JP7199066B2

JP7199066B2 - 抵抗溶接装置

Info

Publication number: JP7199066B2
Application number: JP2021033645A
Authority: JP
Inventors: 美利甲斐; 和裕橋爪; 孝治甲斐
Original assignee: Koyo Giken Co Ltd
Current assignee: Koyo Giken Co Ltd
Priority date: 2021-03-03
Filing date: 2021-03-03
Publication date: 2023-01-05
Anticipated expiration: 2041-03-03
Also published as: JP2022134498A

Description

本発明は、被溶接物（例えば少なくとも２枚の鋼板を重ね合わせてなる板組）に対してスポット溶接を行う抵抗溶接装置に関し、特に２つの電極の一方をテーブル形状とした抵抗溶接装置に関する。

抵抗溶接装置には、水平ガンとテーブル電極とを備えたものや、垂直ガンとテーブル電極とを備えたものがある。また、水平ガンと垂直ガンの両方とテーブル電極とを備えたものもある。水平ガン及び垂直ガンのそれぞれの先端には、テーブル電極と対を成す電極チップが装着される。水平ガンを備えた抵抗溶接装置としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。また、垂直ガンを備えた抵抗溶接装置としては、例えば特許文献２に記載されたものがある。これらの文献に記載された技術は、本出願人によって提案されたものである。

抵抗溶接に用いられる溶接ガンには、上述した垂直ガンや水平ガン以外に、例えばＣガンやＸガンと呼ばれるものもある。これらの溶接ガンは共に２つのアームで構成されるが、Ｃガンは、一方のアームを固定して他方のアームを動かすようにしたものであり、Ｘガンは、両方のアームを動かすようにしたものである。なお、これらの溶接ガンはともに各アームの先端部に電極チップが装着される。

ＣガンやＸガンには作業員が直接手で持って操作できるものがある。特許文献３に記載された抵抗溶接装置の溶接ガンもその一種である。その溶接ガンは、天井に敷設されたレールに吊り具を介して吊されていて、レールに沿った移動が可能になっている。作業員は、その溶接ガンを手で持ってレールの経路上にある被溶接物まで運んで行き、溶接を行う。この文献に記載された抵抗溶接装置も本出願人によって提案されたものである。

特開２０１８－１１４５４５号（特許第６５０４１８４号）公報特開２０２０－１８５５９２号（特許第６５９０１０７号）公報特開２０１９－２０２３３４号（特許第６５１９８２８号）公報

ところで、本出願人が開発している抵抗溶接装置には、水平ガン又は垂直ガンの何れか一方または両方を備えたものがあるが、それらの溶接ガンに加えて、Ｃガン又はＸガンの何れか一方又は両方を備えたものは存在していない。存在しない理由は、水平ガン又は垂直ガンを備えた抵抗溶接装置は、２つの電極のうちの一方をテーブル状の電極とし、他方を棒状の電極とする構造を採るのに対し、Ｃガン又はＸガンを備えた抵抗溶接装置は、２つの電極共に棒状のものを使用する構造を採るからである。つまり、電極の構造に違いがあるからで、水平ガン及び／又は垂直ガンを備えた抵抗溶接装置にはＣガン及びＸガンを使用することはできない。

そのため、水平ガンや垂直ガンを使用する作業の他に、ＣガンやＸガンを使用する作業がある工場等では水平ガン及び／又は垂直ガンを備えた抵抗溶接装置と、Ｃガン及び／又はＸガンを備えた抵抗溶接装置の両方を導入することになる。

しかしながら、溶接ガンの種類ごとに抵抗溶接装置を導入することは、初期費用が嵩み、また多くの設置面積を必要とする。また、受注した仕事が水平ガン及び／又は垂直ガンを備えた抵抗溶接装置でしか対応できない場合、Ｃガン及び／又はＸガンを備えた抵抗溶接装置は使えないため、生産性の向上が図れない。逆もまた然りである。なお、上述したＣガンやＸガンで、作業員が直接手で持って操作できるような溶接ガンのことを総称して“手持ち溶接ガン”と呼ぶこととする。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、１台で、水平ガン、垂直ガン、手持ち溶接ガンの全てを使用できる抵抗溶接装置を提供することを目的とする。

