JPS62207587A - ロケート構造体 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、スポット溶接の際の被溶接パネルの位置決
め等々に使用されるロケートピンの改良に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来のロケートピンとしては、例えば第７図に示すよう
なものがあった。これはスポット溶接用のロケートピン
であって、第７図において、１０１は上部に円錐頭部１
０１ａ、中間部にフランジ部１０１ｂおよび下部におね
じ部１０１Ｃを有するロケートピンであり、このロケー
トピン１０１はフィクスチャ−１０２の上部から嵌挿し
てナツト１０３により固定されているものである。この
日ケートビン１０１は、例えば２枚の被溶接パネル１０
４，１０５を所定の場所に位置決めした状態でスポット
溶接するために使用される。

従来、このようなロケートピン１０１は、耐摩耗性だけ
を考慮して当該ロケートピン１０１の全体を高硬度にし
た鋼製のもの、表面にアルミナ粉末やジルコニア粉末を
溶射した鋼製のもの（実開昭５５−３３６３９号）１表
面に酸化クロム膜を形成した鋼製のもの（特開昭６０−
６８１８１号）などからなっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のロケートピン１０１の
うち１例えば耐摩耗性だけを考慮して当該ロケートピン
１０１の全体を高硬度にした鋼製のものからなる場合は
、前記ロケートピン１０１が電流め流れる経路上ないし
はその近傍にあるときに、被溶接パネル１０４，１０５
等の被溶接物とロケートピン１０１との間でアークが発
生し、このため、繰返し使用していくにつれて被溶接物
が接触するロケートピン１０１の外径が小さくなり、位
置決め精度が低くなるうえに、アーク発生により付着し
たスパッタによって溶接後に被溶接物を取り外しがたく
なるので、例えば自動車の車体組立ラインにおいてはロ
ケートピン１０１の交換を頻繁に行う必要が生じており
、この交換作業によって生産性が著しく低下するという
問題点があり、また前記スパッタの除去作業も必要であ
ってこの点からも生産性が著しく低下するという問題点
があった。他方、ロケートピン表面にアルミナ粉末やジ
ルコニア粉末を溶射する場合には、溶射によってはロケ
ートピン表面のセラミック層の気孔率を小さく形成でき
ないため、強度、耐摩耗性が共に低く、前記アーク発生
による不具合は少なくともスポット溶接初期は解消さる
ものの、繰返し使用していくにつれて表面の電気絶縁膜
が破損・剥離する可能性があるため、この場合には上記
アーク発生による不具合が出てくると同時に位置決め精
度も低下するという問題点があった。また、表面に酸化
クロム膜を有する鋼製のロケートピンにあっても、表面
の酸化クロム膜の破損・剥離の問題は避けられなかった
。

この発明は上述した従来の問題点に着目してなされたも
ので、スポット溶接時にアークが発生せず、アーク発生
による損耗を防ぐことができ、位置決め精度を長期にわ
たって維持することが可能であるロケートピンを提供す
ることを目的としている。

［発明の構成１ （問題点を解決するための手段） この発明によるロケートピンは、気孔率が５％以内でか
つ比抵抗が５００Ω命ｃｍ以上のセラミックスからなっ
ていることを特徴としている。

この種の例えばスポット溶接用ロケートピンは、■スポ
ット溶接中にアークを発生しないように電気絶縁性に優
れていること、■繰返し使用中に折損を生じないように
高強度でかつ耐衝撃性に優れていること、■繰返し使用
中に損耗を生じないように耐摩耗性に優れていること、
■加工性が良いこと、■安価であること、が要求される
。そこで、これらの諸物件を兼備した材料としてセラミ
ックスが適しており、各種のセラミックスのうち、電気
絶縁性に優れていることが要求される観点からは比抵抗
が５００Ω・Ｃｍ以上のものを使用し、高強度でかつ耐
衝撃性に優れていることが要求される観点からは気孔率
が５％以内のものを使用しなければならないことを種々
の実験から確認した。

そして、具体的には、部分安定化ジルコニア焼結体（Ｐ
ＳＺ　　Ｚｒ０２）、窒化珪素（３１３Ｎ４　）　　＋
炭化珪素（ＳｉＣ）の常圧焼結体もしくはホットプレス
成形体が好ましいことを確かめた。

