JPH09220677A - めっき鋼材へのナット溶接方法およびそれに使用する電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボルト用穴をあけためっき鋼材のその穴部
分上面にナットを電気抵抗溶接により突起溶接しても、
下側電極にめっき層のスパッタが溶着するのを抑制した
めっき鋼材の電気抵抗溶接方法およびそれに使用する電
極を提供する。 【解決手段】 下側電極３からめっき鋼材８の穴９内
に圧搾空気を供給しながら通電する。この供給には電極
３に先端面から基部側に向かって形成した穴４に圧搾空
気供給口１５を設けて行う。この供給口１５は穴４の途
中に入側方向を狭くする傾斜面１２を設けて、その傾斜
面部１２より底側に設け、また、穴４の中にガイドピン
５を先端に有し、穴４の前記傾斜面部１２を弁座とする
弁１４を周設したロッド６を挿入して、先端方向にバネ
機構で付勢し、さらに、弁１４が穴４の傾斜面部１２に
当接しているときロッド６の先端が電極先端面より突出
するようにすると、圧搾空気の供給、停止を自動的に行
うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボルト挿入用の穴をあ
けためっき鋼材のその穴の部分片面にナットを電気抵抗
溶接により突起溶接しても、めっき鋼材側の電極にめっ
き層のスパッタが溶着するのを抑制しためっき鋼材の電
気抵抗溶接方法およびそれに使用する電極に関する。

【０００２】

【従来技術】溶融亜鉛系めっき鋼板や溶融アルミニウム
系めっき鋼板などのような溶融めっき鋼板を成形加工し
ためっき鋼材は、従来から鉄骨のプレハブ住宅や工場の
部材に使用されているが、このめっき鋼材で住宅や工場
を組み立てるにはめっき鋼材にナットの取り付けを必要
とする場合がある。このナットの取り付けは電気抵抗溶
接が簡単であるので、多くの場合、それで行われてい
る。

【０００３】めっき鋼材へのナットの電気抵抗溶接は、
鋼材にボルト挿入用の穴を予めあけておいて、鋼材を水
平方向にした状態でその穴の部分片面にナットを当接し
て、そのナット上側と鋼材の下側とを銅製の電極で挟持
しながら通電する方法で行うが、溶接により鋼材の非溶
接側のめっき層が損なわれないようにするため、ナット
としては突起ナットを使用して、突起溶接している。図
３は突起ナット１を示したもので、通常のナットのネジ
穴方向片側外周に突起２を部分的にネジ穴方向に突出す
るように設けてある。

【０００４】この突起溶接は、従来より連続的に行って
いるが、これには下側電極として、ガイドピン付きのも
のを使用して行っていた。図４はこの下側電極３を使用
して溶接する方法を示すもので、下側電極３には先端面
から基部側に向かって有底の円形穴４を筒状に伸長する
ように形成して、その円形穴４の底に先端にガイドピン
５を有するロッド６を起立させ、ガイドピン５が下側電
極３の先端面より突出するようにしてある。ここで、ガ
イドピン５は突起ナット１のネジ穴より細く、ロッド６
の先端径は突起ナット１のネジ穴よりより大きくなって
いる。上側電極７は円柱状のものである。

【０００５】この下側電極３と上側電極７とは、下側電
極３が所定位置に不動状態で配置されていて、そこにめ
っき鋼材８が移送されてくると、上側電極７が上下動し
て、突起ナット１を溶接するようになっている。すなわ
ち、めっき鋼材８の移送は下側電極３のところで停止し
て、下降するようになっていて、その下降の際にボルト
用穴９にガイドピン５が挿入され、下側電極３で支承さ
れたとき停止するようになっている。めっき鋼材８が下
側電極３で支承されると、ガイドピン５がボルト用穴９
より突出するので、ナット供給装置からの突起ナット１
を供給して、ガイドピン５に受け取らせる。ガイドピン
５が受け取った突起ナット１をボルト用穴９の位置に正
確に案内した後、上側電極７が下降するようになってい
て、突起ナット１をめっき鋼材８に加圧し、その後、通
電するようになっている。

【０００６】この溶接は、突起溶接であるので、突起ナ
ット１の突起２とめっき鋼材８との間の溶接だけが行わ
れるが、めっき鋼材８が溶融めっき鋼板のようにめっき
厚みの厚いものの成形材であると、溶接の際にはめっき
層が溶融、昇華して、煙状のスパッタを多量に発生させ
る。このスパッタは突起ナット１のネジ穴が上側電極７
で閉鎖されているので、下側電極３の円形穴４に回って
充満して、下側電極３とめっき鋼材８との隙間にも進入
し、下側電極３に付着する。

