(57)【要約】【課題】電気抵抗溶接用電極において、ガイドピンや摺動部のセンタリングを適正に遂行するとともに、冷却空気の流量も十分に確保して、冷却や不純物の排除を効果的に行うこと。【解決手段】電極本体１の端面から突出し、鋼板部品３の下孔１６に貫通するガイドピン１４が、耐熱硬質材料で構成され、電極本体１のガイド孔６に嵌め込まれ、ガイドピン１４と一体化されている摺動部１５が絶縁性合成樹脂材料で構成され、摺動部１５の端面２９とガイド孔６の内端面３０によって冷却空気流を断続する開閉弁構造部１３を構成し、開閉弁構造部１３の後流側において、摺動部１５の摺動間隙２８に向かう流路に流路拡大部３３が形成され、この流路拡大部３３の流路断面積は摺動間隙２８に向って徐々に小さくなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性金属材料で作られた断面円形の電極本体の端面から電極本体のピン孔を経て突出し、電極本体に載置された鋼板部品の下孔に貫通する断面円形のガイドピンが、金属材料またはセラミック材料などの耐熱硬質材料で構成され、
ピン孔と同軸状態で形成された電極本体のガイド孔に摺動できる状態で嵌め込まれ、ガイドピンと一体化されている断面円形の摺動部が絶縁性合成樹脂材料で構成され、
ガイド孔に圧縮された状態で供給された冷却空気が摺動部の摺動間隙を経てピン孔から流出するように構成され、
摺動部の端面とガイド孔の内端面を密着させて閉弁機能を果たしたり、離隔させて開弁機能を果たしたりして冷却空気流を断続する開閉弁構造部を構成し、
開閉弁構造部の後流側において、摺動部の摺動間隙に向かう流路に流路拡大部が形成され、この流路拡大部の流路断面積は摺動間隙に向って徐々に小さくなっていることを特徴とする電気抵抗溶接用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、電気抵抗溶接用電極の摺動部における冷却空気の流通構造に関する。
【背景技術】
【０００２】  特許第２９０３１４９号公報には、電極本体のガイド孔に摺動部が摺動可能な状態で嵌め込まれ、摺動部に鋼板部品の下孔を貫通するガイドピンが一体化され、この摺動部は冷却空気の流通機能と、ガイドピンの芯出し機能を果たすことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９０３１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記特許文献に記載されている技術は、ガイドピンと摺動部の一体化された部材が、電極軸線と同軸になって正確な芯出し機能を果たすために、摺動部の摺動間隙が著しく狭く設定さている。このようにすると、ガイドピンのセンタリングは良好に達成されるが、冷却空気の流量が十分に確保することが困難になり、十分な冷却や、スパッタなどの不純物の排除機能が向上しない、という問題がある。【０００５】  本発明は、上記の問題点を解決するために提供されたもので、電気抵抗溶接用電極において、ガイドピンや摺動部のセンタリングを適正に遂行するとともに、冷却空気の流量も十分に確保して、冷却や不純物の排除を効果的に行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  請求項１記載の発明は、
導電性金属材料で作られた断面円形の電極本体の端面から電極本体のピン孔を経て突出し、電極本体に載置された鋼板部品の下孔に貫通する断面円形のガイドピンが、金属材料またはセラミック材料などの耐熱硬質材料で構成され、
ピン孔と同軸状態で形成された電極本体のガイド孔に摺動できる状態で嵌め込まれ、ガイドピンと一体化されている断面円形の摺動部が絶縁性合成樹脂材料で構成され、
ガイド孔に圧縮された状態で供給された冷却空気が摺動部の摺動間隙を経てピン孔から流出するように構成され、
摺動部の端面とガイド孔の内端面を密着させて閉弁機能を果たしたり、離隔させて開弁機能を果たしたりして冷却空気流を断続する開閉弁構造部を構成し、
開閉弁構造部の後流側において、摺動部の摺動間隙に向かう流路に流路拡大部が形成され、この流路拡大部の流路断面積は摺動間隙に向って徐々に小さくなっていることを特徴とする電気抵抗溶接用電極である。
【発明の効果】
