JPH0957455A - スポット溶接用裏当材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩耗し難く長期間継続的な使用と漏電を無く
すことを可能にし、被加工物に溶接痕を発生させず、溶
接の打点変化に対する位置調整を短時間で行い、溶接工
程の稼働率を向上させる。 【解決手段】 裏当材本体２の上に耐摩耗性、電気絶縁
性及び熱伝導性に優れたセラミックス製チップ３を脱落
防止状態にして支承し、該セラミックス製チップ３には
被加工物であるドアＤが当接する上向き受面３ａを有
し、チップ３の下面３ｂと裏当材本体２の上面２ａとの
少なくともいずれか一方に球面を形成し、該上向き受面
３ａをドアＤの当接面Ｊ１の傾斜に合わせて傾斜自在に
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のボディの
ドア等ハゼ折りした継手部をスポット溶接するのに用い
られるスポット溶接用裏当材に関し、美的外観を要する
溶接部品を対象とする場合に適している。

【０００２】

【従来の技術】自動車用ボディのドアなどのシリーズ溶
接では、外観、安全及び防錆上の要請から端縁部にハゼ
折り加工を行い、その後スポット溶接を行っている。こ
のようなスポット溶接を行う際に、溶接用の電極によっ
て被加工物に大きな押圧力を加えるので、該押圧力に耐
える通称バックバーと呼ばれる裏当材を必要とする。裏
当材としては、通常、溶接時に発生する熱の影響を排除
するために、クロム銅合金が多く用いられており、ドア
外側の溶接痕の生成を防止するために電極に対する該裏
当材自体の接触面積を大きくし、単位面積当たりの電流
量を減少させていた。

【０００３】しかしながら、溶接時の熱及び加熱による
裏当材のクリープ変形、摩耗による溶接痕の生成及びド
アの変形等の問題が生じ、定期的な裏当材の取付け位置
調整、接触面の再調整及び溶接後のドアの研磨工程が必
要であった。また、構造上の問題から裏当材への漏電が
避けられない。

【０００４】そこで、従来のスポット溶接用裏当材とし
て、図１２及び図１３に示すようなものが実公平３−４
９８１９号公報において提案されている。このスポット
溶接用裏当材３１は、裏当材本体３２をアルミナ系セラ
ミックス製絶縁材で形成し、支持部を除く上部外周面に
クロム銅合金製リング３３を焼きばめして構成されてい
る。

【０００５】そして、上記従来のスポット溶接用裏当材
は、受面３１ａ上にドア内板Ｄ１を上側にしてドアＤの
継手部Ｊを載せ、陰極をドア内板Ｄ１に接続した電源３
４に溶接用電極３５を接続し、この電極３５に所定のプ
レス圧を加えた状態にてドアＤの継手部Ｊのスポット溶
接を行うのに使用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のスポット溶
接用裏当材３１の場合、クロム銅合金製裏当材のよう
な、裏当材の摩耗やそれに伴うドアＤの変形、溶接痕の
生成、漏電し易い等の問題点は解決される。

【０００７】しかし、ドアＤのシリーズ溶接では、受面
３１ａをドアＤの当接面Ｊ１に平行にしないと、クロム
銅合金製リングを用いている場合においてもドアＤの変
形は避けられない。そのため、図１２に示すように受面
３１ａを加工して傾斜させるか、又は図１３に示すよう
に本体３２を傾斜させる必要がある。裏当材３１を加工
する場合にあっては、アルミナ系セラミックスを複数形
状に加工することが難しいことに加えて、複数個の裏当
材３１の全てを異なる形状に加工しなければならないの
で、効率的とは言えず、裏当材３１を傾ける場合にあっ
ては、同時に複数個の全てについて傾きと高さの調整を
行う必要があるので調整が困難で長時間を浪費するとい
う欠点があった。さらに、長期間の使用によって、溶接
用電極３５が消耗して短くなり、溶接の打点が変化して
再調整を行う際にも長時間を要するという問題点もあっ
た。

