(57)【要約】【課題】電極先端部に凹凸を設けるに当たり、電極先端部に成形される凸部の高さ寸法を、電極先端部における中央部の領域から外周側の領域に亘る広範囲で同等に確保する。【解決手段】凸形状に膨出された電極先端部２０，３０に凸部および複数の凹部を転写加工によって成形するための溶接用電極加工具２００の転写加工部２１０，２２０に、前記複数の凹部を成形するための複数の突起２１１，２２１を設け、これら複数の突起２１１，２２１の先端同士を繋ぐ仮想面Ｌを、転写加工前における前記凸形状に膨出された電極先端部２０，３０の表面形状に合致する形状とする。これにより、電極先端部２０，３０の広範囲に亘って同様の凹部を成形することができ、これに伴って電極先端部２０，３０に成形される凸部の高さ寸法を、この電極先端部２０，３０における中央部の領域から外周側の領域に亘る広範囲で同等に確保することができる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸形状に膨出された抵抗スポット溶接用電極の電極先端部に凸部および複数の凹部を転写加工によって成形するための溶接用電極加工具において、
前記電極先端部に前記凸部および前記複数の凹部を転写するための転写加工部を備え、該転写加工部には、前記複数の凹部を成形するための複数の突起が設けられており、これら複数の突起の先端同士を繋ぐ仮想面は、前記転写加工前における前記凸形状に膨出された前記電極先端部の表面形状に合致する形状とされていることを特徴とする溶接用電極加工具。
【請求項２】
請求項１記載の溶接用電極加工具において、
前記転写加工部における前記複数の突起が設けられている領域以外の領域である底面も、前記転写加工前における前記凸形状に膨出された前記電極先端部の表面形状に合致する形状とされていることを特徴とする溶接用電極加工具。
【請求項３】
請求項１または２記載の溶接用電極加工具において、
前記各突起は、先端側に向かって先細りとなる錐形状となっていることを特徴とする溶接用電極加工具。
【請求項４】
請求項３記載の溶接用電極加工具において、
前記転写加工は、前記抵抗スポット溶接用電極の中心線に沿う方向に該抵抗スポット溶接用電極が移動して前記電極先端部が前記転写加工部に押圧されるようになっており、
前記各突起は、その中心線が、前記転写加工時における前記抵抗スポット溶接用電極の中心線に沿う方向に延在していることを特徴とする溶接用電極加工具。
【請求項５】
請求項１〜４のうち何れか一つに記載の溶接用電極加工具において、
前記複数の突起は、前記転写加工部において、該転写加工部の中心位置に対して点対称となる位置に分散して配設されていることを特徴とする溶接用電極加工具。
【請求項６】
請求項１〜５のうち何れか一つに記載の溶接用電極加工具において、
前記突起の高さ寸法は３０μｍ以上で１５０μｍ以下の範囲において設定されていることを特徴とする溶接用電極加工具。
【請求項７】
請求項１〜６のうち何れか一つに記載の溶接用電極加工具において、
互いに隣り合う前記突起の中心位置同士の間の間隔寸法は４００μｍ以上で１２００μｍ以下の範囲において設定されていることを特徴とする溶接用電極加工具。
【請求項８】
請求項１〜７のうち何れか一つに記載の溶接用電極加工具において、
前記突起の底面の形状は正方形であって、その底面の一辺の長さ寸法は８０μｍ以上で３５０μｍ以下の範囲において設定されていることを特徴とする溶接用電極加工具。
【請求項９】
請求項１〜８のうち何れか一つに記載の溶接用電極加工具を備えていることを特徴とする溶接用電極加工装置。
【請求項１０】
請求項９記載の溶接用電極加工装置において、
前記溶接用電極加工具が弾性体を介して保持されていることを特徴とする溶接用電極加工装置。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の溶接用電極加工装置において、
前記溶接用電極加工具による前記凸部および前記複数の凹部の転写加工の前段階で、前記抵抗スポット溶接用電極の前記電極先端部を所定の凸形状に膨出させる整形動作を行う整形装置を備えており、該整形装置において前記電極先端部が当接する整形部の形状が、前記溶接用電極加工具における前記複数の突起の先端同士を繋ぐ仮想面の形状に合致していることを特徴とする溶接用電極加工装置。
【請求項１２】
凸形状に膨出された抵抗スポット溶接用電極の電極先端部に凸部および複数の凹部を、溶接用電極加工具を使用した転写加工によって成形する溶接用電極加工方法であって、
前記溶接用電極加工具は、前記電極先端部に前記凸部および前記複数の凹部を転写するための転写加工部を備えており、該転写加工部には、前記複数の凹部を成形するための複数の突起が設けられており、これら複数の突起の先端同士を繋ぐ仮想面が、前記転写加工前における前記凸形状に膨出された前記電極先端部の表面形状に合致する形状とされていて、前記溶接用電極加工具の前記転写加工部に前記電極先端部を押圧することによって該電極先端部に前記凸部および前記複数の凹部を転写加工することを特徴とする溶接用電極加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接用電極加工具、および、該溶接用電極加工具を備えた溶接用電極加工装置、並びに、前記溶接用電極加工具を使用した溶接用電極加工方法に係る。特に、本発明は、溶接用電極の電極先端部を加工するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属製板材同士の抵抗スポット溶接に使用される溶接用電極（抵抗スポット溶接用電極）として、金属製板材（特にアルミニウム合金製板材）の表面に存在している酸化膜を破壊するための凹凸が電極先端部に設けられているものが知られている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
この特許文献１に開示されている溶接用電極（以下、単に電極という場合もある）は、その電極先端部に、四角錐形状の複数の凸部が格子状に配列されて設けられている。このように電極先端部に複数の凸部を設けておくことにより、抵抗スポット溶接時（一対の電極によって金属製板材を挟持した際）に、前記酸化膜を広範囲に亘って破壊することができ、金属製板材の一部に電流が集中してしまうこと（酸化膜が破壊されない状態で酸化膜の弱い部分に電流が集中してしまうこと）を回避できる。これにより、局部的な温度上昇を抑制し、金属製板材に電極先端部が溶着してしまうといったことを抑制できる。
【０００４】
また、この特許文献１には、電極先端部に凹凸（前記凸部およびその凸部同士の間の凹部）を成形するための溶接用電極加工具（以下、単に電極加工具という場合もある）が開示されている。この特許文献１に開示されている電極加工具は、その上下面（転写加工部）に四角錐形状の複数の凹部（電極先端部に凸部を成形するための凹部）が格子状に配列されて設けられている。そして、この電極加工具の各転写加工部それぞれに電極（上下一対の電極）の電極先端部を押圧し（所定の加圧力で一対の電極によって電極加工具を挟持し）、これら電極先端部に電極加工具の転写加工部の形状を転写することで、この電極先端部に凹凸を成形するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３３９５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１にも開示されているように、電極先端部は略球面状の凸形状となっている。これは、例えば抵抗スポット溶接時に金属製板材に変形やクラックが生じないようにするためである。
【０００７】
このような略球面状の凸形状となっている電極先端部に、電極加工具の転写加工部の形状を転写する場合、この電極加工具の転写加工部に設けられている突起（電極先端部に凹部を成形するための突起）の先端同士を繋ぐ仮想面が平坦面であると、電極先端部における中央部の領域が前記突起に接触しても、電極先端部における外周側の領域にあっては未だ前記突起に接触しない状態となり、転写加工の終了時には、この外周側の領域に成形される凹部の深さ寸法が短くなる傾向となる。つまり、この外周側の領域にあっては、電極先端部に成形される凸部の高さ寸法が短くなる傾向となる。
