JP2013230498A - プロジェクション溶接の電極およびその放熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接熱の放熱性を高めるプロジェクション電極およびその放熱方向を提供する。
【解決手段】本体６と、本体６の端部に結合された細長い放熱管４２と、放熱管４２に形成された部品２の受入孔４５と、放熱管４２の先端に形成された通電端面４７と、本体６内に配置され受入孔４５に挿入された部品に吸引磁力を付与する磁石１５と、部品に吸着して磁石１５の吸引磁力を部品に伝達するとともに、受入孔４５内に延びている断熱部材４９を有し、部品から通電端面４７に伝熱された溶接熱は放熱管４２から放熱され、部品から断熱部材４９に伝熱された溶接熱は断熱部材４９に蓄熱されるとともに、放熱管４２から放熱されるように構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、プロジェクション溶接の電極およびその放熱方法に関するもので、電気抵抗溶接の溶接熱を効果的に放熱するものである。

特許第４２７３１８５号公報には、本発明に近いと思われるプロジェクション溶接の電極が記載されている。

そこに記載されている先行技術を図２にしたがって説明する。

ここでの部品２はプロジェクションボルトであり、雄ねじが切られた軸部３、軸部３と一体の円形のフランジ部４および軸部３とは反対側のフランジ中央部に形成された円形の溶着用突起５から構成されている。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。

可動電極である電極１の本体６は円筒型であり、ねじ部９で分解可能に結合したクロム銅製の溶接側部材７と、同じくクロム銅製の固定側部材８とで構成されている。溶接側部材７の先端にはベリリウム銅製の端蓋１０がねじ部１１で取り外し可能に結合されている。なお、符号１０ａは端蓋１０の貫通孔１０ｃに装着した絶縁筒を指し、符号１０ｂはフランジ部４の上面に密着する通電端面を指している。この絶縁筒１０ａは、耐熱性や耐摩耗性に優れた合成樹脂などの絶縁材料で構成され、例えば、ガラス繊維が混入されたエポキシ樹脂が用いられている。固定側部材８は、端部に冷却孔１３を備えている。

本体６は前述のように断面が円形であり、その内部には円筒形のガイド筒１２が挿入されている。ガイド筒１２は、たとえばベークライト、ポリアミド、ＰＴＦＥ等の絶縁性材料で構成されている。ガイド筒１２は、大径部１７と小径部１８とからなる断面円形の貫通孔を有する。大径部１７内には磁石の容器１４が摺動可能な状態で挿入され、小径部１８には鉄製のガイドピン１６が挿入されている。

カップ型の容器１４には永久磁石１５をはめ込んであり、容器１４とガイドピン１６は、ガイドピン１６の端面が永久磁石１５に密着した状態で溶接してある。小径部１８は、ボルト２の軸部３の受入孔としての役割を果たし、端蓋１０の貫通孔１０ｃおよび絶縁筒１０ａがこの受入孔１８に合致した状態で連通している。なお、この受入孔にも小径部と同じ符号１８が用いられている。

ガイドピン１６の下端部は、受入孔１８の途中までとされ、こうすることによって軸部３が受入孔１８に進入できるようになっている。つまり、ガイドピン１６の下端部は、ガイド筒１２に形成された受入孔１８の途中まで延びており、端蓋１０の貫通孔１０ｃや絶縁筒１０ａの箇所まで延びていない状態となっている。軸部３が受入孔に挿入されている状態では、軸部３の端面がガイドピン１６の下端部に密着している。そして、軸部３の端面がガイドピン１６の下端部に密着している状態では、フランジ部４の上面と端蓋１０の通電端面１０ｂとの間に空隙Ｃが形成されている。このような空隙Ｃが形成されるように、ガイドピン１６や受入孔１８等の長さが設定されている。

固定側部材８は、ガイド筒１２の大径部１７に連通する有底の孔を有し、その底部に導通用の座金２１を収容した絶縁材料（たとえばＰＴＦＥ）製の絶縁カップ２０をはめ込んである。座金２１と容器１４との間に圧縮コイルばね２２が介在し、その弾力によって容器１４を図の下向きに、座金２１を図の上向きに押している。圧縮コイルばね２２の弾力は、大径部１７と小径部１８の境界に形成された段部２８によって受け止められている。座金２１には電線２３が接続され、絶縁管２４内を通って外部に導き出されている。もう一方の電線２５は本体６（固定側部材８）に接続されている。これらの電線２３，２５は検知装置３８に繋がっている。

