JP2004136292A

JP2004136292A - 電気溶接機用アース接続装置

Info

Publication number: JP2004136292A
Application number: JP2002300879A
Authority: JP
Inventors: Naoki Negi; 根木　直樹
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】溶接用アースを接続位置に限定されることなく容易に母材に接続する事の出来る溶接用アース接続装置を提供する。
【解決手段】アース接続装置はワークの片側に押しつける接続装置であってその接続電極は薄い導電材帯板３を複数枚積層し、これを弓状に曲げこれの凸側をワークに臨ませるようにする。従ってワークに不都合の凹凸があったとしても帯板が撓みワークの形状に応じて電極が変形し十分な接触面積を確保する事ができ電気的導通を確実なものにして安定した溶接が可能となる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気溶接機に必須のアース接続装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気溶接は、溶接機から２本のケーブルを延ばし、一方に溶接電極、他方にアース電極を設け、アース電極を金属製ワークに接続し、溶接電極をワークに近づけることで電気回路を形成し、溶接電極とワークとの間にアークを形成することを作動原理とする。
前記アース電極をワークに接続する機構として、シリンダで開閉する挟持機構によりアース電極をワークに押圧するものが知られている（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２８５８７２号公報（図２）
【０００４】
特許文献１の図２を、次図で再掲する。
図１０は特開平９−２８５８７２号公報（図２）の再掲図であり、アース電極装置ＥＡでは、バックバー支持ベース２９に設けたバックバー３３で、ドアインナパネルＷ２を支え、そこへ加圧シリンダ３８の作用で移動するアース電極４４を押付ける。
【０００５】
すなわち、ドアインナパネルＷ２をバックバー３３とアース電極４４とで挟持することで、アース電極４４をドアインナパネルＷ２に接続する。
符号２５はサービスホールであり、バックバー３３及びバックバー支持ベース２９はこのサービスホール２５を通過させることが前提となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
バックバー３３及びバックバー支持ベース２９を、サービスホール２５に差し入れ、後に引き抜くことは、操作が煩雑になり、溶接作業時間の増大に繋がる。又、ワークにサービスホールに相当する穴を開けることができないときには、ワークのエッジを挟持させることになるが、これではアース電極４４の接続位置が限定され、作業が煩雑化する。
【０００７】
このように、ワークを挟持する方式のアース電極装置では、作業時間の増大、接続位置の自由度が小さくなるなどの課題がある。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し得るアース接続装置で且つ従来の挟持方式アース電極装置に代わるアース接続装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、電気溶接機に繋がるアース電極をワークの片面に押付ける方式のアース接続装置であって、アース電極は、薄い導電材帯板を複数枚積層し、これを弓状に曲げ、これの凸側面をワークに臨ませるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
薄い導電材帯板を複数枚積層することで、重ね板ばねを構成し、更にこれを予め弓状に曲げておくことにより、湾曲重ね板ばねを得る。凸側面側をワークに接触させる。ワークに不都合な凹凸があったとしても、最もワークに近い側の帯板が撓み、この撓みに連れて隣接する帯板が撓む如くにワークの形状に応じて、電極が変形する。
従って、各種の形状のワークに対し、本発明のアース接続装置は、十分に大きな接触面積を確保することができ、電気的導通を確保することができ、所定の溶接を行わせることができる。
【００１０】
湾曲重ね板ばね状のアース電極を採用したことにより、ワークの片面にのみ押付けることでアース接続が完了する。この結果、本発明は、従来の挟持方式アース電極装置に比較して、格段に短い時間でアース接続、解除作業が完了し、溶接作業時間を短縮することができる。
