JP3855725B2 - 抵抗溶接用電極の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抵抗溶接ガンの先端に取り付けられる電極のプレス加工による製造方法に関し、特に、電極先端の中央部の平滑度をプレス加工により高める抵抗溶接用電極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、抵抗溶接用電極は外表面の平滑度、特に中央部のナゲット形成面の高い平滑度が要求されるため、電極用素材を機械加工により削り出して製作されていたが、高価であるという欠点があり、これを解決するために、特許第２８５５３７６号公報に記載されたプレス加工による抵抗溶接用電極の製造方法が提案されている。
【０００３】
この特許第２８５５３７６号公報に記載された抵抗溶接用電極の製造方法は、図１０に示すように、円柱状長棒を切断して得られる電極素材５１の両端面５７、５８をプレス加工により端面矯正を行うと共にその一端中央にナゲット用突部５９を形成した後、前記ナゲット用突部５９が形成された側を絞り加工５１０を行うと共に他端面５８にパンチガイド５１１を形成し、次にパンチをパンチガイド５１１に押圧してシャンク挿通用腔部５１２を形成するとともに電極全体の粗成形を行い、しかる後、プレスにより前記腔部５１２周面にテーパ５１３を付すとともに先端部の最終成形を行うようにしたものである。
【０００４】
ところで、抵抗溶接、特にロボット等の自動機に溶接ガンを保持させて自動的にスポット溶接を行わせるような場合には、初めに溶接用電極の間に被溶接部材を挟んで電気抵抗を測定し、この測定値に基づき溶接電流値、通電時間ならびに加圧力等の溶接条件を設定して記憶させ、以後、この溶接条件に従って多数の打点をスポット溶接する。
したがって、この初期の溶接条件の精度が重要であり、この精度が狂うと以後の溶接の品質確保が困難になる。特に、上記電気抵抗には高い精度が要求されるが、この電気抵抗の測定には溶接用電極の中央部の凹凸が大きく影響し、この面が平滑であればあるほど測定精度が向上するため、溶接用電極の中央部の高い平滑度が要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の特許公報に記載の抵抗溶接用電極の製造方法では、電極素材５１の両端面５７、５８をプレスにより加圧して端面矯正を行い、その一方の端面５７の中央にナゲット用突部５９を予め形成しただけのため、中央部の平滑度は十分とはいえない。ナゲット用突部５９の形成は、ナゲット用突部５９が形成された側を絞り加工５１０を行っても端面５７が凹陥することがないだけである。
すなわち、上記従来技術は、抵抗溶接用電極の中央部の平滑度には何ら着眼することなく、単にプレス成形による抵抗溶接用電極の製造によりコストダウンを図るものである。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、プレス成形によって抵抗溶接用電極先端の中央部の平滑度を向上させることができる抵抗溶接用電極の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１に記載の抵抗溶接用電極の製造方法は、所要長さに切断された円柱状の電極用素材からプレス加工により先端面が略球面状の抵抗溶接用電極を製造する抵抗溶接用電極の製造方法であって、電極用素材の一方の端面の中央部を陥没状に成形しつつ、前記端面の外周部で前記中央部に連続する部分を略球面状に成形する第１プレス工程と、前記中央部をその表面を矯正しつつ突出させる第２プレス工程と、前記中央部を引込めて前記外周部と略平滑に連続する面に成形する第３プレス工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
よって、電極用素材の一方の端面の中央部を一旦陥没状に成形しつつ、外周部を球面状に成形して中央部に連続させ、次いで、陥没状に成形された中央部を逆に突出状に成形した後、その中央部を引込めて外周部と略平滑に連続する面に成形するようにしたので、端面中央部の顕微鏡的凹凸が陥没と突出の往復のプレス成形により矯正され、平滑な連続面が得られ、溶接条件の初期設定の精度向上が図れる。
【０００９】
また、本発明に係る請求項２に記載の抵抗溶接用電極の製造方法は、前記第１プレス工程が、底面が球面状でその中央部に貫通孔が形成された凹部を有するダイスと、前記凹部の開口より該凹部内に圧入可能なセンタポンチと、前記貫通孔より前記凹部内に出没可能に設けられたカウンタポンチとを用い、前記ダイスの凹部内に前記電極用素材を挿入し、前記カウンタポンチを前記凹部内に突出させた状態で、前記センタポンチを前記凹部内に圧入することにより、前記電極用素材を前記凹部の底部側に押圧するものであることを特徴とする。
【００１０】
よって、第１プレス工程では、球面状の底部にカウンタポンチを貫通した凹部を有するダイスの、該凹部に電極用素材を挿入し、該電極用素材をセンタポンチにて押圧する際に、前記カウンタポンチをダイスの凹部の底部より突出状態とすることにより、前記電極用素材の先端の中央部を陥没状に成形することができ、その成形後、センタポンチをダイスから離脱させるとともにカウンタポンチをさらに突出させることにより前記電極用素材をダイスの凹部から押し出すことができる。
【００１１】
また、本発明に係る請求項３に記載の抵抗溶接用電極の製造方法は、前記第２プレス工程が、底面が球面状でその中央部に貫通孔が形成された凹部を有するダイスと、前記凹部の開口より該凹部内に圧入可能なセンタポンチと、前記貫通孔より前記凹部内に出没可能に設けられたカウンタポンチとを用い、前記ダイスの凹部内に前記第１プレス工程を終了した電極用素材を挿入し、前記カウンタポンチを前記貫通孔内に陥没させた状態で、前記センタポンチを前記凹部内に圧入することにより、前記電極用素材を前記凹部の底部側に押圧するものであり、前記第２プレス工程後、前記センタポンチを前記ダイスから離脱させるとともに、前記カウンタポンチを前記凹部内に突出させることにより、前記電極用素材を前記凹部内から押し出すことを特徴とする
