JPH09239551A - スポット溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 限られたスペースに出来るだけたくさんのス
ポット溶接ガンを並べ打点の集約と車種変更時の迅速な
対応を可能とする。 【解決手段】 可動側のガンアーム１４を加圧用の駆動
源４により往復運動する駆動ロッド１７に連結され，固
定側のガンアーム２は前記駆動源と共にイコライズ機構
７を介して移動可能とし，しかも可動側のガンアームを
前記駆動源による往復運動をカム曲線にならって動作さ
せるか，または回転軸２８を介して動作させるスポット
溶接装置において，駆動ロッドの動作を制限するストッ
パ手段１８を有し，しかも前記駆動源は断面形状が非円
形のピストン５を有するシリンダ４であること及び／又
はシリンダの内部を隔壁Ｑで前後に仕切った各作動室２
５，２６にピストン５，６を配置して加圧力を倍加させ
るシリンダであることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用ドアパネル
などをスポット溶接するための溶接装置に関する。さら
に詳しくは，限られたスペースに出来るだけたくさんの
スポット溶接ガンを並べ打点の集約と車種変更時の迅速
な対応を可能にしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から，自動車用ドアパネルなどの溶
接には薄型（小型軽量）にしたスポット溶接ガンをドア
パネルのクランプ治具の側面に打点数に応じて多数隣接
して併設したいわゆるマルチスポット溶接装置が使用さ
れてきた。

【０００３】自動車用ドアパネルの溶接設備に使用され
てきた従来のこの種のスポット溶接ガンは，たとえば実
公昭５８−２３４９２号公報，実公昭５９−２９８０８
号公報，実公昭５３−１７２９１号公報，実公昭５３−
１７２９２号公報，実公昭５４−４３０６１号公報，実
公昭５８−４４９２７号公報，実公昭５４−１４５７号
公報，実公昭５５−１７３８号公報，実公平３−４９８
２０号公報，実公平３−５３８１０号公報，実公平３−
１７７４５号公報により記載されたものが知られてい
る。

【０００４】上記に述べた実公昭５８−２３４９２号公
報，実公昭５９−２９８０８号公報による周知技術は，
可動側のガンアームと固定側のガンアームとの開放スト
ロークをワークの出し入れが容易になるように，また電
極チップをワークに対して直角に当てるために，可動側
のガンアームをカムプレートのカム溝の曲線形状になら
って大きく開閉させると共に，電極チップをワークに対
し直角方向から打点するように改良したものである。

【０００５】実公昭５８−２３４９２号公報に開示され
るように，この従来型のカム機構による装置は，作動シ
リンダの上面に，固定側のガンアームを保持する左右一
対のカムプレートを固定すると共に，その中間にシリン
ダ内のピストンからのびるピストンロッドの上端にカム
ローラで連結させて可動側のガンアームを保持するガン
アームホルダを設け，これを各側面のカムローラにおい
て各カムプレートに形成される略逆Ｕ字状のカム溝に係
合させたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のカムローラ方式
によるスポット溶接装置は，次のような問題点があっ
た。

【０００７】従来のものは，丸型の加圧用シリンダで
あるため，ピストンの開放ストロークの上限を規制する
場合に，イコライズ用に設けた駆動シリンダのピストン
ロッドの両側に平坦な面をもつ段部を形成し，その平坦
な面にストッパが対向してストッパに段部が当接するこ
とで開放ストロークを規制するもので，このようなスト
ッパ機能をピストンロッドに設けることは構造が複雑と
なりピストンロッド及びストッパ等の耐久性にも影響す
る。

【０００８】また，このような従来型の構造品におい
ては丸型のシリンダが主流であるため，今日のように自
動車製造ラインの設備合理化を図る目的から，１工程当
たりの溶接ガンの数を増やして車種のバリエーションに
応じて溶接ガンの配置を換える場合には，シリンダの幅
方向の寸法を狭くすることができないために，前述のラ
イン形態の変化に迅速に対応するためには，より幅の狭
い薄型のマルチスポット溶接用のガン装置の開発が必要
であった。

