JPH11344006A

JPH11344006A - 挟圧装置

Info

Publication number: JPH11344006A
Application number: JP10150939A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Yamauchi; 喜弘山内; Kazuyuki Okusu; 和幸尾楠; Hirofumi Muta; 弘文牟田; Masahiro Noguchi; 昌洋野口
Original assignee: Inoue Mfg Inc; Toyota Motor Corp; Inoue Seisakusho Co Ltd; Kyoho Machine Works Ltd
Current assignee: Inoue Mfg Inc; Toyota Motor Corp; Inoue Seisakusho Co Ltd; Kyoho Machine Works Ltd
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1998-06-01
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】被挟圧物の剛性が低い場合でもラフな位置決
め精度で被挟圧物を変形させることなく挟圧してスポッ
ト溶接などを行うことができる新たな機構の挟圧装置を
提供する。【解決手段】一対の電極２４を接近させる側の第１圧
力室２６は第１連通路３８によって互いに連通させられ
ているため、一対の電極２４が互いに接近する方向へ移
動する際に一方の電極２４が先に被溶接物（被挟圧物）
２２に当接してそれ以上の移動が阻止されると、他方の
電極２４のみが更に接近させられて被溶接物２２が挟圧
されることから、被溶接物２２に対する相対的な位置決
め精度がラフであっても、被溶接物２２が確実に挟圧さ
れる。しかも、一方の電極２４が被溶接物２２に当接し
ても、両電極２４を接近させる際の移動抵抗が同じであ
れば被溶接物２２に作用する偏荷重が略零となるため、
被溶接物２２の剛性が低い場合でも被溶接物２２の変形
を回避できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は挟圧装置に係り、特
に、ラフな位置決め精度でも被挟圧物を変形させること
なく挟圧できる挟圧装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一直線上において相対向するように配設
された一対の挟圧ヘッド間で被挟圧物を挟圧する挟圧装
置が、各種のロボットの把持装置や仮止め装置、スポッ
ト溶接装置などとして多用されている。実開昭６２−１
０９８８３号公報に記載されているスポット溶接装置は
その一例で、挟圧ヘッドである一対の固定電極と可動電
極との間で被溶接物（被挟圧物）を挟圧してスポット溶
接を行うようになっているとともに、可動電極はエアシ
リンダのピストンロッドに取り付けられ、そのエアシリ
ンダの一対の圧力室に供給される圧力エアの差圧に基づ
いて、低荷重で可動電極を移動させて固定電極との間で
被溶接物を仮挟圧したのち、高荷重を加えて被溶接物を
強固に挟圧するようになっている。また、別のスポット
溶接装置として、一対の電極（挟圧ヘッド）がエアシリ
ンダのハウジングおよびピストンロッドに配設されると
ともに、ハウジング自体がスライド可能に配設され、被
溶接物の位置に応じてハウジングが移動させられること
により、一対の電極によって常に確実に被溶接物を挟圧
できるフローティングタイプのものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固定電
極および可動電極で溶接する前者のスポット溶接装置に
おいては、例えば被溶接物に対して装置を移動させなが
ら溶接作業を行う場合、僅かな位置ずれで被溶接物と固
定電極との間に隙間などが生じると、可動電極で挟圧す
る際に被溶接物が変形する恐れがある。また、複数対の
電極を配設して、複数箇所に同時にスポット溶接を行お
うとしても、総ての溶接位置において位置ずれが生じな
いようにすることは困難で、１箇所ずつ溶接作業を行う
必要があるとともに、各溶接位置に高い精度で位置決め
しなければならず、作業能率が悪いという問題があっ
た。

【０００４】一方、フローティングタイプの後者のスポ
ット溶接装置においては、被溶接物の位置に応じて一対
の電極の挟圧位置が変化するため、必ずしも高い位置決
め精度が要求されないが、シリンダハウジングのスライ
ド時にその移動抵抗に相当する反力（偏荷重）が被溶接
物に作用し、被溶接物の剛性によっては変形する可能性
があるなど、溶接条件によっては必ずしも充分に満足で
きない場合があった。

【０００５】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、被挟圧物の剛性が低
い場合でもラフな位置決め精度で被挟圧物を変形させる
ことなく挟圧してスポット溶接などを行うことができる
新たな機構の挟圧装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、第１発明は、一直線上において相対向するように
配設された一対の挟圧ヘッドを互いに接近させて被挟圧
物を挟圧する挟圧装置であって、(a) それぞれハウジン
グおよびピストンロッドの一方がフレームに固定される
とともに他方に前記一対の挟圧ヘッドが配設され、ピス
トンの両側の一対の圧力室に供給される圧力流体の圧力
に応じてそのピストンロッドをハウジングに対して相対
的に突き出し、引き込み駆動することにより、その挟圧
ヘッドをそれぞれ前記一直線に沿って直線往復移動させ
る一対のシリンダと、(b) その一対のシリンダの圧力室
のうち、圧力流体が供給されることにより前記一対の挟
圧ヘッドを互いに接近させる側の第１圧力室を互いに連
通させる第１連通路と、(c) その第１連通路に供給する
圧力流体の圧力を調整する第１圧力調整手段と、(d) 前
記一対のシリンダの圧力室のうち、圧力流体が供給され
ることにより前記一対の挟圧ヘッドを互いに離間させる
側の第２圧力室に供給する圧力流体の圧力を調整する第
２圧力調整手段とを有することを特徴とする。

