(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な板状材からなる板状電極に溶接電源の一方の極を接続するとともに、この溶接電源の他方の極には溶接チップを接続し、この溶接チップと前記板状電極との間で工作物をはさんで加圧通電して抵抗溶接する抵抗溶接機において、
前記板状電極上において横向き姿勢に保持されて、先端部に前記溶接チップが装着される溶接ガンと、
この溶接ガンを、その先端部と後端部の間の一つの定点に設けられた枢支軸を中心として旋回させるよう、支承する支承部材と、
この支承部材を支持する支持台と、
この支持台を回転させる回転機構と、
前記支持台を貫通し下端にピストン・シリンダ機構を連結する一方、前記溶接ガンの後端部を上向きに突き上げて前記溶接ガンとともに前記溶接チップを下向きに旋回させて前記工作物を加圧する加圧部材と、
前記溶接ガンの後端部の下面にこの加圧部材の頂端が当接しかつ前記溶接チップが工作物に接触したときに水平又は略々水平になるよう傾斜する当り面と
を設けて成ることを特徴とする抵抗溶接機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は抵抗溶接機に係り、詳しくは、鋼板などの金属材や鋼板などを組立てた金属箱や金属枠の構造物の内部であっても溶接でき、さらに、この溶接時に下向きに加圧力を加える加圧機構や溶接電源を上下の電極より下方に配置され、構造的にコンパクトな抵抗溶接機に係る。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、金属加工、なかでも板金加工において、溶接すべき金属板などの金属材を重ね合わせて通電し、この通電によって生じる抵抗熱を熱源として加熱すると同時に加圧力を与えて抵抗溶接する抵抗溶接機が用いられ、それによって、箱や枠などの金属構造物がつくられている。この抵抗溶接機のうちで一般的なものがスポット溶接機である。
【０００３】
このスポット溶接機は自動車ボディの製造などに用いられる大型のものから、板金加工などに用いる小型の定置式のものまで提案されているが、技術的な改善がみられるのは自動車ボディの製造などの分野の専用機として開発されているものであり、小ロッド多種の工作物の分野に適用されるのは定置型スポット溶接機であって、これ以外の溶接機は見当らない。
【０００４】
定置型スポット溶接機は２枚の金属材を重ね合わせ、これらを上下から上下一対の電極ではさみ加圧通電する型式の溶接機である。この溶接機は上方から下降して２枚の金属材に加圧力を加えて溶接する上部電極とこれに対向して設けられて上方からの加圧力を受ける下部電極とから成って、この上部電極に対し上方に配置される加圧機構によって下向きの加圧力を加える型式に構成されている。
【０００５】
このスポット溶接機は自動車ボディなどの製造ラインの一部として組込まれ、ラインを流れる金属材がスポット溶接機のところまで搬送され、そこで溶接が行なわれている。
【０００６】
これに対し、小ロッドの枠や箱などのように、内部に溶接すべきところがあってその溶接部が外側から直接加圧できないものは、ライン化は困難であり、必要が生じたときにその都度溶接機まで搬送して溶接が行なわれている。
【０００７】
すなわち、複雑な形状の構造物では内部を溶接することが多く、このときは、上側から上部の電極を下向きに下降させて溶接するが、このような電極の下降による加圧を行なうことができない。いずれにしても、上下の電極の先端の溶接チップは絞った形状のものであって、このように絞ったスポットなどによる加圧であると、板金加工などでは溶接部には溶接きずやあとなどが残り、これを除去する作業が板金加工の重要な仕事の一つに数えられていることもあって、その改善が望まれている。
【０００８】
このところ、本発明者らは、先に、小ロッドで複雑な形状の構造であっても、また、内部に溶接すべき溶接部があるような構造物であっても、個々の溶接部に応じて溶接姿勢を選択して溶接でき、この溶接にともなって加工、組立てなどの作業が要請されても、これら作業も達成できる金属構造物の溶接組立て方法又はその装置を提案した。（特願２００１−０２２３４２号明細書参照）
【０００９】
この装置は上下の電極を所謂スポット電極として構成されていない。すなわち、下部の電極は平坦な導電性の板状材から構成し、この板状材の上で金属材の加工、組立もでき、さらに、板状材上におかれた金属材に対し上部電極を下向きに下降させて溶接する装置である。
【００１０】
