JPH0569637B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、少なくとも１つのローラ電極と、こ
のローラ電極の周面に設けられていて電極チツプ
を受容するためのガイドみぞとを備えているシー
ム溶接機のための電極チツプであつて、該電極チ
ツプの、母材に向かう前面が横断面において球形
を有しており、かつローラ電極のガイドみぞ内に
受容された背面が横断面においてほぼＶ字形又は
円形であり、しかも電極チツプ縦方向で前面と背
面との間の移行範囲に付加的に一体成形された２
つのフランジが、前記電極チツプをガイドみぞの
両側でローラ電極の周面に支持するために役立つ
ようになつている形式のものに関する。

従来の技術 スイス連邦Ａ−370175号明細書及びドイツ連邦
共和国Ｂ−1565803号明細書により、電極チツプ
によつて作業するシーム溶接機が公知である。こ
の場合、シーム溶接機は抵抗−シーム溶接機とし
て構成されており、この抵抗−シーム溶接機にお
いて一般的に銅から成る電極チツプは、一般的に
銅合金から成るローラ電極が錫、亜鉛、鉛などで
被覆された薄板によつて汚されないようにする。
さもなければ、このような被覆を有する薄板を抵
抗溶接する際に、ローラ電極は溶接温度及び圧着
圧の作用で母材の被覆材料と混り合つてしまう。
このような混り合いによつて、溶接パラメータ、
特に電流及び熱の通過もしくは電流及び熱の伝達
に影響を及ぼすローラ電極材料の材料特性が変化
され、かつこれにより溶接部形成が侵害される。
このような問題は、母材とローラ電極との間に使
用された電極チツプによつて取除かれ、この電極
チツプは溶接個所に常に新らたに供給される。電
極チツプは溶接の直前又は溶接中に液状になる薄
板の被覆材料と混り合い、かつこのことによつ
て、自由になる被覆材料がローラ電極と結合され
てローラ電極が使用不可能になることを阻止す
る。溶接過程によつて混つた電極チツプは常に運
び去られる。電極チツプはフイードリールから繰
出されて、溶接個所に通過した後に受取りローラ
に巻取られ、あるいは粉砕されて、後に溶かされ
る。

このようなシーム溶接機に使用された電極チツ
プは一般的に、電極チツプとローラ電極との間の
接触面が、より良い電流通過及びわずかな加熱を
得るために普通の丸棒におけるより大きいような
横断面形状を有している。被覆を有する薄板、特
に電気的に不良の又は不導の被覆又は著しい汚れ
を有する鋼薄板を抵抗シーム溶接するために、最
初に述べた形式の電極チツプが公知である（ドイ
ツ連邦共和国C1−3526648号明細書）。このよう
な公知の電極チツプの構成は、横断面において背
面側がＶ字状で、前面側が円形又は扁平であり、
かつ付加的に波を形成されているようなトリ−エ
リプテイツク−電極チツプである。さらに、前記
の波によつて、薄板に付着し、熱経過により軟化
し、電気的に不良又は不導の被覆が貫通されもし
くは押のけられる。このことによつて、ローラ電
極が、被覆たとえば塗料層上に堆積することが避
けられる。以下の記載及び請求の範囲において使
用された電極チツプの概念は、前面側に波を形成
されている、並びに前面側に波を形成されていな
い電極チツプも含む。

第２図の横断面図において破線で示されたトリ
−エリプテイツク−電極チツプは、特に、電気鉛
メツキされた自動車タンクを溶接する際に、比較
的幅広い溶接フランジ、多くの深絞りじわなしの
溶接フランジ及び平行な溶接フランジを有利に守
る。しかし溶接が問題となる危険な場合がある。
たとえば溶融鉛メツキされた薄板、狭い溶接フラ
ンジ、深絞りじわを有する溶接フランジ、特にタ
ンク内側に向かつて開いている場合の平行でない
溶接フランジ、及びタンクフランジに続く移行半
径が大きい場合である。

このような危険な場合に生じる問題のための理
由は以下の通りである。

溶融鉛メツキは、電気鉛メツキより大抵は厚く
かつ層厚において不均一である。溶融鉛メツキ
は、薄板及び電極チツプを著しく加熱する及び薄
板に電極チツプを深く押込むような高い溶接電流
が要求される。タンクの狭い溶接フランジは、熱
経過によつて溶接部と薄板縁との間に熱がたま
る。このことによつて縁が軟化して、側方へずれ
てしまう。電極チツプは片側でしか支持されてい
ない。電極チツプは片側で変形され、かつ走り回
わる傾向を有する、すなわち電極チツプは粗悪に
膨脹された走行タイヤのように振舞う（走行タイ
ヤ効果）。薄板においる深絞りじわは、溶接時に
電極チツプを介する溶接力によつて平らにされな
ければならない。このためには、溶接部に必要な
溶接力より高い溶接力が必要である。薄板の間に
生じる溶接力は変動し、すなわち変形作業を行な
わなければならない個所で溶接力が減少してしま
う。溶接は不均一になる。高い溶接力はなお多く
の溶接電流を必要とし、かつ電流チツプを強く加
熱及び変形し、並びに薄板を深く押込む。タンク
の平行でない溶接フランジは、やはりローラ電極
によつて押し合わさなければならない。このこと
によつて薄板は継目のそばにせん断負荷がかか
る。タンクフランジに続く大きな移行半径は、平
行でない溶接フランジと同様の影響がある。

