JPH1071476A - 電動加圧式抵抗スポット溶接用ｘガン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】電動加圧式Ｘガンに対するガンブランケットの
取り付け位置と任意の角度でセッテング可能にする。 【解決手段】コモンベース１５は減速機９のケースまた
は出力軸１１に着脱可能に取付けられ，それによって駆
動機構が一つのユニットを構成するものであって，減速
機のケース側または出力軸をガンブラケット２に支持す
ることでブラケットの位置を減速機出力軸中心と同心に
３６０度方向へガンの向きと無関係にセッテング可能に
した。こうすることで，ガンブラケットが従来型Ｘガン
の主軸両持ちタイプでなく減速機のケースに取り付ける
片持ちとすることができ，ロボットへのガン取り付け姿
勢に必要な方向にＸガンに組み込むことができ，ロボッ
トへのガン取り付け姿勢を変更したい時には，その姿勢
に応じてガンブラケットのＸガンへの組み込み方向を自
由に変更すればよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，モータ駆動式の抵
抗スポット溶接用Ｘ形ガンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，この種のＸタイプの溶接ガンは，
二本のガンアームがＸ形を作るように組み付けられた主
軸を中心にエアシリンダがガンアームの開閉動作を行
い，この動作によってワークを電極チップ間に挟んで加
圧力を加え通電して溶接を行う。

【０００３】Ｘガンの主軸は電極チップの正面に位置す
るため，溶接時に発生する溶接スパッタ（細かい鉄粉）
にまともにさらされることになるが，この主軸は二本の
ガンアームを絶縁した上，ガンアームの開閉動作のため
の回転動作を行わねばならないので，当然スパッタに対
する保護カバーは備えてあるものの，溶接スパッタの細
かい鉄粉は長期間には主軸の回転機構部に侵入し，主軸
にガタを発生させる。実際にＸガンの主軸は１年くらい
で不具合を生じやすい。主軸から離れたアーム端にある
上下の電極チップは容易に芯ずれをお越し，溶接部に適
正な加圧力が与えられないだけでなく，ワークの変形や
主軸のガタを促進するなど不具合を増幅してしまう。

【０００４】本発明に類似の電動加圧式Ｘガンには，特
開平３−２０７５８０号公報に記載された発明が一般的
に知られている。この種の従来のＸガンでは，二本のガ
ンアームの一つがアーム端で，電動モータの回転を直進
運動に変換するネジ機構を介して電動モータの出力軸に
接続され，他のガンアームはモータケースに取り付けら
れた回転軸に，もう一つの回転軸を介して接続されてい
る。そして二本のガンアームは主軸でアーム同志がＸ形
を作るように組付けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この従来のモータ駆動
式のＸガンには以下のような問題点が挙げられる。 １）Ｘガンの従来形の主軸が使われており，かつ電動モ
ータの回転運動をボールネジとボールナットで直線運動
に変換してガンアームを駆動している。つまり溶接スパ
ッタの影響を受け易い主軸に加えてボールネジが使用さ
れているが，電動加圧式スポット溶接ガンは，エアシリ
ンダ式より溶接スパッタの発生は少ないとは言え，これ
ら回転部分への溶接スパッタの侵入を長期間にわたって
防ぎきれるものではない。

【０００６】２）電動モータのトルクが直線運動に変換
され，複雑なネジ機構を介してガンアームに伝えられて
いる構造では動力の伝達効率は低い。

【０００７】３）ネジ機構部の潤滑油として使用される
グリースはボールネジの高速回転により飛散してしま
い，常に充分な潤滑を維持することは実際上難しい。

【０００８】４）モータ本体が後ろに突き出ていてロボ
ットに干渉する。これを避けるには，ガンブラケットの
ロボット取付け面を後ろに延ばさなければならない。そ
うするとＸガンの重心位置がロボット手首の回転中心か
ら遠く離れるので，ロボットは手首により大きな負荷を
受けることになる。