この装置であると、下部電極が板状で作業面であるとともに、その全域にわたって通電されて電極としての機能も果し、どこに金属材や工作物をおいても溶接できて好ましい。
【００１１】
しかし、この装置では、上部電極により下向きの加圧力を加えるために、その下向きの加圧力を加える加圧機構はどうしても上部電極の上に設けることになる。このため、上部電極とこの加圧機構を保持するために装置そのものが大型化し、この点が最大の欠点といわれ、販売コストも高くなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の欠点を解決したものであって、下部電極を作業面としても利用できる構造の溶接機であって、上部電極による下向きの加圧力を下方に設けたピストン・シリンダ機構などの動力源から抽出でき、構造のコンパクト化をはかった溶接機を提案する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は板状電極上で横向き姿勢に保持される溶接ガンの先端に装着される溶接チップとこの板状電極との間に溶接すべき工作物をはさんで加圧通電して抵抗溶接する抵抗溶接機において、溶接ガンを枢支軸の周りに旋回できるよう構成する一方、溶接ガンの後端を上向きに突き上げて溶接チップを旋回させることにより工作物を加圧する加圧部材を設けることを特徴とする。
【００１４】
そこで、これら手段たる構成ならびにその作用について、図面によって具体的に説明すると、つぎのとおりである。
【００１５】
なお、図１は本発明の一つの実施例に係る抵抗溶接機の正面図である。
【００１６】
図２は図１に示す抵抗溶接機によって工作物を溶接する際の一つの態様の正面からみた説明図である。
【００１７】
図３は図１に示す抵抗溶接機によって加圧し溶接する際の一つの態様の正面からみた説明図である。
【００１８】
まず、図１においては、符号１００は一般的に本発明の一つの実施例に係る抵抗溶接機が示されている。図１、図２および図３においては、符号１１０は溶接電源、１２０は板状電極、１３０は溶接ガン、１３１は溶接チップ、１４０は支承部材、１４１は枢支軸、１５０は加圧部材が示されている。
【００１９】
図１に示す抵抗溶接機１００によって、工作物Ｗを溶接するときには、その工作物Ｗは板状電極１２０の上におかれ、その工作物Ｗに溶接チップ１３１によって下向きに所望の加圧力が加えられ、所望のところの溶接部（図示せず）が抵抗溶接される。
【００２０】
なお、工作物Ｗは図１に示すような板状材であっても、板状材を組立てた金属函や枠体などの構造物であっても、所定のところを溶接しながら組立て、溶接することができる。
【００２１】
要するに、金属函などをつくるときには、オフラインで組立てる必要がなく、抵抗溶接機１００の板状電極１２０の上でその加工や組立てを行ない、必要が生じたときに溶接を行うことができる。
【００２２】
したがって、板状電極１２０は平坦でかつなるべく広い導電性板状材から構成し、それに溶接電源１１０の一方の電極１１１が接続される。このため、板状電極１２０の表面は作業台又は作業面として働く。
【００２３】
このことから、平坦に構成し、表面のいずれのところも一方の電極として働くよう構成し、全表面又は少なくとも中央部を含めてほとんどの部を銅やアルミニウム又はそれらの合金やその他の導電極金属板から構成し、しかし、板状電極そのものも溶接時の加圧などに耐えるように、構造的に十分な強度が確保できるように構成する。
【００２４】
また、溶接電源１１０からは一方の電極１１１とともに他方の電極１１２が取出される。他方の電極１１２は後記のように溶接ガン１３０を介して溶接チップ１３１に接続される。
【００２５】
これら２つの電極１１１、１１２は、図１においては板状の支片と通路経路の線分とが示されるが、図２および図３においては説明の都合から通電経路が線分１１１、１１２として示されている。いずれにしても、これらは導電性ケ−ブルなどから一般的に示されているものであって、同じものを示している。
【００２６】
これら２つの電極１１１、１１２は溶接時の通電によって相当加熱される。このため、例えば、他方の電極１１２は、図１に示すように、空冷などによって冷却される構造に構成されるが、一方の電極１１１も空冷ケ−ブルとして構成することができる。
【００２７】
所謂板金加工などの鋼板などの加工に用いられる抵抗溶接機はスポット溶接機やシ−ム溶接機である。この種の溶接機はいずれも上下の電極間に工作物Ｗをはさんでご石状の溶着部を形成して溶接するものである。これら２つの電極は点状のスポット電極に構成し、これによって加圧力や電流量を集中して高めている。
