JP5032783B2 - 抵抗スポット溶接機 - Google Patents

Description

本発明は抵抗溶接機の分野に属し，さらに詳しくは一方のガンアームともう一方のガンアームとを主軸部(以下 シャフトという)を介して回転自在に連結しその連結した一方のガンアームにアクチュエータの動力を機械的に伝達してシャフトの周りを回転駆動させて前記二つのガンアームの先端に支持された一対の電極チップ間に溶接に必要な加圧力を発生させ，これによって前記電極チップ間で加圧した重ね被溶接板に溶接電流を流して接合する抵抗スポット溶接機に関する。

従来，ロボットスポット溶接ガン，ポータブルスポット溶接ガン又は定置式スポット溶接機等を含むＸタイプの抵抗スポット溶接機（以下 Ｘガンという）には一方のガンアームを可動側としもう一方のガンアームを固定側として主軸回転装置により連結されている。この種の主軸回転装置はエアシリンダ又は電動モータ等のアクチュエータの動力を一方のガンアームに伝えることによって一方のガンアームがシャフトのまわりを回転駆動しそれによって各ガンアームに支持された相対向する一対の電極チップ間の移動距離を接近ないし離反する方向へ回転駆動させるものである。

Ｘガンの主軸連結装置には次のような公知例がある。 たとえば，シャフトの回転運動によるスラストワッシャの磨耗によって生じる隙間を調整し，電極チップ先端の芯ズレを防止する目的で，ガンアームの二股の内側又は外側に絶縁スラストワッシャをシャフト（又はヒンジピンともいう）と同一軸芯線上に配置し，スラストワッシャの側面に対しほぼ直角に交わる方向から押圧力を付勢させてスラストワッシャをヒンジピンと同一軸芯線方向に移動させ，スラストワッシャの摺動面に生じた隙間をなくすことでガンアームの先端に生じる電極チップ間の芯ズレを防ぐものが公開されている（特許文献１参照）。

さらに他の例として，たとえば二つのガンアームの支持部の軸受け孔に両側からフランジを有する軸受け（縦断面Ｌ形リング体）が着脱自在に装着され，前記フランジ付き軸受けにワッシャとフランジとを当接した状態で前記軸受けに支持軸が挿入され，前記支持軸にはその軸方向に潤滑油路が設けてあり，前記潤滑油路には前記ワッシャと前記フランジとの当接面と当該潤滑油路に連通する細い油路が形成され，前記軸受けと前記ワッシャをブラケット間で締め付け固定する主軸連結装置が公開されている（特許文献２参照）。

次の他の例としてたとえば二つのガンアームのヒンジ部にシャフトを挿入して回転自在に連結し，その連結した各ヒンジ部の間に耐磨耗性材料が環状表面に貼られた電気絶縁体を回り止めピンにより固着し，これにより前記ヒンジ部の連結部を確実に絶縁し，ヒンジ部の磨耗を減少する主軸連結装置が公開されている（特許文献３参照）。

さらに他の例としてたとえば二つの中間アームの軸受け孔にシャフト(ピン)を挿入し，一方の中間アームがシャフトを中心に回動自在に連結され，前記中間アームに取付けられた絶縁ブッシュにガンアームを挿入して固着し，ガンアームと中間アームが電気的に絶縁されており，ガンブラケットが前記シャフトを中心に連結され，前記ガンアームの延長部には溶接トランスが固着され，前記シャフトと同一軸に連結された左右対称の二枚板が平行に配置された作動フォークには他方のガンアームを支持する中間アームと一方のガンアームを支持する中間アームにシャフトのまわりを回転させ溶接に必要な加圧応力を発生させるためのシリンダ本体とを連結しそれによって溶接トランス付きＸガンの軽量化を図るというＸガンが公開されている（特許文献４）。

また次の例としてガンブラケットに主軸連結装置を介して一方のガンアームを可動側として回転自在に連結し，もう一方のガンアームはガンブラケットの先端に固定側として一体的に連結固定し，固定側の電極チップをロボット側の制御で可動側の電極チップに先行してワークに当接する溶接ガンが公開されている（特許文献５）。

特許文献１に記載された発明はガンアームの二股の内側と外側とのガンアーム相互間を絶縁するワッシャをシャフトと同一軸芯線上に配置する絶縁ワッシャやその固定手段を必要とする分，部品点数が増え構造が大きくなる。

特許文献２に記載された発明はワッシャとフランジ部の当接面にシャフトの軸方向に形成された潤滑油路から枝分かれする油路を必要とする点で主軸連結装置の構造が複雑となり製作にも工数を要する。

また特許文献３に記載された発明は二つのガンアームの連結ヒンジに電気絶縁体を位置決め兼回り止めピンによって固着しその電気絶縁体の相互に摺動する一面に耐磨耗性の環状板を貼り付けるため，主軸連結装置の構造が複雑となる。

次の特許文献４に記載された発明は主軸連結装置により回転自在に連結された二つの中間アームに絶縁ブッシュを介してガンアームを挿入固着した点で主軸連結装置のシャフトでの電気絶縁は不要とするものであるがガンブラケットとアクチュエータを支持するプレートと前記中間アームとが同一軸線上で主軸連結装置により連結される関係上，前記シャフトの軸方向の長さが大きくなる点またガンブラケット以外に前記プレートが必要となる分，部品点数及び製作工数がかかる。またここには主軸連結装置のオイルレス化（主軸の無注油化）及び冷却装置の配慮が開示されていない。