ボルト２を受入孔１８に供給する手段は、矢線２６で示すようなスクエアーモーションをする供給ロッド２９である。供給ロッド２９の端部には、先端側に開放している凹部３０が形成され、ここにフランジ４と溶着用突起５が受け入れられるもので、ボルト２を保持するために永久磁石３１が凹部３０の底部に埋設されている。

冷却用の流体が通過する冷却通路３２が本体６の円周方向に形成してある。冷却通路３２は、ガイド筒１２に形成されている。冷却通路３２はガイド筒１２の外周に円周方向に形成された環状溝３３によって提供されている。環状溝３３は、ガイド筒１２の軸方向長さのほぼ中央付近に位置付けられている。正確には環状溝３３は、ガイド筒１２の軸方向長さの中央から端蓋１０に近付けた箇所に配置してある。また、冷却通路３２を環状溝３３の形態で形成することによりガイド筒１２に薄肉部２７が形成されている。そして、この薄肉部２７は冷却通路３２と容器１４の間に存在している。

溶接側部材７に入口管３４と出口管３５が取り付けられ、環状溝３３に冷却水を供給し、また、排出するようになっている。符号３９は、ガイド筒１２と本体６との間で冷却水の封止を行うためのＯリングを指している。また、ガイド筒１２の座金２１側の端部に近い箇所には、円周方向のシール溝４０が形成され、その中に接着剤４１が充填してある。こうすることにより、万一、冷却水がＯリング３９を通過したとしても、それが隙間を通って大径部１７から座金２１にまで達するのを確実に防止する。

電極１の進退軸線と同軸状態で固定電極３６が配置され、その上に鋼板部品３７が載置されている。

以上に説明した先行技術の作動について説明する。

凹部３０と永久磁石３１により部品２を保持した供給ロッド２９が、矢線２６で示すように、右方への進出と上昇の動きをしてボルト２の軸部３が貫通孔１０ｃから受入孔１８内に挿入され、続いて供給ロッド２９は、軸部３を受入孔１８内に残したまま、左方に後退・復帰をする。そして、ボルト２は磁石１５の吸引磁力によってガイドピン１６に強く吸着される。このとき、永久磁石１５からの磁力線が鉄製のガイドピン１６を通過して軸部３に到達していることによって、吸引力が軸部３に及んでいる。

電極１が進出して、軸部３がガイドピン１６に吸着されたまま溶着用突起５が相手方部材である鋼板部品３７に押し付けられると、圧縮コイルばね２２の張力に抗して磁石１５を収容した容器１４が大径部１７内を摺動し、これによって空隙Ｃが消滅してフランジ４が端蓋１０の通電端面１０ｂに密着する。この密着によって、電線２３、座金２１、圧縮コイルばね２２、容器１４、ガイドピン１６、軸部３、フランジ部４、通電端面１０ｂ、本体６、電線２５に及ぶ通電経路が成立し、この通電が検知装置３８で検知される。この検知信号がトリガー信号となって、ボルト２が正常に受入孔１８内に存在していることが確認され、同時に、溶接電流の通電が溶着用突起５から鋼板部品３７に通電され、溶着用突起５が鋼板部品３７に溶着し、溶接が完了する。

冷却水が溝３３内を通過することにより、フランジ４部から端蓋１０、溶接側部材７を経てガイド筒１２に伝熱された溶接熱は、環状溝３３を流れる冷却水で冷却され、ガイド筒１２が過熱状態にならず、合成樹脂の劣化等が防止される。

さらに、他の先行技術として、特開２０１２−０２０３３５号公報がある。

特許第４２７３１８５号公報 特開２０１２−０２０３３５号公報

上記特許文献１に記載されている先行技術には、つぎのような問題がある。

多くの溶接熱を受ける通電端面１０ｂと熱的に保護されるべき永久磁石１５の間隔距離が短いので、永久磁石１５が受ける熱量が多くなり、磁石の劣化防止などの面で好ましくない。その問題を解消するために、冷却手段である水冷構造が採用されるのであるが、水冷能力を高めて積極的に冷却を行う必要が生じる。このような事情から、水冷通路を大きくしたり、冷却水の流量を増大したりすることが必要となり、電極構造をコンパクトにまとめることが行いにくくなる。

