JP2000225470A - 抵抗溶接装置の溶接ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接電極がワークに接触したときの衝撃およ
び加圧力を小さくして、小さな電流で良好な接合が行え
るようにする。 【解決手段】 昇降機構を構成する摺動板１３に固定さ
れ摺動板１３との間に空隙を形成する重錘収容部材１５
と、重錘収容部材１５にスライド機構１６を介して昇降
自在に取付けられた一対の電極保持部１７と、この電極
保持部１７にそれぞれ取付けた電極２１と、重錘収容部
材１５の上部に掛け渡した軸３０に回動自在に装着した
一対のプーリ３１と、電極保持部１７の上面にそれぞれ
一端が固定されプーリ３１に懸けられて前記重錘収容部
材の前記空隙内に垂下され他端に重錘を固定した一対の
ワイヤとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は，抵抗溶接装置に係
り、特に平行に配設した一対の電極を重ねた金属の一側
面に平行に押圧し両金属を接合する際に用いられる溶接
ヘッドの加圧調整機構の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属同志を加圧しながら熱を加え接合す
る圧接方法として、抵抗溶接が知られている。この抵抗
溶接には、金属同志を重ねて電流を流した時の電気抵抗
による発熱を利用する重ね抵抗溶接と、金属同志を突き
合わせてこの突き合わせ部分に電流を流し発熱させる突
き合わせ抵抗溶接とがある。

【０００３】重ね抵抗溶接には、スポット溶接と、パラ
レルギャップ溶接と、シーム溶接がある。スポット溶接
は、重ねた金属を２つの電極間に挟み、金属の厚さ方向
に電流を流すものである。パラレルギャップ溶接は平行
に配設した一対の電極を重ねた金属の一側面に平行に押
圧し、金属の平面方向に電流を流すものである。

【０００４】またシーム溶接は、２つの回転電極の間に
２枚の金属板を挟み両電極間に断続電流を流し、点溶接
を連続した形で溶接するものであり、このシーム溶接の
変形にパラレルシーム溶接がある。パラレルシーム溶接
は、平行に配設した一対の回転電極を重ねた金属の一側
面に平行に押圧し、両電極間に断続電流を流し点溶接を
連続した形で行うものである。

【０００５】次に、平行に配設した一対の電極を重ねた
金属の一側面に平行に押圧し、両金属を接合するパラレ
ルギャップ溶接の原理を図４に基づいて説明する。この
図４は電池の極板４０に金属テープ４２を溶接する場合
を示すものであり、例えばニッケルカドミウム電池の場
合には鉄系の電極板４０にニッケルテープ４２を溶接す
る。ここに溶接電極４４，４６は平行に一定距離離して
保持され、テープ４２を上から垂直に押圧する。この状
態で一方の電極４４と他方の電極４６との間に電圧を印
加すれば、電流Ｉはテープ４２と極板４０に分流され
る。この分流した電流は電気抵抗発熱により極板４０と
テープ４２を加熱する。

【０００６】この電極４４、４６でワ−ク４０，４２を
パラレルギャップ溶接する際には，この電極４４、４６
を支持する図示しないシャフトにデッドウエイト（図示
せず）を付加して，このデッドウエイトの荷重とシャフ
トを含むヘッドの自重とが合計された荷重がワ−ク４
０，４２に加圧力として付加される（デッドウエイト方
式）。この場合の加圧力の調整は、ヘッドに錘を載せて
調整する。

【０００７】また別の加圧方式としてバネ加圧方式があ
る。この方式は電極４４、４６を支持するシャフトを圧
縮コイルバネで付勢することにより、この圧縮コイルバ
ネの荷重とシャフトを含むヘッドの自重とが合計された
荷重がワ−ク４０，４２に加圧力として付加される。こ
の場合の加圧力の調整は、バネの圧縮量を変えてバネ荷
重を調 整している。

【０００８】パラレルシーム溶接は、上記パラレルギャ
ップ溶接における電極を回転電極とし、ワーク上を転動
させながら回転電極間に断続電流を流すものであり、加
圧方式はパラレルギャップ溶接と同様である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のパラレ
ルギャップ溶接装置およびパラレルシーム溶接装置にお
いては、溶接ヘッドの荷重が溶接電極４４，４６に直接
加わるため、ワーク４２に対する加圧力が大きくなり、
ワーク４２と電極４４，４６との接触抵抗が小さくなる
ため、十分な発熱量が得られず良好な接合が得られなく
なる。そのため、大きな電流を流す必要があるが、電極
４４，４６に大きな電流を流すとワークの焼けや接合の
制御が難しくなるという問題があった。また電極４４、
４６を昇降させたときの慣性が大きく、そのため電極４
４、４６をワーク４２に接触させたときの衝撃が大きい
という問題もあった。

