JP2013031857A

JP2013031857A - 溶接装置

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Publication number: JP2013031857A
Application number: JP2011167993A
Authority: JP
Inventors: Masaya Oyama; 真哉大山; Katsuya Matsumoto; 克也松本; Takashi Ikeda; 貴史池田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2013-02-14

Abstract

【課題】溶接に方向性がなく、任意の方向に自在に溶接を進行させることのできる溶接装置を提供すること。
【解決手段】ワークＷに対して連続して抵抗溶接を行う溶接装置１０であって、溶接装置本体２０と、溶接装置本体に回転可能に保持されるボール電極５０と、ボール電極に溶接電流を供給する給電ブラシ６０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶接装置に関する。詳しくは、シーム溶接装置に関する。

従来から、例えば２枚のワーク（被溶接部材）をその両側から円盤状のローラ電極で挟み込み、両ローラ電極を加圧、回転させながら通電を行うことによりワークを連続的に溶接するシーム溶接機が知られている。

また、一方のワークを置き台上に載せ、他方のワークの表面側に円盤状のローラ電極を圧接、回転させながら、ローラ電極と置き台との間で通電を行うことによりワークを連続的に溶接するシーム溶接機も知られている（例えば、特許文献１参照）。

実用新案登録第３１５８４０９号公報

しかしながら、いずれのシーム溶接機も円盤状のローラ電極を使用するため、溶接は、ローラ電極の周面が回転により進行する方向に沿って行われる。溶接の進行する方向は、ローラ電極の平面の延長線上に限られる。つまり、円盤状のローラ電極を使用するシーム溶接には、方向性が生じる。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、溶接に方向性がなく、任意の方向に自在に溶接を進行させることのできる溶接装置を提供することを目的とする。

本発明の溶接装置は、被溶接部材（例えば、後述のワークＷ１、Ｗ２）に対して連続して抵抗溶接を行う溶接装置（例えば、後述の溶接装置１０）であって、溶接装置本体（例えば、後述の溶接装置本体２０）と、前記溶接装置本体に回転可能に保持されるボール状の電極（例えば、後述のボール電極５０）と、前記ボール状の電極に溶接電流を供給する給電ブラシ（例えば、後述の給電ブラシ６０）と、を備える。

この発明によれば、電極がボール状であるため、溶接の方向が電極によって左右されず、任意の方向に自在に溶接を進行させる連続溶接を実現することができる。

この場合、前記溶接装置本体は、中央に形成された開口（例えば、後述の開口３５）に向かって径が小さくなるテーパ面（例えば、後述のテーパ面３６）を有し、前記開口から前記ボール状の電極の先端部が突出するケーシング（例えば、後述のケーシング３１）と、前記テーパ面上に前記ボール状の電極を囲んで配置されて当該電極と接触する複数の球体（例えば、後述のボールベアリング４２）を有し、前記球体を前記ボール状の電極に向かって加圧する加圧部材（例えば、後述の加圧部材４１）と、を備える。

この発明によれば、電極が摩耗してその直径が減少しても、複数の球体がそれに追従してテーパ面に沿って移動するため、ボール状の電極をテーパ面の中央に保持し続けることができる。

本発明によれば、電極がボール状であるため、溶接の方向が電極によって左右されず、任意の方向に自在に溶接を進行させる連続溶接を実現することができる。

本発明の一実施形態による溶接装置のボール電極が摩耗していない状態を示す概略的縦断面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断平面図である。本発明の一実施形態による溶接装置のボール電極が摩耗した状態を示す概略的縦断面図である。図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った横断平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態による溶接装置１０のボール電極が摩耗していない状態を示す概略的縦断面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断平面図、図３は、ボール電極が摩耗した状態を示す概略的縦断面図、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った横断平面図である。

溶接装置１０は、図示しないロボットのアーム１に取り付けて使用される。
溶接装置１０は、溶接装置本体２０と、溶接装置本体２０に回転可能に保持されるボール状の電極としてのボール電極５０と、ボール電極５０に電流を供給する給電ブラシ６０と、を備える。

溶接装置本体２０は、ブラケット２１と、ケーシング３１と、加圧部材４１と、を備える。
ブラケット２１は、円形の外形を有する。ブラケット２１は、ロードセル２２を介してロボットのアーム１の先端に取り付けられる。４個（３個のみ図示する）のロードセル２２が、ブラケット２１の中心軸線の回りに、円周方向に沿って互いに９０度の間隔で均等に配置される。

