(57)【要約】【課題】インダイレクトスポット溶接用の溶接電極の寿命を向上させる。【解決手段】研磨方法は、溶接電極４の中間部８に含まれる電極材料を、回転する研磨具９によって中間部８から溶接電極４の先端部７へと移動させる研磨工程を備える。研磨具９は、溶接電極４が挿入される第一開口部１０と、第一開口部１０から挿入された溶接電極４の先端部７を露出させる第二開口部１１と、中間部８に含まれる電極材料を、第二開口部１１を介して先端部７へと移動させる案内部１２とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インダイレクトスポット溶接に使用される溶接電極の研磨方法において、
前記溶接電極は、本体部と、被溶接部材に接触する先端部と、前記本体部と前記先端部との間に位置する中間部と、を備え、
前記中間部に含まれる電極材料を、回転する研磨具によって前記中間部から前記先端部へと移動させる研磨工程を備え、
前記研磨具は、前記溶接電極が挿入される第一開口部と、前記第一開口部から挿入された前記溶接電極の前記先端部を露出させる第二開口部と、前記中間部に含まれる前記電極材料を、前記第二開口部を介して前記先端部側へと移動させる案内部と、を備えることを特徴とする溶接電極の研磨方法。
【請求項２】
インダイレクトスポット溶接に使用される溶接電極の研磨装置において、
前記溶接電極は、本体部と、被溶接部材に接触する先端部と、前記本体部と前記先端部との間に位置する中間部と、を備え、
前記中間部に含まれる電極材料を、前記中間部から前記先端部へと移動させる研磨具を備え、
前記研磨具は、前記溶接電極が挿入される第一開口部と、前記第一開口部から挿入された前記溶接電極の前記先端部を露出させる第二開口部と、前記中間部に含まれる前記電極材料を、前記第二開口部を介して前記先端部側へと移動させる案内部と、を備えることを特徴とする溶接電極の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダイレクトスポット溶接に使用される溶接電極の研磨方法及び研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の組立工程では、金属板からなる複数の部品をスポット溶接によって接合することにより、車体が組み立てられる。スポット溶接としては、複数の金属板を一対の溶接電極で挟み込んで通電するダイレクトスポット溶接が多く用いられる。しかし、部品の形状によっては、複数の金属板を一対の溶接電極で挟み込むことができず、ダイレクトスポット溶接を適用できる部位に制約がある。また、スポット溶接の他の例として、一対の溶接電極を複数の金属板に一方側から押し当てて通電することにより、二箇所を同時に溶接するシリーズスポット溶接がある。しかし、シリーズスポット溶接に関しても、隣接した二点の溶接点が必要となるため、溶接できる場所に制約がある。
【０００３】
上記のような制約を受けないスポット溶接として、インダイレクトスポット溶接がある。インダイレクトスポット溶接では、複数の金属板の接合予定部を一方側から溶接電極で加圧すると共に、接合予定部と異なる部位にアース電極を当接させた状態で、両電極間に通電することによって溶接する。このようなインダイレクトスポット溶接では、適用する部位の構造的制約が少なく、設計の自由度を拡大することができる。
【０００４】
スポット溶接時において、溶接電極は、通電され、かつ、高温高圧下の状態に置かれるため、繰り返しの溶接により、溶接電極の先端部が摩耗して扁平化し、当該先端部に金属片等が付着して合金化する。特に、金属板の表面に亜鉛メッキが施されている場合には、当該亜鉛メッキが溶接電極（銅）と合金化して堆積・剥離を繰り返すことで、当該溶接電極が変形することになる。このような状態の溶接電極を使用し続けると、溶接不良の原因となるため、先端部を切削や研磨等により定期的に整形する必要がある。整形に係る技術として、例えば特許文献１には、刃（カッタ）が設けられたカッタホルダを回転させ、この刃に溶接電極の先端部を押し付けて切削する電極研磨装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−８９６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電極研磨装置による溶接電極の研磨方法では、カッタホルダの刃によって溶接電極を切削するため、切削屑が発生する。切削屑は、溶接電極から電極材料を削り取ることで無駄な部分として廃棄されることになるため、可能な限り低減させることが望ましい。