【０００９】以上の問題点１），２）項の理由からは，
従来の電動加圧式Ｘガンが設計寿命を全うすることは難
しいことが容易に予測される。

【００１０】さらに上記１）〜４）項の問題点から判断
して，この従来の電動加圧式Ｘガンは，古い従来のエア
シリンダによるアーム駆動機能をサーボモータ駆動に置
き換えるだけで，Ｘガンの基本構成は従来型ガンと変わ
ることがない。また，電動加圧式Ｘガンは従来のエアシ
リンダ式と比べてコスト高を招く問題があり，これまで
の従来型ガン同様のコンセプトでは新しいＸガンの開発
はできなかった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで，本発明は上記の
従来問題を解決するもので，以下のような構成となって
いる。 １．「減速機の採用」 この発明のＸガンはガンアームを駆動するのに，エアシ
リンダとボールスクリューの代わりにアクチェータとし
て電動モータと減速機を用いている。つまり，サーボ制
御されたモータトルクを，直線運動に変換することなく
回転運動のままでガンアームを駆動する力と溶接加圧力
とに変換することができる。即ち，電動モータの回転出
力はベルトとギャー（減速手段として作動しているが使
用しないこともある）を介して減速機の入力軸に伝えら
れる。

【００１２】二本のガンアームは，減速機の出力軸又は
減速機のケースのそれぞれに取付けられている。そして
電動モータの回転運動は直線運動に変換しなくてもアー
ム開閉のための揺動運動が可能となり，従って，電極チ
ップを備えたガンアームはワーク（被溶接物）を挟んで
加圧力を与え，通電してスポット溶接を行うことができ
る。また，二本のガンアームは，駆動ユニットの減速機
出力軸と減速機のケースにそれぞれ取り付けられてい
て，減速機出力軸を中心にしてガンアームが揺動運動す
るのであるから，従来のＸガンの必ず存在した主軸は無
い。更に減速機はギャーは鋼製のギャーボックスに密閉
状態に収納された気密構造であるから，従来のＸガンの
主軸のように溶接スパッタや水，その他の異物の侵入に
よる消耗やガタは起こらないし，また減速機にはグリー
スが封入されているので潤滑の問題も全く発生しない。

【００１３】２．「駆動ユニットの構造」 本発明の他の要点は，電動モータ，駆動ベルト，ギャー
及び減速機等をコモンベースに組み付けて駆動ユニット
を構成し，このガンアームの駆動装置の機能を独立させ
た全く新しいユニット構造である。つまり，駆動ユニッ
トがガンの他の構成及び機能部分である溶接電流が流れ
る部分，たとえばガンアーム，溶接トランス，シャン
ト，電極チップなどを含んだ溶接ユニットの機能とは分
離できるようになっている。これによって，駆動ユニッ
トと溶接ユニットとがユニット毎に組み立て・分解が可
能となる。

【００１４】さらにまた，従来のエア式Ｘガンでは大抵
の場合，各機能部品が相互に影響する構造であるため，
ガンアームのストロークが異なればシリンダなど駆動部
をストロークに応じた設計が必要であったが，この駆動
ユニットはガンアームの開き加減をアーム長に関係なく
自在に決められるサーボモータ制御なのでストローク
（開き）が違うガンに対しても同じ駆動ユニットを使う
ことができ，従来のエア式Ｘガンのように各種ストロー
クが異なる毎に設計変更を強いられることがない。

【００１５】３．「ガンブラケットの共通化」 更に，本発明の駆動ユニットはＸガン全体を支持するガ
ンブラケットの新しい機能を与えている。即ち，ロボッ
トにＸガンを取り付けるにはロボットとＸガンのインタ
ーフェイスとして，Ｘガンに組み込まれたガンブラケッ
トが必要である。このガンブラケットはＸガンに対して
上向き・下向き・横向き（たとえば図２に示したような
向き）あるいはそれらの中間の姿勢（任意の角度をつけ
た向き）などで組み込まれる。エア式や従来の電動式Ｘ
ガンは勿論，従来形Ｘガンでは全く同じ形式のＸガンで
あっても取付け姿勢を変更しようとすれば，その都度新
しいガンブラケットを設計製作しなければならなかっ
た。

【００１６】本発明の電動加圧式Ｘガンは，ガンブラケ
ットが従来形ガンの両持ちタイプでなく減速機のケース
に取り付ける片持ちとすることができるため，ロボット
へのガン取付け姿勢に必要な方向にガンに組み込むこと
ができる。したがって，ロボットへのガン取付け姿勢を
変更したい時にはその姿勢に応じてガンブラケットのガ
ンへの組み込み方向を変更すればよく，ガン取付け姿勢
毎に異なるガンブラケットを必要としない。

