JP2008516776A - スポット溶接ガン、およびスポット溶接ガンの圧力調整方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ワークピース（３、３’）の抵抗溶接に用いるスポット溶接ロッド（２）に関し、このロッドは駆動部（１）を備えており、駆動部（１）はペンチアーム（６、６’）を移動させ、平歯車（４）とこの歯車に接続している連接棒（５）とによって構成されており、平歯車（４）は一方のピンチアーム（６）に接続し、連接棒（５）は他方のピンチアーム（６’）に接続している。本発明はさらに、このタイプのスポット溶接ロッド（２）の圧力を調整する方法に関する。本発明の目的は、このタイプのスポット溶接ロッド（２）を、メンテナンスが最小限で済む駆動部（１）を具備し、高いスポット溶接数を実現できる、簡素かつ小型でモジュール式構造にて提供することである。これを達成するために、連接棒（５）の外側に、特に、平歯車（４）の中心軸（１５）までの定められた距離にて平歯車（４）が軸受機構（１７）の手段によって接続している。この軸受機構（１７）は、作業動作中に湾曲動作を実行する。厚さの異なるワークピース（３、３’）を補正するための補正要素（１６）が、連接棒（５）とピンチアーム（６’）の間に配置されている。

Description

本発明は、溶接ガンアームを動作させる駆動部を具備した、特にシート金属であるワークピースの抵抗溶接に用いるスポット溶接ガンに関し、上記駆動部は平歯車と連接棒とによって形成されており、連接棒の中心軸の外側には軸受機構によって平歯車が接続しており、平歯車は一方のガンアームに接続し、連接棒は、平歯車と反対に位置する他方のガンアームに接続しており、軸受機構は、動作中に曲線状に動作する。

さらに本発明は、スポット溶接ガンの圧力を調整する方法に関する。この方法では、溶接ガンアームの少なくとも１つの電極がワークピースの方向へ移動されてこれと接合される。駆動部は、平歯車とこの上に取り付けられた連接棒とを介して、電極を具備したガンアームを作動させる。電極とワークピースの接触後に、ガンアームとその上に配置した電極とを介して駆動部をさらに作動させることによりワークピース上に圧力が蓄積する。上記圧力がセンサによって検出され、センサのデータが制御装置へ送信される。これにより、所定の圧力値が得られると、制御装置が上記圧力を維持するように駆動部を制御する。さらに、スポット溶接が実行され、このスポット溶接の完了後に電極が元の位置に戻される。

本発明は、特に、ロボット用途に採用されるスポット溶接ガンに関する。

スポット溶接ガンのための駆動部は、特許文献１、特許文献２から知られている。これらにおいて、スポット溶接ガンのガンアームは、いわゆるクランク機構の補助によって開閉される。ガンアームは、Ｖ字型ベルトを介してモータで駆動されるクランク歯車に直接固定されている。他方のガンアームは不動であり、即ち保持手段上に堅固に配置されている。クランク歯車がモータによって駆動されると、クランク歯車上に配置されたガンアームが開閉動作を行い、ガンアーム上に設けた電極同士が互いの方へそして互いから離れて移動する。この間に、様々な構成部品の厚さは補正されないため、事前調節された電力値を得るための最大の溶接可能構成部品厚さであっても十分な量の電力を備蓄できるように、駆動モータの寸法を十分大きくとる必要がある。

特許文献３、特許文献４は、歯車とこれに接続している連接棒とで形成された駆動部を備えるスポット溶接ガンを開示している。歯車は一方のガンアームに、反対側に位置する連接棒は他方のガンアームに接続している。連接棒は、軸受機構によって歯車に偏心接続している。その結果、ワークピース毎に圧力条件が異なり、特に、スポット溶接手順の間にワークピースの厚さがばらばらになってしまう。
特開平８−０２５０５７号公報 欧州特許第７６１３６７Ｂ１号明細書 特開平９−２４８６７８Ａ号公報 欧州特許出願公開第１０７８７０８Ａ号明細書

したがって本発明の目的は、モジュール式で簡素かつ小型に設計され、そのメンテナンスを可能な限り少なく抑えると同時に、可能な限り高い作業周期、即ちスポット溶接数を確保する駆動部を備えた、上述のスポット溶接ガンを提供することである。従来技術の欠点は排除もしくは少なくとも低減する。

本発明のさらなる目的は、機能が可能な限り簡素であり、そのメンテナンスを可能な限り少なく抑えながらも、可能な限り高い作業周期を確保できるスポット溶接ガンの圧力を蓄積させる上述の方法を提供することである。

