(57)【要約】【課題】可動チップがワークに当接するまでの可動チップの移動速度を高速としつつ、スポット溶接時におけるワークへの加圧力を高精度に管理できるようにしたスポット溶接装置を提供する。【解決手段】空気圧シリンダ５とサーボモータ１３を駆動源としたボールねじ機構１４および圧縮コイルスプリング１８を直列に配設し、可動チップ２と固定チップ４が離間した初期状態から空気圧シリンダ５により可動チップ２を固定チップ４に向けて比較的高速で移動させ、その可動チップ２をワークＷに突き当てた上で、サーボモータ１３によりワークＷに与える加圧力を微調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された一対の電極のうち少なくとも一方の電極が他方の電極に対し接近・離間動作可能になっていて、両電極をもって被溶接物を加圧挟持しつつ通電することで溶接を行うスポット溶接装置において、
一方の電極を他方の電極に対し接近・離間動作させる流体圧シリンダと、同じく一方の電極を他方の電極に対し接近・離間動作させる直動式の電動アクチュエータ、および弾性部材のそれぞれが直列に配設されていて、
流体圧シリンダの作動にて一方の電極を被溶接物に対し弾性部材を介して押し付けることにより両電極をもって被溶接物を加圧挟持した上で、電動アクチュエータを進退駆動させて当該一方の電極が被溶接物に及ぼす加圧力を微調整し、もって通電に必要な加圧力を得るようになっていることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項２】
一方の電極と電動アクチュエータの可動部との間に弾性部材が介在していることを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項３】
サーボモータを駆動源とするボールねじ機構が電動アクチュエータとして設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のスポット溶接装置。
【請求項４】
対向配置された一対の電極のうち少なくとも一方の電極が他方の電極に対し接近・離間動作可能になっていて、両電極をもって被溶接物を加圧挟持しつつ通電することで溶接を行うスポット溶接方法において、
一方の電極を他方の電極に対し接近・離間動作させる流体圧シリンダと、同じく一方の電極を他方の電極に対し接近・離間動作させる直動式の電動アクチュエータ、および弾性部材のそれぞれが直列に配設されていて、
流体圧シリンダの作動にて一方の電極を被溶接物に対し弾性部材を介して押し付けることにより両電極をもって被溶接物を加圧挟持する一次加圧工程と、
一次加圧工程後に電動アクチュエータを進退駆動させ、通電時に必要な加圧力を得るべく当該一方の電極が被溶接物に及ぼす加圧力を微調整する二次加圧工程と、
を含んでいることを特徴とするスポット溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は対向配置された一対の電極のうち少なくとも一方の電極が他方の電極に対し接近・離間動作可能になっていて、両電極をもって被溶接物を加圧しつつ通電することで溶接を行うスポット溶接装置およびスポット溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスポット溶接装置は、一対の電極を被溶接物のうち溶接部位の表裏両面にそれぞれ圧接させ、その両電極をもって被溶接物の溶接部位を加圧挟持しつつ通電することで、その通電により発生するジュール熱をもって被溶接物の溶接部位を接合するようになっており、例えば、空気圧シリンダのピストンロッドにコイルスプリングを介して可動電極を取り付けるとともに、その可動電極に固定電極を対向配置したスポット溶接装置が特許文献１に記載されている。
【０００３】
すなわち、特許文献１に記載のスポット溶接装置では、両電極が離間した状態から可動電極を空気圧シリンダをもって駆動することで被溶接物に押し付け、その空気圧シリンダにより被溶接物に加圧力を与えるようになっているとともに、一方の電極と被溶接物との当接による衝撃をコイルスプリングをもって緩衝するようになっている。
【０００４】
