JP2002045973A - 抵抗スポット溶接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、操作性に優れ、作業効率の向上
を図ることができる抵抗スポット溶接機を提供すること
を課題とする。 【解決手段】 電極チップ５を駆動するための第１のア
クチュエータ２と、第１のアクチュエータを支持すると
共に先端に電極チップ６を有するガンアーム７と、これ
らの電極チップにそれぞれ電気的に接続され且つガンア
ーム側に固定された正負給電部１０と、吊り金具装置２
５の回転軸と同心上に配置され且つ正負給電部にそれぞ
れ接続された正負固定接触子１３及び１４と、吊り金具
装置の回転軸と同心上に配置され且つ溶接トランスから
の通電経路に接続された正負可動接触子１５及び１６
と、正負可動接触子を吊り金具装置の回転軸に沿って移
動させることにより正負固定接触子と正負可動接触子と
の機械的及び電気的な開閉を行う第２のアクチュエータ
とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金属加工機械に
属する技術分野で、抵抗スポット溶接機のうちポータブ
ルスポット溶接ガン及びロボットガンに関し、さらに詳
しくは、ベイルサポート式吊り金具装置を有するポータ
ブルガンまたはロボットガンの給電ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】ポータブルスポット溶接ガンは鉄道車輛
や自動車車体等の大型ワークの手作業部分を溶接する場
合に使用される。一般には、溶接ガンと溶接トランスが
一体構造になった大型ポータブルガンが使用される。こ
の大型ガンは重量が大きいため、溶接ガンと溶接トラン
スとを切り離してガン本体のみをベイルサポート式の吊
り金具で吊るしてガン重量バランスを取ってポータブル
ガンの方向性を思うままに変えられるようにしている
が、この種のガンには溶接トランスからの重いローリア
クタンスケーブルいわゆるキックレスケーブルが接続さ
れるために、ガンと共にこのケーブルも人手により引き
回す必要があり、操作性が悪く作業効率を充足すること
ができなかった。

【０００３】従来のスポット溶接機の給電ユニットに関
する公知技術としては、例えば特開昭５６―１１９６７
４号、特開平８−１３２２４８号、特開平９―１６８８
７２号、特開平１１−１７９５６０号特開平１０−１８
０４５６号、実開昭５６―１３７８８９号、実開昭６１
―１１４７８５号、実開昭６２―１０９６７号、実開昭
６１―１４３７７６号、実開平４―１２３８０号公報等
に記載されたものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｃタイ
プガンの場合はいずれもピストンロッドに直接給電する
ための軸給電機構を加圧シリンダ内に配置したものであ
り、一方、Ｘタイプガンの場合はシリンダで挟み込む給
電機構が一般的に知られている。特に、給電機構がシリ
ンダ内に収納されているものは、組付けやメンテナンス
が複雑で手間を要するものとなる。また、溶接機本体を
自由に回転操作する場合などには、これら従来の給電機
構では軽量小形化をより促進することは難しかった。

【０００５】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたもので、操作性に優れ、作業効率の向上を
図ることができる抵抗スポット溶接機を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る抵抗スポ
ット溶接機は、一方の電極チップを駆動するための第１
のアクチュエータと、第１のアクチュエータを支持する
と共に先端に電極チップと対応する他方の電極チップを
有するガンアームと、ガンアーム側に固定された正負給
電部とを有し、給電部の近傍に、流体圧又は電気的な第
２のアクチュエータにより溶接トランスからの通電経路
を接続するための正負給電用加圧接触子を開閉動作する
給電ユニットを配置し、それによってスポット溶接機へ
の接触子と給電部との機械的及び／又は電気的な接続と
開放に必要な動作を行うものである。

【０００７】なお、好ましくは、給電ユニットの正負給
電用加圧接触子はスポット溶接機を支持する吊り金具の
溶接機本体を回転する回転中心線と同心上に配置され
る。

【０００８】また、好ましくは、給電部はガンアーム側
に配置された正負導電板からなり、導電板には上記回転
中心線と同心上において貫通した円筒状の正負固定接触
子がそれぞれ固定され、各固定接触子の内径には正負可
動接触子が同心上に挿入され、固定接触子の内周面と可
動接触子の外周面とを円すい形とし、正負可動接触子を
第２のアクチュエータで直線的に駆動し、それによって
固定接触子と可動接触子との円すい形のテーパ面にクサ
ビ作用による加圧力を発生し得るように構成される。

