(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極を備えたガンアームを有し、第１の電極と第２の電極とでワークを加圧挟持して抵抗溶接を行う抵抗溶接ガンにおいて、
前記ガンアームの基端側に溶接トランスを設け、前記ガンアームは、前記溶接トランスの二次側から前記ワークに向けて溶接電流が流れる電流往路部分と、前記ワークから前記溶接トランスの二次側に溶接電流が流れる電流復路部分と、前記電流往路部分および前記電流復路部分相互間に介装した電気的絶縁材とから構成され、前記電流往路部分と前記電流復路部分は、前記ガンアームにおける第１の電極と前記溶接トランスとの間の全長にわたり配置されていることを特徴とする抵抗溶接ガン。
【請求項２】
第１の電極がガンアームの先端側に設けられた固定電極で構成されるとともに、第２の電極が前記ガンアームの基端側に設けられ前記固定電極に対して接近離反移動可能な可動電極で構成されていることを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接ガン。
【請求項３】
第１の電極は、電流往路部分に接続される往路電極および、電流復路部分に接続される復路電極を備え、これら各往路電極および復路電極に対応して第２の電極は、後端部相互が電気的に導通する往路電極および復路電極を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の抵抗溶接ガン。
【請求項４】
ガンアームに設けた固定電極を、先端がワークの一方の面に接触可能な往路電極および復路電極で構成するとともに、この往路電極および復路電極に対応して先端が前記ワークの他方の面に接触可能な可動電極を、後端部相互が電気的に導通する往路電極および復路電極で構成し、前記ガンアームを、ガンアームの基端側に設けた溶接トランスの二次側から前記ワークに向けて溶接電流が流れる電流往路部分と、前記ワークから前記溶接トランスの二次側に溶接電流が流れる電流復路部分と、前記電流往路部分および前記電流復路部分相互間に介装した電気的絶縁材とから構成するとともに、前記電流往路部分と前記電流復路部分を、前記固定電極の往路電極と復路電極にそれぞれ一端が接続されるものとして、前記ガンアームにおける固定電極と前記溶接トランスとの間の全長にわたり配置される構成とし、前記可動電極と固定電極とでワークを加圧挟持し、前記溶接トランスの二次側から供給される溶接電流を、前記ガンアームの電流往路部分および電流復路部分に流して抵抗溶接を行うことを特徴とする溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一対の電極相互でワークを加圧挟持して抵抗溶接を行う抵抗溶接ガンおよび溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
抵抗溶接機に使用される溶接ガンは、先端に設けた一対の電極で、例えば２枚のパネル材からなるワークを加圧挟持した状態でその接合部を溶着させるに充分な電流を一定時間通電し、そのとき生じるジュール熱によってワークを溶融させて接合させる。
【０００３】
図４は、溶接ガンの簡略化した側面図で、ガンアーム１の先端側および基端側に、固定電極３および可動電極５がそれぞれ設けられている。可動電極５は、シリンダからなるアクチュエータ７によって固定電極３に対して接近離反移動可能となっている。
【０００４】
ガンアーム１は、銅合金で構成されて固定電極３と電気的に導通しており、その基端部は溶接トランス９における二次側コイル１０の一端に接続されている。二次側コイル１０の他端は、可動電極５に接続されている。
【０００５】
上記した構成において、２枚のパネル材からなるワークＷを各電極３，５相互間に配置した状態で、可動電極５を固定電極３に接近させてワークＷを加圧挟持し、かつ溶接トランス９により通電することで、パネル材相互が溶着接合される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した溶接ガンにあっては、溶接トランス９の二次側コイル１０と固定電極３および可動電極５とを接続する電気回路が、閉回路を構成しており、この閉回路に囲まれたの内側の面積Ａ（斜線部）が比較的大きなものとなっている。特に、溶接打点がワークＷの端面から奥深い位置にある場合や、他の干渉物により溶接ガン本体を溶接打点位置まで進入させられないような場合には、ガンアーム１を矢印Ｂ方向に延ばして、ガンアーム１のいわゆる懐を大きくする必要があるので、上記面積Ａがますます拡大するものとなる。
【０００７】