本発明による目的は、溶接対象であるワークピースの多様な厚さを補正するために連接棒とガンアームの間に配置した要素を備える、先に定義したスポット溶接ガンによって達成される。本発明による補正要素を用いれば、最適な圧力調整を溶接対象のワークピースの機能として生じさせることによって、材料および厚さの異なるワークピースを最適な形で溶接できるようになる。本発明の目的はさらに、ほぼメンテナンス不要であり、摩擦を可能な限り低く抑え、小さくコンパクトな構造寸法を持った駆動部を提供することが可能な有利な方法において達成される。またさらに、摩損した部品の交換を伴うことなく作業周期数を大幅に増加することが可能となった。また、最適な電力蓄積を行う駆動部を設けて、この駆動部に用いるモータを小型かつ軽量で低出力のものにすることで、さらに駆動部の構造寸法とこれに関わるコストを大幅に最小化でき有利である。

平歯車の周囲に歯が設置され、ギアおよび／またはモータに結合した歯車がこの歯に係合している場合には、平歯車を駆動しているモータを平歯車の上あるいは周囲に直接配置することで伝達を簡素化できる。その上、平歯車の回転が容易なほどモータが平歯車の中心から遠のくため、モータは非常に低出力のものとなる。これにより、駆動部、よってスポット溶接ガンの大幅なコスト節約が達成される。

一方のガンアームに補正要素が配置されている場合には、ワークピース上で、電極の最適かつ常に一致した圧力調整、即ち最適かつ等しい圧力蓄積が得られる。そのため、使用者が何も変更を加えなくとも自動圧力調整を簡素な方法で行うことができる。

２本のガンアームの各々には旋回アームが配置され、旋回アーム同士はガンアームとは反対の側で、例えば回転軸を設けたピンによって互いに接続していることが有利である。そのため、ワークピースに接触しやすい、簡素で複雑でない構造のスポット溶接ガンが得られる。さらに、これにより重量が大幅に低減されるため、やはり大幅なコスト削減となる。

各旋回アームは、駆動部および／または電極に対して定められた距離で配置される事が有利である。

本発明のさらなる特徴的な要点によれば、補正要素、または補正要素のケーシングあるいはシールドがガンアーム上に堅固に配置されている。

補正要素は、軸受および阻止手段内に可動的に取り付けられた偏心軸を設けたケーシングから成ることが有利である。

補正は偏心軸を介して実施され、偏心軸は定められた地点まで回転され、偏心軸がこの地点で固定された後にのみ圧力蓄積が生じる。これにより、経路補正が簡素な手段によって実現される。

本発明のさらなる特徴によれば、補正要素のケーシング上に阻止手段が配置され、阻止手段は円筒形の突起を備えており、この円筒形突起の通路開口部内に偏心軸が挿入されている。

偏心軸上に固定手段を配置して偏心軸を阻止手段と接続させることで、簡素な固定を実現できる。ばねとして設計されることが好ましい再調整要素を突起上に配置することで、偏心軸の開始位置への定められた再調整が簡素な方法で得られる。偏心軸は閉鎖力を付加しただけでは回転可能とならないため、これにより偏心軸が偏心軸上に配置された連接棒に対して垂直となることが避けられ、経路補正が防止される。

本発明のさらなる特徴によれば、阻止手段は磁気ブレーキとして設計される。こうした阻止手段は、圧力蓄積の遅延、およびこれによる不精密性を簡素な方法で防止するために反応が特に迅速である。

例えば穴付きディスクを使用することにより補正要素の手動での調整機能を付与することで、溶接対象のワークピースの厚さを容易に調整できるようになる。例えば制御可能なロック装置のような自動圧力補正に必要な部品を少なく抑えることができるため、駆動部が大幅に低コスト化および軽量化される。

方法において、本発明の目的が達成され、電極がワークピースの方向へ動作している間に圧力および／または経路補正が、連接棒とガンアームの間に配置した補正要素を介して、平歯車および／またはモータの位置を検出するセンサにより実施され、補正要素が、好ましくは平歯車の上方死点付近に定められた位置に達すると阻止されることで、電極の圧力がワークピース上に蓄積する。こうすることで、ワークピース上への電極の圧力の蓄積は、平歯車の上方死点の直ぐ前、または平歯車と連接棒の接続箇所にて生じることが有利である。上方死点のすぐ前における圧力蓄積は、上方死点に対して直角に位置した接続箇所におけるものよりも相当簡単に実行できるため、平歯車の駆動にかなり低出力のモータを使用することが可能である。さらに、このことにより簡素な方法によってスポット溶接ガンの構造寸法および重量を大幅に小型に維持することができる。

平歯車および／またはモータは、ワークピース上の定められた電極圧力に達しているときにその位置に留まるということから、スポット溶接工程中にワークピース上に電極の適用圧力を維持することができる。

本発明のさらなる特徴によれば、機械的構造の補正要素を使用して、機械的に固定可能な位置に達した際にそれ以上の圧力蓄積について補正要素を阻止することで、圧力または経路補正が実施される。こうして補正要素の簡素でコスト効果的な構造が達成される。また、スポット溶接ガンの重量を大幅に低減することも可能である。

