JP4679724B2 - 抵抗溶接のための溶接ガン及び抵抗溶接方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、スポット溶接ガンによる抵抗溶接の方法および装置、例えば、自動車ボディー等の修理のような板金処理に関する。
【０００２】
（従来技術）
抵抗溶接、またはスポット溶接は、２つ以上の被溶接物を１箇所以上において、例えばスポット溶接ガンを用いることにより、接合する方法である。
この種類の抵抗溶接は、製造に使用されることもあるが、さらに一般的に述べると、修理、特に自動車のボディーの修理に使用される。この点について、抵抗溶接はアクセシビリティの面において適用可能であれば、多くの場合に最も適する接合方法である。抵抗溶接は、ミグ溶接等を使用したときよりも少数の溶接点でもって、より強固な溶接ジョイントを提供する、高速かつ効果的な方法である。さらに、スポット溶接ガンを使用する抵抗溶接は環境に無害である。例えば、煙道ガスは低減されている。さらに、この方法においては溶接点の周囲の板金に放出される熱が低いため、亜鉛メッキされた板金の耐食性が保たれ、構造物にかかる熱応力が最小化される。
【０００３】
溶接の際の、多様ないわゆる溶接パラメータには、電極圧力、溶接電流と通電時間、冷却効果、冷却時間、及び保持時間が含まれる。
スポット溶接ガンにはＸ型ガン（Ｘ−ｇｕｎ）とＣ型ガン（Ｃ−ｇｕｎ）の２種類がある。Ｘ型ガンは、テコを通じて電極に作用する、空気圧シリンダを有する。そのため電極圧力は、テコの長さに依存し、その他の溶接パラメータに対して影響を及ぼす。Ｘ型ガンについては、以下に詳述しない。
【０００４】
本発明に関連するスポットガンは、空気圧シリンダが電極に直接作用するＣ型ガンである。電極圧力は、アームの形状に拘束されることなく一定である。
従来のＣ型ガンの問題点の１つは、被溶接物に溶接ガンを配置するときに、シリンダのストロークが比較的短いため、被溶接物の端部や他の障害物を通過することが困難であったことである。
【０００５】
この問題は、通常はアームを開くか、アームの再載置を可能とすることにより解決される。例えば、プロスポット（Ｐｒｏｓｐｏｔ）ＰＲ−１０という製品において、アームと前方電極が固定された状態でスポット溶接ガンを横方向に回転させ、電極間のスペースを広げることにより、被溶接物の障害物となる物を通過した後、ガンを元の位置まで回転して戻すことが知られる。例えば、インターネット上で１９９８年９月９日に入手可能であった情報を参照する（ｗｗｅ．ｐｒｏｓｐｏｔ．ｃｏｍ／ｕａｒｍｓ．ｈｔｍ）。
【０００６】
また、電極から径方向に移動されたガンに連動したアームを有し、前方の電極と共にアームを回転させることにより電極間にスペースをつくることが、例えばローズテクナ（ＬＯＲＳ−ＴＥＣＮＡ）の文献番号８６５２のＣ型ガンにより知られる。アームは再載置可能でもある。しかし、アームを回転、又は再載置するときは、４本のネジをゆるめる必要がある。さらに、上述の全ての場合において、電極は後で中心をあわせる必要がある。
【０００７】
他の問題点は、電極間距離が、被溶接物の外形、例えば厚さによって、変更されなければならなくなることである。この問題点は、上述のガンのように、公知のアームによると、前方の電極の交換、及び移動のいずれか一方を可能にすることにより解消される。
【０００８】
従って、障害物を通過しなければならないとき、および電極間距離を調節しなければならないときには、特に多くの操作が必要となり、スポット溶接ガンの能力を大幅に減少させる。
【０００９】
（発明の概要）
本発明の目的は、公知のスポット溶接ガンの使用において顕在しうる１つ以上の問題点を解消したスポット溶接ガンを提供することにある。
【００１０】
従って、被溶接物に対するスポットガンの配置、及びガンの移動において、簡略化された操作により、電極の中心をあわせた状態を保持して障害物を通過することを可能又は容易にさせるスポット溶接ガンを提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の他の目的は、一方で工程数を最小限まで削減し、他方でさらに電極間距離の調節を可能とするスポット溶接ガンを提供することにある。
本発明のさらなる目的は、コンパクトで信頼性がある上述の種類のスポット溶接ガンを提供することにある。
【００１２】