【０００９】さらに、好ましくは、正負可動接触子の一
方は第２のアクチュエータの駆動軸に、他方は第２のア
クチュエータの本体側にそれぞれ固定され、第２のアク
チュエータの本体はロボット側またはベイルサポート式
吊り金具装置に支持され、上記正負二つの可動接触子を
イコライズ動作させて開閉動作が行われる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。図１にこの発明の実施の形
態に係るポータブルスポッド溶接ガンの構造を示す。こ
のポータブルスポット溶接ガン１においては、ベイルサ
ポート式吊り金具装置２５はガン本体の重量バランスを
とりながらガン本体を回転軸Ｘ−Ｘ上で回転可能に支持
する内輪２６と、その内輪２６を支持する外輪２７とを
有する。これら内輪２６及び外輪２７の間にボールベア
リンク２８が介在しており、ガン本体が内輪２６と共に
外輪２７の内周を円滑に回転することができる。

【００１１】電極チップ加圧用の第１のアクチュエータ
２は、例えばエアによる膨張エネルギーでピストン３に
推力を発生させてピストンロッド４に支持された一方の
電極チップ５を駆動するものであり、この他サーボモー
タで駆動するものでもよい。第１のアクチュエータ２
は、電極チップ５に対向する他方の電極チップ６を支持
するガンアーム７又はガンブラケット８に支持されてい
る。この場合、ガンブラケット８とガンアーム７は同じ
導電材の鋳物で一体構造にしてもよい。

【００１２】図２に示されるように、給電ユニット９は
ガンアーム７の後部に固定された正負一対の導電板１１
及び１２からなる正負給電部１０の近傍に配置されてい
る。給電ユニット９は例えばエアシリンダや電動モータ
等の流体圧又は電気的な第２のアクチュエータ１７によ
り図示しない溶接トランスからの通電経路に接続された
給電用接触子を駆動することによって、その通電経路と
正負給電部１０との電気的な接続に要する機械的な開閉
動作を行うものである。

【００１３】具体的に説明すると、正負給電部１０の一
方の導電板１１はガンアーム７に直接固定され、ガンア
ーム７に電気的に接続されている。また、他方の導電板
１２はガンアーム７に絶縁板１９を介して連結された導
電部材２０に固定されている。そして、これらの導電板
１１及び１２は、その間に絶縁板２１を介在させること
により電気的に絶縁された状態で一体的に重ねられてい
る。

【００１４】導電板１１及び１２には回転軸Ｘ−Ｘと同
心上で貫通した円筒状の正負固定接触子１３及び１４が
それぞれ固定され、各固定接触子１３及び１４の内側に
はそれぞれ正負可動接触子１５及び１６が同心上に挿入
される。

【００１５】一方の可動接触子１５は第２のアクチュエ
ータ１７のピストン２４により駆動される駆動軸１８の
先端に、他方の可動接触子１６は第２のアクチュエータ
のロッド側（本体前面）にそれぞれ固定されている。可
動接触子１６の中心軸上には駆動軸１８が貫通する貫通
孔が形成され、この可動接触子１６の貫通孔の内周面と
駆動軸１８の外周面との間に隙間が形成されてこれら可
動接触子１６と駆動軸１８とが電気的に非接触状態で絶
縁されている。ここで、駆動軸１８との非接触状態に代
えて可動接触子１６の貫通孔の内面に絶縁材を挿入する
か、絶縁材を被覆して可動接触子１６を駆動軸１８に沿
って摺動させてもよい。なお、第２のアクチュエータ１
７は給電部１０の近傍においてベイルサポート式吊り金
具装置２５の支持部材２９に支持されている。

【００１６】正負固定接触子１３及び１４の内周面（給
電面）ａ及びｂと正負可動接触子１５及び１６の外周面
（給電面）ｃ及びｄとはそれぞれ円すい形状に形成され
ており、正負可動接触子１５及び１６は第２のアクチュ
エータ１７の駆動軸１８によって直線的に駆動される。
これにより正負固定接触子１３及び１４の円すい形の内
周面と正負可動接触子１５及び１６の円すい形の外周面
との間にクサビ作用による十分な加圧力が発生する。

【００１７】カバー３８は、断面凹形に成形された金属
板からなり、駆動軸１８のストッパを兼ねるもので、正
負給電部１０を外気から封じ、正負固定接触子１３及び
１４と正負可動接触子１５及び１６との給電面間への外
部からのスパッタ（細かい鉄粉）、水、油、煤塵等の異
物侵入を防止する。この実施の形態では、駆動軸１８の
先端が前進して所定の距離位置ｅでカバー３８に突き当
たって停止するように、カバー３８を固定側、例えば導
電板１１又は固定接触子１３にボルトでしっかり固定さ
れている。