【０００８】本発明は、上述のような従来の問題点に鑑
みなされたものであって、その目的とするところは、摩
耗し難く長期間継続的に使用できて、漏電が無く、被加
工物に溶接痕が発生せず、溶接の打点変化に対する位置
調整を短時間で行うことができ、溶接工程の稼働率を向
上させることができるスポット溶接用裏当材を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の本発明は、金属製の裏当材本体で
被加工物を支持しスポット溶接するのに用いられるスポ
ット溶接用裏当材において、前記裏当材本体の上に耐摩
耗性、電気絶縁性及び熱伝導性に優れたセラミックス製
チップを脱落防止状態にして支承し、該セラミックス製
チップには被加工物が当接する上向き受面を有し、該上
向き受面を被加工物の当接面の傾斜に合わせて傾斜自在
にしたことを特徴とする。請求項２に記載の本発明は、
請求項１に記載のスポット溶接用裏当材において、前記
セラミックス製チップの下面と前記裏当材本体の上面と
の少なくともいずれか一方に球面を形成したことを特徴
とし、請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載のス
ポット溶接用裏当材において、前記裏当材本体と前記セ
ラミックス製チップとの間には、球面を有するセラミッ
クス製の球面部材を介在させたことを特徴とし、請求項
４に記載の本発明は、請求項１、請求項２又は請求項３
のいずれかに記載のスポット溶接用裏当材において、前
記裏当材本体で支承した前記セラミックス製チップの支
点を溶接用電極の打点位置の変化に合わせて移動可能に
したことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係るスポッ
ト溶接用裏当材について、自動車のドアを被加工物とす
る場合を例として、図面を参照しながら詳細に説明す
る。図１は本発明の第１の実施の形態に係るスポット溶
接用裏当材を示す側断面図、図２はそのスポット溶接用
裏当材の使用状態を示す概略構成図である。

【００１１】この実施の形態に係るスポット溶接用裏当
材１を使用してスポット溶接されるドアＤは、ドア内板
Ｄ１とドア外板Ｄ２とを備え、端縁におけるドア外板Ｄ
２の部分を内側へ折り返して折曲片Ｂを形成し、この折
曲片Ｂの部分にドア内板Ｄ１の端縁が挟み込まれた状態
にて両者の継手部Ｊを形成している。

【００１２】スポット溶接用裏当材１は、裏当材本体２
と、この裏当材本体２の上に設置したセラミックス製チ
ップ３とによって構成されている。

【００１３】裏当材本体２は、機械構造用炭素鋼（ＪＩ
Ｓ記号Ｓ４５Ｃ）を用いた金属製直方体からなってい
て、平らな上面２ａを有し、この上面２ａの四方に一体
に備えた脱落防止壁２ｂで該上面２ａを囲繞しており、
上面２ａに設置されるチップ３を脱落防止壁によって脱
落防止した状態にして支持している。

【００１４】チップ３は、四角形の窒化珪素焼結体のセ
ラミックスからなり、裏当材本体２の上面２ａよりも若
干小さい平らな上向き受面３ａを有し、下面３ｂを下に
凸の球面状に形成してあり、この下面３ｂを裏当材本体
２の上面２ａに当接させて傾斜自在に支承されており、
上向き受面３ａに継手部Ｊの当接面Ｊ１が当接しドアＤ
が載せられる。

【００１５】チップ３は、以下の性質を有するのが望ま
しい。耐摩耗性に優れている。これはメンテナンスフ
リー化のためである。電気絶縁性に優れている。漏電
防止のためである。高強度、高靱性である。チッピン
グ、破損防止のためである。熱伝導性に優れている。
溶接部の材質の変化及びクリープ変形防止のためであ
る。被溶接物との反応性が低い。

【００１６】本発明の上記第１の実施の形態に係るスポ
ット溶接用裏当材１を使用したスポット溶接の試験例に
ついて説明する。図２において、スポット溶接用裏当材
１のチップ３の受面３ａ上にドア内板Ｄ１を上側にして
継手部Ｊの当接面Ｊ１を当接させてドアＤを載せ、陰極
をドア内板Ｄ１に接続した電源７に溶接用電極８を接続
し、セラミックス製チップ３の曲げ強度が６００ＭＰa
で、電極８に２５０ｋｇのプレス圧を加えてドアＤの継
手部Ｊのスポット溶接を行った。

【００１７】スポット溶接用裏当材１は、セラミックス
製チップ３の体積が小さいほど信頼性が高い。また、チ
ップ３の上向き受面３ａの面積が小さいほどアラインメ
ント調整が容易である。チップ３を装着した裏当材１に
よるシリーズ溶接では、完全に絶縁され漏電がないこと
により、有効電流が増加し、溶接時の所要電流値を大幅
に削減することができた。また、裏当材１の摩耗がほと
んど無いため、裏当材１の取付位置の再調整及び溶接後
の研磨工程が不要となった。

【００１８】図３は上記第１の実施の形態の変形例に係
るスポット溶接用裏当材を示す側断面図であり、図１と
対応する部分に同一符号を付けてある。このスポット溶
接用裏当材１は、裏当材本体２の脱落防止壁２ｂで囲繞
された上面２ａを上に凸の球面状に形成し、チップ３の
下面３ｂを受面３ａに平行な平面にしてある点が図１及
び図２に示すものと異なっている。

