JP2010105039A - 抵抗溶接ガン - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の抵抗溶接ガンを近接配置可能とする。
【解決手段】 この発明における抵抗溶接ガン１０は、回動軸１４を備えたガンブラケット１２と、一端に固定側電極２６が取り付けられ、ガンブラケット１２に固定された固定アーム２２と、一端に可動側電極３６が取り付けられ、回動軸１４へ回動可能に軸着された可動アーム３２と、固定アーム２２の他端と可動アーム３２の他端との間に架設され、固定側電極２６と可動側電極３６とを離接可能に駆動する駆動部４０と、固定側電極２６と可動側電極３６との間に溶接電流を供給する固定アーム用２次端子５４と可動アーム用２次端子５６とを備える電源部５２と、固定アーム２２と固定アーム用２次端子５４とを接続する固定アーム用２次導体５５と、可動アーム３２と可動アーム用２次端子５６とを接続する可動アーム用２次導体５７とを概略具備している。
【選択図】図１

Description

この発明は、一対の電極により被溶接材料を挟み込んだ状態で加圧し、これに短時間の内に、溶接電流を供給して、抵抗発熱により溶接局部を溶融させて接合させるための抵抗溶接ガンのうち、特に、先端に電極が取り付けられた可動アームが回動軸に回動自在に軸着された所謂Ｘ型の抵抗溶接ガンに関する。

従来より、薄板状の金属板間を溶接するために、抵抗溶接は広く用いられている。この抵抗溶接は、熱ひずみが少なく短時間で均質な溶接結果が得られることから、自動車製造工程における溶接技術として一般的に用いられている。

この抵抗溶接では、作業者が直接操作したり、ロボットアームの先端に取り付けて自動化操作したりするように構成された抵抗溶接ガンがよく知られている。この抵抗溶接ガンの構成上の分類としては、Ｃ型ガンとＸ型ガンとに大別されている。

一般にＸ型ガンは、一方または両方が回動軸に軸着された一対のガンアームを備え、このガンアームの一方または両方を回動することにより先端に取り付けられた一対の電極が接離する構成が採用されている。

このようなＸ型ガンとしては、例えば特許文献１には、一方が回動軸に軸着された一対のガンアームを備え、駆動部としての電動モータがガンブラケットの回動軸に垂直な方向となる該ガンブラケットの一側面に配置され、溶接電流を供給するトランスがガンブラケットの後方（一対のガンアームが取り付けられた側の反対側）に配置されたＸガンが開示されている。

また、特許文献２には、両方が回動軸に軸着された一対のガンアームを備え、駆動部としての電動モータと溶接電流を供給するトランスがガンブラケットの回動軸に垂直な方向となる該ガンブラケットの一側面に配置され、電動モータの配置が変更可能となったＸガンが開示されている。
特開平１０−７１４７６号公報 特開平１１−２６７８５０号公報

近年の自動車製造工程は、多品種少量生産を短納期で行うことが当たり前となっている。このような状況において、抵抗溶接ガンに求められる機能として、溶接工程の短縮のために、複数の抵抗溶接ガンを同時に稼働して、近接した複数箇所を同時に溶接する機能が求められている。

このような、近接した複数箇所を同時に溶接するためには、複数の抵抗溶接ガンを近接配置できるようにガンブラケット等からの突出物を少なくしなければならいない。しかしながら、特許文献１に示されるＸ型ガンにおいては、ガンブラケットの一側面には電動モータが配置され、他側面には後方に配置されたトランスの一部と該トランスから延出する導電部としての二次導体が配置されているため、近接配置できないという課題があった。

また、特許文献２に示されるＸ型ガンでは、ガンブラケットの一側面に電動モータとトランスを配置しており、他側面には突出物がほとんどない構成となっているので、特許文献１のＸ型ガンよりは近接配置が可能である。しかしながら、２つの抵抗溶接ガンをより近接配置させるためには、この２つの抵抗溶接ガンの向かい合った側面（１台目の抵抗溶接ガンの一側面と２台目の抵抗溶接ガンの他側面）に突出物がないことが必要である。この点に関して、特許文献２のＸ型ガンでは、ワークや治具等の環境の変動に対応させるために電動モータの配置を変更させることは可能となっているが、ガンブラケットからの突出物を少なくするという課題が認識されていないためにトランスの配置は変更可能となっておらず、複数の抵抗溶接ガンをより近接配置することができないという課題があった。

