JP5967443B2 - 電気抵抗溶接用電極 - Google Patents

Description

この発明は、電極内の断面円形のガイド孔が、少なくとも大径孔と小径孔から構成され、ガイド孔に嵌め込まれるガイドピンが、大径孔内に実質的に隙間がなくて摺動できる状態で嵌まり込んでいる大径部であるガイド部と、小径孔を貫通している小径部から構成された形式の電気抵抗溶接用電極に関している。

特許第３７１６３６９号公報には、電極内の断面円形のガイド孔が、少なくとも大径孔と小径孔から構成され、ガイド孔に嵌め込まれるガイドピンが、大径孔内に実質的に隙間がなくて摺動できる状態で嵌まり込んでいる大径部であるガイド部と、小径孔を貫通している小径部から構成された形式の電気抵抗溶接用電極が記載され、さらに、合成樹脂で構成された上記ガイド部に金属製の上記小径部が鋳込まれていること、すなわち鋳型の所定位置に小径部をセットし、そこへ合成樹脂を流し込む手法が採用されていること記載されている。

また、特許第２９０３１４９号公報には、電極内の断面円形のガイド孔が、少なくとも大径孔と小径孔から構成され、ガイド孔に嵌め込まれるガイドピンが、大径孔内に実質的に隙間がなくて摺動できる状態で嵌まり込んでいる大径部であるガイド部と、小径孔を貫通している小径部から構成された形式の電気抵抗溶接用電極が記載され、さらに、小径部の端部にボルトが一体的に設けられ、このボルトを合成樹脂製の上記ガイド部に貫通させてナット締めを行っていることが記載されている。

特許第３７１６３６９号公報 特許第２９０３１４９号公報

上記特許文献１に記載されている技術は、ガイド部と小径部が、いわゆる鋳込み方式で一体化されているので、大規模な合成樹脂の金型成型設備を準備する必要があり、不経済である。

また、特許文献２に記載されている技術は、ガイド部と小径部が、いわゆるボルト・ナット式構造で一体化されているので、ナットの緩みを防止するために、ナットとボルトを溶接する必要がある。このような箇所に溶接をすることは、合成樹脂製ガイド部を溶損する虞があるので、好ましい構造とはいえない。

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、合成樹脂製ガイド部に金属製等の小径部を差し込んだ形式の電気抵抗溶接用電極の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、電極内の断面円形のガイド孔が、少なくとも大径孔と小径孔から構成され、前記ガイド孔に嵌め込まれるガイドピンが、前記大径孔内に実質的に隙間がなくて摺動できる状態で嵌まり込んでいる大径部であるガイド部と、前記小径孔を貫通している小径部から構成され、前記ガイド部の端面と大径孔の内端面が密着するように構成され、前記ガイドピンのガイド部は合成樹脂材料で構成されているとともに、挿入大径孔と挿入小径孔が設けられ、前記ガイドピンの小径部は、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とともに、前記挿入大径孔に挿入されるフランジ部と前記挿入小径孔に挿入される軸部によって構成され、前記フランジ部は前記挿入大径孔と挿入小径孔の境界部に形成された受圧端面に密着するように構成し、フランジ部とガイド孔の内底面の間に嵌め込んだ圧縮コイルスプリングの張力と、ガイド孔内に導入し た圧縮空気の圧力のいずれか一方または両方がフランジ部に対する押圧力として作用するように構成し、前記フランジ部に作用する押圧力によって前記端面が内端面に押し付けられるように構成し、前記ガイドピンの小径部とガイド部は別々の独立した部材とされ、小径部をガイド部に貫通した状態で挿入してあることを特徴とする電気抵抗溶接用電極である。

前記大径部である合成樹脂製のガイド部に、金属材料またはセラミック材料等の耐熱硬質材料で製作された小径部（軸部）を差し込んで貫通させる構造であると、溶接熱によってガイド部の熱膨張が大きく現れるために、小径部の差し込み嵌合度合いが緩みやすくなる。このような傾向は、後述の「圧入」であっても発生することがある。しかし、本願発明においては、フランジ部が挿入大径孔と挿入小径孔の境界部に形成された受圧端面に密着するように構成し、フランジ部に作用する押圧力によってガイド部の端面が大径孔の内端面に押し付けられるように構成したものであるから、小径部が挿入小径孔内に押し込まれる状態になり、小径部が挿入小径孔や挿入大径孔から抜け出すような現象が発生することがない。このようにして、合成樹脂製のガイド部に、耐熱硬質材料製小径部を差し込んだタイプのものであっても、前述の鋳込み方式やボルト・ナット式と変わらない結合強度の小径部とガイド部との一体化が確保できる。