ここで、スポット溶接においては、その溶接条件のうち被溶接物を加圧する加圧力がスポット溶接による溶接製品の品質に影響する重要な要素であることが知られており、良好な品質の溶接製品を得るためにはスポット溶接時に被溶接物に応じた適正な加圧力を与えることを要する。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、空気圧シリンダによって被溶接物に加圧力を与えるようにしているため、その加圧力を高精度に管理することが困難となる。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載のスポット溶接装置における空気圧シリンダに代えてサーボモータをもって駆動されるボールねじ機構を設け、サーボモータの駆動力によって被溶接物に加圧力を与えるようにすることで、その加圧力を高精度に管理できるようにしたスポット溶接装置が例えば特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１６００６６号公報
【特許文献２】特開平１１−１９７８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載の技術では、両電極が離間した状態から可動電極を固定電極に向けて移動させるアプローチ時において、上記ボールねじ機構をもって可動電極を移動させるため、その移動速度が比較的低速となり、サイクルタイムが長くなるという問題があった。特に自動車のボディパネルのように大きな凹凸のあるパネル部材同士を接合すべくスポット溶接を行う場合には、そのパネル部材のスポット溶接装置への投入および搬出時における緩衝を避けるために上記アプローチ時における可動電極の移動量が大きくなるため、上記問題が顕著となる。
【０００７】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであって、上記アプローチ時における一方の電極の移動速度を高速としつつ、スポット溶接時における被溶接物への加圧力を高精度に管理できるようにしたスポット溶接装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、対向配置された一対の電極のうち少なくとも一方の電極が他方の電極に対し接近・離間動作可能になっていて、両電極をもって被溶接物を加圧挟持しつつ通電することで溶接を行うスポット溶接装置において、一方の電極を他方の電極に対し接近・離間動作させる流体圧シリンダと、同じく一方の電極を他方の電極に対し接近・離間動作させる直動式の電動アクチュエータ、および弾性部材のそれぞれが直列に配設されていて、流体圧シリンダの作動にて一方の電極を被溶接物に対し弾性部材を介して押し付けることにより両電極をもって被溶接物を加圧挟持した上で、電動アクチュエータを進退駆動させて当該一方の電極が被溶接物に及ぼす加圧力を微調整し、もって通電に必要な加圧力を得るようになっていることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明をスポット溶接方法として捉えたものであって、対向配置された一対の電極のうち少なくとも一方の電極が他方の電極に対し接近・離間動作可能になっていて、両電極をもって被溶接物を加圧挟持しつつ通電することで溶接を行うスポット溶接方法において、一方の電極を他方の電極に対し接近・離間動作させる流体圧シリンダと、同じく一方の電極を他方の電極に対し接近・離間動作させる直動式の電動アクチュエータ、および弾性部材のそれぞれが直列に配設されていて、流体圧シリンダの作動にて一方の電極を被溶接物に対し弾性部材を介して押し付けることにより両電極をもって被溶接物を加圧挟持する一次加圧工程と、一次加圧工程後に電動アクチュエータを進退駆動させ、通電時に必要な加圧力を得るべく当該一方の電極が被溶接物に及ぼす加圧力を微調整する二次加圧工程と、を含んでいることを特徴としている。
【００１０】
したがって、請求項１，４に記載の発明では、両電極が離間した状態から流体圧シリンダの作動にて一方の電極を被溶接物に向けて移動させるとともに、その一方の電極が被溶接物に当接した状態から電動アクチュエータを進退駆動させて当該一方の電極が被溶接物に及ぼす加圧力を微調整することとなる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１，４に記載の発明によれば、両電極が離間した状態から一方の電極を被溶接物に向けて移動させるアプローチ動作を流体圧シリンダの作動にて行い、通電時における加圧力の微調整を電動アクチュエータの作動にて行うようになっているため、上記アプローチ動作時における一方の電極の移動速度を高速としつつ、スポット溶接時における被溶接物への加圧力を高精度に管理できるようになる。
