(57)【要約】  本発明は、抵抗点溶接に用いる電極（１）を清浄化する方法、特に、電極（１）上に載置可能なキャップ（２）を清浄化する方法に関する。本発明によれば、電極（１）および／またはキャップ（２）に冷媒体を衝突させる。冷媒体と清浄化すべき機能部品との温度差は、８０ケルビンより大であり、機能部品の温度は、室温を越えるものである。本発明は、抵抗点溶接用の電極（１）と、その電極（１）上に載置可能なキャップ（２）とにも関する。本発明によれば、電極（１）および／またはキャップ（２）は、冷媒体を供給する供給装置を備える。【選択図】  図２
2007537884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗点溶接に用いる電極（１）を清浄化する方法、特に、前記電極（１）上に載置されたキャップ（２）を清浄化する方法において、
冷媒体と清浄化すべき機能部品との温度差を８０ケルビンより大きくし、かつ前記機能部品の温度を室温より高くして、
少なくとも前記電極（１）と前記キャップ（２）のいずれか一方に前記冷媒体を衝突させることを特徴とする方法。  
【請求項２】
前記媒体を、前記電極（１）の電流供給側と側面側のうち、少なくとも一方の側から供給することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記媒体の温度は７７ケルビン未満であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記媒体は、
キャリア媒体と、
固相の粒子及び液相の粒子のうち、少なくともいずれか一方の粒子と、
を含む混合物であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記キャリア媒体は、圧縮空気と二酸化炭素のいずれか、又は、両方からなることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ドライアイス、ドライアイスペレット及び二酸化炭素スノーのいずれか一つ、又はこれらのうちの二つ以上を、前記混合物の媒体または粒子として用いることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記媒体は、液体形態の加圧二酸化炭素であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記冷媒体は圧力パルスによって供給されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
冷却剤を供給するための、特に、電極チップの領域において冷却剤を供給するための、供給装置（４）を備える抵抗点溶接用の電極であって、前記供給装置（４）は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷媒体を供給するように構成されていることを特徴とする電極。
【請求項１０】
抵抗点溶接に用いる電極（１）に配置されたキャップであって、請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷媒体をキャップ（２）に供給する供給装置（９）を備えることを特徴とするキャップ。
【請求項１１】
前記供給装置（９）は、少なくとも１つの供給通路（１０）によって形成されていることを特徴とする、請求項１０に記載のキャップ。
【請求項１２】
前記冷媒体が前記電極（１）の電流供給側から側方に向かって前記キャップ（２）に入るように前記供給通路（１０）が配置されていることを特徴とする、請求項１１に記載のキャップ。
【請求項１３】
請求項９に記載の電極（１）または冷却剤が供給されない電極（１１）と、
前記電極（１、１１）および前記キャップ（２）に作用的に接続され、請求項１〜８のいずれか一項に記載の前記冷媒体の供給および遮断を制御するように設計された制御装置と、
を備え、
随意で請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の前記電極（１、１１）に配置された前記キャップ（２）を備える抵抗点溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載の抵抗点溶接に用いる電極を清浄化する方法、請求項８の前文に記載の抵抗点溶接用の電極、請求項９の前文に記載の電極に配置できるキャップ、および請求項１２に記載の抵抗点溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
抵抗点溶接に用いる電極または電極キャップは、例えば米国特許第５，３８７，７７４号明細書から公知である。
【０００３】
溶接プロセス中、溶接装置のすべての機能部品内部またはその上に付着する溶接スパッタ、例えば抵抗点溶接装置の電極またはアーク溶接装置のガスノズルに付着する溶接スパッタが形成され、この溶接スパッタを時々除去する必要がある。
