JPH04339573A - 抵抗溶接用電極及びその成形方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム合金板な
どの金属板の抵抗溶接に使用される電極及びその成形方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミニウム合金板などの抵抗溶
接に使用される電極は、接触面の抵抗値の差異により溶
接時に電極の金属板に当接する面内の極く一部に電流が
集中する傾向があり、電流が集中した部分では電極上に
付着物が生成したり、逆に電極が欠損したりして、電極
の寿命が短縮されるという問題がある。

【０００３】前記問題の原因は次のように考えられてい
る。前記抵抗溶接は、溶接装置に相対向して備えられた
電極間にアルミニウム合金板などの金属板（工作部材）
の溶接しようとする部分を重ね合わせて挿入し、該部分
に前記電極を圧接した状態で電流を供給して、前記金属
板の抵抗により該部分を発熱させることにより溶接を行
う方法である。この方法において、アルミニウムなど比
較的柔らかい材料の溶接を行う場合には、金属板の溶接
部位周囲に変形及びクラックを生じないように、先端部
を凸状球面に整形した電極を使用することが一般的であ
る。ところが、アルミニウム合金板などの金属板では一
般にその表面に不均一な酸化被膜が形成されており、こ
のような金属板に前記電極を圧接すると、前記酸化被膜
の弱い部分に電流が集中する。この状態で電極から金属
板に給電しようとすると、金属の酸化被膜は一般に抵抗
体として作用するので、電流は酸化被膜の弱い部分を通
じてのみ金属板に流れ、前記電流の集中する部分では温
度が過度に上昇し、電極と金属板との融着が生じる。即
ち、この酸化被膜の抵抗値の大小のために前記問題が生
じると考えられる。

【０００４】前記問題を解決するために、溶接用電極の
金属板に当接する面を加工して、該電極が当接する部分
ので前記酸化被膜を全体的に破壊できるようにした電極
が提案されている。このような電極によれば、該電極を
溶接のために金属板に圧接すると、該電極が当接する部
分全体で酸化被膜が破壊され、該電極が金属板の未酸化
部分と接触する部分が増大する。その結果、電流が電極
上の広い範囲から均一に供給され局部的に集中すること
が避けられるので、電極の寿命延長が期待できる。

【０００５】このような電極として、例えば、特開昭５
８─１５９９８６号公報には、電極の金属板に当接する
面に三角形または台形の断面形状を有する溝を複数の環
状溝からなる同心円状または螺旋状に形成した電極が提
案されている。前記電極では、溝と溝とに挟まれた部分
の頂部が鋭角になった環状または螺旋状の稜部を形成し
ている。前記公報の記載によれば、金属板に当接する面
に前記形状の溝が形成された電極を使用することにより
、該電極を溶接のために金属板に圧接させた際に、前記
稜部が金属板表面の酸化被膜を破壊するので、電極が金
属板の未酸化部分と接触する部分を増大することができ
、有利に溶接を行うことができるとされている。

【０００６】しかしながら、前記公報に開示されている
電極では、溶接の際に凸状球面に整形されている電極表
面に形成された溝のうち電極中心部分に電流が集中する
傾向があり、前記従来技術の問題を十分に解決するもの
とは言えない。

【０００７】しかも、凸状球面に整形された電極中心部
に電流が集中すると、この部分全体に付着物が生成する
との問題もある。電極中心部は金属板に当接する部分で
あり、この部分に付着物があると外観品質が悪化し、強
度バラツキが大きくなる不都合がある。

【０００８】前記付着物が生成した場合に、電極中心部
をワイヤブラシ等で清掃することも考えられるが、前記
電極の表面に形成されている溝は電極中心部から外周部
へ横断する方向には連続していないので、ワイヤブラシ
等による付着物の除去は容易ではない。また、電極を再
加工して溝を再生するとしても、前記公報の記載によれ
ば前記の溝は旋盤により加工されるものであるので、多
くの時間を要するとの不都合がある。

