WO2004009280A1 - プロジェクション溶接の電極 - Google Patents

Abstract

プロジェクション溶接の電極は、円筒状の形をした金属製の本体（６）の端部に通孔（19）を有する金属製の端蓋（10）が取り付けられ、本体（６）内に絶縁材料製のガイド筒（12）が配置され、このガイド筒（12）の端部に部品（２）の受入孔（18）が端蓋（10）の通孔（19）と連通した状態で形成され、ガイド筒（12）を冷却する流体の冷却通路（32）が形成されている。

Description

プロジェクション溶接の電極 背景技 この発明は、 プロジェクション溶接の電極に関するもので、 電極の受入孔内に ボル卜のような軸状の部品を挿入して溶接を行うような分野で利用される。 図 1は、 本発明の実施の形態を示す図であるが、 この図を使って従来技術の説 明をする。 参照数字 1で概括的に指してある電極 1の取付け部分には冷却水が導 かれる冷却孔 13 が明けられ、 ここに流入してきた冷却水は矢線のように折り返 した流れとなる。溶接時の熱が直接伝えられる端蓋 10は、 冷却孔 13から最も離 れた箇所に位置している。 また、 本体 6の内部には合成樹脂製の非金属材料で作 られたガイ ド筒 12が挿入されている。 上述のように、 S@のなかで最も高温となる端蓋 10が冷却孔 13から大幅に離 隔していると、 冷却作用が端蓋 10に対して十分に効かない。端蓋 10が高温下に おかれると、 溶接時の力!]圧により部品のフランジ 4が端蓋 10の表面に食い込む 現象が発生し、端蓋 10にフランジ 4の形をした窪みが形成される。したがって、 端蓋 10の耐久性が低下し、端蓋 10の交換サイクルが短くなり、 交換のために生 産ラインの停止回数が著しく増大し、 生産性の低下や交換部品の費用が不経済な こととなる。 また、 ガイ ド筒 12は、 合成樹脂等の非金属材料でできているので、 熱的に十 分な冷却が要求される。 さらに、 電極の受入孔内に進入させられたプロジェクションボルト等の軸状部 品を、 電気的な方法で検出して、 そこに部品が正常に存在することを確認するこ とは、 種々な方法が知られているが、 これをより的確な手法で実現する必要があ る, 発明の開示 本発明の一の実施の形態によれば、 プロジェクション溶接の電極は、 円筒状の 形をした金属製の本体の端部に通孔を有する金属製の端蓋が採り付けられ、 前記 本体内に絶縁材料製のガイ ド筒が配置され、 このガイド筒の端部に部品の受入孔 が前記端蓋の通孔と連通した状態で形成され、 前記ガイド筒を冷却する流体の冷 却通路が形成されている。 このため、 ガイド筒を冷却する冷却通路は端蓋により 近い箇所に配置されることとなるので、 端蓋が受けた溶接熱はより積極的に冷却 通路へ伝熱され、 端蓋の異常高温が防止されて、 端蓋表面の窪み現象が大幅に減 少する。 さらに、 ガイ ド筒に伝達された溶接熱も冷却通路へ効果的に伝熱されて 冷却され、 合成樹脂等の非金属製のガイ ド筒の熱的劣化等が防止される。 流体は冷却水とすることができ、 冷却通路は本体の円周方向に延在する環状溝 の形態とすることができる。 本体の円周方向に延在する環状溝内を冷却水が流通 することによって十分な冷却効果が得られる。 とくに、 円周方向の冷却通路であ るから、 端蓋から伝わってくる熱は必ずこの冷却通路を通過することになり、 こ こで効果的に熱が奪われて確実な冷却が実行される。 冷却通路はガイド筒の外周に形成することができる。 これにより、 熱耐久性の 低い合成樹脂等の非金属製ガイド筒が積極的に冷却され、 ガイ ド筒への熱的弊害 が防止され、 同時に、 端蓋に近い箇所に冷却通路が配置されることになるので、 端蓋の冷却効果も向上する。 ガイド筒内に磁石を配置し、 端蓋の通孔からガイ ド筒の受入孔に挿入された部 品が磁石に吸引されて部品の ¾ への保持がなされるようにしてもよい。 この場 合、 電極がどのような方向に向いていても、 受入孔に挿入された部品が不用意に 抜け落ちることがなく、 正確な溶接動作が得られる。 部品検出の検出電流が少なくとも磁石、 部品、 端蓋および本体を流れるように してもよい。 この場合、 部品は端蓋の通孔内面にも接触しているので、 検出電流 は少なくとも磁石、 部品、 端蓋および本体を流れ、 部品の有無を確実に検出でき る。 図面の簡単な説明 図 1は本発明の実施形態を示す電極の縦断面図である。

