JP6814626B2

JP6814626B2 - 電極

Info

Publication number: JP6814626B2
Application number: JP2016247768A
Authority: JP
Inventors: 古川　一敏; 一敏古川
Original assignee: Ａｒｔ−Ｈｉｋａｒｉ株式会社
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2036-12-21
Also published as: JP2018099718A

Description

本発明は、抵抗溶接装置に使用可能な電極に関する。特に、円盤形を改良した電極に関する。

抵抗溶接の典型的な例としては、スポット溶接が知られている。スポット溶接は、ワークを典型的には棒形の電極で加圧しながら高電流を流し、抵抗熱を利用して溶接する溶接方法である。そして、スポット溶接の方法として、ロールスポット溶接が知られている。これは、電極に円盤型電極（ローラ電極）を用いて溶接するスポット溶接のことであり、一定間隔で連続的にスポット溶接を行うことに適している。さらに、連続的な線の溶接を行うシーム溶接の際にも、円盤型電極が使用される（例えば、特許文献１、図１等参照。）。

自動車など複雑な形状のワークの溶接にあたり、隣接した複数列の溶接が必要になる場合がある。この場合、現状ではシーム溶接又はロールスポット溶接を複数回繰り返して行う必要がある。

しかしながら、これら複数列を同時に効率的に溶接することが可能になれば、溶接効率が非常に向上することになる。

特開2015-205287号公報

そこで、本願発明は、複数列を同時に溶接することが可能になる電極及びこの電極を使用した装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、円盤型電極であって、電極の円周上に沿って設けられた、複数の水平方向に渡る凹部を有する第１円周部と、第一円周部に隣接し、電極の外縁に沿って設けられた、複数の水平方向に渡る凹部を有する第２円周部とを少なくとも含み、第１円周部の凹部と、第２円周部の凹部が互いに隣接していないことからなる。
また、第１円周部の凹部と、第２円周部の凹部は、それぞれ同形状であり、同一ピッチで設けられていることが好適である。

さらに、本発明は、円盤型電極であって、電極の外周に沿って設けられた、複数の水平方向に渡る同高の凸部を有する第１円周部と、第一円周部に隣接し、電極の外縁に沿って設けられた、水平方向に渡り、第１円周部と同高の凸部を複数有する第２円周部とを少なくとも含み、第１円周部の凸部と、第２円周部の凸部はいずれも隣接していないことからなる。
また、第１円周部の凸部と第２円周部の凸部が全て同形状であり、同一ピッチで設けられていることが好適である。

さらに、第１円周部の凸部外周表面と、第２円周部の凸部外周表面が、いずれも互いに隣接する部分を有さないことが好適である。
また、第１円周部の凸部と第２円周部の凸部は、同時に接地しない形状に構成及び配置されていることが好適である。
また、電極全体の側面視で、円周上に凹みが存在しないことが好適である。
また、第１円周部と第２円周部の間に、導電性スペーサが設けられていることが好適である。

さらに、本発明は、第１の歯車型電極と、第１の歯車型電極と同形状の第２の歯車型電極とを少なくとも含み、第１の歯車型電極と第２の歯車型電極は互いに同回転軸で接合され、第１の歯車型電極と第２の歯車型電極の歯が側面視で同位置にないことからなる。
また、第１の歯車型電極と第２の歯車型電極の歯が、同時に接地しない形状に構成及び配置されていることが好適である。
また、電極全体の側面視で、外円周上に凹みが存在しないことが好適である。

さらに、本発明は、上述の電極と、電極の全幅を、同時に整形することが可能な切削バイトが設けられた装置からなる。
また、前記装置がロールスポット溶接用装置又はシーム溶接用装置であることが好適である。

本発明においては、シーム溶接などに使用される円盤型電極（ローラ電極）が基本的な形状として適用される。円盤型電極は、ワーク上を回転することが可能で、連続的な溶接を可能にするものである。通電の制御により、ロールスポット溶接として、又はシーム溶接として使用できる。

