(57)【要約】【課題】この発明はスポット溶接のうちで金属函、金属容器、さらに配電盤などの金属板加工の分野で内部にある溶接打点を支障なく打つことのできる縦向き溶接電極を提案する。【解決手段】被溶接材Ｗをはさんで抵抗溶接する一対の電極のうちで一方の電極の縦向き棒状溶接ガン２００であって、その少なくとも一部に凸状にげ部４００を設け、このにげ部の少なくとも一部を取付け面としてホルダ部材１１０を取付け、このホルダ部材１１０により縦向き棒状溶接ガン２００の先端の溶接チップ２１０などを保持し、この溶接チップ２１０と縦向き棒状溶接ガン２００と共通の縦向き直線上に位置させて成るものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接材をはさんで抵抗溶接する一対の電極のうちで一方の電極の縦向き棒状溶接ガンの少なくとも一部に凸状にげ部を設け、このにげ部の少なくとも一部を取付け面としてホルダ部材を取付け、このホルダ部材により前記縦向き棒状溶接ガン先端の溶接部を前記縦向き棒状溶接ガンと共通の縦向き直線上に位置するよう保持して成ることを特徴とする縦向き姿勢によるスポット溶接用電極。
【請求項２】
請求項１に記載されるスポット溶接用縦向き電極において前記溶接部を被溶接材に接触する溶接チップ又はこの溶接チップを支持する支持部材から構成することを特徴とする縦向き姿勢によるスポット溶接用電極。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されるスポット溶接用縦向き電極において前記凸状にげ部を多角形状に折曲げて構成することを特徴とする縦向き姿勢によるスポット溶接用電極。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載されるスポット溶接用縦向き電極において前記凸状にげ部をコ字状に折曲げて構成することを特徴とする縦向き姿勢によるスポット溶接用電極。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４に記載されるスポット溶接用縦向き電極において前記凸状にげ部の折曲げ部の少なくとも一部を円弧状に構成することを特徴とする縦向き姿勢によるスポット溶接用電極。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５に記載されるスポット溶接用縦向き電極において前記凸状にげ部の取付面を平面状に構成する一方、前記ホルダ部材を板状材に構成し、このホルダ部材により前記溶接ガンの先端の前記溶接部を周囲から押えて保持して成ることを特徴とする縦向き姿勢によるスポット溶接用電極。
【請求項７】
請求項１又は６に記載されるスポット溶接用縦向き電極において前記ホルダ部材を前記凸状にげ部の取付面にねじ止めし着脱自在に構成して成ることを特徴とする縦向き姿勢によるスポット溶接用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は縦向き姿勢によるスポット溶接用電極に係り、詳しくは、縦向き姿勢で昇降する電極により金属材などから成る被溶接物を局部的にはさみ加圧通電して溶接する溶接電極であって、溶接打点が被溶接物の内部にあっても縦向き姿勢で昇降させて溶接できる溶接電極である。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種金属板、例えば圧延鋼板、アルミニウムおよびその合金材、およびＺｎめっき鋼板などの被溶接材を溶接する場合に、少なくとも２枚またはそれ以上の被溶接材を重ねて、これを上下電極で挾み、加圧、通電して溶接し、ナゲットを形成して溶接するスポット溶接が用いられ、現在、電気エネルギ−を利用する電気溶接のうちで最も普及されている溶接法の一つであって、自動車産業のほか広く金属加工、板金加工といわれる分野で広く用いられている。
【０００３】
一般的に云って、スポット溶接では数秒で一つのスポット溶接ができ、溶接は被溶接材の間で行なわれるため、他にシ−ルドガスなどを必要としない。一度溶接条件を設定すると全く素人の人やロボットでも容易に溶接ができる。安定した溶接ナゲットや継手強度が得られる利点がある。それ故に、自動車等の量生産方式における接合手段としては勿論のほか、広く金属加工一般で用いられている。
【０００４】
しかし、スポット溶接は高い加圧力を求めるために、縦向き姿勢で昇降する溶接ガンを用いて溶接することから、被溶接材やそれによる構造物の内部に溶接打点があるときには、被溶接物の一部が昇降時の障害になって溶接できない欠点がある。
【０００５】
すなわち、スポット溶接機において、縦向き姿勢で昇降する溶接電極は、
（１）溶接すべき溶接打点に大きな溶接電流を供給すること、
（２）溶接すべき溶接打点に高い加圧力を与えること、
