JP3104834B2 - スポット溶接ガン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，スポット溶接ガンが産
業用ロボット等によって移動し，ガンの姿勢変化に応じ
て軽快なイコライズ動作のための重量バランスが取れる
ように，また移動時に，慣性負荷によりイコライズ軸に
沿って上下に振動するのを防止する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年，スポット溶接用ロボットガンの動
作は，ますます高速になり，一方また自動車パネル等の
ワーク板厚は，ますます薄くなってきているのが現状で
ある。

【０００３】Ｃガンを高速に移動させて自由自在にコン
トロールしながら，Ｃガンの電極チップ開放中心位置
を，ワークの打点位置に正確に一致させるためには，Ｃ
ガンの可動部重量や溶接ケーブル等の慣性負荷により，
イコライズ軸にそって振動しないように，ワークや治具
への干渉をさける必要がある。一般的にはその干渉を防
止するための対策としてエアシリンダ等によるロック手
段がとられてきた。

【０００４】このエアロック手段はガン姿勢の変化，つ
まり下向き，上向き，水平向き，斜め向き等に合わせ
て，その重量負荷に釣り合う方向にエア圧力を作用させ
た状態で，Ｃガンの重量バランスを確保してガンの自重
による慣性衝撃を防ぎ，ワークの変形を防止するもので
ある。

【０００５】この従来装置には，たとえば，実公平２−
４４９４５号公報に記載されたように，溶接ガンに加わ
る重量負荷の大部分を打ち消す方向に流体圧を与えられ
るバランスシリンダを設け，このバランシングシリンダ
のエア供給回路に，重量負荷のバランス調整をバランシ
ングシリンダの設定内圧の増減，方向切り換えにより行
い，しかもその内圧を溶接作業路の溶接ガンの姿勢変化
に応じて外部からの電気信号により切り換えるようにし
たイコライズ装置が知られている。また，ハンドリング
時に沿って振動するのを防止するためにはエアシリンダ
でロックすることも一般的に知られているところであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように，スポット
溶接用ロボットガンの重量バランスをとる場合，一般に
エアシリンダ等のアクチュエータを使用した場合にガン
の重力に応じてエアの設定圧を変えていたが，エア特有
の排気抵抗等による動作スピードの限界とか信号動作時
間のタイムラグとかで高速を目的としたモータ加圧によ
る電動モータガンには不向きであった。また，エア源も
必要である。

【０００７】また，電動モータによる加圧駆動のような
高速打点が可能なモータガンは，できるだけ沢山の打点
をスポット溶接することが可能であるが，この特長を生
かすためにはあらゆる打点姿勢に対応した重力バランス
が取れる方法が必要であった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は，産業用ロボッ
ト等の自動装置にイコライズ機構を介して取りつけられ
たスポット溶接ガンにおいて，前記溶接ガンの重量をバ
ランスさせるための弾性手段および開放時のガン可動部
を位置決めするための弾性手段を備え，前記重量をバラ
ンスさせるための弾性手段にはその附勢力が一定のスト
ローク範囲内で働くように規制するストッパ手段を設
け，しかも前記位置決め用の弾性手段を，ポイントホル
ダ側またはガンアーム側と，溶接ガンを支持する固定ブ
ラケットとの間に設けた。こうすることで，従来のよう
に，エアシリンダなどのアクチュエータを使用せずに，
簡単な手段によりガン姿勢に対する全方向へのガン重量
バランスを確保し，ハンドリング時のイコライズ軸方向
の振動を防止し，確実な位置決めが得られる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の実施例を示す。図２は本発明
ガンを正面から見た図である。図中において，１はスポ
ット溶接用ロボットガンを示す。２はロボットのアーム
の先端に取付けられた固定ブラケットで，溶接トランス
Ｔとガン本体とを支持するものである。３はロボットガ
ンをフローテング可能に支持するイコライズ機構で，固
定ブラケット２の両肩の支持板４及び支持板５に２本の
ガイドロッド６が固着され，このガイドロッド６が固定
ブラケット２の軸受け７を移動可能に貫通してガン本体
が支持されている。また固定ブラケットの軸受け７の上
側には，ガン重量負荷に釣り合う方向に附勢力を作用さ
せる弾性部材８が設けられている。

【００１０】この場合，弾性部材８は前記収納部１２の
両側に挿入されストッパ１４及びストッパ１５がスプリ
ング受け２５とネジ２６の間によって位置調整すること
でスプリングの附勢力が任意に調整できるようになって
いる。これにより一定ストローク範囲内のスプリング力
のみ働くようにしてある。すなわち，所定位置に挿入さ
れたスプリング８のストッパ１４及びストッパ１５は，
ガン重量負荷に釣り合う方向に附勢力を効かすようにス
プリング８を収納部１２の両側から挟み込むように配置
されている。

