JP6906834B2 - 溶接ガン - Google Patents

Description

本発明は、溶接ガンに関する。

例えば自動車用鋼板のスポット溶接に用いられるスポット溶接ガンにおいては、一対の電極の開閉制御を高精度かつ簡素化する観点から、サーボモータを駆動部に用いることが多い。

ところで、最近では、生産効率の更なる向上を求める動きに伴い、スポット溶接に対する高速化の要求も高まっている。この要求に応えるために、例えばサーボモータを含め溶接ガンはなるべく軽量であるに越したことはないが、使用するモータのサイズを小さくしていくと、モータの発熱状態が問題となることがある。モータの過剰な温度上昇は、エンコーダ基板の損傷や加圧力の精度低下など総じてモータの性能に悪影響を及ぼす可能性が高い。

ここで、例えば特許文献１には、モータハウジング内に冷却媒体を供給するための冷却媒体用通路が設けられた溶接ガンが開示されている。

特開２００２−３４６７５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の冷却構造を採用した場合には、モータ内に冷却媒体を流通させる関係上、どうしても通電部への水漏れ、すなわちショートのおそれを考慮して使用する必要がある。また、漏水時を想定したシール構造等を追加することでモータの構造が複雑化するおそれもある。これでは、排水も含め使用時の修理、点検などメンテナンス性の低下が避けられない。

以上の事情に鑑み、本明細書では、安全性及びメンテナンス性が良好でありながら、モータの冷却性能を高めることができ、これにより溶接の高速化を実現し得る溶接ガンを提供することを、解決すべき技術課題とする。

前記課題の解決は、本発明に係る溶接ガンによって達成される。すなわち、この溶接ガンは、一対の電極と、一対の電極のうち少なくとも一方の電極を駆動するモータとを備えた溶接ガンにおいて、モータはモータケースを有し、モータケースに連結部材が連結され、連結部材は、モータの周囲に位置する溶接ガンの要冷却部に向けて冷却媒体を供給するための流路を内部に有する点をもって特徴付けられる。なお、ここでいうモータの周囲に位置する溶接ガンの要冷却部には、一対の電極、トランスなどの通電により発熱する可能性のある部分が含まれる。

このように、本発明では、モータケースに連結部材を連結し、かつこの連結部材の内部に、モータの周囲に位置する要冷却部に冷却媒体を供給するための流路を設けるようにした。モータケースは、通常、所要の放熱性を発揮させる目的でアルミ等の熱伝導性に優れた金属で形成されることから、このモータケースに連結部材を連結し、この連結部材内部に上述した冷却媒体の流路を設けることで、モータ以外の要冷却部を冷却するための流路（を流れる冷却媒体）を利用してモータケースを介してモータの内部を効果的に冷却することが可能となる。また、この流路はモータの周囲に位置する要冷却部を冷却するための流路であるから、この冷却系（流路）をモータの通電系とは切り離した状態でモータ内部を冷却することができる。よって、漏水によるショートの可能性を完全に排除して安全にモータを冷却しながら使用することが可能となる。もちろん、モータ内部に冷却媒体を流通させないのであれば、漏水時に備えたシール構造などの追加も不要であり、モータ構造の複雑化を回避でき、また修理、点検時にはモータケースから連結部材を分離すればよいだけなので、メンテナンス性も良好である。

また、本発明に係る溶接ガンにおいて、流路は、複数の要冷却部に向けて冷却媒体を分岐供給するための分岐構造をなしているものであってもよい。

このように流路を分岐構造とすることで、この流路に導入される冷却媒体の流量を増やすことができる。これによりモータケースとの間で交換可能な熱量をさらに増大させて、モータ内部の冷却性能をより一層向上させることが可能となる。

以上のように、本発明に係る溶接ガンによれば、安全性及びメンテナンス性が良好でありながら、十分なモータの冷却性能を発揮することができ、これにより溶接の高速化を達成することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る溶接ガンの側面図である。 図１に示す溶接ガンのＡ部拡大側面図である。 図２に示す連結部材のＢ−Ｂ断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る溶接ガンの内容を図面に基づき説明する。

本発明の一実施形態に係る溶接ガン１０は、図１に示すように、駆動部としてのモータ１１と、モータ１１による回転駆動力をストローク力に変換する動力変換機構１２と、動力変換機構１２によるストローク力を受けて一方の電極１３が他方の電極１４に接近可能な一対の電極１３，１４と、トランス１５、及び連結部材１６とを備える。