さらに、ガイドピン１６の下端部がガイド筒１２内である受入孔１８にとどまっているため、その長さを十分に長くすることができない、という事情がある。したがって、軸部３からガイドピン１６に伝熱された溶接熱は、永久磁石１５へ大量に伝熱されることとなり、永久磁石１５が過熱状態におかれて耐久性向上の面で良好とはいえない。

一方、上記特許文献２に記載されている先行技術においても、特許文献１に記載されたガイドピン１６に相当する部材、すなわち副部材２３に同様な問題が存在する。

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、溶接熱の放熱性を高めるプロジェクション溶接の電極およびその放熱方法の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、プロジェクション溶接の電極に関する発明であり、少なくとも円筒型の本体と、前記本体よりも小径で前記本体の端部に結合された細長い放熱管と、前記放熱管に形成された部品の受入孔と、前記放熱管の先端に形成された通電端面と、前記本体内に配置され前記受入孔に挿入された部品に吸引磁力を付与する磁石と、部品に吸着して前記磁石の吸引磁力を部品に伝達するとともに前記受入孔内に延びている断熱部材を有し、部品から前記通電端面に伝熱された溶接熱は前記放熱管から放熱され、部品から前記断熱部材に伝熱された溶接熱は前記断熱部材に蓄熱されるとともに、前記放熱管から放熱されるように構成したことを特徴としている。

少なくとも円筒型の本体と、前記本体よりも小径で前記本体の端部に結合された細長い放熱管と、前記放熱管に形成された部品の受入孔と、前記放熱管の先端に形成された通電端面と、前記本体内に配置され前記受入孔に挿入された部品に吸引磁力を付与する磁石と、部品に吸着して前記磁石の吸引磁力を部品に伝達するとともに前記受入孔内に延びている断熱部材を有する電極である。

したがって、部品から通電端面に伝熱された溶接熱は、細長い放熱管を伝熱されて本体の方へ伝熱されるのであるが、その伝熱の途上で放熱管の放熱部、すなわち放熱管の外周面や放熱構造部から外気の方へ放熱される。このように放熱管に所要の長さが付与されているので、放熱管の放熱部から良好な放熱がなされて、磁石が過熱状態になることが回避できる。

さらに、部品から断熱部材に伝熱された溶接熱は、磁石から受入孔内へ延びている長尺な断熱部材に伝わり、断熱部材において蓄熱される。そして、この蓄熱された熱は、断熱部材が受入孔内に延び込んでいるので、断熱部材から放熱管への伝熱が良好になされ、放熱管の放熱部から外気の方へ放熱される。よって、部品から断熱部材に伝熱された溶接熱は、熱容量が大きくされた断熱部材に蓄熱されるとともに、放熱管から放熱されるので、磁石に対する伝熱量が減少し、上記の通電端面からの溶接熱の放熱と相乗して、磁石の過熱が防止できる。

上記の断熱部材の蓄熱作用は、断熱部材が受入孔内に延び込んでいることによって、断熱部材が長尺化されてその体積が大きくなり、その熱容量が大きくできることが利点とされている。断熱部材に蓄熱された溶接熱の放熱は、放熱管の中心部側から放熱管の外周方向に向かう熱流として放熱管への熱伝達が良好に果たせることによってえられている。なお、断熱部材に蓄熱された溶接熱は、溶接後、受入孔から部品が取り除かれて、次の溶接サイクルが遂行されるまでに放熱される。この断熱部材に蓄熱された溶接熱の放熱は、放熱管を経由して大気へ放熱される熱と、部品除去後に断熱部材の端部から受入孔を経由して大気へ放熱される熱となる。また、放熱管の放熱部が外気に露出しているので、溶接熱は放熱管からの放熱が先行的に進行する。そのため、断熱部材と放熱部との間に温度勾配が形成され、断熱部材に蓄熱された溶接熱が受入孔内にこもることなく、上記先行的放熱に引き続いて、早期の内に放熱管から放熱される。

放熱管が本体よりも小径にしてあるので、例えば溝型に屈曲している鋼板部品の底部に部品を溶接するときには、細長い放熱管が溝型部分に挿入されて、狭い箇所であっても良好な溶接が可能となる。

