スポット溶接装置
【課題】複数枚のパネルからなるワークの溶接品質を向上させる。
【解決手段】複数枚のパネルＰ１〜Ｐ３からなるワークＷは、スポット溶接ガンが備える一対の電極チップ１６，２１によって加圧(ＦＵ，ＦＬ)される。また、スポット溶接ガンには副加圧アームが設けられ、副加圧アームの先端には加圧面２８ｂを備えた加圧ピース２７が設けられる。スポット溶接時には、加圧面２８ｂがワーク表面に副加圧力Ｆαで押し付けられ、主加圧力ＦＵを主加圧力ＦＬよりも低下させている。これにより、パネルＰ１〜Ｐ３からなるワークＷの溶接品質を向上させることが可能となる。ここで、加圧ピース２７はトーションバーを介して連結され、加圧ピース２７はトーションバーの捩り方向に変位自在となる。したがって、ワークＷが傾斜している状態であっても、加圧面２８ｂをワーク表面に追従させることができ、主加圧力ＦＵを精度良く低下させることができる。
【解決手段】複数枚のパネルＰ１〜Ｐ３からなるワークＷは、スポット溶接ガンが備える一対の電極チップ１６，２１によって加圧(ＦＵ，ＦＬ)される。また、スポット溶接ガンには副加圧アームが設けられ、副加圧アームの先端には加圧面２８ｂを備えた加圧ピース２７が設けられる。スポット溶接時には、加圧面２８ｂがワーク表面に副加圧力Ｆαで押し付けられ、主加圧力ＦＵを主加圧力ＦＬよりも低下させている。これにより、パネルＰ１〜Ｐ３からなるワークＷの溶接品質を向上させることが可能となる。ここで、加圧ピース２７はトーションバーを介して連結され、加圧ピース２７はトーションバーの捩り方向に変位自在となる。したがって、ワークＷが傾斜している状態であっても、加圧面２８ｂをワーク表面に追従させることができ、主加圧力ＦＵを精度良く低下させることができる。
【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ながらスポット溶接を施すことは困難となっていた。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し、薄板側の抵抗が厚板側の抵抗に比べて低下していた。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。また、同じ板厚であっても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同様にナゲットの偏りが発生し、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。そこで、電極チップ以外の加圧部材によってワークを薄板側から加圧することにより、薄板側に配置される電極チップの加圧力を低下させる溶接方法が考えられる。この溶接方法において、薄板側の加圧力を精度良く低下させるためには、加圧部材によって電極チップの近傍を均一に加圧することが重要となっている。しかしながら、ワークや溶接ガンの形状によっては、ワーク表面に対して加圧部材を垂直に押し当てることが困難であり、薄板側の加圧力を精度良く制御することが困難となっていた。このように、電極チップの加圧力の制御精度が低下することは、溶接品質を低下させる要因であった。
【０００７】
本発明の目的は、複数枚のパネルからなるワークの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、相互に対向する第１および第２電極チップを備え、前記第１電極チップによって前記ワークを一方面から加圧し、前記第２電極チップによって前記ワークを他方面から加圧する溶接ガン本体と、前記溶接ガン本体に取り付けられる基部と、前記基部に変位自在に連結される加圧ピースとを備え、前記加圧ピースを前記ワークの一方面または他方面に押し付ける加圧部材とを有し、前記基部に対して前記加圧ピースを変位させ、前記ワークの一方面または他方面に前記加圧ピースを追従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、前記加圧ピースと前記基部とは弾性部材を介して連結されることを特徴とする。
【００１０】
本発明のスポット溶接装置は、前記加圧ピースは前記基部に回動自在に連結されることを特徴とする。
【００１１】
本発明のスポット溶接装置は、前記加圧ピースと前記基部とは長尺部材を介して連結され、前記加圧ピースは前記長尺部材の捩り方向に変位自在となることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基部に変位自在に連結される加圧ピースを備えた加圧部材を設けるとともに、この加圧部材の加圧ピースをワークに押し付けるようにしたので、加圧ピースをワーク表面に追従させることが可能となる。これにより、第１および第２電極チップの加圧力を精度良く制御することができ、複数枚のパネルからなるワークの溶接品質を向上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)〜(ｄ)は副加圧アームの一部を示す側面図、平面図、正面図および断面図である。
【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アーム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)は加圧ピースによるワークの加圧過程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。
【図８】(ａ)〜(ｄ)は本発明の他の実施の形態であるスポット溶接ガン(スポット溶接装置)が備える副加圧アームの一部を示す側面図、平面図、正面図および断面図である。
【図９】(ａ)〜(ｃ)は本発明の他の実施の形態であるスポット溶接ガン(スポット溶接装置)が備える副加圧アームの一部を示す側面図、平面図および正面図である。
