JP2009248124A - 電動加圧式抵抗溶接機 - Google Patents

Abstract

【課題】寿命を長くすること、各ユニット毎の取り付け取り外し、取替えが容易に行えること、高速運転を可能にすること、及び高い防塵性を発揮することである。
【解決手段】スポット溶接ガンは、レール本体２４と、レール本体２４の両側壁部２４ａ，２４ｂの間に該両側壁部２４ａ，２４ｂと平行に設けられ、両端がレール本体２４に対して回転自在に支持されるボールねじ２１と、ボールねじ２１に組み込まれ、かつ側壁部２４ａ，２４ｂに案内されて直線移動するスライダ２３とを備え、レール本体２４の一端２４ｃに対して電極４が取り付けられ、ボールねじ２１を回転させてレール本体２４をスライダ２３に対して移動させることで、電極４を駆動する駆動ユニット２０を備え、電極４と電極５とが、ボールねじ２１の軸心上に位置され、かつ互いに対向するように、レール本体２４及びガンアーム３それぞれに取り付けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、本発明は電気抵抗溶接機の分野、とりわけスポット溶接ガン等の分野に属する。

特許文献１〜３には、スポット溶接ガンが開示されている。先ず、特許文献１に開示のスポット溶接ガンは、ボールねじとリニアガイドとからなる、いわゆるモノキャリアを用いている。その構成は、ガンブラケット（コモンベースを含む）に、レール、電極を有するガンアーム及び溶接トランスが取り付けられており、スライダの上面に、もう一方のガンアームが取り付けられている。ガンブラケット及びレールを中心として各ユニットが取り付けられているため、各ユニット毎の取り付け取り外し、取替えが容易に行えるようになっている。また、モノキャリアのレールが凹形状のため、上面からのスパッタ等の異物の侵入対策としてカバーを備えている。このような構成を有する特許文献１に開示のスポット溶接ガンは、２つの電極の間にワークを挟み、スライダを駆動させ、加圧する仕組みになっている。

また、特許文献２に開示の構成では、廻り止めを有するボールねじを用いている。その構成では、ボールねじの先端に電極が取り付けられており、電極を有するガンアームがケーシングに一体に設けてある。このような構成を有する特許文献２に開示のスポット溶接ガンは、２つの電極の間にワークを挟み、ボールねじを回転駆動させ、加圧する仕組みになっている。

また、特許文献３に開示の構成では、特許文献１と同様に、モノキャリアを用いている。その構成は、電極を有するガンアームが設けられたユニットフレームにレールが取り付けられている。スライダには、電極を有する作動ロッドがボールねじの軸心上に取り付けられており、レールの一端には作動ロッドの貫通孔が設けられた板が取り付けられている。また、ボールねじは片持ちで使用されている。さらに、特許文献１と同様に、モノキャリアのレールが凹形状であるため、上面からのスパッタ等の異物の侵入対策としてカバーを備えている。さらにまた、作動ロッドに付着した異物を除去するためのスクレーパが貫通孔を設けた板に取り付けられている。このような構成を有する特許文献３に開示のスポット溶接ガンは、２つの電極の間にワークを挟み、スライダを駆動させ、作動ロッドが貫通孔を設けた板を通過し加圧する仕組みになっている。
特許第３５７５５８８号 実公平７−３１８９９号公報 特許第３５１５３９６号

しかしながら、特許文献１の構成では、加圧点がスライダの上面より上方に位置するため、加圧時に大きなモーメントがスライダにかかってしまう。これにより、レールの変形等を惹き起こし、それが寿命に大きく影響する。
また、特許文献２の構成では、ケーシング内部に加圧駆動機構を一体に設けているため、溶接トランスを一体的に組込むためには、ユニットが搭載できるように新規な構造設計を強いられることになる。よって、溶接機の各機能別にユニットを組替えることが困難となる。

