JPH02108473A - スポット溶接用銅合金製電極チップの整形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ０発明の目的 （１）　　産業上の利用分野 本発明はスポット溶接用銅合金製電極チップの整形方法
に関する。

（２）従来の技術 従来、この種電極チップの整形作業は、略１゜００打点
毎に先端部全面に研削加工を施すことにより行われてい
る（例えば特開昭６２−８１２７９号公報参照）。

（３）発明が解決しようとする課題 近時、電極チップ整形作業の頻度を減少させる目的で、
亜鉛メツキ鋼板の表面にＺｎＯ皮膜層を形成したものが
用いられている。

通常、銅合金製電極チップを用いて前記鋼板をスポット
溶接する場合、１〜５０打点の範囲ではナゲツト径が大
きくなる傾向にある。これは電極チップが前記鋼板に比
べて軟らかい上、溶接時の昇温で一層軟化し、同時に加
圧力を受けて先端部が潰され、また潰された部分に脆弱
なＣｕ−Ｚｎ合金が含まれているからである。

一方、５０打点を過ぎると、電極チップの先端部の略中
央部分に、前記鋼板表面から蒸発したＦｅが付着するこ
とに起因してＣｕ系合金、即ち、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｆｅ合金
よりなる突起が形成されて成長する。この合金は、電極
チップを構成する銅合金に比べて強度が高く、また融点
も高いため、溶接作業時の高温加圧下でも変形しないの
で、ナゲツト径を略一定にする機能を有し、これにより
適正な電流密度を得て安定した溶接を行うことができる
。この場合、前記突起は所定の大きさまで成長すると、
それ以上成長せず、その後は溶接毎に消耗するが、その
消耗量は軟鋼板からのＦｅ。

Ｚｎの拡散により補われるので、突起の大きさは略一定
となる。

さらに１０００打点近くなると、前記突起の周囲に、Ｃ
ｕ−Ｚｎ合金よりなる環状脆弱層が厚く成長し、その層
が前記鋼板に当接するようになるため、ナゲツト径が大
きくなって電流密度が低下し、溶接不良を発生し易くな
る。

そこで、従来は前記のように１０００打点毎に整形作業
を行っているが、この手法によると、溶接に好結果をも
たらす前記突起も除去されるため整形後の電極チップを
用いて溶接作業を行った場合、１００１〜１０５０打点
の範囲では前記１〜５０打点の範囲と同様にナゲツト径
が大きくなり、したがって溶接開始後整形作業までの全
打点数に対する、適正な溶接に寄与する有効打点数の比
率が低くなって作業能率が悪いという問題がある。

また、整形作業毎に先端部全面を研削するので、前記全
打点数当りの研削量が多く、その結果電極チップの消耗
量が増加して不経済となり、その上整形作業時間も長く
なるといった問題もある。

本発明は前記問題を解決することのできる前記整形方法
を提供することを目的とする。

Ｂ０発明の構成 （１）課題を解決するための手段 本発明は、溶接作業に伴い銅合金製電極チップの先端部
に形成された高強度、且つ高融点のＣｕ系合金よりなる
突起の周囲に、環状脆弱層が成長したとき、前記先端部
にショツトブラスト処理を施して前記環状脆弱層を除去
する部分整形作業を行い、次いで前記先端部に前記突起
の背面を過ぎるよう円盤状脆弱層が成長したとき、前記
先端部に研削加工を施して前記突起と共に前記円盤状脆
弱層を除去する全体整形作業を行うことを特徴とする。

（２）作　用 部分整形作業では、電極チップの先端部に形成された高
強度、且つ高融点のＣｕ系合金よりなる突起を残置する
ので、整形後の電極チップを用いて溶接作業を行なった
場合、１打点目から適正な溶接が行われる。

全体整形作業では、前記突起の背面を過ぎるように成長
した円盤状脆弱層を突起と共に除去するので、前記層の
破断に伴う突起の脱落、したがって溶接不良の発生が回
避される。

部分整形作業後の電極チップを用いて溶接作業を行なっ
た場合、ナゲツト径が大きくなることはないので、溶接
開始後全体整形作業までの全打点数に対する有効打点数
の比率が高くなる。

即ち、溶接開始から部分整形作業までの打点数をａ、部
分整形作業後全体整形作業までの打点数をｂとすると、
全打点数ａ＋ｂに対する有効打点数（ａ＋ｂ）−５０の
比率Ａ１が、 ａ＋ｂ となる。

