JPH08141751A

JPH08141751A - 回転電極ロール並びにその固定ステーター

Info

Publication number: JPH08141751A
Application number: JP33227494A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Sumizaki; 太志炭崎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-11-22
Filing date: 1994-11-22
Publication date: 1996-06-04

Abstract

(57)【要約】【目的】缶胴体成形の重ね合わされた金属板の電気抵
抗シーム溶接用回転電極ロールは、小さい寸法に大電流
が流れ、高速製缶されるのを受けて苛酷条件下で使用さ
れるため液体金属の水銀が使われ、その次にガリウムの
みが水銀の変りに使われてきたが、水銀は有毒、ガリウ
ムのみは侵食があり、ここに本発明の耐久性の高い、無
毒、無害の回転電極ロールを提供する。【構成】滑り性が高く高硬度で通電性の良い材料をロ
ーターに使用し、押付力の小さい固体通電リングと、液
体通電材を併用して、ステーターから流れてくる大電流
を円滑に回転体に流していく構成の中で、常温で良い水
路の構成及び通電材にした電極ロール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔産業上の利用分野〕インナーロールを必
要とする、パイプ、缶の溶接、製缶産業に利用する。

【０００２】〔従来の技術〕従来、小径孔でない固定通
電子及び水銀を通電材としたロールはあった。

【０００３】〔発明が解決しようとする課題〕従来の通
電子その他は次の欠点があった。（イ）通電材に水銀を使用する場合、冷却水温を下げる
ため、チラーを装備し５゜〜８゜Ｃの水を回し、水銀の
有毒対策とした。（ロ）通電子の通電体積を大にできない水孔構造になっ
ていた。（ハ）オープン型通電子は、部品個数の多い、復雑組立
構造で、さらに圧水シールがまた、復雑であった。（ニ）水銀通電材は電気伝導度が悪かった。（ホ）左ローター、右ローターの接続は、ねぢ、ローズ
ケ、嵌合タイプがあったが、通電性、熱伝導性が悪かっ
た。（ヘ）ローターの回転トルクが高かった。（ト）水銀洩れ発生の危険があった。

【０００４】〔課題を解決するための手段〕通電の体積
が最高になる孔構造にし、水銀をやめ、ＧＡ合金にし、
さらに、ローター接合を圧接にする。

【０００５】〔作用〕通電子の水孔は、中心より、縦孔
を通り、横孔、縦孔、中心孔の順序で循環し冷却効果を
高め、孔口元のねぢ、ピン等による水洩れがなく、固定
が容易。水量の調整を孔径、等配数で決められ、孔の体
積小が通電度の向上となり、通電発熱低下、また、水銀
より伝導度が高いことによる発熱防止にも作用する。ま
た摩察圧接は他の接合に比し通電、熱伝導共に良い。

【０００６】〔実施例〕図１は通電子外周より８等配
１．７φの孔、同等配位置に８等配φ１．７の孔、さら
に、同等配同位置に横穴１．７φを連結し、夫々の孔の
口元にＭ２のタップをあけ、Ｍ２のホーローねぢに固着
接着をつけ締めると１３ｌ／分の水量を確保できる通電
子で、軸部から電気が流れ、通電部に入れたＧＡ合金を
通り、ローター（２）．（３）に流れる。

【０００７】図２は前に使用した通電子の例で、左から
しん入の水は、水切円板（４）の左から外周を回り、右
側の中心孔からでていく構造、また図３は開放型で中心
孔の左からしん入の水は、左の孔を通り、通電子とロー
ターの隙間を流れて右側孔を中心孔に流れる構造で圧力
１０ｋｇ／ｃｍ^２の水の回転部シールが復雑になる。

【０００８】図４は、左右ロータの組合せ図で、接合部
に数本の小径ボルトどめ、ねぢ止め、接着剤どめ、嵌合
どめ、及びローズケ止め等があるが、摩察圧接接合を示
す図である。