【００２８】
これに対し、本発明の一つの実施例に係る抵抗溶接機１００は上下２の電極のうち下方に相当する一方の電極を板状電極１２０として構成する溶接機であって、従来から本発明者らが提案している型式の溶接機である。これはスポット溶接機のように点状のスポット電極として構成する溶接機とは異なっている。
【００２９】
すなわち、板状電極１２０の表面は全面にわたって通電されており、工作物Ｗがおかれたところはどこでも一方の電極として利用でき、上方の電極に相当する溶接チップ１３１から加圧力が加えられると、その間で工作物Ｗをはさみ抵抗溶接できる。
【００３０】
溶接電源１１０の他方の極１１２は溶接チップ１３１を接続し、これを上方の電極とする。この溶接チップ１３１は溶接ガン１３０の先端に着脱自在に保持され、この溶接ガン１３０は下方の電極を成す板状電極１２０上において横向き姿勢に保持される。
【００３１】
溶接ガン１３０は溶接チップ１３１への通電経路や冷却水の供給経路を提供するほかに、後にのべる通り、溶接時の溶接チップ１３１への加圧機構の一つを構成する。このために、溶接ガン１３０は先にのべた通り棒状に構成し、この棒状の溶接ガン１３０を横向き姿勢に保持する。
【００３２】
溶接ガン１３０の後端部に溶接電源１１０の他方の電極１１２を接続し、これを通じて先端の溶接チップ１３１に電流を取入れて通電する。この場合、横向き姿勢に保持されていることが重要であり、この姿勢であると、後にのべる加圧部材１５０によって上向きに突き上げる力の方向を変えて溶接チップ１３１に加圧力として伝達でき、横向き姿勢のままで板状電極１２０上を自由に移動できる。
【００３３】
溶接ガン１３０は横向き姿勢のままで工作物Ｗに対し前後方向（ちなみに、図１では紙面に沿って左右の方向）に移動でき、このように構成する。なお、この移動機構はいずれにも構成でき、例えば、平面上のｘ、ｙ軸を定めてコンピュ−タや数値制御により移動できるように構成できる。
【００３４】
溶接ガン１３０を例えば図１の紙面に沿って左方に移動させると、平たくいうと、前進させると、先端部の溶接チップ１３１は金属函や枠体などの構造物の内部にまで侵入させることができ、従来例のスポット溶接機の上下の電極の垂直移動経路に相当する上下方向が閉じられている構造の工作物Ｗであっても、内部にある溶接部を支障なく溶接できる。
【００３５】
横向き姿勢に保持された溶接ガン１３０の先端部と後端部の間の一つの定点に枢支軸１４１を設ける。この枢支軸１４１は支承部材１４０で支持し、これを支点として溶接ガン１３０を旋回自在に構成する。このように構成すると、溶接ガン１３０の後端部に上向きに上向き力を作用させても、上向き力は先端部の溶接チップ１３１には下向きの加圧力として方向を変えて伝達できる。枢支軸１４１の位置は所望に応じて調整することができるように構成することができる。このように構成すると、後端部に作用する上向き力は溶接チップ１３１には大きな加圧力として作用させることができる。つまり、溶接ガン１３０の後端部に作用させた力を先端部の溶接チップ１３１に作用方向を変向して工作物Ｗに下向きの加圧力として加え、その加えられる加圧力は枢支軸１４１の位置調整や溶接ガン１３０の長さの調整によって高めることができる。
【００３６】
すなわち、板状電極１２０上において横向き姿勢に保持される溶接ガン１３０は棒状である。先端部に溶接チップ１３１が装着され、この先端部と後端部の間の一つの定点を通って枢支軸１４１が設けられている。後端部は後記のように加圧部材１５０によって上向きに突き上げられるように構成されている。したがって、溶接ガン１３０は枢支軸１４１を支点として旋回し、加圧部材１５０が原動体、溶接チップ１３１が従動体として働くてこ機構となり、先にのべたとおりの効果が達成できる。
【００３７】
横向き姿勢の溶接ガン１３０を旋回自在に支承する枢支軸１４１はいずれの構造の機構でも支承できるが、枢支軸１４１は支承部材１４０によって支承し、支承部材１４０は支持台１４２の上に配置する。支持台１４２そのものは板状電極１２０と略々平行な面で旋回できるように構成する。換言すると、例えば、溶接のときに、溶接チップ１３１は例えば図１において紙面に対して垂直な平行面（板状電極１２０と平行な面）上において自由に旋回できるように構成する。このように構成すると、金属函や枠体などの工作物の内部の溶接部がどこにあっても、溶接ガン１３０の後端部を操作するのみによって先端部の溶接チップ１３１の位置決めを自由に操ることができる。
【００３８】
