(57)【要約】  目的は、溶接電流の損失を低くできる溶接装置を提供すること。  溶接ガンは、溶接電流を発生するエネルギストレージ部６と電極１１１，１１３とを接続する電源回路２００においてエネルギストレージ部６に対し直列に接続されかつエネルギストレージ部６と電極１１１，１１３とを導通又は遮断するスイッチＩＧＢＴモジュール９と、電源回路２００においてＩＧＢＴモジュール９に対し並列に接続されたスナバ回路２と、ＩＧＢＴモジュール９のコレクタ端子とスナバ回路２の一方の端子とを接続するコレクタバスバー３と、このコレクタバスバー３の近傍に設けられ、ＩＧＢＴモジュール９のエミッタ端子とスナバ回路２の他方の端子とを接続するエミッタバスバー４と、を備え、コレクタバスバー３の電流方向はエミッタバスバー４の電流方向と逆である。
2019181513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の電極対をワークに当接させ、一方の電極から他方の電極へ溶接電流を印加することにより前記ワークの抵抗溶接を行う溶接装置であって、
溶接電流を発生する電源と前記電極対とを接続する電源回路において前記電源に対し直列に接続され、前記電源と前記電極対とを導通又は遮断するスイッチと、
前記電源回路において前記スイッチに対し並列に接続されたスナバ回路と、
前記スイッチの一方の端子と前記スナバ回路の一方の端子とを接続する第１バスバーと、
当該第１バスバーの近傍に設けられ、前記スイッチの他方の端子と前記スナバ回路の他方の端子とを接続する第２バスバーと、を備え、
前記第１バスバーの電流方向は前記第２バスバーの電流方向と逆であることを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記第１バスバーおよび前記第２バスバーは、それぞれ板状の第１板状部および第２板状部を備え、
前記第１板状部および前記第２板状部は絶縁材を介して層状に設けられ、
前記第１板状部の電流方向は前記第２板状部の電流方向と逆であることを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
【請求項３】
少なくとも一対の電極対をワークに当接させ、一方の電極から他方の電極へ電源で発生した溶接電流を印加することにより前記ワークの抵抗溶接を行う溶接装置であって、
前記電源と前記電極対とを接続する電源回路において前記電源に対し直列に接続され、前記電源と前記電極対とを導通又は遮断するスイッチと、
前記電源回路において前記スイッチに対し並列に接続されたスナバ回路と、を備え、
前記スナバ回路は、複数の電子部品と、前記各電子部品同士又は前記各電子部品と前記スイッチとを接続する複数の連結バーと、を備え、
前記複数の連結バーのうち互いに隣接する連結バーの少なくとも一組において、一方の連結バーの電流方向は他方の連結バーの電流方向と逆であることを特徴とする溶接装置。
【請求項４】
前記スナバ回路は、４本以上の前記連結バーを備え、
前記各連結バーは、互いに平行かつ電流方向が交互に逆向きになるように列状に設けられることを特徴とする請求項３に記載の溶接装置。
【請求項５】
第１電極を支持する第１電極支持部と、
前記第１電極と対向するように配置される第２電極を支持する第２電極支持部と、
前記第１及び第２電極間に流す溶接電流を調整するスイッチと、
前記第１及び第２電極支持部と前記スイッチとを支持する本体部とを備える溶接装置であって、
前記スイッチに対し並列に接続され、前記スイッチを保護する保護回路をさらに備え、
前記保護回路は前記本体部に支持されることを特徴とする溶接装置。
【請求項６】
前記本体部は、吸熱支持部材を備え、
前記スイッチは、前記吸熱支持部材に支持されることを特徴とする請求項５に記載の溶接装置。
【請求項７】
前記保護回路は、保護回路用コンデンサ素子と保護回路用電気抵抗素子とを備え、
前記保護回路用コンデンサ素子は、前記スイッチと重なるように配置されるとともに、前記保護回路用電気抵抗素子は、前記吸熱支持部材に支持されることを特徴とする請求項６に記載の溶接装置。
【請求項８】
前記第１および第２電極支持部は、前記第１および第２電極を冷却する電極用液冷通路を備え、
前記吸熱支持部材は、前記電極用液冷通路とは別に、その内部に吸熱支持部材用液冷通路を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の溶接装置。
【請求項９】
溶接電流を予め蓄電する蓄電装置をさらに備えることを特徴とする請求項５から８の何れかに記載の溶接装置。
【請求項１０】
前記スイッチは、溶接電流を高周波のＤＣチョッピング電流波形に調整することを特徴とする請求項５から９の何れかに記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接装置に関する。より詳しくは、抵抗溶接によってワークを溶接する溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークの溶接方法として、抵抗スポット溶接が知られている。抵抗スポット溶接では、例えば溶接ガンの電極間に挟まれたワークにエネルギストレージから供給した溶接電流を印加し、ワークに生じる抵抗熱によってワークを溶接する。【０００３】
溶接ガン自体は金属であり、また溶接電流を流す電路を構成するものであるため、この電路全体のインダクタンスは大きなものとなる。このインダクタンスによって、スイッチオフ時に過大な逆起電力が生じる為、その対応の必要がある。これに関して、溶接ガンに設けられた電路上に直列となるように接続されたスイッチやその保護回路によって、溶接ガンに蓄積された電荷の一部が放電されることにより、ワークと電極チップとの間のスパークを抑制する構成が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９６３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで十分な大きさの溶接電流を確保するためには、エネルギストレージを大型化したり、このエネルギストレージを充電するための充電ケーブルを太くしたりする必要がある。一方、溶接ガンはロボットアームの先端部に取り付けられるため、溶接ガンはできるだけ小さくかつ軽いことが好ましい。このため、十分な大きさの溶接電流を確保しつつ溶接ガンをできるだけ小型かつ軽量なものにするためには、エネルギストレージからワークへ効率良く溶接電流が供給されるよう、溶接電流が流れる電路における損失をできるだけ低くする必要がある。【０００６】
また高周波であるＤＣチョッピング電流波形の高電流が、溶接電流として接合部に流れる場合、スイッチは高周波でＯＮとＯＦＦとを繰り返す。特許文献１の構成では、スイッチをＯＦＦした時、電極チップとワーク間のスパークは抑制できるものの、スイッチに対しては大きな逆起電力が生じ、この逆起電力によって、スイッチが破壊されるというおそれはなおも残る。【０００７】
本発明の第１の目的は、溶接電流の損失を低くできる溶接装置を提供することである。またこれに付随して、高周波のＤＣチョッピング電流を流した場合であってもスイッチを保護することができる溶接装置を提供することを本発明の第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記第１の目的を達成するため、本発明に係る溶接装置（例えば、後述の溶接ガン１００）は、少なくとも一対の電極対をワーク（例えば、後述のワーク２１０）に当接させ、一方の電極（例えば、後述の可動電極１１１）から他方の電極（例えば、後述の固定電極１１３）へ溶接電流を印加することにより前記ワークの抵抗溶接を行うものであって、溶接電流を発生する電源（例えば、後述のエネルギストレージ部６）と前記電極対とを接続する電源回路（例えば、後述の電源回路２００）において前記電源に対し直列に接続され、前記電源と前記電極対とを導通又は遮断するスイッチ（例えば、後述のＩＧＢＴモジュール９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）と、前記電源回路において前記スイッチに対し並列に接続されたスナバ回路（例えば、後述のスナバ回路２）と、前記スイッチの一方の端子と前記スナバ回路の一方の端子とを接続する第１バスバー（例えば、後述のコレクタバスバー３）と、当該第１バスバーの近傍に設けられ、前記スイッチの他方の端子と前記スナバ回路の他方の端子とを接続する第２バスバー（例えば、後述のエミッタバスバー４）と、を備え、前記第１バスバーの電流方向は前記第２バスバーの電流方向と逆であることを特徴とする。【０００９】
（２）この場合、前記第１バスバーおよび前記第２バスバーは、それぞれ板状の第１板状部（例えば、後述の底部３１、側部３２、底部４１、側部４２）および第２板状部を備え、前記第１板状部および前記第２板状部は絶縁材（例えば、後述の絶縁シート１３４）を介して層状に設けられ、前記第１板状部の電流方向は前記第２板状部の電流方向と逆であることが好ましい。【００１０】
（３）本発明に係る溶接装置（例えば、後述の溶接ガン１００）は、少なくとも一対の電極対をワーク（例えば、後述のワーク２１０）に当接させ、一方の電極（例えば、後述の可動電極１１１）から他方の電極（例えば、後述の固定電極１１３）へ電源（例えば、後述のエネルギストレージ部６）で発生した溶接電流を印加することにより前記ワークの抵抗溶接を行うものであって、前記電源と前記電極対とを接続する電源回路（例えば、後述の電源回路２００）において前記電源に対し直列に接続され、前記電源と前記電極対とを導通又は遮断するスイッチ（例えば、後述のＩＧＢＴモジュール９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）と、前記電源回路において前記スイッチに対し並列に接続されたスナバ回路（例えば、後述のスナバ回路２）と、を備え、前記スナバ回路は、複数の電子部品（例えば、後述のスナバ抵抗２１１，２１２、スナバコンデンサ２２１，２２２、およびスナバダイオード２３１，２３２）と、前記各電子部品同士又は前記各電子部品と前記スイッチとを接続する複数の連結バー（例えば、後述の第１コンデンサ接続バー２５１、第２コンデンサ接続バー２５２、第３コンデンサ接続バー２５３、および第４コンデンサ接続バー２５４）と、を備え、前記複数の連結バーのうち互いに隣接する連結バーの少なくとも一組において、一方の連結バーの電流方向は他方の連結バーの電流方向と逆であることを特徴とする。【００１１】