なお、電気絶縁性の観点からはベークライト製のロケー
トピンやセラミックスを溶射した鋼製のロケートピンも
゛有力であるが、ベークライト製のものでは耐摩耗性に
問題があり、従来品よりも悪い結果が得られ、また溶射
によっては気孔率の小さいセラミック層を形成できない
ことから被溶接物をセットする時の衝撃により溶射層の
破壊・剥離が起き、また耐摩耗性も悪く、根本的な解決
になり得ないことを再確認した。

さらに、ロケートピンの材質を鋼からセラミックスに変
えるにあたり、セラミックスの最大の欠点である「脆さ
」を克服するため、応力のかからない状態での使用と応
力集中を避けることがとくに要求される。このため、ロ
ケートピンのエツジ部はすべてＲ取りとすることが望ま
しく、とくに応力集中部は大きなＲとすることが望まし
い。また、ロケートピンの取り付けは、第７図に示した
従来の場合にはロケートピン１０１に直接おねじ部１０
１Ｃを形成してナツト１０３により行っているが、ロケ
ートピン１０１におねじ部１０１Ｃを直接形成した場合
には取り付は状態で応力が加わるため、ロケートピンに
ねじ部を直接形成しない取り社は構造とすることがより
望ましい。

そしてさらに望ましくは、被溶接物をセットする時の衝
撃を緩和するために、ロケートピンをゴム等の弾性体を
介して取り付ける構造とするのが良い。この発明による
ロケートピンは、被溶接パネル等の被溶接物の位置決め
のほか、スポット溶接用電極や金型などの位置決めにも
使用することができる。

（実施例１） 第１図はこの発明の第一実施例を示しており、ロケート
ピン１は全体が気孔率５％以内でかつ比抵抗５００Ω・
Ｃｍ以上の強靭性および電気絶縁性等に優れたセラミッ
クスからなり、上部には円錐頭部１ａを有していると共
に下部には拡大基部１ｂを有しており、エツジ部はすべ
てＲ取りした形状としている。このロケートピン１は当
該ロケートピン１のＲ取り形状に合わせて大きくＲ取り
したロケートピン嵌合孔２ａを有するフィクスチャ−２
に嵌挿Ｓれ、ロケートピン１の底面に固定盤３を当て、
固定盤３に形成したボルト孔３ａに、ワッシャ４を介し
て六角穴付ポルト５を挿通し、このポルト５を前記フィ
クスチャ−２に形成しためねじ孔２ｂにねじ込んでロケ
ートピン１をフィクスチャ−２に固定している。なお、
フィクスチャ−２は溶接ピン固定台（図示せず）に固定
されている。そして、スポット溶接時には、被溶接パネ
ル６．７に形成した位置決め孔６ａ、７ａを前記ロケー
トピン１に嵌合した状態でフィラスチャー２上に載置す
る。

したがって、スポット溶接時において、全体を鋼製とし
た従来のロケートピン（１０１）のように、被溶接パネ
ル６．７との間でアークを発生することがないため、ア
ーク発生による径変化およびスパッタ付着が生じず１位
置決め精度を高く維持することが可能であると同時に、
被溶接パネル６．７の抜き取りも著しく容易に行うこと
が可能であり、スパッタ除去作業も不要である。また、
この実施例では取り付は状態でロケートピン１に応力集
中がないため、強度・耐久性共に非常に優れたものとな
っている。

（実施例２） 第２図はこの発明の第二実施例を示しており、前記第１
図に示した第一・実施例とは、ロケートピン１とフィク
スチャ−２との間にゴム等の弾性体８を介在させ、ロケ
ートピン１と固定盤３との間にもゴム等の弾性体９を介
在させた点で相違している。

このように弾性体８．９を介在させることによって、前
記実施例１において述べた効果のほかに、被溶接パネル
６．７をフィラスチャー２上にセットする際に、ロケー
トピン１に加わる衝撃力を緩和することが可能であり、
ロケートピン１の破損をより一層効果的に防ぐことがで
きるようになる。

（実施例３） 第３図はこの発明の第三実施例を示しており。

ロケートピン１１は全体が気孔率５％以内でかつ比抵抗
５００Ω・Ｃｍ以上の強靭性および電気絶縁性等に優れ
たセラミックスからなり、上部には円錐頭部１１ａを有
していると共にストレート状の途中には取り付は用凹部
ｆｌｂを有しており、エツジ部はすべてＲ取りした形状
としている。このロケートピン１１はロケートピン嵌合
孔１２ａを有するフィクスチャ−１２に嵌挿され、フィ
クスチャ−１２に形成した固定ビン嵌合孔１２ｂに挿通
した固定ビン１３の一部を前記ロケートピン１１の四部
１１ｂに係合させることにより、前記ロケートピン１１
に応力集中を生じさせることなくフィクスチャ−１２に
固定している。そして。