また特許文献５に記載された発明は固定側アームとガンブラケットを一体化したものであるが主軸連結装置は一般的なＸガンの主軸連結装置の構成を示すものでシャフトの絶縁不要とする主軸連結装置の簡素化，軽量化はなされていない。
特公平７−６３８５２号公報明細書第２ページコラム３第２７行−同コラム４第７行 実公平７−３５６６２号公報明細書第２ページコラム３第６行−同第１５行 実公平７−５００６２号公報明細書第２ページコラム３第６行−同第１５行 特開２００５−２８４５４号公報明細書段落「００１２」−「００２２」 特開２００５−１６９５０７号公報明細書段落「０００６」「００１１」

本発明は，従来のＸガンでは大抵前記シャフトでの電気絶縁を必要とするため主軸連結装置が複雑で大形となり，またガンブラケット又はガンアームはそれぞれ独立した機能をもった単独部品として組み付けられ，しかもパネルワークの形状大きさなどの変化によりその都度設計を余儀なくされコストアップの一因をなしていること，また従来の主軸連結装置では一般に前記シャフト内部から摺動面に潤滑油を給油しているが実際前記シャフトの設計計算上の寿命をクリアするオイルレス化の実現が難しいこと。また従来のＸガンでは溶接トランスから電極チップ間につなぐ二次導体及び／又はシャントを含む溶接ユニットの二次回路並びに冷却回路の配線構造のコンパクト化が難しいこと。また従来のＸガンではガンアームのみ被溶接物の形状変化に応じた交換ができなかった点を解決すべき課題とする。

そこで本発明は銅系又はアルミニウム系の鋳物合金から成形された導電性の良い二つのガンアームにシャフトを介してその少なくとも一方のガンアームを回転自在に連結する主軸連結装置の簡素化，耐久性向上及びＸガンの小型軽量化を図ることを目的とする。

請求項１の発明は上記の目的を達成するために開発されたもので，その要旨とするところは，シャフトに対して回転不能に配設された固定側ガンアームと、前記シャフトに対して回転自在に配設された可動側ガンアームと、を有し、前記固定側ガンアームおよび前記可動側ガンアームの先端にチップホルダを介して装着される電極チップ間に溶接電流を流しながら必要な加圧力を発生させて被溶接物を加圧溶接する抵抗スポット溶接機であって、前記シャフトに対して回転不能に固定された固定側プレートと、前記シャフトに対して回転自在に連結された可動側プレートと、この可動側プレートを回転駆動するアクチュエータと、を備え、前記固定側ガンアームは、アーム形状をなした長尺形状部が形成され、前記固定側プレートと当該固定側ガンアームを電気絶縁する絶縁部材を介在して当該固定側プレートに装着され、前記可動側ガンアームは、アーム形状をなした長尺形状部が形成され、当該長尺形状部の長手方向が前記電極チップ間に溶接電流を流した状態で前記固定側ガンアームの長手方向に沿う方向に対向して並行するように配設され、前記可動側プレートと当該可動側ガンアームを電気絶縁する絶縁部材を介在して当該可動側プレートに装着され、前記シャフトと前記固定側プレートおよび前記可動側プレートとの間では電気絶縁を不要としたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の抵抗スポット溶接機であって、前記固定側プレートはロボットアームに締結するロボット側連結部を備えたことを特徴とし，それによって前記固定側プレートをガンブラケット兼用とした。

請求項３の発明は、請求項１又は２の抵抗スポット溶接機であって、前記可動側プレートおよび前記固定側プレートはそれぞれ互いに左右対称の二枚のプレートからなり、この二枚のプレートを，所定間隔をもって当該プレート内側側面を平行に向き合わせて平面視で当該二枚のプレートが重なるように配置し，前記アクチュエータと溶接トランスとを前記所定間隔のスペース内に設置したことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１，２又は３の抵抗スポット溶接機であって、前記シャフトと同心上に挿入される前記シャフト長より短い円筒状の中間カラーと，前記中間カラーの内径に両側側面から挿入されかつ前記シャフトの外周面を摺動する軸受け部の半径方向に立ち上がるフランジを有する円筒状のオイルレスベアリングと，前記シャフトが挿入される軸受け部の半径方向に立ち上がるフランジを有する軸受けとを有し，前記オイルレスベアリングのフランジと前記軸受けのフランジは相隣なる向きに面接触した形態で前記シャフトと同心上に配置される一方，前記中間カラーには前記可動側プレートを，また前記軸受けには前記固定側プレートをそれぞれ一体として固着し，前記オイルレスベアリングを介して前記中間カラーと前記シャフトの間に潤滑媒体を溜めるための間隙部を設けたことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の抵抗スポット溶接機であって、前記固定側プレートと前記軸受けのフランジとの間を機械的の締め付け手段で固着し，前記固定側プレートの締め付け方向の軸線が前記シャフトの軸方向の中心線から半径方向に偏心した位置に複数の締め付け位置を設けて前記中心線と平行する方向に締め付け力を付勢させて固着することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４又は５の抵抗スポット溶接機であって、前記可動側プレートと前記オイルレスベアリングと前記軸受けとの間に前記シャフトと同心上に形成された環状の断面略凹型溝にシール材を嵌合固着し，それによって前記間隙部を外気から密封することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の抵抗スポット溶接機であって、前記可動側プレート及び固定側プレートは所定の間隔をもって前記長尺形状部の長手方向が互いに平行に配置され、前記可動側プレート及び固定側プレートの先端にそれぞれ固定されたアーム連結板を有し、前記可動側プレートのアーム連結板の前面と、前記可動側ガンアームが延伸する長手方向と直角に交わる方向に取付け面を有する前記可動側ガンアームと一体に形成された取付け基部と、を前記絶縁部材により絶縁した状態で着脱可能に固着し、前記固定側プレートのアーム連結板の前面と、前記固定側ガンアームが延伸する長手方向と直角に交わる方向に取付け面を有する前記固定側ガンアームと一体に形成された取付け基部と、を前記絶縁部材により絶縁した状態で着脱可能に固着したことを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項４の抵抗スポット溶接機であって、前記オイルレスベアリング及び／又は前記軸受けの相手側との摺動接触する表面に窒化層の硬化熱処理加工を施したことを特徴とし，それによって前記軸受けの摺動接触する回転駆動部の耐磨耗性及び耐疲労性を維持する。

