スポット溶接装置
【課題】溶接電極の加圧方向において、溶接電極の先端と加圧部材の先端との相対的な位置を調整することのできるスポット溶接装置を提供する。
【解決手段】複数の板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃを重ねたワーク１８を両側から把持して加圧する一対の溶接電極１２，１７と、溶接電極１７の加圧力により板材１８ａが変形することを抑制するために、板材１８ａを加圧する加圧部材１９とを有し、一対の溶接電極１２，１７に電流を流してナゲットを形成することにより、板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃ同士を相互に接合するスポット溶接装置１０であって、一対の溶接電極１２，１７の加圧方向における溶接電極１７の先端と加圧部材１９の先端との位置を調整する制動機構２４および電磁ソレノイド２５が設けられている。
【解決手段】複数の板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃを重ねたワーク１８を両側から把持して加圧する一対の溶接電極１２，１７と、溶接電極１７の加圧力により板材１８ａが変形することを抑制するために、板材１８ａを加圧する加圧部材１９とを有し、一対の溶接電極１２，１７に電流を流してナゲットを形成することにより、板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃ同士を相互に接合するスポット溶接装置１０であって、一対の溶接電極１２，１７の加圧方向における溶接電極１７の先端と加圧部材１９の先端との位置を調整する制動機構２４および電磁ソレノイド２５が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接対象となるワークを両側から把持する一対の溶接電極と、ワークを片側から加圧する加圧部材とを有するスポット溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数枚の鋼板等の板材を重ねたワークを溶接するためにスポット溶接装置が使用されている。スポット溶接装置においては、複数枚の板材を重ねて接合対象部を形成し、その接合対象部を一対の溶接電極で両側から把持して加圧する。そして、一対の溶接電極間に電流を流し、ジュール熱によりナゲットを形成して複数枚の板材を相互に接合するものである。
【０００３】
このようなスポット溶接装置の一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたスポット溶接装置においては、一対の溶接ロボットにアームがそれぞれ設けられており、各アームには、それぞれリスト部を介してスポット溶接ガンが取り付けられている。また、各リスト部には、それぞれ位置決めゲージ（加圧部材）が個別に設けられている。一対の位置決めゲージは、各リスト部に連結されたステーの先端にリング状の押さえプレートを一体に形成したものである。そして、一対のスポット溶接ガンを所定の溶接位置に位置決めした場合に、一対の位置決めゲージがワークを挟んで相互に対向して、ワークを表裏両面から所定の圧力で加圧するように、その長さが予め設定されている。さらに、特許文献１に記載されたスポット溶接装置は、溶接対象となるワークを位置決めする位置決め治具を有している。
【０００４】
この特許文献１に記載されたスポット溶接装置においては、まず、ワークが位置決め治具によって位置決めされてクランプされる。次いで、上下のスポット溶接ガンを溶接位置まで移動させて相互に対向させる。さらに、スポット溶接ガンの溶接電極によりワークが加圧挟持される。そして、双方の溶接電極によるワークの加圧動作に続いて通電が行われることで、スポット溶接が施される。この時、各溶接電極がワークに接触して設定加圧力に達するまでの間に、双方の位置決めゲージが正対してワークのうち溶接電極に対応する部分の周辺部を加圧挟持する。
【０００５】
一方、溶接後には溶接電極の加圧力が解除される途中で位置決めゲージの加圧力が解除されるように設定されている。特許文献１に記載されたスポット溶接装置においては、このような工程を行うことにより、スポット溶接ガンの溶接電極の加圧力によってワークが変形してしまうことを防止できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１５５０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、スポット溶接等に使用される溶接電極は、溶接作業を繰り返すと損耗（変形或いは磨耗等）する。損耗した溶接電極で溶接作業を行うと、所望の溶接品質を得ることができなくなる。そこで、溶接電極を定期的に研磨して、溶接品質を維持するようにしている。このように、溶接電極の研磨を行うと、溶接電極の加圧方向における長さが短くなる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されたスポット溶接装置によれば、位置決めゲージの長さが予め設定されている。このため、溶接電極の研磨後には、ワークの加圧方向における溶接電極の先端と、位置決めゲージの先端との相対的な位置が変化することとなる。その結果、位置決めゲージからワークに加えられる加圧力が所期の値とならない可能性があった。
【０００９】
本発明の目的は、溶接電極の加圧方向において、溶接電極の先端と加圧部材の先端との相対的な位置を調整することのできるスポット溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のスポット溶接装置は、複数の板材を重ねたワークを両側から把持して加圧する一対の溶接電極と、いずれかの溶接電極の加圧力により板材が変形することを抑制するために、その板材を加圧する加圧部材とを有し、前記一対の溶接電極に電流を流してナゲットを形成することにより、前記板材同士を相互に接合するスポット溶接装置であって、前記一対の溶接電極の加圧方向における前記溶接電極の先端と前記加圧部材の先端との位置を調整する位置調整機構が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明のスポット溶接装置における位置調整機構は、前記一対の溶接電極の先端が研磨された後に、前記溶接電極の先端と前記加圧部材の先端との位置を調整するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のスポット溶接装置によれば、一対の溶接電極によりワークを両側から把持および加圧する際に、一方の溶接電極が加圧する板材を加圧部材により加圧することができる。また、一対の溶接電極の加圧方向において、溶接電極の先端と加圧部材の先端との相対的な位置を調整することができる。したがって、加圧部材から板材に加えられる加圧力を所期の値とすることができる。
【００１３】
本発明のスポット溶接装置によれば、溶接電極を研磨してその長さが短くなった場合に、一対の溶接電極の加圧方向において、溶接電極の先端と加圧部材の先端との相対的な位置を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明におけるスポット溶接装置の実施形態を示す模式的な側面図である。
【図２】本発明のスポット溶接装置における一対の溶接電極でワークを把持し、かつ、加圧プレートでワークを把持した状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示されたスポット溶接装置１０は、Ｃ型のヨーク部材により形成される溶接ガン本体１１を有している。この溶接ガン本体１１は、図示しない溶接ロボットのアームに取り付けられており、溶接ロボットのアームの動作により、溶接ガン本体１１が水平方向または上下方向の何れにも移動することが可能に構成されている。溶接ガン本体１１の図１における下側の端部には、水平方向に延ばされた張り出し部１１ａが形成されており、張り出し部１１ａの先端には円柱形状の溶接電極（電極チップ）１２が取り付けられている。本実施形態においては、溶接電極１２が溶接ガン本体１１に対して上下方向にも水平方向にも移動しないように取り付けられているものとして説明する。溶接ガン本体１１を上下動作させると、溶接電極１２を上下動させることができる。溶接電極１２は垂直な軸線Ａを中心として設けられており、溶接電極１２の先端が上に向けられている。溶接電極１２の先端は半球状に構成されている。
