(57)【要約】【課題】簡単且つ短時間に交換作業を完了できる溶接電極固定装置を実現する。【解決手段】溶接電極固定装置２０は、溶接電極固定装置２０から溶接電極の一部１０が突出した状態で溶接電極７を固定する。溶接電極固定装置２０は、加圧流体を受入れて膨張するとともに放出して収縮する容積可変体７４を内蔵する。その容積可変体７４が膨張すると溶接電極７の基部１２を強圧して溶接電極７を固定装置２０に固定し、その容積可変体７４が収縮すると溶接電極の基部１２を開放して溶接電極７を固定装置２０から取り外して交換することを可能とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接電極の一部が突出した状態で固定する装置であり、加圧流体を受入れて膨張するとともに放出して収縮する容積可変体を内蔵し、その容積可変体が膨張すると溶接電極の基部を強圧して固定し、その容積可変体が収縮すると溶接電極の基部を開放して溶接電極を交換可能とする溶接電極固定装置。
【請求項２】
その溶接電極固定装置には放熱板が内蔵され、前記容積可変体が膨張すると溶接電極の基部を強圧して放熱板に圧接することを特徴とする請求項１の溶接電極固定装置。
【請求項３】
前記溶接電極は、板状の基部と、その板状基部から直交方向に伸びる突出部を有し、前記溶接電極固定装置は、前記放熱板と、その放熱板から所定距離を隔てて放熱板と平行に伸びる一対の固定片とを有し、前記放熱板と前記一対の固定片間の間隔は少なくとも一方の側方において開放されており、前記溶接電極の前記板状の基部が開放された側方側に抜き差し自在であることを特徴とする請求項２の溶接電極固定装置。
【請求項４】
前記の容積可変体は、溶接電極固定装置と溶接電極に囲繞された空間の中で膨張収縮する請求項１の溶接電極固定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一対の溶接電極間で被溶接物を挟持した状態で通電することによって被溶接物を発熱させて溶接する技術に関する。特に消耗した溶接電極を簡単に交換できるように改善された溶接電極固定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶接電極は溶接電極固定装置に固定されて用いられる。溶接電極には、力と熱が作用し、繰り返し使用していると、変形したり合金化したりする（被溶接物、特に表面めっき層の材料と合金化しやすい）。そこで従来は、溶接電極を、板状の基部とその板状基部から直交方向に伸びる突出部とで構成し、その板状基部の四隅をボルトを利用して溶接電極固定装置に固定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の固定装置では、溶接電極を交換する際に４本のボルトを脱着する必要があり、交換作業に長時間を必要とする。
本発明では、簡単且つ短時間に交換作業を完了できる溶接電極固定装置を創作した。
【０００４】
【課題を解決するための手段と作用】本発明の溶接電極固定装置は、溶接電極固定装置から溶接電極の一部が突出した状態で溶接電極を固定する。本発明の溶接電極固定装置は、加圧された流体を受入れて膨張するとともに放出して収縮する容積可変体を内蔵する。その容積可変体が膨張すると溶接電極の基部を強圧して溶接電極を固定装置に固定し、その容積可変体が収縮すると溶接電極の基部を開放して溶接電極を固定装置から取り外して交換することを可能とする。
【０００５】
本発明の溶接電極固定装置は、加圧流体（典型的に圧縮空気）を受入れて膨張する容積可変体を内蔵することから、加圧流体を供給することによって溶接電極の基部を強圧して溶接電極を固定装置に固定することができる。一方、圧力を開放すれば容積可変体が収縮して溶接電極が開放され、溶接電極を固定装置から取り外せるようになる。
すなわち、加圧流体の圧力を切り替えるだけで溶接電極のクランプ・アンクランプが切り替えられる。その操作は簡単に実施でき、溶接電極の交換作業を短時間で完了することが可能となる。
【０００６】
溶接電極固定装置に放熱板を内蔵しておくとともに、容積可変体が膨張すると膨張した容積可変体が溶接電極の基部を強圧して放熱板に圧接させる（強く押付ける）ことが好ましい。
