JPH01186286A - スポット溶接機用電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はスポット溶接機用電極に関し、特に第１の電極
と、当該第１の電極と対向する第２の電極と、先端が前
記第１の電極の先端に接続される第３の電極とを有する
スポット溶接機用電極に関する。

（従来の技術） 高温雰囲気に晒される電子機器に使用される電導線は、
例えばポリエステルイミド等の耐熱性を有する合成樹脂
で被覆されており、この種の電導線を端子に接続する場
合、高温雰囲気においても電気的接続が長期間に亘り保
持されるように溶接継手（スポット溶接）により端子に
接続される。

電導線を端子に溶接する場合には、溶接前に合成樹脂の
絶縁被覆膜を除去する必要があり、従来、この被覆膜除
去には、例えは、強アルカリの溶剤（例えは、ツルコー
ト）により溶解させる化学的除去方法又は機械的除去方
法が用いられてきた。

しかしながら、絶縁被覆膜を除去する作業は手間と時間
が掛かり、製造コストを上昇させる要因の一つになって
いた。

そこで、斯かる問題点を解決するために本願の出願人は
、従前に、ポリエステルイミド等の耐熱性を有する合成
樹脂で被覆された電導線を、特別な前処理を施すことな
く端子等に接続することが可能な「スポット溶接機」　
（特願昭６２−６５８０　）を開示している。

このスポット溶接機は、第１の電極と第２の電極間にワ
ークを挟持し、これらの電極間に通電することにより前
記ワークにスボント溶接を施すスポット溶接機において
、前記第１のｉ！極のワーク当接部位に第３の電極の一
端を当接密着させ、該第３の電極の他端を前記第２の電
極側に電気的に接続し、前記第１及び第３のｉ１掻は前
記第２の電極より高い電気抵抗値を有するように構成し
たものである。

このスポット溶接機によれは、第１の電極及び第３の電
極と第２の電極との間に、例えは、加熱により溶融除去
されるべき合成樹脂被覆膜で被覆された電導線とこれを
接続すべき電極からなるワークを重ね合わせてこれを挟
持させた後、通電を開始すると、先ず、合成樹脂被覆膜
に阻止されて電流は第１の電極から第３の電極の経路（
又は、その逆の経路）を通って流れる。このとき電気抵
抗値の高い第１及び第３の電極は発熱して瞬時に高温と
なり前記合成樹脂被覆膜を溶融させ、この被覆膜の溶融
により電気的絶縁性が破壊されて電流は第１の電極から
直接第２の電極に向かって流れ、ワークの溶接が可能と
なる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、前記スポット溶接機においては、第１の電極
の先端と、第３の電極の先端とは良好に密着し、接触面
積が大きくとれ、溶接時に第３の電極の先端に発熱を集
中させることができ、更に、第１及び第３の電極の耐久
性の向上及びワークの溶接強度を高める、ことが必要で
ある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、第１、第３
の電極を良好に且つ大きな接触面積で密着させ、被膜剥
離時に第３の電極の先端に均一に発熱を集中させること
ができ、更に、これらの各電極の耐久性の向上及びワー
クの溶接強度を高めることのできるスポット溶接機用電
極を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明によれは、先端を軸に
垂直な面に対して所定の傾斜角度をなし断面略半円状の
係合溝を形成された第１の電極と、先端面を前記第１の
電極と離隔対向して配置される第２の電極と、先端の一
側面を前記第１の電極の溝の曲率半径よりも小さい曲率
半径の断面略半円状の曲面とされて前記係合溝に所定の
長さ嵌合当接され、他側面を前記第１の電極の軸に垂直
な平面とされワークへの当接面とされる第３の電極とを
備えた構成としたものである。

そして、第１の電極の係合溝の傾斜角は、０〜３０°の
範囲に設定することが好ましい。

また、第１の電極の係合溝は、当該溝の途中から傾斜角
を大きくして前記第３の電極の先端との当接面の長さを
規制するようにしている。

更に、第２又は第３の電極の何れか一方の電極の端面は
、前記ワークの入出方向に沿って所定の角度で１頃斜し
ている。

（作用） 第１の電極の断面半円状の係合溝内に第３の電極の断面
半円状の先端を嵌合当接させると、各電極の曲面の略中
央が当接し合い、この当接状態で通電させると、これら
画電極の当接部が電蝕により略前面に亘り良好に密着し
、しかも、密着面が曲面であるために平面に比して接触
面積が大きくなる。これにより第３の電極の先端が均一
に発熱して加熱される。