【０００８】
本発明の発明者らは、抵抗スポット溶接時に、前記酸化膜を広範囲に亘って破壊して前記溶着を抑制するためには、電極先端部に成形される凸部の高さ寸法は、この電極先端部における中央部の領域から外周側の領域に亘る広範囲で同等に確保されていることが好ましいことを見出した。つまり、特許文献１では考慮されていない新たな知見に基づき、電極加工具の転写加工部の最適化について本発明の発明者らは考察した。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電極先端部に凹凸を設けるに当たり、電極先端部に成形される凸部の高さ寸法を、この電極先端部における中央部の領域から外周側の領域に亘る広範囲で同等に確保することが可能な溶接用電極加工具および溶接用電極加工装置並びに溶接用電極加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、凸形状に膨出された抵抗スポット溶接用電極の電極先端部に凸部および複数の凹部を転写加工によって成形するための溶接用電極加工具を前提とする。そして、この溶接用電極加工具は、前記電極先端部に前記凸部および前記複数の凹部を転写するための転写加工部を備え、該転写加工部には、前記複数の凹部を成形するための複数の突起が設けられており、これら複数の突起の先端同士を繋ぐ仮想面は、前記転写加工前における前記凸形状に膨出された前記電極先端部の表面形状に合致する形状とされていることを特徴とする。
【００１１】
なお、ここでいう「合致する形状」とは完全に合致している（同一形状である）場合ばかりでなく、略合致する形状（互いに近似した形状；実質的に合致する形状）を含む概念である。また、「転写加工前における凸形状に膨出された電極先端部の表面形状」とは、未だ凹部が成形されていない電極先端部の表面（凸形状に膨出された滑らかな表面）の形状だけでなく、一旦、凸部および凹部が成形され、抵抗スポット溶接に使用された後の電極先端部の表面（例えば抵抗スポット溶接に使用された後に凸形状に膨出するように整形された（形が整えられた）電極先端部の表面）の形状も含む概念である。
【００１２】
前記特定事項により、溶接用電極加工具による電極先端部の転写加工時には、この電極先端部が溶接用電極加工具の転写加工部に押圧されることになる。本解決手段では、転写加工部に設けられている複数の突起の先端同士を繋ぐ仮想面が、転写加工前における凸形状に膨出された電極先端部の表面形状に合致する形状となっているため、この転写加工時には、各突起が電極先端部の各部に対して略同時に接触して電極先端部に凹部を成形していくことになる。このため、電極先端部の広範囲に亘って同様の凹部が成形されることになり、これに伴って電極先端部に成形される凸部の高さ寸法を、この電極先端部における中央部の領域から外周側の領域に亘る広範囲で同等に確保することができる。その結果、この抵抗スポット溶接用電極を使用した抵抗スポット溶接時には、金属製板材の表面に存在している膜（例えば酸化膜）を広範囲に亘って破壊することができ、金属製板材の一部に電流が集中してしまうこと（前記膜が破壊されない状態で当該膜の弱い部分に電流が集中してしまうこと）を回避できて、金属製板材に電極先端部が溶着してしまうことを抑制できる。
【００１３】
また、前記転写加工部における前記複数の突起が設けられている領域以外の領域である底面も、前記転写加工前における前記凸形状に膨出された前記電極先端部の表面形状に合致する形状とされている。
【００１４】
溶接用電極加工具による電極先端部の転写加工時には、電極先端部に凹部が成形されるため、該電極先端部はそれに伴う変形を生じる（材料が外周側に流れる）可能性があるが、転写加工部における底面が、転写加工前における凸形状に膨出された電極先端部の表面形状に合致する形状となっているため、この電極先端部の変形（材料の外周側への流れ）は抑制され、転写加工後における電極先端部の形状（凸形状に膨出された形状）が良好に維持されることになる。
【００１５】
また、前記各突起は、先端側に向かって先細りとなる錐形状となっている。
【００１６】
これによれば、溶接用電極加工具による電極先端部の転写加工時には、各突起が電極先端部に食い込みやすくなり、電極先端部に成形される凹部の深さ寸法を十分に確保することができる。つまり、電極先端部に成形される凸部の高さ寸法を十分に確保することで、抵抗スポット溶接時には金属製板材の表面に存在している膜を良好に破壊することができる。
【００１７】
また、前記転写加工は、前記抵抗スポット溶接用電極の中心線に沿う方向に該抵抗スポット溶接用電極が移動して前記電極先端部が前記転写加工部に押圧されるようになっており、前記各突起は、その中心線が、前記転写加工時における前記抵抗スポット溶接用電極の中心線に沿う方向に延在している。
【００１８】
これによれば、溶接用電極加工具による電極先端部の転写加工時には、溶接用電極加工具の各突起が電極先端部に良好に食い込んでいき、該電極先端部に成形される凹部の深さ寸法を十分に確保することができる。つまり、この構成によっても、電極先端部に成形される凸部の高さ寸法を十分に確保することで、抵抗スポット溶接時には金属製板材の表面に存在している膜を良好に破壊することができる。
【００１９】
また、前記複数の突起は、前記転写加工部において、該転写加工部の中心位置に対して点対称となる位置に分散して配設されている。
【００２０】
これによれば、溶接用電極加工具によって電極先端部に凹凸が成形された電極による抵抗スポット溶接時には、金属製板材を流れる電流の分布を一様にすることができる。このため、局部的な電流の集中を抑制することができ、異形ナゲットの形成を抑制できて、目標ナゲット径を得ることの信頼性を高めることができる。
【００２１】
また、前記突起の高さ寸法は３０μｍ以上で１５０μｍ以下の範囲において設定されている。
【００２２】
これは、突起の高さ寸法が３０μｍ未満である場合、電極先端部に成形される凸部の突出量（高さ寸法）が不足して、金属製板材の表面に存在している膜を十分に破壊することができず、前記溶着を招いてしまう可能性があるためである。また、突起の高さ寸法が１５０μｍを超えている場合、電極先端部に凹部を成形する際に突起が破損してしまう可能性があるためである。
【００２３】
また、互いに隣り合う前記突起の中心位置同士の間の間隔寸法は４００μｍ以上で１２００μｍ以下の範囲において設定されている。
【００２４】
これは、互いに隣り合う突起の中心位置同士の間の間隔寸法が４００μｍ未満である場合、溶接用電極加工具の作製が困難になってしまうばかりでなく、抵抗スポット溶接時に目標ナゲット径を得るための必要エネルギ量が大幅に増大してしまうことになるためである。また、互いに隣り合う突起の中心位置同士の間の間隔寸法が１２００μｍを超えている場合、電極先端部と金属製板材との接触面積が大きくなり過ぎることで前記膜を十分に破壊することができず、前記溶着を招いてしまう可能性があるためである。
【００２５】
また、前記突起の底面の形状は正方形であって、その底面の一辺の長さ寸法は８０μｍ以上で３５０μｍ以下の範囲において設定されている。
【００２６】
これは、突起の底面の一辺の長さ寸法が８０μｍ未満である場合、電極先端部に凹部を成形する際に突起が破損してしまう可能性があるためである。また、突起の底面の一辺の長さ寸法が３５０μｍを超えている場合、抵抗スポット溶接時に金属製板材と電極先端部との接触面積が小さくなり過ぎることで局部的な電流の集中が助長され、前記溶着を招いてしまう可能性があるためである。
【００２７】
前述した溶接用電極加工具を備えた溶接用電極加工装置も本発明の技術的思想の範疇である。
【００２８】
この場合、前記溶接用電極加工具は弾性体を介して保持されている。
【００２９】
