(57)【要約】【課題】下側電極部における冷却効率を高めるとともに下側電極部自体の小型化を図り、さらに既存の抵抗溶接機の設備を活用しつつ、溶接作業効率の向上に貢献できる抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造を提供する。【解決手段】抵抗溶接機の下側電極部が、冷媒供給管１０２とその外側に隙間１０４を設けて冷媒排出路１０３を有す電極ベース部１００と、電極ベース部に装着され冷媒供給管が挿入される電極本体部６０とを有し、電極本体部は、外ホルダー部６１と、ガイドピン５１を収容するガイドピン収容部７５を形成しホルダー間隙部６５を設けて外ホルダー部内に収容される内ホルダー部７０を備え、内ホルダー部は、冷媒供給管が挿入されるホルダー内管部材９０と、戻り隙間７８を形成する挿入口７７を備え、ホルダー間隙部内に冷媒を供給する冷媒供給開口と、挿入口内に挿入されたホルダー内管部材の外側に誘導する冷媒戻り開口を設ける。【選択図】図５
2012055937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接物に溶接部材を溶接するための上側電極部及び下側電極部を備えた抵抗溶接機において、
前記下側電極部が、冷媒供給管と前記冷媒供給管の外側に隙間を設けて形成される冷媒排出路を有してなる冷媒移送部を備える電極ベース部と、前記電極ベース部に装着され前記冷媒供給管が挿入される電極本体部とを有してなる抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造であって、
前記電極本体部は、外ホルダー部と、前記被溶接物の貫通穴に挿入され前記溶接部材の位置決めのためのガイドピンを収容するガイドピン収容部を形成するとともに前記外ホルダー部との間にホルダー間隙部を設けて前記外ホルダー部内に収容される内ホルダー部とを備え、
前記内ホルダー部は、前記ガイドピン収容部の下方に前記冷媒供給管が挿入されて冷媒を誘導するホルダー内管部材と、前記ホルダー内管部材の管径よりも口径を大として戻り隙間を形成する挿入口とを備え、
前記ホルダー内管部材と連通し前記冷媒供給管から前記ホルダー間隙部内に冷媒を供給する冷媒供給開口と、
前記挿入口と連通し前記ホルダー間隙部内を循環した冷媒を前記挿入口内に挿入された前記ホルダー内管部材の外側に誘導する冷媒戻り開口とを設けた
ことを特徴とする抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造。
【請求項２】
前記ホルダー内管部材の先端部は、長手方向に斜めに切り落として半円弧状となる傾斜開口部と、前記傾斜開口部の背面側であって前記傾斜開口部側に圧迫して前記冷媒供給管の先端方向に向けて扁平させた扁平部を備える請求項１に記載の抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造。
【請求項３】
前記冷媒供給開口と前記冷媒戻り開口が直線状に対向する配置であるとともに、前記冷媒供給開口及び前記冷媒戻り開口が前記挿入口と直交している請求項２に記載の抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造。
【請求項４】
前記内ホルダー部に前記ガイドピンが貫通する開口部を備えた電極キャップ部材が装着される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造。
【請求項５】
前記内ホルダー部がろう付により前記外ホルダー部と固定される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造に関し、特に電極部分の構造を小型化して効率よく冷却することができる抵抗溶接機の電極部に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、板金部材等の被溶接対象となる被溶接物（母材）上にナット等の溶接部材を溶接する場合、簡便かつ迅速な溶接が可能な抵抗溶接機が多く用いられる（例えば、特許文献１，２参照）。溶接に当たり、被溶接物と溶接部材（溶接用のナット、ワーク）が合わせられ、双方の上下から抵抗溶接機の２本の電極部が近接して接触、挟持し、通電によりナットの溶接は完了する。ところが、通電により電極部は発熱しその熱が蓄積される。このため、作業時間に伴い、電極部に支障を来す場合がある。
【０００３】
