JP2003320461A

JP2003320461A - スポット溶接機

Info

Publication number: JP2003320461A
Application number: JP2002132782A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Suzuki; 信幸鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2003-11-11

Abstract

(57)【要約】【課題】設備コストや設備の設置場所の確保を考慮す
ることなく、打点位置への正確なワークの位置合せを行
うことを可能とし、溶接品質の向上と溶接コストの低減
とを両立させる。【解決手段】サポートユニット８の、ワーク受け部９
をワークＷの最適位置（穴）に当接させることにより、
下部電極７と共にワークＷを支え、スポット溶接機１の
打点位置へと正確に位置合せする。ワーク受け部９は、
フレキシブルアーム10によって、任意の姿勢に保持され
ることから、ワークＷの形状の違いにかかわらず、ワー
クＷを、スポット溶接機１の打点位置へと正確に位置合
せすることができる。ワーク受け部９は、位置決めピン
およびマグネットを備え、ワークＷの穴に位置決めピン
を係合させることのみによってワークＷを位置決めし、
かつ、マグネットの磁力によってワークＷを固定するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、任意形状のワーク
にスポット溶接を施すためのスポット溶接装置の改良に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スポット溶接を行う際には、作業
者がワークを持って溶接ガンの打点位置にワークを保持
する手法や、かかるワークの保持をロボットアームによ
って行う手法が一般的であった。また、ワーク形状に合
わせた専用の保持冶具を作成して、これを溶接ガンに取
り付け、前記保持冶具上にセットしたワークに対し、ス
ポット溶接を行う手法も採られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、作業者
がワークを持ってスポット溶接を行う手法では、溶接作
業を続けるうちに、スポット溶接機の打点位置へのワー
クの位置合せにばらつきを生ずる等、品質管理の点を考
慮する必要があった。また、ワークがある程度大きな物
である場合には、ワークによって溶接ガンの固定側電極
が隠れてしまい、打点位置への正確なワークの位置合せ
が困難となるおそれもあった。一方、ワークの保持をロ
ボットアームによって行う手法では、常に、打点位置へ
の正確なワークの位置合せを行うことが可能であり、品
質管理の点では有利であるが、ロボットアームの設置場
所を確保する必要があり、また、設備コストの上昇を避
けることが出来ないといった問題があった。

【０００４】また、ワーク形状に合わせた専用の保持冶
具を作成して、これを溶接ガンに取り付ける手法は、常
に、打点位置への正確なワークの位置合せを行うことが
可能であり、品質管理の点では有利であるが、ワーク形
状が異なる毎に、専用冶具を作成する必要があった。ま
た、同時に複数種類のワークにスポット溶接を行う必要
がある場合には、異なる専用冶具を複数の溶接ガンに固
定して溶接を行う必要があることから、設備コストの増
大や複数の溶接機の設置スペースの確保が必要となる、
といった課題を包含するものであった。本発明は、上記
課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、スポット溶接を行うための、設備コストや設備の
設置場所の確保を考慮することなく、打点位置への正確
なワークの位置合せを行うことを可能とし、溶接品質の
向上と溶接コストの低減とを両立させることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の請求項１に係るスポット溶接機は、溶接ガ
ンの固定側電極に、任意形状のワークの溶接点を接触さ
せた状態で、前記ワークの最適位置を保持して前記ワー
クを位置決めするサポートユニットを備えることを特徴
とするものである。本発明によれば、任意形状のワーク
の溶接点を溶接ガンの固定側電極に接触させた状態で、
前記サポートユニットを前記ワークの最適位置に当接さ
せて前記ワークを溶接姿勢に保持することで、作業者が
手でワークを保持することなく、任意形状のワークを、
スポット溶接機の打点位置へと正確に位置合せすること
ができる。

【０００６】また、本発明の請求項２に係るスポット溶
接機は、請求項１記載のスポット溶接機において、前記
サポートユニットは、前記ワークの最適位置に当接する
ワーク受け部と、当該ワーク受け部を任意の姿勢に保持
するフレキシブルアームとを有するものである。本発明
によれば、前記ワーク受け部を、前記ワークの最適位置
に当接させることにより、前記溶接ガンの固定側電極と
共にワークを支え、スポット溶接機の打点位置へと正確
に位置合せすることができる。しかも、前記ワーク受け
部は、前記フレキシブルアームによって、任意の姿勢に
保持されることから、ワーク形状の違いにかかわらず、
ワークを、スポット溶接機の打点位置へと正確に位置合
せすることができる。

