(57)【要約】      （修正有）【課題】この発明は溶接ガンを横向き姿勢でてことして用いて鋼板その他の金属板の被溶接材を板状のテ−ブル電極の上で加圧通電して溶接するスポット溶接装置を提案する。【解決手段】基板２１０に沿って移動する溶接ガン１１０をてことして支持する支持ユニット２００が溶接ガンとともに移動できるように構成され、しかも、てことして支持される溶接ガン１１０の後端部を支持ユニット２００内で昇降自在に支承される通電加圧棒２２０により押上げて溶接ガン１１０の先端部により被溶接材Ｗを加圧通電して溶接するスポット溶接機本体１００と、支持ユニット２００の移動位置において通電加圧棒２２０の後端部を上向きに押上げ加圧する加圧装置３００とを具えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に沿って移動する溶接ガンをてことして支持する支持ユニットが前記溶接ガンとともに移動できるように構成され、しかも、てことして支持される前記溶接ガンの後端部を前記支持ユニット内で昇降自在に支承される通電加圧棒により押上げて前記溶接ガンの先端部により被溶接材を加圧通電して溶接するスポット溶接機本体と、前記支持ユニットの移動位置において前記通電加圧棒の後端部を上向きに押上げ加圧する加圧装置とを具え、この加圧装置には、前記支持ユニットの移動範囲に相当する長さを有しかつ前記通電加圧棒を押上げ加圧する押上げ部材と、この押上げ部材の略々中央部に取付けられた押上げ加圧源と、この押上げ加圧源を前記押上げ部材とともに昇降自在に支持する支持枠体とを設け、この支持枠体には、前記押上げ加圧源をはさんで両側平行に位置するよう、前記押上げ部材に取付けられた案内支柱と、これら案内で前記押上げ加圧源を昇降自在に支持する支持プレ−トとを設け、前記案内支柱の下端部を連結プレ−トで橋絡し、前記支持枠体を方形又は立方形に枠組みして成ることを特徴するスポット溶接装置。
【請求項２】
前記支持枠体を箱型に枠組みして成ることを特徴とする請求項１記載のスポット溶接装置。
【請求項３】
前記押上げ部材を少なくとも２層の板状材から構成し、これら板状材の間に絶縁層を介在させて成ることを特徴とする請求項１記載のスポット溶接装置。
【請求項４】
前記絶縁層を合成樹脂層とすることを特徴とする請求項１又は２記載のスポット溶接装置。
【請求項５】
前記支持プレ−トに長尺状の案内ブッシュを取付け、この案内ブッシュを介して前記支持支柱を案内昇降させて成ることを特徴とする請求項１又は２記載のスポット溶接装置。
【請求項６】
前記案内ブッシュは前記支持支柱の１／２〜１／３の長さに相当する長尺状に構成することを特徴とする請求項１、２又は５記載のスポット溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスポット溶接装置に係り、詳しくは、溶接ガンを横向き姿勢でてことして用いて鋼板その他の金属板の被溶接材を板状のテ−ブル電極の上で加圧通電して溶接するスポット溶接装置であって、なかでも、この溶接ガンを溶接電流の通電経路および加圧手段として併用し、溶接ガンへの通電ケ−ブルなどをほとんど用いることなく削減し、併せて構造のコンパクト化および合理化をはかるとともに、溶接ガンそのものを横向き姿勢でてことして用いて加圧力の増大をはかり、てことして用いるときに生じる先端の溶接チップの円弧運動に起因して生じる通電性や溶接性の障害の除去の改善をはかったスポット溶接装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
金属加工、なかでも板金加工においては、広く一般に溶接すべき金属板などの金属材を重ね合わせて通電加熱して全く溶加材を用いることなく溶接するスポット溶接装置が用いられている。スポット溶接装置は形成される溶接部が点又はスポットであるところからスポット溶接装置又はスポット溶接機といわれているが、通電によって生じる抵抗熱を熱源として加圧溶接するところから、圧接と融接との融合といわれる抵抗溶接装置の一つであって、箱や枠などの薄板金属構造物の製作や製造に広く用いられている。
