スポット溶接装置
【課題】溶接対象となるワークを位置決めする位置決め治具の数を減らすことの可能なスポット溶接装置を提供する。
【解決手段】複数の板材を重ねたワーク１８を、一対の溶接電極１２，１７で両側から把持して加圧するとともに、一対の溶接電極１２，１７に電流を流してナゲットを形成することにより、板材同士を相互に接合するスポット溶接装置１０であって、一対の溶接電極１２，１７により把持される前にワーク１８を両側から把持して当該ワーク１８を位置決めし、かつ、一対の溶接電極１２，１７の加圧力により板材が変形することを防止する把持機構２１を備えている。
【解決手段】複数の板材を重ねたワーク１８を、一対の溶接電極１２，１７で両側から把持して加圧するとともに、一対の溶接電極１２，１７に電流を流してナゲットを形成することにより、板材同士を相互に接合するスポット溶接装置１０であって、一対の溶接電極１２，１７により把持される前にワーク１８を両側から把持して当該ワーク１８を位置決めし、かつ、一対の溶接電極１２，１７の加圧力により板材が変形することを防止する把持機構２１を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接対象となるワークを両側から把持する一対の溶接電極と、一対の溶接電極と共にワークを両側から把持する把持機構とを有するスポット溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数枚の鋼板等の板材を重ね合わせたワークを溶接するためにスポット溶接装置が使用されている。スポット溶接装置においては、複数枚の板材を重ね合わせて接合対象部を形成し、その接合対象部を一対の溶接電極で両側から把持して加圧する。そして、一対の溶接電極間に電流を流し、ジュール熱によりナゲットを形成して複数枚の板材を相互に接合するものである。
【０００３】
このようなスポット溶接装置の一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたスポット溶接装置においては、一対の溶接ロボットにアームがそれぞれ設けられており、各アームには、それぞれリスト部を介してスポット溶接ガンが取り付けられている。また、各リスト部には、それぞれ位置決めゲージが個別に設けられている。各位置決めゲージは、各リスト部に連結されたステーの先端にリング状の押さえプレート（加圧部材）を一体に形成したものである。さらに、特許文献１に記載されたスポット溶接装置は、溶接対象となるワークを位置決めする位置決め治具を有している。
【０００４】
この特許文献１に記載されたスポット溶接装置においては、まず、ワークが位置決め治具によって位置決めされてクランプされる。次いで、上下のスポット溶接ガンを溶接位置まで移動させて相互に対向させる。さらに、スポット溶接ガンの電極によりワークが加圧挟持される。そして、双方の溶接電極によるワークの加圧動作に続いて通電が行われることで、スポット溶接が施される。この時、各溶接電極がワークに接触して設定加圧力に達するまでの間に、双方の位置決めゲージが正対してワークのうち溶接電極に対応する部分の周辺部を加圧挟持する。
【０００５】
一方、溶接後には溶接電極の加圧力が解除される途中で位置決めゲージの加圧力が解除されるように設定されている。特許文献１に記載されたスポット溶接装置においては、このような工程を行うことにより、スポット溶接ガンの溶接電極の加圧力によってワークが変形してしまうことを防止できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１５５０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたスポット溶接装置においては、ワークを位置決めする位置決め治具を設けなければならず、位置決め治具の数が増加する問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、ワークを位置決めする位置決め治具の数を減らすことの可能なスポット溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のスポット溶接装置は、複数の板材を重ねたワークを、一対の溶接電極で両側から把持して加圧するとともに、前記一対の溶接電極に電流を流してナゲットを形成することにより、前記板材同士を相互に接合するスポット溶接装置であって、前記一対の溶接電極により把持される前に前記ワークを両側から把持して当該ワークを位置決めし、かつ、前記一対の溶接電極の加圧力により前記板材が変形することを防止する把持機構を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明のスポット溶接装置は、前記複数の板材には厚さが異なる板材が含まれており、重ね方向の一端側に位置する板材の厚さが、重ね方向の他端側に位置する板材の厚さよりも薄くなるように複数の板材が重ねられており、前記把持機構は、前記一端側に位置する板材を加圧する第１把持部と、前記他端側に位置する板材を加圧する第２把持部とを有していることを特徴とする。
【００１１】
本発明のスポット溶接装置は、前記ワークを両側から把持するように前記把持機構を動作させるアクチュエータが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のスポット溶接装置は、前記把持機構を、前記一対の溶接電極が前記ワークを加圧する方向に沿って移動させる移動機構と、前記把持機構の移動方向における動作力を、前記把持機構が前記ワークを把持する際の把持力に変換する動作力変換機構とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のスポット溶接装置によれば、把持機構が、一対の溶接電極により把持される前のワークを両側から把持する機能と、一対の溶接電極の加圧力によりワークの板材が変形することを防止する機能とを兼備している。したがって、ワークを位置決めする位置決め治具の数を減らすことが可能である。
【００１４】
本発明のスポット溶接装置によれば、相対的に薄い板材を第１把持部が加圧し、相対的に厚い板材を第２把持部により加圧することにより、ワークが把持機構により位置決めされる。
【００１５】
本発明のスポット溶接装置によれば、アクチュエータにより把持機構が動作してワークを両側から把持することができる。
【００１６】
本発明のスポット溶接装置によれば、把持機構の移動力が、把持機構によりワークを把持する際の把持力に変換される。したがって、把持機構で把持力を生じさせるために専用のアクチュエータを設ける必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明におけるスポット溶接装置の第１実施形態を示す模式的な側面図である。
【図２】本発明のスポット溶接装置における一対の電極でワークを把持し、かつ、第１および第２加圧プレートで把持した状態の断面図である。
【図３】本発明におけるスポット溶接装置の第２実施形態を示す模式的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はスポット溶接装置の第１実施形態であり、スポット溶接装置１０は、Ｃ型のヨーク部材により形成される溶接ガン本体１１を有している。この溶接ガン本体１１は、図示しない溶接ロボットのアームに取り付けられており、溶接ロボットのアームの動作により、溶接ガン本体１１が水平方向または上下方向の何れにも移動することが可能に構成されている。溶接ガン本体１１の図１における下側の端部には、水平方向に延ばされた張り出し部１１ａが形成されており、張り出し部１１ａの先端には円柱形状の溶接電極（電極チップ）１２が取り付けられている。本実施形態においては、溶接電極１２が溶接ガン本体１１に対して上下方向にも水平方向にも移動しないように取り付けられているものとして説明する。溶接ガン本体１１を上下動作させると、溶接電極１２を上下動させることができる。溶接電極１２は垂直な軸線Ａを中心として設けられており、溶接電極１２の先端が上に向けられている。溶接電極１２の先端は半球状に構成されている。
【００１９】
