(57)【要約】【課題】可動部である片側電極の外側電極及び内側電極と、これらの電極を移動可能に支持する固定部の間のように、可動部と、該可動部を支持する固定部の間に安定して大電流を流すことができる給電装置を提供する。【解決手段】夫々が、略直方体状を成すと共に、中央部には厚さ方向を円心とする半円形溝７６１１，７６２１が形成された第１，第２金属製ブロック体７６１，７６２と、第１，２金属製ブロック体間に圧縮状態で配設され、復元力によって第１，２金属製ブロック体を引き離すように作用する金属製スプリング７６３，７６４と、第１，２金属製ブロック体夫々の半円形溝と部分的に嵌合する円筒形状を成し、外周面及び内周面の双方の面に、一方の開口端から他方の開口端に至る長さの溝７６５ａ，７６５ｂを８本有する金属製ブッシュ７６５と、第１，２金属製ブロック体を引き寄せることで金属製ブッシュを挟圧する挟圧機構７６６，７６７と、を備える。【選択図】  図３
2018192498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略直方体状を成すと共に、中央部には、厚さ方向を円心とする半円形溝が形成された第１金属製ブロック体と、
略直方体状を成すと共に、中央部には、前記第１金属製ブロック体の前記半円形溝と同形の半円形溝が形成された第２金属製ブロック体と、
前記第１金属製ブロック体と前記第２金属製ブロック体の間に圧縮状態で配設され、復元力によって前記第１金属製ブロック体と前記第２金属製ブロック体を引き離すように作用する弾性部材と、
前記第１金属製ブロック体及び前記第２金属製ブロック体それぞれの半円形溝と部分的に嵌合する円筒形状を成し、外周面及び内周面の少なくとも一方の面に、一方の開口端から他方の開口端に至る長さの溝を少なくとも１つ有する金属製ブッシュと、
前記第１金属製ブロック体及び前記第２金属製ブロック体の少なくとも一方を他方側に引き寄せることで、前記第１金属製ブロック体及び前記第２金属製ブロック体によって前記金属製ブッシュを挟圧する挟圧機構と、
を備え、
前記第１金属製ブロック体及び前記第２金属製ブロック体を固定部と呼び、前記金属製ブッシュに嵌入される金属部材を可動部と呼ぶとき、前記固定部と前記可動部の間を通して電流を流す際に、前記挟圧機構を作動させて前記固定部と前記可動部を導通させる給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片側電極を備えた抵抗溶接装置に用いて好適な給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述した片側電極は、筒状に形成された外側電極と、該外側電極の内周面側に同軸状に配置された内側電極を有するものであり、この片側電極を備えた抵抗溶接装置は、片側電極の外側電極及び内側電極の先端部分を被溶接物（例えば、少なくとも２枚の鋼板を重ね合わせてなる板組）に当てて通電することで溶接を行う。
【０００３】
片側電極を備えた抵抗溶接装置は、外側電極及び内側電極の先端を被溶接物に当てるためにそれぞれを軸方向に移動させる機構を備えている。また、該抵抗溶接装置は、外側電極及び内側電極（以下の“固定部”に対して“可動部”に相当する）の移動を可能にしつつ、これらの電極と、これらの電極を移動可能に支持する固定部の間の導通を図る必要性から、これらの電極と、これらの電極を移動可能に支持する固定部の間の通電を図る給電装置も備えている。
【０００４】
抵抗溶接装置に用いた給電装置として、例えば特許文献１に記載されたものがある。この先行文献に記載された給電装置は、先端に電極を備えた加圧軸にトランスから給電素子を介して溶接電流が供給される溶接機において、溶接機本体に並列して該溶接機本体に溶接用トランスを固定し、該溶接機本体に形成した給電ハウジングに前記トランスの２次側端子を接続し、かつ前記給電ハウジングに前記加圧軸に向けてリング状の溝を形成し、該溝に導電性の斜め巻きコイルスプリングを収納し、該斜め巻きコイルスプリングを前記給電ハウジング及び加圧軸に接触させて給電素子としたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１３１６６０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、上述した特許文献１に記載された給電装置は、給電ハウジング（“固定部”に相当）と加圧軸（“可動部”に相当）の間に斜め巻きコイルスプリングを配置し、その復元力による与圧が常時かかるようにした構造を採っているが、スプリングの形状上、給電ハウジング及び加圧軸との接触面積を広くとることができないことと、スプリングの復元力による与圧のみでは、給電ハウジングと加圧軸の間に大電流を流すことは難しいという課題がある。なお、被溶接物には、裏面に保護シートが貼られた鋼板や裏面に塗装が施された鋼板があり、このような被溶接物を溶接する場合、保護シートが焼けたり塗装が熱変色したりしないように、大電流を極短時間流すようにする必要がある。
【０００７】
なお、復元力の大きなスプリングを用いることで、給電ハウジングと加圧軸の間に流せる電流の増加を図ることは可能であるが、その反面、加圧軸のスムーズな動きを阻害してしまうことになる。
【０００８】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、可動部である片側電極の外側電極及び内側電極と、これらの電極を移動可能に支持する固定部の間のように、該可動部と、該可動部を支持する固定部の間に安定して大電流を流すことができる給電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の給電装置は、略直方体状を成すと共に、中央部には、厚さ方向を円心とする半円形溝が形成された第１金属製ブロック体と、略直方体状を成すと共に、中央部には、前記第１金属製ブロック体の前記半円形溝と同形の半円形溝が形成された第２金属製ブロック体と、前記第１金属製ブロック体と前記第２金属製ブロック体の間に圧縮状態で配設され、復元力によって前記第１金属製ブロック体と前記第２金属製ブロック体を引き離すように作用する弾性部材と、前記第１金属製ブロック体及び前記第２金属製ブロック体それぞれの半円形溝と部分的に嵌合する円筒形状を成し、外周面及び内周面の少なくとも一方の面に、一方の開口端から他方の開口端に至る長さの溝を少なくとも１つ有する金属製ブッシュと、前記第１金属製ブロック体及び前記第２金属製ブロック体の少なくとも一方を他方側に引き寄せることで、前記第１金属製ブロック体及び前記第２金属製ブロック体によって前記金属製ブッシュを挟圧する挟圧機構と、を備え、前記第１金属製ブロック体及び前記第２金属製ブロック体を固定部と呼び、前記金属製ブッシュに嵌入される金属部材を可動部と呼ぶとき、前記固定部と前記可動部の間を通して電流を流す際に、前記挟圧機構を作動させて前記固定部と前記可動部を導通させる。
【００１０】
上記構成によれば、円筒形状を成す金属製ブッシュの内周面及び外周面の少なくとも一方に、一方の開口端から他方の開口端に至る長さの溝を少なくとも１つ形成したことで、外力による変形が容易になり、この溝を有する金属製ブッシュを第１，第２金属製ブロック体で挟圧することで、金属製ブッシュに嵌入される金属部材（可動部）を強固に締め付けることができる。
【００１１】
また、金属製ブッシュを円筒形状とすると共に、第１，第２金属製ブロック体それぞれに、金属製ブッシュが部分的に嵌合する半円形溝を形成したことで、金属製ブッシュと第１，第２の金属製ブロック体の接触面積を大きくとることができる。
【００１２】
このように、第１、第２金属製ブロック体による金属製ブッシュを介した金属部材（可動部）への締め付けを強固にできることと、第１、第２金属製ブロックと金属製ブッシュの接触面積を大きくとることができるので、可動部である片側電極の外側電極及び内側電極と、これらの電極を移動可能に支持する固定部の間のように、可動部と固定部の間に安定して大電流を流すことが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、可動部である片側電極の外側電極及び内側電極と、これらの電極を移動可能に支持する固定部の間のように、可動部と、該可動部を支持する固定部の間に安定して大電流を流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る給電装置を備えた抵抗溶接装置の外観構成を示す側面図
【図２】図１の抵抗溶接装置の溶接ガンの外観構成を示す側面図
【図３】図１の抵抗溶接装置に備えられた第１給電装置の外観構成を示す平面図
【図４】図３の第１給電装置の金属製ブッシュを示し、（ａ）は軸方向から見た外観図、（ｂ）は軸方向に対し直角方向から見た外観図
【図５】図１の抵抗溶接装置に備えられた第１、第２給電装置及び第１，第２固定軸それぞれの縦断面並びに溶接時の電流経路を示す図
【図６】図１の抵抗溶接装置の概略構成を示す図
【図７】図１の抵抗溶接装置の溶接トランスの１次側に供給される電流を制御するための制御パルス、１次電流及び整流後の溶接電流を示す図
【図８】図１の抵抗溶接装置の溶接トランスと溶接ガンの結線を示す図
【図９】図１の抵抗溶接装置の溶接トランスの第１整流素子に順方向電流が流れたときの回路動作を示す図
【図１０】図１の抵抗溶接装置の溶接トランスの第２整流素子に順方向電流が流れたときの回路動作を示す図
【図１１】図１の抵抗溶接装置の溶接トランスの外観を示す斜視図
【図１２】図１の抵抗溶接装置の溶接トランスの組み立て状態を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る給電装置を備えた抵抗溶接装置１の外観構成を示す側面図である。同図において、本実施形態に係る給電装置を備えた抵抗溶接装置１は、冷却ユニット２と、電源ユニット３と、支持ポスト４と、支持アーム５と、溶接ガン６と、給電ケーブル７と、ガンシャフト８と、テーブル９と、溶接トランス１０と、溶接条件設定器１１と、ハンドル６５と、給電装置６６と、加圧装置６７と、を備える。
【００１７】
冷却ユニット２は、主に溶接ガン６で発生する熱を冷却するための冷却水を供給する。冷却ユニット２は、電源が投入されている間は常時動作し、溶接ガン６との間で冷却水を循環させる。なお、冷却ユニット２と溶接ガン６の間における冷却水の搬送には、樹脂製のチューブ（図示略）が用いられる。電源ユニット３は、受電設備４００（図６参照）から供給される三相の交流電力を直流に変換し、更に変換後の直流を高周波交流に変換して出力する。支持ポスト４は、冷却ユニット２の近傍にて垂直方向に立設され、支持アーム５を水平方向に回動自在に支持する。
【００１８】
支持アーム５は、第１アーム５Ａと、第２アーム５Ｂと、第１アーム５Ａと第２アーム５Ｂを回動自在に繋ぐ回動軸５Ｃとを有し、第１アーム５Ａの基端部が支持ポスト４の上端部に水平方向に回動自在に支持される。ガンシャフト８は、長尺棒状を成し、支持アーム５の先端部において、該支持アーム５に対して直角方向に上下動自在に配設される。ガンシャフト８の下端部には溶接ガン６及びハンドル６５が配設され、上端部には給電装置６６が配設され、支持アーム５の直上部には加圧装置６７が配設される。なお、これら各種部品が設けられたガンシャフト８は、第２アーム５Ｂの先端部分に設けられる昇降機構（図示略）によって一定の張力で引き上げられた状態で保持される。この昇降機構の作用により、溶接ガン６を上下方向の任意の位置に停止させることができる。
【００１９】