【０００３】
このため、スポット溶接装置は各用途に向けて種々の型式のものが提案されているが、大型のものは自動車ボディの量産などに多く用いられているが、専用機のほかに、多品種小ロッドの板金加工などには小型の定置式といわれるものがほとんど用いられている。前者の大型のものは自動車工業の発達とともに大巾な技術的改善がみられ、モデルチェンジのきわめて多い自動車ボディの製造などの分野の専用機としてそのモデルに応じて開発され急速な進歩改善がはかられている。これに対し、後者の小ロッド多品種の工作物の板金加工分野では定置型スポット溶接機といわれるものが使用され、品種の変化に応じて溶接機の使用方法を変化させ、改善されることなく数十年にわたってほとんど同じ構造の定置型スポット溶接機を現在までそのまま使用されている。
【０００４】
すなわち、定置型スポット溶接機は２枚の被溶接材を重ね合わせ、これらを上下から上下一対の棒状電極ではさみ加圧通電する型式の溶接機である。溶接原理としては大型の自動車ボディ専用溶接機なども手動式の溶接機も同じである。要するに、上下の電極の間に２枚の被溶接材をはさみ加圧力と溶接電流とを加えて溶接するものである。とくに、短時間に大電流を供給して点弧状の溶接部、つまり、所謂ナゲットを形成する溶接継手であるため、上下の電極はともに棒状として被溶接材への加圧通電面積を絞り、加圧力と電流量を高めて溶接するものである。
【０００５】
このように自動車ボディなどの製造ラインの一部として組込まれる大型スポット溶接機と定置型溶接機とは、同じ溶接原理を利用している。それにも拘らず、自動車ボディの製造などの分野では溶接すべき部品や組立てや搬送や溶接などの治具の分野の開発がめざましいこともあって、ロボット化、自動化すらも達成されている。これに反し、所謂板金加工などに供されている定置型スポット溶接機は、改善されているところは全くなく、必要とされる治具の開発や改善はなく、ほとんどのものが溶接作業者の経験、技りょうに依存して手動で操作されている。
【０００６】
具体的に説明すると、板金加工の分野では、金属枠や金属箱などのように、内部に溶接すべきところがあってその溶接部が外側から直接加圧できないものや、多品種小ロッドの製品のうちには構造や型式が全く異なるものも多い。このような被溶接物や被溶接材の溶接では、自動車製造機器のようなライン化は困難であり、溶接すべきときにその都度溶接機まで被溶接物や被溶接材を送って作業員が手動で溶接を行なっている。
【０００７】
いずれにしても、複雑な形状の構造物のうちには内部を溶接するものもあって、このようなものの溶接のときは、溶接ガンといわれる上部の電極を縦向き姿勢のもとで下向きに下降させて溶接する電極操作は困難であり、どうしても溶接ガンの昇降操作で溶接しようとするときに、被溶接物を人力により安定化させて溶接することになって、この作業はきわめて重筋労働である。また、上下の電極の先端の溶接チップは高電流、高加圧を得るためには絞った形状に構成されているが、このような溶接チップによる加圧であると、相当な熟練度をもつ作業者であっても溶接部にはどうしても溶接きずや溶接あとなどが残る。これを除去する作業がきわめてはん雑であって大きな重筋労働の一つになり、これによって溶接コストがかさむようになっている。
【０００８】
このところから、本発明者らは、先に、小ロッドで複雑な形状の構造物、なかでも、内部に溶接すべき溶接部があるような構造物であっても、個々の溶接部に応じて溶接姿勢を選択して溶接でき、溶接にともなう加工、組立てなどの作業も併せて達成できるスポット溶接装置を提案した。（特許第３４４５６３６号明細書参照）
【０００９】
