JPH04501235A - 抵抗溶接電極と抵抗溶接法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 抵抗溶接電極と抵抗溶接法 関連出願の表示 本願は、現在係属中である１９８８年１０月２０日付出願の特許願ｊｌＥ２６０ ゜１９６号の一部継続出願である。

発明の背景 本発明は抵抗溶接電極と、該溶接電極を用いた溶接法に関し、詳しくは選定した 形状と溶接電流特性を有する改良電極に関する。

抵抗溶接は典型的には一対の電極の間で材料を相互に押圧し、次いで一方の電極 から金属材料を通して他方の電極に電流を通すことにより鋼板のような金属ある いはその他の材料を永久的に接合するために使用する方法である・必要な電流溶 接ナゲツトと称されるものにするに十分な圧力が材料に付与される。この時間を 過ぎて前記のように加熱および押圧作業を繰り返すと電極を破断させ、軟化させ 、マツシュルーム状とし、かつその他の変形を生せしめる。この状態が発生する につれて、最終的に交換が必要とされるまで材料と接触する溶接火口面の拡大に 伴って必要電流が増大する。

さらに、今日溶接された鋼は亜鉛あるいはその他のより軟質の金属コーティング でメッキあるいはコーティングすることが多い。このことは特に例えば自動車工 業においていえることである。溶接による熱と圧力とによりこのコーティングは 側方へ押し出され、集積し、また典型的には銅をベースにした金属である電極と 合金化する。双方は溶接過程に干渉するが、合金化は表面をさらに軟化させ、電 気抵抗を増すことにより電極の破断や変形を速めることによりさらに問題を複合 化させる傾向がある。摩耗した電極を交換し、かつ／または表面仕上げ直すため の費用のため合理的な費用で抵抗溶接電極の作業寿命を延したいというのが工業 界の絶え間ない希望である。また、費用および安全性の双方の観点から溶接を形 成するに要する電気エネルギを最小にすることも望まれている。

ミシガン州ディアボン（Ｄｅａｒｂｏｅｎ、Ｍｉｃｈｉ　ｇａｎ）におけるＡＷ Ｓ会議において１９８６年１０月に提供されたＭ、１．ＴのＲ，Ｊ、Ｂｏｗｅｒ Ｓと’ｒ、ｗ、Ｅａｇａｒにより書かれたＮＯＮ−ＵＮＩＦＯＲＭ　Ｃ１ＪＲＲ ＥＮＴ　ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ　ＩＮ　５ＰＯＴ　ＷＥＬＤＩＮＧとイウ題 ノ論での凹形で丸味のテーバを備えた！極である。前記論文はまた、９０度に近 い電極シートインタフェース角がｔｆＩ面において電流をより均一に分配すると 結論している。しカルながら、前記論文は主として幾何学形状理論を扱っており 、例えば材料の選択のような実用的な電極を作る上で行うべき多くの考慮の各々 を指向することなく電極設計のある局面のみに焦点を当てている。

前述のような！極の材料選択については、前述のＭ、１．Ｔの論文に開示のもの と全体的に類似のｔｉ形状を用いているＮａｄｋａｒｎｉ他への米国特許第４． ５８８，８７０号において指向されている。Ｎａｄｋａｒｎｉの米国特許第４． ５８８．８７０号において、例えばクローム、ジルコニウム、カドミウム、コバ ルト、ニッケル、ベリリウム、タングステンおよび／またはモリブデンと銅を合 金化あるいは組み合わせたような従来の材料は前記特許に開示の電極形状に対し て極めて良好に使用できないことは明らかであると示された。そのような従来の 銅合金は高温では激しく軟化され、そのため急速にマツシュルーム状となること が報告されている。そのような銅合金の試験において、Ｎａｄｋａｒｎｉの米国 特許第４．５８８．８７０号は２４３回目の溶接において、双方の電極は亜鉛メ ッキした銅に激しく付着し、アダプタを引きはがし、失敗の後を残すことを示し ている０代りにＮａｄｋａｒｎｉの米国特許第４，５８８，８７０号はもし！極 が従来の銅合金のいずれでもなくむしろ拡散−強化された銅から形成されるとす れば成功することを示している。

しかしながら、拡散−強化した銅は金属を冷間成形即ちアップセットする余分の 製作過程を必要とし、従来の合金のコストの典型的に数倍で極めて高価である。

従ッテ、Ｍ、１．”ＩＶ）論文において論理的Ｇ：；自じられた電流密度特性を １１□用し、一方Ｎａｄｋａｒｎｉ、）特許第４．５８８，８７０号におりて要 求すｔＬティＺｒ拡散−強化された銅キャップと合成キヤンプとの困難さを排除 する溶接電極を提供することが極めて望ましい１本特許はそのような解決法を提 供する。

例えば、拡散−強化した銅電極は典型的には生産のための溶接を行ないうる前で 、かつ溶接回数と必要溶接を流の間で望ましい全体的に直線の関係が得られる前 に多数回のバスの形で早期に著しい調整を必要とする。Ｎａｄｋａｒｎｉの特許 第４．５８’８，８７０号に記載の表を検討すれば、初期の溶接に対して溶接電 流の増加比率は約５００回の溶接まではその電極に対して可成り高い、この調整 の後初めて溶接電流の増加比率はより平坦な傾斜のより直線の間数まで平たくな る傾向がある。

を極の生産前調整に対するこの必要性を排除し、その寿命にわたって全体的に直 線の溶接電流関係を示す電極を得ることに著しい商業上の希望がある。このこと は数百回の溶接に対して各組の電極を調整することによる生産時間の無駄をする ことなく初めから良質の溶接を溶接機が作れるので当該工業に対して著しく貴重 である。また、溶接機は「ステップ」され、換言すれば電極により実行される溶 接回数が増えるにつれて電極を通る電流アンペアを段階的に増すことにより作動 する。を極の寿命の間、ｔｆｉは摩耗してマツシュルーム状となり、全体の溶接 回数が増加するにつれて溶接火口面の表面積を増加させる。溶接火口面の表面積 の増加に比例的に対応して電流を増すことにより電極の溶接火口面において全体 的に電流密度を一定に保つために電流ステッピングが実行される。このようにス テッピングを用いて全体的に一定の電流密度を保つ、残念ながら、溶接に対して 適した全体的に一定の電流密度をを保つために従来の若干の電極を用いても電流 増加比率は一定ではない、しかしながら、本発明は溶接電流を概ね直線の増加比 率で増加させ、そのため操作者が電流ステッピングの適正比率に容易に追従でき 、そのため電極の寿命を延し、生産コストを低減する。

本発明はこれらの利点を提供する２本発明は所定の溶接ナゲツトに対してより多 くの従来の電極に対して必要とされる電流の量を低減させることにより省エネを 可能とし、溶接機がより小型でよく、そのため設備費と必要スペーストラ低減さ せ、このため自動化をよりしやすくし、かつコテイリテイの設備費用を低減させ る。ｔｉｏ寿命も延び、！極の交換責および／または表面手直し費用を低減させ る。これらの利点が得られ、一方拡散一強化した銅の高いコストを好ましく排除 する。また、本発明の溶接電流特性は著しく向上し、溶接プロセスにおいてより 均一な電流ステッピングをもたらし！極の寿命を延し、操作者の効率を向上させ る。

これらの利点はｘＶ７１の形状、電極の材質、電流のユテ１．ビッグ法を選択し て組み合わせることにより実現される０例えば前述のＭ、１．Ｔの論文に記載の ような凹形プロフィルテーパを用いることの他に、本発明は特殊形状の溶接火口 面を用いてイル、特に、溶接火口面はＮａｄｋａｒｎｉの特許第４，５８８．８ ７０号に記載のものと機能および効果が著しく異なるある選定範囲内での凹曲形 層で作られる。従って、前記特許の教示とは対照的に、本発明はより従来のもの であって、より安価な銅合金あるいは銅を首尾よく使用できるようにし、かつ拡 散−強化された銅で経験された電極調整の必要性を大きく低減あるいは排除する 。また、本発明は制御された要領でマツシュルーム状とすることにより自動ドレ ッシング機能を提供する１本発明はまた溶接が進行するにつれて連続的にステッ プアップされ、このため当該技術分野において著しい進歩をもたらす、より直線 の溶接電流関数を提供する。

光肌の！急 一実施例によれば、ベース部分と、本体を冷却する手段と、ベース部分から突出 し、溶接火口面で終る一部の軸線方向に偏位した鼻部分とを有する導電性金属の 本体を含み、前記鼻部分が前記ベース部分に向かって内方にテーバがつけられ。

