JP2009274082A - スポット溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スポット溶接装置において、電極による打痕の発生を防ぐと共に、スポット溶接のための作業時間を短縮する。
【解決手段】スポット溶接装置Ｘに、可動電極１を駆動させる手段として、リニアユニット１２０と、サーボユニット１１０とを設ける。リニアユニット１２０は、筺体１３０に慴動自在に挿入された基端部材１２２と、基端部材１２２に形成されたガイドレール１２４と、リニアモータによりガイドレール１２４に沿って往復移動すると共に可動電極１を保持するリニア可動体１２５とを有する。サーボユニット１１０は、サーボモータ１１１の駆動力を利用し、基端部材１２２に荷重をかけ、リニアユニット１２０を筺体１３０の軸方向に往復移動させる。また、スポット溶接装置Ｘに、リニア可動体１２５が所定位置を通過すると、可動体１２５の進行方向と逆行する移動を制限するロック機構Ｌを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のボディ等の被溶接材を電極で加圧しながら抵抗溶接を行うスポット溶接装置に関する。

自動車等の生産工程では、自動車のボディ等の被溶接材を電極で加圧しながら抵抗溶接を行うスポット溶接が行われている。このスポット溶接は、エア圧力によって被溶接材を加圧するエア方式と、サーボモータで電極を駆動することによって被溶接材を加圧する電動サーボ方式とが知られている。

前記エア方式は、電極を高速で動作させることができるという利点があるものの、電極の動作速度を制御できないため、電極が部品（被溶接材）に強い圧力で衝突してしまい、電極による打痕が発生してしまうという技術課題を有している。
これに対して、前記電動サーボ方式は、前記エア方式に較べて加圧力制御の精度および応答性に優れており、電極が部品に接触する手前で高速から低速に切り替えることができるため部品（被溶接材）へのソフトタッチが可能になる。その結果、前記電動サーボ方式によれば、前記エア方式で往々に発生していた、ガン電極の打痕をなくすことができることから、最近では、前記電動サーボ方式によるスポット溶接が主流になってきている。

そして、上記のような電動サーボ方式によるスポット溶接に関する技術が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１には、サーボモータが発生する回転駆動力を上下方向の駆動力に変換して、電極の上下方向の移動を制御する電動サーボガンと、電動サーボガンを制御する制御装置と備えた溶接装置の構成が開示されている。
ここで、図６を用いて、特許文献１に開示されている、従来技術の電動サーボガンの構成を説明する。
図６は、従来からある電動サーボガンを有するスポット溶接装置の構成図である。なお、図６（ａ）は、従来技術の電動サーボガンの概略構成図である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す電動サーボガンの駆動系の詳細を示した模式図である。

図示するように、スポット溶接装置１０は、被溶接材（ワークＷ１、ワークＷ２）をスポット溶接する電動サーボガンＧと、溶接用電力を供給する溶接電源Ｂと、電動サーボガンＧおよび溶接電源Ｂの動作を制御する制御装置Ａとを備える。
電動サーボガンＧは、上側電極１１および下側電極１２と、上側電極１１および下側電極１２を保持するアーム１６と、上側電極１１を駆動させるためのサーボモータ１３と、サーボモータ１３が発生する回転駆動力を上下方向の直線的駆動力に変換して上側電極１１に伝達する駆動力伝達機構１４と、サーボモータ１３の回転角度位置を示す信号（上側電極１１の上下方向の位置に応じた信号）を出力するエンコーダ（変位量検出手段）１５とを備える。
また、制御装置Ａは、溶接電源Ｂにそのオン・オフを指令したり、サーボモータ１３の回転駆動力を指令したり、エンコーダ１５の出力信号に基づいて各ワークＷ１、Ｗ２の溶融部（通電部位）の熱膨張の状態を検出したりする。

また、図５（ｂ）に示すように、電動サーボガンＧの駆動機構は、サーボモータ１３が発生する回転駆動力の回転数を変えて伝達する回転駆動力伝達部１４ａと、回転駆動力伝達部１４ａにより伝達される回転駆動力を上下方向に駆動する直線的駆動力に変換するボールねじ１４ｂとを備えている。
特開２００１−３００７３８号公報

