JP2006341266A - スポット溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化とコストアップ及び設置スペースの増大を招くことなく、又、打点位置の制限を受けることなく被溶接物の底面部及び縦壁部を含む複数箇所をスポット溶接することができる汎用性の高いスポット溶接装置を提供すること。
【解決手段】一対のガンアーム３，４に各々設けられた電極チップ１３，１７（１８）を相対向せしめ、ガン加圧機構２によって被溶接物を両電極チップ１３，１７（１８）間で挟持しつつ通電して被溶接物をスポット溶接するスポット溶接装置１において、前記一方の可動ガンアーム４に２つの電極チップ１７，１８を異なる方向に取り付けるとともに、該可動ガンアーム４を他方の固定ガンアーム３に対して回動可能に支持し、回転駆動機構５によって可動ガンアーム４を回動させて少なくとも２つの溶接姿勢（ＣガンとＸガン）を取り得るようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガンアームを交換することなく２つの異なる溶接姿勢を取り得るようにしたスポット溶接装置に関する。

金属製品の組立工場等では、多軸制御される溶接ロボットのハンド部にスポット溶接装置を取り付け、このスポット溶接装置によって被溶接物を自動でスポット溶接することが行われている。

ここで、この種のスポット溶接装置としては、一対のガンアームに各々設けられた電極チップを相対向せしめ、ガン加圧機構によって被溶接物を両電極チップ間で挟持しつつ通電して被溶接物をスポット溶接するものが知られている。

ところで、被溶接物の形状が複雑化すると、複数の溶接打点を１組の溶接ガンでは打つことができないため、着脱可能な複数のガンアームを用意し、必要に応じてガンアームを交換する提案がなされている（特許文献１参照）。

又、１つのスポット溶接装置に２本１組のガンアームを複数組設け、切換手段で各組の一方のガンアームだけを移動させ、選択した電極チップの位置決めを行うスポット溶接装置も提案されている（特許文献２参照）。或は用途別に専用のスポット溶接機を備えることもなされていた。
特開平８−０９０２４６号公報 特開２０００−１０２８７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたスポット溶接装置では、ガンアームを着脱して交換する作業に時間が掛ってタクトダウンを招く他、複数のガンアームと取替手段及び広いスペースが必要となるという問題がある。

又、特許文献２に記載されたスポット溶接機では、２本１組のガンアームを複数組備えるため、装置が大型化する他、使用していないガンアームの干渉のために打点位置が制限されるという問題がある。

更に、用途別に専用のスポット溶接機を備えると、大幅なコストアップを招き、汎用性が阻害されるという問題が発生する。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、大型化とコストアップ及び設置スペースの増大を招くことなく、又、打点位置の制限を受けることなく被溶接物の底面部及び縦壁部を含む複数箇所をスポット溶接することができる汎用性の高いスポット溶接装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、一対のガンアームに各々設けられた電極チップを相対向せしめ、ガン加圧機構によって被溶接物を両電極チップ間で挟持しつつ通電して被溶接物をスポット溶接するスポット溶接装置において、
前記一対のガンアームの一方に少なくとも２つの電極チップを異なる方向に取り付けるとともに、該一方のガンアームを他方のガンアームに対して回動可能に支持し、回転駆動機構によって前記一方のガンアームを回動させて少なくとも２つの溶接姿勢を取り得るようにしたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記一方のガンアームを側面視Ｃ字状に成形するとともに、その先端に２つの電極チップを直交する方向に取り付け、該一方のガンアームを前記回転駆動機構によって円弧軌道に沿って角度９０°回動させるようにしたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記一方のガンアームを複数のローラによって円弧軌道に沿って回動可能に支持するとともに、前記回転駆動機構を、モータと該モータの回転を前記一方のガンアームの回動運動に変換するラックアンドピニオン機構で構成したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記一方のガンアームを側面視Ｔ字状に成形するとともに、その両端に電極チップを互いに直交する方向に取り付け、該一方のガンアームを前記回転駆動機構によって角度９０°回動させるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも２つの電極チップを異なる方向に取り付けて成る一方のガンアームを他方のガンアームに対して回動させることによって、被溶接物の底面部及び縦壁部を含む複数箇所を複数の方向からスポット溶接することができる。この場合、ガンアームの交換作業が不要であるため、作業効率が高められる。

