(57)【要約】【課題】強度を低下することなく被溶接材を溶接することができる小型で軽量なスポット溶接装置を提供する。【解決手段】スポット溶接装置１は、固定電極１２ａを有する固定電極部１０、及び固定電極１２ａに対向する可動電極２８ａと、可動電極２８ａを一軸方向に関して固定電極１２ａに向けて駆動するとともに固定電極１２ａに対して位置決めするボルト２６と、を有する可動電極部２０を備える。ボルト２６により、第２電極部２０の可動電極２８ａを固定電極部１０の固定電極１２ａに向けて一軸方向に駆動し、可動電極２８ａを固定電極１２ａに対して一軸方向に関して位置決めすることにより、通電により発生する熱応力により被溶接材が位置ずれすることなく、また強度を低下することなく被溶接材を溶接することができるとともに、スポット溶接装置１を小型で軽量に構成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接材を、圧着し、通電することで溶接するスポット溶接装置であって、
固定電極を有する第１電極部と、
前記固定電極に対向する可動電極と、前記可動電極を一軸方向に関して前記固定電極に向けて駆動するとともに前記固定電極に対して位置決めする位置決め部材と、を有する第２電極部と、
を備えるスポット溶接装置。
【請求項２】
前記第２電極部は、前記位置決め部材を前記一軸方向に移動可能に支持するガイドと、該ガイドを支持する支持部材と、をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項３】
前記ガイドは、前記一軸方向に貫通し、内表面に雌ネジが形成された孔部を有し、
前記位置決め部材は、前記ガイドの孔部の雌ネジに螺合する雄ネジが外表面に形成されたボルト状部材であることを特徴とする、請求項２に記載のスポット溶接装置。
【請求項４】
前記第２電極部は、前記可動電極に接続する電極シャフトをさらに有し、
前記ガイドは、さらに、前記電極シャフトを前記一軸方向に移動可能に支持し、
前記支持部材は、前記ガイドを傾斜可能に支持することを特徴とする、請求項２又は３に記載のスポット溶接装置。
【請求項５】
前記第２電極部は、前記可動電極と前記電極シャフトとの間に、前記可動電極を前記電極シャフトから離間する折曲部を有し、
前記位置決め部材は、前記可動部材が位置する軸心を有し、該軸心上で前記折曲部に当接して一軸方向に駆動することを特徴とする、請求項４に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、被溶接材を、圧着し、通電することで溶接するスポット溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の金属パネルを重ね合せ、電極を用いて圧着してスポットと呼ばれる小さい円形状の領域に電流を通すことで、その抵抗熱により金属パネルを溶接するスポット溶接装置が利用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
近年、高張力鋼板或いは超高張力鋼板が使われるようになり、これらをスポット溶接するために、例えば５００ｄａＮもの大きな圧着力を必要とする。ここで、新車の製造ラインにおいては、例えば、サーボモータにより加圧するスポット溶接装置が採用されている。サーボモータをコンピュータ制御することにより、通電前、通電中、及び通電後においてそれぞれ適当に被溶接材を加圧することができる。
【０００４】
一方、補修の現場では、例えば、空圧シリンダ等のエアー式の圧力源が採用されている。エアー式の圧力源の場合、溶接の際、金属パネルが、通電により発生するジュール熱により膨張し、電極先端の加圧部材を押し戻すことで、被溶接材が位置ずれする、スポット溶接の強度が低下するという問題がある。また、スポット溶接では、通常１００００Ａ以上の電流を通電する為、例えば２００Ｖ及び４０Ａの電源設備では、１０Ｖ以下の電圧により大きな電流を電極まで通電する必要がある。また、長時間の使用によりジュール熱が発生して昇温し、通電率が著しく低下することがある。そのため、電極の抵抗を小さくする必要がある。