WO2010010852A1 - 電極ユニット及び抵抗溶接装置 - Google Patents

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electrode unit
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electrode pin
electrodes
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國知貴裕
森下良樹
沖光武臣
越戸彰彦
佐藤寛己
宿里剛
佐藤大輔
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本田技研工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electrode unit and a resistance welding apparatus used in a resistance welding apparatus that includes a pair of positive and negative electrodes, and applies pressure to a workpiece to be welded by the electrodes to perform welding.
  • resistance welding In general, resistance welding is employed in which Joule heat is generated by flowing an electric current in a state in which two or more metal materials are stacked on each other to melt the metal materials and to connect them by pressing the metal materials. There is.
  • the separators constituting the fuel cell are integrally joined by welding two or more metal plates at a plurality of places.
  • a welding device and a welding method of a conductive connection member of a battery disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-35945 are known.
  • This welding apparatus as shown in FIG. 13, is provided with pressure side welding electrodes 1a and 1b which are two negative electrodes, and the pressure side welding electrodes 1a and 1b can independently adjust the pressure. It is attached to the electrode holding means 3a, 3b which has the pressure force adjustment means 2a, 2b.
  • the pressure side welding electrodes 1 a and 1 b are connected to one of the electrodes of the power source 4.
  • the fixed welding electrode 6 which is a positive electrode is disposed on the other surface of the workpiece 5 composed of the members 5a and 5b, and the fixed welding electrode 6 is connected to the other electrode of the power supply 4 It is done.
  • each pressurization side welding electrodes 1a and 1b are both pressurization side welding electrodes 1a and 2b by the action of pressurization power adjustment means 2a and 2b.
  • the pressure applied to 1b can be equalized to form a uniform nugget.
  • the present invention solves this kind of problem, and has an electrode unit and a resistance welding device capable of simultaneously welding with a simple and compact configuration, ensuring uniform contact pressure and contact state at a large number of welding points. Intended to provide.
  • the present invention relates to an electrode unit used in a resistance welding apparatus that includes a pair of positive and negative electrodes, and applies pressure to a workpiece to be welded by the electrodes to perform welding.
  • the electrode unit has a housing disposed between one of the electrodes and the object to be welded, and the housing contacts the object to be welded to apply an electric current to the object to be welded.
  • a plurality of electrode pins that can be advanced and retracted individually, a pressing force adjustment mechanism for individually adjusting the pressing force that presses each electrode pin against the object to be welded, and the amount of extrusion of each electrode pin toward the object to be welded An extrusion amount adjustment mechanism for adjusting individually is provided.
  • the present invention relates to a resistance welding apparatus that includes a pair of positive and negative electrodes, and applies pressure to the object to be welded using the electrodes to perform welding.
  • the resistance welding apparatus includes a pressing mechanism that applies a pressing force to one of the electrodes, and an electrode unit that is electrically connected to the one of the electrodes, and the electrode unit includes the one of the electrodes and the subject.
  • a plurality of electrodes are disposed between the welding object and the welding object, the housing being in contact with the welding object to pass an electric current, and capable of individually advancing and retracting with respect to the welding object.
  • a pin and a pressing force adjusting mechanism for individually adjusting a pressing force for pressing each electrode pin to the object to be welded, and an extrusion amount adjusting for individually adjusting the amount of extrusion of each electrode pin toward the object to be welded A mechanism is provided.
  • welding of a plurality of points is simultaneously performed via the plurality of electrode pins provided in the housing under the pressing action of one of the electrodes.
  • the pressure applied to the object to be welded and the amount of extrusion toward the object to be welded are individually adjusted. For this reason, it is not influenced by the surface structure (concave and convex shape, for example, emboss) of the object to be welded, and with a simple and compact configuration, uniform contact pressure and contact state are ensured at a large number of welding points to achieve high quality. Good welding can be performed.
  • a resistance welding apparatus 10 includes a base 12 on which a main body 14 is attached.
  • An upper electrode (one of the electrodes) 18 is attached to the main body 14 via the elevating holder 16, and a lower electrode 20 is attached to the base 12 so as to face the upper electrode 18 coaxially. .
  • the main body portion 14 is provided with a pressing mechanism portion 22 which applies a pressing force to the upper electrode 18 by moving the elevating holder 16 in the vertical direction (direction of arrow A) through a manual operation or an actuator.
  • a base plate 24 is disposed on the lower electrode 20, and the base plate 24 is supported via a backup member 26.
  • the base plate 24 is formed of copper or a copper alloy such as oxygen free copper (OFCu), tough pitch copper (TCu) or the like, and has a recess 30 corresponding to the shape of the separator 28 described later.
  • An electrode unit 32 electrically connected to the upper electrode 18 is disposed on the base plate 24.
  • the separator 28 is used, for example, in a solid oxide fuel cell (SOFC), a solid polymer fuel cell (SPFC), a phosphoric acid fuel cell (PAFC), a molten carbonate fuel cell (MCFC), etc. Functions as a bipolar plate for sandwiching the MEA 34 in which the anode electrode and the cathode electrode are disposed on both sides of the plate (see FIG. 3).
  • SOFC solid oxide fuel cell
  • SPFC solid polymer fuel cell
  • PAFC phosphoric acid fuel cell
  • MCFC molten carbonate fuel cell
  • the separator 28 includes, for example, two plates 36 and 38 made of sheet metal such as stainless steel alloy, and these are integrated by resistance welding (spot welding).
