(57)【要約】【課題】同じスポット溶接用電極チップを再生して多数回使用でき、且つ再生加工が簡単、安価で、更には削粉等の発生がないスポット溶接用電極チップの再生方法及び再生装置を提供する。【解決手段】通電頭部表面に母材の変質層が形成された銅又は銅合金からなるスポット溶接用電極チップの再生装置であって、所定形状で且つ内面が鏡面の成形用穴３１ａが形成された成形ダイス本体３１と、該成形ダイス本体３１の外周をダイスサポートリング３２で補強した構造の成形ダイス３０を具備し、成形ダイス３０の成形用穴３１ａに挿入された通電頭部表面の母材の変質層を除去したスポット溶接用電極チップ１５に高圧力を加えて該成形用穴３１ａに押し込み該スポット溶接用電極チップ１５を所定形状に成形する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電頭部表面に母材の変質層が形成された銅又は銅合金からなるスポット溶接用電極チップの再生方法であって、
前記母材の変質層を除去した後、該変質層を除去したスポット溶接用電極チップを冷間鍛造プレス工法により所定形状に成形することを特徴とするスポット溶接用電極チップの再生方法。
【請求項２】
請求項１に記載のスポット溶接用電極チップの再生方法において、
前記母材の変質層の除去は化学研磨剤を用いる化学研磨による除去であることを特徴とするスポット溶接用電極チップの再生方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスポット溶接用電極チップの再生方法において、
前記化学研磨剤は、硫酸と過酸化水素を主成分とする化学研磨剤であることを特徴とするスポット溶接用電極チップの再生方法。
【請求項４】
通電頭部表面に母材の変質層が形成された銅又は銅合金からなるスポット溶接用電極チップの再生装置であって、
所定形状で且つ内面が鏡面の成形用穴が形成された成形ダイス本体と、該成形ダイス本体の外周をダイスサポートリングで補強した構造の成形ダイスを具備し、
前記成形ダイスの成形用穴に挿入された前記通電頭部表面の母材の変質層を除去したスポット溶接用電極チップに高圧力を加えて該成形用穴に押し込み該スポット溶接用電極チップを前記所定形状に成形する加圧手段を具備することを特徴とするスポット溶接用電極チップの再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスポット電気溶接に用いられるスポット溶接用電極チップの再生方法及び再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車製造工場等では、鉄板等の金属板と金属板を接続するのに、スポット電気溶接が多く採用されている。このスポット電気溶接は、図１にその概略構成を示すように、上部電極１１と、下部電極１２を具備し、上部電極１１には、電極ホルダー１３を固着すると共に、電極ホルダー１３にサブホルダー１４を取り付け、更に該サブホルダー１４の先端に電極チップ１５が取り付けられている。また、下部電極１２には、電極ホルダー１６を固着すると共に、電極ホルダー１６にサブホルダー１７を取り付け、更に該サブホルダー１７の先端に電極チップ１５が取り付けられている。
【０００３】
そして上下の電極チップ１５と１５の間に位置する鉄板等の金属板１９と金属板２０の接合部を電極チップ１５と１５で加圧（例えば、２７０ｋｇ）し、大電流（例えば、９８００アンペア）を十数サイクル（例えば、１２サイクル）で通電し、金属板１９と金属板２０の接合部をスポット溶接する。電極チップ１５、１５は通常銅や銅合金（例えばクロム銅）からなり、このような溶接作業を繰り返すと、通電頭部が摩耗すると共に、表面に母材の変質層が形成され、１００打点程度で図２に示すように電極チップ１５、１５の通電頭部表面に母材の変質層（酸化等による黒色の焼け焦げ痕）２１が形成される。
【０００４】
