JP2016027948A - スポット溶接機 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの形状の如何に関わらず、懐が深く入り組んだ打点であっても、短時間に効率的にスポット溶接が可能なスポット溶接機を提供すること。【解決手段】三次元移動が可能な多軸を有する第１の産業用ロボットの先端に第１の電極が設けられ、三次元移動が可能な多軸を有する第２の産業用ロボットの先端に第２の電極が設けられ、第１の電極及び第２の電極によりスポット溶接が可能なことからなる。コンパクト化と軽量化を実現し、短く効率的な経路で打点を狙うことが可能となる。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車鋼板などに使用されるスポット溶接機に関する。

スポット溶接とは、2枚かそれ以上の鋼板を重ね合わせて棒状の電極で挟み、密着させた状態で大電流を流し、抵抗溶接を行う方法である。溶接された部位は点状となり、複数箇所を打点することでパネル同士を接合するものであり、特に自動車の生産設備において多用されている。そして、自動車の生産設備においては、産業用ロボットの先端にスポット溶接機を取り付けた設備が一般的である。溶接ガンの形状的には，Xタイプ（例えば、特許文献１参照）とCタイプ（例えば、特許文献２参照）のものが使用され、ガンの選定については，ワークの計上・位置や，ガンの挿入方向によってXタイプとしたり，Cタイプとして採用する。

そして、自動車用フレームのうち、特に底部などを溶接する場合、ワークの凹凸が激しい。特に、アンダーフロアの中央付近の凸部など、懐の深い場所のスポット溶接には、アームが長いビッグＣガン（巨大なＣ型ガン）やビッグＸガン（巨大なＸ型ガン）を使用するしかない。しかも、対象位置の打点まで移動させるのには、様々な部品を避けつつ打点を狙う複雑な動きを必要とする。このため、ティーチングも含め、時間のロスが大きくなる。国際競争が激しくなる中、少しでも短時間かつ正確に打点を狙うことを求められている。

特開平08-267252公報 特開２００５−２１９０７３

そこで、本願発明は、ワークの形状の如何に関わらず、懐が深く入り組んだ打点であっても、短時間に効率的にスポット溶接が可能なスポット溶接機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のスポット溶接機は、三次元移動が可能な多軸を有する第１の産業用ロボットの先端に第１の電極が設けられ、三次元移動が可能な多軸を有する第２の産業用ロボットの先端に第２の電極が設けられ、第１の電極及び第２の電極によりスポット溶接が可能なことからなる。
また、第１の産業用ロボット及び第２の産業用ロボットが、同一の制御装置と接続していることが好適である。
また、第１の電極及び第２の電極は、棒状の支持部材の先端に電極チップとして設けられていることが好適である。
また、第１の産業用ロボット及び第２の産業用ロボットが、各々６軸以上を有することが好適である。
さらに、本発明は、上述のスポット溶接機の第１又は第２の産業用ロボットに搭載可能な、棒状の支持部材の先端に電極チップが設けられたスポット溶接機具からなる。

すなわち、本発明においては、Ｃ型やＸ型など、スポット溶接に使用されるアーム形状を採用せず、２つの電極をそれぞれ別の産業用ロボットに搭載して溶接を行うこととしたものである。この構成により、複雑な経路を辿る必要のあった打点への経路は短縮され効率が向上するものであり、さらに従来では不可能であった打点へ到達することも可能となる。また、これまではビッグＣガンなど、大型で重いガンを取り扱う必要があったが、本発明によれば非常に小型で軽量の先端要素で済むために、産業用ロボットに必要とされるスペックも広がり、より小型で軽量な産業用ロボットにより、より低電力で溶接を行うことが可能である。

この構成を採用するに際しては、制御をより正確にするため、第１の産業用ロボット及び第２の産業用ロボットが、同一の制御装置と接続していることが好ましい。現在でも、複数の産業用ロボットを同期して制御することは自動車ラインによって行われており、このような公知の産業用ロボット及び制御装置を使用して、２つの産業用ロボットが同時に同一打点に相対するようにティーチングを行い、溶接を行うことが可能である。

電極は、公知の電極チップを広く採用することができる。そして、打点を狙いやすくするために、第１の電極及び第２の電極は、棒状の支持部材（シャンクなど）の先端に電極チップとして設けられていることが好ましい。この構成により、狭い空間においても打点を狙うことが可能である。シャンクは、電極チップと組み合わせて使用する部材であり、冷却性・耐久性が必要とされる。本発明によれば直線的な棒状のものであれば打点を狙うことが一般的に容易であるが、打点によっては曲線状のものを使用することも可能であり、特に限定されるものではない。また、シャンクと電極チップが一体となった形式の電極も知られており、本発明はこれら一体式のものも含む。電極部品であるホルダーが、シャンクとガンの加圧機構又は産業用ロボットと連結するために一般的に使用される。

