スポット溶接装置
【課題】ワークを撓ませることなく電極チップの加圧力を変化させる。
【解決手段】溶接ガン本体には、電極チップ１４を備えるガンアーム１５と、電極チップ１６を備えるガンアーム１７とが設けられる。ガンアーム１５，１７を駆動するボールネジ３０，３２は、フローティングクラッチ４０を介して連結される。フローティングクラッチ４０は、ボールネジ３０，３２の相対回転を禁止するロック状態と、ボールネジ３０，３２の相対回転を所定角度内で許容する解除状態に切り換えられる。また、溶接ガン本体には副加圧プレート１８が固定される。スポット溶接時には、フローティングクラッチ４０を解除状態にし、副加圧プレート１８がワーク表面に押し付けられる。このとき、ボールネジ３２のボールネジ３０に対する相対回転が許容され(矢印Ｂ１)、電極チップ１６は主加圧力を引き下げる方向に微小ストロークで上昇する(矢印Ｂ２)。
【解決手段】溶接ガン本体には、電極チップ１４を備えるガンアーム１５と、電極チップ１６を備えるガンアーム１７とが設けられる。ガンアーム１５，１７を駆動するボールネジ３０，３２は、フローティングクラッチ４０を介して連結される。フローティングクラッチ４０は、ボールネジ３０，３２の相対回転を禁止するロック状態と、ボールネジ３０，３２の相対回転を所定角度内で許容する解除状態に切り換えられる。また、溶接ガン本体には副加圧プレート１８が固定される。スポット溶接時には、フローティングクラッチ４０を解除状態にし、副加圧プレート１８がワーク表面に押し付けられる。このとき、ボールネジ３２のボールネジ３０に対する相対回転が許容され(矢印Ｂ１)、電極チップ１６は主加圧力を引き下げる方向に微小ストロークで上昇する(矢印Ｂ２)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚のパネルからなるワークを溶接するスポット溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車体組立ラインにおいては、様々なパネルを組み合わせてスポット溶接を施すことにより、自動車車体が製造されている。溶接ロボットには一対のアーム部材を備えた溶接ガンが装着されており、溶接ガンから伸びるアーム部材の先端には電極チップが取り付けられている。そして、一対の電極チップによってパネルを加圧しながら短時間に大電流を流すことにより、抵抗発熱によってパネルを溶接することが可能となっている。
【０００３】
ところで、自動車車体等においては、板厚の異なる３枚以上のパネルが重ねられる構造も多く、このような構造のワークに対して溶接品質を確保しつつスポット溶接を施すことが困難であった。すなわち、薄板のパネルは厚板のパネルに比べて変形し易いことから、一対の電極チップによってワークを単に加圧した場合には、薄板と厚板との間(以下、薄板側という)の接触面積が厚板と厚板との間(以下、厚板側という)の接触面積に比べて増大することから、薄板側の抵抗が厚板側の抵抗に比べて低下する。この結果、薄板側の発熱量が厚板側の発熱量に比べて低下し、ナゲットが厚板側に偏って生成されることから、良好な溶接品質を得ることが困難となっていた。
【０００４】
そこで、一対の電極チップによってワークを加圧した後に、溶接ガンを薄板側に移動させるスポット溶接方法が提案されている(例えば、特許文献１参照)。溶接ガンを薄板側に移動させることにより、厚板側が凹むようにワークを撓ませることができ、薄板側の加圧力を厚板側の加圧力よりも撓み反力分だけ小さくすることが可能となる。このように、薄板側の加圧力を低下させることにより、薄板側の接触面積を減少させて抵抗を増大させることができ、薄板側の発熱量を増大させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５１４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のスポット溶接方法は、溶接ガンを移動させてワークを撓ませることにより、薄板側の加圧力を撓み反力分だけ小さくする方法である。すなわち、パネルを変形させて撓み反力を発生させる必要があるため、高剛性のパネル(例えば、高張力鋼鈑)を前提とした溶接方法であり、十分な撓み反力が得られない低剛性のパネルに適用することは困難であった。さらに、ワークを撓ませて加圧力を調整することから、ワーク表面に対して電極チップを垂直に突き当てることが不可能であり、スパッタや圧痕不良を発生させてしまうおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、ワークを撓ませることなく電極チップの加圧力を変化させて溶接品質を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のスポット溶接装置は、複数枚のパネルからなるワークを溶接するスポット溶接装置であって、先端に第１電極チップを備え、前記ワークの一方面に前記第１電極チップを接触させる溶接位置と前記一方面から前記第１電極チップを退避させる退避位置とに作動する第１アーム部材と、先端に第２電極チップを備え、前記ワークの他方面に前記第２電極チップを接触させる溶接位置と前記他方面から前記第２電極チップを退避させる退避位置とに作動する第２アーム部材と、前記第１アーム部材にネジ結合されるとともにアクチュエータに回転駆動され、前記第１アーム部材を溶接位置と退避位置とに作動させる第１ネジ軸と、前記第２アーム部材にネジ結合されるとともに、同軸上の前記第１ネジ軸に対して所定角度内で相対回転自在に連結され、前記第２アーム部材を溶接位置と退避位置とに作動させる第２ネジ軸と、前記ワークの他方面に押し付けられる加圧部材とを有し、前記加圧部材を前記ワークの他方面に押し付け、前記第１ネジ軸に対して前記第２ネジ軸を相対回転させることにより、前記第１電極チップの加圧力よりも前記第２電極チップの加圧力を低下させることを特徴とする。
【０００９】
本発明のスポット溶接装置は、前記第１ネジ軸を一方向に回転駆動することにより、前記第１および第２アーム部材は溶接位置に向けて互いに近づく一方、前記第１ネジ軸を他方向に回転駆動することにより、前記第１および第２アーム部材は退避位置に向けて互いに離れることを特徴とする。
【００１０】
本発明のスポット溶接装置は、前記第１ネジ軸と前記第２ネジ軸との間に設けられ、前記第１ネジ軸と前記第２ネジ軸との相対回転を禁止するロック状態と、前記第１ネジ軸と前記第２ネジ軸との相対回転を許容する解除状態とに作動する連結機構を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明のスポット溶接装置は、前記加圧部材は、前記第１および第２アーム部材が設けられる溶接ガン本体に固定され、前記溶接ガン本体を移動させて前記ワークの他方面に押し付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加圧部材をワークの他方面に押し付けるようにしたので、ワークの一方面に付与される第１電極チップの加圧力よりも、ワークの他方面に付与される第２電極チップの加圧力を低下させることが可能となる。これにより、溶接品質を向上させることが可能となる。しかも、第１ネジ軸に対して第２ネジ軸を相対回転させるようにしたので、ワークを撓ませることなく第２電極チップの加圧力を低下させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態であるスポット溶接装置としてのスポット溶接ガンを示す概略図である。
