JP2019217548A - 電気抵抗溶接電極用ガイドピン - Google Patents

Abstract

【課題】蓋部材に異常な力が作用することなく、ガイドピンに対するナットの同軸性を高めること。【解決手段】蓋部材付きプロジェクションナット５０を鋼板部品３に溶接するものであって、電極のガイドピン１４に、支持テーパ部３８と、円柱型の挿入部３９が設けられ、挿入部３９の外側面がナット５０の傾斜を規制する傾斜規制面４０とされ、挿入部先端４２と蓋部材５４の間に４３空隙が形成されるように、支持テーパ部３８にねじ孔５２の開口角部４９が接触している箇所４４から挿入部先端４２までの長さＬ３が設定されている。【選択図】図１

Description

この発明は、ねじ孔に蓋部材が取り付けられたプロジェクションナットを鋼板部品に溶接する、電気抵抗溶接電極用ガイドピンに関している。

特開２００６−１３６９３７号公報には、電気抵抗溶接電極のガイドピンに、ねじ孔に合成樹脂製の蓋板が取り付けられたプロジェクションナットを供給することが記載されている。また、特開平９−３０００８１号公報には、プロジェクションナットをガイドピンのテーパ部で支持することが記載されている。

特開２００６−１３６９３７号公報 特開平９−３０００８１号公報

上記特許文献１に記載の発明では、図２（Ａ）に示すように、電気抵抗溶接電極５８へのプロジェクションナット５０の供給が完了した状態において、ガイドピン５５の先端部が蓋板５４の下面に当たっていて、溶着用突起５３が鋼板部品５６から浮上している。したがって、ナット５０の荷重を蓋板５４で受け止めることとなり、蓋板５４がねじ孔から外れる恐れがある。また、このような支持であるから、ガイドピン５５とナット５０の同軸性維持が行いにくい、という問題がある。さらに、可動電極が進出してプロジェクションナット５０を押し下げると、蓋板５４は可動電極の下面とガイドピン上端部の間で挟み付けられ、蓋板５４が破損したり外れたりする恐れがある。また、溶接熱によりガイドピン５５は高温になっているので、合成樹脂製の蓋板５４が溶損する恐れがある、という問題がある。

一方、特許文献２に記載の発明では、図２（Ｂ）に示すように、ガイドピン５５のテーパ部５７でプロジェクションナット５０を支持するものであるが、何等かの外力が作用すると、テーパ部５７における芯出し機能にずれ現象が発生し、プロジェクションナット５０が電極軸線Ｏ−Ｏに対して傾いた状態になる。このように傾いた状態のまま可動電極が動作すると、溶着用突起５３への加圧力に偏りが発生し、各溶着用突起５３における溶着状態にばらつきが発生することとなり、溶接品質が低下する。特許文献２には、このような場合の対応策については、何も配慮がなされていない。

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、蓋部材に異常な力や熱が作用することなく、ガイドピンに対するプロジェクションナットの同軸性を高めることを目的とする。

請求項１記載の発明は、
ねじ孔の端部に蓋部材が取り付けられたプロジェクションナットを鋼板部品に溶接するものであって、
電極の端面から突出し鋼板部品の下孔を貫通する断面円形のガイドピンが、金属材料またはセラミック材料などの耐熱硬質材料で構成され、
ガイドピンに、ねじ孔の開口角部を支持する支持テーパ部と、この支持テーパ部に連なっている円柱型の挿入部が設けられ、
挿入部の外側面がプロジェクションナットの傾斜を規制する傾斜規制面とされ、
挿入部が相対的にねじ孔に進入し、プロジェクションナットがガイドピンに支持されている状態において、挿入部先端と蓋部材の間に空隙が形成されるように、支持テーパ部にねじ孔の開口角部が接触している箇所から挿入部先端までの長さが設定されていることを特徴とする電気抵抗溶接電極用ガイドピンである。

プロジェクションナットがガイドピンに供給されると、ねじ孔の開口角部が支持テーパ部に受け止められ、挿入部がねじ孔に相対的に進入し、挿入部先端と蓋部材の間に空隙が形成される。なお、以下の説明において、プロジェクションナットを単にナットと表現する場合もある。

したがって、支持テーパ部に対するねじ孔の開口角部の支持接触によって、ナットとガイドピンの同軸性が確保される。そして、何等かの外力が作用してねじ孔の開口角部が支持テーパ部上をずれ動くと、ナットが電極軸線に対して傾くこととなる。しかし、ねじ孔内面を挿入部の円柱型外周面に当てることができるので、すなわち挿入部の外側面がナットの傾斜を規制する傾斜規制面として機能するので、ねじ孔の内径寸法と挿入部の直径寸法をできるだけ接近させることによって、両者間の隙間寸法をできるだけ小さくして、ナットのガイドピンに対する傾きや芯ずれ量を最小化することができる。