【０００９】次に，前述したカムローラ方式以外の従来
のロッカタイプ方式のスポット溶接装置は，次のような
問題点があった。すなわち，丸型シリンダを使用せずに
ガンアームの開閉をケーブルワイヤを介して連結したシ
リンダで作動する場合は，ケーブルワイヤとその専用シ
リンダが必要になるのと，ケーブル自体が伸びるため余
裕ストロークをシリンダに確保する必要があり，どちら
もコストアップの要因となっている。またケーブルワイ
ヤを座屈が発生する押し押し方向で加圧するため高加圧
力は望めない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで，上記の課題を解
決するための手段として本発明は図１乃至図３の図面に
示すごとく，次のような技術的手段を講じた。

【００１１】すなわち，一方の電極チップ２４を有する
可動側のガンアーム１４と，前記電極チップ２４に対応
する他方の電極チップ３を有する固定側のガンアーム２
とを備え，前記可動側のガンアームを加圧用の駆動源４
により往復運動する駆動ロッド１７に連結され，前記固
定側のガンアームは前記駆動源と共にイコライズ機構７
を介して移動可能とし，しかも前記可動側のガンアーム
を前記駆動源による往復運動をカム曲線にならって動作
させるか，または回転軸２８を介して動作させるスポッ
ト溶接装置において，前記駆動ロッドの動作を制限する
ストッパ手段１８を有し，しかも前記駆動源４は断面形
状が非円形のピストン５を有するシリンダであること及
び／又は前記シリンダの内部を隔壁Ｑで前後に仕切った
各作動室２５，２６にピストン５，６を配置して加圧力
を倍加させるようにしたシリンダであることを主要な特
徴とする。

【００１２】この発明のスポット溶接装置によれば，カ
ムの軌跡にならって可動側のガンアームを開閉動作す
る，断面形状が非円形のピストンを以て廻り止めとする
偏平シリンダを使用するから，ガン単体の幅方向の寸法
を飛躍的の短くすることができる。したがって，限られ
たスペースの機台治具に多数のスポットガンを並べ換え
ることができ，溶接工程数を少なくすることができ各車
種への対応として車種に合わせて使用するガンと使い分
けも可能になる。ガンは元来限られたスペースに侵入で
きなければいけないと言う基本制約条件が設計当初から
あたえらており，このように薄型にするという特長はロ
ボットガンにも利用出来るため使用範囲は拡大する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下，本発明の１実施例を図面に
基づいて説明する。図１は本発明装置の正面図であり，
図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。図３は図１のＢ−Ｂ
矢視図である。図４は偏平シリンダの本体両側に固定さ
れたカム板のカム溝に，アームホルダに固定されたカム
ローラを組み込んだ構成を示す。図５は前記イコライズ
機構のガイド機構として直線ガイドロッドの軸受けを相
互に重なり合うように上下に配置した場合の外観を示
す。 図６は図１のＣ−Ｃ矢視図で，直線ガイドロッド
の軸受けが平面的に重なり合う状態を示す。

【００１４】１は本発明にかかるスポット溶接装置を示
す。２は下側に位置する固定側のガンアームで，先端に
は溶接用電極チップ３を有する。固定側のガンアーム２
は電極加圧ないし開放動作に必要な駆動源，即ちエアシ
リンダ４の本体に絶縁材を介して複数のボルトＢ１によ
り締めつけ固定されている。前記エアシリンダ４は断面
形状が非円形のピストン５の偏平シリンダである。この
実施例では前記偏平シリンダはシリンダの内部を隔壁Ｑ
で前後に仕切り，仕切った各作動室２５，作動室２６毎
に非円形のピストン５及び非円形のピストン６を配置し
て加圧力を倍加させるようにしたものである

【００１５】このシリンダ４の本体に一体的に固定され
るイコライズ機構７は機台の側面に固定される固定ブラ
ケット１０に２本の直線ガイドロッド８が平行に支持さ
れている。この直線ガイドロッド８及び直線ガイドロッ
ド９を貫通する二つのボールブッシュからなる軸受け１
１及び軸受け１２はシリンダケース側に固定されてい
て，図６に示すように上下間で一部が重なるように直線
ガイドロッド８，９に配置されている。つまり図５に示
すように平面的に見た場合に，軸受け１１，１２同志の
一側面が重なり合うように配置されている。こうしたこ
とで，従来の直線ガイドロッド８，９とボールブッシュ
同志を平面的に見て軸受け１１，１２相互間に隙間のあ
るように配置したイコライズ機構より特に幅方向の寸法
を小さくできる。