【０００７】第２発明は、第１発明の挟圧装置におい
て、前記第１圧力調整手段および前記第２圧力調整手段
により、前記第１連通路および前記第２圧力室に供給さ
れる圧力流体の差圧を制御することにより、前記一対の
シリンダのピストンロッドをそれぞれ低荷重でハウジン
グに対して相対移動させて前記一対の挟圧ヘッドを互い
に接近させ、前記被挟圧物を低荷重で挟圧した後、その
挟圧方向に作用する荷重を増大させて該被挟圧物を高荷
重で挟圧する挟圧制御手段を有することを特徴とする。

【０００８】第３発明は、第２発明の挟圧装置におい
て、(a) 前記一対のシリンダの前記第２圧力室は第２連
通路によって互いに連通させられていて、前記第２圧力
調整手段は、その第２連通路に供給する圧力流体の圧力
を調整するものであり、(b) その第２圧力調整手段は、
(b-1) 流体供給源から供給される圧力流体の圧力を予め
設定された第２圧力に調圧する第２調圧弁と、(b-2) そ
の第２調圧弁と前記第２連通路との間に配設されて、そ
の第２調圧弁とその第２連通路とを連通させる連通状態
と、その第２調圧弁とその第２連通路とを遮断するとと
もにその第２連通路から圧力流体が流出することを許容
する遮断状態との２つの状態に切り換える第２切換弁と
を有するもので、(c) 前記第１圧力調整手段は、(c-1)
流体供給源から供給される圧力流体の圧力を、前記第２
連通路に前記第２圧力の圧力流体が供給されている状態
で前記第１連通路に供給されることにより前記一対の挟
圧ヘッドを互いに接近させることができるように予め設
定された第１圧力に調圧する第１調圧弁と、(c-2) その
第１調圧弁とその第１連通路との間に配設されて、その
第１調圧弁とその第１連通路とを連通させる連通状態
と、その第１調圧弁とその第１連通路とを遮断するとと
もにその第１連通路から圧力流体が流出することを許容
する遮断状態との２つの状態に切り換える第１切換弁と
を有するもので、(d) 前記挟圧制御手段は、(d-1) 前記
第２切換弁を連通状態とし、前記第１切換弁を遮断状態
として前記一対の挟圧ヘッドを互いに離間させる開放手
段と、(d-2) その第２切換弁を連通状態としたままその
第１切換弁を連通状態に切り換えて、前記一対のシリン
ダのピストンロッドをそれぞれ低荷重でハウジングに対
して相対移動させて前記一対の挟圧ヘッドを互いに接近
させ、その一対の挟圧ヘッド間に配置されている前記被
挟圧物を低荷重で挟圧する仮挟圧手段と、(d-3) その第
１切換弁を連通状態としたままその第２切換弁を遮断状
態に切り換えて、その一対の挟圧ヘッド間で前記被挟圧
物を高荷重で挟圧する本挟圧手段とを有するものである
ことを特徴とする。

【０００９】第４発明は、第１発明〜第３発明の何れか
の挟圧装置において、(a) 前記一対のシリンダは前記一
直線上において前記ピストンロッドが相対向するように
ハウジングが前記フレームに固定され、そのピストンロ
ッドの先端に前記挟圧ヘッドが取り付けられているとと
もに、(b) 前記第１圧力調整手段と前記第１連通路との
間には、その第１圧力調整手段からその第１連通路側へ
の圧力流体の流れを阻止するとともに逆方向の流れを許
容する逆止弁と、その第１圧力調整手段からその第１連
通路側へ流れる圧力流体の流量を制限する流量制御弁と
が並列に設けられていることを特徴とする。

【００１０】第５発明は、第１発明〜第４発明の何れか
の挟圧装置において、それぞれ異なる一直線上において
相対向するように複数対の挟圧ヘッドが配設されている
とともに、その複数対の挟圧ヘッドに対応して複数対の
シリンダが設けられており、一対のシリンダ毎に前記第
１連通路、第１圧力調整手段、および第２圧力調整手段
が独立に設けられていることを特徴とする。

【００１１】

【発明の効果】このような挟圧装置においては、相対向
して配設された一対の挟圧ヘッドがそれぞれシリンダに
よって互いに接近する方向へ移動させられるように、第
１連通路および第２圧力室に供給する圧力流体の差圧を
第１圧力調整手段および第２圧力調整手段によって調圧
することにより、それ等の挟圧ヘッド間に配設された被
挟圧物を挟圧することができる。その場合に、一対の挟
圧ヘッドを接近させる側の第１圧力室は第１連通路によ
って互いに連通させられているため、従来のフローティ
ングタイプの溶接装置と同様に、一対の挟圧ヘッドが互
いに接近する方向へ移動する際に一方の挟圧ヘッドが先
に被挟圧物に当接してそれ以上の移動が阻止されると、
他方の挟圧ヘッドのみが更に接近させられて被挟圧物を
挟圧する。したがって、被挟圧物に対する相対的な位置
決め精度がラフであっても、その被挟圧物を確実に挟圧
することができる。しかも、本発明では一方の挟圧ヘッ
ドが被挟圧物に当接しても、従来のフローティングタイ
プの溶接装置のようにシリンダハウジングの移動抵抗に
相当する反力が被挟圧物に作用することがなく、両挟圧
ヘッドを接近させる際の移動抵抗（ハウジングとピスト
ンロッドとの相対移動抵抗など）が同じであれば被挟圧
物に作用する偏荷重が略零となるため、被挟圧物の剛性
が低い場合や被挟圧物が軽量な場合等でも被挟圧物が変
形したり位置ずれが生じたりすることを可及的に回避す
ることができる。