【００１６】
一方、溶接ガン本体１１の上側の端部には、溶接電極１７を動作させるための電極駆動用アクチュエータ１３が取り付けられている。この電極駆動用アクチュエータ１３の動力により、軸線Ｂに沿った方向（つまり上下方向）に往復動される電極駆動ロッド１４が設けられている。軸線Ａと軸線Ｂとは相互に平行であり、同軸上には配置されていない。この電極駆動ロッド１４の先端、具体的には下端には、連結ブロック１５を介在させてロッド１６が取り付けられている。そして、ロッド１６の先端、具体的には下端に溶接電極（電極チップ）１７が取り付けられている。このため、溶接ガン本体１１が停止している状態で、電極駆動ロッド１４が上下方向に動作すると、溶接電極１７が軸線Ａに沿って上下方向に移動することが可能である。溶接電極１７は円柱形状に構成されており、溶接電極１７は軸線Ａを中心として配置されている。溶接電極１７の先端は下に向けられており、溶接電極１７の先端は半球状に構成されている。このようにして、電極駆動用アクチュエータ１３の動力により溶接電極１７が軸線Ａに沿って上下方向に動作すると、溶接電極１２と溶接電極１７との距離が変化する。
【００１７】
本実施形態のスポット溶接装置１０は、一対の溶接電極１２，１７によりワーク１８を厚さ方向、具体的には上下方向から把持（両側から挟むようにクランプ）して加圧するものである。すなわち、一対の溶接電極１２，１７がスポット溶接装置１０における主加圧部材を構成している。また、ワーク１８は、複数枚の板材、例えば、３枚の板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃが厚さ方向に重ねられて溶接対象部が形成されている。３枚の板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃは上下に重ねられている。この溶接対象部がスポット溶接装置１０により溶接される。また、本実施形態においては、板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃは厚さが異なっているものとする。具体的には、板材１８ａの厚さは板材１８ｂ，１８ｃの単独の厚さよりも薄く、板材１８ｂ，１８ｃの厚さは同じである。
【００１８】
一方、電極駆動ロッド１４における電極駆動用アクチュエータ１３と連結ブロック１５との間には、加圧部材１９を支持する支持部材２０が取り付けられている。支持部材２０には、軸線Ｂに沿った方向に貫通された軸孔２０ａが設けられており、その軸孔２０ａに電極駆動ロッド１４が挿入されている。つまり、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とが、軸線Ｂに沿った方向に相対移動できるように構成されている。そして、電極駆動用アクチュエータ１３と支持部材２０との間には、圧縮ばね２１が配置されている。この圧縮ばね２１は、支持部材２０を軸線Ｂに沿って連結ブロック１５側に向けて押圧する要素である。
【００１９】
前記加圧部材１９は、溶接電極１７と共にワーク１８を加圧する機構である。加圧部材１９は、軸線Ａに沿った方向に延ばされた軸部１９ａと、軸部１９ａの下端から水平方向に延ばされた加圧プレート１９ｂとを有している。具体的には、加圧プレート１９ｂは溶接電極１７側に向けて延ばされている。さらに、加圧プレート１９ｂは、図２に示すように二股に分岐された２つの加圧部１９ｃを有している。2つの加圧部１９ｃは共に断面形状が四角形となっている。２つの加圧部１９ｃは水平方向に並べて配置されており、加圧部１９ｃ同士の間隔は溶接電極１７の外径よりも大きく設定されている。そして、溶接電極１７が２つの加圧部１９ｃの間で上下方向に動作するように構成されている。
【００２０】
前記支持部材２０には電磁ソレノイド２２が設けられている。電磁ソレノイド２２は、加圧部材１９をワーク１８に向けて、具体的には下方に向けて加圧するアクチュエータである。この電磁ソレノイド２２は、支持部材２０に形成されたシリンダ２２ａと、シリンダ２２ａ内に上下方向に移動可能に配置されたプランジャ２２ｂと、シリンダ２２ａ内に設けられ、かつ、プランジャ２２ｂを下方に移動させる磁気吸引力を生じる電磁コイル２２ｃとを有している。特に図示はしないが、支持部材２０のうち、電磁コイル２２ｃおよびプランジャ２２ｂが取り付けられた部分は、磁性材料、例えば、鉄などの金属により構成されており、電磁コイル２２ｃへの通電により磁気回路が形成される。また、シリンダ２２ａ内には、プランジャ２２ｂを上方に向けて押圧するリターンスプリング２３が設けられている。
【００２１】
そして、プランジャ２２ｂの下端が支持部材２０の下方に露出されており、プランジャ２２ｂの下端に軸部１９ａ上端が連結されている。つまり、プランジャ２２ｂおよび加圧部材１９は上下方向に一体的に動作、または停止するように構成されている。
【００２２】
上記構成において、電磁ソレノイド２２の電磁コイル２２ｃに通電が行われていない場合（オフ）は、リターンスプリング２３の押圧力でプランジャ２２ｂが押されており、加圧部材１９は支持部材２０に最も近い位置（初期位置）で停止している。これに対して、電磁ソレノイド２２の電磁コイル２２ｃに通電が行われ（オン）て磁気吸引力が発生すると、リターンスプリング２３の押圧力に抗してプランジャ２２ｂが下方へ向けて押圧される。その結果、加圧部材１９が下方へ向けて動作する。
【００２３】
このように構成された加圧部材１９は、溶接電極１７がワーク１８の板材１８ａを加圧する際に、溶接電極１７が加圧する位置の両側を２つの加圧部１９ｃにより加圧することにより、板材１８ａが溶接電極１７の加圧力で変形することを抑制する。すなわち、加圧部材１９は、スポット溶接装置１０における副加圧部材を構成している。
【００２４】
また、本実施形態のスポット溶接装置１０は、軸線Ｂに沿った方向において、電極駆動ロッド１４と支持部材２０との相対的な位置を変更できる状態と、電極駆動ロッド１４と支持部材２０との相対的な位置を変更できない状態とに切り替える切替機構が設けられている。本実施形態では、その切替機構の具体的な構成として制動機構２４が設けられている。
【００２５】
以下、制動機構２４の構成を説明する。まず、支持部材２０における軸孔２０ａの一部を半径方向に拡大した収納室２４ａが設けられている。収納室２４ａには制動部材２４ｂが設けられている。制動部材２４ｂは、制動力の発生または解除を行うことにより、支持部材２０と電極駆動ロッド１４との相対移動を防止または可能とするための機構である。この制動部材２４ｂは、支持軸２４ｃを中心として所定角度範囲内で回転可能な板材である。なお、支持軸２４ｃは水平方向に沿って設けられている。
【００２６】
また、制動部材２４ｂを厚さ方向に貫通する軸孔２４ｄが設けられており、軸孔２４ｄ内に電極駆動ロッド１４が挿入されている。軸孔２４ｄは円形に構成されており、軸孔２４ｄの内径は電極駆動ロッド１４の外径よりも大きく設定されている。また、収納室２４ａ内には、制動部材２４ｂにおける支持軸２４ｃとは反対側の端部を上方に向けて押圧する弾性部材として、ばね２４ｅが設けられている。上記の制動部材２４ｂ、ばね２４ｅ、支持軸２４ｃ等の要素により制動機構２４が構成されている。
【００２７】
