JP6240981B2 - 溶接ガン - Google Patents

Description

本発明は、クランプ機能と溶接機能とを兼ね備えた溶接ガンに関する。

特許文献１には、可動側ガンアームを減速装置及びクランク機構を介してサーボモータにより開閉動作させ、加圧時のクランク角度に応じて、溶接時の加圧力が一定となるようにサーボモータの出力トルクを制御するＸ型スポット溶接ガンが開示されている。

特許文献２には、電極チップをエアシリンダによって駆動する抵抗溶接機（溶接ガン）において、エアシリンダにホルダを介して電極チップを取り付けた構成が開示されている。この構成の場合、エアシリンダのピストンロッドの直線変位がそのまま電極チップの直線変位となる。

特許文献３には、エアシリンダにシャンクを介して移動電極を取り付けたエア加圧式溶接装置（溶接ガン）が開示されている。この構成の場合、エアシリンダのピストンロッドの直線変位がそのまま移動電極の直線変位となる。

特開平９−２４８６７８号公報 特開２００１−１９８６８０号公報 特開２００４−３５１４７６号公報

特許文献１の場合、加圧時のクランク角度に応じて、溶接時の加圧力が一定となるようにサーボモータの出力トルクを制御する必要があるため、制御が複雑である。また、特許文献１では、動力伝達機構としてクランク機構を採用するため、溶接時の加圧力を一定とするためには、必要最大トルクを発生するために高出力のサーボモータを用いる必要があり、装置の小型化・軽量化が困難である。

特許文献２及び特許文献３の場合、エアシリンダの駆動力がそのままワークに対する加圧力となるため、溶接ガンだけではワークを固定することは困難である。従って、ワークを固定するためには溶接ガンとは別にワークを把持するクランプ装置が必要である。また、加圧力を高めるためにはエアシリンダの出力を上げる必要があり、そうすると、エアシリンダが大型化及び重量化する。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、別途のクランプ装置が不要であり、クランプ力発生範囲の全域にわたって略一定のクランプ力でワークをクランプでき、しかも装置の小型軽量化を図ることができる溶接ガンを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の溶接ガンは、ボディと、前記ボディに対して回動可能なクランプアームと、直線的に変位する出力部を有し、前記クランプアームを駆動するための駆動部と、前記出力部の直線変位を前記クランプアームの回動変位へと変換し、前記駆動部の駆動力を前記クランプアームへと伝達する駆動力伝達機構と、前記クランプアームに固定された第１電極と、前記第１電極との間でワークを把持する第２電極と、を備え、前記駆動力伝達機構は、前記出力部の直線変位時に前記出力部と同一方向に同一距離で変位するとともに前記出力部の変位方向に対して傾斜した傾斜部と、前記クランプアームに接続されたレバーアームと、前記レバーアームに設けられ、前記傾斜部によって押圧される被押圧部と、を有し、前記クランプアームは、変位する前記傾斜部によって押圧される前記被押圧部の移動に伴って回動し、クランプ力を発生する、ことを特徴とする。

上記のように構成された本発明の溶接ガンによれば、ワークを電極間で所定のクランプ力でクランプするとともに、ワークに通電して溶接をすることができる。従って、クランプ装置を別途設けることなく、溶接ガンのみでワークのクランプと溶接の両方を実施することができる。よって、設備コストを低減できるとともに、比較的小型のワークに対する溶接を実施しやすい。また、本発明の溶接ガンによれば、ワークをクランプするのと同時に溶接をすることができるため、別構成のクランプ装置と溶接ガンを用いる場合と比較して、サイクルタイムを短縮することができる。

また、本発明の溶接ガンによれば、第１電極が固定されるクランプアームは、直線的に変位する傾斜部によって押圧される被押圧部の移動に伴って回動し、クランプ力を発生するため、クランプ力発生範囲の略全域にわたって、略一定のクランプ力を発生することができる。従って、ワーク厚さの変更や電極の摩耗が生じた場合でも、一定の許容範囲内では部品の位置調整や部品交換をすることなく、略一定のクランプ力でワークをクランプすることができる。

さらに、本発明の溶接ガンによれば、駆動部の出力部の直線変位をアームの回動変位に変換する過程で、被押圧部に対する傾斜部の押圧作用、すなわち楔作用によって、クランプ力発生範囲の略全域で駆動部の駆動力が増幅される。従って、必要なクランプ力に対する駆動部の駆動力が小さくて済むため、小型軽量の駆動部を採用することができる。よって、本発明の溶接ガンによれば、クランプ装置と溶接装置の機能を兼ね備えつつ、小型軽量化を図ることができる。

また、本発明の溶接ガンは、ボディと、前記ボディに対して回動可能なクランプアームと、直線的に変位する出力部を有し、前記クランプアームを駆動するための駆動部と、前記出力部の直線変位を前記クランプアームの回動変位へと変換し、前記駆動部の駆動力を前記クランプアームへと伝達する駆動力伝達機構と、前記クランプアームに固定された第１電極と、前記第１電極との間でワークを把持する第２電極と、を備え、前記駆動力伝達機構は、前記出力部の直線変位と一体的に変位するとともに前記出力部の変位方向に対して傾斜した傾斜部と、前記傾斜部によって押圧される被押圧部と、を有し、前記クランプアームは、変位する前記傾斜部によって押圧される前記被押圧部の移動に伴って回動し、クランプ力を発生し、前記出力部はピストンロッドであり、前記駆動部は、前記ピストンロッドの軸方向に互いに間隔を置いて固定された複数のピストンを有する。

