JP3734705B2

JP3734705B2 - 抵抗溶接用治具及びそれを備えた抵抗溶接装置

Info

Publication number: JP3734705B2
Application number: JP2000390480A
Authority: JP
Inventors: 正浩高橋
Original assignee: Origin Electric Co Ltd
Current assignee: Origin Electric Co Ltd
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: JP2002192353A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、対象物を高精度で把持できる治具、及びその治具を用いた抵抗溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード、特にレーザダイオードはレーザ光を発光する半導体領域とレンズとの光軸合わせを数μｍ以下の高精度で行う必要があり、この位置合わせ方法及び装置としては特公昭６１−５０７１２号公報などに開示されたものがある。これは溶接電極をＸ方向とＹ方向に溶接電極を動かして高精度に光軸合わせを行うものであり、非常に有効であるが、近年では更に高精度の光軸合わせが要求されるようになり、レーザダイオードなどのキャップ及びステムなどを把持する溶接電極のコレットチャック機構の改善が必要になってきた。つまり、特公昭６１−５０７１２号公報などに開示された方法及び装置を用いても、レーザダイオードなどのキャップ及びステムなどを把持する溶接電極の把持機構が高精度のものでなければ、レーザダイオードのキャップとステムが溶接されときに微妙なずれが生じ、抵抗溶接の行われた後のレーザダイオードが溶接前の光軸合わせの精度を保てないという問題がある。
【０００３】
このような欠点をもつ従来例について、図４と図５を用いて説明を行う。図４において、一方の被溶接物１はレーザダイオードの発光素子１ａが搭載されたステムであり、これは図示されていない他方の被溶接物であるレンズ付きのキャップと抵抗溶接される。溶接電極２は被溶接物１が自動的に又は人の手によって載置された後に把持する分割型のものであり、中央部には中空縦穴部２ａを有すると共に、中空縦穴部２ａから放射外方向に延びて外面に至る三つのスリットＳ１−Ｓ３が図面縦方向に等間隔で形成されている。中空縦穴部２ａの上側露出部は被溶接物１を受け入れるための凹部２ａ’になっており、スリットＳ１−Ｓ３が狭められていない状態ではその凹部の面積は被溶接物１の底面積よりも大きくなっている。また、溶接電極２はその半分よりも上側の外面がテーパー面となっている外面テーパー部２ｂを有する。溶接電極２の外側には、図５に示すような外面が円筒面３ａで内面に溶接電極２の外面テーパー部２ｂと反対の斜面をもつ連続した内面テ−パー部３ｂを有するテーパーリング部材３が備えられている。
【０００４】
このような構造のコレットチャック機構は、外力が加わっていない静止の状態では外面テーパー部２ｂと内面テ−パー部３ｂ間には力が加わっておらず、したがって溶接電極２の前記スリットＳ１−Ｓ３は狭まっていないので、被溶接物１を溶接電極２に対して着脱するのは容易である。この状態で被溶接物１を溶接電極２にセットした後、テーパーリング部材３を矢印上方向に上昇させ、内面テ−パー部３ｂを介して溶接電極２の外面テーパー部２ｂに加圧力を与え、スリットＳ１−Ｓ３を狭める。これにより溶接電極２は被溶接物１を把持する。