JP5512471B2 - Resistance spot welding electrode - Google Patents
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Description
本発明は、板部材が重ね合わされたワークに当接して加圧力を付与すると共に通電して板部材をスポット溶接する抵抗スポット溶接用電極に関する。 The present invention relates to an electrode for resistance spot welding that abuts against a workpiece on which plate members are superimposed to apply pressure and is energized to spot weld a plate member.
従来から、重ね合わされた板部材からなるワークの接合には、ワークを一対の溶接用電極で挟み加圧力を与えながら、両電極間に大電流を一定時間流し、これにより接合部における発熱によりナゲットを形成することによって板部材を接合するダイレクトスポット溶接やシリーズ溶接が行われる。 Conventionally, for joining workpieces composed of stacked plate members, a large current is passed between the electrodes for a certain period of time while the workpiece is sandwiched between a pair of welding electrodes while applying pressure. The direct spot welding and series welding which join a plate member by forming are performed.
一方、自動車車体等の構造体における板部材のスポット溶接においては、ダイレクトスポット溶接では、一方の溶接用電極を配置するスペースがなく、また、シリーズ溶接ではバック電極の配置スペースがない場合がある。 On the other hand, in spot welding of a plate member in a structure such as an automobile body, direct spot welding may not have a space for arranging one welding electrode, and series welding may not have a space for arranging a back electrode.
この対策として、板部材が重ね合わされたワークの一方の側からのみ溶接することが可能な、片側抵抗スポット溶接が行われる。 As a countermeasure against this, one-side resistance spot welding is performed in which welding can be performed only from one side of a workpiece on which plate members are superimposed.
この片側抵抗スポット溶接の一例を、図4を参照して説明する。第1板部材101と第2板部材102が重ね合わされたワーク100を片側抵抗スポット溶接するにあたり、第2板部材102にアース電極106を通電可能に接触させる一方、第1板部材101の表面に溶接用電極105を当接して加圧力を付与すると、その加圧力により第1板部材101と第2板部材102が接合点aで通電可能に接触して、溶接用電極105から第1板部材101、接合点a、第2板部材102を介してアース電極106に至る溶接通電経路Xが形成される。
An example of this one-side resistance spot welding will be described with reference to FIG. In the one-side resistance spot welding of the
この第1板部材101と第2板部材102が接合点aにおいて通電可能に接触した状態で、溶接電流iを溶接用電極105からアース電極106に流す。これにより溶接電流iの一部iaが溶接通電経路Xを流れることにより、第1板部材101と第2板部材102との接合点aが加熱されて溶融し、接合点aにナゲットNが形成される。
In a state where the
また、溶接用電極105からアース電極106に流れる溶接電流iの一部ibは、接合点aを通らず、例えば第1板部材101から既に溶接した接合点bに分流する通電経路X1を経由して第2板部材102側に流れる。この分流電流ibは接合点aの発熱には殆ど寄与しない無効分流である。この無効分流ibにより溶接電流経路Xを流れる電流の減少が起きて接合点aに形成されるナゲットNの径が不足して必要強度が得られないことが懸念される。また、無効分流ibにより溶接通電経路Xを流れる電流が減少してナゲットNの形成が遅くなり、ナゲットNの形成よりも電流密度の高い溶接用電極105近傍で第1板部材101が加熱されて溶融する破損、いわゆる板切れの発生が懸念される。
Further, a part ib of the welding current i flowing from the
一方、特許文献1によってクラック等の欠損の発生を防止する溶接用電極が提案されている。この溶接用電極111は、図5に示すように、略円錐状の先端形状を備え、円錐の先端角度aが120度〜165度である円錐面112と、円錐の先端中心部に直径bが1.5〜3mmの平坦部113が形成される。
On the other hand, Patent Document 1 proposes a welding electrode that prevents the occurrence of defects such as cracks. As shown in FIG. 5, the
