JP3375307B2 - スポット溶接ガン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば多関節型
ロボットの手首に取り付けられ、スポット溶接を行うス
ポット溶接ガンに関する。

【０００２】

【従来の技術】溶接ガンを用いた従来のスポット溶接で
は、溶接ガンに固定された下部電極チップ上に被溶接物
が当接するように溶接ガンを位置決めする一方、上下に
昇降する上部電極チップを下降させて被溶接物を挟み、
さらに加圧力を加えて両電極チップ間に溶接電流を流す
ことによって、被溶接物同士を接合する。溶接ロボット
による自動スポット溶接においては、溶接ガンは多関節
型ロボットの手首に取付けられており、溶接ガンは溶接
ロボットによって予め教示された溶接位置に逐次位置決
めされる。

【０００３】図８（ａ）は、被溶接物５の溶接位置を示
す正面図である。図８（ａ）に示すように、被溶接物５
は下部電極１に当接するように位置決めされ、上部電極
２を下降させて被溶接物５を電極チップ１，２で挟み、
加圧してスポット溶接を行う。

【０００４】加圧位置が所定の位置から外れた場合、す
なわち図８（ｂ）に示すように、下部電極１が被溶接物
５から離反した位置となるように位置決めされた場合に
は、上部電極２を下降したとき、下部電極１によって上
部電極２の押圧力を受け止めることができず、図８
（ｂ）で仮想線で示すように被溶接物５が変形し、上部
と下部の電極チップ１,２の加圧力がアンバランスにな
る結果、溶接品質の低下を招いていた。このような問題
は、被溶接物または溶接ガンのティーチ時およびリピー
ト時の位置決めのばらつきや、電極チップ1,２の消耗
や、加圧時のガンアームのたわみなどによって生じる。

【０００５】従来では、上述したような被溶接物の加圧
時の変形を防止するために、溶接ロボットの手首部と溶
接ガンとをイコライジング装置を介して連結している。
イコライジング装置は、溶接ガンを上下方向に浮かして
支持するものであり、被溶接物の位置ずれを、溶接ガン
を上下に移動させて吸収する構成となっている。このよ
うなイコライジング装置の一例としては、たとえば実開
平５−１８７７４号公報に開示されている。

【０００６】しかしながら、イコライジング装置を設け
た場合はその分だけ溶接ガンが大形化するため、溶接ロ
ボットを可搬重量の大きいタイプのものにしなければな
らず、溶接ロボットの投資コストが高くなる。

【０００７】また、溶接ガンが大形化すると被溶接物と
の干渉が問題となり、溶接作業の適用部位が限定され
る。

【０００８】また、イコライジング装置では、一方の電
極チップが先に被溶接物に当接すると、この当接した電
極チップの反力で他方の電極チップを溶接ガンとともに
移動させて被溶接物に当接させるので、先に当接する電
極チップの衝撃が大きくなり、電極の消耗が大きくなる
とともに、被溶接物が薄い場合には被溶接物の変形が生
じる。

【０００９】また、このようなイコライジング装置を用
いる代わりに、ロボットのアームをイコライジング動作
して、下部電極チップを持ち上げる方法がある。このイ
コライジング動作を行うときには、上部電極も一緒に上
昇移動してしまうので、イコライジングストローク動作
に無駄がある。この結果、歪みのない精度のよい製品を
高速で生産することができないといった問題を有する。

【００１０】このような問題を解決する方法として、特
開平７−１１６８５６号公報には、上部電極チップおよ
び下部電極チップを独立に駆動させる２つのアクチュエ
ータを用いる方法が開示されている。この方法では、両
電極チップを個別に移動させ、いずれか一方の電極チッ
プが被溶接物に当接した場合には、この当接を検知し、
当接した一方の電極チップを駆動させるアクチュエータ
を停止させ、他方のアクチュエータの駆動は継続させ、
他方の電極チップが被溶接物に当接し、これを検知した
とき、両アクチュエータで加圧力を加えてスポット溶接
を行う。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来技術では、溶接ガンに２つのアクチュエータを必要
とするため、依然として溶接ガンが大形化し、大重量と
なる。また、各電極チップが被溶接物に当接したか否か
を個別に検出し、これに応じて各アクチュエータを制御
するため、制御が複雑となる。

【００１２】本発明の目的は、イコライジング装置もし
くは２つのアクチュエータを用いることなく被溶接物の
位置ずれなどがあっても、被溶接物を均等に加圧するこ
とが可能で、加圧時の被溶接物の変形を防止することが
可能なスポット溶接ガンを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、（ａ）互いに対向して配置され、駆動源によって両
者が互いに近接および離反する方向に移動する一対の電
極チップを有し、これらの電極チップで被溶接物を挟
み、加圧してスポット溶接を行うスポット溶接ガンにお
いて、 （ｂ）ロボットの手首に取り付けられ、前記一対の電極
チップを移動可能に支持するハウジングと、 （ｃ）前記ハウジングに固定され、両電極チップの近接
および離反方向に平行に移動する出力部を有する駆動源
と、 （ｄ）当接伝達手段であって、 （ｄ１）リンクを有するリンク機構であって、このリン
クの一端部には、一方の電極チップが角変位自在に連結
され、リンクの中間部に、駆動源の出力部が角変位自在
に連結されるリンク機構と、 （ｄ２）反転手段であって、リンクの他端部に連結さ
れ、駆動源の出力部の移動方向を反転させて前記一方の
電極チップとは反対方向に他方の電極チップを移動させ
る反転手段とを有し、 （ｄ３）両電極チップが互いに近接する方向に移動し、
いずれか一方の電極チップが先に被溶接物に当接したと
き、この当接した一方の電極チップの移動を停止したま
まで、この当接した電極チップ側を支点として、リンク
機構によっていずれか他方の電極チップの移動のみを継
続させる当接伝達手段とを含むことを特徴とするスポッ
ト溶接ガン。である。