また、本発明の溶接ガンは、ボディと、前記ボディに対して回動可能なクランプアームと、直線的に変位する出力部を有し、前記クランプアームを駆動するための駆動部と、前記出力部の直線変位を前記クランプアームの回動変位へと変換し、前記駆動部の駆動力を前記クランプアームへと伝達する駆動力伝達機構と、前記クランプアームに固定された第１電極と、前記第１電極との間でワークを把持する第２電極と、を備え、前記駆動力伝達機構は、前記出力部の直線変位と一体的に変位するとともに前記出力部の変位方向に対して傾斜した傾斜部と、前記傾斜部によって押圧される被押圧部と、を有し、前記クランプアームは、変位する前記傾斜部によって押圧される前記被押圧部の移動に伴って回動し、クランプ力を発生し、前記駆動力伝達機構は、さらに、前記出力部に連結されるとともに前記傾斜部が形成されたジョイントと、前記出力部の変位方向に対して交差する方向に変位可能であり、且つ前記ジョイントに対して回動可能に支持されたリンクアームと、を有し、前記溶接ガンの動作は、前記ジョイントの直線変位が前記リンクアームを介して前記クランプアームの回動変位へと変換されて伝達される第１動作と、前記ジョイントの直線変位が前記傾斜部及び前記被押圧部を介して前記クランプアームの回動変位へと変換されて伝達される第２動作とを有する。

本発明の溶接ガンによれば、別途のクランプ装置が不要であり、クランプ力発生範囲の全域にわたって略一定のクランプ力でワークをクランプでき、しかも装置の小型軽量化を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る溶接ガンの斜視図である。 図１に示す溶接ガンのクランプ時の一部断面図である。 図１に示す溶接ガンの分解斜視図である。 図１に示す溶接ガンのアンクランプ時の一部断面図である。 図１に示す溶接ガンのクランプ力の特性を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る溶接ガンの斜視図である。 図６に示す溶接ガンの一部断面図である。

以下、本発明に係る溶接ガンについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る溶接ガン１０Ａの斜視図である。図２は、溶接ガン１０Ａのクランプ時の一部断面図である。図３は、溶接ガン１０Ａの分解斜視図である。

この溶接ガン１０Ａは、中空状のボディ１２と、ボディ１２の端部に設けられた駆動部１４と、ボディ１２に対して回動自在に設けられるクランプアーム１６と、駆動部１４の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った駆動力をクランプアーム１６へと伝達する駆動力伝達機構１８と、クランプアーム１６に取り付けられた可動側電極２０（第１電極）と、可動側電極２０との間でワークＷを把持する固定側電極２２（第２電極）とを含む。

ボディ１２は、例えば、所定幅寸法で断面略長方形状に形成され、その内部には収容室２４が形成される。収容室２４は、ボディ１２の一端部（矢印Ａ側の端面１２ａ）に設けられた開口部２３にて開口しており、当該開口部２３を閉塞するように駆動部１４が連結される。該開口部２３と略直交した側面１２ｂには、収容室２４に連通し、支持体２８が連結される連結孔２５が開口している。収容室２４には駆動力伝達機構１８が収納される。図３に示すように、ボディ１２には、連結孔２５の開口方向と略直交する側面１２ｃに一組のボルト孔２６が形成されている。

ボディ１２の側面１２ｂには、断面略Ｔ字状の支持体２８が着脱自在に設けられている。この支持体２８は、ボディ１２の側面１２ｂに対して側方に突出するように設けられ、ボディ１２に対して水平方向（矢印Ｃ方向）に突出した支持部３０と、支持部３０に対して略直交して下方（矢印Ａ方向）へと延在した取付部３２とを有する。

支持部３０は、例えば、所定長さで一直線状に形成される。支持部３０にはその一端部に形成された取付孔３４を介して、電極ユニット３６が着脱可能に固定される。電極ユニット３６は、固定側電極２２と、固定側電極２２を保持する電極ホルダ３８とを有しており、通電ケーブル４０の一端が接続される。固定側電極２２は、支持部３０から上方（矢印Ｂ方向）に突出するように設けられる。

支持部３０の他端部には、側方に向かって開口した一組の固定用ねじ孔４４が形成されている（図３参照）。すなわち、固定用ねじ孔４４は、取付孔３４と略直交するように形成される。組立工程において、支持部３０は、その他端部がボディ１２の側面１２ｂに開口した連結孔２５へと挿入された後、ボディ１２のボルト孔２６を通じて固定用ねじ孔４４に固定用ねじ４６が挿入され螺合されることで支持体２８がボディ１２に対して固定される。

取付部３２は、例えば、支持部３０の長手方向（矢印Ｃ方向）に沿った略中央部に形成され、該支持部３０に対して所定長さだけクランプアーム１６とは反対方向（矢印Ａ方向）へと突出するように形成される。取付部３２の端部には支持部３０と略平行に貫通した取付用ねじ孔４８が形成される。この取付用ねじ孔４８は、溶接ガン１０Ａを製造ライン等で使用する際、他の部材に固定するために設けられている。