【０００９】また、特開昭６２─１５６０８５号公報に
は、電極表面をショットブラスト処理して粗面化した電
極が提案されている。前記公報の記載によれば、電極表
面を粗面化することにより電極の有効寿命が延長され、
同一の電極により多数回連続して溶接を行うことができ
るとされている。しかしながら、前記公報に開示されて
いる電極は、電極表面の粗面化をショットブラスト処理
により行うので、生産ライン上で処理が困難である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】かかる不都合を解消す
るために、本発明は寿命の長い抵抗溶接用電極及びその
容易な成形方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の抵抗溶接用電極は、金属板からなる工作
部材を重ね合わせた部分に圧接した状態で電流を供給し
、該部分の工作部材の電気抵抗により該部分を発熱させ
て溶接する電極であって、該電極の該工作部材に当接す
る面には互いに独立な複数の突起が規則的に配列されて
いて、該突起の先端はその基部よりも細くなっているこ
とを特徴とする。

【００１２】本発明の抵抗溶接用電極において、前記突
起は角錐状であって、角錐の底辺の長さＰと前記工作部
材の板厚ｔとの比（Ｐ／ｔ）が０．５乃至０．７５の範
囲にあることが好ましく、また、前記突起は前記電極の
前記工作部材に当接する面に格子状または綾目状に配列
されていることが好ましい。

【００１３】本発明の抵抗溶接用電極は、該電極の該工
作部材に当接する部分の表面をほぼ滑らかな凸状球面の
整形面になるように成形する第１の工程と、先端がその
基部よりも細くなっている突起を少なくとも一方の表面
で電極に付与する整形器具を前記工程で得られた電極の
整形面に押圧することにより、該電極の該工作部材に当
接する面に、互いに独立でその先端が基部よりも細くな
っている複数の突起を刻設する第２の工程とからなるこ
とを特徴とする成形方法により有利に製造することがで
きる。

【００１４】前記成形方法において使用する整形器具は
、規則的に配列されＶ字型の断面を有する複数の孔部を
有するか、または、ストライプ状に備えられたＶ字型の
断面を有する複数の溝部を有することが好ましい。

【００１５】

【作用】前記特徴を有する本発明の抵抗溶接用電極では
、溶接する際に前記電極を溶接しようとする金属板に圧
接すると、前記電極に形成されている互いに独立な複数
の突起がそれぞれに前記金属板表面の酸化被膜を夫々独
立して突き破って破壊するので、前記酸化被膜は前記電
極が接触する部分全体で破壊される。その結果、前記電
極が金属板と接触する表面積部分が増大し、電流が電極
上に広い範囲から均一に供給される。従って、電流が電
極のある特定の部分から集中して供給されることが避け
られ、この部分で電極に金属板が融着したり、逆に電極
の一部が欠損したりすることがなくなり、電極の寿命が
延長される。

【００１６】また、本発明の抵抗溶接用電極では、角錐
状突起における角錐の底辺の長さＰと前記工作部材の板
厚ｔとの比（Ｐ／ｔ）が０．５乃至０．７５の範囲にて
形成されているので、前記電極を溶接しようとする金属
板に圧接する際に、前記突起が形成されている部分が付
着物による目詰まりを起こしたり、溶接しようとする金
属板が変形したりすることがない。

【００１７】さらに、本発明の抵抗溶接用電極では、電
極の特定の部分に電流が集中しないために付着物が生成
しにくくなり、また、電極に付着物が生成した場合でも
、前記のように規則的に配列されて形成されている突起
同士の間の谷は互いに連続して電極を縦横に横断して外
周部に通じているので、ワイヤブラシ等による付着物の
除去が容易になる。

【００１８】本発明の抵抗溶接用電極の成形方法では、
ほぼ滑らかな凸状球面に成形された前記電極の整形面を
整形器具に押圧することにより、前記整形面に規則的に
配列された複数の突起を刻設する。前記整形器具は、少
なくとも一方の表面にＶ字型の断面を有する複数の孔部
が規則的に配列されているか、または、Ｖ字型の断面を
有する複数の溝部がストライプ状に備えられている。

