(57)【要約】【課題】サーボモータを大型化することなく、溶接ワークに対する加圧力を大きくできる溶接装置を提供すること。【解決手段】溶接装置１０は、一対の溶接電極を有する溶接ガンと、一対の溶接電極を接近、離隔させる第１シリンダ機構１２と、第１シリンダ機構１２を駆動する第２シリンダ機構１３と、第２シリンダ機構１３を駆動するサーボモータ１４と、を備える。第１シリンダ機構１２は、油が収容された第１シリンダ１２１と、第１シリンダ１２１内を往復動可能に設けられて一対の溶接電極の一方に連結された第１ピストン１２２と、を備える。第２シリンダ機構１３は、油が収容されて第１シリンダ１２１に連結された第２シリンダ１３１と、第２シリンダ１３１内を往復動可能に設けられてサーボモータ１４に連結された第２ピストン１３２と、を備える。第２シリンダ１３１の断面積は、第１シリンダ１２１の断面積よりも小さい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の溶接電極を有する溶接ガンと、
前記一対の溶接電極を接近、離隔させる第１シリンダ機構と、当該第１シリンダ機構を駆動する第２シリンダ機構と、当該第２シリンダ機構を駆動するサーボモータと、を備え、
前記第１シリンダ機構は、流体が収容された第１シリンダと、当該第１シリンダ内を往復動可能に設けられて前記一対の溶接電極の一方に連結された第１ピストンと、を備え、
前記第２シリンダ機構は、流体が収容されて前記第１シリンダに連結された第２シリンダと、当該第２シリンダ内を往復動可能に設けられて前記サーボモータに連結された第２ピストンと、を備え、
前記第２シリンダの断面積は、前記第１シリンダの断面積よりも小さいことを特徴とする溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、溶接ワークを溶接する溶接ガンが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示された溶接ガンは、一対の溶接電極を有するガン本体と、これら一対の溶接電極を接近、離隔させるサーボモータと、を備える。
【０００３】
この溶接ガンは、以下のように動作する。
溶接ガンの姿勢を調整して、一対の溶接電極の間に溶接ワークを位置させる。その後、サーボモータを駆動することにより、一対の溶接電極を接近させて、これら一対の溶接電極で溶接ワークを挟持し、この状態で、一対の溶接電極にそれぞれ電圧を印加して、溶接ワークを溶接する。
【特許文献１】特開２００４−２９８９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、溶接ワークとして高張力鋼を用いる場合には、溶接電極の溶接ワークに対する加圧力を大きくする必要がある。
しかしながら、加圧力を大きくするためには、サーボモータを大型化しなくてはならず、溶接ガンの製造コストが上昇する、という課題があった。
【０００５】
本発明は、サーボモータを大型化することなく、溶接ワークに対する加圧力を大きくできる溶接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】
【０００６】
本発明の溶接装置は、一対の溶接電極を有する溶接ガンと、前記一対の溶接電極を接近、離隔させる第１シリンダ機構と、当該第１シリンダ機構を駆動する第２シリンダ機構と、当該第２シリンダ機構を駆動するサーボモータと、を備え、前記第１シリンダ機構は、流体が収容された第１シリンダと、当該第１シリンダ内を往復動可能に設けられて前記一対の溶接電極の一方に連結された第１ピストンと、を備え、前記第２シリンダ機構は、流体が収容されて前記第１シリンダに連結された第２シリンダと、当該第２シリンダ内を往復動可能に設けられて前記サーボモータに連結された第２ピストンと、を備え、前記第２シリンダの断面積は、前記第１シリンダの断面積よりも小さいことを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、サーボモータで第２ピストンを進退させると、第２シリンダ機構では、第２ピストンが第２シリンダ内を往復動して、第２シリンダ内の流体が第１シリンダ内に移動する。すると、第１シリンダ機構では、この移動する流体によって、第１ピストンが移動し、一対の溶接電極が接近あるいは離隔する。
