JP6782515B2 - スポット溶接用電極の研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、スポット溶接用電極の研磨方法に関する。

スポット溶接用電極には、溶接時に大きな加圧力が加わると共に大電流が流れ、且つ高温に曝されるため、繰り返しの使用により電極の先端部が摩耗して扁平化したり、被溶接物の金属が付着したりする。これを放置すると溶接不良の原因となるため、定期的に電極の先端部を切削等により所定形状に整形する必要がある。

例えば、溶接ロボットによりワークに対して自動で溶接を施す自動溶接設備では、溶接ロボットの近傍に電極研磨装置を配置し、溶接を所定回数施すごとに自動で電極の先端の整形を行っている。例えば、下記の特許文献１には、刃（カッター）が設けられたカッターホルダを回転させ、この刃に電極の先端を押し付けて切削する電極研磨装置が示されている。カッターホルダには、刃の回転方向前方側に隣接した排出溝（切り欠き溝）を設けられており、排出溝に入り込んだ切削屑を遠心力で半径方向外方に排出している。

特開２００２−２９２４７２号公報

しかし、上記の電極研磨装置では、切削に伴う刃の温度上昇等により、切削屑が刃に溶着気味に付着することがある。このように刃に付着した切削屑は遠心力で排出することができないため、切削を繰り返すことで刃に付着した切削屑が成長し、この切削屑で排出溝が塞がれて切削屑が排出されにくくなることで、切削不良が生じるおそれがある。この場合、自動溶接設備を停止して、刃に付着した切削屑を除去する必要があるため、生産性の低下を招く。

そこで、本発明は、回転する刃で電極の先端を研磨するにあたり、設備を停止することなく、刃に付着した切削屑を除去することで、生産性を高めることを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明に係るスポット溶接用電極の研磨方法は、スポット溶接用電極の先端を、正方向に回転する刃に押し当てて切削する工程と、前記電極の先端が所定形状になっているか否かを確認する工程と、前記電極の先端が所定形状になっていない場合に、逆方向に回転する前記刃に前記電極の先端を接触させる工程と、前記電極の先端を、正方向に回転する前記刃に押し当てて再切削する工程とを有する。

刃に切削屑が付着している場合、上記のように、刃を、電極に切削を施す方向（正方向）とは逆方向に回転させ、この刃に電極の先端を接触させることにより、電極の先端で刃に付着した切削屑を脱落させることができる（図９参照）。従って、電極の先端を刃で切削した後、電極の先端が所定形状になっていない場合、刃を逆方向に回転させて電極の先端を接触させることで、設備を停止させることなく、刃に付着した切削屑を除去することができる。その後、刃を正方向に回転させて電極に再切削を施すことにより、電極の先端が所定の形状に整形される確率を高めることができる。

刃から脱落した切削屑は、刃の回転時の遠心力により半径方向外方に排出されるが、刃に電極が接触していると、刃が電極で覆われた状態となるため、電極が邪魔になって切削屑が排出されにくくなるおそれがある。そこで、逆方向に回転する刃に電極の先端を接触させた後、電極を刃から一旦離反させ、この状態で刃を回転させることで、遠心力により切削屑を半径方向外方に排出しやすくなる。こうして、刃付近から切削屑を完全に除去した後、電極の先端を再切削することにより、電極の先端が所定の形状に整形される確率をさらに高めることができる。

以上のように、本発明に係るスポット溶接用電極の研磨方法によれば、設備を停止することなく、刃に付着した切削屑を除去することで、電極の切削不良を低減して生産性を高めることができる。

回転切削具の平面図である。 回転切削具の斜視図である。 刃の斜視図である。 回転切削具の分解斜視図である。 スポット溶接用電極の研磨方法の手順を示すフロー図である。 図１のＸ−Ｘ線における断面図である。 回転切削具の周方向断面図であり、正方向に回転する刃で電極の先端を切削している様子を示す。 回転切削具の周方向断面図であり、刃に切削屑が付着した状態を示す。 回転切削具の周方向断面図であり、逆方向に回転する刃に電極を接触させた様子を示す。

本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。尚、本実施形態では、電極研磨装置により、ダイレクトスポット溶接を行うＣ型ガンに設けられた一対の電極を同時に研磨する場合を示す。

電極研磨装置は、図１及び図２に示す回転切削具１を有する。この回転切削具１は、図示しない駆動モータにより回転駆動される。本実施形態では、駆動モータが、回転数や回転方向を制御可能なサーボモータである。従って、回転切削具１は、任意の回転数で、正方向（図１の実線矢印Ａ方向）及び逆方向（同点線矢印Ｂ方向）の何れの方向にも回転可能である。

