WO2019188815A1 - 溶接ガン及び溶接方法 - Google Patents

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Abstract

部品の装填を待つ時間を短くして、タクトタイムを短縮可能な溶接ガン及び溶接方法を提供することを目的とし、部品を順番にワークに抵抗溶接するための溶接ガンであって、溶接ガンは、部品を保持する第1保持部と第2保持部とを有し、第1保持部と第2保持部は、部品をワークに当接させるための当接可能位置と、部品を装填させるための装填可能位置とにそれぞれ切り替え可能であり、第1保持部が当接可能位置にあるときに、第2保持部は装填可能位置にあり、第2保持部が当接可能位置にあるときに、第1保持部は装填可能位置にあるように切り替え可能とされる。

Description

溶接ガン及び溶接方法
 本発明は、溶接ガン及び溶接方法に関する。詳しくは、部品を順番にワークに抵抗溶接するための溶接ガン、及びその溶接ガンを用いた溶接方法に関する。
 従来、溶接方法として抵抗溶接が知られている。抵抗溶接は、スタッドボルト等の部品をワークに当接させた状態で電力を供給し、部品の当接部(打点)に抵抗発熱による局所的な溶融を生じさせることにより溶接を行うものである。
 従来、スタッドボルトをワークに当接させて抵抗溶接する装置において、スタッドボルトの溶接と、新たなスタッドボルトの保持部への装填とを交互に行うことにより、複数のスタッドボルトを順次溶接する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
実開昭59-89669号公報
 しかしながら、上記従来技術は、部品の溶接と部品の装填とを交互に行うため、溶接時には新たなスタッドボルトの装填を行うことができず、装填時にはスタッドボルトの溶接を行うことができない。このため、上記従来技術は、スタッドボルトをワークに溶接した後、次の溶接が可能となるまで、装填工程の終了を待つ時間がかかり、タクトタイムの短縮に課題を有していた。
 本発明は、部品の装填を待つ時間を短くして、タクトタイムを短縮可能な溶接ガン及び溶接方法を提供することを目的とする。
 (1) 本発明に係る溶接ガンは、部品(例えば、後述の部品P)を順番にワーク(例えば、後述のワークW)に抵抗溶接するための溶接ガン(例えば、後述の溶接ガン1)であって、前記溶接ガンは、前記部品を保持する第1保持部(例えば、後述の第1保持部4A)と第2保持部(例えば、後述の第2保持部4B)とを有し、前記第1保持部と前記第2保持部は、前記部品を前記ワークに当接させるための当接可能位置と、前記部品の装填を受ける装填可能位置とに切り替え可能であり、前記第1保持部が前記当接可能位置にあるときに、前記第2保持部は前記装填可能位置にあり、前記第2保持部が前記当接可能位置にあるときに、前記第1保持部は前記装填可能位置にあるように切り替え可能とされる。
 (1)により、保持部を複数備えることで、一方の保持部によってワークに当接して溶接を行っている間に、他方の保持部に部品を装填することができるため、部品の装填完了までの待ち時間を短くすることができ、タクトタイムを短縮可能である。
 (2) (1)に記載の溶接ガンにおいて、前記第1保持部及び前記第2保持部は、いずれも前記部品に電力を供給する通電部を兼ねていることが好ましい。
 (2)により、通電部を別に装備する必要がないため、溶接ガンの構成を簡素化でき、溶接ガンの小型化が可能となる。
 (3) (1)又は(2)に記載の溶接ガンにおいて、前記溶接ガンは、前記ワークを、電極チップ(例えば、後述の電極チップ23)と、前記第1保持部及び前記第2保持部に保持される前記部品とによって挟持することで、前記ワークと前記部品とを抵抗溶接するものであって、前記電極チップは、前記第1保持部及び前記第2保持部に対して、それぞれ進退可能に前記溶接ガンに支持されると共に、前記第1保持部及び前記第2保持部は、前記溶接ガンに備わる固定アーム(例えば、後述の固定アーム3)の先端部(例えば、後述の先端部31)に支持されることが好ましい。
 (3)により、第1保持部及び第2保持部が、可動側ではなく、固定側に取り付けられるため、電極チップと部品とでワークを挟持するに当たり、可動側の重量を軽くすることができる。このため、可動のためのアクチュエータ等を最小限の大きさに抑えることができ、結果として、溶接ガン全体を軽量コンパクトにすることができる。
 (4) 本発明に係る溶接方法は、部品(例えば、後述の部品P)の保持部を複数備える溶接ガン(例えば、後述の溶接ガン1)を用いて前記部品を順番にワーク(例えば、後述のワークW)に抵抗溶接する方法であって、第1の部品を第1保持部(例えば、後述の第1保持部4A)に装填する第1装填ステップと、前記第1装填ステップの後であって、前記第1保持部を、前記第1の部品を前記第1保持部によって前記ワークに当接可能となる位置に切り替える動作と、第2保持部(例えば、後述の第2保持部4B)を、次の打点に溶接される第2の部品を前記第2保持部に装填可能な位置に切り替える動作とを含む第1切替ステップと、前記第1切替ステップの後に、前記第1の部品を前記第1保持部によって前記ワークに当接させて溶接する第1溶接ステップと、前記第1溶接ステップの後に、前記溶接ガンを次の打点位置に移動させる移動ステップと、前記第2の部品を前記第2保持部に装填する第2装填ステップと、前記第2装填ステップの後であって、前記第2保持部を、前記第2の部品を前記第2保持部によって前記ワークに当接可能な位置に切り替える動作と、前記第1保持部を、更に次の打点に溶接される第3の部品を前記第1保持部に装填可能な位置に切り替える動作とを含む第2切替ステップと、前記第2切替ステップ後に、前記第2装填ステップによって前記第2保持部に装填された前記第2の部品を、前記第2保持部によって前記ワークに当接させて溶接する第2溶接ステップとを有し、前記第2装填ステップは、前記第1溶接ステップと重なる時刻において行われる。