【図１０】(ａ)は図９(ａ)のＣ−Ｃ線に沿って副加圧アームの内部構造を示す断面図であり、(ｂ)および(ｃ)は副加圧アームの作動状態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、図示するスポット溶接ガン１０は、所謂ストレート式のＣ型ガンである。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、略コ字状に形成される固定ガンアーム１４が固定されている。固定ガンアーム１４の先端にはシャンク１５が固定されており、シャンク１５の先端には第１電極チップ１６が装着されている。また、溶接ガン本体１３には、図示しないサーボモータが組み込まれたアクチュエータ１７が固定されている。このアクチュエータ１７は進退駆動されるロッド部材１８を有しており、このロッド部材１８には可動ガンアーム１９が固定されている。可動ガンアーム１９の先端にはシャンク２０が固定されており、シャンク２０の先端には第２電極チップ２１が装着されている。これらガンアーム１４，１９の電極チップ１６，２１は、互いに対向するように同軸上に配置されている。アクチュエータ１７のロッド部材１８を伸ばすことにより、可動ガンアーム１９は電極チップ１６に近づく方向に駆動される。一方、アクチュエータ１７のロッド部材１８を引き込むことにより、可動ガンアーム１９は電極チップ１６から離れる方向に駆動される。
【００１５】
また、溶接ガン本体１３には、図示しないサーボモータが組み込まれたアクチュエータ２２が固定されている。このアクチュエータ２２は進退駆動されるロッド部材２３を有しており、このロッド部材２３には副加圧アーム(加圧部材)２４が固定されている。副加圧アーム２４は、ロッド部材２３に取り付けられる基部２５と、この基部２５にトーションバー(弾性部材，長尺部材)２６を介して連結される加圧ピース２７とを備えている。すなわち、副加圧アーム２４の基部２５は、アクチュエータ２２を介して溶接ガン本体１３に取り付けられている。ここで、図３(ａ)〜(ｄ)は副加圧アーム２４の一部を示す側面図、平面図、正面図および断面図である。なお、図３(ｂ)には図３(ａ)の矢印Ａ方向から副加圧アーム２４を示す平面図が示され、図３(ｃ)には図３(ａ)の矢印Ｂ方向から副加圧アーム２４を示す正面図が示され、図３(ｄ)には図３(ａ)のＣ−Ｃ線に沿って副加圧アーム２４を示す断面図が示されている。図３(ａ)および(ｂ)に示すように、加圧ピース２７は、円弧状に切り欠かれたピース本体２８を有している。ピース本体２８の切り欠きの内径は、電極チップ１６，２１やシャンク１５，２０の外径よりも大きく形成されている。ピース本体２８の上端には上方に突出する一対の加圧面２８ａが形成されており、ピース本体２８の下端には下方に突出する一対の加圧面２８ｂが形成されている。また、バネ鋼からなるトーションバー２６は、副加圧アーム２４の移動方向に沿って縦長となる断面形状を備えたトーションバーとなっている。なお、加圧ピース２７とトーションバー２６との間には図示しない絶縁部材が設けられており、加圧ピース２７とトーションバー２６とは電気的に絶縁された状態となっている。
【００１６】
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３０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３１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３２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。スポット溶接時には、アクチュエータ１７を駆動することにより、電極チップ１６，２１間にワークＷが挟み込まれて加圧されるとともに、アクチュエータ２２を駆動することにより、副加圧アーム２４によってワークＷが加圧された状態となる。
【００１７】
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。
【００１８】
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、可動ガンアーム１９は固定ガンアーム１４から離れる方向に移動し、電極チップ１６，２１間に所定の隙間が設けられる。そして、電極チップ１６，２１間にワークＷを配置するように、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、電極チップ１６が厚板Ｐ１の表面(ワークＷの一方面)に対して接触するように、ロボットアーム１２はスポット溶接ガン１０を移動させる。また、加圧ピース２７を備える副加圧アーム２４は薄板Ｐ３側に配置されている。すなわち、図示する場合には、副加圧アーム２４が、薄板Ｐ３に対向する電極チップ２１側に配置されるように、アクチュエータ２２が駆動されている。
【００１９】
続いて、図４(ｂ)に示すように、可動ガンアーム１９は固定ガンアーム１４に近づく方向に移動し、電極チップ１６，２１間にワークＷが挟み込まれる。すなわち、電極チップ１６によってワークＷが厚板Ｐ１側の一方面から加圧されるとともに、電極チップ２１によってワークＷが薄板Ｐ３側の他方面から加圧されることになる。これにより、ワークＷの打点位置には、電極チップ１６から主加圧力ＦＬが加えられた状態となり、電極チップ２１から主加圧力ＦＵが加えられた状態となる。次いで、図４(ｃ)に示すように、副加圧アーム２４の加圧ピース２７を薄板Ｐ３の表面(ワークＷの他方面)に押し付けるように、アクチュエータ２２は副加圧アーム２４を下方に押し下げる。
【００２０】
このように、電極チップ１６，２１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、副加圧アーム２４によってワークＷの打点位置の近傍が副加圧力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１６，２１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、再び可動ガンアーム１９および副加圧アーム２４は上方に引き上げられ、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。
【００２１】
ここで、図５は電極チップ１６，２１および副加圧アーム２４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２１から薄板Ｐ３の打点位置には主加圧力ＦＵが付与され、電極チップ１６から厚板Ｐ１の打点位置には主加圧力ＦＬが付与される。さらに、副加圧アーム２４から薄板Ｐ３の打点位置の近傍には副加圧力Ｆαが付与される。このとき、電極チップ１６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２１から付与される主加圧力ＦＵと加圧ピース２７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２１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１６から付与される主加圧力ＦＬに比べて小さくなる。
