チップ取り外し工具およびチップ取り外し方法
【課題】電極チップの取り外しコストを低減する。
【解決手段】チップ取り外し工具は、先端に切り欠き４１が形成される係合プレート４２を有しており、係合プレート４２はスタンドに移動自在に支持される。スポット溶接ガンは、先端に電極チップ２１を備えたシャンク２０を有しており、シャンク２０と電極チップ２１との間には隙間ｔが設けられる。また、スポット溶接ガンは、ワークの一方面に押し付けられる副加圧アーム２４を有している。電極チップ２１を取り外す際には、シャンク２０と電極チップ２１との隙間ｔに係合プレート４２が差し込まれる。そして、係合プレート４２に向けて副加圧アーム２４を下降移動させる。これにより、副加圧アーム２４の推力が係合プレート４２を介して電極チップ２１に伝達され、電極チップ２１がシャンク２０から簡単に取り外すことができ、電極チップ２１の取り外しコストが引き下げられる。
【解決手段】チップ取り外し工具は、先端に切り欠き４１が形成される係合プレート４２を有しており、係合プレート４２はスタンドに移動自在に支持される。スポット溶接ガンは、先端に電極チップ２１を備えたシャンク２０を有しており、シャンク２０と電極チップ２１との間には隙間ｔが設けられる。また、スポット溶接ガンは、ワークの一方面に押し付けられる副加圧アーム２４を有している。電極チップ２１を取り外す際には、シャンク２０と電極チップ２１との隙間ｔに係合プレート４２が差し込まれる。そして、係合プレート４２に向けて副加圧アーム２４を下降移動させる。これにより、副加圧アーム２４の推力が係合プレート４２を介して電極チップ２１に伝達され、電極チップ２１がシャンク２０から簡単に取り外すことができ、電極チップ２１の取り外しコストが引き下げられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポット溶接ガンのシャンクから電極チップを取り外すチップ取り外し工具およびチップ取り外し方法に関する。
【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る。また、電極チップは、使用に伴って摩耗することから、定期的な交換作業が必要となっている。このような電極チップの交換作業を容易にするため、手作業で電極チップを交換する際に使用される交換工具が開発されている(例えば、特許文献１参照)。さらに、更なる交換作業の簡素化を図るため、自動的に電極チップを交換するようにした交換装置も開発されている(例えば、特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２５１２７４号公報
【特許文献２】特開２００４−１１４１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載される交換装置は勿論のこと、特許文献１に記載される交換工具においても、多くの部品によって構成される複雑な構造を有している。このように、複雑な交換装置や交換工具を用いて電極チップを取り外すことは、電極チップの取り外しコストを増大させる要因であった。
【０００５】
本発明の目的は、電極チップの取り外しコストを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のチップ取り外し工具は、ワークを挟み込む一対の電極チップと、前記ワークの一方面に押し付けられる加圧部材と、前記加圧部材を駆動するアクチュエータとを備えるスポット溶接ガンに用いられ、前記スポット溶接ガンのシャンクから前記電極チップを取り外すチップ取り外し工具であって、前記電極チップに対向するチップ面を一方に備え、前記加圧部材に対向する受圧面を他方に備えるプレート部材を有し、前記プレート部材を前記シャンクと前記電極チップとの隙間に係合させ、前記加圧部材を前記プレート部材に押し付けることにより、前記プレート部材を介して前記加圧部材の推力を前記電極チップに伝達し、前記シャンクから前記電極チップを取り外すことを特徴とする。
【０００７】
本発明のチップ取り外し工具は、前記プレート部材は、支持部材に移動自在に取り付けられることを特徴とする。
【０００８】
本発明のチップ取り外し工具は、前記プレート部材は、弾性材料を用いて形成されるとともに支持部材に固定されることを特徴とする。
【０００９】
本発明のチップ取り外し方法は、ワークを挟み込む一対の電極チップと、前記ワークの一方面に押し付けられる加圧部材と、前記加圧部材を駆動するアクチュエータとを備えるスポット溶接ガンに用いられ、前記スポット溶接ガンのシャンクから前記電極チップを取り外すチップ取り外し方法であって、前記電極チップに対向するチップ面を一方に備え、前記加圧部材に対向する受圧面を他方に備えるプレート部材を、前記シャンクと前記電極チップとの隙間に係合させるプレート係合工程と、前記加圧部材を前記プレート部材に押し付け、前記プレート部材を介して前記加圧部材の推力を前記電極チップに伝達し、前記シャンクから前記電極チップを取り外すチップ外し工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電極チップに対向するチップ面を一方に備え、加圧部材に対向する受圧面を他方に備えるプレート部材を、シャンクと電極チップとの隙間に係合させるようにしたので、プレート部材を介して加圧部材の推力を電極チップに伝達することが可能となる。これにより、シャンクから電極チップを簡単に取り外すことができ、電極チップの取り外しコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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)〜(ｃ)は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)〜(ｃ)はスポット溶接の手順を示す説明図である。
【図７】チップ取り外し工具の設置状態を示す説明図である。
【図８】(ａ)はチップ取り外し工具の内部構造を示す断面図であり、(ｂ)は図８(ａ)のＡ−Ａ線に沿ってチップ取り外し工具を示す断面図である。
【図９】(ａ)〜(ｄ)はチップ取り外し工具の使用手順を示す説明図である。
【図１０】(ａ)および(ｂ)は、シャンク、電極チップ、係合プレートおよび加圧ピースを示す斜視図である。
【図１１】(ａ)〜(ｄ)はチップ取り外し工具の使用手順を示す説明図である。
【図１２】(ａ)および(ｂ)は、シャンク、電極チップ、係合プレートおよび加圧ピースを示す斜視図である。