【００１２】また、このように位置決め精度がラフであ
っても良いことから、第５発明のように複数対の挟圧ヘ
ッドを配設するとともに、その複数対の挟圧ヘッドに対
応して複数対のシリンダを設け、一対のシリンダ毎に前
記第１連通路、第１圧力調整手段、および第２圧力調整
手段を独立に設けて、複数箇所の挟圧を並行して行う場
合でも、各挟圧部位で確実に被挟圧物を挟圧することが
可能で、例えば高い位置決め精度で１箇所ずつ挟圧位置
を移動しながらスポット溶接などを行う場合に比較し
て、スポット溶接などの作業能率が大幅に向上する。そ
の場合に、各挟圧部位における挟圧条件（挟圧荷重や挟
圧タイミングなど）はそれぞれ独立に設定できるため、
挟圧条件が異なる複数種類の被挟圧物や挟圧部位を同時
に挟圧することも可能である。

【００１３】挟圧制御手段を有する第２発明の挟圧装置
においては、第１連通路および第２圧力室に供給する圧
力流体の差圧を制御することにより、一対のシリンダの
ピストンロッドをそれぞれ低荷重でハウジングに対して
相対移動させて一対の挟圧ヘッドにより被挟圧物を低荷
重で挟圧した後、その挟圧方向に作用する荷重を増大さ
せて被挟圧物を高荷重で挟圧するようになっているた
め、被挟圧物を変形させたり位置ずれを生じさせたりす
ることなく大きな荷重で確実に挟圧することが可能で、
例えばスポット溶接の場合、適度な挟圧荷重で被溶接物
を挟圧して抵抗溶接を適切に行うことができる。

【００１４】第３発明では、挟圧制御手段により第１切
換弁および第２切換弁が適宜切り換えられ、第１連通路
および第２連通路に対する圧力流体の供給状態が変更さ
れることにより、互いに離間させられた一対の挟圧ヘッ
ドが低荷重で接近させられて被挟圧物を挟圧した後、高
荷重で挟圧するようになっているため、圧力流体の圧力
を検出しながらフィードバック制御により複数段階で変
化させる場合に比較して、装置が簡単且つ安価に構成さ
れるとともにサイクルタイムを短縮できる。

【００１５】第４発明では、一直線上においてピストン
ロッドが相対向するように一対のシリンダが配設され、
そのピストンロッドの先端に挟圧ヘッドが取り付けられ
ているため、従来のフローティングタイプの溶接装置に
比較して、こじりなどを生じることなく被挟圧物を効率
良く挟圧できるとともに、装置がコンパクトに構成され
る。特に、第５発明のように複数対のシリンダを配設し
て複数箇所を同時に挟圧できる装置においては、１対ず
つのシリンダを比較的近接して配設することができるた
め、挟圧部位の間隔が狭い場合でも同時に挟圧してスポ
ット溶接などを行うことが可能となる。

【００１６】また、ピストンロッドに挟圧ヘッドが取り
付けられているため、そのイナーシャが比較的小さいと
ともに、第１圧力調整手段から第１連通路側へ流れる圧
力流体の流量は流量制御弁によって制限され、一対の挟
圧ヘッドを接近させて被挟圧物を挟圧する際の挟圧ヘッ
ドの移動速度が抑制されるため、被挟圧物に挟圧ヘッド
が当接する際の衝撃が小さく、被挟圧物の変形や位置ず
れなどが一層効果的に防止される。更に、上記流量制御
弁と並列に逆方向の流れを許容する逆止弁が設けられて
いるため、一対の挟圧ヘッドを離間させる際の移動速度
は制限されず、一連の作動のサイクルタイムを短縮でき
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の挟圧装置は、一直線上に
おいて相対向するように配設された一対の電極（挟圧ヘ
ッド）を互いに接近させて被溶接物（被挟圧物）を挟圧
しながらその電極間に溶接電流を通電して該被溶接物を
スポット溶接するスポット溶接装置に好適に適用される
が、ワークなどを挟圧して把持する把持装置など、一対
の挟圧ヘッド間で被挟圧物を挟圧する種々の装置に適用
され得る。

【００１８】一対の挟圧ヘッドをそれぞれ直線往復移動
させる一対のシリンダは、第４発明のように一直線上に
おいてピストンロッドが相対向するようにハウジングが
フレームに固定され、そのピストンロッドの先端に挟圧
ヘッドが取り付けられるようにすることが望ましいが、
挟圧ヘッドが位置する一直線上から離間した位置にシリ
ンダを配設することもできるし、ピストンロッドをフレ
ームに固定してハウジングに挟圧ヘッドを取り付けるよ
うにしても良い。一対のシリンダとしては、圧力エアに
よって作動させられるエアシリンダが好適に用いられる
が、作動油など他の圧力流体によって作動させられるも
のを採用することも可能である。