給電装置６６は、２枚の導電性金属板（図示略）を内蔵し、圧縮空気の供給を受けることで接触状態になる開閉器である。加圧装置６７は、圧縮空気の供給を受けることでガンシャフト８を把持し、さらにガンシャフト８を下方へ押圧する。ハンドル６５は、リング形状を成し、人手による溶接ガン６の回転を補助する。ハンドル６５には押しボタン式の起動スイッチ６８が配設されており、この起動スイッチ６８を押下することで電源ユニット３に溶接指令が出力される。電源ユニット３は、起動スイッチ６８による溶接指令を受けることで溶接ガン６に対する加圧と電流供給を行う。即ち、電源ユニット３は、溶接指令を受けることで、加圧装置６７を作動させて溶接ガン６を被溶接物５００に向かう方向に加圧するとともに、給電装置６６を作動させて溶接ガン６への給電を行う。
【００２０】
給電ケーブル７は、２本のケーブル７Ａ，７Ｂで構成され、溶接トランス１０とガンシャフト８の間を接続する。溶接トランス１０は、本願発明者等が先に特開２０１２−２１０６５４号、特開２０１３−１７９２０５号で提案した抵抗溶接用の溶接トランスと同等のものであり、高速で精密な大電流の溶接制御に追随できるものである。なお、溶接トランス１０については後に詳細に説明する。
【００２１】
図２は、溶接ガン６の外観構成を示す側面図である。同図において、溶接ガン６は、ガン本体７２と、摺動導電体７３と、ガン本体７２及び摺動導電体７３を水平方向に回転自在に支持する固定軸部７４と、固定軸部７４とガン本体７２の間に配設される第１給電装置（給電装置）７６と、固定軸部７４と摺動導電体７３の間に配設される第２給電装置（給電装置）７７と、を備える。ガン本体７２は、先端部分７２Ａと基端部分７２Ｂの双方が同一方向に直角に曲がったコ字状を成す。ガン本体７２の先端部分７２Ａには片側電極８５の内側電極８５Ａが配設される。摺動導電体７３は、ガン本体７２の両端部分７２Ａ，７２Ｂが直角に曲がった側の面と反対側の面の長手方向（図では上下方向）に沿って摺動可能であって、先端部分７３Ａがガン本体７２の先端部分７２Ａと同一方向に直角に曲がり、先端がガン本体７２の先端に達する長さを有する略Ｌ字状を成している。摺動導電体７３の先端部分７３Ａには片側電極８５の外側電極８５Ｂが配設される。外側電極８５Ｂは筒状に形成され、その内周面側に内側電極８５Ａが同軸状に配置される。
【００２２】
ガン本体７２と摺動導電体７３の間には、これらを連結するとともにガン本体７２に対して摺動導電体７３を案内する直動ガイド８０が配設されている。直動ガイド８０は、レール８０Ａと、レール８０Ａ上を滑動可能な２つの接続片８０Ｂとを備え、レール８０Ａは摺動導電体７３側に配設され、接続片８０Ｂはガン本体７２側に配設される。接続片８０Ｂのレール８０Ａと接触する部分には絶縁材が配設されており、レール８０Ａと接続片８０Ｂが非導通状態となっている。
【００２３】
固定軸部７４は、円柱状の第１固定軸７４１と、一端に環状鍔部７４２ａを有し、第１固定軸７４１の挿通が可能な円筒状の第２固定軸７４２と、中央に第２固定軸７４２を嵌挿可能な孔が形成された円板状の第１ベアリング支持板７４３と、を備える。第１固定軸７４１は、第２固定軸７４２の環状鍔部７４２ａの上端から第１給電装置７６の底面に至る長さを有し、第２固定軸７４２は、環状鍔部７４２ａの上端から第２給電装置７７の底面に至る長さを有する。第１固定軸７４１と第２固定軸７４２の間には絶縁材９５（図５参照）が配設されており、第１固定軸７４１と第２固定軸７４２が非導通状態となっている。固定軸部７４は、ガンシャフト８の先端部分に接続される。第１固定軸７４１と第２固定軸７４２は、給電ケーブル７を介して溶接トランス１０の２次側に接続される。この場合、図６に示すように、第１固定軸７４１が溶接トランス１０の２次側のマイナス電極２４に接続され、第２固定軸７４２が溶接トランス１０の２次側のプラス電極２２に接続される。
【００２４】
第１給電装置７６は、第１固定軸７４１とガン本体７２の間の通電を図るものであり、第２給電装置７７は、第２固定軸７４２と摺動導電体７３の間の通電を図るものである。第１給電装置７６と第２給電装置７７の間には絶縁材（図示略）が配設されており、第１給電装置７６と第２給電装置７７が非導通状態となっている。第１給電装置７６とガン本体７２の間には、圧縮空気の供給を受けることでガン本体７２を下方へ付勢するシリンダ８６が配設されている。シリンダ８６は、ガン本体７２が支持する内側電極８５Ａが被溶接物５００（図６参照）に当てられて加圧されたときに、その加圧によってガン本体７２が押し戻されないように（即ち、ガン本体７２が後退しないように）、ガン本体７２に対して下方に向かう力を与えるものである。シリンダ８に内蔵されたピストン（図示略）は、シリンダ８６に供給される圧縮空気の量に応じて可動する。このピストンはガン本体７２と間接的に接続される。第１給電装置７６とシリンダ８６は非導通状態となるため、第１給電装置７６とガン本体７２が金属製のジャンパー線８２によって接続される。
【００２５】
第２給電装置７７の上面側には、第２給電装置７７及び摺動導電体７３と非導通状態となった第２ベアリング支持板８７が配設されている。第２ベアリング支持板８７と固定部７４の第１ベアリング支持板７４３の間には複数個（図では２個だけ見えているが、２個以上存在している）のベアリング８８が配設されており、これらのベアリング８８によって、可動部（即ち、ガン本体７２、摺動導電体７３、第１給電装置７６、第２給電装置７７、直動ガイド８０、片側電極８５及び第２ベアリング支持板８７が一体化したもの）の水平方向への回転が可能となっている。第１固定軸７４１とガン本体７２の通電は、第１給電装置７６とガン本体７２を接続するジャンパー線８２を介して行われる。
【００２６】
第１給電装置７６と第２給電装置７７は、大きさに違いがあるものの、基本的には同じ構造であるので、第１給電装置７６を例に挙げて、その構造について説明する。図３は、第１給電装置７６の外観構成を示す平面図である。同図において、第１給電装置７６は、第１金属製ブロック体７６１と、第２金属製ブロック体７６２と、金属製コイルスプリング７６３，７６４と、金属製ブッシュ７６５と、挟圧機構７６６，７６７と、を備える。本実施形態では、これらの部品のうち、少なくとも第１，第２金属製ブロック体７６１，７６２及び金属製ブッシュ７６５には、銅等の導電性に優れた金属材を用いている。また、本実施形態では、金属製コイルスプリング７６３，７６４を用いたが、ゴム等の非金属製の弾性部材を用いることも可能である。
【００２７】
第１金属製ブロック体７６１は、略直方体状を成し、中央部には、厚さ方向（図３は平面視しているので、紙面の表側から裏側へ向かう方向）を円心とする半円形溝７６１１が形成されている。また、半円形溝７６１１の両側には貫通孔７６１２，７６１３が形成されている。これらの貫通孔７６１２，７６１３は、半円形溝７６１１の円心から一定距離を隔てた位置において、第１金属製ブロック体７６１の短手方向（半円形溝７６１１の円心方向に対して直角方向）に形成される。また、これらの貫通孔７６１２，７６１３は、共に半円形溝７６１１の開口端側の径が大きくなった異径構造を有している。貫通孔７６１２の径の大きい部分（“大径部分”と呼ぶ）７６１２ａには、金属製コイルスプリング７６３の一端部分が挿入され、貫通孔７６１３の径の大きい部分（“大径部分”と呼ぶ）７６１３ａには、金属製コイルスプリング７６４の一端部分が挿入される。
【００２８】
一方、第２金属製ブロック体７６２は、第１金属製ブロック体７６１と同様に、略直方体状を成し、中央部には、厚さ方向を円心とする半円形溝７６２１が形成されている。また、半円形溝７６２１の両側には貫通孔７６３１，７６３２が形成されている。貫通孔７６３１，７６３２は、半円形溝７６２１の円心から一定距離を隔てた位置において、第２金属製ブロック体７６２の短手方向（半円形溝７６２１の円心方向に対して直角方向）に形成される。また、これらの貫通孔７６３１，７６３２は、共に半円形溝７６２１の開口端側の径が大きくなった異径構造を有している。貫通孔７６３１の径の大きい部分（“大径部分”と呼ぶ）７６３１ａには金属製コイルスプリング７６３の他端部分が挿入され、貫通孔７６３２の径の大きい部分（“大径部分”と呼ぶ）７６３２ａには金属製コイルスプリング７６４の他端部分が挿入される。
【００２９】
上述したように、金属製コイルスプリング７６３は、第１金属製ブロック体７６１の貫通孔７６１２の大径部分７６１２ａと第２金属製ブロック体７６２の貫通孔７６３１の大径部分７６３１ａの間に挿入され、金属製コイルスプリング７６４は、第１金属製ブロック体７６１の貫通孔７６１３の大径部分７６１３ａと第２金属製ブロック体７６２の貫通孔７６３２の大径部分７６３２ａの間に挿入される。この場合、金属製コイルスプリング７６３，７６４は、第１金属製ブロック体７６１と第２金属製ブロック体７６２の間に圧縮状態で配設されるので、その復元力によって第１金属製ブロック体７６１と第２金属製ブロック体７６２を常時引き離すよう作用する。
【００３０】
第１，第２金属製ブロック体７６１，７６２は、半円形溝７６１１，７６２１が形成された面側が互いに向かい合うように対向配置された状態で、挟圧機構７６６，７６７にて接続される。挟圧機構７６６は、先端部にネジが切られ、金属製コイルスプリング７６３内を挿通できる外径を有する円柱棒状のロッド７６６１と、ロッド７６６１の先端部に切られたネジに螺合するナット７６６２と、ナット７６６２と第１金属製ブロック体７６１の貫通孔７６１２の開口端の間に挿入されるワッシャー７６６３と、ピストン内蔵のシリンダ７６６４とを備える。シリンダ７６６４は、圧縮空気の供給を受けることで内蔵するピストン（図示略）が可動するものである。シリンダ７６６４内のピストンにはロッド７６６１の他端が接続されるので、シリンダ７６６４に圧縮空気が供給されてピストンが可動することで、ロッド７６６１がシリンダ７６６４側へ引き寄せられる。ロッド７６６１がシリンダ７６６４側へ引き寄せられると、ロッド７６６１に繋がっている第１金属製ブロック体７６１の長手方向の一端部分（即ち、図面に向かって右端部分）が第２金属製ブロック体７６２側へ引き寄せられる。
【００３１】
挟圧機構７６７も挟圧機構７６６と同様の構造を採り、先端部にネジが切られ、金属製コイルスプリング７６４内を挿通できる外径を有する円柱棒状のロッド７６７１と、ロッド７６７１の先端部に切られたネジに螺合するナット７６７２と、ナット７６７２と第１金属製ブロック体７６１の貫通孔７６１３の開口端の間に挿入されるワッシャー７６７３と、ピストン内蔵のシリンダ７６７４と、を備える。シリンダ７６７４は、圧縮空気の供給を受けることで内蔵するピストン（図示略）が可動するものである。上述したシリンダ７６６４と同様に、内蔵されたピストンにはロッド７６７１の他端が接続されるので、シリンダ７６７４に圧縮空気が供給されてピストンが可動することで、ロッド７６７１がシリンダ７６７４側へ引き寄せられる。ロッド７６７１がシリンダ７６７４側へ引き寄せられると、ロッド７６７１に繋がっている第１金属製ブロック体７６１の長手方向の他端部分（即ち、図面に向かって左端部分）が第２金属製ブロック体７６２側へ引き寄せられる。
【００３２】
挟圧機構７６６，７６７のシリンダ７６６４，７６７４には、同時に圧縮空気が供給されるようになっているので、挟圧機構７６６のシリンダ７６６４による第１金属製ブロック体７６１の引き寄せと、挟圧機構７６７のシリンダ７６７４による第１金属製ブロック体７６１の引き寄せが同時に行われる。即ち、第１金属製ブロック体７６１と第２金属製ブロック体７６２が平行を保った状態で、第１金属製ブロック体７６１が第２金属製ブロック体７６２側へ引き寄せられる。なお、本実施形態では、第１金属製ブロック体７６１を第２金属製ブロック体７６２側へ引き寄せるようにしたが、第１金属製ブロック体７６１及び第２金属製ブロック体７６２を、互いに相手側に引き寄せるようにしても構わない。
