JP5131924B2 - 電極チップ再生具 - Google Patents

Description

本発明は、抵抗溶接により変形した電極チップを初期の正規形状に整形して再生する電極チップ再生具に関する。尚、本発明において「再生」とは、電極チップの変形部分を研磨除去して正規形状に整形する研磨整形概念と異なり、変形部分を先端側へ塑性変形させながら押延ばして正規形状に整形することを意味する。

抵抗溶接に使用する電極チップは、抵抗溶接機に装着される溶接ガンに、所要の間隔をおいて相対するように取付けられる。そして電極チップ間に被溶接物を挟み込んだ状態で通電すると、被溶接物間の電気抵抗による発熱により溶融して被溶接物相互を溶接させる。

上記電極チップにあっては、抵抗溶接時に高品質な溶接ナゲットを形成する必要から、被溶接物に対して最適の圧力で挟み込みながら通電している。このため、電極チップにあっては、被溶接物に対する加圧により被溶接物に余分な傷が付くのを回避すると共に電気抵抗値が低い銅や銅合金等を使用している。

しかし、銅や銅合金製の電極チップは、比較的容易に塑性変形し易く、被溶接物に対する加圧により先端部が押し潰されて変形して大径化したり、被溶接物に対する当接により磨耗したりして正規形状を保つことが困難であった。この結果、電極チップの先端面が磨耗して被溶接物への接触面積が大きくなり、被溶接物に対する抵抗値が変化して溶接ナゲットが不均一になり、溶接品質を低下させる。

例えば特許文献1に示すように、溶接回数が所要回数に達した際に、変形したり、先端面が磨耗した電極チップを、正規形状になるように整形するため、溶接ガンから取外した変形状態の電極チップを、金型を使用してプレス成形して正規形状に整形する再生方法が提案されているが、該方法は、溶接回数が所定回数に達する毎に溶接ガンから変形した電極チップを取外す必要があり、抵抗溶接機の運転を一時的に停止しなければならず、溶接作業効率が悪くなる問題を有している。また、高い加圧力のプレス装置を必要とするため、整形装置自体が大型化して整形コストが高くなる問題を有している。

また、例えば特許文献２に示すように、変形した電極チップを研磨して正規形状に整形する装置が知られているが、該装置にあっては、電極チップの変形部分を研磨除去して正規形状に整形するため、整形作業毎に電極チップ自体の長さが短くなって溶接寿命が短くなると共に電極チップの交換頻度が高くなり、溶接コストが増大する問題を有している。

本出願人は、これらの欠点を解決するため、特許文献３に示すように、抵抗溶接用電極チップの少なくとも先端部とほぼ一致する形状の整形室が形成され、該整形室の内周面に所要の高さで開放端から底部に向かって湾曲状に延出し、且つ回転方向に対して所要の角度で傾斜して整形室底部に延出し、電極チップの外周面に圧接して先端面側へ押延ばして正規形状に整形する複数の外周面整形突部及び整形室底部の偏心位置に、電極チップの先端面幅にほぼ一致する長さで軸線直交方向へ延出し、電極チップの先端面に圧接して外周面整形突部により先端面側に押延ばされた変形部分を先端面に盛付けながら押延ばして正規形状に整形する先端面整形突部をそれぞれ形成した電極チップ再生工具を提案した。

上記電極チップ再生工具にあっては、整形室の内周面から底部に至る各外周面整形突部の湾曲面が同じ曲率であるため、電極チップの先端部に対して同時に圧接して回転不良による整形不能になる恐れがあり、整形作業効率が悪くなる問題を有している。また、それぞれの外周面整形突部により先端側へ押延ばされる変形部分は、先端面において不均一な突出状態になり、これを軸線直交方向へ直線状に延出する先端面整形突部により先端面を押延ばしているが、その際の振動が激しくなって整形精度が悪くなる問題を有している。
特開平１０−３４３５３号公報 特開２０００−９４２１７号公報 特開２００８−８７０１０号公報

