JP2005028454A - 溶接ガン - Google Patents

Abstract

【課題】溶接ガンの操作特性を変えないで軽量化を図る。
【解決手段】 支持部１２と、ピン２４により互いに連結され、かつ支持部１２に対して上下動する形態に取り付けられており、溶接アーム３４，４２を下支えするための下側ハーフガン２８及び上側ハーフガン４０と、本体５２と該本体５２に対して移動するステムとを備え、かつ上側ハーフガン４０と下側ハーフガン２８との往復動動作を制御するための作動シリンダ５０と、からなる。支持部１２は連結軸２６を備え、かつ２つの平行な支持側部１８に延びる主プレート１４を有し、該連結軸２６を中心にして下側ハーフガン２８と上側ハーフガン４０とが連結されている。下側ハーフガン２８は２つの作動フォーク３６を含み、作動フォーク３６は、作動シリンダ５０の本体５２と、軸５４の周囲にて連結されている。作動シリンダ５０のステムは軸６０の周囲にて上側ハーフガン４０と連結されている端部５８を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属シート要素の抵抗スポット溶接に関し、より詳細には工業用ロボットにより取り扱われるガンを用いた抵抗スポット溶接に関する。

スポット溶接ガンは電極間に配置されたシート部に約４００ｄａＮの力を適用する装置である。多くのロボット化溶接では、有効アーム長が平均４００ｍｍであるガンを使用している。供給電流は１０乃至１７ｋＡであり、かつ該電流は層状のコア、ガンのアーム及び電極に対して６００乃至８００ｍｍ^２の領域を必要とする。

上述のような設計上の必要性に適合させるために、公知の溶接ガンは非常に重くなっている。４００ｍｍの有効長さと、４００ｄａＮの溶接時に供給される応力と、１６０００Ａ又はそれ以上の溶接電流を備えた公知の溶接ガンの平均重量は、約８０乃至８５ｋｇである。

工業用ロボットのアームに装着させるべく設計された溶接ガンの場合、ガンの重量は重要な問題となる。ガンは、溶接ガンの重心に従って、手首上に適用されるべき最大重量を定義するロボット用ひずみチャートに依存して設計されるべきであり、それにより高加速度を備えたガンを取り扱う可能性が高くなる。

ガンの重量を低減することは、そのひずみチャートが現在使用されているロボットよりも１又は２サイズ小さなロボットを使用できることを意味する。そのようなサイズの減少によりロボットを購入する際の費用をかなり低減できる。

本発明は、公知の溶接ガンと同じ操作特性を備えながらも、より軽量の溶接ガンを提供することをその目的とする。

本発明に従って、アームは特許請求の範囲に記載された特徴部分を有するガンによって達成される。

本発明は、以下に示す図面であって、単に限定されない実施例として与えられた図面を参照にして詳細に記載される。
図１乃至３を参照して、符号１０は工業用ロボット（図示しない）に装着されるべく設計されたスポット溶接ガンを示す。ガン１０は鋼鉄性の溶接されたシートから形成される支持部１２からなる。重量を更に低減するために、該支持部１２はアルミニウム合金（Ｅｒｇａｌ）から形成することもできる。好ましくは、支持部１２は主プレート１４と、レリーフ（ｒｅｌｉｅｆ）状開口部を備えた２つの側部１８と、前面の剛性プレート２０とから構成される。支持部をアルミニウム合金にて形成する場合、プレート１４と、側部１８と、剛性プレート２０とは互いにネジ（図示しない）にて固定されていることが好ましい。

主プレート１４はガン１０をロボットの手首（ｗｒｉｓｔ）に固定するための固定手段１６を備えている。支持側部１８は、互いに平行であり、かつ主プレート１４から突出している。

図３に更に詳細に示されるように、２つの支持側部１８には、連結ピン（ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ ｐｉｎ）２４を貫通させるための同軸上の孔が設けられている。連結ピン２４は側部１８に対して自身の軸２６を中心にして自由に回転可能であり、該軸２６は側部１８に直交する方向に延びている。

溶接ガン１０は：
１．２つの作動フォーク３６を備えた下側ハーフガン（ｌｏｗｅｒ ｈａｌｆ−ｇｕｎ）３０と；
２．上側ハーフガン（ｕｐｐｅｒ ｈａｌｆ−ｇｕｎ）４０と；
３．該下側ハーフガン３０に装着された下側アーム３４と；
４．該上側ハーフガン４０に装着された上側アーム４２と；
５．変圧器６４と；
６．作動シリンダ５０と；
７．バランスシリンダ７０とからなる。

上記構成要素は、ガンの主要かつ必要な構成要素である。例えば、Ｅｒｇａｌのようなアルミニウム合金にて形成される２つのハーフガンは、連結ピン２４で連結されている。例えば、ＣｕＣｒＺｒのような銅合金にて形成されるガンアームはブッシュにてガン本体から電気的に絶縁されている。