【図１３】(ａ)および(ｂ)は本発明の他の実施の形態であるチップ取り外し工具を示す斜視図である。
【図１４】(ａ)は本発明の他の実施の形態であるチップ取り外し工具を示す側面図であり、(ｂ)は図１４(ａ)の矢印Ａ方向からチップ取り外し工具を示す平面図である。
【図１５】(ａ)〜(ｄ)はチップ取り外し工具の使用手順を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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は進退駆動される駆動ロッド１８を有しており、この駆動ロッド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の駆動ロッド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の駆動ロッド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。また、図１の拡大部分に示すように、シャンク１５，２０の先端にはテーパ状の嵌合凸部１５ａ，２０ａが形成されており、電極チップ１６，２１には嵌合凸部１５ａ，２０ａに対応するテーパ状の嵌合凹部１６ａ，２１ａが形成されている。シャンク１５，２０の嵌合凸部１５ａ，２０ａに対して電極チップ１６，２１の嵌合凹部１６ａ，２１ａを押し込むことにより、嵌合凸部１５ａ，２０ａと嵌合凹部１６ａ，２１ａとを密着させることができ、シャンク１５，２０に対して電極チップ１６，２１を固定することが可能となっている。
【００１３】
さらに、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は進退駆動される駆動ロッド２３を有しており、この駆動ロッド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、駆動ロッド２３に取り付けられる基部２５と、この基部２５に連結ロッド２６を介して連結される加圧ピース２７とを備えている。ここで、図３(ａ)〜(ｃ)は副加圧アーム２４の一部を示す側面図、平面図および正面図である。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。なお、加圧ピース２７と連結ロッド２６との間には図示しない絶縁部材が設けられ、加圧ピース２７と連結ロッド２６とは電気的に絶縁された状態となっている。
【００１４】
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。
【００１５】
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、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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を下方に押し下げる。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、副加圧アーム２４を備えたスポット溶接ガン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。
【００２１】
前述の説明では、上方の電極チップ２１側に薄板Ｐ３が配置されているが、下方の電極チップ１６側に薄板Ｐ３が配置されていても良い。図６(ａ)〜(ｃ)はスポット溶接の手順を示す説明図である。図６(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６(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６(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。
【００２２】
続いて、本発明の一実施の形態であるチップ取り外し工具４０およびチップ取り外し方法について説明する。図７はチップ取り外し工具４０の設置状態を示す説明図である。また、図８(ａ)はチップ取り外し工具４０の内部構造を示す断面図であり、図８(ｂ)は図８(ａ)のＡ−Ａ線に沿ってチップ取り外し工具４０を示す断面図である。まず、図７に示すように、チップ取り外し工具４０は、スポット溶接工程のラインサイドに設置されている。チップ取り外し工具４０を用いて電極チップ１６，２１を取り外す際には、予め教示された位置情報に従ってロボットアーム１２を駆動することにより、スポット溶接ガン１０をチップ取り外し工具４０の近傍に移動させる。図８(ａ)および(ｂ)に示すように、チップ取り外し工具４０は、先端に切り欠き４１が形成される係合プレート(プレート部材)４２と、この係合プレート４２を移動自在に支持するスタンド(支持部材)４３とを有している。スタンド４３は、台座４４に固定される角筒状のスリーブ４５と、このスリーブ４５に摺動自在に収容されるスライダ４６とを有している。スライダ４６の一端側にはスライダ４６を上方に付勢するバネ部材４７が組み付けられ、スライダ４６の他端側にはスライダ４６を下方に付勢するバネ部材４８が組み付けられる。このようなスライダ４６には、係合プレート４２の基端部が固定されている。すなわち、チップ取り外し工具４０の係合プレート４２は、作用する荷重に応じて矢印Ｂ方向に移動自在となっている。なお、係合プレート４２に荷重が作用していない場合には、係合プレート４２は図８(ａ)に示す位置で静止している。また、図８(ｂ)に示すように、係合プレート４２の先端にはＵ字状の切り欠き４１が形成されている。切り欠き４１の幅寸法は、シャンク１５，２０の嵌合凸部１５ａ，２０ａの外径寸法よりも大きく形成されるとともに、電極チップ１６，２１の外形寸法よりも小さく形成されている。また、係合プレート４２の幅寸法は、加圧面２８ａ(２８ｂ)の間隔よりも広く形成されている。すなわち、係合プレート４２の幅寸法は、一対の加圧面２８ａ(２８ｂ)に対して同時に接触することが可能な幅寸法に形成されている。さらに、係合プレート４２の厚み寸法は、シャンク１５，２０と電極チップ１６，２１との隙間ｔ(以下、チップ隙間ｔという。)よりも薄く形成されている。
【００２３】
