WO2019035423A1 - 電気抵抗溶接用電極および気密維持方法 - Google Patents

電気抵抗溶接用電極および気密維持方法 Download PDF

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青山　好高
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青山　省司
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    • B23K35/302—Cu as the principal constituent

Definitions

  • the present invention relates to an electrode for electrical resistance welding and a method for maintaining airtightness, in which the end face of a sliding portion made of a synthetic resin material is in close contact with or separated from the inner end face formed in the electrode body to ventilate and shut off cooling air.
  • the electrode for electrical resistance welding described in JP-A-2002-248578, JP-A-2017-006982, JP-A-2017-047469, and JP-A-2017-136639 have large diameter holes in the electrode main body.
  • a guide hole consisting of a medium diameter hole and a small diameter hole is formed, and a sliding portion made of a synthetic resin material with a guide pin is fitted in the guide hole, and the sliding portion is formed on the inner end face formed in a part of the guide hole.
  • the end surfaces formed in the above are in close contact with each other to block the flow of cooling air, and the end surfaces are separated from the inner end surface to flow the cooling air.
  • JP 2002-248578 A JP, 2017-006982, A JP, 2017-047469, A JP, 2017-136639, A
  • the present invention is provided to solve the above-mentioned problems, and raises the surface pressure of the movable end surface formed on the sliding portion made of a synthetic resin material, thereby causing the harmful effects associated with the intervention of the minute metal pieces. It is an object of the present invention to eliminate the misalignment and to substantially eliminate misalignment and inclination of the guide pin by selecting the sliding state of the sliding portion.
  • a circular cross-section electrode body is constructed using a metallic material such as a copper alloy
  • a guide pin having a circular cross section which protrudes from the end face of the electrode body on which the steel plate component is mounted and penetrates the lower hole of the steel plate component is made of a heat resistant hard material such as a metal material or a ceramic material
  • a slide portion having a circular cross section, which is slidably fitted in a guide hole formed in the electrode main body and in which a guide pin is inserted at a central portion, is made of a synthetic resin material
  • the guide hole is composed of a large diameter hole, a medium diameter hole and a small diameter hole,
  • the large diameter portion formed in the sliding portion is fitted into the large diameter hole in a state in which it can slide with substantially no gap
  • the medium diameter portion formed in the sliding portion is fitted in the medium diameter hole in a state where it can slide with substantially no gap
  • the stationary inner end face and the movable end face are disposed on an imaginary plane in which the central axes of the electrode bodies intersect perpendicularly,
  • the length in the central axis direction of the electrode body in which the medium diameter portion is fitted into the medium diameter hole is set to be shorter than the length at which the guide pin retracts during welding,
  • a pressing means for pressing the movable end face against the stationary inner end face is disposed in the guide hole;
  • the width dimension of the movable end surface seen in the diameter direction of the electrode body is less than half the thickness dimension of the large diameter portion at the place where the guide pin is inserted, thereby reducing the area of the movable end surface
  • the pressing force of the movable end face against the end face is increased, and a minute metal piece entering the close contact area between the movable end face and the stationary inner end face is pushed into the base material of the sliding portion from the movable end face;
  • the width dimension of the movable end as viewed in the diameter direction of the electrode body is less than
  • the width dimension of the movable end surface viewed in the diameter direction of the electrode body is less than half the thickness dimension of the large diameter portion where the guide pin is inserted. For this reason, the area of the movable end surface is reduced to increase the pressing force of the movable end surface against the stationary inner end surface, and the minute metal pieces that have entered the close contact portion between the movable end surface and the stationary inner end surface It is pushed into the material.
  • the contact area of the movable end surface with the stationary inner end surface is reduced, the pressure per unit area, that is, the surface pressure is increased. Therefore, the minute metal pieces reaching the close contact portion are sandwiched between the stationary inner end surface which is a metal surface and the movable end surface which is a surface made of a synthetic resin material, and the metal pieces are embedded in the base material of the soft sliding portion. And no air gap is formed between the stationary inner end surface and the movable end surface.
  • the metal piece is embedded in the base material of the soft sliding portion, and no air gap is formed between the stationary inner end surface and the movable end surface. Air tightness can be secured and economic loss due to air leakage can be avoided. Furthermore, if the air leakage continues, noise is generated by the air blow and the working environment of the worker is deteriorated. However, the environmental improvement is achieved by maintaining the above-mentioned airtightness.
  • the area of the movable end surface made of synthetic resin material is reduced to increase the surface pressure, and the small metal piece is strongly pressed against the movable end surface, and the metal piece is embedded in the base material of the sliding portion from the movable end surface.
  • the width dimension of the movable end face as viewed in the diameter direction of the electrode body is less than half the thickness dimension of the large diameter portion where the guide pin is inserted. For this reason, the thickness dimension of the middle diameter portion is set large, and acts to receive the external force acting on the guide pin in the diameter direction of the electrode body.
  • the sliding part has two parts, the large diameter part and the medium diameter part, sliding in the large diameter hole and the medium diameter hole, so the sliding part where the guide pin is integrated is in a state of two-point support It has become. Therefore, even if an external force is applied to the guide pin protruding from the end face of the electrode body due to a collision of steel plate parts or the like in the diametrical direction of the electrode body, the amount of inclination displacement of the guide pin or the sliding portion is substantially It does not matter. Therefore, the tight contact between the stationary inner end face and the movable end face is not impaired, and reliable airtight maintenance can be ensured.
  • the diameter of the medium diameter part approaches the diameter of the large diameter part, whereby the diameter of the medium diameter part can be set large.
  • the thickness of the medium diameter part can also be made as large as possible. Therefore, since the external force in the diametrical direction is received by the medium diameter portion having a large diameter and an increased thickness, elastic deformation in the middle diameter portion can be reduced, and the amount of inclination displacement of the guide pin and the sliding portion can be reduced. It can be at a level that is practically problem free. In particular, it is effective to reduce the amount of elastic deformation by increasing the diameter.
  • Such an increase in thickness and diameter of the medium-diameter portion is realized in correlation with reducing the width dimension of the movable end surface. That is, the increase in the thickness and the diameter of the medium diameter portion and the increase in the surface pressure of the movable end surface are compatible with each other.
  • Fine irregularities are left on the surface of the movable end face by cutting finish processing, injection molding, etc., but the convex portion of the uneven portion pressed against the stationary inner end face is crushed by the above-mentioned surface pressure improvement. As a result, the adhesion between the synthetic resin end face and the metal end face can be improved.
  • the invention according to claim 2 is The electrical resistance welding according to claim 1, wherein a ratio of a width dimension of the movable end surface to a thickness dimension of the large diameter portion at a position where a guide pin is inserted is less than 0.5 to 0.3 or more. It is an electrode.
  • the width dimension of the movable end surface is half or more of the thickness dimension of the large diameter portion where the guide pin is inserted, that is, the ratio is 0.5 or more, the contact area of the annular movable end surface becomes excessive. Such surface pressure increase and pressing of the metal piece are not satisfactorily achieved.
  • the upper limit side is preferably less than 0.5.
  • the contact area of the movable end face becomes too small, the sealing area of the cooling air becomes insufficient, the sealing action becomes slow, and it is not preferable in terms of airtightness maintenance.
  • the lower limit side is preferably 0.3 or more.
  • a circular cross-section electrode body is constructed using a metallic material such as a copper alloy
  • a guide pin having a circular cross section which protrudes from the end face of the electrode body on which the steel plate component is mounted and penetrates the lower hole of the steel plate component is made of a heat resistant hard material such as a metal material or a ceramic material
  • a slide portion having a circular cross section, which is slidably fitted in a guide hole formed in the electrode main body and in which a guide pin is inserted at a central portion, is made of a synthetic resin material
  • the guide hole is composed of a large diameter hole, a medium diameter hole and a small diameter hole,
  • the large diameter portion formed in the sliding portion is fitted into the large diameter hole in a state in which it can slide with substantially no gap
  • the medium diameter portion formed in the sliding portion is fitted in the medium diameter hole in a state where it can slide with substantially no gap
  • the stationary inner end face and the movable end face are disposed on an imaginary plane in which the central axes of the electrode bodies intersect perpendicularly,
  • the length in the central axis direction of the electrode body in which the medium diameter portion is fitted into the medium diameter hole is set to be shorter than the length at which the guide pin retracts during welding,
  • a pressing means for pressing the movable end face against the stationary inner end face is disposed in the guide hole;
  • the width dimension of the movable end surface seen in the diameter direction of the electrode body is less than half the thickness dimension of the large diameter portion at the place where the guide pin is inserted, thereby reducing the area of the movable end surface Increase the pressing force of the movable end face against the end face, and push the tiny metal piece that has entered the close contact area between the movable end face and the stationary inner end face from the movable end face into the base material of the sliding part
  • the width dimension of the movable end as viewed in the diameter direction of the electrode body is less than half the thickness dimension of
  • the effect of the invention of the airtight maintenance method is the same as the effect of the above-mentioned electrode for electrical resistance welding.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1A showing the dimensional relationship of W1 to W3. It is a longitudinal cross-sectional view of a local portion showing the dimensional relationship of W1 to W3. It is sectional drawing which shows the pressing-in state of a metal piece. It is a partial top view of the movable end face which shows existence of a metal piece. It is sectional drawing which shows the state before a metal piece is pushed. It is sectional drawing which shows the state after the metal piece was pushed in. It is sectional drawing in the case of a projection bolt.