 (4)により、部品の保持部を複数備えて溶接を行うことで、第1溶接ステップと重なる時刻で第2装填ステップを行うため、次に溶接される部品の装填完了までの待ち時間を短くすることができ、結果としてタクトタイムを短縮することができる。
 (5) (4)に記載の溶接方法において、前記第2装填ステップは、前記第1溶接ステップ中のみで行われることが好ましい。
 (5)により、移動ステップ中に部品の装填が行われることがないため、移動中の加速度変化等による装填不良等を回避することができる。
 (6) (4)又は(5)に記載の溶接方法において、前記第2切替ステップは、前記移動ステップと重なる時刻において行われることが好ましい。
 (6)により、移動中に保持部の位置を切り替えるため、切り替えのための待ち時間を短縮することができ、タクトタイムを更に短縮可能である。
 (7) (6)に記載の溶接方法において、前記第2切替ステップは、前記移動ステップ中のみで行われることが好ましい。
 (7)により、溶接ステップや装填ステップ中に保持部の位置の切り替えが行われないため、部品の溶接不良や部品の装填不良を回避することができる。
 本発明によれば、部品の装填を待つ時間を短くして、タクトタイムを短縮可能な溶接ガン及び溶接方法を提供することができる。
本発明に係る溶接ガンの一実施形態を示す側面図である。 図1に示す溶接ガンをA方向から見た正面図である。 図1に示す溶接ガンの主要部をB方向から見た平面図である。 図2中のC-C線に沿う断面図である。 図2中のD-D線に沿う断面図である。 図1に示す溶接ガンのカムと溶接ガンの作業時の時刻における保持部の位置とを示す図である。 本発明に係る溶接ガンによる作業工程を説明する工程図である。 図6中の時刻T1における第1保持部の位置を説明する図である。 図6中の時刻T1における第2保持部の位置を説明する図である。 図6中の時刻T2における第1保持部の位置を説明する図である。 図6中の時刻T2における第2保持部の位置を説明する図である。 図6中の時刻T3における第1保持部の位置を説明する図である。 図6中の時刻T3における第2保持部の位置を説明する図である。 図6中の時刻T4における第1保持部の位置を説明する図である。 図6中の時刻T4における第2保持部の位置を説明する図である。 本発明に係る溶接ガンの他の実施形態の要部を一部破断して示す側面図である。
 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
 図1は、本発明に係る溶接ガンの一実施形態を示す側面図である。図2は、図1に示す溶接ガンをA方向から見た正面図である。図3は、図1に示す溶接ガンの主要部をB方向から見た平面図である。図4は、図2中のC-C線に沿う断面図である。図5は、図2中のD-D線に沿う断面図である。
 なお、図中に十字の矢印で示す方向は、本明細書における溶接ガン1の方向を示している。D11-D12方向は、溶接ガン1の前後方向を示す。D11方向は溶接ガン1の前方側(先端側ともいう)であり、D12方向は溶接ガン1の後方側(基端側ともいう)である。D21-D22方向は、溶接ガン1の上下方向を示す。D21方向は溶接ガン1の上方側であり、D22方向は溶接ガン1の下方側である。D31-D32方向は、溶接ガン1の幅方向を示す。D31方向は、図1に示す溶接ガン1を基準にした場合の紙面の奥側に向かう方向であり、D32方向は、図1に示す溶接ガン1を基準にした場合の紙面の手前側に向かう方向である。
 図1に示すように、本実施形態の溶接ガン1は、図示上側に配置される可動アーム2と、図示下側に配置される固定アーム3と、を有する。可動アーム2の基端側は、回動機構10と連結されている。これにより、可動アーム2は、固定アーム3に対して、先端側を固定アーム3に対して進退可能に設けられている。この溶接ガン1は、ロボットアーム(図示せず)に取り付けられ、ロボット(図示せず)の動作により、自動車の車体を構成する金属パネル材等のワークWの任意の溶接位置に移動可能に構成される。
 可動アーム2の先端部21には、固定アーム3側に向けて突出する可動電極部22が設けられている。可動電極部22は、先端に電極チップ23を有する。一方、固定アーム3の先端部31には、ワークWに溶接するスタッドボルト等の部品Pを保持するための複数の保持部が支持されている。本実施形態の溶接ガン1は、図1における紙面手前側(図2における右側)に配置される第1保持部4Aと、図1における紙面奥側(図2における左側)に配置される第2保持部4Bとの2つの保持部を有している。本実施形態の溶接ガン1は、これら第1保持部4Aと第2保持部4Bとを固定アーム3側に取り付けているため、ワークWを挟持するに当たり、可動側である可動アーム2の重量を軽くすることができる。このため、可動アーム2を可動させるための回動機構10に設けられるアクチュエータ等を最小限の大きさに抑えることができる。その結果、溶接ガン1の全体を軽量コンパクトにすることができる。
