(57)【要約】【課題】この発明はスポット溶接機の溶接ガンに使用される溶接チップの交換時、冷却水の漏洩なく容易に交換可能で冷却効果の高いスポット溶接用電極を提供する。【解決手段】溶接ガン本体１２の先端に装着される電極棒シャンク２に冷却水遮断装置５を内設した構造とし、溶接チップ１の取り付け、取り外しにより、冷却水遮断装置５の弁体６に付勢されたばね部材７のばね圧で、弁体６と弁座８が当接または、離間し、冷却水を開放または遮断する構造とする。【選択図】図１
2013107133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部外周に帽子状の溶接チップを挿脱自在に嵌着する電極棒シャンクと、
前記電極棒シャンク内に同軸状に配設された給水管と、
前記電極棒シャンクの先端部内周面に嵌着された弁座と、
前記弁座に接離自在に嵌合された状態で、外方端部が前記電極棒シャンクの先端部の外方に突出するように配設された弁体と、
前記弁体を前記電極棒シャンクの先端部の外方向に移動させるように付勢されたばね部材とを備え、
前記弁体を、前記給水管の流出側開口面に対向配置し、かつその内方端面が前記給水管の流出側開口面に対して傾斜するように形成したスポット溶接用電極において  
前記弁体と前記弁座が接離する開閉部を球面により構成したことを特徴とするスポット溶接用電極。
【請求項２】
先端部外周に帽子状の前記溶接チップを挿脱自在に嵌着する前記電極棒シャンクと、
前記電極棒シャンク内に同軸状に配設された前記給水管と、
前記電極棒シャンクの先端部内周面に嵌着された弁座と、
前記弁座に接離自在に嵌合された状態で、外方端部が前記電極棒シャンクの先端部の外方に突出するように配設された弁体と、
前記弁体を前記電極棒シャンクの先端部の外方向に移動させるように付勢された前記ばね部材とを備え、
前記弁体を、前記給水管の流出側開口面に対向配置し、かつその内方端面が前記給水管の流出側開口面に対して傾斜するように形成したスポット溶接用電極において  
前記弁体と前記弁座が接離する開閉部を座面により構成したことを特徴とするスポット溶接用電極。
【請求項３】
先端部外周に帽子状の溶接チップを挿脱自在に嵌着する電極棒シャンクと、
前記電極棒シャンク内に同軸状に配設された給水管と、
前記電極棒シャンクの先端部内周面に嵌着された弁座と、
前記弁座に接離自在に嵌合された状態で、外方端部が前記電極棒シャンクの先端部の外方に突出するように配設された弁体と、
前記弁体を前記電極棒シャンクの先端部の外方向に移動させるように付勢されたコイルばね部材とを備え、
前記弁体を、前記給水管の流出側開口面に対向配置し、かつその内方端面が前記給水管の流出側開口面に対して傾斜するように形成したスポット溶接用電極において  
前記弁座を二面幅を形成したツバ部を有する形状に構成したことを特徴とするスポット溶接用電極。
【請求項４】
先端部外周に帽子状の溶接チップを挿脱自在に嵌着する電極棒シャンクと、
前記電極棒シャンク内に同軸状に配設された給水管と、
前記電極棒シャンクの先端部内周面に嵌着された弁座と、
前記弁座に接離自在に嵌合された状態で、外方端部が前記電極棒シャンクの先端部の外方に突出するように配設された弁体と、
前記弁体が前記電極棒シャンクに埋没しないよう前記弁体に埋没防止部材を付加し、
前記弁体を、前記給水管の流出側開口面に対向配置し、かつその内方端面が前記給水管の流出側開口面に対して傾斜するように形成したスポット溶接用電極において
前記弁体と前記弁座が接離する開閉部をテーパ、球面、または座面により構成したことを特徴とするスポット溶接用電極。
【請求項５】
前記弁座の一方の端面にマイナスまたは、異形状の座グリ孔を形成し、これらの孔に工具を挿入し、回転することで、前記弁座を着脱することを特徴とする請求項１、２記載の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、スポット溶接ガンに使用されるスポット溶接用電極に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スポット溶接機の溶接ガンの先端に取り付け、鋼板など被溶接物を加圧し溶接する溶接チップは、繰り返し使用後、消耗品としてかなりの頻度で新品に交換する必要がある。また、スポット溶接の溶接部は非常な高温になるため、溶接チップは溶接ガンや電極内に冷却水を循環することで発熱を防止している。