【０００７】このスパッタの下側電極３への付着は、連
続溶接すると、次第に付着量が増加し、ある程度多くな
った時点でめっき層にクレ−タ状の肌荒れを発生させ、
さらに付着量が増加すると、めっき層を破壊して、鋼板
素地を露出させてしまう。このため、連続溶接する場合
は溶接状態を常時観察して、溶接部が品質上問題になる
ようになったら、溶接を中止して、電極の研磨や取り替
えを行っていた。しかし、このような溶接作業では、一
定品質の溶接ができず、また、電極の消耗も激しく、生
産性も劣るという問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解消しためっき鋼材へのナット溶接方法およびそ
れに使用する電極を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明は、穴
を有するめっき鋼材の穴の部分片面に突起ナットを突起
が当接するように配置して、その突起ナット上側とめっ
き鋼材の下側とを１対の電極で挟持しながら電気抵抗溶
接する方法において、めっき鋼材の下側電極からめっき
鋼材の穴内に圧搾空気を供給しながら通電するようにし
た。

【００１０】また、第２発明は、電極の先端面から基部
側に向かって有底の穴を形成して、その穴の中に突起ナ
ットのガイドピンが先端に固着されたロッドをガイドピ
ンが電極の先端面より突出するように配置した電極にお
いて、電極に穴に達する圧搾空気供給口を設けた。

【００１１】さらに、第３発明は、電極の先端面から基
部側に向かって有底の穴を形成して、その穴の中に突起
ナットのガイドピンを先端に固着したロッドをガイドピ
ンが電極の先端面より突出するように配置した電極にお
いて、前記穴を入側が小径部、底側が大径部となり、両
者の境界が傾斜面部になった形状にするとともに、前記
ロッドの穴の大径部側に位置する部分に穴の傾斜面を弁
座とする弁を周設して、ロッドに先端方向に付勢するバ
ネ機構を設け、また、ロッドの弁より先端までの長さは
弁が穴の傾斜面部に当接しているとき先端が電極の先端
面より突出する長さとし、さらに、穴の傾斜面部の弁座
となる部分より底側には圧搾空気供給口を設けた。

【００１２】

【作用】まず、第１発明において、突起ナットとめっき
鋼材との間には突起が溶融、消滅するまで隙間が存在す
るので、下側電極から圧搾空気を供給すると、めっき鋼
材の突起ナット溶接側から発生するスパッタは圧搾空気
で吹き飛ばされて、隙間より外部に放出される。このた
め、突起ナットが消滅するまでスパッタは下側電極側に
回ってこない。突起ナットの突起が消滅すると、その時
点ではめっき鋼材のめっき層はほとんど昇華してしまっ
ていて、大部分が鋼材同士の溶接になるので、スパッタ
の発生は僅かである。この結果、めっき鋼材の反対面側
電極にはスパッタが付着しにくくなる。

【００１３】次に、第２発明においては、電極を下側電
極に使用すると、圧搾空気供給口から供給された圧搾空
気が下側電極の穴の内部に供給されるので、めっき鋼材
の突起ナット溶接側から発生するスパッタを突起ナット
方向に吹き飛ばすことができる。

【００１４】次に、第３発明の場合も電極を下側電極に
使用する。この電極ではロッドがバネ機構で先端側に付
勢されているので、ロッドの弁が穴の傾斜面に当接し
て、穴の底側を常に密閉し、圧搾空気供給口からの圧搾
空気を穴の入り口から放出させない。また、ロッドの弁
が穴の傾斜面に当接しているときはロッドの先端が電極
の先端面から突出している。なお、ロッドはめっき鋼材
にあけるボルト用穴より細くする。

【００１５】溶接は、従来のようにこの電極を固定した
状態でガイドピンに突起ナットを供給し、最後に上側電
極を下降させる方法で行う。すなわち、この電極の位置
にめっき鋼材を停止させて、下側が電極に当接まで下降
させると、ロッドの先端はめっき鋼材のボルト用穴を通
過して、めっき鋼材より突出する。ロッドの先端をこの
ように突出した状態でガイドピンに突起ナットを供給し
て、上側電極の下降により突起ナットを加圧すると、ロ
ッドはバネ機構の付勢に抗して後退して、弁が穴の傾斜
面から離れ、圧搾空気がロッドの周囲を通って穴の入り
口から放出される。ロッドの後退は突起ナットがめっき
鋼材に当接した時点で停止するので、通電中圧搾空気を
供給し続けることができる。溶接が完了すると、上側電
極を突起ナットから離すので、ロッドは弁が穴の傾斜面
部に当接するまでバネ機構で前進させられ、穴からの圧
搾空気放出を停止させる。

【００１６】

【実施例】図１、図２は、本発明の溶接方法を示すもの
で、下側電極３には先端面から基部側に向かって有底の
円形穴４を形成してあるが、この円形穴４は入側が小径
部１０、底側が大径部１１となり、両者の境界が傾斜面
部１２となっている。円形穴４には従来のように先端に
ガイドピン５を有するロッド６が挿入されている。この
ロッド６は穴の底に固着されたコイルバネ１３により基
部が支承されていて、円形穴４の大径部１１側に位置す
る部分に円形穴４の傾斜面部１２と密着する弁１４が周
設されている。この弁１４は円形穴４の傾斜面部１２を
弁座とし、コイルバネ１３はロッド６を先端方向に付勢
している。

