JPH10128556A - 抵抗溶接機の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却水の流通を促進して冷却効率を向上す
る。 【解決手段】 溶接電流が流れる電路１１Ａ，１３Ａに
冷却水の通路１５を設け、この通路１５に冷却水を流通
させることによって電路１１Ａ，１３Ａを冷却するよう
にした抵抗溶接機の冷却装置において、電路１１Ａ，１
３Ａの周囲に発生する磁気によって駆動されるポンプ４
０を設け、このポンプ４０によって冷却水の流通を促進
するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗溶接機の発熱
を抑制するための冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スポット溶接機の溶接ガンは、通電に伴
って発熱するとともに、被溶接材の溶接熱によって加熱
されるので、内部に冷却水を流通させて冷却するように
している。

【０００３】また、上記溶接ガンに給電する溶接用ケー
ブルに水冷式のものを用い、この溶接用ケーブルに冷却
水を流通させることも実施されている。

【０００４】図６は、複数のスポット溶接機１に上記冷
却水を供給する循環式の冷却水供給系を概念的に示して
いる。この冷却水供給系では、送水ポンプ２によってク
ーリ−ングタワー３から冷却水が送出され、この冷却水
が各スポット溶接機１に供給される。そして、各溶接機
１を通過した冷却水が環水ポンプ４によってクーリング
タワー３に再び戻される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記ポンプ２，４と個
々のスポット溶接機１との間に介在する管路の長さはそ
れぞれ異なり、このため、それらのスポット溶接装置１
相互における冷却水の流量バランスはとれていない。つ
まり、管路長の相違は、管路抵抗の相違をもたらすの
で、ポンプ２，４から離れたスポット溶接機１ほど冷却
水の流量が少なくなる。なお、末端のスポット溶接装置
１までの管路長は、例えば１００〜２００ｍになる。

【０００６】上記のように、末端に位置するスポット溶
接装置１は冷却水の流量が少なくなるので、この末端の
スポット溶接機の溶接ガンおよび溶接ケーブルの冷却が
十分に行われないことがある。

【０００７】一方、溶接箇所が狭い等の制約のために、
溶接ガン１の電極チップに小型のものを用いることがあ
るが、この小型の電極チップは、断面積が小さいために
通電による発熱量が大きく、しかも、内部に設ける冷却
水通路の径が小さくなることから、温度の上昇を十分に
抑制できなくなる。

【０００８】なお、上記電極チップの冷却が不十分な場
合には、ナゲット形成能力が低下して溶着不良が発生す
るとともに、電極チップの変形や合金化のために溶接能
力が低下する。そこで、特に自動ラインで使用されるス
ポット溶接ガンの電極チップには、２リットル／ｍｉｎ
以上の流量の冷却水（３０℃以下）を流して溶接品質の
低下を防止する必要がある。

【０００９】本発明の目的は、かかる状況に鑑み、冷却
水の流通を促進して冷却効率を向上することができる抵
抗溶接機の冷却装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶接電流が流
れる電路に冷却水の通路を設け、この通路に前記冷却水
を流通させることによって前記電路を冷却するようにし
た抵抗溶接機の冷却装置において、前記電路の周囲に発
生する磁気によって駆動されるポンプを設け、このポン
プによって前記冷却水の流通を促進するようにしたこと
を特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】抵抗溶接機の一つであるスポット
溶接機は、図１に例示したようなスポット溶接ガン１０
を備えている。

【００１２】このスポット溶接ガン１０は、一対のアー
ム１１Ａ，１１Ｂと、これらのアーム１１Ａ，１１Ｂの
先端部にチップホルダ１２Ａ，１２Ｂを介してそれぞれ
支持された電極チップ１３Ａ，１３Ｂと、上記アーム１
１Ａ，１１Ｂを閉作動して上記電極チップ１３Ａ，１３
Ｂの先端をワーク２０に圧接させる加圧シリンダ１４と
を有した構成をもつ。