（４）この場合、前記スナバ回路は、４本以上の前記連結バーを備え、前記各連結バーは、互いに平行かつ電流方向が交互に逆向きになるように列状に設けられることが好ましい。【００１２】
（５）上記第２の目的を達成するため、本発明に係る溶接装置（例えば、後述の溶接ガン１００）は、第１電極（例えば、後述の可動電極１１１）を支持する第１電極支持部（例えば、後述のロッド１１０）と、前記第１電極と対向するように配置される第２電極（例えば、後述の固定電極１１３）を支持する第２電極支持部（例えば、後述のアーム１０５）と、前記第１及び第２電極間に流す溶接電流を調整するスイッチ（例えば、後述のＩＧＢＴモジュール９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）と、前記第１及び第２電極支持部と前記スイッチとを支持する本体部（例えば、後述の本体部１０３）と、前記スイッチに対し並列に接続され、前記スイッチを保護する保護回路（例えば、後述のスナバ回路２）と、を備え、前記保護回路は前記本体部に支持されることを特徴とする。【００１３】
（６）この場合、前記本体部は、吸熱支持部材（例えば、後述のフレーム１０１）を備え、前記スイッチは、前記吸熱支持部材に支持されることが好ましい。【００１４】
（７）この場合、前記保護回路は、保護回路用コンデンサ素子（例えば、後述のスナバコンデンサ２２）と保護回路用電気抵抗素子（例えば、後述のスナバ抵抗２１）とを備え、前記保護回路用コンデンサ素子は、前記スイッチと重なるように配置されるとともに、前記保護回路用電気抵抗素子は、前記吸熱支持部材に支持されることが好ましい。【００１５】
（８）この場合、前記第１および第２電極支持部は、前記第１および第２電極を冷却する電極用液冷通路を備え、前記吸熱支持部材は、前記電極用液冷通路とは別に、その内部に吸熱支持部材用液冷通路を備えることが好ましい。【００１６】
（９）この場合、溶接電流を予め蓄電する蓄電装置（例えば、後述のエネルギストレージ部６）をさらに備えることが好ましい。【００１７】
（１０）この場合、前記スイッチは、溶接電流を高周波のＤＣチョッピング電流波形に調整することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
（１）本発明の溶接装置では、溶接電流を発生する電源とワークに当接する電極対とを接続する電源回路に、電源に対して直列になるようにスイッチを設け、さらにこのスイッチに対し並列になるようにスナバ回路を接続する。このようなスナバ回路を接続することにより、スイッチをオンとオフとで切り替えたときに生じる誘起電圧からスイッチを保護することができる。また本発明では、スイッチおよびスナバ回路の一方の端子を接続する第１バスバーの近傍に、スイッチおよびスナバ回路の他方の端子を接続する第２バスバーを設け、さらに第１バスバーの電流方向を第２バスバーの電流方向と逆にする。これにより、これら第１および第２バスバーを電流が流れる際に各バスバーの周囲に生じる磁界は互いに相殺されるので、電源回路のインダクタンスを低減でき、ひいては溶接電流の損失も低減できる。【００１９】
（２）本発明では、第１バスバーおよび第２バスバーの一部である第１板状部と第２板状部とを絶縁材を介して層状に設け、さらにこれら第１板状部の電流方向を第２板状部の電流方向と逆にする。これにより、電源回路における電流の損失を低減しながら、これらバスバーを含む溶接装置全体の大きさを小さなものにできる。【００２０】
（３）本発明の溶接装置では、溶接電流を発生する電源とワークに当接する電極対とを接続する電源回路に、電源に対して直列になるようにスイッチを設け、さらにこのスイッチに対し並列になるようにスナバ回路を接続する。このようなスナバ回路を接続することにより、スイッチをオンとオフとで切り替えたときに生じる誘起電圧からスイッチを保護することができる。また本発明では、スナバ回路に設けられる複数の連結バーのうち互いに隣接する連結バーの少なくとも一組において、一方の連結バーの電流方向を他方の連結バーの電流方向と逆にする。これにより、これら連結バーを電流が流れる際に各連結バーの周囲に生じる磁界は互いに相殺されるので、スナバ回路のインダクタンスを低減でき、ひいては溶接電流の損失も低減できる。【００２１】
（４）本発明では、スナバ回路における連結バーの数を４本以上とし、これら連結バーを、互いに平行かつ電流方向が交互に逆向きになるように列状に設ける。これにより、スナバ回路における電流の損失を低減しながら、スナバ回路を含む溶接装置全体の大きさを小さなものにできる。【００２２】
（５）本発明によれば、保護回路がスイッチに対し並列に接続されているので、スイッチが効果的に保護される。また、例えばＤＣチョッピング電流波形における、スイッチをＯＦＦとしたときに生じる逆起電力から、スイッチが効果的に保護される。さらに、保護回路とスイッチが共に溶接装置の本体部に支持されているため、スイッチと保護回路との電路の長さを短く設定できる。これにより、電路の有するインダクタンス、および電流損失が最小限に抑えられるとともに、保護回路そのものを小型化できるので、溶接装置を小型化、軽量化できる。【００２３】
（６）本発明によれば、スイッチを吸熱支持部材に近接して配置できるので、スイッチを効果的に冷却できる。【００２４】
（７）本発明によれば、保護回路用電気抵抗素子を吸熱支持部材により効果的に冷却できる。また、スイッチと保護回路用電気抵抗素子とがともに吸熱支持部材に支持されるため、スイッチと保護回路用電気抵抗素子とをつなぐ電路を短く設定できるので、結果として電路が有するインダクタンス及び電流損失を抑制できる。また、保護回路用コンデンサは保護回路用電気抵抗素子ほど発熱しないため、保護回路用コンデンサはスイッチと重ねて配置する。これにより、発熱する保護回路用電気抵抗素子を吸熱支持部材によって支持しながら、スイッチと保護回路用電気抵抗素子との間の電路を短縮できる。【００２５】
（８）本発明によれば、吸熱支持部材用液冷通路を形成することによって、吸熱支持部材を常に冷却できる。これにより、吸熱支持部材に近接して配置されるスイッチを効果的に冷却できる。【００２６】
（９）本発明によれば、スイッチ、保護回路、および蓄電装置のすべてが溶接装置に搭載されるため、これらをつなぐ電路の長さを最小限にできる。これにより、保護回路がコンパクトになるので、結果として、溶接装置全体のサイズを小型化できる。【００２７】
（１０）本発明によれば、多種の組板に対応することが出来るという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る溶接ガンの全体を示す斜視図である。
【図２】エミッタバスバーおよびコレクタバスバーの構造を説明するための図である。
【図３】コレクタバスバーおよびエミッタバスバーの構造を説明するための図である。
【図４】コレクタバスバーおよびエミッタバスバーがフレームに取り付けられた状態を示す図である。
【図５】本体部とダイオードスタックとの接続を示す図である。
【図６】ダイオードスタックの側面図である。
【図７】図６の線ＶＩ−ＶＩに沿った断面図である。
【図８】溶接ガンの後方斜視図である。
【図９】エネルギストレージ部の分解斜視図である。
【図１０】溶接ガンにおいて実現される電源回路の構成を示す回路図である。
【図１１】図１の線Ｉ−Ｉに沿った断面図である。
【図１２】コレクタバスバーとエミッタバスバーとの積層構造を模式的に示す図である。
【図１３】スナバ回路の斜視図である。
【図１４】スナバ回路の各コンデンサ接続バーの延在方向に対し垂直な断面図である。
【図１５】図１のＩＧＢＴモジュールの回路図である。
【図１６】図１のＩＧＢＴモジュールの３つの半導体スイッチのターンオフ時の電流の流れを示す回路図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に係る溶接ガンの全体を示す斜視図である。
【図１８】連結体の斜視図である。
【図１９】コネクタ部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係る溶接ガン１００について、図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る溶接ガン１００の全体を示す斜視図である。以下では、図１に示される直交座標のうち「Ｆｒ」を「前方」、「Ｒｒ」を「後方」、「Ｕｐｐｅｒ」を「上方」、「Ｌｏｗｅｒ」を「下方」、「Ｒ」を「右方向」、および「Ｌ」を「左方向」とする。溶接ガン１００の本体部１０３は、例えば金属材料からなるフレーム１０１を備える。本体部１０３には電子基板１０７及びシリンダ１０９が収容される。
【００３１】
溶接ガン１００の構成は、本体部１０３の短辺の中線に関して左右対称である。本体部１０３の下部には、蓄電装置である後述のエネルギストレージ部６が格納される。エネルギストレージ部６に隣接して、後述のダイオードスタック５が備えられる。
【００３２】
本体部１０３の下方側の一部は、前方側へ突出して延びる連結体１０４となっている。連結体１０４の前方側の端部にはアーム１０５が取り付けられている。アーム１０５は、側面視でＵ字形状であり、その先端には固定電極１１３が形成される。すなわち、固定電極１１３は、アーム１０５によって支持される。アーム１０５の内部には電極チップ用液冷通路（図示せず）が設けられる。固定電極１１３は、この電極チップ用液冷通路を循環する冷却水によって常に冷却されている。
【００３３】
シリンダ１０９は、円柱状であり、その軸方向と前後方向とが平行になるように本体部１０３に設けられている。シリンダ１０９には、軸方向に沿って伸びる棒状のロッド１１０が連結される。シリンダ１０９は、このロッド１１０を軸方向に沿って進退させる。ロッド１１０の先端には、軸方向に沿って固定電極１１３と対向するように可動電極１１１が取り付けられる。すなわち、可動電極１１１は、ロッド１１０によって支持される。ロッド１１０の内部には電極チップ用液冷通路（図示せず）が設けられる。可動電極１１１は、この電極チップ用液冷通路を循環する冷却水によって常に冷却されている。ロッド１１０の進退に連動して、可動電極１１１は軸方向に沿って移動する。可動電極１１１と固定電極１１３との間にはワーク（図示せず）が挟持される。エネルギストレージ部６から供給された溶接電流が電極１１１，１１３間に印加されると、加圧されたワークは抵抗熱によって溶接される。印加電流の制御は、以下に詳述するように、電子基板１０７において行われる。
