JP2000015536A - 工具等の送り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速送りから低速送りへの切替えを機械的に
かつ速やかに行うことを可能し、構造の簡略化と生産性
の向上とを図る。 【解決手段】 スポット溶接機１の本体２に設けたハウ
ジング１０内に、リードの大きい第１のボールねじ機構
１１とリードの小さい第２のボールねじ機構１２とを配
設し、先ずモータ１３により第１のボールねじ機構１１
のねじ軸１４を回転させて、これに螺合するナット１５
を下方へ移動させ、第２のボールねじ機構１２に持たせ
た可動電極７を高速、低推力で固定電極４側へ移動させ
る。そして、可動電極７が固定電極４に近接する段階
で、ロック手段２４を係合させて該ナット１５をねじ軸
１４と一体に回転させ、その回転運動を連結部材１７を
介して第２のボールねじ機構１２のねじ軸１８に伝え
て、これに螺合するナット１９と共に可動電極７を低
速、高推力で固定電極４に接近させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工具や治具あるい
はワーク（以下、工具等という）を直線的に送るための
送り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、スポット溶接機としては、モー
タによりねじ軸を回転させ、該ねじ軸の回転をこれに螺
合させたナットの直線運動に変換して、該ナットに持た
せた電極（可動電極）を開放位置と加圧位置との間で直
線移動させる送り装置を備えたものがある。

【０００３】このような送り装置を備えたスポット溶接
機においては、電極の送り速度があまり大きいと、加圧
時の衝撃が大きくなって電極やワークの変形、あるいは
電極の異常摩耗を引起こすこととなる。このため、従来
一般には、比較的リードの小さいねじ軸を用いて、比較
的遅い速度で電極を開放位置から加圧位置まで送るよう
にしていたが、この場合は、開放位置から加圧位置への
電極送りにかなりの時間を要し、溶接作業能率の低下す
なわち生産性の低下が避けられないようになる。

【０００４】そこで、例えば特開平４−３３３３７９号
公報に記載の電極送り装置では、モータの回転速度を制
御することにより、開放位置から加圧位置近傍までは比
較的高速で電極を送り、加圧位置近傍で低速に切替える
ようにしており、これによれば、加圧時の衝撃を緩和し
ながら溶接作業能率の可及的向上を達成できるものとな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たようにモータの回転数を制御して送り速度を切替える
方式によれば、モータの制御手段に、高速から低速へ切
替えるための特別の切替回路（電極位置を検出するセン
サも含む）を組込まなければならないため、装置構造が
複雑になるという問題があった。また、モータのロータ
の慣性により切替点を通過しても電極が惰性で進むた
め、その切替点を加圧位置（送り到達点）よりかなり手
前に設定しなければならず、その分、サイクルタイムが
延びて生産性が低下するという問題があった。

【０００６】本発明は、上記した問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、高速、低推力送り
から低速、高推力送りへの切替えを機械的にかつ速やか
に行うことを可能にし、もって構造の簡略化と、生産性
並びに安全性の向上とに大きく寄与する送り装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、工具等を直線的に送る送り装置であっ
て、比較的リードの大きい第１のボールねじ機構と比較
的リードの小さい第２のボールねじ機構とを作動連結
し、第１のボールねじ機構をモータに接続すると共に、
第２のボールねじ機構に工具等を持たせ、待機点から送
り到達点近傍までは第１のボールねじ機構を作動させ
て、送り到達点近傍で第１のボールねじ機構から第２の
ボールねじ機構へ作動を切替可能に構成したことを特徴
とする。

【０００８】このように構成した送り装置においては、
待機点から送り到達点近傍まではリードの大きい第１の
ボールねじ機構を作動させて高速、低推力送りを行い、
送り到達点付近ではリードの小さい第２のボールねじ機
構を作動させて低速、高推力送りを行うことができる。

【０００９】本発明は、種々の加工機械や作業機械を対
象とし得るもので、上記工具等は、これら対象に応じて
種々のものが選択され、例えば、上記スポット溶接機を
対象とした場合には、該工具等は可動電極となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基いて説明する。

【００１１】図１乃至図３は、本発明の第１の実施の形
態を示したものである。これらの図において、１は、定
置式のスポット溶接機であり、該スポット溶接機１は、
溶接用電源等を収めた溶接機本体２と、この溶接機本体
２から水平方向へ延ばした支持台３に取付けられた固定
電極４と、本発明に係る送り装置５に支持部材６を介し
て支持され、本送り装置５の作動に応じて前記固定電極
４に対して接近離間する可動電極７とから概略構成され
ている。

