(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の溶接部を有する溶接対象物における各溶接部を順次切替え連続してスポット溶接が行われるスポット溶接装置において、
主電極と副電極とで一対の溶接電極を構成するとともに、前記一つの溶接対象物の複数の溶接部の数より少ない数となる複数の溶接電極を備え、
前記溶接対象物の複数の溶接部を複数の溶接電極にて順次溶接するとき、次ぎの異なる溶接部の溶接に際し、直前の溶接時における溶接電極とは異なる溶接電極にて溶接を行い、且つ前記溶接対象物の複数の溶接部を全て溶接するとき、少なくとも一対の溶接電極は複数回使用されるように、溶接電極が順次切替えられる電極切替え手段を有していることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項２】
複数回使用される溶接電極が、同一の溶接対象物の次の異なる溶接部を溶接するために使用されるとき、当該溶接電極の先端部温度が既定温度領域を維持するように、少なくとも複数の溶接電極の数と前記溶接部の送り速度とのいずれか一方を決定することを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項３】
回転方向に複数の溶接部を有する溶接対象物（２）を回転可能に保持するワーク保持部（１１）と、
前記複数の主電極（４）を保持する電極保持部（５）と、
前記電極保持部（５）を搭載して、上下方向に移動可能な移動体ブロック（６）と、
前記移動体ブロック（６）を水平方向に移動可能に保持する第１スライドレール（７）と、
前記複数の副電極（８）を支持する副電極ブロック（９）と、
前記副電極ブロック（９）を搭載して、上下方向に移動可能な支持台（１０）と、
前記支持台（１０）を水平方向に移動可能に保持する第２スライドレール（１２）とを備え、
一つの溶接部の溶接が終了すると、次の溶接部の溶接のために溶接対象物（２）がワーク保持部（１１）により回転され、かつ前記移動体ブロック（６）及び副電極ブロック（９）が第１スライドレール（７）及び第２スライドレール（１２）に沿って、水平方向に移動することを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項４】
前記電極保持部（５）には、主電極（４）の溶接時における温度上昇を抑えるための冷却ブロック（５Ａ）が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のスポット溶接装置。
【請求項５】
溶接すべき溶接対象物（２）の溶接部が位置決めされた後、前記副電極（８）が前記溶接部の外周面に当接されるとともに、前記主電極（４）が２つの副電極（８）の空間に入り込み、前記溶接部の外周面に圧接されて、前記主電極（４）と副電極（８）との間に溶接電流を流すことにより溶接を行うことを特徴とする請求項３に記載のスポット溶接装置。
【請求項６】
回転方向に設けられた複数の溶接部を有する溶接対象物（２）における各溶接部を順次切替え連続してスポット溶接が行われるスポット溶接装置において、
主電極（４）と副電極（８）とで一対の電極を構成する溶接電極を複数組み備え、
前記主電極（４）を保持する電極保持部（５）と、
電極保持部（５）を前記溶接部に近づく方向に移動可能とさせて搭載される移動体ブロック（６）と、
前記移動体ブロック（６）を各主電極（４）の並ぶ方向へ移動可能に保持する第１スライドレール（７）と、
前記副電極（８）を支持する副電極ブロック（９）と、
前記副電極ブロック（９）を前記溶接部に近づく方向に移動可能とさせて搭載される支持台（１０）と、
前記支持台（１０）を各副電極（８）の並ぶ方向へ移動可能に保持する第２スライドレール（１２）と、
前記溶接部を回転可能に保持するワーク保持部（１１）とを備え、
一つの溶接部の溶接が終了すると、次の溶接部の溶接のために溶接対象物（２）がワーク保持部（１１）により回転され、かつ前記移動体ブロック（６）及び副電極ブロック（９）が第１スライドレール（７）及び第２スライドレールに沿って、移動することを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項７】
前記複数組みの溶接電極の数は、前記一つの溶接対象物の複数の溶接部の数より少ない数として構成されており、
