(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットのアーム（１２）の先端に設けたワーク把持治具を介してワークを把持してスポット溶接を行なうインダイレクトスポット溶接装置において、
前記ワーク把持治具は、ロボットのアーム（１２）の先端に取り付ける取り付けベース（１９）と、この取り付けベース（１９）に取り付けたフレーム（１５）と、このフレーム（１５）に設けワークを絶縁状態で把持するクランプユニット（６０，６０′）と、前記フレーム（１５）に設けワークを電気導通状態で把持するアースクランプユニット（７０）と、スポット溶接打点毎に対応するように、前記フレーム（１５）に取り付けた複数の導電性のブスバー(１６)と、このブスバー(１６)と前記アースクランプユニット（７０）との間を接続したアースケーブル（７８）とで形成され、
複合ガンスタンド（２１）は、スポット電極（３２）が取り付けられたアフターヘムガン（３０）と、アース電極（４２）が取り付けられ、前記スポット電極（３２）がワークを溶接する度毎に、前記アース電極（４２）が、先ずブスバー(１６)に当接し、溶接が終了した後でブスバー(１６)から離間するコンタクトガン(４０)とで形成され、
たことを特徴とするスポット溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インダイレクト方式を採用したスポット溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、自動車の製造にはロボットを使用したスポット溶接が盛んに行われるようになり、特に、自動車用ドアのヘム部の溶接には、インダイレクト方式のスポット溶接方法が多く採用されている。その一例を図８に示す。
図８において、スポット溶接装置全体は、マテハンロボット部１００と、ホールド部１１０と、溶接装置部１２０とから構成されている。前記マテハンロボット部１００には、ロボット本体１０１にコントロール用の電力や冷却用の水、エアを送るための動力線をサポートするための給電ポール１０４が備え付けられている。前記ホールド部１１０にはアースケーブル１１１をサポートするケーブルサポートポール１１３が備え付けられ、前記溶接装置部１２０にはスポット溶接用電力を供給する整流トランス１２３が接続されている。
【０００３】
前記ロボット本体１０１は、治具であるマテハンユニット１０２を動作させるためのエアが、図示しないエアホースで給電ポール１０４と、アーム１０３とを通りマテハンユニット１０２に供給され、このマテハンユニット１０２の電磁弁でコントロールされている。前記ホールド部１１０のアースケーブル１１１には電気的に接続する導電性着脱ユニット１１２が取り付けられて、前記マテハンユニット１０２とアースケーブル１１１とを接続している。また、アースケーブル１１１は、ケーブルサポートポール１１３により、バランサー１１４やスプリング１１５で吊るされて、整流トランス１２３のアース端子に接続されており、さらに、マテハンユニット１０２の動きに追随できるように余裕を持たせてある。
前記溶接装置部１２０は、溶接スタンド１２１の前部にアフターヘムガン１２２が取り付けられ、このアフターヘムガン１２２のスポット電極がワークである自動車用ドアのヘム部（溶接部）に当接して、整流トランス１２３から、空冷ケーブル、または水冷ケーブル１２４を経由して、溶接電流が流されることによりスポット溶接が行われるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来例においては、前記マテハンユニット１０２にアースケーブル１１１を常時接続しておくために、このアースケーブル１１１を支えるケーブルサポートポール１１３が必要とされ、また、自在に動けるように、撓みをもたせバランサー１１４等を使用してつり下げる必要があった。また、アースケーブル１１１は大電流を流すため大径の空冷ケーブルか、水冷ケーブルを使用しなければならず、その重量も重いため、ケーブルサポートポール１１３も丈夫なものを使用する必要があった。また、前記バランサー１１４、およびスプリング１１５のケーブル長さ、およびバランス調整に時間がかかり、結果的にコストが高くなるという問題があった。さらに、アースケーブル１１１がマテハンユニット１０２と一緒に煩瑣（はんさ）に動くので、アースケーブルの可動部分が消耗し易いという問題もあった。