これによれば、溶接用電極加工具による電極先端部の転写加工時、抵抗スポット溶接用電極が溶接用電極加工具に対して斜め方向から接触する状況になったとしても、つまり、抵抗スポット溶接用電極の移動方向が転写加工部の延在方向に直交する方向に対して傾斜していたとしても、抵抗スポット溶接用電極が溶接用電極加工具に接触した際の弾性体の弾性変形によって溶接用電極加工具の姿勢が変化し、転写加工部が、抵抗スポット溶接用電極の移動方向に対して直交する方向に延在する状態となる。これにより、電極先端部の広範囲に亘って同様の凹部が成形され、電極先端部の凹部および凸部の成形を良好に行うことができる。
【００３０】
また、前記溶接用電極加工具による前記凸部および前記複数の凹部の転写加工の前段階で、前記抵抗スポット溶接用電極の前記電極先端部を所定の凸形状に膨出させる整形動作を行う整形装置を備えており、該整形装置において前記電極先端部が当接する整形部の形状が、前記溶接用電極加工具における前記複数の突起の先端同士を繋ぐ仮想面の形状に合致している。
【００３１】
これによれば、溶接用電極加工具による電極先端部の転写加工の前段階で整形装置による整形動作によって電極先端部を凸形状に膨出させておくことができ（溶接用電極加工具における複数の突起の先端同士を繋ぐ仮想面の形状に合致する形状に膨出させておくことができ）、転写加工時には、電極先端部の凹部および凸部の成形を良好に行うことができる。
【００３２】
また、前記溶接用電極加工具を使用した溶接用電極加工方法も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、凸形状に膨出された抵抗スポット溶接用電極の電極先端部に凸部および複数の凹部を、溶接用電極加工具を使用した転写加工によって成形する溶接用電極加工方法を前提とする。そして、この溶接用電極加工方法は、前記溶接用電極加工具が、前記電極先端部に前記凸部および前記複数の凹部を転写するための転写加工部を備えており、該転写加工部には、前記複数の凹部を成形するための複数の突起が設けられており、これら複数の突起の先端同士を繋ぐ仮想面が、前記転写加工前における前記凸形状に膨出された前記電極先端部の表面形状に合致する形状とされていて、前記溶接用電極加工具の前記転写加工部に前記電極先端部を押圧することによって該電極先端部に前記凸部および前記複数の凹部を転写加工することを特徴とする。
【００３３】
この溶接用電極加工方法によっても、前述したように、前記転写加工時には、各突起が電極先端部の各部に対して略同時に接触して電極先端部に凹部を成形していくことになる。このため、電極先端部の広範囲に亘って同様の凹部が成形されることになり、これに伴って電極先端部に成形される凸部の高さ寸法を、この電極先端部における中央部の領域から外周側の領域に亘る広範囲で同等に確保することができる。その結果、この抵抗スポット溶接用電極を使用した抵抗スポット溶接時には、金属製板材の表面に存在している膜（例えば酸化膜）を広範囲に亘って破壊することができ、金属製板材の一部に電流が集中してしまうこと（前記膜が破壊されない状態で当該膜の弱い部分に電流が集中してしまうこと）を回避できて、金属製板材に電極先端部が溶着してしまうことを抑制できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明では、凸形状に膨出された電極先端部に凸部および複数の凹部を転写加工によって成形するための溶接用電極加工具の転写加工部に、前記複数の凹部を成形するための複数の突起を設け、これら複数の突起の先端同士を繋ぐ仮想面を、転写加工前における前記凸形状に膨出された電極先端部の表面形状に合致する形状としている。これにより、電極先端部の広範囲に亘って同様の凹部を成形することができ、これに伴って電極先端部に成形される凸部の高さ寸法を、この電極先端部における中央部の領域から外周側の領域に亘る広範囲で同等に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態に係る抵抗スポット溶接装置の溶接ガンを示す概略構成図である。
【図２】溶接ガンの制御装置の概略構成を示す図である。
【図３】上部電極を下側から見た斜視図である。
【図４】上部電極の下面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】溶接用電極加工装置の平面図である。
【図７】図６におけるVII−VII線に沿った断面図である。
【図８】溶接用電極加工具の平面図である。
【図９】溶接用電極加工具の側面図である。
【図１０】図８におけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図１１】溶接用電極加工具の転写加工部に設けられた一つの突起を示す斜視図である。
【図１２】電極先端部の加工動作の手順を示すフローチャート図である。
【図１３】整形装置による電極先端部の整形状態を示す図である。
【図１４】電極先端部の転写加工状態を示す図である。
【図１５】変形例１における図７相当図である。
【図１６】変形例２における溶接用電極加工装置の平面図である。
【図１７】変形例２における溶接用電極加工装置の一部を破断した側面図である。
【図１８】変形例３における図８相当図である。
【図１９】変形例４における図８相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、２枚のアルミニウム合金製板材同士を抵抗スポット溶接（以下、単に溶接という場合もある）するための電極（抵抗スポット溶接用電極）の電極先端部を加工するための電極加工具（溶接用電極加工具）および溶接用電極加工装置並びに溶接用電極加工方法として本発明を適用した場合について説明する。
【００３７】
電極加工具および溶接用電極加工装置並びに溶接用電極加工方法について説明する前に、抵抗スポット溶接装置の構成および電極の構成について説明する。
【００３８】
−抵抗スポット溶接装置の構成−
図１は本実施形態に係る電極２，３が使用された抵抗スポット溶接装置の溶接ガンＧを示す概略構成図である。また、図２は、溶接ガンＧの制御に用いる制御装置１０の概略構成を示す図である。
【００３９】
溶接ガンＧは、ロボットアームＲＡに保持されたガン本体１と、上部電極２と、ガン本体１の下部１ａに立設された下部電極３と、上部電極２を保持して昇降させる電動式の上部電極昇降装置（以下、単に電極昇降装置という）４と、電極位置検出装置５と、上部電極２と下部電極３との間に流す溶接電流値（以下、単に電流値という場合もある）を調整する電流調整装置６とを主要構成要素として構成されている。なお、図１において、Ｗ１，Ｗ２は金属製板材（アルミニウム合金製板材）である。
【００４０】
ガン本体１は、図１に示すように、概略コ字状の部材とされ、その下部１ａの上面に下部電極３が着脱自在に立設されている。また、ガン本体１の上部１ｂの先端には、電極昇降装置４が装着されている。
【００４１】
電極昇降装置４は、ガン本体１の上部１ｂの先端に装着されているサーボモータ４１と、このサーボモータ４１の駆動軸（図示省略）と結合している昇降部材４２とを備えており、この昇降部材４２の下端部４２ａに上部電極２が着脱自在に装着されている。
【００４２】
電極位置検出装置５は、例えばエンコーダによって構成され、前記サーボモータ４１の上端部４１ａに装着されている。そして、その検出値は制御装置１０へ送信される。
【００４３】
電流調整装置６は、制御装置１０から送信される電流指令値に応じて上部電極２と下部電極３との間に流す電流値を調整するものである。この電流調整装置６としては、例えば可変抵抗器を備えたものやコンバータを備えたもの等の周知の装置が適用される。
【００４４】
制御装置１０は、金属製板材Ｗ１，Ｗ２の板厚寸法等を入力する入力装置７（図２を参照）からの情報を取得する入力部１１と、電極位置検出装置５の検出値により電極位置を算出する電極位置算出部１２と、上部電極２と下部電極３との間に通電を行う際の電流値を算出する電流値算出部１３と、溶接に必要な加圧力（上部電極２と下部電極３とによる金属製板材Ｗ１，Ｗ２への加圧力）を設定する加圧力設定部１４と、前記電流値算出部１３で算出された電流値の情報および加圧力設定部１４で設定された加圧力の情報を出力する出力部１５とを主要部として備えている。
【００４５】