【００１９】前記整形器具として、Ｖ字型の断面を有す
る複数の孔部が規則的に配列されている整形器具を使用
する場合には、該整形器具に前記電極の整形面を押圧す
るだけで、該整形器具の孔部に対応する形状と配列とを
有する突起が形成される。

【００２０】また、前記整形器具として、Ｖ字型の断面
を有する複数の溝部がストライプ状に備えられている整
形器具を使用する場合には、該整形器具に前記電極の整
形面を押圧することにより、まず、該整形器具の溝部に
対応する形状を有する稜部がストライプ状に形成される
。次に、一旦電極の圧接状態を解除したのち、該整形器
具を水平に所定の角度だけ回転させ、再度該整形器具に
前記電極の整形面を押圧する。すると、該整形器具の溝
部が前記稜部に前記所定の角度にて押圧されるので、ス
トライプ状の前記稜部が前記所定の角度で区切られた突
起が形成される。前記操作において、前記整形器具の回
転角度を９０°に設定したときには格子状に配列された
四角錐状の突起が得られ、回転角度を６０°に設定した
ときには綾目状に配列された三角錐状の突起が得られる
。

【００２１】このように、本発明の抵抗溶接用電極の成
形方法によれば、規則的に配列され互いに独立な複数の
突起が容易に形成される。

【００２２】

【実施例】次に、添付図面を参照しながら本発明の抵抗
溶接用電極について詳しく説明する。

【００２３】図１は本発明に係わる抵抗溶接用電極１の
一例を模式的に示す断面図であり、図２は該電極１を先
端部方向から見た模式的平面図である。

【００２４】図１及び図２に示すように、本実施例の抵
抗溶接用電極１は、その工作部材に当接する面に四角錐
状の突起２が形成されている。

【００２５】尚、本明細書において、角錐状との用語は
尖端を有する完全な角錐に限定されることなく尖端のな
い角錐台をも含み、さらに、前記角錐台の上面は球面で
あってもよい。

【００２６】図１に示すように、前記電極１の端面は全
体として凸状球面とされ、前記突起２は、電極１の中央
部ほど完全に近い尖端を有する四角錐状であり、電極１
の周辺部では上面が球面になっている角錐台の形状を有
している。そして、前記突起２は、電極１の中央部では
周辺部よりも高くなっている。

【００２７】電極１は、主としてその中央部が図１に示
す工作部材３、３の重ね合わせ部分（溶接しようとする
部分）に当接されるので、突起２は電極１の中央部ほど
高くなっていることが好ましく、電極１の中央部におけ
る突起２の高さｈは、工作部材３の板厚ｔに対する比が
０．１乃至０．４の範囲にあることが好ましい。加圧力
を高くする場合または板厚が大である場合、Ｐは大であ
って、ｈは小とするような突起２が好ましい。

【００２８】また、図２に示すように、前記突起２は互
いに独立で格子状に配列されており、突起２と突起２と
のあいだには谷部４となっている。四角錐状の突起２が
格子状に配列されていることにより、谷部４は互いに連
絡して電極１の先端部を縦横に横断して電極１の外周部
にまで通じている。

【００２９】図３は、四角錐状の突起２と工作部材３と
の関係の概念的説明図である。本実施例において、突起
２は、その底辺の長さＰの図２に仮想線にて示す工作部
材３の板厚ｔに対する比（Ｐ／ｔ）が、０．６２５にな
るように形成されている。

