(57)【要約】本発明は、シャフト形状のホルダー(2)と、電極キャップ(5)又はピン電極(7)の形態とされた電極部品(3;3')をテーパ面を介してノンポジティブ連結した抵抗溶接電極(1)に関し、冷却孔(9)が設けられている。このような抵抗溶接電極(1)において、テーパ付きの円錐角は約１度から３度の範囲とされ、ホルダー(2)と電極部品(3;3')は、径方向の支持面(6)を介して相互に軸方向に接触させられ、ホルダーに臨む電極部品(3;3')の縁部(15)が縮み変形によりホルダー側の対応する受溝(16)に拘束されている。【選択図】図１
2012502801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト形状のホルダー(2)と電極キャップ(5)又はロッド電極(7)の形態とされる電極部品(3;3')を円錐表面を介してポジティブ連結すると共に少なくとも１つの冷却孔(4)を有し、前記円錐表面の円錐角は、約１度ないし３度の範囲とされており、前記ホルダー(2)と電極部品(3;3')は、相互に径方向の支持面(7)を介して軸方向に接触して結合され、ホルダーに臨む電極部品(3;3')の縁部(15)をそれに対応する受溝(16)に対して縮み変形により圧入している抵抗溶接電極。
【請求項２】
電極キャップ(3)の冷却孔(4)が連続的でなくホルダー(2)の内部で終わり、ホルダー(2)を完全に貫通するように延びていないことを特徴とする請求項１に記載の抵抗溶接電極。
【請求項３】
冷却孔(4)に冷却フィン(18)を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の抵抗溶接電極。
【請求項４】
前記冷却フィン(18)により形成されたホルダー(2)の内部空間の中心に冷却チューブ(19)を取付けたことを特徴とする請求項３に記載の抵抗溶接電極。
【請求項５】
電極部品(3;3')は比較的薄い肉厚の壁を有することを特徴とする上記請求項の何れかに記載の抵抗溶接電極。
【請求項６】
ホルダー(2)に臨む電極部品(3)の側部(8)に、該ホルダー(2)と電極部品(3;3')の間でグリッパーの座とされる周溝(20)を形成することにより、取外し支援部を構成してなることを特徴とする上記請求項の何れかに記載の抵抗溶接電極。
【請求項７】
電極部品(3;3')が更に軸方向の冷却孔(9)を有することを特徴とする上記請求項の何れかに記載の抵抗溶接電極。
【請求項８】
電極部品(3;3')とホルダー(2)の間に、ノンポジティブ及びポジティブに作用するロック機構(22)を設けたことを特徴とする上記請求項の何れかに記載の抵抗溶接電極。
【請求項９】
電極部品(3)が複合電極部品(3')として構成されていることを特徴とする上記請求項の何れかに記載の抵抗溶接電極。
【請求項１０】
複合電極部品(3')は、ソフトで安価な材料からなるスリーブ(10)と、高性能材料又は特別な材料からなるインサート(11)とから構成され、インサート(11)をスリーブ(10)に固定して連結していることを特徴とする請求項９に記載の抵抗溶接電極。
【請求項１１】
ホルダー(2)は、高性能材料からなるインサート(11)に対して、抵抗溶接時のプレス力と溶接電流をほぼ軸方向に向けて直接に伝達するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の抵抗溶接電極。
【請求項１２】
高性能材料からなるインサート(11)が更に軸方向の孔(12)を有することを特徴とする請求項９ないし１１の何れかに記載の抵抗溶接電極。
【請求項１３】
高性能材料からなるインサート(11)が被溶接体と協働する溶接関係部位にのみ設けられていることを特徴とする請求項９ないし１２の何れかに記載の抵抗溶接電極。
【請求項１４】
