(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スポット溶接機の電極チップを該スポット溶接機に装着した状態で整形するチップドレッサーに用いられる切削刃において、
前記電極チップの先端部の先端平坦部を除く部分を所定の略半球形状に切削整形可能に、凹状の円弧形状に湾曲する刃部と、
前記スポット溶接機により所定の加圧力で加圧された前記電極チップの先端平坦部に圧接可能に前記刃部に連続して設けられる刃を有しない圧接部と、を備えることを特徴とする切削刃。
【請求項２】
スポット溶接機の電極チップを該スポット溶接機に装着した状態で整形するチップドレッサーにおいて、
前記電極チップを受け入れ可能なすり鉢形状部を有し、前記すり鉢形状部を中心に回転可能に構成されるホルダと、
前記ホルダに保持され、前記すり鉢形状部に案内された前記電極チップの先端部の先端平坦部を除く部分を前記ホルダの回転により所定の略半球形状に切削整形可能に、凹状の円弧形状に湾曲する刃部、および、前記スポット溶接機により所定の加圧力で加圧された前記電極チップの先端平坦部に圧接可能に前記刃部に連続して設けられる刃を有しない圧接部を有する切削刃と、
前記ホルダを回転中心周りに回転駆動し得る駆動部と、
を備えることを特徴とするチップドレッサー。
【請求項３】
前記ホルダの回転数は、毎分２００回転以上３００回転以下であることを特徴とする請求項２に記載のチップドレッサー。
【請求項４】
整形時における前記電極チップの前記ホルダに対する加圧力は、５００Ｎ以上２０００Ｎ以下であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のチップドレッサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スポット溶接機の電極チップを整形するチップドレッサーに用いられる切削刃およびチップドレッサーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スポット溶接では、一対の電極チップでワークを挟み加圧しながら溶接電流を流すことから、この電極チップの先端は溶接打点数の増加に伴い徐々に潰れていくことが知られている。そのため、図５に示すようなチップドレッサー１００によって、先端の潰れた電極チップを切削整形して再利用している。
【０００３】
例えば、図５(A) に示すチップドレッサー１００では、主に、カッタ１１０、ホルダ１２０、回転ブロック１３０、ガイド１４０、モータ１５０、エコライジング機構１６０等からなり、例えばＣ型の溶接ガン２００に取り付けられた一対の電極チップ２１０の先端部２１１を整形し得るように構成されている。
【０００４】
即ち、図５(B) に示すように、電極チップ２１０を切削整形可能なカッタ１１０は、凹状の円弧形状に湾曲する刃部１１１が、電極チップ２１０の先端全面を切削整形可能にカッタ１１０の回転中心Ｋまで連続して設けられている。
【０００５】
ホルダ１２０は、上下両面に電極チップ２１０を受け入れ可能なすり鉢形状部を有する円柱形状に形成されており、その一部にカッタ１１０をねじ固定可能な切欠部が形成されている。
【０００６】
図５(A) に示すように、回転ブロック１３０は、ホルダ１２０の外周を囲むように位置しており、前述したホルダ１２０を全周に亘って保持可能に形成されている。またこの回転ブロック１３０の外周縁には、所定のピッチのギヤ歯（図略）が形成されており、このギヤ歯とモータのギヤ歯が減速機を介して噛合されることにより、後述するモータ１５０から駆動力を伝達可能に構成されている。これにより、モータのギヤ歯および減速機を介して伝達されるモータ１５０の駆動力によって回転ブロック１３０が回転するので、回転ブロック１３０とともにホルダ１２０およびカッタ１１０を回転中心Ｋ周りに回転させることができる。
【０００７】
ガイド１４０は、ホルダ１２０の上面および下面に対向して配設されており、電極チップ２１０をホルダ１２０に案内可能な形状に形成されている。
【０００８】
モータ１５０は、前述したギヤ歯および減速機を介して回転ブロック１３０と連結されており、チップドレッサー１００の外部から供給される電力により、回転ブロック１３０を回転中心Ｋを中心に回転させ得る駆動力を出力可能に構成されている。例えば、ホルダ１２０およびカッタ１１０を毎分２００回転以上に回転させ得る高速回転能を有するものである。
【０００９】