  • a fuel gas supply unit 42 which forms a fuel gas supply passage 40 is provided at a central portion of the plates 36 and 38, and the fuel gas supply unit 42 extends radially from the fuel gas supply unit 42.
  • a fuel gas supply passage 46 communicating with the communication hole 40 is formed.
  • the fuel gas supply passage 46 radially extends in eight directions between the plates 36 and 38, and a fuel gas supply hole 48 formed in the plate 38 is communicated in the vicinity of each end edge.
  • a plurality of convex portions 50 in contact with the MEA 34 are formed on the plate 38 so as to bulge around the respective fuel gas supply holes 48.
  • the plates 36 and 38 are spot-welded to each other at flat portions between the convex portions 50, and the MEA sandwiching portion 51 where the MEAs 34 are disposed has a plurality of welding points 51a.
  • the electrode unit 32 includes a first housing 52 and a second housing 54, as shown in FIGS. 4 and 5. It is preferable that the first housing 52 and the second housing 54 have a disk shape and be made of the same conductive material, for example, copper or a copper alloy.
  • a plurality of stepped holes 56 are formed in the first housing 52, and each stepped hole 56 contacts the separator 28 which is an object to be welded to flow an electric current, and the separator 28
  • the electrode pins 58 which can be advanced and retracted individually are disposed.
  • the number of electrode pins 58 is set corresponding to the number of welding points required for the object to be welded. Specifically, it is set equal to the welding point 51 a of each MEA sandwiching portion 51.
  • the electrode pin 58 is made of copper, copper alloy, copper tungsten (CuW), chromium copper (CrCu), beryllium copper alloy (Cu-Be), alumina dispersion strengthened copper (Al 2 O 3 Cu) or the like.
  • the electrode pin 58 is provided on the opposite side to the contact end 58a inserted into the small diameter portion of the stepped hole portion 56 and in contact with the separator 28, and the large diameter portion side of the stepped hole portion 56 is provided on the opposite side.
  • a head 58b slidably disposed on the
  • An elastic body for adjusting pressure applied to the head portion 58b of the electrode pin 58 to press the separator 28 on the large diameter side of the stepped hole 56 eg, a resin ball made of silicon rubber (pressure Adjustment mechanism) 60 is provided.
  • a plurality of screw holes 62 are formed in the second housing 54 coaxially with the stepped holes 56 of the first housing 52.
  • a screw member for adjusting the amount of extrusion of the electrode pin 58 toward the separator 28, for example, an immo screw (extrusion amount adjusting mechanism) 64 is screwed.
  • the thread screw 64 is formed of, for example, a resin-based material.
  • the first housing 52 and the second housing 54 are integrally clamped and held by the screw 66.
  • An insulating plate 68 formed of, for example, bakelite or the like is fixed to the first housing portion 52, for example.
  • a rectangular recess for positioning the electrode unit 32 with respect to the MEA sandwiching portion 51 by fitting the plurality of convex portions 50 provided in each MEA sandwiching portion 51 on the surface of the insulating plate 68 facing the separator 28 70 are formed.
  • the upper electrode 18 has a tip 18 a in contact with the electrode unit 32 in a hemispherical shape.
  • the plate 36 constituting the separator 28 is positioned and arranged in the recess 30 provided in the base plate 24.
  • a plate 38 is disposed on the plate 36, and an electrode unit 32 is positioned on the plate 38 corresponding to a predetermined MEA sandwiching portion 51.
  • the pressure mechanism 22 constituting the resistance welding device 10 is operated, and the upper electrode 18 moves downward integrally with the elevating holder 16. For this reason, the upper electrode 18 abuts on the second housing 54 that constitutes the electrode unit 32, and presses the electrode unit 32 toward the base plate 24.
  • each electrode pin 58 contacts the welding point 51a of the plate 38 (see FIG. 6).
  • the upper electrode 18 is pressed downward to a predetermined pressing force, while each electrode pin 58 receives the reaction force from the plate 38 (see the arrow in FIG. 7).
  • the resin ball 60 is disposed on the side of the head 58b of each electrode pin 58, and the reaction force applied to the electrode pin 58 is adjusted through elastic deformation of the resin ball 60, The pressing force of the electrode pin 58 is adjusted individually.
  • each electrode pin 58 is supplied to each electrode pin 58 through the upper electrode 18 and the electrode unit 32 in the upper electrode 18 and the lower electrode 20 which are a pair of positive and negative electrodes.
  • welding of the plurality of welding points 51 a of the plates 38 and 36 is performed via the plurality of electrode pins 58 provided in the electrode unit 32 under the pressing action of the upper electrode 18. It is done at the same time.
  • welding of multiple points is possible using a single control system.
  • a resin ball 60 is used for each electrode pin 58 as a pressure adjustment mechanism.
  • a resin ball 60 is used for each electrode pin 58 as a pressure adjustment mechanism.
  • a high elastic body such as silicone rubber or urethane rubber for the resin ball 60
  • a wide range of pressure adjustment can be performed even in the stepped hole portion 56 set to save space.
  • uniform pressure adjustment with respect to each electrode pin 58 is possible.