【００１２】
よって、第２プレス工程では、球面状の底部にカウンタポンチを貫通した凹部を有するダイスの、該凹部に第１プレス工程を終了した電極用素材を挿入し、該電極用素材をセンタポンチにて押圧する際に、前記カウンタポンチをダイスの凹部の底部より貫通孔内に陥没状態とすることにより、前記電極用素材の先端の中央部を突出状に成形することができ、その成形後、センタポンチをダイスから離脱させるとともにカウンタポンチを前記凹部内に突出させることにより前記電極用素材をダイスの凹部から押し出すことができる。
【００１３】
また、本発明に係る請求項４に記載の抵抗溶接用電極の製造方法は、前記第３プレス工程が、底面が球面状でその中央部に貫通孔が形成された凹部を有するダイスと、前記凹部の開口より該凹部内に圧入可能なセンタポンチと、前記貫通孔より前記凹部内に出没可能に設けられたカウンタポンチとを用い、前記ダイスの凹部内に前記第２プレス工程を終了した電極用素材を挿入し、前記カウンタポンチの上端面を前記凹部の底部と同一面とした状態で、前記センタポンチを前記凹部内に圧入することにより、前記電極用素材を前記凹部の底部側に押圧するものであり、前記第３プレス工程後、前記センタポンチを前記ダイスから離脱させるとともに、前記カウンタポンチを前記凹部内に突出させることにより、前記電極用素材を前記凹部内から押し出すことを特徴とする。
【００１４】
よって、第３プレス工程では、球面状の底部にカウンタポンチを貫通した凹部を有するダイスの、該凹部に第２プレス工程を終了した電極用素材を挿入し、該電極用素材をセンタポンチにて押圧する際に、前記カウンタポンチの上端面をダイスの凹部の底部と同一面とすることにより、前記電極用素材の先端の中央部をその外周部と平滑に連続する面に成形することができ、その成形後、センタポンチをダイスから離脱させるとともにカウンタポンチを前記凹部内に突出させることにより前記電極用素材をダイスの凹部から押し出すことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る抵抗溶接用電極の製造方法の一の実施の形態について図面を参照して以下に説明する。ここで、図１は、電極成形治具を示した側部断面図であり、図２乃至図４は、抵抗溶接用電極の成形過程を示す拡大側部断面図である。
【００１６】
（構成）
まず、本発明に係る抵抗溶接用電極の製造方法に用いる電極成形治具の構成について説明する。なお、この電極成形治具２は、電極成形の各プレス工程毎（本実施の形態では３工程）に若干の形状の相違を持って設定されるが、同一機能の構成要素は各工程共通の符号を付して説明する。
電極成形治具２は、図１に示すように、中央に電極を成形する凹部２１を有するダイス２０と、凹部２１に挿入した電極用素材１１をこのダイス２０の上方から押圧するセンタポンチ３０と、成形の終了した電極用素材１１を下方から押圧してダイス２０から脱型させるカウンタポンチ４０とから構成されている。
【００１７】
ダイス２０は、略中央に、電極用素材１１の外径より若干細径の内径を有し底面が球面状でその中央部に後述するカウンタポンチ４０が貫通する貫通孔２２が形成された凹部２１を有するブロック状のものである。
【００１８】
センタポンチ３０は、ダイス２０の上方に臨み、筒状のセンタポンチガイド３１の内部に収納される軸部３０１と、その下端はセンタポンチガイド３１の下端面から突出してダイス２０の凹部２１の開口より該凹部２１内に挿入された電極用素材１１の上面を押圧する押圧部３０２からなっている。
【００１９】
押圧部３０２は、各プレス工程のセンタポンチ３０によっては若干形状が異なっている。
すなわち、図２に示す第１プレス工程に使用するセンタポンチ３０の軸部３０１の先端の押圧部３０２は、その外径は凹部２１の開口の内径より若干小さく、該凹部２１に密に嵌入するようになっており、下端面が平面状である。
図３に示す第２プレス工程に使用するセンタポンチ３０の軸部３０１の先端の押圧部３０２は、その外径は凹部２１の開口の内径より小さく、該押圧部３０２とセンタポンチガイド３１との間にスリーブが挿入され、押圧部３０２の下端面がスリーブの下端より突出して電極用素材１１の上面にシャンク用凹部１４の凹陥部１４１を予備成形するようになっている。
【００２０】
さらに、図４に示す第３プレス工程に使用するセンタポンチ３０の軸部３０１の先端の押圧部３０２は、その外径は凹部２１の開口の内径より小さく先細状のテーパとなり、電極用素材１１の上面に深く圧入されてシャンク用凹部１４の凹陥部１４１を最終成形するようになっている。
【００２１】
カウンタポンチ４０は、上端が前記ダイス２０の貫通孔２２から凹部２１内に出没可能な細棒状の受圧部４０１と、受圧部４０１の下方で太径の鍔部４０２と、鍔部４０２の下面から下方に突出するプッシュロッド４０３とからなり、鍔部４０２により筒状のカウンタポンチガイド４１内を案内されて、図示略のシリンダにより上下方向に摺動する。
鍔部４０２の上面で受圧部４０１の外周に、カウンタポンチ４０が上昇して停止するときにクッションとなるコイルバネ４２が嵌装されている。
【００２２】
以上のように構成された電極成形治具２は、図示は省略したが、プレス機の上下のベッドに工程順に並べて取り付けられ、前工程のプレス工程で成形された電極用素材１１を小型のロボットハンドで掴んで次のプレス工程の電極成形治具２に送るように配置される。
すなわち、プレス機の上方のベッドにセンタポンチ３０とセンタポンチガイド３１の上端が取り付けられ、下方のベッドにカウンタポンチガイド４１の下面が取り付けられる。カウンタポンチ４０下端のプッシュロッド４０３には、別に設けたシリンダ（図略）が接続され、このシリンダにより、カウンタポンチ４０の上下摺動が行われる。
【００２３】
（作用）
次に、上述したようにプレス機に配設された電極成形治具２を用いて抵抗溶接用電極を製造する方法について説明する。
まず、長尺の棒材を切断して電極用素材１１を準備しておく。そして、この電極用素材１１を図２に示す第１プレス工程のダイス２０の凹部２１に挿入する。
