(57)【要約】【課題】電極の温度平衡と接合部位の抵抗発熱量の確保が可能な抵抗溶接装置の電極放熱構造の提供。【解決手段】基準電極１０５と可動電極１０６と、基準電極１０５及び可動電極１０６を冷却する冷却構造を有する抵抗溶接装置の電極放熱構造において、基準電極１０５と当接離間する基準側熱マス１１０と、可動電極１０６と当接離間する可動側熱マス１２０と、を備え、基準電極１０５と可動電極１０６とでワーク１０をチャックしているチャック状態では、基準側熱マス１１０と基準電極１０５、及び可動側熱マス１２０と可動電極１０６とは離間し、基準電極１０５と可動電極１０６とでワーク１０をアンチャックしているアンチャック状態では、基準側熱マス１１０と基準電極１０５、及び可動側熱マス１２０と可動電極１０６とが当接する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準となる基準電極と、前記基準電極に対して近接してワークを把持する可動電極と、前記基準電極及び前記可動電極を冷却する冷却構造を有する抵抗溶接装置の電極放熱構造において、
前記基準電極と当接離間する第１放熱体と、
前記可動電極と当接離間する第２放熱体と、
前記基準電極が固定される移動ブロックと、
前記第２放熱体を移動させる第１移動手段と、
前記可動電極を移動させる第２移動手段と、
前記移動ブロックを摺動可能に備えられるベースと、を備え、
前記基準電極と前記可動電極とで前記ワークをチャックしているチャック状態では、前記第１放熱体と前記基準電極、及び前記第２放熱体と前記可動電極とは離間し、
前記基準電極と前記可動電極とで前記ワークをアンチャックしているアンチャック状態では、前記第１放熱体と前記基準電極、及び前記第２放熱体と前記可動電極とが当接することを特徴とする抵抗溶接装置の電極放熱構造。
【請求項２】
基準となる基準電極と、前記基準電極に対して近接してワークを把持する可動電極とを、冷却する抵抗溶接装置の電極放熱方法において、
前記基準電極と前記可動電極とで前記ワークをチャックさせるために、第１移動手段を後退させ、第２移動手段を前進させて、
ベース上に摺動可能に配置された移動ブロックの移動により前記移動ブロックに固定された前記基準電極と前記ベースに固定される第１放熱体とを離間させ、前記第２移動手段に接続される前記可動電極と前記第１移動手段に接続される第２放熱体とを離間させ、
前記基準電極と前記可動電極とで前記ワークをアンチャックさせるために、前記第１移動手段を前進させ、前記第２移動手段を後退させて、
前記第１移動手段に接続される前記第２放熱体を前進させて前記可動電極体と当接させ、前記ベースに固定される前記第１放熱体と前記移動ブロックに設けられた前記基準電極とを当接させることを特徴とする抵抗溶接装置の電極放熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗接合装置の電極放熱構造に関するものであり、特にバスバとリード線をチャックして抵抗溶接する際に用いる溶接電極の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶接用いる電極には大電流を流すために、溶接電極が発熱して溶接性を低下させる虞がある。このため、溶接電極は十分に冷却して過熱を防止する手段が取られる。冷却の方法は様々であるが、一般的には空冷やチラーユニットに接続して冷却する等の手法が採られる。溶接の中でも抵抗溶接は、スポット溶接とも呼ばれてワークを溶接電極で挟み加圧しながら溶接電流を通電することによって溶接を行う手法で、自動車の組み立て工程に広く用いられている。
【０００３】
抵抗溶接は、溶接電極やワークに非常に大きな溶接電流を通電するため、溶接電極が加熱されやすい。溶接電極やワークが加熱されると溶接性を損なう虞があるため、溶接電極を冷却するためにチラーユニットなどが接続されて強制冷却を行う必要がある。
【０００４】
特許文献１には、抵抗溶接機用冷却装置に関する技術が開示されている。連続的に溶接を行うと電極の温度が上昇しやすいため、電極内に冷却水を流す流路を設けてチラーユニットを接続し冷却水にて電極を冷却する。冷却水路には冷却増加手段として第２の冷却水路が接続されており、電極に溶接電流が通電されるときには冷却増加手段が作動するように制御することで、冷却効果を高めている。
【０００５】
特許文献２には、抵抗溶接機用通水系制御装置に関する技術が開示されている。発熱を生じる部分に温度検出器を設けて、溶接電流の通電時に冷却水が流れるようにバルブを成業する技術が開示されている。特許文献３、特許文献４についても類似した技術が開示されている。
【０００６】