第１の電極の係合溝の傾斜角を０〜３０°の範囲の小さ
い角度に設定することにより、溶接時に第１及び第３の
電極をワークに押圧した際に当該第３の電極が第１の電
極から抜は出さないようにする。

また、第１の電極の係合溝を当該溝の途中から傾斜角を
大きくし、第３の電極の先端との当接面の長さを規制す
ることにより当該筒３の電極の先端に発熱を集中させる
と共に、溶接電流を安定化し、電蝕に起因するクラック
の発生を防止するように作用する。

更に、第２又は第３の電極の何れか一方の電極の端面を
、ワークの入出方向に沿って所定の角度で傾斜させるこ
とにより、線材等を溶接する際に溶接部分が基端側から
先端側にテーパ状なり、基端に連設する部分の強度が低
下することを防止するように作用する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るスポット溶接機用電極を適用した
スポット溶接機の正面図、第２図はその側面図である。

スポット溶接機１の基台２上に本体フレーム３が載置固
定され、本体フレーム３の正面上部には上下に移動可能
に上部電極支持アーム４が取り付けられている。この上
部電極支持アーム４はエアシリンダ等のアクチュエータ
５により上下方向に駆動される。アクチュエータ５には
上部電極支持アーム４即ち、後述する第１及び第３の電
極７．９を支持する電極ホルダ１０．１２の上下方向移
動量を規制する調整ネジ５ａが設けられており、この調
整ネジ５ａの調整により電極７．９のワーク圧接力が所
要値に調節される。

電極ホルダ１０は第１の電極７の先端を下方に向けて上
部電極支持アーム４に支持され、当該電極ホルダ１０は
水冷ジャケットにより構成されており、冷却水により第
１の電極７を冷却するようになっている。第３の電極９
は、第２図に示すように第１の電極７の後方、且つ斜め
上方からその先端部が当該筒１の電極７の先端（ワーク
当接部位）に当接密着するように、上部電極支持アーム
４に電極ホルダ１２を支持されている。この電極ホルダ
１２も水冷ジャケットにより構成されており、冷却水に
より電極９を冷却するようになっている。

基台２の上面の、前記上部電極支持アーム４の下方対向
位置に下部電極支持アーム６が固設されており、この下
部電極支持アーム６には第２の電極（固定電極）８を支
持する電極ホルダ１１が支持されている。この第２の電
極８は先端面を上方に向は且つ、第１の電極７の端面及
び第３の電極９の斜め端面に対向させて固定されている
。この第２の電極８の電極ホルダ１１も水冷ジャケット
により構成され、冷却水により電極８を冷却するように
なっている。尚、各電極ホルダ１０〜１２には夫々各冷
却水供給ボート１０ａ〜１２ａと、冷却水排出ポー）１
０ｂ〜１２ｂが設けられており、これらの冷却水供給ボ
ー）１０ａ〜１２ａ及び冷却水排出ボート１０ｂ〜１２
ｂは冷却系（図示せず）に接続されて冷却水が供給され
る。

第１の電極７は第３図乃至第５図に示すように中実の丸
棒により形成され、先端７ａの端面ば軸に対して垂直な
面に対して所定の角度θを成して斜めに切り欠かれ、当
該端面中央には半径ｒ、の断面略半円状の係合溝７ｂが
刻設されている。この係合溝７ｂは第３図に示すように
連設される２つの溝７０と７ｄとからなり、溝７０は底
面の長さをｄｌ、溝７ｄは底面の長さをｄ２とされてい
る。更に、溝７Ｃの底面の傾斜角は前記傾斜角θとされ
、溝７ｄの底面の傾斜角は溝７０の底面の傾斜角θより
も大きい角度に設定されている。そして、溝７０は第３
の電極９と密着するための溝とされ、溝７ｄは当該筒３
の電極９と密着しない逃げ部とされている。また、第２
の電極８は第１の電極７と同径の中実丸棒とされている
。

第３の電極９は第６図乃至第８図に示すように第１の電
極７よりも僅かに小径の中実丸棒により形成され、先端
９ａは端面の直径上を通り軸に対して前記角度θをなす
平面により斜めに切り欠かれ、−側面９ｂは半径ｒｔ（
＜ｒ、）の曲面とされ、他端面９ｃは平面とされている
。そして、曲面をなす一側面９ｂは第１の電極７の係合
溝７ｂの溝７ｃに当接嵌合され、他側面９ｃはワークと
の当接面とされる。