この第１プレス工程では、図略のシリンダを作動させて凹部２１の底部の貫通孔２２からカウンタポンチ４０の受圧部４０１の上端を約０．３ｍｍ上方に突出させた状態にしておく。
なお、図２はダイス２０とセンタポンチ３０及びセンタポンチガイド３１が閉じた状態を示しているが、電極用素材１１を挿入するときは上記両者は開いた状態としておく。（以下の工程も同じ。）
【００２４】
凹部２１は電極用素材１１を第１プレス工程の外形形状に成形するように、その内形が形成されているので、電極用素材１１は当初、凹部２１の開口に僅か入る程度である。
この状態でプレス機を作動させてセンタポンチ３０及びセンタポンチガイド３１をダイス２０に向かって下降させると、センタポンチ３０先端の押圧部３０２が電極用素材１１の上面１１１を押圧しながら電極用素材１１を徐々に凹部２１内に圧入していく。
【００２５】
凹部２１は、その底面が球面状となっているため、電極用素材１１の一方の端面である下面１１２の外周部で、図２（Ｂ）に示すように、中央に連続する部分を略球面状に成形して絞り加工面１２を形成する。
このとき、凹部２１の底部の貫通孔２２からカウンタポンチ４０の受圧部４０１が突出した状態となっているので、電極用素材１１の一方の端面である下面１１２は、図２（Ｂ）に示すように、中央部１３を陥没状１３１に形成することとなる。
中央部１３を一旦、陥没状に形成すると、図６に示す切断しただけの状態の電極用素材１１の下面１１２の顕微鏡的断面の凹凸部のうち、図７に示すように、下方に凸部となっていた部分が押し込まれ、凹部のみが残る。
【００２６】
以上で第１プレス工程が終了し、図５に示すように、プレス機を開いてセンタポンチ３０及びセンタポンチガイド３１をダイス２０から上昇させ、さらに図略のシリンダを作動させてカウンタポンチ４０をカウンタポンチガイド４１に沿って上昇させることにより、カウンタポンチ４０が凹部２１内に突出し受圧部４０１が凹部２１に圧入されている電極用素材１１を上方へ押圧してダイス２０外へ排出する。
排出された電極用素材１１を小型ロボットにより掴んで次のプレス工程の電極成形治具２の凹部２１に挿入する。
【００２７】
次に、図３（Ａ）に示す第２プレス工程では、凹部２１が第１プレス工程を終了した電極用素材１１の外形をさらに僅か絞り込むような内形に形成されているので、電極用素材１１は凹部２１の開口に僅か入る程度である。
この第２プレス工程では、シリンダを作動させて凹部２１の底部の貫通孔２２からカウンタポンチ４０の受圧部４０１の上端を、第１プレス工程とは逆に、約０．３ｍｍ下方に凹ませておく
この状態でプレス機を作動させてセンタポンチ３０及びセンタポンチガイド３１をダイス２０に向かって下降させると、センタポンチ３０先端の押圧部３０２が電極用素材１１の上面１１１を押圧しながら電極用素材１１を徐々に凹部２１内に圧入していく。
【００２８】
凹部２１は、その底面が球面状となっているため、電極用素材１１の一方の端面である下面１１２の外周部で、図３（Ｂ）に示すように、中央に連続する部分を第１プレス工程よりさらに絞った略球面状に成形して絞り加工面１２を形成する。
このとき、凹部２１の底部の貫通孔２２にカウンタポンチ４０の受圧部４０１が没入した状態となっているので、電極用素材１１の一方の端面である下面１１２は、図３（Ｂ）に示すように、中央部１３を突出状１３１に形成して矯正することとなる。
【００２９】
中央部１３を一旦、陥没状１３１に成形（第１プレス工程）し第２プレス工程で逆に突出状１３２に成形すると、図７に示す凹部のみが残っていた電極用素材１１の下面１１２が、図８に示すように、下方に押し出され凹凸の少ない平滑な面となる。
また、電極用素材１１の上面１１１には、シャンク用凹部１４の予備加工として深さの浅い凹陥部１４１が形成される。
【００３０】
以上で第２プレス工程が終了し、第１プレス工程と同様に図５に示すように、プレス機を開いてセンタポンチ３０及びセンタポンチガイド３１をダイス２０から上昇させ、さらに図略のシリンダを作動させてカウンタポンチ４０をカウンタポンチガイド４１に沿って上昇させることにより、カウンタポンチ４０が凹部２１内に突出し受圧部４０１が第２プレス工程を終了して凹部２１に圧入されている電極用素材１１を上方へ押圧してダイス２０外へ排出する。
排出された電極用素材１１を小型ロボットにより掴んで次のプレス工程の電極成形治具２の凹部２１に挿入する。
【００３１】
次に、図４（Ａ）に示す第３工程では、凹部２１が第２プレス工程を終了した電極用素材１１の外形をさらに僅か絞り込むような内形に形成されているので、電極用素材１１は凹部２１の開口に僅か入る程度である。
この第３プレス工程では、凹部２１の底部の貫通孔２２に挿入されたカウンタポンチ４０の受圧部４０１の上端を、シリンダを作動させて凹部２１の底面と略同一となるように位置させておく。
【００３２】
この状態でプレス機を作動させてセンタポンチ３０及びセンタポンチガイド３１をダイス２０に向かって下降させると、先端が第２プレス工程でシャンク用凹部１４の予備として加工された凹陥部１４１より細くテーパ状に成形されたセンタポンチ３０先端の押圧部３０２が電極用素材１１の凹陥部１４１を押圧しながら電極用素材１１を徐々に凹部２１内に圧入していく。
【００３３】
凹部２１は、その底面が球面状となっているため、電極用素材１１の一方の端面である下面１１２の外周部で、図４（Ｂ）に示すように、中央に連続する部分を第２プレス工程よりさらに絞った略球面状に成形し、その中央部１３を引込めて外周部と略平滑に連続する絞り加工面１２を形成する。
また、電極用素材１１上部の凹陥部１４１をこれより細径の押圧部３０２で押圧するので、センタポンチ３０が電極用素材１１に挿入され、センタポンチ３０の挿入により押し出された材料がセンタポンチ３０とダイス２０の間の空間に流入し、結果として第１プレス工程、第２プレス工程の電極用素材１１より高さの高い電極用素材１１が形成される。
【００３４】