一方、溶接ガン本体１１の上側の端部には、溶接電極１７を動作させるための電極駆動用アクチュエータ１３が取り付けられている。この電極駆動用アクチュエータ１３の動力により、軸線Ｂに沿った方向（つまり上下方向）に往復動される電極駆動ロッド１４が設けられている。軸線Ａと軸線Ｂとは相互に平行であり、同軸上には配置されていない。この電極駆動ロッド１４の先端、具体的には下端には、連結部１５を介在させてロッド１６が取り付けられている。そして、ロッド１６の先端、具体的には下端に溶接電極（電極チップ）１７が取り付けられている。このため、溶接ガン本体１１が停止している状態で、電極駆動ロッド１４が上下方向に動作すると、溶接電極１７が軸線Ａに沿って上下方向に移動することが可能である。溶接電極１７は円柱形状に構成されており、溶接電極１７は軸線Ａを中心として配置されている。溶接電極１７の先端は下に向けられており、溶接電極１７の先端は半球状に構成されている。このようにして、電極駆動用アクチュエータ１３の動力により溶接電極１７が軸線Ａに沿って上下方向に動作すると、溶接電極１２と溶接電極１７との距離が変化する。
【００２０】
本実施形態のスポット溶接装置１０は、図２に示すように、一対の溶接電極１２，１７によりワーク１８を厚さ方向、具体的には上下方向から把持（挟むようにクランプ）して加圧するものである。すなわち、一対の溶接電極１２，１７がスポット溶接装置１０における主加圧部材を構成している。また、ワーク１８は、複数枚の板材、例えば、３枚の板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃが厚さ方向に重ね合わされて溶接対象部１８ｄが形成されている。３枚の板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃは上下に重ね合わされている。この溶接対象部１８ｄがスポット溶接装置１０により溶接される。また、板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃは厚さが異なっている。具体的には、板材１８ａの厚さは板材１８ｂ，１８ｃの単独の厚さよりも薄く、板材１８ｂ，１８ｃの厚さは同じである。
【００２１】
一方、溶接ガン本体１１における電極駆動用アクチュエータ１３の側方には、把持機構用アクチュエータ１９（以下、アクチュエータ１９と略記する）が取り付けられている。このアクチュエータ１９には、駆動ロッド２０を介在させて把持機構２１が設けられている。把持機構２１は、ワーク１８を位置決めするための装置である。ここで、「ワーク１８を位置決めする」には、ワーク１８の搬送経路における予め定められた溶接位置付近にワーク１８を保持すること、板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃ同士を相互に位置決めすること等が含まれる。駆動ロッド２０は軸線Ｃに沿った方向、つまり上下方向に往復動可能に構成されている。このように、アクチュエータ１９により駆動ロッド２０を動作させると、把持機構２１が上下方向に移動するように構成されている。
【００２２】
把持機構２１は、駆動ロッド２０の下端に固定されたボス部２２と、ボス部２２から軸線Ａに向かって延ばされた第１加圧プレート（個別加圧プレート）２３と、ボス部２２に対して揺動可能に取り付けられた第２加圧プレート（個別加圧プレート）２４とを有している。さらに、第２加圧プレート２４を揺動させる力を生じるアクチュエータ２５が設けられている。第１加圧プレート２３は、ボス部２２と一体的に成形されたものであり、第１加圧プレート２３の先端は、図２に示すように二股に分岐されて２つの加圧部２３ａ，２３ｂが形成されている。
【００２３】
さらに、アクチュエータ１９の動力により第１加圧プレート２３を上下方向に移動させたときに、溶接電極１２，１７と第１加圧プレート２３とが同じ高さに位置していても、溶接電極１２，１７と第１加圧プレート２３とが接触しないように構成されている。具体的には、第１加圧プレート２３を上昇または下降させたときに、軸線Ａと垂直な平面内において、２つの加圧部２３ａ，２３ｂの間に軸線Ａが位置するように構成されている。
【００２４】
上記のように構成された第１加圧プレート２３の下方に第２加圧プレート２４が設けられている。第２加圧プレート２４は、ボス部２２に対して支持軸２６を中心として揺動可能に取り付けられている。支持軸２６はアクチュエータ２５と第１加圧プレート２３との間に、水平方向に設けられている。具体的に説明すると、第２加圧プレート２４は、２つの軸線Ａ，Ｃを含む垂直な平面内で支持軸２６を中心として揺動することができる。第２加圧プレート２４の先端は、図２に示すように二股に分岐されて２つの加圧部２４ａ，２４ｂが形成されている。なお、ワーク１８の搬送方向に沿い、かつ、垂直方向に沿った平面断面内おいて、記加圧部２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂの断面形状は四角形であり、ワーク１８に接触する表面が平坦となっている。
【００２５】
前記アクチュエータ２５はボス部２２に固定されており、そのアクチュエータ２５は水平方向に往復動するプランジャ２５ａを有している。このアクチュエータ２５としては、例えば、空気圧シリンダまたは油圧シリンダ等を用いることができる。プランジャ２５ａの先端には、２つのリンク２７ａ，２７ｂの一端が支持軸２５ｂを介してそれぞれ回転可能に連結されている。リンク２７ａの他端は第２加圧プレート２４の後端に支持軸２８を介して回転可能に接続され、リンク２７ｂの他端はボス部２２に支持軸２９を介して揺動可能に取り付けられている。このため、アクチュエータ２５のプランジャ２５ａが往復動すると、プランジャ２５ａの動作力が第２加圧プレート２４に伝達されて、第２加圧プレート２４は支持軸２６を中心として揺動する。
【００２６】
例えば、プランジャ２５ａが第２加圧プレート２４に近づく方向、つまり、図１で左方向に動作すると、第２加圧プレート２４は支持軸２６を中心として時計方向に所定角度範内で回転する。この第２加圧プレート２４の動作により、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４との間隔が狭められる。これに対して、プランジャ２５ａが第２加圧プレート２４から離れる方向、つまり、図１で右方向に動作すると、第２加圧プレート２４は支持軸２６を中心として反時計方向に所定角度範内で回転する。この第２加圧プレート２４の動作により、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４との間隔が広がる。
【００２７】
さらに、アクチュエータ１９の動力により第２加圧プレート２４を上下方向に移動させたとき、または、アクチュエータ２５の動力により第２加圧プレート２４を揺動させたときに、溶接電極１２，１７と第２加圧プレート２４とが同じ高さに位置していても、溶接電極１２，１７と第２加圧プレート２４とが接触しないように構成されている。
【００２８】
本実施形態のスポット溶接装置１０においては、一対の溶接電極１２，１７によりワーク１８の溶接対象部１８ｄを把持する前に、ワーク１８を第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４により把持することができる。すなわち、スポット溶接装置１０において、第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４は副加圧部材を構成するものである。なお、図１に示された３０は、溶接ロボットの電力系統の一部を構成するトランス（変圧器）である。
【００２９】
つぎに、第１実施形態のスポット溶接装置１０によりワーク１８を溶接する工程を説明する。
【００３０】
（第１工程）
まず、一対の溶接電極１２,１７の間隔が、ワーク１８の溶接対象部の厚さを超える値に保持され、かつ、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４とが開いている状態において、ワーク１８を水平方向に搬送して、一対の溶接電極１２,１７の間であり、かつ、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４との間に、ワーク１８の溶接対象部を進入させる。
【００３１】
（第２工程）
アクチュエータ１９の動力により、第１加圧プレート２３を下降させて、第１加圧プレート２３を板材１８ａに押し当て、第１加圧プレート２３を停止させる。
【００３２】
（第３工程）
アクチュエータ２５の動力により、プランジャ２５ａを図１で左方向に動作させて、第２加圧プレート２４を支持軸２６を中心として時計方向に回転させる。この第２加圧プレート２４の動作により、ワーク１８の溶接対象部が、図２のように、第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４により、上下から把持される。ここで、第２加圧プレート２４は板材１８ｃに押し当てられる。このように、第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４により、ワーク１８びの溶接対象部が両側から把持されて、ワーク１８が位置決めされる。
