JP2024007747A - 抵抗溶接用電極 - Google Patents

Abstract

【課題】電流密度の低下を抑制しつつ、寿命を向上させることが可能な抵抗溶接用電極を提供する。【解決手段】抵抗溶接用電極は、先端側に向けて先細りとなる円錐台状の先端部を備え、前記先端部の側周面は、凹凸形状を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、抵抗溶接用電極に関する。

従来、金属板等の板状部材を重ね合わせてスポット溶接等を行なう際に抵抗溶接用電極が用いられている。従来の抵抗溶接用電極として、特開２００６－１９８６７６号公報（特許文献１）には、先端部にテーパ面を設ける技術が開示されている。

特開２００６－１９８６７６号公報 スポット溶接を行なう際には、重ね合わされた２枚の板状部材の一方に抵抗溶接用電極の先端部を当接させて電流を流すことで、２枚の板状部材同士が接触する箇所を点状に溶接する。

この際、抵抗溶接用電極の先端部が熱せられ、溶接を継続して行なうことにより先端が摩耗して、板状部材に接触する先端部の面積が増加していく。この結果、摩耗により抵抗溶接用電極自体の寿命も短くなるとともに、溶接部の電流密度が下がることが懸念される。

本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、電流密度の低下を抑制しつつ、寿命を向上させることが可能な抵抗溶接用電極を提供することにある。

本開示に基づく抵抗溶接用電極は、先端側に向けて先細りとなる円錐台状の先端部を備える。上記先端部の側周面は、凹凸形状を有する。

上記構成によれば、凹凸形状によって先端部の側周面の表面積を増加させることができる。これにより、先端部からの放熱性を向上させることができ、熱による先端部の摩耗を抑制することができる。また、摩耗を抑制することにより、抵抗溶接用電極の寿命を向上させることができる。

上記本開示に基づく抵抗溶接用電極にあっては、上記凹凸形状は、上記先端部の軸方向に複数の凹部と複数の凸部とが交互に並ぶように形成されていてもよい。

上記構成によれば、軸方向に沿って複数の凹部と複数の凸部とが交互に並ぶことで、先端部の表面積を増加させることができる。

上記本開示に基づく抵抗溶接用電極にあっては、上記複数の凹部の各々は、上記先端部のテーパ面に設けられた複数の環状の溝部によって構成されていてもよい。この場合には、上記複数の凸部の各々が有する頂面は、上記複数の環状の溝部が設けられていない部分の上記先端部の上記テーパ面によって構成されていてもよい。

上記構成によれば、先端部の上記テーパ面に複数の環状の溝部を設けることにより、先端部の側周面を凹凸形状とすることができる。

上記本開示に基づく抵抗溶接用電極にあっては、前記先端側に位置する前記凹部の深さは、前記先端部の基端側に位置する前記凹部の深さよりも深くてもよい。

上記構成によれば、基端側よりも先端側の表面積を大きくすることができ、先端側の放熱性を高め、抵抗溶接用電極の先端側の摩耗を抑制することができる。

上記本開示に基づく抵抗溶接用電極にあっては、前記先端側に位置する前記凹部の幅は、前記先端部の基端側に位置する前記凹部の幅よりも狭くてもよい。

上記構成によれば、先端側に位置する凹部の幅を小さくすることにより、凹部を先端側に高密度で設けることができる。これにより、先端側からの放熱性を高め、抵抗溶接用電極の先端側の摩耗を抑制することができる。

上記本開示に基づく抵抗溶接用電極は、上記複数の凸部の各々は、上記先端部のテーパ面に設けられたリング状の放熱部材によって構成されていてもよい。この場合には、上記複数の凹部が有する底面の各々は、複数の上記放熱部材から露出する部分の上記テーパ面によって構成されていてもよい。

上記構成によれば、先端部のテーパ面に複数のリング状の放熱部材を設けることにより、先端部の側周面を凹凸形状とすることができる。

上記構成によれば、上記凹凸形状は、上記先端部の上記側周面に設けられた粗面化部によって構成されていてもよい。この場合には、上記粗面化部の算術平均粗さＲａは、２５μｍ以上であることが好ましい。

