(57)【要約】【課題】ガイドピンに形成した窒化層の電気絶縁性を活用して、異常接触箇所における通電現象を最小化し、ガイドピンの耐熱性、耐摩耗性などを向上する。【解決手段】電極本体５の端面から突出し、鋼板部品７の下孔１６を貫通するガイドピン１７が耐熱金属材料で構成され、ガイドピン１７に一体化された摺動部材１９が絶縁性合成樹脂材料で構成され、摺動部材１９の挿入孔２２にガイドピン１７を圧入し、ガイドピン１７に、プロジェクションボルト１が挿入される受入孔１８が設けられているか、またはプロジェクションナット５０のねじ孔５２に相対的に進入してナット５０の位置決めを行うテーパ形状部５４が設けられ、ガイドピン１７は、表面全域にわたって窒化層４３を形成後、摺動部材１９の挿入孔２２に圧入されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形断面とされた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、耐熱金属材料で構成され、
ガイドピンに一体化され電極本体のガイド孔に摺動できる状態で嵌め込まれている断面円形の摺動部材が、絶縁性合成樹脂材料で構成され、
ガイドピンと摺動部材の一体化は、摺動部材に設けた挿入孔にガイドピンを圧入することによって行われ、
ガイドピンに、溶着用突起を有するプロジェクションボルトが挿入される受入孔が設けられているか、または溶着用突起を有するプロジェクションナットのねじ孔に相対的に進入して該ナットの位置決めを行うテーパ形状部が設けられ、
ガイドピンは、表面全域にわたって窒化層を形成後、摺動部材の挿入孔に圧入されていることを特徴とする電気抵抗溶接電極における複合型ガイドピン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、鋼板部品の下孔に進入する耐熱金属材料製のガイドピンと、絶縁性合成樹脂材料製の摺動部材が一体化された、電気抵抗溶接電極における複合型ガイドピンに関している。
【背景技術】
【０００２】  特許第６４９３８４７号公報には、プロジェクションボルトの受入孔を有する耐熱金属材料製のガイドピンと、絶縁性合成樹脂材料製の摺動部材が一体化された電気抵抗溶接電極における複合型ガイドピンが記載されている。また、特許第６３９５０６８号公報には、プロジェクションナットのねじ孔を係止するテーパ部付きガイドピンと、絶縁性合成樹脂材料製の摺動部材が一体化された電気抵抗溶接電極における複合型ガイドピンが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６４９３８４７号公報
【特許文献２】特許第６３９５０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記特許文献に記載された技術においては、ガイドピンが押し下げられるときに、何等かの原因でガイドピンに傾斜方向の力が作用すると、ガイドピンの外周部が電極本体の内面に接触する。このような接触状態で溶接電流が通電されると、この接触箇所にスパークが発生して局部的な溶損や電食が発生し、ガイドピンや電極本体の寿命を短くしてしまう、という問題がある。【０００５】  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、ガイドピンに形成した窒化層の電気絶縁性を活用して、ガイドピンと電極本体の接触箇所における通電現象を最小化するとともに、ガイドピンの耐熱性、耐摩耗性などの向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  請求項１記載の発明は、
円形断面とされた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、耐熱金属材料で構成され、
ガイドピンに一体化され電極本体のガイド孔に摺動できる状態で嵌め込まれている断面円形の摺動部材が、絶縁性合成樹脂材料で構成され、
ガイドピンと摺動部材の一体化は、摺動部材に設けた挿入孔にガイドピンを圧入することによって行われ、
ガイドピンに、溶着用突起を有するプロジェクションボルトが挿入される受入孔が設けられているか、または溶着用突起を有するプロジェクションナットのねじ孔に相対的に進入して該ナットの位置決めを行うテーパ形状部が設けられ、