【図２】スポット溶接ガンの使用状態を示す説明図である。
【図３】(ａ)および(ｂ)はフローティングクラッチの内部構造および作動状態を示す説明図である。
【図４】(ａ)〜(ｃ)はスポット溶接の手順を示す説明図である。
【図５】電極チップおよび副加圧プレートによるワークの加圧状態を示す説明図である。
【図６】(ａ)および(ｂ)は副加圧プレートの加圧作動時におけるフローティングクラッチの作動状態を示す説明図である。
【図７】(ａ)〜(ｃ)はスポット溶接の手順を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。図１は本発明の一実施の形態であるスポット溶接装置としてのスポット溶接ガン１０を示す概略図である。また、図２はスポット溶接ガン１０の使用状態を示す説明図である。図１および図２に示すように、スポット溶接ガン１０は、溶接ロボット１１のロボットアーム１２に固定される溶接ガン本体１３を備えている。この溶接ガン本体１３には、先端に第１電極チップ１４を備えるガンアーム(第１アーム部材)１５と、先端に第２電極チップ１６を備えるガンアーム(第２アーム部材)１７とが移動自在に設けられている。ガンアーム１５，１７の電極チップ１４，１６は、互いに対向するように同軸上に配置されている。また、溶接ガン本体１３には副加圧プレート(加圧部材)１８が固定されている。なお、副加圧プレート１８を上方から示した図１の部分平面図に示すように、副加圧プレート１８の先端には電極チップ１６との干渉を避ける切り欠き１８ａが形成されている。さらに、溶接ガン本体１３には、ガンアーム１５，１７を駆動するサーボモータ(アクチュエータ)１９が設けられている。さらに、溶接ガン本体１３には、スポット溶接時の高圧電流を生成する図示しないトランスが設けられている。なお、図示するスポット溶接ガン１０は、ガンアーム１５，１７を平行移動させるようにした直動Ｘガンである。
【００１５】
図２に示すように、溶接ロボット１１の近傍には、コンピュータ等が組み込まれた溶接制御盤２０が設置されている。溶接ロボット１１には、予め教示された打点位置情報がケーブル２１を介して送信されており、溶接ロボット１１は、スポット溶接ガン１０を所定の打点位置に向けて移動させる。また、スポット溶接ガン１０には、打点毎に設定された溶接条件情報(加圧時間、通電時間、保持時間、通電電流等)がケーブル２２を介して送信されており、スポット溶接ガン１０は、溶接条件に沿ってスポット溶接を実行する。後述するように、スポット溶接時には、電極チップ１４，１６間にワークＷが挟まれて加圧されるとともに、副加圧プレート１８によってワーク表面が加圧される。なお、スポット溶接の手順については、スポット溶接ガン１０の内部構造を説明した後に改めて説明する。
【００１６】
図１に示すように、溶接ガン本体１３にはボールネジ(第１ネジ軸)３０が設けられており、ボールネジ３０にはガンアーム１５のボールナット３１がネジ結合されている。また、溶接ガン本体１３にはボールネジ(第２ネジ軸)３２が設けられており、ボールネジ３２にはガンアーム１７のボールナット３３がネジ結合されている。なお、ネジ結合とは、ボールネジ３０，３２とボールナット３１，３３とが回転自在に噛み合う状態を意味している。また、ガンアーム１５，１７の基端部にはスライダ３４，３５が設けられており、スライダ３４，３５は直線状に伸びるガイドレール３６に摺動自在に装着されている。さらに、ボールネジ３０とボールネジ３２とは同軸上に配置されており、ボールネジ３０とボールネジ３２との間にはフローティングクラッチ(連結機構)４０が設けられている。すなわち、対向するボールネジ３０とボールネジ３２とは、フローティングクラッチ４０を介して連結されている。
【００１７】
ここで、図３(ａ)および(ｂ)はフローティングクラッチ４０の内部構造および作動状態を示す説明図である。なお、図３(ａ)および(ｂ)には、フローティングクラッチ４０の部分断面図と、ボールネジ３０側からの底面図とが示されている。図３(ａ)に示すように、フローティングクラッチ４０は、ボールネジ３０に固定される駆動ドラム４１と、ボールネジ３２に固定される従動ハブ４２とを備えている。駆動ドラム４１には複数枚の駆動ディスク４３ａが取り付けられており、従動ハブ４２には複数枚の従動ディスク４３ｂが取り付けられている。駆動ディスク４３ａおよび従動ディスク４３ｂは、交互に重なってディスク群４３を構成している。ディスク群４３の一端側には磁力を発生させる電磁石４４が配置され、ディスク群４３の他端側には磁力で吸引されるプレッシャプレート４５が配置されている。すなわち、フローティングクラッチ４０は、電磁摩擦クラッチとして機能している。図３(ａ)に示すように、電磁石４４に対する通電遮断によってフローティングクラッチ４０を解放することが可能となり、図３(ｂ)に示すように、電磁石４４に対する通電によってフローティングクラッチ４０を締結することが可能となる。
【００１８】
また、図３(ａ)に示すように、駆動ドラム４１の円板部４６には、周方向に所定間隔を空けて配置される複数の係合長孔４７が形成されている。従動ハブ４２の円板部４８には、駆動ドラム４１に向けて伸びる複数の係合爪４９が形成されている。また、係合長孔４７には係合爪４９の先端部が収容されており、係合爪４９の先端部は一対のバネ部材５０の間に保持されている。このように、駆動ドラム４１と従動ハブ４２とは機械的に連結されており、フローティングクラッチ４０を解放した場合であっても、駆動ドラム４１と従動ハブ４２との相対回転は所定角度内に制限されている。すなわち、図３(ａ)に示すように、係合長孔４７の長手寸法に応じて規定される角度Ｘ内に、駆動ドラム４１と従動ハブ４２との相対回転は制限されることになる。これにより、電磁石４４に対する通電遮断によってディスク群４３の係合を解くことにより、フローティングクラッチ４０は、ボールネジ３０とボールネジ３２との相対回転を所定角度内で許容する解除状態に切り換えられる。また、電磁石４４に対する通電によってディスク群４３を係合させることにより、フローティングクラッチ４０は、ボールネジ３０とボールネジ３２との相対回転を禁止するロック状態に切り換えられる。
【００１９】
また、図１に示すように、フローティングクラッチ４０の駆動ドラム４１の外周面には、サーボモータ１９の駆動ギヤ５１に噛み合う従動ギヤ５２が形成されている。これにより、サーボモータ１９からボールネジ３０に対し、駆動ドラム４１から直に駆動力が伝達される一方、サーボモータ１９からボールネジ３２に対し、フローティングクラッチ４０を介して駆動力が伝達されることになる。サーボモータ１９を駆動してボールネジ３０，３２を矢印Ａ１方向に回転させると、ガンアーム１５，１７はガイドレール３６に沿いながら溶接位置に向けて矢印Ａ１方向に移動する。一方、サーボモータ１９を駆動してボールネジ３０，３２を矢印Ａ２方向に回転させると、ガンアーム１５，１７はガイドレール３６に沿いながら退避位置に向けて矢印Ａ２方向に移動する。なお、ボールネジ３０とボールネジ３２とのネジ溝は、互いに逆向きとなるように形成されている。また、副加圧プレート１８は、溶接ガン本体１３に固定されることから、ロボットアーム１２に連動して溶接ガン本体１３と共に移動することになる。
【００２０】