ここで、第２シリンダの断面積を第１シリンダの断面積よりも小さくする。第１シリンダと第２シリンダとは連結され、第１シリンダ内の流体と第２シリンダ内の流体とは互いに移動可能であるため、第１シリンダの内圧と第２シリンダの内圧とは等しい。よって、第１シリンダ機構の推力は、第２シリンダ機構の推力を、第１シリンダの断面積と第２シリンダの断面積との比に応じて増幅したものに等しくなる。
このように、第１シリンダ機構および第２シリンダ機構を設けるだけで、サーボモータを大型化することなく、溶接ワークに対する加圧力を大きくできる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、サーボモータで第２ピストンを進退させると、第２シリンダ機構では、第２ピストンが第２シリンダ内を往復動して、第２シリンダ内の流体が第１シリンダ内に移動する。すると、第１シリンダ機構では、この移動する流体によって、第１ピストンが移動し、一対の溶接電極が接近あるいは離隔する。ここで、第２シリンダの断面積を第１シリンダの断面積よりも小さくする。第１シリンダと第２シリンダとは連結され、第１シリンダ内の流体と第２シリンダ内の流体とは互いに移動可能であるため、第１シリンダの内圧と第２シリンダの内圧とは等しい。よって、第１シリンダ機構の推力は、第２シリンダ機構の推力を、第１シリンダの断面積と第２シリンダの断面積との比に応じて増幅したものに等しくなる。したがって、第１シリンダ機構および第２シリンダ機構を設けるだけで、サーボモータを大型化することなく、溶接ワークに対する加圧力を大きくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る溶接装置１０の概略構成を示す図である。
【００１０】
溶接装置１０は、溶接ガン１１と、溶接ガン１１を駆動する第１シリンダ機構１２と、第１シリンダ機構１２を駆動する第２シリンダ機構１３と、第２シリンダ機構１３を駆動するサーボモータ１４と、を備える。
【００１１】
溶接ガン１１は、いわゆるＸ型溶接ガンであり、開閉可能な一対のガンアーム１１１、１１２と、これら一対のガンアーム１１１、１１２の先端に設けられた一対の溶接電極１１４、１１５と、を備える。
【００１２】
これらガンアーム１１１、１１２は、それぞれ、長尺状であり、基台１７に設けられた回動軸１１３により、基端側寄りの位置で互いに軸支される。
溶接電極１１４、１１５は、ガンアーム１１１、１１２の先端に互いに対向して設けられ、ガンアーム１１１、１１２を閉じると、これら溶接電極１１４、１１５が接近し、ガンアーム１１１、１１２を開くと、これら溶接電極１１４、１１５が離隔する。
【００１３】
第１シリンダ機構１２は、ガンアーム１１１、１１２の基端に取り付けられ、第２シリンダ機構１３およびサーボモータ１４は、基台１７に取り付けられている。第１シリンダ機構１２および第２シリンダ機構１３は、油圧配管１５１、１５２を介して接続され、第２シリンダ機構１３およびサーボモータ１４は、リンク機構１６を介して接続される。
【００１４】
以上の溶接装置１０は、以下のように動作する。
サーボモータ１４を駆動すると、この駆動力は、リンク機構１６を介して第２シリンダ機構１３に伝達され、第２シリンダ機構１３および第１シリンダ機構１２を経て増幅される。増幅された駆動力は、ガンアーム１１１、１１２に伝達され、これにより、ガンアーム１１１、１１２は、回動軸１１３を中心に回動して開閉し、溶接電極１１４、１１５が接近、離隔する。
【００１５】
溶接電極１１４、１１５を接近させることで、これら溶接電極１１４、１１５で溶接ワークを挟持して、溶接ワークに対して加圧できる。そして、この状態で溶接電極１１４、１１５に電圧を印加することで、溶接ワークを溶接できる。
【００１６】
図２は、第１シリンダ機構１２、第２シリンダ機構１３、およびサーボモータ１４の概略構成を示す図である。
【００１７】
第１シリンダ機構１２は、円筒状に形成された第１シリンダ１２１と、第１シリンダ１２１内を往復動可能に設けられた第１ピストン１２２と、第１ピストン１２２とガンアーム１１２とを接続する第１ロッド１２３と、を備える。
【００１８】
第１シリンダ１２１の内部には、流体としての油が収容されている。この第１シリンダ１２１は、第１ピストン１２２により、第１ロッド１２３側の第１室１２１Ａと、第１ロッド１２３とは反対側の第２室１２１Ｂと、に仕切られている。
【００１９】