しかしながら、上述した電動サーボ方式によるスポット溶接は、電極による打痕の発生を防止できるが、以下の技術的課題を有している。
具体的には、上述したサーボモータを採用した電動サーボガンは、ボールねじを用いて電極の駆動する推力を出すようにしているため、エア方式のものと比べて（エアガンと比べて）、電極の動作速度が遅くなる。例えば、電動サーボガンにより駆動する電極の最高動作速度は、エアガンにより駆動する電極の最高動作速度の「１／２」程度である。そのため、電動サーボガンによるスポット溶接は、エア方式と比べると、スポット溶接のための作業時間を多く費やしてしまい、生産効率を悪化させるという技術的課題があった。

本発明は、前記した技術的課題を解決するためになされたものであり、スポット溶接装置において、電極による打痕の発生を防ぐと共に、スポット溶接のための作業時間を短縮することができるスポット溶接装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、可動電極と固定電極とによりワークを挟持し加圧しながらスポット溶接を行うスポット溶接装置に適用される。
そして、前記スポット溶接装置は、貫通孔を備える略筒状の筺体と、前記筺体の貫通孔に慴動自在に挿入された基端部材と、該基端部材の一方面に形成され、且つ該筒体の軸方向に延びるガイドと、先端部に前記可動電極を保持すると共にリニアモータにより前記ガイドに沿って往復移動する可動体とを有するリニアユニットと、前記基端部材に連結され、且つサーボモータの駆動力を用いて、前記基端部材に前記筺体の軸方向の荷重を加えて、該軸方向に前記リニアユニットを往復移動させるサーボユニットとを有し、さらに、前記リニアユニットが、前記ガイドに沿って前記可動体を移動させている際に、前記可動体が所定位置を通過すると、前記可動体の進行方向と逆行する向きの移動を制限するロック機構を備えることを特徴とする。

このように本発明では、可動電極を駆動する手段として、リニアモータにより可動電極を高速に移動させることができるリニアユニットと、サーボモータによりワークに必要な圧力を加圧することができるサーボユニットとを組み合わせた構成を採用している。
なお、リニアユニットには可動電極を高速で移動させることができるという長所（利点）があるが、溶接に必要な圧力を出せないという短所がある。一方、サーボユニットには、上述したように、電極の移動速度が遅くなるという短所があるが、溶接に必要な圧力で加圧することができるという長所がある。
そのため、本発明のように、リニアユニットとサーボユニットとを組み合わせることにより、それぞれの長所（利点）を利用して可動電極を駆動制御することが可能になり、効率的にスポット溶接を行うことができる。
また、ロック機構により、リニアユニットにより駆動させた可動電極がワークの近くまで到達した場合に進行方向と逆行する向きの移動を制限するようにすれば、可動電極がワークの近くにきた際、逆行して戻されることが防止される。

また、前記ロック機構は、前記筺体の貫通孔の内周側面に一端が取り付けられた弾性体と、該弾性体の他端に取り付けられ該筺体の軸心部に向けて付勢される付勢体とを備え、前記付勢体は、前記可動体が所定位置を通過すると、前記弾性体からの弾性力により付勢され、該可動体が通過した経路を塞ぐことが望ましい。
このように、本発明では、ロック機構にバネ等の弾性体を用いるようにしている。すなわち、本発明では、複雑な機構を設けることなく、リニアモータにより移動する可動体の逆走を防止するロック機構を実現することができる。

また、前記スポット溶接装置は、前記スポット溶接を行う場合、前記リニアユニットが、前記可動電極が前記ワークから所定距離の位置に到達するまで、前記ガイドに沿って前記可動体を移動させ、前記可動電極が前記ワークから所定距離の位置に到達すると、前記サーボユニットが、前記リニアユニットに荷重を加えることにより、前記可動電極をワークに向けて移動させると共に、前記可動電極および前記固定電極によりワークを挾持し加圧することが望ましい。
このように本発明では、ワーク（加圧ポイント近傍）の近傍まで、可動電極を高速で移動させることができるリニアユニットを利用するため、スポット溶接の作業時間を短縮することができる。また、ワークの加圧には、溶接に必要な圧力を加圧することができるサーボモータ駆動部を用いているため、高品質な溶接を実現できる。

