JP3815617B2 - スポット溶接法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はスポット溶接法にかかり、なかでも、溶接すべき箱型であって内部に被溶接点が存在する被溶接物をテ−ブル上に載置したままで先端に溶接チップを具えるスポットガン本体を横向き姿勢で用い、このスポットガンに交換自在に接続されるシャンクを溶接すべき被溶接物内の被溶接点の位置又は部位に応じて選んで交換する一方、これに併せて被溶接物をのせているテ−ブルを昇降させてスポット溶接するスポット溶接法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スポット溶接法は、点溶接ともいわれ、重ね合わせられた２枚の金属板などを銅又は銅合金の棒状の電極の間ではさみ、強く加圧しながら、短時間大電流を流し、接触面に碁石状の跡をつけながら接合する溶接法である。（昭和４５年１月１５日発行、日刊工業新聞、金属材料辞典３５４頁参照）また、使用目的に応じて各種のスポット溶接機も知られ、形態の上から卓上型、定置型、ポ−タブル型が知られている。さらに、ポ−タブル型の変形の一つとしてバ−スポット溶接機を用いる溶接技術も知られている。
【０００３】
これらの中で最も一般的で普及しているスポット溶接機が定置型であって、定置型は通常電極加圧部又は溶接ヘッドといわれる溶接ガンを動かすことなく、一定のところに定置されるから定置型といわれるのであって、この溶接機では、溶接すべき被溶接物を溶接機のところまで移動させなければ溶接できないものである。また、定置型溶接機に対し、被溶接物を固定し移動させることなく、電極加圧部又は溶接ガンを移動させて溶接する溶接機がポ−タブル型としても提案されている。
【０００４】
また、ポ−タブル型の変型として知られるバ−スポット溶接は、棒状ポ−タブル電極に対し板状のバックバ−電極を対応させ、これら電極の間で被溶接物をはさんで加圧通電してスポット溶接するものである。
【０００５】
また、本発明者らはかねてから、銅又は銅合板から成るテ−ブル電極の上に被溶接物をのせる一方、棒状の電極を上方から垂直に下降させることにより、棒状の上部電極と下部のテ−ブル電極の間で被溶接物をはさんで加圧通電してスポット溶接するスポット溶接機を提案し、この溶接機についての開発、研究を現在でも中断させることなく続けている。しかし、この型式のスポット溶接機は、通常、下降する棒状電極とこれを昇降させるエア−シリンダは支柱で支持され、溶接のときには、支柱に沿って棒状電極やエア−シリンダを上下動させ、テ−ブル電極の上の被溶接物を加圧、通電してスポット溶接をおこなうものも知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この先に提案したスポット溶接機による溶接では、棒状電極やそのエア−シリンダなどを上下動させて被溶接物を加圧するため、被溶接物の形状や構造に応じてその間の位置を調節する動きが大掛かりになる。また、支柱には棒状の電極のほかにそれを垂直方向に加圧するエア−シリンダなどの加圧機構が設けられているため、支柱や加圧機構を動かすのに多大な動力が必要となるのが一つの欠点である。また、この棒状電極、支柱および加圧機構などの上下動はその昇降ストロ−クが大きく、このために、例えば、箱などの被溶接物内に溶接すべき被溶接点があるときには、被溶接物の箱をその開口部が横向き（側方）になるようテ−ブル電極上において溶接することになり、このときに棒状電極、支柱および加圧機構を上下動させる昇降ストロ−クが側方の開口部の拡がりによって制限されるため、箱などの被溶接物内に存在する被溶接点の溶接には適さないという問題が生じる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記欠点の解決を目的とし、具体的には、テ−ブルの上に箱などの被溶接物をのせて溶接するときに、その開口部が側方か上方のいずれかに向くことに着目し、何れにしてもテ−ブル上で先端に溶接チップを具えるスポットガン本体を横向き姿勢で加圧通電して溶接する方法を提案することを目的とする。
【０００８】
