JPS6160278A

JPS6160278A - スポツト熔接用電極

Info

Publication number: JPS6160278A
Application number: JP59182510A
Authority: JP
Inventors: ブリヤン　ピー・プルーチヤー
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-02-04
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1986-03-27
Also published as: US4476372A; AU577547B2; CA1211513A; AU3406284A

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、一般的にいわゆる抵抗スポット溶接装置の
抵抗スポット熔接用電極に関する。

〔従来の技術〕

抵抗スポット溶接は、薄い金属板材を相互に溶接するの
に普通に用いられている方法である。

あるスポット溶接は、同一軸線上に配列した電極の間に
、２枚の薄い金属板材を強い圧力で咬持して、その電極
間に前記金属板材を通じて電流を印加して行なう。２枚
の金属板材間の接合界面における高い電気抵抗により、
その電極の接合面間のあ纂範囲内で、その金属板材が加
熱される。この迅速な加熱は、冷却したときに、一体の
熔融点又は２枚の金属板材を共に熔融固化した部分を成
す熔融ゾーンを造成する。

スポット溶接を形成するために用いられるその電極は、
通常銅のような電気の良導体である材料によって構成さ
れている。この電極の大きさと形は、スポット溶接の大
きさと形によって決定される。その電極は、一体に形成
した単体片を具備しているのもあるし、又は交換できる
キャップか先端部を一端で受は入れるホルダやシャンク
で構成されているものもあり得る。その電極の内部は、
中空であって、その電極に通した高い電流によって生じ
た熱を除去するために、冷却流体用の通路が構成されて
いる。

通常は横断面が円形に形成されている電極又はその先端
部の直径は、２枚の金属板材を一体保持するために必要
且つ十分な溶接点の直径の臨界を示すパラメータとなる
。このように、２枚の金属板材の厚さ、電極の圧力、溶
接電流等によって、電極の直径は、その２枚の金属板材
を一体に保持するために十分な溶接直径を折伏するよう
に選択される。

スポット溶接工程の繰り返しの最中に、その電極は、そ
れらの高い咬持圧力と各電極に通じた電流によって生じ
た熱が原因で、それらの接合面においてかなりの変形又
は摩耗を受ける。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような摩耗又は変形によって、その電極の接合面は
、拡大してしまうか、又は「きのこ形」になり、その直
径を増大してしまう。この電極直径の増大は、２本の電
極間の広い接合範囲における通電によって２枚の金属板
材の接合界面には低い温度が生じてしまうので、得よう
とするスポット溶接に不利な結果をもたらす。このよう
に、電極の先部は、頻繁な再成形や整形によって元の大
きさと形状にする必要がある。これは、熔接作業を中断
させ、この作業の中断は、通常、その電極先部の再成形
にやすりによる手加工が採用されているので、生産量を
低下させまた労力を増大させてしまう。

而して、ここに、頻繁な再成形又は整形が必要な従来提
供されているスポット熔接用電極の問題を解決するスポ
ット熔接用電極が望まれる。また、スポット溶接工程の
繰り返しの最中に、実質的に、電極の再成形や整形を必
要としないスポット熔接用電極を提供することが要望さ
れる。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、かかる問題を解決して上記したような要望
に応えるために、同軸上に交互に配列された複数の第１
部分と第２部分とを包含するスポット熔接用電極を提供
する。その第１部分は、予め定められた第１横断面面積
を有する。また、その第２部分は、前記第１部分よりも
小さな第２横断面面積を有している。この第２部分の外
側は、隣接する第１部分の外側の間に位置する切込みを
形成する。そして、この第２部分の外側は、繰り返され
るスポット溶接操作の最中に、これらに連続して配置さ
れている第１部分の変形によってその周縁に形成された
余分な部材を除去するための分離溝として作用する。

〔作用〕

この発明における切込みは、隣接する第１部分の周縁部
から余分な材料を除去するものであり、従ってそれは、
スポット溶接の最中に、自動的に且つコンスタントに電
極先部を再成形又は整形することになる。