抵抗溶接機の電極部の発熱を緩和して電極部を冷却する構造として、例えば、図９の下側電極部における冷却構造２００に示すとおり、電極本体部２１１が接続される電極ベース部２２０内に、冷却水Ｃの供給管２３１が装備され冷却水Ｃを循環させる構造が一般的である。電極本体部２１１は電極ベース部２２０に装着され、電極本体部の脚部２１３の内側に供給管２３１が挿入され、ここが冷却水Ｃにより冷却される。そこで、熱伝導により、電極本体部２１１に蓄積された抵抗発熱が緩和される。供給管２３１から脚部２１３に流出した冷却水Ｃは戻り流路２３２を伝い電極ベース部２２０の外に排出される。図中、符号２０１はガイドピン、２０４は電極キャップ部材、２０２は支持板、２０３はばね、２０９はばねの戻りを良くするための圧縮空気の空気流入口、２１２はガイドピンの収容部、２２１は電極ベース部の受け部、２３５は供給管の接続ユニットである。
【０００４】
図９の冷却構造２００から把握されるように、電極本体部２１１付近の部材が少なくなることから、比較的電極部の小型化が容易である。しかし、図示の冷却構造２００の場合、冷却水Ｃが循環され冷却が進む電極本体部２１１の脚部２１３付近と、実際に抵抗発熱が生じる電極キャップ部材２０４等は離れている。当該構造にあっては、熱伝導に依存するため、冷却効率は必ずしも満足するものではなかった。
【０００５】
次に、図１０に示すように、抵抗溶接機の電極本体部３１１の周囲に冷却水を循環させる冷却用リング（冷却ジャケット）３３０を装着した冷却構造３００がある。この種の冷却構造を採用した電極本体部３１１は、冷却用リング３３０と接触することにより部材の冷却が可能となる。ところが、図示の冷却用リング３３０の場合、冷却用リング自体の大きさの分だけ電極本体部の巾は広がる。また、冷却用リング３３０への冷却水の供給口３０１とその排出口３０６の設置、さらには冷却水の供給用ホース３０２、排出用ホース３０７の接続も不可避である。このため、総じて抵抗溶接機における下側電極部は大きくなる傾向にある。図中、符号３０１はガイドピン、３０４は電極キャップ部材、３２０は電極ベース部、３２１は冷却水の供給管である。電極本体部の内部のガイドピンを保持する構造は前掲図９の電極本体部２１１と同様である。
【０００６】
単純な板金部材等の被溶接物にナット等の溶接部材を抵抗溶接する場合ならば下側電極部の大きさは特に問題とならないことが多い。しかし、複雑な形状や小型の被溶接物に溶接部材を抵抗溶接する場合、下側電極部はその大きさゆえに、所望の溶接予定部位に接触させることが困難となることや溶接位置を決めることが煩雑になる。また、冷却水の供給、排出用のホースの引き回しの問題も生じる。
【０００７】
そこで、図１０に開示の冷却用リング（冷却ジャケット）による下側電極部の冷却構造に替えて、下側電極部の内部に冷却水を導入した電極部の冷却構造が提案されている（例えば、特許文献１、２、３等参照）。各特許文献に開示の冷却構造によると、下側電極部を大きくなりすぎないようにする点で一定の効果を有している。
【０００８】
ところが、引用文献１の構造の場合、下側電極部内の冷却水を導入する内部空間が大きくなりやすい。また、引用文献２及び３の構造の場合、ガイドピン（位置決めピン）を保持する機構を長くするとともに、これに合わせた長さで下側電極部内を二重の筒状とし、この隙間に冷却水を循環させて冷却可能としている。このため、下側電極部においては冷却水と接することができる面積を増やそうとするため、結果的に、下側電極部自体の全長が長くなる。加えて、引用文献に開示の装置にあっては、下側電極部を構成する電極本体部及び電極ベース部を専用部品としなければならず、設備負担が増す傾向にある。
【０００９】
このようなことから、下側電極部における冷却効率の追求と下側電極部自体の小型化を図った作業効率の向上に貢献できる抵抗溶接機の下側電極部における電極部冷却構造が求められるに至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開昭６３−１８９４８７号公報
【特許文献２】特開平８−１９７２６３号公報
【特許文献３】特開平１１−１９７８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、下側電極部における冷却効率を高めるとともに下側電極部自体の小型化を図り、さらに既存の抵抗溶接機の設備を活用しつつ、溶接作業効率の向上に貢献できる抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、請求項１の発明は、被溶接物に溶接部材を溶接するための上側電極部及び下側電極部を備えた抵抗溶接機において、前記下側電極部が、冷媒供給管と前記冷媒供給管の外側に隙間を設けて形成される冷媒排出路を有してなる冷媒移送部を備える電極ベース部と、前記電極ベース部に装着され前記冷媒供給管が挿入される電極本体部とを有してなる抵抗溶接機の下側電極部の電極部冷却構造であって、前記電極本体部は、外ホルダー部と、前記被溶接物の貫通穴に挿入され前記溶接部材の位置決めのためのガイドピンを収容するガイドピン収容部を形成するとともに前記外ホルダー部との間にホルダー間隙部を設けて前記外ホルダー部内に収容される内ホルダー部とを備え、前記内ホルダー部は、前記ガイドピン収容部の下方に前記冷媒供給管が挿入されて冷媒を誘導するホルダー内管部材と、前記ホルダー内管部材の管径よりも口径を大として戻り隙間を形成する挿入口とを備え、前記ホルダー内管部材と連通し前記冷媒供給管から前記ホルダー間隙部内に冷媒を供給する冷媒供給開口と、前記挿入口と連通し前記ホルダー間隙部内を循環した冷媒を前記挿入口内に挿入された前記ホルダー内管部材の外側に誘導する冷媒戻り開口とを設けたことを特徴とする抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造に係る。