第３の電極９の先端９ａの曲面９ｂは第１の電極７の溝
７Ｃに嵌合し、且つこれらの半径ｒ１とｒ２との差Δｒ
（＝ｒ、　　　ｒ２）は、通常の嵌め合いの加工公差よ
りも僅かに大きい値に設定される。例えは、第３の電極
９の曲面９ｂの半径ｒ□は、第１の電極７の溝７Ｃの半
径ｒｌに対して、０．９３ｒ＋　＜ｒｚ＜０．９５ｒ＋
　の範囲内の値に設定することが好ましい。

半径ｒ！の上限値は、第９図乃至第１１図に示すように
、第１の電極７の溝７Ｃに第３の電極９の先端９ａを嵌
合させる場合、これらの各電極の加工誤差、取付誤差等
を吸収する値に設定するだけでは足らず、溝７０の内面
と電極９の側面９ｂとの両凸面がこれらの各両凸面の中
心Ｐにおいて確実に当接することができる値に設定され
、更に、半径ｒ、の下限値は、このように当接させた状
態で通電させたときに、第１１図に示すように当接する
曲面同士の電蝕により両凸面を略全面に亘り良好に密着
させることが出来る最小値に設定するためである。また
、密着する電極７の溝７Ｃ（！：電掻９の側面９ｂを曲
面とすることにより、これらの両電捲の密着面積を平面
とした場合に比して大きくすくことができる。

これにより、第３の電極９の曲面９ｂが第１の電極７の
溝７Ｃ内に偏って、例えは、曲面９ｂの一例のみが溝７
Ｃの内面に当接したり、或いは曲面９ｂの両側が溝７０
の内面に当接しているにも拘らず中央が当接していない
というような不具合を防止することができる。

第１の電極７と第３の電極９の先端９ａとは第９図に示
すように第１の電極７の溝７Ｃにお−いて密着して電気
的に接続され、溝７ｄと電極９の先端９ａとは離隔して
いる。従って、電極７から電極９への溶接電流は溝７０
及び当該溝７０と密着する部分に集中して流れ、この結
果、電極９の先端９ａの端部近傍９ａ’に発熱を集中さ
せることができる。

そして、第１の電極７は先端面を下方に向けて垂直に配
設され、第３の電極９は当該第１の電極７に対して後方
、且つ斜め上方から溝７Ｃに先端９ａを嵌合密着され、
平面９Ｃが水平な状態でワークに当接するように配設さ
れる。従って、第３の電極９は水平面に対して前記所定
の角度θをなして配置される。この所定の角度θは例え
は、８〜３０°の範囲に設定され、特に、１３°程度が
好ましい、このように第１の電極７と第３の電極９との
密着部分を傾斜させることにより、溶接電流が安定する
と共に、電蝕に起因するクラックの発生を防止させるこ
とができ、これらの電極の耐久性が向上する。

また、第２の電極８は第１２図に示すように、前記第１
及び第３の各電極７及び９と対向する端面８ａを軸方向
に垂直な平面に対して所定の角度θ′に傾斜して形成さ
れている。そして、当該端面８ａの傾斜方向はワークの
搬入方向Ａ又は搬出方向已に沿って傾斜するように設定
されている。

尚、この端面８ａは傾斜面の上端がワークの先端側に−
するように設定することが好ましい、この電極８の端面
８ａの傾斜角θ°は、１〜３°程度に設定されるが、ワ
ークが線材である場合には当該線材の線径により適宜の
値に設定することが好ましい。

このように、第２の電極８の端面８ａを傾斜させること
により、ワークの溶接強度特に、線材等を溶接する場合
に、溶接部分を基端側から先端側にテーパ状とすること
ができ、当該溶接部分の基端に連設する部分の強度が低
下することを防止することができる。

第１及び第３の電極７及び９は第２の電極８より高い電
気抵抗値を有し、第１及び第３の電極７及び９の電極材
料としては、例えは、モリブデン及びタングステン等が
好適に使用される。また、第２のｔｉ８の電極材として
は、例えは、タングステン（Ｗ）　３５ｗｔ％含有Ｃｕ
、銀（Ａｇ）含有タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（
Ｚｒ）含有のタングステン（Ｗ）等が好適に使用される
。尚、第１〜第３の電極７〜９の材料としては前記材料
の他に、電気的特性が同一のタングステン合金等を使用
してもよい。

