(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に所定の間隔で同じ高さの滑り止め凸部が形成された凸部付鋼板と、平鋼板とを挟んでスポット溶接するスポット溶接用電極構造であって、
前記凸部付鋼板の凸部側の面に接する第１の電極と、前記平鋼板の面に接する第２の電極とからなり、
前記第１の電極は、中央部に無電極部を有し、前記無電極部を挟み複数の前記滑り止め凸部に亘って接する大きさとされると共に、接触部が平坦な電極とされ、
前記第２の電極は、その先端接触部が窄まるような緩やかな突形状とされ、前記無電極部に向かい、前記無電極部とされた領域の面積よりも小さな接触面積とされ、
前記第１の電極の中央部に対応する範囲の中に溶融凝固部が形成されるように、
前記無電極部には、非導電性材料からなる芯材が装嵌され、
前記芯材の先端面が平坦とされ、前記芯材の先端面が前記接触部と同一面に位置している、
ことを特徴とするスポット溶接用電極構造。
【請求項２】
第１の電極が少なくとも３か所の前記滑り止め凸部に亘って接する大きさとされている、
ことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接用電極構造。
【請求項３】
第２の電極の前記先端接触部の側面を囲んで非導電性材料からなる被覆部材が装着され、
前記被覆部材の先端面が平坦とされ、前記被覆部材の先端面が前記先端接触部と同一面に位置する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスポット溶接用電極構造。
【請求項４】
第１の電極は、中央部に前記無電極部を有する環状電極とされ、
第２の電極は、前記先端接触部が円形形状とされ、前記先端接触部の中心が、前記無電極部の中心に向かっている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のスポット溶接用電極構造。
【請求項５】
第２の電極は進退調整手段を含み、前記被覆部材の先端面と前記先端接触部とが、前記平鋼板に均しく接するように進退調整可能とされている、
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のスポット溶接用電極構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縞鋼板と称されている一方の面に滑り止め凸部が形成された凸部付鋼板と平鋼板とをスポット溶接するスポット溶接用電極構造に関する。より詳細には、縞鋼板の滑り止め凸部を欠損させ、又は不整な突起を発生させないようにし、重ね合せた鋼板の間に良好な溶融凝固部を形成させて、溶接後に縞鋼板の滑り止め凸部の整形作業を行う必要のない縞鋼板のスポット溶接用電極構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
スポット溶接とは、複数の金属製の板材を重ねて両面から電極で挟んで加圧し、これに大電流を流して、板材の電気抵抗によりジュール熱を発生させ、その熱により板材の当接部を溶融させ、更に通電終了後にも被溶接材料を加圧することにより、ナゲットと称される溶融凝固部を形成させる溶接方法をいう。
【０００３】
板材を重ねてスポット溶接する際に、板材が局部的に過熱されて、板材の一部が溶融飛散する現象である「散り」が発生される。板材の外表面に発生するものが「表散り」、板材間に発生するものが「中散り」と称されている。
【０００４】
一方、表面に凸部のある縞鋼板をスポット溶接させる場合には、凸部を加圧しながら、凸部に電流を流すと、凸部の角隅部の欠損、又は凸部の側方に「バリ」と呼ばれる突起等の不整な形状を発生させていた（図９の符号８１）。そして溶接後に、縞鋼板の美観を整えると共に、人が歩行する際の安全性を確保するために、不整な突起を削るバリ取り作業等を行う必要があり、手間とコストがかかっていた。
【０００５】
複数の鉄板を溶接する際に発生する「散り」・「バリ」を抑制し、良好な溶接凝固部を形成させるために、スポット溶接の３要件である「加圧力」、「電流値」、「通電時間」に加えて、「電極形状」を技術的な特徴とした複数の態様のスポット溶接の技術が開示されている。その第１の態様としては、一方の電極の先端面に凹部又は窪みを備えさせた技術が特許文献１から特許文献３に開示されている。
【０００６】
特許文献１には、融点の異なる金属板を溶接する際に、「中散り」による「バリ」の発生を抑制し、高品質なナゲットを得るスポット溶接方法を提供することを課題とした技術が開示されている。この技術によれば、上電極を、先端に凹部が備えられた形状として融点の低い側の金属板と接しさせ、下電極を、先端をドーム形状として融点の高い側の金属板と接しさせるとしている。これにより、融点の低い金属板が、上電極の凹部に沿って局部的に膨張され、金属板間の隙間を形成させることにより、「中散り」が凹部の該隙間に閉じ込められ、「バリ」の形成を抑制できるとされている。