特許文献５には、スポット溶接方法及びスポット溶接機に関する技術が開示されている。上側の電極及び下側の電極の内部に冷却水流路を設け、冷却水路に開閉弁を設けて、開閉弁を開閉制御するフットスイッチと開閉弁とが電気的に接続し、フットスイッチをオンした際には一定の時間冷却水が電極に供給されるように制御されることで、冷却水が流れっぱなしになることを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２３７８７９号公報
【特許文献２】実開昭５８−０６６０９３号公報
【特許文献３】実開昭６３−１５７４９１号公報
【特許文献４】実開平０２−１１８６８４号公報
【特許文献５】特開２００３−２３０９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献５に記載の技術を適用して溶接電極の冷却をするにあたっては、以下に説明する課題があると考えられる。
【０００９】
抵抗溶接を連続的に行い、溶接品質を安定させるためには、短期的な熱変動を少なくする必要がある。すなわち溶接電極の加熱も溶接性に影響があるが、溶接電極を冷却しすぎても溶接品質に影響がある。溶接電極の温度が高すぎるとワークの溶接品質に悪影響が出る虞があり、溶接電極を冷却しすぎると溶接時に必要な抵抗発熱を奪う要因となり、エネルギー損失量が増加してしまう。このため、溶接電極の熱マスを増加させることが考えられるが、熱マスを増加させると今度は溶接電極が多量の熱を蓄え易くなるので溶接電極を冷却しにくくなるという問題を生じる。
【００１０】
生産ラインで抵抗溶接を用いる場合は、量産効果を図るために連続接合を実施する必要があるため、溶接電極の温度は一定の範囲内に保たれているのが望ましい。しかし、溶接電極の温度平衡と接合部位の抵抗発熱量の確保は相反する事象であり、これを両立させることが抵抗接合における接合品質の確保に繋がる。特許文献１乃至特許文献５に開示される技術を用いて溶接する場合、冷却性能の確保をすることは出来ると思われるが、抵抗発熱量の確保に関しては特に触れられておらず、溶接部位の抵抗発熱量の確保が難しくなる虞がある。
【００１１】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、溶接電極の温度平衡と接合部位の抵抗発熱量の確保が可能な抵抗溶接装置の電極放熱構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明の一態様による抵抗溶接装置の電極放熱構造は以下のような特徴を有する。
【００１３】
（１）基準となる基準電極と、前記基準電極に対して近接してワークを把持する可動電極と、前記基準電極及び前記可動電極を冷却する冷却構造を有する抵抗溶接装置の電極放熱構造において、前記基準電極と当接離間する第１放熱体と、前記可動電極と当接離間する第２放熱体と、前記基準電極が固定される移動ブロックと、前記第２放熱体を移動させる第１移動手段と、前記可動電極を移動させる第２移動手段と、前記移動ブロックを摺動可能に備えられるベースと、を備え、前記基準電極と前記可動電極とで前記ワークをチャックしているチャック状態では、前記第１放熱体と前記基準電極、及び前記第２放熱体と前記可動電極とは離間し、前記基準電極と前記可動電極とで前記ワークをアンチャックしているアンチャック状態では、前記第１放熱体と前記基準電極、及び前記第２放熱体と前記可動電極とが当接することを特徴とする。
【００１４】
また、前記目的を達成するために、本発明の別の態様による抵抗溶接装置の電極放熱方法は以下のような特徴を有する。
【００１５】
（２）基準となる基準電極と、前記基準電極に対して近接してワークを把持する可動電極とを、冷却する抵抗溶接装置の電極放熱方法において、前記基準電極と前記可動電極とで前記ワークをチャックさせるために、第１移動手段を後退させ、第２移動手段を前進させて、ベース上に摺動可能に配置された移動ブロックの移動により前記移動ブロックに固定された前記基準電極と前記ベースに固定される第１放熱体とを離間させ、前記第２移動手段に接続される前記可動電極と前記第１移動手段に接続される第２放熱体とを離間させ、前記基準電極と前記可動電極とで前記ワークをアンチャックさせるために、前記第１移動手段を前進させ、前記第２移動手段を後退させて、前記第１移動手段に接続される前記第２放熱体を前進させて前記可動電極体と当接させ、前記ベースに固定される前記第１放熱体と前記移動ブロックに設けられた前記基準電極とを当接させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
このような特徴を有する本発明の一態様による抵抗溶接装置の電極放熱構造により、以下のような作用、効果が得られる。
【００１７】