この場合、溶接電極の熱は効果的に放熱され、容積可変体に作用する温度を低下させることができる。
【０００７】
溶接電極は、板状の基部と、その板状基部から直交方向に伸びる突出部を有していることが多い。この場合、溶接電極固定装置に、放熱板と、その放熱板から所定距離を隔てて放熱板と平行に伸びる一対の固定片を設けることが好ましい。この場合、放熱板と前記一対の固定片間の間隔は少なくとも一方の側方において開放されており、その開放された側方から溶接電極の板状基部が抜き差し自在であることが好ましい。
この固定装置によると、しっかりと固定することができると同時に、簡単に脱着することができる。
【０００８】
容積可変体は、溶接電極固定装置に溶接電極を取り付けたときに、溶接電極固定装置と溶接電極によって取囲まれた空間中で膨張収縮することが好ましい。
この場合、容積可変体の膨張力が効果的に溶接電極の固定力に変換される。
【０００９】
【実施の形態】以下で説明する実施例の主要な特徴を最初に整理する。
（形態１）容積可変体はクランププレートを介して溶接電極を強圧する。
（形態２）クランププレートは、溶接電極固定装置に設けられたガイドフレームよってプレート面内で移動することが禁止されており、プレート面に垂直方向にのみ可動である。
（形態３）容積可変体が膨張すると、クランププレートはプレート面に垂直方向に進出して溶接電極を強圧する。
（形態４）溶接電極の板状基部は溶接電極固定装置の放熱板に対してスライド可能である。
（形態５）溶接電極の板状基部には、溶接電極固定装置に設けられた進退可能なピンと係合して前記スライド方向の位置を決める凹所（溝）が形成されている。
【００１０】
【実施例】図１において、参照番号１は上部の溶接電極を示し、板状の基部２と、その板状基部２から直交方向に伸びる突出部４を有している。突出部４の先端には孔６が形成されている。参照番号７は下部の溶接電極を示し、板状の基部１２と、その板状基部１２から直交方向に伸びる突出部１０を有している。突出部１０の先端には小径突出部８が形成されている。図３に示すように、小径突出部８の基部は、突出部１０に埋め込まれて固定されている。
上部溶接電極１と下部溶接電極７の間に図示されていない被溶接物を挟み、挟持した状態で溶接電極１、７間に大電力を通電する。すると被溶接物の挟持部に大電流が流れ、ジュール熱が発生し、被溶接物の挟持部が溶接される。下部溶接電極７の小径突出部８は、被溶接物に形成されている孔に入りこみ、溶接電極７と被溶接物の位置関係を位置決めする。下部溶接電極７の小径突出部８は、上部溶接電極１の孔６に入りこみ、被溶接物は、下部溶接電極７の突出部１０の上面と上部溶接電極１の突出部４の下面との間で強固に挟持される。被溶接物は、ドーナツ形状の領域で溶接される。
【００１１】
図示２０は下部溶接電極７の固定ホルダを示している。上部溶接電極１の固定ホルダも同等の構成を有しているので、以下では、下部溶接電極７の固定ホルダ２０の構成のみを説明する。
固定ホルダ２０は放熱板３２を備えている。放熱板３２内には図示しない冷却水循環経路が形成されており、下部溶接電極７を冷却する。また、放熱板３２には図示しない溶接電流供給ケーブルが接続されている。
固定ホルダ２０の放熱板３２には、断面が逆Ｌ字状の一対の固定片２６、３６が固定されている。ねじ孔２４にボルト２２がねじ込まれることによって放熱板３２に固定されている。ボルト２２は、一本しか図示されていないが、すべてのねじ孔２４に対応して用いられる。
放熱板３２と一対の固定片２６、３６によって、下部電極７の板状基部１２と突出部１０の下方部を受入れる空間が形成される。この空間の図示左下側の側面は開放されており、下部溶接電極７の板状基部１２が抜き差しできる開口３０と下部溶接電極７の突出部１０の下方部が抜き差しできる開口２８が確保されている。
下部溶接電極７を受入れる空間の図示右上側の側面は、ストップ板４０で閉じられている。ストップ板４０は、ねじ孔４２にボルト４４がねじ込まれることによって放熱板３２に固定されている。ストップ板４０は、下部溶接電極７が図示右上側に行き過ぎることを規制する。