【０００７】
特許文献２にも、「散り」の発生を良好に防止させるスポット溶接の技術が開示されている。この技術によれば、一方の電極の先端に凹面が備えられ、凹面の中央部には溝が備えられている。スポット溶接の際に、被溶接材料が凹面に沿って膨張した後、溝に被溶接材の一部が膨出されて膨張逃がし作用が発揮され、高温となった被溶接材が、電極の凹面に大きな接触面で接するとされている。これにより、電流が過度に集中することを抑制すると共に、溶融部の高圧化が緩和され、「中散り」の発生も抑えることができるとされている。
【０００８】
また、特許文献３には、簡単な設備及び制御で、重ね合わせる複数の板材の厚さの比が大きい場合であっても、十分な大きさのナゲットを適正な位置に形成させるスポット溶接の技術が開示されている。この技術によれば、複数の金属板のうち最も薄い板を一方の最外層となるように重ね、その板の側と接する一方の電極は先端が凸曲面状とされ、他方の板側と接する他方の電極には先端に窪みが設けられ、通電初期において、最も薄い板側の方が他方の板側よりも電極の接触面積が小さくなるように構成されている。
【０００９】
これにより、最も薄い板側の電流密度が高まって、最も薄い板側に優先的に発熱を生じさせ、ナゲットの核となる部分が広範囲にわたって成長し、加圧力の変更等の特別な制御を必要としないで、高品質のナゲットが安定的にできるとされている。高い加圧力を必要としないため、簡単な設備で高品質の溶接が可能となるとされている。
【００１０】
前記のように、特許文献１から特許文献３に記載のいずれの技術も、板材の表面及び裏面全体が、一方の電極面の凹面全体又は他方の電極面の凸面全体に接することが要件とされている。そのため、滑り止め凸部の先端平部と滑り止め凸部の基端部を、同時にいずれかの電極面の全体に接しさせることができない縞鋼板には、前記のいずれの技術も適用できないという課題があった。
【００１１】
「電極形状」を技術的な特徴とした第２の態様のスポット溶接の技術として、上下いずれかの電極を環状電極とさせて環状のナゲットを形成させる技術が、特許文献４及び特許文献５に開示されている。
【００１２】
特許文献４に記載の技術によれば、両電極の先端形状を環状として、中央部が被溶接材に当接されない中空部を設け、電極の径を大きくすることで、径の大きい中空状のナゲットが形成できるとされている。これにより、幅や厚さが均一の形状となる径の大きい中空状のナゲットが形成され、従来の円盤状のナゲットと比べて、引っ張り剪断強さを高くできるとされている。
【００１３】
特許文献５には、一方の電極の先端を円柱状の突起部とし、他方の電極の先端中央部に突起部が嵌合可能な丸孔部を備えさせたスポット溶接の電極構造の技術が開示されている。特許文献５に記載の技術は、抵抗溶接を繰り返し円柱状の電極が消耗し、被溶接材との接触面積が増大しても、電極を取外して研磨をする必要がない抵抗溶接用電極を提供することを課題としている。円柱状の突起部を空加圧して、丸孔部に嵌合させて往復移動させて、突起部の拡径部を除去するとされている。
【００１４】
これにより、円柱状の突起部が正しい外径に修正できるため、電極を取外して研磨をする必要がなくなるとされている。そして、丸孔部の中を摺動される円柱状の突起部の電極が、丸孔部の内縁に沿うように平板を加圧することにより、平板にリング状のナゲットが形成されるとされている。
【００１５】
しかし、特許文献４及び特許文献５のいずれに記載の技術も、良好な環状のナゲットを形成するためには、環状電極と他方の電極面の先端面全体が被溶接材に接している必要がある。そのため、滑り止め凸部の先端平部と滑り止め凸部の基端部を、同時にいずれかの電極面の全体に接しさせることができない縞鋼板には、特許文献４及び特許文献５のいずれの技術も適用できず、良好な環状ナゲットを形成することが困難であるという課題があった。
【００１６】
「電極形状」を技術的な特徴とした第３の態様のスポット溶接の技術としては、特許文献６に、電極の中心部分を銅系材料とし、その外周に電気絶縁性と熱伝導性を有する材料を備えさせ、円筒状の押圧部とさせて、一対のスポット溶接用電極とさせた技術が開示されている。特許文献６に記載の技術によれば、中心部分により金属板の重ね合わせ部を加圧し、溶融領域の周囲を外縁部分で加圧し、「中散り」を抑制すると共に、電極の周囲を冷却させ、溶融領域が金属板表面まで広がることを阻止して「表散り」の発生を防止することができるとされている。
【００１７】
しかし、特許文献６に記載の電極構造であっても、向かい合う同じ形状の電極のうちの一方が、縞鋼板の凸部の先端の限られた領域に接することになる。そのため、滑り止め凸部の先端平部と滑り止め凸部の基端部を、同時にいずれかの電極面の全体に接しさせることができない縞鋼板には、特許文献６に記載の電極構造も適用できないという課題があった。
