(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が全面にわたっていずれのところも下部の電極チップとして働く板状電極と先端が上部の電極チップとして働く上部電極との間で被溶接材をはさみ加圧通電して溶接する、スポット抵抗溶接機において、それに供せられるシ−ルドガスの供給装置であって、しかも、前記上部の電極チップの周囲にシ−ルドガスを吹き出すシ−ルドガスの供給装置であること、
前記上部電極における前記上部の電極チップの周囲に取付けられ、上端が閉塞されている筒状体を具えること、
この筒状体の内部には、前記上部の電極チップの周囲をおおい、上端が前記筒状体の上端によって閉塞される環状の吹出通路が形成されていること、
前記筒状体の下端には、その端面より突出され、この突出部分の上部の電極チップにより溶接時におさえられる被溶接材の表面と前記筒状体の下端の端面との間の環状間隙として、前記シ−ルドガスを放射線状に放散する噴出ノズルを形成すること、
を特徴とするスポット抵抗溶接機におけるシ−ルドガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、スポット抵抗溶接機におけるシ−ルドガス供給装置に係り、詳しくは、一対の電極チップ間で重ね合わせた被溶接材をはさみ、短時間通電して、重ね合わされた接合面に発生する抵抗発熱により接合面を局部的に溶融して溶接するスポット抵抗溶接機における溶接時の通電中又は通電に先立って、少なくとも一方の電極チップの周囲にシ−ルドガスを吹出すシ−ルドガス供給装置に係る。
【０００２】
なお、このシ−ルドガス供給装置は、主としてスポット溶接機に適用され、スポット溶接機であれば定置式スポット溶接機のほかに、一方の電極が板状の導電性板状材から構成され、その表面のいずれのところでも被溶接材に接触する部分が一方の電極チップとして働く溶接機にも適用できる。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、板厚の薄い金属板などの接合加工において重ね合わせて溶接する抵抗溶接機が用いられている。この溶接機によると、溶接すべき金属板は重ね合わされ、これが一対の電極チップではさまれて通電され、重ね合わせた金属板の接合面の接触抵抗を利用して抵抗熱を発生させ、この抵抗熱を熱源として金属板の接合面を局部的にして加熱溶融して金属板を接合する。
【０００４】
この抵抗溶接機による溶接は、ア−ク溶接などの融接と相違して、圧着と融接を併用するものであり、金属板の加熱溶融に利用する熱源は金属板の接合面の接触抵抗などにもとずいて発生する抵抗熱であるから、熱源の温度は溶接電流、接合面の抵抗値、加圧力などの要因に左右される。
【０００５】
しかし、このような問題があるにもかかわらず、抵抗溶接機による溶接、なかでも、スポット溶接は、ア−ク溶接などのように溶接棒やフラックスを必要としないことや、スポット抵抗溶接は加熱が局部的に限られること、被溶接物の母材や金属板そのものがいためられないことなどもあって、金属板のうちでも薄板といわれる鋼板やステンレス鋼板の溶接に最適であって、量産品の製造などにも広く利用されている。
【０００６】
すなわち、重ね合わせた金属板の接合面を接合するスポット溶接は、ナゲットといわれる溶接金属を形成して溶接する溶接法であって、一対の電極チップで金属板をはさみ短時間に大電流を流して接合面を溶融して接合する。このような溶接方法であるから、ステンレス鋼板やアルミニウム鋼板など薄板一般に適用でき、自動車などの製造には欠くことのできない溶接法である。
【０００７】
すなわち、従来から、自動車フレ−ム、スチ−ル家具、家電製品などのような薄板といわれる金属板の接合加工などに抵抗溶接、とくに、スポット抵抗溶接が用いられている。
【０００８】
スポット抵抗溶接機のうちで、自動車フレ−ムなどの接合加工に用いられているのは、所謂定置型スポット溶接機といわれる溶接機である。しかし、定置型スポット溶接機によると、一対の電極が固定されていることもあって、溶接時には、金属板を一対の電極のところまで移動させて溶接するため、スチ−ル家具や家電製品などや大型製品などのように移動させるのがはん雑であるものは定置型スポット溶接機は適さない。
【０００９】
このような溶接物には、少なくとも一方の電極チップとそれを加圧する加圧部とが一体に構成された溶接ガンが移動できるよう構成されたポ−タブルスポット溶接機が用いられている。
【００１０】
ポ−タブルスポット溶接機は、溶接ガンが溶接変圧器などの電源から分離して可搬式に構成され、この間はフレキシブルな通電ケ−ブルで接続されている。この構造の溶接機であると、大型部品や構造物であっても、先端に電極を具える溶接ガンそのものが自由に移動できるため、被溶接物の構造物を移動させないで溶接できるため、きわめて好都合である。
