(57)【要約】【課題】スポット溶接に先立って、動力伝達系にウォームとウォームホイールとを用いた電動式のクランプ装置にてワークをクランプするにあたり、ワークの変形や捻れあるいは歪み等の発生を防止する。【解決手段】クランプ装置１は、電動モータ８の回転出力をウォーム９とウォームホイール１１とを介してクランプレバー２の回動クランプ動作に変換してクランプする構造である。クランプレバー２がワークＷａ，Ｗｂをクランプした段階で電動モータ８への通電を遮断して、ウォーム９とウォームホイール１１との噛み合い部におけるバックラッシュ相当分の復元代をクランプレバー２によるクランプ部位に持たせた状態でスポット溶接を施す。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接対象となるパネル状のワークをクランプ装置にてクランプした上で溶接を施す方法であって、
上記クランプ装置は、電動モータの回転出力をウォームとこれに噛み合うウォームホイールとを介してクランプレバーの回動クランプ動作に変換してクランプする構造のものであり、
上記クランプレバーがワークをクランプした段階で電動モータへの通電を遮断して、上記ウォームとウォームホイールとの噛み合い部におけるバックラッシュ相当分の復元代をクランプレバーによるクランプ部位に持たせた状態で溶接を施すことを特徴とするパネル状ワークの溶接方法。
【請求項２】
溶接対象となるワークは複数枚のパネル状のワークを重ね合わせたものであり、ワーク同士が密着するようにクランプすることを特徴とする請求項１に記載のパネル状ワークの溶接方法。
【請求項３】
上記クランプ装置のウォームおよびウォームホイールのうち少なくもとウォームは複リードタイプのものであって、両者の噛み合い部におけるバックラッシュが調整可能となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のパネル状ワークの溶接方法。
【請求項４】
上記ワークを複数のクランプ装置でクランプするにあたり、
特定の一つのクランプ装置がワークをクランプするタイミングと他の少なくとも一つのクランプ装置がワークをクランプするタイミングとを相互に異ならせることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のパネル状ワークの溶接方法。
【請求項５】
上記溶接がスポット溶接であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のパネル状ワークの溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパネル状ワークの溶接方法に関し、例えばパネル状ワークにスポット溶接等を施すのに先立って、溶接対象となるワークを電動式のクランプ装置にてクランプする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の加工対象となるワークをクランプするためのクランプ装置として、特許文献１〜３に記載されているように、電動モータの回転出力をウォームとこれに噛み合うウォームホイールとを介してクランプレバーの回動クランプ動作に変換してクランプするようにしたものが知られている。そして、これらのクランプ装置では、電動モータの起動によりクランプレバーがクランプ位置まで回動動作してワークをクランプしたならば電動モータへの通電を遮断し、代わって内蔵している圧縮コイルばね等のばね力にてクランプレバーにクランプ力を付与するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４１９８９号公報
【特許文献２】特開２００３−３２６４３２号公報
【特許文献３】特開２００５−２１９１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、クランプレバーがワークをクランプした後に電動モータへの通電を遮断し、代わって圧縮コイルばね等のばね力にてクランプレバーに一義的にクランプ力を付与する構造では、ワークに必要以上の過剰な外力を加えてしまうことがあり、特にワークがパネル状のものである場合にはワークの変形を招くこととなって好ましくない。
【０００５】
特に自動車の車体の一部を構成することになるパネル部品のように、複数の薄板状のワークを重ね合わせてスポット溶接やレーザ溶接を施す場合、過剰なクランプ力を受けるとワークが変形しないまでもワークに捻れや歪みあるいは弛みが生じることがあり、溶接後のパネル部品の精度向上が望めないことになる。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、電動モータの回転出力をウォームとこれに噛み合うウォームホイールとを介してクランプレバーの回動クランプ動作に変換してクランプするようにした電動式のクランプ装置の採用にあたって、ワークの変形はもちろんワークの捻れや歪みの発生を未然に防止するようにした方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、溶接対象となるパネル状のワークをクランプ装置にてクランプした上で溶接を施すにあたり、クランプ装置として、電動モータの回転出力をウォームとこれに噛み合うウォームホイールとを介してクランプレバーの回動クランプ動作に変換してクランプする電動式のものを採用する。