【００１３】
請求項２の発明は、前記ホルダー内管部材の先端部は、長手方向に斜めに切り落として半円弧状となる傾斜開口部と、前記傾斜開口部の背面側であって前記傾斜開口部側に圧迫して前記冷媒供給管の先端方向に向けて扁平させた扁平部を備える請求項１に記載の抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造に係る。
【００１４】
請求項３の発明は、前記冷媒供給開口と前記冷媒戻り開口が直線状に対向する配置であるとともに、前記冷媒供給開口及び前記冷媒戻り開口が前記挿入口と直交している請求項２に記載の抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造に係る。
【００１５】
請求項４の発明は、前記内ホルダー部に前記ガイドピンが貫通する開口部を備えた電極キャップ部材が装着される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造に係る。
【００１６】
請求項５の発明は、前記内ホルダー部がろう付により前記外ホルダー部と固定される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造に係る。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明に係る抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造によると、被溶接物に溶接部材を溶接するための上側電極部及び下側電極部を備えた抵抗溶接機において、前記下側電極部が、冷媒供給管と前記冷媒供給管の外側に隙間を設けて形成される冷媒排出路を有してなる冷媒移送部を備える電極ベース部と、前記電極ベース部に装着され前記冷媒供給管が挿入される電極本体部とを有してなる抵抗溶接機の下側電極部の電極部冷却構造であって、前記電極本体部は、外ホルダー部と、前記被溶接物の貫通穴に挿入され前記溶接部材の位置決めのためのガイドピンを収容するガイドピン収容部を形成するとともに前記外ホルダー部との間にホルダー間隙部を設けて前記外ホルダー部内に収容される内ホルダー部とを備え、前記内ホルダー部は、前記ガイドピン収容部の下方に前記冷媒供給管が挿入されて冷媒を誘導するホルダー内管部材と、前記ホルダー内管部材の管径よりも口径を大として戻り隙間を形成する挿入口とを備え、前記ホルダー内管部材と連通し前記冷媒供給管から前記ホルダー間隙部内に冷媒を供給する冷媒供給開口と、前記挿入口と連通し前記ホルダー間隙部内を循環した冷媒を前記挿入口内に挿入された前記ホルダー内管部材の外側に誘導する冷媒戻り開口とを設けたため、下側電極部における冷却効率を高めるとともに、従来の冷却用リングの使用や機構の大型化を回避して下側電極部自体の小型化を図り、溶接作業効率の向上に貢献できる抵抗溶接機の電極部冷却構造を実現することができた。また、既存の抵抗溶接機の下側電極部を構成する電極ベース部を利用して電極本体部を接続できるため、電極本体部のみの交換により電極部の冷却効率の改善が実現できる。
【００１８】
請求項２の発明に係る抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造によると、請求項１の発明において、前記ホルダー内管部材の先端部は、長手方向に斜めに切り落として半円弧状となる傾斜開口部と、前記傾斜開口部の背面側であって前記傾斜開口部側に圧迫して前記冷媒供給管の先端方向に向けて扁平させた扁平部を備えるため、傾斜開口部の開口の向きにより冷媒の流出方向は冷媒供給開口側に規制される。また、ホルダー間隙部内を循環し冷媒戻り開口から流入した冷媒は扁平部と衝突し、冷媒移送部の隙間内に誘導される。そのため、途中での冷媒の混合を抑制することができる。
【００１９】
請求項３の発明に係る抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造によると、請求項２の発明において、前記冷媒供給開口と前記冷媒戻り開口が直線状に対向する配置であるとともに、前記冷媒供給開口及び前記冷媒戻り開口が前記挿入口と直交しているため、内ホルダー部内における加工が簡便となる。
