JPH0924474A

JPH0924474A - スポット溶接装置

Info

Publication number: JPH0924474A
Application number: JP7175071A
Authority: JP
Inventors: Teruo Segawa; 輝夫瀬川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】溶接チップの位置決めを高精度、高速度で行
う。【構成】ガン３の上部とフレーム２０との間に介装さ
れて、ガン３とフレーム２０の水平方向の相対変位を選
択的に許容するフローティングデバイス２１と、フレー
ム２１上面に結合したロボットハンド１と、ワークに形
成された溝部を挟持可能な溶接チップ５、５０と、溶接
チップ５から所定の位置に配設されてワークの溝部と係
合可能に形成された位置決めピン４と、位置決めピン４
を駆動するエアシリンダ１０と、ガン３の下面３Ｂとフ
レーム２０との間に介装されて、ガン３をフレーム２０
に対して水平方向へ駆動する圧電素子アクチュエータ６
と、位置決めピン４の変位量を検出する渦電流センサ１
１とを備えて、この変位量の検出値に応じて圧電素子ア
クチュエータ６を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークに形成され
た溝部あるいは段部近傍を重ね合わせてスポット溶接を
行うスポット溶接装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車などの車両においては、スポット
溶接により接合した複数の外板よりボディーを構成して
おり、このような外板と外板の接合部は、従来から外板
の端部等に形成した段部を相互に重ね合わせて溝状に形
成し、この溝部でスポット溶接を行って接合するものが
ある。

【０００３】このようなスポット溶接は、例えば、車体
のルーフパネルとボディーサイド（例えば、リアフェン
ダなど）との接合に採用されており、、図１６に示すよ
うに、ルーフパネル９０及びボディーサイド９１の端部
にそれぞれ設けた段部９０Ａ、９１Ａを相互に突き合わ
せて車体外側に向けて開口した凹状の溝部９２を形成す
るようにルーフパネル９０とボディーサイド９１とを重
ね合わせ、この溝部９２の底部９２Ａを図示しないスポ
ット溶接機の溶接チップで挟持して溶接が行われる。

【０００４】この溝部９２は凹部をボディー外側に露出
する際には、ボディーの美観を損ねる場合があるため、
溶接後にはこの溝部９２を埋めるブレージング及び研削
処理、あるいはモールの埋設などの後処理が行われてい
た。

【０００５】上記のような溶接後のブレージング等の後
処理工程には多大な労力を要して製造コストを上昇させ
る一因となるため、図１６において溝部９２の横断方向
の幅Ｗを狭く、例えば、６mmなど１０mm未満に設定する
ことで、車両の美観を確保しながらブレージングなどの
後処理工程を不要にすることができる。

【０００６】このような幅の狭い溝部でスポット溶接を
行う場合には、溶接チップの側面が段部９０Ａ、９１Ａ
に当接しないよう、ワークの成形誤差等を吸収して溶接
チップの位置決めを高精度で行う必要があり、図１７、
図１８に示すように、ロボットハンド１に結合したガン
ユニット２の下端に、溶接チップ５に対して水平方向
（図中紙面の貫通方向であるＹ軸方向）へ相対変位可能
な位置決めピン４、４を設け、これら位置決めピン４を
水平方向へ駆動するシリンダ１０と、上下方向（図中Ｚ
軸方向）へ駆動するシリンダ９を設けたものがある。

【０００７】これは、ワークの溝部９２をＹ軸に沿うよ
う配設し、ロボットハンド１のティーチング位置で、位
置決めピン４を溝部９２の内周へ下降させてから、位置
決めピン４を溝部９２の横断方向であるＸ軸方向へ駆動
して段部９０Ａまたは９１Ａに当接させ、このティーチ
ング位置から段部９０Ａに当接するまでの位置決めピン
４の変位量Ｌを渦電流センサセンサ１１等で検出するも
ので、図１９に示すように、溶接チップ５が溝部９２の
ほぼ中央に位置する所定の変位量Ｌ₀を予め設定し、図
２０に示すように、実際に検出した変位量Ｌ₁と所定量
Ｌ₀の偏差δに応じて、ロボットハンド１を水平方向へ
駆動して、溶接チップ５の位置を補正して所定の溶接線
上である溝部９２のほぼ中心に位置決めを行ってから、
図中上方から溶接チップ５で、図中下方から図示しない
溶接チップで溝部９２を挟持、押圧して溶接を行うもの
である。