異なる材質からなる複合電極部品(3')を構成する複数部品がリサイクル性を向上するようにノンポジティブ及びポジティブにのみ連結されていることを特徴とする請求項９ないし１３の何れかに記載の抵抗溶接電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフト形状のホルダーと電極部品を備えた抵抗溶接電極に関する。電極部品は、電極キャップ（雌形）又はロッド電極（雄形）の形態に構成することができる。それぞれの電極部品は、円錐表面の適合を介して、ホルダーにノンポジティブに連結される。選択的には、高性能用途のために、冷却孔を設けることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来の溶接電極において、ホルダーと電極部品の間のノンポジティブ連結を形成するために、４度から７度の円錐角が使用される。そこで、円錐表面の適合を介して、ホルダーと電極部品の間に、締まり嵌め連結が行われる。許容誤差のため、それぞれの電極部品は、それぞれ対応するホルダーの端面から軸方向に離れさせなければならないので、ホルダーに対する電極部品のタイトな座着を保証する直接の接触状態が得られず、隙間を生じることになる。その円錐角のため、締まり嵌め連結は、ホルダーと対応する電極部品の間に比較的小さな軸方向の動きを伴って行われる。力が伝達されているとき、特に、このタイプの抵抗溶接電極が溶接時にプレス力を与えられるとき、電極部品がホルダーに没入することがあり、ホルダーにビード状の周方向の突起を形成する。電極部品の交換が必要なとき、漏出や、締まり嵌め不良や、電極部品がホルダーから脱落するリスクや、比較的製造コストの高いホルダーの消耗を増進するという困難を生じる。生産損失による更なるコストを生じることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ドイツ特許１０１４８０３５Ｂ４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ドイツ特許１０１４８０３５Ｂ４は、ワークピースの抵抗溶接装置を開示し、電極キャップを取付け又は取付け可能とした電極体を備えた溶接電極を開示している。その図面から推測すると、電極体に設置された電極キャップは、径方向の接触面を介して、ホルダーに対し軸方向に接触させることが示唆されている。しかしながら、従来の方法は、主として、電極温度の有益情報を確実且つコスト効率良く得るための解決策に向けられている。この目的のため、溶接装置は、温度を測定するための測定手段を備えており、電極体の温度及び／又は電極キャップの温度を有利に且つ確実に測定する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、簡単容易に製造可能で、力の伝達性と電流の伝達性を改善した信頼性の高いホルダーと電極部品の間の締まり嵌めが可能で、経済的な材料節約の達成が可能となる抵抗溶接電極を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明によれば、シャフト形状のホルダーと、電極キャップ又はロッド電極の形態とした電極部品を備えた抵抗溶接電極が提供され、ホルダーと電極部品は、円錐表面を介してノンポジティブ連結され、少なくとも１つの冷却孔を有する。この抵抗溶接電極において、円錐表面の円錐角は、約１度ないし約３度の範囲とされる。ホルダーと電極部品は、径方向の接触面を介して相互に軸方向に接支され、ホルダーに臨む電極の縁部を縮み変形させてホルダー側の対応する受溝に圧入することにより結合される。
【０００７】
本発明の構成では、極めて小さい円錐角が選択される。更に、本発明によれば、電極キャップ（雌形）の場合は、ホルダーの軸方向の表面が電極部品の孔の底部に合致させられ、ロッド電極（雄形）の場合は、ホルダーの軸方向の表面が外側の肩部又は内側のストップ面に合致させられる。従って、本発明によれば、力が軸方向に確実に案内され且つ伝達され、電流も同様である。ほぼ径方向に延びる表面を介して設けられたホルダーと電極部品の間における軸方向の接触により、抵抗溶接電極のホルダーを変形したり又はビードを形成したりするような変形を誘起することなく、大きな力を伝達することができる。小さな円錐角により、ホルダーと電極部品の間の接触面で両者を結合するとき、相対的に移動が生じる。前記接触面のため、高い軸方向のプレス力を生じさせることができ、特に、高応力の金属板又はプレス硬化された金属板が使用されるときに有益である。また、電極部品の大きさを小さくすることができ、作業時の歩留りの良い材料節約となる。これにより、製造コストと材料コストを低減できる。この抵抗溶接電極は、薄い壁状の部品を使用するので、中心に配置された少なくとも１つの冷却孔を有する強制冷却手段が設けられる。