【００１８】なお、このカバー３８はストッパ機能を有
するものであるが、例えばストッパ機構をカバー３８か
ら独立させる場合は、給電ユニット９の開放時に可動側
の駆動軸１８の移動距離ｅを任意距離に規制可能なよう
に、イコライズ動作を得るためのストッパを、駆動軸１
８の動きに対して他の固定側に配置すればよい。

【００１９】導電部材２０と電極チップ５を有するチッ
プホルダ２２との間にはＵ字型の可撓性を有するシャン
ト２３が接続されている。

【００２０】給電ユニット９の第２のアクチュエータ１
７は、ベイルサポート式吊り金具装置２５の外輪２７に
支持部材２９及びイコライズ機構３０を介して固定され
ている。イコライズ機構３０は、支持部材２９の軸受け
３３にガイドロッド３４が挿入され、ガイドロッド３４
の両端に固定されたスライド板３５に絶縁板３６を挟ん
で導電板３７が固定され、さらに導電板３７にシリンダ
１７の本体ケーシングが固定された構造を有している。

【００２１】二次ケーブル４０の正負出力端子４１及び
４２が導電板３７及び例えば平編導線等の可撓性を有す
る導電部材４３にそれぞれ接続されている。なお、これ
らの接続部に例えばスイーベル式の自在継ぎ手部（図示
省略）を介して電気的通電経路を形成するか、またはシ
リンダ等の開閉手段（図示省略）を使用して二次ケーブ
ル４０の接続／切り離しを自動的に行うようにすれば、
ガン本体の動きの自由度をさらに拡げることも可能にな
る。

【００２２】二次ケーブル４０としては、一般に水冷二
次ケーブルとして知られているローリアクタンス・ケー
ブルを使用することができる。この場合、冷却水はケー
ブル内に形成された冷却通水経路を通り、導電板３７、
第２のアクチュエータ１７、駆動軸１８、ガンアーム７
及び電極チップ６内に形成された往復通水経路を経由し
て循環するように構成される。

【００２３】このような構成を有するポータブルスポッ
ト溶接ガンの動作について述べる。溶接ガンを作業者が
操作して溶接位置へ移動する場合は、給電ユニット９の
第２のアクチュエータ１７の後部エア室Ａにエアを供給
して駆動軸１８を距離ｅ（５ｍｍ程度）だけ前進させる
と、可動接触子１５が取り付けられている駆動軸１８の
先端が、カバー３８に当接する。駆動軸１８の先端がカ
バー３８に当接して動けなくなると、後部エア室Ａに供
給されるエア圧で第２のアクチュエータの本体がスライ
ド板３５と共にガイドロッド３４に沿って後方に移動す
る。

【００２４】これにより溶接トランス（図示省略）から
の正負通電経路に接続された正負可動接触子１５及び１
６とガンアーム７側の給電部１０に固定された正負固定
接触子１３及び１４と円すい面の間に０．５ｍｍから１
ｍｍ程度のクリアランスが生じ、正負可動接触子１５及
び１６と正負固定接触子１３及び１４とが完全に離れ
る。

【００２５】これにより、正負可動接触子１５及び１６
と正負固定接触子１３及び１４との間の機械的及び電気
的な接続が切れ、ガン本体がフリーの状態となる。この
状態で、溶接ガンをワークの打点位置に移動し、電極チ
ップの打点角度を合わせる。溶接ガンの姿勢位置が決ま
ったところで、溶接ガンをロックして固定する。

【００２６】溶接ガンをロックした後、ガン起動スイッ
チを押すと、給電ユニット９の第２のアクチュエータ１
７の後部エア室Ａからエアが排出されると同時に前部エ
ア室Ｂにエアが供給される。エア圧でピストン２４に推
力がかかり駆動軸１８が後方（図面右方向）に移動し、
可動接触子１５の円すい状の外周面ｃが固定接触子１３
の円すい状の内周面ａと接触し、可動接触子１５の移動
が円すい面に掛かる加圧力で停止すると、第２のアクチ
ュエータ１７の本体側が反力を受けてイコライズ機構３
０のスライド板３５がガイドロッド３４に沿って図面の
左方向へ引き寄せられる。

【００２７】これにより、可動接触子１６の円すい状の
外周面ｄが固定接触子１４の円すい状の内周面ｂに接触
し、さらにその後もピストン２４に推力がかかり、これ
らの円すい面にクサビ作用による加圧力が働く。次第に
カバー３８から駆動軸１８が離れ、正負可動接触子１５
及び１６と正負固定接触子１３及び１４との間が完全に
密着し電気的に良好な接触状態が得られる。