【００３３】
図４は、第１給電装置７６の金属製ブッシュ７６５を示し、（ａ）は軸方向から見た外観図、（ｂ）は軸方向に対し直角方向から見た外観図である。同図に示すように、金属製ブッシュ７６５は円筒形状を成し、外周面と内周面には、一方の開口端から他方の開口端に至る長さの溝７６５ａ，７６５ｂが周方向に沿って８本形成されている。金属製ブッシュ７６５の外周面に形成された溝７６５ａは略Ｗ字状の断面形状を成し、内周面に形成された溝７６５ｂは略Ｖ字状の断面形状を成している。金属製ブッシュ７６５は、第１，第２金属製ブロック体７６１，７６２によって挟圧されたときに収縮するように、その外径が第１金属製ブロック体７６１の半円形溝７６１１と第２金属製ブロック体７６２の半円形溝７６２１を合わせたときに得られる円の直径よりも大きくなるように形成される。即ち、金属製ブッシュ７６５が第１金属製ブロック体７６１の半円形溝７６１１及び第２金属製ブロック体７６２の半円形溝７６２１のそれぞれに対して部分的に嵌合するように形成される。
【００３４】
ここで、第１金属製ブロック体７６１及び第２金属製ブロック体７６２を固定部と呼び、金属製ブッシュ７６５に嵌入される第１固定軸７４１（“金属部材”に相当、図２参照）を可動部と呼ぶ。該固定部と該可動部を通して電流を流す場合、挟圧機構７６６，７６７を同時に作動させて金属製ブッシュ７６５を挟圧する。挟圧機構７６６，７６７が同時に作動することで、金属製ブッシュ７６５が外周面の全周に亘って均等に加圧される。これにより、金属製ブッシュ７６５の内周面が全周に亘って第１固定軸７４１の表面に密着し、固定部と可動部が導通状態になる。この場合、第１金属製ブロック体７６１の半円形溝７６１１と第２金属製ブロック体７６２の半円形溝７６２１を合わせたときに得られる円の径が、金属製ブッシュ７６５の外径より小さくなるように、半円形溝７６１１，７６２１及び金属製ブッシュ７６５の形状が決められているので、金属製ブッシュ７６を容易に収縮させることができ、金属製ブッシュ７６の内周面を第１固定軸７４１の表面に隙間無く強固に密着させることができる。この場合、特に、金属製ブッシュ７６５の溝７６５ａの断面形状を外周面側で略Ｗ字状、内周面側が略Ｖ字状としているので、金属製ブッシュ７６５を容易に収縮させることができ、第１，第２金属製ブロック体７６１，７６２による挟圧力の低減が図れる。即ち、小さな挟圧力で金属製ブッシュ７６５を第１固定軸７４１に密着させることができる。このような構造を採る第１給電装置７６の採用により、固定部とした第１金属製ブロック体７６１及び第２金属製ブロック体７６２と、可動部とした第１固定軸７４１の間に安定して大電流を流すことが可能となる。
【００３５】
なお、金属製ブッシュ７６５は、外周面と内周面のそれぞれに８本の溝７６５ａ，７６５ｂを形成したものであったが、溝を形成する面は外周面又は内周面のいずれか一方であってもよい。また、溝の本数は１であっても構わないが、溝の本数を多くするに従い、固定部である第１金属製ブロック体７６１及び第２金属製ブロック体７６２と、可動部である第１固定軸７４１との密着性が良くなることから、多い方が効果的であると言える。因みに実際の抵抗溶接装置では１６本形成している。
【００３６】
また、第１金属製ブロック体７６１の半円形溝７６１１及び第２金属製ブロック体７６２の半円形溝７６２１それぞれの表面と金属製ブッシュ７６５の外周面の間及び金属製ブッシュ７６５の内周面に、導電性充填剤（カーボン、金属粉、金属酸化物等）が添加されたグリースを塗布するようにしてもよい。このグリースを塗布することで、接触面の凹凸が埋まり、平坦化して安定した接触面を維持でき、通電の更なる安定化が図れるとともに、接触面の摺動による摩耗を防ぐことができる。
【００３７】
図５は、抵抗溶接装置１の第１，第２給電装置７６，７７及び第１，第２固定軸７４１，７４２それぞれの縦断面並びに溶接時の電流経路を示す図である。なお、同図において、第２給電装置７７を構成する第１金属製ブロック体には符号７７１を付けており、第２金属製ブロック体には符号７７２を付与し、金属製ブッシュには符号７７５を付けている。
【００３８】
第２固定軸７４２に流入した溶接電流Ｉｅは、第２給電装置７７の金属製ブッシュ７７５、第２給電装置７７の第１，第２金属製ブロック体７７１，７７２を通り、摺動導電体７３（図５では図示していない）に流入する。摺動導電体７３に流入した溶接電流Ｉｅは、片側電極８５の外側電極８５Ｂ、被溶接物５００（図６参照）、片側電極８５の内側電極８５Ａ、ガン本体７２、ジャンパー線８２を順次通り、第１給電装置７６の第１，第２金属製ブロック体７６１，７６２に流入する。その後、金属製ブッシュ７６５を通って第１固定軸７４１に流入する。このように、溶接ガン６における電流経路は、第２固定軸７４２→第２給電装置７７→摺動導電体７３→片側電極８５の外側電極８５Ｂ→被溶接物５００（図６参照）→片側電極８５の内側電極８５Ａ→ガン本体７２→ジャンパー線８２→第１給電装置７６→第１固定軸７４１となる。
【００３９】
図１に戻り、テーブル９は、略正方形の平坦な板状を成し、被溶接物５００を載置する。被溶接物５００は、例えば少なくとも２枚の鋼板を重ね合わせてなる板組である。なお、被溶接物５００には、裏面（例えば、重ねた２枚の鋼板のうち、片側電極から遠い方の裏面）に保護シートが貼られたものや、塗装が施されたものがある。溶接条件設定器１１は、被溶接物５００の材質や板厚等の溶接条件の設定を行う。片側電極８５は、溶接ガン６の先端部分に装着される。図２に示すように、片側電極８５は、ガン本体７２と導通し、先端に絶縁リング８５Ｃが配設された円柱状の内側電極８５Ａと、摺動導電体７３と一体化し、軸方向に内側電極８５Ａを内挿可能な両端が開口した筒状の外側電極８５Ｂとで構成される。
【００４０】
次に、電源ユニット３について説明する。
図６は、抵抗溶接装置１の概略構成を示す図である。同図において、電源ユニット３は、整流器３００と、平滑用コンデンサ３０１と、溶接制御回路３０２と、インバータ回路３０３とを備える。整流器３００は、単相全波整流式を採用したものであり、受電設備４００からの三相の交流を整流して直流に変換する。溶接制御回路３０２は、溶接条件設定器１１で設定された溶接条件に見合った溶接電流Ｉｅの大きさと通電時間を制御する。溶接制御回路３０２には例えばマイコンが用いられる。該マイコンは溶接制御用のプログラムを保持し、そのプログラムに従って動作する。溶接制御回路３０２は、溶接ガン６に備えられた起動スイッチ６８からの溶接指令Ｓｗを検知することで、溶接条件設定器１１にて設定された被溶接物５００の材質と厚さに応じたタイミング信号Ｓｉを生成し、インバータ回路３０３に出力する。溶接制御回路３０２は、例えば溶接電流Ｉｅが通電開始時から１５ミリ秒以内で最大値となり、かつ５０ミリ秒以下の通電時間で溶接を完了するように、タイミング信号Ｓｉを生成する。
【００４１】
インバータ回路３０３は、インバータ制御部３０３１と、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を使用した４つのスイッチＳ１〜Ｓ４と、例えばＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を使用した電流センサ３０３２と、を備える。インバータ制御部３０３１は、溶接制御回路３０２で生成されたタイミング信号Ｓｉと電流センサ３０３２で検出された１次電流Ｉｆとに基づいてスイッチＳ１〜Ｓ４のそれぞれをオン・オフ制御し、高周波交流を発生する。インバータ制御部３０３１が発生する高周波交流の大きさは、スイッチＳ１〜Ｓ４それぞれのオン・オフのデューティによって変化する。スイッチＳ１〜Ｓ４それぞれのオン・オフのデューティを変化させることで、後述する図７の（ａ）に示すようにスイッチング波形のＷの幅が変化する。
【００４２】
図７は、溶接トランス１０の１次側に供給される電流を制御するための制御パルス、１次電流Ｉｆ及び整流後の溶接電流Ｉｅを示す図である。同図において、インバータ回路３０３により制御された幅Ｗのパルス（スイッチングパルス）が、一定時間Ｈ内に一定回数、ここでは正方向のパルスと負方向のパルスとで合計１０回、溶接トランス１０の１次コイル１２に供給される。これにより、溶接トランス１０の１次コイル１２には、図７の（ｂ）に示すような１次電流Ｉｆが流れる。溶接トランス１０の１次コイル１２に１次電流Ｉｆが流れることで、溶接トランス１０の２次側に発生した２次電流が整流素子１８，２０で全波整流されて、図７の（ｃ）に示すような溶接電流Ｉｅとなって溶接ガン６に流れる。
【００４３】
図７の（ａ）に示すパルスの幅Ｗを増減することで溶接電流Ｉｅの大きさを調整することができる。また、パルスの供給回数を増減すれば溶接時間を調整することができる。即ち、パルスの繰り返し周波数を高くすると溶接時間をより細かく微調整できる。また、溶接トランス１０の１次コイル１２に供給する電力を増やせば、２次コイル１４からより大きな溶接電流Ｉｅを取り出すことができる。
【００４４】
溶接トランス１０の１次コイル１２は、電源ユニット３のインバータ回路３０３の出力側に接続される。図８は、溶接トランス１０と溶接ガン６の結線を示す図である。同図において、溶接トランス１０の１次コイル１２は、電源ユニット３のインバータ回路３０３の出力端に接続される。インバータ回路３０３から高周波交流が出力されることで、溶接トランス１０の１次コイル１２に１次電流が流れる。溶接トランス１０の２次コイル１５は、それ自体に極性を考慮する必要はないが、便宜上、溶接トランス１０の２次コイル１５を、正側コイル１４と負側コイル１６とを直列接続したものと呼ぶことにする。正側コイル１４の一端には第１整流素子１８のアノード（正極）が接続され、負側コイル１６の一端には第２整流素子２０のアノード（正極）が接続される。第１整流素子１８のカソード（負極）と第２整流素子２０のカソード（負極）がプラス電極２２に共通接続され、正側コイル１４の他端と負側コイル１６の他端とがマイナス電極２４に共通接続される。
【００４５】
プラス電極２２とマイナス電極２４には、給電ケーブル７を介して溶接ガン６が接続される。即ち、溶接トランス１０の２次側のプラス電極２２に溶接ガン６の第２固定軸７４２が接続され、溶接トランス１０の２次側のマイナス電極２４に溶接ガン６の第１固定軸７４１が接続される。また、第２固定軸７４２は、第２給電装置７７を介して摺動導電体７３に接続され、第１固定軸７４１は、第１給電装置７６を介してガン本体７２に接続される。さらに、摺動導体７３の先端部分には片側電極８５の外側電極８５Ｂが接続され、ガン本体７２の先端部分には片側電極８５の内側電極８５Ａが接続されるので、溶接トランス１０の２次側のプラス電極２２は片側電極８５の外側電極８５Ｂに接続され、溶接トランス１０の２次側のマイナス電極２４は片側電極８５の外側電極８５Ａに接続されることになる。このような接続関係により、片側電極８５に供給される溶接電流は、外側電極８５Ｂから内側電極８５Ａに向かう方向に流れる。
【００４６】
なお、本実施形態では、溶接トランス１０のプラス電極２２を片側電極８５の外側電極８５Ｂに接続し、溶接トランス１０のマイナス電極２４を片側電極８５の内側電極８５Ａに接続するようにして、外側電極８５Ｂから内側電極８５Ａに向かう方向に溶接電流が流れるようにしたが、逆になるようにしても構わない。即ち、溶接トランス１０のプラス電極２２を片側電極８５の内側電極８５Ａに接続し、溶接トランス１０のマイナス電極２４を片側電極８５の外側電極８５Ｂに接続するようにしてもよい。
【００４７】