請求項９の発明は、請求項３の抵抗スポット溶接機であって、前記溶接トランスと前記固定側ガンアームおよび前記可動側ガンアームをつなぐ二次導体及び／又はシャントを含む溶接ユニットの二次回路配線を備えたことを特徴とし、それによって、二次回路配線を短縮した。

請求項１０の発明は、請求項９の抵抗スポット溶接機であって、前記アクチュエータにより駆動される加圧ロッドの軸方向の中心線の向きが前記固定側ガンアームの長手方向に直交する方向に沿うように当該アクチュエータを前記固定側プレートに配設し、前記シャフトと前記アクチュエータとの間に前記溶接トランスを配置し，その配置された前記溶接トランスの長手方向の中心線と前記加圧ロッドの軸方向の中心線との向きが略同一方向であることを特徴とし、それによって前記可動側プレートと前記固定側プレートの長手方向の寸法を短縮した。

請求項１の発明によれば，前記可動側プレートと前記固定側プレートをそれぞれ電気絶縁することによって前記各プレートの主軸連結装置での電気絶縁を施す必要がなく，前記可動側プレートと前記固定側プレート間の軸受けの両面に挿入される絶縁ワッシャとこれを固定する締め付け手段等が省略できる分，高価な部品の点数削減，シャフトの軸方向の長さ寸法を短縮し，これによって前記主軸連結装置の小型軽量化，コストカットを実現する。

請求項２の発明によれば，前記固定側プレートと前記ガンアームとを着脱可能に連結し，前記固定側プレートをガンブラケット兼用とすることによって部品点数の削減と軽量化を実現する。

請求項３の発明によれば，前記アクチュエータと溶接トランスとを前記所定間隔のスペース内に収容したことによりコンパクト化を実現する。

請求項４の発明によれば，上記中間カラーと前記シャフトとの略中央位置付近に潤滑媒体を溜めるための間隙部を設けたことにより，主軸連結装置のオイルレス化を実現し前記シャフトと回転摺動部の耐磨耗性と耐久性向上を図る。

請求項５の発明によれば，前記シャフトの中心線Ｘ−Ｘより下側半径方法（電極チップＥ２側）に位置する前記固定側プレートと前記軸受けのフランジとの相互間の拘束面を機械的の締め付け手段で固着したことで，電極チップの加圧時に前記シャフトの周りを可動側プレートが回転すると前記シャフトが下方に向かってたわみが生じ，そのたわみ力によってシャフトと同心上に連結された上側の前記固定側プレートと前記軸受けのフランジとの間には互いに接触する方向に力が働き，また一方逆に前記中心線Ｘ―Ｘよりも下側半径方向に位置する前記固定側プレートと前記フランジとの間には互いに接触する拘束面が乖離する方向に力が働き前記固定側プレートと前記軸受けのフランジとの接触する拘束面に隙間が生じることを考慮し前記シャフトの下側のみ機械的な締め付け手段で確実に固着する。これによって主軸連結部位での固定側プレートの確実な回り止めとさらに前記たわみによる前記軸受けとの偏磨耗に起因する弊害をなくし安定した回転運動と耐久性向上が図れる。

請求項６の発明によれば，前記シャフトの略中央位置付近に形成された潤滑媒体を充填するための間隙部を外気から密封することによって溶接時に飛散するスパッタやゴミなどの異物が摺動面へ浸入又は付着するのを防止することができる。

請求項７の発明によれば，パネルワークの形状大きさを変更した場合でも主軸連結装置に連結された可動側及び固定側の各プレートは共通のユニット部品となり前記ワークのバリエーションに対しふところ寸法の異なるガンアームのみ着脱交換することで容易に対応できる。つまりガンアーム以外はふところ寸法が変化した場合でも共通となり，コストダウンも可能となる。