第２シリンダ機構１３は、円筒状に形成された第２シリンダ１３１と、第２シリンダ１３１内を往復動可能に設けられた第２ピストン１３２と、第２ピストン１３２とリンク機構１６とを接続する第２ロッド１３３と、を備える。
【００２０】
第２シリンダ１３１の内部には、流体としての油が収容されている。この第２シリンダ１３１は、第２ピストン１３２により、第２ロッド１３３側の第３室１３１Ａと、第２ロッド１３３とは反対側の第４室１３１Ｂと、に仕切られている。
【００２１】
油圧配管１５１は、第１シリンダ１２１の第１室１２１Ａと、第２シリンダ１３１の第３室１３１Ａと、に接続される。すなわち、第１室１２１Ａおよび第３室１３１Ａは、油圧配管１５１により連通し、第１室１２１Ａに収容される油と第３室１３１Ａに収容される油とは、互いに移動可能となっている。
【００２２】
油圧配管１５２は、第１シリンダ１２１の第２室１２１Ｂと、第２シリンダ１３１の第４室１３１Ｂと、に接続される。すなわち、第２室１２１Ｂおよび第４室１３１Ｂは、油圧配管１５２により連通し、第２室１２１Ｂに収容される油と第４室１３１Ｂに収容される油とは、互いに移動可能となっている。
【００２３】
サーボモータ１４は、図示しない制御装置から送信される制御信号に応じて、リンク機構１６に駆動力を伝達する。
【００２４】
以上の第１シリンダ機構１２、第２シリンダ機構１３、およびサーボモータ１４は、ガンアーム１１１、１１２を閉じる際に、以下のように動作する。
【００２５】
サーボモータ１４を駆動すると、この駆動力がリンク機構１６を介して第２ロッド１３３に伝達される。これにより、第２ロッド１３３および第２ピストン１３２が図２中矢印Ａ方向に移動して、第４室１３１Ｂが狭くなる。すると、第４室１３１Ｂに収容される油は、第２ピストン１３２により押し出されて、油圧配管１５２を介して第２室１２１Ｂに移動する。同時に、第１室１２１Ａに収容される油は、第２ピストン１３２により吸引されて、油圧配管１５１を介して第３室１３１Ａに移動する。
【００２６】
第４室１３１Ｂから第２室１２１Ｂに油が移動するとともに、第１室１２１Ａから第３室１３１Ａに油が移動すると、第２室１２１Ｂが広くなるとともに、第１室１２１Ａが狭くなって、第１ピストン１２２および第１ロッド１２３は、図２中矢印Ｂ方向に移動する。
【００２７】
すると、ガンアーム１１１の基端とガンアーム１１２の基端とが離隔して、ガンアーム１１１の先端とガンアーム１１２の先端とが接近し、ガンアーム１１１、１１２が閉じる。
【００２８】
上述のサーボモータ１４の駆動力は、以下のように増幅される。
ここで、本実施形態では、第２シリンダ１３１の断面積をＡ２とし、第１シリンダ１２１の断面積をＡ１＝αＡ２（αは、α＞１を満たす数）とする。また、第１シリンダ機構１２の推力をＦ１とし、サーボモータ１４の推力つまり第２シリンダ機構１３の推力をＦ２とする。また、第１シリンダ１２１の内圧をＰ１とし、第２シリンダ１３１の内圧をＰ２とする。また、第１シリンダ機構１２の第１ピストン１２２のストロークをＬ１とし、第２シリンダ機構１３の第２ピストン１３２のストロークをＬ２とする。また、第１ピストン１２２の移動による第１室１２１Ａおよび第２室１２１Ｂの体積変化をＶ１とし、第２ピストン１３２の移動による第３室１３１Ａおよび第４室１３１Ｂの体積変化をＶ２とする。
【００２９】
サーボモータ１４の推力Ｆ２は、リンク機構１６を介して、第２シリンダ機構１３に伝達される。このため、第２シリンダ１３１の内圧Ｐ２は、以下の（１）式で表される。
【数１】
2008207204.tif 000003
【００３０】
また、第２ピストン１３２が図２中矢印Ａ方向にストロークＬ２だけ移動すると、第３室１３１Ａおよび第４室１３１Ｂの体積変化Ｖ２は、以下の（２）式で表される。
【数２】
2008207204.tif 000004
【００３１】
一方、第１シリンダ機構１２の推力がＦ１なので、第１シリンダ１２１の内圧Ｐ１は、以下の（３）式で表される。
【数３】
2008207204.tif 000005
【００３２】
また、第１ピストン１２２が図２中矢印Ｂ方向にストロークＬ１だけ移動すると、第１室１２１Ａおよび第２室１２１Ｂの体積変化Ｖ１は、以下の（４）式で表される。
【数４】
2008207204.tif 000006
【００３３】
