(57)【要約】【課題】電極における温度上昇を抑制する小型の溶接機を提供する。【解決手段】互いに近接及び離間する方向へ移動する第１及び第２の電極２１，２２を備え、これら第１及び第２の電極２１，２２によりワーク８を挟み込んだ状態で、第１及び第２の電極２１，２２を通じてワーク８に対し電流を供給することにより、ワーク８を溶接する溶接機において、第１及び第２の電極２１，２２の移動軌跡上で、第１及び第２の電極２１，２２を間に位置させて対向する第１及び第２の放熱器４１，４２を備え、当該第１及び第２の放熱器４１，４２は、第１及び第２の電極２１，２２がワーク８を挟み込むとき当該第１及び第２の電極２１，２２と離間し、当該第１及び第２の電極２１，２２がワーク８の挟み込みを解除したとき当該第１及び第２の電極２１，２２と接触することを特徴とする溶接機。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに近接及び離間する方向へ移動する２つの電極を備え、これら電極により溶接対象物であるワーク挟み込んだ状態で、２つの電極を通じてワークに対し電流を供給することにより、前記ワークを溶接する溶接機において、
前記２つの電極の移動軌跡上で、前記２つの電極を間に位置させて対向する２つの放熱器を備え、
前記２つの放熱器は、それぞれ前記２つの電極が前記ワークを挟み込むために互いに近接する方向へ変位することにより前記２つの電極と離間し、前記２つの電極が前記ワークの挟み込みを解除するために互いに離間する方向へ変位することにより、前記２つの電極と接触することを特徴とする溶接機。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接機において、
前記２つの放熱器は、互いに近接及び離間する方向へ移動可能とし、
前記２つの電極は、最も近接して前記ワークを挟み込む最短離間位置と、前記ワークの挟み込みが解除されて最も離間する最長離間位置との間を移動可能とした上で、
前記放熱器を前記電極に向けて付勢する付勢手段を備え、
前記２つの放熱器は、前記２つの電極が前記最長離間位置に達する前に前記２つの電極と接触する溶接機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の溶接機において、
前記２つの放熱器は、当該放熱器の熱を奪う吸熱器と接続されている溶接機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの電極により溶接対象物を挟み込んでこれを溶接する溶接機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、重ね合わせた２つの金属母材に電流を流すことにより発生する抵抗熱で金属母材を溶かすことにより、これら金属母材を接合する溶接機が開示されている。この溶接機では、母材に電流を流すための２つの電極に冷却水の流路を設けている。そして、２つの電極に電流を供給する間、冷却水を循環させることにより、２つの電極における温度上昇を抑制する。これにより、温度上昇に伴う２つの電極における電気抵抗の変化を抑制する。電気抵抗の変化を抑制することにより、電流と電気抵抗と通電時間とを掛け合わせることで算出される溶接条件（熱量）を一定とすることができる。このため、金属母材（ワーク）への溶接強度を一定にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５８０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の溶接機では、冷却水を循環させるための配管等が必要となるため溶接機が大型になる。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極における温度上昇を抑制する小型の溶接機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、互いに近接及び離間する方向へ移動する２つの電極を備え、これら電極により溶接対象物であるワーク挟み込んだ状態で、２つの電極を通じてワークに対し電流を供給することにより、前記ワークを溶接する溶接機において、前記２つの電極の移動軌跡上で、前記２つの電極を間に位置させて対向する２つの放熱器を備え、前記２つの放熱器は、それぞれ前記２つの電極が前記ワークを挟み込むために互いに近接する方向へ変位することにより前記２つの電極と離間し、前記２つの電極が前記ワークの挟み込みを解除するために互いに離間する方向へ変位することにより、前記２つの電極と接触することを要旨とする。