エコライジング機構１６０は、スライド機構により、溶接ガン２００の上下一対の電極チップ２１０ともチップドレッサー１００に対し相互に動作できるようにするもので、上下一対の電極チップ２１０を均一に切削整形するための機構である。
【００１０】
このような構成により、モータ１５０によって回転ブロック１３０が回転すると、カッタ１１０とホルダ１２０とが一体に回転中心Ｋ周りに回転するので、ガイド１４０により案内される電極チップ２１０に対し、湾曲した刃部１１１によってその先端部２１１の全面を略半球形状に整形することができるとともに、先端平坦部２１３の直径をβからαに整形することができる。即ち、図６(C) に示すように、同図中の網掛け部分Ｈを切削することにより、先端の潰れた電極チップ２１０の先端平坦部２１３(図６(B) )を直径αに整形することができる。但し、この場合、電極チップ２１０の長さがγ分短くなる。
【００１１】
ところで、スポット溶接に用いられる電極チップ２１０は、図６(A) に示すように、その先端部２１１に直径がαの先端平坦部２１３を有している。この先端平坦部２１３は、電極チップ２１０自体が展性に富む銅からなるため、図６(B) に示すように、溶接打点数の増加とともに、徐々に潰れて、先端平坦部２１３の直径がβになり、接触面積が広がって電流密度が低下する。これでは適正な溶接ナゲットを形成することができない。
【００１２】
このような問題を解消するため、一般には、図７の実線で示すように、溶接打点数に対応させて溶接ガンに供給される溶接電流を段階的に上昇させることにより、電極チップ２１０の先端部２１１が潰れてもワーク間に適正な溶接ナゲットが形成できるように溶接電流を制御（以下、「ステップアップ制御」という）するか、あるいは、前述したチップドレッサー１００によって、短い周期で電極チップ２１０を初期形状に切削整形するようにしている。
【００１３】
そして、ステップアップ制御を行ってもワーク間に適正な溶接ナゲットを形成できない程度まで電極チップ２１０の先端部２１１が潰れた場合には、電極チップ２１０を交換する。また、図５(B) に示すように、前述したチップドレッサー１００によって、電極チップ２１０の先端部２１１を所定の略半球形状に切削整形する場合は、図６(B) に示すように先端平坦部２１３が直径β程度に潰れたものを、図６(C) に示すように、直径がαになる程度に切削整形する。この時、電極チップ２１０の長さがγ分短くなる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような溶接電流のステップアップ制御や電極チップ２１０の切削整形によると、以下に挙げるような問題点がある。
(1) 適正な溶接ナゲットを形成するために、図７に示すように、溶接電流のステップアップ制御を行うと、シーケンサによる制御が複雑になるという問題がある。このことは、シーケンサの制御機能に左右されるため、例えば、図７の破線に示すような細かな制御が困難なシーケンサにおいては、実線に示すようなラフな制御にならざるを得ない。そのため、溶接電流のステップアップ直後においては、過剰な溶接電流を供給することになるので、無駄な電力消費が増加してしまうという問題がある。また、溶接電流のステップアップ直後には過剰な溶接電流が供給されることから、スパッタの発生を誘引し、予定したスポット溶接の妨げとなるばかりか、作業効率の低下をも招くという問題がある。
【００１５】
(2) さらに溶接電流のステップアップ制御で２０００〜３０００打点溶接すると、溶接電流のステップアップでは対応困難な程度にまで電極チップ２１０の先端部２１１が潰れる。そのため、電極チップ２１０の交換が必要となり、頻繁に電極チップ２１０を交換しなければならない。したがって、これによっても作業効率が低下するという問題がある。なお、交換により溶接ガンから取り外した電極チップ２１０は、整形することにより再使用が可能である。
【００１６】
(3) また、図６(C) を参照して述べたように、チップドレッサー１００によって短い周期で電極チップ２１０を切削整形すると、切削整形を行う毎に電極チップ２１０の長さがγ分づつ短くなるため、電極チップ２１０の寿命が短くなるという問題がある。
【００１７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、スポット溶接における消費電力を抑制し得るとともに、作業効率を高め得る切削刃およびチップドレッサーを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、短い周期で電極チップを切削整形しても電極チップの寿命が短くならない切削刃およびチップドレッサーを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段、および発明の作用・効果】