さらに、特許文献２のＸ型ガンは、一対のガンアームが両方とも回動軸に軸着され、トランスがガンブラケットの一側面にネジで固着される構成となっている。このような一対のガンアームが両方とも回動する特許文献２のＸ型ガンは、ガンアームの一方が固定され他方が回動するＸ型ガンに比べて、ガンアームが両方とも回動軸周りで回動してしまうため、動作が不安定となる課題があった。

また、特許文献２のＸ型ガンは一対のガンアームが両方とも回動するため、トランスと一対のガンアームとを接続するために可撓性を有するオンス銅板が必ず２つ必要であった。また、特許文献２のＸ型ガンは一対のガンアームが時計回りの回動と反時計回りの回動をしてしまう。このような構成となる特許文献２のＸ型ガンの２つのオンス銅板は、その両方が一対のガンアームの時計回りの回動と反時計回りの回動に追随して撓むことになるので、この撓みの動作による負荷が大きく、ガンのスムーズな動きを阻害してしまう課題があった。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、この発明の主たる目的は、複数の抵抗溶接ガンを近接配置可能な抵抗溶接ガンを提供することである。

また、この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、この発明の次なる目的は、ガンアームの先端に取り付けられた電極で被溶接材料を挟み込んで溶接する打点位置の制御が容易で、かつ故障の少ない抵抗溶接ガンを提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明に係わる抵抗溶接ガンは、請求項１の記載によれば、回動軸を備えたガンブラケットと、一端に固定側電極が取り付けられ、前記ガンブラケットに固定された固定アームと、一端に可動側電極が取り付けられ、前記回動軸に回動可能に軸着された可動アームと、前記固定アームの他端と前記可動アームの他端との間に架設され、前記固定側電極と前記可動側電極とを離接可能に駆動する駆動部と、前記固定側電極と前記可動側電極との間に溶接電流を供給する固定アーム用２次端子と可動アーム用２次端子とを備える電源部と、前記固定アームと前記固定アーム用２次端子とを接続する固定アーム用２次導体と、前記可動アームと前記可動アーム用２次端子とを接続する可動アーム用２次導体と、を具備し、前記可動アーム用２次導体は、前記ガンブラケットの内部に設けられた空間に可撓導電部を備えることを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明に係わる抵抗溶接ガンは、請求項２の記載によれば、前記駆動部と前記電源部は、前記ガンブラケットの前記回動軸に垂直な方向となる該ガンブラケットの一側面に配置され、該ガンブラケットの他側面に配置変更可能となっていることを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明に係わる抵抗溶接ガンは、請求項３の記載によれば、前記可撓導電部は、前記回動軸を中心とした同心円上で弧状に配置されていることを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明に係わる抵抗溶接ガンは、請求項４の記載によれば、１台目の抵抗溶接ガンは前記駆動部と前記電源部を前記ガンブラケットの一側面に配置し、２台目の抵抗溶接ガンは前記駆動部と前記電源部を前記ガンブラケットの他側面に配置することで、２台の抵抗溶接ガンを近接配置可能としたことを特徴とする。

この発明により、近接した複数箇所を同時に溶接することができる抵抗溶接ガンが提供される。

また、この発明により、ガンアームの先端に取り付けられた電極で被溶接材料を挟み込んで溶接する打点位置の制御が容易で、かつメンテナンス性の高い抵抗溶接ガンが提供される。