【００１１】
これに対し、ポ−タブルスポット溶接機と同様に、少なくとも一方の電極チップとそれを加圧する加圧部から成る溶接ガンが移動できるように構成されているが、対応する他方の電極は銅板など導電性のよい板状電極として構成しその上のいずれのところでも電極チップとしても用いることができる溶接機も提案されている。この溶接機では、スポットガンともいわれる棒状電極を作業者が板状電極の上におかれた金属板に押付け、通電して抵抗溶接するものである。しかし、この溶接機であると、棒状電極を板状の電極の上で作業者が自由に移動させることができるが、溶接時の加圧力は作業者の労力に依存するため、好ましくない。
【００１２】
また、このような労力の消耗という欠点を除くために、先に、本発明者は、特公平３−５６１４７号公報に示すようなスポット溶接機を提案した。
【００１３】
このスポット溶接機は、図４に示すとおり、一方の電極が固定されたままで導電性材料からなる板状材から構成され、この板状電極１１の上に溶接すべき被加工物の金属材１２がおかれると、そのところが電極チップの一つとして働く。板状電極１１の側部には支持支柱１４が設けられ、支持支柱１４によって回転自在に伸縮自在の支持ア−ム１５が支持され、支持ア−ム１５は板状電極１１上で平面的に移動する。支持ア−ム１５の先端において支持体１７が回転自在に支承され、この支持体１７の先端に支持ア−ム３６がてことしてその中間点４１で回転自在に支承され、略々水平に保持されている。このてこを成す支持ア−ム３６の先端において電極チップ３２が着脱自在に保持される一方、支持ア−ム３６の後端はシリンダ３５によりワイヤ−３４を介して引張られるよう構成されている。
【００１４】
したがって、このような構造であると、電極の一つを成す溶接ガンは支持ア−ム３６と電極チップ３２から成って、支持ア−ム３６はてことしてシリンダ３５によって先端の電極チップ３２に対し加圧力が倍加されて伝達される構造になっている。
【００１５】
このようなスポット溶接機であると、板状電極１１の表面はいずれのところであっても電極チップとして働かさせることができ、溶接時の加圧力はてこ機構を利用して加えることができ、さらに、支持ア−ム３６は棒状で長く、先端の電極チップ３２は被加工物の金属材１２の中まで入れることができるため、箱などをつくる板金加工には好適な溶接機である。
【００１６】
しかしながら、低炭素鋼板に代ってステンレス鋼板などを溶接するときには、ステンレス鋼板はＣｒなどの酸化成分を含み、低炭素鋼板に較べて熱伝導度が低く、熱膨脹係数が大きいことから、溶融により形成されるナゲット周辺の熱影響部が多くなり、熱影響部は炭化物が析出しもろくなるほか、その表面が酸化されて変色するなどの問題が残る。
【００１７】
このところから、熱影響部の酸化による変色は製品価値が大巾に損なわれるため、程度のこえる変色は溶接後において化学的処理や機械的処理によって取り除いているが、この処理に手数がかかり、改善がのぞまれている。
【００１８】
とくに、電極の一つを板状電極として構成する溶接機では、板状電極の表面全体が電極チップとして働くものであるから、溶接時の分流がどうしてもつきまとう。これによって、ナゲット周辺に生成する熱影響部が拡大し、変色が出やすい。このため、その改善はいそがれている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記欠点の解決を目的とし、具体的には、ステンレス鋼などの薄い鋼板のスポット溶接機において、シ−ルドガスの吹付けにより、主として、生成するナゲットやその周辺の熱影響部の変色が回避でき、なかでも、電極の一つを導電性板状材として構成する溶接機においても、シ−ルドガスの吹付けにより、分流などによるナゲットやその周辺に対する影響を最小限におさえることのできるシ−ルドガス供給装置を提案する。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係るシ−ルドガス供給装置は、表面が全面にわたっていずれのところも下部の電極チップとして働く板状電極と先端が上部の電極チップとして働く上部電極との間で被溶接材をはさみ加圧通電して溶接する、スポット抵抗溶接機において、それに供せられるシ−ルドガスの供給装置であって、しかも、上部の電極チップの周囲にシ−ルドガスを吹き出すシ−ルドガスの供給装置であること、上部電極における上部の電極チップの周囲に取付けられ、上端が閉塞されている筒状体を具えること、この筒状体の内部には、上部の電極チップの周囲をおおい、上端が筒状体の上端によって閉塞される環状の吹出通路が形成されていること、筒状体の下端には、その端面より突出され、この突出部分の上部の電極チップにより溶接時におさえられる被溶接材の表面と筒状体の下端の端面との間の環状間隙として、シ−ルドガスを放射線状に放散する噴出ノズルを形成すること、を特徴とする。