続いて、スポット溶接の手順について説明する。図４(ａ)〜(ｃ)はスポット溶接の手順を示す説明図である。図４(ａ)に示すように、溶接対象であるワークＷは、３枚のパネルＰ１〜Ｐ３によって構成されている。上方に配置されるパネルＰ３は、下方に配置されるパネルＰ１や中央に配置されるパネルＰ２よりも板厚が薄く形成されている。また、薄板となるパネルＰ３は、厚板となるパネルＰ１，Ｐ２よりも剛性が低くなっている。以下の説明においては、発明の理解を容易にするため、パネルＰ１を厚板Ｐ１、パネルＰ２を厚板Ｐ２、パネルＰ３を薄板Ｐ３と記載する。なお、厚板Ｐ１，Ｐ２は、同じ寸法の板厚であっても良く、異なる寸法の板厚であっても良い。
【００２１】
また、ワークＷは図示しないクランプ装置によって治具上に固定されている。このワークＷに対してスポット溶接を施すため、図４(ａ)に示すように、ガンアーム１５，１７が互いに離れる方向に移動し、電極チップ１４，１６間に所定の隙間が設けられる。すなわち、ガンアーム１５，１７は、電極チップ１４，１６がワーク表面から離れる退避位置に動作している。そして、電極チップ１４，１６間にワークＷを挟み込むように、ロボットアーム１２はスポット溶接ガン１０を移動させる。このとき、溶接ガン本体１３は、副加圧プレート１８が薄板Ｐ３の表面に軽く接触する位置に移動している。
【００２２】
続いて、フローティングクラッチ４０をロック状態に保持してサーボモータ１９を駆動することにより、図４(ｂ)に示すように、ガンアーム１５，１７は互いに近づけられる。すなわち、ガンアーム１５は、電極チップ１４が厚板Ｐ１の表面(ワークＷの一方面)に接触する溶接位置まで移動する。同様に、ガンアーム１７は、電極チップ１６が薄板Ｐ３の表面(ワークＷの他方面)に接触する溶接位置まで移動する。これにより、ワークＷの打点位置には、電極チップ１４から主加圧力(加圧力)ＦＬが加えられた状態となり、電極チップ１６から主加圧力(加圧力)ＦＵが加えられた状態となる。このとき、フローティングクラッチ４０はロック状態であるため、電極チップ１４，１６は同じ推力でワークＷに突き当てられている。次いで、フローティングクラッチ４０が解除状態に切り換えられ、ロボットアーム１２から溶接ガン本体１３に対して下方に推力が加えられる。すなわち、図４(ｃ)に示すように、溶接ガン本体１３に固定される副加圧プレート１８が、薄板Ｐ３の表面(ワークＷの他方面)に押し付けられる。これにより、ワークＷの打点位置の周囲には、副加圧プレート１８から副加圧力Ｆαが加えられた状態となる。
【００２３】
このように、電極チップ１４，１６によってワークＷの打点位置が主加圧力ＦＵ，ＦＬで加圧されるとともに、副加圧プレート１８によってワークＷの打点位置の周囲が副加圧力Ｆαで加圧された状態となる。そして、この加圧状態のもとで、電極チップ１４，１６間には短時間に大電流が流され、パネルＰ１〜Ｐ３を接合するナゲットが形成される。このようなスポット溶接が完了すると、図４(ａ)に示すように、再びガンアーム１５，１７は退避位置に移動し、続く打点位置に向けてロボットアーム１２はスポット溶接ガン１０を移動させる。なお、副加圧プレート１８は、先端の加圧ピース１８ｂとこれを支持するプレート本体１８ｃとによって構成されており、加圧ピース１８ｂとプレート本体１８ｃとの間は絶縁された状態となっている。
【００２４】
ここで、図５は電極チップ１４，１６および副加圧プレート１８によるワークＷの加圧状態を示す説明図である。図５に示すように、電極チップ１４から厚板Ｐ１の打点位置には主加圧力ＦＬが付与され、電極チップ１６から薄板Ｐ３の打点位置には主加圧力ＦＵが付与される。さらに、副加圧プレート１８から薄板Ｐ３の打点位置の周囲には副加圧力Ｆαが付与される。このとき、電極チップ１４から厚板Ｐ１に付与される主加圧力ＦＬは、薄板Ｐ３に対して電極チップ１６から付与される主加圧力ＦＵと副加圧プレート１８から付与される副加圧力Ｆαとの総和となる(ＦＬ＝ＦＵ＋Ｆα)。すなわち、薄板Ｐ３に対して電極チップ１６から付与される主加圧力ＦＵは、厚板Ｐ１に対して電極チップ１４から付与される主加圧力ＦＬに比べて小さくなる。
【００２５】
前述したように、電極チップ１４，１６によってワークＷを挟む際には、電極チップ１４，１６は同じ推力でワークＷに突き当てられる。すなわち、電極チップ１４，１６によってワークＷを挟む際には、主加圧力ＦＵと主加圧力ＦＬとが一致した状態となっている。この状態から、ワークＷを撓ませることなく主加圧力ＦＵを引き下げるためには、ワーク表面から電極チップ１６を微小なストロークで上方に逃がす必要がある。ここで、図６(ａ)および(ｂ)は副加圧プレート１８の加圧作動時におけるフローティングクラッチ４０の作動状態を示す説明図である。なお、図６(ｂ)にはボールネジ３０側からのフローティングクラッチ４０が示されている。図６(ａ)に示すように、フローティングクラッチ４０が解除状態であることから、ボールネジ３０に対してボールネジ３２は相対回転が可能な状態となっている。ここで、図６(ａ)および(ｂ)に示すように、ワークＷに副加圧力Ｆαが付与され、主加圧力ＦＵと副加圧力Ｆαとの総和が主加圧力ＦＬと釣り合うように主加圧力ＦＵが減少しようとすると、この主加圧力ＦＵの減少を許容するように、ボールネジ３２がボールネジ３０に対して矢印Ｂ１方向に回転する。すなわち、従動ハブ４２は、一方のバネ部材５０を縮めながら、駆動ドラム４１に対して矢印Ｂ１方向に角度Ｘ１で回転する。これにより、ガンアーム１７および電極チップ１６が、矢印Ｂ２方向に微小なストロークで上昇し、その結果、主加圧力ＦＵが引き下げられることになる。なお、駆動ドラム４１に対する従動ハブ４２の回転により、電極チップ１６が矢印Ｂ２方向に上昇する際のストロークは、電極チップ１６がワーク表面から離れることのない微小なストロークとなっている。
【００２６】
ところで、スポット溶接を実施する際に、主加圧力ＦＵと主加圧力ＦＬとが同じ大きさであったとすると、薄板Ｐ３は厚板Ｐ１，Ｐ２に比べて変形し易いことから、薄板Ｐ３と厚板Ｐ２との接合部αにおける接触面積が、厚板Ｐ１と厚板Ｐ２との接合部βにおける接触面積に比べて増大することになる。すなわち、薄板Ｐ３側の接合部αの抵抗が厚板Ｐ１側の接合部βの抵抗に比べて低下することから、接合部αの発熱量が接合部βの発熱量に比べて低下し、ナゲットが厚板Ｐ１側に偏ることから良好な溶接品質を得ることが困難であった。これに対し、本発明のスポット溶接ガン１０を用いた場合には、主加圧力ＦＵを主加圧力ＦＬよりも引き下げることができるため、薄板Ｐ３側の接合部αの接触面積を減少させることが可能となる。これにより、薄板Ｐ３側の接合部αの抵抗を増加させるとともに、接合部αの発熱量を増加させることができるため、ナゲットが厚板Ｐ１側に偏ることがなく良好な溶接品質を得ることが可能となる。
【００２７】
しかも、副加圧プレート１８によってワーク表面を加圧する際に、電極チップ１６からの推力を引き下げる方向の移動を許容したので、電極チップ１４，１６によるワークＷの撓みを防止することが可能となる。これにより、ワーク表面に対して電極チップ１４，１６を垂直に押し当てることができ、スパッタや圧痕不良の発生を抑制することが可能となる。また、副加圧プレート１８の副加圧力Ｆαを調整することで、主加圧力ＦＵ，ＦＬの加圧力差を調整することができるため、高精度に主加圧力ＦＵ，ＦＬを制御することが可能となる。さらに、ワークＷの撓み反力を用いて主加圧力ＦＵ，ＦＬを調整する構成では無いため、パネルＰ１〜Ｐ２の剛性によって影響されることなく、主加圧力ＦＵ，ＦＬを調整することが可能となっている。また、副加圧プレート１８によって薄板Ｐ３が押さえられることから、薄板Ｐ３の湾曲変形を抑制することができ、この点からも、良好な溶接品質を得ることが可能となる。