図 2は冷却通路の変形例を示す部分的な縦断面図である。

図 3は本発明の他の実施の形態を示す部分的な縦断面図である。

図 4は本発明のさらに他の実施の形態を示す電極の縦断面図である。

図 5は図 4の電極の側面図である。 発明を実施するための最良の形態 まず、 図 1の実施の形態について説明すると、 ここでの部品 2はプロジェクシ ヨンボルトであり、 軸部 3、 フランジ部 4および溶着用の突起 5から構成されて いる。 電極 1の本体 6は、 ねじ部 9で分解可能に結合したクロム銅製の溶接側部 材 7と同じくクロム銅製の固定側部材 8とで構成されている。 溶接側部材 7の先 端にはベリリウム銅製の端蓋 10がねじ部 11で取り外し可能に結合されている。 なお、 符号 10 aは端蓋 10の貫通孔 19に装着した絶縁筒を指す。 既述のとおり 固定側部材 8は端部に冷却孔 13を備えている。 本体 6は断面が円形であり、 その内部には円筒形のガイド筒 12 が挿入されて いる。 ガイ ド筒 12は、 たとえばべ一クライ ト、 ポリアミ ド、 P T F E等の絶縁 性材料で構成されている。 ガイド筒 12は、 大径部 17と小径部 18とからなる貫 通孔を有する。 大径部 17内には磁石の織 14が摺動可能に収容され、 小径部 18には鉄製のガイドビン 16が摺動可能に収容されている。容器 14には磁石（永 久磁石） 15を埋設してあり、 #11 14とガイドビン 16は、 ガイドピン 16が磁石 15と密着した状態で溶接してある。小径部 18は部品 2の軸部 3の受入孔 (以下、 小径部 18のことを受入孔 18とも呼ぶ。） としての役割を果たし、端蓋 10の通孔 19がこの受入孔 18と合致 （連通） させてある。 通孔 19の内径は軸部 3の外径 よりもわずかに大きく設定してあり、 軸部 3が通孔 19の内面に接触するように 寸法が設定されている。 固定側部材 8はガイド筒 12の貫通孔 （17) と連通する孔を有し、 その底部に 導通用の座金 21を収容した絶縁材料（たとえば P T F E )製の絶縁カップ 20を はめ込んである。座金 21と容器 14との間に圧縮コイルスプリング 22が介在し、 その弾力によって容器 14を図の下向きに、 座金 21を図の上向きに押している。 座金 21には電線 23が接続され、絶縁管 24内を通って外部に導き出されている。 もう一方の電線 25は本体 6 (固定側部材 8 ) に接続されている。 これらの電線 23， 25は検知装置 46に繋がっている。 ボルト 2を受入孔 18 に供給する手段としてはいろいろあるが、 ここでは矢線 26、 27、 28で示すようなスクェア一モーションをする供給ロッド 29を例示した。 供給ロッド 29の端部には先端側に開放させられた凹部 30が形成され、 ここにフ ランジ 4が受け入れられるもので、 ボルト 2を保持するために磁石 31が凹部 30 の底部に埋設されている。 冷却用の流体が通過する冷却 ¾{¾ 32が本体 6の円周方向に延在している。 図 1の実施の形態の場合、 冷却通路 32はガイ ド筒 12の外周に形成された環状溝 33によって提供される。 環状溝 33は、 ガイド筒 12の軸方向長さのほぼ中央付 近に位置付けられている。溶接側部材 7に入口管 34と出口管 35が取り付けられ、 環状溝 33に冷却水を供給し、 また、 排出するようになっている。符号 39は、 ガ ィ ド筒 12 と本体 6との間で冷却水の封止を行うための 0リングを指している。 また、 ガイ ド筒 12の座金 21側の端部に近い箇所には、 円周方向のシール溝 40 が形成され、 その中に接着剤 41が充填してある。 こうすることにより、 万一、 冷却水が〇リング 39を通過したとしても、それがすきまを通って座金 21にまで 達するのを確実に防止する。座金 21から圧縮コイルスプリング 22を経て固定側 部材 8へ通電するような短絡回路が成立してしまうと、 ボルト 2が受入孔 18 に 正しく挿入されていないのに挿入されているかのような誤作動を招くことになる からである。 