(57)【要約】【課題】電極のワークに対する加圧力を容易且つ高精度に制御することができるとともに、極めて簡易に構成することのできる抵抗溶接装置を提供する。【解決手段】ソレノイド６４に所定の駆動電流を供給することで発生した磁界により、可動鉄心６８が固定鉄心６６に吸引され、プッシュバー７６を介して第２電極チップ８２が下降し、ワークＷに所定の加圧力を付与する。加圧力は、駆動電流によって制御することができる。次いで、第２電極チップ８２、第１電極チップ４０間に溶接電流を供給することにより、溶接が開始される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極の加圧作用下に前記電極に通電してワークを溶接する抵抗溶接装置において、
ソレノイドの励磁作用により前記電極を前記ワークに指向して変位させる変位手段と、
前記ソレノイドに供給する電流を制御することで、前記電極による前記ワークに対する加圧力を制御する加圧力制御手段と、
を備えることを特徴とする抵抗溶接装置。
【請求項２】
請求項１記載の抵抗溶接装置において、
前記変位手段は、
前記ソレノイドに挿通され、前記電極を保持する可動鉄心と、
前記ソレノイドの励磁作用による前記可動鉄心の変位方向に配設される固定鉄心と、
を備え、前記可動鉄心の前記固定鉄心に対する変位量に依存しない加圧力を前記ワークに付与すべく、前記可動鉄心または前記固定鉄心の一方に凸状テーパ部が形成され、他方に前記凸状テーパ部が挿入される凹状テーパ部が形成されることを特徴とする抵抗溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極の加圧作用下に前記電極に通電してワークを溶接する抵抗溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
抵抗溶接装置は、電極の加圧作用下に前記電極に通電してワークを溶接するものであり、ボルト、リベットなどの機械的接合法に比べ製品を軽量化することができ、工数も少なく且つ装置が比較的簡単であるため、自動車や電機器具などの金属製品の接合方法として広く利用されている。
【０００３】
ところで、抵抗溶接装置は、通常、電極を備える溶接ヘッド自体をワークに対して変位させる溶接ヘッド変位機構と、電極をワークに押し当てて加圧力を付与する加圧力付与機構とを備える。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示された従来技術に係る溶接装置では、図５に示すように、溶接ヘッド１をロボット３に装着し、ロボット３を矢印方向に変位させることで溶接ヘッド１をワーク２ａ、２ｂの溶接部位に押圧し、電極チップ４ａ、４ｂ間に電流を供給することで溶接が行われる。
【０００５】
この場合、溶接ヘッド変位機構は、ロボット３により構成され、加圧力付与機構は、電極チップ４ａをワーク２ａ、２ｂに対して押圧するスプリング５により構成される。なお、スプリング５による加圧力は、調整摘み６を回すことで調整される。
【０００６】
また、他の従来技術として、溶接ヘッドをシリンダにより変位させることでワークを加圧するように構成したものがある（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
実開平５−９３６６８号公報（段落［０００９］〜［００１１］、図１）
【特許文献２】
特表２００２−５０４０２４号公報（発明を実施する最良の態様、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術の場合、溶接ヘッド変位機構と加圧力付与機構とが別々に構成されているため、装置コストが高騰するとともに、構成が複雑化することが懸念される。
【０００９】
また、ワーク２ａ、２ｂを押圧するスプリング５は、応答性が高いため、溶接中のワーク２ａ、２ｂの状態の変化に迅速に追従し、所望の加圧力を安定してワーク２ａ、２ｂに付与できる利点がある。しかしながら、ワーク２ａ、２ｂや溶接条件に応じて加圧力を調整する場合には、作業者が調整摘み６を操作しなければならないため、作業性が悪いという問題がある。
【００１０】
一方、特許文献２に開示された従来技術のように、シリンダを用いて溶接ヘッドを変位させる場合、一般的にシリンダの応答性がスプリングに比較して低いため、所望の加圧力がワークに付与されなくなるおそれがある。さらに、シリンダを使用する場合、空気圧や油圧を制御するためのコンプレッサ等の機器類が別途必要となり、装置構成が複雑で大掛かりなものとなるという問題がある。
【００１１】
なお、シリンダに代替して、リニアモータにより電極を変位させることも考えられるが、リニアモータの場合、走行子に大きな磁石を取り付ける必要があるため、重量化するだけでなく、電極を高速に移動させることが困難となる問題が生じる。
【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、電極のワークに対する加圧力を容易且つ高精度に制御することができるとともに、極めて簡易に構成することのできる抵抗溶接装置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、電極の加圧作用下に前記電極に通電してワークを溶接する抵抗溶接装置において、
ソレノイドの励磁作用により前記電極を前記ワークに指向して変位させる変位手段と、
前記ソレノイドに供給する電流を制御することで、前記電極による前記ワークに対する加圧力を制御する加圧力制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