【００２８】このようにして給電コンタクトが完了する
と、通電開始信号が発せられ、通電が行われる。溶接電
流は例えば溶接トランスから水冷二次ケーブル４０を通
して端子４１、導電部材４３、溶接ユニット９の駆動軸
１８、可動接触子１５、固定接触子１３、導電板１１、
シャント２３、チップホルダ２２及び電極チップ５に流
れ、ワークを通してガンアーム７側の電極チップ６へ流
れる。

【００２９】その電流は、導電板１２、固定接触子１
４、可動接触子１６、第２のアクチュエータ１７、導電
板３７及び端子４２を通り、二次ケーブル４０を経て溶
接トランスへ戻る。このサイクルで、ワークの打点位置
は電極チップ５及び６で挟みつけた溶接部が電流の抵抗
発熱により温度を上昇し金属を溶融してナゲットを形成
して接合される。

【００３０】所定位置の溶接が完了し、次の溶接位置へ
溶接ガンを移す場合は、前述したように給電コンタクト
部を溶接前のフリーの状態になるように給電ユニット９
の第２のアクチュエータ１７を動作することで、溶接ガ
ンの方向姿勢を手元で軽快に動かすことができる。

【００３１】なお、上記の実施の形態では、ベイルサポ
ート式吊り金具装置２５を有するＣタイプのポータブル
スポット溶接ガンについて記述したが、本発明の基本思
想はこれらの機種に限定される理由はなく、Ｘタイプポ
ータブルガンはもちろん、ロボットに搭載されるＣタイ
プ及びＸタイプのロボットガンにも用途範囲を容易に拡
大させることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、鉄道車輛や自動車車体等の大型ワークの手作業部分
を溶接する場合に、ガンアーム側に固定された正負給電
部の近傍に、第２のアクチュエータを配置して、これに
より従来一体型の溶接ガンと溶接トランスとを切り離
し、溶接トランスからの通電経路に接続された正負可動
接触子を移動し得る給電ユニットによって、スポット溶
接機の回転軸と同心上で正負固定接触子と正負可動接触
子との機械的及び電気的な開閉動作を行うようにしたの
で、ポータブルガンを溶接位置に移動させる際には、給
電ユニットが開放し溶接ガン本体と正負給電部とを切り
離してフリーな状態にして、これにより溶接ガン本体の
み自由に移動させて溶接箇所に適正な角度で電極チップ
を容易に位置決めすることが可能となる。

【００３３】また、溶接開始時には給電ユニットを閉じ
ることで溶接ガンと正負給電部との通電接続を可能にし
て溶接を行うことができる。従って、ポータブル溶接ガ
ンの場合、溶接時にのみ給電ユニットが給電接触動作
し、それ以外は可動接触子が固定接触子から切り離さ
れ、溶接ガンの方向性を思うままに変えられるようにな
り、しかも人手によりガン本体と共に重いローリアクタ
ンスケーブルを引き回すことがなくなり操作性が飛躍的
に改善し、作業性及び安全性の充足を図ることができ
る。さらに、正負固定接触子と正負可動接触子がガン本
体の回転軸と同心上に配置されているため、これら接触
子の加圧接触面のクリアランスを発生させる動作及び構
造が簡単で、しかもガン本体の安定した回転動作が得ら
れる。

【００３４】また、正負固定接触子と正負可動接触子と
の開閉動作を第２のアクチュエータの駆動軸の直線運動
で行うようにすれば、給電ユニット構造が簡単でコンパ
クトに設計することができ、しかもユニット式で取付け
取外しが容易になり、メンテナンス性が良好となる。ま
た、正負固定接触子と正負可動接触子との間のクリアラ
ンスを０．５ｍｍないし１ｍｍ程度発生させるだけであ
るから駆動軸のストロークが小さくて済み、給電ユニッ
トの小形軽量化が実現できる。

【００３５】正負固定接触子の円すい面と正負可動接触
子の円すい面との間にクサビ作用による強力な加圧力が
発生し得るようにすれば、十分な機械的接触圧が得ら
れ、接触面に生じる加熱や電飾の発生を防ぐことができ
る。