そしてこのように、溶接電極２が被溶接物１を把持した状態で、図示していない上側の溶接電極に把持されたレーザダイオードのキャップのような別の被溶接物が前述公報などによる方法で位置合わせを行い、位置合わせを行った後に所定の加圧力を被溶接物間にかけ、溶接電流を流して抵抗溶接を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような構造のコレットチャック機構の場合には、溶接電極２とテーパーリング部材３とを相対的に動かさなければならないので、外面テーパー部２ａと内面テ−パー部３ａ間には力が加わったときに若干だけ図面の左右方向にずれる場合があり、また被溶接物１と図示していない上側の別の被溶接物との間に所定の加圧力を与えるときに図面の左右方向に溶接電極２とテーパーリング部材３とが偏位することがあり、このことが被溶接物の最終的な位置決めの精度を低下させ、溶接品質を低下させる原因になることがあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、本発明はテーパーリング部材に相当する中間部材に複数のスリットを設けると共に、その外側に若干の間隙をもって堅牢な円筒状外側部材を備え、前記外面テーパー部と前記内面テ−パー部間に力が加わったとき、前記中間部材のスリットが開き、その中間部材が前記円筒状外側部材に当接して中間部材と溶接電極などが横ぶれしないようにすることにより、把持精度の一層の向上を図るものである。
【０００７】
請求項１の発明は、前記課題を解決するため、被溶接物を把持するための把持部と該把持部から放射外方向に延びる複数の第１のスリットとこれら第１のスリットが延びる外面に形成された外面テーパー部とを有する溶接電極と、両端面が開口した中空状の部材であって、前記中空内部に前記溶接電極が配置され、前記溶接電極の前記外面テーパー部に対応する内面テーパー部を内側面に有すると共に、前記内面テーパー部が形成されている一方の端面から他方の端面に向かって途中まで延びる複数の第２のスリットとを有し、前記溶接電極を軸に可動するテーパーリング部材と、該テーパーリング部材の外周に位置し、前記テーパーリング部材の外径に比べて大きな内径を有する横ぶれ防止部材とを備え、前記テーパーリング部材を前進させ、前記溶接電極の前記外面テーパー部に加圧力を加えると、前記溶接電極は前記第１のスリットの幅が狭くなることにより縮径して前記被溶接物を前記把持部で把持すると同時に、前記テーパーリング部材は前記第２のスリットの幅が広くなることにより拡径して前記横ぶれ防止部材の内壁に当接すると共に、前記横ぶれ防止部材が前記テーパーリング部材の拡径を制限することにより、前記テーパーリング部材を前記横ぶれ防止部材の前記内壁に固定する抵抗溶接用治具を提供する。
【０００８】
請求項２の発明は、前記課題を解決するため、請求項１の抵抗溶接用治具を備えた抵抗溶接装置において、前記溶接電極と前記横ぶれ防止部材とを支持するベース部材と、前記溶接電極、前記横ぶれ防止部材、前記ベース部材及び前記テーパーリング部材の前記他方の端面とで形成された第１の流体室と、前記横ぶれ防止部材及び前記テーパーリング部材の側面とで形成された第２の流体室と、前記第１の流体室に対して気体又は液体からなる流体を供給又は排出する第１の流体路と、前記第２の流体室に対して気体又は液体からなる流体を供給又は排出する第２の流体路と、前記流体路に所望の加圧流体を供給し得る加圧流体供給装置とを備えた抵抗溶接装置を提供する。
【０００９】
請求項３の発明は、前記課題を解決するため、請求項２において、前記第１の流体室に流体を供給又は前記第２の流体室に流体を供給することにより前記テーパーリング部材を前進又は後退させて、前記テーパーリング部材の前記内面テーパー部と前記溶接電極の前記外面テーパー部との間に加圧力を加え、前記溶接電極は前記第１のスリットの幅が狭くなることにより縮径して前記被溶接物を把持し、前記テーパーリング部材は前記第２のスリットの幅が広くなることにより拡径して前記横ぶれ防止部材の内壁に当接すると共に、前記横ぶれ防止部材は前記テーパーリング部材の拡径を制限することにより、前記テーパーリング部材を前記横ぶれ防止部材の前記内壁に固定し、前記溶接電極が前記被溶接物を高精度で把持する抵抗溶接装置を提供する。