凹部 30にて部品 2を保持した供給口ッド 29が矢線 26, 27で示す動きをして ボルト 2の軸部 3が通孔 19から受入孔 18内に挿入され、 続いて供給口ヅド 29 は矢線 28の方向に復帰する。 ボルト 2は磁石 15の磁力によってガイドピン 16 に強く吸着される。 この吸着によって、 電線 23から座金 21、 圧縮コイルスプリ ング 22、 容器 14 (磁石 15)、 ガイ ドビン 16、 ボルト 2、 通孔 19の内面、 本体 6を通って電線 25 に至る通電経路が成立し、 このような通電がなされることに よって、 ボルト 2が受入孔 18内に存在していることが検知される。 もし、 ボルト 2が受入孔 18内に存在していなかったり、 あるいは受入孔 18の 奥部まで正常に進入していなかったりすると、 ボルト 2とガイドビン 16 との電 気的接触が成立しないので、 前述の通電経路が形成されず、 したがって、 部品存 在の検知信号が発せられない。この検知信号が出されないことをトリガ一にして、 電極のストローク作動を行わせないようにするのである。 ボルト 2がガイドビン 16 に吸着されたままフランジ 4が相手方部材たとえば 鋼板部品 （図示せず） に押し付けられると、 圧縮コイルスプリング 22 に杭して 磁石 15 (容器 14) が大径部 17内を摺動し、 これによつてフランジ 4が端蓋 10 の表面に密着し、 弓 Iき続き溶接電流の通電がなされて突起 5が相手方部材に溶着 させられるのである。 冷却水が溝 33内を通過することにより、 フランジ 4から端蓋 10、 溶接側部材 7を経てガイド筒 12に伝わつた熱は、 環状溝 33を流れる冷却水で冷却され、 ガ ィド筒 12 が過熱状態にならず、 合成樹脂の劣化等が防止される。 さらに、 端蓋 10に近い箇所に環状溝 33が位置しているので、溶接時の熱は効果的に冷却され、 端蓋 10の端面に窪みができにくくなり、端蓋 10の耐久性が向上し、 前述のよう なライン停止や交換部品の費用節減に有効である。 すなわち、 冷却通路 32 によ つて端蓋 10とガイ ド筒 12の両方を効果的に冷却する。 図 2は、 溶接側部材 7の外側に外筒 36 を配置し、 これに図 1のものと同様な 冷却通路 32 (環状溝 33) を形成した変形例を示す。 それ以外の構成は図 1と同 じであり、 同じ機能の部材は同じ符号で指してある。 冷却作用も図 1の場合と同 じである。 図 3に示す実施の形態では冷却流体が空気であり、 ここでは、 ガイド筒 12 に 形成した空気通路 37、 ガイ ド筒 12と端蓋 10との間のすきま 38、 通孔 19が冷 却通路を構成する。 入口管 34から流入した空気は空気通路 37とすきま 38を経 て通孔 19から放出され、これによりガイ ド筒 12や端蓋 10の冷却が果たされる。 それ以外の構成は、 図 1の実施の形態と同じであり、 同じ機能の部材は同じ符号 で指してある。 冷却作用も図 1の実施の形態と同じである。 図 4および図 5に示す実施の形態は、 基本構成は図 1の電極を上下反転させた ものに相当するが、 さらに、 エア配管 42とドレン抜き穴 44を設けてある。絶縁 カップ 20の底部と座金 21には貫通穴を設けてあり、 本体 6 (固定側部材 8 ) に 形成した凹所 46が絶縁力ップ 20の貫通穴とドレン抜き穴 44とを連通させる。 したがって、 エア配管 42 とドレン抜き穴 44は互いに連通している。 エア配管 42から圧搾空気を吹き込むと、 内部に溜まった水などがドレン抜き 44から排出 される。 電極内部に水などが浸入すると、 検知回路の短絡を招くおそれがある。 電極に水がかかる原因としては、 作業者が不注意で水をこぼしたりするほか、 上 部電極の冷却水が原因となることがあり得る。 すなわち、 図示は省略したが、 図