【００３０】図４は、工作部材３にＪＩＳ−Ａ５１８２
Ｐ相当のアルミニウム合金板を使用して所定の電流にて
溶接を行う際の、前記底辺の長さＰと板厚ｔとの関係を
示すグラフである。図４において、任意のＰとｔとによ
り表される点（Ｐ，ｔ）が直線Ａよりも下の領域にある
ときには谷部４が付着物により目詰まりしやすくなる傾
向があり、直線Ｂよりも上の領域にあるときには電極１
の圧接によりアルミニウム合金板が変形しやすくなる傾
向がある。従って、点（Ｐ，ｔ）は直線Ａと直線Ｂとに
挟まれる領域にあることが好ましく、Ｐ／ｔは０．６２
５を中心として±２０％の範囲、即ち０．５乃至０．７
５の範囲にあることが好ましい。

【００３１】本実施例において、突起２は四角錐状の形
状を有しているが、三角錐状の形状であってもよい。突
起２が三角錐状の形状であるときには、突起２は三角形
と三角形とが互いに辺を接するように並べられた形状（
綾目状）に配列されていることが好ましい。

【００３２】前記本実施例の抵抗溶接用電極は、次に述
べる方法により容易に製造することができる。

【００３３】図５は、本発明に係わる抵抗溶接用電極の
成形方法の一例を模式的に示す製造工程図である。

【００３４】本実施例の成形方法では、まず図５（ａ）
に示すように、抵抗溶接装置（図示せず）に対向して備
えられた２本の円筒形電極１、１の間に電極ドレッサー
ツール５を挿入し、電極１、１を上下から圧接する。

【００３５】本実施例において、前記電極１は、通常の
抵抗溶接用電極に使用される素材であればどのようなも
のから形成されていてもよく、前記素材として例えば、
クロム、ジルコニウム、カドミウム、ベリリウム、ニッ
ケル、珪素、マンガン及び鉄を含む群から選択された合
金成分と銅との合金などを挙げることができる。

【００３６】電極ドレッサーツール５は、電極１の工作
部材に当接する面を滑らかな凸状球面に整形するための
器具であり、電極１よりも硬い素材からなる金属板の両
面に電極１の工作部材に当接する面の形状に対応する凹
状球面が形成されている。本実施例において、前記凹状
球面は１５０Ｒの球面に形成されている。

【００３７】次に、電極１、１を電極ドレッサーツール
５に２００ｋｇｆの加圧力で圧接した状態で、電極ドレ
ッサーツール５を水平に回転させ、電極１、１の先端が
滑らかな凸状球面の整形面になるように成形する。

【００３８】前記成形は金型を用いて電極の工作部材に
当接する面が滑らかな凸状球面に整形された電極を製造
してもよいが、前記のように電極ドレッサーツール５を
用いると電極１を溶接装置に装備したままで成形するこ
とができ、全く新規に電極を製造する場合のみならず、
先端が損傷した電極の再加工にも、さらには、溶接する
工作部材の板厚に応じて突起の高さを変更する場合にも
適用することができるので有利である。

【００３９】前記成形後、図５（ｂ）に示すように、一
旦電極１、１の圧接状態を解除して電極ドレッサーツー
ル５を取り外す。

【００４０】そして、図５（ｃ）に示すように、電極ド
レッサーツール５の代わりに電極整形器具６を電極１、
１の間に挿入し、電極１、１を電極整形器具６に大きな
加圧力で圧接し、突起を刻設する。

【００４１】図６は、電極整形器具６を模式的に示す部
分斜視図である。図６に示すように、電極整形器具６は
、電極よりも硬い素材からなる金属板の両面に、四角錐
の形状を有する複数の孔部７が格子状に配列されて形成
されている。このような電極成形器具６に電極１を押圧
することにより、電極１の前記整形面に図１に示すよう
な四角錐状で互いに独立な複数の突起２が形成される。 突起２は、電極整形器具６に設けられている孔部７に対
応する形状及び配列となっている。

【００４２】前記成形方法によれば、電極１はその先端
部を予め凸状球面に整形されているので、整形器具６に
押圧された際に中央部ほど完全に近い尖端を有する四角
錐状の突起２が形成され、周辺部には上面が球面になっ
ている角錐台の突起２が形成される。従って、前記突起
２の高さは、電極１の中央部ほど周辺部よりも高く形成
されることになるので、好都合である。