さらに、制動機構２４での制動力の発生および解除を制御するアクチュエータとして、電磁ソレノイド２５が設けられている。この電磁ソレノイド２５は、ハウジング２５ａとシリンダ２５ｂとプランジャ２５ｃと電磁コイル２５ｄとリターンスプリング２５ｅを有している。ハウジング２５ａは支持部材２０に固定されており、ハウジング２５ａにシリンダ２５ｂが設けられている。プランジャ２５ｃはシリンダ２５ｂ内に水平方向に移動可能に配置されている。また、電磁コイル２５ｄはシリンダ２５ｂ内に設けられており、電磁コイル２５ｄに通電する（オン）と、プランジャ２５ｃを収納室２４ａ側に移動させる磁気吸引力を生じる。なお、特に図示はしないが、ハウジング２５ａのうち、プランジャ２５ｃ、電磁コイル２５ｄを支持する部分は磁性材料、例えば鉄などの金属により構成されている。したがって、電磁コイル２５ｄへの通電により磁気回路が形成される。
【００２８】
また、リターンスプリング２５ｅはシリンダ２５ｂ内に設けられており、リターンスプリング２５ｅは、プランジャ２５ｃを収納室２４ａから離れる方向に押圧する力を生じる要素である。そして、支持部材２０には収納室２４ａに連通する軸孔２５ｇが形成されており、プランジャ２５ｃの先端側が軸孔２５ｇ内に挿入されている。また、プランジャ２５ｃの先端にはくさび形状を有するガイド部２５ｆが形成されている。
【００２９】
上記した電磁ソレノイド２５の電磁コイル２５ｄへの通電が行われていない場合（オフ）は、プランジャ２５ｃがリターンスプリング２５ｅにより、図１において右側に押圧されて停止している。プランジャ２５ｃが停止していると、プランジャ２５ｃのガイド部２５ｆは制動部材２４ｂに接触しない。このため、ばね２４ｅの押圧力で制動部材２４ｂが支持軸２４ｃを中心として反時計方向に回転し、制動部材２４ｂの軸孔２４ｄの角部が２箇所で電極駆動ロッド１４に係合して、摩擦力による制動力が生じる。したがって、制動部材２４ｂと電極駆動ロッド１４との摩擦力により、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とが、軸線Ｂに沿った方向に相対移動することが防止される。つまり、制動機構２４で制動力が発生しており、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とは、軸線Ｂに沿った方向に相対移動できない状態にある。
【００３０】
これに対して、電磁ソレノイド２５の電磁コイル２５ｄへの通電を行う（オン）と磁気吸引力が形成されて、プランジャ２５ｃがリターンスプリング２５ｅの押圧力に抗して水平方向に移動する。具体的には、プランジャ２５ｃは収納室２４ａに近づく向きで移動する。すると、プランジャ２５ｃのガイド部２５ｆが制動部材２４ｂの自由端に接触して、制動部材２４ｂを下方に押圧する力（分力）が生じる。このため、制動部材２４ｂは、ばね２４ｅの押圧力に抗して支持軸２４ｃを中心として時計方向に所定角度回転する。制動部材２４ｂが時計方向に回転すると、制動部材２４ｂの軸孔２４ｄの角部が電極駆動ロッド１４の外周面から離れる。このようにして、制動機構２４の制動力が解除されて、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とを、軸線Ｂに沿った方向に相対移動させることが可能な状態となる。
【００３１】
本実施形態においては、電磁コイル２２ｃへの通電が行われていない状態において、軸線Ａに沿った方向で、溶接電極１７の下端と２つの加圧部１９ｃの下端とが同じ位置となるように、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とが軸線Ｂに沿った方向で位置決め固定されている。なお、図１に示された２６は、溶接ロボットの電力系統の一部を構成するトランス（変圧器）である。
【００３２】
つぎに、本実施形態のスポット溶接装置１０によりワーク１８を溶接する工程を説明する。まず、一対の溶接電極１２,１７の間隔が、ワーク１８における溶接対象部の厚さを超える値に保持されている状態において、ワーク１８を水平方向に搬送して、一対の溶接電極１２,１７の間に、ワーク１８の溶接対象部を進入させる。
【００３３】
そして、電極駆動用アクチュエータ１３の動力により、電極駆動ロッド１４を軸線Ｂに沿って下降させると、溶接電極１７が軸線Ａに沿って下降する。また、電極駆動ロッド１４が軸線Ｂに沿って下降すると、支持部材２０により支持されている加圧部材１９が、溶接電極１７と同時に軸線Ａに沿って下降する。このよにして、溶接電極１７および加圧部材１９が同時に下降し、ワーク１８が溶接電極１２，１７の間に把持される。
【００３４】
そして、溶接電極１７が一番上の薄い板材１８ａを加圧し、溶接電極１２が一番下の厚い板材１８ｃを加圧する。また、板材１８ａにおける溶接電極１７の加圧部位の両側が、加圧プレート１９ｂの加圧部１９ｃにより加圧される。さらに、一対の溶接電極１２，１７間に電流を流し、ジュール熱によりナゲットを形成して複数枚の板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃを相互に接合する。
【００３５】
上記の工程において、加圧プレート１９ｂから板材１８ａに加えられる加圧力は、溶接電極１７の加圧力で薄い板材１８ａが変形することを防止するためのものであり、予め所期の値（目標加圧力）が設定されている。この所期の値は、板材１８ａの厚さ、板材１８ｂの厚さ、板材１８ａの厚さと板材１８ｂの厚さとの比、各板材の材質および形状等の条件に基づいて予め設定されている。そして、加圧プレート１９ｂから板材１８ａに加えられる実際の加圧力が、所期の値となるように、電磁コイル２２ｃに供給される電力の電流値が制御される。
【００３６】
このように、本実施形態においては、溶接電極１７が板材１８ａを加圧する箇所の両側を、２つの加圧部１９ｃにより加圧している。このため、「溶接電極１７の加圧力で薄い板材１８ａが変形して、板材１８ａと板材１８ｂとの間に隙間が形成されること」を防止できる。したがって、薄い板材１８ａと厚い板材１８ｂとの間における電流密度の低下を抑制でき、溶接品質の低下を防止でき、かつスパッタの発生を回避できる。また、ワーク１８が、板厚比が相対的に大きなもの、剛性が相対的に低い板材を備えたもの、板材の物性にバラツキがあるもの等であっても、溶接品質を安定させることができる。上記の板厚比は、薄い板材の厚さで厚い板材の厚さを除算して求めた値である。
【００３７】
なお、本実施形態においては、溶接電極１７が板材１８ａを加圧する位置の両側を、加圧プレート１９ｂの加圧部１９ｃにより加圧して、溶接電極１７の加圧力で板材１８ａが変形することを防止している。このため、溶接電極１７から板材１８ａに加えられる加圧力を、溶接電極１２から板材１８ｃに加えられる加圧力よりも低くすることができる。
【００３８】
上記のようにして、ワーク１８の溶接が完了すると、電極駆動用アクチュエータ１３の動力により電極駆動ロッド１４が上昇される。その結果、溶接電極１７および加圧部材１９が同時に上昇して板材１８ａから離れる。次いで、ワーク１８は次工程へ搬送される。
【００３９】
ところで、スポット溶接装置１０によりワーク１８を溶接する処理を繰り返していると、溶接電極１２，１７は損耗（変形或いは磨耗等）する。そこで、溶接電極１２，１７を公知の研磨機（チップドレッサー）により定期的に研磨して、溶接品質を維持する。このように、溶接電極１２，１７の研磨を行うと、溶接電極１２，１７の加圧方向における長さが短くなる。すると、溶接電極１７の加圧方向、つまり、軸線Ａに沿った方向において、溶接電極１７の先端と２つの加圧部１９ｃの下端との相対位置が変化する。
【００４０】
この状態でスポット溶接装置１０によりワーク１８の溶接を行うために、溶接電極１７および加圧部材１９を下降させると、先に２つの加圧部１９ｃの下端が板材１８ａに接触し、次いで、溶接電極１７の先端が板材１８ａに接触する。ここで、例えば、電磁ソレノイド２２への通電による加圧部材１９の加圧力は、軸線Ａに沿った方向で、溶接電極１７の先端と２つの加圧部１９ｃの下端とが同じ位置にあることを前提として制御されるものとする。すると、先に２つの加圧部１９ｃの下端が板材１８ａに接触し、次いで、溶接電極１７の先端が板材１８ａに接触する状態において、電磁ソレノイド２２への通電を制御すると、加圧部材１９から加えられる加圧力が、所期の値とは異なる可能性がある。