【００２０】
請求項４の発明に係る抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造によると、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記内ホルダー部に前記ガイドピンが貫通する開口部を備えた電極キャップ部材が装着されるため、溶接時の抵抗発熱により損傷を受ける部位の交換が可能である。また、ガイドピン上下移動の位置ずれを抑制でき、溶接不良を回避できる。
【００２１】
請求項５の発明に係る抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造によると、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記内ホルダー部がろう付により前記外ホルダー部と固定されるため、耐熱温度がはんだ付よりも高く抵抗溶接の高温度下で使用し続ける状況においても強固な固定を維持し続ける。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】抵抗溶接機の主要部斜視図である。
【図２】実施例に係る電極本体部と電極ベース部の斜視図である。
【図３】電極本体部の分解斜視図である。
【図４】ホルダー内管部材と冷媒供給管の概要斜視図である。
【図５】電極本体部と電極ベース部の縦断面図である。
【図６】電極本体部の冷媒供給時の概略図である。
【図７】電極本体部の冷媒排出時の概略図である。
【図８】他の実施例に係る電極部冷却構造の概略斜視図である。
【図９】従来例の抵抗溶接機における下側電極部の縦断面図である。
【図１０】従来の他の例の抵抗溶接機における下側電極部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１の主要部斜視図に示すように、抵抗溶接機１０には、互いに対向する配置で上側電極部２０と下側電極部５０が備えられる。上側電極部２０は上部アーム２２に固定され、下側電極部５０は下部アーム２３に固定される。上部アーム２２及び下部アーム２３は抵抗溶接機１０の制御部、駆動部、電源部等（いずれも図示せず）に接続される。被溶接物１１は適宜の金属板その他の金属製部材である。被溶接物１１上の所定位置に溶接部材（ワーク）が載置される。実施例においては、溶接部材をナット１５（あるいは溶接ナット：ｗｅｌｄｉｎｇ  ｎｕｔとも称する。）として図示し説明する。ナット１５は溶接時の発熱で溶ける脚部１６を備える。
【００２４】
被溶接物１１とナット１５（溶接部材）との溶接に際し、下側電極部５０が被溶接物１１に当接し、上側電極部２０が降下してナット１５は被溶接物１１側に押さえつけられる。図示の例では、被溶接物１１に貫通穴１２が設けられ、同貫通穴１２とナット１５のねじ穴１７を一致させる位置にナット１５は載置される。ナット１５の供給は公知のフィーダー（図示せず）により行われる。
【００２５】
上側電極部２０、ナット１５、被溶接物１１、下側電極部５０の順にそれぞれが密着しているときに通電が生じる。電気抵抗による発熱でナット１５の脚部１６が溶ける。そして、ナット１５は被溶接物１１上に溶接される。また、図示の例では、下側電極部５０の先端にばねにより上下動可能に保持されているガイドピン５１が備えられる（後出の図示参照）。ガイドピン５１は被溶接物の貫通穴１２内に侵入しさらに被溶接物１１のナット１５が載置される面側に突き抜ける。そこで、ガイドピン５１はナットのねじ穴１７内に侵入し、貫通穴１２とナット１５の位置合わせ（位置決め）が行われる。図中、符号３０は電極チップ部材、３１はチップ本体部、６０は電極本体部、１００は電極ベース部である。
【００２６】
図２は下側電極部５０の主要構成となる電極本体部６０及び電極ベース部１００を分離して示す斜視図である。電極ベース部１００には通電による抵抗発熱を冷却するための冷媒を供給及び排出する冷媒移送部１０１が備えられる。冷媒には水（冷却水）が用いられる他、適宜の冷却油等も用いられ、循環、冷却に供される。本実施例では冷媒を水としている。以下、冷却水として説明する。
【００２７】
冷媒移送部１０１は、冷媒を電極本体部６０側へ供給する冷媒供給管１０２と、同冷媒供給管１０２の外側に隙間１０４（ベース隙間）を設けて電極本体部６０側から排出される冷媒を移送する冷媒排出路１０３を備えて形成される。電極本体部６０が電極ベース部１００に装着されることにより、冷媒移送部９０の冷媒供給管１０２は電極本体部６０のホルダー内管部材９０の中に挿入される（後出の図５参照）。電極ベース部１００における冷媒供給管１０２と冷媒排出路１０３の構造は、背景技術の図９にて開示の電極ベース部２２０内と同様である。
【００２８】
