JP2009136882A - 電極チップ整形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接サイクル毎に電極チップを整形する場合に、一つの電極チップでより多くの打点を溶接可能となる電極チップ整形装置を提供する。
【解決手段】基端側から先端側に向かって縮径している基部と、基部の先端側に位置していている先端部を備えた電極チップを整形する電極チップ整形装置。電極チップを受入れる整形治具と、その整形治具に受入れられた電極チップとその整形治具を回転対称軸の周りに相対回転させる相対回転手段を備えている。整形治具は、電極チップの前記側面に当接して前記側面の外形形状を整形する整形面と、その整形面の相対回転方向前側にあって電極チップの前記側面の近傍に存在している電極材料を押出して流動させる押出面を備えている。回転対称軸に沿った方向から観察したときに、押出面が、半径方向内側から半径方向外側に向かうにつれて、相対回転方向前側に向かって変位している。
【選択図】図３

Description

本発明は、抵抗溶接用の電極チップを整形する装置に関する。

抵抗溶接用の電極チップは、基端側から先端側に向かうにしたがって縮径している側面を備えている基部と、その基部の先端側に位置している先端部を備えている。電極チップの先端部をワークに接触させ、電極チップとワークの間に電流を流すことで、ワークが溶接される。電極チップで溶接を行うと、先端部の電極材料とワークのメッキが合金化して合金層が形成され、その合金層の一部がワークに付着する。したがって、電極チップで繰り返し溶接を行うと、先端部が磨耗する。先端部が磨耗すると、先端部の面積が拡大する。先端部の面積が拡大しすぎると、溶接電流の密度が低下して溶接品質が低下する。したがって、電極チップは、所定回数の溶接を実施する度に（すなわち、溶接サイクル毎に）、その形状が整えられる。このように、溶接サイクル毎に電極チップを整形することで、高い溶接品質での溶接を継続することができる。また、溶接サイクル毎に電極チップを整形する場合、電極チップの全長（回転対称軸方向の長さ）は徐々に短くなる。電極チップの全長が使用可能サイズより短くなったときには、その電極チップは使用できないと判断され、新たな電極チップに取り替えられる。

特許文献１には、切削により電極チップを整形する電極チップ整形装置が開示されている。この電極チップ整形装置は、整形用のカッタと、カッタを回転させる回転手段を有している。カッタは、回転時に電極チップの基部の側面を切削する切削刃を有している。この電極チップ整形装置では、電極チップをカッタに当接した状態でカッタを回転させる。これによって、電極チップの基部の側面が切削刃により切削される。基部の側面を切削することで、先端部の面積が縮小され、電極チップが適切な形状に整形される。しかしながら、特許文献１の電極チップ整形装置のように電極チップを切削して整形する技術では、切削代の分だけ電極チップの全長が短くなる。このため、この電極チップ整形装置を用いて溶接サイクル毎に電極チップを整形する場合、電極チップの全長が比較的早い段階で使用可能サイズ以下となる。したがって、一つの電極チップで溶接可能な打点数が少なくなるという問題があった。

特許文献２には、電極チップの基部の側面を構成する電極材料を流動させて電極チップを整形する電極チップ整形装置が開示されている。この電極チップ整形装置は、電極チップを受け入れる整形手段と、整形手段を回転させる回転手段を有している。整形手段は、電極チップの基部の側面全体に当接する整形面を有している。電極チップを整形手段に受け入れた状態（すなわち、基部の側面を整形面に当接した状態）で整形手段を回転させると、整形面が基部の側面と摺動する。すると、基部の側面近傍の電極材料が押しつぶされて流動し、基部の側面が整形面に対応した形状に整形される。特許文献２の電極チップ整形装置は、電極チップを削らないので、電極チップの体積が減少しない。したがって、この電極チップ整形装置を用いて溶接サイクル毎に電極チップを整形する場合、切削により整形する場合に比べて、一つの電極チップで溶接可能な打点数が多くなる。

特開平９−１９２８５２号公報 特開２００３−１７０２７５号公報

特許文献２の電極チップ整形装置では、電極チップの基部の側面と整形面を摺動させて、電極チップの基部の側面の電極材料を流動させる。しかしながら、基部の側面と整形面を摺動させるだけでは、基部の側面から様々な向きに電極材料が流動してしまう。すなわち、流動させた電極材料を有効に利用できないという問題があった。本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、溶接サイクル毎に電極チップを整形する場合に、一つの電極チップでより多くの打点を溶接可能となる電極チップ整形装置を提供することを目的とする。