そして、産業用ロボットは、公知の最新の産業用ロボットを使用することが可能である。上述したように、本発明によれば、先端がより小型かつ軽量であるため、従来以上に様々な産業用ロボットを採用することが出来る。可動域の確保のため、第１の産業用ロボット及び第２の産業用ロボットが、各々６軸以上を有することが好適である。

スポット溶接における電極には、電流を流すこと、溶接部に温度勾配を与えるために溶接部を冷却すること、ワークへ加圧をすることの３つの役割が存在するが、その電極形状にはR形とC形や，先端面が平面のものや曲面のものが存在する。本発明においてはいずれの電極も使用することができ、各々の状況に応じて適宜選択することが可能である。また、加圧機構としては、従来の機構と同様にエアーシリンダーや、サーボモータを使用した機構を採用することができ、特に限定されるものではない。

本発明においては、一つの産業用ロボットに搭載されるのは一つの電極のみであるため、溶接ガンにトランスを配置する必要はない。上述の通り、第１の産業用ロボット及び第２の産業用ロボットが、同一の制御装置と接続していれば、制御装置側においてトランスを設置することが可能である。したがって、本発明によれば、より小型の産業用ロボットでも十分に溶接ガンの取り回しが可能であり、より細い箇所を通すことでき、今まで不可能であった打点を狙うことが可能となる。

２台の産業用ロボットの同期制御については、既に様々な技術が公開されており、本発明ではこれら公知の制御方法を使用することが可能である。各々ティーチングによる座標値データを使用して制御する方法や、１台の産業用ロボットによる移動に応じて他方の産業用ロボットの移動の制御を行う方法など、本発明の目的を達する限り、様々な公知の制御方法を利用することが可能である。

本発明の以上の構成により、ワークの形状の如何に関わらず、懐が深く入り組んだ打点であっても、短時間かつ効率的にスポット溶接が可能なスポット溶接機を提供することを目的とする。

従来の溶接方法を示す概念図である。 本発明を示す概念図である。 本発明の実施の１例を示す図である。

本発明の内容と実施の１例を、図面を参照して説明する。図１は従来方法を示した概念図である。図に示すように、ＣガンやＸガンを搭載した産業用ロボットでは、自動車底の凸部に打点がある場合、打点にたどり着くまでに複雑な取り回しが必要になり、困難性の高い打点が生じていた。

図２は本発明を示す概念図である。先端に第１の電極１を設けた第１の産業用ロボット３と、先端に第２の電極２を設けた産業用ロボット４によって、自動車５の打点の溶接を行うものである。この構成によれば、産業用ロボットも搭載する溶接ガンを軽量かつコンパクトに構成することが出来るだけでなく、非常に短い経路で直接的に打点まで移動することが可能である。２つの産業用ロボット３，４は、同一の電源及び制御装置（図示せず）によって制御され得る。

図３に示すように、ロボットアーム６の先端には、電極を有する溶接ガン７がロボットアームの取付プレート１３に取り付けられて搭載されている。溶接ガン７は、先端に電極チップ８を備え、直線状のシャンク９を介してホルダー１０に支持されている。電極チップ８の形状・種類やシャンク９の種類、構成などは適宜選択することが可能である。電極チップ８は、エアーバルブ１１及びエアーシリンダー１２からなる加圧機構によって、ワークを加圧することが可能である。図示した以外にも、サーボモータを使用した加圧構成を採用することができる。

１ 第１の電極
２ 第２の電極
３ 産業用ロボット
４ 産業用ロボット
５ 自動車
６ ロボットアーム
７ 溶接ガン
８ 電極チップ
９ シャンク
１０ ホルダー
１１ エアーバルブ
１２ エアーシリンダー
１３ 取付プレート

Claims (5)

1. 三次元移動が可能な多軸を有する第１の産業用ロボットの先端に第１の電極が設けられ、
   三次元移動が可能な多軸を有する第２の産業用ロボットの先端に第２の電極が設けられ、
   第１の電極及び第２の電極によりスポット溶接が可能なスポット溶接機。
2. 第１の産業用ロボット及び第２の産業用ロボットが、同一の制御装置と接続していることを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接機。
3. 第１の電極及び第２の電極は、棒状の支持部材の先端に電極チップとして設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスポット溶接機。
4. 第１の産業用ロボット及び第２の産業用ロボットが、各々６軸以上を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスポット溶接機。
5. 請求項１のスポット溶接機の第１又は第２の産業用ロボットに搭載可能な、棒状の支持部材の先端に電極チップが設けられたスポット溶接機具。