（３）溶接すべき溶接打点の表面を冷却すること、
などの目的をもっている。
【０００６】
このため、溶接中、電極の電流密度は１００〜５００Ａ／ｍｍ２というような高い値になり、圧力も５〜１２ｋｇｆ／ｍｍ２に及んでいる。このように高い圧力を得るにはどうしても縦向き姿勢で電極を全く障害物なく昇降させることが必要になって、例えば函や容器などの被溶接物の内部に溶接打点があるときには、スポット溶接では溶接できないといわれている。
【０００７】
そこで、本発明者らは、先に、特許第３４４５６３６号明細書に記載されるように、被溶接材を上下からはさむ上部および下部の溶接電極のうちで、棒状に構成される上部の溶接電極に対し、下部の溶接電極をその表面に平坦で導電性をもつテ−ブル状のものとして構成し、このテ−ブル状電極上に被溶接材をセットしたままで溶接できるスポット溶接機を提案した。
【０００８】
このテ−ブル式スポット溶接機は、上部電極の溶接ガンを横向き姿勢で利用するものであって、この棒状電極をてことして利用するものであるため、被溶接物の内部に溶接打点があっても、横向き姿勢の溶接ガンを侵入させることができる。しかし、このテ−ブル式スポット溶接機はてこ機構という倍力機構を利用して下向きの加圧力を与えられるのは好ましいが、横向き姿勢の溶接ガンをてことして利用するため、かける力をあまり高くすることは構造上の支障があり、それほど高い加圧力が得られない欠点がある。
【０００９】
また、縦向き姿勢で昇降する溶接ガンの先端、つまり溶接チップには高温度下に高い加圧力が加えられ、溶接点数の進行にともなってだんだん圧潰し変形し、電極チップの接触面は合金化し汚れ（ピック・アップ）を生ずる。このため、スポットの溶接点数が溶接品質や作業能率に影響するところに達すると、平たくいうと、電極の寿命に達すると、新しい溶接チップや溶接電極にとり換えることが必要となる。
【００１０】
しかし、この溶接チップの交換、取替えなどの作業には多大の手間がかかる。すなわち、溶接チップや溶接電極は高温下での加圧という悪条件にさらされ、このため、取替えるべき溶接チップや溶接電極が変形して焼き付いており、その溶接チップを取外すことに多大の手間がかかるという欠点がある。
【００１１】
更に説明すると、溶接部表面の冷却には溶接チップが直接関与し、溶接チップの変形により冷却水がもれ、溶接ガン先端、なかでも溶接チップの取付構造にはこのようなところの改善が行なわれていることが望まれている。
【特許文献１】特許第３４４５６３６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記欠点の解決を目的とし、具体的には、鋼板その他の金属板をはさんで加圧通電するために用いられる縦向き姿勢の溶接電極において、その一部に凸状のにげ部を設けて、このにげ部によって被溶接物の構造による障害を除去し、被溶接物の内部にある溶接打点であっても、溶接電極の縦向き姿勢での昇降により溶接できる縦向き溶接電極を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明は被溶接材をはさんで抵抗溶接する一対の電極のうちで一方の電極の縦向き棒状溶接ガンの少なくとも一部に凸状にげ部を設け、このにげ部の少なくとも一部を取付け面としてホルダ部材を取付け、このホルダ部材により縦向き棒状溶接ガン先端の溶接部を縦向き棒状溶接ガンと共通の縦向き直線上に位置するよう保持して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
このように、本発明に係る溶接電極、つまり溶接ガンの一部ににげ部として凸状部を具えるため、溶接のときに被溶接物の一部が障害になっても、その障害部分はにげ部に吸収されるため、支障なく溶接できる。また、突出するにげ凸部にはそれを利用してホルダ部材を着脱自在に取付けることができるとともに、このホルダ部材を溶接チップなどを取付けることができるため、溶接チップの交換はホルダ部材を取外すのみで達成でき、支障なく溶接の交換が達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
そこで、本発明の好適な実施例について添付図面を通じてつぎのとおり、説明する。
【００１６】
なお、図１は本発明の一つの実施例に係る溶接電極の一部を断面で示す正面図である。
【００１７】
図２は図１の一部の拡大断面図である。
【００１８】
図３は図１に示す溶接電極に設けられる溶接チップなどの保持装置の一例の組立図である。
【００１９】
図４は図２の一部を拡大して示す説明図である。
【００２０】
