(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ガンの電極チップの先端が嵌合される整形工具と、
前記整形工具を前記電極チップの軸回りに回転させるモータと、
を具備し、
前記電極チップの先端を前記整形工具に嵌合させ、
前記モータによって、前記整形工具を前記電極チップの軸回りに回転させ、
前記溶接ガンによって、前記電極チップを軸方向に加圧させ、
前記電極チップの先端と前記整形工具とを相対移動させることによって、前記電極チップの先端を整形する電極チップ整形装置であって、
前記モータの回転数を制御する回転数制御部と、
前記溶接ガンによる加圧力を制御する加圧力制御部と、
をさらに具備し、
前記電極チップの先端の整形時に、
前記回転制御部は、前記整形工具の整形回転数を段階的に増加させ、
前記加圧力制御部は、前記電極チップの加圧力を、前記整形回転数の増加に同期して、増加させる、
電極チップ整形装置。
【請求項２】
溶接ガンの電極チップの先端を、該電極チップの先端を整形するための整形工具に嵌合し、
前記整形工具を前記電極チップの軸回りに回転させ、
前記溶接ガンによって、前記電極チップを軸方向に加圧し、
前記電極チップの先端と前記整形工具とを相対移動させることによって、前記電極チップの先端を整形する電極チップ整形方法であって、
前記電極チップの先端の整形時に、
前記整形工具の整形回転数を段階的に増加し、
前記電極チップの加圧力を、前記整形回転数の増加に同期して、増加する、
電極チップ整形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ガンの電極チップの先端を整形する電極チップ整形装置および電極チップ整形方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接ガンは、作業者が手に持って溶接作業（スポット溶接）を行う装置である。スポット溶接においては、通電時に、溶接ガンの電極チップの先端が高圧かつ高温に晒される。溶接ガンの電極チップは、銅系の合金によって形成されている。そのため、電極チップの先端形状は、溶接を行う毎に摩耗・変形する。先端形状の摩耗・変形とは、特に電極チップの先端面が大きくなる場合が多い。電極チップの先端面が大きくなった場合には、溶接電流が変化して溶接品質が低下する。
【０００３】
電極チップ整形装置および電極チップ整形方法とは、摩耗・変形した電極チップの先端形状を整形する装置および方法である（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示される電極チップ整形装置は、整形工具に電極チップの先端を嵌合し、モータによって、整形工具を電極チップの軸回りに回転させ、溶接ガンによって、電極チップを軸方向（整形工具への押圧方向）に加圧し、電極チップの先端と整形工具とを相対移動させることによって、電極チップの先端を整形する装置である。
【０００４】
特許文献１に開示される電極チップ整形装置、あるいは、従来の電極チップ整形装置では、整形加工時の電極チップの先端と整形工具との間の摩擦力が大きいため、潤滑剤が必要とされる。しかし、潤滑剤供給装置への潤滑剤の補給作業、あるいは、潤滑剤供給装置のメンテナンス作業は溶接作業または電極チップ整形作業の作業効率を低下させている。また、余分な潤滑剤が周囲に飛散することによる作業環境の対策も必要となってくる。さらに、潤滑剤の供給不良によるモータの過負荷、あるいは、電極チップの固着も問題となっている。そこで、電極チップ整形装置および電極チップ整形方法では、潤滑剤なしでの整形を可能とすることが課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２３９７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は、潤滑剤なしで整形できる電極チップ整形装置および電極チップ整形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、溶接ガンの電極チップの先端が嵌合される整形工具と、前記整形工具を前記電極チップの軸回りに回転させるモータと、を具備し、前記電極チップの先端を前記整形工具に嵌合させ、前記モータによって、前記整形工具を前記電極チップの軸回りに回転させ、前記溶接ガンによって、前記電極チップを軸方向に加圧させ、前記電極チップの先端と前記整形工具とを相対移動させることによって、前記電極チップの先端を整形する電極チップ整形装置であって、前記モータの回転数を制御する回転数制御部と、前記溶接ガンによる加圧力を制御する加圧力制御部と、をさらに具備し、前記電極チップの先端の整形時に、前記回転制御部は、前記整形工具の整形回転数を段階的に増加させ、前記加圧力制御部は、前記電極チップの加圧力を、前記整形回転数の増加に同期して、増加させるものである。