この制御装置１０は、ＣＰＵを中心としてＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を備えて成るものに、前記機能に対応したプログラムをＲＯＭに格納することにより実現される。また、ＲＡＭには電極位置検出装置５からの検出値や板厚寸法等の情報が一時的に格納される。なお、制御装置１０のその他の構成は、従来より溶接ガンＧについて用いられているものと同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４６】
−電極の構成−
次に、本実施形態の特徴である後述する電極加工具２００（図８を参照）によって電極先端部が加工されて成る電極２，３の構成について説明する。つまり、本実施形態では、以下の構成とされる電極２，３を成形するための電極加工具２００の構成に特徴がある。
【００４７】
上部電極２および下部電極３それぞれの構成は互いに同一であるため、ここでは上部電極２を代表して説明する。
【００４８】
図３は上部電極２を下側から見た斜視図である。図４は上部電極２の下面図である。図５は図４におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【００４９】
この上部電極２は、Ｃｕ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ等の銅合金や、Ａｌ2Ｏ3等の硬質物質を分散させた銅材によって構成されている。
【００５０】
図３〜図５に示すように、上部電極２は、略円柱形状の部材であって、金属製板材Ｗ１，Ｗ２を挟持するための電極先端部２０の形状としては、所定の曲率半径（例えば４０ｍｍ〜３５０ｍｍの間で設定される曲率半径）を有する略球面状の凸形状となっている。また、この上部電極２の外径寸法は溶接時の目標ナゲット径に応じて予め設定されている。
【００５１】
そして、この電極先端部２０には凹部２１，２１，…および凸部２２がそれぞれ設けられている。以下、これら凹部２１，２１，…および凸部２２について説明する。
【００５２】
これら凹部２１，２１，…および凸部２２を成形するための手法としては、後述する電極加工具（転写プレートとも呼ばれる）２００を使用した転写加工による成形が行われる。つまり、この電極加工具２００には、前記凹部２１，２１，…を成形するための複数の突起２１１，２１１，…（図８を参照）が設けられており、凹部２１，２１，…が成形されていない状態の上部電極２の電極先端部（前述したように略球面状の凸形状となっている電極先端部）２０、または、抵抗スポット溶接に使用されたことで摩耗した上部電極２の電極先端部２０を、電極加工具２００に押圧し、該電極加工具２００上の突起２１１，２１１，…の形状を電極先端部２０に転写（転写加工）することで前記凹部２１，２１，…が成形され、これら凹部２１，２１，…以外の領域が凸部２２として成形されている。
【００５３】
前記凹部２１，２１，…は、互いに独立した複数が電極先端部２０に分散して配設されている。これら凹部２１，２１，…は、図４における左右方向（Ｘ方向）および上下方向（Ｙ方向）に亘ってそれぞれ複数列で配設（配列）されている。具体的に、図４における左右方向（Ｘ方向）における右端の第１列には３個の凹部２１，２１，２１が上下方向（Ｙ方向）に沿って配設されている。また、左右方向（Ｘ方向）における左端の第７列にも３個の凹部２１，２１，２１が上下方向（Ｙ方向）に沿って配設されている。また、左右方向（Ｘ方向）における右端から２番目の第２列には５個の凹部２１，２１，…が上下方向（Ｙ方向）に沿って配設されている。また、左右方向（Ｘ方向）における左端から２番目の第６列にも５個の凹部２１，２１，…が上下方向（Ｙ方向）に沿って配設されている。そして、左右方向（Ｘ方向）におけるその他の列（第３列〜第５列）にはそれぞれ７個の凹部２１，２１，…が上下方向（Ｙ方向）に沿って配設されている。また、第４列の７個の凹部２１，２１，…のうち中央（Ｙ方向で上から４番目）の凹部２１が上部電極２の中心線上（電極先端部２０の中心）に位置している。
【００５４】
各凹部２１，２１，…は、四角錐形状の凹部として成形されており、この凹部２１における上部電極２の中心線（電極中心線）に直交する方向の断面での外縁形状（正方形の外縁形状）は、凹部２１の奥行き方向に向かって面積（正方形の面積）が次第に小さくなる構成となっている。また、各凹部２１，２１，…は、前記正方形の各辺がＸ方向およびＹ方向に沿って延在するように配設されている。更に、各凹部２１，２１，…は、その中心線（四角錐の仮想の底面に対して直交する方向に延在する直線）が上部電極２の中心線に沿う方向（電極昇降装置４による上部電極２の昇降方向）に沿って延在する形状となっている。
【００５５】
また、互いに隣り合う凹部２１，２１同士の間の間隔寸法は、図４における左右方向（Ｘ方向）および上下方向（Ｙ方向）共に同一寸法となっている。更に、これら凹部２１，２１，…のうち最も外側に位置する（電極先端部２０の外縁部寄りに位置する）凹部２１，２１，…は、電極先端部２０の外縁部から所定寸法を存した内側に位置しており、この電極先端部２０の外縁部には凹部が設けられていない。
【００５６】
前記凸部２２は、前記凹部２１，２１，…が設けられている領域以外の領域であり、凹部２１，２１，…によって分断されることなく、複数の凹部２１，２１，…同士の間の領域において連続する連続面を備えて構成されている。つまり、電極先端部２０において複数の凹部２１，２１，…が設けられていない領域の全体が凸部２２として構成されている。前述したように電極先端部２０の形状としては所定の曲率半径を有する略球面状の凸形状となっているため、この凸部２２の表面の形状も所定の曲率半径を有する略球面状の凸形状となっている。つまり、上部電極２の中心線上（電極中心線上）の位置が最も膨出（突出）された凸状の曲面で形成されており、外周側に向かってその膨出量（突出量）が徐々に小さくなる形状となっている。
【００５７】
ここで、凹部２１の具体的な寸法の一例について説明する。以下の各寸法は一般的な抵抗スポット溶接用電極（例えば外径寸法が１５ｍｍ程度のもの）に対して適用する場合の寸法である。
【００５８】
凹部２１の深さ寸法は３０μｍ以上で１５０μｍ以下の範囲において設定されている。また、互いに隣り合う（Ｘ方向またはＹ方向で隣り合う）凹部２１，２１の中心位置同士の間の間隔寸法（ピッチ；図４における寸法ｔ１）は４００μｍ以上で１２００μｍ以下の範囲において設定されている。また、凹部２１の開放端の一辺の長さ寸法（図４における寸法ｔ２）は８０μｍ以上で３５０μｍ以下の範囲において設定されている。
【００５９】
−溶接用電極加工装置および電極加工具−
次に、本実施形態の特徴である溶接用電極加工装置および該溶接用電極加工装置に備えられた電極加工具について説明する。
【００６０】
図６は溶接用電極加工装置１００の平面図である。図７は図６におけるVII−VII線に沿った断面図である。また、図８は電極加工具２００の平面図である。図９は電極加工具２００の側面図である（この図９では前記突起２１１，２１１，…の形状については省略している）。以下の説明では、図６に示すように、溶接用電極加工装置１００の幅方向をＸ方向と呼び、奥行き方向をＹ方向と呼ぶこととする。また、Ｘ方向における図６の右側をＸ１方向とし、左側をＸ２方向とする。また、Ｙ方向における図６の下側をＹ１方向（前側）とし、上側をＹ２方向（後側）とする。
【００６１】
図６および図７に示すように、溶接用電極加工装置１００は、装置本体１１０、電極加工具ホルダ１２０、電極加工具２００を備えている。
【００６２】
装置本体１１０は、図示しない基台上に固定されており、平面視が矩形状のベース部１１１と、該ベース部１１１のＹ１方向（前側）の面におけるＸ方向（左右方向）の両端部分からＹ１方向に延在する一対の腕部１１２，１１２とを備えている。これら腕部１１２，１１２同士の間の空間が電極加工具ホルダ１２０を保持するためのホルダ保持空間１１３となっている。
【００６３】
