JP2001198680A - 抵抗溶接機の電極加圧制御方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １種類のスポット溶接機で，板厚，材質等の
溶接条件に応じて安定した加圧力を発生させる。 【構成】抵抗溶接機の電極を加圧用アクチュエータで加
圧駆動する場合において，前記アクチュエータのシリン
ダ室を複数に分離し，その分離した複数のシリンダ室へ
の流体圧供給と流体圧排出を電空比例弁又は電磁弁のＯ
Ｎ，ＯＦＦで制御し，それによって，前記アクチュエー
タへの流体圧を増減させることなく，一定の流体圧で前
記アクチュエータに発生させる加圧力を多段階に可変制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明に属する利用分野】本発明は，抵抗溶接機とりわ
けスポット溶接機（たとえば定置形溶接機，ロボットガ
ン及びポータブルガンなどのＣタイプ及びＸタイプの機
種を問わず）の電極加圧制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のスポット溶接ガンとそのエ
ア回路図を示す。図４は従来のスポット溶接ガンにおけ
る加圧／開放時のシリンダポジションを示す。

【０００３】加圧動作時の場合，電極開放から電極加圧
に入るときは，電磁弁１をＯＮさせると，エア挿入口３
からエアが挿入され，エア排出口２からエアが排出さ
れ，ピストン３５に推進力が発生し,ガンアーム３７側
にロッド３６が移動する。やがてロッド側の電極３８が
ガンアーム３７に装着されている電極３９に接近し，実
質的には電極３９の先端にセットされたワーク（図省
略）に当たり，電極間に挟持されたワーク溶接点に圧力
が発生する（図４ｂ）。

【０００４】電極が加圧から開放に移る場合は，電磁弁
１をＯＦＦさせるとエアの挿入口２からエアが挿入され
エア排出口３から排出され，ピストン３５に推進力が発
生し，シリンダのヘッドカバー３４側にロッド３６が移
動する。やがてヘッドカバー３４にピストン３５が当た
って止まる。その時の停止位置が電極間の開放量となる
(図４ａ)。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
シリンダには加圧室が１室しかなく，加圧力を変更した
い場合は挿入する空気圧を替える必要があり，そうする
とピストンの摺動スピードが変わる問題が発生する。な
お且つ，加圧力の可変範囲も狭く，１種類の溶接ガンで
は板厚や材質の異なる箇所は対応できない。

【０００６】とくに，板厚と材質が同じ又は板厚，材質
が異なる鋼板を突き合わせ溶接して一体化したテーラー
ドブランクス材の製造が普及したことに伴い，テーラー
ドブランクス材からのプレス部品をスポット溶接で組立
てる場合に，多種の加圧力に対応できる溶接機の需要が
増えてきたが，従来のシリンダガンでは対応がむつかし
かった。

【０００７】

【発明の目的】本発明は，抵抗溶接機の電極チップ間の
加圧力を多段階的に制御することが可能な電極加圧制御
方式を提供し，それによって，板厚，材質等の異なる溶
接条件でも１種類の溶接ガンで対応でき，設備コストを
大幅に低減し，しかも電動モータのごとくエアシリンダ
においても目的に応じた電極加圧力を可変させることが
でき，溶接品質向上を図ることができるという抵抗溶接
機の電極加圧制御方式を提供する。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】そこで，本発明は上記
目的を達成するために次のような技術的手段を講じてあ
る。すなわち，請求項１の発明は，抵抗溶接機の電極を
加圧用アクチュエータで加圧駆動する場合において，前
記アクチュエータのシリンダ室を複数に分離し，その分
離した複数のシリンダ室への流体圧供給と流体圧排出を
電空比例弁又は電磁弁のＯＮ，ＯＦＦで制御し，それに
よって，前記アクチュエータへの流体圧を増減させるこ
となく，一定の流体圧で前記アクチュエータに発生させ
る加圧力を溶接条件に応じて多段階に可変制御するよう
にしたことを構成上の特徴とする。