【０００７】  溶接動作時に、ガイドピンが押し下げられて、摺動部の端面とガイド孔の内端面によって形成されている開閉弁構造部が開くと、圧縮状態になっていた冷却空気が流路拡大部へ流入すると同時に、ここで急膨張をする。この膨張圧力をともなった冷却空気は、摺動部の摺動間隙に向って流路断面積が縮小されながら後続の圧縮冷却空気に押されて流過する。このように膨張した冷却空気が、後続の圧縮冷却空気に押されながら小さくなって行く流路断面積部分を流通するので、摺動間隙に接近するのにつれて冷却空気の流速と圧力が高まり、このため、狭い摺動部の摺動間隙に対して、十分な量の冷却空気を高速で通過させることが可能となる。【０００８】  したがって、冷却性を維持しながら、摺動部の摺動間隙を狭くして直径方向の摺動部の変位を最少化して、ガイドピンの心振れを少なくすることができる。ガイドピンの心振れ量が少なくなることにより、開閉弁構造部の閉弁密着性が正確に維持されて、閉弁時における冷却空気の空気漏れが防止できる。そして、上記心振れ量の減少によって、鋼板部品の下孔とガイドピンの同心性が向上し、プロジェクションナットなどの溶接部品と鋼板部品（下孔）の相対位置が正確に設定でき、溶接品質が向上する。【０００９】  摺動部を大径摺動部と小径摺動部の二段構造にした場合には、小径孔の内径と小径摺動部の外径との寸法差を、大径孔の内径と大径摺動部の外径との寸法差よりも大幅に小さくすることができる。つまり、小径摺動部の摺動間隙の方が大径摺動部の摺動間隙よりも大幅に狭くなっている。したがって、大径摺動部の下端部を支点にしたガイドピンの揺動角度が小さくなり、これにより開閉弁構造部の密着性の不良が防止でき、閉弁時における冷却空気の空気漏れが回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電極の各部の断面図である。
【図２】変型例の要部を示す断面図である。
【図３】従来例を示す各部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  つぎに、本発明にかかる電気抵抗溶接用電極を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００１２】  図１は、本発明の実施例を示す。【００１３】  最初に、電極本体について説明する。【００１４】  クロム銅のような導電性金属材料で作られた電極本体１は、円筒状の形状であり、静止部材１１に差し込まれる固定部２と、鋼板部品３が載置されるキャップ部４がねじ部５において結合されている。電極本体１には断面円形のガイド孔６が形成され、このガイド孔６は、大径孔７と、大径孔７よりも小径でキャップ部４に形成された小径孔８が、電極本体１の中心軸線Ｏ−Ｏ上に整列した同軸状態で配置されている。この小径孔８よりもさらに小径なピン孔９が中心軸線Ｏ−Ｏ上に設けてある。【００１５】  固定部２の下部にテーパ部１０が形成され、このテーパ部１０が静止部材１１に設けたテーパ孔に嵌入されるようになっている。固定部２の側部に、圧縮状態で圧送されてきた冷却空気をガイド孔６に導入する通気口１２が設けてある。【００１６】  つぎに、摺動部について説明する。【００１７】  ガイドピン１４は、ステンレス鋼のような金属材料またはセラミック材料等の耐熱硬質材料で構成されている。摺動部１５は、耐熱性に優れた絶縁性合成樹脂材料、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（商品名：テフロン）によって構成されている。ガイドピン１４は、摺動部１５に挿入された状態で一体化されている。ガイドピン１４と摺動部１５は、いずれも断面円形であり、ガイドピン１４は鋼板部品３の下孔１６を相対的に貫通して鋼板部品３の位置決め機能を果たし、その先端部に嵌め合わされた鉄製のプロジェクションナット１７を支持している。そのために、プロジェクションナット１７のねじ孔に合致する小径先端部１８が形成されている。可動電極２０が下降するまでは、溶着用突起１９と鋼板部品３の間に空隙Ｃが形成されている。【００１８】  以下の説明において、プロジェクションナットを単にナットと表現する場合もある。ナット１７は、四角い本体の中央部にねじ孔が形成されたもので、本体の四隅に溶着用突起１９が形成されている。ナット１７の各部寸法は、四角い形状の２辺はそれぞれ１１ｍｍ、厚さが５ｍｍ、ねじ孔の内径が５ｍｍである。電極本体１は、固定電極であり、それと同軸状態で可動電極２０が配置してある。