【０００９】
請求項２においては、溶接ガンの電極チップの先端を、該電極チップの先端を整形するための整形工具に嵌合し、前記整形工具を前記電極チップの軸回りに回転させ、前記溶接ガンによって、前記電極チップを軸方向に加圧し、前記電極チップの先端と前記整形工具とを相対移動させることによって、前記電極チップの先端を整形する電極チップ整形方法であって、前記電極チップの先端の整形時に、前記整形工具の整形回転数を段階的に増加し、前記電極チップの加圧力を、前記整形回転数の増加に同期して、増加するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電極チップ整形装置および電極チップ整形方法によれば、潤滑剤なしで整形できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態である電極チップ整形装置を示す模式図。
【図２】同じく整形工具を示す模式図。
【図３】本発明の実施形態である電極チップ整形制御の流れを示すフロー図。
【図４】従来の電極チップ整形制御の流れを示すフロー図。
【図５】整形加圧力および整形回転数の時系列変化を示すグラフ図。
【図６】電極チップと整形工具との摩擦力の時系列変化を示すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を用いて、電極チップ整形装置１０について説明する。
なお、図１では、電極チップ整形装置１０に装着された溶接ガン１００を示している。また、図１では、電気信号線を２点鎖線で示している。また、以下の説明における軸方向とは、図１に示される電極１０１Ａ・１０１Ｂの軸方向のことをいう。
【００１３】
溶接ガン１００について、説明する。
溶接ガン１００は、作業者が手に持って溶接作業（スポット溶接）を行う装置である。スポット溶接とは、例えば、２枚の板金を圧着しつつ電流を流し、その抵抗熱で金属を溶かして接合する溶接方法である。
【００１４】
溶接ガン１００の構成について、説明する。
溶接ガン１００は、電極１０１Ａ・１０１Ｂと、ヨーク１０２と、ロッド１０３と、エアシリンダ１０５と、を具備している。ヨーク１０２は、一端に電極１０１Ｂを保持するＣ字形状のものである。ロッド１０３は、先端に電極１０１Ａを保持するものであって、エアシリンダ１０５と同軸状に設けられている。電極１０１Ａと電極１０１Ｂとは略対向する位置に設けられ、例えば、２枚の板金を把持することができる。エアシリンダ１０５は、ロッド１０３を電極１０１Ｂ側へ押圧する、または押圧を解除するように構成されている。
【００１５】
溶接ガン１００の作用について、説明する。
溶接ガン１００は、例えば２枚の板金を電極１０１Ａと電極１０１Ｂとの間で挟持し、エアシリンダ１０５によって電極１０１Ａと電極１０１Ｂと押圧し、同時に、電極１０１Ａと電極１０１Ｂとの間に電流を流し、その抵抗熱で金属を溶かして接合する。
【００１６】
電極チップ整形装置１０について説明する。
電極チップ整形装置１０は、本発明の電極チップ整形装置の実施形態である。電極チップ整形装置１０は、溶接ガン１００の電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端形状（図２参照）を整形する装置である。
【００１７】
電極チップ整形装置１０の構成について説明する。
電極チップ整形装置１０は、本体２０と、コントローラ５０と、を具備している。本体２０は、整形ヘッド２１と、モータ２２と、フレーム２３と、案内レール２４と、を具備している。整形ヘッド２１は、整形工具３０を具備している。整形工具３０について、詳しくは後述する。整形ヘッド２１は、案内レール２４によって上下（図１に示す軸方向）に案内されるように構成されている。整形ヘッド２１の先端部には、整形工具３０が回転可能に装着されている。
【００１８】