この溶接用電極111によると、円錐状の先端中心部に形成した平坦部113の直径bを1.5〜3mmと小さくすることで、通電初期にワークに当接する接触面積が小さく通電初期の電流密度が大きくなり、ワークの表面が早期に加熱されて軟化し、かつ円錐の先端角度が120度から165度の円錐面112を備えることで溶接用電極111を押し当てた部位の近傍にクラック等が生じた場合でも、すぐに円錐面112がクラックに押し当たりクラックを、その発生後すぐに埋めることでクラックの成長による欠損を防止する。
According to this
しかし、特許文献1の溶接用電極111によると、円錐面112の押し当てによりワークに発生するクラックの発生による欠損を抑制することができるものの、無効電流による溶接電流密度の低下やワークの溶損による溶接品質の低下が懸念される。
However, according to the
例えば、図6に示すように第1板部材101と第2板部材102が重ね合わされたワーク100を片側抵抗スポット溶接するにあたり、第2板部材102にアース電極106を通電可能に接触させる一方、第1板部材101の表面に溶接用電極111を当接して加圧力を付与すると、第1板部材101と第2板部材102が接合点aで通電可能に接触して、溶接用電極111から第1板部材101、接合点a、第2板部材102を介してアース電極106に至る溶接通電経路Xが形成される。この第1板部材101と第2板部材102が接合点aにおいて通電可能に接触した状態で、溶接電流iを溶接用電極111からアース電極106に流す。これにより溶接電流iの一部iaが溶接通電経路Xを流れることにより、第1板部材101と第2板部材102との接合点aが加熱されて溶融し、ナゲットNが形成される。
For example, as shown in FIG. 6, when one-side resistance spot welding is performed on the
一方、溶接用電極111からアース電極106に流れる溶接電流iの一部ibは第1板部材101に広い範囲で接触する溶接用電極111の円錐面112から第1板部材101に流れ、第1板部材101から既に溶接した接合点bに分流する通電経路X1を経由して第2板部材102側に流れる。この無効分流ibにより溶接電流経路Xを流れる電流の不足が起きて接合点aに形成されるナゲットNの径が不足して必要強度が得られないことが懸念される。また、無効分流ibにより溶接通電経路Xを流れる電流が減少してナゲットNの形成が遅くなり、溶接電極111の円錐面112近傍で第1板部材101が加熱されて溶融し、該部が破損することが懸念される。また、溶接用電極111と第1板部材101の溶着によるワーク100や溶接用電極111の破損を誘発することが懸念される。
On the other hand, a part ib of the welding current i flowing from the
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、ワーク等の溶損等が回避でき高品質の溶接品質が確保できる抵抗スポット溶接用電極を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of such a point is to provide a resistance spot welding electrode which can avoid melting damage of a workpiece and the like and can ensure high quality welding quality.
上記目的を達成する請求項1に記載の抵抗スポット溶接用電極の発明は、板部材が重ね合わされたワークに当接して加圧力を付与すると共に通電して上記板部材を抵抗スポット溶接するシャンクの先端に装着される抵抗スポット溶接用電極において、上記シャンクの先端に装着される基部及び該基部から突出する柱状でワークに当接する頂端を有する軸部が一体形成された通電部と、上記軸部が貫通する軸孔を有する筒状で上記軸部の頂端が突出する先端側にワーク当接面を有する冷却部とを備え、上記軸部が上記軸孔を貫通して上記頂端を上記ワーク当接面から突出せしめると共に上記通電部と冷却部が電気絶縁体を介在して結合したことを特徴とする。 The electrode for resistance spot welding according to claim 1, which achieves the above object, is a shank for abutting a workpiece on which plate members are overlapped to apply pressure and energizing the plate member for resistance spot welding. In the resistance spot welding electrode attached to the tip, an energizing portion in which a base portion attached to the tip of the shank and a shaft portion having a columnar shape protruding from the base portion and contacting the workpiece is integrally formed; and the shaft portion And a cooling part having a work contact surface on the tip side from which the top end of the shaft part protrudes, and the shaft part penetrates the shaft hole and attaches the top end to the work contact. The current-carrying part and the cooling part are coupled with each other through an electrical insulator while projecting from the contact surface.
