(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一組の電極チップのうち、一方の電極チップをサーボモータの作用下に送りねじ機構を介して他方の電極チップに対して接近離反させる電動式溶接ガンにおいて、
前記サーボモータを構成するロータの軸端に直結され、該ロータの回転角度を検出するエンコーダと、
前記エンコーダを囲繞するヘッドカバーと、
前記サーボモータと前記ヘッドカバーの間に設けられたハウジングカバーと、
前記ヘッドカバー内に収装され且つ前記ハウジングカバーに固定されて、前記エンコーダを保持するステーと、
前記ステーに形成された内周面と前記エンコーダの外周面との間に該エンコーダを囲繞するように介装されたクッション部材と、
前記ハウジングカバーに緩衝部材を介して連結され且つ前記エンコーダが係着された連係プレートとを有し、
前記緩衝部材により前記エンコーダの軸方向の衝撃力を吸収し、
前記クッション部材により前記エンコーダの軸方向に直交する方向の衝撃力を吸収することを特徴とする電動式溶接ガン。
【請求項２】
請求項１記載の電動式溶接ガンにおいて、
前記緩衝部材は、前記ステーの切欠部によって形成された空間に配設されていることを特徴とする電動式溶接ガン。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電動式溶接ガンにおいて、
前記クッション部材と前記緩衝部材とのうち、少なくとも一方の材質は樹脂であることを特徴とする電動式溶接ガン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一組の電極チップのうち、一方の電極チップを送りねじ機構を介して他方の電極チップに対して接近離反させ、ワークに対して溶接を行う電動式溶接ガンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動式溶接ガンは、サーボモータと、一組の電極チップと、この一組の電極チップのうち、一方の電極チップを移動可能とする送りねじ機構とを有する。この場合、前記サーボモータを構成するロータの回転角度を検出するためのエンコーダの入力軸が該ロータの軸端に直結して設けられている。このエンコーダから前記ロータの回転角度に対応する検出量が検出され、その検出量が制御装置に導出される。前記制御装置によって前記ロータの回転角度が演算され、該ロータの回転角度から前記一組の電極チップのうちの一方の電極チップの位置が判別される。
【０００３】
従って、前記一方の電極チップの位置を把握することにより、例えば、ワークの溶接後に、送りねじ機構によって一方の電極チップを所望の位置まで離反させることができる。また、ドレッシング後に、一方の電極チップを他方の電極チップに接触させた場合、一方の電極チップの位置が判別できれば一方の電極チップのチップ長さの変化を検出することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一組の電極チップによりワークを溶接する際、送りねじ機構の作用下に、一方の電極チップが高速でワークに当接してしまい、前記送りねじ機構を介してサーボモータのロータに軸方向の衝撃が伝達される可能性がある。この場合、エンコーダの入力軸が前記ロータの軸端に直結されているため、該ロータを介して作用する軸方向の衝撃によりエンコーダの内部部品、例えば、入力軸に直結されるスリット付回転板等に亀裂が生じ、誤作動を惹起する懸念がある。
【０００５】
また、上記した電動式溶接ガンはロボットアームに取り付けられており、このロボットアームの移動時等にサーボモータのロータの軸方向と直交する方向に衝撃が付与される場合がある。このとき、エンコーダとサーボモータのロータとの接続部に接続不良が起こり、エンコーダの作動に支障をきたすことが懸念されている。
【０００６】
結局、エンコーダが正常に作動しなければ、サーボモータのロータの回転角度を高精度に検出することが困難になり、ワークに対して溶接不良を惹起するという不具合が生じてしまう。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、エンコーダの入力軸の軸方向及び軸方向と直交する方向の衝撃からエンコーダを保護することができ、エンコーダの耐衝撃性を著しく向上させるとともに、サーボモータを構成するロータの回転角度の検出精度の向上が達成される電動式溶接ガンを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一組の電極チップのうち、一方の電極チップをサーボモータの作用下に送りねじ機構を介して他方の電極チップに対して接近離反させる電動式溶接ガンにおいて、前記サーボモータを構成するロータの軸端に直結され、該ロータの回転角度を検出するエンコーダと、前記エンコーダを囲繞するヘッドカバーと、前記サーボモータと前記ヘッドカバーの間に設けられたハウジングカバーと、前記ヘッドカバー内に収装され且つ前記ハウジングカバーに固定されて、前記エンコーダを保持するステーと、前記ステーに形成された内周面と前記エンコーダの外周面との間に該エンコーダを囲繞するように介装されたクッション部材と、前記ハウジングカバーに緩衝部材を介して連結され且つ前記エンコーダが係着された連係プレートとを有し、前記緩衝部材により前記エンコーダの軸方向の衝撃力を吸収し、前記クッション部材により前記エンコーダの軸方向に直交する方向の衝撃力を吸収することを特徴とする。
