JP2009248166A - マルチスポット溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接箇所ごとに溶接点数を変えることができるマルチスポット溶接装置を提供する。
【解決手段】２個１組とした溶接電極８、９及び１０、１１を装着した加圧ガンを２組設けて構成した加圧ガンユニット１によりワークＷをシリーズスポット溶接又はインダイレクト溶接するマルチスポット溶接装置であって、２組の加圧ガンにそれぞれ装着された溶接電極８、９及び１０、１１に個別に給電する２個の変圧器３３、３４を設け、各組の加圧ガン２個中各１個の溶接電極５、７が装着された加圧ガンの間に可動接点２１と固定接点２２からなる開閉器を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶接箇所ごとに溶接点数の変更が可能なマルチスポット溶接装置に関するものである。

二輪車の輸出等に使用される梱包資材として例えば図９乃至図１１に示すような、成型した鋼板を格子状に組み合わせて構成した梱包底枠が使用されている。これらの図に示す梱包底枠は、Ｕ字の上端をそれぞれ外側に延長した形状に鋼板を成型したロアーブリッジ材と呼ばれる部材４１を複数平行に並べ、該部材４１上に直交する方向に二山形状に鋼板を成型したフロア材と呼ばれる部材４２を複数を並べて載せ、交差する部分を溶接して製造されたものであり、部材４２の外側にはスキッドフレームと呼ばれるＵ字状に成型した部材４３が部材４１の両端に取り付けられている。

こうした前後方向、左右方向に寸法の大きいワークを溶接する場合、溶接点を直接溶接電極で挟むことは困難であり、一般的にはシリーズスポット溶接（例えば特許文献１）あるいはインダイレクトスポット溶接により溶接されている。図示のワークＷでは２本１組の加圧ガンを１組又は２組備える加圧ガンユニットを使用したマルチスポット溶接装置により１つの溶接箇所につき４点ずつ溶接するのが基本となっていた。ところが、強度の点からは周辺部分を除けば全ての溶接箇所で４点ずつ溶接する必要はなく、結果的に過剰な点数溶接するということになる。

このように過剰な点数溶接すると、その溶接のために余分な時間と電力を要することとなり、コストがかかるという問題があった。必要のない溶接点を溶接しないようにするためには例えば溶接点数を変更可能な加圧ガンユニットを使用することが考えられるが、溶接箇所ごとに溶接点数を変えることができるような加圧ガンユニットは実用化されていない。また、溶接点数の異なる数種の加圧ガンユニットを選択して使用することも考えられるが、加圧ガンユニットの交換のための装置を要することとなって装置が複雑になり不都合である。このように必要な溶接点だけ溶接するようなマルチスポット溶接装置は実用化されておらず、それに関する文献等も存在しないのが現状である。
特開平７−２２７６７６号公報

本発明は上記の問題点を解決し、溶接箇所ごとに溶接点数を変えることができるマルチスポット溶接装置を提供するためになされたものである。

上記の問題を解決するためになされた本発明のマルチスポット溶接装置は、２個１組とした加圧ガンを２組設けて構成した加圧ガンユニットによりワークをシリーズスポット溶接又はインダイレクト溶接するマルチスポット溶接装置であって、２組の加圧ガンに個別に給電する２個の変圧器を設け、各組の加圧ガン２個中各１個の加圧ガンの間に開閉器を接続し、該開閉器の閉路により異なる組の加圧ガンの間の通電経路を形成することを特徴とするものである。

ここにおいて、加圧ガンユニットを複数設けることができ、加圧ガンユニットを移動させて位置決めする位置制御機構を設けることができる。また、加圧ガンユニットに直線上を移動させて位置決めする位置制御機構とワークを移送するワークの移送機構とを設け、ワークの移送機構によるワークの移送方向を加圧ガンユニットの移動方向と直交する方向とすることができる。

本発明によれば、２個１組とした加圧ガン各組の加圧ガン２個中各１個の加圧ガンの間に開閉器を接続したので、この開閉器が開路の状態では各組の加圧ガンによりシリーズスポット溶接又はインダイレクト溶接することができる。これにより２点あるいは４点の溶接ができることになる。開閉器を閉路した状態では異なる組の加圧ガンの間に通電経路が形成され、一方の組の変圧器から給電することで異なる組の加圧ガンの２点の溶接ができることになる。このように開閉器を開閉することにより溶接箇所ごとに溶接点の位置、溶接点数を変えることができる利点がある。