かつ溶接火口面が凹形のプロフィルテーパを備え、溶接火口面が５０．８ミリ（ ２インチ）から２０３．２ミリ（８インチ）の曲率半径の全体的な画形の凸形溶 接火口曲面を画成するように作られている抵抗溶接ｔＮが提供される。

本発明はまた、鋼部材を一緒に前述の一対の抵抗溶接電極の間を通し、前記電極 と前記金属部材とを通して電流を通し前記金属部材を一緒に溶接するステップを 衾む金属材料を一緒に溶接する方法を提供する。

未発明はさらにコーティングされた金属を一連の溶接接合す、ｉ容接ｔｉをｍ単 にｌ整する。

純粋の銅と共に用いることができる。

本発明の付随した目的は特に有利なｔａｉ形状を組み入れ、従来、）銅合金をｆ ｌｊ用れら並びに関連の目的は本発明の開示に照らせば明らかである。

置皿Ω固単皇説朋 図１の（Ａ）は本発明による雄電極の第１の実施例の側面図、図１の（Ｂ）は図 １の（Ａ）に示す電極の正面図、１２１１の（Ｃ）は図１の（Ａ）に示す電極の 後面図、図１の（Ｄ）は図１の（Ａ）に示すｔ８ｉｉの全断側面図、図２の（Ａ ）は本発明による雄電極の第２の実施例の側面図、図２の（Ｂ）は図２の（Ａ） に示す電極の正面図、図２の（Ｃ）は図２の（Ａ）に示すｔ俗の後面図、図２の （Ｄ）は図２の（Ａ）に示す電極の全断側面図、図３は本発明による！極の第１ の実施例の一部の側面図、図４は本発明による電極の第１の実施例の凸形曲率半 径範囲内の溶接火口曲面を示す線図、 図５は選定した抵抗溶接電極構成に対して多数回の溶接に対する溶接電流をプロ ットしたグラフ、 図６は選定した抵抗溶接を極構成に対して多数回の溶接に対する溶接電流をプロ ットした拡大グラフ、 図７の（Ａ）は本発明による雌を極の第３の実施例の側面図。

図７の（Ｂ）は図７の（Ａ）の電極の正面口、図７の（Ｃ）は図７の（Ａ）の電 極の後面図、ロアの（Ｄ）は図７の（Ａ）の電極の全断側面図、図７の（Ｅ）ｉ ｉ［］７の（Ａ）の電極の上面図、および図７の（Ｆ）Ｇｉ図７の（Ａ）の電極 の底面図である。

虹濫夷旅凹凶説朋 本発明の原理念理解しやすくするために、図に示す実施例を参照し、該実施例を 記述するために特定の言語を用いる。実施例によって本発明の範囲を限定スル意 図はなく、当該技術分野の専門家に通常想起される図示装置や方法における変更 や修正および図示した本発明の原理の他の適用例も本発明の範囲に入ることが理 解される。

図１の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）および図３を参照すれば、本発明の第１ の実施例が示されている。公知であり、かつ本発明の譲受人であるインジアナ州 インディアナポリＸ（Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ、Ｉｎｄｉａｎａ）のＣＭＷ社 の抵抗溶接製品の型録に開示されているように、電極本体１２５は電極ホルダに 取り付けるべく構成された抵抗溶接電極であり、前記型録は参考のために明確に 本明細書に含めである。電極本体１２５はベース部分１２７および鼻部１２９と を有する。ベース部分１２７はベース長さし、を有し、鼻部分１２９は軸線方向 の鼻長さＮｌを有する０本体１２５は例えば水のような冷却流体を入れる冷却用 くぼみ１３１を有している。冷却用くぼみ１３１は色々な形状としうる。鼻部分 １２９はベース部分１２７から突出し、一体製作された溶接火口面１３３で終る 。溶接火口面１３３は、例えば冷間成形のような各種の方法で製作することがで き、旋盤で機械加工されることが多い、同じことが＠極の残りの部分ついてもい える。凹形プロフィル１３５は溶接火口面１３３とベース部分１２７との間に位 置し、図示実施例においては肩１３７において終る。従って鼻部分１２９はベー ス部分１２７と溶接火口面１３３との間で凹形プロフィルのテーバ１３５で内方 にテーバがついている。ベース部分を含む本発明は図に示すシャフト並びに電極 キャップを備えたフルサイズの電極から構成しうろことが注目される。詳しくは 、凹形プロフィル１３５はトランペット状に見える、うす状面の錐台を画成し、 好適実施例においては凹形プロフィル１３５は円弧の凹形曲面を有する。凹形プ ロフィルの凹形曲率半径は変えてもよい、しかしながら図示した本発明の電極の 一実施例においては、凹形プロフィル１３５は６．３５ミリ（１７４インチ）の 半径の円の７ＸＬ、）凸形を有している。さらに、溶接火口面の径ｃ１も同様に 約６．３５ミ！Ｊ　（０，２５インチ）である、第１の実施例においては、軸線 方向の鼻部の長す８．は約６．３５ミリ（１７４インチ）である、従って、溶接 火口面の径Ｃ２と軸線方向の鼻の長さ歯は好適実施例において長さが概ね等しい 、これらの寸法ζよ、電５１２５が約１５．８８ミリ（５７８インチ）のベース 直径り、を有する場合に典型的に用いられる。

その他の諸々の寸法を用いてもよい、例えば、ベースの直径ＤＩは１９．０５ミ リ（３７４インチ）に等しくてよい、そのような実施例において、典型的には溶 接火口面の径ＣＩは７．１４ミリ（９７３２インチ）で、軸線方向の鼻の長さＮ １は８゜８９ミリ＜０．３５インチ）、ベース長さし、は１６．５１ミリ（０， ６５インチ）で凹形のプロフィル１３５を画成する凹形曲率半径は約９．５３ミ リ（３７８インチ）の半径である。これらの寸法は本発明の範囲内において変わ りうる。さらに凹形プロフィル１３５は必ずしも円弧によって画成される必要は なく、その他の種々の凸形あるいは増分直線セグメントを有してよい。

溶接火口面１３３は凸形の溶接火口曲面１３９を有する。このように、溶接火口 面１３３は該面１３３の周囲により画成される想像平面の上方で即ちクラウン僅 かのドームを形成する。特に図３と図４とを参照すれば、凸形の溶接火口曲面１ ３９はＲ，の曲率半径により形成しうる０本発明においては、曲率半径Ｒ３は５ ０、Ｓミリ（２インチ）と２０３．２ミリ（８インチ）との間に入る曲率半径で あって長さが約１０１．６ミリ（４インチ）であることが好ましい０図４に示す ように、曲率半径Ｒ１は曲率中心から凸形溶接火口曲面１３９まで１０１．６ミ リ（４インチ）である、この１０１．６ミリ（４インチ）の曲率半径は（５０゜ ８ミリ＝２インチの曲率半径３００を画成する）５０．８ミリ＝２インチの曲率 半径Ｒｘと（２０３，２ミリ＝８インチの曲率半径を画成する＞２０３．２ミリ ＝８インチの曲率半径Ｒ：の間に入る０曲率半径１３９はまた５０．８ミリ＝２ インチの曲率半径Ｒ８と（１５２，４ミリ＝６インチの曲率半径４００を画成す る）１５２．４ミリ＝６インチの曲率半径ＲＹの間に入る０図４に示すように、 凸形の溶接火口曲面１３９は１５２．４ミリ＝６インチの曲率半径４００よりも 鋭い曲面を形成し、一方５０．８ミリ＝２インチの曲率半径３００は曲率半径１ ３９よりさらに鋭い曲面を形成する。１５２．４ミ１．）＝６インチ。曲率半径 ζよ無限０曲率半径によって理論的に画成さｆする平坦面と曲率半径５゜。。双 方よリモ鋭い。

図３に示すように、電極１２５の鼻部分１２９は溶接火口曲面Ｃ＋　ヲ有Ｔ　ｌ 　ｍ図示のように曲率中心Ｘからの凸形曲率半径Ｒ，と火口面の径Ｃ１とにより 画成すれる溶接火口面１３３の凸形溶接火口曲面１３９がクラウンの高さＢ、を 画成する。凸形曲率半径Ｒと、（円の弦を形成する）溶接火口面の径Ｃとクラウ ンの高さＢとの間の数学的関係は以下の数式により規定される。