ガイドピンは、表面全域にわたって窒化層を形成後、摺動部材の挿入孔に圧入されていることを特徴とする電気抵抗溶接電極における複合型ガイドピンである。
【発明の効果】
【０００７】  可動電極の中心軸線の狂いなど、何等かの原因でガイドピンに傾斜方向の力が作用すると、プロジェクションボルトやプロジェクションナットの溶着用突起が相手方の鋼板部品に加圧されるとともに、ガイドピンの外周部が電極本体の内面に異常接触をする。このような状況下で溶接電流が通電されると、溶着用突起から鋼板部品へ流れる本来の溶接電流と、異常接触箇所への迷走電流あるいは無効電流の２系統に分流される。このような分流が発生して、迷走電流腐食や無効電流腐食が発生する。これらの腐食は、スパーク発生による通電局部の溶損や電食の発生によって生じているものと考えられる。【０００８】  ガイドピンは、表面全域にわたって窒化層を形成後、摺動部材の挿入孔に圧入されている。窒化層は、電気絶縁性が優れているので、上記異常接触箇所における通電性が最小化される。つまり、窒化層の電気的特性を活用して、通電が実害のないレベルまで低下され、このため、通電局部における溶損や電食が防止される。したがって、ガイドピンと電極本体の異常接触箇所における通電現象を最小化するとともに、ガイドピンの耐熱性、耐摩耗性などの向上が実現する。【０００９】  ガイドピンの外周部が電極本体の内面に異常接触をしている箇所は、安定した通電状態ではないので、不完全通電となり、電食発生などの原因になっている。ガイドピンに形成されている窒化層によって、不完全通電を実質的に不通電とするので、スパーク発生や電食現象をなくすことができて、ガイドピンの耐久性向上が実現する。【００１０】  ステンレス鋼などで作られたガイドピンの外周表面は、仕上げ加工時の切削工具痕がギザギザした状態で残っており、これによって摺動部材の挿入孔にガイドピンを圧入するときには、大きな加圧力が必要になり、作業性などの点で好ましくない。窒化処理をしたガイドピンを摺動部材の挿入孔に圧入するときには、加圧力が大幅に低下し、作業性の面で良好である。加圧力が低下する要因としては、窒化処理時に窒素などの元素が拡散浸透をしてステンレス鋼と反応し窒化物層が形成されるのであるが、元素の拡散浸透の際に角張った箇所が丸みを帯びた形状に変形するものと考えられる。【００１１】  本願発明は、上述のような複合型ガイドピンであるが、以下に記載する実施例から明らかなように、溶接電流の通電現象等を特定した方法発明として存在させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電極および電極各部の断面図である。
【図２】ガイドピン表面の形状を示す断面図である。
【図３】ガイドピン圧入状態を示す断面図である。
【図４】ガイドピンが電極本体内面に接触している断面図である。
【図５】他のガイドピンを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  つぎに、本発明の電気抵抗溶接電極における複合型ガイドピンを実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００１４】  図１〜図４は、本発明の実施例１を示す。【００１５】  この実施例は、鋼板部品にプロジェクションボルトを電気抵抗溶接で溶接する場合である。以下の説明において、プロジェクションボルトを単にボルトと表現する場合もある。【００１６】  最初に、プロジェクションボルトについて説明する。【００１７】  図１や図４に示すように、鉄製のプロジェクションボルト１は、雄ねじが形成された軸部２と、軸部２に一体的に設けられた円形で平板状のフランジ３と、軸部２側のフランジ面に設けた複数の溶着用突起４から構成されている。溶着用突起４は同一円上に１２０度間隔で３個設けてある。【００１８】  ボルト１の各部寸法は、軸部２の直径と長さはそれぞれ８ｍｍと３０ｍｍ、フランジの厚さと直径はそれぞれ３．２ｍｍと２０ｍｍである。【００１９】  つぎに、電気抵抗溶接電極について説明する。【００２０】  電気抵抗溶接電極全体は、符号１００で示されている。