又、１つのスポット溶接装置に１対のガンアームを設けるだけで済むため、装置の小型化と設置スペースの縮小及びコストダウンを図ることができる他、不要なガンアームの干渉に伴う打点位置の制限がないために汎用性が高められる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係るスポット溶接装置の破断側面図、図２は同スポット溶接装置の回転駆動機構の拡大詳細図であり、図１に示すスポット溶接装置１は、不図示のロボットのアーム先端に取り付けられており、ガン加圧機構２と、固定ガンアーム３及び可動ガンアーム４、可動ガンアーム４を回動させるための回転駆動機構５を備えている。

上記ガン加圧機構２は、ハウジング６内に駆動源としてのサーボモータ７とボールネジ機構８を備えており、サーボモータ７の出力軸７ａには大径のギヤ９が結着されている。又、前記ボールネジ機構８は、サーボモータ７の出力軸７ａと平行に配されたボールネジ軸１０の外周に円筒状のアウタケース１１を螺合せしめて構成されている。そして、ボールネジ軸１０の一端（図１の上端）には小径のギヤ１２が結着されており、このギヤ１２は前記ギヤ９に噛合している。従って、サーボモータ７の出力軸７ａの回転は、ギヤ９，１２によって減速されてボールネジ機構８のボールネジ軸１０に伝達されて該ボールネジ軸１０が回転駆動される。尚、本実施の形態では、サーボモータ７からボールネジ軸１０への回転伝達手段としてギヤ伝動手段を採用したが、サーボモータ７の出力軸７ａとボールネジ軸１０にそれぞれ結着されたプーリ間に無端状のタイミングベルトを巻装して成るベルト伝動手段を用いても良い。

又、前記固定ガンアーム３は、側面視Ｌ字状に成形され、その一端は前記ハウジング６に固定され、他端には１つの電極チップ１３が所定の向き（図１の上向き）に取り付けられている。

ところで、前記アウタケース１１のハウジング６外へ臨む端部には（図１の下端）には支持プレート１４が結着されており、この支持プレート１４には可動アーム支持部１５が取り付けられ、この可動アーム支持部１５に前記可動ガンアーム４が回動可能に支持されている。

ここで、可動ガンアーム４は、側面視Ｃ字状に成形され、前記可動アーム支持部１５に回転可能に軸支された４つのローラ１６によって挟持され、前記回転駆動機構５によって円弧軌道に沿って回動せしめられる。そして、可動ガンアーム４の一端には２つの電極チップ１７，１８が互いに直交する方向に取り付けられている。

回転駆動機構５は、ラックアンドピニオン機構１９とこれを駆動するサーボモータ２０によって構成されている。即ち、図２に詳細に示すように、可動アーム支持部１５には、駆動軸２１がその両端を軸受２２によって回転自在に支承されて設けられており、この駆動軸２１にはピニオン２３と小径のギヤ２４が結着されている。そして、ピニオン２３は、可動ガンアーム４の外周の一部に形成されたラック２５に噛合しており、前記ギヤ２４は、前記サーボモータ２０の出力軸２０ａの端部に結着された大径のギヤ２６に噛合している。

次に、以上の構成を有するスポット溶接装置１の作用を図３〜図５に基づいて説明する。尚、図３（ａ）はＣガン待機時、同図（ｂ）はＣガン溶接時の状態を示す側面図、図４（ａ），（ｂ）はＣガンからＸガンへの変更動作を示す側面図、図５（ａ）はＸガン待機時、同図（ｂ）はＸガン溶接時の状態を示す側面図である。

