JP3885213B2

JP3885213B2 - 底部付き環状部品の溶接電極

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Publication number: JP3885213B2
Application number: JP2003373428A
Authority: JP
Inventors: 好高青山; 省司青山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-09-27
Filing date: 2003-09-27
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2023-09-27
Also published as: JP2005103636A

Description

本発明は、底部付き環状部品を電気抵抗溶接で鋼板等の相手方部品に溶接するものに関している。

小物部品を保持して可動電極とともに進出させて鋼板等の相手方部品にスポット溶接することが知られている。
特許第２８９６４８５号公報

上記の小物部品は、細長い鋼板をＬ字型に屈曲させた形状のもので、それを可動電極と一体に設けた保持ユニットに保持させて、可動電極の進出で小物部品を相手方部品にスポット溶接するようになっている。このような形状の小物部品であると、上記保持ユニットに保持用の受入孔を形成しておき、そこに小物部品を挿入すれば、容易に保持することができ、しかも小物部品と可動電極先端部との相対位置も正確に求めることができる。

しかしながら、保持の対象となる部品が底部付き環状部品であり、この底部を鋼板等の相手方部品に溶着する必要がある場合には、上記環状部品を安定した状態で保持して可動電極とともに進出させなければならない。そして、保持された環状部品と可動電極先端部の相対位置が正確に設定されていなければならない。

本発明は、上記のような課題を解決するために提供されたものである。

請求項１記載の本発明による底部付き環状部品の溶接電極は、可動電極と固定電極との間で一方の部品と相手方部品を加圧・通電して溶接する形式のものにおいて、可動電極は断面円形の細長い部材で構成されているとともに、大径部と小径部を有しており、底部を有する環状の部品を先端部において保持する保持筒の内側に摺動可能な状態で可動電極の小径部の先端部分が挿入され、前記保持筒の内側に部品の収容空間が構成され、上記可動電極を収容する外筒が可動電極の大径部に結合され、保持筒の一部が外筒と摺動可能な状態で外筒内に収容され、上記保持筒は、少なくとも部品の保持部が絶縁材料で形成され、可動電極の一部と保持筒との間に保持筒の先端部を可動電極の先端部よりもさらに突出した位置に突き出す付勢部材が外筒内に収容された状態で介挿され、上記保持部に磁石が配置され、上記保持筒に設けられた突起が可動電極の軸線方向に形成した外筒のガイド溝内にはめ込まれ、上記ガイド溝の端部に上記突起がはまり込んで上記付勢部材を圧縮状態に維持する係合凹部がガイド溝からほぼ直角方向に屈曲した状態で設けられ、圧縮空気を流通させる通路が可動電極に設けられ、上記圧縮空気により上記部品の冷却および／または溶接時のスパッタ等の排出を行うように構成し、上記の圧縮空気を流通させる通路は、可動電極の中心部にその軸方向に設けた通路と、この通路の出口孔の箇所から先端側に向かって小径部を削り取って形成されているとともに一部品の収容空間に連通している空気通路によって形成され、可動電極が進出して保持筒に保持された部品が相手方部品に押し付けられた後、可動電極が上記付勢部材を圧縮しながら保持筒内を相対的に進出して、可動電極の先端部分が部品の底部を相手方部品に押し付けて該底部を相手方部品に溶着するように構成したことを特徴としている。

上記の構成により、底部付き環状部品は保持筒の先端部に保持されるので、環状部品は正確に安定した状態で保持筒に保持される。そして、保持筒の内側に可動電極が摺動可能な状態で挿入されているので、可動電極先端部と保持筒に保持された環状部品との相対位置が、所定どおりに正確に設定される。可動電極が進出して保持筒に保持された環状部品が相手方部品に押し付けられると、今度は、上記付勢部材が圧縮されながら可動電極先端部が環状部品内に進入し、環状部品の底部を相手方部品に加圧し、その後通電して上記底部が相手方部品に溶着される。

