(57)【要約】【課題】可動電極の下降ストロークのスピードを速めてもなお抵抗溶接機の安全性向上を図る。【解決手段】エアー源から可動電極の加圧力を調整するためのエアー供給回路に配置された電極加圧用の大径シリンダ６と，低加圧用の小径シリンダ２２とを連結し，小径シリンダのエアー供給回路には第１電磁弁（ＳＯＬ１）を，また大径シリンダのエアー供給回路には第２電磁弁（ＳＯＬ２）を接続し，前記小径シリンダのピストン２３には径の異なる両ロッド２４，２５をもち，第１電磁弁を作動すると，小径ピストンの面積の差圧でピストン２３をわずかな力で下方向に押し，可動電極の下降端でセンサ２１が異常と検出したときに，僅かな時間を経て，第１電磁弁がＯＦＦして可動電極を開放する。【選択図】　　　　　　図２
2004001066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の可動電極を移動して他方の固定電極間でワークを挟みつけて必要な加圧力を発生させて通電して溶接する加圧式抵抗溶接機であって，エアー源から前記可動電極の加圧力を調整するためのエアー供給回路に配置された電極加圧用の大径シリンダと，前記大径シリンダに連結された低加圧用の小径シリンダとを有し，前記小径シリンダのエアー供給回路には第１電磁弁（ＳＯＬ１）が，また前記大径シリンダのエアー供給回路には第２電磁弁（ＳＯＬ２）がそれぞれ接続され，前記小径シリンダのピストンには前記大小シリンダと同心上に径の異なる両ロッドを設け，前記第１電磁弁を作動することにより，前記小径ピストンの面積の差圧でピストンがわずかな力で下方向に押され，前記大径シリンダのピストンに連結された可動ラムと共に，前記可動電極が下降しワークに当接するまでの前記可動電極の変位量をセンサが正常か異常かを検出し，その結果，前記センサが異常と検出したときに，僅かな時間を経て，第１電磁弁をＯＦＦして前記可動電極を前記大径シリンダの戻り側に開放させるようにしたことを条件とする抵抗溶接機の安全加圧装置。
【請求項２】
請求項１の装置において，前記小径シリンダの加圧側に弾性部材を設け，前記第１電磁弁が前記小径シリンダの加圧側に切り換わると同時に，前記弾性部材の弾性力でピストンを押し下げ，前記可動電極の加圧初期の動作速度を補助的に上げるようにしたことを条件とする抵抗溶接機の安全加圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明に属する利用分野】
本発明は，定置式スポット溶接機及びプロジェクション溶接機等の圧縮空気等の膨張エネルギーにより電極を直線駆動する流体圧シリンダの安全装置に関し，さらに限定して言えば，手作業によってスポット溶接する場合に，電極で手や指を挟み怪我をしないように安全を確保するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，スポット溶接機等に知られて安全装置には，たとえば特開２００２―３５９５４号公報では，可動電極がワークを加圧する寸前の所定位置で可動電極の変位量をセンサで検出して，検出した変位量が異常と判定したとき，わずかな時間を経て可動電極を電極加圧用シリンダの戻り側に開放するという安全加圧装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置は，部品点数の掛からない簡易な安全装置としては優れているが，加圧シリンダの自重下降のため電極下降時のスピードを速くしたい場合の対応が難しいとされてきた。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は，電極加圧用の大径シリンダと低加圧用の小径シリンダとが連結された複合シリンダを加圧ユニットに使用し，小径シリンダのピストンの差圧で加圧することで可動電極がワークにタッチするまでの下降スピードを速くし，しかも低加圧の過重を小さくすることで上記の課題を解決することにある。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】
そこで，本発明は上記目的を達成するために次のような技術的手段を講じてある。すなわち，少なくとも一方の可動電極を移動して他方の固定電極間でワークを挟みつけて必要な加圧力を発生させて通電して溶接する加圧式抵抗溶接機であって，エアー源から前記可動電極の加圧力を調整するためのエアー供給回路に配置された電極加圧用の大径シリンダと，前記大径シリンダに連結された低加圧用の小径シリンダとを有し，前記小径シリンダのエアー供給回路には第１電磁弁（ＳＯＬ１）が，また前記大径シリンダのエアー供給回路には第２電磁弁（ＳＯＬ２）がそれぞれ接続され，前記小径シリンダのピストンには前記大小シリンダと同心上に径の異なる両ロッドを設け，前記第１電磁弁を作動することにより，前記小径ピストンの面積の差圧でピストンがわずかな力で下方向に押され，前記大径シリンダのピストンに連結された可動ラムと共に，前記可動電極が下降しワークに当接するまでの前記可動電極の変位量をセンサが正常か異常かを検出し，その結果，前記センサが異常と検出したときに，僅かな時間を経て，第１電磁弁をＯＦＦして前記電極を前記大径シリンダの戻り側に開放させるようにしたことを条件とする抵抗溶接機の安全加圧装置を提供する。