図９は、第１整流素子１８に順方向電流が流れたときの回路動作を示す図である。また、図１０は、第２整流素子２０に順方向電流が流れたときの回路動作を示す図である。図９及び図１０では、図８に示す回路に、回路動作上問題になる等価的なインダクタンス成分を書き加えている。即ち、正側コイル１４と第１整流素子１８を接続する正側導体３０のインダクタンスと、負側コイル１６と第２整流素子２０を接続する負側導体３２のインダクタンスと、給電ケーブル７等を含む溶接ガン６における導体のインダクタンスとが、抵抗溶接装置の性能に影響を及ぼすと考えられる。
【００４８】
溶接トランス１０や給電ケーブル７等を含む溶接ガン６で発生する大量の熱を抑制することができれば、抵抗溶接装置の省エネルギー化が図れ、大きな節電効果が期待できる。これは、従来よりも大きな電流を短時間だけ溶接ガン６に供給するように制御できれば実現可能である。一方、溶接される材料や構造等に最適な溶接電流を供給するためには、溶接電流の供給時間を極めて高精度に制御する必要がある。これは、溶接電流を供給する溶接トランス１０の１次側にインバータ回路３０３を接続して、ＰＷＭ制御により溶接電流の大きさと供給時間とを制御することで実現可能である。
【００４９】
ここで、従来の抵抗溶接装置は、例えば１万アンペアで２００ｍ秒〜７００ｍ秒の溶接電流を供給するようにしているが、溶接電流をその２倍の２万アンペアにしてみると、溶接ガン６以外の場所で熱エネルギーになって消費される電力損失が極めて大きくなり、実用上問題となる。そこで、溶接電流を２倍にしても溶接時間を１０分の１に短縮すれば、消費電力を５分の１にすることができ、実用上問題とはならない。
【００５０】
一方、溶接電流を供給するためのインバータ回路の制御パルスは、従来、繰り返し周波数が１ｋＨｚ程度のものを使用していたが、大電流を短時間供給するには、もっと分解能の高い制御パルスが必要になる。抵抗溶接装置１のインバータ回路３０３では、繰り返し周波数が５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度のパルスを出力するようにしている。従来の数倍から数十倍の高い繰り返し周波数のパルスを従来の溶接トランスに供給した場合、予定した溶接電流が得られないが、抵抗溶接装置１で使用する溶接トランス１０は、従来の数倍から数十倍の高い繰り返し周波数のパルスでも予定した溶接電流を得ることができる構造を有している。以下、抵抗溶接装置１で使用する溶接トランス１０の構造を説明する。
【００５１】
図１１は、抵抗溶接装置１の溶接トランス１０の外観を示す斜視図である。また、図１２は、溶接トランス１０の組み立て状態を示す斜視図である。図１１及び図１２において、溶接トランス１０は、平行部２５ａと両端のＵ字状の湾曲部２５ｂにより構成される環状磁心２５と、環状磁心２５の平行部２５ａに、複数の部分に分けて間隙１２ａを空けて分割巻きされる１次コイル１２と、１次コイル１２と共に環状磁心２５の平行部２５ａに巻回され、１次コイル１２に設けられた各間隙１２ａに１個ずつ挟み込むように、複数の正側コイル１４と複数の負側コイル１６とを交互に配列した２次コイル１５と、複数の正側コイル１４は全て並列接続されるかもしくは全部または一部が直列接続され、複数の負側コイル１６は全て並列接続されるかもしくは全部または一部が直列接続され、接続された複数の正側コイル１４と複数の負側コイル１６とが互いに直列接続されるように、正側コイル１４と負側コイル１６の端子間を電気接続する導体群を有し、かつ、該導体群により、全ての正側コイル１４と負側コイル１６とを一方の面上に支持固定する接続基板６２を備え、複数の正側コイル１４の一方の端子は、接続基板６２の他方の面上で、環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第１連結極板４４に電気接続され、複数の負側コイル１６の一方の端子は、接続基板６２の他方の面側で、環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第２連結極板４６に電気接続され、正側コイル１４の他方の端子と負側コイル１６の他方の端子は、共に、接続基板６２の他方の面側で、環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第３連結極板４８に電気接続され、第１連結極板４４には、正側導体３０が連結され、第２連結極板４６には、負側導体３２が連結され、正側導体３０と負側導体３２は、接続基板６２の他方の面側において、当該他方の面から垂直に離れる方向に伸びる境界面に配置された絶縁層３１を介して重ね合わされた一対の導体板であり、正側導体３０とプラス電極２２（図６、図８参照）が接続された第１極板３４の間に挟まれ、正側導体３０に負極が接触し、第１極板３４に正極が接触する第１整流素子１８と、負側導体３２とマイナス電極２４が接続された第２極板３６の間に挟まれ、負側導体３２に負極が接触し第２極板３６に正極が接触する第２整流素子２０と、第１極板３４と第２極板３６を支持し、両者を電気接続する第３極板３８と、第３極板３８に接続されたプラス電極２２と、第３連結極板４８に接続されたマイナス電極２４と、を備える。
【００５２】
溶接トランス１０は、このような構造を有したことで、インバータ回路３０３からの高い周波数（５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度）のパルスでも、予定した溶接電流を得ることができる。
【００５３】
ところで、図６に示すような２個の整流素子１８、２０を使用した全波整流型の２次回路は、ブリッジを使用した回路に比べて整流素子数が少なく、小型化できて電力損失も少ないため、抵抗溶接装置に適することが知られている。しかしながら、この２次回路では、１次コイル１２に流れる電流の極性反転によって、２次コイル１５に誘起される電圧が極性反転したときに、一方の整流素子を通じて供給されていた負荷電流が他方の整流素子側に流れを変える転流が生じる。
【００５４】
溶接電流が大電流になると、回路各部のインダクタンスに蓄積された電流エネルギーは非常に大きくなる。この電流エネルギーが一方の整流素子から他方の整流素子の側に移る転流時間は、図９や図１０に示す２次コイル１５の各部のインダクタンスが大きいほど長くなる。図７に示す１次コイル１２の電流の立ち下がり開始から反対極性の電流の立ち上がり終了までの時間Ｍの間に２次回路の転流が完了しないと、２次電流の立ち上がりが遅れて、図７の破線に示すように、予定した溶接電流が得られなくなる。
【００５５】
抵抗溶接装置１で使用している溶接トランス１０は、正側導体３０と負側導体３２が絶縁層３１を介して密着し、また２次コイル１５の正側コイル１４と負側コイル１６の間に１次コイル１２が挟まるようにこれらのコイルを配置しているので、溶接トランス１０の２次側回路の転流時におけるインダクタンスが低減し、該２次側回路における転流時間が短くなる。したがって、溶接トランス１０を使用することで、より高い周波数のインバータ制御が可能となる。
【００５６】
また、溶接トランス１０は、１次コイル１２と２次コイル１５の配置によって、溶接トランス全体の熱分布を均一化できる。
【００５７】
また、溶接トランス１０は、１次コイル１２と２次コイル１５の正側コイル１４及び負側コイル１６をそれぞれ分割巻きして１次コイル１２と２次コイル１５の結合を図っているので、１次コイル１２と２次コイル１５における結合を強くでき、２次側の大電流による磁気飽和を防止できる。
【００５８】
また、溶接トランス１０は、１次コイル１２と２次コイル１５の正側コイル１４と負側コイル１６との関係がどの場所でも均等になるようにしていので、互いに密着した配置が可能となり、溶接トランス１０の小型化が図れる。
【００５９】
このように、本実施形態に係る給電装置７６によれば、略直方体状を成すと共に、中央部には、厚さ方向を円心とする半円形溝７６１１が形成された第１金属製ブロック体７６１と、略直方体状を成すと共に、中央部には、第１金属製ブロック体７６１の半円形溝７６１１と同形の半円形溝７６２１が形成された第２金属製ブロック体７６２と、第１金属製ブロック体７６１と第２金属製ブロック体７６２との間に圧縮状態で配設され、復元力によって第１金属製ブロック体７６１と第２金属製ブロック体７６２を引き離すように作用する金属製スプリング７６３，７６４と、第１金属製ブロック体７６１の半円形溝７６１１及び第２金属製ブロック体７６２の半円形溝７６２１と部分的に嵌合する円筒形状を成し、外周面及び内周面の双方の面に、一方の開口端から他方の開口端に至る長さの溝７６５ａを８本有する金属製ブッシュ７６５と、第１金属製ブロック体７６１及び第２金属製ブロック体７６２を引き寄せることで金属製ブッシュ７６５を挟圧する挟圧機構７６６，７６７と、を備えたので、第１金属製ブロック体７６１及び第２金属製ブロック体７６２を固定部と呼び、金属製ブッシュ７６５に嵌入される金属部材を可動部と呼んだ場合に、該金属部材に対する締め付けを強固にできることと、第１、第２金属製ブロック体７６１，７６２と金属製ブッシュ７６５との接触面積を大きくとれることから、可動部である片側電極８５の外側電極８５Ｂ及び内側電極８５Ａと、これらの電極８５Ｂ，８５Ａを移動可能に支持する固定部との間に安定して大電流を流すことができる。
【００６０】
なお、上記した抵抗溶接装置１の給電装置６６に替えて、給電装置７６（又は給電装置７７）を用いることも可能である。
【００６１】
また、本発明の給電装置は、上記した抵抗溶接装置１に限らず、可動部と、該可動部を支持する固定部を有し、これらの間に電流を流す用途に用いることができる。
【００６２】
また、本発明を特定の実施形態を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、可動部である片側電極の外側電極及び内側電極と、これらの電極を移動可能に支持する固定部の間のように、可動部と、該可動部を支持する固定部の間に安定して大電流を流すことができるといった効果を有し、片側電極を備えた抵抗溶接装置への適用が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  抵抗溶接装置
２  冷却ユニット
３  電源ユニット
４  支持ポスト
５  支持アーム
６  溶接ガン
７  給電ケーブル
８  ガンシャフト
９  テーブル
１０  溶接トランス
１１  溶接条件設定器
１２  溶接トランスの１次コイル
１４  溶接トランスの２次コイル
１５  溶接トランスの２次コイルの正側コイル
１６  溶接トランスの２次コイルの負側コイル
１８  第１整流素子
２０  第２整流素子
２２  溶接トランスのプラス電極
２４  溶接トランスのマイナス電極
６５  ハンドル
６６  給電装置
６７  加圧装置
６８  起動スイッチ
７２  ガン本体
７３  摺動導電体
７４  固定軸部
７６  第１給電装置
７７  第２給電装置
８０  直動ガイド
８２  ジャンパー線
８５  片側電極
８５Ａ  内側電極
８５Ｂ  外側電極
８５Ｃ  絶縁リング
８８  ベアリング
３０２  溶接制御回路
３０３  インバータ回路
３０３１  インバータ制御部
４００  受電設備
５００  被溶接物
７４１  第１固定軸
７４２  第２固定軸
７６１  第１金属製ブロック体
７６２  第２金属製ブロック体
７６３，７６４  金属製コイルスプリング
７６５  金属製ブッシュ
７６５ａ，７６５ｂ  金属製ブッシュの溝
７６６，７６７  挟圧機構
７６１１，７６２１  半円形溝
７６１２，７６１３，７６３１，７６３２  貫通孔
７６１２ａ，７６１３ａ，７６３１ａ，７６３２ａ  貫通孔の大径部分
７６６１，７６７１  ロッド
７６６２，７６７２  ナット
７６６３，７６７３  ワッシャー
７６６４，７６７４  シリンダ
【図１】