また、加圧ガンユニットを複数設けた場合には、複数の溶接箇所を並行して溶接できるので溶接時間を短縮することができ、加圧ガンユニットを移動させて位置決めする位置制御機構を設けた場合には、溶接位置の異なるワークに対しても段取り替えすることなく容易に対応することができる利点がある。さらに、加圧ガンユニットに直線上を移動させて位置決めする位置制御機構とワークを移送するワークの移送機構とを設け、ワークの移送機構によるワークの移送方向を加圧ガンユニットの移動方向と直交する方向とした場合には、多数配列された溶接箇所を効率よく溶接することができる利点がある。

次に、本発明を実施するための最良の形態について、図を参照しながら具体的に説明する。
図１乃至図３は本発明のマルチスポット溶接装置に使用する加圧ガンユニット１の要部の構成を示すものであって、マルチスポット溶接装置は複数のこのような構成の加圧ガンユニット１を図４に示すように機枠２の下側に並べ、移動可能な状態で支持させて構成してある。図４においてワークＷは後方から手前に移送されるものであり、以下の説明ではワークの進行方向すなわち図４の手前側を前側、図４で右方に表わしてある側を右側と表現するものとする。

加圧ガンユニット１の基盤３には、下面前側及び下面後側にそれぞれ２個の加圧用エアシリンダ４、５及び６、７が左右に並べて取り付けてあり、各加圧用エアシリンダ４、５及び６、７のピストンの先端には溶接電極８、９及び１０、１１を装着するための電極保持部８ａ、９ａ及び１０ａ、１１ａを取り付け、溶接電極８、９及び１０、１１が装着してある。加圧用エアシリンダ４、電極保持部８ａ、溶接電極８は１個の加圧ガンを構成するものであり、同様に加圧用エアシリンダ５、６、７は電極保持部９ａ、１０ａ、１１ａ及び溶接電極９、１０、１１とともに都合３個の加圧ガンを構成する。これら４個の加圧ガンは溶接電極８、９が装着されたものと溶接電極１０、１１が装着されたものがそれぞれ１組となり、都合２組となる。

また、加圧用エアシリンダ５、７の下部右前側及び下部右後側には溶接電極８、９及び１０、１１に給電する電力を変圧器から受け入れる給電バー１２、１３及び１４、１５がそれぞれ設けてあり、各給電バー１２、１３、１４、１５と各電極保持部８ａ、９ａ、１０ａ、１１ａの間はそれぞれ可撓導体１６、１７、１８、１９により接続してある。これにより、溶接電極８、９、１０、１１はそれぞれ給電バー１２、１３、１４、１５に接続されることになる。

給電バー１３の上部には接点駆動用エアシリンダ２０が設けてあり、該接点駆動用エアシリンダ２０のピストンの先端には可動接点２１が取り付けてある。可動接点２１には固定接点２２が対向させて設けてあり、可動接点２１及び固定接点２２はそれぞれ可撓導体２３及び接続バー２４により給電バー１３及び１５と接続してある。この可動接点２１及び固定接点２２は異なる組である溶接電極９が装着された加圧ガンと溶接電極１１が装着された加圧ガンとの間の通電経路を形成する開閉器を構成するものであり、接点駆動用エアシリンダ２０により開閉することができることになる。図中２５は接点駆動用エアシリンダ２０を基盤３に固定する固定部材であり、給電バー１２、１３及び１４、１５は相互に絶縁した状態で図示しない部材により基盤３に固定してある。固定接点２２の後方には絶縁した状態で固定部材２５に取り付けた支持部材２６が設けてあり、接点駆動用エアシリンダ２０により可動接点２１が固定接点２２に押し付けられたとき固定接点２２が移動しないように支持させてある。

基盤３の上面前側及び後側には直線ガイドの摺動子２７、２７が取り付けてあり、該摺動子２７、２７を機枠２の下面に取り付けた直線ガイドのレール２８、２８に係合させて基盤３を左右方向に移動自在に支持させてある。また、基盤３の上面にはボールナット２９が取り付けてあり、機枠２に受け台３０、３０により支持させたボールねじ３１と螺合させてある。図６はこうした摺動子２７、２７、レール２８、２８、ボールナット２９、ボールねじ３１の配置を示すものであり、摺動子２７、２７は共通のレール２８、２８に支持させてある。ボールねじ３１は各基盤３についてそれぞれ個別に設けてあり、各ボールねじ３１、３１にはそれぞれサーボモーター３２、３２が連結してある。各サーボモーター３２、３２には図示しない制御装置から指令信号が送られ、ワークＷに応じて各基盤３、３の位置を個別に制御できるようにしてある。

