多打点スポット溶接機
【課題】装置の小型化及び低廉化を図るとともに、比較的短時間の間に、複数の溶接点を連続的に溶接することが可能な多打点スポット溶接機を提供する。
【解決手段】複数の上部電極と、複数の下部電極２８と、両電極によって被溶接材料を挟持加圧する加圧装置１７と、溶接電源と、加圧装置１７及び溶接電源を電気的に接続する下部通電経路とを備える。また、下部通電経路には、下部電極２８に夫々別々に接続された複数のブスバー２９と、ブスバー２９の一端側に夫々配置され、対応するブスバー２９に接触する接触位置及び非接触位置の間で変位可能に支持された複数の可動部３７と、夫々の可動部３７と通電ケーブル３８を繋ぐ複数の通電ケーブルと、回転可能な複数のカム５１によって複数のブスバー２９に対する可動部３７の接触状態を順に切り替える通路切替機構４０とを具備する。
【解決手段】複数の上部電極と、複数の下部電極２８と、両電極によって被溶接材料を挟持加圧する加圧装置１７と、溶接電源と、加圧装置１７及び溶接電源を電気的に接続する下部通電経路とを備える。また、下部通電経路には、下部電極２８に夫々別々に接続された複数のブスバー２９と、ブスバー２９の一端側に夫々配置され、対応するブスバー２９に接触する接触位置及び非接触位置の間で変位可能に支持された複数の可動部３７と、夫々の可動部３７と通電ケーブル３８を繋ぐ複数の通電ケーブルと、回転可能な複数のカム５１によって複数のブスバー２９に対する可動部３７の接触状態を順に切り替える通路切替機構４０とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多打点スポット溶接機、特に、複数の溶接点に対して連続的に溶接することが可能な多打点スポット溶接機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スポット溶接機には、被溶接材料を挟むように配置された上部電極及び下部電極と、両電極によって被溶接材料を挟んだ状態で加圧する加圧装置と、両電極の間に溶接電流を流すための溶接電源（交流トランス等）とが備えられている。この装置で行われる溶接は、被溶接材料を圧着しながら電流を流し、そのとき発生するジュール熱で金属を溶かして接合するものであり、自動車のドアパネル等の生産において多用されている。
【０００３】
ところで、一般のスポット溶接機では電極が一組しか備えられていないため、この溶接機を用いて多点溶接を行う場合には、被溶接材料を移動させながら、夫々の溶接点を電極に合わせるという位置決め作業が必要となり、作業を高速化することができないばかりか作業者の負担が大きくなっていた。
【０００４】
そこで、上部電極及び下部電極を複数組配設し、その間に送り込まれた被溶接材料に、複数組の電極を同時に加圧させながら通電を行うことで、複数の溶接点を同時に溶接する多打点スポット溶接機が実用化されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この種の溶接機によれば、複数組の電極に対して同時に通電する構成を採用しているため、一度に大電流を流す必要があり、ひいては大容量の溶接電源（トランス）や、夫々の電極に対して別々に接続された複数の溶接電源を備えなければならなかった。このため、装置が大掛かりとなるとともに、極めて高価なものとなっていた。
【０００６】
なお、複数の溶接点に対し順に溶接を行うことが可能な多打点スポット溶接機も提案されている。具体的には、複数の上部電極及び複数の下部電極を夫々シリンダーのピストンロッドに連結し、溶接する箇所に対応した上部電極及び下部電極のみを被溶接材料に当接させ、溶接電流を生じさせるものである。つまり、複数のシリンダーを順に制御することで、複数の溶接点に順次溶接を行うものである。しかしながら、この溶接機によれば、複数のピストンロッドを順に出没させる必要があるため、一連の溶接時間が助長され、生産性が低下するおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の実状に鑑み、装置の小型化及び低廉化を図るとともに、比較的短時間の間に、複数の溶接点を連続的に溶接することが可能な多打点スポット溶接機を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる多打点スポット溶接機は、「被溶接材料の上側に配置された複数の上部電極と、
該複数の上部電極に対向するように前記被溶接材料の下側に配置された複数の下部電極と、
前記複数の上部電極及び前記複数の下部電極によって前記被溶接材料を同時に挟持し加圧する加圧装置と、
前記上部電極及び前記下部電極の一方をプラス側電極とし、両電極の間に溶接電流を流すことが可能な一つの溶接電源と、
前記複数の上部電極及び前記溶接電源を電気的に接続する上部通電経路と、
前記複数の下部電極及び前記溶接電源を電気的に接続する下部通電経路と
を具備し、
前記上部通電経路または前記下部通電経路のうち前記プラス側電極を含む通電経路は、
前記複数のプラス側電極に夫々別々に接続された複数の給電部と、
該複数の給電部の一端側に夫々配置され、対応する前記給電部に接触する接触位置、及び該給電部から離間する非接触位置の間で夫々別々に変位可能に支持されるとともに、付勢手段によって前記非接触位置側に付勢された複数の可動部と、
一端が前記複数の可動部に夫々別々に接続されるとともに、他端が前記溶接電源に接続された複数の通電部と、
モータ、該モータによって回転する回転軸、及び該回転軸に取付けられ該回転軸が回転した際、回転角度に応じて夫々の前記可動部を順に押圧し前記複数の可動部を前記非接触位置側から前記接触位置側に向って順に変位させる複数のカム、を有し、前記複数の給電部に対する前記複数の可動部の接触状態が順に切り替わることで、各溶接点への電流の供給通路が順に切り替えられる通路切替機構と
を備える」ことを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、「上部電極」及び「下部電極」は、被溶接材料を挟んで対向しており、夫々の個数は互いに同数となっている。また、「加圧装置」としては、特に限定されるものではないが、内部の空気を給排出することで昇降加圧するエアシリンダまたは空気バネを例示することができる。なお、加圧装置は上部電極側に設けるようにしてもよく、下部電極側に設けるようにしてもよい。つまり、下部電極を固定した状態で上部電極を下降させることにより加圧してもよく、逆に、上部電極を固定した状態で下部電極を上昇させることにより加圧してもよい。
【００１０】
また、「給電部」としては、所謂ブスバーといわれる銅製の板状部材を例示することができ、「通電部」としては、ケーブルを例示することができる。また「可動部」は、一端側を回動軸として回動（揺動）可能に支持されたものであってもよく、直線上で摺動するように支持されたものであってもよい。また、「付勢手段」は、可動部を非接触位置側に付勢するものであり、例えばコイルばねを用いることが可能である。
【００１１】
さらに、「溶接電源」としては、直流を交流に変換する直流インバータ電源と、トランスとを組合わせて構成することができる。これによれば、高品質の溶接が可能になるとともに、チリやスパッタの発生が抑えられ、作業環境を改善することが可能になる。さらに、夫々の溶接における通電時間が短くなるため、一連の加工時間をさらに短縮することが可能になる。
【００１２】
本発明の多打点スポット溶接機によれば、互いに対向して配置された複数の上部電極と複数の下部電極との間に、被溶接材料をセットした状態で、加圧装置が作動すると、複数の上部電極及び複数の下部電極によって被溶接材料が同時に挟持され加圧される。その後上部電極に接続された上部通電経路、及び下部電極に接続された下部通電経路がともに導通状態になると、上部電極及び下部電極が溶接電源に対して電気的に接続され、両電極間に溶接電流を流すこと、すなわちジュール熱によって被溶接材料同士を接合させることが可能になる。
【００１３】
特に、プラス側電極を含む通電経路には、複数のプラス側電極に夫々別々に接続された複数の給電部と、夫々の給電部の一端側に配置された複数の可動部と、夫々の可動部及び溶接電源を電気的に接続する通電部とが備えられており、夫々の給電部に対する可動部の接触状態が順に切り替わることで、各溶接点への供給通路が順に切り替えられるようになっている。具体的には、複数の可動部は、対応する給電部に接触する接触位置、及び給電部から離間する非接触位置の間で変位可能に支持されており、また、ばね等の付勢手段によって非接触位置側に付勢されている。また、可動部を可動させる機構として、モータと、モータによって回転する回転軸と、回転軸に取付けられた複数のカムとが備えられている。特に、複数のカムは、個々の可動部に対応しており、回転軸が回転した際、回転角度に応じて夫々の可動部を順に押圧するようになっている。夫々の可動部は、カムによって押圧されると、付勢手段の付勢力に抗して非接触位置から接触位置側に向って順に変位し、給電部に対する可動部の接触状態が順に切り替わる。つまり、カムの動作によって各溶接点への電流の供給通路が順に切り替えられる。
