JP6075254B2 - スポット溶接用チップの整形方法 - Google Patents

Description

本発明は、使用後のスポット溶接用チップを正規形状に整形する整形方法に関する。

スポット溶接を行うスポット溶接ガンの一対のシャンク部に取り付けられたチップは、溶接を行うごとに磨耗するとともに先端部が拡径するような変形が生じる。このため、チップ整形機と呼ばれるチップ形状を整形する装置を用い、回転する刃具によってチップの先端部を整形して、十数〜百数十打点の溶接に使用したチップを再び正規形状に整形している。これにより、チップの寿命を延ばしている。

このような、チップを整形する装置としては、例えば、特許文献１に開示された電極チップ整形装置がある。この電極チップ整形装置においては、電極チップを整形するための整形治具に、半径方向内側から半径方向外側に向かうにつれて、回転方向前側に向かって変位する押出面を形成している。これにより、一つの電極チップで、より多くの打点が溶接可能となるようにしている。

特開２００９−１３６８８２号公報

ところが、上記従来のチップ整形機によってスポット溶接用チップの整形を繰り返しても、想定する程のチップの延命効果が得られないことがわかった。その理由を確認するため、整形を行ったチップの断面を拡大して見ると、チップに箔状の素材部分が形成されていることがわかった。この箔状の素材部分は、整形後のチップを用いてスポット溶接を行う際に、焼失しているか、溶接が行われるワークに付着してしまっていると考えられる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、チップの消耗を抑止して、チップの寿命をさらに延ばすことができるスポット溶接用チップの整形方法を提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、スポット溶接用チップを構成する素材部分を曲面状側面から先端側へ流動させるよう整形する整形工程と、
上記先端側へ流動された箔状の素材部分を軟化又は溶融させて上記チップと一体化させる一体化工程とを含むことを特徴とするスポット溶接用チップの整形方法にある。

上記スポット溶接用チップの整形方法においては、整形工程の後に一体化工程を行っておくことにより、チップの寿命をさらに延ばすことができる。
具体的には、整形工程において曲面状側面から先端側へ流動された箔状の素材部分を、一体化工程において軟化又は溶融させて、チップと一体化させる。これにより、整形後のチップを用いてスポット溶接を行う際に、箔状の素材部分が、焼失（燃焼）するか、溶接が行われるワークに付着してしまうことを防止できる。そして、先端側へ流動させた素材部分を、チップに再定着させて有効に機能させることができる。
それ故、上記スポット溶接用チップの整形方法によれば、チップの消耗を抑制して、チップの寿命をさらに延ばすことができる。

実施例にかかる、整形工程において用いるチップ整形機を示す斜視説明図。 実施例にかかる、チップ整形機によって一対のチップに整形を行う状態を示す断面説明図。 実施例にかかる、チップに形成された箔状の素材部分を示す断面説明図。 実施例にかかる、一体化工程において用いる通電装置及び金属板を示す説明図。 実施例にかかる、金属板を介して一対のチップに通電を行う状態を示す説明図。

上述したスポット溶接用チップの整形方法における好ましい実施の形態につき説明する。
上記スポット溶接用チップの整形方法において、上記一体化工程においては、スポット溶接ガンの一対の電極部に装着された上記チップによって、該チップの融点よりも融点が高い金属板を挟持し、該金属板を介して上記一対のチップ間に通電して、上記箔状の素材部分を溶融させてもよい。
この場合には、スポット溶接ガンの一対の電極部にチップを装着したままの状態で、整形工程及び一体化工程を行うことができる。そのため、チップの整形にかかる時間を短縮することができる。また、金属板を挟持することにより、軟化又は溶融した箔状の素材部分をチップに一体化させることが容易になる。

また、上記金属板を介して上記一対のチップ間に行う通電は、該一対のチップ及び該一対のチップによって挟持された、上記金属板の挟持部の温度が、上記チップが軟化する温度よりも高く、かつ上記金属板の融点よりも低い温度になる条件で行ってもよい。
この場合には、一対のチップによって金属板を挟持する際に、金属板の溶融及び変形を防止して、チップにおける箔状の素材部分をチップに一体化させることができる。
なお、チップが軟化する温度とは、チップの溶融温度よりも低い温度で、チップの固体状の素材部分が、力を加えた時に流動することができる温度のことをいう。

また、上記一体化工程においては、上記チップの融点よりも融点が高い加熱板であって、上記チップが軟化する温度よりも高くかつ上記加熱板の融点よりも低い温度に加熱されたものを、スポット溶接ガンの一対の電極部に装着された一対の上記チップによって挟持して、上記箔状の素材部分を上記チップと一体化させてもよい。
この場合には、適切な温度に加熱された加熱板を一対のチップによって挟持することにより、一対のチップ間に通電を行うことなく、箔状の素材部分をチップと一体化させることができる。

