JPH0647559A - スポット溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マテハンロボットを使用したインダイレクト
式スポット溶接装置において、アースケーブルの引回し
量を小さくするとともにワーク位置決め用の専用治具を
不要とし、またスポット痕の発生を解消する。 【構成】 マテハンロボットにより治具を介してワーク
を把持し、スポット溶接装置によりインダイレクト溶接
するようにしてなるスポット溶接装置において、上記治
具は、上記ワークを把持固定するワーククランパー部
と、上記ワークを溶接トランス側アースケーブル端子に
接続するアースクランパー部とから構成されているとと
もに、上記スポット溶接装置は、電極支持用の昇降機構
とバックバー支持用の昇降機構とを各々備えて構成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、インダイレクト方式
を採用したスポット溶接装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車用ドアのヘム部などの溶接
を行うのに、インダイレクト方式のスポット溶接方法が
多く採用されている。

【０００３】このようなスポット溶接では、スポット電
極をワーク(製品)の溶接面に当接させて溶接を行うため
に、スポット電極圧接による圧痕を残さないようにする
ことが要請される一方、その場合において特にインダイ
レクト方式を採用すると、ワーク側に溶接トランスの２
次側アースケーブルを接続しなければならない問題があ
る。

【０００４】これに関し、従来のインダイレクト式スポ
ット溶接装置では、先ずマテハン側に設けた専用の治具
でワークを位置決め固定して置く一方、該治具側に常時
アースケーブルを接続しておき、さらにスポット溶接機
のワーク外板側に位置して固定構造のバックバーを設置
し、該バックバーで溶接側スポット電極の加圧力を受け
て溶接する構成が採用されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、該従来の構成
によると、ワーク毎の専用の治具が必要であるために汎
用度が低く、また設備コストが嵩む一方、２次側アース
ケーブルの引回し量が多く、スポット溶接機周辺の自由
度が相当に制約される等の問題がある。また、そのため
にアースケーブルの寿命も低い。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１〜３各項
記載の発明は、各々上記の問題を解決することを目的と
してなされたもので、それぞれ次のように構成されてい
る。

【０００７】(１) 請求項１記載の発明の構成 請求項１記載の発明のスポット溶接装置は、マテハンロ
ボットにより治具を介してワークを把持し、スポット溶
接装置によりインダイレクト溶接するようにしてなるス
ポット溶接装置において、上記治具は、上記ワークを把
持固定するワーククランパー部と、上記ワークを溶接ト
ランス側アースケーブル端子に接続するアースクランパ
ー部とから構成されているとともに、上記スポット溶接
装置は、電極支持用の昇降機構とバックバー支持用の昇
降機構とを各々備えて構成されていることを特徴とする
ものである。

【０００８】(２) 請求項２記載の発明の構成 請求項２記載の発明のスポット溶接装置は、上記請求項
１記載の発明の構成を基本とし、同構成におけるバック
バーがワーク形状に沿って做う自在機構を備えて構成さ
れていることを特徴とするものである。

【０００９】(３) 請求項３記載の発明の構成 請求項３記載の発明のスポット溶接装置は、上記請求項
１又は２記載の発明の構成を基本とし、同構成における
上記電極支持用の昇降機構とバックバー支持用の昇降機
構の各々に独立した駆動源を設け、各々相互に独立して
作動速度および支持圧力の調整を可能にしたことを特徴
とするものである。

【００１０】

【作用】本願の請求項１〜３各項記載の発明は、それぞ
れ上記のように構成されているので、当該各構成に対応
して各々次のような作用を奏する。

【００１１】(１) 請求項１記載の発明の作用 請求項１記載の発明のスポット溶接装置の構成では、上
述の如く、マテハンロボットにより治具を介してワーク
を把持し、スポット溶接装置によりインダイレクト溶接
するようにしてなるスポット溶接装置において、上記治
具は、上記ワークを把持固定するワーククランパー部
と、上記ワークを溶接トランス側アースケーブル端子に
接続するアースクランパー部とから構成されているとと
もに、上記スポット溶接装置は、電極支持用の昇降機構
とバックバー支持用の昇降機構とを各々備えている。

