JP2006239714A - 電極チップ整形装置及び電極チップ整形工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 整形工具の回転駆動力が軽減されて装置が小型化される抵抗溶接機用電極チップ整形装置及び電極チップ整形工具を提供する。
【解決手段】 整形工具２の整形部４の曲率半径が調節されて電極チップ先端５と整形工具２の整形部４との接触幅が当該整形工具２の回転中心から外側に掛けて調節されることにより、整形工具２によってなされる整形仕事が整形工具２の回転中心から外側に掛けての整形部４の全域で一様になる。したがって、余剰な整形仕事がなされることによる損失がなく、必要最小限の整形仕事によって電極チップ先端５が整形される。これにより、整形工具２の回転駆動力が軽減されて、電極チップ整形装置を、省力化、且つ小型化することが可能になる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、スポット溶接（抵抗溶接）における電極チップ整形装置及び電極チップ整形工具に関する。

スポット溶接機においては、通電時に、電極チップ先端が高い圧力の下で高温に晒される。したがって、スポット溶接機では、電極チップ先端が通電毎に崩潰されて、当該電極チップ先端の平坦部の直径が逓増される。そして、スポット溶接（抵抗溶接）においては、溶接電流等の溶接条件が固定された状態で、電極チップ先端の平坦部の直径が増大されると、ワークの被接合部に通電される溶接電流の電流密度が減少して良好なナゲットの形成が困難になり、接合強度及び製品の信頼性が低下される。そこで、スポット溶接（抵抗溶接）機においては、電極チップに通電される毎に溶接電流を逓増させてワークの被接合部に通電させる溶接電流の電流密度を一定に保持することにより、良好なナゲットが継続して得られるようにしたステップアップ機能を備えるスポット溶接機が一般に用いられている。

しかしながら、スポット溶接（抵抗溶接）においては、ワークには亜鉛メッキ等の表面処理が施されていることが多く、表面処理されたワークに連続してスポット溶接した場合には、通電時の発熱によって溶融した亜鉛等の表面処理材料が電極チップ先端に付着して当該ワークと電極チップ先端とが溶着することがある。そこで、スポット溶接（抵抗溶接）においては、定期的、例えば５０打点の溶接が行われる毎に、電極チップ先端の整形（ドレス）を行うことにより、当該電極チップ先端とワークとの溶着を防いでいる。一般に、スポット溶接ガンを具備する溶接ロボットにおいては、所定回数の溶接が行われる毎に溶接ガンが電極チップ整形位置に位置決めされて、電極チップ整形装置によって電極チップ先端の整形が行われる。このような電極チップ先端の整形は、電極チップ整形装置の整形工具（例えば、特許文献１参照。）を電動モータで回転駆動させて、該電極チップ整形工具に一対の電極チップの先端を押圧させて当該電極チップ先端を整形工具で切削加工することにより行われる。

ところで、電極チップ整形装置においては、電極チップ先端を良好に切削して仕上げるためには、少なくても０．２ｍｍの切削代が必要である。また、スポット溶接（抵抗溶接）において溶接品質を確保するためには、１ワーク毎に電極チップ先端を整形（切削）するのが望ましい。したがって、溶接品質を確保するためには、電極チップ先端の切削代を８ｍｍとした場合に４０ワーク毎の電極チップ交換が必要になり、生産性が著しく低下すると共にランニングコストが増大する。そこで、図９に示されるように、整形工具２を、切削によって整形するタイプのものから塑性変形によって整形するタイプのものに変えた電極チップ整形装置１が従来からある。この電極チップ整形装置１では、電極チップ先端と整形工具２とを接触させた状態で、当該整形工具２を電極チップの軸心回りに回転させることにより、電極チップ先端が塑性変形されて所定形状に整形される。

しかしながら、このような電極チップ整形装置１では、電極チップ先端と各整形工具２の整形部４との接触面圧が一様であったとしても、整形部４における整形工具２の回転中心側と外側とで周速度が異なることから、整形部４における整形工具２の回転中心側と外側とで電極チップ先端に対する相対移動速度が異なるため、整形工具２によってなされる整形仕事量が、整形工具２の回転中心から外側に掛けて一様でない。したがって、従来の電極チップ整形装置１では、整形工具２の回転中心から外側に掛けての整形部４に整形仕事量が余剰する部位が生じて、整形工具２の回転駆動力が増大される。これにより、整形工具２の駆動により大きい能力の電動モータが必要になり、整形装置１が大型化される。
特開平１１−７７３３１号公報（段落番号００２４〜００３８、図１及び図２）