前記溶接対象物の複数の溶接部を複数組の溶接電極にて順次溶接するとき、次ぎの異なる溶接部の溶接に際し、直前の溶接時における溶接電極とは異なる溶接電極にて溶接を行い、且つ前記溶接対象物の複数の溶接部を全て溶接するとき、少なくとも一対の溶接電極は複数回使用されるように、溶接電極が順次切替えられることを特徴とする請求項６に記載のスポット溶接装置。
【請求項８】
複数回使用される溶接電極が、同一の溶接対象物の次の異なる溶接部を溶接するために使用されるとき、当該溶接電極の先端部温度が既定温度領域を維持するように、少なくとも複数の溶接電極の数と前記溶接部の送り速度とのいずれか一方を決定することを特徴とする請求項７に記載のスポット溶接装置。
【請求項９】
前記電極保持部（５）には、主電極（４）の溶接時における温度上昇を抑えるための冷却ブロック（５Ａ）が形成されていることを特徴とする請求項6乃至８のいずれかに記載のスポット溶接装置。
【請求項１０】
溶接すべき溶接対象物（２）の溶接部が位置決めされた後、前記副電極（８）が前記溶接部の外周面に当接されるとともに、前記主電極（４）が２つの副電極（８）の空間に入り込み、前記溶接部の外周面に圧接されて、前記主電極（４）と副電極（８）との間に溶接電流を流すことにより溶接を行うことを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載のスポット溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークが一対の電極間にセットされ、その電極間に溶接電流を流すことでワークに抵抗発熱を生じさせて行われるスポット溶接装置に関し、特に、ワークを順次切替えて連続して行われるスポット溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりのワークを順次切替えて連続して行われるスポット溶接としては、ワーク（被溶接部）に対し一対の電極を圧接させ、その電極間に溶接電流を流すことでワークに抵抗発熱を生じさせてワークをスポット溶接している。そして、ワークが順次切替えられ、この連続したワークを同一の一対の電極を用いて繰り返しスポット溶接が行われるスポット溶接装置が知られている。この連続したワークを同一の一対の電極を用いて繰り返しスポット溶接を行う際、これら電極の温度はワークが準じ切替えられて溶接回数が増えるに従い昇温されていく。この昇温される状態にて連続したワークを同一の溶接条件にてスポット溶接を行うと、溶接状態が不安定となり溶接不良が発生する。詳細には、電極の温度上昇は、電極間における通電抵抗を低下させ通電電流値を増大させる。そして、この通電電流の増大により加熱されるワークの温度が上昇して高温溶融させて溶接部周辺の変形、あるいは溶接部の溶接強度低下等の溶接不良に至るのである。
【０００３】
そこで、連続したワークをスポット溶接する際には、各ワーク毎に溶接条件を変更制御する等の対策が行われている。この対策として、例えば通電時間を短くする、あるいは通電電流を減少させて溶接部の溶融温度を低下させたり、ワークの送り速度を遅くして電極が冷やされる時間を稼ぐ等の対応が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ワーク毎に溶接条件を変更制御する等の対策は、ワークの溶融される温度を適温となる条件に合わせるのが困難であるとともに制御する装置が高価複雑となる。また、電極の温度を一定温度に保つようにワークの送り速度を遅くして電極が冷やされる時間を設定すると作業効率が低下する。また更に、電極の温度が所定温度領域に保たれなくて高温となると、電極を消耗させる等の問題がある。
【０００５】
本発明の目的は上記の点に鑑み、電極の温度安定を計って電極消耗を押さえ、かつ作業効率を落とすことなく安定的にスポット溶接を行えるスポット溶接装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１記載のスポット溶接装置においては、複数の溶接部を有する溶接対象物の各溶接部を順次切替えて連続して溶接が行われるものであって、主電極と副電極とで一対の溶接電極を構成するとともに、一つの溶接対象物の複数の溶接部の数より少ない数となる複数の溶接電極を備え、前記溶接対象物の複数の溶接部を複数の溶接電極にて順次溶接するとき、次ぎの異なる溶接部の溶接に際し、直前の溶接時における溶接電極とは異なる溶接電極にて溶接を行い、且つ前記溶接対象物の複数の溶接部を全て溶接するとき、少なくとも一対の溶接電極は複数回使用されるように、溶接電極が順次切替えられる電極切替え手段を有している。
【０００７】