上記可動電極を収容する外筒が可動電極に結合され、上記外筒内に上記付勢部材が収容されるとともに、保持筒の一部が外筒と摺動可能な状態で外筒内に収容されている。

このように、可動電極と外筒とが一体化されているとともに保持筒の一部が外筒内で摺動可能な状態で支持されているので、可動電極と保持筒との相対位置が正確に設定される。したがって、保持筒に保持された環状部品と可動電極先端部との相対位置が正確に設定されることとなり、可動電極が相対的に進出するときに、可動電極先端部が確実に環状部品の内側に進入し、可動電極先端部が環状部品の底部の所定位置を正確に加圧でき、溶接精度を高いレベルで維持することが可能となる。また、保持筒はその内側は可動電極と摺動可能になっており、その外側は外筒の内側と摺動可能になっているので、保持筒の摺動支持が安定した状態でなされ、可動電極先端部との相対位置を正確に保ちながら、円滑な摺動がなされ、信頼性の高い進退動作がえられる。上記付勢部材が外筒内に収容されているので、電極全体をコンパクトにまとめることができる。

上記保持筒は、少なくとも部品の保持部が絶縁材料で形成されている。上記のように部品を保持する部分すなわち保持部が絶縁材料で形成されているので、可動電極先端部が底部を相手方部品に押し付けた状態において通電がなされるときに、溶接電流が上記底部以外の通電経路を流れることがなく、正常な溶接がなされる。

上記保持部の内側に環状部品がはめ込まれるとともに、保持部に磁石が配置されている。保持部の内側にはめ込まれた状態の環状部品は、磁石で吸引されているので一部品は安定した状態で確実に保持部に保持される。

上記保持筒は、上記絶縁材料の外側に導通性のある材料で形成された摺動筒が取付けられ、この摺動筒と可動電極との間に部品の有無を検知する検知回路が設けられている。何等かの原因で上記保持部に部品が保持されないまま相手方部品に摺動筒と可動電極先端部が接触すると、摺動筒と可動電極先端部との間に導通回路が形成され、この導通状態を溶接電流を流す前に検知することにより一部品が欠落していることが判明し、後工程における溶接部品の欠落を事前に検知して対応することができる。

上記保持筒に設けられた突起が可動電極の軸線方向に形成した外筒のガイド溝内にはめ込まれ、上記ガイド溝の端部に上記突起がはまり込んで上記付勢部材を圧縮状態に維持する係合凹部が設けられている。このように、付勢部材を圧縮状態にして保持筒を外筒の内部に押し込むことができるので、相対的に可動電極先端部が突出した状態で露出することになる。したがって、可動電極の先端部に取付けられている電極チップの保守や交換を簡単に行うことができる。

圧縮空気を流通させる通路が可動電極に設けられ、上記圧縮空気により上記部品の冷却および／または溶接時のスパッタ等の排出を行うように構成した。したがって、溶接時の発熱によって絶縁材料製の保持部が過熱状態になることが防止され、保持部の耐久性を向上できる。また、スパッタが排出されるので、保持筒近辺や製品の汚れを少なくすることができる。

本発明を実施するための最良の形態は、次の通りである。

図１から図６に示した第１の実施例について説明する。

可動側である溶接電極１は、主として可動電極２と、その先端部に組付けられている保持筒３と、可動電極２と一体化されている外筒４と、可動電極２と保持筒３との間に配置されている付勢手段である圧縮コイルスプリング５から構成されている。

可動電極２は銅合金で作られた断面円形の細長い部材であり、大径部６と小径部７から構成され、小径部７の先端部に明けたねじ孔８（図４参照）に可動電極先端部である電極チップ９がねじ込んである。この電極チップ９は断面円形であり可動電極２と同軸に配置され、符号１０で示す箇所が先端部である。

保持筒３も断面円形であり、内側がテトラフルオロエチレンやポリプロピレン等の合成樹脂材料からなる絶縁材料で形成された保持部１１とされ、その外側は導通性のあるステンレス製の摺動筒１２とされている。保持部１１と摺動筒１２とは一体化されており、保持部１１の先端部分に保持孔１３が開口している。なお、保持部１１と摺動筒１２は合成樹脂製の結合部材１４で一体化されている。保持孔１３内に可動電極２の小径部７の先端部分が摺動可能な状態で挿入され、溶接電極１が待機状態のときには、電極チップ９の先端部１０の押圧面１５は、保持筒３の先端面よりも奥まった位置に配置されている。このような位置関係の設定により一部品の収容空間１６が構成されている。電極チップ９の先端部１０の外径は、保持孔１３の内径よりも小さく設定され、こうすることにより、環状部品の内側に先端部１０が進入できる寸法関係とされている。