【００１４】
このように、複数の溶接点に対して順に溶接電流を流すことから、従来の装置に比べ、一度に流す電流が少なくなり、比較的小型である単一の溶接電源のみで多打点の溶接を行うことが可能となる。また、複数のカムによって電流の供給通路を切り替えることから、モータによって回転軸を一回転させるという、極めて短時間の間に、多打点溶接を行うことが可能になる。
【００１５】
ところで、本発明の多打点スポット溶接機においては、「前記通路切替機構によって前記供給通路が切り替えられる毎に、所定時間の間、前記溶接電源から全ての前記通電部に電力を供給する電力供給制御手段をさらに具備する」ことができる。
【００１６】
本発明の多打点スポット溶接機によれば、溶接電源を制御するための電力供給制御手段が備えられており、供給通路が切り替えられる毎に所定時間の間、全ての通電部に対し電力が供給されるようになっている。つまり、電力供給制御手段は、夫々の可動部の作動状態（すなわち回転軸の回転位置）に基づいて溶接電源の作動を制御しており、夫々の可動部が給電部に接触して通電経路が導通状態になった後、予め設定された所定時間だけ電力の供給を行う。したがって、両電極間に流れる溶接電流の通電時間を常に一定の時間とすることができ、通電時間のばらつきによって生じる品質の低下を抑制することが可能になる。
【００１７】
また、本発明の多打点スポット溶接機においては、「前記通路切替機構を備える溶接機本体に対し、前記プラス側電極と前記給電部とを一体的に交換可能とするとともに、前記プラス側電極が各種の被溶接材料の溶接点に合致するように配置された複数種類の治具ユニットを備え、
前記給電部における前記可動部の接触位置は、使用される前記治具ユニットの種類が変わっても異なることのない、共通の位置に設定されている」構成とすることができる。
【００１８】
ところで、溶接対象である被溶接材料の種類が変更されると、溶接箇所が異なるため、上部電極及び下部電極の配置を変更する必要がある。そこで、本発明の多打点スポット溶接機では、電極の位置が互いに異なる複数種類の治具ユニットを用意し、その中から被溶接材料に対応した治具ユニットを選択して溶接機本体に取付けるように構成されている。また、治具ユニットには、給電部も配設されており、給電部及び各電極が一体的に交換されるようになっている。ここで、可動部が接触し得る給電部の接触位置（すなわち給電部の一端側の位置）は、使用される治具ユニットの種類が変わっても、常に一定の位置になるように形成されているため、どの種類の治具ユニットがセットされた場合でも、溶接機本体に配設された可動部及びカム等の位置を調整することなく、その治具ユニットに設けられたプラス側電極に対して電力を供給することが可能になる。
【００１９】
また、本発明の多打点スポット溶接機において、「前記可動部は、前記カムと前記給電部との間で押圧された際、弾性変形可能となる絶縁部材を積層して構成されている」ものとすることができる。
【００２０】
本発明の多打点スポット溶接機によれば、可動部には、比較的大きな力で押圧された際に弾性変形可能なウレタン等の絶縁部材が積層されているため、可動部が給電部に当接した後も可動部の逃げを確保することができ、ひいては、カムを円滑に回転させることができるとともに、給電部と可動部との間に必要最小限の接触時間を確保することが可能になる。また、絶縁部材を積層することにより、譬えカムが導電性の部材から形成された場合でも、可動部からカムに電気が流れることを防止できる。
【発明の効果】
【００２１】
このように、本発明によれば、複数の溶接点に対して順に溶接電流が流れるため、比較的小型である単一の溶接電源のみで多打点の溶接を行うことができ、溶接機の小型化及び低廉化が可能である。また、複数のカムによって電流の供給通路を順次切り替えることから、極めて短時間の間に、多打点溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態である多打点スポット溶接機の全体構成を示す斜視図である。
【図２】多打点スポット溶接機における要部の構成を示す拡大斜視図である。
【図３】多打点スポット溶接機の作動原理を模式的に示す模式図である。
【図４】多打点スポット溶接機の機能的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態である多打点スポット溶接機（以下、単に「溶接機」と称す）について、図１乃至図４に基づき説明する。本例の溶接機１は、複数の溶接点に対して連続的に溶接することが可能なものであり、図１に示すように、架台を構成するメインフレーム３と、メインフレーム３の上段部５に回動可能に取設された上側フレーム８と、メインフレーム３の基部４及び上側フレーム８の間に配設された溶接ユニット９と、溶接ユニット９の後方に配設され上側フレーム８を回動させる上側フレーム駆動機構１０とを、具備して構成されている。また、メインフレーム３の下部にはトランス１１が配設され、メインフレーム３の天板部６上には、直流を交流に変換してトランス１１に印加する直流インバータ電源１２と、コントローラ６５（図４参照）等を収容する制御盤１３とが載置されている。ここで、トランス１１及び直流インバータ１２を組合わせたものが本発明の溶接電源に相当する。
【００２４】
まず、溶接ユニット９の構成について詳細に説明する。溶接ユニット９は、基部４上にベース板７を介して配設された加圧装置１７と、加圧装置１７の上面の昇降板１８に対して着脱可能に取付けられた下側治具ユニット２０と、上側フレーム８の下面に着脱可能に取付けらた上側治具ユニット２１と、下側治具ユニット２０に対して電力を供給する下側通電部２２（図２参照）と、上側治具ユニット２１に対して電気的に接続される上側通電部２３（図３参照）とを備えている。図２に示すように、加圧装置１７は、空気バネ１６を備えており、内部に空気が供給されることで下側治具ユニット２０を上昇させ、一方、内部の空気を排出することで下側治具ユニット２０を下降させるようになっている。なお、図示していないが、本例では加圧速度を速くするため、増圧機及び増圧タンクが設けられている。ここで、下側治具ユニット２０が本発明の治具ユニットに相当する。
【００２５】
下側治具ユニット２０は、溶接対象である被溶接材料Ｗ（図３参照）の種類、すなわち溶接箇所に応じて互いに異なるように複数種類のものが用意されており、複数種類の下側治具ユニット２０の中から被溶接材料Ｗに対応した下側治具ユニット２０が選択され、昇降板１８に取付けられるようになっている。なお、これらの下側治具ユニット２０は後述する下部電極２８等の配置が異なるだけであり、基本的な構成は互いに同一となっている。すなわち、図２及び図３に示すように、いずれの下側治具ユニット２０も、略長方形の治具基板２５と、治具基板２５上に配置され被溶接材料Ｗを固定状態で支持する複数のワーク支持部２６と、下側治具ユニット２０に対して被溶接材料Ｗを位置決めするワーク位置決め部２７と、被溶接材料Ｗの各溶接点に対応して配置された複数個（本例では６個）の下部電極２８と、複数の下部電極２８に夫々別々に接続された複数本のブスバー２９とを備えて構成されている。ここで、ブスバー２９とは銅製の板状部材であり、本発明の給電部に相当している。なお、ブスバー２９は下部電極２８に接続されているため、異なる種類の下側治具ユニット２０において下部電極２８の配置が互いに異なる場合には、ブスバー２９の配置も同様に異なることとなる。ただし、ブスバー２９の一端側、すなわち可動部３７（後述する）が接触する側の端面位置は、下側治具ユニット２０の種類が異なっても、変わることのない、共通の位置に設定されている。
【００２６】
一方、上側治具ユニット２１においても、複数種類のものが用意されており、これらの上側治具ユニット２１の中から被溶接材料Ｗに対応した上側治具ユニット２１が選択され、上側フレーム８の下面に取付けられるようになっている。図１及び図３に示すように、上側治具ユニット２１は、上側フレーム８に対して着脱可能に取付けられる治具基板３０と、各下部電極２８に対向するように緩衝器３４を介して配設された複数の上部電極３１と、夫々の上部電極３１に夫々別々に接続された複数本の第一ブスバー３２と、全ての第一ブスバー３２に対して電気的に接続された第二ブスバー３３とを備えて構成されている。なお、第二ブスバー３３の一端側、すなわちコンタクトガン５３（後述する）が接触する側の端部の位置は、上側治具ユニット２１の種類が異なっても、変わることのない、共通の位置に設定されている。ここで、第一ブスバー３２、第二ブスバー３３、及びコンタクトガン５３を組合わせたものが本発明の上部通電経路に相当する。
