JPH0730218Y2 - スポット溶接用空気圧シリンダ式アクチュエータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、スポット溶接用空気圧シリンダ式アクチュエ
ータに関し、特に自動車製造ラインにおけるスポット溶
接機の溶接ガンを開閉するために用いる空気圧シリンダ
式アクチュエータを駆動するのに好適なスポット溶接用
空気圧シリンダ式アクチュエータに関する。

〔従来の技術〕

従来、スポット溶接機の溶接ガンの開閉には、２段スト
ロークのシリンダが用いられており、第２図に示すよう
な空気圧系が設けられている。

すなわち、空気圧シリンダ式アクチュエータ１には、溶
接ガンの電極チップ間を開放させて大口状態に移行させ
るために用いられる第２スペースS2と、上記電極チップ
間を所要の間隔にまで閉鎖して小口状態に移行させるた
めに用いる第１スペースS1と、上記電極チップ間に溶接
に必要な加圧力を加えるために用いる中間スペースS3と
が設けられている。

そして、第１スペースS1は、第１の切換弁３を切換える
ことによって、圧力源２へ接続するか、大気圧に開放す
るかが選択しうるようになっており、第２スペースS2は
所要の圧力を越えると瞬間的に大気圧開放状態になるク
ィックエキゾースト弁６を介して第２の切換弁４に接続
されており、同第２の切換弁４は、第２スペースS2を前
記クィックエキゾースト弁６を介して圧力制御弁５によ
って設定圧力値に規制された空気圧ラインに接続し、か
つ、中間スペースS3を大気圧開放にする状態と、逆に、
中間スペースS3を圧力制御弁５によって設定圧力値に規
制された空気圧ラインに接続し、かつ、第２スペースS2
を大気圧開放にする状態とが選択しうるように設けられ
ている。

上述の従来のスポット溶接用空気圧シリンダ式アクチュ
エータの作用を説明すると、まず、溶接ガンを溶接部材
に接近させたり離脱させたりするために、同溶接ガンの
電極チップ間を大きく開口させる必要がある場合には、
第１の切換弁３を第１の切換弁の第２切換部3bに切換え
るとともに第２の切換弁４を第２の切換弁の第２切換部
4b側に切換えると、第２スペースS2は第２の切換弁の第
２切換部4bを通して、圧力制御弁５によって設定圧力値
に規制された空気圧ラインに接続され、第１スペースS1
内の圧力は第１の切換弁の第２切換部3bを通して大気圧
に開放され、中間スペースS3内の圧力は第２の切換弁の
第２切換部4bを通して大気圧に開放される。この結果、
筒状ピストン1bおよび内部ピストン1cはＡの方向に移動
し、溶接ガンは大きく開口し、いわゆる大口状態とな
る。

次に、溶接ガンが、溶接部材に位置決めされて、溶接に
先だち、最小限必要な間隔にまで、電極チップ間をせば
めた開口状態とする必要があるが、その場合には、第２
の切換弁４は前述した大口状態の場合と同じ第２の切換
弁の第２切換部4b側のままで、第１の切換弁３のみを第
１の切換弁の第１切換部3a側に切換えると、第２スペー
スS2は第２の切換弁の第２切換部4bを通して、圧力制御
弁５によって設定圧力値に規制された空気圧ラインに接
続され、中間スペースS3内の圧力は第２の切換弁の第２
切換部4bを通して大気圧に開放され、第１スペースS1に
は圧力源２の高い圧力が、何ら規制を受けずに、そのま
ま作用する。

すなわち、第２スペースS2に作用する圧力よりも、第１
スペースS1に作用する圧力の方が高い圧力となって、２
つの圧力の差圧によって筒状ピストン1bは内部ピストン
1cを押しながら内部ピストン1cとともにＢの方向に移動
する。そして筒状ピストン1bおよび内部ピストン1cの移
動によって第２スペースS2内の圧力が高くなると、リリ
ーフ弁としてのクィックエキゾースト弁６が、第２スペ
ースS2内の圧力を設定圧力まで逃しうるようになってい
て、筒状ピストン1bおよび内部ピストン1cの移動を妨げ
ないように構成されている。

こうして、筒状ピストン1bのストローク分だけ、溶接ガ
ン作動ロッド1dも移動することになり、溶接ガン作動ロ
ッド1dの先端に設けられた溶接用電極チップは溶接部材
に接近し、いわゆる小口状態となる。