上記した目的を達成するため、請求項１の切削刃では、スポット溶接機の電極チップを該スポット溶接機に装着した状態で整形するチップドレッサーに用いられる切削刃において、前記電極チップの先端部の先端平坦部を除く部分を所定の略半球形状に切削整形可能に、凹状の円弧形状に湾曲する刃部と、前記スポット溶接機により所定の加圧力で加圧された前記電極チップの先端平坦部に圧接可能に前記刃部に連続して設けられる刃を有しない圧接部と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１９】
請求項１の発明では、切削刃は刃部と刃を有しない圧接部とを備えており、当該刃部は、電極チップの先端部の先端平坦部を除く部分を所定の略半球形状に切削整形可能に凹状の円弧形状に湾曲し、この刃部に連続して刃を有しない圧接部が電極チップの先端平坦部に圧接可能に設けられている。これにより、当該切削刃が回転中心周りに回転することにより、電極チップの先端部の先端平坦部を除く部分を所定の略半球形状に切削整形することができるとともに、スポット溶接機により所定の加圧力で加圧された電極チップの先端平坦部に圧接する圧接部により当該先端平坦部を圧接整形することができるので、電極チップの先端平坦部を切削することなく、電極チップの先端部を所定の略半球形状に整形することができる。つまり、電極チップの長さが短くなることを防止できるので、短い周期で電極チップを切削整形しても電極チップの寿命は短くならない。したがって、スポット溶接機に装着した状態で、短い周期で電極チップを切削整形することが可能となるため、溶接電流のステップアップ制御が不要となり、スポット溶接における消費電力を抑制し得るとともに、作業効率を高め得る効果がある。
【００２０】
請求項２のチップドレッサーでは、スポット溶接機の電極チップを該スポット溶接機に装着した状態で整形するチップドレッサーにおいて、前記電極チップを受け入れ可能なすり鉢形状部を有し、前記すり鉢形状部を中心に回転可能に構成されるホルダと、前記ホルダに保持され、前記すり鉢形状部に案内された前記電極チップの先端部の先端平坦部を除く部分を前記ホルダの回転により所定の略半球形状に切削整形可能に、凹状の円弧形状に湾曲する刃部、および、前記スポット溶接機により所定の加圧力で加圧された前記電極チップの先端平坦部に圧接可能に前記刃部に連続して設けられる刃を有しない圧接部を有する切削刃と、前記ホルダを回転中心周りに回転駆動し得る駆動部と、を備えることを技術的特徴とする。
【００２１】
請求項２の発明では、ホルダと切削刃と駆動部とを備える。そして、電極チップを受け入れ可能なすり鉢形状部を有するホルダにより切削刃が保持され、駆動部によりこのホルダを回転中心周りに回転駆動するので、回転中のホルダのすり鉢形状部に案内された電極チップの先端部は、先端平坦部を除く部分が切削刃の刃部により所定の略半球形状に切削整形され、またスポット溶接機により所定の加圧力で加圧された同電極チップの先端平坦部は、これに圧接する切削刃の圧接部により圧接整形される。これにより、電極チップの先端平坦部を切削することなく、電極チップの先端部を所定の略半球形状に整形することができるので、電極チップの長さが短くなることを防止でき、短い周期で電極チップを切削整形しても電極チップの寿命は短くならない。したがって、スポット溶接機に装着した状態で、短い周期で電極チップを切削整形することが可能となるため、溶接電流のステップアップ制御が不要となり、スポット溶接における消費電力を抑制し得るとともに、作業効率を高め得る効果がある。
【００２２】
請求項３のチップドレッサーでは、請求項２に記載のチップドレッサーにおいて、前記ホルダの回転数は、毎分２００回転以上３００回転以下であることを技術的特徴とする。
【００２３】
請求項３の発明では、ホルダの回転数を毎分２００回転以上にすれば、ホルダに保持されホルダと一体に回転する切削刃は１秒間に３．３回以上回転することができるので、極めて短時間（例えば１秒間）で電極チップを整形することができる。またホルダの回転数が毎分３００回転を超えると、モータ容量が大きくなるため、経済的でない。これにより、例えば、あるワークの溶接完了後から次のワークが搬送されて来るまでの時間（以下「ワークの搬送時間」という）内に電極チップを整形することができるので、いわゆるインラインの状態で電極チップの先端形状をほぼ一定に保つことができる。そのため、溶接電流の制御も一定値にすることができるので、過剰な溶接電流を供給することもなく、スパッタの発生も防止することができる。したがって、消費電力を抑制することができるとともに、より一層作業効率を高めることができる。