すなわち、本発明方法は、箱型の被溶接物をその開口部が横方向又は上方向に向けられるようテ−ブル上に載置し、このテ−ブル上で先端に溶接チップを具えしかも回転軸により回転自在に支持されるスポットガン本体を横向き姿勢で用いて被溶接物内の被溶接点を加圧し通電してスポット溶接する際に、溶接チップとスポットガン本体との間に先端を下向きに折り曲げたシャンクを交換自在に介在させる一方、この交換介在させるシャンクを被溶接物において溶接すべき被溶接点の位置又は部位に応じたシャンクに交換させ、この交換させるにシャンクに対応させてテ−ブルを上下に移動させ、スポットガン本体の回転軸を中心としての回転により溶接チップをテ−ブルの方向に加圧、通電して被溶接点をスポット溶接することを特徴とする。
【０００９】
そこで、これら手段たる構成についてその好適な実施態様を通じて図面にもとずいて、更にくわしく説明すると、つぎのとおりである。
【００１０】
なお、図１は本発明によって浅いシャンクをスポットガンに取付けてスポット溶接する例の説明図である。
【００１１】
図２は本発明によって深いシャンクをスポットガンに取付けてスポット溶接する例の説明図である。
【００１２】
図３は本発明を実施するのに好適なスポット溶接機の一例を断面で示す正面図である。
【００１３】
図４は図３に示すスポット溶接機の正面図である。
【００１４】
図５は図３および図４に示す支柱の中心軸を通る切断面で切断した断面図である。
【００１５】
図６は溶接チップやシャンクが取付けられたスポットガンの正面図である。
【００１６】
図７は本発明によってテ−ブルを上下させる際のその上下動機構の一例の説明図である。
【００１７】
図８は他の例の上下動機構の説明図である。
【００１８】
まず、図１および図２に示すように、本発明法は箱型の被溶接物Ｗをスポット溶接するのに好適なスポット溶接法であって、この場合には、スポット溶接すべき被溶接物Ｗをテ−ブル３１上にのせて、テ−ブル３１上にのせたままで被溶接物Ｗを溶接する。この場合、溶接チップ２５はシャンク２４を介してスポットガン本体２１を取付け、このスポットガン本体２１は回転軸２２により回転自在に支持し、スポットガン本体２１は、図１および図２に示すように、横向きの溶接姿勢で使用できるようにする。
【００１９】
スポットガン本体２１、シャンク２４および溶接チップ２５から成る棒状の電極、つまり溶接ガンは横向き姿勢で使用できるため、被溶接物Ｗが箱型のようなものであって、溶接すべき被溶接点が奥まったところにあっても、テ−ブル３１上においたままで溶接できる。すなわち、溶接に当っては、図１に示すように、スポットガン本体２１、シャンク２４および溶接チップ２５から成る溶接ガンを側方から被溶接物Ｗの開口部から挿入して被溶接点のところに位置決めでき、図２に示すように、被溶接物Ｗの開口部が上方に露出しているときには、それに適合した溶接ガンを用いて溶接する。
【００２０】
このように溶接チップ２５を位置決めし、そこで、スポットガン本体２１を回転軸２２を中心として回転させる一方、溶接チップ２５をテ−ブル３１に向けて下向きに回転させる。このようにスポットガン本体２１を下向きに回転させると、溶接チップ２５は被溶接物Ｗに当って加圧され、通電されてスポット溶接される。
【００２１】
この被溶接物Ｗにおいて溶接すべき被溶接点の位置又は部位に応じ、例えば、図１のように被溶接点が奥まって開口部にない場合や、図２に示すように被溶接点が開口部から露出している場合には、スポットガン本体２１に対してシャンク２４を交換して取付け、さらに、テ−ブル３１を上下に移動させて、テ−ブル３１の被溶接物Ｗのレベルが溶接チップ２５に対し適正位置になるように調整する。
【００２２】
さらに具体的に図３、図４、図５および図６に示すスポット溶接機を用いて溶接する方法について説明すると、つぎのとおりである。
【００２３】
図３および図４に示すスポット溶接機はスポット溶接機の本体１１、テ−ブル３１および溶接ガンから成って、溶接ガンは、図６に示すように、スポットガン本体２１、シャンク２４および溶接チップ２５から成っている。また、本体１１内に昇降モ−タ３３などが設けられ、昇降モ−タ３３によってテ−ブル３１が上下に昇降する。