【００１２】本送り装置５は、溶接機本体２の一側面に
取付ベース８を介して固定された有底筒状のハウジング
１０を備えている。このハウジング１０は、その底部を
上側に位置させかつその開口を下方向へ向けた状態で上
下方向へ延ばして配置されており、その内部には第１の
ボールねじ機構１１と第２のボールねじ機構１２とから
なる２段送り機構が配設され、また、その底部（上面）
には前記２段送り機構を駆動するためのモータ１３が配
設されている。

【００１３】上記２段送り機構を構成する第１のボール
ねじ機構１１は、前記モータ１３の出力軸に連結されハ
ウジング１０内の中心を下方向へ延びるねじ軸１４と、
このねじ軸１４に螺合されたナット１５と、このナット
１５とねじ軸１４との間に介装された複数のボール１６
とからなっている。一方、第２のボールねじ機構１２
は、前記第１のボールねじ機構１１のナット１５の下面
から下方へ延ばしたカップ状の連結部材１７の底部に固
定されたねじ軸１８と、このねじ軸１８に螺合され、外
周面をハウジング１０の内面に摺接させたナット１９
と、このナット１９と前記ねじ軸１８との間に介装され
た複数のボール２０とからなっており、そのナット１９
に、前記可動電極７を取付けた支持部材６が連結されて
いる。なお、この第２のボールねじ機構１２のナット１
９は、その側面に突設したストッパ片２１を前記ハウジ
ング１０に形成された縦方向のスリット２２に挿入させ
ることにより、該ハウジング１０との相対回転が規制さ
れている。

【００１４】上記送り装置５においては、第２のボール
ねじ機構１２のナット１９がストッパ片２１により回り
止めされかつ該ナット１９とねじ軸１８との間に回転抵
抗が働いていることから、第１のボールねじ機構１１の
ねじ軸１４がモータ１３により回転駆動されると、その
ナット１５は回転することなくねじ軸１４に沿って上下
方向へ移動し、その上下運動が連結部材１７を介して第
２のボールねじ機構１２のねじ軸１８に伝達される。第
２のボールねじ機構１２のねじ軸１８は、前記第１のボ
ールねじ機構１１のナット１５と一体となって回転停止
しているので、これに螺合するナット１９も静止状態と
なり、第２のボールねじ機構１２は不作動状態を維持し
ながら上下方向へ移動する。すなわち、この第２のボー
ル機構１２のナット１９に支持部材６を介して支持され
た可動電極７は、第２のボールねじ機構１２とは無関係
に、第１のボールねじ機構１１によって上下駆動される
ようになる。

【００１５】しかして、第１のボールねじ機構１１を構
成するねじ軸１４とナット１５との間には、両者の相対
回転を規制し規制解除する上下２つのロック手段２３，
２４が設けられている。各ロック手段２３，２４は、ね
じ軸１４の、モータ１３に対する連結端部と先端部との
外周に、１８０度離間して突設された各一対のロック爪
２３Ａ，２４Ａと、ナット１５の上下面に、ねじ軸１４
を囲むように形成した浅い凹部内に配置された、ナット
１５と一体の各一対のロック爪２３Ｂ，２４Ｂとからな
っている（図２）。

【００１６】上記したロック手段２３，２４において、
ねじ軸１４側のロック爪２３Ａ，２４Ａとナット１５側
のロック爪２３Ｂ，２４Ｂとは、ナット１５の上昇およ
び下降に応じて係合し、この状態で、ねじ軸１４とナッ
ト１５とが一体的に回転可能となり、かつナット１５は
上昇端または下降端に位置決めされる。そして、ナット
１５がねじ軸１４と一体に回転すると、その回転運動が
連結部材１７を介して第２のボールねじ機構１２のねじ
軸１８に伝達され、この時、第２のボールねじ機構１２
のナット１９は、ハウジング１０のスリット２２に挿入
させたストッパ片２１により回転が規制されているの
で、ねじ軸１８の回転に応じて該ナット１９が上下方向
へ移動するようになる。すなわち、第１のボールねじ機
構１１のナット１５が上昇端または下降端に位置する状
態では、ロック手段２３，２４が働いて第２のボールね
じ機構１２のねじ軸１８が回転し、ナット１９に支持部
材６を介して支持された可動電極７は、第２のボールね
じ機構１２によって上下駆動されるようになる。