【００４３】所望により電極１の中央部にさらに高い突
起２を形成する場合には、前記整形器具６に代えて、図
７（ａ）に示す様な中央部ほど深い孔部７が形成されて
いる整形器具６ａ、または、図７（ｂ）に示す様な孔部
７の深さは変わらないが中央部が凸状に盛り上がってい
る整形器具６ｂなどを使用することができる。図７は前
記整形器具の他の態様を示す模式的断面図及び平面図で
ある。

【００４４】本実施例では、整形器具６、６ａ及び６ｂ
にはいずれも四角錐の形状を有する複数の孔部７が格子
状に形成されているが、孔部７の形状はこれに限定され
ることはなく、例えば三角錐であってもよい。三角錐の
孔部７が、三角形と三角形とが互いに辺を接するように
並べられて綾目状に形成された整形器具６ｃを図７（ｃ
）に示す。整形器具６ｃを使用することにより、電極１
の前記整形面には綾目状に配列されていて三角錐状で互
いに独立な複数の突起２が形成される。

【００４５】図８は本実施例の他の成形方法に使用する
整形器具８を模式的に示す斜視図である。整形器具８は
、金属板の両面にＶ字型断面を有する複数の溝９がスト
ライプ状に形成されていて、前記ストライプ状の溝９に
挟まれた部分が鋭角の頂部を有する稜部１０を形成して
いる。

【００４６】整形器具８を用いて電極１を製造するには
、図５（ｃ）に示す工程において、まず、整形器具６の
代わりに整形器具８を電極１、１の間に挿入し、電極１
、１を整形器具８に大きな加圧力で圧接し、電極１の整
形面にストライプ状の稜部を形成する。そして、一旦電
極１、１の圧接状態を解除して電極整形器具８を水平に
９０°回転させたのち、再び、電極１、１を電極整形器
具８に５００ｋｇｆの加圧力で圧接する。

【００４７】この様にすることにより、２回目の圧接操
作では１回目の圧接操作により電極１の整形面に形成さ
れたストライプ状の稜部に整形器具８の稜部１０が直交
するように押圧されるので、電極１の整形面に四角錐状
の突起２が形成される。

【００４８】整形器具８を用いる方法により三角錐状の
突起２を形成するには、最初に電極１、１を整形器具８
に圧接する操作ののち、整形器具８を水平に６０°ずつ
２回回転させ、それぞれの回転操作について逐次電極１
、１の圧接操作を行えばよい。

【００４９】本発明の抵抗溶接用電極は、アルミニウム
合金板の溶接に特に有利に使用することができるが、亜
鉛メッキ鋼板、ＳＰ鋼板などの溶接にも使用することが
できる。

【００５０】本発明の抵抗溶接用電極は、点刻を繰り返
すと突起２が潰され、或いは谷部４に付着物が生成する
。電極成形直後には工作部材３に刻される溶接跡は明瞭
な格子状または綾目状となっているが、電極が点刻の繰
り返しにより前記のような状態になってくると前記溶接
跡が不明瞭になってくる。そこで、前記溶接跡を検討す
ることにより、電極を再成形する時期を正確に判断する
ことができる。

【００５１】

【発明の効果】以上のような形状を有する本実施例の抵
抗溶接用電極では、溶接する際に前記電極表面に互いに
独立に形成されている複数の突起が溶接しようとする金
属板表面に接触する部分全体で酸化被膜を突き破って破
壊するので、電流が電極のある特定の部分から集中して
供給されることが避けられ、電極の寿命を延長すること
ができる。

【００５２】また、本発明の抵抗溶接用電極では、角錐
状突起における角錐の底辺の長さＰと前記工作部材の板
厚ｔとの比（Ｐ／ｔ）が０．５乃至０．７５の範囲にて
形成されているので、前記突起が形成されている部分の
付着物による目詰まりや、溶接しようとする金属板の変
形を低減することができる。