【００１７】つまり，このことはガンブラケットの機能
からＸガンに従属する部分を排除して，ガンブラケット
本来の機能の独立性を高めたことで，駆動ユニットを独
立させることができたことと同様な意味がある。ガンの
各機能のうちユーザニーズに従わざるを得ない部分は溶
接ユニットにあり，特にガンアームは，そのＸガンで溶
接するワークに合った形状のガンアームが要求される。
しかし，それはワークに直接係わる部分即ち，ガンアー
ムの先端の電極チップを備えた辺りのアーム形状であっ
て，駆動ユニットと結合される部分は一定の形状とする
ことできる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下，本発明の好ましい実施例を
図面を参照しながら説明する。図１は，本発明装置の実
施例を示すＸガン全体の平面図である。図２は図１の正
面図である。図３は本発明の駆動装置の一構成例を示す
詳細断面図である。図４は本発明の他の実施例で，イコ
ライズ機能を持たせた駆動装置の詳細断面図である。図
５は図４の駆動装置を備えたＸガン全体を示す正面図で
ある。図６は本発明の他の実施例を示すもので，二本の
ガンアームを別々の駆動装置で駆動するタイプの詳細断
面図である。

【００１９】図１から図３において，Ｘガン１はブラケ
ットでロボットに取付けられる。ブラケット２には溶接
トランスＴも取り付けられている。ガンアーム４及びガ
ンアーム５は減速機の出力軸中心３のまわりに，電極チ
ップ７及び電極チップ８を開閉する揺動運動を行う。こ
の一対のガンアーム４及びガンアーム５は溶接トランス
の一対の出力端子Ｅ，Ｅから二次導体のブスバーＥ１及
びブスバーＥ２及び可撓性導電板板Ｅ３を介して接続さ
れている。

【００２０】駆動ユニットＤには，アルミニウム製のコ
モンベース１５にボルトＢ３で電動モータ６が取り付け
られ，コンベース１５はボルトＢ１で減速機９のケース
１０と共にガンブラケット２に取り付けられている。例
示した実施例では，図３の詳細図に示すように，電動モ
ータ６の出力軸１８と減速機９の入力軸１７の間にタイ
ミングベルト１４及びギャー１２及びギャー１３からな
る減速手段（これは，場合によっては，たとえば減速機
付モータなどの場合には省略される）が含まれ，このコ
モンベースの内部に設けられた回転機構部には安全のた
め外側からアルミニウム製のカバーＣがボルト締めによ
り取付けられている。

【００２１】二本のガンアームのうち，一方のガンアー
ム５はボルトＢ４によりガンブラケット２に絶縁して取
付けられている。そのガンブラケット２には減速機９の
ケース１０が前述したボルトＢ１によってコモンベース
１５との間に取付けられている。他のガンアーム４は減
速機９の出力軸１１にボルトＢ２によって取付けられて
いおり，前記出力軸１１の回転駆動で揺動運動を行うガ
ンアーム（可動側アーム）である。

【００２２】ガンブラケット２は減速機９の出力軸中心
３と同心に，そのまわりを３６０度自在に位置決めする
ことができるように，減速機９のケース側１０と前記ブ
ラケット２に設けたケース嵌合部の円周方向へ複数のボ
ルトが一定のピッチ（角度）をもって設けられている。
そしてガンブラケット２の取付け角度は３６０度方向の
ボルト孔のピッチに合わせてセッテングした後，そのピ
ッチ孔にボルトを通しその締めつけ力で取付けられる。
したがって，ガンブラケット２はロボットＲに対するＸ
ガンの取付け方向（取付け姿勢）を，上向き・下向き・
横向き（たとえば図２に示すガン姿勢）あるいはそれら
の任意角度の中間姿勢に取り付けができる。つまり，ガ
ンアーム５は減速機９のケース１０に固定されており，
減速機のケース１０はガンブラケット２に固定されてい
るから，ガンアーム５はロボットＲに固定されたガンア
ーム（固定側アーム）である。

【００２３】この場合，二本のガンアームの動作は，ガ
ンアーム５に対してガンアーム４が減速機９に出力軸中
心３のまわりに電極チップ７及び電極チップ８は開閉す
る揺動運動を行う。つまりガンアーム５が固定側で，ガ
ンアーム４が可動側となる。

【００２４】ロボットＲは，固定側アーム５の電極チッ
プ８の先端をワークの下側に確実に接触させるため，僅
かにワークを押し上げた位置でガンの位置決めを行う。
その後ガンアーム４が駆動され，ワークに電極の加圧力
が与えられ通電して溶接される。