請求項２記載の発明は、前記本体内に絶縁材料製のガイド筒が挿入され、このガイド筒に、前記磁石を収容する容器が進退可能な状態で挿入された大径部と、前記受入孔に連通する小径部からなる貫通孔が形成され、前記断熱部材が前記容器に一体化されている請求項１記載のプロジェクション溶接の電極である。

部品から通電端面に伝わった溶接熱や、部品から断熱部材に伝わった溶接熱が、上述のような放熱作用で放熱されるので、合成樹脂などの絶縁材料製のガイド筒を溶接熱から良好に保護することができる。断熱部材と部品の接触箇所をガイド筒から遠ざかった箇所に設定できるので、ガイド筒に伝わる溶接熱を減少させるのに効果的である。

請求項３記載の発明は、前記ガイド部材に冷却水用の冷却通路が形成され、この冷却通路と前記容器との間の前記ガイド部材に薄肉部が形成されている請求項２記載のプロジェクション溶接の電極である。

磁石を収容する容器に伝わった溶接熱は、厚さが薄くされた薄肉部から冷却水の方へ積極的に伝熱されて、磁石にこもろうとする溶接熱を良好に放冷することができる。

請求項４記載の発明は、プロジェクション溶接電極の放熱方法に関する発明であり、少なくとも円筒型の本体と、前記本体よりも小径で前記本体の端部に結合された細長い放熱管と、前記放熱管に形成された部品の受入孔と、前記放熱管の先端に形成された通電端面と、前記本体内に配置され前記受入孔に挿入された部品に吸引磁力を付与する磁石と、部品に吸着して前記磁石の吸引磁力を部品に伝達するとともに前記受入孔内に延びている断熱部材を有するプロジェクション溶接の電極を準備し、部品から前記通電端面に伝熱された溶接熱を前記放熱管から放熱し、部品から前記断熱部材に伝熱された溶接熱を前記断熱部材に蓄熱するとともに、前記放熱管から放熱することを特徴としている。

この放熱方法の発明の作用効果は、上記電極の発明の作用効果と同じである。

電極および各部の断面図である。 先行技術の断面図である。

つぎに、本発明のプロジェクション溶接の電極およびその放熱方法を実施するための形態を説明する。

図１は、本発明の実施例１を示す。

図２に示した先行技術と実施例１との相違点は、端蓋１０とガイドピン１６の態様が異なっている。それ以外は図２の構成と同じであり、同じ機能を果たす部材については、同じ符号が用いられている。

最初に、部品について説明する。

ここでの部品２はプロジェクションボルトであり、雄ねじが切られた軸部３、軸部３と一体の円形のフランジ部４および軸部３とは反対側のフランジ中央部に形成された円形の溶着用突起５から構成されている。各部の寸法は、軸部３の直径が８．５ｍｍ、軸部３の長さが１５．５ｍｍ、フランジ部４の直径が１７．５ｍｍ、フランジ部４の厚さが１．１ｍｍ、溶着用突起５の直径と高さがそれぞれ８．０ｍｍと１．２ｍｍである。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。

可動電極である電極１の本体６は円筒型であり、ねじ部９で分解可能に結合したクロム銅製の溶接側部材７と同じくクロム銅製の固定側部材８とで構成されている。溶接側部材７の直径は、３７ｍｍである。

つぎに、放熱管について説明する。

溶接側部材７の先端に、ベリリウム銅製の放熱管４２がねじ部１１を介して取り外し可能に結合されている。この放熱管４２は円筒型であり、放熱部４３が形成されている。放熱部４３の具体的な構造としては種々なものが採用できる。ここでは最も簡単な円筒面４４が放熱部４３を形成している。

放熱管４２の内側に受入孔４５が形成されている。放熱管４２の内面には、絶縁筒４６が配置されているので、この絶縁筒４６の内側空間が断面円形の受入孔４５とされている。絶縁筒４６は、耐熱性や耐摩耗性に優れた合成樹脂などの絶縁材料で構成され、例えば、ガラス繊維が混入されたエポキシ樹脂が用いられている。受入孔４５の内径は、９．５ｍｍであり、軸部３と受入孔４５の内面との間に０．５ｍｍの隙間が存在している。

放熱管４２の下端には通電端面４７が形成されている。この通電端面４７は、図１（Ｃ）に示すように、電極軸線Ｏ−Ｏが垂直に交わる仮想平面上に存在している。絶縁筒４６は、通電端面４７の直前までの長さとされ、絶縁筒４６が配置されていない部分は、軸部３に接触しないように大径とされた導入孔４８とされている。この導入孔４８は、通電端面４７側が大径となる緩やかな傾斜のテーパ孔とされている。