  • 1A-4 illustrate an embodiment of the present invention.
  • the electrode body 1 made of a copper alloy conductive metal material such as chromium copper has a cylindrical shape, is circular in cross section, and has the fixing portion 2 inserted into the stationary member 11 and the steel plate component 3 mounted thereon
  • the cap portion 4 to be formed is coupled at the screw portion 5 to form the electrode body 1 having a circular cross section.
  • a guide hole 6 having a circular cross section is formed in the electrode body 1, and the guide hole 6 is formed in the cap portion 4 smaller in diameter than the large diameter hole 7 formed in the fixed portion 2 and the large diameter hole 7.
  • the medium diameter hole 8 and a small diameter hole 9 smaller than the medium diameter hole 8 are formed, and the large diameter hole 7, the medium diameter hole 8 and the small diameter hole 9 are coaxially aligned on the central axis OO of the electrode main body 1 It is arranged in the state.
  • a small diameter hole 9 having a diameter smaller than that of the middle diameter hole 8 is provided on the central axis OO.
  • the guide pin 12 having a circular cross section which protrudes from the end face of the electrode body 1 on which the steel plate part 3 is mounted and penetrates the lower hole 10 of the steel plate part 3 is made of heat resistant hard material such as metal material or ceramic material such as stainless steel. It is configured.
  • a resin having excellent heat resistance and abrasion resistance among polyamide resins it is also possible to use a resin having excellent heat resistance and abrasion resistance among polyamide resins.
  • the guide pin 12 is inserted into the central portion of the sliding portion 13 so that the guide pin 12 and the sliding portion 13 are integrated.
  • a structure for integrating the guide pin 12 into the sliding portion 13 a method of molding the guide pin 12 together at the time of injection molding of the sliding portion 13, a method of providing a coupling bolt structure portion to the guide pin 12, etc.
  • Various things can be adopted.
  • the latter is the type of joint bolt structure.
  • a bolt 14 is integrally formed at the lower end portion of the guide pin 12 so that the bolt 14 penetrates the bottom member 15 of the sliding portion 13 and the washer 16 is assembled and tightened by the lock nut 17.
  • the sliding portion 13 has an insulating function so that when the movable electrode 18 paired with the electrode main body 1 operates and a welding current is supplied, the current flows only from the welding projection 20 of the nut 19 to the steel plate part 3 Plays.
  • the nut 19 is for projection welding, and a screw hole 28 is formed at the center of the square main body, and welding protrusions 20 are provided at four corners.
  • the open end of the screw hole 28 is engaged with the tapered portion 21 of the guide pin 12.
  • the compression coil spring 22 is fitted between the washer 16 and the inner bottom surface of the guide hole 6, and the tension acts on the sliding portion 13.
  • Reference numeral 23 denotes an insulating sheet fitted in the inner bottom surface of the guide hole 6.
  • the tension of the compression coil spring 22 establishes pressure contact of the movable end surface with the stationary inner end surface described later.
  • the compression coil spring 22 is a pressurizing means, and it is also possible to use the pressure of compressed air instead.
  • a large diameter portion 24 and a medium diameter portion 25 are formed in the sliding portion 13, and a guide pin 12 having a diameter smaller than that of the middle diameter portion 25 is integrated.
  • the large diameter portion 24 is fitted in the large diameter hole 7 in a state where the large diameter portion 24 can slide with substantially no gap with the inner surface of the large diameter hole 7, and the middle diameter portion 25 is the inner surface of the middle diameter hole 8. And is fitted into the large diameter hole 8 in a slidable manner with substantially no gap therebetween.
  • a ventilation gap 26 through which cooling air passes when the guide pin 12 is pushed down is formed between the small diameter hole 9 and the guide pin 12 by the guide pin 12 which penetrates the small diameter hole 9 and protrudes from the end face of the electrode body 1. Yes.
  • the length in the central axis line OO direction of the electrode body in which the medium diameter portion 25 is fitted into the medium diameter hole 8 is set to be shorter than the length at which the guide pin 12 retracts at the time of welding.
  • the tapered portion 27 is formed on the upper portion of the medium diameter portion 25 and the length in the central axis OO direction in which the medium diameter portion 25 is fitted into the medium diameter hole 8 includes the tapered portion 27.
  • There is no length L2. Therefore, the length L2 in the central axis line OO direction of the electrode body in which the medium diameter portion 25 is fitted into the medium diameter hole 8 is set shorter than the length L1 at which the guide pin 12 recedes during welding. .
  • a vent 29 is formed to guide the cooling air to the guide hole 6.
  • a concave groove in the direction of the central axis OO can be formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion 24.
  • the flat portion 30 in the direction of the central axis OO is formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion 24 to form the air passage 31 constituted by the flat surface 30 and the arc shaped inner surface of the large diameter hole 7. It is done.
  • Such flat portions 30 are formed at an interval of 90 degrees, and air passages are provided at four places.
  • An annular stationary inner end surface 32 is formed at the boundary between the medium diameter hole 8 of the guide hole 6 and the large diameter hole 7. Further, an annular movable end face 33 is formed at the boundary between the medium diameter portion 25 and the large diameter portion 24 of the sliding portion 13.
  • the stationary inner end face 32 and the movable end face 33 are disposed on a virtual plane where the central axis OO of the electrode body 1 intersects perpendicularly, and the tension of the compression coil spring 22 causes the movable end face 33 to be annular relative to the stationary inner end face 32 It adheres in the state, and sealing of cooling air is made by this adhesion.
  • the width of the stationary inner end face 32 seen in the diameter direction of the electrode main body 1 is large, but the width of the place where the movable end face 33 is in close contact is narrow. The area is considered small. This close contact width is W1 described later.
  • the width dimension W1 of the movable end face 33 viewed in the diameter direction of the electrode main body 1 is a dimension obtained by subtracting the thickness dimension W2 of the middle diameter portion 25 from the thickness dimension W3 of the large diameter portion 24 as seen in FIG. 2A. It is a value.
  • the thickness dimension of the large diameter portion 24 where the guide pin 12 is inserted is W3.
  • the thickness dimension of the medium diameter part 25 of the location where the guide pin 12 is inserted is W2. Since the sliding portion 13 is fitted into the large diameter hole 7 and the medium diameter hole 8, the thickness of the sliding portion 13 is the thickness dimension of the large diameter portion 24 at the place where the guide pin 12 is inserted. It is divided into W3 and a thickness dimension W2 of the medium diameter portion 25 viewed in the diameter direction of the electrode main body 1.
  • the contact area of the movable end face 33 is reduced by the cross-sectional area of the air passage 31 as apparent from FIG. 2A and the like.
  • the reduction of the width dimension W1 of the movable end surface 33 generated by the formation of the air passage 31 is determined so as not to impair the sealing of the cooling air.
  • FIG. 2A for the sake of clarity, hatching of the metal cross-sectional portion and satin of the synthetic resin portion are not described.
  • each part varies depending on the size of the electrode.
  • a square projection nut 19 measuring 12 mm in length and width and 7.2 mm in thickness is subjected to electric resistance welding to the steel plate part 3 with a thickness of 0.7 mm.
  • each part of the electrode for welding such a projection nut 19 is as follows.
  • ⁇ Diameter dimension of guide pin 12 9.4 mm ⁇
  • Dimensions of large diameter part 24 17.8 mm ⁇
  • Thickness dimension W3 of large diameter part of guide pin insertion point W 4.2 mm ⁇
  • the width dimension W1 of the movable end surface 33 seen in the diameter direction of the electrode body 1 is less than half the thickness dimension W3 of the large diameter portion 24 at the place where the guide pin 12 is inserted.
  • the ratio of is 0.43.
  • the minute metal pieces 34 scattered from the fusion zone are usually in the form of rounded particles having a diameter of about 0.1 to 0.2 mm or particles having angular portions.
  • a metal piece 34 reaches the movable end face 33 for some reason as described above, it stops in a state of being attached to the surface of the movable end face 33.
  • the air flow of cooling air continues even at this stop, but the metal piece 34 is stopped on the surface of the movable end face 33 because the metal piece 34 is made of synthetic resin material and movable as shown in FIG. 3C. It is considered to be partially buried in the end face 33 or sticking out and sticking out.
  • the seating area of the movable end face 33 is a close contact area to the stationary inner end face 32.
  • This area is a portion where the width dimension of the movable end face 33 viewed in the diameter direction of the electrode body 1 is a position where the guide pin 12 is inserted. It is less than half the thickness dimension of the large diameter portion 24, and as a specific numerical value in the present embodiment, W1 / W3 is set to 0.43. By setting it as such 0.43, the width dimension of movable end face 33 becomes smaller, and the total contact area of movable end face 33 is set smaller.
