(57)【要約】【課題】簡単な構成で所望の固定電極に自動的に切り換えることができ、省力化が図れ、ガンアームに十分な強度を容易に持たせることができるスポット溶接装置を提供する。【解決手段】三次元方向に移動可能で、かつ回転可能な手首軸４を有するロボットアーム２の先端部に設けた加圧電極１３を有するガン本体５と、ガン本体５に固定して設けたガンアーム６と、複数の異なる固定電極２２，２３を保持し、各固定電極を選択的に加圧電極１３と対向する位置に位置決め可能にガンアーム６に相対的に回動可能に設けた固定電極保持部材２１とを有し、ロボットアーム２により固定電極保持部材２１を治具４２に係合させて、ガンアーム６と固定電極保持部材２１とを相対的に回動させることにより、固定電極保持部材２１に保持された所望の固定電極を加圧電極１３と対向する位置に位置決めする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元方向に移動可能でかつ回転可能な手首軸を有するロボットアームの先端部に設けられ加圧電極を有するガン本体と、
上記ガン本体に固定して設けたガンアームと、
複数の異なる固定電極を保持し、各固定電極を選択的に上記加圧電極と対向する位置に位置決め可能でかつ上記ガンアームに対して相対的に回動可能に設けられた固定電極保持部材とを有し、
上記ロボットアームにより上記固定電極保持部材を治具に係合させ、上記ガンアームと上記固定電極保持部材とを相対的に回動させることにより、上記固定電極保持部材に保持された所望の固定電極を上記加圧電極と対向する位置に位置決めし得るよう構成したことを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項２】
上記固定電極保持部材の回動軸の中心線が、上記手首軸の回動中心線の延長線上に位置するように、上記固定電極保持部材を上記ガンアームの上記ガン本体とは反対側に配置すると共に、該固定電極保持部材に上記治具と着脱自在に係合する係合部を設け、
上記係合部を上記治具に係合させた状態で上記手首軸を回動させることにより、上記固定電極保持部材に保持された所望の固定電極を上記加圧電極と対向する位置に位置決めし得るよう構成した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】
上記固定電極保持部材は、上記ガンアームに相対的に回動可能に設けたサブガンアームを有し、該サブガンアームの両端部に２個の異なる固定電極を保持したことを特徴とする請求項１乃至２に記載のスポット溶接装置。
【請求項４】
上記固定電極保持部材は上記固定電極の冷却路を有し、上記ガンアームは上記固定電極保持部材と上記ガンアームとの接触面間に形成したリング状溝を介して上記冷却路に連通する通水路を有することを特徴とする請求項１〜３に記載のスポット溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の車体組み立てラインにおいて、車体パネル同士を接合するのに用いるスポット溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の車体組み立てラインでは、ロボットアームの先端部に、加圧電極を有するガン本体と、このガン本体にＣ型のガンアームを介して加圧電極に対向配置した固定電極とを有する溶接ガンを取り付けたスポット溶接装置が広く用いられている。
【０００３】
ところで、車体組み立てラインでは、組み立て効率や溶接部位の外観品質の向上等の観点から、同一工程で異なる電極を用いてスポット溶接を行なう場合がある。この場合、それぞれ異なる電極を有する溶接ガンを備える複数のスポット溶接装置を配置して、対応する部位を溶接するようにすると、設備費が嵩み、車体のコストアップを招くことが懸念される。
【０００４】
このようなことから、従来、加圧電極と対向させる固定電極を切り換えできるようにしたスポット溶接装置が種々提案されている。例えば、特開平８−１３２２５０号公報には、ガンアームの先端部に複数種の固定電極を有する回転マウントを加圧電極の加圧方向と直交する方向の軸を中心に回転自在に設け、この回転マウントを回転駆動するサーボモータをガンアームの先端部または基端部に設けて、サーボモータにより回転マウントを回転駆動することにより、所望の固定電極を加圧電極に対向させるようにしたスポット溶接装置が開示されている。
【０００５】