【０００８】溝部９２の幅Ｗはルーフパネル９０及びボ
ディーサイド９１の寸法誤差（公差）に応じて変動し、
ルーフパネル９０とボディーサイド９１が重なった所定
の溶接位置も変動するが、段部９０Ａまたは９１Ａを基
準とすることで、寸法誤差を吸収しようとするものであ
る。

【０００９】この他、本願出願人が提案した特願昭７−
９８７１０号のように、溝部９２にならい棒などを挿入
して、溶接チップ５を溝部９２のほぼ中心に位置決めす
るものもある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のスポット溶接装置では、ロボットハンド１の位置決
め精度が±０．５mm程度であり、ロボットハンド１の端
部に垂下されるガンユニット２は、質量が１００Ｋｇ以
上あるのに加えて、ロボットハンド１の端部から溶接チ
ップ５の端部までの距離は約７００mm程度であるため、
ロボットハンド１を上記偏差δに応じて駆動する際に
は、ロボットハンド１とガンユニット２の結合部のがた
などが加わるため、溶接チップ５の下端における位置決
め精度はロボットハンド１の位置決め精度より低下する
という問題があり、特に、幅Ｗの狭い溝部９２の底部９
２Ａとの接触面積を確保するために、図２１に示すよう
に、端面５Ａを平面状に形成した板状の溶接チップ５を
採用する場合、図２２のように溶接チップ５の端部に
は、経時劣化によって側方に向けてバリ５Ｘが発生し、
このバリ５Ｘは約０．５mm程までに成長する場合があ
り、溶接チップ５の位置決め精度が低下すると、バリ５
Ｘが段部９０Ａ、９１Ａに接触して漏電するため、ワー
クに損傷を与える場合がある。

【００１１】また、ロボットハンド１を水平方向へ駆動
して溶接位置の補正を行う際には、ガンユニット２の慣
性が大きいため加速度に応じて振動し、位置決めピン
４、溶接チップ５が溝部９２の段部９０Ａ，９１Ａに衝
突して損傷を与えるのを防ぐため、ロボットハンド１の
駆動を緩やかに行わねばならず、溶接工程におけるタク
トタイムが増大して生産性を低下させるという問題があ
った。

【００１２】そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされ
たもので、幅の狭い溝部あるいは段部近傍におけるスポ
ット溶接の位置決めを高精度かつ高速度で行うことが可
能なスポット溶接装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ガンを収
装するフレームと、前記ガンの上部とフレームとの間に
介装されて、少なくともガンとフレームの水平方向の相
対変位を選択的に許容するフローティングデバイスと、
前記フローティングデバイスを介装した側のフレーム上
面に結合したロボットハンドと、前記ガンに設けられて
ワークに形成された溝部を挟持可能な溶接チップと、前
記ガンに取り付けられるとともに、前記溶接チップから
所定の位置に配設されてワークの溝部と係合可能に形成
された案内部材と、この案内部材を前記溝部の横断方向
へ駆動する案内部材駆動手段とを備えたスポット溶接装
置において、前記ガンの下面とフレームとの間に介装さ
れて、ガンをフレームに対して水平方向へ駆動する圧電
素子アクチュエータと、前記案内部材の変位量を検出す
る変位量検出手段と、この変位量の検出値に応じて圧電
素子アクチュエータを駆動する手段を備える。

【００１４】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記圧電素子アクチュエータは、水平方向に配設
した圧電素子を上下方向へ積み重ねるとともに、圧電素
子の自由端を下段の圧電素子の基端に順次連結し、最上
段の圧電素子の基端をガン側に連結する一方、最下段の
圧電素子の自由端をフレーム側と連結する。

【００１５】また、第３の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記圧電素子アクチュエータは、ガンの下面とフ
レームに固設されたレールとの間に介装され、ガン側に
結合した固定端を挟んだ両側に、圧電素子を上下方向へ
それぞれ積み重ねるとともに、圧電素子の自由端を下段
の圧電素子の基端に順次連結し、最上段の圧電素子の基
端を前記固定端に連結する一方、最下段の圧電素子の自
由端には選択的にレールを係止するストッパをそれぞれ
設ける。