【００１９】第２発明では、挟圧制御手段によって挟圧
荷重が自動的に２段階で変化させられるようになってい
るが、第１発明の実施に際しては、一定の挟圧荷重で挟
圧ヘッドを接近させて被挟圧物を挟圧するだけでも良い
し、挟圧荷重を３段階以上で変化させることも可能であ
る。また、場合によっては作業者が手動で第１圧力調整
手段や第２圧力調整手段を操作して差圧を制御するよう
にしても良い。

【００２０】第３発明では、第１圧力調整手段が第１調
圧弁および第１切換弁を有して構成され、第２圧力調整
手段が第２調圧弁および第２切換弁を有して構成され、
挟圧制御手段によりそれ等の第１切換弁および第２切換
弁が切り換えられることにより挟圧荷重が２段階で変化
させられるようになっているが、それ等の第１圧力調整
手段、第２圧力調整手段として圧力流体の圧力を連続的
に変化させることができる圧力制御サーボ弁やリニアソ
レノイド弁などを用いたり、切換弁などで流体回路を切
り換えたりすることにより、何れか一方の圧力流体の圧
力を途中で変化させて挟圧荷重を変化させるようにして
も良い。第１調圧弁および第２調圧弁は、減圧側すなわ
ちシリンダ側の圧力が設定値を超えた場合には圧力流体
を流出させるものであることが望ましいが、エアシリン
ダを用いる場合は流出不能であっても良い。また、第１
圧力調整手段および第２圧力調整手段は、互いに独立に
圧力流体の圧力を制御するものでも良いが、例えば第１
圧力調整手段によって調圧された圧力流体の圧力を更に
第２圧力調整手段により所定圧力だけ減圧して第２連通
路へ供給するようにしても良い。なお、上記第１調圧弁
によって調圧される第１圧力および第２調圧弁によって
調圧される第２圧力は、ピストンの受圧面積が同じであ
れば第１圧力＞第２圧力とされるが、通常はピストンロ
ッドの存在により受圧面積が異なるため、受圧面積差を
考慮して適宜設定され、場合によっては第１圧力＝第２
圧力であっても良い。

【００２１】異なる一直線上に複数対の挟圧ヘッドが配
設される第５発明の挟圧装置は、同時に複数対の挟圧ヘ
ッドで被挟圧物を挟圧することもできるが、フレームの
強度などにより、一対ずつタイミングをずらして挟圧す
るようにしても良い。複数対の挟圧ヘッドが移動させら
れる一直線の向きは、それぞれ任意に設定できるが、例
えば互いに平行となるように定められる。

【００２２】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ
詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例であるスポ
ット溶接装置１０の正面図である。スポット溶接装置１
０は、ロボットアーム１２に取り付けられたコの字形状
のフレーム１４と、フレーム１４の先端部にそれぞれ異
なる互いに平行な一直線上において相対向するように併
設された三対のシリンダ１６ａおよび１６ｂ、１７ａお
よび１７ｂ、１９ａおよび１９ｂ（以下、特に区別しな
い場合には単にシリンダ１６、１７、１９という）とか
ら構成される。シリンダ１６、１７、１９は、何れもフ
レーム１４に固定された筒状のハウジング１８と、ハウ
ジング１８から前方へ突き出すピストンロッド２０と、
被溶接物２２を挟圧するためにピストンロッド２０の先
端に設けられた電極２４とから構成される。被溶接物２
２は、例えば部分的に重ね合わされた２枚の板材など
で、曲げ加工などにより板厚方向へ変位した複数箇所
（図では３箇所）の溶接部位２２ａ、２２ｂ、２２ｃを
有している。尚、スポット溶接装置１０は挟圧装置に対
応しており、被溶接物２２は被挟圧物に対応しており、
電極２４は挟圧ヘッドに対応している。

【００２３】図２〜図４は、スポット溶接装置１０のエ
ア回路を説明する図で、一対のシリンダ１６ａおよび１
６ｂに対するエア回路を示したものであるが、分岐配管
７０、７２にも全く同じ回路が設けられて前記シリンダ
１７ａおよび１７ｂ、１９ａおよび１９ｂに対して圧力
エアが供給されるようになっている。図において、シリ
ンダ１６ａ、１６ｂには、圧力流体としてのエアが供給
されることにより一対の電極２４を互いに接近させる側
の第１圧力室２６と、エアが供給されることにより一対
の電極２４を互いに離間させる側の第２圧力室２８とが
設けられており、第１圧力室２６と第２圧力室２８とに
供給されるエアの圧力に応じてピストンロッド２０をハ
ウジング１８に対して相対的に突き出し、引き込み駆動
することにより、一対の電極２４が共通の一直線上を直
線往復移動させられる。