【００１４】本発明に従えば、溶接ガンが被溶接物に対
して所定の位置に位置決めされる一方、駆動源によっ
て、一方の電極チップおよび他方の電極チップが同期し
て互いに近接する方向に同時に移動を開始する。被溶接
物が位置ずれしていない場合、両電極が同時に移動する
ことによって一対の電極が同時に被溶接物に当接し、さ
らには両電極で同時加圧することができる。また、一方
の電極のみ移動させる従来の場合に比べて時間を短縮す
ることができる。

【００１５】被溶接物の位置ずれなどによって、いずれ
か一方の電極チップが被溶接物に先に当接した場合、当
接した電極チップの移動が停止し、この当接した電極チ
ップ側を支点として当接伝達手段によって他方の電極チ
ップの移動のみを継続させ、両電極が被溶接物に確実に
当接する。

【００１６】このようにして両電極チップが被溶接物に
当接した後、被溶接物に加圧力を加え、スポット溶接が
行われる。

【００１７】このように両電極チップを被溶接物に確実
に当接した後に、両電極チップによる加圧が開始される
ので、溶接ガンまたは被溶接物が位置ずれした場合であ
っても、一方の電極チップの押圧力を他方の電極チップ
にて受け止めることができ、加圧時における被溶接物の
変形を防止し、最終的に被溶接物を均等加圧することが
できる。また、これによって打撃音も軽減できる。

【００１８】また本発明では、溶接ガンを浮かして支持
するイコライジング装置と異なり、両電極チップの間に
介在され、当接した電極チップ側を支点として他方電極
チップの移動のみ継続させる当接伝達手段を用いること
により、イコライジング装置のように構成の大型化、大
重量化を招くことなく、正確な均等加圧を実現し、加圧
時の被溶接物の変形を確実に防止することができる。

【００１９】また、イコライジング装置のように、当接
していない電極チップの移動を溶接ガンとともに移動さ
せるのでなく、電極チップのみ移動を継続させるので、
電極チップが当接するときの衝撃は小さく、電極チップ
の消耗や、被溶接物の変形を防止することができる。ま
たイコライジング装置を用いることなく、当接伝達手段
の作用によって、被溶接物との距離が一方のチップと他
方のチップとで異なっている場合であっても、加圧力が
バランスする。

【００２０】また、従来技術のようにイコライジング装
置によるイコライジング動作をすることなく、両電極を
同期駆動させるので、溶接打点のスピードアップを図
り、被溶接物への加圧時の歪みや変形も防止することが
できる。

【００２１】またアクチュエータを２つ用いる従来技術
のように、いずれか一方の電極チップが被溶接物に当接
したか否かを個別に検出する必要がなくなり、制御も容
易となる。

【００２２】特に本発明に従えば、リンク機構は、リン
クを有し、このリンクの一端部には、一方の電極チップ
が角変位自在に連結され、リンクの他端部には、角変位
自在に連結された反転手段を介して他方の電極チップが
連結され、リンクの中間部には、駆動源の出力部が連結
され、これによって出力部の出力の伝達が可能になると
ともに、一方の電極チップが当接した場合に他方の電極
チップのみを移動させることが可能になる。

【００２３】本発明に従えば、反転手段を用いることに
よって、一方の電極チップと他方の電極チップとの両方
を１つの駆動源で移動させることができ、２つのアクチ
ュエータを用いる必要がなく、溶接ガンの小形、軽量化
が図られる。

【００２４】本発明に従えば、たとえば駆動源の出力部
によってリンクを押下げると、リンクの一端部に連結さ
れる一方の電極チップである上部電極チップが下降する
とともに、リンクの他端部に連結される反転手段によっ
て他方の電極チップである下部電極チップが上昇し、両
電極チップは互いに近接する方向に移動する。ここで、
たとえば上部電極チップが先に被溶接物に当接すると、
上部電極チップが連結されるリンクの一端部を支点とす
るとともに、駆動源の出力部によってリンクが継続して
押下げられ、これによって下部電極チップは上昇を継続
する。このようにリンク機構を用いることによって、先
に被溶接物に当接した電極チップを停止させるととも
に、被溶接物に当接していない電極チップの移動を継続
し、確実に両電極チップを被溶接物に当接させて挟むこ
とができる。請求項２記載の本発明の前記駆動源は電動
モータであり、モータの電流値または出力部の変位量に
基づいて両電極チップが被溶接物に当接したことを検出
し、この検出に応答して加圧を開始することを特徴とす
る。

