied during welding, which is not preferable from the standpoint of the appearance of the product alone.
このように溶接ナットでは予め形成するプロジェクションの形状や構造がきわめて重要である。それにも拘らず、プロジェクション溶接に関して提案されている技術はほとんど溶接法や溶接装置であって、ナットに付加して形成されるプロジェクションの改善を目的としたものは提案されていない。 As described above, the shape and structure of the projection formed in advance is very important for the welding nut. Nonetheless, most of the techniques proposed for projection welding are welding methods and welding apparatuses, and none have been proposed for the purpose of improving the projection formed by adding to the nut.
例えば、特開2004−202570号公報や特開2004−268133号公報などを参照するまでもなく、最近提案されているプロジェクション溶接に関する技術は、ほとんどが溶接する際の溶接ナットの位置決め技術やその供給技術である。要するに、実例に即してプロジェクションの形状や構造を改善したものは見当らない。 For example, it is not necessary to refer to Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2004-202570 and 2004-268133, and the most recently proposed technology related to projection welding is a welding nut positioning technology and its supply when welding is mostly performed. Technology. In short, there is no improvement in the shape and structure of the projection according to the actual example.
まず、後者の特開2004−268133号公報に記載される電気抵抗溶接装置は、少なくとも、溶接すべき被溶接材、例えば鋼板部品が基部材という、支持材又支持台によって支持され、この被溶接材の鋼板の裏面には固定電極が密着して通電されている。この固定電極に対応して、上下に昇降する可動電極が設けられている。この可動電極には被溶接材の鋼板部品、例えば溶接ナットが保持されるようになっている溶接機である。この可動電極は可搬式の可動電極ユニットとして構成され、この可動電極ユニットはその挿入部が基部材と一体にした構成した受入れ部に受け入れられるように構成されている。したがって、基部材に支持される固定電極(つまり、下部電極)の上に鋼板などがのせられてその上に可動電極(つまり、上部電極)で磁石(マグネット)で保持されるナットなどが供給されてプロジェクション溶接される型式の溶接機である。このため、鋼板などは基部材によって位置決めされるのに対し、この基部材に固定される受入れ部に支配されて上部の可動電極が移動するため、受入れ部の配置位置を選定することによって上部の可動電極でマグネットにより保持されたナットなどの溶接位置が設定されるように構成されている。 First, the latter electric resistance welding apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-268133 is supported by at least a workpiece to be welded, for example, a steel plate part, which is a base member, and is supported by a support material or a support base. The fixed electrode is in close contact with the back surface of the steel plate, and is energized. Corresponding to this fixed electrode, a movable electrode that moves up and down is provided. The movable electrode is a welding machine in which a steel plate part to be welded, for example, a welding nut is held. The movable electrode is configured as a portable movable electrode unit, and the movable electrode unit is configured such that the insertion portion is received by a receiving portion formed integrally with the base member. Accordingly, a steel plate or the like is placed on the fixed electrode (that is, the lower electrode) supported by the base member, and a nut or the like that is held by the magnet (magnet) by the movable electrode (that is, the upper electrode) is supplied thereon. This type of welding machine is projection welded. For this reason, while the steel plate is positioned by the base member, the upper movable electrode moves under the control of the receiving portion fixed to the base member. A welding position of a nut or the like held by a movable electrode by a magnet is set.
これに対し、前者の特開2004−202570号公報に記載されるのは、後者の溶接機における上部の可動電極の構造に関するものである。電極の供給ロッドの先端において突起を介して溶接ナットを保持する一方、この溶接ナットを供給ロッドの先端部において磁石など磁力で吸引保持をし、突片の溶接ナットに対する位置を設定し、この位置設定した位置のまま斜め下向きまたはほぼ水平方向に供給ロッドを前進させ、下部の固定電極のガイドピンが溶接ナットのねじ孔の中にわずかに入るような状態で溶接ナットを供給するものである。 On the other hand, the former Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-202570 relates to the structure of the upper movable electrode in the latter welding machine. While holding the welding nut at the tip of the supply rod of the electrode via a protrusion, the welding nut is attracted and held by a magnetic force such as a magnet at the tip of the supply rod, and the position of the protruding piece relative to the welding nut is set. The supply rod is advanced obliquely downward or substantially horizontally at the set position, and the welding nut is supplied in a state where the guide pin of the lower fixed electrode slightly enters the screw hole of the welding nut.