【０００８】
好ましくは、冷却孔は、電極キャップを貫通せず、その代わり、ホルダーの内部で終わる、つまり、ホルダーの全体を貫通するように延びない。電極部品を変更するとき、冷却流体が冷却流路又は冷却孔から漏出することを防止されるので、有益である。
【０００９】
冷却孔は、特に集中的で増進的な強制冷却を行う冷却フィンを設けている。
【００１０】
本発明の抵抗溶接電極の好ましい実施形態によれば、冷却フィンにより形成されたホルダーの内部空間の中心に、冷却チューブが挿入されている。冷却フィンは、前記内部空間の中心に冷却チューブを確実に保持するという別の利点があり、これにより、抵抗溶接電極の周囲に沿って極めて均等で効率的な冷却を確保する。冷却フィンは、ホルダーの熱応力を軽減すると推論することもできる。そこで、ホルダーは、例えば電気胴のように、高価でないが、高い熱伝導性と導電性を有する材料から製造することができる。
【００１１】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、電極部品は、比較的薄い肉厚とした壁を有するものに形成できる。これにより、抵抗溶接電極の同一性能を維持しながら、更に材料節約が可能となる。
【００１２】
好ましくは、本発明の抵抗溶接電極は、ホルダーに臨む電極部品の側部が、ホルダーと電極部品の間に形成されると共にグリッパーの座として役立つ円周溝を備え、取外しを助けるように構成されている。この構成は、電極部品の交換を容易にする。
【００１３】
好ましくは、電極部品は、別の軸方向の冷却孔を有している。これにより、使用材料を低減し、冷却を増進し改善する。
【００１４】
電極部品とホルダーの間の締まり嵌めをより確実にするため、別の実施形態において、電極部品とホルダーの間にノンポジティブ及びポジティブに作用する別のロック機構が設けられている。この別のロック機構は、冷却流体のシール及び漏出防止として作用する。
【００１５】
好ましくは、抵抗溶接電極は、単一材料の使用に制限されずに形成される複合電極部品として構成することができ、それぞれの用途や作用に適切とされる異なる材料を選択することができる。これは、抵抗溶接電極のコストを低減する利点があると同時に、性能を向上する。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、複合電極部品は、好ましくは、よりソフトでより安価な材料からなるスリーブと、高性能材料又は特別な材料からなると共に固定によりスリーブに連結されるインサートを有している。
複合電極部品をこのように構成するとき、よりソフトな材料は、ホルダーが材料に対する損傷リスクに限界があることに関連して、スリーブ用に選択することができ、高性能材料、従って高価な特別な材料は、抵抗溶接電極の実際の溶接作業のために関係する部位に使用される。より具体的には、このタイプの複合電極構成により、ホルダーの材料とインサートの材料を容易に分離することができ、これにより、リサイクル性を向上する。
【００１７】
本発明の抵抗溶接電極の利点として、ホルダーは、高性能材料からなるインサートに対して、抵抗溶接作業のためのプレス力と溶接電流をほぼ直接的に伝達する。その結果、ほぼ直接的で、従って損失の低い、力の伝達と電流の伝達を可能にする。
【００１８】
好ましくは、高性能材料からなるインサートは、別の軸方向の孔を有する。これにより、高性能材料の使用量を低減することができ、同時に冷却効率を向上する。
【００１９】
好ましくは、複合電極部品を構成する抵抗溶接電極において、高性能材料からなるインサートは、溶接に関係する領域のみ、つまり、溶接片と協働する領域のみに関与している。これにより、特定の高性能な抵抗溶接電極は、最も有利な材料選択を通じて、少ない材料消費量で、コスト効率良く製造することができる。
【００２０】