まず、図１、図２、図３および図４において、符号２００は、本発明に一つの実施例に係る溶接電極、つまり、溶接ガンを示し、符号１００はこの溶接ガン２００の一部に設けられる溶接チップなどの保持装置を示し、符号３００は下部電極の一例として働くテ−ブル状電極を示し、符号Ｗは被溶接材を示す。この保持装置１００において符号１１０はホルダ部材、１２０はリング体、１３０は止めねじをそれぞれ示す。
【００２１】
図１において符号２００で示され、図２においてその一部が示される溶接ガン２００は、縦向き姿勢で使用され昇降自在に構成され、例えばエア−シリンダ（図示せず）の付勢によって被溶接材Ｗに高い加圧力が加えられる。溶接ガン２００はそれに対応するテ−ブル状電極３００との間で上下から被溶接材Ｗをはさみ、加圧通電して抵抗溶接する。
【００２２】
なお、この被溶接材Ｗは、図２に示すとおり、例えば金属容器や金属函のように鋼板が組合わされて構成されている。このため、その内部に溶接打点が存在する。それ故に、従来例の溶接ガンのように直線状に構成されているものであると、それの昇降の時に被溶接材Ｗの一部が障害となり、溶接できないといわれている。
【００２３】
溶接ガン２００は溶接電源（図示せず）の一方の極に接続されて上部電極として働くのに対し、下部電極として溶接電源の他方の極に接続されるテ−ブル状電極３００はその上に被溶接材Ｗをのせられ、溶接打点の進行に応じて動かすことなくそのままにして順次に溶接打点を変更して上部電極として働く溶接ガン２００によって連続的に順次に溶接点を打ってスポット溶接することができる。
【００２４】
図４に示す実施例は下部電極としてテ−ブル状電極３００を用いているが、必ずしもテ−ブル状電極として構成する必要がない。従来例の定置型溶接機のように棒状の溶接電極として構成することができる。しかし、図４に示す如く、テ−ブル状電極３００であると、溶接のときに被溶接材又は被溶接物Ｗをその上に置いたままで順次に被溶接材Ｗのコ−ナ部を溶接できる。
【００２５】
すなわち、テ−ブル状電極３００の表面の何れのところも通電されており、溶接ガン２００で打ったところはスポット電極として働くことができるため、所定の打点を打ったのちでも被溶接材Ｗを移動させることなく溶接できる。
【００２６】
一方、このように上部電極を成す棒状の溶接ガン２００は先端に溶接チップ２１０を具えるものであれば何れにも構成できるが、この溶接チップ２１０を所望のシャンク部材２２０に嵌合させても構成できる。
【００２７】
すなわち、図１およびその一部が図２に示す溶接ガン２００は溶接ガン本体２３０と中間部材２４０とから成って、これらは互いにはめ合わされて接合されている。このため、所望に応じて溶接部の位置や被溶接材Ｗの形状に応じて中間部材２４０を交換して溶接できる。
【００２８】
このようにガン本体２３０に接合する中間部材２４０の先端には溶接チップ２１０が設けられるが、溶接チップ２１０はシャンク部材２２０を介して取付けられる。しかし、場合によっては溶接チップ２１０そのものを直接中間部材２４０に取付けることが構成できる。しかし、溶接ガン２００の先端にシャンク部材２２０を介在させると、例えば、図２に示すように、シャンク部材２２０を僅かにオフセットさせて構成することもでき、そのオフセット分だけ溶接チップ２１０の位置をづらすことができる。
【００２９】
以上のとおり、被溶接材Ｗを上下からはさんで抵抗溶接する上部電極として働く溶接ガン２００において、少なくとも一部として凸状にげ部４００を設ける。このにげ部４００は、図２に拡大して示す通り、溶接ガン２００の一部、なかでもその中間部材２４０の一部が突出したものであって、図２に示すとおり、コ字状に形成されている。このにげ部４００を設けることに伴って、溶接ガン２００の一部が変形凸状となるが、全体として中間部材２４０の先端に設けられる溶接チップ２１０と溶接ガン２００、なかでもガン本体２３０とが共通の縦向き直線上に位置するよう構成する。
【００３０】
縦向き姿勢で働く溶接ガンは一般に全体にわたって一つの直線状を成すのが好ましい。この理由はその縦軸を通じて加圧力が加えられるために溶接ガンで力の作用点が横にふれると、その分だけ曲げ、捩りなどの応力がかかり、先端の溶接チップ２１０が被溶接材Ｗの表面に平均して接触することができない。形成される溶接部の強度が劣化する。
【００３１】
これに対し、本発明者らは検討したところ、途中の一部ににげ部を設けても、全体として、なかでも、垂直荷重の作用する力点のガン本体２３０と荷重点の溶接チップ２１０とが同一軸線上にあるときには、平均して加圧力がかかり、強度の一定の溶接部が得られることがわかった。
【００３２】
要するに、にげ部４００を設けてもその部分の強度が圧さく破壊されない程度の強度であってオフセットの割合があまり大きくない場合は、溶接チップ２１０の接触面全体に平均して垂直な力を加えることができ、溶接性も損なうことがない。
【００３３】
