(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク周縁部の外側表面に当接するバックバー（６）と，このバックバーに対応する溶接用電極チップ（３）を支持する一方のガンアーム（２）と，この一方のガンアームを動作し前記電極チップと前記バックバーとの間に必要な溶接加圧力乃至開放運動を与える駆動源（５）とを有し，前記バックバーは他方のガンアーム（８）と絶縁され，しかも被溶接物の表面形状に倣うように支持軸（１７）の球面頭部（１８）が前記バックバーのスイベル中心線上に設けた溝部（２０ａ）と当接して回動的に支持されていて，さらに前記バックバーの倣い動作を所定の追従範囲内で規制するための手段として，前記バックバーを回動的に支持する支持軸の近傍に，前記支持軸に対しピン（１９ａ）及び／又はピン（１９ｂ）を平行に支持し，前記バックバーの下側からワーク当接面に向けて設けた溝部（２０ｂ）及び／又は溝部（２０ｃ）にクリアランスを以て前記ピン（１９ａ）及び／又はピン（１９ｂ）を挿入したことを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項２】
上部にワーク当接面を構成した前記バックバーの中心線と同軸上に前記バックバー下部より該ワーク当接面へ向けて前記支持軸を挿入する溝部を一体に設けたことを特徴とする請求項1記載のスポット溶接装置。
【請求項３】
前記支持軸の球面頭部が挿入される前記溝内に潤滑油を封入するためのシール材（９）を設けたことを特徴とする請求項1又は２のスポット溶接装置。
【請求項４】
前記駆動源（５）は断面形状が非円形のピストン（２１）を以て廻り止めとするエアシリンダであって，このシリンダの加圧側には前記一方のガンアーム（２）を駆動するための平行した２本の大径ピストンロッド（２２ａ），（２２ｂ）と開放側には平行した２本の小径ピストンロッドを有する請求項１，２又は３のスポット溶接装置。
【請求項５】
前記バックバーは焼入れ硬化された鉄材からなり，前記バックバーの表面形状は前記ワークのヘム加工部の形状に対応して点接触が得られるようなＲ面又は球面（Ｑ）からなることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つのスポット溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は自動車用ドアパネルなどのハゼ折したヘミング加工部の表面に加圧溶接後の圧痕や熱歪みが残存しないように，溶接部に裏当て金を当接してスポット溶接乃至プロジェクション溶接するための溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から，自動車用ドアパネルなどの溶接にはその外側表面板にスポット溶接した打点あとが残ると外観を損なうため，打点あとを残さないようにきれいに溶接する工夫が行われてきた。
【０００３】
図４は自動車用ドアパネルの従来の溶接システム設備の概要を示す。
この場合，ワークWは，その周縁部において外側パネルW１を折返して内側パネルW２と三枚重ね合わせて形成される。そのワークはマテハンロボットRにより駆動されるワーククランプ治具によってクランプ保持し，これをスポット溶接装置の作業位置に搬送しながら必要な打点数を溶接している。
【０００４】
このマテハンロボットRはワークWを把握するマテハンMを有し，このマテハンMの下面に固定された給電パットEとの間に内側パネルW２をクランプ保持するものである。
【０００５】
そして溶接トランスTから一方の内側パネルに接するマテハンMの下側に固定された給電パットEと，他方のスポット溶接装置のガンアーム２へインダイレクト式に二次回路Kが接続されていて，電流を矢印のようにインダイレクト通電して三枚重ね部のプロジェクションをスポット溶接により接合するものである。
【０００６】
マテハンロボットを使用したスポット溶接装置としては，たとえば特開平６−４７５５９号に開示された装置が提案されている。
【０００７】
従来の溶接装置は電極支持用の昇降機構とバックバー支持用の昇降機構とをそれぞれ備えており，上部電極に対応するように配置されたバックバー（当て金）はワーク形状に沿って倣う自在機構を備えているものである。
【０００８】
前記の自在機構は，図５に示すようにワークWの表面に沿って自由に倣うことができるように，バックバー５０が球面ジョイント部（スイベル部）５１及び圧縮バネ５２から構成され，圧縮バネ５２は調整ナット５３を緩め調整ボルト５４を回転することにより倣い動作に必要な圧縮力を任意に調整できるようにガンアーム５５の先端に取りつけられている。