【００２１】
そこで、これら手段たる構成について、図面にもとずいてさらに詳しく説明すると、次のとおりである。
【００２２】
なお、図１は本発明に係るシ−ルドガス供給装置を有する溶接機の斜視図である。
【００２３】
図２は図１に示す溶接機におけるシ−ルドガス供給装置の斜視図である。
【００２４】
図３は定置式スポット溶接機の一例の斜視図である。
【００２５】
図４は図３に示す定置式スポット溶接機に取付けられた例の斜視図である。
【００２６】
図５は図４に示す例の内部構造を示す説明図である。
【００２７】
図６は先に提案した溶接機の構造を示す説明図である。
【００２８】
図１において、符号１０１は板状電極を示す。この板状電極１０１は固定されたままで構成され、銅又はその合金のような導電性の材料からなって、板状電極１０１の表面は全面にわたっていずれのところも下部の電極チップとして働く。この板状電極１０１の上に上部の電極として電極チップ１０２を配置し、この電極チップ１０２の先端は上部電極として働き、先端形状は通常Ｒ型などのような金属板１００に対し円弧接触するように構成する。すなわち、上部の電極は電極チップ１０２から成って、電極チップ１０２は、図１に示すように、棒状ア−ム１０３の先端に取付けられ、棒状ア−ム１０３は昇降シリンダ１０４によって下向きに加圧され、棒状ア−ム１０３と昇降シリンダ１０４から成る溶接ガンによって電極チップ１０２に所定の加圧力を加えられる。
【００２９】
なお、先に提案した溶接機においては、図６に示すように、棒状ア−ムが横向きに支持された支持ア−ム３６として構成されたものである。図６に示す溶接機の溶接ガン（つまり、加圧機構）は、支持ア−ム３６を中間点４１で支持する支持体１７と、支持ア−ム３６の後端にワイヤ−３４を介して上向きの引張り力を与えるシリンダ３５とから成って、先端の電極チップ３２にてこ機構により加圧力が与えられるように構成されている。
【００３０】
また、電極チップ１０２の先端形状は通常Ｒ型といわれる球状などを成すが、溶接される被溶接物に応じて逆円錐状などいずれの形状も選択できる。
【００３１】
溶接に当っては、板状電極１０１と電極チップ１０２の間に、溶接すべき金属板をはさみ、電極チップ１０２により下向きに加圧するとともに短時間通電し、重ね合わされた接合面の接触抵抗を利用して抵抗溶接を行ない、２枚の金属板の接合面を溶融接合する。
【００３２】
このようにスポット抵抗溶接を行なうにあたって、電極チップ１０２ならびに板状電極１０１の間に電圧をかけて通電するのに先立って、上部の電極として働く電極チップ１０２の周囲から下向きにシ−ルドガス１０５（図２参照）を吹出す。この吹出しは通電中も継続し、通電停止後においても所定時間吹出しを継続する。
【００３３】
このようにシ−ルドガス１０５を吹出すのに当って、電極チップ１０２（先に提案したスポット溶接機では電極チップ３２）の周囲に図２に示すとおりのシ−ルドガス供給装置を取付ける。
【００３４】
図２において符号１１０はシ−ルドガス供給装置の一例を示し、この装置１１０では棒状を成す電極チップ１０２の周囲に上端が閉塞されている筒状体１１１が設けられ、その内部にシ−ルドガスの吹出通路１１２を形成する。吹出通路１１２は通常環状を成し、それによって電極チップ１０２の周囲がおおわれるようにする。
【００３５】
吹出通路１１２は上端が閉塞されており、下端は環状に開放されている。吹出されるシ−ルドガス１０５は環状に吹出されるよう構成されているが、後に示すとおり、吹出通路１１２の外周をおおう筒状体１１１の下端より電極チップ１０２の先端を突出させ、溶接時に電極チップ１０２により溶接すべき金属板（図示せず）の表面をおさえたときに、筒状体１１１の下端面と金属板との環状間隙が形成され、この環状間隙により噴出ノズル１１３を形成し、この環状の噴出ノズル１１３から放射線状に平均してシ−ルドガス１０５が放散、排気される。
【００３６】
すなわち、電極チップ１０２に一定の加圧力が加えられていても、溶接の進行にともなって電極チップ１０２は下向きに沈み、噴出ノズル１１３の間隙は小さくなる。このために、その絞り効果によって噴出ノズル１１３からのシ−ルドガス１０５の排出速度が速められ、シ−ルドガス１０５による抜熱量も多くなって、ナゲットそのものの過溶融による散りなどの欠陥は除去でき、ナゲット周辺の熱影響部も冷却され、ステンレス鋼板などの溶接ではあたかも溶体化処理がなされたようにもなって健全で表面欠陥のない溶接継手が得られる。
【００３７】
次に、以上の通りに構成される吹出通路１１２にはガス溜め１１４を取付けて吹出通路１１２に入るシ−ルドガス１０５の圧力の均一化をはかる。ガス溜め１１４はガス圧力の均一化をはかるのであるから、その容積を拡大して一時的にシ−ルドガス１０５がためられるようにすれば十分である。
