(57)【要約】  ２つ以上の部品を共にスポット溶接するための溶接ヘッドに関する。溶接ヘッドは、第１及び第２電極アセンブリと、第１電極アセンブリを所望の位置へと駆動し所望の締付け力を付与するリニヤアクチュエータモータとを備える。溶接ヘッドはそのモータの温度を測定するように構成された温度センサと、その温度をモニタリングしモータに供給される電流を調整して所望の締付け力を維持するように構成された制御装置とを備えても良い。溶接ヘッドは、リニヤアクチュエータモータの位置を測定するリニヤエンコーダと、モータの位置をモータの力定数に関連づけるアルゴリズムとを備えても良い。モータ位置とそれに対応するモータの力定数に基づき、制御装置は、モータへの供給電流を調整して所望の締付け力を維持するように構成される。
2016529112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の部品を共にスポット溶接するための溶接ヘッドであって、
前記部品に溶接電流を流すように構成された第１及び第２電極アセンブリと、
前記第１電極アセンブリを所望の位置に駆動し、前記部品に所望の締付け力を付与するように構成されたリニヤアクチュエータモータと、
前記リニヤアクチュエータモータに取り付けられて該リニヤアクチュエータモータの温度を測定するように構成された温度センサと、
前記温度センサによって測定された温度をモニタリングし、該温度に基づいてリニヤアクチュエータモータに供給される電流を調整して所望の締付け力を維持するように構成された制御装置と、
を有することを特徴とする溶接ヘッド。
【請求項２】
前記温度センサはサーミスタであることを特徴とする請求項１に記載の溶接ヘッド。
【請求項３】
前記第１電極アセンブリは、上アダプタと、該上アダプタに着脱自在に取り付けられた下アダプタと、を有し、
前記下アダプタは電極を着脱自在に受容するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の溶接ヘッド。
【請求項４】
前記第１電極アセンブリの位置がロックされる係合位置と、前記リニヤアクチュエータモータが自由に第１電極アセンブリの位置を駆動できる非係合位置との間で移動するように構成されたブレーキを有することを特徴とする請求項１に記載の溶接ヘッド。
【請求項５】
前記ブレーキは、電力が該ブレーキに供給された際、前記非係合位置へと移動するように構成され、該ブレーキへの電力が遮断された際には前記係合位置へと移動するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の溶接ヘッド。
【請求項６】
前記リニヤアクチュエータモータを前記第１電極アセンブリに結合させるアクチュエータアームを有することを特徴とする請求項５に記載の溶接ヘッド。
【請求項７】
前記ブレーキは、前記アクチュエータアームにある複数の溝に係合及び非係合するように構成されるバネ仕掛けブレーキと、該バネ仕掛けブレーキを駆動するソレノイドと、を有することを特徴とする請求項６に記載の溶接ヘッド。
【請求項８】
２つ以上の部品を共にスポット溶接するための溶接ヘッドであって、
前記部品に溶接電流を流すように構成された第１及び第２電極アセンブリと、
複数の磁石を収容し、前記第１電極アセンブリを所望の位置に駆動しかつ前記部品に所望の締付け力を付与するように構成されたリニヤアクチュエータモータと、
前記リニヤアクチュエータモータに取り付けられてリニヤアクチュエータモータの位置を測定するように構成されたリニヤエンコーダと、
前記リニヤエンコーダによって測定されたリニヤアクチュエータモータの位置をモニタリングするように構成された制御装置と、
前記制御装置にプログラミングされたアルゴリズムであって、前記リニヤアクチュエータモータの位置をリニヤアクチュエータモータの力定数に関連づけるアルゴリズムと、を有し、
前記制御装置は、前記リニヤアクチュエータモータの位置及びそれに対応するリニヤアクチュエータモータの力定数に基づいて、前記リニヤアクチュエータモータに供給される電流を調整して所望の締付け力を維持するように構成されていることを特徴とする溶接ヘッド。
【請求項９】
前記アルゴリズムは事前に計算されたルックアップテーブルであることを特徴とする請求項８に記載の溶接ヘッド。
【請求項１０】
前記リニヤエンコーダは光センサを有することを特徴とする請求項８に記載の溶接ヘッド。
【請求項１１】
前記第１電極アセンブリは、上アダプタと、該上アダプタに着脱自在に取り付けられた下アダプタと、を有し、
前記下アダプタは電極を着脱自在に受容するように構成されることを特徴とする請求項８に記載の溶接ヘッド。
【請求項１２】
前記第１電極アセンブリの位置がロックされる係合位置と、前記リニヤアクチュエータモータが自由に第１電極アセンブリの位置を駆動できる非係合位置との間で移動するブレーキを有することを特徴とする請求項８に記載の溶接ヘッド。
【請求項１３】
前記ブレーキは、電力がブレーキに供給された際、前記非係合位置へと移動するように構成され、更に、前記ブレーキは、ブレーキへの電力が遮断された際には前記係合位置へと移動するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の溶接ヘッド。
【請求項１４】
前記リニヤアクチュエータモータを前記第１電極アセンブリに結合させるアクチュエータアームを有することを特徴とする請求項１３に記載の溶接ヘッド。
【請求項１５】
前記ブレーキは、前記アクチュエータアームにある複数の溝に係合及び非係合するように構成されるバネ仕掛けブレーキと、前記バネ仕掛けブレーキを駆動するソレノイドと、を有することを特徴とする請求項１４に記載の溶接ヘッド。
【請求項１６】