【００２５】本発明に従えば、モータの電流値またはエ
ンコーダなどのモータの出力部の変位量に基づいて、電
極チップが被溶接物に当接したか否かを検出するので、
たとえばセンサなどを別途に設ける必要がなく、構成が
簡単となる。

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】請求項３記載の本発明は、前記リンクと前
記一方の電極チップおよび反転手段とは、中間リンクを
介して角変位自在に連結されることを特徴とする。

【００３０】本発明に従えば、リンクと一方の電極およ
び反転手段とは中間リンクを介して多段リンクとなるの
で、一方の電極および反転手段をスムーズに所定の方向
に駆動させることができる。

【００３１】請求項４記載の本発明の前記駆動源の出力
部は、前記リンクの中央に連結されることを特徴とす
る。

【００３２】本発明に従えば、駆動源の出力部がリンク
の中央に連結されることにより、駆動源の駆動力を両電
極チップに均一に作用させることができる。これによっ
て両電極の加圧力が等しくなり、溶接品質を良好とする
ことができる。

【００３３】請求項５記載の本発明の前記駆動源の出力
部は、リンクの中央からずれた位置に連結されることを
特徴とする。

【００３４】たとえば、薄板と厚板とを溶接する場合に
は、通電時の発熱中心を中心からずらす必要があり、そ
のためには、あえて電極チップの加圧力に差を持たせる
方法がある。本発明では、駆動源の出力部とリンクとの
連結位置を中心からずらすことによって、容易に加圧力
に差を持たせることができる。

【００３５】請求項６記載の本発明の前記当接伝達手段
には、駆動源の出力部とリンクとの角変位を阻止および
許容するクラッチが設けられ、このクラッチは、両電極
チップの近接開始時に所定時間または所定距離、リンク
と出力部との角変位を阻止し、加圧時にリンクと出力部
との角変位を許容することを特徴とする。

【００３６】本発明に従えば、出力部とリンクとの間に
はクラッチが介在され、両電極の近接開始時にクラッチ
によって出力部とリンクとの角変位を阻止することによ
って、両電極を同期させて、確実に近接開始させること
ができる。

【００３７】近接開始してから所定時間経過後、または
所定距離移動後、どちらの電極も被溶接物に当接しない
位置でクラッチによって出力部とリンクとの角変位を許
容させる。このことと当接伝達手段の作用によって両電
極チップを被溶接物に確実に当接させることができる。
両電極チップ当接後、駆動源によってリンクに押し下げ
力を加えることによって、両電極チップで被溶接物に均
一に加圧力を作用させることができる。

【００３８】請求項７記載の本発明の前記クラッチは、
両電極チップが被溶接物から離反開始する時に所定時
間、または所定距離、リンクと出力部との角変位を阻止
することを特徴とする。

【００３９】本発明に従えば、両電極チップが被溶接物
から離反開始する時に、所定時間または所定距離、クラ
ッチによってリンクと出力部との角変位を阻止すること
によって、同期して両電極の離反動作を開始することが
できる。

【００４０】請求項８記載の本発明は、駆動源の出力部
とリンクとの間に介在され、リンクを予め定める中立位
置に向けてばね付勢するばね付勢手段が設けられること
を特徴とする。

【００４１】本発明に従えば、ばね付勢手段が設けられ
ることにより、溶接ガンを閉じるとき、両電極を同時に
近接動作を開始することができる。また、溶接ガンを開
くとき、両電極チップを被溶接物から同時に離反させる
ことができる。

【００４２】請求項９記載の本発明の前記反転手段は、
ラックとピニオンとを有することを特徴とする。

【００４３】請求項１０記載の本発明の前記反転手段
は、駆動源の出力部と同方向に変位駆動する第１ラック
と、第１ラックに噛合するピニオンと、ピニオンに噛合
し、第１ラックとは逆方向に変位駆動する第２ラックと
を有することを特徴とする。

【００４４】本発明に従えば、駆動源によってリンクが
押下げられたとき、このリンクの他端部に連結される第
１ラックが押下げられ、この第１ラックに噛合するピニ
オンを介して第２ラックが押上げられ、この第２ラック
に連結する他方の電極チップである上部電極チップが上
昇する。このように、ラックとピニオンを用いた反転手
段によって容易に駆動源の移動方向を反転させることが
できる。

【００４５】

【発明の実施の形態】図１は本発明のスポット溶接ガン
２１を備えるスポット溶接装置１１の全体の構成を示す
概略図であり、図２はスポット溶接ガン２１の構成を示
す断面図である。スポット溶接装置１１は、溶接ガン２
１、溶接ロボット６１、および制御手段７１を含んで構
成され、溶接ガン２１は、溶接ロボット６１の手首部６
５に取付けられている。溶接ガン２１の開放、閉鎖、加
圧動作および溶接ロボット６１の動作は制御手段７１に
よって制御される。

【００４６】溶接ガン２１は、図２に示すように、ハウ
ジング２２、アーム２４，２５、上部電極チップ２６、
下部電極チップ２７、駆動源３０、当接伝達手段４１お
よび反転手段４０とを含んで構成される。