駆動部１４は、例えば、図２に示されるように、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通するシリンダ孔５０が形成された筒状のシリンダチューブ５２と、該シリンダチューブ５２の内部（シリンダ孔５０）に軸方向に変位自在に設けられるピストン５４と、ピストン５４に連結されるピストンロッド５６と、シリンダ孔５０の一端部（図２で下端部）に配置されたキャップ５８と、シリンダ孔５０の他端部（図２で上端部）に配置されピストンロッド５６を変位自在に支持するロッドカバー６０とを有する。

シリンダチューブ５２は、その一端部がボディ１２の端面に当接するように設けられる。図１に示すように、シリンダチューブ５２には、軸方向に沿って貫通した一対の貫通孔６１が形成されており、当該貫通孔６１の各々に挿通された締結ボルト６２がボディ１２に対して螺合されることで駆動部１４がボディ１２に対して連結される。

シリンダ孔５０の一端部（矢印Ａ側の端部）には、例えばプレート状のキャップ５８が気密に装着されることによって、シリンダ孔５０の一端部が塞がれている。シリンダ孔５０の他端部（矢印Ｂ側の端部）には、ロッドカバー６０が気密に装着されることによって、シリンダ孔５０の他端部が塞がれている。シリンダ孔５０において、ピストン５４とキャップ５８との間に第１圧力室６４が形成され、ピストン５４とロッドカバー６０との間に第２圧力室６５が形成される。

図２に示すように、シリンダチューブ５２の一側面には、圧力流体（気体又は液体）が供給及び排出されるクランプ用ポート６６及びアンクランプ用ポート６８が、シリンダチューブ５２の軸方向と直交するように形成される。

クランプ用ポート６６及びアンクランプ用ポート６８には、例えば、図示しない配管を介して圧力流体の供給状態を切り換える流路切換装置が接続される。そして、クランプ用ポート６６又はアンクランプ用ポート６８に圧力流体が選択的に供給されることによって、ピストン５４及びピストンロッド５６が軸方向に駆動される。具体的には、クランプのために、クランプ用ポート６６に圧力流体が供給され、アンクランプのために、アンクランプ用ポート６８に圧力流体が供給される。

クランプ用ポート６６は第１圧力室６４に連通し、アンクランプ用ポート６８は第２圧力室６５に連通する。従って、クランプ用ポート６６へと供給された圧力流体は第１圧力室６４へと導入される。また、アンクランプ用ポート６８へと供給された圧力流体は第２圧力室６５へと導入される。

図１に示すように、シリンダチューブ５２の幅方向（矢印Ｄ方向）両側の各側面には、軸方向に沿って延在するセンサ取付溝７０がそれぞれ形成される。センサ取付溝７０には、磁気センサ７２が着脱可能に装着される。なお、図１では、シリンダチューブ５２の各側面につき１本のセンサ取付溝７０が形成されているが、各側面につき複数本のセンサ取付溝７０が形成されてもよい。

図２に示すロッドカバー６０は、環状の部材であり、シリンダ孔５０の他端部に固定されており、その内周部において、ピストンロッド５６を軸方向に変位自在に支持する。ロッドカバー６０の外周部に装着された外側シールリング７３によって、ロッドカバー６０とシリンダチューブ５２（シリンダ孔５０の内周面）との間を通じた圧力流体の外部への漏れが防止される。

ピストンロッド５６は、ロッドカバー６０の中心に軸方向に貫通形成されたロッド孔７０ａに挿通される。ロッドカバー６０の内周部に装着された内側シールリング７４によって、ロッドカバー６０とピストンロッド５６との間を通じた圧力流体の外部への漏れが防止される。

ピストン５４は、ロッド孔１８ａを有する中空状の部材であり、カシメやボルト等の適宜の固定手段によって、ピストンロッド５６の一端側に固定される。ピストン５４の外周部に装着された環状のパッキン７６によって、ピストン５４とシリンダチューブ５２（シリンダ孔５０の内周面）との間を通じた圧力流体の外部への漏れが防止される。

また、ピストンロッド５６には、ピストン５４に隣接してマグネットホルダ７８が配置される。マグネットホルダ７８に形成された環状のマグネット溝７９にマグネット８０が装着される。溶接ガン１０Ａの使用時、シリンダチューブ５２に取り付けられた磁気センサ７２でマグネット８０の磁気を検出することにより、ピストン５４の軸方向の位置を検知することができる。

ピストンロッド５６は、ロッドカバー６０によって軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に往復移動可能に支持される。ピストンロッド５６の他端部（ピストン５４が連結される側とは反対側の端部）には、環状に窪んだ首部８２と、該首部８２に対して拡径して先端に形成された拡径部８３とを有した連結部８４が形成される。なお、首部８２及び拡径部８３は、それぞれ異なる直径を有した断面円形状に形成される。

