JP4185420B2 - 電動加圧式電極駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は,電動モータの出力で電極を加圧駆動して被溶接物に溶接に必要な加圧力を与えて溶接電流を流してスポット溶接を行う抵抗溶接機の電動加圧式電極駆動装置に関する。
従来一般に知られているスポット溶接の電動加圧駆動装置は,たとえば特許文献1に記載のごとく,電動モータの回転運動をボールねじとボールナットにより往復運動に変換して電極加圧ないし開放動作する電極駆動軸及びその駆動軸を収納する本体ケーシングと,前記電動モータの動力を電極駆動軸に伝達する動力伝達機構(減速機類)とを含む駆動ユニットから構成され,前記駆動ユニットに含まれる前記駆動モータがベースプレートに取り付けられ,前記ベースプレートは前記本体ケーシングのヘッド部に締め付け手段を介して着脱可能に取り付けられ,これによって前記モータの配置が前記駆動軸中心線と同心円上で組替え可能に構成されたものが知られている。
前記ベースプレートはアルミニウム合金鋳物から構成されたもので,ケーシングのヘッド部に複数のボルトにより着脱可能に締め付けられる。このベースプレートにはヘッド部のタップ穴に対応するきり穴がボールねじと同一軸中心線の円周上に一定のピッチで複数箇所に設けられている。
ベースプレートには電動モータの本体が複数のボルトにより締め付けられている。電動モータの出力軸はベースプレートの内側に挿入され,この出力軸に固定されたベルトプーリとボールねじに固定されたベルトプーリとがベースプレートのボックス型側壁に形成された囲いのスペース内に配置される。
前記ベースプレートの外側には真鍮板又はアルミニウム合金鋳物のカバーが複数のボルトにより着脱可能に締め付けられている。このカバーにより減速機類への異物の侵入防止と駆動部の安全を図る。またこのカバーを取り外すことでベースプレートのボックス内に配置された減速機のベルト点検や減速機類の部品交換が容易にできる。
特許文献1によると,電動モータの配置が前記駆動軸中心と同心上で360度方向に自在に変えられるように,ベースプレートを本体ケーシングのヘッド部に締め付け手段を介して着脱可能に取り付けられる構造であるから,同一の電動式ガンの左右共通化を実現し,従来のように使用が固定された専用ガン及びその予備品を用意する必要がなくなり,駆動ユニットの標準化が可能となることにより生産性の向上と電動式ガンのガン組立及びメンテナンス性が飛躍的に向上するというものである。
一方,特許文献2の場合は,先端に相対向する電極を備えた二つのガンアームの各中間部を枢軸より軸支し,両アームの後端で一方のアームに加圧軸を接続し,他方のアームに加圧駆動部本体を取り付けた電動X型ガン用駆動装置において,前記加圧軸を駆動するモータの出力軸が加圧軸の前進方向と逆方向であって,平面視で加圧駆動部本体に対して側部か前部または後部に位置するようにモータを配置した電極駆動装置が知られている。
特許文献2の発明装置では,加圧駆動部本体に対して側部か前部か後部に位置するようにモータを配置可能にしたことで,モータとワーク,治具などの干渉を防ぐことができるというものである。
特許文献1,2に開示された電極駆動装置は,ベルト歯車,タイミングベルトなどの減速機類はいずれも一つの収納ボックス内に収納されるものである。特に特許文献2に開示されたXガンの加圧駆動装置の場合は,収納ボックスのカバーは強度メンバとしてその上からヒンジブラケットが一体的に取り付けられるため,上記カバー自体が強度的に十分であることが必要である。したがってカバーケーシングの構造もおのずと大型メンバとなる。
また従来のボックス型のカバー方式では,ベルトテンションを点検するときにその都度ヒンジブラケットと共に強度メンバであるカバーをも取り外したり取り付けたりすることになる。
またこの場合,カバーをボックスプレートから完全に取り外さなければ工具類が挿入できないため部品組み付けやメンテナンスなどに手間がかかる。またこの種のボックス型ケースはカバー自体が強度メンバとしてアルミニウム合金鋳物で形成されており,重量軽減を妨げる要因の一つとも考えられる。
