JP2000153366A - スポット溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 背面銅部材の着脱作業が容易な、また背面銅
部材の寿命を延長したスポット溶接装置を提供するこ
と。 【解決手段】 本発明のスポット溶接装置１０は、同一
平面上にない２点の溶接部位をもつワークの当該２点間
に背面銅部材３を挿入し、外側から一対の電極１，２で
挟み込んで当該電極１，２と背面銅部材３とでワークの
溶接部位を加圧した状態で通電することによって、当該
２点の溶接部位を同時に溶接するものであって、背面銅
部材３は、ワーク間距離に対応する幅の一対の作業面の
間に端面開口部から掘り込まれて形成された中空部５を
有し、その開口部側を装着部へはめ込んで該中空部５を
塞ぐようにして着脱するものであって、装着部１１に
は、背面銅部材３の中空部５内へ流れる冷却水を循環さ
せる供給路２１と排水路２２とが、背面銅部材３の中空
部５に連通するよう形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属被溶接体であ
るワークの２点の溶接部位にそれぞれ一対の電極を押し
当て、反対側からワークに当接させた背面銅部材を介し
て一対の電極間を通電させて、当該ワークの溶接部位を
それぞれ加熱して溶接するスポット溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】抵抗溶接は、一般に二つの金属被溶接体
であるワークを加圧力のもとで通電することによって、
その溶接部位における電気抵抗で熱を発生させ、溶融し
た金属同士を溶接する。そして抵抗溶接の中でも、ごく
狭い接触面をもつ電極を用い、その電極によってワーク
を挟み込んで加圧し通電して、局部的にできる溶融部に
て溶接するスポット溶接がある。また、スポット溶接に
は、ワークを直接電極同士で挟み込む方法の他に、ワー
クの異なる２点の溶接部位を一対の電極でそれぞれ加圧
し、電極の反対側からワークに当接させた背面銅部材を
介して当該電極間を通電させて同時に２箇所の溶接部位
を溶接する、いわゆるシリーズ溶接といわれる方法があ
る。ここで、図６は、そのシリーズ溶接を行うためのス
ポット溶接装置を示した概念図であり、図７は、そのス
ポット溶接装置を構成する背面銅部材を示した図であ
る。

【０００３】このスポット溶接装置１０１は、図示する
ような断面がコの字形状のワークＷを溶接するものであ
って、同一平面上にない２点の溶接部位を溶接するため
のものである。そのため、スポット溶接装置１０１は、
上下に一対の電極１０２，１０３を有し、その間にワー
クＷ内に挿入可能な背面銅部材１０４を有している。背
面銅部材１０４は、図６に示すようにワークＷ内に挿入
されたとき、その上下面に接する厚さをもった図７に示
すようなブロック体である。そして、この背面銅部材１
０４には、冷却水を流すための冷却流路１０５が形成さ
れ、突設された継ぎ手１０６に冷却水を供給及び排水す
る不図示のホースが接続されている。背面銅部材１０４
は、固定部１０７にて不図示の装置本体側にネジ止めし
て固定されている。

【０００４】このような従来のスポット溶接装置１０１
は、背面銅部材１０４に冷却流路１０５を形成し、そこ
に冷却水を流すことによって溶接作業中の背面銅部材１
０４の加熱を抑えている。そのため、背面銅部材１０４
とワークＷとの接触面の温度が融点に達することはな
く、電極によって加圧された部分にバリを発生させるよ
うなことはない。また、背面銅部材１０４は、溶接作業
が繰り返されると同じ箇所に加圧と発熱が繰り返されて
凹みが生じ、その凹みは溶接不良を引き起こすため所定
回数の溶接作業が繰り返されると背面銅部材１０４は寿
命となる。この点でも冷却水を流して冷却することによ
って、そのような凹みが生じて寿命となるまでの溶接回
数が増えた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、背面銅部材１
０４に冷却水を流すことによって前述したような効果を
奏する反面、従来のスポット溶接装置１０１は、背面銅
部材１０４の交換に際してホースの取り外し作業及び固
定部１０７の取り外し作業を行う必要があり、手間を要
するもので作業性の良いものではなかった。また、従来
の背面銅部材１０４は、上下一組しかワークと接する作
業面を有していなかったため、前述した凹みなどの作業
面の劣化によって背面銅部材１０４自体を交換しなけれ
ばならなかった。従って、冷却水を流すことによって寿
命は延びたものの、１個の背面銅部材について見た場合
には更なる寿命の延長、即ち溶接耐用回数の大幅な向上
が望まれている。また、従来の背面銅部材１０４には、
継ぎ手１０６を取り付けるため部品点数が多くなり、冷
却水を流すための冷却流路１０５を形成するため大きく
なるなどの問題もあった。