電極本体部６０は、紙面上方からガイドピン５１、電極キャップ部材５４、外ホルダー部６１、装着脚部７３となる。電極本体部６０の装着脚部７３は電極ベース部１００の装着受け部１０１内に装着（嵌着）される。電極キャップ部材５４には螺着時に用いる滑り止め５４ａが形成され、電極キャップ部材の中央部分に開口部５５が設けられる。符号６３は外ホルダー部の外面部である。
【００２９】
電極本体部６０の構造について、さらに図３の分解斜視図を用い説明する。電極本体部６０は、外ホルダー部６１と、同外ホルダー部の内側に収容される内ホルダー部７０を備える。外ホルダー部６１は内筒部６２を有し外面部６３と内面部６４に区分される円筒形状体である。内筒部６２の中に内ホルダー部７０が収容される。
【００３０】
内ホルダー部７０には、ガイドピン５１を収容するガイドピン収容部７５が形成されるとともに、内筒部６２の中に内ホルダー部７０を収容するに際し、外ホルダー部６１の内筒部６２と内ホルダー部７０の側面部７４との間にホルダー間隙部６５が設けられる。冷媒（冷却水）はホルダー間隙部６５内に満たされる。符号７１は上フランジ部、７２は下フランジ部である。
【００３１】
内ホルダー部７０のガイドピン収容部７５には、ガイドピン５１、台座板５２、ばね５３の順にこれらが収容された後、電極キャップ部材５４が被せられて蓋となる。図示のように、電極キャップ部材のねじ溝部５６と内ホルダー部のねじ溝部７６は螺合することにより双方の締結は十分となる。請求項４の発明に規定するように、電極キャップ部材５４には開口部５５が備えられ、ガイドピン５１が貫通可能となる。また、開口部５５はガイドピン上下移動の位置ずれを規制する規制穴としての役割も有する。そのため、ナット等の溶接部材の位置ずれ、溶接不良を回避することができる。なお、電極キャップ部材は、溶接時の抵抗発熱により最も損傷を受ける。このため、電極キャップ部材のみ適宜交換される。これらの部材の収容状態については、後出の図５の縦断面図が参照される。
【００３２】
詳細の図示を省略するものの、実施例の電極本体部６０では、ばね５３の戻りを良くして瞬時にガイドピン５１を持ち上げるため、圧縮空気がガイドピン収容部７５内に供給される。そこで、内ホルダー部７０の側面部７４でありガイドピン収容部７５の下方位置には、内側空気流入口５９が形成され、同内側空気流入口５９と対応する外ホルダー部６１の側面位置にも外側空気流入口６９が形成される。外側空気流入口には公知のエアコネクタ（図示せず）が接続される。むろん圧縮空気によるばねの付勢は選択的であるため、エアコネクタの使用は適宜である。
【００３３】
さらに、内ホルダー部７０においては、ガイドピン収容部７５の直下に内ホルダー部を直径方向に貫通する冷媒通路８０（冷却水通路）が形成される。内ホルダー部７０下方の装着脚部７３内に挿入口７７が設けられ、挿入口７７の上先端は冷媒通路８０と接続している。さらに、挿入口７７の中にホルダー内管部材９０が備えられる。符号８１は冷媒供給開口、８２は冷媒戻り開口である。
【００３４】
図４は内ホルダー部７０の内部に備えられるホルダー内管部材９０と、この中に挿入される冷媒移送部１０１における冷媒供給管１０２との位置関係について角度を変えて示す概要斜視図である。同図を用い電極ベース部１００に電極本体部６０（内ホルダー部７０）が装着されたときのホルダー内管部材９０と冷媒供給管１０２の詳細を説明する。内ホルダー部７０の挿入口７７の内部には、ホルダー内管部材９０が備えられるとともに、挿入口７７の内面とホルダー内管部材９０の管側面９２との間に戻り隙間７８（ホルダー内管隙間）が形成される。すなわち、挿入口７７の口径はホルダー内管部材９０の管径よりも大として戻り隙間７８を成す構成である。また、前述のとおり、電極ベース部１００において冷媒供給管１０２と冷媒排出路１０３の内面の間には隙間１０４（ベース隙間）が形成される。そして、冷媒供給管１０２の先端が、ホルダー内管部材９０の内部に到達する位置まで挿入される。後述するように、冷媒（冷却水）を効率よくホルダー内管部材９０まで誘導するためである。なお、電極ベース部１００の側で冷媒供給管１０２の長さは調整される。
【００３５】
ホルダー内管部材９０の構造については、請求項２の発明に規定するように、ホルダー内管部材９０の先端部９１は、同ホルダー内管部材の長手方向に斜めに切り落とされて半円弧状となる傾斜開口部９３として形成される（図４（ａ）参照）。同時に、ホルダー内管部材の先端部９１には、傾斜開口部９３の背面側であり同傾斜開口部側に圧迫してホルダー内管部材の先端部方向に向けて傾斜させながら扁平させた扁平部９４が備えられる（図４（ｂ）参照）。ホルダー内管部材は銅等の金属管であり、これを斜めに切り落とすことにより先端部に傾斜開口部が生じる。そして、傾斜開口部の逆側から押圧変形させて扁平部を得ることができる。
【００３６】