以下に、この発明に係わる抵抗溶接ガンの実施の形態（一実施例）を、添付図面の図１乃至図５に基づいて、詳細に説明する。

図１はこの発明の抵抗溶接ガン１０の一部断面側面図である。図２は抵抗溶接ガン１０の外観平面図である。図３は抵抗溶接ガン１０のＸ−Ｘ断面正面図である。図４は抵抗溶接ガン１０の可動アームが開放した状態を示す一部断面側面図である。図５は２台の抵抗溶接ガンの近接状態を示す図である。

この発明における抵抗溶接ガン１０は、回動軸１４を備えたガンブラケット１２と、一端に固定側電極２６が取り付けられ、ガンブラケット１２に固定された固定アーム２２と、一端に可動側電極３６が取り付けられ、回動軸１４へ回動可能に軸着された可動アーム３２と、固定アーム２２の他端と可動アーム３２の他端との間に架設され、固定側電極２６と可動側電極３６とを離接可能に駆動する駆動部４０と、固定側電極２６と可動側電極３６との間に溶接電流を供給する固定アーム用２次端子５４と可動アーム用２次端子５６とを備える電源部５２と、固定アーム２２と固定アーム用２次端子５４とを接続する固定アーム用２次導体５５と、可動アーム３２と可動アーム用２次端子５６とを接続する可動アーム用２次導体５７とを概略具備している。

ガンブラケット１２は、左右対称の二枚のプレート１２ａ、１２ｂから構成されており、この２枚のプレート１２ａ、１２ｂが所定間隔をもって互いのプレート側面が平行となるように配置されている。また、ガンブラケット１２の一端には固定アーム２２がボルト１３ａ、１３ｂ、１３ｃで固着され、他端にはロボットアームが取り付けられるロボットアーム取付部１５が設けられている。

また、固定アーム２２の一端には固定側電極２６が固定アーム用電極ホルダ２４を介して着脱可能に取り付けられ、他端には駆動部４０が取り付けられる固定アーム用ピン穴２７が設けられている。さらに、この固定アーム２２は一端と他端との間でボルト１３ａ、１３ｂ、１３ｃによりガンブラケット１２の一端に固着されている。

同様に、可動アーム３２の一端には可動側電極３６が可動アーム用電極ホルダ３４を介して着脱可能に取り付けられ、他端には駆動部４０が取り付けられる可動アーム用ピン穴３７が設けられている。さらに、この可動アーム３２は一端と他端との間で回動軸１４へ回動可能に軸着されている。

また、駆動部４０は、出力軸に電動モータ側プーリが設けられた電動モ−タ４２と、内部にボールねじとボールねじナットを備えた駆動部本体４４と、が駆動伝動部を介して接続された構成となっている。駆動部本体４４の内部のボールねじは、一端に可動アーム用ピン穴３７と接続するための可動アーム用リンク４５が設けられ、他端にボールねじ側プーリが設けられている。また、可動アーム用リンク４５は、ボールねじの軸方向に沿って移動可能に螺接されたボールねじナットに駆動摺動部４６を介して接続されている。また、駆動伝動部は、駆動伝動ボックス４７と、該駆動伝動ボックス４７の内部に収納された電動モータ側プーリとボールねじ側プーリとそれらの間に掛け渡されたベルトから構成されている。また、ボールねじの軸の延長線上の、可動アーム用リンク４５が設けられたボールねじの一端と対となる駆動伝動ボックス４７の外部の位置には、固定アーム用ピン穴２７と接続するための固定アーム用リンク４９が設けられている。

また、駆動部本体４４は、所定間隔をもって互いのプレート側面が平行となるように配置された二枚のプレート１２ａ、１２ｂの間に配置されている。この駆動部本体４４は、可動アーム用リンク４５と固定アーム用リンク４９により可動アーム用ピン穴３７と固定アーム用ピン穴２７との間に架設されている。

また、電動モ−タ４２は、ガンブラケット１２に設けられた回動軸１４に垂直な方向となる該ガンブラケット１２の一側面である、二枚のプレート１２ａ、１２ｂのいずれか一方の外側（例えば、図１においては１２ｂの外側となる紙面裏側）に配置されている。