スポット溶接手順を開始する前に、スポット溶接ガンが開放され、センサに補助されて平歯車の基準位置が決定される。

これにより、確実に、平歯車および／またはモータの所定の位置にて、圧力蓄積について補正要素の阻止が実施され、および／または上方死点の逸脱が防止される。よって、駆動部、また特に平歯車および／またはモータが簡素な方法で基準化される。即ち、終了位置と基準位置が検出される。

本発明のさらなる特徴によれば、電極同士はワークピースに接触するまで互いの方へ移動される。この後、平歯車がさらに回転されるが、しかし、ワークピースと接触すると軸周囲で回転する補正要素内に取り付けられた偏心軸によって、補正要素を介して電極が発したワークピース上にかかる圧力がそれ以上蓄積することはない。偏心軸は平歯車の定められた位置に達するとその回転方向において阻止され、ワークピースへの電極の圧力蓄積がさらに実施される。これによって所望時点での自動圧力蓄積が簡素かつコスト効果的な方法で可能となることで、より小型かつ低出力、故により安価なモータおよび／またはモータ・トランスミッション連結の使用と、さらにスポット溶接ガン全体の重量とコストの大幅な低減とが可能となる。

連接棒上および／またはガンアーム上に配置した圧力認識手段が蓄積圧力を検出し有利である。

この場合は、例えば歪み計を使用して、連接棒および／またはガンアームの変形によって圧力検出を行うことができる。これにより、これ以降は圧力を規制でき、電極がワークピース上に発した圧力を自動適合できるようになる。

次に、付属の図面を用いて本発明をより詳細に説明する。

図１〜図４では、駆動部１を設けたスポット溶接ガン２を簡素化した方法で示す。スポット溶接ガン２は、例えばロボットに使用するように設計され、ワークピース３、３’の抵抗溶接、又特にシート材料に使用される。

駆動部１は、平歯車４と連接棒５を備えており、平歯車４は溶接ガンアーム６に接続し、連接棒５は、平歯車４の反対側にあるスポット溶接ガン２の他方の溶接ガンアーム６’に補正要素１６を介して接続している。旋回アーム７、７’はそれぞれガンアーム６、６’じょうに配置されている。旋回アーム７、７’は回転軸９を形成しているピン８によって互いに接続しているため、２本の旋回アーム７、７’の軸受手段を簡素な方法で提供でき、これにより、いわゆるＸガンが形成されるよう、２本のガンアーム６、６’を互いに回転する形で搭載することができる。旋回アーム７、７’は、駆動部１、および／または電極１１、１１’に関連して定められた距離でガンアーム６、６’に接続される。そのため、旋回アーム７、７’は、各ガンアーム６、６’の２つの端部の一方に関連して定められた距離で配置されている。駆動部１の反対側に配置されたガンアーム６、６’の側には、電極１１、１１’をそれぞれ具備した電極ホルダ１０、１０’が各々配置されている。駆動部１は、ガンアーム６、６’の他方の端部領域内に固定された電極１１、１１’に関連し、ガンアーム６、６’の反対側の端部領域内に配置されていることが好ましい。この駆動部１に補助され、回転軸９によって、開閉動作、即ちガンアーム６、６’よって電極１１、１１’の開閉が実行される。ピン８の回転軸９はスポット溶接ガン２の回転主軸を構成している。

連接棒５は、平歯車４の中心部外側に、特に、平歯車４の中心軸１５から定められた距離で配置されており、さらに、連接棒５には平歯車が軸受機構１７を介して接続している。軸受機構１７、即ち連接棒５の平歯車４との接続部分が、スポット溶接ガン２の動作サイクルでの作動時に曲線状に動作する。これによっても、要求されるモータ１３のパフォーマンス、またはモータ・トランスミッションが簡素な方法にて大幅に低下することにより、平歯車４が駆動され、電極１１、１１’からの圧力がワークピース３、３’上に蓄積される。

補正要素１６は、スプール溶接ガン２の連接棒５とガンアーム６’の間に、接続リンクとして設けることができる補正要素１６は、一方のガンアーム６’上に、平歯車４は他方のガンアーム６上に配置されている。補正要素１６上と、これに対して偏心配置された平歯車４上には連接棒５が搭載されている。補正要素１６は、駆動部１の最適範囲内への力の蓄積が常に可能となるように機能する。この際、溶接するワークピース３、３’の各シート材料の厚さは関係ない。こうすることで、平歯車４が事前決定された領域にまでほぼ無力で回転し、その結果、補正要素１６が遮断されて平歯車４のそれ以上の無力回転の継続が阻止され、圧力の蓄積が実行される。これによって圧力の蓄積が常に最良の調整範囲内で起こるようになるため、大幅に小型かつ軽量で、低出力のモータ１３を駆動部１に採用することが可能となる。

ワークピース３上への実際の圧力の蓄積、または電極１１、１１’が発した力の蓄積を判断し、特に監視するために、蓄積力を認識する手段４７が例えばガンアーム６、６’上および／または連接棒５上に配置されている。例えば、認識手段４７は、ガンアーム６’上に力を発した結果生じたガンアーム６’または連接棒５の変形を取り上げる歪み計として設計できる。