このスポット溶接機１は、図３に示すとおりであって、下部の電極２は平坦な導電性の板状材から成るテ−ブル電極あるいはシ−ト状電極としていわれるものとして構成する溶接機である。このスポット溶接機１はシ−ト状電極２上で金属材などの被溶接材Ｗの加工、組立もできるものである。このスポット溶接機１では、テ−ブル電極２上におかれた被溶接材Ｗに向って溶接ガン３を縦向き姿勢で下降させて被溶接材Ｗをテ−ブル電極２と溶接ガン３との間にはさみ溶接するものであって、この装置においては溶接ガン３が伸縮自在の支持ビ−ム４および支持ア−ム５により支持され、テ−ブル電極２の上で溶接ガン３が自由に平行移動でき、支持ア−ム５の伸縮によって溶接ガン３を移動させて溶接打点に達したところで溶接ガン３を下降させて溶接できるように構成されている。
【００１０】
このスポット溶接機１であると、下部電極として用いるテ−ブル電極２の表面は作業面としても利用できるとともに、全面にわたって通電されているため、一つの被溶接物のうちに多数の溶接打点があっても、電極としての機能を果す被溶接物や工作物は動かす必要がなく、置いたままで支持ア−ム５の伸縮操作によって溶接ガン３を移動させて溶接できる。テ−ブル電極の表面全体にわたって冷却水通路を設けることができるため、多量の冷却水が流通でき、冷却能力もきわめて大きく、溶接時の加圧力もテ−ブル電極２の表面で分散して支承できるため、溶接跡も残らない。さらに、溶接ガン３は横向き姿勢でてこ機構の一つの部品を成しているところから、加圧力を高められて圧接されることから、強度の高い溶接継手を得ることができる。
【特許文献１】特許第３４４５６３６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、先に提案したスポット溶接装置は、先のとおりの利益が得られ、とくに、被溶接材を溶接打点毎に移動させることなく溶接でき、てこという倍力機構により大きな加圧力が加えられるものである。この溶接装置では溶接ガンをてことして利用して下向きの加圧力を加え電流を流す構造であるため、溶接ガン先端が被溶接材に対し垂直に下降することなく、てこを成す溶接ガンはその枢支点を中心として旋回することによって下降するため、溶接ガン先端は下降時に垂直に下降することなく円弧状軌跡を画いて下降するため加圧力は被溶接材に対し垂直でなく傾斜して加えられている。また、溶接ガンには加圧機構、給電配線、冷却水供給配管等の諸設備が連結されるが、これら諸設備はテ−ブル電極の上に吊って配置することになり、それらを吊るための支持ビ−ムや支持ア−ムが必要となって、設備が大型化する欠点がある。
【００１２】
さらに、下部電極もテ−ブル式としてそれを作業面としても利用する構造であるから、そのスペ−スを大きくとることになり、なかでも、高価な銅や特殊な銅合金（例えばクロム銅）が多量に必要になって、経済コストの上昇、重量化などの問題があり、この面での改善が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記欠点を解決を目的とするものであって、基板に沿って移動する溶接ガンをてことして支持する支持ユニットが溶接ガンとともに移動できるように構成され、しかも、てことして支持される溶接ガンの後端部を支持ユニット内で昇降自在に支承される通電加圧棒により押上げて溶接ガンの先端部により被溶接材を加圧通電して溶接するスポット溶接機本体と、支持ユニットの移動位置において通電加圧棒の後端部を上向きに押上げ加圧する加圧装置とを具え、この加圧装置には、支持ユニットの移動範囲に相当する長さを有しかつ通電加圧棒を押上げ加圧する押上げ部材と、この押上げ部材の略々中央部に取付けられた押上げ加圧源と、この押上げ加圧源を押上げ部材とともに昇降自在に支持する支持枠体とを設け、この支持枠体には、押上げ加圧源をはさんで両側平行に位置するよう、押上げ部材に取付けられた案内支柱と、これら案内で押上げ加圧源を昇降自在に支持する支持プレ−トとを設け、案内支柱の下端部を連結プレ−トで橋絡し、支持枠体を方形又は立方形に枠組みして成ることを特徴する。
【発明の効果】
【００１４】