また、特開平９−２２０６７４号公報には、固定電極を有するガンアームを、加圧電極を有するガン本体に対して加圧電極の加圧方向と直交する方向から着脱自在に構成して、所望の固定電極を有するガンアームを交換装着できるようにしたスポット溶接装置が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特開平８−１３２２５０号公報に開示されたスポット溶接装置にあっては、回転マウントを回転駆動するサーボモータをガンアームに設けているため、ガンアームの構造が複雑になると共に、加圧電極の加圧力に対してガンアームに十分な強度を持たせることが困難になる。
【０００７】
また、上記の特開平９−２２０６７４号公報に開示されたスポット溶接装置にあっては、所望の固定電極を有するガンアームを予め用意しておき、作業者によりガン交換用ツールを用いて交換装着することになる。このため、ロボットによるスポット溶接装置を採用しても、作業者にガンアームの交換作業を強いることになって、十分な省力化が図れなくなる。
【０００８】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、簡単な構成で所望の固定電極に自動的に切り換えることができ、省力化が図れると共に、ガンアームに十分な強度を容易に持たせることができるスポット溶接装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載のスポット溶接装置の発明は、三次元方向に移動可能でかつ回転可能な手首軸を有するロボットアームの先端部に設けられ加圧電極を有するガン本体と、上記ガン本体に固定して設けたガンアームと、複数の異なる固定電極を保持し、各固定電極を選択的に上記加圧電極と対向する位置に位置決め可能でかつ上記ガンアームに対して相対的に回動可能に設けられた固定電極保持部材とを有し、上記ロボットアームにより上記固定電極保持部材を治具に係合させ、上記ガンアームと上記固定電極保持部材とを相対的に回動させることにより、上記固定電極保持部材に保持された所望の固定電極を上記加圧電極と対向する位置に位置決めし得るよう構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によると、ガンアームに固定電極保持部材を回動させるサーボモータ等の駆動機構を設けることなく、ロボットアームにより固定電極保持部材を治具に係合させてガンアームと固定電極保持部材とを相対的に回動させることにより、所望の固定電極を加圧電極と対向する位置に自動的に位置決めすることができるので、構成を簡単にでき、ガンアームに十分な強度を容易に持たせることができると共に、固定電極切り換え作業の省力化を図ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１のスポット溶接装置において、上記固定電極保持部材の回動軸の中心線が、上記手首軸の回動中心線の延長線上に位置するように、上記固定電極保持部材を上記ガンアームの上記ガン本体とは反対側に配置すると共に、該固定電極保持部材に上記治具と着脱自在に係合する係合部を設け、上記係合部を上記治具に係合させた状態で上記手首軸を回動させることにより、上記固定電極保持部材に保持された所望の固定電極を上記加圧電極と対向する位置に位置決めし得るよう構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によると、固定電極保持部材に設けた係合部を治具に係合させた状態で手首軸を回動させることにより、所望の固定電極を加圧電極と対向する位置に位置決めすることができるので、固定電極を切り換える際のロボットアームの制御が簡単になる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１乃至２のスポット溶接装置において、上記固定電極保持部材は、上記ガンアームに相対的に回動可能に設けたサブガンアームを有し、該サブガンアームの両端部に２個の異なる固定電極を保持したことを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明によると、サブガンアームの少なくとも加圧電極と対向していない固定電極を保持する側の部分は、ガンアームのオーバーハング部分に隠れ、加圧電極と対向している固定電極の周囲には余分な部材が存在しないので、複雑な溶接部位や狭い溶接部位でも容易に溶接することが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のスポット溶接装置において、上記固定電極保持部材は上記固定電極の冷却路を有し、上記ガンアームは上記固定