請求項８の発明によれば，前記軸受けの摺動接触する回転駆動部の耐磨耗性及び耐疲労性を高めることによって，前記シャフトの耐久性を向上することができる。

請求項９の発明によれば，溶接トランスと電極チップ間をつなぐ二次導体及び／又はシャントを含む溶接ユニットの二次回路並びに冷却回路の配線構造の簡素化と短縮化を容易に実現することによって，軽量化は勿論二次回路のインピーダンスの減少により安定した溶接電流を溶接部に供給することができ，溶接品質向上を図ることができる。

請求項１０の発明によれば，前記可動側プレートと前記固定側プレートとを主軸連結装置に連結したユニット構造として標準化したコンパクト設計が可能となりＸガンの小型軽量化，低廉化を図ることができる。

本発明は二つのガンアームの重なりあったヒンジにシャフトを介して連結した溶接ヘッドに一方のガンアームを前記シャフトの周りを回転駆動して各ガンアームの先端に有する二つの電極チップのうち，一方の電極チップの位置制御，その接近時の相対的速度および加圧力制御を少なくとも一つのコントローラからのデジタル制御により複数軸をもつロボット装置の一軸として同期させて溶接シーケンス及び溶接パラメータに応じたプログラム設定でコントロールされるサーボモータ，ボールねじ，ボールナットなどから構成される駆動ユニットを備えたＸガンを例に示す。その実施例を図面に基づいて以下に説明する。

図１は本発明の抵抗スポット溶接機の実施例からＸガンの側面全体を示す組立図である。図２は本発明の装置の外観正面図である。図３は本発明の装置の外観平面図である。図４は本発明の部品構成を示す側面図で，一組の可動側プレートと固定側プレートの先端面に着脱自在に固定される二種のガンアームのバリエーションに対応した組立図である。図５は図１のＡ矢視図で主軸連結装置の拡大断面図である。図６は本発明にかかる主軸連結装置の他の実施例を示す断面図である。

図１，図２又は図３において，Ｘガン１は駆動ユニット２と，可動側プレート３と固定側プレート４とを有し，可動側プレート３は駆動ユニット２を支持するためのガンブラケットとガンアームとを兼ねた固定側プレート４に対し主軸連結装置５により回転可能に連結される。前記各プレート３，４は軽量でスパッタの付着し難い，例えばアルミニウム系の非鉄軽金属，または硬化プラスチック，硬化炭素繊維等から形成される。また前記各プレート３，４の先端にそれぞれ着脱可能に固着された銅合金製のガンアーム６（可動側ガンアーム），およびガンアーム７（固定側ガンアーム）とを有し，更に各ガンアーム６，７の先端に相対向して着脱可能に固着された銅合金製のチップホルダ（又は丸アームともいう）８，９とを有し，さらにこのチップホルダの先端に交換可能に支持された一対の電極チップＥ１，Ｅ２と，前記ガンアーム６，７には溶接ユニット１２として溶接トランスＴが銅合金製の二次導体１０及び柔軟性のある銅製のシャント１１を介して接続されている。そして溶接ユニット１２には循環系冷却チューブ又は冷却水路など冷却装置が組み込まれている。

そして前記駆動ユニット２のアクチュエータには電動モータＭ又はエアシリンダが使用される。この場合アクチュエータは電動モータＭの回転出力約３０００ｒｐｍの回転運動を図では省略したボールねじ，ボールナット等の直線運動変換機構によりガイドロッド１４を直線駆動し一方の可動側プレート３が主軸連結装置５のシャフト１５を中心に回転して電極チップＥ１を電極チップＥ２に接近させワークを両側から挟み付ける加圧動作と電極開放動作を行うものである。

固定側プレート４は左右対称の二枚のプレート４ａ，４ｂからなり，所定間隔をもって互いのプレート側面を平行に向き合わせて配置したもので，二枚のプレート４ａ，４ｂの左端にはガンアーム７の長手方向のアーム中心線に対し直角に交わる方形のアーム連結板４ｃの両側から立ち上がる断面略凹形のプレート側連結板４ｄと前記二枚のプレートの内側側面が重なり合った継ぎ手を形成し，その継ぎ手を二枚のプレート４ａ，４ｂの両側からそれぞれ片側４本の複数ボルトＢ１により確実に固着されている。

前記二枚のプレート４ａ，４ｂの右端には図３に示すように断面略凹形のロボット側連結板４ｅが左右のプレート内側の側面に挟まれた形態で左右からそれぞれ３本の複数ボルトＢ２により確実に固着されている。

前記ロボット側連結板４ｅにはロボットアーム（図省略）に取付けるための６個の複数ボルト孔Ｂ０が円周上に明けられている。前記ロボット側連結板４ｅはアルミニウム合金で作られている。前記固定側プレート４はロボットアームに取付けられるガンブラケット及びガンアームを兼用するものである。

可動側プレート３は左右対称の二枚のプレート３ａ，３ｂからなり，所定間隔をもってプレート側面を平行に向き合わせて配置したもので，基本的な構造は前記固定側プレート４と同じであるが，前記所定間隔をもって平行に配置された二枚のプレート３ａ，３ｂの先端が断面略凹型のアーム側連結板３ｃの有底面と直角に交わる方向から当接しかつ前記可動側プレート３の側面板３ｄと前記アーム側連結板３ｃの両側から直角に立ち上がる側面板３ｄとの重ね合わせが継ぎ手部として前記アーム側連結板３ｃの両側に有する側面板３ｄから片側４本の複数ボルトＢ３でそれぞれ確実に固着される。