また、上記一対のチップによって挟持される上記金属板（又は上記加熱板）の挟持部は、上記一対のチップの先端面の曲面形状に沿って形成されていてもよい。
この場合には、箔状の素材部分を軟化又は溶融させてチップに一体化させる際に、チップの先端面の形状を整えることができ、チップの整形を精度よく行うことができる。

以下に、スポット溶接用チップの整形方法にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例のスポット溶接用チップ６（以下、単にチップ６という。）の整形方法は、図１、図２に示すごとく、チップ整形機１を用いて、チップ６を構成する素材部分６０１を曲面状側面６２からチップ６の先端側へ流動させるよう整形する整形工程と、図４、図５に示すごとく、先端側へ流動された箔状の素材部分６０２を軟化又は溶融させてチップ６と一体化させる一体化工程とを行う。

以下に、本例のチップ６の整形方法につき、図１〜図５を参照して詳説する。
図１、図２に示すごとく、本例の整形工程において用いるチップ整形機１は、チップ６を構成する素材部分６０１を曲面状側面６２から先端側へ流動させる刃具２０が設けられた整形治具１１と、整形治具１１をチップ６の周方向Ｃに回転させる回転機構１２とを有している。回転機構１２は、図１において矢印で示し、詳細は省略する。
整形治具１１は、筒形状のホルダ２の底部２２に、チップ６の先端面６１を整形する先端整形刃２２１を有し、ホルダ２の内周に、チップ６の曲面状側面６２を整形する側面整形刃２４１を有している。チップ整形機１は、整形治具１１が回転する際に、先端整形刃２２１と側面整形刃２４１とによって、チップ６の曲面状側面６２における素材部分６０１を螺旋状に先端側へ押し出す力を生じさせるよう構成されている。側面整形刃２４１は、ホルダ２の内周に形成された溝部２３に嵌め込まれた平板状の刃具プレート２４の内周側に形成されている。

チップ整形機１は、工場内においてスポット溶接を行って製品を組み付ける工程において用いられる。チップ整形機１によって整形を行うチップ６は、スポット溶接ガンにおける一対の電極部（シャンク部）にそれぞれ取り付けられている。そして、チップ整形機１は、スポット溶接を繰り返し行って変形した、一対のチップ６の先端部の整形を行う。スポット溶接ガンの図示は省略する。
一対のチップ６の先端部は、スポット溶接に使用される際に、押し潰されるとともに拡径して変形する。チップ整形機１は、拡径するように変形した一対のチップ６の先端部を、正規形状（初期形状）に扱き加工するようにして整形する。

図４に示すごとく、チップ６の曲面状側面６２の正規形状は、先端に行くに連れて縮径する傾斜面部６２１と、傾斜面部６２１の先端側に形成された曲面状の曲面部６２２とを有する形状である。チップ６の先端部は、傾斜面部６２１、曲面部６２２、及び曲面部６２２の先端に位置する先端面６１によって形成されている。なお、チップ６の先端面６１は、曲面部６２２と連続する曲面状に形成されていてもよく、チップ６の軸線方向に垂直な平坦状に形成されていてもよい。また、チップ６の基部側には、スポット溶接ガンの電極部に取り付けられる円筒形状の基端部６３が形成されている。

図１、図２に示すごとく、先端整形刃２２１は、チップ６の中心位置が配置される中心から径方向の両側に延び、平面視したときにＳ形状にねじられる状態で形成されている。側面整形刃２４１が形成された刃具プレート２４は、ホルダ２の内周において、チップ６の周方向Ｃに位相が１８０°ずれた２箇所に設けられている。先端整形刃２２１と側面整形刃２４１とは、チップ６の周方向Ｃに位相が９０°ずれて形成されている。
整形治具１１は、その両側から一対のチップ６が押し当てられるように、側面整形刃２４１及び先端整形刃２２１をホルダ２の両側に配置して形成されている。

整形工程においては、スポット溶接ガンの一対の電極部に装着された一対のチップ６によって、整形治具１１を挟持する。このとき、各チップ６は、先端整形刃２２１と側面整形刃２４１との内側に位置する空間内に配置される。そして、整形治具１１を回転機構１２によって回転させる。このとき、チップ６の曲面状側面６２に位置する素材部分６０１は、側面整形刃２４１及び先端整形刃２２１によって扱かれ、チップ６の先端側へ螺旋状に押し出される。そして、図３に示すごとく、特に側面整形刃２４１によって扱かれる素材部分６０２は、チップ６の曲面状側面６２又は先端面６１に位置する素材部分６０１の外側に、薄い箔状部分として重なるように流動して、チップ６の正規形状（初期形状）に整形される。

