JP2012076144A - アース電極装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定したワークとの接触面積が確保できるアース電極装置を提供する。
【解決手段】ベース部５に支持された軸部１１に、第１〜第３アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを装着する第１〜第３シャンク２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃを備えた揺動部２０が揺動自在に連結する。ワーク１００の表面の凹凸や傾斜等に拘わらず、ワーク１００に倣って揺動部２０が揺動して第１〜第３アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが均等な接触圧でワーク１００に接触する。溶接電流ｉはワーク１００と第１〜第３アース電極３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの各接触点に分流して第１〜第３アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃに流れ各接触点における電流密度の低減が得られて通電抵抗による発熱が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、アース電極装置に関し、特にワークに通電可能に接触するアース電極装置に関する。

従来から、重ね合わされた板部材からなるワークの接合には、ワークを一対の溶接電極で挟み加圧力を与えながら、両電極間に大電流を一定時間流し、これにより接合部における発熱によりナゲットを形成することによって板部材を接合するダイレクトスポット溶接やシリーズ溶接が行われる。

一方、自動車車体等の構造体における板部材のスポット溶接においては、ダイレクトスポット溶接では、一方の溶接電極を配置するスペースがなく、また、シリーズ溶接ではバック電極の配置スペースがない場合がある。

この対策として、板部材が重ね合わされたワークの一方の側からのみ溶接することが可能な、片側抵抗スポット溶接が行われる。

この片側抵抗スポット溶接の一例を、図９を参照して説明する。第１板部材１０１と第２板部材１０２が重ね合わされたワーク１００を片側抵抗スポット溶接するにあたり、第２板部材１０２にアース電極１０６を通電可能に接触させる一方、第１板部材１０１の表面に溶接電極１０５を当接して加圧力を付与すると、第１板部材１０１と第２板部材１０２が接合点ａで通電可能に接触して、溶接電極１０５から第１板部材１０１、接合点ａ、第２板部材１０２を介してアース電極１０６に至る溶接通電経路Ｘが形成される。

この第１板部材１０１と第２板部材１０２が接合点ａにおいて通電可能に接触した状態で、溶接電流ｉを溶接電極１０５からアース電極１０６に流す。これにより溶接電流ｉの一部ｉａが溶接通電経路Ｘを流れることにより、第１板部材１０１と第２板部材１０２と接合点ａが加熱されて溶融し、ナゲットＮが形成される。また、溶接電極１０５からアース電極１０６に流れる溶接電流ｉの一部ｉｂは、接合点ａを通らず、例えば第１板部材１０１から既に溶接した接合点ｂに分流して第２板部材１０２からアース電極１０６に至る通電経路Ｘ１を流れる。

このような片側抵抗スポット溶接では、第２板部材１０２に通電可能に当接させるアース電極１０６として、一般に第２板部材１０２との間の通電抵抗による発熱を抑制するために第２板部材１０２との接触面積が比較的大きい銅板が使用される。しかし、実際には鋼板からなる第２板部材１０２と硬度の高い銅板によって形成されるアース電極１０６とを当接すると、第２板部材１０２の表面形状や第２板部材１０２に対するアース電極１０６の接触角度等のバラツキに起因して第２板部材１０２とアース電極１０６とが局部的に接触する点接触状態となり、その接触部分における電流密度が高くなり該部が発熱して第２板部材１０２やアース電極１０６が局部的に溶損することがある。

また、図１０に図９と対応する部位に同一符号を付して該部の詳細な説明は省略するが、アース電極１０７として通常の溶接電極を使用すると、アース電極１０７と第２板部材１０２との接触面積が小さく、その接触部分における電流密度が高くなり、該部が発熱して第２板部材１０２が溶損すると共にアース電極１０７の摩耗が促進される。

更に、図１１に図９と対応する部位に同一符号を付して該部の詳細な説明は省略するが、第２板部材１０２との接触面積を確保するために、アース電極１０８を変形可能な銅線で編まれた銅網線によって構成すると、アース電極１０８と第２板部材１０２との接触面積が拡大して電流密度が減少して第２板部材１０２の溶損を抑制することができる。しかし、使用によりアース電極１０８の変形や摩耗が多く、アース電極１０８が変形や摩耗するとアース電極１０８と第２板部材１０２の接触面積が小さくなり電流密度が大きくなる。

また、アース電極１０８を形成する銅素線が破損すると、破損した銅素線が局部的に第２板部材１０２に接触して加熱されて溶融し、溶融した銅素線が第２板部材１０２等に付着してワークの品質低下が懸念される。

これらの対策として、ワークとの接触面積を確保するアース接続装置が特許文献１によって提案されている。このアース接続装置の概要を図１２を参照して説明する。

アース接続装置１１０は、ロボットアーム１１１に取付けたシリンダユニット１１２と、このシリンダユニット１１２から下方に延在するピストンロッド１１３にナット１１４により取付けたブラケット１１５と、このブラケット１１５の左右部から吊下した各クッションユニット１２０と、これらの各クッションユニット１２０の下端に取付けた一対のＬ字金具１１６と、これらのＬ字金具１１６間に掛け渡されて両端がボルト止めした湾曲重ね板ばね状のアース電極１３０とからなる。アース電極１３０は、薄い導電材帯板を複数枚積層し、これを予め弓状に曲げて湾曲重ね板ばね状に形成される。アース電極１３０にはアースケーブル１３１が接続される。

クッションユニット１２０は、ブラケット１１５に上から挿入した鍔付きブッシュ１２１と、このブッシュ１２１に上下摺動可能に挿入したロッド１２２と、このロッド１２２の上端に一体形成した雄ねじ部１２３と、この雄ねじ部１２３に嵌合したストッパ１２４と、このストッパ１２４をロッド１２２に固定するナット１２５と、ロッド１２２を囲うように配置したスプリング１２６と、このスプリング１２６の下端を支えるリテーナ１２７と、このリテーナ１２７の下面を受けるべくＬ字金具１１６に嵌合した絶縁ブッシュ１２８と、この絶縁ブッシュ１２８を介してＬ字金具１１６をロッド１２２に固定するボルト１２９とからなる。

この構成によりＬ字金具１１６にスプリング１２６の圧縮力を越える上向き力が加わったときには、スプリング１２６が縮み、ブッシュ１２１に対してロッド１２２が上方へ摺動してストッパ１２４及びナット１２５がブッシュ１２１から浮き上がることにより、Ｌ字金具１１６がブラケット１１５に近づくように構成される。