【００２２】
ここで、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側に偏って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側に偏ることなく良好な溶接品質を得ることが可能となる。また、副加圧アーム２４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〜Ｐ３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、副加圧アーム２４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。
【００２３】
しかも、副加圧力Ｆαを付与する加圧ピース２７は、弾性変形するトーションバー２６を介して基部２５に変位自在に連結されている。これにより、ワーク表面に対して加圧ピース２７を副加圧力Ｆαで押し付ける際には、図３(ｃ)に矢印Ｄで示すように、ワーク表面からの反力に応じて加圧ピース２７を移動つまり変位させることが可能となる。すなわち、副加圧力Ｆαに応じてトーションバー２６がその中心軸Ｘを軸に捩られるため、図３(ｃ)に矢印Ｄで示すように、加圧ピース２７をトーションバー２６の捩り方向に変位させることが可能となる。これにより、ワークＷや溶接ガン本体１３の形状によって加圧ピース２７の加圧面２８ａ，２８ｂをワーク表面に対して平行に配置できない場合であっても、傾斜するワーク表面に対して加圧ピース２７の加圧面２８ａ，２８ｂを追従させることが可能となる。ここで、図６(ａ)および(ｂ)は加圧ピース２７によるワークＷの加圧過程を示す説明図である。まず、図６(ａ)に示すように、加圧ピース２７の加圧方向に対してワークＷが傾斜している状態であっても、図６(ｂ)に示すように、加圧ピース２７をワーク表面に対して副加圧力Ｆαで押し付けることにより、トーションバー２６が捩れて加圧ピース２７の加圧面２８ｂがワーク表面に追従することになる。これにより、加圧ピース２７の加圧面２８ｂの片当たりを防止することができるため、一対の加圧面２８ｂに副加圧力Ｆαを適切に分散させることができ、主加圧力ＦＵを精度良く低下させることが可能となる。
【００２４】
前述の説明では、上方つまり電極チップ２１側に薄板Ｐ３が配置されているが、下方つまり電極チップ１６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、加圧ピース２７が薄板Ｐ３に対向する電極チップ１６側に位置するように、アクチュエータ２２は副加圧アーム２４を移動させる。そして、電極チップ１６，２１間にワークＷを配置するように、ロボットアーム１２はスポット溶接ガン１０を移動させる。続いて、図７(ｂ)に示すように、可動ガンアーム１９が固定ガンアーム１４に近づく方向に移動し、電極チップ１６，２１間にワークＷが挟み込まれる。すなわち、電極チップ１６によってワークＷが薄板Ｐ３側の一方面から加圧されるとともに、電極チップ２１によってワークＷが厚板Ｐ１側の他方面から加圧されることになる。これにより、ワークＷの打点位置には、電極チップ１６から主加圧力ＦＬが加えられた状態となり、電極チップ２１から主加圧力ＦＵが加えられた状態となる。次いで、図７(ｃ)に示すように、副加圧アーム２４の加圧ピース２７を薄板Ｐ３の表面(ワークＷの一方面)に押し付けるように、アクチュエータ２２は副加圧アーム２４を上方に引き上げる。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、副加圧アーム２４によってワーク表面を下方から押し上げることにより、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。なお、ロボットアーム１２を回転させてスポット溶接ガン１０の上下を反転させることにより、下側に薄板Ｐ３が配置されるワークＷに対応させても良い。
【００２５】
また、前述の説明では、図３(ａ)〜(ｄ)に示すように、基部２５と加圧ピース２７とを連結するトーションバーとして、副加圧アーム２４の移動方向に沿って縦長となる断面形状を備えたトーションバー２６を用いている。しかしながら、基部２５と加圧ピース２７とを連結するトーションバーとしては、図３に示す形状に限られることはない。ここで、図８(ａ)〜(ｄ)は本発明の他の実施の形態であるスポット溶接ガン(スポット溶接装置)が備える副加圧アーム４０の一部を示す側面図、平面図、正面図および断面図である。図８(ｂ)には図８(ａ)の矢印Ａ方向から副加圧アーム４０を示す平面図が示され、図８(ｃ)には図８(ａ)の矢印Ｂ方向から副加圧アーム４０を示す正面図が示され、図８(ｄ)には図８(ａ)のＣ−Ｃ線に沿って副加圧アーム４０を示す断面図が示されている。なお、図８において図３に示す部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。図８(ａ)〜(ｄ)に示すように、基部２５と加圧ピース２７とを連結するトーションバー(弾性部材，長尺部材)４１は、副加圧アーム４０の移動方向に直交する方向に沿って横長となる断面形状を備えたトーションバーとなっている。このように、トーションバー４１の取付方向を変えた場合であっても、加圧ピース２７は基部２５に対して変位自在に連結されることになる。これにより、ワーク表面に対して加圧ピース２７を副加圧力Ｆαで押し付ける際には、図８(ｃ)に矢印Ｄで示すように、ワーク表面からの反力に応じて加圧ピース２７を移動つまり変位させることが可能となる。すなわち、副加圧力Ｆαに応じてトーションバー４１がその中心軸Ｘを軸に捩られるため、図８(ｃ)に矢印Ｄで示すように、加圧ピース２７をトーションバー４１の捩り方向に変位させることが可能となる。これにより、前述した副加圧アーム２４と同様に、ワークＷや溶接ガン本体１３の形状によって加圧ピース２７の加圧面２８ａ，２８ｂをワーク表面に対して平行に配置できない場合であっても、傾斜するワーク表面に対して加圧ピース２７の加圧面２８ａ，２８ｂを追従させることが可能となる。
