JP5455112B2 - 多点打ち電極装置 - Google Patents

Description

本発明は、同時に多点をスポット溶接することができる多点打ち電極装置に関する。

従来から、ワークを溶接する手段の１つとして、相対向する電極で、ワークを圧着しつつ電流を流し、その抵抗熱で金属を溶かして接合するスポット溶接が広く利用されている。また、最近では溶接作業の効率を上げる目的で、特許文献１に示されるような、２点を同時に溶接することができる２点打ち電極装置が用いられるようになっている。

特許文献１に示される２点打ち電極装置は、スポット溶接機に取り付けられる基部材に、揺動部材を揺動可能に取り付け、揺動部材の先端部に、複数のシャンクを平行に取り付け、これらシャンクの先端に電極を取り付けた構成のものであり、溶接時に溶接部材が揺動することにより、同時に２つの電極がワークに接触し、同時に直線上２打点を確実に溶接することが可能となっている。

特開２００３−８０３７１号公報

ところで、溶接作業の効率を上げる目的で、面上の３点以上の打点を同時に溶接する場合に、特許文献１に示される電極装置の構成では、面上の３点以上の打点をワークに確実に接触させて、面上の３点以上の打点を確実に溶接する電極装置を提供することができなかった。
本発明は、上記問題を解決し、同時に面上の打点を確実に溶接することができる多点打ち電極装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、
スポット溶接機に取り付けられるアームと、
前記アームの先端に首振り可能に取り付けられた電極ホルダーと、
前記電極ホルダーの先端に取り付けられた複数の電極を有する多点打ち電極装置であって、
アームの先端に、球形状の球頭部を形成し、
電極ホルダーの基端に、前記球頭部の先端形状と対応する、半球状に凹陥した受容凹部を凹陥形成し、
前記受容凹部に球頭部を受容させた状態で、前記球頭部の基部に対応した形状の連通穴が形成された固定部材を、前記連通穴にアームを挿通させた状態で、電極ホルダーの基端に取り付けて、電極ホルダーをアームに首振り可能に取り付けたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
固定部材の複数箇所と当接し、固定部材を電極側に押圧し付勢する複数の押圧部材を設けたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
固定部材と離間してアームに取り付けられた規制板に、押圧部材を取り付けたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の発明において、
押圧部材は、固定部材を押圧するボールを有するボールプランジャーであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の発明において、
規制板を、絶縁体で構成したことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５に記載の発明において、
球頭部を冷却するための冷却水路をアームに形成したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明は、スポット溶接機に取り付けられるアームと、前記アームの先端に首振り可能に取り付けられた電極ホルダーと、前記電極ホルダーの先端に取り付けられた複数の電極を有することを特徴とする。
このため、溶接時に複数の電極のうちある電極がワークに当接すると、電極ホルダーがワークに追従して摺動し、全ての電極がワークに当接するので、確実に面上にある複数打点を同時に溶接することが可能となる。また、複数の電極のうち、ある電極だけがワークに当接することによる打痕の発生を防止することが可能となる。