【００１０】
請求項４の発明は、前記課題を解決するため、請求項１の抵抗溶接用治具を備えた抵抗溶接装置において、前記溶接電極はベース部材に固定され、前記テーパーリング部材は前記ベース部材の穴を通して延びる連結棒に結合され、該連結棒は前進と後退が可能な駆動機構に結合され、前記連結棒の前進による前記テーパーリング部材の前進に伴い、前記テーパーリング部材の前記内面テーパー部と前記溶接電極の前記外面テーパー部との間に加圧力を加え、前記溶接電極は前記第１のスリットの幅が狭くなることにより縮径し、前記テーパーリング部材は前記第２のスリットの幅が広くなることにより拡径して前記横ぶれ防止部材の内壁に当接すると共に、前記横ぶれ防止部材は前記テーパーリング部材の拡径を制限することにより、前記テーパーリング部材を前記横ぶれ防止部材の前記内壁に固定し、前記溶接電極が前記被溶接物を高精度で把持する抵抗溶接装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態及び実施例】
先ず本発明の実施の形態について図１と図２を利用して説明する。図４及び図５で示した記号と同一の記号は相当する部材を示すものとする。溶接電極２は、レーザダイオードなど光デバイスのステムような被溶接物１を高精度で把持するための把持部２ａ’を備え、図４に示した構造と同様なものであり、既に説明したので簡単に説明する。溶接電極２の外面テーパー部２ｂに対応する内面テーパー部３ｂを内側面の上部側に有するテーパーリング部材３は、一方の円端面３ｃから内面テーパー部３ｂにまで延びる複数の第２のスリット３ｄとを有する。各第２のスリット３ｄの根元部分は径の大きなスリット３ｄ’となっており、弾力性を持たせている。テーパーリング部材３の他端側は円筒面３ａの直径よりも径の大きな大径部３ｅとなっており、その中央部の円周に沿って形成された円環状溝３ｆに一部分が納まったＯリング４Ａが装着されている。テーパーリング部材３は所定の間隙をもって溶接電極２の外側に配置され、上下に動けるようになっている。
【００１２】
さらに、テーパーリング部材３の外側にその外径に比べて幾分大きな内径を有する円筒状又はリング状の横ぶれ防止部材５が配置される。この横ぶれ防止部材５はベース部材６上に固定されており、比較的堅牢に作られている。したがって、外面テーパー部２ｂと内面テーパー部３ｂ間に外力が加わるとき、溶接電極２はその第１のスリットＳ１−Ｓ３の幅が狭くなることにより縮径して、被溶接物１を把持し、テーパーリング部材３は第２のスリット３ｄの幅が広くなることにより拡径して横ぶれ防止部材４の内面に当接する。テーパーリング部材３は横ぶれ防止部材４の内面に当接した時点で拡径できず、つまり横ぶれ防止部材４はテーパーリング部材３の拡径を制限することにより、固定の横ぶれ防止部材４の一定位置に規制することでテーパーリング部材３と溶接電極１の偏位を防ぎ、高精度で一定位置に把持する。なお、ベース部材６は図示されていない給電導体に接続されており、図示していないが溶接電極２とほぼ同一構造の上側の溶接電極と溶接電極２との間を流れる溶接電流を担持する通電路の一部分を形成する。
【００１３】
溶接電極２の外周面とテーパーリング部材３の内周面との間には第２のＯリング４Ｂが備えられ、ベース部材６の上面、溶接電極２の外周面、テーパーリング部材３、横ぶれ防止部材５の内周面、第１のＯリング４Ａ、第２のＯリング４Ｂで囲まれた環状の第１の流体室７が形成される。横ぶれ防止部材５にはその流体室７に通じる流路７ａが形成されている。また、テーパーリング部材３の外周面、横ぶれ防止部材５の内面、第１のＯリング４Ａ、及びテーパーリング部材３の外周面と横ぶれ防止部材５の内面との間に設けられた第３のＯリング４Ｃにより囲まれた環状の第２の流体室８が形成される。横ぶれ防止部材５には第２の流体室８に通じる流路８ａが形成されている。これら流路７ａ、８ａは図示していないが、圧搾空気供給装置又は油圧装置のような所定の加圧流体を供給し得る流体供給装置に接続され、流体室７と８に対して差動的に流体を供給、排出を行うようになっている。