【００１９】図４及び図５は上記第１の実施の形態のそ
れぞれ別の変形例に係るスポット溶接用裏当材を示す側
断面図である。図４に示すスポット溶接用裏当材１は、
裏当材本体２の脱落防止壁２ｂで囲繞された上面２ａに
凹状球面を形成し、チップ３の下面３ｂを平らな受面３
ａとは異なり凹状の上面２ａに適合した凸状球面にして
ある。図５に示すスポット溶接用裏当材１では、裏当材
本体２の上面２ａに凸状球面を形成し、チップ３の下面
３ｂを該凸状上面２ａに適合した凹状球面にしてある。

【００２０】この実施の形態の場合、チップ３は大きな
荷重に耐え得るという利点がある。なお、この両者のい
ずれの場合も、凹状球面は、曲率半径が凸状球面のそれ
と同一か又はそれ以上であることを要し、そして、両者
の曲率半径が異なる場合には、その差ができるだけ小さ
いことが望ましい。

【００２１】図６は本発明の第２の実施の形態に係るス
ポット溶接用裏当材を示す側断面図である。このスポッ
ト溶接用裏当材１１は、裏当材本体１２の上面１２ａに
おけほぼ中央に断面円形の止まり穴１３を設け、この止
まり穴１３にその深さよりも直径が若干大きいセラミッ
クス製球体４を遊嵌入させ、この球体４上に下面３ｂが
平らなセラミックス製チップ３を載せ、球体４を裏当材
本体１２とチップ３の平らな下面３ｂとの間に挟み込ん
で構成されている。このようにすると、位置調整、傾斜
角度調整の自由度が一層向上するという利点がある。

【００２２】図７は本発明の第２の実施の形態の変形例
に係るスポット溶接用裏当材を示す側断面図である。こ
のスポット溶接用裏当材１１は、セラミックス製球体４
の代わりに平面５ａを上向きにしたセラミックス製半球
体５を用い、該平面５ａにチップ３の平らな下面３ｂを
当接させてある。図７において、その他の点は図６に示
すものとほぼ同じなので同一部分に同一符号を付けて示
してある。

【００２３】長時間の使用によって溶接用電極が消耗し
て短くなり、溶接の打点が変化するが、その時、溶接の
打点とチップ３の支点とが位置ずれしていると、チップ
３は電極８から加えられる荷重によってねじれの力を受
けるため、ドアに合わせて傾いている位置からずれて、
ドアが傷つけられる。その場合、溶接用電極８を支えて
いるアームの長さを調整できる構造であれば問題はない
が、そうでない場合には、チップ３の支点を溶接の打点
の変化に合わせて移動できる構造にする必要がある。電
極８の消耗によって打点は、アームに近付くように直線
的に移動するので、チップ３の支点もそれに合わせて移
動させればよい。

【００２４】図８はチップの支点移動を可能にした本発
明の第３の実施の形態に係るスポット溶接用裏当材を示
す側断面図、図９は図８のＡ−Ａ線に沿った断面図であ
る。このスポット溶接用裏当材２１は、裏当材本体２２
が下方部材２３と上方部材２５とからなっており、下方
部材２３に対して上方部材２５を調整ボルト２７によっ
て位置調整可能にしてあり、図１及び図２に示すのと同
様のセラミックス製チップ３を使用している。

【００２５】下方部材２３は、上向きの真直案内溝２４
を形成してこの真直案内溝２４の両端壁２４ａに透孔２
４ｂを備え、この透孔２４ｂに調整ボルト２７を挿通さ
せてある。調整ボルト２７は先端側にサークリップ２８
を嵌着して軸線方向への移動が拘束されており、頭部側
に座金２９を配設してある。

【００２６】上方部材２５は、平らな上面２５ａを囲繞
する脱落防止壁２５ｂと、下面のほぼ中央に下方部材２
３の真直案内溝２４内へ突出した下向き突出部２６とを
一体に有し、この下向き突出部２６に調整ボルト２７が
螺合するねじ穴２６ａを設けてあり、調整ボルト２７を
回すことによって横方向の位置調整自在とされている。
したがって、このスポット溶接用裏当材１１では、セラ
ミックス製チップ３の支点を溶接用電極８の打点位置の
変化に合わせて移動可能である。

【００２７】図１０は本発明の第３の実施の形態の変形
例に係るスポット溶接用裏当材を示す側断面図、図１１
は図１０のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。このスポッ
ト溶接用裏当材２１は、裏当材本体２２の脱落防止壁２
２ｂで囲まれた平らな上面２２ａのほぼ中央に真直案内
溝２４を備え、両外面から真直案内溝２４に通じるねじ
穴２２ｃ，２２ｃを設けてこれに各々の調整ボルト２７
を螺合させてあり、図６に示すのと同様のセラミックス
製球体４を介してセラミックス製チップ３が支承されて
いる。

