JPH10109182A - スポット溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スポット溶接装置の寿命を伸ばすとともに装
置のメンテナンス性を向上する。 【解決手段】 溶接ロボット１０の先端に設けられたホ
ルダー１２にスポット溶接ガン１３が着脱自在に装着さ
れる。ホルダー１２には筒体が設けられ、スポット溶接
ガン１３には嵌合突起が設けられ、これらの嵌合によっ
てスポット溶接ガン１３は溶接ロボットに１０に装着さ
れる。ホルダー１２には、電源に接続された一次側鉄心
１５ａが設けられ、この一次側鉄心１５ａとによりトラ
ンス１５を形成する二次側鉄心１５ｂがスポット溶接ガ
ン１３の着脱部１７に設けられ、二次側鉄心１５ｂは電
極チップ２１ａ，２２ａに電気的に接続されている。こ
れにより、溶接ロボット１０とスポット溶接ガン１３は
一次側鉄心１５ａと二次側鉄心１５ｂとを介して磁気的
に結合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスポット溶接装置の
スポット溶接ガンを溶接ロボットのアームに設けられた
ホルダーに着脱自在に装着するようにしたスポット溶接
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】１台の溶接ロボットによって多種類の被
溶接部材に対する溶接作業を行い得るようにするため
に、スポット溶接ガンを溶接ロボットのアーム先端に設
けられたホルダーに対して着脱自在に装着するように
し、予め用意された複数のスポット溶接ガンの何れをも
溶接ロボットに装着し得るようにすることがある。

【０００３】このようなタイプの溶接装置にあっては、
同種のスポット溶接ガンを複数個用意しておき、１つの
スポット溶接ガンによって所定回数の溶接作業が終了し
て電極チップの摩耗や変形などが進行した場合には、そ
のスポット溶接ガンを溶接ロボットから取り外して別の
スポット溶接ガンを装着して溶接作業を直ちに行うよう
にすれば、新たに装着されたスポット溶接ガンにより溶
接作業を行っているときに、取り外されたスポット溶接
ガンにおける電極チップの整形を行うことができ、溶接
作業の作業性を良好とすることができる。

【０００４】スポット溶接ガンに対しては、電極チップ
に対して溶接電流を供給するための給電ケーブル、スポ
ット溶接ガンを作動させるための空気圧シリンダに空気
を供給するための空気圧配管およびガンアームを冷却す
るための冷却水配管を接続することが必要である。

【０００５】溶接チップに対して高い電流を供給するた
めに、トランスを用いて一次側の電流を高くしてトラン
スの二次側を溶接チップに接続するようにしている。こ
のため、複数のスポット溶接ガンの何れをも溶接ロボッ
トに装着し得るようにするためには、従来では、溶接ロ
ボットとスポット溶接ガンとをそれらに設けられたピン
とソケットの部分で電気的に接続することが必要であっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、スポット
溶接ガンを溶接ロボットに装填するガン交換時には、ピ
ンとソケットとを接触させなければならず、ピンとソケ
ットとの接触不良が発生することがあった。ピンとソケ
ットはこれらの接触部分に電流が流れるので、これらの
寿命は接触状態によって相違することになり、通電グリ
スを塗布したり、分解清掃を頻繁に行わなければなら
ず、装置のメンテナンスに工数がかかるという問題点が
ある。また、電極チップに大電流を流す必要があるの
で、ピンとソケットの接触部分にも大電流が流れること
になり、大電流によりピンとソケットが電蝕したり、絶
縁破壊を起こすことがあり、ピンおよびソケットの寿命
を伸ばすことが困難であった。

【０００７】しかも、電極チップやアームを冷却するた
めの冷却水配管のみならず、電極チップに電力を供給す
るための通電ケーブルをガンアームの外側に這い回さな
ければならず、外部に露出されていることから、折損し
易いという問題点がある。また、溶接ガンの移動軌跡を
ＣＡＤを用いてティーチングする場合には、ガンアーム
の外側に露出される配線ケーブルの配管の実態をシミュ
レーションすることができず、ティーチング作業を円滑
かつ迅速に行う上での障害となっている。

【０００８】本発明の目的は、溶接装置の寿命を伸ばす
とともに装置のメンテナンス性を向上することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のスポット溶接装
置は、溶接ロボットの先端に設けられたホルダーにスポ
ット溶接ガンを着脱自在に装着するようにしたスポット
溶接装置であって、前記ホルダーにロボット側締結部材
を設ける一方、スポット溶接ガンに設けられた連結部に
前記ロボット側締結部材に締結されるガン側締結部材を
設け、前記ホルダーに電源に接続された一次側鉄心を設
けるとともに、この一次側鉄心とによりトランスを形成
しかつ前記スポット溶接ガンの電極チップに電気的に接
続される二次側鉄心を前記連結部に設け、前記溶接ロボ
ットと前記スポット溶接ガンとを、前記それぞれの鉄心
に形成される磁気を介して磁気結合するようにしたこと
を特徴とする。