２つ以上の部品を共にスポット溶接するための溶接ヘッドであって、
前記部品に溶接電流を流すように構成された第１及び第２電極アセンブリと、
前記第１電極アセンブリを所望の位置に駆動し、かつ、前記部品に所望の締付け力を付与するように構成されたリニヤアクチュエータモータと、
前記リニヤアクチュエータモータを前記第１電極アセンブリに結合させるアクチュエータアームと、
前記第１電極アセンブリの位置がロックされる係合位置と、前記リニヤアクチュエータモータが自由に第１電極アセンブリの位置を駆動できる非係合位置との間で移動するように構成されたブレーキアセンブリと、
を有することを特徴とする溶接ヘッド。
【請求項１７】
前記ブレーキアセンブリは、電力が前記リニヤアクチュエータモータに供給された際、前記非係合位置へと移動するように構成され、前記リニヤアクチュエータモータへの電力が遮断された際には前記係合位置へと移動するように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載の溶接ヘッド。
【請求項１８】
前記ブレーキアセンブリは、ユーザが制御装置への命令を開始した際には前記係合位置に移動するように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載の溶接ヘッド。
【請求項１９】
前記ブレーキアセンブリは、前記アクチュエータアームにある複数の溝と係合し、又は非係合するように形成された複数の歯を有するブレーキと、前記ブレーキを前記非係合位置へと駆動するリニヤソレノイドと、前記ブレーキを前記係合位置に付勢するバネと、を有することを特徴とする請求項１６に記載の溶接ヘッド。
【請求項２０】
前記ブレーキに結合した第１端部と、前記リニヤソレノイドに結合した第２端部とを有するシャフトアセンブリを有することを特徴とする請求項１９に記載の溶接ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つ以上の部品を共にスポット溶接するための溶接ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接ヘッドは、通常、重なり合った２枚のシートメタル部品などの２つ以上の金属部品を共にスポット溶接するために用いられている。溶接ヘッドは通常、これら部品を共にクランプするための圧力を与えると共に部品に電流を供給するための１組の対向電極を備える。或いは、溶接ヘッドが部品に電流を供給する１組の隣り合った電極を備える場合もある。電流が電極を通過する際には、部品の持つ電気抵抗により電極の接点周りや電極の合せ面において部品を局部加熱する傾向にあり、それにより金属部品同士を部分溶融してスポット溶接を成す。
【０００３】
加えて、従来からの溶接ヘッドは様々な形状の電極を支持するように構成される。所望のスポット溶接サイズや溶接対象となる金属部品の形状に基づいて様々な形状の電極が選択されることもある。
【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、従来からある溶接ヘッド上にあって電極を取り外したり交換することは面倒であったり時間がかかってしまう可能性がある。加えて、電極は現場でそのままの形で装着されなければならないために従来の溶接ヘッド上で電極同士を適切に位置合わせすることが困難な場合がある。さらに、従来の溶接ヘッドによっては温度変化の影響を受けやすいものもあり、この場合電極の力出力に悪影響を与え、結果として生じるスポット溶接部の品質を損なう可能性がある。さらに、従来の溶接ヘッドには電極の位置を調整するためのリニヤアクチュエータモータが組み込まれている。そのような従来溶接ヘッドは、リニヤアクチュエータモータにある磁石の強さがモータのストロークによって変化するためにリニヤアクチュエータモータの位置に応じて締付け力が変動しやすい。加えて、従来の溶接ヘッドへの電力供給が遮断された際に、電極同士が互いに衝突する場合もあり、電極が損傷したり、早期摩耗したりする可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は２つ以上の部品を共にスポット溶接する溶接ヘッドを対象とするものである。一実施形態において、その溶接ヘッドは部品に溶接電流を供給するように構成された第１、及び第２電極アセンブリを備える。溶接ヘッドは又、第１電極アセンブリを所望の位置に駆動しかつ部品に所望の締付け力を付与するように構成されたリニヤアクチュエータモータを備える。一実施形態において、溶接ヘッドはリニヤアクチュエータモータを上方の電極アセンブリに結合させるアクチュエータアームを備える。溶接ヘッドはさらに、リニヤアクチュエータモータに取り付けられリニヤアクチュエータモータに収容される磁石の温度を測定するように構成された温度センサを備える。溶接ヘッドは又、温度センサによって測定された温度をモニタリングするように構成された制御装置を備える。制御装置は、測定された温度に基づいてリニヤアクチュエータモータに供給される電流／電圧を調整するように構成され、所望の締付け力を維持する。一実施形態において、その温度センサはサーミスタである。一実施形態において、第１電極アセンブリは、上アダプタと、上アダプタに着脱自在に取り付けられた下アダプタとを備える。その下アダプタは電極を着脱自在に受容するように構成される。一実施形態において、溶接ヘッドは又、係合位置と非係合位置との間で移動するように構成されたブレーキを備える。係合位置では第１電極アセンブリがロックされる。非係合位置では、リニヤアクチュエータモータが第１電極アセンブリの位置を自由に駆動する。一実施形態において、そのブレーキは、電力がブレーキに供給された際、非係合位置へと移動するように構成されており、さらに、ブレーキへの電力が遮断されたり、或いはユーザが制御装置に対してブレーキをかける入力命令を開始した際には、ブレーキは非係合位置へと移動するように構成される。一実施形態において、そのブレーキは、アクチュエータアームにある複数の溝に係合したり係合解除するように構成されたバネ仕掛けブレーキと、そのバネ仕掛けブレーキを駆動するように構成されたソレノイドとを備える。