次いで、チップ取り外し工具４０の使用手順(チップ取り外し方法)について説明する。図９(ａ)〜(ｄ)はチップ取り外し工具４０の使用手順を示す説明図である。また、図１０(ａ)および(ｂ)は、シャンク２０、電極チップ２１、係合プレート４２および加圧ピース２７を示す斜視図である。チップ取り外し工具４０を用いて電極チップを取り外す際には、図９(ａ)に示すように、係合プレート４２の切り欠き４１に対してチップ隙間ｔが対向するように、ロボットアーム１２によってスポット溶接ガン１０が位置決めされる。また、上方の電極チップ２１を取り外す際には、電極チップ２１の上方に加圧ピース２７が配置されるように、予めアクチュエータ２２が駆動されている。続いて、図９(ｂ)および図１０(ａ)に示すように、ロボットアーム１２によってスポット溶接ガン１０を水平方向に移動させ、係合プレート４２とチップ隙間ｔとを係合させる(プレート係合工程)。つまり、係合プレート４２の切り欠き４１に対してシャンク２０の嵌合凸部２０ａを差し込むことにより、係合プレート４２の下面４２ａには電極チップ２１の端面が対向した状態となり、係合プレート４２の上面４２ｂには加圧ピース２７の加圧面２８ｂが対向した状態となる。このとき、係合プレート４２の下面４２ａがチップ面として機能しており、係合プレート４２の上面４２ｂが受圧面として機能している。そして、図９(ｃ)、図９(ｄ)および図１０(ｂ)に示すように、アクチュエータ２２を駆動して副加圧アーム２４を下げることにより、副加圧アーム２４の推力が係合プレート４２を介して電極チップ２１に伝達され、シャンク２０から電極チップ２１が取り外される(チップ外し工程)。また、図９(ｄ)に示すように、シャンク２０から電極チップ２１を取り外す際には、副加圧アーム２４と共に係合プレート４２も下方に移動するため、係合プレート４２によって副加圧アーム２４の下降移動が阻害されることはない。
【００２４】
続いて、下方の電極チップ１６を取り外す際の手順について説明する。図１１(ａ)〜(ｄ)はチップ取り外し工具４０の使用手順を示す説明図である。また、図１２(ａ)および(ｂ)は、シャンク１５、電極チップ１６、係合プレート４２および加圧ピース２７を示す斜視図である。チップ取り外し工具４０を用いて電極チップ１６を取り外す際には、まず図１１(ａ)に示すように、係合プレート４２の切り欠き４１に対してチップ隙間ｔが対向するように、ロボットアーム１２によってスポット溶接ガン１０が位置決めされる。また、下方の電極チップ１６を取り外す際には、電極チップ１６の下方に加圧ピース２７が配置されるように、予めアクチュエータ２２が駆動されている。続いて、図１１(ｂ)および図１２(ａ)に示すように、ロボットアーム１２によってスポット溶接ガン１０を水平方向に移動させ、係合プレート４２とチップ隙間ｔとを係合させる(プレート係合工程)。つまり、係合プレート４２の切り欠き４１に対してシャンク１５の嵌合凸部１５ａが差し込まれることにより、係合プレート４２の上面４２ｂには電極チップ１６の端面が対向した状態となり、係合プレート４２の下面４２ａには加圧ピース２７の加圧面２８ａが対向した状態となる。このとき、係合プレート４２の上面４２ｂがチップ面として機能しており、係合プレート４２の下面４２ａが受圧面として機能している。そして、図１１(ｃ)、図１１(ｄ)および図１２(ｂ)に示すように、アクチュエータ２２を駆動して副加圧アーム２４を下げることにより、副加圧アーム２４の推力が係合プレート４２を介して電極チップ１６に伝達され、シャンク１５から電極チップ１６が取り外される(チップ外し工程)。また、図１１(ｄ)に示すように、シャンク１５から電極チップ１６を取り外す際には、副加圧アーム２４と共に係合プレート４２も上方に移動するため、副加圧アーム２４の上昇移動が係合プレート４２によって阻害されることはない。
【００２５】
これまで説明したように、チップ隙間ｔに係合プレート４２を係合させるようにしたので、副加圧アーム２４の推力を電極チップ１６，２１に伝達することができ、シャンク１５，２０から電極チップ１６，２１を取り外すことが可能となる。これにより、電極チップ１６，２１を取り外すための動力源を、チップ取り外し工具４０から省くことができ、チップ取り外し工具４０の簡素化を図ることが可能となる。このように、チップ取り外し工具４０の簡素化を図ることにより、電極チップ１６，２１の取り外しコストを低減することが可能となる。また、ロボットアーム１２を用いてスポット溶接ガン１０を移動させるとともに、アクチュエータ２２を用いて電極チップ１６，２１を取り外すことができるため、電極チップ１６，２１の取り外し作業を自動化することが可能となる。このように、取り外し作業の自動化を図ることによっても、電極チップ１６，２１の取り外しコストを低減することが可能となる。
【００２６】
前述の説明では、係合プレート４２をスタンド４３に取り付けることでチップ取り外し工具４０を構成しているが、これに限られることはなく、係合プレート４２のみによってチップ取り外し工具を構成しても良い。ここで、図１３(ａ)および(ｂ)は本発明の他の実施の形態であるチップ取り外し工具５０を示す斜視図である。なお、図１３において、図１０および図１２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１３(ａ)および(ｂ)に示すように、チップ取り外し工具５０は、１枚の係合プレート５１によって構成されている。この係合プレート５１には、前述した係合プレート４２と同じ切り欠き４１が形成されている。このようなチップ取り外し工具５０を使用する際には、作業者が係合プレート５１をチップ隙間ｔに差し込み、副加圧アーム２４を駆動することになる。このように、手動で電極チップ１６，２１の取り外し作業を行う際には、取り外し作業における安全を確保するため、スポット溶接ガン１０のアクチュエータ２２を単独で作動させることが望ましい。すなわち、溶接ロボット１１を囲む図示しない安全柵の安全プラグを外した状態、つまり溶接ロボット１１およびスポット溶接ガン１０を完全に停止させた状態のもとで、アクチュエータ２２を作動させることが望ましい。この場合には、図１に点線で示すように、安全プラグを外した状態で機能する上昇ボタン５２や下降ボタン５３等がアクチュエータ２２に設けられており、作業者が係合プレート５１をチップ隙間ｔに差し込んだ後に、作業者によって上昇ボタン５２や下降ボタン５３が手動操作される。これにより、副加圧アーム２４の加圧ピース２７を係合プレート５１に押し付けることができ、シャンク１５，２０から電極チップ１６，２１を簡単に取り外すことが可能となる。なお、図１３(ａ)に示す場合には、係合プレート５１の下面５１ａがチップ面として機能しており、係合プレート５１の上面５１ｂが受圧面として機能している。また、図１３(ｂ)に示す場合には、係合プレート５１の下面５１ａが受圧面として機能しており、係合プレート５１の上面５１ｂがチップ面として機能している。