【０００６】
同構成によれば、ワークの溶接後、２つの電極は、ワークの挟み込みを解除するために互いに離間する方向へ変位することにより放熱器と接触する。放熱器は、接触した電極から熱を奪い、当該奪った熱を放熱する。これにより、電極の温度上昇が抑制される。すなわち、温度上昇に伴う電極における電気抵抗の変化が抑制される。電気抵抗の変化を抑制することにより、電流値と電気抵抗値と通電時間とを掛け合わせることで算出される溶接条件（熱量）を一定とすることができる。すなわち、ワークの溶接強度を一定とすることができる。また、この発明によれば、従来必要であった、冷却水を循環させるための配管等が不要となるので、溶接機を小型化することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶接機において、前記２つの放熱器は、互いに近接及び離間する方向へ移動可能とし、前記２つの電極は、最も近接して前記ワークを挟み込む最短離間位置と、前記ワークの挟み込みが解除されて最も離間する最長離間位置との間を移動可能とした上で、前記放熱器を前記電極に向けて付勢する付勢手段を備え、前記２つの放熱器は、前記２つの電極が前記最長離間位置に達する前に前記２つの電極と接触することを要旨とする。
【０００８】
同構成によれば、ワークの挟み込みが解除される際、２つの放熱器は、２つの電極が最も離間する最長離間位置に達する前に２つの電極と当接し、それ以降、２つの電極と接触した状態を維持しつつ付勢手段の付勢力に抗して２つの電極と連れ動きする。従って、２つの放熱器は、２つの電極が離間する最中においてもこれと接触し続ける。すなわち、２つの放熱器は、付勢手段を備えない場合と比較して２つの電極のとの接触時間を長く確保することができるので、電極の熱を奪いやすい。また、放熱器と電極とが接触するときの衝撃を付勢手段が吸収するので、これら放熱器及び電極が摩耗したり欠損したりすることを抑制することができる。ひいては、電極の交換頻度、及び放熱器の交換頻度を低減することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の溶接機において、前記２つの放熱器は、当該放熱器の熱を奪う吸熱器と接続されていることを要旨とする。
同構成によれば、放熱器の熱は、自身によって放熱されるとともに吸熱器により奪われる。このため、放熱器は、吸熱器と接続されていない場合と比較して、より効率よく電極の熱を奪うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、電極における温度上昇を抑制する小型の溶接機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ワークを挟み込んだ状態のヒュージング溶接機を示す平面図。
【図２】ワークを取り外した状態のヒュージング溶接機を示す平面図。
【図３】ヒュージング溶接機の別例を示す上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化したヒュージング溶接機の一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、ヒュージング溶接機１は、対とされた第１及び第２のヘッド１１，１２を備えてなる。第１及び第２のヘッド１１，１２は、それぞれ図示しないストローク機構により支持されるとともに互いに近接する方向及び離間する方向に変位可能とされている。第１のヘッド１１において、第２のヘッド１２側の先端下部には、図示しない電気制御部と接続された第１の電極２１が取り付けられている。第２のヘッド１２において、第１のヘッド１１側の先端下部には、図示しない電気制御部と接続された第２の電極２２が取り付けられている。これら第１及び第２の電極２１，２２は、図１に示すように、互いの対向面でワーク８を挟み込むことができる最短離間位置としての第１の位置と、図２に示すように、互いの対向面の間隔が第１の状態よりも広くワーク８を挟み込めない最長離間位置としての第２の位置との間で変位する。第１及び第２の位置は、第１及び第２の電極２１，２２の対向面の位置を示す。なお、本例におけるワーク８は、バスバーとバスバーの一部分に挟まれた銅線とにより構成されている。ワーク８は、第１及び第２の電極２１，２２によって挟み込まれた状態で当該第１及び第２の電極２１，２２から電流が供給されることにより、自身の抵抗熱によってワーク８を構成する銅線とバスバーとが溶け合うことで溶着される。