上記のように電極チップ１５、１５の通電頭部表面に母材の変質層２１が形成されると電気抵抗が大きくなり、通電能力が劣化し、溶接能力が低下する。そこで従来は切削加工により、図２に示すように変質層２１を含む電極チップ１５の表層部を削り取り（図２の一点鎖線Ａより外側を削り取る）、電極チップの所定形状に成形していた。このように従来の電極チップの再生方法は母材の変質していない部分も除去するので、再生を重ねると図３の一点鎖線Ｂ、Ｃに示すように母材が損耗する。従って、再生回数が６〜７回程度に限定されていた。そのためスポット電気溶接に使用する電極チップの使用量が多く、スポット電気溶接のコストを上げる原因となっていた。更に電極チップの削粉等も多量に発生し、その処理にも困難な問題がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−１３７５８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、同じスポット溶接用電極チップを再生して多数回使用でき、且つ再生加工が簡単、安価にでき、更には削粉等の発生がないスポット溶接用電極チップの再生方法及び再生装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、通電頭部表面に母材の変質層が形成された銅又は銅合金からなるスポット溶接用電極チップの再生方法であって、母材の変質層を除去した後、該変質層を除去したスポット溶接用電極チップを冷間鍛造プレス工法により所定形状に成形することを特徴とする。
【０００８】
上記のようにスポット溶接用電極チップの通電頭部表面の母材変質層を除去した後、冷間鍛造プレス工法により所定形状に成形するので、母材の変質層のみを除去するのみで再生が可能となり、スポット溶接用電極チップの再生による消耗率を極力減少させることができ、スポット溶接用電極チップの再生回数を大幅に向上させることが可能となり、スポット溶接用電極チップの寿命が大幅に向上する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスポット溶接用電極チップの再生方法において、母材の変質層の除去は化学研磨剤を用いる化学研磨による除去であることを特徴とする。
【００１０】
上記のように化学研磨剤を用いる化学研磨により母材の変質層を除去するので、一度に多数のスポット溶接用電極チップの母材の変質層の除去が可能となり、低コストでスポット溶接用電極チップの再生が可能となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のスポット溶接用電極チップの再生方法において、化学研磨剤は、硫酸と過酸化水素を主成分とする化学研磨剤であることを特徴とする。
【００１２】
上記硫酸と過酸化水素を主成分とする化学研磨剤は、銅製品又は銅化合物のメッキ処理の前処理に使用する化学研磨剤であり、安全且つ確実に母材の変質層を除去できる。また、廃液の処理等も確立したものであり、環境に対する影響も少ない。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、通電頭部表面に母材の変質層が形成された銅又は銅合金からなるスポット溶接用電極チップの再生装置であって、所定形状で且つ内面が鏡面の成形用穴が形成された成形ダイス本体と、該成形ダイス本体の外周をダイスサポートリングで補強した構造の成形ダイスを具備し、成形ダイスの成形用穴に挿入された通電頭部表面の母材の変質層を除去したスポット溶接用電極チップに高圧力を加えて該成形用穴に押し込み該スポット溶接用電極チップを所定形状に成形する加圧手段を具備することを特徴とする。
【００１４】
上記のように成形ダイスを所定形状で且つ内面が鏡面の成形用穴が形成された成形ダイス本体と、該成形ダイス本体の外周をダイスサポートリングで補強した構造とすることにより、従来この種の銅又は銅合金からなる製品を鍛造プレス工法で形成しようとすると、成形ダイスが割れるという問題があったが、ここでは成形ダイス本体の成形用穴の内面を鏡面にすると共に、該ダイス本体の外周をダイスサポートリングで補強したので、押し込み成形で成形ダイスが割れるということがなくなり、安価にスポット溶接用電極チップの再生が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図４は本発明に係るスポット溶接用電極チップの再生装置の構成例を示す図である。図４において、３１は成形ダイス本体であり、該成形ダイス本体３１はＨＡＰ材からなり、スポット溶接用電極チップを成形するための、所定形状の成形用穴３１ａが形成されている。成形用穴３１ａは、放電加工で形成した後、内面をラッピング仕上げにより鏡面に仕上げている。また、成形ダイス本体３１の外周をダイスサポートリング３２で補強している。これは、ダイスサポートリング３２を成形ダイス本体３１に焼嵌めして構成する。
【００１６】