【００１０】前記ホルダーと前記連結部とに、前記スポ
ット溶接ガンに設けられた空気圧シリンダに圧縮空気を
供給するための空気供給用のプラグをそれぞれ設けるよ
うにしても良く、前記ホルダーと前記連結部とに、前記
スポット溶接ガンに設けられた電極チップを冷却するた
めの冷却水を供給するための冷却水供給用のプラグをそ
れぞれ設けるようにしても良い。

【００１１】本発明にあっては、溶接ロボットとこれに
着脱自在に装着されるスポット溶接ガンとを、スポット
溶接ガンに設けられた電極チップに対する電力を供給す
るために、一次側鉄心と二次側鉄心とを介して磁気的に
結合するようにしたことから、電気的接点がなくなり、
接点の接触不良や電蝕などの発生がなく、スポット溶接
装置の寿命を大幅に向上することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施の形態であるスポッ
ト溶接装置を示す図であり、溶接ロボット１０のロボッ
トアーム１１の先端に設けられたホルダー１２には、ス
ポット溶接ガン１３が着脱自在に装着されるようになっ
ている。溶接ロボット１０に対しては複数のスポット溶
接ガン１３の何れをも選択的に装着することができ、複
数のスポット溶接ガン１３が溶接ロボット１０の近傍に
設けられた支持部材１４に保持されており、被溶接部材
の種類などに応じて溶接ロボット１０を操作することに
より、ホルダー１２に対しては何れのスポット溶接ガン
１３をも装着することができる。

【００１４】図２は溶接ロボット１０のロボットアーム
１１の先端に設けられたホルダー１２と、スポット溶接
ガン１３とを拡大して示す図である。ホルダー１２には
一次側鉄心１５ａが取り付けられており、この一次側鉄
心１５ａには一次側コイル１６ａが巻付けられ、このコ
イル１６ａは図外の電源に接続されている。

【００１５】一方、スポット溶接ガン１３にはガン本体
を構成する着脱部１７に固定側ガンアーム２１が取り付
けられ、この先端に設けられた電極チップ２１ａに向け
て進退移動自在となった可動側ガンロッド２２の先端に
は、電極チップ２２ａが取り付けられている。この可動
側ガンロッド２２を進退移動するために、可動側ガンロ
ッド２２は着脱部１７に取り付けられた空気圧シリンダ
２３のピストンに取り付けられている。したがって、空
気圧シリンダ２３を駆動することにより、電極チップ２
２ａはこれに対向する電極チップ２１ａに向けて進退移
動することになる。図２において、符号１８は一次側コ
イル１６ａと電源とを接続するための通電ケーブルであ
り、符号１９は二次側コイル１６ｂと電極チップ２２ａ
とを接続するための通電ケーブルである。他方の電極チ
ップ２１ａは二次側コイル１６ｂに対して固定側ガンア
ーム２１自体により電気的に接続されている。

【００１６】着脱部１７には二次側鉄心１５ｂが取り付
けられており、この二次側鉄心１５ｂには二次側コイル
１６ｂが巻き付けられている。そして、着脱部１７をホ
ルダー１２に連結すると、一次側鉄心１５ａの接触面２
４ａと二次側鉄心１５ｂの接触面２４ｂとが接触するこ
とになり、これらの鉄心１５ａ，１５ｂによりトランス
１５の鉄心が形成されるようになっている。二次側コイ
ル１６ｂはそれぞれの電極チップ２１ａ，２２ａに電気
的に接続されており、一次側コイル１６ａに所定の周波
数の電流を流すと、鉄心１５ａ，１５ｂに磁界が形成さ
れて、一次側コイル１６ａと二次側コイル１６ｂは相互
に磁気的に接続されることになり、両方のコイル１６
ａ，１６ｂの巻線数に応じて、電極チップ２１ａ，２２
ａには所定の電圧値と電流値を有する電力が供給され
る。

【００１７】ホルダー１２と着脱部１７にはそれぞれの
鉄心１５ａ，１５ｂの内側に位置させて、ロボット側締
結部２５とガン側締結部２６がそれぞれ設けられてい
る。それぞれの締結部２５，２６を拡大して示すと、図
３の通りである。