【００２８】
前述の説明では、上方つまり電極チップ１６側に薄板Ｐ３が配置されているが、下方つまり電極チップ１４側に薄板Ｐ３が配置されていても良い。図７(ａ)〜(ｃ)はスポット溶接の手順を示す説明図である。図７(ａ)に示すように、溶接対象であるワークＷは、前述したワークＷの上下を反転させたものである。このように、ワークＷの下側に薄板Ｐ３が配置される場合には、ロボットアーム１２を回転させてスポット溶接ガン１０の上下が入れ替えられる。
【００２９】
図７(ａ)に示すように、電極チップ１４，１６間にワークＷを挟み込むように、ロボットアーム１２はスポット溶接ガン１０を移動させる。このとき、溶接ガン本体１３は、副加圧プレート１８が薄板Ｐ３の表面に軽く接触する位置に移動している。続いて、フローティングクラッチ４０をロック状態に保持してサーボモータ１９を駆動することにより、図７(ｂ)に示すように、ガンアーム１５，１７によって電極チップ１４，１６がワーク表面に突き当てられる。これにより、ワークＷの打点位置には、電極チップ１４から主加圧力ＦＵが加えられた状態となり、電極チップ１６から主加圧力ＦＬが加えられた状態となる。このとき、フローティングクラッチ４０はロック状態であるため、電極チップ１４，１６は同じ推力でワークＷに突き当てられる。次いで、フローティングクラッチ４０が解除状態に切り換えられ、ロボットアーム１２から溶接ガン本体１３に対して上方に推力が加えられる。これにより、ワークＷの打点位置の周囲には副加圧プレート１８から副加圧力Ｆαが加えられた状態となる。この副加圧力Ｆαの付与に伴って主加圧力ＦＬが減少しようとすると、この主加圧力ＦＬの減少を許容するように、電極チップ１６がワーク表面から離れることのない微小なストロークで下降し、その結果、主加圧力ＦＬが引き下げられる。このように、ワークＷの下側に薄板Ｐ３が配置される場合には、主加圧力ＦＬが主加圧力ＦＵよりも引き下げられる。これにより、ナゲットを厚板Ｐ１側に偏らせることなく、良好な溶接品質を得ることが可能となる。
【００３０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、アクチュエータとして、電動のサーボモータ１９を用いているが、これに限られることはなく、油圧や空気圧で駆動されるアクチュエータを用いても良い。また、前述の説明では、電極チップ１４，１６によってワークＷを挟んだ後に、副加圧プレート１８をワーク表面に押し付けているが、これに限られることはなく、副加圧プレート１８をワーク表面に押し付けた後に、電極チップ１４，１６によってワークＷを挟んでも良い。また、同じタイミングで、電極チップ１４，１６によってワークＷを挟むとともに、副加圧プレート１８をワーク表面に押し付けても良い。
【００３１】
また、前述の説明では、溶接ガン本体１３に対して副加圧プレート１８を固定しているが、これに限られることはなく、様々なワークＷの厚みに対応させるため溶接ガン本体１３と副加圧プレート１８との間に位置調整機構を設けても良い。さらに、溶接ガン本体１３を移動させることなく、アクチュエータを用いて副加圧プレート１８をワーク表面に押し付けるようにしても良い。
【００３２】
また、前述の説明では、フローティングクラッチ４０の係合長孔４７にバネ部材５０を組み付けているが、係合長孔４７からバネ部材５０を取り外すようにしても良い。この場合には、スポット溶接時にフローティングクラッチ４０を解除状態に切り換えると、係合長孔４７の端部に係合爪４９が突き当たるまで回転することになる。このため、フローティングクラッチ４０を解除状態に切り換えても、電極チップ１６がワーク表面から離れないように、係合長孔４７の長手寸法が設定されることになる。さらに、ボールネジ３０，３２間にフローティングクラッチ４０を設けているが、ボールネジ３０とボールネジ３２とは所定角度内で相対回転自在に連結されていれば良く、図示するフローティングクラッチ４０の構成に限られないことはいうまでもない。
【００３３】
また、前述の説明では、３枚のパネルＰ１〜Ｐ３からなるワークＷを溶接対象としているが、これに限られることはなく、４枚以上のパネルからなるワークＷを溶接対象としても良い。さらに、前述の説明では、板厚の異なるパネルＰ１〜Ｐ３からなるワークＷを溶接対象としているが、これに限られることはなく、同じ板厚のパネルからなるワークＷを溶接対象としても良い。すなわち、同じ板厚であっても物性値としての電気抵抗が異なるパネルを組み合わせた場合には、発熱量が相違することから溶接品質を確保することが困難となるが、副加圧プレート１８を用いて主加圧力ＦＵ，ＦＬを相違させることにより、適切な溶接品質を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１０ スポット溶接ガン(スポット溶接装置)
１３ 溶接ガン本体
１４ 電極チップ(第１電極チップ)
１５ ガンアーム(第１アーム部材)
１６ 電極チップ(第２電極チップ)
１７ ガンアーム(第２アーム部材)
１８ 副加圧プレート(加圧部材)
１９ サーボモータ(アクチュエータ)
３０ ボールネジ(第１ネジ軸)
３２ ボールネジ(第２ネジ軸)
４０ フローティングクラッチ(連結機構)
ＦＵ 主加圧力(加圧力)
ＦＬ 主加圧力(加圧力)
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚のパネルからなるワークを溶接するスポット溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車体組立ラインにおいては、様々なパネルを組み合わせてスポット溶接を施すことにより、自動車車体が製造されている。溶接ロボットには一対のアーム部材を備えた溶接ガンが装着されており、溶接ガンから伸びるアーム部材の先端には電極チップが取り付けられている。そして、一対の電極チップによってパネルを加圧しながら短時間に大電流を流すことにより、抵抗発熱によってパネルを溶接することが可能となっている。
【０００３】
ところで、自動車車体等においては、板厚の異なる３枚以上のパネルが重ねられる構造も多く、このような構造のワークに対して溶接品質を確保しつつスポット溶接を施すことが困難であった。すなわち、薄板のパネルは厚板のパネルに比べて変形し易いことから、一対の電極チップによってワークを単に加圧した場合には、薄板と厚板との間(以下、薄板側という)の接触面積が厚板と厚板との間(以下、厚板側という)の接触面積に比べて増大することから、薄板側の抵抗が厚板側の抵抗に比べて低下する。この結果、薄板側の発熱量が厚板側の発熱量に比べて低下し、ナゲットが厚板側に偏って生成されることから、良好な溶接品質を得ることが困難となっていた。
【０００４】