電極加工具ホルダ１２０は、前記ホルダ保持空間１１３に配設されており、ホルダベース部１２１と、該ホルダベース部１２１のＹ１方向側におけるＸ方向（左右方向）の両端部分からＹ１方向に延在する一対のホルダ腕部１２２，１２２とを備えている。これらホルダ腕部１２２，１２２同士の間の空間が電極加工具２００を保持するための加工具保持空間１２３となっている。
【００６４】
また、この電極加工具ホルダ１２０は、複数のコイルスプリング（本発明でいう弾性体）１３０，１３０，…によって、装置本体１１０に対して弾性支持（弾性的に保持）されている。
【００６５】
具体的には、前記装置本体１１０の各腕部１１２，１１２の内側の側面の２箇所にはコイルスプリング１３０，１３０を挿入して支持するための凹陥部１１４，１１４が設けられている。また、電極加工具ホルダ１２０のホルダベース部１２１の外側の側面であって前記凹陥部１１４，１１４に対向する位置にはコイルスプリング１３０，１３０を挿入して支持するための同様の凹陥部１２４，１２４が設けられている。そして、腕部１１２に設けられている凹陥部１１４．１１４およびホルダベース部１２１に設けられている凹陥部１２４，１２４それぞれに亘って個別にコイルスプリング１３０，１３０の両端部が嵌め込まれ、これによって電極加工具ホルダ１２０が装置本体１１０に対して弾性支持されている。
【００６６】
図８および図９に示すように、電極加工具２００は、直方体形状の部材で成り、その上面の中央部および下面の中央部がそれぞれ転写加工部２１０，２２０として構成されている。これら転写加工部２１０，２２０は平面視が円形であって、その外径寸法は、前記電極２，３の外径寸法と同一寸法、または、電極２，３の外径寸法よりも僅かに大きい寸法に設定されている。上面である上側の転写加工部２１０は上部電極２の電極先端部２０に前記凹部２１，２１，…および凸部２２それぞれを成形するための部分である。一方、下面である下側の転写加工部２２０は下部電極３の電極先端部３０（図１０を参照）に凹部２１，２１，…および凸部２２それぞれを成形するための部分である。
【００６７】
また、電極加工具２００の幅方向（Ｘ方向）の寸法は、前記電極加工具ホルダ１２０における各ホルダ腕部１２２，１２２同士の間の間隔寸法（加工具保持空間１２３のＸ方向の寸法）に略一致している。また、電極加工具２００の奥行き方向（Ｙ方向）の寸法は、前記電極加工具ホルダ１２０における各ホルダ腕部１２２，１２２の長さ寸法（Ｙ方向の寸法）に略一致している。
【００６８】
そして、電極加工具ホルダ１２０におけるホルダベース部１２１のＹ１方向（前側）の面には２本のノックピンＰ１，Ｐ１が突設されており、電極加工具２００の奥側の面（Ｙ２方向側の面）には、これらノックピンＰ１，Ｐ１の位置に対応してピン孔Ｈ１，Ｈ１が形成されている。そして、このピン孔Ｈ１にノックピンＰ１が挿入されるように、電極加工具２００が電極加工具ホルダ１２０に装着されている。また、電極加工具ホルダ１２０の各ホルダ腕部１２２，１２２には、Ｘ方向に貫通する位置決め孔Ｈ２，Ｈ２がそれぞれ形成されており、電極加工具２００におけるＸ方向の両側の側面にはこれら位置決め孔Ｈ２，Ｈ２の位置に対応してピン孔Ｈ３，Ｈ３が形成されている。そして、これら位置決め孔Ｈ２とピン孔Ｈ３とが位置合わせされた状態で、これら孔Ｈ２，Ｈ３に亘ってノックピンＰ２が挿入されることによって、電極加工具ホルダ１２０に対する電極加工具２００の位置決めが行われている。このようなノックピンＰ２による位置決めが行われているため、このノックピンＰ２を抜き取ることで電極加工具２００を電極加工具ホルダ１２０から容易に取り外すことが可能であり、電極加工具２００の交換作業の簡素化を図ることができる。なお、この電極加工具ホルダ１２０に対する電極加工具２００の位置決めはノックピンＰ２によるものには限定されず、キー溝とキーとの組み合わせによって実現するようにしてもよい。
【００６９】
次に、本実施形態の特徴である前記転写加工部２１０，２２０の構成について説明する。これら転写加工部２１０，２２０の構成は互いに同一であるため、ここでは上側の転写加工部２１０を例に挙げて説明する。
【００７０】
図１０は図８におけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。また、図１１は転写加工部２１０に設けられた一つの突起２１１を示す斜視図である。
【００７１】
これらの図に示すように、転写加工部２１０には、前記凹部２１，２１，…を成形するための複数の突起２１１，２１１，…が設けられている。そして、これら複数の突起２１１，２１１，…以外の領域が前記凸部２２を成形するための凹部２１２として成形されている。このため、この凹部２１２の表面が本発明でいう「転写加工部における底面（転写加工部における複数の突起が設けられている領域以外の領域である底面）」に相当する。
【００７２】
前記突起２１１，２１１，…は、互いに独立した複数が転写加工部２１０に分散して配設されている。これら突起２１１，２１１，…は、図８における左右方向（Ｘ方向）および上下方向（Ｙ方向）に亘ってそれぞれ複数列で配設（配列）されている。具体的に、図４を用いて説明した電極先端部２０の凹部２１，２１，…と同様に配列されて設けられている。つまり、図８における左右方向（Ｘ方向）における右端の第１列には３個の突起２１１，２１１，２１１が上下方向（Ｙ方向）に沿って配設されている。また、左右方向（Ｘ方向）における左端の第７列にも３個の突起２１１，２１１，２１１が上下方向（Ｙ方向）に沿って配設されている。また、左右方向（Ｘ方向）における右端から２番目の第２列には５個の突起２１１，２１１，…が上下方向（Ｙ方向）に沿って配設されている。また、左右方向（Ｘ方向）における左端から２番目の第６列にも５個の突起２１１，２１１，…が上下方向（Ｙ方向）に沿って配設されている。そして、左右方向（Ｘ方向）におけるその他の列（第３列〜第５列）にはそれぞれ７個の突起２１１，２１１，…が上下方向（Ｙ方向）に沿って配設されている。また、第４列の７個の突起２１１，２１１，…のうち中央（Ｙ方向で上から４番目）の突起２１１が転写加工部２１０の中心線上に位置している。このように、前記複数の突起２１１，２１１，…は、転写加工部２１０において、該転写加工部２１０の中心位置に対して点対称となる位置に分散して配設されている。
【００７３】
各突起２１１，２１１，…は、図１１にも示すように四角錐形状（先端側に向かって先細りとなる四角錐形状）となっている。また、各突起２１１，２１１，…は、その底面の形状である正方形の各辺がＸ方向およびＹ方向に沿って延在するように配設されている。更に、各突起２１１，２１１，…は、その中心線（四角錐の底面に対して直交する方向に延在する直線）が電極加工具２００の板厚方向に沿う方向に延在する形状となっている。
【００７４】
また、互いに隣り合う突起２１１，２１１同士の間の間隔寸法は、左右方向（Ｘ方向）および上下方向（Ｙ方向）共に同一寸法となっている。
【００７５】
そして、これら複数の突起２１１，２１１，…の特徴としては、これら複数の突起２１１，２１１，…の先端同士を繋ぐ仮想面（図１０に二点鎖線Ｌで示す仮想面）が、転写加工前における電極２，３の電極先端部２０，３０の表面形状（凸形状に膨出された表面形状）に略合致する形状とされている点にある。
【００７６】
前述したように電極先端部２０，３０の形状としては、所定の曲率半径（例えば４０ｍｍ〜３５０ｍｍの間で設定される曲率半径）を有する略球面状の凸形状となっている。このため、前記複数の突起２１１，２１１，…の先端同士を繋ぐ仮想面Ｌは、略同一の曲率半径（例えば４０ｍｍ〜３５０ｍｍの間で設定される曲率半径）を有する略球面状の凹形状となっている。つまり、電極２，３は、電極先端部２０，３０の中心線上（電極中心線上）の位置が最も膨出（突出）された凸状の曲面で形成されており、それに対応して、前記仮想面（複数の突起２１１，２１１，…の先端同士を繋ぐ仮想面）Ｌは、その中心線上の位置が最も凹陥された凹状の曲面で形成されている。
【００７７】