【００１７】ここで、第１のボールねじ機構１１と第２
のボールねじ機構１２とは、第１のボールねじ機構１１
を構成するねじ軸１４およびナット１５のねじ部のリー
ドが、第２のボールねじ機構１２を構成するねじ軸１８
およびナット１９のねじ部のリードよりも大きく設定さ
れている。これにより、可動電極７は、第１のボールね
じ機構１１により上下駆動される場合はより高速、低推
力で、第２のボールねじ機構１２により上下駆動される
場合はより低速、高推力でそれぞれ上下移動するように
なる。

【００１８】上記第１の実施の形態においては、第１の
ボールねじ機構１１のナット１５が上昇端に位置して、
上側のロック手段２３のロック爪２３Ａと２３Ｂ同士が
係合している状態が、固定電極４に対する可動電極７の
開放位置（待機点）とされる。そして、この状態で固定
電極４上に被溶接物を載置し、モータ１３の作動により
第１のボールねじ機構１１のねじ軸１４を回転させる
と、そのナット１５は、回転することなくねじ軸１４に
沿って下方へ移動し、これと一体に第２のボールねじ機
構１２も下方へ移動して、可動電極７が比較的高速、低
推力で固定電極４側へ移動する。

【００１９】可動電極７が固定電極４の近傍まで達する
と、図３に示すように第１のボールねじ機構１１のナッ
ト１５が下降端に位置決めされ、下側のロック手段２４
の爪部材２４Ａと２４Ｂ同士が係合し、ねじ軸１４とナ
ット１５とが一体的に回転し、これにより第２のボール
ねじ機構１２のねじ軸１８も回転し、そのナット１９が
下方向へ移動する。この時、前記したように第２のボー
ルねじ機構１２のねじ部のリードが第１のボールねじ機
構１１のねじ部のリードより小さくなっているので、可
動電極７は比較的低速、高推力で固定電極４に接近し、
そのまま加圧位置（送り到達点）に達して被溶接物を所
定の圧力で固定電極４に押圧し、これと同時にモータ１
３が停止してスポット溶接が行われる。

【００２０】このように、待機点から送り到達点近傍ま
ではリードの大きい第１のボールねじ機構１１を作動さ
せて可動電極７を高速、低推力で送るので、溶接作業能
率および安全性は向上する。しかも、送り到達点付近で
はリードの小さい第２のボールねじ機構１２を作動させ
て可動電極７を低速、高推力で送るので、加圧時の衝撃
が可及的に低減され、電極７やワークの変形、あるいは
電極７の異常摩耗が防止される。

【００２１】上記スポット溶接終了後、モータ１３が作
動して第１のボールねじ機構１１のねじ軸１４が逆方向
へ回転駆動される。すると、先ず第１のボールねじ機構
１１のナット１５は、回転することなくねじ軸１４に沿
って上方へ移動し、これと一体に第２のボールねじ機構
１２も上方へ移動して、可動電極７が比較的高速で固定
電極４側から離間する。そして、第１のボールねじ機構
１１のナット１５が上昇端に達すると、上側のロック手
段２３の爪部材２３と２３Ｂ同士が係合して、ねじ軸１
４とナット１５とが一体的に回転し、これにより第２の
ボールねじ機構１２のねじ軸１８も回転し、これに螺合
するナット１９が上方向へ移動する。この時、前記した
ように第２のボールねじ機構１２のねじ部のリードが第
１のボールねじ機構のねじ部のリードより小さくなって
いるので、可動電極７は比較的低速で初期の開放位置に
復帰する。

【００２２】図４乃至図７は、本発明の第２の実施の形
態を示したものである。なお、本第２の実施の形態も定
置式のスポット溶接機１に適用したものであり、ここで
は、前出図１に示した部分と同一要素には同一符号を付
すこととする。本第２の実施の形態において、送り装置
５を構成する第１のボールねじ機構１１のねじ軸１４と
第２のボールねじ機構１２のねじ軸１８とは、段付きシ
ャフト３０を介して同軸に連結されており、これらはハ
ウジング１０上のモータ１３と溶接機本体２からハウジ
ング１０内に延ばしたブラケット３１との間に橋架され
ている。なお、第２のボールねじ機構１２のねじ部のリ
ードが第１のボールねじ機構１１のねじ部のリードより
小さくなっている点は、上記第１の実施の形態と同じで
ある。