図４、図５に示すごとく、一体化工程においては、スポット溶接ガンの一対の電極部に装着されたチップ６によって、チップ６の融点よりも融点が高い金属板４を挟持し、通電装置３によって金属板４を介して一対のチップ６間に通電する。一対のチップ６によって挟持される金属板４の挟持部４１の表裏両面には、一対のチップ６の先端面６１の曲面形状に沿った窪み部４２がそれぞれ形成されている。そして、一対のチップ６によって金属板４の挟持部４１を加圧することにより、各窪み部４２の形状を各チップ６の先端面６１に転写するようにして、チップ６の曲面状側面６２から先端側へ流動された箔状の素材部分６０２をチップ６に一体化させる。金属板４の挟持部４１に窪み部４２を形成したことにより、箔状の素材部分６０２をチップ６に一体化させる際にチップ６の先端面６１及び曲面状側面６２の形状を整えることができる。

また、金属板４を介して一対のチップ６間に行う通電は、一対のチップ６及び一対のチップ６によって挟持された、金属板４の挟持部４１の温度が、チップ６が軟化する温度よりも高くかつ金属板４の融点よりも低い温度になる条件で行う。これにより、金属板４が溶融又は変形することを防止して、箔状の素材部分６０２をチップ６に一体化させることができる。一体化工程を行う際の通電装置３の通電条件は、スポット溶接を行う際の通電装置３の通電条件に比べて、通電する電流値を低くして設定される。チップ６は銅材料から構成されている。金属板４は、銅材料よりも融点が高い種々の金属材料から構成することができる。

本例のチップ６の整形方法においては、整形工程の後に一体化工程を行っておくことにより、チップ６の寿命をさらに延ばすことができる。
具体的には、整形工程においては、チップ６を構成する素材部分６０１の一部が、曲面状側面６２から先端側へ流動され、チップ６の曲面状側面６２又は先端面６１に位置する素材部分６０１の外側に重なって、箔状の素材部分６０２となる。そして、一体化工程においては、この箔状の素材部分６０２を軟化又は溶融させて、チップ６と一体化させる。これにより、整形後のチップ６を用いてスポット溶接を行う際に、箔状の素材部分６０２が焼失（燃焼）するか、溶接が行われるワークに付着してしまうことを防止できる。そして、先端側へ流動させた素材部分６０２を、チップ６に再定着させて有効に機能させることができる。

それ故、本例のチップ６の整形方法によれば、チップ６の消耗を抑制して、チップ６の寿命をさらに延ばすことができる。

１ チップ整形機
３ 通電装置
４ 金属板
４１ 挟持部
６ スポット溶接用チップ
６０２ 箔状の素材部分
６１ 先端面
６２ 曲面状側面

Claims (6)

1. スポット溶接用チップを構成する素材部分を曲面状側面から先端側へ流動させるよう整形する整形工程と、
   上記先端側へ流動された箔状の素材部分を軟化又は溶融させて上記チップと一体化させる一体化工程とを含むことを特徴とするスポット溶接用チップの整形方法。
2. 上記一体化工程においては、スポット溶接ガンの一対の電極部に装着された一対の上記チップによって、該チップの融点よりも融点が高い金属板を挟持し、該金属板を介して上記一対のチップ間に通電して、上記箔状の素材部分を上記チップと一体化させることを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接用チップの整形方法。
3. 上記金属板を介して上記一対のチップ間に行う通電は、該一対のチップ及び該一対のチップによって挟持された、上記金属板の挟持部の温度が、上記チップが軟化する温度よりも高くかつ上記金属板の融点よりも低い温度になる条件で行うことを特徴とする請求項２に記載のスポット溶接用チップの整形方法。
4. 上記一体化工程においては、上記チップの融点よりも融点が高い加熱板であって、上記チップが軟化する温度よりも高くかつ上記加熱板の融点よりも低い温度に加熱されたものを、スポット溶接ガンの一対の電極部に装着された一対の上記チップによって挟持して、上記箔状の素材部分を上記チップと一体化させることを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接用チップの整形方法。
5. 上記一対のチップによって挟持される上記金属板の挟持部は、上記一対のチップの先端面の曲面形状に沿って形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のスポット溶接用チップの整形方法。
6. 上記一対のチップによって挟持される上記加熱板の挟持部は、上記一対のチップの先端面の曲面形状に沿って形成されていることを特徴とする請求項４に記載のスポット溶接用チップの整形方法。

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