【００３３】
（第４工程）
ワーク１８を第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４により上下方向の両側から把持した状態で、アクチュエータ１９により第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４を下降させる。また、電極駆動用アクチュエータ１３の動力により溶接電極１７を下降させて、一対の溶接電極１２，１７によりワーク１８の溶接対象部を挟み付けて加圧し、溶接電極１７を停止させる。これと同時に、り第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４を停止させる。さらに、一対の溶接電極１２，１７間に電流を流し、ジュール熱によりナゲットを形成して複数枚の板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃを相互に接合する。このようにして、第４工程が終了する。
【００３４】
上記の第４工程中において、一番上の板材１８ａの厚さは、板材１８ｂ，１８ｃの単独の厚さよりも薄く剛性が低いので、溶接電極１７の加圧により板材１８ａが上側に撓んで板材１８ａと板材１８ｂとの間に隙間が生じようとする。これに対して、本実施形態においては、溶接電極１７が板材１８ａを加圧する箇所の両側を、第１加圧プレート２３の２つの加圧部２３ａ，２３ｂにより加圧している。このため、溶接電極１７の加圧力で薄い板材１８ａが変形することを防止できる。したがって、薄い板材１８ａと厚い板材１８ｂとの間における電流密度の低下が抑制され、溶接品質の低下を防止でき、かつスパッタの発生を回避できる。
【００３５】
また、把持機構２１によりワーク１８を把持および加圧した後、溶接電極１２，１７によりワーク１８が把持および加圧される。このため、ワーク１８が、板厚比が相対的に大きなもの、剛性が相対的に低い板材を備えたもの、板材の物性にバラツキがあるもの等であっても、溶接品質を安定させることができる。上記の板圧比は、薄い板材の厚さで厚い板材の厚さを除算して求めた値である。
【００３６】
なお、本実施形態においては、溶接電極１７が板材１８ａを加圧する位置の両側を、第１加圧プレート２３の加圧部２３ａ，２３ｂで加圧することにより、溶接電極１７の加圧力で板材１８ａが変形することを防止している。このため、溶接電極１７から板材１８ａに加えられる加圧力を、溶接電極１２から板材１８ｃに加えられる加圧力よりも低くすることができる。
【００３７】
上記の第４工程によりワーク１８をスポット溶接する処理が終わると、一対の溶接電極１２，１７の間隔が広げられる。また、第２加圧プレート２４が支持軸２６を中心として反時計方向に回転されて、ワーク１８に対する把持が解除される。そして、スポット溶接が行われたワーク１８は次の工程に搬送される。
【００３８】
上記のように、本実施形態のスポット溶接装置１０によれば、把持機構２１が、一対の溶接電極１２，１７により把持される前のワーク１８を両側から把持する機能と、一対の溶接電極１７の加圧力によりワーク１８の板材が変形することを防止する機能とを兼備している。したがって、溶接対象となるワーク１８を位置決めする位置決め治具を専用に設けずに済み、位置決め治具の数を減らすことができる。また、第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４によりワーク１８を把持および加圧した後、溶接電極１２，１７によりワーク１８が把持および加圧されるように構成されている。したがって、溶接電極１２，１７のうちどちらが先にワーク１８に接触したとしても、ワーク１８を構成する板材の変形を抑制できる。
【００３９】
本実施形態のスポット溶接装置１０は、薄い板材が一番下に配置され、２枚の厚い板材が薄い板材の上に配置されているワークをスポット溶接することもできる。この場合は、溶接電極１２が薄い板材に押し付けられ、溶接電極１７が厚い板材に押し付けられて、ワークが両側から把持される。このため、溶接電極１２の加圧力で薄い板材が変形することを防止でき、前述と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
次に、第２実施形態におけるスポット溶接装置１０の構成を、図３を参照して説明する。図３の構成において、図１および図２と同じ構成部分については、図１および図３と同じ符号を付してある。第２実施形態と第１実施形態とを比べると、第２加圧プレート２４を動作させる機構が異なる。第２実施形態においては、第２加圧プレート２４がカム機構３１により動作されるように構成されている。第２実施形態においては、溶接ロボットのアームにフレーム３２が取り付けられており、そのフレーム３２にカム機構３１が取り付けられている。カム機構３１は、フレーム３２に固定されたカム板３３と、カム板３３に設けられた溝３４と、溝３４内を転動可能な転動体３５とを有している。
【００４１】
溝３４は上下方向に沿って延ばされており、溝３４のうち最も上部に位置する部分の両側にはカム面３４ａが設けられている。カム面３４ａは上下方向に沿って直線状となっている。また、溝３４のうち上下方向で中間部分には、カム面３４ａに対して傾斜したカム面３４ｂが両側に設けられている。カム面３４ｂは、下方であるほどボス部２２に近づく向きで傾斜している。さらに、溝３４のうち上下方向で最も下側の部分の両側にカム面３４ｃが設けられている。カム面３４ｃは上下方向に沿って直線状に形成されている。溝３４の両側に形成された各カム面同士の間隔は同一に設定されており、カム面３４ａとカム面３４ｂとの接続部分は湾曲され、カム面３４ｂとカム面３４ｃとの接続部分は湾曲されている。さらに、転動体３５は球形状または円柱形状を備えている。
【００４２】
転動体３５が溝３４に沿って上下方向に転動すると、転動体３５はカム面３４ａ，３４ｂ，３４ｃに案内されて水平方向に移動する。具体的には、軸線Ａ，Ｃを含む垂直方向の平面内において、水平方向に移動する。例えば、転動体３５がカム面３４ａに沿って転動しているときは、転動体３５は水平方向には移動しない。
【００４３】
また、転動体３５がカム面３４ｂに沿って上から下に向けて転動しているときは、転動体３５は水平方向に移動する。具体的には、転動体３５はボス部２２に近づく向きで移動する。これに対して、転動体３５がカム面３４ｂに沿って下から上に向けて転動しているときは、転動体３５は水平方向に移動する。具体的には、転動体３５はボス部２２から離れる向きで移動する。さらに、転動体３５がカム面３４ｃに沿って転動しているときは、転動体３５は水平方向には移動しない。
【００４４】
一方、転動体３５はシャフト３６の一端側に回転可能に取り付けられている。また、ボス部２２には円筒形状の滑り軸受け３７が取り付けられており、滑り軸受け３７によりシャフト３６が水平方向に移動可能に支持されている。具体的には、軸線Ａ，Ｃを含む垂直方向の平面内において、シャフト３６が往復動可能である。さらに、アクチュエータ１９によりボス部２２が上下方向に動作されると、ボス部２２と一体的にシャフト３６も上下方向に移動する。シャフト３６における転動体３５が取り付けられた端部とは反対側の端部には、前記リンク２７ａ，２７ｂが支持軸３６ａを中心として回転可能に連結されている。このため、転動体３５が水平方向に移動すると、転動体３５の移動力がシャフト３６に伝達されて、シャフト３６が水平方向に移動する作用が生じる。
【００４５】
例えば、シャフト３６が第２加圧プレート２４に近づく向きで動作すると、シャフト３６の動作力が第２加圧プレート２４に伝達される。その結果、第２加圧プレート２４は支持軸２６を中心として時計方向に所定角度回転し、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４との間隔が狭められる。これに対して、シャフト３６が第２加圧プレート２４から離れる向きで動作すると、シャフト３６の動作力が第２加圧プレート２４に伝達される。その結果、第２加圧プレート２４は支持軸２６を中心として反時計方向に所定角度回転し、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４との間隔が広げられる。
【００４６】