【００１３】上記アーム１１Ａは、銅等の導電材料から
なり、その先端部内には、冷却水供給口１５ａから上記
チップホルダ１２Ａおよび電極チップ１３Ａを経由して
冷却水排出口１５ｂに至る冷却水通路１５を設けてあ
る。

【００１４】上記冷却水供給口１５ａには、給水ホース
３０が接続され、また、上記冷却水排出口１５ｂには、
ポンプ４０を介して排水ホース５０が接続されている。

【００１５】図２に示すように、ポンプ４０は、上記ア
ーム１１Ａに平行かつ接近する態様で設けた円筒状ケー
シング４１と、この円筒状ケーシング４１内に回動可能
に配設したプロペラ４２と、円筒状ケーシング４１の上
半部外周を覆う磁気遮蔽板４３（鉄等の磁性材料で形成
されている）とを備えている。

【００１６】上記円筒状ケーシング４１は、アルミニュ
ーム、樹脂等の非磁性材料で形成されており、その一端
はパイプ４４を介して上記冷却水排出口１５ｂに、ま
た、その他端はパイプ４５を介して排水ホース５０にそ
れぞれ連結されている。

【００１７】上記プロペラ４２は、鉄等の磁性金属で形
成されている。このプロペラ４２の回転軸４２ａは、上
記円筒状ケーシング４１の中心軸線上に位置しており、
したがって、上記アーム１１Ａに平行している。そし
て、後述するように、アーム１１Ａが通電路として機能
することから、上記回転軸４２ａは該通電路に対して平
行に位置している。

【００１８】上記給水ホース３０は、送水管路６１およ
び送水ポンプ６２を介して図示していないクーリングタ
ワーの冷却水取出口に接続され、また、上記排水ホース
５０は、排水管路６３および環水ポンプ６４を介して上
記クーリングタワーの戻り水取込口に接続されている。

【００１９】したがって、送水ポンプ６２によってクー
リングタワーから取出された低温度の冷却水は、送水管
路６１→給水ホース３０→冷却水通路１５→ポンプ４０
→排水ホース５０→排水管路６３→環水ポンプ６４とい
う経路を経てクーリングタワーに戻されることになる。
このように、冷却水は上記循環経路を流通し、この経路
中に設けられたクーリングタワーによって熱交換され
る。

【００２０】上記溶接ガン１０を用いてワーク２０にス
ポット溶接を施す場合には、アーム１１Ａ，１１Ｂに図
示していない溶接トランスの出力を加えるとともに、加
圧シリンダ１４によってアーム１１Ａ，１１Ｂを閉作動
して、電極チップ１３Ａ，１３Ｂの先端をワーク２０に
圧接させる。

【００２１】このとき、アーム１１Ａ，１１Ｂおよび電
極チップ１３Ａ，１３Ｂには溶接電流が流れるが、アー
ム１１Ａを流れる溶接電流は、図３に示すように該アー
ム１１Ａの周囲に磁界を発生させる。

【００２２】上記ポンプ４０は、上記アーム１１Ａの発
生磁界中に位置されるが、その円筒状ケーシング４１の
上半部が磁気遮蔽板４３で覆われていることから、プロ
ペラ４２の下半部のみに上記磁界に基ずく磁気吸引力が
作用する。

【００２３】上記溶接電流は、１００００Ａ程度の大電
流であるので、上記磁気吸引力は極めて大きく、このた
め、プロペラ４２には矢印で示した方向の強い回転トル
クが発生する。

【００２４】なお、上記ポンプ４０のプロペラ４２は、
上記矢印で示した方向の回転によってポンピング作用
（冷却水をパイプ４５側に押す作用）をなすようにその
フィンの向きおよび形状を設定してある。

【００２５】ところで、上記冷却水通路１５を流通する
冷却水は、通電やワーク２０の溶接熱によるアーム１１
Ａおよび電極チップ１３Ａの温度上昇を抑制するが、前
記送水管路６１や排水管路６２の流路抵抗が大きい場合
には、冷却水通路１５に十分な量の冷却水が流通しなく
なるので、上記アーム１１Ａおよび電極チップ１３Ａの
冷却が不十分になる。