このように従来例に例示されるものには溶接ナットの形状構造を改善したものはほとんどみられず、例示されるのは図4、図5にみられるナット1である。すなわち、ナット1の外周下端から斜め下向きにプロジェクション5を突出させ、このようにプロジェクション5を構成したナットである。なお、図3、図4において符号2がねじ山、3が位置決めガイド、4がマグネット、5がプロジェクション、6が供給ロッドである。
As described above, there is hardly any improvement in the shape of the weld nut in the conventional example, and the nut 1 shown in FIGS. 4 and 5 is exemplified. That is, the
しかしながら、このナットはナット1そのものに通電する電流を単にプロジェクション5に集中させるものに過ぎない。なかでも、ナット1が肉厚である場合には、どうしてもその電流によりナットのねじ山2は相当痛められ、スパッタが付着して好ましくない。
However, this nut merely concentrates the current applied to the nut 1 itself on the
また、このナット1を上下からはさんで加圧する場合、ナット1下端から斜め下向きに突出するプロジェクション5には相当の荷重がかかり、その加圧力によりプロジェクション5が外周に向かって広がって残り、好ましくない。とくに、溶接初期に大きな電流電圧と加圧力がかかるため、これによってプロジェクション5が座くつ破壊したり、根本から折れたりして破損することが多い。
Further, when the nut 1 is pressed from above and below, a considerable load is applied to the
これらのところから、プロジェクション溶接においてはナットそのものの形状構造を改善し、溶接時にはなるべくナット本体に電流を流すことなく、プロジェクション5に電流を流して集中させ溶接することが必要である。とくに、プロジェクション5の形成により溶接初期に先行するプロジェクション5のみの局部的溶融のため、その溶融部分の体積が膨脹し、それによってナット1と対応する鋼板8との間が浮き上ったり、溶着しない部分が局部的に発生し、望ましくない。
本発明は上記諸点の改善をはかることを目的とし、具体的には、上からの上下部電極による加圧通電時にプロジェクション部のみに通電して溶接できる形状であるとともに、溶接時に相手方の鋼板などに適格迅速に位置決めできる形状の溶接ナットを提案する。 The present invention aims to improve the above-mentioned points, specifically, it is a shape that can be welded by energizing only the projection part when applying pressure by the upper and lower electrodes from above, and the other steel plate at the time of welding, etc. We propose a welding nut with a shape that can be quickly positioned.
まず、本発明は、軸心にめねじが切られボルトやねじに締結にされるナット本体の外周に、少なくとも1つのフランジ部を一体に設け、このフランジ部の裏面に少なくとも3つの突起部を分散して設けることを特徴とする。 First, according to the present invention, at least one flange portion is integrally provided on the outer periphery of a nut body that is threaded into a shaft and fastened to a bolt or screw, and at least three protrusions are provided on the back surface of the flange portion. It is characterized by being distributed.
また、フランジ部の裏面に設けられた各突起部を一部に平坦面を有するブロック体から構成することを特徴とする。 Moreover, each protrusion provided on the back surface of the flange portion is constituted by a block body having a flat surface in part.
また、フランジ部の表面を外周に向って下向きに傾斜する傾斜面として形成することを特徴とする。 Further, the surface of the flange portion is formed as an inclined surface that is inclined downward toward the outer periphery.
また、ナット本体の底面にナット本体と共通の軸心をもつ案内ガイドを一体に設けて成ることを特徴とする。 In addition, a guide guide having an axis common to the nut body is integrally provided on the bottom surface of the nut body.
また、案内ガイドをフランジ部の裏面に設けた各突起部の平坦面より長く突出することを特徴とする。 Moreover, the guide guide protrudes longer than the flat surface of each projection part provided in the back surface of the flange part.
また、案内ガイドを円環状に構成することを特徴とする。 Further, the guide guide is formed in an annular shape.
また、案内ガイドとフランジ部の裏面に設けた各突起部との間に環状凹部を形成して成ることを特徴とする。 In addition, an annular recess is formed between the guide guide and each protrusion provided on the back surface of the flange portion.
本発明に係る溶接ボルトはこのような構成から成ることから、溶接時にナット本体に電流をほとんど流すことなく突起部を加圧通電でき、ナット本体の性能を損なうことなくプロジェクション溶接できる。 Since the welding bolt according to the present invention has such a configuration, the projection can be pressurized and energized with little current flowing through the nut body during welding, and projection welding can be performed without impairing the performance of the nut body.
また、溶接時にスパッタが発生してもナット本体のねじ面に付着することなく、溶接時の加圧力によりフランジ部が圧さくされ、とくに、フランジ部が外周に広がることもなく、溶接面の跡もほとんど残すことなく溶接できる。 In addition, even if spatter is generated during welding, it does not adhere to the thread surface of the nut body, and the flange portion is pressed by the welding pressure. Can be welded with almost no leaving.
そこで、本発明について図示の実施例によってさらに詳しく説明すると、つぎのとおりである。 The present invention will be described in more detail with reference to the illustrated embodiments as follows.
