JPH0573516B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はスポツト溶接機用電極に関し、特に第
１の電極と、当該第１の電極と対向する第２の電
極と、先端が前記第１の電極の先端に接続される
第３の電極とを有するスポツト溶接機用電極に関
する。

（従来の技術） 高温雰囲気に晒される電子機器に使用される電
導線は、例えばポリエステルイミド等の耐熱性を
有する合成樹脂で被覆されており、この種の電導
線を端子に接続する場合、高温雰囲気においても
電気的接続が長期間に亘り保持されるように溶接
継手（スポツト溶接）により端子に接続される。
電導線を端子に溶接する場合には、溶接前に合成
樹脂の絶縁被覆膜を除去する必要があり、従来、
この被覆膜除去には、例えば、強アルカリの溶剤
（例えば、ソルコート）により溶解させる化学的
除去方法又は機械的除去方法が用いられてきた。
しかしながら、絶縁被覆膜を除去する作業は手間
と時間が掛かり、製造コストを上昇させる要因の
一つになつていた。

そこで、斯かる問題点を解決するために本題の
出願人は、従前に、ポリエステルイミド等の耐熱
性を有する合成樹脂で被覆された電導線を、特別
な前処理を施すことなく端子等に接続することが
可能な「スポツト溶接機」（特願昭62−6580）を
開示している。

このスポツト溶接機は、第１の電極と第２の電
極間にワークを挟持し、これらの電極間に通電す
ることにより前記ワークにスポツト溶接を施すス
ポツト溶接機において、前記第１の電極のワーク
当接部位に第３の電極の一端を当接密着させ、該
第３の電極の他端を前記第２の電極側に電気的に
接続し、前記第１及び第３の電極は前記第２の電
極より高い電気抵抗値を有するように構成したも
のである。

このスポツト溶接機によれば、第１の電極及び
第３の電極と第２の電極との間に、例えば、加熱
により溶融除去されるべき合成樹脂被覆膜で被覆
された電導線とこれを接続すべき電極からなるワ
ークを重ね合わせてこれを挟持させた後、通電を
開始すると、先ず、合成樹脂被覆膜に阻止されて
電流は第１の電極から第３の電極の経路（又は、
その逆の経路）を通つて流れる。このとき電気抵
抗値の高い第１及び第３の電極は発熱して瞬時に
高温となり前記合成樹脂被覆膜を溶融させ、この
被覆膜の溶融により電気的絶縁性が破壊されて電
流は第１の電極から直接第２の電極に向かつて流
れ、ワークの溶接が可能となる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、前記スポツト溶接機においては、第
１の電極の先端と、第３の電極の先端とは良好に
密着し、接触面積が大きくとれ、溶接時に第３の
電極の先端に発熱を集中させることができ、更
に、第１及び第３の電極の耐久性の向上及びワー
クの溶接強度を高めることが必要である。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、第
１、第３の電極を良好に且つ大きな接触面積で密
着させ、被膜剥離時に第３の電極の先端に均一に
発熱を集中させることができ、更に、これらの各
電極の耐久性の向上及びワークの溶接強度を高め
ることのできるスポツト溶接機用電極を提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明によれば、先
端を軸に垂直な面に対して所定の傾斜角度をなし
断面略半円状の係合溝を形成された第１の電極
と、先端面を前記第１の電極と離隔対向して配置
される第２の電極と、先端の一側面を前記第１の
電極の溝の曲率半径よりも小さい曲率半径の断面
略半円状の曲面とされて前記係合溝に所定の長さ
嵌合当接され、側面を前記第１の電極の軸に垂直
な平面とされワークへの当接面とされる第３の電
極とを備えた構成としたものである。

そして、第１の電極の係合溝の傾斜角は、０〜
30°の範囲に設定することが好ましい。

また、第１の電極の係合溝は、当該溝の途中か
ら傾斜角を大きくして前記第３の電極の先端との
当接面の長さを規制するようにしている。

更に、第２又は第３の電極の何れか一方の電極
の端面は、前記ワークの入出方向に沿つて所定の
角度で傾斜している。

（作用） 第１の電極の断面半円状の係合溝内に第３の電
極の断面半円状の先端を嵌合当接させると、各電
極の曲面の略中央が当接し合い、この当接状態で
通電させると、これら両電極の当接部が電蝕によ
り略前面に亘り良好に密着し、しかも、密着面が
曲面であるために平面に比して接触面積が大きく
なる。これにより第３の電極の先端が均一に発熱
して加熱される。