  • the pressing force per unit area ie, the surface pressure
  • the minute metal pieces 34 which reach the close contact portion have the stationary inner end face 32 which is a metal surface and the movable end face 33 which is a synthetic resin material surface.
  • the stationary inner end surface 32 and the movable end surface 33 so that the metal piece 34 is embedded in the base material of the soft sliding portion 13 without being formed. Airtightness is maintained, and cooling air is prevented from leaking.
  • the width dimension of the movable end surface 33 becomes significantly smaller, and the total contact area of the movable end surface 33 is set to be significantly smaller.
  • the pressing force per unit area ie, the surface pressure
  • the minute metal pieces 34 which reach the close contact portion have the stationary inner end face 32 which is a metal surface and the movable end face 33 which is a synthetic resin material surface.
  • the metal piece 34 is embedded in the base material of the soft sliding portion 13.
  • the adhesion width W1 of the movable end surface 33 becomes too short, and it becomes difficult to secure a sufficient sealing action.
  • the dimension in the width direction of the movable end surface 33 becomes short, the phenomenon that the large metal piece 34 adheres in a state of crossing the width W 1 of the movable end surface 33 occurs. The thing which is not buried is seen.
  • a groove-shaped void was formed in the width direction of the movable end face 33 due to the deformation of the synthetic resin material at the time of burial. Due to these phenomena, it has been recognized that air leakage occurs even if the movable end face 33 is in close contact with the stationary inner end face 32, and airtight maintenance can not be achieved.
  • the diameter of the medium diameter portion 25 is advantageous to make the diameter of the medium diameter portion 25 as large as possible and to make the thickness as large as possible.
  • the increase in thickness and the increase in diameter of the medium diameter portion 25 are achieved by setting the width dimension W1 of the movable end surface 33 to less than half of the thickness dimension W3 of the large diameter portion 24.
  • the guide pin 12 When the operator's hand is upset and the steel plate part 3 collides with the guide pin 12 in the diameter direction of the electrode main body 1, the guide pin 12 tries to tilt, but movable so that the diameter of the medium diameter portion 25 becomes large. Since the width dimension W1 of the end face 33 is set, the force per unit area acting on the cylindrical surface of the medium diameter portion 25 is reduced, and the inclination angle does not become a substantial problem. Furthermore, the amount of compressive deformation of the medium diameter portion 25 is also reduced by the reduction of the force, which is effective for reducing the inclination angle.
  • the projection bolt 36 is constituted by a shaft portion 37 formed with an external thread, a circular flange 38 integrated with the shaft portion 37, and a welding projection 39 provided on the lower surface of the flange 38.
  • the guide pin 12 has a tubular hollow shape and is provided with a receiving hole 40 into which the shaft 37 is inserted. The rest of the configuration is the same as in the previous case, including parts not shown, and members of similar functions are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 1A shows a state in which the movable end surface 33 is in close contact with the stationary inner end surface 32 by the tension of the compression coil spring 22 to seal the flow of the cooling air. At this time, if a minute metal piece 34 is interposed between the movable end face 33 and the stationary inner end face 32, airtightness is maintained by the pushing operation described in FIG.
  • the medium diameter portion 25 which has entered the medium diameter hole 8 comes out of the medium diameter hole 8 to form a cooling air passage.
  • the cooling air passes through the vent 29, the air passage 31, the medium diameter hole 8 and the venting gap 26, and is dissipated to the outside through the gap between the lower surface of the nut 19 and the steel plate part 3.
  • impurities such as spatters are eliminated in the direction away from the electrodes.
  • an air passage is initially formed by the tapered portion 27. Due to the inclination of the taper portion 27, an air passage having a large flow passage area is formed at an early stage, which is suitable for reliable cooling air flow.
  • the guide pin 12 returns, the medium diameter portion 25 smoothly enters the medium diameter hole 8 by the guide function of the tapered portion 27. The same operation is performed for the projection bolt 36 shown in FIG.
  • the width dimension W1 of the movable end surface 33 as viewed in the diameter direction of the electrode main body 1 is less than half the thickness dimension W3 of the large diameter portion 24 in the portion where the guide pin 12 is inserted. For this reason, the area of the movable end face 33 is reduced to increase the pressing force of the movable end face 33 against the stationary inner end face 32, and the minute metal piece 34 entering the close contact portion between the movable end face 33 and the stationary inner end face 32 33 is pushed into the base material of the sliding portion 13.
  • the minute metal piece 34 which has reached the close contact position is sandwiched between the stationary inner end face 32 which is a metal surface and the movable end face 33 which is a surface made of a synthetic resin material. In the state of being embedded in the base material, no air gap is formed between the stationary inner end surface 32 and the movable end surface 33.
  • the cooling air circulates vigorously and minute metal pieces 34 and carbides etc. It is emitted from the melting point to the outside of the electrode.
  • a minute metal piece 34 that is vigorously scattered from the melting portion due to rapid air expansion collides with the outer peripheral surface of the guide pin 12 and bounces back, or the air It may move against the flow and reach the movable end face 33.
  • Such a phenomenon is considered to be possible because the dynamic pressure of the air flow acting on the metal piece 34 is low when the metal piece 34 is too small, so that it is possible to move against the air flow.
  • the metal piece 34 is embedded in the base material of the soft sliding portion 13 so that an air gap is formed between the stationary inner end surface 32 and the movable end surface 33.
  • complete airtightness can be maintained, and economic loss due to air leakage can be avoided.
  • noise is generated by the air blow and the working environment of the worker is deteriorated.
  • the environmental improvement is achieved by maintaining the above-mentioned airtightness.
  • the area of the movable end surface 33 made of synthetic resin material is reduced to increase the surface pressure, and the small metal piece 34 is strongly pressed against the movable end surface 33 so that the metal piece 34 slides from the movable end surface 33 It sinks into the thirteen base metals.
  • the width dimension W1 of the movable end surface 33 as viewed in the diameter direction of the electrode main body 1 is less than half the thickness dimension W3 of the large diameter portion 24 in the portion where the guide pin 12 is inserted. For this reason, the thickness dimension of the middle diameter portion 25 is set large, and it acts to receive the external force acting on the guide pin 12 in the diameter direction of the electrode main body 1.
  • the sliding portion 13 has two portions of the large diameter portion 24 and the medium diameter portion 25 sliding on the large diameter hole 7 and the medium diameter hole 8, so the sliding portion 13 where the guide pin 12 is integrated is , It is in the state of two points support. Therefore, even if an external force acts on the guide pin 12 protruding from the end face of the electrode body 1 due to a collision of the steel plate part 3 or the like, the inclination of the guide pin 12 or the sliding portion 13 The amount of displacement does not matter substantially. Therefore, the tight contact between the stationary inner end surface 32 and the movable end surface 33 is not lost, and reliable airtight maintenance can be ensured.
  • the diameter of the middle diameter portion 25 approaches the diameter of the large diameter portion 24, whereby the diameter of the middle diameter portion 25 can be set large.
  • the thickness of the medium diameter portion 25 can be made as large as possible. Therefore, since the external force in the diameter direction is received by the medium diameter portion 25 having a large diameter and an increased thickness, elastic deformation in the middle diameter portion 25 can be reduced, and the guide pin 12 and the sliding portion 13 The amount of tilt displacement can be made to a level that is substantially problem free. In particular, it is effective to reduce the amount of elastic deformation by increasing the diameter.
  • Such thickness expansion and diameter expansion of the middle diameter portion 25 are realized in correlation with the reduction of the width dimension W1 of the movable end surface 33. That is, the increase in the thickness and the diameter of the medium diameter portion 25 and the increase in the surface pressure of the movable end surface 33 are compatible with each other.
  • the ratio of the width dimension W1 of the movable end surface 33 to the thickness dimension W3 of the large diameter portion 24 in the portion where the guide pin 12 is inserted is less than 0.5 to 0.3 or more.
  • the ratio is 0.5 or more
  • adhesion of the annular movable end surface 33 The area is too large, and the increase in surface pressure and the pushing of the metal piece 34 as described above are not satisfactorily achieved.
  • the upper limit side is preferably less than 0.5.
  • the contact area of the movable end face 33 becomes too small, the sealing area of the cooling air becomes insufficient and the sealing action becomes slow, which is not preferable in terms of airtightness maintenance.
  • the lower limit side is preferably 0.3 or more.
