JP4175562B2

JP4175562B2 - 抵抗溶接装置

Info

Publication number: JP4175562B2
Application number: JP2003073189A
Authority: JP
Inventors: 正和喜古; 春夫平澤
Original assignee: Origin Electric Co Ltd
Current assignee: Origin Electric Co Ltd
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: JP2004276087A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状の外側溶接電極内に筒状の内側溶接電極が同芯状に装設されてなる抵抗溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２本の溶接電極を並設して、例えばピン状又はナット状の被溶接物を平板状の被溶接物にインダイレクト方式で溶接するような場合、ピン状又はナット状の被溶接物の周辺部の各溶接点と溶接電極との条件が異なってしまう関係で、平板状の被溶接物に流れる電流量がピン状又はナット状の被溶接物の周囲の各部分においてアンバランスとなるため、ピン状又はナット状の被溶接物の全周囲を平板状の被溶接物に均等に溶接することが難しいという問題点があった。
【０００３】
この問題を解決する従来の抵抗溶接装置として、図４に示すように、２本の溶接電極１、２を同芯状に配置し、筒状の外側溶接電極１内に筒状の内側溶接電極２を装設した抵抗溶接装置が提案されている（例えば、特許文献１）。これによれば、内側溶接電極２は外側溶接電極１内を上下に移動できるようになっており、外側溶接電極１も上下に移動できるようになっている。加圧受部材３の上に平板状の被溶接物Ｗａを載せる一方、内側溶接電極２の中心に形成された装着孔２ａにピン状又はボルト状の被溶接物Ｗｂを装着して準備する。
【０００４】
次いで、不図示の駆動装置を動作させて外側溶接電極１を降下させ、被溶接材Ｗａに当てて加圧受部材３の上に被溶接部材Ｗａを図４のように押さえる。また、不図示の別の駆動装置を動作させて内側溶接電極２を下降させ、被溶接部材Ｗｂを被溶接部材Ｗａに接触させてそれらを所定の圧力で加圧する。この状態で、外側溶接電極１と内側溶接電極２に被溶接部材Ｗａ、Ｗｂを通して電流を流し、被溶接部材Ｗａ、Ｗｂ同士を溶接する。このような抵抗溶接にあっては、溶接電流は外側溶接電極１と内側溶接電極２の間を筒状の外側溶接電極１の全周囲にわたって均等に流れるため、溶接性が向上し、良好な溶接を行うことができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２３９７４８号公報
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、被溶接部材Ｗａが比較的薄いアルミニウム板などからなり、かつ被溶接部材Ｗａに溶接痕が形成されるのを低減ないしは防止するには、筒状の外側溶接電極１と被溶接部材Ｗｂとの間隔をできるだけ短くせねばならない。
【０００７】
そのためには、筒状の外側溶接電極１と内側溶接電極２との間の距離を小さくし、かつ内側溶接電極２の外径を被溶接部材Ｗｂの外径に近づけなければならない。しかし、被溶接部材Ｗｂの外径が小さいとき、外側溶接電極１と内側溶接電極２の外径を小さくして全体的に細く、特に内側溶接電極２を細くすると、機械的剛性が低くなり、加圧力をかけたときに内側溶接電極２が撓むことがある。これによって被溶接部材Ｗｂの位置決めが不安定になったり、外側溶接電極１と内側溶接電極２間の間隔が狭い場合にはそれらが接触し、短絡するという致命的な問題が発生する場合もあった。
【０００８】