 第1保持部4A及び第2保持部4Bは、いずれも棒状体からなる同一の構成を有する。本実施形態の第1保持部4A及び第2保持部4Bは、ワークWに対して溶接する金属製の部品Pをその先端に保持する機能を有すると共に、部品Pに対して電力を供給する固定電極部としても機能する。即ち、この第1保持部4A及び第2保持部4Bは、可動アーム2が固定アーム3に対して接近する方向に移動した際に、可動アーム2に設けられる可動電極部22の電極チップ23と保持した部品Pとの間でワークWを加圧して挟持する。その状態で、可動電極部22と第1保持部4A及び第2保持部4Bにより構成される固定電極部との間に電流を流すことにより、部品PとワークWとの当接面に発生する抵抗発熱によって、部品Pの当接部(打点)を局所的に溶融させ、部品PをワークWに溶接するものである。
 このように、本実施形態の溶接ガン1の第1保持部4A及び第2保持部4Bは、いずれも部品Pに電力を供給する通電部を兼ねている。部品Pを保持する部材と電力供給する通電部とを個別に設ける必要がないため、溶接ガン1の構造を簡素化でき、溶接ガン1をより軽量コンパクトにすることができる。
 なお、以下において、第1保持部4Aと第2保持部4Bとを区別することなく総称する場合には、単に「保持部4」という。本発明における溶接ガンに設けられる保持部の数は、複数であればよく、2つに制限されない。
 第1保持部4A及び第2保持部4Bは、切替え機構100によって、部品PをワークWに当接させるための「当接可能位置」と、部品Pの装填を受ける「装填可能位置」とに切り替え可能に設けられている。以下、この第1保持部4A及び第2保持部4Bを、「当接可能位置」と「装填可能位置」とに切り替えるための切替え機構100の具体的な構成について説明する。
 第1保持部4A及び第2保持部4Bは、図4及び図5に示すように、個別に設けられた揺動アーム41にそれぞれ固定されている。各揺動アーム41は、保持部4を固定している固定部411と、この固定部411に対して略直交して配置される軸取付け部412とにより、側面視で略L型に形成されている。
 各揺動アーム41の軸取付け部412は、固定アーム3上に配置されるスライドアーム5の先端に保持されている。スライドアーム5は、固定アーム3の先端部31の上側に、固定アーム3の前後方向(D11-D12方向)に沿って配置されている。スライドアーム5の先端側は、図3に示すように、幅方向(D31-D32方向)に3本に分岐することにより、それらの間に各揺動アーム41を挟持するための2つの挟持溝51を有している。各挟持溝51は、固定アーム3の先端側(D11方向)に向けて開放する形状を有する。
 スライドアーム5の先端には、2つの挟持溝51に亘って、幅方向に延びるシャフト52が設けられている。各揺動アーム41の軸取付け部412は、それぞれ挟持溝51内に配置されると共に、シャフト52の外周に嵌合して取り付けられている。これにより、第1保持部4A及び第2保持部4Bは、シャフト52を中心として、固定アーム3の前後方向に互いに独立して回転可能となっている。なお、軸取付け部412の周端面は、シャフト52を中心とする円弧形状に形成されている。
 なお、図1~図5に示す溶接ガン1において、第1保持部4Aは、シャフト52を中心として後方側(D12方向)に回動することにより、固定アーム3に対して略水平に倒伏した姿勢位置にある。また、第2保持部4Bは、シャフト52を中心として前方側(D11方向)に回動することにより、固定アーム3に対して略垂直に起立した姿勢位置にある。図示する第1保持部4Aの姿勢位置は、本発明における「装填可能位置」であり、第2保持部4Bの姿勢位置は、本発明における「当接可能位置」である。
 固定アーム3の上面には、図3~図5に示すように、固定アーム3の幅方向(D31-D32方向)に亘って延びるガイドレール32が設けられている。ガイドレール32には、スライドアーム5の下面側に取り付けられたスライダー53が係合している。また、スライドアーム5の基端側にはブラケット54が取り付けられている。ブラケット54の端部54aは、固定アーム3の上面に設けられたエアシリンダ33のピストンロッド33aと連結されている。エアシリンダ33のピストンロッド33aは、固定アーム3の幅方向(D31-D32方向)に沿って進退移動するように構成される。従って、スライドアーム5は、ブラケット54を介してエアシリンダ33のピストンロッド33aの駆動力を受けることにより、ガイドレール32に沿って、固定アーム3の幅方向にスライド移動可能に構成される。このスライドアーム5のスライド移動に伴って、第1保持部4A及び第2保持部4Bも、固定アーム3の幅方向に沿って一体にスライド移動する。