これによると、シャンクの先端に装着される抵抗スポット溶接用電極が、通電部の基部から突出する柱状の軸部を有し、軸部が貫通する軸孔を有する筒状で軸部の頂端が突出する先端側にワーク当接面を有する冷却部を備え、通電部と冷却部を電気絶縁体を介在して結合することから、スポット溶接の際の溶接電流が、通電部の軸部の頂端からワークの溶接通電経路を流れる一方、軸部から冷却部を介してワークに分流する無効電流が極めて抑制されて効率的にナゲットを形成することができ、かつワークが過剰に加熱されることに起因する過熱による溶損等のワークの板切れ等の破損が回避される。 According to this, the resistance spot welding electrode attached to the tip of the shank has a columnar shaft portion protruding from the base portion of the current-carrying portion, a cylindrical shape having a shaft hole through which the shaft portion passes, and the top end of the shaft portion is A cooling part having a workpiece contact surface is provided on the protruding tip side, and the current-carrying part and the cooling part are joined via an electrical insulator, so that the welding current during spot welding is the top end of the shaft part of the current-carrying part. The reactive current diverted from the shaft part to the work through the cooling part is extremely suppressed, so that the nugget can be formed efficiently and the work is excessively heated. Damage such as cutting of the workpiece such as melting due to overheating caused by the heating can be avoided.
また、軸部の頂端からワークに放射状に外側に流れる無効電流による発熱は、ワークに当接する冷却部によって抑制され、より確実に過熱によるワークの板切れ等の破損を防止することができる。 In addition, heat generation due to the reactive current that flows radially outward from the top end of the shaft portion to the work is suppressed by the cooling unit that contacts the work, and damage to the work such as a plate breakage due to overheating can be more reliably prevented.
更に、軸部からワークに分流する無効電流が極めて抑制されることから、隣接する打点位置を接近させることが可能になり、溶接強度を向上させると共に打点位置の設定が容易になり設計の自由度が向上する。 In addition, the reactive current diverted from the shaft to the workpiece is extremely suppressed, making it possible to bring adjacent spot positions closer, improving welding strength and facilitating the setting of spot positions and increasing design freedom. Will improve.
請求項2に記載の発明は、請求項1の抵抗スポット溶接用電極において、上記通電部は、基端が開口部を有する環状で上記シャンクの先端に嵌挿する内周面を備えた円筒状の周壁の先端側を隔壁によって閉じた有底円筒状の基部と、該隔壁の中央部から上記基部と同軸上で延設された円柱状でワークに当接する頂端を有する軸部とが一体形成され、上記冷却部は、上記隔壁の周縁部分に対向する環状の基端面を有する筒部と、該筒部の先端側に縮径して連続形成されて上記ワーク当接面を有すると共に上記軸部が挿通可能な軸孔が穿孔された頂面部とが一体形成され、対向する上記冷却部の基端面と隔壁の周縁部分が電気絶縁体を介在して結合し、上記軸部の先端外周と軸孔の内周面が電気絶縁体を介在して結合されたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the electrode for resistance spot welding according to the first aspect, the energizing portion is an annular shape having a base end having an opening and a cylindrical shape having an inner peripheral surface to be fitted into the tip of the shank. A cylindrical base with a bottom with the front end side of the peripheral wall closed by a partition, and a shaft having a columnar shape extending coaxially with the base from the center of the partition and having a top end contacting the workpiece The cooling portion includes a cylindrical portion having an annular base end surface facing a peripheral portion of the partition wall, a continuous diameter-reduced diameter at the distal end side of the cylindrical portion, the workpiece contact surface, and the shaft. And a top surface portion in which a shaft hole through which the portion can be inserted is formed integrally, and a base end surface of the cooling portion and a peripheral portion of the partition wall which are opposed to each other are joined via an electric insulator, The inner peripheral surface of the shaft hole is connected through an electric insulator.