【００２５】次に，図４及び図５の実施例に示した構造
図において説明する。ガンブラケット２はベリング軸受
け１６（複数個，単数個を問わず）を介してガンアーム
４に取り付けられている。ベリング軸受け１６は減速機
の出力軸中心３と同心に取り付けられている。したがっ
て，ガンブラケット２は，その上に設けられたストッパ
２４と共に減速機９の出力軸中心３のまわりを３６０度
全方向自在に位置を取ることができる。

【００２６】ガンブラケット２の方向を規制するには，
減速機９のケース１０に固定する位置決めストッパリン
グ２５を用いる。この位置決めストッパリング２５には
ガンアーム５が絶縁された状態でボルトＢ４によって固
定されている。この位置決めストッパリング２５も減速
機９の出力軸中心３と同心に取付けられていて，前記位
置決めストッパリング２５に設けられたストッパボルト
２６の位置を３６０度全方向のわたって位置させること
ができる。

【００２７】この場合，図では省略したが位置決めスト
ッパリング２５はＸガンの姿勢セッテング角度に合わせ
て減速機９と同心上に円周方向へ一定角度をもって設け
られた複数のネジ孔にボルトを通しその締めつけ力で固
定される。

【００２８】ストッパボルト２６は，位置決めストッパ
リングに位置調整可能に取り付けられている。したがっ
て，ブラケット２に設けたストッパ２４とストッパボル
ト２６によって，ロボットＲに対するガンの取付け方向
（取付け姿勢）を上向き・下向き・横向きあるいはそれ
らの中間の姿勢に任意に取付けができる。

【００２９】図５に示すように，ストッパボルト２６と
ストッパ２４の間には数ｍｍの隙間Ｇが設けられてい
る。Ｘガンは位置決めストッパリング２５とガンブラケ
ット２の間に取付けられた弾性手段，たとえばスプリン
グＳ（またはシリンダもしくはモータ等の制御手段を含
む）によってストッパボルト２６とストッパ２４の間に
隙間Ｇが開く方向の力を受ける。この数ｍｍの隙間Ｇ
は，Ｘガンがワークを挟んで電極加圧力を加えるまで常
に，ストッパボルト２６とストッパ２４の間に存在す
る。電極加圧力を加えた時にガンアームに発生する反力
は，このスプリングＳと隙間Ｇによって吸収される。こ
れはいわゆるイコライズモーションである。

【００３０】図６は本発明の技術思想に基づく応用範囲
を具体的に発展させた例である。同は二個の駆動ユニッ
トＤを備え，二本のガンアームを２軸駆動により各々独
立に駆動可能にしたものである。この場合，第一の駆動
ユニットＤ１の減速機９の出力軸１１には，ガンアーム
４が取り付けられ，減速機９のケース１０にはガンアー
ム５が取付けられている。減速機９のケース１０に取り
付けられたガンアーム５には，第二の駆動ユニットＤ２
の減速機２０の出力軸２１が取り付けられ，減速機２０
のケース２３はガンブラケット２に固定されている。つ
まり，第二の駆動ユニットＤ２は減速機２０のケース２
３を介してガンブラケット２にマウントされており，そ
の減速機２０の出力軸２１がガンアーム５に取り付けら
れている。これによって，ガン全体は駆動ユニットＤ２
によって減速機２０の出力軸２１の中心３のまわりにス
イングすることができるから，ガン全体の位置決めがで
きる。すなわち，駆動ユニットＤ１が可動側のガンアー
ム４のアクチュエータとして作動し，駆動ユニットＤ２
がサーボ制御によってガンアーム５の位置決めを行う。
つまり，駆動ユニットＤ２がガン全体の位置を補正す
る。すなわち，イコライズ動作ができることになる。