【００３４】
フレーム１０１の内部には、上述の電極チップ用液冷通路とは別に、冷却水が循環する吸熱支持部材用液冷通路（図示せず）が形成されている。フレーム１０１は、この吸熱支持部材用液冷通路を循環する冷却水によって常に冷却されている。フレーム１０１の両側面には、後に詳細に説明するように可動電極１１１及び固定電極１１３に流す溶接電流の大きさを調整するスイッチであるＩＧＢＴモジュール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ（以下では、これら４つのＩＧＢＴモジュールを区別する必要がない場合、単に「ＩＧＢＴモジュール９」と称する。）と、ＩＧＢＴモジュール９を保護する第１の保護回路であるスナバ回路２を構成する電子部品であるスナバ抵抗２１、スナバダイオード２３、およびスナバコンデンサ２２が取り付けられている。
【００３５】
ＩＧＢＴモジュール９は、フレーム１０１の側面に接しつつ上方に配置される。スナバ抵抗２１は、フレーム１０１の側面において、ＩＧＢＴモジュール９の下方に隣接して配置される。すなわち、スナバ抵抗２１は、フレーム１０１に支持される。
【００３６】
また、ＩＧＢＴモジュール９ａは、右方のフレーム１０１の前方の上方に配置され、ＩＧＢＴモジュール９ｂは、ＩＧＢＴモジュール９ａの後方に隣接して配置される。ＩＧＢＴモジュール９ｃは、左方のフレーム１０１の前方の上方に配置され、ＩＧＢＴモジュール９ｄは、ＩＧＢＴモジュール９ｃの後方に隣接して配置される。すなわち、これらＩＧＢＴモジュール９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、フレーム１０１に支持される。
【００３７】
スナバコンデンサ２２は、ＩＧＢＴモジュール９に重なるように配置される。換言すれば、スナバコンデンサ２２は、フレーム１０１の側面に垂直な方向において、フレーム１０１の側面から、ＩＧＢＴモジュール９およびスナバ抵抗２１よりも離れた位置に配置される。
【００３８】
以上のように、可動電極１１１を支持するロッド１１０、固定電極１１３を支持するアーム１０５、ＩＧＢＴモジュール９、スナバ回路２、ダイオードスタック５、及びエネルギストレージ部６は、本体部１０３及びそのフレーム１０１によって支持される。
【００３９】
スナバ抵抗２１およびスナバコンデンサ２２は、スナバダイオード２３を介して、ＩＧＢＴモジュール９に接続される。ＩＧＢＴモジュール９、スナバ抵抗２１、およびスナバコンデンサ２２は破線で示されるカバー１２３によって保護される。保護回路としてのスナバ回路２は、後に図１３を参照して詳細に説明するように、複数の電子部品であるスナバ抵抗２１、スナバコンデンサ２２、およびスナバダイオード２３等を組み合わせることによって構成される。
【００４０】
次に、図２〜図４を参照してコレクタバスバー３およびエミッタバスバー４の構成について説明する。
【００４１】
図２および図３は、溶接ガン１００の部分分解斜視図である。より具体的には、図２および図３は、ＩＧＢＴモジュール９に搭載される３つのＩＧＢＴ（図１５等参照）の一方の端子であるエミッタに接続されるエミッタバスバー４、およびＩＧＢＴモジュール９に搭載される３つのＩＧＢＴの他方の端子であるコレクタに接続されるコレクタバスバー３の構造を説明するための図である。
【００４２】
コレクタバスバー３およびエミッタバスバー４は、例えば銅やアルミニウム等の導電性の板材によって形成される。図３に示すように、コレクタバスバー３およびエミッタバスバー４は、重量の偏りおよび電気的な偏りを低減するために、本体部１０３（図１参照）の左右方向の中線に関しておおむね左右対称である。より具体的には、コレクタバスバー３およびエミッタバスバー４は、前後方向に沿って延びる板状であり、その幅方向に沿った断面形状はコ字状である。これらコレクタバスバー３およびエミッタバスバー４は、図１に示すようにシリンダ１０９および電子基板１０７の下方側を覆うようにフレーム１０１に設けられる。図３に示されるように、コレクタバスバー３は、絶縁シート１３４（後述の図１１参照）を介して、エミッタバスバー４に重ねて配置される。エミッタバスバー４とコレクタバスバー３とは、いわゆる平行平板の積層構造を形成する。
【００４３】
また図３に示すように、コレクタバスバー３は、シリンダ１０９の軸線を通過する平面によって、コレクタバスバー３の右側の部分を構成する右側部材３Ｒと左側の部分を構成する左側部材３Ｌとに分割される。またエミッタバスバー４は、シリンダ１０９の軸線を通過する平面によって、エミッタバスバー４の右側の部分を構成する右側部材４Ｒと左側の部分を構成する左側部材４Ｌとに分割される。図２には、説明を容易にするため、これらコレクタバスバー３およびエミッタバスバー４のうち、左側部材３Ｌ，４Ｌの構成を図示する。コレクタバスバー３およびエミッタバスバー４の、右側部材３Ｒ，４Ｒの構成は、左側部材３Ｌ，３Ｒの構成とほぼ同じであるので、詳細な図示および説明を省略する。
【００４４】
図２に示すように、コレクタバスバー３の左側部材３Ｌは、水平方向に沿って延びる板状の底部３１と、底部３１に対し垂直な鉛直方向に沿って延びる板状の側部３２と、底部３１に対し平行に延びる複数（図２の例では、６つ）のフランジ状の縁部３３と、を有する。底部３１と側部３２とは、シリンダ１０９の軸方向に対し垂直な断面視で直角になるように、例えば板材を曲げることによって形成される。複数の縁部３３は、側部３２の上方側の端部において、シリンダ１０９の軸方向に沿って櫛歯状に設けられている。これら複数の縁部３３は、シリンダ１０９の軸方向に沿ってそれぞれ所定の間隔を空けて形成されている。また底部３１のうち後方側の端部には、凸状の凸部３４が形成されている。図３に示すように、コレクタバスバー３の左側部材３Ｌは、その底部３１をフレーム１０１に形成されたスリット１４１に挿通させ、また側部３２によってフレーム１０１に設けられたＩＧＢＴモジュール９ａ，９ｂを覆うようにして、スリット１４１に取り付けられる。
【００４５】
エミッタバスバー４の左側部材４Ｌは、水平方向に沿って延びる板状の底部４１と、底部４１に対し垂直な鉛直方向に沿って延びる板状の側部４２と、底部４１に対し平行に延びる複数（コレクタバスバー３の縁部３３と同数であって、図２の例では、６つ）のフランジ状の縁部４３と、を有する。底部４１と側部４２とは、シリンダ１０９の軸方向に対し垂直な断面視で直角になるように、例えば板材を曲げることによって形成される。複数の縁部４３は、側部４２の上方側の端部において、シリンダ１０９の軸方向に沿って櫛歯状に設けられている。これら複数の縁部３３は、シリンダ１０９の軸方向に沿ってそれぞれ所定の間隔を空けて形成されている。また図４に示すように、底部４１のうち前方側の端部には、側部４２側から中央側へ向かって順に凹状の凹部４４と凸状の凸部４５とが形成されている。図３に示すように、エミッタバスバー４の左側部材４Ｌは、絶縁シート１３４（後述の図１１参照）を介挿した状態でコレクタバスバー３の左側部材３Ｌの下方側に重ねた状態でスリット１４１に取り付けられる。
【００４６】
図４は、コレクタバスバー３およびエミッタバスバー３がフレーム１０１に取り付けられた状態を示す図である。図４に示すようにコレクタバスバー３とエミッタバスバー４とを重ねた状態では、コレクタバスバー３の縁部３３とエミッタバスバー４の縁部４３とは、前後方向に沿って交互に配置される。またコレクタバスバー３とエミッタバスバー４とを重ねた状態では、コレクタバスバー３の底部３１に形成された凸部３４は、エミッタバスバー４の底部４１の後方側の端部に対し、後方側へ突出する。エミッタバスバー４の底部４１に形成された凹部４４は、コレクタバスバー３の底部３１の前方側の端部に対し後方側へ距離ａだけ退避し、エミッタバスバー４の底部４１に形成された凸部４５は、コレクタバスバー３の底部３１の前方側の端部に対し前方側へ突出する。なおこの凹部４４の機能については、後に詳述する。
【００４７】
次に、図５〜図７を参照してＩＧＢＴモジュール９を保護する第２の保護回路であるダイオードスタック５の構成について説明する。
【００４８】
図５は、溶接ガン１００とダイオードスタック５との接続を示す図である。
図６は、ダイオードスタック５の側面図である。
図７は、図６の線ＶＩ−ＶＩに沿った断面図である。
【００４９】
ダイオードスタック５は、導電性の板部材であるセンタープレート５１と、このセンタープレート５１の左右両側に設けられた導電性の板部材である２枚のサイドプレート５２，５２と、センタープレート５１の左右両側の面と各サイドプレート５２，５２の内側の面との間に設けられた２つのフリーホイールダイオード５３，５３と、各サイドプレート５２，５２の左右両側の面に設けられた拘束部材５４，５４と、センタープレート５１の上方側に設けられたカソード側可撓銅箔５５と、センタープレート５１の下方側に設けられたアノード側可撓銅箔５６と、を備える。図５に示すように、ダイオードスタック５は、アーム１０５の後端とフレーム１０１の先端面との間に形成された空間に取り付けられる。
【００５０】
図７に示すように、ダイオードスタック５は、センタープレート５１を中心として、このセンタープレート５１の両側の面にそれぞれフリーホイールダイオード５３，５３およびサイドプレート５２，５２を設けた積層構造を備える。フリーホイールダイオード５３，５３のアノードは、それぞれセンタープレート５１の両面に接する。フリーホイールダイオード５３，５３のカソードは、それぞれサイドプレート５２，５２の内側の面に接する。
【００５１】
拘束部材５４は、サイドプレート５２の外側の面に接する板状の絶縁部材５４１と、絶縁部材５４１に接する柱状のピストン５４２と、枠状のブラケット５４３と、ブラケット５４３とピストン５４２との間に介挿されたばね部材５４４と、幅方向に沿って延びる貫通ボルト５４５と、を備える。ばね部材５４４は、例えば皿ばねが用いられる。ブラケット５４３は、ピストン５４２およびばね部材５４４を絶縁部材５４１との間に介挿した状態で貫通ボルト５４５を締結することにより、センタープレート５１とフリーホイールダイオード５３，５３とサイドプレート５２，５２とによって構成される積層体に固定される。積層体は、その両面から拘束部材５４，５４によって加圧された状態で維持される。
