(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極と、この下部電極に被溶接物を挟んで通電して抵抗溶接する上部電極と、この上部電極を装着した支持ポストと、この支持ポストを先端で支持する支持ア−ムとを備え、
前記支持ア−ムが少なくとも２つの分割ア−ムから成って、これら分割ア−ムをそれぞれの対向端部で旋回自在に連結し、
一方の前記分割支持アームは溶接の通電用の銅又は銅合金により形成されている導電性部材に、鋼材等鉄系金属を重ね合わせて先端から基端に沿って一体的に形成し、他方の前記分割支持アームは溶接の通電用の銅又は銅合金により形成されている導電性部材に、鋼材等鉄系金属を重ね合わせて先端から基端に沿って一体的に形成し、これら一方の分割支持アームの導電性部材と他方の分割支持アームの導電性部材とを接続する電気接続部を前記対向端部に設け、前記電気接続部は、一方の導電性部材側を回転電極とし、他方の導電性部材側を給電ブラシにより形成することを特徴とするスポット抵抗溶接機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポット抵抗溶接機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のスポット抵抗溶接機は、表面に平坦な導電性板状材からなる板状電極を有する下部電極と、この下部電極上で前記板状電極上に置かれた被溶接物を挟んで加圧通電して抵抗溶接する上部電極と、この上部電極を遊端で支持する支持ア−ムとを具え、この支持ア−ムが少なくとも２つの分割ア−ムから成って、これら分割ア−ムをそれぞれの対向端部で軸受を介して旋回自在に連結しており、上部電極への電源装置からの給電は、一般に上部電極、支持ア−ム、さらにこの支持アームを支える設置支柱に沿って配線される導電ケーブルによって行われるものであった（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−７４４５９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術において、通常上部電極はフリーで下部テーブル状の下部電極の上を作業者が手でそれぞれの溶接点まで移動させて上部電極を下降し溶接するものであり、この時点で必要な二次溶接電流に見合った水冷又は空冷の圧着ケーブル電線を、アームに沿わせてあり、このためアームの移動時にその重量が負担となって作業性を悪くし、作業者の疲労を増加させる一因となっている。
【０００４】
また、複数の関節をもったアームは通常鉄で作られているが、二次ケーブルの位置が微妙に溶接結果に影響を与えている。例えば、下部電極と上部電極用ケーブル電線の間に、鉄板又は構造物が入った場合、通電時の磁気作用によりその影響を受け、実際の溶接物に流れる電流は低下し、電力の損失が懸念される。
【０００５】
すなわち、交流抵抗溶接機の二次導体に挟まれた空間に鉄などの磁性体を置いた時、溶接電流（二次導体に流れる電流）が減少する。これは鉄などの強磁性体で発生した鉄損が起因しているもので、起因要素（1）としては、ヒステリシス損（hysteresis loss）がある。これは二次導体に電流が流れると磁力線が発生し磁界（磁化力）が出来、磁界中に置かれた強磁性体に発生した磁化力が増減すると、磁性体内の分子磁石もこれに従って配列を変えようとする、しかし分子磁石相互間の摩擦があり自由に配列出来ずヒステリシス現象を生じ分子磁石間の摩擦により発熱して損失になる。磁気ヒステリシスは、鉄などの強磁性体の磁気的履歴が、あとの磁化状態に影響する現象である。
【０００６】
さらに、一般的なスポット抵抗溶接機においては、上部電極が複数の関節をもって前後左右に自由走行するスポット溶接機のア―ムは、作業時は作業者が所定の位置へ作業者の手で導いて作業を進めていくが、被溶接物（ワーク）の取り替え、または他の用でアームから離れる場合、通常は退避設置場所を予め決めておき、その位置まで手で導いて行き、そこで保持装置にて移動できないように固定する。実際作業においては、その溶接物の直ぐ傍らの方が次の作業にもはいりやすく、取り替えにあたっての支障がなければ作業性は向上し、何よりもいつでも、任意の場所に固定できる自由度がいろんな溶接物にたいしての即応性があって良い作業環境をつくる。そのために、複数の関節にたいし、無励磁式の電磁ブレーキを取り付ける。作業中はブレーキのコイルに励磁してブレーキを解き、作業を終えた時、またはちょっと手を離さねばならなくなった時、励磁を解いてアームにブレーキがかかり停止している。