 なお、スライドアーム5の移動ストロークの両端の停止位置は、図示しないリミットスイッチによって検出され、その検出信号をトリガーとしてエアシリンダ33の稼動及び停止が制御される。図3に示すように、ガイドレール32の両端部の近傍には、ストッパ34がそれぞれ設けられており、スライドアーム5のスライド移動時に、いずれかのストッパ34と当接することにより、移動ストロークが制限されるようになっている。
 また、固定アーム3の上面には、ガイドレール32よりも先端側に、固定アーム3の幅方向に亘る所定の幅を有するテーブル35が設けられている。テーブル35は、平坦な上面を有している。スライドアーム5の先端は、このテーブル35の上方において、第1保持部4A及び第2保持部4Bを回動可能に支持している。
 テーブル35の上面には、カム6が固定されている。カム6は、所定の厚みを有する板状部材によって形成されている。カム6は、テーブル35の上方に配置されるスライドアーム5の下方から上方にかけて、スライドアーム5の先端側を包み込むように湾曲した形状を有している。このカム6は、スライドアーム5の幅方向のスライド移動に連動して、第1保持部4A及び第2保持部4Bを「当接可能位置」又は「装填可能位置」のいずれかに切り替えるためのガイド部材として機能する。
 このカム6の具体的な形状について、図2、図4~図6を参照して更に説明する。図6には、テーブル35上のカム6を正面(図1におけるA方向)から見た様子が示されている。
 カム6は、基板部61と、湾曲板部62と、ガイド板部63と、を一体に有する。基板部61は、平板状に形成され、テーブル35に取り付けられることにより、カム6をテーブル35上に固定している。湾曲板部62は、基板部61の先端側から上方に向けて円弧状に湾曲している。ガイド板部63は、湾曲板部62の上端縁に沿って設けられている。
 更に湾曲板部62及びガイド板部63について説明する。
 湾曲板部62は、シャフト52を中心として、固定アーム3の先端側に凸となる円弧状に湾曲している。湾曲板部62は、図4に示すように、カム6の幅方向の両端部で約180°の円弧形状を有しているのに対し、図5に示すように、カム6の幅方向の中央部では約90°の円弧形状を有している。湾曲板部62は、カム6の幅方向の両端部から中央部にかけて連続して湾曲している。スライドアーム5の先端側、具体的には、スライドアーム5のシャフト52及び各揺動アーム41の軸取付け部412は、図4及び図5に示すように、この湾曲板部62の内側(凹側)に収容されて配置されている。
 ガイド板部63は、一定幅を有する帯板状に形成されている。このガイド板部63は、湾曲板部62の上端縁において、湾曲板部62の円弧形状の径方向の外側に向けて立ち上がるように延びている。具体的には、カム6の幅方向の両端部では、ガイド板部63は、図4に示すように、固定アーム3の上方に向けて略垂直に突出するようにそれぞれ形成されている。一方、カム6の幅方向の中央部では、ガイド板部63は、図5に示すように、固定アーム3の先端側に向けて略水平に突出するように形成されている。
 湾曲板部62は、カム6の幅方向に連続して湾曲しているため、湾曲板部62の上端縁もカム6の幅方向に連続して形成されている。従って、ガイド板部63は、カム6の両端部から中央部にかけて、上向きから横向きに連続して変化するガイド面を形成している。なお、以下、ガイド板部63が両端部においてそれぞれ上向きとなる部位を、「第1の部位」といい、ガイド板部63が中央部において横向きとなる部位を、「第2の部位」という。
 各揺動アーム41の固定部411は、保持部4が「装填可能位置」に配置される倒伏姿勢にあるときに、軸取付け部412に対して固定アーム3の上方に向けて突出し、保持部4が「当接可能位置」に配置される起立姿勢にあるときに、軸取付け部412に対して固定アーム3の先端側に向けて突出するように配置されている。各揺動アーム41の固定部411において、保持部4が固定されている側の反対側には、一対のローラ42が配置されている。
 一対のローラ42は、保持部4が固定されている固定部411の面の反対面に固定されたローラ支持部43に回転可能に支持されている。一対のローラ42の回転軸は、図4に示すように、保持部4が「装填可能位置」にあるときに、固定アーム3の上下方向(D21-D22方向)に沿い、図5に示すように、保持部4が「当接可能位置」にあるときに、固定アーム3の前後方向(D11-D12方向)に沿うように配置されている。
 一対のローラ42は、カム6のガイド板部63を両側から挟んでいる。これにより、保持部4は、一対のローラ42を介してカム6と係合している。これにより、一対のローラ42は、スライドアーム5がガイドレール32に沿って幅方向にスライド移動するのに伴い、ガイド板部63の立ち上り方向の変化に追従して転動する。そして、一対のローラ42がガイド板部63の第1の部位に移動したとき、一対のローラ42の回転軸は、固定アーム3の上下方向に沿うように配置され、揺動アーム41を、シャフト52を中心として後方に回動させる。その結果、保持部4は倒伏姿勢となり、「装填可能位置」に配置される。一方、一対のローラ42が、ガイド板部63の第2の部位に移動したとき、一対のローラ42の回転軸は、固定アーム3の前後方向に沿うように配置され、揺動アーム41を、シャフト52を中心として前方に回動させる。その結果、保持部4は起立姿勢となり、「装填可能位置」に配置される。