【０００７】また、本発明の請求項３に係るスポット溶
接機は、請求項２記載のスポット溶接機において、前記
フレキシブルアームは、複数の節と、当該複数の節の間
を連結する、任意の角度に固定可能な自在継手とからな
るものである。本発明によれば、前記フレキシブルアー
ムは、前記自在継手の角度を任意の角度に固定し、その
形状を自在に変えて前記ワーク受け部を保持すること
で、ワーク形状の違いにかかわらず、任意形状のワーク
を、スポット溶接機の打点位置へと正確に位置合せする
ことができる。

【０００８】また、本発明の請求項４に係るスポット溶
接機は、請求項２または３記載のスポット溶接機におい
て、前記ワーク受け部は、位置決めピンおよびマグネッ
トの少なくとも一方を備えるものである。本発明によれ
ば、前記ワーク受け部は、位置決めピンおよびマグネッ
トの少なくとも一方を備えることで、ワークの穴に位置
決めピンを係合させることでワークを固定し、または、
鉄製のワークを磁力によって固定し、任意形状のワーク
を、スポット溶接機の打点位置へと正確に位置合せする
ことができる。

【０００９】また、本発明の請求項５に係るスポット溶
接機は、請求項１から４のいずれか１項記載のスポット
溶接機において、前記サポートユニットを着脱自在に備
えるものである。本発明によれば、前記サポートユニッ
トを、必要に応じて複数用い、任意の複数の位置でワー
クを保持し、任意形状のワークを、スポット溶接機の打
点位置へと正確に位置合せすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１１】図１には、本発明の第１の実施の形態に係
るスポット溶接機１を示している。スポット溶接機１
は、溶接機本体２に固定された上アーム３と下アーム４
とを有している。そして、上アーム３には加圧シリンダ
５を設けて、加圧シリンダ５で、上部電極６を昇降自在
に支持している。また、下アーム４には下部電極７を固
定している。したがって、スポット溶接機１は、上部電
極６を可動側電極とし、下部電極７を固定側電極とする
溶接ガンの構成を有している。また、スポット溶接機１
には、任意形状のワークＷを保持するサポートユニット
８を備えている。サポートユニット８は、下部電極７
に、ワークＷの溶接点を接触させた状態で、ワークＷの
最適位置（後述する）を保持してワークＷを位置決めす
るものである。そして、サポートユニット８は、ワーク
Ｗに当接するワーク受け部９と、ワーク受け部９を任意
の姿勢に保持するフレキシブルアーム10とを有してい
る。なお、図１の例では、フレキシブルアーム10の基端
部は、絶縁プレート11を介して、サポートベース12によ
り上アーム３に固定されている。

【００１２】ところで、図示のフレキシブルアーム10
は、図２にも示すように、複数の節13と、これら複数の
節の間を連結する、任意の角度に固定可能な自在継手14
（図中には、省略図示している。）とからなるものであ
る。また、ワーク受け部９は、位置決めピン15およびマ
グネット16を備えている。さらに、スポット溶接機１
は、上部電極６の昇降動作に係る両手式起動ボタン17を
備えている。

【００１３】ここで、スポット溶接機１を用いてワーク
Ｗにワーク小物Ｗ’を溶接する手順を説明する。なお、
本発明の第１の実施の形態にかかるワークＷは、鉄製の
自動車エンジン用オイルパンであり、複数の穴Ｗａを有
しているが、他の任意形状のワークＷに関しても、同様
に取扱うことが可能である。

【００１４】具体的手順として、まず、図２に示すよう
に、ワークＷの所定位置にワーク小物Ｗ’をセットし
て、ワーク小物仮止め冶具18で両者を固定する。次に、
図１に示すように、下部電極７に、ワークＷの溶接点19
を接触させた状態で、ワーク受け部９の位置決めピン15
をワークＷの穴Ｗａに挿入する。この際、フレキシブル
アーム10を自在に曲げて、ワークＷの溶接点19が上部電
極６と下部電極７とを結ぶ線上に一致し、かつ、上部電
極６と下部電極７との先端面にワークＷの溶接点19が密
着し得る溶接姿勢となるように、ワーク受け部９の位置
及び角度を調節する。そして、ワークＷの穴Ｗａにワー
ク受け部９の位置決めピン15を挿入することで、ワーク
Ｗに対するワーク受け部９の位置決めを確実に行い、か
つ、マグネット16の磁力によって、ワークＷをワーク受
け部９に確実に固定する。このように、ワークＷに穴Ｗ
ａ等、位置決めに適した形状部分がある場合には、かか
る穴Ｗａ等を「最適位置」として、ワーク受け部９によ
り、ワークＷを保持する。なお、ここまでの作業は、作
業者が実際にワークＷを手で持ち、行うものである。