【０００９】
またこの自在機構にはバックバー５０の倣い動作範囲を規制するためのストッパ部材５６及びストッパ部材５７等がガンアームに備えられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこの種のスポット溶接装置は，次のような問題点があった。
１．バックバーに設けたスイベル部の中心とバックバーのワーク当接面との距離が離れているため前後方向への倣い動作がスムースでない。
２．従来のものは，倣い動作を規制するためにストッパ部材を使用していたため，左右方向と回転方向への倣い動作がスムースでない。
３．従来は，電極交換時に電極チップを外した際に冷却水が落ちると，バックバーのスイベル部に水が浸入し，サビが発生し，ときにはバックバーが動かなくなるというトラブルが起きる。
４．従来の装置は，ガン本体が大きく，加圧時にワークにあたえるショックが大きいため，その対策としてガン重量を釣り合わせるためのバランスシリンダやショック吸収シリンダ，エア圧力調整弁等の設備が必要となり装置全体の構造が複雑であった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで，上記の課題を解決するための手段として本発明は図１乃至図３の図面に示すごとく，次のような技術的手段を講じた。
すなわち，ワーク周縁部の外側表面に当接するバックバー（６）と，このバックバー（６）に対応する溶接用電極チップ（３）を支持する一方のガンアーム（２）と，この一方のガンアームを動作し前記電極チップと前記バックバーとの間に必要な溶接加圧力乃至開放運動を与える駆動源（５）とを有し，前記バックバーは他方のガンアーム（８）と絶縁され，しかも被溶接物の表面形状に倣うように支持軸（１７）の球面頭部（１８）が前記バックバーのスイベル中心線上に設けた溝部（２０ａ）と当接して回動的に支持されていて，さらに前記バックバーの倣い動作を所定の追従範囲内で規制するための手段として，前記バックバーを回動的に支持する支持軸の近傍に，ピン（１９ａ）及び／又はピン（１９ｂ）を前記支持軸に対し平行に支持し，前記バックバーの下側からワーク当接面に向けて設けた溝部（２０ｂ）及び／又は溝部（２０ｃ）にクリアランスを以て前記ピン（１９ａ）及び／又はピン（１９ｂ）を挿入したことを特徴とする。
【００１２】
上部にワーク当接面を構成した前記バックバーの中心線と同軸上に前記バックバー下部より該ワーク当接面へ向けて前記支持軸を挿入する溝部を一体に設け，これにより前記球面頭部のスイベル部と前記バックバーのワーク当接面との距離を短くしたことを特徴とする。
【００１３】
前記支持軸の球面頭部が挿入される前記溝内に潤滑油を封入するためのシール材（９）を設けたことを特徴とする。
【００１４】
前記潤滑油はグリース又はオイルであることを特徴とする。
【００１５】
前記駆動源（５）は断面形状が非円形のピストン（２１）を以て廻り止めとするエアシリンダであって，このシリンダの加圧側には前記一方のガンアーム（２）を駆動するための平行した２本の大径ピストンロッド（２２ａ），（２２ｂ）と開放側には平行した２本の小径ピストンロッドを有することを特徴とする。
【００１６】
前記バックバーは焼入れ硬化された鉄材からなり，前記バックバーの表面形状は前記ワークのヘム加工部の形状に対応して点接触が得られるようなＲ面又は球面（Ｑ）からなることを特徴とする。
【００１７】
【作  用】
この発明のスポット溶接装置によれば，ワークのヘム加工部を接合する場合に，ワ−クの周縁部の外側表面に当接するバックバーが，固定側の支持軸の球面頭部で三次元方向に回動的に支持され，しかも球面頭部で倣い動作する追従範囲はワーク表面形状に応じられるようになるから，ロボットがワークをクランプして，本発明のロッカガンの電極開き口にワークのヘム加工部を挿入するだけで，バックバーがワークの表面形状に倣って当接し，後は通常のインダイレクト通電により打点溶接を行うことになる。
【００１８】