本発明の抵抗溶接装置は、被溶接物を載置するテーブル形状のテーブル電極と、装置本体に対して水平方向と垂直方向の２方向に移動自在であって、先端部分に装着された電極チップと前記テーブル電極とにより前記被溶接物に対して溶接を行う溶接ガンと、を備えた抵抗溶接装置であって、前記テーブル電極は、互いに同形の２枚の銅板と、前記２枚の銅板の間で、一方の銅板の一方の面と他方の銅板の他方の面のそれぞれに密着して配置される絶縁部材と、を備え、前記２枚の銅板のうち、前記溶接ガンに近い方の銅板には電源の負極側が接続され、前記溶接ガンから遠い方の銅板には前記電源の正極側が接続され、前記溶接ガンには前記電源の正極側が接続される。

上記構成によれば、テーブル電極から直接電源を取り出すことができるので、手持ち溶接ガンの使用が可能となる。即ち、手持ち溶接ガンの一方の電極をテーブル電極の２枚の銅板の一方に接続し、手持ち溶接ガンの他方の電極をテーブル電極の２枚の銅板の他方に接続することで、手持ち溶接ガンの使用が可能となる。このように、１台の抵抗溶接装置で、溶接ガン（垂直ガンや水平ガン）のみならず、手持ち溶接ガンも使用することができるので、水平ガン及び／又は垂直ガンを備えた抵抗溶接装置と、Ｃガン又はＸガンを備えた抵抗溶接装置の２つの抵抗溶接装置を個別に導入する場合と比べて、初期費用の削減が図れるとともに設置面積の最小化が図れ、さらに生産性の向上も図れる。

上記構成において、前記テーブル電極は、手持ち操作が可能な外部の溶接ガンに給電を行うための給電金具を有し、前記給電金具は、それぞれ導電性を有する第１，第２のブロック体と、前記２つのブロック体を対向配置させた状態で、これらのブロック体を互いに接近又は離反する方向に移動させる挟持機構と、一端が前記第１のブロック体に接続される第１の給電ケーブルと、一端が前記第２のブロック体に接続される第２の給電ケーブルと、を備え、前記第１の給電ケーブルの他端を前記外部の溶接ガンの一方の電極に接続するとともに、前記第２の給電ケーブルの他端を前記外部の溶接ガンの他方の電極に接続し、さらに、前記挟持機構にて前記テーブル電極の端部を挟み込むことで、前記記外部の溶接ガンへの給電を可能とする。

上記構成によれば、テーブル電極の周縁部であればどの位置からでも電源を取り出せるので、テーブル電極上での使用のみならず、テーブル電極周辺でも手持ち溶接ガンの使用が可能となる。また、テーブル電極とＣガン又はＸガンとの間の距離を最小にできるので、第１，第２の給電ケーブルの配線抵抗による電力損失の低減が図れ、溶接電流の立ち上がりを良くすることができる。

本発明によれば、１台で、水平ガン、垂直ガン、手持ち溶接ガンの全てを使用することができ、水平ガン及び／又は垂直ガンを備えた抵抗溶接装置と、手持ち溶接ガンを備えた抵抗溶接装置の２つの抵抗溶接装置を個別に導入する場合と比べて、初期費用の削減、設置面積の最小化、生産性の向上が図れる。

本発明の一実施形態に係る抵抗溶接装置の外観を示す側面図図１の抵抗溶接装置に備えられたテーブル電極の概観を示す斜視図図２のＡ－Ａ線矢示断面図図１の抵抗溶接装置に備えられた接続金具の概観を示す斜視図図４の接続金具の縦断面を示す図一般的なＣガンの概略構成を示す図一般的なＸガンの概略構成を示す図

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る抵抗溶接装置１の外観を示す側面図である。同図において、本実施形態に係る抵抗溶接装置１は、溶接ガンとして水平ガン２０を備えている。水平ガン２０は、ガン本体２０１と、ハンドル２０２と、シャンクホルダ２０３と、シャンク２０４と、電極チップ２０５と、給電ケーブル６とを備える。

給電ケーブル６は、抵抗溶接装置１の支持アーム５の上面側に持ち上げられるように支持される。給電ケーブル６は、その一端が溶接トランス７の出力端に接続され、他端が水平ガン２０のシャンクホルダ２０３に接続される。

ガン本体２０１は、その基端部（ハンドル２０２側の部分）がガンブラケット３３０によって垂直方向に揺動自在に支持される。ガン本体２０１の基端部は、溶接時に、加圧シリンダ３０１によって上方へ引き上げられる。ガン本体２０１の基端部が上方へ引き上げられることで、ガン本体２０１の先端部側が下方へ回動し、電極チップ２０５が被溶接物５００に当たる。シャンク２０４は、シャンクホルダ２０３の先端部分に装着される。電極チップ２０５は、シャンク２０４の先端部分に装着される。