また、この電極用素材１１の下面１１２は、カウンタポンチ４０の受圧部４０１の半径４０ｍｍ程度の僅かな円弧状に形成された先端がダイス２０の凹部２１の底面と同一面に保持されているため、図４（Ｂ）に示すように、第２工程で下方に突出状に形成された中央部１３は再び上方に押圧され、図９に示すような電極用素材１１の絞り加工面１２から連続する僅かな円弧状の平滑な中央部１３として成形される。
【００３５】
以上で第３プレス工程が終了し、第１プレス工程、第２プレス工程と同様に図５に示すように、プレス機を開いてセンタポンチ３０及びセンタポンチガイド３１をダイス２０から上昇させ、さらに図略のシリンダを作動させてカウンタポンチ４０をカウンタポンチガイド４１に沿って上昇させることにより、カウンタポンチ４０が凹部２１内に突出し受圧部４０１が第３プレス工程を終了して凹部２１に圧入されている電極用素材１１を上方へ押圧してダイス２０外へ排出して抵抗溶接用電極の製造が完了する。
排出された電極用素材１１を小型ロボットにより掴んで図略の完成品収納パレットに収容する。
【００３６】
このように、電極用素材１１をダイス２０の凹部２１に圧入し、センタポンチ３０により押圧して電極用素材１１をプレス成形するときに、その下面１１２の中央部１３を、ダイス２０の凹部２１底部の貫通孔２２に挿通したカウンタポンチ４０の出没により、一旦陥没状１３１に成形し、次いで逆に突出状１３２に成形し、最終的に絞り加工面１２と連続する平滑な球面状に成形するようにしたので、中央部１３を微細な凹凸の少ない平滑な面に仕上げることができ、プレス成形によって安価に溶接条件初期設定時の電気抵抗値の精度が高い抵抗溶接用電極を製造することが可能となった。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、所要長さに切断された円柱状の電極用素材からプレス加工により先端面が略球面状の抵抗溶接用電極を製造する抵抗溶接用電極の製造方法であって、電極用素材の一方の端面の中央部を陥没状に成形しつつ、前記端面の外周部で前記中央部に連続する部分を略球面状に成形する第１プレス工程と、前記中央部をその表面を矯正しつつ突出させる第２プレス工程と、前記中央部を引込めて前記外周部と略平滑に連続する面に成形する第３プレス工程と、から構成したので、工程数を減らして安価に、平滑な中央部を有する抵抗溶接用電極を製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法に用いる電極成形治具を示した側部断面図である。
【図２】 （Ａ）は、本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の成形の第１プレス工程を示す拡大側部断面図であり、（Ｂ）は、成形された抵抗溶接用電極の断面図である。
【図３】 （Ａ）は、本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の成形の第２プレス工程を示す拡大側部断面図であり、（Ｂ）は、成形された抵抗溶接用電極の断面図である。
【図４】 （Ａ）は、本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の成形の第３プレス工程を示す拡大側部断面図であり、（Ｂ）は、成形された抵抗溶接用電極の断面図である。
【図５】 本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の脱型状態を、第１プレス工程を代表して示した側部断面図である。
【図６】 電極用素材の切断した状態の拡大断面図である。
【図７】 本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の第１プレス工程終了時の拡大断面図である。
【図８】 本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の第２プレス工程終了時の拡大断面図である。
【図９】 本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の第３プレス工程終了時の拡大断面図である。
【図１０】 従来のプレス成形による抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の成形過程を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 抵抗溶接用電極
１１ 電極用素材
１２ 絞り加工面
１３ 中央部
１３１ 陥没状
１３２ 突出状
１３３ 平滑に連続する面
１４ シャンク用凹部
２ 電極成形治具
２０ ダイス
３０ センタポンチ
４０ カウンタポンチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、抵抗溶接ガンの先端に取り付けられる電極のプレス加工による製造方法に関し、特に、電極先端の中央部の平滑度をプレス加工により高める抵抗溶接用電極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、抵抗溶接用電極は外表面の平滑度、特に中央部のナゲット形成面の高い平滑度が要求されるため、電極用素材を機械加工により削り出して製作されていたが、高価であるという欠点があり、これを解決するために、特許第２８５５３７６号公報に記載されたプレス加工による抵抗溶接用電極の製造方法が提案されている。
【０００３】
この特許第２８５５３７６号公報に記載された抵抗溶接用電極の製造方法は、図１０に示すように、円柱状長棒を切断して得られる電極素材５１の両端面５７、５８をプレス加工により端面矯正を行うと共にその一端中央にナゲット用突部５９を形成した後、前記ナゲット用突部５９が形成された側を絞り加工５１０を行うと共に他端面５８にパンチガイド５１１を形成し、次にパンチをパンチガイド５１１に押圧してシャンク挿通用腔部５１２を形成するとともに電極全体の粗成形を行い、しかる後、プレスにより前記腔部５１２周面にテーパ５１３を付すとともに先端部の最終成形を行うようにしたものである。
【０００４】