【００２４】
請求項４のチップドレッサーでは、請求項２または請求項３に記載のチップドレッサーにおいて、整形時における前記電極チップの前記ホルダに対する加圧力は、５００Ｎ以上２０００Ｎ以下であることを技術的特徴とする。
【００２５】
請求項４の発明では、電極チップのホルダに対する加圧力は５００Ｎ以上であることから、切削刃の刃部により電極チップの先端部の先端平坦部を除く部分を適正に切削整形することができるとともに、電極チップの先端平坦部に圧接する切削刃の圧接部により、当該先端平坦部を圧接整形することができる。これにより、例えば、電極チップの先端平坦部に付着している亜鉛を良好に取り除くことができる一方で、当該先端頂部に当接する平坦部には切刃が形成されていないので、当該先端頂部を切削することはない。また、電極チップの加圧力は２０００Ｎ以下であることから、過剰な加圧力による電極チップの変形を防止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の切削刃およびチップドレッサーの実施形態について図１〜図７を参照して説明する。
【００２７】
図２に示すように、本実施形態に係るチップドレッサー１０は、カッタ３０の構成を除いて、前述した図５に示すチップドレッサー１００とほぼ同じ構成である。即ち、本チップドレッサー１０は、図２および図３に示すように、主に、ホルダ１２、回転ブロック１３、ガイド１４、モータ１５、エコライジング機構１６およびカッタ３０から構成されており、図３(B) に示すように、ホルダ１２、回転ブロック１３、ガイド１４、モータ１５、エコライジング機構１６およびカッタ３０は、前述したチップドレッサー１００(図５)を構成するホルダ１２０、回転ブロック１３０、ガイド１４０、モータ１５０、エコライジング機構１６０およびカッタ１１０にそれぞれ対応するものである。なお、図３(A) に示す符号１７は、ホルダ１２に形成される切欠部を示すものである。
【００２８】
そのため、本実施形態に係るチップドレッサー１０においても、モータ１５の駆動によって、回転ブロック１３が回転するので、ホルダ１２およびカッタ３０が回転中心Ｋを中心に回転する。そして、ガイド１４に案内された電極チップ５０が、ホルダ１２内に挿入されると、回転しているカッタ３０により、切削整形されるところも、前述のチップドレッサー１００と同様である。但し、後述するように本チップドレッサー１０は、カッタ３０の構成に特徴があるので、切削整形された後の電極チップ５０の形状が図６(C) に示すものとは異なるものとなる。
【００２９】
次に、本実施形態に係るカッタ３０の構成を図１に基づいて説明する。なお、図１(A) はカッタ３０の構成を示す平面図、図１(B) は図１(A) に示す１Ｂ方向による側面図、図１(C) は図１(A) に示す１Ｃ−１Ｃ線による断面図である。
【００３０】
図１(A),(B) に示すように、カッタ３０は、例えば高速度工具鋼（ＪＩＳ４４０３  ＳＫＨ５１）からなる板状の切削刃であり、二等辺三角形の二等辺を凹状円弧形状に湾曲させた形状に形成されている。そして、この湾曲部分には、刃部３１が設けられ、これにより、ホルダ１２内に挿入された電極チップ５０の先端部５１の先端平坦部５３を除く部分を所定のドーム形状に切削整形可能にしている。なお、この刃部３１は、図１(C) に示すように、すくい角θ（例えば３〜５度）に設定されている。
【００３１】
一方、刃部３１に連続して切刃が形成されていない圧接部３３が電極チップ５０の先端平坦部５３に圧接し得るように形成されている。そのため、当該電極チップ５０の先端平坦部５３は、切削されることはなく、整形後に電極チップ５０の長さが短くなるのを防止している。
【００３２】
なお、カッタ３０のほぼ中央には、ホルダ１２にねじ固定される際に用いられるねじ挿通孔３７が設けられている。
【００３３】
即ち、図４(A) に示すように、カッタ３０は、電極チップ５０の先端部５１の先端平坦部５３を除く部分を所定の略半球形状に切削整形可能に、凹状の円弧形状に湾曲する刃部３１と、電極チップ５０の先端平坦部５３に圧接可能に刃部３１に連続して設けられる切刃を有しない圧接部３３と、を備える。これにより、回転中心Ｋ周りに、カッタ３０が回転することにより、同図中の網掛け部分Ｈを切削して電極チップ５０の先端部５１の先端平坦部５３を除く部分を所定の略半球形状、つまりドーム形状に整形することができるとともに、電極チップ５０の先端平坦部５３に圧接する圧接部３３により先端平坦部５３を圧接整形することができる。そのため、電極チップ５０の先端平坦部５３を切削することなく、電極チップ５０の先端部５１をドーム形状に整形することができる。
