JP2001232480A - スポット溶接ガン電極の軸心ズレ確認方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対向する第１の電極と第２の電極の軸心の相
対的なズレの程度を目視で確実に確認できるようにする
ことにより、スポット溶接の継続の可否を正確に判断で
きる確認方法とその確認装置を提供すること。 【解決手段】 一端に、下部電極（第１の電極）６０に
嵌合可能な円筒状の下部凹部（第１の凹部）１１を有
し、他端に、下部凹部１１と同心で、且つ、上部電極
（第２の電極）７０の半径より軸心ズレの最大許容寸法
だけ大きな半径の円筒状の上部凹部（第２の凹部）１２
を有する軸心ズレ確認装置を用い、その下部凹部１１を
下部電極６０に被せて上部凹部１２を下部電極６０と同
軸上に位置決めした後、上部電極７０を下部電極６０に
接近せしめ、上部電極７０が上部凹部１２の周壁に干渉
するかしないかにより、両電極の軸心の相対的なズレが
許容範囲内にあるか否かを確認する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スポット溶接ガン
のチップ電極の軸心のズレを確認する方法及びその装置
に関し、特に、第１の電極に取り付けて第２の電極との
間隙を目視するだけで、両電極の軸心の相対的なズレを
確認できる方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、スポット溶接を行う際の、溶接ガ
ンに取り付けた電極の軸心ズレを確認する必要性につい
て説明する。スポット溶接は、一般に銅製の電極の間に
２枚以上の鋼板を挟んで、該電極により鋼板を加圧した
状態で大電流を流して、発生するジュール熱により鋼板
を溶融接合するものである。すなわち、図５に示すよう
に、下部電極６０と上部電極７０に挟まれて加圧された
鋼板８１、８２に、下部電極６０と上部電極７０に流さ
れた大電流により発生したジュール熱により溶融された
ナゲット９０と呼ばれる部分が生成され、このナゲット
９０が固化して両鋼板８１、８２が接合される。

【０００３】ところで、溶接ガンに取り付けた下部電極
６０と上部電極７０の間には、鋼板８１、８２を挟んで
２００Kg/ｃｍ²〜５００Kg/ｃｍ²の加圧力が負荷される
ため、ステーショナリスポット溶接機やＣ型スポット溶
接ガンは勿論のことＸ型スポット溶接ガンであっても、
その加圧力を最大化するために、溶接時には下部電極６
０と上部電極７０の軸心が一致するように設定されてい
るが、多数の打点を溶接した後には、高い加圧力の繰り
返しによる両電極軸の挫屈や溶接ガンの可動部の摩耗に
より、下部電極６０と上部電極７０の軸心に相対的なズ
レ（以下、「軸心ズレ」という。）が発生する。特に、
図６に示すように、鋼板８１、８２のフランジ部８３の
ような端部をスポット溶接する場合に、下部電極６０と
上部電極７０に軸心ズレが発生した状態で加圧し、大電
流を流すと、ナゲット９０がフランジ８３の端の方に形
成され、鋼板８１、８２が溶融して体積が大きくなった
ナゲット９０が加圧力に耐えきれずに板端から爆飛し、
スパッタ１００が発生する。スパッタ１００となって爆
飛して鋼板８１、８２の溶融した部分が少なくなったま
まナゲット９０が固化すると、鋼板８１、８２の接合力
が低下する、即ち溶接強度が低下する。たとえナゲット
９０が爆飛せず、そのまま固化したとしても、ナゲット
９０は下部電極６０と上部電極７０の軸心ズレにより、
下部電極６０と上部電極７０の対面する面積が減少する
ため、略半円形のような面積の小さい状態で形成され、
軸心ズレが無く正常に円形で形成されたナゲットに比較
して十分な溶接強度が得られない。