【００１３】
図１に示すように、第１及び第２のヘッド１１，１２の下方には、図示しない支持部により支持された付勢手段としての第１及び第２のコイルばね３１，３２が設けられている。第１のコイルばね３１における第１の電極２１側の端部、及び第２のコイルばね３２における第２の電極側の端部には、例えば熱伝導率が大きいチタンからなる板状の第１及び第２の放熱器４１，４２が取り付けられている。第１のコイルばね３１は、第１の放熱器４１を常時第１の電極２１に向かって付勢する。第２のコイルばね３２は、第２の放熱器４２を常時第２の電極２２に向かって付勢する。第１の放熱器４１は、第１の電極２１の第２の電極２２とは反対側にあって、当該第１の電極２１の移動軌跡上に位置する。第２の放熱器４２は、第２の電極２２の第１の電極２１とは反対側にあって、当該第２の電極２２の移動軌跡上に位置する。すなわち、これら第１及び第２の放熱器４１，４２は、両者間に第１及び第２の電極２１，２２が位置する状態で互いに対向する。これら第１及び第２の放熱器４１，４２の下部には、これら第１及び第２の放熱器４１，４２の互いに近接する方向及び離間する方向への変位を案内するとともに、第１の放熱器４１における第１の電極２１側への変位、第２の放熱器４２における第２の電極２２側への変位をそれぞれ規制する第１及び第２のガイド５１，５２が図示しない支持部により支持されている。これら第１及び第２の放熱器４１，４２は、図１に示される第３の位置と図２に示される第４の位置との間を変位する。第３の位置は、第１及び第２の放熱器４１，４２の互いの対向面の間隔が、第１の位置とされた第１及び第２の電極２１，２２の対向面の間隔よりも広く、第２の位置とされた第１及び第２の電極２１，２２の対向面の間隔よりも狭くなる位置である。第４の位置は、第２の位置とされた第１及び第２の電極２１，２２の対向面の間隔よりも広くなる位置である。第３及び第４の位置は、第１及び第２の放熱器４１，４２の対向面の位置を示す。
【００１４】
なお、第１及び第２の電極２１，２２が第１の位置とされたとき、第１及び第２の放熱器４１，４２は、第３の位置に位置する。このとき、第１及び第２の放熱器４１，４２は、第１及び第２の電極２１，２２とは接触しない。
【００１５】
第１及び第２の電極２１，２２が第１の位置から第２の位置へ変位する過程では、第１及び第２の放熱器４１，４２は、第１及び第２の電極２１，２２と接触するとともに、接触した以降は、第１及び第２のコイルばね３１，３２の弾性力に抗して第１及び第２の電極２１，２２と連れ動きする。そして、第１及び第２の電極２１，２２が第２の位置に至ったとき、第１及び第２の放熱器４１，４２は、第４の位置に位置する。このとき、第１及び第２の放熱器４１，４２は、引き続き第１及び第２の電極２１，２２と接触した状態に維持される。
【００１６】
一方、第１及び第２の電極２１，２２が第２の位置から第１の位置へ変位する過程では、第１及び第２の放熱器４１，４２は、第１及び第２のコイルばね３１，３２により付勢されているので、自身が第３の位置に変位するまで第１及び第２の電極２１，２２と接触した状態で連れ動きする。
【００１７】
次に、ヒュージング溶接機の作用について説明する。説明の前提として、ヒュージング溶接機１は、図２に示す状態、すなわち、第１及び第２の電極２１，２２は第２の位置に、第１及び第２の放熱器４１，４２は第４の位置にそれぞれ位置した状態を原位置とする。また、第１及び第２の電極２１，２２の間にワーク８を位置させているものとする。なお、第１及び第２の電極２１，２２は、先の溶接を終えたときに比べ十分に温度が低下しているものとする。
【００１８】