【００１６】また、第４の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記ロボットハンドとフレームとの間に、このフ
レームを揺動方向へ駆動する第２の圧電素子アクチュエ
ータを介装する。

【００１７】

【作用】第１の発明は、ロボットハンドを駆動して案内
部材をワークの溝部へ挿入してから、フローティングデ
バイスでガンとフレームの相対変位を許容させ、さらに
案内部材が溝部の横断方向へ変位するよう案内部材駆動
手段を駆動する。

【００１８】案内部材が溝部内周と当接するまでの変位
量に応じて圧電素子アクチュエータを駆動すると、ガン
はフレームに対して溝部の横断方向へ変位して溶接チッ
プを所定の溶接位置、例えば、溝部の内周から所定の位
置などへ案内することができ、この位置で溶接チップを
ワークに挟持させて通電すればワークの寸法誤差を吸収
し、常時所定の位置でスポット溶接を行うことができ
る。

【００１９】また、第２の発明は、上下に積み重ねた各
圧電素子は印加された電圧に応じて膨張又は収縮し、各
圧電素子の変位は自由端と基端とを連結することで累積
されて、ガンをフレームに対して相対変位させる。

【００２０】また、第３の発明は、ガン側に結合した固
定端を挟んだ両側に、それぞれ圧電素子の膨張収縮に応
じて駆動されるストッパがそれぞれ設けられ、これらス
トッパの内の一方でレールを係止してから、このストッ
パで係止した側の圧電素子に電圧を加えることでガンを
フレームに対して駆動することができ、固定端を挟んで
配設された一対のストッパ及び圧電素子の駆動を選択的
に行うことで、溶接チップの位置決めを高速で行うこと
ができる。

【００２１】また、第４の発明は、第２の圧電素子アク
チュエータを駆動することで、ロボットハンドとの結合
部を中心にしてフレームを揺動させることができ、ガン
に設けた溶接チップを三次元曲面などのワークに対応し
て位置決めすることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２３】図１〜図８に示すように、スポット溶接装
置のガンユニット２は、後述のフローティングデバイス
２１を介してロボットハンド１に取り付けられ、ガンユ
ニット２は図中Ｘ、Ｙ方向及びＺ軸回りに相対変位可能
にロボットハンド１で支持される。尚、説明の便宜上、
図中Ｘ、Ｙ軸方向を水平方向、Ｚ軸方向を上下方向と
し、溝部９２がＹ軸に沿うようにワークを配設するもの
で、ワークとしては前記従来例と同様にして、ルーフパ
ネル９０とボディサイド９１で構成される。

【００２４】ロボットハンド１は、図示しない駆動装置
に制御されて、少なくともＸ、Ｙ、Ｚ方向へ駆動され
て、ガンユニット２を三次元空間内の任意の位置へ駆動
することができる。なお、ロボットハンド１としては、
図示はしないが、多関節型ロボットなどで構成される。

【００２５】ガンユニット２は、図中下方へ向けて突出
した軸部３Ａの端部に溶接チップ５を設けたガン３と、
ガン３を支持する一方、ロボットハンド１に結合したフ
レーム２０と、ガン３をフレーム２０に対して相対変位
可能に支持するフローティングデバイス２１を主体に構
成される。

【００２６】ガン３は、溶接チップ５と対峙する所定の
位置に、Ｚ軸方向へ相対変位可能な溶接チップ５０を配
設しており、ワークを上下から挟持、押圧してから溶接
を行うもので、溶接チップ５０は図示しないアーム等を
介してガン３に支持される。

【００２７】フレーム２０とガン３との間に介装された
フローティンデバイス２１は図４、図５に示すように、
フレーム２０に取り付けられる本体プレート２１Ａと、
ガン３に取り付けられるディスク状の可動プレート２１
Ｂとから構成され、可動プレート２１Ｂは本体プレート
２１Ａに対して図中水平方向及びＺ軸回り（図中θ方
向）にそれぞれ所定の範囲内で相対変位可能に支持さ
れ、図示しない空気供給口から加圧空気を供給あるいは
保持することによって可動プレート２１Ｂを任意の位置
で係止する一方、加圧空気を放出、すなわち、大気開放
することによって可動プレート３１の相対変位を許容す
る。

