JPS60255290A - 電気抵抗シーム溶接用電極ローラ - 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】 本発明は低融点材料から成る被覆を有する鋼板の電気抵
抗シーム溶接に使用するための電極ローラを対象として
おり、本体を好ましくは銅または銅合金で形成し、該本
体の接触部分として作用する外周面に保護層を設け、該
保護層を、被溶接材料の溶融被覆材料により湿潤されな
い材料で構成した電極ローラに関するものである９錫、
亜鉛、鉛等の金属被覆を備えた鋼板の抵抗溶接作業にお
いては、鋼板自体が所望の溶接または溶融状態になる前
に、電極との接触部分において上記金属被覆材料が溶融
する。溶融被覆材料と電極が合金となると、以後の溶接
が汚染された電極により行なわれ、導電性および熱伝導
性が変化して予測不能の範囲になるので、溶接が困難に
なることが知られている。電極ローラによりシーム溶接
を行なう場合、溶接材料の被覆材料と接触するローラ外
周面部分が急速に汚染されるので、」二記問題が特に顕
著になる。

上述の問題を解決する手段として、電気抵抗シーム溶接
の分野では、！横ローラと被溶接材料との対向接触面の
間に銅ワイヤーを通し、溶融被覆材料を銅ワイヤー上に
集めて銅ワイヤーにより運び去り、同時に銅ワイヤーの
新しい部分ｔｍ接接部へ送り込むようにすることが以前
から行なわれている。銅ワイヤーを使用したこの公知の
方法では、ワイヤーの供給および引き出しのための装置
が必要になるとともに、ワイヤー自体に余分な費用が掛
かるという欠点があ銅ワイヤーの代りに、電極ローラと
被溶接材料との対向接触面の間で無端リングを回転させ
ることも既に広く知られている。該リングは、例えばタ
ングステン、モリブデンまたはタングステンとモリブテ
ンの合金等、被溶接材料の溶融被覆材料により湿潤され
ない材料で作られている。しかしながら、この解決策に
おいても、複雑で費用が掛かり、また溶接時の高圧のた
めにリングが比較的短時間で変形するので、リングを頻
繁に交換する必要がある。

更に、被覆鋼板の抵抗溶接の分野では、例えばモリブデ
ン、タングステンまたはタングステン合金等、高融点金
属の保護被覆を各電極の接触面部分に設けることも知ら
れている。それら以外にも、アルミニウムの抵抗溶接用
の各電極の接触面を、タングステン、炭化タングステン
、炭化イリジウム等、溶接材料と合金を形成しない金属
または炭化金属から成る藩い保護層で被覆することも知
られている。そのような被覆電極をローラの形状にして
金属被覆付きの鋼板のシーム溶接に利用することが試み
られたが、実用段階では成功しなかった。

従って、本発明は、上記型式の電極ローラにおいて、公
知の電極ローラに比べ、錫、亜鉛、釦等の被覆を有する
鋼板の抵抗シーム溶接用に適した保護被覆を接触面部分
に有する電極ローラを提供することを目的としている。

更に本発明の目的は、電極ローラの接触面部分となる外
周面部分に窒化金属からなる保護層を設けることにある
。上記窒化金属の被覆層は、導電性を備えるとともに、
溶接される鋼板の溶融被覆材料により湿潤されず、高い
硬度を備えているので、機械的摩耗に対する抵抗性能が
高い。

上記窒化金属は、ＨＶ硬度が１平方ミリメータ当り約５
ｏｏｏニユートン以上の窒化チタン、窒化シリコン、窒
化ボロンであることが好ましい。

窒化金属の保護層は上述の如く硬度が高いが、その機械
的強度は比較的低く、従って電極ローラの本体は、溶接
作業中の荷重および応力により変形せず、かつ優れた導
電性および熱伝導性を有する材料で形成される。従って
、本体はＨＶ硬度が１平方ミリメータ当り約３０００ニ
ユートン以上の銅または銅合金で形成することが好まし
い。

本発明により構成される電極ローラの実施例では、１平
方ミリメータ当りのＨＶ硬度が約３０００ニユートン以
上の本体と、１平方ミリメータ当りのＨＶ硬度が約８０
００ニユートン以上の窒化金属被覆層とを設けるととも
に、１平方ミリメータ当りのＨＶ硬度が約６０００〜８
０００ニユートンの環状リング形状の中間層を上記本体
および被覆層の間に設けている。そようなリングは、例
えば焼入鋼で形成できる。