【０００７】
特にインダイレクトスポット溶接では、溶接電極の先端部の形状が溶接品質に与える影響が大きく、溶接不良を防止するために、頻繁に先端部を研磨する必要がある。切削屑を低減させることができれば、インダイレクトスポット溶接に使用される溶接電極の寿命を大幅に向上させることが可能になる。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであり、インダイレクトスポット溶接用の溶接電極の寿命を向上させることを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するためのものであり、インダイレクトスポット溶接に使用される溶接電極の研磨方法において、前記溶接電極は、本体部と、被溶接部材に接触する先端部と、前記本体部と前記先端部との間に位置する中間部と、を備え、前記中間部に含まれる電極材料を、回転する研磨具によって前記中間部から前記先端部へと移動させる研磨工程を備え、前記研磨具は、前記溶接電極が挿入される第一開口部と、前記第一開口部から挿入された前記溶接電極の前記先端部を露出させる第二開口部と、前記中間部に含まれる前記電極材料を、前記第二開口部を介して前記先端部側へと移動させる案内部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、インダイレクトスポット溶接に使用される溶接電極の研磨装置において、前記溶接電極は、本体部と、被溶接部材に接触する先端部と、前記本体部と前記先端部との間に位置する中間部と、を備え、前記中間部に含まれる電極材料を、前記中間部から前記先端部へと移動させる研磨具を備え、前記研磨具は、前記溶接電極が挿入される第一開口部と、前記第一開口部から挿入された前記溶接電極の前記先端部を露出させる第二開口部と、前記中間部に含まれる前記電極材料を、前記第二開口部を介して前記先端部側へと移動させる案内部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、溶接電極の中間部に含まれる電極材料を研磨具によって先端部側に移動させて当該先端部の整形に利用することで、従来のように切削によって溶接電極から削り取られる電極材料の量を大幅に削減できる。これにより、インダイレクトスポット溶接に使用される溶接電極の寿命を向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インダイレクトスポット溶接用の溶接電極の寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】インダイレクトスポット溶接の実施態様を示す断面図である。
【図２】溶接電極の側面図である。
【図３】研磨装置における研磨具の断面図である。
【図４】研磨具の平面図である。
【図５】溶接電極の研磨方法を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１乃至図５は本発明を実施するための一実施形態を示す。
【００１５】
図１は、自動車の車体の組立工程において行われるインダイレクトスポット溶接により車体の骨格部品Ｗを溶接する態様を例示する。この骨格部品Ｗは、図１の紙面直交方向に延びるフレーム状の部品である。骨格部品Ｗは、略平板状の第一の金属板１と、断面ハット形状の第二の金属板２と、第一の金属板１と第二の金属板２との間に配された断面ハット形状の第三の金属板３とを備える。
【００１６】
第一の金属板１と、第二の金属板２のフランジ部２ａとは、ダイレクトスポット溶接によって予め溶接された既溶接点Ｑ１を介して接合されている。第二の金属板２の底部２ｂと、第三の金属板３のフランジ部３ａとは、ダイレクトスポット溶接によって予め溶接された既溶接点Ｑ２を介して接合されている。
【００１７】