磁石１７、ここでは電磁石ではなく永久磁石が収容空間１６の近傍に配置されている。この例では、保持部１１に埋め込んである。

上記保持部１１と同様な合成樹脂材料で作られた断面円形の外筒１８が、可動電極２の大径部６において可動電極２と同心状態で結合されている。符号１９はこの結合を行うボルトである。外筒１８内に配置された圧縮コイルスプリング５の内部を小径部７が貫通しており、同コイルスプリング５は可動電極２と保持筒３との間に配置され、保持筒３を可動電極２の先端部１０よりも突き出す位置に保持筒３を付勢している。圧縮コイルスプリング５と大径部６との間に絶縁筒２０が介挿されている。

保持筒３の外周部の一部は、外筒１８の内側に摺動可能な状態ではめ込んであり、したがって、保持筒３は小径部７と外筒４の両方に対して摺動可能とされている。外筒１８には、可動電極２の軸線方向にガイド溝２１が外筒１８の肉厚を貫通した状態で形成してあり、そこに保持筒３に固定した突起２２をはめ込んである。圧縮コイルスプリング５の弾力で突起２２は、ガイド溝２１の下端部２３に当たって停止位置が決定づけられている。このようにして決定された保持筒３の位置が、押圧面１５が保持筒３から後退した箇所で収容空間１６が確保されている位置である。なお、突起２２は図１に示すように、ボルトの頭部である。

ガイド溝２１の上端部には、ガイド溝２１からほぼ直角方向に屈曲した状態で形成した係合凹部２４が設けられ、保持筒３を圧縮コイルスプリング５を圧縮しながら外筒４内に押し込んで、保持筒３を回転させると突起２２が係合凹部２４内にはまり込んで、圧縮コイルスプリング５が圧縮されたままの状態になる。この状態においては、少なくとも電極チップ９は相対的に保持孔１３から突き出て露出することになる。

摺動筒１２と可動電極の大径部６にそれぞれ導通線２５，２６を接続し、ブザーやランプ等の警報装置２７に結線してある。可動電極２と摺動筒１２とは絶縁筒２０と保持部１１によって絶縁状態になっている。

可動電極２の中心部にその軸方向に圧縮空気の通路２８が形成されている。この通路２８の一端は、大径部６に明けた入口孔２９に連通し、他端は図４に示すように、出口孔３０に連通している。出口孔３０の箇所から先端側に向かって小径部７の外周面を削り取って空気通路３１が形成されている。また、保持筒３の先端面に直径方向の排出溝３２が形成されている。

この実施例で扱われる部品は、雄側ホックと雌側ホックが嵌合して一体化される留め金ホックの場合である。自動車のフロアマットは、雄側ホックが鋼板製のフロアパネルに溶接され、雌側ホックがフロアマットにかしめ付けで固定されている。この実施例では、図５に示した雄側ホック３３の場合であり、円形の環状部分３４の内側に底部３５が形成され、外側にフランジ３６が形成され、鋼板をプレス成型したものである。

上記雄側ホック３３を保持部１１の収容空間１６にはめ込むのには、種々な方法があるが、ここに例示したのは図６に示すようなスクエアーモーション形式の方法である。すなわち供給ロッド３７の先端部に雄側ホック３３を載置する支持体３８が取付けられ、矢線３９，４０，４１，４２のようにスクエアーな動作をする。なお、符号４３は支持体３８の配置した部品保持用の磁石である。また、図５において、符号４４は雄側ホック３３が溶着されるフロアパネル、４５はフロアパネル４４を載置している固定電極である。

図５（Ａ）は、環状部分３４が保持孔１３内にはめ込まれ磁石１７で吸引されている状態であり、このときには圧縮コイルスプリング５は縮小されることなく突起２２がガイド溝２１の下端部２３に当たっていて、電極チップ９の押圧面１５は後退した位置で、溶接電極１が待機状態になっている。ここで、溶接電極１が進出すると、最初に雄側ホック３３の底部３５やフランジ３６がフロアパネル４４に押し付けられ、さらに溶接電極１が進出すると、今度は圧縮コイルスプリング５を縮小させつつ可動電極２が相対的に保持筒３の内部を摺動しながら進出し、図５（Ｂ）に示すように、電極チップ９の先端部１０が環状部分３４内に進入し押圧面１５が底部３５に押し付けられる。この相対的な可動電極２の進出時には、摺動筒１２も外筒４の内面に摺動している。（Ｂ）の状態で溶接電流が通電されて底部３５がフロアパネル４４に溶着される。符号５０は溶着部分を示すナゲットである。