【０００４】また、ナゲット９０が爆飛してスパッタ１
００となり、そのまま固化したものが先の尖ったバリと
なって溶接箇所に残る。このバリが残ると、作業者や消
費者がこのバリに触れたときに、負傷することがあるの
で、スポット溶接作業後に、このバリをグラインダーな
どで取り去るための仕上げ作業が必要になる。以上のよ
うに、スポット溶接ガンの電極に軸心ズレが発生する
と、上述のような問題が起こるので、溶接工程では、軸
心ズレの許容範囲を決めて、この許容範囲を越えた状態
を早期発見し、上述のような問題が発生する前に電極の
軸心ズレを修正できるように特別管理を実施する必要が
ある。

【０００５】従来の、軸心ズレ確認の方法としては、下
部電極と上部電極を接触させて、側面周囲から観察する
所謂目視の方法が多く行われていたが、この方法は簡単
で早く判断ができる利点はあるが、感応評価のため観察
者によって判断がばらつき、正確さに欠けていた。

【０００６】この対策として、図７に示すようなツール
４０を使用して軸心ズレを確認する試みが行われてい
る。すなわち、このツール４０は、内径が上下の電極６
０、７０の外径と略同一の銅製又は鋼製のパイプを軸方
向に２分割した分割円筒４１、４２を、ばね力で紙など
を挟むように使用するクリップ５０に取り付け、この分
割円筒４１、４２で、接触させた状態の上下電極６０、
７０を挟み込むように狭持する。すると、上下電極６
０、７０の軸心が同一線上にある、すなわち、軸心ズレ
が発生していなければ、分割円筒４１、４２の分割線が
ほぼ密着して現れるので、作業者は継続してスポット溶
接作業を行うと判断できる。しかし、軸心ズレが発生し
ていると、図８に示すように、分割円筒４１、４２の分
割線は離れて間隙の開いた状態、すなわち隙間βが現れ
る。すなわち、例えば下部電極６０の軸心に対して上部
電極７０の軸心がずれたり傾いたりしている場合は、分
割円筒４１、４２は、上部電極７０をうまく挟むことが
できず、わずかに開いた状態で止まる。この開いた程度
により、軸心ズレの程度が許容範囲内か否かを判断し
て、スポット溶接作業を継続するか否かを決める。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のツール４０では、分割線の間隙βをスケールなど
で測定することにより軸心ズレの程度は数値化できる
が、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、最大の軸心ズレ
方向を探して上記測定をする必要がある。すなわち、ツ
ール４０により上下電極６０、７０を数回挟んでみて、
図８（Ａ）に示すように、上下電極６０、７０の軸心ズ
レの最大を示す位置を探し、その位置の平面視軸線Ｊに
対して、上下電極６０、７０を挟んだ状態でツール４０
の開閉方向に直交する軸線Ｋを略９０°に保持したとき
の隙間βと、図８（Ｂ）に示すように、上記の図８
（Ａ）に示す状態からツール４０を少なくとも９０°回
動して軸線Ｋを軸線Ｊに合わせたときの隙間βを比較
し、大きい方の隙間βを測定して軸心ズレ量に換算し判
定する。このように、ツール４０では上下電極６０、７
０を挟んだときの軸心ズレ量の最大の位置を特定しなけ
ればならず、測定位置の探索と測定の時間が必要であ
り、溶接作業の途中に頻繁に測定することは困難であ
る。

【０００８】そこで、本発明は、かかる課題を解決すべ
く、軸心ズレの程度を目視で確実に確認できるようにす
ることにより、溶接の継続の可否を正確に判断できる確
認方法とその確認装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るスポット溶
接ガン電極の軸心ズレ確認方法は、対向する第１の電極
と第２の電極の間にワークを挟んでスポット溶接するス
ポット溶接ガンの、前記両電極の軸心の相対的なズレが
許容範囲内にあるか否かを確認する方法であって、一端
に、前記第２の電極の半径より前記ズレの最大許容寸法
だけ大きな半径の円筒状の凹部を有し、他端に、前記凹
部の軸心が前記第１の電極の軸心と一致するように、前
記凹部を第１の電極に位置決め可能な位置決め部を有す
る装置を用い、前記第１の電極に前記凹部を位置決めし
た後、前記第２の電極を前記第１の電極に接近せしめ、
前記第２の電極が前記凹部の周壁に干渉するかしないか
により、両電極の相対的なズレが許容範囲内にあるか否
かを確認することを特徴とする。よって、第１の電極に
円筒状の凹部を位置決めし、第２の電極をこの凹部に接
近させて、その凹部の内周壁と第２の電極の外周面とが
干渉するかしないかを目視で確認して軸心ズレの程度を
判断できるので、誰でも客観的な判断が短時間で可能と
なり、スポット溶接の合間に簡単に軸心ズレが確認で
き、溶接の実作業時間と溶接品質の向上が図れる。