【００２８】フレーム２０に対して相対変位可能に支持
されたガン３は、下面３Ｂから軸部３Ａをフレーム２０
の下部より溶接チップ５０側へ突出し、この軸部３Ａの
下端部には溶接チップ５が設けられるとともに、溶接チ
ップ５を挟んだＸ軸上の所定の両側には、溶接チップ５
に対してＺ軸及びＸ軸方向へ変位可能な一対の位置決め
ピン４、４が配設される。

【００２９】棒状部材で形成された案内部材としての位
置決めピン４、４は、溶接チップ５の軸線と直交するＸ
−Ｙ平面と平行かつＸ軸に沿って所定の間隔で配設され
たエアシリンダ１０、１０の先端部からＺ軸に沿って図
中下方へ突設される。

【００３０】そして、エアシリンダ１０、１０の基端は
ガイドプレート８、８にそれぞれ固設され、これらガイ
ドプレート８は基端をガン３に固設されてＺ軸方向へ伸
縮自在なエアシリンダ９、９によって溶接チップ５０へ
向けて駆動される。

【００３１】ガイドプレート８には、図２に示すよう
に、位置決めピン４のＸ軸方向の変位量Ｌを検出する渦
電流センサ１１が配設されて、ロボットハンド１の駆動
装置はこの渦電流センサ１１の検出した変位量Ｌに応じ
てロボットハンド１の位置を補正する。

【００３２】ここで、ガン３は、上部でフローティング
デバイス２１を介してフレーム２０の内周上面２０ａと
水平方向及び軸回で相対変位可能に結合する一方、下面
３Ｂは圧電素子アクチュエータ６、６を介してフレーム
２０の内周下面２０ｂとＸ軸方向へ相対変位可能に結合
する。

【００３３】圧電素子アクチュエータ６は、図６〜図８
に示すように、ガン３の下面３Ｂに固設された箱状の固
定子６０を主体に構成され、この固定子６０の内部に出
力子６１と複数の移動子６２ａ〜６２ｃを水平方向へ摺
動自由に支持し、これら固定子６０と各移動子６２ａ〜
６２ｃ及び出力子６１との間に圧電素子７０ａ〜７０ｄ
をそれぞれ介装したものである。

【００３４】箱状の固定子６０はＸ軸方向の端面のうち
の一方及び下面をそれぞれ開口形成しており、この開口
した端面と対向するＺ軸と平行な内面を固定面６０Ａと
し、固定子６０の内部にはＸ軸と平行かつＹ軸方向に所
定の間隔で一対の案内溝６６ａ〜６６ｃが形成され、こ
れら案内溝６６ａ〜６６ｃは下から順にＺ軸方向へ所定
の間隔で配設される。

【００３５】枠状の移動子６２ａ〜６２ｃは図中下から
順に積み重ねるように配設され、Ｙ軸方向の側面にはガ
イド６５を突設して、ガイド６５を案内溝６６ａ〜６６
ｃへ係合させることで、各移動子６２ａ〜６２ｃは固定
子６０の内部でＸ軸方向へ摺動自由に支持され、さら
に、移動子６２ａを摺動自由に支持する最下段の案内溝
６６ａには、開口した固定子６０の端面側に出力子６１
のガイド６５を係合し、案内溝６６ａには移動子６２ａ
と出力子６１が収装される。

【００３６】図６において、枠状の各移動子６２ａ〜６
２ｃは固定面６０Ａ側の内面を固定端６４とし、この固
定端６４と対向する側の内面を移動端６３とし、移動端
６３は上段の移動子の固定端６４に水平方向で対向する
ように上方へオフセットして配設される。なお、出力子
６１の固定面６０側の端面は、移動子６２ａの固定端６
４と対向する出力端６１Ａとして構成される。