従ッテ、Ｒ３が１０１．８ミリ（４インチ）に等しく、ＣＩが６．３５ミリ（１ ７４インチ）に等しい本発明の第１の実施例に対しては、クラウンの高さ田は溶 接火口面１３３の軸線中心から測って０．０４９ミリ（０，００１９５インチ） と計算される。実際、製作上め管理のためクラウンの高さＢ＋は０．０４８ミリ （０，００１９インチ）あるいは０．０５１ミリ（０，００２インチ）程度であ る０曲面を製作するために典型的に機械加工が用いられるが、特に微妙な冷間成 形ｔａ緘には冷間成形のような他の方法を用いることができる０曲率半径１３つ に対する公差、特にクラウン高さＢ１に対する公差は変わりうる。しかしながら 約１０１．６ミリ（４インチ）の曲率半径と、約０．０５１ミリ（０，００２イ ンチ）のクラウン高さ田を備えた電極１２５のような電極に対しては、クラウン ０１３ミリ（０，０００５インチ）と考えられている。このように、このためそ のような電極のクラウンの高さＢ、に対しては約０．０７６ミリ（０，００３イ ンチ）から０．０３８ミリ（０，００１５インチ）の範囲を提供する０曲面１３ ９と以下述べる曲面２３９とは約５０．８ミリ（２インチ）から２０３．２ミリ （８インチ）の範囲内の曲率半径を有する一般的な曲面２３９といえる。そのよ うな全体的な曲面はその曲面の選定された部分に対して、５０．Ｓミリ（２イン チ）から２０３．２ミリ（８インチ）の範囲からはみ出す曲面あるいは、伍かな 力ｘｊ＠形成する凸形も１ｆ！ｌ羅し、溶接火口面での有効曲面力（前Ｍ己範囲 ＬＺ：Ａｌｆ）工、、本発明による利点を提供する。そのような全体的な凸形曲 面は不当ニくっついたり、過度に調整したりすることなく、凹形状の曲面を従来 の銅合金や合金ｉ合ｔに対して使用できるように機能する。そのような凸形は、 機緘加工の観点からは円形の曲線が好ましいものの非円形の曲線も含みうる。

さて、図２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）を参照すれば、本発明の第２ の実施例が示されている。第２の実施例と第１の実ｊ＠例との間の主要な差異は 第２の実施例が雄突起２４１があるため商業上周知の雄電極であるのに対して、 第１の実施例がａｔ極であることである。電極２２５はベース部分２２７と鼻部 分２２９とを有する。ベース部分２２７は雄突起２４１を含み、その中に冷却用 くぼみ２３１を有している。鼻部分２２９はベース部分２２７がら突出し一体製 作されている溶接火口面２３３において終っている。鼻部分２２９は第１の実施 例について述べたのと類似の凹形プロフィル２３５のテーバでベース部分２２７ と溶接火口面２３３との間で内方にテーパがついている。肩２３７が設けられて いる０代替的に、肩２３７は肩１３７と同様に希望に応じて丸味をつけてよい（ 図示せず）。

溶接火口面２３３は前述の凸形溶接火口曲面１３９と構造的および機能的に類似 の凸形溶接火口曲面２３９を有している。従って、凸形溶接火口曲面２３９は一 般的に５０．８ミリ（２インチ）の曲率半径と２０３．２ミリ（８インチ）の曲 率半径との間に入ることが好ましく、かつ約１０１．８ミリ（４インチ）の曲率 半径を有することが好ましい、しかしながら、本発明は、クラウンの高さが初期 の溶接の間での（っつきを阻止するよう機能的にｆＩＥ用する場合、約２２８． ６ミリ（９インチ）以上の曲率半径に対して効果的である。

；極２２５の寸法は変わりうるが、ベース径Ｄ２、軸線方向の鼻長さＮ　２　＋ および溶接火口直径Ｃ２とは含んでいる。これらの寸法は、典型的なベース長さ し２が雄突起２４１があるためベース長さし、より長いことを除いて前述の雌実 施例と類似である０例えば、ベース長さＬ２は、ベース径Ｄ２が１５．８８ミリ （５／８インチ）である場合的２５．４ミリ（１インチ）であることが好ましい 、公知のように、雄突起２４１は電極ホルダへ挿入するための雄装具を提供し、 一方雄電極ハ典Ｗ的４；：電極ホルダがら雄部分を受け取る。鼻部分２２９は前 述の凹形ブ０７４ル１３５に類似の凹形プロフィル２３５を有し、トランペット 状のうす巻き状面の錐台であることが好ましい。

さて図７の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）および（Ｆ）を参照すれば ・本発明の第３の実施例が示されている。第３の実施例と第１の実施例との間の 主要な差は第３の実施例がベース部分から軸線方向に湯位した鼻部分を有し、− ４第１　＋７）実施例（および第２の実施例）がベース部分に対して軸線方向に 心していることである。詳しくは、電極７２５はベース部分７２７から軸線方向 に（Ｗ位シフ’、：鼻部分７２９を有する。を極７２５は雄電極ではあるが、こ の偏位した実施例は・第２の実施例について上述した雄突起２４１と類似の雄突 起を有するｔｉ電極の形Ｂ（図示せず）にても提供しうることを注目すべきであ る。

ｔｆｆｉ７２５のベース部分７２７は冷却用くぼみ７３１を有している。鼻部分 ７２９はベース部分７２７から突出し、一体製作の溶接火口面７２３で終ってい る。

鼻部分７２９はベース部分７２７と溶接火口面７３３との間で、偏位形状に対応 しているものとして示しているものの第１の実施例について説明したものと類似 の凹形プロフィル７３５のテーバで内方にテーパがついている。詳しくは図示し た第３の実施例においては、凹形プロフィル７３５は溶接火口面の径Ｃ３（図７ の（Ａ）参照）と等しいか概ね等しい曲率半径Ｃ５゛　（図７の（Ｅ）と（Ｆ） を参照）を有する円形曲面である。この凹形のプロフィル７３５は周囲即ち溶接 火口面７３５の周りで半径方向に一定に保たれることが好ましい１図示実施例に おいては、溶接火口面の径Ｃ１はベース径り、の半分であり、かつ凹形プロフィ ル７３５の曲率半径は溶接火口面の径Ｃ３に等しいので、ベース７２７の上側近 傍に形成されな肩７３７はこの点で約９０度であり、さらに、鼻の長さＮ、は溶 接火口面の径Ｃ１に概ね等しい、これらの曲面や寸法は本発明の自動ドレッシン グおよび構造的支持機能を果しながらも相互に対して変わりうるが、溶接火口直 径Ｃ１と鼻の長さＮ、との間の比率の好適範囲は鼻の長さＮ、が溶接火口直径Ｃ ３の半分から２倍の間のどこかであるようなものである。これらの比（１／２： １から２：１）は１：１の好適比について既述の前記実施例に対しても同様に適 用可能である。電極７２７の寸法を支配する絶対的な寸法は希望する溶接ずみナ ゲツトの寸法に応じて変わりうる・ 例トシ７、図示；極７２５は以下の寸法含有する・＜−１直径０・が１５・８８ ミリ（５，７８インチ）で、溶接火口面の径０・が７°９４ミリ（５／１６イ′ チ）痔Ｉｎ、ｆ）　４％　サＮ　ｓ　力’　７　、９４ミリ（５／１６インチ） で、ベースの長さし、が約１４．７３ミリ（。、５８インチ）である、他の例と しては１５．８８ミリ（５／ｓインチ）のベース径と６．３５ミリ（１７４イン チ）の溶接火口直径と、あるいは１２．２．４ミリ（０，４８２インチ）のベー スの径と６．３５ミリ（１７４インチ）の溶接火口直径を有している。

溶接火口面７３３は前述の凸形の溶接火口曲面１３９と構造的並びに機能的に類 似の凸形溶接火口曲面７３９を有していることを理解すべきである。従って、凸 形溶接火口曲面７３９は５０．８ミリ（２インチ）の曲率半径と２０３．２ミリ （８インチ）の曲率半径との間に一般的に入ることが好ましい、しカルながら、 コノ曲面の定ｌ化は約０．０７６ミ！Ｊ　（０，００３イン＋）　と０．０３８ ミリ（０，００１５インチ）の間の範囲の（例えば図３に示すクラウン高さＢｌ のような）クラウン高さについて表現する方がよく、好適な値は約０．０５１ミ リ（０，００２インチ）と考えられている。

電極本体１２５、電極本体２２５あるいは電極本体７２５に使用される材質は変 わりうるが、従来の銅合金が好ましい０例えば、そのような銅合金はクローム、 ジルコニウム、カドミウム、コバルト、ニッケル、ベリリウム、タングステン、 アルミニウム、炭化タングステン、鉄およびモリブデンからなる群から選択され た１つ以上の金属との銅合金、あるいは他の方法で組み合わせた銅でよい、電極 は本特願の譲受人により提供されている、主要要素として銅とクロームとを有す る、２．１８２００としでぶ別されている、Ｒ，Ｗ、Ｍ、’Ａ　Ａ群、クラス２ であり奇抜な商標ＣＭＷ３として市販されている合金から作られることが好まし い。