【０００６】
本開示は又、部品に溶接電流を供給する第１、及び第２電極アセンブリを備えた溶接ヘッドをも対象としている。その溶接ヘッドは又、一連の磁石を収容するリニヤアクチュエータモータを備える。そのリニヤアクチュエータモータは、第１電極アセンブリを所望の位置に駆動し、前記部品に所望の締付け力を付与するように構成される。溶接ヘッドは又、リニヤアクチュエータモータに取り付けられたリニヤエンコーダを備える。そのリニヤエンコーダはリニヤアクチュエータモータの位置を測定するように構成される。溶接ヘッドは又、リニヤエンコーダによって測定されたリニヤアクチュエータモータの位置をモニタリングするように構成された制御装置を備える。溶接ヘッドは又、記制御装置にプログラミングされてリニヤアクチュエータモータの位置をリニヤアクチュエータモータの力定数に関連づけるアルゴリズムを備える。制御装置は、リニヤアクチュエータモータの位置と、それに対応するリニヤアクチュエータモータの力定数とに基づいて、リニヤアクチュエータモータに供給される電流を調整して前記所望の締付け力を維持するように構成される。一実施形態において、そのアルゴリズムは事前に計算されたルックアップテーブル（探索テーブル）である。一実施形態において、リニヤエンコーダは光センサを備える。一実施形態において、第１電極アセンブリは上アダプタと、その上アダプタに着脱自在に取り付けられた下アダプタとを備え、下アダプタは電極を着脱自在に受容するように構成される。一実施形態において、溶接ヘッドは又、第１電極アセンブリの位置がロックされる係合位置と、リニヤアクチュエータモータが自由に第１電極アセンブリの位置を駆動できる非係合位置との間で移動するように構成されたブレーキを備える。
【０００７】
本開示は又、部品に溶接電流を供給するように構成された第１、及び第２電極アセンブリと、その第１電極アセンブリを所望の位置に駆動しかつ前記部品に所望の締付け力を付与するように構成されたリニヤアクチュエータモータと、そのリニヤアクチュエータモータを第１電極アセンブリに結合させるアクチュエータアームと、第１電極アセンブリの位置がロックされる係合位置と前記リニヤアクチュエータモータが自由に第１電極アセンブリの位置を駆動できる非係合位置との間で移動するように構成されたブレーキアセンブリと、を備える溶接ヘッドをも対象としている。一実施形態において、そのブレーキアセンブリは、電力が前記リニヤアクチュエータモータに供給された際、非係合位置へと移動するように構成されており、リニヤアクチュエータモータへの電力が遮断された際には係合位置へと移動するように構成される。一実施形態において、ブレーキアセンブリは、ユーザが制御装置への命令を開始した際には係合位置に移動するように構成される。一実施形態において、そのブレーキアセンブリは、アクチュエータアームにある複数の溝と係合かつ非係合するように形成された複数の歯を有するブレーキと、そのブレーキを非係合位置へと駆動するように構成されたリニヤソレノイドと、ブレーキを係合位置に付勢するように構成されたバネと、を備える。一実施形態において、その溶接ヘッドは又、ブレーキに結合した第１端部と前記リニヤソレノイドに結合した第２端部とを有するシャフトアセンブリを備える。
【０００８】
この概要は、以下、「詳細な説明」でさらに説明される概念の選択へと導くために提供されたものである。この概要は請求項に係る発明の要所や本質的特徴を特定する目的を持ったものでもなく、請求項に係る発明の範囲を限定するにあたって用いられる目的を持つものでもない。
【０００９】
本開示による溶接ヘッドの各実施形態を、以下の図面を参照しながら説明する。これらの図面にわたり、同様な特徴や構成要素を引用するのに同じ参照番号を使用する。各図は必ずしも一定の縮尺で書かれたものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態による、ハウジングと１組の上・下電極アセンブリとを備えた溶接ヘッドの斜視図である。
【図２】図１の溶接ヘッドの斜視図であって、ハウジングに収容されたリニヤアクチュエータモータとブレーキを示すためにハウジングの一部分を取り除いた図である。
【図３】図１の上電極アセンブリの分解斜視図である。
【図４Ａ】図２のブレーキの斜視図である。
【図４Ｂ】図２のブレーキの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示は、部品の反対側に対して圧迫された１組の対向電極、又は部品の１つ以上の表面に対して圧迫された１組の並置電極に対して電流を流すことにより２つ以上の部品をスポット溶接するように構成された溶接ヘッドの様々な実施形態に向けられたものである。加えて、本開示の溶接ヘッドの実施形態は、一電極又は両電極の位置を駆動するように構成されたリニヤアクチュエータモータ内部の作動温度変動又はバラツキを補うように構成される。さらに、溶接ヘッドの実施形態は、リニヤアクチュエータモータに収容された磁石の磁力変動を補うように構成される。本開示の溶接ヘッドの実施形態は又、溶接ヘッドへの電力供給が遮断された際に電極の位置をロックするように構成されたブレーキを備えており、それによって電極を損傷させたり、早期摩耗させる恐れのある電極同士の衝突を回避している。
【００１２】