ところで、抵抗溶接、特にロボット等の自動機に溶接ガンを保持させて自動的にスポット溶接を行わせるような場合には、初めに溶接用電極の間に被溶接部材を挟んで電気抵抗を測定し、この測定値に基づき溶接電流値、通電時間ならびに加圧力等の溶接条件を設定して記憶させ、以後、この溶接条件に従って多数の打点をスポット溶接する。
したがって、この初期の溶接条件の精度が重要であり、この精度が狂うと以後の溶接の品質確保が困難になる。特に、上記電気抵抗には高い精度が要求されるが、この電気抵抗の測定には溶接用電極の中央部の凹凸が大きく影響し、この面が平滑であればあるほど測定精度が向上するため、溶接用電極の中央部の高い平滑度が要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の特許公報に記載の抵抗溶接用電極の製造方法では、電極素材５１の両端面５７、５８をプレスにより加圧して端面矯正を行い、その一方の端面５７の中央にナゲット用突部５９を予め形成しただけのため、中央部の平滑度は十分とはいえない。ナゲット用突部５９の形成は、ナゲット用突部５９が形成された側を絞り加工５１０を行っても端面５７が凹陥することがないだけである。
すなわち、上記従来技術は、抵抗溶接用電極の中央部の平滑度には何ら着眼することなく、単にプレス成形による抵抗溶接用電極の製造によりコストダウンを図るものである。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、プレス成形によって抵抗溶接用電極先端の中央部の平滑度を向上させることができる抵抗溶接用電極の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１に記載の抵抗溶接用電極の製造方法は、所要長さに切断された円柱状の電極用素材からプレス加工により先端面が略球面状の抵抗溶接用電極を製造する抵抗溶接用電極の製造方法であって、電極用素材の一方の端面の中央部を陥没状に成形しつつ、前記端面の外周部で前記中央部に連続する部分を略球面状に成形する第１プレス工程と、前記中央部をその表面を矯正しつつ突出させる第２プレス工程と、前記中央部を引込めて前記外周部と略平滑に連続する面に成形する第３プレス工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
よって、電極用素材の一方の端面の中央部を一旦陥没状に成形しつつ、外周部を球面状に成形して中央部に連続させ、次いで、陥没状に成形された中央部を逆に突出状に成形した後、その中央部を引込めて外周部と略平滑に連続する面に成形するようにしたので、端面中央部の顕微鏡的凹凸が陥没と突出の往復のプレス成形により矯正され、平滑な連続面が得られ、溶接条件の初期設定の精度向上が図れる。
【０００９】
また、本発明に係る請求項２に記載の抵抗溶接用電極の製造方法は、前記第１プレス工程が、底面が球面状でその中央部に貫通孔が形成された凹部を有するダイスと、前記凹部の開口より該凹部内に圧入可能なセンタポンチと、前記貫通孔より前記凹部内に出没可能に設けられたカウンタポンチとを用い、前記ダイスの凹部内に前記電極用素材を挿入し、前記カウンタポンチを前記凹部内に突出させた状態で、前記センタポンチを前記凹部内に圧入することにより、前記電極用素材を前記凹部の底部側に押圧するものであることを特徴とする。
【００１０】
よって、第１プレス工程では、球面状の底部にカウンタポンチを貫通した凹部を有するダイスの、該凹部に電極用素材を挿入し、該電極用素材をセンタポンチにて押圧する際に、前記カウンタポンチをダイスの凹部の底部より突出状態とすることにより、前記電極用素材の先端の中央部を陥没状に成形することができ、その成形後、センタポンチをダイスから離脱させるとともにカウンタポンチをさらに突出させることにより前記電極用素材をダイスの凹部から押し出すことができる。
【００１１】
また、本発明に係る請求項３に記載の抵抗溶接用電極の製造方法は、前記第２プレス工程が、底面が球面状でその中央部に貫通孔が形成された凹部を有するダイスと、前記凹部の開口より該凹部内に圧入可能なセンタポンチと、前記貫通孔より前記凹部内に出没可能に設けられたカウンタポンチとを用い、前記ダイスの凹部内に前記第１プレス工程を終了した電極用素材を挿入し、前記カウンタポンチを前記貫通孔内に陥没させた状態で、前記センタポンチを前記凹部内に圧入することにより、前記電極用素材を前記凹部の底部側に押圧するものであり、前記第２プレス工程後、前記センタポンチを前記ダイスから離脱させるとともに、前記カウンタポンチを前記凹部内に突出させることにより、前記電極用素材を前記凹部内から押し出すことを特徴とする
【００１２】
よって、第２プレス工程では、球面状の底部にカウンタポンチを貫通した凹部を有するダイスの、該凹部に第１プレス工程を終了した電極用素材を挿入し、該電極用素材をセンタポンチにて押圧する際に、前記カウンタポンチをダイスの凹部の底部より貫通孔内に陥没状態とすることにより、前記電極用素材の先端の中央部を突出状に成形することができ、その成形後、センタポンチをダイスから離脱させるとともにカウンタポンチを前記凹部内に突出させることにより前記電極用素材をダイスの凹部から押し出すことができる。
【００１３】
また、本発明に係る請求項４に記載の抵抗溶接用電極の製造方法は、前記第３プレス工程が、底面が球面状でその中央部に貫通孔が形成された凹部を有するダイスと、前記凹部の開口より該凹部内に圧入可能なセンタポンチと、前記貫通孔より前記凹部内に出没可能に設けられたカウンタポンチとを用い、前記ダイスの凹部内に前記第２プレス工程を終了した電極用素材を挿入し、前記カウンタポンチの上端面を前記凹部の底部と同一面とした状態で、前記センタポンチを前記凹部内に圧入することにより、前記電極用素材を前記凹部の底部側に押圧するものであり、前記第３プレス工程後、前記センタポンチを前記ダイスから離脱させるとともに、前記カウンタポンチを前記凹部内に突出させることにより、前記電極用素材を前記凹部内から押し出すことを特徴とする。
【００１４】