【００２８】
また、前述の説明では、係合プレート４２をスタンド４３に移動自在に取り付けることでチップ取り外し工具４０を構成しているが、これに限られることはなく、係合プレート４２をスタンド４３に固定しても良い。ここで、図１４(ａ)は本発明の他の実施の形態であるチップ取り外し工具６０を示す側面図であり、図１４(ｂ)は図１４(ａ)の矢印Ａ方向からチップ取り外し工具６０を示す平面図である。また、図１５(ａ)〜(ｄ)はチップ取り外し工具６０の使用手順(チップ取り外し方法)を示す説明図である。なお、図１４および図１５において、図８および図９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。
【００２９】
図１４(ａ)および(ｂ)に示すように、チップ取り外し工具６０は、先端に切り欠き４１が形成される係合プレート(プレート部材)６１と、この係合プレート６１の基端部が固定されるスタンド(支持部材)６２とを有している。係合プレート６１はバネ鋼等の弾性材料を用いて形成されており、係合プレート６１の先端部は作用する荷重に応じて矢印Ｂ方向に変位自在となっている。このようなチップ取り外し工具６０を用いて電極チップ２１を取り外す際には、まず図１５(ａ)に示すように、係合プレート６１の切り欠き４１に対してチップ隙間ｔが対向するように、ロボットアーム１２によってスポット溶接ガン１０が位置決めされる。また、上方の電極チップ２１を取り外す際には、電極チップ２１の上方に加圧ピース２７が配置されるように、予めアクチュエータ２２が駆動されている。続いて、図１５(ｂ)に示すように、ロボットアーム１２によってスポット溶接ガン１０を水平方向に移動させ、係合プレート６１とチップ隙間ｔとを係合させる(プレート係合工程)。つまり、係合プレート６１の切り欠き４１に対してシャンク２０の嵌合凸部２０ａが差し込まれることにより、係合プレート６１の下面６１ａには電極チップ２１の端面が対向した状態となり、係合プレート６１の上面６１ｂには加圧ピース２７の加圧面２８ｂが対向した状態となる。このとき、係合プレート６１の下面６１ａがチップ面として機能しており、係合プレート６１の上面６１ｂが受圧面として機能している。そして、図１５(ｃ)および(ｄ)に示すように、アクチュエータ２２を駆動して副加圧アーム２４を下げることにより、副加圧アーム２４の推力が係合プレート６１を介して電極チップ２１に伝達され、シャンクから電極チップが取り外される(チップ外し工程)。また、図９(ｄ)に示すように、シャンク２０から電極チップ２１を取り外す際には、副加圧アーム２４と共に係合プレート６１の先端部も下方に変位するため、係合プレート６１によって副加圧アーム２４の下降移動が阻害されることはない。
【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、係合プレート６１を形成する際に用いられる弾性材料の一例としてバネ鋼を挙げているが、これに限られることはない。電極チップの取り外しに必要な加圧ピース２７のストローク分だけ、弾性変形が可能となる材料であれば、如何なる材料を弾性材料として用いても良い。また、係合プレート６１はスタンド６２に固定されているが、これに限られることはなく、図８(ａ)に示したチップ取り外し工具４０と同様に、係合プレート６１をスタンド６２に対して移動自在に取り付けても良い。
【００３１】
また、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、可動ガンアームを揺動させるカム溝式Ｃ型ガンに装着された電極チップを取り外す際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アームガンに装着された電極チップを取り外す際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ガンに装着された電極チップを取り外す際に本発明を適用しても良い。
【００３２】
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。
【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】
【００３４】
１０ スポット溶接ガン
１５ シャンク
１６ 電極チップ
２０ シャンク
２１ 電極チップ
２２ アクチュエータ
２４ 副加圧アーム(加圧部材)
４０ チップ取り外し工具
４２ 係合プレート(プレート部材)
４２ａ 下面(チップ面，受圧面)
４２ｂ 上面(受圧面，チップ面)
４３ スタンド(支持部材)
５０ チップ取り外し工具
５１ 係合プレート(プレート部材)
５１ａ 下面(チップ面，受圧面)
５１ｂ 上面(受圧面，チップ面)
６０ チップ取り外し工具
６１ 係合プレート(プレート部材)
６１ａ 下面(チップ面，受圧面)
６１ｂ 上面(受圧面，チップ面)
６２ スタンド(支持部材)
ｔ チップ隙間(隙間)
W ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポット溶接ガンのシャンクから電極チップを取り外すチップ取り外し工具およびチップ取り外し方法に関する。
【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る。また、電極チップは、使用に伴って摩耗することから、定期的な交換作業が必要となっている。このような電極チップの交換作業を容易にするため、手作業で電極チップを交換する際に使用される交換工具が開発されている(例えば、特許文献１参照)。さらに、更なる交換作業の簡素化を図るため、自動的に電極チップを交換するようにした交換装置も開発されている(例えば、特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２５１２７４号公報
【特許文献２】特開２００４−１１４１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載される交換装置は勿論のこと、特許文献１に記載される交換工具においても、多くの部品によって構成される複雑な構造を有している。このように、複雑な交換装置や交換工具を用いて電極チップを取り外すことは、電極チップの取り外しコストを増大させる要因であった。
【０００５】