依って、この溶接装置は基板に沿って移動する支持ユニットによって溶接ガンをてことして回転自在に支持されている。溶接ガンをてことするてこ機構を具えるため、溶接時の加圧力を大巾に高めることができる。また、このてこ機構は溶接ガンの後端と通電加圧棒との当接により加圧力と溶接電流が供給できるように構成されているため、冷却水配管、通電ケ−ブル、加圧源（エア−シリンダなど）をテ−ブル電極上に吊り下げて設ける必要がなく、構造がきわめてコンパクトになり、究極には製品としての経済性を高めることができる。さらに、通電加圧棒と加圧源は箱型などに枠組みした支持枠体で支持されているために、支持ユニットと一体に溶接ガンが基板上のいずれのところに移動したときにも、通電加圧棒は常に垂直な状態で溶接ガンに加圧力と溶接電流を与えることができ、均一な溶接部（つまりナゲット）が形成できる。
【００１５】
更に加えるならば、先端の溶接チップが円弧軌道を画いて下降するスポット溶接装置は、溶接チップが円弧軌道に沿って下降することに起因して水平分力が生じ、また、エア−シリンダなど加圧源からの加圧力の方向と一致しない位置に通電加圧棒が移動したときには、通電加圧棒の下端に曲げ、ねじりなどの外力が作用し、通電加圧棒が横方向にすべり、このすべりがわずかであっても、通電加圧棒の下端が横方向に動き、これによって通電加圧棒から溶接ガンに支障なく加圧力や溶接電流が定常的に供給できなくなる。しかしながら、通電加圧棒はその加圧力を供給する押上げ部材を含めて支持枠体として枠組みされているため、加圧力や溶接電流は定常的に僅かな変動なく供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
そこで、これら手段たる構成ならびにその作用について、図面によって具体的に説明すると、つぎのとおりである。
【００１７】
なお、図１は本発明の一つの実施例に係るスポット溶接装置を示す説明図である。
【００１８】
図２は図１に示すスポット溶接装置における支持枠体の説明図である。
【００１９】
図３は従来例の一つのスポット溶接機の説明図である。
【００２０】
まず、図１および図２に示すように、本発明の一つの実施例に係るスポット溶接装置において符号１００はスポット溶接機本体、１１０は溶接ガン、１２０はテ−ブル電極、２００は支持ユニット、２１０は支持ユニットの基板、３００は加圧装置、４００は支持枠体、Ｗは被溶接材を示し、本発明に係るスポット溶接装置はスポット溶接機本体１００に支持ユニット２００、加圧装置３００、この加圧装置３００を支持する支持枠体４００を組込んで構成されている。そこで、これらのところを順次説明すると、つぎのとおりである。
【００２１】
図１に示すとおり、スポット溶接機本体１００において、鋼板などの被溶接材Ｗは下部電極を成すテ−ブル電極１２０の上におかれ、所定の溶接打点（溶接部）上に溶接ガン１１０の先端の溶接チップ１１１を下降されて溶接される。
【００２２】
このテ−ブル電極１２０に対し溶接ガン１１０は後述の支持ユニット２００とともに基板２１０に沿って水平方向に移動自在に構成され、表面上で被溶接材Ｗを溶接するテ−ブル電極１２０は基板２１０および支持ユニット２００とは分離されて構成される。なお、図示は省略するが、テ−ブル電極１２０は溶接電源の一方の極に接続され、他方の極は支持ユニット２００で昇降自在に支承される通電加圧棒２２０に接続される。
【００２３】
次に、溶接ガン１１０は横向き姿勢において支持ユニット２００により回転自在に支持され、基板２１０に沿って移動し、てこを構成する。
【００２４】
すなわち、溶接ガン１１０は先端の溶接チップ１１１、シャンク部材１１２、ホルダ部材１１３、冷却水導管１１４、ハンドル１１５とから成って、後記の支持ユニット２００によりその支持ア−ムの先端で枢支軸２３０を介して回転自在に支持される。要するに、溶接ガン１１０は枢支軸２３０を中心として回転するてことして支持ユニット２００により支持され、溶接ガン１１０は支持ユニット２００とともに移動できる。
【００２５】
このように溶接ガン１１０がてことして支持する支持ユニット２００は基板２１０は基板２１０上で直線、つまり図１の紙面に向って横方向に移動できるよう構成され、溶接ガン１１０を所定の打点のところに移動させるときは、ハンドル１１５の操作によって支持ユニット２００を移動させて直線方向の位置決めができる。なお、支持ア−ムは支持ユニット２００で旋回自在に支承されているために、溶接ガン１１０は支持ア−ムとともに旋回し、被溶接材Ｗに対して幅方向の位置決めができる。