また、従来の場合には図４のように被溶接部材Ｗｂの一部分ｗｙを内側溶接電極２の中心に形成された装着孔２ａに装着しているが、装着孔２ａと被溶接部材Ｗｂの一部分ｗｙとの間の隙間の裕度が大きい方が装着は容易であるが、その裕度が大きいと被溶接部材Ｗｂの位置が不安定になる。これによって、本来の溶接位置から僅かにずれて被溶接部材Ｗｂが被溶接部材Ｗａに溶接されてしまい、溶接位置精度が要求される場合には問題になる。
【０００９】
本発明の主たる課題は、外側溶接電極と内側溶接電極との間隔を小さくしても電気的に短絡することが無く、被溶接物に溶接痕が形成され難い抵抗溶接装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、溶接位置決めを正確に行い得る抵抗溶接装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、外側溶接電極内に内側溶接電極が同芯状に装設された抵抗溶接装置において、上記外側溶接電極と内側溶接電極との間に設けられている電気絶縁体と、上記内側電極の先端部分に設けられ、中央側に凹んでいるテーパー面であって、一方の被溶接物に設けられている凸状のテーパー面を支承するテーパー面とを有し、上記電気絶縁体が、上記外側溶接電極の内壁に固定され、上記内側溶接電極の外壁が、上記電気絶縁体に接触しながら滑動し、上記外側溶接電極と電気絶縁体とが、上記一方の被溶接物が溶接される他方の被溶接物に当接され、上記内側溶接電極の上記テーパー面によって支承されている上記一方の被溶接物を上記他方の被溶接物に当接させて溶接する際に、上記外側溶接電極と上記一方の被溶接物の外径との間に上記電気絶縁体が介在されることを特徴とする抵抗溶接装置である。
【００１２】
本発明によれば、外側溶接電極内に内側溶接電極が同芯状に装設された抵抗溶接装置において、内側電極の強度が悪くならず、また、内側電極と外側電極との絶縁を充分に保つことができ、さらに、溶接時に、被溶接物に溶接痕が形成され難い。
【００１９】
【本発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について説明する。この発明は溶接電極部分に特徴があるので、その部分の構造だけを図示し、他の機械的構造部分や電気回路については、前述の特許文献１で開示した技術などをそのまま利用できるので、ここでは図示せず、説明も省略する。また、図４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。
【００２０】
図１は、本発明の抵抗溶接装置の溶接前における溶接電極部分の状態を示し、図３は本発明の抵抗溶接装置の溶接時における溶接電極部分の状態を示す図である。図１、図３において、外側溶接電極１は黄銅のような金属材料からなる円筒状のものであり、その内側に円筒状の内側溶接電極２が配置されている。外側溶接電極１と内側溶接電極２は互いに同芯状に配置されており、その間には電気絶縁部材４が備えられている。
【００２１】
電気絶縁部材４は、ベーク材料のような電気絶縁性の合成樹脂材料又はセラミクス材料などからなる円筒状のものであり、その外径は外側溶接電極１の内径とほぼ同じであり、その内径は内側溶接電極２の外径よりも幾分大きくなっている。円筒状の電気絶縁部材４は、接着剤による接着、又は嵌め合いによる嵌合などによって外側溶接電極１の内壁に固定されている。円筒状の電気絶縁部材４の内壁面と内側溶接電極２の外壁面との間には微小な空間があり、内側溶接電極２が図面で上下に動くときには、円筒状の電気絶縁部材４の内壁面と内側溶接電極２の外壁面とはほぼ全面で軽く接触しているのが好ましい。
【００２２】