【０００９】次の請求項２の発明は，抵抗溶接機の電極
チップを流体圧により駆動する加圧用アクチュエータに
おいて，前記アクチュエータは複数の分離されたシリン
ダ室を有し,前記分離された各シリンダ室にはそれぞれ
ピストンが配置され，前記各シリンダ室に接続された流
体圧回路には各シリンダ室内の流体圧の供給と排出を制
御する流体圧調整手段が配置され，前記流体圧調整手段
は前記複数のシリンダ室へのＯＮ，ＯＦＦ信号の組替え
で複数のシリンダを組替え動作し，それによって前記電
極間に発生させる加圧力をワーク板厚，ワーク材質等の
溶接条件に応じて多段階的に可変制御するようにしたこ
とを条件とする抵抗溶接機の電極加圧装置である。

【００１０】次の請求項３の発明は，前記アクチュエー
タはシリンダ室が上下段に分離され，その分離されたシ
リンダ内は中間壁によってさらに複数に分離されている
ことを条件とする。

【００１１】また請求項４の発明は，前記アクチュエー
タは上下段の各シリンダに挿入された２本のピストンロ
ッドに，各シリンダ室内に挿入されたピストンが一体的
に動き得るようにしたことを条件とする。

【００１２】次の請求項５の発明は，前記流体圧調整手
段は外部からの電気信号によりＯＮ，ＯＦＦ組替えられ
ることを条件とする。

【００１３】

【発明の実施の態様】以下，本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１は本発明の好ましい実施例を示す
スポット溶接ガンの加圧装置の断面図とエア回路図の構
造を示す。図２は本発明のシリンダ動作ポジションを示
す。

【００１４】図の符号１０は，加圧用アクチュエータの
本体ケースを示す。シリンダは上段と下段に境界壁１１
により分離され，さらに上下段のシリンダ室には中間壁
２２により上下四つの分離シリンダ室が構成されたもの
である。

【００１５】前記四つの分離シリンダ室には内壁を摺動
し得るピストン１６，１７，１８，１９がそれぞれに配
置され，各ピストンは上下段の各シリンダと同心上に挿
入された２本のピストンロッド２０，２１に一体的に連
結されており，各シリンダ室にはシリンダのロッド側，
中間壁，ヘッド側にエアポート（エア挿入口及びエア排
出口）がそれぞれ設けられ，上記の各ピストンが作動し
それぞれのシリンダ室内に加圧室と戻し室が形成され
る。

【００１６】前記２本のピストンロッド２０，２１は上
下各シリンダのロッド側とヘッド側の両カバーを気密に
貫通した形態で摺動する。前記２本のピストンロッドの
先端には可動電極チップ１４を有するポイントホルダ１
５が固着されている。

【００１７】１２はガンアームで，前記シリンダの本体
ケース側，つまり本体のロッド側に複数のボルトで堅く
締め付けられている。前記ガンアーム１２の先端にはロ
ッド側の電極チップ１４と相対向する電極チップ１３が
固着されている。

【００１８】ポイントホルダ１５に固定された２本のピ
ストンロッド２０，２１は前記各シリンダに固定された
軸受けをそれぞれ貫通し一体に動く。これによって電極
廻り止めロッドは不要となる。

【００１９】エア源に接続された流体圧回路には，各シ
リンダ室のエアポートに接続され，各シリンダ室内の流
体圧の供給とエア排気を制御する流体圧調整手段２３が
配置され，前記流体圧調整手段２３は前記四つの分離シ
リンダ室に対応する複数の電磁弁２，３，４，５から構
成されている。

【００２０】これら２方向切換弁のＯＮ，ＯＦＦ組み合
わせをあらかじめ系列ごとに溶接条件に応じて組み合わ
せ設定された電気信号を発して変化させることによっ
て，シリンダガンの二次側の加圧力調整が多段階的に可
能になるように構成されている。