【００２４】また、第２圧力室２８は、第２連通路３０
によって互いに連通させられており、第２連通路３０と
流体供給源３２との間には、流体供給源３２から供給さ
れるエアの圧力を予め設定された第２圧力Ｐ₂に調圧す
る第２調圧弁３４が配設されている。流体供給源３２
は、エアを所定の流量で圧送するもので、例えばエアポ
ンプなどを含んで構成される。第２調圧弁３４は、第２
連通路３０側のエアの圧力が容積変化によって第２圧力
Ｐ₂を超えた場合でも、その第２連通路３０側のエアを
リリーフして第２圧力Ｐ₂となるように調圧するもので
ある。その第２調圧弁３４と第２連通路３０との間に
は、第２調圧弁３４と第２連通路３０とを連通させる連
通状態と、その第２調圧弁３４と第２連通路３０とを遮
断するとともにその第２連通路３０からエアが流出する
ことを許容する遮断状態との２つの状態に切り換える第
２切換弁３６が配設されている。第２切換弁３６は電磁
切換弁で、ソレノイドＳＯＬ２が非励磁（ＯＦＦ）の場
合には図２および図３に示す連通状態となり、ソレノイ
ドＳＯＬ２が励磁（ＯＮ）の場合には図４に示す遮断状
態となる。遮断状態では、第２調圧弁３４から供給され
るエアの流出を阻止するようになっている。尚、第２調
圧弁３４および第２切換弁３６は、第２圧力調整手段に
対応している。

【００２５】また、第１圧力室２６は、第１連通路３８
によって互いに連通させられており、第１連通路３８と
流体供給源３２との間には第１調圧弁４０が配設されて
いる。第１調圧弁４０は、流体供給源３２から供給され
るエアの圧力を、第２連通路３０に第２圧力Ｐ₂のエア
が供給されている状態で第１連通路３８に供給されるこ
とにより上記一対の電極２４を互いに接近させることが
できるように予め設定された第１圧力Ｐ₁に調圧する。
その第１調圧弁４０と第１連通路３８との間には、その
第１調圧弁４０と第１連通路３８とを連通させる連通状
態と、その第１調圧弁４０と第１連通路３８とを遮断す
るとともにその第１連通路３８からエアが流出すること
を許容する遮断状態との２つの状態に切り換える第１切
換弁４２が配設されている。第１切換弁４２は電磁切換
弁で、ソレノイドＳＯＬ１が非励磁（ＯＦＦ）の場合に
は図２に示す遮断状態となり、ソレノイドＳＯＬ１が励
磁（ＯＮ）の場合には図３および図４に示す連通状態と
なる。遮断状態では、第１調圧弁４０から供給されるエ
アの流出を阻止するようになっている。尚、第１調圧弁
４０および第１切換弁４２は、第１圧力調整手段に対応
している。

【００２６】また、第１連通路３８と第１切換弁４２と
の間には、第１切換弁４２から第１連通路３８へのエア
の流れを阻止するとともに逆方向の流れを許容する逆止
弁４４と、第１切換弁４２から第１連通路３８へ流れる
エアの流量を制限する流量制御弁４６とが並列に設けら
れている。

【００２７】図５は、スポット溶接装置１０の制御作動
を行うコントローラ５０を示す図である。コントローラ
５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するマイクロコ
ンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶
機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに
従って信号処理を行うものであり、ロボットアーム１２
を移動させるロボット５４との間で必要な情報を授受す
るようになっているとともに、溶接電源５２、第１切換
弁４２のソレノイドＳＯＬ１、第２切換弁３６のソレノ
イドＳＯＬ２に対してそれぞれ制御信号を出力する。ロ
ボット５４は、予め設定された移動経路に従ってロボッ
トアーム１２を順次移動させるもので、スポット溶接装
置１０は複数箇所で溶接作業を行う。また、図５では、
一対のシリンダ１６ａおよび１６ｂに関する第１切換弁
４２、第２切換弁３６だけが図示されているが、他の２
対のシリンダ１７ａおよび１７ｂ、１９ａおよび１９ｂ
に関する第１切換弁、第２切換弁についても、共通のコ
ントローラ５０によって制御される。これらの第１切換
弁および第２切換弁の切換制御は、３対のシリンダ１
６、１７、１９毎に切換タイミングをずらしても良い。
溶接電源５２から電極２４に通電される溶接電流の通電
タイミングや電流値、前記調圧弁３４、４０によるエア
の圧力制御についても、３対のシリンダ１６、１７、１
９毎に異なる通電タイミングや電流値、圧力値に設定す
ることができる。但し、３対のシリンダ１６、１７、１
９を区別することなく、総て同じ条件で溶接作業が行わ
れるようになっていても良い。コントローラ５０は、挟
圧制御手段に対応している。

【００２８】図６は、スポット溶接装置１０の制御作動
を説明するフローチャートである。本制御作動におい
て、ステップＳＡ２は挟圧制御手段及び仮挟圧手段に対
応しており、ステップＳＡ３は挟圧制御手段及び本挟圧
手段に対応しており、ステップＳＡ５は挟圧制御手段お
よび開放手段に対応しており、それぞれコントローラ５
０により実行される。

【００２９】図において、ステップＳＡ１では、図２に
示すように第１切換弁４２、第２切換弁３６のソレノイ
ドＳＯＬ１、ＳＯＬ２が共にＯＦＦの状態で、図１に示
すように三対の電極２４間に被溶接物２２が位置するよ
うにロボットアーム１２が移動させられる。ステップＳ
Ａ２では、図３に示されるように、第２切換弁３６のソ
レノイドＳＯＬ２がＯＦＦとされたままで、第１切換弁
４２のソレノイドＳＯＬ１がＯＮとされることにより、
第１圧力Ｐ₁と第２圧力Ｐ₂との差圧（Ｐ₁−Ｐ₂）お
よびピストンの受圧面積差に基づいて、三対のシリンダ
１６、１７、１９のピストンロッド２０がそれぞれ低荷
重でハウジング１８から突き出され、三対の電極２４が
それぞれ互いに接近させられて被溶接物２２の溶接部位
２２ａ、２２ｂ、２２ｃがそれぞれ低荷重で挟圧され
る。