【００４１】
そこで、本実施形態においては、溶接電極１２，１７の研磨および整形を行った場合は、以下の処理を実行して、軸線Ａに沿った方向における溶接電極１７の先端と２つの加圧部１９ｃの下端との相対位置を調整することができる。まず、電磁コイル２５ｄへ通電してプランジャ２５ｃを収納室２４ａに近づく向きで動作させる。すると、制動部材２４ｂが支持軸２４ｃを中心として時計方向に所定角度回転し、制動機構２４から電極駆動ロッド１４に加えられる制動力が解除される。すなわち、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とが軸線Ｂに沿った方向に相対移動可能となる。
【００４２】
ついで、電極駆動用アクチュエータ１３の動力により電極駆動ロッド１４を下降させる。すると、先に２つの加圧部１９ｃの下端が治具または模倣ワーク（いずれも図示せず）に接触して停止するとともに、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とが相対移動して、溶接電極１７の先端が治具に接触した時点で、電極駆動ロッド１４を停止させる。そして、電磁コイル２５ｄへの通電を止めてプランジャ２５ｃを収納室２４ａから離れる向きで移動させる。この動作により、制動部材２４ｂがばね２４ｅの押圧力で支持軸２４ｃを中心として反時計方向に回転し、制動部材２４ｂの軸孔２４ｄの角部が電極駆動ロッド１４の外周面に係合する。このように、制動機構２４から電極駆動ロッド１４に制動力が加えられて、軸線Ｂに沿った方向において、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とが位置決め固定される。すなわち、軸線Ａに沿った方向において、溶接電極１７の先端と２つの加圧部１９ｃの下端との位置が同じ位置に固定される。
【００４３】
そして、溶接電極１７の先端と２つの加圧部１９ｃの下端との相対位置を調整した後、スポット溶接装置１０によりワーク１８を溶接すると、電磁コイル２２ｃへの通電によって得られる加圧部材１９の実際の加圧力が所期の値となり、溶接品質の低下を防止できる。
【００４４】
また、本実施形態においては、溶接電極１７を上下方向に動作させる電極駆動用アクチュエータ１３の動力により、加圧部材１９を上下方向に動作させるように構成されている。つまり、加圧部材１９を単独で上下方向に動作させるための専用のアクチュエータを設ける必要がなく、部品点数の増加を抑制できる。
【００４５】
ここで、本実施形態で説明した構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、溶接電極１７が、本発明の「いずれかの溶接電極」に相当し、制動機構２４および電磁ソレノイド２５が、本発明の位置調整機構に相当する。
【００４６】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、スポット溶接装置が、溶接電極の加圧方向において、溶接電極の先端と加圧部材の端部との相対位置が、元々所定のずれ量をもたせたものであるとする。このずれ量は、ワーク全体の形状、各板材の形状などの条件により元々生じ得る。このようなワークを溶接するスポット溶接装置において、溶接電極の研磨により溶接電極が短くなった際には、元々のずれ量を確保するように、溶接電極の先端と加圧部材の端部との相対位置を調整すればよい。
【００４７】
さらに、加圧部材に付着しているスパッタを除去するために加圧部材を研磨することにより、加圧部材と溶接電極との相対位置が変化した場合にも、上記実施例と同様の手順で、加圧部材と溶接電極との相対位置を調整することができる。この場合、電極駆動ロッド１４に加えられる制動機構２４の制動力を解除して、圧縮ばね２１の押圧力により支持部材２０が押されて、支持部材２０と電極駆動ロッド１４とが相対移動したときに、２つの加圧部１９ｃの先端の方が、溶接電極１７の先端よりも下方に位置することとなるように、支持部材２０の上下方向の寸法、加圧部材１９の上下方向の長さなどを決定すればよい。
【００４８】
さらにまた、溶接電極の研磨または加圧部材の研磨が行われずに、溶接対象となるワークの厚さ、形状などが変化することに対応させて、溶接電極の先端と加圧部材の先端との位置関係を、上記の手順により調整することもできる。この場合、溶接対象のワークの厚さ、形状が変わる毎に、溶接電極の先端と加圧部材の先端との位置関係を調整すればよい。
【００４９】
さらに、２つの加圧部の断面形状が円形に構成された加圧プレートを用いてもよい。さらに、本発明における一対の溶接電極は、所定方向に沿って相対移動することにより、ワークを把持および加圧する要素である。このため、溶接ガン本体に対して、一対の溶接電極が共に移動できるように構成されていてもよい。
【００５０】
さらに、一対の溶接電極同士が水平方向に相対移動し、かつ、加圧部材が水平方向に移動するように構成されていてもよい。この場合、板材同士の重ね方向は水平方向となり、ワークの搬送方向は垂直方向または水平方向のいずれでもよい。さらにまた、スポット溶接されるワークの板材は２枚でもよいし、４枚以上でもよい。さらに、複数の板材の厚さは全て同じでもよいし、異なっていてもよい。
【００５１】
さらに、制動部材として、電極駆動ロッドの周囲を取り囲むように、環状のバンドブレーキを設けておくこともできる。そして、電磁ソレノイドへの通電が行われていないときはバンドブレーキにより制動力が発生し、電磁ソレノイドに通電するとバンドブレーキの制動力が解除されるように構成することもできる。さらに、加圧部材の動作、制動機構の制動力を制御するアクチュエータとして、電磁ソレノイドに代えて、油圧シリンダ、空気圧シリンダ等のアクチュエータを用いることもできる。
【００５２】
さらに、上記実施形態で説明した制動部材２４ｂは、一端側の支持軸２４ｃを中心として所定角度範囲内で回転するように構成されている。これに対して、両側が可動となるような制動部材を用いることもできる。さらにまた、上記実施形態における電磁ソレノイド２２において、電磁コイル２２ｃに通電されないときに、プランジャ２２ｂを電磁コイル２２ｃで生じる磁気吸引力とは逆向きに押圧する弾性部材を設けなくてもよい。
【００５３】
ここで、上記の実施形態に開示された技術的特徴の一例を記載する。すなわち、複数の板材を重ねたワークを両側から把持して加圧する一対の溶接電極と、いずれかの溶接電極の加圧力により板材が変形することを抑制するために、その板材を加圧する加圧部材とを有し、前記一対の溶接電極に電流を流してナゲットを形成することにより、前記板材同士を相互に接合するスポット溶接装置であって、前記いずれかの溶接電極が接続された電極駆動ロッドと、前記電極駆動ロッドを所定方向に動作させる第１アクチュエータ（電磁ソレノイド２２）と、前記駆動ロッドに取り付けられた支持部材とを有しており、前記支持部材と前記電極駆動ロッドとが前記一対の溶接電極の加圧方向で相対移動可能に構成されており、前記支持部材と前記電極駆動ロッドとが前記加圧方向に相対移動可能な状態と相対移動不可能な状態とに切り替える切替機構（制動機構２４）と、前記支持部材と前記電極駆動ロッドとを前記加圧方向に相対移動可能な状態として、前記溶接電極の先端と前記加圧部材の先端との相対位置が調整された後に、前記溶接電極の先端と前記加圧部材の先端との位置を固定する第２アクチュエータ（電磁ソレノイド２５）とが設けられていることを特徴とするスポット溶接装置である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ スポット溶接装置
１２，１７ 溶接電極
１８ ワーク
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 板材
１９ 加圧部材
２４ 制動機構
