JP2860873B2 - ガン加圧駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，２つのガンアームの主
軸部を加圧アクチュエータにより回動して被溶接物を相
対する電極間で挟持し，これに溶接に必要な加圧力と電
流を与えて圧接するＸタイプのロボット用スポット溶接
ガンの電極加圧駆動方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，この種のＸタイプの溶接ガンの電
極加圧駆動方式には，たとえば特開平３−２０７５８０
号に開示された装置が提案されている。この装置は二つ
のガンアームがそれぞれの端部に電極を有し，この電極
を相互に動かす電動モータに接続され，この電動モータ
によって前記電極が被溶接物を加圧することを可能と
し，その後，被溶接物を開放するための始動を行うと，
前記電極を被溶接物から完全に離隔するクラッチが前記
モータの回転力の一部を使用して，双方の方向に解放走
行させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，叙述し
た溶接ガンは，次のような性能上の問題点があげられ
る。

【０００４】電動モータの回転を一旦ボールネジで中
継して直線運動に直し，さらに回転運動に戻してガンア
ームに伝えているため，加圧駆動の効率が必ずしも理想
的とは言えない。

【０００５】ボールネジのスパッタ避けカバーに完全
なものがなく，スパッタの侵入やグリスの漏洩対策が必
要となり，その設計寿命をクリアすることが難しい。

【０００６】電動モータの本体が後方に飛び出すの
で，ロボット本体に干渉しないようにガンブラケットの
ロボット取付け面を後方に下げざるを得ず，その結果，
重心位置がロボット手首の回転中心から遠くなり，ロボ
ットの許容曲げトルク以下に納まらなくなる。

【０００７】打点毎に変化するガン方向姿勢（上向き
−水平−下向きなど）に応じて重力バランスをとる機能
になっていないので，被溶接物を変形させる心配があ
る。

【０００８】片側のガンアームが被溶接物に当接する
とクラッチをスリップさせることで，必要以上の力で被
溶接物が変形することを防いでいるが，クラッチの摩耗
板の摩耗による寿命が心配である。

【０００９】また，発熱量が大きくなるので，クラッ
チの容量も大きくせざるを得ない。

【００１０】片側のガンアームが解放時にストッパに
当接してから，残りのガンアームの解放の動きが完了す
るまでクラッチがスリップし続けるから，クラッチの摩
耗板の摩耗による寿命が心配であり，発熱量が大きくな
るのでクラッチの容量も大きくなる。またガンの姿勢変
化つまり任意角度に応じた微細なイコライズ調整が難し
い。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は，上記の問題を
解決するために次のような技術的手段を講じてある。

【００１２】すなわち，その先端に相対向する電極を有
する二つのガンアームを，ガンブラケットに対し回動自
在に連結したＸタイプのスポット溶接ガンにおいて，前
記電極間に溶接に必要な加圧力を与える場合に，前記ガ
ンアームを回動自在に連結する主軸部に減速機を組み込
み，この減速機を介して電動モータの前記加圧力のため
のトルクを電極間に伝達するようにしたことを主要な特
徴とする。

【００１３】先端に相対向する電極を有する二つのガン
アームを回動自在に連結した主軸部に組込まれた減速機
の出力側と本体ケース側に各アームがそれぞれ固定した
ことを特徴とする。

【００１４】減速機構の入力軸に電動モータまたは減速
機付モータから電極加圧力のためのトルクを入力するこ
とを特徴とする。

【００１５】電動モータは何れか一方のガンアームに固
定するか，又は主軸部を回動自在に支持するガンブラケ
ットに固定することを特徴とする。

【００１６】電動モータの出力軸からはクラッチを仲介
して必要なイコライズ動作を片側アーム側に入力するこ
とを特徴とする。

【００１７】電動モータを減速付きモータにして主軸部
の減速機で２段減速を可能としたことを特徴とする。

【００１８】主軸部の減速機の入力軸に電動モータを直
結したことを特徴とする。

【００１９】

【作用】そして，本発明の方式は，Ｘタイプのロボット
ガンの主軸部として減速機をそのまま使用するから，電
動モータを抵抗溶接機を構成する電極加圧装とイコライ
ズ装置とを１個の電動モータに連動させる場合に，イコ
ライズ装置の動作を弾性部材と前記モータからクラッチ
を仲介して行うことで，電極の動きにムダのない最適な
電極ストローク量を制御することができる。