【００１９】  なお、図１（Ａ）のＤ−Ｄ断面が同図の（Ｄ）図である。【００２０】  ガイドピン１４と摺動部１５の一体化構造としては、ボルト付けや一体化モールディングなど種々なものが採用できる。ここでは、ボルト付けの方式が採用されている。【００２１】  すなわち、ガイドピン１４の端部にこれと一体的にボルト２１が形成され、摺動部１５の底部材２２にボルト２１を貫通し、ワッシャ２３を組み付けてロックナット２４で締め付けてある。摺動部１５は、可動電極２０が動作して溶接電流が通電されたときに、電流がナット１７の溶着用突起１９から鋼板部品３にのみ流れるように、絶縁機能を果たしている。【００２２】  圧縮コイルスプリング２５は、ワッシャ２３とガイド孔６の内底面の間に嵌め込まれており、その張力が摺動部１５に作用している。なお、符号２６は、ガイド孔６の内底面に嵌め込んだ絶縁シートを示している。【００２３】  ガイドピン１４とピン孔８との間に冷却空気が通過する空隙２７（図１（Ｂ）、（Ｃ）参照）が設けてある。【００２４】  つぎに、摺動部の細部構造を説明する。【００２５】  摺動部１５は、大径孔７に嵌め込まれて摺動する大径摺動部１５Ａと、小径孔８に嵌め込まれて摺動する小径摺動部１５Ｂを有した二段構造となっている。小径孔８の内径と小径摺動部１５Ｂの外径との寸法差は、大径孔７の内径と大径摺動部１５Ａの外径との寸法差よりも大幅に小さくしてある。つまり、小径摺動部１５Ｂの摺動間隙の方が大径摺動部１５Ａの摺動間隙よりも大幅に狭くなっている。この狭い方の摺動間隙に、後述の符号２８が付してある。図１（Ｂ）、（Ｃ）および図２において、摺動間隙２８は、理解しやすくするために、隙間寸法を拡大して図示してある。この摺動間隙２８は、後述の図３においても、同様に拡大して図示してある。【００２６】  摺動部１５の端面とガイド孔６の内端面を密着させて閉弁機能を果たしたり、離隔させて開弁機能を果たしたりして冷却空気流を断続する開閉弁構造部１３が構成されている。図示の摺動部１５は、二段構造であるから、具体的には大径摺動部１５Ａの端面２９と、大径孔７の内端面３１が密着したときに閉弁機能を果たし、端面２９が内端面３０から離隔したときに開弁機能を果たすようになっている。端面２９と内端面３０は、電極本体１の中心軸線Ｏ−Ｏが垂直に交差する仮想平面上に存在させてある。図示のとおり端面２９は、大径摺動部１５Ａと小径摺動部１５Ｂの境界部に配置してある。【００２７】  大径摺動部１５Ａの外周部に空気通路３１が形成されている。空気通路３１が大径摺動部１５Ａの外周面に縦溝を設けたりすることもできるが、ここでは平面部３２を中心軸線Ｏ−Ｏ方向に形成して空気通路３１が形成されている。【００２８】  小径摺動部１５Ｂの摺動間隙２８に向かう流路に流路拡大部３３が形成されている。ここでは、大径孔７と小径孔８の境界部を斜めに切り取って、流路拡大部３３が形成されている。流路拡大部３３は、小径摺動部１５Ｂの摺動間隙２８に向って徐々に流路断面積が小さくなっている。そのために、上記境界部にテーパ孔３４が形成されている。図１および図２に示すように、流路拡大部３３は、開閉弁構造部１３の後流側に連続した状態で配置してある。【００２９】  図２は、流路拡大部３３の変型例を示している。これは、小径摺動部１５Ｂの根元にテーパ部を設けて形成されており、そのため、キャップ部４には、特別な加工はされていない。また、キャップ部４と小径摺動部１５Ｂの双方にテーパ加工を行って、流路拡大部３３を構成することも可能である。【００３０】  つぎに、冷却空気流について説明する。【００３１】  図１は、圧縮コイルスプリング２５の張力で端面２９が内端面３０に密着して、開閉弁構造部１３が閉弁機能を果たしている状態を示している。したがって、通気口１２からガイド孔６へ送り込まれた冷却空気の流れは、この閉弁機能によって封止されている。そして、ナット１７がガイドピン１４の小径先端部１８に嵌め合わされて、鋼板部品３と溶着用突起１９の間に、隙間Ｃが形成されている。この状態では、通気口１２からの冷却空気圧は、空気通路３１に及ぶが開閉弁構造部１３で封止され、開閉弁構造部１３以降の流路拡大部３３や、��動間隙２８は大気圧状態になっている。【００３２】  その後、可動電極２０の進出でナット１７とガイドピン１４が押し下げられると、溶着用突起１９が鋼板部品３の表面に押し付けられ、ついで溶接電流が通電されて溶着用突起１９が鋼板部品３に溶着する。