特許 6548116 電気抵抗溶接用電極

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6548116

(24)【登録日】2019年7月5日

(45)【発行日】2019年7月24日

(54)【発明の名称】電気抵抗溶接用電極

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/30 20060101AFI20190711BHJP

【ＦＩ】

   B23K11/30 311

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-160712(P2015-160712)

(22)【出願日】2015年7月29日

(65)【公開番号】特開2017-30048(P2017-30048A)

(43)【公開日】2017年2月9日

【審査請求日】2018年1月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】512035918

【氏名又は名称】青山 省司

(72)【発明者】

【氏名】青山 好高

(72)【発明者】

【氏名】青山 省司

【審査官】 岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０５１４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０２３６５４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ １１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極本体の端面から突出し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、
電極本体のガイド孔に摺動できる状態で嵌め込まれ、ガイドピンが挿入された状態でガイドピンと一体化されている断面円形の摺動部材が合成樹脂材料で構成され、
摺動部材にガイドピンが挿入されている部分が挿入部とされ、
ガイドピンは摺動部材に形成された底部材を有する挿入孔に挿入されており、
ガイドピンの直径に対する挿入部の挿入深さの比が０．４以上０．８未満とされ、
挿入部の外周側の摺動部材に、ガイドピン自体の膨張量と摺動部材自体の膨張量が加算された過剰膨張部を吸収する切除部が形成されていることを特徴とする電気抵抗溶接用電極。

【請求項2】

挿入部の挿入深さに対する電極の中心軸線方向で見た切除部の長さの比が０．４以上１．５未満である請求項１記載の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、金属材料などで作られたガイドピンに合成樹脂製の摺動部材が一体化された構造部分に改良がなされた電気抵抗溶接用電極に関している。

【背景技術】

【0002】

特許第２９０３１４９号公報および特許第３７１６３６９号公報には、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、ガイドピンが電極本体の端面から突出して鋼板部品の下孔を貫通し、ガイドピンが絶縁性合成樹脂材料製の摺動部材に差し込まれ、この摺動部材が電極本体のガイド孔に摺動できる状態で嵌め込まれている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

【特許文献2】特許第３７１６３６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

摺動部材にガイドピンが差し込まれているので、この差し込まれた箇所の摺動部材の熱膨張には、ガイドピン自体の熱膨張が摺動部材自体の熱膨張に加算されることとなる。とくに、ガイドピン自体の熱膨張は、摺動部材の中心部から直径方向に及ぼされるため、熱膨張量が加算的に大きく現れ、円滑な進退摺動に支障をきたす。とくに、摺動進退方向において摺動部材の一部だけが他よりも大幅に熱膨張をしているので、円滑な進退摺動に大きく影響する。

【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、ガイドピンが差し込まれている箇所の摺動部材の熱膨張を消去する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、
電極本体の端面から突出し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、
電極本体のガイド孔に摺動できる状態で嵌め込まれ、ガイドピンが挿入された状態でガイドピンと一体化されている断面円形の摺動部材が合成樹脂材料で構成され、
摺動部材にガイドピンが挿入されている部分が挿入部とされ、
ガイドピンは摺動部材に形成された底部材を有する挿入孔に挿入されており、
ガイドピンの直径に対する挿入部の挿入深さの比が０．４以上０．８未満とされ、
挿入部の外周側の摺動部材に、ガイドピン自体の膨張量と摺動部材自体の膨張量が加算された過剰膨張部を吸収する切除部が形成され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】

挿入部の外周側の摺動部材に、熱膨張による摺動部材の直径増大を吸収する切除部が形成されている。摺動部材にガイドピンが挿入されている部分におけるガイドピン自体の熱膨張量に、摺動部材の合成樹脂自体の膨張量が加算されて摺動部材の外周側に膨らんでも、この膨らみは切除部によって形成された空間部分の範囲内に及ぶだけとなり、空間部分に吸収された状態になる。したがって、摺動部材における熱膨張量は、切除部以外の領域における通常の熱膨張量にとどまることとなり、ガイドピン自体の熱膨張量が加算された膨張状態が回避でき、摺動部材は電極の中心軸線方向全域にわたって均一な熱膨張量となる。つまり、摺動部材の熱膨張は、その摺動方向全域にわたり均一な熱膨張となる。これにより、電極本体のガイド孔内面に対する摺動部材の加圧力が全域にわたって均一で過大にならず、円滑な摺動が可能となる。