電極保持部材と上記ガンアームとの接触面間に形成したリング状溝を介して上記冷却路に連通する通水路を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明によると、固定電極の冷却水を、ガンアームの通水路、固定電極保持部材とガンアームとの接触面間のリング状溝を介して固定電極保持部材の冷却路に供給して循環させることができるので、ホース等を介して固定電極保持部材の冷却路に直接供給する場合のようなホース等の引き回しが不用となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるスポット溶接装置の一実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１８】
図１はスポット溶接装置の全体の概略構成を示す図、図２は図１に示す溶接ガンの側面図、図３は図２に示す固定電極保持部材と治具との係合状態を示す断面図、図４は同じく固定電極保持部材とガンアームとの結合部の拡大断面図である。
【００１９】
本実施の形態のスポット溶接装置１は、ロボットアーム２の先端部にスポット溶接用の溶接ガン３を取り付けたもので、ロボットアーム２は三次元方向に移動可能で、かつ先端部には手首軸４を有している。
【００２０】
溶接ガン３は、手首軸４の先端部に装着したガン本体５と、このガン本体５に一端部を固定したＣ型のガンアーム６とを有している。ガン本体５には、油圧シリンダ若しくはエアシリンダ等を有する公知の直線駆動手段１１や、溶接用トランス１２等が設けられていると共に、直線駆動手段１１に結合して加圧電極１３が設けられており、直線駆動手段１１の駆動により加圧電極１３が前方側に突出するようになっている。
【００２１】
本実施の形態では、ガンアーム６の他端部でガン本体５とは反対側に、相対的に回動可能に直線状のサブガンアーム（固定電極保持部材）２１を設ける。サブガンアーム２１は、その回動軸２１ａの中心線Ｓが、手首軸４の回動中心線Ｏの延長線上に位置するように設け、このサブガンアーム２１の両端部には２個の異なる形状の固定電極２２，２３を固着して、サブガンアーム２１をガンアーム６に対して相対的に１８０度回動させることにより、固定電極２２または固定電極２３のいずれか一方を加圧電極１３と対向する位置に選択的に位置決めするようにする。
【００２２】
なお、ガンアーム６とサブガンアーム２１の回動軸２１ａとの間には、図４に示すように、両者に係合可能にプランジャ２４を配置し、常時はプランジャ２４をガンアーム６及び回動軸２１ａに係合させて相対的回動を規制し、サブガンアーム２１をガン本体５側に押圧することにより、プランジャ２４の係合を解除してサブガンアーム２１をガンアーム６に対して相対的に回動できるように構成する。
【００２３】
また、サブガンアーム２１に保持された固定電極２２，２３を冷却するため、図４に示すように、ガンアーム６には２本の通水路２５，２６を形成し、ガンアーム６と回動軸２１ａとの接触面間には通水路２５，２６にそれぞれ連通するリング状溝２７，２８を形成し、更に、サブガンアーム２１にはリング状溝２７，２８に連通する冷却路２９を形成して、ガンアーム６側から通水路２５、リング状溝２７、冷却路２９、リング状溝２８、および通水路２６を経て冷却水を流すようにする。
【００２４】
このように、固定電極の冷却水路を構成することにより、サブガンアーム２１への冷却水用のホース等の引き回しが不用となる。なお、ガンアーム６と回動軸２１ａとの接触面には、リング状溝２７，２８をそれぞれ挟むように冷却水シール用のＯリング３１，３２，３３を設けると共に、接触面の両端部にはブッシュ３４，３５を設ける。
【００２５】
更に、サブガンアーム２１には、その下端側すなわちガン本体５とは反対側に、長手方向に延在して突状の係合部３６を形成する。
【００２６】
本実施の形態のスポット溶接装置１により溶接作業を行なうにあたっては、ロボットアーム２による溶接ガン３の移動範囲内の任意の位置に、サブガンアーム２１に形成された突状の係合部３６が係合可能な直線状の係止溝４１を有する治具４２を配置し、スプリングワッシャ３７で付勢する。
【００２７】
この治具４２の位置データ及び係止溝４１の方向データは、予めロボットアーム２の制御プログラムに入力しておき、固定電極の切り換えの際には、制御プログラムに従ってロボットアーム２により溶接ガン３を移動させてサブガンアーム２１の中央部分（回動軸２１ａの部分）の係合部３６を治具４２の係止溝４１に係合させると共に、ロボットアーム２によりサブガンアーム２１をスプリングワッシャによる付勢手段３７に抗して治具４２側に押圧してプランジャ２４の係合を解除し、その状態で手首軸４を１８０度回動させて固定電極を切り換える。