本発明の電極チップ整形装置は、回転対称軸を持つとともに基端側から先端側に向かって縮径している側面を備えている基部と、その基部の先端側に位置しているとともにワークに接触する先端部を備えている抵抗溶接用の電極チップを整形する。この電極チップ整形装置は、電極チップを受入れる整形治具と、その整形治具に受入れられた電極チップとその整形治具を前記回転対称軸の周りに相対回転させる相対回転手段を備えている。整形治具は、電極チップの側面に当接して側面の外形形状を整形する整形面と、その整形面の相対回転方向前側にあって電極チップの側面の近傍に存在している電極材料を押出して流動させる押出面を備えている。回転対称軸に沿った方向から観察すると、押出面が、半径方向内側から半径方向外側に向かうにつれて、相対回転方向前側に向かって変位している。
なお、上記の「相対回転方向前側」とは、電極チップに対して整形治具が相対的に回転している向きを意味する。例えば、電極チップを停止した状態で整形治具を回転させる場合には、整形治具が回転する向きが相対回転方向前側である。整形治具が反時計回りに回転する場合、１時の位置は２時の位置の前側にある。また、整形治具を停止させた状態で電極チップを回転させる場合には、電極チップが回転する向きの逆向きが相対回転方向前側である。電極チップが時計回りに回転する場合、１時の位置は２時の位置の前側にある。
また、上記の「半径方向」とは、整形治具の回転軸（すなわち、電極チップの回転対称軸）を中心とする円の半径方向を意味する。すなわち、「半径方向内側」とは、回転対称軸に近い側を意味し、「半径方向外側」とは、回転対称軸から遠い側を意味する。

図１０〜図１２は、本発明の電極チップ整形装置の整形治具を例示している。図１０は整形治具に受け入れられる電極チップの回転対称軸に沿った方向から観察したとき（電極チップを受け入れる側から観察したとき）の整形治具の平面図を示している。図１０の参照番号２００は整形治具を示しており、参照番号２１０は電極チップに対して相対回転する整形治具２００の回転軸（すなわち、整形治具２００に受け入れられる電極チップの回転対称軸）を示しており、矢印２２０は整形治具２００の相対回転方向を示しており、参照番号２３０は整形面を示しており、参照番号２４０は押出面を示している。図１０では、図の見易さを考慮して、整形面２３０を縦線模様で示しており、押出面２４０を斜線模様で示している。また、図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線（すなわち、回転対称軸２１０を含む平面）における整形治具２００の断面図である。図１１では、説明のため、整形治具２００に受け入れられた電極チップ３００を示している。参照番号３００ａは、電極チップ３００の先端部を示しており、参照番号３００ｂは、電極チップ３００の基部の側面を示している。図１２は、図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線における整形治具２００の断面図を示している。図１２にも、電極チップ３００を示している。

図１０に示すように、押出面２４０は、整形面２３０の相対回転方向前側（矢印２２０側）に存在している。図１０に示すように、押出面２４０は、整形治具２００の半径方向内側から半径方向外側に向かって伸びている。押出面２４０は、半径方向内側から半径方向外側に向かうにつれて、相対回転方向前側に向かって変位している。すなわち、図１０のＸに示すように相対回転方向前側をプラスとする相対回転方向座標（Ｘ座標という）をとったときに、押出面２４０の半径方向内側の端部が最もＸ座標が小さく、半径方向内側から半径方向外側に向かうにつれてＸ座標が大きい方向に変位し、半径方向外側の端部が最もＸ座標が大きくなっている。
このように形成された整形治具２００に電極チップ３００を受け入れると、図１１及び図１２に示すように、電極チップ３００の側面３００ｂと整形面２３０が当接する。なお、図１１及び図１２では、側面３００ｂと整形面２３０が密着しているように図示しているが、側面３００ｂの表面状態（形状）によっては、側面３００ｂと整形面２３０が密着しない場合もある。整形治具２００を矢印２２０の向きに相対回転させた状態で整形治具２００が電極チップ３００を受け入れると、整形面２３０が側面３００ｂと摺動する。それとともに、押出面２４０によって側面３００ｂ近傍に存在する電極材料が矢印２２０の向きに押し出される。押し出された電極材料は、押出面２４０とともに側面３００ｂ上を移動する。すなわち、電極材料は、側面３００ｂ上を塑性変形しながら流動する（塑性流動）。このように、側面３００ｂ近傍に存在する電極材料が流動することによって、側面３００ｂが整形面２３０と密着する形状に形成される。押出面２４０によって電極材料が押し出されるときには、図１０の矢印２５０に示す向きに電極材料が押出面２４０にぶつかる。このとき、押出面２４０が半径方向内側から半径方向外側に向かうにつれて相対回転方向前側（矢印２２０の向き）に向かって変位するように形成されているので、電極材料と押出面２４０は斜めにぶつかる。このため、電極材料は、矢印２６０に示すように押出面２４０に沿って半径方向内側にも流動する。すなわち、電極材料は、押出面２４０とともに側面３００ｂ上を周方向に移動しながら、半径方向内側（すなわち、先端側）にも移動する。押出面２４０の半径方向内側の端部に達した電極材料は、後から押し出される電極材料によってさらに押し出され、電極チップ３００の先端部３００ａを中心側（回転対称軸２１０側）に向けて移動する（図１０及び図１１の矢印２７０参照）。これによって、先端部３００ａが盛り上がる。このように、側面３００ｂの電極材料が押し出されて側面３００ｂが整形されるとともに、押し出された電極材料が先端部３００ａに向かって流動して先端部３００ａを盛り上がることによって先端部３００ａが整形される。これによって、先端部３００ａの面積が適切な面積となる。このように、本発明の電極チップ整形装置では、側面３００ｂから押し出された電極材料が先端部３００ａを盛り上げるので、整形後に電極チップ３００の全長（回転対称軸２１０方向の長さ）が長くなる。特に、側面３００ｂから押し出された電極材料の大部分が先端部３００ａに向かって流動するので、側面３００ｂの電極材料を少量押し出しただけで、先端部３００ａを盛り上げることができる。したがって、この電極チップ整形装置を用いて溶接サイクル毎に電極チップを整形する場合、従来の電極チップ整形装置に比べて、一つの電極チップで溶接可能な打点数が多くなる。