上記（１）に記載される発明の態様は、基準となる基準電極と、基準電極に対して近接してワークを把持する可動電極と、基準電極及び可動電極を冷却する冷却構造を有する抵抗溶接装置の電極放熱構造において、基準電極と当接離間する第１放熱体と、可動電極と当接離間する第２放熱体と、基準電極が固定される移動ブロックと、第２放熱体を移動させる第１移動手段と、可動電極を移動させる第２移動手段と、移動ブロックを摺動可能に備えられるベースと、を備え、基準電極と可動電極とでワークをチャックしているチャック状態では、第１放熱体と基準電極、及び第２放熱体と可動電極とは離間し、基準電極と可動電極とでワークをアンチャックしているアンチャック状態では、第１放熱体と基準電極、及び第２放熱体と可動電極とが当接するものである。
【００１８】
このような構成により、ワークをチャックするチャック時には、基準電極と第１放熱体とが離間し、可動電極と第２放熱体とが離間しているので、基準電極と可動電極との間に印可される接合電流とワークの接合部分に発生する発熱の阻害を、最小限に抑えることが出来る。また、アンチャック時には、基準電極と第１放熱体が接触し、可動電極と第２放熱体が接触するので、接合時に発生する熱によって昇温した溶接電極を冷却することが可能となる。
【００１９】
このように、適宜熱マスとして働く第１放熱体及び第２放熱体とを、基準電極及び可動電極とに接触離間させることで、発熱ロスを少なくしたいチャック時には離間した状態とし、冷却効率を高めたいアンチャック時には接触した状態とすることで、溶接電極の温度平衡と接合部位の抵抗発熱量の確保を実現し、抵抗接合の連続施工時にも溶接の品質を保つことが可能となる。
【００２０】
また、このような特徴を有する本発明の別の態様による抵抗溶接装置の電極放熱方法により、以下のような作用、効果が得られる。
【００２１】
上記（２）記載される発明の態様は、基準となる基準電極と、基準電極に対して近接してワークを把持する可動電極とを、冷却する抵抗溶接装置の電極放熱方法において、基準電極と可動電極とでワークをチャックさせるために、第１移動手段を後退させ、第２移動手段を前進させて、ベース上に摺動可能に配置された移動ブロックの移動により移動ブロックに固定された基準電極とベースに固定される第１放熱体とを離間させ、第２移動手段に接続される可動電極と第１移動手段に接続される第２放熱体とを離間させ、基準電極と可動電極とでワークをアンチャックさせるために、第１移動手段を前進させ、第２移動手段を後退させて、第１移動手段に接続される第２放熱体を前進させて可動電極体と当接させ、ベースに固定される第１放熱体と移動ブロックに設けられた基準電極とを当接させるものである。
【００２２】
このため（１）に記載される抵抗溶接装置の電極放熱構造と同様に、ワークをチャックするチャック時には、基準電極と第１放熱体とが離間し、可動電極と第２放熱体とが離間しているので、基準電極と可動電極との間に印可される接合電流とワークの接合部分に発生する発熱の阻害を、最小限に抑えることが出来る。また、アンチャック時には、基準電極と第１放熱体が接触し、可動電極と第２放熱体が接触するので、接合時に発生する熱によって昇温した溶接電極を冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態の、抵抗接合装置のアンチャック状態の側面図である。
【図２】本実施形態の、抵抗接合装置のチャック状態の側面図である。
【図３】本実施形態の、抵抗接合装置の基本動作のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
まず、本発明の実施形態について説明する。
【００２５】
図１に、本実施形態の抵抗接合装置のアンチャック状態の側面図を示す。図２に、抵抗接合装置のチャック状態の側面図を示す。図１及び図２はそれぞれ概略図であり、詳細は省略してある。
【００２６】
抵抗接合装置１００は、ベース１０１、スライドベース１０２、基準電極１０５、可動電極１０６、基準側熱マス１１０、及び可動側熱マス１２０を備えている。また、抵抗接合装置１００には図示しないチラーユニットが接続されて、基準側熱マス１１０及び可動側熱マス１２０を冷却することが可能となっている。
【００２７】
ベース１０１は、抵抗接合装置１００の基礎となる部材である。ベース１０１の上面には、第１移動手段となるフローティングロックシリンダＣＹ１の固定側が固定されている。なお、ベース１０１はワーク１０の位置に合わせて移動可能に構成されている。
【００２８】
スライドベース１０２は、ベース１０１の上面を摺動可能に取り付けられる部材である。スライドベース１０２の上面には第２移動手段となるチャックシリンダＣＹ２の固定側が固定されている。なお、スライドベース１０２の材質は通電、加熱される基準電極１０５及び可動電極１０６の熱をベース１０１に伝えにくいように断熱性の高い部材であることが好ましい。