つぎに、ガイド筒について説明する。

本体６は前述のように断面が円形であり、その内部には円筒形のガイド筒１２が挿入されている。ガイド筒１２は、たとえばベークライト、ポリアミド、ＰＴＦＥ等の絶縁性材料で構成されている。ガイド筒１２は、大径部１７と小径部１８とからなる断面円形の貫通孔を有する。大径部１７内には磁石１５の容器１４が摺動可能な状態で挿入され、小径部１８には後述の断熱部材４９が挿入されている。なお、磁石１５は、永久磁石である。磁石１５は、大径部１７に挿入された容器１４に収容されているので、本体６内に配置されていることとなる。

つぎに、断熱部材について説明する。

上記の断熱部材４９は、断面円形の細長い軸状の部材でその直径は軸部３と同じかあるいはやや軸部３よりも小径とされ、鉄製である。カップ型の容器１４には永久磁石１５がはめ込まれ、容器１４と断熱部材４９は、断熱部材４９の端面が磁石１５に密着した状態で溶接してある。断熱部材４９は、受入孔４５内に延びており、受入孔４５に挿入されたボルト２に吸着して、磁石１５の吸引磁力を軸部３に伝達している。すなわち、磁石１５からの磁力線が断熱部材４９を経由して軸部３に及んでいることによって、軸部３が断熱部材４９の先端に吸着されている。このように断熱部材４９が受入孔４５内に延び込んで断熱部材４９が長尺化されているので、その体積が大きくなって熱容量が大きくなり、蓄熱機能が果たされるようになっている。

放熱管４２の全長のうち外部に露出している長さ部分Ｌ１、すなわち外部へ放熱ができる長さは、後述の放熱作用にとって相応しい長さとされており、ここでは３２ｍｍである。また、放熱管４２の先端部の外径は２１ｍｍである。また、断熱部材４９が長さ部分Ｌ１において放熱管４２内に延び込んでいる長さＬ２は１８．５ｍｍである。前述の空隙Ｃは２．０ｍｍである。

固定側部材８は、ガイド筒１２の大径部１７に連通する有底の孔を有し、その底部に導通用の座金２１を収容した絶縁材料（たとえばＰＴＦＥ）製の絶縁カップ２０をはめ込んである。座金２１と容器１４との間に圧縮コイルばね２２が介在し、その弾力によって容器１４を図の下向きに、座金２１を図の上向きに押している。圧縮コイルばね２２の弾力は、大径部１７と小径部１８の境界に形成された段部２８によって受け止められている。座金２１には電線２３が接続され、絶縁管２４内を通って外部に導き出されている。もう一方の電線２５は本体６（固定側部材８）に接続されている。これらの電線２３、２５は検知装置３８に繋がっている。

つぎに、ボルトの供給手段を説明する。

ボルト２を受入孔４５に供給する手段としてはいろいろあるが、ここでは矢線２６で示すようなスクエアーモーションをする供給ロッド２９を例示した。供給ロッド２９の端部には、先端側に開放している凹部３０が形成され、ここにフランジ部４と溶着用突起５が受け入れられるもので、ボルト２を保持するために永久磁石３１が凹部３０の底部に埋設されている。

つぎに、冷却通路について説明する。

冷却用の流体が通過する冷却通路３２が本体６の円周方向に形成してある。冷却通路３２は、溶接側部材７に溝加工を施して形成してもよいが、ここではガイド筒１２に形成されている。冷却通路３２はガイド筒１２の外周に形成された環状溝３３によって提供されている。環状溝３３は、ガイド筒１２の軸方向長さの中央付近から放熱管４２に近付けた箇所に配置してある。また、冷却通路３２を環状溝３３の形態で形成することによりガイド筒１２に薄肉部２７が形成されている。そして、この薄肉部２７は冷却通路３２と容器１４の間に存在している。

溶接側部材７に入口管３４と出口管３５が取り付けられ、環状溝３３に冷却水を供給し、また、排出するようになっている。符号３９は、ガイド筒１２と本体６との間で冷却水の封止を行うためのＯリングを指している。また、ガイド筒１２の座金２１側の端部に近い箇所には、円周方向のシール溝４０が形成され、その中に接着剤４１が充填してある。こうすることにより、万一、冷却水がＯリング３９を通過したとしても、それが隙間を通って大径部１７から座金２１にまで達するのを確実に防止する。