  • a circular cross-section electrode body is constructed using a metallic material such as a copper alloy
  • a guide pin having a circular cross section which protrudes from the end face of the electrode body on which the steel plate component is mounted and penetrates the lower hole of the steel plate component is made of a heat resistant hard material such as a metal material or a ceramic material
  • a slide portion having a circular cross section, which is slidably fitted in a guide hole formed in the electrode main body and in which a guide pin is inserted at a central portion, is made of a synthetic resin material
  • the guide hole is composed of a large diameter hole, a medium diameter hole and a small diameter hole,
  • the large diameter portion formed in the sliding portion is fitted into the large diameter hole in a state in which it can slide with substantially no gap
  • the medium diameter portion formed in the sliding portion is fitted in the medium diameter hole in a state where it can slide with substantially no gap
  • the stationary inner end face and the movable end face are disposed on an imaginary plane in which the central axes of the electrode bodies intersect perpendicularly,
  • the length in the central axis direction of the electrode body in which the medium diameter portion is fitted into the medium diameter hole is set to be shorter than the length at which the guide pin retracts during welding,
  • a pressing means for pressing the movable end face against the stationary inner end face is disposed in the guide hole;
  • the width dimension of the movable end surface seen in the diameter direction of the electrode body is less than half the thickness dimension of the large diameter portion at the place where the guide pin is inserted, thereby reducing the area of the movable end surface Increase the pressing force of the movable end face against the end face, and push the tiny metal piece that has entered the close contact area between the movable end face and the stationary inner end face from the movable end face into the base material of the sliding part
  • the width dimension of the movable end as viewed in the diameter direction of the electrode body is less than half the thickness dimension of
  • the effect of the example of the airtight maintenance method is the same as the effect of the above-mentioned electrode for electrical resistance welding.
  • the surface pressure of the movable end face formed on the sliding portion made of synthetic resin material is increased, and the adverse effects caused by the intervention of the minute metal pieces are eliminated.

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Abstract

ガイド孔６は大径孔７と中径孔８と小径孔９によって構成される。ガイド孔６に嵌め込まれている摺動部１３は合成樹脂材料で構成され、摺動部１３の大径部２４が摺動できる状態で大径孔７に嵌め込まれ、中径部２５が摺動できる状態で中径孔８に嵌め込まれる。ガイド孔６の静止内端面３２に対して、摺動部１３の可動端面３３が密着するように構成される。可動端面の幅寸法Ｗ１を、大径部２４の厚さ寸法Ｗ３の半分未満とすることにより、可動端面３３の加圧力を高めて、微小な金属片３４が可動端面３３から摺動部１３の母材内に押し込まれるように構成すると共に、中径部２５の厚さ寸法を大きく設定する。

Description

電気抵抗溶接用電極および気密維持方法
　この発明は、電極本体内に形成した内端面に合成樹脂材料製の摺動部の端面が、密着したり離れたりして冷却空気の通気と遮断を行う、電気抵抗溶接用電極および気密維持方法に関している。
　特開２００２－２４８５７８号公報、特開２０１７－００６９８２号公報、特開２０１７－０４７４６９号公報、特開２０１７－１３６６３９号公報に記載されている電気抵抗溶接用電極は、電極本体内に大径孔、中径孔、小径孔からなるガイド孔が形成され、ガイドピン付きの合成樹脂材料製の摺動部がガイド孔に嵌め込まれており、ガイド孔の一部に形成した内端面に摺動部に形成した端面が密着して冷却空気の流通を遮断し、また、上記内端面から上記端面が離れて冷却空気の流通を行う。
特開２００２－２４８５７８号公報 特開２０１７－００６９８２号公報 特開２０１７－０４７４６９号公報 特開２０１７－１３６６３９号公報
　上記特許文献に記載されている技術においては、合成樹脂材料製の摺動部に形成した端面の密着面積について、その面積の大きさや密着箇所に入ってきた微小な金属片の処理に関する考察がなされていない。また、摺動部の摺動状態によってガイドピンの芯ずれや傾きを最少化することに関しても、何ら考察がなされていない。これらの事項が原因になって、上記特許文献に記載されている電極においては、冷却空気の気密性を確実に維持できる耐用期間が短くなっている。
　本発明は、上記の問題点を解決するために提供されたもので、合成樹脂材料製の摺動部に形成された可動端面の面圧を高めて、微小な金属片の介入にともなう弊害をなくすとともに、摺動部の摺動状態を選定してガイドピンの芯ずれや傾きを実質的に消去することを目的とする。
　請求項１記載の発明は、
　断面円形の電極本体が銅合金のような金属材料を用いて構成され、
　鋼板部品が載置される電極本体の端面から突出し、鋼板部品の下孔を貫通する断面円形のガイドピンが、金属材料またはセラミック材料などの耐熱硬質材料で構成され、
　電極本体に形成されているガイド孔に摺動できる状態で嵌め込まれているとともに、中心部にガイドピンが差し込まれている断面円形の摺動部が合成樹脂材料で構成され、
　ガイド孔は大径孔と中径孔と小径孔によって構成され、
　摺動部に形成した大径部が、実質的に隙間がなくて摺動できる状態で大径孔に嵌め込まれ、
　摺動部に形成した中径部が、実質的に隙間がなくて摺動できる状態で中径孔に嵌め込まれ、
　小径孔を貫通したガイドピンによって、ガイドピンが押し下げられたとき冷却空気が通過する通気隙間を小径孔とガイドピンの間に形成し、