【００２６】
また、前述の説明では、基部２５と加圧ピース２７とをトーションバー２６，４１によって連結しているが、これに限られることはなく、他の構造によって基部２５に加圧ピース２７を変位自在に連結しても良い。ここで、図９(ａ)〜(ｃ)は本発明の他の実施の形態であるスポット溶接ガン(スポット溶接装置)が備える副加圧アーム(加圧部材)４２の一部を示す側面図、平面図および正面図である。図９(ｂ)には図９(ａ)の矢印Ａ方向から副加圧アーム４２を示す平面図が示され、図９(ｃ)には図９(ａ)の矢印Ｂ方向から副加圧アーム４２を示す正面図が示されている。また、図１０(ａ)は図９(ａ)のＣ−Ｃ線に沿って副加圧アーム４２の内部構造を示す断面図であり、図１０(ｂ)および(ｃ)は副加圧アーム４２の作動状態を示す説明図である。なお、図９および図１０において図３に示す部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
図９(ａ)〜(ｃ)に示すように、副加圧アーム４２は、アクチュエータ２２に取り付けられる基部４３と、この基部４３に支持ロッド(長尺部材)４４を介して連結される加圧ピース４５とを備えている。図１０(ａ)に示すように、支持ロッド４４は、基部４３に固定される大径ロッド部４６と、加圧ピース４５の貫通孔４７に回動自在に嵌合する小径ロッド部４８とを備えている。小径ロッド部４８には一対の切り欠き溝４９が形成されており、これらの切り欠き溝４９に連通するネジ孔５０が加圧ピース４５に形成されている。また、加圧ピース４５のネジ孔５０には切り欠き溝４９に達するように止めネジ５１が挿入されており、止めネジ５１の先端と切り欠き溝４９との間には所定の隙間が設けられている。このような構造により、図１０(ｂ)および(ｃ)に示すように、止めネジ５１の先端が切り欠き溝４９に突き当たるまで、基部４３および支持ロッド４４に対して加圧ピース４５を回動させることが可能となる。これにより、図９(ｃ)に矢印Ｄで示すように、支持ロッド４４の中心軸Ｘを軸に所定範囲で加圧ピース４５を回動つまり変位させることが可能となっている。すなわち、図３(ｃ)に矢印Ｄで示すように、加圧ピース４５を支持ロッド４４の捩り方向に変位させることが可能となる。これにより、前述した副加圧アーム２４，４０と同様に、ワークＷや溶接ガン本体１３の形状によって加圧ピース４５の加圧面２８ａ，２８ｂをワーク表面に対して平行に配置できない場合であっても、傾斜するワーク表面に対して加圧ピース４５の加圧面２８ａ，２８ｂを追従させることが可能となる。
【００２８】
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、図示するスポット溶接ガン１０は、ストレート式Ｃ型ガンであるが、これに限られることはなく、固定ガンアーム１４に向けて可動ガンアーム１９を揺動させるカム溝式Ｃ型ガンに本発明を適用しても良い。また、一対のガンアームを揺動させるようにしたＸアームガンに本発明を適用しても良く、一対のガンアームを平行移動させるようにした直動Ｘガンに本発明を適用しても良い。
【００２９】
また、前述の説明では、アクチュエータ２２によって副加圧アーム２４を駆動しているが、これに限られることはなく、溶接ガン本体１３に対して副加圧アーム２４を固定しても良い。この場合には、ロボットアーム１２を駆動して溶接ガン本体１３を移動させることにより、副加圧アーム２４の加圧ピース２７はワーク表面に押し付けられる。また、図示する場合には、基部２５と加圧ピース２７とを連結するトーションバーとして、縦長や横長の断面形状を備えるトーションバー２６，４１を用いているが、これに限られることはなく、例えば円形や矩形の断面形状を備えるトーションバーを採用しても良い。
【００３０】
また、前述の説明では、アクチュエータ１７，２２に電動のサーボモータを組み込んでいるが、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１６，２１によってワークＷを挟んだ後に、加圧ピース２７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、加圧ピース２７をワーク表面に押し付けた後に、電極チップ１６，２１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１６，２１によってワークＷを挟むとともに、加圧ピース２７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、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、副加圧アーム２４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】
【００３２】
１０ スポット溶接ガン(スポット溶接装置)
１３ 溶接ガン本体
１６ 電極チップ(第１電極チップ)
２１ 電極チップ(第２電極チップ)
２４ 副加圧アーム(加圧部材)
２５ 基部
２６ トーションバー(弾性部材，長尺部材)
２７ 加圧ピース
４０ 副加圧アーム(加圧部材)
４１ トーションバー(弾性部材，長尺部材)
４２ 副加圧アーム(加圧部材)
４３ 基部
４４ 支持ロッド(長尺部材)
４５ 加圧ピース
【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ながらスポット溶接を施すことは困難となっていた。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し、薄板側の抵抗が厚板側の抵抗に比べて低下していた。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。また、同じ板厚であっても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同様にナゲットの偏りが発生し、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。そこで、電極チップ以外の加圧部材によってワークを薄板側から加圧することにより、薄板側に配置される電極チップの加圧力を低下させる溶接方法が考えられる。この溶接方法において、薄板側の加圧力を精度良く低下させるためには、加圧部材によって電極チップの近傍を均一に加圧することが重要となっている。しかしながら、ワークや溶接ガンの形状によっては、ワーク表面に対して加圧部材を垂直に押し当てることが困難であり、薄板側の加圧力を精度良く制御することが困難となっていた。このように、電極チップの加圧力の制御精度が低下することは、溶接品質を低下させる要因であった。