この場合、変位手段を構成するソレノイドに電流を供給することにより、ソレノイドが励磁されて電極がワークに指向して変位し、ワークを所望の加圧力で押圧する。次いで、電極に通電することでワークに対する溶接が行われる。なお、ワークに対する加圧力は、ソレノイドに供給する電流によって容易に制御することができる。
【００１５】
また、変位手段は、前記ソレノイドに挿通され、前記電極を保持する可動鉄心と、
前記ソレノイドの励磁作用による前記可動鉄心の変位方向に配設される固定鉄心と、
を備え、前記可動鉄心の前記固定鉄心に対する変位量に依存しない加圧力を前記ワークに付与すべく、前記可動鉄心または前記固定鉄心の一方に凸状テーパ部が形成され、他方に前記凸状テーパ部が挿入される凹状テーパ部が形成されることを特徴とする。
【００１６】
この場合、ワークに付与される加圧力は、電極の変位量によらず、ソレノイドに供給される電流のみに依存する値に設定することができる。従って、ワークの状態によらず、一定の加圧力をワークに付与することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る抵抗溶接装置について、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】
図１は、本実施の形態に係る抵抗溶接装置３０の正面図である。基台３２には、台座３４を介して静止電極部３６が配設される。静止電極部３６は、電極ホルダ３８に保持され、金属からなるワークＷの下面に当接する第１電極チップ４０を備える。電極ホルダ３８の側部には、溶接電流を供給する電源部４２と電気的に接続されるターミナル４４が配設される。
【００１９】
また、基台３２には、台座５０を介して略鉛直方向に延在する支柱５２が設けられる。支柱５２の上部には、固定部材５４を介して保持部材５６が配設され、保持部材５６には可動電極部５８が保持される。
【００２０】
可動電極部５８は、電極変位機構６０（変位手段）を備える。電極変位機構６０は、図２に示すように、ボビン６２に巻回されるソレノイド６４と、固定鉄心６６と、可動鉄心６８とをフレーム７０内に収容して構成される。
【００２１】
ボビン６２の中央部に形成された貫通孔６３に挿入される可動鉄心６８の下端部には、段部７２を介して徐々に縮径する凸状テーパ部７４が形成される。凸状テーパ部７４には、プッシュバー７６の上端部が連結され、プッシュバー７６の下端部には、第２電極チップ８２を保持する電極ホルダ８４が連結される。なお、電極ホルダ８４の側部には、溶接電流を供給する電源部４２と電気的に接続されるターミナル８６が配設される。
【００２２】
また、可動鉄心６８は、フレーム７０から上方に突出し、可動鉄心６８の上端部には、スプリングホルダ９２が配設される。このスプリングホルダ９２と、フレーム７０の上面部との間には、可動鉄心６８を重力に逆らって上方向に付勢するコイルスプリング９０が配設される。フレーム７０の上面部および下面部には、可動鉄心６８のボビン６２に対する直進性を確保するためのブッシュ７７、７９が配設される。さらに、スプリングホルダ９２には、可動鉄心６８の変位を検出するための近接スイッチ９１ａが配設され、ブッシュ７７には、所定距離まで接近した際に近接スイッチ９１ａを駆動するためのマグネット９１ｂが配設される。
【００２３】
一方、固定鉄心６６は、ボビン６２の貫通孔６３の下端部に装着されており、中央部には、可動鉄心６８に連結されたプッシュバー７６が挿通される孔部７８が形成される。また、孔部７８の上部には、可動鉄心６８の凸状テーパ部７４に対応した形状からなり、可動鉄心６８に指向して徐々に拡径する凹状テーパ部８１が形成される。
【００２４】
以上のように構成される抵抗溶接装置３０は、制御部１００からの指令に基づいて駆動される。この場合、制御部１００には、第１電極チップ４０および第２電極チップ８２に溶接電流を供給する電源部４２が接続されるとともに、電極変位機構６０を構成する可動鉄心６８の変位を検出する近接スイッチ９１ａが接続される。また、制御部１００は、電極変位機構６０を構成するソレノイド６４に対して所望の加圧力に応じた電流を供給する。
【００２５】
本実施の形態に係る抵抗溶接装置３０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、この抵抗溶接装置３０の溶接動作について、図３に示すタイミングチャートに基づいて説明する。
【００２６】
先ず、電極変位機構６０を構成するソレノイド６４に駆動電流を供給しない状態において、第１電極チップ４０、第２電極チップ８２間にワークＷを配置する。この場合、ワークＷの上部に配設される第２電極チップ８２は、可動鉄心６８の上部に配設したコイルスプリング９０の弾発力によって上方向（図１および図２において矢印Ｘ２方向）に移動しており、第１電極チップ４０、第２電極チップ８２間に所定の間隙が形成されている。従って、作業者は、第１電極チップ４０、第２電極チップ８２に干渉することなくワークＷを配置することができる。
【００２７】
次に、制御部１００がソレノイド６４に所定の駆動電流を供給すると、ソレノイド６４が巻回されているボビン６２の貫通孔６３に磁界が生成され、この磁界によって可動鉄心６８および固定鉄心６６が磁化される。従って、可動鉄心６８が固定鉄心６６によって吸引され、コイルスプリング９０の弾発力に抗し、ワークＷに指向して矢印Ｘ１方向（図１および図２参照）に下降を開始する。