そして、ロボットアーム１１１により、ワークの表面にアース電極１３０を臨ませ、シリンダユニット１１２によりアース電極１３０をワークに押し付けると、湾曲した板ばね状のアース電極１３０が、ワークの表面形状に倣い変形し、ワークとアース電極１３０との接触面積が確保でき、アース電極１３０とワークとの間の接触抵抗、即ち通電抵抗を減らすことができる。

特開２００４−１３６２９２号公報

上記特許文献１によると、アース接続装置１１０が、ロボットアーム１１１に取り付けられたシリンダユニット１１２と、シリンダユニット１１２から延在するピストンロッド１１３にブラケット１１５及びクッションユニット１２０を介在して支持された湾曲重ね板ばね状のアース電極１３０からなり、ロボットアーム１１１によりワークの表面にアース電極１３０を臨ませ、シリンダユニット１１２によりアース電極１３０をワークに押し付けることでアース電極１３０がワークの表面形状に倣い変形してワークとアース電極１３０との接触面積が確保できる。

しかし、両端がそれぞれ各Ｌ字状金具１１６を介して各クッションユニット１２０に掛け渡された湾曲重ね板ばね状のアース電極１３０をワークの表面に押し付けてアース電極１３０に変形を付与して接触面積を確保することから、アース電極１３０が長尺で大きく、かつアース接続装置１１０の作動に要する占有スペースが大きくなりアース電極１３０が接触するワーク及びこのワークの形状が制限される。

更に、ワークの表面に押し付けて湾曲する板ばね状のアース電極１３０をワークに倣って変形させて接触面積を確保することから、そのアース電極１３０の押し付けに大きな荷重を要する。また、ワークに対するアーム電極１３０の接触角度、特にアーム電極１３０の幅方向の接触角度のバラツキ等に起因してワークにアース電極１３０の側縁のみが局部的に接する、いわゆる線接触状態となり、その接触部分における電流密度が高くなり、該部が発熱してワークやアース電極１３０が局部的に溶損することが懸念される。

従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、占有スペースが小さく安定したワークとの接触が確保でき局部的な溶損等が回避できるアース電極装置を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載のアース電極装置の発明は、アース電極をワークに通電可能に接触させるアース電極装置において、ワークに対向配置されるベース部に支持された軸部と、該軸部に揺動自在に連結される基部及び該基部に突出形成された第１シャンク、第２シャンク、第３シャンクを備えた揺動部と、上記第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクの各先端にそれぞれ装着される第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極とを備え、上記ワークとベース部との相対的接近移動により上記第１アース電極、第２アース電極及び第３アース電極が共にワークに接触することを特徴とする。

これによると、ベース部に支持された軸部に、第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極を装着する第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクを備えた揺動部が揺動自在に連結する簡単な構成でかつコンパクトにアース電極装置が構成され、アース電極装置の占有スペースが小さく構成できると共に、ワークの表面の凹凸や傾斜等に拘わらず、ワークに倣って揺動部が揺動して第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極が均等な接触圧でワークに接触することから、電流はワークと第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極との各接触点に分流して第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極に流れ、各接触点における電流密度の低減が得られて各接触点における通電抵抗による発熱が抑制され、ワーク及び第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極の溶損等が回避されて溶接品質の向上が得られ、かつ第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極の摩耗が抑制される。

請求項２の発明は、請求項１のアース電極装置において、上記軸部は、上記ベース部に基端が取り付けられる軸状の軸部本体及び該軸部本体の先端に形成された球面を有する球状部を備え、上記揺動部は、基部と、該基部に延設され先端が開口して上記球状部の球面に摺動自在に嵌合する球状凹面が形成されソケット部と、上記基部に上記ソケット部と離反する方向に突出形成される上記第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクとを備え、該第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクの先端にそれぞれ上記第１アース電極、第２アース電極及び第３アース電極が着脱可能に装着されることを特徴とする。

これによると、軸部の球状部に、第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極を装着する第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクを備えた揺動部のソケット部を揺動自在に連結することで、ワークに倣って揺動部のソケット部が球状部を摺動及び揺動して第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極が均等な接触圧でワークに接触することから、ワークに第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極の３つのアース電極が安定した状態で接触し、電流はワークと第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極との各接触点に分流して第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極に流れ各接触点における電流密度の低減が得られ、各接触点における通電抵抗による発熱が抑制されてワーク及び第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極の溶損等が回避される。

また、第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクの先端にそれぞれ第１アース電極、第２アース電極及び第３アース電極が着脱可能に装着することから、各アース電極をそれぞれの摩耗や破損に応じて他のアース電極に影響されることなく交換することができメンテナンスの簡素化及びランニングコストの抑制が得られる。

上記目的を達成する請求項３に記載のアース電極装置の発明は、アース電極をワークに通電可能に接触させるアース電極装置において、ワークに対向配置されるベース部に支持された軸部と、該軸部に基部が揺動自在に連結される揺動軸部と、該揺動軸部に揺動自在に連結される基部及び該基部に突出形成された第１シャンク、第２シャンク、第３シャンクを備えた揺動部と、上記第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクの各先端にそれぞれ装着される第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極とを備え、上記ワークとベース部との相対的接近移動により上記第１アース電極、第２アース電極及び第３アース電極が共にワークに接触することを特徴とする。

これによると、ベース部に支持された軸部に、揺動軸部を揺動自在に連結し、この揺動軸に、第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極を装着する第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクを備えた揺動部が揺動自在に連結する簡単な構成でかつコンパクトにアース電極装置が構成され、アース電極装置の占有スペースが小さく構成できると共に、ワークに倣って揺動部が揺動軸部の揺動を伴って揺動することで、軸部に拘束されることなくワークの表面の凹凸や傾斜等に拘わらず第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極が均等な接触圧でワークに接触する。これにより、電流はワークと第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極との各接触点に分流して第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極に流れ、各接触点における電流密度の低減が得られて各接触点における通電抵抗による発熱が抑制され、ワーク及び第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極の溶損等が回避されて溶接品質の向上が得られ、かつ第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極の摩耗が抑制される。

請求項４の発明は、請求項３のアース電極装置において、上記軸部は、上記ベース部に基端が取り付けられる軸状の軸部本体及び該軸部本体の先端に形成された球面を有する球状部を備え、上記揺動軸部は、基部に延設され先端が開口して上記球状部の球面に摺動自在に嵌合する球状凹面が形成されソケット部と、該基部に上記ソケット部と離反する方向に突出形成された軸状で先端に球面を有する球状部を備えた軸部本体とを備え、揺動部は、基部に延設され先端が開口して上記球状部の球面に摺動自在に嵌合する球状凹面が形成されソケット部と、該基部に上記ソケット部と離反する方向に突出形成される上記第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクとを備え、該第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクの先端にそれぞれ上記第１アース電極、第２アース電極及び第３アース電極が着脱可能に装着されることを特徴とする。