【００１０】また、本発明に係るスポット溶接ガン電極
の軸心ズレ確認装置は、対向する第１の電極と第２の電
極の間にワークを挟んでスポット溶接するスポット溶接
ガンの、前記両電極の軸心の相対的なズレが許容範囲内
にあるか否かを確認するための装置であって、一端に、
前記第１の電極に嵌合可能な円筒状の第１の凹部を有
し、他端に、該第１の凹部と同心で、且つ、前記第２の
電極の半径より前記ズレの最大許容寸法だけ大きな半径
の円筒状の第２の凹部を有することを特徴とする。よっ
て、スポット溶接ガン電極の軸心ズレを確認する際に
は、第１の凹部に第１の電極を差し込むことにより、こ
れと連続する円筒状の第２の凹部の軸心位置が第１の電
極の軸心と同一の位置として決まり、この第２の凹部に
第２の電極を接近させることにより、軸心ズレの最大許
容寸法だけ大きな半径の円筒状の第２の凹部の周壁に第
２の電極が干渉するか否かを目視するのみで、軸心ズレ
の有無の確認が短時間で確実にできる。

【００１１】また、本発明に係るスポット溶接ガン電極
の軸心ズレ確認装置は、前記第１の凹部と第２の凹部と
は、互いに背中合わせに設けられ、その中心断面を略Ｈ
型に形成したことを特徴とする。よって、第１の凹部に
第１の電極を挿入すると第１の電極の上端は第１の凹部
の底部すなわち天井部に当接して、位置決めができる。
また、その中心断面を略Ｈ型断面としたことにより、第
１の凹部と第２の凹部とを機械加工により精度よく同軸
上に形成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るスポット溶接
ガン電極の軸心ズレ確認方法及びその装置の一実施の形
態について図面を参照して以下に説明する。ここで、図
１は、本実施の形態のスポット溶接ガン電極の軸心ズレ
確認装置を装着し、（Ａ）は軸心ズレがない状態の平面
の模式図であり、（Ｂ）はその縦断面図である。図２
は、軸心ズレが許容範囲内にある状態を示し、（Ａ）は
その平面の模式図であり、（Ｂ）はその縦断面図であ
る。図３は、同様に軸心ズレが許容範囲を外れた状態を
示し、（Ａ）はその平面の模式図であり、（Ｂ）はその
縦断面図である。図４は、本実施の形態のスポット溶接
ガン電極の軸心ズレ確認装置の斜視図である。

【００１３】（構成）本実施の形態のスポット溶接ガン
電極の軸心ズレ確認装置（以下、「軸心ズレゲージ１
０」という。）の構成について説明する。軸心ズレゲー
ジ１０は、図１乃至図４に示すように、下方に下部電極
６０（請求項の「第１の電極」に相当）の下部チップ６
１に精密に摺動装着される円筒状の下部凹部１１（請求
項１の「位置決め部」、請求項２の「第１の凹部」に相
当）を形成し、上方に下部凹部１１と同軸で底部１３を
下部凹部１１の天井部と共用する上部凹部１２（請求項
２の「第２の凹部」に相当）を形成している。

【００１４】さらに詳しく説明すると、下部凹部１１は
下方に開口し、その内周壁１１１を下部電極６０の下部
チップ６１の外径と略同一の内径に形成している。した
がって、下部凹部１１を下部チップ６１に被せるように
装着すると、精密に摺動して、下部チップ６１の上端が
上部凹部１２の底部１３の下面に当接し、下部凹部１１
の軸心が下部チップ６１の軸心と一致するように位置決
め・保持される状態となる。

