(57)【要約】【課題】無駄な電力を消費することのない溶接チップ及び抵抗溶接装置を提供する。【解決手段】本発明の抵抗溶接装置は、第１溶接チップ３１及び第２溶接チップ４１が母材１７を挟んで加圧し通電して抵抗溶接を行う。この第１溶接チップ３１及び第２溶接チップ４１に使用される両溶接チップが、先端部の中心に両凹部３２ａ、４２ａがそれぞれ形成された両チップ本体３２、４２と、この両チップ本体３２、４２の両凹部３２ａ、４２ａに挿入される両絶縁部材３３、４３とから成る。この結果通電経路３４が制限されて電流密度を高めることができるので、スポット溶接時の使用電力を大幅に低減することができ、著しい省エネ化を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材を挟んで加圧し通電して抵抗溶接を行う第１溶接チップ及び第２溶接チップに使用される溶接チップにおいて、
前記溶接チップが、先端部の中心に凹部が形成されたチップ本体と、
前記チップ本体の凹部に挿入される絶縁部材と、
から成ることを特徴とする溶接チップ。
【請求項２】
前記チップ本体の先端部の外径が４〜８ｍｍで、
前記絶縁部材の先端部の外径が前記チップ本体の先端部の外径の３０〜９０％で、
前記絶縁部材の前記溶接チップの軸方向の長さが前記チップ本体の先端部の外径と同じであることを特徴とする請求項１記載の溶接チップ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の溶接チップを備えたことを特徴とする抵抗溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善された溶接チップ及びこの溶接チップを備えた抵抗溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は、抵抗溶接装置の一般的な構成を示す図であり、図３は、従来技術の抵抗溶接装置の第１溶接チップ１５及び第２溶接チップ１６を示す図である。図２において、抵抗溶接装置１は、交流電源２によって発生する商用周波数の交流電力をコンバータ回路３によって整流する。このコンバータ回路３から出力された直流電力がインバータ回路４に入力される。このインバータ回路４は、図示を省略した複数のスイッチング素子から成り、入力された直流電力を高周波のスイッチング動作によってパルス状の高周波交流電力に変換する。このインバータ回路４のスイッチング動作は、インバータ制御回路５からの制御信号によって制御される。
【０００３】
インバータ回路４から出力された高周波交流電力は溶接トランス６に入力されて、直流溶接電力に変換される。この溶接トランス６は、一次コイル７と二次コイル８とコア９とから成り、一次コイル７がインバータ回路４の出力側に接続され、二次コイル８の出力端子が第１整流素子１０及び第２整流素子１１をそれぞれ介して第１ガンアーム１２に接続されるとともに、二次コイル８のセンタータップ１４が第２ガンアーム１３に接続されている。第１ガンアーム１２及び第２ガンアーム１３の先端部に図３（Ａ）に示す第１溶接チップ１５及び第２溶接チップ１６がそれぞれ取り付けられている。
【０００４】
インバータ回路４から出力された高周波交流電力は、溶接トランス６の一次コイル７に印加され、溶接トランス６の二次コイル８には降圧された大電流の高周波交流電力が発生する。この二次コイル８に発生した高周波交流電力が第１整流素子１０及び第２整流素子１１によって半周期毎に交互に整流されることで、第１ガンアーム１２及び第２ガンアーム１３との間には直流電力が供給される。これによって、直流電力が母材１７に流れ、溶接部がジュール熱によって冶金的に接合される。（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２５１３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第１溶接チップ１５及び第２溶接チップ１６の間に母材１７を挟んで加圧し、溶接電流を通電することによって円形のナゲットが形成される。図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、このときの通電経路１８は第１溶接チップ１５及び第２溶接チップ１６が母材１７と接触する部分の全てが通電経路となっている。