以上のべたとおり、溶接ガン１３０は枢支軸１４１を支点として回転する構造に機構されているため、金属函などを溶接するときには金属函の外に露出している後端部に上向きに突き上げ力を加えるだけでその力は方向を変向して、金属函の内部に侵入している先端部の溶接チップ１３１は下向きの加圧力を加えることができ、併せて、枢支軸１４１を支承する支承部材１４０は板状電極１２０と平行な面上で旋回でき、溶接ガン１３０も平行な面上で前後に自由に旋回できる。
【００３９】
このため、溶接部が金属函の内部にあっても、溶接ガン１３０の後端部を操作するだけで溶接チップ１３１を溶接部の位置に位置決めできる。
【００４０】
また、溶接ガン１３０に上向きの力を加える手段はいずれにも構成できるが、図１に示すように、溶接ガン１３０の後端部を下側から上向きに加圧力を加える加圧部材１５０とこの加圧部材１５０を昇降させる昇降手段とから構成することができる。
【００４１】
すなわち、加圧部材１５０は昇降手段は通常ピストン・シリンダ機構１５１から構成する。このピストン・シリンダ機構１５１によって加圧部材１５０を上昇させたときに溶接ガン１３０の後端部は突き上げられて枢支軸１４１を支点として回転し、溶接チップ１３１は下向きに下降して工作物Ｗを加圧する。
【００４２】
加圧部材１５０は通常ピストン・シリンダ機構１５１によって構成するのが好ましいが、ピストン・シリンダ機構以外のものであっても、加圧部材１５０に昇降力を与えられるようなものであればいずれの構造のものでも用いることができ、例えば直流モ−タ、ステップモ−タなども用いることができる。
【００４３】
また、このように加圧部材１５０によって溶接ガン１３０の後端部を上向きに突き上げて、その上向き力を変向して先端部の溶接チップ１３１に下向きの加圧力を加えるように構成すると、加圧部材１５０を突き上げるピストン・シリンダ機構１５１は床や地上などのベ−ス（図示せず）上や、例えば図１に示すベ−ス枠１５２に固定しても配置することができる。くり返すと、ピストン・シリンダ機構１５１は上方の溶接チップ１３１を下向きに加圧する加圧機構であるにもかかわらず、板状電極１２０にある溶接チップ１３１の上部に設ける必要がない。さらに、ピストン・シリンダ機構を板状電極１２０の上方で支持するための支持枠や支持装置も必要がない。
【００４４】
板状電極１２０の上におかれた工作物Ｗに対し上方から溶接チップ１３１により下向きの加圧力を加える場合、上方にピストン・シリンダ機構を設け、上方のピストン・シリンダ機構により下向きの加圧力を加えるのが通例である。むしろ、上方のピストン・シリンダ機構によって下向きの加圧力を加える構造が機構的にも加圧力の伝達の上からいっても無理がない。
【００４５】
しかし、このように上方に配置する構造を適用すると、先にのべたとおり、下方の電極が板状電極１２０として構成される溶接機では、加圧力が溶接性を左右する原動源のピストン・シリンダ機構などの駆動源は大型化し、それにともなって強固な支持枠などが必要となって、溶接機そのものが大型化し、高重量のものとなる。
【００４６】
下部の電極が平坦な板状材から成る板状電極１２０から構成するときは、従来例の定置式スポット溶接機に較べて大きなスペ−スの設置場所が必要である。また、ピストン・シリンダ機構によって溶接チップ１３１に与える加圧力は、通常のスポット溶接機に較べて大きな加圧力を与える必要があり、ピストン・シリンダ機構は大型化し重くなる。この大型化、高重量化にともなってピストン・シリンダ機構を上方に保持する支持枠などは必然的に大型で強固なものとならざるをえない。
【００４７】
具体的にのべると、その支持機構はスペ−スのとる板状電極１２０の周りにピストン・シリンダ機構の支持枠や支柱などをたてて枠組みし、この枠組みには溶接時に高い加圧力を加えられる。しかし、このように支持機構が大型化であると、溶接機そのものも大型になり好ましくない。
【００４８】
これに対し、図１に示す溶接機１００は溶接ガン１３０そのものをてことして利用し、その後端部を上向きに突き上げて加圧するため、ピストン・シリンダ機構１５１は下方、なかでも、地上などのベ−スやその上に配置したベ−ス枠１５２に取付けることができ、問題がない。
【００４９】
また、上記のように、溶接ガン１３０の後端部を加圧部材１５０によって上向きに突き上げて加圧力を加えるために、図２および図３に示すように、溶接ガン１３０の下面に当り面１３２を設け、この当り面１３２に加圧部材１５０の頂端を当接させるのが好ましい。
【００５０】