モータ１１は、モータ１１の外郭をなすモータケース１７を有し、スピンドル１８（図２を参照）を除くモータ１１の本体（図示は省略する）を収容している。モータケース１７は、例えばアルミなどの熱伝導性に優れた材料（主に金属）で形成される。なお、モータ１１としては任意の種類のモータが使用可能であり、例えば一対の電極１３，１４の動作応答性や加圧制御の精度の観点から、サーボモータが好適に使用される。

また、モータ１１の一端には、図２に示すように、連結部材１６との連結を図るための連結用凸部１９が設けられている。連結用凸部１９はモータケース１７と同一の材料で一体的に形成される。この連結用凸部１９が、後述する連結部材１６の連結用凹部２０と嵌り合うことで、連結部材１６に対するモータ１１の位置決めがなされるようになっている。

連結部材１６は、図２に示すように、モータ１１の連結用凸部１９と嵌まり合う連結用凹部２０を有すると共に、動力変換機構１２のケーシング２１に設けられた連結用凹部２２と嵌まり合う連結用凸部２３を有する。また、連結部材１６の中央には、モータ１１の一端から突出したスピンドル１８を挿通するための挿通穴２４が設けられている。これにより、連結部材１６を介してモータ１１と動力変換機構１２とが芯出しを含め高精度に位置決めされた状態において、モータ１１のスピンドル１８から動力変換機構１２に回転駆動力が伝達できるようになっている。

連結部材１６は、例えばモータケース１７と同様、アルミなどの熱伝導性に優れた材料で形成される。連結部材１６の連結用凹部２０の底面２０ａ上には、圧縮変形性に優れた弾性シート２５が取り付けられている。この弾性シート２５は、連結用凸部１９と連結用凹部２０との嵌め合いに伴い、軸方向に圧縮されることで連結用凸部１９の端面１９ａと広範囲にわたって密着する。これにより、連結部材１６と連結用凸部１９との接触面積が増大するようになっている。なお、図２中、符号２６，２７で示される部材はＯリングである。

図３に示すように、連結部材１６はその内部に、冷却媒体用の流路２８を有する。この流路２８は、一又は複数の冷却媒体の導入口２９，３０と、一又は複数の冷却媒体の導出口３１〜３４とを有する。本実施形態では、流路２８は分岐構造をなすもので、導入口２９,３０から導入された冷却媒体を複数の要冷却部に向けて分岐供給可能としている。

具体的には、流路２８は、一方の電極１３（図１を参照）に向けて水などの冷却媒体を供給するための第一導出口３１と、他方の電極１４に向けて冷却媒体を供給する第二導出口３２と、トランス１５に向けて冷却媒体を供給するための第三及び第四導出口３３，３４を有する。第一導入口２９と第一導出口３１とは第一主流路３５ａを介して直線的に接続されている。また、第二導入口３０と第二導出口３２とは第二主流路３５ｂを介して直線的に接続されている。

一方、第三導出口３３は、第一主流路３５ａから分岐した第一分岐路３６ａを介して第一導入口２９と接続されており、第四導入路３４は、第一主流路３５ａから分岐した第二分岐路３６ｂを介して第一導入口２９と接続されている。なお、これら第一及び第二分岐路３６ａ，３６ｂは、第二主流路３５ｂともつながっており、第二導入口３０から導入された冷却媒体が第二主流路３５ｂと、第一及び第二分岐路３６ａ，３６ｂを介して第三及び第四導出路３３，３４に供給可能としている。なお、本実施形態では、第一及び第二主流路３５ａ，３５ｂの断面積は第一及び第二分岐路３６ａ，３６ｂの断面積より大きい。以上の流路構造より、第一及び第二導出口３１，３２に供給される冷却媒体の流量が、第三及び第四導出口３３，３４に供給される冷却媒体の流量より多くなるようにしている。

また、第一導出口３１は、図１に示すように、第一接続路３７を介して一方の電極１３に接続され、第二導出口３２は、第二接続路３８を介して他方の電極１４に接続されている。第三導出口３３と第四導出口３４はそれぞれ、第三接続路３９と第四接続路４０を介してトランス１５に接続されている。以上の接続形態により、連結部材１６内の流路２８に導入された冷却媒体を分岐して双方の電極１３，１４及びトランス１５に供給可能としている。

