JP2023132920A - welding electrode - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接用電極に関し、詳しくはスポット溶接法により複数枚の板材を重ね合わせ状態で接合するための溶接用電極に関する。 The present invention relates to a welding electrode, and more particularly to a welding electrode for joining a plurality of plate materials in an overlapping state using a spot welding method.
金属板材を複数枚重ね合わせた状態で接合する手法として、スポット溶接法がある。このスポット溶接法は、例えば特許文献1に示されるスポット溶接装置を用いて行われる。スポット溶接装置は、ロボットにより3次元移動制御される溶接ガンを有する。溶接ガンは、同軸状に対向配置された第1および第2電極を有し、そのうちの一方の電極が軸方向に進退可能となっている。複数枚重ね合わされた金属板材は、一方の電極を進出させることにより第1および第2電極間に所定の加圧力で挟持され、この状態で両電極間に所定の溶接電流を流すことにより接合される。具体的には、溶接電流通電時、この通電による発熱により、重ね合わされた金属板材の合計厚み方向の中央部付近に溶融部が形成され、この溶融部が重ね合わされた金属板材の境界を越えて成長し、やがて固化してナゲットを形成する。このナゲットが重ねあわされた金属板材どうしを接合する。
Spot welding is a method for joining multiple metal plates stacked one on top of the other. This spot welding method is performed using a spot welding device shown in
ところで、3枚以上の複数枚の金属板材をスポット溶接法により接合する場合において最外位置にある金属板材が薄く板厚比が大きい場合、溶融部が固化したナゲットが最外位置にある薄状金属板材に届かず、最外位置にある薄状金属板材の接合が不十分な溶接不良が起こることがある。 By the way, when three or more metal plates are joined by spot welding, if the metal plate at the outermost position is thin and the plate thickness ratio is large, the nugget in which the molten part has solidified is the thin sheet at the outermost position. A welding failure may occur in which the thin metal plate located at the outermost position is insufficiently joined without reaching the metal plate.
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、最外位置に薄板状被溶接板を配置して重ね合わせた3枚以上の被溶接板をスポット溶接法により接合する場合において、最外位置にある薄状被溶接板の接合が不十分な溶接不良を防止することができる溶接用電極を提供することをその課題としている。 The present invention has been devised under the above-mentioned circumstances, and involves arranging a thin plate to be welded at the outermost position and joining three or more stacked welded plates by a spot welding method. The object of the present invention is to provide a welding electrode that can prevent welding defects due to insufficient bonding of the outermost thin plate to be welded.
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following technical means.
すなわち、本発明によって提供される溶接用電極は、軸線を有し、スポット溶接法により複数枚の被溶接板を重ね合わせ接合するための溶接用電極であって、先端面の中央付近に位置して上記軸線方向に突出する第1接触部と、当該第1接触部から径方向に間隔をあけて位置して上記軸線方向に突出する第2接触部とを備え、上記第1接触部と上記第2接触部は、いずれか一方が他方よりも上記軸線方向に突出していることを特徴とする。 That is, the welding electrode provided by the present invention has an axis, is a welding electrode for overlapping and joining a plurality of plates to be welded by spot welding, and is located near the center of the tip surface. a first contact portion that protrudes in the axial direction, and a second contact portion that is spaced apart from the first contact portion in the axial direction and protrudes in the axial direction; The second contact portion is characterized in that one of the second contact portions protrudes more than the other in the axial direction.