上記第１の実施例における作用効果はつぎの通りである。

底部付き環状部品すなわち雄側ホック３３の環状部分３４は、保持筒３の先端部に設けられた収容空間１６内に挿入された状態で保持されるので、環状部品は正確に安定した状態で保持筒３に保持される。そして、保持筒３の内側に可動電極２の小径部７が摺動可能な状態で挿入されているので、電極チップ９と保持筒３に保持された雄側ホック３３の環状部分３４との相対位置が、所定どおりに正確に設定される。可動電極２が進出して保持筒３に保持された雄側ホック３３が鋼板部品であるフロアパネル４４に押し付けられると、今度は、上記圧縮コイルスプリング５が圧縮されながら電極チップ９が環状部分３４内に進入し、雄側ホック３３の底部３５をフロアパネル４４に加圧し、その後通電して上記底部３５がフロアパネル４４に溶着される。

上記可動電極２を収容する外筒４が可動電極２に結合され、上記外筒４内に圧縮コイルスプリング５が収容されるとともに、保持筒３の一部が外筒４と摺動可能な状態で外筒４内に収容されている。

このように、可動電極２と外筒４とが一体化されているとともに保持筒３の一部が外筒４内で摺動可能な状態で支持されているので、可動電極２と保持筒３との相対位置が正確に設定される。したがって、保持筒３に保持された雄側ホック３３と電極チップ９との相対位置が正確に設定されることとなり、可動電極２が相対的に進出するときに、電極チップ９が確実に環状部分３４の内側に進入し、電極チップ９が環状部品の底部３５の所定位置を正確に加圧でき、溶接精度を高いレベルで維持することが可能となる。また、保持筒３はその内側が可動電極２の小径部７と摺動可能になっており、その外側が外筒４の内側と摺動可能になっているので、保持筒３の摺動支持が安定した状態でなされ、電極チップ９との相対位置を正確に保ちながら、円滑な摺動がなされ、信頼性の高い進退動作がえられる。上記圧縮コイルスプリング５が外筒４内に収容されているので、電極全体をコンパクトにまとめることができる。

上記保持筒３は、少なくとも部品の保持部１１が絶縁材料で形成されているので、電極チップ９が底部３５をフロアパネル４４に押し付けた状態において通電がなされるときに、溶接電流が底部３５以外の通電経路を流れることがなく、正常な溶接がなされる。

上記保持部１１の内側に雄側ホック３３の環状部分３４がはめ込まれるとともに、保持部１１に磁石１７が配置されている。よって、保持部１１の内側にはめ込まれた状態の雄側ホック３３は、磁石１７で吸引されているので、同部品は安定した状態で確実に保持部１１に保持される。

上記保持筒３は、絶縁材料製の保持部１１の外側に導通性のある材料で形成された摺動筒１２が取付けられ、この摺動筒１２と可動電極２との間に部品の有無を検知する検知回路２５，２６が設けられている。したがって、何等かの原因で保持部３に雄側ホック３３が保持されないままフロアパネル４４に摺動筒１２と電極チップ９が同時に接触すると、摺動筒１２と可動電極２との間に導通回路が形成され、この導通状態を溶接電流を流す前に検知することにより、雄側ホック３３が欠落していることが判明し、後工程における溶接部品の欠落を事前に検知して対応することができる。

上記保持筒３に設けられた突起２２が可動電極２の軸線方向に形成した外筒４のガイド溝２１内にはめ込まれ、上記ガイド溝２１の端部に上記突起２２がはまり込んで圧縮コイルスプリング５を圧縮状態に維持する係合凹部２４が設けられている。このように、付勢部材である圧縮コイルスプリング５を圧縮状態にして保持筒３を外筒４の内部に押し込むことができるので、相対的に電極チップ９が突出した状態で露出することになる。したがって、可動電極２の先端部に取付けられている電極チップ９の保守や交換を簡単に行うことができる。