このように、第２実施形態におけるスポット溶接装置１０においては、ボス部２２の上下方向における動作力が、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４との開閉させる動作力に変換されるように構成されている。具体的には、溝３４に沿って転動する転動体３５の水平方向の動作力を、第２加圧プレート２４を動作させる動作力に変換させる動作力変換機構３８を有している。すなわち、カム面を有する溝３４、転動体３５、シャフト３６、滑り軸受け３７等の要素により、動作力変換機構３８が構成されている。
【００４７】
次に、第２実施形態のスポット溶接装置１０によりワーク１８を溶接する工程を説明する。
【００４８】
（第１工程）
第２実施形態のスポット溶接装置１０において、第１工程で行われる動作は、第１実施形態のスポット溶接装置１０の第１工程の動作と同じである。
【００４９】
（第２工程）
アクチュエータ１９の動力により、第１加圧プレート２３およびシャフト３６を下降させる。シャフト３６の下降中、転動体３５がカム面３４ａに沿って転動している間は、シャフト３６は水平方向には移動しない。このため、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２との間の間隔は変わらない。つまり、この時点では、第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４によるワーク１８の把持は行われない。
【００５０】
（第３工程）
シャフト３６の下降が継続されて、転動体３５がカム面３４ｂに沿って転動すると、シャフト３６は第２加圧プレート２４に近づく向きで水平移動する。その結果、第２加圧プレート２４が支持軸２６を中心として時計方向に回転し、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４とにより、ワーク１８が上下方向の両側から把持される。すなわち、第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４により、溶接対象部１８ｄが両側から把持されて、ワーク１８が溶接位置に位置決めされる。
【００５１】
（第４工程）
電極駆動用アクチュエータ１３の動力により溶接電極１７を下降させて、一対の溶接電極１２，１７によりワーク１８の溶接対象部１８ｄを挟み付けて加圧し、溶接電極１７を停止する。溶接電極１７の下降中、アクチュエータ１９の動力でシャフト３６の下降が継続されているが、転動体３５はカム面３４ｃに沿って転動する。したがって、シャフト３６は水平方向には移動せず、ワーク１８を第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４により把持した状態が維持される。また、溶接電極１７が停止するとボス部２２も停止され、ワーク１８が溶接電極１２，１７により把持および加圧され、かつ、ワーク１８が第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４により把持加圧された状態に維持される。そして、一対の溶接電極１２，１７間に電流を流してワーク１８をスポット溶接し、第４工程が終了する。
【００５２】
上記の第４工程によりワーク１８をスポット溶接する処理が終わると、一対の溶接電極１２，１７の間隔が広げられて、溶接電極１２，１７によるワーク１８の把持が解除される。また、アクチュエータ１９によりボス部２２が上昇されて、転動体３５がカム面３４ｂに沿って転動しながら上昇すると、シャフト３６が第２加圧プレート２４から離れる向きに水平移動する。その結果、第２加圧プレート２４が支持軸２６を中心として反時計方向に回転されて、ワーク１８に対する把持が解除される。そして、スポット溶接が行われたワーク１８は次の工程に搬送される。
【００５３】
上記のように、第２実施形態におけるスポット溶接装置１０において、第１実施形態のスポット溶接装置１０と同じ構成部分については、第１実施形態のスポット溶接装置１０と同様の作用効果を得ることができる。
【００５４】
また、第2実施形態のスポット溶接装置１０によれば、把持機構２１の上下方向の動作力が、第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４によりワーク１８を把持する把持力に変換される。したがって、把持機構２１で把持力を発生させるために専用のアクチュエータを設ける必要がない。
【００５５】
ここで、本実施形態で説明した構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、重ね方向で一番上に位置する板材１８ａが、本発明における「重ね方向の一端側に位置する板材」に相当し、重ね方向で一番下に位置する板材１８ｃが、本発明の「重ね方向の他端側に位置する板材」に相当し、第１加圧プレート２３が、本発明の第１把持部に相当し、第２加圧プレート２４が、本発明の第２把持部に相当し、アクチュエータ２５が、本発明のアクチュエータに相当し、アクチュエータ１９が、本発明の移動機構に相当する。
【００５６】
本発明は前記第１実施形態および第２実施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、第１把持部および第２把持部として、断面形状が円形に構成された加圧部材を用いてもよい。さらに、本発明における一対の溶接電極は、所定方向に沿って相対移動することにより、ワークを把持および加圧する要素である。このため、溶接ガン本体に対して、一対の溶接電極が共に移動できるように構成されていてもよい。
【００５７】
さらに、一対の溶接電極同士が水平方向に相対移動し、第１把持部と第２把持部とが水平方向に相対移動するように構成されていてもよい。この場合、板材同士が重ね合わせ方向は水平方向となり、ワークの搬送方向は垂直方向または水平方向のいずれでもよい。
【００５８】
さらにまた、スポット溶接されるワークの板材は２枚でもよいし、４枚以上でもよい。さらに、複数の板材の厚さは全て同じでもよいし、異なっていてもよい。さらに、第１把持部および第２把持部におけるワークに接触する部分を、耐熱性を有する樹脂、ゴム等の柔軟性材料により構成することもできる。このように構成すると、溶接対象であるワークの厚さが異なる場合でも、柔軟性材料が弾性変形することで厚さの違いを吸収し、把持機構により確実に把持することができる。
【００５９】
さらに、上記実施形態において記載した第１〜第４工程は、複数の板材を重ねたワークを、一対の溶接電極で両側から把持して加圧するとともに、一対の溶接電極に電流を流してナゲットを形成することにより、板材同士を相互に接合するスポット溶接方法であって、一対の溶接電極により把持される前にワークを両側から把持して当該ワークを位置決めすることにより、一対の溶接電極でワークを加圧する際の加圧力により板材が変形することを防止するスポット溶接方法を提供するものである。
【符号の説明】
【００６０】
１０ スポット溶接装置
１２，１７ 溶接電極
１８ ワーク
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 板材
１９，２５ アクチュエータ
２１ 把持機構
２３ 第１加圧プレート（第１把持部）
２４ 第２加圧プレート（第２把持部）
３８ 動作力変換機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接対象となるワークを両側から把持する一対の溶接電極と、一対の溶接電極と共にワークを両側から把持する把持機構とを有するスポット溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数枚の鋼板等の板材を重ね合わせたワークを溶接するためにスポット溶接装置が使用されている。スポット溶接装置においては、複数枚の板材を重ね合わせて接合対象部を形成し、その接合対象部を一対の溶接電極で両側から把持して加圧する。そして、一対の溶接電極間に電流を流し、ジュール熱によりナゲットを形成して複数枚の板材を相互に接合するものである。
【０００３】
このようなスポット溶接装置の一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたスポット溶接装置においては、一対の溶接ロボットにアームがそれぞれ設けられており、各アームには、それぞれリスト部を介してスポット溶接ガンが取り付けられている。また、各リスト部には、それぞれ位置決めゲージが個別に設けられている。各位置決めゲージは、各リスト部に連結されたステーの先端にリング状の押さえプレート（加圧部材）を一体に形成したものである。さらに、特許文献１に記載されたスポット溶接装置は、溶接対象となるワークを位置決めする位置決め治具を有している。