また、特許文献３の構成では、ボールねじが片持ちになっているため、高速運転に対応することができない。
本発明は、前記課題である、寿命を長くすること、各ユニット毎の取り付け取り外し、取替えが容易に行えること、及び高速運転を可能にすることを目的とし、さらには、高い防塵性を発揮することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明に係る請求項１に記載の電動加圧式抵抗溶接機は、一対の電極と、両側に平行に側壁部が配置されて断面凹形とされたレール本体と、前記両側壁部の間に該両側壁部と平行に設けられ、両端が前記レール本体に対して回転自在に支持されるボールねじと、前記ボールねじに組み込まれ、かつ前記側壁部に案内されて直線移動するスライダとを備え、前記レール本体の一端に支持板が設けられて、該支持板に前記一対の電極のうちの一方の電極が取り付けられ、前記ボールねじを回転させて前記レール本体を前記スライダに対して移動させることで、前記一方の電極を駆動する駆動手段と、前記ボールねじを回転駆動させるモータと、前記スライダが取り付けられたガンブラケットと、前記ガンブラケットに対して一端が取り付けられ、他端側に前記一方の電極が取り付けられたガンアームと、を備え、前記一方の電極と他方の電極とは、前記ボールねじの軸心上に位置され、かつ互いに対向するように、前記レール本体及びガンアームそれぞれに取り付けられることを特徴とする。
また、本発明に係る請求項２に記載の電動加圧式抵抗溶接機は、請求項１に記載の電動加圧式抵抗溶接機において、前記レール本体にて前記スライダが収納される内側面を、外方に対して閉塞可能にするカバーを備えることを特徴とする。

本発明によれば、一方の電極と他方の電極とが、ボールねじの軸心上に位置され、かつ互いに対向するように、レール本体及びガンアームそれぞれに取り付けられることで、２つの電極間にワークを挟み、かつ加圧力を与えても、ボールねじの軸心Ｘ上に電極が常に位置しているため、スライダやレール本体にモーメントがかかるのを防止できる。また、スライダに対してレール本体を上側に配置して使用することで、レール本体の上方からのゴミに対して高い防塵性を発揮できる。さらに、ボールねじがレール本体の両側で支持されているため、高速運転にも対応できる。

本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、本発明に係る電動加圧式抵抗溶接機を適用したＣタイプのスポット溶接ガンである。図１は、Ｃタイプのスポット溶接ガンの構成を示す。
同図中、１は抵抗溶接機であり、２は電極のアクチェータとなるサーボモータであり、いわゆるロボット用スポット溶接ガンを構成する。３はＣ形のガンアーム（固定アーム）であり、４，５は、一対の電極（電極チップ）であり（電極４が一方の電極、電極５が他方の電極）、ガンアーム３の先端に前記他方の電極５が固着される。２０は、前記一方の電極４をドライブする駆動ユニットである。６は、溶接機に二次電流を流すための溶接トランスである。７は、溶接トランス６が取り付けられるガンブラケットである。

駆動ユニット２０は、いわゆるモノキャリアとして構成されている。図２は、その駆動ユニット２０の構成を示す。同図に示すように、駆動ユニット２０は、モノキャリアの構成として、ボールねじ２１とリニアガイド２２とを一体融合化したユニット（一軸ユニット）として構成されている。このように、駆動ユニット２０をモノキャリアとして構成することで、全体が小型化されるとともに設計・組立のロードが削減できるなどのメリットがある。

リニアガイド２２は、スライダ２３とレール本体２４とから構成されている。レール本体２４は、両側に平行に側壁部２４ａ，２４ｂが配置されて断面略凹形をなしており、レール本体２４の断面凹形の溝内にスライダ２３が組み込まれている。そして、レール本体２４及びスライダ２３の内部には複数の転動体２５が収容されるととともに、レール本体２４の側壁部２４ａ，２４ｂの内側面及びスライダ２３の外側面に転動体転動溝等が形成されることで、転動体転動溝等を介して複数の転動体２５を循環させて、側壁部２４ａ，２４ｂに沿ってスライダ２３を案内しつつ、スライダ２３をレール本体２４の長手方向に直線移動させることを実現している。

そして、リニアガイド２２は、側壁部２４ａ，２４ｂの間に、該側壁部２４ａ，２４ｂと平行になるようにボールねじ２１を配置するとともに、ボールねじ２１をレール本体２４の両側（回転支持部等）で回転自在に支持している。このボールねじ２１にスライダ２３が組み込まれており、ボールねじ２１を回転駆動することで、スライダ２３をレール本体２４の長手方向で移動させることを実現している。なお、スポット溶接ガンの使用時には、後述するように、スライダ２３に対してレール本体２４側が移動するようになる。

このようなリニアガイド２２において、レール本体２４に対して、モータ２及び前記一方の電極４が取り付けてあり、スライダ２３に対してガンブラケット７が取り付けてある。
レール本体２４の長手方向の一端２４ｃに、一方の電極４が取り付けられている。具体的には、図３に示すように、レール本体２４の長手方向の一端２４ｃに支持板２６を設けて、その支持板２６に電極４を取り付けている。より詳しくは、図１及び図３に示すように、ボールねじ２１の軸心Ｘ上に位置するように、電極４を支持板２６に取り付けている。これにより、電極４は、ガンアーム３の先端３ａに取り付けてある電極５に対向配置される。