【００１５】上部凹部１２は下部凹部１１と軸心を同一
として上部に開口し、その内周壁１２１を、軸心ズレ量
を確認する上部電極７０（請求項の「第２の電極」に相
当）の上部チップ７１の外形寸法より、半径で軸心ズレ
の最大許容寸法だけ大きくした内径に形成している。具
体的には、本実施の形態の場合は、下部チップ６１と上
部チップ７１の外径は共に１６φのものに適用したの
で、下部凹部１１の内径は16.2φで形成し、上部凹部１
２の内径は、軸心ズレの最大許容寸法σを２mmとしたの
で、２０φで形成した。上下の電極６０、７０の仕様に
応じて、例えば１３φ用、１９φ用の軸心ズレゲージ１
０を準備してもよい。

【００１６】なお、本実施の形態では軸心ズレゲージ１
０をＨ型断面としたが、底部１３は、要するに下部チッ
プ６１が下部凹部１１に挿入されたときに、下部チップ
６１の頂部に当接して下部チップ６１に対する軸心ズレ
ゲージ１０の位置決めができればよいので、底部１３に
孔を明けたような突起状の断面としてもよい。

【００１７】よって、本実施の形態のスポット溶接ガン
電極の軸心ズレ確認装置１０は、下部チップ６１に被せ
るだけで、下部チップ６１に対する軸心ズレゲージ１０
の位置決めができるようにしたものである。

【００１８】（作用）次に、スポット溶接ガン電極の軸
心ズレ確認装置を用いたスポット溶接ガン電極の軸心ズ
レ確認方法について説明する。まず、スポット溶接ガン
の上下の電極６０、７０を離して開いた状態に保持す
る。そして、図１乃至図３に示すように、下部チップ６
１に軸心ズレゲージ１０の下部凹部１１を被せて、下部
チップ６１の頂部が軸心ズレゲージ１０の底部１３の下
面、すなわち、下部凹部１１の天井部に当接して止まる
まで入れる。すると、軸心ズレゲージ１０は、下部チッ
プ６１に、上部凹部１２が下部電極６０の軸心と一致す
るように位置決め・保持される。このように軸心ズレゲ
ージ１０が下部チップ６１に位置決めされた状態を保っ
て、溶接ガンを徐々に作動させて上部電極７０を軸心ズ
レゲージ１０の上部凹部１２の開口に近づける。

【００１９】上部電極７０を軸心ズレゲージ１０の上部
凹部１２の開口に徐々に近づけると、軸心ズレの発生し
ている程度に応じて、上部電極７０の上部チップ７１と
上部凹部１２の周壁および開口との関係は、図１乃至図
３のような状態になる。すなわち、下部電極６０に対す
る上部電極７０の軸心ズレが無いかあるいは許容範囲内
にある場合は、図１か図２のような状態になる。

【００２０】図１は、軸心ズレがない場合を示し、この
軸心ズレがない場合は、上部電極７０は軸心ズレゲージ
１０の上部凹部１２内に入り、上部チップ７１の外周面
は軸心ズレゲージ１０の上部凹部１２の内周壁１２１と
一定の間隙δ（最大許容寸法σと同寸法、この実施の形
態では２mm）を呈する。この間隙δは図１（Ａ）に示す
ように、上部チップ７１の外周面全周で一定である。作
業者はこの間隙δが存在することを目視で確認すればよ
い。（一定であるか否かは問わない。）