【００２７】
図２及び図３に示すように、下側通電部２２は、夫々のブスバー２９の一端側に対して選択的に電力を供給するためのものであり、変位可能に支持された複数の可動部３７と、通電ケーブル３８と、可動部３７を順に変位させることで各溶接点への電流の供給通路を順に切り替える通路切替機構４０とを備えている。ここで、ブスバー２９、可動部３７、及び通電ケーブル３８を組合わせたものが本発明の下部通電経路に相当する。
【００２８】
さらに詳しく説明すると、複数の可動部３７は、夫々のブスバー２９に対応するように支持台４７に支持されており、ブスバー２９の一端側に接触する接触位置、及びブスバー２９の一端側から離間する非接触位置の間で夫々別々に変位させることが可能となっている。具体的には、図３に示すように、可動部３７は、その下部に設けられた回動軸４１を中心として前後方向（図３においては左右方向）に揺動するように支持されており、さらに付勢用ばね３９によって非接触位置側に付勢されている。また、可動部３７は、ブスバー２９の一端側に向って突出した当接突起４２を有する通電層４３と、ウレタン等の絶縁部材からなりブスバー２９と後述するカム５１との間で押圧された際に弾性変形する絶縁層４４と、カム５１の外周面に摺接する摺接層４５とから構成されたサイドイッチ構造となっている。ここで、付勢用ばね３９が本発明の付勢手段に相当する。
【００２９】
通電ケーブル３８は、一端が複数の可動部３７（特に通電層４３）に夫々別々に接続されるとともに、他端がトランス１１のプラス極に接続されており、トランス１１から供給される電力が通電ケーブル３８を介して可動部３７に送られるようになっている。なお、前述したように、可動部３７には絶縁層４４が介在されており、通電層４３に通電された電力が摺接層４５を通してカム５１に流れることが防止されるようになっている。ここで、通電ケーブル３８が本発明の通電部に相当し、絶縁層４４が本発明の絶縁部材に相当する。
【００３０】
図２及び図３に示すように、通路切替機構４０は、支持台４７に取付けられており、一定方向に回転するサーボモータ４８と、サーボモータ４８に連結された回転軸４９と、回転軸４９の両端を回転可能に支持する一対の軸受５０と、回転軸４９に取付けられ回転軸４９とともに回転する複数のカム５１とを備えて構成されている。特に複数のカム５１は、回転軸４９が一回転した際、回転角度に応じて夫々の可動部３７を順に押圧し、複数の可動部３７を非接触位置側から接触位置側に向って順に変位させることが可能となっている。つまり、図３に示すようにカム５１は側面視が略楕円形状を呈するとともに、回転軸４９に対し偏芯して取付けられ、さらに夫々のカム５１の向きが互いに所定角度ずつ周方向に異なるように設定されることにより、複数の可動部３７を順番に押圧させることを可能にしている。そして、押圧された可動部３７が接触位置に変位し、当接突起４２がブスバー２９の一端側に接触すると、可動部３７とブスバー２９とが電気的に導通した状態となり、トランス１１から供給される電力を通電ケーブル３８及び可動部３７を通してブスバー２９及び下部電極２８に送られるようになっている。
【００３１】
一方、上側通電部２３は、図３に示すように、第二ブスバー３３の一端側に接触することで第二ブスバー３３をトランス１１のマイナス極に導通させることが可能になるコンタクトガン５３と、コンタクトガン５３を前後方向（図３では左右方向）に可動させる上側接点用シリンダ５４とを備えて構成されている。
【００３２】
次に、上側フレーム８及びその作動機構について説明する。図１及び図３に示すように、上側フレーム８における下面後側の左右両端付近には、ヒンジ５６が垂設されており、メインフレーム３の上段部５に配設された一対の支持金具５７によって回動可能に支持されている。つまり、上側フレーム８は上限である開放位置と、下限である閉鎖位置との間で変位するように支持されている。そして、支持金具５７を支点として上側フレーム８を開放位置まで回動させた状態（図１に示す状態）では、上側治具ユニット２１が斜め上方に持ち上げられ、下側治具ユニット２０と上側治具ユニット２１との間に被溶接材料Ｗをセットすることが可能になる。一方、上側フレーム８を閉鎖位置まで回動させた状態では、図３に示すように上側フレーム８が水平状態となり、下部電極２８と上部電極３１とによって被溶接材料Ｗを挟持することが可能になる。
【００３３】
上側フレーム駆動機構１０は、上側フレーム８の後側にヒンジ接続された開閉用シリンダ５９を備えており、開閉用シリンダ５９のピストンロッドを伸長させることにより上側フレーム８を下向きに回動させ、一方、ピストンロッドを没入させることにより、上側フレーム８を上向きに回動させることが可能になっている。なお、開閉用シリンダ５９の代わりにモータを用いることも可能であり、この場合には、モータの回転方向を切替えることにより、上側フレーム８を開閉することが可能になり、さらには任意の位置で停止させることも可能となり、利便性を一層高めることができる。
【００３４】
また、本例では、上側フレーム８を開放位置及び閉鎖位置で保持することが可能な二組のロック機構部６１を備えている。このため、上側フレーム８が自重によって自然に降下することを防止できるとともに、加圧装置１７による加圧時に上側フレーム８が逃げてしまうことを防止することが可能になる。なお、本例のロック機構部６１には、ロック用シリンダ６０が備えられており、内部への給排気を制御することによりロック状態と解除状態とが任意に切り替えられるようになっている。
【００３５】
続いて、溶接機１に備えられた制御装置について簡単に説明する。図４に示すように、溶接機１は、コントローラ６５を備えている。コントローラ６５は、演算及び制御を行う中央情報処理装置（ＣＰＵ）と、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）からなる補助記憶装置とを備えており、予め入力されたプログラムに従って、各機構部に指令を出力するようになっている。コントローラ６５には、溶接条件を入力したり溶接の開始や停止を指示したりするための操作部６６と、エンコーダ（図示しない）を含む各種センサ６７とが接続されており、操作部６６及び各種センサ６７等の入力に基づいて制御されるようになっている。
【００３６】
また、コントローラ６５の出力側には、設定値や運転状況等を表示する表示器６８と、通路切替機構４０におけるサーボモータ４８を制御し、回転軸４９を所定の速度で一回転させるモータ駆動部６９と、直流を交流に変換してトランス１１に印加する直流インバータ電源１２とが接続されている。また、コントローラ６５は、本発明の電力供給制御手段として機能しており、通路切替機構４０によって電力の供給通路が切り替えられる毎（例えば０．５秒毎）に、所定時間の間（例えば０．２秒間）、トランス１１から全ての通電ケーブル３８に対して電力を供給するように直流インバータ電源１２を制御している。なお、電力供給制御手段は、通路切替機構４０の動作に連動するように、サーボモータ４８のエンコーダの出力によって認識される回転軸４９の回転位置に基づいて直流インバータ電源１２を制御している。
【００３７】
また、コントローラ６５の出力側には、上側接点用シリンダ５４、開閉用シリンダ５９、ロック用シリンダ６０、及び空気バネ１６への空気の給排出を切替えるための４つの電磁弁７１，７２，７３、７４も接続されている。
【００３８】
続いて、溶接機１における被溶接材料Ｗの溶接方法について説明する。まず、加工対象である被溶接材料Ｗに対応した下側治具ユニット２０及び上側治具ユニット２１が選択され、下側治具ユニット２０は昇降板１８に装着され、上側治具ユニット２１は上側フレーム８に装着される。なお、この作業は、上側フレーム８を閉鎖位置にした状態で行われ、下側治具ユニット２０及び上側治具ユニット２１が前方から差し込まれるように、昇降板１８と上側フレーム８との間に挿入される。
【００３９】
その後、開閉用シリンダ５９の動作によって上側フレーム８を上昇させる。これにより、上側フレーム８は開放位置となり、下側治具ユニット２０に対して被溶接材料Ｗをセットすることが可能になる。
【００４０】
次に、運転ボタン（図示しない）が操作されると、上側フレーム８を下降させて閉鎖位置でロックさせるとともに、加圧装置１７の空気バネ１６に空気が供給され、昇降板１８を上昇させる。すると、被溶接材料Ｗは、下部電極２８及び上部電極３１によって挟持される上下から加圧された状態となる。
【００４１】
その後の溶接処理では、上側接点用シリンダ５４を動作させ、コンタクトガン５３を第二ブスバー３３に接触させる。これにより、図４に示すように、コンタクトガン５３、第一ブスバー３２、及び第二ブスバー３３を介して、上部電極３１がトランス１１のマイナス極に接続された状態となる。