したがって，本発明では次のような作用によって効果を享受するものである。１．バックバーに付けたスイベル中心をバックバーのワークの当接面に非常に近づけたことにより，図３の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）図の矢印方向への倣い動作が円滑になる。２．バックバーに明けた溝部に適切なクリアランスを以て2本のピン１９ａ，ピン１９ｂを挿入することで図３の（Ｂ）図の矢印左右及び図３の（Ａ）図の矢印回転及び図３の（Ｃ）図の矢印前後方向への動作規制をスムースに行うことができる。３．バックバーに設けた溝部内に潤滑油を入れることでスイベル部のサビの発生を防止すると共に，上部電極を交換する際に冷却水がバックバーの上に振りかかっても下からスイベル部に浸入して来ない。４．ツインロッドの扁平シリンダを利用してガン全体のサイズを小さくし，軽量化することでワークに与える加圧時の衝撃を緩和することができる。また，バランススプリング，ショック吸収シリンダ，エア加圧調整弁等の部品が不必要となり設備の省力化を実現する。
【００１９】
【実施例】
以下，本発明の１実施例を図面に基づいて説明する。
図1は本発明装置の正面図であり，図2はａ−ａ矢視図である。図３は本発明にかかるバックバーの構造を示す。
【００２０】
Ｗは自動車用ドアなどのワークである。このワークの周縁部はヘミング工程において折返して形成されたヘム加工部Ｕがバックバー６により裏当てされてインダイレクト通電によりスポット溶接して接合される。
【００２１】
１は本発明にかかるスポット溶接装置を示す。２はほゞＺ形をなす一方のガンアームで，先端には溶接用電極チップ３を有する。一方のガンアーム２の本体は電極加圧ないし開放動作に必要な上下動を可能とする駆動源５の駆動ロッドに固定され，その駆動源はイコライズ機構１０に平行に固定された2本のガイドロッド１１，１２を移動するアルミ製の可動台４に固定されている。
【００２２】
イコライズ機構１０にはガン重量をバランスさせるためのスプリングＳが可動台４とイコライズ機構に固定された調整ボルト２３との間に挿入されている。調整ボルトは調整ナット２４により固定されており，この調整ナットを緩めて調整ボルトを回すことによりガン全体の重量を打ち消す方向に弾性力を任意に調整することができる構成になっている。
【００２３】
６は上下動する溶接用電極チップ３と対向する位置に配置されたバックバー（当て金）である。このバックバーはヘム加工部の溶接面の裏側に当接して受け支えるもので，固定ボルト７に支持されている。固定ホルダ７は可動台４にボルトＢ２で固定された他方のガンアーム８に絶縁板１４を介してボルトＢ１により固定されている。
前記バックバー６は絶縁板１４を介して他方のガンアーム８と絶縁されていて，固定ホルダ７に挿入されたシャフト１５に取付けられている。この場合，バックバー６がワークの表面形状に倣うべく三次元方向に動けるように，止めネジ１６により固定された支持軸１７の球面頭部１８が，バックバー６の上記中心線上に設けた溝部２０ａにシール材９を介して挿入されている。このバックバー６は鉄材から作られていて，その表面形状はヘム加工部の形状変化に対応し点接触が得られるようにＲ面又は球面Ｑが大きく形成され，しかも衝撃力等による耐久性が得られるようにバックバー自体焼き入れが施されている。
【００２４】
前記イコライズ機構１０の平行した2本のガイドロッド１１，１２の先端にはネジ部が形成され，そのネジ部に前記一方のガンアーム２の溶接用電極チップ３の開放ストローク量を規制するための位置決めストッパ１３を兼ねたナットが締付け固定されている。したがって，開放時の一方のガンアーム２が所定位置のストッパ１３に当接して溶接用電極チップ３の開く方向のストローク量が規制される。
【００２５】
バックバー６の倣い動作を所定の追従範囲内で規制するための手段は，支持軸１７の両側に同様にシャフト１５へ平行して取付けられたピン１９ａ，１９ｂを，クリアランスを以てバックバー６に設けた溝部２０ｃおよび溝部２０ｂの中に挿入したものである。
【００２６】
この場合，ピンと溝との間に形成された隙間２３（クリアランス）が支持軸１７の球面部１８により傾くバックバー６の倣い許容範囲を決定することになる。
従来の単なるスイベル電極では外形寸法と自由度が大きすぎてこのヘム加工部のような許容範囲が狭く制限された場合では干渉してしまうという問題解決を考慮したものである。
【００２７】
なお，本実施例では前記ピンを2本にしたが，バックバーの形状，寸法によっては1本でも同様の作用が得られる。
【００２８】
一方，前記駆動源のピストン２１には図２に示すように断面形状が破線で示すように非円形体として直線の２面幅ｅが形成されていて，この２面幅ｅが廻り止めを機能する構成になっている。