さらに、エアー式の圧力源により大きな圧着力を発生するには、大きなシリンダを要し、装置の大型化、重量化が避けられない。そのため、溶接現場では装置を吊り下げるためのリフトを要し、そのリフトを含めて装置を収容する広い空間を要するなどにより、作業効率の著しい低下をもたらすこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１７４２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、スポット溶接の強度を低下することなく溶接することができる小型で軽量なスポット溶接装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、被溶接材を、圧着し、通電することで溶接するスポット溶接装置であって、固定電極を有する第１電極部と、固定電極に対向する可動電極と、可動電極を一軸方向に関して固定電極に向けて駆動するとともに固定電極に対して位置決めする位置決め部材と、を有する第２電極部と、を備えるスポット溶接装置である。
【０００８】
これによれば、位置決め部材により、第２電極部の可動電極を第１電極部の固定電極に向けて一軸方向に駆動し、可動電極を固定電極に対して一軸方向に関して位置決めすることにより、通電により発生する熱応力により被溶接材が位置ずれすることなく被溶接材を溶接することができるとともに、スポット溶接装置を小型で軽量に構成することができる。
【０００９】
本発明のスポット溶接装置は、第２電極部は、位置決め部材を一軸方向に移動可能に支持するガイドと、このガイドを支持する支持部材と、をさらに有することを特徴とする。
【００１０】
これによれば、支持部材により支持されるガイドにより位置決め部材を一軸方向に移動可能に支持することで、位置決め部材により、可動電極を、一軸方向に関して、固定電極に向けて駆動することができる。
【００１１】
本発明のスポット溶接装置は、ガイドは、一軸方向に貫通し、内表面に雌ネジが形成された孔部を有し、位置決め部材は、ガイドの孔部の雌ネジに螺合する雄ネジが外表面に形成されたボルト状部材であることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、位置決め部材がガイドの孔部の雌ネジに螺合する雄ネジが外表面に形成されたボルト状部材であることで、ボルト状部材をガイドに対してねじ込むことで、可動電極を固定電極に対して一軸方向に関して位置決めすることができる。
【００１３】
本発明のスポット溶接装置は、第２電極部は、可動電極に接続する電極シャフトをさらに有し、ガイドは、さらに、電極シャフトを一軸方向に移動可能に支持し、支持部材は、ガイドを傾斜可能に支持することを特徴とする。
【００１４】
これによれば、支持部材により、可動電極に接続する電極シャフトを一軸方向に移動可能に支持するガイドを傾斜可能に支持することで、固定電極に対して可動電極を傾けることができる。
【００１５】
本発明のスポット溶接装置は、第２電極部は、可動電極と電極シャフトとの間に、可動電極を電極シャフトから離間する折曲部を有し、位置決め部材は、可動部材が位置する軸心を有し、この軸心上で折曲部に当接して一軸方向に駆動することを特徴とする。
【００１６】
これによれば、可動電極と電極シャフトとの間に折曲部を設けることで可動電極を電極シャフトから離間し、位置決め部材により、可動部材が位置する軸心上で折曲部に当接して一軸方向に駆動することで、可動電極を固定電極に向けて駆動することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のスポット溶接装置によれば、被溶接材を、強度を低下することなく溶接することが可能となるとともに、装置を小型で軽量に構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、スポット溶接装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、ガイド及び支持部材の断面構成を示す図である。