また、レール本体２４の長手方向で、電極４の取り付け端部２４ｃとは反対側の他端２４ｄに、モータ２が取り付けられている。モータ２の出力軸は、ボールねじ２１におけるレール本体２４の他端２４ｄ側の端部に直結されている。これにより、モータ２を駆動させることで、ボールねじ２１が回転駆動され、スライダ２３に対してレール本体２４が移動するようになる。これにより、レール本体２４の一端２４ｃに取り付けてある電極４が、ガンアーム３の先端３ａに取り付けてある電極５に対して、接近ないし離反し、この動作で溶接加圧ないし電極開放が行われる。

スライダ２３が取り付けられているガンブラケット７は、溶接トランス６を収容可能な形状とされている。なお、ガンブラケット７におけるスライダ２３の取り付け部７ａは、リニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の短辺方向の長さＬ１については、図３に示すように、該リニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の短辺方向の長さより十分に長くなっている。さらに、その取り付け部７ａは、リニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の長手方向の長さについては、図１に示すように、該リニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の長手方向の長さより十分短いものとなっている。

また、図示しないが、ガンブラケット７に、溶接ユニット自体を収納することもできる。この場合、溶接ユニットには、溶接トランス６の他に、溶接トランス６の出力端子及び出力端子に接続される二次回路を構成する各ブスバーと可動側のポイントホルダに接続されるシャント等が含まれる。このガンブラケット７には、レール本体２４の電極４が取り付けられている前記一端２４ｃ側に向く部位７ｂに、ガンアーム３が取り付けられている。

ガンアーム３は、Ｃ形のガンアームであり、レール本体２４の電極４の取り付け端部２４ｃに対向する位置まで伸びた自由端となる端部３ａに電極５が取り付けられている。電極５は、ガンアーム３に取り付けられた状態で、電極４と対向するようになっている。より詳しくは、電極５は、対向する電極４と同様に、ボールねじ２１の軸心Ｘ上に位置するように、ガンアーム３に取り付けられている。

（動作、作用及び効果）
動作、作用及び効果は次のようになる。
溶接時動作については、モータ２を駆動させることで、スライダ２３、すなわちガンアーム３及びガンブラケット７に対してレール本体２４を相対的に移動させて、２つの電極４，５の間にワーク（重ね板）を挟み、かつ溶接に必要とする加圧力を与える。そして、溶接トランス６により電極４，５間に溶接電流を流して、その局部を加熱し接合する。
このとき、ボールねじ２１の軸心Ｘ上に電極４，５が常に位置しているため、その加圧時にスライダ２３やレール本体２４にモーメントがかかるのを防止できる。これにより、モーメントの影響によって寿命が短くなるのを防止できる。

また、スポット溶接ガンは、ガンアーム３、ガンブラケット７及び駆動ユニット２０等がボルト等の連結手段によって組み付けられることで、それら各構成部の取り付け及び取り外し、並びに取替えが容易となる。また、レール本体２４がスライダ２３を覆う形で、該レール本体２４を駆動するので、図１に示すように、スライダ２３に対してレール本体２４が上側に位置するような姿勢でスポット溶接ガンを使用する限りにおいて、レール本体２４の上方からのゴミに対して高い防塵性を発揮できる。また、ボールねじ２１がレール本体２４の両側で支持されているため、高速運転にも対応できる。

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を説明する。
（構成）
第２の実施形態も、前記第１の実施形態と同様、本発明を適用したＣタイプのスポット溶接ガンである。図４及び図５は、第２の実施形態のスポット溶接ガンの構成を示す。図４及び図５に示すように、第２の実施形態のスポット溶接ガンの基本的構成は、前記図１及び図２に示した第１の実施形態のスポット溶接ガンの構成と同一であるが、第２の実施形態のスポット溶接ガンでは、特に、スペーサプレート３１及びカバー３２を備えている。以下の説明では、第２の実施形態のスポット溶接ガンにおいて、前記第１の実施形態のスポット溶接ガンの構成と同一符号を付してある構成については、特に言及しない限りは同一である。