【００３４】
そして、図４(B) に示すように、このようなカッタ３０を備えたチップドレッサー１０では、電極チップ５０を受け入れ可能なすり鉢形状部を有するホルダ１２によりカッタ３０が保持され、モータ１５によりホルダ１２を回転中心Ｋ周りに回転駆動するので、回転中のホルダ１２のすり鉢形状部に案内された電極チップ５０の先端部５１は、先端平坦部５３を除く部分がカッタ３０の刃部３１によりドーム形状に切削整形され、また電極チップ５０の先端平坦部５３は、これに圧接するカッタ３０の圧接部３３により圧接整形される。これにより、電極チップ５０の長さが短くなることを防止でき、短い周期で電極チップ５０を切削整形することが可能となるため、溶接電流のステップアップ制御が不要となり、スポット溶接における消費電力を抑制し得るとともに、作業効率を高め得る効果がある。
【００３５】
また、ホルダ１２の回転数を例えば毎分２００回転以上に設定すれば、ホルダ１２に保持されてホルダ１２と一体に回転するカッタ３０は１秒間に３．３回以上回転することができるので、１秒以内で電極チップ５０を整形することができる。これにより、極めて短時間に電極チップ５０を整形できるため、ワークの搬送時間内に電極チップ５０を整形することができ、インラインの状態で電極チップ５０の先端形状をほぼ一定に保つことができる。そのため、溶接電流をステップアップ制御する必要がなく、例えば図７に示す一点鎖線のような一定電流値の電流制御に設定することができるので、シーケンサによる制御を簡易にすることができる。したがって、消費電力を抑制することができるとともに、より一層作業効率を高めることができる。なお、ホルダ１２の回転数が毎分３００回転を超えると、モータ容量が大きくなるため、経済的でない。
【００３６】
さらに、５００Ｎ以上の加圧力でホルダに対して電極チップ５０を加圧することにより、カッタ３０の刃部３１により電極チップ５０の先端部５１の先端平坦部５３を除く部分を適正に切削整形することができるとともに、電極チップ５０の先端平坦部５３をカッタ３０の切刃を有しない圧接部３３により圧接整形し、例えば、電極チップ５０の先端平坦部５３に付着している亜鉛を良好に取り除くことができる。一方、２０００Ｎ以下の加圧力で電極チップ５０を加圧することにより、過剰な加圧力による電極チップ５０の変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る切削刃の構成を示す図で、図１(A) は平面図、図１(B) は１Ｂ方向から見た側面図、図１(C) は図１(A) に示す１Ｃ−１Ｃ線による断面図である。
【図２】本実施形態に係るチップドレッサーの構成を示す斜視図である。
【図３】本実施形態に係るチップドレッサーのホルダ等の構成を示す図で、図３(A) は平面図、図３(B) は図３(A) に示す３Ｂ−３Ｂ線による断面図である。
【図４】本実施形態に係るチップドレッサーの作動等を説明する説明図である。
【図５】従来例のチップドレッサーを示す説明図で、図５(A) はチップドレッサーの構成概要を示すもの、図５(B) はホルダおよびカッタの構成等を示すものである。
【図６】電極チップの先端部の形状を表す説明図で、図６(A) は使用前の電極チップ、図６(B) は使用後整形前の電極チップ、図６(C) は整形後の電極チップ、をそれぞれ示すものである。
【図７】溶接打点数に対するシーケンサによる溶接電流の設定例を示す特性図である。
【符号の説明】
１０      チップドレッサー
１２      ホルダ
１３      回転ブロック
１５      モータ      （駆動部）
３０      カッタ      （切削刃）
３１      刃部
３３      圧接部
５０      電極チップ
５１      先端部
５３      先端平坦部
２００    溶接ガン    （スポット溶接機）
Ｋ        回転中心
【図１】
0003879533.tif 000002
【図２】
0003879533.tif 000003
【図３】
0003879533.tif 000004
【図４】
0003879533.tif 000005
【図５】
0003879533.tif 000006
【図６】
0003879533.tif 000007
【図７】
0003879533.tif 000008