図１は、本発明による駆動部１を具備したスポット溶接ガン２を示し、スポット溶接ガン２は開放状態、即ち開始状態にある。図２、図３、図４は、図１のスポット溶接ガン２の各動作ステップを示す。図２は、電極１１、１１’を具備したスポット溶接ガン２を示し、この場合、スポット溶接ガン２は、両電極を共に移動させてワークピース３、３’と接触させた閉鎖状態にある。図３では、平歯車４を図２の例証よりもさらに回転させているが、補正要素１６が、ワークピース３、３’上に電極１１、１１’の圧力がさらに蓄積することを防止する。これにより、連接棒５と平歯車４がほぼ無力で移動する。図４は、動作位置にある、即ち、スポット溶接工程に必要な、電極１１、１１’によるワークピース３、３’への適用圧力が蓄積した状態にあるスポット溶接ガン２を示す。この場合、補正要素１６は、定められた時間点からの圧力、または平歯車４あるいは軸受機構１７の定められた位置からの圧力蓄積を、電極１１、１１’からワークピース３、３’に発せられる圧力に達するようにする。これにより、圧力スポット溶接ガン２からワークピース３、３’に発せられた圧力がスポット溶接工程中に維持されるため、スポット溶接工程の実施が可能となる。スポット溶接工程終了後に、ガンアーム６、６’が再び図１の開放した開始位置へ戻る。

図示の例証的な実施形態では、平歯車ｒの駆動のために、平歯車はその円周上に歯１２を具備している。ギアおよび／またはモータ１３と結合している歯車１４がこの歯１２と係合する。歯車１４はギアおよび／またはモータ１３の軸上で滑動し、これと迅速かつ回転的に接続する。したがって、ガンアーム６’のための駆動部１は平歯車４、これに固定された連接棒５、モータ１３および／またはギア、これまたは軸に固定された歯車１４を備えている。モータ１３が稼動すると、歯車１４が平歯車４をその中心軸１５周囲で動作させる。従来技術と異なり、平歯車４に供給中のモータ１３のモータ力またはトルクが伝達されているため、非常に低出力のモータ１３を駆動部１に設ける必要がある。駆動部１は、所定の最良変位経路上のみに圧力が蓄積される方法で構成される。この経路上に必要な力は可能な限り小さい。

無論、平歯車４を他の方法で駆動することも可能である。例えばモータ１３を平歯車４上に直接、即ち中心軸１５に対して軸方向に配置し、例えば軸によって平歯車４に堅固に結合することができる。平歯車４を、ギアおよび／またはモータ１３の軸から平歯車４の軸へ延びているＶ字型ベルトの手段で駆動することも可能である。Ｖ字型ベルトは平歯車４の周囲に延ばすこともできる。しかし、こうした変形例では、同じ力の蓄積を実現するために、かなり大型又は強力なモータ、あるいはより大型のモータ・ギア連結が必要である。

補正要素１６は接続部分上の、連接棒５とガンアーム６’の間に設けられており、厚さの異なるワークピース３、３’を補正するべく機能する。図１から明らかであるように、平歯車４と、軸受機構１７、即ち連接棒５とスプール４の接続部分は、平歯車４の上方死点１９に関連して定められた角度１８を成す休止位置にある。ワークピース３、３’への電極１１の最良の圧力蓄積を最小の力消費で得るために、理想的には、軸受機構１７の角度２２（図３）の機能としての上方死点１９の少し前に圧力蓄積を開始するべきである。上方死点１９は、軸受機構１７が平歯車４の最高地点に達する点である。

次に補正要素１６が圧力蓄積を制御する。この制御は、平歯車４の軸受機構１７が上方死点１９に関連して角度２１を包囲した状態において、ガンアーム６、６’、即ち電極１１、１１’が、ワークピース３、３’に接触するまで互いの方へ移動される方法で実行される。平歯車４は上方死点１９の方向へ移動を続けるが、ワークピース３、３’上への電極１１、１１’の圧力蓄積は発生しない。角度２２（図３を参照）に達し次第、即ち軸受機構１７が上方死点１９の直ぐ前に達し次第、補正要素１６が稼動し、圧力蓄積が開始する。この圧力蓄積は、スプール４が角度２０（図４）に関連した上方死点１９の直前の位置に達して、上方死点１９のオーバスイングを安全に防止できるようになるまで継続する。

平歯車４の位置を検出するために、平歯車４の極近くにセンサ４３を配置することができる。図示にある例証的な実施形態では、センサ４３はモータ１３上に配置され、暗号器として設計されている。センサ４３は、モータ１３の回転を検出し、これをスポット溶接ガン２の制御装置（図示せず）に転送する。センサ４３が検出したこの値に基づいて、制御装置が平歯車４および軸受機構１７の位置をそれぞれ算出する、および／またはさらに補正要素１６を制御する。これにより、ワークピース３、３’の材料の異なる厚さが自動的かつ簡素な方法で補正される。