冷媒（冷却水）が冷媒供給管１０２内部の内管路１０５を上昇してホルダー内管部材９０に達し、さらにホルダー内管部材の内管路９５を経て傾斜開口部９３から外部に流出する場合、冷媒は図４（ａ）の矢印の向きとなって一方向の流出となる。傾斜開口部９３の開口の向きとホルダー内管部材９０と直交する冷媒通路８０の方向により、冷媒の流出方向は冷媒供給開口８１側に規制される（図５参照）。ホルダー間隙部６５内を循環した冷媒（冷却水）は、冷媒戻り開口８２から冷媒通路８０に流入する（図５参照）。ホルダー内管部材９０において傾斜開口部９３と扁平部９４は表裏の配置となるため、流入した冷媒（戻り冷媒）は扁平部９４と衝突する。内ホルダー部７０において、冷媒は挿入口７７の戻り隙間７８（ホルダー内管隙間）内を流下する。内ホルダー部７０が電極ベース部１００に装着されるため、電極ベース部１００において、冷媒は冷媒排出路１０３の隙間１０４（ベース隙間）に流れ込み、この中を流下する。こうして、冷媒は冷媒排出路１０３内を通じて電極ベース部１００の外部へ排出される。冷媒供給管１０２と冷媒排出路１０３の末端の構造については図９の開示と同様である。
【００３７】
図５は電極本体部全体及び電極ベース部上部の縦断面図である。図５に加え図６及び図７の主要部斜視図も用い、冷却構造ＳＣ（すなわち、電極本体部６０の内部に関する構造）、冷媒の循環等を説明する。電極ベース部１００の下部には冷媒移送部１０１を構成する冷媒供給管１０２への冷媒（冷却水）の供給並びに冷媒排出路１０３からの冷媒（冷却水）の排出のための適宜の配管、装置等が備えられる（図示せず）。説明の便宜上、図６及び図７、図８においては内側空気流入口５９の図示を省略している。
【００３８】
挿入口７７はホルダー内管部材９０の挿入（受け入れ）を可能とし、戻り隙間７８を形成することから、挿入口７７はホルダー内管部材９０の管径よりも口径を大に形成される（ごくわずかに大きい。）。図示のとおり、ホルダー内管部材９０は冷媒通路８０内に侵入する位置まで挿入される。そして、ホルダー内管部材９０の傾斜開口部９３の開口の向きは冷媒供給開口８１側に、扁平部９４は冷媒戻り開口８２に一致され、挿入口７７に固定される。
【００３９】
冷媒通路８０には、挿入口７７に備えられ固定されたホルダー内管部材９０と連通し冷媒供給管１０２からホルダー間隙部６５内に冷媒を供給する冷媒供給開口８１と、挿入口７７と連通しホルダー間隙部６５内を循環した冷媒を当該挿入口７７内に備えられたホルダー内管部材９０の外側に誘導し挿入口７７の戻り隙間７８（ホルダー内管隙間）内に戻す冷媒戻り開口８２が設けられる。つまり、冷媒通路８０において、冷媒供給開口８１は冷媒の出口であり冷媒戻り開口８２は冷媒の入り口となる。
【００４０】
さらに、請求項３の発明に規定し、図５の縦断面図からよくわかるように、冷媒供給開口８１と冷媒戻り開口８２は直線状に対向する配置である。そして、冷媒供給開口８１と冷媒戻り開口８２をつなぐ冷媒通路８０は挿入口７７と直交する構造である。この構造により、内ホルダー部７０内での挿入口７７並びに冷媒通路８０の作成は簡便となる。例えば、切削による貫通加工で容易に形成することができる。
【００４１】
電極本体部６０において、外ホルダー部６１と内ホルダー部７０の間のホルダー間隙部６５内を冷媒が流動するため、外ホルダー部６１と内ホルダー部７０の接合には気密性が要求される。そこで、請求項５の発明に規定するように、内ホルダー部７０は、ろう付により外ホルダー部６１と固定される。実施例では外ホルダー部と内ホルダー部はともに銅合金であり、銀によるろう付で固定される。ろう付の場合、耐熱温度がはんだ付よりも高いため抵抗溶接の高温度下で使用し続ける状況においても強固な固定を維持し続ける。
【００４２】
続いて、供給側の冷媒（冷却水）Ｃ１と排出側の冷媒（温排水）Ｃ２の順路を図５ないし図７を用いて説明する。ホルダー内管部材９０内に冷媒供給管１０２が差し込まれているため、冷媒Ｃ１は、電極ベース部１００の冷媒供給管１０２内の内管路１０５を上昇し、さらにホルダー内管部材９０の内管路９５を経て傾斜開口部９３から冷媒通路８０内に流出する。冷媒Ｃ１は冷媒供給開口８１を経て冷媒通路８０外に流出した後、内ホルダー部７０の側面部７４と外ホルダー部６１の内面部６４により形成されたホルダー間隙部６５内を上昇する。そして、冷媒Ｃ１はホルダー間隙部６５の周囲方向に拡散しながら内ホルダー部７０の側面部７４、主にねじ溝部７６の外周領域を覆いながらホルダー間隙部６５内を循環する（図５の実線矢印、図６参照）。
【００４３】