【００１２】すなわち、該発明の構成では、先ずロボッ
ト側のワークを把持する治具が、ワークを把持固定する
ワーククランパー部と該ワーククランパー部によってク
ランプされたワークを溶接トランス側の２次側アースケ
ーブル端子に任意に接続するアースクランパー部とを備
えて構成されているために、種類の異なるワークに対し
ても任意に対応して把持固定することができ、かつアー
スを任意に脱着することができるので、万一治具交換の
必要が生じても容易に対応することができる。また、ア
ースケーブルの接続はアースクランパー部が設けられ、
スポット溶接装置側にワークをアプローチさせた上で行
うことができる。従って、アースケーブルは、スポット
溶接装置側の所定端子保持位置までの長さであれば十分
であり、従来のようにロボット位置までの長い引回し量
を必要としない。

【００１３】さらに、それに加えてスポット溶接装置側
のスポット電極およびバックバーは、各々相互に独立し
た昇降機構により独立して支持されており、可及的に圧
痕を残さないようなワーク挾着状態が実現されるように
なっている。

【００１４】(２) 請求項２記載の発明の作用 請求項２記載の発明のスポット溶接装置の構成では、そ
の基本構成に基く上記請求項１記載の発明と同様の作用
に加え、さらにワーク外面を支承するバックバーがワー
クの外面形状に沿って做う自在機構を備えて構成されて
おり、ワーク外面の全体を常に均圧な状態で支承するよ
うになっている。従って、スポット溶接時の圧痕がより
生じにくくなる。

【００１５】(３) 請求項３記載の発明の作用 請求項３記載の発明のスポット溶接装置の構成では、そ
の基本構成に基く上記請求項１記載の発明と同様の作用
に加え、さらに電極支持用の昇降機構とバックバー支持
用の昇降機構の各々に独立した駆動源を設け、各々相互
に独立して作動速度および支持圧力の調整を可能にして
いることから、スポット電極による加圧とバックバーに
よる該加圧力の支承作用を最もソフトな最適状態にコン
トロールすることができ、圧痕がより生じにくいスポッ
ト溶接を可能にすることができる。

【００１６】

【発明の効果】従って、本願発明のスポット溶接装置に
よれば、ロボット側治具の汎用化が可能になり、設備コ
ストを低減することができるとともにアースケーブルの
長さを短縮でき、コスト削減になると同時にスポット溶
接装置周囲のスペースファクタをも改善することができ
る。

【００１７】また、スポット痕の残らない高品質のスポ
ット溶接装置を提供し得るようになる。

【００１８】

【実施例】図１〜図６は、本願発明の実施例に係るイン
ダイレクト方式のスポット溶接装置各部の構成を示して
いる。

【００１９】図中先ず、符号１はインダイレクト方式を
採用した上記スポット溶接装置本体である。該スポット
溶接装置本体１は、先ず大別して例えば前方に後述する
スポット溶接装置部４が設けられた溶接スタンド２と、
該溶接スタンド２の上部に設けられた溶接トランスの２
次側アースケーブルをホールドするホールド部３と、上
記溶接スタンド２の前部に設けられたスポット溶接装置
部４とから構成されている。

【００２０】先ず上記２次側アースケーブルホールド部
３は、上記溶接スタンド２の上部に固定されたアングル
状のホールド部およびシリンダ支持部材５の上端側後壁
面部に上下方向にレイアウトして支持されたアースケー
ブルホールド用シリンダ６と、上記ホールド部およびシ
リンダ支持部材５の上端から前方(図１における図示左
側)に水平に張り出された導電性着脱プレートクランプ
用下部アーム(固定アーム)１１と、後端側中間部をヒン
ジピン７によって上記支持部材５に枢支され、上記アー
スケーブルホールド用シリンダ６のシリンダロッド６a
によって上下方向に回動可能に設けられた導電性着脱プ
レートクランプ用上部アーム(回動アーム)８と、該上部
アーム８の側方にヒンジ部１０を介して左右方向に回転
可能に軸着連結された２次側アースケーブル端子９とか
ら構成されている。該２次側アースケーブル端子９は端
部側で上記導電性着脱プレート１２と接合部材１４bを
介して一体化されている。上記導電性着脱プレートクラ
ンプ用上部アーム８の先端部下面には、上記下部アーム
１１との間で導電性着脱プレート(ワークである自動車
用ドア５０を上記２次側アースケーブル端子９に接続す
るための接続用導電性プレート)１２を挾着する押圧部
材１４aが設けられている。また、上記導電性着脱プレ
ートクランプ用上部アーム８と対応する上記下部アーム
１１の先端部上面の上記押圧部材１４aに対向する位置
には、上記導電性着脱プレート１２に形成された先端側
第１の位置決め穴１２aに係合する第１の位置決めピン
１３が立設して設けられている。