【００４７】駆動源３０はサーボモータ３５および出力
軸４２を有するボールねじ３２とから構成される。ボー
ルねじ３２は、軸受けを介してハウジング２２に回転自
在に軸支されるねじ軸２３と、ねじ軸２３に螺合するナ
ット３３とを有し、ねじ軸２３はサーボモータ３５によ
って正逆両方向に回転駆動される。ねじ軸２３の回転に
よってナット３３はねじ軸２３の軸方向に上下に昇降す
る。ナット３３には、ハウジング２２に上下に変位自在
に支持される出力軸４２が連結されており、ねじ軸２３
によってナット３３とともに出力軸４２が昇降駆動す
る。また、サーボモータ３５には、エンコーダ３６が備
えられ、サーボモータの回転量を検出することによって
出力軸４２の位置を検出することができる。

【００４８】当接伝達手段４１は、リンク４３を有し、
リンク４３の中央にはボールねじ３２の出力軸４２がピ
ン５３によって角変位自在に連結される。リンク４３の
一端部４３ａには連結部材４４を介してアーム２４が連
結され、アーム２４の下端部には上部電極チップ２６が
取付けられる。アーム２４はハウジング２２に上下に変
位自在に支持される。中間リンク４４はリンク４３の一
端部４３ａにピン５４によって角変位自在に連結され、
下端部がアーム２４の上端部にピン５５によって角変位
自在に連結される。

【００４９】リンク４３の他端部４３ｂには反転手段４
０を介して他方のアーム２５が連結され、他方のアーム
２５の先端部は一方のアーム２４の下端部に対向し、下
部電極チップ２７が取付けられる。反転手段４０は第１
ラック５０、ピニオン５１および第２ラック５２を有す
る。第１ラック５０はハウジング２２に上下に昇降可能
に支持され、ピニオン５１は第１ラック５０に噛合し、
ハウジング２２に回転自在に支持され、第２ラック５２
はピニオン５１に噛合し、他方のアーム２５の基部２５
ａに一体に取付けられる。

【００５０】リンク４３の他端部４３ｂにはピン５６を
介して中間リンク４６が角変位自在に取付けられ、この
連結部材４６の下端部にピン５７を介して第１ラック５
０が角変位自在に連結される。

【００５１】したがって、駆動源３０の出力軸４２を降
下させると、リンク４３が降下し、これに伴ってリンク
４３の一端部４３ａに連結されるアーム２４および上部
電極２６が降下する。またこれとともに、リンク４３の
他端部４３ｂに連結される第１ラック５０が降下する。
第１ラック５０はピニオン５１を介して第２ラック５２
に連結されているので、第１ラック５０が降下すると第
２ラック５２が上昇する。第２ラック５２には他方のア
ーム２５が一体に固定されているので、これに伴ってア
ーム２５および下部電極２７が上昇する。

【００５２】このようにして、出力軸４２を降下させる
と、上部電極２６が降下するとともに下部電極２７が同
時に上昇し、溶接ガン２１は閉じる。またこのとき、上
部電極チップ２６と下部電極チップ２７とは当接位置ま
で閉じることができる。また、駆動源３０の出力軸４２
を上昇させると、上述したのとは逆の作用により、上部
電極チップ２６は上昇し、下部電極チップ２７は下降
し、溶接ガン２１が開放する。

【００５３】次に図１を再び参照してスポット溶接装置
１１の構成について説明する。上部電極チップ２６およ
び下部電極チップ２７は、溶接トランス(図示略)に接続
されている。溶接トランスは、タイマ機能を有するコン
トローラ６２を介して溶接電源（図示略）に接続されて
いる。コントローラ６２は、制御手段７１と接続されて
いる。溶接ロボット６１は、制御軸が６軸であり、各制
御軸毎に設けられたサーボモータによって駆動されるよ
うになっている。

【００５４】溶接ロボット６１の動きは、制御手段７１
によって制御される。制御手段７１には、複数の溶接位
置が教示されており、溶接ロボット６１は教示された溶
接位置に溶接ガン２１を位置決めする。制御手段７１に
は、溶接ロボット６１の各制御軸からの位置情報が入力
されており、これらに基づいて溶接ロボット６１によっ
て移動される溶接ガン２１の位置情報が把握される。ま
た、制御手段７１には、各電極チップ２６，２７を開閉
移動させる出力軸４２の位置を検出するエンコーダ３６
の検出値が入力される。

【００５５】制御手段７１は、溶接ロボット６１自体の
軌道計算をする機能を有するとともに、サーボモータ３
５からフィードバックされた負荷電流値に基づいて、両
電極２６，２７が被溶接物９０に当接したか否かを検出
する機能、および各溶接打点毎に設定される加圧力に対
応する負荷電流を指令する機能を有しており、両電極２
６，２７が被溶接物９０に当接したことを検出すると、
設定される加圧力に対応する負荷電流を指令する。

【００５６】次に、本実施形態のスポット溶接装置１１
の動作について説明する。本実施形態のスポット溶接装
置１１は、たとえば自動車の車両ボディのスポット溶接
に用いられる。自動車の組立てラインではコンベアによ
って被溶接物９０である車両ボディが間欠的に移動さ
れ、車両ボディの停止時にスポット溶接作業が行われ
る。車両ボディが所定の位置に位置決めされると、待機
状態にあった溶接ロボット６１によって溶接ガン２１が
溶接位置に向って移動し、スポット溶接作業を行う。