全てを合わせた極端な場合に、溶接がどのよう
に問題となるかを第３図及び第４図を引用して以
下に詳しく説明する。

第３ｂ図は、第１図による従来のトリ−エリプ
テイツク−電極チツプによつて、鉛メツキされた
薄板のタンクのフランジにおいて製造された溶接
部を示す。この図面から判るように、形成された
ナゲツトＳは理想のナゲツトではなく、外側に位
置する薄板表面ａは深い電極チツプ押込み部を有
しており、この押込み部の縦縁には明らかに電極
チツプの縁押込み部ｂが見られ（溶接のために使
用された第３ｂ図において破線で示されたトリ−
エリプテイツク−電極チツプ参照）、個所ｃでは
ナゲツトＳが側方側方から裂けており（第４図の
拡大写真参照）、薄板厚より著しく薄い弱い個所
ｄが薄板内に存在し（関節形成部）、個所ｅでは
薄板がすでにナゲツトＳのすぐ近くで割れてお
り、個所ｆではせん断ひびがナゲツトＳに近い範
囲で薄板に生じ、かつ個所ｇでは平らにされた電
極チツプによつて薄板の横負荷による表面ひびが
惹起される。耐久交番強さテストにより、第３ａ
図及び第４図による溶接部を有するタンクは必要
な負荷交番数の30〜70％ですでにシールされなく
なることが判り、要するに疲労強さはごくわずか
である。

発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、前述のような危険な場合に
も、従来のトリ−エリプテイツク−電極チツプを
使用するより良好な溶接結果及び疲労に強い溶接
部が得られるような冒頭の形式の電極チツプを提
供することである。

課題を解決するための手段 前述の課題を解決するために講じた手段は、フ
ランジの前面と、電極チツプの前面とが共通の曲
率半径を有していることである。

発明の効果 本発明による電極チツプは、フランジの前面
と、電極チツプの前面とが共通の曲率半径を有し
ていることによつて、母材への良好な電流伝達が
得られ、即ち、従来の電極チツプより著しく大き
な電極接触面において電流を分配することができ
る。この場合、本発明による電極チツプの、ガイ
ドみぞを越えて突出する成形部分は極めて薄く、
かつ電極チツプが溶接中に軟化される場合にも横
力を受けて側方へ変形されず、従つて走行タイヤ
効果は生じない。大きな接触面によつて、本発明
による電極チツプは従来の電極チツプよりも良く
冷却される。さらに電極ローラから電極チツプへ
の移行部における特別な電流負荷は著しくわずか
である。本発明による電極チツプの薄板への著し
く広い載着面によつて、薄板はナゲツトの近くで
も押し合わされる。ナゲツトの近くの薄板のひ
び、ひいてはナゲツトの側方の割れも減少され
る。

シーム溶接において従来のトリエリプテイツク
−電極チツプを使用する際に生じる前述の問題点
は、電極チツプなしの従来のシーム溶接の場合に
は一般的に生じないけれども、電極チツプなしの
従来のこのようなシーム溶接は、たとえば鉛メツ
キされた薄板のようなここで問題となる場合には
前述の理由から有利ではない。従来のローラ電極
の形状に電極チツプの成形形状を本発明のように
適合させることにより、母材は電極チツプなしの
従来の溶接部の母材と少なくとも匹敵するように
なり、さらに溶接確実性及び経済性が、電極チツ
プの使用により必然的に伴う利点（均一な溶接パ
ラメータ、狭い溶接継目、わずかな熱発生、高い
溶接速度、外部冷却の省略）によつて著しく良く
なる。

本発明の引用形式請求項によれば、本発明によ
る電極チツプは横断面形状において薄板表面への
接触面より広い。本発明による電極チツプの縁、
すなわち電極チツプのフランジの外側縦縁は薄板
表面に接触しない。それ故に、従来の形状の電極
チツプにより周知の薄板への縁押込み部は存在し
ない。ローラ電極と電極チツプとの接触面は、30
〜50％、たとえばほぼ40％だけ拡大され、このこ
とにより良好な冷却及び特別な電流負荷の減少が
得られる。