【００３６】また、給電ユニットの第２のアクチュエー
タの本体をロボットのアーム側または他の吊り金具装置
にも支持することが可能であり、Ｘタイプガンや他の抵
抗溶接機にも給電ユニットの利用範囲を拡大することが
できる。また、正負可動接触子を同時に一方向の動作で
行うようにすれば、ストロークが短く、耐久性を向上さ
せることが可能になる。さらに、第２のアクチュエータ
を吊り金具装置の固定側に固定されたイコライズ機構の
スライド部材に支持し、二次ケーブルの一方の極線と接
続すれば、固定接触子と可動接触子の間に安定した加圧
力を発生させることができる。

【００３７】また、カバー兼ストッパを溶接機本体の回
転軸Ｘ−Ｘと同心上に配置すれば、カバーの取付け取外
しが簡単な構造で、給電ユニット内部への異物侵入を効
果的に防ぐことができ、耐久性向上と給電接触子の保守
作業が簡単になり、しかも給電面の保護対策とイコライ
ズ機構のストッパを兼ねたことで部品点数削減が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態に係る抵抗スポット溶
接機を示す正面図である。

【図２】 実施の形態で用いられた給電ユニットを示す
拡大断面図である。

【符号の説明】

１ ポータブルスポット溶接ガン、２ 第１のアクチュ
エータ、３ ピストン、４ ピストンロッド、５ 電極
チップ、６ 電極チップ、７ ガンアーム、８ガンブラ
ケット、９ 給電ユニット、１０ 正負給電部、１１
導電板、１２導電板、１３ 固定接触子、１４ 固定接
触子、１５ 可動接触子、１６ 可動接触子、１７ 第
２のアクチュエータ、１８ 駆動軸、１９ 絶縁板、２
０導電部材、２１ 絶縁板、２２ チップホルダ、２３
シャント、２４ ピストン、２５ 吊り金具装置、２
６ 内輪、２７ 外輪、２８ ベアリング、２９支持部
材、３０ イコライズ機構、３１ ピストン、３２ 駆
動軸、３３ 軸受け、３４ ガイドロッド、３５ スラ
イド板、３６ 絶縁板、３７ 導電板、３８ カバー、
４０ 二次ケーブル、４１ 端子、４２ 端子、４３
導電部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 良昭 栃木県塩谷郡高根沢町上高根沢2900 本田 技研工業株式会社栃木製作所内 (72)発明者 熊谷 徹 埼玉県狭山市新狭山一丁目10番１号 ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 谷口 淳一 神奈川県川崎市多摩区枡形１丁目23番１号 株式会社電元社製作所内 (72)発明者 元木 隆夫 神奈川県川崎市多摩区枡形１丁目23番１号 株式会社電元社製作所内 Ｆターム(参考） 4E065 AA05 BA03 BB03 DA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の電極チップを駆動するための第１
   のアクチュエータと、前記第１のアクチュエータを支持
   すると共に先端に前記電極チップと対応する他方の電極
   チップを有するガンアームと、前記ガンアーム側に固定
   された正負給電部とを有し、前記給電部の近傍に、流体
   圧又は電気的な第２のアクチュエータにより溶接トラン
   スからの通電経路を接続するための正負給電用加圧接触
   子を開閉動作する給電ユニットを配置し、それによって
   当該スポット溶接機への前記接触子と前記給電部との機
   械的及び／又は電気的な接続と開放に必要な動作を行う
   抵抗スポット溶接機。
2. 【請求項２】 前記給電ユニットの正負給電用加圧接触
   子は前記溶接機本体を回転する回転中心線と同心上に配
   置したことを特徴とする請求項１の抵抗スポット溶接
   機。
3. 【請求項３】 前記給電部はガンアーム側に配置された
   正負導電板からなり、前記導電板には上記回転中心線と
   同心上において貫通した円筒状の正負固定接触子がそれ
   ぞれ固定され、各固定接触子の内径には正負可動接触子
   が同心上に挿入され、前記固定接触子の内周面と前記可
   動接触子の外周面とを円すい形とし、前記正負可動接触
   子を前記第２のアクチュエータで直線的に駆動し、それ
   によって前記固定接触子と可動接触子との前記円すい形
   のテーパ面にクサビ作用による加圧力を発生し得るよう
   にした請求項１又は２の抵抗スポット溶接機。
4. 【請求項４】 前記正負可動接触子の一方は前記第２の
   アクチュエータの駆動軸に、他方は前記第２のアクチュ
   エータの本体側にそれぞれ固定され、前記第２のアクチ
   ュエータの本体はロボット側またはベイルサポート式吊
   り金具装置に支持され、上記正負二つの可動接触子をイ
   コライズ動作させて前記開閉動作を行う請求項１、２又
   は３の抵抗スポット溶接機。