なお、図１０〜図１２は、本発明の電極チップ整形装置を例示するものであって、本発明の電極チップ整形装置の構成を限定するものではない。
例えば、整形面２３０及び押出面２４０は、図１０に示すように複数個形成されていてもよいし、１つだけ形成されていてもよい。図１３は、整形面２３０と押出面２４０が１つだけ形成されている整形治具２００を例示している。図１３のように整形面２３０と押出面２４０を形成しても、整形治具２００で電極チップ３００を受け入れて電極チップ３００を整形することができる。
また、例えば、図１４及び図１５に示すように、整形治具２００が、線状に電極チップ３００と当接する形状（図１４及び図１５のエッジ部２３５）に形成されていてもよい。エッジ部２３５は、拡大視すれば図１６に示すように面で電極チップ３００と当接するのであるから、エッジ部２３５は整形面２３０の一種である。
また、例えば、整形面２３０から後側に続く面（図１０の参照番号２８０）は、電極材料の流動にはほとんど寄与しない面であり、図示した他のいずれの形状に形成されていてもよい。
また、図１０〜図１６の構成は、原理的に成立する最小の構成を示すものであって、実際の製品にはその他の構成部材や形状が付加されていることがある。

上述した電極チップ整形装置は、回転対称軸に沿って観察したときに、押出面の全域が、相対回転方向後側に向けて凸な曲線形状に形成されていることが好ましい。
図１７は、相対回転方向後側に向けて凸な曲線形状に形成された押出面２４０を例示している。このような構成によれば、押出面２４０にぶつかった電極材料が、押出面に沿って滑らかに半径方向内側に向かって流動する。したがって、効率よく電極材料を半径方向内側に流動させることができる。

上述した電極チップ整形装置は、回転対称軸に沿って観察したときに、押出面の全域が、回転対称軸を通る直線に対して一定角度で交差するベルヌーイ螺旋形状に形成されていることが好ましい。
図１７は、ベルヌーイ螺旋形状に形成された押出面２４０を例示している。図１７の各直線ＣＬは、回転対称軸２１０を通る直線を示している。図１７に示すように、押出面２４０は、何れの箇所においても、回転対称軸２１０を通る直線ＣＬに対して一定角度Ａ１で交差している（より詳細には、直線ＣＬと押出面２４０の接線方向とのなす角度が何れの箇所でも一定角度Ａ１となっている）。このように押出面２４０が形成されていると、押出面２４０に対して電極材料がぶつかる角度が、何れの位置でも一定となる。したがって、電極チップの基部の側面を均一に仕上げることができる。

上述した電極チップ整形装置は、整形治具が、押出面の半径方向内側の端部と等しい半径方向位置から先端部の外形形状に沿って伸びる先端押出面をさらに有していることが好ましい。
このような構成によれば、押出面の半径方向内側の端部（すなわち、電極チップの先端部）まで流動した電極材料が、先端押出面と摺動して整形される。したがって、電極チップの先端部をより好適な形状に整形することができる。また、整形前の電極チップの先端部には合金層が形成されている場合が多い（溶接時に先端部の電極材料とワークのメッキが合金化する）。整形治具が先端押出面を有していると、先端押出面に案内されて電極材料が先端部へ強く押し出されるので、電極材料に押されて合金層が先端部から剥がれ落ちる。したがって、合金層が少ない先端部を形成することができる。