第１の電極の係合溝の傾斜角を０〜30°の範囲
の小さい角度に設定することにより、溶接時に第
１及び第３の電極をワークに押圧した際に当該第
３の電極が第１の電極から抜け出さないようにす
る。

また、第１の電極の係合溝を当該溝の途中から
傾斜角を大きくし、第３の電極の先端との当接面
の長さを規制することにより当該第３の電極の先
端に発熱を集中させると共に、溶接電流を安定化
し、電蝕に起因するクラツクの発生を防止するよ
うに作用する。

更に、第２又は第３の電極の何れか一方の電極
の端面を、ワークの入出方向に沿つて所定の角度
で傾斜させることにより、線材等を溶接する際に
溶接部分が基端側から先端側にテーパ状なり、基
端に連設する部分の強度が低下することを防止す
るように作用する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図は本発明に係るスポツト溶接機用電極を
適用したスポツト溶接機の正面図、第２図はその
側面図である。スポツト溶接機１の基台２上に本
体フレーム３が載置固定され、本体フレーム３の
正面上部には上下に移動可能に上部電極支持アー
ム４が取り付けられている。この上部電極支持ア
ーム４はエアシリンダ等のアクチユエータ５によ
り上下方向に駆動される。アクチユエータ５には
上部電極支持アーム４即ち、後述する第１及び第
３の電極７，９を支持する電極ホルダ１０，１２
の上下方向移動量を規制する調整ネジ５ａが設け
られており、この調整ネジ５ａの調整により電極
７，９のワーク圧接力が所要値に調節される。

電極ホルダ１０は第１の電極７の先端を下方に
向けて上部電極支持アーム４に支持され、当該電
極ホルダ１０は水冷ジヤケツトにより構成されて
おり、冷却水により第１の電極７を冷却するよう
になつている。第３の電極９は、第２図に示すよ
うに第１の電極７の後方、且つ斜め上方からその
先端部が当該第１の電極７の先端（ワーク当接部
位）に当接密着するように、上部電極支持アーム
４に電極ホルダ１２を支持されている。この電極
ホルダ１２も水冷ジヤケツトにより構成されてお
り、冷却水により電極９を冷却するようになつて
いる。

基台２の上面の、前記上部電極支持アーム４の
下方対向位置に下部電極支持アーム６が固設され
ており、この下部電極支持アーム６には第２の電
極（固定電極）８を支持する電極ホルダ１１が支
持されている。この第２の電極８は先端面を上方
に向け且つ、第１の電極７の端面及び第３の電極
９の斜め端面に対向させて固定されている。この
第２の電極８の電極ホルダ１１も水冷ジヤケツト
により構成され、冷却水により電極８を冷却する
ようになつている。尚、各電極ホルダ１０〜１２
には夫々各冷却水供給ポート１０ａ〜１２ａと、
冷却水排出ポート１０ｂ〜１２ｂが設けられてお
り、これらの冷却水供給ポート１０ａ〜１２ａ及
び冷却水排出ポート１０ｂ〜１２ｂは冷却系（図
示せず）に接続されて冷却水が供給される。

第１の電極７は第３図乃至第５図に示すように
中実の丸棒により形成され、先端７ａの端面は軸
に対して垂直な面に対して所定の角度θを成して
斜めに切り欠かれ、当該端面中央には半径r₁の断
面略半円状の係合溝７ｂが刻設されている。この
係合溝７ｂは第３図に示すように連設される２つ
の溝７ｃと７ｄとからなり、溝７ｃは底面の長さ
をd₁、溝７ｄは底面の長さをd₂とされている。更
に、溝７ｃの底面の傾斜角は前記傾斜角θとさ
れ、溝７ｄの底面の傾斜角は溝７ｃの底面の傾斜
角θよりも大きい角度に設定されている。そし
て、溝７ｃは第３の電極９と密着するための溝と
され、溝７ｄは当該第３の電極９の密着しない逃
げ部とされている。また、第２の電極８は第１の
電極７と同径の中実丸棒とされている。

第３の電極９は第６図乃至第８図に示すように
第１の電極７よりも僅かに小径の中実丸棒により
形成され、先端９ａは端面の直径上を通り軸に対
して前記角度θをなす平面により斜めに切り欠か
れ、一側面９ｂは半径r₂（＜r₁）の曲面とされ、
他端面９ｃは平面とされている。そして、曲面を
なす一側面９ｂは第１の電極７の係合溝７ｂの溝
７ｃに当接嵌合され、他側面９ｃはワークとの当
接面とされる。