図１に示した実施形態を参照するに、溶接ヘッド１０は、様々な部品を収容するように形成されたハウジング１１と、ハウジング１１外に夫々配置された上・下電極アセンブリ１２、１３とを備える。図２に示すように、ハウジング１１は、上電極アセンブリ１２の位置を駆動する永久磁石リニヤアクチュエータモータ１４と、溶接ヘッド１０への電力遮断の際に上電極アセンブリ１２の位置をロックするブレーキアセンブリ１５とを収容する。リニヤアクチュエータモータ１４は上電極アセンブリ１２を下電極アセンブリ１３から離れた状態で置くように構成されており、これにより上・下電極アセンブリ１２、１３間には様々なサイズ、形状の部品を挿入することができ、それらを共にスポット溶接することが可能となる。リニヤアクチュエータモータ１４は又、上電極アセンブリ１２の位置を駆動することで、溶接作業時に部品を共に保持する所望の締付け力Ｆを供給するように構成されている。
【００１３】
一実施形態において、永久磁石リニヤアクチュエータモータ１４は、第１及び第２の磁石セットを支持するＵ字状磁石トラック１６を備える。第１及び第２の磁石セットは互いに向かい合っており、間隙を隔てて隔置される。第１及び第２磁石セットの夫々における磁石は交互に変わる磁極性を持って配置される。Ｕ字状磁石トラック１６は、例えば１２以上の磁石にように任意数の磁石を支持するように構成されるかもしれない。加えて、リニヤアクチュエータモータ１４は複数の巻き線又はコイルを有するステータ又はフォーサ（可動子）１７を備える。フォーサ１７は第１磁石セットと第２磁石セットの間の間隙内に配置され、磁石トラック１６に沿って最大の所定距離分だけ（即ち、リニヤアクチュエータモータのストローク分）、上下にスライドするように構成される。リニヤアクチュエータモータ１４は、溶接ヘッド１０が収容する部品の形状・サイズに応じて、例えば約１インチといったような任意の所望ストロークを持つようにしても良い。フォーサ１７はＵ字状磁石トラック１６に沿って、例えばベアリングやレールシステムといったような任意の適宜手段によって支持されるようにしても良い。実施形態ではリニヤアクチュエータモータ１４はＵ溝リニヤモータとなっているが、１つ又はそれ以上の代替実施形態において溶接ヘッド１０は、例えば円筒状の移動磁石型リニヤモータや平坦型リニヤモータといったような、その他適切なタイプのリニヤアクチュエータモータを備えても良い。
【００１４】
溶接ヘッド１０は又、ハウジング１１の外へと突出したアクチュエータアーム１８を備える。アクチュエータアーム１８の上端１９はフォーサ１７に結合されており、アクチュエータアーム１８の下端２０は上電極アセンブリ１２に結合されている。従って、リニヤアクチュエータモータ１４はアクチュエータアーム１８の位置を駆動することで、ひいては溶接対象となる部品の形状・サイズや所望された締付け力Ｆに基づいて上電極アセンブリ１２の位置を駆動するように構成される（即ち、リニヤアクチュエータモータ１４はアクチュエータアーム１８と上電極アセンブリ１２を上下動するように構成される）。
【００１５】
引き続き図２を参照するに、溶接ヘッド１０は又、リニヤアクチュエータモータ１４に取り付けられてリニヤアクチュエータモータ１４内に収容される磁石の温度を測定するように構成された、例えばサーミスタや熱電対等の温度センサ２１を備える。リニヤアクチュエータモータ１４内の磁石の温度はリニヤアクチュエータモータ１４の締付け力の出力Ｆに影響を及ぼす（即ち、リニヤアクチュエータモータ１４によってもたらされる締付け力Ｆはリニヤアクチュエータモータ１４内の磁石の温度の関数である）。一般に、リニヤアクチュエータモータ１４内の磁石の温度が高くなればなるほどリニヤアクチュエータモータ１４の締付け力出力Ｆはそれだけ低くなる。溶接ヘッド１０は又、温度センサ２１によって検出された温度をモニタリングし、リニヤアクチュエータモータ１４内の磁石の温度に基づいてリニヤアクチュエータモータ１４への供給電流を調整してリニヤアクチュエータモータ１４の締付け力出力Ｆを所望の値に保持するように構成された制御装置を備える（即ち、ここでは制御装置はリニヤアクチュエータモータ１４に供給される電流を調整することでリニヤアクチュエータモータ１４内の磁石の温度変化とバラツキを補償するように構成されている）。
【００１６】
引き続き図２を参照するに、溶接ヘッド１０は又、ハウジング１１に収容されたリニヤエンコーダ２３を備える。リニヤエンコーダ２３はセンサとスケールを備える。センサはスケールに対するフォーサ１７の位置を測定するように構成される、リニヤエンコーダ２３は、例えば光センサ、磁気センサ、渦電流センサといったようなその他の適当なタイプのセンサを備えても良い。さらに制御装置は、フォーサ１７のストロークにおけるフォーサ位置の関数としての、リニヤアクチュエータモータ１４内の磁石の磁場強度の変動を補償するように構成される。リニヤアクチュエータモータ１４内の磁石の強さにおける微小な変動はリニヤアクチュエータモータ１４の締付け力出力Ｆに影響を及ぼす。一般に、比較的高い強さの磁石は比較的低い強度の磁石よりもより大きな締付け力を生む。一実施形態において、制御装置は、リニヤアクチュエータモータ１４の力定数をフォーサ１７のストローク位置に関連付けるアルゴリズム（例えば、予め計算されたルックアップテーブル）を伴ってプログラミングされる。そのルックアップテーブルは、フォーサストロークにおけるフォーサ１７の連続した個々の位置でのフォーサ１７出力を測定することにより作るようにしても良い。直接測定されなかったフォーサ１７の位置でのリニヤアクチュエータモータ１４の力定数を決定するために、線形補間を実行しても良い。