【０００７】
本発明の目的は、複数枚のパネルからなるワークの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、相互に対向する第１および第２電極チップを備え、前記第１電極チップによって前記ワークを一方面から加圧し、前記第２電極チップによって前記ワークを他方面から加圧する溶接ガン本体と、前記溶接ガン本体に取り付けられる基部と、前記基部に変位自在に連結される加圧ピースとを備え、前記加圧ピースを前記ワークの一方面または他方面に押し付ける加圧部材とを有し、前記基部に対して前記加圧ピースを変位させ、前記ワークの一方面または他方面に前記加圧ピースを追従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、前記加圧ピースと前記基部とは弾性部材を介して連結されることを特徴とする。
【００１０】
本発明のスポット溶接装置は、前記加圧ピースは前記基部に回動自在に連結されることを特徴とする。
【００１１】
本発明のスポット溶接装置は、前記加圧ピースと前記基部とは長尺部材を介して連結され、前記加圧ピースは前記長尺部材の捩り方向に変位自在となることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基部に変位自在に連結される加圧ピースを備えた加圧部材を設けるとともに、この加圧部材の加圧ピースをワークに押し付けるようにしたので、加圧ピースをワーク表面に追従させることが可能となる。これにより、第１および第２電極チップの加圧力を精度良く制御することができ、複数枚のパネルからなるワークの溶接品質を向上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)〜(ｄ)は副加圧アームの一部を示す側面図、平面図、正面図および断面図である。
【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アーム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)は加圧ピースによるワークの加圧過程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。
【図８】(ａ)〜(ｄ)は本発明の他の実施の形態であるスポット溶接ガン(スポット溶接装置)が備える副加圧アームの一部を示す側面図、平面図、正面図および断面図である。
【図９】(ａ)〜(ｃ)は本発明の他の実施の形態であるスポット溶接ガン(スポット溶接装置)が備える副加圧アームの一部を示す側面図、平面図および正面図である。
【図１０】(ａ)は図９(ａ)のＣ−Ｃ線に沿って副加圧アームの内部構造を示す断面図であり、(ｂ)および(ｃ)は副加圧アームの作動状態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、図示するスポット溶接ガン１０は、所謂ストレート式のＣ型ガンである。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、略コ字状に形成される固定ガンアーム１４が固定されている。固定ガンアーム１４の先端にはシャンク１５が固定されており、シャンク１５の先端には第１電極チップ１６が装着されている。また、溶接ガン本体１３には、図示しないサーボモータが組み込まれたアクチュエータ１７が固定されている。このアクチュエータ１７は進退駆動されるロッド部材１８を有しており、このロッド部材１８には可動ガンアーム１９が固定されている。可動ガンアーム１９の先端にはシャンク２０が固定されており、シャンク２０の先端には第２電極チップ２１が装着されている。これらガンアーム１４，１９の電極チップ１６，２１は、互いに対向するように同軸上に配置されている。アクチュエータ１７のロッド部材１８を伸ばすことにより、可動ガンアーム１９は電極チップ１６に近づく方向に駆動される。一方、アクチュエータ１７のロッド部材１８を引き込むことにより、可動ガンアーム１９は電極チップ１６から離れる方向に駆動される。
【００１５】
また、溶接ガン本体１３には、図示しないサーボモータが組み込まれたアクチュエータ２２が固定されている。このアクチュエータ２２は進退駆動されるロッド部材２３を有しており、このロッド部材２３には副加圧アーム(加圧部材)２４が固定されている。副加圧アーム２４は、ロッド部材２３に取り付けられる基部２５と、この基部２５にトーションバー(弾性部材，長尺部材)２６を介して連結される加圧ピース２７とを備えている。すなわち、副加圧アーム２４の基部２５は、アクチュエータ２２を介して溶接ガン本体１３に取り付けられている。ここで、図３(ａ)〜(ｄ)は副加圧アーム２４の一部を示す側面図、平面図、正面図および断面図である。なお、図３(ｂ)には図３(ａ)の矢印Ａ方向から副加圧アーム２４を示す平面図が示され、図３(ｃ)には図３(ａ)の矢印Ｂ方向から副加圧アーム２４を示す正面図が示され、図３(ｄ)には図３(ａ)のＣ−Ｃ線に沿って副加圧アーム２４を示す断面図が示されている。図３(ａ)および(ｂ)に示すように、加圧ピース２７は、円弧状に切り欠かれたピース本体２８を有している。ピース本体２８の切り欠きの内径は、電極チップ１６，２１やシャンク１５，２０の外径よりも大きく形成されている。ピース本体２８の上端には上方に突出する一対の加圧面２８ａが形成されており、ピース本体２８の下端には下方に突出する一対の加圧面２８ｂが形成されている。また、バネ鋼からなるトーションバー２６は、副加圧アーム２４の移動方向に沿って縦長となる断面形状を備えたトーションバーとなっている。なお、加圧ピース２７とトーションバー２６との間には図示しない絶縁部材が設けられており、加圧ピース２７とトーションバー２６とは電気的に絶縁された状態となっている。
【００１６】