このように、本発明によれば、スポット溶接装置において、電極による打痕の発生を防ぐと共に、スポット溶接のための作業時間を短縮することができる。

以下、本発明の実施形態のスポット溶接装置について、図面を用いて説明する。
先ず、本発明の実施形態のスポット溶接装置の構成について図１および図２を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態のスポット溶接装置のブロック図である。また、図２は、図１に示すスポット溶接装置のＡ−Ａ断面図である。

図１に示すように、本実施形態のスポット溶接装置Ｘは、図示しない産業用ロボットに装着される接続部２０と、接続部２０に取り付けられたガンアーム３０と、ガンアーム３０の一端に取り付けられた固定電極２と、ガンアーム３０の他端に取り付けられたアクチュエータ（サーボユニット１１０（１１１、１１２、１１３）、筺体１３０、リニアユニット１２０（１２２、１２３、１２４，１２５、１２６）と、前記アクチュエータによって駆動する可動電極１とを備える。なお、可動電極１と、固定電極２とは、互いに相対向する位置に配置される。
なお、筺体１３０の下端側の内周側面（内筒側面）には、リニアユニット１２０を構成するリニア可動体１２５の移動を制限するロック機構Ｌ（後段で詳細に説明する）が設けられている。また、リニア可動体１２５の上端部には、ロック機構Ｌによる移動制限を解除するための解除機構（後述する）が設けられている。また、筺体１３０の内周側面（内筒側面）には、リニア可動体１２５の位置を検知するための位置センサ１４０が取り付けられている。

また、スポット溶接装置Ｘの接続部２０は、図示しない産業用ロボットの制御部（ＣＰＵ、メモリ、各種１／Ｆ等により構成される）と電気的に接続されており、前記制御部との間で各種信号の授受を行う。また、スポット溶接装置Ｘは、接続部２０を介して、産業用ロボットからの電力供給を受ける。
そして、スポット溶接装置Ｘは、産業用ロボット（図示しない）に設けられた前記制御部（図示しない）からの制御信号にしたがい、可動電極１および固定電極２により、被溶接材（ワークＷ１、ワークＷ２）を挟持して加圧するスポット溶接を行う。

以下、本実施形態のスポット溶接装置Ｘの構成を具体的に説明する。
前記アクチュエータは、ガンアーム３０の他端に取り付けられたサーボユニット１１０と、貫通孔１３１を備える略円筒状の筺体１３０と、筺体１３０の貫通孔１３１に摺動自在に挿入されたリニアユニット１２０とを備える。

そして、サーボユニット１１０は、サーボモータ１１１を備え、サーボモータ１１１の回転駆動力を利用して、リニアユニット１２０の上端部に上下方向（筺体１３０の軸方向）の荷重を加えて、リニアユニット１２０を上下方向に移動させる。
具体的には、サーボユニット１１０は、回転駆動力を発生させるサーボモータ１１１と、サーボモータ１１１が発生する回転駆動力をボールねじ１１２に伝達する図示しない回転駆動力伝達部（タイミングベルト、ギア、チェーンおよびカップリングなどの各部材から構成される）と、前記伝達されたる回転駆動力を上下方向（図示するＺ方向）に駆動する直線的駆動力に変換するボールねじ１１２およびナット１１３を備える。

また、ボールねじ１１２およびナット１１３は、筺体１３０の貫通孔１３１に挿入され、且つ筺体１３０の貫通孔１３１に摺動自在に挿入されたリニアユニット１２０の上端の基端部材１２２に連結される（ナット１１３が基端部材１２２の上面に形成された固定部１２２ａに固着される）。
この構成により、ボールねじ１１２およびナット１１３により、リニアユニット１２０および可動電極１が保持される。また、この構成により、ボールねじ１１２およびナット１１３が、サーボモータ１１１が発生する回転駆動力を利用して、リニアユニット１２０に上下方向（図示するＺ方向）の荷重を加えることができるようになる。

そして、サーボユニット１１０は、ボールねじ１１２およびナット１１３を介して、リニアユニット１２０に荷重を加え、筺体１３０の内周側面（内筒壁面）に沿ってリニアユニット１２０を上下方向（Ｚ方向）に移動させる（これにより、リニアユニット１２０の先端に取り付けられた可動電極１も上下方向に移動する）。