<第1接触部が第2接触部よりも軸線方向に突出している場合>
最外位置に薄板状被溶接板を配した例えば3枚重ねの被溶接板の重ね合わせ体に当該電極を薄板状被溶接板側から一定圧力で押圧すると、当該電極の第1接触部が薄板状被溶接板の表面にめり込んでいき、所定のタイミングで溶接電流を通電することにより、被溶接板の重ね合わせ体の全厚み方向の略中央部付近に溶融部が生じ、この溶融部は上記全厚み方向に成長していく。それとともに、第1接触部はさらに薄板状被溶接板の表面にめりこんでいくが、やがて第2接触部もまた、薄板状被溶接板の表面に接触するとともにめり込んでいく。このとき、溶融部と第1接触部との間に成立している電流路に加え、溶融部と第2接触部との間の電流路も成立し、この電流路を流れる溶接電流により、溶融部は、第2接触部に向けて、最外位置の薄板状被溶接板に及ぶまで成長する。このように成長した溶融部が固化したナゲットにより、最外位置の薄板状被溶接板を含め、重ね合わされたすべての被溶接板を接合することができる。
<When the first contact part protrudes more than the second contact part in the axial direction>
When the electrode is pressed with a constant pressure from the side of the thin plate to be welded onto a stack of, for example, three stacked plates with a thin plate to be welded placed at the outermost position, the first contact part of the electrode will be pressed against the thin plate. By sinking into the surface of the plate to be welded and applying a welding current at a predetermined timing, a molten part is generated near the approximate center of the stacked plate to be welded in the total thickness direction, and this molten part is It grows in the entire thickness direction. At the same time, the first contact portion further sinks into the surface of the thin plate to be welded, and eventually the second contact portion also contacts and sinks into the surface of the thin plate to be welded. At this time, in addition to the current path established between the welding part and the first contact part, a current path is also established between the welding part and the second contact part, and the welding current flowing through this current path causes the melting. The portion grows toward the second contact portion until it reaches the outermost thin plate to be welded. With the nugget formed by the solidified molten portion that has grown in this way, it is possible to join all of the stacked welded plates including the outermost thin plate to be welded.
<第2接触部が第1接触部よりも軸線方向に突出している場合>
最外位置に薄板状被溶接板を配した例えば3枚重ねの被溶接板の重ね合わせ体に当該電極を薄板状被溶接板側から一定圧力で押圧すると、当該電極の第2接触部が薄板状被溶接板の表面にめり込んでいき、所定のタイミングで溶接電流を通電することにより、被溶接板の重ね合わせ体の全厚み方向の略中央部付近に溶融部が生じ、この溶融部は上記全厚み方向に成長していく。それとともに、第2接触部はさらに薄板状被溶接板の表面にめりこんでいくが、やがて第1接触部もまた、薄板状被溶接板の表面に接触するとともにめり込んでいく。このとき、溶融部と第2接触部との間に成立している電流路に加え、溶融部と第1接触部との間の電流路も成立し、この電流路を流れる溶接電流により、溶融部は、第1接触部に向けて、最外位置の薄板状被溶接板に及ぶまで成長する。このように成長した溶融部が固化したナゲットにより、最外位置の薄板状被溶接板を含め、重ね合わされたすべての被溶接板を接合することができる。
<When the second contact part protrudes more than the first contact part in the axial direction>
When the electrode is pressed with a constant pressure from the side of the thin plate to be welded onto a stacked body of, for example, three stacked plates with a thin plate to be welded placed at the outermost position, the second contact portion of the electrode will be pressed against the thin plate. By sinking into the surface of the plate to be welded and applying a welding current at a predetermined timing, a molten part is generated near the approximate center of the stacked plate to be welded in the total thickness direction, and this molten part is It grows in the entire thickness direction. At the same time, the second contact portion further sinks into the surface of the thin plate to be welded, but eventually the first contact portion also contacts and sinks into the surface of the thin plate to be welded. At this time, in addition to the current path established between the welding part and the second contact part, a current path is also established between the welding part and the first contact part, and the welding current flowing through this current path causes the melting. The portion grows toward the first contact portion until it reaches the outermost thin plate to be welded. With the nugget formed by the solidified molten portion that has grown in this way, it is possible to join all of the stacked welded plates including the outermost thin plate to be welded.
このように、本発明にかかる電極を用いることにより、加圧力を複雑に制御する機構によるコスト上昇を招く方策を講じなくとも、溶接電極の形状を工夫するといった簡便な対策を講じることにより、最外位置に薄板状被溶接板を配した複数枚の被溶接板のスポット溶接法による接合において、最外位置の薄板状被溶接板の溶接不良を回避することができる。 As described above, by using the electrode according to the present invention, it is possible to achieve the best results by taking simple measures such as devising the shape of the welding electrode, without having to take measures that would increase costs due to a mechanism that complicatedly controls the pressurizing force. In joining a plurality of welded plates in which the thin plates to be welded are disposed at outer positions by the spot welding method, it is possible to avoid welding defects of the outermost thin plates to be welded.
