JP2009082959A - スポット溶接機 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は平坦な板状電極とその上で溶接ガンを縦向き姿勢で上下に昇降させて金属材などから成る被溶接物をはさみ加圧通電して溶接するスポット溶接機であって、溶接打点が箱型などの被溶接物の内部や隅部にあっても、溶接ガンを回転、揺動させつつ連続的に通電して溶接できるスポット溶接機を提案する。
【解決手段】平坦な板状電極上で、移動、回転、揺動されつつ、所望の溶接打点に位置決めして溶接する溶接ガン（１００）を設け、この溶接ガンの上端部の少なくとも一部に摺動曲面を具えるヘッド部（１１０）を設ける一方、溶接ガン（１００）の移動、回転、揺動に合わせて摺動接触する少なくとも２つの通電当接片（２１０）を設け、これら通電当接片（２１０）を押圧する弾性押圧手段（３００）を設けて成る。
【選択図】図１

Description

本発明はスポット溶接機に係り、詳しくは、平坦な板状電極とその上で溶接ガンを縦向き姿勢で上下に昇降させて金属材などから成る被溶接物をはさみ加圧通電して溶接するスポット溶接機であって、溶接打点が箱型などの被溶接物の内部や隅部にあっても、溶接ガンを回転、揺動させつつ連続的に通電して溶接できるスポット溶接機である。

従来から、各種金属板、例えば圧延鋼板、アルミニウムおよびその合金材、およびＺｎめっき鋼板などの被溶接材を溶接する場合に、少なくとも２枚またはそれ以上の被溶接材を重ねて、これを上下電極で挾み、加圧、通電して溶接し、ナゲットを形成して溶接するスポット溶接が用いられ、現在、電気エネルギ−を利用する電気溶接のうちで最も普及されている溶接法の一つであって、自動車産業のほか広く金属加工、板金加工といわれる分野で広く用いられている。

スポット溶接は数秒で一つの溶接打点がスポット溶接でき、溶接は被溶接材の間で行なわれるため、他にシ−ルドガスなどを必要としない。一度溶接条件を設定すると全く素人の人やロボットでも容易に溶接ができる。安定した溶接ナゲットや継手強度が得られる利点がある。

しかし、スポット溶接は溶接ガンが棒状に形成され、その昇降により高い加圧力を求めるため、被溶接材やそれによる構造物の内部や隅部に溶接打点があるときには、昇降時の障害になって溶接できない欠点がある。

すなわち、スポット溶接機において、縦向き姿勢で昇降する溶接ガンは、
（１）溶接すべき溶接打点において多量の抵抗発熱をさせるために大きな溶接電流を供給し、この供給のために水冷された通電ケ−ブルなどの付属設備が必要なこと、
（２）溶接すべき溶接打点に高い加圧力を与えること、
（３）溶接打点において発生する抵抗発熱を抜熱させるために、多量の冷却水を必要とすること、
などの条件が充足されることが必要である。

このため、溶接ガンを縦向き姿勢で全く障害物なく昇降させることが必要になって、例えば函や容器などの被溶接物の内部や隅部のふち部の下に溶接打点があるときには、スポット溶接がきわめてむづかしいといわれている。

このところから、本発明者らは、先に、特許第３４４５６３６号明細書に記載されるように、被溶接材を上下からはさむ上部および下部の溶接電極のうちで、上部の溶接電極は従来例にみられるように棒状の溶接ガンに構成されるのに対し、下部の溶接電極をその表面に平坦で導電性をもつテ−ブル状の板状電極として構成し、この板状電極上に被溶接材をセットしたままで溶接できるスポット溶接機を提案した。

このスポット溶接機は、溶接ガンは横向き姿勢で利用するものであって、平坦な板状電極の広い表面を電極面として利用し、その上でてこの原理を利用するものであるため、被溶接物の内部や隅部に溶接打点があっても、横向き姿勢の溶接ガンを侵入させ、しかも、てこ機構という倍力機構を利用して下向きの加圧力を与えられる。しかし、このスポット溶接機は、横向き姿勢の溶接ガンそのものがてことなり、かける力をあまり高くすることは構造そのものが複雑、大型化し、それが大きな欠点となる。