特開平10−323764号公報 特開平11−267850号公報
本発明が解決しようとする課題は,従来のXタイプの電動式ガンの電極駆動装置では小型・軽量化,耐久性,メンテナンス性の向上が図れなかった点にある。
本発明は上記の問題を解決するために開発されたもので,請求項1の発明は,電動モータの回転駆動力をボールねじとボールナットに伝達し,これにより加圧ロッドを直線運動に変換して抵抗溶接機の電極間に溶接に必要な加圧力のためのトルクを発生させる電動加圧式電極駆動装置において,前記ボールねじ,ボールナット及び加圧ロッドとを収納する本体ケーシングと,前記本体ケーシングのヘッド側開口部位に固定されたベースプレートとを有し,前記ベースプレートには前記電動モータの出力軸が挿入される貫通孔と,また前記ボールねじ及び/又は該ボールねじの軸受けが挿入される貫通孔とが形成され,前記ベースプレートの周縁には前記ベースプレート面に対しほぼ直角に立ち上がる側壁が形成され,しかも前記側壁は本体ケーシングの取り付け側を高くし,また前記電動モータの取り付け側を低くしたものであって,前記高い側壁にはヒンジブラケットを取り付け,また前記低い側壁には前記電動モータから前記加圧ロッドへの動力を伝達する減速機類をシールドするためのカバーを,前記ベースプレートの前記ヒンジブラケット取り付け側の開口部を覆うように,前記ヒンジブラケットを除く範囲に取り付けたことを特徴とする電動加圧式電極駆動装置を提供する。
次に請求項2の発明は,前記ヒンジブラケットの内側にベルトプーリの逃げ溝を形成したことを特徴とする電動加圧式電極駆動装置を提供する。
請求項3の発明は,前記カバーは前記ヒンジブラケットとは別外部品として当該カバーのみを前記ベースプレートから取り外せるようにしたことを特徴とする電動加圧式電極駆動装置を提供する。
請求項4の発明は,前記ヒンジブラケットには前記逃げ溝の外周部位に円周状の凸部を形成し,また前記ベースプレートの前記本体ヘッド側開口部には前記凸部と対応して嵌合する凹溝を形成し,前記ヒンジブラケットの取り付け又は該ヒンジブラケットの方向性を変える場合に,前記凹凸部のインローにより位置決めが容易に行えるようにしたことを特徴とする請求項1,2又は3に記載の電動加圧式電極駆動装置を提供する。
次に請求項5の発明は,前記カバーはヒンジブラケット側と接する一側面が開口し,その開口側を除く三つの側面を直角に折り返された垂直面が前記ベルトケーシングの側壁に固着されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電動加圧式電極駆動装置を提供する。
本発明は前記本体ケーシングのフロント側に加圧ロッドの軸受けとしてオイルレスブッシュを挿入した電動加圧式電極駆動装置を提供する。
本発明は前記本体ケーシングのフロント側に前記加圧ロッドの外周と摺動するコイルスクレーパを有するキャップを取り付けた電動加圧式電極駆動装置を提供する。
請求項1の発明によれば,特許文献1,2に開示された装置はいずれも減速機類が収納ボックスを兼ねたベースプレートの内部に収納され,いずれの構造もベルトやプーリは一枚のカバーでボックス内に覆われるのに対し,ヒンジブラケットはベースプレートの本体ヘッド側開口部位の側壁に直接固着されるため,従来のごとくヒンジブラケットが強度メンバとして直接取り付けられるベルトケースのカバー構造ではなく,ベルトテンションを調整するときはヒンジブラケットを取り付けたまま前記カバーのみを取り外すことになる。
またベースプレートの側壁が本体ケーシングの取り付け側の側壁より低くなっているため,ボックス型一体構造のベースプレートが強度メンバを兼ねる従来装置と比べ,カバーは側壁の側面に取付けられるため側壁の板厚を薄くすることもでき,しかも側壁を低くする分,重量軽減も可能となる。
