JPH0723110Y2 - スポット溶接装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は溶接部材としてのワークを被溶接部材に対して
加圧下に重合させ、該重合個所に溶接電流に通電して溶
接するスポット溶接装置に関し、特に前記重合部位の表
裏両面から一対の電極を当接することが困難な部位に適
用されるスポット溶接装置に関するものである。

従来の技術 従来からワークの所定部位を被溶接部材に溶接する方法
としてアーク溶接手段が知られているが、ランニングコ
スト及び溶接時間の短縮の面から上記アーク溶接手段に
代えてスポット溶接手段が多用されている。このスポッ
ト溶接手段とは、溶接部材であるワークと、被溶接部材
との重合した箇所を表裏からプラス側電極とマイナス側
電極で挟み、両電極によりワーク及び被溶接部材を加圧
しながら所定の時間通電して両者を溶接する方法であ
る。

このようなスポット溶接手段を自動車のボディに適用し
た一例として、第７図に示した構成が知られている。即
ち、自動車のホイルハウス１を構成するホイルハウスイ
ンナパネル３の下端部と、車体側メンバー５の上端部と
によって重合部Ｇを構成し、更に該車体側メンバー５と
フロアパネル７とにより略ボックス状の強度部材5aを構
成するとともに、外観が略Ｃ字状のスポット溶接装置９
のプラス側電極9aを前記重合部Ｇに相当するホイルハウ
スインナパネル３の下端部に当接させ、スポット溶接装
置９のマイナス側電極9bを、前記重合部Ｇから離反した
部位にある強度部材5aの一端部5bに当接する。尚、図中
の11はホイルハウスアウタパネル、13がフェンダパネル
である。

このような車体側メンバー５を挟んだ状態下で重合部Ｇ
を加圧しながら上記プラス側電極9aとマイナス側電極9b
との間に所定時間だけ溶接電流を流すことにより、抵抗
溶接の原理に基づき重合部Ｇにてホイルハウスインナパ
ネル３と車体側メンバー５とが溶接される。

考案が解決しようとする課題 しかしながらこのような従来のスポット溶接装置にあっ
ては、重合部Ｇに相当するホイルハウスインナパネル３
の下端部にプラス側の電極9aを当接させる一方、車体側
メンバー５と一体に構成された強度部材5aの一端部で、
上記重合部Ｇから離反した部位にマイナス側の電極9bを
当接させていたため、該車体側メンバー５の形状によっ
ては上記マイナス側の電極9bを当接させることが出来な
い場合が多々あり、従ってスポット溶接を行うことがで
きる箇所が特定の部位に限定されてしまうという課題が
あった。

即ち、前記強度部材5a及びフロアパネル７は図示の形状
以外にも多種の変形例が考えられ、しかも該フロアパネ
ル７の下側には他のクロスメンバー等が配設される場合
が多いため、前記したように電極9a,9bの位置が離反し
ているとともに該電極9a,9bの相対位置が固定されたス
ポット溶接装置９では、前記マイナス側の電極9bを強度
部材5aの一端部に当接させることが出来ない場合が生じ
る。従ってこのようなスポット溶接装置９では、被溶接
部材である車体側メンバー５の多種の変形例に対応させ
ることができず、該スポット溶接装置９自体の汎用性が
低下してしまうという問題点を有している。又、上記電
極9a,9bが重合部Ｇから離反した部位にあるため、スポ
ット溶接装置９自体の大型化を招来してしまう上、前記
重合部Ｇへの加圧力が不充分なままスポット溶接が行わ
れてしまうことがあるという難点も有している。

そこで本考案はこのような従来のスポット溶接装置が有
している課題を解消して、被溶接部材の形状に左右され
ることなくワークを溶接することができる上、溶接時に
おける電極の加圧力を所定値以上に保持して、溶接強度
を高めることができるとともに、装置全体の小形化をは
かることができるスポット溶接装置を提供することを目
的とするものである。