圧縮空気を流通させる通路２８が可動電極２に設けられ、上記圧縮空気により雄側ホック３３の冷却および／または溶接時のスパッタ等の排出を行うように構成した。したがって、溶接時の発熱によって絶縁材料製の保持部１１が過熱状態になることが防止され、保持部１１の耐久性を向上できる。また、スパッタが排出されるので、保持筒３近辺や製品の汚れを少なくすることができる。圧縮空気は、通路２８から出口孔３０を通過して空気通路３１を経て雄側ホック３３に吹き付けられる。また、フランジ３６とフロアパネル４４との間から飛び出してきたスパッタは、排出溝３２から排出され、保持筒３や製品を汚すことが少なくなる。

図７に示した第２の実施例について説明する。

この実施例の部品は、上記のような雄側ホック３３ではなく、また、フランジ３６も備えていないものである。この例では、環状部分４６に底板４７が一体化され、上部に開口４８が設けられている。上記のようなフランジがないので、保持部１１に段部４９を設けここで可動電極２の軸方向の位置決めを行っている。上記以外の構成は先の実施例と同じである。また、作用効果も先の実施例と同じである。

上記のように底部付き環状部品が保持筒において確実に保持され、電極の進出で環状部品が相手方部品に確実に押し付けられ、その後、可動電極先端部が底部を加圧通電して溶接が完了する。したがって一部品を確実に保持して目的箇所に到達させ、相対的に進出してきた可動電極先端部で確実に溶接を行うことができる。したがって、ユーザーにおいて良好な溶接品質が確保でき、高い市場性が期待できる。

本発明の溶接電極の全体構造を示す断面図である。保持筒を下から見た平面図である。溶接電極の外観を示す図である。可動電極単体の縦断側面図である。溶着される動作状態を示す断面図である。部品供給の例を示す簡略的な側面図である。他の実施例を示す断面図である。

符号の説明

１溶接電極
２可動電極
３保持筒
４外筒
５圧縮コイルスプリング
９電極チップ
１０先端部
１１保持部
１２摺動筒
１３保持孔
１５押圧面
１６収容空間
１７磁石
２１ガイド溝
２２突起
２４係合凹部
２５導通線
２６導通線
２８通路
３３雄側ホック
３４環状部分
３５底部
４４フロアパネル

Claims

可動電極と固定電極との間で一方の部品と相手方部品を加圧・通電して溶接する形式のものにおいて、可動電極は断面円形の細長い部材で構成されているとともに、大径部と小径部を有しており、底部を有する環状の部品を先端部において保持する保持筒の内側に摺動可能な状態で可動電極の小径部の先端部分が挿入され、前記保持筒の内側に部品の収容空間が構成され、上記可動電極を収容する外筒が可動電極の大径部に結合され、保持筒の一部が外筒と摺動可能な状態で外筒内に収容され、上記保持筒は、少なくとも部品の保持部が絶縁材料で形成され、可動電極の一部と保持筒との間に保持筒の先端部を可動電極の先端部よりもさらに突出した位置に突き出す付勢部材が外筒内に収容された状態で介挿され、上記保持部に磁石が配置され、上記保持筒に設けられた突起が可動電極の軸線方向に形成した外筒のガイド溝内にはめ込まれ、上記ガイド溝の端部に上記突起がはまり込んで上記付勢部材を圧縮状態に維持する係合凹部がガイド溝からほぼ直角方向に屈曲した状態で設けられ、圧縮空気を流通させる通路が可動電極に設けられ、上記圧縮空気により上記部品の冷却および／または溶接時のスパッタ等の排出を行うように構成し、上記の圧縮空気を流通させる通路は、可動電極の中心部にその軸方向に設けた通路と、この通路の出口孔の箇所から先端側に向かって小径部を削り取って形成されているとともに一部品の収容空間に連通している空気通路によって形成され、可動電極が進出して保持筒に保持された部品が相手方部品に押し付けられた後、可動電極が上記付勢部材を圧縮しながら保持筒内を相対的に進出して、可動電極の先端部分が部品の底部を相手方部品に押し付けて該底部を相手方部品に溶着するように構成したことを特徴とする底部付き環状部品の溶接電極。