【０００６】そこで本発明は、前記課題を解決すべく、
背面銅部材の着脱作業が容易なスポット溶接装置を、ま
た背面銅部材の寿命を延長したスポット溶接装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のスポット溶接装
置は、同一平面上にない２点の溶接部位をもつワークの
当該２点間に背面銅部材を挿入し、外側から一対の電極
で挟み込んで当該電極と背面銅部材とでワークの溶接部
位を加圧した状態で通電することによって、当該２点の
溶接部位を同時に溶接する装置であり、前記背面銅部材
が、前記ワーク間距離に対応する幅の一対の作業面の間
に、端面開口部から掘り込まれて形成された中空部を有
し、その開口部側を装着部へはめ込んで該中空部を塞ぐ
ようにして着脱するものであって、前記装着部には、前
記背面銅部材の中空部内へ流れる冷却水を循環させる供
給路と排水路とが、前記背面銅部材の中空部に連通する
よう形成されたものであることを特徴とする。よって、
本発明のスポット溶接装置では、背面銅部材を交換する
には、その開口部を装着部へはめ込んで行うようにすれ
ばよく、また冷却水を循環させる供給路と排水路とを装
着部へ設けたことにより、背面銅部材からホースをと取
り外す作業を行う必要がないため、その着脱作業が容易
になる。

【０００８】また、本発明のスポット溶接装置は、前記
背面銅部材が、ワーク間距離に対応する幅の一対の作業
面を２組以上有することを特徴とする。よって、本発明
のスポット溶接装置では、一組の作業面が寿命となって
も他の組の作業面に切り替えて使用することができ、背
面銅部材の寿命の延長を図ることができる。また、本発
明のスポット溶接装置は、前記背面銅部材の開口部を筒
状に形成し、前記装着部を構成する着脱穴の内側にはめ
込んで着脱させることを特徴とする。よって、本発明の
スポット溶接装置では、装着部に設けられた供給路と排
水路との間を流れる冷却水に接する背面銅部材の面積が
大きくなり、背面銅部材を冷却させる冷却効果が上が
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかるスポット溶
接装置の一実施の形態について図面を参照して説明す
る。本実施の形態のスポット溶接装置は、上下一対の電
極間に背面銅部材を有し、上下に溶接部位をもったワー
クを背面銅部材と電極とで挟み込んで加圧し、通電する
ことによって２箇所の溶接部位を同時に溶接するスポッ
ト溶接の中のいわゆるシリーズ溶接といわれる方法を行
うものである。図１は、そのスポット溶接装置の溶接部
の構成を示した図である。

【００１０】上下に一対の電極１，２は、先端部が球形
をなすものであって、不図示の電源に接続され、後述す
る装置の駆動機構によってその間のワークＷを挟み込
み、また開放する移動を行うよう構成されている。そし
て、その電極１，２の間にはワークＷに挿入する背面銅
部材であるキャップチップ３が配置されている。キャッ
プチップ３は、電極１，２の中間位置に設けられた装着
部１１に着脱可能なキャップ型をなすものである。具体
的には、その外形が、図２に示すように端面形状が正方
形をなし、ワーク間距離ｈに対応した幅の一対の作業面
が２組（３Ａ，３Ｃ及び３Ｂ，３Ｄ）設けられている。
そして、キャップチップ３は、その一端面側が開口し、
そこから図１に示すように内部に深く掘り込まれ中空部
が形成され冷却室５が構成されている。冷却室５の内壁
面６は、テーパをもって形成されている。また、キャッ
プチップ３には、開口部が形成された端面側に１本の取
付溝４が環状に形成されている。