【００４２】
また、サーボモータ４８によって回転軸４９を基準位置から一回転させるとともに、直流インバータ電源１２を制御することによってトランス１１から電力を供給する。回転軸４９には、複数の可動部３７に夫々対応する複数のカム５１が取付けられているため、夫々の可動部３７は、カム５１によって押圧され接触位置側に変位する。この状態では、図４に示すように、可動部３７がブスバー２９に接触することで、通電ケーブル３８、可動部３７、及びブスバー２９を介して、下部電極２８がトランス１１のプラス極に接続された状態となる。
【００４３】
したがってこの状態で、トランス１１から電力が供給されると、下部電極２８及び上部電極３１の間の被溶接材料Ｗに溶接電流が流れ、ひいてはジュール熱によって被溶接材料Ｗ同士を接合させることが可能になる。
【００４４】
特に、本例では、複数の可動部３７を夫々対応するカム５１によって順に変位させているため、複数のブスバー２９に対する複数の可動部３７の接触状態が順に切り替わることとなり、各溶接点に対して順に溶接電流が流れる。なお、本例では、トランス１１から通電ケーブル３８に供給される電力はコントローラ６５によって制御され、夫々の可動部３７がブスバー２９に接触してから所定時間（例えば０．２秒）のみとなっているため、下部電極２８及び上部電極３１間に流れる溶接電流の通電時間は常に一定の時間となる。
【００４５】
溶接処理の終了後、閉鎖位置での上側フレーム８のロック状態を解除するとともに、開閉用シリンダ５９によって上側フレーム８を上昇させ、被溶接材料Ｗの取出しを可能にする。
【００４６】
このように、本実施形態の溶接機１によれば、複数の溶接点に対して順に溶接電流が流がれるため、比較的小型である単一のトランス１１のみで多打点の溶接を行うことができ、溶接機１の小型化及び低廉化が可能になる。また、複数のカム５１によって電流の供給通路を順次切り替えることから、極めて短時間の間に、多打点溶接を行うことができる。
【００４７】
また、本実施形態の溶接機１によれば、供給通路が切り替えられる毎に所定時間の間、全ての通電ケーブル３８に対し電力が供給されるようになっているため、下部電極２８及び上部電極３１間に流れる溶接電流の通電時間を常に一定の時間とすることが可能となり、通電時間のばらつきによって生じる品質の低下を抑制することができる。
【００４８】
また、本実施形態の溶接機１によれば、直流インバータ電源１２を採用することにより、高品質の溶接が可能になるとともに、チリやスパッタの発生を抑え、作業環境を改善することができる。さらに、夫々の溶接における通電時間が短くなるため、一連の加工時間をさらに短縮することができる。
【００４９】
また、本実施形態の溶接機１によれば、可動部３７が接触し得るブスバー２９の接触位置は、使用される下側治具ユニット２０の種類が変わっても、常に一定の位置になるように形成されているため、どの種類の下側治具ユニット２０がセットされた場合でも、溶接機本体に配設された可動部３７及びカム５１等の位置を調整することなく、その下側治具ユニット２０に設けられた下部電極２８に対して電力を供給することが可能になる。
【００５０】
また、本実施形態の溶接機１によれば、可動部３７には弾性変形可能な絶縁層４４が設けられているため、通電層４３がブスバー２９に当接した後も摺接層４５の逃げを確保することが可能になり、ひいては、カム５１を円滑に回転させることができるとともに、ブスバー２９と通電層４３との間に必要最小限の接触時間を確保することができる。また、絶縁層４４を設けることにより、可動部３７からカム５１に電気が流れることを防止できる。
【００５１】
また、本実施形態の溶接機１によれば、上側フレーム８の開閉機構として、後側が軸支された回動式の構成を採用したことにより、鉛直方向に沿って可動するものに比べ、速やかに開放させることが可能になるとともに、溶接機１の正面側で作業を行う作業者にとって、下側治具ユニット２０が視認しやすくなり、ひいては被溶接材料Ｗの取付け及び取外しを容易に行わせることができる。
【００５２】
さらに、本実施形態の溶接機１によれば、加圧装置１７として空気バネ１６を用いることにより、取付けスペースを小さくすることができ、しかも比較的大きな力（加圧力）を得ることできる。なお、加圧装置１７を下側治具ユニット２０側に配置し、上方に向って加圧するように構成したことにより、上側フレーム８の軽量化及び小型化が可能になり、上側フレーム８を比較的小さな力で容易に回動させることが可能になる。
【００５３】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００５４】
すなわち、上記実施形態では、下部電極２８をプラス側電極とし、下部電極２８から上部電極３１に向って溶接電流を流すものを示したが、上部電極３１をプラス側電極とし、上部電極３１から下部電極２８に向って溶接電流を流すように構成してもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、電流の供給通路を切替えるための可動部３７及び通路切替機構４０を、プラス側電極である下部電極２８に対してのみ設けるものを示したが、マイナス側電極である上部電極３１に対しても同様に設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ 溶接機（多打点スポット溶接機）
１１ トランス（溶接電源）
１２ 直流インバータ電源（溶接電源）
１７ 加圧装置
２０ 下側治具ユニット（治具ユニット）
２８ 下部電極（プラス側電極）
２９ ブスバー（給電部，下部通電経路）
３１ 上部電極
３２ 第一ブスバー（上部通電経路）
３３ 第二ブスバー（上部通電経路）
３７ 可動部（下部通電経路）
３８ 通電ケーブル（通電部，下部通電経路）
３９ 付勢用ばね（付勢手段）
４０ 通路切替機構
４４ 絶縁層（絶縁部材）
４８ サーボモータ（モータ）
４９ 回転軸
５１ カム
５３ コンタクトガン（上部通電経路）
６５ コントローラ（電力供給制御手段）
Ｗ 被溶接材料
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５７】
【特許文献１】特開平９−１０９５８号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多打点スポット溶接機、特に、複数の溶接点に対して連続的に溶接することが可能な多打点スポット溶接機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スポット溶接機には、被溶接材料を挟むように配置された上部電極及び下部電極と、両電極によって被溶接材料を挟んだ状態で加圧する加圧装置と、両電極の間に溶接電流を流すための溶接電源（交流トランス等）とが備えられている。この装置で行われる溶接は、被溶接材料を圧着しながら電流を流し、そのとき発生するジュール熱で金属を溶かして接合するものであり、自動車のドアパネル等の生産において多用されている。
【０００３】
ところで、一般のスポット溶接機では電極が一組しか備えられていないため、この溶接機を用いて多点溶接を行う場合には、被溶接材料を移動させながら、夫々の溶接点を電極に合わせるという位置決め作業が必要となり、作業を高速化することができないばかりか作業者の負担が大きくなっていた。
【０００４】
そこで、上部電極及び下部電極を複数組配設し、その間に送り込まれた被溶接材料に、複数組の電極を同時に加圧させながら通電を行うことで、複数の溶接点を同時に溶接する多打点スポット溶接機が実用化されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この種の溶接機によれば、複数組の電極に対して同時に通電する構成を採用しているため、一度に大電流を流す必要があり、ひいては大容量の溶接電源（トランス）や、夫々の電極に対して別々に接続された複数の溶接電源を備えなければならなかった。このため、装置が大掛かりとなるとともに、極めて高価なものとなっていた。
【０００６】
なお、複数の溶接点に対し順に溶接を行うことが可能な多打点スポット溶接機も提案されている。具体的には、複数の上部電極及び複数の下部電極を夫々シリンダーのピストンロッドに連結し、溶接する箇所に対応した上部電極及び下部電極のみを被溶接材料に当接させ、溶接電流を生じさせるものである。つまり、複数のシリンダーを順に制御することで、複数の溶接点に順次溶接を行うものである。しかしながら、この溶接機によれば、複数のピストンロッドを順に出没させる必要があるため、一連の溶接時間が助長され、生産性が低下するおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の実状に鑑み、装置の小型化及び低廉化を図るとともに、比較的短時間の間に、複数の溶接点を連続的に溶接することが可能な多打点スポット溶接機を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる多打点スポット溶接機は、「被溶接材料の上側に配置された複数の上部電極と、
