JPH09206956A - スポット溶接の同期加圧方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ロボット溶接ガンの一対の電極を１台の電動
モータ（１軸）の動作で同期駆動して両電極を被溶接物
に同着させ，溶接打点のスピードアップと被溶接物への
加圧時の歪みや変形を防止。 【解決手段】 先端に相対向する電極を有する二つのガ
ンアーム８，９を回動自在にガンブラケット３を介して
連結した回転主軸部２に，前記ブラケットに固定された
複数の減速機４，６を介在して電動モータ１０の加圧ト
ルクを電極間に伝達するようにしたＸタイプのスポット
溶接ガンであって，前記複数の減速機の共通した入力軸
１６に加圧トルクを伝達するための前記モータと，各減
速機の出力軸５，７又は各減速機の本体ケース１１，１
２は前記ブラケットに固定し，かつ前記二つのガンアー
ムは各減速機の出力軸又は各減速機の本体ケースにそれ
ぞれ固定して二つのガンアームを同期駆動するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，Ｘタイプのスポッ
ト溶接ガン（Ｘガン）及びＣタイプのスポット溶接ガン
（Ｃガン）の相対向する電極を同期して加圧駆動する方
法と装置に関し，さらに詳しくは，１台もしくは２台の
電動モータで一対の電極間を加圧／開放動作させ，しか
も各電極の磨耗量が異なっても被溶接物への同着を可能
にする方法と装置である。

【０００２】

【従来の技術】従来，産業用ロボットに搭載して溶接作
業に使用されるＣガンの電極加圧駆動方式には，たとえ
ば先行技術としては，（１）実開平５−１８７７４号，
（２）特開平７−９１５８号，（３）特開平７−９１５
９号，（４）特開平７−６０４５３号，（５）特開平７
−１３２３７９号，（６）特開平７−２３２２８２号，
（７）特開平６−３２８２６７号，（８）特開平６−３
１５７７２号，（９）実公昭６１−４２６９９号，（１
０）実公昭６１−４２７００号，（１１）特開平４−１
７８２７８号等に開示された装置が提案されている。

【０００３】これら従来の加圧方式の一つには，電極の
加圧源に電動モータを使用したＣガンを，産業用ロボッ
トにイコライズ装置を介して搭載し，そのイコライズ装
置による電極の位置決めを前記モータの駆動力で機械的
に制御する方法が知られている＝先行技術（１）。

【０００４】従来のこの種の卑近な例を図４に示す。同
図において，電動加圧式Ｃガン４０の一方の電極４１は
ガンアーム４２の先端に，また他方の電極４３は前記ア
ームの後部に設けた加圧駆動用のボールネジ４４にそれ
ぞれ相対して支持し，前記ボールネジは電動モータ４５
で駆動する溶接ガン本体を，溶接トランスＴを固定した
ガンブラケット４６にガイド部材４７を介して移動可能
に支持し，さらにガンブラケット４６に加圧駆動用の電
動モータ４５とは別のイコライズ用の電動モータ４８を
設けて，このイコライズ用の電動モータ４８の駆動力で
ボールネジ４９を回転して溶接ガン全体を移動させてガ
ンアーム側の電極４１を位置決めするものである＝先行
技術（７），（１１）。

【０００５】さらにもう一の例として，このイコライズ
用の電動モータをクラッチに代えて前記加圧駆動用の電
動モータの出力軸からクラッチを介して移動可能に支持
し，前記クラッチをＯＮ，ＯＦＦ動作して溶接ガン全体
を移動させてガンアーム側の電極を被溶接物にゼロタッ
チさせた後，可動側の電極で挟持し加圧通電して溶接を
行う電動式ガンが知られている＝先行技術（４），
（６）。

【０００６】また従来方式には，先端に電極を有する二
つの可動アームを１台の電動モータで駆動する方法とし
て，電動モータの出力軸の回転によって二つの可動アー
ムに設けた電極チップのワークタッチを検出した時の信
号により一方の可動アーム，または両可動アームに設け
たクラッチを動作して伝達するものが知られている＝先
行技術（２），（３）。

【０００７】またもう一つの従来方式には，電極の加圧
源にエアシリンダを使用したもので，１台又は２台のエ
アシリンダにより加圧とイコライズ動作を機械的に同期
させて電極を加圧駆動するものがある＝先行技術
（５），（８），（９），（１０），（１１）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，電極の
加圧源に電動モータを使用したＣガンの場合は，両電極
を同期動作して被溶接物に同着させて溶接する際に，一
般的にはロボットの７軸目の制御が使えない場合が多
い。このような場合は，独立制御盤を使用し，それもガ
ンアームも動作させる必要があるため，２軸制御となっ
ている。