そのような合金は亜鉛メッキ鋼板に対して優れた溶接性を提供し、例えば拡散− 強化した銅のようなその他の多くの材料より著しく安価である。ＣＭＷ３銅合金 材料は約０．６％から１．２％のクロムを含み、残りは基本的には銅である。

しかしながら最近のテストでは前述の形状の電極は代替的に、租合金以外の基本 的には純粋の銅から作りうろことを示している。そのような銅電極は特にアルミ ニウム、アルミニウム合金あるいはアルミニウムっ−ティラグ鋼を一緒ζ。溶接 する上で特に満足すべきものであるが、本明細書に記載の他。金ｘｃ、：対ｔ、 アも使用しうる。アルミニウム合金は例えばマンガン、マグネシウム、亜鉛、銅 、シリコン、チタンおよびバナジウムを含みうる。アルミニウムを溶接する前述 のようなテストは、約９９．９％の純銅で、かつ比較的軟質（ロックウェル硬度 のＢスケールで約２５）の銅を用いた本発明による電極を用いて行った。

任意的に電極の溶接火口面にコーティングを用いてよい、電極本体１２５．を極 本体２２５およびｔ極本体７２５は特にその溶接火口面で、例えばロシ’７　ム ー亜ｊａ゛グラ７７４）、炭化チタン・グリース、すす、ある０番よｙ３１Ｊの 化合物の極めて蓮いコーティングを塗布し、炭素ベースの堆積物を残すことがで きる。そのようなコーティングは必要とされている訳ではないが、極めて初期の ２０回程度の溶接においてくっつきを排除しやすくする。現在グラファイトがテ ストされ、本発明のその他の利点よりもさらに好ましい結果が達成されている。

そのようなグラファイトはグラファイトのブロックを面に対して押しつけ、かつ 裏返して面に薄いグラファイトの残留物を残すようにして溶接火口面に付与され る。グラファイトの著しい部分が溶接火口面から掃去されるもののこのコーティ ングの利点は変らない、グラファイトコーティングを用いた初期テストを約１４ ，０００アンペアで開始、最初の１０００回の溶接の間継続し、適当な溶接に必 要な電流の回加は殆んどなく、あるいは全く無い。

以下の表１および２並びに表１および２に対応するキーとは電極の各種の選択し たテストを記載している。前記表は所定の溶接回数に対する１０００アンペア単 位の電流とインチ単位の溶接ナゲツトサイズ（ＷＮ）を示す各種テスト値に対す る電流スケジュールを記載している。これらの表からの選定した試験は図５と図 ６のグラフにプロットされている。これらのグラフはキロアンペア単位の電流に 対する溶接の回数をプロットしており電極に対する電流スケジュールを示してい る。また図５と６とには発明の背景のところで述べたＮａｄｋａｒｎｉの特許第 ４．５８８，８７０号に提供されているデータに基づいて選定された電流スケジ ュールがプロットされている。Ｎａｄｋａｒｎｉの特許第４，５８８．８７０場 合この点を考慮すべきことに注目されたい。

前記の表はテスト１がら１６までを反映している。勿論図５にプロットされたテ ストはテスト番号１，６．１１であり、またＮａｄｋａｒｎｉの特許第４，５８ ８．８７０号からのデータもプロットされ、表３からのもの（ＳＣＭ−３−１・ ＳｃＭ−３−２）および従来の銅合金を拒否している表４からのもの＜　ｓ　ｃ 　Ｍ−４）もプロットされている。以下のテスト即ちテスト番号１，２，３．４ ．５゜７・８・９・　１４・　１６並びにＳＣＭ−４が図６にプロ・ントされて 〜λる。

表１および２に対するキーは所定のテスト番号に対して・面半径１・ゝ−７径り を示している。それらは電極が雄か雌かく軸線方向の心した鼻を備えて〜）るか 盃か）および厚さおよび亜鉛メッキに関する鋼のタイプ（即ち一般的に知られて いる、０・７６ミリ＝０．０３０インチ、０９０等級）の如何と番よ関係な１１ ）。

スパングルパターンは中薄の大きさである。

前記テストの各々は、例えば凹形プロフィル１３５あるいは凹形プロフィル２３ ５のような凹形テーパプロフィル鼻部分を有する電極に対して行われた。各種の 面半径即ち凸形曲率半径Ｒを用いて電流スゲジュールを決定した。゛テストに用 いた溶接力は３６２ｋｇ　（８００ボンド）であった、絞りは８０サイクルで保 持時間は５サイクルであった。数種のテストに対して例えばパワーオンに７サイ クル、パワーオフに１サイクル、パワーオンに７サイクルという「７−１−７Ｊ の溶接サイクルとして示されているように電流脈動を用いた。テスト１０．１１ ．１２，１３．１４および１ジは１１−１−１１の溶接サイクルを有していた。

残りのテストは７−１−７の溶接サイクルを有していた。

刊行されたハンドブックの基準に基いて、溶接は０．７６ミリ（０，０３０イン チ）の鋼、４９８キロ（１１００ボンド）の剪断、および４．０６ミリ（０゜１ ６インチ）であると規定された。もし溶接がその規定を下延るとすれば、電流が 調整された。テストは以下の通りである。

表１および２に　るキー テスト　面の曲 番屋−對目り企≦ツユ乳」七部訓匙公ゴブ１４°°５／８”　Ｆｅｍａｌｅ　、 ０３０”　Ｃ９０２４”　５／Ｓ”　Ｍａｌｅ　、０３０”　Ｃ９０３４”　５ ／８”　Ｍａｌｅ　、０３０”　Ｃ９０４４”　５／８”　Ｍａｌｅ　、０３０ ”Ｃ９０５４”　５／８″　Ｍａｌｅ　、０３０”　（：９０６２″　５／８” 　Ｆｅｍａｌｅ　、０３０″Ｇ９０７　４”　３／４”　Ｆｅｍａｌｅ　、０３ ０”　Ｃ９０８４”　３／４”　Ｆｅｍａｌｅ　、０３０”　Ｃ９０９４”　３ ／４”　Ｆｅｍａｌｅ　、０３０”０９０１０６″　３／４”　Ｆｅｖａａｌｅ 　、０３０”Ｃ９０１１６”　３／４”　Ｆｅｍａｌｅ　、０３０”　Ｇ９０１ ２６″　３／４”　Ｆｅｍａｌｅ　、０３０″Ｇ９０１３　６”　３／４”　Ｆ ｅｍａｌｅ　、０３０”Ｃ９０１４２′３７４″　Ｆｅ＋ｏａｌｅ　、０３０” Ｃ９０１５２”　３／４”　Ｆｅｍａ　ｌ　ｅ　、０３０′’　に９０１６７″ 　５／８″　Ｆｅｍａｌｅ　、０３０″Ｇ９０前述の表に記載のテストにおいて 、数個の評価をすること力くできる１、５□。

４ミリ（６インチ）の半径を備えたテスト番号１０力）ら１３までζよｔｉ、、 ７）寿命。

初期部分に対するデータを提供するため初期の溶接に対してのみ行われり、各種 のテストにおいて、データは選定した溶接番号において採集し、表が示すようＣ ：同じ溶接番号に対して各テストがデータを採気したものでなかった。従って、 データが採集されていない個所の表は空白である。また、テストの１番は０回か ら３０００回の溶接まで概ね直線であり、１００回の溶接当り約２３５アンペア の平均増加率を有する良好な電流増加率を示していることが注目される。これら のテストは初期的なもので進行中である。

図５と６とに示すように、本発明が全体的に一貫し、概ね直線の電流の段階的増 加を提供する好適エンベロツブ即ち段階的電流増加範囲がある。そのようなエン ベロツブは図５および６において上方エンベロツブ６００と下方エンベロツブ７ ００を備えたものとして示されている。上方のエンベロツブ６００は１２，５０ ０アンペアの平均レベルにおいてＯから５０回の溶接まで水平方向にプロットさ れ、その後１００回の溶接当り２５０アンペアの増加比率において直線的に５０ 回の溶接から１０００回の溶接まで増える。下方のエンベロツブ７００は１１゜ ０００アンペアのレベルにおいて０回から５０回の溶接まで水平線としてプロッ トされている。その後５０回から１５００回の溶接まで下方のエンベロツブ７０ ０は１００回の溶接当り２００アンペアの直線比率で増加する０図示のように、 エンベロツブ６００と７００とは約１５００回の溶接において終り電極の初期寿 命の間での＠流値の範囲を示し、その範囲内では不当な調整はない、しかしなが ら、本発明は１５００回の溶接を越えても十分電極の寿命を提供し、１５００回 の溶接を越えて全体的に一定のｔ流段階的比率を典型的に有するコスト的に効果 的な電極を提供する。