2018192498.tif 000003
【図２】
2018192498.tif 000004
【図３】
2018192498.tif 000005
【図４】
2018192498.tif 000006
【図５】
2018192498.tif 000007
【図６】
2018192498.tif 000008
【図７】
2018192498.tif 000009
【図８】
2018192498.tif 000010
【図９】
2018192498.tif 000011
【図１０】
2018192498.tif 000012
【図１１】
2018192498.tif 000013
【図１２】
2018192498.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月10日(2018.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視凹状の立体形を成し、凹んだ部分を半円形溝とし、導電性金属部材から成る第１ブロック体と、
前記第１ブロック体と略同一形状且つ同一部材から成り、半円形溝が形成された面側を前記第１ブロック体の半円形溝が形成された面側に向けて対向配置される第２ブロック体と、
前記第１ブロック体の前記半円形溝が形成された面側と前記第２ブロック体の前記半円形溝が形成された面側との間に圧縮状態で配置され、復元力によって前記第１ブロック体と前記第２ブロック体を引き離すように作用する弾性部材と、
前記第１ブロック体及び前記第２ブロック体それぞれの前記半円形溝と部分的に嵌合する円筒形を成し、外周面及び内周面の少なくとも一方の面に、一方の開口端から他方の開口端に至る長さの溝を少なくとも１つ有する導電性金属部材から成るブッシュと、
前記第１ブロック体及び前記第２ブロック体の少なくとも一方を他方側に引き寄せることで、前記第１ブロック体及び前記第２ブロック体によって前記ブッシュを挟圧する挟圧機構と、
を備え、
前記第１ブロック体及び前記第２ブロック体を合わせて固定部と呼び、前記ブッシュに嵌入される金属部材を可動部と呼ぶとし、前記固定部と前記可動部の間を通して電流を流すときに前記挟圧機構を作動させることで、前記固定部と前記可動部の導通を図る、
給電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片側電極を備えた抵抗溶接装置に用いて好適な給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述した片側電極は、筒状に形成された外側電極と、該外側電極の内周面側に同軸状に配置された内側電極を有するものであり、この片側電極を備えた抵抗溶接装置は、片側電極の外側電極及び内側電極の先端部分を被溶接物（例えば、少なくとも２枚の鋼板を重ね合わせてなる板組）に当てて通電することで溶接を行う。
【０００３】
片側電極を備えた抵抗溶接装置は、外側電極及び内側電極の先端を被溶接物に当てるためにそれぞれを軸方向に移動させる機構を備えている。また、該抵抗溶接装置は、外側電極及び内側電極（以下の“固定部”に対して“可動部”に相当する）の移動を可能にしつつ、これらの電極と、これらの電極を移動可能に支持する固定部の間の導通を図る必要性から、これらの電極と、これらの電極を移動可能に支持する固定部の間の通電を図る給電装置も備えている。
【０００４】
抵抗溶接装置に用いた給電装置として、例えば特許文献１に記載されたものがある。この先行文献に記載された給電装置は、先端に電極を備えた加圧軸にトランスから給電素子を介して溶接電流が供給される溶接機において、溶接機本体に並列して該溶接機本体に溶接用トランスを固定し、該溶接機本体に形成した給電ハウジングに前記トランスの２次側端子を接続し、かつ前記給電ハウジングに前記加圧軸に向けてリング状の溝を形成し、該溝に導電性の斜め巻きコイルスプリングを収納し、該斜め巻きコイルスプリングを前記給電ハウジング及び加圧軸に接触させて給電素子としたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１３１６６０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、上述した特許文献１に記載された給電装置は、給電ハウジング（“固定部”に相当）と加圧軸（“可動部”に相当）の間に斜め巻きコイルスプリングを配置し、その復元力による与圧が常時かかるようにした構造を採っているが、スプリングの形状上、給電ハウジング及び加圧軸との接触面積を広くとることができないことと、スプリングの復元力による与圧のみでは、給電ハウジングと加圧軸の間に大電流を流すことは難しいという課題がある。なお、被溶接物には、裏面に保護シートが貼られた鋼板や裏面に塗装が施された鋼板があり、このような被溶接物を溶接する場合、保護シートが焼けたり塗装が熱変色したりしないように、大電流を極短時間流すようにする必要がある。
【０００７】
なお、復元力の大きなスプリングを用いることで、給電ハウジングと加圧軸の間に流せる電流の増加を図ることは可能であるが、その反面、加圧軸のスムーズな動きを阻害してしまうことになる。
【０００８】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、可動部である片側電極の外側電極及び内側電極と、これらの電極を移動可能に支持する固定部の間のように、該可動部と、該可動部を支持する固定部の間に安定して大電流を流すことができる給電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の給電装置は、平面視凹状の立体形を成し、凹んだ部分を半円形溝とし、導電性金属部材から成る第１ブロック体と、前記第１ブロック体と略同一形状且つ同一部材から成り、半円形溝が形成された面側を前記第１ブロック体の半円形溝が形成された面側に向けて対向配置される第２ブロック体と、前記第１ブロック体の前記半円形溝が形成された面側と前記第２ブロック体の前記半円形溝が形成された面側との間に圧縮状態で配置され、復元力によって前記第１ブロック体と前記第２ブロック体を引き離すように作用する弾性部材と、前記第１ブロック体及び前記第２ブロック体それぞれの前記半円形溝と部分的に嵌合する円筒形を成し、外周面及び内周面の少なくとも一方の面に、一方の開口端から他方の開口端に至る長さの溝を少なくとも１つ有する導電性金属部材から成るブッシュと、前記第１ブロック体及び前記第２ブロック体の少なくとも一方を他方側に引き寄せることで、前記第１ブロック体及び前記第２ブロック体によって前記ブッシュを挟圧する挟圧機構と、を備え、前記第１ブロック体及び前記第２ブロック体を合わせて固定部と呼び、前記ブッシュに嵌入される金属部材を可動部と呼ぶとし、前記固定部と前記可動部の間を通して電流を流すときに前記挟圧機構を作動させることで、前記固定部と前記可動部の導通を図る。
【００１０】
上記構成によれば、円筒形状を成すブッシュの内周面及び外周面の少なくとも一方に、一方の開口端から他方の開口端に至る長さの溝を少なくとも１つ形成したことで、外力による変形が容易になり、この溝を有するブッシュを第１，第２ブロック体で挟圧することで、ブッシュに嵌入される金属部材（可動部）を強固に締め付けることができる。
【００１１】
また、ブッシュを円筒形状とすると共に、第１，第２ブロック体それぞれに、ブッシュが部分的に嵌合する半円形溝を形成したことで、ブッシュと第１，第２ブロック体の接触面積を大きくとることができる。
【００１２】
このように、第１、第２ブロック体によるブッシュを介した金属部材（可動部）への締め付けを強固にできることと、第１、第２ブロックとブッシュの接触面積を大きくとることができるので、可動部である片側電極の外側電極及び内側電極と、これらの電極を移動可能に支持する固定部の間のように、可動部と固定部の間に安定して大電流を流すことが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、可動部である片側電極の外側電極及び内側電極と、これらの電極を移動可能に支持する固定部の間のように、可動部と、該可動部を支持する固定部の間に安定して大電流を流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る給電装置を備えた抵抗溶接装置の外観構成を示す側面図
【図２】図１の抵抗溶接装置の溶接ガンの外観構成を示す側面図
【図３】図１の抵抗溶接装置に備えられた第１給電装置の外観構成を示す平面図
【図４】図３の第１給電装置の金属製ブッシュを示し、（ａ）は軸方向から見た外観図、（ｂ）は軸方向に対し直角方向から見た外観図
【図５】図１の抵抗溶接装置に備えられた第１、第２給電装置及び第１，第２固定軸それぞれの縦断面並びに溶接時の電流経路を示す図
【図６】図１の抵抗溶接装置の概略構成を示す図
【図７】図１の抵抗溶接装置の溶接トランスの１次側に供給される電流を制御するための制御パルス、１次電流及び整流後の溶接電流を示す図
【図８】図１の抵抗溶接装置の溶接トランスと溶接ガンの結線を示す図
【図９】図１の抵抗溶接装置の溶接トランスの第１整流素子に順方向電流が流れたときの回路動作を示す図
【図１０】図１の抵抗溶接装置の溶接トランスの第２整流素子に順方向電流が流れたときの回路動作を示す図
【図１１】図１の抵抗溶接装置の溶接トランスの外観を示す斜視図
【図１２】図１の抵抗溶接装置の溶接トランスの組み立て状態を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る給電装置を備えた抵抗溶接装置１の外観構成を示す側面図である。同図において、本実施形態に係る給電装置を備えた抵抗溶接装置１は、冷却ユニット２と、電源ユニット３と、支持ポスト４と、支持アーム５と、溶接ガン６と、給電ケーブル７と、ガンシャフト８と、テーブル９と、溶接トランス１０と、溶接条件設定器１１と、ハンドル６５と、給電装置６６と、加圧装置６７と、を備える。
【００１７】
冷却ユニット２は、主に溶接ガン６で発生する熱を冷却するための冷却水を供給する。冷却ユニット２は、電源が投入されている間は常時動作し、溶接ガン６との間で冷却水を循環させる。なお、冷却ユニット２と溶接ガン６の間における冷却水の搬送には、樹脂製のチューブ（図示略）が用いられる。電源ユニット３は、受電設備４００（図６参照）から供給される三相の交流電力を直流に変換し、更に変換後の直流を高周波交流に変換して出力する。支持ポスト４は、冷却ユニット２の近傍にて垂直方向に立設され、支持アーム５を水平方向に回動自在に支持する。
【００１８】
支持アーム５は、第１アーム５Ａと、第２アーム５Ｂと、第１アーム５Ａと第２アーム５Ｂを回動自在に繋ぐ回動軸５Ｃとを有し、第１アーム５Ａの基端部が支持ポスト４の上端部に水平方向に回動自在に支持される。ガンシャフト８は、長尺棒状を成し、支持アーム５の先端部において、該支持アーム５に対して直角方向に上下動自在に配設される。ガンシャフト８の下端部には溶接ガン６及びハンドル６５が配設され、上端部には給電装置６６が配設され、支持アーム５の直上部には加圧装置６７が配設される。なお、これら各種部品が設けられたガンシャフト８は、第２アーム５Ｂの先端部分に設けられる昇降機構（図示略）によって一定の張力で引き上げられた状態で保持される。この昇降機構の作用により、溶接ガン６を上下方向の任意の位置に停止させることができる。
【００１９】