【００１１】
請求項２では、複数枚の導電材帯板は、弓状に曲げた状態で、少なくとも所定厚さ毎に隙間を持たせたことを特徴とする。
【００１２】
アース電極の曲げ剛性は、帯板の厚さの二乗に比例する。帯板の少なくとも所定厚さ毎に隙間を持たせれば、個々の帯板は小さな外力で曲がる。従って、より容易にアース電極形状を、ワーク形状に倣わせることができる。
【００１３】
請求項３では、アース電極の裏側に、ワーク反力によりアース電極が一定値撓んだときに、アース電極を支えてそれ以上の撓みの増加を防止するストッパ部材を備えたことを特徴とする。
【００１４】
ストッパ部材により、アース電極の過度な撓みを防止し、アース電極の破損を防止する。また、ストッパ部材により、ワークへのアース電極の押付け力を増すことができ、ワークに対するアース電極の接触性を強化することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係るアース接続装置の正面図であり、アース接続装置１０は、ロボットアーム１１に取付けたシリンダユニット１２と、このシリンダユニット１２がら下方へ延ばしたピストンロッド１３にナット１４、１４により取付けたブラケット１５と、このブラケット１５の左右部から下げたクッションユニット２０、２０と、これらのクッションユニット２０、２０の下端に取付けたＬ字金具１６、１６と、これらのＬ字金具１６、１６にボルト止めした湾曲重ね板ばね状のアース電極３０とからなる。符号４３はアースケーブルである。
【００１６】
図２は図１の２部拡大断面図であり、クッションユニット２０は、ブラケット１５に上から挿入した鍔付きブッシュ２１と、このブッシュ２１に上下摺動可能に挿入したロッド２２と、このロッド２２の上端に一体形成した雄ねじ部２３と、この雄ねじ部２３に嵌合したストッパ２４と、このストッパ２４をロッド２２に固定するナット２５と、前記ロッド２２を囲うように配置したスプリング２６と、このスプリング２６の下端を支えるリテーナ２７と、このリテーナ２７の下面を受けるべくＬ字金具１６に嵌合した絶縁ブッシュ２８と、この絶縁ブッシュ２８を介してＬ字金具１６をロッド２２に固定するボルト２９とからなる。
【００１７】
Ｌ字金具１６にスプリング２６の圧縮力を越える上向き力が加わったときには、スプリング２６が縮み、ブッシュ２１に対してロッド２２が上方へ摺動し、ストッパ２４及びナット２５がブッシュ２１から浮き上がることにより、Ｌ字金具１６がブラケット２１に近づく。すなわち、クッションユニット２０の伸縮作用により、過大な外力が作用したときに心配される装置の破壊を、回避することができる。
【００１８】
図３は図１の３部拡大図であり、アース電極３０は、薄い導電材帯板３１〜３６を積層し、これらを予め弓状に曲げてなる湾曲重ね板ばね状の電極である。
導電材としては銅を主体とする材料を用い、板厚は０．１ｍｍ〜０．３ｍｍのものを用い、これを数十枚重ねる。
重ね板ばねは、導電材帯板３１〜３６の少なくとも所定厚さ毎で滑りが期待できるため、ばね力の調整が容易であると共に、曲げ変形を促すことができる。
【００１９】
好ましくは、導電性帯板３１〜３６は相互間に隙間３７を持たせる。
アース電極３０の曲げ剛性は、導電材帯板の厚さの二乗に比例する。導電材帯板３１〜３６の少なくとも所定厚さ毎に隙間を持たせれば、個々の導電材帯板３１〜３６は小さな外力で曲がる。
従って、これにより容易にアース電極３０の形状を、ワーク形状に倣わせることが可能となる。
【００２０】
なお、導電性帯板がごく薄い場合には曲げ剛性が過度に小さくなるので、このときには、数十枚の導電性帯板を複数のグループに分け、グループ内では導電性帯板を密着させ、グループ相互間に隙間３７を持たせても良い。
従って、導電性帯板３１〜３６は少なくとも所定厚さ毎に隙間を持たせる。
【００２１】
図４は本発明に係るワーク本体と電気溶接設備の原理図であり、ワークである自動車のドアパネルの断面とこのワークを支持するハンドリングロボットを示す。
【００２２】
この電気溶接設備４０は、電気溶接機４１と、この電気溶接機４１から延ばした給電ケーブル４２及びアースケーブル４３と、給電ケーブル４２端に接続する溶接電極４４と、この溶接電極４４を支えるシリンダ４５と、このシリンダ４５を支えるロボットアーム４６と、アースケーブル４３端に接続する本発明のアース接続装置１０と、からなる。詳しくはアースケーブル４３はアース電極３０に接続する。