【０００４】
当該の目的のための機械的方法および非接触的方法が公知である。
【０００５】
機械的清浄化では、例えば、電極またはキャップの輪郭に適合するキャップカッターなどの回転工具を一般に用いる。機械加工の欠点は、カッター、ナイフ、およびブラシなど当該の工具と接触することによって、清浄化される表面が損傷し粗面化することがあり、その結果、不純物がさらに急速に、そして、激しく生じることである。さらに、これらの工具は、対応する複雑な幾何形状の電極の各幾何形状に適合しなければならない。
【０００６】
独国特許出願公開第４２１８８３６号明細書から、表面上の不純物を除去するために、例えば窒素および／またはドライアイスによる極低温流れを吹き付けることによって冷却処理を行うことが主に公知である。低温の影響として、脆化が生じ、次に表面に位置している不純物が削り取られる。
【０００７】
非接触的方法が国際公開第０２／４９７９４号パンフレットから公知であるが、これはアーク溶接機または切断トーチを清浄化する方法であって、ＣＯ２ペレットを含む低温ブラスト研磨混合物と圧縮空気を用いる。この方法は機械的清浄化方法にも適用されるが、この方法の問題点は、特にロボットトーチなど自動的に稼動するシステムにおいて、これらのシステムを清浄化ステーションとは別個に移動させる必要があるということである。清浄化プロセスにおけるトーチのこのような位置変化によって作業の流れが中断される。
【０００８】
最後に、欧州特許出願公開第００７４１６号明細書から、内側からガスノズルを通して空気を吹き込むために、ロボットトーチ本体上のガスコネクタを介してロボットトーチに圧縮空気を吹き付けることが公知である。この公知の方法には、清浄化効果が低いという欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のことに立脚して、本発明の目的は、具体的には抵抗点溶接において電極を、特に、電極上に載置されるキャップを清浄化する方法であって、作業の流れを大して中断することなく溶接装置の効果的な清浄化を可能にする方法を提供することである。さらに、本発明の目的は、この方法に適した抵抗点溶接装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、請求項１に記載の特徴を有する方法を提案する。この方法は、電極および／またはキャップに冷媒体を衝突させるようにし、冷媒体と清浄化される機能部品との温度差が８０ケルビンより大であり、機能部品の温度は室温を越えることを特徴とする。
【００１１】
冷媒体を清浄化される機能部品に衝突させることによって、急速冷却（いわゆる急速冷凍）が達成される。電極や、場合により用いられるキャップのような一方の機能部品と、溶接スパッタなどの他方の不純物との間には材料特性上の差異があるため、機能部品は、不純物との関係において明確に異なる収縮過程を経り、その結果、表面に付着した不純物が遊離する。遊離した不純物は、圧縮空気を吹き付けることによって簡単に除去することができるか、あるいは電極またはキャップから簡単に剥がれ落ちる。清浄化される電極、または電極に載置されたキャップは、別個の清浄化ステーションに移す必要はないため、本発明による方法によって全清浄化時間が大幅に短縮される。また、別個の清浄化ステーションが不要になる。驚くべきことに、電極および／またはキャップを通して冷媒体を吹き付けても、より影響を受けるプラスチック部品または電子部品などの適用可能な部品に、予期された脆化が生じないこともわかった。冷媒体を供給するために、清浄化段階において溶接装置の既存媒体供給装置を用いることができる。当然のことながら、別個の供給装置を設けることもできる。
【００１２】
本発明のさらなる発展形態によれば、電極の電流供給側から、および／または側方に向かって冷媒体が供給されるものである。この実施形態においては、前からの供給、すなわち電極またはキャップの前端からの供給が避けられるため、電極は清浄化プロセスの間、その溶接位置に配置された状態にとどまることができる。その結果、冷媒体を前端から供給する場合に比べ、時間を大幅に節約することができる。
【００１３】
本発明の特定の実施形態によれば、媒体の温度は７７ケルビン未満である。媒体がこの温度であれば、電極および／またはキャップの特に効果的且つ迅速な清浄化を達成することができる。
【００１４】
本発明のさらなる実施形態によれば、媒体は、電極および／またはキャップを外側から清浄化する場合には特に、キャリア媒体および固相または液相の粒子を含む混合物であるようにする。粒子の運動エネルギーによって、清浄化効果を高めることができる。
【００１５】
用いるキャリア媒体が圧縮空気および／または二酸化炭素であれば有利である。これらの気体は基本的に、特に圧縮空気の場合、自動装置を用いれば容易に利用できる。
【００１６】