挿入部先端と蓋部材の間に空隙が形成されるため、ガイドピンから蓋部材へ異常な力が作用することがなく、蓋部材がねじ孔の外側へずれ出たりねじ孔から外れたりすることがない。ナットが供給ロッドに保持されて高速で勢いよくガイドピンに供給される場合には、挿入部先端と蓋部材の間に空隙を設けることによって、蓋部材に異常な衝撃的外力が作用しない。

プロジェクションナットがガイドピンに支持されている状態において、挿入部先端と蓋部材の間に空隙が形成されるように、支持テーパ部にねじ孔の開口角部が接触している箇所から挿入部先端までの長さが設定されている。このように設定された空隙の空間寸法は、可動電極の進出によりガイドピンが押し下げられつつある過渡期であるとき、あるいはナットの溶着用突起が鋼板部品に加圧されて溶接電流が通電されているときなどの、いずれの状態であっても、不変状態で維持されている。

このため、蓋部材に異常な外力が一切作用しないので、蓋部材の配置位置に狂いが発生せず、溶接後の防音塗装などの次工程において、正常な蓋部材機能が達成される。さらに、挿入部先端と蓋部材の間に空隙が確保されているので、蓋部材に対する溶接熱の熱流量を低減させることができ、溶接熱による蓋部材の熱的損傷が回避できる。つまり、板状の蓋部材に対する伝熱は、蓋部材の外周部からの熱伝達だけであるから、また、溶着用突起から最も離隔した箇所からの伝熱であるから、蓋部材に投入される熱量が少なくなり、蓋部材が熱的に悪影響をうけることがない。

電極の各部の断面図である。 従来技術を示す断面図である。

つぎに、本発明の電気抵抗溶接電極用ガイドピンを実施するための形態を説明する。

図１は、本発明の実施例を示す。

最初に、プロジェクションナットについて説明する。

プロジェクションナット５０は、平面形状が正方形で、その本体５１の中央部にねじ孔５２が開けられている。本体５１の片側の四隅に溶着用突起５３が設けてある。ナット５０は、鉄製である。ねじ孔５２の端部に平板状の蓋部材５４が取り付けてある。

蓋部材５４は、合成樹脂製であり、ねじ孔５２の端部にはめ込んである。このような蓋付きナットは、自動車のフロアパネルの下面に防音塗装が塗装される場合に使用される。フロアパネルの下面に溶接したナット５０にも、防音材料が混入された防音塗料が塗装されるが、蓋部材５４の封鎖作用でねじ孔５２に塗料が進入するのを防止している。蓋部材５４は、ねじ孔５２の端部に合成樹脂製円板を圧入したり、合成樹脂製リング部材をねじ孔５２の端部に圧入し、このリング部材に連結部材を介して円板を一体化したりする。ねじ孔５２の下端の開口部が、開口角部４９とされている。

つぎに、電極本体について説明する。

銅合金製の電極本体１は、円筒状の形状であり、静止部材１１に差し込まれる固定部２と、鋼板部品３が載置されるキャップ部４がねじ部５において結合されている。電極本体１には、断面円形のガイド孔６が形成され、このガイド孔６は、大径孔７と、キャップ部４の中央部に形成した小径孔８と、小径孔８よりも小径で電極本体１の上面に開口している通孔９によって構成されている。

固定部２の下部にテーパ部１０が形成され、このテーパ部１０が静止部材１１に設けたテーパ孔に嵌入される。固定部２の側部に、圧縮空気をガイド孔６に導入する通気口１２が設けてある。なお、電極の中心軸線は符号Ｏ−Ｏで示してある。

つぎに、摺動部材について説明する。

ガイドピン１４は、ステンレス鋼のような金属材料またはセラミック材料等の耐熱硬質材料で構成されている。摺動部材１５は、耐熱性に優れた絶縁性合成樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（商品名：テフロン）によって構成されている。ガイドピン１４は、摺動部材１５に挿入された状態で一体化されている。ガイドピン１４と摺動部材１５は、いずれも断面円形であり、ガイドピン１４は、通孔９と鋼板部品３の下孔１６を相対的に貫通して鋼板部品３の位置決め機能を果たしている。後述のように、ガイドピン１４にナット５０が保持される。

ガイドピン１４は上記のように、摺動部材１５に挿入された状態で一体化されている。一体化の方法としては、ねじ止めや樹脂インジェクション式のインサート成形など種々な方式が採用できるが、ここでは前者のねじ止めタイプである。摺動部材１５は、大径孔７内に実質的に隙間がなくて摺動できる状態で嵌め込んである。摺動部材１５に挿入孔２０が開けられ、そこにガイドピン１４が圧入されている。ガイドピン１４の端部にこれと一体的にボルト２１が形成され、摺動部材１５の底部材２２にボルト２１を貫通し、ワッシャ２３を組み付けてロックナット２４で締め付けてある。