【図３】図３は、スポット溶接装置の一使用例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００２０】
図１に、本実施形態に係るスポット溶接装置１の構成を示す。ここで、図面上下方向を縦方向、左右方向を横方向とも呼ぶ。スポット溶接装置１は、電極を用いて被溶接材を圧着し、通電することで溶接する装置であり、大略して、固定電極部１０、可動電極部２０、及び制御部４０から構成される。
【００２１】
固定電極部１０は、略Ｌ字状に成形されたアーム１２を有する。アーム１２は、後述するように可動電極部２０の構成各部を支持するアーム２２を保持する。そこで、アーム１２は、例えば金属等を用いて強固に構成するとよい。なお、アーム１２は、先端を上方（図面上側）、基端を右方（図面右側）に向けて配置されるものとする。アーム１２は、固定電極１２ａ及び固定具１２ｂを有する。
【００２２】
固定電極１２ａは、被溶接材に通電するための電極である。固定電極１２ａは、金属等の導体を用いて略円錐台状に成形され、その先端を右斜め上に向けて基端に固定された円筒形状の支持部材１２ａ０をアーム１２の先端に設けられた孔部（不図示）に差し込むことで固定されている。なお、固定電極１２ａの基端に、支持部材１２ａ０及びアーム１２の内部を介して後述する制御部４０に繋がる配線が接続されている。
【００２３】
固定具１２ｂは、アーム１２を、例えば床面に固定された支持具（不図示）に固定するための固定具である。固定具１２ｂは、一例として、アーム１２の基端に形成された雄ネジであり、それを支持具に形成された雌ねじに螺合することで、アーム１２が支持具に固定される。
【００２４】
可動電極部２０は、アーム２２、ガイド２４、ボルト２６、及び電極シャフト２８を有する。
【００２５】
アーム２２は、ガイド２４を傾斜可能に支持する支持部材である。アーム２２は、例えば金属等を用いて強固に構成され、図２に示すようなＵ字状の上部とこの下面に底面を一体的に接続する等脚台形状の底部とを有する。なお、図２は、図１における基準線ＡＡに関する断面図である。
【００２６】
上部には、対立する２つの側部の上下に各１の孔部２２ａ、縦方向の中央やや下に縦長の断面を有する孔部２２ｂが形成されている。４つの孔部２２ａそれぞれにネジ部材３１を挿入して、ガイド２４の一面に形成された孔部２４ｃの雌ネジに螺合し、２つの孔部２２ｂそれぞれにスプリング３２ａを介してネジ部材３２を挿入して、ガイド２４の一面に形成された孔部２４ｄの雌ネジに螺合することで、ガイド２４を右方に引きつつアーム２２に固定することができる。
【００２７】
底部には円形断面を有する孔部２２ｃが形成されている。孔部２２ｃに固定具１２ｂを挿入することで、アーム２２が固定電極部１０のアーム１２に固定支持される。
【００２８】
ガイド２４は、ボルト２６及び電極シャフト２８を横方向に移動可能に支持する立方体状のブロック体である。ガイド２４には、横方向に貫通する円形断面を有する２つの孔部２４ａ，２４ｂが上下に並設されている。孔部２４ａの内面には雌ネジ（不図示）が形成されている。この雌ネジにボルト２６の外表面に形成された雄ネジを螺合することで、ボルト２６が孔部２４ａ内を横方向に移動する。孔部２４ｂには、電極シャフト２８の胴部が挿通される。さらに、ガイド２４には、図２における上端近傍の左右それぞれに各１つの孔部２４ｃ、下端近傍の左右それぞれに各１つの孔部２４ｃ、孔部２４ｂの左右に各１つの孔部２４ｄが形成されている。
【００２９】
ボルト２６は、電極シャフト２８の可動電極２８ａを横方向に関して固定電極１２ａに向けて駆動して固定電極１２ａに対して位置決めするとともに、固定電極１２ａと可動電極２８ａとの間に被溶接材を挟んで加圧する位置決め部材である。ボルト２６は、一軸方向を長手とする円筒形状の部材であり、電極シャフト２８の折曲部２８ｃに設けられた凹部２８ｃ０内でその球状の内面に当接する略半球体状の頭部２６ａ、ガイド２４の孔部２４ａの雌ネジに螺合する雄ネジが外表面に形成された胴部、及び六角形状の断面を有するフランジ状の基端２６ｂを有する。
【００３０】