このように、本発明に係る溶接ガン１０においては、モータケース１７と動力変換機構１２のケーシング２１とを連結部材１６で連結し、かつこの連結部材１６の内部に、モータ１１の周囲に位置する要冷却部、ここでは一対の電極１３，１４とトランス１５に冷却媒体を供給するための流路２８を設けるようにしたので、一対の電極１３，１４やトランス１５を冷却するための流路２８（を流れる冷却媒体）を利用して連結部材１６に連結されるモータケース１７を効果的に冷却することができる。モータケース１７を冷却することができれば、モータケース１７の内部、すなわちモータ１１の内部を効果的に冷却することが可能となる。また、この流路２８はモータ１１の周囲に位置する要冷却部（一対の電極１３，１４、トランス１５）を冷却するための流路であるから、この冷却系（流路）をモータ１１の通電系とは切り離した状態でモータ１１内部を冷却することができる。よって、漏水によるショートの可能性を完全に排除して安全にモータ１１を冷却しながら使用することが可能となる。もちろん、モータ１１内部に冷却媒体を流通させないのであれば、漏水時に備えたシール構造などの追加も不要であり、モータ１１構造の複雑化を回避でき、また修理、点検時にはモータケース１７から連結部材１６を分離すればよいだけなので、メンテナンス性も良好である。

また、モータ１１と動力変換機構１２との間に連結部材１６を設けるようにすれば、例えばモータ１１の周囲に熱交換器などの冷却装置を配設した場合よりも溶接ガン１０を使用するロボットの操作性に悪影響を及ぼさずに済む。言い換えると、溶接位置の制限が厳しくなるおそれもない。

また、本実施形態のように、連結部材１６内の流路２８を、複数の要冷却部（双方の電極１３，１４、及びトランス１５）に向けて冷却媒体を分岐供給するための分岐構造としたことによって、この流路２８に導入される冷却媒体の流量を増やすことができる。これによりモータケース１７との間で交換可能な熱量をさらに増大させて、モータ１１内部の冷却性能をより一層向上させることが可能となる。

また、本実施形態では、連結部材１６の連結用凹部２０の底面２０ａ上に、圧縮変形性に優れた弾性シート２５が取り付け、連結用凸部１９と連結用凹部２０との嵌め合いに伴い、弾性シート２５を軸方向に圧縮することで連結用凸部１９の端面１９ａと密着させるようにした。このように連結部材１６を構成することで、連結部材１６と連結用凸部１９とが広範囲にわたって密着するので、連結部材１６とモータケース１７との接触面積を増やして、冷却効果をさらに高めることが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明に係る溶接ガンは、その趣旨を逸脱しない範囲において、上記以外の構成を採ることも可能である。

例えば、上記実施形態では、流路２８として、二つの冷却媒体の導入口２９，３０を有するものを例示したが、もちろんこれ以外の構成（一つ又は三つ以上の導入口）をとることも可能である。導出口３１〜３４の位置及び数についても任意であり、図３に示す構成以外の配置態様をとることも可能である。

また、上記実施形態では。モータ１１と動力変換機構１２との間に連結部材１６を配設した場合を例示したが、もちろんこの形態には限られない。例えば図示しない減速機とモータ１１との間に連結部材１６を配設してもよく、モータ１１とのみ連結部材１６を連結するようにしてもよい。また、本発明の適用対象となる溶接ガンについても図１に例示の溶接ガン１０には限られず、例えば動力変換機構１２がなく、モータ１１が直接的に一方の電極１２を駆動するような形式の溶接ガンなど、凡そ一方の電極１２をモータ１１が直接又は間接的に駆動する公知の溶接ガンであれば本発明を適用することが可能である。

１０ 溶接ガン
１１ モータ
１２ 動力変換機構
１３，１４ 電極
１５ トランス
１６ 連結部材
１７ モータケース
１８ スピンドル
１９ 連結用凸部（モータ）
２０ 連結用凹部（連結部材）
２１ ケーシング（動力変換機構）
２２ 連結用凹部（動力変換機構）
２３ 連結用凸部（連結部材）
２５ 弾性シート
２８ 流路
２９，３０ 導入口
３１〜３４ 導出口
３５ａ，３５ｂ 主流路
３６ａ，３６ｂ 分岐路
３７〜４０ 接続路

Claims (1)

1. 一対の電極と、前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極を駆動するモータとを備えた溶接ガンにおいて、
   前記モータはモータケースを有し、前記モータケースに連結部材が連結され、
   前記連結部材は、前記モータの周囲に位置する前記溶接ガンの要冷却部に向けて冷却媒体を供給するための流路を前記連結部材の内部に有し、
   前記流路は、一又は複数の前記冷却媒体の導入口と、複数の前記冷却媒体の導出口とを有すると共に、
   前記流路は分岐構造をなし、前記一又は複数の導入口から導入された前記冷却媒体を前記複数の導出口に向けて分岐供給可能としていることを特徴とする溶接ガン。

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