解決しようとする問題点は、電極チップの先端部外周面に対して複数の外周面整形突部が同時に圧接して回転不能になり、整形作業を継続できない点にある。また、先端面整形突部により電極チップの先端面を平面状に成形する際に、振動が増大して整形精度が悪くなる点にある。

本発明の請求項１は、抵抗溶接用電極チップの少なくとも先端部とほぼ一致し、上部が開口したカップ状の整形室と、該整形室の内周面にて周方向へ不等間隔をおき、所要の高さで、開放端から底部へスパイラル曲線状に湾曲しながら延出し、かつ内周側から底部に至る頂部を、成形室の中心軸線に想定した所定位置からの曲率半径を順に大きくした湾曲面とした少なくとも３本の外周面整形突部と、整形室の底部にて中心軸線から偏心した位置に中心を有し、軸線直交方向へ平面Ｓ字状に湾曲しながら延出し、電極チップの先端面に圧接する先端面整形突部とを有し、電極チップの先端部外周面に対して回転するそれぞれの外周面成形突部を圧接しながら変形部分を先端面側へ押延ばして正規形状に整形した後に回転する先端面整形突部により先端面側に押延ばされた変形部分を電極チップの先端面に盛付けて平面状に押延ばして正規形状に整形することを特徴とする。

本発明は、本出願人が出願した電極チップ再生具の改良に係り、電極チップの先端部外周面を複数の外周面整形突部により成形する際に、回転不能による整形不能を回避して整形作業を効率的に行うことができる。また、先端面整形突部により電極チップの先端面を平面状に成形する際に、振動を低減して整形精度が良好することができる。

本発明は、電極チップの先端部外周面に対して回転するそれぞれの外周面成形突部を圧接しながら変形部分を先端面側へ押延ばして正規形状に整形した後に回転する先端面整形突部により先端面側に押延ばされた変形部分を電極チップの先端面に盛付けて平面状に押延ばして正規形状に整形することを最良の形態とする。

以下に実施形態を示す図に従って本発明を説明する。
図１に示すように、例えば多関節型抵抗溶接機のアーム（何れも図示せず）先端部には溶接ガン１が取付けられる。溶接ガン１のフレーム３には一対の取付けアーム５・７が適宜の間隔をおいて相対して移動可能に設けられる。そして各取付けアーム５・７には、先端部に電極チップ１５・１７が交換可能にそれぞれ取付けられる取付け軸１１・１３が軸線を一致させて相対するように設けられている。

これら電極チップ１５・１７は、例えば一方の取付けアーム５／７に連結された図示しないエアーシリンダーや送りネジ機構に設けたサーボモータ等の作動部材により、互いに近づく方向及び遠ざかる方向へ移動される。各電極チップ１５・１７は電気抵抗が低く、塑性変形し易い銅や銅合金等で、所要の軸線長さで、先端部外周が所要の外形で、先端に向かって徐々に小径化して先端面がほぼ平面に形成される。尚、抵抗溶接機としては、上記多関節型溶接機の他に、従来公知のスタンド型抵抗溶接機であってもよいことは、勿論である。

例えば溶接ガン１の移動原点位置（待機位置）には電極チップ再生装置２１が配置される。該電極チップ再生装置２１は移動原点位置に移動した溶接ガン１の電極チップ１５・１７を、正規形状に整形して再生する。該電極チップ再生装置２１は、移動原点位置に移動された電極チップ１５・１７の中心軸線に一致する軸線を有して回転可能に支持される電極チップ再生具２３と、該電極チップ再生具２３を、例えば時計方向へ所要の回転数及びトルクで回転させる電動モータ２５により構成される。

次に、上記電極チップ再生具２３を説明する。
図２乃至図７に示すように、電極チップ再生具２３は、超硬合金（高速度鋼）やセラミックス等からなり、本実施例においては六角柱形状に形成される。そして電極チップ再生具２３の下部及び上部には、相対する電極チップ１５・１７が進入して正規の形状に整形する整形室２７・２９が対称に形成される。