【００１１】一方、キャップチップ３を装着する装着部
１１には、ホルダ１２が突設固定され、そのホルダ１２
にキャップチップ３が着脱されるよう構成されている。
ホルダ１２は筒形状をなし、固定ブロック１３に形成さ
れた挿入穴１５内に挿入固定されている。そして、ホル
ダ１２の固定ブロック１３から突き出した部分には、キ
ャップチップ３の内壁面６と同じ傾斜角のテーパ部１４
が形成され、そのキャップチップ３がホルダ１２のテー
パ部１４へはめ込まれて固定されている。その際、キャ
ップチップ３は、取付溝４にネジ２０のネジ頭が引っか
けられ、そのネジ２０を固定ブロック１３へ螺合するの
に伴ってホルダ１２へはめ込まれるよう構成されてい
る。キャップチップ３とホルダ１２とは、両者のテーパ
部が摺接して気密に、かつ強固にはまり合うよう形成さ
れ、キャップチップ３は、上下から垂直に当たる電極
１，２の荷重によっても容易にずれることがないように
構成されている。

【００１２】また、固定ブロック１３には、パイプ１８
をはめ込むためのパイプ孔１６が挿入穴１５から更に深
く形成されている。そして、そのパイプ孔１６にはめ込
まれたパイプ１８は、ホルダ１２の貫通孔１７内にまで
達している。固定ブロック１３には更に、パイプ孔１６
に連通する流入孔２１と、ホルダ１２が入り込まない位
置にて挿入穴１５に連通する排水孔２２が穿設されてい
る。流入孔２１と排水孔２２には固定ブロック１３に不
図示のホースが連結され、キャップチップ３内に冷却水
が流入孔２１から流し込まれ、その冷却水が排水孔２２
から排出されるよう構成されている。

【００１３】次に、図３は、以上のような溶接部を備え
たスポット溶接装置１０の全体を示した図である。この
スポット溶接装置１０は、電極１，２を加圧動作させる
ためのイコライジング機構によって構成されている。キ
ャップチップ３を備えた固定ブロック１３は、ステー３
１の先端に固定され、上下の電極１，２の間にキャップ
チップ３が配置されている。一方、不図示のアームロボ
ットから垂設されたブラケット３２には、ユニットブロ
ック３３が固定され、そのユニットブロック３３にステ
ー３１が固定されている。ユニットブロック３３には、
上下に段付貫通孔３４が穿設され、下方にはスプリング
３５が装填され、上方に突き出して挿入されたフローテ
ィングロッド３６の下端フランジ３７と底蓋３８との間
で縮設されている。また、ユニットブロック３３には、
段付貫通孔３４と平行な上下に貫通した不図示のガイド
孔が穿設され、そこにガイドロッド３９が挿入されてい
る。

【００１４】ガイドロッド３９は、ユニットブロック３
３を上下に貫通し、その上下端にはシリンダ４１が一体
に設けられている。シリンダ４１は、ピストンロッド４
２が下方にストロークを得られるよう配置され、その上
方端にはピストンロッド４２と直交する方向にブラケッ
ト４３が突設され、更にユニットブロック３３を挟んだ
下方側にガンヨーク４４が固定されている。そして、そ
のブラケット４３及びガンヨーク４４を貫通したガイド
ロッド３９が、上下外側からナットによって止められて
いる。また、ブラケット４３にはフローティングロッド
３６が貫通し、ナット４５がブラケット４３上方から螺
合され、そのナット４５の位置によってスプリング３４
の圧縮量を調整できるよう構成されている。