請求項２記載の発明は、前記小径孔と前記小径部との間に前記ガイドピンが押し下げられたとき圧縮空気が通過する隙間が形成されているとともに、前記ガイド部にはガイドピンの軸方向に前記端面に開通する空気通路が形成されている請求項１記載の電気抵抗溶接用電極である。

圧縮空気の流路は、前記端面に開通する空気通路と小径孔と小径部との間に形成されている前記隙間によって構成され、前記空気通路と前記隙間との間に、開閉弁の機能を果たすガイド部の端面と大径孔の内端面の密着部分が存在している。この密着部分における密着力は、前記フランジ部に作用する押圧力によって端面が内端面に押し付けられるものであるから、密着部分の密着性が確実にえられて、良好な開閉弁機能が確保できる。とくに、確実な密着性がえられるので、圧縮空気が漏れたりすることがない。このようにして圧縮空気がガイド部から小径孔に向かって流されるので、溶着時のスパッタ除去や溶着後の冷却が適正に行われる。

請求項３記載の発明は、前記小径部の軸部は、前記挿入小径孔に圧入されている請求項１または請求項２記載の電気抵抗溶接用電極である。

このような圧入によって、ガイド部と小径部との一体性が強固に保たれる。

請求項４記載の発明は、前記圧入後にガイド部の外表面に仕上げ加工がなされている請求項３記載の電気抵抗溶接用電極である。

上記圧入によって合成樹脂製のガイド部の直径が部分的に膨らむことがある。このような膨らみは、ガイド部とガイド孔間の円滑な摺動動作に支障をもたらすのであるが、上述のように圧入後に仕上げ加工を行うことによって、精度の高い円筒面が形成され、ガイド孔との間で良好な摺動動作がえられる。

電極全体の断面図である。 ガイドピンの部品状態の断面図等である。 空気通路の変型例を示す断面図である。 小径部の圧入状態を示す断面図である。 仕上げ加工を示す工程図である。 他のガイドピンを示す電極の断面図である。

つぎに、本発明の電気抵抗溶接用電極を実施するための形態を説明する。

図１〜図６は、本発明の実施例１を示す。

最初に、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（図示していない）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は少なくとも大径孔７とキャップ部４の中央部に開口する小径孔８によって構成されている。

固定部２の下部にテーパ部９が形成され、このテーパ部９が静止部材に設けたテーパ孔に嵌入されるようになっている。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１０が設けてある。

つぎに、ガイドピンについて説明する。

ガイドピン１２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まり込んでいる大径部、すなわちガイド部１３と、小径孔８を貫通している小径部１４から構成されている。ガイド部１３は、耐熱性に優れた合成樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（商品名：テフロン）によって構成された大径部である。

大径部であるガイド部１３も断面円形であり、その中心部に挿入大径孔１５とこれに連続した状態で挿入小径孔１６が形成してある。小径部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とともに、挿入大径孔１５に挿入されるフランジ部１７と、挿入小径孔１６に貫通した状態で挿入される軸部１８によって構成されている。挿入大径孔１５と挿入小径孔１６の境界部に受圧端面１９が形成してあり、フランジ部１７の端面が密着するように構成してある。

ガイド部１３の端部に端面１１が形成され、端面１１が大径孔７の内端面２４に密着するようになっている。端面１１と内端面２４は、ガイドピン１２の軸線に直交する平面の状態で、しがもガイドピン１２の軸心を環状に包囲する環状面とされている。

軸部１８の端部にテーパ部２０を介して位置決めピン２１が形成され、鉄製のプロジェクションナット２２のねじ孔が位置決めピン２１に合致するようになっている。なお、符号２３は電極本体１に対応する可動電極である。鋼板部品３に下孔３ａが開けられ、ここを軸部１８が貫通して、鋼板部品３の位置決めがなされている。

つぎに、ガイドピンの各部寸法について説明する。

軸部１８の直径は９ｍｍ、軸部１８の長さは３５ｍｍ、フランジ部１７の直径は１４ｍｍ、フランジ部１７の厚さは２．８ｍｍ、挿入大径孔１５の内径は１４．２ｍｍ、挿入小径孔１６の内径は８．６ｍｍ、ガイド部１３の軸線方向の全長が３３ｍｍ、挿入大径孔１５の軸線方向長さが１６ｍｍである。

