(57)【要約】【課題】小型且つ軽量で、作業性がよく、高精度な溶接を行うことが可能なバランス機構付溶接ヘッドを提供する。【解決手段】スライドシャフト５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂの上下方向における中間部分には、イコライザ部８０が配設される。スライドシャフト５２ａ、５２ｂ同士およびスライドシャフト５４ａ、５４ｂ同士は、夫々がその中間部分において連結部材６４、６５によって連結される。ベアリング６０ａ、６０ｂ、６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂは、夫々がスライドシャフト５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂの上端部側と下端部側に配設される。【選択図】図１
2004358509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接金属の一方の面に当接する２つの電極を有し、前記被溶接金属に対する前記各電極の加圧力を一致させるバランス機構を備えたバランス機構付溶接ヘッドにおいて、
前記各電極に連設され、前記各電極とともに前記被溶接金属に指向して変位可能なスライドシャフトと、
前記各スライドシャフトの変位方向の一端部側および他端部側を変位可能な状態で支持する支持部材と、
前記各スライドシャフトの間に配設され、中央部が回動可能に軸支され、両端部が前記各スライドシャフトの中間部に連設され、前記各スライドシャフトとともに前記被溶接金属に指向して変位可能なアーム部材を有するバランス機構と、
前記アーム部材の前記中央部に前記被溶接金属に指向する所定の加圧力を付与する加圧力付与機構と、
を備えることを特徴とするバランス機構付溶接ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のバランス機構付溶接ヘッドにおいて、
前記アーム部材に連設され、前記アーム部材とともに前記被溶接金属に指向して変位可能な第２スライドシャフトと、
前記第２スライドシャフトを変位可能な状態で支持する第２支持部材と、
を備えることを特徴とするバランス機構付溶接ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載のバランス機構付溶接ヘッドにおいて、
前記アーム部材は、両端部がローラを介して前記各スライドシャフトの中間部に当接することを特徴とするバランス機構付溶接ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被溶接金属の一方の面に当接する２つの電極を有し、前記被溶接金属に対する前記各電極の加圧力を一致させるバランス機構を備えたバランス機構付溶接ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、積層された複数の板状のワークを一組の電極によって加圧保持しながら前記各電極に通電することにより、前記ワークを接合する抵抗溶接装置が知られている。
【０００３】
例えば、図５に示すように、抵抗溶接装置の一種であるプロジェクション溶接装置では、ワークである金属板１、２のいずれか一方に予め突起３を設けておき、上下に配された一対の電極４、５で金属板１、２を加圧挟持した状態で電流を流す。通電された電流は、前記突起３に集中して流れ、この部位が溶着される。
【０００４】
ところで、図６に示すように、一方の面に絶縁被膜６が施された金属板７と他の金属板８とを重畳して溶接する場合、前述の如く上下に配された一対の電極によって前記２枚の金属板７、８を挟持して通電することはできない。
【０００５】
そこで、図６に示すように、先端部を鋭化させた一対の電極１０、１１を所定距離離間して金属板８に当接させて溶接を行う方法が開発されている。すなわち、電極１０、１１の先端部１２、１３が鋭化しているため、通電による発熱が先端部１２、１３に集中的に惹起され、この発熱によって当接部位近傍が溶解し、金属板７、８が溶着するに至る。しかしながら、この場合、先端部１２、１３の加圧力が一致していないと、溶着の不均衡が生じ、溶接剥離等の不都合が生じてしまう。
【０００６】
このような不具合を解消するため、本出願人は、特許文献１に示すバランス機構付溶接ヘッドを提案している。このバランス機構付溶接ヘッドは、図７に示すように、第１スライドシャフト３０および第２スライドシャフト３１の下端部に第１電極３２および第２電極３３を固定する一方、第１スライドシャフト３０および第２スライドシャフト３１の上端部に、バランス機構を構成するイコライザ部３７を介して、第１電極３２および第２電極３３の加圧力を調整する加圧力調整部３４が配設される。
【０００７】