【０００７】
また、一般的なテーブルタイプのスポット抵抗溶接機は銅または通電性の良い銅合金のテーブル上に、箱形状のもの、または平な板状のものを置いて、その上に溶接する板状のものや加工物を載せ、前後左右自由に移動可能な複数の関節を打った上部電極を、人為的に移動させ、その溶接点でエアーシリンダー等を使用した上部電極を下降させて溶接するものである。
【０００８】
しかし近年スポット溶接電源も目覚しい発展がみられ、必ずしも下側ワークが下部電極上に密接していなくとも、溶接可能なものもあり、例えばパイプ、筒型状のワークの上面など、従来ならばパイプ、筒の内部に下部電極を挿入、碑着させないと溶接不可能だった事が、テーブル上に置いたままでパイプ上面へ溶接したい板、加工品を載せた状態で上部電極を降ろして溶接可能となった。
【０００９】
また従来型の溶接電源であっても、下部テーブル電極上に銅または、通電性の良い銅合金をその溶接物に準じて製作しテーブル上にセットして溶接を行うことも勿論考えられるし、実際可能である。これらの作業を行うには、上部電極の下降高さ、ストロークに溶接可能な範囲が制限されてしまう。
【００１０】
解決しようとする問題点は、電力損失を防ぐと共に、重い圧着ケーブル線による作業者の疲労を少なくする点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、下部電極と、この下部電極に被溶接物を挟んで通電して抵抗溶接する上部電極と、この上部電極を装着した支持ポストと、この支持ポストを先端で支持する支持ア−ムとを備え、
前記支持ア−ムが少なくとも２つの分割ア−ムから成って、これら分割ア−ムをそれぞれの対向端部で旋回自在に連結し、
一方の前記分割支持アームは溶接の通電用の銅又は銅合金により形成されている導電性部材に、鋼材等鉄系金属を重ね合わせて先端から基端に沿って一体的に形成し、他方の前記分割支持アームは溶接の通電用の銅又は銅合金により形成されている導電性部材に、鋼材等鉄系金属を重ね合わせて先端から基端に沿って一体的に形成し、これら一方の分割支持アームの導電性部材と他方の分割支持アームの導電性部材とを接続する電気接続部を前記対向端部に設け、前記電気接続部は、一方の導電性部材側を回転電極とし、他方の導電性部材側を給電ブラシにより形成することを特徴とするスポット抵抗溶接機である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、導電性部材に溶接用の通電をすることで電力損失を防ぐと共に、重い圧着ケーブル線による作業者の疲労を少なくできる。また、溶接の通電用の良導電性な導電性部材に、強度の高い金属を重ね合わせて分割支持アームの一部に導電性部材を組み込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【実施例１】
【００１４】
図は参考例を示しており、スポット溶接機には互いに対向して下部に配置される下部電極１と、該下部電極１の上部に設けられる上部電極２とが設けられ、スポット溶接ではこの間に被溶接物（ワーク）Ｗが挟まれ加圧通電される。下部電極１には、平坦な導電性板状材から成る板状電極が表面に設けられ、テーブル状となっている板状電極上に被溶接物Ｗは置かれるようになっている。そして、溶接のときには被溶接物Ｗは移動させることなく置かれ、上部電極２として溶接ガン３を所望の被溶接点まで移動させて先端の単にチップなどとも称する溶接チップ４を位置決めし、被溶接物Ｗを加圧しスポット溶接できるようになっている。尚、溶接電源５には一次電気ケーブル５Ａが接続されており、溶接電源５に下部電極１と溶接ガン３がそれぞれ電気的に接続され、溶接電源５からの電流が供給されるようになっている。
【００１５】
前記溶接ガン３を下部に支持する支持ポスト６の上部６Ａに先端７Ａが水平旋回可能に連結される横向きの一次の支持アーム７においては、その基端７Ｂは、床上に直接或いは間接的に固定され、溶接ガン３や支持アーム７などを支持する設置支柱８の上部８Ａに水平旋回可能に連結されている。
【００１６】