本発明の実施形態によると、これら及び他の目的は、Ｃ形状のアーム、前方及び後方電極、及び空気圧又は他の方法により作動されるシリンダを備え、後方電極がシリンダにより所定の距離のみ軸方向に推進可能であるような、被溶接物の抵抗溶接のための、スポット溶接ガンにより実現される。スポット溶接ガンは、シリンダを前方に推進し、この電極チップ間に溶接電流を流すことにより、被溶接物を電極チップの間で接合させる構造となっている。本発明によると、後方電極は、シリンダに対して解放可能、軸方向に移動可能、かつ固定可能に構成されている。
【００１３】
従って、本発明の方法は、溶接前に、シリンダから後方電極を解放する工程と、スポット溶接ガンの配置を可能又は容易にするため後方電極を十分な長さだけ軸方向に後進させる工程と、被溶接物の両側に電極があるようにスポット溶接ガンを配置する工程と、後方電極の電極チップと前方電極との距離が、空気圧又は他の方法により作動されるシリンダのストロークと被溶接物の厚さとの合計よりも小さくなるような所定位置まで軸方向に後方電極を前進させる工程と、前記シリンダに後方電極を固定する工程とを有する。
【００１４】
この方法はスポット溶接ガンの配置において障害物の通過を可能又は容易にし、電極間距離の調節をこれと同一の操作で行うため、スポット溶接ガンの操作を大幅に簡略化する。さらに、電極はこの操作全体において中心が合わせられた状態に保持される。
【００１５】
溶接後の方法は、空気圧又は他の方法により作動されるシリンダから後方電極を解放する工程と、被溶接物からのスポット溶接ガンの移動を可能又は容易にさせるのに十分な距離だけ後方電極を軸方向に後進させる工程とを有する。
【００１６】
後方電極は、少なくとも電極チップが空気圧又は他の方法により作動されるシリンダ内部の位置まで軸方向に後進させることができ、少なくとも電極チップと前方電極の距離が空気圧又は他の方法により作動されるシリンダのストロークと、ガンが使用される被溶接物の最も薄い薄さとの合計よりも小さい位置まで前進させ得ることが望ましい。
【００１７】
後方電極は、空気圧又は他の方法により稼動されるシリンダから、ロッキングレバーにより手動で迅速に解放し、及び固定させるような構成であり、ガンにより必要とされる操作がさらに簡略化されることが望ましい。
【００１８】
前方電極を備えるＣ型アームは、空気圧又は他の方法により稼動されるシリンダについて径方向に回転可能であってもよく、及び／又は着脱可能であってもよい。
【００１９】
前記記載の本発明によるスポット溶接ガンの長所は、高い動作能力を与えることと、取り扱い易さである。
本発明のさらなる長所は、電極の中心あわせが保持されることにある。従って、さらなる中心あわせの機構、または固定の機構が必要とされない。
【００２０】
本発明の他の長所は、以下の記載により明らかにされる。
（好適な実施形態）
以下の記載において、本発明を限定するものとせずに詳細に理解されるために説明を行い、特定の適用例、技術等のような特定の具体例を示す。しかし、当業者に明らかであるように、本発明はこれらと異なる形態により実施してもよい。
【００２１】
図１において、本発明の装置、すなわち、抵抗溶接又はスポット溶接のためのいわゆるＣ型ガンの実施形態の側面図を示す。Ｃ型ガンは、ハンドル５，７及びＣ型アーム９を備えるほぼ円筒形のハウジング３を有し、その端部には、銅からなる２つの電極１１，１３が対向する。前方電極１１は、固定され、球形であり、幾分平坦であってもよい電極チップ１５を有することが望ましい。後方電極も球形であり、幾分平坦であってもよい電極チップ１７と、前方電極１１に最も近い部分以外の部分に、より大きい直径１９を有する。
【００２２】
本発明によると、後方電極は特に工程を増やさずに軸方向に移動可能であり、そこで空気圧シリンダ２１に対してロッキングレバー２３により固定されたオッチ（ｏｃｈ）から取り外されてもよい。空気圧シリンダ２１は、シリンダのストロークｓｌと呼ばれ、例えば２０ｍｍといった限定された距離を軸方向に押し出す圧縮気体により作動される。
【００２３】
また、Ｃ型ガンは、空気圧シリンダ２１に圧縮気体を接続するため、前方電極１１の電気接続のため、及び電子制御の接続のためのハウス２５を有する。Ｃ型ガンの後方端部は、後方電極の後方端部を囲み、前記電極の電気接続３１がある電気絶縁性ソケット２９を有する。ハンドル５は、簡易なスイッチ３３を有する。
【００２４】
空気圧と溶接電流の接続及び調節は、公知の方法により実現されてもよく、本明細書においては詳述しない。
同一の実施形態の後方を示す図２において、全ての接続が示される。上述のように、ハウス２５は、圧縮気体の接続２７、前方電極に対する電気接続３５、及び電子制御のための接続３７を備える。後方電極に対する直接の電気接続３１も示される。接続３５はハウジング２５、３及びアーム９の内部の電気コネクタを介して前方電極に電気的に接続されている。