〔実施例〕

次の図面と説明において、図中の多くの数字で示した各
間−の符号は、同一装置を示している。

従来のように、スポット熔接作業においては、軸方向に
配列された一対の電極が、共に２枚の薄い金属板材の対
向する側面に高い圧力で保持される。これらの電極には
、金属板材を通るように通電される。これらの電極間に
挟まれた２枚の金属板材間の接合界面における高い電気
抵抗により、その電極の接合面間のある範囲内で、その
金属板材が急激に加熱され、それらの金属板材に熔融ゾ
ーンを形成する。熔融ゾーンは、冷却したときに、熔融
点又は２枚の金属板材を共に熔融固化した部分をとなる
。

この発明において用いられている電極なる用語は、スポ
ット溶接装置において、金属板材に高い圧力で接合して
、その接合面の範囲内に咬持する金属板材に通電する部
分をいうものとする。この電極は、その電極の接合面と
して形成された端部又は先端部を伴い、そこから一体に
延長されたシャンクを有するように単体材で形成される
ものであってもよい。

また、第１図や次の説明にある実施例として示すように
、電極６は、交換できるキャップ１０を受は入れる中空
軸又はそこから延長されたホルダを包含する変形例であ
ってもよい。

この電極６は、銅のような電気の高い良導体によって形
成されている。クロムのよ・）な他の部材も、強度を増
したり、熱伝導性を高めたりする等のために銅に添加す
ることもできる。

第１図に示すように、この発明の電極６におけるキャッ
プ１０は、取付端部１２を包含している。

この取付端部１２は、実施例に限ると円形の断面を有し
ている。その取付端部１２の内部には、中空部１４が形
成され、それは、その取付端部１２の一端から内部に向
かって且つその取付端部１２の長さの部分にわたって延
在している。その中空部１４は、スポット熔接作業の最
中に電極６に通電することによって発生した熱をそこか
ら除去するために冷却流体をキャップ１０の内部に流す
流路を提供している。

このキャップ１０は、また、先部１６を包含し、それは
、取付端部１２の一端に一体に形成されている。この先
部１６は、交互にしかも軸方向に配列された複数の第１
部分と第２部分とを包含している。実施例によれば、こ
の先部１６は、同一形状の第１部分１８−．２０．２２
．２４を４個包含している。各第１部分１８．２０，２
２．２４は、予め定められた直径断面を有している。各
第１部分１Ｂ、２０，２２．２４は、円形の断面が好ま
しい。各第１部分ＩＬ　　２０，２２．２４の直径は、
２枚の金属板材を共に結合するために形成されなければ
ならないある大きさの溶接点に通用することができるよ
うに、いかなる大きさにでもすることができる。従来の
ように、電極の直径又は接合範囲は、熔接される金属板
材の厚さ、溶接電流、電極間隔、電極接合圧力等によっ
て選択されるものである。各第１部分１８，２０，２２
．２４は、夫々において、例えば第１部分１８でいえば
頂面２６と底面２８を有している。

各第１部分の頂面２６と底面２８との間にわたって、直
角な側面３０が延在している。

実施例によれば、４個の第１部分１Ｂ、２０゜２２．２
４が、電極６に形成されている。しかしながら、この発
明においては、電極６の構成によってはいかなる数の第
１部分も形成することもできることは当然である。

これらの第１部分１Ｂ、２０，２２．２４の間には、複
数の第２部分３２，３４．３６が夫々介在している。各
第２部分３２，３４．３６は、各第１部分１８，２０，
２２．２４の横断面より小さい予め定められた第２の横
断面積を有する。各第２部分のより小さな直径又は横断
面は、第２図に拡大して示すように、隣接する第１部分
の頂面と底面との間に切込み３７を、また、第２部分の
外側壁３８を夫々形成する。