上記面積Ａが大きい場合には、溶接トランス二次側の誘導リアクタンスにより溶接電流が低下してしまい、溶着に必要な溶接電流を確保することができず、溶接不良が発生してしまうことがないよう、溶接トランスを大型化するのであるが、この場合には電力消費が増大するとともに、溶接ガンの取り扱いが煩雑化するという問題ある。
【０００８】
なお、特開平９−１０９５８号公報には、ワークの表面側に溶接トランスを備えた一対の可動電極を備えるとともに、ワークの裏面側には、前記可動電極に対応して一対の固定電極を備え、溶接トランスから供給される通電電流が、可動電極の一方からワークを貫通して固定電極の一方に流れた後、固定電極の他方を経てワークを貫通して可動電極の他方に流れる構成のものが開示されている。
【０００９】
しかしながら、上記したものは、同時に複数の点を溶接するマルチスポット溶接機であって、溶接トランスから電極までの二次配線のインピーダンスによる電力損失の低減を目的とするもので、しかも溶接トランスから二次コイルに接続される二次配線と電極とで構成される閉回路の内側の面積が大きく、溶接トランス二次側の誘導リアクタンスの減少は図られていない。
【００１０】
そこで、この発明は、溶接トランスの大型化を招くことなく、充分な溶接電流を確保することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、第１の電極を備えたガンアームを有し、第１の電極と第２の電極とでワークを加圧挟持して抵抗溶接を行う抵抗溶接ガンにおいて、前記ガンアームの基端側に溶接トランスを設け、前記ガンアームは、前記溶接トランスの二次側から前記ワークに向けて溶接電流が流れる電流往路部分と、前記ワークから前記溶接トランスの二次側に溶接電流が流れる電流復路部分と、前記電流往路部分および前記電流復路部分相互間に介装した電気的絶縁材とから構成され、前記電流往路部分と前記電流復路部分は、前記ガンアームにおける第１の電極と前記溶接トランスとの間の全長にわたり配置されている構成としてある。
【００１２】
このような構成の抵抗溶接ガンによれば、溶接トランスの二次側に接続される電流往路部分および電流復路部分で形成される閉回路部分の内側の面積が、ガンアーム全長部分での電流往路部分と電流復路部分とを電気的絶縁材を介して相互に近接配置することによって、極めて小さくなる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成において、第１の電極がガンアームの先端側に設けられた固定電極で構成されるとともに、第２の電極が前記ガンアームの基端側に設けられ前記固定電極に対して接近離反移動可能な可動電極で構成されている。
【００１４】
上記構成によれば、ワークへの通電時には、固定電極を先端に備えた側のガンアーム部分を介してのみに電流が流れる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の構成において、第１の電極は、電流往路部分に接続される往路電極および、電流復路部分に接続される復路電極を備え、これら各往路電極および復路電極に対応して第２の電極は、後端部相互が電気的に導通する往路電極および復路電極を備えている構成としてある。
【００１６】
上記構成によれば、溶接トランスから電流往路部分を経て第１の電極の往路電極に達した溶接電流は、ワークを貫通して第２の電極の往路電極に流れ、さらに第２の電極の復路電極からワークを貫通して第１の電極の復路電極に達した後、電流復路部分を経て溶接トランスに戻る。
【００１９】
請求項４の発明は、ガンアームに設けた固定電極を、先端がワークの一方の面に接触可能な往路電極および復路電極で構成するとともに、この往路電極および復路電極に対応して先端が前記ワークの他方の面に接触可能な可動電極を、後端部相互が電気的に導通する往路電極および復路電極で構成し、前記ガンアームを、ガンアームの基端側に設けた溶接トランスの二次側から前記ワークに向けて溶接電流が流れる電流往路部分と、前記ワークから前記溶接トランスの二次側に溶接電流が流れる電流復路部分と、前記電流往路部分および前記電流復路部分相互間に介装した電気的絶縁材とから構成するとともに、前記電流往路部分と前記電流復路部分を、前記固定電極の往路電極と復路電極にそれぞれ一端が接続されるものとして、前記ガンアームにおける固定電極と前記溶接トランスとの間の全長にわたり配置される構成とし、前記可動電極と固定電極とでワークを加圧挟持し、前記溶接トランスの二次側から供給される溶接電流を、前記ガンアームの電流往路部分および電流復路部分に流して抵抗溶接を行う。
【００２０】