前記電動モータＭはサーボモータである。電動モータは図１及び図３に示すように前記固定側プレート４の二枚板の間に所有するスペース内に配置され，相対する二枚のプレート４ａ，４ｂの間に両側から回転軸ｍを介してモータ本体が揺動可能に支持されている。
前記モータＭのガイドロッド１４の先端は可動側プレート３の後端に回転軸ｎを介して揺動可能に連結されている。

溶接トランスＴは主軸連結装置５と前記電動モータＭとの間に形成された固定側プレート４の二枚のプレートの間に所有するスペース内に配置され，相対する二枚のプレート側面に複数ボルトＢ４で確実に支持されている。

前記ガンアーム６，７はパネルワークのバリエーションに応じて二次元的形状変化に対応して設計製作される。材質はアルミニウム合金または銅合金の鋳物から形成される。前記ガンアーム６，７の基部には前記アーム側連結３ｃ，４ｃの継ぎ手となるガンアームの延出する長手方向の軸中心線と直角に交わる方向に取付け面を有する方形の連結板６ａ，７ａが一体に形成されている。前記各ガンアーム６，７は前記固定側プレート４のアーム側連結板４ｃと前記可動側プレート３のアーム側連結板３ｃの前面とに各々絶縁板１６を介在して前記プレート側を電気的に絶縁した形態で前記連結板６ａ，７ａが機械的な締め付け手段たとえば６本の複数ボルトＢ５により各プレート側にしっかり固着される。
ガンアーム６，７の先端部にはアーム軸線方向に断面円筒状凹部２８が形成され，この断面円筒状凹部２８に銅合金で作られた丸形のチップホルダ８，９が挿入され，前記断面円筒状凹部２８に形成されたすり割溝UをボルトＢ７の締め付け力で収縮させることによって確実に保持される。

主軸連結装置５は一方の可動側プレート３と他方の固定側プレート４に軸受け孔が形成され，その軸受け孔に一本の鉄材からなる円柱状のシャフト１５を介して前記可動側プレート３を回転自在に連結するものである。その主軸連結装置の詳細は図２，図３，図５に示すように前記シャフト１５の軸方向の中心線Ｘ−Ｘと同心上に挿入される前記シャフト長より短い円筒状の中間カラー１７と，前記中間カラー１７の内径には両側側面から挿入されかつ前記シャフト１５を挿入する軸受け部の半径方向に屈折したフランジ１９を有する円筒状の短い銅合金などからなるオイルレスベアリング１８（無注油軸受けともいう）と，前記シャフト１５が挿入される軸受け部の半径方向に屈折したフランジ２１とからなる鉄製の軸受け２０（鍔付き軸受けともいう）とが左右対称位置に組み込まれている。

そして前記オイルレスベアリング１８のフランジ１９と軸受け２０のフランジ２１とが相隣なる向きに互いに拘束面を接触した形態でシャフト１５の上に配置されている。前記中間カラー１７の両端の外周面には前記可動側プレート３の板厚ｅ寸法分が内側に挿入される断面略Ｌ型溝２２がそれぞれ形成されていて，この左右対称位置に形成された前記略Ｌ型溝２２には前記中間カラー１７の半径方向に立ち上がる拘束面が形成され，その拘束面と前記オイルレスベアリング１８のフランジ１９の拘束面との間で前記可動側プレート３を挟持する形態で前記可動側プレート３の軸受け孔に前記中間カラー１７が挿入される。さらに前記拘束面に対し直角方向から回り止めピンＰが挿入されて可動側プレート３と中間カラー１７とが一体的に位置決め固定される。前記軸受け２０の上には前記固定側プレート４がシャフトの両側円周面に形成されたネジ部にそれぞれロックナットＮによりシャフトの両側から内側方向に締め付け力を付勢し固着されていて，前記シャフト１５と前記中間カラー１７との略中央位置付近には潤滑媒体を溜めるための間隙部２３が形成されている。

前記中間カラー１７と前記オイルレスベアリング１８のフランジ１９と前記軸受け２０のフランジ２１との間には前記シャフト１５と同心上に断面略凹型溝２４が形成され，その断面略凹型溝２４には前記シャフト１５の略中央位置付近に形成された潤滑媒体を充填するための間隙部２３を外気から密封するＯリングなどのシール材２５が嵌合固着されている。

前記軸受け２０の円筒外周面に挿入される前記固定側プレート４は前記フランジ２１の一方側の拘束面に複数ボルトＢ６で固着されている。この場合，前記シャフト１５の下側半径方向に複数ボルトＢ６の締め付け位置が設けてあり，ボルトの軸方向の中心線は前記シャフト１５の軸方向の中心線Ｘ―Ｘと偏心しかつ前記中心線と平行方向である。かくして複数ボルトＢ６の締め付け力がガン加圧時の前記シャフト１５にかかるたわみによって前記中心線Ｘ―Ｘよりも下側の前記固定側プレートと前記軸受けのフランジの拘束面との間を開こうとする力が働いてもこの力に抗して前記固定側プレート４と前記フランジ２１間の拘束面を確実に固着する。