これによると、軸部の球状部に、球状部を有する揺動軸部のソケット部を揺動自在に連結し、揺動軸部の球状部に第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極を装着する第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクを備えた揺動部のソケット部を揺動自在に連結することで、軸部に拘束されることなくワークに倣って揺動部のソケット部が球状部を摺動及び揺動して、ワークに第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極の３つアース電極が安定した状態で接触し、電流はワークと第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極との各接触点に分流して第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極に流れ各接触点における電流密度の低減が得られ、各接触点における通電抵抗による発熱が抑制されてワーク及び第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極の溶損等が回避される。

また、第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクの先端にそれぞれ第１アース電極、第２アース電極及び第３アース電極が着脱可能に装着することから、各アース電極をそれぞれの摩耗や破損に応じて他のアース電極に影響されることなく交換することができメンテナンスの簡素化及びランニングコストの抑制が得られる。

請求項５の発明は、請求項３または４のアース電極装置において、上記揺動部を上記軸部に対する予め設定された姿勢位置に付勢付与する揺動部保持手段を備えたことを特徴とする。

これによると、揺動部を上記軸部に対する予め設定された姿勢位置に付勢付与する揺動部保持手段を備えることで、より適切にワークに倣って揺動部のソケット部が球状部を摺動及び揺動して第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極を均等な接触圧でワークに接触させることができる。

請求項６の発明は、請求項１〜５のアース電極装置において、上記各シャンクの先端に円錐テーパ状のアース電極装着部を有し、上記各アース電極は、それぞれ半球面状の頂部及び円筒状の基部が一体形成されると共に上記電極装着部に嵌合可能なテーパ孔が形成された有底筒状であることを特徴とする。

これによると、各アース電極が既存の溶接電極によって構成でき、メンテナンスの簡素化及びランニングコストの抑制が得られる。

請求項７の発明は、請求項６のアース電極装置において、上記各アース電極のテーパ孔をそれぞれ各シャンクのアース電極装着部に嵌合装着することにより該テーパ孔の底部とシャンクの先端との間に冷却水溜め部が形成され、各シャンクに上記冷却水溜め部に冷却水を供給する冷却通路を有することを特徴とする。

これによると、各アース電極が循環する冷却水で冷却され、より確実にワーク及び第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極の溶損が回避されると共に、ワークと各アース電極との溶着の発生が抑制される。

本発明によると、ベース部に支持された軸部に、或いは揺動軸部を介して軸部に、第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極を装着する第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクを備えた揺動部が揺動自在に連結する簡単な構成でかつコンパクトにアース電極装置が構成でき、かつワークの表面の凹凸や傾斜等に拘わらずワークに倣って揺動部が揺動して第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極が均等な接触圧でワークに接触することで、電流がワークと第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極との各接触点に分流して第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極に流れ各接触点における電流密度の低減が得られ、各接触点における通電抵抗による発熱が抑制されてワーク及び各第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極の溶損等が回避される。

本発明の第１実施の形態におけるアース電極装置の説明図である。 アース電極装置の要部分解斜視図である。 アース電極装置の要部説明図であり、（ａ）は図２のａ矢視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。 作動説明図である。 本発明の第２実施の形態におけるアース電極装置の説明図である。 アース電極装置の要部説明図であり、（ａ）は図５のｃ矢視図、（ｂ）は（ａ）のｄ−ｄ線断面図である。 作動説明図である。 作動説明図である。 従来の片側抵抗スポット溶接装置及びアース電極の説明図である。 従来の片側抵抗スポット溶接装置及びアース電極の説明図である。 従来の片側抵抗スポット溶接装置及びアース電極の説明図である。 従来のアース接続装置の説明図である。

以下、本発明のアース電極装置の実施の形態を片側抵抗スポット溶接装置に適用した場合を例に説明する。

（第１実施の形態）
本発明の第１実施の形態を図１乃至図４を参照して説明する。図１はアース電極装置の概要を示す説明図であり、アース電極装置１０は、ロボットアーム１に取り付けられたシリンダユニット２から延在するシリンダロッド３の先端にナット４により取り付けられたベース部５に取り付けられる。

アース電極装置１０は、ベース部５に電気絶縁が施されて取り付けられる軸部１１と、この軸部１１に揺動自在に連結される揺動部２０と、揺動部２０に形成された第１シャンク２５Ａ、第２シャンク２５Ｂ及び第３シャンク２５Ｃに着脱可能に装着される第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃとを備える。

図２は、アース電極装置１０の要部となる軸部１１、揺動部２０、及び各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの分解斜視図であり、図３（ａ）は図２のａ矢視図、（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。

軸部１１は、ベース部５に基端が取り付けられる軸状の軸部本体１２と、軸部本体１２の先端に一体形成されたボール状の球面１４を有する球状部１３とを有する。更に、その軸部１１の中心軸１１Ｌに沿って軸部本体１２の基端から球状部１３の頂端に連通する冷却通路１８が形成され、球面１４の頂端に冷却通路１８の開口１８ａが開口する。なお、冷却通路１８の基端はベース部５を介して図示しない冷却液供給源に接続される。

更に、軸部本体１２にアースケーブル１６が接続される。

揺動部２０は、その中心軸２０Ｌを中心とする円板状の基部２１を備え、基部２１の一方の面２１ａに中心軸２０Ｌに沿って延在する筒状で軸部１１の球状部１３を揺動自在に収容すると共に先端に開口部２４を有するほぼ半球面状の球状凹面２３が形成されたソケット部２２が形成される。

円板状の基部２１の他方の面２１ｂ、即ちソケット部２２と反対側に中心軸２０Ｌを中心に等間隔で互いに離間すると共に中心軸２０Ｌと平行にソケット部２２と離反する方向に延在する円筒状の第１シャンク２５Ａ、第２シャンク２５Ｂ、第３シャンク２５Ｃの３つのシャンクが突出形成される。

各シャンク２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃは同一形状であって、それぞれ基端が本体２１に連続すると共に外周が先端２５ａ側に移行する従って次第に縮径するテーパ状の電極装着部２５ｂが形成される。

ソケット部２２の底部に中心軸２０Ｌと同軸上に開口２８ａを有し、本体２１内で分岐して更に各シャンク２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ内を貫通して各シャンク２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃの各先端２５ａにそれぞれ開口２８ｂを有する冷却通路２８が形成される。