上記溶接方法よれば、溶接トランスの二次側に接続される電流往路部分および電流復路部分で形成される閉回路部分の内側の面積が、ガンアーム全長部分での電流往路部分と電流復路部分とを電気的絶縁材を介して近接配置することによって、小さい状態、つまり溶接トランス二次側の誘導リアクタンスが小さい状態で、ワークに対する通電が行える。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、溶接電流が溶接トランスからワークに向かう電流往路部分と、ワークから溶接トランスに戻る電流復路部分とを、ガンアームにおける第１の電極と溶接トランスとの間の全長部分に配置し、かつガンアーム全長部分での電流往路部分および電流復路部分は、相互に近接配置されて相互間に電気的絶縁材が介装されているので、溶接トランスの二次側に接続される電流往路部分および電流復路部分で形成される閉回路部分の内側の面積が小さくなって、誘導リアクタンスが低減し、溶接トランスを大型化することなく、溶着に必要な溶接電流を充分確保することができる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、電流往路部分および電流復路部分を、ガンアームにおける固定電極と溶接トランスとの間の全長部分に配置したので、可動部を備えた可動電極側への配線作業が不要となり、二次側電気配線作業が容易かつ簡素化できる。
【００２３】
請求項３の発明によれば、第１の電極および第２の電極は、いずれも往路電極と復路電極とをそれぞれ備えているので、一度の通電作業で、２カ所の溶接打点が得られ、作業効率が向上する。
【００２５】
請求項４の発明よれば、溶接トランスの二次側に接続される電流往路部分および電流復路部分で形成される閉回路部分の内側の面積が、ガンアーム全長部分での電流往路部分と電流復路部分とを電気的絶縁材を介して近接配置することによって、小さい状態、つまり二次側の誘導リアクタンスが小さい状態で、ワークに対する通電が行えるので、溶接トランスを大型化することなく、溶着に必要な溶接電流を充分確保することができる。
ものとする、との審決を求める。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２７】
図１は、この発明の実施の一形態に係わる溶接ガンの全体構成を示す概念図であり、図２は同溶接ガンの実際の形状を示す斜視図である。ガンアーム１１には、その全長にわたり電気的絶縁材１３を間に挟んで電流往路部分１５と電流復路部分１７とが相互に近接配置されている。電流往路部分１５および電流復路部分１７は銅合金で構成される一方、電気的絶縁材１３はベークライトで構成されている。電気的絶縁材１３は、電流往路部分１５および電流復路部分１７と一体成形してもよく、単体で成形後に電流往路部分１５および電流復路部分１７に組み付けてもよい。
【００２８】
電流往路部分１５の先端には往路電極１９ａが、電流復路部分１７の先端には復路電極１９ｂがそれぞれ設けられ、これら往路電極１９ａおよび復路電極１９ｂは、第１の電極としての固定電極１９を構成している。すなわち、ここでは、電流往路部分１５および電流復路部分１７が、先端に固定電極１９を備えたガンアーム１１の全長部分に配置されていることになる。
【００２９】
一方、ガンアーム１１の基端側には、溶接トランス２１が設けられ、溶接トランス２１の二次側コイル２３の一端に前記電流往路部分１５の基端部が、二次側コイル２３の他端に前記電流復路部分１７の基端部がそれぞれ接続されている。
【００３０】
また、ガンアーム１１の基端側には、固定電極１９に対して接近離反移動可能な第２の電極としての可動電極２５が、シリンダからなるアクチュエータ２７を介して取り付けられている。可動電極２５は、固定電極１９の往路電極１９ａおよび復路電極１９ｂにそれぞれ対応して一対の往路電極２５ａおよび復路電極２５ｂを備え、この各往路電極２５ａおよび復路電極２５ｂの後端部相互は、ピストンロッド２９先端の保持具３１を介して電気的に導通している。保持具３１とピストンロッド２９との間は電気的な絶縁が施されている。
【００３１】
図２に示すように、アクチュエータ２７は、ガンアーム１１の基端側に固定されたＬ字形状の保持ブロック３３の下部側面に固定され、保持ブロック３３上部のアクチュエータ２７と反対側の側面に、溶接トランス２１が装着されている。そして、保持ブロック３３および溶接トランス２１の上部には、ガンブラケット３５を介して溶接用ロボット３７が連結されている。
【００３２】
図３は、図２のＣ−Ｃ断面図で、図２では省略してあるが、電流往路部分１５と電流復路部分１７との間の電気的絶縁材１３に加え、その両端にも電気的絶縁材１３ａ，１３ｂを一体化して設けるとともに、固定ねじ３９によって電流往路部分１５，電気的絶縁材１３および電流復路部分１７を互いに締結固定している。ただし、固定ねじ３９と電流復路部分１７との間は、例えば電流復路部分１７の固定ねじ３９と接触する部位に絶縁材を設けて、電気的な絶縁が施されている。上記した固定ねじ３９による締結部分は、ガンアーム１１の全長にわたり適宜位置に複数設ける。