【００２３】上記段付きシャフト３０は、第１のボール
ねじ機構１１のねじ軸１４側に位置する部分が大径部３
０ａ、第２のボールねじ機構１２のねじ軸１８側に位置
する部分が小径部３０ｂとされている（図５）。しかし
て、その大径部３０ａは対応するねじ軸１４の谷径と同
径、その小径部３０ｂは対応するねじ軸１８の谷径と同
径となっており、したがって、第１のボールねじ機構１
１のナット１５は前記大径部３０ａ上に、第２のボール
ねじ機構１２のナット１９は前記小径部３０ｂ上に円滑
に乗り移ることができるようになっている。

【００２４】また、本第２の実施の形態において、第１
のボールねじ機構１１のナット１５と第２のボールねじ
機構１２のナット１９とは、コイルスプリング３２を介
して連結されている。このコイルスプリング３２は、図
７(2) に示すように、第１のボールねじ機構１１のナッ
ト１５がねじ軸１４上に半分程度螺合している状態で、
第２のボールねじ機構１２のナット１９がねじ軸１８上
に半分程度螺合し得るようにその長さが設定されてい
る。

【００２５】なお、送り装置５のハウジング１０は、こ
こではその両端が閉じられている。また、可動電極６
は、第２のボールねじ機構１２のナット１９からハウジ
ング１０のスリット２２を挿通してその外側へ延ばされ
たストッパ片２１に支持されている。さらに、本第２の
実施の形態においては、前記第１の実施の形態で必要と
していた上下ロック手段２３，２４（図１）が省略され
ている。

【００２６】本第２の実施の形態においては、図４に示
すように、第１のボールねじ機構１１のナット１５がね
じ軸１４の上部側にあって、かつ固定電極４に対して可
動電極７が開放位置（待機点）にある場合は、第２のボ
ールねじ機構１２のナット１９は、図７(1) に示すよう
に、段付きシャフト３０の小径部３０ｂ上に位置決めさ
れている。この時、第１のボールねじ機構１１のナット
１５は、コイルスプリング３２を介して回転不能の第２
のボールねじ機構１２のナット１９に連結されているの
で、回転不能の状態となっている。そして、この状態で
固定電極４上に被溶接物を載置し、モータ１３の作動に
より第１、第２のボールねじ機構１１、１２のねじ軸１
４、１８を回転させると、第１のボールねじ機構１１の
ナット１５は、回転することなくねじ軸１４に沿って下
方向へ移動し、その運動がコイルスプリング３２を介し
て第２のボールねじ機構１２のナット１９に伝達され
る。この結果、該ナット１９が段付きシャフト３０の小
径部３０ｂに沿って下方へ移動し、これに支持された可
動電極７が比較的高速で固定電極４側へ移動する。

【００２７】可動電極７が固定電極４の近傍まで達する
と、図７(2) に示すように第１のボールねじ機構１１の
ナット１５がねじ軸１４上に半分程度螺合する状態に位
置決めされ、これと同時に、第２のボールねじ機構１２
のナット１９がねじ軸１８上に半分程度螺合する状態に
位置決めされる。この場合、前記したように第２のボー
ルねじ機構１２のねじ部のリードが第１のボールねじ機
構１１のねじ部のリードより小さくなっているので、２
つのナット１５と１９の螺進速度（下降速度）に差が生
じるが、前記コイルスプリング３２が圧縮変形して前記
螺進速度の差を吸収し、これにより第２のボールねじ機
構１２のナット１９がねじ軸１８上に円滑に乗り移る。
そして、この段階では、図７(3) に示すように、第１の
ボールねじ機構１１のナット１５が、段付きシャフト３
０の大径部３０ａ上に乗り移り、以降、第２のボールね
じ機構１２のナット１９が下方へ移動して、可動電極７
は比較的低速、高推力で固定電極４に接近し、そのまま
加圧位置（送り到達点）に達して被溶接物を所定の圧力
で固定電極４に押圧し、これと同時にモータ１３が停止
してスポット溶接が行われる（図６）。