この軸部１１と揺動部２０は、軸部１１の球状部１３をソケット部２２の開口部２４から球状凹部２３内に圧入乃至嵌合して揺動部２０に組み込む。更に、必要に応じてソケット部２２の開口部２４をかしめ成形して軸部１１に揺動部２０を連結する。これにより、球状部１３の球面１４とソケット部２２の球面凹部２３が球状部１３の中心Ｏを中心として摺動自在に嵌合する。また、軸部１１に形成され冷却通路１８の開口１８ａと揺動部２０に形成された冷却通路２８の開口２８ａは互いに対向して連通する。

揺動部２０の第１シャンク２５Ａ、第２シャンク２５Ｂ、第３シャンク２５Ｃにそれぞれ第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃを着脱可能に装着する。

第１アース電極３１Ａは、半球面状の頂部３２ａ及び基部３３ａが一体形成され、かつ内部に頂部３２ａに向かうほど径が細くなるテーパ穴３４ａが形成された有底筒状乃至キャップ状に形成される。このテーパ穴３４ａが第１シャンク２５Ａの電極装着部２５ｂに圧入嵌合して第１シャンク２５Ａに第１アース電極３１Ａが装着される。この圧入嵌合状態においてテーパ穴３４ａの底部と第１シャンク２５Ａの先端２５ａは非接触状態でテーパ穴３４ａの底部と第１シャンク２５Ａの先端２５ａとによって冷却通路２８に連通する冷却水溜め部３５ａが形成される。

同様に第２アース電極３１Ｂは、半球面状の頂部３２ｂ及び円筒状の基部３３ｂが一体形成され、かつテーパ穴３４ｂが形成された有底筒状乃至キャップ状に形成される。このテーパ穴３４ｂが第２シャンク２５Ｂの電極装着部２５ｂに圧入嵌合して第２シャンク２５Ｂに第２アース電極３１Ｂが装着される。

また、第３アース電極３１Ｃは、半球面状の頂部３２ｃ及び円筒状の基部３３ｃが一体形成され、かつテーパ穴３４ｃが形成された有底筒状乃至キャップ状に形成される。このテーパ穴３４ｃが第３シャンク２５Ｃの電極装着部２５ｂに圧入嵌合して第３シャンク３５Ｃに第３アース電極３１Ｃが装着される。なお、第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ及び第３アース電極３１Ｃは同一構成であり、説明を省略するが第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃにおいても冷却通路２８に連通する冷却水溜め部３５ｂ、３５ｃが形成される。

また、第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ及び第３アース電極３１Ｃは通常使用される溶接用電極チップによって構成できる。

次に、図４を参照してアース電極装置１０の作用を説明する。

例えば図４（ａ）に示す第１板部材１０１と第２板部材１０２が重ね合わされたワーク１００を片側抵抗スポット溶接するにあたり、ロボットアーム１によりアース電極装置１０を移動して、第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ及び第３アース電極３１Ｃの各頂部３２ａ、３２ｂ、３２ｃを第２板部材１０２の予め設定されたアース電極接触部に対峙する。

そして、シリンダユニット２によりベース部５を第２板部材１０２に相対的に接近移動させ、アース電極装置１０を第２板部材１０２に接近移動させて第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ及び第３アース電極３１Ｃの各頂部３２ａ、３２ｂ、３２ｃを第２板部材１０２に圧接する。

この第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃの第２板部材１０２への圧接に伴い、各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの各頂部３２ａ、３２ｂ、３２ｃに第２板部材１０２からの反力が作用する。

ここで、第２板部材１０２の表面形状の形状、例えば凹凸等に起因して各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃのそれぞれの頂部３２ａ、３２ｂ、３２ｃに作用する第２板部材１０２からの反力にバラツキがある場合には、各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの頂部３２ａ、３２ａ、３２ｂに作用する反力の不均等に応じて各シャンク２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃを介して揺動部２０に回転力が付与され、各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃに作用する反力が均一になるように揺動自在に嵌合保持された球状部１３の球面１４に沿って球状凹面２３が摺動して揺動部２０が球状部１３の中心Ｏを中心に揺動する。即ち、第２板部材１０２の表面形状に倣って揺動部２０が球状部１３の中心Ｏを中心に揺動して各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの頂部３２ａ、３２ｂ、３２ｃが均等な押圧力で第２板部材１０２に通電可能に接触する。

各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが第２板部材１０２に接触した状態で、冷却水供給源から軸部１１の冷却通路１８及び揺動部２０の冷却通路２８を経由して各シャンク２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃの先端２５ａ、２５ｂ、２５ｃと各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃのテーパ孔３４ａ、３４ｂ、３４ｃの底部とによって形成された冷却水溜め部３５ａ、３５ｂ、３５ｃに冷却水を循環供給して第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃの各アース電極を冷却する。

一方、第１板部材１０１の予め設定された打点位置に溶接電極４１を当接して加圧力を付与し、この溶接電極４１により加圧付与された第１板部材１０１と第２板部材１０２が接合部ａで通電可能に接触して、溶接電極４１から第１板部材１０１、第１板部材１０１と第２板部材１０２との接合点ａ、第２板部材１０２、第２板部材１０２と第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃがそれぞれ接触する接触点を経て第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃに至る溶接通電経路Ｘが形成される。

この第１板部材１０１と第２板部材１０２が接合点ａにおいて通電可能に接触し、第２板部材１０２と第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃが通電可能に接触した状態で、溶接電源からの溶接電流ｉを溶接電極４１からアース電極装置１０のアースケーブル１６に流す。そうすると、溶接電流ｉの一部ｉａは第１板部材１０１と第２板部材１０２の接合点ａ、第２板部材１０２、第２板部材１０２と各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの接触点を通る溶接通電経路Ｘを流れることにより、第１板部材１０１と第２板部材１０２の接合点ａが加熱されて溶融し、ナゲットＮが形成される。

また、溶接電極４１から第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ及び第３アース電極３１Ｃに流れる溶接電流ｉの一部ｉｂは、第１板部材１０１と第２板部材１０２の接合点ａを通らず、例えば第１板部材１０１から既に溶接した接合点ｂに分流して第２板部材１０２から各接触点を経て第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃに形成される通電経路Ｘ１を経由して流れる。この分流電流ｉｂは接合点ａの発熱に殆ど寄与しない無効分流である。

また、図４（ｂ）に示すように第１板部材１０１と第２板部材１０２が重ね合わされたワーク１００を片側抵抗スポット溶接するにあたり第２板部材１０２のアース電極接触部がシリンダユニット２の延在方向、換言すると軸部１１の中心軸１１Ｌに対して傾斜した場合においては、ロボットアーム１により、アース電極装置１０を移動して第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ及び第３アース電極３１Ｃの各頂部３２ａ、３２ｂ、３２ｃが第２板部材１０２のアース電極接触部に対峙する。

