(57)【要約】【課題】従来に比べてプロジェクション溶接不良及びプロジェクション溶接用突起の異常摩耗を低減可能なプロジェクション溶接用電極を提供すること。【解決手段】プロジェクション溶接用電極１２、１３の通電面５０の中央部には、プロジェクション溶接用突起１１０、１２０の窪み３１、３２の周縁に生じた盛り上がり部４１、４２を収容する凹部１４が形成される。これにより、プロジェクション溶接用電極１２、１３の通電面５０は均一にワークであるプレート２の非溶接側主面２２に接することができるため、溶接不良を低減し、溶接電極寿命の大幅向上をすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体ワークの溶接側主面に接するプロジェクション溶接用突起を有するワークの非溶接側主面に接することにより、前記本体ワークの非溶接側主面に接する相手電極との間にプロジェクション溶接用電流を通電するプロジェクション溶接用電極であって、
前記ワークの非溶接側主面に開口する前記プロジェクション溶接用突起の裏側窪みの周囲の盛り上がり部より深い深さを有して前記盛り上がり部を収容する凹部と、
前記凹部の外側に位置して前記ワークの平坦な非溶接側主面に接するワーク通電面と、
を有することを特徴とするプロジェクション溶接用電極。
【請求項２】
請求項１記載のプロジェクション溶接用電極において、
前記凹部は、複数の前記プロジェクション溶接用突起の周囲の前記盛り上がり部にすべてを収容するプロジェクション溶接用電極。
【請求項３】
請求項２記載のプロジェクション溶接用電極において、
前記凹部は、
前記プロジェクション溶接用突起の裏側窪み及び前記盛り上がり部に対面可能な半径をもつ略円形形状をもつプロジェクション溶接用電極。
【請求項４】
請求項２記載のプロジェクション溶接用電極において、
前記プロジェクション溶接用突起の裏側窪み及び前記盛り上がり部に対面可能な開口をもつ略円筒形状に形成されているプロジェクション溶接用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクション溶接においてプロジェクション溶接用電極をもつワーク側に押し当てられるプロジェクション溶接用電極の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークのプロジェクション溶接用突起を本体ワークの溶接側主面に接面し、本体ワークの非溶接側主面に相手側電極を押し当て、ワークの非溶接側主面にプロジェクション溶接用電極を押しつけて、両電極間に通電することによりプロジェクション溶接突起を本体ワークの溶接側主面に溶接するプロジェクション溶接法が産業界にて広く用いられている。
【０００３】
ワークに接する従来のプロジェクション溶接用電極の通電面、及び、本体ワークに接する相手電極の通電面は、従来、平面とされていた。また、ワーク及び本体ワーク内の通電経路を短縮するために、プロジェクション溶接用突起はプロジェクション溶接用突起の裏側窪みに接して配置され、相手電極もプロジェクション溶接用突起の位置にて本体ワークの非溶接側主面に接して配置されていた。
【０００４】
下記の特許文献１は、ワーク及び本体ワークの厚さばらつき特にプロジェクション溶接用突起の高さばらつきなどにより、多数のプロジェクション溶接用突起の一部だけが本体ワークに密着し、電流集中が生じてプロジェクション溶接が不良となるケースを防止するために、プロジェクション溶接用突起と同位置にて相手電極に凹部を設け、この凹部への本体ワークの弾性変形により上記ばらつきを吸収して、プロジェクション溶接不良を改善することを提案している。
【特許文献１】特許第３１４６３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、プロジェクション溶接の不良原因やプロジェクション溶接用電極の異常摩耗の原因を追及した。このような望ましくない結果が各プロジェクション溶接用突起経由の電極間抵抗値の不均一により生じることは明らかである。その結果、上記電気抵抗値のばらつきの一因として、ワーク側のプロジェクション溶接用突起とワークとの間の電気抵抗値のばらつきにより生じる局部的な電流集中や局部的な電流不足になることが判明した。