前記支持ポスト６の上部６Ａ側と前記支持アーム７の先端７Ａ側をそれぞれの第１の対向端部９で第１の軸受け10を介して旋回自在に連結している。尚、第１の軸受け10は支持アーム７の先端７Ａに対してベークライトや、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）であるデルリン（Delrin）樹脂（登録商標）等の絶縁材10Ａを介して装着されている。また、前記支持アーム７の基端７Ｂ側と前記設置支柱８の上部８Ａ側をそれぞれの第２の対向端部11で第２の軸受け12を介して旋回自在に連結している。尚、第２の軸受け12は支持アーム７の基端７Ｂに対してベークライトやデルリン樹脂等の絶縁材12Ａを介して装着されている。さらに、支持アーム７は２つの第１の分割アーム13と第２の分割アーム14から成って、これら第１の分割アーム13と第２の分割アーム14をそれぞれの第３の対向端部15で第３の軸受け16を介して旋回自在に連結している。尚、第３の軸受け16は第２の分割アーム14の先端14Ａに対してベークライトやデルリン樹脂等の絶縁材16Ａを介して装着されている。
【００１７】
前記設置支柱８は、床に固定された固定台17に対して昇降できるようにしたものであり、そのために固定台17には設置支柱８を上下方向に移動できるように案内部材18が立設しており、そして案内部材18に沿って上下動できるように設置支柱８の昇降駆動手段19が固定台17に設けられている。この昇降駆動手段19は、案内部材18に沿うように立設した螺子軸20にモータ21の回転軸21Ａが直接或いは間接的に接続して、モータ21により螺子軸20が正転、逆転できるようになっており、一方、設置支柱８側には螺子軸20に螺合する雌螺子部材22が設けられており、螺子軸20をモータ21により正転、逆転することで、設置支柱８は雌螺子部材22を介して上昇、下降ができるようになっている。尚、図中21Ｂは、横向きの回転軸21Ａを縦向きの螺子軸20に回転力を変換するためのウオーム・ウオームホイールなどの回転伝達機構であり、21Ｃは設置支柱８の下部８Ｂと案内部材18間に介在する摺動部材である。また昇降駆動手段19は空気圧や油圧を利用したシリンダ装置、或いは手動によるリンク機構等によって形成してもよい。
【００１８】
前記上部電極２は、縦向きの支持ポスト６の下部６Ｂに装着されるものである。前記溶接チップ４は導電性のホルダー23の下端に保持され、このホルダー23は支持ポスト６の下部６Ｂに横向きに設けた二次の支持アーム24に着脱可能に固定されている。
【００１９】
支持ポスト６はその上部６Ａから下部６Ｂにかけてその少なくとも一部を導電性部材、具体的には良導電性部材である銅又は銅合金により形成する。実施例では支持ポスト６全体を良導電性部材により一体形成している。また、支持アーム７は先端７Ａから基端７Ｂに沿って少なくとも一部を導電性部材、具体的には良導電性部材である銅又は銅合金により形成する。実施例では第１の分割アーム13の先端７Ａから基端13Ｂに沿って、第２の分割アーム14の先端14Ａから基端７Ｂに沿ってそれぞれ少なくとも一部を導電性部材、具体的には良導電性部材である銅又は銅合金により形成している。実施例では先端７Ａ側の第１の分割アーム13と基端７Ｂ側の第２の分割アーム14のそれぞれの全体を良導電性部材により一体形成している。さらに、設置支柱８の下部８Ｂは例えば平面が角型の筒部材により形成されており、この下部８Ｂの上面にベークライト等の絶縁材８Ｃを介して上部８Ａが設けられており、この上部８Ａは上下方向に沿って少なくとも一部を導電性部材、具体的には良導電性部材である銅又は銅合金により形成する。実施例では設置支柱８の上部８Ａは全体を良導電性部材により一体形成しており、この上部８Ａ自体の下側に溶接電源５からの二次電気ケーブル５Ｂが接続している。
【００２０】
尚、実施例では前記支持ポスト６、第１の分割アーム13、第２の分割アーム14、設置支柱８の上部８Ａにおいて、その少なくとも一部を銅、銅合金等の導電性部材により形成することは、電気の流れを電気ケーブルではなく、支持ポスト６、第１の分割アーム13等の構造体の一部に導電性部材を組み込むというものであり、例えば各金属を重ね合わせるように良導電性な銅、銅合金等の導電性部材に、強度の高い鋼材等鉄系金属を一体的に形成したものである。
【００２１】
さらに、支持ポスト６の下部と支持アーム24のシャンク等と称せられる導電部24Ａとの間はブラケット25を介して給電ケーブル26により接続している。
【００２２】