つぎに、リニアユニット１２０について説明する。
リニアユニット１２０は、リニアモータの駆動力により、下端部で保持している可動電極１を上下方向（Ｚ方向）に往復移動させる。
なお、このリニアユニット１２０は、リニアモータにより、リニア可動体１２５に取り付けられた可動電極１を、筺体１３０の軸方向（Ｚ方向）に対して往復移動することができるものであればよく、具体的な構成について特に限定されるものではない。
例えば、リニアユニット１２０に、以下の構成のものを用いてもよい。

リニアユニット１２０は、筺体１３０の貫通孔１３１（筒状の内筒側面）に慴動自在に挿入された略円板状の基端部材１２２と、基端部材１２２の下面側の軸心部に形成された略円柱状のシャフト１２３と、基端部材１２２の下面側の外周部に形成されたガイドレール１２４ａ、ｂと、ガイドレール１２４ａ、ｂに沿って上下方向（Ｚ方向）に往復移動するリニア可動体１２５と、リニア可動体１２５の先端部に取り付けられ、可動電極１を保持する保持部材１２６とを備える。

より具体的には、基端部材１２２の下面には、下面の略中心部から、筺体１３０の軸心方向（軸心下方向）に延びる円柱状のシャフト１２３が形成されている。また、基端部材１２２の下面には、下面の外周部から、筺体１３０の軸心方向（軸心下方向）に延びる略棒状のガイドレール１２４ａ、ｂが形成されている。
また、基端部材１２２の上面側には、上述したサーボユニット１１０のボールねじ１１２に取り付けられたナット１１３と連結される固定部１２２ａが形成されている。

また、基端部材１２２に取り付けられたシャフト１２３は、中心軸部材（図示しない）と、その中心軸部材上に、Ｎ、Ｓの磁石が交互に位置するように軸方向に配列されて取り付けられた多数個の環状の永久磁石（図示しない）とを備える。
また、図２に示すように、リニア可動体１２５は、略角柱状（又は略円柱状）に形成され、かつシャフト１２３を挿通させる貫通孔１２５ａを有すると共に、両側面にガイドレール１２４ａ、ｂに係合する係合部１２５ｂ１、１２５ｂ２が形成されている。そして、リニア可動体１２５は、貫通孔１２５ａにシャフト１２３が挿通され、係合部１２５ｂ１、１２５ｂ２をガイドレール１２４ａ、ｂに係合される。

さらに、リニア可動体１２５の貫通孔１２５ａの内周部には、電機子を構成するコイル（図示せず）が配置されている。そして、リニア可動体１２５の貫通孔１２５ａにシャフト１２３を挿入することにより、前記コイルがシャフト１２３を取り囲むようになされている。そして、永久磁石を備えるシャフト１２３を取り囲むリニア可動体１２５のコイルに、所定の電流を流すことにより、電流と磁石が形成する磁界との相互作用により、リニア可動体１２５に軸方向（図１にに示めすＺ方向）の推力が発生する。
そして、本実施形態のリニア可動体１２５は、産業用ロボット（図示しない）に設けられた前記制御部（図示しない）からの制御信号にしたがい、前記コイルに所定の電流を流すことにより、ガイドレール１２４ａ、ｂ（およびシャフト１２３）に沿って往復移動する。

また、図１に示すように、リニア可動体１２５の下端部には、可動電極１を保持する保持部材１２６が取り付けられている。具体的には、保持部材１２６には、ガンアーム３０に取り付けられた固定電極２に相対向するように、可動電極１が配置されて取り付けられている。

続いて、ロック機構Ｌおよび解除機構Ｕを図２および図３を用いて説明する。
図３は、スポット溶接装置Ｘのロック機構および解除機構の模式図である。また、図３（ａ）は、リニア可動体１２５がロックされていない状態を示し、図３（ｂ）は、ロック機構Ｌによりリニア可動体１２５がロックされている状態を示している。また、図３（ｃ）は、解除機構Ｕがロック解除している状態を示し、図３（ｄ）は、ロック解除された後のリニア可動体１２５の状態を示している。
なお、図３に示すリニア可動体１２５は、その上端部分だけを示したものである。