すなわち、特許第２０８５６３０号および特許第３４４５６３６号の各明細書に記載されるスポット溶接機は、平坦な銅板から成る板状電極が下部電極として働き、溶接ガンが上部電極として働く溶接機である。この溶接ガンは棒状を成し、上部電極として働いている。この溶接ガンは、バランサ−ウェイトおよび金属ワイヤなどを利用した一種のつるべ機構によって上下に昇降させ、溶接の時には所定のところまで下降されたところで空気圧などを利用した加圧機構により加圧されてスポット溶接される。

このような溶接機であると、溶接すべき被溶接物が鋼板などで組立てられた箱型のものであっても、内部や隅部に溶接打点があって、これらの溶接打点が溶接ガンを下降させるときに障害になるものまで溶接できる。さらに被溶接物は下部の板状電極の上にセットしたままで内部の溶接打点を溶接ガンにより加圧、通電させて順次に溶接し、板状電極の上におかれたままの被溶接物の各溶接打点を溶接し、とくに、この間に溶接ガンを移動させるほか、回転、揺動させ、この移動、回転、揺動の間、連続的に通電しつつ行なうことができる。このような溶接打点と上部の溶接ガンとの相対位置を制御すると共に、この間にそのまま通電を続けることができる。このため、自動化やロボット化も達成できる。

また、溶接ガンが本発明者らの先の提案に係る特開２００７−１５２３６０号に示す溶接用電極であると、この溶接ガンは棒状の溶接ガンの一部に凸状のにげ部を設けられ、この介在するにげ部を除きホルダ部や先端の溶接チップを含むガン本体は一つの直線状を成している。

この構造の溶接ガンであると、一部ににげ部があるため、被溶接物に障害部があっても、にげ部で吸収され、突出するにげ部を除くと、他部はその軸線は一直線を成している。このため、溶接ガンに高い加圧力をかけても構造的に棒状のものと変わりなく耐えることができる。
特許第２０８５６３０号明細書 特許第３４４５６３６号明細書

しかし、このような溶接ガンであると、凸状のにげ部を有効に利用するため、どうしても溶接ガンを回転又は旋回させる必要があり、さらに被溶接物によっては左右に揺動させる必要がある。

しかし、このように溶接ガンを回転、揺動、さらに板状電極上で移動させるときには、溶接ガンに接続されている通電ケ−ブル、冷却水ケ−ブルなども回転、揺動、移動させることになって多くの障害が起こり、その改善が望まれている。

すなわち、本発明は平坦な板状電極と、その上で移動、回転、揺動されつつ、所望の溶接打点に位置決めして溶接する溶接ガンとを設け、この溶接ガンの上端部の少なくとも一部に摺動曲面を具えるヘッド部を設ける一方、溶接ガンの移動、回転、揺動に合わせて摺動曲面に摺動接触しつつ通電する少なくとも２つの通電当接片を設け、これら通電当接片を摺動曲面に弾力的に押圧する弾性押圧手段を設けて成ることを特徴とする。

この手段たる構成から成る溶接機は、平坦な板状電極上で、自由に溶接ガンを通電したままで移動、回転、揺動することができ、所望の溶接打点を位置決めして溶接できる。とくに、溶接ガンの移動、回転、揺動の間に連続的に通電でき、通電する通電当接片は固定されたままに維持できるため、移動、回転、揺動などにともなう先にのべた障害を除去できる。