本発明の目的は、電極チップの取り外しコストを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のチップ取り外し工具は、ワークを挟み込む一対の電極チップと、前記ワークの一方面に押し付けられる加圧部材と、前記加圧部材を駆動するアクチュエータとを備えるスポット溶接ガンに用いられ、前記スポット溶接ガンのシャンクから前記電極チップを取り外すチップ取り外し工具であって、前記電極チップに対向するチップ面を一方に備え、前記加圧部材に対向する受圧面を他方に備えるプレート部材を有し、前記プレート部材を前記シャンクと前記電極チップとの隙間に係合させ、前記加圧部材を前記プレート部材に押し付けることにより、前記プレート部材を介して前記加圧部材の推力を前記電極チップに伝達し、前記シャンクから前記電極チップを取り外すことを特徴とする。
【０００７】
本発明のチップ取り外し工具は、前記プレート部材は、支持部材に移動自在に取り付けられることを特徴とする。
【０００８】
本発明のチップ取り外し工具は、前記プレート部材は、弾性材料を用いて形成されるとともに支持部材に固定されることを特徴とする。
【０００９】
本発明のチップ取り外し方法は、ワークを挟み込む一対の電極チップと、前記ワークの一方面に押し付けられる加圧部材と、前記加圧部材を駆動するアクチュエータとを備えるスポット溶接ガンに用いられ、前記スポット溶接ガンのシャンクから前記電極チップを取り外すチップ取り外し方法であって、前記電極チップに対向するチップ面を一方に備え、前記加圧部材に対向する受圧面を他方に備えるプレート部材を、前記シャンクと前記電極チップとの隙間に係合させるプレート係合工程と、前記加圧部材を前記プレート部材に押し付け、前記プレート部材を介して前記加圧部材の推力を前記電極チップに伝達し、前記シャンクから前記電極チップを取り外すチップ外し工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電極チップに対向するチップ面を一方に備え、加圧部材に対向する受圧面を他方に備えるプレート部材を、シャンクと電極チップとの隙間に係合させるようにしたので、プレート部材を介して加圧部材の推力を電極チップに伝達することが可能となる。これにより、シャンクから電極チップを簡単に取り外すことができ、電極チップの取り外しコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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)〜(ｃ)は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)〜(ｃ)はスポット溶接の手順を示す説明図である。
【図７】チップ取り外し工具の設置状態を示す説明図である。
【図８】(ａ)はチップ取り外し工具の内部構造を示す断面図であり、(ｂ)は図８(ａ)のＡ−Ａ線に沿ってチップ取り外し工具を示す断面図である。
【図９】(ａ)〜(ｄ)はチップ取り外し工具の使用手順を示す説明図である。
【図１０】(ａ)および(ｂ)は、シャンク、電極チップ、係合プレートおよび加圧ピースを示す斜視図である。
【図１１】(ａ)〜(ｄ)はチップ取り外し工具の使用手順を示す説明図である。
【図１２】(ａ)および(ｂ)は、シャンク、電極チップ、係合プレートおよび加圧ピースを示す斜視図である。
【図１３】(ａ)および(ｂ)は本発明の他の実施の形態であるチップ取り外し工具を示す斜視図である。
【図１４】(ａ)は本発明の他の実施の形態であるチップ取り外し工具を示す側面図であり、(ｂ)は図１４(ａ)の矢印Ａ方向からチップ取り外し工具を示す平面図である。
【図１５】(ａ)〜(ｄ)はチップ取り外し工具の使用手順を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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は進退駆動される駆動ロッド１８を有しており、この駆動ロッド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の駆動ロッド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の駆動ロッド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。また、図１の拡大部分に示すように、シャンク１５，２０の先端にはテーパ状の嵌合凸部１５ａ，２０ａが形成されており、電極チップ１６，２１には嵌合凸部１５ａ，２０ａに対応するテーパ状の嵌合凹部１６ａ，２１ａが形成されている。シャンク１５，２０の嵌合凸部１５ａ，２０ａに対して電極チップ１６，２１の嵌合凹部１６ａ，２１ａを押し込むことにより、嵌合凸部１５ａ，２０ａと嵌合凹部１６ａ，２１ａとを密着させることができ、シャンク１５，２０に対して電極チップ１６，２１を固定することが可能となっている。
【００１３】
さらに、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は進退駆動される駆動ロッド２３を有しており、この駆動ロッド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、駆動ロッド２３に取り付けられる基部２５と、この基部２５に連結ロッド２６を介して連結される加圧ピース２７とを備えている。ここで、図３(ａ)〜(ｃ)は副加圧アーム２４の一部を示す側面図、平面図および正面図である。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。なお、加圧ピース２７と連結ロッド２６との間には図示しない絶縁部材が設けられ、加圧ピース２７と連結ロッド２６とは電気的に絶縁された状態となっている。
【００１４】
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。
【００１５】
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、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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を下方に押し下げる。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、副加圧アーム２４を備えたスポット溶接ガン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。