機枠２の上部には１個の加圧ガンユニット１に対して２個の変圧器３３、３４が設けてあり、一方の変圧器３３の二次巻線３３ａは二次ケーブル３５、３５により給電バー１２、１３に、他方の変圧器３４の二次巻線３４ａは二次ケーブル３６、３６により給電バー１４、１５にそれぞれ接続してある。これにより変圧器３３からは二次ケーブル３５、３５、給電バー１２、１３を介して溶接電極８、９に給電され、変圧器３４からは二次ケーブル３６、３６、給電バー１４、１５を介して溶接電極１０、１１に給電されることとなる。図７及び図８は二次巻線３３ａ及び３４ａから溶接電極８、９及び１０、１１までの通電経路を示すものであり、図７は可動接点２１と固定接点２２が離れた開閉器が開路の状態、図８は可動接点２１と固定接点２２が接した開閉器が閉路の状態を表わしている。

以下このように構成したマルチスポット溶接装置により図９乃至図１１に示すようなワークＷを溶接して完成させる場合の動作を説明する。このワークは５本のロアーブリッジと呼ばれる部材４１の上に８本のフロアと呼ばれる部材４２を直角方向に載せ、部材４２の外側にスキッドフレームと呼ばれる部材４３を配置して構成したものであり、この部材４１と部材４２及び４３とが交差する部分を溶接することになる。溶接に先立ち、まず図示しない治具に部材４１をセットし、その上に部材４２と４３をセットする。治具の構成は従来使用されているものと同様でよく、マルチスポット溶接装置の外で部材をセットすることも従来と同様である。

このワークＷの場合、部材４１は左右方向に、部材４２と４３は前後方向にそれぞれセットすることになる。図１２はワークＷの一部を拡大して示したものであり、溶接点を×で、部材が交差する溶接箇所を鎖線で囲んで表わし、主な溶接箇所には符号が付してある。各溶接箇所では溶接箇所５３のように４点の溶接が基本であるが、溶接箇所５１のような部材４１の端部と部材４３の溶接箇所や溶接箇所５２のような部材４１と部材４２の端部の溶接箇所では２点の溶接となる。また、溶接箇所５３のような周辺部ではない部材４１と部材４２の溶接箇所では強度的に充分であるので×で表わした斜めに配列される２点の溶接とすることができる。このような必要な溶接点だけを選択して溶接できるようにしたのが本発明のマルチスポット溶接装置である。

部材のセットが終わるとサーボモーター３２、３２には制御装置から指令信号が送られ、基盤３、３はワークＷの仕様に合わせて位置決めされる。これにより溶接電極８、１０及び９、１１はそれぞれ溶接点を前後に結ぶ線上に位置することとなる。次に部材をセットした治具を図示しない移送機構により移動させ、先頭の部材４１が加圧ガンユニット１、１の下方に位置するところまで前進させると、溶接箇所５１、５２が加圧ガンユニット１、１の下方に位置することになるので治具の移動を止めて各溶接点の溶接を行う。

溶接箇所５１の上方の加圧ガンユニット１は可動接点２１と固定接点２２を開放状態としておき、加圧用エアシリンダ４、５、６、７により溶接電極８、９、１０、１１を降下させてワークＷに押し付ける。図１３Ａは左前端部の溶接箇所５１における溶接電極８、９、１０、１１と溶接点の関係を示しており、溶接電極８、１０は治具に接することになる。ここで変圧器３３、３４に順次通電すると溶接電極８、９間、１０、１１間に順次電流が流れ、×で示す溶接点がインダイレクトスポット溶接される。

溶接箇所５２の上方の加圧ガンユニット１は可動接点２１と固定接点２２を開放状態としておき、溶接電極１０、１１を加圧用エアシリンダ６、７により降下させてワークＷに押し付ける。図１３Ｂは溶接箇所５２における溶接電極１０、１１と溶接点の関係を示しており、変圧器３４に通電すると溶接電極１０、１１間に電流が流れ、×で示す溶接点がシリーズスポット溶接される。また、右前端部の溶接箇所は溶接電極９、１１が治具に接し、溶接電極８、９間、１０、１１間に順次電流が流れ、溶接箇所５１の場合と同様にインダイレクトスポット溶接される。