前記凹部２１２は、前記突起２１１，２１１，…が設けられている領域以外の領域であり、突起２１１，２１１，…によって分断されることなく、複数の突起２１１，２１１，…同士の間の領域において連続する連続面を備えて構成されている。つまり、転写加工部２１０において複数の突起２１１，２１１，…が設けられていない領域の全体が凹部２１２として構成されている。
【００７８】
そして、この凹部２１２の形状としては、電極先端部２０の形状（電極先端部２０における凸部２２の形状）に略合致している。つまり、電極先端部２０の形状としては、所定の曲率半径（例えば４０ｍｍ〜３５０ｍｍの間で設定される曲率半径）を有する略球面状の凸形状となっているため、凹部２１２の形状としては、略同一の曲率半径（例えば４０ｍｍ〜３５０ｍｍの間で設定される曲率半径）を有する略球面状の凹形状となっている。つまり、電極２，３は、電極先端部２０，３０の中心線上（電極中心線上）の位置が最も膨出（突出）された凸状の曲面で形成されており、それに対応して、転写加工部２１０の凹部２１２は、その中心線上の位置が最も凹陥された凹状の曲面で形成されている。
【００７９】
ここで、突起２１１の具体的な寸法の一例について説明する。以下の各寸法は一般的な抵抗スポット溶接用電極（例えば外径寸法が１５ｍｍ程度のもの）を加工するものに対して適用する場合の寸法である。
【００８０】
突起２１１の高さ寸法は３０μｍ以上で１５０μｍ以下の範囲において設定されている。また、互いに隣り合う（Ｘ方向またはＹ方向で隣り合う）突起２１１，２１１の中心位置同士の間の間隔寸法（ピッチ；図８における寸法ｔ３）は４００μｍ以上で１２００μｍ以下の範囲において設定されている。また、突起２１１の底面の一辺の長さ寸法（図８における寸法ｔ４）は８０μｍ以上で３５０μｍ以下の範囲において設定されている。
【００８１】
このように各寸法が設定されている理由について説明する。突起２１１の高さ寸法が３０μｍ未満である場合、電極先端部２０に成形される凸部２２の突出量（高さ寸法）が不足して、金属製板材Ｗ１，Ｗ２の表面に存在している酸化膜を十分に破壊することができず、前記溶着を招いてしまう可能性がある。突起２１１の高さ寸法が１５０μｍを超えている場合、電極先端部２０に凹部２１を成形する際に突起２１１が破損してしまう可能性がある。互いに隣り合う突起２１１，２１１の中心位置同士の間の間隔寸法が４００μｍ未満である場合、前記電極加工具２００の作製が困難になってしまうばかりでなく、溶接時に目標ナゲット径を得るための必要エネルギ量が大幅に増大してしまうことになる。互いに隣り合う突起２１１，２１１の中心位置同士の間の間隔寸法が１２００μｍを超えている場合、電極先端部２０と金属製板材Ｗ１，Ｗ２との接触面積が大きくなり過ぎることで前記酸化膜を十分に破壊することができず、前記溶着を招いてしまう可能性がある。突起２１１の底面の一辺の長さ寸法が８０μｍ未満である場合、電極先端部２０に凹部２１を成形する際に突起２１１が破損してしまう可能性がある。突起２１１の底面の一辺の長さ寸法が３５０μｍを超えている場合、溶接時に金属製板材Ｗ１，Ｗ２と電極先端部２０との接触面積が小さくなり過ぎることで局部的な電流の集中が助長され、前記溶着を招いてしまう可能性がある。以上の点を考慮して前記各寸法は設定されている。
【００８２】
また、電極加工具２００の材質としては、電極２，３の材質よりも硬度の高いものであって、超鋼、ハイス鋼（高速度工具鋼）、工具鋼、炭素鋼等が挙げられる。また、電極加工具２００を前述した形状に加工する加工方法としては、放電加工、切削加工、プレス加工、ローレット加工、３Ｄプリンタによる成形等が挙げられる。また、電極加工具２００は表面処理されていることが好ましく、この表面処理としては、ＰＶＤ（物理蒸着；Physical Vapor Deposition）、ＣＶＤ（化学蒸着；Chemical Vapor Deposition）、窒化、炭化等が挙げられる。
【００８３】
前述したように、下側の転写加工部２２０は上側の転写加工部２１０と同一構成となっている。図７および図１０では、この下側の転写加工部２２０における突起に符号２２１を付し、凹部に符号２２２を付している。
【００８４】
−電極先端部の加工動作−
次に、前述の如く構成された電極加工具２００を使用した電極先端部２０の加工動作について説明する。図１２は、この電極先端部２０の加工動作の手順を示すフローチャート図である。ここでは、既に凹部２１，２１，…および凸部２２が成形された電極２，３によって溶接が行われた後、該電極２，３に対して、電極加工具２００を使用して電極先端部２０，３０に凹部２１，２１，…および凸部２２を成形する場合について説明する。つまり、溶接が行われたことで、電極先端部２０，３０に成形されている凹部２１，２１，…および凸部２２が変形した（形が崩れた）状態から、電極加工具２００を使用して凹部２１，２１，…および凸部２２を適正な形状に成形し、その電極２，３を再び溶接に使用する場合について説明する。
【００８５】
先ず、金属製板材Ｗ１，Ｗ２の溶接が開始された後（ステップＳＴ１）、ステップＳＴ２で溶接が終了したか否かが判定される。例えば、溶接が開始されてから（金属製板材Ｗ１，Ｗ２が一対の電極２，３によって挟持され、所定の電流値で通電が開始されてから）所定時間が経過した時点で溶接が終了したと判定される。
【００８６】
溶接が終了し、ステップＳＴ２でＹＥＳ判定されると、ステップＳＴ３に移り、図１３に示すように、溶接用電極加工装置１００に付随して備えられた整形装置５００による電極先端部２０，３０の整形（整形動作）が行われる。整形装置５００の整形部５１０，５２０は、電極先端部２０，３０の形状を、所定の曲率半径（例えば４０ｍｍ〜３５０ｍｍの間で設定される曲率半径）を有する略球面状とするための凹部となっており、これら整形部５１０，５２０に各電極先端部２０，３０が所定圧力で押圧されることで、電極先端部２０，３０が所定の曲率半径を有する略球面状の凸形状として整形される。
【００８７】
このようにして電極先端部２０，３０が整形された後、ステップＳＴ４に移り、電極先端部２０，３０の摩耗量を測定する。つまり、前記ステップＳＴ１での溶接に起因する電極先端部２０，３０の摩耗量を測定する。この摩耗量の測定手法としては、金属製板材Ｗ１，Ｗ２の板厚寸法に合致した基準プレート（図示省略）を各電極２，３によって挟持し、この際に電極位置算出部１２によって算出された電極位置と、前回算出された電極位置との差（摩耗量に相当する分の差）を電極先端部２０，３０の摩耗量として測定する。
【００８８】
その後、ステップＳＴ５に移り、電極加工具２００による電極先端部２０，３０の加工動作、つまり、電極加工具２００の各転写加工部２１０，２２０に電極先端部２０，３０を押圧することによる前記複数の凹部２１，２１，…および凸部２２の成形（転写加工）を行う。この際、一対の電極２，３によって電極加工具２００を挟圧することになるが、この際の圧力（挟圧力）は、後述する抵抗スポット溶接時の圧力よりも高く設定される（例えば２０％程度高く設定される）。この挟圧力としては、これに限るものではなく、抵抗スポット溶接時の圧力と同等の挟圧力であってもよい。
【００８９】
図１４は、この際の転写加工状態の一例を示している。この図１４では、転写加工時に、電極２，３が電極加工具２００に対して斜め方向から接触する状況になった場合である。このような状況となっても、図１４に示すように、電極加工具ホルダ１２０はコイルスプリング１３０，１３０，…によって支持（保持）されているため、該コイルスプリング１３０，１３０，…の弾性変形によって電極加工具２００の姿勢が変化し、転写加工部２１０，２２０が、電極２，３の移動方向に対して直交する方向に延在する状態となる。これにより、転写加工部２１０，２２０による電極先端部２０，３０の凹部２１，２１，…および凸部２２の成形を良好に行うことができる。
【００９０】
その後、このようにして凹部２１，２１，…および凸部２２が成形された電極２，３による溶接が開始される（ステップＳＴ１）。以上の動作が繰り返される。
【００９１】
−抵抗スポット溶接時−
次に、前述の如く加工された上部電極２、および、この上部電極２と同一構成とされた下部電極３を使用した抵抗スポット溶接時（前記ステップＳＴ１での動作）について説明する。
【００９２】