【００２１】かかる構成からなる本発明装置の加圧動作
について図１及び図２のシリンダポジション図から説明
する。 （１）開放０（Ｎ）から加圧力Ａ（Ｎ）で加圧する場合
は，まず，電磁弁１と電磁弁２をＯＮさせると，エア挿
入口７からエアが供給され，ピストン１６に推力が発生
し，ガンアーム１２側にピストンロッド２０とピストン
ロッド２１が一緒に移動する。この場合の加圧力は，次
の式から求められる。 加圧力Ａ（Ｎ）＝ピストン受圧面積（ｃｍ²）×空気圧
（ＭＰａ）

【００２２】やがてガンアーム１２に装着された電極チ
ップ１３にセットされたワークに可動側電極チップ１４
が当接し電極間でワークを挟持した後，溶接に十分な加
圧力が発生する。

【００２３】（２）加圧力 ２×Ａ（Ｎ）を発生させる
場合は，電磁弁１，電磁弁２，電磁弁５をＯＮさせる
と，エア挿入口７とエア挿入口１０からエアが挿入さ
れ，ピストン１６とピストン１９に推力が発生し，ガン
アーム１２側にピストンロッド２０，ピストンロッド２
１が移動する。

【００２４】やがて，ガンアーム１２に装着されている
電極チップ１３にセットされたワークに電極チップ１４
が当接し圧力が発生する。この場合，ピストンが２枚に
なっているため，受圧面積が２倍になり，電極間に得ら
れる加圧力も２倍となる。

【００２５】（３）加圧力 ３×Ａ（Ｎ）を発生させる
場合は，電磁弁１と電磁弁２と電磁弁３と電磁弁５をＯ
Ｎすると，エア挿入口７とエア挿入口８とエア挿入口１
０からエアが挿入され，ピストン１６とピストン１７と
ピストン１９に推進力が発生し，ガンアーム１２側にピ
ストンロッド２０，ピストンロッド２１が移動する。

【００２６】やがて，ガンアーム１２に装着されている
電極チップ１３にセットされたワークに対し電極チップ
１４が当接し，圧力が発生する。この場合，ピストンが
三枚になっているため，受圧面積が３倍になり，電極間
に得られる加圧力も３倍となる。

【００２７】（４）加圧力 ４×Ａ（Ｎ）を発生させる
場合は，電磁弁１から電磁弁５を全てＯＮすると，エア
挿入口７とエア挿入口８とエア挿入口９とエア挿入口１
０からエアが挿入され，ピストン１６とピストン１７と
ピストン１８とピストン１９に推進力が発生し，ガンア
ーム１２側にピストンロッド２０，ピストンロッド２１
が移動する。

【００２８】やがて，ガンアーム１２に装着されている
電極チップ１３にセットされたワークに対し電極チップ
１４が当接し，圧力が発生する。この場合，ピストンが
四枚になっているため，受圧面積が４倍になり，電極間
に得られる加圧力も４倍となる。

【００２９】ガン加圧からガン開放する場合は，電磁弁
１から電磁弁５を全てＯＦＦにすると，エア挿入口６と
エア挿入口１１からエアが挿入され，ピストン１６とピ
ストン１９に推力が発生し，中間壁２２側にピストンロ
ッド２０，ピストンロッド２１が移動する。やがて，中
間壁２２にピストン１６，ピストン１９が当接して停止
する。その時の停止位置が電極の開放量となる。

【００３０】これにより，ガン開放が完了する。なお，
本発明の実施例ではＣタイプのスポット溶接ガンをモデ
ルにしたが，本発明の技術的思想はこれに限定されるも
のではなく，Ｘガン，定置式スポット溶接機，抵抗シー
ム溶接機等,その他の加圧装置にも発明思想に基づいて
容易に再現することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上で説明したように，本発明の請求項
１の加圧制御方法によれば，加圧力を変更しても各ピス
トンの摺動スピードは変わらない。したがって加圧源の
流体圧を増減させることなく，一定の流体圧で加圧力の
設定範囲が広くなる。これにより，板厚違い又は材質違
いの被溶接部材など，溶接条件が変わっても１種類の抵
抗溶接機で対応でき，溶接品質の向上を図ることができ
る。