前記第１の対向端部９においては、支持ポスト６の上部６Ａに導電性部材により第１の回転電極27を同軸円柱状に形成し、この第１の回転電極27に回動自在に外嵌合する第１の軸受け10を設け、この第１の軸受け10は支持アーム７の先端７Ａ、すなわち第１の分割アーム13の先端７Ａに連結されている。そして、第１の回転電極27に電気ブラシである第１の給電ブラシ28が摺動可能に接触しており、この第１の給電ブラシ28は第１の分割アーム13の先端７Ａに固定されていると共に、第１の分割アーム13の先端側７Ａと第１の回転電極27側は第１のブラケット29を介して第１の電源ケーブル30によって電気的に接続されている。尚、第１の回転電極27と第１の給電ブラシ28により、第１の電気接続部31が形成される。
【００２３】
前記第２の対向端部11においては、設置支柱８の上部８Ａに導電性部材により第２の回転電極32を同軸円柱状に形成し、この第２の回転電極32に回動自在に外嵌合する第２の軸受け12を設け、この第２の軸受け12は支持アーム７の基端７Ｂ、すなわち第２の分割アーム14の基端７Ｂに連結されている。そして、第２の回転電極32に第２の給電ブラシ33が摺動可能に接触しており、この第２の給電ブラシ33は第２の分割アーム14の基端７Ｂに固定されていると共に、第２の分割アーム14の基端側７Ｂと第２の回転電極32側は第２のブラケット34を介して第２の電源ケーブル35によって電気的に接続されている。尚、第２の回転電極32と第２の給電ブラシ33により、第２の電気接続部36が形成される。
【００２４】
さらに、第２の回転電極32の上部に設置支柱用上部軸部37を上向きに突設し、一方第２の分割アーム14側に設置支柱用の、例えば通電オフ或いは停電時にバネ（図示せず）により制動力が働くスプリングクローズ式の無励磁作動電磁ブレーキ38（無励磁作動（負作動）電磁ブレーキ）を設ける。この無励磁作動電磁ブレーキ38には溶接電源５も接続されている制御装置39が接続されており、非通電時にブレーキが作動して設置支柱用上部軸部37、ひいては上部８Ａを下部８Ｂに対して回転方向を固定できるものであり、一方通電時にブレーキが解除されるものである。
【００２５】
前記第３の対向端部15においては、第１の分割アーム13の基端13Ｂの上部に導電性部材により第３の回転電極40を同軸円柱状に形成し、この第３の回転電極40に回動自在に外嵌合する第３の軸受け16を設け、この第３の軸受け16は第２の分割アーム14の先端14Ａに連結されている。そして、第３の回転電極40に第３の給電ブラシ41が摺動可能に接触しており、この第３の給電ブラシ41は第２の分割アーム14の先端14Ａに固定されていると共に、第１の分割アーム13の基端13Ｂ側と第２の分割アーム14の先端14Ａは第３のブラケット42を介して第３の電源ケーブル43によって電気的に接続されている。そして、第３の回転電極40と第３の給電ブラシ41により、第３の電気接続部44が形成される。
【００２６】
さらに、第３の回転電極40の上部に分割ア−ム用上部軸部45を上向きに突設し、一方第２の分割アーム14側に分割ア−ム用無励磁作動電磁ブレーキ46（無励磁作動（負作動）電磁ブレーキ）を設ける。尚、第１の対向端部９の箇所に必要に応じて電磁ブレーキを設ける。実施例では電磁ブレーキを設けていない場合を示している。
【００２７】
次に前記構成についてその作用を説明する。制御装置39に電源をオンすると溶接電源５に給電し、さらに設置支柱用無励磁作動電磁ブレーキ38、分割ア−ム用無励磁作動電磁ブレーキ46にも給電する。そして設置支柱用無励磁作動電磁ブレーキ38、分割ア−ム用無励磁作動電磁ブレーキ46への給電により、これらのブレーキは解除される。
【００２８】
次に、作業者は予め下部電極１上に被溶接物Ｗを置いた状態で、モータ21を駆動することで螺子軸20を回動して設置支柱８を支持アーム７と共に上下動して、上部電極２側を作業に適した高さに調節する。次に遊端となっている溶接ガン３を握ってそれを第１の軸受け10、第２の軸受け12、第３の軸受け16を介して左右前後に自在に移動させることでその溶接チップ４を被溶接物Ｗの所定箇所に当てることで溶接がなされる。この際、溶接電源５からの給電は、二点鎖線で示した電気の流れＥに示すように、二次電気ケーブル５Ｂから上部８Ａ、第２の回転電極32、第２の給電ブラシ33、第２のブラケット34、第２の電源ケーブル35を介して第２の分割アーム14に至り、該第２の分割アーム14自体の先端14Ａから第３の電源ケーブル43、第３のブラケット42、第３の給電ブラシ41、第３の回転電極40を介して第１の分割アーム13に至り、さらに第１の分割アーム13自体の先端７Ａから第１の電源ケーブル30、第１のブラケット29、第１の給電ブラシ28、第１の回転電極27、支持ポスト６、給電ケーブル26、ブラケット25などを介して二次の支持アーム24の導電部24Ａに至り、そして導電部24Ａからホルダー23、溶接チップ４に給電がなされるものである。このようにしてスポット溶接がなされる。尚、前記流れＥの電圧は比較的低く設定されている。