スポット溶接工程を開始する前に、即ちスポット溶接ガン２を最初に稼動させる前、例えば動作開始時に、平歯車４の位置を決定する必要がある。例えば、平歯車４の基準位置を固定することが可能である。この目的のために、平歯車４を端部位置へ移動してこれをセンサ４３で検出し、その後、平歯車４の動作さらに位置を決定してもよい。この地点から、制御装置がスポット溶接工程中における平歯車４の他の位置を制御する。さらにセンサ４３は、任意の使用可能または必要な時間点にて平歯車４の実位置を検出し、平歯車４の実位置を制御装置へ送信する。

スポット溶接ガン２はさらに巻取り手段２３、２３’を備えていてよい。この巻取り手段を介して細片２４、２４’が電極１１、１１’の上へ引かれる。この巻取り手段は、電極１１、１１’の疲労を有利な方法で非常に低減させるべく、スポット溶接工程中に電極１１、１１’を保護するように機能する。細片２４、２４’は、ガンアーム６、６’の案内部２６、２６’を介して、巻取り手段２３、２３’の巻戻しローラ２５、２５’から電極１１、１１’まで、そしてガンアーム６、６’の反対側では、巻取り手段２３、２３’の巻上げローラ２７、２７’に戻るように案内される。巻取り手段２３、２３’はガンアーム６、６’上の駆動部１と旋回アーム７、７’の間に配置されてよい。案内部２６、２６’は、ガンアーム６、６’に組み込むか、またはガンアーム６、６’上に設けた経路によって形成できる。巻戻しローラ２５、２５’を使用する代わりに、カセット内に収納したコイル状の細片２４、２４’を挿入するだけでも案内部を形成できる。これにより、カセットまたは細片２４、２４’の交換が簡素化できる。

図５、図６は本発明による補正要素１６を示し、この補正要素は偏心軸２９用の軸受を含むシールドまたはプレートあるいはケーシング２８と、偏心軸２９と、阻止手段３０から成る。図示の例証的な実施形態におけるケーシング２８は２つの部分から成る。同じく図示の例証的な実施形態における阻止手段３０は、磁気ブレーキ３１として設計されている。この場合の補正要素１６は、ケーシング２８によってガンアーム６’上にしっかりと配置される。

偏心軸２９は、偏心軸２９の軸３３周囲で回転できるように、少なくとも１つの軸受３２に内蔵されている。さらに、円筒形の突起３５を具備した阻止要素３４はケーシング２８上に配置されている。偏心軸２９は円筒形突起３５の通路開口部３６内に挿入され、固定手段３７の補助によって阻止要素３４に高速回転的に接続される。そのため、偏心軸２９は加圧時に回転され、また、所定の時点または所定の場所において、特に平歯車４あるいは軸受機構２７の定められた位置から阻止手段３０により阻止される。また、平歯車４および／またはモータ１３の位置はセンサ４３を用いても検出できる。この場合には、平歯車４の定められた位置が得られた際、即ち定められた位置に達した際に、先述した経路補正を得るために補正要素１６の阻止が実施される。

したがって、図２と同様に電極１１、１１’がワークピース３、３’に接触するまで互いの方へ移動するとき、その時点から逆圧が蓄積し始め、これにより偏心軸２９が自動回転する。これにより、偏心軸２９の回転時点から、電極１１、１１’がワークピース３、３’に発した圧力が増加しなくなる。平歯車４が所望の位置に達すると、即ち、図４と同様に軸受機構１７が上方死点１９に関連して定められた角度２０に達すると、偏心軸２９が阻止手段３０によって回転動作を阻止されて、ワークピース３、３’上に電極１１、１１’の圧力がさらに蓄積する。

しかし、スポット溶接工程の開始時に偏心軸２９が連接棒５と平行に配置されている場合、つまり偏心軸２９の偏心突起が連接棒５の方向に向いている場合には、偏心軸２９を軸３３周囲で回転させることが不可能であるため、偏心軸２９は自動補正動作を実行しない。これを回避し偏心軸２９を常に開始位置、つまり偏心軸２９が例えば連接棒５に対して法線位置に維持するために、再調整要素３８を設けることができる。再調整要素３８は、例えばばね３９として構成したり、従来技術より知られこの目的に適した任意の要素で形成することができる。ばね３９は突起３５上に配置され、さらに、保持板４１上に配置した第１ピン４０と、阻止要素３４上に配置した第２ボルト４２の間で付勢される。偏心軸２９が１回転すると、阻止要素３４が偏心軸２９と共に回転し、ばね３９が阻止要素３４のピン４０によって引張される。圧力解放時、即ちスポット溶接工程が終了してスポット溶接ガンが解放される際に、ばね３９が阻止要素３４に作用して偏心軸２９を開始位置へ強制的に戻す。これにより偏心軸２９が簡素な方法で再度位置決めされることで、経路補正を含んだスポット溶接工程を問題なく確実に実現できるようになる。