課題を解決するための手段 本考案は上記の目的を達成するために、溶接ロボット等
の移動手段に取り付けられた取付用ブラケットと、該取
付用ブラケットに回動自在に軸支された加圧アームと、
該加圧アームを所定方向に回動させるアクチュエータ及
び該アクチュエータを駆動する圧力源と、前記加圧アー
ムに回動自在に取り付けられた支持ブラケットと、該支
持ブラケットに略平行状態に固定され、先端部が溶接部
材の一側表面と被溶接部材の一側表面とに跨がって加圧
下に当接する一対の電極と、該一対の電極の加圧力に対
する溶接部材と被溶接部材の反力を検出する圧力検出手
段と、この圧力検出手段からの信号に基づいて前記圧力
源の駆動と一対の電極への溶接電流の通電状態をコント
ロールする制御部とを具備したスポット溶接装置の構成
にしてある。

作用 かかるスポット溶接装置によれば、溶接ロボット等の移
動手段によって取付用ブラケットを所定の位置まで移動
させ、圧力源の移動に伴って、アクチュエータを駆動し
て加圧アームを所定の方向に回動させると、該加圧アー
ムに回動自在に取り付けられた支持ブラケットが加圧ア
ームとともに回動し、且つ該支持ブラケットに略平行状
態に固定された一対の電極が溶接部材の一側表面と被溶
接部材の一側表面とに跨がって加圧下に当接される。

そこで圧力検出手段によって上記一対の電極の加圧力に
対する溶接部材と被溶接部材の反力が予め設定された大
きさに達したか否かが検出され、この検出信号に基づい
て上記反力が設定された値に達した場合にのみ制御部か
ら溶接電流が両電極に通電され、抵抗溶接の原理に基づ
いて溶接部材と被溶接部材とが溶接される。

上記の動作に際して、両電極が固定された支持ブラケッ
トは、加圧アームに対して回動自在となっているため、
一方側の電極が先に当接した際の反力によって他方側の
電極が加圧方向に移動され、従って両電極は常に均一な
加圧力を保ったまま溶接部材及び被溶接部材の一側表面
に当接する。

こうして溶接工程が成された後、アクチュエータを逆方
向に駆動することにより、両電極が溶接部材及び被溶接
部材から離れ、作業が終了する。

実施例 以下本考案にかかるスポット溶接装置の各種実施例を、
前記従来の構成と同一の構成部分に同一の符号を付して
詳述する。

第１図は本考案の第１実施例を示す概要図であって、先
ずスポット溶接装置15の構成を説明する。

図中21は取付用ブラケットであって、この取付用ブラケ
ット21は溶接ロボットの腕部21aに取り付けられてい
る。23は加圧アームであり、該加圧アーム23は図示上で
逆Ｌ字状の形状を有しているとともに、略中心部に配備
された軸体25によって前記取付用ブラケット21の一端部
に回動可能に軸支されている。この加圧アーム23は便宜
上前記軸体25を境界として入力部23aと出力部23bとに区
画される。

上記取付用ブラケット21の略中心位置には、加圧アーム
23を回動させるアクチュエータとしてのエアシリンダ27
が配設されている。このエアシリンダ27は前記加圧アー
ム23を軸体25を中心として回動させるものであり、シリ
ンダチューブ29と、該シリンダチューブ29内に挿入され
たピストン31と、該ピストン31に固定されて上方に突出
するロッド33と、圧縮空気の入出力ポート35,37とを具
備して成り、上記ロッド33の上端部が軸体39によって加
圧アーム23の入力部23aに軸支されている。

41はコンプレッサ等の圧力源であり、この圧力源41と前
記入出力ポート35を連通するエア通路43の中途部に圧力
検出手段としての圧力スイッチ45が取り付けられてい
る。この圧力スイッチ45は、前記取付用ブラケット21の
他端部に装備されている。

又、シリンダチューブ29の表面部適宜位置には、ピスト
ン31の作動確認用の近接スイッチ47が配設されている。

一方、前記加圧アーム23の出力部23bには支持ブラケッ
ト49が軸体51を中心として回動自在に取り付けられてい
る。この支持ブラケット49は、支持部49aと取付部49bと
によって略Ｔ字状に形成され、この取付部49bが前記軸
体51によって加圧アーム23の出力部23bに軸支されてい
る。

上記支持ブラケット49の支持部49aには、プラス側の電
極53とマイナス側の電極55とが軸体51の両側に平行した
状態として固定されている。即ち両電極53,55は、その
先端部がともに加圧アーム23の加圧方向Ｄに向くように
配置されており、且つ両電極53,55の先端部が溶接部材
の一側表面と被溶接部材の一側表面とに跨がって加圧下
に当接する位置にあるように設定されている。