【０００９】〔発明の効果〕次の効果を奏する。（イ）水銀の沸点（３５７℃）に比し、ＧＡの沸点は１
２８０℃と高いため、冷却水が常温でよい。すなわち冷
水にするためのチラーの必要がなくなり、通電体積の増
大と併せ通電重点の通電子で充分となる。（ロ）等配の小径孔連結になった通電子は、水孔として
最も少ない量の体積減少率となる。（ハ）通電子の構造が簡単シンプルで、ねぢ、ピン類に
よる固定シールは洩れ不良が生じなく、部品点数がない
ため接合部がない。（ニ）ＧＡ系通電材は水銀の比抵抗９８μΩ−ｃｍに比
し約１／３の３０μΩ−ｃｍで通電性及び熱伝導性が非
常によくなる。（ハ）ローターの接績は圧接以外の接合は全部、通電
性、熱伝導性が低下する。例えば、ねぢの場合、−９０
％、嵌合、ローズケの場合−７０％、接着剤による場合
１−９５％、それぞれ１体物よりマイナス低下率が高く
悪いが、圧接の場合の通電性低下率は３０％以下であ
る。（ヘ）ローターは回転し、溶接缶と同じ周速で回るが、
通電子は固定であるため、シール部の抵抗でトルクが変
化し、水シールが不要になるため、通電材シールのみと
なり、摺動トルクを極減できる。（ト）ＧＡ合金としての通電材には、銀、Ｉ_Ｎ他数種の
金属を配合するが、全品目、無毒品のため、食用缶詰
缶、飲料水缶の溶接ロールとして使用できる。例えば、
ＧＡ以外の混合率としてＧＡ６０％、ＩＮ２０％、
銀４％他数種の夫々１〜３％のものの電気比抵抗は２
５℃で３０μΩ−ｃｍであり、使用温度として（−）側
は３℃以上で液体材として使える。（チ）ローター外周の溶接部温度は約１０００℃になる
ため、ローター材質は高硬度、耐熱性のものがよいが、
通電性、熱伝導性がよくなると、へたり摩耗が減少す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の小径孔連結のステーター通電子断面図で
ある。

【図２】從来の水切板タイプの通電子断面図である。

【図３】從来の開放型通電子断面図である。

【図４】ローターの断面図である。

【符号の説明】

１ねぢ込みめくらプラグ２左ローター３右ローター４水切板

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【手続補正書】

【提出日】平成７年５月１日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】回転電極ロール並びにその固定ステー
ター

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔産業上の利用分野〕本発明は、缶胴体成
形時、サイドシームの重ね合わされた板を電気抵抗シー
ム溶接するために使用する回転電極ロールに関する。

【０００２】〔從耒の技術〕金属板を丸めて、重ね合わ
せ部を、銅線電極を介して、中の回転電極ロールと外の
回転ロールとの間で挟圧して通電することで溶接する電
気抵抗シーム溶接で缶の胴体を製作する時の電極ロール
は、固定部分（４）と外周ロータ（２）及び（３）との
微小空隙部に導電性の液体金属として水銀が封入されて
いる。

【０００３】〔発明が解決しようとする課題〕これは、
次の通り欠点があった。（イ）通電材に水銀を使用したものは温度が上昇する
と有毒ガスを発生するので、冷却機を経由した冷水を使
用して５〜８゜Ｃにしていた。（ロ）シールが不完全になると、ロールの外に水銀が
流出した。（ハ）水銀は電気通電性がよくない（電気比抵抗９６
μΩｃｍ）ため高電流通電には電導体積を大きくする必
要があった。（ニ）通電材にガリウムを主体とする低溶融合金のみ
を使用したものは、金属への浸食防止表面処理を必要と
した。（ホ）水銀洩れ防止のゴムシールは回転抵抗が高く、
回転トルクが高かった。（ヘ）左右ロータの接合は、ねぢ、銀ロー接合がある
が電気及び熱伝導が悪かった。（ト）通電材にガリウム合金のみ使用の場合は構造が
復雜になり、封入孔表面処理にも注意を払う必要があっ
た。

【０００４】〔課題を解決するための手段〕本発明は、
上記のような問題点を解決すること、つまり、ロータと
ステータの空隙部に操入する通電リングは、常に正確に
双方表面に接触し、ロータ内面とは低接触力で円滑に摺
動できる波形を有し、ステータに対する緊迫力も接触面
積も大きくする必要があり、そのためにはステータ内の
水路を復数の放射状孔にし、その栓もボール等にした。
端子の接触面積以上の摺動部面積を確保するため、ステ
ータの周り３ケ所に夫々、形の異る波形の通電リングを
設置するため、ステータに密着し、鏡面仕上げされたロ
ータ内面には張力を与えておく。また、通電材にはフッ
素油の薄膜（数μｍｍ）の良電導性を保持し、さらに通
電リングの摺動摩擦抵抗を低下するので銀の超微粉を混
練し、電導性を向上する。さらにシリコン油にグラフア
イトの超微粉を混練したものを上記フッ素油銀に被覆さ
せる。さらに、ガリウムを主体とする低溶融合金液、例
えばＧａ６２、３。Ｉｎ２０、５。Ｓｎ８、５。Ｚｎ
３、８。Ａｇ４、４。Ａｌ０、５。％混合品を中心に
し、外側を上記油で包み、通電リングの摺動側及びリン
グのないＲ部の空隙部に封入し、低抵抗シールとしてテ
フロンシールを両側に２ケ設置した回転電極ロールとし
た。なお、左右ロータの接合には摩擦圧接か、２液性金
属接着剤で接合し、Ｏリング等のシールを省畧した。