第１の電極７の基端側は第１３図に示すように電導線２
１を介して溶接トランス２０の２次コイル２０ａの一端
に、第３の電極９の基端側は電導線２２を介して第２の
電極２２０基端側と共に２次コイル２０ａの他端に接続
されている。また、溶接トランス２０の１次コイル２０
ｂは電源制御回路２３に接続されている。

次に、上述のように構成されるスポット溶接機１の作動
手順とその作用を、ワークとして、例えは、素線径０．
２８φにポリエステルイミドにより被覆された外径０．
３１φの！導線３０を導電性の端子部材３１（第１４図
）に溶接する場合を例に説明する。

先ず、各電極ホルダ１０〜１２の水冷シャケシトに冷却
水を供給しておき、第１４図に示すように、端子部材３
１の上面所要位置に電導線３０を重合したワークを矢印
Ａで示す方向から第２の電極８上に載置し、アクチュエ
ータ５を作動させて第１及び第３の電極７及び９を降下
させ、電極９の平面９ｃをワークに圧接させ、第１及び
第３の電Ｉｉ７及び９と第２の電極８間にワークを挟持
させる。

次いで、交流溶接電力が所定値、例えは、１次コイル２
０ｂに３にＶＡとなるようにＴ！１源制御回路２３を調
整して２次コイル２０ａに周波数５０Ｈｚの電流を流す
。溶接電流を投入した直後は、電導線３０は被覆膜３０
ｂにより被覆されているので絶縁性を有し、電流は第１
の電極７と第２の電極８間には直接流れず、電導線２２
及び第３の電極９を介し第１の電極７、電導線２１．２
次コイル２０ａ、１４導線２２で形成される閉回路を流
れる。

このとき、第１及び第３の電極７及び９は第２の電極８
より高い電気抵抗値を有し、しかも第１の電極７と第３
の電極９とは単にそれらの先端部が互いに当接して接続
されるだけであるから、通電に伴って抵抗値の高い当接
部近傍９ａ゛　（第９図）が急激に発熱して高温になる
。

第１及び第３の電極７及び９の加熱により電導線３０の
被覆膜３０ｂが溶融して剥離され、素線３０ａが露出し
て第１の電極７及び端子部材３１に対して導通状態にな
る。この導通により溶接電流はワークを介して第１の電
極７と第２の電極８間で直接流れるようになり、素線３
０ａと端子部材３１とが溶接される。

この時、第２の電極８の端面８ａが傾斜しているために
第１５図に示すように溶着時に第１、第３の電極７．９
の押圧力により端子部材３１と素線３０ａとが当該端面
８ａに沿って傾斜し、この結果、第１５図乃至第１７図
に示すように当該素線３０ａの、第３の電極９との当接
面３０ｃが基端側から先端側に向かって薄くなるテーパ
状となる。これにより、特に、素線３０ａの溶接部分の
基端との連設部分３０ｄの強度の低下が防止される。第
２の電極８の端面８ａを傾斜させない場合には当該素線
３０ａの第３の電極９と当接する部分即ち、溶接部分は
第１６図、第１７図に２点鎖線３０ｃ”で示すように偏
平に押し潰され、この結果、溶接部分の基端との連設部
分３０ｄの強度が低くなる。

尚、上記実施例においては、第２の電極８の端面８ａを
水平面に対して角度θ゛傾斜せ、第３の電極９の面９ｃ
を水平にした場合について記述したが、反対に第２の電
極８の端面８ａを水平にし、第３の電極９の面９ｃを傾
斜させるようにしてもよい。

第１、第３の電極７．９の加熱、被覆膜３０ｂの溶融剥
離、及び素線３０ａと端子部材３１の溶接は極めて短時
間に終了させることができ、例えば溶接トランス３０へ
の通電時間（溶接時間）は２２サイクル相当時間、即ち
、約４４０＋５ｓｅｃ程度に設定しておけば良い。溶接
時間は、溶接される電導線３０の素線径、端子部材３１
の板厚等、ワークによって異なるが、この溶接時間が短
すぎると溶接継手の強度が不十分となり、長過ぎると素
線３０ａの圧壊が生じたり、素線３０ａが焼鈍され脆く
なるという不都合が生じるので、溶接時間はこれらを考
慮して適宜値に設定すればよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれは、先端を軸に垂直な
面に対して所定の傾斜角度をなし断面略半円状の係合溝
を形成された第１の電極と、先端面を前記第１の電極と
離隔対向して配置される第２の電極と、先端の一側面を
前記第１の電極の溝の曲率半径よりも小さい曲率半径の
断面略半円状の曲面とされて前記係合溝に所定の長さ嵌
合当接され、他側面を前記第１の電極の軸に垂直な平面
とされワークへの当接面とされる第３の電極とを備えた
梼成としたので、第１の電極と第３の電極との当接部の
組み付は等に起因する偏りがなくなり、これらの電極は
当接面の略中央で当接させることができ、且つこれらの
画電極の当接面が電蝕により良好に密着する。しかも、
当接面を曲面とすることにより接触面積の増大が図られ
る。