それにより、一対の電極が連続して各ワークを溶接することがなくなり再度その一対の電極が溶接に供されるまでの時間を長く設定可能となる。このことは、一対の電極の冷やされる時間を稼ぐことができるとともに、ワークの送り速度を遅くすることなく電極の温度安定が可能となる。このように、電極の温度を安定させれば、電極間に通電される溶接電流も安定して溶接状態を安定させることができる。つまり、電極の温度安定を計って電極消耗を押さえ、かつ作業効率を落とすことなく安定的にスポット溶接を行えるスポット溶接装置を提供できる。
【０００８】
本発明の請求項２の記載によるスポット溶接装置では、順次切替えて連続使用される複数組みの一対の電極が一巡した以降の繰返し溶接時（即ち、複数回使用される溶接電極が、同一の溶接対象物における次の異なる溶接部を溶接するために使用されるとき）、当該電極の先端部温度が既定温度領域を維持するように、少なくとも複数の溶接電極の数と前記ワーク（溶接部）の送り速度とのいずれか一方を適合させる（決定する）ことを特徴としている。
【０００９】
このように、切替え使用される一対の電極の組数、あるいはワーク（溶接部）の送り速度の少なくとも一方を適合することで、電極切替え手段を構成させるスポット溶接装置の体格規模と作業効率の双方を両立できる適合が行われ、電極の先端部温度が既定温度領域に維持されるスポット溶接装置を提供できる。
また、本発明の請求項３に記載のスポット溶接装置は、回転方向に複数の溶接部を有する溶接対象物（２）を回転可能に保持するワーク保持部（１１）と、複数の主電極（４）を保持する電極保持部（５）と、電極保持部（５）を搭載して、上下方向に移動可能な移動体ブロック（６）と、移動体ブロック（６）を水平方向に移動可能に保持する第１スライドレール（７）と、複数の副電極（８）を支持する副電極ブロック（９）と、副電極ブロック（９）を搭載して、上下方向に移動可能な支持台（１０）と、支持台（１０）を水平方向に移動可能に保持する第２スライドレール（１２）とを備え、一つの溶接部の溶接が終了すると、次の溶接部の溶接のために溶接対象物（２）がワーク保持部（１１）により回転され、かつ前記移動体ブロック（６）及び副電極ブロック（９）が第１スライドレール（７）及び第２スライドレールに沿って、水平方向に移動することを特徴としている。
更に、本発明の請求項４に記載のスポット溶接装置においては、電極保持部（５）に、主電極（４）の溶接時における温度上昇を抑えるための冷却ブロック（５Ａ）が形成されていることを特徴としている。
更に、本発明の請求項５に記載のスポット溶接装置においては、溶接すべき溶接対象物（２）が位置決めされた後、前記副電極（８）が前記溶接部の外周面に当接されるとともに、前記主電極（４）が２つの副電極（８）の空間に入り込み、前記溶接部の外周面に圧接されて、前記主電極（４）と副電極（８）との間に溶接電流を流すことにより溶接を行うことを特徴としている。
また、本発明の請求項６に記載のスポット溶接装置は、回転方向に設けられた複数の溶接部を有する溶接対象物（２）における各溶接部を順次切替え、連続してスポット溶接を行うスポット溶接装置に関するものである。この溶接装置は、主電極（４）と副電極（８）とで一対の電極を構成する溶接電極を複数組み備えている。更に、主電極（４）を保持する電極保持部（５）と、電極保持部（５）を溶接部に近づく方向に移動可能とさせて搭載される移動体ブロック（６）と、移動体ブロック（６）を各主電極（４）の並ぶ方向へ移動可能に保持する第１スライドレール（７）と、副電極（８）を支持する副電極ブロック（９）と、副電極ブロック（９）を溶接部に近づく方向に移動可能とさせて搭載される支持台（１０）と、支持台（１０）を各副電極（８）の並ぶ方向へ移動可能に保持する第２スライドレール（１２）と、溶接部を回転可能に保持するワーク保持部（１１）を備えている。そして、一つの溶接部の溶接が終了すると、次の溶接部の溶接のために溶接対象物（２）がワーク保持部（１１）により回転され、かつ移動体ブロック（６）及び副電極ブロック（９）を第１スライドレール（７）及び第２スライドレールに沿って、移動させるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態であるスポット溶接装置を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下説明するスポット溶接装置は、ワーク（被溶接部）を一対の電極間にセットし、その電極間に溶接電流を流すことでワークに抵抗発熱を生じさせてスポット溶接が行われる。そして、ワークを順次切替えて連続して行われるスポット溶接装置であって、このスポット溶接装置における電極の先端部の温度安定を計って電極消耗を押さえ、かつ作業効率を落とすことなく安定的にスポット溶接（以降、単に溶接と呼称する。）が行える技術に関する。