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３０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３１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３２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。スポット溶接時には、アクチュエータ１７を駆動することにより、電極チップ１６，２１間にワークＷが挟み込まれて加圧されるとともに、アクチュエータ２２を駆動することにより、副加圧アーム２４によってワークＷが加圧された状態となる。
【００１７】
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。
【００１８】
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、可動ガンアーム１９は固定ガンアーム１４から離れる方向に移動し、電極チップ１６，２１間に所定の隙間が設けられる。そして、電極チップ１６，２１間にワークＷを配置するように、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、電極チップ１６が厚板Ｐ１の表面(ワークＷの一方面)に対して接触するように、ロボットアーム１２はスポット溶接ガン１０を移動させる。また、加圧ピース２７を備える副加圧アーム２４は薄板Ｐ３側に配置されている。すなわち、図示する場合には、副加圧アーム２４が、薄板Ｐ３に対向する電極チップ２１側に配置されるように、アクチュエータ２２が駆動されている。
【００１９】
続いて、図４(ｂ)に示すように、可動ガンアーム１９は固定ガンアーム１４に近づく方向に移動し、電極チップ１６，２１間にワークＷが挟み込まれる。すなわち、電極チップ１６によってワークＷが厚板Ｐ１側の一方面から加圧されるとともに、電極チップ２１によってワークＷが薄板Ｐ３側の他方面から加圧されることになる。これにより、ワークＷの打点位置には、電極チップ１６から主加圧力ＦＬが加えられた状態となり、電極チップ２１から主加圧力ＦＵが加えられた状態となる。次いで、図４(ｃ)に示すように、副加圧アーム２４の加圧ピース２７を薄板Ｐ３の表面(ワークＷの他方面)に押し付けるように、アクチュエータ２２は副加圧アーム２４を下方に押し下げる。
【００２０】
このように、電極チップ１６，２１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、副加圧アーム２４によってワークＷの打点位置の近傍が副加圧力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１６，２１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、再び可動ガンアーム１９および副加圧アーム２４は上方に引き上げられ、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。
【００２１】
ここで、図５は電極チップ１６，２１および副加圧アーム２４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２１から薄板Ｐ３の打点位置には主加圧力ＦＵが付与され、電極チップ１６から厚板Ｐ１の打点位置には主加圧力ＦＬが付与される。さらに、副加圧アーム２４から薄板Ｐ３の打点位置の近傍には副加圧力Ｆαが付与される。このとき、電極チップ１６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２１から付与される主加圧力ＦＵと加圧ピース２７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２１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１６から付与される主加圧力ＦＬに比べて小さくなる。
【００２２】
ここで、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側に偏って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側に偏ることなく良好な溶接品質を得ることが可能となる。また、副加圧アーム２４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〜Ｐ３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、副加圧アーム２４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。
【００２３】
しかも、副加圧力Ｆαを付与する加圧ピース２７は、弾性変形するトーションバー２６を介して基部２５に変位自在に連結されている。これにより、ワーク表面に対して加圧ピース２７を副加圧力Ｆαで押し付ける際には、図３(ｃ)に矢印Ｄで示すように、ワーク表面からの反力に応じて加圧ピース２７を移動つまり変位させることが可能となる。すなわち、副加圧力Ｆαに応じてトーションバー２６がその中心軸Ｘを軸に捩られるため、図３(ｃ)に矢印Ｄで示すように、加圧ピース２７をトーションバー２６の捩り方向に変位させることが可能となる。これにより、ワークＷや溶接ガン本体１３の形状によって加圧ピース２７の加圧面２８ａ，２８ｂをワーク表面に対して平行に配置できない場合であっても、傾斜するワーク表面に対して加圧ピース２７の加圧面２８ａ，２８ｂを追従させることが可能となる。ここで、図６(ａ)および(ｂ)は加圧ピース２７によるワークＷの加圧過程を示す説明図である。まず、図６(ａ)に示すように、加圧ピース２７の加圧方向に対してワークＷが傾斜している状態であっても、図６(ｂ)に示すように、加圧ピース２７をワーク表面に対して副加圧力Ｆαで押し付けることにより、トーションバー２６が捩れて加圧ピース２７の加圧面２８ｂがワーク表面に追従することになる。これにより、加圧ピース２７の加圧面２８ｂの片当たりを防止することができるため、一対の加圧面２８ｂに副加圧力Ｆαを適切に分散させることができ、主加圧力ＦＵを精度良く低下させることが可能となる。
【００２４】