一方、従来例の場合は、全打点数が本発明における打点
数ａと同じであるから、全打点数ａに対する有効打点数
ａ−５０の比率Ａ２が、となる。

この場合、ａ＋ｂ＞ａであるから前記比率の関係はＡ、
＞Ａ、となる。

（３）実施例 第１図は銅合金製電極チップ１を示し、その電極チップ
１は円錐台形先端部２を有する。

第２．第３図は、スポット溶接機に装着された上部の電
極チップ１に部分整形を施す第１部分整形装置３１を示
し、また第４．第５図は同様にスポット溶接機に装着さ
れた下部の電極チップｌに部分整形を施す第２部分整形
装置３ｔを示す。

第２．第３図に示す第１部分整形装置３．において、中
空円筒体４の上部側に存する端板５は、その外端面６よ
り中空円筒体４内に没入する先細りの円錐台形部７を有
し、その円錐台形部７の、外部に臨む外側テーパ面ａは
、上部の電極チップ先端部２のテーパ面すに合致するよ
うになっている。円錐台形部７の小径端に開口８が形成
され、その間口８の直径は、上部の電極チップ先端部２
の軸方向略二等分位置の直径に略等しい。したがって上
部の電極チップ先端部２を円錐台形部７に挿入してテー
パ面すを円錐台形部７の外側テーパ面ａに合致させると
、その先端部２の、端面Ｃを含む略半部は開口８より中
空円筒体４内に突出する。

中空円筒体４の下部側に存する端板９に、円錐台形部７
０開口８と同軸の挿入孔ｌＯが形成され、その挿入孔１
０の内側周縁部に下部の電極チップｌを受ける受は部１
１が突設される。その受は部１１は、下部の電極チップ
先端部２のテーパ面すと合致する、外部に臨む外側テー
パ面ｄを有する。

中空円筒体４の周壁１２に、同一の構成を有する４本の
ショット吹付ノズル１３が円周上等間隔に配設される。

各ショット吹付ノズル１３の先端は円錐台形部７の開口
８に臨んでおり、これにより上部の電極チップ先端部２
の端面Ｃ側半部を開口８から突出させたとき、その端面
Ｃ側半部全体にショツトブラスト処理を施すことができ
る。

各ショット吹付ノズル１３は、主管部１３ａとそれに合
流する枝管部１３ｂとよりなり、その主管部１３ａに圧
縮エア供給用導管１４が、また枝管部１３ｂにショット
圧送用導管１５がそれぞれ接続される。

中空円筒体４の底板９に、各ショット吹付ノズル１３に
対応してショット回収孔１６が形成され、各ショット回
収孔１６に吸引用導管１７が接続される。

第４．第５図に示すように第２部分整形装置３２は、下
部の電極チップｌにショツトブラスト処理を施すため第
１部分整形装置３Ｉと路線対称の関係を持つ構成を有す
る。したがって、第２部分整形装置３ｔにおいて、第１
部分整形装置３．と同一構成部分には同一符号を付す。

第６〜第９図は、スポット溶接機に装着された上、下部
の電極チップｌに全体整形を施す全体整形装置１８を示
し、その装置１８は研削部１９と、その研削部１９に動
力を伝達する動力部２ｏとを備えている。

研削部１９は次のように構成される。即ち、装置ハウジ
ング２１の円筒孔２２に一対の軸受筒２ｓ、、２３□が
装着され、それら軸受筒２３１゜２３．に円筒形をなす
研削カッタ用ホルダ２４が回転自在に嵌合される。その
ホルダ２４は第７゜第８図に明示するように円筒体２５
と、その両端面に重合結着された一対の環状蓋体２６．
．２６８とよりなる０円筒体２５は、その両端に開口す
るテーパ孔２Ｌ　、２７ｇと、各テーパ孔２７゜２７８
を横断する長孔２Ｂ１．２８１と、外周面中間部に突設
されたギヤ部２９とを有する。各テーパ孔２７．，２７
ｔは、電極チップ１における先端部２のテーパ面すと路
間−の傾きを有する。

研削用カッタ３０は、第９図に明示するように、電極チ
ップ１のテーパ面すに倣うように傾斜する一対の第１研
削刃３１１　と、両研削刃３１１の端部間に在って電極
チップｌの端面Ｃに倣う水平な一対の第２研削刃３１．
を有する。

各研削用カッタ３０はホルダ２４の各長孔２８１．２８
□に装着され、各第１．第２研削刃３１２．３１□は各
長孔２８＋、２８ｇの開口縁より僅かに突出する。各長
孔２Ｂ、、２８□からの研削用カッタ３０の抜止めは各
蓋体２６．．２６□により行われる。装置ハウジング２
１に、再研削用カッタ３０に臨む電極チップ用挿入孔３
２１゜３２ｔが形成される。