【００３７】すなわち、移動子６２ａの移動端６３は上
段の移動子６２ｂの固定端６３と対向し、最上段の移動
子６２ｃの移動端６３は固定子６０の固定面６０と、最
下段の移動子６２ａの固定端６４は出力子６１の固定端
６１Ａとそれぞれ水平方向で対向する。

【００３８】水平方向で対向した固定面６０、固定端６
４と移動端６３、出力端６１Ａの間には棒状の圧電素子
７０ａ〜７０ｄが介装され、圧電素子７０ａは、最下段
の移動子６２ａの固定端６４と出力子６１の出力端６１
Ａの間に、圧電素子７０ｄは固定子６０の固定面６０Ａ
と最上段の移動子６２ｃの移動端６３の間にそれぞれ介
装され、その他の圧電素子７０ｂ，ｃは固定端６４と対
向する下段の移動子の移動端６３との間に介装されてお
り、それぞれ圧電素子７０ａ〜ｄの両端は基端を固定面
６０Ａ、固定端６４と、自由端を移動端６３及び出力端
６１Ａとそれぞれ接合される。

【００３９】そして、出力子６１は下面でフレーム２０
と結合しており、圧電素子７０ａ〜７０ｄは印加電圧に
応じて膨張収縮してそれぞれ体積を変化させ、図９に示
すように、この移動子６２ａ〜６２ｃのＸ軸方向の伸縮
量Δｘを累積した値が出力子６１の変位量ΔＬｘとなっ
て、ガン３とフレーム２０をＸ軸方向へ相対変位させる
のである。

【００４０】これら、圧電素子７０ａ〜７０ｄは、例え
ば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）系セラミック、Ｐ
ＭＮ（ニオブ酸マグネシウム酸鉛）系セラミックなどか
ら構成され、電圧印加による体積変化は全長の１％程度
であるが、上下に積み重ねた複数の圧電素子の端部（移
動端６３）を下段の基端（固定端６４）と連結すること
により、所望の変位量ΔＬｘを得ることができる。

【００４１】以上のように構成されたスポット溶接装置
によるワークの溶接を、以下に詳述する。

【００４２】ここで、ワークは前記従来例に示した図１
６と同様に、自動車の車体を形成するルーフパネル９０
とボディーサイド９１の２枚の板状部材を重ねて構成さ
れ、これらルーフパネル９０及びボディーサイド９１は
図示しない支持手段によってＸ−Ｙ平面内に係止され
る。

【００４３】ルーフパネル９０の端部近傍の所定位置に
は図中下方（Ｚ軸方向）に屈曲した段部９０Ａと、段部
９０Ａの下部から再びＸ−Ｙ平面と平行になる端部９０
Ｂが形成される。

【００４４】同様に、ボディーサイド９１の端部近傍の
所定位置には図中下方（Ｚ軸方向）に屈曲した段部９１
Ａと、段部９１Ａの下部から再びＸ−Ｙ平面と平行にな
る端部９１Ｂが形成される。

【００４５】そして、ルーフパネル９０の端部９０Ｂと
ボディーサイド９１の端部９１Ｂとを対峙させ、かつ、
ルーフパネル９０をボディーサイド９１の上方に重ねあ
わせ、さらに、段部９０Ａと段部９１Ａとの間に形成さ
れた溝部９２の幅Ｗが所定の値、例えば６mmなどとなる
よう、これらワークは図示しない支持手段によって係止
される。

【００４６】まず、フローティングデバイス２１に加圧
空気を保持した状態、すなわち、ロボットハンド１に対
するガン３の相対変位を規制した係止状態で、ロボット
ハンド１を予め設定した所定の位置決め開始位置まで駆
動する。

【００４７】この位置決め開始位置は、位置決めピン４
を基準に設定され、例えば、ルーフパネル９０の段部９
０Ａを基準にして溝部９２の幅Ｗの１／２となる位置に
位置決めピン４が対峙するよう設定され、ロボットハン
ド１の図示しない駆動装置にはティーチング等によって
予め設定、格納されるものである。

【００４８】この所定の位置決め開始位置までロボット
ハンド１を移動させた後には、エアシリンダ９、９に加
圧空気を供給してロッドを伸長駆動し、位置決めピン４
の降下を行う。