そこで、一対の電極チップによってワークを加圧した後に、溶接ガンを薄板側に移動させるスポット溶接方法が提案されている(例えば、特許文献１参照)。溶接ガンを薄板側に移動させることにより、厚板側が凹むようにワークを撓ませることができ、薄板側の加圧力を厚板側の加圧力よりも撓み反力分だけ小さくすることが可能となる。このように、薄板側の加圧力を低下させることにより、薄板側の接触面積を減少させて抵抗を増大させることができ、薄板側の発熱量を増大させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５１４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のスポット溶接方法は、溶接ガンを移動させてワークを撓ませることにより、薄板側の加圧力を撓み反力分だけ小さくする方法である。すなわち、パネルを変形させて撓み反力を発生させる必要があるため、高剛性のパネル(例えば、高張力鋼鈑)を前提とした溶接方法であり、十分な撓み反力が得られない低剛性のパネルに適用することは困難であった。さらに、ワークを撓ませて加圧力を調整することから、ワーク表面に対して電極チップを垂直に突き当てることが不可能であり、スパッタや圧痕不良を発生させてしまうおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、ワークを撓ませることなく電極チップの加圧力を変化させて溶接品質を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のスポット溶接装置は、複数枚のパネルからなるワークを溶接するスポット溶接装置であって、先端に第１電極チップを備え、前記ワークの一方面に前記第１電極チップを接触させる溶接位置と前記一方面から前記第１電極チップを退避させる退避位置とに作動する第１アーム部材と、先端に第２電極チップを備え、前記ワークの他方面に前記第２電極チップを接触させる溶接位置と前記他方面から前記第２電極チップを退避させる退避位置とに作動する第２アーム部材と、前記第１アーム部材にネジ結合されるとともにアクチュエータに回転駆動され、前記第１アーム部材を溶接位置と退避位置とに作動させる第１ネジ軸と、前記第２アーム部材にネジ結合されるとともに、同軸上の前記第１ネジ軸に対して所定角度内で相対回転自在に連結され、前記第２アーム部材を溶接位置と退避位置とに作動させる第２ネジ軸と、前記ワークの他方面に押し付けられる加圧部材とを有し、前記加圧部材を前記ワークの他方面に押し付け、前記第１ネジ軸に対して前記第２ネジ軸を相対回転させることにより、前記第１電極チップの加圧力よりも前記第２電極チップの加圧力を低下させることを特徴とする。
【０００９】
本発明のスポット溶接装置は、前記第１ネジ軸を一方向に回転駆動することにより、前記第１および第２アーム部材は溶接位置に向けて互いに近づく一方、前記第１ネジ軸を他方向に回転駆動することにより、前記第１および第２アーム部材は退避位置に向けて互いに離れることを特徴とする。
【００１０】
本発明のスポット溶接装置は、前記第１ネジ軸と前記第２ネジ軸との間に設けられ、前記第１ネジ軸と前記第２ネジ軸との相対回転を禁止するロック状態と、前記第１ネジ軸と前記第２ネジ軸との相対回転を許容する解除状態とに作動する連結機構を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明のスポット溶接装置は、前記加圧部材は、前記第１および第２アーム部材が設けられる溶接ガン本体に固定され、前記溶接ガン本体を移動させて前記ワークの他方面に押し付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加圧部材をワークの他方面に押し付けるようにしたので、ワークの一方面に付与される第１電極チップの加圧力よりも、ワークの他方面に付与される第２電極チップの加圧力を低下させることが可能となる。これにより、溶接品質を向上させることが可能となる。しかも、第１ネジ軸に対して第２ネジ軸を相対回転させるようにしたので、ワークを撓ませることなく第２電極チップの加圧力を低下させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態であるスポット溶接装置としてのスポット溶接ガンを示す概略図である。
【図２】スポット溶接ガンの使用状態を示す説明図である。
【図３】(ａ)および(ｂ)はフローティングクラッチの内部構造および作動状態を示す説明図である。
【図４】(ａ)〜(ｃ)はスポット溶接の手順を示す説明図である。
【図５】電極チップおよび副加圧プレートによるワークの加圧状態を示す説明図である。
【図６】(ａ)および(ｂ)は副加圧プレートの加圧作動時におけるフローティングクラッチの作動状態を示す説明図である。
【図７】(ａ)〜(ｃ)はスポット溶接の手順を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。図１は本発明の一実施の形態であるスポット溶接装置としてのスポット溶接ガン１０を示す概略図である。また、図２はスポット溶接ガン１０の使用状態を示す説明図である。図１および図２に示すように、スポット溶接ガン１０は、溶接ロボット１１のロボットアーム１２に固定される溶接ガン本体１３を備えている。この溶接ガン本体１３には、先端に第１電極チップ１４を備えるガンアーム(第１アーム部材)１５と、先端に第２電極チップ１６を備えるガンアーム(第２アーム部材)１７とが移動自在に設けられている。ガンアーム１５，１７の電極チップ１４，１６は、互いに対向するように同軸上に配置されている。また、溶接ガン本体１３には副加圧プレート(加圧部材)１８が固定されている。なお、副加圧プレート１８を上方から示した図１の部分平面図に示すように、副加圧プレート１８の先端には電極チップ１６との干渉を避ける切り欠き１８ａが形成されている。さらに、溶接ガン本体１３には、ガンアーム１５，１７を駆動するサーボモータ(アクチュエータ)１９が設けられている。さらに、溶接ガン本体１３には、スポット溶接時の高圧電流を生成する図示しないトランスが設けられている。なお、図示するスポット溶接ガン１０は、ガンアーム１５，１７を平行移動させるようにした直動Ｘガンである。
【００１５】
図２に示すように、溶接ロボット１１の近傍には、コンピュータ等が組み込まれた溶接制御盤２０が設置されている。溶接ロボット１１には、予め教示された打点位置情報がケーブル２１を介して送信されており、溶接ロボット１１は、スポット溶接ガン１０を所定の打点位置に向けて移動させる。また、スポット溶接ガン１０には、打点毎に設定された溶接条件情報(加圧時間、通電時間、保持時間、通電電流等)がケーブル２２を介して送信されており、スポット溶接ガン１０は、溶接条件に沿ってスポット溶接を実行する。後述するように、スポット溶接時には、電極チップ１４，１６間にワークＷが挟まれて加圧されるとともに、副加圧プレート１８によってワーク表面が加圧される。なお、スポット溶接の手順については、スポット溶接ガン１０の内部構造を説明した後に改めて説明する。
【００１６】
図１に示すように、溶接ガン本体１３にはボールネジ(第１ネジ軸)３０が設けられており、ボールネジ３０にはガンアーム１５のボールナット３１がネジ結合されている。また、溶接ガン本体１３にはボールネジ(第２ネジ軸)３２が設けられており、ボールネジ３２にはガンアーム１７のボールナット３３がネジ結合されている。なお、ネジ結合とは、ボールネジ３０，３２とボールナット３１，３３とが回転自在に噛み合う状態を意味している。また、ガンアーム１５，１７の基端部にはスライダ３４，３５が設けられており、スライダ３４，３５は直線状に伸びるガイドレール３６に摺動自在に装着されている。さらに、ボールネジ３０とボールネジ３２とは同軸上に配置されており、ボールネジ３０とボールネジ３２との間にはフローティングクラッチ(連結機構)４０が設けられている。すなわち、対向するボールネジ３０とボールネジ３２とは、フローティングクラッチ４０を介して連結されている。