【００１８】
前記のように、特許文献１から特許文献６のいずれの態様の電極構造を適用したとしても、板材の表面に凸部が形成された縞鋼板の凸部の角隅部の欠損や、凸部の側方への不整な突起を発生させる可能性があり、縞鋼板に適用してもバリ等を発生させないスポット溶接用電極構造の提供が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
特許文献１：特開平１１−３４２４７７号公報
特許文献２：特開２００５−１９３２９８号公報
特許文献３：特開２００８−９３７０７号公報
特許文献４：特開２０１０−１３１６６６号公報
特許文献５：実開昭６３−１９６３８０号公報
特許文献６：特開２０１４−１４８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明が解決しようとする課題は、縞鋼板と平鋼板とを含んだ複数の鋼板をスポット溶接するスポット溶接用電極構造を提供することである。より詳細には、縞鋼板の凸部を欠損させ、又は不整な突起を発生させないようにし、重ね合せた鋼板に良好なナゲットを形成させて、溶接後に縞鋼板の滑り止め凸部の整形作業を行う必要のない縞鋼板のスポット溶接用電極構造を提供することである。
【００２１】
本発明の第１の発明のスポット溶接用電極構造は、一方の面に所定の配列で同じ高さの滑り止め凸部が形成された凸部付鋼板と、平鋼板とを挟んでスポット溶接するスポット溶接用電極構造であって、前記凸部付鋼板の凸部側の面に接する第１の電極と、前記平鋼板の面に接する第２の電極とからなり、前記第１の電極は、中央部に無電極部を有し、前記無電極部を挟み複数の前記滑り止め凸部に亘って接する大きさとされると共に、接触部が平坦な電極とされ、前記第２の電極は、その先端接触部が窄まるような緩やかな突形状とされ、前記無電極部に向かい、前記無電極部とされた領域の面積よりも小さな接触面積とされ、前記第１の電極の中央部に対応する範囲の中に溶融凝固部が形成されることを特徴としている。
【００２２】
一方の面に、同じ高さで所定の配列で形成された滑り止め凸部の態様は、短尺の滑り止め凸部が交差する方向に所定の間隔で配設されてもよく（図４（Ａ）図参照）、複数の短尺の滑り止め凸部が並んで配列されて１組の滑り止め部とされ、その滑り止め部が交互の向きに配列されたもの（図４（Ｂ）図参照）であってもよい。滑り止め凸部の形状、間隔、大きさ、突出高さ等は限定されず、いかなる配列の縞鋼板であってもよい。
【００２３】
第１の電極の接触部は、所望の縞鋼板において、その複数の滑り止め凸部に亘って接することが可能な大きさとされ、滑り止め凸部の形状、間隔、大きさ、配列等に応じた大きさとされればよい。第１の電極の接触部の形態は限定されず、環状形状の電極の中央に無電極部が備えられてもよく、矩形形状の電極の中央に無電極部が備えられてもよく、複数の電極部で無電極部を挟持させてもよい。第１の電極の材質は周知の銅、クロム銅合金等であればよい。
【００２４】
無電極部は、第１の電極の接触部の中央部に非通電部が形成されていればよく、その形態は限定されない。例えば、電極の接触部が平坦な環状形状となるように、陥没部が形成されて無電極部とされてもよく、その陥没部に非導電性材料が装嵌され無電極部とされてもよい。また、無電極部の形状・大きさは限定されない。
【００２５】
第２の電極の先端接触部の形状は、先端にかけて窄まるようにされ、緩やかな突形状とされればよく、先端に平坦部を備えていてもよく、先端全体が緩やかな湾曲面とされていてもよい。先端接触部の接触面積は、無電極部の領域の面積よりも小さく、第２の電極により加圧される面積が、第１の電極の無電極部とされた領域の面積よりも狭くされている。先端接触部に連なる基端部の断面形状は限定されず、円形形状、矩形形状等のいずれの形状であってもよい。第２の電極の材質は、第１の電極と同一とされる。
【００２６】
第１の電極と凸部が接した複数の接点と、第２の電極の先端接触部との間、すなわち両電極の軸心の近傍周りに分散して電流経路が形成され、いずれかの接した凸部に過大な電流が流れることがなく、重ね合せた鋼板の軸心近傍が溶融される。そして、第１の電極の中央部に備えられた無電極部に向かって、第２の電極が加圧され、両電極の軸心の近傍にナゲットが形成される。
【００２７】
これにより、凸部の角隅部の欠損や、バリの発生等が抑制されて、良好なナゲットが形成され、溶接後に凸部付鋼板の滑り止め凸部の整形作業を行う必要がなく、容易かつ低コストで美観と品質に優れた凸部付鋼板をスポット溶接することができるという有利な効果がある。
【００２８】
ここで、縞鋼板と平鋼板との間に形成されるナゲットについて説明する。第２の電極の先端接触部は、先端が窄まった突形状に形成されているため、ナゲットは加圧された第２の電極の範囲に形成され、第２の電極の加圧範囲よりもやや小さな範囲に形成される。