駆動力伝達機構１８は、図２に示すように、ボディ１２の収容室２４に設けられ、ピストンロッド５６の他端部に連結されるジョイント８６と、ジョイント８６の上部に回転自在に設けられる一対のガイドローラ８８と、ガイドローラ８８とともにジョイント８６に軸支されるリンクアーム９０と、リンクアーム９０とクランプアーム１６とを接続するレバーアーム９２とを含む。

ジョイント８６は、断面略長方形状に形成され、その下端部にはピストンロッド５６の連結部８４が連結される連結凹部８６ａが形成される。この連結凹部８６ａは、ジョイント８６の端面側（矢印Ａ方向）及び一側面側に開口するように形成され、該端面側に形成された小径部及び大径部とからなる。

そして、ジョイント８６の連結凹部８６ａにピストンロッド５６の他端部が連結される際、その小径部にピストンロッド５６の首部８２が係合され、大径部に前記ピストンロッド５６の拡径部８３が係合される。

一方、ジョイント８６の上部には、図２に示されるように、クランプアーム１６に臨む側面には、ピストンロッド５６の変位方向（軸方向）に対して傾斜し、上端部に向かって徐々に先狭状となる傾斜部９４が形成される。傾斜部９４には、クランプアーム１６がアンクランプ状態（図４参照）からクランプ状態（図２参照）へと回動する際に、レバーアーム９２に設けられた被押圧部９６が当接する。

ガイドローラ８８は、ボディ１２の内面に軸方向に沿って形成されたローラ溝９５に配置されることで、ジョイント８６が移動する際に鉛直方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って案内される。

ジョイント８６には、駆動部１４の軸方向に対して垂直な方向（Ｃ方向）に延在するリンク溝９８が形成される。ガイドローラ８８及びリンクアーム９０は、リンク溝９８に配置された軸部９９を介して、ジョイント８６に回動自在に支持される。軸部９９は、矢印Ｃ方向に沿ってリンク溝９８内を移動可能である。従って、ガイドローラ８８及びリンクアーム９０の一端部は、矢印Ｃ方向に所定距離だけ移動自在である。

リンクアーム９０は、ピストンロッド５６の変位方向に対して交差する方向（本実施形態では、ピストンロッド５６の変位方向に対して直交する方向）に変位可能であり、且つジョイント８６に対して回動可能に支持される。リンクアーム９０は、ジョイント８６の上部とレバーアーム９２との間に接続される。リンクアーム９０とレバーアーム９２とは、リンクピン１００を介して互いに回動可能である。リンクアーム９０は、ピストンロッド５６の直線運動をジョイント８６を介してクランプアーム１６の回動運動へと変換する。

レバーアーム９２は、軸部１０２を介してボディ１２に回転自在に支持されるとともに、リンクアーム９０とクランプアーム１６の一端部とを接続する。レバーアーム９２の途中には被押圧部９６が設けられる。本実施形態において具体的には、被押圧部９６は、レバーアーム９２に回転可能に支持されたサブローラ９７である。

サブローラ９７は、ジョイント８６に設けられた傾斜部９４に押圧される部材であり、ジョイント８６の軸方向への変位に伴って傾斜部９４に当接して回転する。レバーアーム９２とクランプアーム１６とは、断面矩形状の係合ピン１０４（図１参照）を介して、互いに相対回転不可能に連結される。

上述のように、クランプアーム１６は、ボディ１２に対して回動可能に支持されるとともにレバーアーム９２に対して回転不可能に連結されており、当該レバーアーム９２には、傾斜部９４によって押圧される被押圧部９６が設けられる。この構成により、クランプアーム１６は、ピストンロッド５６と一体的に変位する傾斜部９４によって押圧される被押圧部９６の移動に伴って回動し、クランプ力を発生する。

クランプアーム１６は、図１〜図３に示されるように、例えば、ボディ１２の両側に配置された一対のアーム部１０６と、アーム部１０６の他端部同士を連結する連結体１０８とを有し、断面Ｕ字状を呈する。

アーム部１０６の一端部（回動中心側の端部）は、ボディ１２の一側面及び他側面と直交した両側面にそれぞれ形成された窪み部１１０に収容される。窪み部１１０は、ボディ１２の前記両側面に対してアーム部１０６の厚さ分だけ内側に窪んで形成されている。そのため、アーム部１０６がボディ１２の両側面から外側に突出することがなく収納される。アーム部１０６は、ボディ１２の両側で、間隔をおいて互いに平行に対向して配置される。

図３に示すように、アーム部１０６の一端部には、断面矩形状の係合ピン１０４が挿入される支持孔１１２が形成される。アーム部１０６の他端部には、厚さ方向に貫通した挿通孔１１４が形成される。

連結体１０８は、例えば、断面略長方形状のブロック体からなる。この連結体１０８は、本体部１１６と、該本体部１１６に対して幅方向にそれぞれ突出した一対の鍔部１１８とを有する。本体部１１６には幅方向と直交する方向に沿って取付孔１２０が形成されるとともに、アーム部１０６に臨む両側面にはそれぞれ固定用ねじ孔１２２が形成されている。