２５ 電磁ソレノイド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接対象となるワークを両側から把持する一対の溶接電極と、ワークを片側から加圧する加圧部材とを有するスポット溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数枚の鋼板等の板材を重ねたワークを溶接するためにスポット溶接装置が使用されている。スポット溶接装置においては、複数枚の板材を重ねて接合対象部を形成し、その接合対象部を一対の溶接電極で両側から把持して加圧する。そして、一対の溶接電極間に電流を流し、ジュール熱によりナゲットを形成して複数枚の板材を相互に接合するものである。
【０００３】
このようなスポット溶接装置の一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたスポット溶接装置においては、一対の溶接ロボットにアームがそれぞれ設けられており、各アームには、それぞれリスト部を介してスポット溶接ガンが取り付けられている。また、各リスト部には、それぞれ位置決めゲージ（加圧部材）が個別に設けられている。一対の位置決めゲージは、各リスト部に連結されたステーの先端にリング状の押さえプレートを一体に形成したものである。そして、一対のスポット溶接ガンを所定の溶接位置に位置決めした場合に、一対の位置決めゲージがワークを挟んで相互に対向して、ワークを表裏両面から所定の圧力で加圧するように、その長さが予め設定されている。さらに、特許文献１に記載されたスポット溶接装置は、溶接対象となるワークを位置決めする位置決め治具を有している。
【０００４】
この特許文献１に記載されたスポット溶接装置においては、まず、ワークが位置決め治具によって位置決めされてクランプされる。次いで、上下のスポット溶接ガンを溶接位置まで移動させて相互に対向させる。さらに、スポット溶接ガンの溶接電極によりワークが加圧挟持される。そして、双方の溶接電極によるワークの加圧動作に続いて通電が行われることで、スポット溶接が施される。この時、各溶接電極がワークに接触して設定加圧力に達するまでの間に、双方の位置決めゲージが正対してワークのうち溶接電極に対応する部分の周辺部を加圧挟持する。
【０００５】
一方、溶接後には溶接電極の加圧力が解除される途中で位置決めゲージの加圧力が解除されるように設定されている。特許文献１に記載されたスポット溶接装置においては、このような工程を行うことにより、スポット溶接ガンの溶接電極の加圧力によってワークが変形してしまうことを防止できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１５５０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、スポット溶接等に使用される溶接電極は、溶接作業を繰り返すと損耗（変形或いは磨耗等）する。損耗した溶接電極で溶接作業を行うと、所望の溶接品質を得ることができなくなる。そこで、溶接電極を定期的に研磨して、溶接品質を維持するようにしている。このように、溶接電極の研磨を行うと、溶接電極の加圧方向における長さが短くなる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されたスポット溶接装置によれば、位置決めゲージの長さが予め設定されている。このため、溶接電極の研磨後には、ワークの加圧方向における溶接電極の先端と、位置決めゲージの先端との相対的な位置が変化することとなる。その結果、位置決めゲージからワークに加えられる加圧力が所期の値とならない可能性があった。
【０００９】
本発明の目的は、溶接電極の加圧方向において、溶接電極の先端と加圧部材の先端との相対的な位置を調整することのできるスポット溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のスポット溶接装置は、複数の板材を重ねたワークを両側から把持して加圧する一対の溶接電極と、いずれかの溶接電極の加圧力により板材が変形することを抑制するために、その板材を加圧する加圧部材とを有し、前記一対の溶接電極に電流を流してナゲットを形成することにより、前記板材同士を相互に接合するスポット溶接装置であって、前記一対の溶接電極の加圧方向における前記溶接電極の先端と前記加圧部材の先端との位置を調整する位置調整機構が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明のスポット溶接装置における位置調整機構は、前記一対の溶接電極の先端が研磨された後に、前記溶接電極の先端と前記加圧部材の先端との位置を調整するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のスポット溶接装置によれば、一対の溶接電極によりワークを両側から把持および加圧する際に、一方の溶接電極が加圧する板材を加圧部材により加圧することができる。また、一対の溶接電極の加圧方向において、溶接電極の先端と加圧部材の先端との相対的な位置を調整することができる。したがって、加圧部材から板材に加えられる加圧力を所期の値とすることができる。
【００１３】
本発明のスポット溶接装置によれば、溶接電極を研磨してその長さが短くなった場合に、一対の溶接電極の加圧方向において、溶接電極の先端と加圧部材の先端との相対的な位置を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明におけるスポット溶接装置の実施形態を示す模式的な側面図である。
【図２】本発明のスポット溶接装置における一対の溶接電極でワークを把持し、かつ、加圧プレートでワークを把持した状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示されたスポット溶接装置１０は、Ｃ型のヨーク部材により形成される溶接ガン本体１１を有している。この溶接ガン本体１１は、図示しない溶接ロボットのアームに取り付けられており、溶接ロボットのアームの動作により、溶接ガン本体１１が水平方向または上下方向の何れにも移動することが可能に構成されている。溶接ガン本体１１の図１における下側の端部には、水平方向に延ばされた張り出し部１１ａが形成されており、張り出し部１１ａの先端には円柱形状の溶接電極（電極チップ）１２が取り付けられている。本実施形態においては、溶接電極１２が溶接ガン本体１１に対して上下方向にも水平方向にも移動しないように取り付けられているものとして説明する。溶接ガン本体１１を上下動作させると、溶接電極１２を上下動させることができる。溶接電極１２は垂直な軸線Ａを中心として設けられており、溶接電極１２の先端が上に向けられている。溶接電極１２の先端は半球状に構成されている。
【００１６】
一方、溶接ガン本体１１の上側の端部には、溶接電極１７を動作させるための電極駆動用アクチュエータ１３が取り付けられている。この電極駆動用アクチュエータ１３の動力により、軸線Ｂに沿った方向（つまり上下方向）に往復動される電極駆動ロッド１４が設けられている。軸線Ａと軸線Ｂとは相互に平行であり、同軸上には配置されていない。この電極駆動ロッド１４の先端、具体的には下端には、連結ブロック１５を介在させてロッド１６が取り付けられている。そして、ロッド１６の先端、具体的には下端に溶接電極（電極チップ）１７が取り付けられている。このため、溶接ガン本体１１が停止している状態で、電極駆動ロッド１４が上下方向に動作すると、溶接電極１７が軸線Ａに沿って上下方向に移動することが可能である。溶接電極１７は円柱形状に構成されており、溶接電極１７は軸線Ａを中心として配置されている。溶接電極１７の先端は下に向けられており、溶接電極１７の先端は半球状に構成されている。このようにして、電極駆動用アクチュエータ１３の動力により溶接電極１７が軸線Ａに沿って上下方向に動作すると、溶接電極１２と溶接電極１７との距離が変化する。
【００１７】