【００５７】図３は、溶接作業時のスポット溶接ガン２
１のサーボモータ３５の電流値およびエンコーダ値を示
すタイムチャートである。時刻ｔ１において溶接ガン２
１は全開位置、すなわち出力軸４２が上限位置にあり、
上部電極２６と下部電極２７とが最大限に離反した位置
にあるものとする。

【００５８】時刻ｔ１で溶接作業が開始されると、まず
電極チップ２６，２７が閉じる方向、ここではプラス方
向に電流をサーボモータ３５に供給し、出力軸４２を下
降させる。これによってアーム２４および上部電極チッ
プ２６が下降するとともに、反転手段４０を介してアー
ム２５および下部電極２７が上昇し始める。

【００５９】時刻ｔ２において、いずれか一方の電極チ
ップ、たとえば下部電極チップ２７が先に被溶接物９０
に当接したとすると、下部電極チップ２７の移動が停止
するが、当接伝達手段４１のリンク４３は、下部電極チ
ップ２７側、すなわち他端部４３ｂのピン５６、および
中間リンク４６とラック５０とを連結するピン５７を支
点とし、出力軸４２によって押下げられ、これによって
リンク４３の一端部４３ａに連結されるアーム２４およ
び上部電極チップ２６が下降移動を継続する。このよう
にリンク４３と反転手段４０とは中間リンク４６を介し
て多段リンクによって連結されるので、スムーズに動作
することができる。これは、リンク４３の一端部４３ａ
に連結される中間リンク４４においても同様である。

【００６０】また、下部電極チップ２７が被溶接物９０
に当接したとき、図３に示すように、サーボモータ３５
の負荷電流が上昇する。

【００６１】時刻ｔ３において上部電極チップ２６が被
溶接物９０に当接すると、サーボモータ３５の電流値が
急激に増加する。したがって、この電流値の増加に基づ
いて制御手段７１は両電極チップ２６，２７が被溶接物
９０に当接したものと判断することができる。すなわ
ち、予め電流値を設定しておき、このフィードバックさ
れるサーボモータ３５の負荷電流がこの設定電流値を越
えたときに両電極が被溶接物９０に当接したものと判断
する。

【００６２】また両電極が被溶接物９０に当接したこと
を検出する他の方法として、サーボモータ３５のエンコ
ーダ値に基づいて、電極チップ２６，２７間の間隔が所
定の間隔未満になったと判断したとき、両電極チップ２
６，２７が被溶接物９０に当接したものと判断してもよ
く、また所定の時間以上サーボモータ３５のエンコーダ
値が変化しない場合に、両電極チップ２６，２７が被溶
接物９０に当接したものと判断するようにしてもよい。

【００６３】時刻ｔ３において両電極チップ２６，２７
が被溶接物９０に当接したことを検知すると、制御手段
７１はこの溶接位置に対応する加圧力に応じた負荷電流
をサーボモータ３５に供給し、被溶接物９０に加圧力を
加える。このように、両電極チップ２６，２７が確実に
被溶接物９０に当接したことを確認してから加圧力を加
えるので、被溶接物９０の位置がずれていたとしても、
被溶接物９０を均等に加圧することができ、被溶接物９
０が変形することが確実に防がれる。

【００６４】時刻ｔ３において加圧した後、所定時間経
過した次の時刻ｔ４において所定の溶接電流を流し、さ
らに所定時間経過後、時刻ｔ５において通電を停止す
る。このようにしてスポット溶接を行う。

【００６５】次の時刻ｔ６でサーボモータ３５に加圧す
るときとは逆方向、ここではマイナス方向に電流を供給
する。すると溶接ガン２１を開き始め、両電極チップ２
６，２７が離反し始める。

【００６６】前述したように、下部電極チップ２７が先
に被溶接物９０に当接したので、リンク４３は上部電極
チップ２６が連結される他端部４３ｂ側が上方となるよ
うに傾斜しており、出力軸４２を引上げると、先ず時刻
ｔ７においてリンク４３の他端部４３ｂが先に上限位置
に達し、下部電極２７の上昇が停止する。

【００６７】さらに出力軸４２の引き上げを継続する
と、リンク４３の他端部４３ｂ側を支点としてリンク４
３の一端部４３ａ側が上昇して上部電極２６の上昇が継
続し、時刻ｔ８でリンク４３の一端部４３ａが上限位置
に達し、溶接ガン２１は全開状態となる。なお、上部電
極チップ２６の上昇させる時刻ｔ７〜ｔ８間では、両電
極チップ２６,２７を移動させるときより供給する電流
が増加する。

【００６８】また、図３においては溶接ガン２１を全開
位置から閉じて溶接作業を行い、再び全開位置に戻す状
態を示したが、連続して溶接作業を行う場合には、全開
位置まで開けず、所定の中間位置まで開いて、次の溶接
位置まで移動する。