【００２９】
前記シリンダはエア供給ポートＰ１及びエア排気ポートＰ２が設けてあり，2本の平行したピストンロッド２２ａ，２２ｂを太くして加圧面積を減らしてある。したがって，これらの配慮により装置全体のコンパクト化及び軽量化を可能にしている。
【００３０】
なお，支持軸とピンの溝部に潤滑油を入れることによりスイベル部の冷却水からのサビ止め対策とバックバーの動作を円滑にすることも考慮されている。
【００３１】
かかる構成による本発明装置の動作を説明する。
まず，図３に示すように，溶接用電極チップ３を開放した状態の溶接装置に，マテハンロボットＲがワークＷをクランプし，テイーチングしたプログラム動作によりハンドリングし，ワークのヘム加工部Ｕをバックバー６と電極チップ３間に搬入する。
【００３２】
そして，シリンダ５のエア供給ポートＰ１からエアが加圧室に供給されると，ピストン２１が下方に動作し，バックバー６は上昇し支持軸１７の球面頭部１８を中心にヘム加工部Ｕの表面形状に倣って当接する。このエア供給動作により一方のガンアーム２が下降して溶接用電極チップ３がバックバー６の上からヘム加工部Ｕを加圧する。この加圧動作時に生じる反力をイコライズ機構１０がガン重量負荷に釣り合う方向にその可動台４とバックバー６とをイコライズ動作し，溶接部の両側から電極チップ３とバックバー６との間に均一な加圧力を附勢し，溶接電流をインダイレクト通電してヘム加工部Ｕのプロジェクションに集中的に電流を流し圧接する。
【００３３】
溶接が終了すると，前記シリンダ５のエア供給ポートＰ１及びエア排気ポートＰ２のエア方向が切り替わりバックバー６及び溶接用電極チップ３を開放し，マテハンロボットがワークの移動を兼ね次のスポット溶接装置にワークを供給し，次の溶接動作に備える。
【００３４】
このようにしてマテハンロボットがワークをクランプしたままハンドリングと，本発明装置の溶接動作を繰り返すことにより効率的に一連の溶接作業を行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上，本発明の装置によれば，ワークのヘム加圧部を接合する場合に，ワークの周縁部の外側表面に当接するバックバーを三次元方向に支持する支持軸のスイベル中心をバックバーのワークの当接面に近づけたことにより，バックバーの倣い動作が円滑になる。またバックバーの倣い動作の追随範囲はバックバーに設けた溝部に適切なクリアランスを以って2本のピンを挿入することによってワーク表面形状に応じられるようにスムースに規制することができる。またバックバーに設けた支持軸のスイベル部の溝部には潤滑油を封入することでスイベル部への冷却水の浸入とサビの発生を防止する。またツインロッドの偏平シリンダを利用してガン全体のサイズを小さくし軽量化することで，ワークに与える加圧時の衝撃力を緩和することができる。また従来必要としていたバランスシリンダ，ショック吸収シリンダ，エア加圧調整弁等が不良となりインダイレクト通電式スポット溶接装置の省力化を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の正面図である。
【図２】本発明装置の図３のａ−ａ矢視図である。
【図３】本発明装置にかかるバックバーの構造を示し，（Ａ）は平面図，（Ｂ）はＢ−Ｂ矢視断面図，（Ｃ）は側面図である。
【図４】マテハンロボットを使用して自動車用ドアパネルなどのヘム加工部を打点溶接する従来型のスポット溶接装置の概略図を示す。
【図５】従来のバックバーの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｗ  ワーク
Ｓ  バランススプリング
Ｒ  ロボット
Ｕ  ヘム加工部
１  溶接装置
２  一方のガンアーム
３  溶接用電極チップ
４  可動台
５  駆動源（エアシリンダ）
６  バックバー
７  固定ホルダ
８  他方のガンアーム
１０  イコライズ機構
１１，１２  ガイドロッド
１３  ストッパ
１４  絶縁板
１５  シャフト
１６  止めネジ
１７  支持軸
１８  球面頭部（スイベル部）
１９ａ，１９ｂ  ピン
２０ａ〜２０ｃ  溝部
２１  ピストン
２２ａ，２２ｂ  ピストンロッド
２３  隙間
ｅ    ２面幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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