　ガイド孔の中径孔と大径孔の境界部に形成された静止内端面に対して、摺動部の中径部と大径部の境界部に形成された可動端面が密着するように構成されているとともに、静止内端面と可動端面は電極本体の中心軸線が垂直に交わる仮想平面上に配置してあり、
　中径部が中径孔に嵌まり込んでいる電極本体の中心軸線方向の長さは、溶接時にガイドピンが後退する長さよりも短く設定してあり、
　可動端面を静止内端面に押し付ける加圧手段がガイド孔内に配置され、
　電極本体の直径方向で見た可動端面の幅寸法が、ガイドピンが差し込まれている箇所の大径部の厚さ寸法の半分未満とされることにより、可動端面の面積を小さくして静止内端面に対する可動端面の加圧力を高めて、可動端面と静止内端面の密着箇所に進入してきた微小な金属片が可動端面から摺動部の母材内に押し込まれるように構成し、
　電極本体の直径方向で見た可動端面の幅寸法が、ガイドピンが差し込まれている箇所の大径部の厚さ寸法の半分未満とされることにより、中径部の厚さ寸法を大きく設定して、電極本体の直径方向にガイドピンに対して作用する外力を受け止めるように構成したことを特徴とする電気抵抗溶接用電極である。
　電極本体の直径方向で見た可動端面の幅寸法が、ガイドピンが差し込まれている箇所の大径部の厚さ寸法の半分未満とされている。このため、可動端面の面積を小さくして静止内端面に対する可動端面の加圧力を高めて、可動端面と静止内端面の密着箇所に進入してきた微小な金属片が可動端面から摺動部の母材内に押し込まれる。
　静止内端面に対する可動端面の密着面積が小さくなるので、単位面積あたりの加圧力、すなわち面圧が大きくなる。したがって、密着箇所に到達した微小な金属片は、金属表面である静止内端面と合成樹脂材料製表面である可動端面の間で挟み付けられ、金属片は軟らかい摺動部の母材中に埋め込まれた状態になり、静止内端面と可動端面の間に空隙が形成されることがない。
　ガイドピンが押し下げられて、可動端面が静止内端面から離隔して両端面間に空隙が形成されると、冷却空気が勢いよく流通し、微小な金属片や炭化物などは気流で溶融局部から電極外へ発散される。通常はこのような発散であるが、金属溶融の際に、急激な空気膨張で溶融部から勢いよく飛散した微小な金属片がガイドピンの外周面に衝突して跳ね返されたりして空気流に逆らって移動し、可動端面に到達することがある。このような現象は、金属片が微小であると金属片に作用する空気流の動圧が低くなるために、空気流に逆らって移動することが可能になるものと考えられる。このような金属片が可動端面の表面に付着していると、ガイドピンが待機位置に戻ったときに、静止内端面と可動端面の間に空隙が形成され、冷却空気の流通を封止することができなくなる。上述のような金属片の異常な挙動は、冷却空気の流通が健全に維持されていれば、通常は発生しないのであるが、上述のような何らかの原因により、低い確率で発生することがある。
　しかしながら、本願発明においては上述のように、金属片は軟らかい摺動部の母材中に埋め込まれた状態になり、静止内端面と可動端面の間に空隙が形成されることがないため、完全な気密維持が確保でき、空気漏洩による経済的損失が回避できる。さらに、空気漏れが継続していると、空気噴出に伴う騒音が発生し、作業者の就労環境が悪化するのであるが、上記のような気密維持によって、環境改善がなされる。
　つまり、合成樹脂材料製可動端面の面積を小さくして面圧を高めることと、微小金属片を強く可動端面に押し付けることを相乗させて、金属片が可動端面から摺動部の母材へめり込むのである。
　電極本体の直径方向で見た可動端面の幅寸法は、ガイドピンが差し込まれている箇所の大径部の厚さ寸法の半分未満とされている。このため、中径部の厚さ寸法を大きく設定して、電極本体の直径方向にガイドピンに対して作用する外力を受け止めるように作用する。
　摺動部は、大径部と中径部の２箇所が大径孔や中径孔に摺動しているので、ガイドピンが一体化されている摺動部は、２点支持の状態になっている。したがって、鋼板部品の衝突などによって、電極本体の端面から突き出ているガイドピンに対して、電極本体の直径方向に外力が作用しても、ガイドピンや摺動部の傾き変位量は実質的に問題にはならない。したがって、静止内端面と可動端面との密着が損なわれるようなことがなく、確実な気密維持が確保できる。
　さらに、中径部の直径が大径部の直径に近づき、それによって中径部の直径を大きく設定できる。同時に、中径部の肉厚もできるだけ大きくすることができる。したがって、大径化されるとともに肉厚が増大した中径部によって直径方向の外力を受けるので、中径部における弾性変形を少なくすることができて、ガイドピンや摺動部の傾き変位量を実質的に問題がないレベルにすることができる。とくに、大径化による弾性変形量の低減が効果的である。このような中径部の肉厚拡大や直径の拡大は、可動端面の幅寸法を小さくすることに相関して実現している。つまり、中径部の肉厚拡大や直径の拡大と、可動端面の面圧増大が両立している。
　可動端面の表面には切削仕上げ加工やインジェクション成型などによって微細な凹凸が残存しているが、上記の面圧向上によって、静止内端面に押し付けられた凹凸部分の凸部が押し潰された状態になって、合成樹脂端面と金属端面の密着性向上が確保できる。
　請求項２記載の発明は、
　ガイドピンが差し込まれている箇所の前記大径部の厚さ寸法に対する前記可動端面の幅寸法の比が、０．５未満～０．３以上とされている請求項１記載の電気抵抗溶接用電極である。
　可動端面の幅寸法が、ガイドピンが差し込まれている箇所の大径部の厚さ寸法の半分以上、すなわち上記比が０．５以上になると、環状の可動端面の密着面積が過大となり、上述のような面圧増大と金属片の押し込みが満足に達成されない。上限側は、０．５未満が良好である。一方、上記比が０．３を下回ると、可動端面の密着面積が過小となり、冷却空気の封止面積が不足して封止作用が緩慢になり、気密性維持の面で好ましくない。下限側は、０．３以上が良好である。
　請求項３記載の発明は、
　断面円形の電極本体が銅合金のような金属材料を用いて構成され、
　鋼板部品が載置される電極本体の端面から突出し、鋼板部品の下孔を貫通する断面円形のガイドピンが、金属材料またはセラミック材料などの耐熱硬質材料で構成され、
　電極本体に形成されているガイド孔に摺動できる状態で嵌め込まれているとともに、中心部にガイドピンが差し込まれている断面円形の摺動部が合成樹脂材料で構成され、
　ガイド孔は大径孔と中径孔と小径孔によって構成され、
　摺動部に形成した大径部が、実質的に隙間がなくて摺動できる状態で大径孔に嵌め込まれ、
　摺動部に形成した中径部が、実質的に隙間がなくて摺動できる状態で中径孔に嵌め込まれ、
　小径孔を貫通したガイドピンによって、ガイドピンが押し下げられたとき冷却空気が通過する通気隙間を小径孔とガイドピンの間に形成し、
　ガイド孔の中径孔と大径孔の境界部に形成された静止内端面に対して、摺動部の中径部と大径部の境界部に形成された可動端面が密着するように構成されているとともに、静止内端面と可動端面は電極本体の中心軸線が垂直に交わる仮想平面上に配置してあり、
　中径部が中径孔に嵌まり込んでいる電極本体の中心軸線方向の長さは、溶接時にガイドピンが後退する長さよりも短く設定してあり、
　可動端面を静止内端面に押し付ける加圧手段がガイド孔内に配置され、
　電極本体の直径方向で見た可動端面の幅寸法が、ガイドピンが差し込まれている箇所の大径部の厚さ寸法の半分未満とされることにより、可動端面の面積を小さくして静止内端面に対する可動端面の加圧力を高めて、可動端面と静止内端面の密着箇所に進入してきた微小な金属片を、可動端面から摺動部の母材内に押し込み、
　電極本体の直径方向で見た可動端面の幅寸法が、ガイドピンが差し込まれている箇所の大径部の厚さ寸法の半分未満とされることにより、中径部の厚さ寸法を大きく設定して、電極本体の直径方向にガイドピンに対して作用する外力を、中径部において受け止めることを特徴とする電気抵抗溶接用電極の気密維持方法である。
　気密維持方法の発明の効果は、上記電気抵抗溶接用電極の効果と同じである。
電極全体の縦断面図である。 図１ＡのＢ－Ｂ断面図である。 図１ＡのＣ－Ｃ断面図である。 Ｗ１～Ｗ３の寸法関係を示す図１ＡのＢ－Ｂ断面図である。 Ｗ１～Ｗ３の寸法関係を示す局部の縦断面図である。 金属片の押し込み状態を示す断面図である。 金属片の存在を示す可動端面の部分的な平面図である。 金属片が押し込まれる前の状態を示す断面図である。 金属片が押し込まれた後の状態を示す断面図である。 プロジェクションボルトの場合の断面図である。
　つぎに、本発明に係る電気抵抗溶接用電極および気密維持方法を実施するための形態を説明する。
　図１Ａ～図４は、本発明の実施例を示す。
　最初に、電極本体について説明する。
　クロム銅のような銅合金製導電性金属材料で作られた電極本体１は、円筒状の形状であり、断面円形とされ、静止部材１１に差し込まれる固定部２と、鋼板部品３が載置されるキャップ部４がねじ部５において結合されて、断面円形の電極本体１が形成されている。電極本体１には断面円形のガイド孔６が形成され、このガイド孔６は、固定部２に形成された大径孔７と、この大径孔７よりも小径でキャップ部４に形成された中径孔８、この中径孔８よりも小径の小径孔９が形成され、大径孔７、中径孔８、小径孔９は、電極本体１の中心軸線Ｏ－Ｏ上に整列した同軸状態で配置されている。この中径孔８よりもさらに小径な小径孔９が中心軸線Ｏ－Ｏ上に設けてある。