【０００４】
この特許文献１に記載されたスポット溶接装置においては、まず、ワークが位置決め治具によって位置決めされてクランプされる。次いで、上下のスポット溶接ガンを溶接位置まで移動させて相互に対向させる。さらに、スポット溶接ガンの電極によりワークが加圧挟持される。そして、双方の溶接電極によるワークの加圧動作に続いて通電が行われることで、スポット溶接が施される。この時、各溶接電極がワークに接触して設定加圧力に達するまでの間に、双方の位置決めゲージが正対してワークのうち溶接電極に対応する部分の周辺部を加圧挟持する。
【０００５】
一方、溶接後には溶接電極の加圧力が解除される途中で位置決めゲージの加圧力が解除されるように設定されている。特許文献１に記載されたスポット溶接装置においては、このような工程を行うことにより、スポット溶接ガンの溶接電極の加圧力によってワークが変形してしまうことを防止できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１５５０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたスポット溶接装置においては、ワークを位置決めする位置決め治具を設けなければならず、位置決め治具の数が増加する問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、ワークを位置決めする位置決め治具の数を減らすことの可能なスポット溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のスポット溶接装置は、複数の板材を重ねたワークを、一対の溶接電極で両側から把持して加圧するとともに、前記一対の溶接電極に電流を流してナゲットを形成することにより、前記板材同士を相互に接合するスポット溶接装置であって、前記一対の溶接電極により把持される前に前記ワークを両側から把持して当該ワークを位置決めし、かつ、前記一対の溶接電極の加圧力により前記板材が変形することを防止する把持機構を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明のスポット溶接装置は、前記複数の板材には厚さが異なる板材が含まれており、重ね方向の一端側に位置する板材の厚さが、重ね方向の他端側に位置する板材の厚さよりも薄くなるように複数の板材が重ねられており、前記把持機構は、前記一端側に位置する板材を加圧する第１把持部と、前記他端側に位置する板材を加圧する第２把持部とを有していることを特徴とする。
【００１１】
本発明のスポット溶接装置は、前記ワークを両側から把持するように前記把持機構を動作させるアクチュエータが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のスポット溶接装置は、前記把持機構を、前記一対の溶接電極が前記ワークを加圧する方向に沿って移動させる移動機構と、前記把持機構の移動方向における動作力を、前記把持機構が前記ワークを把持する際の把持力に変換する動作力変換機構とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のスポット溶接装置によれば、把持機構が、一対の溶接電極により把持される前のワークを両側から把持する機能と、一対の溶接電極の加圧力によりワークの板材が変形することを防止する機能とを兼備している。したがって、ワークを位置決めする位置決め治具の数を減らすことが可能である。
【００１４】
本発明のスポット溶接装置によれば、相対的に薄い板材を第１把持部が加圧し、相対的に厚い板材を第２把持部により加圧することにより、ワークが把持機構により位置決めされる。
【００１５】
本発明のスポット溶接装置によれば、アクチュエータにより把持機構が動作してワークを両側から把持することができる。
【００１６】
本発明のスポット溶接装置によれば、把持機構の移動力が、把持機構によりワークを把持する際の把持力に変換される。したがって、把持機構で把持力を生じさせるために専用のアクチュエータを設ける必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明におけるスポット溶接装置の第１実施形態を示す模式的な側面図である。
【図２】本発明のスポット溶接装置における一対の電極でワークを把持し、かつ、第１および第２加圧プレートで把持した状態の断面図である。
【図３】本発明におけるスポット溶接装置の第２実施形態を示す模式的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はスポット溶接装置の第１実施形態であり、スポット溶接装置１０は、Ｃ型のヨーク部材により形成される溶接ガン本体１１を有している。この溶接ガン本体１１は、図示しない溶接ロボットのアームに取り付けられており、溶接ロボットのアームの動作により、溶接ガン本体１１が水平方向または上下方向の何れにも移動することが可能に構成されている。溶接ガン本体１１の図１における下側の端部には、水平方向に延ばされた張り出し部１１ａが形成されており、張り出し部１１ａの先端には円柱形状の溶接電極（電極チップ）１２が取り付けられている。本実施形態においては、溶接電極１２が溶接ガン本体１１に対して上下方向にも水平方向にも移動しないように取り付けられているものとして説明する。溶接ガン本体１１を上下動作させると、溶接電極１２を上下動させることができる。溶接電極１２は垂直な軸線Ａを中心として設けられており、溶接電極１２の先端が上に向けられている。溶接電極１２の先端は半球状に構成されている。
【００１９】
一方、溶接ガン本体１１の上側の端部には、溶接電極１７を動作させるための電極駆動用アクチュエータ１３が取り付けられている。この電極駆動用アクチュエータ１３の動力により、軸線Ｂに沿った方向（つまり上下方向）に往復動される電極駆動ロッド１４が設けられている。軸線Ａと軸線Ｂとは相互に平行であり、同軸上には配置されていない。この電極駆動ロッド１４の先端、具体的には下端には、連結部１５を介在させてロッド１６が取り付けられている。そして、ロッド１６の先端、具体的には下端に溶接電極（電極チップ）１７が取り付けられている。このため、溶接ガン本体１１が停止している状態で、電極駆動ロッド１４が上下方向に動作すると、溶接電極１７が軸線Ａに沿って上下方向に移動することが可能である。溶接電極１７は円柱形状に構成されており、溶接電極１７は軸線Ａを中心として配置されている。溶接電極１７の先端は下に向けられており、溶接電極１７の先端は半球状に構成されている。このようにして、電極駆動用アクチュエータ１３の動力により溶接電極１７が軸線Ａに沿って上下方向に動作すると、溶接電極１２と溶接電極１７との距離が変化する。
【００２０】
本実施形態のスポット溶接装置１０は、図２に示すように、一対の溶接電極１２，１７によりワーク１８を厚さ方向、具体的には上下方向から把持（挟むようにクランプ）して加圧するものである。すなわち、一対の溶接電極１２，１７がスポット溶接装置１０における主加圧部材を構成している。また、ワーク１８は、複数枚の板材、例えば、３枚の板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃが厚さ方向に重ね合わされて溶接対象部１８ｄが形成されている。３枚の板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃは上下に重ね合わされている。この溶接対象部１８ｄがスポット溶接装置１０により溶接される。また、板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃは厚さが異なっている。具体的には、板材１８ａの厚さは板材１８ｂ，１８ｃの単独の厚さよりも薄く、板材１８ｂ，１８ｃの厚さは同じである。
【００２１】
一方、溶接ガン本体１１における電極駆動用アクチュエータ１３の側方には、把持機構用アクチュエータ１９（以下、アクチュエータ１９と略記する）が取り付けられている。このアクチュエータ１９には、駆動ロッド２０を介在させて把持機構２１が設けられている。把持機構２１は、ワーク１８を位置決めするための装置である。ここで、「ワーク１８を位置決めする」には、ワーク１８の搬送経路における予め定められた溶接位置付近にワーク１８を保持すること、板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃ同士を相互に位置決めすること等が含まれる。駆動ロッド２０は軸線Ｃに沿った方向、つまり上下方向に往復動可能に構成されている。このように、アクチュエータ１９により駆動ロッド２０を動作させると、把持機構２１が上下方向に移動するように構成されている。