本実施形態に係る抵抗溶接装置１は、上述した水平ガン２０の他に、手持ち使用できる手持ち溶接ガンの使用が可能なテーブル電極９を備えている。図２は、テーブル電極９の概観を示す斜視図である。また、図３は、図２のＡ－Ａ線矢示断面図である。図２及び図３において、テーブル電極９は、互いに四角状に形成された２枚の銅板９１，９２と、銅板９１と銅板９２との間に配置される絶縁部材９３と、手持ち溶接ガンを使用する場合に、該溶接ガンに電源を供給するための給電金具９５と、を備えている。

銅板９１と銅板の９２それぞれの厚さは、互いに同じであっても良いし、異なっていてもよい。即ち、銅板９１と銅板の９２それぞれの厚さに規定はない。絶縁部材９３は、銅板９１と銅板９２とを非接触状態に保つためのものであり、銅板９１の他方の面９１ｂと銅板９２の他方の面９２ｂのそれぞれに密着して配置される。なお、絶縁部材９３の材料としては、ナイロン等の抵抗率の大きい樹脂が望ましい。また、絶縁部材９３の厚さに規定はないが、抵抗率が大きければ薄くすることができる。

テーブル電極９を構成する２枚の銅板９１，９２のうち、水平ガン２０に近い方の銅板９１は、溶接トランス７の負側（電源の負極側）に接続され、水平ガン２０から遠い方の銅板９２は、溶接トランス７の正側（電源の正極側）に接続される。水平ガン２０は、溶接トランス７の正側（電源の正極側）に接続される。

給電金具９５は、導電性を有する金属製の第１，第２のブロック体９６，９７を備えており、第１のブロック体９６は、テーブル電極９の銅板９１の一方の面９１ａに接続され、第２のブロック体９７は、テーブル電極９の銅板９２の一方の面９２ａに接続される。

図４は、給電金具９５の概観を示す斜視図である。また、図５は、図４においてネジ類を除いた部分の縦断面を示す図である。図４及び図５において、給電金具９５は、上述した第１，第２のブロック体９６，９７の他に、第１，第２のブロック体９６，９７を対向配置させた状態で、これらを互いに接近又は離反する方向に移動させる金属材料からなるネジ９８、ボルト９９及びナット１１０と、ネジ９８の胴部９８ａに挿入され、第１のブロック体９６とテーブル電極９に接触しないように絶縁する絶縁材料からなる円筒体１００と、ボルト９９の胴部９９ａに挿入され、第１，第２のブロック体９６，９７に接触しないように絶縁する絶縁材料からなる円筒体１０１と、ネジ９８の胴部９８ａの頭部９８ｂ側に挿入される絶縁材料からなる平ワッシャ１０２及び金属材料からなる平ワッシャ１０３と、ボルト９９の胴部９９ａの頭部９９ｂ側に挿入される絶縁材料からなる平ワッシャ１０４及び金属材料からなる平ワッシャ１０５と、ボルト９９の胴部９９ａの先端側（頭部９９ｂと反対側）に挿入される金属材料からなるナット１１０と、ナット１１０と第２のブロック体９７との間に挿入される絶縁材料からなる平ワッシャ１１１及び金属材料からなる平ワッシャ１１２と、一端が第１のブロック体９６に接続される第１の給電ケーブル１２０と、一端が第２のブロック体９７に接続される第２の給電ケーブル１２１と、を備える。なお、上記円筒体１００，１０１及び平ワッシャ１０２，１０４，１１１の絶縁材料としては、フェノール樹脂が望ましい。

ネジ９８の先端部にはネジ部９８ｃが形成されている。第２のブロック体９７には、ネジ９８のネジ部９８ｃを螺挿するためのネジ孔９７ａが形成されている。また、第２のブロック体９７には、ボルト９９と円筒体１０１を通すための孔が形成されている。第１のブロック体９６にもボルト９９と円筒体１０１を通すための孔が形成されている。また、第１のブロック体９６には、ネジ９８と円筒体１００を通すための孔が形成されている。