本実施形態のスポット溶接装置１０は、一対の溶接電極１２，１７によりワーク１８を厚さ方向、具体的には上下方向から把持（両側から挟むようにクランプ）して加圧するものである。すなわち、一対の溶接電極１２，１７がスポット溶接装置１０における主加圧部材を構成している。また、ワーク１８は、複数枚の板材、例えば、３枚の板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃが厚さ方向に重ねられて溶接対象部が形成されている。３枚の板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃは上下に重ねられている。この溶接対象部がスポット溶接装置１０により溶接される。また、本実施形態においては、板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃは厚さが異なっているものとする。具体的には、板材１８ａの厚さは板材１８ｂ，１８ｃの単独の厚さよりも薄く、板材１８ｂ，１８ｃの厚さは同じである。
【００１８】
一方、電極駆動ロッド１４における電極駆動用アクチュエータ１３と連結ブロック１５との間には、加圧部材１９を支持する支持部材２０が取り付けられている。支持部材２０には、軸線Ｂに沿った方向に貫通された軸孔２０ａが設けられており、その軸孔２０ａに電極駆動ロッド１４が挿入されている。つまり、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とが、軸線Ｂに沿った方向に相対移動できるように構成されている。そして、電極駆動用アクチュエータ１３と支持部材２０との間には、圧縮ばね２１が配置されている。この圧縮ばね２１は、支持部材２０を軸線Ｂに沿って連結ブロック１５側に向けて押圧する要素である。
【００１９】
前記加圧部材１９は、溶接電極１７と共にワーク１８を加圧する機構である。加圧部材１９は、軸線Ａに沿った方向に延ばされた軸部１９ａと、軸部１９ａの下端から水平方向に延ばされた加圧プレート１９ｂとを有している。具体的には、加圧プレート１９ｂは溶接電極１７側に向けて延ばされている。さらに、加圧プレート１９ｂは、図２に示すように二股に分岐された２つの加圧部１９ｃを有している。2つの加圧部１９ｃは共に断面形状が四角形となっている。２つの加圧部１９ｃは水平方向に並べて配置されており、加圧部１９ｃ同士の間隔は溶接電極１７の外径よりも大きく設定されている。そして、溶接電極１７が２つの加圧部１９ｃの間で上下方向に動作するように構成されている。
【００２０】
前記支持部材２０には電磁ソレノイド２２が設けられている。電磁ソレノイド２２は、加圧部材１９をワーク１８に向けて、具体的には下方に向けて加圧するアクチュエータである。この電磁ソレノイド２２は、支持部材２０に形成されたシリンダ２２ａと、シリンダ２２ａ内に上下方向に移動可能に配置されたプランジャ２２ｂと、シリンダ２２ａ内に設けられ、かつ、プランジャ２２ｂを下方に移動させる磁気吸引力を生じる電磁コイル２２ｃとを有している。特に図示はしないが、支持部材２０のうち、電磁コイル２２ｃおよびプランジャ２２ｂが取り付けられた部分は、磁性材料、例えば、鉄などの金属により構成されており、電磁コイル２２ｃへの通電により磁気回路が形成される。また、シリンダ２２ａ内には、プランジャ２２ｂを上方に向けて押圧するリターンスプリング２３が設けられている。
【００２１】
そして、プランジャ２２ｂの下端が支持部材２０の下方に露出されており、プランジャ２２ｂの下端に軸部１９ａ上端が連結されている。つまり、プランジャ２２ｂおよび加圧部材１９は上下方向に一体的に動作、または停止するように構成されている。
【００２２】
上記構成において、電磁ソレノイド２２の電磁コイル２２ｃに通電が行われていない場合（オフ）は、リターンスプリング２３の押圧力でプランジャ２２ｂが押されており、加圧部材１９は支持部材２０に最も近い位置（初期位置）で停止している。これに対して、電磁ソレノイド２２の電磁コイル２２ｃに通電が行われ（オン）て磁気吸引力が発生すると、リターンスプリング２３の押圧力に抗してプランジャ２２ｂが下方へ向けて押圧される。その結果、加圧部材１９が下方へ向けて動作する。
【００２３】
このように構成された加圧部材１９は、溶接電極１７がワーク１８の板材１８ａを加圧する際に、溶接電極１７が加圧する位置の両側を２つの加圧部１９ｃにより加圧することにより、板材１８ａが溶接電極１７の加圧力で変形することを抑制する。すなわち、加圧部材１９は、スポット溶接装置１０における副加圧部材を構成している。
【００２４】
また、本実施形態のスポット溶接装置１０は、軸線Ｂに沿った方向において、電極駆動ロッド１４と支持部材２０との相対的な位置を変更できる状態と、電極駆動ロッド１４と支持部材２０との相対的な位置を変更できない状態とに切り替える切替機構が設けられている。本実施形態では、その切替機構の具体的な構成として制動機構２４が設けられている。
【００２５】
以下、制動機構２４の構成を説明する。まず、支持部材２０における軸孔２０ａの一部を半径方向に拡大した収納室２４ａが設けられている。収納室２４ａには制動部材２４ｂが設けられている。制動部材２４ｂは、制動力の発生または解除を行うことにより、支持部材２０と電極駆動ロッド１４との相対移動を防止または可能とするための機構である。この制動部材２４ｂは、支持軸２４ｃを中心として所定角度範囲内で回転可能な板材である。なお、支持軸２４ｃは水平方向に沿って設けられている。
【００２６】
また、制動部材２４ｂを厚さ方向に貫通する軸孔２４ｄが設けられており、軸孔２４ｄ内に電極駆動ロッド１４が挿入されている。軸孔２４ｄは円形に構成されており、軸孔２４ｄの内径は電極駆動ロッド１４の外径よりも大きく設定されている。また、収納室２４ａ内には、制動部材２４ｂにおける支持軸２４ｃとは反対側の端部を上方に向けて押圧する弾性部材として、ばね２４ｅが設けられている。上記の制動部材２４ｂ、ばね２４ｅ、支持軸２４ｃ等の要素により制動機構２４が構成されている。
【００２７】
さらに、制動機構２４での制動力の発生および解除を制御するアクチュエータとして、電磁ソレノイド２５が設けられている。この電磁ソレノイド２５は、ハウジング２５ａとシリンダ２５ｂとプランジャ２５ｃと電磁コイル２５ｄとリターンスプリング２５ｅを有している。ハウジング２５ａは支持部材２０に固定されており、ハウジング２５ａにシリンダ２５ｂが設けられている。プランジャ２５ｃはシリンダ２５ｂ内に水平方向に移動可能に配置されている。また、電磁コイル２５ｄはシリンダ２５ｂ内に設けられており、電磁コイル２５ｄに通電する（オン）と、プランジャ２５ｃを収納室２４ａ側に移動させる磁気吸引力を生じる。なお、特に図示はしないが、ハウジング２５ａのうち、プランジャ２５ｃ、電磁コイル２５ｄを支持する部分は磁性材料、例えば鉄などの金属により構成されている。したがって、電磁コイル２５ｄへの通電により磁気回路が形成される。
【００２８】
また、リターンスプリング２５ｅはシリンダ２５ｂ内に設けられており、リターンスプリング２５ｅは、プランジャ２５ｃを収納室２４ａから離れる方向に押圧する力を生じる要素である。そして、支持部材２０には収納室２４ａに連通する軸孔２５ｇが形成されており、プランジャ２５ｃの先端側が軸孔２５ｇ内に挿入されている。また、プランジャ２５ｃの先端にはくさび形状を有するガイド部２５ｆが形成されている。
【００２９】
上記した電磁ソレノイド２５の電磁コイル２５ｄへの通電が行われていない場合（オフ）は、プランジャ２５ｃがリターンスプリング２５ｅにより、図１において右側に押圧されて停止している。プランジャ２５ｃが停止していると、プランジャ２５ｃのガイド部２５ｆは制動部材２４ｂに接触しない。このため、ばね２４ｅの押圧力で制動部材２４ｂが支持軸２４ｃを中心として反時計方向に回転し、制動部材２４ｂの軸孔２４ｄの角部が２箇所で電極駆動ロッド１４に係合して、摩擦力による制動力が生じる。したがって、制動部材２４ｂと電極駆動ロッド１４との摩擦力により、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とが、軸線Ｂに沿った方向に相対移動することが防止される。つまり、制動機構２４で制動力が発生しており、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とは、軸線Ｂに沿った方向に相対移動できない状態にある。