ドライアイス、ドライアイスペレット、および／または二酸化炭素スノーを混合物のキャリア媒体または粒子として用いれば特に有利である。ドライアイスペレットまたは二酸化炭素スノーは、清浄化される表面に衝突する際に機械的エネルギーを生み出し、そのエネルギーが清浄化効果をさらに高める。
【００１７】
さらに、当該の媒体は、液体形態の加圧二酸化炭素であれば有利である。
【００１８】
この目的を達成するために、請求項８に記載の特徴を有する抵抗点溶接用の電極を用いることも提案される。この電極は、冷却剤を供給する既知の供給装置を、特に電極チップの領域に備えている。本発明によれば、請求項１から７に記載の冷媒体を供給する供給装置が得られる。冷媒体を用いることによって、電極、特に電極チップの清浄化がもたらされる。なぜなら電極と電極に付着した不純物はそれぞれ、材料特性が異なるため、急速冷却プロセス（急速冷凍）の結果、異なる材料膨張を示すためであり、これは、不純物の収縮の程度が電極に比べ大きいため、不純物が遊離することを意味する。本発明による電極は、電極に対して構造的な変更を施すことなく簡単な方法で清浄化を実行できるという利点を有している。溶接プロセス中に、供給装置が冷却媒体、例えば冷却水を電極または電極チップに供給する。次に清浄化プロセス中に、同じ供給装置が冷却媒体の代わりに特に冷媒体を電極に供給する。原則として、溶接プロセス中に冷媒体で電極を冷却することも可能であるため、冷却媒体または水を用いないで済む。
【００１９】
この目的を達成するために、請求項９に記載の、抵抗点溶接に用いる電極に載置可能なキャップを提案する。このキャップは、請求項１から７に記載の冷媒体をキャップに供給する供給装置を備えることを特徴としている。このため、前述の収縮効果の結果として、キャップの清浄化プロセス、すなわちキャップ表面に付着した不純物の遊離が生じる。冷媒体をキャップに供給することによって、当然のことながら、キャップで覆われていなかった電極の表面から不純物（存在する場合）を遊離させることも可能である。但し、このためには、冷媒体をキャップに供給することによって、冷媒体と清浄化される電極表面との温度差が８０ケルビンより大であり、且つ清浄化される表面の温度が室温を越えるように、清浄化される電極部分を冷却することが必要である。
【００２０】
本発明の一実施形態によれば、供給装置は少なくとも１つの供給通路によって形成されるものである。供給通路を備えた場合、キャップの所望の位置へ冷媒体を供給をすることが可能になり、キャップへの最適な冷媒体供給を保証することができる。
【００２１】
供給通路は、貫通孔として構成することができる。貫通孔として構成した場合、冷媒体が電極および／またはキャップのところを通るようにすることが可能になる。供給通路は、タップ付きめくら孔として構成することもできる。タップ付きめくら孔は、圧力パルスを用いて間隔を置いて冷媒体が供給通路に供給される場合に特に有用である。圧力パルスが印加されていない間は、冷媒体は実質的に加圧されない状態で供給通路にとどまるため、その休止期間中、前回供給された冷媒体の戻り流が生じる。冷媒体、特にＣＯ２が液相で供給装置に供給される場合、供給プロセス中に緩和が発生し、そのため、液体からＣＯ２のスノーを経て気体へと、媒体の昇華が生じる。次に休止期間において、現在は気体である媒体の、供給装置および／またはタップ付きめくら孔からの戻り流が生じる。本発明の別の高度な実現形態においては、冷媒体が電極の電流供給側から側方に向かってキャップに入るように供給通路が配置されるものである。電流供給側とは、電極の中心軸線に沿って、または実質的に電極の中心軸線に沿って延在する側として理解するべきものである。この種の供給型式を用いることによって、冷媒体は前方からではなく、すなわち電極および／またはキャップの前方端面側からではなく、ほぼ後方から供給される。これにより、キャップを備える電極が清浄化プロセス中に溶接位置にとどまることができるため、セットアップ時間を節約することができる。
【００２２】
本発明によるキャップはさらに、溶接プロセス中に電極チップを冷却するために用いることもできるという利点を有している。溶接プロセス中には冷媒体の代わりに冷却水または別の冷却媒体をキャップに衝突させ、清浄化の場合には冷媒体を用いるようにするものである。当然のことながら、溶接プロセス中に電極を清浄化および冷却するために冷媒体をキャップで使用することも可能である。
【００２３】
さらに、この目的を達成するために、抵抗点溶接装置を提案する。この装置は、請求項８の特徴に従う電極または冷却剤が供給されない電極と、場合によっては請求項９から１１の特徴に従う電極に配置されたキャップと、制御装置とを有している。この制御装置は、電極およびキャップに作用的に接続されている。さらに、制御装置は、請求項１から７の特徴事項に記載のように冷媒体の供給および遮断を制御するように構成されるものである。有利な方法においては、抵抗点溶接装置または溶接装置に既設された制御装置が冷媒体の供給にも利用される。
【００２４】