【００２９】
第２の電極の先端接触部が、第１の電極の無電極部の中央部の狭い範囲だけに限定される場合は、ナゲットは狭い範囲に形成される。第２の電極の先端接触部が、第１の電極の無電極部の大きさに近い大きさの場合には、ナゲットが無電極部の大きさに近い大きさに形成される。
【００３０】
本発明の第２の発明は、第１の発明のスポット溶接用電極構造であって、前記第１の電極が少なくとも３か所の前記滑り止め凸部に亘って接する大きさとされていることを特徴としている。第１の電極と、凸部とが３か所以上で接し、軸心に対してその３方向以上から軸心に向かって分散された電流経路が形成される。
【００３１】
これにより、滑り止め凸部に接する第１の電極と、第２の電極の先端接触部との間に流れる電流経路が、軸心を囲んだ３方向以上からの電流経路に分散され、１つの凸部に電流が集中せず、滑り止め凸部の欠損や不整な突起がより発生されにくくなる。
【００３２】
本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明のスポット溶接用電極構造であって、前記無電極部には、非導電性材料からなる芯材が装嵌され、前記芯材の先端面が平坦とされ、先端面が前記接触部と同一面に位置することを特徴としている。
【００３３】
電極の先端面の中央部に陥没部が形成されて、その陥没部に芯材が装嵌されて、先端面が周囲の電極部と同一面とされた無電極部とされる。芯材の材質は、導電性を有さない材質であればよく、周知のベークライト、セラミック等とされると好適である。より好適には耐熱性のあるセラミックとされればよい。
【００３４】
ナゲットが形成される領域が両側から押圧されることにより、縞鋼板の滑り止め凸部の直上部に無電極部が配置された場合でも、縞鋼板の表面側が膨出された状態でナゲットが形成されず、滑り止め凸部が隆起して不均一な高さとなることがない。これにより、滑り止め凸部を不均一な高さとさせず、滑り止め凸部の整形作業の手間とコストをより削減できる。
【００３５】
本発明の第４の発明は、第１から第３の発明のスポット溶接用電極構造であって、第２の電極の先端接触部の側面を囲んで非導電性材料からなる被覆部材が装着され、前記被覆部材の先端面が平坦とされ、前記被覆部材の先端面が前記先端接触部と同一面に位置することを特徴としている。
【００３６】
被覆部材の材質は、導電性を有さない材質であればよく、周知のベークライト、セラミック等とされると好適である。より好適には耐熱性のあるセラミックとされればよい。第２の電極の先端接触部が平鋼板を加圧し、それに伴い被覆部材も第１の電極の接触部に向かって押し付けられ、第１の電極の接触部に接する凸部が、第１の電極と被覆部材とにより両側から挟まれて押し付けられる。
【００３７】
第４の発明によれば、第１の電極の接触部と凸部の表面全体が密着され、凸部の表面の一部のみに電流が集中することが防がれ、縞鋼板表面の滑り止め凸部の欠損や不整な突起がより発生されにくくなる。
【００３８】
本発明の第５の発明は、第１から第４の発明のスポット溶接用電極構造であって、第１の電極は、中央部に前記無電極部を有する環状電極とされ、第２の電極は、その先端接触部が円形形状とされ、先端接触部の中心が、前記無電極部の中心に向かっていることを特徴としている。
【００３９】
第１の電極が環状電極とされることにより、第１と第２の電極に挟まれる縞鋼板の凸部の位置がずれても、第１の電極の接触部は常に複数の滑り止め凸部と接触した状態とされる。これにより、挟み込む縞鋼板の位置がずれても、１つの滑り止め凸部に電流が集中されることがなく、滑り止め凸部の欠損や不整な突起がより発生されにくくなる。
【００４０】
本発明の第６の発明は、第５の発明のスポット溶接用電極構造であって、前記無電極部の半径が、前記先端接触部の半径よりも大きく、前記先端接触部の半径の２倍よりも小さいことを特徴としている。無電極部の半径が、先端接触部の半径よりも大きいため、先端接触部の周囲と環状電極が直接向かい合って環状のナゲットを形成させることがなく、先端接触部の軸心近傍に良好なナゲットが形成される。
【００４１】
一方で、無電極部の半径が、先端接触部の半径の２倍よりも小さいため、第２の電極の先端接触部が、重ね合わせた縞鋼板と平鋼板の軸心近傍の範囲を押圧して、各々の鋼板の間に隙間を生じさせず、所定の大きさの良好なナゲットが形成され、所定の引っ張り剪断強度が得られる。第６の発明によれば、引っ張り剪断強度が高く、バリ等を発生させることのない良好なナゲットが形成される。
【００４２】
本発明の第７の発明は、第４から第６の発明のスポット溶接用電極構造であって、前記第２の電極は進退調整手段を含み、前記被覆部材の先端面と前記先端接触部とが、前記平鋼板に均しく接するように進退調整可能とされていることを特徴としている。
【００４３】