  • an imoscrew 64 which constitutes a pushing amount adjustment mechanism corresponding to each of the electrode pins 58, is screwed to the second housing 54. Therefore, the stroke adjustment of each electrode pin 58 can be performed separately and reliably only by adjusting the image screw 64 for each electrode pin 58. Therefore, even when the welding points 51a are not on a uniform plane, a good and reliable welding process is performed on each welding point 51a.
  • the stroke adjustment of each electrode pin 58 can be performed by previously welding the separator 28 as a sample and detecting the welding state for each of the electrode pins 58.
  • a uniform contact pressure and contact state are secured at a large number of welding points 51a with a simple and compact configuration without being affected by the surface structure (concave and convex shape) of the separator 28. High quality welding can be performed well.
  • the first housing 52 and the second housing 54 are formed of a conductive material such as copper or a copper alloy. Therefore, the separator 28 can be energized via the upper electrode 18, the second housing 54, the first housing 52 and the electrode pin 58.
  • the resin ball 60 is used as a pressing force adjusting mechanism, and an immo screw 64 is used as an extrusion amount adjusting mechanism. For this reason, the electrode unit 32 is simple in construction and economical.
  • the tip 18a of the upper electrode 18 is formed in a hemispherical shape.
  • the contact between the tip 18a and the electrode unit 32 can be always maintained without being affected by the angle of the tip 18a. Therefore, the upper electrode 18 can pressurize the electrode unit 32 reliably, and the contact between each electrode pin 58 and the separator 28 can be reliably maintained.
  • the base plate 76 has, for example, a circular recess 78 corresponding to the shape of the metal plates 72 and 74.
  • the metal plate 72 has a flat shape, while the metal plate 74 is provided with an embossed portion 80, and the metal plates 72 and 74 have a plurality of welding points 51a on a plane avoiding the embossed portion 80. To be joined.
  • the electrode unit 32 may be provided with the number of electrode pins 58 corresponding to the welding points 51 a of the metal plates 72 and 74. For this reason, the welding process of the metal plates 72 and 74 is easily and reliably performed by a single control system using the resistance welding apparatus 10.
  • the shape of the metal plates 72 and 74 can correspond to various shapes. It becomes possible to preferably use the two workpieces having the uneven portion such as the embossed portion 80 on at least one of the metal plates 74 when welding at a plurality of welding points 51a.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view of an electrode unit 90 according to a second embodiment of the present invention.
  • the same components as those of the electrode unit 32 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted. Also in the third and fourth embodiments described below, the detailed description thereof is omitted.
  • the electrode unit 90 includes a first housing 92 and a second housing 54.
  • the first housing 92 is made of a resin material in addition to a conductive material such as copper or copper alloy. May be
  • the plurality of stepped holes 56 provided in the first housing 92 are provided with electrode pins 58 individually movable back and forth, and a pressure adjustment mechanism is provided on the head 58b of the electrode pin 58. 94 is provided.
  • the pressure adjustment mechanism 94 includes a spring member, for example, a spring 96, and pedestals 98a and 98b disposed at upper and lower ends of the spring 96.
  • the spring 96 and the pedestals 98a, 98b are formed of a conductive material, such as copper or a copper alloy.
  • the electrode pin is held through the second casing 54, the screw 64, the pedestal 98b, the spring 96, and the pedestal 98a. 58 can be energized. Therefore, in particular, the first casing 92 can be made of a resin-based material, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 10 is a partial sectional view showing an electrode unit 100 according to a third embodiment of the present invention.
  • the electrode unit 100 includes a first housing 102 and a second housing 104, and the first housing 102 and the second housing 104 are each formed of a conductive material such as copper or copper alloy. Be done. While the electrode pin 58 is disposed in the stepped hole portion 56 of the first housing portion 102 so as to be able to move back and forth, the screw hole 106 provided in the second housing portion 104 has a pressure adjustment mechanism and extrusion amount adjustment. A ball plunger 108, which also functions as a mechanism, is screwed.
  • the ball plunger 108 has a cylindrical screw portion 110 screwed into the screw hole 106, a spring 112 arranged in the cylindrical screw portion 110, and a ball 114 arranged at the tip of the cylindrical screw portion 110.
  • the ball 114 abuts on the head 58 b of the electrode pin 58.
  • the pressing force of the electrode pin 58 is adjusted by the elastic deformation of the spring 112, and the stroke amount of the electrode pin 58 is adjusted under the screwing action of the cylindrical screw portion 110.
  • the pressing force adjusting mechanism and the extrusion amount adjusting mechanism can be shared by the ball plunger 108 which is a single component, and the configuration is further simplified.
  • FIG. 11 is a perspective view of main parts of an electrode unit 120 according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a plan view of main parts of the electrode unit 120.
  • the fourth embodiment can be substantially appropriately used in the first to third embodiments.
  • the electrode unit 120 includes a first housing portion 122.
  • the first housing portion 122 is formed with an opening in which the electrode pin 58 can slide in the axial direction, that is, a stepped hole 124.
  • a slit-like opening 126 extending in the radial direction of the head portion 58 b of the electrode pin 58 is formed on the inner wall surface of the stepped hole portion 124.
  • a slit portion 128 is formed in a head portion 58b of the electrode pin 58, and a metal elastic body having a bent or curved shape, for example, a plate spring 130 is disposed in the slit portion 128 and the slit opening 126. .