先端押出面を有する電極チップ整形装置は、前記整形治具の前記先端押出面の近傍に、前記整形治具の内外を連通させる開口が形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、先端部から剥がれ落ちた合金層が開口から排出される。したがって、剥がれ落ちた合金層が再び先端部に付着することを防止できる。

上述した電極チップ整形装置は、整形治具に、複数本の押出面が、前記相対回転方向に等角度間隔で配置されていることが好ましい。
このような構成によれば、電極チップを好適に受け入れることができるとともに、電極チップをより高速で整形することができる。

上述した電極チップ整形装置は、押出面と整形面のなす角度が９０度より大きいことが好ましい。
例えば、図１２に示す電極チップ整形装置では、押出面２４０と整形面２３０のなす角度Ａ２が９０度より大きくなっている。
また、図１５に示すように整形面２３０が線状（エッジ状）に形成されている場合には、整形面２３０が伸びる方向は、相対回転時に整形面２３０が通過する軌跡面（すなわち、整形後の電極チップ３００の側面３００ｂと同一面）であると考えられる（図１６参照）。したがって、図１５の場合には、押出面２４０と整形面２３０のなす角度は、参照番号Ａ３で示す角度であるといえる。図１５においても、押出面２４０と整形面２３０のなす角度Ａ３は９０度より大きくなっている。
また、図１８に示すように、押出面２４０が曲面である場合には、整形面２３０との境界部における押出面２４０の伸びる方向（図１８の接線２９０の方向）と整形面２３０とのなす角度Ａ４が、押出面２４０と整形面２３０とのなす角度であるといえる。図１８においても、押出面２４０と整形面２３０のなす角度Ａ４は９０度より大きくなっている。
このように、押出面２４０と整形面２３０のなす角度が９０度より大きければ、押出面２４０と電極チップ３００の側面３００ｂとの間の角度（図１２、図１５及び図１８の角度Ａ５）が９０度未満となる。したがって、押し出された電極材料が側面３００ｂから剥れ落ちることなく好適に流動する。

また、押出面と整形面は、なめらかに連続していてもよい。
例えば、図１９に示すように押出面２４０と整形面２３０を形成してもよい。
また、線状の整形面を有する整形治具２００においては、図２０または図２１に示すように押出面２４０と整形面２３０を形成してもよい。上述したように、線状の整形面２３０の伸びる方向は、相対回転時に整形面２３０が通過する軌跡面（すなわち、整形後の電極チップ３００の側面３００ｂと同一面）である。したがって、図２０の構造は、押出面２４０と整形面２３０がなめらかに連続しているといえる。また、図２１の構造は、押出面２４０と整形面２３０がなめらかに連続し、さらに整形面２３０の相対回転方向後側の面（図２０の参照番号２８０）も整形面２３０になめらかに連続している構造である。
このような構成によっても、押し出された電極材料が剥れ落ちることなく好適に流動する。

下記に詳細に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
（特徴１）押出面は、断面形状が電極チップの送り量の２０倍以上の半径を有するとともに整形面になめらかに接続されている円弧形状に形成されていることが好ましい。特に半径が０．５ｍｍ以上の円弧形状であることが好ましい。

以下に、本発明の電極チップ整形装置について詳細に説明する。最初に、電極チップについて詳細に説明する。

図１は電極チップ１０を先端側から見た平面図を示しており、図２は電極チップ１０の側面図を示している。なお、図１及び図２は、電極チップ１０の設計形状を示している。図示するように、電極チップ１０は、回転対称軸１８を中心とする回転体形状を有している。基端部１２と基部１４と先端部１６を備えている。基端部１２は、円柱形状に形成されている。基部１４は、基端部１２から先端側に向かうにしたがって縮径された形状に形成されている。すなわち、基部１４の側面１４ａは、先端側に向かうにしたがって横断面の半径が小さくなっている。先端部１６は、基部１４の先端側に形成されている。先端部１６は、半径が大きい球面形状であり、先端側からの平面視における形状（すなわち、図１に示す形状）が円形となっている。
電極チップ１０は、溶接機のアームに取り付けられて使用される。溶接機のアームには、一対の電極チップ１０が取り付けられる。一対の電極チップ１０によってワークを狭持し、電極チップ１０の間に電流を流すことでワークが溶接される。電極チップ１０の先端部１６は、溶接を繰り返し行うことによって徐々に磨耗して面積が拡大する。すなわち、図１及び図２に示す設計形状より電極チップ１０の全長（回転対称軸１８方向の長さ）が短くなり、先端部１６の面積が拡大する。また、溶接を繰り返し行うと、先端部１６の電極材料とワークのメッキとが合金化して、先端部１６に合金層が形成される。なお、以下では、溶接機に取り付けられている一対の電極チップ１０のうち、一方を電極チップ１０ａといい、他方を電極チップ１０ｂという。