又、第１図のII-II線に沿う断面図である第２図に示し
たように、両電極53,55と支持ブラケット49との間には
絶縁材57,59が介在されている。

３は溶接部材としてのホイルハウスインナパネル、５は
被溶接部材としての車体側メンバーであり、上記ホイル
ハウスインナパネル３の下端部と車体側メンバー５の上
端部とによって重合部Ｇを構成している。７はフロアパ
ネルであり、該フロアパネル７と車体側メンバー５とに
より、略ボックス状の強度部材5aが構成されている。

尚、車体側メンバー５は、板厚がホイルハウスインナパ
ネル３に対して２倍以上にされている。この実施例では
車体側メンバー５の板厚が1.6mm,ホイルハウスインナパ
ネル３の板厚が0.7mmにされている。

61は制御部,71は電源であり、この制御部61には前記圧
力スイッチ45から導出された信号ライン45aと、近接ス
イッチ47から導出された信号ライン47aとが入力され、
且つ該制御部61から導出された伝達ライン63がプラス側
の電極53に連結されているとともに、制御部61から導出
された伝達ライン65がマイナス側の電極55に連結されて
いる。更に該制御部61から導出された別の伝達ライン67
がコンプレッサ等の圧力源41に連結されている。

かかる第１実施例の作用を以下に説明する。

先ず、図外の溶接ロボットに連結された腕部21aの動き
によって取付用ブラケット21を所定の位置まで移動させ
る。この所定の位置とは、前記加圧アーム23を加圧方向
Ｄに沿って回動させた際に両電極53,55がそれぞれ溶接
箇所である重合部Ｇと該重合部Ｇから一定長だけ離反し
た車体側メンバー５とに跨がって当接する位置である。

次に制御部61からの伝達ライン67を介して伝えられる起
動信号に基づいて、圧力源41が稼働を開始すると、得ら
れた高圧空気がエア通路43を経由してエアシリンダ27の
入出力ポート35に供給され、ピストン31の移動によりロ
ッド33が図示の上方に伸長する。すると第３図の概要図
に示したように、軸体25を回動中心として加圧アーム23
が仮想線の位置から実線の位置まで、即ち図示上の時計
方向に回動するので、該加圧アーム23の出力部23bに軸
体51によって軸支された支持ブラケット49が加圧アーム
23とともに回動する。

従って該支持ブラケット49に固定されたプラス側電極53
が仮想線から実線に示す方向に移動して、前記重合部Ｇ
に相当するホイルハウスインナパネル３の一側表面の下
端部に当接し、マイナス側電極55が前記重合部Ｇから一
定長離反部位にある車体側メンバー５の１側表面の一端
部5cに当接する。

この時、両電極53,55が固定された支持ブラケット49
は、加圧アーム23に対して回動自在になっているため、
一方側の電極が先に当接した際の反力が支持ブラケット
49に入力されて、他方側の電極を加圧方向に移動させる
力が発生する。従って両電極53,55は常に均一な加圧力
を保ったまま夫々ホイルハウスインナパネル３と車体側
メンバー５に当接する。

次に両電極53,55の加圧力に対する溶接部材としてのホ
イルハウスインナパネル３と被溶接部材としての車体側
メンバー５からの反力が予め設定された大きさに達した
か否かが圧力検出手段としての前記圧力スイッチ45によ
って検出され、この検出信号が信号ライン45aを介して
制御部61に入力される。即ち、この圧力スイッチ45はエ
ア通路43の中途部に配設されているので、このエア圧力
を検出することによって、加圧アーム23及び両電極53,5
5の加圧力に対する溶接部材と被溶接部材の反力を検知
することができる。

制御部61は該信号ライン45aからの信号に基づいて、溶
接部材と被溶接部材の反力が所定値に達したことを確認
し、更に近接スイッチ47によってシリンダチューブ29内
のピストン31が正常に作動したことを確認した後、電源
71から得られる溶接電流を伝達ライン63,65を経由して
両電極53,55に通電する。すると該溶接電流がホイルハ
ウスインナパネル３から車体側メンバー５へ流れ、抵抗
溶接の原理に基づいて重合部Ｇが溶接される。尚、この
時に両電極53,55のプラスマイナス極性は逆であっても
良い。