【0008】

請求項２記載の発明は、
挿入部の挿入深さに対する電極の中心軸線方向で見た切除部の長さの比が０．４以上１．５未満である請求項１記載の電気抵抗溶接用電極である。

【0009】

このように、挿入部の挿入深さに対する電極の中心軸線方向で見た切除部の長さの比を０．４以上１．５未満とすることにより、ガイドピン自体の熱膨張が切除部によって形成された空間部分に吸収される。上記比を１を境界にして考察すると、上記比が１未満であっても、膨張した摺動部材はガイド孔内面に押し付けられ、その反力で空間部分の方へ素材移動がなされ、結果的には、部分的な過大膨張が回避できる。一方、上記比が１以上であると、摺動部材の膨張体積は上記空間部分の容積を下回り、空間部分内に完全に吸収される。

【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】熱膨張状態を示す拡大断面図である。

【図3】他の事例を示す断面図である。

【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】

【0012】

図１〜図３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】

銅合金製の電極本体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は少なくとも大径孔７とキャップ部４の中央部に開口する小径孔８によって構成されている。この小径孔８は、キャップ部４の奥に圧入された合成樹脂製の受け部材３２とキャップ部４に開けられている。受け部材３２は、耐熱性に優れた絶縁性合成樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（商品名：テフロン・登録商標）によって構成されている。

【0015】

固定部２の下部にテーパ部９が形成され、このテーパ部９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、圧縮空気をガイド孔６に導入する通気口１０が設けてある。なお、電極の中心軸線は符号Ｏ−Ｏで示してある。

【0016】

つぎに、摺動部材について説明する。

【0017】

ガイドピン１２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。摺動部材１３は、耐熱性に優れた絶縁性合成樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（商品名：テフロン・登録商標）によって構成されている。ガイドピン１２は、摺動部材１３に挿入された状態で一体化されている。ガイドピン１２と摺動部材１３は、いずれも断面円形であり、ガイドピン１２は鋼板部品３の下孔１４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１５を支持している。そのために、プロジェクションナット１５のねじ孔に合致する小径部１６が形成されている。

【0018】

ガイドピン１２は上記のように、摺動部材１３に挿入された状態で一体化されている。このように摺動部材１３にガイドピン１２の端部が挿入されている部分が挿入部であり、その挿入深さは図２に示すように、符号Ｄ１で示されている。この挿入深さＤ１はできるだけ浅く設定され、望ましくはガイドピン１２の直径に対する挿入深さＤ１の比が０．４〜０．８とされている。上記比が０．４未満であると、挿入深さＤ１が浅すぎるため、ガイドピン１２と摺動部材１３の一体的剛性に不足を来す恐れがある。また、上記比が０．８以上であると、挿入深さＤ１が深すぎて、後述の切除部を大きく形成する必要があり、こうなるとガイド孔大径部７の内面に対する摺動部材１３の摺動面積に不足を来す恐れがある。つまり、良好な範囲は、０．４以上０．８未満となる。

【0019】

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１５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２１が形成されている。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２３が配置してある。

【0020】

なお、図１（Ｂ）のＣ−Ｃ断面が同図の（Ｃ）図である。

【0021】

摺動部材１３は、大径孔７内に実質的に隙間がなくて摺動できる状態で嵌め込んである。摺動部材１３に挿入孔１７が開けられ、そこにガイドピン１２が圧入されている。ガイドピン１２の端部にこれと一体的にボルト３１が形成され、摺動部材１３の底部材１８にボルト３１を貫通し、ワッシャ１９を組み付けてロックナット２０で締め付けてある。なお、摺動部材１３は、可動電極２３が動作して溶接電流が通電されたときに、電流はナット１５の溶着用突起２１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】

摺動部材１３の端部に端面２４が形成され、この端面２４が大径孔７の内端面２５、すなわち受け部材３２の下面に密着するようになっている。端面２４と内端面２５は、ガイドピン１２の軸線（電極本体１の中心軸線Ｏ−Ｏ）に直交する平面の状態で、しかもガイドピン１２の軸心を環状に包囲する環状面とされている。端面２４と内端面２５が密着したり、離れたりして冷却空気の断続を行うもので、この密着箇所が開閉弁の役割を果たしている。

【0023】

ガイドピン１２と小径孔８との間に圧縮空気が通過する隙間２２が形成してある。可動電極２３の進出によってガイドピン１２が押し下げられると、端面２４が内端面２５から離れ、空気流通の空隙が形成される。上記のように、端面２４と内端面２５の密着部分が開閉弁の機能を果たしている。通気口１０から入った圧縮空気は、後述の空気通路２６、端面２４と内端面２５の間、隙間２２などを通ってナット１５の溶着部の冷却や、スパッタの進入防止がなされる。