これは、通電部及び冷却部の具体的構成であって、通電部を基端が開口部を有する環状でシャンクの先端に嵌挿する内周面を備えた円筒状の周壁の先端側を隔壁によって閉じた有底円筒状の基部及び隔壁に延設された軸部とが一体形成され、冷却部は隔壁の周縁部分に対向する環状の基端面を有する筒部及び筒部の先端側に縮径して連続形成されてワーク当接面を有すると共に軸部が挿通可能な軸孔が穿孔された頂面部とが一体形成され、冷却部の基端面と隔壁の周縁部分が電気絶縁体を介在して結合し、軸部の先端外周と軸孔の内周面が電気絶縁体を介在して結合することで溶接用電極が構成され、スポット溶接の際の溶接電流が通電部の軸部の頂端からワークの溶接通電経路を流れる一方、軸部から冷却部を介してワークに分流する無効電流が極めて抑制されて効率的にナゲットを形成することができ、かつワークが過剰に加熱されることに起因する過熱による溶損等のワークの板切れ等の破損が回避される請求項1の作用が達成できる。
This is a specific configuration of the energization unit and the cooling unit, and the front end side of a cylindrical peripheral wall having an inner peripheral surface in which the energization unit has an opening with an opening at the base end and is fitted to the front end of the shank is a partition wall The closed bottomed cylindrical base and the shaft extending to the partition are integrally formed, and the cooling part is contracted to the cylindrical part having an annular base end face facing the peripheral part of the partition and the distal end side of the cylindrical part. Consisting of a diameter, a workpiece contact surface, and a top surface portion with a shaft hole through which a shaft portion can be inserted, are integrally formed, and the base end surface of the cooling portion and the peripheral portion of the partition wall interpose an electrical insulator. As a result, a welding electrode is formed by joining the outer periphery of the tip of the shaft portion and the inner peripheral surface of the shaft hole with an electrical insulator interposed therebetween. Ineffective while flowing through the welding current path of the workpiece from the top end, but diverting from the shaft to the workpiece via the
請求項3に記載の発明は、請求項2の抵抗スポット溶接用電極において、上記隔壁と上記冷却部の筒部及び頂面部と上記軸部との協働により形成され冷却水ジャケットと、上記通電部の基部内に供給された冷却水を上記冷却水ジャケットに循環供給する隔壁に穿設された冷却水路を備えたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the resistance spot welding electrode according to the second aspect, the cooling water jacket formed by the cooperation of the partition wall, the cylindrical portion and the top surface portion of the cooling portion, and the shaft portion, and the energization A cooling water passage is provided in a partition wall that circulates and supplies the cooling water supplied into the base of the unit to the cooling water jacket.
これによると、冷却水ジャケットに循環供給される冷却水によって冷却部が積極的に冷却されて、より確実にワークが過剰に加熱されることに起因する過熱による溶損等のワークの板切れ等の破損が回避される。 According to this, the cooling part is positively cooled by the cooling water circulated and supplied to the cooling water jacket, and the work piece is cut due to overheating caused by the work being heated excessively more reliably. Damage is avoided.
請求項4に記載の発明は、請求項請求項1〜3のいずれか1項の抵抗スポット溶接用電極において、上記電気絶縁体は、電気絶縁性を有する接着剤であることを特徴とする。
The invention according to
これによると、電気絶縁性を有する接着剤で通電部と冷却部を容易に電気絶縁状態で結合できる。 According to this, the current-carrying part and the cooling part can be easily coupled in an electrically insulated state with an adhesive having electrical insulation.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項の抵抗スポット溶接用電極において、上記ワーク当接面は、先端側から離反するに従って拡径する円錐面状であることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the resistance spot welding electrode according to any one of the first to fourth aspects, the workpiece contact surface has a conical surface shape whose diameter increases as the distance from the tip side increases. Features.
これによると、加圧力によりワーク当接面が容易にワークに接触し、より確実に過熱によるワークの板切れ等の破損を防止することができる。更に、軸部の頂端を囲むようにワークにワーク当接面が当接する冷却部によって、圧痕等のワークの局部的な変形の発生が抑制できる。 According to this, the workpiece contact surface easily contacts the workpiece by the applied pressure, and it is possible to more reliably prevent the workpiece from being damaged due to overheating. Furthermore, local deformation of the workpiece such as indentation can be suppressed by the cooling portion in which the workpiece contact surface contacts the workpiece so as to surround the top end of the shaft portion.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項の抵抗スポット溶接用電極において、上記通電部及び冷却部が銅合金製であることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is the resistance spot welding electrode according to any one of claims 1 to 5, wherein the energization part and the cooling part are made of a copper alloy.
これによると、通電性及び電熱性に優れた銅合金によって通電部及び冷却部を構成することで、請求項1〜5の作用効果が効率的に達成できる。 According to this, the effect of Claims 1-5 can be achieved efficiently by comprising an energization part and a cooling part with the copper alloy excellent in electroconductivity and electrothermal property.