このようにして重合部Ｇの溶接が終了した際に圧力源41
の稼働を停止して両電極53,55の加圧力を解除するとと
もに、図外の溶接ロボットの作動によって取付用ブラケ
ット21を左方に移動させることにより、重合部Ｇのスポ
ット溶接が終了する。

上記の圧力源として液圧源を用いても良く、従って圧力
スイッチ45はアクチュエータとしてのエアシリンダ27に
供給される流体圧を検知する機能を有するものである。

以上のように第１実施例では、溶接すべきホイルハウス
インナパネル３と車体側メンバー５のそれぞれ一側面か
ら、プラス側の電極53とマイナス側の電極55とを加圧す
るとともに、圧力検出手段としての圧力スイッチ45から
の信号に基づいて溶接部材と被溶接部材の反力所定の値
以上に達した際に溶接電流を通電することを特徴として
いる。換言すれば圧力スイッチ45の作用によって、溶接
部材と被溶接部材の反力が所定の値以上に達しない場合
には、両電極53,55に対して溶接電流が通電されないの
で、加圧力不足に起因する溶接不良が発生しないという
作用が得られる。

第４図は上記第１実施例の動作時における制御部61内の
プログラムを示すフローチャートであり、制御がスター
トしてから、先ずステップ101でロボット位置が確認さ
れ、OKならばステップ102へ進み、NGならばスタート位
置に戻ってステップ101が繰り返される。次にステップ1
02では圧力源41の稼働が開始され、次段のステップ103
でエアシリンダ27の作動が開始される。ステップ104で
は、前記近接スイッチ47から得られる信号に基づいてピ
ストン31の作動が正常に行われているか否かが確認さ
れ、OKならばステップ105へ進むとともに、ステップ104
でNGならばステップ107へ進んで警報信号が発せられ、
更にステップ108でリセットされてスタート位置に戻
る。

ステップ105では、前記エア通路43内の流体圧が圧力ス
イッチ45の設定圧に達したか否かが確認され、OKの場合
は次段のステップ106で電極53,55へ溶接電流が通電され
る一方、ステップ105でNG,即ちエア通路43内の流体圧が
圧力スイッチ45の設定圧に達しない場合には、前記と同
様にステップ107へ進んで警報信号が発せられ、更にス
テップ108でリセットされて、再度スタート位置に戻
る。

第５図は本考案の第２実施例を示しており、基本的な構
成は前記第１実施例と同一であって、且つ同一の符号を
付して表示してある。

本第２実施例の場合は、溶接部材と被溶接部材の反力を
検出する手段として、歪ゲージ80を用いたことが特徴と
なっている。即ちこの歪ゲージ80は加圧アーム23の側
面，図示例では該加圧アーム23の出力部23bの側面に貼
着されており、前記した動作説明と同様にエアシリンダ
27の作動によって該加圧アーム23が軸体25を中心として
取付用ブラケット21に対して相対的に移動して電極53,5
5が溶接部材と被溶接部材に加圧下に当接した際に、こ
の加圧力によって生じる加圧アーム23の機械的変位もし
くは歪み量が、前記歪ゲージ80によって電気信号の変化
として検出される。この電気信号は信号ライン81を介し
て制御部61に入力されて、前記例における圧力スイッチ
45から得られる信号と同様に処理され、制御が遂行され
る。

尚、上記のように溶接部材と被溶接部材の反力を検出す
る手段として歪ゲージ80を用いた場合の制御部61内のプ
ログラムを示すフローは、第４図に示したフローチャー
トのステップ105の圧力スイッチ45を歪ゲージ80に変え
るだけで良く、基本的なフローは同一である。

第６図は本考案の第３実施例を示すフローチャートであ
り、本フローチャートは前記圧力検出手段として、第１
実施例で採用した圧力スイッチ45と、第２実施例で採用
した歪ゲージ80の両者をともに用いた際の制御部61内の
プログラムを示している。即ち図示中のステップ201〜2
04は第４図に示したステップ101〜104と同一であるの
で、説明の重複を避ける。即ちステップ205で前記エア
通路43内の流体圧が圧力スイッチ45の設定圧に達したか
否かが確認され、OKの場合は次段のステップ206に進ん
で歪ゲージ80の変位量が予め設定された所定の変位量に
達したか否かが確認される。このステップ206でOKの場
合は次段のステップ207で電極53,55へ溶接電流が通電さ
れる一方、ステップ205,206の何れか一方がNGであった
場合には、ステップ208へ進んで警報信号が発せられ、
更にステップ209でリセットされて、再度スタート位置
に戻る。