【０００９】しかし，これは被溶接物の高さのバラツキ
の具合にならって電極の高さが位置決めされるため誤差
が大きいまま溶接されてしまうのと，Ｃガンの場合，ロ
ッド側電極の駆動装置がアーム側本体に載っており，ア
ーム側電極のイコライズ動作時，ロッド側電極も一緒に
移動してしまうので，イコライズストローク動作にムダ
がある。この結果，歪みのない精度の良い製品が高速で
生産することができない。

【００１０】また，２軸制御の場合，ＡＣサーボモータ
とそのコントローラを２台分必要とするため，ガン重量
の増加とコストアップが障害となっている。エアシリン
ダにより電極動作を機械的に同期させる場合は．電極間
の加圧・開放ストロークと加圧スピードが一定であるた
め，電動加圧式と比べ加圧制御を自由設定の基に精密に
行うことができないため，電極寿命と溶接性に影響を及
ぼす。

【００１１】本発明が解決を図ろうとする課題は，電動
モータを１台で同期駆動させる場合は，従来の２軸制御
の場合の，２台分のＡＣサーボモータとそのコントロー
ラおよび各ケーブル類を必要とする問題と，また信頼上
も２台のサーボモータを正確に同期させるための制御精
度上の問題のほかに，艤装としてのモータケーブル，エ
ンコーダケーブルの処理問題やタッチセンサ及びクラッ
チを必要とする問題を解決することによって簡単な機構
で，しかも相対向する電極をそれぞれ独立して駆動させ
ることで，溶接動作の高速化とワーク変形防止を図るこ
とにある。

【００１２】一方，電動モータを２台で同期駆動させる
場合は，相対向する電極をそれぞれ独立して駆動させる
ことで溶接の高速化とワーク変形防止を図ることにあ
る。

【００１３】本発明はロボット溶接ガンの一対の電極を
１台の電動モータ（１軸）の動作で同期駆動して両電極
を被溶接物に同着させるか，またはガンブラケットに固
定した２台の電動モータを使用してアーム側電極とロッ
ド側電極を同期駆動させ溶接打点のスピードアップと被
溶接物への加圧時の歪みや変形を防止することを目的と
するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこで，本発明は上記の
目的を達成するために，次のよな技術的手段を講じてあ
る。

【００１５】すなわち，Ｘタイプ及びＣタイプのスポッ
ト溶接ガンの相対向する電極を同期して加圧駆動する方
法において，前記電極の加圧駆動に要する１台もしくは
２台の電動モータの加圧トルクを，Ｃタイプ溶接ガンは
両電極に有するホルダを複数のボールネジにより直接伝
達し，またＸタイプ溶接ガンは先端に相対向する電極を
有する二つのガンアームの回転主軸部に設けた複数の減
速機構により直接伝達して，両電極への加圧駆動を同期
させることを特徴とする。

【００１６】次に，先端に相対向する電極を有する二つ
のガンアームを回動自在にガンブラケットを介して連結
した回転主軸部に，前記ブラケットに固定された複数の
減速機を介在して電動モータの加圧トルクを電極間に伝
達するようにしたＸタイプのスポット溶接ガンであっ
て，前記複数の減速機の共通した入力軸に加圧トルクを
伝達するための前記モータと，各減速機の出力軸または
各減速機の本体ケースは前記ブラケットに固定し，かつ
前記二つのガンアームは各減速機の出力軸または本体ケ
ースにそれぞれ固定して同期駆動されるようにしたもの
である。

【００１７】さらにもう一つは，相対する一方の電極は
ガンアームを介してボールネジの先端に，またもう一方
の電極はポイントホルダを介してボールネジの先端にそ
れぞれ設けられていて，前記両ボールネジはロボットへ
の固定用のガンブラケットに１台もしくは２台の電動モ
ータと共に支持されており，この電動モータの回転力を
直進運動に変換して相対する電極を加圧駆動するＣタイ
プのスポット溶接ガンにおいて，前記ガンブラケットに
設けたガイド部材に前記ガンアームが移動可能に支持さ
れていて，しかも前記ガンアームは前記電動モータの回
転力を直進運動に変換するボールネジにより同期して駆
動されるようにしたものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は，本発明装置の実施例を示
すＸガン全体の側面図である。図２は図１のＡーＡ矢視
図であって，本発明の加圧駆動装置の一構成例を示す回
転主軸部の詳細断面図である。図３は本発明装置の実施
例を示すＣガン全体の側面図である。

【００１９】図１〜図２において，Ｘガン１の回転主軸
部２はガンブラケット３に支持されるもので，この主軸
部２は第１減速機４と第２減速機６とから構成され，第
１減速機４の出力軸５と第２減速機６の出力軸７が各々
のボルトＢ₁ によりガンブラケット３に締め付け固定さ
れている。そしてＸガン１の一方のガンアーム８は回転
主軸部２に組み込まれた第１減速機４の本体ケース１１
にボルトＢ₂ により締め付け固定されている。他方のガ
ンアーム９は前記主軸部２を構成する第２減速機６の本
体ケース１２にボルトＢ₃ により締め付け固定されてい
る。したがって，各減速機の出力軸５，７をガンブラケ
ット３に固定することで，各本体ケース１１，１２が回
転主軸部２を中心に回転駆動しガンアーム８及びガンア
ーム９が開閉動作するようになっている。各ガンアーム
の先端には電極１３，電極１４が取付けられている。