【００１７】
ここで、図３(ａ)および(ｂ)はフローティングクラッチ４０の内部構造および作動状態を示す説明図である。なお、図３(ａ)および(ｂ)には、フローティングクラッチ４０の部分断面図と、ボールネジ３０側からの底面図とが示されている。図３(ａ)に示すように、フローティングクラッチ４０は、ボールネジ３０に固定される駆動ドラム４１と、ボールネジ３２に固定される従動ハブ４２とを備えている。駆動ドラム４１には複数枚の駆動ディスク４３ａが取り付けられており、従動ハブ４２には複数枚の従動ディスク４３ｂが取り付けられている。駆動ディスク４３ａおよび従動ディスク４３ｂは、交互に重なってディスク群４３を構成している。ディスク群４３の一端側には磁力を発生させる電磁石４４が配置され、ディスク群４３の他端側には磁力で吸引されるプレッシャプレート４５が配置されている。すなわち、フローティングクラッチ４０は、電磁摩擦クラッチとして機能している。図３(ａ)に示すように、電磁石４４に対する通電遮断によってフローティングクラッチ４０を解放することが可能となり、図３(ｂ)に示すように、電磁石４４に対する通電によってフローティングクラッチ４０を締結することが可能となる。
【００１８】
また、図３(ａ)に示すように、駆動ドラム４１の円板部４６には、周方向に所定間隔を空けて配置される複数の係合長孔４７が形成されている。従動ハブ４２の円板部４８には、駆動ドラム４１に向けて伸びる複数の係合爪４９が形成されている。また、係合長孔４７には係合爪４９の先端部が収容されており、係合爪４９の先端部は一対のバネ部材５０の間に保持されている。このように、駆動ドラム４１と従動ハブ４２とは機械的に連結されており、フローティングクラッチ４０を解放した場合であっても、駆動ドラム４１と従動ハブ４２との相対回転は所定角度内に制限されている。すなわち、図３(ａ)に示すように、係合長孔４７の長手寸法に応じて規定される角度Ｘ内に、駆動ドラム４１と従動ハブ４２との相対回転は制限されることになる。これにより、電磁石４４に対する通電遮断によってディスク群４３の係合を解くことにより、フローティングクラッチ４０は、ボールネジ３０とボールネジ３２との相対回転を所定角度内で許容する解除状態に切り換えられる。また、電磁石４４に対する通電によってディスク群４３を係合させることにより、フローティングクラッチ４０は、ボールネジ３０とボールネジ３２との相対回転を禁止するロック状態に切り換えられる。
【００１９】
また、図１に示すように、フローティングクラッチ４０の駆動ドラム４１の外周面には、サーボモータ１９の駆動ギヤ５１に噛み合う従動ギヤ５２が形成されている。これにより、サーボモータ１９からボールネジ３０に対し、駆動ドラム４１から直に駆動力が伝達される一方、サーボモータ１９からボールネジ３２に対し、フローティングクラッチ４０を介して駆動力が伝達されることになる。サーボモータ１９を駆動してボールネジ３０，３２を矢印Ａ１方向に回転させると、ガンアーム１５，１７はガイドレール３６に沿いながら溶接位置に向けて矢印Ａ１方向に移動する。一方、サーボモータ１９を駆動してボールネジ３０，３２を矢印Ａ２方向に回転させると、ガンアーム１５，１７はガイドレール３６に沿いながら退避位置に向けて矢印Ａ２方向に移動する。なお、ボールネジ３０とボールネジ３２とのネジ溝は、互いに逆向きとなるように形成されている。また、副加圧プレート１８は、溶接ガン本体１３に固定されることから、ロボットアーム１２に連動して溶接ガン本体１３と共に移動することになる。
【００２０】
続いて、スポット溶接の手順について説明する。図４(ａ)〜(ｃ)はスポット溶接の手順を示す説明図である。図４(ａ)に示すように、溶接対象であるワークＷは、３枚のパネルＰ１〜Ｐ３によって構成されている。上方に配置されるパネルＰ３は、下方に配置されるパネルＰ１や中央に配置されるパネルＰ２よりも板厚が薄く形成されている。また、薄板となるパネルＰ３は、厚板となるパネルＰ１，Ｐ２よりも剛性が低くなっている。以下の説明においては、発明の理解を容易にするため、パネルＰ１を厚板Ｐ１、パネルＰ２を厚板Ｐ２、パネルＰ３を薄板Ｐ３と記載する。なお、厚板Ｐ１，Ｐ２は、同じ寸法の板厚であっても良く、異なる寸法の板厚であっても良い。
【００２１】
また、ワークＷは図示しないクランプ装置によって治具上に固定されている。このワークＷに対してスポット溶接を施すため、図４(ａ)に示すように、ガンアーム１５，１７が互いに離れる方向に移動し、電極チップ１４，１６間に所定の隙間が設けられる。すなわち、ガンアーム１５，１７は、電極チップ１４，１６がワーク表面から離れる退避位置に動作している。そして、電極チップ１４，１６間にワークＷを挟み込むように、ロボットアーム１２はスポット溶接ガン１０を移動させる。このとき、溶接ガン本体１３は、副加圧プレート１８が薄板Ｐ３の表面に軽く接触する位置に移動している。
【００２２】
続いて、フローティングクラッチ４０をロック状態に保持してサーボモータ１９を駆動することにより、図４(ｂ)に示すように、ガンアーム１５，１７は互いに近づけられる。すなわち、ガンアーム１５は、電極チップ１４が厚板Ｐ１の表面(ワークＷの一方面)に接触する溶接位置まで移動する。同様に、ガンアーム１７は、電極チップ１６が薄板Ｐ３の表面(ワークＷの他方面)に接触する溶接位置まで移動する。これにより、ワークＷの打点位置には、電極チップ１４から主加圧力(加圧力)ＦＬが加えられた状態となり、電極チップ１６から主加圧力(加圧力)ＦＵが加えられた状態となる。このとき、フローティングクラッチ４０はロック状態であるため、電極チップ１４，１６は同じ推力でワークＷに突き当てられている。次いで、フローティングクラッチ４０が解除状態に切り換えられ、ロボットアーム１２から溶接ガン本体１３に対して下方に推力が加えられる。すなわち、図４(ｃ)に示すように、溶接ガン本体１３に固定される副加圧プレート１８が、薄板Ｐ３の表面(ワークＷの他方面)に押し付けられる。これにより、ワークＷの打点位置の周囲には、副加圧プレート１８から副加圧力Ｆαが加えられた状態となる。
【００２３】
このように、電極チップ１４，１６によってワークＷの打点位置が主加圧力ＦＵ，ＦＬで加圧されるとともに、副加圧プレート１８によってワークＷの打点位置の周囲が副加圧力Ｆαで加圧された状態となる。そして、この加圧状態のもとで、電極チップ１４，１６間には短時間に大電流が流され、パネルＰ１〜Ｐ３を接合するナゲットが形成される。このようなスポット溶接が完了すると、図４(ａ)に示すように、再びガンアーム１５，１７は退避位置に移動し、続く打点位置に向けてロボットアーム１２はスポット溶接ガン１０を移動させる。なお、副加圧プレート１８は、先端の加圧ピース１８ｂとこれを支持するプレート本体１８ｃとによって構成されており、加圧ピース１８ｂとプレート本体１８ｃとの間は絶縁された状態となっている。
【００２４】