ガイドピン１４の押し下げによって、図１（Ｂ）や（Ｃ）に示すように、開閉弁構造部１３が開いて、冷却空気が空気通路３１、開閉弁構造部１３、流路拡大部３３、摺動間隙２８、空隙２７、下孔１６を通過して各部を冷却する。また、溶融過渡期に飛散するスパッタが摺動部１５の方へ侵入するのを防止する。【００３３】  開閉弁構造部１３が開くと、大気圧状態であった流路拡大部３３に高圧の冷却空気が流入し、そこで急膨張をする。この急膨張と、流路拡大部３３の流路断面積が徐々に小さくなることと、後続の空気圧が複合して、摺動間隙２８に向かう冷却空気の流速や圧力が高く維持され、隙間が小さな摺動間隙２８であっても十分な冷却空気の流通がなされる。【００３４】  図２に示した変型例においても、同様な冷却空気の流れが形成される。【００３５】  以上に説明した実施例の作用効果は、つぎのとおりである。【００３６】  溶接動作時に、ガイドピン１４が押し下げられて、摺動部１５の端面２９とガイド孔６の内端面３０によって形成されている開閉弁構造部１３が開くと、圧縮状態になっていた冷却空気が流路拡大部３３へ流入すると同時に、ここで急膨張をする。この膨張圧力をともなった冷却空気は、小径摺動部１５Ｂの摺動間隙２８に向って流路断面積が縮小されながら後続の圧縮冷却空気に押されて流過する。このように膨張した冷却空気が、後続の圧縮冷却空気に押されながら小さくなって行く流路断面積部分を流通するので、摺動間隙２８に接近するのにつれて冷却空気の流速と圧力が高まり、このため、狭い摺動間隙２８に対して、十分な量の冷却空気を高速で通過させることが可能となる。【００３７】  したがって、冷却性を維持しながら、摺動間隙２８を狭くして直径方向の摺動部１５の変位を最少化して、ガイドピン１４の心振れを少なくすることができる。ガイドピン１４の心振れ量が少なくなることにより、開閉弁構造部１３の閉弁密着性が正確に維持されて、閉弁時における冷却空気の空気漏れが防止できる。そして、上記心振れ量の減少によって、鋼板部品３の下孔１６とガイドピン１４の同心性が向上し、プロジェクションナット１と鋼板部品３（下孔１６）の相対位置が正確に設定でき、溶接品質が向上する。【００３８】  摺動部１５を大径摺動部１５Ａと小径摺動部１５Ｂの二段構造にした場合には、小径孔８の内径と小径摺動部１５Ｂの外径との寸法差を、大径孔７の内径と大径摺動部１５Ａの外径との寸法差よりも大幅に小さくすることができる。つまり、小径摺動部１５Ｂの摺動間隙の方が大径摺動部１５Ａの摺動間隙よりも大幅に狭くなっている。したがって、大径摺動部１５Ａの下端部を支点にしたガイドピン１４の揺動角度が小さくなり、これにより開閉弁構造部１３の密着性の不良が防止でき、閉弁時における冷却空気の空気漏れが回避できる。【００３９】  図３は、従来例を示す断面図であり、先の実施例と同じ機能を果たす部材には同じ符号が付してある。この図からも明���かなように、摺動間隙２８は、空気流量を確保するために、摺動間隙２８が大きく設定してあり、そのためにガイドピン１４に心振れが大きくならざるを得ない構成になっている。つまり、大径摺動部１５Ａの下端部を支点とするガイドピン１４の揺動角度が大きくなり、上記心振れ量が過大になる。本願発明では、このような問題が解消されるのである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】  上述のように、本発明の電気抵抗溶接用電極によれば、ガイドピンや摺動部のセンタリングを適正に遂行するとともに、冷却空気の流量も十分に確保して、冷却や不純物の排除を効果的に行うことが達成される。したがって、自動車の車体溶接工程や、家庭電化製品の板金溶接工程などの広い産業分野で利用できる。
【符号の説明】
【００４１】  １    電極本体
６    ガイド孔
７    大径孔
８    小径孔
１３    開閉弁構造部
１４    ガイドピン
１５    摺動部
１５Ａ  大径摺動部
１５Ｂ  小径摺動部
１７    プロジェクションナット
２８    摺動間隙
２９    端面
３０    内端面
３１    空気通路
３３    流路拡大部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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