整形室２７・２９は進入する電極チップ１５・１７の先端部側が進入できる大きさのカップ状に形成される。そして各整形室２７・２９の外周側には、底部３１・３３を連通して軸線方向へ延びる、例えば３個の逃し穴３５が周方向へほぼ等しい間隔をおいて形成される。

各逃し孔３５間に位置する整形室２７・２９の内周面から底部３１・３３には、電極チップ１５・１７における先端部外周面の変形部分に圧接して先端面側へ押延ばす３個の外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃが形成される。これら３個の外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃは、整形室２７・２９内周面の周方向に対し、異なる間隔をおいて設けられる。

各外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃは、図５に示すように所要の高さで、かつ電極チップ再生具２３の回転方向に対してスパイラル曲線状に湾曲して形成される。また、各外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃ３３・３５における内周面から底部３１・３３に至る湾曲面は、図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、整形室２７・２９の中心軸線上に想定される中心点からの曲率半径ｒ１、ｒ２、ｒ３が、電極チップ再生具２３の回転方向下手から上手に向かって順に大きくなるように設定される。その内の回転方向上手に位置する各外周面整形突部３７ｃ、３９ｃにおける頂部の曲率半径ｒ３は、正規形状に整形された電極チップ１５・１７における先端部の曲率半径に一致するように設定される。更に、各外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃは、回転方向に対する頂部の幅が、開放端から底部３１・３３に向かって徐々に狭くなるように設定される。

各底部３１・３３には、電極チップ１５・１７の先端面に圧接して押延ばす先端面整形突部４１・４３が形成される。該先端面整形突部４１・４３は電極チップ再生具２３の中心軸線から若干偏心した位置に中心を有し、所要の高さで電極チップ１５・１７の先端面幅より若干長く、平面がＳ字形に形成される。また、先端面整形突部４１・４３の長手直交方向両側に応じた底部３１・３３には対応する箇所の逃し穴３１に連続する凹部（図示せず）が形成される。尚、図は先端面整形突部41・43の頂面を軸船直行方向に対して直線状の平面とする例を示すが、軸線直交方向に対して凸状または凹状の湾曲面としてもよい。（図７参照）

次に、上記電極チップ再生具２３による電極チップ１５・１７の再生作用を図８乃至図１３に従って説明する。尚、説明の便宜上、図９乃至図１３は、上方の整形室２９による電極チップ１７の再生作用及び方法を図示するが、下方の整形室２７による電極チップ１５の再生作用及び方法に付いても、同様であるため、図示を省略する。

抵抗溶接機の溶接ガン１に装着される電極チップ１５・１７は、図８に示すように、溶接作業に伴って被溶接物に対する圧接により電極チップ１５・１７の先端部が押し潰されて大径化したり、先端面が、被溶接物に対する圧接により磨耗したり、通電時の発熱による溶融したりして変形している。なお、図８においては、電極チップ１５・１７の先端部が押し潰されて大径化すると共に先端面の一部が磨耗した状態を実線で、また正規形状を一点鎖線で示す。

上記のように変形した電極チップ１５・１７は、被溶接物に対する接触面積を一定にして圧接力を均一にすることができず、均質な溶接ナゲットを形成して溶接することができない。このため、電極チップ１５・１７の先端部が変形した場合には、初期の正規形状に整形する必要がある。

電極チップ１５・１７の整形作業は、例えば溶接回数が所定回数に達したとき、１個の被溶接物に対する複数ショットの溶接作業が終了したとき、所要個数の被溶接物の溶接作業が終了したとき、或いは次の被溶接物が所要の溶接位置に搬入されるまでの間、溶接ガン１を移動原点位置に戻して待機している間に行われる。