また、第１のｔ掻の係合溝の傾斜角をＯ〜３０゜の範囲
の小さい角度に設定することにより、溶接時に第１及び
第３の電極をワークに押圧した際に当該第３の電極が第
１の電極から抜は出すことを防止することができる。

また、第１の電極の係合溝を当該溝の途中から傾斜角を
大きくし、第３の電極の先端との当接面の長さを規制す
ることにより当該第３の電極の先端に発熱を集中させる
ことができ、溶接時間の短縮を図ることが可能となる。

更に、第３の電極を第１のｔｆｆｉに対して傾斜させる
ことにより溶接電流の安定化を図ることが可能となると
共に、これらの電極の溶接電流による電蝕に起因するク
ランクの発生を有効に抑制することができ、各電極の耐
久性を大幅に向上させることが可能となる。

更に、第２又は第３の電極の何れか一方の電極の端面を
、ワークの入出方向に沿って所定の角度で傾斜させるこ
とにより、特に、線材等を溶接する際に溶接部分が基端
側から先端側にテーバ状となり、この結果、当該ワーク
の基端に連設する部分の強度が低下することを防止でき
る等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスポット溶接機用電極を適用した
スポット溶接機の一実施例を示す正面図、第２図は同側
面図、第３図は第２図の第１の電極の先端の一部切欠拡
大図、第４図は第３図の矢印■方向側面図、第５図は第
３図の矢印Ｖ方向端面図、第６図は第２図に示す第３の
電極の先端の拡大図、第７図は第６図の底面図、第８図
は第６図の矢線■−■に沿う断面図、第９図は第１及び
第３の電極の先端の接続部分の断面図、第１０図は第９
図の矢線Ｘ−Ｘ方向に沿う断面図、第１１図は第１０図
の電極の密着状態を示す図、第１２図は第１図に示すス
ポット溶接機の第２の電極の先端の拡大図、第１３図は
第１図のスポット溶接機の結線回路図、第１４図は第１
乃至第３の電極にワークを挟持した状態を示す一部断面
要部拡大図、第１５図は第１４図に示すワークの溶接時
における１ｉ掻とワークとの関係を示す図、第１６図は
第１５図に示すワークの溶接後の溶接部分の側面図、第
１７図は第１６図の平面図である。 １・・・スポット溶接機、２・・・基台、３・・・本体
フレーム、４・・・上部電極支持アーム、５・・・アク
チュエータ（エアシリンダ）、６・・・下部電極支持ア
ーム、７・・・第１の電極、８・・・第２の電極、９・
・・第３の電極、１０〜１２・・・電極ホルダ、２０・
・・溶接トランス、２３・・・電源制御回路、３０・・
・電導線、３０ａ・・・素線、３０ｂ・・・被覆膜、３
１・・・端子部材。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）先端を軸に垂直な面に対して所定の傾斜角度をな
   し断面略半円状の係合溝を形成された第１の電極と、先
   端面を前記第１の電極と離隔対向して配置される第２の
   電極と、先端の一側面を前記第１の電極の溝の曲率半径
   よりも小さい曲率半径の断面略半円状の曲面とされて前
   記係合溝に所定の長さ嵌合当接され、他側面を前記第１
   の電極の軸に垂直な平面とされワークへの当接面とされ
   る第３の電極とを備えたことを特徴とするスポット溶接
   機用電極。
2. （２）前記第１の電極の係合溝の傾斜角は、０〜３０゜
   の範囲に設定することを特徴とする請求項１記載のスポ
   ット溶接機用電極。
3. （３）前記第１の電極の係合溝は、当該溝の途中から傾
   斜角を大きくして前記第３の電極の先端との当接面の長
   さを規制したことを特徴とする請求項１記載のスポット
   溶接機用電極。
4. （４）前記第２又は第３の電極の何れか一方の電極の端
   面は、前記ワークの入出方向に沿って所定の角度で傾斜
   していることを特徴とする請求項１記載のスポット溶接
   機用電極。