先ず、筺体１３０に設けられたロック機構Ｌについて説明する。
図２に示すように、ロック機構Ｌは、筺体１３０の貫通孔１３１の内周側面部に取り付けられたバネ１５０ａおよび半ドーナツ形状の付勢部材１５１ａと、前記バネ１５０ａが取り付けられた内周側面部と相対向する位置（貫通孔１３１の内周側面部）に取り付けられたバネ１５０ｂおよび半ドーナツ形状の付勢部材１５１ｂとにより構成される。

バネ１５０ａ、１５０ｂは、いずれも、一端部が筺体１３０の貫通孔１３１の内周側面部に取り付けられ、他端部に付勢部材１５１ａ、ｂが取り付けられている。このバネ１５０ａ、１５０ｂが、付勢部材１５１ａ、ｂを筺体１３０の軸心に向けて付勢する。
なお、本実施形態では、バネ１５０ａ、１５０ｂにコイルバネを用いる場合を例にするが特にこれに限定するものではない。付勢部材１５１ａ、ｂを付勢する弾性体であればどのような構成のものでもかまわない。
そして、ロック機構Ｌは、筺体１３０の内部を上下方向に移動するリニア可動体１２５の位置に応じて、以下のように動作する。

具体的には、図３（ａ）、（ｄ）に示すように、付勢部材１５１ａ、１５１ｂの下端１５１ａ１、１５１ｂ１がリニア可動体１２５の上端１２５ｃより下側に位置する場合、付勢部材１５１ａ、１５１ｂは、バネ１５０ａ、１５０ｂから受ける弾性力により付勢され、リニア可動体１２５の側面部に当接した状態となる。
なお、以下では、図３（ａ）、（ｄ）に示すロック機構Ｌの状態を「ロックオフ状態」という。
ここで、付勢部材１５１ａ、１５１ｂのリニア可動体１２５との当接面は、摩擦係数が小さい材質により形成されているものとする。また、リニア可動体１２５の側面部（付勢部材１５１ａ、１５１ｂと当接する側面部）は、摩擦係数が小さい材質により形成されている。この構成により、リニア可動体１２５の側面部に付勢部材１５１ａ、１５１ｂが当接した状態においても、当接することによる摩擦の影響を低減できる。これにより、リニア可動体１３５は、付勢部材１５１ａ、１５１ｂが当接した状態においても、上下方向をスムーズに移動できる。

また、図３（ｂ）に示すように、付勢部材１５１ａ、１５１ｂの下端１５１ａ１、１５１ｂ１がリニア可動体１２５の上端１２５ｃより上側に位置する場合、付勢部材１５１ａ、１５１ｂは、バネ１５０ａ、１５０ｂから受ける弾性力により付勢され、リニア可動体１２５の上方向（リニア可動体１２５の上端１２５ｃの上方向）の移動経路を塞ぐ。なお、以下では、図３（ｂ）に示すロック機構Ｌの状態を「ロックオン状態」という。
そして、ロック機構Ｌがロックオン状態になると、リニア可動体１２５は、付勢部材１５１ａ、１５１ｂに上方向の進路を塞がれるため、上方向への移動が制限される。

つぎに、リニア可動体１２５の上端側に形成された解除機構Ｕについて図３を用いて説明する。
具体的には、リニア可動体１２５の上端部には、図示しない略矩形状の凹部（格納部）が形成され、その格納部に略角柱状の解除部材１６０と、解除部材１６０を上下方向（図３のＺ方向）に動作させる昇降機構１６１とが収納されている。
ここで、解除部材１６０は、上端面から下端面に向かって径方向に広がるテーパ部１６０ａが形成さている。

また、昇降機構１６１は、前記制御部からの制御信号に応じて、解除部材１６０を上下方向に動作させることができるものであればよく、具体的な構成について特に限定されるものではない。例えば、昇降機構１６１は、モータを備え、そのモータにより解除部材１６０を上下方向に移動させるように構成されていてもよい。
なお、解除部材１６０は、リニア可動体１２５と同様、シャフト１２３を挿通させる貫通孔（図示しない）が形成されていると共に、両側面にガイドレール１２４ａ、ｂに係合する係合部（図示ない）が形成されている。