下側ハーフガン２８は軸２６を中心にして支持側部１８と連結されている。該下側ハーフガン２８は基本的にはブロック状の本体３０からなり、該本体３０は、下側溶接アーム３４の末端部分を挿入し、かつ該末端部分で塞ぐための孔３２を備えている。

２つの作動フォーク３６は下側ハーフガンに接続されている。側面の該フォーク３６は作動シリンダ５０−５２の本体と下側ハーフガンとを接続する。作動フォーク３６及び下側ハーフガン２８は、例えばＥｒｇａｌのようなアルミニウム合金にて形成されていると好ましい。作動フォーク３６は互いに平行な２つのプレート状要素であり、支持側部１８に延長する面に対して内側に配置された対応する平行な面に従って延びている。作動フォーク３６はレリーフ状開口部３８を好ましくは備えている。

ガンの連結動作は連結ピン２４により実施され、該連結ピン２４は（２つの側面フォーク３６を介して）下側ハーフガンを、２つのフォーク４４を介して上側ハーフガンを塞ぐ。ガン支持部に装着されたピン２４は、ガン支持部に対してガン移動部を下支するとともに連結する。

溶接電極４６，４８と、連結軸２６との間の距離は、有効ガン長さであり、本発明の実施形態においては、例えば４００ｍｍである。
ガン１０は、ハーフガン２８，４０の開放及び閉鎖動作を制御するための圧縮空気作動シリンダ５０を含む。作動シリンダ５０は連結軸２６と平行な軸５４を中心とする連結動作を備え、かつ作動フォーク３６に接続される本体５２を有する。該本体５２と作動フォーク３６との間にある連結軸５４は一対のピン５６から構成される。シリンダ５０の本体５２は作動フォーク３６のプレート状要素を含む面の間に配置される。作動シリンダ５０は直進方向に移動するステムを有し、その端部５８は連結軸２６に平行な軸６０を中心として上側ハーフガン４０に連結される。図３に示されるように、作動部５０のシリンダのステム端部５８は上側ハーフガン４０の２つの延長部６２の間にて連結される。油圧作動部５０の本体５２は溶接アーム３４，４２に対して相対向する側にある作動フォーク３６から突出し、かつ軸２６に対して直交する方向に延びている。

ガン１０は電気変圧器６４を更に含み、該変圧器６４は、中波（１０００Ｈｚ；１２ｐ＝６３００Ａ）であるか、又は代替的に低周波（５０Ｈｚ；１２ｐ＝５０００Ａ）であり得、アーム３４，４２と電気的に接続されているとともに、支持部１２の延長部６６により支持されている。図１及び２を参照して、支持部１２の側部１８はほぼＬ型であり、連結ピン２４を超えて延びる延長部６６を備え、該連結ピン２４はＬ型の側部の２つの枝部の間の連結領域に配置されている。変圧器はネジ６８にて２つの延長部６６に固定されている。変圧器６４はアーム３４，４２に対して相対向する側にある延長部６６から突出している。

ガン１０は更に、図２の符号７０にて参照されるバランスシリンダを含む。バランスシリンダ７０は、支持部１２と連結される本体と、ピン７４と連結される端部７２を備えたステムとを有する。バランスシリンダを連結する以外に、ピン７４は、作動シリンダによる溶接応力供給時には、２つの作動フォーク３６を、互いに平行、かつ相互に（ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ）固定した距離にて維持する。バランスシリンダの目的は、開いた、又は完全に開いたガンがロボットにより取り扱われる際にガン移動部をガン支持部に対して良好に定義された位置に維持することである。

バランスシリンダ７０により生じる応力は、ガンが垂直な位置に配置され、かつ垂直な線に対して９０°回転した位置にある場合、ガン移動部の重心に適用される荷重応力のトルクを補償する。

ガン移動部は、基本的には、ガン支持部と、変圧器と、バランスシリンダとを除く上記部材の全てから構成される。
ガンの開放及び閉鎖動作は、シリンダ５０の本体５２上に取り付けられ得る一組の電気バルブ７６によって作動シリンダ５０により制御される。シリンダのステムが伸長する場合、電極４６及び４８の間にｆｓ＝４００ｄａＮの溶接応力を適用することにより、アーム３４，４２の相互に近づく方向にハーフガン２８，４０を回転させる応力が発生する。この応力はハーフガン２８及び４０のみに作用する。支持部１２はシリンダ５０により発生される応力により作用を受けることなく、従って、比較的軽量の構造とすることができる。