上記寸法により、ガイド部１３を貫通した状態で挿入された小径部１４は、軸部１８が挿入小径孔１６に対して圧入されている。また、フランジ部１７は僅かな空隙をのこして挿入大径孔１５内に挿入されている。そして、フランジ部１７の端面が受圧端面１９に密着している。

つぎに、大径孔の寸法状態を説明する。

大径孔７は、固定部２からキャップ部４の双方にわたって形成されている。固定部２に形成されている大径孔７には、ガイド部１３が、実質的に隙間がなくて摺動できる状態で嵌め込まれており、このような嵌め込まれた摺動区間は挿入大径孔１５の軸線方向長さに相当する区間とされ、図２に符号Ｌ１で示されている。

また、受圧端面１９と端面１１の間の合成樹脂材料は、小径部１４のフランジ部１７と大径孔７の内端面２４との間で挟み付けられている合成樹脂材料であり、この材料区間は図２に符号Ｌ２で示されている。この区間Ｌ２を包囲する大径孔７の内径は隙間２５が付与された大径部分２６とされている。

つぎに、空気通路について説明する。

空気通路２７は、図１、図２などに示すように、ガイド部１３の表面に軸線方向の平面部２８を４つ形成することによって構成されている。また、軸部１８と小径孔８との間に圧縮空気が通過する隙間２９が形成してある。可動電極２３の進出によってガイドピン１２が押し下げられると、端面１１が内端面２４から離れ、空気流通の空隙が形成される。つまり、端面１１と内端面２４の密着部分が開閉弁の機能を果たしている。通気口１０から入った圧縮空気は、空気通路２７、端面１１と内端面２４の間、隙間２９を通ってナット２２の溶着部の冷却や、スパッタの進入が防止される。

フランジ部１７とガイド孔６の内底面の間に圧縮コイルスプリング３０が嵌め込まれており、その張力がフランジ部１７に作用し、小径部１４がガイド部１３に入り込む方向に押圧されている。なお、符号３１は、ガイド孔６の内底面に嵌め込んだ絶縁シートである。フランジ部１７に作用する押圧力は、圧縮空気の圧力と圧縮コイルスプリング３０の張力によって確保されているが、いずれか一方であってもよい。

つぎに、空気通路の変型例を説明する。

図３に示した例は、ガイド部１３の外周近くに軸線方向の貫通孔３２を８つ設けたもので、その上端部は端面１１に開通している。また、同図（Ｃ）に示した空気通路は、ガイド部１３の外周面に軸線方向の凹溝３３を８つ設けたもので、その上端部は端面１１に開通している。

つぎに、小径部圧入の変型例を説明する。

図４（Ａ）に示された小径部１４には、フランジ部１７に隣接させて円周方向の溝部３４が形成されている。これは、フランジ部１７に隣接した箇所を小径にして構成されている。このような小径部１４を挿入小径孔１６に圧入すると、同図（Ｂ）に示すような膨隆部３５が形成される。前述のように、軸部１８の直径は９ｍｍ、挿入小径孔１６の内径は８．６ｍｍであるから、軸部１８は挿入小径孔１６内に圧入された状態になり、そのために合成樹脂材料が凹溝３４内に膨らみ込んで膨隆部３５が形成される。

このような膨隆部３５が形成されることにより、小径部１４に抜け方向の力が過剰に作用しても、膨隆部３５が凹溝３４の角部３６にひっかかるため、小径部１４は容易に抜けることがない、という効果がある。なお、同図（Ｃ）に示したものは、凹溝３４を軸部１８の中間部に配置した例であり、膨隆部３５などの作用効果は先のものと同じである。

つぎに、ガイド部１３の仕上げ加工について説明する。

図５（Ａ）は、ガイド部１３の素材状態の形状を示す断面図である。同図（Ｂ）は、小径部１４を挿入小径孔１６に圧入し、フランジ部１７が受圧端面１９に密着している状態である。この状態では、小径部１４が圧入してあるので、ガイド部１３は圧入箇所の直径が大きくなって符号３７で示す拡径部となる。そこで、切削仕上げ加工により拡径部３７を除去して真っ直ぐな円筒形状を求め、さらに必要に応じて段部加工を行って端面１１を形成し、それから平面部２８の加工を行う。なお、図５は断面図であるが見やすくするために、ハッチングや梨地の記載が省略されている。