イコライザ部３７は、第１スライドシャフト３０および第２スライドシャフト３１の上端部に当接する第１ローラ３５および第２ローラ３６を有しており、加圧力調整部３４を構成するスプリング３８がイコライザ部３７の中央部を押圧し、その押圧力が第１ローラ３５および第２ローラ３６を介して、第１スライドシャフト３０および第２スライドシャフト３１から第１電極３２および第２電極３３に伝達されることにより、被溶接金属に一定の圧力が付与される。
【０００８】
この場合、イコライザ部３７が揺動可能に構成されているため、第１電極３２および第２電極３３による被溶接金属に対する加圧力を一致させることができる。従って、溶着の不均衡が回避され、溶接剥離等の不都合を防ぐことができる。
【０００９】
【特許文献１】
実開平５−１８７７２号公報（実用新案登録請求の範囲、図２）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１では、第１スライドシャフト３０および第２スライドシャフト３１の上端部にイコライザ部３７を配設し、且つ、イコライザ部３７の動作の直進性を確保するため、２つのベアリング４３ａ、４３ｂで支持される第３スライドシャフト３９を介してスプリング３８を連結させている。また、第１スライドシャフト３０および第２スライドシャフト３１の場合も同様に、動作の直進性を確保するため、ベアリング４１ａ、４１ｂ、および、ベアリング４２ａ、４２ｂで支持されている。
【００１１】
この場合、図７からも諒解されるように、加圧力調整部３４から第１電極３２、第２電極３３に至るまでの距離が非常に長くなるため、溶接ヘッドが大型化する不具合が生じる。溶接ヘッドが大きくなると、その重量が増大するため、これを取り付けて動作させるロボット等の駆動装置の負担が増大する。また、溶接ヘッドが大きいと、狭小な空間での溶接作業が困難となるため、その設置場所や被溶接金属であるワークの形状が著しく制約されてしまう。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、小型且つ軽量で、作業性がよく、高精度な溶接を行うことが可能なバランス機構付溶接ヘッドを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、被溶接金属の一方の面に当接する２つの電極を有し、前記被溶接金属に対する前記各電極の加圧力を一致させるバランス機構を備えたバランス機構付溶接ヘッドにおいて、
前記各電極に連設され、前記各電極とともに前記被溶接金属に指向して変位可能なスライドシャフトと、
前記各スライドシャフトの変位方向の一端部側および他端部側を変位可能な状態で支持する支持部材と、
前記各スライドシャフトの間に配設され、中央部が回動可能に軸支され、両端部が前記各スライドシャフトの中間部に連設され、前記各スライドシャフトとともに前記被溶接金属に指向して変位可能なアーム部材を有するバランス機構と、
前記アーム部材の前記中央部に前記被溶接金属に指向する所定の加圧力を付与する加圧力付与機構と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、各電極に連設されるスライドシャフトの一端部側および他端部側を支持部材で支持することにより、スライドシャフトの動作の直進性を確保し、各電極を被溶接金属に対して正確に押圧させることができる。また、各スライドシャフトの中間部にバランス機構を配設することにより、溶接ヘッドの短尺化を招来し、小型且つ軽量化を容易に達成することができる。
【００１５】
なお、スライドシャフトの中間部に配設されたバランス機構を構成するアーム部材に第２支持部材により支持される第２スライドシャフトを連設することにより、溶接ヘッドを長尺にすることなく、バランス機構自体の動作の直線性を確保することができる。
【００１６】
さらに、前記アーム部材を、両端部に配設されたローラを介して各スライドシャフトの中間部に当接させておくことにより、各スライドシャフトの変位量に差異がある場合であっても、各電極による加圧力を正確に一致させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るバランス機構付溶接ヘッドについて、好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下説明する。
【００１８】
本実施の形態のバランス機構付溶接ヘッド５０は、図１〜図３に示すように、４本のスライドシャフト５２ａ、５２ｂおよび５４ａ、５４ｂを有する。スライドシャフト５２ａ、５２ｂおよび５４ａ、５４ｂの上端部側および下端部側は、第１ボディ部５６の上下に離間して配設されたベアリング（支持部材）６０ａ、６０ｂ、６１ａ、６１ｂおよび６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂにより変位自在に支持される。スライドシャフト５２ａ、５２ｂ同士およびスライドシャフト５４ａ、５４ｂ同士は、その中間部において、連結部材６４、６５によって連結される。