【００２３】
便宜上、ロボットアーム１１、４６を個別に示したが、これらは１個ロボットアームにまとめても良い。
また、５８はバックバー、５９は絶縁材である。
【００２４】
本実施例では、自動車のドアの外板を形成する、平板状のアウタープレート５１の周縁部を内方に折曲げ加工して、インナープレート５２のフランジ部を挟持させて、ヘミング部５４とする。そして、ヘミング部５４のインナープレート５２側を溶接するワーク５０を例に以下説明する。
ロボットアーム１１により、インナープレート５２の外面近傍にアース電極３０を臨ませ、アウタープレート５１のヘミング部５４に溶接電極４４を臨ませる。
【００２５】
図５は本発明に係る電気溶接設備の作用説明図であり、シリンダユニット１２によりアース電極３０をインナープレート５２の外面に押付ける。シリンダ４５により溶接電極４４をインナープレート５２のヘミング部のアウタープレート５１に押付ける。以降、電気溶接機４１により、溶接電流を印加することにより、溶接電極４４の直下位置のヘミング部のインナープレート５２とアウタープレート５１の間にスポット溶接を施すことができる。
【００２６】
代表的なスポット溶接では、一対の溶接電極でワークを直接挟持し、溶接電極間に溶接電流を流すことで溶接を実施する。この様な溶接法をダイレクトスポット溶接法と呼ぶ。これに対し、図５のように溶接電極４４とアース電極３０がワークの同じ側に置くことができる溶接法をインダイレクトスポット溶接法と呼び、アウタープレート５１のヘミング部の外面側には溶接されないので外観に溶接部が見ることを防止できる。
【００２７】
次に本発明のアース接続装置１０の作用を述べる。
図６は本発明に係るアース接続装置の作用説明図であり、ワーク５０に凹凸が存在し、仮に凸部５３にアース電極３０が接触したときの状態を示す。
【００２８】
図７は図６の７部拡大図であり、凸部５３に最も近い帯板３１が凹状に局部変形して、その上の帯板３２を突き上げ、この帯板３２が凹状に局部変形して、その上の帯板３３を突き上げる。ただし、帯板３１〜３６の少なくとも所定厚さ毎に隙間３７が存在するときには凹状の局部変形は徐々に軽微となる。このため、見かけ上、比較的小さな力で帯板３１〜３６が変形する。小さな外力で変形するということは、小さな凹凸に倣って変形することを意味する。
【００２９】
従って、本発明のアース電極３０は、ワークの形状に良好に倣い、接触面積を確保することができる。接触面積が大きければアース電極３０とワークとの間の接触抵抗（電気抵抗）を減らすことができるので、好ましい。
【００３０】
図８（ａ）、（ｂ）は隙間を持たせたアース電極の製造方法の一例を示す図である。
（ａ）は曲率の説明図であり、実線で示す円弧５５は、点５６を弧中心として描いた所定の曲率の弧である。この円弧５５の弧長を人為的に縮めると、想像線で示す円弧５７になる。この想像線で示す円弧５７は曲率が小さくなる。なお、曲率は半径の逆数であり、平板に近いほど０に近づく。
【００３１】
（ｂ）は積層帯板の切断要領図であり、５８、５８は鉛直線、５９、５９は曲率一定になる線、６０、６０は本発明で推奨する切断線である。
すなわち、曲率一定の線５９、５９で切断した積層板を曲げた場合には、導電材帯板３１〜３６の少なくとも所定厚さ毎に隙間は発生しない。これに対して、推奨する切断線６０、６０で切断し、端面を揃えたままで曲げた場合には、各帯板の長さが少しずつ短いために、少なくとも所定厚さ毎に隙間３７（図３参照）が開く。これにより、図３の構成を実現することができる。
【００３２】
なお、この製造方法は一例を述べたに過ぎず、他の方法で図３の構成を実現することは妨げない。
【００３３】
図９は図１の別実施例図であり、図１と重複する部分は図１の符号を流用し、説明は省略する。
すなわち、この別実施例に係るアース接続装置１０は、アース電極３０の裏側に、ワーク反力によりアース電極３０が想像線で示す位置まで一定値撓んだときに、アース電極３０を支えてそれ以上の撓みの増加を防止するストッパ部材６０を備えたことを特徴とする。
【００３４】
ストッパ部材６０は、例えば、ブラケット１５に固定したコ字状部材６１と、このコ字状部材６１から延ばしたＩ字状部材６２と、このＩ字状部材６２にＴ字をなすように取り付けたバックバー６３と、このバックバー６３に取り付けた絶縁性樹脂板６４とからなり、十分な剛性を有するサポートである。
【００３５】