【００５２】
カソード側可撓銅箔５５は、側面視では略Ｕ字状である。図７に示すように、カソード側可撓銅箔５５の一端側の端子５５ａは、エミッタバスバー４の凸部４５を介してサイドプレート５２，５２の上方端に接続される。これにより、カソード側可撓銅箔５５は、フリーホイールダイオード５３，５３のカソード側に接続される。
【００５３】
アノード側可撓銅箔５６は、側面視では、後方側から前方側へ向かうに従い、やや下方へ向けて湾曲する。アノード側可撓銅箔５６の一端側の端子５６ａは、エネルギストレージ部６の後述のマイナス端子バー６２１を介して、センタープレート５１の下方端に接続される。これにより、アノード側可撓銅箔５６は、フリーホイールダイオード５３，５３のアノード側に接続される。
【００５４】
また図６に示すように、ダイオードスタック５を本体部１０３に取り付けた状態では、カソード側可撓銅箔５５の他端側の端子５５ｂは、可動電極１１１と導通するロッド接続端子１１０ａに接続される。またアノード側可撓銅箔５６の他端側の端子５６ｂは、固定電極１１３と導通するアーム接続端子１０５ａに接続される。これにより、固定電極１１３は、アーム１０５、アノード側可撓銅箔５６、フリーホイールダイオード５３，５３、カソード側可撓銅箔５５、およびロッド１１０を介して可動電極１１１に電気的に接続される。
【００５５】
次に、図８および図９を参照してエネルギストレージ部６の構成について説明する。
【００５６】
図８は、溶接ガン１００の後方斜視図である。図８に示すように、フレーム１０１には、図示しないロボットアームの先端部が固定されるアーム接続部１４３と、エネルギストレージ部６が挿入される空間である挿入部１３６と、が形成されている。なお図８では、説明を容易にするためスナバ回路２等の図示を省略する。また図８には、エネルギストレージ部６がフレーム１０１から取り出された状態を示す。
【００５７】
エネルギストレージ部６は箱状であり、その左右両側の側面には、前後方向に延びるレール６７が形成されている。エネルギストレージ部６は、このレール６７を、フレーム１０１の挿入部１３６の内壁に形成されたガイド１４９に沿って、後方から前方へ挿入することによりフレーム１０１に取り付けられる。エネルギストレージ部６がフレーム１０１に取り付けられると、以下に詳述するエネルギストレージ部６のマイナス端子バー６２１が、ダイオードスタック５（図６参照）のプレート１２４と端子１１９ｂとの間に配置され、プレート１２４と端子１１９ｂに電気的に接続される。ここで例えば、大電流用のコネクタを用いた場合、電気的な接続を確実にしながらも、エネルギストレージ部６の挿抜性を円滑にすることができる。本実施形態のように、ガイド１４９をレール６７にスライドさせる構成は、例えば、あらかじめ充電された別のエネルギストレージ部と入れ替える場合、もしくは定期検査、交換などのメンテナンスにおいて、その作業性を向上させる。
【００５８】
図９は、エネルギストレージ部６の分解斜視図である。エネルギストレージ部６は、溶接電流を予め蓄電する複数のキャパシタ６１１によって構成される電池パック６１と、電池パック６１の電極に接続される接続バー６２と、電池パック６１を冷却するウォータジャケット６３と、電池パック６１やウォータジャケット６３が設けられる基台６６と、電圧監視基板６５と、これら電池パック６１、接続バー６２、およびウォータジャケット６３等を基台６６上で拘束するバインダ６４と、を備える。
【００５９】
電池パック６１は、複数個（図９の例では、１３×３個）の板状のキャパシタ６１１によって構成される。キャパシタ６１１は、例えばリチウムイオンキャパシタである。複数のキャパシタ６１１は、幅方向に沿って１３個ずつ、前後方向に沿って３個ずつ、基台６６上に配置される。これら複数のキャパシタ６１１は、接続バー６２によって電気的に接続される。
【００６０】
接続バー６２は、マイナス端子バー６２１と、プラス端子バー６２２と、第１接続バー６２３と、第２接続バー６２４と、を備える。第１接続バー６２３は、１列目の１３個のキャパシタ６１１の正極６１ｐと、２列目の１３個のキャパシタ６１１の負極６１ｎとを接続する。第２接続バー６２４は、２列目の１３個のキャパシタ６１１の正極６１ｐと、３列目の１３個のキャパシタ６１１の負極６１ｎとを接続する。マイナス端子バー６２１は、１列目の１３個のキャパシタ６１１の負極６１ｎに接続される。プラス端子バー６２２は、３列目の１３個のキャパシタ６１１の正極６１ｐに接続される。これにより、複数のキャパシタ６１１は、１３個並列にしたものを３組直列に接続される。
【００６１】
ウォータジャケット６３は、前後方向に沿って延びる複数枚（図９の例では、１４枚）の冷却プレート６３１によって構成される。各冷却プレート６３１は、幅方向に沿って配置される。各冷却プレート６３１の内部には、図９において破線で示すように冷却液が流れる流路６３２が形成されている。流路６３２には、配管ジョイント６３３を介して循環する冷却液が供給される。電池パック６１を構成する複数のキャパシタ６１１は、２枚の冷却プレート６３１の間に形成された空間に挿入される。なお、本実施形態では冷却プレート６３１の材料として銅を用いた場合について説明するが、この他アルミや樹脂などを用いてもよい。なお、ウォータジャケット６３によるキャパシタ６１１の吸熱性を向上させるため、冷却プレート６３１とキャパシタ６１１との間に、熱伝導性シート、もしくは熱伝導性ペーストを介在させてもよい。
【００６２】
基台６６は、板状であり、その左右両側部にはレール６７が形成されている。バインダ６４は、前後方向に沿って延びる板状の２枚のサイドプレート６４１，６４２と、幅方向に沿って延びる複数のボルト６４３と、を備える。電池パック６１およびウォータジャケット６３は、サイドプレート６４１，６４２の間に配置される。これら電池パック６１およびウォータジャケット６３は、両端に設けられたサイドプレート６４１，６４２を複数のボルト６４３で幅方向に締結することにより、基台６６上に固定される。これにより、各キャパシタ６１１は、冷却プレート６３１に密着した状態で基台６６上に固定される。これによりキャパシタ６１１は、常に適切な温度に維持される。
【００６３】
電圧監視基板６５は、板状であり、電池パック６１の上面側に設けられる。電圧監視基板６５は、各キャパシタ６１１の充電状態を監視し、その情報を電子基板１０７へ送信する。電子基板１０７は、電圧監視基板６５から送信される情報に基づき、外部充電器からの充電電圧を調節する。
【００６４】
以上のようにして組み立てられたエネルギストレージ部６は、図８に示されるように、本体部１０３に後方から挿入される。これにより、エネルギストレージ部６のマイナス端子バー６２１は、アノード側可撓銅箔５６の端子５６ａ（図５および図６参照）の間に挿入されて、フリーホイールダイオード５３のアノードに接続される。一方、プラス端子バー６２２は、コレクタバスバー３の一部である凸部３４（図３参照）に接続される。
【００６５】
図１０は、溶接ガン１００において実現される電源回路２００の構成を示す回路図である。電源回路２００において、ワーク２１０と、エネルギストレージ部６と、ＩＧＢＴモジュール９と、は互いに直列に接続される。またこの電源回路２００において、ＩＧＢＴモジュール９を保護するスナバ回路２およびダイオードスタック５のフリーホイールダイオード５３は、ＩＧＢＴモジュール９に対し並列に接続される。
【００６６】
上述のように溶接ガン１００には、４つのＩＧＢＴモジュール９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが搭載される。また各ＩＧＢＴモジュール９ａ〜９ｄは、それぞれ３つのＩＧＢＴによって構成される。説明を容易にするため、図１０には、これら４つのＩＧＢＴモジュール９ａ〜９ｄのうちの１つに含まれるＩＧＢＴを代表して図示する。また後に図１２を参照して説明するように、１つのＩＧＢＴモジュール９に対し３組のスナバ回路２が並列に接続されている。またこれら３組のスナバ回路２は、１つのＩＧＢＴモジュール９に含まれる３つのＩＧＢＴに対しそれぞれ並列に接続されている。したがって溶接ガン１００には、合計１２組のスナバ回路２が搭載される。説明を容易にするため、図１０には、これら１２組のうちの１つを代表して図示する。
【００６７】
１組のスナバ回路２は、スナバダイオード２３１、スナバコンデンサ２２１、およびスナバ抵抗２１１を含む第１スナバ回路と、スナバダイオード２３２、スナバコンデンサ２２２、およびスナバ抵抗２１２を含む第２スナバ回路とによって構成される。これら第１スナバ回路および第２スナバ回路は、それぞれＩＧＢＴモジュール９に対し並列に接続される。
【００６８】
第１スナバ回路において、スナバダイオード２３１のアノード側端子２３１ａは、コレクタバスバー３の一部である縁部３３に接続される。スナバ抵抗２１１の一端は、スナバダイオード２３１のアノード側端子２３１ａに接続され、他端は、スナバダイオード２３１のカソード側端子２３１ｂに接続される。スナバコンデンサ２２１の一端は、スナバダイオード２３１のカソード側端子２３１ｂに接続され、他端は、エミッタバスバー４の一部である縁部４３に接続される。
【００６９】
第２スナバ回路において、スナバダイオード２３２のカソード側端子２３２ｂは、エミッタバスバー４の一部である縁部４３に接続される。スナバ抵抗２１２の一端は、スナバダイオード２３２のカソード側端子２３２ｂに接続され、他端は、スナバダイオード２３２のアノード側端子２３２ａに接続される。スナバコンデンサ２２２の一端は、スナバダイオード２３２のアノード側端子２３２ａに接続され、他端は、コレクタバスバー３の一部である縁部３３に接続される。
【００７０】
ＩＧＢＴモジュール９のエミッタ端子は、エミッタバスバー４の一部である側部４２に接続される（後述の図１１参照）。またフリーホイールダイオード５３のカソード端子は、エミッタバスバー４の一部である凸部４５に接続される。またエミッタバスバー４の凸部４５は、カソード側可撓銅箔５５の一端側の端子に接続される。またカソード側可撓銅箔５５の他端側の端子は、可動電極１１１に接続される。以上のようにエミッタバスバー４は、スナバ回路２のスナバダイオード２３２のカソード側端子２３２ｂと、スナバコンデンサ２２１と、ＩＧＢＴモジュール９のエミッタ端子と、フリーホイールダイオード５３のカソード端子と、カソード側可撓銅箔５５と、を電気的に接続する。