該複数の上部電極に対向するように前記被溶接材料の下側に配置された複数の下部電極と、
前記複数の上部電極及び前記複数の下部電極によって前記被溶接材料を同時に挟持し加圧する加圧装置と、
前記上部電極及び前記下部電極の一方をプラス側電極とし、両電極の間に溶接電流を流すことが可能な一つの溶接電源と、
前記複数の上部電極及び前記溶接電源を電気的に接続する上部通電経路と、
前記複数の下部電極及び前記溶接電源を電気的に接続する下部通電経路と
を具備し、
前記上部通電経路または前記下部通電経路のうち前記プラス側電極を含む通電経路は、
前記複数のプラス側電極に夫々別々に接続された複数の給電部と、
該複数の給電部の一端側に夫々配置され、対応する前記給電部に接触する接触位置、及び該給電部から離間する非接触位置の間で夫々別々に変位可能に支持されるとともに、付勢手段によって前記非接触位置側に付勢された複数の可動部と、
一端が前記複数の可動部に夫々別々に接続されるとともに、他端が前記溶接電源に接続された複数の通電部と、
モータ、該モータによって回転する回転軸、及び該回転軸に取付けられ該回転軸が回転した際、回転角度に応じて夫々の前記可動部を順に押圧し前記複数の可動部を前記非接触位置側から前記接触位置側に向って順に変位させる複数のカム、を有し、前記複数の給電部に対する前記複数の可動部の接触状態が順に切り替わることで、各溶接点への電流の供給通路が順に切り替えられる通路切替機構と
を備える」ことを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、「上部電極」及び「下部電極」は、被溶接材料を挟んで対向しており、夫々の個数は互いに同数となっている。また、「加圧装置」としては、特に限定されるものではないが、内部の空気を給排出することで昇降加圧するエアシリンダまたは空気バネを例示することができる。なお、加圧装置は上部電極側に設けるようにしてもよく、下部電極側に設けるようにしてもよい。つまり、下部電極を固定した状態で上部電極を下降させることにより加圧してもよく、逆に、上部電極を固定した状態で下部電極を上昇させることにより加圧してもよい。
【００１０】
また、「給電部」としては、所謂ブスバーといわれる銅製の板状部材を例示することができ、「通電部」としては、ケーブルを例示することができる。また「可動部」は、一端側を回動軸として回動（揺動）可能に支持されたものであってもよく、直線上で摺動するように支持されたものであってもよい。また、「付勢手段」は、可動部を非接触位置側に付勢するものであり、例えばコイルばねを用いることが可能である。
【００１１】
さらに、「溶接電源」としては、直流を交流に変換する直流インバータ電源と、トランスとを組合わせて構成することができる。これによれば、高品質の溶接が可能になるとともに、チリやスパッタの発生が抑えられ、作業環境を改善することが可能になる。さらに、夫々の溶接における通電時間が短くなるため、一連の加工時間をさらに短縮することが可能になる。
【００１２】
本発明の多打点スポット溶接機によれば、互いに対向して配置された複数の上部電極と複数の下部電極との間に、被溶接材料をセットした状態で、加圧装置が作動すると、複数の上部電極及び複数の下部電極によって被溶接材料が同時に挟持され加圧される。その後上部電極に接続された上部通電経路、及び下部電極に接続された下部通電経路がともに導通状態になると、上部電極及び下部電極が溶接電源に対して電気的に接続され、両電極間に溶接電流を流すこと、すなわちジュール熱によって被溶接材料同士を接合させることが可能になる。
【００１３】
特に、プラス側電極を含む通電経路には、複数のプラス側電極に夫々別々に接続された複数の給電部と、夫々の給電部の一端側に配置された複数の可動部と、夫々の可動部及び溶接電源を電気的に接続する通電部とが備えられており、夫々の給電部に対する可動部の接触状態が順に切り替わることで、各溶接点への供給通路が順に切り替えられるようになっている。具体的には、複数の可動部は、対応する給電部に接触する接触位置、及び給電部から離間する非接触位置の間で変位可能に支持されており、また、ばね等の付勢手段によって非接触位置側に付勢されている。また、可動部を可動させる機構として、モータと、モータによって回転する回転軸と、回転軸に取付けられた複数のカムとが備えられている。特に、複数のカムは、個々の可動部に対応しており、回転軸が回転した際、回転角度に応じて夫々の可動部を順に押圧するようになっている。夫々の可動部は、カムによって押圧されると、付勢手段の付勢力に抗して非接触位置から接触位置側に向って順に変位し、給電部に対する可動部の接触状態が順に切り替わる。つまり、カムの動作によって各溶接点への電流の供給通路が順に切り替えられる。
【００１４】
このように、複数の溶接点に対して順に溶接電流を流すことから、従来の装置に比べ、一度に流す電流が少なくなり、比較的小型である単一の溶接電源のみで多打点の溶接を行うことが可能となる。また、複数のカムによって電流の供給通路を切り替えることから、モータによって回転軸を一回転させるという、極めて短時間の間に、多打点溶接を行うことが可能になる。
【００１５】
ところで、本発明の多打点スポット溶接機においては、「前記通路切替機構によって前記供給通路が切り替えられる毎に、所定時間の間、前記溶接電源から全ての前記通電部に電力を供給する電力供給制御手段をさらに具備する」ことができる。
【００１６】
本発明の多打点スポット溶接機によれば、溶接電源を制御するための電力供給制御手段が備えられており、供給通路が切り替えられる毎に所定時間の間、全ての通電部に対し電力が供給されるようになっている。つまり、電力供給制御手段は、夫々の可動部の作動状態（すなわち回転軸の回転位置）に基づいて溶接電源の作動を制御しており、夫々の可動部が給電部に接触して通電経路が導通状態になった後、予め設定された所定時間だけ電力の供給を行う。したがって、両電極間に流れる溶接電流の通電時間を常に一定の時間とすることができ、通電時間のばらつきによって生じる品質の低下を抑制することが可能になる。
【００１７】
また、本発明の多打点スポット溶接機においては、「前記通路切替機構を備える溶接機本体に対し、前記プラス側電極と前記給電部とを一体的に交換可能とするとともに、前記プラス側電極が各種の被溶接材料の溶接点に合致するように配置された複数種類の治具ユニットを備え、
前記給電部における前記可動部の接触位置は、使用される前記治具ユニットの種類が変わっても異なることのない、共通の位置に設定されている」構成とすることができる。
【００１８】
ところで、溶接対象である被溶接材料の種類が変更されると、溶接箇所が異なるため、上部電極及び下部電極の配置を変更する必要がある。そこで、本発明の多打点スポット溶接機では、電極の位置が互いに異なる複数種類の治具ユニットを用意し、その中から被溶接材料に対応した治具ユニットを選択して溶接機本体に取付けるように構成されている。また、治具ユニットには、給電部も配設されており、給電部及び各電極が一体的に交換されるようになっている。ここで、可動部が接触し得る給電部の接触位置（すなわち給電部の一端側の位置）は、使用される治具ユニットの種類が変わっても、常に一定の位置になるように形成されているため、どの種類の治具ユニットがセットされた場合でも、溶接機本体に配設された可動部及びカム等の位置を調整することなく、その治具ユニットに設けられたプラス側電極に対して電力を供給することが可能になる。
【００１９】
また、本発明の多打点スポット溶接機において、「前記可動部は、前記カムと前記給電部との間で押圧された際、弾性変形可能となる絶縁部材を積層して構成されている」ものとすることができる。
【００２０】
本発明の多打点スポット溶接機によれば、可動部には、比較的大きな力で押圧された際に弾性変形可能なウレタン等の絶縁部材が積層されているため、可動部が給電部に当接した後も可動部の逃げを確保することができ、ひいては、カムを円滑に回転させることができるとともに、給電部と可動部との間に必要最小限の接触時間を確保することが可能になる。また、絶縁部材を積層することにより、譬えカムが導電性の部材から形成された場合でも、可動部からカムに電気が流れることを防止できる。
【発明の効果】
【００２１】