よって、第３プレス工程では、球面状の底部にカウンタポンチを貫通した凹部を有するダイスの、該凹部に第２プレス工程を終了した電極用素材を挿入し、該電極用素材をセンタポンチにて押圧する際に、前記カウンタポンチの上端面をダイスの凹部の底部と同一面とすることにより、前記電極用素材の先端の中央部をその外周部と平滑に連続する面に成形することができ、その成形後、センタポンチをダイスから離脱させるとともにカウンタポンチを前記凹部内に突出させることにより前記電極用素材をダイスの凹部から押し出すことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る抵抗溶接用電極の製造方法の一の実施の形態について図面を参照して以下に説明する。ここで、図１は、電極成形治具を示した側部断面図であり、図２乃至図４は、抵抗溶接用電極の成形過程を示す拡大側部断面図である。
【００１６】
（構成）
まず、本発明に係る抵抗溶接用電極の製造方法に用いる電極成形治具の構成について説明する。なお、この電極成形治具２は、電極成形の各プレス工程毎（本実施の形態では３工程）に若干の形状の相違を持って設定されるが、同一機能の構成要素は各工程共通の符号を付して説明する。
電極成形治具２は、図１に示すように、中央に電極を成形する凹部２１を有するダイス２０と、凹部２１に挿入した電極用素材１１をこのダイス２０の上方から押圧するセンタポンチ３０と、成形の終了した電極用素材１１を下方から押圧してダイス２０から脱型させるカウンタポンチ４０とから構成されている。
【００１７】
ダイス２０は、略中央に、電極用素材１１の外径より若干細径の内径を有し底面が球面状でその中央部に後述するカウンタポンチ４０が貫通する貫通孔２２が形成された凹部２１を有するブロック状のものである。
【００１８】
センタポンチ３０は、ダイス２０の上方に臨み、筒状のセンタポンチガイド３１の内部に収納される軸部３０１と、その下端はセンタポンチガイド３１の下端面から突出してダイス２０の凹部２１の開口より該凹部２１内に挿入された電極用素材１１の上面を押圧する押圧部３０２からなっている。
【００１９】
押圧部３０２は、各プレス工程のセンタポンチ３０によっては若干形状が異なっている。
すなわち、図２に示す第１プレス工程に使用するセンタポンチ３０の軸部３０１の先端の押圧部３０２は、その外径は凹部２１の開口の内径より若干小さく、該凹部２１に密に嵌入するようになっており、下端面が平面状である。
図３に示す第２プレス工程に使用するセンタポンチ３０の軸部３０１の先端の押圧部３０２は、その外径は凹部２１の開口の内径より小さく、該押圧部３０２とセンタポンチガイド３１との間にスリーブが挿入され、押圧部３０２の下端面がスリーブの下端より突出して電極用素材１１の上面にシャンク用凹部１４の凹陥部１４１を予備成形するようになっている。
【００２０】
さらに、図４に示す第３プレス工程に使用するセンタポンチ３０の軸部３０１の先端の押圧部３０２は、その外径は凹部２１の開口の内径より小さく先細状のテーパとなり、電極用素材１１の上面に深く圧入されてシャンク用凹部１４の凹陥部１４１を最終成形するようになっている。
【００２１】
カウンタポンチ４０は、上端が前記ダイス２０の貫通孔２２から凹部２１内に出没可能な細棒状の受圧部４０１と、受圧部４０１の下方で太径の鍔部４０２と、鍔部４０２の下面から下方に突出するプッシュロッド４０３とからなり、鍔部４０２により筒状のカウンタポンチガイド４１内を案内されて、図示略のシリンダにより上下方向に摺動する。
鍔部４０２の上面で受圧部４０１の外周に、カウンタポンチ４０が上昇して停止するときにクッションとなるコイルバネ４２が嵌装されている。
【００２２】
以上のように構成された電極成形治具２は、図示は省略したが、プレス機の上下のベッドに工程順に並べて取り付けられ、前工程のプレス工程で成形された電極用素材１１を小型のロボットハンドで掴んで次のプレス工程の電極成形治具２に送るように配置される。
すなわち、プレス機の上方のベッドにセンタポンチ３０とセンタポンチガイド３１の上端が取り付けられ、下方のベッドにカウンタポンチガイド４１の下面が取り付けられる。カウンタポンチ４０下端のプッシュロッド４０３には、別に設けたシリンダ（図略）が接続され、このシリンダにより、カウンタポンチ４０の上下摺動が行われる。
【００２３】
（作用）
次に、上述したようにプレス機に配設された電極成形治具２を用いて抵抗溶接用電極を製造する方法について説明する。
まず、長尺の棒材を切断して電極用素材１１を準備しておく。そして、この電極用素材１１を図２に示す第１プレス工程のダイス２０の凹部２１に挿入する。
この第１プレス工程では、図略のシリンダを作動させて凹部２１の底部の貫通孔２２からカウンタポンチ４０の受圧部４０１の上端を約０．３ｍｍ上方に突出させた状態にしておく。
なお、図２はダイス２０とセンタポンチ３０及びセンタポンチガイド３１が閉じた状態を示しているが、電極用素材１１を挿入するときは上記両者は開いた状態としておく。（以下の工程も同じ。）
【００２４】
凹部２１は電極用素材１１を第１プレス工程の外形形状に成形するように、その内形が形成されているので、電極用素材１１は当初、凹部２１の開口に僅か入る程度である。
この状態でプレス機を作動させてセンタポンチ３０及びセンタポンチガイド３１をダイス２０に向かって下降させると、センタポンチ３０先端の押圧部３０２が電極用素材１１の上面１１１を押圧しながら電極用素材１１を徐々に凹部２１内に圧入していく。
【００２５】
凹部２１は、その底面が球面状となっているため、電極用素材１１の一方の端面である下面１１２の外周部で、図２（Ｂ）に示すように、中央に連続する部分を略球面状に成形して絞り加工面１２を形成する。
このとき、凹部２１の底部の貫通孔２２からカウンタポンチ４０の受圧部４０１が突出した状態となっているので、電極用素材１１の一方の端面である下面１１２は、図２（Ｂ）に示すように、中央部１３を陥没状１３１に形成することとなる。
中央部１３を一旦、陥没状に形成すると、図６に示す切断しただけの状態の電極用素材１１の下面１１２の顕微鏡的断面の凹凸部のうち、図７に示すように、下方に凸部となっていた部分が押し込まれ、凹部のみが残る。