そして、内ホルダー部７０の側面部７４（ねじ溝部７６の外周領域）に接して内ホルダー部７０において熱交換されて液温が上昇した冷媒Ｃ２（使用済み）はホルダー間隙部６５を経由して冷媒戻り開口８２より冷媒通路８０内に流入する（図７参照）。ホルダー間隙部６５内の冷媒の移動は、冷媒が圧送されるときの流体圧力に依存する。例えば、冷媒を供給するポンプの供給圧力である。図５及び図７からよくわかるように、冷媒通路８０の中間部分に挿入された冷媒供給管９１の扁平部９４により、冷媒通路８０は冷媒の出口側（冷媒供給開口８１側）と冷媒の入り口側（冷媒戻り開口８２側）に遮られて区分けされる。従って、流出する冷媒Ｃ１と流入する冷媒Ｃ２が冷媒通路８０内部で混合することは抑制される。
【００４４】
冷媒通路８０内に流入した冷媒Ｃ２は扁平部９４と衝突するとともに、扁平部９４の直下にあるホルダー内管部材９０と挿入口７７との間に生じた戻り隙間７８内に誘導される。冷媒Ｃ２は、戻り隙間７８、冷媒排出路１０３に生じた隙間１０４の順に降下して電極ベース部１００の外部へ排出される（図５の一点鎖線矢印、図７参照）。
【００４５】
図示した実施例の下側電極部の冷却構造ＳＣでは、電極本体部６０内にホルダー間隙部６５を設けていることにより、冷媒（冷却水）は電極ベース部１００から電極本体部６０の内部まで引き入れられ、電極本体部６０自体が内部から冷却される。このため、下側電極部５０の電極本体部６０において最も抵抗発熱が生じやすい電極キャップ部材５４等の冷却効率は向上する。特に、実施例の下側電極部の冷却構造ＳＣと背景技術の図９にて開示の冷却構造２００との対比から、冷媒の到達範囲の相違が顕著である。加えて、実施例の電極部冷却構造ＳＣの場合、ホルダー内管部材を備えることにより、既存の電極ベース部の冷媒供給管を利用しつつ、冷媒の流出入を制御して効率よく冷媒を循環させることができる。さらに、電極本体部の大きさ（高さ）を極力抑制して構成できるため、下側電極部の小型化に有効である。
【００４６】
図８の主要部斜視図は他の実施例に係る電極本体部６０Ａの冷却構造ＳＣａ（すなわち、電極本体部６０Ａの内部に関する構造）である。当該の下側電極部の冷却構造ＳＣａにおいては、内ホルダー部７０Ａのガイドピン収容部７５の下方位置に、冷媒供給開口８１ａが内ホルダー部の半径ほどの長さ形成される。図示する実施例の冷媒戻り開口８２ａは冷媒供給開口８１ａよりも下方側で冷媒供給開口と向きを逆にして、内ホルダー部の半径ほどの長さ形成される。冷媒供給開口８１ａと冷媒戻り開口８２ａを対向する直線状の配置ではなく、互いの開口を分離した配置の冷媒通路８０Ａとしている。
【００４７】
図８の実施例の挿入口７７は装着脚部７３から冷媒戻り開口８２ａの流路まで延長される。次に、ホルダー内管部材９０Ａは先端を単純な管形状とし、冷媒供給開口８１ａの流路と装着脚部７３をつなぐ長さで形成され、内ホルダー部７０Ａの内部に備えられて固定される。前出の電極ベース部１００と電極本体部６０Ａ（内ホルダー部７０Ａ）との装着に伴い、冷媒供給管１０２はホルダー内管部材９０Ａの内部の所定位置まで挿入される（差し込まれる）。
【００４８】
冷媒Ｃ１は、電極ベース部１００の冷媒供給管１０２内の内管路１０５を上昇し、さらにホルダー内管部材９０Ａの内管路９５を経て冷媒供給開口８１ａからホルダー間隙部６５内へ流出する。そして、内ホルダー部７０の側面部７４（ねじ溝部７６の外周領域）に接して内ホルダー部７０において熱交換されて液温が上昇した冷媒Ｃ２（使用済み）は、ホルダー間隙部６５を経由して冷媒戻り開口８２ａよりホルダー内管部材９０Ａと挿入口７７との間に生じた戻り隙間７８内に誘導される。（図示の太実線矢印参照）。図８の実施例の下側電極部の冷却構造ＳＣａにおいても、ホルダー間隙部内で冷媒を循環させて内ホルダー部の側面部を通じて下側電極部の冷却効率は高められる。
【００４９】
この実施例の下側電極部の冷却構造ＳＣａでは、電極ベース部に組み込まれている冷媒供給管をそのまま電極本体部の内部に導入できる。このため、背景技術の図９にて開示の既存の電極ベース部を有する抵抗溶接機において簡単に装着することができる。従って、単に電極本体部のみを交換するだけで足りるため、低廉な費用での冷却効率の改善が実現可能となる。また、ホルダー内管部材と挿入口の長さを変えることにより冷媒供給開口と冷媒戻り開口の位置を異ならせているため、循環する流体の途中での混合により生じる冷却効率の低下を防ぐことができる。この実施例においても電極本体部の大きさ（高さ）を極力抑制して構成できるため、下側電極部の小型化に有効である。
【実施例】
【００５０】
［本発明装置の試作］
発明者は、図２ないし図８に開示の抵抗溶接機の電極部溶接構造に係る装置（本発明装置）を試作した。本発明装置の下側電極部において電極本体部、電極ベース部等の構造部分の金属部材はクロム銅合金製とした。本発明装置の大きさについて、電極本体部（その上部の電極キャップ部材と同じ）の直径は２５ｍｍ、ガイドピン及び電極キャップ部材を除く電極本体部（装着脚部を含む）の全長は６５ｍｍ、ホルダー間隙部の最大幅は２．５ｍｍである。
【００５１】