【００１６】イコライズ機構７にはガン重量をバランス
させるためのスプリング１３がガイドロッドに挿入され
ている。このスプリングは全体の重量を打ち消す方向に
弾性力を任意に調整することができるようになってい
る。

【００１７】可動側のガンアーム１４の下側にはアーム
ホルダ１６が絶縁物１５を介してボルトＢ２により固定
されていて，このアームホルダ１６には駆動ロッドなる
ピストンロッド１７が連結され，シリンダ内部にはピス
トンロッドのストローク量を規制するためのストッパ手
段１８としてストッパロッドがピストンロッド１７の同
心上に挿入されている。このストッパロッド１８は固定
ブラケット１０にネジ込みにより取り付けられていて，
ストッパロッド１８の段付頭部ａと前記ピストンロッド
後部の設けた止め具ｂを当接させてピストンロッド１７
の開放ストロークを規制するものである。つまり前記ピ
ストンロッド１７の開放ストロークの規制手段としてピ
ストンロッド内部１９に侵入させたストッパロッド１８
を利用したことで，コンパクト化を促進する。

【００１８】前記ストッパ１８は可動側のガンアーム１
４の溶接用電極チップ２４の開放ストローク量を規制す
ることにより開放時のガンアーム１７が所定位置まで開
いたとき，ストッパ段付部ａがピストンロッド後端の止
め具に当接して溶接用電極チップ２４の開放ストローク
の上限位置を規制する。また，このストッパの固定ブラ
ケット１０に対する出し入れをロックナットなどで変更
することで開放量を調節することもできる。またシリン
ダロッドで対応すれば自動でストローク開放量を変化さ
せることができる。こうすることで，ピストンロッドの
両面に平坦部に設けた従来型のストッパ機構に比べて耐
久性が一段と向上する。

【００１９】なお他に，前記駆動ロッド１７の開放スト
ロークのストッパロッド１８を，固定ブラケット１０に
取付けた別シリンダ（図省略）で駆動可能にし，ピスト
ン内部に侵入させたストッパロッド１８先端の段付部ａ
と前記ピストン後部を当接させて，前記別シリンダの駆
動ロッド，つまりストッパロッド１８を先端の段付部ａ
の位置を出し入れさせることで任意の開放ストロークを
自動的に切り換えるようにしてもよい。これは開放スト
ロークを短くして多点溶接する場合に有効である。

【００２０】アームホルダ１６の両側には図４に示すよ
うに複数のカムローラ２０，カムローラ２１が設けられ
ていて，このカムローラは偏平シリンダ４の本体両側に
固定されたカム板２２のカム溝２３の中に組み込まれて
いて，このカム機構によって大きな軌跡運動が得られる
ようにしてある。

【００２１】カム溝２３の形状の一部は直線運動から上
方に向かって外側に円弧を描く曲線運動を与えるように
したものである。したがって，可動側のガンアームの開
放動作をカム溝の形状軌跡にガイドローラ２０，２１が
倣って大きく移動する。

【００２２】一方，前記駆動源のピストン６は図３及び
図６に示すように断面形状が破線で示すように非円形体
として直線の２面幅ｅが形成されていて，この２面幅ｅ
が廻り止めを機能する構成になっている。

【００２３】前記シリンダ４はシリンダの内部を隔壁で
前後に仕切り，１本のピストンロッド１７に各作動室毎
に非円形のピストン５及び非円形のピストン６を配置
し，各作動室にエア供給ポートＰ１及びエア排気ポート
Ｐ２が設けてあるタンデム形シリンダを構成したもので
ある。つまり加圧力を限られたスペースで倍加させる場
合は加圧室を縦に２つ重ねたタンデムタイプにすればよ
い。