【００２１】図２は、軸心ズレはあるが許容範囲内にあ
る場合を示している。すなわち、許容範囲内の軸心ズレ
がある場合は、間隙δは狭い方で０mmから最大許容寸法
σの範囲内であり、軸心ズレが最大の場合は図２に示す
ように間隙δは０mmとなり、上部チップ７１の外周面は
軸心ズレゲージ１０の上部凹部１２の内周壁１２１と接
しながら上部凹部１２内に収納される。したがって、図
２（Ａ）に示すように、上部チップ７１は軸心ズレゲー
ジ１０の上部凹部１２に対して偏心している。作業者は
上部チップ７１が上部凹部１２内に収納されることを目
視で確認すればよい。ここまでは、上部電極７０が上部
凹部１２の内周壁１２１と干渉していないと判定する。

【００２２】次に、下部電極６０に対する上部電極７０
の軸心ズレがあり、それが許容範囲を越えている場合
は、図３のようになる。すなわち、上部電極７０を軸心
ズレゲージ１０の上部凹部１２の開口に徐々に近づける
と、内周壁１２１の内径が軸心ズレの許容範囲内に形成
された上部凹部１２に対して、上部電極７０が上部凹部
１２の開口内に進入できず、上部電極７０の上部チップ
７１の先端が上部凹部１２の開口角部１２２に当接して
干渉する。作業者はこの上部チップ７１が上部凹部１２
の開口角部１２２に干渉することを目視で確認すればよ
い。

【００２３】以上のように、作業者は、上部電極７０の
上部チップ７１が軸心ズレゲージ１０の上部凹部１２の
開口内に進入して、間隙δが存在するか、又は、上部チ
ップ７１が上部凹部１２の開口角部１２２に干渉して進
入できないかを目視で確認すればよい。そして、上記で
確認した結果により、軸心ズレが許容範囲内にあるかど
うかを判定して、スポット溶接作業の継続か中断かを判
断し、軸心ズレが許容範囲から外れていると判断した場
合は、その軸心ズレの修正措置をとる。

【００２４】このように、本実施の形態に係るスポット
溶接ガン電極の軸心ズレ確認装置を用いたスポット溶接
ガン電極の軸心ズレ確認方法によれば、一端に、下部電
極６０に嵌合可能な円筒状の下部凹部１１を有し、他端
に、下部凹部１１と同心で、且つ、上部電極７０の軸心
ズレの最大許容寸法だけ大きな半径の円筒状の上部凹部
１２を形成し、その下部凹部１１を下部電極６０の下部
チップ６１に被せて位置決めするとともに、上部電極７
０を徐々に下げていくと、上部電極７０は下部凹部１１
と同心で設けた上部凹部１２に近接し、下部電極６０に
対する上部電極７０の軸心ズレが許容範囲内にある場合
は、上部電極７０は上部凹部１２内に進入し、最大許容
寸法以上に軸心ズレが発生していれば、上部電極７０は
上部凹部１２の開口角部１２２に当接して干渉し進入で
きないので、作業者はこの現象を目視により確認し、容
易に軸心ズレが許容範囲を超えていることの発見と溶接
継続の可否を判断できる。したがって、溶接作業を長時
間止める必要はなく、溶接の実作業時間を充実させるこ
とが可能となった。

【００２５】なお、本発明は前記実施の形態のものに限
定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様
々な変更が可能である。例えば、前記実施の形態では、
軸心ズレゲージ１０を円筒状に形成したもので説明した
が、これに限られず、図４（Ｂ）に示すように四角形な
どの多角形でも可能である。ただし、下部凹部１１の天
井を上部凹部１２の底部１３と共用し、外壁部１４とに
より、軸と平行の断面で略Ｈ型を呈するように形成する
ことが望ましい。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、一端に、第２の電極の半径よ
りズレの最大許容寸法だけ大きな半径の円筒状の凹部を
有し、他端に、前記凹部の軸心が第１の電極の軸心と一
致するように、前記凹部を第１の電極に位置決め可能な
位置決め部を有する装置を用い、前記第１の電極に前記
凹部を位置決めした後、前記第２の電極を前記第１の電
極に接近せしめ、前記第２の電極が前記凹部の周壁に干
渉するかしないかにより、両電極の相対的なズレが許容
範囲内にあるか否かを確認するスポット溶接ガン電極の
軸芯ズレ確認方法としたので、目視により短時間で両電
極の軸心ズレの状況を確認でき、溶接継続の可否を判断
でき、スポット溶接作業の実作業時間を向上することが
可能となった。また、本発明は、一端に、前記第１の電
極に嵌合可能な円筒状の第１の凹部を有し、他端に、該
第１の凹部と同心で、且つ、前記第２の電極の半径より
前記ズレの最大許容寸法だけ大きな半径の円筒状の第２
の凹部を有することを特徴とするスポット溶接ガン電極
の軸心ズレ確認装置としたので、第１の電極の軸心を第
２の凹部により第２の電極側に表示するので、この第２
の凹部に第２の電極を接近させるだけで軸心ズレの有無
を発見することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一の実施の形態に係るスポット溶接ガ
ン電極の軸心ズレ確認装置を装着し、（Ａ）は軸心ズレ
がない状態の平面の模式図であり、（Ｂ）はその縦断面
図である。