【００２６】
次に、以上のとおり、直線方向に移動自在、幅方向に旋回自在に構成される溶接ガン１１０の後端部は支持ユニット２００内で昇降自在に支承される通電加圧棒２２０により押上げられ、溶接ガン１１０の先端部により被溶接材Ｗを加圧通電して溶接する。
【００２７】
さらに具体的に説明すると、通電加圧棒２２０は溶接ガンなどと同様にアルミニウム合金から構成され、単なる加圧手段でなく通電手段であって、溶接ガン１１０の後端への当接によって所定の溶接電流が通電される。また、一方において、溶接ガン１１０の後端の当接点はてこの力点であって、通電加圧棒２２０の押上げ力として所定の加圧力が被溶接材Ｗに与えられる。
【００２８】
次に、以上のとおり構成されるスポット溶接機本体１００において、その溶接ガン１１０を基板２１０上で直線移動できるよう支持する支持ユニットにおいて、その移動位置において通電加圧棒２２０を上向きに押上げて加圧する加圧装置３００を設ける。加圧装置３００は通電加圧棒２２０を上向きに押上げて加圧できればいずれにも構成できるが、図２に示すとおり、押上げ部材３１０と加圧源３２０を具えるものとして構成し、これらを一体として支持枠体４００で昇降自在に支持するように構成する。
【００２９】
すなわち、通電加圧棒２２０を押上げ加圧する押上げ部材３１０は少なくとも支持ユニット２００の移動範囲に相当する長さを有する長尺材として構成する。この押上げ部材３１０の略々中央部には押上げ加圧源３２０を取付けて押上げ部材３１０が昇降される。加圧源３２０は通常エア−シリンダなどのピストン・シリンダ機構から構成するのが好ましく、シリンダ・ピストン機構として構成する場合には、そのピストン３２１の先端を係止具３２２を介して押上げ部材３１０に係合させるのが好ましい。この場合、係止具３２２はピストン３２１の先端が僅かに間隙をとって係合させ、加圧時にかかる衝撃などを吸収できるようにするのが好ましい。
【００３０】
この押上げ加圧源３２０が中央に取付けられた押上げ部材３１０は支持枠体４００により昇降自在に支持される。すなわち、押上げ部材３１０は加圧源３２０のピストン３２１の伸長によって上昇し、その上昇によって通電加圧棒２２０は上向きに押され、溶接ガン１１０は支持ユニット２００の支持ア−ム先端の枢支軸２３０を中心に回転し、先端の溶接チップ１１１により加圧溶接される。したがって、支持枠体４００は、押上げ部材３１０とともに昇降し、併せて、溶接ガン１１０の移動により通電加圧棒２２０がピストン３２１の軸線から外れたときは（図２参照）、押上げ部材３１０上の通電加圧棒２２０の下端にはピストン３２１の押上げ力によって曲げモ−メントが働き、それにより通電加圧棒２２０は横方向に滑り、それによって溶接ガン１１０先端の溶接チップ１１１も滑って所定の位置にナゲットが形成されない。このところから、昇降する押上げ部材３１０は支持枠体４００によって支持し、支持枠体４００は押上げ部材３１０を含めて案内支柱４１０および連結プレ−ト４２０と枠組みして構成し、この枠組の一部として支持プレ−ト４３０を組込んでこの支持プレ−ト４３０により加圧源３２０のシリンダ３２３を取付け、加圧源３２０を支持するよう構成する。
【００３１】
さらに詳しく説明すると、押上げ部材３１０には一対の案内支柱４１０が設けられ、門型に構成し、これに併せて案内支柱４１０の中間に支持プレ−ト４３０を移動自在に介在させ、さらに下端部を連結プレ−ト４２０により橋絡して方形の枠体として構成する。このように構成すると、移動自在の支持プレ−ト４３０により例えばエア−シリンダ機構の加圧源３２０を支持すると、支持プレ−ト４３０の両端には通し孔が形成され、この通し孔に案内支柱４１０に挿通されているために、支持プレ−ト４３０はピストン３２１の伸長とともに案内支柱４１０も伸長し、押上げ部材３１０を上昇させることができる。
【００３２】