電極６に交互に配置されている第１部分と第２部分とは
、従来の適当な成形方法によって一体に形成される。こ
のように、直１￥を小さくした第２部分は、従来の機械
加工によって得ることができる。しかしながら、その第
２部分は、各第２部分３２．３４．３６の外側壁３８に
加工硬化を起こした部分を生成するローリング成形によ
って形成することが望ましい。この加工硬化を起こした
部分は、変形に対する抵抗力が大きい。より重要なこと
は、各第２部分３２，３４．３６の外側面３８は、電極
６において分離溝又は分離切欠面として作用することで
ある。この分離溝又は分離切欠面は、第２図に仮想的に
示したように、隣接する一番上の第１部分の周面から余
分な周面部材を切り取り除去するように作用する。前述
したように、この余分な周面材料は、熔接作業の繰り返
しの最中に電極６の一番上の第１部分の接合面の変形に
よって生じるものであって、良好な熔接を得るためには
、これを除去して、その電極６の接合面を、その元の大
きさと形に戻さなければならない。

熔接作業においては、その電極６の一番上の第１部分の
頂面２６は、その電極６の初めの接合面となる。一対の
薄い金属板材の一側に電極６を接合する熔接作業の繰り
返しの最中において、第１部分１８の変形摩耗が起こり
、その第１部分１８は、第２図に仮想的に例示したよう
な形に変形する。このようにして、一番上の第１部分１
８の頂面範囲は拡大してしまい、得ようとする溶接に悪
い影響を与えることになる。第２図に４０で示す二点鎖
線のこの余分にはみ出した部材は、スポット熔接作業の
最中にそれらの電極が共に保持される圧力で以って、隣
接する第２部分３２の分離切欠面である外周壁３８によ
って第１部分１８より整形切除される。このようにして
、第１部分１８から余分にはみ出した表面部材４０を除
去した後に、その第１部分１８の接合面の範囲は、元の
大きさより僅かに小さくなるだけで第２部分３２の横断
面に自動的に再成形される。

スポット熔接作業の最中に、隣接する第２部分３２によ
って外側の周縁から余分にはみ出した部分４０を繰り返
し除去するに従い、一番上の第１部分１８は、結局その
電極６から消耗してしまうそこで、第２部分３２は、そ
の電極６の接合面として機能することになる。しかしな
がら、第２部分が第１部分に比べて小なる厚さを有して
いることによって、第２部分３２は、比較的少ない回数
の熔接作業溶接の後に消耗してしまい、隣接する第１部
分２０が電極６（１０）の接合面を形成する。繰り返さ
れる熔接作業の最中に第１部分２０に形成された余分に
はみ出した表面部分は、隣りの第２部分３４によって除
去される。

もし、その電極６をより長くしたり、また、更に追加さ
れた第１部分、第２部分を設けることが望まれるならば
、その電極６の中に挿入体を設けたり、長手方向の剛性
を得るために一体に形成したりすることができる。第３
図と第４図に示すように、挿入体７０は、中空で複合区
画された管材７２を伴ったハニカム構造を有しており、
この管材７２に対して、放射状に伸びたフィン７４が交
叉接合している。その挿入体７０は、銀−タングステン
系合金のような耐火性材料で構成されるのが望ましい。

熔接作業の最中に、その挿入体７０　Ｏがその周囲の銅部材から機械的に分離するのを防止する
ために、その挿入体７０と電極６とが、加圧金属加工技
術によって一体的に製造されることが望ましい。この従
来の製造方法では、この挿入体７０は、電気合金金属粉
の挿入に先立って電極用ダイスの中か成形空腔内に配置
される。その金属粉は、そこで、一体な組合せを形成す
るために電極６の中に挿入体７０を包蔵しているダイス
の中に圧縮充填される。焼結工程の中で、この発明の好
適な実施例でその挿入体７０の中に用いられている銀−
タングステン系合金の中の低い融点の合金成分である銀
は、一体に熔融結合した組合せを形成するために包蔵銅
合金と結合する。