前記被覆部材の先端面と前記先端接触部とが、前記平鋼板に均しく接するようにさせる進退調整手段は、付勢手段を含んだものでもよく、先端接触部と被覆部材の側面に適合させた螺旋溝に沿って摺動する調整手段でもよい。付勢手段は、周知の弾性体等とされればよい。進退調整手段を有することにより、先端接触部が消耗されて後退した場合であっても、先端接触部と被覆部材の先端面とを同一面に位置させることが容易である。これにより、先端接触部の消耗に応じて、被覆部材と先端接触部との位置調整が容易で、第２の電極と共に周辺の被覆部材により重ねられた板材を均等に加圧し、良好なナゲットを形成させることが可能である。
【発明の効果】
【００４４】
・本発明の第１の発明によれば、凸部の角隅部の欠損や、バリの発生等が抑制されて、良好なナゲットが形成され、溶接後に凸部付鋼板の滑り止め凸部の整形作業を行う必要がなく、容易かつ低コストで美観と品質に優れた凸部付鋼板をスポット溶接することができるという有利な効果がある。
・本発明の第２の発明によれば、滑り止め凸部に接する第１の電極と、第２の電極の先端接触部との間に流れる電流経路が、軸心を囲んだ３方向以上からの電流経路に分散され、１つの凸部に電流が集中せず、滑り止め凸部の欠損や不整な突起がより発生されにくくなる。
・本発明の第３の発明によれば、滑り止め凸部を不均一な高さとさせず、滑り止め凸部の整形作業の手間とコストをより削減できる。
【００４５】
・本発明の第４の発明によれば、第１の電極の接触部と凸部の表面全体が密着され、凸部の表面の一部のみに電流が集中することが防がれ、縞鋼板表面の滑り止め凸部の欠損や不整な突起がより発生されにくくなる。
・本発明の第５の発明によれば、挟み込む縞鋼板の位置がずれても、１つの滑り止め凸部に電流が集中されることがなく、滑り止め凸部の欠損や不整な突起がより発生されにくくなる。
・本発明の第６の発明によれば、引っ張り剪断強度が高く、バリ等を発生させることのない良好なナゲットが形成される。
・本発明の第７の発明によれば、先端接触部の消耗に応じて、被覆部材と先端接触部との位置調整が容易で、第２の電極と共に周辺の被覆部材により重ねられた板材を均等に加圧し、良好なナゲットを形成させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】スポット溶接用電極構造の断面図（実施例１）。
【図２】スポット溶接用電極構造の斜視図（実施例１）。
【図３】電極先端部の要部断面図（実施例１）。
【図４】第１の電極の接触面と縞鋼板の滑り止め凸部との関係を説明する説明図（実施例１）。
【図５】スポット溶接用電極構造の断面図（実施例２）。
【図６】スポット溶接用電極の斜視図による説明図（実施例２）。
【図７】スポット溶接用電極構造の斜視図による説明図（実施例３）。
【図８】スポット溶接用電極構造の断面図（実施例４）。
【図９】スポット溶接後の縞鋼板の写真（従来例）
【図１０】スポット溶接後の縞鋼板の写真（実施例１）
【図１１】ナゲットの切断面を示す写真（実施例１）。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
縞鋼板の滑り止め凸部を欠損させ、又は不整な突起を発生させないように、複数の滑り止め凸部から分散された電流経路により、重ね合わせ部を溶融させ、無電極部の範囲の重ね合わせ部を加圧して、無電極部の領域にナゲットを形成させるようにした。
【実施例１】
【００４８】
実施例１では、無電極部１１に非導電性材料からなる芯材１３が装嵌された第１の電極１０と、先端接触部３１の側面を囲む被覆部材４０が装着されている第２の電極３０とからなるスポット溶接用電極構造１を、図１から図４及び図９、図１０を参照して説明する。図１はスポット溶接用電極構造１を説明する断面図、図２は夫々の電極の先方部分の構成を説明する斜視図である。図２（Ａ）図は第１の電極１０の先方部分を示し、図２（Ｂ）図は第２の電極３０の先方部分を示している。図３はナゲット８０を説明する電極先端部の要部断面図、図４（Ａ）図は第１の電極１０と縞鋼板７０の滑り止め凸部７１，７４との関係を説明する説明図、図４（Ｂ）図は第１の電極１０と別の態様の凸部を備えた縞鋼板との関係を説明する説明図である。
【００４９】
図９は従来の電極を使用し、滑り止め凸部にバリや欠損等が発生した状態を示す写真、図１０は実施例１の電極を使用し、滑り止め凸部の欠損、バリの発生が抑制され、良好なナゲットが形成された状態を示す写真である。図１１は実施例１によるナゲットの断面を示す写真である。
【００５０】
スポット溶接用電極構造１は、ポイントホルダーと呼ばれる電極保持部５０，５１に電極が装着されて構成され、上方側の電極保持部５０には第２の電極３０が装着され、下方側の電極保持部５１には第１の電極１０が装着されている。各々の電極保持部には、各電極を冷却するための冷却水路５２が備えられ、外部の水供給管路（図省略）と接続され、電極の冷却用の水が循環されている。冷却水路は各電極の後方側の窪み部１６，３５と接続され、窪み部の中央に差し込まれた冷却水路５３から水が供給され、供給された水が窪み部の内筒面１７，３６と接して、各々の電極が冷却されている。