ここで、図５は電極チップ１４，１６および副加圧プレート１８によるワークＷの加圧状態を示す説明図である。図５に示すように、電極チップ１４から厚板Ｐ１の打点位置には主加圧力ＦＬが付与され、電極チップ１６から薄板Ｐ３の打点位置には主加圧力ＦＵが付与される。さらに、副加圧プレート１８から薄板Ｐ３の打点位置の周囲には副加圧力Ｆαが付与される。このとき、電極チップ１４から厚板Ｐ１に付与される主加圧力ＦＬは、薄板Ｐ３に対して電極チップ１６から付与される主加圧力ＦＵと副加圧プレート１８から付与される副加圧力Ｆαとの総和となる(ＦＬ＝ＦＵ＋Ｆα)。すなわち、薄板Ｐ３に対して電極チップ１６から付与される主加圧力ＦＵは、厚板Ｐ１に対して電極チップ１４から付与される主加圧力ＦＬに比べて小さくなる。
【００２５】
前述したように、電極チップ１４，１６によってワークＷを挟む際には、電極チップ１４，１６は同じ推力でワークＷに突き当てられる。すなわち、電極チップ１４，１６によってワークＷを挟む際には、主加圧力ＦＵと主加圧力ＦＬとが一致した状態となっている。この状態から、ワークＷを撓ませることなく主加圧力ＦＵを引き下げるためには、ワーク表面から電極チップ１６を微小なストロークで上方に逃がす必要がある。ここで、図６(ａ)および(ｂ)は副加圧プレート１８の加圧作動時におけるフローティングクラッチ４０の作動状態を示す説明図である。なお、図６(ｂ)にはボールネジ３０側からのフローティングクラッチ４０が示されている。図６(ａ)に示すように、フローティングクラッチ４０が解除状態であることから、ボールネジ３０に対してボールネジ３２は相対回転が可能な状態となっている。ここで、図６(ａ)および(ｂ)に示すように、ワークＷに副加圧力Ｆαが付与され、主加圧力ＦＵと副加圧力Ｆαとの総和が主加圧力ＦＬと釣り合うように主加圧力ＦＵが減少しようとすると、この主加圧力ＦＵの減少を許容するように、ボールネジ３２がボールネジ３０に対して矢印Ｂ１方向に回転する。すなわち、従動ハブ４２は、一方のバネ部材５０を縮めながら、駆動ドラム４１に対して矢印Ｂ１方向に角度Ｘ１で回転する。これにより、ガンアーム１７および電極チップ１６が、矢印Ｂ２方向に微小なストロークで上昇し、その結果、主加圧力ＦＵが引き下げられることになる。なお、駆動ドラム４１に対する従動ハブ４２の回転により、電極チップ１６が矢印Ｂ２方向に上昇する際のストロークは、電極チップ１６がワーク表面から離れることのない微小なストロークとなっている。
【００２６】
ところで、スポット溶接を実施する際に、主加圧力ＦＵと主加圧力ＦＬとが同じ大きさであったとすると、薄板Ｐ３は厚板Ｐ１，Ｐ２に比べて変形し易いことから、薄板Ｐ３と厚板Ｐ２との接合部αにおける接触面積が、厚板Ｐ１と厚板Ｐ２との接合部βにおける接触面積に比べて増大することになる。すなわち、薄板Ｐ３側の接合部αの抵抗が厚板Ｐ１側の接合部βの抵抗に比べて低下することから、接合部αの発熱量が接合部βの発熱量に比べて低下し、ナゲットが厚板Ｐ１側に偏ることから良好な溶接品質を得ることが困難であった。これに対し、本発明のスポット溶接ガン１０を用いた場合には、主加圧力ＦＵを主加圧力ＦＬよりも引き下げることができるため、薄板Ｐ３側の接合部αの接触面積を減少させることが可能となる。これにより、薄板Ｐ３側の接合部αの抵抗を増加させるとともに、接合部αの発熱量を増加させることができるため、ナゲットが厚板Ｐ１側に偏ることがなく良好な溶接品質を得ることが可能となる。
【００２７】
しかも、副加圧プレート１８によってワーク表面を加圧する際に、電極チップ１６からの推力を引き下げる方向の移動を許容したので、電極チップ１４，１６によるワークＷの撓みを防止することが可能となる。これにより、ワーク表面に対して電極チップ１４，１６を垂直に押し当てることができ、スパッタや圧痕不良の発生を抑制することが可能となる。また、副加圧プレート１８の副加圧力Ｆαを調整することで、主加圧力ＦＵ，ＦＬの加圧力差を調整することができるため、高精度に主加圧力ＦＵ，ＦＬを制御することが可能となる。さらに、ワークＷの撓み反力を用いて主加圧力ＦＵ，ＦＬを調整する構成では無いため、パネルＰ１〜Ｐ２の剛性によって影響されることなく、主加圧力ＦＵ，ＦＬを調整することが可能となっている。また、副加圧プレート１８によって薄板Ｐ３が押さえられることから、薄板Ｐ３の湾曲変形を抑制することができ、この点からも、良好な溶接品質を得ることが可能となる。
【００２８】
前述の説明では、上方つまり電極チップ１６側に薄板Ｐ３が配置されているが、下方つまり電極チップ１４側に薄板Ｐ３が配置されていても良い。図７(ａ)〜(ｃ)はスポット溶接の手順を示す説明図である。図７(ａ)に示すように、溶接対象であるワークＷは、前述したワークＷの上下を反転させたものである。このように、ワークＷの下側に薄板Ｐ３が配置される場合には、ロボットアーム１２を回転させてスポット溶接ガン１０の上下が入れ替えられる。
【００２９】
図７(ａ)に示すように、電極チップ１４，１６間にワークＷを挟み込むように、ロボットアーム１２はスポット溶接ガン１０を移動させる。このとき、溶接ガン本体１３は、副加圧プレート１８が薄板Ｐ３の表面に軽く接触する位置に移動している。続いて、フローティングクラッチ４０をロック状態に保持してサーボモータ１９を駆動することにより、図７(ｂ)に示すように、ガンアーム１５，１７によって電極チップ１４，１６がワーク表面に突き当てられる。これにより、ワークＷの打点位置には、電極チップ１４から主加圧力ＦＵが加えられた状態となり、電極チップ１６から主加圧力ＦＬが加えられた状態となる。このとき、フローティングクラッチ４０はロック状態であるため、電極チップ１４，１６は同じ推力でワークＷに突き当てられる。次いで、フローティングクラッチ４０が解除状態に切り換えられ、ロボットアーム１２から溶接ガン本体１３に対して上方に推力が加えられる。これにより、ワークＷの打点位置の周囲には副加圧プレート１８から副加圧力Ｆαが加えられた状態となる。この副加圧力Ｆαの付与に伴って主加圧力ＦＬが減少しようとすると、この主加圧力ＦＬの減少を許容するように、電極チップ１６がワーク表面から離れることのない微小なストロークで下降し、その結果、主加圧力ＦＬが引き下げられる。このように、ワークＷの下側に薄板Ｐ３が配置される場合には、主加圧力ＦＬが主加圧力ＦＵよりも引き下げられる。これにより、ナゲットを厚板Ｐ１側に偏らせることなく、良好な溶接品質を得ることが可能となる。
【００３０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、アクチュエータとして、電動のサーボモータ１９を用いているが、これに限られることはなく、油圧や空気圧で駆動されるアクチュエータを用いても良い。また、前述の説明では、電極チップ１４，１６によってワークＷを挟んだ後に、副加圧プレート１８をワーク表面に押し付けているが、これに限られることはなく、副加圧プレート１８をワーク表面に押し付けた後に、電極チップ１４，１６によってワークＷを挟んでも良い。また、同じタイミングで、電極チップ１４，１６によってワークＷを挟むとともに、副加圧プレート１８をワーク表面に押し付けても良い。
【００３１】
また、前述の説明では、溶接ガン本体１３に対して副加圧プレート１８を固定しているが、これに限られることはなく、様々なワークＷの厚みに対応させるため溶接ガン本体１３と副加圧プレート１８との間に位置調整機構を設けても良い。さらに、溶接ガン本体１３を移動させることなく、アクチュエータを用いて副加圧プレート１８をワーク表面に押し付けるようにしても良い。
【００３２】