これら電極２，３によって金属製板材Ｗ１，Ｗ２を挟持することによる抵抗スポット溶接時にあっては、これら電極２，３によって金属製板材Ｗ１，Ｗ２を挟持した際に、前記凸部２２によって、金属製板材Ｗ１，Ｗ２の表面に存在している酸化膜が広範囲に亘って破壊される。つまり、電極先端部２０，３０にあっては複数の凹部２１，２１，…が設けられており、部分的に金属製板材Ｗ１，Ｗ２に接触している（凸部２２のみが金属製板材Ｗ１，Ｗ２に接触している）。このため、金属製板材Ｗ１，Ｗ２において凸部２２が接触している部分での応力が高くなり、酸化膜が広範囲に亘って破壊されることになる。
【００９３】
酸化膜が破壊されていない場合、溶接時に該酸化膜の弱い部分に電流が集中してしまい、局部的な温度上昇に起因して金属製板材に電極先端部が溶着してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態では、酸化膜が広範囲に亘って破壊されるため、金属製板材Ｗ１，Ｗ２の一部に電流が集中してしまうことを回避できて、金属製板材Ｗ１，Ｗ２に電極先端部２０，３０が溶着してしまうことを抑制できる。
【００９４】
そして、前述したように電極２，３によって金属製板材Ｗ１，Ｗ２を挟持した状態で、電極２，３間に通電が行われ、金属製板材Ｗ１，Ｗ２が部分的に溶融されてナゲットが形成され、各金属製板材Ｗ１，Ｗ２同士が接合されることになる。この場合、前述したように電極先端部２０，３０に設けられている凹部２１，２１，…は互いに独立した複数が電極先端部２０，３０に分散して配設されているため、凸部２２でのフリンジング現象による電流経路の拡大（金属製板材Ｗ１，Ｗ２の板厚方向に対して直交する方向での電流経路の拡大）を抑制することができ、各電流経路での電流密度を高く確保することができる。このため、電流値（溶接電流値）を低く抑えながらも効率良く金属製板材Ｗ１，Ｗ２を溶融させて各金属製板材Ｗ１，Ｗ２同士を接合することができる。また、この凸部２２は、凹部２１，２１，…が設けられている領域以外の領域であるため、電極先端部２０の外縁部にまで達している。つまり、目標ナゲット径を得るのに十分な接触範囲が確保されている。その結果、目標ナゲット径を得るための必要エネルギ量を抑制することができる。
【００９５】
−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態では、凸形状に膨出された電極先端部２０，３０に凸部２２および複数の凹部２１，２１，…を転写加工によって成形するための電極加工具２００の転写加工部２１０，２２０に、前記複数の凹部２１，２１，…を成形するための複数の突起２１１，２１１，…を設け、これら複数の突起２１１，２１１，…の先端同士を繋ぐ仮想面Ｌを、転写加工前における前記凸形状に膨出された電極先端部２０，３０の表面形状に合致する形状としている。これにより、電極先端部２０の広範囲に亘って同様の凹部２１，２１，…を成形することができ、これに伴って電極先端部２０，３０に成形される凸部２２の高さ寸法を、この電極先端部２０，３０における中央部の領域から外周側の領域に亘る広範囲で同等に確保することができる。その結果、この電極２，３を使用した溶接時には、金属製板材Ｗ１，Ｗ２の表面に存在している酸化膜を広範囲に亘って破壊することができ、金属製板材Ｗ１，Ｗ２の一部に電流が集中してしまうこと（酸化膜が破壊されない状態で当該酸化膜の弱い部分に電流が集中してしまうこと）を回避できて、金属製板材Ｗ１，Ｗ２に電極先端部２０，３０が溶着してしまうことを抑制できる。
【００９６】
また、本実施形態では、転写加工部２１０，２２０における複数の突起２１１，２１１，…が設けられている領域以外の領域である底面（凹部２１２，２２２）も、転写加工前における凸形状に膨出された電極先端部２０，３０の表面形状に合致する形状としている。電極加工具２００による電極先端部２０，３０の転写加工時には、電極先端部２０，３０には凹部２１，２１，…が成形されるため、該電極先端部２０，３０はそれに伴う変形を生じる（材料が外周側に流れる）可能性があるが、転写加工部２１０，２２０における底面が、転写加工前における凸形状に膨出された電極先端部２０，３０の表面形状に合致する形状となっているため、この電極先端部２０，３０の変形（材料の外周側への流れ）は抑制され、転写加工後における電極先端部２０，３０の形状（凸形状に膨出された形状）が良好に維持されることになる。また、この構成を採用した場合、電極先端部２０，３０が転写加工部２１０，２２０における底面に達することで、電極先端部２０，３０は所定形状に整形される（形が整えられる）ことになる。従って、前述した整形装置５００による整形動作を不要にすることも可能である。
【００９７】
また、前記各突起２１１，２１１，…は、先端側に向かって先細りとなる錐形状（四角錐形状）となっている。このため、電極加工具２００による電極先端部２０，３０の転写加工時には、各突起２１１，２１１，…が電極先端部２０，３０に食い込みやすくなり、電極先端部２０，３０に成形される凹部２１，２１，…の深さ寸法を十分に確保することができる。つまり、電極先端部２０，３０に成形される凸部２２の高さ寸法を十分に確保することで、溶接時には金属製板材Ｗ１，Ｗ２の表面に存在している酸化膜を良好に破壊することができる。
【００９８】
また、各突起２１１，２１１，…は、その中心線が、転写加工時における電極２，３の中心線に沿う方向に延在している。このため、電極加工具２００による電極先端部２０，３０の転写加工時には、電極加工具２００の各突起２１１，２１１，…が電極先端部２０，３０に良好に食い込んでいき、該電極先端部２０，３０に成形される凹部２１，２１，…の深さ寸法を十分に確保することができる。つまり、この構成によっても、電極先端部２０，３０に成形される凸部２２の高さ寸法を十分に確保することで、溶接時には金属製板材Ｗ１，Ｗ２の表面に存在している酸化膜を良好に破壊することができる。
【００９９】
また、複数の突起２１１，２１１，…は、転写加工部２１０，２２０において、該転写加工部２１０，２２０の中心位置に対して点対称となる位置に分散して配設されている。このため、電極加工具２００によって電極先端部２０，３０に凹凸が成形された電極２，３による溶接時には、金属製板材Ｗ１，Ｗ２を流れる電流の分布を一様にすることができるため、局部的な電流の集中を抑制することができ、異形ナゲットの形成を抑制できて、目標ナゲット径を得ることの信頼性を高めることができる。
【０１００】
−変形例１−
次に、変形例１について説明する。本変形例は、溶接用電極加工装置１００の構成が前述した実施形態のものと異なっている。ここでは、前述した実施形態との相違点についてのみ説明する。
【０１０１】
図１５は、本変形例における図７相当図である。この図１５に示すように、本変形例における溶接用電極加工装置１００は、電極加工具２００における上側の転写加工部２１０の上方および下側の転写加工部２２０の下方それぞれにガイド部材３１０，３２０が配設されている。これらガイド部材３１０，３２０は、金属製の部材であって、その中央部に上下方向に貫通し且つ平面視が円形のガイド孔３１１，３２１が形成されている。このガイド孔３１１，３２１の内径寸法は前記電極２，３の外径寸法にそれぞれ略一致している。また、このガイド孔３１１，３２１の中心軸は、各転写加工部２１０，２２０の中心位置（電極加工具２００に外力が作用していない状態での中心位置）に一致している。
【０１０２】
これにより、溶接時に、上側のガイド部材３１０のガイド孔３１１に上部電極２が挿通され、下側のガイド部材３２０のガイド孔３２１に下部電極３が挿通されることにより、これら電極２，３の中心線が、各転写加工部２１０，２２０の中心位置に一致されることになり、転写加工時に、電極２，３が電極加工具２００に対して斜め方向から接触する状況を回避することができ、電極先端部２０の全体に亘って凹部２１，２１，…および凸部２２が良好に成形されることになる。なお、本変形例の場合、前記コイルスプリング１３０，１３０を廃する（弾性支持しない）ことも可能である。
【０１０３】
−変形例２−