本発明のさらなる目的、利点、特徴、および応用は、添付図面を参照した典型的な実施形態の以下の説明から明らかになる。すべての説明される特徴および／または図示される特徴は、それ自体で、あるいは任意の適切な組み合わせにおいて、特許請求の範囲における要約または特許請求の範囲への参照とは無関係であっても、本発明の目的を形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、抵抗点溶接に用いる電極１の端部を示している。この端部は、溶接プロセス中に溶接工具と対向している。電極１の端部に配置されたキャップ２は、電極１の縦軸と中心線が一致するように配置されている。
【００２６】
電極１は、矢印５の方向に冷却剤を供給する供給装置４を有している。冷却剤は、溶接プロセス中に電極１、特に電極チップを冷却する役割を果たす。通常、冷却水を冷却剤として用いる。供給装置は、冷却剤を冷却通路６を通じて電極１の端部領域７に供給する。冷却剤はこの端部領域７を流れ巡り、次に矢印８の方向に進路を変え、次に電極チップの後方から始まる、図示していない逆流路を通って逆流する。
【００２７】
この実施形態においては、供給装置は、電極に付着した溶接スパッタを清浄化するために冷媒体を供給できるように構成されている。これは、特に、清浄化段階においては冷媒体が供給され、溶接プロセスにおいては冷却剤が供給されるように、所定の方法で行われる。冷媒体は液体二酸化炭素および／または二酸化炭素の相混合物であることが好ましい。媒体の低温化は、二酸化炭素ボトルから出るときの二酸化炭素の膨張によって達成される。この膨張においては、蒸発温度が低下し続けるため、液体二酸化炭素および／または二酸化炭素の相混合物が冷却される。膨張及び蒸発温度の低温化の程度に応じて、２１０ケルビンを下回るまでの冷却を達成することができ、その結果、ドライスノーが形成される。
【００２８】
電極１および／またはキャップ２の清浄化は、いわゆる急速冷凍プロセスに基づいている。このプロセスでは、電極１および／またはキャップ２および付着した不純物は、収縮の程度が異なるため、付着した不純物を遊離させるか、あるいはその不純物を圧縮空気で簡単に吹き飛ばすことができる。
【００２９】
図２に示した実施形態は、図１による実施形態とは次の点で異なる。すなわち、図２に示した実施形態では、電極１に配置されたキャップ２が、冷媒体を供給する供給装置９を有しており、そこでキャップ２への供給が行われる。供給装置９は、複数の供給通路１０によって形成されている。供給通路１０は、縦軸３に対して角度αを成して配置されており、具体的には、電極の電流供給側を規定もする縦軸から側方に向かって冷媒体が入るように配置されている。角度αは１０〜４５度の範囲であり得るが、２０度であることが好ましい。
【００３０】
供給通路１０が、キャップ２の周囲に対称的に配置されている。図２では、供給通路の入り口部分を示している。冷媒体は、この部分を通ってキャップ２に、特に、図２に示していない供給通路１０の別の部分に入り、次にその部分を通ってキャップ２から外に導かれる。キャップ２に供給される冷媒体はすべて、キャップ２の側面から入る。キャップ２の前側は変化しない。溶接プロセスはキャップ２を介して行われるため、清浄化のためにキャップ２を電極１から取り外す必要はない。
【００３１】
図１と同じく図２においても、電極１は、溶接プロセス中に冷却剤を電極１に供給する供給装置４を有している。図２に示した実施形態においては、清浄化および／または清浄化のための冷媒体の供給はキャップ２を介して行われ、溶接プロセス中の電極の冷却は、キャップ２の供給装置９とは無関係に供給装置４を介して行われる。代替的に、図１に示した電極１の供給装置４を、冷媒体を供給するように構成することも可能である。この場合、冷媒体はキャップおよび／または電極１に供給される。代替的に、水冷機能を備えない電極として電極１を構成してもよい。この実施形態においても、供給装置９を介して冷媒体をキャップ２に供給することによって不純物を遊離させることが可能である。いずれの場合においても、電極１および／またはキャップ２を清浄化するために別個の独立した清浄化装置を設ける必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による清浄化プロセス用に構成された抵抗点溶接用の電極の可能な実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明による清浄化プロセス用に構成された、水冷システムを備える電極に配置されたキャップの可能な実施形態を示す縦断面図である。
【図３】図２のキャップに対して、水冷システムを備えていない電極に配置されたキャップを示している。
【符号の説明】
【００３３】
１    電極
２    キャップ
３    縦軸
４    供給装置（電極）
５    冷却剤の流れ方向
６    冷却通路
７    端部領域
８    冷却剤の流れ方向
９    供給装置（キャップ）