【００１４】
今、流路７ａを通して加圧された空気のような流体が第１の流体室７に供給され、他方では流路８ａを通して流体が第２の流体室８から排出されると、テーパーリング部材３は上昇し、その内面テーパー部３ｂが溶接電極２の外面テーパー部２ｂに上方向と放射内方向との合成力を与え、この合成力によって溶接電極２のスリットＳ１−Ｓ３の間隙は小さくなり、溶接電極２は縮径となる。この過程ではテーパーリング部材３のスリット３ｄは広がり、テーパーリング部材３は拡径となる。そして、溶接電極２のスリットＳ１−Ｓ３が予め決められた位置まで狭まり、被溶接物１を把持するとき、テーパーリング部材３の外面が横ぶれ防止部材５の内面に当接し、テーパーリング部材３の拡径が制限されると同時に、溶接電極２に把持された被溶接物１の位置は規制される。
【００１５】
この状態で、図示していない上側の溶接電極に把持されたキャップのような被溶接物を被溶接物１に対して位置合わせすることにより、被溶接物１と他方の被溶接物との位置ずれは生じない。つまり、この実施例では横ぶれ防止部材５の働きにより溶接電極２、テーパーリング部材３の横ぶれを防止し、これにより被溶接物１を一定位置に保持できるので、高品質の溶接物を得ることできる。溶接後、流路７ａを通して第１の流体室７から流体を排出すると同時に、流路８ａを通して第２の流体室８に加圧流体を供給することにより、テーパーリング部材３が下降し、テーパーリング部材３の内面テーパー部３ｂと溶接電極２の外面テーパー部２ｂとの間の加圧力が低下し始め、それらが離れることにより、溶接電極２は元の拡径状態に戻り、溶接物を容易に取り出せるようになる。
【００１６】
次に、図２に示すような構造のテーパーリング部材３を用いた抵抗溶接装置について図３により説明する。図３において図１及び図２で示した記号と同一の記号は相当する部材を示すものとする。図３は断面図であり、見易いように溶接電極２だけに斜線を入れ、他の部材については斜線を省略している。テーパーリング部材３はその下面に固定された複数本の連結棒９により支承されており、各連結棒９はベース部材６に設けられた各穴１０を通して連結部材１１に固定されている。連結部材１１は好ましくは比較的丈夫な円板であり、その裏面中央はシリンダ機構１２のシリンダロッド１３に結合され、シリンダロッド１３の他端はピストン部材１４に結合されている。シリンダ機構１２の外筒体１５の内壁とピストン部材１４の外周面との間にＯリング４Ａが備えられている。また、シリンダロッド１３と外筒体１５の上部壁の開口面との間にはＯリング４Ｄが備えられており、シリンダ機構１２内の流体室８の流体が外部に漏れるのを防いでいる。また前記実施例と同様に、溶接電極２及び円筒状の横ぶれ防止部材５の下面は機械的に安定で堅牢なベース部材６に固定されている。ベース部材６は図示されていない給電導体に接続されており、溶接電流を溶接電極に流す通電路の一部分を形成する。
【００１７】