なお、電動モ−タ４２は、可動アーム用リンク４５と固定アーム用リンク４９を可動アーム用ピン穴３７と固定アーム用ピン穴２７から取り外して、ガンブラケット１２の一側面から他側面に取り付ける（例えば、図１においては、電動モータ４２を１２ｂの外側となる紙面裏側から１２ａの外側となる紙面表側に移動する）方法や、駆動伝動部を駆動部本体４４から取り外して１８０°回転した位置に再度取り付ける方法等で、ガンブラケット１２の一側面から他側面へ、その配置を変更可能となっている。

また、電源部５２は、電動モ−タ４２の隣の位置となるように、ガンブラケット１２の回動軸１４に垂直な方向となる該ガンブラケット１２の一側面のうち、電動モ−タ４２より回動軸１４に近い位置に配置されている。なお、電源部５２をガンブラケット１２へ取り付ける取り付け部は、該ガンブラケット１２の一側面及び他側面の両方に設けられており、電源部５２をガンブラケット１２の一側面から他側面への配置の変更が可能となっている。

また、電源部５２の一端（図２の紙面表側）には、固定アーム用２次端子５４と可動アーム用２次端子５６とが備えられている。固定アーム用２次端子５４は固定アーム用２次導体５５を介して固定アーム２２に接続されており、この結果、固定アーム用２次端子５４と固定側電極２６とが電気的に接続されることになる。また、可動アーム用２次端子５６は可動アーム用２次導体５７を介して可動アーム３２に接続されており、この結果、可動アーム用２次端子５６と可動側電極３６とが電気的に接続されることになる。

また、可動アーム用２次導体５７は、電源部５２の一端から回動軸１４に平行な方向へ延出し、他端がガンブラケット１２を構成する二枚のプレート１２ａ、１２ｂとで形成される空間まで到達する可動アーム用２次導体接続部５７ａと、該可動アーム用２次導体接続部５７ａと可動アーム３２とを接続する可撓導電部としての所謂オンス銅板５７ｂと、該オンス銅板５７ｂを可動アーム３２に固着するオンス銅板固着部５７ｃとから構成されている。このオンス銅板５７ｂは、コーペル、シャント、積層銅箔等とも称呼される、厚み数ｍｍの銅板を複数重ねることで撓み可能とした導電体である。

このオンス銅板５７ｂは、ガンブラケット１２を構成する二枚のプレート１２ａ、１２ｂとで形成される空間に、回動軸１４を中心とした同心円上で弧状に配置されている。

また、ガンブラケット１２を構成する二枚のプレート１２ａ、１２ｂとで形成される空間は、被溶接材料が抵抗溶接される固定側電極２６と可動側電極３６の方向（ガンブラケット１２の図１の紙面左側の方向）で開放している。このため、二枚のプレート１２ａ、１２ｂとで形成される空間に配置されるオンス銅板５７ｂを、溶接時のスパッタ、その他の油や細かいゴミ等の異物から保護するために、スパッタカバー１６が設けられている。

以上のような構成となっているこの発明の抵抗溶接ガン１０は、図１の状態から電動モ−タ４２を回転させると、電動モータ４２の回転力は出力軸から電動モータ側プーリ、ベルト、ボールねじ側プーリを介して駆動部本体４４のボールねじに伝達される。この伝達された回転力によりボールねじが回転し、螺接されたボールねじナットがボールねじ上を直線駆動する。この直線駆動により、ボールねじナットに接続された駆動摺動部４６、可動アーム用リンク４５、可動アーム用ピン穴３７を介して、可動アーム３２が回動軸１４を中心として回動する。この可動アーム３２の回動により、図４に示すとおり可動側電極３６が固定側電極２６から離れて電極開放状態となる。

この状態で抵抗溶接ガン１０をワーク位置に移動し、電動モータ４２を逆回転させると、可動側電極３６が固定側電極２６に接近してワークを挟み込む加圧動作状態となる。この状態で電源部５２を動作させると固定側電極３６と可動側電極２６との間に溶接電流が供給されて被溶接材料が抵抗溶接される。