本発明の更なる詳細と、具体的構成と、利点は、限定されない具体例を図示した添付図面を参照して以下の実施形態の記載に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ないし
【図３】図１ないし図３は、電極キャップ（雌形）の形態とした抵抗溶接電極の種々の実施形態を概略的に示す軸方向断面図である。
【図４】図４は、ロッド電極（雄形）の形態とした電極部品を備えた抵抗溶接電極を概略的に示す軸方向断面図である。
【図５】図５は、図３の実施形態に基づいて電極キャップの形態とした電極部品の変形実施形態を概略的に示す軸方向断面図である。
【図６】ないし
【図１２】図６ないし図１２は、電極キャップ（雌形）及びロッド電極（雄形）の形態とした複合電極部品の好ましい実施形態を概略的に示す軸方向断面図である。
【図１３】図１３は、電極キャップのための別の冷却を示すと共に本発明の抵抗溶接電極の別の例示的実施形態を概略的に示す軸方向断面図である。
【図１４】図１４ａ及び図１４ｂは、抵抗溶接電極の良好で効率的な冷却のための好ましい詳細構成を図示し、本発明の抵抗溶接電極の別の実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面に示す抵抗溶接電極の全ての実施形態に関して、抵抗溶接電極１は、全体を参照符号１で示している。抵抗溶接電極１は、シャフト形状のホルダー２と、全体を参照符号３で示す電極部品を含んでいる。電極部品は、電極キャップ５(雌形)の形態に形成し、又はロッド電極７（雄形）の形態に形成することができる。抵抗溶接電極１の他の実施形態では、複合電極３’を設けることもできる。
【００２３】
全体を参照符号２で示すそれぞれシャフト形状のホルダーは、少なくとも１つの冷却孔４を有し、好ましくは該冷却孔に冷却フィン１８を設けている。電極キャップ５又はロッド電極７は、円錐状表面を介して、シャフト形状のホルダー２に連結されている。これらの円錐状表面は、約１度ないし約３度の範囲の円錐角を有する。更に、ホルダー２並びに電極部品３及び／又は３’は、径方向の支持面６を介して、軸方向に接触させることにより結合されている。シャフト形状のホルダー２に対する電極部品３及び／又は３’の強固な締まり嵌めを達成するため、ホルダー２に対面して臨む電極部品３及び／又は３’の縁部１５は、ホルダー側の対応する受溝１６に対して、縮め変形により圧入される。これにより、ホルダー２に対する電極部品３及び／又は３’の信頼性の高い締まり嵌めが得られ、ホルダー２の損傷や変形を生じるリスクがない。
【００２４】
約１度ないし約３度の範囲の円錐角を有する構成により、プレス結合の際、比較的長い軸方向の距離にわたり、ホルダー２と電極部品３及び／又は３’の間の締まり嵌めが形成される。ホルダーと電極部品３及び／又は３’の相互を軸方向に接触する径方向の支持面６は、これらの２つの部品がプレス結合されるときの一種のストップを形成する。この軸方向の面接触は、いわゆるプレス力又はその反力のような比較的大きな力の伝達と受止めを可能にするので、本発明のこの点の構成により、比較的大きな力が与えられても耐えることができる。これにより、ホルダー２の外周面又は電極部品３及び／又は３’との連結面における荷重に対して、ホルダー２の変形が良好に防止され、ホルダー２の使用寿命を延ばす。
【００２５】
図１から図３に示す全ての実施形態は、電極部品３として電極キャップを備えた抵抗溶接電極１の形態に関している。図２に示す実施形態において、電極キャップ５の縁部１５は、対応するホルダーの受溝１６に対して、縮み変形とプレスにより圧入される。
図１に示すホルダー側の受溝１６は、１種のアンダーカットを形成するように構成され、そこに電極キャップ５の縁部１５が圧入されるだけでなく、ホルダー２のアンダーカットに向けてカシメ圧着される。これにより、電極キャップ５とホルダー２の間における締まり嵌め連結の特性は、より一層、弾性的とすることができる。
【００２６】