給電装置６６は、２枚の導電性金属板（図示略）を内蔵し、圧縮空気の供給を受けることで接触状態になる開閉器である。加圧装置６７は、圧縮空気の供給を受けることでガンシャフト８を把持し、さらにガンシャフト８を下方へ押圧する。ハンドル６５は、リング形状を成し、人手による溶接ガン６の回転を補助する。ハンドル６５には押しボタン式の起動スイッチ６８が配設されており、この起動スイッチ６８を押下することで電源ユニット３に溶接指令が出力される。電源ユニット３は、起動スイッチ６８による溶接指令を受けることで溶接ガン６に対する加圧と電流供給を行う。即ち、電源ユニット３は、溶接指令を受けることで、加圧装置６７を作動させて溶接ガン６を被溶接物５００に向かう方向に加圧するとともに、給電装置６６を作動させて溶接ガン６への給電を行う。
【００２０】
給電ケーブル７は、２本のケーブル７Ａ，７Ｂで構成され、溶接トランス１０とガンシャフト８の間を接続する。溶接トランス１０は、本願発明者等が先に特開２０１２−２１０６５４号、特開２０１３−１７９２０５号で提案した抵抗溶接用の溶接トランスと同等のものであり、高速で精密な大電流の溶接制御に追随できるものである。なお、溶接トランス１０については後に詳細に説明する。
【００２１】
図２は、溶接ガン６の外観構成を示す側面図である。同図において、溶接ガン６は、ガン本体７２と、摺動導電体７３と、ガン本体７２及び摺動導電体７３を水平方向に回転自在に支持する固定軸部７４と、固定軸部７４とガン本体７２の間に配設される第１給電装置（給電装置）７６と、固定軸部７４と摺動導電体７３の間に配設される第２給電装置（給電装置）７７と、を備える。ガン本体７２は、先端部分７２Ａと基端部分７２Ｂの双方が同一方向に直角に曲がったコ字状を成す。ガン本体７２の先端部分７２Ａには片側電極８５の内側電極８５Ａが配設される。摺動導電体７３は、ガン本体７２の両端部分７２Ａ，７２Ｂが直角に曲がった側の面と反対側の面の長手方向（図では上下方向）に沿って摺動可能であって、先端部分７３Ａがガン本体７２の先端部分７２Ａと同一方向に直角に曲がり、先端がガン本体７２の先端に達する長さを有する略Ｌ字状を成している。摺動導電体７３の先端部分７３Ａには片側電極８５の外側電極８５Ｂが配設される。外側電極８５Ｂは筒状に形成され、その内周面側に内側電極８５Ａが同軸状に配置される。
【００２２】
ガン本体７２と摺動導電体７３の間には、これらを連結するとともにガン本体７２に対して摺動導電体７３を案内する直動ガイド８０が配設されている。直動ガイド８０は、レール８０Ａと、レール８０Ａ上を滑動可能な２つの接続片８０Ｂとを備え、レール８０Ａは摺動導電体７３側に配設され、接続片８０Ｂはガン本体７２側に配設される。接続片８０Ｂのレール８０Ａと接触する部分には絶縁材が配設されており、レール８０Ａと接続片８０Ｂが非導通状態となっている。
【００２３】
固定軸部７４は、円柱状の第１固定軸７４１と、一端に環状鍔部７４２ａを有し、第１固定軸７４１の挿通が可能な円筒状の第２固定軸７４２と、中央に第２固定軸７４２を嵌挿可能な孔が形成された円板状の第１ベアリング支持板７４３と、を備える。第１固定軸７４１は、第２固定軸７４２の環状鍔部７４２ａの上端から第１給電装置７６の底面に至る長さを有し、第２固定軸７４２は、環状鍔部７４２ａの上端から第２給電装置７７の底面に至る長さを有する。第１固定軸７４１と第２固定軸７４２の間には絶縁材９５（図５参照）が配設されており、第１固定軸７４１と第２固定軸７４２が非導通状態となっている。固定軸部７４は、ガンシャフト８の先端部分に接続される。第１固定軸７４１と第２固定軸７４２は、給電ケーブル７を介して溶接トランス１０の２次側に接続される。この場合、図６に示すように、第１固定軸７４１が溶接トランス１０の２次側のマイナス電極２４に接続され、第２固定軸７４２が溶接トランス１０の２次側のプラス電極２２に接続される。
【００２４】
第１給電装置７６は、第１固定軸７４１とガン本体７２の間の通電を図るものであり、第２給電装置７７は、第２固定軸７４２と摺動導電体７３の間の通電を図るものである。第１給電装置７６と第２給電装置７７の間には絶縁材（図示略）が配設されており、第１給電装置７６と第２給電装置７７が非導通状態となっている。第１給電装置７６とガン本体７２の間には、圧縮空気の供給を受けることでガン本体７２を下方へ付勢するシリンダ８６が配設されている。シリンダ８６は、ガン本体７２が支持する内側電極８５Ａが被溶接物５００（図６参照）に当てられて加圧されたときに、その加圧によってガン本体７２が押し戻されないように（即ち、ガン本体７２が後退しないように）、ガン本体７２に対して下方に向かう力を与えるものである。シリンダ８６に内蔵されたピストン（図示略）は、シリンダ８６に供給される圧縮空気の量に応じて可動する。このピストンはガン本体７２と間接的に接続される。第１給電装置７６とシリンダ８６は非導通状態となるため、第１給電装置７６とガン本体７２が金属製のジャンパー線８２によって接続される。
【００２５】
第２給電装置７７の上面側には、第２給電装置７７及び摺動導電体７３と非導通状態となった第２ベアリング支持板８７が配設されている。第２ベアリング支持板８７と固定軸部７４の第１ベアリング支持板７４３の間には複数個（図では２個だけ見えているが、２個以上存在している）のベアリング８８が配設されており、これらのベアリング８８によって、可動部（即ち、ガン本体７２、摺動導電体７３、第１給電装置７６、第２給電装置７７、直動ガイド８０、片側電極８５及び第２ベアリング支持板８７が一体化したもの）の水平方向への回転が可能となっている。第１固定軸７４１とガン本体７２の通電は、第１給電装置７６とガン本体７２を接続するジャンパー線８２を介して行われる。
【００２６】
第１給電装置７６と第２給電装置７７は、大きさに違いがあるものの、基本的には同じ構造であるので、第１給電装置７６を例に挙げて、その構造について説明する。図３は、第１給電装置７６の外観構成を示す平面図である。同図において、第１給電装置７６は、第１金属製ブロック体（第１ブロック体）７６１と、第２金属製ブロック体（第２ブロック体）７６２と、金属製コイルスプリング（コイルスプリング、弾性部材）７６３，７６４と、金属製ブッシュ（ブッシュ）７６５と、挟圧機構７６６，７６７と、を備える。本実施形態では、これらの部品のうち、少なくとも第１，第２金属製ブロック体７６１，７６２及び金属製ブッシュ７６５には、銅等の導電性に優れた金属材を用いている。また、本実施形態では、金属製コイルスプリング７６３，７６４を用いたが、ゴム等の非金属製の弾性部材を用いることも可能である。
【００２７】
第１金属製ブロック体７６１は、平面視凹状の立体形を成し、凹んだ部分を半円形溝７６１１とし、導電性金属部材から成る。第１金属製ブロック体７６１の半円形溝７６１１の両側には、貫通孔７６１２，７６１３が形成されている。これらの貫通孔７６１２，７６１３は、半円形溝７６１１の円心から一定距離を隔てた位置において、第１金属製ブロック体７６１の短手方向（半円形溝７６１１の円心方向に対して直角方向）に形成される。また、これらの貫通孔７６１２，７６１３は、共に半円形溝７６１１の開口端側の径が大きくなった異径構造を有している。貫通孔７６１２の径の大きい部分（“大径部分”と呼ぶ）７６１２ａには、金属製コイルスプリング７６３の一端部分が挿入され、貫通孔７６１３の径の大きい部分（“大径部分”と呼ぶ）７６１３ａには、金属製コイルスプリング７６４の一端部分が挿入される。
【００２８】
一方、第２金属製ブロック体７６２は、第１金属製ブロック体７６１と略同一形状且つ同一部材から成り、半円形溝７６２１が形成された面側を第１金属製ブロック体の半円形溝７６１１が形成された面側に向けて対向配置される。第２金属製ブロック体７６２の半円形溝７６２１の両側には貫通孔７６３１，７６３２が形成されている。これらの貫通孔７６３１，７６３２は、半円形溝７６２１の円心から一定距離を隔てた位置において、第２金属製ブロック体７６２の短手方向（半円形溝７６２１の円心方向に対して直角方向）に形成される。また、これらの貫通孔７６３１，７６３２は、共に半円形溝７６２１の開口端側の径が大きくなった異径構造を有している。貫通孔７６３１の径の大きい部分（“大径部分”と呼ぶ）７６３１ａには金属製コイルスプリング７６３の他端部分が挿入され、貫通孔７６３２の径の大きい部分（“大径部分”と呼ぶ）７６３２ａには金属製コイルスプリング７６４の他端部分が挿入される。
【００２９】
上述したように、金属製コイルスプリング７６３は、第１金属製ブロック体７６１の貫通孔７６１２の大径部分７６１２ａと第２金属製ブロック体７６２の貫通孔７６３１の大径部分７６３１ａの間に挿入され、金属製コイルスプリング７６４は、第１金属製ブロック体７６１の貫通孔７６１３の大径部分７６１３ａと第２金属製ブロック体７６２の貫通孔７６３２の大径部分７６３２ａの間に挿入される。この場合、金属製コイルスプリング７６３，７６４は、第１金属製ブロック体７６１と第２金属製ブロック体７６２の間に圧縮状態で配設されるので、その復元力によって第１金属製ブロック体７６１と第２金属製ブロック体７６２を常時引き離すよう作用する。
【００３０】
第１，第２金属製ブロック体７６１，７６２は、半円形溝７６１１，７６２１が形成された面側が互いに向かい合うように対向配置された状態で、挟圧機構７６６，７６７にて接続される。挟圧機構７６６は、先端部にネジが切られ、金属製コイルスプリング７６３内を挿通できる外径を有する円柱棒状のロッド７６６１と、ロッド７６６１の先端部に切られたネジに螺合するナット７６６２と、ナット７６６２と第１金属製ブロック体７６１の貫通孔７６１２の開口端の間に挿入されるワッシャー７６６３と、ピストン内蔵のシリンダ７６６４とを備える。シリンダ７６６４は、圧縮空気の供給を受けることで内蔵するピストン（図示略）が可動するものである。シリンダ７６６４内のピストンにはロッド７６６１の他端が接続されるので、シリンダ７６６４に圧縮空気が供給されてピストンが可動することで、ロッド７６６１がシリンダ７６６４側へ引き寄せられる。ロッド７６６１がシリンダ７６６４側へ引き寄せられると、ロッド７６６１に繋がっている第１金属製ブロック体７６１の長手方向の一端部分（即ち、図面に向かって右端部分）が第２金属製ブロック体７６２側へ引き寄せられる。
【００３１】
挟圧機構７６７も挟圧機構７６６と同様の構造を採り、先端部にネジが切られ、金属製コイルスプリング７６４内を挿通できる外径を有する円柱棒状のロッド７６７１と、ロッド７６７１の先端部に切られたネジに螺合するナット７６７２と、ナット７６７２と第１金属製ブロック体７６１の貫通孔７６１３の開口端の間に挿入されるワッシャー７６７３と、ピストン内蔵のシリンダ７６７４と、を備える。シリンダ７６７４は、圧縮空気の供給を受けることで内蔵するピストン（図示略）が可動するものである。上述したシリンダ７６６４と同様に、内蔵されたピストンにはロッド７６７１の他端が接続されるので、シリンダ７６７４に圧縮空気が供給されてピストンが可動することで、ロッド７６７１がシリンダ７６７４側へ引き寄せられる。ロッド７６７１がシリンダ７６７４側へ引き寄せられると、ロッド７６７１に繋がっている第１金属製ブロック体７６１の長手方向の他端部分（即ち、図面に向かって左端部分）が第２金属製ブロック体７６２側へ引き寄せられる。
【００３２】
挟圧機構７６６，７６７のシリンダ７６６４，７６７４には、同時に圧縮空気が供給されるようになっているので、挟圧機構７６６のシリンダ７６６４による第１金属製ブロック体７６１の引き寄せと、挟圧機構７６７のシリンダ７６７４による第１金属製ブロック体７６１の引き寄せが同時に行われる。即ち、第１金属製ブロック体７６１と第２金属製ブロック体７６２が平行を保った状態で、第１金属製ブロック体７６１が第２金属製ブロック体７６２側へ引き寄せられる。なお、本実施形態では、第１金属製ブロック体７６１を第２金属製ブロック体７６２側へ引き寄せるようにしたが、第１金属製ブロック体７６１及び第２金属製ブロック体７６２を、互いに相手側に引き寄せるようにしても構わない。