本体部１１６は、２つのアーム部１０６間に配置されるとともに、各アーム部１０６の先端部に形成された段部１１５に鍔部１１８が配置された状態で、アーム部１０６の挿通孔１１４に挿通された固定用ねじ１１７が固定用ねじ孔１２２へとそれぞれ螺合される。これにより、一組のアーム部１０６の間に連結体１０８が一体的に連結される。固定用ねじ１１７を緩めると、アーム部１０６から連結体１０８を取り外すことができる。すなわち、連結体１０８は、アーム部１０６に対して着脱自在である。

連結体１０８には、取付孔１２０を介して電極ユニット１２４が着脱可能に固定される。電極ユニット１２４は、可動側電極２０と、この可動側電極２０を保持する電極ホルダ１２６とを有しており、通電ケーブル１２８の一端が接続される。可動側電極２０は、連結体１０８から突出するように設けられる。

固定側電極２２及び可動側電極２０は、図２に示されるワークＷのクランプ時において対峙するように設けられる。従って、クランプアーム１６が所定角度だけ回動したクランプ状態において、固定側電極２２と可動側電極２０との間にワークＷがクランプされる。

図１〜図３に示すように、溶接ガン１０Ａには、クランプ解除機構１３０が設けられてもよい。クランプ解除機構１３０は、ボディ１２の上部に内部まで貫通した孔部１３２と、孔部１３２を閉塞可能な開閉蓋１３４とを有する。

このクランプ解除機構１３０では、ジョイント８６の上面に臨むようにボディ１２に孔部１３２が貫通して形成され、孔部１３２を通じて図示しない作業者が治具等でジョイント８６を駆動部１４側（矢印Ａ方向）へと押圧することが可能である。

開閉蓋１３４は、例えば、略矩形状に形成され、その角部がボディ１２の上面に対して蓋固定用ボルト１３６で支持されることで、蓋固定用ボルト１３６を支点として回転自在に設けられている。クランプ解除機構１３０を使用しない場合には、開閉蓋１３４によって孔部１３２を閉塞することで塵埃やスパッタ等が該孔部１３２を通じてボディ１２の内部へと進入することが防止される。一方、開閉蓋１３４を移動させ孔部１３２を開放することで、孔部１３２を通じてクランプ状態の解除を行うことができる。

本実施形態に係る溶接ガン１０Ａは、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、以下の説明においては、図４に示すアンクランプ状態を初期位置として説明する。

溶接ガン１０Ａの初期位置において、アンクランプ用ポート６８に圧力流体が供給され、ピストン５４が下降することで駆動力伝達機構１８を介してクランプアーム１６が、支持体２８に対して略直交するように離間している。

ます、図４に示される溶接ガン１０Ａの初期位置から、図示しない切換装置の切換作用下に圧力流体をクランプ用ポート６６へと供給し、アンクランプ用ポート６８は大気開放状態とする。これにより、クランプ用ポート６６から第１圧力室６４へと導入された圧力流体によってピストン５４がボディ１２側（矢印Ｂ方向）に向かって押され、ピストン５４及びピストンロッド５６がボディ１２側へと一体的に変位する。

このピストンロッド５６の変位に伴って、ローラ溝９５に対するガイドローラ８８のガイド作用下に、ジョイント８６が駆動部１４から離れる方向（矢印Ｂ方向）へと移動する。また、ジョイント８６の移動に伴って、リンクアーム９０がジョイント８６に軸支された部位を支点として図４で時計回りに回動しながら矢印Ｂ方向へと移動し始める。このリンクアーム９０の移動に伴って、レバーアーム９２が回動し、該レバーアーム９２の回動によってクランプアーム１６が軸部１０２を支点として時計回りに回動する（第１動作）。

そして、ピストンロッド５６の変位に伴ってジョイント８６が矢印Ｂ方向へとさらに移動すると、やがてサブローラ９７がジョイント８６の傾斜部９４に当接する。変位する傾斜部９４によってサブローラ９７は押圧され、これにより、レバーアーム９２に連結されたクランプアーム１６が支持部３０に対して閉じる方向に回動する（第２動作）。これにより、図２に示すように、クランプアーム１６に取り付けられた可動側電極２０がワークＷへと当接し、固定側電極２２と可動側電極２０との間にワークＷが挟持されたクランプ状態となる。

このように、クランプアーム１６を閉じる際の溶接ガン１０Ａの動作は、ジョイント８６の直線変位がリンクアーム９０を介してクランプアーム１６の回動変位へと変換されて伝達される第１動作と、ジョイント８６の直線変位が傾斜部９４及び被押圧部９６を介してクランプアーム１６の回動変位へと変換されて伝達される第２動作とを有する。溶接ガン１０Ａは、傾斜部９４及び被押圧部９６の作用下にクランプアーム１６を回動させる第２動作の範囲において、クランプ力を発生する。

そして、固定側電極２２と可動側電極２０との間でワークＷをクランプしたら、クランプ状態を維持したままた、固定側電極２２及び可動側電極２０を介してワークＷに所定時間通電することにより、ワークＷの通電箇所をスポット溶接する。この場合、例えば、ワークＷの厚さは０．２ｍｍ以下（好ましくは０．１５〜０．２ｍｍ）であり、クランプ力は１００Ｎ程度（好ましくは、９０〜１１０Ｎ）であり、溶接電流は２５００〜４０００Ａであり、溶接電圧は６．３〜１０Ｖであり、溶接時間は２０〜８０ｍｓである。

