JP2003039175A - スポット溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極４、８の温度安定を計って電極４、８の
消耗を押さえ、かつ作業効率を落とすことなく安定的に
スポット溶接を行えるスポット溶接装置１を提供する。 【解決手段】 主電極４と副電極８からなる一対の電極
４、８を複数組み（４組）備える。そして、連続した各
ワークとしてのアーマチュア２のコンミテータ部３に対
応して複数組みの一対の電極４、８の内の一対の電極
４、８が順次切替えられる電極保持部５、移動体ブロッ
ク６、および第１スライドレール７等からなる電極切替
え手段を有し、順次切替えられる複数組みの一対の電極
４、８が一巡した以降の繰返し溶接時に供される一対の
電極４、８の溶接前時における先端部温度は、既定温度
領域を維持するように切替え使用される一対の電極４、
８の組数、あるいはワークの送り速度の少なくとも一方
が適合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークが一対の電
極間にセットされ、その電極間に溶接電流を流すことで
ワークに抵抗発熱を生じさせて行われるスポット溶接装
置に関し、特に、ワークを順次切替えて連続して行われ
るスポット溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりのワークを順次切替えて連続し
て行われるスポット溶接としては、ワーク（被溶接部）
に対し一対の電極を圧接させ、その電極間に溶接電流を
流すことでワークに抵抗発熱を生じさせてワークをスポ
ット溶接している。そして、ワークが順次切替えられ、
この連続したワークを同一の一対の電極を用いて繰り返
しスポット溶接が行われるスポット溶接装置が知られて
いる。この連続したワークを同一の一対の電極を用いて
繰り返しスポット溶接を行う際、これら電極の温度はワ
ークが準じ切替えられて溶接回数が増えるに従い昇温さ
れていく。この昇温される状態にて連続したワークを同
一の溶接条件にてスポット溶接を行うと、溶接状態が不
安定となり溶接不良が発生する。詳細には、電極の温度
上昇は、電極間における通電抵抗を低下させ通電電流値
を増大させる。そして、この通電電流の増大により加熱
されるワークの温度が上昇して高温溶融させて溶接部周
辺の変形、あるいは溶接部の溶接強度低下等の溶接不良
に至るのである。

【０００３】そこで、連続したワークをスポット溶接す
る際には、各ワーク毎に溶接条件を変更制御する等の対
策が行われている。この対策として、例えば通電時間を
短くする、あるいは通電電流を減少させて溶接部の溶融
温度を低下させたり、ワークの送り速度を遅くして電極
が冷やされる時間を稼ぐ等の対応が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ワーク毎に溶
接条件を変更制御する等の対策は、ワークの溶融される
温度を適温となる条件に合わせるのが困難であるととも
に制御する装置が高価複雑となる。また、電極の温度を
一定温度に保つようにワークの送り速度を遅くして電極
が冷やされる時間を設定すると作業効率が低下する。ま
た更に、電極の温度が所定温度領域に保たれなくて高温
となると、電極を消耗させる等の問題がある。

【０００５】本発明の目的は上記の点に鑑み、電極の温
度安定を計って電極消耗を押さえ、かつ作業効率を落と
すことなく安定的にスポット溶接を行えるスポット溶接
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項１記載のスポット溶接装置によ
ると、一対の電極を複数組み備える。そして、連続した
各ワークに対応して複数組みの一対の電極の内の一対の
電極が順次切替えられる電極切替え手段を有しているこ
とを特徴とする。

【０００７】それにより、一対の電極が連続して各ワー
クを溶接することがなくなり再度その一対の電極が溶接
に供されるまでの時間を長く設定可能となる。このこと
は、一対の電極の冷やされる時間を稼ぐことができると
ともに、ワークの送り速度を遅くすることなく電極の温
度安定が可能となる。このように、電極の温度を安定さ
せれば、電極間に通電される溶接電流も安定して溶接状
態を安定させることができる。つまり、電極の温度安定
を計って電極消耗を押さえ、かつ作業効率を落とすこと
なく安定的にスポット溶接を行えるスポット溶接装置を
提供できる。

【０００８】本発明の請求項２の記載によると、順次切
替えて連続使用される複数組みの一対の電極が一巡した
以降の繰返し溶接時に供される一対の電極の溶接前時に
おける先端部温度は、既定温度領域を維持するように切
替え使用される一対の電極の組数、あるいはワークの送
り速度の少なくとも一方が適合されることを特徴とす
る。

【０００９】このように、切替え使用される一対の電極
の組数、あるいはワークの送り速度の少なくとも一方を
適合することで、電極切替え手段を構成させるスポット
溶接装置の体格規模と作業効率の双方を両立できる適合
が行われ、電極の先端部温度が既定温度領域に維持され
るスポット溶接装置を提供できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態である
スポット溶接装置を図面を参照して詳細に説明する。な
お、以下説明するスポット溶接装置は、ワーク（被溶接
部）を一対の電極間にセットし、その電極間に溶接電流
を流すことでワークに抵抗発熱を生じさせてスポット溶
接が行われる。そして、ワークを順次切替えて連続して
行われるスポット溶接装置であって、このスポット溶接
装置における電極の先端部の温度安定を計って電極消耗
を押さえ、かつ作業効率を落とすことなく安定的にスポ
ット溶接（以降、単に溶接と呼称する。）が行える技術
に関する。