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、整形工具の回転駆動力が軽減されて装置が小型化される電極チップ整形装置を提供することにある。
また、第２の目的は、整形工具の回転駆動力が軽減されて整形装置が小型化される電極チップ整形装置用電極チップ整形工具を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、放射状に配設された整形工具に電極チップ先端が押圧されて、この状態で整形工具が電極チップの軸心回りに回転されて電極チップ先端と整形工具の整形部とが相対移動されることにより、電極チップ先端が塑性変形されて所定形状に整形される電極チップ整形装置であって、整形工具が電極チップ先端になす整形仕事量が、整形工具の回転中心から外側に掛けての全域で一様になるように、整形工具の整形部が配置されることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電極チップ整形装置において、整形部が同一形状に形成された整形工具が該整形工具の回転中心の回りに等配されて、整形工具によって電極チップ先端になされる整形仕事量が、整形工具の回転中心から外側に掛けての整形部の全域で一様になるように、整形部の電極チップ先端との接触幅が調節されることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の電極チップ整形装置において、電極チップ先端が電極チップの中心から外側に掛けて整形される主整形工具と、該主整形工具によってなされる整形仕事量の偏倚が打ち消されるように配置される補正整形工具と、が配設されることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項４に記載の発明は、電極チップ整形装置に放射状に配設されて、整形部に電極チップ先端が押圧された状態で、電極チップの軸心回りに回転されて電極チップ先端と整形部とが相対移動されることにより、電極チップ先端が塑性変形されて所定形状に整形される電極チップ整形工具であって、電極チップ先端になされる整形仕事量が、整形工具の回転中心から外側に掛けての整形部の全域で一様になるように、整形部の電極チップ先端との接触幅が調節されることを特徴とする。

したがって、請求項１に記載の発明では、整形時における余剰な整形仕事量が減少して、整形工具ホルダの回転駆動力が低減される。
請求項２に記載の発明では、整形工具によってなされる整形仕事量が整形部全域で一様になり、整形時における余剰な整形仕事量が減少して整形工具の回転駆動力が低減される。
請求項３に記載の発明では、補正整形工具の形状（長さ及び整形部の電極チップ先端との接触幅）及び配置を必要に応じて設定することにより、整形工具によってなされる整形仕事量が整形部全域で一様になり、整形時における余剰な整形仕事量が減少して整形工具の回転駆動力が低減される。
請求項４に記載の発明では、整形工具によってなされる整形仕事量が整形部全域で一様になり、整形時における余剰な整形仕事量が減少して整形工具の回転駆動力が低減される。

整形工具の回転駆動力が軽減されて装置が小型化される電極チップ整形装置及び電極チップ整形工具を提供することができる。

本発明の一実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１に示されるように、本電極チップ整形装置１は、複数個（本実施の形態では、４個。）の整形工具２が放射状に配設される整形工具ホルダ３を備えて、各整形工具２の整形部４に電極チップ先端５が接触された状態で、上記整形工具ホルダ３が電極チップ６の軸心回りに回転駆動されて電極チップ先端５と各整形工具２の整形部４とが相対移動されることにより、電極チップ先端５が塑性変形されて所定形状に整形される構造になっている。図２に示されるように、本電極チップ整形装置１は、略Ｅ字状に形成されたフレーム７を有して、該フレーム７の対向するプレート８，９間に相互に平行に配置された１対の案内レール１０が設けられる。そして、本電極チップ整形装置１は、上記１対の案内レール１０によって整形ヘッド１１が図２における紙面視上下方向に案内されて、上記整形ヘッド１１の先端部に上記整形工具ホルダ３が回転可能に装着される。

また、本電極チップ整形装置１は、上記整形ヘッド１１に整形工具駆動用モータ１２を備えて、該整形工具駆動用モータ１２によって上記整形工具ホルダ３が減速機構を介して回転駆動されることにより、各整形工具２が回転されるように構成される。なお、本電極チップ整形装置１は、上記整形ヘッド１１と各プレートとの間の１対の案内レール１０に圧縮コイルばね１３が装着されて、上記整形ヘッド１１が１対の案内レール１０に案内されて移動されることにより、各圧縮コイルばね１３が伸縮されて各整形工具２に電極チップ先端５が当接された時の衝撃が吸収される構造になっている。図３に示されるように、上記整形工具ホルダ３は略円柱状に形成されており、両端面には当該整形工具ホルダ３と同一軸心の擂鉢状の穴１４（図１参照）が設けられる。また、図１に示されるように、上記整形工具ホルダ３には、整形工具２が収容される整形工具収容部１５が軸心回りの複数箇所（本実施の形態では、４箇所。）に等配される。