このようにして、制御装置は、フォーサ１７の現在位置におけるリニヤアクチュエータモータ１４の力定数を決定するために、リニヤエンコーダ２３によって検出されたフォーサ１７の位置をモニタリングすると共に、制御装置上にプログラミングされたアルゴリズム（例えば、予備計算されたルックアップテーブル）を参照するように構成されている。制御装置は、フォーサ１７の位置と、制御装置にプログラミングされたアルゴリズム（例えば、予備計算されたルックアップテーブル）を参照して決定されたフォーサ位置におけるリニヤアクチュエータモータ１４の対応力定数とに基づき、リニヤアクチュエータモータ１４に供給される電流を調整することでリニヤアクチュエータモータ１４の所望締付け力出力Ｆを維持するように構成される（即ち、制御装置はリニヤアクチュエータモータ１４に供給される電流を調整することによりリニヤアクチュエータモータ１４内の磁石の磁場強度変動を補償し、溶接ヘッド１０において一貫性のある所望の締付け力Ｆを維持するように構成されている）。そうでなければ、リニヤアクチュエータモータ１４の締付け力出力Ｆはリニヤアクチュエータモータ１４のストロークに沿って変化することになる。
【００１７】
図３を参照するに、上電極アセンブリ１２は上マウントブロック又はアダプタ２４と、その上アダプタ２４に着脱可能に接続された下マウントブロック又はアダプタ２５を備える。下アダプタ２５は、スポット溶接対象となる部品の形状に応じて様々な形状を有する様々な電極２６を受容・支持するように構成される。例えば、下アダプタ２５は、先がとがっていたり、平坦だったり、ドーム型であったり、さらに／或いはオフセット状態の電極先端を持った電極２６を受容するように構成されていても良い。通常動作時、上アダプタ２４はアクチュエータアーム１８（図２参照）の下端２０に取り付けられたままに構成されており、下アダプタ２５は上アダプタ２４から分離された状態になっている。下アダプタ２５を上アダプタ２４から離反させていることは、例えば作業台のような制御環境での電極２６を取り外しや交換を容易にしている。そうでなければ、電極２６を本来の位置で（即ち、下アダプタ２５を取り外さない状態で）取り外したり交換することは面倒なことであるかもしれず、結果的に、電極２６と下アダプタ２５との位置が合わなかったりして、スポット溶接の品質を損ねたり電極２６が早期摩耗したりする可能性がある。ひとたび下アダプタ２５に所望の電極２６が装着されたならば、下アダプタ２５は上アダプタ２４に再び簡単に取り付けられるかもしれない。
【００１８】
図３に示す実施形態では、上アダプタ２４は、長手方向に延びる１組の長い側面２７、２８と、この長側面２７、２８を横切る方向に延びる短い側面２９、３０とを有する矩形ブロックである。上ブロック２４は又、内面３１と、その内面３１の反対側の外面３２とを備える。１つ又はそれ以上の代替実施形態において、上アダプタ２４は、例えば正方形ブロックのようにその他適当な形状を有するものでも良い。上アダプタ２４はさらに、長側面２７、２８間で延びる、例えば円滑な穴などの開口部３３を有する。その開口部３３は、アクチュエータアーム１８（図２参照）から上アダプタ２４を電気的に隔離するようなスリーブ３４を受容するように構成される。スリーブ３４は、例えばプラスチックや硬質アルマイト、或いはセラミックなど、アクチュエータアーム１８から上電極アセンブリ１２を電気的に隔離するのに適当な任意の材料からなるものでも良い。図示した実施形態では、スリーブ３４は円筒軸部３５と、その軸部３５の上端にある環状ヘッド３６とを備える。スリーブ３４にはさらに、中央開口部３７と、その中央開口部３７の全長に沿って延びる狭いスリット３８とが形成される。スリーブ３４の円筒軸部３５は上アダプタ２４にある開口部３３に受容されるように構成されており、スリーブ３４の環状ヘッド３６は上アダプタ２４の長側面２７上に着座するように構成される。スリーブ３４の中央開口部３７は、アクチュエータアーム１８の下端２０にある突起（図示せず）を受容することで、上アダプタ２４をアクチュエータアーム１８に結合するように構成される。
【００１９】
図３に示すように、上アダプタ２４は又、開口部３３と短側面３０との間で延びる狭いスリット３９を備える。その狭いスリット３９は１組の対向する脚部４０、４１を形成する。その脚部４０、４１は、脚部４０、４１が互いから隔置されるような非圧縮位置と、脚部４０、４１が互いに当接する圧縮位置との間で移動するように構成される。脚部４０、４１が非圧縮・圧縮位置間及び圧縮・非圧縮位置間で移動することにより、上アダプタ２４の開口部３３は、スリーブ３４の円筒軸部３５に対し、円周方向に収縮・拡張するように構成される。上アダプタ２４はさらに、脚部４０、４１を介して延びる開口部４２を備える。開口部４２は例えばソケットヘッドネジなどの締め具４３を受容するように構成される。締め具４３を締め付けることで脚部４０、４１同士が引き合い、それによりスリーブ３４周りで開口部３３を円周方向に収縮するように構成される。上アダプタ２４の開口部３３がスリーブ３４周りで円周方向に収縮することでスリーブ３４はアクチュエータアーム１８の下端２０にある突起周りで円周方向に収縮し、以て上アダプタ２４をアクチュエータアーム１８の下端２０に結合するように構成される。これに対し、締め具４３を緩めることは、脚部４０、４１を引き離し開口部３３をスリーブ３４周りで円周方向に拡張させることになり、上アダプタ２４をスリーブ３４とアクチュエータアーム１８の下端２０から引き離すのを可能にしている。上アダプタ２４をアクチュエータ１８から取り外すことで上電極アセンブリ１２の交換やメンテナンスが容易になる。
【００２０】