 ここで、第1保持部4A及び第2保持部4Bは、固定アーム3の幅方向に並設されているため、第1保持部4A側の一対のローラ42がガイド板部63に対して係合している箇所と、第2保持部4B側の一対のローラ42がガイド板部63に対して係合している箇所とは、カム6の幅方向に異なっている。具体的には、スライドアーム5が移動ストロークの最も手前側(D32方向側)の端部に配置されているとき(図1~図5に示す状態のとき)、第1保持部4A側の一対のローラ42は、ガイド板部63の第1の部位を挟持し(図4参照)、第2保持部4B側の一対のローラ42は、ガイド板部63の第2の部位を挟持している(図5参照)。これにより、第1保持部4Aは「装填可能位置」に配置され、第2保持部4Bは「当接可能位置」に配置されている。
 この状態から、スライドアーム5が移動ストロークの最も奥側(D31方向)に移動すると、第1保持部4A側の一対のローラ42は、ガイド板部63に沿って第1の部位から第2の部位に向けて移動し、第2保持部4B側の一対のローラ42は、ガイド板部63に沿って第2の部位から第1の部位に向けて移動する。そして、スライドアーム5が移動ストロークの奥側の端部に到達すると、第1保持部4A側の一対のローラ42は、ガイド板部63の第2の部位を挟持し、第2保持部4B側の一対のローラ42は、ガイド板部63の第1の部位を挟持する。これにより、第1保持部4Aは「当接可能位置」に切り替えられ、第2保持部4Bは「装填可能位置」に切り替えられる。
 以上のように構成される切替え機構100により、溶接ガン1の第1保持部4Aと第2保持部4Bとは、「装填可能位置」と「当接可能位置」とに切り替え可能とされる。この切り替え動作は、第1保持部4Aと第2保持部4Bとで交互に行われる。従って、図1~図5に示すように、一方の保持部4が「装填可能位置」に切り替えられるとき、他方の保持部4は「当接可能位置」に切り替えられる。この切替え機構100は、カム6によって保持部4の姿勢を切り替える構成であるため、切替えの駆動源は、スライドアーム5を幅方向に移動させるための駆動源(本実施形態ではエアシリンダ33)のみで済み、保持部4を起立又は倒伏させるための専用の駆動源は必要ない。このため、切替え機構100は簡素に構成可能である。
 保持部4は、「装填可能位置」に配置されたときに、先端部4aに部品Pの装填を受ける。具体的には、図1及び図3に示すように、固定アーム3には、保持部4が「装填可能位置」に配置されて倒伏姿勢をとっているときに、先端部4aに部品Pを装填するための一対のマガジン7がそれぞれ配置されている。マガジン7には、ワークWに溶接する複数の部品Pが収納されている。マガジン7内の部品Pは、例えばエア等を用いた供給装置71により、「装填可能位置」に配置された保持部4の先端部4aに一つずつ装填される。
 一方、保持部4には、「当接可能位置」に配置されて先端部4aに保持された部品PをワークWに当接させたときに、可動アーム2の可動電極部22に設けられる電極チップ23との間に、固定アーム3から電力が供給される。具体的には、図4及び図5に示すように、保持部4の基端部4bの側面には、固定アーム3からの電流を保持部4に供給するための側面視略L型の導電板44の一端部44aが固定されている。導電板44は、保持部4の基端部4bから、揺動アーム41の固定部411を越えて保持部4とは反対方向に延びている。導電板44の他端部44bは、固定部411とは反対側のローラ支持部43の端面に固定されている。これにより、ローラ支持部43は、揺動アーム41の固定部411と導電板44の他端部44bとの間で挟持される形となっている。
 導電板44の他端部44bには、ローラ支持部43とは反対面側に、可動側電極板45が固定されている。一方、固定アーム3の上面には、テーブル35よりも先端側に、固定側電極板46が設けられている。固定側電極板46には、固定アーム3から電力が供給されている。図4及び図5に示すように、可動側電極板45と固定側電極板46とは、保持部4が「当接可能位置」に切り替えられ、溶接時に可動アーム2の可動電極部22との間でワークWを挟持することにより加圧力が作用したときに、互いに密着して電気的に接続されるように配置されている。これにより、「当接可能位置」に配置された保持部4の先端部4aの部品Pには、固定アーム3から、固定側電極板46、可動側電極板45、導電板44及び保持部4の基端部4bを経由して、可動アーム2側の電極チップ23との間に電力が供給され、部品Pは抵抗発熱によってワークWに溶接される。これら可動側電極板45及び固定側電極板46は、耐久性及び導電性を良好にする観点から、銅等よりも硬度を有するタングステンにより構成されることが望ましい。
 次に、この溶接ガン1による溶接方法について、図6~図11Bを参照して説明する。
 図6中に示すT1~T4は、本実施形態の溶接ガン1の作業動作時の時刻を示している。図7は、溶接ガン1による作業工程を説明する工程図である。図8A~図11Bは、図6中の各時刻における第1保持部及び第2保持部の位置を説明する図である。図8A~図11Bでは、説明の理解を容易にするため、切替え機構100の要部のみを模式的に示している。