スポット溶接時には、被溶接パネル６．７に形成した位
置決め孔６ａ、７ａを前記ロケートピン１に嵌合した状
態でフィラスチャー１２上に載置する。

したがって、この場合にも実施例１と同様に被溶接パネ
ル６．７との間でアークを発生することがなく、またロ
ケートピン１には応力集中が生じないため、長期の使用
に耐え得るものとなる。

（実施例４） 第４図はこの発明の第四実施例を示しており、第３図に
示した第三実施例とは、固定ビン１３にゴム等゛の弾性
体１４を被覆したものを用い、ロケートピン１１と固定
ビン１３との間に弾性体１４を介在させた点で相違して
いる。

このように弾性体１４を介在させることによって、前記
ロケートピン１１に加わる衝撃力を緩和することが可能
であり、ロケートピン１１の破損をより一層効果的に防
ぐことができるようになる。

（実施例５） 第５図はこの発明の第五実施例を示しており、ロケート
ピン２１は気孔率５％以内でかつ比抵抗５００Ω・ｃｍ
以上の強靭性および電気絶縁性等に優れたセラミックス
によってキャップ形状に形成されており、このロケート
ピン２１はキャップ形状に形成された弾性体２２を介し
て上部が凸形状の鋼製の支持体２３に固定されている。

前記支持体２３は下部がおねじ２３ａになっており、溶
接ビン固定台２４を貫通してナツト２５により前記固定
台２４に固定されている。なお、２６はスポット溶接用
電極チップ、２７はバック電極である。

この実施例によれば、実施例１と同様にアークの発生を
防げると共に、被溶接パネル６．７をロケートピン２１
ヘセツトする時に生じる衝撃力が靭性の高い鋼製の支持
体２３および弾性体２２により吸引されるため、ロケー
トピン２１目体の高強度、高耐摩耗性とあわせて一層優
れた耐久性が得られるものである。

（実施例６） 第６図はこの発明の第六実施例を示しており、第５図に
示した第五実施例とは、ロケートピン２１と円板状の弾
性体２２ａとを、また該弾性体２２ａと鋼製支持体２３
の上端円形フランジ部２３ａとをそれぞれ接着により固
定している点で相違しているが、この場合にも高強度、
高耐摩耗性のロケートピン２１となる。

（試験例１） この試験例１では、第１図に示した取り付は構造により
フィクスチャ−２に取り付けられたロケートピン１に対
して行った場合を示す。そして、ロケートピン１として
は、第１表に示す材質、密度（気孔率）、３点曲げ強さ
および比抵抗のものを用い、車体組立てに用いるスポッ
ト溶接における評価試験の結果を示している。

第１表中において、供試Ｎｏ、１の材質は部分安定化ジ
ルコニア（Ｚｒ０２）であり、共沈法により３モル％の
酸化イツトリウム（Ｙ２０３）を含むジルコニア粉末を
圧粉成形し、大気中で１４５０℃×２時間の条件で焼結
を行ったものである。また供試陥、２の材質はアルミナ
ＣＡｌｚ　Ｏ３）であり、粒成長抑止剤として酸化マグ
ネシウム（Ｍ　ｇ　Ｏ）を添加したアルミナ粉末を圧粉
成形し、大気中で１６００℃×２時間の条件で焼結を行
ったものである。さらに、供試陥。

３の材質は常圧焼結窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）であり、Ｓ
ｉ３Ｎ４に焼結助剤としてＹ２Ｏ３とＭｇＯを添加した
混合粉末を圧粉成形し、Ｎ２ガス中で１７３０℃×１時
間の条件で焼結を行ったものである。さらにまた、供試
陥、４の材質はホットプレス窒化珪素（Ｓｉ３Ｎｉ＋）
であり、前記陽、３と同じ組成の圧粉成形体をＮ２ガス
中で１７００℃Ｘ０．５時間の加熱条件で２５０ｋｇｆ
／ｃｍ２の加圧力によりホットプレスしたものである。

さらにまた、供試崩、５の材質は常圧焼結炭化珪素（Ｓ
ｉＣ）であり、ＳｉＣにホウ素（Ｂ）と炭素（Ｃ）を添
加した混合粉末を圧粉成形し、真空中で２０５０℃×０
．５時間の条件で焼結を行ったものである。