【００２０】また加圧力等の伝達方式がすべて回転運動
でできるので，加圧駆動効率が良い。したがって，スパ
ッタよけのカバーを完全に近くできるので，スパッタの
侵入を防ぐことができ各使用機器の設計寿命どおりの寿
命をクリアできる。また，主軸部が減速機であり耐久性
を飛躍的に向上する。また，ロボット移動中にもガタ付
くのを押さえることができ，位置決め精度を保持するこ
とができる。また，ガン開放位置を任意に変化させるこ
とで，アーム側電極の減り代に応じて開放代も容易に調
節することができる。また，現状の一般的なロボットの
可搬重量値及び許容トルク値でも電動式溶接ガンを無理
なく搭載できる。

【００２１】

【実施例】図１は，本発明装置の実施例を示す平面図で
ある。図２は側面図である。図３は背面図であり，図４
は図２のＸ−Ｘ矢視断面図である。

【００２２】図の１はＸタイプのロボット溶接ガンであ
る。ロボット側に取付けられるガンブラケット２に，主
軸部３を中心にガンアーム４及びガンアーム５が開閉動
作するように取付けられている。一方のガンアーム５に
加圧アクチュエータとして電動モータ６が取付けられて
いる。

【００２３】この実施例では電動モータ６は下アーム５
に取付けられ，各ガンアームの先端に設けた電極７，電
極８により挟持される被溶接物Ｗに対し溶接に必要な加
圧力を与えるものである。

【００２４】上アーム４は減速機９の本体ケース１０に
ボルトＢ₁で固着されている。下アーム５は減速機９の
出力軸１１にボルトＢ₂で固着される。減速機９の入力
ギア１２には片側に設けたギアボックス１３の内部に収
納された入力側歯付ベルト用ギア１４が取付けられる。

【００２５】下アーム５の両側面に設けられた軸受け支
持部材１５とギアボックス１３の仕切り板１７の内側の
ガンブラケット２にはベアリング軸受け１６を介してイ
コライズ用扇ギア１８が回動自在に支持される。また入
力ギア１２と前記支持部材１５の内径との間にもベアリ
ング軸受１９けを介在して回動自在に支持される。

【００２６】下アーム５の反対側面に設けた軸受け支持
部材１５はベアリング軸受け１６を介してブラケット２
に回動自在に支持される。

【００２７】入力側歯付ベルト用ギア１４には電動モー
タ６の出力軸に設けた加圧駆動用歯車２０からのタイミ
ングベルト２１が連結される。

【００２８】前記扇ギア１８は電動モータ６の出力軸の
イコライズ用歯車２２と噛み合っていて，モータ出力軸
側に設けたクラッチ２３を仲介して連結される。

【００２９】各電極への通電用二次回路を構成するシャ
ント（図省略）はアーム部の空間内に配置されていて，
電極駆動軸の直線運動方向に自由度をもって可動する可
撓性のＵ字形銅板から構成された導電部材である。溶接
トランス２８の二次端子２９及び二次端子３０にそれぞ
れ取付けられた二次側ブスバー３１及び二次側ブスバー
３２から各ガンアーム側へそれぞれ接続されている。

【００３０】図５はガンの姿勢が水平→下向き→裏返し
または斜め４５度など任意の方向姿勢に変化した場合
の，ガン重量バランスを確保するための手段としてイコ
ライズ用扇ギア１８のストッパ２４の動作及び停止位置
を示す例である。この場合，電動モータの回転力をクラ
ッチ動作により扇ギアを回転し，イコライズスプリング
２７の引張力を変化させてガン姿勢に応じたガン重量バ
ランスを保持する。

【００３１】図２及び図５において，イコライズ用扇ギ
ア１８には突起したストッパ２４が設けてある。このス
トッパ２４はガンブラケット２に設けたストッパ２５と
係合すると共に，ストッパ２５と下アーム５に設けたス
トッパ２６とも係合する。

【００３２】ストッパ２４の両側にはガンブラケット側
に固着されたイコライズ弾性手段としてスプリング２７
が取付けられている。たとえばガン姿勢が図５に示すよ
うに水平方向から下向き，そして裏返しに方向姿勢と変
化する場合に電動モータ６の回転運動でイコライズ用扇
ギア１８がイコライズスプリング２７の附勢力に抗して
回転し，突起したストッパ２４のストッパ位置が決定さ
れ，ガン姿勢変化に応じたガン重量バランスを保持する
ようになっている。