本発明によると、溶接用電極がシャンクの先端に装着され通電部が基部及び該基部から突出する柱状でワークに当接する頂端を有する軸部を有し、軸部が貫通する軸孔を有する筒状で軸部の着端が突出する先端側にワーク当接面を有する冷却部を備え、通電部と冷却部が電気絶縁体を介在にて結合して構成され、スポット溶接の際の溶接電流が、通電部の軸部の頂端からワークの溶接通電経路を流れる一方、軸部から冷却部を介してワークに分流する無効電流が極めて抑制されて効率的にナゲットを形成することができ、かつワークが過剰に加熱されることに起因する過熱による溶損等のワークの板切れ等の破損が回避される。 According to the present invention, the welding electrode is attached to the tip of the shank, the energizing portion has a base portion and a shaft portion having a columnar shape protruding from the base portion and having a top end contacting the workpiece, and the shaft portion has a shaft hole through which the shaft portion passes. A cooling portion having a workpiece contact surface on the tip side from which the end of the shaft portion protrudes, and the current-carrying portion and the cooling portion are coupled with an electrical insulator interposed therebetween, so that the welding current during spot welding is However, while flowing through the welding energization path of the workpiece from the top end of the shaft portion of the current-carrying portion, the reactive current diverted from the shaft portion to the workpiece via the cooling portion can be extremely suppressed, and a nugget can be efficiently formed, and Damage such as cutting of the workpiece such as melting due to overheating caused by excessive heating of the workpiece is avoided.
以下、本発明の抵抗スポット溶接用電極の一実施の形態を図1乃至図3を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of an electrode for resistance spot welding of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本実施の形態の抵抗スポット溶接用電極10を適用した片側抵抗スポット溶接の概要説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of one-side resistance spot welding to which the resistance
第1板部材101と第2板部材102が重ね合わされたワーク100を片側抵抗スポット溶接するにあたり、第2板部材102にアース電極1を通電可能に接続する一方、図示しない加圧アクチュエータによってワーク100に接離する方向に往復動するシャンク2の先端に装着された溶接用電極10を第1板部材101の表面に当接して加圧力を付与し、この加圧力により第1板部材101と第2板部材102を接合点aで通電可能に接触させ、溶接用電極10とアース電極1との間に溶接電流iを流して第1板部材101と第2板部材102の接合点aにナゲットNを形成して第1板部材101と第2板部材102をスポット溶接する。
When one-side resistance spot welding is performed on the
図2及び図3を参照して溶接用電極10を説明する。図2は溶接用電極10の断面図、図3は溶接用電極10の分解断面図である。
The
溶接用電極10は、シャンク2の先端に装着される通電部11と通電部11に電気絶縁状態で取り付けられる冷却部21を主要部として構成される。
The
溶接用電極10が装着されるシャンク2は、図3に示すように先端外周に基端側から先端3側に移行するに従って次第に縮径する円錐テーパ状の電極取付部4が形成され、その軸方向に沿って先端3に開口する冷却水供給孔5が形成される。