【００６９】このように本実施形態においては、被溶接
物９０が位置ずれした場合であっても、上部電極チップ
２６と下部電極チップ２７の両方が被溶接物９０に当接
した後に、被溶接物９０の加圧が開始されるので、従来
のようにイコライジング装置を用いることなく、加圧時
における被溶接物９０の変形を確実に防止することが可
能となる。また、イコライジング装置がないので、その
分だけ溶接ガン２１の小形、軽量化が図られる。したが
って、溶接ロボット２１の可搬重量も小さくてすみ、小
形の溶接ロボットで対処することができ、溶接ロボット
２１の投資コストの低減が図られる。さらに、溶接ガン
２１の小形化により、狭いスペースでの溶接作業が可能
となり、溶接ガン２１による溶接作業の適用範囲を拡大
することができる。

【００７０】また溶接打点位置を溶接ロボットに教示す
るには、従来では、溶接ガンを打点位置毎に被溶接物に
近付け、下部電極を被溶接物に正確に当接させて、加圧
方向の位置決めを非常に厳密に行わなければならず、テ
ィーチングに多くの時間がかかる。本実施形態では、加
圧方向における電極チップ２６，２７のリピート時の最
終位置決めは、リンク機構によって、いわば自動で行わ
れ、被溶接物９０との距離が、上部電極チップ２６と下
部電極チップ２７とで異なっていても加圧力がバランス
する。したがって、ティーチング作業における加圧方向
の電極チップ２６，２７の位置決めがラフでよく、ティ
ーチング作業を迅速化することが可能となる。

【００７１】またティーチング作業における加圧方向の
電極チップ２６，２７の位置決めがラフでよいため、実
際の被溶接物９０を用いたティーチングでなく、コンピ
ュータグラフィックス上でのティーチング（オフライン
ティーチング）も可能となる。つまり、ティーチング作
業においては被溶接物に平行な面の位置決め精度は品質
に大きな影響を与えないことから非常に高いものは要求
されておらず、上述した加圧方向の位置決め精度のみが
被溶接物の品質に大きな影響を与える。したがって、本
実施形態のように加圧方向の位置決めが自動で正確に行
うことができれば、オフラインティーチングが可能とな
る。

【００７２】また、本実施形態では、駆動源３０の出力
軸４２の連結位置をリンク４３の中央とすることで、被
溶接物に均等に加圧力を作用させることができる。

【００７３】両電極チップの加圧力に差が生じたとする
と、加圧力の小さな電極チップと被溶接物との接触抵抗
が、加圧力の大きな電極チップと被溶接物との接触抵抗
より大きくなるため、通電時に被溶接物の発熱中心が加
圧力の小さな電極チップ側にずれてしまう。これによっ
て、被溶接物の接合面におけるナゲット径が小さくな
り、被溶接物の剪断溶接強度が低下してしまう。また、
被溶接物の接合面におけるナゲット径が所要値になるよ
うに溶接電流を増加すると、加圧力の小さい電極側の被
溶接物が溶け過ぎて、スパッタが飛散したり、電極チッ
プが溶着するといった不具合を生じる。

【００７４】本実施形態では、リンク機構を用いること
により、正確に均等加圧し、両電極の接触抵抗を均等に
し、通電時の発熱中心を被溶接物の接合面に合致させる
ことができる。その結果、接合面で最大形になるように
ナゲットが形成され、剪断溶接強度の高い高品質の溶接
が得られ、かつスパッタやチップ溶着も生じにくくな
る。

【００７５】図４は、本発明の実施の他の形態のスポッ
ト溶接ガンの当接伝達手段７４を示す正面図である。本
実施形態の当接伝達手段７４は、リンク４３にさらにク
ラッチ７５が設けられる。なお、その他の構成に関して
は前述したスポット溶接装置１１と同様であるので説明
を省略する。

【００７６】クラッチ７５は、駆動源３０の出力軸４２
と当接伝達手段４１のリンク４３との間に介在され、電
磁クラッチであり、リンク４３側に固定される摩擦板
と、出力軸４２側に固定される摩擦板と、電磁ソレノイ
ドとを有し、コントローラから阻止指令が与えられる
と、電磁ソレノイドによってリンク４３側の摩擦板と出
力軸４２側の摩擦板とが挟持され、リンク４３と出力軸
４２との角変位が阻止される。また、コントローラから
許容指令が与えられると、電磁ソレノイドは摩擦板を離
反させ、リンク４３と出力軸４２との角変位が許容され
る。

【００７７】次にクラッチ７５の動作について、前述し
た図３のタイムチャートを用いて説明する。溶接作業が
開始され、各電極チップ２６,２７の近接動作開始時刻
ｔ１から所定時間、または所定距離出力軸４２が移動す
るまで、クラッチ７５は、出力軸４２とリンク４３との
角変位を阻止している。これによって、近接動作開始時
に確実に両電極２６,２７を同時に近接方向に移動開始
させることができる。なお、前記所定時間、または所定
距離は、電極チップ２６,２７が被溶接物９０に当接し
ない時間または距離であり、本実施形態の場合、長くと
も、時刻ｔ２までの時間または時刻ｔ２における位置ま
での出力軸４２の移動距離に選ばれる。

【００７８】所定時間経過後、または所定距離移動後、
コントローラからの許容指令によってクラッチ７５は、
出力軸４２とリンク４３との角変位を許容する。これに
よって前述したように、当接伝達手段の作用によって、
いずれか一方の電極が先に被溶接物に当接したとして
も、他方の電極の移動を継続させて、両電極チップ２
６,２７を確実に被溶接物９０に当接させることができ
る。