【００２１】そして、該第１の位置決めピン１３を第１
の位置決め穴１２aに挿入することより位置決めされて
上記導電性着脱プレート１２が図示のようにスポット溶
接装置本体１側に挾着固定されてホールドされる。

【００２２】該導電性着脱プレート１２のホールドは、
次に述べるマテハンロボット側のロボットアーム８１の
作動により、図２に示すマテハンツール(治具)８０のワ
ーククランパー８５がワーク搬送ライン上の自動車用ド
ア５０をクランプしに行き、当該クランプ後、溶接作業
のために上記スポット溶接装置本体１側上部に戻ってき
て同マテハンツール８０側の後述する導電性着脱プレー
トクランパ８８にクランプされるまでの間継続される。

【００２３】次に図２は同マテハンロボット側のロボッ
トアーム８１にロボット手首８２およびロボット手首ア
ダプター８２aを介して吊設支持されたマテハンツール
８０の構成を示している。

【００２４】該マテハンツール８０は、上記ロボット手
首８２のアダプター８２aによって支持されたマテハン
８３と、該マテハン８３の下部にワーククランプ用のシ
リンダ８４を介して支持されたワーククランパ８５と、
該ワーククランパ８５のワーククランプアーム８６に対
向して支持ブラケット９１の下面に設けられたワーク側
アース電極としての導電部材８７と、上記マテハン８３
の先端に設けられた導電性着脱プレートクランパ８８
と、該導電性着脱プレートクランパ８８の下部側導電プ
レート８９と上記ワーククランパ８５側の導電部材８７
とを電気的に接続する導電性アース接続プレート９０と
から構成されている。

【００２５】上記ワーククランパ８５は、上記マテハン
８３に固定された上記支持ブラケット９１の下部前端に
ヒンジピン９２を介して上下方向に回転可能に上記クラ
ンプアーム８６を支持して構成されており、該クランプ
アーム８６の先端をワークである上記自動車用ドア５０
のインナパネル５１側サービスホール５５内に嵌挿し、
ワーククランプ用シリンダ８４のシリンダロッド８４a
の伸長作動に応じて上記支持ブラケット９１の下部後端
面側導電部材８７との間に上記インナパネル５１を挾着
することによって図示のようにワークである自動車用ド
ア５０を把持固定するとともに導電性着脱プレートクラ
ンパ８８の導電プレート８９をワーク側インナパネル５
１に電気的に接続するようになっている。なお、図２に
おいて符号９３a〜９３c,９７は各々絶縁部材である。

【００２６】また、上記マテハンツール８０側の導電性
着脱プレートクランパ８８は、図示のように上述したス
ポット溶接装置本体１のホールド部３側のものと同様の
第２の位置決めピン９８を備えた導電プレート８９に対
向するクランプ片９６を備え、該クランプ片９６をクラ
ンプシリンダ９５で下降方向に作動させることにより絶
縁部材９７を介して上述した導電性着脱プレート１２の
後端側を仮想線で示すように第２の位置決めピン９８と
導電性着脱プレート１２の第２の位置決め穴１２bを利
用して位置決めした上でクランプすると同時にホールド
部３側のクランプを解除することにより、上記ホールド
部３側から受け取るようになっている。これにより、ワ
ーク側自動車用ドア５０のインナパネル５１に上記溶接
トランスの２次側アースケーブル端子９が完全に接続さ
れてアースが取られる。