As shown in FIG. 3, the
一方、溶接用電極10の通電部11及び冷却部21は導電性及び伝熱性に優れた銅合金等の通常の溶接電極材料によって構成される。通電部11は、基端14が開口部を有する環状でかつ、基端14の外縁及び内縁に連続する外周面15及び内周面16を有して中心軸11Lに沿って延在する円筒状の周壁13を有し、先端側が内側面17aと平坦な先端面17bを有する円板状の隔壁17によって閉じた有底円筒状に形成される基部12と、隔壁17の先端面17bの中央部から基部12と同軸上で中心軸11Lに沿って延設する円柱状の軸部18とが一体形成される。周壁13の内周面16と隔壁17の内側面17aによって基部12内に冷却水保持部16Aが形成される。
On the other hand, the current-carrying
基部12の内周面16は、シャンク2に形成された円錐テーパ状の電極取付部4に嵌合可能な基端14側から先端側に移行するに従って次第に縮径するテーパ孔16aを有する。隔壁17の内側面17a側、即ち冷却水保持部16A側と軸部18に隣接する先端面17b側の部分とを連通する複数の冷却水路17cが穿孔される。また、隔壁17の先端面17bに外周に沿って環状の接着部17dが形成される。
The inner
基部12の先端面17bから突出する軸部18は、周面19及び平坦な直径1.5〜3mmの頂端20を有する円柱状で、周面19の先端外周に環状の接着部19aが形成される。
The
冷却部21は、隔壁17の先端面17bに形成された接着部17dに対向する接着部23dを有して先端面17bの周縁部分に対向する環状の基端面23及び基端面23の外周縁及び内周縁に連続する外周面24と内周面25とを有して中芯軸11Lに沿って延在する円筒状の筒部22を有し、先端側に円錐テーパ状の内側面27とワーク当接面28を有すると共に軸部18が挿通可能な軸孔29が形成され筒部22を縮径する頂面部26が形成される。ワーク当接面28は、中心軸11Lを中心として先端側から基端面23側に移行するに従って拡径する円錐面状でワーク100に接触可能な例えば先端角度αが120度から170度に設定される。
The cooling
この通電部11と冷却部21は、通電部11に形成した隔壁17の先端面17bと冷却部21の基端面23を対向させ、かつ軸部18の先端外周を頂面部26の軸孔29に貫通して頂端20をワーク当接面28から僅かに突出させるように位置決めすると共に、対向する隔壁17の接着面17dと基端面23の接着部23dとの間を耐熱性及び電気絶縁性に優れた電気絶縁体となる接着剤31、例えばセラミック系耐熱用接着剤を介在して環状に結合する。同様に軸孔29の内周面29aと軸部18の接着部19aの間を耐熱性及び電気絶縁性に優れた電気絶縁体となる接着剤32、例えばセラミック系耐熱用接着剤を介在して結合する。この電気絶縁性を有する接着剤31、32を介在させることで通電部11と冷却部20が容易に電気絶縁状態で結合できる。
The energizing
この接着剤31によって隔壁17と基端面23との間が水密的にシールされ、接着剤32によって軸孔29の内周面29aと軸部18の接着部19aの間が水密的にシールされる。
The
これにより通電部11と冷却部21が、隔壁17と基端面23との間に介在する接着剤31及び軸孔29の内周面29aと軸部18の間に介在する接着剤32により電気的に絶縁し、かつ断熱状態で一体的に構成され、通電部11の隔壁17及び軸部18と冷却部21の筒部22及び頂面部26によって冷却部21内に冷却水ジャケット30が形成された溶接用電極10が構成される。
As a result, the energizing
このように構成された溶接用電極10は、図2に示すように、その通電部11に形成されたテーパ孔16aがシャンク2の電極取付部4に嵌合してシャンク2の先端に装着される。この装着により通電部11がシャンク2と通電可能に連結される一方、冷却水供給手段から圧送される冷却水がシャンク2の冷却水供給孔5を介して冷却水保持部16Aに供給及び貯留されると共に冷却水路17cから冷却水ジャケット30内に、と冷却水ジャケット30が通電部11の冷却水保持部16A、冷却水路17cを介して連通し、通電部11に断熱的に接合され冷却部21が冷却される。
As shown in FIG. 2, the
次に、図1を参照して溶接用電極10の作用を説明する。
Next, the operation of the
例えば、図1に示す第1板部材101と第2板部材102が重ね合わされたワーク100を片側抵抗スポット溶接するにあたり、第2板部材102にアース電極1を通電可能に接触させる一方、冷却水供給手段からの冷却水をシャンク2の冷却水供給孔5を介して溶接用電極10の通電部11に形成された冷却水保持部16Aに供給し、隔壁17に穿孔された冷却水路17cより冷却水ジャケット30内に循環供給して冷却部21を冷却する。
For example, when one-side resistance spot welding is performed on the