溶接後、図２に示されるワークＷのクランプ状態を解除する場合には、図示しない切換装置の切換作用下にクランプ用ポート６６へ供給されていた圧力流体をアンクランプ用ポート６８へ供給するとともに、クランプ用ポート６６を大気開放状態とする。このアンクランプ用ポート６８へ供給された圧力流体が第２圧力室６５へと導入されることで、ピストン５４がボディ１２から離間する方向（矢印Ａ方向）へと押圧され、ピストン５４とともにピストンロッド５６が一体的に後退移動する。

そして、ピストンロッド５６の変位に伴って、ローラ溝９５に対するガイドローラ８８のガイド作用下に、ジョイント８６がシリンダチューブ５２側へと移動し、それに伴って、リンクアーム９０がジョイント８６に軸支された部位を支点として図２で反時計回りに回動する。それに伴って、クランプアーム１６がレバーアーム９２を介して軸部１０２を支点として図２で反時計回りに所定角度だけ回動する。これにより、クランプアーム１６が支持体２８から離間してワークＷのクランプ状態が解除される。

なお、クランプするワークＷの形状の変更に応じて、溶接ガン１０Ａにおける支持体２８及びクランプアーム１６を交換してもよい。例えば、より大きなワークＷを溶接ガン１０Ａでクランプし溶接する場合には、支持体２８及びクランプアーム１６をボディ１２から取り外し、支持体２８及びクランプアーム１６よりも大きい（長い）別の支持体及びクランプアームをボディ１２に連結すればよい。

上記のように構成された溶接ガン１０Ａによれば、ワークＷを電極間で所定のクランプ力でクランプするとともに、ワークＷに通電して溶接をすることができる。従って、クランプ装置を別途設けることなく、溶接ガン１０ＡのみでワークＷのクランプと溶接の両方を実施することができる。よって、設備コストを低減できるとともに、比較的小型のワークＷに対する溶接を実施しやすい。また、溶接ガン１０Ａによれば、ワークＷをクランプするのと同時に溶接をすることができるため、別構成のクランプ装置と溶接ガンを用いる場合と比較して、サイクルタイムを短縮することができる。

図５は、本実施形態に係る溶接ガン１０Ａのクランプ力の特性（ワーク厚さとクランプ力との関係）を示すグラフである。図５の実線で示す特性曲線のように、傾斜部９４の楔作用によってクランプ力を発生する溶接ガン１０Ａの場合、クランプ力発生範囲において、クランプ力は略一定である。すなわち、可動側電極２０が取り付けられるクランプアーム１６は、直線的に変位する傾斜部９４によって押圧される被押圧部９６の移動に伴って回動し、楔作用によってクランプ力を発生するため、クランプ力発生範囲の略全域にわたって、略一定のクランプ力を発生することができる。

従って、この溶接ガン１０Ａによれば、ワーク厚さや電極摩耗量に関して対応可能な許容範囲が広い。このため、ワーク厚さの変更や電極２０、２２の摩耗が生じた場合でも、当該許容範囲内では部品の位置調整（電極ユニット３６、１２４の位置調整）や部品交換（電極２０、２２の交換等）をすることなく、略一定のクランプ力でワークＷをクランプすることができる。また、この溶接ガン１０Ａによれば、クランプ力発生範囲においてワーク厚さに対してクランプ力が略一定であるため、安定した溶接品質が得られやすいとともに、電極２０、２２の寿命の伸長化が期待できる。

これに対し、動力伝達機構としてトグル機構によりクランプ力を発生する構成の場合、図５において点線で示す特性曲線のように、クランプ力発生範囲においてクランプ力の変動が大きい。すなわち、ワーク厚さに対してクランプ力が一定ではない。このため、ワーク厚さや電極２０、２２の摩耗具合によってクランプ力が変動し、溶接にバラツキが生じるため、安定した溶接品質が得られにくい。あるいは、クランプ力を一定にするためには、ワーク厚さや電極２０、２２の摩耗具合に応じて部品の位置調整や電極の交換が必要である。

さらに、本実施形態に係る溶接ガン１０Ａの場合、駆動部１４の出力部（ピストンロッド５６）の直線変位をクランプアーム１６の回動変位に変換する過程で、被押圧部９６に対する傾斜部９４の押圧作用、すなわち楔作用によって、クランプ力発生範囲の略全域で駆動部１４の駆動力が増幅される。従って、必要なクランプ力に対する駆動部１４の駆動力が小さくて済むため、小型軽量の駆動部１４を採用することができる。よって、溶接ガン１０Ａによれば、クランプ装置と溶接装置の機能を兼ね備えつつ、小型軽量化を図ることができる。

溶接ガン１０Ａは、例えば、自動車用部品のうち、車体フレーム等の大型で板厚の厚い部品ではなく、比較的小型で板厚の薄い部品（例えば、排気系部品等）を溶接対象のワークＷにすると好適である。例えば板厚０．２ｍｍ以下の薄いワークＷを対象とする場合、必要なクランプ力及び電流も比較的小さくて済むため、傾斜部９４の楔作用を利用することによる上記効果と相俟って、溶接ガン１０Ａの一層の小型軽量化が可能である。従って、例えば、溶接ガン１０Ａの全長を２００ｍｍ以下（好ましくは１５０ｍｍ以下）、重量を１ｋｇ以下〜数ｋｇ程度とすることができ、ロボットを用いずに、作業員が持って取り扱うことも可能である。