【００７１】
ＩＧＢＴモジュール９のコレクタ端子は、コレクタバスバー３の一部である側部３２に接続される（後述の図１１参照）。またコレクタバスバー３の一部である凸部３４は、エネルギストレージ部６の陽極端子であるプラス端子バー６２２に接続される（図３参照）。以上のようにコレクタバスバー３は、スナバ回路２のスナバコンデンサ２２２と、スナバダイオード２３１のアノード側端子２３１ａと、ＩＧＢＴモジュール９のコレクタ端子と、エネルギストレージ部６のプラス端子バー６２２と、を電気的に接続する。
【００７２】
またエネルギストレージ部６の陰極端子であるマイナス端子バー６２１は、フリーホイールダイオード５３のアノード端子とアノード側可撓銅箔５６の一端側とに接続される。またアノード側可撓銅箔５６の他端側は、アーム１０５を介して固定電極１１３に接続される。
【００７３】
以上のようにスナバ回路２では、スナバダイオード２３１，２３２は、コレクタバスバー３の縁部３３側からエミッタバスバー４の縁部４３側へ向かう方向の電流のみを許容する。このため、コレクタバスバー３では凸部３４側から縁部３３側へ電流が流れるのに対し、エミッタバスバー４では縁部４３側から凸部４５側へ電流が流れる。したがって、コレクタバスバー３の電流方向と、エミッタバスバー４の電流方向とは互いに逆向きである。
【００７４】
次に、以上のように構成される電源回路２００の動作について説明する。
始めに溶接前の初期状態では、シリンダ１０９によって可動電極１１１をワーク２１０から退避させ、ＩＧＢＴモジュール９をオフ状態にする。またこの初期状態では、スナバ回路２のスナバコンデンサ２２１，２２２はエネルギストレージ部６のプラス端子バー６２２と直列に接続されているため、これらスナバコンデンサ２２１，２２２はエネルギストレージ部６の蓄電電圧まで充電されている。なおエネルギストレージ部６は、電圧監視基板６５によって、図示しない外部充電器によって常に適正な蓄電電圧まで充電されている。
【００７５】
次に溶接時には、シリンダ１０９によって可動電極１１１をワーク２１０に当接させ、可動電極１１１と固定電極１１３とによってワークを所定の圧力で加圧する。これにより、電源回路２００には、閉回路が形成される。また溶接時には、ＩＧＢＴモジュール９をオフ状態からオン状態にする。これにより、エネルギストレージ部６に蓄えられた電気エネルギは、プラス端子バー６２２から、ＩＧＢＴモジュール９、カソード側可撓銅箔５５、および可動電極１１１を経てワーク２１０に至り、さらに固定電極１１３、アーム１０５、およびアノード側可撓銅箔５６を経てエネルギストレージ部６のマイナス端子バー６２１に達する。この閉回路において最も電気抵抗が高くなっているワーク２１０では、溶接電流が流れることによって発熱し、溶融し、ナゲットが形成されることによって溶接される。なおこの際、スナバコンデンサ２２１，２２２は、溶接電流の経路と接続されているため、これらスナバコンデンサ２２１，２２２に蓄えられていた電気エネルギは、溶接電流に転流し、その充電電圧はほぼ０になる。
【００７６】
次に、上述のようにエネルギストレージ部６の電気エネルギをワーク２１０に印加した後、ＩＧＢＴモジュール９をオン状態からオフ状態にすると、溶接電流が遮断される。これにより溶接電流は急激に減少するが、電源回路２００においてバスバー３，４等によって形成される溶接電流の電路の誘導成分（インダクタンス）により、ＩＧＢＴモジュール９には逆起電力が発生する。しかしながらＩＧＢＴモジュール９がオフ状態に移行しても、スナバ回路２のスナバダイオード２３１，２３２がＩＧＢＴモジュール９をバイパスするように順方向に導通を開始するため、暫定的に溶接電流が継続して流れる。ただしスナバダイオード２３１，２３２は、スナバコンデンサ２２１，２２２と直列に接続されているため、スナバダイオード２３１，２３２が導通状態になるのは、サージ発生時、即ち溶接電流が変化する過渡時だけである。そしてこのようにＩＧＢＴモジュール９のオフ時に発生するサージは、スナバコンデンサ２２１，２２２によって吸収されるため、ＩＧＢＴモジュール９はその影響を受けることがない。なおスナバコンデンサ２２１，２２２によって吸収されたサージは、スナバ抵抗２１１，２１２によって熱変換され、徐々に減少し、スナバコンデンサ２２１，２２２の充電電圧は、初期の蓄電電圧まで降下する。
【００７７】
またＩＧＢＴモジュール９のオフ時には、溶接電流の減少に伴い、フリーホイールダイオード５３では順方向に導通が開始する。これにより、カソード側可撓銅箔５５、可動電極１１１、固定電極１１３、およびアーム１０５に残留していたエネルギは、ワーク２１０を介して循環し、最も抵抗が高いワーク２１０で熱に変換され、時間とともに減少する。
【００７８】
以上のように、スナバ回路２およびフリーホイールダイオード５３は、ＩＧＢＴモジュール９に対し、その保護効果が発揮される。なお以上の説明では、溶接時にはＩＧＢＴモジュール９をオン状態で維持する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。溶接時には、ＩＧＢＴモジュール９を、高速ＤＣチョッピングによって所定の周期でオン状態とオフ状態とを繰り返してもよい。この場合も、ＩＧＢＴモジュール９をオフ状態にする度にサージが発生するものの、上述のようにスナバ回路２およびフリーホイールダイオード５３によってＩＧＢＴモジュール９が保護される。
【００７９】
図１１は、図１の線Ｉ−Ｉに沿った断面図である。
上述のようにフレーム１０１にはスリット１４１が形成されており、コレクタバスバー３およびエミッタバスバー４の底部３１，４１は、このスリット１４１に挿入されている。またフレーム１０１のうちスリット１４１の鉛直方向上方側には、ＩＧＢＴモジュール９ａが取り付けられる。ＩＧＢＴモジュール９ａのコレクタ端子は、コレクタワッシャ３８を介して、コレクタバスバー３の側部３２に接続される。
【００８０】
コレクタバスバー３の側部３２の外側には、エミッタバスバー４の側部４２が配置される。エミッタバスバー４とコレクタバスバー３との間には絶縁シート１３４が設けられている。これにより、エミッタバスバー４とコレクタバスバー３とは、電気的に絶縁されている。
【００８１】
コレクタバスバー３の側部３２には、貫通孔３７が形成されている。ＩＧＢＴモジュール９ａのエミッタ端子は、この貫通孔３７に挿通して設けられたエミッタワッシャ４８を介して、エミッタバスバー４の側部４２に接続される。
【００８２】
エミッタバスバー４の側部４２の外側には、上方側から下方側へ向かって順にスナバ回路２のスナバコンデンサ２２１，２２２が設けられている。またフレーム１０１のうちスリット１４１の鉛直方向下方側には、上方側から下方側へ向かって順に、スナバ回路２のスナバ抵抗２１１，２１２が設けられている。
【００８３】
またフレーム１０１のうちスリット１４１の鉛直方向下方側の部分とコレクタバスバー３およびエミッタバスバー４の底部３１，４１とによって形成される空間Ｓには、エネルギストレージ部６（図９参照）が設けられる。
【００８４】
図１２は、コレクタバスバー３とエミッタバスバー４との積層構造を模式的に示す図である。図１０において上述したように、コレクタバスバー３とエミッタバスバー４とでは、電流が流れる向きである電流方向は逆である。したがって図１２に示すように、コレクタバスバー３を流れる電流によってコレクタバスバー３の周囲に形成される磁界３ｍの向きは、エミッタバスバー４を流れる電流によってエミッタバスバー４の周囲に形成される磁界４ｍの向きと逆向きとなる。またコレクタバスバー３の底部３１および側部３２は、それぞれエミッタバスバー４の底部４１および側部４２と絶縁シート１３４を介して積層して設けられるため、これらバスバー３，４を流れる電流によって形成される磁界３ｍ，４ｍは互いに相殺されるため、電源回路２００におけるインダクタンスが低減される。
【００８５】
次に、図１３を参照しながらスナバ回路２を構成する各種電子部品の配置構成について説明する。
【００８６】
図１３は、スナバ回路２の斜視図である。図１３には、フレーム１０１に設けられた２つのＩＧＢＴモジュール９ａ，９ｂに対して設けられる６組のスナバ回路２を示す。上述のように溶接ガン１００には、１つのＩＧＢＴモジュール９に対し３組のスナバ回路２が並列に接続されている。
【００８７】
１組のスナバ回路２は、第１スナバ回路を構成するスナバダイオード２３１、スナバコンデンサ２２１、およびスナバ抵抗２１１と、第２スナバ回路を構成するスナバダイオード２３２、スナバコンデンサ２２２、およびスナバ抵抗２１２と、これら電子部品を接続する第１コンデンサ接続バー２５１と、第２コンデンサ接続バー２５２と、第３コンデンサ接続バー２５３と、第４コンデンサ接続バー２５４と、第１抵抗接続バー２６１と、第２抵抗接続バー２６２と、第３抵抗接続バー２６３と、第４抵抗接続バー２６４とを備える。また図１３に示すように、フレーム１０１には、部品の配列方向である上方側から下方側へ向かって順に、第２スナバ回路のスナバコンデンサ２２２、第１スナバ回路のスナバコンデンサ２２１、第２スナバ回路のスナバ抵抗２１２、および第１スナバ回路のスナバ抵抗２１１が列状に配置されている。
【００８８】
まず、第１スナバ回路側の構成について説明する。スナバダイオード２３１には、アノード側にボルト締結面を有するスタッド型のダイオードが用いられる。スナバダイオード２３１のアノード側端子２３１ａ（図１０参照）は、部品の配列方向に沿って延びる棒状の第１コンデンサ接続バー２５１を介してコレクタバスバー３の縁部３３に螺合されている。スナバダイオード２３１のカソード側端子２３１ｂ（図１０参照）は、部品の配列方向に沿って延びる棒状の第２コンデンサ接続バー２５２が接続されている。
【００８９】
スナバコンデンサ２２１の一端は、第２コンデンサ接続バー２５２の略中央部に形成された開口部２５２ａに接続され、スナバコンデンサ２２１の他端は、後述の第４コンデンサ接続バー２５４の略中央部に形成された開口部２５４ａに接続される。スナバ抵抗２１１の一端は、第１抵抗接続バー２６１を介して第１コンデンサ接続バー２５１に接続される。またスナバ抵抗２１１の他端は、第２抵抗接続バー２６２を介して第２コンデンサ接続バー２５２に接続される。