この挿入体７０は、ハニカム形状をなしているが、第５
図に示すように、他の形状にすることも可能であり、そ
れは、内端部で一体に交わって外側に延出している複数
のフィン又はリブ７６であってもよい。また、第６図に
示すように、変形したハニカム形状も採用できる。この
変形したハニカム形状は、内部に複合区分された空腔を
有する管状部材７８を包含し、これには、その管状部材
の挿入体７８より長くそして放射状外側に延出している
延長リゾ８０が接合している。

使用においては、この挿入体７０ば、沢山の第１部分と
第２部分とをイ［゛する電極６に対して、必要な長さ方
向の構造的剛性を与える。引き続いζ行われる溶接負Ｔ
の最中にその電極６に与えられる機械的な力は、その挿
入体７０の上端のみならず電極１６（６）の第１部分と
第２部分の変形を惹起し、前述したように、その変形し
た部材は、電極１６（６）から、先部（６）の第２部分
で構成された切込めによって除去される。

第７図と第８図によれば、この発明の電極の端部の他の
実施例を示している。第７図と第８図に示すように、取
付端部５０は、第１図に示した電極６の取付端部１２と
同じ外形をなしており、真直ぐな側壁５２とテーパにな
っている上部５３とを包含している。取付端部５０の中
には、空腔５４が形成さメ１．ており、それは、第１端
部がら内部に先部１６の底端に隣接する取付端部５ｏの
実質的に」二端に向かって延在する。

円周方向に間隔を置いて配置された複数のフィン５６が
、内部の空腔５４の上端に形成されている。これらのフ
ィン５４は、内部の空腔５４の中間部とその−Ｌ、端部
６０との間に延在する薄いリブ′状部祠でなり、それら
のフィン５６は、空腔５４のＪＪ：；部の側壁６２から
その空腔５４の内部で中心に向かって、予め定められた
距離だけ延在する。

各フィン５６の内側面は、冷却流体の効果的な流動性の
ために湾曲した形状を有する。

、これらのフィン５６は、電極の内部の冷却流体；こ１
妄触するように配置される取付端部５０たるキャップ部
５０内の表面積を増大する作用をなす。

このうよに、取付端部であるキャップ５０から熱を除去
して、電極の退化を防止して耐久性を高めることができ
る。

要するに、ここに開示されたスポ・ノド溶接用重陽は、
熔接作業の繰り返しの最中に形成されたところのその電
極から余分にはみ出した部材を除去す・ｒ）ために、頻
繁にしかも１間のかかる手加工を、Ｑ・要とする従来の
熔接電極に伴う多くの問題を解決する。この発明の電極
では、このように余分にはめ出した部材は自動的にしか
も連続的にその電極の接合面から除去され、而して、そ
の再成形の手間や熔接作業を頻繁に中断することをなく
することができる。

〔発明のりｌ果〕

かくして、熔接作業の中断をなくし、生産量を増やし、
時間の浪費や、変形した電極を手加工してその元の形や
大きさに直すのに従来必要とされていた手間費用をな（
する。