即ち、回転する電極チップ再生具２３の対応するそれぞれの整形室２７・２９内に対し、電極チップ１５・１７を互いに近づく方向へ移動して進入させると、先ず、回転する外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃを先端部の変形部分に圧接して先端面側へ押延ばして正規の形状に整形する。

このとき、変形部分に圧接する外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃにおける内周面から底部３１・３３に至る各頂部の曲率半径が順に大きくなる湾曲面に形成され、電極チップ１５・１７の先端部外周面に対してそれぞれの外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃが個別に圧接するため、圧接抵抗を低減させることにより電極チップ再生具２３が回転不良になるのを防止し、整形不能になるのを回避する。

また、各外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃが回転方向に対してスパイラル曲線状に湾曲しているため、圧接する電極チップ１５・１７における先端部外周面の変形部分を基端側から先端面側に向かって徐々に押延ばして整形させる。更に、各外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃが回転方向に対して不等間隔に設けられるため、変形部分に対してそれぞれの外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃが一定の周期的に圧接することによる振動の発生を低減させる。（図９及び図１０参照）

そしてそれぞれの外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃにより電極チップ１５・１７の先端部外周面の変形部分が先端面側へ押延ばされた際には、先端面が凹凸状になる。電極チップ１５・１７における先端面の凹凸部は、圧接して回転する先端面整形突部４１・４３により押延ばされることにより電極チップ１５・１７を正規の形状に再生させる。

このとき、従来の先端面整形突部４１・４３が平面直線状に形成されて同時に複数の凸部に圧接して押し延ばす効率が悪かったが、本実施例の先端面整形突部４１・４３にあっては、平面Ｓ字状に形成されるため、先端面の凸部に対して効率的に圧接して押延ばすことができ、効率的に正規形状に成形することができる。

また、先端面整形突部４１・４３が電極チップ再生具２３の中心軸線から若干偏心しているため、電極チップ１５・１７先端面に対して先端面整形突部４１・４３の周速が零（０）になる部分の突部（所謂へそと称する突部）をなくして先端面全体を平面状に整形することができる。（図１１乃至図１３参照）

尚、電極チップ１５・１７の先端部には、溶接作業時に異物が付着したり、通電時の熱により被溶接物から溶融蒸発して金属の酸化合金膜が形成される。特に酸化合金膜にあっては、電極チップ１５・１７の材質より硬度が高いため、上記した電極チップ１５・１７を再生する際に障害になる恐れがある。このため、電極チップ１５・１７の再生作業に先立って、その先端部外周面及び先端面に対して上記した回転する外周面整形突部３３・３５及び先端面整形突部４１・４３をそれぞれ圧接して付着した異物や酸化合金膜を削り取って逃し孔３１等を介して外部へ排出することにより再生作業を効率的に行うことができる。

本実施例は、電極チップ１５・１７における先端部の変形部分を、圧接する外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃにより塑性変形させながら先端面側へ押延ばした後に、先端面整形突部４１・４３により押延ばされてきた変形部分を先端面に盛付けながら押延ばして正規形状に整形して電極チップ１５・１７を再生させる。その際に、電極チップ１５・１７の先端部に圧接するそれぞれの外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃにおける頂部の湾曲面が、回転方向下手から上手に向かって曲率半径が順に大きくなって個別に圧接するため、電極チップ再生具２３が回転不良になって整形作業が中断させられるのを防止し、再生作業を効率的に行うことができる。また、先端面整形突部４１・４３が平面Ｓ状に形成されているため、外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃによる押延ばし作用により先端面に盛付けられた変形部分が凹凸状になっているが、凸部を逃がしながら押圧して押延ばすことにより振動を低減して効率的に平面状に整形することができる。

上記説明は、電極チップ再生具２３の形状を六角柱形状としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、整形室に設けられる外周面整形突部及び逃し孔の数に応じて四角柱形状、八角柱形状等であってもよい。