試験１−１６はｔｉの溶接火口面でコーティングを付与することなく行われた。

しかしながら、前述のようにグラファイトコーティングを備えた初期テストは少 なくとも１０００回の溶接までと、潜在的にそれ以上でも特に良好な結果を示す 。

本発明によるグラファイトをコーティングした電極に対する電流の増加比率はコ ーティングしていない電極よりさらに小さいようである。このように、電流と溶 接回数とのグラフ上にプロットされると１Ｓ流スケジユールはより平坦な、即ち より小さいスロープを有するようである。

初期の５０回の溶接は約１１，０００アンペアと１２，５゜。アラ、ア。間。

亜鉛７ツキ金属。溶接接合をつくるに適した限界溶接を流を設定すル、従って、 上方のエンベロツブ６００と下方エンベロツブ７００とはそれにわたって電流ブ ０フィルが本発明によりプロットされている限界電流において開始する全体的に 直線軌道を画成する。溶接は電極が不具合になるまで１５００回の溶接を越えて も継続する０本発明のテストでは不具合になるまで４０００回以上の溶接に対す る！極の寿命があることを示している。電極は古く表面再仕上げの電極でなく新 しい本発明によ！極と溶接機において交換する。前述の直線的な増加は、本発明 の電極に対する最″ａｔ流スケジュールを追跡するように溶接機において電流を 段階的に予測可能に、かつより制御して溶接機が増加できるようにする点で有利 である。従って、を極の寿命は延び、その結果コストが節約される。特にそのよ うなプロフィルは前述の本発明の電極構造と共に使用される。この独特の組合せ により従来の技術に対して著しい利点を溶接作業員に対して提供する。この概ね 直線の溶接法を利用するために、溶接作業者は、少なくとも一方が本発明による もので、公知の溶接機において前述したものである一対のｔ８ｉ！を通常の要領 で提供する前記電極は従来の銅合金で作られている。溶接作業員は本発明による 一対の抵抗溶接電極の間で溶接接合部を押圧し、特定の溶接スケジュールにより 電極並びに溶接接合部を通して電流を流すことにより一連の溶接接合部を溶接す る。前述のテストに対して、初期５０回の溶接に対するこの溶接スケジュールは 本実施例においては約１１，０００アンペアおよび１２．５００アンペアの間で 限界電流として設定され、電極の間を順次溶接接合部を通し、かつ溶接毎にそこ に電流を通ず。この限界電流は例えば溶接されている金属の種類、金属上のコー ティングの介在可否とその種類、特定のナゲツトサイズと強度、およびその他の 要素のような変動要因によって変わりうる。しかしながら上限と下限の電流の間 で限界電流を設定する場合、上限アンペアは溶接部において脈動を発生させるに 十分高いアンペアとして定義される。下限アンペアは特定のナゲツトサイズと強 度の溶接を形成するに十分な熱を提供するには低すぎるアンペアと定義される０ 図６に示すように、テスト１６によれば、限界電流は１１，０００アンペアと１ ２，５００アンペアの間で図示した限界を流に対して１１，０００アンペアで５ ０回目の溶接で設定される。それにもかかわらず、エンベロツブ６００とエンベ ロツブ７００とは例示したテストの殆んどを網羅するに適した単なる例であるが 、各々は前述の限界電流を設定する前記定義に応じてより大きい電流値あるいは より小さい電流値でよい、このように、テスト１６は図示のようにエンベロツブ ６００および７００の間の範囲内に入らないが依然として本発明の範囲内である ・次の溶接、即ち５１回目から１５００回の溶接に対して、電流は順次段階的に 増加し、即ち図５と図６とにおいて上方エンベロツブ６００と下方エンベロ１． プ７００とによって示されるように１００回の溶接当り約２００アンペアと２５ ０アンペアの間での段階的増加比率で増加する。その後電極が不具合となるまで 溶接がｌ続する。従って、アンペアの概ね直線の増加が本発明の方法によって提 供され前述の利点を提供する。典型的には溶接された金属は、自動車工業に対し て−ｉ的である両面あるいは片面の亜鉛メッキ、あるいはドブ漬け、ガルバニー ル、電気ガルバニラム、純亜鉛、亜鉛−ニッケル、薄い有機性コーティングの下 の亜鉛−ニッケル、ドブ漬はガルバニール、ジルコプレックス、ドブ漬は亜鉛メ ッキ、あるいはジルコニウム等である０例えば、錫、鉛、ターンプレート、クロ ーム、有機性コーティング、カドミウムおよび／またはアルミニウムコーティン グのようなその他のコーティングを鋼に対して用いることができる。同様に、例 えば、チタン、ニッケル合金あるいはその他のような他の金属を溶接することが できる。

コーティングした金属あるいは非コーテイング金属の各種の組合せで溶接するこ とができる。

本発明による方法はまた、一対の抵抗溶接電極の間で金属部材を相互に押圧し、 少なくとも一方が本発明による抵抗溶接電極からなる電極を通して、かつ金属部 材を通して電流を流すことにより金属部材を相互に溶接するステップを含みうる 。

少なくとも一方の電極、かつ可能なら双方の電極は亜鈴コーティング即ち亜鉛メ ッキした面と接触する。

本発明を図面並びに前述の説明において詳細に示し、かつ説明してきたが、それ は例示であって、限定的性格でないものと考えられ、好適実施例を単に示し、説 明してきただけであり本発明の精神に入る全ての変更や修正は本発明に入るもの と理解される。

図５ 図６ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成　３年　４月ｊ−ｇ日 １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８９１０４６６０ ２、発明の名称 抵抗溶接電極と抵抗溶接法 ３、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国インディアナ用４６２０６゜インディアナポリス、サウ ス・グレー・ストリート　７０゜ビー・オー・ボックス　２２６６ 名　称　コンタクツ・メタルズ・アンド・ウェルディング・住　所　東京都千代 田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 電話　３２７０−６６４１〜６６４６ 請求の範囲 １．　ベース部分と、本体を冷却する手段と、前記ベース部分から突出し溶接火 口面で終る軸線長さの一体の鼻部分とを有する導電性金属本体を含み５前記鼻部 分が溶接中の自動ドレッシングのために前記ベース部分と前記溶接火口面の間で 凹形プロフィルテーバで内方にテーバがついており、前記溶接火口面が非平坦で 凸形の溶接火口曲面を有する形状を画成するように製作され、前記溶接火口面が 直径を有し、前記直径と前記溶接火口曲面とが前記溶接火口面の中心近傍でクラ ウン高さを画定し、前記クラウン高さが約０．００３インチ以下であって前記ｍ 接火口面の前記形状により廃材を半径方向に排出できるようにし、かつ前記溶接 火口面は電極の初期調整を排除する形状とされていることを特徴とする抵抗溶接 ｘｉ。

２、　前記溶接火口曲面が約２インチ乃至８インチの間の曲率半径を有している 請求項１に記載の電極。

３、　前記溶接火口曲面が約４インチの凸形曲率半径である請求項２に記載の電 極。

４、　前記本体の鼻部分がクローム、ジルコニウム、カドミウム、コバルト、ニ ッケル、ベリリウム、タングステン、アルミニウム、炭化タングステン、鉄およ びモリブデンからなる群から選択した１つ以上の金属と銅を組みきわせた従来の 鋼材料から作られている請求項３に記載の電極。

５、　前記溶接火口面が直径を有し、前記鼻部分が前記ベースから前記溶接火口 面までの軸線方向の長さを有し、前記直径が前記鼻長さに概ね等しい請求項４に 記載の電極。

６、　前記鼻部分の前記凹形プロフィルテーパがうす状面の錐台を画成し、前記 凹形プロフィルテーパが円の弧の凹形曲面を有している請求項５に記載の電極。

７、　前記火口面が初期の溶接くっつきを低減する材料の薄いコーティングを有 し、前記コーティングがロジウム、亜鉛、グラファイト、炭化チタニウム、グリ ースおよび炭素からなる群から選ばれている請求項６に記載の電極。