図３は、図１に基づく実施形態の変形例を示し、電極キャップ５とホルダー２の間に円周溝２０が設けられており、電極キャップ５を取り替える必要があるとき、図示しないキャップチェンジャーのグリッパーを円周溝２０に挿入することができ、必要であれば、電極キャップ５をホルダー２から取り外すことができる。電極部品３を取り替える際の取外し作業は、この手段が役立ち、キャップチェンジャーに十分大きな力を発揮させ、そのグリッパーにより電極部品３をシャフト部分から確実に取り外すことを可能にする。
【００２７】
図４は、電極部品３がロッド電極７により構成された抵抗溶接電極１を示している。この実施形態においても、径方向の支持面６が設けられ、ロッド電極７は、参照符号１５で示す突出縁部を有し、該縁部は、対応するホルダー側の受溝１６に対して、縮み変形により圧入されている。また、ロッド電極７は、別の孔１２を有し、冷却を増進する。
【００２８】
図５は、図３に示す実施形態に類似する抵抗溶接電極１を示している。この図５に示す実施形態において、冷却孔４は、ホルダー２を完全に貫通しておらず、ホルダー２を完全に貫通して延びることなくホルダー２の内部で終わっている。これにより、電極の取り替え時における冷媒の漏出が効果的に防止される。
【００２９】
図６から図１２は、電極部品を複合電極部品３’として構成した抵抗溶接電極１の種々の実施形態を示している。これらの複合電極部品３’は、同じ材料で構成されておらず、要求に応じて、選択された異なる材料から製造され、幾つかの構成部品から組み立てられている。リサイクル性の改善に関して、異なる材料からなる構成部品は、単純な方法により、簡単で、清潔に、信頼性を有して分離することができる。この目的のために、複合電極部品３’の構成部品は、相互にポジティブ又はノンポジティブに連結されるだけである。
【００３０】
図示した全ての複合電極部品３’において、スリーブ１０が設けられており、該スリーブは、好ましくは、より一層、ソフトで安価な材料からなり、従って、シャフトを保護する特性を有している。スリーブ１０には、高性能材料又は特別な材料からなるインサート１１を固定することができる。プレス力と、抵抗溶接に求められる溶接電流が、ホルダー２から高性能材料のインサート１１に直接に伝達されるように設計されている。全ての図面に図示した種々の実施形態において、複合電極部品３’は、高性能材料からなるインサート１１が溶接と関係のある領域だけ、つまり、電極部品３’が溶接片に接触させられ又は溶接片と協働する領域だけを含むように構成されている。複合電極部品３’をこのように構成することにより、抵抗溶接電極の製造コストを低減することができる。特に、複合電極部品３’は、溶接に際して直接かつ作業に必要とされる部位だけが高グレードで高価な特別の材料からなるので、材料を大幅に節約することができる。複合電極部品３’の他の全ての部位には、より一層、安価な材料を使用することができる。
【００３１】
図６は、電極キャップ（雌形）の形態とした複合電極部品３’を示し、図７は、ロッド電極（雄形）に形成された複合電極部品３’を示している。図８は、図３の実施形態に類似しており、対応する取外し支援手段を有する実施形態を示している。
【００３２】
図９及び図１０の各々は、高性能材料からなるインサート１１の領域に別の冷却孔１２を備えた複合電極部品３’を示している。複合電極部品３’として、図９は、電極キャップ５を示し、図１０は、ロッド電極７を示している。
【００３３】
図１１及び図１２の各々は、複合電極部品３’を示しており、特別な材料からなるインサート１１の材料を更に節約したものを図示している。図１１に示す複合電極部品３’は、電極キャップ５として形成され、図１２に示す複合電極部品３’は、ロッド電極７として形成されている。図５の場合と同様に、図１１に示す冷却フィン１８を備えた冷却孔４は、ホルダー２を完全に貫通して延びておらず、複合電極部品３’の取り替えを必要とするとき、冷媒の漏出を防止する。
【００３４】
図１３は、抵抗溶接電極１の変形実施形態を示している。図例の咬み合い連結部２２は、径方向にポジティブ又はノンポジティブに作用し、ホルダー２と電極部品３の間におけるより一層の強固な締まり嵌めを達成する。これは、ホルダー２と電極部品３の加工コストを低減することができる。
【００３５】
