JP2011218369A - スポット溶接用トーチ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一対の電極チップC,Cの間に2枚の金属板W,Wを挟み込んで溶接するスポット溶接に用いるスポット溶接用トーチ1であって、底部2a及びチップ装着部2bを有する筒状を成し、その中空部分への冷却水の給水部2c及び排水部2dを有するトーチ本体2と、トーチ本体2の中空部分に配置されて、給水部2cからの冷却水を電極チップCに導き且つ冷却水を排水部2dに導く排水路2fを形成する給水管5と、トーチ本体2に配置されて、給水管5及び電極チップCを通して金属板W,W間の接合部Waに対する超音波の送受信を行う超音波センサ6を備えた。
【選択図】図1
Description
このトーチは、トーチ本体の中空部分に給水管を同軸配置することで、給水管の内側を給水路としていると共に外側を排水路として形成しており、外部からトーチ本体に供給される冷却水は、給水路を通って電極チップ装着部に取り付けられた電極チップの背面に吹き付けられて、この電極チップを冷却するようになっている。
このとき、接合部の温度の上昇に伴う金属の耐力低下によって金属板同士の密着度が改善されるので、透過音圧が増大するが、このナゲットの形成に伴って、超音波は固体−液体(溶融金属)−固体の順に透過することになる。一般に、溶融金属における音速は、固体での音速の1/3〜1/4となり、音響インピーダンスも1/3〜1/4に低下するので、上記のように、超音波が固体−液体(溶融金属)−固体の順に伝播すると、透過波の振幅値は低下する。
つまり、互いに密接している金属板間の接合部に適正なるナゲットが形成されると、金属の溶融により一時的に透過波の振幅値が低下して、この溶融金属の凝固とともに透過波の振幅値が再度上昇に転じることになる。
この構成のスポット溶接用トーチでは、トーチ本体内の水中環境において、センサ取り付け部の劣化による剥がれを回避し得ることとなる。
さらに、本発明の請求項5に係るスポット溶接用トーチでは、上記した構成としているので、大きい透過波のエコーが得られる低い周波数の超音波を給水管に対して流し易くなり、本発明の請求項6に係るスポット溶接用トーチでは、上記した構成としているので、トーチ本体内の水中環境において、センサの剥がれを防止することができる。
図1及び図2は本発明に係るスポット溶接用トーチの一実施例を示しており、この実施例では、本発明に係るスポット溶接用トーチをスポット溶接の接合部を監視するシステムに採用した場合を例に挙げて説明する。
2 トーチ本体
2a 底部
2b チップ装着部
2c 給水部
2d 排水部
2f 排水路
5 給水管
5a 給水管の漏斗状端部
6 送信側超音波センサ
7 受信側超音波センサ
8 音響レンズ
C 電極チップ
W 金属板
Wa 接合部
Claims (6)
- 一対の電極チップの間に金属板を2枚以上挟み込んで溶接するスポット溶接に用いるスポット溶接用トーチであって、
一方の端部を底部とし且つ開口する他方の端部を前記電極チップの装着部とした筒状を成していると共に、前記底部及びチップ装着部の間の中空部分に対する冷却水の給排水を行う給水部及び排水部を有するトーチ本体と、
このトーチ本体の中空部分に配置されて、前記給水部から供給される冷却水を前記チップ装着部に取り付けた電極チップに導いて噴出させると共に、該電極チップに噴出させた冷却水を前記排水部に導く排水路を形成する給水管と、
前記トーチ本体に配置されて、前記給水管及び前記電極チップを通して前記金属板間の接合部に対する超音波の送受信を行う超音波センサを備えた
ことを特徴とするスポット溶接用トーチ。 - 前記給水管の前記超音波センサを向く端部は、該超音波センサに向けて漸次口径が大きくなる漏斗状端部としてある請求項1に記載のスポット溶接用トーチ。
- 水中の音速をVw、口径dの前記給水管を伝わる音速をVp、給水管の側面に斜めに入射する超音波の臨界角をθcrとした場合、該給水管の前記漏斗状端部におけるテーパ角度θは、θ<θcr=cos-1(Vw/Vp)であり、且つ、前記超音波センサが有する振動子の径Dに対して、(D−d)/(tanθ)=(D+d)/(tan2θ)の関係にある請求項2に記載のスポット溶接用トーチ。
- 前記給水管の前記超音波センサを向く端部と、該超音波センサとの間に、超音波を前記給水管の中心軸ないしその近傍に集束させる音響レンズを設置した請求項1〜3のいずれか一つの項に記載のスポット溶接用トーチ。
- 前記超音波センサで送受信させる超音波の周波数を0.5MHz〜2.0MHzとし、前記給水管の口径を該超音波の波長の3倍以上とした請求項1〜4のいずれか一つの項に記載のスポット溶接用トーチ。
- 前記超音波センサは、前記トーチ本体に軟金属で直接取り付けて成る超音波センサである請求項1〜5のいずれか一つの項に記載のスポット溶接用トーチ。
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