動力部２０は、図示しない電動モータを有し、その駆動
軸３３に取付けられた駆動ギヤ３４に中間ギヤ３５が噛
合し、その中間ギヤ３５にホルダ２４のギヤ部２９が噛
合する。

次に、表面にＺｎＯ皮膜層を有する亜鉛メツキ鋼板をス
ポット溶接した場合における、電極チップ１の整形作業
について説明する。

第１０図（ａ）は、溶接開始後５０打点までの電極チッ
プ１（図には一方のみ示す）の先端部形状を示す、・こ
の場合、先端部２の端面Ｃ近傍は、軟鋼板に比べて軟ら
かい上、溶接時の昇温で一層軟化し、同時に加圧力を受
けて潰されており、その結果ナゲツト径が大きくなる傾
向にある。また潰された部分ｅには、脆弱なＣｕ−Ｚｎ
合金が含まれている。

第１０図（ロ）は溶接開始後１０００打点までの電極チ
ップ１の先端部形状を示す。５０打点を過ぎると、先端
部端面Ｃの略中央部分に、前記鋼板表面から蒸発したＦ
ｅ、Ｚｎが付着することに起因してＣｕ−Ｚｎ−Ｆｅ合
金よりなる突起ｆが形成されて成長する。この合金は、
電極チップｌを構成する銅合金に比べて強度が高く、ま
た融点も高いため、溶接作業時の高温加熱下でも変形し
ないので、ナゲツト径を略一定にする機能を有し、これ
により適正な電流密度を得て安定した溶接を行うことか
できる。この場合、突起ｆは所定の太きさまで成長する
と、それ以上成長せず、その後は溶接毎に消耗するが、
その消耗分は前記鋼板からのＦｅ、Ｚｎの拡散により補
われるので、突起ｆの大きさは略一定となる。

１０００打点近くなると、突起ｆの周囲に、Ｃｕ−Ｚｎ
合金よりなる環状脆弱層ｇが厚く成長し、その層ｇが前
記鋼板に当接するようになるため、ナゲツト径が大きく
なって電流密度が低下し、溶接不良を発生し易くなる。

そこで、１０００打点に達したとき、前記第１゜第２部
分整形装置３．．３□を用いて部分整形作業を行う。即
ち、第３図に示すように上部の電極チップｌの先端部２
を円錐台形部７に挿入して、その先端部２のテーパ面す
により外側テーパ面ａを押圧すると共に先端部２の端面
Ｃ側半部を開口８から突出させる。また下部の電極チッ
プ１の先端部２を受は部１１に挿入して、その先端部２
のテーパ面すで外側テーパ面ｄを押圧する。

そして各ショット吹付ノズル１３より上部の電極チップ
先端部２の端面Ｃ側半部に、ショットを衝突させるショ
ツトブラスト処理を施し、環状脆弱層ｇを除去する。こ
の場合、突起ｆは先端部２と一体化され、また硬度も高
いので、前記ショツトブラスト処理により除去されたり
、変形したりすることはない、一方、突起１表面にＣｕ
−Ｚｎ合金が生成されている場合にはその合金はショツ
トブラスト処理によって除去される。

これにより第１０図（Ｃ）に示すように先端部２が部分
整形される。

前記部分整形作業では、先端部２の端面Ｃに形成された
突起ｆが残置されるので、整形後の電極チップ１を用い
て溶接作業を行った場合、１００１打点目から適正な溶
接を行うことができる。

次いで溶接作業を続行すると、２０００打点近くで前記
同様に環状脆弱層ｇが成長するので前記同様に部分整形
作業を行う。

その後溶接作業を続行すると、３０００打点近くで第１
Ｏ図（ｄ）に示すように円盤状脆弱層りが突起ｒの背面
を過ぎるように成長し、突起ｆが脱落し易くなる。この
脆弱層りは、突起ｒの外周に在ってＣｕ−Ｚｎ合金より
なる外周部ｍと、突起ｆの背面側に在ってＣｕ粗大化粒
子よりなる内周部ｎとより構成されている。

