JP4140505B2

JP4140505B2 - カッタホルダ及びそれを備えたチップドレッサ装置

Info

Publication number: JP4140505B2
Application number: JP2003365724A
Authority: JP
Inventors: 康広浅井; 竹志鹿井; 紳司浅田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2023-10-27
Also published as: JP2005125395A

Description

本発明は、抵抗溶接等に使用される電極チップを切削するチップドレッサ装置に関し、特にそれに設けられたカッタホルダに関するものである。

従来、抵抗溶接手段の一つであるスポット溶接は溶接ロボットなどを使用して行われ、２本のアームの先端に取付けられた一対の電極チップにて、金属製の被溶接部を挟むことで行われる。電極チップは使用する度に徐々に先端形状が扁平になり、打点数が多くなると溶接品質が安定しなくなる。そのため、所定の打点数毎に電極チップの先端部を定期的に切削している。この切削はチップドレッサ装置を使用して行われる（例えば、特許文献１参照）。

チップドレッサ装置の構成を例示すると、回転駆動力を出力するモータと、モータの出力を減速して伝達する歯車群と、カッタを備え且つ歯車群を介して伝達された回転駆動力によって回転するカッタホルダとを具備している。カッタホルダは、その上下両面に、電極チップを受け入れカッタへと当接させる凹部を有している。

通常、カッタホルダは、カッタの取替え作業や洗浄などのメンテナンスを行う都合上、チップドレッサ装置から取り外しできるようにセットされている。すなわち、カッタホルダを設ける態様としては、２種類に大別することができ、第一の態様としては、歯車群の動力伝達経路の末端となる最終歯車自体をカッタホルダとしても機能されるものである（例えば、特許文献２参照）。第二の態様としては、歯車とは別体に用意されたカッタホルダを対応歯車に対して着脱可能に嵌め込むものである（例えば、特許文献１、３及び４参照）。このうち、第二の態様のものでは、加工が容易であることから、カッタホルダの外形を、上下方向に段差などのない対称形状にしていることが多い。また、このような嵌め込み構造では、メンテナンス性に優れるだけでなく、カッタホルダと歯車との間を摺動可能に嵌め込むことにより、上下両方向から電極チップが当接された際に、上下方向位置に関する多少の誤差を吸収できる利点もある。

特開２００１−２８７０４６号公報特開平１１−４７９５３号公報特開２０００−５２０５６号公報特開２００２−２９２４７２号公報

上記の第二の態様のものの内、特許文献１にて開示されているものでは、カッタホルダ及び歯車の間の嵌合形態として、駆動力伝達のためにカッタホルダの外形を平面視正方形とし、それを収容する歯車の凹部も対応の正方形状のくり貫き穴とされる。また、カッタホルダの中央部には、カッタの取り付けスペース確保や切削屑の排出促進のため、空洞部が形成される。このようにカッタホルダの中心部の肉が空洞として除去されるため、中心を基準とした加工が行えず、好適な加工精度が得られなくなる問題がある。また、カッタホルダは平面視外形が正方形状であるため、外形を基準として加工精度を確保することも困難である。

さらに、特許文献３及び４に開示されているように、カッタホルダの外形全体を平面視円形とする構造も提案されている。かかる構造では、カッタホルダの製造・加工時に円形部分を利用して加工基準を円形中心に置くことができ、上記正方形のカッタホルダの場合と比べて、高い加工精度を得ることができた。しかしながら、平面視円形のカッタホルダでは、カッタホルダ及び歯車の間の駆動力伝達の必要性から、カッタホルダの外形の一部を切り欠くなどの加工によってカッタホルダ及び歯車の相互係止部分を作成しておく必要があるが、このような加工により以下の別の問題が生じる。すなわち、カッタホルダ及び歯車の間には、切削時の不要なガタツキなどを防止するために、カッタホルダの外周面にはある程度均等且つ対称的な駆動力が作用していることが好ましい。従って、上記特許文献３及び４のような平面視円形のカッタホルダでは、前記の均等性・対称性を確保するため、比較的な大きな複数の切り欠き形成が必須のこととなり加工が複雑化する問題がある。

さらに、上述したように、カッタホルダの外形を上下方向に段差などのない対称形状としたものでは、カッタホルダの上下の区別がつきにくく、歯車へセットする際に上下間違えて入れてしまうことが起こり得る。また、それを防ぐには、上下識別のためだけのマークを付しておくなど、余計な手間や注意が必要となってくる。