またカバーのみを取り外すことで側壁が低い分減速機類がベースプレート上で露出させることができるので,部品組み付けやメンテナンスなどが容易になる。また本発明のカバーはボックス型の開口部全面を囲うのではなく,ヒンジブラケット部分を除く電動モータ側の減速機類を単にシールドすることになり,しかも当該カバーは薄い真鍮板又は鉄板,薄いアルミニウム板またはアルミニウム合金鋳物板,合成樹脂などで強度メンバとは別外の単なるカバーリングとしての機能を有するだけでよく,一段と軽量化を促進する。
請求項2の発明によれば,前記ヒンジブラケットにプーリの逃げ溝を形成したことにより,電極駆動装置の本体寸法を短くすること及び逃げ溝を設けた分,軽量・小型化を可能とする。
請求項3の発明によれば,前記カバーは電動モータの取り付け側を電動モータ出力軸または前記モータの出力軸側に固定されたプーリの高さより低くし,前記ヒンジブラケットは前記ベースプレートの本体ヘッド側開口部位に直接取り付けることによって,カバーと別外に分離し,これによって,必要に応じてカバー及び/又はヒンジブラケットを取り外し,ベルト調整や部品点検ができる。特にカバーのみ外して作業する場合は,ヒンジブラケットを電動ガンのガンブラケットまたはガンアームに取り付けたまま点検作業または部品交換を行うことができる。
請求項4の発明によれば,前記凹凸部のインローにより前記ヒンジブラケットの位置決め及びヒンジブラケットの向きを容易に変えられる。
請求項5の発明によれば,前記カバーはヒンジブラケット側と接する一側面が開口し,その開口側を除く三つの側面を折り返した構造の垂直板を前記ベースプレートの側壁に固着することで,カバーのセッテングとカバー取り外しが簡単である。
本発明によれば,前記本体ケーシングのフロント側に加圧ロッドの軸受けとしてオイルレスブッシュを採用したことで,本体ケーシングの軸受け部位の径を小さくすると共に,軸受けの機械的剛性の確保や,耐久性の向上が図れる。
本発明によれば,前記本体ケーシングのフロント側に前記加圧ロッドの外周と摺動するコイルスクレーパを配置したことで,加圧ロッドなどのガイド面へのスパッタ付着またはシリンダケーシング内への微粒鉄粉などの異物の侵入を防止する。
本発明装置は別して電動加圧式溶接ガンの,電極駆動装置の小型・軽量化,耐久性,メンテナンス性の向上を実現することを目的とする。
以下,本発明の実施例を電動加圧式Xタイプのスポット溶接ガンの電動駆動装置について説明する。図1は電動加圧式ポータブル・スポット溶接用Xガンに組み込んだ実施例を示す全体正面図である。図2は本発明の電動加圧式電極駆動装置の実施例を示す断面図である。図3は図2の平面図である。図4は本発明装置の構成の一部であるヒンジブラケットの断面図である。図5は本発明装置のベルトケーシングを構成するベースプレートの平面図である。図6は上記ベースプレートの断面図である。図7は図5のA矢視図である。図8の(a)はカバーの実施例を示す正面図であり,同図(b)は同カバーの側面図である。同図(c)はカバーの平面図である。
電動加圧式ポータブル・スポット溶接ガンは周知のごとく,大型車体や大型溶接構造物などの仕上げ溶接する場合に使用されるもので,吊り金具等で溶接ガン全体の重量バランスを維持した状態で,その溶接ガンを手持ち操作で自由に移動させて溶接打点位置を溶接するスポット溶接機である。
たとえばXタイプのポータブル・スポット溶接ガンは二つのガンアームが枢軸を介して連結され,少なくとも一方のガンアームがサーボモータの出力で枢軸の周りを回転して他方のガンアームの先端に相対向して配置された電極チップ間でワークパネルを挟み付けて,サーボモータの回転力でスポット溶接に十分な加圧力のためのトルクを電極チップ間に発生させると共に電力を供給してワークパネルを溶接するものである。
前記Xタイプと同様にCタイプの溶接ガンに関しても本発明と共通した電動加圧装置が使用可能となる。
電動加圧式電極駆動装置1は,図1及び図2に示すように,たとえば円筒状の本体ケーシング2に加圧ロッド3とが収納され,この加圧ロッド3の軸心線上に明けられた有底中空部4の開口部位にボールナット5が複数ボルトB1によって固定されている。前記本体ケーシング2のヘッド側開口部2aにはボルトB6により固定された仮止め金具6aを介してベアリング軸受け6が複数のボルトB2によって固定され,このベアリング軸受け6の内径には前記ボールねじ7が貫通しボールベアリングにより回転自在に支持されている。