【００５１】
スポット溶接を行う際には、加圧機構（図省略）により重ねられた鋼板６０を加圧し、電極に大電流が通電されて板材の接触面がジュール熱により溶融されると共に、通電終了後にも重ねられた板材が加圧されることにより、ナゲット８０（図３参照）が形成されて、重ねられた板材が接合される。ここで、電極による加圧力は約３０００Ｎとし、通電される電流値は約１１０００Ａとし、通電時間を、０．２秒としている。
【００５２】
第１の電極１０は、中央部に無電極部１１を備えた環状電極とされ（図２（Ａ）図参照）、その外径は約３０ｍｍとされ、複数の滑り止め凸部に亘って接する大きさとされている（図４（Ａ）図参照）。無電極部１１は、接触部１５に形成された陥没部１２に、それに適合する形状の芯材１３が装嵌されている。無電極部１１の直径は、約１５ｍｍとされている。また、芯材の先端面１４は、第１の電極の接触部１５と同一面に位置するようにされている。電極の材質は銅とされ、芯材の材質は周知のベークライト、セラミックス等とされている。
【００５３】
第２の電極３０は、先方側３３が細い円柱形状とされ、その周りに被覆部材４０が装着され、基端部３２が鍔部とされている。先端接触部３１は、先端にかけて窄まるように緩やかな突形状とされている（図２（Ｂ）図参照）。先端接触部３１の直径は、無電極部１１の直径よりも小さくなるように約６ｍｍとされている。先方側３３の直径は約１５ｍｍとされている（図１参照）。基端部３２の直径は約３０ｍｍとされている。
【００５４】
被覆部材４０は、環状形状とされ、先端接触部３１の側面を囲むと共に、被覆部材の先端面４１が先端接触部３１と同一面に位置するように備えられている（図２（Ｂ）図参照）。被覆部材４０は、基端部３２に螺子３４により固着されている。被覆部材４０の外径は約３０ｍｍとされ、向かい合う第１の電極１０と同一の外径とされている。被覆部材４０の内径は、約１６ｍｍとされ、第２の電極の先方側３３との間に僅かに隙間４２が設けられている。被覆部材４０の材質は、周知のベークライト、セラミックス等とされている。
【００５５】
縞鋼板の使用例には、大型乗用車両の乗降ステップがあり、これは水平に配設した踏板をなす縞鋼板７０と、踏板の支持枠をなし、下方に垂らすように配設した平鋼板６１の屈曲部とを重ね合わせてスポット溶接して構成される（図５参照）。ここでは、図１から図４を参照して、滑り止め凸部７１を下方に向け、下方に配設した縞鋼板７０の上方に、平鋼板６１が重ねられた状態を説明する。平鋼板は、厚さが約１ｍｍの平板とされている。縞鋼板７０は、一方の面に滑り止め凸部が形成され、縞鋼板の平坦部７３の厚さは約２ｍｍとされ、滑り止め凸部を含めた厚さは約３ｍｍとされている。
【００５６】
滑り止め凸部７１の形状は、平面形状は長尺方向の端部が僅かに窄まった略矩形形状とされ、断面形状は天部に基端部７２よりも僅かに狭い略矩形形状の平坦部７３を有している。滑り止め凸部７１は、長さが約２５ｍｍ、幅が約４ｍｍ、高さは約１ｍｍとされている（図４（Ａ）図参照）。滑り止め凸部の配列パターンは、凸部の長手方向が交差するように配列され、隣り合う凸部７１，７４の近接部分が約６ｍｍの離間距離を開けて配列されている（図４（Ａ）図参照）。
【００５７】
ここで、図４（Ｂ）図を参照して、異なる滑り止め凸部の配列パターンの縞鋼板７５を説明する。４個の短尺の滑り止め凸部７１が並んで配列されて１組の滑り止め部７６とされ、その滑り止め部７６が交互の向きに配列されたものであってもよい。隣接する滑り止め凸部７１同士の間隔は約２ｍｍとされ、滑り止め部７６同士の間隔は約６ｍｍとされている。夫々の滑り止め凸部の形状は、上述と同一とされている。
【００５８】
次に、図３、図４を参照して、縞鋼板７０と平鋼板６１とがスポット溶接され、ナゲット８０が形成された状態を説明する。ここでは、無電極部１１が滑り止め凸部７４の直上部に重なるように位置してスポット溶接される場合を説明する（図４（Ａ）図のα１のＡ方向断面図）。図４では、第１の電極１０と無電極部１１とを示す二重円を破線で示している。
【００５９】
この滑り止め凸部の配列の縞鋼板と、第１の電極の接触部とは、３個の滑り止め凸部７１，７４，７１と接し、無電極部を跨いで４か所の接点で滑り止め凸部と接している。先端接触部３１は、無電極部１１の領域内の軸心近傍に向かって加圧される。被覆部材４０は、平鋼板６１の第１の電極の接触部１５と対向する領域を押圧し、滑り止め凸部７１と第１の電極１０との間は表面全体が密着され隙間が生じないようにされている。先端接触部３１から鋼板６０に通電された電流は、第１の電極１０と前記４か所の接点に分散され、破線で示す電流経路により第２の電極３０に通電され、分散した電流経路の領域が溶融される。