【００１７】ロッド６の弁１４より先端までの長さは、
弁１４が円形穴４の傾斜面部１２に当接しているとき先
端が電極の先端面より突出するようになっており、ま
た、円形穴４の傾斜面部１２より底側には圧搾空気供給
口１５が設けられている。なお、ガイドピン５の基部径
は突起ナット１のネジ穴より若干小さい程度で、高さは
上側電極７との短絡を避けるため、突起ナット１の厚み
より低くしてある。また、ロッド６の先端径は突起ナッ
ト１のネジ穴より大きくなっている。上側電極７は円柱
状のものである。

【００１８】以上のような下側電極３と上側電極７とは
対向させて、下側電極３の圧搾空気供給口１５にはコン
プレッサ−のような圧搾空気供給源を接続し、円形穴４
の内部に圧搾空気を常時供給しておく。しかし、圧搾空
気はコイルバネ１３がロッド６を常に先端側に付勢し
て、弁１４が円形穴４の傾斜面部１２を密閉しているの
で、円形穴４の入り口から放出されない。従って、下側
電極３は溶接前に圧搾空気を放出することはない。

【００１９】下側電極３は、固定しておき、めっき鋼材
８の移送はボルト用穴９が下側電極３と一致するところ
で停止させ、その位置で下降させるように制御する。め
っき鋼材８を下降させると、ガイドピン５がボルト用穴
９を通って突出するので、ガイドピン５には突起ナット
１を挿入することができる。図１はこのガイドピン５に
突起ナット１を挿入した状態を示している。

【００２０】ガイドピン５に突起ナット１を挿入した
後、上側電極７を下降させると、ロッド６が突起ナット
１を介して上側電極７により押されるので、ロッド６の
弁１４が円形穴４の傾斜面部１２から離れ、圧搾空気が
放出される。ロッド６がさらに押されて、突起ナット１
の突起２がめっき鋼材８と接触したなら、通電を開始す
る。図２はこの状態を示したものであるが、通電中、ロ
ッド６の弁１４は円形穴４の傾斜面部１２から離れてい
るので、下側電極３から圧搾空気が供給され続ける。こ
のため、スパッタは突起ナット１の突起２とめっき鋼材
８との隙間から外側に吹き飛ばされる。溶接完了のとき
には、下側電極３およびめっき鋼材８はともほぼ同時に
上昇するので、下側電極３のロッド６は前進し、弁１４
が円形穴４の傾斜面部１２を密閉する。このため、溶接
完了後圧搾空気を放出しない。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明の電気抵抗溶接法
によれば、スパッタが下側電極側にほとんど回ってこな
いので、めっき鋼材を連続溶接しても、めっき層が下側
電極により損傷されることがない。また、本発明の電極
は溶接開始の際に圧搾空気が先端から自動的に放出し、
溶接完了後には自動的に停止するようになっているの
で、圧搾空気の供給管理が容易で、圧搾空気の無駄がな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の溶接方法を示すもので、通電前の状
態を示している。

【図２】は本発明の溶接方法を示すもので、通電後の状
態を示している。

【図３】は突起ナットの斜視図である。

【図４】は従来の溶接方法を示すものである。

【符号の説明】

１…突起ナット、２…突起、３…下側電極、４…円形
穴、５…ガイドピン、６…ロッド、７……上側電極、８
…めっき鋼材、９…ボルト用穴、１０…小径部、１１…
大径部、１２…傾斜面部、１３…コイルバネ、１４…
弁、１５…圧搾空気供給口、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 穴を有するめっき鋼材の穴の部分上面
   に突起ナットを突起が当接するように配置して、その突
   起ナット上側とめっき鋼材の下側とを１対の電極で挟持
   しながら電気抵抗溶接する方法において、めっき鋼材の
   下側電極からめっき鋼材の穴内に圧搾空気を供給しなが
   ら通電することを特徴とするめっき鋼材へのナット溶接
   方法。
2. 【請求項２】 電極の先端面から基部側に向かって有
   底の穴を形成して、その穴の中に突起ナットのガイドピ
   ンが先端に固着されたロッドをガイドピンが電極の先端
   面より突出するように配置した電極において、電極に穴
   に達する圧搾空気供給口を設けたことを特徴とするめっ
   き鋼材へのナット溶接用電極。
3. 【請求項３】 電極の先端面から基部側に向かって有
   底の穴を形成して、その穴の中に突起ナットのガイドピ
   ンを先端に固着したロッドをガイドピンが電極の先端面
   より突出するように配置した電極において、前記穴を入
   側が小径部、底側が大径部となり、両者の境界が傾斜面
   になった形状にするとともに、前記ロッドの穴の大径部
   側に位置する部分に穴の傾斜面部を弁座とする弁を周設
   して、ロッドに先端方向に付勢するバネ機構を設け、ま
   た、ロッドの弁より先端までの長さは弁が穴の傾斜面部
   に当接しているとき先端が電極の先端面より突出する長
   さとし、さらに、穴の傾斜面部の弁座となる部分より底
   側には圧搾空気供給口を設けたことを特徴とするめっき
   鋼材へのナット溶接用電極。