【００７９】さらに、時刻ｔ３において両電極２６,２
７の当接確認後、サーボモータ２５の負荷電流を増加す
ることによって加圧力を加えると、出力軸４２からの加
圧力が各電極チップ２６，２７に均等に作用し、被溶接
物９０を正確に均等に加圧することができる。

【００８０】加圧終了後、時刻ｔ６において、コントロ
ーラからの阻止指令によって、クラッチ７５は出力軸４
２とリンク４３との角変位を再び阻止する。このように
リンク４３が固定されることによって、溶接ガン２１の
開放動作時に両電極チップ２６,２７が同時に離反方向
に移動し、両電極２６,２７を同時に被溶接物９０から
離反させることができる。

【００８１】時刻ｔ６から所定時間、または所定距離出
力軸４２を上昇させたとき、コントローラからの許容信
号によってクラッチ７５は再び出力軸４２とリンク４３
との角変位が許容される。なお、所定時間、または所定
距離とはリンク４３のいずれか一方端部が上限位置に達
するまでの時間、または出力軸４２の移動距離であり、
本実施形態では、長くとも、時刻ｔ７までの時間、また
は時刻ｔ７における位置までの出力軸４２の移動距離に
選ばれる。

【００８２】このようにクラッチ７５を設けることによ
って、近接開始時および離反開始時における同期を確実
に行うことができる。

【００８３】図５は、本発明の実施のさらに他の形態の
スポット溶接ガンの当接伝達手段７９を示す正面図であ
る。本実施形態の当接伝達手段７９は、リンク４３にさ
らにばね付勢手段７８が設けられる。なお、その他の構
成に関しては前述したスポット溶接装置１１と同様であ
るので説明を省略する。

【００８４】ばね付勢手段７８はリンク４３の一方４３
ａ側から出力軸４２にわたって連結される引張コイルば
ね７６とリンク４３の他方４３ｂ側から出力軸４２にわ
たって連結される引張コイルばね７７とを有し、外力が
作用しない自然状態で、ばね付勢手段７６，７７のばね
力によってリンク４３は出力軸４２に垂直となる中立位
置に保持される。

【００８５】このようなばね付勢手段７８を設けること
によって、図４に関して説明したクラッチ７５の機能と
同様に、溶接ガンの近接開始時に両電極チップ２６,２
７を確実に同時に近接方向に移動させることができ、ま
た、溶接ガンの開放動作時にも、両電極チップ２６,２
７を同時に被溶接物９０から離反させることができる。

【００８６】図６は、本発明の実施のさらに他の形態の
スポット溶接ガンの当接伝達手段８０を示す正面図であ
る。なお、当接伝達手段８０以外の構成は前述したスポ
ット溶接ガン２１と同様であるので説明は省略する。

【００８７】本実施形態の当接伝達手段８０は、リンク
４３と出力軸４２の取付け位置が、リンク４３の中央か
らずれた位置にある。したがって、出力軸４２を押下げ
て加圧力を加えるとき、上部電極チップ２６と下部電極
チップ２７とに加圧力に差が生じる。図６に示す状態で
は、出力軸４２とリンク４３との連結位置が、リンク４
３の中央よりも一端部４３ａ寄りにあるので、出力軸４
２を押し下げたとき、一端部４３ａに連結される上部電
極チップ２６の方に大きな加圧力を加えることができ
る。

【００８８】したがって、たとえば図７に示すように１
枚の厚板９２の上に１枚の薄板９３を重ね合わせた被溶
接物９４において、薄板９３側に位置する上部電極チッ
プ２６の加圧力を下部電極チップ２７の加圧力より大き
くすることができる。これによって下部電極チップ２７
と厚板９２との間の接触抵抗が上部電極チップ２６と薄
板９３との間の接触抵抗より大きくなり、通電時の発熱
中心が厚板９２側にずれて、ナゲットＮの厚さが薄板９
３側で薄くなり、スパッタやチップ溶着の発生を効果的
に防止できる。

【００８９】このように、出力軸４２とリンク４３との
連結位置をリンク４３の中央からずらすことにより、わ
ざと加圧力に差を持たせることが簡単にできる。したが
って、被溶接物の板厚に応じてこの連結位置をずらすこ
とにより、最適な状態で溶接を行うことができる。ま
た、たとえばリンク４３に沿って複数箇所に連結可能位
置を形成し、被溶接物の板厚の組合せに応じて適宜連結
位置を調節するように構成してもよく、また出力軸４２
をリンク４３に沿って移動可能にし、溶接箇所毎に連結
位置を調整するように構成してもよい。

【００９０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、当接伝達
手段によって両電極チップを被溶接物に当接させた後、
両電極チップを均等に加圧するように構成したので、イ
コライジング装置を用いることなく被溶接物の位置ずれ
などがあっても一方の電極チップの押圧力を他方の電極
チップにて受け止めることができ、被溶接物の変形を防
止し、均等に加圧することが可能となり、不良品の発生
を防止することができる。

【００９１】また、被溶接物に一方の電極チップが当接
したとき、この当接した電極チップを支点として他方の
電極チップの移動を継続させるので、簡単な構成で確実
に両電極チップを被溶接物に当接させることができる。