電極１の進退軸線と同軸状態で固定電極３６が配置され、その上に鋼板部品３７が載置されている。この鋼板部品３７は屈曲形状とされ、溝型部分５０が形成されている。

以上に説明した実施例の作動について説明する。

凹部３０と永久磁石３１により部品２を保持した供給ロッド２９が、矢線２６で示すように、右方への進出と上昇の動きをしてボルト２の軸部３が導入孔４８を経て受入孔４５内に挿入され、続いて供給ロッド２９は、軸部３を受入孔４５内に残したまま、左方に後退・復帰をする。そして、ボルト２は磁石１５の吸引磁力によって断熱部材４９の下端に強く吸着される。このとき、磁石１５からの磁力線が鉄製の断熱部材４９を通過して軸部３に到達していることによって、吸引力が軸部３に及んでいる。

電極１が進出して、軸部３が断熱部材４９に吸着されたまま溶着用突起５が相手方部材である溝型部分５０の底部に押し付けられると、圧縮コイルばね２２の張力に抗して磁石１５を収容した容器１４が大径部１７内を上方へ摺動し、これによって空隙Ｃが消滅してフランジ部４が放熱管４２の通電端面４７に密着する。この密着によって、電線２３、座金２１、圧縮コイルばね２２、容器１４、断熱部材４９、軸部３、フランジ部４、通電端面４７、本体６、電線２５に及ぶ通電経路が成立し、この通電が検知装置３８で検知される。この検知信号がトリガー信号となって、ボルト２が受入孔４５内に正常に存在していることが確認され、同時に、溶接電流の通電が溶着用突起５から鋼板部品３７に通電され、溶着用突起５が鋼板部品３７に溶着し、溶接が完了する。

フランジ部４から通電端面４７に伝熱された溶接熱は、放熱部４３である円筒面４４から大気に放熱される。また、軸部３から断熱部材４９に伝熱された溶接熱は、熱容量が大きくされた断熱部材４９に蓄熱され、それと同時に放熱管４２を経由して外気中に放熱される。さらに、ガイド筒１２に伝熱された溶接熱は、環状溝３３を流れる冷却水で冷却される。

溶接が完了して電極１が後退すると、ボルト２が受入孔４５から相対的に抜け出るので、断熱部材４９に残留している溶接熱は受入孔４５から受入孔４５の開口を経て大気中に放熱される。また、次の常温状態である低温のボルト２が受入孔４５に挿入されて断熱部材４９に吸着されると、残留している溶接熱は軸部３の方へ伝熱されて、断熱部材４９の冷却が促進される。

つぎに、放熱管と断熱部材の長さについて説明する。

放熱管４２の外部に露出している部分の長さ、すなわち露出長さＬ１の長さは、通電端面４７から伝熱された溶接熱が外気へ放熱されるのに足りる長さとされる。この長さは、所定の放熱量がえられる放熱部４３の放熱面積や、所定の熱容量がえられる断熱部材４９の放熱管４２内に延び込んでいる長さＬ２や、軸部３を良好に保持できる受入孔４５内への挿入長さなどの因子を考慮して設定される。溶接動作を反復して、磁石１５の温度を測定し、その温度を適正値に設定する際に、上記各因子の組み合わせを変更して露出長さＬ１が設定される。また、同時に放熱管４２の直径寸法も加減される。

上記のようにして設定された露出長さＬ１は、放熱部４３自体に適正な放熱面積が付与されていることに加えて、断熱部材４９の延び込み長さＬ２をどの程度にするかが大きく関係している。この実施例において、露出長さＬ１に対する延び込み長さＬ２の比であるＬ２／Ｌ１（１８．５ｍｍ／３２ｍｍ）は、０．５８である。この比は、０．３〜０．７に設定され、好ましくは０．４〜０．６である。上記値が０．３未満であると、断熱部材４９の体積が不足して十分な熱容量が確保できなくなって蓄熱機能が不足することになる。また、上記値が０．７を超えると、軸部３が受入孔４５に挿入される長さに不足を来して、ボルト２の保持安定性が低下する虞が生じる。