【００２２】
把持機構２１は、駆動ロッド２０の下端に固定されたボス部２２と、ボス部２２から軸線Ａに向かって延ばされた第１加圧プレート（個別加圧プレート）２３と、ボス部２２に対して揺動可能に取り付けられた第２加圧プレート（個別加圧プレート）２４とを有している。さらに、第２加圧プレート２４を揺動させる力を生じるアクチュエータ２５が設けられている。第１加圧プレート２３は、ボス部２２と一体的に成形されたものであり、第１加圧プレート２３の先端は、図２に示すように二股に分岐されて２つの加圧部２３ａ，２３ｂが形成されている。
【００２３】
さらに、アクチュエータ１９の動力により第１加圧プレート２３を上下方向に移動させたときに、溶接電極１２，１７と第１加圧プレート２３とが同じ高さに位置していても、溶接電極１２，１７と第１加圧プレート２３とが接触しないように構成されている。具体的には、第１加圧プレート２３を上昇または下降させたときに、軸線Ａと垂直な平面内において、２つの加圧部２３ａ，２３ｂの間に軸線Ａが位置するように構成されている。
【００２４】
上記のように構成された第１加圧プレート２３の下方に第２加圧プレート２４が設けられている。第２加圧プレート２４は、ボス部２２に対して支持軸２６を中心として揺動可能に取り付けられている。支持軸２６はアクチュエータ２５と第１加圧プレート２３との間に、水平方向に設けられている。具体的に説明すると、第２加圧プレート２４は、２つの軸線Ａ，Ｃを含む垂直な平面内で支持軸２６を中心として揺動することができる。第２加圧プレート２４の先端は、図２に示すように二股に分岐されて２つの加圧部２４ａ，２４ｂが形成されている。なお、ワーク１８の搬送方向に沿い、かつ、垂直方向に沿った平面断面内おいて、記加圧部２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂの断面形状は四角形であり、ワーク１８に接触する表面が平坦となっている。
【００２５】
前記アクチュエータ２５はボス部２２に固定されており、そのアクチュエータ２５は水平方向に往復動するプランジャ２５ａを有している。このアクチュエータ２５としては、例えば、空気圧シリンダまたは油圧シリンダ等を用いることができる。プランジャ２５ａの先端には、２つのリンク２７ａ，２７ｂの一端が支持軸２５ｂを介してそれぞれ回転可能に連結されている。リンク２７ａの他端は第２加圧プレート２４の後端に支持軸２８を介して回転可能に接続され、リンク２７ｂの他端はボス部２２に支持軸２９を介して揺動可能に取り付けられている。このため、アクチュエータ２５のプランジャ２５ａが往復動すると、プランジャ２５ａの動作力が第２加圧プレート２４に伝達されて、第２加圧プレート２４は支持軸２６を中心として揺動する。
【００２６】
例えば、プランジャ２５ａが第２加圧プレート２４に近づく方向、つまり、図１で左方向に動作すると、第２加圧プレート２４は支持軸２６を中心として時計方向に所定角度範内で回転する。この第２加圧プレート２４の動作により、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４との間隔が狭められる。これに対して、プランジャ２５ａが第２加圧プレート２４から離れる方向、つまり、図１で右方向に動作すると、第２加圧プレート２４は支持軸２６を中心として反時計方向に所定角度範内で回転する。この第２加圧プレート２４の動作により、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４との間隔が広がる。
【００２７】
さらに、アクチュエータ１９の動力により第２加圧プレート２４を上下方向に移動させたとき、または、アクチュエータ２５の動力により第２加圧プレート２４を揺動させたときに、溶接電極１２，１７と第２加圧プレート２４とが同じ高さに位置していても、溶接電極１２，１７と第２加圧プレート２４とが接触しないように構成されている。
【００２８】
本実施形態のスポット溶接装置１０においては、一対の溶接電極１２，１７によりワーク１８の溶接対象部１８ｄを把持する前に、ワーク１８を第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４により把持することができる。すなわち、スポット溶接装置１０において、第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４は副加圧部材を構成するものである。なお、図１に示された３０は、溶接ロボットの電力系統の一部を構成するトランス（変圧器）である。
【００２９】
つぎに、第１実施形態のスポット溶接装置１０によりワーク１８を溶接する工程を説明する。
【００３０】
（第１工程）
まず、一対の溶接電極１２,１７の間隔が、ワーク１８の溶接対象部の厚さを超える値に保持され、かつ、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４とが開いている状態において、ワーク１８を水平方向に搬送して、一対の溶接電極１２,１７の間であり、かつ、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４との間に、ワーク１８の溶接対象部を進入させる。
【００３１】
（第２工程）
アクチュエータ１９の動力により、第１加圧プレート２３を下降させて、第１加圧プレート２３を板材１８ａに押し当て、第１加圧プレート２３を停止させる。
【００３２】
（第３工程）
アクチュエータ２５の動力により、プランジャ２５ａを図１で左方向に動作させて、第２加圧プレート２４を支持軸２６を中心として時計方向に回転させる。この第２加圧プレート２４の動作により、ワーク１８の溶接対象部が、図２のように、第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４により、上下から把持される。ここで、第２加圧プレート２４は板材１８ｃに押し当てられる。このように、第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４により、ワーク１８びの溶接対象部が両側から把持されて、ワーク１８が位置決めされる。
【００３３】
（第４工程）
ワーク１８を第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４により上下方向の両側から把持した状態で、アクチュエータ１９により第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４を下降させる。また、電極駆動用アクチュエータ１３の動力により溶接電極１７を下降させて、一対の溶接電極１２，１７によりワーク１８の溶接対象部を挟み付けて加圧し、溶接電極１７を停止させる。これと同時に、り第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４を停止させる。さらに、一対の溶接電極１２，１７間に電流を流し、ジュール熱によりナゲットを形成して複数枚の板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃを相互に接合する。このようにして、第４工程が終了する。
【００３４】
上記の第４工程中において、一番上の板材１８ａの厚さは、板材１８ｂ，１８ｃの単独の厚さよりも薄く剛性が低いので、溶接電極１７の加圧により板材１８ａが上側に撓んで板材１８ａと板材１８ｂとの間に隙間が生じようとする。これに対して、本実施形態においては、溶接電極１７が板材１８ａを加圧する箇所の両側を、第１加圧プレート２３の２つの加圧部２３ａ，２３ｂにより加圧している。このため、溶接電極１７の加圧力で薄い板材１８ａが変形することを防止できる。したがって、薄い板材１８ａと厚い板材１８ｂとの間における電流密度の低下が抑制され、溶接品質の低下を防止でき、かつスパッタの発生を回避できる。
【００３５】
また、把持機構２１によりワーク１８を把持および加圧した後、溶接電極１２，１７によりワーク１８が把持および加圧される。このため、ワーク１８が、板厚比が相対的に大きなもの、剛性が相対的に低い板材を備えたもの、板材の物性にバラツキがあるもの等であっても、溶接品質を安定させることができる。上記の板圧比は、薄い板材の厚さで厚い板材の厚さを除算して求めた値である。