この発明の抵抗溶接ガンは、特許文献１のガンのようにガンブラケットの両側面にトランスやモータ等が突起物として配置されることがなく、上述したとおり、どちらか一方の側面にトランスとモータが配置されている。このため、図５に示すとおり、１台目の抵抗溶接ガン１０はガンブラケット１２の一側面に電動モータ４２と電源部５２を配置し、２代目の抵抗溶接ガンはガンブラケット１２の他側面に電動モータ４２と電源部５２を配置することで、２台の抵抗溶接ガンが近接配置することが可能となっている。

また、このような近接配置が可能な２台の抵抗溶接ガン１０、１００のガンブラケット１２、電動モータ４２、電源部５２は、わざわざ左右対称の部品を準備する必要がない共通部品となっているので、安価に近接配置可能な抵抗溶接ガンが提供されることとなる。

また、この発明の抵抗溶接ガンは、特許文献２のガンや特開２００７−２６８５６７に開示されるガンとは異なり、一対のガンアームの一方を固定アームとしているので、高価なオンス銅板の使用を１個とすることが可能である。さらに、このガンアームの一方を固定アームとすることで、一対のガンアーム全体が時計回りの回動と反時計回りの回動をしてしまうことがなくなるので、オンス銅板に不用意な負荷がかかることを防止することが可能となった。

なお、オンス銅板５７ｂを含む可動アーム用２次導体５７は、回動動作する可動アームへの溶接電流の接続経路であるために、ガンブラケット１２の側面において突起物となりやすく、複数の抵抗溶接ガンを近接配置するための障害となりやすかった。また、オンス銅板５７ｂを含む可動アーム用２次導体５７は、部品点数も多く、電源部５２をガンブラケット１２の一側面と他側面との間で配置変更する度に可動アーム用２次導体５７全体も配置変更しなければならなかった。

このため、この発明の抵抗溶接ガンでは、ガンブラケット１２の側面の突起物を減らすためと、可動アーム用２次導体５７全体を配置変更する必要をなくすために、オンス銅板５７ｂをガンブラケット１２の内部となる、プレート１２ａとプレート１２ｂとで構成される空間に配置している。この結果、複数の抵抗溶接ガンの近接配置がより容易となるコンパクトな抵抗溶接ガンであるととともに、電源部５２をガンブラケット１２の一側面と他側面との間で容易に配置変更可能な抵抗溶接ガンとなった。

なお、このガンブラケット１２の内部に設けられた空間にオンス銅板５７ｂを配置する構成は、例えば特開２００７−２６８５６７や特開２００８−１８３６２５でも開示されている。しかしながら、これらのガンは、この発明の複数の抵抗溶接ガンを近接配置可能な抵抗溶接ガンを提供するという目的とは異なる目的を達成するためのガンであるため、オンス銅板だけではなくトランスもガンブラケットの内部に配置されている。このため、これらのガンは、そのガンブラケットを構成する２枚のプレートの間隔がこの発明の抵抗溶接ガン１０の２枚のプレート１２ａ、１２ｂの間隔より広くなってしまうため、近接配置が困難である。

また、この発明の抵抗溶接ガンは、オンス銅板５７ｂが回動軸１４を中心とした同心円上で弧の長さが円周の略１／４〜１／３の長さで弧状に配置されているので、特許文献２や特開２００７−２６８５６７または特開２００８−１８３６２５で開示されているオンス銅板に比べて、ガン内にオンス銅板が効率よく（オンス銅板が配置されている空間がガンブラケット内で無駄なく）配置されている。これは、この発明の目的である複数の抵抗溶接ガンを近接配置可能な抵抗溶接ガンを提供する上で、ガン全体をコンパクトにする効果があると共に、図４のオンス銅板５７ｂの形状から図１のオンス銅板５７ｂの形状の変化のとおり、オンス銅板全体が可動アーム３２の動きに対して撓むため、特許文献２等のオンス銅板と比べて撓み量が少なく、かつ滑らかであり、オンス銅板が長寿命となる効果がある。