更に請求項１に記載の発明は、アームの先端に、球形状の球頭部を形成し、電極ホルダーの基端に、前記球頭部の先端形状と対応する、半球状に凹陥した受容凹部を凹陥形成し、前記受容凹部に球頭部を受容させた状態で、前記球頭部の基部に対応した形状の連通穴が形成された固定部材を、前記連通穴にアームを挿通させた状態で、電極ホルダーの基端に取り付けて、電極ホルダーをアームに首振り可能に取り付けたことを特徴とする。
このため、アームの球頭部が電極ホルダーの受容凹部及び固定部材の連通穴と面接触し、電極ホルダーがアームに対して円滑に摺動することから、溶接時に電極ホルダーをワークに確実に追従させて摺動させることが可能となる。また、アームの球頭部が、電極ホルダーの受容凹部及び固定部材の連通穴と面接触することから、アームから電極ホルダーに溶接電流を確実に供給させることが可能となり、溶接不良の発生を防止することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、固定部材の複数箇所と当接し、固定部材を電極側に押圧し付勢する複数の押圧部材を設けたことを特徴とする。
このため、溶接時以外に電極ホルダーがアームに対して傾かないことから、電極がワークの溶接箇所以外に接触することが防止され、ワークに傷が付くことを防止することが可能となる。また、電極ホルダーや電極とワークを固定する治具との干渉を防止することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、固定部材と離間してアームに取り付けられた規制板に、押圧部材を取り付けたことを特徴とする。
このため、確実に固定部材を電極側に押圧し付勢する構造を実現することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の発明において、押圧部材は、固定部材を押圧するボールを有するボールプランジャーであることを特徴とする。
このため、確実に固定部材を電極側に押圧し付勢する構造を実現することが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の発明において、規制板を、絶縁体で構成したことを特徴とする。
このため、溶接時に規制板に磁界が発生しないことから、アームから電極ホルダーへの溶接電流の流れを阻害しない。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５に記載の発明において、頭部を冷却するための冷却水路をアームに形成したことを特徴とする。
このため、アームの球頭部に塗布された潤滑油が高温にならないことから、潤滑油の変性が防止され、球頭部と受容凹部との焼き付きが防止され、アームに対する電極ホルダーの首振り動が維持される。また、球頭部と受容凹部との焼き付きが防止されることから、アームから電極ホルダーへの溶接電流の供給が維持される。

本発明の実施の形態を示す多点打ち電極装置の正面図である。 図１の上面図である。 図１の下面図である。 多点打ち電極装置の首振り部分の断面図である。（図２のＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面） 給排水器に冷却水流通管が取り付けられている状態の説明図である。 別の実施形態の説明図である。

以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施の形態を示す。本発明の多点打ち電極５０は、主に、スポット溶接機に取り付けられるアーム１と、アーム１の先端に首振り可能に取り付けられた電極ホルダー２と、電極ホルダー２の先端面２ａに取り付けられた複数の電極３から構成されている。以下詳細に、本発明の多点打ち電極５０を説明する。

アーム１は略円柱形状である。アーム１は、強靱で電気伝導率が良好な材質である、クロム銅、ベリリウム銅等の銅合金で構成されている。図４に示されるように、アーム１の先端には、球形状の球頭部１ａが形成されている。アーム１の基端には、ネジ穴状の取付部１ｂが形成されている。この取付部１ｂに後述する給排水器４が取り付けられている。アーム１の取付部１ｂから球頭部１ａの内部にまで、冷却水用穴１ｃが形成されている。アーム１は、スポット溶接機の給電部（図示せず）に握持され、スポット溶接機からアーム１に溶接電流が供給されるようになっている。

給排水器４は、ブロック形状である。図１や図５に示される実施形態では、給排水器４は、略円柱形状である。給排水器４は、真鍮やステンレス等の耐食性の高い材質で構成されている。給排水器４の周面には、冷却水流入口４ａ及び冷却水排出口４ｂが形成されている。冷却水流入口４ａには、流入ジャック１１が取り付けられている。冷却水流出口４ａには、流出ジャック１２が取り付けられている。給排水器４の末端（図５において下端）には、円筒形状で外表面にネジ山が螺刻された取付部４ｃが形成されている。図１に示されるように、アーム１の取付部１ｂに、給排水器４の取付部４ｃが螺入して、アーム１に給排水器４が取り付けられている。