【０００３】
図６に従来のスポット溶接用電極の基本的な冷却構造を示す。図６に示すように、従来のスポット溶接用電極は、溶接ガン本体１２の先端部に装着される電極棒シャンク２と、この電極棒シャンク２内に同軸状に配設された給水管３とを備え、電極棒シャンク２の先端部外周のテーパ部１５に帽子状の溶接チップ１を挿脱自在に嵌着するように構成されている。
【０００４】
溶接チップ１は、消耗品のため、工具等で脱着し、新品に交換される。溶接チップ１は、使用時には、給水管３と、電極棒シャンク２および給水管３の間の冷却水通路中空部４とに溶接ガン本体１２側から順次送られる冷却水を循環流通させることにより冷却される。図６（ａ）は溶接チップ１の装着時の状態を示しており、（ｂ）は溶接チップ１を外したときの状態を示している。
【０００５】
図６（ａ）に示されるように、冷却水は溶接チップ１の内側の底面１４まで浸入するので冷却効果は良い。しかし、ここでの問題は溶接チップ１を交換のために取外したとき、電極棒シャンク２の先端が開放され、溶接ガンの内部に残存している冷却水が外部に漏れ出ることである。当然、溶接チップ１の交換時には冷却水循環装置の可動を止めて行うが、それでも、溶接ガンや電極棒シャンク２の内部に残存する冷却水が電極棒シャンク２の先端の開放により、溢れ出し、冷却水の外部への漏洩は免れない。そのため、溶接チップ交換時は溶接ガンの下に冷却水を受け止めるバケツなどを用意して実施しているのが現状であり、煩雑な作業を要するという問題がある。
【０００６】
こういった問題を解決するべく従来から対策が提案されている。例えば、電極棒シャンクの先端部を閉塞して冷却水通路が外部に開口しないように構成したもの（例えば、特許文献１参照）や、電極棒シャンクの先端開口部に冷却水通路を開閉する開閉弁機構を設けたもの（例えば、特許文献２、特許文献３）が案出されている。
【０００７】
しかしながら、上記の先行技術文献に示された事例にはそれぞれに課題がある。特許文献１の事例では電極棒シャンク内で冷却水を完全に遮断しているため、溶接チップを直接冷却できないので冷却効果が悪いという課題がある。また、特許文献２の事例では溶接チップとして中央部に異常に突出した突起のある特殊な形状のものを使用しなければならないため、市販のものが使えないという課題がある。また、生産性に難点があり、非常に高価なものとなり活用が難しい。特許文献３の事例では冷却水の水路を給水孔と排水孔を有した特殊な溶接ガンでの考案であり、汎用性のある市販の電極棒シャンクには適用できないという課題がある。
【０００８】
そこで本発明の発明者等は先に、特許文献４として上記の課題を解決する提案を実施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−６８３８７号公報
【特許文献２】実開平４−４７５号公報
【特許文献３】実開昭６３−１７４９７７号公報
【特許文献４】特開２０１１−１７３１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、特許文献４と同様に上記の課題を解決するためになされたもので、スポット溶接の溶接チップの交換において、冷却水の漏洩なく、溶接チップが交換でき、かつ消耗品として、市販されている標準的な溶接チップの使用を可能にするスポット溶接用電極を提供することを目的とする。本発明は特許文献４と異なった上記の課題を解決する方法を提案したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下に示す解決の手段は四つの実施例を記している。
最初に第一の実施例での方法を記載する。
先端部外周に帽子状の溶接チップを挿脱自在に嵌着する電極棒シャンクと、
前記電極棒シャンク内に同軸状に配設された給水管と、
前記電極棒シャンクの先端部内周面に嵌着された弁座と、
前記弁座に接離自在に嵌合された状態で、外方端部が前記電極棒シャンクの先端部の外方に突出するように配設された弁体と、
前記弁体を前記電極棒シャンクの先端部の外方向に移動させるように付勢されたばね部材とを備え、
前記弁体を、前記給水管の流出側開口面に対向配置し、かつその内方端面が前記給水管の流出側開口面に対して傾斜するように形成したスポット溶接用電極において