一方、供試陥、６の材質は反応焼結窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ
４）であり、金属シリコン粉末を圧粉成形し、窒素（Ｎ
２）ガス中で１２００〜ｂ であって、気孔率は５％を超えるものである。

また、供試ＮＯ，ｌＯの材質は反応焼結炭化珪素（Ｓ　
ｔ　Ｃ）であり、ＳｉＣとＣの混合粉末を圧粉成形し、
Ｓｉ蒸気中で１６００°ＯＸ４時間の条件で焼結を行っ
たものである。さらにまた、供試陽、７〜９は前記供試
ＮＯ，１０と同じ反応焼結炭化珪素（Ｓ　ｔ　Ｃ）であ
るが、残留シリコン量を減少させて電気絶縁性を高める
ため、焼結体をさらに高真空φ高温下で保持したもので
ある。

そして、スポット溶接条件は第２表のとおりで行った。

第２表 第１表に示すように、供試１１＆）、１〜７のセラミッ
クス製ロケートピンを用いた場合にはアークの発生が認
められず、アークの発生を防ぐためには５００Ω・ｃｍ
以上の比抵抗が必要であることが明らかになった。しか
し、これらのうち気孔率が５％を超えるＮｏ、６．７で
は、アークの発生はないものの、強度および靭性が低い
ため、途中で破損するものもあり、また摩耗も本発明例
に比べて大きく、気孔率は５％以下とする必要のあるこ
とがわかった。また、比抵抗が５００Ω・ｃｍよりも小
さいＮＯ，８，９，ｔｏおよび従来の鋼製のロケートピ
ンである崩、１１では、アークの発生が認められ、好ま
しい結果は得られなかった。

（試験例２） この試験例２では、前記試験例１における供試陥、３の
材料（常圧焼結窒化珪素）でロケートピンを製作するこ
ととしたが、この場合、第１図に示した形状のロケート
ピン１を製作してこれを第１図のようにフィクスチャ−
２と固定盤３との間に固定した構造のものと、同じ形状
のロケートピン１を第２図に示すようにシート状の天然
ゴムからなる弾性体８．９を介してフィクスチャ−２と
固定盤３との間に固定したものと、第４図に示した形状
のロケートピン１１を製作してこれを第４図のように天
然ゴムからなる弾性体１４を被覆した固定ビン１３を用
いて固定した構造のものとに対して試験を行うこととし
、車体組立のスポット溶接における評価試験を行った。

この場合のスポット溶接条件は、電圧：１５〜３０Ｖ、
電流１２０００〜１３０００Ａとした。その結果を第３
表に示す。

第　　　３　　　表 第３表に示した結果から明らかなように、ロケートピン
１，１１の取り付けに際して弾性体８．９．１４を介在
させた場合にはｌＯ万回打点時までにおいてロケートピ
ン１，１１の折損はなかったのに対し、弾性体を介在さ
せない場合にはｌＯ万回打点時までにおいてロケートピ
ン１の折損が認められた。したがって、ロケートピン１
゜１１の取り付けに際して弾性体８，９．１４を介在さ
せることにより、被溶接物をフイクスチャー２．１２上
にセットした時の衝撃を緩和できることが確認された。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、この発明によれば、ロケート
ピンの材質を、気孔率が５％以内でかつ比抵抗が５００
Ω・ｃｍ以上であるセラミックスとしたから、スポット
溶接時にロケートピンの部分でアークが発生するのを防
止することが可能となり、従来頻繁に行わねばならなか
ったロケートピンの交換作業を大幅に低減することがで
きると共にスパッタの除去作業も不要となり、前記ロケ
ートピンに被溶接物をセットする時であってもこの発明
によるロケートピンは強度、耐摩耗性共に優れているの
で、多少乱暴に作業してもロケートピンが破損すること
がなく、位置決め精度および生産性を著しく向上させる
ことができるという非常に優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は各々この発明の第一実施例ないし
第六実施例によるロケートピンを取り付けた状態を示す
断面説明図、第７図は従来のロケートピンを取り付けた
状態を示す断面図である。 １，１１．２１・・・ロケートピン、 ６．７・・・被溶接パネル、 ８．９，１４，２２．２２ａ・・・弾性体。 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人弁理士　小　　塩　　　　豊 第５図 第６図 二ムに＝→７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）気孔率が５％以内でかつ比抵抗が５００Ω・ｃｍ
   以上のセラミックスからなるロケートピン。