給排水器４には、冷却水排出口４ｂに接続し、取付部４ｃの末端（図５において下端）に開放する排水路４ｄが形成されている。また、給排水器４には、冷却水流入口４ａに接続し、排水路４ｄに開放する流入路４ｅが形成されている。なお、排水路４ｄの内径は、流入路４ｅの内径よりも大きくなっている。流入路４ｅの排水路４ｄへの開放部分に、冷却水流通管５が取り付けられている。図５に示されるように、冷却水流通管５は、排水路４ｄ内を挿通し、取付部４ｃから突出している。図１に示されるように、冷却水流通管５は、アーム１の冷却水用穴１ｃ内を挿通し、冷却水管５の先端は、アーム１の球頭部１ａ内にまで達している。冷却水配管５とアーム１の冷却水用穴１ｃとの間は、排水流路１ｄとなっている。流入ジャック１１から供給された冷却水は、冷却水流入口４ａ、冷却水管５を流通して、アーム１の球頭部１ａを冷却する。アーム１の球頭部１ａを冷却した排水は、排水流路１ｄ、排水路４ｄ、冷却水排出口４ｂを流通し、排水ジャック１２から排出される。

電極ホルダー２は、ブロック形状である。図に示される実施形態では、電極ホルダー２は、扁平な略円柱形状である。電極ホルダー２は、強靱で電気伝導率が良好な材質である、クロム銅、ベリリウム銅等の銅合金で構成されている。電極ホルダー２の先端面２ａには、複数の電極取付穴２ｂが形成されている。図に示される実施形態では、３個の電極取付穴２ｂが、電極ホルダー２の先端面２ａに形成されている。電極取付穴２ｂは、奥側に向かって徐々に内径が小さくなるテーパー状となっている。電極取付穴２ｂには、電極３が取り付けられている。図に示される実施形態では、電極３は、略円筒形状のシャンク３ａと、このシャンク３ａの先端に取り付けられたキャップチップ３ｂとから構成されている。シャンク３ａ及びキャップチップ３ｂは、強靱で電気伝導率が良好な材質である、クロム銅、ベリリウム銅等の銅合金で構成されている。なお、図４に示されるように、電極ホルダー２には、キャップチップ３ｂを冷却するための、冷却水通路が形成されている。この冷却水路については、本発明において、本質的部分でないので説明を省略する。

図４に示されるように、電極ホルダー２の末端面（図５において上面）には、半球形状に凹陥した受容凹部２ｃが形成されている。受容凹部２ｃの曲率半径は、アーム１の球頭部１ａの曲率半径と同一又は僅かに大きくなっている。つまり、受容凹部２ｃは、球頭部１ａに対応した形状となっている。アーム１の球頭部１ａは、電極ホルダー２の受容凹部２ｃに受容されている。

６は固定部材であり、中央には、アーム１の球頭部１ａの基部に対応する形状、つまり、半球形状の固定穴６ａが連通形成されている。固定穴６ａの曲率半径は、アーム１の球頭部１ａの曲率半径と同一又は僅かに大きくなっている。固定部材６は、強靱で電気伝導率が良好な材質である、クロム銅、ベリリウム銅等の銅合金で構成されている。固定穴６ａにアーム１が挿通した状態で、固定部材６が、電極ホルダー２の基端面に取り付けられている。固定穴６ａは、アーム１の球頭部１ａの基部に対応した形状となっていて、図４において上方に向かって徐々に内径が小さくなっているので、電極ホルダー２がアーム１から脱落することがない。このような構造により、電極ホルダー２がアーム１の先端に首振り可能に取り付けられている。前述したように、受容凹部２ｃ及び固定穴６ａの曲率半径は、アーム１の球頭部１ａの曲率半径と同一又は僅かに大きい寸法なので、電極ホルダー２がアーム１に対して、円滑に動く。また、受容凹部２ｃ及び固定穴６ａがアーム１の球頭部１ａと密着しているので、アーム１から電極ホルダー２に確実に溶接電流が供給されるようになっている。

なお、アーム１の球頭部１ａには、グリス等の潤滑油が塗布されている。前述したように、球頭部１ａは、給排水器４から供給される冷却水により冷却されるので、前記潤滑油の熱による変性が防止され、球頭部１ａと受容凹部２ｃとの焼き付きが防止される。