第３の電極９の先端９ａの曲面９ｂは第１の電
極７の溝７ｃに嵌合し、且つこれらの半径r₁とr₂
との差Δr（＝r₁−r₂）は、通常の嵌め合いの加工
公差よりも僅かに大きい値に設定される。例え
ば、第３の電極９の曲面９ｂの半径r₂は、第１の
電極７の溝７ｃの半径r₁に対して、0.93r₁＜r₂＜
0.95r₁の範囲内の値に設定することが好ましい。

半径r₂上限値は、第９図乃至第１１図に示すよ
うに、第１の電極７の溝７ｃに第３の電極９の先
端９ａを嵌合させる場合、これらの各電極の加工
誤差、取付誤差等を吸収する値に設定するだけで
は足らず、溝７ｃの内面と電極９の側面９ｂとの
両曲面がこれらの各両曲面の中心Ｐにおいて確実
に当接することができる値に設定され、更に、半
径r₂の下限値は、このように当接させた状態で通
電させたときに、第１１図に示すように当接する
局面同士の電蝕により両曲面を略全面に亘り良好
に密着させることが出来る最小値に設定するため
である。また、密着する電極７の溝７ｃと電極９
の側面９ｂを曲面とすることにより、これらの両
電極の密着面積を平面とした場合に比して大きく
すくことができる。

これにより、第３の電極９の曲面９ｂが第１の
電極７の溝７ｃ内に偏つて、例えば、曲面９ｂの
一側のみが溝７ｃの内面に当接したり、或いは曲
面９ｂの両側が溝７ｃの内面に当接しているにも
拘らず中央が当接していないというような不具合
を防止することができる。

第１の電極７と第３の電極９の先端９ａとは第
９図に示すように第１の電極７の溝７ｃにおいて
密着して電気的に接続され、溝７ｄと電極９の先
端９ａとは離隔している。従つて、電極７から電
極９への溶接電流は溝７ｃ及び当該溝７ｃと密着
する部分に集中して流れ、この結果、電極９の先
端９ａの端部近傍９a′に発熱を集中させることが
できる。

そして、第１の電極７は先端面を下方に向けて
垂直に配設され、第３の電極９は当該第１の電極
７に対して後方、且つ斜め上方から溝７ｃに先端
９ａを嵌合密着され、平面９ｃが水平な状態でワ
ークに当接するように配設される。従つて、第３
の電極９は水平面に対して前記所定の角度θをな
して配置される。この所定の角度θは例えば、８
〜30°の範囲に設定され、特に、13°程度が好まし
い。このように第１の電極７と第３の電極９との
密着部分を傾斜させることにより、溶接電流が安
定すると共に、電蝕に起因するクラツクの発生を
防止させることができ、これらの電極の耐久性が
向上する。

また、第２の電極８は第１２図に示すように、
前記第１及び第３の各電極７及び９と対向する端
面８ａを軸方向に垂直な平面に対して所定の角度
θ′に傾斜して形成されている。そして、当該端面
８ａの傾斜方向はワークの搬入方向Ａ又は搬出方
向Ｂに沿つて傾斜するように設定されている。
尚、この端面８ａは傾斜面の上端がワークの先端
側に一するように設定することが好ましい。この
電極８の端面８ａの傾斜角θ′は、１〜3°程度に設
定されるが、ワークが線材である場合には当該線
材の線径により適宜の値に設定することが好まし
い。

このように、第２の電極８の端面８ａを傾斜さ
せることにより、ワークの溶接強度特に、線材等
を溶接する場合に、溶接部分を基端側から先端側
にテーパ状とすることができ、当該溶接部分の基
端に連設する部分の強度が低下することを防止す
ることができる。

第１及び第３の電極７及び９は第２の電極８よ
り高い電気抵抗値を有し、第１及び第３の電極７
及び９の電極材料として、例えば、モリブデン及
びタングステン等が好適に使用される。また、第
２の電極８の電極材としては、例えば、タングス
テン(W)35wt％含有Cu、銀（Ag）含有タングステ
ン(W)、ジルコニウム（Zr）含有のタングステン
(W)等が好適に使用される。尚、第１〜第３の電極
７〜９の材料としては前記材料の他に、電気的特
性が同一のタングステン合金等を使用してもよ
い。