実施例 第１図は、従来の電極チツプ（ドイツ連邦共和
国特許第3526648号明細書）を有する抵抗−シー
ム溶接機の一部分を示しており、上方のローラ電
極１２と下方のローラ電極１４のみが示されてい
る。図示の実施例では薄板１６，１８から成る燃
料タンクが溶接される。各ローラ電極と薄板との
間に電極チツプ１０が設けられている。図示の従
来の電極チツプ１０は、トリ−エリプテイツク−
電極チツプである。これに対して、本発明による
電極チツプ２０は第２図から判るように幅広い扁
平な横断面形状を有しており、この電極チツプ２
０は、破線で示す従来の電極チツプ１０と区別す
るために実線で示されている。第２図に基づいて
以下に詳しく説明する。従来の電極チツプ１０を
用いる代わりに電極チツプ２０によつて溶接され
る際に、第２図に示すこのような電極チツプ２０
が上方のローラ電極１２に、かつ別の電極チツプ
２０が下方のローラ電極１４に供給される。ロー
ラ電極１２，１４は周面にそれぞれ１つのガイド
みぞ２２を備えており、このガイドみぞの横断面
は全体的にＶ字形である。ガイドみぞ２２に隣接
する両方の周面２３，２４は、横断面においてそ
れぞれ平らである。薄板１６，１８にはフランジ
１６′，１８′が一体成形されており、これらのフ
ランジがローラ電極１２，１４の間で互いに溶接
される。

第２図には、すでに述べたように本発明による
電極チツプ２０が実線で、かつ従来の電極チツプ
１０が破線で示されている。ガイドみぞ２２に受
容された電極チツプ２０の部分の頂角と同じであ
る、ガイドみぞ２２の頂角αは、第２図に示す実
施例では120度である。図示の電極チツプは、母
材に向いた前面２６においてほぼ球状であり、こ
れに対してガイドみぞ２２内に受容された背面２
８はすでに述べたようにほぼＶ字状である。電極
チツプの前面２６が実線で示すような円弧形形状
を有しており、しかし電極チツプの背面２８′が
第２図において細かい破線で示すような円形のガ
イドみぞ２２′内に受容された円形形状を有して
いるような電極チツプもそのまま使用することが
できる。やはりすでに述べたように、電極チツプ
２０は一回のパスのためにローラ電極と母材との
間に設けられている。

電極チツプ２０は前面２６と背面２８との間の
移行範囲においてフランジ３０，３１を備えてお
り、これらのフランジは電極チツプ２０をローラ
電極の周面２３もしくは２４に支持するために役
立つ。従来の電極チツプ１０も本発明の電極チツ
プ２０も丸材から製造され、このためにシーム溶
接機又はこのシーム溶接機の外側に設けられた成
形装置が使用される。図示の実施例においては、
電極チツプ１０を成形する前の丸材は2.2mmの直
径を有していて、成形時にほぼ12％だけ伸ばされ
る。これに対して電極チツプ２０を成形する前の
丸材は2.5mmの直径を有していて、成形時にほぼ
25〜60％、有利には35％だけ伸ばされる。従来の
電極チツプ１０がローラ電極１２とガイドみぞ２
２内で接触する背面２８の面積を100％とすると、
本発明の電極チツプ２０とローラ電極１２との接
触面は140％になる。これは、電極チツプ２０が
ローラ電極１２に、該電極チツプのフランジ３
０，３１の背面によつて付加的に接触するからで
ある。第２図から判るように、電極チツプ２０
の、ガイドみぞ２０，２２′内に受容された背面
２８，２８′はフランジ３０，３１の背面に屈曲
して移行しており、さらにフランジ３０，３１の
前面３０ａ，３１ａを含んだ前面２６全体は球状
であり、すなわち共通の曲率半径Ｒを有してい
る。

第５ａ図は、第２図による電極チツプ２０によ
つて燃料タンクに製造された溶接部の顕微鏡写真
を示す。第３ｂ図に示す、従来の電極チツプによ
る溶接部に較べて、第５ｂ図の溶接部では、個所
ｂにおいて電極チツプ２０の縦縁が薄板と接触し
ておらず、このことによつてなめらかな移行部が
得られかつ不都合なチツプ縁の押込み部が避けら
れ、さらに個所ｃにおいてナゲツトが裂けておら
ず、さらに個所ｅにおいて薄板がナゲツトの近く
で割れていないことが明らかである。

従来の電極チツプによつて製造された第３ａ図
による溶接部の場合には、耐久交番強さテストに
よりわずかな疲労強さしか有していないことが判
る。つまり、このように溶接されたタンクは、テ
ストにおいて、必要な負荷交番数の30〜70％です
でにシールされなくなる。これに対して、本発明
による電極チツプ２０を用いた第５ａ図による溶
接部は、テストにおいて、タンクの疲労強さを著
しく上昇させることができるということが実証さ
れた。なぜならば、このようなタンクは、テスト
を終了した時、必要な負荷交番数の５倍でもなお
シールされていたからである。