【００３１】なお，本発明の実施例として，二本のガン
アームを二個の駆動ユニットでそれぞれ個々にサーボモ
ータ制御することで，両方の電極チップを同期した動作
でワークを同時加圧したり，電極チップの摩耗量を修正
することも本発明の技術的思想の範疇において容易に実
施することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上で説明したように，本発明装置によ
れば； １）従来のＸガンの大きな短所であった外側に見える主
軸は本発明のＸガンには存在しない。 ２）ガンアームの開閉動作は完全密閉構造の減速機が行
う。したがって，溶接スパッタなどの異物が侵入する恐
れはなく潤滑の問題もない。つまり，主軸の消耗に起因
する電極チップの芯ずれはこれによって解決することが
できる。 ３）ガンアームの駆動装置として，駆動ユニットはＸガ
ンの使用頻度や溶接スパッタ等の影響を受けないので，
設計寿命を大幅に延長することができる。 ４）Ｘガンの仕様に様々な要求が出されても，全く同じ
駆動ユニットを使うことができる。実際に通常の自動車
ボデイー組み立てラインに使用されるＸガンの場合に
は，駆動ユニットのモータパワーは一種類で済んでい
る。 ５）使用者がロボットに取り付けるガンアームの姿勢を
変更したい場合に，ガンブラケットを新規に設計製作す
る必要はない。 ６）標準化された駆動ユニットはガンアームに分解可能
に組み付けられているので，ガン使用者はラインで使用
している全てのＸガンの保守用として，必要最小限の台
数の駆動ユニットを準備しておけばよい。これは従来型
のＸガンに比べて大幅な保守費用の削減になる。

【００３３】さらに，別の減速機とその駆動部をユニッ
ト化して追加することもでき，可動側及び固定側アーム
を別々のサーボ制御によりＸガン全体の位置決め制御す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であって，抵抗スポット溶接用
Ｘガンの全体を示す平面図である。

【図２】本発明装置の正面図である。

【図３】本発明のＸガンにおける駆動装置の一構成例を
示す詳細断面図である。

【図４】本発明の他の実施例であって，ガンブラケット
と減速機との間にイコライズ機能を設けた場合の駆動装
置の詳細断面図である。

【図５】本発明の図４の駆動ユニットを使用したＸガン
の全体を示す正面図である。

【図６】本発明装置のさらに他の実施例として２軸駆動
システムを示すもので，二本のガンアームを二つの駆動
ユニットを組み合わせて駆動する駆動装置の詳細断面図
である。

【符号の説明】

１ 抵抗スポット溶接用Ｘガン ２ ガンブラケット ３ 減速機出力軸中心 ４ ガンアーム（可動側アーム） ５ ガンアーム（固定側アーム） ６ 電動モータ ７ 電極チップ ８ 電極チップ ９ 減速機 １０ ケース １１ 出力軸 １２ ギヤー １３ ギヤー １４ ベルト １５ コモンベース １６ ベアリング軸受け １７ 入力軸 １８ 出力軸 ２０ 減速機 ２１ 出力軸 ２２ コモンベース ２３ ケース ２４ ストッパ ２５ 位置決めストッパリング ２６ ストッパボルト Ｄ 駆動ユニット Ｓ スプリング

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二本のガンアームを減速機の出力軸中心
   のまわりに，回転可能に結合した減速機を含む駆動ユニ
   ット，前記アームの先端に設けた相対する電極チップ間
   に電極加圧力のためのトルクを発生する電動モータ，そ
   のモータのトルクをガンアームの電極チップに伝達する
   ための駆動ユニットに含まれる減速機，前記モータが取
   付けられたコモンベースを備えたスポット溶接用Ｘガン
   において，そのコモンベースは減速機のケースまたは出
   力軸に着脱可能に取付けられ，それによって駆動機構が
   一つのユニットを構成するものであって，上記減速機の
   ケース側または出力軸をガンブラケットに支持すること
   により前記ブラケットの取付け位置をガンの向きと無関
   係にセッテング可能にした電動加圧式抵抗スポット溶接
   用Ｘガン。
2. 【請求項２】 前記ガンブラケットは前記減速機の出力
   軸中心と同心上で３６０度方向に取付け可能にした請求
   項１のＸガン。
3. 【請求項３】 前記コモンベースは電動モータの出力軸
   と減速機の入力軸の間に連結した減速手段を含む請求項
   １のＸガン。
4. 【請求項４】 前記コモンベースは電動モータの出力軸
   と減速機の入力軸の間に連結した減速手段を密閉するも
   のである請求項１または３のＸガン。
5. 【請求項５】 前記減速機のケースまたは出力軸を軸受
   けを介してガンブラケットに支持することによりＸガン
   全体のイコライズ動作を可能とし，しかも前記ガンブラ
   ケットと前記減速機のケースまたは出力軸との間にＸガ
   ン全体の位置決めストッパ手段を設けた請求項１のＸガ
   ン。
6. 【請求項６】 前記位置決めストッパ手段は前記減速機
   の出力軸中心と同心上で任意角度をもって取付け可能に
   した請求項５のＸガン。