次に、第１実施例の電極チップ整形装置について説明する。電極チップ整形装置は、整形治具と、整形治具を回転させる回転装置を備えている。図３は、電極チップ整形装置２０の概略構成を示している。なお、図３では、整形治具３０を、その回転軸３２に沿った方向から観察したときの平面図を示している。図示するように、整形治具３０は回転装置６０に接続されている。回転装置６０は、整形治具３０を回転軸３２回りに、図３の矢印３４方向に回転させる。
図４は、図３の整形治具３０のＩＶ−ＩＶ線断面図を示している。整形治具３０の上面には、凹部３６が形成されている。整形治具３０の下面には、凹部４６が形成されている。電極チップ１０ａ及び１０ｂを整形するときには、凹部３６内に電極チップ１０ａが挿入され（すなわち、凹部３６と電極チップ１０ａが当接する）、凹部４６内に電極チップ１０ｂが挿入される（すなわち、凹部４６と電極チップ１０ｂが当接する）。すなわち、整形治具３０は、一対の電極チップ１０ａ及び１０ｂにより狭持される。なお、電極チップ１０ａ及び１０ｂは、自身の回転対称軸１８が整形治具３０の回転軸３２と一致するように整形治具３０に挿入される。整形治具３０が回転している状態で電極チップ１０ａ及び１０ｂが整形治具３０に挿入されると、電極チップ１０ａ及び１０ｂが整形される。

次に、整形治具３０の詳細な形状について説明する。
上述したように、整形治具３０の上面には凹部３６が形成されており、下面には凹部４６が形成されている。図４に示すように、凹部３６及び凹部４６は、回転軸３２を中心としたすり鉢形状に形成されている。凹部３６と凹部４６は、連通孔５０によって連通されている。連通孔５０は、凹部３６（または４６）に電極チップ１０ａ（または１０ｂ）が挿入されたときに、電極チップ１０ａ（または１０ｂ）の先端部１６と対向する位置に形成されている。

図３に示すように、凹部３６の壁面３６ａには、壁面３６ａから突出している突条３８が３つ形成されている。なお、図４においては、整形治具３０を回転させたときに突条３８が通過する範囲を参照番号３９で示している。図３に示す平面視において、各突条３８は壁面３６ａ上を曲線状に伸びている。図５は、図３のＶ−Ｖ線における突条３８の断面図を示している。図５に示すように、突条３８は、壁面３６ａから曲面状に突出している。凹部３６内に電極チップ１０ａが当接されると、突条３８の先端３８ａが電極チップ１０ａの側面１４ａに当接する。すなわち、先端３８ａは、電極チップ１０ａと当接する整形面である。突条３８は壁面３６ａ上を曲線状に伸びているので、図３に示すように、先端３８ａも壁面３６ａ上を曲線状に伸びている。先端３８ａは、整形治具３０が回転したときに、先端３８ａが通過する軌跡面が電極チップ１０の側面１４ａの設計形状となるように形成されている。図５に示すように、先端３８ａの回転方向３４の前側には押出面３８ｂが形成されている。また、先端３８ａの回転方向３４の後側には、後側面３８ｃが形成されている。押出面３８ｂと後側面３８ｃは、断面形状が円弧である連続した曲面である。すなわち、押出面３８ｂと先端３８ａはなめらかに接続されている。
図３に示すように、突条３８は、連通孔５０から凹部３６の縁部３６ｂに向かって線状に伸びている。突条３８は、半径方向内側から半径方向外側に向かうにつれて、回転方向３４の前側に向かって変位している。図３の角度Ｂ１〜Ｂ３は、図３の平面視における凹部３６の半径方向（すなわち、整形治具３０の回転の半径方向）と突条３８（より詳細には、突条３８の先端３８ａ）とが交差する角度を、各位置において示している。角度Ｂ１〜Ｂ３は、同一角度となっている。すなわち、図３の平面視において、突条３８は、何れの位置においても半径方向に対して一定角度で交差するベルヌーイ螺旋形状に形成されている。

図４に示すように、凹部４６の壁面４６ａにも、壁面４６ａから突出する突条４８が形成されている。なお、図４では、整形治具３０を回転させたときに突条４８が通過する範囲を参照番号４９で示している。図示していないが、凹部４６には３つの突条４８が形成されている。３つの突条４８は、図３の平面視において整形治具３０を透視したときに、突条３８と重なる形状に形成されている。また、突条４８は、図５に示す突条３８の断面形状と同じ断面形状を備えている。