【００２４】
また、図４に示されるとおり、本体１１内のトランス電源からの配線２６が引き出されており、配線２６の先端はスポットガン本体２１に取付けられている。
【００２５】
テ−ブル３１には、ア−ム１２が設けられ、このア−ム１２は図４に示すように、回転軸１２１を介して旋回できるように構成されている。ア−ム１２の基部は本体１１の頭部に取付けられ、結合されているア−ム１２は、図３および図４に示すように、テ−ブル３１の上部に伸びている。
【００２６】
このようにテ−ブル３１の上部に伸びるア−ム１２によって溶接チップ２５、シャンク２４およびスポットガン本体２１から成る溶接ガンは支持される。すなわち、ア−ム１２の先端にはエア−シリンダ１３を介して支柱１４が取付けられ、支柱１４の下端に回転軸２２を介してスポットガン本体２１が取付けられる。
【００２７】
したがって、スポットガン本体２１は、ア−ム１２によって、エア−シリンダ１３および支柱１４を介してテ−ブル３１上のＸ、Ｙ平面にしたがって移動し、スポットガン本体２１の先端に取付けた溶接チップ２５を位置決めする。
【００２８】
溶接チップ２５の位置決め後、エア−シリンダ１３によってチェ−ン１６を介してスポットガン本体２１を引張ると、先端の溶接チップ２５に加圧力を加えられる。すなわち、エア−シリンダ１３のロッドは上下方向に伸縮し、このロッドにチェ−ン１６の上端が結合され、チェ−ン１６は、図５に示すように、支柱１４内に収納されるカバ−１５の中を貫通し、下端は、図６に示すとおり、スポットガン本体２１のところに取付けられている。したがって、支柱１４の下端で回転軸２２によって回転自在に支持されるスポットガン本体２１は、チェ−ン１６によって上向きに引張られると、溶接チップ２５は下向きに回転し、溶接時の加圧力が加えられる。
【００２９】
図５に示す例の支柱１４は中空の金属製円筒であって、その内部には筒状の塩化ビニル等の合成樹脂からなるカバ−１５が収納され、その中に金属製チェ−ン１６が挿通されている。一方、スポットガン本体２１は回転軸２２で回転自在に支えられているため、それ自体がてこを成している。このため、エア−シリンダ１３によってロッドに取付けられるチェ−ン１６を上向きに引張ると、回転軸２２の周りにてこを成すスポットガン本体２１は旋回し、溶接チップ２５により被溶接物Ｗに加圧力が加えられる。
【００３０】
また、てこを成すスポットガン本体２１を操作するために、後端にはハンドル２３が取付けられ、手動でも操作でき、スポットガン本体２１に取付けるシャンク２４はその都度交換して使用する。
【００３１】
また、スポットガン本体２１のところで回転軸２２での回転によって先端の溶接チップ２５をテ−ブル３１に向かって下向きに回転させて被溶接物Ｗを加圧するため、この回転の程度が変わると、溶接の性能が左右される。
【００３２】
このため、テ−ブル３１に載置された被溶接物Ｗの被溶接点の位置や部位が変化すると、その変化に応じて溶接チップ２５の位置を調整する必要がある。このときには、てことして作用するスポットガン本体２１に対し適合するシャンク２４を交換して取付け、必要に応じてテ−ブル３１を昇降させて位置を調整する。
【００３３】
例えば、図１に示すように、箱などの被溶接物Ｗを開口部を側方に向けてテ−ブル３１上においたときには、溶接すべき被溶接点はこの箱の奥となる。この場合は、柄の部分が長いシャンクを用いると、横向き姿勢で溶接できる。このため、図１で用いられているシャンク２４は、先端の折曲げ部分が浅く柄の部分の長いシャンクであって、この浅いシャンク２４であると、スポットガン本体２１の後端を被溶接物Ｗ内に挿入する必要がないため、後端に引張り力を加えると、内部に挿入されている溶接チップ２５にモ−メント力が作用し、このモ−メント力によって被溶接点は加圧できる。
【００３４】
一方、図２に示されるように、箱など被溶接物Ｗが開口部を上方に向けてテ−ブル３１上においたときには、上方の開口部から底板部分の被溶接点が露出している。この場合には、図１に示すような柄の部分が長い浅いシャンク２４を用いる必要がない。むしろ、図２に示すように柄の部分の短かく先端の折曲げ部分が深いシャンク２４を用いるのが好ましい。とくに、深いシャンク２４であると、先端の折曲げ部分が深いため、箱などの被溶接物Ｗの側枠が加圧時に邪魔にならない。