［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係る溶接ガン１０Ｂの斜視図である。図７は、溶接ガン１０Ｂの一部断面図である。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の部分については、共通の符号を付し、重複した説明を省略する。

この溶接ガン１０Ｂは、複数のピストン５４を有する駆動部１３８を備える点で、ピストン５４を１つだけ有する駆動部１４を備える溶接ガン１０Ａと異なる。

溶接ガン１０Ｂの駆動部１３８は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通するシリンダ孔１４０が形成された筒状のシリンダチューブ１４１と、該シリンダチューブ１４１の内部（シリンダ孔１４０）に軸方向に変位自在に設けられる複数のピストン５４（第１ピストン５４ａ、第２ピストン５４ｂ）と、複数のピストン５４に連結されるピストンロッド１４２と、シリンダ孔１４０の一端部に配置されピストンロッド１４２を変位自在に支持するロッドカバー６０と、シリンダ孔１４０の他端部を気密に閉じるキャップ５８と、シリンダ孔１４０においてロッドカバー６０とキャップ５８との間に配置された仕切部材１４４とを有する。

シリンダチューブ１４１は、その一端部がボディ１２の端面に当接するように設けられる。図６に示すように、シリンダチューブ１４１には、軸方向に沿って貫通した一対の貫通孔１４６が形成されており、当該貫通孔１４６の各々挿通された締結ボルト１４８がボディ１２に対して螺合されることで駆動部１３８がボディ１２に対して連結される。

シリンダチューブ１４１は、軸方向に直列に連結された中空状の第１チューブ１４１ａと第２チューブ１４１ｂとを有する。上記の貫通孔１４６は、第１チューブ１４１ａ及び第２チューブ１４１ｂを軸方向に貫通して形成される。貫通孔１４６に挿通された締結ボルト１４８がボディ１２に螺合し、締結ボルト１４８の頭部とボディ１２とによって第１チューブ１４１ａと第２チューブ１４１ｂが挟圧されることにより、第１チューブ１４１ａと第２チューブ１４１ｂとが連結固定される。

シリンダ孔１４０のボディ１２側の端部（第１チューブ１４１ａのボディ１２側の端部）にロッドカバー６０が気密に配置される。ボディ１２側とは反対側のシリンダ孔１４０の端部（ボディ１２側とは反対側の第２チューブ１４１ｂの端部）にキャップ５８が気密に配置される。

仕切部材１４４は、第１チューブ１４１ａと第２チューブ１４１ｂとの間に配置される。具体的には、仕切部材１４４の外周部に設けられた環状突起１４５が、第１チューブ１４１ａと第２チューブ１４１ｂの連結側の端部内面に形成された環状凹部１５０に係合することで、仕切部材１４４が第１チューブ１４１ａ及び第２チューブ１４１ｂに対して固定される。

仕切部材１４４の内周部には内周側シールリング１５２が装着され、仕切部材１４４の外周部には外周側シールリング１５４が装着されており、これにより、ピストンロッド１４２（第２ロッド１４２ｂ）の外周部と仕切部材１４４の内周部との間、及び仕切部材１４４の外周部とシリンダチューブ１４１の内周部との間がそれぞれ気密にシールされている。

シリンダ孔１４０において、ロッドカバー６０と仕切部材１４４との間に第１シリンダ室１６１が形成され、仕切部材１４４とキャップ５８との間に第２シリンダ室１６２が形成される。第１ピストン５４ａは第１シリンダ室１６１に配置され、第２ピストン５４ｂは第２シリンダ室１６２に配置される。

シリンダチューブ１４１の側面には、クランプ用ポート６６ａ、６６ｂと、アンクランプ用ポート６８ａ、６８ｂとが形成される。一方のクランプ用ポート６６ａと一方のアンクランプ用ポート６８ａは、第１シリンダ室１６１と連通する。他方のクランプ用ポート６６ｂと他方のアンクランプ用ポート６８ｂは、第２シリンダ室１６２と連通する。クランプ用ポート６６ａ、６６ｂ及びアンクランプ用ポート６８ａ、６８ｂは、それぞれ図示しない配管を介して圧力流体供給源に接続される。

溶接ガン１０Ｂの使用において、図示しない圧力流体供給源からクランプ用ポート６６ａ、６６ｂ又はアンクランプ用ポート６８ａ、６８ｂに対して選択的に圧力流体が供給され、シリンダ孔１４０へと導入される。具体的には、クランプのために、クランプ用ポート６６ａ、６６ｂに圧力流体が供給され、アンクランプのために、アンクランプ用ポート６８ａ、６８ｂに圧力流体が供給される。なお、２つのアンクランプ用ポート６８ａ、６８ｂのうちいずれか一方にのみ圧力流体を供給することによっても、アンクランプすることができる。