図３及び図４に示すように、連通孔５０内には、連通孔５０の壁面５０ａから突出する先端押出部５５が形成されている。先端押出部５５は、壁面５０ａから回転軸３２まで伸びている。
先端押出部５５の上面５５ａは、凹部３６内に挿入される電極チップ１０ａの先端部１６を整形する先端押出面である。先端押出面５５ａは、整形治具３０が回転したときに、先端押出面５５ａが通過する軌跡面が電極チップ１０の先端部１６の設計形状となるように形成されている。すなわち、整形治具３０が回転すると、突条３８の先端３８ａの軌跡面と先端押出面５５ａの軌跡面によって、図１及び図２に示す電極チップ１０の設計形状（すなわち、基部１４と先端部１６の設計形状）が描かれる。
先端押出部５５の下面５５ｂは、凹部４６内に挿入される電極チップ１０ｂの先端部１６を整形する先端押出面である。先端押出面５５ａと同様に、先端押出面５５ｂの回転時の軌跡面も、電極チップ１０の先端部１６の設計形状となる。
先端押出部５５の前面５５ｃ（回転方向３４の前側の面）は、図３の平面視において回転方向３４の後側に向けて凸となる曲面形状に形成されている。

次に、電極チップ整形装置２０で、電極チップ１０ａ及び１０ｂを整形する処理について説明する。
まず、回転装置６０を作動させて整形治具３０を回転軸３２を中心に矢印３４の向きに回転させる。次に、溶接機のアームを動かして、電極チップ１０ａを凹部３６内に挿入し、電極チップ１０ｂを凹部４６内に挿入する。このとき、整形治具３０の回転軸３２と電極チップ１０ａ及び１０ｂの回転対称軸１８とを一致させて、電極チップ１０ａ及び１０ｂを挿入する。
電極チップ１０ａを凹部３６の奥まで挿入すると、電極チップ１０ａの側面１４ａが突条３８に当接する（整形治具３０は回転しているので、突条３８と側面１４ａが摺動している状態となる）。同様に、電極チップ１０ｂを凹部４６の奥まで挿入すると、電極チップ１０ｂの側面１４ａが突条４８に当接する。これによって、図６に示すように、整形治具３０が電極チップ１０ａ及び１０ｂによって狭持される。なお、整形する電極チップ１０ａ及び１０ｂは溶接により磨耗しているので、図６に示すように、先端部１６が先端押出部５５に接触しない。また、図６では、電極チップ１０ａの側面１４ａが突条３８に密着するように図示しているが、電極チップ１０ａの側面１４ａの表面状態によっては、側面１４ａの一部が突条３８と当接する場合がある。電極チップ１０ｂについても同様である。

図６の状態から、電極チップ１０ａ及び１０ｂを整形治具３０に向かって加圧して押し付けると、電極チップ１０ａ及び１０ｂが整形される。なお、以下に説明する現象は、電極チップ１０ａと電極チップ１０ｂの双方で同様に生じる。したがって、以下では、電極チップ１０ａで生じる現象について説明し、電極チップ１０ｂで生じる現象については説明を省略する。

図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図を示している。図７は、回転する整形治具３０に電極チップ１０ａを加圧して押し付けている状態の断面図を示している。整形治具３０が矢印３４の方向に回転するので、突条３８が電極チップ１０の側面１４ａに対して摺動する。すると、図７の参照番号９０に示すように、側面１４ａ近傍の電極材料が押出面３８ｂによって押し出される。押出面３８ｂは電極材料を押し出しながら矢印３４の向きに移動するので、押し出された電極材料は押出面３８ｂとともに矢印３４の向きに塑性変形しながら流動する。
図３の矢印９２に示すように、電極材料が押出面３８ｂに押し出されるときには、電極材料が押出面３８ｂに対して斜めにぶつかる。したがって、電極材料は、図３の矢印９４に示すように、押出面３８ｂに沿って凹部３６の半径方向内側にも流動する。すなわち、押し出された電極材料は、電極チップ１０ａの側面１４ａ上を螺旋状に流動して徐々に先端部１６に接近していき、先端部１６に向かって押し出される。このように、側面１４ａ近傍の電極材料が先端部１６に押し出されることによって、側面１４ａの形状が設計形状（すなわち、突条３８の先端３８ａが通過する軌跡の形状）に整形される。特に、整形治具３０では、突条３８がベルヌーイ螺旋形状に形成されている。したがって、電極材料が押出面３８ｂにぶつかる角度（図３の平面視における角度）が、半径方向の何れの位置でも一定となる。すなわち、電極材料が押出面３８ｂに押し出される角度が半径方向の何れの位置でも一定となる。したがって、側面１４ａ全体が均一に整形される。