下部溶接電極７の板状基部１２の側方には、Ｖ字溝１４が形成されており、固定ホルダ２０の側面にはロックピン３８が進退可能に設置されている。ロックピン３８の先端はＶ字形状となっており、下部溶接電極７が固定ホルダ２０のストップ板４０に当接するまで挿入されると、ロックピン３８は溝１４に嵌ることができる位置関係におかれている。
下部溶接電極７の交換時には、作業者がロックピン３８を抜いてロックを解除し、交換完了後にロックピン３８を挿入して再度ロックする。Ｖ字溝１４にロックピン３８のＶ字形状の先端が嵌ることで、下部溶接電極７の固定ホルダ２０に対するスライド方向の位置関係が位置決めされる。ロックピン３８は、下部溶接電極７のスライド方向の位置を位置決めする機能をも有する。
下部の溶接電極固定ホルダ２０と上部の溶接電極固定ホルダのそれぞれは、図示されない治具に固定され、その治具が動くことによって、被溶接物が下部溶接電極７の突出部１０の上面と上部溶接電極１の突出部４の下面との間で挟持されたり開放されたりする。
【００１２】
一対の固定片２６、３６の下方には、圧縮空気を利用して下部溶接電極７の板状基部１２を放熱板３２に強く押し当てて下部溶接電極７を固定ホルダ２０に固定するクランプユニット５０、６０が設けられている。クランプユニット５０と６０は左右対称であり、以下では、クランプユニット６０のみを説明する。
クランプユニット５０、６０によって、下部溶接電極７が放熱板３２に強く押し当てられることによって、下部溶接電極７は放熱板３２に対して固定され、熱伝達しやすくなって下部溶接電極７が効率的に冷却され、下部溶接電極７と放熱板３２間の接触抵抗が小さくなって溶接電流の通電時に両者間でアークが生じることを防止することができる。
【００１３】
図２は、クランプユニット６０の分解斜視図を示し、硬質ゴムで形成されている容積可変体７４と、その周囲を取囲むガイドフレーム６２と、容積可変体７４と板状基部１２の間に介在するクランププレート７６で構成されている。
ガイドフレーム６２は、外形が直方体であり、平面視したときに陸上競技のトラック形状を呈する上下に貫通する開口６６を備えている。ガイドフレーム６２は、四隅に形成されているねじ孔６４にボルト７０がねじ込まれることによって固定片３６の下面に固定される。
容積可変体７４は、平面視したときに陸上競技のトラック形状を呈し、圧縮空気の出入口７２を備えており、圧縮空気が送り込まれると膨張し、圧力が抜かれると収縮する。圧縮空気の出入口７２は、ガイドフレーム６２の側面に形成された孔６８を貫通しており、固定ホルダ２０の外部から容積可変体７４に圧縮空気を送り込んだり、圧力を抜くことができる。
クランププレート７６は、容積可変体７４の平面形状に対応した形状をしており、ガイドフレーム６２の開口６６に入り込むことができる。クランププレート７６がガイドフレーム６２の開口６６に入り込むと外周が拘束され、クランププレート７６は面内方向には移動できず、面に垂直な方向にのみ移動することができる。後述するクランプ状態では、クランププレート７６の厚みの一部がガイドフレーム６２の開口６６に入り込んで面内方向には移動できず、厚みの残部が突出して下部溶接電極７の板状基部１２を放熱板３２に押し当てる。
クランプユニット６０は、市販部品を用いて製作されており、安価に製作することができる。
【００１４】
次に溶接電極交換時の操作を説明する。本実施例では、溶接電極の形状が大きく崩れたり、合金化が進行して電気抵抗が増大する等して溶接電極の寿命がきたときに交換する他、被溶接物の種類が変わるときにも溶接電極を交換する。すなわち、種類Ａの被溶接物を溶接するときには溶接電極Ａを使用し、種類Ｂの被溶接物を溶接するときには溶接電極Ｂを使用する。こうすることによって、溶接電極ＡとＢの寿命を長く保つことが可能となる。
【００１５】