なお、溶接時のスパッタはスパッタカバー１６でも保護されているが、この発明の抵抗溶接ガン１０は、ガンブラケット１２の内部となる２枚のプレート１２ａ、１２ｂの間隔が特開２００７−２６８５６７や特開２００８−１８３６２５と比べてオンス銅板５７ｂの分の幅のみとなっているため、溶接時のスパッタに被爆しにくい効果がある。特にこの発明の抵抗溶接ガン１０では、ガン同士を近接配置することが目的となっているので、隣接する抵抗溶接ガンからのスパッタを被らないことは非常に重要であり、オンス銅板５７ｂの寿命延長が可能となっている。

この発明は、上述した実施の態様に限定されること無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形可能であることはいうまでもない。例えば、この発明の抵抗溶接ガン１０では、オンス銅板をガンブラケット１２の内部の１カ所に配置すると説明したが、固定アーム用２次導体５５でもオンス銅板を使用しても良いことは説明するまでもない。

この発明の抵抗溶接ガン１０の一部断面側面図。 抵抗溶接ガン１０の外観平面図。 抵抗溶接ガン１０のＸ−Ｘ断面正面図。 抵抗溶接ガン１０の可動アームが開放した状態を示す一部断面外観図。 ２台の抵抗溶接ガンの近接状態を示す図。

符号の説明

１０・・抵抗溶接ガン、１２・・ガンブラケット、１２ａ、１２ｂ・・プレート、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ・・ボルト、１４・・回動軸、１５・・ロボットアーム取付部、１６・・スパッタカバー、２２・・固定アーム、２４・・固定アーム用電極ホルダ、２６・・固定側電極、２７・・固定アーム用ピン穴、３２・・可動アーム、３４・・可動アーム用電極ホルダ、３６・・可動側電極、３７・・可動アーム用ピン穴、４０・・駆動部、４２・・電動モ−タ、４４・・駆動部本体、４５・・可動アーム用リンク、４６・・駆動摺動部、４７・・駆動伝動ボックス、４９・・固定アーム用リンク、５２・・電源部、５４・・固定アーム用２次端子、５５・・固定アーム用２次導体、５６・・可動アーム用２次端子、５７・・可動アーム用２次導体、５７ａ・・可動アーム用２次導体接続部、５７ｂ・・オンス銅板、５７ｃ・・オンス銅板固着部５７ｃ

Claims (4)

1. 回動軸を備えたガンブラケットと、
   一端に固定側電極が取り付けられ、前記ガンブラケットに固定された固定アームと、
   一端に可動側電極が取り付けられ、前記回動軸に回動可能に軸着された可動アームと、
   前記固定アームの他端と前記可動アームの他端との間に架設され、前記固定側電極と前記可動側電極とを離接可能に駆動する駆動部と、
   前記固定側電極と前記可動側電極との間に溶接電流を供給する固定アーム用２次端子と可動アーム用２次端子とを備える電源部と、
   前記固定アームと前記固定アーム用２次端子とを接続する固定アーム用２次導体と、
   前記可動アームと前記可動アーム用２次端子とを接続する可動アーム用２次導体と、を具備し、
   前記可動アーム用２次導体は、前記ガンブラケットの内部に設けられた空間に可撓導電部を備えることを特徴とする抵抗溶接ガン。
2. 前記駆動部と前記電源部は、前記ガンブラケットの前記回動軸に垂直な方向となる該ガンブラケットの一側面に配置され、該ガンブラケットの他側面に配置変更可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の電動溶接ガン。
3. 前記可撓導電部は、前記回動軸を中心とした同心円上で弧状に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の抵抗溶接ガン。
4. １台目の抵抗溶接ガンは前記駆動部と前記電源部を前記ガンブラケットの一側面に配置し、２台目の抵抗溶接ガンは前記駆動部と前記電源部を前記ガンブラケットの他側面に配置することで、２台の抵抗溶接ガンを近接配置可能としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の抵抗溶接ガン。

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