【００２４】この場合，隔壁Ｑで仕切った作動室２５と
作動室２６にそれぞれピストン５，ピストン６を配置
し，各ピストンは１本のピストンロッド１７により連結
され，電極加圧時に加圧力を倍加させる構造になってい
る。このタンデム形シリンダを使用することによって装
置全体のコンパクト化及び軽量化を可能にしている。

【００２５】可動側のガンアーム１４と固定側のガンア
ーム２には，正負一対の二次ケーブルＥ１，Ｅ２が正負
一対の二次導体３１と二次導体３２及び可動銅板３３を
介して接続されている。

【００２６】前記シリンダ本体はイコライズ機構の軸受
け１１，１２がシリンダケーシング側に取付けられてい
るので，シリンダ中心に対して１８０°回転させて組み
換えができるようにしたことで，限られた取付けスペー
スでも治具設計が容易になる。

【００２７】次に，図７は図１のガンアームの往復運動
をカム曲線にならって動作させるのに対し，回転軸及び
リンクを介して動作させるスポット溶接装置の一例であ
る。この場合，カム板，カム溝，カムローラは用いず
に，可動側のガンアーム１４のアームホルダ１６が固定
側のガンアーム２のアーム支持板２７に回転軸２８を介
して回動自在に連結されていて，アームホルダ１６とピ
ストンロッド１７とはリンク３０を介して連結したもの
である。

【００２８】かかる構成による本発明装置の動作を説明
する。まず，図１に示すように，溶接用電極チップ２４
を開放した状態の溶接装置に，ワークをセットし，溶接
加工部を固定側と可動側の電極チップ３，電極チップ２
４の間に搬入する。

【００２９】そして，シリンダ４の作動室２５と作動室
２６の各エア供給ポートＰ１，エア供給ポートＰ２から
エアが各加圧室に供給されると，ピストン５，ピストン
６が下方に動作し，カムローラ２０，カムローラ２１が
カム溝２３に沿って引き戻され，可動側のガンアーム１
７は開放した位置つまり円弧状の後方位置に大きく開い
た状態から垂直に下降し，溶接加工部の表面に電極チッ
プ２４を当接する。

【００３０】この加圧動作時に生じる反力をイコライズ
機構７がガン重量負荷に釣り合う方向に固定側のガンア
ーム２つまりガン本体をイコラズ動作し，溶接部の両側
から可動側の電極チップ２４と固定側の電極チップ３と
の間に均一な加圧力を附勢し，溶接電流を通電して溶接
加工部をスポット溶接する。

【００３１】溶接が終了すると，前記シリンダ４のエア
供給ポート及びエア排気ポートＰ３のエア方向が切り替
わり可動側の電極を開く方向にピストン５，ピストン６
が上昇し，カムローラ２０，カムローラ２１がカム溝２
３に沿って押し戻されて可動側のガンアーム１７は開放
した位置つまり円弧状のカム溝の後方位置に大きく開
き，固定側の電極チップ３から開放し，ワークの移動を
兼ね次のスポット溶接装置にワークを供給し，次の溶接
動作に備える。このようにして本発明装置の溶接動作を
繰り返すことにより効率的に一連の溶接作業を行うこと
ができる。

【００３２】

【発明の効果】以上，本発明の装置によれば，カムの軌
跡にならって，あるいは回転軸とリンクを介して可動側
のガンアームを開閉動作するスポット溶接装置に，断面
形状が非円形のピストンを有する偏平シリンダを使用
し，ガン単体の幅方向の寸法を飛躍的の短くすることが
できる。したがって，限られたスペースの機台治具に多
数のスポットガンを並べ換えることができ，溶接工程数
を少なくすることができ各車種への対応として車種に合
わせて使用するガンと使い分けも可能になる。このよう
に薄型にすることでロボットガンにも利用出来るため使
用範囲は拡大する。