【００２６】
以上で第１プレス工程が終了し、図５に示すように、プレス機を開いてセンタポンチ３０及びセンタポンチガイド３１をダイス２０から上昇させ、さらに図略のシリンダを作動させてカウンタポンチ４０をカウンタポンチガイド４１に沿って上昇させることにより、カウンタポンチ４０が凹部２１内に突出し受圧部４０１が凹部２１に圧入されている電極用素材１１を上方へ押圧してダイス２０外へ排出する。
排出された電極用素材１１を小型ロボットにより掴んで次のプレス工程の電極成形治具２の凹部２１に挿入する。
【００２７】
次に、図３（Ａ）に示す第２プレス工程では、凹部２１が第１プレス工程を終了した電極用素材１１の外形をさらに僅か絞り込むような内形に形成されているので、電極用素材１１は凹部２１の開口に僅か入る程度である。
この第２プレス工程では、シリンダを作動させて凹部２１の底部の貫通孔２２からカウンタポンチ４０の受圧部４０１の上端を、第１プレス工程とは逆に、約０．３ｍｍ下方に凹ませておく
この状態でプレス機を作動させてセンタポンチ３０及びセンタポンチガイド３１をダイス２０に向かって下降させると、センタポンチ３０先端の押圧部３０２が電極用素材１１の上面１１１を押圧しながら電極用素材１１を徐々に凹部２１内に圧入していく。
【００２８】
凹部２１は、その底面が球面状となっているため、電極用素材１１の一方の端面である下面１１２の外周部で、図３（Ｂ）に示すように、中央に連続する部分を第１プレス工程よりさらに絞った略球面状に成形して絞り加工面１２を形成する。
このとき、凹部２１の底部の貫通孔２２にカウンタポンチ４０の受圧部４０１が没入した状態となっているので、電極用素材１１の一方の端面である下面１１２は、図３（Ｂ）に示すように、中央部１３を突出状１３１に形成して矯正することとなる。
【００２９】
中央部１３を一旦、陥没状１３１に成形（第１プレス工程）し第２プレス工程で逆に突出状１３２に成形すると、図７に示す凹部のみが残っていた電極用素材１１の下面１１２が、図８に示すように、下方に押し出され凹凸の少ない平滑な面となる。
また、電極用素材１１の上面１１１には、シャンク用凹部１４の予備加工として深さの浅い凹陥部１４１が形成される。
【００３０】
以上で第２プレス工程が終了し、第１プレス工程と同様に図５に示すように、プレス機を開いてセンタポンチ３０及びセンタポンチガイド３１をダイス２０から上昇させ、さらに図略のシリンダを作動させてカウンタポンチ４０をカウンタポンチガイド４１に沿って上昇させることにより、カウンタポンチ４０が凹部２１内に突出し受圧部４０１が第２プレス工程を終了して凹部２１に圧入されている電極用素材１１を上方へ押圧してダイス２０外へ排出する。
排出された電極用素材１１を小型ロボットにより掴んで次のプレス工程の電極成形治具２の凹部２１に挿入する。
【００３１】
次に、図４（Ａ）に示す第３工程では、凹部２１が第２プレス工程を終了した電極用素材１１の外形をさらに僅か絞り込むような内形に形成されているので、電極用素材１１は凹部２１の開口に僅か入る程度である。
この第３プレス工程では、凹部２１の底部の貫通孔２２に挿入されたカウンタポンチ４０の受圧部４０１の上端を、シリンダを作動させて凹部２１の底面と略同一となるように位置させておく。
【００３２】
この状態でプレス機を作動させてセンタポンチ３０及びセンタポンチガイド３１をダイス２０に向かって下降させると、先端が第２プレス工程でシャンク用凹部１４の予備として加工された凹陥部１４１より細くテーパ状に成形されたセンタポンチ３０先端の押圧部３０２が電極用素材１１の凹陥部１４１を押圧しながら電極用素材１１を徐々に凹部２１内に圧入していく。
【００３３】
凹部２１は、その底面が球面状となっているため、電極用素材１１の一方の端面である下面１１２の外周部で、図４（Ｂ）に示すように、中央に連続する部分を第２プレス工程よりさらに絞った略球面状に成形し、その中央部１３を引込めて外周部と略平滑に連続する絞り加工面１２を形成する。
また、電極用素材１１上部の凹陥部１４１をこれより細径の押圧部３０２で押圧するので、センタポンチ３０が電極用素材１１に挿入され、センタポンチ３０の挿入により押し出された材料がセンタポンチ３０とダイス２０の間の空間に流入し、結果として第１プレス工程、第２プレス工程の電極用素材１１より高さの高い電極用素材１１が形成される。
【００３４】
また、この電極用素材１１の下面１１２は、カウンタポンチ４０の受圧部４０１の半径４０ｍｍ程度の僅かな円弧状に形成された先端がダイス２０の凹部２１の底面と同一面に保持されているため、図４（Ｂ）に示すように、第２工程で下方に突出状に形成された中央部１３は再び上方に押圧され、図９に示すような電極用素材１１の絞り加工面１２から連続する僅かな円弧状の平滑な中央部１３として成形される。
【００３５】
以上で第３プレス工程が終了し、第１プレス工程、第２プレス工程と同様に図５に示すように、プレス機を開いてセンタポンチ３０及びセンタポンチガイド３１をダイス２０から上昇させ、さらに図略のシリンダを作動させてカウンタポンチ４０をカウンタポンチガイド４１に沿って上昇させることにより、カウンタポンチ４０が凹部２１内に突出し受圧部４０１が第３プレス工程を終了して凹部２１に圧入されている電極用素材１１を上方へ押圧してダイス２０外へ排出して抵抗溶接用電極の製造が完了する。
排出された電極用素材１１を小型ロボットにより掴んで図略の完成品収納パレットに収容する。
【００３６】