【００２８】
可動鉄心６８の下降に伴い、プッシュバー７６および電極ホルダ８４を介して連結された第２電極チップ８２が所定量変位すると、第２電極チップ８２の下端部がワークＷに当接する。このとき、上部のブッシュ７７に配設されたマグネット９１ｂに対してスプリングホルダ９２に配設された近接スイッチ９１ａが接近することにより、第２電極チップ８２がワークＷに当接したことが検出される。
【００２９】
そこで、制御部１００は、近接スイッチ９１ａがＯＮとなった時点から図示しないタイマによる計時を開始し、所定時間Ｔ１が経過した後、電源部４２を駆動し、第１電極チップ４０、第２電極チップ８２間に溶接電流を供給して溶接を開始する。なお、溶接を開始する以前に、溶接電流を流さない状態で加圧状態を所定時間Ｔ１だけ継続するのは、加圧状態を安定させるためである。
【００３０】
ここで、本実施形態では、可動鉄心６８の先端部に凸状テーパ部７４が形成される一方、固定鉄心６６に凸状テーパ部７４に対応した形状からなる凹状テーパ部８１が形成された電極変位機構６０を用いて、第２電極チップ８２をワークＷに指向して変位させる構成としている。このように構成される電極変位機構６０は、図４に示すように、固定鉄心６６と可動鉄心６８との離間距離の所定範囲Ｌにおいて、ワークＷに対する第２電極チップ８２による加圧力が一定となる特性を備えている。また、ソレノイド６４に供給する駆動電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３に応じて、固定鉄心６６と可動鉄心６８との吸引力、すなわち、第２電極チップ８２による加圧力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を調整することができる。
【００３１】
従って、制御部１００によってソレノイド６４に供給する駆動電流Ｉ（図３）を制御することにより、第２電極チップ８２のワークＷに対する変位量に依存することなく、所望の安定した加圧力でワークＷを加圧することができる。この結果、例えば、溶接によって発生した熱でワークＷの厚さに変動が生じたとしても、それに追従して第２電極チップ８２が変位し、且つ、ワークＷに一定の加圧力が付与される状態が維持されるため、極めて良好な溶接を行うことができる。
【００３２】
次いで、溶接時間Ｔ２が経過後、溶接電流を遮断し、再び、所定時間Ｔ３だけ加圧状態を保持する。この間にワークＷの温度が低下し、所望の溶接状態が得られる。
【００３３】
所定時間Ｔ３が経過後、制御部１００は、ソレノイド６４に対する駆動電流を遮断する。駆動電流が遮断されると、第２電極チップ８２は、コイルスプリング９０の弾発力によって上昇し、ワークＷから離間する。以上のようにして溶接作業が完了する。
【００３４】
以上説明したように、電極変位機構６０は、ソレノイド６４に対する駆動電流を制御することにより、ワークＷの把持および加圧を行うことができるとともに、その加圧力を駆動電流により容易且つ高精度に制御することができる。また、可動鉄心６８は、磁力により浮動状態で駆動することができるため、応答性が極めて高く、ワークＷの状態に迅速に対応して安定した加圧制御を行うことができる。しかも、加圧力の変更も駆動電流の制御によって極めて容易に行うことができる。
【００３５】
なお、電極変位機構６０は、可動鉄心６８に凸状テーパ部７４を形成する一方、固定鉄心６６に凸状テーパ部７４に対応して凹状テーパ部８１を形成することにより、図３に示す加圧力一定となる特性が得られるようにしているが、必ずしもこのような構成とする必要はない。例えば、可動鉄心６８および固定鉄心６６の各対向面が平面形状からなる通常のソレノイド機構を用いる場合であっても、可動鉄心６８および固定鉄心６６間の離間距離に応じて、制御部１００からソレノイド６４に供給する駆動電流を制御することにより、ワークＷに対する加圧力を一定に維持することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、変位手段によって電極の変位およびワークに対する加圧を行うことができるため、構成が極めて簡易となる。また、前記変位手段をソレノイドで構成しているため、ソレノイドに供給する駆動電流によって加圧力を容易且つ高精度に制御することができるとともに、調整作業を極めて容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る抵抗溶接装置の正面図である。
【図２】図１に示す電極変位機構の縦断面図である。
【図３】図１に示す抵抗溶接装置におけるタイミングチャートである。
【図４】図２に示す電極変位機構の加圧力特性を示すグラフである。
【図５】従来技術に係る溶接装置の一部縦断面図である。
【符号の説明】
３０…抵抗溶接装置              ３６…静止電極部
４０…第１電極チップ            ４２…電源部
５８…可動電極部                ６０…電極変位機構
６４…ソレノイド                ６６…固定鉄心
６８…可動鉄心                  ７４…凸状テーパ部
７６…プッシュバー              ８１…凹状テーパ部
８２…第２電極チップ            １００…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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