そして、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部におけるバックラッシュを積極的に利用するべく、クランプレバーがワークをクランプした段階で電動モータへの通電を遮断して、上記ウォームとウォームホイールとの噛み合い部におけるバックラッシュ相当分の復元代をクランプレバーによるクランプ部位に持たせた状態で溶接を施すものとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、溶接対象となるワークに必要以上の過剰な外力を加えてしまうことがなく、ワークの変形はもちろんワークの捻れや歪みあるいは弛みの発生を未然に防止でき、溶接品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るパネル状ワークの溶接方法に供される溶接設備の一例を示す概略説明図。
【図２】図１の要部の拡大断面図。
【図３】図１の溶接設備に使用されるクランプ装置の断面説明図。
【図４】複リードタイプのウォームとウォームホイールとの噛み合い状態を示す拡大図。
【図５】図１におけるワークのクランプ形態において予想されるワークの弛み発生状況を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１〜３は本発明に係るパネル状ワークの溶接方法を実施するためのより具体的な形態を示し、ここでは図１，２に示すようにいわゆるハット型断面形状に予めプレス成形されたパネル状のワークＷａと比較的フラットなパネル状のワークＷｂとをスポット溶接にて接合する場合の例を示している。
【００１１】
図１，２に示すように、一方のワークＷａのフランジ部Ｆに他方のワークＷｂを位置決めしつつ重ね合わせたならば、それらの双方のワークＷａ，Ｗｂの重合部位における四箇所を図３のようなクランプ装置１のクランプレバー２と後述するクランプ駒６にて上下から個別にクランプして加圧拘束するものとする。そして、このようなクランプ状態を維持した状態で、上記重合部位における複数の打点位置Ｐ，Ｐ‥について、例えばロボットアーム３に支持させたスポット溶接ガン４にて順次スポット溶接を施すことになる。
【００１２】
なお、図１，２では二枚のワークＷａ，Ｗｂを溶接接合する場合について例示しているが、重ね合わせるワークの枚数は３枚以上であっても良い。また、スポット溶接に代えてレーザ溶接やその他の溶接法であっても良い。
【００１３】
図３に示したクランプ装置１は電動式のものであり、溶接対象となるワークＷａ，Ｗｂを支持するための治具ベース５に固定側のクランプ駒６とともにケース７ごと固定されている。クランプ装置１のケース７内には駆動源である電動モータ８が収容されているほか、ウォーム９を有するドライブシャフト１０と、ドライブシャフト１０側のウォーム９に噛み合うウォームホイール１１とが、それぞれに回転可能に支持されている。ドライブシャフト９は、電動モータ８の出力軸１２側のギヤ１３とこれに噛み合うギヤ１４とを介して回転駆動される。なお、図中の符号８ａはモータ制御のための回路基板である。また、電動モータ８としてはどのような方式のものでも良く、例えばＤＣモータやＤＣサーボモータを用いるものとする。
【００１４】
ウォームホイール１１と同軸状にクランプレバー２を設けてあり、このクランプレバー２がケース７の外部に突出している。そして、電動モータ８の起動によりドライブシャフト１０を回転させると、ウォーム９とウォームホイール１１の噛み合いのためにウォームホイール１１が回転し、このウォームホイール１１の回転に伴いクランプレバー２が揺動または回動変位して、いわゆるクランプ・アンクランプ動作することになる。そして、ワークＷａ，Ｗｂのクランプ時には固定側のクランプ駒６と協働してクランプレバー２がワークＷａ，Ｗｂを両者の重合方向に加圧拘束することになる。
【００１５】
ここで、上記ウォーム９およびウォームホイール１１のうち少なくともウォーム９については、両者の噛み合い部におけるバックラッシュを小さくするのに好適な複リードタイプのものが採用されている。この複リードタイプのウォーム９は、図４に示すように、特定の一方向に向かって漸次歯厚が大きくなるように設定されており、ウォーム９を軸方向に移動させることによってウォームホイール１１との噛み合い部におけるバックラッシュを調整することが可能となっている。なお、この複リードタイプのウォーム９は公知のものである。
【００１６】
本実施の形態では、図３に示したケース７の上端には着脱可能なカバー１５を設けてあり、このカバー１５の内部には、ドライブシャフト１０の軸端のおねじ部１６に螺合するアジャスタ１７を設けてある。そして、アジャスタ１７をケース７に固定しているボルト１８を緩めた上で、アジャスタ１７を正転方向また逆転方向に回転操作することでドライブシャフト１０が軸心方向に移動し、もってウォーム９とウォームホイール１１との噛み合い部におけるバックラッシュを調整することが可能となっている。
【００１７】
先に述べたように、クランプレバー２がワークＷａ，Ｗｂに及ぼすクランプ力が必要以上に過剰であるとワークＷａ，Ｗｂが変形するおそれがあるほか、図１に示したように一方のワークＷｂの形状が比較的フラットで剛性が低いものであると、ワークＷｂが変形しないまでもワークＷａに捻れや歪みあるいは図５のような弛みＱが生じることがある。なお、図５では弛みＱを誇張して描いてある。
【００１８】