【００３０】ここで、一対ずつのシリンダ１６、１７、
１９は、その第１圧力室２６、第２圧力室２８がそれぞ
れ第１連通路３８、第２連通路３０によって連通させら
れているため、一対の電極２４が互いに接近する方向へ
移動する際に一方の電極２４が先に被溶接物２２に当接
してそれ以上の移動が阻止されると、他方の電極２４の
みが更に接近させられて被溶接物２２を挟圧する。この
ため、それらの電極２４の移動方向、すなわち一直線方
向において、被溶接物２２とシリンダ１６、１７、１９
との間に位置ずれがあっても、一対の電極２４により確
実に被溶接物２２を挟圧できる。また、被溶接物２２の
ように３箇所の溶接部位２２ａ、２２ｂ、２２ｃが板厚
方向、言い換えれば電極２４の移動方向において、それ
ぞれ異なる位置であっても、図７に示すように同じ位置
に配設された三対のシリンダ１６、１７、１９によりそ
れらの溶接部位２２ａ、２２ｂ、２２ｃをそれぞれ確実
に挟圧することができる。

【００３１】ステップＳＡ３では、図４に示されるよう
に、第１切換弁４２のソレノイドＳＯＬ１がＯＮとされ
たままで、第２切換弁３６のソレノイドＳＯＬ２がＯＮ
とされることにより、第２圧力室２８のエア圧が大気圧
となり、第１圧力Ｐ₁に基づいて三対の電極２４間で上
記被溶接物２２の溶接部位２２ａ、２２ｂ、２２ｃがそ
れぞれ高荷重で挟圧される。

【００３２】ステップＳＡ４では、溶接電源５２から三
対の電極２４にそれぞれ溶接電流が通電され、被溶接物
２２の３箇所の溶接部位２２ａ、２２ｂ、２２ｃが同時
に或いは所定のタイミングでスポット溶接される。次に
ステップＳＡ５では、図２に示されるように、第１切換
弁４２のソレノイドＳＯＬ１及び第２切換弁３６のソレ
ノイドＳＯＬ２が共にＯＦＦとされることにより、第２
圧力Ｐ₂に基づいて三対の電極２４がそれぞれ互いに離
間させられる。

【００３３】ステップＳＡ６では、被溶接物２２に対す
る総ての溶接が終了したか否かが判断される。この判断
が否定された場合は、ステップＳＡ１〜ＳＡ６が繰り返
し実行されるが、この判断が肯定された場合は、ステッ
プＳＡ７において、ロボットアーム１２が原位置に復帰
させられる。

【００３４】このように、本実施例のスポット溶接装置
１０によれば、相対向して配設された三対の電極２４が
それぞれ一対ずつのシリンダ１６、１７、１９によって
互いに接近する方向へ移動させられるように、第１連通
路３８および第２連通路３０に供給するエアの差圧を第
１調圧弁４０および第２調圧弁３４によって調圧するこ
とにより、それ等の電極２４間に位置する被溶接物２２
の溶接部位２２ａ、２２ｂ、２２ｃを挟圧して溶接する
ことができる。その場合に、一対の電極２４を接近させ
る側の第１圧力室２６は第１連通路３８によって互いに
連通させられているため、従来のフローティングタイプ
の溶接装置と同様に、一対の電極２４が互いに接近する
方向へ移動する際に一方の電極２４が先に被溶接物２２
に当接してそれ以上の移動が阻止されると、他方の電極
２４のみが更に接近させられて被溶接物２２を挟圧す
る。したがって、被溶接物２２に対する相対的な位置決
め精度がラフであっても、その被溶接物２２を確実に挟
圧することができる。

【００３５】ここで、本実施例では一方の電極２４が被
溶接物２２に当接しても、従来のフローティングタイプ
の溶接装置のようにシリンダハウジングの移動抵抗に相
当する反力が被溶接物２２に作用することがなく、両電
極２４を接近させる際の移動抵抗（ハウジング１８とピ
ストンロッド２０との相対移動抵抗など）が同じであれ
ば被溶接物２２に作用する偏荷重が略零となるため、被
溶接物２２の剛性が低い場合や被溶接物２２が軽量な場
合等でも被溶接物２２が変形したり位置ずれが生じたり
することを可及的に回避することができる。図１に示す
ように、シリンダ１６、１７、１９が略水平となる姿勢
で溶接を行う場合、両側の電極２４を突き出す際の移動
抵抗は略等しいため、何れか一方の電極２４が先に被溶
接物２２に当接しても、その被溶接物２２に作用する偏
荷重は略零である。