７は規制板である。規制板７は、溶接時の磁界の発生を防止するため、絶縁体である合成樹脂で構成されている。規制板７の中央には、固定穴７ａが連通形成されている。図２や図４に示されるように、規制板７には、側面から固定穴７ａに連通するネジ穴７ｂが形成されている。固定穴７ａにアーム１を挿通し、規制板７を固定部材６から所定寸法離間させた状態で、ネジ穴７ｂに固定ネジ１０を螺入することにより、規制板７をアーム１に取り付けている。規制板７には、複数（図２に示される例では３つ）の取付穴７ａが連通形成されている。取付穴７ａにはネジ溝が螺刻されている。

８はボールプランジャーである。ボールプランジャー８は、筒状のケース８ａと、このケース８ａに摺動可能に保持され、ケース８ａから突出したボール８ｃと、ボール８ｃをケース８ａから突出させる方向に付勢するコイルスプリング８ｂとから構成されている。ケース８ａの外表面には、ネジ山８ｄが螺刻されている。ケース８ａのネジ山８ｄが規制板７の取付穴７ａに螺入して、ボールプランジャー８が規制板７の各取付穴７ａに取り付けられている。各ボールプランジャー８のボール８ｃは、規制板７から突出し、固定部材８に複数箇所当接している。ボールプランジャー８は、ボールプランジャー８のケース８ａに螺入するナット９により、規制板７に固着されている。電極ホルダー２がアーム１に対して傾くと、固定部材６が各ボールプランジャー８のボール８ｃで複数箇所から押圧されて、電極３側に付勢され、電極ホルダー２が元の状態（電極ホルダー２がアーム１に対して傾いていない状態）に復帰するようになっている。

なお、規制板７にネジ溝が形成された取付穴７ａを形成し、ボールプランジャー８のケース８ａの外表面にネジ山８ｄを形成した構造により、ボールプランジャー８を取付穴７ａに螺入させて、確実にボールプランジャー８のボール８ｃを固定部材６に当接させることが可能となっている。

複数のキャップチップ３ｂの先端は、同一平面上にある。平板等のワークを溶接する場合に、本発明の多点打ち電極装置５０を使用すると、同一平面上にあるキャップチップ３ｂの先端位置とワームの表面が傾いている場合（例えば、ワークが曲がっている場合や溶接時にスポット溶接機が撓む場合）であっても、電極ホルダー２がアーム１に対して首振り可能に取り付けられているので、あるキャップチップ３ｂがワークに当接すると、電極ホルダー２がワークに追従して摺動し、全てのキャップチップ３ｂがワークの溶接位置に当接する。このため、確実に複数打点を同時に溶接することが可能となる。また、複数のキャップチップ３ｂのうち、あるキャップチップ３ｂだけがワークに当接することによる打痕の発生を防止することが可能となる。

前述したように、複数のボールプランジャー８ａが、固定部材６を電極３側に押圧して付勢しているので、溶接時以外に電極ホルダー２がアーム１に対して傾くことがないことがなく、キャップチップ３ｂがワークの溶接箇所以外に接触することが防止され、ワークに傷が付くことが防止される。また、電極ホルダー２や電極３とワークを固定する治具との干渉を防止することが可能となる。

以上説明した実施形態では、電極ホルダー２には、３個の電極３が取り付けられているが、電極ホルダー２に取り付けられる電極３は３個に限定されず、４個以上の電極３を電極ホルダー２に取り付けた構成であっても差し支えない。

（別例）
図６に別の実施形態の多点打ち電極装置５１示し、以下この多点打ち電極装置５１について説明する。この多点打ち電極装置５１は、電極ホルダー２２の先端面２２ａに複数のインサート電極２３を取り付けた実施形態である。電極ホルダー２２の先端面２２ａには、複数の電極取付凹部２２ｂが凹陥形成されている。図６に示される実施形態では、電極取付凹部２２ｂは、４つ形成されているが、これに限定されず、３つや５つ以上形成しても差し支えない。電極取付凹部２２ｂの底部には、取付ネジ穴２２ｃが形成されている。電極取付凹部２２ｂには、ブロック状のインサート電極２３が取付られている。インサート電極２３は、強靱で電気伝導率が良好な材質である、クロム銅、ベリリウム銅等の銅合金で構成されている。インサート電極２３には、取付穴２３ｂが連通形成され、この取付穴２３ｂを貫通し、電極取付ネジ穴２２ｃに螺入する取付ボルト２４によって、インサート電極２３が電極ホルダー２２の電極取付凹部２２ｂに固定されている。