前述の説明では、上方つまり電極チップ２１側に薄板Ｐ３が配置されているが、下方つまり電極チップ１６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、加圧ピース２７が薄板Ｐ３に対向する電極チップ１６側に位置するように、アクチュエータ２２は副加圧アーム２４を移動させる。そして、電極チップ１６，２１間にワークＷを配置するように、ロボットアーム１２はスポット溶接ガン１０を移動させる。続いて、図７(ｂ)に示すように、可動ガンアーム１９が固定ガンアーム１４に近づく方向に移動し、電極チップ１６，２１間にワークＷが挟み込まれる。すなわち、電極チップ１６によってワークＷが薄板Ｐ３側の一方面から加圧されるとともに、電極チップ２１によってワークＷが厚板Ｐ１側の他方面から加圧されることになる。これにより、ワークＷの打点位置には、電極チップ１６から主加圧力ＦＬが加えられた状態となり、電極チップ２１から主加圧力ＦＵが加えられた状態となる。次いで、図７(ｃ)に示すように、副加圧アーム２４の加圧ピース２７を薄板Ｐ３の表面(ワークＷの一方面)に押し付けるように、アクチュエータ２２は副加圧アーム２４を上方に引き上げる。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、副加圧アーム２４によってワーク表面を下方から押し上げることにより、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。なお、ロボットアーム１２を回転させてスポット溶接ガン１０の上下を反転させることにより、下側に薄板Ｐ３が配置されるワークＷに対応させても良い。
【００２５】
また、前述の説明では、図３(ａ)〜(ｄ)に示すように、基部２５と加圧ピース２７とを連結するトーションバーとして、副加圧アーム２４の移動方向に沿って縦長となる断面形状を備えたトーションバー２６を用いている。しかしながら、基部２５と加圧ピース２７とを連結するトーションバーとしては、図３に示す形状に限られることはない。ここで、図８(ａ)〜(ｄ)は本発明の他の実施の形態であるスポット溶接ガン(スポット溶接装置)が備える副加圧アーム４０の一部を示す側面図、平面図、正面図および断面図である。図８(ｂ)には図８(ａ)の矢印Ａ方向から副加圧アーム４０を示す平面図が示され、図８(ｃ)には図８(ａ)の矢印Ｂ方向から副加圧アーム４０を示す正面図が示され、図８(ｄ)には図８(ａ)のＣ−Ｃ線に沿って副加圧アーム４０を示す断面図が示されている。なお、図８において図３に示す部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。図８(ａ)〜(ｄ)に示すように、基部２５と加圧ピース２７とを連結するトーションバー(弾性部材，長尺部材)４１は、副加圧アーム４０の移動方向に直交する方向に沿って横長となる断面形状を備えたトーションバーとなっている。このように、トーションバー４１の取付方向を変えた場合であっても、加圧ピース２７は基部２５に対して変位自在に連結されることになる。これにより、ワーク表面に対して加圧ピース２７を副加圧力Ｆαで押し付ける際には、図８(ｃ)に矢印Ｄで示すように、ワーク表面からの反力に応じて加圧ピース２７を移動つまり変位させることが可能となる。すなわち、副加圧力Ｆαに応じてトーションバー４１がその中心軸Ｘを軸に捩られるため、図８(ｃ)に矢印Ｄで示すように、加圧ピース２７をトーションバー４１の捩り方向に変位させることが可能となる。これにより、前述した副加圧アーム２４と同様に、ワークＷや溶接ガン本体１３の形状によって加圧ピース２７の加圧面２８ａ，２８ｂをワーク表面に対して平行に配置できない場合であっても、傾斜するワーク表面に対して加圧ピース２７の加圧面２８ａ，２８ｂを追従させることが可能となる。
【００２６】
また、前述の説明では、基部２５と加圧ピース２７とをトーションバー２６，４１によって連結しているが、これに限られることはなく、他の構造によって基部２５に加圧ピース２７を変位自在に連結しても良い。ここで、図９(ａ)〜(ｃ)は本発明の他の実施の形態であるスポット溶接ガン(スポット溶接装置)が備える副加圧アーム(加圧部材)４２の一部を示す側面図、平面図および正面図である。図９(ｂ)には図９(ａ)の矢印Ａ方向から副加圧アーム４２を示す平面図が示され、図９(ｃ)には図９(ａ)の矢印Ｂ方向から副加圧アーム４２を示す正面図が示されている。また、図１０(ａ)は図９(ａ)のＣ−Ｃ線に沿って副加圧アーム４２の内部構造を示す断面図であり、図１０(ｂ)および(ｃ)は副加圧アーム４２の作動状態を示す説明図である。なお、図９および図１０において図３に示す部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
図９(ａ)〜(ｃ)に示すように、副加圧アーム４２は、アクチュエータ２２に取り付けられる基部４３と、この基部４３に支持ロッド(長尺部材)４４を介して連結される加圧ピース４５とを備えている。図１０(ａ)に示すように、支持ロッド４４は、基部４３に固定される大径ロッド部４６と、加圧ピース４５の貫通孔４７に回動自在に嵌合する小径ロッド部４８とを備えている。小径ロッド部４８には一対の切り欠き溝４９が形成されており、これらの切り欠き溝４９に連通するネジ孔５０が加圧ピース４５に形成されている。また、加圧ピース４５のネジ孔５０には切り欠き溝４９に達するように止めネジ５１が挿入されており、止めネジ５１の先端と切り欠き溝４９との間には所定の隙間が設けられている。このような構造により、図１０(ｂ)および(ｃ)に示すように、止めネジ５１の先端が切り欠き溝４９に突き当たるまで、基部４３および支持ロッド４４に対して加圧ピース４５を回動させることが可能となる。これにより、図９(ｃ)に矢印Ｄで示すように、支持ロッド４４の中心軸Ｘを軸に所定範囲で加圧ピース４５を回動つまり変位させることが可能となっている。すなわち、図３(ｃ)に矢印Ｄで示すように、加圧ピース４５を支持ロッド４４の捩り方向に変位させることが可能となる。これにより、前述した副加圧アーム２４，４０と同様に、ワークＷや溶接ガン本体１３の形状によって加圧ピース４５の加圧面２８ａ，２８ｂをワーク表面に対して平行に配置できない場合であっても、傾斜するワーク表面に対して加圧ピース４５の加圧面２８ａ，２８ｂを追従させることが可能となる。
【００２８】