前記弁体と前記弁座が接離する開閉部を球面により構成したことを特徴とするスポット溶接用電極。
【００１２】
以下に、第二の実施例での方法を記載する。
先端部外周に帽子状の前記溶接チップを挿脱自在に嵌着する前記電極棒シャンクと、
前記電極棒シャンク内に同軸状に配設された前記給水管と、
前記電極棒シャンクの先端部内周面に嵌着された弁座と、
前記弁座に接離自在に嵌合された状態で、外方端部が前記電極棒シャンクの先端部の外方に突出するように配設された弁体と、
前記弁体を前記電極棒シャンクの先端部の外方向に移動させるように付勢された前記ばね部材とを備え、
前記弁体を、前記給水管の流出側開口面に対向配置し、かつその内方端面が前記給水管の流出側開口面に対して傾斜するように形成したスポット溶接用電極において
前記弁体と前記弁座が接離する開閉部を座面により構成したことを特徴とするスポット溶接用電極。
【００１３】
以下に、第三の実施例での方法を記載する。
先端部外周に帽子状の溶接チップを挿脱自在に嵌着する電極棒シャンクと、
前記電極棒シャンク内に同軸状に配設された給水管と、
前記電極棒シャンクの先端部内周面に嵌着された弁座と、
前記弁座に接離自在に嵌合された状態で、外方端部が前記電極棒シャンクの先端部の外方に突出するように配設された弁体と、
前記弁体を前記電極棒シャンクの先端部の外方向に移動させるように付勢されたコイルばね部材とを備え、
前記弁体を、前記給水管の流出側開口面に対向配置し、かつその内方端面が前記給水管の流出側開口面に対して傾斜するように形成したスポット溶接用電極において  
前記弁座を二面幅を形成したツバ部を有する形状に構成したことを特徴とするスポット溶接用電極。
【００１４】
以下に、第四の実施例での方法を記載する。
先端部外周に帽子状の溶接チップを挿脱自在に嵌着する電極棒シャンクと、
前記電極棒シャンク内に同軸状に配設された給水管と、
前記電極棒シャンクの先端部内周面に嵌着された弁座と、
前記弁座に接離自在に嵌合された状態で、外方端部が前記電極棒シャンクの先端部の外方に突出するように配設された弁体と、
前記弁体が前記電極棒シャンクに埋没しないよう前記弁体に埋没防止部材を付加し、
前記弁体を、前記給水管の流出側開口面に対向配置し、かつその内方端面が前記給水管の流出側開口面に対して傾斜するように形成したスポット溶接用電極において
前記弁体と前記弁座が接離する開閉部をテーパ、球面、または座面により構成したことを特徴とするスポット溶接用電極。
【００１５】
基本的には上記の先の三つの方法は同じで、弁座と弁体の形状のみ異なる。具体的な作動を説明すると、電極棒シャンクの先端に内装した弁座の中央に具備した弁体が溶接チップ装着時は、弁座と弁体との間に間隙を形成して、冷却水の通路が確保でき、溶接チップを除去したときは、ばね部材により、弁体が押し下げられて、弁体と弁座が接離する開閉部を密着させ、間隙が消滅して冷却水を遮断する構造とする。第四の実施例のみ、ばね部材を除去し、埋没防止の部材のみ設け、簡素化した構造としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電極の使用で、冷却水を遮断でき、冷却水の漏洩なく、容易に溶接チップの交換可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１を示す説明図であり、（ａ）は溶接チップ１の装着時の状態を示す断面図、（ｂ）は溶接チップ１を除去したときの状態を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）の底面図である。
【図２】同実施例の使用時における冷却水の流れの方向を示す拡大断面図で、（ａ）は溶接チップ１の装着時の状態を示す断面図、（ｂ）は溶接チップ１を除去したときの状態を示す断面図である。
【図３】同実施例の弁体６とバネ部材７の結合状態を拡大して示す説明図である。
【図４】同実施例の弁座８の取り付け、取り外しの説明図で、（ａ）は、マイナス溝の座グリ形状の実施例、（ｂ）は、異形（六角）孔座グリ形状の実施例、（ｃ）は弁座８の断面図で何れも拡大図である。