さらに図３を参照するに、上アダプタ２４にはさらに、下方の長側面２８から上方に延びる１組の円滑なブラインド穴４４、４５を備える。円滑ブラインド穴の内の一方の穴４４は薄肉の円筒ブッシュ４６を受容するように構成されており、他方の円滑穴４５は円筒ダボピン４８の上端４７を受容するように構成されるが、これら両要素の重要性は以下に記載する。尚、薄肉ブッシュ４６とダボピン４８は、例えばネジ切りや接着、或いは圧入（即ち、摩擦嵌合）接続など、任意の適宜手段を介して夫々のブラインド穴４４、４５内に収容されるようにしても良い。
【００２１】
図３に示す実施形態では、下アダプタ２５は、長手方向に延びる１組の長い側面４９、５０と、この長側面４９、５０を横切る方向に延びる短い側面５１、５２とを有するブロックである。下ブロック２５は又、内面５３と、その内面５３の反対側の外面５４とを備える。１つ又はそれ以上の代替実施形態において、下アダプタ２５は、例えば正方形ブロックのようにその他適当な形状を有しても良い。下アダプタ２５はさらに、上方の長側面４９から下方に延びる１組の開口部５５、５６を備える。図示実施形態では、一方の開口部５５は円滑なブラインド穴であり、他方の開口部５６は下アダプタ２５の長側面４９、５０間を延びる貫通孔である。一方の開口部５５は位置決めピン５７を受容するように構成されており、他方の開口部５６はダボピン４８の下端５８を受容するように構成される。図示した実施形態では、位置決めピン５７は円筒軸部５９と菱形ヘッド６０を備える。円筒軸部５９は下アダプタ２５にある開口部５５に受容され、菱形ヘッド６０は上アダプタ２４にある薄肉ブッシュ４６内に受容されるように構成される。一実施形態において、円筒軸部５９は下アダプタ２５の開口部５５内に圧入され、菱形ヘッド６０は上アダプタ２４にあるブッシュ４６に隙間嵌めされるか、或いは軽い状態で締り嵌めされる。位置決めピン５７とダボピン４８は共に、上・下アダプタ２４、２５が結合された際、確実に上・下アダプタ同士が適切に整列されるように構成される。以下に詳細に説明するが、ダボピン４８はさらに、上アダプタ２４から、下アダプタ２５に支持された電極２６へ電極電流を伝達するように構成される。
【００２２】
さらに図３を参照するに、下アダプタ２５も又、開口部５６と短側面５２との間に延びる狭いスリット６１を備える。その狭いスリット６１により１組の脚部６２、６３が形成され、それらは、脚部６２、６３が互いから隔置されるような非圧縮位置と、脚部６２、６３が互いに当接する圧縮位置との間で動けるように構成される。脚部６２、６３が非圧縮・圧縮位置間及び圧縮・非圧縮位置間で移動することにより、開口部５６は、ダボピン４８の下端５８に対し、円周方向に収縮・拡張するように構成される。下アダプタ２５はさらに、脚部６２、６３を介して延びる、例えば貫通孔のような開口部６４を備える。開口部６４は例えばソケットヘッドネジなどの締め具６５を受容するように構成される。締め具６５を締め付けることで脚部６２、６３を共に引き、それによりダボピン４８の下端５８周りで開口部５６を円周方向に収縮するように構成される。円周方向に収縮した位置では下アダプタ２５はダボピン４８と上アダプタ２４に着脱自在に結合される。これに対し、締め具６５を緩めることは、脚部６２、６３同士を引き離して開口部５６を円周方向に拡張させることになり、ダボピン４８が開口部５６から出ていくまで下アダプタ２５を下方にスライドすることで下アダプタ２５を上アダプタ２４から引き離すことができる。下アダプタ２５を上アダプタ２４から取り外すことでユーザは、例えば作業台のような制御環境において電極２６を取り外したり交換することが可能になり、ユーザをして電極２６が下アダプタ２５に適切に整列されることを容易に保証できるようにしている。
【００２３】
下アダプタ２５も又、長側面４９、５０間を延びる、例えば貫通孔のような開口部６６を備える。開口部６６は、溶接対象となる部品の形状や所望のスポット溶接サイズに基づいた所望形状の電極２６を選択的に受容するように構成される。加えて、下アダプタ２５は、下アダプタ２５の短側面５１と開口部６６との間に延びる狭いスリット６７を備える。その狭いスリット６７により１組の脚部６８、６９が形成され、それらは、脚部６８、６９が互いから隔置されるような非圧縮位置と、脚部６８、６９が互いに当接する圧縮位置との間で動けるように構成される。脚部６８、６９が非圧縮・圧縮位置間及び圧縮・非圧縮位置間で移動することにより、開口部６６は、電極２６に対して円周方向に収縮・拡張し、電極２６を装着したり、取り外したりするように構成される。下アダプタ２５はさらに、脚部６８、６９を介して延びる、例えば貫通孔のような開口部７０を備える。開口部７０は例えばソケットヘッドネジなどの締め具７１を受容するように構成される。締め具７１を締め付けることで脚部６８、６９を共に引き、それにより電極２６周りで開口部６６を円周方向に収縮させて電極２６を下アダプタ２５に固定するように構成される。これに対し、締め具７１を緩めることは、脚部６８、６９同士を引き離して開口部６６を円周方向に拡張させることになり、電極２６を開口部６６の外へとスライドさせることで電極２６を下アダプタ２５から引き離すのを可能にしている。さらに図示した実施形態では、下アダプタ２５は、長側面５０に切欠き７２を備えており、その切欠きにより隆起又は突出部分７３が形成され、同部分に電極２６が延びている。切欠き７２と突出部分７３は、様々な形状や構造を有する部品同士のスポット溶接を容易ならしめるように構成されている。１つ又はそれ以上の代替実施形態において、下アダプタ２５に切欠き７２や突出部分７３を設けないようにしても良い。
【００２４】
以上、上電極アセンブリ１２についてのみ詳細に説明したが、下電極アセンブリ１３についても上電極アセンブリ１２と同一、又はこれに類似した構造を有し得ることが理解されるだろうし、従って下電極アセンブリ１３については重複を避けるべく説明はしない。
【００２５】