上記成形ダイス本体３１の外周をダイスサポートリング３２で補強してなる成形ダイス３０はダイプレート３３上に固定され、ダイプレート３３は装置台３５に固定されている。成形ダイス本体３１とダイプレート３３には、リフターピン３４が貫通する貫通穴３１ｂ、３３ａが形成されており、該リフターピン３４はリフター３６の頂部に取り付けられ、リフター量Ｄ１（例えば、５．０ｍｍ）で上下動できるようになっている。
【００１７】
３７は成形ポンチであり、３８はノックアウトピンである。成形ポンチ３７はダイス鋼からなり、加圧台３９に取り付けられている。ノックアウトピン３８は成形ポンチ３７の中央部に形成された貫通穴３７ａを貫通しており、コイルバネ４０で押圧されている。なお、Ｄ２はノックアウト量（例えば、５．０ｍｍ）である。
【００１８】
上記構成のスポット溶接用電極チップの再生装置において、後に詳述するように化学研磨剤を用いる化学研磨により、通電頭部表面の母材の変質層を除去したスポット溶接用電極チップ１５を成形ダイス本体３１の成形用穴３１ａに挿入し、その上にノックアウトピン３８及び成形ポンチ３７を載置し、成形ポンチ３７に高荷重を加え、スポット溶接用電極チップ１５を成形用穴３１ａに押し込むことにより、銅又は銅合金（例えば、クロム銅）からなるスポット溶接用電極チップ１５は成形用穴３１ａの形状に加圧成形される。
【００１９】
従来このような銅又は銅合金からなる棒状の製品を成形ダイスの成形穴に挿入し、加圧押し込み成形しようとすると、成形ダイスが割れるため、このような銅又は銅合金からなる製品の冷間鍛造プレス工法は困難であった。ここでは、ＨＡＰ材からなる成形ダイス本体３１に成形用穴３１ａを形成しその内面をラッピング仕上げにより鏡面に仕上げ、更に成形ダイス本体３１の外周にＳ４５Ｃ材からなるダイスサポートリング３２を焼嵌めして取り付け、補強したので、成形ダイス本体３１を割ることなく、スポット溶接用電極チップ１５の表面を成形用穴３１ａの内面形状に成形することができる。
【００２０】
上記のようにスポット電気溶接において、溶接作業を繰り返すと、１００打点程度で図２に示すように電極チップ１５の通電頭部表面に母材の変質層２１が形成される。そこでここでは、化学研磨剤を用いて化学研磨により変質層２１を除去している。このように化学研磨による除去方法を採用することにより、電極チップ１５表面の母材の変質層２１のみを効果的に除去することが可能となる。化学研磨剤には、例えば硫酸及び過酸化水素を主成分とする銅及び銅化合物の化学研磨剤を用いる。このような化学研磨剤の一例としては、日本パーオキサイド株式会社製の「ハイブライト」がある。このような化学研磨剤の溶液に通電頭部表面に母材の変質層２１が形成されたスポット溶接用電極チップ１５を浸漬し、変質層２１を除去した後、水洗い等により化学研磨剤を除去する。
【００２１】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明に係るスポット溶接用電極チップの再生装置でΦ＝１６ｍｍのスポット溶接用電極チップを再生する場合の再生工程を示す図である。図５（ａ）により化学研磨により母材の変質層が除去されたスポット溶接用電極チップ１５を成形ダイス本体３１の成形用穴３１ａに挿入する。この化学研磨により、変質層が除去されたスポット溶接用電極チップ１５の頂部の径Φは、Φ＝８ｍｍである。これを図５（ｂ）に示すように成形用穴３１ａの底部まで挿入するとスポット溶接用電極チップ１５の頂部の外周（Φ＝８ｍｍ）が成形ダイス本体３１の内壁面に当接し、スポット溶接用電極チップ１５の頂部と成形用穴３１ａの底面との間に間隙ｄができる。この状態でスポット溶接用電極チップ１５はリフターピン３４とノックアウトピン３８の間に挟まれている。
【００２２】
成形ポンチ３７に高荷重を加え、スポット溶接用電極チップ１５を押し込むと、その頭部の外周部が成形用穴３１ａの壁面に押され、図５（ｃ）に示すように成形用穴３１ａの底部壁面とスポット溶接用電極チップ１５の頭部の外周面が密接するまで押し込まれ、該頭部の外径Φ＝６ｍｍとなり再生される。
【００２３】
上記のように本発明に係るスポット溶接用電極チップの再生方法では、母材の変質層を化学研磨剤を用いる化学研磨により除去するから、図２に示す変質層２１以外の母材を除去することがないから、スポット溶接用電極チップ１５の損耗量が少ない。また、この変質層２１を除去したスポット溶接用電極チップ１５を冷間鍛造工法で成形するから、従来のように変質層２１を含む成形分に必要な母材部分を切削除去して再生する方法に比較し、電極の損耗量が極めて少ない。
【００２４】