そして、シリンダユニット２によりベース部５を介してアース電極装置１０を第２板部材１０２に相対的に接近移動させると、アース電極接触部の傾斜等に伴って第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ及び第３アース電極３１Ｃのいずれかの頂部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、例えば第１アース電極３１Ａの頂部３２ａが接触し、更にアース電極装置１０を第２板部材１０２に接近させると、第２板部材１０２からの反力が第１アース電極３１Ａに作用する。

第１アース電極３１Ａの頂部３２ａに作用する第２板部材１０２からの反力により揺動部２０の中心軸２０Ｌに対して偏倚した反力が作用し、第１アース電極３１Ａの頂部３２ａが第２板部材１０２に圧接した状態を維持しつつ揺動自在に嵌合保持された球状部１３の球面１４に沿って球状凹面２３が摺動して揺動部２０が球状部１３の中心Ｏを中心に揺動して第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃの各頂部３２ｂ、３２ｃが第２板部材１０２に当接する。

この第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃの第２板部材１０２への圧接に伴い、各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの各頂部３２ａ、３２ｂ、３２ｃに第２板部材１０２からの反力が作用する。各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの頂部３２ａ、３２ｂ、３２ｃに作用する反力の不均等に応じて各シャンク２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃを介して揺動部２０が、各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃに作用する反力が均一になるように揺動自在に嵌合保持された球状部１３の球面１４に沿って球状凹面２３が摺動して揺動部２０が球状部１３の中心Ｏを中心に揺動する。

即ち、第２板部材１０２に倣って揺動部２０が球状部１３の中心Ｏを中心に揺動して各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの頂部３２ａ、３２ｂ、３２ｃが均等な接触圧で第２板部材１０２に通電可能に接触する。

各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが第２板部材１０２に接触した状態で、冷却水供給源から軸部１１の冷却通路１８及び揺動部２０の冷却通路２８を経由して各シャンク２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃの先端２５ａ、２５ｂ、２５ｃと各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃのテーパ孔３４ａ、３４ｂ、３４ｃとによって形成された冷却水溜め部に冷却水を循環供給して第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃの各アース電極を冷却する。

一方、第１板部材１０１の予め設定された打点位置に溶接電極４１を当接して加圧力を付与し、この溶接電極４１により加圧付与された第１板部材１０１と第２板部材１０２が接合部ａで通電可能に接触して、溶接電極４１から第１板部材１０１、第１板部材１０１と第２板部材１０２との接合点ａ、第２板部材１０２、第２板部材１０２と第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃがそれぞれ接触する接触点を経て第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃに至る溶接通電経路Ｘが形成される。

この第１板部材１０１と第２板部材１０２が接合点ａにおいて通電可能に接触し、第２板部材１０２と第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃが接触点において通電可能に接触した状態で、溶接電源からの溶接電流ｉを溶接電極４１からアース電極装置１０のアースケーブル１６に流す。そうすると、溶接電流ｉの一部ｉａは第１板部材１０１と第２板部材１０２の接合点ａ、第２板部材１０２、第２板部材１０２と各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの接触点を通る溶接通電経路Ｘを流れることにより、第１板部材１０１と第２板部材１０２の接合点ａが加熱されて溶融し、ナゲットＮが形成される。

また、溶接電極４１から第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ及び第３アース電極３１Ｃに流れる溶接電流ｉの一部ｉｂは、第１板部材１０１と第２板部材１０２の接合点ａを通らず、例えば第１板部材１０１から既に溶接した接合点ｂに分流して第２板部材１０２から各接触点を経て第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃに形成される通電経路Ｘ１を経由して流れる。

従って、シリンダユニット２に支持された軸部１１の球状部１３に、第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃを装着する第１シャンク２５Ａ、第２シャンク２５Ｂ及び第３シャンク２５Ｃを備えた揺動部２０を揺動自在に連結する簡単な構成でかつコンパクトにアース電極装置１０が構成され、アース電極装置１０の占有スペースを小さく構成できる。更に、第２板部材１０２のアース電極接触部１０２ａの表面の凹凸や傾斜等に拘わらず、アース電極接触部１０２ａに倣って揺動部２０が揺動して第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃの各頂部３２ａ、３２ｂ、３２ｃが均等な接触圧で第２板部材１０２に接触することから、第２板部材１０２に第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃの３つアース電極の各頂部３２ａ、３２ｂ、３２ｃが安定した状態で接触し、第２板部材１０２と各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃとの３箇所の接触点で接触して接触点の接触面積の合計面積となる大きな第２板部材１０２とアース電極との接触面積が確保できる。

そして、溶接電流ｉは各接触点に分流して第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃに流れ各接触点における電流密度の低減が得られ、各接触点における通電抵抗による発熱が抑制され、かつ各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが循環する冷却水で冷却されることと相俟って第２板部材１０２及び第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃの溶損が回避される。

また、第２板部材１０２と各アース電極３１Ａ、３１Ｂ，３１Ｃとの溶着の発生が抑制されて、第２板部材１０２等の溶接部材の破損が回避されて溶接品質の向上が得られ、かつ各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの破損等が防止できる。

更に、第１アース電極３１Ａ、第２アース電極３１Ｂ、第３アース電極３１Ｃの発熱が抑制されて、各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの摩耗が抑制される。

また、各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃをそれぞれ摩耗や破損に応じて他のアース電極に影響されることなく、単独で交換することができ、かつ既存の溶接電極によって構成できることと相俟ってメンテナンスの簡素化及びランニングコストの抑制が得られる。

（第２実施の形態）
本発明の第２実施の形態を図５乃至図８を参照して説明する。図５はアース電極装置５０の概要を示す説明図であり、図６（ａ）は図５のｃ矢視図、（ｂ）は同図（ａ）のｄ−ｄ線断面図である。

アース電極装置５０は、第１実施の形態と同様にロボットアームに取り付けられたシリンダユニットから延在するシリンダロッドの先端に取り付けられたベース部５に取り付けられる。

アース電極装置５０は、ベース部５に電気絶縁が施されて取り付けられる取付基部５１、取付基部５１に取り付けられる軸部６１と、この軸部６１に揺動自在に連結される揺動軸部７０、揺動軸部７０に揺動自在に連結される揺動部８０と、揺動部８０に形成された第１シャンク８５Ａ、第２シャンク８５Ｂ及び第３シャンク８５Ｃに着脱可能に装着される第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃとを備える。