【００１５】続いて、作業者は、サポートユニット８お
よび下部電極７によって安定支持されたワークＷから手
を離し、両手式起動ボタン17を両手で操作することで、
上部電極６を下降させ、下部電極７と共にワークＷおよ
びワーク小物Ｗ’を挟持して、ワークＷおよびワーク小
物Ｗ’をスポット溶接する。図２に示すように、ワーク
Ｗの溶接点19が複数ある場合には、作業者は、再び手作
業で、ワーク受け部９の位置決めピン15をワークＷの穴
Ｗａに挿入したまま、例えば図３に示す状態から図４に
示す状態へと、フレキシブルアーム10の湾曲形状を変化
させて、ワークＷの姿勢を変え、別の溶接点19を下部電
極７に接触させ、かつワークＷを適切な溶接姿勢となる
ようにセットし直し、スポット溶接を進めて行くことが
できる。

【００１６】上記構成をなす、本発明の第１の実施の形
態により得られる作用効果は、以下の通りである。ま
ず、本発明の第１の実施の形態によれば、サポートユニ
ット８の、ワーク受け部９をワークＷの最適位置（穴Ｗ
ａ）に当接させることにより、下部電極７と共にワーク
Ｗを支え、スポット溶接機１の打点位置へと正確に位置
合せすることができる。しかも、ワーク受け部９は、フ
レキシブルアーム10によって、任意の姿勢に保持される
ことから、ワークＷの形状の違いにかかわらず、ワーク
Ｗを、スポット溶接機１の打点位置へと正確に位置合せ
することができる。また、フレキシブルアーム10は、自
在継手14の角度を任意の角度に固定し、その形状を自在
に変えてワーク受け部９を保持することで、ワークＷの
形状の違いにかかわらず、任意形状のワークＷを、スポ
ット溶接機１の打点位置へと正確に位置合せすることが
できるものである。

【００１７】しかも、ワーク受け部９は、位置決めピン
15およびマグネット16を備えることで、ワークＷをワー
ク受け部９に固定する操作を特に行うことなく、ワーク
Ｗの穴Ｗａに位置決めピン15を係合させることのみによ
ってワークＷを位置決めし、かつ、マグネット16の磁力
によってワークＷを固定して、スポット溶接機１の打点
位置へと正確に位置合せすることができる。したがっ
て、スポット溶接機１によれば、任意形状のワークＷの
溶接点19を下部電極７に接触させた状態で、サポートユ
ニット８をワークの最適位置に当接させて、ワークＷを
溶接姿勢に保持することで、作業者が手でワークＷを保
持することなく、任意形状のワークＷを、スポット溶接
機１の打点位置へと正確に位置合せすることが可能とな
る。

【００１８】すなわち、本発明の第１の実施の形態に係
るスポット溶接機１によれば、従来の手作業による場合
のごとく、スポット溶接機の打点位置へのワークの位置
合せにばらつきを生ずることもなく、ワークによって溶
接ガンの固定側電極が隠れてしまうような場合でも、打
点位置への正確なワークの位置合せを行うことが可能と
なる。また、従来のワークの保持をロボットアームによ
って行う手法や、ワーク形状に合わせた専用の保持冶具
を作成して、これを溶接ガンに取り付ける手法のごと
く、設備コストの増大や溶接機の設置スペースの確保が
必要となるといったこともなく、溶接品質の向上と溶接
コストの低減とを両立させることが可能となる。さら
に、作業者は、サポートユニット８および下部電極７に
よって安定支持されたワークＷから手を離し、両手式起
動ボタン17を両手で操作することで、ワークＷおよびワ
ーク小物Ｗ’をスポット溶接することができるので、溶
接時にいわゆる遊び手が無くなり、防護カバーの設置等
の安全対策をあえて採る必要も無く、設備の簡略化と、
設備コストの増大の回避を図ることができる。また、両
手式起動ボタン17を用いることにより、従来のスポット
溶接機の起動ペダルが不用となり、スポット溶接機１の
足元から、障害物を無くすことができる。

【００１９】続いて、図５を参照しながら、本発明の第
２の実施の形態に係るスポット溶接機20の説明をする。
なお、図５には、本発明の第１の実施の形態に係るスポ
ット溶接機と特に異なる部分を図示し、両者の同一部分
若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略す
る。

【００２０】本発明の第２の実施の形態に係るスポット
溶接機20は、サポートユニット８を、下アーム４の下部
電極７の近傍に、着脱自在に備えるものである。具体的
には、フレキシブルアーム10の基端部を、マグネット着
脱式サポートベース21で支持し、かつ、下アーム４の下
部電極７の近傍の複数位置には、絶縁プレート11を介し
て、鉄製のサポートベース12を固定したものである。ま
た、ワーク受け部９は、位置決めピン15のみ有しマグネ
ット16を備えていない。