【００５３】さらに、本発明の抵抗溶接用電極では、電
極に付着物が生成した場合でも、前記のように規則的に
配列されて形成されている突起同士の間の谷が互いに連
続して電極を縦横に横断して外周部に通じているので、
ワイヤブラシ等により付着物が容易に除去できる。

【００５４】本発明の抵抗溶接用電極では、点刻の繰り
返しにより突起が潰れたり、電極に付着物が生成した場
合には工作部材に刻される溶接跡が不明瞭になるので、
前記溶接跡を検討することにより、電極を再成形する時
期を正確に判断することができる。

【００５５】本発明の抵抗溶接用電極の成形方法では、
ほぼ滑らかな凸状球面に成形された前記電極の整形面を
整形器具に押圧することにより、前記整形面に規則的に
配列された複数の突起を容易に刻設することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる抵抗溶接用電極の一例を示す模
式的断面図。

【図２】本発明に係わる抵抗溶接用電極の一例を示す模
式的平面図。

【図３】本発明に係わる抵抗溶接用電極における突起と
工作部材との関係を示す概念的説明図。

【図４】本発明に係わる抵抗溶接用電極おける突起の底
辺の長さＰと工作部材の板厚ｔとの関係を示すグラフ。

【図５】本発明に係わる抵抗溶接用電極の成形方法の一
例を示す模式的製造工程図。

【図６】本発明に係わる抵抗溶接用電極の成形方法に使
用する整形器具の一例を示す部分斜視図。

【図７】本発明に係わる抵抗溶接用電極の成形方法に使
用する整形器具の他の態様を示す断面図及び平面図。

【図８】本発明に係わる抵抗溶接用電極の成形方法に使
用する整形器具のさらに他の態様を示す斜視図。

【符号の説明】

１　　抵抗溶接用電極 ２　　突起 ６　　整形器具 ７　　孔部 ８　　整形器具 ９　　溝部 １０　　稜部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属板からなる工作部材を重ね合わせた部
   分に圧接した状態で電流を供給し、該部分の工作部材の
   電気抵抗により該部分を発熱させて溶接する電極であっ
   て、該電極の該工作部材に当接する面には互いに独立な
   複数の突起が規則的に配列されていて、該突起の先端は
   その基部よりも細くなっていることを特徴とする抵抗溶
   接用電極。
2. 【請求項２】前記突起が角錐状であって、角錐の底辺の
   長さＰと前記工作部材の板厚ｔとの比（Ｐ／ｔ）が０．
   ５乃至０．７５の範囲にあることを特徴とする請求項１
   記載の抵抗溶接用電極。
3. 【請求項３】前記突起が前記電極の前記工作部材に当接
   する面に格子状または綾目状に配列されていることを特
   徴とする請求項１記載の抵抗溶接用電極。
4. 【請求項４】金属板からなる工作部材を重ね合わせた部
   分に圧接した状態で電流を供給し、該部分の工作部材の
   電気抵抗により該部分を発熱させて溶接する電極におい
   て、該電極の該工作部材に当接する部分の表面をほぼ滑
   らかな凸状球面の整形面になるように成形する第１の工
   程と、先端がその基部よりも細くなっている突起を少な
   くとも一方の表面で電極に付与する整形器具を前記工程
   で得られた電極の整形面に押圧することにより、該電極
   の該工作部材に当接する面に、互いに独立でその先端が
   基部よりも細くなっている複数の突起を刻設する第２の
   工程とからなることを特徴とする抵抗溶接用電極の成形
   方法。
5. 【請求項５】前記整形器具が規則的に配列されＶ字型の
   断面を有する複数の孔部を有することを特徴とする請求
   項４記載の抵抗溶接用電極の成形方法。
6. 【請求項６】前記整形器具がストライプ状に備えられた
   Ｖ字型の断面を有する複数の溝部を有することを特徴と
   する請求項４記載の抵抗溶接用電極の成形方法。