【００４９】エアシリンダ９の伸長駆動によって、ガイ
ドプレート８はワークに向けてＺ軸方向へ変位し、図１
９に示すように、位置決めピン４は溝部９２の段部９０
Ａと対向する内周へ挿入される。

【００５０】次に、前記従来例と同様に、エアシリンダ
１０を伸長駆動して位置決めピン４を段部９０Ａへ当接
させて、このときの位置決めピン４のＸ軸方向の変位量
Ｌ₁をガイドプレート８に設けた渦電流センサ１１で検
出し、前記従来例と同様にして、この検出値Ｌ₁と予め
設定した基準値Ｌ₀とから偏差δの演算を次のように行
う。

【００５１】δ ＝Ｌ₁ − Ｌ₀ 偏差δがゼロでない場合には、ロボットハンド１のティ
ーチング位置と実際のワークの位置にＸ軸方向の誤差が
生じているため、これを補正するために圧電素子アクチ
ュエータ６を駆動する。

【００５２】この圧電素子アクチュエータ６を駆動する
前に、フローティングデバイス２１の係止状態を解除し
て、ガン３とフレーム２０の相対変位を許容する。

【００５３】次に、エアシリンダ９を収縮駆動して位置
決めピン４を上昇させて溝部９２から抜く。

【００５４】そして、圧電素子アクチュエータ６に偏差
δに応じた電圧を印加して、図９に示すように、ガン３
側の固定子６０とフレーム２０側の出力子６１をＸ軸方
向へ相対変位させて、溶接チップ５を溝部９２のはぼ中
央に設定された所定の溶接位置上へ駆動する。

【００５５】こうして、水平面内で溶接チップ５の位置
決めを終了した後、溶接チップ５及び５０でワークの溝
部９２を挟持、押圧してから溶接を行う。

【００５６】水平面内で溶接チップ５の位置決めを終了
した後に、溶接チップ５及び５０でワークの溝部９２を
挟持、押圧してから溶接を行う。

【００５７】溶接終了した後には、溶接チップ５の挟持
を解除して、圧電素子アクチュエータ６の電圧供給を終
了するとともに、フローティングデバイス２１を再び係
止状態にした後に、次の溶接位置へ向けてロボットハン
ド１を駆動する。

【００５８】このような溶接チップ５の位置決めの際に
は、質量の大きいガン３は、上端部のフローティングデ
バイス２１が結合を解除されてフレーム２０とガン３は
相対変位可能となる一方、ガン３は下面３Ｂを介して圧
電素子アクチュエータ６に載置された状態となり、圧電
素子アクチュエータ６がフレーム２０の内周下面２０ｂ
と平行移動して、溝部９２の横断方向へガン３を駆動し
て溶接チップ５の位置決めを行うため、ガン３の移動に
伴うモーメントを減少することができ、前記従来例のよ
うに、ガン３がロボットハンド１と結合した上端部を軸
に振動することがないため、高速で位置決めを行っても
ガン３の振動を抑制でき、加えて、大まかな位置決めを
ロボットハンド１で行った後に、溝部９２の横断方向の
位置決めを圧電素子アクチュエータ６で行うようにした
ため、ロボットハンド１の位置決め精度に左右されず、
印加電圧に応じて体積を変化させる圧電素子アクチュエ
ータ６の電圧制御によって任意に設定することができ、
位置決め精度の向上及び高速化をはかることができ、工
作精度の向上を図りながらタクトタイムを短縮して生産
性を向上できるのである。

【００５９】図１０は第２の実施形態を示し、前記第１
実施形態における圧電素子アクチュエータ６を一対の圧
電素子アクチュエータ６Ｌ、６Ｒから構成し、これら、
圧電素子アクチュエータ６Ｌ、６Ｒの出力子６１Ｌ、６
１Ｒにそれぞれフレーム２０側に固設したレール７２を
選択的に係止するストッパ７１Ｌ、７１Ｒを設けたもの
で、その他の構成は前記第１実施形態と同様である。

【００６０】ガン３の下面３に固設された固定子６０の
下面とフレーム２０との間にはレール７２が設けられ、
このレール７２はフレーム２０に固定される。

【００６１】そして、出力子６１Ｌ、６１Ｒに設けたス
トッパ７１Ｌ、７１Ｒは、レール７２を選択的に係止し
て、圧電素子アクチュエータ６Ｌ、６Ｒの推力をフレー
ム２０へ伝達する。