以下の説明では、図３（ｂ）に示すように固定ガンアーム３と可動ガンアーム４が容器状の被溶接物Ｗの底面部を溶接する姿勢を取る状態を「Ｃガン」、図５（ｂ）に示すように被溶接物Ｗの縦壁部を溶接する姿勢を取る状態を「Ｘガン」と称することとする。

図３（ａ）に示すＣガン待機時においては、固定ガンアーム３に設けられた電極チップ１３が被溶接物Ｗの底面の溶接箇所に当接し、可動ガンアーム３の一方の電極チップ１７は固定ガンアーム３の電極チップ１３に対向してその上方に位置している。

而して、図３（ａ）に示す状態から前記ガン加圧機構２のサーボモータ７を駆動すれば、前述のようにサーボモータ７の出力軸７ａの回転はギヤ９，１２を経てボールネジ機構８のボールネジ軸１０に伝達され、該ボールネジ軸１０が回転駆動されるため、これに螺合するアウタケース１１が下動し、これと共に可動ガンアーム４も下動する。そして、図３（ｂ）に示すように、可動ガンアーム４の電極チップ１７が固定ガンアーム３の電極チップ１３との間で被溶接物Ｗの底面部を加圧して挟持し、その状態で両電極チップ１３，１７間に通電されると、被溶接物Ｗの底面部がスポット溶接される。

上述のように被溶接物Ｗの底面図がスポット溶接されると、ガン加圧機構２のサーボモータ７を逆転させ、その出力軸７ａの回転をギヤ９，１２を経てボールネジ軸１０に伝達し、該ボールネジ軸１０を逆転させる。すると、ボールネジ軸１０に螺合するアウタケース１１が上動し、該アウタケース１１と共に可動ガンアーム４も上動し、該可動ガンアーム４が図４（ａ）に示すように被溶接物Ｗとの干渉が避けられる位置まで上動すると、回転駆動機構５のサーボモータ２０が駆動される。

上述のように回転駆動機構５のサーボモータ２０が駆動されると、その出力軸２０ａの回転がギヤ２６，２４を経て駆動軸２１に伝達され、該駆動軸２１に結着されたピニオン２３が回転駆動され、該ピニオン２３に噛合するラック２５を備える可動ガンアーム４が４つのローラ１６によってガイドされながら円弧軌道に沿って図４（ａ）の反時計方向に回動してその姿勢を変化させる。そして、可動ガンアーム４が角度９０°だけ回動すると、その先端に取り付けられた他方の電極チップ１８が図４（ｂ）に示すように固定ガンアーム３の電極チップ１３の上方でこれに対向する。

次に、不図示のロボットによってスポット溶接装置１全体を図５（ａ）に示すように角度９０°回動させて水平に倒し、固定ガンアーム３の先端部を被溶接物Ｗの内部に挿入し、その電極チップ１３を被溶接物Ｗの縦壁部の内面に当接させ、Ｘガン待機状態とする。

その後、ガン加圧機構２のサーボモータ７を駆動し、その出力軸７ａの回転をギヤ９，１２を経てボールネジ軸１０に伝達すると、該ボールネジ軸１０が回転駆動され、これに螺合するアウタケース１１が移動し、これに取り付けられた可動ガンアーム４も同方向に移動し、該可動ガンアーム４の電極チップ１８が固定ガンアーム３の溶接チップ１３との間で被溶接物Ｗの縦壁部を加圧して挟持し、その状態で両電極チップ１３，１８間に通電されると、被溶接物Ｗの縦壁部がスポット溶接される。

以上のように本実施の形態に係るスポット溶接装置１においては、２つの電極チップ１７，１８を互いに直交する方向に取り付けて成る可動ガンアーム４を固定ガンアーム３に対して角度９０°回動させることによって、ＣガンとＸガンの２つの溶接姿勢を取ることができるため、被溶接物Ｗの底面部と縦壁部をスポット溶接することができる。この場合、固定ガンアーム３と可動ガンアーム４の交換作業が不要であるため、作業効率が高められる。