本発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1~図9は、本発明の一実施形態に係る電極を用いたスポット溶接法の概要を示す。 1 to 9 show an overview of a spot welding method using an electrode according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、スポット溶接機1は、ロボット(図示せず)により3次元位置制御される溶接ガン2を有する。溶接ガン2は、上部電極3と、下部電極4とを有する。これら上部電極3と下部電極4は、同一の軸線L上に対向配置され、上部電極3は、シリンダ等の加圧アクチュエータによって軸線方向に進退させられるようになっている。スポット溶接機1は、上部電極3を進出させることにより下部電極4との間に複数枚の被溶接板の重ね合わせ体5を所定の加圧力で挟持したうえで、両電極間に所定の溶接電流を通電するようになっている。
As shown in FIG. 1, a
本発明は、上部電極3に適用され、下部電極4は、一般的な形態であるドーム状の先端形状を有している。
The present invention is applied to the
図2~図6に、上部電極3の実施形態例を示す。上部溶接電極は、基本的に、先端面の中央付近に位置して軸線方向に突出する第1接触部31と、当該第1接触部31から径方向に間隔をあけて位置して軸線方向に突出する第2接触部32とを備え、第1接触部31は、第2接触部32よりも軸線方向に突出するという形態を有している。
2 to 6 show embodiment examples of the
図2~図4に示す形態は、第1接触部31がドーム状に突出形成され、第2接触部32は、第1接触部31を取り囲んで環状に突出する形態を有している。
In the embodiments shown in FIGS. 2 to 4, the
図5に示す形態は、第1接触部31は図2~図4に示す形態と同様にドーム状に突出形成され、第2接触部32は、径方向に対向する2つの領域において、軸線Lを中心とする弧を成すように突出形成されている。
In the form shown in FIG. 5, the
図6に示す形態は、第1接触部31は図2~図4に示す形態と同様にドーム状に突出形成され、第2接触部32は、軸線Lを中心とする弧を成すようにして、90度ごとに離隔する4カ所に突出形成されている。
In the form shown in FIG. 6, the
上記各形態において共通する重要な点は、図4に縦断面を示すように、第1接触部31と第2接触部32との間に、第2接触部32よりも低い谷部33が形成されている点である。 An important point common to each of the above embodiments is that, as shown in a longitudinal section in FIG. This is the point.
次に、図2~図4に示した電極を用いてスポット溶接を行う上での作用について図7~図9を参照して説明する。 Next, the operation of spot welding using the electrodes shown in FIGS. 2 to 4 will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
上部電極3と下部電極4との間に、最外位置に薄板状被溶接板51を配した3枚重ねの被溶接板の重ね合わせ体5を薄板状被溶接板51を上にして配置し(図7)、上部電極3を下動させて両電極間に重ね合わせ体5を挟持し、上部電極3を一定圧力で薄板状被溶接板51の表面を押圧していく。すると、当該上部電極3の第1接触部31が薄板状被溶接板51の表面にめり込んでいき、所定のタイミングで溶接電流を通電することにより、被溶接板の重ね合わせ体5の全厚み方向の略中央部付近に溶融部6が生じ、この溶融部6は全厚み方向に成長していく(図8)。それとともに、第1接触部31はさらに薄板状被溶接板51の表面にめりこんでいくが、やがて第2接触部32もまた、薄板状被溶接板51の表面に接触するとともにめり込んでいく。このとき、溶融部6と第2接触部32との間に電流路Eが成立し、この電流路Eを流れる溶接電流により、溶融部6は、第2接触部32に向けて、最外位置の薄板状被溶接板51に及ぶまで成長する(図9)。このように成長した溶融部6が固化したナゲットにより、最外位置の薄板状被溶接板51を含め、重ね合わされたすべての被溶接板を重ね合わせ接合することができる。
Between the
図10~図14に、上部電極3の他の実施形態例を示す。この上部電極3は、基本的に、先端面の中央付近に位置して軸線方向に突出する第1接触部31と、当該第1接触部31から径方向に間隔をあけて位置して軸線方向に突出する第2接触部32とを備える点は上記した実施形態と同じであるが、第2接触部32が第1接触部31よりも軸線方向に突出するという点が異なる。
10 to 14 show other embodiments of the
図10~図12に示す形態は、第1接触部31がドーム状に突出形成され、第2接触部32は、第1接触部31を取り囲んで環状に突出する形態を有している。
In the embodiments shown in FIGS. 10 to 12, the
図13に示す形態は、第1接触部31は図10~図12に示す形態と同様にドーム状に突出形成され、第2接触部32は、径方向に対向する2つの領域において、軸線Lを中心とする弧を成すように突出形成されている。
In the form shown in FIG. 13, the
図14に示す形態は、第1接触部31は図10~図12に示す形態と同様にドーム状に突出形成され、第2接触部32は、軸線を中心とする弧を成すようにして、90度ごとに離隔する4カ所に突出形成されている。
In the form shown in FIG. 14, the
上記各形態において共通する重要な点は、図12に縦断面を示すように、第1接触部31と第2接触部32との間に、第1接触部31よりも低い谷部33が形成されている点である。 An important point common to each of the above embodiments is that, as shown in a longitudinal section in FIG. This is the point.