クロム銅のような銅合金製導電性材料で作られた電極本体５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６と、鋼板部品７が載置されるキャップ部８がねじ部９において結合されて、断面円形の電極本体５が形成されている。電極本体５には断面円形のガイド孔１２が形成され、このガイド孔１２には、固定部６に形成された大径孔１３と、この大径孔１３よりも小径でキャップ部８に形成された中径孔１４と、この中径孔１４よりも小径の小径孔１５が形成され、大径孔１３、中径孔１４、小径孔１５は、電極本体５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。【００２１】  鋼板部品７が載置される電極本体５の端面から突出し、鋼板部品７の下孔１６を貫通する断面円形のガイドピン１７が、ステンレス鋼のような耐熱金属材料で構成されている。ガイドピン１７には、軸部２が挿入される受入孔１８が設けてあり、その深さ寸法は図１（Ａ）に示すように、軸部２の長さよりも短く設定してある。【００２２】  ガイドピン１７に一体化され電極本体５のガイド孔１２に摺動できる状態で嵌め込まれている断面円形の摺動部材１９が、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。【００２３】  つぎに、複合型ガイドピンについて説明する。【００２４】  ガイドピン１７と摺動部材１９の一体化によって、複合型ガイドピン２１が形成されている。摺動部材１９の中心部に設けた挿入孔２２にガイドピン１７を圧入して、ガイドピン１７と摺動部材１９の一体化が行われている。【００２５】  上記一体化を確実にするために、結合ボルト構造部が採用されている。すなわち、ガイドピン１７の下端部にこれと一体的に結合ボルト２３が形成され、摺動部材１９の底部材２４に結合ボルト２３を貫通し、ワッシャ２５を組み付けてロックナット２６で締め付けてある。摺動部材１９は、電極本体５と対をなす可動電極２７が進出動作をして溶接電流が通電されたときに、電流がフランジ３の溶着用突起４から鋼板部品７にのみ流れるように、絶縁機能を果たしている。【００２６】  圧���コイルスプリング２８は、ワッシャ２５とガイド孔１２の内底面の間に嵌め込まれており、その張力が摺動部材１９に作用している。なお、符号２９は、ガイド孔１２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２８の張力が、後述の流路開閉部に対する加圧力とされている。圧縮コイルスプリング２８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。【００２７】  図３は、ガイドピン１７と摺動部材１９の組み立て装置を示している。静止部材１１上に摺動部材１９の受け台４０が固定され、そこに固定された摺動部材１９の挿入孔２２にガイドピン１７を圧入する。ガイドピン１７を加圧する加圧片４１がガイドピン１７に合致しており、これを油圧シリンダなどの加圧手段で押し下げる。結合ボルト２３が底部材２４を貫通するして、ガイドピン１７が挿入孔２２の底面に底突き状態になると、圧入が完了する。【００２８】  つぎに、摺動部材の各部とガイド孔各部の対応関係を説明する。【００２９】  摺動部材１９には、大径部３１と中径部３２が形成され、中径部３２よりも小径のガイドピン１７が一体化されている。大径部３１が、大径孔１３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１３に嵌め込んであり、小径部３８が、中径孔１４の内面との間に冷却空気の通気隙間３３を残して挿入されている。【００３０】  上述の「・・実質的に隙間がなくて摺動できる状態・・」というのは、摺動部材１９に電極本体５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。【００３１】  小径孔１５を貫通してガイドピン１７が電極本体１の上面から突き出ている。ガイドピン１７が押し下げられたとき、冷却空気が通過する通気隙間３４が、小径孔１５とガイドピン１７の間に形成してある。【００３２】  つぎに、冷却空気の断続構造を説明する。【００３３】  冷却空気をガイド孔１２に導く通気口３５が形成してある。