ここで、第１シリンダ１２１と第２シリンダ１３１とは、油圧配管１５１、１５２を介して接続され、内部に収容される油が互いに移動するので、第１シリンダ１２１の内圧Ｐ１と第２シリンダ１３１の内圧Ｐ２とは、等しくなる。したがって、（１）式および（３）式より、以下の（５）式が成立する。
【数５】
2008207204.tif 000007
【００３４】
したがって、推力Ｆ１は、推力Ｆ２のα倍に等しくなる。すなわち、サーボモータ１４の推力は、第１シリンダ機構１２および第２シリンダ機構１３によりα倍に増幅され、ガンアーム１１１、１１２に伝達される。
【００３５】
また、上述のように、第１シリンダ１２１と第２シリンダ１３１とは、油圧配管１５１、１５２を介して接続され、内部に収容される油が互いに移動するので、第１室１２１Ａおよび第２室１２１Ｂの体積変化Ｖ１と、第３室１３１Ａおよび第４室１３１Ｂの体積変化Ｖ２とは、等しくなる。したがって、（２）式および（４）式より、以下の（６）式が成立する。
【数６】
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【００３６】
したがって、ストロークＬ１は、ストロークＬ２の１／α倍となる。すなわち、第１シリンダ機構１２の第１ピストン１２２のストロークは、第２シリンダ機構１３の第２ピストン１３２のストロークの１／α倍に短縮される。
【００３７】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）サーボモータ１４により、第２ピストン１３２を第２シリンダ１３１内で移動させると、第１室１２１Ａと第３室１３１Ａとの間で油が移動するとともに、第２室１２１Ｂと第４室１３１Ｂとの間で油が移動する。すると、第１ピストン１２２が第１シリンダ１２１内で移動し、ガンアーム１１１、１１２が開閉して、一対の溶接電極１１４、１１５が接近、離隔する。
ここで、第２シリンダ１３１の断面積を第１シリンダ１２１の断面積の１／α倍とする。第１シリンダ機構１２および第２シリンダ機構１３は、油圧配管１５１、１５２を介して接続され、第１シリンダ１２１内の油と第２シリンダ１３１内の油とは、移動可能であるため、第１シリンダ１２１の内圧と第２シリンダ１３１の内圧とは等しい。よって、第１シリンダ機構１２の推力は、第２シリンダ機構１３の推力を、第１シリンダ１２１の断面積と第２シリンダ１３１の断面積との比に応じて増幅したものに等しくなる。
このように、第１シリンダ機構１２および第２シリンダ機構１３を設けるだけで、サーボモータ１４を大型化することなく、溶接ワークに対する加圧力を大きくできる。
【００３８】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれるものである。
例えば、溶接ガン１１をＸ型溶接ガンとしたが、これに限らず、Ｃ型溶接ガンであってもよい。
【００３９】
また、ガンアーム１１１、１１２を基台１７に設けられた回動軸１１３により軸支するとともに、この基台１７に、第１シリンダ１２１、第２シリンダ１３１、およびサーボモータ１４を取り付けて、溶接ガン１１、第１シリンダ機構１２、第２シリンダ機構１３、およびサーボモータ１４を一体に形成したが、これに限らない。例えば、溶接ガン１１と、第１シリンダ機構１２、第２シリンダ機構１３、およびサーボモータ１４とを、それぞれ別に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る溶接装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１シリンダ機構、第２シリンダ機構、およびサーボモータの動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  溶接装置
１１  溶接ガン
１２  第１シリンダ機構
１３  第２シリンダ機構
１４  サーボモータ
１１１、１１２  ガンアーム
１１４、１１５  溶接電極
１２１  第１シリンダ
１２１Ａ  第１室
１２１Ｂ  第２室
１２２  第１ピストン
１３１  第２シリンダ
１３１Ａ  第３室
１３１Ｂ  第４室
１３２  第２ピストン
１５１、１５２  油圧配管
【図１】
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【図２】
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