【００１２】
また、一方の電極と被溶接物との接触時における衝撃を弾性部材によって緩衝することができるメリットがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明のより具体的な実施の形態を示す図であって、マルチスポット溶接機に用いられるスタッド型のスポット溶接ガンを示している。
【００１４】
図１に示すように、マルチスポット溶接機の上部フレーム１には一方の電極たる可動チップ２が取り付けられたスポット溶接ガン３がスポット溶接装置として設けられているとともに、他方の電極たる固定チップ４がマルチスポット溶接機のうち図示外の下部フレームに可動チップ２と対向するようにして配置されている。
【００１５】
そして、後述するように可動チップ２は固定チップ４に対し接近・離間動作可能になっていて、その可動チップ２と固定チップ４とを離間させ、被溶接物たるワークＷを図示外のクランプ装置によって位置決めした状態から、可動チップ２を固定チップ４に対し接近動作させ、双方のチップ２，４をもってワークＷを加圧挟持しつつ通電することでスポット溶接が行われることとなる。
【００１６】
スポット溶接ガン３は上部フレーム１に固定された流体圧シリンダたる空気圧シリンダ５と、その空気圧シリンダ５のうちピストンロッド６の先端に固定された直動式の電動アクチュエータ７と、を備えていて、空気圧シリンダ５および電動アクチュエータ７はそれぞれ可動チップ２を固定チップ４に対し接近・離間動作させるようになっている。なお、可動チップ２は電動アクチュエータ７のうち反空気圧シリンダ５側に設けられたホルダ８に取り付けられている。
【００１７】
より詳細には、空気圧シリンダ５のシリンダチューブ９内は進退移動可能に設けられたピストン１０をもって上部圧力室１１および下部圧力室１２に隔成されていて、上部圧力室１１に圧縮空気を給排する上部給排ポート１１ａおよび下部圧力室１２に圧縮空気を給排する下部給排ポート１２ａがシリンダチューブ９にそれぞれ形成されている。
【００１８】
一方、電動アクチュエータ７は空気圧シリンダ５のピストンロッド６下端に形成されたブラケット部６ａに保持されていて、空気圧シリンダ５の作動により上下に移動するようになっている。
【００１９】
電動アクチュエータ７のケーシング７ａ内には、そのケーシング７ａに取り付けられたサーボモータ１３を駆動源とするボールねじ機構１４が収容されていて、そのボールねじ機構１４は、ナットケース１５内に回転可能に収容され、上下方向への変位を規制された図示外のナットと、その図示外のナットと螺合する可動部たるねじ軸１６と、から構成されている。つまり、サーボモータ１３が駆動ベルト１７を介して図示外のナットを回転駆動することで、ねじ軸１６が電動アクチュエータ７のケーシング７ａ内を上下に移動することとなる。
【００２０】
そして、ねじ軸１６の下端に形成されたスプリングシート部１６ａの下方にホルダ８が設けられている。そのホルダ８は電動アクチュエータ７のケーシング７ａ内を上下動可能になっているとともに、ねじ軸１６のスプリングシート部１６ａとホルダ８との間に弾性部材たる圧縮コイルスプリング１８が介装されている。なお、ホルダ８はその下端が電動アクチュエータ７のケーシング７ａ外に突出していて、その突出部に可動チップ２が取り付けられているとともに、空気圧シリンダ５とボールねじ機構１４と圧縮コイルスプリング１８および可動チップ２はそれぞれが直列に且つ同軸上に配設されている。
【００２１】
そして、サーボモータ１３により図示外のナットが回転駆動されることで、ねじ軸１６のスプリングシート部１６ａが進退移動し、そのスプリングシート部１６ａとホルダ８間の距離、つまり圧縮コイルスプリング１８の全長を変化させるようになっている。
【００２２】