【００１０】一方，バネ方式では，バネが劣化すると，
収縮力が変化するため溶接電極４４、４６の加圧力が異
なったものとなる。その上，ワ−ク４２の高さによって
もバネの伸縮率が異なるため，これも電極４４、４６の
加圧力変動の原因となる等の問題があった。また、加圧
力が低くなればなるほど自重キャンセル用のバネの影響
が大きくなり、加圧高さによる加圧力のばらつきが出
て、安定しないという課題があった。また、ヘッドの軽
量化にも限界があるという課題があった。本発明は上記
した従来の問題を解決するためになされたもので、その
目的とするところは、電極がワークに接触したときの衝
撃および加圧力を小さくすることができ、小さな電流で
良好な接合が行えるようにした抵抗溶接装置の溶接ヘッ
ドを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、昇降機構に付設され平行に配設した
一対の電極を重ねた金属の一側面に平行に押圧し、両金
属を接合する抵抗溶接装置の溶接ヘッドにおいて、前記
昇降機構の一側面に固定され該昇降機構の一側面との間
に空隙を形成する重錘収容部材と、該重錘収容部材にそ
れぞれスライド機構を介して昇降自在に取付けられた一
対の電極保持部と、この電極保持部にそれぞれ取付けた
前記一対の電極と、前記重錘収容部材の上部に前記電極
保持部と平行に掛け渡した軸に回動自在に装着した一対
のプーリと、前記電極保持部の上面にそれぞれ一端が固
定され前記プーリに懸けられて前記重錘収容部材の前記
空隙内に垂下され他端に重錘を固定した一対のワイヤと
を備えたことを特徴とする。一対の電極が取り付けられ
た電極保持部の自重が重錘によって減殺されるので、電
極部の慣性を小さくすることができ、電極がワークに接
触したときの衝撃および加圧力は小さい。

【００１２】第２の発明は、上記第１の発明において、
重錘は、ヘッド自重よりも軽いことを特徴とする。重錘
がヘッド自重よりも軽いので、両者の重量差を加圧力と
することができる。

【００１３】第３の発明は、上記第１または第２の発明
において、重錘は、前記ワイヤに着脱自在に構成されて
いることを特徴とする。重錘がワイヤに着脱自在とされ
ているので、重錘を交換することにより所望の加圧力を
設定することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施
形態であるパラレルギャップ溶接装置の溶接ヘッドを示
す正面図であり、図２はその右側面図、図３はその平面
図である。これらの図において、１は溶接ヘッドであ
り、この溶接ヘッド１の背面にはヘッド設置用アングル
２が一体に取り付けられており、このアングル２を介し
て図示しないパラレルギャップ溶接装置筐体に固定され
ている。

【００１５】ヘッド設置用アングル２には構造用板材３
が垂直に固定されており、この板材３の上下端にはそれ
ぞれ水平に天板４と底板５が固定されている。この天板
４上にはステッピングモータ６が取付けられて、該モー
タ６の回転軸はカップリング７を介して前記天板４に設
けられた軸受８および底板５に設けられた軸受９にて支
承されたボールネジ１０に連結されている。また天板４
および底板５の前面には天板４および底板５に垂直に掛
け渡したガイドレール１１が固定されている。

【００１６】このガイドレール１１の両側にはスライダ
１２がそれぞれ勘合され、これらのスライダ１２の前面
には摺動板１３が取付けられ、この摺動板１３の裏面に
水平に設けられたナット１４に前記ボールネジ１０が螺
合されている。なお前記ガイドレール１１にはナット１
４が上下に移動できるように図示しない長穴が穿設され
ている。従って摺動板１３はモータ６の回転によって、
ガイドレール１１上を上下に摺動することができる。ス
テッピングモータ６、ボールネジ１０、ガイドレール１
１、スライダ１２、摺動板１３およびナット１４が昇降
機構を構成する。