本発明はこのような種々の問題に対処すべくなされたものであり、製作時に高精度の加工を容易に行え、且つ、上下対称形状でありながら上下方向の入れ間違いを確実に防止することができるカッタホルダ及びそれを備えたチップドレッサ装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明のカッタホルダは、平面視円形の部分を含む左右対称な外周部を有するホルダ本体と、前記ホルダ本体に取り付けられ電極チップを切削するカッタ手段と、前記外周部の左右対称軸線から偏倚した位置に設けられた駆動力受け取り用の凹凸手段と、前記外周部に設けられた平面視直線状の切り欠き部と、前記カッタ手段が切削を行うように前記ホルダ本体が正転する時の回転方向に位置する前記切り欠き部の端部のほぼ反対側に設けられた、前記凹凸手段を受け入れるキー溝とを備えたことを特徴とする。

好適には、前記外周部の左右対称軸線は前記切り欠き部の対称軸線でもある。また、好適には、前記ホルダ本体の回転中心部であって、前記カッタ手段におけるホルダ本体正転時の前方側には、第１空洞部が設けられている。

さらに、前記カッタ手段は、ホルダ本体正転時及び逆転時の双方において前記電極チップと当接可能に設けられており、前記ホルダ本体の回転中心部であって、前記カッタ手段におけるホルダ本体逆転時の前方側には、第２空洞部が設けられており、前記第１空洞部及び第２空洞部は線対称的に設けられていてもよい。

好適には、前記ホルダ本体及び前記カッタ手段は、それらの上面及び下面がそれぞれ面一に形成されている。

また、同目的を達成するため、本発明のチップドレッサ装置は、上述したカッタホルダを具備することを特徴とする。

本発明によれば、カッタホルダ外周部に設けられた平面視円形の部分を利用することで、加工基準として必要な芯出しを行うことができ製作が容易になる。よって、要求を満たす高い加工精度を確保することができる共に、加工時間を短縮することができる。さらに、駆動力受け取り用の凹凸手段がカッタホルダ外周部の左右対称軸から偏倚した位置に設けられているため、段差やマークなどの上下識別専用の手段を設けることなく、上下の入れ間違いを確実に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に、本実施の形態に係るチップドレッサ装置の構成を概略・模式的に示す。チップドレッサ装置２１は、主に、電極チップを切削するためのカッタを有するカッタホルダ２３と、その駆動手段としての三相交流モータ２５と、三相交流モータ２５及びカッタホルダ２３の間に設けられた回転力伝達機構２７とを備えている。

三相交流モータ２５には、サーマルリレー３３及び正転逆転切替回路３５を介して三相交流電源３７（本実施の形態では２００Ｖを使用）が接続されている。サーマルリレー３３は、切削時にカッタホルダ２３に過大な負荷が作用した場合に、三相交流モータ２５への電源供給を遮断して三相交流モータ２５への損傷が及ぶことを防止している。また、正転逆転切替回路３５は、後述するように切削を行うべくカッタホルダ２３を所定時間正転させ、切削屑の除去を促すべくカッタホルダ２３を所定時間逆転させ、さらにその正転、逆転が交互に行われるように三相交流モータ２５への電流供給を制御する。

回転力伝達機構２７は一対のベベルギヤ４３、４５を備えている。一方のベベルギヤ４３は三相交流モータ２５の出力軸に接続されている。また、他方のベベルギヤ４５は、その中央にカッタホルダ２３を収容する穴を備えている。すなわち、カッタホルダ２３は、ベベルギヤ４５に収容されて当該ベベルギヤ４５と一体回転する。

次に、カッタホルダ２３の詳細について図１、図２及び図３に基づいて説明する。なお、図中説明に使用される方向は、図１の上方側、図２の紙面表側及び図３の上方側を「上」とし、それを基準に決定しているものとする。カッタホルダ２３は、ホルダ本体６１と、カッタ手段としてのカッタ６３と、凹凸手段としてのキー６５とを備えている。ホルダ本体６１は、平面視円形の弧状曲面部６７ａ及び切り欠き部としての平面視直線の弦状平面部６７ｂを含む外周部６７を有している。外周部６７は、対称軸線ＳＡを基準として平面視左右対称的に構成されている。よって、かかる対称軸線ＳＡはまた、弦状平面部６７ｂ自体の対称軸線でもある。弦状平面部６７ｂは、弧状曲面部６７ａを包含する単一半径の円柱に関し、一方向の弧状部分（図２中点線で示す部分）を切り落とすようにして形成されている。