本発明は、上述した従来の問題に鑑みてなされたもので、アースケーブルの使用を最小限にし、しかも、アースケーブルを固定することにより長寿命化し、ケーブルサポートポールが不要で、重量が軽く、コストの安いスポット溶接装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ロボットのアーム（１２）の先端に設けたワーク把持治具を介してワークを把持してスポット溶接を行なうインダイレクトスポット溶接装置において、前記ワーク把持治具は、ロボットのアーム（１２）の先端に取り付ける取り付けベース（１９）と、この取り付けベース（１９）に取り付けたフレーム（１５）と、このフレーム（１５）に設けワークを絶縁状態で把持するクランプユニット（６０，６０′）と、前記フレーム（１５）に設けワークを電気導通状態で把持するアースクランプユニット（７０）と、スポット溶接打点毎に対応するように、前記フレーム（１５）に取り付けた複数の導電性のブスバー(１６)と、このブスバー(１６)と前記アースクランプユニット（７０）との間を接続したアースケーブル（７８）とで形成され、複合ガンスタンド（２１）は、スポット電極（３２）が取り付けられたアフターヘムガン（３０）と、アース電極（４２）が取り付けられ、前記スポット電極（３２）がワークを溶接する度毎に、前記アース電極（４２）が、先ずブスバー(１６)に当接し、溶接が終了した後でブスバー(１６)から離間するコンタクトガン(４０)とで形成され、たことを特徴とするスポット溶接装置としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明をする。図１は本発明に係るインダイレクト方式のスポット溶接装置の全体を現す外観図で、図２はワーク把持状態のスポット溶接装置の断面図である。
まず、図１において、スポット溶接装置１は、大別すると、ワークである自動車のドア５０を把持して動かすためのマテハンロボツト３と、このマテハンロボット３に電力、エア、水を供給するための動力ケーブル４を支える給電ポール５、およびワークである自動車のドア５０をスポット溶接するための溶接装置部６と、この溶接装置部６に電力を供給する整流トランス７とから構成されている。
【０００７】
前記マテハンロボット３は、ワークである自動車のドア５０を把持するワーク把持治具であるマテハンユニット１１と、このマテハンユニット１１をアーム１２を介して動かすためのロボット本体１３とから構成されている。また、ロボット本体１３はロボットベース１４にボルト等で据え付けられて動かないように固定される。このロボット本体１３は、垂直多関節型のマニピュレータで構成され、前記アーム１２を上下動したり、旋回動作をすることができ、さらに、前記アーム１２の先端に取り付けたマテハンユニット１１を傾けたり回したりできるもので、可搬能力もワークである自動車のドア５０に対して十分能力を持っている。
【０００８】
前記マテハンユニット１１は、図３に示すように、ワークである自動車のドア５０を支えるフレーム１５が、ロボット本体１３のアーム１２の先端に、取り付けベース１９を介して取り付けられている。このフレーム１５は、取り付けベース１９に、ワークである自動車のドア５０の形状に沿ってドア５０を載置するためのフレーム部材１５ａおよびフレーム片１５ｂが取り付けられて形成され、このフレーム片１５ｂには載置したドア５０を把持固定するため４箇所にクランプユニット６０、６０′が取り付けられている。
【０００９】
前記クランプユニット６０は、図４に示すように、支持ブラケットの継ぎ手ピン６２を介してクランプアーム６３が上下方向に回転可能に取り付けられており、シリンダ６４のシリンダロッド６４ａが動作することによりワークである自動車のドア５０の上面からドア５０を押圧したり、ドア５０のインナパネル５１側のサービスホール５２からワークである自動車のドア内部に嵌挿したクランプユニット６０′がインナパネル５１を挟着することにより、ドア５０をマテハンユニット１１に把持固定することができる。また、各クランプユニット６０，６０′とドア５０の接する部分は、ドア５０に流れる電流がクランプユニット６０，６０′に流れ込まないように、当然のことながら絶縁物を介在させてある。
【００１０】
また、フレーム１５（図２参照）の中央部に近いフレーム部材１５ａの上には、図５に示すように、ワークである自動車のドア５０から２次アースをとるためのアースクランプユニット７０（図３参照）が取り付けられている。このアースクランプユニット７０は、フレーム部材１５ａに取り付けた支持ブラケット７１（図５参照）の上部前端に継ぎ手ピン７２を介して上下方向に回転可能にクランプアーム７３を支持しており、このクランプアーム７３の先端をワークである自動車のドア５０のインナパネル５１側のサービスホール５２からドア５０の内部に嵌挿し、前記支持ブラケット７１に取り付けたワーククランパ用シリンダ７４（図５参照）のシリンダロッド７４ａの動作に応じて、アースケーブル７８が接続された接続プレート７６の先端の導電部材７５と前記クランプアーム７３の先端との間にインナパネル５１を挟着することによって、図示のように、ワークである自動車のドア５０を把持固定するとともに、ドア５０を電気的にアースケーブル７８に接続する。