【００３０】
これに対して、電磁ソレノイド２５の電磁コイル２５ｄへの通電を行う（オン）と磁気吸引力が形成されて、プランジャ２５ｃがリターンスプリング２５ｅの押圧力に抗して水平方向に移動する。具体的には、プランジャ２５ｃは収納室２４ａに近づく向きで移動する。すると、プランジャ２５ｃのガイド部２５ｆが制動部材２４ｂの自由端に接触して、制動部材２４ｂを下方に押圧する力（分力）が生じる。このため、制動部材２４ｂは、ばね２４ｅの押圧力に抗して支持軸２４ｃを中心として時計方向に所定角度回転する。制動部材２４ｂが時計方向に回転すると、制動部材２４ｂの軸孔２４ｄの角部が電極駆動ロッド１４の外周面から離れる。このようにして、制動機構２４の制動力が解除されて、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とを、軸線Ｂに沿った方向に相対移動させることが可能な状態となる。
【００３１】
本実施形態においては、電磁コイル２２ｃへの通電が行われていない状態において、軸線Ａに沿った方向で、溶接電極１７の下端と２つの加圧部１９ｃの下端とが同じ位置となるように、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とが軸線Ｂに沿った方向で位置決め固定されている。なお、図１に示された２６は、溶接ロボットの電力系統の一部を構成するトランス（変圧器）である。
【００３２】
つぎに、本実施形態のスポット溶接装置１０によりワーク１８を溶接する工程を説明する。まず、一対の溶接電極１２,１７の間隔が、ワーク１８における溶接対象部の厚さを超える値に保持されている状態において、ワーク１８を水平方向に搬送して、一対の溶接電極１２,１７の間に、ワーク１８の溶接対象部を進入させる。
【００３３】
そして、電極駆動用アクチュエータ１３の動力により、電極駆動ロッド１４を軸線Ｂに沿って下降させると、溶接電極１７が軸線Ａに沿って下降する。また、電極駆動ロッド１４が軸線Ｂに沿って下降すると、支持部材２０により支持されている加圧部材１９が、溶接電極１７と同時に軸線Ａに沿って下降する。このよにして、溶接電極１７および加圧部材１９が同時に下降し、ワーク１８が溶接電極１２，１７の間に把持される。
【００３４】
そして、溶接電極１７が一番上の薄い板材１８ａを加圧し、溶接電極１２が一番下の厚い板材１８ｃを加圧する。また、板材１８ａにおける溶接電極１７の加圧部位の両側が、加圧プレート１９ｂの加圧部１９ｃにより加圧される。さらに、一対の溶接電極１２，１７間に電流を流し、ジュール熱によりナゲットを形成して複数枚の板材１８ａ，１８ｂ，１８ｃを相互に接合する。
【００３５】
上記の工程において、加圧プレート１９ｂから板材１８ａに加えられる加圧力は、溶接電極１７の加圧力で薄い板材１８ａが変形することを防止するためのものであり、予め所期の値（目標加圧力）が設定されている。この所期の値は、板材１８ａの厚さ、板材１８ｂの厚さ、板材１８ａの厚さと板材１８ｂの厚さとの比、各板材の材質および形状等の条件に基づいて予め設定されている。そして、加圧プレート１９ｂから板材１８ａに加えられる実際の加圧力が、所期の値となるように、電磁コイル２２ｃに供給される電力の電流値が制御される。
【００３６】
このように、本実施形態においては、溶接電極１７が板材１８ａを加圧する箇所の両側を、２つの加圧部１９ｃにより加圧している。このため、「溶接電極１７の加圧力で薄い板材１８ａが変形して、板材１８ａと板材１８ｂとの間に隙間が形成されること」を防止できる。したがって、薄い板材１８ａと厚い板材１８ｂとの間における電流密度の低下を抑制でき、溶接品質の低下を防止でき、かつスパッタの発生を回避できる。また、ワーク１８が、板厚比が相対的に大きなもの、剛性が相対的に低い板材を備えたもの、板材の物性にバラツキがあるもの等であっても、溶接品質を安定させることができる。上記の板厚比は、薄い板材の厚さで厚い板材の厚さを除算して求めた値である。
【００３７】
なお、本実施形態においては、溶接電極１７が板材１８ａを加圧する位置の両側を、加圧プレート１９ｂの加圧部１９ｃにより加圧して、溶接電極１７の加圧力で板材１８ａが変形することを防止している。このため、溶接電極１７から板材１８ａに加えられる加圧力を、溶接電極１２から板材１８ｃに加えられる加圧力よりも低くすることができる。
【００３８】
上記のようにして、ワーク１８の溶接が完了すると、電極駆動用アクチュエータ１３の動力により電極駆動ロッド１４が上昇される。その結果、溶接電極１７および加圧部材１９が同時に上昇して板材１８ａから離れる。次いで、ワーク１８は次工程へ搬送される。
【００３９】
ところで、スポット溶接装置１０によりワーク１８を溶接する処理を繰り返していると、溶接電極１２，１７は損耗（変形或いは磨耗等）する。そこで、溶接電極１２，１７を公知の研磨機（チップドレッサー）により定期的に研磨して、溶接品質を維持する。このように、溶接電極１２，１７の研磨を行うと、溶接電極１２，１７の加圧方向における長さが短くなる。すると、溶接電極１７の加圧方向、つまり、軸線Ａに沿った方向において、溶接電極１７の先端と２つの加圧部１９ｃの下端との相対位置が変化する。
【００４０】
この状態でスポット溶接装置１０によりワーク１８の溶接を行うために、溶接電極１７および加圧部材１９を下降させると、先に２つの加圧部１９ｃの下端が板材１８ａに接触し、次いで、溶接電極１７の先端が板材１８ａに接触する。ここで、例えば、電磁ソレノイド２２への通電による加圧部材１９の加圧力は、軸線Ａに沿った方向で、溶接電極１７の先端と２つの加圧部１９ｃの下端とが同じ位置にあることを前提として制御されるものとする。すると、先に２つの加圧部１９ｃの下端が板材１８ａに接触し、次いで、溶接電極１７の先端が板材１８ａに接触する状態において、電磁ソレノイド２２への通電を制御すると、加圧部材１９から加えられる加圧力が、所期の値とは異なる可能性がある。
【００４１】
そこで、本実施形態においては、溶接電極１２，１７の研磨および整形を行った場合は、以下の処理を実行して、軸線Ａに沿った方向における溶接電極１７の先端と２つの加圧部１９ｃの下端との相対位置を調整することができる。まず、電磁コイル２５ｄへ通電してプランジャ２５ｃを収納室２４ａに近づく向きで動作させる。すると、制動部材２４ｂが支持軸２４ｃを中心として時計方向に所定角度回転し、制動機構２４から電極駆動ロッド１４に加えられる制動力が解除される。すなわち、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とが軸線Ｂに沿った方向に相対移動可能となる。
【００４２】
ついで、電極駆動用アクチュエータ１３の動力により電極駆動ロッド１４を下降させる。すると、先に２つの加圧部１９ｃの下端が治具または模倣ワーク（いずれも図示せず）に接触して停止するとともに、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とが相対移動して、溶接電極１７の先端が治具に接触した時点で、電極駆動ロッド１４を停止させる。そして、電磁コイル２５ｄへの通電を止めてプランジャ２５ｃを収納室２４ａから離れる向きで移動させる。この動作により、制動部材２４ｂがばね２４ｅの押圧力で支持軸２４ｃを中心として反時計方向に回転し、制動部材２４ｂの軸孔２４ｄの角部が電極駆動ロッド１４の外周面に係合する。このように、制動機構２４から電極駆動ロッド１４に制動力が加えられて、軸線Ｂに沿った方向において、電極駆動ロッド１４と支持部材２０とが位置決め固定される。すなわち、軸線Ａに沿った方向において、溶接電極１７の先端と２つの加圧部１９ｃの下端との位置が同じ位置に固定される。
【００４３】
そして、溶接電極１７の先端と２つの加圧部１９ｃの下端との相対位置を調整した後、スポット溶接装置１０によりワーク１８を溶接すると、電磁コイル２２ｃへの通電によって得られる加圧部材１９の実際の加圧力が所期の値となり、溶接品質の低下を防止できる。