ベース部５に設けられる取付基部５１は、円筒状の周壁５２及び頂壁５３によって中空状円筒状に形成される。更に、取付基部５１に図示しないアースケーブルが接続される。

軸部６１は、取付基部５１の頂壁５３に基端が取り付けられる軸状の軸部本体６２と、軸部本体６２の先端に一体形成されたボール状の球面６４を有する球状部６３とを有する。軸部６１の中心軸６１Ｌに沿って軸部本体６２の基端から球状部６３の頂端に連通する冷却通路６８が連通する。なお、冷却通路６８の基部５１を介して図示しない冷却液供給源に接続される。

揺動軸部７０は、その中心軸７０Ｌを中心とする中空円筒状の基部７１を備え、基部７１の基端側に中心軸７０Ｌに沿って延在する筒状で軸部６１の球状部６３を揺動自在に収容すると共に先端に開口部７４を有するほぼ半球面状の球状凹面７３が形成されたソケット部７２が形成される。基部７１の先端側、即ちソケット部７２と反対側に先端にボール状の球面７７を有する球状部７６が一体に形成された軸部本体７５が取り付けられる。軸部本体７５の基端から球状部７６の頂端に連通する冷却通路７８が連通する。

揺動部８０は、その中心軸８０Ｌを中心とする円板状の基部８１を備え、基部８１の一方の面に中心軸８０Ｌに沿って延在する筒状で揺動軸部７０の球状部７６を揺動自在に収容すると共に先端に開口部８４を有するほぼ半球面状の球状凹面８３が形成されたソケット部８２が形成される。基部８１の他方の面、即ちソケット部８２と反対側に中心軸８０Ｌを中心に等間隔で互いに離間すると共に中心軸８０Ｌと平行にソケット部８２と離反する方向に延在する円筒状の第１シャンク８５Ａ、第２シャンク８５Ｂ、第３シャンク８５Ｃの３つのシャンクが突出形成される。各シャンク８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃは同一形状であって、それぞれ基端が基部８１に連続すると共に外周が先端側に移行するに従って次第に縮径するテーパ状の電極装着部８５ｂが形成される。

ソケット部８２の底部に中心軸８０Ｌと同軸上に開口を有し、本体８１内で分岐して更に各シャンク８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃ内を貫通して各シャンク８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃの各先端にそれぞれ開口を有する冷却通路８８が形成される。

この軸部６１と揺動軸部７０は、軸部６１の球状部６３を揺動軸部７０のソケット部７２の開口部７４から球状凹部７３内に圧入乃至嵌合して揺動軸部７０に組み込む。更に、必要に応じてソケット部７２の開口部７４をかしめ成形して軸部６１に揺動軸部７０を連結する。これにより、球状部６３の球面６４とソケット部７２の球面凹部７３が球状部７３の中心Ｏ１を中心として摺動自在に嵌合する。また、軸部６１に形成され冷却通路６８と揺動軸部７０に形成された冷却通路７８が連通する。

同様に、揺動軸部７０と揺動部８０は、揺動軸部７０の球状部７６をソケット部８２の開口部８４から球状凹部８３内に圧入乃至嵌合して揺動部８０に組み込む。更に、必要に応じてソケット部８２の開口部８４をかしめ成形して揺動軸部７０に揺動部８０を連結する。これにより、球状部７６の球面７７とソケット部８２の球面凹部８３が球状部７６の中心Ｏ２を中心として摺動自在に嵌合する。また、揺動軸部７０に形成され冷却通路７８と揺動部８０に形成された冷却通路８８が連通する。

揺動部８０の第１シャンク８５Ａ、第２シャンク８５Ｂ、第３シャンク８５Ｃにそれぞれ第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃを着脱可能に装着する。

第１アース電極９１Ａは、頂部９２ａ及び基部９３ａが一体形成され、かつ内部に頂部９２ａに向かうほど径が細くなるテーパ穴９４ａが形成された有底筒状乃至キャップ状に形成される。このテーパ穴９４ａが第１シャンク８５Ａの電極装着部８５ｂに圧入嵌合して第１シャンク８５Ａに第１アース電極９１Ａが装着される。この圧入嵌合状態においてテーパ穴９４ａの底部と第１シャンク８５Ａの先端は非接触状態でテーパ穴９４ａの底部と第１シャンク９５Ａの先端とによって冷却通路８８に連通する冷却水溜め部９５ａが形成される。第２アース電極９１Ｂ、第２アース電極９１Ｃは第１アース電極９１Ａと同一構成であり、詳細な説明を省略する。また、これら第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ及び第３アース電極９１Ｃは通常使用される溶接用電極チップによって構成できる。

更に、揺動部８０の中心軸８０Ｌが軸部６１の中心軸Ｌ１の延長線上、即ち軸部６１に対して揺動軸部７０及び揺動部８０が延伸状態となる予め設定された姿勢位置に揺動部８０を付勢する揺動部保持手段が設けられる。揺動部保持手段は、本実施の形態では図５及び図６に示すように、弾性復元力の有するコイルスプリングを内蔵した可撓性チューブ９５を、その一端９５ａを取付基部５１の周壁５２に嵌合すると共に他端９５ｂを揺動部８０の基部８１に嵌合し、かつ中間部が揺動軸部７０の基部７１に嵌合して配置することで構成する。また、揺動部保持手段は取付基部５１と揺動部８０の基部８１間にコイルスプリング等を弾設することで構成することもできる。

次に、図７及び図８を参照してアース電極装置５０の作用を説明する。

例えば、図７に示すように第１板部材１０１と第２板部材１０２が重ね合わされたワーク１００を片側抵抗スポット溶接するにあたり、ロボットアームによりベース部５を介してアース電極装置５０を移動して、第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ及び第３アース電極９１Ｃの各頂部９２ａ、９２ｂ、９２ｃを第２板部材１０２の予め設定されたアース電極接触部に対峙する。

そして、ベース部５を第２板部材１０２に相対的に接近移動させ、アース電極装置５０を第２板部材１０２に接近移動させて第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ及び第３アース電極９１Ｃの各頂部９２ａ、９２ｂ、９２ｃを第２板部材１０２に圧接する。

この第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ及び第３アース電極９１Ｃの各頂部９２ａ、９２ｂ、９２ｃの第２板部材１０２への圧接は、軸部６１、揺動軸部７０及び揺動部８０の相互間の揺動が揺動部保持手段、即ち可撓性チューブ９５によって拘束乃至抑制されてベース部５がワーク１００に接近移動する加圧力作用方向に沿って軸部６１の中心軸６１Ｌ、揺動軸部７０の中心軸７０Ｌ及び揺動部８０の中心軸８０Ｌは同軸軸心方向となるように保持されて加圧力が取付基部５１、軸部６１、揺動軸部７０を介して揺動部８０に伝達され、効率的に行われる。