  • the leaf spring 130 is formed of a conductive material, for example, copper or copper alloy, and the central bending portion 130a abuts on the inner wall surface forming the slit portion 128 of the head portion 58b, while the respective end edges are formed.
  • the bent portion 130 b abuts on the wall surface of the slit opening 126.
  • the first housing 122 and the plate spring 130 are made of copper or a copper alloy. For this reason, the electrode pin 58 can be energized via the plate spring 130 in contact with the inner wall of the slit portion 128 of the electrode pin 58 and the inner wall of the slit opening 126 of the first housing portion 122.
  • the leaf spring 130 is always in electrical contact with the first housing portion 122 and the electrode pin 58. Therefore, the contact resistance of the sliding portion can be maintained at a constant value, and current can be reliably supplied from each electrode pin 58.
  • various configurations can be adopted such as bending or curving of a rod-like spring member other than the above-described plate spring 130.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention is also applicable to multipoint welding (series welding) by bringing a pair of positive and negative electrodes into contact with the same side of a workpiece to be welded.

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Abstract

　抵抗溶接装置（１０）を構成する電極ユニット（３２）は、第１筐体部（５２）及び第２筐体部（５４）を備える。第１筐体部（５２）には、段付き孔部（５６）が複数形成されており、各段付き孔部（５６）には、電極ピン（５８）が摺動自在に配設される。電極ピン（５８）の頭部（５８ｂ）には、加圧力調整機構を構成する樹脂ボール（６０）が配置される。第２筐体部（５４）には、各段付き孔部（５６）と同軸上にねじ孔（６２）が形成され、各ねじ孔（６２）には、電極ピン（５８）の押出量を調整するための押出量調整機構を構成するイモねじ（６４）が螺合する。

Description

電極ユニット及び抵抗溶接装置
　本発明は、正負一対の電極を備え、前記電極により被溶接物を加圧通電して溶接を行う抵抗溶接装置に用いられる電極ユニット及び抵抗溶接装置に関する。
　通常、２以上の金属材料同士を互いに積層した状態で、電流を流すことによりジュール熱を発生させ、前記金属材料を溶解させるとともに、該金属材料を加圧することによって接続する抵抗溶接が採用されている。
　例えば、ボタン電池等の電池の集電タブと集電体とを溶接する際や、回路基板の端子等を溶接する際には、複数箇所を溶接する必要がある。また、燃料電池を構成するセパレータは、２枚以上の金属プレートを複数箇所で溶接することにより、一体に接合する作業が行われている。
　この種の溶接作業では、特に被溶接物の表面に凹凸（例えば、エンボス）や段差が設けられている場合に、溶接強度のばらつきを低減するとともに、溶接工程に係る時間を短縮することが望まれている。
　そこで、例えば、特開２００２－３５９４５号公報に開示された電池の導電接続部材の溶接装置及び溶接方法が知られている。この溶接装置は、図１３に示すように、２本の負極である加圧側溶接電極１ａ、１ｂを備えており、前記加圧側溶接電極１ａ、１ｂは、それぞれ独立して加圧力の調整が可能な加圧力調整手段２ａ、２ｂを有した電極保持手段３ａ、３ｂに取り付けられている。加圧側溶接電極１ａ、１ｂは、電源４の一方の電極に接続されている。
　一方、部材５ａ、５ｂからなる被溶接体５の他方の面には、正極である固定側溶接電極６が配設されており、この固定側溶接電極６は、電源４の他方の電極に接続されている。
　これにより、加圧側溶接電極１ａ、１ｂを介して２箇所の溶接を同時に行うとともに、各加圧側溶接電極１ａ、１ｂは、加圧力調整手段２ａ、２ｂの作用によって、両加圧側溶接電極１ａ、１ｂに作用する加圧力を等しくすることができ、均一なナゲットが形成される、としている。