【００３６】また、このように位置決め精度がラフであ
っても良いことから、三対の電極２４を配設するととも
に、その三対の電極２４に対応して三対のシリンダ１
６、１７、１９を設け、一対ずつのシリンダ１６、１
７、１９毎に前記第１連通路３８、第１調圧弁４０、第
１切換弁４２、第２連通路３０、第２調圧弁３４、およ
び第２切換弁３６をそれぞれ独立に設けることにより、
三箇所の溶接部位２２ａ、２２ｂ、２２ｃを確実に挟圧
することが可能で、例えば高い位置決め精度で１箇所ず
つ挟圧位置を移動しながらスポット溶接を行う場合に比
較して、スポット溶接の作業能率が大幅に向上する。そ
の場合に、各溶接部位２２ａ、２２ｂ、２２ｃにおける
挟圧条件（挟圧荷重や挟圧タイミングなど）はそれぞれ
独立に設定できるため、挟圧条件が異なる複数種類の被
溶接物や溶接部位を同時に挟圧することも可能である。

【００３７】また、第１連通路３８および第２連通路３
０に供給するエアの差圧を制御することにより、三対の
シリンダ１６、１７、１９のピストンロッド２０をそれ
ぞれ低荷重でハウジング１８に対して相対移動させて一
対の電極２４により被溶接物２２を低荷重で挟圧した
後、その挟圧方向に作用する荷重を増大させて被溶接物
２２を高荷重で挟圧するようになっているため、被溶接
物２２を変形させたり位置ずれを生じさせたりすること
なく大きな荷重で確実に挟圧することが可能で、適度な
挟圧荷重で被溶接物２２を挟圧して抵抗溶接を適切に行
うことができる。

【００３８】また、コントローラ５０により第１切換弁
４２のソレノイドＳＯＬ１および第２切換弁３６のソレ
ノイドＳＯＬ２が適宜切り換えられ、第１連通路３８お
よび第２連通路３０に対するエアの供給状態が変更され
ることにより、互いに離間させられた一対の電極２４が
低荷重で接近させられて被溶接物２２を挟圧した後、高
荷重で挟圧するようになっているため、エアの圧力を検
出しながらフィードバック制御により複数段階で変化さ
せる場合に比較して、装置が簡単且つ安価に構成される
とともにサイクルタイムを短縮できる。

【００３９】また、一直線上においてピストンロッド２
０が相対向するように一対のシリンダ１６が配設され、
そのピストンロッド２０の先端に電極２４が取り付けら
れているため、従来のフローティングタイプの溶接装置
に比較して、こじりなどを生じることなく被溶接物２２
を効率良く挟圧できるとともに、装置がコンパクトに構
成される。特に、本実施例のように、三対のシリンダ１
６、１７、１９を互いに平行に配設して三箇所を同時に
挟圧する場合には、三対のシリンダ１６、１７、１９を
比較的近接して配設することができるため、溶接部位２
２ａ、２２ｂ、２２ｃの間隔が狭い場合でも同時に挟圧
してスポット溶接を行うことが可能となる。

【００４０】また、ピストンロッド２０に電極２４が取
り付けられているため、そのイナーシャが比較的小さい
とともに、第１切換弁４２から第１連通路３８側へ流れ
るエアの流量は流量制御弁４６によって制限され、一対
の電極２４を接近させて被溶接物２２を挟圧する際の電
極２４の移動速度が抑制されるため、被溶接物２２に電
極２４が当接する際の衝撃が小さく、被溶接物２２の変
形や位置ずれなどが一層効果的に防止される。更に、上
記流量制御弁４６と並列に逆方向の流れを許容する逆止
弁４４が設けられているため、一対の電極２４を離間さ
せる際の移動速度は制限されず、一連の作動のサイクル
タイムを短縮できる。

【００４１】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、
本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加
えた態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるスポット溶接装置の正
面図である。

【図２】図１のスポット溶接装置のエア回路を示す図で
あって、第１切換弁４２のソレノイドＳＯＬ１がＯＦＦ
で、第２切換弁３６のソレノイドＳＯＬ２もＯＦＦであ
る状態を示している。