【００４４】
また、本実施形態においては、溶接電極１７を上下方向に動作させる電極駆動用アクチュエータ１３の動力により、加圧部材１９を上下方向に動作させるように構成されている。つまり、加圧部材１９を単独で上下方向に動作させるための専用のアクチュエータを設ける必要がなく、部品点数の増加を抑制できる。
【００４５】
ここで、本実施形態で説明した構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、溶接電極１７が、本発明の「いずれかの溶接電極」に相当し、制動機構２４および電磁ソレノイド２５が、本発明の位置調整機構に相当する。
【００４６】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、スポット溶接装置が、溶接電極の加圧方向において、溶接電極の先端と加圧部材の端部との相対位置が、元々所定のずれ量をもたせたものであるとする。このずれ量は、ワーク全体の形状、各板材の形状などの条件により元々生じ得る。このようなワークを溶接するスポット溶接装置において、溶接電極の研磨により溶接電極が短くなった際には、元々のずれ量を確保するように、溶接電極の先端と加圧部材の端部との相対位置を調整すればよい。
【００４７】
さらに、加圧部材に付着しているスパッタを除去するために加圧部材を研磨することにより、加圧部材と溶接電極との相対位置が変化した場合にも、上記実施例と同様の手順で、加圧部材と溶接電極との相対位置を調整することができる。この場合、電極駆動ロッド１４に加えられる制動機構２４の制動力を解除して、圧縮ばね２１の押圧力により支持部材２０が押されて、支持部材２０と電極駆動ロッド１４とが相対移動したときに、２つの加圧部１９ｃの先端の方が、溶接電極１７の先端よりも下方に位置することとなるように、支持部材２０の上下方向の寸法、加圧部材１９の上下方向の長さなどを決定すればよい。
【００４８】
さらにまた、溶接電極の研磨または加圧部材の研磨が行われずに、溶接対象となるワークの厚さ、形状などが変化することに対応させて、溶接電極の先端と加圧部材の先端との位置関係を、上記の手順により調整することもできる。この場合、溶接対象のワークの厚さ、形状が変わる毎に、溶接電極の先端と加圧部材の先端との位置関係を調整すればよい。
【００４９】
さらに、２つの加圧部の断面形状が円形に構成された加圧プレートを用いてもよい。さらに、本発明における一対の溶接電極は、所定方向に沿って相対移動することにより、ワークを把持および加圧する要素である。このため、溶接ガン本体に対して、一対の溶接電極が共に移動できるように構成されていてもよい。
【００５０】
さらに、一対の溶接電極同士が水平方向に相対移動し、かつ、加圧部材が水平方向に移動するように構成されていてもよい。この場合、板材同士の重ね方向は水平方向となり、ワークの搬送方向は垂直方向または水平方向のいずれでもよい。さらにまた、スポット溶接されるワークの板材は２枚でもよいし、４枚以上でもよい。さらに、複数の板材の厚さは全て同じでもよいし、異なっていてもよい。
【００５１】
さらに、制動部材として、電極駆動ロッドの周囲を取り囲むように、環状のバンドブレーキを設けておくこともできる。そして、電磁ソレノイドへの通電が行われていないときはバンドブレーキにより制動力が発生し、電磁ソレノイドに通電するとバンドブレーキの制動力が解除されるように構成することもできる。さらに、加圧部材の動作、制動機構の制動力を制御するアクチュエータとして、電磁ソレノイドに代えて、油圧シリンダ、空気圧シリンダ等のアクチュエータを用いることもできる。
【００５２】
さらに、上記実施形態で説明した制動部材２４ｂは、一端側の支持軸２４ｃを中心として所定角度範囲内で回転するように構成されている。これに対して、両側が可動となるような制動部材を用いることもできる。さらにまた、上記実施形態における電磁ソレノイド２２において、電磁コイル２２ｃに通電されないときに、プランジャ２２ｂを電磁コイル２２ｃで生じる磁気吸引力とは逆向きに押圧する弾性部材を設けなくてもよい。
【００５３】
ここで、上記の実施形態に開示された技術的特徴の一例を記載する。すなわち、複数の板材を重ねたワークを両側から把持して加圧する一対の溶接電極と、いずれかの溶接電極の加圧力により板材が変形することを抑制するために、その板材を加圧する加圧部材とを有し、前記一対の溶接電極に電流を流してナゲットを形成することにより、前記板材同士を相互に接合するスポット溶接装置であって、前記いずれかの溶接電極が接続された電極駆動ロッドと、前記電極駆動ロッドを所定方向に動作させる第１アクチュエータ（電磁ソレノイド２２）と、前記駆動ロッドに取り付けられた支持部材とを有しており、前記支持部材と前記電極駆動ロッドとが前記一対の溶接電極の加圧方向で相対移動可能に構成されており、前記支持部材と前記電極駆動ロッドとが前記加圧方向に相対移動可能な状態と相対移動不可能な状態とに切り替える切替機構（制動機構２４）と、前記支持部材と前記電極駆動ロッドとを前記加圧方向に相対移動可能な状態として、前記溶接電極の先端と前記加圧部材の先端との相対位置が調整された後に、前記溶接電極の先端と前記加圧部材の先端との位置を固定する第２アクチュエータ（電磁ソレノイド２５）とが設けられていることを特徴とするスポット溶接装置である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ スポット溶接装置
１２，１７ 溶接電極
１８ ワーク
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 板材
１９ 加圧部材
２４ 制動機構
２５ 電磁ソレノイド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板材を重ねたワークを両側から把持して加圧する一対の溶接電極と、いずれかの溶接電極の加圧力により板材が変形することを抑制するために、その板材を加圧する加圧部材とを有し、前記一対の溶接電極に電流を流してナゲットを形成することにより、前記板材同士を相互に接合するスポット溶接装置であって、
前記一対の溶接電極の加圧方向における前記溶接電極の先端と前記加圧部材の先端との位置を調整する位置調整機構が設けられていることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項２】
請求項１記載のスポット溶接装置において、
前記位置調整機構は、前記一対の溶接電極の先端が研磨された後に、前記溶接電極の先端と前記加圧部材の先端との位置を調整するものであることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項１】
複数の板材を重ねたワークを両側から把持して加圧する一対の溶接電極と、いずれかの溶接電極の加圧力により板材が変形することを抑制するために、その板材を加圧する加圧部材とを有し、前記一対の溶接電極に電流を流してナゲットを形成することにより、前記板材同士を相互に接合するスポット溶接装置であって、
前記一対の溶接電極の加圧方向における前記溶接電極の先端と前記加圧部材の先端との位置を調整する位置調整機構が設けられていることを特徴とするスポット溶接装置。
【請求項２】
請求項１記載のスポット溶接装置において、
前記位置調整機構は、前記一対の溶接電極の先端が研磨された後に、前記溶接電極の先端と前記加圧部材の先端との位置を調整するものであることを特徴とするスポット溶接装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−７１１８３（Ｐ２０１３−７１１８３Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１４８２１（Ｐ２０１１−２１４８２１）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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