本発明に従うガンは、同一の有効長さ及び同一の締め付け力を備えた公知のガンと比較して、少ない構成要素の数にて構成されており、低周波変圧器を備えた型においては約５９ｋｇという非常に軽い重量を有している。

これまでの設計に用いられた概念は、７つの必須かつ主要な構成要素のみからなるガンのデザインであり、機械、油圧、及び電気機能の各々に対して機械的構成要素が提供されている現在市販のガンとは異なり、該構成要素の各々に数種の機械−油圧−電気機能（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−ｐｎｅｕｍａｔｉｃ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）を付与している。

本発明に従うガンは幾つかの変更例とすることができ、その一例が図４及び５に記載されており、該図４及び５において、上記構成要素に対応するものには、同一の符号が付与されている。図４及び５に示す変形例において、支持部１２の側部１８は延長部６６を備えていない。作動フォーク３６には、変圧器６４をネジ７８を介して固定するための延長部７６が設けられている。従ってこの場合、変圧器６４は下側ハーフガン２８と一体化しており、ガンの開放及び閉鎖動作時に該ハーフガンとともに上下動する。

図５を参照すると、本発明に従うガンの第２の実施形態において、下側ハーフガン２８の本体３０は整列された孔を備えたフォーク８０を有し、該孔が回転形態においてピン２４と係合している。

上側ハーフガン４０は孔を備えた１つの突出部８２のみを備え、該突出部はピン２４に固定されている。上側ハーフガン４０の突出部８２は下側ハーフガン２８のフォーク８０内に配置されている。作動フォーク３６の２つのプレート状要素の各々は、支持側部１８と下側ハーフガン２８のフォーク８０との間に配置されている。

本発明に従う溶接ガンの第１実施形態の斜視図である。 図１の溶接ガンの異なる角度からの斜視図である。 図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに従う断面図である。 本発明に従うガンの第２実施形態の斜視図である。 図４の線Ｖ−Ｖに従う断面図である。

Claims (10)

1. スポット溶接ガンであって、
   支持部（１２）と、
   ピン（２４）により互いに連結され、かつ前記支持部（１２）に対して上下動する形態に取り付けられているとともに対応する溶接アーム（３４，４２）を下支えするための下側ハーフガン（２８）及び上側ハーフガン（４０）と、
   本体（５２）と前記本体（５２）に対して移動するステムとを備え、かつ前記上側ハーフガン（４０）と前記下側ハーフガン（２８）との相互動作を制御するための作動シリンダ（５０）と、
   を備えるスポット溶接ガンにおいて、
   前記支持部（１２）は連結軸（２６）を備え、かつ２つの平行な支持側部（１８）に延びる主プレート（１４）を有し、かつ該連結軸（２６）を中心にして前記下側ハーフガン（２８）と上側ハーフガン（４０）とが連結されていることと、
   前記下側ハーフガン（２８）は２つの作動フォーク（３６）を含み、該作動フォーク（３６）は、前記作動シリンダ（５０）の本体（５２）と、前記連結軸（２６）と平行な軸（５４）の周囲にて連結されていることと、
   前記作動シリンダ（５０）のステムは前記連結軸（２６）と平行な別の軸（６０）の周囲にて前記上側ハーフガン（４０）と連結されている端部（５８）を有することと、を特徴とするスポット溶接ガン。
2. 前記作動フォーク（３６）は前記支持側部（１８）に対して内側にて延びていることを特徴とする請求項１に記載のガン。
3. 前記作動フォークは連結ピン（２４）により回転形態にて係合される整列した孔を備えることを特徴とする請求項１に記載のガン。
4. 前記下側ハーフガン（２８）は前記連結ピン（２４）の周囲にて回転形態にて取り付けられる本体（３０）からなることを特徴とする請求項３に記載のガン。
5. 前記作動シリンダ（５０）は前記溶接アーム（３４，４２）に対して相対向する側にて前記作動フォーク（３６）から突出していることを特徴とする請求項１に記載のガン。
6. 前記溶接アーム（３４，４２）に対して相対向する側にて突出する電気変圧器（６４）を含むことを特徴とする請求項１に記載のガン。
7. 前記電気変圧器（６４）は前記支持側部（１８）の延長部（６６）に固定されていることを特徴とする請求項６に記載のガン。
8. 前記電気変圧器（６４）は前記作動フォーク（３６）の延長部（７６）に固定されていることを特徴とする請求項６に記載のガン。
9. 前記支持部（１２）に連結される本体と、前記作動フォーク（３６）の端部にて延びるピン（７４）と連結されるステムとを有するバランスシリンダ（７０）を含むことを特徴とする請求項１に記載のガン。
10. ７つの必須かつ主要な部材のみから構成され、かつ該部材の各々に幾つかの機械−油圧−電気機能が付与されていることを特徴とする請求項１に記載のガン。

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