本実施形態では、第三の金属板３の天板部３ｂと第一の金属板１とが、インダイレクトスポット溶接方法による溶接対象（被溶接部材）として例示される。インダイレクトスポット溶接では、第一の金属板１と第三の金属板３の天板部３ｂとの接合予定部Ｐを、厚さ方向一方側（図中上側）から溶接電極４で加圧すると共に、骨格部品Ｗの接合予定部Ｐと異なる部位にアース電極５を当接させた状態で、両電極４，５間に通電することにより、接合予定部Ｐを溶接する。各電極４，５は、何れも導電性の高い材料、例えばＣｕ系金属で形成される。なお、図示例では、第二の金属板２の底部２ｂに下方からアース電極５を当接させている。
【００１８】
このインダイレクトスポット溶接では、上記の溶接電極４及びアース電極５を有するインダイレクトスポット溶接装置と、インダイレクトスポット溶接装置に接続され、溶接電極４の加圧力及び両電極４，５間の電流値を制御する制御装置とを備えた設備で行われる。インダイレクトスポット溶接装置は、溶接電極４を軸線方向に駆動して第一の金属板１及び第三の金属板３を加圧する加圧手段を備える。加圧手段としては、エアシリンダや電動シリンダを使用することができ、本実施形態ではエアシリンダが使用される。
【００１９】
図２に示すように、溶接電極４は、本体部６と、第一の金属板１に接触する先端部７と、本体部６と先端部７との間に位置する中間部８とを備える。
【００２０】
本体部６は、円柱状に構成されている。先端部７は、接合予定部Ｐを加圧する押圧部として機能する。先端部７の端面は、円形の平坦面とされている。先端部７の端面の幅Ｗ１（直径）は、例えば１ｍｍとされるが、この寸法に限定されるものではない。中間部８からの先端部７の突出高さ（長さ）Ｈ１は、例えば１．８ｍｍに設定されるが、この寸法に限定されるものではない。中間部８は、本体部６から先端部７に向かうにつれて先細り状となる曲面（凸状の曲面）により構成される。
【００２１】
以下、溶接電極４を研磨する方法について説明する。溶接電極４は、溶接の繰り返しにより、先端部７の端面が合金化するとともに摩耗し、図２において二点鎖線で示すように扁平化する。摩耗した溶接電極４の先端部７を再生すべく、溶接電極４に対して研磨装置による研磨工程が実行される。
【００２２】
研磨装置は、研磨具９と、当該研磨具９を回転駆動する駆動装置（図示略）とを備える。図３及び図４に示すように、研磨具９は、両端部が開口するとともに一端部から他端部に向かうにつれてその内径及び外径が徐々に減少するテーパ状の筒状体（円筒体）により構成される。
【００２３】
研磨具９は、一端部に形成される第一開口部１０と、他端部に形成される第二開口部１１と、中間部８に含まれる電極材料を、第二開口部１１を介して先端部７側へと移動させる案内部１２と、研磨粉を排出する排出口１３と、を備える。
【００２４】
第一開口部１０は、溶接電極４を研磨具９の内側に挿入するための挿入口として機能する。第一開口部１０は、円形状の縁部を有しており、その開口面積は、第二開口部１１の開口面積よりも大きい。第一開口部１０の口径は、溶接電極４に係る本体部６の外径よりも大きい。
【００２５】
第二開口部１１は、第一開口部１０から挿入された溶接電極４の先端部７を露出させるための案内口部として機能する。第二開口部１１は、円形状の縁部を有しており、その口径は、第二開口部１１の口径よりも小さく、溶接電極４の先端部７の幅Ｗ１よりも大きい。
【００２６】
上記の構成により、研磨工程では、第一開口部１０から挿入された溶接電極４は、その先端部７が第二開口部１１から突出（露出）した状態で研磨具９に取り付けられる。溶接電極４が研磨具９に取り付けられた状態において、研磨具９の内周面９ａは溶接電極４の中間部８に接触せず、研磨具９の案内部１２のみが当該中間部８の表面に接触（圧接）することになる。
【００２７】
図３及び図４に示すように、案内部１２は、研磨具９の内周面９ａから半径方向内方に突出している。より具体的には、案内部１２は、第一開口部１０から第二開口部１１にわたって、研磨具９の軸心（筒心）方向に沿って形成される突条部である。案内部１２の頂部１２ａは、円弧状の湾曲面を有する。本実施形態では、四本の案内部１２が形成された研磨具９を例示するが、案内部１２の数はこれに限らず、溶接電極４の形状、寸法に応じて適宜設定できる。
【００２８】