この電気的な接続は前記導電部材７５から接続プレート７６を通じてアースプレート７７に接続され、このアースプレート７７には複数のアースケーブル７８が接続されて、この複数のアースケーブル７８が、前記ワークである自動車のドア５０を載置するためのワーク把持治具であるマテハンユニット１１を形成するフレーム片１５ｂに取り付けられた、複数のブスバー１６に接続される。このブスバー１６は厚さ１０ｍｍの帯状の板で形成され、電気的に良好な接触を要求されるので、材質はアルミ合金や銅合金が用いられる。また、ブスバー１６、導電部材７５、接続プレート７６、アースプレート７７、アースケーブル７８には電流が流れるので、当然のことながら前記の各部材は、前記フレーム１５、アースクランプユニット７０とは絶縁物を介して取り付けられている。このブスバー１６と溶接装置部６のコンタクトガン４０のアース電極４２とが接触することにより２次アース回路が完成する。
【００１１】
前記溶接装置部６は、図１に示すように、複合ガンスタンド２１に設置されたアフターヘムガン３０とコンタクトガン４０とから構成されており、この２種類のガンに電力を供給する整流トランス７が備えられ、この整流トランス７とアフターヘムガン３０およびコンタクトガン４０との間は空冷ケーブル２２で接続されている。一方は、整流トランス７のプラス側から空冷ケーブル２２ａを経由してアフターヘムガン３０へ接続され、他方は整流トランス７のアース側から空冷ケーブル２２ｂを経由してコンタクトガン４０に接続されている。
【００１２】
複合ガンスタンド２１に固定されたアフターヘムガン３０は、図６で示すように、ワークである自動車のドア５０の溶接面であるヘム部５３に対向して電極アーム３１の先端側下面に取り付けられたスポット電極３２と、ヘム部５３を裏面から受けるバックバー３３とが備えられている。このスポット電極３２は、スポット溶接時に２本のエアシリンダ３５ａ、３５ｂにより電極アーム３１が下げられることにより、ヘム部５３を加圧するように構成されている。また、スポット電極３２への電流の供給は、空冷ケーブル２２ａが固定ターミナル３６に接続され、この固定ターミナル３６から可撓性のある導電プレート３７を通じて、電極アーム３１へ流れることにより供給される。
【００１３】
前記コンタクトガン４０は、図７に示すように、ワークである自動車のドア５０の２次側アースをとるために使用されるもので、エアシリンダ４１の先端に、前記ブスバー１６に接離するアース電極４２が取り付けられている。このアース電極４２には整流トランス７からのアース側の空冷ケーブル２２ｂが固定ターミナル４３に接続され、この固定ターミナル４３と、アース電極４２が取り付けられた可動ターミナル４４との間を、可撓性のある導電プレート４５で接続することにより、電流を流すことができる。また、エアシリンダ４１とアース電極４２の間には連続使用で加熱されるアース電極４２を冷却するための冷却ターミナル４６を取り付けてある。
【００１４】
このように構成されたスポット溶接装置による、ワークである自動車のドアのヘム部の
溶接の動作について、以下に説明する。まず、図示しない搬送ロボットによりワークである自動車のドア５０を、置場から搬送し、ワーク把持治具であるマテハンユニット１１のフレーム１５の基準ピンユニット１７ａ，１７ｂ（図３参照）に合わせて、マテハンユニット１１に載せる。そうすると、前記クランプユニット６０、６０′とアースクランプユニット７０のシリンダが動いてそれぞれのクランプアーム６３，７３が自動車のドア５０を把持固定する。
次に、図２に示すように、スポットガンであるアフターヘムガン３０の溶接ポイントであるスポット電極３２の位置に、前記マテハンユニット１１（図３参照）が動いて、ワークである自動車のドア５０のヘム部５３（図２参照）を合わせる。この時、アース用のコンタクトガン４０のアース電極４２は、前記マテハンユニット１１（図３参照）に取り付けられた前記ブスバー１６に接触していない。次に、前記コンタクトガン４０（図７参照）のエアシリンダ４１が動作してアース電極４２をブスバー１６に突き当てる。その後に、前記アフターヘムガン３０（図６参照）のスポット電極３２のエアシリンダ３５ａ、３６ｂが動作して、自動車のドア５０のヘム部５３をスポット電極３２が加圧する。
【００１５】