また、ホルダ本体６１には、その上面から下面に亙って貫通している第１空洞部６９が形成されている。第１空洞部６９は、ホルダ本体６１の回転軸ＴＡを含む回転中心部に位置する円柱状部分６９ａと、カッタ６３を収容するスペースとなるカッタ収容部６９ｂと、ホルダ本体６１の正転回転方向ＦＤの前方側に位置する扇状部分６９ｃとを備えている。このような構成の第１空洞部６９により、カッタ６３が適所に収容されると共に、後述するホルダ本体６１の逆転時に切削屑の除去が促進される。

さらに、ホルダ本体６１の回転中心部には、上下一対のすり鉢状凹部７１が形成されている。各すり鉢状凹部７１は、対応するホルダ本体６１の上面６１ａ及び下面６１ｂに向けて開口が拡径するような向きに形成されている。カッタ６３の切削部６３ａは、すり鉢状凹部７１の画定斜面に配置され、図３において二点鎖線で示す電極チップ１５の目標切削形状に対応する形状を有している。電極チップ１５は、すり鉢状凹部７１に保持された状態で、カッタ６３の切削部６３ａの当接により切削される。

また、ホルダ本体６１の外周部６７には、キー６５を受け入れ当該キー６５と共に駆動力受け取り用の凹凸手段を構成するキー溝７３が形成されている。キー溝７３及びそこに取り付けられるキー６５は、外周部６７の左右対称軸線ＳＡ上にはなく当該軸線から偏倚した位置に設けられている。キー溝７３及びキー６５の軸線Ａは、回転軸ＴＡと外周部６７とを結ぶ径線Ｒ（対称軸線ＳＡと所定角度Ｘを成す）に対して平行に所定値Ｓだけシフトしている。なお、図示省略されるが、カッタホルダ２３がベベルギヤ４５に入れられた際に、ベベルギヤ４５の受け入れ面には、キー溝７３に対応しキー６５の突出部を受け入れることができるキー溝が形成されているものとする。

さらに、ホルダ本体６１の外周部６７には、外面から扇状部分６９ｃに貫通する円形の貫通穴７５が穿設されている。かかる貫通穴７５は、ねじ７７を用いてカッタ６３をホルダ本体６１に固定する又は逆に取り外す際に、ねじ７７を回転させる工具が外周部６７の外面から扇状部分６９ｃを通ってねじ７７にアクセスすることを許容する。また、カッタ６３がホルダ本体６１に取り付けられた際、ホルダ本体６１の上面６１ａとカッタ６３の上面６３ｃ、並びに、ホルダ本体６１の下面６１ｂとカッタ６３の下面６３ｂはそれぞれ、面一に揃うように構成されている。

次に、以上のように構成された本実施の形態のチップドレッサ装置の動作について説明する。三相交流電源３７により提供される電流によって三相交流モータ２５は、１８００ｒｐｍで回転される。ベベルギヤ４３、４５のギヤ比は１／２が選択されており、カッタホルダ２３は、上記の三相交流モータ２５の回転によって９００ｒｐｍで回転駆動される。また、溶接ガンの上下一対のシャンク５７の先端に取り付けられた上下一対の電極チップ１５が、それぞれ対応するすり鉢状凹部７１に押し付けられる。これによって、一対の電極チップ１５は、回転するカッタホルダ２３のカッタ６３によって切削され、所定の溶接品質を提供できるような先端形状に加工される。また、本実施の形態では、三相交流モータ２５及びカッタホルダ２３などは、図４に示すように、０．５秒正転した後、０．１秒停止し、さらに０．１秒逆転し、０．１秒停止した後に再び正転を行うサイクルで動作する。すなわち、０．５秒の正転時にカッタホルダ２３は電極チップ１５の切削を行い、０．１秒の逆転時に切削屑の電極チップ１５からの除去を促進する。このようにして、正転・逆転を繰り返すようにカッタホルダ２３を回転させることによって、切削屑を除去しながら目的の形状へと電極チップ１５の切削が行われる。

