JP5170613B2 - 電極チップ再生工具及びその再生方法 - 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工具及びその再生方法に関する。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する。

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、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いため、被溶接物に対する加圧により先端部が押し潰されて大径化したり、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。特に、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小さくなると、被溶接物に通電される電流値が多くなって溶接ナゲットを均質化することが困難になり、溶接品質が不均一化すると共に消費電力が多くなる問題を有している。

この欠点は、溶接回数が所要回数に達したとき、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ことにより解決することができる。この電極チップを整形する装置としては、例えば特許文献１に示す電極チップ整形装置が知られている。この装置は、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することにより正規形状に整形している。

しかし、この装置により電極チップを整形するには、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して行う必要がある。このため、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。しかし、この装置にあっては、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可能回数が低減し、電極チップの交換頻度が高くなる結果、溶接コストが増大する問題を有している。
特開平１０−３４３５３号公報 特開２０００−９４２１７号公報

解決しようとする問題点は、変形した電極チップをプレス成形して正規形状に整形したり、変形部分を研磨除去して正規形状に整形すると、研磨により電極チップが短くなって溶接可能回数が少なくなり、電極チップの交換頻度が高くなって溶接コストが増大する点にある。

請求項１の電極チップ再生工具は、抵抗溶接用電極チップの少なくとも先端部より若干大きい形状の整形室内周面に対して周方向へ不等間隔をおいて整形室の開放端から底部に向かって設けられ、上記周方向に対する傾斜角度を異ならせた旋回状態で、かつ頂部が所要の高さで該頂部の幅が整形室の開放端から底部に向かって徐々に狭くなると共に該頂部が上記開放端から底部に向かう曲率が徐々に大きくなる湾曲面に形成され、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、電極チップ先端面の幅に応じた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平面状に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ことを特徴とする。

請求項２の電極チップ再生方法は、抵抗溶接用電極チップの少なくとも先端部より若干大きい形状の整形室内周面に対して周方向へ不等間隔をおいて整形室の開放端から底部に向かって設けられ、上記周方向に対する傾斜角度を異ならせた旋回状態で、かつ頂部が所要の高さで該頂部の幅が整形室の開放端から底部に向かって徐々に狭くなると共に該頂部が上記開放端から底部に向かう曲率が徐々に大きくなる湾曲面に形成され、電極チップの外周面に圧接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、軸線直交方向へ延出し、電極チップの先端面に圧接する先端面整形突部がそれぞれ形成された工具本体を所要の方向へ回転し、整形室内に進入した電極チップの先端部外周面に圧接する外周面整形突部により変形部分を先端面側へ押延ばして先端部外周面を正規形状に整形した後に、電極チップの先端面に圧接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先端面に盛付けながら平面状に押延ばして正規形状に整形して再生することを特徴とする。

本発明は、変形部分を研磨除去して正規形状に整形する従来の整形とは異なり、外周面の変形部分を先端面側へ押延ばして正規形状に整形すると共に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して電極チップとして再生することにより、電極チップを長寿命化して溶接コストを低減することができる。

本発明は、整形室内に設けられた複数の外周面整形突部及び先端面整形突部が設けられた工具本体を所要の方向に回転しながら整形室内に進入した電極チップの先端部外周面に外周面整形突部を圧接して変形部分を先端面側へ押延ばして先端部外周面を正規形状に整形した後に、先端面に圧接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先端面に盛付けながら平面状に押延ばしながら正規形状に整形して再生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、図示しないエアーシリンダーや送りネジ機構に連結され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の材料からなり、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工具２３と、該電極チップ再生工具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工具２３を説明する。
図２乃至図７に示すように、電極チップ再生工具２３は、超硬合金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工具２３の下部及び上部には、相対する電極チップ１５・１７が進入して整形される整形室２７・２９が、対称状に形成される。該電極チップ再生工具２３の軸線方向両端は、電極チップ１５・１７が進入するように開放されている。

整形室２７・２９は進入する電極チップ１５・１７の先端部より若干大きい形状の凹状に形成される。整形室２７・２９外周側の電極チップ再生工具２３には、底部３７・３９を連通して軸線方向へ延びる、例えば３個の逃し穴３１が周方向に対してほぼ等しい間隔をおいて形成される。

各逃し孔３１間の整形室２７・２９内周面には、電極チップ１５・１７における先端部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３３・３５が、開放端から底部３７・３９に亘って湾曲しながら延出するように形成される。これら３個の外周面整形突部３３・３５は、整形室２７・２９内周面の周方向に対して間隔を異ならせた不等間隔で配置される。

各外周面整形突部３３・３５は、頂部が所要の高さで、かつ電極チップ再生工具２３の回転方向に対して所要の角度で傾斜した旋回状に形成される。また、各外周面整形突部３３・３５の内、少なくとも１つの外周面整形突部３３・３５は、他の外周面整形突部３３・３５に対し、回転方向に対する傾斜角度を異ならせて形成される。更に、各外周面整形突部３３・３５は、回転方向に対する頂部の幅が、開放端から底部３７・３９に向かって徐々に狭くなると共に頂部が、開放端から底部３７・３９に向かって曲率が徐々に大きくなる湾曲面に形成される。（図５及び図６参照）

各底部３７・３９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は電極チップ再生工具２３の中心軸線から若干偏心した位置に所要の高さで、電極チップ１５・１７の先端面幅より若干長く、その両端側が外周面整形突部３３・３５の底部側と交差するように形成される。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３７・３９には対応する箇所の逃し穴３１に連続する凹部３７ａ・３９ａが形成される。（図７参照）