【０００９】
これにより、エンコーダは、エンコーダの入力軸の軸方向と直交する方向及び軸方向の衝撃から好適に保護されるため、該エンコーダの耐衝撃性が著しく向上するとともに、サーボモータを構成するロータの回転角度の検出精度が向上する。
【００１０】
また、前記緩衝部材は、前記ステーの切欠部によって形成された空間に配設されていてもよい。小型化に適するからである。さらに、前記クッション部材と前記緩衝部材とのうち、少なくとも一方の材質を樹脂としてもよい。成形が容易で耐久性に優れるからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電動式溶接ガンにつき、好適な実施の形態を挙げ、添付の図１乃至図５を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１２】
本実施の形態に係る電動式溶接ガン１０は、図１に示すように、ワークＷの溶接を行うロボットのロボットアーム１２の先端に取り付けられている。前記電動式溶接ガン１０は、ガン支持部１４と、ガン本体１６とを有する。このガン支持部１４は、前記ロボットアーム１２の先端に取着され、前記ガン本体１６を固着支持するものである。
【００１３】
前記ガン支持部１４は、ガン支持ブラケット１８を有し、該ガン支持ブラケット１８は、上面板１８ａと、この上面板１８ａと平行して延在する下面板１８ｂとを備えている。前記上面板１８ａと前記下面板１８ｂとの間にはガイドバー２０が橋架されている。
【００１４】
前記ガイドバー２０には、該ガイドバー２０の軸方向に摺動自在で、かつ、前記上面板１８ａ及び前記下面板１８ｂに平行な板体２２が嵌合している。この板体２２の前記ロボットアーム１２と近接した側の上部には、筐体状の支持体２４が配設され、前記上面板１８ａと該支持体２４との間には、前記ガイドバー２０に巻回された第１のコイルスプリング２６が介装されている。また同様に、前記下面板１８ｂと前記板体２２との間には、前記ガイドバー２０に巻回された第２のコイルスプリング２８が介装されている。
【００１５】
前記板体２２の前記ロボットアーム１２と離間した側の上部には、ガン本体１６を構成するサーボモータ３０が固着保持されている。このサーボモータ３０のロータ５０に係着したロッド３２が前記板体２２及び前記下面板１８ｂを貫通して下方に延在している。サーボモータ３０の構造については、後に詳述する。
【００１６】
前記ロッド３２には、前記下面板１８ｂの下部に固定されたガン胴部３４が囲繞されており、該ロッド３２の先端部には、ホルダ３６を介して着脱自在な可動電極チップ３８が保持されている。
【００１７】
さらに、前記板体２２の両側部には、Ｃ形状の一組のヨーク４０ａ及び４０ｂが下方に延在し、該ヨーク４０ａ及び４０ｂの間に橋架された保持部材４２に固定電極チップ４４が着脱自在に保持されている。勿論、この固定電極チップ４４は、前記可動電極チップ３８に対向するように上方に指向して配置されている。なお、説明の便宜のために、図１には一方のヨーク４０ａのみ図示する。
【００１８】
ガン本体１６を構成するサーボモータ３０は、図２に示すように、モータハウジング４６と、該モータハウジング４６の下部内側に環状に配置された複数の電磁石４８と、該電磁石４８と対向した環状の永久磁石５２が固着され、かつ、中空部５４が形成されたロータ５０と、ハウジングカバー５６とを有している。前記ハウジングカバー５６は、該ハウジングカバー５６に形成された円弧状のねじ孔５８にねじを挿通させることにより前記モータハウジング４６の上端部にねじ止めされている（図２及び図３参照）。
【００１９】
このロータ５０の上端部には凹部としての開口部６０が形成されている。前記ロータ５０の上面には、軽量高剛性のアルミニウム合金からなる薄板６２が取着され、該開口部６０を閉塞している。
【００２０】
また、前記ロータ５０の上部外側には、第１及び第２のベアリング６４及び６６が外嵌されており、かつ、下部外側には、第３のベアリング６８が外嵌されている。前記第１のベアリング６４の上部には締付ナット７０が前記ロータ５０に螺合しており、該締付ナット７０により該第１のベアリング６４を与圧して該ロータ５０の軸方向のがたつきを防止している。
【００２１】
前記電磁石４８は、交流電源（図示せず）に接続されており、該交流電源から該電磁石４８に通電することにより、該電磁石４８と前記永久磁石５２との作用下に磁界が発生し、その磁界により前記ロータ５０が回転自在となる。
【００２２】