溶接電極の交換時には、ロックピン３８を抜く。これによって、溶接電極７は固定ホルダ２０からアンロックされる。また圧縮空気の出入口７２を開放して容積可変体７４の圧力を抜く。容積可変体７４の圧力を抜くと、容積可変体７４の弾性によって容積可変体７４は収縮し、クランププレート７６はガイドフレーム６２の開口６６に入り込む。これによって、溶接電極７は固定ホルダ２０からアンクランプされる。以上によって、今まで使用してきた溶接電極７を固定ホルダ２０から取り外すことが可能となる。取り外した後に、これから使用する溶接電極７を固定ホルダ２０に挿入する。次に、ロックピン３８を挿す。これによって溶接電極７は固定ホルダ２０にロックされる。また圧縮空気を出入口７２から容積可変体７４に送り込む。この結果、容積可変体７４は膨張し、クランププレート７６は下方に押し下げられ、溶接電極７が放熱板３２に強く押し当てられて溶接電極７が固定ホルダ２０にクランプされる。下部溶接電極７が放熱板３２に強く押し当てられることによって、熱伝達しやすくなって下部溶接電極７が効率的に冷却され、下部溶接電極７と放熱板３２間の接触抵抗が小さくなって溶接電流の通電時に両者間でアークが生じることを防止することができる。
【００１６】
容積可変体７４は、放熱板３２と、ガイドフレーム６２と、クランププレート７６（その先には溶接電極７がある）によって囲繞された空間内で膨張するために、圧縮空気が無意味に膨張させるために浪費されず、クランププレート７６をガイドフレーム６２から押出す力に効果的に変換される。この結果、放熱板３２と溶接電極の固定力が高められる。
また、クランププレート７６はガイドフレーム６２によって面内方向の移動が禁止されることから、クランプされた溶接電極７がスライド方向に位置づれすることなく、一定位置に強固にクランプされる。
【００１７】
本実施例では、板状基部１２の幅が固定ホルダ２０の開口３０の幅にほぼ等しくされていることから図１のＸ方向の位置が決められ、ロックピン３８と溝１４によって図１のＹ方向の位置が決められ、クランプユニット５０、６０によって図１のＺ方向の位置が決められる。
【００１８】
本実施例の溶接電極固定ホルダ２０によると、クランプ・アンクランプとロック・アンロックが簡単に切り替えられ、溶接電極の取り外し作業と取り付け作業が簡単化されることから、交換作業を１分以内に完了することが可能となり、生産性を低下させることなく、被溶接物の種類の交換にあわせて溶接電極を交換することが可能となる。従来の固定装置では交換作業に１０〜１５分を要していたのに、本実施例の固定装置を用いると１分程度に短縮化される。
本発明者らの研究によって、めっき層の材質が異なる２種類以上の被溶接物を同一溶接電極を用いて溶接しつづけると、溶接電極寿命が短くなるのに対し、めっき層の材質が異なる被溶接物の種類ごとに溶接電極を使い分けると溶接電極の寿命が短くならないことを見出した。例えば、Ａ種類のワークを１０００回溶接しても消耗しない溶接電極を、Ａ種類とＢ種類が混在するワークの溶接に用いると、１０００回溶接しないうち消耗してしまう。
従来の固定装置では、交換作業に１０〜１５分を要していたので、被溶接物の種類に合わせて溶接電極を交換することができなかった。寿命が低下するのがわかっているのに、同一溶接電極を使いつづけていた。本実施例の固定装置を用いると交換時間が１分程度に短縮化されることから、被溶接物の種類に合わせて溶接電極を交換することが可能となり、溶接電極の寿命を不必要に低下させないようにしながら使用することが可能となる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によると、加圧流体の圧力を切り替えるだけで溶接電極のクランプ・アンクランプが切り替えられ、溶接電極の交換作業を短時間で完了することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶接電極の固定ホルダの斜視図。
【図２】クランプユニットの分解斜視図。
【図３】溶接電極が固定ホルダに固定された状態の断面図。
【符号の説明】
１：上部溶接電極
２：板状基部
４：突出部
７：下部溶接電極
１０：突出部
１２：板状基部
２６：固定片
３２：放熱板
３６：固定片
５０，６０：クランプユニット
６２：ガイドフレーム
７４：容積可変体
７６：クランププレート
【図１】
2004058073.tif 000003
【図２】
2004058073.tif 000004
【図３】
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