冷却水ジャケット30に冷却水を循環供給しつつ、第1板部材101の予め設定された打点位置に溶接用電極10の通電部11に突出形成された軸部18の頂端20を当接して、第1板部材101に加圧力を付与する。この溶接電極10の軸部18の頂端20によって加圧力が付与された第1板部材101と第2板部材102が接合部aで通電可能に接触して、溶接用電極10の軸部18の頂端20から第1板部材101、第1板部材101と第2板部材102との接触点a、第2板部材102、第2板部材102からアース電極1に至る溶接通電経路Xが形成される。一方、溶接用電極10による第1板部材101への加圧力付与に伴って冷却部21のワーク当接面28が軸部18の頂端20と第1板部材101との接触部分の周囲を覆うように第1板部材101に接触し、第1板部材101を冷却する。
While circulating and supplying the cooling water to the cooling
この第1板部材101と第2板部材102が接合点aにおいて通電可能に接触し、冷却部21のワーク当接面28が第1板部材101に接触して第1板部材101を冷却した状態で、溶接電源からの溶接電流iをシャンク2を介して溶接用電極10の通電部11からアース電極1に流す。そうすると、溶接電流iの一部iaは、軸部18の頂端20と第1板部材101の接触点、第1板部材101、第1板部材101と第2板部材102の接合部a、第2板部材102、第2板部材102とアース電極1の接触部を通る溶接通電経路Xを流れることにより、第1板部材101と第2板部材102の接合点aが加熱されて溶融し、ナゲットNが形成される。
The
ここで、溶接電流iは溶接用電極10の軸中心における軸部18の頂端20から溶接通電経路Xを流れ、軸部18の外周に形成される冷却部21が電気的絶縁状態で結合されることから、軸部18から冷却部21を介して第1板部材101に分流する無効電流が極めて抑制されて溶接電流iが溶接通電経路Xに集中して流れ効率的にナゲットNを形成することができる一方、スポット溶接の際ワーク100が過剰に加熱されることに起因する、いわゆる過熱による溶損等のワーク100の板切れ等の破損が回避される。
Here, the welding current i flows through the welding energization path X from the
また、軸部18の頂端20から第1板部材101に放射状に外側に流れる無効電流ibによる第1板部材101の発熱は、軸部18を囲むように第1板部材101にワーク当接面28が当接する冷却部21によって抑制され、より確実に過熱によるワーク100の板切れ等の破損を防止することができる。
Further, the heat generation of the
また、周囲が接着剤31及び32により電気的絶縁状態に保持されることから、溶接のための貫通電流の割合が大きく接合点aのナゲットNの形成効率が向上し、溶接品質が向上する。更に、軸部18の頂端20を囲むように第1板部材101にワーク当接面28が当接する冷却部21によって、圧痕等のワーク100の局部的な変形の発生が抑制できる。
Further, since the periphery is held in an electrically insulating state by the
更に、軸部18から冷却部21を介して第1板部材101に分流する無効電流が極めて抑制されることから、隣接する打点位置を接近させることが可能になり、更に第1板部材101と第1板部材102の溶接強度を向上させると共に、打点位置の設定が容易になり設計の自由度が向上する。
Furthermore, since the reactive current that diverts from the
なお、上記説明では、軸孔29の内周面29aと軸部18の間を耐熱性及び電気絶縁性に優れた電気絶縁体となる接着剤32で結合したが、接着剤32に換えて軸孔29の内周面29aと軸部18との間に耐熱性及び電気絶縁性に優れたスリーブ等の電気絶縁体を介在することもできる。
In the above description, the inner
また、上記実施の形態では、溶接用電極を片側抵抗スポット溶接の場合を例に説明したが、ダイレクトスポット溶接やシリーズ溶接の溶接用電極に適用することにより、無効電流が極めて抑制されることから隣接する打点位置を接近させることが可能になり、打点位置の設定が容易になり設計の自由度が向上する。 In the above embodiment, the welding electrode is described as an example of one-side resistance spot welding, but the reactive current is extremely suppressed by applying it to the welding electrode for direct spot welding or series welding. Adjacent hitting point positions can be brought close to each other, the setting of the hitting point positions becomes easy, and the degree of design freedom is improved.