また、本実施の形態のカッタホルダ２３には次のような作用がある。まず、カッタホルダ２３は、平面視円形の弧状曲面部６７ａを含む外周部６７を有するため、かかる弧状曲面部６７ａを利用することで、加工基準として必要な芯出しを行うことができ製作が容易になる。特に中心部に空洞部が形成され肉の存在しない構造であっても、加工基準の芯出しを行うことができる。よって、要求されている高い加工精度を確保することができる共に、加工時間を短縮することができる。また、ホルダ本体６１の外周部６７が、平面視円形のすり鉢状凹部７１に対して相似的であるため、カッタホルダ２３のコンパクト化が可能となり、種々の溶接ガンや電極チップに適用することも容易である。また、カッタホルダ２３には駆動力伝達を担う切り欠き部（弦状平面部６７ｂ）が、一箇所しか形成されていないが、切り欠き部（弦状平面部６７ｂ）のほぼ反対側にキー溝７３が配置されている。切削を行う正転時、つまり図２に示すＦＤ方向への回転時には、弦状平面部６７ｂ右端、すなわち回転方向に位置する端部にベベルギヤ４５より強い力が作用するが、回転中心に対しほぼ反対側にキー６５が配置されているため、ホルダ本体の外周面にはほぼ均等に駆動力が作用する。従って、切削時にカッタホルダ２３とベベルギヤ４５との間に不要なガタツキを生じることがない。また、カッタホルダ２３はそのように左右対称的に構成されていても、左右対称軸から偏倚した位置にキー６５が設けられているため、段差やマークなどの上下識別専用の手段を設けることなく、上下の入れ間違いを確実に防止することができる。

次に、図５を基に本発明の他の実施の形態に係るカッタホルダについて説明する。なお、本実施の形態は、以下に説明する部分を除いては、図１〜図３に示した上記実施の形態の構成と同様であるものとする。カッタホルダ１２３は、ホルダ本体１６１と、カッタ手段としてのカッタ１６３と、キー６５とを備えている。ホルダ本体１６１には、その上面から下面に亙って貫通している第１空洞部１６９及び第２空洞部２６９が形成されている。第１空洞部１６９は、回転中心部に位置する円柱状部分１６９ａと、カッタ１６３の右半分を収容するスペースとなるカッタ収容部１６９ｂと、ホルダ本体６１の正転回転方向ＦＤの前方側に位置する扇状部分１６９ｃとを備えている。このような構成の第１空洞部１６９により、カッタ１６３が適所に収容されると共に、後述するホルダ本体６１の逆転時に切削屑の除去が促進される。また、第２空洞部２６９は、第１空洞部１６９と同作用を奏するものであって、第１空洞部１６９の構成要素でもある円柱状部分１６９ａと、カッタ１６３の左半分を収容するスペースとなるカッタ収容部２６９ｂと、ホルダ本体６１の逆転回転方向ＲＤの前方側に位置する扇状部分２６９ｃとを備えている。

また、ホルダ本体１６１の回転中心部には、上下一対のすり鉢状凹部１７１が形成されている。各すり鉢状凹部１７１は、対応するホルダ本体１６１の上面及び下面に向けて開口が拡径するような向きに形成されている。

さらに、ホルダ本体１６１の外周部６７には、キー６５を受け入れ当該キー６５と共に駆動力受け取り用の凹凸手段を構成するキー溝１７３が形成されている。キー溝１７３及びそこに取り付けられるキー６５の軸線Ａは、外周部６７の左右対称軸線ＳＡ上にはなく当該軸線から所定値Ｓ’だけ平行に偏倚した位置に設けられている。

さらに、ホルダ本体１６１の外周部６７には、外面から左右の扇状部分１６９ｃ，２６９ｃに貫通する円形の左右一対の貫通穴１７５が穿設されている。かかる貫通穴１７５は、貫通穴５７と同作用のものであり、外周部６７の外側から対応の扇状部分１６９ｃ，２６９ｃを介してカッタ１６３を固定するねじを締めたり緩めたりすることを可能としている。また、カッタ１６３がホルダ本体１６１に取り付けられた際、ホルダ本体１６１の上面とカッタ１６３の上面、並びに、ホルダ本体１６１の下面とカッタ１６３の下面はそれぞれ、面一に揃うように構成されている。