前記軸受け２０のフランジ２１の相手側との摺動接触する表面には耐磨耗性及び耐疲労性を高めるために窒化層の表面硬化熱処理加工が施されている。

また主軸連結装置５には外部から溶接時のスパッタや水，油その他細かいゴミ等の異物の浸入を防ぐためにその主軸部前面から周囲を囲繞した形態で保護カバー１３が装着されている。この保護カバー１３は断面略凹形をなしそのカバー両端が前記シャフト１５の両端に引っ掛けて支持されている。前記保護カバー１３の材質は，たとえば真鍮製の薄板材又はプラスチック，合成樹脂，ゴムなど任意であるが，スパッタや水，油，ゴミ等が付着し難い軽くて耐久性のある材質のものが望ましい。

前記シャフト１５と前記電動モータＭとの間に配置された溶接トランスＴの長手方向の中心線ｙ−ｙと前記電動モータＭにより駆動されるガイドロッド１４の軸方向の中心線Ｙ−Ｙとが略同一方向に向けて配置されている。これによって溶接トランスＴと電極チップＥ１，Ｅ２間とをつなぐ二次導体１０及び／又はシャント１１を含む二次回路配線を短縮しかつ前記可動側プレート３と前記固定側プレート４が短く構成される。

冷却装置（ここでは冷却マニホールド２６，循環系冷却チューブの着脱が簡単にできるワンタッチ継ぎ手金具２７を示す）は周知のもので前記ガンアーム６，７，二次導体１０，チップホルダ８，９等に冷却チューブ（図省略）を配管し電極チップＥ１，Ｅ２の内部に冷却媒体を循環させてその熱交換作用で抵抗発熱等により加熱する電極チップの温度上昇を阻止するものである。上記のごとく前記可動側プレート３と前記固定側プレート４に電気絶縁したガンアーム６，７を中間的に固着するためガンアーム６，７から電極チップＥ１，Ｅ２間の冷却回路も短くすることができる。

溶接ユニット１２には前記他方の電極チップＥ２と相対して接近ないし離反する溶接のための動作を前記駆動ユニット２によって行われる一方の電極チップＥ１と，この間に溶接電流を供給する溶接トランスＴと可動性を有するシャント１１及び／又は剛性を有する二次導体１０等を含むものである。

次に主軸連結装置５の他の構造例を示す。たとえば図６に示す実施例によると中間カラー１７を可動側プレート３と一体にすることによって図５の中間カラー１７の単独部品とその組み付け工数を省略することができる。
また，同様に可動側プレート３の先端に取付ける断面略凹型のアーム側連結板３ｃを単独部品としてではなくアルミニウム系鋳物で一体化することで組立部品点数の削減と軽量化を図ることができる。この一体化は固定側プレート４の先端に取付ける断面略凹型のアーム側連結板４ｃ及び前記ロボット側連結板４ｅも同様である。

本実施例によれば図１に示すようにＸガン１においてシャフト１５の軸方向の中心線Ｘ―Ｘから電極チップの加圧中心線までの寸法Ｚが３００ｍｍ，また上下ガンアームの長手方向の中心線との間の寸法Ｈが２００ｍｍとした場合のＸガンの質量は電動モータ，溶接トランスを含め５９ｋｇまで減少することができた。この成果は略同等の仕様条件のエア式Ｘガンと比較し少なくとも同等若しくはそれ以上コンパクト化と軽量化を計っている。

以下，本発明の動作を説明する。図１のＸガン１は駆動ユニット２による一方の電極チップＥ１の位置制御パターン，他方の電極チップＥ２との接近時の相対的な速度制御パターンおよび加圧力制御パターン，ロボット動作，ワーク情報に基づく溶接シーケンス，溶接パラメータなどの情報が予めコントローラに教示されそのコントローラの制御部からのデジタル制御によって溶接動作が再現される。

溶接開始信号が起動すると，前記制御部から指令でモータアンプを介してロボット溶接ガン１の電動モータＭが作動し待機位置から打点位置に向けてロボットによる姿勢制御と同時に電極チップＥ１，Ｅ２間の相対的な動きをしながら打点位置に電極チップが挿入されると同時にＸガン１が停止し，この間一方の電極チップＥ１が駆動ユニット２のガイドロッド１４の前進運動で可動側プレート３が主軸連結装置５のシャフト１５の周りをオイルレスベアリング１８，中間カラー１７，可動側プレート３の３部品が一体となって回転する。これによって電極チップＥ１が他方の電極チップＥ２に接近し両電極間で溶接部を挟み付けて加圧し溶接を開始する。

この時，主軸連結装置５の動作は前記シャフト１５の上を前記中間カラー１７の両側に挿入されたオイルレスベアリング１８が，前記シャフト１５の外周面を摺動回転する。これによって前記中間カラー１７の上に固着された前記可動側プレート３が一緒に回転する。前記シャフト１５は軸受け２０に拘束され前記軸受け２０は固定側プレート４側に拘束されているため前記可動側プレート３の前記シャフトの摺動回転とともに前記オイルレスベアリング１８のフランジ１９の側面が前記軸受け２０のフランジ２１の接触面を摺動回転する。