【００１７】摺動板１３の前面には重錘収容部材たる断
面コ字状のブロック１５がその開口側を摺動板１３に向
けて固定されており、このブロック１５にレールとスラ
イダからなる一対のスライド機構１６を介して一対の電
極保持部１７が昇降自在にそれぞれ取付けられている。
これらの電極保持部１７は、一対のブロック１８とこれ
らのブロック１８の下端に図示しない絶縁体を介してそ
れぞれ固定された給電ブロック１９と、これらの給電ブ
ロック１９の対向する角部を切り欠いて設けた溝２０に
それぞれ挿入した一対の電極２１と、これらの電極２１
を給電ブロック１９に固定するための一対の押え板２２
と、ブロック１８の上端にそれぞれ立設されたガイドシ
ャフト２３から構成されている。

【００１８】ガイドシャフト２３は、前記断面コ字状の
ブロック１５の上部に対向させて立設した一対の支柱２
４に掛け渡して固定した梁２５に、一端が固定されたシ
ャフト受け２６の他端近傍に装着されたスラストベアリ
ング２７にそれぞれ挿入されている。これにより電極２
１は加圧時に前後左右に振れることがなく、ワークを垂
直に加圧することが可能となる。また、給電ブロック１
９の背面には、可撓性の給電ケーブル２８がそれぞれ接
続されている。

【００１９】２９は前記電極保持部１７のブロック１８
の上端にそれぞれ一端を固定したワイヤであり、一対の
支柱２４に掛け渡して装着した軸３０に回動自在に装着
した一対のプーリ３１に懸けられて、前記ブロック１５
内に垂下され他端に重錘３２がそれぞれ固定されてい
る。なお３３および３４（図３）は板材３の側面の上下
方向に設けられ、ナット１４から張り出して設けたアク
チュエータ３５を検出して、電極２１の上下動における
上限および下限を規制する赤外線ホトセンサー等の光セ
ンサである。

【００２０】次に、上記のごとき構成になるパラレルギ
ャップ溶接ヘッドの作用動作について説明する。初期状
態においては、溶接装置の動作スイッチを投入すること
によりモータ６がナット１４を上昇させる方向に回転し
て摺動板１３を上昇させ、ナット１４に付設されたアク
チュエータ３５を上限光センサ３３が検出した位置でモ
ータ６の回転が停止する。従って電極２１は図１に示す
テーブル４０から所定距離上昇して停止する。

【００２１】このとき重錘 ３２は重錘 ３２の重量と所
望の加圧力の和が電極２１および電極保持部１７の重量
と釣り合うように設定されているので、電極２１は下限
いっぱいまで降下している。テーブル４０上に溶接すべ
きワーク５０たる第１金属５１と第２金属５２を重ね合
わせて載置し、図示しないスタートボタンを押下すると
モータ６が摺動板１３を下降させ、電極２１も追随して
下降する。電極２１がなおも下降してワーク５０に当接
すると、ワーク５０には電極２１および電極保持部１７
の重量から重錘３２の重量を減じた重量即ち所望の加圧
力が加えられる。

【００２２】従って、昇降時の電極部の慣性が小さく、
ワーク５０に対する衝撃および電極２１の加圧力は、図
４に示した従来装置に較べて小さいので、ワーク５０と
の安定した接触を迅速に得ることができる。摺動板１３
は電極２１がワーク５０に接触した後もさらに一定量下
降した時点で下限光センサ３４がアクチュエータ３５を
検出してモータ６の回転を停止し、この状態で、電極２
１に通電しジュール熱により第１金属５１と第２金属５
２の接触面が溶融して両者が接合される。

【００２３】このように本発明においては、電極保持部
１７と電極２１とからなる電極部をブロック１５に対し
て昇降自在に取付けているので、電極２１をワーク５０
に接触させたとき、電極２１および電極保持部１７の重
量から重錘の重量を減じた重量即ち所望の荷重のみが加
えられるので、電極２１がワーク５０に接触したときの
衝撃を軽減することができる。したがって、重ねあわせ
たワーク５０が位置ずれしたりすることがなく、またワ
ーク５０に対する荷重が小さければ第１金属５１と第２
金属５２との接触抵抗を小さくすることができるので、
小さな電流で良好にパラレルギャップ接合することがで
きる。

