JPH0686022B2 - 回転ロ−ル電極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、缶胴体成形体のサイドシーム部等の重ね合わ
された金属板を電気抵抗シーム溶接する為に使用される
回転ロール電極、詳細には、固定部分と回転部分との間
に形成された空隙部にガリウムを主体とする導電性液体
易融合金を封入した回転ロール電極に関する。

（従来の技術） 近年、錫メッキ鋼板，ニッケルメッキ鋼板等の金属板と
円筒形に丸めて両端縁部分を重ね合わせて形成した缶胴
体成形体の重ね合わせ部を、銅線電極を介して、内側の
回転ロール電極と外側の回転ロール電極との間で挟圧し
て通電することにより溶接するという電気抵抗シーム溶
接法によって缶胴体を製造することが行われている。

この電気抵抗シーム溶接において用いられる回転ロール
電極は、第５図に示す様に、固定部分100と、絶縁され
たベアリング101を介して固定部分の100の周りに回転自
在に装着された回転部分102を備えている。

固定部分100の軸方向中央部には、円板状部100aが形成
されており、円板状部100aの外周面は、微小間隙を隔て
て回転部分102の内面と相対している。

この円板状部100aの外周面と回転部分102の内面との間
で形成される空隙部には、導電性の液体金属103が封入
されている。

固定部分100および回転部分102は、溶接電流は固定部分
100から空隙部の液体金属103を通って回転部分102へと
流れるように導電性金属である銅または銅合金により形
成されている。

ここで、回転ロール電極の空隙部に封入する導電性の液
体金属103について述べると、従来から水銀が広く用い
られているが、水銀は毒性が強いので、万一の漏洩を考
慮して、最近ガリウムを主体とした易融合金、例えばG
a,In,Sn,Zn,Ag,Alから成る６元易融合金、Ga,Inから成
る二元易融合金、Ga,In,Sn,Znから成る四元易融合金等
の使用が提案され（特公昭55-40355号公報、特公昭55−
40359号公報、特開昭56-62680号公報、特開昭56-77076
号公報）、一部使用もされている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の回転ロール電極において、ガリウ
ムを主体とする液体の易融合金を導電性の液体金属とし
て用いた場合には、この液体金属がもつ銅や銅合金を侵
食する性質により、回転ロール電極の使用中に回転部分
や固定部分の銅または銅合金が侵食されて、液体金属中
に溶け出し、液体金属の融点を上げ、液体金属を固化し
易くしてしまい、回転ロール電極の寿命が非常に短かく
なってしまうという問題点があった。

このような問題点を解決することを目的として、本出願
人は、回転部分と固定部分の易融合金と接触する面（即
ち、空隙部に面している部分）に、易融合金に侵食され
にくいコバルト−タングステンを被覆することを既に提
案した（特願昭59-278822号）。

しかし、回転ロール電極には、導電性の液体金属を空隙
部に注入する為の注入穴が回転部分に設けられており、
この注入穴の内面は、回転部分の内面に比べて電気メッ
キ等による被覆金属が付着しにくく、もし、注入穴の内
面に保護金属の被覆不良部分が残っていると、この被覆
不良部分で集中的に侵食が起り、甚だしい場合には孔が
あいてしまう。

又、孔があかない場合であっても、侵食によって銅が液
体易融合金中に溶出して、易融合金の融点を上昇させ、
易融合金を固化し易くするので、結局回転ロール電極の
寿命を短かくなってしまう。

尚、この侵食の程度は、注入穴の位置にも関係し、第５
図の様に、溶接電流の流れが多い部分に設けた場合は大
きく、流れる電流が少ない部分に設けた場合は少ない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上述のような問題点を解決すること、つま
り、空隙部に面する回転部分及び固定部分の侵食防止は
勿論のこと、回転部分の注入穴からの侵食を防止、又
は、減少させることにより、寿命の長い回転ロール電極
を提供することを目的としてなされたもので、この目的
達成のために本発明では、固定部分と、該固定部分の周
りに回転自在に装着された回転部分と、該回転部分と前
記固定部分との間に形成されている空隙部と、前記回転
部分に設けられている注入穴から空隙部に注入され、該
空隙部に封入されているガリウムを主体とする易融合金
から成る導電性液体金属と、を備えた回転ロール電極に
於て、前記注入穴の内面壁のうち、少なくとも導電性液
体金属を封入した後に該導電性液体金属と接触する部分
が、ガリウムを主体とする易融合金に侵食されにくい金
属から形成されており、前記回転部分の前記空隙部に面
する箇所のうちガリウムを主体とする易融合金に侵食さ
れにくい金属で形成されている部分以外の箇所と、前記
固定部分の前記空隙部に面する箇所とに、ガリウムを主
体とする易融合金に侵食されにくい金属の被覆が施され
ていることを特徴とする回転ロール電極とした。