【００２９】
一方、制御装置39の電源をオフすると溶接電源５は断電し、さらに設置支柱用無励磁作動電磁ブレーキ38、分割ア−ム用無励磁作動電磁ブレーキ46も断電する。そして設置支柱用無励磁作動電磁ブレーキ38、分割ア−ム用無励磁作動電磁ブレーキ46の断電により、ブレーキが作動して、第２の分割アーム14、第１の分割アーム13はロックされて移動することはない。さらに、稼動中に地震や火災などによって停電になったときにおいても、断電し或いは地震検知手段（図示せず）により第２の分割アーム14、第１の分割アーム13はロックされる。
【００３０】
以上のように、上部電極２に通電すべく回転電極27，32，40に給電ブラシ28，33，41が接触し、そして最終の溶接チップ４まで充分な断面積を持った銅体で送り届けることができる。
【００３１】
また、見た目もシンプルで、作業性も良く、省電力にも繋がる。
【００３２】
さらに、溶接時にその電流に応じて通常二次導体ケーブル線が反動する現象がみられるが、機体となるアーム全体が導体のため、そちらに反動が出て溶接点にふらつきがあっては困るので、随所に可撓性を持った導体で連結し、反動を吸収させる構成とすることができる。
【００３３】
また、スポット溶接機において、設置支柱用無励磁作動電磁ブレーキ38、分割ア−ム用無励磁作動電磁ブレーキ46を設けて上部電極２が複数の関節を持って、前後左右右自由に移動できる装置であり、溶接作業のため、または、被溶接物Ｗを取り替えるために退避の日的で、任意にそれらの関節にブレーキをかけて、どこでも揚所を選ばず停止、維持できる。
【００３４】
さらに、スポット溶接機において、一方の電極（一般的には下部に相当する）が平面なテーブル状を為している溶接機で上部電極２が複数の関節をもって前後左右に移動可能な腕でしかもその始端にモータ21式またはエアーシリンダー等の上下機能をもったジャッキのような昇降駆動手段19を設置し上部アームの高さを調整可能とした上部電極２の上下高さ調整装置であり、下部電極１（テーブル）上の被溶接物Ｗの高さに準じて、上部電極２が上昇または、本来の位置まで下降できるように、横移動上腕の取り付け場所の支柱がモータ21またはエアーシリンダー等の昇降駆動装置で任意の位置まで上昇、下降でき、このため、被溶接物Ｗの溶接しようとする位置（高さ）をあらかじめ考慮することなく、その都度合わせて作業できるので、箱もの、パイプ、筒型ワークの溶接には最良のシステムとなる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように本発明に係るスポット抵抗溶接機は、各種の用途に適用できる。支持ア−ムは３つ以上の分割ア−ムによって形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を示す正面図である。
【図２】本発明を示す平面図である。
【図３】本発明を示す設置支柱周りの正面図である。
【図４】本発明を示す設置支柱の上部周りの断面図である。
【図５】本発明を示す第３の対向端部周りの断面図である。
【図６】本発明を示す溶接ガン周りの正面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 下部電極
２ 上部電極
６ 支持ポスト
７ 支持アーム
８ 設置支柱
13 第１の分割アーム
14 第２の分割アーム
15 第３の対向端部
16 第３の軸受け
40 第３の回転電極
41 第３の給電ブラシ
44 第３の電気接続部
Ｗ 被溶接物
【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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