第１の電極７の基端側は第１３図に示すように
電導線２１を介して溶接トランス２０の２次コイ
ル２０ａの一端に、第３の電極９の基端側は電導
線２２を介して第２の電極２２の基端側と共に２
次コイル２０ａの他端に接続されている。また、
溶接トランス２０の１次コイル２０ｂは電源制御
回路２３に接続されている。

次に、上述のように構成されるスポツト溶接機
１の作動手順とその作用を、ワークとして、例え
ば、素線径0.28φにポリエステルイミドにより被
覆された外径0.31φの電導線３０を導電性の端子
部材３１（第１４図）に溶接する場合を例に説明
する。

先ず、各電極ホルダ１０〜１２の水冷ジヤケツ
トに冷却水を供給しておき、第１４図に示すよう
に、端子部材３１の上面所要位置に電導線３０を
重合したワークを矢印Ａで示す方向から第２の電
極８上に載置し、アクチユエータ５を作動させて
第１及び第３の電極７及び９を降下させ、電極９
の平面９ｃをワークに圧接させ、第１及び第３の
電極７及び９と第２の電極８間にワークを挟持さ
せる。

次いで、交流溶接電力が所定値、例えば、１次
コイル２０ｂに3KVAとなるように電源制御回路
２３を調整して２次コイル２０ａに周波数50Hzの
電流を流す。溶接電流を投入した直後は、電導線
３０は被覆膜３０ｂにより被覆されているので絶
縁性を有し、電流は第１の電極７と第２の電極８
間には直接流れず、電導線２２及び第３の電極９
を介し第１の電極７、電導線２１、２次コイル２
０ａ、電導線２２で形成される閉回路を流れる。
このとき、第１及び第３の電極７及び９は第２の
電極８より高い電気抵抗値を有し、しかも第１の
電極７と第３の電極９とは単にそれらの先端部が
互いに当接して接続されるだけであるから、通電
に伴つて抵抗値の高い当接部近傍９a′（第９図）
が急激に発熱して高温になる。

第１及び第３の電極７及び９の加熱により電導
線３０の被覆膜３０ｂが溶融して剥離され、素線
３０ａが露出して第１の電極７及び端子部材３１
に対して導通状態になる。この導通により溶接電
流はワークを介して第１の電極７と第２の電極８
間で直接流れるようになり、素線３０ａと端子部
材３１とが溶接される。

この時、第２の電極８の端面８ａが傾斜してい
るために第１５図に示すように溶着時に第１、第
３の電極７，９の押圧力により端子部材３１と素
線３０ａとが当該端面８ａに沿つて傾斜し、この
結果、第１５図乃至第１７図に示すように当該素
線３０ａの、第３の電極９との当接面３０ｃが基
端側から先端側に向かつて薄くなるテーパ状とな
る。これにより、特に、素線３０ａの溶接部分の
基端との連設部分３０ｄの強度の低下が防止され
る。第２の電極８の端面８ａを傾斜させない場合
には当該素線３０ａの第３の電極９と当接する部
分即ち、溶接部分は第１６図、第１７図に２点鎖
線３０c′で示すように偏平に押し潰され、この結
果、溶接部分の基端との連設部分３０ｄの強度が
低くなる。

尚、上記実施例においては、第２の電極８の端
面８ａを水平面にし対して角度θ′傾斜させ、第３
の電極９の面９ｃを水平にした場合について記述
したが、反対に第２の電極８の端面８ａを水平に
し、第３の電極９の面９ｃを傾斜させるようにし
てもよい。

第１、第３の電極７，９の加熱、被覆膜３０ｂ
の溶接剥離、及び素線３０ａと端子部材３１の溶
接は極めて短時間に終了させることができ、例え
ば溶接トランス３０への通電時間（溶接時間）は
22サイクル相当時間、即ち、約440ｍsec程度に設
定しておけば良い。溶接時間は、溶接される電導
線３０の素線径、端子部材３１の板厚等、ワーク
によつて異なるが、この溶接時間が短すぎると溶
接継手の強度が不十分となり、長過ぎると素線３
０ａの圧壊が生じたり、素線３０ａが焼鈍され脆
くなるという不都合が生じるので、溶接時間はこ
れらを考慮して適宜値に設定すればよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、先端を軸
に垂直な面に対して所定の傾斜角度をなし断面略
半円状の係合溝を形成された第１の電極と、先端
面を前記第１の電極と離隔対向して配置される第
２の電極と、先端の一側面を前記第１の電極の溝
の曲率半径よりも小さい曲率半径の断面略半円状
の曲面とされて前記係合溝に所定の長さ嵌合当接
され、他側面を前記第１の電極の軸に垂直な平面
とされワークへの当接面とされる第３の電極とを
備えた構成としたので、第１の電極と第３の電極
との当接部の組み付け等に起因する偏りがなくな
り、これらの電極は当接面の略中央で当接させる
ことができ、且つこれらの両電極の当接面が電蝕
により良好に密着する。しかも、当接面曲面とす
ることにより接触面積の増大が図られる。