次に、図10~図12に示した電極を用いてスポット溶接を行う上での作用について、図15~図17を参照して説明する。 Next, the operation of spot welding using the electrodes shown in FIGS. 10 to 12 will be described with reference to FIGS. 15 to 17.
上部電極3と下部電極4との間に、最外位置に薄板状被溶接板51を配した3枚重ねの被溶接板の重ね合わせ体5を薄板状被溶接板51を上にして配置し、上部電極3を下動させて両電極間に重ね合わせ体5を挟持し(図15)、上部電極3を一定圧力で薄板状被溶接板51の表面を押圧していく。すると、当該上部電極3の第2接触部32が薄板状被溶接板51の表面にめり込んでいき、所定のタイミングで溶接電流を通電することにより、被溶接板の重ね合わせ体5の全厚み方向の略中央部付近に溶融部6が生じ、この溶融部6は全厚み方向に成長していく(図16)。それとともに、第2接触部32はさらに薄板状被溶接板51の表面にめりこんでいくが、やがて第1接触部31もまた、薄板状被溶接板51の表面に接触するとともにめり込んでいく。このとき、溶融部6と第1接触部31との間の電流路Eが成立し、この電流路Eを流れる溶接電流により、溶融部6は、第1接触部31に向けて、最外位置の薄板状被溶接板51に及ぶまで成長する(図17)。このように成長した溶融部6が固化したナゲットにより、最外位置の薄板状被溶接板51を含め、重ね合わされたすべての被溶接板を重ね合わせ接合することができる。
Between the
以上説明したように、最外位置に薄板状被溶接板51を配した3枚以上の被溶接板の重ね合わせ体5をスポット溶接法により接合する場合において、上記各実施形態にかかる上部電極3を用いることにより、加圧力を複雑に制御するといったコスト上昇を招く方策を講じなくとも、最外位置の薄板状被溶接板51の溶接不良を回避することができる。
As explained above, in the case where the
もちろん、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、本発明の範囲に含まれる。 Of course, the present invention is not limited to the embodiments described above, and any changes within the scope of the claims are included within the scope of the present invention.
L 軸線
E 電流路
1 スポット溶接機
2 溶接ガン
21 シリンダ
3 上部電極
31 第1接触部
32 第2接触部
33 谷部
4 下部電極
5 被溶接板の重ね合わせ体
51 薄板状被溶接板
52 被溶接板
53 被溶接板
6 溶融部
L Axis
Claims (1)
先端面の中央付近に位置して軸線方向に突出する第1接触部と、当該第1接触部から径方向に間隔をあけて位置して上記軸線方向に突出する第2接触部とを備え、上記第1接触部と上記第2接触部は、いずれか一方が他方よりも上記軸線方向に突出していることを特徴とする、溶接用電極。
A welding electrode that has an axis and is used for overlapping and joining multiple plates to be welded using a spot welding method,
A first contact portion located near the center of the tip surface and protruding in the axial direction, and a second contact portion located at a distance from the first contact portion in the axial direction and protruding in the axial direction, The welding electrode, wherein one of the first contact portion and the second contact portion protrudes more than the other in the axial direction.
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