このようにして１個の部材４１の溶接が終わったところで、次の部材４１が加圧ガンユニット１、１の下方に位置するところまで治具を前進させると、溶接箇所５３、５４が加圧ガンユニット１、１の下方に位置するので、そこで治具の移動を止めて再度溶接を行う。左端の溶接箇所では溶接電極８、１０が治具に接し、溶接箇所５１の場合と同様に×で示す溶接点がインダイレクトスポット溶接される。また、右端の溶接箇所では溶接電極９、１１が治具に接し、同様に溶接点がインダイレクトスポット溶接される。溶接箇所５３の上方の加圧ガンユニット１は可動接点２１と固定接点２２を開放状態としておき、溶接電極８、９、１０、１１を加圧用エアシリンダ４、５、６、７により降下させてワークＷに押し付ける。図１３Ｃは溶接箇所５３における溶接電極８、９、１０、１１と溶接点の関係を示しており、変圧器３３、３４に順次通電すると溶接電極８、９間、１０、１１間に順次電流が流れ、×で示す４個の溶接点がシリーズスポット溶接される。

溶接箇所５４の上方の加圧ガンユニット１は可動接点２１と固定接点２２とを閉じた状態としておき、溶接電極９、１０を加圧用エアシリンダ５、６により降下させてワークＷに押し付ける。図１３Ｄは溶接箇所５４における溶接電極９、１０と溶接点の関係を示しており、変圧器３４に通電すると図８に示すにように二次巻線３４ａの一端から二次ケーブル３６、給電バー１５、固定接点２２、可動接点２１、給電バー１３を通して溶接電極９に給電され、二次巻線３４ａの他端から給電される溶接電極１０との間に電流が流れる。これにより×で示す４個中斜めに並んだ２点の溶接点がシリーズスポット溶接される。

以後同様に１個の部材４１との溶接が終わるたびに、次の部材４１が加圧ガンユニット１、１の下方に位置するところまで治具を前進させ、溶接を進めていくのであるが、ワークＷの中間部分では溶接点５４のように強度上２点の溶接で充分な溶接箇所がある。このような溶接箇所では、溶接点を溶接箇所５４のように斜めに配置する他、逆方向の斜めあるいは前側又は後側の横方向に並べて配置することができる。溶接箇所５４と逆方向の斜め配置とする場合には、可動接点２１と固定接点２２とを閉じた状態としておき、溶接電極８、１１をワークＷに押し付ける。図１３Ｅはこのときの溶接電極８、１１と溶接点の関係を示しており、変圧器３３に通電すると図８に示すように二次巻線３３ａの一端から給電バー１３、二次ケーブル３５、可動接点２１、固定接点２２、給電バー１５を通して溶接電極１１に給電され、二次巻線３３ａの他端から給電される溶接電極８との間に電流が流れる。これにより×で示す斜めに並んだ２点の溶接点がシリーズスポット溶接される。

前側横２点の配置とする場合には可動接点２１と固定接点２２を開放状態としておき、溶接電極８、９をワークＷに押し付ける。図１３Ｆはこのときの溶接電極８、９と溶接点の関係を示しており、変圧器３３に通電すると溶接電極８、９間に電流が流れ、×で示す２個の溶接点がシリーズスポット溶接される。また、後側横２点の配置とする場合には可動接点２１と固定接点２２を開放状態としておき、溶接電極１０、１１をワークＷに押し付ける。図１３Ｇはこのときの溶接電極１０、１１と溶接点の関係を示しており、変圧器３４に通電すると溶接電極１０、１１間に電流が流れ、×で示す２個の溶接点がシリーズスポット溶接される。

以後溶接が行われ、最終の部材４１と部材４３のワークＷ左後端における溶接箇所では図１３Ｈに示すように溶接電極８、１０が治具に接し、溶接箇所５１の場合と同様に×で示す溶接点がインダイレクトスポット溶接される。部材４１と部材４２の後端の溶接箇所では図１３Ｊに示すように溶接電極８、９がワークに押し付けられ溶接箇所５２の場合と同様にシリーズスポット溶接される。また、ワークＷ右後端の溶接箇所では溶接電極９、１１が治具に接し、溶接箇所５１の場合と同様にインダイレクトスポット溶接される。このようにして全ての溶接箇所の溶接が終わればワークＷが完成することになる。

なお、前記図示の実施の形態のものでは、ワークＷのフロア材である部材４２の間隔が加圧ガンユニット１の寸法に対して小さく、隣接する部材４２を同時に溶接することができない構成となっている。このような場合にはまず一部の部材４２を溶接した後サーボモーター３２、３２により加圧ガンユニット１、１を移動させ、残りの部材４２を溶接するものとすることができる。あるいは、治具に左右方向への移動機構を設け、一部の部材４２を溶接した後治具の移動によりワークＷの方を移動させ、残りの部材４２を溶接するものとすることができる。