回転切削具１は、ホルダ２と、ホルダ２に保持された刃３とを有する。本実施形態では、回転切削具１の回転方向で複数の刃３が等間隔に配され、図示例では２個の刃３が位相を１８０°異ならせて配される。各刃３の上下両側には、図３に示すように、電極Ｗの先端形状に対応する略円弧状の刃部３ａ，３ａが設けられる。

図４に示すように、ホルダ２は、直径方向で２分割された同一形状の２つの半割りホルダ２ａ，２ａで構成される。各半割りホルダ２ａは略半円柱形状を成している。ホルダ２の上下両面には、電極Ｗの先端が嵌合可能な凹面部２ｂが設けられる。凹面部２ｂには、切削屑をホルダ２の半径方向外方へ排出するための排出溝２ｃが設けられる。排出溝２ｃは、各刃３の正回転方向前方側（図１の矢印Ａ方向）に隣接している。刃３を半割りホルダ２ａ，２ａ間に挟持した状態で、半割りホルダ２ａ，２ａをボルト４で締付固定することにより、刃３がホルダ２に取り付けられる。

上記の電極研磨装置を用いたスポット溶接用電極の研磨作業は、図５に示す工程を経て行われる。以下、各工程を詳しく説明する。

まず、上記の電極研磨装置により電極を切削する（ステップ１）。具体的には、駆動モータにより回転切削具１を所定の回転数で正方向（図１の実線矢印Ａ方向）に回転させ、この状態で、図６に示すように、一対の電極Ｗ，Ｗで回転切削具１を上下から挟み込み、各電極Ｗの先端を刃３の刃部３ａに所定の加圧力で押し付ける。これにより、各電極Ｗの先端に刃３の刃部３ａが食い込んで、この状態で刃３が回転することで、各電極Ｗの先端が刃３の刃部３ａにより切削されて所定形状に整形される。この切削により、電極Ｗの先端が削られて、図７に示すような切削屑Ｇが発生する。この切削屑Ｇは、回転切削具１の排出溝２ｃに脱落して、回転切削具１の回転による遠心力により半径方向外方へ排出される。このとき、切削屑Ｇが、刃３の刃部３ａに付着することがあり、この切削屑Ｇは、回転切削具１の遠心力では排出されず、図８に示すように、刃３に付着した状態で残存する。

次に、切削が施された電極の先端が所定の形状になっているか否かを確認する（ステップ２）。この工程は、電極研磨装置に隣接して配置された電極形状確認装置（図示省略）により行われる。電極形状確認装置は、例えば、電極の先端に光を照射する照射部と、その反射光を受光する受光部と、受光部で受光した反射光量に基づいて、電極の先端の形状が所定の形状であるか否かを判定する判定部とを備える。この判定部により、電極の先端が所定の形状であると判定されれば、溶接装置が通常の溶接作業に復帰する。

一方、電極形状確認装置により、電極の先端が所定の形状になっていないと判定されれば、上記の電極研磨装置により、刃３に付着した切削屑Ｇを除去する工程が行われる（ステップ３）。具体的には、図９に示すように、回転切削具１を逆方向（点線矢印Ｂ方向）に回転させ、この状態で一対の電極Ｗ，Ｗで回転切削具１を上下から挟み込み、各電極Ｗの先端を刃３の刃部３ａに所定の加圧力で所定時間接触させる。このように、刃３の刃部３ａに電極Ｗを接触させた状態で刃３を逆方向に回転させることで、刃３の刃部３ａの正回転方向前方側（図中右側）の端部に付着した切削屑Ｇに電極Ｗが接触する。このとき、電極Ｗの先端を刃３に押し付けて若干塑性変形させることで、電極Ｗの先端が刃３に付着した切削屑Ｇに接触しやすくなる。こうして、切削屑Ｇに電極Ｗを接触させた状態で刃３を逆方向に回転させることで、電極Ｗと切削屑Ｇとの間の接触摩擦により、切削屑Ｇに刃３から引き剥がす方向（図中右向き）の力が加わり、切削屑Ｇが刃３から脱落する。このとき、下側の刃部３ａから脱落した切削屑Ｇはそのまま下方に落下するが、上側の刃部３ａから脱落した切削屑は、ホルダ２の排出溝２ｃに収容される。