第２図により、フランジ３０，３１はそれぞれ
１つの外側の縦縁３０ｂもしくは３１ｂを有して
いる。曲率半径Ｒは、溶接中でもフランジ３０，
３１の外側の縦縁３０ｂ，３１ｂが母材の表面に
接触しないように選ばれている。このことはすで
に述べたように第５ａ図において明らかである。
この場合、第２図及び第５図において電極チツプ
２０を横断面で著しく拡大して示している。実施
例において、実際には第２図における寸法Ｂはほ
ぼ3.5mm、寸法B′はほぼ2.6mm及び寸法Ｈはほぼ1.3
mmである。

図面においては、電極チツプ２０の前面の円形
横断面形状のみが示されているが、この前面を別
の形状で形成することもできる（たとえばドイツ
連邦共和国特許第3526648号明細書中の第６ｂ図
に示す平らな横断面形状１〜３又はＶ字形の横断
面形状５）。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料タンクの薄板を溶接する際に従来
の電極チツプを用いたシーム溶接機のローラ電極
を断面して示す図、第２図は本発明による電極チ
ツプを、破線で示す従来の電極チツプと比較して
示すローラ電極の部分横断面図、第３ａ図は従来
の電極チツプによつて製造された第１図による溶
接部の金属組織の顕微鏡写真、第３ｂ図は第３ａ
図の金属組織の顕微鏡写真に基づいて電極チツプ
との配置関係で溶接部を説明する概略図、第４図
は第３ｂ図の範囲Ｃを拡大した金属組織の顕微鏡
写真、第５ａ図は本発明による電極チツプによつ
て、第２図におけると同じ範囲で製造された溶接
部の金属組織の顕微鏡写真、第５ｂ図は第５ａ図
の金属組織の顕微鏡写真に基づいて電極チツプと
の配置関係で溶接部を説明する概略図である。 １０……電極チツプ、１２，１４……ローラ電
極、１６，１８……薄板、１６′，１８′……フラ
ンジ、２０……電極チツプ、２２，２２′……ガ
イドみぞ、２３，３４……周面、２６……前面、
２８，２８′……背面、３０，３１……フランジ、
３０ａ，３１ａ……前面、３０ｂ，３１ｂ……縦
縁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１つのローラ電極１２と、このロ
   ーラ電極の周面に設けられていて電極チツプ２０
   を受容するためのガイドみぞ２２とを備えている
   シーム溶接機のための電極チツプであつて、該電
   極チツプの、母材１６′に向かう前面２６が横断
   面において球形を有しており、かつローラ電極１
   ２のガイドみぞ２２，２２′内に受容された背面
   ２８，２８′が横断面においてほぼＶ字形又は円
   形であり、しかも電極チツプ縦方向で前面２６と
   背面２８，２８′との間の移行範囲に付加的に一
   体成形された２つのフランジ３０，３１が、前記
   電極チツプ２０をガイドみぞ２２，２２′の両側
   でローラ電極１２の周面に支持するために役立つ
   ようになつている形式のものにおいて、前記フラ
   ンジ３０，３１の前面３０ａ，３１ａと、電極チ
   ツプの前面２６とが共通の曲率半径Ｒを有してい
   ることを特徴とするシーム溶接機のための電極チ
   ツプ。 ２ ローラ電極１２とフランジ３０，３１との間
   の接触面が、ローラ電極１２とガイドみぞ２２，
   ２２′内に受容された背面２８，２８′との間の接
   触面の30から50％である請求項１記載の電極チツ
   プ。 ３ ローラ電極１２とフランジ３０，３１との間
   の接触面が、ローラ電極１２とガイドみぞ２２，
   ２２′内に受容された背面２８，２８′との間の接
   触面の40％である請求項２記載の電極チツプ。 ４ 完全に成形された電極チツプ２０が、この電
   極チツプの製造のために使用された丸材より25か
   ら60％長い請求項１から３までのいずれか１記載
   の電極チツプ。 ５ 完全に成形された電極チツプ２０の延びが35
   ％である請求項４記載の電極チツプ。 ６ ガイドみぞ２２，２２′内に受容された背面
   ２８，２８′が屈曲されて電極チツプ２０のフラ
   ンジ３０，３１の背面に移行している請求項１か
   ら５までのいずれか１記載の電極チツプ。 ７ 前面の曲率半径Ｒが、溶接中にフランジ３
   ０，３１の外側の縦縁３０ｂ，３１ｂが母材１
   ６′の表面と接触しないように選ばれている請求
   項１から６までのいずれか１記載の電極チツプ。