【０００５】〔作用〕從って、本発明の回転電極ロール
では、通電リングのみで充分な通電作用をする上に水銀
よりも良く通電する銀、グラフアイト、ガリウムが作用
し、無毒性で電気伝導度の高い電極ロールが得られる。
ステータの両端から流れる電流は、ステータから、通電
リング経由し、ロータを通りワイヤー溝部に通電する
が、フッ素油銀及びシリコン油グラフアイトに被覆され
たガリウムは、直接銅合金等の金属と接触しないため金
属の侵食作用の発生がない。

【０００６】〔実施例〕以下、本発明の実施例を図面に
より説明する。図１は、回転体である左ロータ（２）の
外周溝（Ｂ）からでていく電流は、右ロータ（３）と共
に回転しながら、中心部の固定体であるステータ（１）
から通電リング（４）に流れ、つぎに通電材（Ａ）を流
れるが、通電リング（４）は板バネ式の波形リングで鏡
面仕上げのロータ内面とステータに接触しており、さら
に外周の空隙部に通電材を充満する。通電材はフッ素油
に銀の超微粉を混練し、さらに潤滑性向上のため、シリ
コン油にグラフアイトの超微粉を混練したものを入れ、
さらにその中心部にガリウム低溶融合金を入れる。板バ
ネ式の通電リングは、タフピツ４薄板と無酸素銅板をプ
レスしぼり成形し張力保持できるように銀の表面メッキ
を実施する。通電の主体を占める通電リングは、右左、
外周の３種形の異るプレス品で製作し、波型とする。通
電の補助的役割を果たすための通電材は極く小量を入
れ、空間部を埋めておくものとし、固定部分であるステ
ータ（４）は導電性の高いクローム銅合金を用い、中心
孔より給水される水が通電材の近くに達するよう、コの
字形の水路で端部の、とめ栓にボールテフロンを使用
し、水洩れを防止すると同時に通電表面積を大きくし
た。回転部分の左ロータ（２）は導電性が高く、電気比
抵抗１３、２μΩｃｍで硬度の高い（ＨＲＣ３８）滑り
性のよい、耐磨耗に優れている青銅アルミを使用した
が、この材料は他に熱伝導性（０、１６ｃａ１°ｃ−１
Ｓｅｃｃｍ−１）にも優れているため、溶接部の熱が
冷却水により吸収される。そして５０ｋｇの荷重を受け
て回転するロータはワイヤー部の磨耗防止になるので良
い。回転部分の右ロータ（３）は、剛性の保持できる眞
鍮（黄銅）またはステンレスの非磁性材料を用い、左右
ロータ共に絶縁リング（６）を介し、２ケの支持ベアリ
ング（７）により支持され、空間部には通電材の洩れ防
止にテフロンリップシール（５）が介裝されている。図
２は復雜な動きをする溶接ロボットに使用の実施例で、
大電流のケーブルを裝着不可能なスポット溶接機の本体
から直接通電する時の関節接手を示すもので球面をもっ
た左端子（１１）と球面受をもった右端子（１２）の、
球面空隙部に、通電電材（Ａ）を封入することにより、
よう動回転しながら通電できるもので、ケーブル不要と
なる例。

【０００７】〔発明の効果〕以上説明したように、本発
明の回転電極ロールは、固体による摺動通電を確保し、
さらに液体通電材でその空隙部を埋めることにより、非
常に高い導電性をもつと同時に、その液体が電気を流し
ながら固体の接触抵抗を大巾に減少させ、通電リングの
磨耗を減少し、ロータ磨耗を減少し、長寿命回転電極ロ
ールとしての効果を発揮する。そして水銀の有毒ではな
く、無害の本ロールは通電リングの磨耗があっても通電
材のため導電性を低下することなく、長時間低トルクの
運転でき、ロール温度が上昇しても水銀無のため安全で
あり、冷却水の供給温度は今迄のように低温でなくてよ
いから、水冷却機が不要となり１０〜５０°の水で充分
な回転電極ロールである。

【図面の簡單な説明】

【図１】回転電極ロールの半断面の図面である。

【図２】溶接用通電関節接手の断面図である。

【符号の説明】Ａ通電材Ｂ電極ワイヤー挿入溝Ｃ冷却水路１通電リング２左ローター３右ローター４ステーター５シール６絶縁リング７ベアリング８絶縁ローテング９ボール１０ベアリング止め輪１１左端子１２右端子

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パイプ等の接目溶接に使用する電極ロー
ルの内部に入れる固定通電子の、冷却用水孔を、復数の
等配小径縦孔と横孔との小径孔で連結し、通電体積を増
大、することで外周に入れる低溶融合金のＧＡ合金及び
ロール全体の発熱を防止できる通電子構造。
【請求項２】通電子外側の回転ロールは、中に通電材
を封入し、左ローターと右ローターの接合を摩察圧接に
したロール構造。