【図２】本発明の一の実施の形態に係るスポット溶接ガ
ン電極の軸心ズレ確認装置を装着し、軸心ズレが許容範
囲内にある状態を示し、（Ａ）はその平面の模式図であ
り、（Ｂ）はその縦断面図である。

【図３】同様に軸心ズレが許容範囲を外れた状態を示
し、（Ａ）はその平面の模式図であり、（Ｂ）はその縦
断面図である。

【図４】本実施の形態のスポット溶接ガン電極の軸心ズ
レ確認装置の２態の斜視図である。

【図５】一般的なスポット溶接の被溶接部の断面図であ
る。

【図６】一般的なフランジの板端部を、軸心ズレのまま
スポット溶接したときの断面図である。

【図７】従来の、軸心ズレを測定するためのツールの例
の斜視図である。

【図８】図７に示すツールを使用して、軸心ズレで発生
する隙間を探索する場合の断面図で、（Ａ）は隙間が最
大の場合、（Ｂ）は最小の場合を示す。

【符号の説明】

１０ 軸心ズレゲージ １１ 下部凹部（第１の凹部） １２ 上部凹部（第２の凹部） １２２ 開口角部 ４０ ツール ５０ クリップ ６０ 下部電極（第１の電極） ６１ 下部チップ ７０ 上部電極（第２の電極） ７１ 上部チップ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する第１の電極と第２の電極の間に
   ワークを挟んでスポット溶接するスポット溶接ガンの、
   前記両電極の軸心の相対的なズレが許容範囲内にあるか
   否かを確認する方法であって、 一端に、前記第２の電極の半径より前記ズレの最大許容
   寸法だけ大きな半径の円筒状の凹部を有し、他端に、前
   記凹部の軸心が前記第１の電極の軸心と一致するよう
   に、前記凹部を第１の電極に位置決め可能な位置決め部
   を有する装置を用い、 前記第１の電極に前記凹部を位置決めした後、 前記第２の電極を前記第１の電極に接近せしめ、 前記第２の電極が前記凹部の周壁に干渉するかしないか
   により、両電極の相対的なズレが許容範囲内にあるか否
   かを確認するスポット溶接ガン電極の軸心ズレ確認方
   法。
2. 【請求項２】 対向する第１の電極と第２の電極の間に
   ワークを挟んでスポット溶接するスポット溶接ガンの、
   前記両電極の軸心の相対的なズレが許容範囲内かどうか
   を確認するための装置であって、 一端に、前記第１の電極に嵌合可能な円筒状の第１の凹
   部を有し、 他端に、該第１の凹部と同心で、且つ、前記第２の電極
   の半径より前記ズレの最大許容寸法だけ大きな半径の円
   筒状の第２の凹部を有することを特徴とするスポット溶
   接ガン電極の軸心ズレ確認装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のスポット溶接ガン電極の
   軸心ズレ確認装置において、 前記第１の凹部と第２の凹部とは、互いに背中合わせに
   設けられ、その中心断面を略Ｈ型に形成したことを特徴
   とするスポット溶接ガン電極の軸心ズレ確認装置。