ヒュージング溶接機１は、第１及び第２のヘッド１１，１２を動作させて、第１及び第２の電極２１，２２を第２の位置から第１の位置へ変位させる。すると、図１に示すように、第１及び第２の電極２１，２２によりワーク８が挟まれる。そして、ヒュージング溶接機１は、第１及び第２の電極２１，２２に電流を供給する。これにより、ワーク８に電流が供給され、ワーク８は、抵抗熱により発熱する。そして、当該熱によりワーク８を構成する銅線とバスバーとが溶け合うことで溶着される。このとき、第１及び第２の電極２１，２２は、自身の抵抗熱と、ワーク８の抵抗熱により高温となる。
【００１９】
ヒュージング溶接機１は、ワーク８の溶着が終了すると、第１及び第２の電極２１，２２を第１の位置から第２の位置へ変位させる。これにより、ワーク８の挟み込みが解除される。また、図２に示すように、第１及び第２の電極２１，２２を第１の位置から第２の位置へ変位させる過程において、第１の電極２１は第１の放熱器４１に、第２の電極２２は第２の放熱器４２にそれぞれ当接する。第１及び第２の放熱器４１，４２は、第１及び第２の電極２１，２２と当接したまま、第４の位置へ変位する。第１及び第２の放熱器４１，４２と第１及び第２の電極２１，２２との接触部分を介して、第１及び第２の電極２１，２２の熱が第１及び第２の放熱器４１，４２へ移動する。第１及び第２の放熱器４１，４２は、外部への放熱を行う。すなわち、第１及び第２の電極２１，２２が放熱されるので、当該第１及び第２の電極２１，２２における温度が低下する。第１及び第２の放熱器４１，４２は、第１及び第２の電極２１，２２と接触している間、常時、第１及び第２の電極２１，２２から熱を奪い放熱する。このため、次のワーク８の溶接を行うときには、第１及び第２の電極２１，２２の温度は、先の溶接を終えたときの温度と比べ十分に低下している。従って、第１及び第２の電極２１，２２の電気抵抗は、先の溶接時と同等である。すなわち、先の溶接時と後の溶接時との間に行われる第１及び第２の電極２１，２２の電気抵抗の変化が抑制されている。このため、電流値と電気抵抗値と通電時間とを掛け合わせることで算出される溶接条件（熱量）は、溶接するワーク８の数によらず一定とすることができる。従って、ワーク８間の溶接強度のばらつきが抑制されるとともに、各ワーク８の溶接強度を一定とすることができる。
【００２０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）第１の電極２１の移動軌跡上に第１の放熱器４１を、第２の電極２２の移動軌跡上に第２の放熱器４２をそれぞれ設けた。これにより、ワーク８の溶接後、当該ワーク８の挟み込みを解除するために第１及び第２の電極２１，２２を変位させるだけで、これら第１及び第２の電極２１，２２は、第１及び第２の放熱器４１，４２と当接する。第１及び第２の電極２１，２２は、第１及び第２の放熱器４１，４２によって熱を奪われるので、温度が低下する。すなわち、第１及び第２の電極２１，２２の抵抗値の変化が抑制されるので、ワーク８の溶接条件は、溶接するワーク８の数によらず一定とすることができる。このように、第１の電極２１の移動軌跡上に第１の放熱器４１を、第２の電極２２の移動軌跡上に第２の放熱器４２をそれぞれ設けるのみで、ワーク８の溶接強度を一定とすることができる。すなわち、従来と比較して、冷却水の配管等が必要ないので、ヒュージング溶接機１を小型化することができる。また、第１及び第２の電極２１，２２も小さくすることができる。
【００２１】
（２）第１の放熱器４１は、第１のコイルばね３１によって常時第１の電極２１に向かって付勢されている。第２の放熱器４２は、第２のコイルばね３２によって常時第２の電極２２方に向かって付勢されている。これにより、第１及び第２の放熱器４１，４２は、第１及び第２の電極２１，２２が接触した以降、これらと連れ動きする。すなわち、第１及び第２の放熱器４１，４２は、第１及び第２の電極２１，２２の変位中においてもこれらと接触し続けるので、第１及び第２の電極２１，２２の熱を奪いやすい。また、第１及び第２の放熱器４１，４２と第１及び第２の電極２１，２２とが接触するときの衝撃を第１及び第２のばねが吸収するので、第１及び第２の放熱器４１，４２、又は第１及び第２の電極２１，２２、又はその両方が摩耗したり欠損したりすることを抑制することができる。ひいては、第１及び第２の電極２１，２２の交換頻度、及び第１及び第２の放熱器４１，４２の交換頻度を低減することができる。
【００２２】