次にこの装置の動作を簡単に説明すると、図４で説明したような構造の溶接電極２の把持部２ａ’、中空縦穴部２ａにレーザダイオードのステムのような被溶接物１をセットした後、図示しない上側の溶接電極を下降させて被溶接物１に図示しない被溶接物を組み合わせる前に、流体路７ａを通してシリンダ機構１２の流体室７に空気又は油のような加圧流体を供給すると共に、流体路８ａを通して流体室８内の流体を排出してピストン部材１４を押し上げ、シリンダロッド１３を前進させる。これによって連結部材１１及び連結棒９を通してテーパーリング部材３を押し上げ、テーパーリング部材３の内面テーパー部３ｂが溶接電極２の外面テーパー部２ｂに所定の加圧力を与える。この加圧力によって、溶接電極２の図４に示したスリットＳ１−Ｓ３の幅が狭まって把持部２ａ’の壁と被溶接物１との間の隙間が実質的に無くなり、つまり溶接電極２が被溶接物１を把持し、このとき図２に示したテーパーリング部材３のスリット３ｄは広がってテーパーリング部材３の外面が横ぶれ防止部材５に当接する。
【００１８】
ここで、ベース部材６は床面に固定された比較的堅牢な支柱１６に支承され、ベース部材６も横ぶれ防止部材５も比較的堅牢に作られているので、テーパーリング部材３の外面が横ぶれ防止部材５に当接した時点で溶接電極２及びこれに把持された被溶接物１の位置は規制され、仮にテーパーリング部材３を駆動する機構に横ぶれが生じても、一定位置に固定された横ぶれ防止部材５により規制されるので、一定に保持される。この状態で、図示しない上側の溶接電極を下降させて被溶接物１に図示しない被溶接物を位置決めし、所定の加圧力を加えた状態で溶接電極間に溶接電流を流して抵抗溶接を行う。しかる後に、図示しない上側の溶接電極を上昇させると共に、シリンダ機構１２のピストン部材１４を下降、つまり後退させ、テーパーリング部材３を元の位置に戻す。これにより溶接電極２の図４に示したスリットＳ１−Ｓ３の幅は広がり、これに伴い把持部２ａ’も広がって溶接物を容易に取り出すことができる。このようにして抵抗溶接の１サイクルが完了する。
【００１９】
以上の実施例では溶接電極２のスリットＳを３個として説明したが、２個以上であれば幾つでも良く、また上面から見て円形のものとして説明したが、上から見て正４角形状のもので、その一対の対角線のうちの一方に一対のスリット又は双方に二対のスリットが形成され、長手方向の４面それぞれに外面テーパー部が形成されたものでも良い。この場合には、テーパーリング部材３と横ぶれ防止部材５も上面から見て正４角形状のものとなり、テーパーリング部材３はその一対の対角線のうちの一方に一対のスリット又は双方に二対のスリットをもてば良い。なお、上面から見て円形のテーパーリング部材の場合には、スリットの数は二つ以上任意でよく、その幅はスリットの数、テーパーリング部材３と横ぶれ防止部材５との間の距離などによって決められる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、テーパーリング部材に複数のスリットを設けると共に、その外側に若干の間隙をもって固定の横ぶれ防止部材を備え、溶接電極の外面テーパー部とテーパーリング部材の内面テ−パー部間に力が加わったとき、前記テーパーリング部材のスリットが開き、そのテーパーリング部材が前記横ぶれ防止部材に当接してテーパーリング部材と溶接電極などが横ぶれするのを防ぐことができるので、被溶接物の把持精度、つまり位置決め精度を一層向上させ、高品質の溶接物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る抵抗溶接装置の一実施例を説明するための図である。
【図２】本発明に係る抵抗溶接装置に用いられるテーパーリング部材の一例を示す。
【図３】本発明に係る抵抗溶接装置の他の一実施例を説明するための図である。
【図４】抵抗溶接治具の一例を説明するための図である。
【図５】抵抗溶接治具に用いられる従来のテーパーリング部材の一例を示す。
【符号の説明】
１・・被溶接物（レーザダイオードのステムなど）
２・・コレット形の溶接電極
２ａ’・・把持部２ｂ・・外面テーパー部
３・・テーパーリング部材
３ａ・・円筒面３ｂ・・内面テーパー部
３ｃ・・円端面３ｄ・・スリット
３ｅ・・大径部３ｆ・・環状溝