例えば、Φ＝１６ｍｍのスポット溶接用電極チップを例に示せば、従来の切削加工による再生方法では、６〜７回程度の再生しかできないが、本発明に係る再生方法では２６〜２８回程度の再生が可能である。また、化学研磨で一度に多数個のスポット溶接用電極チップの通電頭部の母材変質部を除去した後、冷間鍛造プレス工法で成形するので、従来の個々の切削加工による再生に比べて再生加工コストが安価にできる。
【００２５】
なお、上記実施形態例では、スポット溶接用電極チップ１５の母材の変質層２１を化学研磨で除去する方法を説明したが、母材の変質層２１のみを効果的に除去できる方法であれば、化学研磨に限定するものではない、例えば頂部の変質層２１を切削除去した後、上記のような成形ダイス３０を用いて冷間鍛造プレスで成形してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００２７】
請求項１に記載の発明によれば、スポット溶接用電極チップの通電頭部表面の母材変質層を除去した後、冷間鍛造プレス工法により所定形状に成形するので、母材の変質層のみを除去するのみで再生が可能となり、スポット溶接用電極チップの再生による消耗率を極力減少させることができ、スポット溶接用電極チップの再生回数を大幅に向上させることが可能となり、スポット溶接用電極チップの寿命が大幅に向上する。また、冷間鍛造プレス工法で再生加工を行うので、従来の切削加工による再生に比べて再生加工コストを大幅に低減できる。
【００２８】
請求項２に記載の発明によれば、化学研磨剤を用いる化学研磨により母材の変質層を除去するので、一度に多数のスポット溶接用電極チップの母材の変質層の除去が可能となり、低コストでスポット溶接用電極チップの再生が可能となる。
【００２９】
請求項３に記載の発明によれば、硫酸と過酸化水素を主成分とする化学研磨剤を用いるので、該化学研磨剤は、銅製品又は銅化合物のメッキ処理の前処理に使用する化学研磨剤であり、安全且つ確実に母材の変質層を除去できる。また、廃液の処理等も確立したものであり、環境に対する影響も少ない。
【００３０】
請求項４に記載の発明によれば、成形ダイスを所定形状で且つ内面が鏡面の成形用穴が形成された成形ダイス本体と、該成形ダイス本体の外周をダイスサポートリングで補強した構造とすることにより、従来この種の銅又は銅合金からなる製品を鍛造プレス工法で形成しようとすると、成形ダイスが割れるという問題があったが、ここでは成形ダイス本体の成形用穴の内面を鏡面にすると共に、該ダイス本体の外周をダイスサポートリングで補強したので、押し込み成形で成形ダイスが割れるということがなくなり、安価にスポット溶接用電極チップの再生が可能な再生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スポット電気溶接の概略構成を示す図である。
【図２】スポット溶接作業を実施し通電頭部に母材の変質層が形成されたスポット溶接用電極チップを示す断面図である。
【図３】従来の切削加工によるスポット溶接用電極チップの再生方法を示す図である。
【図４】本発明に係るスポット溶接用電極チップの再生装置の構成例を示す図である。
【図５】本発明に係るスポット溶接用電極チップの再生工程を示す図である。
【符号の説明】
１１            上部電極
１２            下部電極
１３            電極ホルダー
１４            サブホルダー
１５            電極チップ
１６            電極ホルダー
１７            サブホルダー
１９            金属板
２０            金属板
２１            変質層
３０            成形ダイス
３１            成形ダイス本体
３２            ダイスサポートリング
３３            ダイプレート
３４            リフターピン
３５            装置台
３６            リフター
３７            成形ポンチ
３８            ノックアウトピン
３９            加圧台
４０            コイルバネ
【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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