比較のため、図９に開示の従来構造の抵抗溶接機の下側電極部も用意した（従来装置）。従来装置については、ガイドピン及び電極キャップ部材を除く電極本体部の全長は４５ｍｍである。本発明装置並びに従来装置ともに、直径２５ｍｍ、ねじ部分を除き高さ１１ｍｍの電極キャップ部材を装着した。また、上側電極部、及び下側電極部の電極ベース部については、本発明装置並びに従来装置ともに同一の公知の電極装置、部材を用い、双方とも同様の電流量の通電条件とした。
【００５２】
［検証実験］
穴あき金属板の被溶接物上に、直径２２ｍｍ、厚さ２．３ｍｍの鉄製円盤（ワッシャ）を２枚重ねにして溶接部材とした。この溶接部材を順次被溶接物上の溶接箇所に供給しながら、１秒間に１回の溶接速さに設定して、本発明装置、従来装置のそれぞれについて抵抗溶接を実施した。本発明装置並びに従来装置ともに、２０℃の水を冷媒として用い、常時水を循環させながら、室温２０℃の環境下にて溶接を実施した。
【００５３】
［温度測定方法］
抵抗発熱の測定に際し、株式会社カスタム製、放射温度計「ＣＴ−２０００Ｄ」を用いた。本発明装置並びに従来装置ともに、電極キャップ部材（図２，３の符号５４、図９の符号２０４参照）から装置の水平方向の２０〜２５ｃｍの距離に同社製の放射温度計を配置して電極キャップ部材表面の温度を計測した。電極キャップ部材を測定対象とした理由は、下側電極部において電極キャップ部材が最も抵抗発熱により温度上昇が大きく、使用に伴う損傷が激しい部位となるためである。本発明装置と従来装置の溶接回数に伴う温度推移は次の表である。
【００５４】
【表１】
2012055937.tif 000003
【００５５】
［結果と考察］
表１における本発明装置と従来装置の溶接回数に伴う温度推移から自明であるように、本発明装置の構造は、従来装置と比較して抵抗発熱に伴う部材の温度上昇を抑制することができた。また、溶接実験に際し、本発明装置から発生するスパーク（火花）の頻度は、従来装置と比べて少なかった。さらに、溶接実験を終えて電極（電極キャップ部材）を調べた結果、本発明装置の電極キャップ部材の発熱による損傷は従来装置と比べて少なかった。なお、溶接回数１００回以降は本発明装置も従来装置も温度変化がないため、実験を終了した。
【００５６】
すなわち、本発明装置の下側電極部における電極部の冷却構造は、ホルダー間隙部内に冷媒（水）を導入して内部を循環させるため、下側電極部の電極本体部において常時発熱の影響を受ける部材に対する冷却効率は極めて高いといえる。よって、本発明装置を採用する抵抗溶接機の下側電極部の冷却構造は、溶接の安定を図るとともに電極部材の消耗を軽減する効果について期待できる。加えて、従来の冷却用リングの使用や機構の大型化を回避して下側電極部自体の小型化を図ることができた。また、この実験に用いた電極本体部の大きさからわかるように、本発明装置は従来装置に比べて極端に電極本体部の全長を長くすることなく冷却効率の向上を実現した。電極本体部の大きさは既存の抵抗溶接機に用いられている電極本体部と差異が少なく、また、電極ベース部は既存品を用いることができるため、従来装置の下側電極部との置き換えも容易である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  抵抗溶接機
１１  被溶接物
１５  溶接部材
１６  脚部
２０  上側電極部
２１  先端部
２２  上部アーム
２３  下部アーム
５０  下側電極部
５１  ガイドピン
５３  ばね
５４  電極キャップ部材
６０，６０Ａ  電極本体部
６１  外ホルダー部
６４  内面部
６５  ホルダー間隙部
７０，７０Ａ  内ホルダー部
７３  装着脚部
７４  側面部
７５  ガイドピン収容部
７７  挿入口
７８  戻り隙間（ホルダー内管隙間）
８０，８０Ａ  冷媒通路（冷却水通路）
８１，８１ａ  冷媒供給開口
８２，８２ａ  冷媒戻り開口
９０，９０Ａ  ホルダー内管部材
９１  先端部
９３  傾斜開口部
９４  扁平部
９５  内管路
９６  冷媒排出路
９９  隙間（管隙間）
１００  電極ベース部
１０１  冷媒移送部
１０２  冷媒供給管
１０３  冷媒排出路
１０４  隙間（ベース隙間）
ＳＣ，ＳＣａ  冷却構造
Ｃ１，Ｃ２  冷媒（冷却水）
【図１】
2012055937.tif 000004
【図２】
2012055937.tif 000005
【図３】
2012055937.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2012055937.tif 000009
【図７】
2012055937.tif 000010
【図８】
2012055937.tif 000011
【図９】
2012055937.tif 000012
【図１０】
2012055937.tif 000013