モータ２２は、整形ヘッド２１の先端部に装着されている整形工具３０を回転駆動するように構成されている。フレーム２３は、略Ｅ字状に形成されている。フレーム２３は、互いに対向して上下に配置されるプレート２３Ａと、プレート２３Ｂと、を具備している。案内レール２４は、対向するプレート２３Ａとプレート２３Ｂとの間に設けられている。整形ヘッド２１は、プレート２３Ａとプレート２３Ｂとに対して、案内レール２４に圧縮コイルバネ２５を介して上下（図１に示す軸方向）摺動可能に支持されている。
【００１９】
コントローラ５０は、本体２０のモータ２２と、溶接ガン１００のエアシリンダ１０５と、に接続されている。なお、本実施形態では、溶接ガン１００が電極チップ整形装置１０に装着されたときに、コントローラ５０と、溶接ガン１００のエアシリンダ１０５と、が電気的に接続されるものとしている。
【００２０】
コントローラ５０は、回転数制御部５１と、加圧力制御部５２と、を具備している。回転数制御部５１は、モータ２２の回転数を制御する機能を有している。加圧力制御部５２は、溶接ガン１００による加圧力を制御する機能を有している。
【００２１】
図２を用いて、整形工具３０について説明する。
なお、図２では、整形工具３０に装着された電極１０１Ａ・１０１Ｂを示している。
【００２２】
電極１０１Ａ・１０１Ｂの詳細について説明する。
電極１０１Ａの先端には、電極チップ１１０Ａが形成されている。同様に、電極１０１Ｂの先端には、電極チップ１１０Ｂが形成されている。電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端は、溶接ガン１００の通電時に、高圧かつ高温に晒される部分である。
【００２３】
整形工具３０の構成について説明する。
整形工具３０は、本体３１と、ホルダ３２と、を具備している。本体３１は、略円板形状に形成されている。本体３１の中央部分の上面および下面には、整形部３３が形成されている。ここで、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端が電極チップ整形装置１０によって整形される形状を整形形状とする。整形部３３は、整形形状と略同一の凹形状に形成されている。ホルダ３２は、円筒形状に形成されている。ホルダ３２は、内周側で本体３１を支持している。
【００２４】
電極チップ整形装置１０の作用について説明する。
電極チップ整形装置１０は、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端に整形工具３０の整形部３３を嵌合させ、モータ２２によって整形工具３０を電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの軸回りに回転させ（図２の矢印Ｒ）、溶接ガン１００によって電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂを軸方向に加圧させ、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端と整形工具３０とを相対移動させることによって、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端を整形部３３の形状に応じた形状（整形形状）に整形する。
【００２５】
図３を用いて、電極チップ整形制御Ｓ１００の流れについて説明する。
なお、図３では、作業者による作業ステップを括弧書きで示し（ステップＳ１１０）、電極チップ整形装置１０のコントローラ５０による作業ステップを枠囲いで示している（ステップＳ１２０〜ステップＳ１５０）。
【００２６】
電極チップ整形制御Ｓ１００は、電極チップ整形装置１０を用いた本発明の電極チップ整形装置による電極チップ整形制御、および本発明の電極チップ整形方法の実施形態である。
【００２７】
電極チップ整形制御Ｓ１００が開始されると、ステップＳ１１０において、作業者は、溶接ガン１００を電極チップ整形装置１０に装着する。このとき、作業者は、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端を、整形工具３０の整形部３３に嵌合する。
【００２８】