ストッパ部材６０により、アース電極３０の過度な撓みを防止し、アース電極３０の破損を防止することで、同電極３０の耐用年数を延ばすことが可能となる。
また、ストッパ部材６０により、ワークへのアース電極３０の押付け力を増すことができ、ワークに対するアース電極３０の接触性を強化することができる。
【００３６】
尚、実施例では導電材帯板３１〜３６の枚数を６として図示したが、枚数は数十枚若しくは１００枚前後であっても良く、枚数は板の厚さにより任意に設定できる。
また、隙間３７は１枚ごとに設けることではなく、複数枚毎に所定の隙間を設けるようにしても良い。
【００３７】
尚、アース接続装置１０は、ワークの任意の位置に押圧してアースすることができるが、その向きは本実施例の水平面（図５参照）のみならず、水平面に直交する縦面を横から押圧してアースするものであってもよく、姿勢は任意である。
【００３８】
また、本発明のアース接続装置１０は、インダイレクトスポット溶接に好適である。スポット溶接はサイクルタイムが短いため、アース接続が迅速にできることは好ましいことである。しかし、本発明のアース接続装置１０をスポット溶接以外の電気溶接に適用することは、差し支えない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、薄い導電材帯板を複数枚積層することで、重ね板ばねを構成し、更にこれを予め弓状に曲げておくことにより、湾曲重ね板ばねを得る。凸側面側をワークに接触させる。ワークに不都合な凹凸があったとしても、最もワークに近い側の帯板が撓み、この撓みに連れて隣接する帯板が撓む如くにワークの形状に応じて、電極が変形する。
従って、各種の形状のワークに対し、本発明のアース接続装置は、十分に大きな接触面積を確保することができ、電気的導通を確保することができ、所定の溶接を行わせることができる。
【００４０】
湾曲重ね板ばね状のアース電極を採用したことにより、ワークの片面にのみ押付けることでアース接続が完了する。この結果、本発明は、従来の挟持方式アース電極装置に比較して、格段に短い時間でアース接続、解除作業が完了し、溶接作業時間を短縮することができる。
【００４１】
請求項２では、複数枚の導電材帯板は、弓状に曲げた状態で、少なくとも所定厚さ毎に隙間を持たせたことを特徴とする。
アース電極の曲げ剛性は、帯板の厚さの二乗に比例する。帯板の少なくとも所定厚さ毎に隙間を持たせれば、個々の帯板は小さな外力で曲がる。従って、より容易にアース電極形状を、ワーク形状に倣わせることができる。
【００４２】
請求項３では、アース電極の裏側に、ワーク反力によりアース電極が一定値撓んだときに、アース電極を支えてそれ以上の撓みの増加を防止するストッパ部材を備えたことを特徴とする。
【００４３】
ストッパ部材により、アース電極の過度な撓みを防止し、アース電極の破損を防止することで、同電極の耐用年数を延ばすことが可能となる。
また、ストッパ部材により、ワークへのアース電極の押付け力を増すことができ、ワークに対するアース電極の接触性を強化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアース接続装置の正面図
【図２】図１の２部拡大断面図
【図３】図１の３部拡大図
【図４】本発明に係る電気溶接設備の原理図
【図５】本発明に係る電気溶接設備の作用説明図
【図６】本発明に係るアース接続装置の作用説明図
【図７】図６の７部拡大図
【図８】隙間を持たせたアース電極の製造方法の一例を示す図
【図９】図１の別実施例図
【図１０】特開平９−２８５８７２号公報（図２）の再掲図
【符号の説明】
１０…アース接続装置、３０…アース電極、３１〜３６…導電材帯板、３７…隙間、４１…電気溶接機、４４…溶接電極、５０…ワーク。

Claims

電気溶接機に繋がるアース電極をワークの片面に押付ける方式のアース接続装置であって、前記アース電極は、薄い導電材帯板を複数枚積層し、これを弓状に曲げ、これの凸側面をワークに臨ませるようにしたことを特徴とする電気溶接機用アース接続装置。
前記複数枚の導電材帯板は、弓状に曲げた状態で、少なくとも所定厚さ毎に隙間を持たせたことを特徴とする請求項１記載の電気溶接機用アース接続装置。
前記アース電極の裏側に、ワーク反力によりアース電極が一定値撓んだときに、アース電極を支えてそれ以上の撓みの増加を防止するストッパ部材を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気溶接機用アース接続装置。