内部に空間を有するロッド３２は、前記ロータ５０の前記中空部５４内に挿入され、その一端部にはナット部材７２が固着されている。従って、前記ロッド３２の内部には、室７４が形成されることになる。
【００２３】
前記ロッド３２の室７４内には、前記ナット部材７２と螺合する送りねじ７６が挿入され、該送りねじ７６の一端部は前記ロータ５０の上端部の開口部６０内に突出係着している。従って、前記ナット部材７２と前記送りねじ７６とによって、前記ロータ５０の回転を前記ロッド３２の上下動に変換する送りねじ機構７８を構成している。
【００２４】
前記サーボモータ３０のハウジングカバー５６の上部には、ヘッドカバー７９が取り付けられている（図２参照）。このヘッドカバー７９内には、図３〜図５に示すように、上方に指向した一対の屈曲部８０ａ及び８０ｂと平坦部８２ａ及び８２ｂとが一体的に形成された連係プレート８４が配設されており、該連係プレート８４の両端の該平坦部８２ａ及び８２ｂには樹脂製の緩衝部材８６が配設されている。さらに、前記緩衝部材８６には押え板８８が積層され、前記平坦部８２ａ及び８２ｂと該緩衝部材８６と該押え板８８とにボルト９０が貫通して、前記連係プレート８４は前記ハウジングカバー５６に螺着され保持される。
【００２５】
前記屈曲部８０ａ及び８０ｂには、エンコーダ本体９４と下方に突出する入力軸９６とを有するエンコーダ９２が係着されている。この場合、ボルト９８が前記屈曲部８０ａ及び８０ｂに形成された孔部９９を貫通しエンコーダ９２の入力軸９６に形成された孔部１００に螺合する。従って、前記連係プレート８４は、前記緩衝部材８６に押圧されながら前記エンコーダ９２に係着されていることになる。なお、前記エンコーダ９２の前記入力軸９６は、前記連係プレート８４の略中央部に形成された円形の開口部１０２から前記ハウジングカバー５６の略中央部に設けられた孔部１０４を貫通して該薄板６２に連結されている。
【００２６】
また、前記ハウジングカバー５６の上部には、該ハウジングカバー５６に形成されたねじ孔１０７に円筒状のステー１０８がねじ止めされている。このステー１０８は、図３から容易に諒解されるように、半円筒状の第１のステー１０８ａと第２のステー１０８ｂとからなり、該第１のステー１０８ａと該第２のステー１０８ｂとに設けられた爪部１１０ａ及び１１０ｂが、互いに接合してねじ１１２によりねじ止めされることにより全体として円筒状となる。このステー１０８には切欠部１１４が形成されており、該切欠部１１４は前記緩衝部材８６から逃げた形状である。
【００２７】
前記第１のステー１０８ａ及び第２のステー１０８ｂのそれぞれの内周面１１６ａ及び１１６ｂと前記エンコーダ本体９４の外周面１２０との間には環状の空間が設けられ、この空間に、該エンコーダ本体９４の軸を中心に等角度で離間した４個のクッション部材１１８が配設されている。前記クッション部材１１８は、シリコンを主体としたゲル状物質であり、装着剤である両面テープにより前記第１のステー１０８ａ及び第２のステー１０８ｂのそれぞれの内周面１１６ａ及び１１６ｂに貼り付けられている。従って、前記エンコーダ本体９４の外周面１２０は４個の前記クッション部材１１８によって囲繞され、前記エンコーダ９２は該クッション部材１１８を介して前記ステー１０８に保持された状態となっている。
【００２８】
以上のように、本実施の形態によれば、前記クッション部材１１８は、主に、エンコーダ９２の入力軸９６の軸方向と直交する方向に付与された衝撃力を吸収するために設けられており、前記緩衝部材８６は、主に、エンコーダ９２の入力軸９６の軸方向に付与された衝撃力を吸収するために設けられている。さらに、前記連係プレート８４により、前記緩衝部材８６と前記クッション部材１１８とが連係された状態となっている。これにより、例えば、前記エンコーダ９２がその入力軸９６の軸方向と直交する方向から衝撃力を付与された場合、前記クッション部材１１８によって衝撃力を吸収するが、それと同時に、前記緩衝部材８６によっても該衝撃力を吸収することが可能となる。
【００２９】
本実施の形態に係る電動式溶接ガン１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用及び効果について説明する。
【００３０】
電動式溶接ガン１０は、ロボットアーム１２の動作下にワークＷの各打点位置に移動される。前記電動式溶接ガン１０が所定の打点位置に移動した後、制御装置（図示せず）から制御信号がサーボモータ３０に導出され、該サーボモータ３０のロータ５０が回転する。
【００３１】
前記ロータ５０の回転作用下に送りねじ機構７８を構成する送りねじ７６が回転し、それに伴い該送りねじ７６に螺合しているナット部材７２が該送りねじ７６の軸方向に移動する。前記ナット部材７２が前記送りねじ７６を回転移動することにより、該ナット部材７２に固着されたロッド３２が、図２において、該送りねじ７６の軸方向に下動する。従って、前記ロッド３２の先端部に固着されたホルダ３６に保持された可動電極チップ３８が、所定の位置からワークＷに当接するまで該サーボモータ３０の軸方向に下動することになる。