【００２０】二つのガンアーム８，ガンアーム９の電極
間に加圧駆動力を与える加圧用アクチュエータには電動
モータ１０がコモンベース１５にボルトＢ₄ により締め
付け固定されている。前記コモンベース１５は図２の上
では隠れているボルトでガンブラケット３に固定された
ものである。

【００２１】このコモンベース１５の中には動力伝達手
段として，第１減速機４の入力軸１６に取付けられたベ
ルト用歯車１７と電動モータ１０の出力軸１８に取付け
られたベルト用歯車１９が収納され，これらのベルト用
歯車との間には二点鎖線で示す歯付きベルト２０が張ら
れている。このベルト伝達手段には任意の伝動機構が考
えられる。

【００２２】ガンブラケット３は，ロボットアームＲの
先端にボルトで固定されていて，その支持部材２１に溶
接トランスＴが支持されており，溶接トランスの出力端
子と各電極につながるガンアーム８，ガンアーム９の間
に通電回路を構成する一対の導電部材２２が接続され
る。

【００２３】この場合はロボット側の制御による７軸目
の動作を利用してガンアーム８の電極１３をスイング動
作しすくい上げて，電極１３とガンアーム９の電極１４
とでワークに同着させ，加圧通電して溶接する。

【００２４】図３及び図６は本発明の電動モータが１台
と２台の場合のＣガンに関する実施例をそれぞれ示す。
ガンアーム２３の先端に相対する一方の電極２４が取付
けられ，またもう一方の電極２５はポイントホルダを介
してボールネジ２６の先端にそれぞれ固着されている。
前記ボールネジは２６ロボットへの固定用のガンブラケ
ット２７に電動モータ２８と共に支持されており，この
電動モータ２８の回転力を動力伝達機構２９，ボールナ
ット３０を介して直進運動に変換して相対する電極を加
圧駆動するものである。そして前記ガンアーム２３が前
記ガンブラケットに設けたガイド部材３１に移動可能に
支持されていて，しかも前記ガンアーム２３には前記電
動モータ２８の回転力を直進運動に変換するボールネジ
３２が設けられている。これら二つのボールネジ２６及
びボールネジ３２を前記電動モータの回転によって電極
を相互に直線駆動し，同期した加圧動作が得られるよう
に構成されている。

【００２５】図６はボールネジ３２を別の電動モータ３
３で駆動するようにしたもの。

【００２６】図５は電動モータ１台の場合の本発明の方
法による電極の開放ストロークの変化を示す。この場
合，上下の電極は同一寸法で開放する。上下電極のそれ
ぞれの減速比を変化させて上下電極の開放ストロークを
一定比で設定することもできる。またＸガンの場合，上
下アームの開放量はそれぞれを自由に設定できるが，加
圧時，上下電極が被溶接物に同着するよう減速比を定め
る。

【００２７】上下電極を被溶接物に同着させるために
は，減り代を一定寸法にしておく必要がある。上電極，
下電極を片側づつドレッシングし，削り代は電動モータ
の送り量で管理する必要がある。そのため，同時加圧で
なくそれぞれの電極チップ毎に同一寸法の削り量となる
よう別々にドレッシングする。適正なドレッシング量は
モータエンコーダで管理する。

【００２８】かくして，スポット溶接のロボットへの溶
接打点の位置データのプログラミングは，ワーク打点位
置を電極の開放ストロークの中間位置に保つようにその
位置データをティーチングする。そのティーチングされ
たプログラムによって溶接動作を再現した場合，電極の
開放ストロークの中間位置に被溶接物が位置決めされ上
下電極が同期動作によって被溶接物に同着し加圧溶接す
ることになる。したがって，上下電極の同期加圧により
被溶接物の位置決め（高さ方向）に多少のバラツキがあ
っても電極の開放ストークの中間位置が基準となるから
ワーク位置修正を兼ねたスポット溶接を行うことにな
る。