【００３６】
なお、本実施形態においては、溶接電極１７が板材１８ａを加圧する位置の両側を、第１加圧プレート２３の加圧部２３ａ，２３ｂで加圧することにより、溶接電極１７の加圧力で板材１８ａが変形することを防止している。このため、溶接電極１７から板材１８ａに加えられる加圧力を、溶接電極１２から板材１８ｃに加えられる加圧力よりも低くすることができる。
【００３７】
上記の第４工程によりワーク１８をスポット溶接する処理が終わると、一対の溶接電極１２，１７の間隔が広げられる。また、第２加圧プレート２４が支持軸２６を中心として反時計方向に回転されて、ワーク１８に対する把持が解除される。そして、スポット溶接が行われたワーク１８は次の工程に搬送される。
【００３８】
上記のように、本実施形態のスポット溶接装置１０によれば、把持機構２１が、一対の溶接電極１２，１７により把持される前のワーク１８を両側から把持する機能と、一対の溶接電極１７の加圧力によりワーク１８の板材が変形することを防止する機能とを兼備している。したがって、溶接対象となるワーク１８を位置決めする位置決め治具を専用に設けずに済み、位置決め治具の数を減らすことができる。また、第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４によりワーク１８を把持および加圧した後、溶接電極１２，１７によりワーク１８が把持および加圧されるように構成されている。したがって、溶接電極１２，１７のうちどちらが先にワーク１８に接触したとしても、ワーク１８を構成する板材の変形を抑制できる。
【００３９】
本実施形態のスポット溶接装置１０は、薄い板材が一番下に配置され、２枚の厚い板材が薄い板材の上に配置されているワークをスポット溶接することもできる。この場合は、溶接電極１２が薄い板材に押し付けられ、溶接電極１７が厚い板材に押し付けられて、ワークが両側から把持される。このため、溶接電極１２の加圧力で薄い板材が変形することを防止でき、前述と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
次に、第２実施形態におけるスポット溶接装置１０の構成を、図３を参照して説明する。図３の構成において、図１および図２と同じ構成部分については、図１および図３と同じ符号を付してある。第２実施形態と第１実施形態とを比べると、第２加圧プレート２４を動作させる機構が異なる。第２実施形態においては、第２加圧プレート２４がカム機構３１により動作されるように構成されている。第２実施形態においては、溶接ロボットのアームにフレーム３２が取り付けられており、そのフレーム３２にカム機構３１が取り付けられている。カム機構３１は、フレーム３２に固定されたカム板３３と、カム板３３に設けられた溝３４と、溝３４内を転動可能な転動体３５とを有している。
【００４１】
溝３４は上下方向に沿って延ばされており、溝３４のうち最も上部に位置する部分の両側にはカム面３４ａが設けられている。カム面３４ａは上下方向に沿って直線状となっている。また、溝３４のうち上下方向で中間部分には、カム面３４ａに対して傾斜したカム面３４ｂが両側に設けられている。カム面３４ｂは、下方であるほどボス部２２に近づく向きで傾斜している。さらに、溝３４のうち上下方向で最も下側の部分の両側にカム面３４ｃが設けられている。カム面３４ｃは上下方向に沿って直線状に形成されている。溝３４の両側に形成された各カム面同士の間隔は同一に設定されており、カム面３４ａとカム面３４ｂとの接続部分は湾曲され、カム面３４ｂとカム面３４ｃとの接続部分は湾曲されている。さらに、転動体３５は球形状または円柱形状を備えている。
【００４２】
転動体３５が溝３４に沿って上下方向に転動すると、転動体３５はカム面３４ａ，３４ｂ，３４ｃに案内されて水平方向に移動する。具体的には、軸線Ａ，Ｃを含む垂直方向の平面内において、水平方向に移動する。例えば、転動体３５がカム面３４ａに沿って転動しているときは、転動体３５は水平方向には移動しない。
【００４３】
また、転動体３５がカム面３４ｂに沿って上から下に向けて転動しているときは、転動体３５は水平方向に移動する。具体的には、転動体３５はボス部２２に近づく向きで移動する。これに対して、転動体３５がカム面３４ｂに沿って下から上に向けて転動しているときは、転動体３５は水平方向に移動する。具体的には、転動体３５はボス部２２から離れる向きで移動する。さらに、転動体３５がカム面３４ｃに沿って転動しているときは、転動体３５は水平方向には移動しない。
【００４４】
一方、転動体３５はシャフト３６の一端側に回転可能に取り付けられている。また、ボス部２２には円筒形状の滑り軸受け３７が取り付けられており、滑り軸受け３７によりシャフト３６が水平方向に移動可能に支持されている。具体的には、軸線Ａ，Ｃを含む垂直方向の平面内において、シャフト３６が往復動可能である。さらに、アクチュエータ１９によりボス部２２が上下方向に動作されると、ボス部２２と一体的にシャフト３６も上下方向に移動する。シャフト３６における転動体３５が取り付けられた端部とは反対側の端部には、前記リンク２７ａ，２７ｂが支持軸３６ａを中心として回転可能に連結されている。このため、転動体３５が水平方向に移動すると、転動体３５の移動力がシャフト３６に伝達されて、シャフト３６が水平方向に移動する作用が生じる。
【００４５】
例えば、シャフト３６が第２加圧プレート２４に近づく向きで動作すると、シャフト３６の動作力が第２加圧プレート２４に伝達される。その結果、第２加圧プレート２４は支持軸２６を中心として時計方向に所定角度回転し、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４との間隔が狭められる。これに対して、シャフト３６が第２加圧プレート２４から離れる向きで動作すると、シャフト３６の動作力が第２加圧プレート２４に伝達される。その結果、第２加圧プレート２４は支持軸２６を中心として反時計方向に所定角度回転し、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４との間隔が広げられる。
【００４６】
このように、第２実施形態におけるスポット溶接装置１０においては、ボス部２２の上下方向における動作力が、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４との開閉させる動作力に変換されるように構成されている。具体的には、溝３４に沿って転動する転動体３５の水平方向の動作力を、第２加圧プレート２４を動作させる動作力に変換させる動作力変換機構３８を有している。すなわち、カム面を有する溝３４、転動体３５、シャフト３６、滑り軸受け３７等の要素により、動作力変換機構３８が構成されている。
【００４７】
次に、第２実施形態のスポット溶接装置１０によりワーク１８を溶接する工程を説明する。
【００４８】
（第１工程）
第２実施形態のスポット溶接装置１０において、第１工程で行われる動作は、第１実施形態のスポット溶接装置１０の第１工程の動作と同じである。
【００４９】
（第２工程）
アクチュエータ１９の動力により、第１加圧プレート２３およびシャフト３６を下降させる。シャフト３６の下降中、転動体３５がカム面３４ａに沿って転動している間は、シャフト３６は水平方向には移動しない。このため、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２との間の間隔は変わらない。つまり、この時点では、第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４によるワーク１８の把持は行われない。
【００５０】
（第３工程）
シャフト３６の下降が継続されて、転動体３５がカム面３４ｂに沿って転動すると、シャフト３６は第２加圧プレート２４に近づく向きで水平移動する。その結果、第２加圧プレート２４が支持軸２６を中心として時計方向に回転し、第１加圧プレート２３と第２加圧プレート２４とにより、ワーク１８が上下方向の両側から把持される。すなわち、第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４により、溶接対象部１８ｄが両側から把持されて、ワーク１８が溶接位置に位置決めされる。
【００５１】
（第４工程）