ユーザがレンチ等の工具を用いて基端２６ｂを回してボルト２６をガイド２４の孔部２４ａにネジ入れることで、ボルト２６がガイド２４を介して左方向に繰り出される。それにより、ボルト２６の頭部２６ａにより電極シャフト２８が左方向に押し出され、電極シャフト２８の可動電極２８ａが固定電極１２ａに向けて横方向に駆動され、可動電極２８ａが固定電極１２ａに対して横方向に関して位置決めされるとともに、固定電極１２ａと可動電極２８ａとの間に被溶接材を挟んで加圧することができる。
【００３１】
電極シャフト２８は、可動電極２８ａに通電する部材であり、可動電極２８ａ、胴部２８ｂ、及び折曲部２８ｃを有する。
【００３２】
可動電極２８ａは、被溶接材に通電するための電極である。可動電極２８ａは、金属等の導体を用いて略円錐台状に成形され、その先端を固定電極１２ａに対向して左方向にむけて、その基端が折曲部２８ｃに固定されている。なお、可動電極２８ａの基端に、折曲部２８ｃ及び胴部２８ｂの内部を介して後述する制御部４０に繋がる配線が接続されている。
【００３３】
胴部２８ｂは、横方向を長手とする円形断面を有する伝導性の軸体であり、例えば銅、銅合金を用いて構成される。胴部２８ｂは、ガイド２４の孔部２４ｂに横方向に移動可能に挿通される。胴部２８ｂを左方向に押し出すことで、折曲部２８ｃを介して可動電極２８ａを左方向に駆動することができる。
【００３４】
折曲部２８ｃは、可動電極２８ａと胴部２８ｂとを接続する縦方向を長手とする導電性の板状部材であり、左面上側に可動電極２８ａを支持し、右面下側に胴部２８ｂの先端が一体的に固定されている。折曲部２８ｃは、縦方向に関して、可動電極２８ａを胴部２８ｂから離間する。折曲部２８ｃの右面上側には、可動電極２８ａの中心軸上に位置する球面状の内面を有する凹部２８ｃ０が形成されている。ボルト２６の軸心は可動電極２８ａの中心軸に一致し、この軸上で、頭部２６ａを凹部２８ｃ０の内面に当接して折曲部２８ｃを左方向に押し出すことで、可動電極２８ａを固定電極１２ａに向けて左方向に駆動する。
【００３５】
なお、ボルト２６の略半球体状の頭部２６ａが凹部２８ｃ０内でその球面状の内面に当接することで、ボルト２６の軸心が可動電極２８ａの中心軸からずれることなく、ボルト２６により可動電極２８ａを駆動し、固定電極１２ａと可動電極２８ａとにより加圧することができる。
【００３６】
制御部４０は、例えばコンピュータにより構成され、固定電極１２ａ及び可動電極２８ａによる通電を制御する。
【００３７】
図３に、ガイド２４を傾斜してスポット溶接装置１を使用する一例を示す。ガイド２４をアーム２２に固定する４つのネジ部材３１のうち上側の２つのネジ部材３１をガイド２４の上側の孔部２２ａにさらに入れ、下側の２つのネジ部材３１をガイド２４の下側の孔部２２ａから出す。このとき、アーム２２の孔部２２ｂを介してガイド２４の孔部２４ｄに螺合した２つのネジ部材３２は、孔部２２ｂの断面が縦方向に長いことでその中で左上に傾く。それにより、ガイド２４が左上に傾斜してアーム２２に固定される。
【００３８】
逆に、上側の２つのネジ部材３１をガイド２４の上側の孔部２２ａから出し、下側の２つのネジ部材３１をガイド２４の下側の孔部２２ａにさらに入れる。このとき、２つのネジ部材３２は、孔部２２ｂの中で左下に傾く。それにより、ガイド２４が左下に傾斜してアーム２２に固定される。
【００３９】
このように、アーム２２により、可動電極２８ａに接続する電極シャフト２８の胴部２８ｂを横方向に移動可能に支持するガイド２４を傾斜可能に支持することができる。それにより、被溶接材の大きさ、形状等に応じて、固定電極１２ａに対して電極シャフト２８、すなわち可動電極２８ａを傾けることができる。
【００４０】
スポット溶接装置１の使用方法の一例を説明する。
【００４１】
まず、ユーザがレンチ等の工具を用いてボルト２６の基端２６ｂを回して、ボルト２６をガイド２４の孔部２４ａから右方向に戻す。さらに、ユーザが電極シャフト２８を右方向に引いて、固定電極１２ａと可動電極２８ａとの間にスペースを設ける。なお、ボルト２６の基端周辺を断面６角形に形成してレンチを噛合させる等、他の方法でボルトを回すこともできる。