図２及び図３に示す実施形態において、溶接ヘッド１０は、上電極アセンブリ１２に電気的結合された入力ケーブル７４と、下電極アセンブリ１３に電気的結合された出力ケーブル７５とを備える。両ケーブル７４、７５は共に、上・下電極アセンブリ１２、１３にある電極２６に溶接電流を供給するように構成される。溶接ヘッド１０は又、入力ケーブル７４を上アダプタ２４に電気的に結合させるストラップ７６を備える。図示した実施形態では、ストラップ７６は、上アダプタ２４の短側面３０に結合される。溶接電流は、溶接対象となる部品のサイズや厚み、及び所望のスポット溶接サイズに応じ、例えば約５アンペア〜約４０００アンペアの任意の適切な電流であっても良い。ダボピン４８は、溶接電流を上アダプタ２４から下アダプタ２５は経て電極２６へと送るように構成される。ダボピン４８は例えばアルミニウムなど、任意の導電性材料から作られるようにしても良い。さらに上述したように、スリーブ３４は、溶接電流がアクチュエータアーム１８に流れ込まないように、上アダプタ２４をアクチュエータアーム１８から電気的に絶縁するように構成される。このため、溶接電流は上電極アセンブリ１２の電極から溶接対象部品を経て下電極アセンブリ１３の電極２６へと流れる。電流が部品を流れると、部品によって与えられた電気抵抗は電極の接点周りで部品を局部加熱する傾向にあり、それにより金属部品を局部的に溶融し、部品同士を結合するスポット溶接部を成すことになる。
【００２６】
図４Ａ及び図４Ｂに示した実施形態を参照し、ブレーキアセンブリ１５を詳細に説明する。ブレーキアセンブリ１５は、例えばスポット溶接作業の終了に続く形でリニヤアクチュエータモータ１４への電力が遮断された際に上電極アセンブリ１２が下電極アセンブリ１３と衝突するのを防止するように構成されている。ブレーキアセンブリ１５は又、制御装置に命令を送るユーザによって作動するようにしても良い。そうしなければ上・下電極アセンブリ１２、１３の接触により電極２６を損傷させたり、早期摩耗させたりする可能性がある（即ち、リニヤアクチュエータモータ１４と電極アセンブリ１２、１３は縦方向に並んでいるため、ブレーキアセンブリ１５が無い場合、リニヤアクチュエータモータ１４への電力遮断時に上電極アセンブリ１２が落下し、下電極アセンブリ１３と衝突することになる）。図示した実施形態では、図２に示すように、ブレーキアセンブリ１５は、ブレーキアセンブリ１５をハウジング１１内部に据え付けるように構成された据え付けブラケット８５を備える。ブレーキアセンブリ１５は又、リニヤソレノイド８６とシャフトアセンブリ８７を備え、その両方共、据え付けブラケット８５に結合される。ブレーキアセンブリ１５はさらにバネ仕掛けのブレーキ８８を備える。以下に詳細に説明するが、バネ仕掛けのブレーキ８８は、スポット溶接作業中において電力が溶接ヘッド１０に供給されている時の非係合位置と、スポット溶接作業終了に伴って溶接ヘッド１０への電力が遮断されている時の係合位置との間で移動するように構成される。非係合位置では、スポット溶接作業時、リニヤアクチュエータモータ１４は上電極アセンブリ１２の位置を自由に駆動できる。係合位置では、ブレーキアセンブリ１５は上電極アセンブリ１２の位置をロックし、それが下電極アセンブリ１３と衝突するのを防止するように構成される。
【００２７】
図４Ａ及び図４Ｂに示した実施形態では、据え付けブラケット８５は、ベースプレート８９と、そのベースプレート８９から突出する１組の支持アーム９０、９１と、ベースプレート８９から隔てて配置されるように支持アーム９０、９１の外方端から延びるフランジ９２とを備える。図示した実施形態では、そのフランジ９２はベースプレート８９と実質上平行である。ベースプレート８９、支持アーム９０、９１及びフランジ９２が共になって略Ｕ字状の据え付けブラケット８５を形成している。図２に示すように、ベースプレート８９は、据え付けブラケット８５を溶接ヘッド１０のハウジング１１に固定する締め具を受容する複数の開口部９３、例えば４個の開口部を備えている。据え付けブラケット８５のベースプレート８９は又、リニヤソレノイド８６を据え付けブラケット８５に固定する締め具を受容する複数の開口部９４を備える。同様に、据え付けブラケット８５のフランジ９２は、シャフトアセンブリ８７を据え付けブラケット８５に固定する締め具９６を受容する複数の開口部９５、例えば２個の開口部を備える。以下に詳細に説明するが、フランジ９２はさらに、シャフトアセンブリ８７の一部を受容する開口部９７を備える。
【００２８】
引き続き図４Ａ及び図４Ｂを参照するに、リニヤソレノイド８６は、プランジャ９９とプランジャ９９周りに巻かれたコイル１００とを収容する円筒ケース９８を備える。プランジャ９９は伸長位置と収縮位置の間をスライド（矢印１１７）するように構成される。コイル１００に電流供給されるとプランジャ９９を円筒ケース９８内の収縮位置へとスライドさせようとする磁界が発生する。リニヤソレノイド８６への電流が遮断された際には、プランジャ９９は円筒ケース９８から外へと突き出した伸長位置へと戻るように構成される。
【００２９】
さらに図４Ａ及び図４Ｂを参照するに、シャフトアセンブリ８７は、据え付けプレート１０１と、伸長位置と収縮位置の間をスライド（矢印１１８）するように構成されるシャフト１０２とを備える。据え付けプレート１０１は、シャフトアセンブリ８７を据え付けブラケット８５のフランジ９２に固定する締め具９６を受容する１組の開口部１０３を備える。シャフトアセンブリ８７が据え付けブラケット８５に結合された際、シャフト１０２はフランジ９２にある開口部９７を通って延びる。シャフト１０２は、リニヤソレノイド８６のプランジャ９９の外方端１０５に結合される内方端１０４と、その内方端１０４の反対側にあってバネ仕掛けブレーキ８８に結合される外方端１０５とを備える。任意の適切な手段を介してシャフト１０２の内方端１０４をプランジャ９９の外方端１０５に結合しても良い。図示した実施形態において、カラー１０７は、シャフト１０２をプランジャ９９に結合するように構成される。カラー１０７は、シャフト１０２の内方端１０４とプランジャ９９の外方端１０５、夫々の上をスライドするように形成された薄肉円筒チューブである。カラー１０７は又、カラー１０７自体をプランジャ９９とシャフト１０２の双方に固定する、例えばセットネジなどの締め具１０９を受けるように形成された複数の半径方向開口部１０８を備える。