【００２５】
本発明によると、後方電極１３は、その後に続く中心合わせ、又はその他の調節を必要とすることなく、結果的に空気圧シリンダ２１から解放され、所望の位置まで軸方向に移動されても、又は完全に取り外されてもよい。
【００２６】
この構造により、被溶接物３９におけるスポット溶接ガン１の配置及び移動のときの、サドルビームシルのような障害物の通過、及び電極間距離ａの調節を同一の操作で行うことができる。
【００２７】
本実施形態に他の人間工学的に設計された構造を備えることより、操作が容易で使いやすいスポット溶接ガンが提供される。
【００２８】
以上より、ガン１の配置及び電極間距離ａの調節のための操作は、特に以下の工程を有する。
【００２９】
１．シリンダ２１から後方電極１３を解放する。
２．スポット溶接ガンの配置を可能、又は容易にさせるのに十分な距離だけ後方電極１３を軸方向に後進させる。本実施形態において、電極がこの方向に移動される距離は、取り外してもよいほどであるので、制限はない。
３．被溶接物３９のそれぞれの側に電極１１，１３が存在するようにスポット溶接ガンを配置する。電極は、溶接ジョイントを有することが望ましい箇所に配置される。
４．電極チップ１７が前方電極１１から、シリンダのストロークｓｌと被溶接物の厚さｔとの合計よりも短いような距離ａの位置までの後方電極１３を軸方向に前進させる。調節は臨界的ではなく、重要なことは、シリンダのストロークが、必要な電極圧力を達成することに「十分」であるように電極が前進されることである。
５．後方電極１３をシリンダ２１に固定する。
【００３０】
類似する方法において、ガンの移動は特に以下の工程を含む。
１．後方電極１３をシリンダ２１から解放する。
２．溶接ガンを溶接後の被溶接物３９から移動することを可能、又は容易にするのに十分な距離だけ後方電極１３を軸方向に後進させる。
【００３１】
本発明における溶接ガンの他の機能として、Ｃ型アーム９は円筒形ハウジング３に対して径方向に回転可能であることを含む。Ｃ型アームは、その後部に、ハウジングの前面部上にネジ留めされ半径が小さいほぼリング形状部材を有することが望ましい。アームのリング形状部材は、特にその下部においてスリット若しくは溝を有し、単純なネジによりハウジング３に固定されるようになっている。必要であれば、固定用プレートを表側からネジ留めしてもよい。
【００３２】
本実施形態において、ネジはハンドル７と一体的に形成されており、アーム９はアームの解放により回転され（ネジはハンドル７を回転することにより解放され）、アーム９を回転し、固定する（ネジはハンドル７を回転することにより固定される）。いうまでもなく、Ｃ型アームは着脱可能であり、適切なサイズの他のアームに交換可能である。図１に示される標準的アームは、深さｄが８０ｍｍ、長さｌが１６０ｍｍであるが、大きさに関して唯一の制限は、非常に大きいアームを使用したときには溶接ガンが使用しづらくなることである。
【００３３】
アームのＣ形状の部分が、垂直以外の角度にあるときは、リング形状部材のスリット若しくは溝と、ネジを備えるハンドル７とは異なる径方向の位置に配置されるため、溶接ガンに適切な人間工学的デザインを達成する。ハンドル７はハウジング３に直接取り付けられ、固定されてもよく、固定ネジは、後方電極１３をロックするレバー２３と同様な固定レバーに備えられてもよい。
【００３４】
上述の本発明による溶接ガンは、特に、いわゆるアフターマーケットとして自動車製造業者の異なる品質需要を満たすように設計される。溶接ガンは十分な圧締力、電流強度および冷却能力を有する必要があり、自動車のボディーの板金の厚さと防錆コーティングを達成することができる。溶接時間、冷却時間および保持時間は、正確かつ信頼性を有して調節されなければならない。溶接の多様なパラメータが最適化された場合は、後処理が通常不要であり、塗装前に研削紙で簡単に磨けば十分である。
【００３５】
本発明は、以上に記載したように、従来の技術に付随していた問題点を解消する。いうまでもなく、本発明は上述の、および図面に示された実施形態に限定されるものではなく、クレームの範囲において変更されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態を片側から観察した側面図。
【図２】 同一の実施形態を後方から観察した立面図。

Claims (10)

1. Ｃ型アーム（９）、第１の電極（１１）、第２の電極（１３）、及び空気圧又は他の方法により作動されるシリンダを備え、前記第２の電極（１３）はシリンダ（２１）により所定の距離だけ前記第２の電極の長手方向に推進可能であり、前記スポット溶接ガンは、シリンダ（２１）を推進し、電極チップ（１５，１７）間に溶接電流を流すことにより、被溶接物（３９）を前記電極チップ（１５，１７）間に挟持する構造を有する被溶接物（３９）の抵抗溶接のためのスポット溶接ガンにおいて、