【０００７】
スポット溶接によって形成されたナゲットの中心部分をドリル等で穴をあけて、引張りせん断試験を行って溶接強度を測定したところ、ナゲットの中心部分に穴を開けないときと比較して溶接強度は低下することがなかった。つまりナゲットの中心部分へ通電する電流は溶接強度への影響がなく、無駄な電力を消費していることが分かった。
【０００８】
本発明は、無駄な電力を消費することのない溶接チップ及び抵抗溶接装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
母材を挟んで加圧し通電して抵抗溶接を行う第１溶接チップ及び第２溶接チップに使用される溶接チップにおいて、
前記溶接チップが、先端部の中心に凹部が形成されたチップ本体と、
前記チップ本体の凹部に挿入される絶縁部材と、
から成ることを特徴とする溶接チップである。
【００１０】
請求項２の発明は、
前記チップ本体の先端部の外径が４〜８ｍｍで、
前記絶縁部材の先端部の外径が前記チップ本体の先端部の外径の３０〜９０％で、
前記絶縁部材の前記溶接チップの軸方向の長さが前記チップ本体の先端部の外径と同じであることを特徴とする請求項１記載の溶接チップである。
【００１１】
請求項３の発明は、
請求項１又は２記載の溶接チップを備えたことを特徴とする抵抗溶接装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の溶接チップ及び抵抗溶接装置は、両チップ本体の先端部の両凹部に両絶縁部材がそれぞれ挿入されることによって、通電経路が制限されて電流密度を高めることができる。従って、スポット溶接時の使用電力を大幅に低減することができるので、著しい省エネ化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の抵抗溶接装置の第１溶接チップ及び第２溶接チップを示す図である。
【図２】抵抗溶接装置の一般的な構成を示す図である。
【図３】従来技術の抵抗溶接装置の第１溶接チップ１５及び第２溶接チップ１６を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は、本発明の抵抗溶接装置の第１溶接チップ及び第２溶接チップを示す図である。その他の機能は、図２に示した従来技術の抵抗溶接装置の機能と同じであるので説明を省略する。図１において、第１溶接チップ３１は、銅合金で形成された第１チップ本体３２と、耐久性及び耐熱性を有する第１絶縁部材３３とから成る。第１チップ本体３２の先端部の中心に第１凹部３２ａが形成され、この第１凹部３２ａに第１絶縁部材３３が挿入されて固定されている。同様に、第２溶接チップ４１は、銅合金で形成された第２チップ本体４２と、耐久性及び耐熱性を有する第２絶縁部材４３とから成る。第２チップ本体４２の先端部の中心に第２凹部４２ａが形成され、この第２凹部４２ａに第２絶縁部材４３が挿入されて固定されている。
【００１５】
母材１７と接触する中心部に溶接電流が流れないようにするために両チップ本体３２、４２の両凹部３２ａ、４２ａに両絶縁部材３３、４３がそれぞれ挿入されて固定され、両チップ本体３２、４２の両絶縁部材３３、４３が挿入されていない部分にだけ溶接電流が流れるようにしている。両絶縁部材３３、４３の両溶接チップ３１、４１の半径方向の断面は円形とする加工が容易であるが、四角等の多角形に形成しても良い。
【００１６】
両チップ本体３２、４２の母材１７と接触する先端部の外径は４〜８ｍｍで、両絶縁部材３３、４３の母材１７と接触する先端部の外径は両チップ本体３２、４２の先端部の外径の３０〜９０％が好ましい。また、両絶縁部材３３、４３の両溶接チップ３１、４１の軸方向の長さは両チップ本体３２、４２の先端部の外径とほぼ同じが好ましい。
【００１７】
両チップ本体３２、４２の先端部の外径が４ｍｍ未満では、両絶縁部材３３、４３による通電経路を制限する機能が有効に発揮されない。また両チップ本体３２、４２の先端部の外径が８ｍｍを超えると両チップ本体３２、４２の先端部が母材１７と接触する面積が増加することによってナゲットを形成する電流密度を得るためには大電流が必要となる。両絶縁部材３３、４３の先端部の外径が両チップ本体３２、４２の先端部の外径の３０％未満では、両絶縁部材３３、４３による通電経路を制限する機能が有効に発揮されない。また両絶縁部材３３、４３の先端部の外径が両チップ本体３２、４２の先端部の外径の９０％を超えると、ナゲットはドーナツ状に形成されるが、このナゲットが形成されない中心部分が大きく成りすぎて溶接強度が低下する。