【００２７】その後、図示しない上記マテハンロボット
が作動して上記マテハンツール８０は次に述べる溶接ガ
ン部分に下降される(図１参照)。

【００２８】次に、上記溶接スタンド２の前部に位置し
て設けられたスポット溶接装置部４は、先ず上下２本の
連結部材１７,１８を介して上下方向に支持された支柱
１９と、該支柱１９の上部全面側に上下方向に延びて固
定された所定長さのガイドレール２０と、該ガイドレー
ル２０の上部側に基端を上下方向にスライド可能に嵌合
した電極支持アーム２４と、該電極支持アーム２４の下
方に位置して同じく基端側を上記ガイドレール２０に上
下方向にスライド可能に嵌合したバックバー支持アーム
３５と、上記支柱１９に対して支持部材２１を介して支
持されているとともに上端側シリンダロッド２２a先端
が上記バックバー支持アーム３５を遊嵌貫通して上記電
極支持アーム２４に連結されている電極支持アーム昇降
シリンダ(電極昇降機構)２２と、上記支柱１９に対して
支持部材３７を介して支持され、その上端側シリンダロ
ッド３９を上記バックバー支持アーム３５に連結したバ
ックバー支持アーム昇降シリンダ(バックバー支持アー
ム昇降機構)３８と、上記電極支持アーム２４の先端側
上部に絶縁部材を介して固定された電極アダプター２６
と、該電極アダプター２６の先端側下面に設けられたス
ポット電極２７と、上記電極アダプター２６の後端側に
接続された可撓性のある第１、第２の導電プレート２
８,２９と、上記第２の導電プレート２９を溶接トラン
スの２次側電源ケーブル３２の接続端子３１に接続する
アングル形状の導電性の接続プレート３０と、該接続プ
レート３０を絶縁部材３４aを介して上記支柱１９の上
端に固定する接続プレート支持部材３４とから構成され
ている。

【００２９】ところで、上記バックバー支持アーム３５
の上記スポット電極２７に対向する部分には、例えば図
３に詳細に示すように、ワーク側自動車用ドア５０のア
ウタパネル５２面に沿って自由に做うバックバー６１が
球面ジョイント６５および圧縮バネ６６よりなる自在機
構を介してバックバー支持アーム３５上に弾性的に支持
されている。

【００３０】なお、図中、符号６２はバックバー取付ア
ダプター、６３,６４は第１、第２の回り止め部材、６
７は調整ボルト、６８は調整ナットであり、例えば該調
整ナット６８を緩めて上記調整ボルト６７を回動するこ
とにより、上記圧縮バネ６６の球面ジョイント６５に対
する圧縮圧を可変してドアアウタパネル５２面へのバッ
クバー６１の做い圧を任意に調整し得るようになってい
る。

【００３１】また、上記電極支持アーム２４の後端に
は、係止片２５が設けられている。

【００３２】一方、上記支柱１９の側部には、上記自動
車用ドア５０のヘム部５３に電極支持アーム２４の重量
が負荷されるようになった時にシリンダロッド４１を伸
長作動して上記係止片２５部分を支持し、ヘム部５３へ
の重量負荷の作用を無くするバランスシリンダ４２が設
けられている。

【００３３】さらに、符号１００は上記電極支持アーム
昇降シリンダ２２およびバックバー支持アーム昇降シリ
ンダ３８の各々に任意の圧力かつ任意の流量の作動エア
を供給するエア源であり、該エア源１００はＡ,Ｂ２つ
のポートを備えた共通の電磁制御弁１０１および第１の
エア圧力調整弁１０２、第１のエア流量調整弁１０３を
介して上記電極支持アーム昇降シリンダ２２の縮み側エ
ア室に、また上記電磁制御弁１０１および第２のエア流
量調整弁１０６を介して上記電極支持アーム昇降シリン
ダ２２の伸び側エア室に各々接続されている。

【００３４】さらに、該エア源１００は、電磁制御弁１
０１および第２の圧力調整弁１０４、第３のエア流量調
整弁１０５を介してバックバー支持アーム昇降シリンダ
３８の伸び側エア室に、また電磁制御弁１０１および第
４のエア流量調整弁１０７を介して上記バックバー支持
アーム昇降シリンダ３８の縮み側エア室に各々接続され
ている。

【００３５】他方、上記バランスシリンダ４２の伸び側
エア室には、第３のエア圧調整弁１０８を介してエア源
１００が接続されている。

【００３６】今、例えば図１に示すように、上述したマ
テハンツール８０がスポット電極部まで下降してワーク
側自動車用ドア５０のヘム部５３が図示溶接位置にセッ
トされているとする。そして、該状態では、電磁制御弁
１０１がＡポート側にあって、電極支持アーム昇降シリ
ンダ２２の縮み室側が排気状態、伸び室側が加圧状態、
またバックバー支持アーム昇降シリンダ３８は、それと
逆の状態にある。従って、該状態では、上記両支持アー
ム２４,３５は上下方向に離間したオープン状態にあ
る。

【００３７】今、該状態から上記電磁制御弁１０１のエ
ア源１００へのポート接続状態が上記ＡポートからＢポ
ート側に切換えられると、上記と逆にラインＬ₁が加圧
状態に、またラインＬ₂が排気状態になる。