【００３５】
いずれにしても、図１および図２に示すように、スポットガン本体２１は支柱１４の下端の回転軸２２のところで回転自在に取付けられ、このてこ機構が溶接機としての加圧機構の一部を成しているため、溶接のときに、溶接ガンを垂直に上下に昇降させて加圧することなく、横向き姿勢で溶接でき、先端に溶接チップ２５を具えるシャンク２４が挿入できるところであれば、いずれのところでも溶接できる。
【００３６】
また、溶接チップ２５、シャンク２４およびスポットガン本体２１から成る溶接ガン又は電極加圧部において、スポットガン本体２１が回転軸２２のところで回転自在に支持され、てこを成し、てこの原理を利用して先端の溶接チップ２５により加えられる圧力（溶接圧力であり、加圧力である）は、上向きの引張り力の大きさと溶接チップ２５のところまでの回転半径とによって左右される。この回転半径はシャンク２４を交換することによって調整できる。このため、シャンク２４を交換することによって加圧力を調整する。
【００３７】
なお、ハンドル２３はスプリング２７を介して支柱１４に接続し、溶接の続行中に一時的に停止しても、手を離すと、溶接チップ２５は戻り、溶接を続行できる。
【００３８】
また、溶接に当っては、被溶接物Ｗはテ−ブル３１の上にのせられて開始されるが、交換したシャンク２４や被溶接物Ｗの構造、形状に応じてテ−ブル３１の高さを調整する。
【００３９】
この場合のテ−ブル３１の昇降機構の一例を挙げると、本体１１内部にボ−ルネジ３２を垂直方向に設置し、このボ−ルネジ３２に螺合されたボ−ルネジ３２の回転によってテ−ブル３１は昇降するようにする。
【００４０】
また、図３および図４に示すように、上部支持ガイド３４と下部支持ガイド３５は上下に間隔をあけて本体１１側面に固定し、それぞれ先端にはロ−ラ３６を取付けてロ−ラ３６によってテ−ブル３１の縁を両側からはさむようにするのが好ましい。このようにすると、テ−ブル３１が本体１１の前面に沿って上下に移動するときに、各ロ−ラ３６が転動し、テ−ブル３１は円滑に移動する。
【００４１】
また、図７に示されるように、テ−ブル３１にはタップ４１を取付け、これに対応して接触センサ４２、４３がそれぞれ上死点センサ、下死点センサとして上下に間隔をあけて本体１１に取付ける。上死点センサ４２はタップ４１が上下動する際の上死点の位置にあり、下死点センサ４３はタップ４１が上下する際の下死点の位置にあって、上死点センサ４２および下死点センサ４３はそれぞれモ−タ３３のスイッチ回路に接続している。このように構成すると、テ−ブル３１が昇降してタップ４１が上死点センサ４２や下死点センサ４３に接触すると、その旨の信号が送られて昇降モ−タ３３の回転が停止し、テ−ブル３１の移動が停止される。
【００４２】
また、図８に示されるように、ネジ４４に図７に示すタップ４１の代りとしてナット４５を螺合し、ナット４５の位置を移動させることによってテ−ブル３１の上死点や下死点の位置を変更することもできる。
【００４３】
以上のとおりスポット溶接されるが、その実施態様を経時的に説明すると、つぎのとおりである。
【００４４】
まず、図１および図２に示されるように、被溶接物Ｗをテ−ブル３１上にのせる。図１に示すように被溶接物Ｗを開口部を横に向けられてテ−ブル３１上にのせた場合には、奥のほうに被溶接点があることがある。この場合には、加圧力の大小によりそれに対応する柄の部分のシャンク２４を選ぶ。柄の部分の長い浅いシャンク２４のときは、このシャンク２４をスポットガン本体２１に取付け、開口部から横向き姿勢で少なくともシャンク２４と溶接チップ２５を被溶接物Ｗの内部に挿入し、被溶接点上に位置決めする。
【００４５】
このときに、シャンク２４は先端の折曲げ部が浅いか深いかによって、テ−ブル３１は、モ−タ３３を駆動させて高さを調整する。
【００４６】