【００３２】
前記可動電極チップ３８が前記ワークＷに当接した後、該可動電極チップ３８と該ワークＷとの反力により、サーボモータ３０の下端部に固着された板体２２がガン支持ブラケット１８に対してガイドバー２０に沿って上動することになる。その結果、固定電極チップ４４が該ワークＷに当接する。このとき、前記ワークＷは、前記固定電極チップ４４と前記可動電極チップ３８とによって挟持され、かつ、加圧された状態となる。この状態で、前記固定電極チップ４４と前記可動電極チップ３８との間に通電することにより、ワークＷは溶接されるに至る。
【００３３】
前記固定電極チップ４４と前記可動電極チップ３８とが前記ワークＷに当接した際、エンコーダ９２からの電気信号が前記制御装置（図示せず）に導出され、該制御装置によってサーボモータ３０のロータ５０の回転角度が演算される。前記ロータ５０の回転角度から可動電極チップ３８の位置を判別して、ワークＷの溶接後に、サーボモータ３０の作用下に送りねじ機構７８を介して該可動電極チップ３８を所定の位置まで上動離間させる。
【００３４】
ところで、ロボットアーム１２の移動時等に、例えば、人為的な操作ミスにより該ロボットアーム１２が壁などに衝撃的に当接したとき、エンコーダ９２の入力軸９６の軸方向と直交する方向から衝撃力が付与される場合がある。
【００３５】
この場合、本実施の形態においては、前記エンコーダ９２は、エンコーダ本体９４の外周面１２０に囲繞されたクッション部材１１８を介してハウジングカバー５６に固定されたステー１０８に保持されているため、該クッション部材１１８により、該エンコーダ９２の入力軸９６の軸方向と直交する方向に対する衝撃力を吸収することができる。従って、前記入力軸９６とサーボモータ３０のロータ５０との接続部の接続不良を阻止し、前記エンコーダ９２の作動に支障をきたすことを阻止している。
【００３６】
また、ワークＷを加圧する際、可動電極チップ３８が該ワークＷに高速に当接し、ロッド３２を介してロータ５０の上端部の開口部６０を閉塞する薄板６２に衝撃力が付与される場合がある。これにより、前記薄板６２に連結されたエンコーダ９２の入力軸９６にも前記衝撃力が伝達され、該入力軸９６に連結したスリット付回転板等の該エンコーダ９２の内部部品が破損することがある。
【００３７】
この場合においても、サーボモータ３０のハウジングカバー５６上に配設された緩衝部材８６によって、ロータ５０の軸方向に対する衝撃力を吸収することができ、エンコーダ９２の入力軸９６の軸方向への衝撃の伝達が防止される。このため、エンコーダ９２の内部部品、例えば、入力軸９６に直結されるスリット付回転板等が保護され、エンコーダ９２の耐久性が向上するとともに、サーボモータ３０のロータ５０の回転角度の検出誤差が可及的に阻止され、検出精度が向上する。
【００３８】
なお、エンコーダ９２の入力軸９６の軸斜方向から衝撃力が付与された際にも、連係プレート８４によってクッション部材１１８と緩衝部材８６とは連係された状態になっているため、該クッション部材１１８と該緩衝部材８６とにより該衝撃力を吸収し、前記エンコーダ９２を保護することができ、該エンコーダ９２を正常に作動させることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エンコーダの入力軸の軸方向と直交する方向及び軸方向の衝撃からエンコーダを保護することができ、エンコーダの耐衝撃性を著しく向上させることが可能になるとともに、サーボモータを構成するロータの回転角度の検出精度の向上が達成されるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る電動式溶接ガンを支持するロボットアームを示す側面図である。
【図２】本実施の形態に係る電動式溶接ガンを示す縦断面図である。
【図３】本実施の形態におけるエンコーダの取付部を示す一部分解斜視図である。
【図４】前記エンコーダの取付部を示す一部省略平面図である。
【図５】図４に示すエンコーダの取付部のＶ−Ｖ線断面図である。
【符号の説明】
１０…電動式溶接ガン            ３０…サーボモータ
３２…ロッド                    ３８…可動電極チップ
４４…固定電極チップ            ５０…ロータ
７８…送りねじ機構              ８０ａ、８０ｂ…屈曲部
８２ａ、８２ｂ…平坦部          ８４…連係プレート
８６…緩衝部材                  ９２…エンコーダ
９６…入力軸                    １０８…ステー
１１４…切欠部                  １１８…クッション部材
１２０…外周面                  Ｗ…ワーク
【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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