前記ボールナット5の内径には前記ボールねじ7が組み込まれて電動モータMの回転運動をボールねじ7,ボールナット5のねじシステムによって前記加圧ロッド3を直線運動に変換する。
前記本体ケーシング2のヘッド側開口部位2aには図3〜図7に示すように,長方形のベースプレート8が複数のボルトB3によって固定されている。ベースプレート8のプレート周縁上にはほぼ直角に側壁9が立ち上がり,前記ベースプレート8には電動モータMが取り付けられる部位に前記モータの出力軸10が挿入される貫通孔11とモータ取付け用ボルトB7の複数の長穴11aが,また前記ヘッド側開口部位には前記貫通孔11とは別外にベアリング軸受け6及びこの軸受けに挿入されるボールねじ7が配置される方形の貫通孔13とが形成されている。
前記ベースプレート8の側壁9はその詳細を図5〜図7に示すように,ボールねじ7に固定されたベルトプーリ14の取り付け部位とほぼ同等の高さをもつ側壁9aと,片方の側壁は電動モータMの取り付け側を電動モータの出力軸10または前記モータの出力軸側に固定されたベルトプーリ12の取り付け位置より低い側壁9bが連続して前記プレート8のほぼ中央から二段に分かれて構成されている(図6参照)。前記ベースプレート8は複数のボルト挿入孔8aにそれぞれボルトB3を挿入し本体ケーシング2のヘッド側開口部2aに設けたねじ孔に組み込み,締め付けられる。
前記ベースプレート8の本体ヘッド開口部側には図2〜図4に示すように,ヒンジブラケット15が4本のボルトB4により取り付けられている。前記ベースプレート8の前記電動モータMの取り付け側の低い側壁9bには前記電動モータMのベルトプーリ12を囲うカバー16が複数のボルトB5によって取り付けられる。
これによって,前記ベースプレート8,前記ヒンジブラケット15及び前記カバー16により電動モータMからボールねじ7を介して前記加圧ロッド3側に伝達するまでのベルト,ベルトプーリなどの減速機類をシールドするためのボックス型のベルトケーシングが構成される。
前記ヒンジブラケット15には図3〜図4に示すように二股連結部に一方のガンアーム25が共通のヒンジ15aを挿入して前記ヒンジ15aの周りを前記アームが回転するようにリンク機構により開閉自在に連結される。前記ヒンジブラケット15の内側にはベルトプーリ14の頭部が挿入される逃げ溝17が形成されている。その逃げ溝の外周には円周状の凸部18が形成されている。前記円周状の凸部18はベースプレート8側に形成された円弧状の凹溝19と嵌合し前記ヒンジブラケット15のインローにより正方形のヒンジブラケット15の一辺の向き換えはボールねじを中心に円周方向に90度回転させることで前記ブラケットの一辺の向きを換えるることができ,サーボモータの配置変えがインローにより簡単に行うことができる。
前記ベースプレート8の側壁9は前記モータの出力軸10側に取り付けられたベルトプーリ12の位置より低い側壁9bが構成されていて,カバー16は単なるカバー機能のみとして扱うことができる。従来のようにベースプレート8としての剛性を持たせた別格の扱いから開放することで軽量化をより促進すると共に,カバーを取り外すだけで前記サーボモータ側のベルトプーリ12及びタイミングベルト23をベースプレート上から十分に露出できる。つまり側壁が低い分広い開放スペースを得ることができる。
前記ヒンジブラケット15には前記凹凸の嵌合による位置決め機構を設けることでヒンジブラケットの向きを簡単に変えることができる。これによってサーボモータMの配置を任意に変えられる。
前記カバー16は図2,図3及び詳細形状を図8(a)〜(c)に示すように,ヒンジブラケット15側と接する一側面が開口し,その開口側を除く三つの側面を直角に折り曲げられた垂直面が前記ベルトケーシングの側壁に複数ボルトB5により止められている。
一側面を開放した側のカバー先端はヒンジブラケット15の垂直面と対向する全長面に当接しヒンジブラケット15とベースプレート8の,電動モータ側のベルトプーリ12を完全にシールドすることができる。