そして、円盤型電極には、円周に沿って複数の水平方向に渡る凹部が設けられる。すなわち、凹部は電極の回転方向に直交する水平方向の溝となる。この複数の凹部は、円盤型電極がワーク上を回転しても接しない部分となる。凹部間は、凸部として複数存在することになり、この凸部の円周上の表面がワークと接し、溶接を可能にする部分となる。逆に言えば、円周に沿って複数の水平方向に渡る凸部が設けられ、凸部間は、電極の回転方向に直交する水平方向の凹部となる。この円盤型電極をワーク上で回転させながら、凸部が接触した時に通電を行うと、接触した部分が溶接される。

好ましくは、凹部は同形状、同一ピッチで円周上に設けられる。別の観点で言えば、凸部が同形状かつ同一ピッチで設けられる。この凸凹部を含んだ円盤型電極の形状は、歯車型（ギア型）とも言える形状となる。さらに、第１円周部（又第１の歯車型電極）と第２円周部（第１の歯車型電極）は、同形状であることが好ましい。これら構成は、複数列の一定ピッチの溶接を可能にし、また成型効率上の利点を有し、さらに製造効率の向上にも有用である。具体的な凸凹形状は、本発明の効果を奏する限り、様々な形状を採用することが可能である。例えば、公知の円盤形電極に見られるように、凸部に両側面又は一方の側面から中央に向けた傾斜や曲面を設け、ワークとの接触面を細く絞り込む形状を採用することが可能である。さらに、水冷機構など、公知の機構及び機能を適宜構成することも可能である。

隣接した複数列の溶接を同時に可能にするために、円盤型電極には、上記の凸凹構成又は歯車構成が同回転軸で複数列隣接して沿って設けられる。２列の場合には、第１円周部（第１の歯車型電極を含む。以下同様。）と第２円周部（第２の歯車型電極を含む。以下同様。）が同回転軸で接合され、回転しながらワークと接する。このとき、第１円周部と第２円周部は、一体的に形成されても良いし、個々に形成され接合されても良い。この場合接合とは、第１円周部と第２円周部が同回転軸で同期して回転するように接続されていれば良い趣旨であり、機械的連結や接着など、その接合方法は問わない。また、第１円周部と第２円周部は通常の電極と同様に導電性部材で構成され、全体として１枚の円盤状電極として制御が可能であるため有利である。さらに、複数の溶接線が互いに離れている場合、第１円周部と第２円周部の間に、好ましくは電極と同素材導電性スペーサを設けることもできる。したがって、本願発明は複数の溶接線の距離が離れている場合にも対応が可能である。

また、第１円周部の凸部外周表面と第２円周部の凸部外周表面は、いずれも互いに隣接する部分を有さないことが好適である。第１円周部の凸部外周表面と第２円周部の凸部外周表面は、溶接可能面となるが、互いに隣接していない。ここで、隣接しないとは、ある凸部がワークに接している時、他の円周上の凸部がワークに同時に接することがないという構成を示す趣旨である。すなわち、側面視で第１円周部の凹部に第２円周部の凸部がくるように、ずれて配置されることが好ましい。第１円周部と第２円周部が同形状であれば、角度をずらして配置することでより容易に製造することができる。この構成によれば、通常の円盤型電極と同じように、一枚の電極として制御が可能でありつつも、複数列の線上を千鳥配列に溶接することが可能になる。また、ワークに接触する面積や通電量に影響が生じず、給電上の問題及び分流の問題を避け、溶接不良を起こすことがない。

さらに、第１円周部と第２円周部が同時にワークに接することを避けつつも、電極全体の側面視で、円周上に凹部（欠け）が存在しないことが好ましい。この構成により、電極が回転しても、常にいずれかの凸部表面がワークに接している状態となる。したがって、この構成も、通常の円盤型電極と同じように、一枚の電極としての制御を可能にしている。しかも、この構成は、回転して駆動する電極の摩耗を減少し、非接触時通電の危険を避け、溶接品質を向上するだけでなく、後述の整形バイトを設けた際に、押し込みによる過度の削り込み又は整形不良を避ける効果を有する。