 なお、図6中のT1~T4で示される位置は、その時刻における第1保持部4A及び第2保持部4Bのカム6に対するそれぞれの位置(一対のローラ42がカム6のガイド板部63を挟持する位置)を示している。図6では、第1保持部4Aと第2保持部4Bとの時刻を区別するため、第2保持部4Bの時刻のみを括弧付きで示している。
 先ず、ロボットは溶接ステップを実行する。このとき、溶接ガン1は、図示しないロボットにより移動され、ワークWの所定の打点位置(溶接位置)に配置されている。
 この溶接ステップにおいて、時刻T1では、第1保持部4Aの一対のローラ42は、カム6の幅方向の端部に配置されるガイド板部63の第1の位置を挟持する。これにより、第1保持部4Aは、図8Aに示すように、後方に倒伏した「装填可能位置」に配置される。このとき、第1保持部4Aの先端部4aには、マガジン7から一つの部品P(第1の部品)が供給されて保持される(第1装填ステップ)。
 また、同じく時刻T1では、第2保持部4Bの一対のローラ42は、カム6の幅方向の中央部に配置されるガイド板部63の第2の位置を挟持する。これにより、第2保持部4Bは、図8Bに示すように、起立した「当接可能位置」に配置される。このとき、第2保持部4Bの先端部4aには、既にマガジン7から供給された一つの部品P(第2の部品)が保持されている。この状態で、溶接ガン1は、可動アーム2の可動電極部22と、固定アーム3の第2保持部4BとでワークWを挟持する。第2保持部4Bが起立することにより、第2保持部4Bの可動側電極板45と固定アーム3の固定側電極板46とが密着し、図8B中の矢印で示す通電経路のように、固定アーム3側から第2保持部4Bの部品Pに電力が供給される。これにより、部品Pが抵抗発熱によってワークWに溶接される(第2溶接ステップ)。
 この溶接ステップにおいて、第1装填ステップは、第2溶接ステップと重なる時刻において実行される。具体的には、図7に示すように、本実施形態において第1保持部4Aに部品Pを装填する第1装填ステップは、第2保持部4Bに保持される部品PをワークWに溶接する第2溶接ステップの中のみ、即ち、第2溶接ステップの始端から終端までの間で実行される。
 なお、図8A~図11Bに符号101で示す部位は、切替え機構100における絶縁体の部位を示している。これにより、固定アーム3からの電力は、固定側電極板46、可動側電極板45及び導電板44のみを経由して、保持部4に供給されるようになっている。
 第2保持部4Bにより第2溶接ステップが実行された後、ロボットは、溶接ガン1をワークWに対する次の打点位置(溶接位置)まで移動させる移動ステップを実行する。
 この移動ステップでは、溶接ガン1が移動する間に、切替え機構100によって第1保持部4A及び第2保持部4Bの位置の切替えが行われる(第1切替ステップ)。即ち、第1切替ステップでは、第1保持部4A及び第2保持部4Bの位置を切り替えるために、スライドアーム5が幅方向(D31方向)に移動し、これに伴い、一対のローラ42がカム6のガイド板部63を挟持する位置も、T1時の位置からT2時の位置へと変化する。
 時刻T2では、第1保持部4Aの一対のローラ42は、カム6のガイド板部63における第1の位置から第2の位置に向かう移動の途中にあり、第1の位置と第2の位置とのほぼ中間の位置を挟持する。これにより、第1保持部4Aは、図9Aに示すように、倒伏姿勢から当接可能位置に向けて起立姿勢になるために前方に回動する。この第1保持部4Aの先端部4aには、第1装填ステップで供給された部品P(第1の部品)が保持されている。
 同じく時刻T2では、第2保持部4Bの一対のローラ42は、カム6のガイド板部63における第2の位置から第1の位置に向かう移動の途中にあり、第2の位置と第1の位置のほぼ中間の位置を挟持する。これにより、溶接を終えた第2保持部4Bは、図9Bに示すように、起立姿勢から装填可能位置に向けて倒伏姿勢になるために後方に回動する。
 この第1切替ステップは、移動ステップと重なる時刻において行われる。即ち、第1切替ステップは、溶接ガン1がワークWに対する次の打点位置まで移動する時刻と重なる時刻において実行される。本実施形態では、第1切替ステップは、移動ステップの始端から終端までの間に完全に重なる時刻で実行されるようになっている。
 次いで、スライドアーム5が更に幅方向(D31方向)に移動し、第1保持部4A及び第2保持部4Bが時刻T3の位置まで移動したら、ロボットは、再び溶接ステップを実行する。
 この溶接ステップでは、時刻T3において、第1保持部4Aの一対のローラ42は、カム6の幅方向の中央部に配置されるガイド板部63の第2の位置を挟持する。これにより、第1保持部4Aは、図10Aに示すように、起立した「当接可能位置」に配置される。このとき、第1保持部4Aの先端部4aには、既にマガジン7から供給された一つの部品P(第1の部品)が保持されている。この状態で、溶接ガン1は、可動アーム2の可動電極部22と、固定アーム3の第1保持部4AとでワークWを挟持する。第1保持部4Aが起立することにより、第1保持部4Aの可動側電極板45と固定アーム3の固定側電極板46とが密着し、図10A中の矢印で示す通電経路のように、固定アーム3側から第1保持部4Aの部品Pに電力が供給される。これにより、部品Pが抵抗発熱によってワークWに溶接される(第1溶接ステップ)。
