JPH0731899Y2 - 電動加圧式ｃタイプスポット溶接ガン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は,Cタイプのスポット溶接ガンにおいて，電極部
の加圧駆動を電動機の回転動力を利用して行うスポット
溶接ガンに関するものである。

（従来の技術） 一般にスポット溶接機の加圧装置には，エア圧を用いた
シリンダ構造のものが多く使用されている。

このエアシリンダによる加圧装置は，ワークの材質や板
厚に応じて加圧力を可変することが難しく，しかも電極
部の停止位置の位置決めが難しいとされ，スポット溶接
機の加圧装置に電動モータを使用する例が提案されてい
る。

たとえば特開昭61-253189号公報「抵抗溶接機の加圧装
置」のように，「被溶接物を加圧機構の付設した対向す
る電極で加圧し，該電極を通じて上記被溶接物に電流を
流すことによって溶接を行う抵抗溶接機において，上記
加圧機構を，電動モータと該電動モータの出力軸に連結
したネジシャフトと，該ネジシャフトに螺合するボール
ネジと，該ボールネジに固着されているシリンダロッド
と，上記モータを回転駆動すると共にモータ停止時のト
ルクを制御する制御装置とを有して構成し，上記電極の
移動及び加圧を電動モータの駆動によって行うことを特
徴とする」ものが知られている。

また，特開昭61-186177号公報「抵抗溶接ガンのアクチ
ュエータ」のように，「電動トルクモータと，電動トル
クモータの回転運動を推進運動に変換するスクリュー手
段と，このスクリュー手段からホローアップクッション
を介して推進されるガンホルダとをそなえたことを特徴
とする」ものが知られている。

（考案が解決しようとする課題） 前者の従来装置は，定置式スポット溶接機に応用された
もので，これは上下電極をそれぞれ１個の電動機で駆動
するものであって，工業用ロボットに取付けられるスポ
ット溶接ガンの如き加圧装置には，エアシリンダが主流
であった。

その理由は，定置式スポット溶接機のような溶接機側を
固定してワーク側を挿入，搬出して溶接を行う場合は加
圧装置の全長が長手方向に延びてもワークや治具等に干
渉するなどの問題はないが，スポット溶接用のロボット
ガンのように，ロボットに搭載したガンを自由自在に方
向姿勢を変えながら溶接動作する場合にガン自体が運動
中にワークや治具等に干渉する場合があり，これを避け
るためには，できるだけガン自体が小型である構造設計
が望ましく，前述したような長手方向の寸法が極端に長
くなってしまうような従来式の電動加圧装置において
は，使用条件が狭くなってしまう。またエアシリンダと
同じように電極開放ストロークの大きさに応じて加圧装
置本体，つまりシリンダ寸法を長くしなければならない
という問題が生じる。この問題は後者の電動モータによ
るフィクスチャーガンにも同じことが言える。したがっ
て，今日までロボットガンのように小型化を重視する装
置においては従来式の電動加圧装置を単に置き換えるだ
けでは小型化は達成できず，電動モータをロボットガン
の加圧装置に採用するまでにはいろいろな改善すべき問
題が存在していた。

一方，エアシリンダを主流としたロボットガンの場合
は，今日のように工業用ロボットによる溶接ラインの高
速化が進み，スポット溶接ガンの電極加圧乃至開放動作
がスピードアップされると，加圧開放した場合のショッ
クが流体圧，とくにエア圧で駆動した場合に取りきれな
い。エアシリンダでは減速がスムースに働かないため，
特に加圧時はワークの剛性でスピードが固定化されてし
まう。とくに薄板の場合は波打ち状に変形させてしま
う。

また，電極開放ストロークの設定もシリンダ全体の長さ
で固定化されてしまい，個々の干渉物に対応したきめ細
かいストロークを精密に可変制御することは難しかっ
た。

（課題を解決するための手段） そこで，本考案は，電動加圧装置を使用したロボットガ
ンの普及増加を図るために，前述したような様々な問題
を解決したもので，具体的には電動機の出力軸に伝達手
段を介して連動させたスクリューナットに，廻り止めを
有するボールネジを組み込んだ加圧装置を,C形アームの
一方端に固着し，前記ボールネジの先端と前記アームの
他方端には，相対向する一対の電極部を設け，前記電動
機でスクリューナットを回転させることによって，ボー
ルネジを直進させて電極部の加圧駆動を行うようにした
ことを特徴とする。