（作用） 従って、本発明の回転ロール電極では、上述のような手
段としたことで、注入穴を含めて、導電性液体金属と接
触する部分の全てが、ガリウムを主体とする易融合金に
侵食されにくい金属か、ガリウムを主体とする易融合金
に侵食されにくい金属の被覆により保護されることにな
り、腐食による注入穴からの洩れや侵食作用による銅ま
たは銅合金の溶出を防止できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

まず、第１図及び第２図に示す第１実施例の回転ロール
電極について、その構成を説明する。

第１実施例の回転ロール電極Ａは、固定部分１、回転部
分２、注入穴３、導電性液体金属４、電気メッキ層（金
属の被覆）５、支持ベアリング６、シール７、絶縁リン
グ８を備えている。

固定部分１は、軸方向中央部に円板状部1aが形成され、
軸部1bと、円板状部1aの内部には過熱防止のための冷却
水路９が設けられている。

回転部分２は、前記固定部分１の周りに支持ベアリング
6,6を介して回転自在に装着されているもので、導電性
の高い金属による導電ロータ部2aと、ガリウムを主体と
する易融合金に侵食されにくい金属による防食ロータ部
2bと、を組み合わせて構成されている。

尚、導電ロータ部2aには、使用時に電極ワイヤが捲回さ
れる電極ワイヤ挿入溝10が形成され、また、導電ロータ
部2aと防食ロータ部2bとの組み合わせ接合部には導電性
液体金属４の洩れを防止するためＯ−リング11が設けら
れている。

注入穴３は、導電性液体金属４を前記固定部分１と、回
転部分２との間に形成される空隙部12に注入器等により
注入させるための穴で、回転部分２のうち防食ロータ部
2bで、しかも溶接電流の流れる電流が少ない側部に開穴
されている。尚、この注入穴３には導電性液体金属４を
注入した後、空隙部に封入させるため閉塞栓13及びパッ
キング13′が設けられる。

導電性液体金属４は、溶接時に溶接電流を固定部分１か
ら回転部分２へと流すことができるように両者1,2間の
空隙部12に封入させたガリウムを主体とする易融合金で
ある。

電気メッキ層５は、前記固定部分１のうち空隙部に面す
る箇所（主に円板状部1aの外周面）と、前記回転部分２
のうち導電ロータ部2aの空隙部12に面する内面とに施さ
れた電気メッキにより形成されている。

支持ベアリング６は、前記回転部分２を固定部分１に対
して回転自在に支持させるための支持部材で、この支持
ベアリング６と回転部分２との間には絶縁材による絶縁
リング8,8が介装され、また、支持ベアリング６との空
隙部12との間には導電性液体金属４が洩れを防止するた
めにシール7,7が介装されている。

尚、図中14はベアリング止めリングである。

次に、第１実施例の回転ロール電極Ａで採用した各部の
材質について述べる。

固定部分１は、導電性の高いCu-Cr合金（銅・クロム合
金）を用いた。

回転部分２のうち導電ロータ部2aは、導電性の高いCu-B
e合金（銅・ベリリウム合金）を用い、防食ロータ部2b
は、SUS304（鉄系合金）を用いた。

電気メッキ層５は、Co:W（コバルト：タングステン）の
重量比が4:6のCo-Wの電気メッキをメッキ厚５〜10μ施
した。

導電性液体金属４としては、Ga65.5％（ガリウム）,In2
1.3％（インジウム）,Sn9.6％（錫）,Zn3.6％（亜鉛）
の重量割合で混合したガリウム主体で四元合金からなる
易融合金を使用した。

次に、第１実施例の回転ロール電極を缶胴体製造に用い
た実験内容について述べる。

（実験材料） 板材として、♯25ブリキ材（板厚0.22mm）を200万缶、
極薄スズメッキ鋼板（川崎製鉄（株）製のリバーウェル
ド材）（板厚0.22mm）を90万缶用いた。

（製缶速度） 500缶／分 （溶接電流及び電極ロール加圧力） （実験結果） 製缶した缶胴の溶接部状態は、導電性液体金属として水
銀を用いた従来の回転ロール電極を使用したものと全く
同じ。

製缶中の回転ロール電極は、回転部分が銅だけ又は銅合
金だけで形成されている従来の回転ロール電極に比べて
温度が特に高くなることもなかった。

290万缶の製缶後、回転ロール電極を解体して空隙部分
を調べたところ、注入穴を含め防食ロータ部2b（SUS30
4）は全く侵食されていなく、未だ製缶可能な状態であ
った。

以上の実験結果からも明らかなように、本発明第１実施
例の回転ロール電極Ａでは、注入穴３からの腐食がなく
なったため、注入穴３からの導電性液体金属４の洩れが
なくなり、また、導電性液体金属４による侵食作用で銅
または銅合金が溶出することがなくなり、回転ロール電
極Ａの寿命が大幅に長くなった。