補正要素１６を設けることにより、出力の大幅に低いモータ１３および／またはギア、あるいはトランスミッションの使用が可能となる。偏心軸２９は、詳述した平歯車４の上方死点１９の前で短い時間だけ阻止される。これは、この場合、定められたまたは望ましい圧力を達成する目的で上方死点１９にまで付与する必要があるエネルギー量は相当に少ないはずだからである。

電極１１、１１’がワークピース３、３’上に発した適用圧力の調整は、無論、図７から明白であるように、例えば補正要素１６上に配置した穴付きディスク４４を補助として用いて手動で行うことができる。穴付きディスク４４を回転させることで、例えば作業するワークシート３、３’のシート金属の厚さを手動で調整することが可能となる。この目的のために、図８に示すように、穴付きディスク４４の表面に印を付けることができる。穴付きディスク４４はシート金属厚さの機能として回転される。ばね４５上に搭載され、補正要素１６上に配置されたボール４６が所望のマークに達すると、ボール４６は開口部４８に入りこれと係合し、穴付きディスク４４を対応する位置に固定する。

さらに、偏心軸２９上にはピン４９が配置されており、このピンは穴付きディスク４４に向き、穴付きディスク４４の溝５０と係合している。穴付きディスク４４の溝５０は、ピン４９が溝５０の端部に達するまで偏心軸２９を回転できるように構成されている。こうすることで偏心軸２９が、電極１１、１１’のワークピース３、３’との接点から、ピン４９と溝５０の端部との接点まで回転する。平歯車４のさらなる回転において、電極１１、１１’のワークピース３、３’への圧力蓄積が開始される。これにより、スポット溶接ガン２の調整を簡素かつコスト効果的な方法で実行することができる。

図９、図１０は、スポット溶接ガン２を処理対象であるワークピース３、３’に合わせて手動で調整するオプションのさらなる例証的な実施形態を示す。この場合、穴付きディスク４４を補正要素１６上に再び配置する。しかし、この例証的な実施形態では、補正要素１６内に配置された偏心軸２９は穴付きディスク４４に堅固に接続している。機械的に固定可能な位置に到達すると補正要素１６の阻止が実行され、その後さらに圧力が蓄積する。

偏心軸２９が堅固に固定された穴付きディスク４４が、補正要素１６上に軸受３２によって回転的に配置されている。穴付きディスク４４には、溶接する材料の現時点での厚さを示す印を設けている。これにより補正要素１６が調整され、これに従って経路適合が、穴付きディスク４４を溶接対象であるワークピース３の所望の材料厚さにまで回転させることで行われる。より厚い材料の場合では、電極１１、１１’が固定されているガンアーム６、６’の移動経路は実質的に小さいので、ワークピース３、３’上への圧力蓄積を通常よりも早く開始する必要がある。しかし、平歯車４はまだ上方死点１９に接近していないため、スポット溶接のための圧力を蓄積させるためにより多くの力が必要となる。

偏心軸２９が穴付きディスク４４に堅固に接続しているため、穴付きディスク４４が回転すると、電極１１’を装備したガンアーム６’が画定された経路に沿って上下に移動する、即ち開閉する。より薄型のワークピース３、３’の場合には、スポット溶接ガン２が開放した状態で、これにより電極１１’が、より厚いワークピース３、３’の場合よりもワークピース３、３’に接近させられる。このようにして、補正要素１６に簡素で手動による経路補正の調整が提供される。これは、図３にて説明し、概略的に図示しているように、電極１１、１１’が画定された各ワークピース３、３’への経路を常に被服し、ワークピース３、３’上への電極１１、１１’の圧力の蓄積が所望に時点にて、即ち上方死点１９に対して定められた軸受機構１７の角度２２にて開始されるためである。

穴付きディスク４４を、所望の印に従って所望の位置に到達したピン５１によって固定することができる。穴付きディスク４４と対向する側において、偏心軸２９上にクランプ装置５２を配置することもでき、上記クランプ装置はばねのようなクランプ要素５３とクランプ手段５４を備えている。クランプ手段５４には偏心軸２９がねじ接続５５により接続している。

穴付きディスク４４を調整する際、使用者は穴付きディスクを自分の方へ引いて、穴付きディスク４４をピン５１から外す。穴付きディスク４４を所望の位置へ回転させると、穴付きディスク４４はクランプ装置５２によってピン（１本または複数）５１にスナップ係合し、その位置に維持される。

この構成により、使用者が、スポット溶接手順の開始前に溶接対象のワークピース３、３’の厚さを調整するだけでよい、簡素かつコスト効果的な圧力補正が得られる。

図１１〜図１４は、連接棒５を配置した状態にある平歯車４の異なる変形例を示す。図１１、図１２では、図１〜図４で説明したように、連接棒５は平歯車４の中心軸１５から定められた角度で設けられている。連接棒５には軸受機構１７によってスプール４が接続している。平歯車４を回転させることで、軸受機構１７が中心軸１５に対する放射状部分上に沿って移動する。この放射状部分は、軸受機構１７の中心軸１５に対する距離から得られたものであり、また、連接棒５’は、ガンアーム６’（図示せず）に固定されていることで回転上昇動作を行う。