【００１８】図示するように、ロボット側締結部２５に
は筒体３１が設けられ、この筒体３１の内周面にはテー
パー面３２が形成されている。一方、ガン側締結部２６
にはテーパー面３２に対応するテーパー面３３が形成さ
れた嵌合突起３４が設けられており、この嵌合突起３４
には円周方向に環状溝３５が形成され、この環状溝３５
内に係合する複数のボール３６が筒体３１に保持されて
いる。それぞれのボール３６は筒体３１に形成された収
容孔３７内に収容されており、ボール３６が筒体３１か
ら外れないようになっている。

【００１９】筒体３１の外側には筒状のピストン３８が
軸方向に摺動自在に装着され、このピストン３８の外側
にはシリンダ部材３９が配置され、このシリンダ部材３
９は筒体３１の基端部に設けられたフランジ部３１ａの
部分に固定されている。これにより、ピストン３８の内
周面は筒体３１の外周面に接触し、ピストン３８の外周
面はシリンダ部材３９の内周面に接触して軸方向に摺動
することになる。

【００２０】ピストン３８の内面には、ピストン３８が
図３において左側摺動端の位置、つまり締結解除端の位
置になるとボール３６を収容し、ピストン３８が右側摺
動端の位置つまり締結端の位置になるとボール３６を環
状溝３５に押し出すための収容溝４１が環状に形成され
ている。ピストン３８に対してこれを締結端の位置に付
勢するために、ピストン３８とフランジ部３１ａの間に
は圧縮コイルばね４２が装着されている。

【００２１】ピストン３８に対してこれを締結解除端の
位置に移動させるために、ピストン３８とシリンダ部材
３９とにより圧力室４３が形成され、この圧力室４３に
圧縮空気を供給するためにシリンダ部材３９には供給ポ
ート４４が形成されている。したがって、この圧力室４
３に圧縮空気を供給すると、ピストン３８は締結解除端
に向けて移動することになり、ボール３６が収容溝４１
内に入り込んでスポット溶接ガン１３を溶接ロボット１
０から取り外すことができる。

【００２２】筒体３１内に嵌合突起３４を嵌合させた状
態で、ボール３６を環状溝３５内に押し付けるために圧
縮コイルばね４２が設けられているが、このばね力に加
えてさらに締結力を付勢するために、シリンダ部材３９
には圧力室４５が形成されており、この圧力室４５に圧
縮空気を供給するためにシリンダ部材３９には供給ポー
ト４６が設けられている。ただし、ピストン３８を締結
端位置に向けて加えられる付勢力を圧縮コイルばね４２
のみとしても良い。それぞれの圧力室４３，４５はシー
ル部材４７によってシールされている。

【００２３】それぞれの圧力室４３，４５に対して圧縮
空気を供給するために、溶接ロボット１０には図示しな
いホースが設けられている。また、電極チップ２２ａを
進退移動させるための空気圧シリンダ２３に対して圧縮
空気を供給するために、図２に示すように、ホルダー１
２には空気供給用の接続プラグ４８が設けられ、着脱部
１７には接続プラグ４８に対向させて接続プラグ４９が
設けられ、接続プラグ４９はホースにより空気圧シリン
ダ２３に接続されている。したがって、ロボット側のホ
ルダー１２にスポット溶接ガン１３を締結すると、接続
プラグ４８，４９相互が密着して、空気圧シリンダ２３
に対する圧縮空気の供給がなされることになる。

【００２４】固定側ガンアーム２１と可動側ガンロッド
２２とこれらに取り付けられた電極チップ２１ａ，２２
ａを冷却するための冷却水を、接続プラグ４８，４９と
同様にホルダー１２と着脱部１７とにそれぞれ図示しな
いプラグを設けて供給するようにしても良い。

【００２５】次に、溶接ロボット１０に対してスポット
溶接ガン１３を着脱する手順について説明する。

【００２６】１つのスポット溶接ガン１３による溶接作
業が終了して他のスポット溶接ガン１３に交換するに
は、溶接ロボット１０を作動させてスポット溶接ガン１
３を支持部材１４に搬送して、支持部材１４にスポット
溶接ガン１３を載置する。その際には、図３に示す圧力
室４３に圧縮空気を供給して、ピストン３８を締結解除
端に向けて移動させる。これにより、環状溝３５に押し
付けられているボール３６は収容溝４１内に収容され
て、ホルダー１２とスポット溶接ガン１３との締結が解
除される。この状態のもとでホルダー１２を後退させる
方向に移動すると、筒体３１は嵌合突起３４から取り出
されることになる。