また、上記実施の形態では、冷却水を供給して冷却部21を冷却する例を説明したが、冷却水による積極的な冷却を省略することもできる。この場合冷却水ジャケット30は空間部となる。なお、上記実施の形態ではワーク当接面28の先端角度αを120度から170度に設定したが、このワーク当接面28の先端角度αは予めシミュレーションや実験等により設定することが好ましい。
Moreover, although the example which supplies cooling water and cools the cooling
2 シャンク
5 冷却水供給孔
10 溶接用電極
11 通電部
12 基部
13 周壁
14 基端
15 外周面
16 内周面
16a テーパ孔
17 隔壁
17a 内側面
17b 先端面
17c 冷却水路
18 軸部
20 頂端
21 冷却部
22 筒部
23 基端面
24 外周面
25 内周面
26 頂面部
27 内側面
28 ワーク当接面
29 軸孔
30 冷却水ジャケット
31、32 接着剤(電気絶縁体)
100 ワーク
101 第1板部材
102 第2板部材
2
100
Claims (6)
上記シャンクの先端に装着される基部及び該基部から突出する柱状でワークに当接する頂端を有する軸部が一体形成された通電部と、
上記軸部が貫通する軸孔を有する筒状で上記軸部の頂端が突出する先端側にワーク当接面を有する冷却部とを備え、
上記軸部が上記軸孔を貫通して上記頂端を上記ワーク当接面から突出せしめると共に上記通電部と冷却部が電気絶縁体を介在して結合したことを特徴とする抵抗スポット溶接用電極。 In the resistance spot welding electrode attached to the tip of the shank that abuts the workpiece on which the plate member is overlapped to apply pressure and energizes and the plate member is resistance spot welded,
An energizing portion integrally formed with a base portion attached to the tip of the shank and a shaft portion that protrudes from the base portion and has a top end that contacts the workpiece;
A cylindrical part having a shaft hole through which the shaft part passes, and a cooling part having a workpiece contact surface on the tip side from which the top end of the shaft part protrudes,
An electrode for resistance spot welding characterized in that the shaft portion penetrates the shaft hole and causes the top end to protrude from the work contact surface, and the energizing portion and the cooling portion are coupled with an electrical insulator interposed therebetween.
基端が開口部を有する環状で上記シャンクの先端に嵌挿する内周面を備えた円筒状の周壁の先端側を隔壁によって閉じた有底円筒状の基部と、
該隔壁の中央部から上記基部と同軸上で延設された円柱状でワークに当接する頂端を有する軸部とが一体形成され、
上記冷却部は、
上記隔壁の周縁部分に対向する環状の基端面を有する筒部と、
該筒部の先端側に縮径して連続形成されて上記ワーク当接面を有すると共に上記軸部が挿通可能な軸孔が穿孔された頂面部とが一体形成され、
対向する上記冷却部の基端面と隔壁の周縁部分が電気絶縁体を介在して結合し、上記軸部の先端外周と軸孔の内周面が電気絶縁体を介在して接着結合されたことを特徴とする請求項1に記載の抵抗スポット溶接用電極。 The current-carrying part
A bottomed cylindrical base part in which the base end is closed with a partition wall at the front end side of a cylindrical peripheral wall provided with an inner peripheral surface fitted into the tip of the shank in an annular shape having an opening;
A shaft portion having a top end in contact with the workpiece in a columnar shape extending coaxially with the base portion from the central portion of the partition wall is integrally formed,
The cooling part is
A cylindrical portion having an annular base end surface facing the peripheral portion of the partition;
The top portion of the cylindrical portion is formed integrally with the top surface portion that is continuously formed with a reduced diameter and has the work contact surface and the shaft hole into which the shaft portion can be inserted.
The opposing base end face of the cooling part and the peripheral part of the partition wall are joined via an electric insulator, and the outer periphery of the tip end of the shaft part and the inner peripheral face of the shaft hole are bonded and joined via an electric insulator. The electrode for resistance spot welding according to claim 1.
上記通電部の基部内に供給された冷却水を上記冷却水ジャケットに循環供給する隔壁に穿設された冷却水路を備えたことを特徴とする請求項2に記載の抵抗スポット溶接用電極。 A cooling water jacket formed by the cooperation of the partition wall, the cylindrical portion and the top surface portion of the cooling portion, and the shaft portion;
The resistance spot welding electrode according to claim 2, further comprising a cooling water channel formed in a partition wall that circulates and supplies the cooling water supplied into the base of the energization unit to the cooling water jacket.
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