【０００６】
以下、この問題を図面を参照して更に説明する。
【０００７】
図１は、プロジェクション溶接用突起１１０、１２０をもつ金属製のプレート２の縦断面図である。プロジェクション溶接用突起１１０、１２０は、先端が円錐台形状のダイでプレート２を高速パンチすることにより形成される。プレート２を高速パンチすると、図１に示すようにプレート２の溶接側主面２１側にプロジェクション溶接用突起１１０、１２０が形成され、プレート２の非溶接側主面２２側にプロジェクション溶接用突起１１０、１２０の裏側に位置して窪み３１、３２が形成される。更に微細に見ると、窪み３１、３２の周縁部がプロジェクション溶接用突起１１０、１２０の突出方向に対して逆の方向へわずかに盛り上がって、リング状の盛り上がり部４１、４２が形成される。盛り上がり部４１、４２の幅Wや高さｈはパンチング速度やパンチング圧力、プロジェクション溶接用突起１１０、１２０の半径、ワークの材質などにより種々変化する。
【０００８】
プレート２を高速パンチすると、この高速パンチ終了直後にプレート２がその弾性によりパンチ方向と逆方向へスプリングバックするため、この弾性回復力が盛り上がり部４１、４２の発生原因であると推測される。この弾性回復力は窪み３１、３２の周縁部において最も大きいため、窪み３１、３２の周縁部が僅かに逆方向へ塑性変形して盛り上がり部４１、３２が形成されるものと推測される。
【０００９】
もちろん、高速パンチ時に窪み３１、３２の周縁を金型により強く挟んで固定しておけば、盛り上がり部４１、４２の発生を防止できるはずである。しかし、通常のプロジェクション溶接では、生産性の観点から広い面積のワークの各部に多数のプロジェクション溶接用突起を同時に設けるのが通常であり、各プロジェクション溶接用突起の周縁部をすべて金型で挟持することは現実的ではなく、プロジェクション溶接用突起１１０、１２０を形成する際のプレート２のクランプはプロジェクション溶接用突起１１０、１２０からかなり離れて行われるのが普通である。
【００１０】
その結果、図２に示す平坦な通電面５をもつ従来のプロジェクション溶接用電極１０、１１を用いてプロジェクション溶接を行うと、プロジェクション溶接用電極１０、１１の通電面５は盛り上がり部４１、４２の盛り上がった狭い頂面にのみ接することになる。このため、プロジェクション溶接用電極１０、１１の通電面５の他の部分がプレート２の非溶接側主面２２に接するのが妨害され、盛り上がり部４１、４２に電流が集中し、盛り上がり部４１、４２の異常発熱、プロジェクション溶接用電極１０、１１の通電面５のうち盛り上がり部４１、４２に接する部分の異常消耗が生じる。更に、プロジェクション溶接用電極１０、１１は一体に移動し、それらの通電面５は摩耗を無視すれば同一平面となるにもかかわらず、盛り上がり部４１、４２の高さは種々の理由によりばらつき、その結果、プロジェクション溶接用電極１０の通電面５と盛り上がり部４１との接触抵抗と、プロジェクション溶接用電極１１の通電面５と盛り上がり部４２との接触抵抗ともばらついてしまい、これらが上記問題の発生原因であることがわかった。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、従来に比べてプロジェクション溶接不良低減と溶接電極寿命の大幅向上を目的としたプロジェクション溶接用電極を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のプロジェクション溶接用電極は、本体ワークの溶接側主面に接するプロジェクション溶接用突起を有するワークの非溶接側主面に接することにより、前記本体ワークの非溶接側主面に接する相手電極との間にプロジェクション溶接用電流を通電するプロジェクション溶接用電極であって、前記ワークの非溶接側主面に開口する前記プロジェクション溶接用突起の裏側窪みの周囲の盛り上がり部より深い深さを有して前記盛り上がり部を収容する凹部と、前記凹部の外側に位置して前記ワークの平坦な非溶接側主面に接するワーク通電面とを有することを特徴としている。
【００１３】
本発明のプロジェクション溶接用電極によれば、従来の平面状の通電面をもつプロジェクション溶接用電極に比べてプロジェクション溶接不良低減及びと溶接電極寿命の大幅向上ができた。以下、更に詳しく説明する。