そして、解除機構Ｕは、オフ状態のときには、図３（ａ）、（ｂ）、および（ｄ）に示すように、リニア可動体１２５の前記格納部に収容された状態になされている。
一方、解除機構Ｕは、オン状態になると、昇降機構１６１が解除部材１６０を上方向（ｚ１方向）に押し上げ、図３（ｃ）に示すように、リニア可動体１２５の上端１２５ｃから解除部材１６０が飛び出した状態になる。
すなわち、解除機構Ｕがオフ状態からオン状態になると、リニア可動体１２５の上端１２５ｃから押し上がってきた解除部材１６０のテーパ部１６０ａにより、付勢部材１５１ａ、１５１ｂが筺体１３０の貫通孔１３１の内周側面部方向に押し戻される。これにより、付勢部材１５１ａ、１５１ｂにより塞がれていた、リニア可動体１２５の上方向の進路が押し広げられて開放される。
スポット溶接装置Ｘは、リニア可動体１２５の上方向の進路が開放されると、リニア可動体１２５を上昇させると共に、図３（ｄ）に示すように、解除機構Ｕがオフ状態（解除部材１６０がリニア可動体１２５の格納部に収容された状態）に戻す。

続いて、本実施形態のスポット溶接装置の動作を図４および図５に基づいて説明する。
図４は、本実施形態のスポット溶接の溶接工程を示したフローチャートである。
また、図５は、図４に示すスポット溶接の各工程における可動電極１の位置及びロック機構の状態を示した概略図である。
なお、図５（ａ）は、スポット溶接装置の原位置を示している。また、図５（ｂ）、および（ｅ）は、リニアユニット１２０がリニア可動体１２５を駆動させている状態を示している。また、図５（ｃ）は、リニアユニット１２０による駆動から、サーボユニット１１０による駆動に切り替える際の状態を示している。また、図５（ｄ）は、ワークＷ１、Ｗ２の溶接を終えた後で、解除機構Ｕがロック解除した状態を示している。

具体的には、図４に示す処理に先立って、図５（ａ）に示すように、スポット溶接装置Ｘの固定電極２の上にワークＷ１、２が載置される。なお、図５（ａ）に示す位置を原位置（基準位置）とする。

つぎに、リニアユニット１２０のリニア可動体１２５が、上述した産業用ロボットの制御部（図示しない）からの指示（スポット溶接の開示指示）を受けて、シャフト１２３（およびガイドレール１２４）に沿って下側（図５に示すＺ２方向）への移動を開始する（Ｓ１）。
これにより、図５（ｂ）に示すように、リニア可動体１２５の先端の保持部材１２６に取り付けられた可動電極１が筺体１３０の軸方向を下向きに移動する。
なお、本ステップでは、ロック機構Ｌは、ロックオフ状態になされている。また、解除機構Ｕは、リニア可動体１２５の上端の格納部に収容された状態になされている（オフ状態）。

そして、図５（ｃ）に示すように、リニアユニット１２０の駆動により、リニア可動体１２５の上端１２５ｃが、付勢部材１５１ａ、１５１ｂより下側まで降下してくると、ロック機構Ｌが自動的に動作してロックオン状態となる（Ｓ２）。

つぎに、リニア可動体１２５が所定位置までくると、リニアユニット１２０による駆動から、サーボユニット１１０による駆動に切り替わる（Ｓ３〜Ｓ５）。

具体的には、リニア可動体１２５の上端部１２５ｃが、位置センサ１４０の高さまで移動してくると、位置センサ１４０がリニア可動体１２５の上端部１２５ｃを検知して、検知信号を前記制御部に送信する（Ｓ３）。前記制御部は、位置センサ１２７からの検知信号を受信すると、リニアユニット１２０の駆動を停止させ（Ｓ４）、且つサーボユニット１１０を駆動させる（Ｓ５）。
なお、本実施形態では、リニア可動体１２５に取り付けられた可動電極１の先端が、固定電極２に載置されたワークＷ１、Ｗ２から「Ｌｍｍ（例えば、１０ｍｍ）」の距離に到達したときに、位置センサ１４０がリニア可動体１２５の上端部を検知できるように、筺体１３０に位置センサ１４０が取り付けられているものとする。
また、位置センサ１４０は、ロック機構Ｌの近傍に取り付けられているものとする。これにより、ロック機構Ｌがロックオン状態になると、その後、リニアユニット１２０による駆動から、サーボユニット１１０による駆動に切り替わる。