【００１５】一方、ユニットブロック３３には、ピスト
ンロッド４６の先端がガンヨーク４４に垂直に当たるよ
うなシリンダ４７が内設されている。また、シリンダ４
１のピストンロッド４２先端に固定された電極１と、ガ
ンヨーク４４の先端部に固定された電極２とは、その間
にキャップチップ３を挟んでピストンロッド４２の軸心
延長上に位置するように設けられている。更に、ここに
は図示していないが、固定ブロック１３の流入孔２１及
び排水孔２２に連通するよう取り付けられたホースは、
ステー３１に沿わせるなどして設けられている。

【００１６】そこで、このような構成からなるスポット
溶接装置は、図１に示すように、上下２箇所に溶接部位
Ｐをもつ断面コの字形状のワークＷにキャップチップ３
が挿入されれば、その溶接部位Ｐを結んだ上下延長上に
電極１，２及びキャップチップ３が配置される。キャッ
プチップ３の作業面３Ａ，３Ｃ（図２参照）は、ワーク
間距離ｈに対応しているため、ともにワークＷの内側に
接している。そして、キャップチップ３の挿入後に電極
１，２が上下方向に移動し、その電極１，２によってワ
ークＷが加圧される。即ち、ワークＷは、上下２箇所の
溶接部位Ｐにおいて、内側をキャップチップ３に支えら
れ、その上下外側からは、キャップチップ３へ押しつけ
られるようにして電極１，２によって加圧される。

【００１７】このような電極１，２による加圧動作は、
イコライジング機構によって実行される。先ず、非溶接
時には、シリンダ４７内の圧力が調節されてピストンロ
ッド４６が下方に突出し、ガンヨーク４４を下方へ押圧
して位置決めが行われている。ガンヨーク４４はシリン
ダ４１と一体であるため、そのシリンダ４１がスプリン
グ３５の弾拡力によって上方に付勢されている。従っ
て、シリンダ４１及びガンヨーク４４に設けられた電極
１，２は、このスプリング３５の弾拡力とシリンダ４７
のピストンストロークによって位置決めがなされる。次
いで溶接時には、シリンダ４１内の圧力が調節されてピ
ストンロッド４２が下方へ突出され、先端の電極１がワ
ークＷを上方から加圧し始める。それと同時にシリンダ
４７のピストンロッド４６が後退（上昇）し、ガンヨー
ク４４がフリーな状態になる。即ち、ガンヨーク４４及
びシリンダ４１は、ガイドロッド３９の軸方向に移動が
自由なフローティング状態となる。

【００１８】このようにガンヨーク４４及びシリンダ４
１がフローティング状態となると、これらはスプリング
３５によって上方へ持ち上げられる。そのため、ガンヨ
ーク４４に設けられた下方の電極２が上昇し、ワークＷ
に対して下方から当接される。一方、ガンヨーク４４と
ともにシリンダ４１の位置も上昇するが、そのピストン
ロッド４２は下方へ押し出されるため、電極１はワーク
Ｗに対して上方から当接している。従って、ガンヨーク
４４の上昇により電極１，２が、キャップチップ３を挟
んだ状態でワークＷに対して上下方向から当接する。そ
して、電極１が更にワークＷを加圧すれば、その反力が
シリンダ４１及びガンヨーク４４に対して上方に働き、
その結果ワークＷには、上下方向から電極１，２による
加圧力が作用する。