 同じく時刻T3では、第2保持部4Bの一対のローラ42は、カム6の幅方向の端部に配置されるガイド板部63の第1の位置を挟持する。これにより、第2保持部4Bは、図10Bに示すように、後方に倒伏した「装填可能位置」に配置される。このとき、第2保持部4Bの先端部4aには、マガジン7から一つの部品P(第2の部品)が新たに供給されて保持される(第2装填ステップ)。
 この溶接ステップにおいて、第2装填ステップは、第1溶接ステップと重なる時刻で実行される。具体的には、図7に示すように、本実施形態において第2保持部4Bに部品Pを装填する第2装填ステップは、第1保持部4Aに保持される部品PをワークWに溶接する第1溶接ステップの中のみ、即ち、第1溶接ステップの始端から終端までの間で実行される。
 第1保持部4Aにより第1溶接ステップが実行された後、ロボットは、溶接ガン1をワークWに対する更に次の打点位置(溶接位置)まで移動させる移動ステップを再び実行する。
 この移動ステップでは、溶接ガン1が移動する間に、切替え機構100によって再び第1保持部4A及び第2保持部4Bの位置の切替えが行われる(第2切替ステップ)。即ち、第2切替ステップでは、第1保持部4A及び第2保持部4Bの位置を切り替えるために、スライドアーム5が第1切替ステップの時とは逆方向(D32方向)に移動し、これに伴い、一対のローラ42がカム6のガイド板部63を挟持する位置も、T3時の位置からT4時の位置へと変化する。
 時刻T4では、第1保持部4Aの一対のローラ42は、カム6のガイド板部63における第2の位置から第1の位置に向かう移動の途中にあり、第2の位置と第1の位置とのほぼ中間の位置を挟持する。これにより、溶接を終えた第1保持部4Aは、図11Aに示すように、起立姿勢から装填可能位置に向けて倒伏姿勢になるために後方に回動する。
 同じく時刻T4では、第2保持部4Bの一対のローラ42は、カム6のガイド板部63における第1の位置から第2の位置に向かう移動の途中にあり、第1の位置と第2の位置のほぼ中間の位置を挟持する。これにより、部品P(第2の部品)を保持した第2保持部4Bは、図11Bに示すように、倒伏姿勢から当接可能位置に向けて起立姿勢になるために前方に回動する。
 この第2切替ステップも、移動ステップと重なる時刻において行われる。即ち、第2切替ステップは、溶接ガン1がワークWに対する次の打点位置まで移動する時刻と重なる時刻において実行される。本実施形態では、第2切替ステップも、移動ステップの始端から終端までの間に完全に重なる時刻で実行されるようになっている。
 次いで、スライドアーム5が更に幅方向(D32方向)に移動し、第1保持部4A及び第2保持部4Bが再び時刻T1の位置まで移動したら、ロボットは、更に溶接ステップを実行する。図示しないが、この溶接ステップでは、「装填可能位置」に配置される第1保持部4Aの先端部4aに、マガジン7から新たな部品P(第3の部品)が供給されると共に、「当接可能位置」に配置される第2保持部4Bの先端部4aの部品P(第2の部品)が、ワークWの更に次の打点位置に溶接される。以後、スライドアーム5が同様に幅方向にスライド移動することにより、溶接ガン1は、第2溶接ステップ/第1装填ステップ→第1切替ステップ→第1溶接ステップ/第2装填ステップ→第2切替ステップを順次繰り返していく。そして、これに伴い、第1保持部4A及び第2保持部4Bは、T1の位置→T4の位置の往復移動を繰り返し、「当接可能位置」と「装填可能位置」とに交互に切り替えられる。
 このように、溶接ガン1及びこれを用いた溶接方法によれば、複数の保持部4のうちのいずれか一方の保持部4によってワークWに部品Pを溶接している間に、いずれか他方の保持部4に部品Pを供給することができるので、部品Pの装填完了までの待ち時間を短くすることができ、タクトタイムを短縮することができる。
 本実施形態の溶接方法において、第1装填ステップ及び第2装填ステップは、それぞれ第1溶接ステップ及び第2溶接ステップの中のみで行われるようにしているので、次の移動ステップ中に部品Pの装填作業が行われることがない。このため、移動中の加速度変化等による部品Pの装填不良等を回避することができる。
 また、本実施形態の溶接方法において、第1切替ステップ及び第2切替ステップは、移動ステップと重なる時刻において行われるようにしているので、保持部4の位置は、溶接ガン1の移動中に切り替えられ、溶接ガン1の移動が終了した後、即ち、溶接ガン1が打点位置に移動した後に保持部4の位置を切り替える作業を行うことがない。このため、保持部4の位置の切り替えのための待ち時間を短縮することができ、タクトタイムを更に短縮可能である。
 更に、本実施形態の溶接方法において、この第1切替ステップ及び第2切替ステップは、移動ステップ中のみで行われ、移動ステップと完全に重なる時刻で実行されるので、溶接ステップや装填ステップ中に保持部4の位置の切り替えが行われることはない。このため、部品Pの溶接不良や部品Pの装填不良を回避することができる。
 図12は、本発明に係る溶接ガンの他の実施形態の要部を一部破断して示す側面図である。図1~図5に示した実施形態の溶接ガン1と同一符号の部位は同一構成の部位であるため、それらの詳細な説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。