【００２４】また本発明になるパラレルギャップ溶接装
置は、一対の電極２１を重錘 ３２によってそれぞれ独
立に懸架しているので、加圧高さの違いによる加圧力の
ばらつきがなくなり、常に最適な溶接状態が得られる。
また、溶接ヘッドを軽量化しなくても、重錘３２を重く
することにより、低い加圧力が得られるようになった。
なお、上記した実施の形態は平行な一対の電極を重ねた
金属の一側面に平行に押圧してパラレルギャップ接合す
る際に用いられるパラレルギャップ溶接装置に適用した
が、これに限らず半導体集積回路、トランジスタ、発光
ダイオードなどの半導体回路素子や水晶発振器等のチッ
プをマイクロパラレルシーム接合法によって容器本体に
気密封止するマイクロパラレルシーム接合装置にも全く
同様に使用することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る抵抗溶
接装置の溶接ヘッドは、昇降機構に付設され平行に配設
した一対の電極を重ねた金属の一側面に平行に押圧し、
両金属を接合する抵抗溶接装置の溶接ヘッドにおいて、
前記昇降機構の一側面に固定され該昇降機構の一側面と
の間に空隙を形成する重錘収容部材と、該重錘収容部材
にスライド機構を介して昇降自在に取付けられた電極保
持部と、この電極保持部に取付けた前記一対の電極と、
前記重錘収容部材の上部に前記電極保持部と平行に掛け
渡した軸に回動自在に装着した一対のプーリと、前記電
極保持部の上面に一端が固定され前記プーリに懸けられ
て前記重錘収容部材の前記空隙内に垂下され他端に重錘
を固定したワイヤとを備えたことを特徴とするので、一
対の電極が取り付けられた電極保持部の自重が重錘によ
って減殺され、電極部の慣性を小さくすることができる
ので、電極がワークに接触したときの衝撃および加圧力
を小さくすることができる。従って、ワークが変形する
ことがなく、また加圧力が小さければワークと電極の接
触抵抗が大きくなるので、小さな電流であっても被接合
部を十分に発熱させることができ、効率よく接合するこ
とができる。（請求項１）。

【００２６】また、上記第１の発明において、重錘は、
ヘッド自重よりも軽くしたので、両者の重量差を加圧力
とすることができる（請求項２）。

【００２７】更に、上記第１または第２の発明におい
て、重錘は、前記ワイヤに着脱自在に構成したので、重
錘を交換することにより所望の加圧力を簡単に設定する
ことができ、各種ワークに応じた段取り換えを迅速に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパラレルギャップ溶接装置の一実
施の形態を示す正面図である。

【図２】図１の右側面図である。

【図３】図１の平面図である。

【図４】パラレルギャップ接合法およびパラレルシーム
溶接法を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 溶接ヘッド ２ ヘッド設置用アングル ３ 板材 ４ 天板 ５ 底板 ６ モータ ７ カップリング ８、９ 軸受 １０ ボールネジ １１ ガイドレール １２ スライダ １３ 摺動板 １４ ナット １５ コ字状ブロック １６ スライド機構 １７ 電極保持部 １８ ブロック １９ 給電ブロック ２１ 電極 ２３ シャフト ２４ 支柱 ２９ ワイヤ ３１ プーリ ３２ 重錘

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇降機構に付設され平行に配設した一対
   の電極を重ねた金属の一側面に平行に押圧し、両金属を
   接合する抵抗溶接装置の溶接ヘッドにおいて、前記昇降
   機構の一側面に固定され該昇降機構の一側面との間に空
   隙を形成する重錘収容部材と、該重錘収容部材にそれぞ
   れスライド機構を介して昇降自在に取付けられた一対の
   電極保持部と、この電極保持部にそれぞれ取付けた前記
   一対の電極と、前記重錘収容部材の上部に前記電極保持
   部と平行に掛け渡した軸に回動自在に装着した一対のプ
   ーリと、前記電極保持部の上面にそれぞれ一端が固定さ
   れ前記プーリに懸けられて前記重錘収容部材の前記空隙
   内に垂下され他端に重錘を固定した一対のワイヤとを備
   えたことを特徴とする抵抗溶接装置の溶接ヘッド。
2. 【請求項２】 前記重錘は、ヘッド自重よりも軽いこと
   を特徴とする請求項１記載の抵抗溶接装置の溶接ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】 前記重錘は、前記ワイヤに着脱自在に構
   成されていることを特徴とする請求項１または２記載の
   抵抗溶接装置の溶接ヘッド。