本願発明の電極を使用した抵抗加熱装置や溶接装置において、ワークを挟むもう一方の電極は、本願発明の円盤形電極である必要はなく、通常の円盤形電極を使用することができる。さらに、板状電極など、ワークの形状によって様々な電極形状を採用することが可能である。そして、当該装置においては、電極全幅を同時に整形可能な整形バイトが設けられることが好ましい。このような整形バイトを使用することにより、円周に沿って複数列設けられる凸凹を、１つの刃で同時に整形することが可能になり、本来複雑な形状である本願発明の電極の整形を、的確かつ効率的に行うことが可能になる。バイトは、平バイトや、中心に突起が設けられる形状、中央部から両外側に向けて傾斜が設けられ、中央底部が凹む形状など、望まれる電極の接触面に応じて様々な形状のバイトを、複数列の溶接を同時に可能とする本願発明の効果を損なわない限り、使用することが可能である。

また、本願発明によれば、円周部又は歯車型電極を増設し、２列の千鳥配列の溶接だけでなく、３列以上の溶接にも適用することも可能である。そして、通電制御により、点溶接であるロールスポット溶接にも、線溶接であるシーム溶接のどちらにも使用できる電極となる。また、ワークを挟むもう一方の電極は、公知の円盤型電極だけでなく、板状の電極でも良く、ワークの形状に応じて様々なものを使用することが出来る。

本発明によれば、１つの電極で、複数列の線上を、千鳥配列で同時に溶接することが可能になる。したがって、従来に比して半分以下の時間で溶接を終えることが可能になる。また、使用において制御及び電極の整形も可能であり、製造にも使用にも維持にも好適な構成を提供することができる。

本発明に使用されるワークの一例を示す図。本発明の電極の一例を示す図である。本発明の電極の一例の側面図である。本発明の電極の使用の一例を示す図である。本発明の電極の使用の一例を示す図である。本発明の電極を使用してワークをロールスポット溶接している状態を示す図である。本発明の電極と、電極を全幅に渡り切削可能な整形バイトの一例を示す図である。

本発明の電極及び装置の実施の一例を、図面を参照して説明する。なお、図面中の符号及び指示線の記載は、全てを記載すると乱雑になるので、見やすくするために抜粋して表示している。
図１は、本発明に使用されるワーク１４の一例を示す図である。このようなワーク１４を溶接する場合、これまでは一列目１５のスポット溶接、ロールスポット溶接を含む、又はシーム溶接を行った後、二列目１６のスポット溶接、ロールスポット溶接を含む、又はシーム溶接を行わなければならなかった。

図２は本発明の電極１の一例を示す図である。電極１は、円盤状を基本形状としており、同回転軸、同幅及び同直径の第１円周部２及び第２円周部３を有している。第１円周部２及び第２円周部３には、同形状の複数の凹部４、５及び凸部６，７が一定ピッチで設けられ、歯車型の形状を呈している。凸部外周表面８は、電極１がワークと接する面となり、通電により溶接が可能となる。

いずれの凸部外周表面８も、他の凸部外周表面８と隣接せずかつ接しないように第１円周部２及び第２円周部３が設けられている。さらに、図３に示されるように、電極１全体の側面視で、外周は完全な円形を示し、凹み（欠け）は存在しない。このような構成を採用することで、電極１がワーク上をスムースに回転することが可能であり、電極の摩耗が減少し、非接触通電の問題も生じることがない。

本実施例では、第１円周部２及び第２円周部３の２列により構成されているが、さらに円周部を設け、３列や４列にすることも可能である。また、第１円周部２及び第２円周部３は互いに接して接合されているが、導電性のスペーサ（図示せず）を設けることで、第１円周部２及び第２円周部３を離隔し、溶接列の距離を調節することも可能である。

本願発明では、ワークを挟むためのもう一方の電極は、図４や図５に示すように、通常の円盤型電極９や、板状の電極１０など、ワークに応じて様々な電極を採用することが出来る。電極１は、通常の円盤型電極と同様に固定部１１などを介して、回転可能に溶接装置などに設置される。