図１４ａ及び図１４ｂは、図１の例で示された抵抗溶接電極について、良好で、より一層、集中的で効率的な冷却を行うための詳細を明瞭に図示している。図示のように、冷却孔４は、上述したような冷却フィン１８を備えている。冷却孔４と冷却フィン１８により形成されたホルダーの内部空間の中心に、冷却チューブ１９が挿入されている。従って、冷却フィン１８がチューブ１９を中心に保持する。この冷却フィン１８と冷却配置の組み合わせにより、ホルダーは、小さい熱応力だけを受けると考えられる。従って、ホルダー２は、さほど高価でないが、熱伝導性及び導電性の良好な材料、例えば、電気銅から製造することができる。
【００３６】
図１４ａ及び図１４ｂに示すような本発明の抵抗溶接電極１のこのような冷却形式は、同一方法又は類似方法で、ロッド電極７の形態又は複合電極部品３’の形態とした電極部品３にも実施できることが明らかである。従って、上記に説明し図示した全ての冷却孔４は、図１４ａ及び図１４ｂに図示したのと同様に構成することができる。
【００３７】
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明した上記の詳細に限定されないが、当業者が発明概念から逸脱することなく実施できる数々の変更及び改良が可能であることを理解されたい。
【００３８】
特に、本発明の抵抗溶接電極１の構成において、電極部品３及び／又は３’を結合するとき、シャフト形状のホルダー２に約３度までの極めて小さい円錐角を設けることが重要である。力の伝達特性と電流の伝達特性の最適化に関して、径方向の支持面６が電極部品３及び／又は３’とホルダー２の間の境界表面に設けられ、これがホルダー２と電極部品３及び／又は３’の相互の現実的接触を維持する。電極部品３及び／又は３’とホルダー２の間の締まり嵌めの信頼性確保するため、電極部品３及び／又は３’の突出縁部１５が設けられ、少なくとも縮め変形によりホルダー側の対応する受溝１６に圧入される。この変形により、電極部品３及び／又は３’がホルダー２に確実に保持される。
【００３９】
本発明の別の観点によれば、複合電極部品３’の形態は、幾つかの構成部品から電極部品３’を組み立てることにより、資源を節約し、材料費を低減することが提案される。この複合電極部品３’は、より一層、ソフトで安価な材料からなる少なくとも１つのスリーブ１０を有し、高性能材料又は特別な材料からなるインサート１１にノンポジティブ又はポジティブに連結される。
【符号の説明】
【００４０】
１  抵抗溶接電極１の全体
２  シャフト形状のホルダーの全体
３  電極部品の全体
３’複合電極部品
４  冷却孔
５  電極キャップ
６  径方向の支持面
７  ロッド電極
８  ホルダー２に臨む電極部分３の側部
９  別の冷却孔
１０  スリーブ
１１  インサート
１２  別の孔
１５  電極部品の縁部
１６  ホルダー側の受溝
１８  冷却フィン
１９  冷却チューブ
２０  グリッパーを受ける周溝
２２  径方向に作用する咬み合い連結部
【図１】
2012502801.tif 000003
【図２】
2012502801.tif 000004
【図３】
2012502801.tif 000005
【図４】
2012502801.tif 000006
【図５】
2012502801.tif 000007
【図６】
2012502801.tif 000008
【図７】
2012502801.tif 000009
【図８】
2012502801.tif 000010
【図９】
2012502801.tif 000011
【図１０】
2012502801.tif 000012
【図１１】
2012502801.tif 000013
【図１２】
2012502801.tif 000014
【図１３】
2012502801.tif 000015
【図１４ａ】
2012502801.tif 000016
【図１４ｂ】
2012502801.tif 000017
【国際調査報告】
2012502801.tif 000018
2012502801.tif 000019
2012502801.tif 000020
2012502801.tif 000021