このような仕上げ加工を行うことにより、耐熱硬質材料で作られた小径部１４が合成樹脂製のガイド部１３に圧入されることによって生じる寸法上の問題が解消される。つまり、真っ直ぐで寸法精度の高いガイド部１３が確保されるので、大径孔７内を正確にしかも円滑に摺動・進退させるこが可能となる。

つぎに、ボルト用電極について説明する。

図１〜図５では、プロジェクションナット２２を対象にした場合であるが、図６では、鉄製のプロジェクションボルト３９を対象にしている。プロジェクションボルト３９は、円形のフランジ４０と、それと一体に形成されたボルト軸部４１と、フランジ４０に形成された溶着用突起４２によって構成されている。

小径部１４は、挿入孔４３が設けられた管状の中空構造とされており、この挿入孔４３にボルト軸部４１が挿入される。ボルト軸部４１の長さは挿入孔４３の深さよりも長く設定してあり、小径部１４はキャップ部４の上面から突き出ていて、鋼板部品３をキャップ部４に載せると、小径部１４の先端部が鋼板部品３の下孔４４から突き出るようになっている。それ以外の構成は、図示されていない部分も含めて先の例と同じであり、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。

図示の状態は、鋼板部品３の下孔４４に小径部１４の先端部が貫通し、挿入孔４３にボルト軸部４１が挿入されている状態であり、これによってボルト軸部４１と下孔４４が同軸状態になっている。ここで可動電極２３が進出してくると、ボルト軸部４１の先端が挿入孔４３の底部を押し下げるので、ガイドピン１２全体が押し下げられて小径部１４が下孔４４から抜け出される。さらに、可動電極２３の加圧が進行すると、溶着用突起４２が鋼板部品３に加圧され、溶接電流が通電されて溶接が完了する。その後、鋼板部品３をプロジェクションボルト３９と一緒に挿入孔４３から抜き取る。

以上に説明した実施例１の作用効果は、つぎのとおりである。

大径部である合成樹脂製のガイド部１３に、金属材料またはセラミック材料等の耐熱硬質材料で製作された小径部１４（軸部１８）を差し込んで貫通させる構造であると、溶接熱によってガイド部１３の熱膨張が大きく現れるために、小径部１４の差し込み嵌合度合いが緩みやすくなる。このような傾向は、圧入であっても発生することがある。しかし、本実施例においては、フランジ部１７が挿入大径孔１５と挿入小径孔１６の境界部に形成された受圧端面１９に密着するように構成し、フランジ部１７に作用する押圧力によってガイド部１３の端面１１が大径孔７の内端面２４に押し付けられるように構成したものであるから、小径部１４が挿入小径孔１６内に押し込まれる状態になり、小径部１４が挿入小径孔１６や挿入大径孔１５から抜け出すような現象が発生することがない。このようにして、合成樹脂製のガイド部１３に、耐熱硬質材料製小径部１４を差し込んだタイプのものであっても、前述の鋳込み方式やボルト・ナット式と変わらない結合強度の小径部１４とガイド部１３との一体化が確保できる。

小径孔８と小径部１４との間にガイドピン１２が押し下げられたとき圧縮空気が通過する隙間２９が形成されているとともに、ガイド部１３にはガイドピン１２の軸方向に端面１１に開通する空気通路２７、３２、３３が形成されている。

圧縮空気の流路は、端面１１に開通する空気通路２７、３２、３３と小径孔８と小径部１４との間に形成されている隙間２９によって構成され、空気通路２７、３２、３３と隙間２９との間に、開閉弁の機能を果たすガイド部１３の端面１１と大径孔７の内端面２４の密着部分が存在している。この密着部分における密着力は、フランジ部１７に作用する押圧力によって端面１１が内端面２４に押し付けられるものであるから、密着部分の密着性が確実にえられて、良好な開閉弁機能が確保できる。とくに、確実な密着性がえられるので、圧縮空気が漏れたりすることがない。このようにして圧縮空気がガイド部１３から小径孔８に向かって流されるので、溶着時のスパッタ除去や溶着後の冷却が適正に行われる。