【００１１】また，固定ブラケット２の両サイドに設け
たガイドロッド６の下側には，電極側に開口した切り込
みミゾをもった弾性部材収納部１３が設けられていて，
その収納部内に弾性部材１１が収納されている。この弾
性部材の役目は，ロボットによってガンが移動中にイコ
ライズ軸方向にガンアーム等が動かないように，電極を
開放した時にポイントホルダ９と，この弾性部材１１の
ストッパ１０とが係合して電極ストロークをしっかり位
置決めする。つまり弾性部材１１は電極を開放したロボ
ットハンドリング動作時に，スプリング押さえ２４がス
プリング１１のストッパ１０を押圧しスプリング力を効
かせ溶接ガンの可動部をロックする。

【００１２】すなわち，ポイントホルダ９に設けられた
スプリング押さえ２４が電極駆動時に，弾性部材収納部
１３に設けた長手方向の切り込みミゾＵに直角方向から
進入可能なように移動し，押さえのスプリング力で電極
動作をロックしイコライズ軸方向に振動するのを防止す
る。また，溶接時には押さえのストッパ１０からポイン
トホルダ９のスプリング押さえ２４が外れるようにし
て，イコライズ動作に支障を来さないようにしてある。

【００１３】１６はＬ形又はＣ形のガンアームで，この
アームの一方にエアシリンダ又は電動モータ１７等の加
圧アクチュエータが固定されている。電動モータ１７の
回転力を往復直線運動に変換する，ボールナット１８に
ボールネジを組み込んだ電極駆動軸１９が前記モータの
動力を伝達する動力伝達機構２０を介して電極駆動軸１
９の先端に設けた電極を移動する。前記加圧アクチュエ
ータは，溶接機本体側に取付けられたベース板２１にユ
ニット化したものである。

【００１４】図１及び図２では電極を省略したが，図３
以降の図面に示すように，一方の電極２２は電極駆動軸
１９のポイントホルダに固着され，他方の電極２３は電
極２２に対向してガンアーム１２の他端に固着されてい
る。

【００１５】図２には通電経路として溶接トランスの両
極の二次端子ａからブスバー２７を介して電極駆動軸の
電極側およびガンアームの電極側に連結される可動導体
２８を示す。

【００１６】以下，本発明の動作を説明する。図３及び
図４はガンの姿勢が下向きの場合の動作原理を示す。図
３は下向きのロボットガン１を開放した状態にある。こ
の場合，可動側の電極２２が加圧装置１７により引き戻
され，ポイントホルダ９のスプリング押さえ２４が振れ
止め用の弾性部材１１のストッパ１０に当たって押圧す
ると，その押さえのスプリング力で可動側の電極２２が
ロックされ，イコライズ軸方向にガンアームが振動しな
いようにしっかり位置決めされる。つまり，重力バラン
ス用のスプリング８には振れ止め用のスプリング１１よ
り３〜５倍の強さのものが使用され，この時のガン全体
の重力バランスは弾性部材８のストッパ１４がスプリン
グ受け２５に当たり，スプリング８をたわませその反力
でガン重量に対しバランスした状態になる。この状態か
らロボットハンドリングを開始することになる。

【００１７】図４は，ロボットハンドリングからロボッ
トガンを打点位置に移動した後の加圧した状態を示す。
この場合，ガンアーム側の電極２３が先行してワークに
当接し，電極２２がワークの上から加圧方向に移動する
と，ポイントホルダ９のスプリング押さえ２４が弾性部
材１１のストッパ１０から離れ，イコライズ運動時の抵
抗を小さくし動きを軽くする。

【００１８】上記のスプリング８はガン姿勢が垂直（下
向き）から水平（横向き）に変わった時は，スプリング
力を収納部１２内へ封じ込めることになり，バランスし
た状態になるようスプリング力を配分する。すなわち，
図３の垂直状態から水平状態のスプリング力の変化を比
較すると，垂直の場合，たとえばガンの自重が５０Kgと
した場合，一方のスプリング８の力は他方のスプリング
１１の力１０Kgとガン自重５０Kgに対し，６０Kgの附勢
力でバランスを保持する。