このように、本発明によれば、複数の溶接点に対して順に溶接電流が流れるため、比較的小型である単一の溶接電源のみで多打点の溶接を行うことができ、溶接機の小型化及び低廉化が可能である。また、複数のカムによって電流の供給通路を順次切り替えることから、極めて短時間の間に、多打点溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態である多打点スポット溶接機の全体構成を示す斜視図である。
【図２】多打点スポット溶接機における要部の構成を示す拡大斜視図である。
【図３】多打点スポット溶接機の作動原理を模式的に示す模式図である。
【図４】多打点スポット溶接機の機能的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態である多打点スポット溶接機（以下、単に「溶接機」と称す）について、図１乃至図４に基づき説明する。本例の溶接機１は、複数の溶接点に対して連続的に溶接することが可能なものであり、図１に示すように、架台を構成するメインフレーム３と、メインフレーム３の上段部５に回動可能に取設された上側フレーム８と、メインフレーム３の基部４及び上側フレーム８の間に配設された溶接ユニット９と、溶接ユニット９の後方に配設され上側フレーム８を回動させる上側フレーム駆動機構１０とを、具備して構成されている。また、メインフレーム３の下部にはトランス１１が配設され、メインフレーム３の天板部６上には、直流を交流に変換してトランス１１に印加する直流インバータ電源１２と、コントローラ６５（図４参照）等を収容する制御盤１３とが載置されている。ここで、トランス１１及び直流インバータ１２を組合わせたものが本発明の溶接電源に相当する。
【００２４】
まず、溶接ユニット９の構成について詳細に説明する。溶接ユニット９は、基部４上にベース板７を介して配設された加圧装置１７と、加圧装置１７の上面の昇降板１８に対して着脱可能に取付けられた下側治具ユニット２０と、上側フレーム８の下面に着脱可能に取付けらた上側治具ユニット２１と、下側治具ユニット２０に対して電力を供給する下側通電部２２（図２参照）と、上側治具ユニット２１に対して電気的に接続される上側通電部２３（図３参照）とを備えている。図２に示すように、加圧装置１７は、空気バネ１６を備えており、内部に空気が供給されることで下側治具ユニット２０を上昇させ、一方、内部の空気を排出することで下側治具ユニット２０を下降させるようになっている。なお、図示していないが、本例では加圧速度を速くするため、増圧機及び増圧タンクが設けられている。ここで、下側治具ユニット２０が本発明の治具ユニットに相当する。
【００２５】
下側治具ユニット２０は、溶接対象である被溶接材料Ｗ（図３参照）の種類、すなわち溶接箇所に応じて互いに異なるように複数種類のものが用意されており、複数種類の下側治具ユニット２０の中から被溶接材料Ｗに対応した下側治具ユニット２０が選択され、昇降板１８に取付けられるようになっている。なお、これらの下側治具ユニット２０は後述する下部電極２８等の配置が異なるだけであり、基本的な構成は互いに同一となっている。すなわち、図２及び図３に示すように、いずれの下側治具ユニット２０も、略長方形の治具基板２５と、治具基板２５上に配置され被溶接材料Ｗを固定状態で支持する複数のワーク支持部２６と、下側治具ユニット２０に対して被溶接材料Ｗを位置決めするワーク位置決め部２７と、被溶接材料Ｗの各溶接点に対応して配置された複数個（本例では６個）の下部電極２８と、複数の下部電極２８に夫々別々に接続された複数本のブスバー２９とを備えて構成されている。ここで、ブスバー２９とは銅製の板状部材であり、本発明の給電部に相当している。なお、ブスバー２９は下部電極２８に接続されているため、異なる種類の下側治具ユニット２０において下部電極２８の配置が互いに異なる場合には、ブスバー２９の配置も同様に異なることとなる。ただし、ブスバー２９の一端側、すなわち可動部３７（後述する）が接触する側の端面位置は、下側治具ユニット２０の種類が異なっても、変わることのない、共通の位置に設定されている。
【００２６】
一方、上側治具ユニット２１においても、複数種類のものが用意されており、これらの上側治具ユニット２１の中から被溶接材料Ｗに対応した上側治具ユニット２１が選択され、上側フレーム８の下面に取付けられるようになっている。図１及び図３に示すように、上側治具ユニット２１は、上側フレーム８に対して着脱可能に取付けられる治具基板３０と、各下部電極２８に対向するように緩衝器３４を介して配設された複数の上部電極３１と、夫々の上部電極３１に夫々別々に接続された複数本の第一ブスバー３２と、全ての第一ブスバー３２に対して電気的に接続された第二ブスバー３３とを備えて構成されている。なお、第二ブスバー３３の一端側、すなわちコンタクトガン５３（後述する）が接触する側の端部の位置は、上側治具ユニット２１の種類が異なっても、変わることのない、共通の位置に設定されている。ここで、第一ブスバー３２、第二ブスバー３３、及びコンタクトガン５３を組合わせたものが本発明の上部通電経路に相当する。
【００２７】
図２及び図３に示すように、下側通電部２２は、夫々のブスバー２９の一端側に対して選択的に電力を供給するためのものであり、変位可能に支持された複数の可動部３７と、通電ケーブル３８と、可動部３７を順に変位させることで各溶接点への電流の供給通路を順に切り替える通路切替機構４０とを備えている。ここで、ブスバー２９、可動部３７、及び通電ケーブル３８を組合わせたものが本発明の下部通電経路に相当する。
【００２８】
さらに詳しく説明すると、複数の可動部３７は、夫々のブスバー２９に対応するように支持台４７に支持されており、ブスバー２９の一端側に接触する接触位置、及びブスバー２９の一端側から離間する非接触位置の間で夫々別々に変位させることが可能となっている。具体的には、図３に示すように、可動部３７は、その下部に設けられた回動軸４１を中心として前後方向（図３においては左右方向）に揺動するように支持されており、さらに付勢用ばね３９によって非接触位置側に付勢されている。また、可動部３７は、ブスバー２９の一端側に向って突出した当接突起４２を有する通電層４３と、ウレタン等の絶縁部材からなりブスバー２９と後述するカム５１との間で押圧された際に弾性変形する絶縁層４４と、カム５１の外周面に摺接する摺接層４５とから構成されたサイドイッチ構造となっている。ここで、付勢用ばね３９が本発明の付勢手段に相当する。
【００２９】
通電ケーブル３８は、一端が複数の可動部３７（特に通電層４３）に夫々別々に接続されるとともに、他端がトランス１１のプラス極に接続されており、トランス１１から供給される電力が通電ケーブル３８を介して可動部３７に送られるようになっている。なお、前述したように、可動部３７には絶縁層４４が介在されており、通電層４３に通電された電力が摺接層４５を通してカム５１に流れることが防止されるようになっている。ここで、通電ケーブル３８が本発明の通電部に相当し、絶縁層４４が本発明の絶縁部材に相当する。
【００３０】
図２及び図３に示すように、通路切替機構４０は、支持台４７に取付けられており、一定方向に回転するサーボモータ４８と、サーボモータ４８に連結された回転軸４９と、回転軸４９の両端を回転可能に支持する一対の軸受５０と、回転軸４９に取付けられ回転軸４９とともに回転する複数のカム５１とを備えて構成されている。特に複数のカム５１は、回転軸４９が一回転した際、回転角度に応じて夫々の可動部３７を順に押圧し、複数の可動部３７を非接触位置側から接触位置側に向って順に変位させることが可能となっている。つまり、図３に示すようにカム５１は側面視が略楕円形状を呈するとともに、回転軸４９に対し偏芯して取付けられ、さらに夫々のカム５１の向きが互いに所定角度ずつ周方向に異なるように設定されることにより、複数の可動部３７を順番に押圧させることを可能にしている。そして、押圧された可動部３７が接触位置に変位し、当接突起４２がブスバー２９の一端側に接触すると、可動部３７とブスバー２９とが電気的に導通した状態となり、トランス１１から供給される電力を通電ケーブル３８及び可動部３７を通してブスバー２９及び下部電極２８に送られるようになっている。
【００３１】
一方、上側通電部２３は、図３に示すように、第二ブスバー３３の一端側に接触することで第二ブスバー３３をトランス１１のマイナス極に導通させることが可能になるコンタクトガン５３と、コンタクトガン５３を前後方向（図３では左右方向）に可動させる上側接点用シリンダ５４とを備えて構成されている。
【００３２】