この可動側プレート３の回転運動に際し前記可動側プレート３と前記オイルレスベアリング１８のフランジ１９と前記軸受け２０のフランジ２１との断面凹型溝２４の間隙部に嵌入されたＯリング２５はその断面凹型溝２４の内壁に弾力によって押圧されて駆動側の接触面と気密に摺動する。前記シャフト１５と中間カラー１７との間隙部２３に設けられたグリス溜まりを完全封入することで軸受けのオイルレス化を実現することによってシャフト周りの回転運動を円滑にする。

前記可動側プレート３の電極チップＥ１の移動量は，この場合最大ストロークを１２５ｍｍ，溶接ストロークを０−９５ｍｍとした。電動モータＭの位置検出器（エンコーダなど）からの出力信号を受けて設定されたストローク量が検出される。電極チップＥ１が所定位置へ移動しもう一方の電極チップＥ２の間でワークの溶接打点位置を加圧し所定の加圧力６．０ｋＮに入ったことをモータトルク電流で確認すると，コントローラの制御部からの指令で溶接電源を制御するタイマー（溶接制御装置）の通電開始信号を受けてコンタクタの開閉器を駆動し溶接トランスＴから電極チップＥ１，Ｅ２間に最大溶接電流１３５００Ａに対し許容使用率１０％の割合で溶接電流が流れ抵抗発熱により溶接部にナゲットが形成されて接合される。

冷却水は冷却マニホールド２６の供給口から冷却チューブを介してガンアーム６，７からチップホルダ８，９の循環系冷却媒体通路を通り各々の電極チップＥ１，Ｅ２の内部を循環し戻り側の冷却媒体通路を経てガンアーム６，７の反対側の側面にワンタッチ継ぎ手金具２７に連結された冷却チューブから前記冷却マニホールド２６の排水口に戻る。この間ガンアーム６，７が冷却され前記チップホルダ８，９を含む電極チップＥ１，Ｅ２には集中的に冷却水が供給され各電極チップ内で循環し効率的に冷却される。

また溶接トランスＴの二次コイル内部を循環する冷却水はシャント１１の側面を通し二次導体１０の循環系冷却媒体通路を通して前記冷却マニホールド２６の排水口に戻る。

溶接完了後はコントローラの制御部からの指令で前記電動モータＭが逆回転し電極チップＥ１が原位置，つまり前記ガイドロッド１４がボールねじ，ボールナットにより後退方向に移動し，この動作により主軸連結装置５のシャフト１５の周りを可動側プレート３と共に中間カラー１７，オイルレスベアリング１８が一体的に回動し電極チップＥ２から離反する方向へ全ストローク開放することでスポット溶接の一サイクルを完了する。

本発明にかかるＸガン１は電気絶縁をガンアームと分割された固定側プレート４と可動側プレート３にて行い，主軸連結装置５のシャフト１５側での絶縁を不要としたことで，主軸連結装置の簡素化とオイルレス化をしながらシャフトの耐久性向上を図ることができるほか，図４の実施例に示すように被溶接物の形状，寸法の変更があった場合でも前記固定側プレート４と可動側プレート３は共通のユニットとなり，溶接部のバリエーションに応じたふところ寸法を有するガンアームのみを組み換え交換するだけで対応が容易である。また上下のガンアームが共通に上下どちらにも組み換え使用できる点もユニット共用部品の標準化設計に有利である。

また本発明はガンアームと溶接トランスとの組み付け距離間を大幅に短縮させ，これによって二次回路と冷却回路を大幅に短縮することができ小型軽量化は勿論，溶接品質向上に起因するインピーダンスの減少と電極の冷却作用に多大な効果が得られる。

本発明にかかる抵抗スポット溶接機は本実施例では加圧駆動源のアクチュエータにサーボモータを使用したＸタイプの電動加圧式ロボット溶接ガンについて言及したが発明の本質はこれに限定されるものではなくエアシリンダを用いたエア式ロボット溶接ガン及び各種のポータブル溶接ガンその他これらに類似する機械にも転用が容易である。

本発明の抵抗スポット溶接機の実施例からＸタイプのロボット溶接ガンの側面全体を示す組立図である。 本発明の装置の外観正面図である。 本発明の装置の外観平面図である。 本発明装置の実施例を示す側面図で，各種のガンアームに対応した組立図である。 図１のＡ―Ａ矢視図で主軸連結装置の拡大断面図である。 本発明にかかる主軸連結装置の他の実施例を示す断面図である。

符号の説明

１ 抵抗スポット溶接機（Ｘガン）
２ 駆動ユニット ３ 可動側プレート ４ 固定側プレート
５ 主軸連結装置 ６ ガンアーム ７ ガンアーム
８ チップホルダ ９ チップホルダ １０ 二次導体
１１ シャント １２ 溶接ユニット １３ 保護カバー
１４ ガイドロッド １５ シャフト １６ 絶縁板
１７ 中間カラー １８ オイルレスベアリング １９ フランジ
２０ 軸受け ２１ フランジ ２２ 断面略Ｌ型溝
２３ 間隙部 ２４ 断面凹型溝 ２５ シール材（Ｏリング）
２６ 冷却マニホールド ２７ ワンタッチ継ぎ手金具
２８ 断面円筒状凹部 Ｅ１ 電極チップ Ｅ２ 電極チップ
Ｐ 回り止めピン Ｔ 溶接トランス Ｍ 電動モータ

Claims (10)