また、上記説明は、電極チップ再生具２３を所要の方向へ回転して整形室２７・２９内に進入する電極チップ１５・１７の先端部外周面の変形部分に外周面整形突部３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃを圧接して先端面側へ押延ばした後に、先端面側に押延ばされた変形部分を先端面整形突部４１・４３により先端面に盛付けながら押延ばして先端面を正規形状に整形することにより電極チップ１５・１７を再生する構成としたが、電極チップ１５・１７を取外して再生作業を行う場合にあっては、電極チップ再生具２３を固定した状態で取外した電極チップ１５・１７を所要の方向へ回転して再生してもよいことは、勿論である。

抵抗溶接用電極チップが取付けられる溶接ガン及び電極チップ再生装置の概略を示す斜視図である。 電極チップ再生具の全体斜視図である。 電極チップ再生具の平面図である。 図３Ａ−Ａ線の縦断面図である。 整形室の内周面を平面状に展開して回転方向に対する外周面整形突部の傾斜状態を示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は外周面整形突部における頂部の湾曲状態を示す断面説明図である。 先端面整形突部を示す説明図である。 電極チップの変形状態を示す説明図である。 整形室に対する電極チップの進入初期段階における先端部外周面に対する外周面整形突部の圧接状態を示す断面説明図である。 外周面整形突部により先端部外周面の変形部分の押延ばし作用を示すための展開説明図である。 先端面整形突部により先端面側に押延ばされた変形部分を先端面に盛付ける作用を示す説明図である。 先端面整形突部による先端面の整形作用を示す説明図である。 先端面整形突部による電極チップ先端面の整形作用を底面側から示す説明図である。

符号の説明

１ 溶接ガン
３ フレーム
５・７ 取付けアーム
１１・１３ 軸
１５・１７ 電極チップ
２３ 電極チップ再生具
２５ 電動モータ
２７・２９ 整形室
３１・３３ 底部
３５ 逃し孔
３７ａ・３７ｂ・３７ｃ、３９ａ・３９ｂ・３９ｃ 外周面整形突部
４１・４３ 先端面整形突部
４１ａ・４３ａ 凹部
ｒ１・ｒ２・ｒ３ 曲率半径

Claims (5)

1. 抵抗溶接用電極チップの少なくとも先端部とほぼ一致し、上部が開口したカップ状の整形室と、
   該整形室の内周面にて周方向へ不等間隔をおき、所要の高さで、開放端から底部へスパイラル曲線状に湾曲しながら延出し、かつ内周側から底部に至る頂部を、成形室の中心軸線に想定した所定位置からの曲率半径を順に大きくした湾曲面とした少なくとも３本の外周面整形突部と、
   整形室の底部にて中心軸線から偏心した位置に中心を有し、軸線直交方向へ平面Ｓ字状に湾曲しながら延出し、電極チップの先端面に圧接する先端面整形突部と、
   を有し、
   電極チップの先端部外周面に対して回転するそれぞれの外周面成形突部を圧接しながら変形部分を先端面側へ押延ばして正規形状に整形した後に回転する先端面整形突部により先端面側に押延ばされた変形部分を電極チップの先端面に盛付けて平面状に押延ばして正規形状に整形する電極チップ再生具。
2. 請求項１において、整形室内には、軸線方向へ延出して外部と連通する逃し孔を外周面整形突部の相互間に形成した電極チップ再生具。
3. 請求項２において、整形室の底部には、逃し孔に連続する凹部を先端面整形突部の両端側にそれぞれ形成した電極チップ再生具。
4. 請求項１においては、外周面整形突部の最大曲率半径は、正規形状からなる電極チップにおける先端部外周面の湾曲面に一致する曲率半径とした電極チップ再生具。
5. 請求項１において、外周面整形突部及び先端面整形突部を設けた２個の整形室を軸線方向に対して対称状に設け、各整形室内に所要の間隔をおいて相対配置された２個の電極チップを同時に進入させて整形する電極チップ再生具。

Images