【００３３】
図４は、第１給電装置７６の金属製ブッシュ７６５を示し、（ａ）は軸方向から見た外観図、（ｂ）は軸方向に対し直角方向から見た外観図である。同図に示すように、金属製ブッシュ７６５は円筒形状を成し、外周面と内周面には、一方の開口端から他方の開口端に至る長さの溝７６５ａ，７６５ｂが周方向に沿って８本形成されている。金属製ブッシュ７６５の外周面に形成された溝７６５ａは略Ｗ字状の断面形状を成し、内周面に形成された溝７６５ｂは略Ｖ字状の断面形状を成している。金属製ブッシュ７６５は、第１，第２金属製ブロック体７６１，７６２によって挟圧されたときに収縮するように、その外径が第１金属製ブロック体７６１の半円形溝７６１１と第２金属製ブロック体７６２の半円形溝７６２１を合わせたときに得られる円の直径よりも大きくなるように形成される。即ち、金属製ブッシュ７６５が第１金属製ブロック体７６１の半円形溝７６１１及び第２金属製ブロック体７６２の半円形溝７６２１のそれぞれに対して部分的に嵌合するように形成される。
【００３４】
ここで、第１金属製ブロック体７６１及び第２金属製ブロック体７６２を固定部と呼び、金属製ブッシュ７６５に嵌入される第１固定軸７４１（“金属部材”に相当、図２参照）を可動部と呼ぶとして、該固定部と該可動部を通して電流を流す場合、挟圧機構７６６，７６７を同時に作動させて金属製ブッシュ７６５を挟圧する。挟圧機構７６６，７６７が同時に作動することで、金属製ブッシュ７６５が外周面の全周に亘って均等に加圧される。これにより、金属製ブッシュ７６５の内周面が全周に亘って第１固定軸７４１の表面に密着し、固定部と可動部が導通状態になる。この場合、第１金属製ブロック体７６１の半円形溝７６１１と第２金属製ブロック体７６２の半円形溝７６２１を合わせたときに得られる円の径が、金属製ブッシュ７６５の外径より小さくなるように、半円形溝７６１１，７６２１及び金属製ブッシュ７６５の形状が決められているので、金属製ブッシュ７６を容易に収縮させることができ、金属製ブッシュ７６の内周面を第１固定軸７４１の表面に隙間無く強固に密着させることができる。この場合、特に、金属製ブッシュ７６５の溝７６５ａの断面形状を外周面側で略Ｗ字状、内周面側が略Ｖ字状としているので、金属製ブッシュ７６５を容易に収縮させることができ、第１，第２金属製ブロック体７６１，７６２による挟圧力の低減が図れる。即ち、小さな挟圧力で金属製ブッシュ７６５を第１固定軸７４１に密着させることができる。このような構造を採る第１給電装置７６の採用により、固定部とした第１金属製ブロック体７６１及び第２金属製ブロック体７６２と、可動部とした第１固定軸７４１の間に安定して大電流を流すことが可能となる。
【００３５】
なお、金属製ブッシュ７６５は、外周面と内周面のそれぞれに８本の溝７６５ａ，７６５ｂを形成したものであったが、溝を形成する面は外周面又は内周面のいずれか一方であってもよい。また、溝の本数は１であっても構わないが、溝の本数を多くするに従い、固定部である第１金属製ブロック体７６１及び第２金属製ブロック体７６２と、可動部である第１固定軸７４１との密着性が良くなることから、多い方が効果的であると言える。因みに実際の抵抗溶接装置では１６本形成している。
【００３６】
また、第１金属製ブロック体７６１の半円形溝７６１１及び第２金属製ブロック体７６２の半円形溝７６２１それぞれの表面と金属製ブッシュ７６５の外周面の間及び金属製ブッシュ７６５の内周面に、導電性充填剤（カーボン、金属粉、金属酸化物等）が添加されたグリースを塗布するようにしてもよい。このグリースを塗布することで、接触面の凹凸が埋まり、平坦化して安定した接触面を維持でき、通電の更なる安定化が図れるとともに、接触面の摺動による摩耗を防ぐことができる。
【００３７】
図５は、抵抗溶接装置１の第１，第２給電装置７６，７７及び第１，第２固定軸７４１，７４２それぞれの縦断面並びに溶接時の電流経路を示す図である。なお、同図において、第２給電装置７７を構成する第１金属製ブロック体には符号７７１を付けており、第２金属製ブロック体には符号７７２を付与し、金属製ブッシュには符号７７５を付けている。
【００３８】
第２固定軸７４２に流入した溶接電流Ｉｅは、第２給電装置７７の金属製ブッシュ７７５、第２給電装置７７の第１，第２金属製ブロック体７７１，７７２を通り、摺動導電体７３（図５では図示していない）に流入する。摺動導電体７３に流入した溶接電流Ｉｅは、片側電極８５の外側電極８５Ｂ、被溶接物５００（図６参照）、片側電極８５の内側電極８５Ａ、ガン本体７２、ジャンパー線８２を順次通り、第１給電装置７６の第１，第２金属製ブロック体７６１，７６２に流入する。その後、金属製ブッシュ７６５を通って第１固定軸７４１に流入する。このように、溶接ガン６における電流経路は、第２固定軸７４２→第２給電装置７７→摺動導電体７３→片側電極８５の外側電極８５Ｂ→被溶接物５００（図６参照）→片側電極８５の内側電極８５Ａ→ガン本体７２→ジャンパー線８２→第１給電装置７６→第１固定軸７４１となる。
【００３９】
図１に戻り、テーブル９は、略正方形の平坦な板状を成し、被溶接物５００を載置する。被溶接物５００は、例えば少なくとも２枚の鋼板を重ね合わせてなる板組である。なお、被溶接物５００には、裏面（例えば、重ねた２枚の鋼板のうち、片側電極から遠い方の裏面）に保護シートが貼られたものや、塗装が施されたものがある。溶接条件設定器１１は、被溶接物５００の材質や板厚等の溶接条件の設定を行う。片側電極８５は、溶接ガン６の先端部分に装着される。図２に示すように、片側電極８５は、ガン本体７２と導通し、先端に絶縁リング８５Ｃが配設された円柱状の内側電極８５Ａと、摺動導電体７３と一体化し、軸方向に内側電極８５Ａを内挿可能な両端が開口した筒状の外側電極８５Ｂとで構成される。
【００４０】
次に、電源ユニット３について説明する。
図６は、抵抗溶接装置１の概略構成を示す図である。同図において、電源ユニット３は、整流器３００と、平滑用コンデンサ３０１と、溶接制御回路３０２と、インバータ回路３０３とを備える。整流器３００は、単相全波整流式を採用したものであり、受電設備４００からの三相の交流を整流して直流に変換する。溶接制御回路３０２は、溶接条件設定器１１で設定された溶接条件に見合った溶接電流Ｉｅの大きさと通電時間を制御する。溶接制御回路３０２には例えばマイコンが用いられる。該マイコンは溶接制御用のプログラムを保持し、そのプログラムに従って動作する。溶接制御回路３０２は、溶接ガン６に備えられた起動スイッチ６８からの溶接指令Ｓｗを検知することで、溶接条件設定器１１にて設定された被溶接物５００の材質と厚さに応じたタイミング信号Ｓｉを生成し、インバータ回路３０３に出力する。溶接制御回路３０２は、例えば溶接電流Ｉｅが通電開始時から１５ミリ秒以内で最大値となり、かつ５０ミリ秒以下の通電時間で溶接を完了するように、タイミング信号Ｓｉを生成する。
【００４１】
インバータ回路３０３は、インバータ制御部３０３１と、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を使用した４つのスイッチＳ１〜Ｓ４と、例えばＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を使用した電流センサ３０３２と、を備える。インバータ制御部３０３１は、溶接制御回路３０２で生成されたタイミング信号Ｓｉと電流センサ３０３２で検出された１次電流Ｉｆとに基づいてスイッチＳ１〜Ｓ４のそれぞれをオン・オフ制御し、高周波交流を発生する。インバータ制御部３０３１が発生する高周波交流の大きさは、スイッチＳ１〜Ｓ４それぞれのオン・オフのデューティによって変化する。スイッチＳ１〜Ｓ４それぞれのオン・オフのデューティを変化させることで、後述する図７の（ａ）に示すようにスイッチング波形のＷの幅が変化する。
【００４２】
図７は、溶接トランス１０の１次側に供給される電流を制御するための制御パルス、１次電流Ｉｆ及び整流後の溶接電流Ｉｅを示す図である。同図において、インバータ回路３０３により制御された幅Ｗのパルス（スイッチングパルス）が、一定時間Ｈ内に一定回数、ここでは正方向のパルスと負方向のパルスとで合計１０回、溶接トランス１０の１次コイル１２に供給される。これにより、溶接トランス１０の１次コイル１２には、図７の（ｂ）に示すような１次電流Ｉｆが流れる。溶接トランス１０の１次コイル１２に１次電流Ｉｆが流れることで、溶接トランス１０の２次側に発生した２次電流が整流素子１８，２０で全波整流されて、図７の（ｃ）に示すような溶接電流Ｉｅとなって溶接ガン６に流れる。
【００４３】
図７の（ａ）に示すパルスの幅Ｗを増減することで溶接電流Ｉｅの大きさを調整することができる。また、パルスの供給回数を増減すれば溶接時間を調整することができる。即ち、パルスの繰り返し周波数を高くすると溶接時間をより細かく微調整できる。また、溶接トランス１０の１次コイル１２に供給する電力を増やせば、２次コイル１４からより大きな溶接電流Ｉｅを取り出すことができる。
【００４４】
溶接トランス１０の１次コイル１２は、電源ユニット３のインバータ回路３０３の出力側に接続される。図８は、溶接トランス１０と溶接ガン６の結線を示す図である。同図において、溶接トランス１０の１次コイル１２は、電源ユニット３のインバータ回路３０３の出力端に接続される。インバータ回路３０３から高周波交流が出力されることで、溶接トランス１０の１次コイル１２に１次電流が流れる。溶接トランス１０の２次コイル１５は、それ自体に極性を考慮する必要はないが、便宜上、溶接トランス１０の２次コイル１５を、正側コイル１４と負側コイル１６とを直列接続したものと呼ぶことにする。正側コイル１４の一端には第１整流素子１８のアノード（正極）が接続され、負側コイル１６の一端には第２整流素子２０のアノード（正極）が接続される。第１整流素子１８のカソード（負極）と第２整流素子２０のカソード（負極）がプラス電極２２に共通接続され、正側コイル１４の他端と負側コイル１６の他端とがマイナス電極２４に共通接続される。
【００４５】
プラス電極２２とマイナス電極２４には、給電ケーブル７を介して溶接ガン６が接続される。即ち、溶接トランス１０の２次側のプラス電極２２に溶接ガン６の第２固定軸７４２が接続され、溶接トランス１０の２次側のマイナス電極２４に溶接ガン６の第１固定軸７４１が接続される。また、第２固定軸７４２は、第２給電装置７７を介して摺動導電体７３に接続され、第１固定軸７４１は、第１給電装置７６を介してガン本体７２に接続される。さらに、摺動導体７３の先端部分には片側電極８５の外側電極８５Ｂが接続され、ガン本体７２の先端部分には片側電極８５の内側電極８５Ａが接続されるので、溶接トランス１０の２次側のプラス電極２２は片側電極８５の外側電極８５Ｂに接続され、溶接トランス１０の２次側のマイナス電極２４は片側電極８５の外側電極８５Ａに接続されることになる。このような接続関係により、片側電極８５に供給される溶接電流は、外側電極８５Ｂから内側電極８５Ａに向かう方向に流れる。
【００４６】
なお、本実施形態では、溶接トランス１０のプラス電極２２を片側電極８５の外側電極８５Ｂに接続し、溶接トランス１０のマイナス電極２４を片側電極８５の内側電極８５Ａに接続するようにして、外側電極８５Ｂから内側電極８５Ａに向かう方向に溶接電流が流れるようにしたが、逆になるようにしても構わない。即ち、溶接トランス１０のプラス電極２２を片側電極８５の内側電極８５Ａに接続し、溶接トランス１０のマイナス電極２４を片側電極８５の外側電極８５Ｂに接続するようにしてもよい。
【００４７】