【００６２】図１１に示すように、溶接チップ５を図中
右方向へ駆動する場合では、左側のストッパ７１Ｌでレ
ール７２を係止する一方、ストッパ７１Ｒを解除し、図
中左側の圧電素子アクチュエータ６Ｌが膨張する方向に
電圧を印加すると、ストッパ７１Ｌがフレーム２０に固
定されるため、圧電素子アクチュエータ６Ｌの推力によ
ってガン３は図中右側へ駆動される。

【００６３】一方、逆に、溶接チップ５を図中左側へ駆
動するには、図１２に示すように、、右側のストッパ７
１Ｒでレール７２を係止する一方、ストッパ７１Ｌを解
除し、図中右側の圧電素子アクチュエータ６Ｒが膨張す
る方向に電圧を印加すると、ストッパ７１Ｒがフレーム
２０に固定されるため、圧電素子アクチュエータ６Ｒの
推力によってガン３は図中左側へ駆動される。

【００６４】こうして、ガン３の駆動を圧電素子アクチ
ュエータ６Ｌ、６Ｒの膨張方向で行うことによって、溶
接チップ５の位置決めをさらに高速化することができる
のである。

【００６５】図１３は第３の実施形態を示し、ロボット
ハンド１とフレーム２０との間にＺ軸方向へ伸縮可能な
一対の圧電素子アクチュエータ７３Ｌ、７３Ｒを介装し
たもので、その他の構成は前記第１実施形態と同様であ
る。

【００６６】圧電素子アクチュエータ７３Ｌ、７３Ｒを
選択的に駆動することで、ガンユニット２はロボットハ
ンド１側を軸にして揺動することができ、例えば、図１
４に示すように、圧電素子アクチュエータ７３Ｒを膨張
方向へ駆動すると、ガンユニット２は図中反時計回りに
揺動することができ、三次元曲面のワークに対応して溶
接チップ５の位置決めを行うことができる。

【００６７】図１５は第４の実施形態を示し、上記実施
形態において、位置決めピン４をＸ軸方向へ駆動するエ
アシリンダ１０に代わって第２の圧電素子アクチュエー
タ１６０の出力子１６１に設けたもので、その他は上記
実施形態と同様である。

【００６８】圧電素子アクチュエータ１６０に印加する
電圧に応じて位置決めピン４を高精度かつ高速度で駆動
することができる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明は、大
まかな位置決めをロボットハンドで、溝部内周での位置
決めを圧電素子アクチュエータによって行うことで、ロ
ボットハンドの位置決め精度の影響を受けることなく溶
接チップを所定の溶接位置に位置決めすることができ、
ワーク成型時の寸法誤差を吸収して正確かつ迅速にスポ
ット溶接を行うことが可能となって、タクトタイムの増
大を抑制して生産性を向上させることができ、さらに、
圧電素子アクチュエータはガンの下面を支持するように
したため、前記従来例のようにガンが振動するのを抑制
でき、ガンとフレームの相対変位による位置決めを高速
化してタクトタイムを短縮することができる。

【００７０】また、第２の発明は、圧電素子を上下に積
み重ねるとともに、圧電素子の自由端と下段の圧電素子
の基端を連結したため、圧電素子アクチュエータの大型
化を抑制しながら、位置決めに必要な変位量を確保する
ことが可能となる。

【００７１】また、第３の発明は、ガン側に結合した固
定端を挟んだ両側に配設された一対のストッパ及び圧電
素子の駆動を選択的に行うことで、圧電素子にの膨張方
向のみの変形によってガンを駆動することができ、溶接
チップの位置決めを高速で行うことができ、タクトタイ
ムの低減を図ることができる。

【００７２】また、第４の発明は、第２の圧電素子アク
チュエータを駆動することで、ロボットハンドとの結合
部を中心にしてフレームを揺動させることができ、ガン
に設けた溶接チップを三次元曲面などのワークに対応し
て位置決めすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すスポット溶接装置の
正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】同じく位置決めピンの駆動機構を示す斜視図で
ある。