次に、上側フレーム８及びその作動機構について説明する。図１及び図３に示すように、上側フレーム８における下面後側の左右両端付近には、ヒンジ５６が垂設されており、メインフレーム３の上段部５に配設された一対の支持金具５７によって回動可能に支持されている。つまり、上側フレーム８は上限である開放位置と、下限である閉鎖位置との間で変位するように支持されている。そして、支持金具５７を支点として上側フレーム８を開放位置まで回動させた状態（図１に示す状態）では、上側治具ユニット２１が斜め上方に持ち上げられ、下側治具ユニット２０と上側治具ユニット２１との間に被溶接材料Ｗをセットすることが可能になる。一方、上側フレーム８を閉鎖位置まで回動させた状態では、図３に示すように上側フレーム８が水平状態となり、下部電極２８と上部電極３１とによって被溶接材料Ｗを挟持することが可能になる。
【００３３】
上側フレーム駆動機構１０は、上側フレーム８の後側にヒンジ接続された開閉用シリンダ５９を備えており、開閉用シリンダ５９のピストンロッドを伸長させることにより上側フレーム８を下向きに回動させ、一方、ピストンロッドを没入させることにより、上側フレーム８を上向きに回動させることが可能になっている。なお、開閉用シリンダ５９の代わりにモータを用いることも可能であり、この場合には、モータの回転方向を切替えることにより、上側フレーム８を開閉することが可能になり、さらには任意の位置で停止させることも可能となり、利便性を一層高めることができる。
【００３４】
また、本例では、上側フレーム８を開放位置及び閉鎖位置で保持することが可能な二組のロック機構部６１を備えている。このため、上側フレーム８が自重によって自然に降下することを防止できるとともに、加圧装置１７による加圧時に上側フレーム８が逃げてしまうことを防止することが可能になる。なお、本例のロック機構部６１には、ロック用シリンダ６０が備えられており、内部への給排気を制御することによりロック状態と解除状態とが任意に切り替えられるようになっている。
【００３５】
続いて、溶接機１に備えられた制御装置について簡単に説明する。図４に示すように、溶接機１は、コントローラ６５を備えている。コントローラ６５は、演算及び制御を行う中央情報処理装置（ＣＰＵ）と、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）からなる補助記憶装置とを備えており、予め入力されたプログラムに従って、各機構部に指令を出力するようになっている。コントローラ６５には、溶接条件を入力したり溶接の開始や停止を指示したりするための操作部６６と、エンコーダ（図示しない）を含む各種センサ６７とが接続されており、操作部６６及び各種センサ６７等の入力に基づいて制御されるようになっている。
【００３６】
また、コントローラ６５の出力側には、設定値や運転状況等を表示する表示器６８と、通路切替機構４０におけるサーボモータ４８を制御し、回転軸４９を所定の速度で一回転させるモータ駆動部６９と、直流を交流に変換してトランス１１に印加する直流インバータ電源１２とが接続されている。また、コントローラ６５は、本発明の電力供給制御手段として機能しており、通路切替機構４０によって電力の供給通路が切り替えられる毎（例えば０．５秒毎）に、所定時間の間（例えば０．２秒間）、トランス１１から全ての通電ケーブル３８に対して電力を供給するように直流インバータ電源１２を制御している。なお、電力供給制御手段は、通路切替機構４０の動作に連動するように、サーボモータ４８のエンコーダの出力によって認識される回転軸４９の回転位置に基づいて直流インバータ電源１２を制御している。
【００３７】
また、コントローラ６５の出力側には、上側接点用シリンダ５４、開閉用シリンダ５９、ロック用シリンダ６０、及び空気バネ１６への空気の給排出を切替えるための４つの電磁弁７１，７２，７３、７４も接続されている。
【００３８】
続いて、溶接機１における被溶接材料Ｗの溶接方法について説明する。まず、加工対象である被溶接材料Ｗに対応した下側治具ユニット２０及び上側治具ユニット２１が選択され、下側治具ユニット２０は昇降板１８に装着され、上側治具ユニット２１は上側フレーム８に装着される。なお、この作業は、上側フレーム８を閉鎖位置にした状態で行われ、下側治具ユニット２０及び上側治具ユニット２１が前方から差し込まれるように、昇降板１８と上側フレーム８との間に挿入される。
【００３９】
その後、開閉用シリンダ５９の動作によって上側フレーム８を上昇させる。これにより、上側フレーム８は開放位置となり、下側治具ユニット２０に対して被溶接材料Ｗをセットすることが可能になる。
【００４０】
次に、運転ボタン（図示しない）が操作されると、上側フレーム８を下降させて閉鎖位置でロックさせるとともに、加圧装置１７の空気バネ１６に空気が供給され、昇降板１８を上昇させる。すると、被溶接材料Ｗは、下部電極２８及び上部電極３１によって挟持される上下から加圧された状態となる。
【００４１】
その後の溶接処理では、上側接点用シリンダ５４を動作させ、コンタクトガン５３を第二ブスバー３３に接触させる。これにより、図４に示すように、コンタクトガン５３、第一ブスバー３２、及び第二ブスバー３３を介して、上部電極３１がトランス１１のマイナス極に接続された状態となる。
【００４２】
また、サーボモータ４８によって回転軸４９を基準位置から一回転させるとともに、直流インバータ電源１２を制御することによってトランス１１から電力を供給する。回転軸４９には、複数の可動部３７に夫々対応する複数のカム５１が取付けられているため、夫々の可動部３７は、カム５１によって押圧され接触位置側に変位する。この状態では、図４に示すように、可動部３７がブスバー２９に接触することで、通電ケーブル３８、可動部３７、及びブスバー２９を介して、下部電極２８がトランス１１のプラス極に接続された状態となる。
【００４３】
したがってこの状態で、トランス１１から電力が供給されると、下部電極２８及び上部電極３１の間の被溶接材料Ｗに溶接電流が流れ、ひいてはジュール熱によって被溶接材料Ｗ同士を接合させることが可能になる。
【００４４】
特に、本例では、複数の可動部３７を夫々対応するカム５１によって順に変位させているため、複数のブスバー２９に対する複数の可動部３７の接触状態が順に切り替わることとなり、各溶接点に対して順に溶接電流が流れる。なお、本例では、トランス１１から通電ケーブル３８に供給される電力はコントローラ６５によって制御され、夫々の可動部３７がブスバー２９に接触してから所定時間（例えば０．２秒）のみとなっているため、下部電極２８及び上部電極３１間に流れる溶接電流の通電時間は常に一定の時間となる。
【００４５】
溶接処理の終了後、閉鎖位置での上側フレーム８のロック状態を解除するとともに、開閉用シリンダ５９によって上側フレーム８を上昇させ、被溶接材料Ｗの取出しを可能にする。
【００４６】
このように、本実施形態の溶接機１によれば、複数の溶接点に対して順に溶接電流が流がれるため、比較的小型である単一のトランス１１のみで多打点の溶接を行うことができ、溶接機１の小型化及び低廉化が可能になる。また、複数のカム５１によって電流の供給通路を順次切り替えることから、極めて短時間の間に、多打点溶接を行うことができる。
【００４７】
また、本実施形態の溶接機１によれば、供給通路が切り替えられる毎に所定時間の間、全ての通電ケーブル３８に対し電力が供給されるようになっているため、下部電極２８及び上部電極３１間に流れる溶接電流の通電時間を常に一定の時間とすることが可能となり、通電時間のばらつきによって生じる品質の低下を抑制することができる。
【００４８】
また、本実施形態の溶接機１によれば、直流インバータ電源１２を採用することにより、高品質の溶接が可能になるとともに、チリやスパッタの発生を抑え、作業環境を改善することができる。さらに、夫々の溶接における通電時間が短くなるため、一連の加工時間をさらに短縮することができる。
【００４９】
また、本実施形態の溶接機１によれば、可動部３７が接触し得るブスバー２９の接触位置は、使用される下側治具ユニット２０の種類が変わっても、常に一定の位置になるように形成されているため、どの種類の下側治具ユニット２０がセットされた場合でも、溶接機本体に配設された可動部３７及びカム５１等の位置を調整することなく、その下側治具ユニット２０に設けられた下部電極２８に対して電力を供給することが可能になる。
【００５０】
また、本実施形態の溶接機１によれば、可動部３７には弾性変形可能な絶縁層４４が設けられているため、通電層４３がブスバー２９に当接した後も摺接層４５の逃げを確保することが可能になり、ひいては、カム５１を円滑に回転させることができるとともに、ブスバー２９と通電層４３との間に必要最小限の接触時間を確保することができる。また、絶縁層４４を設けることにより、可動部３７からカム５１に電気が流れることを防止できる。
【００５１】
また、本実施形態の溶接機１によれば、上側フレーム８の開閉機構として、後側が軸支された回動式の構成を採用したことにより、鉛直方向に沿って可動するものに比べ、速やかに開放させることが可能になるとともに、溶接機１の正面側で作業を行う作業者にとって、下側治具ユニット２０が視認しやすくなり、ひいては被溶接材料Ｗの取付け及び取外しを容易に行わせることができる。