なお、図1は本発明の一つの実施例に係る溶接ナットの平面図である。 FIG. 1 is a plan view of a welding nut according to one embodiment of the present invention.
図2は図1の矢視A−A線上の断面図である。 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
図3は図1および図2に示す溶接ナットを鋼板などのプレ−ト上に溶接する際の説明図である。 FIG. 3 is an explanatory view when the welding nut shown in FIGS. 1 and 2 is welded onto a plate such as a steel plate.
図4は従来例の一つの溶接ナットの説明図である。 FIG. 4 is an explanatory view of one conventional welding nut.
図5は従来例の他の一つの溶接ナットの説明図である。 FIG. 5 is an explanatory view of another welding nut according to the prior art.
まず、図1、図2および図3において符号100は本発明の一つの実施例に係る溶接ナットを一般的に示し、この溶接ナット100はナット本体10、フランジ部20、プロジェクション(又は突起部30)から成っている。ナット本体10は通常の締結素子として用いられるナットを示し、その内面には軸心と平行にめねじ11が切られ、このめねじ11にボルトやねじの外周に切られたおねじが螺合され、締付けられて締結にされている。
First, in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3,
ナット本体10の外周に、少なくとも1つのフランジ部20が一体に設けられている。この一体に設ける場合には、フランジ部20を別に製作しておき、それを溶接その他の手段で取付けることもできるが、通常のように、冷間鍛造などにより金型を介して一体に成形できる。
At least one
また、フランジ部20外周全体をおおうように環状に構成することもできるが、各所に分散させて少なくとも1つ又は2つ以上設けることができる。また、フランジ部20の裏面には少なくとも1つの突起部30をプロジェクションとして設け、このようにプロジェクションも設けることによってそこに加圧通電を集中させてプロジェクション溶接する。
Moreover, although it can also comprise cyclic | annular form so that the whole outer periphery of the
一般的にいって、先にのべたとおり、プロジェクション溶接は本来熱容量の異なる2つの被溶接材、例えばナットと鋼板を互いにヒ−トバランスさせて接合する技術である。この面からいうと、電流の集中する突起部30の数やその分散度合は相手方の鋼板40の板厚、熱的性質により決まる。とくに、鋼板40に代って熱伝導性にすぐれるアルミニウム材を用いるときには十分に配慮する必要がある。
Generally speaking, as described above, projection welding is a technique in which two materials to be welded that originally have different heat capacities, such as nuts and steel plates, are joined together in a heat balanced manner. In this respect, the number of
また、得られる溶接継手の強度の面からいうと、突起部30は分散させる必要がある。また、電力集中の面からいうと、フランジ部20をなるべく分散させて構成し、各フランジ部20にそれぞれ個別的に突起部30を設けることができる。その反面、フランジ部20を分散して構成すると、溶接時の加圧力をバランスさせ調和させることがむずかしい。
In terms of the strength of the welded joint obtained, the
このようなところから、図1および図2に示すとおり、フランジ部20を一体に構成し、その裏面に少なくとも2つ、通常3つ又はそれ以上分散させて突起部30を一体に成型し、さらにフランジ部20の表面には下向きに傾斜するフランジ傾斜面21を構成する。このように傾斜面21を構成すると、図3で矢印方向から下向きの加圧力が作用したときに、その分力としてフランジ部20が軸心方向に指向するように加圧され、ナット本体10は鋼板40に強固に溶接できる。
From such a point, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
なお、突起部30の形状は電力集中が達成できればいずれの形状にも構成できるが、本発明では単に電力の集中のみにとどまらないで、溶接時にかける下向きの加圧力を平均してうける必要もあり、この面から図1で点線で示すように三角台状に構成するのが好ましい。
The shape of the
このため、プロジェクション溶接の初期において突起部30が局部的に電流の集中により昇温加熱され、溶接部に局部的に起こる体積の増大によって所謂浮上り現象が起っても直ちに除去できる。すなわち、フランジ傾斜面21は所定の勾配(例えば、20〜35°)をもっている。このため、直下の加圧力がフランジ傾斜面21にかかったとき、その勾配のとり方によってフランジ部20にかかる加圧力は変動する。すなわち、溶接のはじめに直下の加圧力がかかったとき、その作用するところが傾斜するフランジ傾斜面21であるため、作用する加圧力の大きさは傾斜面21の勾配によって変化する。しかし、溶接の進行にしたがって、傾斜面21の傾斜面勾配によって加圧力として溶接に加わる力が変化し、勾配が減少するにしたがって直下型の加圧力として増加して作用する。このため、溶接初期の直下の加圧力と電流はそのままかかることがなく、溶接部の体積膨脹は緩和され、ナット部の剥離が起こることがない。さらに溶接の進行にともなって傾斜面21が破壊されることもあって、加圧力はそのまま作用するようになり、溶接部が溶融して所謂ナゲットが序々に拡大して形成され、良好な溶接継手が得られる。
For this reason, at the initial stage of projection welding, the
このところから、勾配は20〜35°程度が好ましい。20°以下になると初期の体積膨脹の防止が不十分になり、35°をこえると、かえって、電極のすべりによって加圧力や通電が損なわれる。 From this point, the gradient is preferably about 20 to 35 °. When the angle is less than 20 °, the prevention of initial volume expansion becomes insufficient, and when the angle exceeds 35 °, the applied pressure and current conduction are impaired by the sliding of the electrode.