上記構成によれば、先端部の側周面に粗面化部を形成することにより、先端部の表面積を増加させ、先端部からの放熱性を向上させることができる。

本開示によれば、電流密度の低下を抑制しつつ、寿命を向上させることが可能な抵抗溶接用電極を提供することができる。

実施の形態１に係る抵抗溶接用電極の先端側の示す概略正面図である。 図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った概略断面図である。 第１変形例に係る抵抗溶接用電極の先端部を示す概略断面図である。 第２変形例に係る抵抗溶接用電極の先端部を示す概略断面図である。 実施の形態２に係る抵抗溶接用電極の先端側を示す概略正面図である。 実施の形態３に係る抵抗溶接用電極の先端側を示す概略正面図である。

以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る抵抗溶接用電極の先端側の示す概略正面図である。図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った概略断面図である。図１および図２を参照して、実施の形態１に係る抵抗溶接用電極１０について説明する。

図１および図２に示すように、実施の形態１に係る抵抗溶接用電極１０は、胴部１１と先端部１２とを備える。胴部１１は、略円柱形状を有し、軸方向に延在する。軸方向とは、中心軸Ｃ１の延在する方向である。

先端部１２は、円錐台形状を有し、先端１２ａ、基端１２ｂ、および側周面１２ｃを有する。先端１２ａおよび側周面１２ｃは平坦に形成されている。基端１２ｂは、胴部１１に接続されている。側周面１２ｃは、先端１２ａの周縁と基端１２ｂの周縁とを接続する周表面である。側周面１２ｃは、凹凸形状を有する。

実施の形態１においては、上記凹凸形状は、先端部１２の軸方向に複数の凸部２１と複数の凹部２２とが交互に並ぶことにより、形成されている。具体的には、複数の凹部２２の各々は、先端部１２が有するテーパ面に設けられた複数の環状の溝部によって構成されている。複数の環状の溝部は、たとえば、切削加工によって形成することができる。

先端部１２が有するテーパ面とは、先端部１２において図２に示す仮想の傾斜線ＰＬ１を中心軸Ｃ１回りに回転させることで形成される周面である。傾斜線ＰＬ１は、基端１２ｂから先端１２ａ側に向かうにつれて中心軸Ｃ１に近づくように傾斜している。

凸部２１は、頂面２１ａを有し、当該頂面２１ａは、複数の環状の溝部が設けられていない部分の先端部１２のテーパ面によって構成されている。

上記中心軸Ｃ１を含み先端部１２の軸方向に平行となる断面において、軸方向と直交する先端部１２の径方向の一方側および他方側の各々で、複数の凸部２１の各々が有する頂面２１ａは、傾斜した直線に沿って並んでいる。

具体的には、上記断面において、径方向の一方側では、複数の凸部２１の各々が有する頂面２１ａは、上記傾斜線ＰＬ１に沿って並んでおり、径方向の他方側では、複数の凸部２１の各々が有する頂面２１ａは、仮想の傾斜線ＰＬ３に沿って並んでいる。なお、傾斜線ＰＬ３は、中心軸Ｃ１に対して傾斜線ＰＬ１と線対称の位置にある。

凹部２２は、底面２２ａを有する。複数の凹部２２において、凹部２２の開口面から凹部２２の底面２２ａまでの凹部２２の深さＤは、一定となっている。また、複数の凹部２２において、当該深さＤに直交する凹部２２の幅Ｗも一定となっている。

上記中心軸Ｃ１を含み先端部１２の軸方向に平行となる断面において、軸方向と直交する先端部１２の径方向の一方側および他方側の各々で、底面２２ａは、上記傾斜した直線に平行となる。

具体的には、上記断面において、径方向の一方側では、複数の凹部２２の各々が有する底面２２ａは、上記傾斜線ＰＬ１に平行となる。より特定的には、複数の底面２２ａは、傾斜線ＰＬ１よりも中心軸Ｃ１側（径方向内側）で傾斜線ＰＬ１に平行な仮想の傾斜線ＰＬ２に沿って並んでいる。

上記断面において、径方向の他方側では、複数の凹部２２の各々が有する底面２２ａは、上記傾斜線ＰＬ３に平行となる。より特定的には、複数の底面２２ａは、傾斜線ＰＬ３よりも中心軸Ｃ１側（径方向内側）で傾斜線ＰＬ３に平行な仮想の傾斜線ＰＬ４に沿って並んでいる。

上述のように、スポット溶接を行なう際には、重ね合わされた２枚の板状部材の一方に抵抗溶接用電極１０の先端１２ａを当接させて電流を流すことで、２枚の板状部材同士が接触する箇所を点状に溶接する。なお、抵抗溶接用電極１０を流れる電流密度Ｊは、電流Ｉを先端１２ａの面積Ｓで割った値となる。