（作用） そして，本考案ではスクリューナットを廻してボールネ
ジを直進させているため，電極部をボールネジに直接取
付けることができ，上記従来装置のようにエクステーシ
ョン又はシリンダ中空のシリンダロッド等の部品構成が
要らなくなるほか，電極ストロークと無関係に加圧装置
の長手方向の寸法を自在に短縮することができる。また
電動機の出力軸からベルト用歯車，歯付ベルト等（伝達
手段）を介してスクリューナットを減速させることで慣
性モーメントを最小にできるから，決められた加速トル
クであっても立ち上がり時間及び立ち下がり時間をより
短くでき，スポット溶接のような小ピッチ送りを繰り返
す場合にはサイクルタイムを大きく短縮させることがで
きる。また，電動機の出力軸に伝達手段を介して連動さ
せたスクリューナットに廻り止めを有するボールネジを
組み込み，すべての加圧機構を小さくまとめたものであ
るから，加圧装置のユニット化が容易になり，軽量化，
コストダウンも実現できる。

本考案は電極開放ストロークの設定がシリンダ全長で固
定化されることがないから，干渉物の高さに合わせてき
め細かく電極開放ストロークを自由に変えることができ
る。

（実施例） 以下，本考案の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本考案の実施例にかかるスポット溶接ガンの概
略側面図である。図中の符号１はＣ形のガンアームで，
導電性の良い鋳物から形成したものである。２はガンア
ーム１の一方の端に固着された加圧装置である。３は加
圧装置のケーシング４の内部を貫通したボールネジであ
る。６はガンアーム１の先端開口部に挿入される電極ホ
ルダであり,7はボールネジの先端に挿入された電極ホル
ダである。８と９は各電極ホルダに挿入された電極部で
ある。

10はガン全体を支持するイコライズ機構で，ロボット支
持ブラケット11に固定されたガイドロッド12がガンアー
ム側の両サイドに設けた軸受け13を貫通し，ガン全体を
左右方向へ自由にフローティング可能にしている。14は
バランススプリングで，これはアーム側の電極部８を加
圧可動側の電極部９より先行して被溶接物に当接させる
ためにある。

15は電動機で，サーボモータがケーシング側に固定され
ている。

次に，第２図は電動加圧装置の要部断面図を示す。ガン
アーム１に固着されたケーシング４の内部に，絶縁ブッ
シュ16を介してアンギュラ玉軸受け17が装着され，その
アンギュラ玉軸受けの内輪18とスクリューナット20が固
着されていて，スクリューナットは内輪18と外輪19との
間に組込まれたベアリング21を介して内輪と共に回転す
る。

ボールネジ３はケーシング内のアンギュラ玉軸受け17を
貫通しスクリューナット20のネジ孔に組み込まれ，ケー
シング４の前部及び後部に装着された軸受け22及び軸受
け23を貫通し支持されている。またボールネジ自体回転
しないよう廻り止め５が設けてある。

なお，ボールネジ自体回転しないようにするための例と
しては，たとえば上記軸受け22又は軸受け23に一般に市
販されているスプライン軸受けを用い，このスプライン
軸受けにスプライン付きボールネジを組み込むこともで
きる。

上記ボールネジ３の先端には電極部９を取付けるための
電極ホルダ７がスプライン24を介して取付けられ，その
内部には溶接時の即応性を得るための弾性材として有効
な皿バネ25が挿入されている。とくにボールネジ３の可
動部はエアシリンダの可動部と比較し撓みが少ないた
め，ナットプロジェクション溶接のように溶接時の電極
即応性を必要とする場合にはこのバネ25が電極フオロー
アップ用として有効である。スクリューナット20の外周
にはベルト用歯車26が設けてあり，この歯車26と電動機
の出力軸に設けたベルト用歯車27とが歯付きベルト28を
介して動力が伝達されるようになっている。従ってボー
ルネジ３の直進運動は，スクリューナット20をモータ出
力軸からの歯付きベルト28で駆動させることで可能にな
る。

29は位置決め用エアシリンダで，このシリンダは開放時
のガン全体を位置決めするのに設けたもので，シリンダ
ケース30は加圧装置と一体的に設けてあり，シリンダロ
ッド31は外部部材32に固定されている。

33はストロークを検出するための検出器である。すなわ
ち，電動加圧の場合，大ストローク側すなわちボールネ
ジ側の電極部９と，小ストローク側すなわちガンアーム
側の電極部８との両方の動きを一つの電動機15で同時に
制御することはできないため，バランスシリンダ14でガ
ンアーム側の電極部８を被溶接物に当接し，大ストロー
ク側の，したがってボールネジ側の電極部９をスピード
減速してショックレスにワークに当接させる。電動機15
の出力軸の後方に直結させたエンコーダ等の位置検出器
33により大ストローク側のスクリューナット20の回転数
を検出し，モータ回転を制御するものである。すなわ
ち，上記回転角度を検出する場合は小ストローク側の移
動パルス分は略一定であるから，このパルス分を回転ト
ルクがスタートしてから停止するまでの全体出力パルス
数からマイナスさせることになる。このような電動機15
の後方に前記検出器33を直結した場合の別の方法として
は，大小同時にストローク移動させることはせず，規制
手段を使用して電極の移動順位を決めてから作動させる
こともできる。この場合，たとえばL/Sなどで片側の電
極部がワークへ当接したことを検出してから他方の電極
部をスタートさせる。