また、表面に傾斜面31が構成されるフランジ部20の裏面に少なくとも一つの突起部30が設けられ、この突起部30は好ましくは三角台状断面のブロック体として構成する。突起部30の一部に平坦な台座面32を形成し、これらを一体として三角台状のブロック体として構成する。すなわち、各突起部30はフランジ部20と一体になって三角台形状の断面のブロック体となって、個々の突起部30の2つの傾斜面31、31はともに軸心に向って交わるように構成され、交わった2つの傾斜面31、31の交鎖部分に平坦な台座面32が形成されている。(このところは図1で点線で示されている)また、この2つの傾斜面31と平坦な台座面32とによってブロック体の表面が区画されて三角台状が構成される。このような形状に構成される一方、フランジ部20の表面は外周に向って下向きに傾斜する傾斜面31として構成され、上部電極による加圧力は図3に示すように傾斜面31で受けられる。
Further, at least one
このために、図3で矢印方向から下向きの加圧力をうけて溶接のときに初期ではくさびの原理でフランジ部20や突起部30には直下の加圧力が加わると共に傾斜面31に沿って加熱された溶接部が流れる一方、鋼板40の表面に結合して溶接される。
For this reason, when welding is performed by applying a downward pressing force from the direction of the arrow in FIG. 3, an initial pressing force is applied to the
また、ナット本体10の底面にはナット本体10と共通の軸心をもつ案内ガイド50を一体に設ける。案内ガイド50は鋼板40上の所定の位置に溶接ナット100を位置決めするためのものであって、とくに被溶接材の鋼板40の上に予め取付孔41が形成されている場合に有効である。しかし、鋼板40によっては予め取付孔41が形成されていなくとも、鋼板40と電極との間の相対的位置制御を行なうようにすれば十分であり、この場合には必ずしも案内ガイド50を取付ける必要がない。
Further, a
また、案内ガイド50はフランジ部20の裏面に設けた各突起部30の平坦な台座面32より長く突出する。すなわち、台座面32は図3のとおり、鋼板40の表面に着座し、所謂プロジェクションを形成し、この台座面32によって加圧力および電流の集中によりプロジェクション溶接を達成する。したがって、台座面32をあまり大きくとることは好ましくないが、あまり小さいと先にのべたところが失なわれる。この意味で、その巾は少なくとも0.8mm程度又はそれ以上(好ましくは3mm)程度とする。
Further, the
また、案内ガイド50は円環状に構成する。この意味はプロジェクション溶接時に起こるスパッタ−の発生やそのねじ面への付着を防止するには、円環状にするのが好ましいからである。
Further, the
また、案内ガイド50と各突起部30との間に環状凹部60を形成する。この環状凹部60はナット本体10の周囲を案内ガイド50によって囲むとともに環状凹所60によって囲み、溶接時のスパッタのねじ面への付着を防止するためである。
In addition, an
本発明は鋼板などの上にナットなどを取付ける場合のほか、ねじ、ボルトの取付けにも広く利用できる。 The present invention can be widely used not only for attaching nuts on steel plates, but also for attaching screws and bolts.
10 ナット本体
20 フランジ部
21 フランジ傾斜面
30 突起部
31 傾斜面
32 台座面
40 鋼板
41 取付孔
50 案内ガイド
60 環状凹部
100 溶接ナット
DESCRIPTION OF
Claims (7)
The welding nut according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, wherein an annular recess is formed between the guide guide and each protrusion provided on the back surface of the flange portion.
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CN101386125B (en) * | 2008-09-22 | 2012-11-07 | 江苏银河电子股份有限公司 | Stapling method |
CN104763726A (en) * | 2015-03-26 | 2015-07-08 | 海盐县华昇汽车配件有限公司 | Hexagonal flange face weldnut |
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- 2005-03-31 JP JP2005105070A patent/JP2006283884A/en active Pending
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