（３）第１及び第２の放熱器４１，４２の下部にこれらが互いに近接する方向及び離間する方向に案内する第１及び第２のガイド５１，５２を設けた。これにより、第１及び第２の放熱器４１，４２は、互いに近接する方向及び離間する方向にのみ移動するので、第１及び第２の電極２１，２２と接触しやすい。
【００２３】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、図３に示すように、第１及び第２の放熱器４１，４２を、第１及び第２のコイルばね３１，３２を介して第１及び第２の放熱器４１，４２の熱を奪う吸熱器９と接続してもよい。このように構成すれば、第１及び第２の放熱器４１，４２の熱は、自身によって放熱されるとともに吸熱器９により奪われる。このため、第１及び第２の放熱器４１，４２は、上記実施形態と比較して、より効率よく第１及び第２の電極２１，２２の熱を奪うことができる。なお、第１及び第２の放熱器４１，４２と吸熱器９は、同一の素材により構成されていてもよい。また、吸熱器９は、水冷式であってもよい。この場合、第１及び第２の電極２１，２２付近には、冷却水を循環させる配管等を設ける必要はない。従って、この場合においても、ヒュージング溶接機１自体を小型化することができる。
【００２４】
・上記実施形態において、第１のコイルばね３１と第１の放熱器４１とが、第２のコイルばね３２と第２の放熱器４２とが、それぞれ一体形成されていれもよい。このように構成すれば、第１及び第２のコイルばね３１，３２も放熱器として機能するので、より効率よく第１及び第２の電極２１，２２の熱を奪うことができる。
【００２５】
・上記実施形態において、第１及び第２の放熱器４１，４２は、板状とされたが、これに限定されるものではない。例えば、コイルばね状であってもよい。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、この場合、第１及び第２の放熱器４１，４２は、第１及び第２のコイルばね３１，３２の機能を有するので、これらを省略することもできる。この場合、図３に示す吸熱器９を設けることが好ましい。
【００２６】
・上記実施形態において、付勢手段を構成する第１及び第２のコイルばね３１，３２に代えて、板ばね、エアシリンダ等を採用して第１及び第２の放熱器４１，４２を付勢してもよい。また、磁石の反発力を利用する等して第１及び第２の放熱器４１，４２を付勢してもよい。このように構成した場合であれ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
・上記実施形態において、第１及び第２のコイルばね３１，３２を省略してもよい。この場合、第１及び第２の放熱器４１，４２は、第４の位置に位置するように支持する。このように構成すれば、第１及び第２の放熱器４１，４２は、第１及び第２の電極２１，２２が第２の位置に変位したときにこれらと接触して熱を奪うことができる。
【００２８】
・上記実施形態において、第１及び第２のガイド５１，５２は省略してもよい。このように構成しても、上記実施形態の（１）及び（２）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
・上記実施形態において、第１及び第２の電極２１，２２等の変位方向を上下方向など他の方向としてもよい。
・上記実施形態において、第１及び第２の放熱器４１，４２は、チタンにより構成されたが、金、銅、鉄、アルミ、ステンレスなど熱伝導率の大きい金属や、カーボンナノチューブ等の熱伝導率の大きいゴムにより構成されていればよい。
【００３０】
・上記実施形態では、溶接機としてヒュージング溶接機１を代表して説明したが、例えばスポット溶接機等の電極が可動する溶接機であれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…ヒュージング溶接機、８…ワーク、９…吸熱器、１１…第１のヘッド、１２…第２のヘッド、２１…第１の電極、２２…第２の電極、３１…第１のコイルばね、３２…第２のコイルばね、４１…第１の放熱器、４２…第２の放熱器、５１…第１のガイド、５２…第２のガイド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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