この第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃの第２板部材１０２への圧接に伴い、各アース電極９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの各頂部９２ａ、９２ｂ、９２ｃに第２板部材１０２からの反力が作用する。

ここで、第２板部材１０２の表面形状の形状、例えば凹凸等に起因して各アース電極９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃのそれぞれの頂部９２ａ、９２ｂ、９２ｃに作用する第２板部材１０２からの反力にバラツキがある場合には、各アース電極９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの頂部９２ａ、９２ｂ、９２ｃに作用する反力の不均等に応じて各シャンク８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃを介して揺動部８０に回転力が付与され、各アース電極９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃに作用する反力が均一になるように揺動自在に嵌合保持された球状部７６の球面７７に沿って球状凹面８３が摺動して揺動部８０が可撓性チューブ９５の弾性復元力による付勢に抗して揺動する。即ち、第２板部材１０２の表面形状に倣って揺動部８０が球状部７３の中心Ｏ２を中心に揺動して各アース電極９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの頂部９２ａ、９２ｂ、９２ｃが均等な押圧力で第２板部材１０２に通電可能に接触する。

各アース電極９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃが第２板部材１０２に圧接した状態で、冷却水供給源から軸部６１の冷却通路６８、揺動軸部７０の冷却通路７８及び揺動部８０の冷却通路８８を経由して各シャンク９５Ａ、９５Ｂ、９５Ｃの各アース電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃによって形成された冷却水溜め部９５ａに冷却水を循環供給して第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃの各アース電極を冷却する。

そして第１板部材１０１の予め設定された打点位置に図示しない溶接電極を当接して加圧力を付与し、この溶接電極により加圧付与された第１板部材１０１と第２板部材１０２が接合部で通電可能に接触して、溶接電極から第１板部材１０１、第１板部材１０１と第２板部材１０２との接合点、第２板部材１０２、第２板部材１０２と第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃがそれぞれ接触する接触点を経て第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃに至る溶接通電経路が形成される。

この第１板部材１０１と第２板部材１０２が接合点において通電可能に接触し、第２板部材１０２と第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃが通電可能に接触した状態で、溶接電源からの溶接電流を溶接電極からアース電極装置５０のアースケーブルに流す。この通電により、第１板部材１０１と第２板部材１０２の接合点が加熱されて溶融し該部にナゲットが形成される。

また、図８（ａ）に示すように第１板部材１０１と第２板部材１０２が重ね合わされたワーク１００を片側抵抗スポット溶接するにあたり、第２板部材１０２のアース電極接触部が傾斜、即ち、ベース部５がワーク１００に接近移動する加圧力作用方向となる軸部６１の中心軸６１Ｌの延在方向に対して傾斜した場合においては、ロボットアームにより、アース電極装置５０を移動して第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ及び第３アース電極９１Ｃの各頂部９２ａ、９２ｂ、９２ｃが第２板部材１０２のアース電極接触部に対峙する。

そして、ベース部５を介してアース電極装置５０を第２板部材１０２に相対的に接近移動させると、アース電極接触部の傾斜等に伴って第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ及び第３アース電極９１Ｃのいずれかの頂部９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、例えば図８（ａ）に示すように第１アース電極９１Ａの頂部９２ａが接触する。更にアース電極装置５０を第２板部材１０２に接近移動させると、第２板部材１０２からの反力が第１アース電極９１Ａの頂部９２ａに作用する。

第１アース電極９１Ａの頂部９２ａに作用する第２板部材１０２からの反力により揺動部８０の中心軸８０Ｌに対して偏倚した反力が作用し、第２板部材１０２に第１アース電極９１Ａの頂部９２ａが圧接した状態を維持しつつ、この第１アース電極９１Ａの頂部９２ａを支点として第２アース電極９１Ｂの頂部９２ａ及び第３アース電極９１Ｃの頂部９２ｃが第２板部材１０２に当接するまで揺動部８０が揺動する。

この第１アース電極９０の頂端９２ａを支点とする揺動部８０の揺動は、揺動部８０の揺動に伴ってソケット部８２に嵌合する揺動軸部７０の球状部７６が図８（ｂ）のように揺動付与され、揺動軸部７０のソケット部７２が軸部６１の球状部６３を中心に揺動することで、軸部６１に拘束されることなく円滑に揺動する。

一方、軸部６１に対する揺動軸部７０の揺動及び揺動軸部７０に対する揺動部８０の揺動に抗する拘束力、即ち軸部６１の中心軸６１Ｌ、揺動軸部７０の中心軸７０Ｌ及び揺動部８０の中心軸８０Ｌは同軸軸心方向となる軸部６１に対して揺動軸部７０及び揺動部８０を延伸状態とする付勢力が可撓性チューブ９５に復元力によって付与されて、加圧力が取付基部５１、軸部６１、揺動軸部７０を介して揺動部８０に伝達されて第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃの圧接状態が維持される。各アース電極９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの頂部９２ａ、９２ｂ、９３ｃが第２板部材１０２の所期のアース電極接触部に均等な接触圧で第２板部材１０２に通電可能に接触する。

各アース電極９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃが第２板部材１０２に接触した状態で、冷却水供給源から軸部６１の冷却通路６８、揺動軸７０の冷却通路８８及び揺動部８０の冷却通路８８を経由して各シャンク８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃの先端と各アース電極９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃとによって形成された冷却水溜め部９５ａに冷却水を循環供給して第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃの各アース電極を冷却する。

そして第１板部材１０１の予め設定された打点位置に図示しない溶接電極を当接して加圧力を付与し、この溶接電極により加圧付与された第１板部材１０１と第２板部材１０２が接合部で通電可能に接触して、溶接電極から第１板部材１０１、第１板部材１０１と第２板部材１０２との接合点、第２板部材１０２、第２板部材１０２と第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃがそれぞれ接触する接触点を経て第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃに至る溶接通電経路が形成される。

この第１板部材１０１と第２板部材１０２が接合点において通電可能に接触し、第２板部材１０２と第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃが通電可能に接触した状態で、溶接電源からの溶接電流を溶接電極からアース電極装置５０のアースケーブルに流す。この通電により、第１板部材１０１と第２板部材１０２の接合点が加熱されて溶融し該部にナゲットが形成される。

溶接が終了し、アース電極装置５０をワーク１００から離反せせると、揺動部保持手段９５によって揺動部８０の中心軸８０Ｌが軸部６１の中心軸Ｌ１の延長線上となる中立位置、即ち軸部６１に対して揺動軸部７０及び揺動部８０が延伸状態となる予め設定された姿勢位置に復帰する。