【0024】

摺動部材１３の外周面に、冷却空気の空気通路２６が電極本体１の中心軸線方向に形成してある。空気通路２６としては種々なものが採用できる。ここでは、図１（Ａ）や（Ｃ）に示すように、摺動部材１３の外周面に平面部２７を２つ対向させて形成して空気通路２６が構成してある。これに換えて、図示していないが、摺動部材１３の外周面に複数の凹溝を中心軸線Ｏ−Ｏの方向に形成して、空気通路２６を構成してもよい。なお、図１（Ａ）においては、空気通路２６が図示されているが、同図（Ｂ）においては、同図（Ｃ）に示すように、摺動部材１３を９０度回転させて図示してあるので、空気通路２６は現れていない。

【0025】

ワッシャ１９とガイド孔６の内底面の間に圧縮コイルスプリング２９が嵌め込まれており、その張力が摺動部材１３に作用して端面２４が内端面２５に密着している。通気口１０から供給された冷却空気は、空気通路２６に達しているが、上記密着によって通気が禁止されている。なお、符号３０は、ガイド孔６の内底面に嵌め込んだ絶縁シートである。

【0026】

つぎに、挿入部付近の熱膨張現象について説明する。

【0027】

溶着用突起２１と鋼板部品３の溶着部分からの溶接熱がガイドピン１２や摺動部材１３に伝熱されると、熱膨張は鎖線で示したガイドピン１２の膨張部分３３と、同じく鎖線で示した摺動部材１３自体の膨張部分３４の形態となって膨張する。そして、挿入深さＤ１とされた挿入部付近の膨張は、ガイドピン１２自体の膨張量に、摺動部材１３自体の膨張量が加算された状態で現れ、これによって過剰膨張部３５が形成される。

【0028】

この過剰膨張部３５は、中心軸線Ｏ−Ｏ方向で見てガイドピン１２の外周側付近に大きく現れる。このため、摺動部材１３の摺動方向全域にわたり均一な熱膨張とはならず、大径孔７の内面に対する摺動部材１３の加圧力が全域にわたって均一にならず、円滑な摺動ができないこととなる。また、摺動抵抗が摺動面の一部だけ過大であると、その箇所だけが早期に摩耗し、部品管理の面でも好ましくない。

【0029】

つぎに、切除部について説明する。

【0030】

上述のような過剰膨張部３５を形成させないようにするために、切除部３６が設けられる。この切除部３６は、挿入深さＤ１とされた挿入部の外周側の摺動部材１３に形成され、これにより空間部分３７が構成される。摺動部材１３の直径増大、すなわち過剰膨張部３５は、空間部分３７の範囲内に及ぶこととなる。換言すると、空間部分３７は過剰膨張部３５の膨張を吸収する、吸収空間の役割を果たしている。

【0031】

切除部３６の具体的な形状としては、色々なものが採用できるが、代表的なものはテーパ部３８である。このような切除部形状では、図２（Ｂ）や（Ｃ）に示すように、前述の過剰膨張部３５に相当する膨張は、テーパ面の上側に曲線的に膨らんだ部分３９となる。

【0032】

挿入部の挿入深さＤ１に対してテーパ部３８をどの程度形成するのが適当かは、中心軸線Ｏ−Ｏ方向で見た切除部３６の長さＤ２との対比で設定される。テーパ部３８の形成による摺動部材１３の環状の折れ線４０と摺動部材１３の上面との間の距離がＤ２である。

【0033】

挿入深さＤ１に対する切除部３６の長さＤ２の比が０．４〜１．５に設定されている。

【0034】

上記比が０．４未満であると、図２（Ｃ）に示すように、空間部分３７の容積が少なくなり、前記過剰膨張部３５の吸収に不足を来たし、過剰膨張部分が残存する。このため、上述の過剰膨張部３５にともなう弊害が解消できない状態となる。

【0035】

上記比が１．５以上であると、図２（Ｂ）に示すように、空間部分３７の容積が過剰になり、前記過剰膨張部３５の吸収は十分になされるが、ガイド孔６の内面に対する摺動部材１３の摺動面積に不足を来たし、ガイドピン１２が中心軸線Ｏ−Ｏに対しての傾きが過大になり、鋼板部品３の位置決めが不十分になる。つまり、良好な範囲は、０．４以上１．５未満となる。