図９は、第１整流素子１８に順方向電流が流れたときの回路動作を示す図である。また、図１０は、第２整流素子２０に順方向電流が流れたときの回路動作を示す図である。図９及び図１０では、図８に示す回路に、回路動作上問題になる等価的なインダクタンス成分を書き加えている。即ち、正側コイル１４と第１整流素子１８を接続する正側導体３０のインダクタンスと、負側コイル１６と第２整流素子２０を接続する負側導体３２のインダクタンスと、給電ケーブル７等を含む溶接ガン６における導体のインダクタンスとが、抵抗溶接装置の性能に影響を及ぼすと考えられる。
【００４８】
溶接トランス１０や給電ケーブル７等を含む溶接ガン６で発生する大量の熱を抑制することができれば、抵抗溶接装置の省エネルギー化が図れ、大きな節電効果が期待できる。これは、従来よりも大きな電流を短時間だけ溶接ガン６に供給するように制御できれば実現可能である。一方、溶接される材料や構造等に最適な溶接電流を供給するためには、溶接電流の供給時間を極めて高精度に制御する必要がある。これは、溶接電流を供給する溶接トランス１０の１次側にインバータ回路３０３を接続して、ＰＷＭ制御により溶接電流の大きさと供給時間とを制御することで実現可能である。
【００４９】
ここで、従来の抵抗溶接装置は、例えば１万アンペアで２００ｍ秒〜７００ｍ秒の溶接電流を供給するようにしているが、溶接電流をその２倍の２万アンペアにしてみると、溶接ガン６以外の場所で熱エネルギーになって消費される電力損失が極めて大きくなり、実用上問題となる。そこで、溶接電流を２倍にしても溶接時間を１０分の１に短縮すれば、消費電力を５分の１にすることができ、実用上問題とはならない。
【００５０】
一方、溶接電流を供給するためのインバータ回路の制御パルスは、従来、繰り返し周波数が１ｋＨｚ程度のものを使用していたが、大電流を短時間供給するには、もっと分解能の高い制御パルスが必要になる。抵抗溶接装置１のインバータ回路３０３では、繰り返し周波数が５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度のパルスを出力するようにしている。従来の数倍から数十倍の高い繰り返し周波数のパルスを従来の溶接トランスに供給した場合、予定した溶接電流が得られないが、抵抗溶接装置１で使用する溶接トランス１０は、従来の数倍から数十倍の高い繰り返し周波数のパルスでも予定した溶接電流を得ることができる構造を有している。以下、抵抗溶接装置１で使用する溶接トランス１０の構造を説明する。
【００５１】
図１１は、抵抗溶接装置１の溶接トランス１０の外観を示す斜視図である。また、図１２は、溶接トランス１０の組み立て状態を示す斜視図である。図１１及び図１２において、溶接トランス１０は、平行部２５ａと両端のＵ字状の湾曲部２５ｂにより構成される環状磁心２５と、環状磁心２５の平行部２５ａに、複数の部分に分けて間隙１２ａを空けて分割巻きされる１次コイル１２と、１次コイル１２と共に環状磁心２５の平行部２５ａに巻回され、１次コイル１２に設けられた各間隙１２ａに１個ずつ挟み込むように、複数の正側コイル１４と複数の負側コイル１６とを交互に配列した２次コイル１５と、複数の正側コイル１４は全て並列接続されるかもしくは全部または一部が直列接続され、複数の負側コイル１６は全て並列接続されるかもしくは全部または一部が直列接続され、接続された複数の正側コイル１４と複数の負側コイル１６とが互いに直列接続されるように、正側コイル１４と負側コイル１６の端子間を電気接続する導体群を有し、かつ、該導体群により、全ての正側コイル１４と負側コイル１６とを一方の面上に支持固定する接続基板６２を備え、複数の正側コイル１４の一方の端子は、接続基板６２の他方の面上で、環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第１連結極板４４に電気接続され、複数の負側コイル１６の一方の端子は、接続基板６２の他方の面側で、環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第２連結極板４６に電気接続され、正側コイル１４の他方の端子と負側コイル１６の他方の端子は、共に、接続基板６２の他方の面側で、環状磁心２５の平行部２５ａに平行な方向に伸びた第３連結極板４８に電気接続され、第１連結極板４４には、正側導体３０が連結され、第２連結極板４６には、負側導体３２が連結され、正側導体３０と負側導体３２は、接続基板６２の他方の面側において、当該他方の面から垂直に離れる方向に伸びる境界面に配置された絶縁層３１を介して重ね合わされた一対の導体板であり、正側導体３０とプラス電極２２（図６、図８参照）が接続された第１極板３４の間に挟まれ、正側導体３０に負極が接触し、第１極板３４に正極が接触する第１整流素子１８と、負側導体３２とマイナス電極２４が接続された第２極板３６の間に挟まれ、負側導体３２に負極が接触し第２極板３６に正極が接触する第２整流素子２０と、第１極板３４と第２極板３６を支持し、両者を電気接続する第３極板３８と、第３極板３８に接続されたプラス電極２２と、第３連結極板４８に接続されたマイナス電極２４と、を備える。
【００５２】
溶接トランス１０は、このような構造を有したことで、インバータ回路３０３からの高い周波数（５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度）のパルスでも、予定した溶接電流を得ることができる。
【００５３】
ところで、図６に示すような２個の整流素子１８、２０を使用した全波整流型の２次回路は、ブリッジを使用した回路に比べて整流素子数が少なく、小型化できて電力損失も少ないため、抵抗溶接装置に適することが知られている。しかしながら、この２次回路では、１次コイル１２に流れる電流の極性反転によって、２次コイル１５に誘起される電圧が極性反転したときに、一方の整流素子を通じて供給されていた負荷電流が他方の整流素子側に流れを変える転流が生じる。
【００５４】
溶接電流が大電流になると、回路各部のインダクタンスに蓄積された電流エネルギーは非常に大きくなる。この電流エネルギーが一方の整流素子から他方の整流素子の側に移る転流時間は、図９や図１０に示す２次コイル１５の各部のインダクタンスが大きいほど長くなる。図７に示す１次コイル１２の電流の立ち下がり開始から反対極性の電流の立ち上がり終了までの時間Ｍの間に２次回路の転流が完了しないと、２次電流の立ち上がりが遅れて、図７の破線に示すように、予定した溶接電流が得られなくなる。
【００５５】
抵抗溶接装置１で使用している溶接トランス１０は、正側導体３０と負側導体３２が絶縁層３１を介して密着し、また２次コイル１５の正側コイル１４と負側コイル１６の間に１次コイル１２が挟まるようにこれらのコイルを配置しているので、溶接トランス１０の２次側回路の転流時におけるインダクタンスが低減し、該２次側回路における転流時間が短くなる。したがって、溶接トランス１０を使用することで、より高い周波数のインバータ制御が可能となる。
【００５６】
また、溶接トランス１０は、１次コイル１２と２次コイル１５の配置によって、溶接トランス全体の熱分布を均一化できる。
【００５７】
また、溶接トランス１０は、１次コイル１２と２次コイル１５の正側コイル１４及び負側コイル１６をそれぞれ分割巻きして１次コイル１２と２次コイル１５の結合を図っているので、１次コイル１２と２次コイル１５における結合を強くでき、２次側の大電流による磁気飽和を防止できる。
【００５８】
また、溶接トランス１０は、１次コイル１２と２次コイル１５の正側コイル１４と負側コイル１６との関係がどの場所でも均等になるようにしていので、互いに密着した配置が可能となり、溶接トランス１０の小型化が図れる。
【００５９】
このように、本実施形態に係る給電装置７６によれば、平面視凹状の立体形を成し、凹んだ部分を半円形溝７６１１とし、導電性金属部材から成る第１金属製ブロック体７６１と、第１金属製ブロック体７６１と略同一形状且つ同一部材から成り、半円形溝７６２１が形成された面側を第１金属製ブロック体７６１の半円形溝７６１１が形成された面側に向けて対向配置される第２金属製ブロック体７６２と、第１金属製ブロック体７６１と第２金属製ブロック体７６２との間に圧縮状態で配設され、復元力によって第１金属製ブロック体７６１と第２金属製ブロック体７６２を引き離すように作用する金属製スプリング７６３，７６４と、第１金属製ブロック体７６１の半円形溝７６１１及び第２金属製ブロック体７６２の半円形溝７６２１と部分的に嵌合する円筒形状を成し、外周面及び内周面の双方の面に、一方の開口端から他方の開口端に至る長さの溝７６５ａを８本有する金属製ブッシュ７６５と、第１金属製ブロック体７６１及び第２金属製ブロック体７６２を引き寄せることで金属製ブッシュ７６５を挟圧する挟圧機構７６６，７６７と、を備えたので、第１金属製ブロック体７６１及び第２金属製ブロック体７６２を固定部と呼び、金属製ブッシュ７６５に嵌入される金属部材を可動部と呼んだ場合に、該金属部材に対する締め付けを強固にできることと、第１、第２金属製ブロック体７６１，７６２と金属製ブッシュ７６５との接触面積を大きくとれることから、可動部である片側電極８５の外側電極８５Ｂ及び内側電極８５Ａと、これらの電極８５Ｂ，８５Ａを移動可能に支持する固定部との間に安定して大電流を流すことができる。
【００６０】
なお、上記した抵抗溶接装置１の給電装置６６に替えて、給電装置７６（又は給電装置７７）を用いることも可能である。
【００６１】
また、本発明の給電装置は、上記した抵抗溶接装置１に限らず、可動部と、該可動部を支持する固定部を有し、これらの間に電流を流す用途に用いることができる。
【００６２】
また、本発明を特定の実施形態を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、可動部である片側電極の外側電極及び内側電極と、これらの電極を移動可能に支持する固定部の間のように、可動部と、該可動部を支持する固定部の間に安定して大電流を流すことができるといった効果を有し、片側電極を備えた抵抗溶接装置への適用が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  抵抗溶接装置
２  冷却ユニット
３  電源ユニット
４  支持ポスト
５  支持アーム
６  溶接ガン
７  給電ケーブル
８  ガンシャフト
９  テーブル
１０  溶接トランス
１１  溶接条件設定器
１２  溶接トランスの１次コイル
１４  溶接トランスの２次コイル
１５  溶接トランスの２次コイルの正側コイル
１６  溶接トランスの２次コイルの負側コイル
１８  第１整流素子
２０  第２整流素子
２２  溶接トランスのプラス電極
２４  溶接トランスのマイナス電極
６５  ハンドル
６６  給電装置
６７  加圧装置
６８  起動スイッチ
７２  ガン本体
７３  摺動導電体
７４  固定軸部
７６  第１給電装置
７７  第２給電装置
８０  直動ガイド
８２  ジャンパー線
８５  片側電極
８５Ａ  内側電極
８５Ｂ  外側電極
８５Ｃ  絶縁リング
８８  ベアリング
３０２  溶接制御回路
３０３  インバータ回路
３０３１  インバータ制御部
４００  受電設備
５００  被溶接物
７４１  第１固定軸
７４２  第２固定軸
７６１  第１金属製ブロック体
７６２  第２金属製ブロック体
７６３，７６４  金属製コイルスプリング
７６５  金属製ブッシュ
７６５ａ，７６５ｂ  金属製ブッシュの溝
７６６，７６７  挟圧機構
７６１１，７６２１  半円形溝
７６１２，７６１３，７６３１，７６３２  貫通孔
７６１２ａ，７６１３ａ，７６３１ａ，７６３２ａ  貫通孔の大径部分
７６６１，７６７１  ロッド
７６６２，７６７２  ナット
７６６３，７６７３  ワッシャー
７６６４，７６７４  シリンダ