このように全面で軽く接触していることにより、内側溶接電極２は円筒状の電気絶縁部材４にガイドされて鉛直方向に動くことになり、円筒状の電気絶縁部材４の内壁面と内側溶接電極２の外壁面との間には実質的にガタがなくなる。したがって、電気絶縁部材４は内側溶接電極２が撓んだりしても、内側溶接電極２が外側溶接電極１に接触して電気的短絡を起こすことを防ぐばかりでなく、内側溶接電極２をガイドする働きも行うので、被溶接物Ｗｂがいずれかの方向にずれることがなく、溶接位置を高精度に保つ。
【００２３】
内側溶接電極２は、従来のものと同様に被溶接物Ｗｂの一部分ｗｙを受け入れる装着孔２ａを有すると共に、図２に拡大して示すように、先端面に中央側が低くなる傾斜、つまり凹んだ傾斜で形成されたテーパー面２ｂを備えるところに特徴がある。テーパー面２ａは内側溶接電極２の先端面全周にわたって形成されている。
【００２４】
被溶接物Ｗｂは、内側溶接電極２のテーパー面２ｂに適合するテーパー面Ｔｐを有する。テーパー面Ｔｐは被溶接物Ｗｂの両側面の全周にわたって形成され、中央側が高く、外側に下がる傾斜を有し、その傾斜角度は補角であるが、テーパー面２ｂの角度と同じ角度である。つまり、テーパー面２ｂは中央側が凸状になっている。したがって、被溶接物Ｗｂが内側溶接電極２に吸着保持されたとき、被溶接物Ｗｂのテーパー面Ｔｐはテーパー面２ｂに当接し、それらテーパー面に加圧力が働くとき、被溶接物Ｗｂと内側溶接電極２の中心軸線が一致する。
【００２５】
次に動作について説明する。先ず、不図示の被溶接部搬送ロボットにより被溶接物Ｗｂが内側溶接電極２のテーパー面２ｂに供給され、被溶接物Ｗｂの一部分ｗｙが装着孔２ａに容易に受け入れられる。このとき、内側溶接電極２は外側溶接電極１よりも下側に突出しており、不図示の真空吸引機構の働きにより装着孔２ａを通して吸引され、被溶接物Ｗｂは内側溶接電極２のテーパー面２ｂに吸着保持される。
【００２６】
その状態で、図示しない加圧駆動機構により外側溶接電極１と電気絶縁部材４とが下降し、被溶接物Ｗｂが外側溶接電極１内にある程度入った状態で内側溶接電極２も一緒に更に下降する。この下降で、先ず外側溶接電極１がノートパソコンなどのボトムケースのような被溶接物Ｗａに当接し、被溶接物Ｗａを押し下げ、加圧受部材３に押し付ける。そのとき、内側溶接電極２も図示しない加圧駆動機構により電気絶縁部材４に接触しながら下降し、被溶接物Ｗｂを被溶接物Ｗａに所定の加圧力で押し付ける（図３）。この加圧時、内側溶接電極２のテーパー面２ｂは、その傾斜によって被溶接物Ｗｂを中央へ寄せる働きを行い、内側溶接電極２と被溶接物Ｗｂとの中心軸線を一致させるので、非常に精度の高い溶接位置を確保できることになる。
【００２７】
そして、外側溶接電極１が被溶接物Ｗａを所定の加圧力で加圧し、また内側溶接電極２が被溶接物Ｗｂを被溶接物Ｗａに所定の加圧力で押し付けている状態で、不図示の電気回路から数千ないし数万アンペアのピーク電流が数十ミリ秒以内の短時間に、被溶接物Ｗａと被溶接物Ｗａとを通して外側溶接電極１と内側溶接電極２間を流れる。
【００２８】
このとき、外側溶接電極１から被溶接物Ｗａを流れる溶接電流はその厚みによる断面積を流れるので、例えばその電流路、つまり外側溶接電極１から被溶接物Ｗｂまでの距離が長く、かつ被溶接物Ｗａの板厚が薄いと、その溶接電流の流れた部分は溶接電流によって非常に高温となって溶接痕ができてしまう。
【００２９】
しかしこの発明では、外側溶接電極１と内側溶接電極２との間に電気絶縁部材４を介在させたので、被溶接物Ｗｂが円筒状の電気絶縁部材４の内壁に接する程度まで、外側溶接電極１から被溶接物Ｗｂまでの距離を小さくできる、つまり極限では被溶接物Ｗａの溶接電流路を電気絶縁部材４の厚み程度にできるので、溶接電流によるその電流路での発熱は小さく、溶接痕はできない。
【００３０】