インサート電極２３の先端には、平面の接触部２３ａが形成されている。各インサート電極２３の接触部２３ａは、同一平面上にある。本実施形態の多点打ち電極装置５１は、ワークと各インサート電極２３の接触部２３ａが面接触するので、広い面積が溶接され、確実にワークが溶接される。従来、複数のインサート電極を取り付けた多点打ち電極装置では、インサート電極の先端に平面の接触部が形成されていることから、少しでも、多点打ち電極装置がワークに対して傾くと、あるインサート電極の接触部がワークに接触しなかったり、また、インサート電極の接触部とワークとが線接触してしまったりして、溶接不良が起こりやすかった。一方で、本実施形態の多点打ち電極装置５１を使用すると、電極ホルダー２２がアーム１に対して首振り可能に取り付けられているので、溶接時に電極ホルダー２２がワークに追従して摺動し、確実にインサート電極２３の接触部２３ａがワークに当接する。このため、確実にワークを溶接することが可能となる。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う多点打ち電極装置もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

１ アーム
１ａ 球頭部
１ｂ 取付部
１ｃ 冷却水用穴
１ｄ 排水流路
２ 電極ホルダー
２ａ 先端面
２ｂ 電極取付穴
２ｃ 受容凹部
３ 電極
３ａ シャンク
３ｂ キャップチップ
４ 給排水器
４ａ 冷却水流入口
４ｂ 冷却水流出口
４ｃ 取付部
４ｄ 排水路
４ｅ 流入路
５ 冷却水流通管
６ 固定部材
６ａ 固定穴
７ 規制板
７ａ 固定穴
７ｂ ネジ穴
７ｃ 取付穴
８ ボールプランジャー
８ａ ケース
８ｂ コイルスプリング
８ｃ ボール
８ｄ ネジ山
９ ナット
１０ 取り付けボルト
１１ 流入ジャック
１２ 流出ジャック
２２ 電極ホルダー（別例）
２２ａ 先端面
２２ｂ 電極取付凹部
２２ｃ 取付ネジ穴
２３ インサート電極（別例）
２３ａ 接触部
２４ 取付ネジ
５０ 多点打ち電極装置
５１ 多点打ち電極装置（別例）

Claims (6)

1. スポット溶接機に取り付けられるアームと、
   前記アームの先端に首振り可能に取り付けられた電極ホルダーと、
   前記電極ホルダーの先端に取り付けられた複数の電極を有する多点打ち電極装置であって、
   アームの先端に、球形状の球頭部を形成し、
   電極ホルダーの基端に、前記球頭部の先端形状と対応する、半球状に凹陥した受容凹部を凹陥形成し、
   前記受容凹部に球頭部を受容させた状態で、前記球頭部の基部に対応した形状の連通穴が形成された固定部材を、前記連通穴にアームを挿通させた状態で、電極ホルダーの基端に取り付けて、電極ホルダーをアームに首振り可能に取り付けたことを特徴とする多点打ち電極装置。
2. 固定部材の複数箇所と当接し、固定部材を電極側に押圧し付勢する複数の押圧部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電極装置。
3. 固定部材と離間してアームに取り付けられた規制板に、押圧部材を取り付けたことを特徴とする請求項２に記載の多点打ち電極装置。
4. 押圧部材は、固定部材を押圧するボールを有するボールプランジャーであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の多点打ち電極装置。
5. 規制板を、絶縁体で構成したことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の多点打ち電極装置。
6. 球頭部を冷却するための冷却水路をアームに形成したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の多点打ち電極装置。

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