このように、電極用素材１１をダイス２０の凹部２１に圧入し、センタポンチ３０により押圧して電極用素材１１をプレス成形するときに、その下面１１２の中央部１３を、ダイス２０の凹部２１底部の貫通孔２２に挿通したカウンタポンチ４０の出没により、一旦陥没状１３１に成形し、次いで逆に突出状１３２に成形し、最終的に絞り加工面１２と連続する平滑な球面状に成形するようにしたので、中央部１３を微細な凹凸の少ない平滑な面に仕上げることができ、プレス成形によって安価に溶接条件初期設定時の電気抵抗値の精度が高い抵抗溶接用電極を製造することが可能となった。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、所要長さに切断された円柱状の電極用素材からプレス加工により先端面が略球面状の抵抗溶接用電極を製造する抵抗溶接用電極の製造方法であって、電極用素材の一方の端面の中央部を陥没状に成形しつつ、前記端面の外周部で前記中央部に連続する部分を略球面状に成形する第１プレス工程と、前記中央部をその表面を矯正しつつ突出させる第２プレス工程と、前記中央部を引込めて前記外周部と略平滑に連続する面に成形する第３プレス工程と、から構成したので、工程数を減らして安価に、平滑な中央部を有する抵抗溶接用電極を製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法に用いる電極成形治具を示した側部断面図である。
【図２】 （Ａ）は、本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の成形の第１プレス工程を示す拡大側部断面図であり、（Ｂ）は、成形された抵抗溶接用電極の断面図である。
【図３】 （Ａ）は、本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の成形の第２プレス工程を示す拡大側部断面図であり、（Ｂ）は、成形された抵抗溶接用電極の断面図である。
【図４】 （Ａ）は、本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の成形の第３プレス工程を示す拡大側部断面図であり、（Ｂ）は、成形された抵抗溶接用電極の断面図である。
【図５】 本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の脱型状態を、第１プレス工程を代表して示した側部断面図である。
【図６】 電極用素材の切断した状態の拡大断面図である。
【図７】 本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の第１プレス工程終了時の拡大断面図である。
【図８】 本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の第２プレス工程終了時の拡大断面図である。
【図９】 本発明の一の実施の形態に係る抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の第３プレス工程終了時の拡大断面図である。
【図１０】 従来のプレス成形による抵抗溶接用電極の製造方法を適用した抵抗溶接用電極の成形過程を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 抵抗溶接用電極
１１ 電極用素材
１２ 絞り加工面
１３ 中央部
１３１ 陥没状
１３２ 突出状
１３３ 平滑に連続する面
１４ シャンク用凹部
２ 電極成形治具
２０ ダイス
３０ センタポンチ
４０ カウンタポンチ
Claims (4)
- 所要長さに切断された円柱状の電極用素材からプレス加工により先端面が略球面状の抵抗溶接用電極を製造する抵抗溶接用電極の製造方法であって、
電極用素材の一方の端面の中央部を陥没状に成形しつつ、前記端面の外周部で前記中央部に連続する部分を略球面状に成形する第１プレス工程と、
前記中央部をその表面を矯正しつつ突出させる第２プレス工程と、
前記中央部を引込めて前記外周部と略平滑に連続する面に成形する第３プレス工程と、
を備える抵抗溶接用電極の製造方法。 - 請求項１に記載の抵抗溶接用電極の製造方法において、
前記第１プレス工程は、底面が球面状でその中央部に貫通孔が形成された凹部を有するダイスと、
前記凹部の開口より該凹部内に圧入可能なセンタポンチと、
前記貫通孔より前記凹部内に出没可能に設けられたカウンタポンチとを用い、
前記ダイスの凹部内に前記電極用素材を挿入し、前記カウンタポンチを前記凹部内に突出させた状態で、前記センタポンチを前記凹部内に圧入することにより、前記電極用素材を前記凹部の底部側に押圧するものであり、
前記第１プレス工程後、前記センタポンチを前記ダイスから離脱させるとともに、前記カウンタポンチをさらに突出させることにより、前記電極用素材を前記凹部内から押し出すことを特徴とする抵抗溶接用電極の製造方法。 - 請求項１に記載の抵抗溶接用電極の製造方法において、
前記第２プレス工程は、底面が球面状でその中央部に貫通孔が形成された凹部を有するダイスと、
前記凹部の開口より該凹部内に圧入可能なセンタポンチと、
前記貫通孔より前記凹部内に出没可能に設けられたカウンタポンチとを用い、
前記ダイスの凹部内に前記第１プレス工程を終了した電極用素材を挿入し、前記カウンタポンチを前記貫通孔内に陥没させた状態で、前記センタポンチを前記凹部内に圧入することにより、前記電極用素材を前記凹部の底部側に押圧するものであり、
前記第２プレス工程後、前記センタポンチを前記ダイスから離脱させるとともに、前記カウンタポンチを前記凹部内に突出させることにより、前記電極用素材を前記凹部内から押し出すことを特徴とする抵抗溶接用電極の製造方法。 - 請求項１に記載の抵抗溶接用電極の製造方法において、
前記第３プレス工程は、底面が球面状でその中央部に貫通孔が形成された凹部を有するダイスと、
前記凹部の開口より該凹部内に圧入可能なセンタポンチと、
前記貫通孔より前記凹部内に出没可能に設けられたカウンタポンチとを用い、
前記ダイスの凹部内に前記第２プレス工程を終了した電極用素材を挿入し、前記カウンタポンチの上端面を前記凹部の底部と同一面とした状態で、前記センタポンチを前記凹部内に圧入することにより、前記電極用素材を前記凹部の底部側に押圧するものであり、
前記第３プレス工程後、前記センタポンチを前記ダイスから離脱させるとともに、前記カウンタポンチを前記凹部内に突出させることにより、前記電極用素材を前記凹部内から押し出すことを特徴とする抵抗溶接用電極の製造方法。
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