【００１９】
スライドシャフト５２ａ、５２ｂおよび５４ａ、５４ｂの各下端部には、絶縁カラー６６を介して導体からなる電極ホルダ６７、６８が取り付けられる。各電極ホルダ６７、６８には保持部材６９、７０がボルト７１によって固定されており、保持部材６９、７０にはすり割７２に連通して上下方向に貫通する半円状の溝部７３が夫々形成される。各溝部７３、７３には、金属等のワーク７４、７５と対峙する側の先端部を鋭化させた第１電極７６、第２電極７７が挿入される。第１電極７６および第２電極７７は、各溝部７３、７３に挿入された状態ですり割７２をボルト８９で締め付けることにより保持部材６９、７０に固定される。保持部材６９、７０が固定された電極ホルダ６７、６８の側部には、第１電極７６および第２電極７７に溶接電流を供給するためのターミナル７８、７９が夫々形成される（図２参照）。
【００２０】
第１ボディ部５６の略中央部、すなわち、スライドシャフト５２ａ、５２ｂ、および５４ａ、５４ｂの上下方向における中間部分には、第１電極７６および第２電極７７のワーク７４、７５に対する加圧力を一致させるためのイコライザ部（バランス機構）８０が配設される。イコライザ部８０は、水平方向に延在するアーム状のイコライザ（アーム部材）８２を含み、イコライザ８２の両端部に形成された保持部８４、８５には、第１ローラ８６、第２ローラ８８が軸支される。第１ローラ８６および第２ローラ８８は、スライドシャフト５２ａ、５２ｂおよび５４ａ、５４ｂに固定された連結部材６４、６５の上面部の略中央部に形成された平坦部９０、９１に夫々当接する。
【００２１】
イコライザ８２は、略凸形状の保持部材１００に形成された孔部１０２に挿入され（図２および図４参照）、中央部が軸１０４によって保持部材１００に揺動自在に支持されている。
【００２２】
イコライザ８２に対して直交する方向に突出する保持部材１００の下部両側部には、図４に示すように、イコライザ部８０の動作の直進性を確保するための第２スライドシャフト１０６ａ、１０６ｂが下方に指向して配設されている。第２スライドシャフト１０６ａ、１０６ｂは、第１ボディ部５６の下部に配設されたベアリング（第２支持部材）１０８ａ、１０８ｂにより変位自在に支持される。なお、図４に示すように、第２スライドシャフト１０６ｂの上端部は、保持部材１００から上方に所定量突出している。一方、第１ボディ部５６には、第２スライドシャフト１０６ｂの前記上端部の移動範囲内の所定位置に、フォトセンサ１１２が配設される。フォトセンサ１１２は、第２スライドシャフト１０６ｂが上下方向に所定量変位したか否かを検出する。
【００２３】
保持部材１００の上部中央部には、加圧力付与機構１１９を構成するコイル状の加圧スプリング１２０の下端部を保持する第１受部材１２２がボルト１２４を介して取り付けられている。
【００２４】
一方、第１ボディ部５６の上部に配設される第２ボディ部１２８の上面には、略円筒状の第３ボディ部１３０が配設されている。第３ボディ部１３０の内部には、図４に示すように、第１ボディ部５６および第２ボディ部１２８に連通し、加圧スプリング１２０が収納される孔部１３２と、孔部１３２に連通する螺子部１３４が形成される。
【００２５】
孔部１３２内には第２受部材１３６が摺動自在に収納され、第２受部材１３６は加圧スプリング１２０の上端部を保持する。第２受部材１３６の上部には円錐状の穴部１３７が形成される。螺子部１３４には、上部からロッド１４０が螺合する。ロッド１４０の下端部には、円錐状の穴部１４１が形成されており、第２受部材１３６に形成した穴部１３７とこの穴部１４１との間に収納された球体１３８を介して、第２受部材１３６とロッド１４０とが連結される。ロッド１４０の上端部には、例えば、作業者等が手によって回すことが可能な回転用部材１４６が取り付けられている。すなわち、回転用部材１４６を回転させることにより、第１受部材１２２と第２受部材１３６との距離を調整し、加圧スプリング１２０の弾発力を任意に調整することができる。
【００２６】
図１、図３および図４において、参照符号１５２は、ロボット等の駆動装置を示し、参照符号１５０は、アーム部材を示す。本実施の形態のバランス機構付溶接ヘッド５０は、駆動装置１５２の駆動作用下にワーク７４、７５に対して接近および離間可能である。
【００２７】
本実施の形態のバランス機構付溶接ヘッド５０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について以下説明する。
【００２８】