【0036】

上記比を１を境界にして考察すると、上記比が１未満であっても、膨張した摺動部材１３はガイド孔６の内面に押し付けられ、その反力で空間部分３７の方へ素材移動がなされ、結果的には、部分的な過大膨張が回避できる。一方、上記比が１以上であると、摺動部材１３の膨張体積は空間部分３７の容積を下回り、空間部分３７内に完全に吸収される。

【0037】

各部の寸法は、ガイドピン１２の直径は７．２ｍｍであり、挿入深さＤ１は３．４ｍｍである。また、図２（Ｂ）と（Ｃ）におけるＤ２は、それぞれ４．４ｍｍと２．０ｍｍである。

【0038】

図２（Ｄ）は、上記のテーパ部３８に換えて段付き形状の環状切欠き４７を設けた場合を示す。前述の過剰膨張部３５に相当する熱膨張部分が、環状切欠き４７の形成でできた空間部分３７内に存在している。

【0039】

つぎに、他の事例を説明する。

【0040】

図３に示した他の事例は、ガイドピン１２がプロジェクションボルト４１に対応したものである。プロジェクションボルト４１は、雄ねじが切られた軸部４２と、それと一体に形成されている円形のフランジ４３と、フランジ４３の下面に形成された溶着用突起４４によって構成されている。

【0041】

ガイドピン１２は、軸部４２を挿入するために、受入孔４５が形成された中空ピンの形状とされている。摺動部材１３は、ガイドピン１２をインジェクション成型機の金型にセットし、合成樹脂材料を射出して成形したもので、ガイドピン１２に抜け止め用の小径部４６が設けてある。それ以外の構成は、図示されていない部分も含めて先の事例と同じであり、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。

【0042】

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。

【0043】

挿入深さがＤ１とされた挿入部の外周側の摺動部材１３に、熱膨張による摺動部材１３の直径増大、すなわち過剰膨張部３５を吸収する切除部３６が形成されている。摺動部材１３にガイドピン１２が挿入されている部分におけるガイドピン１２自体の熱膨張量に、摺動部材１３の合成樹脂自体の膨張量が加算されて摺動部材１３の外周側に膨らんでも、この膨らみは切除部３６によって形成された空間部分３７の範囲内に及ぶだけとなり、空間部分３７に吸収された状態になる。したがって、摺動部材１３における熱膨張量は、切除部３６以外の領域における通常の熱膨張量にとどまることとなり、ガイドピン１２自体の熱膨張量が加算された過剰な膨張状態が回避でき、摺動部材１３は電極の中心軸線Ｏ−Ｏ方向全域にわたって均一な熱膨張量となる。つまり、摺動部材１３の熱膨張は、その摺動方向全域にわたり均一な熱膨張となる。これにより、電極本体１のガイド孔６の内面に対する摺動部材１３の加圧力が全域にわたって均一で過大にならず、円滑な摺動が可能となる。

【0044】

挿入部の挿入深さＤ１に対する電極の中心軸線Ｏ−Ｏ方向で見た切除部３６の長さの比が０．４〜１．５である。

【0045】

このように、挿入部の挿入深さＤ１に対する電極の中心軸線Ｏ−Ｏ方向で見た切除部３６の長さの比を０．４〜１．５とすることにより、ガイドピン１２自体の熱膨張が切除部３６によって形成された空間部分３７に吸収される。上記比を１を境界にして考察すると、上記比が１未満であっても、膨張した摺動部材１３はガイド孔６の内面に押し付けられ、その反力で空間部分３７の方へ素材移動がなされ、結果的には、部分的な過大膨張が回避できる。一方、上記比が１以上であると、摺動部材１３の膨張体積は上記空間部分３７の容積を下回り、空間部分３７内に完全に吸収される。

【産業上の利用可能性】

【0046】

上述のように、本発明によれば、電気抵抗溶接用電極において、ガイドピンが差し込まれている箇所の摺動部材の熱膨張を消去する。したがって、動作信頼性の良好な電気抵抗溶接用電極がえられて、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】

【0047】

１ 電極本体
６ ガイド孔
１２ ガイドピン
１３ 摺動部材
１５ プロジェクションナット、部品
１７ 挿入孔
３５ 過剰膨張部
３６ 切除部
３７ 空間部分
３８ テーパ部
３９ 曲線的に膨らんだ部分
４１ プロジェクションボルト、部品
４７ 環状切欠き
Ｏ−Ｏ 中心軸線
Ｄ１ 挿入深さ
Ｄ２ 切除部の長さ

【図1】

【図2】

【図3】