【００１１】
図１は、本発明のスポット溶接装置１を示す全体構成図であり、図１（ａ）は、正面図、図１（ｂ）は、側面図である。図２は、図１中のワークとしてのアーマチュア２のコンミテータ部３周辺を示す部分拡大図である。図３は、図２中のＢ部を示す部分拡大図である。なお、前記したアーマチュア２は、図示しないフューエルポンプの一構成部品である。
【００１２】
スポット溶接装置１は、主電極支持構成体、副電極支持構成体、およびワーク支持構成体等から構成される。主電極支持構成体は、棒形状の複数本の主電極４、この複数本の主電極４を保持する電極保持部５、電極保持部５を図１中上下方向に移動可能とさせて搭載される移動体ブロック６、およびこの移動体ブロック６を図１中左右方向に移動可能に保持する第１スライドレール７等を備えている。前記した電極保持部５、移動体ブロック６、および第１スライドレール７は、請求項１に記載の電極切替え手段を構成している。なお、電極保持部５の一部は、主電極４の先端部近傍と接触しながら摺動可能に案内する冷却ブロック５Ａが形成される。この冷却ブロック５Ａは、主電極４の溶接時における温度上昇を抑える冷却効果を持つ。
【００１３】
副電極指示構成体は、上記した複数本の主電極４に対応させた数の副電極８、この複数本の副電極８を支持する副電極ブロック９、副電極ブロック９が図１中上下方向に移動可能とさせて搭載される支持台１０、およびこの支持台を１０図１中左右方向に移動可能に保持する第２スライドレール１２等を備えている。本実施形態では、主電極４および副電極８からなる一対の電極（溶接電極）４、８を４組備える。なお、本実施形態に示す一対の溶接電極４，８を構成する内の副電極８は、副電極ブロック９から延びる２つの電極板からなり（図3（ａ）参照）、２つの電極板の間の空間に主電極４が両者４、８を直接に接触させることなく配設可能とする構成である。
【００１４】
ワーク支持構成体は、アーマチュア２を保持するとともにアーマチュア２を回転させるワーク保持部１１を備え、このワーク保持部１１は、支持台１０とは別の部位置に保持されており図示を省略する。なお、アーマチュア２（溶接対象物）は、ワーク（溶接部）としてのコンミテータ部３を８個（８極）有しており、前述したようにアーマチュア２を回転させることによりワーク（コンミテータ部３）を順次切替える動作を行う。
【００１５】
上記した主電極４および副電極８によってコンミテータ部３が溶接される構成を図３を用いて説明する。コンミテータ部３は、コンミテータ部３より延設される爪部３Ａを有し、アーマチュア２よりの巻線が爪部３Ａに巻回されたのちに爪部３Ａを湾曲させながらコンミテータ部３と溶接させる構成である（詳細は図示省略する）。つまり、溶接すべきコンミテータ部３が位置決めされたのち副電極８がコンミテータ部３へ当接され、主電極４が各々コンミテータ部に圧接されて図３中破線に示す状態に変形しコンミテータ部３へ爪部３Ａの先端側が接触される。そして、この接触状態から主電極４および副電極８間に溶接電流が通電され、コンミテータ部３と爪部３Ａの両者を溶融接合させる溶接が行われる。
【００１６】
次に、図３に述べた一対の電極４、８を用いて、１つのワーク（コンミテータ部３）の溶接が行われたのちにおけるコンミテータ部３を順次切替え、連続して溶接が行われる本発明のスポット溶接装置１について、図４および図５を用いて以下説明する。図４は、図１中のスポット溶接装置１を用いた電極４、８の切替え状態を示す状態図であり、図４（ａ）は、電極４、８の切替え前状態図、図４（ｂ）は、電極４、８の切替え後状態図である。図５は、電極４、８の温度が所定温度領域（後述する）に安定する原理を説明する説明図である。
【００１７】
図４（ａ）に示す状態は、溶接が行われたのちに電極保持部５が図４中上方に移動して主電極４が爪部３Ａから離され、副電極８は副電極ブロック９が図４中上方向に移動してコンミテータ部３から離された状態であり、図５中（イ）点にこの溶接前時の主電極４の先端部温度を示す。なお、本実施形態にて示す一対の電極４、８において、主電極４の先端部と爪部３Ａとの接触面積は、副電極８とコンミテータ部３との接触面積に比して小さく形成させてあり、溶接時における温度は主電極４の先端部の方が副電極８の先端部より高温度となる。このことから、図５中に示す電極先端部温度とはこの主電極４の先端部の温度を示し、以降、説明の便宜上、主電極４先端部の温度についてのみ記す。