　しかしながら、上記の特開２００２－３５９４５号公報では、被溶接体５に２点の溶接を行うために、それぞれ加圧側溶接電極１ａ、１ｂ、加圧力調整手段２ａ、２ｂ及び電極保持手段３ａ、３ｂを個別に設ける必要がある。このため、構造が複雑化し、溶接装置全体を小型化することができない。
　しかも、被溶接体５の溶接箇所が３箇所以上の場合には、加圧側溶接電極１ａ、１ｂで３箇所以上に同時に行うことができない。これにより、各溶接点に対して均一に加圧することが困難である。
　本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、多数の溶接箇所に均一な接圧及び接触状態を確保して同時に溶接することが可能な電極ユニット及び抵抗溶接装置を提供することを目的とする。
　本発明は、正負一対の電極を備え、前記電極により被溶接物を加圧通電して溶接を行う抵抗溶接装置に用いられる電極ユニットに関するものである。
　電極ユニットは、一方の電極と被溶接物との間に配設される筐体を有し、前記筐体には、前記被溶接物に接触して電流を流すとともに、前記被溶接物に対して個別に進退自在な複数の電極ピンと、各電極ピンを前記被溶接物に押圧する加圧力を個別に調整するための加圧力調整機構と、各電極ピンの前記被溶接物に向かう押し出し量を個別に調整するための押し出し量調整機構とが設けられている。
　さらに、本発明は、正負一対の電極を備え、前記電極により被溶接物を加圧通電して溶接を行う抵抗溶接装置に関するものである。
　抵抗溶接装置は、一方の電極に対して加圧力を付与する加圧機構部と、一方の前記電極に電気的に接続される電極ユニットとを備え、前記電極ユニットは、一方の前記電極と被溶接物との間に配設される筐体を有し、前記筐体には、前記被溶接物に接触して電流を流すとともに、前記被溶接物に対して個別に進退自在な複数の電極ピンと、各電極ピンを前記被溶接物に押圧する加圧力を個別に調整するための加圧力調整機構と、各電極ピンの前記被溶接物に向かう押し出し量を個別に調整するための押し出し量調整機構とが設けられている。
　本発明では、一方の電極の押圧作用下に、筐体に設けられている複数の電極ピンを介して複数点の溶接が同時に行われる。その際、各電極ピンは、被溶接物に押圧する加圧力及び前記被溶接物に向かう押し出し量がそれぞれ個別に調整されている。このため、被溶接物の表面構造（凹凸形状、例えば、エンボス）に影響されることがなく、簡単且つコンパクトな構成で、多数の溶接箇所に均一な接圧及び接触状態を確保して高品質な溶接を良好に行うことが可能になる。
本発明の第１の実施形態に係る抵抗溶接装置の概略側面図である。 前記抵抗溶接装置の概略斜視図である。 前記抵抗溶接装置により溶接されるセパレータの分解斜視説明図である。 前記抵抗溶接装置を構成する電極ユニットの分解斜視説明図である。 前記電極ユニットの斜視説明図である。 前記電極ユニットを構成する電極ピンが溶接点に接触した際の説明図である。 前記電極ピンに反力が付与された際の説明図である。 前記抵抗溶接装置により溶接される金属プレートの分解説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る電極ユニットの一部断面説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る電極ユニットの一部断面説明図である。 本発明の第４の実施形態に係る電極ユニットの要部斜視説明図である。 前記電極ユニットの要部平面説明図である。 特開２００２－３５９４５号公報に開示された溶接装置の説明図である。
　図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る抵抗溶接装置１０は、基台１２を備え、この基台１２上に本体部１４が取り付けられる。本体部１４には、昇降ホルダ１６を介して上部電極（一方の電極）１８が装着されるとともに、基台１２には、前記上部電極１８に同軸上に対向して下部電極２０が装着される。
　本体部１４には、手動操作又はアクチュエータを介して昇降ホルダ１６を上下方向（矢印Ａ方向）に移動させることにより、上部電極１８に対して加圧力を付与する加圧機構部２２が設けられる。
　下部電極２０上には、ベースプレート２４が配置されるとともに、前記ベースプレート２４は、バックアップ部材２６を介して支持される。ベースプレート２４は、銅又は銅合金、例えば、無酸素銅（ＯＦＣｕ）、タフピッチ銅（ＴＣｕ）等で形成されており、後述するセパレータ２８の形状に対応する凹部３０を設ける。このベースプレート２４上には、上部電極１８に電気的に接続される電極ユニット３２が配置される。
　セパレータ２８は、例えば、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）、固体高分子型燃料電池（ＳＰＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）又は溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）等に使用され、電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設したＭＥＡ３４を挟持するバイポーラプレートとして機能する（図３参照）。
　セパレータ２８は、例えば、ステンレス合金等の板金で構成される２枚のプレート３６、３８を備え、これらが抵抗溶接（スポット溶接）により一体化される。プレート３６、３８の中央部には、燃料ガス供給連通孔４０を形成する燃料ガス供給部４２が設けられ、前記燃料ガス供給部４２から放射状に延在する橋架部４４には、前記燃料ガス供給連通孔４０に連通する燃料ガス供給通路４６が形成される。