当り面１３２は水平でなく溶接ガン１３０の先端部に向って上向きにちなみに傾斜角θ2で傾斜させた傾斜面として構成する。このように傾斜面として当り面１３２を構成すると、工作物Ｗを溶接するとき、均一な加圧力を与えることができ、溶接性を向上させることができる。
【００５１】
工作物Ｗに溶接時に加圧力が加えられていないときには、図２に示すように、溶接ガン１３０はほとんど平行をなしている。このときには、溶接チップ１３１は工作物Ｗから離間され、溶接ガン１３０の後端部の当り面１３２は加圧部材１５０を突き上げることなくその頂端は当り面１３２から離間されている。この状態で加圧部材１５０を上昇させて上向きに突き上げる。加圧部材１５０の当り面１３２への突き上げによって、先端部の溶接チップ１３１は下向きに下降し、工作物Ｗの表面に接触し、図３に示す状態になって工作物Ｗは加圧される。
【００５２】
図３に示す加圧状態に入ると、溶接ガン１３０は支点の枢支軸１４１を中心として回転して先端部は傾斜θ1だけ傾いている。一方、当り面１３２も傾斜角θ2だけ回転し傾斜する。しかし、当り面１３２は予め傾斜角θ1だけ傾斜させた傾斜面として構成されているため、この傾斜角θ2だけの回転により、当り面１３２には加圧部材１５０がその軸線に対し略々直交する状態（つまり、平行な状態）で当接することになって、上向き力は当り面１３２に平均して作用する。
【００５３】
要するに、溶接ガン１３０は枢支軸１４１を中心として回転するてことして構成しても、加圧部材１５０は溶接時に当り面１３２に対し平行な状態で接触することになり、均一な加圧力を溶接チップ１３１に加えることができる。この場合、加圧部材１５０の頂部は球体状に丸く構成するのが好ましい。
【００５４】
なお、枢支軸１４１が支持される支承部材１４０を支持台１４２を介して旋回自在に構成するとき、この支持台１０２に加圧部材１５０を組み入れて構成し、コンパクトに構成できる。この場合には、加圧部材１５０は支持台１４２を貫通させ、支持台１４２を支承する回転軸１４３をベアリング１４４を介して回転自在に支承する。
【００５５】
このように構成すると、加圧部材１５０をピストン・シリンダ機構１５１によって昇降させる一方、この加圧部材１５０の周りで支持台１４２は自由に回転でき、支承部材１４０を介して支持される溶接ガン１３０は自由に平面レベル上を旋回できる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のべたとおり、本発明は、平坦な板状材からなる板状電極に溶接電源の一方の極を接続するとともに、この溶接電源の他方の極には溶接チップを接続し、この溶接チップと板状電極との間で工作物をはさんで加圧通電して抵抗溶接する抵抗溶接機であって、板状電極上において横向き姿勢に保持されて、先端部に溶接チップが装着される溶接ガンと、この溶接ガンを、その先端部と後端部の間の一つの定点に設けられた枢支軸を中心として旋回させるよう、支承する支承部材と、溶接ガンの後端部を上向きに突き上げて溶接ガンとともに溶接チップを下向きに旋回させて工作物を加圧する加圧部材とから成るものである。
【００５７】
したがって、本発明に係る抵抗溶接機であると、鋼板などの金属材や鋼板などを組立てた金属箱や金属枠の構造物の内部であっても溶接でき、さらに、この溶接時に下向きに加圧力を加える加圧機構や溶接電源を上下の電極より下方に配置されているため、構造的にコンパクトな抵抗溶接機が構成できる。
【００５８】
下方の電極は作業面としても利用でき、上方の電極による下向きの加圧力は下方に固定されたピストン・シリンダ機構などの動力源から与えることができ、構造のコンパクト化をはかるとともに、経済性もすぐれ、上方の電極の操作や位置決めを数値制御や遠隔操作も容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施例に係る抵抗溶接機の正面図である。
【図２】図１に示す抵抗溶接機によって工作物を溶接する際の一つの態様の正面からみた説明図である。
【図３】図１に示す抵抗溶接機によって加圧し溶接する際の一つの態様の正面からみた説明図である。
【符号の説明】
１００  抵抗溶接機
１１０  溶接電源
１２０  板状電極
１３０  溶接ガン
１３１  溶接チップ
１３２  当り面
１４０  支承部材
１４１  枢支軸
１４２  支持台
１５０  加圧部材
１５１  ピストン・シリンダ機構
１５２  ベ−ス枠
Ｗ  工作物
【図１】
0003844287.tif 000002
【図２】
0003844287.tif 000003
【図３】
0003844287.tif 000004