次に、変形例２について説明する。本変形例も、溶接用電極加工装置１００の構成が前述した実施形態のものと異なっている。ここでも、前述した実施形態との相違点についてのみ説明する。
【０１０４】
図１６は、本変形例における溶接用電極加工装置１００の平面図である。また、図１７は、本変形例における溶接用電極加工装置１００の一部を破断した側面図である。これらの図に示すように、本変形例における溶接用電極加工装置１００は、電極加工具ホルダ１２０を装置本体１１０に対して弾性支持するための部材として、複数のコイルスプリングに代えてウレタンゴム４１０，４２０を使用している。
【０１０５】
具体的には、溶接用電極加工装置１００の電極加工具ホルダ１２０の上下両側にウレタンゴム４１０，４２０を重ね合わせ、上側のウレタンゴム４１０の上面に上側プレート４３０を、下側のウレタンゴム４２０の下面に下側プレート４４０をそれぞれ重ね合わせている。更に、上側プレート４３０の上面に装置本体１１０を重ね合わせ、これら電極加工具ホルダ１２０、各ウレタンゴム４１０，４２０、各プレート４３０，４４０、装置本体１１０を一体的にボルト止めした構成となっている。
【０１０６】
なお、本変形例にあっては、電極加工具ホルダ１２０の下面に、下部電極３をガイドするためのガイド部材３２０がボルト止めによって装着されている。
【０１０７】
本変形例の構成によれば、電極加工具ホルダ１２０が、ウレタンゴム４１０，４２０を介して装置本体１１０に弾性支持されているため、前述した実施形態のものと同様に、電極先端部２０，３０の転写加工時、電極２，３が電極加工具２００に対して斜め方向から接触する状況になったとしても、つまり、電極２，３の移動方向が転写加工部２１０，２２０の延在方向に直交する方向に対して傾斜していたとしても、電極２，３が電極加工具２００に接触した際のウレタンゴム４１０，４２０の弾性変形によって電極加工具２００の姿勢が変化し、転写加工部２１０，２２０が、電極２，３の移動方向に対して直交する方向に延在する状態にすることができる。これにより、電極先端部２０の広範囲に亘って同様の凹部２１，２１，…が成形され、電極先端部２０の凹部２１，２１，…および凸部２２の成形を良好に行うことができる。
【０１０８】
−変形例３−
次に、変形例３について説明する。本変形例は、電極加工具２００の転写加工部２１０，２２０に設けられている複数の突起２１１，２１１，…の配設（配置）形態が前記実施形態のものと異なっている。従って、ここでは、突起２１１，２１１，…の配設形態についてのみ説明する。
【０１０９】
図１８は、本変形例における図８相当図である。この図１８に示すように、本変形例に係る電極加工具２００にあっても、突起２１１，２１１，…は、互いに独立した複数が転写加工部２１０に分散して配設されている。
【０１１０】
そして、本変形例に係る電極加工具２００の転写加工部２１０では、各突起２１１，２１１，…を同心円上の複数の仮想の円形の軌跡上に並べて配設した構成となっている。また、中央側に位置する突起２１１，２１１，…ほど、互いに隣り合う突起２１１，２１１同士の間の間隔寸法が短くなるように配設されている。
【０１１１】
本変形例における電極加工具２００にあっても、前記実施形態のものと同様の効果を奏することができる。
【０１１２】
−変形例４−
次に、変形例４について説明する。本変形例も、電極加工具２００の転写加工部２１０，２２０に設けられている複数の突起２１１，２１１，…の配設形態が前記実施形態のものと異なっている。従って、ここでも、突起２１１，２１１，…の配設形態についてのみ説明する。
【０１１３】
図１９は、本変形例における図８相当図である。この図１９に示すように、本変形例に係る電極加工具２００にあっても、突起２１１，２１１，…は、互いに独立した複数が転写加工部２１０に分散して配設されている。
【０１１４】
そして、本変形例に係る電極加工具２００の転写加工部２１０では、各突起２１１，２１１，…を格子状に配列し、中央部の領域と外周側の領域とで突起２１１，２１１，…の配列を異ならせている。具体的には、前記実施形態における各突起２１１，２１１，…の配列状態において、中央部の領域に対してのみ、互いに隣り合う突起２１１，２１１同士の間に一つの突起２１１を配設した構成となっている。つまり、外周側の領域に対して中央部の領域の方が突起２１１，２１１，…の配設密度を高く設定した構成となっている。
【０１１５】
本変形例における電極加工具２００にあっても、前記実施形態のものと同様の効果を奏することができる。
【０１１６】
−他の実施形態−
なお、本発明は、前記実施形態および前記各変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。
【０１１７】
例えば、前記実施形態および前記各変形例では、２枚のアルミニウム合金製板材Ｗ１，Ｗ２同士を溶接する電極２，３の電極先端部２０，３０を加工するための電極加工具２００および溶接用電極加工装置１００並びに溶接用電極加工方法として本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、その他の金属製板材同士を溶接する電極２，３の電極先端部２０，３０を加工するためのものとしても適用が可能である。例えば、鋼板を加熱しながら特殊加工（プレス加工等）を行って作製される超高張力鋼板（ホットスタンプ材）同士を溶接する電極２，３の電極先端部２０，３０を加工するためのものとしても適用が可能である。また、３枚以上の金属製板材同士を溶接する電極２，３の電極先端部２０，３０を加工するためのものとしても適用が可能である。
【０１１８】
また、前記実施形態および前記各変形例では、酸化膜を破壊することを目的として電極先端部２０，３０に凹部２１，２１，…および凸部２２を設けるようにしたものであった。本発明はこれに限らず、酸化膜が存在していない金属製板材に適用し、該金属製板材の表面に存在する金型離型剤や油膜による影響を排除することを目的として電極先端部２０，３０に凹部２１，２１，…および凸部２２を設けるようにするものであってもよい。
【０１１９】
また、前記実施形態および前記各変形例では、突起２１１，２１１，…を四角錐形状としていた。本発明はこれに限らず、円錐や三角錐等であってもよい。また、突起２１１，２１１，…の先端は必ずしも尖っている必要はなく、電極先端部２０，３０に凹部２１，２１，…を成形できる形状であればよい。
【０１２０】
また、複数の突起２１１，２１１，…の配列としては前記実施形態および前記各変形例に限定されるものではなく、転写加工部２１０，２２０の中心位置に対して非対称となる位置に分散させる等、ランダムに分散させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、アルミニウム合金製板材同士を溶接するための抵抗スポット溶接用電極の電極先端部を加工する溶接用電極加工具に適用可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
２      上部電極（抵抗スポット溶接用電極）
２０    電極先端部
２１    凹部
２２    凸部
３      下部電極（抵抗スポット溶接用電極）
３０    電極先端部
１３０  コイルスプリング（弾性体）
２００  電極加工具（溶接用電極加工具）
２１０  上側の転写加工部
２２０  下側の転写加工部
２１１，２２１  突起
２１２，２２２  凹部
４１０，４２０  ウレタンゴム（弾性体）
５００  整形装置
５１０，５２０  整形部
Ｌ      仮想面
Ｗ１，Ｗ２  金属製板材
【図１】
2020082091.tif 000003
【図２】
2020082091.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020082091.tif 000009
【図８】
2020082091.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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