又、１つのスポット溶接装置１に一対の固定ガンアーム３と可動ガンアーム４を設けるだけで済むため、当該スポット溶接装置１の小型化と設置スペースの縮小及びコストダウンを図ることができる他、不要なガンアームの干渉に伴う打点位置の制限がないために汎用性が高められる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図６〜図８に基づいて説明する。

図６（ａ）はＣガン待機時、同図（ｂ）はＣガン溶接時の状態を示す側面図、図７はＣガンからＸガンへの変更動作を示す側面図、図８（ａ）はＸガン待機時、同図（ｂ）はＸガン溶接時の状態を示す側面図である。

本実施の形態に係るスポット溶接装置１’は、側面視Ｔ字状の可動ガンアーム４’を備え、該可動ガンアーム４’の両端に２つの電極チップ１７’，１８’を互いに直交する方向に取り付けるとともに、この可動ガンアーム４’を回転駆動機構５’によって角度９０°の範囲で回動可能としたことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１に係るスポット溶接装置１のそれと同様である。従って、図６〜図８においては、図１〜図５に示したものと同一要素には同一符号を付し、以下、それらについての説明は省略する。

ここで、本実施の形態に係るスポット溶接装置１’の作用を説明する。

図６（ａ）に示すＣガン待機時においては、固定ガンアーム３に設けられた溶接チップ１３が被溶接物Ｗの底面の溶接箇所に当接し、可動ガンアーム４’の一方の電極チップ１７’は固定ガンアーム３の電極チップ１３に対向してその上方に位置している。

而して、図６（ａ）に示す状態からガン加圧機構２のサーボモータ７を駆動すれば、該サーボモータ７の出力軸７ａの回転はギヤ９，１２を経てボールネジ機構８のボールネジ軸１０に伝達され、該ボールネジ軸１０が回転駆動されるため、これに螺合するアウタケース１１が下動し、これと共に可動ガンアーム４’も下動する。そして、図６（ｂ）に示すように、可動ガンアーム４’の電極チップ１７’が固定ガンアーム３の溶接チップ１３との間で被溶接物Ｗの底面部を加圧して挟持し、その状態で両電極チップ１３，１７’間に通電されると、被溶接物Ｗの底面部がスポット溶接される。

上述のように被溶接物Ｗの底面図がスポット溶接されると、ガン加圧機構２のサーボモータ７を逆転させ、その出力軸７ａの回転をギヤ９，１２を経てボールネジ軸１０に伝達し、該ボールネジ軸１０を逆転させる。すると、ボールネジ軸１０に螺合するアウタケース１１が上動し、該アウタケース１１と共に可動ガンアーム４’が上動し、該可動ガンアーム４’が図６（ａ）に示すように被溶接物Ｗとの干渉が避けられる位置まで上動すると、回転駆動機構５’が駆動され、図７に示すように、可ガン動アーム４’が時計方向に回動されてその姿勢が変化する。

可動ガンアーム４’が角度９０°だけ回動すると、不図示のロボットによってスポット溶接装置１’全体を図８（ａ）に示すように角度９０°回動させて水平に倒し、固定ガンアーム３の先端部を被溶接物Ｗの内部に挿入し、その電極チップ１３を被溶接物Ｗの縦壁部の内面に当接させ、Ｘガン待機状態とする。このとき、可動ガンアーム４’の電極チップ１８’は、固定ガンアーム３の電極チップ１３に対向している。