【００２１】
前述の説明では、上方の電極チップ２１側に薄板Ｐ３が配置されているが、下方の電極チップ１６側に薄板Ｐ３が配置されていても良い。図６(ａ)〜(ｃ)はスポット溶接の手順を示す説明図である。図６(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６(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６(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。
【００２２】
続いて、本発明の一実施の形態であるチップ取り外し工具４０およびチップ取り外し方法について説明する。図７はチップ取り外し工具４０の設置状態を示す説明図である。また、図８(ａ)はチップ取り外し工具４０の内部構造を示す断面図であり、図８(ｂ)は図８(ａ)のＡ−Ａ線に沿ってチップ取り外し工具４０を示す断面図である。まず、図７に示すように、チップ取り外し工具４０は、スポット溶接工程のラインサイドに設置されている。チップ取り外し工具４０を用いて電極チップ１６，２１を取り外す際には、予め教示された位置情報に従ってロボットアーム１２を駆動することにより、スポット溶接ガン１０をチップ取り外し工具４０の近傍に移動させる。図８(ａ)および(ｂ)に示すように、チップ取り外し工具４０は、先端に切り欠き４１が形成される係合プレート(プレート部材)４２と、この係合プレート４２を移動自在に支持するスタンド(支持部材)４３とを有している。スタンド４３は、台座４４に固定される角筒状のスリーブ４５と、このスリーブ４５に摺動自在に収容されるスライダ４６とを有している。スライダ４６の一端側にはスライダ４６を上方に付勢するバネ部材４７が組み付けられ、スライダ４６の他端側にはスライダ４６を下方に付勢するバネ部材４８が組み付けられる。このようなスライダ４６には、係合プレート４２の基端部が固定されている。すなわち、チップ取り外し工具４０の係合プレート４２は、作用する荷重に応じて矢印Ｂ方向に移動自在となっている。なお、係合プレート４２に荷重が作用していない場合には、係合プレート４２は図８(ａ)に示す位置で静止している。また、図８(ｂ)に示すように、係合プレート４２の先端にはＵ字状の切り欠き４１が形成されている。切り欠き４１の幅寸法は、シャンク１５，２０の嵌合凸部１５ａ，２０ａの外径寸法よりも大きく形成されるとともに、電極チップ１６，２１の外形寸法よりも小さく形成されている。また、係合プレート４２の幅寸法は、加圧面２８ａ(２８ｂ)の間隔よりも広く形成されている。すなわち、係合プレート４２の幅寸法は、一対の加圧面２８ａ(２８ｂ)に対して同時に接触することが可能な幅寸法に形成されている。さらに、係合プレート４２の厚み寸法は、シャンク１５，２０と電極チップ１６，２１との隙間ｔ(以下、チップ隙間ｔという。)よりも薄く形成されている。
【００２３】
次いで、チップ取り外し工具４０の使用手順(チップ取り外し方法)について説明する。図９(ａ)〜(ｄ)はチップ取り外し工具４０の使用手順を示す説明図である。また、図１０(ａ)および(ｂ)は、シャンク２０、電極チップ２１、係合プレート４２および加圧ピース２７を示す斜視図である。チップ取り外し工具４０を用いて電極チップを取り外す際には、図９(ａ)に示すように、係合プレート４２の切り欠き４１に対してチップ隙間ｔが対向するように、ロボットアーム１２によってスポット溶接ガン１０が位置決めされる。また、上方の電極チップ２１を取り外す際には、電極チップ２１の上方に加圧ピース２７が配置されるように、予めアクチュエータ２２が駆動されている。続いて、図９(ｂ)および図１０(ａ)に示すように、ロボットアーム１２によってスポット溶接ガン１０を水平方向に移動させ、係合プレート４２とチップ隙間ｔとを係合させる(プレート係合工程)。つまり、係合プレート４２の切り欠き４１に対してシャンク２０の嵌合凸部２０ａを差し込むことにより、係合プレート４２の下面４２ａには電極チップ２１の端面が対向した状態となり、係合プレート４２の上面４２ｂには加圧ピース２７の加圧面２８ｂが対向した状態となる。このとき、係合プレート４２の下面４２ａがチップ面として機能しており、係合プレート４２の上面４２ｂが受圧面として機能している。そして、図９(ｃ)、図９(ｄ)および図１０(ｂ)に示すように、アクチュエータ２２を駆動して副加圧アーム２４を下げることにより、副加圧アーム２４の推力が係合プレート４２を介して電極チップ２１に伝達され、シャンク２０から電極チップ２１が取り外される(チップ外し工程)。また、図９(ｄ)に示すように、シャンク２０から電極チップ２１を取り外す際には、副加圧アーム２４と共に係合プレート４２も下方に移動するため、係合プレート４２によって副加圧アーム２４の下降移動が阻害されることはない。
【００２４】
続いて、下方の電極チップ１６を取り外す際の手順について説明する。図１１(ａ)〜(ｄ)はチップ取り外し工具４０の使用手順を示す説明図である。また、図１２(ａ)および(ｂ)は、シャンク１５、電極チップ１６、係合プレート４２および加圧ピース２７を示す斜視図である。チップ取り外し工具４０を用いて電極チップ１６を取り外す際には、まず図１１(ａ)に示すように、係合プレート４２の切り欠き４１に対してチップ隙間ｔが対向するように、ロボットアーム１２によってスポット溶接ガン１０が位置決めされる。また、下方の電極チップ１６を取り外す際には、電極チップ１６の下方に加圧ピース２７が配置されるように、予めアクチュエータ２２が駆動されている。続いて、図１１(ｂ)および図１２(ａ)に示すように、ロボットアーム１２によってスポット溶接ガン１０を水平方向に移動させ、係合プレート４２とチップ隙間ｔとを係合させる(プレート係合工程)。つまり、係合プレート４２の切り欠き４１に対してシャンク１５の嵌合凸部１５ａが差し込まれることにより、係合プレート４２の上面４２ｂには電極チップ１６の端面が対向した状態となり、係合プレート４２の下面４２ａには加圧ピース２７の加圧面２８ａが対向した状態となる。このとき、係合プレート４２の上面４２ｂがチップ面として機能しており、係合プレート４２の下面４２ａが受圧面として機能している。そして、図１１(ｃ)、図１１(ｄ)および図１２(ｂ)に示すように、アクチュエータ２２を駆動して副加圧アーム２４を下げることにより、副加圧アーム２４の推力が係合プレート４２を介して電極チップ１６に伝達され、シャンク１５から電極チップ１６が取り外される(チップ外し工程)。また、図１１(ｄ)に示すように、シャンク１５から電極チップ１６を取り外す際には、副加圧アーム２４と共に係合プレート４２も上方に移動するため、副加圧アーム２４の上昇移動が係合プレート４２によって阻害されることはない。