 本実施形態の溶接ガン1Aの切替え機構100Aは、図12に示すように、第1保持部4Aと第2保持部4Bとが共通の基台部47に取り付けられている。
 基台部47は、略円錐形に形成されており、その円錐面に、第1保持部4Aと第2保持部4Bとを固定している。第1保持部4Aと第2保持部4Bは、基台部47に略直交するように配置されて互いに異なる方向に突出するように固定されている。図12では、第1保持部4Aは、後方に倒伏した姿勢となる「装填可能位置」に配置され、第2保持部4Bは、上方に起立した姿勢となる「当接可能位置」に配置されている。
 基台部47の軸部48は、固定アーム3の先端部31に回転可能に取り付けられている。軸部48は、図示しない駆動機構と連結されている。これにより、基台部47が、駆動機構によって、所定の回転角度範囲で回転駆動するようになっている。従って、この溶接ガン1Aは、基台部47を所定の回転角度範囲で回転させることにより、第1保持部4Aの位置と第2保持部4Bの位置を、上記溶接ガン1と同様に、「当接可能位置」と「装填可能位置」との間で切り替えることができる。
 この溶接ガン1Aの切替え機構100Aは、基台部47の軸部48の回転機構を設けるだけで、第1保持部4Aの位置と第2保持部4Bの位置とを切り替えることができるため、切替え機構の構成をより簡素化することができる。その結果、溶接ガンをより軽量コンパクトにすることが可能である。
 以上説明した溶接ガン1、1Aは、部品を保持する保持部が固定電極部を兼用しているが、部品を保持する保持部は、固定電極部と別体に構成されていてもよい。この場合、部品を溶接する際には、例えば、保持部が部品を固定電極部の先端部まで移動させ、部品を固定電極部とワークとの間に挟持させるように構成することができる。
 1、1A 溶接ガン
 3 固定アーム
 31 (固定アームの)先端部
 4A 第1保持部
 4B 第2保持部
 23 電極チップ
 P 部品
 W ワーク

Claims (7)

  1.  部品を順番にワークに抵抗溶接するための溶接ガンであって、
     前記溶接ガンは、前記部品を保持する第1保持部と第2保持部とを有し、
     前記第1保持部と前記第2保持部は、前記部品を前記ワークに当接させるための当接可能位置と、前記部品の装填を受ける装填可能位置とにそれぞれ切り替え可能であり、
     前記第1保持部が前記当接可能位置にあるときに、前記第2保持部は前記装填可能位置にあり、前記第2保持部が前記当接可能位置にあるときに、前記第1保持部は前記装填可能位置にあるように切り替え可能とされる、溶接ガン。
  2.  前記第1保持部及び前記第2保持部は、いずれも前記部品に電力を供給する通電部を兼ねている、請求項1に記載の溶接ガン。
  3.  前記溶接ガンは、前記ワークを、電極チップと、前記第1保持部及び前記第2保持部によって保持される前記部品とによって挟持することで、前記ワークと前記部品とを抵抗溶接するものであって、
     前記電極チップは、前記第1保持部及び前記第2保持部に対して、それぞれ進退可能に前記溶接ガンに支持されると共に、
     前記第1保持部及び前記第2保持部は、前記溶接ガンに備わる固定アームの先端部に支持される、請求項1又は2に記載の溶接ガン。
  4.  部品の保持部を複数備える溶接ガンを用いて前記部品を順番にワークに抵抗溶接する方法であって、
     第1の部品を第1保持部に装填する第1装填ステップと、
     前記第1装填ステップの後であって、前記第1保持部を、前記第1の部品を前記第1保持部によって前記ワークに当接可能となる位置に切り替える動作と、第2保持部を、次の打点に溶接される第2の部品を前記第2保持部に装填可能な位置に切り替える動作とを含む第1切替ステップと、
     前記第1切替ステップの後に、前記第1の部品を前記第1保持部によって前記ワークに当接させて溶接する第1溶接ステップと、
     前記第1溶接ステップの後に、前記溶接ガンを次の打点位置に移動させる移動ステップと、
     前記第2の部品を前記第2保持部に装填する第2装填ステップと、
     前記第2装填ステップの後であって、前記第2保持部を、前記第2の部品を前記第2保持部によって前記ワークに当接可能な位置に切り替える動作と、前記第1保持部を、更に次の打点に溶接される第3の部品を前記第1保持部に装填可能な位置に切り替える動作とを含む第2切替ステップと、
     前記第2切替ステップ後に、前記第2装填ステップによって前記第2保持部に装填された前記第2の部品を、前記第2保持部によって前記ワークに当接させて溶接する第2溶接ステップと、を有し、
     前記第2装填ステップは、前記第1溶接ステップと重なる時刻において行われる、溶接方法。
  5.  前記第2装填ステップは、前記第1溶接ステップ中のみで行われる、請求項4に記載の溶接方法。
  6.  前記第2切替ステップは、前記移動ステップと重なる時刻において行われる、請求項4又は5に記載の溶接方法。
  7.  前記第2切替ステップは、前記移動ステップ中のみで行われる、請求項6に記載の溶接方法。
     
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