ここで、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂを整形するときに、モータ２２により回転駆動される整形工具３０の回転数を整形回転数Ｎと定義する。ステップＳ１２０において、整形工具３０がモータ２２により回転駆動される。このとき、整形工具３０の回転数はコントローラ５０の回転数制御部５１により制御され、整形工具３０は整形回転数Ｎ１で回転する。
【００２９】
また、コントローラ５０がエアシリンダ１０５によって、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端同士を軸方向に加圧する加圧力を整形加圧力Ｐと定義する。ステップＳ１３０において、コントローラ５０の加圧力制御部５２は、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂに嵌合する整形工具３０が整形回転数Ｎ１で回転している状態で、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端同士を、エアシリンダ１０５によって、整形加圧力Ｐ１で軸方向における互いに近接する側に加圧する。
【００３０】
ステップＳ１４０において、コントローラ５０は、モータ２２によって、整形工具３０の回転数が整形回転数Ｎ２となるように制御する。つまり、整形回転数Ｎ１にて回転駆動している状態から整形回転数Ｎを増加させ、整形回転数Ｎ２にて回転駆動する。ここで、整形回転数Ｎ２は、整形回転数Ｎ１よりも十分大きい回転数とする。本実施形態では、整形回転数Ｎ２は、整形回転数Ｎ１の略２倍の回転数としている。
【００３１】
ステップＳ１５０において、コントローラ５０は、ステップＳ１４０の整形回転数Ｎ２への増加に同期して、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端同士を、エアシリンダ１０５によって、整形加圧力Ｐ２で軸方向における互いに近接する側に加圧する。つまり、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの整形加圧力Ｐを、整形加圧力Ｐ１から整形加圧力Ｐ２に増加する。ここで、整形加圧力Ｐ２は、整形加圧力Ｐ１よりも十分大きい加圧力とする。本実施形態では、整形加圧力Ｐ２は、整形加圧力Ｐ１の略２倍の加圧力としている。
【００３２】
電極チップ整形制御Ｓ１００が終了されると、整形加圧力Ｐおよび整形回転数Ｎは０に戻され、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端の整形が終了する。
【００３３】
図４を用いて、従来の電極チップ整形制御Ｓ２００の流れについて説明する。
なお、図４では、作業者による作業ステップを括弧書きで示し（ステップＳ２１０）、電極チップ整形装置１０のコントローラ５０による作業ステップを枠囲いで示している（ステップＳ２２０〜ステップＳ２３０）。
電極チップ整形制御Ｓ２００は、電極チップ整形制御Ｓ１００の作用および効果と比較するために紹介する従来の電極チップ整形制御である。
【００３４】
電極チップ整形制御Ｓ２００が開始されると、ステップＳ２１０において、作業者は、溶接ガン１００を電極チップ整形装置１０に装着する。このとき、作業者は、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端を、整形工具３０の整形部３３に嵌合する。
【００３５】
ステップＳ２２０において、整形工具３０がモータ２２によって回転駆動され、その回転数が、コントローラ５０により整形回転数Ｎ２に制御される。
【００３６】
ステップＳ２３０において、コントローラ５０は、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂに嵌合する整形工具３０が整形回転数Ｎ２で回転している状態で、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端同士を、エアシリンダ１０５によって、整形加圧力Ｐ３で軸方向おける互いに近接する側に加圧する。なお、整形加圧力Ｐ３は、整形加圧力Ｐ２よりも大きい加圧力である。
【００３７】
電極チップ整形制御Ｓ２００が終了されると、整形加圧力Ｐおよび整形回転数Ｎは０に戻され、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端の整形が終了する。
【００３８】
図５を用いて、電極チップ整形制御Ｓ１００の時系列変化について説明する。