また、防食ロータ部2bの電気メッキが不用のため、電極
製造上の工程簡略化ができた。

次に、第３図に示す第２実施例の回転ロール電極Ｂにつ
いて説明する。

この第２実施例は、回転部分２が外周部に配置される導
電ロータ部2cと、両側部に配置される第１防食ロータ部
2d及び第２防食ロータ部2eと、を組み合せて構成され、
導電ロータ部2cの内面に電気メッキ層５が施された例で
ある。尚、他の構成及び材質については、第１実施例と
同様であるので、図面に同一符号を付して説明を省略す
る。

この第２実施例の回転ロール電極Ｂを用いて、4000Aの
溶接電流で300万缶製缶したが、第１実施例と同様の実
験結果を得た。

尚、この第２実施例では、電気メッキを施す部分が、第
１実施例によりさらに狭くなると同時に、電気メッキ層
５に内面コーナ部がなくなるため、電気メッキが容易に
でき、管理も容易になると共に、効率よく腐食を防ぐこ
とができる。

次に、第４図に示す第３実施例の回転ロール電極Ｃにつ
いて説明する。

この第３実施例は、注入穴３の部分を除いて、回転部分
２を銅または銅合金による導電ロータ部2f,2gで形成
し、空隙部12に面する内面に電気メッキ層５を施し、注
入穴３の部分にガリウムを主体とする易融合金に侵食さ
れにくい金属（SUS304等）による注入穴部材2hを接合さ
せた例である。

尚、他の構成は第１実施例と同様であるので、図面に同
一符号を付して説明を省略する。また、作用効果につい
ても、電気メッキを施する部分が多いものの、第１及び
第２実施例とほぼ同様の作用効果が得られる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があって
も本発明に含まれる。

例えば、ガリウムを主体とする易融合金に侵食されにく
い金属としては、実施例で示したSUS304以外に、SUS440
C,SUJ−２の如き鉄系合金や純鉄（Fe），コバルト（C
o），コバルト−タングステン合金（Co−Ｗ）等を挙げ
ることができる。

また、被覆金属としては、実施例で示したコバルト−タ
ングステン合金（Co−Ｗ）以外に、コバルト，純鉄，鉄
系合金等を挙げることができる。

また、金属の被覆としては、実施例で示した電気メッキ
以外にも、金属溶射等，他の方法により金属の被覆を行
なわせることができる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の回転ロール電極にあ
っては、注入穴の内面壁のうち、少くとも導電性液体金
属を封入した後に該導電性液体金属と接触する部分が、
ガリウムを主体とする易融合金に侵食されにくい金属か
ら形成されており、回転部分の空隙部に面する箇所のう
ちガリウムを主体とする易融合金に侵食されにくい金属
で形成されている部分以外の箇所と、固定部分の空隙部
に面する箇所とに、ガリウムを主体とする易融合金に侵
食されにくい金属の被覆が施されている構成としたた
め、注入穴を含めて、導電性液体金属と接触する部分の
全てが、ガリウムを主体とする易融合金に侵食されにく
い金属か、ガリウムを主体とする易融合金に侵食されに
くい金属の被覆により保護されることになり、腐食によ
る注入穴からの洩れや侵食作用による銅または銅合金の
溶出が防止され、回転ロール電極の寿命を長くすること
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の回転ロール電極の要部を示
す断面図、第２図は第１実施例の回転ロール電極の全体
を示す断面図、第３図は第２実施例の回転ロール電極の
要部を示す断面図、第４図は第３実施例の回転ロール電
極の要部を示す断面図、第５図は従来の回転ロール電極
を示す断面図である。 １……固定部分 ２……回転部分 ３……注入穴 ４……導電性液体金属 ５……電気メッキ層（金属の被覆） 12……空隙部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定部分と、該固定部分の周りに回転自在
   に装着された回転部分と、該回転部分と前記固定部分と
   の間に形成されている空隙部と、前記回転部分に設けら
   れている注入穴から空隙部に注入され、該空隙部に封入
   されているガリウムを主体とする易融合金から成る導電
   性液体金属と、を備えた回転ロール電極に於て、 前記注入穴の内面壁のうち、少なくとも導電性液体金属
   を封入した後に該導電性液体金属と接触する部分が、ガ
   リウムを主体とする易融合金に侵食されにくい金属から
   形成されており、前記回転部分の前記空隙部に面する箇
   所のうちガリウムを主体とする易融合金に侵食されにく
   い金属で形成されている部分以外の箇所と、前記固定部
   分の前記空隙部に面する箇所とに、ガリウムを主体とす
   る易融合金に侵食されにくい金属の被覆が施されている
   ことを特徴とする回転ロール電極。