【００６０】
更に通電終了後にも加圧されることにより、先端接触部による加圧領域よりも小さい円形のナゲット８０が形成される。ここで、滑り止め凸部７１は、両側から第２の電極の先端接触部３１と無電極部１１とに挟まれて加圧されているため、滑り止め凸部の中央が表側に不均一な高さに隆起されにくく、滑り止め凸部が潰れて縞鋼板の表面にバリを発生させることがない（図１０の符号８２参照）。
【００６１】
ここで、図９を参照して、従来のスポット溶接用電極構造でスポット溶接を行った場合に発生するバリについて説明する。従来のスポット用溶接用電極構造は、第２の電極に類似した電極が向い合せて配置されて構成され、電流経路が電極に接した滑り止め凸部の狭い範囲に集中される。そのため、電極が滑り止め凸部の角隅部に重なった場合には、角隅部の欠損を発生させ、滑り止め凸部の直上部に重なった場合には、滑り止め凸部が潰れて、滑り止め凸部の側方に向かって、様々な形状の不整なバリ８１を発生させている（図９参照）。
【００６２】
次に、縞鋼板７０と第１の電極１０の接する位置が異なった位置となった場合について図４（Ａ）図を参照して説明する。図１０は、図４（Ａ）図に対応した写真である。第１の電極が滑り止め凸部に接する態様を、前記のα１の外にα２、α３として説明する。
【００６３】
α２の態様は、無電極部１１が滑り止め凸部７１の一方の角隅部７７近傍に重なった場合を示している。この場合は、接触部１５が少なくとも２個の滑り止め凸部７１，７４の平坦部７３に接して電流を分散させ、角隅部の欠損、バリ等が発生されない。また、無電極部１１が、先端接触部が接する平鋼板の裏面から角隅部７７近傍を押圧し、角隅部の隆起を抑制し、滑り止め凸部が不整な形状とされていないことが確認できる（図１０の符号８３参照）。
【００６４】
α３の態様は、中央の無電極部は縞鋼板に接していないが、その周囲の第１の電極１０が４個の滑り止め凸部と接し電流が分散され、滑り止め凸部が潰れることがなく、凸部から側方に突出するようなバリ等も発生されていない。縞鋼板の滑り止め凸部が形成された側の面に危害性に影響のない程度の僅かな隆起の形成が確認できるだけである。（図１０の符号８４参照）。
【００６５】
次に、図１１を参照して、前記の条件で凸部を含んで３ｍｍの板厚の縞鋼板と、１ｍｍの平鋼板をスポット溶接した場合に形成されたナゲットの状態を説明する。図１１は、ナゲットの切断面の写真を示している。ナゲットは、平鋼板が縞鋼板側に（写真下側）押し込まれるようにし、第２の電極の先端接触部の範囲よりやや小さい範囲に、重ね合わせた各々の鋼板に亘って形成されている状態が確認できる（図１１の符号８５参照）。
【００６６】
次に、図４（Ｂ）図を参照して、異なる滑り止め凸部の配列パターンの縞鋼板７５と第１の電極１０との配置関係を簡単に説明する。β１の態様は無電極部１１が滑り止め凸部の角隅部７７に重なる場合、β２の態様は１つの滑り止め部７６の直上部に重なる場合、β３の態様は４つの滑り止め部７６に渡って重なる場合とされている。いずれの場合も、第１の電極の接触部１５が、４個以上の滑り止め凸部７１と接することにより、電流経路が分散され、滑り止め凸部の隆起、バリの発生、角隅部の欠損の発生が抑制される。
【実施例２】
【００６７】
実施例２では、図５及び図６を参照して、端縁が折り曲げられて屈曲部６２とされた平鋼板６１と縞鋼板７０をスポット溶接する場合に好適に適用できるスポット溶接用電極構造２を説明する。図５はスポット溶接用電極構造２の断面図による説明図、図６（Ａ）図は第１の電極１８の先方部分の説明図、図６（Ｂ）は第２の電極３７の先方部分の説明図、実施例２では、実施例１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略している。
【００６８】
第１の電極１８は、中央部に無電極部１９を有する環状電極とされ、その外径は約１６ｍｍ、内径は約８ｍｍとされている。接触部２０から電極の後方に向かった陥没部２１が、無電極部１９とされている（図６（Ａ）図参照）。第２の電極３７は、被覆部材と被覆部材を固着させる構成を除き、実施例１の第２の電極３０と同一の構成とされている（図６（Ｂ）図参照）。
【００６９】
縞鋼板７０は滑り止め凸部７１，７４が下方を向くように配設されて、端縁を屈曲部６２とスポット溶接される。溶接後には、上下が反転されてバスの乗降ステップ部として組立てられる。平鋼板は厚さ約１ｍｍの鋼板の端縁が略Ｌ字状となすように屈曲されている。幅が約１５ｍｍとされた屈曲部６２と縞鋼板７０の端部とは、その重ね合わせ部の複数の滑り止め凸部７１が、実施例１の第１の電極よりも小さな直径の第１の電極と第２の電極に挟まれてスポット溶接される。
【００７０】