そこで、本実施の形態では、クランプレバー２の駆動系にウォーム９とウォームホイール１１を用いている点を活かし、ウォーム９とウォームホイール１１との噛み合い部におけるセルフロック現象とバックラッシュを積極的に有効活用して、クランプレバー２がワークＷａ，Ｗｂに及ぼすクランプ力を加減するものとする。
【００１９】
具体的には、図１〜３に示すように電動モータ８の起動により複数のクランプレバー２にてワークＷａ，Ｗｂをクラン、プしたならば、その時点でそれぞれの電動モータ８への通電を遮断するものとする。電動モータ８への通電を遮断すると、ウォーム９とウォームホイール１１との噛み合い部でセルフロック現象が発生するまでの間に、ワークＷａ，Ｗｂからの反力を受けてウォーム９とウォームホイール１１との噛み合い部におけるバックラッシュ分だけクランプレバー２がわずかに押し戻されるようにして復元する。これにより、クランプレバー２によるワークＷａ，Ｗｂのクランプ部位に、ウォーム９とウォームホイール１１との噛み合い部におけるバックラッシュ相当分の復元代を持たせた状態となる。なお、電動モータ８の制御形態として当該電動モータ８への通電を遮断するタイミングを任意に設定できるようにし、クランプレバー２によるクランプ動作完了直前に減速したり、後述するように個々のクランプ装置１のクランプタイミングをわずかに異ならせることが望ましい。
【００２０】
このように、クランプレバー２によるワークＷａ，Ｗｂのクランプ部位に、ウォーム９とウォームホイール１１との噛み合い部におけるバックラッシュ相当分の復元代を持たせた状態で、図１に示した複数の打点位置Ｐ，Ｐ‥にスポット溶接ガン４にて順次スポット溶接を施すものとする。
【００２１】
ここで、図５に示すように、一方のワークＷｂの形状が比較的フラットでワークＷｂ単独での剛性が低い場合に、複数のクランプ装置１を同時に且つ一斉にクランプ動作させると、その一方のワークＷｂに例えば捻れや歪みのほか弛みＱが発生する可能性があることは先に述べた。そこで、図１に示すように同一のワークＷａ，Ｗｂについて複数のクランプ装置１を併用する場合には、それぞれのクランプ装置１のクランプタイミングをわずかに異ならせることが望ましい。
【００２２】
例えば図１，３に示すように、双方のワークＷａ，Ｗｂを合計四台のクランプ装置１でクランプする場合には、同図の丸付き数字の順番で各クランプ装置１をクランプ動作させることが望ましい。このようにそれぞれのクランプ装置１のクランプタイミングをわずかに異ならせることにより、図５のワークＷｂの弛みＱや捻れあるいは歪みを押し戻すように外部に逃がし、ワークＷｂの弛みＱや捻れあるいは歪みを実質的に矯正した状態でスポット溶接を施すことができる。
【００２３】
なお、上記複数のクランプ装置１の作動順序は一例にすぎず、溶接対象となるワークＷａ，Ｗｂの形状等に応じトライアルを行って、最終的な複数のクランプ装置１の作動順序を決定するものとする。また、ウォーム９とウォームホイール１１との噛み合い部におけるバックラッシュ量に基づいてクランプレバー２によるワークＷａ，Ｗｂ同士のクランプ部位に付与される復元代は、ワークＷａ，Ｗｂの板厚や剛性あるいは積層枚数等に応じて可変調整することが望ましい。これには、先に述べたようにウォーム９とウォームホイール１１との噛み合い部におけるバックラッシュそのものを調整することで対処するものとする。
【００２４】
このように本実施の形態によれば、図１に示したようなスポット溶接ガン４によるワークＷａ，Ｗｂ同士の溶接に際して、複数のクランプ装置１のクランプレバー２がワークＷａ，Ｗｂをクランプした段階で駆動源である電動モータ８への通電を遮断して、ウォーム９とウォームホイール１１との噛み合い部におけるバックラッシュ相当分の復元代をクランプレバー２によるクランプ部位に持たせた状態で溶接を施すようにしたので、ワークＷａ，Ｗｂに必要以上の過剰な外力を加えてしまうことがなく、ワークＷａ，Ｗｂの変形を防止できるとともに、ワークＷｂの捻れや歪みあるいは弛みの発生を未然に防止でき、ワークＷａ，Ｗｂ同士の溶接品質が向上する。特に、共通のワークＷａ，Ｗｂについて複数のクランプ装置１を併用する場合に、特定の一つのクランプ装置１がワークＷａ，Ｗｂをクランプするタイミングと他の少なくとも一つのクランプ装置１がワークＷａ，Ｗｂをクランプするタイミングとを相互に異ならせることにより、上記効果が一段と顕著となる。
【００２５】
また、ウォーム９とウォームホイール１１との噛み合い部におけるバックラッシュを積極的に調整することが可能であるので、クランプレバー２によるクランプ部位に付与される復元代を最適化することができるとともにクランプ装置１の汎用性も高いものとなる。
【００２６】
ここで、上記実施の形態では、固定式のクランプ駒６と揺動式のクランプレバー２とでワークＷａ，Ｗｂをクランプするようにしているが、クランプ駒６についてもクランプレバー２と同様に揺動式のものとして良い。
【符号の説明】
【００２７】
１…クランプ装置
２…クランプレバー
４…スポット溶接ガン
６…クランプ駒
８…電動モータ
９…ウォーム
１１…ウォームホイール
Ｗａ…パネル状のワーク
Ｗｂ…パネル状のワーク
【図１】
2013173169.tif 000003
【図２】
2013173169.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013173169.tif 000006
【図５】
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