一般的に、溶接を継続して行なう場合には、抵抗溶接用電極の先端が熱の影響により摩耗し、先端の面積が増加していく。このため、上記において、抵抗溶接用電極の先端の面積が増加する場合には、電流密度Ｊが低下する。

ここで、本実施の形態においては、上述のように、先端部１２の側周面１２ｃが凹凸形状となっている。これにより、側周面１２ｃの表面積を増加させ、先端部からの放熱性を向上させることができる。この結果、熱による先端部１２の摩耗を抑制することができる。また、摩耗を抑制することにより、抵抗溶接用電極１０の寿命を向上させることができる。

さらに、複数の環状の溝部を設けることにより、先端部１２の側周面１２ｃを凹凸形状とすることができるため、簡素な構成で放熱性を高めることができる。

加えて、複数の凹部２２の各々が有する底面２２ａが、中心軸Ｃ１を含み軸方向に平行となる断面において、径方向の一方側および他方側の各々で、上記傾斜線ＰＬ１およびＰＬ３に平行となり、底面２２ａが所定の傾斜角を有する。これにより、凹部２２を構成する溝部の加工が容易になる。また、先端部１２が摩耗して凹部２２の部分を用いてスポット溶接することとなった場合に、先端１２ａ側の面積が小さくなり、上述の電流密度Ｊが低下することを抑制できる。

さらに、複数の凹部２２の深さＤおよび幅Ｗを一定とすることにより、放熱性を均一にすることで部分的に劣化が進むことを抑制することができる。このことによっても抵抗溶接用電極１０の寿命を向上させることができる。

（第１変形例）
図３は、第１変形例に係る抵抗溶接用電極の先端部を示す概略断面図である。図３を参照して、第１変形例に係る先端部１２Ａについて説明する。

図３に示すように、先端部１２Ａは、実施の形態１と比較した場合に、凹部２２の深さＤが相違する。

具体的には、先端１２ａ側に位置する凹部２２の深さは、基端１２ｂ側に位置する凹部２２の深さよりも深くなっている。より特定的には、複数の凹部２２の深さは、基端１２ｂ側から先端１２ａ側に向かうにつれて深くなっている。

この場合においても、複数の凹部２２の各々が有する底面２２ａは、中心軸Ｃ１を含み先端部１２の軸方向に平行となる断面において、径方向の一方側で傾斜線ＰＬ１と平行となっており、径方向の他方側で傾斜線ＰＬ３と平行なっている。

第１変形例においては、先端１２ａ側に位置する深さを深くすることにより、基端１２ｂ側よりも先端１２ａ側の表面積を大きくすることができ、先端１２ａ側の放熱性を高め、先端部１２Ａの摩耗を抑制することができる。

（第２変形例）
図４は、第２変形例に係る抵抗溶接用電極の先端部を示す概略断面図である。図４を参照して、第２変形例に係る先端部１２Ｂについて説明する。

図４に示すように、先端部１２Ｂは、実施の形態１と比較した場合に、凹部２２の幅Ｗおよび深さＤが相違する。

具体的には、先端１２ａ側に位置する凹部２２の深さは、基端１２ｂ側に位置する凹部２２の深さよりも深くなっており、かつ、先端側に位置する凹部２２の幅は、基端１２ｂ側に位置する凹部２２の幅よりも狭くなっている。

より特定的には、複数の凹部２２の深さＤは、基端１２ｂ側から先端１２ａ側に向かうにつれて深くなっており、かつ、複数の凹部２２の幅Ｗは、基端１２ｂ側から先端１２ａに向かうにつれて狭くなっている。

この場合においても、複数の凹部２２の各々が有する底面２２ａは、中心軸Ｃ１を含み先端部１２の軸方向に平行となる断面において、径方向の一方側で傾斜線ＰＬ１と平行となっており、径方向の他方側で傾斜線ＰＬ３と平行なっている。

第２変形例においては、先端側に位置する凹部の幅を小さくすることにより、凹部を先端側に高密度で設けることができる。これにより、先端側からの放熱性を高め、抵抗溶接用電極の先端側の摩耗を抑制することができる。

加えて、先端１２ａ側に位置する深さを深くすることにより、基端１２ｂ側よりも先端１２ａ側の表面積を大きくすることができ、先端１２ａ側の放熱性をさらに高めることができる。