【００３８】
また、図２に示すガス溜め１１４は内部の構造を示していないが、ガス溜め１１４の内部で吹出通路１１２への連絡口に整流フィルタ−を設けるのが好ましい。
【００３９】
なお、整流フィルタ−は、図５で示す例で詳しく示す。
【００４０】
また、上記の通りの構造のシ−ルドガス供給装置は定置式スポット抵抗溶接機にも取付けることができる。
【００４１】
図３は図４ならびに図５に示すシ−ルドガス供給装置１１０が取付けられる定置式スポット抵抗溶接機を示し、このシ−ルドガス供給装置１１０は図２に示すシ−ルドガス供給装置と略々同等の構造に構成されている。
【００４２】
すなわち、定置式スポット抵抗溶接機１２０は一対の電極チップ１２１、１２２が対応しており、これら電極チップ１２１、１２２の間で金属板がはさまれて抵抗溶接される。この対応する電極チップ１２１、１２２においてそれぞれの電極チップの周囲にそれぞれ筒状体１２３を取付ける。なお、図４ならびに図５に示す例は説明の都合から一方の電極チップ１２２の周囲に取付けているが、一対の電極チップ１２１、１２２のそれぞれに取付ける。
【００４３】
筒状体１２３はハウジング１２４によって外周からおさえ、ハウジング１２４は止めねじによっておさえる。このようにハウジング１２４によっておさえるときには、オ−リング１２５を介在させ、オ−リング１２５によってシ−ルドガス１０５が飛散しないようにシ−ルする。
【００４４】
このように構成すると、筒状体１２３と電極チップ１２２の間には環状の吹出通路１２６が形成され、この通路１２６を通ってシ−ルドガス１０５が上向きに吹出される。
【００４５】
ハウジング１２４の内部にはガス溜め１２７を形成し、ガス溜め１２７は吹出通路１２６に連通する一方、ガス溜め１２７と吹出通路１２６の間に整流フィルタ−１２８を設ける。整流フィルタ−１２８はすでに説明したとおり焼結金属から成る多孔資材から構成するが、これ以外のものでも、金網などの通気性をもつ多孔質材からも構成できる。
【００４６】
ガス溜め１２７は通気ダクト１２９に連結し、この通気ダクト１２９を経てシ−ルドガスが送られるように構成する。
【００４７】
また、電極チップ１２２を筒状体１２３で包囲するに当って、図５に示すとおり、電極チップ１２２の先端は筒状体１２３の先端より突出させる。このようにすると、筒状体１２３の先端のところにおいて環状ノズルが形成され、すでに説明した通りの効果が達成できる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明に係るシ−ルドガス供給装置は、スポット抵抗溶接機の少なくとも一方の電極チップの周囲に設けられたシ−ルドガス吹出通路と、このシ−ルドガス吹出通路の先端に形成されて電極チップの周囲を包囲するようシ−ルドガスを吹出すシ−ルドガス吹出ノズルと、シ−ルドガス吹出通路にシ−ルドガスを供給するシ−ルドガス供給ダクトとを具えて成るものである。
【００４９】
したがって、この装置を取付けると、スポット溶接機によってステンレス鋼板などを溶接するときでも、溶接部の酸化が防止できて、溶接後の化学的処理を行なわなくとも外観のよいナゲットが得られる。
【００５０】
また、一方の電極として板状電極を用いる場合にも、分流などによるナゲットの欠陥も除去でき、きわめて良好に溶接できる。
【００５１】
さらに、吹出通路の途中にガス溜めや整流フィルタ−を介在させると、シ−ルドガスの偏流を完全に近く防止でき、その効果は一層向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシ−ルドガス供給装置を有する溶接機の斜視図である。
【図２】図１に示す溶接機におけるシ−ルドガス供給装置の斜視図である。
【図３】定置式スポット溶接機の一例の斜視図である。
【図４】  図３に示す定置式スポット溶接機に取付けられた例の斜視図である。
【図５】  図４に示す例の内部構造を示す説明図である。
【図６】先に提案した溶接機の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１０１  板状電極
１０２  電極チップ
１０３  棒状ア−ム
１０４  昇降シリンダ
１００  金属板
１０５  シ−ルドガス
１１１  筒状体
１１２  吹出通路
１１３  噴出ノズル
１１４  ガス溜め
【図１】
0004344962.tif 000002
【図２】
0004344962.tif 000003
【図３】
0004344962.tif 000004
【図４】
0004344962.tif 000005
【図５】
0004344962.tif 000006
【図６】
0004344962.tif 000007