第１図において、図示の電極ローラ］０は、銅または銅
合金からなる本体］、　１．　ｔｒ備え、同軸上に位置
する２本の短軸１２が本体１１に設けである。軸１２は
簡単な構造の軸受１３により回転自在に支持されている
。本体１１の外周部の断面は台形である。なお断面を凸
形に膨らんだ形状にすることもできる。本発明によると
、本体］１の最外周部表面は、窒化金属、好ましくは窒
化チタン、窒化シリコンまたは窒化ボロンから成る薄い
保護層１４で被覆されている。

」二部保護被覆層の厚みは０．１〜１００μｍ（ミクロ
ン）である。

この窒化金属保護被覆層は衆知の化学的または物理的方
法を利用して付着させることができ、そのＨＶ硬度は１
平方ミリメータ肖り約８０００ニユートン以上である。

本体のＨＶ硬度は１平方ミリメータ当り約３０００ニユ
ートン以上であると適当である。

上記構造の電極ローラは、錫、亜鉛、鉛等の低融点材料
で一方または両方の主材の表面を被覆した２枚の鋼板の
重合縁部を溶接する場合に使用することが好ましい。溶
接を実施する場合、第２図に示す如く、金属板部分１５
．１６の重合縁部は上部電極ローラ１０および下部電極
ローラ１０Ａで案内し、同時に、２個の電極ローラ」０
．１．ＯＡを互いに押し付け、一方の電極ローラから他
方の電極ローラへ高アンペア数の電流を誘導する。各電
極ローラの保護被覆層は導電体であり、その厚みがきわ
めて小さいので、電流に対して実質的な抵抗を示さない
。溶接しようとする２枚の金属板部分１５．１６の電気
抵抗は両電気ローラ１０．１．ＯＡの抵抗と比べてかな
り大きく、従って金属板部分１５．１６の電極ローラに
接触する部分はそこを流れる電流により加熱され、互い
に溶接される。熱論、金属板部分１．５．１．６の錫、
亜鉛、釦等から成る被覆も同時に溶融する。各電極ロー
ラ］０、］、ＯＡの保護被覆１４は、高温に耐えるとと
もに、金属板部分１５．１６の溶融被覆材料に対して湿
潤性が無いという利点があるので、溶融被覆材料は保護
被覆層１４に付着せず、両者の合金が形成されることは
ない。従って、電極ローラ】０．１０Ａは溶接作業中に
異物で汚染されることはない。なお異物は溶接品質に大
幅に低下させる。要するに、」１記電極ローラは、きわ
めて長い使用期間にわたって品質の低下しない高品質溶
接シーム部を製作する場合に適している。

第２図にはマノシュ溶接の作業が示されており、この場
合、金属板部分］５．１６の重合溶接幅が金属板部分の
厚さよりも僅かに大きいだけであり、金属板部分の各切
断縁または切断面１７．１８は溶接シームに入れられる
。従って金属板部分の切断面１７．１８は、保護被覆層
１４で決定される電極ローラ１０、ＩＯＡの接触面部分
の幅内に位置している。溶接圧ならびに保護被覆層とそ
れに係合する金属板部分の摩擦が原因となって保護被覆
層１４に溝が形成される恐れがあるが、前述の如く各電
極ローラの保護被覆層１４の硬度は高いので、切断面］
７．１８の部分において保護被覆層１４の外面にそのよ
うな溝が形成されることは防止されている。しかしなが
ら、窒化金属の薄い保護被覆１４は機械的な曲げ強度お
よびせＬ断強度が小さいので、本体は、溶接時に加わる
機械的荷重および応力に対して変形しないように構成し
、充分に大きい強度振方えておく必要がある。

この点を考慮した特殊な構造が、第３図に示す第２実施
例に採用されている。この実施例によると、電極ローラ
ＩＯＢの銅製または銅合金製本体１］Ａは、その周囲を
リング１９で囲んであり、リング］９の外周面により窒
化金属製の保護被覆］４を支持している。

このリング１９は本体１１と保護層ｙＭ１４の中間の硬
度を有する月料で構成されており、例えば、１平方ミリ
メータ当り６０００〜８０００ニユートンのＨＶ硬度を
有する焼入鋼で構成される。該リングの導電性および熱
伝導性は本体１１Ａよりも小さくなるが、リング１９の
半径方向寸法を比較的小さくするとともに、リング１９
と本体］１．Ａとの接触面２０の面積を比較的広くする
ことにより、」二部欠点を許容できる範囲内に収めるこ
とができる。一般に、リング］９の形状は、溶接中に加
わる圧力が接触面２０全体にできるかぎり均等に分布す
るように設定することが適当である。