【図５】本発明の実施例２を示す説明図であり、（ａ）は溶接チップ１の装着時の状態を示す断面図、（ｂ）は溶接チップ１を除去したときの状態を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）の底面図である。
【図６】従来のスポット溶接用電極を示す図で、（ａ）は溶接チップ１の装着時の状態を示す断面図、（ｂ）は溶接チップ１を外したときの状態を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例３を示す説明図であり、（ａ）は溶接チップ１の装着時の状態を示す断面図、（ｂ）は溶接チップ１を除去したときの状態を示す断面図、（ｃ）はこの実施例３の弁座８の拡大斜視図である。
【図８】本発明の実施例４を示す説明図であり、（ａ）は溶接チップ１の装着時の状態を示す断面図、（ｂ）は溶接チップ１を除去したときの状態を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の構造を図１、５、７、８に示し、以下に実施例１、２、３、４の構成ならびにその作用について、添付する図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は実施例１のスポット溶接用電極を示しており、（ａ）は溶接チップ１の装着時の状態、（ｂ）は溶接チップ１を除去したときの状態を示し、（ｃ）は（ｂ）の底面を示している。
【００２０】
この実施例１のスポット溶接用電極は、次のように構成されている。すなわち、先端部外周に帽子状の溶接チップ１を挿脱自在に嵌着する電極棒シャンク２と、電極棒シャンク２内に同軸状に配設された給水管３と、電極棒シャンク２の先端部内周面に嵌着された弁座８と、弁座８に接離自在に嵌合された状態で、外方端部が電極棒シャンク２の先端部の外方に突出するように配設された弁体６と、弁体６を電極棒シャンク２の先端部の外方向に移動させるように付勢されたばね部材７とを備えている。弁体６は、給水管３の流出側開口面に対向配置し、かつその内方端面が給水管３の流出側開口面に対して傾斜するように形成されている。
【００２１】
溶接チップ１の交換の手順を説明すると、図１（ａ）は、溶接チップ１が装着されている状態を示している。この図から判別できるように弁体６は溶接チップ１の内側の底面１４で上に押し上げられているため、弁座８との間に間隙を形成し、冷却水の通路が確保され、冷却水が溶接チップ１の内側の底面１４まで到達している。また、この状態でのばね部材７は押しつぶされ変形し、負荷のかかっている状態である。
【００２２】
弁体６は図３に示すように、上頭部に傾斜部１１が形成されている。これは給水管３からの冷却水の流れをより円滑にするためである。傾斜部１１を有することで図２（ａ）の矢印で示す水の流れ９が確保でき、冷却水が狭い通路に浸透し、冷却水が溶接チップ１の内側の底面１４まで到達して冷却効果を高める。また、弁体６とばね部材７は図３に示すように、かしめ締結とか、モールド成形などで一体に結合した部品構成とする。実施例１では、ばね部材７として金属の板ばねを使用している。この板ばねは、弁体６の外方端面に装着される固定部と、この固定部の周縁から電極棒シャンク２の先端面の方向に延出する４本のアームとを有するものである。
【００２３】
溶接チップ１と電極棒シャンク２は、図６で記した各々のテーパ部１５で圧嵌状態で嵌着している。しかし、溶接チップ１は消耗品なので、使用回数が多くなると磨耗等で寿命となり、溶接チップ１の交換が必要になる。溶接チップ１を工具等で抜き去ると、変形したばね部材７のばね力により、弁体６が押し下げられ、図３に示す弁体６の外径球面部２１と図４（ｃ）に示す弁座８の内径球面部２２は図２（ｂ）に示したように密着し、冷却水は遮断される。
【００２４】
新しい溶接チップ１を装填のため溶接チップ１を再度、電極棒シャンク２先端部に挿入すると、今度は弁体６が溶接チップ１の内側の底面１４で押し上げられ、図２（ａ）に示すように弁座８との間に間隙を形成し、冷却水が溶接チップ１の内側の底面１４まで到達することとなる。そこで、給水管３から順次供給される冷却水は、図２（ａ）に矢印で示す水の流れ９となり、冷却水は溶接チップ１の内側の底面１４を通過しながら循環する。そのため、溶接チップ１はスポット溶接により発熱しても、図６の従来の電極と変わりなく冷却効果が維持される。
【００２５】