図１３、図１４に別の変形例を示す。この実施形態では、連接棒５が案内部５６に沿ってガンアーム６’（図示せず）の方向へ案内される。平歯車４は、連接棒５と、特に軸受機構１７が係合した曲線的な案内路５７を設けている。この利商的な実施形態では、この案内路５７は円形で、中心軸１５に対して偏心配置されている。案内路５７のこれ以外の設計または形状、例えば楕円形の使用も可能であることに基本的に留意する。平歯車４が案内路５６に沿って一回転すると、連接棒５が案内路５７によって上下に動く。これにより電極１１、１１’が、図１〜図４に示したスポット溶接ガン２の構成のためにワークピース３、３’の方向へ押される。連接棒５が平歯車４の中心軸１５に接近しているほど、スポット溶接ガン２の開放が大きくなる。したがって、これによりスポット溶接ガン２の開閉動作が行われる。

したがって、スポット溶接ガン２のための駆動部１は簡素な形で設けられる。図１３、図１４に示した駆動部もまた、軸受機構１７が上方死点１９に接近するに従い、ワークピース３、３’上に印加される定められた電極１１、１１’の適用圧力に達するために必要な力が小さくなるように構造されている。そのため、この例証的な実施形態では、駆動部１また特に平歯車４の移動経路も可能な限り小さい力で圧力蓄積を実現できる方法で制御されるため、やはり小さく低い出力の使用が可能になり、これ故に、安価なモータまたは適切なモータ・ギア連結１３の使用が可能になる。

本発明の駆動部を具備したスポット溶接ガンの開始位置における斜視図を簡略化した方法で概略的に示す図である。 ワークピースと接触した状態にある、図１のスポット溶接ガンを示す図である。 経路補正または補正動作の間の、即ち補正要素が稼動している状態にある、図１のスポット溶接ガンを示す図である。 動作位置にある図１のスポット溶接ガンを示す図である。 本発明の補正要素の斜視図を簡略化した方法で概略的に示す図である。 図５の補正要素の断面図である。 補正要素の変形例の断面図である。 補正要素の穴付きディスクの図である。 補正要素のさらなる変形例の斜視図を簡略化した方法で概略的に示す図である。 図９の補正要素の断面図である。 平歯車と連接棒とから成る、開放位置にある駆動部の概略的な簡略化した図である。 スポット溶接ガン開放時における図１１の駆動部を示す図である。 動作位置にある、平歯車と連接棒とから成る駆動部の変形例を示す図である。 スポット溶接ガン開放時における図１３の駆動部を示す図である。

Claims (24)