【００２５】
これまで説明したように、チップ隙間ｔに係合プレート４２を係合させるようにしたので、副加圧アーム２４の推力を電極チップ１６，２１に伝達することができ、シャンク１５，２０から電極チップ１６，２１を取り外すことが可能となる。これにより、電極チップ１６，２１を取り外すための動力源を、チップ取り外し工具４０から省くことができ、チップ取り外し工具４０の簡素化を図ることが可能となる。このように、チップ取り外し工具４０の簡素化を図ることにより、電極チップ１６，２１の取り外しコストを低減することが可能となる。また、ロボットアーム１２を用いてスポット溶接ガン１０を移動させるとともに、アクチュエータ２２を用いて電極チップ１６，２１を取り外すことができるため、電極チップ１６，２１の取り外し作業を自動化することが可能となる。このように、取り外し作業の自動化を図ることによっても、電極チップ１６，２１の取り外しコストを低減することが可能となる。
【００２６】
前述の説明では、係合プレート４２をスタンド４３に取り付けることでチップ取り外し工具４０を構成しているが、これに限られることはなく、係合プレート４２のみによってチップ取り外し工具を構成しても良い。ここで、図１３(ａ)および(ｂ)は本発明の他の実施の形態であるチップ取り外し工具５０を示す斜視図である。なお、図１３において、図１０および図１２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１３(ａ)および(ｂ)に示すように、チップ取り外し工具５０は、１枚の係合プレート５１によって構成されている。この係合プレート５１には、前述した係合プレート４２と同じ切り欠き４１が形成されている。このようなチップ取り外し工具５０を使用する際には、作業者が係合プレート５１をチップ隙間ｔに差し込み、副加圧アーム２４を駆動することになる。このように、手動で電極チップ１６，２１の取り外し作業を行う際には、取り外し作業における安全を確保するため、スポット溶接ガン１０のアクチュエータ２２を単独で作動させることが望ましい。すなわち、溶接ロボット１１を囲む図示しない安全柵の安全プラグを外した状態、つまり溶接ロボット１１およびスポット溶接ガン１０を完全に停止させた状態のもとで、アクチュエータ２２を作動させることが望ましい。この場合には、図１に点線で示すように、安全プラグを外した状態で機能する上昇ボタン５２や下降ボタン５３等がアクチュエータ２２に設けられており、作業者が係合プレート５１をチップ隙間ｔに差し込んだ後に、作業者によって上昇ボタン５２や下降ボタン５３が手動操作される。これにより、副加圧アーム２４の加圧ピース２７を係合プレート５１に押し付けることができ、シャンク１５，２０から電極チップ１６，２１を簡単に取り外すことが可能となる。なお、図１３(ａ)に示す場合には、係合プレート５１の下面５１ａがチップ面として機能しており、係合プレート５１の上面５１ｂが受圧面として機能している。また、図１３(ｂ)に示す場合には、係合プレート５１の下面５１ａが受圧面として機能しており、係合プレート５１の上面５１ｂがチップ面として機能している。
【００２８】
また、前述の説明では、係合プレート４２をスタンド４３に移動自在に取り付けることでチップ取り外し工具４０を構成しているが、これに限られることはなく、係合プレート４２をスタンド４３に固定しても良い。ここで、図１４(ａ)は本発明の他の実施の形態であるチップ取り外し工具６０を示す側面図であり、図１４(ｂ)は図１４(ａ)の矢印Ａ方向からチップ取り外し工具６０を示す平面図である。また、図１５(ａ)〜(ｄ)はチップ取り外し工具６０の使用手順(チップ取り外し方法)を示す説明図である。なお、図１４および図１５において、図８および図９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。
【００２９】
図１４(ａ)および(ｂ)に示すように、チップ取り外し工具６０は、先端に切り欠き４１が形成される係合プレート(プレート部材)６１と、この係合プレート６１の基端部が固定されるスタンド(支持部材)６２とを有している。係合プレート６１はバネ鋼等の弾性材料を用いて形成されており、係合プレート６１の先端部は作用する荷重に応じて矢印Ｂ方向に変位自在となっている。このようなチップ取り外し工具６０を用いて電極チップ２１を取り外す際には、まず図１５(ａ)に示すように、係合プレート６１の切り欠き４１に対してチップ隙間ｔが対向するように、ロボットアーム１２によってスポット溶接ガン１０が位置決めされる。また、上方の電極チップ２１を取り外す際には、電極チップ２１の上方に加圧ピース２７が配置されるように、予めアクチュエータ２２が駆動されている。続いて、図１５(ｂ)に示すように、ロボットアーム１２によってスポット溶接ガン１０を水平方向に移動させ、係合プレート６１とチップ隙間ｔとを係合させる(プレート係合工程)。つまり、係合プレート６１の切り欠き４１に対してシャンク２０の嵌合凸部２０ａが差し込まれることにより、係合プレート６１の下面６１ａには電極チップ２１の端面が対向した状態となり、係合プレート６１の上面６１ｂには加圧ピース２７の加圧面２８ｂが対向した状態となる。このとき、係合プレート６１の下面６１ａがチップ面として機能しており、係合プレート６１の上面６１ｂが受圧面として機能している。そして、図１５(ｃ)および(ｄ)に示すように、アクチュエータ２２を駆動して副加圧アーム２４を下げることにより、副加圧アーム２４の推力が係合プレート６１を介して電極チップ２１に伝達され、シャンクから電極チップが取り外される(チップ外し工程)。また、図９(ｄ)に示すように、シャンク２０から電極チップ２１を取り外す際には、副加圧アーム２４と共に係合プレート６１の先端部も下方に変位するため、係合プレート６１によって副加圧アーム２４の下降移動が阻害されることはない。