ここで、Ｓ３〜Ｓ５の動作を具体的に説明する。
リニア可動体１２５の上端部が、位置センサ１４０の高さまで移動してくると（すなわち、可動電極１の先端が、ワークＷ１、Ｗ２から「Ｌｍｍ（例えば、１０ｍｍｍ）」の距離までくると）、位置センサ１４０が前記上端部を検知し、当該検知結果を、前記制御部（図示しない）に送信する。
前記制御部（図示しない）は、位置センサ１４０からの検知結果を受信すると、リニア可動体１２５に停止指示信号を送信する。そして、リニア可動体１２５は、前記停止信号を受信すると、下向きへの移動を停止する。
なお、リニア可動体１２５は、停止すると、シャフト１２３（或いはガイドレール１２４ａ、ｂ）に固定されるものとする。
また、前記制御部は、サーボユニット１１０に駆動開始信号を送信する。サーボユニット１１０は、前記駆動開始信号を受信すると、サーボユニット１１０の駆動を開始する。
具体的には、サーボユニット１１０は、サーボモータ１１１を回転させ、ボールねじ１１２およびナット１１３で基端部材１２２に荷重をかけることにより（下方向に押すことにより）、リニアユニット１２０の先端に取り付けられた可動電極１を下方向に移動させる。

続いて、Ｓ５の後に行われるＳ６の処理を説明する。
Ｓ６では、サーボユニット１１０は、可動電極１を移動させて、可動電極１および固定電極２により、ワークＷ１、２を挟持する。そして、スポット溶接装置Ｘは、サーボユニット１１０により、可動電極１および固定電極２に挟持したワークＷ１、２を加圧させながら、可動電極１および固定電極２に電流を流して、スポット溶接を行う。スポット溶接を終えると、サーボユニット１１０は、可動電極１を所定距離（Ｌｍｍ（例えば、１０ｍｍｍ））だけ、上方向に移動させて駆動を停止すると共に、前記制御部にその旨を示す信号（溶接完了信号）を送信する。

つぎに、リニアユニット１２０の解除機構Ｕが動作して、ロック機構Ｌのロック（ロックオン状態）を解除する（Ｓ７）。
具体的には、前記制御部は、前記溶接完了信号を受信するとリニアユニット１２０を制御して、解除機構Ｕを動作させる。これにより、図５（ｄ）に示すように、解除部材１６０が上方向（ｚ１方向）に押し上げられ、解除部材１６０により、ロック機構Ｌがロックオフ状態となる。

つぎに、前記制御部は、リニアユニット１２０によりリニア可動体１２５をｚ１方向に上昇させて、原位置まで戻り処理を終了する（Ｓ８）。
なお、前記制御部は、本ステップでは、図５（ｅ）に示すように、リニア可動体１２５をｚ１方向に上昇させながら、解除機構Ｕをオフ状体に戻す。すなわち、昇降機構１６１により解除部材１６０を下方向（ｚ２方向）に下げ、解除部材１６０をリニア可動体の格納部に収容する。

このように、本実施形態によれば、リニアユニット１２０により、ワークＷ１、Ｗ２（加圧ポイント近傍）の近傍まで可動電極１を移動させ、ロック機構Ｌによりロックオン状態にして、その後、可動電極１の駆動制御をサーボユニット１１０に切り替えて、ワークＷ１、Ｗ２を加圧することができる。
なお、本実施形態において、ワークＷ１、Ｗ２の加圧に、サーボユニット１１０を用いるようにしたのは、リニアユニット１２０では、溶接に必要な圧力でワークＷ１、Ｗ２を加圧することができないためである。
そして、本実施形態によれば、ワークＷ１、Ｗ２（加圧ポイント近傍）の近傍まで、可動電極１を高速に駆動させることができるリニアユニット１２０を利用するため、スポット溶接の作業時間を短縮することができる。また、ワークＷ１、Ｗ２の加圧には、溶接に必要な圧力で加圧できるサーボユニット１１０を用いることにより、高品質な溶接を実現できる。

また、本実施形態では、エアガンを利用しないため、電極による打痕が発生することがない。また、エアガンによるスポット溶接のように騒音を発生することがないため、作業環境を悪化させることがない。