次に溶接ガン作動ロッド1dの先端に設けられた溶接用電
極チップを、所要の圧力で溶接部材に押圧するととも
に、図示しない電流供給系によって電極チップ間に通電
して溶接作業を行なう場合には、第１の切換弁３は前述
した小口状態の場合と同じ第１の切換弁の第１切換部3a
のままで、第２の切換弁４のみを第２の切換弁の第１切
換部4a側に切換えると、第２スペースS2は、ワンウェイ
バルブとリリーフバルブとの役割を兼ね備えたクィック
エキゾースト弁６によって一定の圧力に保たれている。
そして、第１スペースS1には圧力源２の圧力がそのまま
作用し、筒状ピストン1bはＢの方向に完全に移動して、
動き得ない状態になっており、中間スペースS3は第２の
切換弁の第１切換部4aを通して圧力制御弁５によって設
定圧力値に規制された空気圧ラインに接続される。この
ようにして、第２スペースS2内の、クィックエキゾース
ト弁６によって制御される圧力よりも中間スペースS3内
の圧力の方が高くなって、２つの圧力の差圧によって内
部ピストン1cが筒状ピストン1b内を移動するとともに、
溶接ガン作動ロッド1d先端に設けられた電極チップが溶
接部材に当接し、さらには加圧されるようになる。すな
わち、電極チップに加わる加圧力は、圧力制御弁５によ
って規制された圧力から、第２スペースS2内に残ってい
る背圧を差し引いた値となる。

以上、詳述した３状態を組み合わせながら、実際の溶接
作業が行なわれる。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上述のような従来の手段により、溶接ガンが
大口状態から小口状態へ移動する場合には、第１スペー
スS1内の圧力が第２スペースS2内に残る背圧に抗して、
筒状ピストン1bを移動させなければならず、すなわち、
筒状ピストン1bの移動は第１スペースS1と第２スペース
S2との差圧によって行なわれるために、その移動速度が
遅く、スムーズに小口に切換らないという問題点があ
る。

同様に、溶接に必要な加圧力を生じさせる場合には、中
間スペースS3内の圧力が第２スペースS2内に残る背圧に
抗して内部ピストン1cを加圧しなければならず、溶接用
電極チップの取り付けられた溶接ガン作動ロッド1dに作
用する加圧力は、中間スペースS3に作用する圧力から第
２スペースS2に残っている背圧を差し引いたものとな
り、加圧力を十分に高く設定できないという問題点もあ
る。

本考案は、このような問題点の解決をはかろうとするも
ので、溶接ガンを大口状態から小口状態に切換える場合
と、溶接作業のために溶接ガン作動ロッド1dを介して溶
接用電極チップに加圧力を作用させる場合には第２スペ
ースS2内の圧力を大気圧に開放し、それにより溶接ガン
の大口状態から小口状態への切換えをスムーズに、すば
やく行なえるようにするとともに、溶接作業に必要な加
圧力を十分に高くできるようにした、スポット溶接用空
気圧シリンダ式アクチュエータを提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本考案のスポット溶接用空
気圧シリンダ式アクチュエータは、主シリンダ内に嵌装
された筒状ピストンと、同筒状ピストン内に嵌装されて
溶接ガン作動ロッドに連結された内部ピストンとをそな
えるとともに、上記筒状ピストンと上記内部ピストンと
を一方向へ移動させて上記溶接ガン作動ロッドを小口状
態に移行させるべく上記主シリンダの一方の端壁と上記
筒状ピストンとの間の第１スペースに接続された第１の
給排気系と、上記内部ピストンと上記筒状ピストンとを
他方向へ移動させて上記溶接ガン作動ロッドを大口状態
に移行させるべく上記内部ピストンと上記主シリンダの
他方の端壁との間の第２スペースに接続された第２の給
排気系と、上記溶接ガン作動ロッドの小口状態で上記内
部ピストンの往復動によりスポット溶接を断続的に行な
うべく上記筒状ピストンと上記内部ピストンとの間の中
間スペースに接続された第３の給排気系とをそなえ、上
記第２の給排気系からの分岐部に接続された切換弁が設
けられて、同切換弁に、上記第１の給排気系を通じての
給気による小口状態への移行時に上記第２スペースを大
気圧に開放させる開放切換部と、上記第２の給排気系を
通じての給気による大口状態への移行時に上記分岐部を
閉鎖する第１の閉鎖切換部と、上記小口状態における上
記内部ピストンの往復動時に上記分岐部を閉鎖する第２
の閉鎖切換部とが設けられたことを特徴としている。