　鋼板部品３が載置される電極本体１の端面から突出し、鋼板部品３の下孔１０を貫通する断面円形のガイドピン１２が、ステンレス鋼のような金属材料またはセラミック材料などの耐熱硬質材料で構成されている。
　また、後述のように、ガイド孔６に対して摺動状態で進退する断面円形の摺動部１３が耐熱性に優れた絶縁性合成樹脂材料、例えば、ポリテトラフルオロエチレン[商品名＝テフロン（登録商標）]によって構成されている。別の材料として、ポリアミド樹脂の中から、耐熱性、耐摩耗性にすぐれた樹脂を採用することも可能である。
　つぎに、ガイドピンと摺動部の一体化部品を説明する。
　摺動部１３の中心部にガイドピン１２を差し込んで、ガイドピン１２と摺動部１３の一体化が図られている。ガイドピン１２を摺動部１３に一体化する構造としては、摺動部１３のインジェクション成型時に、ガイドピン１２を一緒にモールドインする方法や、ガイドピン１２に結合ボルト構造部を設ける方法など、種々なものが採用できる。
　ここでは、後者の結合ボルト構造部のタイプである。
　すなわち、ガイドピン１２の下端部にこれと一体的にボルト１４が形成され、摺動部１３の底部材１５にボルト１４を貫通し、ワッシャ１６を組み付けてロックナット１７で締め付けてある。摺動部１３は、電極本体１と対をなす可動電極１８が動作して溶接電流が通電されたときに、電流がナット１９の溶着用突起２０から鋼板部品３にのみ流れるように、絶縁機能を果たしている。
　なお、ナット１９はプロジェクション溶接用であり、四角い本体の中央にねじ孔２８が形成され、四隅に溶着用突起２０が設けてある。ねじ孔２８の開口端がガイドピン１２のテーパ部２１に係合している。このようにナット１９が鋼板部品３から浮上した状態になっているので、可動電極１８が進出する溶接時に、ガイドピン１２が後退する長さＬ１が存置してある。
　圧縮コイルスプリング２２は、ワッシャ１６とガイド孔６の内底面の間に嵌め込まれており、その張力が摺動部１３に作用している。なお、符号２３は、ガイド孔６の内底面に嵌め込んだ絶縁シートを示している。圧縮コイルスプリング２２の張力が、後述の静止内端面に対する可動端面の加圧密着を成立させている。圧縮コイルスプリング２２は、加圧手段であり、これに換えて圧縮空気の圧力を利用することも可能である。
　つぎに、摺動部各部とガイド孔各部の嵌め合い対応関係を説明する。
　摺動部１３には、大径部２４と中径部２５が形成され、中径部２５よりも小径のガイドピン１２が一体化されている。大径部２４が、大径孔７の内面との間に実質的に隙間がなくて摺動できる状態で大径孔７に嵌め込んであり、中径部２５が、中径孔８の内面との間に実質的に隙間がなくて摺動できる状態で大径孔８に嵌め込んである。このような「・・実質的に隙間がなくて摺動できる状態・・」というのは、摺動部１３に電極本体１の直径方向の力を作用させても、隙間感覚のあるカタカタといったがたつき感触がなく、しかも中心軸線Ｏ－Ｏ方向の摺動が可能な状態を意味している。小径孔９を貫通して電極本体１の端面から突き出ているガイドピン１２によって、ガイドピン１２が押し下げられたとき冷却空気が通過する通気隙間２６が、小径孔９とガイドピン１２の間に形成してある。
　中径部２５が中径孔８に嵌まり込んでいる電極本体の中心軸線Ｏ－Ｏ方向の長さは、溶接時にガイドピン１２が後退する長さよりも短く設定してある。この実施例では、中径部２５の上部にテーパ部２７が形成され、中径部２５が中径孔８に嵌まり込んでいる中心軸線Ｏ－Ｏ方向の長さは、テーパ部２７を含まない長さＬ２である。したがって、中径部２５が中径孔８に嵌まり込んでいる電極本体の中心軸線Ｏ－Ｏ方向の長さＬ２は、溶接時にガイドピン１２が後退する長さＬ１よりも短く設定してある。ガイドピン１２が押し下げられると、最初に、テーパ部２７と中径孔８の間に通気隙間が形成される。
　つぎに、冷却空気の断続構造を説明する。
　冷却空気をガイド孔６に導く通気口２９が形成してある。大径部２４と大径孔７の摺動箇所の空気通路を確保するために、大径部２４の外周面に中心軸線Ｏ－Ｏ方向の凹溝を形成することもできるが、ここでは図１Ｂに示すように、大径部２４の外周面に中心軸線Ｏ－Ｏ方向の平面部３０を形成して、平面部３０と大径孔７の円弧型内面で構成された空気通路３１が形成されている。このような平面部３０を９０度間隔で形成して、４箇所に空気通路を設けている。
　ガイド孔６の中径孔８と大径孔７の境界部に環状の静止内端面３２が形成されている。また、摺動部１３の中径部２５と大径部２４の境界部に環状の可動端面３３が形成されている。静止内端面３２と可動端面３３は電極本体１の中心軸線Ｏ－Ｏが垂直に交わる仮想平面上に配置してあり、圧縮コイルスプリング２２の張力によって可動端面３３が静止内端面３２に対して環状状態で密着し、この密着によって冷却空気の封止がなされている。
　図２Ｂに示すように、電極本体１の直径方向で見た静止内端面３２の幅は大きいのであるが、可動端面３３が密着している箇所の幅は狭くなっており、可動端面３３の密着面積は小さなものとされている。この密着幅が、後述のＷ１である。
　つぎに、可動端面の幅寸法について説明する。
　電極本体１の直径方向で見た可動端面３３の幅寸法Ｗ１は、図２Ａに見られるように、大径部２４の肉厚寸法Ｗ３から、中径部２５の肉厚寸法Ｗ２を引いた寸法値である。ガイドピン１２が差し込まれている箇所の大径部２４の厚さ寸法がＷ３である。そして、ガイドピン１２が差し込まれている箇所の中径部２５の厚さ寸法がＷ２である。摺動部１３は、大径孔７と中径孔８に嵌まり込んでいるので、摺動部１３の肉厚は、ガイドピン１２が差し込まれている箇所の大径部２４の厚さ寸法Ｗ３と、電極本体１の直径方向で見た中径部２５の厚さ寸法Ｗ２に区分される。
　なお、可動端面３３の密着面積は、図２Ａなどから明らかなように、空気通路３１の断面積の分が少なくなっている。この空気通路３１の形成によって発生する可動端面３３の幅寸法Ｗ１の減少は、冷却空気の封止を損なわないように定めてある。さらに、図２Ａにおいては、見やすくするために、金属断面部のハッチングや合成樹脂製部の梨地の記載を行っていない。
　つぎに、各部の寸法について説明する。
　各部の寸法は、電極の大きさ規模によって様々である。ここでは、縦・横各１２ｍｍ、厚さ７．２ｍｍの四角いプロジェクションナット１９を厚さ０．７ｍｍの鋼板部品３に電気抵抗溶接をするものである。
　このようなプロジェクションナット１９を溶接する電極の各部寸法の一例は、つぎのとおりである。
・ガイドピン１２の直径寸法＝９．４ｍｍ
・大径部２４の外形寸法　　＝１７．８ｍｍ
・ガイドピン差し込み箇所の大径部の厚さ寸法Ｗ３＝４．２ｍｍ
・中径部２５の外形寸法　　＝１４．３ｍｍ
・電極本体の直径方向で見た可動端面の幅寸法Ｗ１＝１．８ｍｍ
・大径部の厚さ寸法Ｗ３に対する可動端面の幅寸法Ｗ１の比＝０．４３
・中径部２５が中径孔８に嵌まり込んでいる長さＬ２＝２．４ｍｍ
・溶接時にガイドピンが後退する長さＬ１＝４．４ｍｍ
　電極本体１の直径方向で見た可動端面３３の幅寸法Ｗ１は、ガイドピン１２が差し込まれている箇所の大径部２４の厚さ寸法Ｗ３の半分未満とされており、ここではＷ３に対するＷ１の比が０．４３である。
　つぎに、微小な金属片の挙動について説明する。
　ガイドピンが押し下げられて、可動端面が静止内端面から離隔して両端面間に空隙が形成されると、冷却空気が勢いよく流通し、微小な金属片や炭化物などは気流で溶融局部から電極外へ発散される。通常はこのような発散であるが、金属溶融の際に、急激な空気膨張で溶融部から勢いよく飛散した微小な金属片がガイドピンの外周面に衝突して跳ね返されたりして空気流に逆らって移動し、可動端面に到達することがある。このような現象は、金属片が微小であると金属片に作用する空気流の動圧が低くなるために、空気流に逆らって移動することが可能になるものと考えられる。このような金属片が可動端面の表面に付着していると、ガイドピンが待機位置に戻ったときに、静止内端面と可動端面の間に空隙が形成され、冷却空気の流通を封止することができなくなる。上述のような金属片の異常な挙動は、冷却空気の流通が健全に維持されていれば、通常は発生しないのであるが、上述のような何らかの原因により、低い確率で発生することがある。
　溶融部から飛散した微小な金属片３４は、通常、直径０．１～０．２ｍｍ程度の丸みのある粒状や角張った部分を有する粒状であったりする。このような金属片３４が前述のような何らかの原因で可動端面３３に到達すると、可動端面３３の表面に付着したような状態で停止する。この停止時においても冷却空気の気流が継続しているが、金属片３４が可動端面３３の表面に停止しているのは、図３Ｃに示すように、金属片３４が合成樹脂材料製の可動端面３３に部分的に埋没したり、突き刺さって突き出ていたりするため、と考えられる。
　このような図３Ｃの状態で摺動部１３が押し上げられると、可動端面３３が金属製表面を有する静止内端面３２に押し付けられ、可動端面３３から突き出ている金属片３４は、可動端面３３の母材内へ押し込まれる。すなわち、可動端面３３側は合成樹脂製であるから、金属片３４は相対的に摺動部１３の母材内へ埋没させられるのである。このような埋没状態が図３Ｄに示してある。