【００１９】一方，水平状態では，摩擦抵抗５Kgとスプ
リング１１の１０Kgの力に対し，スプリング８の力１５
Kgの力でバランスするような状態の位置に移動する。つ
まり，スプリング８の附勢力はストッパ１４，１５が弾
性部材収納部１２の両側において封じ込められ，イコラ
イズ動作に対応できる。

【００２０】上記の状態で電極２３がワークに接するま
でロボットのテーチングにより移動し，イコライズ動作
に入ると，スプリング１１の附勢力は内部に封じ込めら
れるので，スプリング８は重力とバランスしており，軽
い力でイコライズが可能となる。

【００２１】上記の実施例においてはポイントホルダ９
が振動防止用の弾性手段１１のストッパ１０を押さえて
いるのに対し，図５のバリエーションでは弾性手段１１
がガンアーム１６を押さえて振動を防止する例である。
同図（Ａ）〜（Ｂ）はガンの向きを示す。

【００２２】図６の概要は，また他のバリエーションと
して振動防止用の弾性手段１１がポイントホルダ９をロ
ボットハンドリング時及び加圧溶接時にも押さえるタイ
プを示すものである。この場合，スプリング１１にはス
トッパ１０を使用せずとも前述した実施例と同様の作用
が得られる。

【００２３】

【発明の効果】以上，本発明はによれば，産業用ロボッ
ト等の自動装置にイコライズ機構を介してロボットガン
を搭載し，その溶接ヘッドを溶接位置に柔軟に移動させ
て溶接する場合に，ガン本体と固定ブラケットとの間に
重量バランス用の弾性手段８と，振動防止用の弾性手段
１１を設けたことで，電極を開放したロボットハンドリ
ング動作時に，弾性手段１１を押圧し附勢力を効かせ可
動側の電極をしっかり位置決めすることができ，しかも
溶接時には押えの弾性手段１１から開放され、イコライ
ズ動作を軽くすることができる。また，本発明はガン重
量バランスをとる場合，弾性手段の附勢力が一定のスト
ローク範囲内でしか働かないように規制することによっ
てあらゆる打点姿勢（全方向）に対応した重力バランス
が取れると共に，ハンドリング時にイコライズ軸にそっ
て振動するのを防止でき，しかもエアシリンダを一切使
用しないから，前述した従来のようなタイムラグがなく
なり，電動ガンによる高速打点が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の１実施例で，垂直状態のスポット
溶接ガンの側面図である。

【図２】本発明装置の正面図である。

【図３】本発明装置の動作原理で，開放した垂直状態の
側面図である。

【図４】本発明装置の動作原理で，加圧した垂直状態の
側面図である。

【図５】本発明装置の他の実施例で，ガンの姿勢変化を
示す側面図である。同図（Ａ）は下向きのガン，同図
（Ｂ）は水平向きのガン，同図（Ｃ）は上向きのガンを
示す。

【図６】本発明装置の他の実施例を示す側面図である。

【符号の説明】

１ ロボットガン １１ 弾性手段
（スプリング） ２ 固定ブラケット １２ 弾性部材収
納部 ３ イコライズ機構 １３ 弾性部材収
納部 ６ ガイドロッド １４ ストッパ ８ 弾性手段（スプリング） １５ ストッパ ９ ポイントホルダ １６ ガンアーム １０ ストッパ １７ 電動モー
タ １８ ボールナット １９ 電極駆動
軸 ２０ 動力伝達機構 ２１ ベース板 ２２ 電極 ２３ 電極 ２４ スプリング押さえ ２５ スプリング受け ２６ スプリング調整ネジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 神崎 孝之 (56)参考文献 特開 平７−164155（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−204860（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−169273（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−60674（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−184676（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 11/11 B23K 11/24

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 産業用ロボット等の自動装置にイコライ
   ズ機構３を介して取りつけられた溶接ガンにおいて，前
   記溶接ガンの重量をバランスさせるための弾性手段８お
   よび開放時のガン可動部を位置決めするための弾性手段
   １１を備え，前記重量をバランスさせるための弾性手段
   ８にはその附勢力が一定のストローク範囲内で働くよう
   に規制するストッパ手段１５を設け，しかも前記位置決
   め用の弾性手段１１を，ポイントホルダ９側またはガン
   アーム１６側と，溶接ガンを支持する固定ブラケット２
   との間に設けたことを特徴とするスポット溶接ガン。
2. 【請求項２】 開放時のガン可動部を位置決めするため
   の弾性手段１１にはイコライズ動作時にその附勢力が影
   響しないように規制するためのストッパ手段１０を設け
   たことを特徴とする請求項１のスポット溶接ガン。