小径部１４の軸部１８は、挿入小径孔１６に圧入されている。

このような圧入によって、ガイド部１３と小径部１４との一体性が強固に保たれる。

上記圧入後に、ガイド部１３の外表面に仕上げ加工がなされている。

圧入によって合成樹脂製のガイド部１３の直径が部分的に膨らむことがある。このような膨らみは、ガイド部１３とガイド孔６間の円滑な摺動動作に支障をきたすものであるが、上述のように圧入後に仕上げ加工を行うことによって、精度の高い真っ直ぐな円筒面が形成され、ガイド孔６との間で良好な摺動動作がえられる。

小径部１４のフランジ部１７と大径孔７の内端面２４との間で挟み付けられているガイド部１３の合成樹脂材料は、反復される挟み付けの押圧力によって直径方向に膨らむ傾向になり、とくに、内端面２４近傍の膨らみ量が大きく現れる。しかし、上記挟み付けられている区間Ｌ２の箇所の大径孔７には隙間２５が存置されているので、上記膨らみはこの隙間２５に向かってなされる。したがって、上記挟み付けられている区間Ｌ２の下側（Ｌ１）が大径孔７と摺動するようになっているので、上記膨らみが異常に大きくなっても、ガイドピン１２の摺動動作に支障が発生しせず、円滑で信頼性のある動作が確保できる。

また、溶着箇所に近いＬ２の部分の方が熱的影響を受けやすいのであるが、鋼板部品３に近い箇所の大径孔７に隙間２５が配置してあるので、ガイド部１３（Ｌ２）の熱膨張は隙間２５に吸収されて、領域Ｌ１における摺動性に支障が生じない、という効果がある。

膨隆部３５が形成されることにより、小径部１４に抜け方向の力が過剰に作用しても、膨隆部３５が凹溝３４の角部３６にひっかかるため、小径部１４は容易に抜けることがない、という効果がある。

上述のように、本発明の電極によれば、合成樹脂製ガイド部に金属製等の小径部を差し込んだ形式のものにおいて、金属部と合成樹脂部との一体化が十分になされるものである。したがって、信頼性の高い電極構造が確保できて、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。

１ 電極本体
３ 鋼板部品
６ ガイド孔
７ 大径孔
８ 小径孔
１１ 端面
１２ ガイドピン
１３ ガイド部、大径部
１４ 小径部
１５ 挿入大径孔
１６ 挿入小径孔
１７ フランジ部
１８ 軸部
１９ 受圧端面
２２ プロジェクションナット
２４ 内端面
２７ 空気通路
２９ 隙間
３２ 貫通孔（空気通路）
３３ 凹溝（空気通路）
３９ プロジェクションボルト
４３ 挿入孔
４４ 下孔

Claims (4)

1. 電極内の断面円形のガイド孔が、少なくとも大径孔と小径孔から構成され、
   前記ガイド孔に嵌め込まれるガイドピンが、前記大径孔内に実質的に隙間がなくて摺動できる状態で嵌まり込んでいる大径部であるガイド部と、前記小径孔を貫通している小径部から構成され、
   前記ガイド部の端面と大径孔の内端面が密着するように構成され、
   前記ガイドピンのガイド部は合成樹脂材料で構成されているとともに、挿入大径孔と挿入小径孔が設けられ、
   前記ガイドピンの小径部は、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とともに、前記挿入大径孔に挿入されるフランジ部と前記挿入小径孔に挿入される軸部によって構成され、
   前記フランジ部は前記挿入大径孔と挿入小径孔の境界部に形成された受圧端面に密着するように構成し、
   フランジ部とガイド孔の内底面の間に嵌め込んだ圧縮コイルスプリングの張力と、ガイド孔内に導入した圧縮空気の圧力のいずれか一方または両方がフランジ部に対する押圧力として作用するように構成し、
   前記フランジ部に作用する押圧力によって前記端面が内端面に押し付けられるように構成し、
   前記ガイドピンの小径部とガイド部は別々の独立した部材とされ、小径部をガイド部に貫通した状態で挿入してあることを特徴とする電気抵抗溶接用電極。
2. 前記小径孔と前記小径部との間に前記ガイドピンが押し下げられたとき圧縮空気が通過する隙間が形成されているとともに、前記ガイド部にはガイドピンの軸方向に前記端面に開通する空気通路が形成されている請求項１記載の電気抵抗溶接用電極。
3. 前記小径部の軸部は、前記挿入小径孔に圧入されている請求項１または請求項２記載の電気抵抗溶接用電極。
4. 前記圧入後にガイド部の外表面に仕上げ加工がなされている請求項３記載の電気抵抗溶接用電極。

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