　可動端面３３の着座面積は、静止内端面３２に対する密着面積であるが、この面積は、電極本体１の直径方向で見た可動端面３３の幅寸法が、ガイドピン１２が差し込まれている箇所の大径部２４の厚さ寸法の半分未満であり、本実施例における具体的数値としては、Ｗ１／Ｗ３が０．４３とされている。このような０．４３とすることにより、可動端面３３の幅寸法が小さくなり、可動端面３３の密着総面積が小さく設定される。これにともなって、単位面積あたりの加圧力、すなわち面圧が大きくなり、密着箇所に到達した微小な金属片３４は、金属表面である静止内端面３２と合成樹脂材料製表面である可動端面３３の間で挟み付けられ、金属片３４は軟らかい摺動部１３の母材中に埋め込まれた状態になり、静止内端面３２と可動端面３３の間に空隙が形成されることがなく、確実な気密維持がなされ、冷却空気の空気漏れが防止される。
　Ｗ１／Ｗ３を０．４３に設定して、鋼板部品３にナットを溶接するテストを行った結果、１０万回の溶接、すなわちナット１０万個の溶接を行っても空気漏れが発生しなかったので、自動車の車体組み立て工程等での使用に耐えられるものと、判断される。また、Ｗ１／Ｗ３を０．４５や０．４８に設定した場合も、同様なテスト結果がえられた。
　Ｗ１／Ｗ３が０．５以上になると、可動端面３３の密着面積が過大になり、それに伴う面圧低下によって、金属片３４を可動端面３３の表面から、摺動部１３の母材中に押し込む力が不足する。このような不足が発生すると、ガイドピン１２が突き出た状態にあるとき、可動端面３３と静止内端面３２との間に空隙が形成され、空気漏れが発生した。したがって、Ｗ１／Ｗ３は０．５未満に設定するのが適切である。
　逆に、下限側の値としてＷ１／Ｗ３を０．２６とすることにより、可動端面３３の幅寸法が著しく小さくなり、可動端面３３の密着総面積が大幅に小さく設定される。これにともなって、単位面積あたりの加圧力、すなわち面圧が大きくなり、密着箇所に到達した微小な金属片３４は、金属表面である静止内端面３２と合成樹脂材料製表面である可動端面３３の間で挟み付けられ、金属片３４は軟らかい摺動部１３の母材中に埋め込まれた状態となる。
　しかしながら、可動端面３３の幅方向寸法が短くなるので、可動端面３３の密着幅Ｗ１が過短となって、十分な封止作用の確保が困難になる。また、可動端面３３の幅方向寸法が短くなると、大きな金属片３４が可動端面３３の幅Ｗ１を横断した状態で付着したりする現象が発生したときには、金属片３４が可動端面３３の表面に完全に埋没しないものが見られた。また、埋没しても、埋没時の合成樹脂材料の変形により可動端面３３の幅方向に溝状の空隙が形成される状態が確認された。これらの現象により、静止内端面３２に可動端面３３が密着しても、空気漏れが発生し、気密維持が達成できていないことが認められた。
　Ｗ１／Ｗ３を０．２６に設定して、上述のようにナット溶接テストを行った結果、２．５万回前後の溶接回数から空気漏れが発生した。この発生原因は、上記のＷ１の過短現象であると考えられる。また、Ｗ１／Ｗ３を０．２８に設定した場合も、好ましくないテスト結果となった。
　一方、Ｗ１／Ｗ３が０．３以上であると、可動端面３３の密着面積が適正に小さくなり、それに伴う面圧増加によって、金属片３４を可動端面３３の表面から、摺動部１３の母材中に押し込む力が適正値として十分にえられるものと、判断される。合わせて、上記のＷ１の過短現象に伴う空気漏れは回避できた。したがって、Ｗ１／Ｗ３は０．３以上に設定するのが適切である。
　つぎに、中径部の緩衝的機能を説明する。
　ガイドピン１２に作用する直径方向の外力を受け止めるためには、中径部２５の直径を少しでも大きくするとともに、肉厚を少しでも大きくすることが有利である。中径部２５の肉厚拡大と直径の拡大は、可動端面３３の幅寸法Ｗ１を大径部２４の厚さ寸法Ｗ３の半分未満とすることにより達成されている。
　作業者の手元が狂ったりして、鋼板部品３が電極本体１の直径方向からガイドピン１２に衝突すると、ガイドピン１２が傾こうとするが、中径部２５の直径が大きくなるように可動端面３３の幅寸法Ｗ１が設定されているので、中径部２５の円筒面に作用する単位面積当たりの力が少量化されて、上記傾き角度が実質的の問題にならない程度となる。さらに、上記力の少量化によって、中径部２５の圧縮変形量も少量化され、傾き角度低減にとって有効である。
　つぎに、他の事例を説明する。
　上記事例はプロジェクションナットの場合であるが、図４に示した事例はプロジェクションボルトの場合である。プロジェクションボルト３６は、雄ねじが形成された軸部３７、軸部３７と一体になっている円形のフランジ３８、フランジ３８の下面に設けた溶着用突起３９によって構成されている。ガイドピン１２は管状の中空形状であり、軸部３７が挿入される受入孔４０が設けてある。それ以外の構成は、図示されていない部分も含めて先の事例と同じであり、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。
　つぎに、上記電極の動作について説明する。
　図１Ａは、圧縮コイルスプリング２２の張力で可動端面３３が静止内端面３２に密着し、冷却空気の流通を封じている状態である。このときに、万一、微小な金属片３４が可動端面３３と静止内端面３２の間に介在していると、図３において説明した押し込み動作で気密が維持される。
　可動電極１８が進出して間隔Ｌ１が消滅すると、中径孔８に入り込んでいる中径部２５が中径孔８から抜け出して、冷却空気の通路が形成される。冷却空気は通気口２９、空気通路３１、中径孔８、通気空隙２６を経て、ナット１９の下面と鋼板部品３との間の空隙を通って外部へ発散する。この空気流によって、スパッタなどの不純物が電極から離隔する方向へ排除される。ガイドピン１２が押し下げられると、最初にテーパ部２７によって空気通路が形成される。テーパ部２７の傾斜によって流路面積の大きな空気通路が初期の段階で形成され、確実な冷却空気の流通にとって好適である。また、ガイドピン１２が戻るときには、テーパ部２７のガイド機能によって中径部２５が円滑に中径孔８に進入する。図４に示したプロジェクションボルト３６の場合も同じ動作である。
　以上に説明した実施例の作用効果は、つぎのとおりである。
　電極本体１の直径方向で見た可動端面３３の幅寸法Ｗ１は、ガイドピン１２が差し込まれている箇所の大径部２４の厚さ寸法Ｗ３の半分未満とされている。このため、可動端面３３の面積を小さくして静止内端面３２に対する可動端面３３の加圧力を高めて、可動端面３３と静止内端面３２の密着箇所に進入してきた微小な金属片３４が可動端面３３から摺動部１３の母材内に押し込まれる。
　静止内端面３２に対する可動端面３３の密着面積が小さくなるので、単位面積あたりの加圧力、すなわち面圧が大きくなる。したがって、密着箇所に到達した微小な金属片３４は、金属表面である静止内端面３２と合成樹脂材料製表面である可動端面３３の間で挟み付けられ、金属片３４は軟らかい摺動部１３の母材中に埋め込まれた状態になり、静止内端面３２と可動端面３３の間に空隙が形成されることがない。
　ガイドピン１２が押し下げられて、可動端面３３が静止内端面３２から離隔して両端面間に空隙が形成されると、冷却空気が勢いよく流通し、微小な金属片３４や炭化物などは気流で溶融局部から電極外へ発散される。通常はこのような発散であるが、金属溶融の際に、急激な空気膨張で溶融部から勢いよく飛散した微小な金属片３４がガイドピン１２の外周面に衝突して跳ね返されたりして空気流に逆らって移動し、可動端面３３に到達することがある。このような現象は、金属片３４が微小であると金属片３４に作用する空気流の動圧が低くなるために、空気流に逆らって移動することが可能になるものと考えられる。このような金属片３４が可動端面３３の表面に付着していると、ガイドピン１２が待機位置に戻ったときに、静止内端面３２と可動端面３３の間に空隙が形成され、冷却空気の流通を封止することができなくなる。上述のような金属片３４の異常な挙動は、冷却空気の流通が健全に維持されていれば、通常は発生しないのであるが、上述のような何らかの原因により、低い確率で発生することがある。
　しかしながら、本実施例においては上述のように、金属片３４は軟らかい摺動部１３の母材中に埋め込まれた状態になり、静止内端面３２と可動端面３３の間に空隙が形成されることがないため、完全な気密維持が確保でき、空気漏洩による経済的損失が回避できる。さらに、空気漏れが継続していると、空気噴出に伴う騒音が発生し、作業者の就労環境が悪化するのであるが、上記のような気密維持によって、環境改善がなされる。
　つまり、合成樹脂材料製可動端面３３の面積を小さくして面圧を高めることと、微小金属片３４を強く可動端面３３に押し付けることを相乗させて、金属片３４が可動端面３３から摺動部１３の母材へめり込むのである。
　電極本体１の直径方向で見た可動端面３３の幅寸法Ｗ１は、ガイドピン１２が差し込まれている箇所の大径部２４の厚さ寸法Ｗ３の半分未満とされている。このため、中径部２５の厚さ寸法を大きく設定して、電極本体１の直径方向にガイドピン１２に対して作用する外力を受け止めるように作用する。
　摺動部１３は、大径部２４と中径部２５の２箇所が大径孔７や中径孔８に摺動しているので、ガイドピン１２が一体化されている摺動部１３は、２点支持の状態になっている。したがって、鋼板部品３の衝突などによって、電極本体１の端面から突き出ているガイドピン１２に対して、電極本体１の直径方向に外力が作用しても、ガイドピン１２や摺動部１３の傾き変位量は実質的に問題にはならない。したがって、静止内端面３２と可動端面３３との密着が損なわれるようなことがなく、確実な気密維持が確保できる。