また、本電極チップ整形装置１では、上記整形工具２が硬質の耐摩耗材料によって形成されて、図１に示されるように、各整形工具２が整形工具ホルダ３の各整形工具収容部１５に装着されることにより、電極チップ先端５に接触される整形部４が整形工具ホルダ３の中心（整形工具２の回転中心）から外側へ向けて延びて放射状に配置される構造になっている。そして、図４に示されるように、本電極チップ整形装置１では、上記整形工具２の整形部４が凸状の曲面に形成されて、該整形部４の曲率半径Ｒ１，Ｒ２（Ｒ１＞Ｒ２）が調節されて該整形部４の電極チップ先端５との接触幅が電極チップ６の中心から外側に掛けて調節されることにより、整形工具２によってなされる整形仕事量が整形部４の全域で一様になる構造になっている。

なお、図５に示されるように、整形部４の接触幅が電極チップ６の中心から外側に掛けて一定（整形部４の曲率半径Ｒが整形工具２の回転中心から外側に掛けて一定）である従来の整形工具２（図９及び図１０参照）では、整形部４における整形仕事量のピーク値Ｐ１が、整形工具２の回転中心から外側に掛けての略中央にある。したがって、本電極チップ整形装置１では、従来の電極チップ整形装置１において整形部４の整形仕事量がピーク値に達する距離Ｌ１を中心に前後の部分の曲率半径Ｒ２が小さく形成されて、整形部４の電極チップ先端５との接触幅が狭められることにより、整形工具２によってなされる整形仕事量が整形工具２の回転中心から外側に掛けて整形部４の全域で一様になるように構成される。

次に、本電極チップ整形装置１の作用を説明する。まず、電極チップ先端５を、スポット溶接（抵抗溶接）の加圧力によって、整形ヘッド１１の整形工具ホルダ３に装着された各整形工具２に押圧させる。この状態で、各整形工具２を電極チップ６の軸心回りに回転させることにより、当該電極チップ先端５と各整形工具２の整形部４とを相対移動させて、この時に電極チップ先端５と各整形工具２の整形部４との間に生じる摩擦のエネルギー（整形工具２が電極チップ先端５になす整形仕事量）によって、電極チップ先端５が塑性変形されて所定形状に整形される。そして、本電極チップ整形装置１では、各整形工具２の整形部４の曲率半径が調節されて電極チップ先端５と各整形工具２の整形部４との接触幅が調節される。これにより、図５に示されるように、各整形工具２によってなされる整形仕事量が整形工具２の回転中心から外側に掛けての整形部４の全域で一様になり、余剰な整形仕事量（整形工具２が電極チップ先端５になす仕事）が削減されて、必要最小限の整形仕事量によって電極チップ先端５が塑性変形されて所定形状に整形される。

この実施の形態では以下の効果を奏する。
本電極チップ整形装置１では、整形工具２の整形部４の曲率半径が調節されて電極チップ先端５と整形工具２の整形部４との接触幅が当該整形工具２の回転中心から外側に掛けて調節されることにより、整形工具２によってなされる整形仕事量が整形工具２の回転中心から外側に掛けての整形部４の全域で一様になる。
したがって、本電極チップ整形装置１では、余剰な整形仕事量がなされることによる損失がなく、必要最小限の整形仕事量によって電極チップ先端５が整形される。これにより、整形工具２の回転駆動力が軽減されて、整形工具駆動用モータ１２並びに当該電極チップ整形装置１を、省力化、且つ小型化することが可能になる。

なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
従来の電極チップ整形装置１（図９及び図１０参照）の整形工具２によってなされる整形仕事量が、整形工具２の回転中心から外側に掛けて略一定の傾きで増大される場合に、図６に示されるように、整形部４の曲率半径が整形工具２の回転中心から外側に掛けて逓減されるように整形工具２を形成して（図７において、Ｒ５＞Ｒ６＞Ｒ７。）、該整形工具２を放射状に配設して電極チップ整形装置１を構成してもよい。
この場合、整形時に、整形工具２によってなされる整形仕事量が、整形工具２の回転中心から外側に掛けての整形部４の全域で一様になり、従来の電極チップ整形装置１と比較して、余剰な整形仕事量がなされることによる損失が逓減されて、必要最小限の整形仕事量によって電極チップ先端５が整形される。これにより、整形工具２の回転駆動力が軽減されて、整形工具駆動用モータ１２並びに当該電極チップ整形装置１を、省力化、且つ小型化することが可能になる。