図４及び図５に示すように、スペーサプレート３１は、スライダ２３とガンブラケット７との間に介在している。すなわち、スライダ２３は、スペーサプレート３１を介してガンブラケット７に取り付けられている。スペーサプレート３１は、略平板形状とされ、リニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の短辺方向の長さが、該リニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の短辺方向の長さよりも十分長くなっている。スペーサプレート３１には、リニアガイド２２の長手方向、すなわちレール本体２４の移動方向で貫通する空隙部（挿通孔）３１ａが形成されている。スペーサプレート３１とガンブラケット７との間に、空隙部３１ａを挿通するようにして、カバー３２が取り付けられている。

カバー３２は、略平板形状とされている。カバー３２は、リニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の短辺方向の長さが、該リニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の短辺方向の長さと同等又はそれよりも多少長くなっている。また、カバー３２のリニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の長手方向における長さについては、リニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の長手方向の長さと同等な長さになっている。すなわち例えば、カバー３２の両端は、レール本体２４の両端に設けた、電極４を取り付けるための支持板２６やボールねじ２１の回転支持部等の部材に取り付けられている。これにより、レール本体２４でスライダ２３が取り付けられる開放側、すなわちレール本体２４にてスライダ２３が収納される内側面がカバー３２で閉塞されるようになる。

以上のように、第２の実施形態のスポット溶接ガンでは、レール本体２４でスライダ２３が取り付けられる開放側をカバー３２で閉塞することで、レール本体２４の凹溝の開放側（図４においてレール本体２４の下方）からのゴミに対しても高い防塵性を発揮できる。また、カバー３２が挿通される空隙部３１ａを設けたスペーサプレート３１により、スライダ２３に対するレール本体２４の移動を妨げることなく、カバー３２を設けることができる。

（第３の実施形態）
次に第３の実施形態を説明する。
（構成）
第３の実施形態も、前記第１及び第２の実施形態と同様、本発明を適用したＣタイプのスポット溶接ガンである。図６及び図７は、第３の実施形態のスポット溶接ガンの構成を示す。図６及び図７に示すように、第３の実施形態のスポット溶接ガンの基本的構成は、前記図１及び図２に示した第１の実施形態のスポット溶接ガンの構成と同一であるが、第３の実施形態のスポット溶接ガンでは、特に、前記第２の実施形態として示したものとは形状が異なるスペーサプレート４１及びカバー４２を備えている。以下の説明では、第３の実施形態のスポット溶接ガンにおいて、前記第１の実施形態のスポット溶接ガンの構成と同一符号を付してある構成については、特に言及しない限りは同一である。

図６及び図７に示すように、スペーサプレート４１は、スライダ２３とガンブラケット７との間に介在している。すなわち、スライダ２３は、スペーサプレート４１を介してガンブラケット７に取り付けられている。スペーサプレート４１は、断面略コ字形状とれている。すなわち、スペーサプレート４１においてリニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の短辺方向の長さが、該リニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の短辺方向の長さよりも長くなっており、その短辺方向の両端部４１ａ，４１ｂが、レール本体２４（側壁部２４ａ，２４ｂ）の外側面に沿うように立ち上がる形状をなしている。

そして、スペーサプレート４１には、リニアガイド２２の長手方向、すなわちレール本体２４の移動方向で貫通する空隙部４１ｃが形成されている。スペーサプレート４１とガンブラケット７との間に、空隙部４１ａを挿通するようにして、カバー４２が取り付けられている。
カバー４２は、スペーサプレート４１と同様、断面略コ字形状とされている。すなわち、カバー４２においてリニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の短辺方向の長さが、該リニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の短辺方向の長さよりも長くなっており、その短辺方向の両端部４２ａ，４２ｂが、レール本体２４の外側面に平行に立ち上がる形状をなしている。すなわち、前述のスペーサプレート４１の空隙部４１ｃは、このような形状をなすカバー４２を収容可能な形状（断面略コ字形状）をなしている。

そして、カバー４２は、リニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の長手方向の長さが、リニアガイド２２（具体的にはレール本体２４）の長手方向の長さと同等な長さになっている。すなわち例えば、カバー４２の両端は、レール本体２４の両端に設けた、電極４を取り付けるための支持板２６やボールねじ２１の回転支持部等の部材に取り付けられている。これにより、レール本体２４でスライダ２３が取り付けられる開放側、すなわちレール本体２４にてスライダ２３が収納される内側面がカバー４２で閉塞されるようになる。