前記本体ケーシング2のフロント側には加圧ロッド3の軸受けとしてオイルレスブッシュ20を挿入してある。これは軸受けの径を小さくするため考慮したものである。
前記本体ケーシングのフロント側に前記加圧ロッドの外周と摺動するコイルスクレーパ21を有するキャップ22が取り付けられている。摺動部へのスパッタの侵入を防止し耐久性を考慮したものである。
前記加圧ロッド3と同心上にはボールねじ7が挿入される溝4が形成され,ボールナット5が固定されていて,このボールナット5にボールねじ7が組み込まれている。
以上の構成により,本発明はボールねじ7,ボールナット5,加圧ロッド3を収納する本体ケーシング2のヘッド側開口部位にベースプレート8を固定し,ベースプレート8には本体ケーシング2と平行に電動モータMを取り付け,ベースプレート8の周縁全長に沿って直角に立ち上がる側壁9にはボールねじに固定したベルトプーリ位置とほぼ同等の高さをもつ本体ヘッド側の側壁9aと,これに連続した電動モータのベルトプーリの取り付け位置より低い側壁9bとを設け,本体ヘッド側の高い側壁9aにはヒンジブラケット15を直接取り付け,ベースプレート8の低い側壁9bには該側壁とヒンジブラケット15との間をカバー16で囲い,電動モータMからの動力を加圧ロッド3に伝達するための減速機類をシールドする。
かくして構成された電極駆動装置は図1に示すごとくヒンジブラケット15と加圧ロッド3側にそれぞれX型に枢軸24を介して開閉自在に連結された二つのガンアーム25,26の後端にリンク機構を構成して接続される。溶接ガン全体の重量バランスは吊り金具27で維持され,固定されたワークの溶接打点位置に,ハンドル操作で溶接ガンを移動し,打点位置に電極チップE1,E2を挿入し狙いをつけて握りスイッチ28をONすると,電極駆動ユニットのサーボモータMが動作し回転力を伝達機構に伝えボールねじ7,ボールナット5を介して加圧ロッド3の直線運動に変換し,電極チップ間に加圧力のためのトルクを発生させ,溶接タイマ装置からの通電信号により電源と溶接トランスの間に挿入された電子スイッチを動作し,電極チップ間に必要な溶接電流を流しワークを抵抗発熱により溶融して接合する。
一打点溶接ごとに通電サイクルが終了すると,握りスイッチ28をOFFし,その信号でサーボモータMを逆回転させて加圧ロッド3を電極開放方向に移動し,溶接ガンを次の打点位置に移動させるため,電極チップを溶接位置から解除する。そして前述の溶接動作に備え,これを繰り返することで溶接作業が連続的に行われる。
一方,ベルトテンションを点検するときは,電極駆動ユニットは溶接ガンに取り付けたままで,カバー16の複数ボルトB5を外し,カバー16を開くと,タイミングベルト23及びベルトプーリ12がベースプレート上のヒンジブラケットの片側から大きく露出させることができベルトテンションの点検や部品調節が容易にできる。したがって,これらの作業はカバー16のみを外すことで作業時間を必要最小限に短縮することができる。もちろん,もう片側のヒンジブラケット15を外す場合は,4本のボルトB4を外すことで,ベルトケースを大きく開くこともできる。なお,ベルトテンションはベースプレートに複数のボルトB7によって電動モータMが取り付けられる長穴11aの許容範囲内で調整することができる。
本実施例ではXタイプのポータブル・スポット溶接ガンの電動加圧式電極加圧装置について説明したが,前記ベースプレートの側壁は本体ケーシングとの取り付け部位にボールねじと一体的に固定したベルトプーリの取り付け部位とほぼ同等の高さを有し,前記電動モータの取り付け側を電動モータ出力軸または前記モータの出力軸側に一体的に固定されたベルトプーリの取り付け位置より低くし,前記ベースプレートの前記本体ヘッド側開口部の高い側壁にはヒンジブラケットを取り付け,前記電動モータの取り付け側の低い側壁には前記電動モータのベルトプーリを囲うカバーを取り付け,前記ベースプレート,前記ヒンジブラケット及び前記カバーによって電動モータからの動力を前記加圧ロッド側に伝達する減速機構をシールドするためのベルトケーシングを構成した点でXタイプ別外のポータブルスポットガン,プッシュガン(片面溶接ガン),ロボットガンなどの電極駆動ユニットの用途にも適用する。