【００９０】
次に、第２スナバ回路側の構成について説明する。スナバダイオード２３２には、カソード側にボルト締結面を有するスタッド型のダイオードが用いられる。スナバダイオード２３２のカソード側端子２３２ｂ（図１０参照）は、部品の配列方向に沿って延びる棒状の第４コンデンサ接続バー２５４を介してエミッタバスバー４の縁部４３に螺合されている。スナバダイオード２３２のアノード側端子２３２ａ（図１０参照）は、部品の配列方向に沿って延びる棒状の第３コンデンサ接続バー２５３が接続されている。
【００９１】
スナバコンデンサ２２２の一端は、第１コンデンサ接続バー２５１の略中央部に形成された開口部２５１ａに接続され、スナバコンデンサ２２２の他端は、第３コンデンサ接続バー２５３の略中央部に形成された開口部２５３ａに接続される。スナバ抵抗２１２の一端は、第３抵抗接続バー２６３を介して第３コンデンサ接続バー２５３に接続される。またスナバ抵抗２１２の他端は、第４抵抗接続バー２６４を介して第４コンデンサ接続バー２５４に接続される。
【００９２】
上述のように１つのＩＧＢＴモジュール９に対し、３組のスナバ回路２が並列に接続される。そこで図１３に示すように、第１抵抗接続バー２６１と、第２抵抗接続バー２６２と、第３抵抗接続バー２６３と、第４抵抗接続バー２６４とについては、これら３組のスナバ回路２で共通のものが用いられる。
【００９３】
また図１３に示すように、ＩＧＢＴモジュール９ａ，９ｂは、フレーム１０１に取り付けられた状態では、部品の配列方向に対し垂直な前後方向に沿って列状に配置される。このため溶接ガン１００では、各ＩＧＢＴモジュール９ａ，９ｂに搭載される３つのＩＧＢＴのコレクタ端子を、部品の配列方向に対し垂直な前後方向に沿って列状に配置することができる。また各ＩＧＢＴモジュール９ａ，９ｂに搭載される３つのＩＧＢＴのエミッタ端子についても同様に、部品の配列方向に対し垂直な前後方向に沿って列状に配置することができる。
【００９４】
またコレクタバスバー３およびエミッタバスバー４をフレーム１０１に取り付けた状態では、コレクタバスバー３の縁部３３とエミッタバスバー４の縁部４３とは、前後方向に沿って交互にかつ等間隔で配置される。これによりスナバ回路２では、図１３に示すように、第１コンデンサ接続バー２５１と、第２コンデンサ接続バー２５２と、第３コンデンサ接続バー２５３と、第４コンデンサ接続バー２５４と、を互いに平行かつ前後方向に沿って等間隔になるように配置することができる。また各コンデンサ接続バー２５１，２５２，２５３，２５４に形成される開口部２５１ａ，２５２ａ，２５３ａ，２５４ａも前後方向に沿って等間隔になるように配置することができる。また各コンデンサ接続バー２５１〜２５４とＩＧＢＴモジュール９ａとの間には、板状の絶縁材２９が設けられている。
【００９５】
図１４は、各コンデンサ接続バー２５１〜２５４の延在方向に対し垂直な断面図である。上述のように各コンデンサ接続バー２５１〜２５４は、互いに平行かつ等間隔で配置される。またスナバダイオード２３１のアノード側端子２３１ａは第１コンデンサ接続バー２５１に接続され、カソード側端子２３１ｂは第２コンデンサ接続バー２５２に接続され、スナバダイオード２３２のアノード側端子２３２ａは第３コンデンサ接続バー２５３に接続され、カソード側端子２３２ｂは第４コンデンサ接続バー２５４に接続されている。このため、これらコンデンサ接続バー２５１〜２５４を流れる電流方向は、交互に逆向きとなっており、したがって第１コンデンサ接続バー２５１を流れる電流によって形成される磁界２５１ｍ、第２コンデンサ接続バー２５２を流れる電流によって形成される磁界２５２ｍ、第３コンデンサ接続バー２５３を流れる電流によって形成される磁界２５３ｍ、および第４コンデンサ接続バー２５４を流れる電流によって形成される磁界２５４ｍの向きも交互に逆向きとなっている。このため、各コンデンサ接続バー２５１〜２５４を流れる電流によって形成される磁界２５１ｍ〜２５４ｍは、互いに相殺されるため、スナバ回路２におけるインダクタンスが低減される。
【００９６】
また溶接ガン１００によれば、図１３に示すように複数のスナバ回路２を前後方向に沿って等間隔で設けることにより、ＩＧＢＴモジュール９ａ，９ｂに含まれるＩＧＢＴのエミッタ端子と各スナバ回路２に含まれるスナバコンデンサ２２１との間の距離を全て略等しくできる。また同様に、ＩＧＢＴモジュール９ａ，９ｂに含まれるＩＧＢＴのコレクタ端子と各スナバ回路２に含まれるスナバコンデンサ２２２との間の距離を全て略等しくできる。また溶接ガン１００によれば、ＩＧＢＴモジュール９ａ，９ｂに含まれるＩＧＢＴのエミッタ端子と各スナバ回路２に含まれるスナバコンデンサ２２１との間の距離と、ＩＧＢＴモジュール９ａ，９ｂに含まれるＩＧＢＴのコレクタ端子と各スナバ回路２に含まれるスナバコンデンサ２２２との間の距離とをも略等しくできる。これにより、各スナバ回路２では、ＩＧＢＴモジュール９ａ，９ｂに含まれる各ＩＧＢＴを、均等かつ効率的に保護することができる。
【００９７】
ここでエミッタバスバー４に設けられる凹部４４（図３参照）の機能について説明する。上述のようにＩＧＢＴモジュール９ａ，９ｂは、前後方向に沿って設けられている。このため、凹部４４を形成しなかった場合、ＩＧＢＴモジュール９ａ，９ｂに含まれる各ＩＧＢＴのエミッタ端子から可動電極１１１までの距離に差が生じてしまい、溶接電流を出力する際に、各ＩＧＢＴにかかる負荷に差が生じてしまう場合がある。即ちこの凹部４４は、各ＩＧＢＴにかかる負荷を均等にするために形成される。したがって凹部４４の退避量ａ（図３参照）は、各ＩＧＢＴにかかる負荷が均等になるように調整される。
【００９８】
なお抵抗接続バー２６１〜２６４は、コンデンサ接続バー２５１〜２５４と異なり、それぞれ形状が異なる。しかしながらこれら抵抗接続バー２６１〜２６４は、スナバコンデンサ２２１，２２２に対し下流に設けられるため、その形状の差がＩＧＢＴモジュール９の保護に与える影響は小さい。またこの影響を小さくする場合、各抵抗接続バー２６１〜２６４を抵抗体とみなし、これらに接続されるスナバ抵抗２１１，２１２の大きさを調整すればよい。
【００９９】
次に図１５および図１６を参照して、電子基板１０７によるＩＧＢＴモジュール９の制御手順について説明する。
【０１００】
図１５に示すように、ＩＧＢＴモジュール９は、ゲート駆動回路１０と、スイッチ間電流抑制部２０と、３つの半導体スイッチ３０と、を有している。ゲート駆動回路１０は、電子基板１０７によって制御される。ゲート駆動回路１０は、電子基板１０７の制御下で半導体スイッチ３０のゲート端子に供給するゲート駆動電圧をエミッタ端子の電位に対して変化させることにより、３つの半導体スイッチ３０におけるオフの状態とオンの状態とを、同時に切換可能である。ゲート駆動回路１０は、電子基板１０７の制御下で半導体スイッチ３０の短絡を検出して半導体スイッチ３０をオフの状態とすることが可能である。電子基板１０７は、可動電極１１１と固定電極１１３との間に、例えば１００[ｍｓ]以下の高周波のＤＣチョッピング電流波形に調整された溶接電流が流れるように、ゲート駆動電圧を制御する。
【０１０１】
３つの半導体スイッチ３０は、第１半導体スイッチ３０１と、第２半導体スイッチ３０２と、第３半導体スイッチ３０３と、を有する。これら半導体スイッチ３０１〜３０３は、それぞれ例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）により構成されている。３つの半導体スイッチ３０１〜３０３は、ＩＧＢＴモジュール９においてアームを構成し、直流電源（図示せず）の正極Ｐと交流出力端子Ｕとの間において、互いに電気的に並列接続されている。具体的には、これら半導体スイッチ３０１〜３０３の各コレクタ端子は、信号線を介してそれぞれ直流電源（図示せず）の正極Ｐに電気的に接続されている。これら半導体スイッチ３０１〜３０３の各エミッタ端子は、信号線を介してそれぞれ交流出力端子Ｕに電気的に接続されている。また、これら半導体スイッチ３０１〜３０３の各エミッタ端子は、信号線であるエミッタ補助線３１１、３２１、３３１、３１２、３２２、３３２を介してゲート駆動回路１０に電気的に接続されている。これら半導体スイッチ３０１〜３０３の各ゲート端子は、信号線３１３、３２３、３３３、３１４、３２４、３３４を介してそれぞれゲート駆動回路１０に電気的に接続されている。
【０１０２】
各半導体スイッチ３０１〜３０３とゲート駆動回路１０との間には、スイッチ間電流抑制部２０としてのトランス（変成器）が設けられている。より具体的には、第１半導体スイッチ３０１とゲート駆動回路１０との間には、第１トランス２０１が設けられ、第２半導体スイッチ３０２とゲート駆動回路１０との間には、第２トランス２０２が設けられ、第３半導体スイッチ３０３とゲート駆動回路１０との間には、第３トランス２０３が設けられている。スイッチ間電流抑制部２０は、ゲート駆動回路１０により半導体スイッチ３０１〜３０３をオフの状態とする制御の際に、３つの半導体スイッチ３０１〜３０３の電流出力端子としてのエミッタ端子からエミッタ補助線３１１、３２１、３３１に流れるスイッチ間電流を利用して、半導体スイッチ３０１〜３０３のうちオフの状態になるタイミングの遅れが発生したものをオフさせる動作を促進させる。
【０１０３】
具体的には、トランス２０１〜２０３を構成するトランスは、一次側巻線（図１５、図１６中に示すＩ）および二次側巻線（図１５、図１６中に示すＩＩ）の２つの巻線を有するコイルを備えている。一次側巻線の巻数と二次側巻線とは、互いに逆巻きの状態、即ち、一次側巻線の巻回方向に対して二次側巻線の巻回方向は、逆方向に巻かれた状態とされている。例えば、一次側巻線の軸心と二次側巻線の軸心とを平行の位置関係として配置させて、軸心方向における一端側から一次側巻線の軸心および二次側巻線を見た場合に、一次側巻線が右巻で巻かれ、かつ、二次側巻線が左巻で巻かれているか、又は、一次側巻線が左巻で巻かれ、かつ二次側巻線が右巻で巻かれている。
【０１０４】