まず、作業者等によって加圧力付与機構１１９を構成する回転用部材１４６が回転され、ワーク７４、７５の特性等に対応した所定の加圧力が設定される。次いで、駆動装置１５２を駆動してアーム部材１５０に連結されたバランス機構付溶接ヘッド５０を下降させて、第１電極７６、第２電極７７の鋭化した先端部をワーク７４、７５に当接させる。当接による反力によって、スライドシャフト５２ａ、５２ｂおよび５４ａ、５４ｂが上昇し、各連結部材６４、６５の上面部の略中央部に形成された各平坦部９０、９１がイコライザ部８０の第１ローラ８６、第２ローラ８８を押圧する。第１電極７６、第２電極７７を通じて伝達される圧力が異なる場合、イコライザ８２が軸１０４を支点に揺動して各連結部材６４、６５の変位量を調整するため、第１電極７６と第２電極７７との間の圧力差をなくすことができる。
【００２９】
さらに、駆動装置１５２の駆動作用下にバランス機構付溶接ヘッド５０をワーク７４、７５に押し付ける。そして、押し付けによる反力、すなわち、バランス機構付溶接ヘッド５０に付与される加圧力が、加圧力付与機構１１９に設定された前記所定の加圧力に達した場合、第２スライドシャフト１０６ｂの上端部をフォトセンサ１１２（図４参照）が検出する。フォトセンサ１１２の信号出力は図示しない電力供給部に入力されており、この状態を検出した電力供給部はターミナル７８、７９を介して第１電極７６、第２電極７７に溶接電流を流す。この結果、ワーク７４、７５が溶接される。
【００３０】
ここで、本実施の形態のバランス機構付溶接ヘッド５０では、第１電極７６および第２電極７７のワーク７４、７５に対する加圧力を一致させるためのイコライザ部８０をスライドシャフト５２ａ、５２ｂおよび５４ａ、５４ｂの上下方向における中間部分に配設したので、イコライザ部８０が上部に突出することがなく、その分、バランス機構付溶接ヘッド５０を短く構成することができる。
【００３１】
また、イコライザ部８０の動作の直進性を確保するための第２スライドシャフト１０６ａ、１０６ｂを、スライドシャフト５２ａ、５２ｂおよび５４ａ、５４ｂの上下に突出させることなく、保持部材１００の下部から下方に指向して配設しているため、バランス機構付溶接ヘッド５０をさらに短く構成することができる。
【００３２】
さらにまた、スライドシャフト５２ａ、５２ｂおよび５４ａ、５４ｂは、各上端部側および下端部側がベアリング６０ａ、６１ａ、６２ａ、６３ａおよび６０ｂ、６１ｂ、６２ｂ、６３ｂによって支持されているため、必要最小限の長さで動作の直線性を確保することができる。従って、バランス機構付溶接ヘッド５０を一層短尺に構成し、且つ、第１電極７６および第２電極７７を正確に変位させ、均一な加圧力のもとで良好な溶接作業を遂行することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、溶接ヘッドを小型且つ軽量に構成することができるため、作業性が向上し、良好な溶接を遂行することができる。また、電極の動作の直線性を確保し、均一な加圧力のもとで高精度な溶接を行うことができる。さらに、小型且つ軽量であるため、狭小な部位における溶接作業を行うことができるとともに、当該溶接ヘッドの位置決めや移動も極めて容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るバランス機構付溶接ヘッドの斜視説明図である。
【図２】図１に示すバランス機構付溶接ヘッドの縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線縦断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線縦断面図である。
【図５】第１の溶接方法の説明図である。
【図６】第２の溶接方法の説明図である。
【図７】第２の溶接方法に適用される従来技術に係るバランス機構付溶接ヘッドの縦断面図である。
【符号の説明】
５０…バランス機構付溶接ヘッド
５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂ…スライドシャフト
６０ａ、６０ｂ、６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ、１０８ａ、１０８ｂ…ベアリング
６４、６５…連結部材          ７６…第１電極
７７…第２電極                ８０…イコライザ部
８２…イコライザ              ８６…第１ローラ
８８…第２ローラ              ９０、９１…平坦部
１００…保持部材              １０６ａ、１０６ｂ…第２スライドシャフト
１１２…フォトセンサ          １１９…加圧力付与機構
１２０…加圧スプリング        １４６…回転用部材
１５２…駆動装置
【図１】
2004358509.tif 000003
【図２】
2004358509.tif 000004
【図３】
2004358509.tif 000005
【図４】
2004358509.tif 000006
【図５】
2004358509.tif 000007
【図６】
2004358509.tif 000008
【図７】
2004358509.tif 000009