電極駆動用アクチュエータ１３の動力により溶接電極１７を下降させて、一対の溶接電極１２，１７によりワーク１８の溶接対象部１８ｄを挟み付けて加圧し、溶接電極１７を停止する。溶接電極１７の下降中、アクチュエータ１９の動力でシャフト３６の下降が継続されているが、転動体３５はカム面３４ｃに沿って転動する。したがって、シャフト３６は水平方向には移動せず、ワーク１８を第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４により把持した状態が維持される。また、溶接電極１７が停止するとボス部２２も停止され、ワーク１８が溶接電極１２，１７により把持および加圧され、かつ、ワーク１８が第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４により把持加圧された状態に維持される。そして、一対の溶接電極１２，１７間に電流を流してワーク１８をスポット溶接し、第４工程が終了する。
【００５２】
上記の第４工程によりワーク１８をスポット溶接する処理が終わると、一対の溶接電極１２，１７の間隔が広げられて、溶接電極１２，１７によるワーク１８の把持が解除される。また、アクチュエータ１９によりボス部２２が上昇されて、転動体３５がカム面３４ｂに沿って転動しながら上昇すると、シャフト３６が第２加圧プレート２４から離れる向きに水平移動する。その結果、第２加圧プレート２４が支持軸２６を中心として反時計方向に回転されて、ワーク１８に対する把持が解除される。そして、スポット溶接が行われたワーク１８は次の工程に搬送される。
【００５３】
上記のように、第２実施形態におけるスポット溶接装置１０において、第１実施形態のスポット溶接装置１０と同じ構成部分については、第１実施形態のスポット溶接装置１０と同様の作用効果を得ることができる。
【００５４】
また、第2実施形態のスポット溶接装置１０によれば、把持機構２１の上下方向の動作力が、第１加圧プレート２３および第２加圧プレート２４によりワーク１８を把持する把持力に変換される。したがって、把持機構２１で把持力を発生させるために専用のアクチュエータを設ける必要がない。
【００５５】
ここで、本実施形態で説明した構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、重ね方向で一番上に位置する板材１８ａが、本発明における「重ね方向の一端側に位置する板材」に相当し、重ね方向で一番下に位置する板材１８ｃが、本発明の「重ね方向の他端側に位置する板材」に相当し、第１加圧プレート２３が、本発明の第１把持部に相当し、第２加圧プレート２４が、本発明の第２把持部に相当し、アクチュエータ２５が、本発明のアクチュエータに相当し、アクチュエータ１９が、本発明の移動機構に相当する。
【００５６】
本発明は前記第１実施形態および第２実施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、第１把持部および第２把持部として、断面形状が円形に構成された加圧部材を用いてもよい。さらに、本発明における一対の溶接電極は、所定方向に沿って相対移動することにより、ワークを把持および加圧する要素である。このため、溶接ガン本体に対して、一対の溶接電極が共に移動できるように構成されていてもよい。
【００５７】
さらに、一対の溶接電極同士が水平方向に相対移動し、第１把持部と第２把持部とが水平方向に相対移動するように構成されていてもよい。この場合、板材同士が重ね合わせ方向は水平方向となり、ワークの搬送方向は垂直方向または水平方向のいずれでもよい。
【００５８】
さらにまた、スポット溶接されるワークの板材は２枚でもよいし、４枚以上でもよい。さらに、複数の板材の厚さは全て同じでもよいし、異なっていてもよい。さらに、第１把持部および第２把持部におけるワークに接触する部分を、耐熱性を有する樹脂、ゴム等の柔軟性材料により構成することもできる。このように構成すると、溶接対象であるワークの厚さが異なる場合でも、柔軟性材料が弾性変形することで厚さの違いを吸収し、把持機構により確実に把持することができる。
【００５９】
さらに、上記実施形態において記載した第１〜第４工程は、複数の板材を重ねたワークを、一対の溶接電極で両側から把持して加圧するとともに、一対の溶接電極に電流を流してナゲットを形成することにより、板材同士を相互に接合するスポット溶接方法であって、一対の溶接電極により把持される前にワークを両側から把持して当該ワークを位置決めすることにより、一対の溶接電極でワークを加圧する際の加圧力により板材が変形することを防止するスポット溶接方法を提供するものである。
【符号の説明】
【００６０】
１０ スポット溶接装置
１２，１７ 溶接電極
１８ ワーク
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 板材
１９，２５ アクチュエータ
２１ 把持機構
２３ 第１加圧プレート（第１把持部）
２４ 第２加圧プレート（第２把持部）
３８ 動作力変換機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板材を重ねたワークを、一対の溶接電極で両側から把持して加圧するとともに、前記一対の溶接電極に電流を流してナゲットを形成することにより、前記板材同士を相互に接合するスポット溶接装置であって、
前記一対の溶接電極により把持される前に前記ワークを両側から把持して当該ワークを位置決めし、かつ、前記一対の溶接電極の加圧力により前記板材が変形することを防止する把持機構を備えてい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、
前記複数の板材には厚さが異なる板材が含まれており、重ね方向の一端側に位置する板材の厚さが、重ね方向の他端側に位置する板材の厚さよりも薄くなるように複数の板材が重ねられており、
前記把持機構は、前記一端側に位置する板材を加圧する第１把持部と、前記他端側に位置する板材を加圧する第２把持部とを有してい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、
前記ワークを両側から把持するように前記把持機構を動作させるアクチュエータが設けられてい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または２記載のスポット溶接装置において、
前記把持機構を、前記一対の溶接電極が前記ワークを加圧する方向に沿って移動させる移動機構と、
前記把持機構の移動方向における動作力を、前記把持機構が前記ワークを把持する際の把持力に変換する動作力変換機構と
を備えていることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項１】
複数の板材を重ねたワークを、一対の溶接電極で両側から把持して加圧するとともに、前記一対の溶接電極に電流を流してナゲットを形成することにより、前記板材同士を相互に接合するスポット溶接装置であって、
前記一対の溶接電極により把持される前に前記ワークを両側から把持して当該ワークを位置決めし、かつ、前記一対の溶接電極の加圧力により前記板材が変形することを防止する把持機構を備えてい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、
前記複数の板材には厚さが異なる板材が含まれており、重ね方向の一端側に位置する板材の厚さが、重ね方向の他端側に位置する板材の厚さよりも薄くなるように複数の板材が重ねられており、
前記把持機構は、前記一端側に位置する板材を加圧する第１把持部と、前記他端側に位置する板材を加圧する第２把持部とを有してい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、
前記ワークを両側から把持するように前記把持機構を動作させるアクチュエータが設けられてい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または２記載のスポット溶接装置において、
前記把持機構を、前記一対の溶接電極が前記ワークを加圧する方向に沿って移動させる移動機構と、
前記把持機構の移動方向における動作力を、前記把持機構が前記ワークを把持する際の把持力に変換する動作力変換機構と
を備えていることを特徴とするスポット溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−７１１７３（Ｐ２０１３−７１１７３Ａ）
【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２０１１−２１３８３０（Ｐ２０１１−２１３８３０）
【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）】
[ Back to top ]