【００３０】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ブレーキ８８は、外面１１０及びその外面１１０と反対側にある内面１１１を有する矩形ブロックである。ブレーキ８８は、ブレーキ８８をシャフト１０２の外方端１０６に結合させる、例えばセットネジのような締め具１１３を受容する複数の開口部１１２、例えば２つの開口部を備える。ブレーキ８８の外面１１０は、複数の隆起又は歯１１４を備える。図示した実施形態ではブレーキ８８は、２枚の歯１１４を備えているが、１つまたはそれ以上の代替実施形態において、ブレーキ８８は、任意数の歯１１４、例えば１〜１０枚の歯１１４を有しても良い。以下に記述するように、ブレーキ８８の歯１１４は図２に示すようにアクチュエータアーム１８の対応溝１１５と係合するように構成されており、これによりリニヤアクチュエータモータ１４への電力遮断時において上電極アセンブリ１２の電極２６が下電極アセンブリ１３の電極に衝突するのを防いでいる。ブレーキアセンブリ１５は又、ブレーキ８８の内面１１１とシャフトアセンブリ８７の据え付けプレート１０１との間に配置されたバネ１１６を備えるが、その重要性は以下に説明する。
【００３１】
作動時、ブレーキ８８は係合位置と非係合位置との間を移動（矢印１１９）するように構成される。電流がリニヤソレノイド８６に供給された時、プランジャ９９は収縮位置に移動（矢印１１７）するように構成される。さらに、プランジャ９９はカラー１０７を介してシャフト１０２に結合されているため、プランジャ９９が収縮することでシャフト１０２を収縮位置に引くように構成されている（即ち、シャフト１０２は収縮位置にスライド（矢印１１８）する）。加えて、プランジャ９９が収縮することで、ブレーキ８８が非係合位置へとスライド（矢印１１９）してバネ１１６を圧縮するように、バネ１１６の付勢力に対抗するほど十分な力を供給するように構成されている（即ち、プランジャ９９とシャフト１０２の収縮がブレーキ８８を非係合位置へと駆動するように構成されている）。非係合位置では、ブレーキ８８の歯１１４は、アクチュエータアーム１８（図２）にある対応溝１１５との係合が解除され、以てリニヤアクチュエータモータ１４はアクチュエータアーム１８と上電極アセンブリ１２を所望の位置へと自由に駆動できるようになる。従って、ブレーキ８８はスポット溶接作業中には非係合位置にある。
【００３２】
スポット溶接作業終了に続く形でリニヤソレノイド８６への電力が遮断されると、プランジャ９９とシャフト１０２をそれらの収縮位置に引っ張る電磁力がなくなるため、バネ１１６の付勢力によりブレーキ８８を係合位置へと戻すように構成される（即ち、リニヤソレノイド８６への電力が遮断された際に、バネ１１６はブレーキ８８を係合位置へと付勢するように構成されている）。その係合位置では、ブレーキ８８の歯１１４とアクチュエータアーム１８の溝１１５が係合することでアクチュエータアーム１８と上電極アセンブリ１２の位置をロックし、図２に示したように上電極アセンブリ１２が落下することで下電極アセンブリ１３と衝突しないように構成されている。加えて、バネ１１６はシャフト１０２とプランジャ９９を最初の伸長位置に戻すように構成されている（即ち、リニヤソレノイド８６への電力が遮断された際に、圧縮バネ１１６によって与えられる付勢力がプランジャ９９とシャフト１０２に、夫々の伸長位置へとスライド（１１７、１１８）することを余儀なくさせる）。従って、シャフト１０２とプランジャ９９は、リニヤソレノイド８６へ電力を供給することによってその後、夫々の収縮位置に戻るように駆動されてブレーキ８８を外し、以てその後のスポット溶接作業中にリニヤアクチュエータモータ１４が上電極アセンブリ１２の位置を自由に駆動するようにしても良い。
【００３３】
以上、本発明を、その模範的実施形態を特に参照しつつ詳細に説明したが、ここで説明した模範的実施形態は本発明の範囲を網羅したり、或いは開示した正確な形態に限定したりする意図を持つものではない。本発明に関連する技術分野の熟練者であるならば、添付した請求の範囲に記載された本発明の原理、精神及び範囲から意図的に逸脱することなく、アセンブリや動作の構造及び方法についての代案や変更が実施可能である。１要素と他の要素の空間的関係を説明する上で、“外方”、“内方”、“上方”、“下方”、“下”、“上”のような相対的用語、及びそれらに類似する用語を使用したが、これらの用語は、図面に描かれた方向性に加え、装置の様々な要素や部品の様々な方向性を網羅する意図があることを理解されたい。加えて、ここで使用したように、“実質的に”や“略〜”という用語、及びそれらに類似する用語は、あくまで“近似”用語として使用されたものであって“度合い”用語として使用したものではなく、当業者であるならば認識されるような測定値や計算値に本来含まれるようなバラツキを担う意図を持ったものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
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