なお，電極部がワークへ当接したことを検出する別の方
法として大ストローク側のボールネジ３に微弱電流を流
せる状態にしておき，ワークに大ストローク側のボール
ネジの電極部９が当接したらワークを通して電流を導通
させ，その信号で小ストローク側のガンアーム１をスタ
ートさせる方法もある。

次に，本考案の動作を第１図及び第２図に基づき説明す
る。

起動ボタンを押すと，溶接起動指令が電動機15の制御装
置に入り，モータ回転を開始する。電動機15の出力軸に
回転がかかり歯付きベルト28を回転し，スクリューナッ
ト20を回転し，ボールネジ３は直線運動し，電極部９を
ワークに当接する。この時，小ストローク側のガンアー
ム１がバランススプリング14の附勢力で大ストローク側
のガンアーム側電極部９よりも先行してワークに当接す
る。この場合，ボールネジの動きは最初高速で動作さ
せ，ワークへの電極部９の衝撃をやわらげるため，タッ
チする直前で低速に落とすようコントロールする。これ
は電動機15の出力軸の後方に直結したエンコーダ33によ
り大ストローク側のスクリューナット20が予め設定され
た回転数まで回転したことを検出したときにモータ回転
を減速し，さらにある設定された角度に達したとき，ま
たは出力トルクが急増したとき，またはL/Sを併用して
これを検出したときに，電動機15は速度制御からトルク
制御へ切り替わる。この状態で電極部８と電極部９がワ
ークを加圧し始めると，電動機15の回転トルクが急激に
増加し加圧力がスムースに立ち上がる。その出力トルク
が所定の値に達したときこれを検出し，溶接制御装置か
らの通電指令により溶接電流が溶接トランスからスポッ
ト溶接ガンに流れワークを加圧溶接する。

かくして，溶接が完了すると，電動機15を逆転させ，大
ストローク側のボールネジ３の電極部９を開放すると共
に，位置決め用エアシリンダ29へのエアが切り換わり，
作動室34にエアが供給されガン全体が左方へ移動し位置
決めされる。

（考案の効果） 以上で説明したとおり，本考案は従来のように電動機の
出力軸にネジシャフト又はスクリューロッドを直列に連
結させたものでなく，電動機の出力軸に伝達手段を介し
て連動させたスクリューナットに廻り止めを有するボー
ルネジを組み込み，ボールネジを直進させて電極部を加
圧駆動するから，前述した従来装置に比べ部品点数を減
らすことができ，しかも加圧機構をコンパクトにまとめ
ることができ，電動加圧装置のユニット化が容易にな
る。また，従来装置のように電極開放ストロークの設定
がシリンダ全長で固定化されることがないから，電極開
放ストロークとは無関係に加圧装置の長手方向の寸法を
自在に短くすることができる。また従来のようにシリン
ダユニットを全部交換する必要がなく，ボールネジの長
さに余裕を持たせておけば電極開放ストロークの設定変
更も自由である。

また電動機の出力軸からベルト用歯車，歯付きベルト等
を介してスクリューナットを減速させることで慣性モー
メントを最小にできるから立ち上がり時間，立ち下がり
時間をより短縮でき生産タクトを飛躍的に向上する。

〔符号の説明〕

１……ガンアーム、２……加圧装置、３……ボールネ
ジ、４……ケーシング、５……廻り止め、6,7……電極
ホルダ、8,9……電極部、10……イコライズ機構、11…
…ロボット支持ブラケット、12……ガイドロッド、13…
…軸受け、14……バランススプリング、15……電動機、
16……絶縁ブッシュ、17……アンギュラ玉軸受け、20…
…スクリューナット、22……軸受け、23……軸受け、26
……ベルト用歯車、27……ベルト用歯車、28……歯付き
ベルト、29……位置決め用エアシリンダ、33……検出器

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−186177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−253189（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電動機の出力軸に伝達手段を介して連動さ
   せたスクリューナットに，廻り止めを有するボールネジ
   を組み込んだ加圧装置を,C形アームの一方の端に固着
   し，前記ボールネジの先端と前記アームの他方の端に
   は，相対向する一対の電極部を設け，前記電動機でスク
   リューナットを回転させることによって，ボールネジを
   直進させて電極部の加圧駆動を行うようにしたことを特
   徴とする電動加圧式Ｃタイプスポット溶接ガン。