【００１１】図１は、本発明のスポット溶接装置１を示
す全体構成図であり、図１（ａ）は、正面図、図１
（ｂ）は、側面図である。図２は、図１中のワークとし
てのアーマチュア２のコンミテータ部３周辺を示す部分
拡大図である。図３は、図２中のＢ部を示す部分拡大図
である。なお、前記したアーマチュア２は、図示しない
フューエルポンプの一構成部品である。

【００１２】スポット溶接装置１は、主電極支持構成
体、副電極支持構成体、およびワーク支持構成体等から
構成される。主電極支持構成体は、棒形状の複数本の主
電極４、この複数本の主電極４を保持する電極保持部
５、電極保持部５を図１中上下方向に移動可能とさせて
搭載される移動体ブロック６、およびこの移動体ブロッ
ク６を図１中左右方向に移動可能に保持する第１スライ
ドレール７等を備えている。前記した電極保持部５、移
動体ブロック６、および第１スライドレール７は、請求
項１に記載の電極切替え手段を構成している。なお、電
極保持部５の一部は、主電極４の先端部近傍と接触しな
がら摺動可能に案内する冷却ブロック５Ａが形成され
る。この冷却ブロック５Ａは、主電極４の溶接時におけ
る温度上昇を抑える冷却効果を持つ。

【００１３】副電極支持構成体は、上記した複数本の主
電極４に対応させた数の副電極８、この複数本の副電極
８を支持する副電極ブロック９、副電極ブロック９が図
１中上下方向に移動可能とさせて搭載される支持台１
０、およびこの支持台１０図１中左右方向に移動可能に
保持する第２スライドレール１２等を備えている。本実
施形態では、主電極４および副電極８からなる一対の電
極４、８を４組備える。なお、本実施形態に示す一対の
電極４、８を構成する内の副電極８は、副電極ブロック
９から延びる２つの電極板からなり（図３（ａ）参
照）、２つの電極板の間の空間に主電極４が両者４、８
を直接に接触させることなく配設可能とする構成であ
る。

【００１４】ワーク支持構成体は、アーマチュア２を保
持するとともにアーマチュア２を回転させるワーク保持
部１１を備え、このワーク保持部１１は支持台１０とは
別位置に保持されており図示を省略する。なお、アーマ
チュア２は、ワークとしてのコンミテータ部３を８個
（８極）有しており、前述したようにアーマチュア２を
回転させることによりワーク（コンミテータ部３）を順
次切替える動作を行う。

【００１５】上記した主電極４および副電極８によって
コンミテータ部３が溶接される構成を図３を用いて説明
する。コンミテータ部３は、コンミテータ部３より延設
される爪部３Ａを有し、アーマチュア２よりの巻線が爪
部３Ａに巻回されたのちに爪部３Ａを湾曲させながらコ
ンミテータ部３と溶接させる構成である（詳細は図示省
略する）。つまり、溶接すべきコンミテータ部３が位置
決めされたのち副電極８がコンミテータ部３へ当接さ
れ、主電極４が各々コンミテータ部に圧接されて図３中
破線に示す状態に変形しコンミテータ部３へ爪部３Ａの
先端側が接触される。そして、この接触状態から主電極
４および副電極８間に溶接電流が通電され、コンミテー
タ部３と爪部３Ａの両者を溶融接合させる溶接が行われ
る。

【００１６】次に、図３に述べた一対の電極４、８を用
いて、１つのワーク（コンミテータ部３）の溶接が行わ
れたのちにおけるコンミテータ部３を順次切替え、連続
して溶接が行われる本発明のスポット溶接装置１につい
て、図４および図５を用いて以下説明する。図４は、図
１中のスポット溶接装置１を用いた電極４、８の切替え
状態を示す状態図であり、図４（ａ）は、電極４、８の
切替え前状態図、図４（ｂ）は、電極４、８の切替え後
状態図である。図５は、電極４、８の温度が所定温度領
域（後述する）に安定する原理を説明する説明図であ
る。

【００１７】図４（ａ）に示す状態は、溶接が行われた
のちに電極保持部５が図４中上方に移動して主電極４が
爪部３Ａから離され、副電極８は副電極ブロック９が図
４中上方向に移動してコンミテータ部３から離された状
態であり、図５中（イ）点にこの溶接前時の主電極４の
先端部温度を示す。なお、本実施形態にて示す一対の電
極４、８において、主電極４の先端部と爪部３Ａとの接
触面積は、副電極８とコンミテータ部３との接触面積に
比して小さく形成させてあり、溶接時における温度は主
電極４の先端部の方が副電極８の先端部より高温度とな
る。このことから、図５中に示す電極先端部温度とはこ
の主電極４の先端部の温度を示し、以降、説明の便宜
上、主電極４先端部の温度についてのみ記す。