【００１４】
好適な態様において、前記凹部は、複数の前記プロジェクション溶接用突起の周囲の前記盛り上がり部にすべてを収容する。これにより、多点一斉プロジェクション溶接における溶接不良を低減できる。
【００１５】
好適な態様において、前記凹部は、前記プロジェクション溶接用突起の裏側窪み及び前記盛り上がり部に対面可能な半径をもつ略円形形状をもつ。これにより、上記効果をもつプロジェクション溶接用電極の製造が容易となる。
【００１６】
好適な態様において、プロジェクション溶接用電極は、前記プロジェクション溶接用突起の裏側窪み及び前記盛り上がり部に対面可能な開口をもつ略円筒形状に形成されている。これにより、上記効果をもつプロジェクション溶接用電極の製造が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のプロジェクション溶接用電極の好適な実施態様を図を参照して以下に具体的に説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１は、プロジェクション溶接用突起１１０、１２０をもつプレート（本発明で言うワーク）２の縦断面図であり、プレート２の厚さｔは約１．２ｍｍとされ、略円形のプロジェクション溶接用突起１１０、１２０をもつ。プロジェクション溶接用突起１１０、１２０の突起高さHは約１．０ｍｍ、プロジェクション溶接用突起１１０、１２０の底部における直径ｄ１は約３．５ｍｍである。３１、３２はプロジェクション溶接用突起１１０、１２０の略円形の窪みであり、その直径ｄ２は約３．５ｍｍである。ただし、これらの直径ｄ１、ｄ２はプレート２の溶接側主面２１又は非溶接側主面２２に連なる仮想平面上における直径とする。
【００１９】
プロジェクション溶接用突起１１０、１２０は先端が円錐形状のダイでプレート２を高速パンチすることにより形成され、同時に窪み３１、３２の周縁にリング状の盛り上がり部４１、４２が形成される。たとえば盛り上がり部４の幅は約０．５    ｍｍ、高さｈは最大０．１ｍｍであるが、これらの寸法はパンチング速度やパンチング圧力、プロジェクション溶接用突起１１０、１２０の半径、ワークの材質などにより種々変化する。ワークであるプレート２は、車両用交流発電機回転子の冷却翼であり、鍛造製のロータコア６（本発明で言う本体ワーク）の後端面である溶接側主面６０にプロジェクション溶接される。ロータコア６は図示しない電極（本発明で言う相手電極）を通じて溶接用電源の一端に接続されている。
【００２０】
この実施例で用いるプロジェクション溶接用電極１２、１３の形状を図３に示す。プロジェクション溶接用電極１２、１３は図２に示すプロジェクション溶接用電極１０、１１の通電面５、５の中央部に凹部１４を設けた形状を有している。したがって、プロジェクション溶接用電極１２、１３の通電面５０は輪板形状となっている。
【００２１】
輪板形状の通電面５０の内径すなわち凹部１４の直径は盛り上がり部４１、４２の外径（すなわち直径ｄ２＋幅W）よりも大きくされ、たとえばｄ２＋２W＋１ｍｍとされている。他の定義によれば、通電面５０の直径はｄ２の少なくとも１１０〜１５０％、好適には１２０〜１４０％とされる。凹部１４の深さは少なくとも盛り上がり部４１、４２の高さｈよりも大きくされているが、好ましくは窪み３１、３２の深さと同程度とされて、窪み３１、３２と凹部１４とで区画されるキャビティにやや大きめのごみでも収容できるようになっている。プロジェクション溶接用電極１２、１３の外径は通電電流に合わせて適宜設定すればよい。
【００２２】
このようにすれば、プロジェクション溶接用電極１２、１３の通電面５０をプレート２の非溶接側主面２２に密着させたとき、盛り上がり部４１、４２をプロジェクション溶接用電極１２、１３の凹部に収容することができるため、プロジェクション溶接用電極１２、１３の通電面５０を全面的にプレート２の非溶接側主面２２の平坦部に接触することができる。これにより、既述したプロジェクション溶接用電極１２、１３の通電電流ばらつきを大幅に減らすことができる。
【００２３】