従来の電極チップ整形装置１（図９及び図１０参照）の整形工具２によってなされる整形仕事量が、整形工具２の回転中心側に偏倚されている場合に、図８に示されるように、電極チップ先端５を当該電極チップ５の中心から外側に掛けて整形する主整形工具２ａと、該主整形工具２ａよってなされる整形仕事量の偏倚が打ち消されるように整形工具２の回転中心側に偏倚させて配置される補正整形工具２ｂとを、該整形工具２を放射状に配設して電極チップ整形装置１を構成してもよい。
この場合、主整形工具２ａの整形部４の整形仕事量の偏倚が補正整形工具２ｂによって補正されて、整形時に、整形工具２によってなされる整形仕事量が、整形工具２の回転中心から外側に掛けての整形部４の全域で一様になり、従来の電極チップ整形装置１と比較して、余剰な整形仕事量がなされることによる損失が逓減されて、必要最小限の整形仕事量によって電極チップ先端５が整形される。これにより、整形工具２の回転駆動力が軽減されて、整形工具駆動用モータ１２並びに当該電極チップ整形装置１を、省力化、且つ小型化することが可能になる。

本電極チップ整形装置の説明図であって、整形ヘッドに配設された整形工具の配置を示す図である。 本電極チップ整形装置の斜視図である。 本電極チップ整形装置の説明図であって、整形時の状態を示す図である。 本電極チップ整形装置の説明図であって、（ａ）は図１におけるＡ−Ａ断面を示す拡大図で、（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ断面を示す拡大図である。 本電極チップ整形装置の説明図であって、本電極チップ整形装置及び従来の電極チップ整形装置における、整形工具の回転中心からの距離と整形仕事量との関係を示す図である。 他の実施の形態の電極チップ整形装置の説明図であって、整形ヘッドに配設された整形工具の配置を示す図である。 他の実施の形態の電極チップ整形装置の説明図であって、（ａ）は図６におけるＥ−Ｅ断面を示す拡大図で、（ｂ）は図６におけるＦ−Ｆ断面を示す拡大図で、（ｃ）は図６におけるＧ−Ｇ断面を示す拡大図である。 他の実施の形態の電極チップ整形装置の説明図であって、整形ヘッドに配設された整形工具の配置を示す図である。 従来の電極チップ整形装置の説明図であって、整形ヘッドに配設された整形工具の配置を示す図である。 従来の電極チップ整形装置の説明図であって、（ａ）は図９におけるＣ−Ｃ断面を示す拡大図で、（ｂ）は図９におけるＤ−Ｄ断面を示す拡大図である。

符号の説明

１ 電極チップ整形装置、２ 整形工具、４ 整形部、５ 電極チップ先端、６ 電極チップ

Claims (4)

1. 放射状に配設された整形工具に電極チップ先端が押圧されて、この状態で前記整形工具が電極チップの軸心回りに回転されて前記電極チップ先端と前記整形工具の整形部とが相対移動されることにより、前記電極チップ先端が塑性変形されて所定形状に整形される電極チップ整形装置であって、前記整形工具が前記電極チップ先端になす整形仕事量が、前記整形工具の回転中心から外側に掛けての全域で一様になるように、前記整形工具の整形部が配置されることを特徴とする電極チップ整形装置。
2. 前記整形部が同一形状に形成された前記整形工具が該整形工具の回転中心の回りに等配されて、前記整形工具によって前記電極チップ先端になされる整形仕事量が、前記整形工具の回転中心から外側に掛けての前記整形部の全域で一様になるように、前記整形部の前記電極チップ先端との接触幅が調節されることを特徴とする請求項１に記載の電極チップ整形装置。
3. 前記電極チップ先端が前記電極チップの中心から外側に掛けて整形される主整形工具と、該主整形工具によってなされる整形仕事量の偏倚が打ち消されるように配置される補正整形工具と、が配設されることを特徴とする請求項１に記載の電極チップ整形装置。
4. 電極チップ整形装置に放射状に配設されて、整形部に電極チップ先端が押圧された状態で、電極チップの軸心回りに回転されて前記電極チップ先端と前記整形部とが相対移動されることにより、前記電極チップ先端が塑性変形されて所定形状に整形される電極チップ整形工具であって、前記電極チップ先端になされる整形仕事量が、前記整形工具の回転中心から外側に掛けての前記整形部の全域で一様になるように、前記整形部の前記電極チップ先端との接触幅が調節されることを特徴とする電極チップ整形工具。
   

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