以上の説明によっても明らかなように、本発明のマルチスポット溶接機によれば、２個１組とした加圧ガンを２組設けて構成した加圧ガンユニット１、１の、各組の１個の加圧ガンの間に可動接点２１と固定接点２２からなる開閉器を接続したので、この開閉器を開路した状態では各組の加圧ガンによりシリーズスポット溶接又はインダイレクト溶接することができる。これにより２点あるいは４点の溶接ができることになる。開閉器を閉路した状態では一方の組の変圧器から他方の組の加圧ガンに給電する通電経路が形成されるので、加圧ガンの組を跨いだ２点の溶接ができることになる。開閉器の開閉は接点駆動用エアシリンダ２０により行われるので、加圧ガンユニット１、１から離れた場所からの操作で切り替えることができ、溶接箇所ごとに溶接点の位置、溶接点数を容易に変えることができる利点がある。

加圧ガンユニット１、１を複数設けた場合には、複数の溶接箇所を並行して溶接できるので溶接時間を短縮することができる利点がある。また、加圧ガンユニット１を移動させて位置決めする位置制御機構を設けた場合には、１個の加圧ガンユニット１で複数の溶接箇所を溶接でき、前後、左右両方向に移動して位置決めするようにすればワークＷを移動させることなく１個又は少数のガンユニット１により全ての溶接箇所を溶接できる利点がある。さらに、加圧ガンユニット１、１に直線上を移動させて位置決めする位置制御機構とワークＷを移送するワークの移送機構とを設け、移送機構によるワークＷの移送方向を加圧ガンユニット１、１の移動方向と直交する方向とした場合には、加圧ガンユニット１、１の位置決めにより溶接位置の異なるワークＷに対して対応することができ、ワークＷの移送と合わせて多数の溶接箇所を効率よく溶接することができる利点がある。

加圧ガンユニットの構成を示す要部の右側面図である。 加圧ガンユニットの構成を示す要部の正面図である。 加圧ガンユニットの構成を示す要部の平面図である。 本発明のマルチスポット溶接装置の正面図である。 本発明のマルチスポット溶接装置の右側面図である。 本発明のマルチスポット溶接装置の要部の平面図である。 通電経路を示す図である。 通電経路を示す図である。 ワークの一例を示す平面図である。 ワークの一例を示す正面図である。 ワークの一例を示す右側面図である。 溶接点の配置を示す部分平面図である。 溶接点と溶接電極の配置を示す平面図である。

符号の説明

１ 加圧ガンユニット
２ 機枠
３ 基盤
４、５、６、７ 加圧用エアシリンダ
８、９、１０、１１ 溶接電極
８ａ、９ａ、１０ａ、１１ａ 電極保持部
１２、１３、１４、１５ 給電バー
１６、１７、１８、１９ 可撓導体
２０ 接点駆動用エアシリンダ
２１ 可動接点
２２ 固定接点
２３ 可撓導体
２４ 接続バー
２５ 固定部材
２６ 支持部材
２７ 摺動子
２８ レール
２９ ボールナット
３０ 受け台
３１ ボールねじ
３２ サーボモーター
３３、３４ 変圧器
３３ａ、３４ａ 二次巻線
３５、３６ 二次ケーブル
４１、４２、４３ 部材
５１、５２、５３、５４ 溶接箇所
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. ２個１組とした加圧ガンを２組設けて構成した加圧ガンユニットによりワークをシリーズスポット溶接又はインダイレクト溶接するマルチスポット溶接装置であって、２組の加圧ガンに個別に給電する２個の変圧器を設け、各組の加圧ガン２個中各１個の加圧ガンの間に開閉器を接続し、該開閉器の閉路により異なる組の加圧ガンの間の通電経路を形成することを特徴とするマルチスポット溶接装置。
2. 加圧ガンユニットを複数設けたことを特徴とする請求項１に記載のマルチスポット溶接装置。
3. 加圧ガンユニットを移動させて位置決めする位置制御機構を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチスポット溶接装置。
4. 加圧ガンユニットに直線上を移動させて位置決めする位置制御機構とワークを移送するワークの移送機構とを設け、ワークの移送機構によるワークの移送方向を加圧ガンユニットの移動方向と直交する方向としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチスポット溶接装置。

Images