ネジ９８とボルト９９は、第１，第２のブロック体９６，９７の長手方向に離間配置されており、これらを同時に回したり、逆方向に回したりすることで、第１，第２のブロック体９６，９７を平行状態で近づけたり、離したりすることができる。さらに、第１のブロック体９６の下面９６ｂをテーブル電極９の銅板９１の一方の面９１ａに隙間無く密着させることができるとともに、第２のブロック体９７の上面９７ａをテーブル電極９の銅板９２の一方の面９２ａに隙間無く密着させることができる。ネジ９８、第２のブロック体９７のネジ孔９７ａ、ボルト９９、ナット１１０、平ワッシャ１０２，１０３，１０４，１０５，１１１，１１２は、挟持機構１１５を構成する。

上記した給電金具９５は、第１，第の２ブロック体９６，９７でテーブル電極９の端部を上下に挟み込み、その後、ネジ９８を螺入するとともに、ボルト９９とナット１１０の締め付けを行うことにより、第１の給電ケーブル１２０の一端をテーブル電極９の一方の銅板９１に接続させることができるとともに、第２の給電ケーブル１２１の一端をテーブル電極９の他方の銅板９２に接続させることができる。第１の給電ケーブル１２０の他端は、手持ち溶接ガンの一方のアームに接続される。第２の給電ケーブル１２１の他端は、手持ち溶接ガンの他方のアームに接続される。

ここで、手持ち溶接ガンであるＣガンとＸガンについて説明する。
Ｃガン及びＸガンは、いずれも手持ち操作で被溶接物を挟むことで溶接を行うものである。Ｃガンは、２つのアームのうち一方のアームが動いて被溶接物を挟む構造を採り、Ｘガンは、２つのアームの両方が動いて被溶接物を挟む構造を採る。

図６は、一般的なＣガン２１の概略構成を示す図である。同図に示すように、Ｃガン２１は、Ｃ字状の固定アーム２１１と、固定アーム２１１の先端部分に装着された電極２１１ａに対して接近、離反する方向に移動する可動アーム２１２と、可動アーム２１２を動かす加圧シリンダ２１３とを有する。可動アーム２１２の先端部分には、電極チップ２１２aが装着される。なお、述べるまでもないが、固定アーム２１１と可動アーム２１２は非導通状態にある。

Ｃガン２１の場合、第１の給電ケーブル１２０の他端が固定アーム２１１側に接続され、第２の給電ケーブル１２１の他端が可動アーム２１２側に接続される。なお、接続関係が逆であっても構わない。即ち、第１の給電ケーブル１２０の他端を固定アーム２１１に接続し、第２の給電ケーブル２６他端を可動アーム２１２に接続しても構わない。

図７は、一般的なＸガン２２の概略構成を示す図である。同図に示すように、Ｘガン２２は、第１の可動アーム２２１と、第１の可動アーム２２１と共通軸にて互いに回動自在な第２の可動アーム２２２と、第１の可動アーム２２１と第２の可動アーム２２２を動かす加圧シリンダ２２３とを有する。第１の可動アーム２２１の先端部分には、電極チップ２２１ａが装着されており、第２の可動アーム２２２の先端部には、電極チップ２２２ａが装着されている。なお、述べるまでもないが、第１の可動アーム２２１と第２の可動アーム２２２は非導通状態にある。

Ｘガン２１の場合、第１の給電ケーブル１２０の他端が第１の可動アーム２２１側に接続され、第２の給電ケーブル１２１の他端が第２の可動アーム２２２側に接続される。なお、接続関係が逆であっても構わない。即ち、第１の給電ケーブル１２０の他端を第２の可動アーム２２２に接続し、第２の給電ケーブル２６他端を第１の可動アーム２２１に接続しても構わない。

次に、本実施形態に係る抵抗溶接装置１の使用例について説明する。
水平ガン２０を使用するときは、テーブル電極９の銅板９１上に被溶接物５００を載置し、その後、被溶接物５００の溶接箇所に水平ガン２０の先端部分（電極チップ２０５が装着された部分）を当てる。そして、この状態で溶接を開始する操作を行うことで、加圧シリンダ３０１が作動し、加圧シリンダ３０１の作動によって、ガン本体２０１の先端部側が下方へ回動し、電極チップ２０５が被溶接物５００に強く当接する。また、加圧シリンダ３０１の作動と同時に通電が行われて、被溶接物５００の溶接箇所における溶接が行われる。