【００３３】
電気的絶縁材１３ａ，１３ｂを設けることで、電流往路部分１５と電流復路部分１７との間の絶縁効果が向上し、また固定ねじ３９を締結することで、電流往路部分１５および電流復路部分１７と電気的絶縁材１３とが強固に連結されてガンアーム１１としての強度および耐久性も向上する。
【００３４】
上記した構成の溶接ガンでは、２枚のパネル材からなるワークＷを固定電極１９と可動電極２５との間に配置した状態で、可動電極２５を固定電極１９に接近させてワークＷを加圧挟持し、かつ溶接トランス２１により通電することで、パネル材相互が溶着接合される。このとき、固定電極１９および可動電極２５がそれぞれ一対設けられているので、一度の通電動作により２カ所の溶接打点が得られ、作業効率の向上が図られる。
【００３５】
ここで、溶接トランス２１の二次側コイル２３と固定電極１９および可動電極２５とを接続する電気回路の閉回路部分に囲まれた内側の面積は、図１に示すように、二次側コイル２３からガンアーム１１の端部までの配線部分の斜線で示す面積Ｄと、固定電極１９側の往路電極１９ａおよび復路電極１９ｂと、可動電極２５側の往路電極２５ａおよび復路電極２５ｂとで囲まれた部分の斜線で示す面積Ｅとを合わせたものになり、前記図４に示した従来例における閉回路内側の面積Ａに比べると、極めて小さくなっている。
【００３６】
このため、溶接トランス二次側の誘導リアクタンスは従来ものに比べて小さくなり、溶接トランスを大型化することなく、溶着に必要な溶接電流を容易に確保することができ、溶接不良を回避することができる。
【００３７】
また、この場合、図１に示すように、ガンアーム１１を矢印Ｂ方向に延ばし、ガンアーム１１の懐を大きくして溶接ガンとして汎用性を高めても、閉回路内側の面積増大は発生せず、このため溶接打点がワークＷの端面から奥深い位置にある場合や、他の干渉物により溶接ガン本体を溶接打点位置まで進入させられないような場合であっても、溶接トランス２１を大型化することなく、溶着に必要な溶接電流を容易に確保することができる。
【００３８】
ここで、溶接ガンにおける上記閉回路内側の面積を小さくすることにより、誘導リアクタンスが減少する理由を次に述べる。
【００３９】
誘導リアクタンスＸLは次式で表される。
【００４０】
ＸL＝２πｆＬ［Ω］………（１）
ｆ：交流の周波数［Ｈz］
Ｌ：インダクタンス［Ｈ］
また、インダクタンスＬは次式で表される。
【００４１】
Ｌ＝μＡＮ2／ｌ［Ｈ］………（２）
μ：透磁率
Ａ：磁束の通る断面積［ｍ2］
Ｎ：巻数
ｌ：平均磁路の長さ［ｍ］
上記式（２）を式（１）に代入すると、
ＸL＝２πｆ（μＡＮ2／ｌ）［Ω］
となる。
【００４２】
上記した磁束の通る断面積Ａは、溶接トランス二次側の閉回路内側の面積に相当し、したがってこの面積が、図４のものに比べて小さくなっている本実施形態の溶接ガンは、誘導リアクタンスが小さいことになる。
【００４３】
また、上記実施の形態では、電流往路部分１５および電流復路部分１７を、ガンアーム１１の一端に設けた固定電極と、ガンアーム１１の他端の基端側に可動電極２５とともに設けた溶接トランスと２１との間におけるガンアーム１１の全長部分に配置してあり、可動部を有する可動電極２５側に設けていないので、部品点数が少なくて済むなど二次側コイル２３の電極部への配線接続作業が容易かつ簡素化される。さらに、電気的絶縁材１３は、ベークライトを使用しているので、加工性、強度およびコスト的にも有利で、廃棄処理する上での環境への悪影響も少ないものとなっている。
【００４４】
なお、上記実施の形態では、Ｃ型のガンアーム１１にこの発明を適用したが、Ｘ型のガンアームにこの発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態に係わる溶接ガンの全体構成を示す概念図である。
【図２】図１の溶接ガンの実際の形状を示す斜視図である。
【図３】図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】従来例に係わる溶接ガンの簡略化した側面図である。
【符号の説明】
１１  ガンアーム
１３  電気的絶縁材
１５  電流往路部分
１７  電流復路部分
１９  固定電極（第１の電極）
１９ａ  往路電極
１９ｂ  復路電極
２１  溶接トランス
２３  二次側コイル
２５  可動電極（第２の電極）
２５ａ  往路電極
２５ｂ  復路電極
Ｗ  ワーク
【図１】
0003765228.tif 000002
【図２】
0003765228.tif 000003
【図３】
0003765228.tif 000004
【図４】
0003765228.tif 000005