なお、図５では、整形加圧力Ｐおよび整形回転数Ｎの時系列変化をグラフで示している。また、図５では、本実施形態の電極チップ整形制御Ｓ１００の時系列変化を実線で示し、従来の電極チップ整形制御Ｓ２００の時系列変化を２点鎖線で示している。
【００３９】
電極チップ整形制御Ｓ１００において、整形回転数Ｎは、電極チップ整形制御Ｓ１００の開始ｔ０からｔ１まで整形回転数Ｎ１として回転される。さらに、整形回転数Ｎは、ｔ１から電極チップ整形制御Ｓ１００の終了ｔ２まで整形回転数Ｎ２として回転される。本実施形態では、開始ｔ０からｔ１までと、ｔ１から終了ｔ２までとは、略同一の期間としている。
【００４０】
一方、電極チップ整形制御Ｓ１００において、整形加圧力Ｐは、電極チップ整形制御Ｓ１００の開始ｔ０からｔ１まで整形加圧力Ｐ１として加圧される。さらに、整形加圧力Ｐは、ｔ１から電極チップ整形制御Ｓ１００の終了ｔ２まで整形加圧力Ｐ２として加圧される。
【００４１】
なお、従来の電極チップ整形制御Ｓ２００において、整形回転数Ｎは、電極チップ整形制御Ｓ２００の開始ｔ０から終了ｔ２まで整形回転数Ｎ２として回転される。また、整形加圧力Ｐは、電極チップ整形制御Ｓ２００の開始ｔ０から終了ｔ２まで整形加圧力Ｐ３として加圧される。
【００４２】
図６を用いて、電極チップ整形制御Ｓ１００の作用について説明する。
なお、図６では、摩擦力Ｆの時系列変化をグラフで示している。また、図６では、電極チップ整形制御Ｓ１００の作用を実線で示し、従来の電極チップ整形制御Ｓ２００の作用を２点鎖線で示している。ここで、摩擦力Ｆとは、電極チップ１１０Ａ・１１０Ｂの先端と、整形工具３０の整形部３３との間の摩擦力のことをいう。
【００４３】
まず、従来の電極チップ整形制御Ｓ２００では、開始ｔ０から整形加圧力Ｐ３で加圧し、整形回転数Ｎ２で回転させ、開始ｔ０直後の摩擦力Ｆは摩擦力Ｆ２まで上昇する。このとき、従来の電極チップ整形制御Ｓ２００では、摩擦力Ｆ２が大きく、整形工具３０を保護するために、潤滑剤が必要とされていた。
【００４４】
しかし、本実施形態の電極チップ整形制御Ｓ１００では、開始ｔ０から整形加圧力Ｐ１で加圧し、整形回転数Ｎ１で回転させ、開始ｔ０直後の摩擦力Ｆは摩擦力Ｆ１まで上昇する。ここで、摩擦力Ｆ１は、整形加圧力Ｐ１および整形回転数Ｎ１が小さいため、従来の電極チップ整形制御Ｓ２００における摩擦力Ｆ２と比較して半減されている。
【００４５】
さらに、ｔ１から整形加圧力Ｐ２で加圧し、整形回転数Ｎ２で回転させるものの、ｔ１直後の摩擦力Ｆも摩擦力Ｆ１まで上昇する。しかし、摩擦力Ｆ１は、整形加圧力Ｐ１から整形加圧力Ｐ２までの整形加圧力Ｐの増加分、ならびに、整形回転数Ｎ１から整形回転数Ｎ２までの整形回転数Ｎの増加分が小さいため、従来の電極チップ整形制御Ｓ２００における摩擦力Ｆ２と比較して半減されている。
【００４６】
言い換えれば、本実施形態の電極チップ整形制御Ｓ１００では、整形加圧力Ｐおよび整形回転数Ｎを段階的に増加することによって、開始ｔ０直後の摩擦力Ｆを分散させている。そのため、電極チップ整形制御Ｓ１００では、潤滑剤を必要としない。
【００４７】
さらに、本実施形態の電極チップ整形制御Ｓ１００では、潤滑剤を必要としないため、整形効率が向上する。そのため、段階的に増加させる整形加圧力Ｐののうち、最大加圧力である整形加圧力Ｐ２を、従来の電極チップ整形制御Ｓ２００の最大加圧力である整形加圧力Ｐ３よりも小さくすることができる。
【００４８】
電極チップ整形制御Ｓ１００の効果について説明する。
すなわち、電極チップ整形制御Ｓ１００によれば、潤滑剤なしで整形できる。
【符号の説明】
【００４９】
１０      電極チップ整形装置
２２      モータ
３０      整形工具
５０      コントローラ
５１      回転数制御部
５２      加圧力制御部
１００    溶接ガン
１０１Ａ  電極チップ
１０１Ｂ  電極チップ
１０５    エアシリンダ
Ｐ        整形加圧力
Ｎ        整形回転数
【図１】
0005673326.tif 000002
【図２】
0005673326.tif 000003
【図３】
0005673326.tif 000004
【図４】
0005673326.tif 000005
【図５】
0005673326.tif 000006
【図６】
0005673326.tif 000007