【００３３】また，このシリンダは機台の側面に固定さ
れるイコライズ機構７の２本の直線ガイドロッドの軸受
けを上記ガイドロッドに配置する場合に，軸受け同志が
平面的に重なり合うように配置してあるから，従来のガ
イドロッドと軸受け同志が完全に離れて配置されたイコ
ライズ機構に比べ幅方向の寸法を小さくできる。また偏
平シリンダを利用してガン全体を小型・軽量化すること
で，ワークに与える加圧時の衝撃力を緩和することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の実施例を示す断面図である。

【図２】本発明装置の図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】本発明装置の図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図４】本発明装置の偏平シリンダの本体両側に固定さ
れたカム板のカム溝に，アームホルダに固定されたカム
ローラを組み込んだ構成を示す正面図である。

【図５】本発明装置のイコライズ機構のガイド機構とし
て２本の直線ガイドロッドの軸受けを相互に重なり合う
ように上下に配置した場合の外観図である。

【図６】図６は図１のＣ−Ｃ矢視図で，２本の直線ガイ
ドロッドの軸受けが平面的に重なり合う状態を示す。

【図７】本発明装置のカム板の代わりに回転軸とリンク
を介して動作させる実施例を示す装置全体の断面図であ
る。【符号の説明〕 １ スポット溶接装置 ２ 固定側のガンアーム ３ 溶接用電極チップ ４ 駆動源（偏平シリンダ） ５ ピストン ６ ピストン ７ イコライズ機構 ８ 直線ガイドロッド ９ 直線ガイドロッド １０ 固定ブラケット １１ 軸受け １２ 軸受け １３ スプリング １４ 可動側のガンアーム １６ アームホルダ １７ 駆動ロッド（ピストンロッド） １８ ストッパ手段 １９ ピストンロッド内部 ２０ カムローラ ２１ カムローラ ２２ カム板 ２３ カム溝 ２４ 電極チップ ２５ 作動室 ２６ 作動室 ２７ アーム支持板 ２８ 回転軸（ヒンジ） ３０ リンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀田 佳志 神奈川県川崎市多摩区枡形１丁目23番１号 株式会社電元社製作所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の電極チップを有する可動側のガン
   アームと，前記電極チップに対応する他方の電極チップ
   を有する固定側のガンアームとを備え，前記可動側のガ
   ンアームを加圧用の駆動源により往復運動する駆動ロッ
   ドに連結され，前記固定側のガンアームは前記駆動源と
   共にイコライズ機構を介して移動可能とし，しかも前記
   可動側のガンアームを前記駆動源による往復運動をカム
   曲線にならって動作させるか，または回転軸を介して動
   作させるスポット溶接装置において，前記駆動ロッドの
   動作を制限するストッパ手段を有し，しかも前記駆動源
   は断面形状が非円形のピストンを有するシリンダである
   こと及び／又は前記シリンダの内部を隔壁で前後に仕切
   った各作動室にピストンを配置して加圧力を倍加させる
   ようにしたシリンダであることを特徴とするスポット溶
   接装置。
2. 【請求項２】 前記シリンダのフロントカバーを可動側
   のガンアームとして兼用することを特徴とする請求項１
   に記載されたスポット溶接装置。
3. 【請求項３】 前記シリンダ本体はシリンダ中心に対し
   て１８０°回転させて組み換えができるようにしたこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載されたスポッ
   ト溶接装置。
4. 【請求項４】 前記駆動ロッドの開放ストロークのスト
   ッパは，駆動ロッド内部に侵入させた固定ブラケットに
   取り付けたロッドの段付部と前記駆動ロッド後部を当接
   させるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項
   ２に記載のスポット溶接装置。
5. 【請求項５】 前記イコライズ機構のガイド機構として
   直線ガイドロッドの軸受けを平面的に重なり合うように
   配置したことを特徴とする請求項１から請求項４に記載
   されたスポット溶接装置。
6. 【請求項６】 前記駆動ロッドの開放ストロークのスト
   ッパはピストン内部に侵入させた固定ブラケットに取付
   けた別シリンダの駆動ロッド先端の段付部と前記ピスト
   ン後部を当接させ，前記別シリンダの駆動ロッド先端の
   段付部の位置を出し入れさせることで開放ストロークを
   切り換えるようにしたことを特徴とする請求項１から請
   求項５の何れかに記載のスポット溶接装置。