図３に示すように、研磨具９の内周面９ａは、第一開口部１０から第二開口部１１に向かうにつれて、その内径が徐々に減少するテーパ面又は湾曲面（凹曲面）として構成される。また、案内部１２は、第一開口部１０から第二開口部１１にわたり、一定の突出高さ（長さ）Ｈ２を有する（図４参照）。第一開口部１０の近傍における第一の位置Ｐ１における案内部１２の頂部１２ａと研磨具９の中心軸Ｏとの第一の距離（半径）Ｄ１と、第二開口部１１の近傍における第二の位置Ｐ２における案内部１２の頂部１２ａと中心軸Ｏとの第二の距離（半径）Ｄ２とを比較すると、Ｄ１＞Ｄ２となっている。すなわち、案内部１２は、第一開口部１０から第二開口部１１に向かうにつれて、半径方向における中心軸Ｏとの距離が徐々に減少する湾曲形状に構成されている。
【００２９】
上記の案内部１２の構成により、研磨具９が一定速度で回転している場合（図４において回転方向を符号Ｒで示す）において、第一の位置Ｐ１における案内部１２の第一周速度Ｖ１と、第二の位置Ｐ２における案内部１２の第二周速度Ｖ２とを比較すると、Ｖ１＜Ｖ２となる。すなわち、案内部１２は、第一開口部１０から第二開口部１１に向かうにつれて周速度が増加するように構成される。このため、第一開口部１０の位置における案内部１２の周速度が最も小さく、第二開口部１１の位置における案内部１２の周速度が最も大きくなる。研磨工程において、案内部１２は、研磨具９の回転によって、中間部８に接触（圧接）しつつ摺動することで、当該中間部８の表面に含まれる電極材料を、周速度の小さい第一開口部１０側から周速度の大きい第二開口部１１側へと移動（塑性流動）させることができる。
【００３０】
図５に示すように、案内部１２の作用によって第二開口部１１まで流動した中間部８の電極材料は、当該第二開口部１１から流出して先端部７側へと寄せられる（図５において電極材料の流動の方向を矢印で示す）。研磨具９は、第二開口部１１から流出した電極材料を先端部７へと移動させる。先端部７は、移動してきた電極材料によって盛り上がり、実線で示す扁平状態から二点鎖線で示す状態へと整形（再生）される。
【００３１】
排出口１３は、第二開口部１１の周囲に設けられ、研磨具９の内周面９ａから外周面９ｂまで貫通する複数の孔により構成される。案内部１２の作用により中間部８の電極材料は、削り取られることなく先端部７へと流動するが、その一部が微量ながら研磨粉として中間部８から剥離する。排出口１３は、この微量の研磨粉を通過させて研磨具９の外部へと排出する。
【００３２】
研磨工程は、溶接電極４の先端部７がインダイレクトスポット溶接に適した突出高さＨ１を有するまで再生した時点で終了する。
【００３３】
以上説明した本実施形態に係る研磨方法及び研磨装置によれば、研磨工程において、中間部８の表面における電極材料を研磨具９によって先端部７に移動（流動）させて当該先端部７を再生することから、従来のように中間部８を切削することで先端部７を整形する場合と比較して、削り取られる電極材料の量を大幅に削減できる。このため、研磨工程において廃棄される電極材料の量を可及的に低減でき、溶接電極４に対する研磨工程の回数（再生回数）を増加させることができる。これにより、インダイレクトスポット溶接に使用される溶接電極４の寿命を向上させることが可能になる。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３５】
上記の実施形態では、筒状に構成された研磨具９を例示したが、この構成に限らず、研磨具９をブロック状その他の形状に構成してもよい。
【００３６】
上記の実施形態では、研磨具９に排出口１３を形成した例を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、研磨具９に排出口１３を形成することなく、研磨具９の下方にブロア等の送風機を配置し、当該送風機から第二開口部１１を介して研磨具９の内部に送風し、研磨具９内の研磨粉を第一開口部１０から排出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１            第一の金属板（被溶接部材）
４            溶接電極
６            溶接電極の本体部
７            溶接電極の先端部
８            溶接電極の中間部
９            研磨具
１０            第一開口部
１１            第二開口部
１２            案内部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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