【図４】フローティングデバイスの正面図。

【図５】同じくフローティングデバイスの平面図であ
る。

【図６】圧電素子アクチュエータを示す要部断面図であ
る。

【図７】図６のＢ−Ｂ矢視断面図。

【図８】圧電素子アクチュエータの分解斜視図。

【図９】圧電素子アクチュエータの作動の様子を示す断
面図。

【図１０】第２の実施形態を示す圧電素子アクチュエー
タの要部断面図。

【図１１】同じく圧電素子アクチュエータの作動の様子
を示す側面図。

【図１２】同じく逆方向への圧電素子アクチュエータの
作動の様子を示す側面図。

【図１３】第３の実施形態を示すスポット溶接装置の正
面図。

【図１４】同じく作動の様子を示す正面図。

【図１５】第４の実施形態を示す位置決めピンの断面
図。

【図１６】ワークに形成されら溝部を示す断面図。

【図１７】従来の溶接装置を示す正面図。

【図１８】同じく側面図。

【図１９】同じく基準位置を示す位置決めピンの側面
図。

【図２０】同じく位置決めの様子を示す位置決めピンの
側面図。

【図２１】板状の溶接チップを示す３面図で、（Ａ）は
平面を、（Ｂ）は正面を、（Ｃ）は側面をそれぞれ示
す。

【図２２】板状の溶接チップにおけるバリの発生を示す
側面図。

【符号の説明】

１ロボットハンド２ガンユニット３ガン４位置決めピン５溶接チップ６圧電素子アクチュエータ９エアシリンダ１０エアシリンダ１１渦電流センサ２０フレーム２１フローティングデバイス６０固定子６０Ａ固定端６１出力子６１Ａ出力端６２ａ〜６２ｃ移動子６３移動端６４固定端６５ガイド６６ａ〜６６ｃ案内溝７０ａ〜７０ｄ圧電素子７１Ｌ、Ｒストッパ７２レール９０ルーフパネル９１ボディサイド９１Ａ、９２Ａ段部９２溝部９２Ａ底部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 41/09 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガンを収装するフレームと、前記ガンの
上部とフレームとの間に介装されて、少なくともガンと
フレームの水平方向の相対変位を選択的に許容するフロ
ーティングデバイスと、前記フローティングデバイスを
介装した側のフレーム上面に結合したロボットハンド
と、前記ガンに設けられてワークに形成された溝部を挟
持可能な溶接チップと、前記ガンに取り付けられるとと
もに、前記溶接チップから所定の位置に配設されてワー
クの溝部と係合可能に形成された案内部材と、この案内
部材を前記溝部の横断方向へ駆動する案内部材駆動手段
とを備えたスポット溶接装置において、前記ガンの下面
とフレームとの間に介装されて、ガンをフレームに対し
て水平方向へ駆動する圧電素子アクチュエータと、前記
案内部材の変位量を検出する変位量検出手段と、この変
位量の検出値に応じて前記圧電素子アクチュエータを駆
動する手段とを備えたことを特徴とするスポット溶接装
置。
【請求項２】前記圧電素子アクチュエータは、水平方
向に配設した圧電素子を上下方向へ積み重ねるととも
に、圧電素子の自由端を下段の圧電素子の基端に順次連
結し、最上段の圧電素子の基端をガン側に連結する一
方、最下段の圧電素子の自由端をフレーム側と連結した
ことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項３】前記圧電素子アクチュエータは、ガンの
下面とフレームに固設されたレールとの間に介装され、
ガン側に結合した固定端を挟んだ両側に、圧電素子を上
下方向へそれぞれ積み重ねるとともに、圧電素子の自由
端を下段の圧電素子の基端に順次連結し、最上段の圧電
素子の基端を前記固定端に連結する一方、最下段の圧電
素子の自由端には選択的にレールを係止するストッパを
それぞれ設けたことを特徴とする請求項１に記載のスポ
ット溶接装置。
【請求項４】前記ロボットハンドとフレームとの間
に、このフレームを揺動方向へ駆動する第２の圧電素子
アクチュエータを介装したことを特徴とする請求項１に
記載のスポット溶接装置。