【００１９】そこで、電極１，２間に電圧がかけられる
と、ワークＷ及びキャップチップ３が通電し、ワークＷ
を流れる電流によって溶接部位Ｐが加熱溶融され、碁石
状のような溶融が生じてスポット溶接が実行される。と
ころで、このような電極１，２間の通電による発熱は、
ワークＷのみならず電極１，２やキャップチップ３にも
起こる。しかし、電極１，２を構成する電極チップやキ
ャップチップ３は、溶接材料に比べ固有抵抗の低い銅を
主成分としているため、発生するエネルギが小さく温度
上昇も低い。更にキャップチップ３には、作業中ホース
１８から常に冷却水がキャップチップ３内の冷却室５内
に送り込まれ、キャップチップ３から熱を奪って温度上
昇が抑えられている。なお、電極１，２については具体
的な説明を省略するが、同様に冷却水によって冷却され
ている。従って、ワークＷには、電極１，２やキャップ
３よりも大きなエネルギが発生して温度が上昇し、時間
経過とともに溶接部位の固有抵抗が高くなり、更に発熱
し易くなって温度上昇することで当該溶接部位Ｐが溶融
し溶着される。

【００２０】なお、キャップチップ３を冷却するための
冷却水は、固定ブロック１３に連結された不図示の流入
側ホースを介して流入孔２１へ流し込まれ、その冷却水
はパイプ１８を通ってキャップチップ３の冷却室５へと
流れ込む。そこで、キャップチップ３の熱を奪った冷却
水はパイプ１８の周りを逆向きに流れ、挿入穴１５から
流出孔２２へと流れ込み、固定ブロック１３に連結され
た不図示の排水側ホースへと流れ出る。

【００２１】そして、当該溶接部位の溶接が終了する
と、再びシリンダ４１の圧力調節によりピストンロッド
３３が上昇する方向へ後退する。一方、シリンダ４７で
はピストンロッド４６が再び下方へ突出され、ガンヨー
ク４４が押し下げられる。そのため、シリンダ４１によ
って電極１がワークＷから離され、一方電極２は、シリ
ンダ４７によってスプリング３５のバネ力に抗してシリ
ンダ４１及びガンヨーク４４が押し下げられてワークＷ
から離されることとなる。

【００２２】よって、このような本実施の形態のスポッ
ト溶接装置では、背面銅部材にキャップチップ３を用
い、これをホルダ１２へ着脱させるよう構成したので、
着脱作業が容易となった。特に、キャップチップ３内に
冷却水を循環させるための流路を装着部１１側に設けた
ため、背面銅部材であるキャップチップ３の交換に際
し、従来のようにホースの付け外しといった煩わしい作
業をする必要がなくなった。また、これまでの背面銅部
材は、一対の作業面が１組しか設けられていなかった
が、本実施の形態では、キャップチップ３の端面形状を
正方形として、ワーク間距離ｈに対応した幅の作業面を
３Ａ，３Ｃ及び３Ｂ，３Ｄの２組としたので、１個の背
面銅部材でこれまでの２個分の溶接回数が得られ、背面
銅部材の寿命を延ばすことができた。

【００２３】次に、スポット溶接装置の他の実施例とし
て、図４に示すような背面銅部材とすることも考えられ
る。これは、前記実施の形態のものに比べて、背面銅部
材であるキャップチップ５１の形状及びその装着方法を
変更したものである。キャップチップ５１は、図２で示
すものと同様に端面を正方形にして作業面を２組備え、
取り付け溝５２を環状に突設した段部５３に形成した。
そのため、キャップチップ５１をワークへ挿入する際
に、ワークの端が段部５３に当たるまで挿入すればよい
ため、挿入作業がやりやすくなった。また、前記実施の
形態で示したホルダ１２（図１参照）の代わりに、挿入
穴１５内に傾斜角の大きいテーパ面を有するカシメ部材
５４を固定した。そして、キャップチップ５１は、その
挿入側をカシメ部材５４にかしめる同様な傾斜角のテー
パ部分を形成し、挿入穴１５内に嵌合可能な連続する変
形円筒部５５を有する構成とした。そのため、キャップ
チップ５１は挿入穴１５内に入り込み、送り込まれた冷
却水に触れる面積が大きくなって冷却効果が増すことに
なった。