この第３実施例では、圧力検出手段として圧力スイッチ
45と歪ゲージ80の両者を用いることによって溶接部材と
被溶接部材の反力が二重にチェックされるので、該電極
53,55の加圧力の管理が完璧に実施されて、加圧力不足
により溶接不良を高精度で排除することができる。

考案の効果 以上詳細に説明した如く、本考案にかかるスポット溶接
装置によれば、以下に記す作用効果がもたらされる。

即ち、溶接ロボット等の移動手段によって取付用ブラケ
ットを所定の位置まで移動した後、アクチュエータを駆
動して加圧アームを所定の方向に回動させると、該加圧
アームに回動自在に取り付けられた支持ブラケットが加
圧アームとともに回動し、且つ該支持ブラケットに略平
行状態に固定された一対の電極が溶接部材の一側表面と
被溶接部材の一側表面とに跨がって当接され、溶接電流
が通電される。従って一対の電極を重合部の表裏両面か
ら当接する必要がないので、特に被溶接部材の断面が変
化した場合等の多様な変形例にも対応させることが可能
となって、スポット溶接装置自体の汎用性が高められる
という効果がある。

又、上記の動作に際して、両電極が固定された支持ブラ
ケットは、加圧アームに対して回動自在となっているた
め、一方側の電極が先に当接した際の反力によって他方
側の電極が加圧方向に移動され、従って両電極が常に均
一な加圧力を保ったまま溶接部材及び被溶接部材の一側
表面に当接させることが可能となる。

更に圧力検出手段によって溶接部材と被溶接部材からの
反力が予め設定された加圧力に達したか否かが検出さ
れ、この検出信号に基づいて加圧力が設定された値に達
した場合にのみ制御部から溶接電流が両電極に通電され
るので、両電極の溶接部材及び被溶接部材に対する加圧
力が不足したまま溶接が行われることが防止されるとと
もに溶接強度が高く保持され、得られた製品の信頼性が
向上するという利点がある。

又、上記一対の電極が比較的近接した位置にあるため、
スポット溶接装置自体の小形化がはかれて、設置スペー
スが小さくて済むという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示す概要図、第２図は第
１図のII-II線に沿う断面図、第３図は第１実施例の動
作説明図、第４図は上記第１実施例の制御例を示すフロ
ーチャート、第５図は本考案の第２実施例を示す概要
図、第６図は本考案の第３実施例の制御例を示すフロー
チャート、第７図は従来のスポット溶接装置の一例を示
す概要図である。 ３……ホイルハウスインナパネル（溶接部材）、５……
車体側メンバー（被溶接部材）、15……スポット溶接装
置、21……取付用ブラケット、23……加圧アーム、23a
……入力部、23b……出力部、25,39,51……軸体、27…
…エアシリンダ（アクチュエータ）、41……圧力源、43
……エア通路、45……圧力スイッチ（圧力検出手段）、
47……近接スイッチ、49……支持ブラケット、53……プ
ラス側電極、55……マイナス側電極、61……制御部、71
……電源、80……歪ゲージ、

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接ロボット等の移動手段に取り付けられ
   た取付用ブラケットと、該取付用ブラケットに回動自在
   に軸支された加圧アームと、該加圧アームを所定方向に
   回動させるアクチュエータ及び該アクチュエータを駆動
   する圧力源と、前記加圧アームに回動自在に取り付けら
   れた支持ブラケットと、該支持ブラケットに略平行状態
   に固定され、先端部が溶接部材の一側表面と被溶接部材
   の一側表面とに跨がって加圧下に当接する一対の電極
   と、該一対の電極の加圧力に対する溶接部材と被溶接部
   材の反力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段
   からの信号に基づいて前記圧力源の駆動と一対の電極へ
   の溶接電流の通電状態をコントロールする制御部とを具
   備して成ることを特徴とするスポット溶接装置。