なお,本発明による減速機類は,ベルト伝動式に限定されるものではなく,たとえば極めて類似の装置として鎖伝動式,ギヤー,クランク,カムとカムフロア,揺動レバーなど回転運動を往復直線運動に変ずる機構はすべて包含するものである。
本発明の実施例を示すXタイプの電動加圧式ポータブル・スポット溶接機の全体概略正面面図である。 本発明の電動加圧式電極駆動装置の実施例を示すユニット構造の断面図である。 本発明電極駆動装置の平面図である。 本発明装置のヒンジブラケットの実施例を示す断面図である。 本発明装置のベースプレートの実施例を示す平面図である。 本発明装置のベースプレートの実施例を示す図5の断面図である。 図5のA矢視断面図である。 本発明装置にかかるカバーの実施例を示すもので,同図(a)は正面図であり,同図(b)は側面図である。同図(c)は平面図である。
符号の説明
1 電動加圧式電極駆動装置 2 本体ケーシング 3 加圧ロッド
4 有底中空部 5 ボールナット 6 ベアリング軸受け
7 ボールねじ 8 ベースプレート 9 側壁 10 出力軸
11 貫通孔 12 ベルトプーリ 13 貫通孔 14 ベルトプーリ 15 ヒンジブラケット 16 カバー 17 逃げ溝
18 凸部 19 凹溝 20 オイルレスブッシュ
21 コイルスクレーパ 22 キャップ 23タイミングベルト
25,26 ガンアーム 27 吊り金具 28 握りスイッチ

Claims (5)

  1. 電動モータの回転駆動力をボールねじとボールナットに伝達し,これにより加圧ロッドを直線運動に変換して抵抗溶接機の電極間に溶接に必要な加圧力のためのトルクを発生させる電動加圧式電極駆動装置において,前記ボールねじ,ボールナット及び加圧ロッドとを収納する本体ケーシングと,前記本体ケーシングのヘッド側開口部位に固定されたベースプレートとを有し,前記ベースプレートには前記電動モータの出力軸が挿入される貫通孔と,また前記ボールねじ及び/又は該ボールねじの軸受けが挿入される貫通孔とが形成され,前記ベースプレートの周縁には前記ベースプレート面に対しほぼ直角に立ち上がる側壁が形成され,しかも前記側壁は本体ケーシングの取り付け側を高くし,また前記電動モータの取り付け側を低くしたものであって,前記高い側壁にはヒンジブラケットを取り付け,また前記低い側壁には前記電動モータから前記加圧ロッドへの動力を伝達する減速機類をシールドするためのカバーを,前記ベースプレートの前記ヒンジブラケット取り付け側の開口部を覆うように,前記ヒンジブラケットを除く範囲に取り付けたことを特徴とする電動加圧式電極駆動装置。
  2. 前記ヒンジブラケットの内側にベルトプーリの逃げ溝を形成したことを特徴とする請求項1の電動加圧式電極駆動装置。
  3. 前記カバーは前記ヒンジブラケットとは別外部品として当該カバーのみを前記ベースプレートから取り外せるようにしたことを特徴とする請求項1または2の電動加圧式電極駆動装置。
  4. 前記ヒンジブラケットには前記逃げ溝の外周部位に円周状の凸部を形成し,また前記ベースプレートの前記本体ヘッド側開口部には前記凸部と対応して嵌合する凹溝を形成し,前記ヒンジブラケットの取り付け又は該ヒンジブラケットの方向性を変える場合に,前記凹凸部のインローにより位置決めが容易に行えるようにしたことを特徴とする請求項1,2又は3に記載の電動加圧式電極駆動装置。
  5. 前記カバーはヒンジブラケット側と接する一側面が開口し,その開口側を除く三つの側面が直角方向に折り返され,その折返された垂直面が前記ベースプレートの側壁に固着されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電動加圧式電極駆動装置。
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