〔作用〕

上述の本考案のスポット溶接用空気圧シリンダ式アクチ
ュエータでは、第２の給排気系からの分岐部に接続され
た切換弁が設けられて、同切換弁に、上記第１の給排気
系を通じての給気による小口状態への移行時に上記第２
スペースを大気圧に開放させる開放切換部と、上記第２
の給排気系を通じての給気による大口状態への移行時に
上記分岐部を閉鎖する第１の閉鎖切換部と、上記小口状
態における上記内部ピストンの往復時に上記分岐部を閉
鎖する第２の閉鎖切換部とが設けられているので、溶接
ガンが大口状態から小口状態へ移行する場合には、第２
スペースS2内の圧力が大気圧に開放されるようになり、
筒状ピストン1bの移動がスムーズに、速く行なわれるよ
うになる。

同様に、溶接に必要な加圧力を生じさせる場合には、第
２スペースS2内の圧力が大気圧に開放されるので、加圧
力を十分に高く設定できるようになる。

〔実施例〕

以下、図面により本考案の一実施例としてのスポット溶
接用空気圧シリンダ式アクチュエータについて説明する
と、第１図はその構成を示す回路図である。

第１図に示すように、空気圧シリンダ式アクチュエータ
１は、主シリンダ1a内に嵌装された筒状ピストン1bと同
筒状ピストン1b内に嵌装されて溶接ガン作動ロッドに連
結された内部ピストン1cとをそなえている。

そして、同空気圧シリンダ式アクチュエータ１には、筒
状ピストン1bと内部ピストン1cとを一方向へ移動させて
溶接ガン作動ロッド1dを小口状態に移行させるべく空気
圧シリンダ式アクチュエータ１の一方の端壁と筒状ピス
トン1bとの間の第１スペースS1に接続された第１の給排
気系L1と、内部ピストン1cと筒状ピストン1bとを他方向
へ移動させて溶接ガン作動ロッド1dを大口状態に移行さ
せるべく内部ピストン1cと主シリンダ1aの他方の端壁と
の間の第２スペースS2に接続された第２の給排気系L2と
が設けられるとともに、溶接ガン作動ロッド1dの小口状
態で内部ピストン1cの往復動によりスポット溶接を断続
的に行なうべく筒状ピストン1bと内部ピストン1cとの間
の中間スペースS3に接続された第３の給排気系L3が設け
られている。

すなわち、溶接ガンを溶接部材に接近させたり離脱させ
たりするために、同溶接ガンの電極チップ間を大きく開
口させる必要がある場合には、第１の切換弁３を第１の
切換弁の第２切換部3b側に切換えるとともに第２の切換
弁４を第２の切換弁の第２切換部4b側に切換えると、第
２スペースS2は第２の切換弁の第２切換部4bを通して、
圧力制御弁５によって設定圧力値に規制された空気圧ラ
インに接続され、第１スペースS1内の圧力は第１の切換
弁の第２切換部3bを通して大気圧に開放され、中間スペ
ースS3の圧力は第２の切換弁の第２切換部4bを通して大
気圧に開放される。

この時、第１スペースS1に接続された第１の給排気系L1
から分岐した第１の制御用給排気系C1は、大気圧開放と
なっているので、切換弁７は第１の閉鎖切換部7cの位置
になっていて第２の給排気系L2には影響を与えない。

このようにして、筒状ピストン1bおよび内部ピストン1c
はＡの方向に移動し、溶接ガンは大きく開口し、いわゆ
る大口状態となる。

次に、溶接ガンが、溶接部材に位置決めされて、溶接に
先だち、最小限必要な間隔にまで、電極チップ間をせば
めた開口状態とする場合には、第２の切換弁４は前述し
た大口状態の場合と同じ第２の切換弁の第２切換部4b側
のままで、第１の切換弁３のみを第１の切換弁の第１切
換部3a側に切換える。すると、第１スペースS1には圧力
源２からの圧力が第１の切換弁の第１切換部3a,第１の
給排気系L1を通して作用するとともに同圧力源２からの
圧力は第１の制御用給排気系C1にも作用して、切換弁７
を第１の閉鎖切換部7cから開放切換部7b,第２の閉鎖切
換部7aへと順次切換える。そして、切換弁７が開放切換
部7bを通過する際に、第２スペースS2内の圧力は大気圧
に開放される。なお、切換弁７の切換え動作に要する時
間は、流量調整部7dによって設定しうるようになってい
て、これによって第２スペースS2内の圧力が十分に開放
しうるように調整ができるようになっている。

このように、大口状態から小口状態へ移行する際に第２
スペースS2の圧力が開放されるために、筒状ピストン1b
および内部ピストン1cはすばやくスムーズに移動しうる
ようになる。