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ・・Ｏリング
５・・横ぶれ防止部材６・・ベース部材
７、８・・流体室９・・連結棒
１１・・連結部材１２・・シリンダ機構
１３・・シリンダロッド１４・・ピストン部材
１５・・シリンダ機構の外筒体１６・・支柱

Claims

被溶接物を把持するための把持部と該把持部から放射外方向に延びる複数の第１のスリットとこれら第１のスリットが延びる外面に形成された外面テーパー部とを有する溶接電極と、
両端面が開口した中空状の部材であって、前記中空内部に前記溶接電極が配置され、前記溶接電極の前記外面テーパー部に対応する内面テーパー部を内側面に有すると共に、前記内面テーパー部が形成されている一方の端面から他方の端面に向かって途中まで延びる複数の第２のスリットとを有し、前記溶接電極を軸に可動するテーパーリング部材と、
該テーパーリング部材の外周に位置し、前記テーパーリング部材の外径に比べて大きな内径を有する横ぶれ防止部材と、
を備え、前記テーパーリング部材を前進させ、前記溶接電極の前記外面テーパー部に加圧力を加えると、前記溶接電極は前記第１のスリットの幅が狭くなることにより縮径して前記被溶接物を前記把持部で把持すると同時に、前記テーパーリング部材は前記第２のスリットの幅が広くなることにより拡径して前記横ぶれ防止部材の内壁に当接すると共に、前記横ぶれ防止部材が前記テーパーリング部材の拡径を制限することにより、前記テーパーリング部材を前記横ぶれ防止部材の前記内壁に固定することを特徴とする抵抗溶接用治具。
請求項１の抵抗溶接用治具を備えた抵抗溶接装置において、
前記溶接電極と前記横ぶれ防止部材とを支持するベース部材と、
前記溶接電極、前記横ぶれ防止部材、前記ベース部材及び前記テーパーリング部材の前記他方の端面とで形成された第１の流体室と、
前記横ぶれ防止部材及び前記テーパーリング部材の側面とで形成された第２の流体室と、
前記第１の流体室に対して気体又は液体からなる流体を供給又は排出する第１の流体路と、
前記第２の流体室に対して気体又は液体からなる流体を供給又は排出する第２の流体路と、
前記流体路に所望の加圧流体を供給し得る加圧流体供給装置と、
を備えたことを特徴とする抵抗溶接装置。
請求項２において、
前記第１の流体室に流体を供給又は前記第２の流体室に流体を供給することにより前記テーパーリング部材を前進又は後退させて、前記テーパーリング部材の前記内面テーパー部と前記溶接電極の前記外面テーパー部との間に加圧力を加え、前記溶接電極は前記第１のスリットの幅が狭くなることにより縮径して前記被溶接物を把持し、前記テーパーリング部材は前記第２のスリットの幅が広くなることにより拡径して前記横ぶれ防止部材の内壁に当接すると共に、前記横ぶれ防止部材は前記テーパーリング部材の拡径を制限することにより、前記テーパーリング部材を前記横ぶれ防止部材の前記内壁に固定し、前記溶接電極が前記被溶接物を高精度で把持することを特徴とする抵抗溶接装置。
請求項１の抵抗溶接用治具を備えた抵抗溶接装置において、
前記溶接電極はベース部材に固定され、前記テーパーリング部材は前記ベース部材の穴を通して延びる連結棒に結合され、該連結棒は前進と後退が可能な駆動機構に結合され、前記連結棒の前進による前記テーパーリング部材の前進に伴い、前記テーパーリング部材の前記内面テーパー部と前記溶接電極の前記外面テーパー部との間に加圧力を加え、前記溶接電極は前記第１のスリットの幅が狭くなることにより縮径し、前記テーパーリング部材は前記第２のスリットの幅が広くなることにより拡径して前記横ぶれ防止部材の内壁に当接すると共に、前記横ぶれ防止部材は前記テーパーリング部材の拡径を制限することにより、前記テーパーリング部材を前記横ぶれ防止部材の前記内壁に固定し、前記溶接電極が前記被溶接物を高精度で把持することを特徴とする抵抗溶接装置。