【００３２】本発明の請求項２の装置によれば，溶接板
が二枚重ね,三枚重ねなど板厚が変化しても複数のレギ
ュレータを使用せず１台の溶接機で対応することができ
るほか，溶接過程中にも加圧力を可変することができ，
ナゲット生成中に安定した加圧力と溶接電流を供給する
ことができ，ナゲット生成中の散り発生防止対策にも効
果的であり設備コストを大幅に下げることができる。

【００３３】次に請求項３の装置によれば，前記シリン
ダ室が複数に分離されているから，幾多の組み合わせに
より加圧力を任意に選択することができる。

【００３４】次に請求項４によれば，上下段の各シリン
ダに挿入された２本のピストンロッドが一体的に動き得
るようにしたことで，電極廻り止め機構が不要となり，
電極付近の設計構造が簡単になる。

【００３５】次に請求項５によれば，前記流体圧調整手
段が外部からの電気信号によりＯＮ，ＯＦＦ組替えられ
ることで，加圧力の切換操作が簡単になり多品種の混流
生産ラインのロボットガンにも適用可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例としてスポット溶接ガンの加圧
用アクチュエータに応用した場合の構造を示す断面図と
エア回路図である。

【図２】本発明にかかるシリンダ動作ポジションを示す
動作説明図である。

【図３】従来の溶接ガンとエア回路図である。

【図４】従来の溶接ガンの動作ポジションを示す説明図
である。

【符号の説明】

１０ 加圧用アクチュエータ １１ 境界壁 １２ ガンアーム １３ 電極チップ １４ 電極チップ １５ ポイントホルダ １６〜１９ ピストン ２０ ピストンロッド ２１ ピストンロッド ２２ 中間壁 ２３ 流体圧調整手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】抵抗溶接機の電極を加圧用アクチュエータ
   で加圧駆動する場合において，前記アクチュエータのシ
   リンダ室を複数に分離し，その分離した複数のシリンダ
   室への流体圧供給と流体圧排出を電空比例弁又は電磁弁
   のＯＮ，ＯＦＦで制御し，それによって，前記アクチュ
   エータへの流体圧を増減させることなく，一定の流体圧
   で前記アクチュエータに発生させる加圧力を溶接条件に
   応じて多段階に可変制御するようにした抵抗溶接機の電
   極加圧制御方法。
2. 【請求項２】 抵抗溶接機の電極チップを流体圧により
   駆動する加圧用アクチュエータにおいて，前記アクチュ
   エータは複数の分離されたシリンダ室を有し,前記分離
   された各シリンダ室にはそれぞれピストンが配置され，
   前記各シリンダ室に接続された流体圧回路には各シリン
   ダ室内の流体圧の供給と排出を制御する流体圧調整手段
   が配置され，前記流体圧調整手段は前記複数のシリンダ
   室へのＯＮ，ＯＦＦ信号の組替えで複数のシリンダを組
   替え動作し，それによって前記電極間に発生させる加圧
   力をワーク板厚，ワーク材質等の溶接条件に応じて多段
   階的に可変制御するようにしたことを条件とする抵抗溶
   接機の電極加圧装置。
3. 【請求項３】 前記アクチュエータはシリンダ室が上下
   段に分離され，その分離されたシリンダ内は中間壁によ
   ってさらに複数に分離されていることを条件とする請求
   項２の抵抗溶接機の電極加圧装置。
4. 【請求項４】 前記アクチュエータは上下段の各シリン
   ダに挿入された２本のピストンロッドに，各シリンダ室
   内に挿入されたピストンが一体的に動き得るようにした
   ことを条件とする請求項２又は３の抵抗溶接機の電極加
   圧装置。
5. 【請求項５】 前記流体圧調整手段は外部からの電気信
   号によりＯＮ，ＯＦＦ組替えられることを条件とする請
   求項２から４のいずれかの抵抗溶接機の電極加圧装置。