【００３８】そして、ラインＬ₁のエア圧は第１のエア
圧調整弁１０２で所定のエア圧に調整された後に上記電
極支持アーム昇降シリンダ２２の縮み室に供給される一
方、他方、伸び室側のエアが第２のエア流量調整弁１０
６により流量調整されながら排気される。また、バック
バー支持アーム昇降シリンダ３８の方も、これと逆の関
係で駆動される。

【００３９】その結果、上記電極支持アーム２４は下降
方向に、また上記バックバー支持アーム３５は上昇方向
に同時に動き始める。

【００４０】やがて、ストローク量の小さいバックバー
支持アーム３５側の上記バックバー６１が先ず上記自動
車用ドア５０のヘム部５３裏面(外面)に当接するように
なる。該当接は、可及的にソフトな当接状態となるよう
に、上記加圧側第２のエア圧調整弁１０４、第３のエア
流量調整弁１０５および排気側第４のエア流量調整弁１
０７によってエア圧およびエア流量が高精度に調節され
る。

【００４１】その後、さらに上記電極支持アーム２４が
下降して、やがてスポット電極２７が上記ヘム部５３の
上面と当接する。

【００４２】該状態になると、上記バックバー支持アー
ム３５下面のストッパ３５a,３５aと上記電極支持アー
ム昇降シリンダ２２の支持プレート４０上面側のストッ
パ４０a,４０aとの間には所定の隙間Ｓが形成される。
該隙間Ｓが形成されていない時は、上記ヘム部５３に対
して上記電極支持アーム２４の重量は負荷されないが、
上記隙間Ｓが所定値以上に拡大されると、同重量が負荷
されるようになる。

【００４３】ところが、該状態になると、上記バランス
シリンダ４２が作動して上記重量を受けるようになる。
従って、結局上記ワーク側ヘム部５３には電極重量を負
荷することなくスポット溶接することができるようにな
る。

【００４４】なお、上記バランスシリンダ４２に対する
エアは、加圧ラインＬ₂のリリーフ機能を有した第３の
エア圧調整弁１０８により上記電極重量とバランスを保
てる一定のエア圧を常時供給するようにしている。

【００４５】そして、該バランス状態から、さらに上記
電極支持アーム昇降シリンダ２２が若干作動して最適な
スポット圧になると、スポット電極２７に通電してスポ
ット溶接を行う。該最適スポット圧は、上記第１のエア
圧調整弁１０２の調整によってなされる。

【００４６】なお、上記実施例の図２の構成において、
ワーククランパは、例えば図６に示すように、アース機
能を有するもの８５と有さないもの８５′との２組を組
合せて使用すると保持状態が良好となるので好都合であ
る。図６中、符号９３d,９３eは絶縁部材、９１′aは支
持ブラケット９１′側のクランプ片である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本願発明の実施例に係るスポット溶接
装置の全体的な構成を示す装置構成および制御システム
図である。

【図２】図２は、同装置のマテハンツール部の構成を示
す要部の側面図である。

【図３】図３は、同装置のバックバー部の要部の構成を
示す断面図である。

【図４】図４は、同装置のスポット電極部の構成を示す
側面図である。

【図５】図５は、同装置のスポット電極部の作用を示す
拡大側面図である。

【図６】図６は、同装置の変形例を示す図２と同様の断
面図である。

【符号の説明】

１はスポット溶接装置本体、３はホールド部、４はスポ
ット溶接装置部、２２は電極支持アーム昇降シリンダ、
２４は電極支持アーム、２７はスポット電極、３５はバ
ックバー支持アーム、３８はバックバー支持アーム昇降
シリンダ、６１はバックバーである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マテハンロボットにより治具を介してワ
   ークを把持し、スポット溶接装置によりインダイレクト
   溶接するようにしてなるスポット溶接装置において、上
   記治具は、上記ワークを把持固定するワーククランパー
   部と、上記ワークを溶接トランス側アースケーブル端子
   に接続するアースクランパー部とから構成されていると
   ともに、上記スポット溶接装置は、電極支持用の昇降機
   構とバックバー支持用の昇降機構とを各々備えているこ
   とを特徴とするスポット溶接装置。
2. 【請求項２】 上記バックバーがワーク形状に沿って做
   う自在機構を備えて構成されていることを特徴とする請
   求項１記載のスポット溶接装置。
3. 【請求項３】 上記電極支持用の昇降機構とバックバー
   支持用の昇降機構の各々に独立した駆動源を設け、各々
   相互に独立して作動速度および支持圧力の調整を可能に
   したことを特徴とする請求項１記載のスポット溶接装
   置。