１０    供給通路
１１    冷却剤が供給されない電極
【図１】
2007537884.tif 000003
【図２】
2007537884.tif 000004
【図３】
2007537884.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月14日(2005.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗点溶接に用いる電極（１）を清浄化する方法、特に、前記電極（１）上に載置されたキャップ（２）を清浄化する方法において、
冷媒体と清浄化すべき機能部品との温度差を８０ケルビンより大きくし、かつ前記機能部品の温度を室温より高くして、
収縮によって不純物を遊離させるために、少なくとも前記電極（１）と前記キャップ（２）のいずれか一方に前記冷媒体を衝突させることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記媒体を、前記電極（１）の電流供給側と側面側のうち、少なくとも一方の側から供給することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記媒体の温度は７７ケルビン未満であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記媒体は、
キャリア媒体と、
固相の粒子及び液相の粒子のうち、少なくともいずれか一方の粒子と、
を含む混合物であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記キャリア媒体は、圧縮空気と二酸化炭素のいずれか、または、両方からなることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ドライアイス、ドライアイスペレット及び二酸化炭素スノーのいずれか一つ、またはこれらのうちの二つ以上を、前記混合物の媒体または粒子として用いることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記媒体は、液体形態の加圧二酸化炭素であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記冷媒体は圧力パルスによって供給されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
冷却剤を供給するための、特に、電極チップの領域において冷却剤を供給するための、供給装置（４）を備える抵抗点溶接用の電極であって、前記供給装置（４）は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷媒体を供給するように構成されていることを特徴とする電極。
【請求項１０】
抵抗点溶接に用いる電極（１）に配置されたキャップであって、請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷媒体をキャップ（２）に供給する供給装置（９）を備えることを特徴とするキャップ。
【請求項１１】
前記供給装置（９）は、少なくとも１つの供給通路（１０）によって形成されていることを特徴とする、請求項１０に記載のキャップ。
【請求項１２】
前記冷媒体が前記電極（１）の電流供給側から側方に向かって前記キャップ（２）に入るように前記供給通路（１０）が配置されていることを特徴とする、請求項１１に記載のキャップ。
【請求項１３】
請求項９に記載の電極（１）または冷却剤が供給されない電極（１１）と、
前記電極（１、１１）および前記キャップ（２）に作用的に接続され、請求項１〜８のいずれか一項に記載の前記冷媒体の供給および遮断を制御するように設計された制御装置と、
を備え、
随意で請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の前記電極（１、１１）に配置された前記キャップ（２）を備える抵抗点溶接装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明のさらなる目的、利点、特徴、および応用は、添付図面を参照した典型的な実施形態の以下の説明から明らかになる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
１    電極
２    キャップ
３    縦軸
４    供給装置（電極）
５    冷却剤の流れ方向
６    冷却通路
７    端部領域
８    冷却剤の流れ方向
９    供給装置（キャップ）
１０    供給通路
【国際調査報告】
2007537884.tif 000006
2007537884.tif 000007
2007537884.tif 000008
2007537884.tif 000009
2007537884.tif 000010
2007537884.tif 000011