【０００６】
またもう一つの発明は，前記小径シリンダの加圧側に弾性部材を設け，前記第１電磁弁が前記小径シリンダの加圧側に切り換わると同時に，前記弾性部材の弾力でピストンを押し下げ，前記可動電極の加圧初期の動作速度を補助し，それによって前記速度を上げるようにしたことを条件とする抵抗溶接機の安全加圧装置を提供する。
【０００７】
【発明の実施の態様】
図１は定置式抵抗スポット溶接機の外観図である。図２は本発明の加圧ユニットの加圧系統のエアー供給回路の実施例を示す。図１において本体１の前面に上腕２と下腕３が配置されている。上腕の先端にはガイドケース４が固着されている。前記ガイドケース４の上面には加圧ユニットが固定されている。加圧ユニットは電極加圧用の大径シリンダ６と低加圧用の小径シリンダ２２が連結されたものである。前記ガイドケース４内の可動ラム５は前記大小シリンダ６の動作で上下動する。前記可動ラム５の先端には上部導体７を介して可動電極８が支持されている。一方，下腕３には上記可動電極８と相対向する固定電極９が下部導体１０を介して支持されている。本体内に収納された溶接トランス（図省略）は可動銅板１１及び導電部材１２に接続される。
【０００８】
タイマ装置１３はスポット溶接機のシーケンスプログラム及びコントローラ１４により機械的及び電気的な動作を時間制御するもので溶接機本体に設置されている。
【０００９】
図２において，スポット溶接機の加圧力を発生する大径シリンダ６のエアー供給回路には，エアー源１５から前記可動電極の加圧力を調整するためのエアー減圧弁１６等が一次側に配置され，さらに前記エアー供給回路に接続された第２電磁弁（ＳＯＬ２）の二次側が前記大径シリンダ６の加圧室Ａに接続されている。
【００１０】
一方，低加圧用の小径シリンダ２２の戻り室Ｂと加圧室Ｃのエアー供給回路には前記第１電磁弁（ＳＯＬ１）が接続されている。前記小径シリンダ２２の戻り室Ｂには前記エアー減圧弁１６のエアー供給回路からエアー減圧弁１７を介してして接続されている。
【００１１】
本発明の加圧ユニットは，電極加圧用の大径シリンダ６と低加圧用の小径シリンダ２２を連結したもので，大径シリンダ６は第２電磁弁（ＳＯＬ２）により加圧され，小径シリンダ２２は第１電磁弁（ＳＯＬ１）により低加圧下降と開放が行われる。エアー源はボトムに直結され，ＳＯＬ１を経由しヘッドに繋がれている。低加圧用の小径シリンダ２２は小径ピストン２３両端に径の異なる両ロッド２４、２５をもち，前記小径ピストン２３の上側の面積を下側よりわずかに大きくしている。
【００１２】
センサ２１（ＬＳ）は，可動電極８及び固定電極９の間の安全管理状態が正常か異常かを検出するためのもので，起動信号で小径シリンダ２２を起動したときに可動ラム５が降下し，可動電極８がワークに当接した下降端で可動電極のストロークの移動量で異常変化が検出できる位置に設置されている。
【００１３】
つまりこの場合，前記センサ２１にはたとえばリミットスイッチ（ＬＳ），光電スイッチ（これに限定されるものではない）が使用され，溶接機本体の上腕側面に固定されていて，センサ２１の取付け位置，つまり検出位置は電極が下降し電極先端がワーク表面に当接した距離である。前記センサに対応する可動位置検出板２０はたとえばＬＳドッグが可動ラム５の上部導体１０側に固定されている。前記位置検出板２０には可動電極８の移動量がワークに接する距離，つまり正常な状態に相当する位置にＬＳが設けられている。
【００１４】
したがって，可動電極８が所定のストローク量を移動した場合，正常な状態にあり，リミットスイッチ２１（ＬＳ）がＬＳドッグ２０により蹴られたときに，前記センサをＯＮし，第２電磁弁（ＳＯＬ２）がＯＮして大径シリンダ６の加圧室Ａに圧縮エアーが供給され，電極間に溶接に必要な加圧力を発生させ，電極チップ間に溶接電流を流して，スポット溶接が行われる。
【００１５】
一方，誤って電極間に手や指がはさまれたとき（危険な状態のとき）は加圧する直前で，リミットスイッチ２１（ＬＳ）はＬＳドッグ２０に蹴られる位置まで達せず，前記センサ２１はＯＦＦしたままとなり，その僅かな一定時間たとえば１秒ないし２秒後に小径シリンダ２２を動作し可動電極８が開放し，非常事態を回避する仕組みになっている。
【００１６】
次に，本発明の安全装置のシーケンス動作を図３のシーケンス・チャート図に基づいて説明する。
【００１７】