【００１８】
図４（ａ）に示す状態からコンミテータ部３の切替えおよび一対の電極４、８の切替えが行われて図４（ｂ）に示す状態となる。つまり、ワーク保持部１１によりアーマチュア２が図４（ｂ）中Ｃ方向に回転され、未溶接のコンミテータ部３へ切替えられる。そして、第１スライドレール７上を移動体ブロック６が図４（ｂ）中Ｄ方向に移動、および第２スライドレール１２上を支持台１０が図４（ｂ）中Ｅ方向に移動し、４組みの一対の電極４、８の内の次（先使用の一対の電極の隣りに位置する）の一対の電極４、８へ切替えられる。この後、電極保持部５および副電極ブロック９が図４（ｂ）中下方向に移動され、図３の説明時に述べたのと同要領にて溶接が行われる。
【００１９】
この切替えられた溶接前時における主電極４先端部の温度を図５中（ロ）点に示す。つまり、前述した図５中（イ）点とほぼ同温度である。図５中（ハ）に示す主電極４先端部の温度特性線は、同一の一対の電極４、８を用いて繰り返し同一の溶接条件にて連続するコンミテータ部３の溶接が行われた場合を示す。つまり、先の溶接後から次の溶接前の時間間隔が充分に取られておらず、この状態にて溶接が繰り返されると溶接前時における主電極４先端部の温度は右肩上がりに上昇していく。
【００２０】
そこで、本発明の前記した電極切替え手段を用いれば、４組の溶接電極４，８が連続して各ワークを溶接することを終了してから、一巡されて再度その４組の溶接電極４，８が溶接に供されるまでの時間（図５中Ｔであり、本実施形態では約８秒）を長く設定可能となり、図５中（ホ）に示す主電極４先端部の温度特性線となる。なお、温度特性線（ハ）、（ホ）ともに、図示の便宜上実際の溶接時における温度特性とは異なる表記である。例えば、溶接電流が通電された際の主電極４先端部の最高温度は、約９００℃である。
【００２１】
図５中（ニ）点は、４組の一対の電極４、８が一巡した時に図５中（イ）点とほぼ同温度に一対の電極４、８が冷やされ、既定温度領域に維持できた状態を示す。なお、この既定温度領域とは、図５中のＬ１、Ｌ２ラインの範囲内温度のことを示し、電極４、８の温度を安定させることにより電極４、８間に通電させる溶接電流を安定させて溶接状態を安定させている。本実施形態では、Ｌ１、Ｌ２の温度を各々３０℃、４０℃としている。
【００２２】
このように構成させたスポット溶接装置１は、切替え使用される一対の電極４、８の組数、およびワークの送り速度の双方を適合させて溶接前の電極４温度を既定温度領域に維持させている。それにより、溶接の作業効率と、電極４の温度安定による電極４の消耗抑制効果のあるスポット溶接装置１となる。
【００２３】
なお、本発明の実施にあたり、既定温度領域を維持するように切替え使用される一対の電極４、８の組数、およびワークの送り速度の双方を適合させたが、切替え使用される一対の電極４、８の組数、あるいはワークの送り速度の少なくとも一方が適合されればよい。それにより、電極切替え手段を構成させるスポット溶接装置の体格規模と溶接の作業効率の双方を両立できる適合が行われ、電極４、８の先端部温度が既定温度領域に維持されるスポット溶接装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスポット溶接装置を示す全体構成図であり、
（ａ）は、正面図、
（ｂ）は、側面図である。
【図２】図１中のワークとしてのアーマチュアのコンミテータ部周辺を示す部分拡大図である。
【図３】図２中のＢ部を示す部分拡大図である。
【図４】図１中のスポット溶接装置を用いた電極の切替え状態を示す状態図であり、
（ａ）は、電極の切替え前状態図、
（ｂ）は、電極の切替え後状態図である。
【図５】電極の温度が所定温度領域に安定する原理を説明する説明図である。
【符号の説明】
１  スポット溶接装置
３  アーマチュアのコンミテータ部（ワークの一部を構成）
４  主電極（一対の電極の一方を構成）
５  電極支持部（電極切替え手段の一部を構成）
６  移動体ブロック（電極切替え手段の一部を構成）
７  第１スライドレール（電極切替え手段の一部を構成）
８  副電極（一対の電極の他方を構成）
【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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