一方、Ｃガン２１又はＸガン２２を使用するときは、テーブル電極９に金属金具９５を装着し、さらに第１，第２の給電ケーブル１２０，１２１をＣガン２１又はＸガン２２に接続する。この状態で被溶接物５００の溶接箇所を挟むことで、当該箇所にて溶接が行われる。

このように、本実施形態に係る抵抗溶接装置１によれば、互いに同形の２枚の銅板９１，９２と、銅板９１と銅板９２との間で、銅板９１の他方の面９１ｂと銅板９２の他方の面９２ｂのそれぞれに密着して配置され、銅板９１と銅板９２とを非接触状態に保つための絶縁部材９３と、手持ち溶接ガンであるＣガン２１又はＸガン２２を銅板９１，９２に接続するための給電金具９５と、を有するテーブル電極９を備えたので、１台の抵抗溶接装置１で、水平ガン２０のみならず、Ｃガン２１やＸガン２２も使用することができ、水平ガン及び／又は垂直ガンを備えた抵抗溶接装置と、Ｃガン又はＸガンを備えた抵抗溶接装置の２つの抵抗溶接装置を個別に導入する場合と比べて初期費用の削減、設置面積の最小化、生産性の向上が図れる。

また、テーブル電極９の周縁部であればどの位置からでも電源を取り出せるので、テーブル電極９上での使用のみならず、テーブル電極９の周辺でも手持ち溶接ガンの使用が可能となる。さらに、テーブル電極９とＣガン２１又はＸガン２２との間の距離を最小にできるので、第１，第２の給電ケーブル１２０，１２１の配線抵抗による電力損失の低減が図れ、溶接電流の立ち上がりを良くすることができる。

なお、本発明を特定の実施形態を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
例えば、給電金具９５とＣガン２１又はＸガン２２との接続にキックレスケーブルを用いてもよい。キックレスケーブルとは、往復導線を絶縁して、同一の可撓性ホース無いに収納したケーブルのことを言う。図２における符号１５０は、キックレスケーブルを示している。

本発明は、２つの電極の一方をテーブル形状とした抵抗溶接装置への適用が可能である。

１抵抗溶接装置
５支持アーム
６給電ケーブル
７溶接トランス
９テーブル電極
２０水平ガン
２１Ｃガン
２２Ｘガン
９１，９２銅板
９３絶縁部材
９５給電金具
９６第１のブロック体
９７第２のブロック体
９８ネジ
９９ボルト
１００，１０１円筒体
１０２，１０３，１０４，１０５，１１１，１１２平ワッシャ
１１０ナット
１１５挟持機構
１２０第１の給電ケーブル
１２１第２の給電ケーブル
１５０キックレスケーブル
２０１ガン本体
２０２ハンドル
２０３シャンクホルダ
２０４シャンク
２０５電極チップ
３０１加圧シリンダ
３３０ガンブラケット
５００被溶接物

Claims

被溶接物を載置するテーブル形状のテーブル電極と、
装置本体に対して水平方向と垂直方向の２方向に移動自在であって、先端部分に装着された電極チップと前記テーブル電極とにより前記被溶接物に対して溶接を行う溶接ガンと、
を備えた抵抗溶接装置であって、
前記テーブル電極は、互いに同形の２枚の銅板と、前記２枚の銅板の間で、一方の銅板の一方の面と他方の銅板の他方の面のそれぞれに密着して配置される絶縁部材と、を備え、前記２枚の銅板のうち、前記溶接ガンに近い方の銅板には電源の負極側が接続され、前記溶接ガンから遠い方の銅板には前記電源の正極側が接続され、前記溶接ガンには前記電源の正極側が接続される、
抵抗溶接装置。
前記テーブル電極は、手持ち操作が可能な外部の溶接ガンに給電を行うための給電金具を有し、
前記給電金具は、
それぞれ導電性を有する第１，第２のブロック体と、
前記２つのブロック体を対向配置させた状態で、これらのブロック体を互いに接近又は離反する方向に移動させる挟持機構と、
一端が前記第１のブロック体に接続される第１の給電ケーブルと、
一端が前記第２のブロック体に接続される第２の給電ケーブルと、
を備え、
前記第１の給電ケーブルの他端を前記外部の溶接ガンの一方の電極に接続するとともに、前記第２の給電ケーブルの他端を前記外部の溶接ガンの他方の電極に接続し、さらに、前記挟持機構にて前記テーブル電極の端部を挟み込むことで、前記記外部の溶接ガンへの給電を可能とする、
請求項１に記載の抵抗溶接装置。