4に示す電極 1を下部 m¾とすると、 その上方に上部電極が位置する。 その上部 電極がたとえば図 1に示すような水冷式の冷却通路を有する場合、 上部電極の本 体を分解すると、 冷却通路内の水が落下して下部電極に掛かることになる。

Claims

請求の範囲

1 . 金属製の本体と、

本体の端部に取り付けられた、 通孔を有する金属製の端蓋と、

前記端蓋の通孔と連通する部品の受入孔を有し、 前記本体内に収容された絶縁 材料製のガイ ド筒とからなり、

前記ガイ ド筒を冷却する流体の冷却通路を有する、 プロジェクシヨン溶接の電 極。

2 . 前記ガイド筒が大径部と小径部とからなる貫通孔を有し、 大径部に磁石を 内包した容器が摺動可能に収容され、 小径部に鉄製のガイ ドビンが摺動可能に収 容され、 前記容器の磁石が露出した端部を前記ガイドビンと接合し、 前記容器の 他方の端部に圧縮コイルスプリングを作用させ、 前記小径部を前記受入孔とした 請求項 1のプロジェクション溶接の電極。

3 . 前記流体が水であり、 冷却通路は本体の円周方向に延在し、 冷却水のため の入口と出口を有するている請求項 1または 2のプロジェクション溶接の電極。

4. 前記冷却通路が前記ガイド筒の外周に形成された環状溝の形態をしている 請求項 1、 2または 3のプロジヱクション溶接の電極。

5 . 前記ガイ ド筒内に磁石が挿入され、 前記端蓋の通孔からガイ ド筒の受入 孔に挿入された部品が磁石に吸引されて部品の電極への保持がなされる請求項 1 ないし 4のいずれかのプロジェクシヨン溶接の電極。

6 . 部品検出のための検出電流が少なくとも前記磁石、 前記部品、 前記端蓋お よび本体を流れるように構成した請求項 5のプロジェクション溶接の電極。

7 . 前記圧縮コイルスプリングの前記容器と反対側の端部を受ける座金に電線 を接続し、 座金と本体との間に絶縁カップを介在させ、 座金、 圧縮コイルスプリ ング、 容器、 ガイ ドピス 部品、 端蓋、 本体といった経路で通電回路を構成させ た請求項 2のプロジェクション溶接の電極。

8 . 本体内に圧搾空気を吹き込むための、 互いに連通したエア配管とドレン抜 き穴を設けた請求項 1ないし 7のいずれかのプロジェクシヨン溶接の電極。

9 . 前記流体が空気であって、 本体に設けた入口から供給され、 ガイド筒内に 形成した空気通路と、 ガイ ド筒と端蓋との間のすきまと、 端蓋の通孔を通って外 部に排出される、 請求項 1のプロジェクション溶接の電極。