次に、整流トランス７の図示しないスイッチがオンされて、整流トランス７から空冷ケーブル２２（図１参照）を経由してスポット溶接の電流が流される。この電流は、整流トランス７のプラス側から空冷ケーブル２２ａを経由してアフターヘムガン３０に流れ、さらに、ワークである自動車のドア５０のヘム部５３（図２参照）からドア内部を通り、アースクランプユニット７０（図３参照）からマテハンユニット１１に設けたブスバー１６およびコンタクトガン４０（図２参照）のアース電極４２を通り、空冷ケーブル２２ｂを経由して整流トランス７のアース側へ戻る。この間に自動車のドアのヘム部５３（図２参照）のスポット溶接が行われる。
スポット溶接の終了後は、前記アフターヘムガン３０（図６参照）のエアシリンダ３５ａ，３５ｂが動作してスポット電極３２が自動車のドア５０のヘム部５３から離脱し、整流トランス７のスイッチがオフされる。次に、コンタクトガン４０のシリンダ４１（図７参照）が動作して、アース電極４２がブスバー１６から離脱する。
そうすると、マテハンユニット１１が動作して、次のスポット溶接箇所をアフターヘムガン３０（図１参照）にセットする。以下、同じ動作を繰り返し、必要な溶接箇所を順次スポット溶接を行い、全ての溶接を完了する。
そうすると、マテハンユニット１１のクランプユニット６０，６０′のエアシリンダ６４（図４参照）とアースクランプユニット７０のエアシリンダ７４（図５参照）が動作して、自動車のドア５０の把持固定状態を解除する。最後に図示しない搬送ロボットにより自動車のドア５０を次の工程に搬送し、新しい自動車のドア５０をマテハンユニット１１に載置する。これで一連の作業が終了する。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、その他、本発明の請求の範囲内で種々の変更を加うることは勿論である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明のスポット溶接装置によれば、ワーク把持治具は、ロボットのアームの先端に取り付ける取り付けベースと、この取り付けベースに取り付けたフレームと、このフレームに設けワークを絶縁状態で把持するクランプユニットと、前記フレームに設けワークを電気導通状態で把持するアースクランプユニットと、スポット溶接打点毎に対応するように、前記フレームに取り付けた複数の導電性のブスバーと、このブスバーと前記アースクランプユニットとの間を接続したアースケーブルとで形成されているので、ワーク把持治具に把持したワークに、スポット電極を圧接してスポット溶接を行うときに、ワークに電気的に接続されている前記ブスバーに、アースケーブルに接続されたコンタクトガンのアース電極を、当接することにより、ワーク把持治具がどの位置にあっても簡単にアースがとれるので、アースケーブルをワーク把持治具（マテハンユニット）迄引き回して取り付ける必要がなくなる。
また、アースケーブルの長さも、整流トランスからコンタクトガンの固定ターミナル迄の必要最低限で済むようになる。
この結果、重くて長いケーブルが削減され、また、ケーブルを可動する必要もなくなるので、従来のようなケーブルサポートポールも不要となる。これにより設備コストを低減することができるとともに、アースケーブルの長寿命化をはかることができる。
また、スポット溶接装置の周囲のスペースファクタをも改善するとともに、スポット溶接装置の重量も軽減でき、ロボット動作エリアもアースケーブルの引回しが無いので自由性があり、コンパクトなスポット溶接装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るスポット溶接装置の全体を示す概観図である。
【図２】  図１におけるスポット溶接装置の断面図である。
【図３】  本発明に係るスポット溶接装置のマテハンユニットの要部平面図である。
【図４】  本発明に係るスポット溶接装置のクランプユニットの断面図である。
【図５】  本発明に係るスポット溶接装置のアースクランプユニットの断面図である。
【図６】  本発明に係るスポット溶接装置のアフターヘムガンの要部断面図である。
【図７】  本発明に係るスポット溶接装置のコンタクトガンの要部断面図である。
【図８】  従来におけるスポット溶接装置の概観図である。
【符号の説明】
１    スポット溶接装置
３    マテハンロボット
６    溶接装置部
７    整流トランス
１１  マテハンユニット
１３  ロボット本体
１５  フレーム
１６  ブスバー
３０  アフターヘムガン
３２  スポット電極
４０  コンタクトガン
４２  アース電極
５０  ドア
５３  ヘム部
６０  クランプユニット
７０  アースクランプユニット
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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