【００２４】なお、本発明は、以上のような実施の形態
のものに限定されるわけではなく、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、キャップチップ３を端面形状が正方形で、一
対の作業面を２組設けたが、図５に示すキャップチップ
６１のように端面形状を正六角形として一対の作業面を
３組にするようにしてもよい。これによれば、従来の背
面銅部材に比べ３倍の寿命を得ることができる。また、
更に作業面を多くすることもできる。また、前記実施の
形態では、流入孔２１に連通したパイプ１８からキャッ
プチップ３の冷却室５内に冷却水を流し込むようにした
が、逆に排水孔２２側から冷却水を流し込んで、パイプ
１８から流入孔２１側へ冷却水を排水するようにしても
よい。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、同一平面上にない２点の溶接
部位をもつワークの当該２点間に背面銅部材を挿入し、
外側から一対の電極で挟み込んで当該電極と背面銅部材
とでワークの溶接部位を加圧した状態で通電することに
よって、当該２点の溶接部位を同時に溶接するものであ
って、その背面銅部材が、ワーク間距離に対応する幅の
一対の作業面の間に端面開口部から掘り込まれて形成さ
れた中空部を有し、その開口部側を装着部へはめ込んで
中空部を塞ぐようにして着脱するもので、装着部には、
背面銅部材の中空部内へ流れる冷却水を循環させる供給
路及び排水路をその背面銅部材の中空部に連通するよう
構成したので、背面銅部材の着脱作業が容易なスポット
溶接装置を提供することが可能となった。

【００２６】また、本発明は、背面銅部材にワーク間距
離に対応する幅の一対の作業面を２組以上設けたので、
背面銅部材の寿命の延長したスポット溶接装置を提供す
ることが可能となった。また、本発明は、背面銅部材の
開口部を筒状に形成し、装着部を構成する着脱穴の内側
にはめ込んで着脱させるよう構成したので、装着部に設
けられた供給路と排水路との間を流れる冷却水に接する
背面銅部材の面積が大きくなり、背面銅部材を冷却させ
る冷却効果が向上させたスポット溶接装置を提供するこ
とが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態にかかるスポット溶接装置の溶接
部の構成を示した図である。

【図２】本スポット溶接装置に用いる背面銅部材の一例
を示した図である。

【図３】スポット溶接装置の一実施の形態を示した図で
ある。

【図４】他の実施に形態にかかるスポット溶接装置の溶
接部の構成を示した図である。

【図５】本スポット溶接装置に用いる背面銅部材の他の
一例を示した図である。

【図６】従来のスポット溶接装置の要部を示した概念図
である。

【図７】従来のスポット溶接装置を構成する背面銅部材
を示した図である。

【符号の説明】

１，２ 電極 ３ キャップチップ（背面銅部材） ５ 冷却室 １０ スポット溶接装置 １１ 装着部 １２ ホルダ １３ 固定ブロック １５ 挿入穴 １８ パイプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一平面上にない２点の溶接部位をもつ
   ワークの当該２点間に背面銅部材を挿入し、外側から一
   対の電極で挟み込むことによって当該電極と背面銅部材
   とでワークの溶接部位を加圧した状態で通電することに
   よって、当該２点の溶接部位を同時に溶接するスポット
   溶接装置において、 前記背面銅部材は、前記ワーク間距離に対応する幅の一
   対の作業面の間に、端面開口部から掘り込まれて形成さ
   れた中空部を有し、その開口部側を装着部へはめ込んで
   該中空部を塞ぐようにして着脱するものであって、 前記装着部には、前記背面銅部材の中空部内へ流れる冷
   却水を循環させる供給路と排水路とが、前記背面銅部材
   の中空部に連通するよう形成されたものであることを特
   徴とするスポット溶接装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のスポット溶接装置にお
   いて、 前記背面銅部材は、ワーク間距離に対応する幅の一対の
   作業面を２組以上有することを特徴とするスポット溶接
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のスポット
   溶接装置において、 前記背面銅部材の開口部を筒状に形成し、前記装着部を
   構成する着脱穴の内側にはめ込んで着脱させることを特
   徴とするスポット溶接装置。