さらに、摺動曲面と通電当接片の包絡面との組み合わせにより、溶接ガンには多様な動作を与えることができ、溶接できる範囲を大巾に拡大できる。

以下、添付する図１、図２を用いて本発明の一つの実施例に係るスポット溶接機について説明すると、つぎのとおりである。

まず、図１は本発明の一つの実施例に係るスポット溶接機の一部の構造の説明図であり、図２はこの溶接機の溶接ガンの一例を一部を縦断面図で示す説明図である。この溶接機においては、平坦な板状電極（１）上において溶接ガン（１００）の昇降により順次に被溶接物Ｗの溶接打点を溶接する。この溶接において被溶接物Ｗは溶接ガン（１００）の昇降経路に障害物Ｗ１が突出しており、このために、溶接ガン（１００）の一部ににげの凹部が形成されている。このような被溶接物Ｗを溶接する場合には、溶接ガン（１００）は３次元に移動すると共に、その軸心を中心として回転、揺動させ、被溶接材における所望の溶接打点に位置決めし、位置決めしたところで下降させて加圧通電して溶接する。

なお、図１において符号（２）は溶接ガンの一部に形成したにげ凹部であり、符号（３）は溶接ガン（１００）の加圧機構であり、（４）は板状電極（１）の支持台であり、符号（１０）は図２に示す溶接ガン（１００）の通電機構を一般的に示している。

この通電機構（１０）において、図２に示すとおり、溶接ガン（１００）の上端部にヘッド部（１１０）を設ける。ヘッド部（１１０）は少なくともその一部の表面（１１１）を摺動乃至案内曲面に形成する。また、このヘッド部（１１０）に対応して複数個の通電当接片（２１０）などを設け、これら通電当接片を通じて通電させる。このように構成すると、溶接ガン（１００）の回転、揺動のときは、ヘッド部（１１０）の摺動曲面（１１１）は接触する通電当接片（２１０）の当接部に案内されつつ回転し、ヘッド部（１１０）の曲面（１１１）は常に通電接触片（２１０）に常に接触しているため、通電が遮断することなく行なわれる。

すなわち、回転、揺動する溶接ガン（１００）の一部としてヘッド部（１１０）が形成される。このヘッド部（１１０）は溶接ガン（１００）そのものが回転や揺動運動するところで相違するが、機構学的にみると一種の立体カムの従動節に近いものとみることができ、それに接触する通電当接片（２１０）の先端で画かれる包絡線又は包絡面が一種のカム線又はカム面とみることができる。このため、通常当接片（２１０）が固定されていても、溶接ガン（１００）が回転又は揺動されても後にのべる弾性押圧手段により通電当接片（２１０）を弾力的に押付けておくと、回転、揺動中でも通電でき、溶接打点を順次に溶接できる。

このところから、溶接ガン（１００）の移動、回転、揺動に合わせてそのヘッド部（１１０）の摺動曲面（１１１）は常に通電当接片（２１０）に摺動接触させるために、ヘッド部（１１０）の摺動曲面（１１１）は複数個の通電当接片（２１０）の先端又は表面（図１においては当接曲面（２１１）として示す）の画く包絡面と一致させ、溶接ガン（１００）の回転、揺動位置にかかわらず、両面が同じ程度に保たれることが必要である。この理由は溶接ガン（１００）そのものがどの位置にあっても、同じ条件で通電されないと溶接性が損なわれるからである。

この意味で、ヘッド部（１１０）の摺動曲面（１１１）は円錐面や球面に構成するのが好ましい。これに伴って、この摺動曲面（１１１）に合わせ、通電当接片（２１０）の包絡面（２１１）もそれに一致させて構成するのが好ましい。

また、溶接ガン（１００）上端のヘッド部（１１０）に対応する通電当接片（２１０）は、図１の例によると、少なくとも２つ設けられているが、必ずしも複数個設ける必要がない。一体として形成し、それにヘッド部（１１０）の摺動曲面（１１１）と一致する曲面（図１の包絡曲面（２１１）に対応する）を設けることもできる。このような構成であると、通電量をある程度高めることができる利点があるが、やや経済性が損なわれるため、用途に応じて採用できる。