【００９２】また、反転手段を用いることにより、２つ
のアクチュエータを用いることなく１つの駆動源で両電
極チップを移動させることができ、溶接ガンの小形、軽
量化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態であるスポット溶接装置
１１の構成を示す概略図である。

【図２】スポット溶接ガン２１の構成を示す断面図であ
る。

【図３】サーボモータ３５の電流値とエンコーダ値のタ
イムチャートである。

【図４】本発明の実施の他の形態であるスポット溶接ガ
ンの当接伝達手段７４の構成を示す正面図である。

【図５】本発明の実施のさらに他の形態であるスポット
溶接ガンの当接伝達手段７９の構成を示す正面図であ
る。

【図６】本発明の実施のさらに他の形態であるスポット
溶接ガンの当接伝達手段８０の構成を示す正面図であ
る。

【図７】板厚の異なる２枚の板を溶接するときの状態を
示す図である。

【図８】被溶接物が正確に位置決めされた状態と、位置
ずれした状態とを示す図である。

【符号の説明】

１１ スポット溶接装置 ２１ 溶接ガン ２６ 上部電極チップ ２７ 下部電極チップ ３０ 駆動源 ４１,７４,７９,８０ 当接伝達手段 ４０ 反転手段 ５３ リンク ５０ 第１ラック ５１ ピニオン ５２ 第２ラック ６１ 溶接ロボット ７１ 制御手段 ７５ クラッチ ７８ ばね付勢手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 11/11 B23K 11/24

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）互いに対向して配置され、駆動源
   によって両者が互いに近接および離反する方向に移動す
   る一対の電極チップを有し、これらの電極チップで被溶
   接物を挟み、加圧してスポット溶接を行うスポット溶接
   ガンにおいて、 （ｂ）ロボットの手首に取り付けられ、前記一対の電極
   チップを移動可能に支持するハウジングと、 （ｃ）前記ハウジングに固定され、両電極チップの近接
   および離反方向に平行に移動する出力部を有する駆動源
   と、 （ｄ）当接伝達手段であって、 （ｄ１）リンクを有するリンク機構であって、 このリンクの一端部には、一方の電極チップが角変位自
   在に連結され、リンクの中間部に、駆動源の出力部が角
   変位自在に連結されるリンク機構と、 （ｄ２）反転手段であって、 リンクの他端部に連結され、駆動源の出力部の移動方向
   を反転させて前記一方の電極チップとは反対方向に他方
   の電極チップを移動させる反転手段とを有し、 （ｄ３）両電極チップが互いに近接する方向に移動し、
   いずれか一方の電極チップが先に被溶接物に当接したと
   き、この当接した一方の電極チップの移動を停止したま
   まで、この当接した電極チップ側を支点として、リンク
   機構によっていずれか他方の電極チップの移動のみを継
   続させる当接伝達手段とを含むことを特徴とするスポッ
   ト溶接ガン。
2. 【請求項２】 前記駆動源は電動モータであり、モータ
   の電流値または出力部の変位量に基づいて両電極チップ
   が被溶接物に当接したことを検出し、この検出に応答し
   て加圧を開始することを特徴とする請求項１記載のスポ
   ット溶接ガン。
3. 【請求項３】 前記リンクと前記一方の電極チップおよ
   び反転手段とは、中間リンクを介して角変位自在に連結
   されることを特徴とする請求項１または２記載のスポッ
   ト溶接ガン。
4. 【請求項４】 前記駆動源の出力部は、前記リンクの中
   央に連結されることを特徴とする請求項１〜３のうちの
   １つに記載のスポット溶接ガン。
5. 【請求項５】 前記駆動源の出力部は、リンクの中央か
   らずれた位置に連結されることを特徴とする請求項１〜
   ３のうちの１つに記載のスポット溶接ガン。
6. 【請求項６】 前記当接伝達手段には、駆動源の出力部
   とリンクとの角変位を阻止および許容するクラッチが設
   けられ、このクラッチは、両電極チップの近接開始時に
   所定時間または所定距離、リンクと出力部との角変位を
   阻止し、加圧時にリンクと出力部との角変位を許容する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の
   スポット溶接ガン。
7. 【請求項７】 前記クラッチは、両電極チップが被溶接
   物から離反開始する時に所定時間、または所定距離、リ
   ンクと出力部との角変位を阻止することを特徴とする請
   求項６記載のスポット溶接ガン。
8. 【請求項８】 駆動源の出力部とリンクとの間に介在さ
   れ、リンクを予め定める中立位置に向けてばね付勢する
   ばね付勢手段が設けられることを特徴とする請求項１〜
   ７のいずれか１つに記載のスポット溶接ガン。
9. 【請求項９】 前記反転手段は、ラックとピニオンとを
   有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに
   記載のスポット溶接ガン。
10. 【請求項１０】 前記反転手段は、駆動源の出力部と同
    方向に変位駆動する第１ラックと、第１ラックに噛合す
    るピニオンと、ピニオンに噛合し、第１ラックとは逆方
    向に変位駆動する第２ラックとを有することを特徴とす
    る請求項９記載のスポット溶接ガン。