【００１８】図４（ａ）に示す状態からコンミテータ部
３の切替えおよび一対の電極４、８の切替えが行われて
図４（ｂ）に示す状態となる。つまり、ワーク保持部１
１によりアーマチュア２が図４（ｂ）中Ｃ方向に回転さ
れ、未溶接のコンミテータ部３へ切替えられる。そし
て、第１スライドレール７上を移動体ブロック６が図４
（ｂ）中Ｄ方向に移動、および第２スライドレール１２
上を支持台１０が図４（ｂ）中Ｅ方向に移動し、４組み
の一対の電極４、８の内の次（先使用の一対の電極の隣
りに位置する）の一対の電極４、８へ切替えられる。こ
の後、電極保持部５および副電極ブロック９が図４
（ｂ）中下方向に移動され、図３の説明時に述べたのと
同要領にて溶接が行われる。

【００１９】この切替えられた溶接前時における主電極
４先端部の温度を図５中（ロ）点に示す。つまり、前述
した図５中（イ）点とほぼ同温度である。図５中（ハ）
に示す主電極４先端部の温度特性線は、同一の一対の電
極４、８を用いて繰り返し同一の溶接条件にて連続する
コンミテータ部３の溶接が行われた場合を示す。つま
り、先の溶接後から次の溶接前の時間間隔が充分に取ら
れておらず、この状態にて溶接が繰り返されると溶接前
時における主電極４先端部の温度は右肩上がりに上昇し
ていく。

【００２０】そこで、本発明の前記した電極切替え手段
を用いれば一対の電極４、８が連続して各ワークを溶接
することがなくなり、一巡されて再度その一対の電極
４、８が溶接に供されるまでの時間（図５中のＴであ
り、本実施形態では約８秒）を長く設定可能となり、図
５中（ホ）に示す主電極４先端部の温度特性線となる。
なお、温度特性線（ハ）、（ホ）ともに、図示の便宜上
実際の溶接時における温度特性とは異なる表記である。
例えば、溶接電流が通電された際の主電極４先端部の最
高温度は、約９００℃である。

【００２１】図５中（ニ）点は、４組の一対の電極４、
８が一巡した時に図５中（イ）点とほぼ同温度に一対の
電極４、８が冷やされ、既定温度領域に維持できた状態
を示す。なお、この既定温度領域とは、図５中のＬ１、
Ｌ２ラインの範囲内温度のことを示し、電極４、８の温
度を安定させることにより電極４、８間に通電させる溶
接電流を安定させて溶接状態を安定させている。本実施
形態では、Ｌ１、Ｌ２の温度を各々３０℃、４０℃とし
ている。

【００２２】このように構成させたスポット溶接装置１
は、切替え使用される一対の電極４、８の組数、および
ワークの送り速度の双方を適合させて溶接前の電極４温
度を既定温度領域に維持させている。それにより、溶接
の作業効率と、電極４の温度安定による電極４の消耗抑
制効果のあるスポット溶接装置１となる。

【００２３】なお、本発明の実施にあたり、既定温度領
域を維持するように切替え使用される一対の電極４、８
の組数、およびワークの送り速度の双方を適合させた
が、切替え使用される一対の電極４、８の組数、あるい
はワークの送り速度の少なくとも一方が適合されればよ
い。それにより、電極切替え手段を構成させるスポット
溶接装置の体格規模と溶接の作業効率の双方を両立でき
る適合が行われ、電極４、８の先端部温度が既定温度領
域に維持されるスポット溶接装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスポット溶接装置を示す全体構成図で
あり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図である。

【図２】図１中のワークとしてのアーマチュアのコンミ
テータ部周辺を示す部分拡大図である。

【図３】図２中のＢ部を示す部分拡大図である。

【図４】図１中のスポット溶接装置を用いた電極の切替
え状態を示す状態図であり、（ａ）は、電極の切替え前
状態図、（ｂ）は、電極の切替え後状態図である。

【図５】電極の温度が所定温度領域に安定する原理を説
明する説明図である。

【符号の説明】

１ スポット溶接装置 ３ アーマチュアのコンミテータ部（ワークの一部を構
成） ４ 主電極（一対の電極の一方を構成） ５ 電極支持部（電極切替え手段の一部を構成） ６ 移動体ブロック（電極切替え手段の一部を構成） ７ 第１スライドレール（電極切替え手段の一部を構
成） ８ 副電極（一対の電極の他方を構成）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを順次切替え連続してスポット溶
   接が行われるスポット溶接装置において、 一対の電極を複数組み備え、 連続した各ワークに対応して前記複数組みの一対の電極
   の内の一対の電極が順次切替えられる電極切替え手段を
   有していることを特徴とするスポット溶接装置。
2. 【請求項２】 順次切替えて連続使用される前記複数組
   みの一対の電極が一巡した以降の繰返し溶接時に供され
   る一対の電極の溶接前時における先端部温度は、既定温
   度領域を維持するように切替え使用される一対の電極の
   組数、あるいは前記ワークの送り速度の少なくとも一方
   が適合されることを特徴とする請求項１記載のスポット
   溶接装置。