　燃料ガス供給通路４６は、プレート３６、３８間に放射状に８方向に延在するとともに、それぞれの終端縁部近傍には、前記プレート３８に形成される燃料ガス供給孔部４８が連通する。
　プレート３８には、各燃料ガス供給孔部４８を中心にして、ＭＥＡ３４に接する複数の凸部５０が膨出形成される。プレート３６、３８は、凸部５０の間の平坦部分で互いにスポット溶接されるものであり、各ＭＥＡ３４が配置されるＭＥＡ挟持部位５１には、複数箇所の溶接点５１ａを有する。
　電極ユニット３２は、図４及び図５に示すように、第１筐体部５２と第２筐体部５４とを備える。第１筐体部５２と第２筐体部５４とは、円板状を有し、同一の導電性材料、例えば、銅又は銅合金で構成されることが好ましい。
　第１筐体部５２には、複数の段付き孔部５６が形成されるとともに、各段付き孔部５６には、被溶接物であるセパレータ２８に接触して電流を流すとともに、前記セパレータ２８に対して個別に進退自在な電極ピン５８が配設される。電極ピン５８の数は、被溶接物に必要な溶接点数に対応して設定される。具体的には、各ＭＥＡ挟持部位５１の溶接点５１ａと同等に設定される。
　電極ピン５８は、銅、銅合金、銅タングステン（ＣｕＷ）、クロム銅（ＣｒＣｕ）、ベリリウム銅合金（Ｃｕ－Ｂｅ）又はアルミナ分散強化銅（Ａｌ2Ｏ3Ｃｕ）等で構成される。電極ピン５８は、段付き孔部５６の小径部に挿入されてセパレータ２８に接触する接触端５８ａと、前記接触端５８ａとは反対側に設けられ、前記段付き孔部５６の大径部側に摺動自在に配置される頭部５８ｂとを有する。
　段付き孔部５６の大径部側には、電極ピン５８の頭部５８ｂに当接してセパレータ２８に押圧する加圧力を調整するための弾性体、例えば、シリコンゴム製の樹脂ボール（加圧力調整機構）６０が配設される。
　第２筐体部５４には、第１筐体部５２の各段付き孔部５６と同軸上に複数のねじ孔６２が形成される。各ねじ孔６２には、電極ピン５８のセパレータ２８に向かう押出量を調整するためのねじ部材、例えば、イモねじ（押出量調整機構）６４がねじ込まれる。イモねじ６４は、例えば、樹脂系材料で形成される。
　第１筐体部５２と第２筐体部５４とは、ねじ６６により一体に締め付け保持される。第１筐体部５２には、例えば、ベークライト等で形成される絶縁板６８が固着される。絶縁板６８のセパレータ２８に向かう面には、各ＭＥＡ挟持部位５１に設けられている複数の凸部５０を嵌合して電極ユニット３２を前記ＭＥＡ挟持部位５１に対し位置決めするための矩形状凹部７０が形成される。上部電極１８は、電極ユニット３２に接触する先端部１８ａが半球状に形成される。
　この電極ユニット３２及び抵抗溶接装置１０の動作について、以下に説明する。
　先ず、図２に示すように、ベースプレート２４に設けられている凹部３０にセパレータ２８を構成するプレート３６が位置決め配置される。このプレート３６上には、プレート３８が配置されるとともに、前記プレート３８上には、所定のＭＥＡ挟持部位５１に対応して電極ユニット３２が位置決め配置される。
　次いで、抵抗溶接装置１０を構成する加圧機構部２２が操作され、昇降ホルダ１６と一体に上部電極１８が下方向に移動する。このため、上部電極１８は、電極ユニット３２を構成する第２筐体部５４上に当接し、この電極ユニット３２をベースプレート２４側に加圧する。
　このため、電極ユニット３２では、各電極ピン５８の接触端５８ａがプレート３８の溶接点５１ａに接触する（図６参照）。上部電極１８は、所定の加圧力に至るまで下方向に加圧される一方、各電極ピン５８は、プレート３８からその反力を受ける（図７中、矢印参照）。その際、各電極ピン５８の頭部５８ｂ側には、樹脂ボール６０が配置されており、前記電極ピン５８に付与される反力は、前記樹脂ボール６０の弾性変形を介して調整され、前記電極ピン５８の加圧力が個別に調整される。
　次いで、抵抗溶接装置１０では、正負一対の電極である上部電極１８と下部電極２０とにおいて、前記上部電極１８及び電極ユニット３２を通じて各電極ピン５８に電流が供給される。
　このように、第１の実施形態では、上部電極１８の押圧作用下に、電極ユニット３２に設けられている複数の電極ピン５８を介して、プレート３８、３６の複数の溶接点５１ａの溶接が同時に行われている。従って、単一の制御系を用いて複数点の溶接が可能になる。
　しかも、各電極ピン５８には、加圧力調整機構として樹脂ボール６０が用いられている。樹脂ボール６０には、例えば、シリコンゴムやウレタンゴム等の高弾性体を用いることにより、省スペースに設定される段付き孔部５６内でも、広範囲の圧力調整を行うことができる。特に、溶接点５１ａが不揃いに配列されている場合においても、各電極ピン５８に対して均一な圧力調整が可能になる。
　さらに、第１の実施形態では、第２筐体部５４には、各電極ピン５８に対応して押出量調整機構を構成するイモねじ６４が螺合している。従って、各電極ピン５８毎にイモねじ６４を調整するだけで、各電極ピン５８のストローク調整が個別に且つ確実に行われる。このため、溶接点５１ａが均一な平面上にない場合においても、各溶接点５１ａに対して良好且つ確実な溶接処理が遂行される。
　なお、各電極ピン５８のストローク調整は、予めサンプルとなるセパレータ２８に溶接を行い、前記電極ピン５８毎に溶接状態を検出することによって行うことができる。
　これにより、第１の実施形態では、セパレータ２８の表面構造（凹凸形状）に影響されることがなく、簡単且つコンパクトな構成で、多数の溶接点５１ａに均一な接圧及び接触状態を確保して高品質な溶接を良好に行うことが可能になる。
　しかも、単一の制御系を用いることができるため、各電極ピン５８毎にシリンダやトランス等が不要になり、抵抗溶接装置１０全体の小型及び軽量化が容易に図られる。