また、第１の電極の係合溝の傾斜角を０〜30°
の範囲の小さい角度に設定することにより、溶接
時に第１及び第３の電極をワークに押圧した際に
当該第３の電極が第１の電極から抜け出すことを
防止することができる。

また、第１の電極の係合溝を当該溝の途中から
傾斜角を大きくし、第３の電極の先端との当接面
の長さを規制することにより当該第３の電極の先
端に発熱を集中させることができ、溶接時間の短
縮を図ることが可能となる。

更に、第３の電極を第１の電極に対して傾斜さ
せることにより溶接電流の安定化を図ることが可
能となると共に、これらの電極の溶接電流による
電蝕に起因するクラツクの発生を有効に抑制する
ことができ、各電極の耐久性を大幅に向上させる
ことが可能となる。

更に、第２又は第３の電極の何れか一方の電極
の端面を、ワークの入出方向に沿つて所定の角度
で傾斜させることにより、特に、線材等を溶接す
る際に溶接部分が基端側から先端側にテーパ状と
なり、この結果、当該ワークの基端に連設する部
分の強度が低下することを防止できる等の優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスポツト溶接機用電極を
適用したスポツト溶接機の一実施例を示す正面
図、第２図は同側面図、第３図は第２図の第１の
電極の先端の一部切欠拡大図、第４図は第３図の
矢印方向側面図、第５図は第３図の矢印方向
端面図、第６図は第２図に示す第３の電極の先端
の拡大図、第７図は第６図の底面図、第８図は第
６図の矢線−に沿う断面図、第９図は第１及
び第３の電極の先端の接続部分の断面図、第１０
図は第９図の矢線−方向に沿う断面図、第１
１図は第１０図の電極の密着状態を示す図、第１
２図は第１図に示すスポツト溶接機の第２の電極
の先端の拡大図、第１３図は第１図のスポツト溶
接機の結線回路図、第１４図は第１乃至第３の電
極にワークを挟持した状態を示す一部断面要部拡
大図、第１５図は第１４図に示すワークの溶接時
における電極とワークとの関係を示す図、第１６
図は第１５図に示すワークの溶接後の溶接部分の
側面図、第１７図は第１６図の平面図である。 １……スポツト溶接機、２……基台、３……本
体フレーム、４……上部電極支持アーム、５……
アクチユエータ（エアシリンダ）、６……下部電
極支持アーム、７……第１の電極、８……第２の
電極、９……第３の電極、１０〜１２……電極ホ
ルダ、２０……溶接トランス、２３……電源制御
回路、３０……電導線、３０ａ……素線、３０ｂ
……被覆膜、３１……端子部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端を軸に垂直な面に対して所定の傾斜角度
   をなし断面略半円状の係合溝を形成された第１の
   電極と、先端面を前記第１の電極と離隔対向して
   配置される第２の電極と、先端の一側面を前記第
   １の電極の溝の曲率半径よりも小さい曲率半径の
   断面略半円状の曲面とされて前記係合溝に所定の
   長さ嵌合当接され、他側面を前記第１の電極の軸
   に垂直な平面とされワークへの当接面とされる第
   ３の電極とを備えたことを特徴とするスポツト溶
   接機用電極。 ２ 前記第１の電極の係合溝の傾斜角は、０〜
   30°の範囲に設定することを特徴とする請求項１
   記載のスポツト溶接機用電極。 ３ 前記第１の電極の係合溝は、当該溝の途中か
   ら傾斜角を大きくして前記第３の電極の先端との
   当接面の長さを規制したことを特徴とする請求項
   １記載のスポツト溶接機用電極。 ４ 前記第２又は第３の電極の何れか一方の電極
   の端面は、前記ワークの入出方向に沿つて所定の
   角度で傾斜していることを特徴とする請求項１記
   載のスポツト溶接機用電極。