大径部３１と大径孔１３の摺動箇所に空気通路を確保するために、大径部３１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１（Ｂ）に示すように、大径部３１の外周面に中心軸線Ｏ−Ｏ方向の平面部３６を形成して、平面部３６と大径孔１３の円弧型内面で構成された空気通路３７が形成されている。このような平面部３６を９０度間隔で形成して、４箇所に空気通路３７が設けてある。【００３４】  ガイド孔１２の中径孔１４と大径孔１３の境界部、すなわち摺動部材１９の中径部３２と小径部３８の境界部に、流路開閉部３９が形成されている。流路開閉部３９は、摺動部材１９に形成した中心軸線Ｏ−Ｏに直交する平面と、キャップ部８に形成した中心軸線Ｏ−Ｏに直交する平面が密着したり離れたりして、空気流路を開閉する。【００３５】  つぎに、ガイドピンと電極本体の異常接触について説明する。【００３６】  なお、図４の各部の傾斜角度や空隙寸法は、理解しやすくするために、誇張して図示してある。【００３７】  ガイドピン１７を傾斜させる要因としては種々な現象が考えられるが、ここでは可動電極２７の進退軸線が傾斜している場合である。図１に示すようなボルト１が傾いていない状態のところへ、図４に示すように、可動電極２７の中心軸線（進退軸線）Ｘ−Ｘが傾斜し、中心軸線Ｘ−Ｘと同方向の矢線４６方向に可動電極２７が進出してくると、可動電極２７の加圧端面４７がフランジ３の外周端縁を加圧し、ボルト１は図４の左側に傾く。この傾き状態を拡大した断面図が図４（Ｂ）であり、ボルト１の傾斜変位によってガイドピン１７に傾斜方向の力が作用すると、摺動部材１９が弾性変形をするので、ガイドピン１７の上端部が小径孔１５の内面に接触する。この接触箇所が符号４８で示されている。なお、図４（Ａ）では、複合型ガイドピン２１の傾斜は図示せず、該ガイドピン２１が左側に片寄った状態が図示されている。【００３８】  溶接電流は、溶着用突起４から鋼板部品７へ流れる本来の溶接電流と、異常接触箇所４８への迷走電流あるいは無効電流の２系統に分流される。このような分流が発生して、迷走電流腐食や無効電流腐食が発生する。これらの腐食は、スパーク発生による通電局部の溶損や電食の発生によって生じているものと考えられる。このような損傷箇所４９は、図４（Ｃ）に示すように、ガイドピン１７の上端近くの部分が全周にわたって形成され、表面が黒く変色しザラザラした表面状態になっているとともに、肉厚も薄くなっている。さらに、クラック４２が形成されている。クラック４２は、軸部２の傾斜力が受入孔１８内面の上部に作用して発生しているものと考えられる。【００３９】  つぎに、ガイドピンの窒化層について説明する。【００４０】  ガイドピン１７の表面全域にわたって窒化層が形成されている。窒化層の形成は、ガス窒化法、塩浴軟窒化法、イオン窒化法などによって行われる。ここでは、シアン基塩浴を用いる塩浴軟窒化法であり、タフトライドとも呼ばれている。シアン酸塩と炭酸塩の混合塩浴中に空気を吹き込んで浸漬処理を行う。この処理によって窒素がガイドピン１７の表面から熱化学的に拡散浸透をする。【００４１】  図１（Ｃ）や図２（Ｂ）に微細な点々で示した梨地状の表層が、窒化層である。ガイドピン１７の外周表面は、仕上げ加工時の微細な切削工具痕４４が図２（Ａ）に示すように、ギザギザした状態で残っているが、窒化処理後にはギザギザした箇所４４が同図（Ｂ）に示すように、丸みのある丸み形状部４５になっている。このように変形する要因としては、窒化処理時に窒素などの元素が拡散浸透をしてステンレス鋼と反応し窒化物層が形成されるのであるが、窒素の拡散浸透の際に角張った箇所が丸みを帯びた形状に変形するものと考えられる。【００４２】  以上に説明した実施例１の作用効果は、つぎのとおりである。【００４３】  可動電極２７の中心軸線ＸーＸの狂いなど、何等かの原因でガイドピン１７に傾斜方向の力が作用すると、プロジェクションボルト１の溶着用突起４が相手方の鋼板部品７に加圧されるとともに、ガイドピン１７の外周部が電極本体５の小径孔１５の内面に符号４８の箇所で異常接触をする。このような状況下で溶接電流が通電されると、溶着用突起４から鋼板部品７へ流れる本来の溶接電流と、異常接触箇所４８への迷走電流あるいは無効電流の２系統に分流される。