この発明のスポット熔接用電極は、スポット溶接の繰り
返しによって生じた変形から電極先部を元の形と大きさ
に再成形したり整形したりするのに時間と手間のかかる
従来のスポット熔接用電極において存在した多くの問題
を解決する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のスポット熔接電極の立面図、第２
図は、第１図に示した電極の部分拡大図、第３図は、こ
の発明の他の実施例の斜視図、第４０−よ、第３図に示
した電極に用いられる挿入体の斜視図、第５図は、挿入
体の例を示す斜視図、第６図は、挿入体の更に別の例の
斜視図、第７図は、この発明の別の実施例のスポット熔
接用電極の部分拡大立面図、第８図は、第７図に示した
熔接電極の底面図である。図中１８．’　２０，２２．２４は第１部分、３２゜３
４．３６は第２部分、１２．５０は取付端部、７０は挿
入体である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）予め定められた第１横断面を有し、しかも同軸上
に間隔を置いて配列された複数の第１部分と、前記第１部分の第１横断面より小さな予め定められた第２の横断面を有し、しかも隣接する前記第
１部分の間に介在するように同軸上に間隔を置いて配列
された複数の第２部分とでなり、前記第２部分の外側面は、隣接する第１部分の間の切込みを形成して、繰り返される熔接作業の最
中にこれに続く第１部分の変形によって、隣接する第１
部分の周縁において生じた余分なはみ出し部材を除去す
る分離切込みとなる、スポット熔接用電極。
（２）冷却流体用の空腔を有して端部と先部とを有する
キャップの部分でなり、前記第１部分と第２部分が先部
において軸方向に交互に配列されている、特許請求の範
囲第１項記載のスポット熔接用電極。
（３）キャップの部分が、その端部において冷却流体の
ための内部空腔に連絡する内部空腔を有している熔接電
極ホルダに対して、着脱自在である、特許請求の範囲第
２項記載のスポット熔接用電極。
（４）前記第１部分と第２部分とが円形の横断面を有す
る、特許請求の範囲第１項記載のスポット熔接用電極。
（５）予め定められた第１横断面を有し、しかも同軸上
に間隔を置いて配列された複数の第１部分と、前記第１部分の第１横断面より小さな予め定められた第２の横断面を有し、しかも隣接する前記第
１部分の間に介在するように同軸上に間隔を置いて配列
された複数の第２部分と、長手方向の構造的剛性を得るための挿入体と、を包含し、前記第２部分の外側面は、隣接する第１部分の間の切込みを形成して、繰り返される熔接作業の最
中にこれに続く第１部分の変形によって、隣接する第１
部分の周縁において生じた余分なはみ出し部材を除去す
る分離切込みとなる、スポット熔接用電極。
（６）前記挿入体が、銀−タングステン系合金で構成さ
れている、特許請求の範囲第５項記載のスポット熔接用
電極。
（７）前記挿入体が、中空の管体でなり、これに結合し
て放射状に延在する複数のフィンを有している、特許請
求の範囲第５項記載のスポット熔接用電極。
（８）挿入体が、その内端でその挿入体と結合して放射
状に延在する複数のフィンを有する、特許請求の範囲第
５項記載のスポット熔接用電極。
（９）予め定められた第１横断面を有し、しかも同軸上
に間隔を置いて配列された複数の第１部分と、前記第１部分の第１横断面より小さな予め定められた第２の横断面を有し、しかも隣接する前記第
１部分の間に介在するように同軸上に間隔を置いて配列
された複数の第２部分と、長手方向の構造的剛性を得るための挿入体と、を包含し、この挿入体は、中空の管体であって第１の長さを有し、この中空の管体に結合して放射状に延在す
る複数のフィンが形成され、各フィンは、前記中空の管
体の長さより長く形成されており、前記第２部分の外側面は、隣接する第１部分の間の切込みを形成して、繰り返される熔接作業の最
中にこれに続く第１部分の変形によって、隣接する第１
部分の周縁において生じた余分なはみ出し部材を除去す
る分離切込みとなる、スポット熔接用電極。
（１０）複数のフィンが内部空腔の上端部に形成されて
おり、その空腔の側壁から内部方向に延出していて熱交
換面を構成している、特許請求の範囲第９項記載のスポ
ット熔接用電極。
（１１）中空なホルダに対して着脱自在なキャップを包
含し、これが、第１部分と第２部分とを同軸上に交互に
有し、その第１部分は、予め定められた大きさの第１横
断面を有し、また、第２部分は、前記第１部分の横断面
積より小さい予め定められた第２の横断面積を有してお
り、第２部分の外側壁は、隣接する第１部分の外側面との間に切込みを形成し、その第２部分の外側壁
は、繰り返される熔接作業の最中に、隣接する第１部分
の周縁に形成される余分なはみ出し部材を除去するため
の分離切込み面として作用し、更に、前記第１部分と第２部分とは、端部に形成されており、その端部には、冷却流体を流すため
の内部空腔を有している、スポット熔接用電極。