【００２６】しかし、上記ポンプ４０を備えた本発明の
冷却装置によれば、冷却水通路１５から流出する冷却水
が上記プロペラ４２の回転によって排水ホース５０側に
圧送されるので、冷却水の排出抵抗が低減されて上記通
路１５における冷却水の流通量が増大する。

【００２７】したがって、上記管路６１，６２の長さが
大きい場合でも、冷却水通路１５に十分な量の冷却水を
流通させて、上記アーム１１Ａおよび電極チップ１３Ａ
の温度上昇を可及的に抑制することができ、これは、結
果的に溶接品質の向上をもたらす。

【００２８】なお、上記磁気遮蔽板４３は、プロペラ４
２の回転トルクが最大になるようにその遮蔽位置が調整
され、図２に示した長孔４３ａおよびロックネジ４３ｂ
はこの位置調整のために設けたものである。

【００２９】上記ポンプ４０は、アーム１１Ａの通電部
位に接近させるという条件が満たされれば任意の位置に
設けることができる。例えば、図１に鎖線で示したよう
に、ポンプ４０をアーム１１Ａの上方あるいは下方に設
けても良く、その場合、プロペラ４２に所定方向の回転
トルクが発生するように磁気遮蔽板４３の位置が設定さ
れる。

【００３０】また、図２に示したパイプ４４，４５はケ
ーシング４１の端面に連結してあるが、これらの一方も
しくは双方を該ケーシング４１の周面に連結することも
可能である。

【００３１】更に、上記ポンプ４０は、冷却水通路１５
の冷却水流出端に連結してあるが、このポンプ４０を冷
却水通路１５の冷却水流入端に連結すること、ならび
に、冷却水流出端および冷却水流出端の双方に連結する
ことも可能であり、また、複数のポンプ４０を直列接続
あるいは並列接続して冷却水の流通促進作用をより高め
ることも可能である。

【００３２】以上においては、アーム１１Ａと電極チッ
プ１３Ａの冷却について述べたが、アーム１１Ｂおよび
電極チップ１３Ｂも上記と同様の構成を有した冷却手段
によって冷却される。

【００３３】次ぎに、本発明の他の実施形態について説
明する。図４に示すスポット溶接機７０は、溶接トラン
ス７１とスポット溶接ガン７２を水冷式の溶接ケーブル
（二次ケーブル）７３によって接続してあるが、この溶
接ケーブル７３は、キックレスケーブル部７４と一対の
補助ケーブル部７５とで構成されている。

【００３４】上記キックレスケーブル部７４は、溶接ト
ランス７１の二次出力が加えられる一対のケーブル要素
をゴムホース等に挿通して一体化した構成をもつ。一
方、各補助ケーブル部７５は、互いに分離独立してお
り、それぞれ上記キックレスケーブル部７４の一方およ
び他方のケーブル要素に電気的に接続されている。

【００３５】キックレスケーブル部７４は、図示してい
ない冷却水通路を内部に備え、この冷却水通路の始端部
に給水ホース８０を接続してある。

【００３６】上記各補助ケーブル部７５は、図５に示す
ように、芯線７５ａの周囲に冷却水通路７５ｂを設け、
この冷却水通路７５ｂの始端部を連結ホース８１を介し
て上記キックレスケーブル部７４の冷却水通路の終端部
に接続してある。

【００３７】また、これらの補助ケーブル部７５の終端
部外方には、該ケーブル部７５に平行かつ接近する態様
で前記ポンプ４０を設けてある。このポンプ４０は、前
記ケーシング４１の一端をパイプ４４を介して上記冷却
水通路７５ｂの終端部に接続するとともに、該ケーシン
グ４１の他端をパイプ４５を介して排水ホース８２に接
続してある。

【００３８】図示していないクーリングタワーから取出
された冷却水は、給水ホース８０、キックレスケーブル
部７４の冷却水通路、連結ホース７５、補助ケーブル部
７５の冷却水通路７５ａ、ポンプ４０および排水ホース
８２を通って上記クーリングタワーに戻されるが、上記
ポンプ４０はこの冷却水の流通を促進する。