従って、本実施の形態によると、ベース部５に支持された軸部６１の球状部６３に、揺動軸部７０を揺動自在に転結し、揺動軸部７０の球状部７６に、第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃを装着する第１シャンク８５Ａ、第２シャンク８５Ｂ及び第３シャンク８５Ｃを備えた揺動部８０を揺動自在に連結する簡単な構成でかつコンパクトにアース電極装置５０が構成され、アース電極装置５０の占有スペースを小さく構成できる。更に、第２板部材１０２のアース電極接触部の表面凹凸や傾斜等に拘わらず、アース電極接触部に倣って揺動部８０が軸部６１に拘束されることなく揺動して第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃの各頂部９２ａ、９２ｂ、９２ｃが均等な接触圧で第２板部材１０２の所期の位置に安定した状態で接触し、第２板部材１０２と各アース電極９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃとの３箇所の接触点で接触して接触点の接触面積の合計面積となる大きな第２板部材１０２とアース電極との接触面積が確保できる。

そして、溶接電流は各接触点に分流して第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃに流れ各接触点における電流密度の低減が得られ、各接触点における通電抵抗による発熱が抑制され、かつ各アース電極９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃが循環する冷却水で冷却されることと相俟って第２板部材１０２及び第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃの溶損が回避される。

また、第２板部材１０２と各アース電極９１Ａ、９１Ｂ，９１Ｃとの溶着の発生が抑制されて、第２板部材１０２等の溶接部材の破損が回避されて溶接品質の向上が得られ、かつ各アース電極９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの破損等が防止できる。
更に、第１アース電極９１Ａ、第２アース電極９１Ｂ、第３アース電極９１Ｃの発熱が抑制されて、各アース電極９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの摩耗が抑制される。

また、各アース電極９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃをそれぞれ摩耗や破損に応じて他のアース電極に影響されることなく、単独で交換することができ、かつ既存の溶接電極によって構成できることと相俟ってメンテナンスの簡素化及びランニングコストの抑制が得られる。

なお、上記実施の形態では、アース電極装置を片側抵抗スポット溶接装置に適用した場合を例に説明したが、片側抵抗スポット溶接装置に限らず、アーク溶接やプラズマ溶接等他のアース電極を要するアース電極装置として適用することができる。

５ ベース部
１０ アース電極装置
１１ 軸部
１２ 軸部本体
１３ 球状部
１４ 球面
１８ 冷却通路
２０ 揺動部
２１ 本体
２２ ソケット部
２３ 球状凹面
２４ 開口部
２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ 第１、第２、第３シャンク
２５ａ 先端
２５ｂ 電極装着部
２８ 冷却通路
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ 第１、第２、第３アース電極
５０ アース電極装置
５１ 取付基部
６１ 軸部
６２ 軸部本体
６３ 球状部
６４ 球面
６８ 冷却通路
７０ 揺動軸部
７１ 基部
７２ ソケット部
７３ 球状凹面
７４ 開口部
７５ 軸部本体
７６ 球状部
７７ 球面
７８ 冷却通路
８０ 揺動部
８１ 基部
８２ ソケット部
８３ 球状凹面
８４ 開口部
８０ 揺動部
８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃ 第１、第２、第３シャンク
８８ 冷却通路
９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ 第１、第２、第３アース電極

Claims (7)

1. アース電極をワークに通電可能に接触させるアース電極装置において、
   ワークに対向配置されるベース部に支持された軸部と、
   該軸部に揺動自在に連結される基部及び該基部に突出形成された第１シャンク、第２シャンク、第３シャンクを備えた揺動部と、
   上記第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクの各先端にそれぞれ装着される第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極とを備え、
   上記ワークとベース部との相対的接近移動により上記第１アース電極、第２アース電極及び第３アース電極が共にワークに接触することを特徴とするアース電極装置。
2. 上記軸部は、
   上記ベース部に基端が取り付けられる軸状の軸部本体及び該軸部本体の先端に形成された球面を有する球状部を備え、
   上記揺動部は、
   基部と、
   該基部に延設され先端が開口して上記球状部の球面に摺動自在に嵌合する球状凹面が形成されソケット部と、
   上記基部に上記ソケット部と離反する方向に突出形成される上記第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクとを備え、
   該第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクの先端にそれぞれ上記第１アース電極、第２アース電極及び第３アース電極が着脱可能に装着されることを特徴とする請求項１に記載のアース電極装置。
3. アース電極をワークに通電可能に接触させるアース電極装置において、
   ワークに対向配置されるベース部に支持された軸部と、
   該軸部に基部が揺動自在に連結される揺動軸部と、
   該揺動軸部に揺動自在に連結される基部及び該基部に突出形成された第１シャンク、第２シャンク、第３シャンクを備えた揺動部と、
   上記第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクの各先端にそれぞれ装着される第１アース電極、第２アース電極、第３アース電極とを備え、
   上記ワークとベース部との相対的接近移動により上記第１アース電極、第２アース電極及び第３アース電極が共にワークに接触することを特徴とするアース電極装置。
4. 上記軸部は、
   上記ベース部に基端が取り付けられる軸状の軸部本体及び該軸部本体の先端に形成された球面を有する球状部を備え、
   上記揺動軸部は、
   基部に延設され先端が開口して上記球状部の球面に摺動自在に嵌合する球状凹面が形成されソケット部と、
   該基部に上記ソケット部と離反する方向に突出形成された軸状で先端に球面を有する球状部を備えた軸部本体とを備え、
   揺動部は、
   基部に延設され先端が開口して上記球状部の球面に摺動自在に嵌合する球状凹面が形成されソケット部と、
   該基部に上記ソケット部と離反する方向に突出形成される上記第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクとを備え、
   該第１シャンク、第２シャンク及び第３シャンクの先端にそれぞれ上記第１アース電極、第２アース電極及び第３アース電極が着脱可能に装着されることを特徴とする請求項３に記載のアース電極装置。
5. 上記揺動部を上記軸部に対する予め設定された姿勢位置に付勢付与する揺動部保持手段を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載のアース電極装置。
6. 上記各シャンクの先端に円錐テーパ状のアース電極装着部を有し、
   上記各アース電極は、それぞれ半球面状の頂部及び円筒状の基部が一体形成されると共に上記電極装着部に嵌合可能なテーパ孔が形成された有底筒状であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアース電極装置。
7. 上記各アース電極のテーパ孔をそれぞれ各シャンクのアース電極装着部に嵌合装着することにより該テーパ孔の底部とシャンクの先端との間に冷却水溜め部が形成され、
   各シャンクに上記冷却水溜め部に冷却水を供給する冷却通路を有することを特徴とする請求項６に記載の片側抵抗スポット溶接用アース電極装置。

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