また、スポット溶接で縦向き姿勢で使用される電極においては凸状のにげ部４００は図１および図２に示すコ字状に構成する代りに、図示を省略するが、多角形状に折曲げて構成することもできる。
【００３４】
また、凸状にげ部４００はコ字状に折曲げて構成するが、凸状にげ部４００において、その中に形成される冷却水流路の折曲げ部の少なくとも一部を円弧状に構成することもできる。すなわち、にげ部４００の形成にともなって内部の冷却水流路に折曲げ部が形成され、この折曲げ部によって冷却水の流れの内側と外側で流速が大巾に変わる。この変化は冷却能力の均一性を欠くことになり、このところが円弧部を形成することにより緩和できて好ましい。
【００３５】
また、凸状のにげ部４００を設けることによってその外面の少なくとも一部に平面状の取付面を設けることができる。この取付面を介して後記のホルダ部材から成る溶接チップなどのホルダ装置１００を着脱自在に取付けることができる。ホルダ部材によると、溶接ガン２００の先端部分を周囲から押えて保持でき、溶接チップなどの交換や焼付きのときには、ホルダ部材を取り外すのみで溶接チップなどは取外すことができる。また、ホルダ部材は凸状にげ部４００の取付面にねじ止めでき、ねじを取外すのみで着脱自在に構成できる。
【００３６】
以上のとおり構成される溶接ガン２００において、その一部、なかでも、中間部材２４０そのものを図２に示すとおり、凸状にげ部４００を具えるものとして構成すると、このにげ部４００の取付面を介して保持装置１００を着脱自在に取付けることができ、さらに、溶接チップ２１０をオフセットして溶接する場合にのみにげ部４００を具える中間部材２４０を取替えて溶接できる。
【００３７】
保持装置１００は、溶接キャップ２１０を保持するためのものであって、保持装置１００にはホルダ部材１１０を設け、このホルダ部材１１０を板状材から構成すると共に、このホルダ部材１１０の一部に嵌合孔１２０を形成し、この嵌合孔１２０に溶接チップ２１０又はそれに介在させるシャンク部材２２０を嵌合させ抜差自在に構成させる。
【００３８】
このように溶接キャップ２１０を保持装置１００を介して溶接ガン２００の先端に取付けると、溶接キャップ２１０の取付けに関与するのは保持装置１００であって、保持装置１００、なかでもホルダ部材１１０を取外すのみで溶接チップ２１０を交換できるため、きわめて交換が容易となる。しかしながら、このように交換機構を構成すると、交換機構の保持装置１００から冷却水などがもれを防止する必要がある。このところから、板状材から成るホルダ部材１１０の嵌合孔１２０の周囲にリング溝１２１を設け、このリング溝１２１にリング体１３０を着座させ、このリング体１３０によって嵌合孔１２０に嵌合させるシャンク部材２２０を締め付けるように構成するのが好ましい。
【００３９】
また、溶接キャップの保持装置１００においてそのホルダ部材１１０を着脱自在に構成するのと併って、溶接ガン２００の先端にはその一部に取付面を構成し、その取外面にホルダ部材１１０をねじ止めすることもできる。
【００４０】
また、溶接ガン２００を溶接ガン本体２３０とホルダ部２４０とを分割して構成し、そのホルダ部２４０の一部に取付面を設けるのに伴って、この取付面に関連させてホルダ部２４０内に冷却水通路２４１が形成できる。このように分割されたホルダ部２４０内に冷却水通路２４１を形成すると、この部分を閉塞する栓部材２４２を開放することにより、冷却水通路２４１内のつまりを防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のとおり、本発明は被溶接材をはさんで抵抗溶接する際に縦向き姿勢で一方の電極として働く縦向き棒状溶接ガンの少なくとも一部に凸状にげ部が設けられており、このにげ部を利用してホルダ部材を着脱自在に取付けてこのホルダ部材により溶接ガン先端の溶接部を保持するものであって、このような縦向き電極はスポット溶接一般に用いられ、なかでも、金属函、配電板そのほか所謂板金加工と称せられる分野に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一つの実施例に係る溶接電極の一部を断面で示す正面図である。
【図２】図１の一部の拡大断面図である。
【図３】図１に示す溶接電極に設けられる溶接チップなどの保持装置の一例の組立図である。
【図４】図２の一部を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００  保持装置
２００  溶接ガン
２３０  ガン本体
３００  シ−ト状電極
４００  凸状にげ部
Ｗ  被溶接材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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