また、本実施形態では、ロック機構により、リニアユニット１２０により駆動させた可動電極１がワークＷ１、Ｗ２の近くまで到達した場合に進行方向と逆行する向きの移動を制限しているため、ワークＷ１、Ｗ２の近くにきた際に、可動電極１が逆行して戻されることが防止される。このようにするのは、上記のように逆行を制限しないでサーボユニット１１０で加圧した場合、リニア可動体自体１２５に加圧力が無い為、充分な加圧力を得られない恐れがあるためである。
また、本実施形態は、ロック機構Ｌを、バネ１５１ａ、１５１ｂと、付勢部材１５１ａ、ｂとで構成するようにしている。すなわち、本実施形態は、複雑な機構を設けることなく、リニアモータにより移動するリニア可動体１２５の逆走防止を実現することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
例えば、上述した実施形態では、スポット溶接装置Ｘは、産業ロボット（図示しない）の制御部（図示しない）により、その動作が制御されるようにしているが、スポット溶接装置Ｘの内部に制御部を設けるようにしてもよい。

本発明の実施形態のスポット溶接装置のブロック図である。 図１に示すスポット溶接装置のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態のスポット溶接装置のロック機構および解除機構の模式図である。 本発明の実施形態の溶接工程を示したフローチャートである。 図４に示す各工程における可動電極の位置及びロック機構の状態を示した概略図である。 従来からある電動サーボガンを有するスポット溶接装置の構成図である。

符号の説明

Ｘ…スポット溶接装置
Ｗ１、Ｗ２…ワーク
Ｌ…ロック機構
Ｕ…解除機構
１…可動電極
２…固定電極
３０…ガンアーム
１１０…サーボユニット
１１１…サーボモータ
１１２…ボールねじ
１１３…ナット
１２０…リニアユニット
１２２…基端部材
１２２ａ…固定部
１２３…シャフト
１２４ａ、ｂ…ガイドレール
１２５…リニア可動体
１２５ａ…貫通孔
１２５ｂ１、ｂ２…係合部
１２５ｃ…上端
１２６…保持部材
１３０…筺体
１５０ａ、ｂ…バネ
１５１ａ、ｂ…付勢部材
１６０…解除部材
１６０ａ…テーパ部
１６１…昇降機構

Claims (3)

1. 可動電極と固定電極とによりワークを挟持し加圧しながらスポット溶接を行うスポット溶接装置において、
   貫通孔を備える略筒状の筺体と、
   前記筺体の貫通孔に慴動自在に挿入された基端部材と、該基端部材の一方面に形成され、且つ該筒体の軸方向に延びるガイドと、先端部に前記可動電極を保持すると共にリニアモータにより前記ガイドに沿って往復移動する可動体とを有するリニアユニットと、
   前記基端部材に連結され、且つサーボモータの駆動力を用いて、前記基端部材に前記筺体の軸方向の荷重を加えて、該軸方向に前記リニアユニットを往復移動させるサーボユニットとを有し、
   さらに、前記リニアユニットが、前記ガイドに沿って前記可動体を移動させている際に、前記可動体が所定位置を通過すると、前記可動体の進行方向と逆行する向きの移動を制限するロック機構を備えることを特徴とするスポット溶接装置。
2. 前記ロック機構は、
   前記筺体の貫通孔の内周側面に一端が取り付けられた弾性体と、該弾性体の他端に取り付けられ該筺体の軸心部に向けて付勢される付勢体とを備え、
   前記付勢体は、前記可動体が所定位置を通過すると、前記弾性体からの弾性力により付勢され、該可動体が通過した経路を塞ぐことを特徴する請求項１に記載のスポット溶接装置。
3. 前記スポット溶接を行う場合には、
   前記リニアユニットが、前記可動電極が前記ワークから所定距離の位置に到達するまで、前記ガイドに沿って前記可動体を移動させ、
   前記可動電極が前記ワークから所定距離の位置に到達すると、前記サーボユニットが、前記リニアユニットに荷重を加えることにより、前記可動電極をワークに向けて移動させると共に、前記可動電極および前記固定電極によりワークを挾持し加圧することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスポット溶接装置。

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