図６は、本発明の電極１を使用してワーク１００をロールスポット溶接している状態を示す図である。本願発明の電極１を使用することにより、隣り合う２列を、千鳥配列で溶接を一度に行うことが可能である。なお、シーム溶接とすれば、溶接点１２は線状となる。しかも、本願発明によれば、電極１はあくまで全体として１枚の円盤型電極であり、通電の制御は、一枚の円盤型電極を使用したロールスポット溶接と同様の制御を行えば良く、複雑さを生じない。

さらに、図７は、電極１の全幅に渡り切削可能な整形バイト１３の一例を示している。整形バイト１３は、一つの刃で構成され第１円周部２及び第２円周部３を同時に整形することが可能である。電極１において、全体の側面視で外周は完全な円形を示しており、欠けがないために、整形バイト１３が必要以上に電極１に押し込まれ切削するおそれがない。さらに、第１円周部２及び第２円周部３は同時に整形されるため、両円周部の系が同一に保たれ、電極１との組み合わせにより、効率的に整形が可能かつ溶接品質を向上させることができる。

整形バイト１３は、図６に示すような平面的な整形バイト１３以外にも、各円周部の凸部を絞り込むように先端に皿状の凹部を設けたものや、先端に突起を設けたものなど、本発明の電極１の効果を奏する範囲で、様々な形状の整形バイトを使用することが可能である。

１電極
２第１円周部
３第２円周部
４凸部
５凸部
６凹部
７凹部
８凸部外周表面
９円盤型電極
１０板状の電極
１１固定部
１２溶接点
１３整形バイト
１４ワーク
１５１列目の溶接箇所
１６２列目の溶接箇所

Claims

円盤型電極であって、
電極の円周上に沿って設けられた、複数の水平方向に渡る凹部を有する第１円周部と、
第一円周部に隣接し、電極の外縁に沿って設けられた、複数の水平方向に渡る凹部を有する第２円周部とを少なくとも含み、
第１円周部の凹部と、第２円周部の凹部が互いに隣接しておらず、
溶接時に電極はワークに常に接触し、かつ接触する面積が常に一定であるように構成されていることを特徴とする、電極。
第１円周部の凹部と第２円周部の凹部が全て同形状であり、同一ピッチで設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電極。
円盤型電極であって、
電極の外周に沿って設けられた、複数の水平方向に渡る同高の凸部を有する第１円周部と、
第一円周部に隣接し、電極の外縁に沿って設けられた、水平方向に渡り、第１円周部と同高の凸部を複数有する第２円周部とを少なくとも含み、
第１円周部の凸部と、第２円周部の凸部はいずれも隣接しておらず、
溶接時に電極はワークに常に接触し、かつ接触する面積が常に一定であるように構成されていることを特徴とする、電極。
第１円周部の凸部と第２円周部の凸部が全て同形状であり、同一ピッチで設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電極。
第１円周部の凸部外周表面と、第２円周部の凸部外周表面が、いずれも互いに隣接する部分を有さないことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電極。
第１円周部の凸部と第２円周部の凸部は、同時に接地しない形状に構成及び配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電極。
第１円周部と第２円周部の間に、導電性スペーサが設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電極。
電極全体の側面視で、円周上に凹みが存在しないことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電極。
第１の歯車型電極と、
第１の歯車型電極と同形状の第２の歯車型電極とを少なくとも含み、
第１の歯車型電極と第２の歯車型電極は互いに同回転軸で接合され、
第１の歯車型電極と第２の歯車型電極の歯が側面視で同位置になく、
溶接時に電極はワークに常に接触し、かつ接触する面積が常に一定であるように構成されていることを特徴とする、電極。
第１の歯車型電極と第２の歯車型電極の歯は、同時に接地しない形状に構成及び配置されていることを特徴とする請求項９に記載の電極。
電極全体の側面視で、外円周上に凹みが存在しないことを特徴とする請求項９又は１０に記載の電極。
請求項１から１１のいずれか１項に記載の電極が設けられた装置。
請求項１から１１のいずれか１項に記載の電極と、
電極の全幅を、同時に整形することが可能な切削バイトが設けられた装置。
ロールスポット溶接用装置又はシーム溶接用装置であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の装置。