このような分流が発生して、迷走電流腐食や無効電流腐食が発生する。これらの腐食は、スパーク発生による通電局部の溶損や電食の発生によって生じているものと考えられる。【００４４】  ガイドピン１７は、表面全域にわたって窒化層４３を形成後、摺動部材１９の挿入孔２２に圧入されている。窒化層４３は、電気絶縁性が優れているので、上記異常接触箇所４８における通電性が最小化される。つまり、窒化層４３の電気的特性を活用して、通電が実害のないレベルまで低下され、このため、通電局部４８における溶損や電食が防止される。したがって、ガイドピン１７と電極本体５の異常接触箇所４８における通電現象を最小化するとともに、ガイドピン１７の耐熱性、耐摩耗性などの向上が実現する。【００４５】  ガイドピン１７の外周部が電極本体５の小径孔１５の内面に異常接触をしている箇所４８は、安定した通電状態ではないので、不完全通電となり、電食発生などの原因になっている。ガイドピン１７に形成されている窒化層４３によって、不完全通電を実質的に不通電とするので、スパーク発生や電食現象をなくすことができて、ガイドピン１７の耐久性向上が実現する。【００４６】  ステンレス鋼などで作られたガイドピン１７の外周表面は、仕上げ加工時の切削工具痕４４がギザギザした状態で残っており、これによって摺動部材１９の挿入孔２２にガイドピン１７を圧入するときには、大きな加圧力が必要になり、作業性などの点で好ましくない。窒化処理をしたガイドピン１７を摺動部材１９の挿入孔２２に圧入するときには、加圧力が大幅に低下し、作業性の面で良好である。加圧力が低下する要因としては、窒化処理時に窒素などの元素が拡散浸透をしてステンレス鋼と反応し窒化物層が形成されるのであるが、元素の拡散浸透の際に角張った箇所が丸みを帯びた形状、すなわち丸み形状部４５に変形するものと考えられる。
【実施例２】
【００４７】  図５は、本発明の実施例２を示す。【００４８】  この実施例２は、前記ガイドピン１７の形状がプロジェクションナット用に変更されたものである。以下の説明において、プロジェクションナットを単にナットと表現する場合もある。【００４９】  四角い鉄製のナット５０は、ナット本体５１にねじ孔５２が設けられ、下側の四隅に溶着用突起５３が設けてある。【００５０】  ガイドピン１７には、ねじ孔５２に相対的に進入してナット５０の位置決めを行うテーパ形状部５４が設けられ、その上側にガイド小径部５５が設けてある。【００５１】  ガイドピン１７に窒化層が形成されていない場合には、可動電極２７が図４（Ｂ）に示すような傾斜状態で進出すると、傾いたガイドピン１７の上部が小径孔１５の内面に接触し、この異常接触によって図５（Ｂ）に示した損傷箇所４９が形成される。それ以外の構成は、図示されていない部分も含めて先の実施例１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。【００５２】  実施例２の作用効果は、実施例１の作用効果と同じである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】  上述のように、本発明の複合型ガイドピンによれば、ガイドピンに形成した窒化層の電気絶縁性を活用して、ガイドピンと電極本体の接触箇所における通電現象を最小化するとともに、ガイドピンの耐熱性、耐摩耗性などを向上している。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】
【００５４】  １    プロジェクションボルト
２    軸部
３    フランジ
４    溶着用突起
５    電極本体
７    鋼板部品
１５    小径孔
１６    下孔
１７    ガイドピン
１８    受入孔
１９    摺動部材
２１    複合型ガイドピン
２２    挿入孔
２７    可動電極
３８    小径部
４３    窒化層
４８    接触箇所
４９    損傷箇所
５０    プロジェクションナット
５４    テーパ形状部
１００  電気抵抗溶接電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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