【００４２】
次に、固定電極１２ａと可動電極２８ａとの間のスペースに被溶接材を入れる。
【００４３】
次に、ユーザが電極シャフト２８を左方向に押して、固定電極１２ａと可動電極２８ａとの間に被溶接材を挟む。
【００４４】
次に、ユーザがレンチ等の工具を用いてボルト２６の基端２６ｂを回して、ボルト２６をガイド２４の孔部２４ａから左方向に繰り出す。ボルト２６の頭部２６ａを電極シャフト２８の折曲部２８ｃに当接して可動電極２８ａを位置決めし、且つ固定電極１２ａと可動電極２８ａとにより被溶接材を加圧する。
【００４５】
次に、制御部４０を介して電源を入れて、固定電極１２ａと可動電極２８ａとの間に通電する。これにより、被溶接材がスポット溶接される。
【００４６】
最後に、ユーザがレンチ等の工具を用いてボルト２６の基端２６ｂを回して、ボルト２６をガイド２４の孔部２４ａから右方向に戻し、ユーザが電極シャフト２８を右方向に引いて、可動電極２８ａを被溶接材から離間し、固定電極１２ａと可動電極２８ａとの間から被溶接材を取り出す。
【００４７】
以上詳細に説明したように、本実施形態のスポット溶接装置１は、固定電極１２ａを有する固定電極部１０、及び固定電極１２ａに対向する可動電極２８ａと、可動電極２８ａを一軸方向に関して固定電極１２ａに向けて駆動するとともに固定電極１２ａに対して位置決めするボルト２６と、を有する可動電極部２０を備える。これによれば、ボルト２６により、第２電極部２０の可動電極２８ａを固定電極部１０の固定電極１２ａに向けて一軸方向に駆動し、可動電極２８ａを固定電極１２ａに対して一軸方向に関して位置決めすることにより、通電により発生する熱応力により被溶接材が位置ずれすることなく、また強度を低下することなく被溶接材を溶接することができるとともに、スポット溶接装置１を小型で軽量に構成することができる。
【００４８】
また、本実施形態のスポット溶接装置１は、空圧シリンダ等の圧力源を使用せず、ユーザがボルト２６を回して可動電極２８ａを固定電極１２ａに向けて繰り出し、固定電極１２ａと可動電極２８ａとの間に被溶接材を挟んで加圧する。これにより、スポット溶接装置１を小型で軽量に構成することができる。
【００４９】
また、本実施形態のスポット溶接装置１は、可動電極２８ａに通電する部材である電極シャフト２８と、固定電極１２ａと可動電極２８ａとの間に被溶接材を挟んで加圧するために可動電極２８ａを駆動する部材であるボルト２６と、を個別に設けた。これにより、電極シャフト２８は柔い、しかし通電率の高い素材を用いて、ボルト２６は剛性及び耐久性の高い素材を用いてそれぞれ適切に構成することができる。
【００５０】
なお、電極シャフト２８は通電により発熱することがあるため、例えば折曲部２８ｃに貫通穴を設け、これに冷却水を通すことで電極シャフト２８を冷却することとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のスポット溶接装置は、装置を小型で軽量に構成し、被溶接材を位置ずれすることなく、また強度を低下することなく溶接するのに好適である。
【符号の説明】
【００５２】
１      スポット溶接装置
１０      固定電極部
１２      アーム
１２ａ    固定電極
１２ｂ    固定具
１２ａ０  支持部材
２０      可動電極部
２２      アーム
２２ａ    孔部
２２ｂ    孔部
２２ｃ    孔部
２４      ガイド
２４ａ    孔部
２４ｂ    孔部
２４ｃ    孔部
２４ｄ    孔部
２６      ボルト
２６ａ    頭部
２６ｂ    基端
２８      電極シャフト
２８ａ    可動電極
２８ｂ    胴部
２８ｃ    折曲部
２８ｃ０  凹部
３１      ネジ部材
３２      ネジ部材
３２ａ    スプリング
４０      制御部
【図１】
2017100186.tif 000003
【図２】
2017100186.tif 000004
【図３】
2017100186.tif 000005