また、二次側巻線の巻数は、一次側巻線の巻数と同等、もしくは、一次側巻線の巻数よりも大きく設定されている。一次側巻線と二次側巻線とは、互いに対向してトランス（トランス２０１〜２０３）を構成している。トランス２０１〜２０３の一次側巻線の一端部は、信号線により構成されるエミッタ補助線３１１、３２１、３３１を介して、各半導体スイッチ３０１〜３０３のエミッタ端子に電気的に接続されている。トランス２０１〜２０３の一次側巻線の他端部は、信号線により構成されるエミッタ補助線３１２、３２２、３３２を介して、ゲート駆動回路１０に電気的に接続されている。トランス２０１〜２０３の二次側巻線の一端部は、信号線３１４、３２４、３３４を介してゲート駆動回路１０に電気的に接続されている。トランス２０１〜２０３の二次側巻線の他端部は、信号線３１３、３２３、３３３を介して各半導体スイッチ３０１〜３０３のゲート端子に電気的に接続されている。
【０１０５】
このように、ゲート駆動回路１０と、半導体スイッチ３０１〜３０３の制御信号入力端子としてのゲート端子及び電流出力端子としてのエミッタ端子との間には、スイッチ間電流抑制部２０が電気的に接続されて設けられている。スイッチ間電流抑制部２０は、対向する互いに逆巻きのコイルを有し、複数の半導体スイッチ３０１〜３０３の電流出力端子間に流れるスイッチ間電流と、エミッタ補助線３１１、３２１、３３１、３１２、３２２、３２３に存在する寄生インダクタンスと、を用いて、ゲート駆動回路１０により半導体スイッチ３０１〜３０３をオフの状態とすることを促進させる。
【０１０６】
これにより、複数の半導体スイッチ３０１〜３０３の個体のばらつきにより、いずれかの半導体スイッチ３０１〜３０３においてオフの状態になるタイミングの遅れが発生した場合に、遅れが発生したスイッチのゲート端子電圧に帰還をかけることができ、遅れが発生したスイッチを、早くオフの状態とすることができる。このため、既にオフの状態になったスイッチにおいて流れなくなった電流が、遅れが発生したスイッチに偏って、当該遅れが発生したスイッチに大電流が流れて、スイッチが破壊されることを回避することが可能となる。また、ターンオフ時に発生する電流偏差と、エミッタ補助線３１１、３２１、３３１、３１２、３２２、３２３の寄生インダクタンスと、による電圧で、ゲート電圧を絞る方向にトランスの出力が働くため、電流偏差の発生を極めて小さく抑えることができる。
【０１０７】
また、一次側巻線の巻数と二次側巻線の巻数との巻き数比に応じた電圧を二次側巻線に発生させることができる。即ち、エミッタ主電路のインダクタンスを減らして、トランスのエミッタ電位が減少した場合であっても、ゲート側の電圧が大きくなるようにトランスの巻き数比が調整されることにより、ゲート側の信号線３１４、３２４、３３４に加わる帰還電圧を増大させることができる。
【０１０８】
本実施形態に係る溶接ガン１００によれば、以下の効果を奏する。
（１）溶接ガン１００では、溶接電流を発生するエネルギストレージ部６とワーク２１０に当接する電極１１１，１１３とを接続する電源回路２００に、エネルギストレージ部６に対して直列になるようにＩＧＢＴモジュール９を設け、さらにこのＩＧＢＴモジュール９に対し並列になるようにスナバ回路２を接続する。このようなスナバ回路２を接続することにより、ＩＧＢＴモジュール９をオンとオフとで切り替えたときに生じる誘起電圧からＩＧＢＴモジュール９を保護することができる。また溶接ガン１００では、ＩＧＢＴモジュール９およびスナバ回路２の一方の端子を接続するコレクタバスバー３の近傍に、ＩＧＢＴモジュール９およびスナバ回路２の他方の端子を接続するエミッタバスバー４を設け、さらにコレクタバスバー３の電流方向をエミッタバスバー４の電流方向と逆にする。これにより、これらコレクタバスバー３およびエミッタバスバー４を電流が流れる際に各バスバー３，４の周囲に生じる磁界は互いに相殺されるので、電源回路２００のインダクタンスを低減でき、ひいては溶接電流の損失も低減できる。
【０１０９】
（２）溶接ガン１００では、コレクタバスバー３の一部である板状の底部３１および側部３２とエミッタバスバー４の一部である板状の底部４１および側部４２とを絶縁シート１３４を介して層状に設け、さらにこれら底部３１および側部３２の電流方向を底部４１および側部４２の電流方向と逆にする。これにより、電源回路２００における電流の損失を低減しながら、これらバスバー３，４を含む溶接ガン１００全体の大きさを小さなものにできる。
【０１１０】
（３）溶接ガン１００では、スナバ回路２に設けられる複数のコンデンサ接続バー２５１，２５２，２５３，２５４のうち互いに隣接するコンデンサ接続バーの三組（例えば、コンデンサ接続バー２５１とコンデンサ接続バー２５２との組、コンデンサ接続バー２５２とコンデンサ接続バー２５３との組、およびコンデンサ接続バー２５３とコンデンサ接続バー２５４との組）において、一方のコンデンサ接続バーの電流方向を他方のコンデンサ接続バーの電流方向と逆にする。これにより、これらコンデンサ接続バー２５１〜２５４を電流が流れる際に各コンデンサ接続バー２５１〜２５４の周囲に生じる磁界は互いに相殺されるので、スナバ回路２のインダクタンスを低減でき、ひいては溶接電流の損失も低減できる。
【０１１１】
（４）溶接ガン１００では、スナバ回路２におけるコンデンサ接続バーの数を４本以上とし、これらコンデンサ接続バー２５１〜２５４を、互いに平行かつ電流方向が交互に逆向きになるように列状に設ける。これにより、スナバ回路２における電流の損失を低減しながら、スナバ回路２を含む溶接ガン１００全体の大きさを小さなものにできる。
【０１１２】
（５）溶接ガン１００によれば、スナバ回路２がＩＧＢＴモジュール９に対し並列に接続されているので、ＩＧＢＴモジュール９が効果的に保護される。また、例えばＤＣチョッピング電流波形における、ＩＧＢＴモジュール９をＯＦＦとしたときに生じる逆起電力から、ＩＧＢＴモジュール９が効果的に保護される。さらに、スナバ回路２とＩＧＢＴモジュール９が共に溶接ガン１００の本体部１０３に支持されているため、ＩＧＢＴモジュール９とスナバ回路２との電路の長さを短く設定できる。これにより、電路の有するインダクタンス、および電流損失が最小限に抑えられるとともに、スナバ回路２そのものを小型化できるので、溶接ガン１００を小型化、軽量化できる。
【０１１３】
（６）溶接ガン１００によれば、ＩＧＢＴモジュール９を金属製のフレーム１０１に近接して配置できるので、ＩＧＢＴモジュール９を効果的に冷却できる。
【０１１４】
（７）溶接ガン１００よれば、スナバ抵抗２１をフレーム１０１により効果的に冷却できる。また、ＩＧＢＴモジュール９とスナバ抵抗２１とがともにフレーム１０１に支持されるため、ＩＧＢＴモジュール９とスナバ抵抗２１とをつなぐ電路を短く設定できるので、結果として電路が有するインダクタンス及び電流損失を抑制できる。また、スナバコンデンサ２２はスナバ抵抗２１ほど発熱しないため、スナバコンデンサ２２はＩＧＢＴモジュール９と重ねて配置する。これにより、発熱するスナバ抵抗２１をフレーム１０１によって支持しながら、ＩＧＢＴモジュール９とスナバ抵抗２１との間の電路を短縮できる。
【０１１５】
（８）溶接ガン１００によれば、フレーム１０１の内部に吸熱支持部材用液冷通路を形成することによって、フレーム１０１を常に冷却できる。これにより、フレーム１０１に近接して配置されるＩＧＢＴモジュール９を効果的に冷却できる。
【０１１６】
（９）溶接ガン１００によれば、ＩＧＢＴモジュール９、スナバ回路２、およびエネルギストレージ部６のすべてが溶接ガン１００の本体部１０３に搭載されるため、これらをつなぐ電路の長さを最小限にできる。これにより、スナバ回路２がコンパクトになるので、結果として、溶接ガン１００全体のサイズを小型化できる。
【０１１７】
（１０）本発明によれば、多種の組板に対応することが出来るという利点がある。
【０１１８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る溶接ガン１００Ａについて、図面を参照して説明する。
【０１１９】
図１７は、本実施形態に係る溶接ガン１００Ａの全体を示す斜視図である。溶接ガン１００Ａは、作業者が直接操作することによってその位置や姿勢を変えることができる所謂ポータブル溶接ガンである。そこで図１７には、作業者が触れていない自由姿勢にある状態における溶接ガン１００Ａを図示する。なお以下の溶接ガン１００Ａの説明において、第１実施形態に係る溶接ガン１００と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。第１実施形態では、本体部１０３とアーム１０５とが連結体１０４を介して連結された溶接ガン１００について説明した。これに対し本実施形態に係る溶接ガン１００Ａは、本体部１０３とアーム１０５とは図１７に示すように略円盤状の連結体７を介して連結されている点において第１実施形態に係る溶接ガン１００と異なる。
【０１２０】
図１８は、連結体７の斜視図である。連結体７は、アーム１０５に対し垂直な円形鍔状のステータ７１と、このステータ７１の内周に回動自在に支持されたロータ７２と、棒状のハンガー７３と、このハンガー７３に沿って延びエネルギストレージ部６のキャパシタ６１１を充電するための電力を溶接ガン１００Ａの外部電源から供給する２本の充電ケーブル７４，７５と、これらステータ７１、ハンガー７３及び充電ケーブル７４，７５を支持する支持部７６と、充電ケーブル７４，７５とロータ７２に設けられた後述の環状電路７２２，７２５とを電気的に接続するコネクタ部７７と、を備える。
【０１２１】
ハンガー７３は、鉛直方向に沿って延びる棒状である。ハンガー７３の下端部は支持部７６によって支持され、ハンガー７３の図示しない上端部は、溶接ガン１００Ａが設けられる作業エリアの天井に架設されたレールによって水平方向及び鉛直方向に沿って摺動自在に吊持されている。これにより作業者は、溶接ガン１００Ａを、作業エリアにおいて水平方向及び鉛直方向に沿って移動させることが可能となっている。
【０１２２】
支持部７６は、ハンガー７３の延在方向と平行なＹ軸（図１８参照）周りで回動自在にハンガー７３を支持する。これにより作業者は、溶接ガン１００Ａを、Ｙ軸周りで回動させることが可能となっている。
【０１２３】