その後、一旦、電極Ｗを刃３から離反させる（ステップ４）。これにより、排出溝２ｃや凹面部２ｂが電極Ｗで覆われていない状態となるため、この状態で回転切削具１を回転させることにより、回転切削具１に付着した切削屑Ｇ、特に、上側の刃部３ａから脱落して排出溝２ｃに収容された切削屑Ｇが、遠心力で半径方向外方に排出されやすくなる。このとき、回転切削具１に、図示しないエアブロー装置によりエアを吹き付ければ、排出溝２ｃから切削屑Ｇがさらに排出されやすくなる。このときの刃３の回転方向は、正方向、逆方向の何れでもよい。例えば、上記の切削屑除去工程から引き続いて回転切削具１を逆方向に回転させたまま、電極Ｗを刃３から離反させればよい。あるいは、回転切削具１を停止し、電極Ｗを刃３から離反させた後、回転切削具１を正方向に回転させて切削屑Ｇを排出し、そのまま後述の再切削工程を行ってもよい。

そして、上記の電極研磨装置で、一対の電極を再び切削する（ステップ５）。具体的には、上記のステップ１と同様に、駆動モータにより、回転切削具１を所定の回転数で正方向に回転させた状態で、各電極Ｗの先端を刃３の刃部３ａに所定の加圧力で押し付けることにより、各電極Ｗの先端を刃３で切削する。このとき、上記のステップ３により、刃３に付着した切削屑Ｇが除去されているため、この切削屑Ｇに起因した切削不良が回避される。尚、この再切削工程における切削条件（回転切削具１の回転数、一対の電極の加圧力、切削時間等）は、上記の切削工程における切削条件と同じでもよいし、上記の切削工程よりも切削量を少なくするように設定してもよい。例えば、再切削工程の切削時間を、上記の切削工程の切削時間よりも短くすれば、加工時間が短縮され、生産性が高められる上、電極の消耗量を減らすことができるため、電極の交換頻度を下げることができる。

その後、電極形状確認装置により、再切削が施された電極の先端が所定の形状になっているか否かを確認する（ステップ６）。そして、電極の先端が所定の形状であると判定されれば、溶接装置が通常の溶接作業に復帰する。一方、電極の先端が所定の形状になっていないと判定されれば、設備を停止し、切削不良の原因を確認する（ステップ７）。

上記のように、一回目の切削（ステップ１）により電極の先端が所定の形状とならなかった場合、その原因の一つとして、刃３の刃部３ａに切削屑Ｇが付着していることが考えられる。本実施形態では、一回目の切削が不良であった場合に、逆回転する刃３に電極Ｗを接触させて、刃３の刃部３ａに付着した切削屑Ｇを脱落させる。これにより、二回目の切削（再切削、ステップ５）において、刃３に付着した切削屑Ｇに起因する切削不良が回避されるため、電極Ｗが所定の形状に整形される可能性が高められる。これにより、その後の再検査におけるＮＧの発生頻度が低減されるため、設備停止の頻度を減らして生産性を高めることができる。

また、上記の方法によれば、刃３に付着した切削屑Ｇの除去を、既存の電極研磨装置の回転切削具１を逆回転させるだけで実現することができるため、別途の装置を要することなく、コスト高を回避できる。

本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、上記方法において、切削屑Ｇの排出に問題が無ければ、ステップ４を省略してもよい。すなわち、回転切削具１を逆回転させて刃３に付着した切削屑Ｇを脱落させた後、電極Ｗを刃３に接触させた状態のまま、回転切削具１を正方向に回転させて再切削を行ってもよい。

また、回転切削具１の構成は上記に限られない。例えば、上記の実施形態では、回転切削具１の上面及び下面に刃３の刃部３ａが設けられ、一対の電極Ｗ，Ｗを同時に切削する場合を示したが、これに限らず、回転切削具１の一方の面のみに刃部３ａを設けてもよい。また、上記の実施形態では、各電極を一対の刃３で切削した場合を示したが、これに限らず、各電極を一個、あるいは三個以上の刃３で切削してもよい。

１ 回転切削具
２ ホルダ
３ 刃
４ ボルト
Ａ 刃の回転方向（正方向）
Ｂ 刃の回転方向（逆方向）
Ｇ 切削屑
Ｗ 電極

Claims (2)

1. スポット溶接用電極の先端を、正方向に回転する刃に押し当てて切削する工程と、
   前記電極の先端が所定形状になっているか否かを確認する工程と、
   前記電極の先端が所定形状になっていない場合に、逆方向に回転する前記刃に前記電極の先端を接触させる工程と、
   前記電極の先端を、正方向に回転する前記刃に押し当てて再切削する工程とを有するスポット溶接用電極の研磨方法。
2. 逆方向に回転する前記刃に前記電極の先端を接触させた後、前記電極を前記刃から一旦離反させ、この状態で前記刃を回転させ、その後、前記電極の先端を再切削する請求項１に記載のスポット溶接用電極の研磨方法。

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