【００３３】今，ガン方向姿勢が水平状態で加圧駆動す
る場合は，ガン加圧信号により電動モータ６を作動する
と，この電動モータからの回転力が加圧駆動用歯車２０
からタイミングベルト２１を介して主軸部に組み込まれ
た減速機９の入力側歯付ベルト用ギア１４を経て出力軸
１１を回転すると同時に，本体ケース１０に固定された
上アーム４も回転を開始する。

【００３４】この場合，一般には上アーム４と下アーム
５が主軸部３を中心に同時に回転するが，被溶接物Ｗか
ら加圧ストロークの短い方の下アーム側の電極８が先行
して被溶接物Ｗの下側に当接し，その上から電極７の加
圧が開始する。もちろんこの時，クラッチ２３を仲介し
てイコライズ歯車２２の回転力を扇ギア１８に伝達し，
ストッパ２４の位置がストッパ２５から予め設定された
Ａ点の位置に移動してイコライズスプリング２７の引張
力を強めて下アームの電極８をワーク側に押上る方向に
イコライズ力を附勢し，水平状態のガン重量バランスを
確保する。

【００３５】一方，ガン姿勢が下向きに変化した場合
は，クラッチ２３を仲介して扇ギア１８を回転させスト
ッパ２５の位置から予め設定されたストッパ２４の位
置，Ｂ点に移動しイコライズスプリングの引張力を変化
させる。

【００３６】裏返しの場合はストッパ２４をＣ点に移動
させる。このように，扇ギアのストッパ２４を必要なイ
コライズ力に応じて所定位置に少しづづ移動停止するこ
とで，ガン姿勢が打点毎にいろいろな角度に変化しても
これに応じたスプリング引張力を確保しガン重量バラン
スをとるものである。

【００３７】ロボットがガンを移動する時，つまり電動
モータ６を逆回転することにより，その動力を加圧駆動
用歯車２０及びタイミングベルト２１を経て入力側歯付
ベルト用ギア１４が本体ケース１０及び出力軸１１に伝
達し，上下二つのガンアーム４及びガンアーム５を開い
て電極７及び電極８を解放する。もちろんこの時，クラ
ッチ２３が結合して扇ギアを逆回転すると，ストッパ２
４の位置が，Ｄ位置に下がり，ガンブラケット２に固定
されたストッパ２５に当たると同時に，イコライズスプ
リング２７のスプリング力が弱まって，下アームが主軸
を中心に開いたときストッパ２６もガンブラケット２に
固定されたストッパ２５を挟み込んでガン全体が動かな
いようにイコライズ機構を完全にロックする。

【００３８】この場合，過大負荷がかかるとクラッチ２
３がスリップするので発熱等の不具合を発生せずに円滑
なイコライズ動作を得ることができる。

【００３９】他の実施例として考えられることは，イコ
ライズ弾性手段としてスプリング３３を追加すること
で，下アーム側の開き代もたとえば電極チップの減り代
に応じて任意に設定が可能である。

【００４０】次に図では省略したが，扇ギアをガンブラ
ケットに固定した場合，先行アームがワークへの当接時
と開放ストッパへの当接時にクラッチの電流値を調整し
たり，スリップさせることも可能である。また電動モー
タを主軸兼用の減速機の入力ギアに直結した場合，電動
モータは偏平タイプのモータを使用すれば主軸部３が大
きくならない。

【００４１】次に，かかる構成による本発明装置の動作
を説明する。まず，本発明装置のガンは溶接作業に必要
な動作及び速度が予めロボットにティーチングされ，そ
のティーチングされたプログラムに従って再現操作され
るものである。

【００４２】イコライズ装置の動作及びガン開放時とガ
ン姿勢変化時の押さえ板の動作タイミングも予めプログ
ラムに記憶される。

【００４３】ロボットがガンを解放した状態で目標位置
までガンを移動する時は，扇型ギアが図５に示す位置に
移動してストッパ２５をストッパ２４とストッパ２６と
で挟み込んでガン本体がガタつかないようにロックし，
実質的に電極開放時のガン位置決めを行う。

【００４４】ガンが打点位置に送られると，ガン加圧指
令信号により電動モータ６が作動すると同時に，クラッ
チ２３の出力軸が結合し，電動モータの回転力はタイミ
ングベルト２１を経て減速機９に伝達され上アーム４お
よび下アーム５の主軸部３を回転し駆動し，電極加圧動
作を開始する。もちろんこの時，クラッチ２３を仲介し
てイコライズ装置の扇ギア動作も行われストッパ２４が
移動し停止位置が決まる。