【００２８】
このように、本実施の形態によれば、ロボットアーム２によりサブガンアーム２１を治具４２に係合させてガンアーム６とサブガンアーム２１とを相対的に１８０度回動させることにより、サブガンアーム２１に保持された所望の固定電極２２または２３を加圧電極１３と対向する位置に自動的に位置決めするようにしたので、固定電極切り換え作業の省力化が図れると共に、ガンアーム６にサブガンアーム２１を回動させるサーボモータ等の駆動機構を設ける必要がないので、構成を簡単にでき、ガンアーム６に十分な強度を容易に持たせることができる。
【００２９】
また、サブガンアーム２１を、ガンアーム６との相対的回動中心線Ｓが手首軸４の回動中心線Ｏの延長線上に位置するように設けたので、サブガンアーム２１を治具４２に係合させてガンアーム６とサブガンアーム２１とを相対的に１８０度回動させる際は、手首軸４のみを１８０°回動させればよく、従って固定電極を切り換える際のロボットアーム２の制御を簡単にできる。
【００３０】
更に、サブガンアーム２１は、少なくとも加圧電極１３と対向していない固定電極を保持する側のアーム部分が、ガンアーム６のオーバーハング部分に隠れることになるので、加圧電極１３と対向している固定電極の周囲には余分な部材が存在しなくなり、複雑な溶接部位や狭い溶接部位でも容易に溶接することができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、固定電極保持部材として直線状のサブガンアーム２１を設けて、その両端部に異なる２個の固定電極２２，２３を保持するようにしたが、３個以上の異なる固定電極を放射状あるいは円盤状に形成した固定電極保持部材に保持することもできる。また、固定電極保持部材のガンアーム６に対する相対的回動中心線Ｓは、手首軸４の回動中心線Ｏの延長線上に必ずしも一致させる必要はなく、回動中心線Ｏに平行または交差する任意の軸線を中心に相対的に回動可能にガンアーム６の任意の部分に設けることもできる。従って、ガンアーム６も、Ｃ型に限らず、固定電極保持部材の形状やその取り付け位置等に応じて種々変更可能である。
【００３２】
また、固定電極保持部材を治具４２に係合させる部分は、固定電極保持部材の中央部分（回動軸部分）に限らず、任意の部分を係合させることができ、また、固定電極保持部材と治具４２との係合構造も、固定電極保持部材側を凹状に、治具４２側を突状にするなど、固定電極保持部材の変位を規制できる任意の構造とすることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、複数の異なる固定電極を保持する固定電極保持部材をガンアームに相対的に回動可能に設け、ロボットアームにより固定電極保持部材を治具に係合させてガンアームと固定電極保持部材とを相対的に回動させることにより、所望の固定電極を加圧電極と対向する位置に自動的に位置決めするようにしたので、構成を簡単にでき、ガンアームに十分な強度を容易に持たせることができると共に、固定電極切り換え作業の省力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスポット溶接装置の一実施の形態の全体の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す溶接ガンの側面図である。
【図３】図２に示す固定電極保持部材と治具との係合状態を示す断面図である。
【図４】同じく、固定電極保持部材とガンアームとの結合部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１　スポット溶接装置
２　ロボットアーム
３　溶接ガン
４　手首軸
５　ガン本体
６　ガンアーム
１１　直線駆動手段
１２　溶接用トランス
１３　加圧電極
２１　サブガンアーム（固定電極保持部材）
２１ａ　回動軸
２２，２３　固定電極
２４　プランジャ
２５，２６　通水路
２７，２８　リング状溝
２９　冷却路
３１，３２，３３　Ｏリング
３４，３５　ブッシュ
３６　係合部
３７　スプリングワッシャ
４１　係止溝
４２　治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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