８、　前記コーティングがグラファイトからなる請求項７に記載の電極。

９、　前記本体の鼻部分がクローム、ジルコニウム、カドミウム、コバルト、ニ ッケル、ベリリウム、タングステン、アルミニウム、炭化タングステン、鉄、お よびモリブデンからなる群から選択した１つ以上の金属と銅とを組み合わせた従 来の非拡散強化の銅材料から作られている請求項１に記載の＄極。

１０、前記溶接火口面が直径を有し、前記鼻部分が前記ベースがら前記溶接火口 面までの軸線方向の長さを有し、前記直径が前記鼻の長さに等しい請求項４に記 載の装置。

］１、前記鼻部分の前記凹形プロフィルテーパがうす状面の錐台を画成し、前記 凹形プロフィルテーパが円の弧の凹形曲面を有している請求項１に記載の電極。

１２、前記溶接火口面が初期の溶接のくっつきを低減する材料の薄いコーティン グを有し、前記コーティングがロジウム、亜鉛、グラファイト、炭化チタニウム 、グリースおよび炭素からなる群から選択されたものである請求項１に記載の７ ４Ｆｌｉ。

１３゜前記クラウンの高さが約０．００２インチである請求項１に記載の電極。

１４、前記本体の前記鼻部分が非拡散強化の、基本的に純銅から作られている請 求項１に記載のｉａｉ。

１５、前記ベース部分と、本体を冷却する手段と、前記ベース部分から突出した 溶接火口面で終る軸線長さの一体の鼻部分とを有する導電性金属の本体を含み、 前記鼻部分が前記ベース部分と前記溶接火口面の間で凹形プロフィルテーパで内 方にテーバがついており、前記溶接火口面が凸形溶接火口曲面を画成するように 製作され、前記溶接火口面が直径を有し、前記直径と前記溶接火口曲面とが前記 溶接火口面の中心近傍でクラウン高さを画定し、前記クラウン高さが約０．００ １５インチ乃至０．００３インチの間の範囲にあり、前記鼻部分が前記ベース部 分から軸線方向に偏位していることを特徴とする抵抗溶接電極。

１７゜前記の従来の銅材料が約０．６％と１．２％の間のクロームと、残りが基 本的に銅の合金からなる請求項９に記載の電極。

１８、ｉｆＪ記本体の鼻部分が基本的に純銅で作られている請求項１ｏに記載の 電極。

１９、ベース部分と、本体を冷却する手段と、前記ベース部分がら突出し溶接火 口面で終る軸線長さの一体の鼻部分とを有する導電性金属の本体を含み、前記鼻 部分カ前記ゝ−７部分と前記溶接火口面との間で凹形プロフィルテーパで内方に チーバカつイテオリ、前記溶接火口面が凸形の溶接火口曲面を画成するように製 作サレ・前記溶接火口面が直径を有し、前記直径と前記溶接火口曲面とが前記溶 接火口面の中心近傍でクラウン高さを画定し、前記クラウン高さが約。、００１ ５インチ乃至０・００３インチの間の範囲にあり、前記鼻部分が前記ベース部分 から前記溶接火口面までの軸線長さを有し、前記直径が前記鼻部長さと等し３く 、前記鼻部分が前記ベース部分から軸線方向に偏位していることを特徴とする抵 抗溶接電極。

２０、前記コーティングがグラファイトからなる請求項１２に記載の電極。

２１、一対の抵抗溶接電極の間で金属部材を相互に押圧し、ＮＳの少なくとも一 方がベース部分と、本体を冷却する手段と、前記ベース部分から突出し、溶接火 口面で終る軸線長さの一体の鼻部分とを有する導電性金属本体を含み、前記鼻部 分が溶接中の自動ドレッシングのために前記ベース部分と前記溶接火口面との閏 で凹形プロフィルのテーバで内方にテーバがついており、前記溶接火口面が非平 坦で、前記溶接火口面の中心近傍でクラウン高さを画定する凸形の溶接火口曲面 を有する形状を有するように製作され、前記クラウン高さが約０．００３インチ 以下であって前記溶接火口面の前記形状により廃材を半径るステップを含む金属 部材を相互に溶接する方法。

２２、前記溶接火口面が約２インチ乃至８インチの間の曲率半径の全体的な曲面 を有している請求項２１に記載の方法。

２３、前記溶接火口曲面が約１０１．６ミリ（４インチ）の凸形曲率半径を有し ている請求項２２に記載の方法。

２４、前記本体の前記鼻部分が、クローム、ジルコニウム、カドミウム、コバル ト、ニッケル、ベリリウム、タングステン、アルミニウム、炭化タングステン、 鉄およびモリブデンからなる群から選択した１つ以上の金属と銅を組み合わせた 従来の、非拡散強化の銅材料から作られている請求項２３に記載の方法。

２５、前記溶接火口面が直径を有し、前記鼻部分が前記ベースから前記溶接火口 面マチ（’）軸線長さを有し、前記火口凹径が前記鼻長さと概ね等い１請求項２ ４に記載の方法。

２６、前記鼻部分の前記凹形プロフィルテーパがうす状面の錐台を画成し、前記 凹形プロフィルテーパが円の弧の凹形曲面を有している請求項２５に記載の方法 。

２７、前記溶接火口面が初期溶接のくっつきを低減する材料の薄いコーティング を有し、前記コーティングがロジウム、亜鉛、グラファイト、炭化チタニウム、 グリースおよび炭素力、らな６群から選択されている請求項２６に記載ノ方法。

２８、前記コーティングがグラファイトからなる請求項２７に記載の方法。

２９、前記本体の前記鼻部分がクローム、ジルコニウム、カドミウム、コバルト 、ニッケル、ベリリウム、タングステン、アルミニウム、炭化タングステン、鉄 およびモリブデンからなる群から選択された１つ以上の金属と銅を組み合わせた 従来の、非拡散強化の銅材料から作られている請求項２１に記載の方法。

３０、前記溶接火口面が直径を有し、前記鼻部分が前記ベース部分から前記溶接 火口面までの軸線長さを有し、前記直径が前記鼻長さに概ね等しい請求項２１に 記載の方法。

３１、前記鼻部分の前記凹形プロフィルテーパずうず状面の錐台を画成し、前記 凹形プロフィルテーパが円の弧の凹形曲面を有している請求項２１に記載の方法 。

３２、前記金属部材の少なくとも一方が亜鉛をコーティングした金属部材である 請求項２１に記載の方法。

３３、前記溶接火口面が初期溶接のくっつきを低減する材料の薄いコーティング を有し、前記コーティングからロジウム、亜鉛、グラファイト、炭化チタニウム 、グリースおよび炭素からなる群から選択される請求項２１に記載の方法。

３４、前記本体の前記鼻部分が非拡散強化の基本的に純銅から作られている請求 項２１に記載の方法。

３５、前記鼻部分が前記ベース部分から軸線方向に偏位している請求項２１に記 載の方法。

３６、金属部材を相互に一対の抵抗溶接電極の間を通し、少なくとも一方がベー ス部分と、本体を冷却する手段と、前記ベース部分から突出し溶接火口面で終る 軸線長さの一体の鼻部分とを有する導電性金属本体を含１、前記鼻部材が前記、 −ユ部分、前記溶接火ロ面との間で凹形ブ０７４）ｋ７−−バで内方番２チー″ がつ番つられ、前記溶接火ロ面力；２インチ乃至８インチのＥの曲率半径の全体 的な曲面を有する凸形溶接火口曲面を画成するように製作され・前記溶接火口面 が直径を有し、前記直径と前記溶接火口曲面とが前記溶接火口面の中心近傍でク ラウン高さを画定し、前記クラウン高さが約０．００１５インチ乃至０．００３ インチの間の範囲であり、前記溶接火口面が直径を有し、前記鼻部分が前記ベー スから前記溶接火口面まで軸線方向長さを有し・前記直径が前記鼻部分と概ね等 しく、前記鼻部分が前記ベース部分から軸線方向ζ；偏位して髪鳥る電極と、前 記金属部材とに電流を通して前記金属部材を相互に溶接するステップを含むこと を特徴とする金属部材を相互に溶接する方法。