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、図示するスポット溶接ガン１０は、ストレート式Ｃ型ガンであるが、これに限られることはなく、固定ガンアーム１４に向けて可動ガンアーム１９を揺動させるカム溝式Ｃ型ガンに本発明を適用しても良い。また、一対のガンアームを揺動させるようにしたＸアームガンに本発明を適用しても良く、一対のガンアームを平行移動させるようにした直動Ｘガンに本発明を適用しても良い。
【００２９】
また、前述の説明では、アクチュエータ２２によって副加圧アーム２４を駆動しているが、これに限られることはなく、溶接ガン本体１３に対して副加圧アーム２４を固定しても良い。この場合には、ロボットアーム１２を駆動して溶接ガン本体１３を移動させることにより、副加圧アーム２４の加圧ピース２７はワーク表面に押し付けられる。また、図示する場合には、基部２５と加圧ピース２７とを連結するトーションバーとして、縦長や横長の断面形状を備えるトーションバー２６，４１を用いているが、これに限られることはなく、例えば円形や矩形の断面形状を備えるトーションバーを採用しても良い。
【００３０】
また、前述の説明では、アクチュエータ１７，２２に電動のサーボモータを組み込んでいるが、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１６，２１によってワークＷを挟んだ後に、加圧ピース２７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、加圧ピース２７をワーク表面に押し付けた後に、電極チップ１６，２１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１６，２１によってワークＷを挟むとともに、加圧ピース２７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、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、副加圧アーム２４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】
【００３２】
１０ スポット溶接ガン(スポット溶接装置)
１３ 溶接ガン本体
１６ 電極チップ(第１電極チップ)
２１ 電極チップ(第２電極チップ)
２４ 副加圧アーム(加圧部材)
２５ 基部
２６ トーションバー(弾性部材，長尺部材)
２７ 加圧ピース
４０ 副加圧アーム(加圧部材)
４１ トーションバー(弾性部材，長尺部材)
４２ 副加圧アーム(加圧部材)
４３ 基部
４４ 支持ロッド(長尺部材)
４５ 加圧ピース
【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、
相互に対向する第１および第２電極チップを備え、前記第１電極チップによって前記ワークを一方面から加圧し、前記第２電極チップによって前記ワークを他方面から加圧する溶接ガン本体と、
前記溶接ガン本体に取り付けられる基部と、前記基部に変位自在に連結される加圧ピースとを備え、前記加圧ピースを前記ワークの一方面または他方面に押し付ける加圧部材とを有し、
前記基部に対して前記加圧ピースを変位させ、前記ワークの一方面または他方面に前記加圧ピースを追従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、
前記加圧ピースと前記基部とは弾性部材を介して連結さ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記載のスポット溶接装置において、
前記加圧ピースは前記基部に回動自在に連結され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記載のスポット溶接装置において、
前記加圧ピースと前記基部とは長尺部材を介して連結され、前記加圧ピースは前記長尺部材の捩り方向に変位自在とな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、
相互に対向する第１および第２電極チップを備え、前記第１電極チップによって前記ワークを一方面から加圧し、前記第２電極チップによって前記ワークを他方面から加圧する溶接ガン本体と、
前記溶接ガン本体に取り付けられる基部と、前記基部に変位自在に連結される加圧ピースとを備え、前記加圧ピースを前記ワークの一方面または他方面に押し付ける加圧部材とを有し、
前記基部に対して前記加圧ピースを変位させ、前記ワークの一方面または他方面に前記加圧ピースを追従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、
前記加圧ピースと前記基部とは弾性部材を介して連結さ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記載のスポット溶接装置において、
前記加圧ピースは前記基部に回動自在に連結され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記載のスポット溶接装置において、
前記加圧ピースと前記基部とは長尺部材を介して連結され、前記加圧ピースは前記長尺部材の捩り方向に変位自在とな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８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−９４８４６（Ｐ２０１３−９４８４６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２３９７（Ｐ２０１１−２４２３９７）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【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５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【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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