【図３】図１のスポット溶接装置のエア回路を示す図で
あって、ソレノイドＳＯＬ１がＯＮで、ソレノイドＳＯ
Ｌ２がＯＦＦである状態を示している。

【図４】図１のスポット溶接装置のエア回路を示す図で
あって、ソレノイドＳＯＬ１がＯＮで、ソレノイドＳＯ
Ｌ２もＯＮである状態を示している。

【図５】図１のスポット溶接装置の制御作動を行うコン
トローラを示す図である。

【図６】図１のスポット溶接装置の制御作動の要部を説
明するフローチャートである。

【図７】図１のスポット溶接装置に設けられた三対の電
極で被溶接物が挟圧された状態を示す図である。

【符号の説明】

１０：スポット溶接装置（挟圧装置）１４：フレーム１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ、１９ａ、１９ｂ：シ
リンダ１８：ハウジング２０：ピストンロッド２２：被溶接物（被挟圧物）２４：電極（挟圧ヘッド）２６：第１圧力室２８：第２圧力室３０：第２連通路３２：流体供給源３４：第２調圧弁（第２圧力調整手段）３６：第２切換弁（第２圧力調整手段）３８：第１連通路４０：第１調圧弁（第１圧力調整手段）４２：第１切換弁（第１圧力調整手段）４４：逆止弁４６：流量制御弁５０：コントローラ（挟圧制御手段）ステップＳＡ２（挟圧制御手段、仮挟圧手段）ステップＳＡ３（挟圧制御手段、本挟圧手段）ステップＳＡ５（挟圧制御手段、開放手段）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２３Ｋ 37/04 Ｂ２３Ｋ 37/04 Ｆ (72)発明者尾楠和幸愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者牟田弘文愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者野口昌洋神奈川県横浜市西区岡野二丁目10番10号株式会社井上製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一直線上において相対向するように配設
された一対の挟圧ヘッドを互いに接近させて被挟圧物を
挟圧する挟圧装置であって、それぞれハウジングおよびピストンロッドの一方がフレ
ームに固定されるとともに他方に前記一対の挟圧ヘッド
が配設され、ピストンの両側の一対の圧力室に供給され
る圧力流体の圧力に応じて該ピストンロッドをハウジン
グに対して相対的に突き出し、引き込み駆動することに
より、該挟圧ヘッドをそれぞれ前記一直線に沿って直線
往復移動させる一対のシリンダと、該一対のシリンダの圧力室のうち、圧力流体が供給され
ることにより前記一対の挟圧ヘッドを互いに接近させる
側の第１圧力室を互いに連通させる第１連通路と、該第１連通路に供給する圧力流体の圧力を調整する第１
圧力調整手段と、前記一対のシリンダの圧力室のうち、圧力流体が供給さ
れることにより前記一対の挟圧ヘッドを互いに離間させ
る側の第２圧力室に供給する圧力流体の圧力を調整する
第２圧力調整手段とを有することを特徴とする挟圧装
置。
【請求項２】前記第１圧力調整手段および前記第２圧
力調整手段により、前記第１連通路および前記第２圧力
室に供給される圧力流体の差圧を制御することにより、
前記一対のシリンダのピストンロッドをそれぞれ低荷重
でハウジングに対して相対移動させて前記一対の挟圧ヘ
ッドを互いに接近させ、前記被挟圧物を低荷重で挟圧し
た後、その挟圧方向に作用する荷重を増大させて該被挟
圧物を高荷重で挟圧する挟圧制御手段を有することを特
徴とする請求項１に記載の挟圧装置。
【請求項３】前記一対のシリンダの前記第２圧力室は
第２連通路によって互いに連通させられていて、前記第
２圧力調整手段は、該第２連通路に供給する圧力流体の
圧力を調整するものであり、該第２圧力調整手段は、流体供給源から供給される圧力
流体の圧力を予め設定された第２圧力に調圧する第２調
圧弁と、該第２調圧弁と前記第２連通路との間に配設さ
れて、該第２調圧弁と該第２連通路とを連通させる連通
状態と、該第２調圧弁と該第２連通路とを遮断するとと
もに該第２連通路から圧力流体が流出することを許容す
る遮断状態との２つの状態に切り換える第２切換弁とを
有するもので、前記第１圧力調整手段は、流体供給源から供給される圧
力流体の圧力を、前記第２連通路に前記第２圧力の圧力
流体が供給されている状態で前記第１連通路に供給され
ることにより前記一対の挟圧ヘッドを互いに接近させる
ことができるように予め設定された第１圧力に調圧する
第１調圧弁と、該第１調圧弁と該第１連通路との間に配
設されて、該第１調圧弁と該第１連通路とを連通させる
連通状態と、該第１調圧弁と該第１連通路とを遮断する
とともに該第１連通路から圧力流体が流出することを許
容する遮断状態との２つの状態に切り換える第１切換弁
とを有するもので、前記挟圧制御手段は、前記第２切換弁を連通状態とし、
前記第１切換弁を遮断状態として前記一対の挟圧ヘッド
を互いに離間させる開放手段と、該第２切換弁を連通状
態としたまま該第１切換弁を連通状態に切り換えて、前
記一対のシリンダのピストンロッドをそれぞれ低荷重で
ハウジングに対して相対移動させて前記一対の挟圧ヘッ
ドを互いに接近させ、該一対の挟圧ヘッド間に配置され
ている前記被挟圧物を低荷重で挟圧する仮挟圧手段と、
該第１切換弁を連通状態としたまま該第２切換弁を遮断
状態に切り換えて、該一対の挟圧ヘッド間で前記被挟圧
物を高荷重で挟圧する本挟圧手段とを有するものである
ことを特徴とする請求項２に記載の挟圧装置。
【請求項４】前記一対のシリンダは前記一直線上にお
いて前記ピストンロッドが相対向するようにハウジング
が前記フレームに固定され、該ピストンロッドの先端に
前記挟圧ヘッドが取り付けられているとともに、前記第１圧力調整手段と前記第１連通路との間には、該
第１圧力調整手段から該第１連通路側への圧力流体の流
れを阻止するとともに逆方向の流れを許容する逆止弁
と、該第１圧力調整手段から該第１連通路側へ流れる圧
力流体の流量を制限する流量制御弁とが並列に設けられ
ていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記
載の挟圧装置。
【請求項５】それぞれ異なる一直線上において相対向
するように複数対の挟圧ヘッドが配設されているととも
に、該複数対の挟圧ヘッドに対応して複数対のシリンダ
が設けられており、一対のシリンダ毎に前記第１連通
路、第１圧力調整手段、および第２圧力調整手段が独立
に設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れ
か１項に記載の挟圧装置。