３７６前記金属部材の少なくとも一方がコーティングされている請求項３４に記 載の方法。

３８、前記コーティングがアルミニウムである請求項３７に記載の方法。

３９、前記コーティングが亜鉛を含む請求項３７に記載の方法。

４０、前記金属部材の少なくとも一方がアルミニウムとアルミニウム合金とから なる群から選択されている請求項３４に記載の方法。

４１、前記溶接火口面が初期溶接のくっつきを低減するグラファイトの薄いコー ティングを有している請求項２９に記載の方法。

４２、前記の従来の銅材料が約０．６％と１．２％の間のクロームと残りが基本 的に銅の合金からなる請求項２９に記載の方法。

４３、前記コーティングがグラファイトからなる請求項３３に記載の方法。

４４、抵抗溶接機を用いてコーティングされた金属を一連の溶接接合部を作るよ う溶接するなめに溶接Ｓ極を単純に調整する方法において、電極の少なくとも一 方がクローム、ジルコニウム、カドミウム、コバルト、二・ノゲル、ベリリウム 、タングステン、アルミニウム、炭化タングステン、鉄およびモリブデンからな る群から選択された１つ以上の金属と銅を組み合わせている従来の鋼材料から作 られている導電性金属の本体を含み、前記本体がベース部分と、前記本体を冷却 する手段と、前記ベース部分から突出し溶接火口面において終る一体の鼻部分と を有し、前記鼻部分が前記ベース部分と前記溶接火口面との間で凹形プロフィル のテーバで内方にテーバがつＱ、前記溶接火口面が凸形の溶接火口曲面を画成す るように製作されている一対ノ抵抗ｉ８接電極を一連０溶接接合部ヲ押圧するよ うに抵抗溶接機に設け、その間で電流を通し・脈動の発生する上限電流とそれ以 下では適当に強力な溶接を形成する熱カｆ不十分である下限電流の間で、一連の 溶接の中の最初の約５０回の溶接内でコーティングされた金属を適当な生産のた めの溶接接合を形成する限界溶接電流を設定し、１００回の溶接当り２００アン ペアと１００回の溶接当り２５０アンペアの間の段階的な増加エンベロツブ内に 入る平均段階的増加比率であって、前記限界溶接電流からの全体的な直線増加で ある平均段階的増加比率で１５００回の溶接にわたって溶接電流を段階的に増加 させ、その後前記銅合金電極が不具合となるまで一連の残りの溶接接合の残りは ついて電流を段階的に増加して溶接し続けるステップを含む溶接を極を単純に調 整する方法。

４５、抵抗溶接機を用いてコーティングされた金属を一連の溶接接合部を作るよ う溶接するために溶接電極を単純に調整する方法において、電極の少なくとも一 方がクローム、ジルコニウム、カドミウム、コバルト、ニッケル、ベリリウム、 タングステン、アルミニウム、炭化タングステン、鉄およびモリブデンからなる 群から選択された１つ以上の金属と銅を組み合わせている従来の鋼材料から作ら れている導電性金属の本体を含み、前記本体がベース部分と、前記本体を冷却す る手段と、前記ベース部分から突出し溶接火口面において終る一体の鼻部分とを 有し前記鼻部分が前記ベース部分と前記溶接火口面との間で凹形プロフィルのテ ーパで内方にテーパがついており、前記溶接火口面が凸形の溶接火口曲面を画成 するように製作されている一対の溶接電極を一連の溶接接合部を押圧するように 抵抗溶接機に設け、その間で電流を通し、脈動の発生する上限電流と、それ以下 では適当に強力な溶接を形成する熱が不十分である下限電流との間で一連の溶接 の中の最初の約５０回の溶接内でコ・−ティングされた金属を適当に溶接接合を 形成する限界溶接電流を設定し、１００回の溶接当り２００アンペアと１００回 の溶接当り２５０アンペアとの間の段階的増加エンベロツブ内に入る平均段階的 増加比率であってＪ前記限界溶接電流からの全体的な直線的増加である平均段階 的増加比率で１５００回の溶接にわたって溶ｔ＃電流を段階的に増加させ、その 後前記調合！ＩＬ電極が不具合となるまで一連の溶接接合の残りについて電流を 段階的に増加し溶接し続け、 不具合となったｔ８ｉを溶接機から外し、溶接機の少なくとも１個の電極を、ク ローム、ジルコニウム、カドミウム、コバルト、ニッケＪし、ベリリウム、タン グステン、アルミニウム、炭化タングステン、鉄およびモリブデンからなる群か ら選択した１つ以上の＆属と銅を組み合わせた従来の銅材料から作られた導電性 金属の本体であって、ベース部分と、前記本体を冷却する手段と、前記ベース部 分か突出し溶接火口面で終る一体の鼻部分とを有し、前記鼻部分が前記ベース部 分と前記溶接火口面との間で凹形プロフィルテーパで内方へテーノくがつけられ 、前記溶接火口面が凸形の溶接火口曲面を画成するよう製作されてｔ）る本体か らなる新しい電極と取り換えるステップを含む溶接＄極を単純調整する方法。

４６、前記の平均の段階的増加比率が１００回の溶接当り約２３５アンペアであ る請求項４５に記載の方法。

４７、前記の平均の段階的増加比率が１００回の溶接当り約２３５アン′ベアで ある請求項４４に記載の方法。

４８、前記上限電流が約１２．５００アンペアであり、前記下限電流カイ約１１ ゜０００アンペアである請求項４４に記載の方法。

４９、前記銅合金電極が４０００回を越える溶接接ぎに用いられる請求項４４に 記載の方法。

５０、前記のコーティングした金属が少なくとも片側に亜鉛コーティングを有し ている請求項４４に記載の方法。

国際調査報告 １″１ｍｍ５ｌｌ＃１１４１　ＡＩｔｈｌｌ゛″″ＩＩ　ＰＣＴ／ＵＳ　８９１ ０４６６０国際調査報告

Claims (50)