   前記第２の電極（１３）は、前記電極（１１，１３）が被溶接物（３９）のそれぞれの側にあるようなスポット溶接ガンの配置、溶接された被溶接物（３９）からの溶接ガンの移動、及び被溶接物の厚さ（ｔ）に適合する電極間距離（ａ）の調節を可能にするため、前記シリンダ（２１）から取り外し可能、前記第２の電極の長手方向に移動可能、かつ前記シリンダ（２１）に取り付け可能な構造を有することを特徴とする溶接ガン。
2. 請求項１に記載されたスポット溶接ガンにおいて、前記第２の電極（１３）は、スポット溶接ガンの配置及び移動を可能にするため、少なくともその電極チップが空気圧又は他の方法により作動される前記シリンダ（２１）の内部の位置まで、軸方向に移動されるように構成されることを特徴とする溶接ガン。
3. 請求項１又は２に記載されたスポット溶接ガンにおいて、前記第２の電極（１３）は、電極間距離（ａ）の調節を簡略化するため、電極チップ（１７）と第１の電極との距離が、空気圧又は他の方法により作動するシリンダのストローク（ｓｌ）と被溶接物の厚さ（ｔ）との合計よりも短い位置まで、前記第２の電極の長手方向に移動可能であることを特徴とする溶接ガン。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載されたスポット溶接ガンにおいて、前記第２の電極（１３）は、空気圧または他の方法により作動されるシリンダに対し、ロッキングレバーを使用して手動により取り付け及び取り外しが可能であることを特徴とする溶接ガン。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載されたスポット溶接ガンにおいて、前記Ｃ型アーム（９）は、空気圧または他の方法により作動される前記シリンダ（２１）について径方向に回転可能であることを特徴とする溶接ガン。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載されたスポット溶接ガンにおいて、前記電極（１１，１３）は銅からなることを特徴とする溶接ガン。
7. 被溶接物のスポット溶接ガン（１）を使用し、前記スポット溶接ガン
   は、Ｃ型アーム（９）、第１の電極（１１）、第２の電極（１３）、及び空気圧又は他の方法により作動されるシリンダ（２１）を備え、前記第２の電極（１３）はシリンダ（２１）により前記第２の電極の長手方向に所定の距離だけ移動可能であり、前記空気圧シリンダを推進し、電極チップ（１５，１７）間に溶接電流を流すことにより、前記電極チップ（１５，１７）間に被溶接物（３９）を挟持する工程を有する抵抗溶接方法において、前記被溶接物（３９）を挟持する工程の前には、
   前記第２の電極を前記シリンダ（２１）から取り外す工程と、
   前記スポット溶接ガンの配置を可能にするため前記第２の電極（１３）を該第２の電極の長手方向に移動させる工程と、
   前記被溶接物のそれぞれの側に電極（１１，１３）があるようにスポット溶接ガンを配置する工程と、
   前記電極チップ（１７）と第１の電極（１１）との距離が、空気圧又は他の方法により作動される前記シリンダのストローク（ｓｌ）と被溶接物の厚さ（ｔ）との合計よりも小さい位置まで第２の電極（１３）を該第２の電極の長手方向に移動させる工程と、
   前記第２の電極（１３）を前記シリンダ（２１）に取り付ける工程とを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載された方法において、溶接電流を流す工程の後の、
   空気圧又は他の方法により作動される前記シリンダ（２１）から第２の電極（１３）を取り外す工程と、
   溶接された前記被溶接物（３９）からスポット溶接ガンを移動することを可能にするために第２の電極（１３）を該第２の電極の長手方向に移動させる工程とを特徴とする方法。
9. 請求項７又は８に記載された方法において、前記第２の電極（１３）の取り付け及び取り外しの各工程は、ロッキングレバー（２３）を使用して手動により行われることを特徴とする方法。
10. 請求項７乃至９のいずれかに記載された方法において、前記Ｃ型アーム（９）を、空気圧又はその他の方法により作動する前記シリンダ（２１）について径方向に回転させることを特徴とする方法。

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