つぎに、放熱管の変型例を説明する。

図１（Ｄ）に示した変型例は、放熱部４３の放熱面積を大きくするために、円周方向に複数の放熱フィン５１を設けたものである。また、同図（Ｅ）に示した変型例は、放熱面積を大きくするための放熱溝５２を、複数本、円周方向に設けたものである。これらの放熱フィン５１や放熱溝５２を放熱管４２の軸線方向に形成することも可能である。これらの放熱フィン５１や放熱溝５２は、他の種々な構造例を含めて放熱構造部５３と総称される。

以上に説明した実施例１の作用効果は、つぎのとおりである。

ボルト２のフランジ部４から通電端面４７に伝熱された溶接熱は、細長い放熱管４２を伝熱されて本体６の方へ伝熱されるのであるが、その伝熱の途上で放熱管４２の放熱部４３、すなわち放熱管４２の外周面４４や放熱構造部５３から外気の方へ放熱される。このように放熱管４２に所要の長さが付与されているので、放熱管４２の放熱部４３から良好な放熱がなされて、磁石１５が過熱状態になることが回避できる。

さらに、ボルト２の軸部３から断熱部材４９に伝熱された溶接熱は、磁石１５から受入孔４５内へ延びている長尺な断熱部材４９に伝わり、断熱部材４９において蓄熱される。そして、この蓄熱された熱は、断熱部材４９が受入孔４５内に延び込んでいるので、断熱部材４９から放熱管４２への伝熱が良好になされ、放熱管４２の放熱部４３から外気の方へ放熱される。よって、軸部３から断熱部材４９に伝熱された溶接熱は、熱容量が大きくされた断熱部材４９に蓄熱されるとともに、放熱管４２から放熱されるので、磁石１５に対する伝熱量が減少し、上記の通電端面４７からの溶接熱の放熱と相乗して、磁石１５の過熱が防止できる。

上記の断熱部材４９の蓄熱作用は、断熱部材４９が受入孔４５内に延び込んでいることによって、断熱部材４９が長尺化されてその体積が大きくなり、その熱容量が大きくできることが利点とされている。断熱部材４９に蓄熱された溶接熱の放熱は、放熱管４２の中心部側から放熱管４２の外周方向に向かう熱流として放熱管４２への熱伝達が良好に果たせることによってえられている。なお、断熱部材４９に蓄熱された溶接熱は、溶接後、受入孔４５からボルト２が取り除かれて、次の溶接サイクルが遂行されるまでに放熱される。この断熱部材４９に蓄熱された溶接熱の放熱は、放熱管４２を経由して大気へ放熱される熱と、ボルト除去後に断熱部材４９の端部から受入孔４５を経由して大気へ放熱される熱となる。また、放熱管４２の放熱部４３が外気に露出しているので、溶接熱は放熱管４２からの放熱が先行的に進行する。そのため、断熱部材４９と放熱部４３との間に温度勾配が形成され、断熱部材４９に蓄熱された溶接熱が受入孔４５内にこもることなく、上記先行的放熱に引き続いて、早期の内に放熱管４２から放熱される。

放熱管４２が本体よりも小径にしてあるので、鋼板部品３７の溝型部分５０の底部にボルト２を溶接するときには、細長い放熱管４２が溝型部分５０に挿入されて、狭い箇所であっても良好な溶接が可能となる。

前記本体６内に絶縁材料製のガイド筒１２が挿入され、このガイド筒１２に、前記磁石１５を収容する容器１４が進退可能な状態で挿入された大径部１７と、前記受入孔４５に連通する小径部１８からなる貫通孔が形成され、前記断熱部材４９が前記容器１４に一体化されている。

ボルト２のフランジ部４から通電端面４７に伝わった溶接熱や、軸部３から断熱部材４９に伝わった溶接熱が、上述のような放熱作用で放熱されるので、合成樹脂などの絶縁材料製のガイド筒１２を溶接熱から良好に保護することができる。断熱部材４９とボルト２の接触箇所をガイド筒１２から遠ざかった箇所に設定できるので、ガイド筒１２に伝わる溶接熱を減少させるのに効果的である。

前記ガイド部材１２に冷却水用の冷却通路３２が形成され、この冷却通路３２と前記容器１４との間の前記ガイド部材１２に薄肉部２７が形成されている。

磁石１５を収容する容器１４に伝わった溶接熱は、厚さが薄くされた薄肉部２７から冷却水の方へ積極的に伝熱されて、磁石１５にこもろうとする溶接熱を良好に放冷することができる。