ブラケット２１には、ロードセル２２の取り付け側とは反対側に、加圧部材４１用の４本（２本のみ図示する）の加圧ガイドバー２３が下向きに取り付けられる。
４本の加圧ガイドバー２３は、ブラケット２１の中心軸線の回りに、円周方向に沿って互いに９０度の間隔で均等に配置される。

ブラケット２１には、４本の加圧ガイドバー２３と同じ側に、給電ブラシ６０用のブラシガイドバー２４が下向きに取り付けられる。ブラシガイドバー２４は、ブラケット２１の中心軸線上に配置される。

ケーシング３１は、ねじ３２によりブラケット２１に着脱自在に取り付けられる円筒形の円筒部３３と、円筒部３３の下端に連なるテーパ部３４と、を有する。テーパ部３４は、周辺から中央に向かって径が小さくなり、その中央には開口３５が形成される。
テーパ部３４の上面には、周辺から中央の開口３５に向かって下降するテーパ面３６が形成される。

テーパ部３４の上面にはまた、テーパ面３６から所定の深さを有する４本の溝３７が形成される。４本の溝３７の各々は、ケーシング３１の中心軸線から半径方向に沿って延びる。４本の溝３７は、ケーシング３１の中心軸線の回りに、円周方向に沿って互いに９０度の間隔で均等に配置される。
ケーシング３１は、電気的に絶縁される必要があり、そのため、例えば耐摩耗性セラミック材料、或いは耐摩耗性セラミックを表面にコーティングした材料で構成されている。

ケーシング３１内には、ボール電極５０が収容される。ボール電極５０は、テーパ面３６の傾斜によって自動的にテーパ面３６の中央に位置する。そして、ボール電極５０は、その先端部（図１、図３では下端部）が開口３５から所要量突出する。
ボール電極５０は、例えば銅製である。

加圧部材４１は、複数の球体としての４個のフリーボールベアリング４２と、リング状の加圧盤４３と、加圧盤４３用の４個（２個のみ図示する）のコイルばね４７と、給電ブラシ６０用の１個のコイルばね４８と、を備える。

４個のボールベアリング４２は、ケーシング３１のテーパ面３６の溝３７に一部が当接してガイドされる大きさである。４個のボールベアリング４２は、ケーシング３１の中心軸線の回りに、円周方向に沿って互いに９０度の間隔でボール電極５０を囲んで配置される。ボールベアリング４２は、テーパ面３６と平行な溝３７の傾斜によって自動的にボール電極５０と接触する位置にくる。
ボールベアリング４２は、耐熱性であることが好ましい。ボールベアリング４２は、電気的に絶縁されることが好ましい。

リング状の加圧盤４３は、ケーシング３１の円筒部３３内に収容される。加圧盤４３は、中央に貫通孔４４を備え、上面に４個（２個のみ図示する）の収容筒４５を備える。収容筒４５は、上端にフランジ４６を備える。
貫通孔４４は、給電ブラシ６０を十分なクリアランスを保って挿通させる。
４個の収容筒４５は、ブラケット２１から垂下する４本の加圧ガイドバー２３を収容可能に構成される。

加圧盤４３用の４個のコイルばね４７は、それぞれ、ブラケット２１から垂下する４本の加圧ガイドバー２３を挿通して、上端がブラケット２１に支持され、下端が収容筒４５の上端フランジ４６に支持される。

コイルばね４７の作用により、加圧盤４３は、図１、図３において下向きに加圧される。加圧盤４３により、４個のボールベアリング４２は、図１、図３において下向きに加圧される。テーパ面３６（溝３７）の傾斜により、４個のボールベアリング４２は、ボール電極５０に向かって加圧される。

給電ブラシ６０は、ブラシガイドバー２４を挿通可能な筒部６１の下部に取り付けられる。筒部６１の中間高さにはフランジ６２を備える。
給電ブラシ６０は、溶接電流に応じた直径および接触面積を有する。給電ブラシ６０は、例えば銀製である。銀製の給電ブラシ６０には、例えば銅製のケーブル（図示省略）が接続される。ケーブルは、高圧トランス（図示省略）の出力端子に接続される。

給電ブラシ６０用のコイルばね４８は、ブラケット２１から垂下するブラシガイドバー２４を挿通して、上端がブラケット２１に支持され、下端が給電ブラシ６０のフランジ６２に支持される。
コイルばね４８の作用により、給電ブラシ６０は、図１、図３において下向きに加圧される。

このように、溶接装置１０では、コイルばね４７の作用によるボールベアリング４２の加圧機構（によるボール電極５０の保持機構）と、コイルばね４８の作用による給電ブラシ６０の加圧機構とが、分離・独立して構成される。