【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、係合プレート６１を形成する際に用いられる弾性材料の一例としてバネ鋼を挙げているが、これに限られることはない。電極チップの取り外しに必要な加圧ピース２７のストローク分だけ、弾性変形が可能となる材料であれば、如何なる材料を弾性材料として用いても良い。また、係合プレート６１はスタンド６２に固定されているが、これに限られることはなく、図８(ａ)に示したチップ取り外し工具４０と同様に、係合プレート６１をスタンド６２に対して移動自在に取り付けても良い。
【００３１】
また、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、可動ガンアームを揺動させるカム溝式Ｃ型ガンに装着された電極チップを取り外す際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アームガンに装着された電極チップを取り外す際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ガンに装着された電極チップを取り外す際に本発明を適用しても良い。
【００３２】
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。
【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】
【００３４】
１０ スポット溶接ガン
１５ シャンク
１６ 電極チップ
２０ シャンク
２１ 電極チップ
２２ アクチュエータ
２４ 副加圧アーム(加圧部材)
４０ チップ取り外し工具
４２ 係合プレート(プレート部材)
４２ａ 下面(チップ面，受圧面)
４２ｂ 上面(受圧面，チップ面)
４３ スタンド(支持部材)
５０ チップ取り外し工具
５１ 係合プレート(プレート部材)
５１ａ 下面(チップ面，受圧面)
５１ｂ 上面(受圧面，チップ面)
６０ チップ取り外し工具
６１ 係合プレート(プレート部材)
６１ａ 下面(チップ面，受圧面)
６１ｂ 上面(受圧面，チップ面)
６２ スタンド(支持部材)
ｔ チップ隙間(隙間)
W ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを挟み込む一対の電極チップと、前記ワークの一方面に押し付けられる加圧部材と、前記加圧部材を駆動するアクチュエータとを備えるスポット溶接ガンに用いられ、前記スポット溶接ガンのシャンクから前記電極チップを取り外すチップ取り外し工具であって、
前記電極チップに対向するチップ面を一方に備え、前記加圧部材に対向する受圧面を他方に備えるプレート部材を有し、
前記プレート部材を前記シャンクと前記電極チップとの隙間に係合させ、前記加圧部材を前記プレート部材に押し付けることにより、前記プレート部材を介して前記加圧部材の推力を前記電極チップに伝達し、前記シャンクから前記電極チップを取り外すことを特徴とするチップ取り外し工具。
【請求項２】
請求項１記載のチップ取り外し工具において、
前記プレート部材は、支持部材に移動自在に取り付けられることを特徴とするチップ取り外し工具。
【請求項３】
請求項１記載のチップ取り外し工具において、
前記プレート部材は、弾性材料を用いて形成されるとともに支持部材に固定されることを特徴とするチップ取り外し工具。
【請求項４】
ワークを挟み込む一対の電極チップと、前記ワークの一方面に押し付けられる加圧部材と、前記加圧部材を駆動するアクチュエータとを備えるスポット溶接ガンに用いられ、前記スポット溶接ガンのシャンクから前記電極チップを取り外すチップ取り外し方法であって、
前記電極チップに対向するチップ面を一方に備え、前記加圧部材に対向する受圧面を他方に備えるプレート部材を、前記シャンクと前記電極チップとの隙間に係合させるプレート係合工程と、
前記加圧部材を前記プレート部材に押し付け、前記プレート部材を介して前記加圧部材の推力を前記電極チップに伝達し、前記シャンクから前記電極チップを取り外すチップ外し工程とを有することを特徴とするチップ取り外し方法。
【請求項１】
ワークを挟み込む一対の電極チップと、前記ワークの一方面に押し付けられる加圧部材と、前記加圧部材を駆動するアクチュエータとを備えるスポット溶接ガンに用いられ、前記スポット溶接ガンのシャンクから前記電極チップを取り外すチップ取り外し工具であって、
前記電極チップに対向するチップ面を一方に備え、前記加圧部材に対向する受圧面を他方に備えるプレート部材を有し、
前記プレート部材を前記シャンクと前記電極チップとの隙間に係合させ、前記加圧部材を前記プレート部材に押し付けることにより、前記プレート部材を介して前記加圧部材の推力を前記電極チップに伝達し、前記シャンクから前記電極チップを取り外すことを特徴とするチップ取り外し工具。
【請求項２】
請求項１記載のチップ取り外し工具において、
前記プレート部材は、支持部材に移動自在に取り付けられることを特徴とするチップ取り外し工具。
【請求項３】
請求項１記載のチップ取り外し工具において、
前記プレート部材は、弾性材料を用いて形成されるとともに支持部材に固定されることを特徴とするチップ取り外し工具。
【請求項４】
ワークを挟み込む一対の電極チップと、前記ワークの一方面に押し付けられる加圧部材と、前記加圧部材を駆動するアクチュエータとを備えるスポット溶接ガンに用いられ、前記スポット溶接ガンのシャンクから前記電極チップを取り外すチップ取り外し方法であって、
前記電極チップに対向するチップ面を一方に備え、前記加圧部材に対向する受圧面を他方に備えるプレート部材を、前記シャンクと前記電極チップとの隙間に係合させるプレート係合工程と、
前記加圧部材を前記プレート部材に押し付け、前記プレート部材を介して前記加圧部材の推力を前記電極チップに伝達し、前記シャンクから前記電極チップを取り外すチップ外し工程とを有することを特徴とするチップ取り外し方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−９４８３９（Ｐ２０１３−９４８３９Ａ）
【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２０１１−２４１６６９（Ｐ２０１１−２４１６６９）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【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２日（２０１１．１１．２）
【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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