図１（Ｄ）や（Ｅ）に示した放熱構造部５３を採用することにより、通電端面４７に伝わった溶接熱は、放熱構造部５３からより一層積極的に先行的して放熱され、そのために、軸部３から断熱部材４９に蓄熱された溶接熱は、順調に放熱管４２の方へ流れて、放熱管４２の内外における溶接熱の放熱が効果的になされる。つまり、断熱部材４９と放熱部４３との間の熱勾配が大きくなるので、良好な放熱が確保できる。

プロジェクション溶接電極の放熱方法は、少なくとも円筒型の本体６と、前記本体６よりも小径で前記本体６の端部に結合された細長い放熱管４２と、前記放熱管４２に形成されたボルト２の受入孔４５と、前記放熱管４２の先端に形成された通電端面４７と、前記本体６内に配置され前記受入孔４５に挿入された軸部３に吸引磁力を付与する磁石１５と、軸部３に吸着して前記磁石１５の吸引磁力を軸部３に伝達するとともに前記受入孔４５内に延びている断熱部材４９を有するプロジェクション溶接の電極１を準備し、ボルト２から前記通電端面４７に伝熱された溶接熱を前記放熱管４２から放熱し、ボルト２から前記断熱部材４９に伝熱された溶接熱を前記断熱部材４９に蓄熱するとともに、前記放熱管４２から放熱するものである。

この放熱方法の実施例の作用効果は、上記電極の実施例の作用効果と同じである。

上述のように、本発明は、溶接熱の放熱性を高めるプロジェクション溶接の電極およびその放熱方法であるから、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 電極
２ 部品、プロジェクションボルト
３ 軸部
４ フランジ部
５ 溶着用突起
６ 本体
７ 溶接側部材
８ 固定側部材
１２ ガイド筒
１４ 容器
１５ 磁石
１７ 大径部
１８ 小径部
２７ 薄肉部
２９ 供給ロッド
３２ 冷却通路
３３ 環状溝
３７ 鋼板部品
４２ 放熱管
４３ 放熱部
４４ 円筒面
４５ 受入孔
４７ 通電端面
４９ 断熱部材
５０ 溝型部分
Ｌ１ 露出長さ
Ｌ２ 延び込み長さ

Claims (4)

1. 少なくとも円筒型の本体と、前記本体よりも小径で前記本体の端部に結合された細長い放熱管と、前記放熱管に形成された部品の受入孔と、前記放熱管の先端に形成された通電端面と、前記本体内に配置され前記受入孔に挿入された部品に吸引磁力を付与する磁石と、部品に吸着して前記磁石の吸引磁力を部品に伝達するとともに前記受入孔内に延びている断熱部材を有し、
   部品から前記通電端面に伝熱された溶接熱は前記放熱管から放熱され、部品から前記断熱部材に伝熱された溶接熱は前記断熱部材に蓄熱されるとともに、前記放熱管から放熱されるように構成したことを特徴とするプロジェクション溶接の電極。
2. 前記本体内に絶縁材料製のガイド筒が挿入され、このガイド筒に、前記磁石を収容する容器が進退可能な状態で挿入された大径部と、前記受入孔に連通する小径部からなる貫通孔が形成され、前記断熱部材が前記容器に一体化されている請求項１記載のプロジェクション溶接の電極。
3. 前記ガイド部材に冷却水用の冷却通路が形成され、この冷却通路と前記容器との間の前記ガイド部材に薄肉部が形成されている請求項２記載のプロジェクション溶接の電極。
4. 少なくとも円筒型の本体と、前記本体よりも小径で前記本体の端部に結合された細長い放熱管と、前記放熱管に形成された部品の受入孔と、前記放熱管の先端に形成された通電端面と、前記本体内に配置され前記受入孔に挿入された部品に吸引磁力を付与する磁石と、部品に吸着して前記磁石の吸引磁力を部品に伝達するとともに前記受入孔内に延びている断熱部材を有するプロジェクション溶接の電極を準備し、
   部品から前記通電端面に伝熱された溶接熱を前記放熱管から放熱し、部品から前記断熱部材に伝熱された溶接熱を前記断熱部材に蓄熱するとともに、前記放熱管から放熱することを特徴とするプロジェクション溶接電極の放熱方法。

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