先端部１６に押し出された電極材料は、後から押し出される電極材料によって先端部１６の中心側に向かって押し出される（図３の矢印９６及び図６の矢印９８参照）。このようして先端部１６に電極材料が集まるので、先端部１６が盛り上がる。盛り上がった先端部１６の表面は、先端押出面５５ａと摺動して整形される。すなわち、先端部１６が設計形状（すなわち、先端押出面５５ａが通過する軌跡の形状）に整形される。また、先端押出面５５ａは、先端部１６に押し出される電極材料を先端部１６の中心に向かって案内する働きもする。さらに、先端部５５の前面５５ｃも、先端部１６の電極材料を先端部１６の中心に向かって案内する。特に、前面５５ｃは、回転方向３４の後側に凸な曲面形状に形成されているので、先端部１６の電極材料と斜めにぶつかる。したがって、先端部１６の電極材料が先端部１６の中心に向かって好適に案内される。このように、先端押出面５５ａ及び前面５５ｃによって電極材料が案内されるので、電極材料が先端部１６の中心に向かって強く押し出される。これによって、整形前の先端部１６に形成されていた合金層が、電極材料に押されて剥がれ落ちる（合金層は電極材料に比べてもろくて剥れ易い）。剥がれ落ちた合金層は、連通孔５０内に排出される。したがって、ほとんど合金層を含まない先端部１６が形成される。
上記の現象は、電極チップ１０ｂにおいても同様に生じる。したがって、電極チップ１０ｂも電極チップ１０ａと同様に整形される。

図８は、整形前の電極チップ１０と整形後の電極チップ１０の形状（断面形状）を比較する比較図である。図８の参照番号１００（点線）が整形前の電極チップ１０の形状を示しており、参照番号１０２（実線）が整形後の電極チップ１０の形状を示している。図８に示すように、整形後の電極チップ１０２では、整形前の電極チップ１００に比べて基部１４（側面１４ａ）が細くなるとともに先端部１６が盛り上がる。これは、整形前の電極チップ１００の側面１４ａ（図８の領域１０４）に存在していた電極材料が、先端部１６（図８の領域１０６）に移動するためである。このように電極材料が移動するので、側面１４ａと先端部１６の双方が適切な形状に整形される。特に、本発明の電極チップ整形装置２０では、押出面３８ｂによって側面１４ａから押し出される電極材料の大部分が、先端部１６に集められる。したがって、側面１４ａから少量の電極材料を押し出すだけで、先端部１６が大きく盛り上がる。したがって、電極チップ整形装置２０を用いて溶接サイクル毎に電極チップを整形する場合に、一つの電極チップで溶接可能な打点数が多くなる。
本発明者らは、溶接を２５打点実施した後に本発明の電極チップ整形装置２０を用いて１回の整形を行い、これを繰り返して電極チップ１０で溶接可能な打点数を確認する実験を行った。その結果、電極チップ１０の全長が使用可能サイズに減少するまでに１５万打点の溶接（６０００回の整形）を実施することが可能であった。

また、上述したように、本発明の電極チップ整形装置２０によれば、整形後の電極チップ１０の先端部１６に合金層がほとんど含まれない。したがって、整形後に電極チップ１０を用いて溶接したときの溶接品質が向上する。

なお、図９は、図５に対応する断面において、突条３８が電極材料を押し出す様子を示している。図９の記号Ｔ１は、押出面３８ｂが一度に押し出す電極材料の厚さ（以下、送り量という）を示している。上述したように、突条３８の押出面３８ｂは、整形面３８ａ（先端３８ａ）になめらかに連続するとともに断面形状が円弧形状の曲面に形成されている。この押出面３８ｂの円弧形状の半径（図９の距離Ｒ１）は、送り量Ｔ１の２０倍以上であることが好ましい（なお、図９では、半径Ｒ１が送り量Ｔ１の２０倍より小さいが、これは図の見易さを考慮して送り量Ｔ１を実際より大きく図示しているためである）。送り量Ｔ１は、整形時に電極チップ１０を整形治具３０に向けて移動させる速度と、整形治具３０の回転速度と、押出面３８ｂの数と、電極チップ１０の側面１４ａの傾斜角度（回転対称軸に対する傾斜角度）から算出することができる。整形時の適切な送り量を考慮すると、円弧形状の半径Ｒ１は０．５ｍｍ以上であることが好ましい。このように形成された押出面３８ｂによれば、押し出した電極材料が側面１４ａから剥れることなく好適に流動する。