【００２９】
基準側熱マス１１０は、金属製の部材で形成されており表面積を稼げるように図示しない冷却用のフィンが取り付けられている。また、前述したように図示しないチラーユニットも接続されている。基準側熱マス１１０はベース１０１の上面に固定されている。可動側熱マス１２０も基準側熱マス１１０と同様の構成であるが、ベース１０１に備えられるフローティングロックシリンダＣＹ１のロッドが接続され、ベース１０１上を摺動可能に取り付けられている点は異なる。
【００３０】
基準電極１０５は、スライドベース１０２に固定され図示しない通電回路に接続される溶接電極である。基準電極１０５は基準側熱マス１１０に比べて体積が小さくなるよう設計されている。可動電極１０６は、基準電極１０５と同様に図示しない通電回路に接続される溶接電極であり、スライドベース１０２上を摺動可能に保持されている。そして、スライドベース１０２に固定されるチャックシリンダＣＹ２のロッドが接続されている。可動電極１０６は可動側熱マス１２０に比べて体積が小さくなるように設計されている。
【００３１】
抵抗溶接されるワーク１０となるのは、部品リード１１とバスバ１２である。部品リード１１は図示しない電子部品のリード部分であり、バスバ１２は図示しない基盤に取り付けられている。なお、ワーク１０が取り付けられる図示しない基盤は、基準電極１０５及び可動電極１０６のセンターラインＣＬ部分で抵抗接合可能なように、ＸＹ軸及び必要に応じてＺ軸の移動が可能な装置に取り付けられているものとする。
【００３２】
図３に、抵抗接合装置１００の基本動作のフロー図を示す。実際の抵抗接合装置１００の動作を単純化したフロー図である。
【００３３】
まず、Ｓ１でワーク１０を接合位置に移動する。ワーク１０である部品リード１１及びバスバ１２を、基準電極１０５と可動電極１０６で挟むことの出来る位置に移動する工程である。センターラインＣＬがワーク１０チャック時の中心となるので、この仮想線であるセンターラインＣＬがチャック時の中心となるようにワーク１０を移動させる。移動後の状態は図１に示される通りであり、フローティングロックシリンダＣＹ１は伸びた状態にあり、チャックシリンダＣＹ２は縮んだ状態にある。したがって、基準側熱マス１１０に基準電極１０５が押しつけられて接触しており、可動側熱マス１２０に可動電極１０６が押しつけられて接触した状態となっている。
【００３４】
次に、Ｓ２で抵抗接合装置１００に設けられたフローティングロックシリンダＣＹ１を後退駆動させる。フローティングロックシリンダＣＹ１は縮んだ状態となる。
【００３５】
次に、Ｓ３で抵抗接合装置１００に設けられたチャックシリンダＣＹ２を前進駆動させる。Ｓ４で可動電極１０６とバスバ１２が接触する。
【００３６】
更にチャックシリンダＣＹ２は伸び続けるが、スライドベース１０２のフローティング機構が開放されている反力により、Ｓ５で基準電極１０５と部品リード１１とが接触する。基準電極１０５と部品リード１１との接触は、フローティングロックシリンダＣＹ１が後退し、チャックシリンダＣＹ２が前進することで実現される。チャックシリンダＣＹ２が動作完了した際、基準側熱マス１１０と基準電極１０５とは距離ｘ１だけ離間している。可動側熱マス１２０と可動電極１０６とも距離ｘ２だけ離間している。また、センターラインＣＬを中心としてワーク１０が基準電極１０５と可動電極１０６によって加圧保持されている。実際には、Ｓ４とＳ５はほぼ同時に行われる。こうしてワーク１０はチャックされる。
【００３７】
次に、Ｓ６で基準電極１０５と可動電極１０６に接合電流が印可される。基準電極１０５と可動電極１０６には、前述したように図示しない電気回路が接続されており、所定電流を印可可能な構成となっている。図２の状態において電流が印可されるので、部品リード１１とバスバ１２とは、バスバ１２のクランク部分において接合することになる。なお、クランク部分が形成されないバスバ１２を用いる場合は、部品リード１１とバスバ１２の当接部分とで接合されることとなる。
【００３８】
次に、Ｓ７でチャックシリンダＣＹ２を縮める。次に、Ｓ８でフローティングロックシリンダＣＹ１を伸ばす。こうして図１の状態に戻り、ワーク１０はアンチャックされる。
【００３９】
本実施形態は上記構成であるので、基準電極１０５と可動電極１０６との間に印可される接合電流とワーク１０の接合部分に発生する発熱の阻害を、最小限に抑えることができるという効果を奏する。
【００４０】