第１の電極１８の外径が実施例１の第１の電極の約１／２の外径とされているため、屈曲部６２の幅が狭くても、縞鋼板の縁部近傍において、第１の電極１８を平鋼板６１に接しさせないようにしてスポット溶接することができる。実施例２では、芯材と被覆部材を省略しているが、実施例１と同様に無電極部１９に芯材が装嵌されても、第２の電極に被覆部材が装着されてもよいことは勿論のことである。
【実施例３】
【００７１】
実施例３では、図７を参照して、電極の先端面が略矩形形状とされたスポット溶接用電極構造３を説明する。図７（Ａ）図は、第１の電極２２の構成を説明する斜視図、図７（Ｂ）図は第２の電極３８の構成を説明する斜視図である。第１の電極２２は、接触部２５が矩形形状とされ、中央に無電極部２３が電極部２４，２４に挟まれて構成され、複数の滑り止め部に第１の電極が同時に接する大きさとされている。また、電極部２４は、基端部において連なり、電源から通電される電力が接触面に分散して伝達されるようにされている。
【００７２】
第２の電極３８は、第１の電極の接触部２５の矩形形状に適合させた矩形形状の先端面４４をなす被覆部材４３が装着され、第１の電極２２との間に挟んだ重ね合せた鋼板を均一に加圧するようにされている。第１の電極が複数の滑り止め凸部に接して複数の電流経路が形成されると共に、第２の電極の先端接触部３１が重ね合せた鋼板を無電極部の範囲で加圧するため、滑り止め部の凸部が不整形とならず、良好なナゲットが形成される。
【実施例４】
【００７３】
実施例４では、図８を参照して、被覆部材４５に進退調整手段が備えられたスポット溶接用電極構造４を説明する。実施例１と同一の構成の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図８は、第２の電極３９に、進退調整手段として付勢手段４７が備えられたスポット溶接用電極構造４の構成を説明する断面図である。付勢手段４７は、被覆部材４５の後端部と基端部３２との間に備えられている。ここでは、付勢手段はコイルバネとされているが、限定されない。付勢手段に代えて、第２の電極の先方側と被覆部材との接面に螺合溝を形成させて、第２の電極が消耗しても、被覆部材を後退するようにさせてもよい。
【００７４】
被覆部材の先端面４６は、先端接触部３１が消耗しても、先端接触面と同一面に位置するように付勢手段４７により位置調整され、先端接触部３１と被覆部材４５の先端面が、重ねられた鋼板６０を加圧する。これにより、電極の位置調整の手間が軽減されると共に、重ねられた鋼板の第１の電極と第２の電極に挟まれた範囲が押圧されて隙間がない状態とされ、滑り止め凸部の不整なバリを抑制できると共に、良好なナゲットが形成される。
【００７５】
（その他）
・上記実施例では、板材を重ね合せた２枚の鋼板として説明したが、重ね合せの枚数は限定されず、また材質も同一の金属種類であればよく、材質も限定されない。
・今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記した説明に限られず特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７６】
１，２，３，４…スポット溶接用電極構造、
１０，１８，２２…第１の電極、１１，１９，２３…無電極部、１２，２１…陥没部、１３…芯材、１４…芯材の先端面、１５，２０，２５…接触部、１６…窪み部、１７…内筒面、２４…電極部、
３０，３７，３８，３９…第２の電極、３１…先端接触部、３２…基端部、３３…先方側、３４…螺子、３５…窪み部、３６…内筒面、
４０，４３，４５…被覆部材、４１，４４，４６…先端面、４２…隙間、４７…付勢手段、
５０，５１…電極保持部、５２，５３…冷却水路、
６０…鋼板、６１…平鋼板、６２…屈曲部、
７０，７５…縞鋼板、７１，７４…滑り止め凸部、７２…基端部，７３…平坦部、７６…滑り止め部、７７…角隅部、
８０…ナゲット
【要約】
【課題】縞鋼板と平鋼板とをスポット溶接する場合に、縞鋼板の滑り止め凸部を欠損させ、又は不整な突起を発生させないようにし、溶接後に縞鋼板の滑り止め凸部の整形作業をする手間とコストを軽減すること。
【解決手段】スポット溶接用電極構造１を、中央部に無電極部１１を有し、無電極部を挟み複数の滑り止め凸部７１に亘って接する大きさの第１の電極１０と、先端接触部３１が無電極部の領域の面積よりも小さい接触面で平鋼板に接する第２の電極３０とから構成した。第１の電極が無電極部を挟んで、複数の滑り止め凸部と接することにより、その複数の接点と第２の電極との間に分散した電流経路が形成される。これにより、いずれかの接した滑り止め凸部に過大な電流が流れることがなく、凸部の角隅部の欠損や、不整な突起の発生等を防止し、溶接後に滑り止め凸部の整形作業の手間とコストを軽減できる。
【選択図】図１【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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