第１ピストン５４ａ及び第２ピストン５４ｂは、第１実施形態におけるピストン５４と同様に構成され得る。

ピストンロッド１４２は、第１ピストン５４ａが固定される第１ロッド１４２ａと、第２ピストン５４ｂが固定される第２ロッド１４２ｂとを有する。第１ロッド１４２ａと第２ロッド１４２ｂとは、適宜の固定手段（例えば、ねじ嵌合等）により相互に連結固定される。第１ピストン５４ａは第１ロッド１４２ａの端部に固定され、第２ピストン５４ｂは第２ロッド１４２ｂの端部に固定される。

上記のように構成された溶接ガン１０Ｂにおいて、アンクランプ状態からクランプ状態へと切り換える場合、クランプ用ポート６６ａ、６６ｂへそれぞれ圧力流体を供給することで、第１ピストン５４ａ及び第２ピストン５４ｂが第１ロッド１４２ａ及び第２ロッド１４２ｂと一体的且つ同時にボディ１２側（矢印Ｂ方向）に向かって変位することとなり、単一のピストン５４を有した駆動部１４と比較して、約２倍の推力が得られ、該推力に伴ってクランプアーム１６によるクランプ力も増大させることができる。

なお、３つ以上のピストン５４及びシリンダ室を軸方向に間隔をおいて設けることで、推力をさらに増大させてもよい。

第２実施形態において、第１実施形態と共通する各構成部分については、第１実施形態における当該共通の各構成部分がもたらす作用及び効果と同一又は同様の作用及び効果が得られることは勿論である。

上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

１０Ａ、１０Ｂ…溶接ガン １２…ボディ
１４、１３８…駆動部 １６…クランプアーム
１８…駆動力伝達機構 ５４…ピストン
５４ａ…第１ピストン ５４ｂ…第２ピストン
５６、１４２…ピストンロッド ９４…傾斜部
９６…被押圧部

Claims (3)

1. ボディと、
   前記ボディに対して回動可能なクランプアームと、
   直線的に変位する出力部を有し、前記クランプアームを駆動するための駆動部と、
   前記出力部の直線変位を前記クランプアームの回動変位へと変換し、前記駆動部の駆動力を前記クランプアームへと伝達する駆動力伝達機構と、
   前記クランプアームに固定された第１電極と、
   前記第１電極との間でワークを把持する第２電極と、を備え、
   前記駆動力伝達機構は、
   前記出力部の直線変位時に前記出力部と同一方向に同一距離で変位するとともに前記出力部の変位方向に対して傾斜した傾斜部と、
   前記クランプアームに接続されたレバーアームと、
   前記レバーアームに設けられ、前記傾斜部によって押圧される被押圧部と、を有し、
   前記クランプアームは、変位する前記傾斜部によって押圧される前記被押圧部の移動に伴って回動し、クランプ力を発生する、
   ことを特徴とする溶接ガン。
2. ボディと、
   前記ボディに対して回動可能なクランプアームと、
   直線的に変位する出力部を有し、前記クランプアームを駆動するための駆動部と、
   前記出力部の直線変位を前記クランプアームの回動変位へと変換し、前記駆動部の駆動力を前記クランプアームへと伝達する駆動力伝達機構と、
   前記クランプアームに固定された第１電極と、
   前記第１電極との間でワークを把持する第２電極と、を備え、
   前記駆動力伝達機構は、
   前記出力部の直線変位と一体的に変位するとともに前記出力部の変位方向に対して傾斜した傾斜部と、
   前記傾斜部によって押圧される被押圧部と、を有し、
   前記クランプアームは、変位する前記傾斜部によって押圧される前記被押圧部の移動に伴って回動し、クランプ力を発生し、
   前記出力部はピストンロッドであり、
   前記駆動部は、前記ピストンロッドの軸方向に互いに間隔を置いて固定された複数のピストンを有する、
   ことを特徴とする溶接ガン。
3. ボディと、
   前記ボディに対して回動可能なクランプアームと、
   直線的に変位する出力部を有し、前記クランプアームを駆動するための駆動部と、
   前記出力部の直線変位を前記クランプアームの回動変位へと変換し、前記駆動部の駆動力を前記クランプアームへと伝達する駆動力伝達機構と、
   前記クランプアームに固定された第１電極と、
   前記第１電極との間でワークを把持する第２電極と、を備えた溶接ガンであって、
   前記駆動力伝達機構は、
   前記出力部の直線変位と一体的に変位するとともに前記出力部の変位方向に対して傾斜した傾斜部と、
   前記傾斜部によって押圧される被押圧部と、を有し、
   前記クランプアームは、変位する前記傾斜部によって押圧される前記被押圧部の移動に伴って回動し、クランプ力を発生し、
   前記駆動力伝達機構は、さらに、
   前記出力部に連結されるとともに前記傾斜部が形成されたジョイントと、
   前記出力部の変位方向に対して交差する方向に変位可能であり、且つ前記ジョイントに対して回動可能に支持されたリンクアームと、を有し、
   前記溶接ガンの動作は、前記ジョイントの直線変位が前記リンクアームを介して前記クランプアームの回動変位へと変換されて伝達される第１動作と、前記ジョイントの直線変位が前記傾斜部及び前記被押圧部を介して前記クランプアームの回動変位へと変換されて伝達される第２動作とを有する、
   ことを特徴とする溶接ガン。

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