1. ワークピース（３、３’）の抵抗溶接に用いるスポット溶接ガン（２）であって、溶接ガンアーム（６、６’）を移動させる駆動部（１）を含み、前記駆動部（１）は平歯車（４）と連接棒（５）によって形成されており、前記連接棒（５）は、平歯車の中心軸（１５）の外側に軸受機構（１７）によって接続しており、前記平歯車（４）はガンアーム（６）に接続し、前記連接棒（５）は前記平歯車（４）の反対側に位置する他方のガンアーム（６’）と接続しており、前記軸受機構（１７）は動作中に曲線状に動作し、
   溶接対象であるワークピース（３、３’）の異なる厚さを補正するために、前記連接棒（５）と前記ガンアーム（６’）の間に要素（１６）が配置されていることを特徴とするスポット溶接ガン（２）。
2. 前記平歯車（４）の周囲に歯（１２）が設けられており、前記歯は、ギアおよび／またはモータ（１３）に結合した歯車（１４）と係合することを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接ガン（２）。
3. 前記補正要素（１６）は前記ガンアームの一方（６’）の上に配置されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のスポット溶接ガン（２）。
4. 前記２本のガンアーム（６、６’）の上に旋回アーム（７、７’）が各々配置されており、前記旋回アーム（７、７’）は、前記ガンアーム（６、６’）の反対側において、例えば回転軸（９）を有するピン（８）によって互いに接続していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスポット溶接ガン（２）。
5. 前記旋回アーム（７、７’）の各々は、前記駆動部（１）および／または前記電極（１１、１１’）に対して定められた距離で配置されていることを特徴とする請求項４に記載のスポット溶接ガン（２）。
6. 前記補正要素（１６）、特に前記補正要素（１６）のケーシング（２８）またはシールドは、前記ガンアーム（６’）に堅固に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスポット溶接ガン（２）。
7. 前記補正要素（１６）は、軸受（３２）内に移動可能に搭載された偏心軸（２９）と、阻止手段（３０）とを含むケーシング（２８）から成ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のスポット溶接ガン（２）。
8. 前記阻止手段（３０）は偏心軸（２９）のその定められた回転開始を阻止するように設計されていることを特徴とする請求項７に記載のスポット溶接ガン（２）。
9. 前記補正要素（１６）の前記ケーシング（２８）には阻止手段（３４）が配置されており、前記阻止手段は円筒形の突起（３５）を備え、前記円筒形突起（３５）の通路開口部（３６）内に前記偏心軸（２９）が挿入されていることを特徴とする請求項７または８のいずれか１項に記載のスポット溶接ガン（２）。
10. 前記偏心軸（２９）と前記阻止手段（３４）を接続させるために、前記偏心軸（２９）上に固定手段（３７）が配置されていることを特徴とする請求項９に記載のスポット溶接ガン（２）。
11. 前記突起（３５）に再調整要素（３８）が配置されていることを特徴とする請求項９または１０のいずれか１項に記載のスポット溶接ガン（２）。
12. 前記再調整要素（３８）はばね（３９）として設計されていることを特徴とする請求項１１に記載のスポット溶接ガン（２）。
13. 前記再調整要素（３８）は、２つの保持要素、特にピン（４０、４２）の間で付勢されることを特徴とする請求項１１または１２のいずれか１項に記載のスポット溶接ガン（２）。
14. 前記駆動部（１）の前記連接棒（５）は前記偏心軸（２９）上に搭載されていることを特徴とする請求項７〜１３のいずれか１項に記載のスポット溶接ガン（２）。
15. 前記阻止手段（３０）は磁気ブレーキとして設計されていることを特徴とする請求項７〜１４のいずれか１項に記載のスポット溶接ガン（２）。
16. 前記補正要素（１６）は手動による調整が可能であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載のスポット溶接ガン（２）。
17. スポット溶接ガンの圧力を調整する方法であって、溶接ガンアーム（６’）の少なくとも１つの電極（１１’）が駆動部（１）によってワークピース（３、３’）の方向へ移動されて接合しており、前記駆動部（１）は、平歯車（４）とこれに取り付けられた連接棒（５）とを介して、前記電極（１１’）を具備した前記ガンアーム（６’）を作動させ、また、前記電極（１１’）が前記ワークピース（３、３’）に接触した後に、前記ガンアーム（６’）とこれに配置された前記電極（１１’）とによって前記駆動部（１）をさらに作動させることにより、前記ワークピース（３、３’）上に圧力が蓄積し、センサ（４３）が前記圧力を検出し、前記センサ（４３）のデータが制御装置へ送信され、これにより所定の圧力値が得られると、前記駆動部（１）が前記制御装置によって、前記圧力を維持するように制御され、さらに、スポット溶接が実行されることで、スポット溶接完了後に前記電極（１１’）が元の場所に戻され、
    前記電極（１１’）が前記ワークピース（３、３’）の方向へ移動している間に、前記連接棒（５）と前記ガンアーム（６）の間に配置された補正要素（１６）を介して、前記センサ（４３）が前記平歯車（４）および／またはモータ（１３）の位置を検出することによって圧力および／または経路補正が行われ、好ましくは前記平歯車（４）の上方死点（１９）付近の定められた位置に到達すると阻止され、このようにして、前記ワークピース（３、３’）上への前記電極（１１’）の圧力蓄積が行われることを特徴とする方法。
18. 前記平歯車（４）および／または前記モータ（１３）は、前記ワークピース（３、３’）上への前記電極（１１’）の定められた圧力に達すると、その位置を維持し、これにより、前記スポット溶接工程中に、前記ワークピース（３、３’）上への前記電極（１１’）の適用圧力が維持されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記補正要素（１６）を阻止するために、センサ（４３）が前記平歯車（４）および／またはモータ（１３）の位置を検出することを特徴とする請求項１７および１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記圧力または経路補正は、機械的に構造された補正要素（１６）を使用し、機械的に固定可能な位置に達したら、それ以上の任意の圧力蓄積について前記補正要素（１６）を阻止することにより行われることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記スポット溶接手順の開始前に、前記スポット溶接ガン（２）が開かれ、前記平歯車（４）の基準位置が前記センサ（４３）の補助によって決定されることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記電極（１１、１１’）は前記ワークピース（３、３’）に接触するまで互いの方へ移動され、その後、前記平歯車（４）がさらに回転されるが、しかしこの間、前記電極と前記ワークピースが接触しても、補正要素（１６）を介して、また、前記補正要素（１６）内に取り付けた偏心軸（２９）が軸（３３）周囲で回転されることにより、前記ワークピース（３、３’）上に前記電極（１１、１１’）の圧力がさらに蓄積することはなく、前記偏心軸（２９）が平歯車（４）の定められた位置に達するとその回転方向において阻止されるため、前記ワークピース（３、３’）上への前記電極（１１、１１’）の更なる圧力蓄積が行われることを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の方法。
23. 前記蓄積圧力は、前記連接棒（５）上、および／または前記ガンアーム（６’）上に配置した圧力認識手段（４７）によって検出されることを特徴とする請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 前記圧力は、前記連接棒（５）および／または前記ガンアーム（６’）の変形によって検出されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。

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