その後、ガン加圧機構２のサーボモータ７を駆動し、その出力軸７ａの回転をギヤ９，１２を経てボールネジ軸１０に伝達すると、該ボールネジ軸１０が回転駆動され、これに螺合するアウタケース１１が移動し、これに取り付けられた可動ガンアーム４’も同方向に移動し、該可動ガンアーム４’の電極チップ１８’が固定ガンアーム３の電極チップ１３との間で被溶接物Ｗの縦壁部を加圧して挟持し、その状態で両電極チップ１３，１８’間に通電されると、被溶接物Ｗの縦壁部がスポット溶接される。

以上のように本実施の形態に係るスポット溶接装置１’においても、両端に２つの電極チップ１７’，１８’を互いに直交する方向に取り付けて成る可動ガンアーム４’を固定ガンアーム３に対して角度９０°回動させることによって、ＣガンとＸガンの２つの溶接姿勢を取ることができるため、被溶接物Ｗの底面部と縦壁部をスポット溶接することができ、前記実施の形態１と同様の効果が得られる。

本発明の実施の形態１に係るスポット溶接装置の破断側面図である。 本発明の実施の形態１に係るスポット溶接装置の回転駆動機構の拡大詳細図である。 （ａ）は本発明の実施の形態１に係るスポット溶接装置のＣガン待機時、（ｂ）はＣガン溶接時の状態を示す側面図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１に係るスポット溶接装置のＣガンからＸガンへの変更動作を示す側面図である。 （ａ）は本発明の実施の形態１に係るＸガン待機時、（ｂ）はＸガン溶接時の状態を示す側面図である。 （ａ）は本発明の実施の形態２に係るスポット溶接装置のＣガン待機時、（ｂ）はＣガン溶接時の状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態２に係るスポット溶接装置のＣガンからＸガンへの変更動作を示す側面図である。 （ａ）は本発明の実施の形態２に係るＸガン待機時、（ｂ）はＸガン溶接時の状態を示す側面図である。

符号の説明

１，１’ スポット溶接装置
２ ガン加圧機構
３ 固定ガンアーム
４，４’ 可動ガンアーム
５，５’ 回転駆動機構
６ ハウジング
７ サーボモータ
８ ボールネジ機構
９ ギヤ
１０ ボールネジ軸
１１ アウタケース
１２ ギヤ
１３ 電極チップ
１４ 支持プレート
１５ 可動アーム支持部
１６ ローラ
１７，１７’ 電極チップ
１８，１８’ 電極チップ
１９ ラックアンドピニオン機構
２０ サーボモータ
２１ 駆動軸
２２ 軸受
２３ ピニオン
２４ ギヤ
２５ ラック
２６ ギヤ
Ｗ 被溶接物

Claims (4)

1. 一対のガンアームに各々設けられた電極チップを相対向せしめ、ガン加圧機構によって被溶接物を両電極チップ間で挟持しつつ通電して被溶接物をスポット溶接するスポット溶接装置において、
   前記一対のガンアームの一方に少なくとも２つの電極チップを異なる方向に取り付けるとともに、該一方のガンアームを他方のガンアームに対して回動可能に支持し、回転駆動機構によって前記一方のガンアームを回動させて少なくとも２つの溶接姿勢を取り得るようにしたことを特徴とするスポット溶接装置。
2. 前記一方のガンアームを側面視Ｃ字状に成形するとともに、その先端に２つの電極チップを直交する方向に取り付け、該一方のガンアームを前記回転駆動機構によって円弧軌道に沿って角度９０°回動させるようにしたことを特徴とする請求項１記載のスポット溶接装置。
3. 前記一方のガンアームを複数のローラによって円弧軌道に沿って回動可能に支持するとともに、前記回転駆動機構を、モータと該モータの回転を前記一方のガンアームの回動運動に変換するラックアンドピニオン機構で構成したことを特徴とする請求項２記載のスポット溶接装置。
4. 前記一方のガンアームを側面視Ｔ字状に成形するとともに、その両端に電極チップを互いに直交する方向に取り付け、該一方のガンアームを前記回転駆動機構によって角度９０°回動させるようにしたことを特徴とする請求項１記載のスポット溶接装置。

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