　また、第１の実施形態では、第１筐体部５２及び第２筐体部５４は、銅又は銅合金等の導電性材料で形成されている。従って、上部電極１８、第２筐体部５４、第１筐体部５２及び電極ピン５８を介して、セパレータ２８に通電することができる。その上、加圧力調整機構として樹脂ボール６０を用いるとともに、押出量調整機構としてイモねじ６４を用いている。このため、電極ユニット３２は、構成が簡素化し且つ経済的である。
　また、上部電極１８の先端部１８ａは、半球形状に形成されている。これにより、上部電極１８に加圧力が付与される際、先端部１８ａの角度の影響を受けずに前記先端部１８ａと電極ユニット３２との接触状態を常に保つことができる。従って、上部電極１８は、電極ユニット３２を確実に加圧することができ、各電極ピン５８とセパレータ２８との接触を確実に維持することが可能になる。
　さらにまた、第１の実施形態では、被溶接物としてセパレータ２８に代えて、例えば、図８に示すように、２枚の円板状金属プレート７２、７４を溶接する場合に用いることができる。その際、ベースプレート７６は、金属プレート７２、７４の形状に対応して、例えば、円形状の凹部７８を有する。
　金属プレート７２は、平坦状を有する一方、金属プレート７４は、凹凸状のエンボス部８０を設けており、前記金属プレート７２、７４は、前記エンボス部８０を避けた平面上に複数の溶接点５１ａを設けて接合される。
　一方、電極ユニット３２では、金属プレート７２、７４同士の溶接点５１ａに対応した本数の電極ピン５８を備えていればよい。このため、抵抗溶接装置１０を用いて金属プレート７２、７４の溶接処理が単一の制御系で容易且つ確実に遂行される。
　なお、金属プレート７２、７４の形状は、円形状の他、種々の形状にも対応することができる。少なくとも一方の金属プレート７４にエンボス部８０等の凹凸形状部を有する２枚の被溶接物同士を、複数の溶接点５１ａで溶接する際に良好に用いることが可能になる。
　図９は、本発明の第２の実施形態に係る電極ユニット９０の一部断面説明図である。なお、第１の実施形態に係る電極ユニット３２と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３及び第４の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
　電極ユニット９０は、第１筐体部９２と第２筐体部５４とを備えるとともに、前記第１筐体部９２は、銅又は銅合金等の導電性材料の他、樹脂製材料で構成してもよい。第１筐体部９２に設けられる複数の段付き孔部５６には、それぞれ電極ピン５８が個別に進退自在に配置されるとともに、前記電極ピン５８の頭部５８ｂ側には、加圧力調整機構９４が設けられる。
　加圧力調整機構９４は、ばね部材、例えば、スプリング９６と、前記スプリング９６の上下両端に配置される台座９８ａ、９８ｂとを備える。スプリング９６及び台座９８ａ、９８ｂは、導電性材料、例えば、銅又は銅合金で形成される。
　この第２の実施形態では、電極ピン５８の加圧力を調整するためにスプリング９６の弾性変形を用いており、樹脂ボール６０を用いる上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
　さらに、イモねじ６４が、例えば、銅又は銅合金等の導電性材料で構成されることにより、第２筐体部５４、前記イモねじ６４、台座９８ｂ、スプリング９６及び台座９８ａを介して電極ピン５８に通電を行うことができる。従って、特に、第１筐体部９２を樹脂系材料で構成することが可能になる他、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
　図１０は、本発明の第３の実施形態に係る電極ユニット１００の一部断面説明図である。
　電極ユニット１００は、第１筐体部１０２及び第２筐体部１０４を備え、前記第１筐体部１０２及び前記第２筐体部１０４は、それぞれ銅又は銅合金等の導電性材料で形成される。第１筐体部１０２の段付き孔部５６には、電極ピン５８が進退自在に配置される一方、第２筐体部１０４に設けられるねじ孔１０６には、加圧力調整機構及び押出量調整機構の機能を兼用するボールプランジャー１０８が螺合する。
　ボールプランジャー１０８は、ねじ孔１０６に螺合する筒状ねじ部１１０と、この筒状ねじ部１１０内に配置されるスプリング１１２と、前記筒状ねじ部１１０の先端に配置されるボール１１４とを備え、前記ボール１１４が電極ピン５８の頭部５８ｂに当接する。
　このため、スプリング１１２の弾性変形によって、電極ピン５８の加圧力が調整されるとともに、筒状ねじ部１１０の螺回作用下に、前記電極ピン５８のストローク量の調整が行われる。
　従って、第３の実施形態では、加圧力調整機構及び押出量調整機構が、単一の部品であるボールプランジャー１０８により兼用することが可能になり、構成が一層簡素化される。
　図１１は、本発明の第４の実施形態に係る電極ユニット１２０の要部斜視説明図であり、図１２は、前記電極ユニット１２０の要部平面説明図である。なお、第４の実施形態は、実質的に第１～第３の実施形態に適宜用いることができる。
　電極ユニット１２０は、第１筐体部１２２を備え、この第１筐体部１２２には、電極ピン５８が軸方向に摺動可能な開口部、すなわち、段付き孔部１２４が形成される。この段付き孔部１２４の内壁面には、電極ピン５８の頭部５８ｂの径方向に延在するスリット状開口部１２６が形成される。
　電極ピン５８の頭部５８ｂには、スリット部１２８が形成され、前記スリット部１２８及びスリット状開口部１２６には、屈曲乃至湾曲形状を有する金属弾性体、例えば、板ばね１３０が配設される。