そこで、３０００打点に達したとき、全体整形装置１８
を用いて全体整形作業を行う。即ち、第６図に示すよう
に上、下部の電極チップｌの先端部２を研削部１９の再
挿通孔３２．．３２□に挿入し、第１Ｏ図（ロ）の線１
１に示すように各テーパ面すを、回転する各第１研削刃
３１．により、また第１０図（ｄ）の線１２に示すよう
に各端面Ｃを同様に回転する各第２研削刃３１！により
それぞれ研削して円盤状脆弱層りおよび突起ｒを除去す
る。

これにより第１０図（ｅ）に示すように先端部２が整形
される。

前記全体整形作業では、突起ｆの背面を過ぎるように成
長した円盤状脆弱層りを除去するので、前記層りの破断
に伴う突起ｆの脱落、したがって溶接不良を回避するこ
とができる。

部分整形作業後の電極チップ１を用いて溶接作業を行っ
た場合、ナゲツト径が大きくなることはないので、溶接
開始後全体整形作業までの全打点数に対する有効打点数
の比率が高くなる。

即ち、溶接開始から２回に亘る部分整形作業までの打点
数が２０００打点、部分整形作業後全体整形作業までの
打点数が１０００打点であるから、全打点数３０００打
点に対する有効打点数３０００−５０＝２９５０の比率
ＡＩは９８％となる。

一方、従来例の場合は、全打点数が１０００打点である
から、全打点数１０００打点に対する有効打点数１００
０−５０＝９５０の比率Ａｔが９５％となる。

したがってＡ、＞Ａ、の関係が成立する。

なお、部分整形作業は５００打点毎に、また全体整形作
業はナゲツト径によって４０００打点後、５０００打点
後またはそれ以上の打点数に達した後に行う等適宜であ
る。

さらに、本発明は軟鋼板のスポット溶接に用いられた電
極チップの整形にも適用される。この場合には、突起は
Ｆｅ−Ｃｕ合金よりなり、また環状および円盤状脆弱Ｎ
ｇ、ｈはＣｕ粗大化粒子よりなる。

Ｃ０発明の効果 本発明によれば、銅合金製電極チップ先端部の整形に当
り、全体整形作業の前に部分整形作業を行い、この部分
整形作業では溶接に好結果をもたらす高強度、且つ高融
点のＣｕ系合金よりなる突起を残置するので、溶接開始
後全体整形作業までの全打点数に対する、適正な溶接に
寄与する有効打点数の比率を高めて作業能率を向上させ
ることができる。

また全体整形作業では、前記突起と共にその背面を過ぎ
るように成長した円盤状脆弱層を除去するので、突起の
脱落に伴う溶接不良を回避することができる。

さらに部分整形作業ではショツトブラスト処理により環
状脆弱層を除去するだけで研削作業を行わず、また全体
整形作業で初めて電極チップ先端部の研削を行うので、
整形作業毎に研削を行う場合に比べて前記全打点数当り
の研削量を減らし、これにより電極チップの消！＠量を
減少させて経済性を向上させることができる。その上前
記全打点数当りの整形作業時間も短縮することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は電極チップの要部正面図、第２．第３図は第１
部分整形装置を示し、第２図は平面図、第３図は第２図
■−■線断面図、第４．第５図は第２部分整形装置を示
し、第４図は平面図、第５図は第４図Ｖ−Ｖ線断面図、
第６〜第９図は全体整形装置を示し、第６図は装置の要
部縦断正面図、第７図は研削カッタ用ホルダの縦断正面
図で、第８図■−■線断面図に対応し、第８図は要部を
破断した第７図■矢視図、第９図は研削カッタの斜視図
、第１０図は溶接作業および整形作業に伴う電極チップ
先端部の形状変化を示す説明図である。 ｆ・・・突起、ｇ・・・環状脆弱層、ｈ・・・円盤状脆
弱層、ｌ・・・電極チップ、２・・・先端部、１３・・
・ショット吹付ノズル、３０・・・研削用カッタ 第６図 第７図 Ｗ ↓ 第９ 図 （Ｃ） 第１０図 （ｂ） （ｅ） （ａ） 〆ｄノ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶接作業に伴い銅合金製電極チップの先端部に形成され
   た高強度、且つ高融点のＣｕ系合金よりなる突起の周囲
   に、環状脆弱層が成長したとき、前記先端部にショット
   ブラスト処理を施して前記環状脆弱層を除去する部分整
   形作業を行い、次いで前記先端部に前記突起の背面を過
   ぎるよう円盤状脆弱層が成長したとき、前記先端部に研
   削加工を施して前記突起と共に前記円盤状脆弱層を除去
   する全体整形作業を行うことを特徴とするスポット溶接
   用銅合金製電極チップの整形方法。