開放した電極間にワークをセットし，足踏みスイッチ（起動スイッチ）を踏むと，第１電磁弁（ＳＯＬ１）が作動しエアーがピストン２３の両側（戻り室Ｂと加圧室Ｃ）に供給される。小径シリンダ２２のピストン２３はわずかに下方向に押され，可動電極８は大径シリンダ６の可動ラム，その他アームサポート，丸アーム等の自重を加え下降する。この下降に対抗して，ボトムに供給されるエアーコントロール（バランスエアー）でピストン２３の下側から押し上げる方向に圧がかかることにより，速度がありながら低加圧での下降となる。可動電極８が低圧で下降しＬＳドッグ２０がセンサ２１（ＬＳ）を蹴る（ＯＮする）ところまで移動すると，第２電磁弁ＳＯＬ２が作動し大径シリンダ６の加圧室Ａにエアーが送られ溶接に必要な本加圧となる。
【００１８】
万一，可動電極８の下降端で手や指が挟まれると，その厚みをセンサ２１（ＬＳ）が電極の異常変位量として検出しＯＦＦのままとなる。起動スイッチ投入後１〜２秒経過してもＬＳがＯＮしない場合は，何らかの障害物により下降が停止させられたか遅らせられたかであるため，第１電磁弁（ＳＯＬ１）はＯＦＦとなり障害物がつり除けるように小径シリンダ２２の戻り室Ｂにエアーが供給され加圧ヘッドを戻し電極８を開放する。
【００１９】
つまりこのように，誤って電極間に指等が挟まれた時は，可動電極８のストローク量が正常時の移動量と異なるため，可動電極と共に移動する位置検出板２０が異常としてＯＮしない。そしてタイマ装置に設定されたシーケンスプログラム動作により起動時から１秒ないし２秒を経過した後，第１電磁弁（ＳＯＬ１）をＯＦＦし，可動電極８を上昇し開放する。これによって，万一，電極間に手をはさまれても加圧シリンダの自重下降でないから小さい圧力ですみ，大事に至らない。
【００２０】
図４は本発明の他の実施例を示す。この場合，同図において先の図２の実施例で説明した加圧系統のエアー供給回路図に記載した部品と同一機能・構成を有するものには同一番号を記載し詳細は省略する。図４に示す本発明の安全加圧装置は，圧縮エアーにより積極的にピストンを押し下げているので，自重下降式にくらべ加圧速度が速い。しかしながら動き始めてからの速度は速いものの，差圧での低加圧のため加圧初期（動き始め）の動作が鈍く全体の加圧速度に影響をおよぼすことを避けるための対策として本発明の構成が案出されたものである。その構成上の特徴は，小シリンダ２２の加圧側に弾性部材のスプリングＳが両ロッド２４の外周を取り巻くように設けられており，スプリング力は常時ピストン２３を押し下げる方向に付勢されている。
【００２１】
それによって，第１電磁弁（ＳＯＬ１）がＯＮし，小シリンダ２２の加圧側に圧縮エアー供給が切り換わると同時にスプリングＳの力でピストン２３を押し下げることによって，加圧初期の動作速度を補助的に上げることができるのである。
【００２２】
図４では位置検出板２０及びセンサ２１は省略したが，両ロッド２４の近傍位置に設置してもよい。
【００２３】
なお，本発明は，センサ２１の実施例のとして光電スイッチ，近接スイッチ類の非接触センサ又はリミットスイッチ類の接触センサでも十分に同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上で説明したように第１の本発明によれば，従来の抵抗溶接機等に使用される安全装置に比べ，電極加圧用の大径シリンダと低加圧用の小径シリンダとが連結された複合シリンダを加圧ユニットに使用し，小径シリンダの両ロッドによるピストンの差圧で加圧することで可動電極の下降速度を速くし，しかも低圧の過重を小さくすることで，万一溶接中に電極間に手をはさまれても電極加圧シリンダの自重降下でないから低圧力で安全であり，怪我などの事故を防止することができる。
【００２５】
第２の本発明はシリンダの加圧側にスプリングを追加することで，加圧初期の動作を補助し加圧初期の動作速度をあげることで，溶接タクトタイムの短縮化を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を抵抗スポット溶接機の加圧装置に使用した実施例を示す溶接機全体の正面図である。
【図２】本発明にかかる加圧系統のエアー供給回路図の実施例を示す。
【図３】本発明の安全装置の動作を説明するためのシーケンス・チャート図である。
【図４】本発明の他の実施例の加圧系統回路図を示す。
【符号の説明】
１　溶接機本体　　２　上腕　　３　下腕　　４　ガイドケ―ス
５　可動ラム　　６　大径シリンダ　　７　上部導体　　８　可動電極
９　固定電極　　１０　下部導体　　１１　可動銅板
１２　導電部材　　１３　タイマ装置　　１４コントローラ
２１　センサ　　２２小径シリンダ　　２３　ピストン　　２４，２５両ロッドＳ　スプリング
【図１】
2004001066.tif 000003
【図２】
2004001066.tif 000004
【図３】
2004001066.tif 000005
【図４】
2004001066.tif 000006