【００２１】そして、本発明の第２の実施の形態に係る
スポット溶接機20によれば、サポートベース12に対しマ
グネット着脱式サポートベース21を着脱することで、ワ
ークＷの形状に応じて、適宜サポートユニット８の数を
増減してワークＷを支持することができるので、任意形
状のワークＷを確実に支持し、スポット溶接機１の打点
位置へと正確に位置合せすることが可能となる。サポー
トユニット８の着脱機構としては、マグネット着脱式サ
ポートベース21の他にも、例えば、下アーム４の複数箇
所に固定用ピンを立て、かかる固定用ピンに係合するク
ランプ機構をサポートベースに持たせることで、適切な
位置の固定用ピンを選択してサポートユニット８を適宜
取り付けることが可能となる。なお、ワーク受け部９
は、本発明の第１の実施の形態の場合と異なり、マグネ
ット16を有していないが、本発明の第２の実施の形態で
は、複数のサポートユニット８のワーク受け部９と、下
部電極７とで、ワークＷを多点支持することとなるの
で、磁力による吸着・固定は特に必要としないものであ
る。また、マグネット16を用いないことにより、非鉄金
属のスポット溶接にも用いることが可能となる。

【００２２】また、本発明の第２の実施の形態に係るス
ポット溶接機20のサポートユニット８を、本発明の第１
の実施の形態に係るスポット溶接機１に併用することも
可能である。また、ワークＷが穴Ｗａを備えない鉄製の
物である場合には、ワーク受け部９の位置決めピン15に
変えて、マグネット着脱式サポートベース21と同様の着
脱式マグネットを用い、ワークＷの最適位置（この場合
には、ワーク受け部９を安定して吸着させることが可能
な面形状を有する位置である。）にワーク受け部９を吸
着させることにより、同様の作用効果を得ることができ
る。

【００２３】さらに、詳しい説明は省略するが、サポー
トユニット８のフレキシブルアームとして、本発明の第
１の、第２の実施の形態に係るフレキシブルアーム10に
替えて、６軸多関節ロボットアームに類似するものであ
って、駆動機構は持たないが、各関節のブレーキ機構を
備えたアームや、変形が可能な蛇腹状のチューブ等を用
いることも可能である。また、サポートユニット８のワ
ーク受け部９として、ワークの一部を挟持することが可
能なクランプや、フック等を用いることも可能である。

【００２４】

【発明の効果】本発明はこのように構成したので、設備
コストや設備の設置場所の確保を考慮することなく、打
点位置への正確なワークの位置合せを行うことが可能と
なり、溶接品質の向上と溶接コストの低減とを両立させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るスポット溶接
機を示す概略図である。

【図２】図１に示すスポット溶接機のサポートユニット
と、ワークとの関係を示す斜視図である。

【図３】図１に示すスポット溶接機により、スポット溶
接を行う様子を示す模式図である。

【図４】図１に示すスポット溶接機により、スポット溶
接を行う様子を示す模式図であって、図３とは異なる姿
勢での溶接作業を示す模式図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係るスポット溶接
機の要部を示す概略斜視図である。

【符号の説明】

１、20 スポット溶接機６上部電極７下部電極８サポートユニット９ワーク受け部 10 フレキシブルアーム 11 絶縁プレート 12 サポートベース 13 複数の節 14 自在継手 15 位置決めピン 16 マグネット 19 溶接点 21 マグネット着脱式サポートベースＷワークＷ’ワーク小物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接ガンの固定側電極に、任意形状のワ
ークの溶接点を接触させた状態で、前記ワークの最適位
置を保持して前記ワークを位置決めするサポートユニッ
トを備えることを特徴とするスポット溶接機。
【請求項２】前記サポートユニットは、前記ワークの
最適位置に当接するワーク受け部と、当該ワーク受け部
を任意の姿勢に保持するフレキシブルアームとを有する
ことを特徴とする請求項１記載のスポット溶接機。
【請求項３】前記フレキシブルアームは、複数の節
と、当該複数の節の間を連結する、任意の角度に固定可
能な自在継手とからなることを特徴とする請求項２記載
のスポット溶接機。
【請求項４】前記ワーク受け部は、位置決めピンおよ
びマグネットの少なくとも一方を備えることを特徴とす
る請求項２または３記載のスポット溶接機。
【請求項５】前記サポートユニットを着脱自在に備え
ることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載
のスポット溶接機。