【００２７】別のスポット溶接ガン１３を溶接ロボット
１０のホルダー１２に装着するには、前述した場合と逆
の動作を行うことになる。このようにしてスポット溶接
ガン１３がホルダー１２に締結されると、一次側鉄心１
５ａと二次側鉄心１５ｂとがそれぞれの接触面２４ａ，
２４ｂの部分で相互に接触してトランス１５が形成され
ることになる。これにより、一次側コイル１６ａに電源
からの電流を供給すると、二次側コイル１６ｂは鉄心１
５ａ，１５ｂを介して磁気的に連結されることになるの
で、所定の電流値と電圧値とを有する電力が電極チップ
２１ａ，２２ａに供給されることになる。

【００２８】このように、ロボット側のホルダー１２と
スポット溶接ガン１３側の着脱部１７との間には、電極
チップに電力を供給するための電気的接点が存在しない
ので、これらの接点の存在に起因した接触不良や接点の
電蝕、絶縁破壊などの発生が防止されて、溶接装置の信
頼性が向上するとともに、溶接装置の寿命を従来の２倍
にも伸ばすことが可能となった。また、電気的接点が存
在しないことから、電力供給部からの漏電の発生がな
く、安全性が向上することになる。さらに、冷却水配管
や空気圧配管をもホルダー１２と着脱部１７とで行うこ
とにより、これらの配管がスポット溶接ガン１３の外側
に這い回ることがなくなるので、ＣＡＤを用いてスポッ
ト溶接ガン１３の移動軌跡をティーチングする場合に、
効率良くシミュレーションすることができ、その操作性
が大幅に向上する。また、ロボット側とスポット溶接ガ
ン側とを締結することにより、トランス１５を形成する
ようにしたことから、ガンチェンジャーによるオフセッ
トないしはオーバーハング重量の増大がなく、溶接ロボ
ット１０の可搬重量に対して有利となる。

【００２９】なお、スポット溶接ガン１３のタイプとし
ては、図示するもの以外に、Ｃ型ガンやＸ型ガンのよう
に種々のタイプのものを用いることができる。

【００３０】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００３１】溶接ロボットとスポット溶接ガンとを締結
することにより、トランスを形成するようにしたことか
ら、これらの間に電気的接点がなくなり、電気的接点の
ための通電グリスの塗布作業などがなくなり、装置のメ
ンテナンスが容易となるのみならず、装置の寿命を増大
させることが可能となる。また、チェンジャー部とトラ
ンスとを一体化することにより、スポット溶接ガンの軽
量化が達成され、信頼性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるスポット溶接装置
を示す正面図である。

【図２】図１に示されたホルダーとスポット溶接ガンを
示す一部切り欠き正面図である。

【図３】図２の要部を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１０ 溶接ロボット １１ ロボットアーム １２ ホルダー １３ スポット溶接ガン １４ 支持部材 １５ トランス １５ａ 一次側鉄心 １５ｂ 二次側鉄心 １６ａ 一次側コイル １６ｂ 二次側コイル １７ 着脱部 ２１ 固定側ガンアーム ２１ａ 電極チップ ２２ 可動側ガンロッド ２２ａ 電極チップ ２３ 空気圧シリンダ ２５ ロボット側締結部 ２６ ガン側締結部 ３１ 筒体 ３４ 嵌合突起

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接ロボットの先端に設けられたホルダ
   ーにスポット溶接ガンを着脱自在に装着するようにした
   スポット溶接装置であって、 前記ホルダーにロボット側締結部材を設ける一方、スポ
   ット溶接ガンに設けられた連結部に前記ロボット側締結
   部材に締結されるガン側締結部材を設け、 前記ホルダーに電源に接続された一次側鉄心を設けると
   ともに、この一次側鉄心とによりトランスを形成しかつ
   前記スポット溶接ガンの電極チップに電気的に接続され
   る二次側鉄心を前記連結部に設け、 前記溶接ロボットと前記スポット溶接ガンとを、前記そ
   れぞれの鉄心に形成される磁気を介して磁気結合するよ
   うにしたことを特徴とするスポット溶接装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のスポット溶接装置であっ
   て、前記ホルダーと前記連結部とに、前記スポット溶接
   ガンに設けられた空気圧シリンダに圧縮空気を供給する
   ための空気供給用のプラグをそれぞれ設けたことを特徴
   とするスポット溶接装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のスポット溶接装
   置であって、前記ホルダーと前記連結部とに、前記スポ
   ット溶接ガンに設けられた電極チップを冷却するための
   冷却水を供給するための冷却水供給用のプラグをそれぞ
   れ設けたことを特徴とするスポット溶接装置。