このように平坦な板状電極の上において溶接ガン（１００）を移動、回転、揺動させて溶接すべき被溶接材の所定の溶接打点のところに位置決めする。この溶接ガン（１００）の移動、回転、揺動の間、これに伴って溶接ガン（１００）とともに移動、回転、揺動するヘッド部（１１０）を通じ、一方の電極に接続する固定された通電端子（２００）およびそれにより保持されている通電当接片（２１０）によって溶接ガン（１００）には通電される。このため、このような構成であると、溶接ガン（１００）を順次に回転させても、それに伴う通電ケ−ブルや冷却水ケ−ブルなどが全く回転することなく、単に溶接ガン（１００）そのものの回転より達成でき、回転の際にも、ヘッド部（１１０）と通電当接片（２１０）は全く同じ接触条件が保持できるので円滑に溶接ができ、その自動化、ロボット化も達成できる。

また、溶接ガンのヘッド部（１１０）の回転、揺動などの移動軌跡に合わせて構成される通電当接片（２１０）は、図２に示す実施例によると複数個から成っている。この理由は通電当接片（２１０）の包絡曲面（２１１）とヘッド部（１１０）が円滑に摺動接触できるように構成するためであって、この調整は後記弾性押圧手段（３００）により通電当接片（２１０）間の間隙を調整すると容易に達成できる。

また、通電押圧手段（３００）は複数個の通電当接片（２１０）をある程度の弾性をもって押圧できれば、いずれのものからも達成でき、先にのべたとおり、このところを機構学的見地からみると、ヘッド部（１１０）の摺動曲面（１１１）と通電当接片（２１０）の包絡曲面（２１１）とから成る一種の立体カムともみることができることから、従来のカムと同様にばね（３１０）を用いることもでき、このところから図１の実施例においてもばねを用いている。この場合には、通電端子（２００）と通電当接片（２１０）の間にばね（３１０）を介在させ、このばね（３１０）を通電端子（２００）の中に形成した収納部（２２０）の中に収納し、さらに収納部（２２０）内においてくさび機構（３２０）を介して支持するように構成することができる。このように構成すると、複数個の通電当接片（２１０）の間の間隙も調整でき、包絡曲面（２１１）に対する当りも調整できる。

また、通電当接片（２１０）を包絡曲面（２１１）に押付けて弾性的支持手段としてばねのほかに、例えば、ゴム、合成樹脂のほか、油圧機構もあっていずれのものでも目的が達成できる。

以上のところは抵抗溶接のうちのスポット溶接について説明したが、他の抵抗溶接一般に利用できる。

本発明の一つの実施例に係るスポット溶接機の一部の構造の説明図である。 この溶接機の溶接ガンの一例を一部を縦断面図で示す説明図である。

符号の説明

１ 板状電極
２ にげ凹部
４ 支持台
１０ 通電機構
１００ 溶接ガン

Claims (5)

1. 平坦な板状電極と、その上で移動、回転、揺動されつつ、所望の溶接打点に位置決めして溶接する溶接ガンとを設け、この溶接ガンの上端部の少なくとも一部に摺動曲面を具えるヘッド部を設ける一方、前記溶接ガンの移動、回転、揺動に合わせて前記摺動曲面に摺動接触しつつ通電する少なくとも２つの通電当接片を設け、これら通電当接片を前記摺動曲面に弾力的に押圧する弾性押圧手段を設けて成ることを特徴とするスポット溶接機。
2. 前記摺動曲面を円錐状又は球状にすることを特徴とする請求項１記載のスポット溶接機。
3. 前記弾性押圧手段を、前記ヘッド部と少なくとも２つの前記通電当接片の間に介在させて成ることを特徴とする請求項１又は２記載のスポット溶接機。
4. 前記弾性押圧手段をばねとすることを特徴とする請求項１、２又は３記載のスポット溶接機。
5. 前記弾性当接片にくさび機構により鎖錠することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のスポット溶接機。

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