【００３９】すなわち、スポット溶接ガン７２の加圧作
動時には、補助ケーブル部７５に流れる電流によって該
ケーブル部７５の周囲に図３に示すような磁界が形成さ
れ、ポンプ４０はこの磁界中に置かれる。

【００４０】この結果、前述した理由によってプロペラ
４２に回転トルクが発生し、このトルクに基づくプロペ
ラ４２の回転によって、補助ケーブル部７５から流出し
た冷却水が排水ホース８１側に圧送される。

【００４１】つまり、ポンプ４０は、冷却水の排出抵抗
を低減するように作用し、これによって、補助ケーブル
部７５およびキックレスケーブル部７４における冷却水
の流通量が増大する。そして、このポンプ４０による冷
却水の流通促進作用は、ケーブル部７４，７５の冷却効
率の向上をもたらす。

【００４２】なお、補助ケーブル部７５に流入する冷却
水を上記ポンプ４０によって加圧するようにしても良
く、また、該ケーブル７５における流入冷却水および流
出冷却水の双方をそれぞれ専用のポンプ４０で加圧する
ようにしても良い。

【００４３】図２および図４に示したポンプ４０は、そ
れぞれアーム１１Ａおよび補助ケーブル７５の発生磁気
を利用してプロペラ４２を回転させるものであるが、こ
の発生磁気によってプロペラ４２とは異なるポンピング
手段を駆動するように上記ポンプ４０を構成することも
可能である。

【００４４】本発明は、スポット溶接機だけではなく、
他の抵抗溶接機の電路の冷却にも有効に適用することが
できる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、溶接電流路の周囲に発
生する磁気を駆動原とするポンプを設け、このポンプに
よって上記電路を冷却する冷却水の流通を促進するよう
にしている。したがって、特別なポンプ駆動原を必要と
することなく上記電路の冷却効率を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示した概念図。

【図２】ポンプの構成を示した斜視図。

【図３】磁界の発生態様を示した概念図。

【図４】本発明の他の実施形態を示した斜視図。

【図５】溶接ケーブルの構造と該ケーブルへのポンプの
付設態様を示した斜視図。

【図６】溶接機に冷却水を供給する循環式の冷却水供給
系を示した概念図。

【符号の説明】

１０ スポット溶接ガン １１Ａ，１１Ｂ アーム １３Ａ，１３Ｂ 電極チップ １５ 冷却水通路 ２０ ワーク ３０ 給水ホース ４０ ポンプ ４１ ケーシング ４２ プロペラ ４３ 磁気遮蔽板 ５０ 排水ホース ７０ スポット溶接機 ７１ 溶接トランス ７２ スポット溶接ガン ７３ 溶接ケーブル ７４ キックレスケーブル ７５ 補助ケーブル ８０ 給水ホース ８１ 連結ホース ８２ 排水ホース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 浩之 静岡県浜松市高塚町300番地 スズキ株式 会社内 (72)発明者 鈴木 資雄 静岡県浜松市高塚町300番地 スズキ株式 会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接電流が流れる電路に冷却水の通路を
   設け、この通路に前記冷却水を流通させることによって
   前記電路を冷却するようにした抵抗溶接機の冷却装置に
   おいて、 前記電路の周囲に発生する磁気によって駆動されるポン
   プを設け、このポンプによって前記冷却水の流通を促進
   するようにしたことを特徴とする抵抗溶接機の冷却装
   置。
2. 【請求項２】 前記ポンプは、前記電路として機能する
   スポット溶接ガンのアームの発生磁気によって駆動され
   る請求項１に記載の抵抗溶接機の冷却装置。
3. 【請求項３】 前記ポンプは、スポット溶接ガンに接続
   される水冷式溶接用ケーブルの発生磁気によって駆動さ
   れる請求項１に記載の抵抗溶接機の冷却装置。
4. 【請求項４】 前記ポンプは、前記磁気の吸引力に基づ
   いて回転トルクを発生するプロペラを備え、このプロペ
   ラの回転によって前記冷却水を圧送する請求項１に記載
   の抵抗溶接機の冷却装置。