以上のように構成したスポット溶接装置では、まず、空気圧シリンダ５のピストン１０を最も上方の後退位置に保持して可動チップ２と固定チップ４とを十分に離間させた上で、双方のチップ２，４同士の対向間隙内にワークＷを投入してそのワークＷを図示外のクランプ装置をもって位置決めし、ワークＷを固定チップ４に当接させる。なお、この状態において、ボールねじ機構１４のねじ軸１６はそのストロークの中間の初期位置に保持されていて、ホルダ８は電動アクチュエータ７のうちケーシング７ａ内の下端面に係止されている。また、この実施の形態では、ワークＷとして二枚のパネル部材を用いている。
【００２３】
次いで、一次加圧工程として、空気圧シリンダ５の上部圧力室１１に上部給排ポート１１ａから圧縮空気を供給し、ピストン１０を可動チップ２とともに所定のストロークだけ比較的高速で下方へ移動させるアプローチ動作を行うことで、可動チップ２をワークＷの表面に圧縮コイルスプリング１８を介して押し付けて双方のチップ２，４をもってワークＷを加圧挟持する。
【００２４】
このように、可動チップ２の先端がワークＷに当接した際には、その可動チップ２を保持するホルダ８の下方への移動が規制されるが、そのホルダ８は圧縮コイルスプリング１８をもって弾性支持されているため、空気圧シリンダ５のピストン１０は圧縮コイルスプリング１８を圧縮しつつなおも下方へ移動し、圧縮コイルスプリング１８によりその当接時における衝撃が緩和される。
【００２５】
その状態で、二次加圧工程として、サーボモータ１３をもってボールねじ機構１４を駆動し、ねじ軸１６のスプリングシート部１６ａを上方または下方に進退移動させることで、一次加圧工程にて弾性変形した圧縮コイルスプリング１８の弾性変形量を変化させ、可動チップ２がワークＷに及ぼす加圧力を通電時に必要な所定の値に微調整する。
【００２６】
このとき、ねじ軸１６の上下移動量、すなわちサーボモータ１３の回転量は溶接条件に応じて予め定められていて、サーボモータ１３を溶接条件に応じた回転量だけ回転させることでワークＷに適切な加圧力が与えられるようになっている。
【００２７】
つまり、例えばワークＷの板厚や重ね枚数の変更に伴って溶接条件を変更する場合においても、一次加圧工程における空気圧シリンダ５の動作は変更せずに、二次加圧工程におけるサーボモータ１３の回転量を変更することで、ワークＷに適切な加圧力を与えることができるようになっている。
【００２８】
その上で、ワークＷに所定の加圧力を与えた状態で通電することでワークＷ同士が接合されることとなる。
【００２９】
このようにワークＷ同士を接合した後には、空気圧シリンダ５の下部給排ポート１２ａから下部圧力室１２に圧縮空気を供給し、空気圧シリンダ５を最も上方の後退位置まで移動させると同時に、ボールねじ機構１４のねじ軸１６をサーボモータ１３により上記初期位置に戻し、ワークＷを双方のチップ２，４同士の対向間隙内から搬出する。
【００３０】
したがって、本実施の形態によれば、空気圧シリンダ５の作動により比較的高速で上記アプローチ動作を行い、その状態からサーボモータ１３をもってワークＷに与える加圧力を微調整するため、上記アプローチ動作時における可動チップ２の移動速度を高速としつつ、スポット溶接時におけるワークＷへの加圧力を高精度に管理できるようになる。
【００３１】
また、圧縮コイルスプリング１８によって可動チップ２とワークＷとの接触時における衝撃を緩衝することができる上に、ねじ軸１６のスプリングシート部１６ａの移動量によりスポット溶接時におけるワークＷへの加圧力を調整するようになっているため、その加圧力がボールねじ機構１４に内在するフリクションの影響を受けず、より高精度な加圧力の管理が可能となる。
【００３２】
さらに、二次加圧工程におけるサーボモータ１３の回転量を変更することで、ワークＷへの加圧力を容易に変更可能であるため、溶接条件の変更を容易に且つ短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、スポット溶接ガンを示す図。
【符号の説明】
【００３４】
２…可動チップ（一方の電極）
４…固定チップ（他方の電極）
５…空気圧シリンダ（流体圧シリンダ）
７…電動アクチュエータ
１３…サーボモータ
１４…ボールねじ機構
１６…ねじ軸（可動部）
１８…圧縮コイルスプリング（弾性部材）
Ｗ…ワーク（被溶接物）
【図１】
2008229699.tif 000003