【００２９】

【発明の効果】以上で説明したように，本発明の請求項
１の方法は，従来のような二つの可動アームを１台の電
動モータで駆動する方法と比較して，電動モータの出力
軸の回転によって二つの可動アームに設けた電極チップ
のワークタッチを検出した時の信号により一方の可動ア
ーム，または両可動アームに設けたクラッチを動作して
伝達するのではなく，したがって被溶接物の高さのバラ
ツキの具合にならって電極の高さが位置決されるのでは
なく，電極の高さを基準にして被溶接物の方を位置決め
するので，前記のタッチセンサやクラッチを用いずに高
速化とワーク変形を防止することができる。すなわち，
従来の被溶接物にならって電極がイコライズ動作して位
置決めされるのではなく，あくまでも電極の方，つまり
電極の開放ストロークの中間点が基準となり被溶接物が
それにならう方法であるので，高速であっても被溶接物
への変形がなく，精度の良い製品ができる。

【００３０】また，本発明の請求項２のＸガンによれ
ば，従来にない電動式Ｘガンの同期加圧が主軸部に設け
た複数の減速機構を介して１台の電動モータの駆動力に
よって可能になり，高速化とワーク変形を防止すること
ができる生産タクトを飛躍的に短縮することができる。

【００３１】本発明の請求項３のＣガンによれば，１軸
駆動の場合は，従来に見られるようなＡＣサーボモータ
およびそのコントローラを２台分も必要としないから，
ガン重量と製作コストを大幅に削減することができる。
また，１軸，２軸駆動共，電極動作を機械的に同期させ
る場合にも電極間の加圧・開放ストロークと加圧スピー
ドが一定であるような従来のエアシリンダによる同期加
圧方式や従来の電動加圧方式と比べて，同期駆動方式で
あるから加圧制御を自由設定の基に精密に行うことがで
きるため，電極寿命と溶接性の向上が図れる。

【００３２】また，従来にみられるように，アーム側電
極の動作時，ロッド側電極も一緒に移動してしまうよう
なイコライズストローク動作のムダがなくなり，歪みの
ない精度の良い製品が高速で生産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法をＸタイプのロボット溶接ガンに
応用した場合のガン全体の側面図である。

【図２】本発明の加圧駆動装置の一構成例を示す回転主
軸部の詳細断面図（図１のＡーＡ矢視図）である。

【図３】本発明の方法をＣタイプのロボット溶接ガンに
応用した場合のガン全体の側面図である。

【図４】従来の電極２軸動作の電動式Ｃタイプのロボッ
ト溶接ガンの全体側面図である。

【図５】本発明の方法による上下電極の開放ストローク
を同期させた時の説明図である。

【図６】図３のガンアーム側を別の電動モータで同期駆
動する場合の部分図である。

【符号の説明】

１ Ｘガン ２ 回転主軸部 ３ ガンブラケット ４ 第１減速機 ５ 出力軸 ６ 第２減速機 ７ 出力軸 ８ ガンアーム ９ ガンアーム １０ 電動モータ １１ 本体ケース １２ 本体ケース １３ 電極 １４ 電極 １５ コモンベース １６ 入力軸 １７ ベルト用歯車 １８ 出力軸 １９ ベルト用歯車 ２０ ベルト ２１ 支持部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘタイプ及びＣタイプのスポット溶接ガ
   ンの相対向する電極を同期して加圧駆動する方法におい
   て，前記電極の加圧駆動に要する１台もしくは２台の電
   動モータの加圧トルクを，Ｃタイプ溶接ガンは両電極に
   有するホルダを複数のボールネジにより伝達し，またＸ
   タイプ溶接ガンは先端に相対向する電極を有する二つの
   ガンアームの回転主軸部に設けた複数の減速機構により
   伝達して，両電極の加圧駆動を同期させることを特徴と
   するスポット溶接の同期加圧方法。
2. 【請求項２】 先端に相対向する電極を有する二つのガ
   ンアームを回動自在にガンブラケットを介して連結した
   回転主軸部に，前記ブラケットに固定された複数の減速
   機を介在して電動モータの加圧トルクを電極間に伝達す
   るようにしたＸタイプのスポット溶接ガンであって，前
   記複数の減速機の共通した入力軸に加圧トルクを伝達す
   るための前記モータと，各減速機の出力軸または各減速
   機の本体ケースは前記ブラケットに固定し，かつ前記二
   つのガンアームは各減速機の出力軸または本体ケースに
   それぞれ固定して同期駆動されるスポット溶接の同期加
   圧装置。
3. 【請求項３】相対する一方の電極はガンアームを介して
   ボールネジの先端に，またもう一方の電極はポイントホ
   ルダを介してボールネジの先端にそれぞれ設けられてい
   て，前記両ボールネジはロボットへの固定用のガンブラ
   ケットに１台もしくは２台の電動モータと共に支持され
   ており，この電動モータの回転力を直進運動に変換して
   相対する電極を加圧駆動するＣタイプのスポット溶接ガ
   ンにおいて，前記ガンブラケットに設けたガイド部材に
   前記ガンアームが移動可能に支持されていて，しかも前
   記ガンアームは前記電動モータの回転力を直進運動に変
   換するボールネジにより同期して駆動されるスポット溶
   接の同期加圧装置。