このような構成を有する本実施の形態においても、図１〜図３に示す実施の形態と同様に、以下のような作用がある。すなわち、カッタホルダ１２３は、弧状曲面部６７ａを利用することで、加工基準として必要な芯出しを行うことができ製作が容易になる。また、ホルダ本体１６１の外周部６７が、平面視円形のすり鉢状凹部１７１に対して相似的であるため、カッタホルダ１２３のコンパクト化が可能となる。また、カッタホルダ１２３は切り欠き部（弦状平面部６７ｂ）を一箇所しか有していないが、かかる切り欠き部のほぼ反対側にキー溝１７３が配置されているため、ホルダ本体１６１の外周面には均等且つ対称的な駆動力が作用し、不要なガタツキを生じることがない。また、カッタホルダ１２３はそのように左右対称的に構成されていても、左右対称軸から偏倚した位置にキー６５が設けられているため、段差やマークなどの上下識別専用の手段を設けることなく、上下の入れ間違いを確実に防止することができる。さらに、本実施の形態におけるカッタ１６３は、ホルダ本体１６１の正転時及び逆転時の双方において、電極チップ１５と当接可能に構成・配置されている。従って、逆転時にもカッタ１６３の左半分を用いて電極チップ１５の切削を行うことができる。

なお、以上に説明してきた本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な改変を施して実施することができる。例えば、カッタ手段は、１枚のカッタからなることに限定されず複数枚のカッタからなるものであってもよい。
また、ホルダ本体の外周部に設けられている切り欠き部は、図２に示すように平面視直線状には限定されるものではない。すなわち、切り欠き部とその他の部分とが、曲率又は面延長方向が異なる関係にあり、ホルダ本体とベベルギヤとの間で回転駆動力の伝達が行える関係にあれば他の形態でもよい。例えば、切り欠き部は、弧状曲面部６７ａと異なるより曲率半径の小さい緩やかな曲面からなる態様でもよい。
また、凹凸手段は、キー及びキー溝からなる態様には限定されるものではなく、凹凸関係の係合によって回転駆動力を伝達できる態様であれば上記の実施の形態と異なる構成であってもよい。例えば、ホルダ本体から半径方向外方に向けて延長する突起から構成されていてもよい。あるいは、逆にカッタホルダを受け入れるベベルギヤの受け入れ穴内面側に突起が設けられており、ホルダ本体にはその突起と係合する溝が設けられている態様でもよい。

本発明の実施の形態に係るチップドレッサ装置の構成を示す図である。図１のチップドレッサ装置におけるカッタホルダの平面図である。図２のカッタホルダの側面図である。チップドレッサ装置におけるカッタホルダの回転に関し正逆状態を示すグラフである。他の実施の形態に関する図２と同態様の図である。

符号の説明

１５電極チップ、２１チップドレッサ装置、２３カッタホルダ、６１ホルダ本体、６３カッタ（カッタ手段）、６５キー（凹凸手段）、６７外周部、６７ｂ弦状平面部（切り欠き部）、６９，１６９第１空洞部、２６９第２空洞部、ＳＡ対称軸線。

Claims

平面視円形の部分を含む左右対称な外周部を有するホルダ本体と、
前記ホルダ本体に取り付けられ電極チップを切削するカッタ手段と、
前記外周部の左右対称軸線から偏倚した位置に設けられた駆動力受け取り用の凹凸手段と、
前記外周部に設けられた平面視直線状の切り欠き部と、
前記カッタ手段が切削を行うように前記ホルダ本体が正転する時の回転方向に位置する前記切り欠き部の端部のほぼ反対側に設けられた、前記凹凸手段を受け入れるキー溝と
を備えたことを特徴とするカッタホルダ。
前記外周部の左右対称軸線は前記切り欠き部の対称軸線でもあることを特徴とする請求項１に記載のカッタホルダ。
前記ホルダ本体の回転中心部であって、前記カッタ手段におけるホルダ本体正転時の前方側には、第１空洞部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカッタホルダ。
前記カッタ手段は、ホルダ本体正転時及び逆転時の双方において前記電極チップと当接可能に設けられており、
前記ホルダ本体の回転中心部であって、前記カッタ手段におけるホルダ本体逆転時の前方側には、第２空洞部が設けられており、
前記第１空洞部及び第２空洞部は線対称的に設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のカッタホルダ。
前記ホルダ本体及び前記カッタ手段は、それらの上面及び下面がそれぞれ面一に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のカッタホルダ。
請求項１乃至５の何れか一項に記載のカッタホルダを備えたことを特徴とするチップドレッサ装置。