【００２８】そして、裏当材本体２２の溝底面２４ａ上
に載せたセラミックス製球体５は、両調整ボルト２７，
２７の先端で挟まれており、両調整ボルト２７，２７を
回すことにより、真直案内溝１４に沿って裏当材本体２
２に対する横方向への位置調整を自在に行うことができ
る。

【００２９】なお、本発明は、上記実施の形態によって
限定されるものではなく、その要旨から逸脱しない範囲
で種々の変形が可能である。

【００３０】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明は、裏当材本体
の上に耐摩耗性、電気絶縁性及び熱伝導性に優れたセラ
ミックス製チップを脱落防止状態にして支承し、該セラ
ミックス製チップには被加工物が当接する上向き受面を
有することにより、裏当材が電気的に絶縁されるため、
消費電力量が減少し、コスト低減を図ることができ、裏
当材の継続使用可能期間が長くなるので、溶接工程の稼
働率が向上し、該上向き受面を被加工物の当接面の傾斜
に合わせて傾斜自在にしたことにより、溶接痕の発生を
確実に防止することができ、従って、溶接痕を消すため
の研磨工程を省略することができるという効果を奏す
る。請求項２に記載の本発明では、セラミックス製チッ
プの下面と裏当材本体の上面との少なくともいずれか一
方に球面を形成したことにより、被加工物の当接面の傾
斜にあわせてチップを極めて円滑に傾斜させることがで
きる。請求項３に記載の本発明では、裏当材本体とセラ
ミックス製チップとの間に球面を有するセラミックス製
の球面部材を介在させたことにより、チップの傾斜の自
由度が大幅に向上する。請求項４に記載の本発明では、
裏当材本体で支持したセラミックス製チップの支点を溶
接用電極の打点位置の変化に合わせて移動可能にしたこ
とにより、被溶接物に対するチップの位置調整を短時間
で行うことができ、多少の位置ずれがあってもその影響
を受け難いという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るスポット溶接
用裏当材の要部を示す側断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係るスポット溶接
用裏当材の使用状態を示す概略構成側面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係るスポット溶接
用裏当材の変形例を示す側断面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係るスポット溶接
用裏当材の別の変形例を示す側断面図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係るスポット溶接
用裏当材の別の変形例を示す側断面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係るスポット溶接
用裏当材の要部を示す側断面図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態の変形例に係るスポ
ット溶接用裏当材の要部を示す側断面図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態に係るスポット溶接
用裏当材の要部を示す側断面図である。

【図９】図８のＡ−Ａ線に沿った平断面図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態の変形例に係るス
ポット溶接用裏当材の要部を示す側断面図である。

【図１１】図１０のＢ−Ｂ線に沿った平断面図である。

【図１２】従来のスポット溶接用裏当材の使用状態を示
す概略構成側面図である。

【図１３】従来のスポット溶接用裏当材の別の使用状態
を示す概略構成側面図である。

【符号の説明】

Ｄ ドア（被加工物） Ｊ 継手部 Ｊ１ 当接面 １ スポット溶接用裏当材（第１の実施の形態） ２ 裏当材本体（第１の実施の形態） ２ａ 上面 ３ セラミックス製チップ ３ａ 上向き受面 ３ｂ 下面 ４ 球体（球面部材） ５ 半球体（球面部材） ８ 溶接用電極 １１ スポット溶接用裏当材（第２の実施の形態） １２ 裏当材本体（第２の実施の形態） １２ａ 上面 ２１ スポット溶接用裏当材（第３の実施の形態） ２２ 裏当材本体（第３の実施の形態） ２３ 下方部材 ２４ 真直案内溝 ２５ 上方部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の裏当材本体で被加工物を支持し
   スポット溶接するのに用いられるスポット溶接用裏当材
   において、前記裏当材本体の上に耐摩耗性、電気絶縁性
   及び熱伝導性に優れたセラミックス製チップを脱落防止
   状態にして支承し、該セラミックス製チップには被加工
   物が当接する上向き受面を有し、該上向き受面を被加工
   物の当接面の傾斜に合わせて傾斜自在にしたことを特徴
   とするスポット溶接用裏当材。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のスポット溶接用裏当材
   において、前記セラミックス製チップの下面と前記裏当
   材本体の上面との少なくともいずれか一方に球面を形成
   したことを特徴とするスポット溶接用裏当材。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のスポット溶接用裏当材
   において、前記裏当材本体と前記セラミックス製チップ
   との間には、球面を有するセラミックス製の球面部材を
   介在させたことを特徴とするスポット溶接用裏当材。
4. 【請求項４】 請求項１、請求項２又は請求項３のいず
   れかに記載のスポット溶接用裏当材において、前記裏当
   材本体で支承した前記セラミックス製チップの支点を溶
   接用電極の打点位置の変化に合わせて移動可能にしたこ
   とを特徴とするスポット溶接用裏当材。