【００４５】このようにたとえば，ガン姿勢が下向きの
場合はストッパ２４はＢ点に停止位置が決まり，水平の
場合はＡ点に，また裏返しの場合はＣ点に停止する。さ
らには斜め４５°などガンの任意角度をもった方向姿勢
変化に応じてストッパ２４の停止位置を少しづつ変化さ
せることで，イコライズ動作に必要なイコライズスプリ
ング２７の引張量を自動的に変化させ，ガン重量バラン
スを容易に保つことができ，溶接品質を一様に安定させ
ることができる。

【００４６】一方，一連の溶接作業動作からガンを開放
し次のポジションへロボットが移動する時は，その開放
指令信号により電動モータ６を逆回転すると同時にクラ
ッチ２３を仲介して扇ギア１８を逆転し電動モータから
減速機９の入力ギア１２に伝達し，ガンアーム４及びガ
ンアーム５の主軸部を相互に開放方向へ動作し両電極
７，８を戻す。さらに扇ギアのストッパ２４と下アーム
側のストッパ２６とが固定側のストッパ２５に当接する
ことで電極位置決めを完了する。次へのガン移動が開始
される。以上が本発明装置のイコライズ動作の説明であ
る。

【００４７】タイミングベルト２１及びイコライズ用扇
ギア１８等の部品を交換する時もギアボックス１３のエ
ンドカバーを外すことで容易に行うことができる。

【００４８】

【発明の効果】以上で説明したように，本発明の方法に
よれば，従来装置においては一つの電動モータで電極加
圧動作及びイコライズ動作を最適な配分ストローク量で
行うことができる。また，本発明によれば，ガン姿勢が
打点毎に下向き，横向き，上向きといろいろ変化しても
充分に重量バランスを保つことができる。また電極減り
代調整を含む電極位置決め精度の問題が減殺する。ま
た，モータ回転運動をボールネジ及びボールネジナット
により直線運動に変換することがなく，減速機の利用で
ガンアームの開閉動作の動力伝動効率が良好になる。

【００４９】主軸部に減速機を組み込むことにより従来
のようにボールネジに付着するスパッタ付着防止対策が
無用となり，耐久性及び設計寿命計算上，実際の寿命を
延長することができる。また，モータ配線も電極の加圧
動作と無関係に行うことができるほか，電動モータ長が
溶接トランスに平行に配置することで，ロボット手首側
へ突き出すようなことがなく，干渉問題もなくなり，ガ
ン全体の外形寸法が最小になる。

【００５０】主軸部として市販の減速機を使用できるの
で，ガン本体がガンブラケットから容易に外すことがで
きる。またガンの部品組み換えやメンテナンスが容易に
なり，モータガンの低廉化を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するための装置をＸタイプの
ロボット溶接ガンに応用した場合のガン全体の平面図で
ある。

【図２】本発明装置の側面図である。

【図３】本発明装置の背面図である。。

【図４】図２のＸ−Ｘ矢視断面図である。

【図５】本発明装置のイコライズスプリングガン重量調
整手段のストッパの位置変化を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ロボット溶接ガン ２１ タイミン
グベルト ２ ガンブラケット ２２ イコライ
ズ用歯車 ３ 主軸部 ２３ クラッチ ４ ガンアーム（上アーム） ２４ ストッパ ５ ガンアーム（下アーム） ２５ ストッパ ６ 電動モータ（加圧アクチュエータ）２６ ストッパ ７ 電極 ２７ イコライ
ズ弾性手段 ８ 電極 ２８ 溶接トラ
ンス ９ 減速機 ２９ 二次端子 １０ 本体ケース ３０ 二次端
子 １１ 出力軸 ３１ 二次側
ブスバー １２ 入力ギア ３２ 二次側
ブスバー １３ ギアボックス ３３ イコラ
イズ弾性手段 １４ 入力側歯付ベルト用ギア １５ 軸受け支持部材 １６ ベアリング軸受け １７ 仕切り板 １８ イコライズ用扇ギア １９ ベアリング軸受け ２０ 加圧駆動用歯車

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その先端に相対向する電極を有する二つ
   のガンアームを，ガンブラケットに対し回動自在に連結
   したＸタイプのスポット溶接ガンにおいて，前記電極間
   に溶接に必要な加圧力を与える場合に，前記ガンアーム
   を回動自在に連結する主軸部に減速機を組み込み，この
   減速機を介して電動モータの前記加圧力のためのトルク
   を電極間に伝達するようにしたガン加圧駆動方法。