　板ばね１３０は、導電性材料、例えば、銅又は銅合金等で形成されており、中央の屈曲部位１３０ａが頭部５８ｂのスリット部１２８を形成する内壁面に当接する一方、両端縁部の各屈曲部位１３０ｂは、スリット状開口部１２６を構成する壁面に当接する。これにより、電極ピン５８の頭部５８ｂは、第１筐体部１２２の段付き孔部１２４の内壁面に、常時、押圧される。
　この第４の実施形態では、第１筐体部１２２及び板ばね１３０は、銅又は銅合金で構成されている。このため、電極ピン５８のスリット部１２８の内壁と、第１筐体部１２２のスリット状開口部１２６の内壁とに接する板ばね１３０を介して、前記電極ピン５８に通電することができる。
　しかも、電極ピン５８が段付き孔部１２４内を進退する際には、板ばね１３０が、常時、第１筐体部１２２と前記電極ピン５８とに電気的に接触している。従って、摺動部分の接触抵抗を一定値に維持することが可能になり、各電極ピン５８からの通電を確実に行うことができる。
　なお、金属弾性体としては、上記の板ばね１３０の他、棒状のばね部材を屈曲乃至湾曲形成したもの等、種々の構成を採用することができる。
　また、第１～第４の実施形態では、上部電極１８と下部電極２０との間に被溶接物を挟持して多点溶接を行う構成を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、正負一対の電極を被溶接物の同一面側に当接させて多点溶接（シリーズ溶接）する場合にも、適用することが可能である。

Claims (11)

  1. 　正負一対の電極（１８、２０）を備え、前記電極（１８、２０）により被溶接物（２８）を加圧通電して溶接を行う抵抗溶接装置（１０）に用いられる電極ユニット（３２）であって、
    　一方の前記電極（１８）と前記被溶接物（２８）との間に配設される筐体を有し、
    　前記筐体（５２、５４）には、前記被溶接物（２８）に接触して電流を流すとともに、前記被溶接物（２８）に対して個別に進退自在な複数の電極ピン（５８）と、
    　各電極ピン（５８）を前記被溶接物（２８）に押圧する加圧力を個別に調整するための加圧力調整機構と、
    　各電極ピン（５８）の前記被溶接物（２８）に向かう押し出し量を個別に調整するための押し出し量調整機構と、
    　が設けられることを特徴とする電極ユニット。
  2. 　請求項１記載の電極ユニットにおいて、前記筐体（５２、５４）は、少なくとも一部が導電性材料で形成されることを特徴とする電極ユニット。
  3. 　請求項１記載の電極ユニットにおいて、前記電極ピン（５８）は、前記被溶接物（２８）に接触する接触端とは反対側に頭部（５８ｂ）を設け、前記頭部（５８ｂ）にスリット部（１２８）が形成される一方、
    　前記筐体（１２２）は、前記電極ピン（５８）が軸方向に摺動可能な開口部（１２４）を有し、前記開口部（１２４）の内壁面には、前記頭部（５８ｂ）の径方向に延在するスリット状開口部（１２６）が形成されるとともに、
    　前記スリット部（１２８）及び前記スリット状開口部（１２６）には、屈曲乃至湾曲形状を有し、前記電極ピン（５８）の頭部（５８ｂ）を前記内壁面に押圧するための金属弾性体（１３０）が一体に配設されることを特徴とする電極ユニット。
  4. 　請求項１記載の電極ユニットにおいて、前記加圧力調整機構は、前記電極ピン（５８）に当接して前記加圧力を調整可能な弾性部材（６０）を備えることを特徴とする電極ユニット。
  5. 　請求項１記載の電極ユニットにおいて、前記加圧力調整機構は、前記電極ピン（５８）に当接して前記加圧力を調整可能なばね部材（９６）を備えることを特徴とする電極ユニット。
  6. 　請求項１記載の電極ユニットにおいて、前記押し出し量調整機構は、前記電極ピン（５８）の前記押し出し量を調整可能なねじ部材（６４）を備えることを特徴とする電極ユニット。
  7. 　請求項５記載の電極ユニットにおいて、前記押し出し量調整機構は、前記電極ピン（５８）の前記押し出し量を調整可能なねじ部材（６４）を備えることを特徴とする電極ユニット。
  8. 　請求項７記載の電極ユニットにおいて、前記電極ピン（５８）、前記ねじ部材（６４）及び前記ばね部材（９６）は、銅又は銅合金により構成されることを特徴とする電極ユニット。
  9. 　請求項１記載の電極ユニットにおいて、前記加圧力調整機構及び前記押し出し量調整機構は、ボールプランジャー（１０８）を備えることを特徴とする電極ユニット。
  10. 　正負一対の電極（１８、２０）を備え、前記電極（１８、２０）により被溶接物（２８）を加圧通電して溶接を行う抵抗溶接装置（１０）であって、
    　一方の前記電極（１８）に対して加圧力を付与する加圧機構部（２２）と、
    　一方の前記電極（１８）に電気的に接続される電極ユニット（３２）と、
    　を備え、
    　前記電極ユニット（３２）は、一方の前記電極（１８）と前記被溶接物（２８）との間に配設される筐体（５２、５４）を有し、
    　前記筐体（５２、５４）には、前記被溶接物（２８）に接触して電流を流すとともに、前記被溶接物（２８）に対して個別に進退自在な複数の電極ピン（５８）と、
    　各電極ピン（５８）を前記被溶接物（２８）に押圧する加圧力を個別に調整するための加圧力調整機構と、
    　各電極ピン（５８）の前記被溶接物（２８）に向かう押し出し量を個別に調整するための押し出し量調整機構と、
    　が設けられることを特徴とする抵抗溶接装置。
  11. 　請求項１０記載の抵抗溶接装置において、一方の前記電極（１８）は、前記電極ユニット（３２）に接触する先端部（１８ａ）が半球状に形成されることを特徴とする抵抗溶接装置。
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