【００２８】すなわち、第１の実施の形態と同様に、待
機点から送り到達点近傍まではリードの大きい第１のボ
ールねじ機構１１を作動させて可動電極７を高速、低推
力で送るので、溶接作業能率および安全性は向上する。
しかも、送り到達点付近ではリードの小さい第２のボー
ルねじ機構１２を作動させて可動電極７を低速、高推力
で送るので、第１の実施の形態と同様に、加圧時の衝撃
が可及的に低減され、電極７やワークの変形、あるいは
電極７の異常摩耗が防止される。

【００２９】上記スポット溶接終了後、モータ１３が作
動して第１、第２のボールねじ機構１１、１２のねじ軸
１４、１８が逆方向へ回転駆動される。すると、先ず第
２のボールねじ機構１２のナット１９がねじ軸１４に沿
って上方へ移動し、可動電極７が比較的低速で固定電極
４側から離間する。この時、前記ナット１９の運動がス
プリングコイル３０を介して第２のボールねじ機構１２
のナット１５に伝達され、該ナット１５が段付きシャフ
ト３０の大径部３０ａに沿って上方へ移動する。

【００３０】そして、可動電極７が固定電極４からわず
か離間すると、前出図７(2) に示した状態、すなわち第
１、第２のボールねじ機構１１、１２のナット１５、１
９が対応するねじ軸１４、１８上に半分程度螺合する状
態が実現し、この時、リード差に起因する２つのナット
１５と１９の螺進速度（上降速度）の差がコイルスプリ
ング３２の伸長によって吸収され、第１のボールねじ機
構１１のナット１５がねじ軸１４上に円滑に乗り移る。
その後、第１のボールねじ機構１１のナット１５がねじ
軸１４上に完全に乗り移ると共に、第２のボールねじ機
構１２のナット１９がねじ軸１８から外れ、第２のボー
ルねじ機構１１のナット１５が上方へ移動して、可動電
極７は比較的高速で固定電極４から離間し、開放位置に
復帰する。

【００３１】本第２の実施の形態においては特に、高速
から低速への切替えに際し、第１のボールねじ機構１１
を構成するナット１５を回転させる必要がないので、上
記第１の実施の形態で必要とした上下ロック手段２３，
２４を省略することができ、その分、構造は簡単とな
る。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る送
り装置によれば、リードの異なる２つのボールねじ機構
を機械的に切替えて、高速、低推力送りと低速、高推力
送りとを行うようにしたので、電気的に切替える場合に
比し構造は簡単となり、また、切替点を送り到達点の極
間近に設定できるので、作業能率の一層の向上を達成で
き、しかも安全性は向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】スポット溶接機に適用した、本発明の第１の実
施の形態としての送り装置の構造を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図である。

【図３】図１に示した送り装置の作動状態を示す断面図
である。

【図４】スポット溶接機に適用した、本発明の第２の実
施の形態としての送り装置の構造を示す断面図である。

【図５】第２の実施の形態におけるボールねじ機構の構
造を模式的に示す断面図である。

【図６】図１に示した送り装置の作動状態を示す断面図
である。

【図７】図１に示した送り装置の作動状態を順を追って
示す模式図である。

【符号の説明】

１ スポット溶接機 ２ 溶接機本体 ４ 固定電極 ５ 送り装置 ７ 可動電極 １０ ハウジング １１ 第１のボールねじ機構 １２ 第２のボールねじ機構 １３ モータ １４ 第１のボールねじ機構のねじ軸 １５ 第１のボールねじ機構のナット １８ 第２のボールねじ機構のねじ軸 １９ 第２のボールねじ機構のナット ２３，２４ 上下ロック手段 ３０ 段付きシャフト ３２ コイルスプリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生島 譲次 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 鈴木 幹治 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 4E065 BA06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具等を直線的に送る送り装置であっ
   て、比較的リードの大きい第１のボールねじ機構と比較
   的リードの小さい第２のボールねじ機構とを作動連結
   し、第１のボールねじ機構をモータに接続すると共に、
   第２のボールねじ機構に工具等を持たせ、待機点から送
   り到達点近傍までは第１のボールねじ機構を作動させ
   て、送り到達点近傍で第１のボールねじ機構から第２の
   ボールねじ機構へ作動を切替可能としたことを特徴とす
   る工具等の送り装置。
2. 【請求項２】 工具等が、スポット溶接機の可動電極で
   あることを特徴とする請求項１に記載の工具等の送り装
   置。