電極本体１は、固定電極であり、それと同軸状態で可動電極２６が配置してある。摺動部材１５は、可動電極２６が動作して溶接電流が通電されたときに、電流はナット５０の溶着用突起５３から鋼板部品３にのみ流れるように、絶縁機能を果たしている。

なお、図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面が同図の（Ｂ）図である。

つぎに、摺動部材とガイドピンの挿入構造を説明する。

摺動部材１５は前述のように、大径孔７内に実質的に隙間がなくて摺動できる状態で嵌め込んであり、この大径孔７に嵌め込まれている部分が大径の摺動部２７であり、この摺動部２７から連続した状態で伸びている部分が筒状の延長部２８であり、小径孔８内に進入させてある。

図１（Ｂ）に示すように、摺動部２７の外周面に、冷却空気の空気通路３０が電極本体１の中心軸線Ｏ−Ｏ方向に形成してある。空気通路３０としては種々な構造が採用できる。ここでは、図１（Ａ）や（Ｂ）に示すように、摺動部材１５（摺動部２７）の外周面に平面部３１を９０度間隔で４つ形成して空気通路３０が構成してある。これに換えて、図示していないが、摺動部材１５の外周面に複数の凹溝を中心軸線Ｏ−Ｏの方向に形成して、空気通路３０を構成してもよい。

摺動部材１５とガイド孔６の内底面の間に圧縮コイルスプリング３２が嵌め込まれており、その張力が摺動部材１５に作用している。なお、符号３３は、ガイド孔６の内底面に嵌め込んだ絶縁シートである。また、圧縮コイルスプリング３２の張力に換えて、通気口１２から導入した空気圧を利用することも可能である。

つぎに、冷却空気の断続構造について説明する。

摺動部材１５（摺動部２７）の端面が可動端面３４とされ、大径孔７の内端面が静止内端面３５とされ、両端面３４、３５は、電極軸線Ｏ−Ｏが直交する仮想平面上に存在している。可動端面３４が静止内端面３５に密着すると、冷却空気の流通が遮断され、離れると冷却空気が流通する。

溶着用突起５３と鋼板部品３の間隔寸法Ｌ１の方を、延長部２８が小径孔８に進入している長さＬ２よりも長く設定して、溶着用突起５３が鋼板部品３に加圧されたときに、冷却空気の流通が開始されるようになっている。

つぎに、流通間隙について説明する。

通気口１２からガイド孔６に供給された冷却空気は、摺動部２７と大径孔７の間に設けられている空気通路３０から、可動端面３４と静止内端面３５の間の隙間と、ガイドピン１４と通孔９との間に設けられた流通間隙３６を通って、下孔１６から溶着用突起５３の溶融部にいたる。

つぎに、ガイドピンの各部形状について説明する。

図１（Ｃ）に示すように、ガイドピン１４に支持テーパ部３８が形成してある。ナット５０がガイドピン１４に供給されたとき、支持テーパ部３８に円形の開口角部４９が接触して、支持されている。支持テーパ部３８に連なった状態で挿入部３９が設けてある。挿入部３９は、真っ直ぐな円柱型でありその外側面が円筒型の傾斜規制面４０とされている。挿入部３９の上部にテーパ部４１が形成してある。

挿入部先端４２は半球形型でもよいが、ここでは平面で形成してある。挿入部先端４２と蓋部材５４の間に空隙４３が形成されている。空隙４３は、開口角部４９が支持テーパ部３８に接触している箇所４４から、挿入部先端４２までの長さＬ３を設定することによって、形成されている。このＬ３の長さを選定することによって、挿入部先端４２が蓋部材５４の下面に接触しないようにして、空隙４３が確保されている。

挿入部３９は、相対的にねじ孔５２に差し込まれており、その外側面である円筒型の傾斜規制面４０部分の直径寸法と、ねじ孔５２の内径寸法をできるだけ接近させて、挿入部３９とねじ孔５２との隙間寸法Ｌ４を最小化している。これにより、図２（Ｂ）に示したようなナット５０の傾きが発生しても、ねじ孔５２の内側が傾斜規制面４０に当たるので、ナット５０の傾き角度や芯ずれ量を最小化することができる。

ナット５０をガイドピン１４に供給する方法としては、特許文献１に示すような傾斜した進退式供給ロッドを使用するのが好適である。この供給ロッドの先端部に、磁石吸引力でナットを保持し、ガイドピンの直前で磁石吸引力を消滅させて、ナット５０に落下円弧移動をさせて供給する。