これに対し、図２に示されるように、被溶接物Ｗを開口部を上に向けてテ−ブル３１上に載置した場合には、図１のような浅いシャンク２４では被溶接物Ｗのへりが邪魔する。このため、深いシャンク２４を用いる。また、このように被溶接点に溶接チップ２５を位置決めするとき、ハンドル２３を用いてスポットガン本体２１を回転し、溶接チップ２５を持ち上げ、ア−ム１２を折曲げ又は伸長させて溶接チップ２５を被溶接点のところに移動させて位置決めする。
【００４７】
次に、被溶接点に溶接チップ２５を位置決めし、テ−ブル３１の高さを調整したところでエア−シリンダ１３を作動させてチェ−ン１６を引張り、溶接チップ２５を加圧し、スポット溶接する。すなわち、加圧したときは、被溶接物Ｗは被溶接点でテ−ブル３１と溶接チップ２５との間ではさまれ、所定の加圧力で通電されて溶接される。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、本発明法は、スポット溶接すべき被溶接物をテ−ブル上にのせ、その被溶接物の開口部が上方又は側方のいずれに指向しても、溶接チップがシャンクを介して取付けられしかも回転軸により回転自在に支持されるスポットガン本体を横向き姿勢で用いてスポット溶接するものであって、箱型の被溶接物内のいずれのところにある被溶接点でも横向き姿勢のままで溶接でき、さらに、溶接時の加圧は回転自在に支持されるスポットガン本体をてことして利用して加圧することができる。
【００４９】
したがって、スポットガン本体は後端に引張り力を加えると、回転軸を中心として回転し、溶接チップはテ−ブルに向け回転し、被溶接物を加圧し通電してスポット溶接することができる。このため、溶接チップやシャンクなどが被溶接物の内部に侵入していても、外部に露出しているシャンク本体には自由に加圧力を加えることができる。また、てこの一部を成すシャンクは交換自在に構成されているために、少なくともシャンク部分は自由に交換でき、これによって溶接チップにモ−メント力として加えられる加圧力は自由に調整でき、なかでも、シャンク先端の折曲部分に応じてシャンクを選んで交換すると、開口部を上方に向けて被溶接物をテ−ブル上においたときでも、横向き姿勢で溶接できる。
【００５０】
さらに、溶接チップとの間で被溶接物を加圧通電して溶接するテ−ブルを溶接すべき被溶接点の位置又は部位に応じて上下に移動させると、溶接チップが回転して加圧するものであっても、加圧時の溶接チップの傾きによる溶接性の劣化も最小限におさえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって浅いシャンクをスポットガンに取付けてスポット溶接する例の説明図である。
【図２】本発明によって深いシャンクをスポットガンに取付けてスポット溶接する例の説明図である。
【図３】本発明を実施するのに好適なスポット溶接機の一例を断面で示す正面図である。
【図４】図３に示すスポット溶接機の正面図である。
【図５】図３および図４に示す支柱の中心軸を通る切断面で切断した断面図である。
【図６】溶接チップやシャンクが取付けられたスポットガンの正面図である。
【図７】本発明によってテ−ブルを上下させる際のその上下動機構の一例の説明図である。
【図８】他の例の上下動機構の説明図である。
【符号の説明】
１４ 支柱
２１ スポットガン本体
２２ 回転軸
３１ テ−ブル

Claims (1)

1. 箱型の被溶接物をその開口部が横方向又は上方向に向けられるようテ−ブル上に載置し、このテ−ブル上で先端に溶接チップを具えしかも回転軸により回転自在に支持されるスポットガン本体を横向き姿勢で用いて前記被溶接物内の被溶接点を加圧し通電してスポット溶接する際に、前記溶接チップと前記スポットガン本体との間に先端を下向きに折り曲げたシャンクを交換自在に介在させる一方、この交換介在させるシャンクを前記被溶接物において溶接すべき被溶接点の位置又は部位に応じたシャンクに交換させ、この交換させるにシャンクに対応させて前記テ−ブルを上下に移動させ、前記スポットガン本体の前記回転軸を中心としての回転により前記溶接チップを前記テ−ブルの方向に加圧、通電して被溶接点をスポット溶接することを特徴とするスポット溶接法。

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