【００５２】
さらに、本実施形態の溶接機１によれば、加圧装置１７として空気バネ１６を用いることにより、取付けスペースを小さくすることができ、しかも比較的大きな力（加圧力）を得ることできる。なお、加圧装置１７を下側治具ユニット２０側に配置し、上方に向って加圧するように構成したことにより、上側フレーム８の軽量化及び小型化が可能になり、上側フレーム８を比較的小さな力で容易に回動させることが可能になる。
【００５３】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００５４】
すなわち、上記実施形態では、下部電極２８をプラス側電極とし、下部電極２８から上部電極３１に向って溶接電流を流すものを示したが、上部電極３１をプラス側電極とし、上部電極３１から下部電極２８に向って溶接電流を流すように構成してもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、電流の供給通路を切替えるための可動部３７及び通路切替機構４０を、プラス側電極である下部電極２８に対してのみ設けるものを示したが、マイナス側電極である上部電極３１に対しても同様に設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ 溶接機（多打点スポット溶接機）
１１ トランス（溶接電源）
１２ 直流インバータ電源（溶接電源）
１７ 加圧装置
２０ 下側治具ユニット（治具ユニット）
２８ 下部電極（プラス側電極）
２９ ブスバー（給電部，下部通電経路）
３１ 上部電極
３２ 第一ブスバー（上部通電経路）
３３ 第二ブスバー（上部通電経路）
３７ 可動部（下部通電経路）
３８ 通電ケーブル（通電部，下部通電経路）
３９ 付勢用ばね（付勢手段）
４０ 通路切替機構
４４ 絶縁層（絶縁部材）
４８ サーボモータ（モータ）
４９ 回転軸
５１ カム
５３ コンタクトガン（上部通電経路）
６５ コントローラ（電力供給制御手段）
Ｗ 被溶接材料
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５７】
【特許文献１】特開平９−１０９５８号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接材料の上側に配置された複数の上部電極と、
該複数の上部電極に対向するように前記被溶接材料の下側に配置された複数の下部電極と、
前記複数の上部電極及び前記複数の下部電極によって前記被溶接材料を同時に挟持し加圧する加圧装置と、
前記上部電極及び前記下部電極の一方をプラス側電極とし、両電極の間に溶接電流を流すことが可能な一つの溶接電源と、
前記複数の上部電極及び前記溶接電源を電気的に接続する上部通電経路と、
前記複数の下部電極及び前記溶接電源を電気的に接続する下部通電経路と
を具備し、
前記上部通電経路または前記下部通電経路のうち前記プラス側電極を含む通電経路は、
前記複数のプラス側電極に夫々別々に接続された複数の給電部と、
該複数の給電部の一端側に夫々配置され、対応する前記給電部に接触する接触位置、及び該給電部から離間する非接触位置の間で夫々別々に変位可能に支持されるとともに、付勢手段によって前記非接触位置側に付勢された複数の可動部と、
一端が前記複数の可動部に夫々別々に接続されるとともに、他端が前記溶接電源に接続された複数の通電部と、
モータ、該モータによって回転する回転軸、及び該回転軸に取付けられ該回転軸が回転した際、回転角度に応じて夫々の前記可動部を順に押圧し前記複数の可動部を前記非接触位置側から前記接触位置側に向って順に変位させる複数のカム、を有し、前記複数の給電部に対する前記複数の可動部の接触状態が順に切り替わることで、各溶接点への電流の供給通路が順に切り替えられる通路切替機構と
を備えることを特徴とする多打点スポット溶接機。
【請求項２】
前記通路切替機構によって前記供給通路が切り替えられる毎に、所定時間の間、前記溶接電源から全ての前記通電部に電力を供給する電力供給制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の多打点スポット溶接機。
【請求項３】
前記通路切替機構を備える溶接機本体に対し、前記プラス側電極と前記給電部とを一体的に交換可能とするとともに、前記プラス側電極が各種の被溶接材料の溶接点に合致するように配置された複数種類の治具ユニットを備え、
前記給電部における前記可動部の接触位置は、使用される前記治具ユニットの種類が変わっても異なることのない、共通の位置に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多打点スポット溶接機。
【請求項４】
前記可動部は、前記カムと前記給電部との間で押圧された際、弾性変形可能となる絶縁部材を積層して構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の多打点スポット溶接機。
【請求項１】
被溶接材料の上側に配置された複数の上部電極と、
該複数の上部電極に対向するように前記被溶接材料の下側に配置された複数の下部電極と、
前記複数の上部電極及び前記複数の下部電極によって前記被溶接材料を同時に挟持し加圧する加圧装置と、
前記上部電極及び前記下部電極の一方をプラス側電極とし、両電極の間に溶接電流を流すことが可能な一つの溶接電源と、
前記複数の上部電極及び前記溶接電源を電気的に接続する上部通電経路と、
前記複数の下部電極及び前記溶接電源を電気的に接続する下部通電経路と
を具備し、
前記上部通電経路または前記下部通電経路のうち前記プラス側電極を含む通電経路は、
前記複数のプラス側電極に夫々別々に接続された複数の給電部と、
該複数の給電部の一端側に夫々配置され、対応する前記給電部に接触する接触位置、及び該給電部から離間する非接触位置の間で夫々別々に変位可能に支持されるとともに、付勢手段によって前記非接触位置側に付勢された複数の可動部と、
一端が前記複数の可動部に夫々別々に接続されるとともに、他端が前記溶接電源に接続された複数の通電部と、
モータ、該モータによって回転する回転軸、及び該回転軸に取付けられ該回転軸が回転した際、回転角度に応じて夫々の前記可動部を順に押圧し前記複数の可動部を前記非接触位置側から前記接触位置側に向って順に変位させる複数のカム、を有し、前記複数の給電部に対する前記複数の可動部の接触状態が順に切り替わることで、各溶接点への電流の供給通路が順に切り替えられる通路切替機構と
を備えることを特徴とする多打点スポット溶接機。
【請求項２】
前記通路切替機構によって前記供給通路が切り替えられる毎に、所定時間の間、前記溶接電源から全ての前記通電部に電力を供給する電力供給制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の多打点スポット溶接機。
【請求項３】
前記通路切替機構を備える溶接機本体に対し、前記プラス側電極と前記給電部とを一体的に交換可能とするとともに、前記プラス側電極が各種の被溶接材料の溶接点に合致するように配置された複数種類の治具ユニットを備え、
前記給電部における前記可動部の接触位置は、使用される前記治具ユニットの種類が変わっても異なることのない、共通の位置に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多打点スポット溶接機。
【請求項４】
前記可動部は、前記カムと前記給電部との間で押圧された際、弾性変形可能となる絶縁部材を積層して構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の多打点スポット溶接機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２４７１９１（Ｐ２０１０−２４７１９１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９９７３２（Ｐ２００９−９９７３２）
【出願日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【出願人】（３０９０１１７０１）ＴＥＧ株式会社 (1)
【出願人】（０００２０４０３３）太平洋工業株式会社 (143)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【出願人】（３０９０１１７０１）ＴＥＧ株式会社 (1)
【出願人】（０００２０４０３３）太平洋工業株式会社 (143)
【Ｆターム（参考）】
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