次に、上記電極チップ再生工具２３による電極チップ１５・１７の再生作用及び再生方法を図８乃至図１３に従って説明する。尚、説明の便宜上、図８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、上記したように比較的塑性変形し易い銅や銅合金で形成されている。このため、溶接作業時には、図８に示すように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易い。図８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。

電極チップ１５・１７の先端部が押し潰されて大径化したり、先端面が磨耗したりして変形した場合には、被溶接物に対する接触面積を一定に保つことができず、被溶接物に対する圧接力が不均一になったり、通電される電流値が増大し、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恐れがある。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。

本実施例の電極チップ再生装置２１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、次の被溶接物が所要の溶接位置に搬入されるまで、溶接ガン１を移動原点位置に戻して待機している。この間に、電極チップ１５・１７を、電動モータ２５の駆動により所要の回転数及びトルクで回転する電極チップ再生工具２３の整形室２７・２９内に進入させて正規形状になるように整形して再生させる。

即ち、電極チップ１５・１７が、回転する電極チップ再生工具２３の対応する整形室２７・２９内に進入した状態で徐々に互いに近づく方向へ移動されると、回転する外周面整形突部３３・３５を先端部の大径化した変形部分に圧接して先端面側へ押延ばす。このとき、変形部分に圧接する外周面整形突部３３・３５の頂部が、開放端から底部３７・３９に向かって徐々に曲率が大きくなる湾曲面からなるため、変形部分に対する圧接力が徐々に大きくなるようにしながら変形部分を先端面側に向かって押延ばす。このため、電極チップ再生工具２３を低トルクで回転させることができる。

また、それぞれの外周面整形突部３３・３５が周方向に対して不等間隔に配列されるため、変形部分に対して外周面整形突部３３・３５が周期的に圧接するのを回避することにより電極チップ１５・１７の振動を抑制することができる。

更に、変形部分に圧接する外周面整形突部３３・３５が回転方向に対して所要の角度で傾斜しているため、その回転に伴って変形部分を徐々に塑性変形させながら先端面側へ押延ばして先端部外周面を正規形状に整形させる。このとき、外周面整形突部３３・３５の頂部幅が、開放端から底部３７・３９に向かって徐々に狭くなると共に頂部湾曲面の曲率が、開放端から底部３７・３９に向かって徐々に大きくなるため、変形部分に対する外周面整形突部３３・３５の圧接力が徐々に大きくなるようにして押延ばすことができ、電極チップ１５・１７の振動発生を抑制することができる。（図９及び図１０参照）

そして先端面側に押延ばされた変形部分は、両端部が外周面整形突部３３・３５の底部側と交差して回転する先端面整形突部４１・４３により先端面に盛付けられながら平面状に押延ばされて先端面を正規形状に整形されることにより電極チップ１５・１７を再生させる。このとき、先端面整形突部４１・４３が電極チップ再生装置２１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）になる部分をなくして先端面全体をほぼ平面状に整形させる。（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た金属が電極チップ１５・１７の先端部外周面及び先端面に付着して合金膜が形成することがある。特に合金膜にあっては、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形成された合金膜を削り取る。削取られた異物や合金膜は、逃し孔３１等を介して外部へ排出させられる。

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３３・３５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平面状の正規形状に整形することにより電極チップ１５・１７を再生させることができる。このため、本実施例は、電極チップの先端部を研磨除去して正規形状に整形する従来の研磨整形作用とは全く異なり、従来のように研磨除去される部分を最小限にして電極チップ１５・１７を長寿命化し、その交換頻度を少なくすることにより溶接コストを低減することができる。

上記説明は、電極チップ再生工具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、電極チップ再生工具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３３・３５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を再生する構成及び方法としたが、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、電極チップ再生工具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。 電極チップ再生工具の全体斜視図である。 電極チップ再生工具の平面図である。 図３のIV−IV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。 外周面整形突部の頂部湾曲状態を示す一部説明図である。 先端面整形突部の偏心状態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

１５・１７ 電極チップ
２３ 電極チップ再生工具
２７・２９ 整形室
３１ 逃し孔
３３・３５ 外周面整形突部
４１・４３ 先端面整形突部

Claims (2)

1. 抵抗溶接用電極チップの少なくとも先端部より若干大きい形状の整形室内周面に対して周方向へ不等間隔をおいて整形室の開放端から底部に向かって設けられ、上記周方向に対する傾斜角度を異ならせた旋回状態で、かつ頂部が所要の高さで該頂部の幅が整形室の開放端から底部に向かって徐々に狭くなると共に該頂部が上記開放端から底部に向かう曲率が徐々に大きくなる湾曲面に形成され、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、電極チップ先端面の幅に応じた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平面状に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。
2. 抵抗溶接用電極チップの少なくとも先端部より若干大きい形状の整形室内周面に対して周方向へ不等間隔をおいて整形室の開放端から底部に向かって設けられ、上記周方向に対する傾斜角度を異ならせた旋回状態で、かつ頂部が所要の高さで該頂部の幅が整形室の開放端から底部に向かって徐々に狭くなると共に該頂部が上記開放端から底部に向かう曲率が徐々に大きくなる湾曲面に形成され、電極チップの外周面に圧接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、軸線直交方向へ延出し、電極チップの先端面に圧接する先端面整形突部がそれぞれ形成された工具本体を所要の方向へ回転し、整形室内に進入した電極チップの先端部外周面に圧接する外周面整形突部により変形部分を先端面側へ押延ばして先端部外周面を正規形状に整形した後に、電極チップの先端面に圧接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先端面に盛付けながら平面状に押延ばして正規形状に整形して再生する電極チップの再生方法。

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