【特許請求の範囲】
1. １．ベース部分と、本体を冷却する手段と、軸線方向長さが溶接火口面で終る前 記ベース部分から突出する一体の鼻部分とを有する導電性金属の本体を含み、前 記鼻部分が前記ベース部分と前記溶接火口面との間で凹形のプロフィルテーパで 内方にテーパがついており、前記溶接火口面が凸形の溶接火口曲面を画成するよ うに製作され、前記溶接火口面が面径を有し、前記の面径と前記溶接火口曲面と が前記溶接火口面の中心近傍でクラウン高さを画定し、前記クラウン高さが約０ ．００１５インチ乃至０．００３インチの間の範囲にあることを特徴とする抵抗 溶接電極。
2. ２．前記溶接火口曲面が約２インチ乃至８インチの間の曲率半径を有している請 求項１に記載の電極。
3. ３．前記溶接火口曲面が約４インチの凸形曲率半径である請求項２に記載の電極 。
4. ４．前記本体の鼻部分がクローム、ジルコニウム、カドミウム、コバルト、ニッ ケル、ベリリウム、タングステン、アルミニウム、炭化タングステン、鉄および モリブデンからなる群から選択した１つ以上の金属と胴を組み合わせた従来の銅 材料から作られている請求項３に記載の電極。
5. ５．前記溶接火口面が面径を有し、前記鼻部分が前記ベースから前記溶接火口面 までの軸線方向の長さを有し、前記面径が前記鼻長さに概ね等しい請求項４に記 載の電極。
6. ６．前記鼻部分の前記凹形プロフィルテーパがうず状面の錐台を画成し、前記凹 形プロフィルテーパが円の弧の凹形曲面を有している請求項５に記載の電極。
7. ７．前記溶接火口面が初期の溶接くっつきを低減する材料の薄いコーティングを 有し、前記コーティングがロジウム、亜鉛、グラファイト、炭化チタニウム、グ リースおよび炭素からなる群から選ばれている請求項６に記載の電極。
8. ８．前記コーティングがグラファイトからなる請求項７に記載の電極。
9. ９．前記本体の前記鼻部分がクローム、ジルコニウム、カドミウム、コバルト、 ニッケル、ベリリウム、タングステン、アルミニウム、炭化タングステン、鉄、 およびモリブデンからなる群から選択した１つ以上の金属と銅とを組み合わせた 従来の銅から作られている請求項１に記載の電極。
10. １０．前記溶接火口面が面径を有し、前記鼻部分が前記ベースから前記溶接火口 面までの軸線方向の長さを有し、前記面径が前記鼻の長さに等しい請求項１に記 載の電極。
11. １１．前記鼻部分の前記凹形プロフィルテーパがうず状面の錐台を画成し、前記 凹形プロフィルテーパが円の孤の凹形曲面を有している請求項１に記載の電極。
12. １２．前記溶接火口面が初期溶接のくっつきを低減する材料の薄いコーティング を有し、前記コーティングがロジウム、亜鉛、グラファイト、炭化チタニウム、 グリースおよび炭素からなる群から選択されたものである請求項１に記載の電極 。
13. １３．前記クラウンの高さが約０．００２インチである請求項１に記載の電極。
14. １４．前記本体の前記鼻部分が基本的に純銅で作られている請求項１に記載の電 極。
15. １５．前記鼻部分が前記ベース部分から軸線方向に偏位している請求項１に記載 の電極。
16. １６．前記溶接火口面が初期溶接のくっつきを低減するグラファイトの薄いコー ティングを有している請求項９に記載の電極。
17. １７．前記の従来の銅材料が約０．６％と１．２％の間のクロームと、残りが基 本的に銅である合金からなる請求項９に記載の電極。
18. １８．前記本体の前記鼻部分が基本的に純銅で作られている請求項１０に記載の 電極。
19. １９．前記鼻部分が前記ベース部分から軸線方向に偏位している請求項１０に記 載の電極。
20. ２０．前記コーティングがグラファイトからなる請求項１２に記載の電極。
21. ２１．一対の抵抗溶接電極の間で金属部材を相互に押圧し、電極の少なくとも一 方がベース部分と、本体を冷却する手段と、前記ベース部分から突出し溶接火口 面で終る軸線長さの一体の鼻部分とを有する導電性金属本体を含み、前記鼻部分 が前記ベース部分と前記溶接火口面との間で凹形プロフィルテーパで内方にテー パがついており、前記溶接火口面が約２インチ乃至８インチの間の曲率半径の全 体的な曲面を有する凸形溶接火口曲面を画成するように作られ、前記溶接火口曲 面が径を有し、その面径と前記溶接火口曲面とが前記溶接火口面の中心近傍でク ラウン高さを画成し、前記クラウン高さが約０．００１５インチ乃至０．００３ インチの間の範囲にある電極を通し、かつ前記金属部材を通して電流を流して金 属部材を相互に溶接するステップを含む金属部材を相互に溶接する方法。
22. ２２．前記溶接火口曲面が約２インチ乃至８インチの間の曲率半径の全体的な曲 面を有している請求項２１に記載の方法。
23. ２３．前記溶接火口曲面が約４インチの凸形曲率半径を有している請求項２２に 記載の方法。
24. ２４．前記本体の前記鼻部分がクローム、ジルコニウム、カドミウム、コバルト 、ニッケル、ベリリウム、タングステン、アルミニウム、炭化タングステン、鉄 およびモリブデンからなる群から選択された１つ以上の金属と組み合わせた銅を 有する従来の銅材料から作られている請求項２３に記載の方法。
25. ２５．前記溶接火口面が面径を有し、前記鼻部分が前記ベースから前記溶接火口 面までの軸線方向長さを有し、前記面径が前記鼻の長さと概ね等しい請求項２４ に記載の方法。
26. ２６．前記鼻部分の前記凹形プロフィルテーパがうず状面の錐台を画成し、前記 凹形プロフィルテーパが円の弧の凹形曲面を有している請求項２５に記載の方法 。
27. ２７．前記溶接火口面が初期溶接のくっつきを低減する材料の薄いコーティング を有し、前記コーティングがロジウム、亜鉛、グラファイト、炭化チタニウム、 グリースおよび炭素からなる群から選択されている請求項２６に記載の方法。
28. ２８．前記コーティングがグラファイトからなる請求項２７に記載の方法。
29. ２９．前記本体の前記鼻部分がクローム、ジルコニウム、カドミウム、コバルト 、ニッケル、ベリリウム、タングステン、アルミニウム、炭化タングステン、鉄 およびモリブデンからなる群から選択された１つ以上の金属と銅を組み合わせた 従来の銅材料から作られている請求項２１に記載の方法。
30. ３０．前記溶接火口面が面径を有し、前記鼻部分が前記ベース部分から前記溶接 火口面までの軸線長さを有し、前記面径が前記鼻長さに概わ等しい請求項２１に 記載の方法。
31. ３１．前記鼻部分の前記凹形プロフィルテーパがうず状面の錐台を画成し、前記 凹形プロフィルテーパが円の弧の凹形曲面を有している請求項２１に記載の方法 。
32. ３２．前記金属部材の少なくとも一方が亜鉛をコーティングした金属部材である 請求項２１に記載の方法。
33. ３３．前記溶接火口面が初期溶接のくっつきを低減する材料の薄いコーティング を有し、前記コーティングがロジウム、亜鉛、グラファイト、炭化チタニウム、 グリースおよび炭素からなる群から選択される請求項２１に記載の方法。
34. ３４．前記本体の前記鼻部分が基本的に純銅から作られている請求項２１に記載 の方法。
35. ３５．前記鼻部分が前記ベース部分から軸線方向に偏位している請求項２１に記 載の方法。
36. ３６．前記鼻部分が前記ベース部分から軸線方向に偏位している請求項３０に記 載の方法。
37. ３７．前記金属部材の少なくとも一方がコーティングされている請求項３４に記 載の方法。
38. ３８．前記コーティングがアルミニウムである請求項３７に記載の方法。
39. ３９．前記コーティングが亜鉛を含む請求項３７に記載の方法。
40. ４０．前記金属部材の少なくとも一方がアルミニウムおよびアルミニウム合金か らなる群から選択される請求項３４に記載の方法。
41. ４１．前記溶接火口面が初期溶接のくっつきを低減するグラファイトの薄いコー ティングを有している請求項２９に記載の方法。
42. ４２．前記の従来の銅材料が約０．６％と１．２％の間のクロームと、残りが基 本的に銅である合金からなる請求項２９に記載の方法。
43. ４３．前記コーティングがグラファイトからなる請求項３３に記載の方法。
44. ４４．抵抗溶接機を用いてコーティングされた金属を一連の溶接接合部を作るよ う溶接するために溶接電極を単純に調整する方法において、電極の少なくとも一 方がクローム、ジルコニウム、カドミウム、コバルト、ニツケル、ベリリウム、 タングステン、アルミニウム、炭化タングステン、鉄およびモリブデンからなる 群から選択された１つ以上の金属と銅を親み合わせている従来の銅材料から作ら れている導電性金属の本体を含み、前記本体がベース部分と、前記本体を冷却す る手段と、前記ベース部分から突出し溶接火口面において終る一体の鼻部分とを 有し、前記鼻部分が前記ベース部分と前記溶接火口面との間で凹形プロフィルの テーパで内方にテーバがつき、前記溶接火口面が凸形の溶接火口曲面を画成する ように作られている一対の抵抗溶接電極を一連の溶接接合部を押圧するように抵 抗溶接機に設け、その間で電流を通し、脈動の発生する上限電流とそれ以下では 適当に強力な溶接を形成する熱が不十分である下限電流の間で、一連の溶接の中 の最初の約５０個の溶接内でコーティングされた金属を適当に溶接接合を形成す る限界溶接電流を設定し、１００回の溶接当り２００アンペアと１００回の溶接 当り２５０アンペアの間の段階的増加エンベロップ内に入る平均段階的増加比率 であって、前記限界溶接電流からの全体的な直線的増加である平均段階的増加比 率で１５００回の溶接にわたって溶接電流を段階的に増加させ、その後前記銅合 金電極が不具合となるまで一連の溶接接合の残りについて電流を段階的に増加し 、溶接し続けるステップを含む溶接電極を単純調整する方法。
45. ４５．不具合となった電極を溶接機から取り外し、溶接機の少なくとも１個の電 極を、クローム、ジルコニウム、カドミウム、コバルト、ニッケル、ベリリウム 、タングステン、アルミニウム、炭化タングステン、鉄およびモリブデンからな る群から選択した１つ以上の金属と銅を組み合わせた従来の銅材料から作られた 導電性金属の本体であって、ベース部分と、該本体を冷却する手段と、前記ベー ス部分から突出し溶接火口面で終る一体の鼻部分とを有し、前記鼻部分が前記ベ ース部分と前記溶接火口面との間で凹形プロフィルテーパで内方へテーパがつけ られ、前記溶接火口面が凸形溶接火口曲面を画成するように作られている本体を 含む新しい電極と取り替えるステップをさらに含む請求項４４に記載の方法。
46. ４６．前記の平均の段階的増加比率が１００回の溶接当り約２３５アンペアであ る請求項４５に記載の方法。
47. ４７．前記の平均の段階的増加比率が１００回の溶接当り約２３５アンペアであ る請求項４４に記載の方法。
48. ４８．前記の上限の限界電流が約１２，５００アンペアであり、前記の下限の限 界電流が約１１，０００アンペアである請求項４４に記載の方法。
49. ４９．前記銅合金の電極が４０００回の溶接接合を越えた溶接に用いられる請求 項４４に記載の方法。
50. ５０．前記のコーティングした金属が少なくとも片側に亜鉛メッキを有する請求 項４４に記載の方法。