また、案内支柱４１０の下端部は連結プレ−ト４２０で橋絡する。押上げ部材３１０は一対の案内支柱４１０と組み合わされて門型に構成し、門型の枠の中央部を押上げて加圧力を加えるもので、この門型の枠に支持プレ−ト４３０および連結プレ−ト４２０を取付けて方形又は立方形に枠組みをはかり、構造的な強化をはかったものである。
【００３３】
すなわち、押上げ部材３１０の上向き押上げ力として加圧力を加えるときには、介在する通電加圧棒２２０が押上げ部材３１０上を直線移動し、押上げ部材３１０や通電加圧棒２２０には内部的にせん断力として伝達される上向きの押上げ力のほかに、曲げ、ねじりなどモ−メント力が作用し、押上げ部材３１０や通電加圧棒２２０に垂直な上向きの加圧力のほかに横向きのすべり力が作用する。この上向きの押上げ力の作用方向が通電加圧棒２２０による加圧力の方向が一致しない位置であっても、押上げ部材３１０の両端部が固定されていることもあって、平均して一定の垂直な加圧力が与えられ、横方向へのすべりなどもほとんど吸収できる。
【００３４】
更に説明すると、一般にいって上記構成のスポット溶接機は、溶接ガン１１０と通電加圧棒２２０とは支持ユニット２００内に収納されているために、その移動とともに、通電加圧棒２２０に上向きの力を与える加圧源３２０を移動させる限りは、加圧源３２０、なかでもピストン３２１と通電加圧棒２２０の軸心に一致し、通電加圧棒２２０からの加圧力および溶接電流の供給、伝達は略々一定の条件で行なうことができる。しかし、重量物の加圧源３２０の移動は構造的に複雑化し、両者の移動の厳格な同調機構も必要となり、好ましくない。
【００３５】
このところから、支持ユニット２００の移動位置において押上げ加圧できる長さの押上げ部材３１０を設け、その押上げ部材３１０の一定の位置、好ましくは略々中央部などを加圧源３２０により押上げて上向きの加圧力を加えるよう構成し、この構成に起因して起こる障害を上記のとおり押上げ部材３１０、一対の案内支柱４１０、中間の支持プレ−ト４３０および連結プレ−ト４２０を方形に枠組みして除去したところに一つの特徴がある。
【００３６】
その案内ブッシュ４４０の長さはピストン３２１の昇降ストロ−クを配慮して案内支柱４１０の長さの１／２〜１／３に相当する長さに構成するのが好ましい。
【００３７】
さらに、案内ブッシュ４４０は断面係数の大きいものであればいずれにも例えば管状物としても構成でき、通常円柱状又は円筒状に構成する場合には、直径で２０〜３０センチメ−トル程度のものが好ましい。
【００３８】
また、押上げ部材３１０は少なくとも２層に構成し、これら各層の間に絶縁層３１１を介在させるのが好ましい。
【００３９】
絶縁層３１１は板状材から構成し、絶縁層３１１は合成樹脂層、例えば塩化ビニルシ−ト、発泡樹脂シ−トから構成できる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
上記の構成から明らかなとおり、下部電極としてシ−ト状のテ−ブル電極を用い、上部電極としての溶接ガンは自由に移動できる溶接装置であって、多品種小ロッドの溶接に主として適用でき、被溶接材は溶接打点毎に移動させる必要がないことから、大型のものであっても溶接できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一つの実施例に係るスポット溶接装置を示す説明図である。
【図２】図２は図１に示すスポット溶接装置における支持枠体の説明図である。
【図３】従来例の一つのスポット溶接機の説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００  スポット溶接機本体
１１０  溶接ガン
２００  支持ユニット
２１０  基板
２２０  通電加圧棒
３００  加圧装置
３１０  押圧げ部材
３２０  加圧源
４００  支持枠体
４１０  案内支柱
４２０  連結プレ−ト
４３０  支持プレ−ト
Ｗ  被溶接材
【図１】
2007203318.tif 000003
【図２】
2007203318.tif 000004
【図３】
2007203318.tif 000005