次に、上記のように構成された溶接装置１０の作用について説明する。
まず、溶接装置１０の使用条件として、ボール電極５０と給電ブラシ６０との摩擦力が、ボール電極５０とワークＷ１との摩擦力よりも小さくなるように設定する。また、給電ブラシ６０によるボール電極５０の加圧力が、ボール電極５０によるワークＷ１の加圧力よりも小さくなるように設定する。

２枚の被溶接部材としてのワークＷ１、Ｗ２を重ね合わせ、ロボットのアーム１に取り付けた溶接装置１０のボール電極５０をワークＷ１の表面側に加圧させてアーム１を動かしながら、ボール電極５０とワークＷ２の裏面側との間に溶接電流を流すと、アーム１の動く方向に沿ってシーム溶接される。

このとき、上記の使用条件が設定されているため、溶接装置１０のボール電極５０は、ワークＷ１の表面側を加圧しながら、滑ることなく転がる。そのため、溶接装置１０は、ロボットのアーム１の動きに追従して、自走（つまりボール電極５０が転動）する。
しかも、球形のボール電極５０は、その形状に方向性がないため、３６０度どの方向にでも容易に転動する。これにより、溶接装置１０は、任意の方向に自在に溶接を進行させることができる。

ボール電極５０が、図１に示すように摩耗していない状態のときも、図３に示すように摩耗した状態のときも、コイルばね４７の作用により、加圧盤４３が下向きに加圧され、加圧盤４３により、４個のボールベアリング４２が下向きに加圧され、テーパ面３６（溝３７）の傾斜により、４個のボールベアリング４２がボール電極５０に向かって加圧される。
これにより、ボール電極５０は、テーパ面３６の中央位置（開口３５）に強制的に保持（ポジションホールド）される。

そのため、ボール電極５０は、図１に示す摩耗していない状態から、図３に示す摩耗した状態に至るまでの間、常に強制的にテーパ面３６の中央位置（開口３５）に保持（ポジションホールド）される。

一方、コイルばね４７とは別個のコイルばね４８の作用を受ける給電ブラシ６０は、ボール電極５０が図１に示すように摩耗していない状態のときも、図３に示すように摩耗した状態のときも、コイルばね４８から受ける下向きの加圧力をそのままボール電極５０に伝えて、給電ブラシ６０の底面とボール電極５０の頂面との間に所要の圧接状態を作り出す。

そのため、給電ブラシ６０は、ボール電極５０が図１に示す摩耗していない状態から、図３に示す摩耗した状態に至るまでの間、常に強制的に給電ブラシ６０の底面とボール電極５０の頂面との間に所要の圧接状態を作り出す。

この実施形態によれば、つぎのような効果がある。
（１）ボール電極５０が球形であるため、溶接の方向が電極によって左右されず、任意の方向に自在に溶接を進行させる連続溶接を実現することができる。

（２）ボール電極５０が摩耗してその直径が減少しても、複数のボールベアリング４２がそれに追従してケーシング３１のテーパ面３６に沿って移動するため、ボール電極５０をテーパ面３６の中央位置（開口３５）に保持し続けることができる。

（３）ボール電極５０の保持機構と、給電ブラシ６０の加圧機構とが、分離・独立しているため、ボール電極５０が摩耗したときにも、給電ブラシ６０からボール電極５０に対する安定した給電を続けることができる。

なお、上記の実施形態では、給電ブラシ６０の加圧機構を、コイルばね４８の作用によって実現したが、これに代えて、例えば、エアシリンダによって実現することも可能である。

同様に、上記の実施形態では、ボール電極５０の保持機構を、コイルばね４８の作用によって実現したが、これに代えて、例えば、エアシリンダによって実現することも可能である。

１０…溶接装置
２０…溶接装置本体
３１…ケーシング
３５…開口
３６…テーパ面
４１…加圧部材
４２…ボールベアリング（球体）
５０…ボール電極（ボール状の電極）
６０…給電ブラシ
Ｗ１、Ｗ２…ワーク（被溶接部材）

Claims

被溶接部材に対して連続して抵抗溶接を行う溶接装置であって、
溶接装置本体と、
前記溶接装置本体に回転可能に保持されるボール状の電極と、
前記ボール状の電極に溶接電流を供給する給電ブラシと、
を備える溶接装置。
請求項１に記載の溶接装置において、
前記溶接装置本体は、
中央に形成された開口に向かって径が小さくなるテーパ面を有し、前記開口から前記ボール状の電極の先端部が突出するケーシングと、
前記テーパ面上に前記ボール状の電極を囲んで配置されて当該電極と接触する複数の球体を有し、前記球体を前記ボール状の電極に向かって加圧する加圧部材と、
を備える溶接装置。