　さらに、中径部２５の直径が大径部２４の直径に近づき、それによって中径部２５の直径を大きく設定できる。同時に、中径部２５の肉厚もできるだけ大きくすることができる。したがって、大径化されるとともに肉厚が増大した中径部２５によって直径方向の外力を受けるので、中径部２５における弾性変形を少なくすることができて、ガイドピン１２や摺動部１３の傾き変位量を実質的に問題がないレベルにすることができる。とくに、大径化による弾性変形量の低減が効果的である。このような中径部２５の肉厚拡大や直径の拡大は、可動端面３３の幅寸法Ｗ１を小さくすることに相関して実現している。つまり、中径部２５の肉厚拡大や直径の拡大と、可動端面３３の面圧増大が両立している。
　可動端面３３の表面には切削仕上げ加工やインジェクション成型などによって微細な凹凸が残存しているが、上記の面圧向上によって、静止内端面３２に押し付けられた凹凸部分の凸部が押し潰された状態になって、合成樹脂端面と金属端面の密着性向上が確保できる。
　ガイドピン１２が差し込まれている箇所の大径部２４の厚さ寸法Ｗ３に対する可動端面３３の幅寸法Ｗ１の比が、０．５未満～０．３以上とされている。
　可動端面３３の幅寸法Ｗ１が、ガイドピン１２が差し込まれている箇所の大径部２４の厚さ寸法Ｗ３の半分以上、すなわち上記比が０．５以上になると、環状の可動端面３３の密着面積が過大となり、上述のような面圧増大と金属片３４の押し込みが満足に達成されない。上限側は、０．５未満が良好である。一方、上記比が０．３を下回ると、可動端面３３の密着面積が過小となり、冷却空気の封止面積が不足して封止作用が緩慢になり、気密性維持の面で好ましくない。下限側は、０．３以上が良好である。
　電気抵抗溶接用電極の気密維持方法は、
　断面円形の電極本体が銅合金のような金属材料を用いて構成され、
　鋼板部品が載置される電極本体の端面から突出し、鋼板部品の下孔を貫通する断面円形のガイドピンが、金属材料またはセラミック材料などの耐熱硬質材料で構成され、
　電極本体に形成されているガイド孔に摺動できる状態で嵌め込まれているとともに、中心部にガイドピンが差し込まれている断面円形の摺動部が合成樹脂材料で構成され、
　ガイド孔は大径孔と中径孔と小径孔によって構成され、
　摺動部に形成した大径部が、実質的に隙間がなくて摺動できる状態で大径孔に嵌め込まれ、
　摺動部に形成した中径部が、実質的に隙間がなくて摺動できる状態で中径孔に嵌め込まれ、
　小径孔を貫通したガイドピンによって、ガイドピンが押し下げられたとき冷却空気が通過する通気隙間を小径孔とガイドピンの間に形成し、
　ガイド孔の中径孔と大径孔の境界部に形成された静止内端面に対して、摺動部の中径部と大径部の境界部に形成された可動端面が密着するように構成されているとともに、静止内端面と可動端面は電極本体の中心軸線が垂直に交わる仮想平面上に配置してあり、
　中径部が中径孔に嵌まり込んでいる電極本体の中心軸線方向の長さは、溶接時にガイドピンが後退する長さよりも短く設定してあり、
　可動端面を静止内端面に押し付ける加圧手段がガイド孔内に配置され、
　電極本体の直径方向で見た可動端面の幅寸法が、ガイドピンが差し込まれている箇所の大径部の厚さ寸法の半分未満とされることにより、可動端面の面積を小さくして静止内端面に対する可動端面の加圧力を高めて、可動端面と静止内端面の密着箇所に進入してきた微小な金属片を、可動端面から摺動部の母材内に押し込み、
　電極本体の直径方向で見た可動端面の幅寸法が、ガイドピンが差し込まれている箇所の大径部の厚さ寸法の半分未満とされることにより、中径部の厚さ寸法を大きく設定して、電極本体の直径方向にガイドピンに対して作用する外力を、中径部において受け止めるものである。
　気密維持方法の実施例の効果は、上記電気抵抗溶接用電極の効果と同じである。
　上述のように、本発明の電極や気密維持方法によれば、合成樹脂材料製の摺動部に形成された可動端面の面圧を高めて、微小な金属片の介入にともなう弊害をなくすとともに、摺動部の摺動状態を選定してガイドピンの芯ずれや傾きを実質的に消去する。したがって、自動車の車体溶接工程や、家庭電化製品の板金溶接工程などの広い産業分野で利用できる。
符号の説明
　１　　電極本体
　６　　ガイド孔
　７　　大径孔
　８　　中径孔
　９　　小径孔
１２　　ガイドピン
１３　　摺動部
１８　　可動電極
１９　　プロジェクションナット
２４　　大径部
２５　　中径部
２６　　通気隙間
２９　　通気口
３１　　空気通路
３２　　静止内端面
３３　　可動端面
３４　　金属片
３６　　プロジェクションボルト
４０　　受入孔
Ｗ１　　可動端面の幅寸法
Ｗ２　　中径部の厚さ寸法
Ｗ３　　大径部の厚さ寸法
Ｌ１　　ガイドピンの後退長さ
Ｌ２　　中径部の挿入長さ

Claims (3)

  1. 　断面円形の電極本体が銅合金のような金属材料を用いて構成され、
    　鋼板部品が載置される電極本体の端面から突出し、鋼板部品の下孔を貫通する断面円形のガイドピンが、金属材料またはセラミック材料などの耐熱硬質材料で構成され、
    　電極本体に形成されているガイド孔に摺動できる状態で嵌め込まれているとともに、中心部にガイドピンが差し込まれている断面円形の摺動部が合成樹脂材料で構成され、
    　ガイド孔は大径孔と中径孔と小径孔によって構成され、
    　摺動部に形成した大径部が、実質的に隙間がなくて摺動できる状態で大径孔に嵌め込まれ、
    　摺動部に形成した中径部が、実質的に隙間がなくて摺動できる状態で中径孔に嵌め込まれ、
    　小径孔を貫通したガイドピンによって、ガイドピンが押し下げられたとき冷却空気が通過する通気隙間を小径孔とガイドピンの間に形成し、
    　ガイド孔の中径孔と大径孔の境界部に形成された静止内端面に対して、摺動部の中径部と大径部の境界部に形成された可動端面が密着するように構成されているとともに、静止内端面と可動端面は電極本体の中心軸線が垂直に交わる仮想平面上に配置してあり、
    　中径部が中径孔に嵌まり込んでいる電極本体の中心軸線方向の長さは、溶接時にガイドピンが後退する長さよりも短く設定してあり、
    　可動端面を静止内端面に押し付ける加圧手段がガイド孔内に配置され、
    　電極本体の直径方向で見た可動端面の幅寸法が、ガイドピンが差し込まれている箇所の大径部の厚さ寸法の半分未満とされることにより、可動端面の面積を小さくして静止内端面に対する可動端面の加圧力を高めて、可動端面と静止内端面の密着箇所に進入してきた微小な金属片が可動端面から摺動部の母材内に押し込まれるように構成し、
    　電極本体の直径方向で見た可動端面の幅寸法が、ガイドピンが差し込まれている箇所の大径部の厚さ寸法の半分未満とされることにより、中径部の厚さ寸法を大きく設定して、電極本体の直径方向にガイドピンに対して作用する外力を受け止めるように構成したことを特徴とする電気抵抗溶接用電極。
  2. 　ガイドピンが差し込まれている箇所の前記大径部の厚さ寸法に対する前記可動端面の幅寸法の比が、０．５未満～０．３以上とされている請求項１記載の電気抵抗溶接用電極。
  3. 　断面円形の電極本体が銅合金のような金属材料を用いて構成され、
    　鋼板部品が載置される電極本体の端面から突出し、鋼板部品の下孔を貫通する断面円形のガイドピンが、金属材料またはセラミック材料などの耐熱硬質材料で構成され、
    　電極本体に形成されているガイド孔に摺動できる状態で嵌め込まれているとともに、中心部にガイドピンが差し込まれている断面円形の摺動部が合成樹脂材料で構成され、
    　ガイド孔は大径孔と中径孔と小径孔によって構成され、
    　摺動部に形成した大径部が、実質的に隙間がなくて摺動できる状態で大径孔に嵌め込まれ、
    　摺動部に形成した中径部が、実質的に隙間がなくて摺動できる状態で中径孔に嵌め込まれ、
    　小径孔を貫通したガイドピンによって、ガイドピンが押し下げられたとき冷却空気が通過する通気隙間を小径孔とガイドピンの間に形成し、
    　ガイド孔の中径孔と大径孔の境界部に形成された静止内端面に対して、摺動部の中径部と大径部の境界部に形成された可動端面が密着するように構成されているとともに、静止内端面と可動端面は電極本体の中心軸線が垂直に交わる仮想平面上に配置してあり、
    　中径部が中径孔に嵌まり込んでいる電極本体の中心軸線方向の長さは、溶接時にガイドピンが後退する長さよりも短く設定してあり、
    　可動端面を静止内端面に押し付ける加圧手段がガイド孔内に配置され、
    　電極本体の直径方向で見た可動端面の幅寸法が、ガイドピンが差し込まれている箇所の大径部の厚さ寸法の半分未満とされることにより、可動端面の面積を小さくして静止内端面に対する可動端面の加圧力を高めて、可動端面と静止内端面の密着箇所に進入してきた微小な金属片を、可動端面から摺動部の母材内に押し込み、
    　電極本体の直径方向で見た可動端面の幅寸法が、ガイドピンが差し込まれている箇所の大径部の厚さ寸法の半分未満とされることにより、中径部の厚さ寸法を大きく設定して、電極本体の直径方向にガイドピンに対して作用する外力を、中径部において受け止めることを特徴とする電気抵抗溶接用電極の気密維持方法。
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