そのうえ、プロジェクション溶接用突起１１０、１２０の高さHのばらつきなどにより、プロジェクション溶接用突起１１０、１２０とロータコア６の後端面６０との接触、又は、プロジェクション溶接用電極１２、１３の通電面５０とプレート２の非溶接側主面２２との接触がばらついたとしても、プロジェクション溶接用突起１１０、１２０のうち高さが高い方のプロジェクション溶接用突起が盛り上がり部を凹部１４へ押し込む方向へ弾性変形することによりプロジェクション溶接用突起１１０、１２０の高さばらつきを吸収することもでき、一層の接触性向上を図ることができる。なお、プレート２のこの弾性変形はリング状の通電面５０の内周縁を支点として生じる。
【００２４】
凹部１４が通電面５０の中央部に形成されたこの実施例のプロジェクション溶接用電極１２、１３を用いた溶接結果によれば、６００００回のプロジェクション溶接を行った場合でも溶接不良は皆無であり、プロジェクション溶接用電極１２、１３の異常摩耗も生じなかった。これに対して図２に示す従来のプロジェクション溶接用電極１０、１１を用いて６００回のプロジェクション溶接を行った場合、数個の溶接不良が認められ、プロジェクション溶接用電極１０、１１の異常摩耗も生じた。また、この実施例によれば、プレート２の非溶接側主面２２の溶接痕が従来より美麗であった。
【００２５】
（実施例２）
他の実施例を図４を用いて説明する。この実施例のプロジェクション溶接用電極１５、１６は円筒形状に形成されており、その内径は図３の凹部１４の内径に等しく形成されている。このようにすれば、プロジェクション溶接用電極１５、１６として市販の銅円筒材を用いることができるため製造コスト低減が可能となる。
【００２６】
（実施例３）
他の実施例を図５を用いて説明する。この実施例は、図４に示すプロジェクション溶接用電極１５、１６を円柱状の芯電極１７に圧入して用いるものである。このようにすれば、プロジェクション溶接用電極１５、１６内の電気抵抗値を低減することができる。なお、プロジェクション溶接用電極１５、１６が消耗すれば、プロジェクション溶接用電極１５、１６を芯電極１７から引き出して用いることができる。
【００２７】
（変形態様）
なお、プロジェクション溶接用電極１５、１６の通電面は、輪板形状に限定されるものではなく、盛り上がり部４１、４２の外側にてプレート２の非溶接側主面２２に密接することができるものであれば他の種々の形状を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】プロジェクション溶接を行うプレート２を説明する断面図である。
【図２】従来の円柱状のプロジェクション溶接用電極の断面図である。
【図３】実施例１の凹部付き円柱状のプロジェクション溶接用電極の断面図である。
【図４】実施例２の円筒状のプロジェクション溶接用電極の断面図である。
【図５】実施例３の芯電極嵌着式円筒状のプロジェクション溶接用電極の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
２      プレート（ワーク）
５      従来のプロジェクション溶接用電極の通電面
６      ロータコア（本体ワーク）
１０      プロジェクション溶接用電極
１１      プロジェクション溶接用電極
１２      プロジェクション溶接用電極
１３      プロジェクション溶接用電極
１４      プロジェクション溶接用電極の凹部
１５      プロジェクション溶接用電極
１６      プロジェクション溶接用電極
１７      芯電極
２１      溶接側主面
２２      非溶接側主面
３１      窪み部
３２      窪み部
４１      盛り上がり部
４２      盛り上がり部
５０      実施例のプロジェクション溶接用電極の通電面
６０      ロータコアの後端面（溶接側主面）
１１０      プロジェクション溶接用突起
１２０      プロジェクション溶接用突起
【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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