図４は、弁座８の着脱の方法の具体的な使用例を示している。弁座８の下方の端面にマイナス形状座グリ孔１８を形成する。このマイナス形状座グリ孔１８に、工具のマイナスドライバを挿入し、回転することで、弁座８を着脱する。六角形状座グリ孔１９に関しても同様に他の工具を用いて回転することで、弁座８を着脱する。六角形状座グリ孔１９は四角、五角など他の異形形状でも良い。また、この実施例１では、弁座８と電極棒シャンク２は、通常用いる管用テーパねじを形成しての結合としているが、他の結合方法、例えば、弁座８の外径と電極棒シャンク２の内径を圧入嵌合のみで構成しても良い。
【実施例２】
【００２６】
図５は実施例２のスポット溶接用電極を示しており、（ａ）は溶接チップ１の装着時の状態、（ｂ）は溶接チップ１を除去したときの状態を示し、（ｃ）は（ｂ）の底面を示している。
【００２７】
図５の実施例２は図１の実施例１の弁体６と弁座８が接離する開閉部の球面を座面に変え構成したもので弁体６と弁座８が図１の形状と異なる。その他の構成および動作は図１の実施例１と同様である。
【実施例３】
【００２８】
図７は実施例３のスポット溶接用電極を示しており、（ａ）は溶接チップ１の装着時の状態、（ｂ）は溶接チップ１を除去したときの状態を示し、（ｃ）はこの実施例４の弁座８の拡大斜視図である。
【００２９】
実施例３での弁座８はツバ部２４を形成し、弁体６との嵌合はねじによる螺合としている。（ｃ）の弁体６の斜視図に示すように弁座８のツバ部２４には二面幅のカット部を付けているので、着脱はスパナなどで可能である。
また、電極棒シャンク２は溶接チップ１のサイズにより、数種類の大きさの径を使いわける必要がある。特に溶接チップ１を少径サイズで使用する場合は、弁座8と螺合する電極棒シャンク２の嵌合部肉厚が薄くなるため、実施例３では実施例１、２に示す通常用いるテーパねじの代わりに細目のメートルねじを用いて強度上の難点を解消している。
更に、コイルばね部材１０を装填して冷却水の遮断効果を高め、また、実施例４と同様に端部にＥ型止め輪２３を装着しコイルばね部材１０の脱落防止としている。
【実施例４】
【００３０】
図８は実施例４のスポット溶接用電極を示しており、（ａ）は溶接チップの装着時の状態、（ｂ）は溶接チップを除去したときの状態を示し、（ｃ）は（ｂ）の底面を示している。
【００３１】
図８の実施例４は図１の実施例１のばね部材７を削除したものである。更に、弁体６の電極棒シャンク２内への埋没防止部材としてＥ型止め輪２３を追加したのみであり、それ以外の構成は図１の実施例１と同様である。しかし、これは弁体６と弁座８の密着による冷却水の遮断にばね圧がなく、内部の冷却水および、弁体６の自重のみによる遮断のため、実施例１、２、３ほどの遮断性に欠ける。しかし、弁体６の材質を銅合金などの比重の高い金属として重量を増すことで、小スペースにおいては簡便で有効な方法である。また、図８の実施例４ではＥ型止め輪２３としているが、単なる埋没防止のみの目的なので、他の止め輪や圧入した小径ピンなどでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係るスポット溶接用の電極はスポット溶接機全般で、溶接チップを容易に交換できる電極として広く活用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１    溶接チップ
２    電極棒シャンク
３    給水管
４    冷却水通路中空部
５    冷却水遮断装置
６    弁体
７    ばね部材
８    弁座
９    水の流れ
１０  コイルばね部材
１１  傾斜部
１２  溶接ガン本体
１４  底面
１５  テーパ部
１８  マイナス形状座グリ孔
１９  六角形状座グリ孔
２１  外径球面部
２２  内径球面部
２３  Ｅ型止め輪
２４  ツバ部
【図１】
2013107133.tif 000003
【図２】
2013107133.tif 000004
【図３】
2013107133.tif 000005
【図４】
2013107133.tif 000006
【図５】
2013107133.tif 000007
【図６】
2013107133.tif 000008
【図７】
2013107133.tif 000009
【図８】
2013107133.tif 000010