第４図に示す本発明第３実施例の電極ローラは、冷却液
体により冷却するようになっている。この電極ローラ１
０Ｃの銅製または銅合金製本体は、２分割構造になって
おり、短軸１２を有する内側部分１１Ｂと環状の外側部
分１．ＩＣとを備えている。外側部分１１Ｃは取り外し
て交換できるようにしておくことが好ましい。内側部分
１１Ｂの外周面２１と外側部分１１Ｃの内面２２は互い
に対応する円錐形であり、外側部分１１Ｃを内側部分１
１．８に対して最適の状態で機械的に着座させ、両部分
間の電気的接触状態を充分に向上させである。なお、電
気的および機械的特性を同様に高め得る場合には、上記
以外の取付構造を採用することもできる。本体の内側部
分１１Ｂは軸方向孔２３．２４と、該孔に連通ずる２個
以上の半径方向孔２５．２６を備えている。本体のリン
グ状外側部分１１Ｃには円周方向に延びる幅広の内側＃
２７が設けてあり、該溝２７に２個の半径方向孔２５．
２６が開口している。上記孔２３〜２６は溝２７ととも
に冷却流体の流路を構成しており、電極ローラの回転中
は該流路に冷却流体が連続的に流れ得るようになってい
る。第３図の第２実施例と同様に、窒化金属製の保護層
１４はリング１９の最外周面部に付着されており、また
リング１９は保護被覆層１４と本体］、］　Ｂ、］−１
Ｃの中間の値の硬度を備えている。リング１９は本体の
外側部分］、　Ｉ　Ｃに着座しており、第２図に示す実
施例の対応するリング］９と同一の特性を備えている。

第４図に関連して記載した電極ローラＩＯＣは、冷却液
を流すことにより比較的低温に保つことができるので、
清浄な溶接シームを形成できるという利点がある。従っ
て、例えば、電極ローラ１０Ｃの表面温度を３００℃以
下に保つことができる。更に、第４図の構造は、比較的
大径の電極ローラに特に適しており、例えば、被溶接物
を変更した場合の調整や、破損または摩耗が生じた場合
の取り替えのために、外側部分１１ｃを交換できるとい
う利点がある。

図示されていないが、第４図の実施例の変形構造として
、保護層と本体の外側部分１］、Ｃの間の比較的高硬度
の中間リング１９＆廃止し、対応する形状に形成した本
体の外側部分１１Ｃに保護層を直接付着させることもで
きる。その場合には、本体の内側部分１．１．８よりも
高い硬度を有する銅合金により外側部分１１Ｃを作るこ
とができ、溶接電流に対する電流抵抗が著しく高くなる
ことがないという利点がある。

本発明により製造される電極ローラの上記いずれの実施
例においても、窒化金属から成る保護被覆層１４により
、溶接される金属板に溶融保護層１４が付着することを
防止できるという効果があり、更に機械的摩耗に対する
抵抗力が高いという利点もある。

第１図および第２図の実施例の変形例として、本体１１
の一部または全体を鋼、あるいはその他の銅または銅合
金以外の金属で作ることもできる。

以上、本発明の詳細な説明してきたが、本発明は特許請
求の範囲に記載した通りである、上述の実施例に限定さ
れるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電気抵抗シーム溶接用電極ローラ
の第１実施例の一部切り欠き正面略図、第２図は第１図
の１対の電極ローラでマツシュ溶接シームを形成する場
合の使用状態を示す拡大部分図、第３図は本発明第２実
施例による電極ローラの第１図の一部と同様の部分図、
第４図は液冷構造の電極ローラを採用した本発明第３実
施例の軸方向断面図である。１０、ＩＯＡ・・電極ロー
ラ、１１・・電極ローラ本体、１４・保護被覆層、１５
．１６　鋼板部分、１９リング 代理人　弁理士　伊藤　輝 外３名 Ｆ々・２ 特開日ＵＧＯ−２５５２９０（５）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金属被覆を有する鋼板の電気抵抗シーム溶接用電極
   ローラにおいて、被溶接物の溶融被覆材料により湿潤さ
   れない材料から成り、接触部として作用する保護被覆を
   、電極ローラの本体の外周面に付着し、該保護被覆を窒
   化金属で形成したことを特徴とする電気抵抗シーム溶接
   用電極ローラ。 ２　前記窒化金属が窒化チタンであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の電極ローラ。 ３　前記窒化金属が窒化シリコンであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の電極ローラ。 ４　前記窒化金属が窒化ボロンであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の電極ローラ。 ５　前記保護被覆層のＨＶ硬度が１平方ミリメータ当り
   約８０００ニユートン以上であり、前記本体のＨＶ硬度
   が１平方ミリメータ当り約３０００ニユートン以上であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電極
   ローラ。 ６　前記本体と前記保護被覆の間にリングが設けてあり
   、該リングのＨＶ硬度が１平方ミリメータ当り約６００
   ０ニュー１−ン以上であることに特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の電極ローラ。 ７　前記保護層の厚みが０．１〜１００ミクロンである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電極ロ
   ーラ。