次に、溶接ガン作動ロッド1dの先端に設けられた溶接用
電極チップを、所要の圧力で溶接部材に加圧するととも
に、図示しない電流供給系によって電極チップ間に通電
して溶接作業を行なう場合には、第１の切換弁３は前述
した小口状態の場合と同じ第１の切換弁の第１切換部3a
のままで、第２の切換弁４のみを第２の切換弁の第１切
換部4a側に切換える。

すると、第１スペースS1には圧力源２の高い圧力が作用
したままなので、筒状ピストン1bはＢの方向に移動し終
えた位置のままで動き得ない状態となっており、第２ス
ペースS2は第２の切換弁の第１切換部4aを通して大気圧
に開放されており、中間スペースS3は第２の切換弁の第
１切換部4aを通して圧力制御弁５によって規制された空
気圧ラインに接続される。そして、切換弁７は第２の閉
鎖切換部7aの位置になっている。

したがって、従来は加圧力を減少させるように作用して
いた第２スペスS2内の圧力が大気圧に開放されたため
に、溶接ガン作動ロッド1dに加わる加圧力は、圧力制御
弁５によって規制された、中間スペースS3にかかる圧力
のみによって決まるようになって、十分に加圧力を多く
しうるようになる。

〔考案の効果〕

以上詳述したように、本考案のスポット溶接用空気圧シ
リンダ式アクチュエータによれば、次のような効果ない
し利点が得られる。

（１）大口状態から小口状態へ移行する際に、第２スペ
ースを大気圧に開放することにより、大口状態から小口
状態への移行はすばやくスムーズになり、その所要時間
を大幅に短縮することができるようになる。

（２）溶接ガン作動ロッドに溶接に必要な加圧力を作用
させる際に、第２スペースを大気圧に開放することによ
り、溶接に必要な加圧力を十分に高めることができるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例としてのスポット溶接用空
気圧シリンダ式アクチュエータを示す回路図であり、第
２図は従来のスポット溶接用空気圧シリンダ式アクチュ
エータを示す回路図である。 １……空気圧シリンダ式アクチュエータ、1a……主シリ
ンダ、1b……筒状ピストン、1c……内部ピストン、1d…
…溶接ガン作動ロッド、２……圧力源、３……第１の切
換弁、3a……第１の切換弁の第１切換部、3b……第１の
切換弁の第２切換部、４……第２の切換弁、4a……第２
の切換弁の第１切換部、4b……第２の切換弁の第２切換
部、５……圧力制御弁、６……クィックエキゾースト
弁、７……切換弁、7a……第２の閉鎖切換部、7b……開
放切換部、7c……第１の閉鎖切換部、7d……流量調整
部、S1……第１スペース、S2……第２スペース、S3……
中間スペース、L1……第１の給排気系、L2……第２の給
排気系、L3……第３の給排気系、C1……第１の制御用給
排気系、C2……第２の制御用給排気系。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】スポット溶接用空気圧シリンダ式アクチュ
   エータにおいて、主シリンダ内に嵌装された筒状ピスト
   ンと、同筒状ピストン内に嵌装されて溶接ガン作動ロッ
   ドに連結された内部ピストンとをそなえるとともに、上
   記筒状ピストンと上記内部ピストンとを一方向へ移動さ
   せて上記溶接ガン作動ロッドを小口状態に移行させるべ
   く上記主シリンダの一方の端壁と上記筒状ピストンとの
   間の第１スペースに接続された第１の給排気系と、上記
   内部ピストンと上記筒状ピストンとを他方向へ移動させ
   て上記溶接ガン作動ロッドを大口状態に移行させるべく
   上記内部ピストンと上記主シリンダの他方の端壁との間
   の第２スペースに接続された第２の給排気系と、上記溶
   接ガン作動ロッドの小口状態で上記内部ピストンの往復
   動によりスポット溶接を断続的に行なうべく上記筒状ピ
   ストンと上記内部ピストンとの間の中間スペースに接続
   された第３の給排気系とをそなえ、上記第２の給排気系
   からの分岐部に接続された切換弁が設けられて、同切換
   弁に、上記第１の給排気系を通じての給気による小口状
   態への移行時に上記第２スペースを大気圧に開放させる
   開放切換部と、上記第２の給排気系を通じての給気によ
   る大口状態への移行時に上記分岐部を閉鎖する第１の閉
   鎖切換部と、上記小口状態における上記内部ピストンの
   往復動時に上記分岐部を閉鎖する第２の閉鎖切換部とが
   設けられたことを特徴とする、スポット溶接用空気圧シ
   リンダ式アクチュエータ。