1. シャフトに対して回転不能に配設された固定側ガンアームと、
   前記シャフトに対して回転自在に配設された可動側ガンアームと、を有し、
   前記固定側ガンアームおよび前記可動側ガンアームの先端にチップホルダを介して装着される電極チップ間に溶接電流を流しながら必要な加圧力を発生させて被溶接物を加圧溶接する抵抗スポット溶接機であって、
   前記シャフトに対して回転不能に固定された固定側プレートと、
   前記シャフトに対して回転自在に連結された可動側プレートと、
   この可動側プレートを回転駆動するアクチュエータと、
   を備え、
   前記固定側ガンアームは、アーム形状をなした長尺形状部が形成され、前記固定側プレートと当該固定側ガンアームを電気絶縁する絶縁部材を介在して当該固定側プレートに装着され、
   前記可動側ガンアームは、アーム形状をなした長尺形状部が形成され、当該長尺形状部の長手方向が前記電極チップ間に溶接電流を流した状態で前記固定側ガンアームの長手方向に沿う方向に対向して並行するように配設され、前記可動側プレートと当該可動側ガンアームを電気絶縁する絶縁部材を介在して当該可動側プレートに装着され、前記シャフトと前記固定側プレートおよび前記可動側プレートとの間では電気絶縁を不要としたことを特徴とする抵抗スポット溶接機。
2. 前記固定側プレートはロボットアームに締結するロボット側連結部を備えたことを特徴とする請求項１の抵抗スポット溶接機。
3. 前記可動側プレートおよび前記固定側プレートはそれぞれ互いに左右対称の二枚のプレートからなり、この二枚のプレートを，所定間隔をもって当該プレート内側側面を平行に向き合わせて平面視で当該二枚のプレートが重なるように配置し，前記アクチュエータと溶接トランスとを前記所定間隔のスペース内に設置したことを特徴とする請求項１又は２の抵抗スポット溶接機。
4. 前記シャフトと同心上に挿入される前記シャフト長より短い円筒状の中間カラーと，
   前記中間カラーの内径に両側側面から挿入されかつ前記シャフトの外周面を摺動する軸受け部の半径方向に立ち上がるフランジを有する円筒状のオイルレスベアリングと，
   前記シャフトが挿入される軸受け部の半径方向に立ち上がるフランジを有する軸受けとを有し，
   前記オイルレスベアリングのフランジと前記軸受けのフランジは相隣なる向きに面接触した形態で前記シャフトと同心上に配置される一方，前記中間カラーには前記可動側プレートを，また前記軸受けには前記固定側プレートをそれぞれ一体として固着し，
   前記オイルレスベアリングを介して前記中間カラーと前記シャフトの間に潤滑媒体を溜めるための間隙部を設けたことを特徴とする請求項１，２又は３の抵抗スポット溶接機。
5. 前記固定側プレートと前記軸受けのフランジとの間を機械的の締め付け手段で固着し，
   前記締め付け手段は、前記固定側プレートの締め付け方向の軸線が前記シャフトの軸方向の中心線から半径方向に偏心した位置に複数の締め付け位置を設けて前記中心線と平行する方向に締め付け力を付勢させて固着することを特徴とする請求項４の抵抗スポット溶接機。
6. 前記可動側プレートと前記オイルレスベアリングと前記軸受けとの間に前記シャフトと同心上に形成された環状の断面略凹型溝にシール材を嵌合固着し，それによって前記間隙部を外気から密封することを特徴とする請求項４又は５の抵抗スポット溶接機。
7. 前記可動側プレート及び固定側プレートは所定の間隔をもって前記長尺形状部の長手方向が互いに平行に配置され、
   前記可動側プレート及び固定側プレートの先端にそれぞれ固定されたアーム連結板を有し、
   前記可動側プレートのアーム連結板の前面と、前記可動側ガンアームが延伸する長手方向と直角に交わる方向に取付け面を有する前記可動側ガンアームと一体に形成された取付け基部と、を前記絶縁部材により絶縁した状態で着脱可能に固着し、
   前記固定側プレートのアーム連結板の前面と、前記固定側ガンアームが延伸する長手方向と直角に交わる方向に取付け面を有する前記固定側ガンアームと一体に形成された取付け基部と、を前記絶縁部材により絶縁した状態で着脱可能に固着したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の抵抗スポット溶接機。
8. 前記オイルレスベアリング及び／又は前記軸受けの相手側との摺動接触する表面に窒化層の硬化熱処理加工を施したことを特徴とする請求項４の抵抗スポット溶接機。
9. 前記溶接トランスと前記固定側ガンアームおよび前記可動側ガンアームをつなぐ二次導体及び／又はシャントを含む溶接ユニットの二次回路配線を備えたことを特徴とする請求項３の抵抗スポット溶接機。
10. 前記アクチュエータにより駆動される加圧ロッドの軸方向の中心線の向きが前記固定側ガンアームの長手方向に直交する方向に沿うように当該アクチュエータを前記固定側プレートに配設し、
    前記シャフトと前記アクチュエータとの間に前記溶接トランスを配置し，その配置された前記溶接トランスの長手方向の中心線と前記加圧ロッドの軸方向の中心線との向きが略同一方向であることを特徴とする請求項９の抵抗スポット溶接機。

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