また図１７に示すように、ステータ７１は、その右方側の縁部に設けられた支持軸７８を介して支持部７６によって支持されている。この支持軸７８は、ハンガー７３の延在方向に対し垂直なＰ軸（図１８参照）に沿って延びる棒状である。支持部７６は、この支持軸７８周りで回動自在にステータ７１を支持する。これにより作業者は、溶接ガン１００Ａを、Ｐ軸周りで回動させることが可能となっている。
【０１２４】
ロータ７２は、円盤状である。ロータ７２の前方側の面にはアーム１０５及びロッド１１０が固定されている。またロータ７２の後方側の面は、本体部１０３が取り付けられる本体取付面７２１となっている。またロータ７２は、ステータ７１によって、ハンガー７３の延在方向及び支持軸７８の延在方向の両方に対し垂直なＲ軸（図１８参照）回りで回動自在に支持されている。これにより作業者は、溶接ガン１００Ａを、Ｒ軸周りで回動させることが可能となっている。
【０１２５】
以上のように作業者は、溶接ガン１００Ａを、作業エリアにおいて水平方向及び鉛直方向に沿って並進させたり、Ｙ軸、Ｐ軸及びＲ軸周りで回動させたりすることにより、電極１１１，１１３を任意の位置において任意の向きにすることができる。なお図１７に示すように溶接ガン１００Ａは、自由姿勢にある状態では、アーム１０５及びロッド１１０が水平になるように調整されている。
【０１２６】
ロータ７２の外周縁には、内側から外側へ向かって順に、同心円状に、正極環状電路７２２と負極環状電路７２５と環状絶縁体７２８とが設けられている。
【０１２７】
正極環状電路７２２及び負極環状電路７２５はそれぞれ導電性材料で形成されている。正極環状電路７２２及び負極環状電路７２５の各々の内周側は、Ｒ軸に沿って延びるフランジ部７２３，７２４となっている。また正極環状電路７２２及び負極環状電路７２５の下方側には、それぞれ本体１０３側へ向けて凸状の正極電極７２４及び負極電極７２７が設けられている。本体部１０３を連結体７の本体取付面７２１に取り付けると、正極電極７２４は、エネルギストレージ部６のキャパシタ６１１の正極６１ｐ（図９参照）に電気的に接続され、負極電極７２７は、キャパシタ６１１の負極６１ｎ（図９参照）に電気的に接続される。なお本実施形態では、これら正極電極７２４及び負極電極７２７を凸状とすることにより、これら電極を凹状とした場合よりもエネルギストレージ部６の着脱性を向上できる。
【０１２８】
図１９は、コネクタ部７７の斜視図である。コネクタ部７７は、支持部７６によって支持された充電ケーブル７４，７５と、ステータ７１によって支持されたロータ７２の環状電路７２２，７２５と、を電気的に接続する。コネクタ部７７は、板状の絶縁プレート７９を介してステータ７１に取り付けられている。
【０１２９】
コネクタ部７７は、充電ケーブル７４と正極環状電路７２２とを電気的に接続する正極接続部７７０と、充電ケーブル７５と負極環状電路７２５とを電気的に接続する負極接続部７７４と、これら接続部７７０，７７４を保護するカバー７７８と、これら接続部７７０，７７４を環状電路７２２，７２５へ押し付けるスプリング７７９と、を備える。
【０１３０】
正極接続部７７０は、断面視で略Ｌ字状であり、支持部７６に沿って延びるケーブル接続部７７１と、ステータ７１に沿って延びるスライドプレート７７２と、このスライドプレート７７２の先端側に設けられた摺接子７７３と、を備える。
【０１３１】
正極接続部７７０のケーブル接続部７７１は、充電ケーブル７４に接続されている。また正極接続部７７０の摺接子７７３は、正極環状電路７２２に対し接しかつこの正極環状電路７２２に対し摺動自在となっている。正極接続部７７０及び摺接子７７３は、導電性の材料によって構成されており、これにより充電ケーブル７４と正極環状電路７２２とが電気的に接続される。またこれにより充電ケーブル７４とエネルギストレージ部６のキャパシタ６１１の正極６１ｐとが電気的に接続される。
【０１３２】
負極接続部７７４は、断面視で略Ｌ字状であり、支持部７６に沿って延びるケーブル接続部７７５と、ステータ７１に沿って延びるスライドプレート７７６と、このスライドプレート７７６の先端側に設けられた摺接子７７７と、を備える。
【０１３３】
負極接続部７７４のケーブル接続部７７５は、充電ケーブル７５に接続されている。また負極接続部７７４の摺接子７７７は、負極環状電路７２５に対し接しかつこの負極環状電路７２５に対し摺動自在となっている。負極接続部７７４及び摺接子７７７は、導電性の材料によって構成されており、これにより充電ケーブル７５と負極環状電路７２５とが電気的に接続される。またこれにより充電ケーブル７５とエネルギストレージ部６のキャパシタ６１１の負極６１ｎとが電気的に接続される。
【０１３４】
これら正極接続部７７０及び負極接続部７７４は、図示しない絶縁材を介して重ねた状態で絶縁プレート７９に対しロータ７２の径方向に沿って摺動自在に設けられている。またスプリング７７９は、これら正極接続部７７０及び負極接続部７７４の摺動方向に沿って圧縮された状態でこれら正極接続部７７０及び負極接続部７７４と絶縁プレート７９との間に介挿されている。このためこれら正極接続部７７０及び負極接続部７７４の先端側に設けられた摺接子７７３，７７７は、ロータ７２の径方向内側へ常に付勢され、常に環状電路７２２，７２５のフランジ部７２３，７２６と摺接する。
【０１３５】
上述のようにロータ７２は、ステータ７１によってＲ軸周りで回動自在に設けられている。これに対し溶接ガン１００Ａでは、以上のようなコネクタ部７７を介して充電ケーブル７４，７５と環状電路７２２，７２５とを接続する。これにより作業者は、充電ケーブル７４，７５とキャパシタ６１１との導通を確保しながら、溶接ガン１００ＡをＲ軸周りで回動させることができる。
【０１３６】
また上述のようにステータ７１は、Ｐ軸周りで回動自在に設けられている。これに対し溶接ガン１００Ａでは、充電ケーブル７４，７５のうち支持部７６によって支持される部分とコネクタ部７７に接続される部分との間に、図１８に示すようなたわみ部７４ａ，７５ａを設ける。これにより作業者は、充電ケーブル７４，７５とキャパシタ６１１との導通を確保しながら、溶接ガン１００ＡをＰ軸周りで回動させることができる。
【０１３７】
以上のような本実施形態に係る溶接ガン１００Ａによれば、以下の効果を奏する。
本実施形態では、溶接ガン１００Ａを、ハンガー７３を介して作業エリアの天井に設けられたレールに接続する。これにより、溶接ガン１００Ａの重量の大部分をハンガー７３が担うこととなるので、溶接ガン１００Ａの位置や姿勢を変更する際における作業者の負担を軽減できる。
【０１３８】
第１実施形態を参照して説明したように、本発明を適用した溶接ガンによれば、エネルギストレージ部６から供給される溶接電流の損失を低減できるという利点がある。よって本実施形態の溶接ガン１００Ａによれば、溶接電流の損失を低減できる分だけ、エネルギストレージ部６の重量も小さくでき、ひいては溶接ガン１００Ａ全体の重量も小さくできる。また本実施形態の溶接ガン１００Ａは、充電ケーブル７４，７５を介して外部から供給される電力でエネルギストレージ部６のキャパシタ６１１を充電する。このため溶接ガン１００Ａには、溶接トランスを搭載する必要がないため、その分だけ溶接ガン１００Ａ全体の重量も小さくできる。よって本実施形態によれば、溶接ガン１００Ａの位置や姿勢を変更する際における作業者の負担を軽減できる。
【０１３９】
ところで以上のように充電ケーブル７４，７５を設けると、作業者が溶接ガン１００Ａの姿勢を変更する際（特にＰ軸周りで回動させる際）には、充電ケーブル７４，７５の張力が作用するため、少なからず操作性が悪化する。これに対し本発明を適用した溶接ガンによれば、エネルギストレージ部６から供給される溶接電流の損失を低減できるという利点があることから、エネルギストレージ部６の重量を小さくでき、ひいてはこれを充電するための充電ケーブル７４，７５には被覆が薄く、径の細いものを用いることができる。このため本実施形態によれば、作業者が溶接ガン１００Ａの姿勢を変更する際における充電ケーブル７４，７５の張力を小さくできるので、作業者による溶接ガン１００Ａの操作性を向上できる。
【０１４０】
また溶接ガン１００Ａでは、摺接子７７３，７７７を介して充電ケーブル７４，７５とエネルギストレージ部６とを電気的に接続する。このように摺接子を用いて電気的に接続した場合、ねじ締結によって電気的に接続した場合よりも、溶接ガン１００Ａの作業者による操作性を向上できるという利点があるものの、電気抵抗が増加するという欠点がある。これに対し本発明を適用した溶接ガンによれば、エネルギストレージ部６から供給される溶接電流の損失を低減でき、ひいてはエネルギストレージ部６の重量を小さくできるという利点がある。このため溶接ガン１００Ａでは、エネルギストレージ部６へ供給する充電電力も少なくできるため、上述のように摺接子を採用することによる欠点が顕在化することもない。
【符号の説明】
【０１４１】
１００…溶接ガン（溶接装置）
２００…電源回路
２１０…ワーク
１０１…フレーム（吸熱支持部材）
１０３…本体部
１０５…アーム（第２電極支持部）
１１０…ロッド（第１電極支持部）
１１１…可動電極（電極、第１電極）
１１３…固定電極（電極、第２電極）
１３４…絶縁シート（絶縁材）
２…スナバ回路（保護回路）
２１１…スナバ抵抗（電子部品、保護回路用電気抵抗素子）
２１２…スナバ抵抗（電子部品、保護回路用電気抵抗素子）
２２１…スナバコンデンサ（電子部品、保護回路用コンデンサ素子）
２２２…スナバコンデンサ（電子部品、保護回路用コンデンサ素子）
２３１…スナバダイオード（電子部品）
２３２…スナバダイオード（電子部品）
２５１…第１コンデンサ接続バー（連結バー）
２５２…第２コンデンサ接続バー（連結バー）
２５３…第３コンデンサ接続バー（連結バー）
２５４…第４コンデンサ接続バー（連結バー）
３…コレクタバスバー（第１バスバー）
３１…底部（第１板状部）
３２…側部（第１板状部）
４…エミッタバスバー（第２バスバー）
４１…底部４１（第２板状部）
４２…側部（第２板状部）
５…ダイオードスタック５
６…エネルギストレージ部（電源、蓄電装置）
９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ…ＩＧＢＴモジュール（スイッチ）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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