【００１８】
両絶縁部材３３、４３の両溶接チップ３１、４１の軸方向の長さが、両チップ本体３２、４２の先端部の外径よりもかなり短いときは、両チップ本体３２、４２の先端部が摩耗して研磨したときに、両絶縁部材３３、４３が削除されることになる。また両絶縁部材３３、４３の両溶接チップ３１、４１の軸方向の長さが、両チップ本体３２、４２の先端部の外径よりもかなり長いときは、両チップ本体３２、４２の基端部に冷却するための水路（図示を省略）が形成されているが、両絶縁部材３３、４３がこの水路と接触することになる。
【００１９】
以下、動作を説明する。本発明の抵抗溶接装置と従来の抵抗溶接装置とを比較するために、まず従来の両溶接チップ１５、１６を使用した抵抗溶接装置でスポット溶接を行う。この場合、板厚が１ｍｍで、材質が軟鋼の板を２枚重ねて従来の抵抗溶接装置の第２溶接チップ１６の上に設置する。溶接開始スイッチをＯＮにすると、第１溶接チップ１５が下降して母材１７と接触すると通電を開始し、予め設定された９、０００Ａの溶接電流を予め設定された１５０ｍｓｅｃの期間通電する。そしてスポット溶接が終了したのちに、母材１７の引張りせん断試験を行って溶接強度を測定した。
【００２０】
次に、本発明の両溶接チップ３１、４１を使用した抵抗溶接装置でスポット溶接を行う。この場合、板厚が１ｍｍで、材質が軟鋼の板を２枚重ねて本発明の抵抗溶接装置の第２溶接チップ４１の上に設置する。溶接開始スイッチをＯＮにすると、第１溶接チップ３１が下降して母材１７と接触すると通電を開始し、予め設定された８、０００Ａの溶接電流を予め設定された１５０ｍｓｅｃの期間通電する。そしてスポット溶接が終了したのちに、母材１７の引張りせん断試験を行って溶接強度を測定した。この試験結果を従来の両溶接チップを使用してスポット溶接を行ったときと比較したところ、引張りせん断は約６．０ｋＮで、ほぼ同じ溶接強度であった。
【００２１】
この結果、両チップ本体３２、４２の先端部の両凹部３２ａ、４２ａに両絶縁部材３３、４３がそれぞれ挿入されることによって、通電経路３４が制限されて電流密度を高めることができる。従って、溶接電流を従来の９、０００Ａから８、０００Ａに低く設定することができる。1つの製品として完成させるまでに多いものでは数千点のスポット溶接が行われる場合があり、複数の溶接設備を所有しているときにはスポット溶接時の使用電力を大幅に低減することができるので、著しい省エネ化を図ることができる。
【符号の説明】
【００２２】
１            抵抗溶接装置
２            交流電源
３            コンバータ回路
４            インバータ回路
５            インバータ制御回路
６            溶接トランス
７            一次コイル
８            二次コイル
９            コア
１０            第１整流素子
１１            第２整流素子
１２            第１ガンアーム
１３            第２ガンアーム
１４            センタータップ
１５            第１溶接チップ
１６            第２溶接チップ
１７            母材
１８            通電経路
３１            第1溶接チップ
３２            第1チップ本体
３２ａ            第1凹部
３３            第1絶縁部材
３４            通電経路
４１            第２溶接チップ
４２            第２チップ本体
４２ａ            第２凹部
４３            第２絶縁部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013166162.tif 000005