本実施形態の抵抗接合装置１００は、基準となる基準電極１０５と、基準電極１０５に対して近接してワーク１０を把持する可動電極１０６と、基準電極１０５及び可動電極１０６を冷却する冷却構造を有する抵抗溶接装置の電極放熱構造において、基準電極１０５と当接離間する基準側熱マス１１０と、可動電極１０６と当接離間する可動側熱マス１２０と、基準電極１０５が固定されるスライドベース１０２と、可動側熱マス１２０を移動させるフローティングロックシリンダＣＹ１と、可動電極１０６を移動させるチャックシリンダＣＹ２と、スライドベース１０２を摺動可能に備えられるベース１０１と、を備え、基準電極１０５と可動電極１０６とでワーク１０をチャックしているチャック状態では、基準側熱マス１１０と基準電極１０５、及び可動側熱マス１２０と可動電極１０６とは離間し、基準電極１０５と可動電極１０６とでワーク１０をアンチャックしているアンチャック状態では、基準側熱マス１１０と基準電極１０５、及び可動側熱マス１２０と可動電極１０６とが当接するものである。
【００４１】
チャック時に図２に示すように基準電極１０５と基準側熱マス１１０、可動電極１０６と可動側熱マス１２０とが離間していることで、基準電極１０５及び可動電極１０６に印可された接合電流によって、ワーク１０の接合部分に発生する発熱を維持することができる。基準電極１０５及び可動電極１０６の体積を小さくしておくことで、発熱時の熱ロスを最小限に抑えることに繋がるのである。基準電極１０５と基準側熱マス１１０とは距離ｘ１だけ離間しており、可動電極１０６と可動側熱マス１２０とは距離ｘ２だけ離間している。基準電極１０５及び可動電極１０６から大気中に放熱する熱量は、基準側熱マス１１０及び可動側熱マス１２０にそれぞれが接触して直接熱伝達する熱量よりはるかに少ないため、基準電極１０５と可動電極１０６の熱ロスは最小限に抑えられる。
【００４２】
アンチャック時には図１に示すように基準電極１０５と基準側熱マス１１０、可動電極１０６と可動側熱マス１２０とが接触していることで、ワーク１０を接合するときに発生する熱によって昇温した基準電極１０５及び可動電極１０６を冷却することが可能となる。基準側熱マス１１０及び可動側熱マス１２０は、基準電極１０５及び可動電極１０６に比べて熱容量が大きい。このため、基準電極１０５と基準側熱マス１１０、可動電極１０６と可動側熱マス１２０との接触面積を大きくすることで、熱伝達の効率を上げることが可能となる。
【００４３】
基準側熱マス１１０及び可動側熱マス１２０はベース１０１と面接触しており、基準側熱マス１１０及び可動側熱マス１２０には冷却用のフィンが取り付けられている。また、図示しないチラーユニットによって基準側熱マス１１０及び可動側熱マス１２０は冷却される。また、基準側熱マス１１０及び可動側熱マス１２０に備えられる図示しない冷却フィンによっても、大気中に熱を放出することが出来る。このようにして、常に基準側熱マス１１０及び可動側熱マス１２０の温度は基準電極１０５及び可動電極１０６よりも低くしておくことができ、基準電極１０５及び可動電極１０６を適度に冷却可能である。
【００４４】
このように、アンチャック時には冷却を行うことができ、チャック時には熱損失が少ない状態に保つことが出来るので、基準電極１０５と可動電極１０６との間に印可される接合電流とワーク１０の接合部分に発生する発熱の阻害を、最小限に抑えることが実現可能である。
【００４５】
以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
【００４６】
例えば、本実施形態ではベース１０１に対してワーク１０を位置出しできるように移動させる構成としているが、ベース１０１に駆動機構を備えて移動できる構成としても良い。基準側熱マス１１０及び可動側熱マス１２０に接続するとした図示しないチラーユニットが必要ではなく、基準側熱マス１１０及び可動側熱マス１２０に備えた冷却フィンだけで、基準電極１０５及び可動電極１０６の冷却が十分可能であれば、ベース１０１は微調整可能に駆動させることが容易になるため、ワーク１０の接続される図示しない基盤が大きくなるような場合には、有効である。
【符号の説明】
【００４７】
１０      ワーク
１１      部品リード
１２      バスバ
１００      抵抗接合装置
１０１      ベース
１０２      スライドベース
１０５      基準電極
１０６      可動電極
１１０      基準側熱マス
１２０      可動側熱マス
ＣＬ      センターライン
ＣＹ１      フローティングロックシリンダ
ＣＹ２      チャックシリンダ
【図１】
2012086231.tif 000003
【図２】
2012086231.tif 000004
【図３】
2012086231.tif 000005