また、上述した電極チップ整形装置２０では、整形面３８ａ（先端３８ａ）が線状に形成されており、押出面３８ｂが整形面３８ａになめらかに連続する曲面に形成されていた。また、押出面３８ｂが、図３の平面視においてベルヌーイ螺旋形状に形成されていた。しかしながら、整形面３８ａ及び押出面３８ｂの形状は、上記の形状に限られず、種々の形状を採用することができる。例えば、図１０〜図２１に示した種々の構成を採用することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

電極チップ１０を先端側から見た平面図。 電極チップ１０の側面図。 整形治具３０を回転軸３２に沿った方向からみた平面図を示すとともに電極チップ整形装置２０の概略構成を示す図。 図３のＩＶ−ＩＶ線における整形治具３０の断面図。 図３のＶ−Ｖ線における突条３８の断面図。 電極チップ１０ａ及び１０ｂを挿入した状態における整形治具３０の図４に対応する断面図。 整形中の整形治具３０の様子を、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面において示す図。 整形前後の電極チップ１０の形状比較図。 整形中の突条３８の様子を、図５に対応する断面において示す図。 第１に例示する本発明の電極チップ整形装置の整形治具を、回転対称軸に沿った方向からみた平面図。 図１０のＸＩ−ＸＩ線における第１例の整形治具の断面図。 図１０のＸＩ−ＸＩ線における第１例の整形治具の押出面の断面図。 第２に例示する本発明の電極チップ整形装置の整形治具を、回転対称軸に沿った方向からみた平面図。 第３に例示する本発明の電極チップ整形装置の整形治具を、回転対称軸に沿った方向からみた平面図。 図１４のＸＶ−ＸＶ線における第３例の整形治具の押出面の断面図。 図１５に示す押出面のエッジ部２３５の拡大図。 第４に例示する本発明の電極チップ整形装置の整形治具を、回転対称軸に沿った方向からみた平面図。 第５に例示する本発明の電極チップ整形装置の押出面を、図１２に対応する断面で示した断面図。 第６に例示する本発明の電極チップ整形装置の押出面を、図１２に対応する断面で示した断面図。 第７に例示する本発明の電極チップ整形装置の押出面を、図１２に対応する断面で示した断面図。 第８に例示する本発明の電極チップ整形装置の押出面を、図１２に対応する断面で示した断面図。

符号の説明

１０：電極チップ
１４：基部
１４ａ：側面
１６：先端部
２０：電極チップ整形装置
３０：整形治具
３６：凹部
３８：突条
３８ａ：先端
３８ｂ：押出面
３８ｃ：後側面
４６：凹部
４８：突条
５０：連通孔
５５：先端押出部
５５ａ：先端押出面
５５ｂ：先端押出面
６０：回転装置

Claims (8)

1. 回転対称軸を持つとともに基端側から先端側に向かって縮径している側面を備えている基部と、その基部の先端側に位置しているとともにワークに接触する先端部を備えている抵抗溶接用の電極チップを整形する装置であって、
   電極チップを受入れる整形治具と、その整形治具に受入れられた電極チップとその整形治具を前記回転対称軸の周りに相対回転させる相対回転手段を備えており、
   前記整形治具は、電極チップの前記側面に当接して前記側面の外形形状を整形する整形面と、その整形面の相対回転方向前側にあって電極チップの前記側面の近傍に存在している電極材料を押出して流動させる押出面を備えており、
   前記回転対称軸に沿った方向から観察したときに、前記押出面が、半径方向内側から半径方向外側に向かうにつれて、相対回転方向前側に向かって変位していることを特徴とする電極チップ整形装置。
2. 前記回転対称軸に沿って観察したときに、前記押出面の全域が、相対回転方向後側に向けて凸な曲線形状に形成されてい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. 前記回転対称軸に沿って観察したときに、前記押出面の全域が、前記回転対称軸を通る直線に対して一定角度で交差するベルヌーイ螺旋形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電極チップ整形装置。
4. 前記整形治具が、前記押出面の半径方向内側の端部と等しい半径方向位置から前記先端部の外形形状に沿って伸びる先端押出面をさらに有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極チップ整形装置。
5. 前記整形治具の前記先端押出面の近傍に、前記整形治具の内外を連通させる開口が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電極チップ整形装置。
6. 前記整形治具に、複数本の押出面が、前記相対回転方向に等角度間隔で配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極チップ整形装置。
7. 前記押出面と前記整形面のなす角度が９０度より大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極チップ整形装置。
8. 前記押出面と前記整形面がなめらかに連続していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極チップ整形装置。

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