１回の溶接が終了すると、外側溶接電極１と内側溶接電極２は不図示の駆動機構により上昇し、所定位置で停止する。外側溶接電極１と内側溶接電極２の加圧力から開放されて、スプリングで支えられている被溶接物Ｗａは加圧受部材３から離れ、図示しない水平方向駆動機構により移動され、次の溶接個所が加圧受部材３上に位置することになり、前述のような動作がまた繰り返される。
【００３１】
次に図示しないが、別の実施例を説明する。前記実施例では、円筒状の電気絶縁部材４を外側溶接電極１の内壁に固定したが、この実施例では電気絶縁部材４を内側溶接電極２の外壁に固定する。
【００３２】
図１を利用して説明すると、電気絶縁部材４は、前記実施例と同様にベーク材料のような電気絶縁性の合成樹脂材料又はセラミクス材料などからなる円筒状のものであり、その内径は内側溶接電極２の外径とほぼ同じであり、その外径は外側溶接電極１の内径よりも幾分小さくなっている。円筒状の電気絶縁部材４は、接着剤による接着、又は嵌め合いによる嵌合などによって内側溶接電極２の外壁に固定されている。円筒状の電気絶縁部材４の外壁面と外側溶接電極１の内壁面との間には微小な空間があり、内側溶接電極２が図面で上下に動くときには、円筒状の電気絶縁部材４の内壁面と内側溶接電極２の外壁面とはほぼ全面で軽く接触しながら滑動するのが好ましい。
【００３３】
この実施例では、円筒状の電気絶縁部材４を内側溶接電極２の外壁に固定しているので、電気絶縁部材４は連続する１本のものでなくともよく、複数に分割された短い筒状のものでも同様な効果を得ることができ、作り易さもほとんど変わらない。
【００３４】
なお、筒状の電気絶縁部材と外側溶接電極１との間の滑動をより容易にするために、電気絶縁部材４を接触抵抗の少ないリング状にし、このリング状の電気絶縁部材を内側溶接電極２の外壁に一定間隔で取りつけてもよい。したがって、この発明では、筒状の電気絶縁部材４はリング状の電気絶縁部材をも含むものとする。また、短い筒状の電気絶縁部材とリング状の電気絶縁部材とを組み合わせてももちろんよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、外側溶接電極内に内側溶接電極が同芯状に装設された抵抗溶接装置において、内側電極の強度が悪くならず、また、内側電極と外側電極との絶縁を充分に保つことができ、さらに、溶接時に、被溶接物に溶接痕が形成され難いという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る抵抗溶接装置の溶接電極構造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の内側溶接電極構造と被溶接物との関係を説明するための図である。
【図３】溶接時における本発明に係る抵抗溶接装置の溶接電極構造と被溶接物との関係を説明するための図である。
直動部材の一例を説明するための図である。
【図４】従来の抵抗溶接装置の電極構造を説明するための図である。
【符号の説明】
１…外側溶接電極
２…内側溶接電極
２ｂ…内側溶接電極のテーパー面
３…加圧受部材
４…電気絶縁部材
Ｗａ、Ｗｂ…被溶接物
Ｔｐ…被溶接物Ｗｂのテーパー面

Claims

外側溶接電極内に内側溶接電極が同芯状に装設された抵抗溶接装置において、
上記外側溶接電極と内側溶接電極との間に設けられている電気絶縁体と；
上記内側電極の先端部分に設けられ、中央側に凹んでいるテーパー面であって、一方の被溶接物に設けられている凸状のテーパー面を支承するテーパー面と；
を有し、上記電気絶縁体が、上記外側溶接電極の内壁に固定され、上記内側溶接電極の外壁が、上記電気絶縁体に接触しながら滑動し、
上記外側溶接電極と電気絶縁体とが、上記一方の被溶接物が溶接される他方の被溶接物に当接され、上記内側溶接電極の上記テーパー面によって支承されている上記一方の被溶接物を上記他方の被溶接物に当接させて溶接する際に、上記外側溶接電極と上記一方の被溶接物の外径との間に上記電気絶縁体が介在されることを特徴とする抵抗溶接装置。