以上のように、第３の実施形態のスポット溶接ガンでは、レール本体２４でスライダ２３が取り付けられる開放側をカバー４２で閉塞することで、前記第２の実施形態の場合と同様、レール本体２４の凹溝の開放側（図６においてレール本体２４の下方）からのゴミに対しても高い防塵性を発揮できる。また、カバー４２が挿通される空隙部４１ｃを設けたスペーサプレート４１により、スライダ２３に対するレール本体２４の移動を妨げることなく、カバー４２を設けることができる。さらに、第３の実施形態の場合には、カバー４２がレール本体２４（側壁部２４ａ，２４ｂ）の外側面まで覆う形状になっており、より高い防塵性を発揮できる。

なお、前記実施形態を次のような構成により実現することもできる。
すなわち、前記実施形態では、ガンアームがＣ形のガンアームである場合を説明した。これに対して、ガンアームはそれ以外の形（形状）のものであっても良い。
また、アルミニウム系の材質等からなるコモンベースに、ガンアーム３、ガンブラケット７及び駆動ユニット２０等の各構成部を取り付けることもできる。この場合でも、少なくとも、ボールねじ２１の軸心Ｘ上に各電極４，５を配置する。

なお、この実施形態では、電極４，５は、一対の電極を実現しており、レール本体２４は、両側に平行に側壁部が配置されて断面凹形とされたレール本体を実現しており、ボールねじ２１は、前記両側壁部の間に該両側壁部と平行に設けられ、両端が前記レール本体に対して回転自在に支持されるボールねじを実現しており、スライダ２３は、前記ボールねじに組み込まれ、かつ前記側壁部に案内されて直線移動するスライダを実現しており、駆動ユニット２０は、それらレール本体２４、ボールねじ２１及びスライダ２３の構成により、前記レール本体の一端に支持板が設けられて、該支持板に前記一対の電極のうちの一方の電極が取り付けられ、前記ボールねじを回転させて前記レール本体を前記スライダに対して移動させることで、前記一方の電極を駆動する駆動手段を実現しており、モータ２は、前記ボールねじを回転駆動させるモータを実現しており、ガンブラケット７は、前記スライダが取り付けられたガンブラケットを実現しており、ガンアーム３は、前記ガンブラケットに対して一端が取り付けられ、他端側に前記一方の電極が取り付けられたガンアームを実現している。そして、この実施形態では、前記一方の電極と他方の電極とは、前記ボールねじの軸心上に位置され、かつ互いに対向するように、前記レール本体及びガンアームそれぞれに取り付けられることを実現している。

本発明の第１の実施形態であるスポット溶接ガンの構成を示す側面図である。 スポット溶接ガンの駆動ユニットの構成を示す正面図である。 スポット溶接ガンのレール本体の一端側における構成を示す図である。 第２の実施形態のスポット溶接ガンの構成を示す側面図である。 第２の実施形態のスポット溶接ガンの駆動ユニット、スペーサプレート及びカバーの構成を示す正面図である。 第３の実施形態のスポット溶接ガンの構成を示す側面図である。 第３の実施形態のスポット溶接ガンの駆動ユニット、スペーサプレート及びカバーの構成を示す正面図である。

符号の説明

１ 抵抗溶接機、２ モータ、３ ガンアーム、４，５ 電極、６ 溶接トランス、７ ガンブラケット、２０ 駆動ユニット、２１ ボールねじ、２２ リニアガイド、２３ スライダ、２４ レール本体、２４ａ，２４ｂ 側壁部、３１，４１ スペーサプレート、３２，４２ カバー

Claims (2)

1. 一対の電極と、
   両側に平行に側壁部が配置されて断面凹形とされたレール本体と、前記両側壁部の間に該両側壁部と平行に設けられ、両端が前記レール本体に対して回転自在に支持されるボールねじと、前記ボールねじに組み込まれ、かつ前記側壁部に案内されて直線移動するスライダとを備え、前記レール本体の一端に支持板が設けられて、該支持板に前記一対の電極のうちの一方の電極が取り付けられ、前記ボールねじを回転させて前記レール本体を前記スライダに対して移動させることで、前記一方の電極を駆動する駆動手段と、
   前記ボールねじを回転駆動させるモータと、
   前記スライダが取り付けられたガンブラケットと、
   前記ガンブラケットに対して一端が取り付けられ、他端側に前記一対の電極のうちの他方の電極が取り付けられたガンアームと、を備え、
   前記一方の電極と他方の電極とは、前記ボールねじの軸心上に位置され、かつ互いに対向するように、前記レール本体及びガンアームそれぞれに取り付けられることを特徴とする電動加圧式抵抗溶接機。
2. 前記レール本体にて前記スライダが収納される内側面を、外方に対して閉塞可能にするカバーを備えることを特徴とする請求項１に記載の電動加圧式抵抗溶接機。

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