なお、第２変形例において、複数の凹部２２の深さが異なる場合を例示して説明したが、複数の凹部２２の深さは、一定であってもよい。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る抵抗溶接用電極の先端側を示す概略正面図である。図５を参照して、実施の形態２に係る抵抗溶接用電極１０Ｃについて説明する。

図５に示すように、実施の形態２に係る抵抗溶接用電極１０Ｃは、実施の形態１に係る抵抗溶接用電極１０と比較した場合に、凸部２１および凹部２２の構成が相違する。

複数の凹部２２の各々は、先端部１２のテーパ面１２ｄに設けられたリング状の放熱部材によって構成されている。この場合において、凹部２２の底面２２ａは、複数の放熱部材から露出する部分のテーパ面１２ｄによって構成されている。

この場合においても、中心軸Ｃ１を含み先端部１２の軸方向に平行となる断面において、径方向の一方側および他方側の各々で、複数の凸部２１の各々が有する頂面２１ａはテーパ面１２ｄに平行となっている。リング状の放熱部材は、先端１２ａ側の内径が、基端１２ｂ側の内径よりも小さくなっている。

以上のように構成される場合であっても、実施の形態２に係る抵抗溶接用電極１０Ｃは、実施の形態１に係る抵抗溶接用電極１０とほぼ同様の効果が得られる。

なお、実施の形態２においては、リング部材とテーパ面１２ｄの接触部での発熱がないことが好ましい。

（実施の形態３）
図６は、実施の形態３に係る抵抗溶接用電極の先端側を示す概略正面図である。図６を参照して、実施の形態３に係る抵抗溶接用電極１０Ｄについて説明する。

図６に示すように、実施の形態３に係る抵抗溶接用電極１０Ｄは、実施の形態１に係る抵抗溶接用電極１０と比較した場合に、側周面１２ｃの凹凸形状の構成が相違する。

具体的には、凹凸形状は、側周面１２ｃに設けられた粗面化部によって構成されている。粗面化部は、ショットブラスト、レーザ加工等によって形成することができる。粗面化部の算術平均粗さＲａは、２５μｍ以上である。このような表面粗さとなるように粗面化部を形成することによって先端部１２の表面積を増加させ、先端部１２からの放熱性を向上させることができる。

以上のように構成される場合であっても、実施の形態３に係る抵抗溶接用電極１０Ｄは、実施の形態１に係る抵抗溶接用電極１０とほぼ同様の効果が得られる。

以上、今回開示された実施の形態および変形例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０，１０Ｃ，１０Ｄ 抵抗溶接用電極、１１ 胴部、１２，１２Ａ，１２Ｂ 先端部、１２ａ 先端、１２ｂ 基端、１２ｃ 側周面、１２ｄ テーパ面、２１ 凸部、２１ａ 頂面、２２ 凹部、２２ａ 底面、Ｃ１ 中心軸、Ｄ 深さ、ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４ 傾斜線、Ｗ 幅。

Claims (7)

1. 先端側に向けて先細りとなる円錐台状の先端部を備え、
   前記先端部の側周面は、凹凸形状を有する、抵抗溶接用電極。
2. 前記凹凸形状は、前記先端部の軸方向に複数の凹部と複数の凸部とが交互に並ぶように形成されている、請求項１に記載の抵抗溶接用電極。
3. 前記複数の凹部の各々は、前記先端部のテーパ面に設けられた複数の環状の溝部によって構成されており、
   前記複数の凸部の各々が有する頂面は、前記複数の環状の溝部が設けられていない部分の前記先端部の前記テーパ面によって構成されている、請求項２に記載の抵抗溶接用電極。
4. 前記先端側に位置する前記凹部の深さは、前記先端部の基端側に位置する前記凹部の深さよりも深い、請求項３に記載の抵抗溶接用電極。
5. 前記先端側に位置する前記凹部の幅は、前記先端部の基端側に位置する前記凹部の幅よりも狭い、請求項３または４に記載の抵抗溶接用電極。
6. 前記複数の凸部の各々は、前記先端部のテーパ面に設けられたリング状の放熱部材によって構成されており、
   前記複数の凹部が有する底面の各々は、複数の前記放熱部材から露出する部分の前記テーパ面によって構成されている、請求項２に記載の抵抗溶接用電極。
7. 前記凹凸形状は、前記先端部の前記側周面に設けられた粗面化部によって構成されており、
   前記粗面化部の算術平均粗さＲａは、２５μｍ以上である、請求項１に記載の抵抗溶接用電極。

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