また、前述の説明では、フローティングクラッチ４０の係合長孔４７にバネ部材５０を組み付けているが、係合長孔４７からバネ部材５０を取り外すようにしても良い。この場合には、スポット溶接時にフローティングクラッチ４０を解除状態に切り換えると、係合長孔４７の端部に係合爪４９が突き当たるまで回転することになる。このため、フローティングクラッチ４０を解除状態に切り換えても、電極チップ１６がワーク表面から離れないように、係合長孔４７の長手寸法が設定されることになる。さらに、ボールネジ３０，３２間にフローティングクラッチ４０を設けているが、ボールネジ３０とボールネジ３２とは所定角度内で相対回転自在に連結されていれば良く、図示するフローティングクラッチ４０の構成に限られないことはいうまでもない。
【００３３】
また、前述の説明では、３枚のパネルＰ１〜Ｐ３からなるワークＷを溶接対象としているが、これに限られることはなく、４枚以上のパネルからなるワークＷを溶接対象としても良い。さらに、前述の説明では、板厚の異なるパネルＰ１〜Ｐ３からなるワークＷを溶接対象としているが、これに限られることはなく、同じ板厚のパネルからなるワークＷを溶接対象としても良い。すなわち、同じ板厚であっても物性値としての電気抵抗が異なるパネルを組み合わせた場合には、発熱量が相違することから溶接品質を確保することが困難となるが、副加圧プレート１８を用いて主加圧力ＦＵ，ＦＬを相違させることにより、適切な溶接品質を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１０ スポット溶接ガン(スポット溶接装置)
１３ 溶接ガン本体
１４ 電極チップ(第１電極チップ)
１５ ガンアーム(第１アーム部材)
１６ 電極チップ(第２電極チップ)
１７ ガンアーム(第２アーム部材)
１８ 副加圧プレート(加圧部材)
１９ サーボモータ(アクチュエータ)
３０ ボールネジ(第１ネジ軸)
３２ ボールネジ(第２ネジ軸)
４０ フローティングクラッチ(連結機構)
ＦＵ 主加圧力(加圧力)
ＦＬ 主加圧力(加圧力)
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のパネルからなるワークを溶接するスポット溶接装置であって、
先端に第１電極チップを備え、前記ワークの一方面に前記第１電極チップを接触させる溶接位置と前記一方面から前記第１電極チップを退避させる退避位置とに作動する第１アーム部材と、
先端に第２電極チップを備え、前記ワークの他方面に前記第２電極チップを接触させる溶接位置と前記他方面から前記第２電極チップを退避させる退避位置とに作動する第２アーム部材と、
前記第１アーム部材にネジ結合されるとともにアクチュエータに回転駆動され、前記第１アーム部材を溶接位置と退避位置とに作動させる第１ネジ軸と、
前記第２アーム部材にネジ結合されるとともに、同軸上の前記第１ネジ軸に対して所定角度内で相対回転自在に連結され、前記第２アーム部材を溶接位置と退避位置とに作動させる第２ネジ軸と、
前記ワークの他方面に押し付けられる加圧部材とを有し、
前記加圧部材を前記ワークの他方面に押し付け、前記第１ネジ軸に対して前記第２ネジ軸を相対回転させることにより、前記第１電極チップの加圧力よりも前記第２電極チップの加圧力を低下させることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項２】
請求項１記載のスポット溶接装置において、
前記第１ネジ軸を一方向に回転駆動することにより、前記第１および第２アーム部材は溶接位置に向けて互いに近づく一方、前記第１ネジ軸を他方向に回転駆動することにより、前記第１および第２アーム部材は退避位置に向けて互いに離れることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のスポット溶接装置において、
前記第１ネジ軸と前記第２ネジ軸との間に設けられ、前記第１ネジ軸と前記第２ネジ軸との相対回転を禁止するロック状態と、前記第１ネジ軸と前記第２ネジ軸との相対回転を許容する解除状態とに作動する連結機構を有することを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のスポット溶接装置において、
前記加圧部材は、前記第１および第２アーム部材が設けられる溶接ガン本体に固定され、前記溶接ガン本体を移動させて前記ワークの他方面に押し付けられることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項１】
複数枚のパネルからなるワークを溶接するスポット溶接装置であって、
先端に第１電極チップを備え、前記ワークの一方面に前記第１電極チップを接触させる溶接位置と前記一方面から前記第１電極チップを退避させる退避位置とに作動する第１アーム部材と、
先端に第２電極チップを備え、前記ワークの他方面に前記第２電極チップを接触させる溶接位置と前記他方面から前記第２電極チップを退避させる退避位置とに作動する第２アーム部材と、
前記第１アーム部材にネジ結合されるとともにアクチュエータに回転駆動され、前記第１アーム部材を溶接位置と退避位置とに作動させる第１ネジ軸と、
前記第２アーム部材にネジ結合されるとともに、同軸上の前記第１ネジ軸に対して所定角度内で相対回転自在に連結され、前記第２アーム部材を溶接位置と退避位置とに作動させる第２ネジ軸と、
前記ワークの他方面に押し付けられる加圧部材とを有し、
前記加圧部材を前記ワークの他方面に押し付け、前記第１ネジ軸に対して前記第２ネジ軸を相対回転させることにより、前記第１電極チップの加圧力よりも前記第２電極チップの加圧力を低下させることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項２】
請求項１記載のスポット溶接装置において、
前記第１ネジ軸を一方向に回転駆動することにより、前記第１および第２アーム部材は溶接位置に向けて互いに近づく一方、前記第１ネジ軸を他方向に回転駆動することにより、前記第１および第２アーム部材は退避位置に向けて互いに離れることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のスポット溶接装置において、
前記第１ネジ軸と前記第２ネジ軸との間に設けられ、前記第１ネジ軸と前記第２ネジ軸との相対回転を禁止するロック状態と、前記第１ネジ軸と前記第２ネジ軸との相対回転を許容する解除状態とに作動する連結機構を有することを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のスポット溶接装置において、
前記加圧部材は、前記第１および第２アーム部材が設けられる溶接ガン本体に固定され、前記溶接ガン本体を移動させて前記ワークの他方面に押し付けられることを特徴とするスポット溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７１１７０（Ｐ２０１３−７１１７０Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１３７５８（Ｐ２０１１−２１３７５８）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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