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。

プロジェクションナット５０がガイドピン１４に供給されると、ねじ孔５２の開口角部４９が支持テーパ部３８に受け止められ、挿入部３９がねじ孔５２に相対的に進入し、挿入部先端４２と蓋部材５４の間に空隙４３が形成される。

したがって、支持テーパ部３８に対するねじ孔５２の開口角部４９の支持接触によって、ナット５０とガイドピン１４の同軸性が確保される。そして、何等かの外力が作用してねじ孔５２の開口角部４９が支持テーパ部３８上をずれ動くと、ナット５０が電極軸線Ｏ−Ｏに対して傾くこととなる。しかし、ねじ孔５２の内面を挿入部３９の円柱型外周面に当てることができるので、すなわち挿入部３９の外側面がナット５０の傾斜を規制する傾斜規制面４０として機能するので、ねじ孔５２の内径寸法と挿入部３９の直径寸法をできるだけ接近させることによって、両者間の隙間寸法Ｌ４をできるだけ小さくして、ナット５０のガイドピン１４に対する傾きや芯ずれ量を最小化することができる。

挿入部先端４２と蓋部材５４の間に空隙４３が形成されるため、ガイドピン１４から蓋部材５４へ異常な力が作用することがなく、蓋部材５４がねじ孔５２の外側へずれ出たりねじ孔５２から外れたりすることがない。ナット５０が供給ロッドに保持されて高速で勢いよくガイドピン１４に供給される場合には、挿入部先端４２と蓋部材５４の間に空隙４３を設けることによって、蓋部材５４に異常な衝撃的外力が作用しない。

プロジェクションナット５０がガイドピン１４に支持されている状態において、挿入部先端４２と蓋部材５４の間に空隙４３が形成されるように、支持テーパ部３８にねじ孔５２の開口角部４９が接触している箇所から挿入部先端４２までの長さＬ３が設定されている。このように設定された空隙４３の空間寸法は、可動電極２６の進出によりガイドピン１４が押し下げられつつある過渡期であるとき、あるいはナット５０の溶着用突起５３が鋼板部品３に加圧されて溶接電流が通電されているときなどの、いずれの状態であっても、不変状態で維持されている。

このため、蓋部材５４に異常な外力が一切作用しないので、蓋部材５４の配置位置に狂いが発生せず、溶接後の防音塗装などの次工程において、正常な蓋部材機能が達成される。さらに、挿入部先端４２と蓋部材５４の間に空隙４３が確保されているので、蓋部材５４に対する溶接熱の熱流量を低減させることができ、溶接熱による蓋部材５４の熱的損傷が回避できる。つまり、板状の蓋部材５４に対する伝熱は、蓋部材５４の外周部からの熱伝達だけであるから、また、溶着用突起５３から最も離隔した箇所からの伝熱であるから、蓋部材５４に投入される熱量力が少なくなり、蓋部材５４が熱的に悪影響をうけることがない。

上述のように、本発明のガイドピンによれば、蓋部材に異常な力や熱が作用することなく、ガイドピンに対するプロジェクションナットの同軸性を高めることができる。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。

４９ 開口角部
５０ プロジェクションナット
５１ 本体
５２ ねじ孔
５３ 溶着用突起
５４ 蓋部材
１ 電極本体
３ 鋼板部品
１４ ガイドピン
１５ 摺動部材
２６ 可動電極
３０ 空気通路
３４ 可動端面
３５ 静止内端面
３８ 支持テーパ部
３９ 挿入部
４０ 傾斜規制面
４２ 挿入部先端
４３ 空隙
４４ 接触箇所
Ｌ３ 接触箇所から挿入部先端までの長さ
Ｌ４ 挿入部とねじ孔の隙間寸法

Claims (1)

1. ねじ孔の端部に蓋部材が取り付けられたプロジェクションナットを鋼板部品に溶接するものであって、
   電極の端面から突出し鋼板部品の下孔を貫通する断面円形のガイドピンが、金属材料またはセラミック材料などの耐熱硬質材料で構成され、
   ガイドピンに、ねじ孔の開口角部を支持する支持テーパ部と、この支持テーパ部に連なっている円柱型の挿入部が設けられ、
   挿入部の外側面がプロジェクションナットの傾斜を規制する傾斜規制面とされ、
   挿入部が相対的にねじ孔に進入し、プロジェクションナットがガイドピンに支持されている状態において、挿入部先端と蓋部材の間に空隙が形成されるように、支持テーパ部にねじ孔の開口角部が接触している箇所から挿入部先端までの長さが設定されていることを特徴とする電気抵抗溶接電極用ガイドピン。

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