JP2018149590A - アタッチメント - Google Patents

Abstract

【課題】単一のスポット溶接装置で、スポット打痕のない良好なスポット溶接と、細かな部分のスポット溶接とを両立させることができるよう、電極に簡単に着脱することができるアタッチメントを提供する。【解決手段】スポット溶接装置１０の第１電極４に装着するアタッチメント６は、第１電極４が挿入される電極挿入リング１２と、第１電極４が挿入される位置とは反対側の位置に形成され第１電極４の先端よりも大径の平坦面を有するアタッチメント本体１１とを備える。そして、電極挿入リング１２は、第１電極４に外嵌される絶縁リング１３と、絶縁リング１３を縮径させる固定ボルト１４とを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、一対の電極間に被溶接部材を挟み込んでスポット溶接を行うスポット溶接装置に関する。

従来、この種のスポット溶接装置は、複数個の被溶接部材を重ね合わせて、被溶接部材の一方の面に一方の電極の先端部を当接し、被溶接部材の一方の面の裏側面に他方の電極の先端部を当接させて一対の電極間に被溶接部材を挟み込んでいる。この電極間に所定の電流を流し、被溶接部材に生ずる抵抗熱で接合部分を溶融させて被溶接部材同士を接合するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−７２７９６号公報

特許文献１に記載のスポット溶接装置においては、スポット溶接の際に、溶接部分が溶融して溶融池が生成され、電極の各先端部に加わる圧力で溶融池の溶融物が溶接部分の周りに逃げることになる。したがって、被溶接部材の溶接部分が凹むとともに、凹みの周囲にバリが発生してしまうという、いわゆるスポット打痕が発生してしまう。スポット打痕は、外観上好ましくなく、手触りも悪い。スポット打痕を除去するには、まず切削工具でバリを削り取り、凹みの部分を充填部材、いわゆる板金パテで埋め、さらに研磨作業を施して、表面を平坦にしなければならない。

スポット打痕を発生させないようにするには、一対の電極を互いに異なった形状にしてスポット溶接することが考えられる。例えば、先端面を平坦に加工した大型電極と、先端部の直径が小さい小型電極とを備えたスポット溶接装置でスポット溶接をすることが考えられる。

このスポット溶接装置では、小型電極の当接面よりも大型電極の当接面の方が広いので、スポット溶接の際に生ずる溶融池の全体およびその周辺が大型電極の先端部で圧力を受け、溶融物が溶接部分の周りに逃げることがなくなり、スポット打痕の発生が妨げられる。このスポット溶接装置においては、スポット打痕のない良好なスポット溶接が得られる。

他方、大型電極を備えたスポット溶接装置では、被溶接部材の接合部分の周辺に位置する部材や部品と大型電極との干渉が生じて、スポット溶接できない構造のものもある。このようなスポット溶接ができない細かな部分で、スポット打痕の発生が許容される構造のものには、双方が小型電極を備えた従来のスポット溶接装置でスポット溶接をすれば、干渉が生じることなく細かな部分のスポット溶接をすることができる。

しかしながら、大型電極と小型電極の双方を備えたスポット溶接装置と、双方が小型電極を備えたスポット溶接装置とを設備し、被溶接部材の溶接部分の構造に応じて、スポット溶接装置を使い分けることは、異なるスポット溶接装置を設備しなければならないという問題があり、作業の効率が低下してしまう。単一のスポット溶接装置では、スポット打痕のない良好なスポット溶接と、細かな部分のスポット溶接とを両立させることができないという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、単一のスポット溶接装置で、スポット打痕のない良好なスポット溶接と、細かな部分のスポット溶接とを両立させることができるよう、電極に簡単に着脱することができるアタッチメントを提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明のアタッチメントは、
抵抗溶接装置のチップの先端に取り付けられるアタッチメントであって、
前記チップが挿入される挿入部と、
前記チップが挿入される位置とは反対側の位置に形成され前記チップの先端よりも大径の平坦面を有する当接部と、
を備え、
前記挿入部は、前記チップに外嵌される絶縁リングと、該絶縁リングを縮径させる固定ボルトとを有することを特徴とする。

この構成により、当接部がチップの先端よりも大径の平坦面を有しているので、スポット溶接の際にスポット打痕が生ずることはない。スポット溶接の際に生ずる溶融池の全体およびその周辺が部材当接部で圧力を受け、溶融物が溶接部分の周りに逃げることがなくなり、スポット打痕の発生が妨げられる。

また、固定ボルトで絶縁リングを縮径させることでアタッチメントをチップに簡単かつ確実に固定することができる。一方、固定ボルトによる絶縁リングの縮径を解除することで、アタッチメントをチップから簡単に取り外すことができる。

また、絶縁リングがチップと固定ボルトとの間を電気的に絶縁するので、チップから固定ボルトを介して当接部に放電されるのを防ぎ、いわゆる無効電流が発生するのを防止できる。

本発明によれば、単一のスポット溶接装置で、スポット打痕のない良好なスポット溶接と、細かな部分のスポット溶接とを両立させることができるよう、電極に簡単に着脱することができるアタッチメントを提供することができる。

本発明の実施形態に係るアタッチメントを装着したスポット溶接装置の一部を示す側面図。 本発明の実施形態に係るアタッチメントの装着部分を拡大した部分側面図。 本発明の実施形態に係るアタッチメントの斜視図。 本発明の実施形態に係るアタッチメントの分解斜視図。 本発明の実施形態に係るアタッチメントの断面図。 従来技術のスポット溶接装置のアタッチメントを説明する図。 本発明の実施形態に係るアタッチメントで絶縁リングがない構造の作用を説明する図。

本発明に係るアタッチメントを、抵抗溶接装置の一つであるスポット溶接装置１０に適用した実施形態について図面を参照して説明する。

スポット溶接装置１０は、図１に示すように、溶接ガン本体１と、Ｃの字形状のいわゆるＣ型アーム２と、Ｃ型アーム２に固定された第２電極５と、第２電極５に対向する位置に配置された第１電極４と、第１電極４を第２電極５に接近または離間する方向に往復移動させる移動機構３と、第１電極４に固定されたアタッチメント６により構成される。

溶接ガン本体１は、図示しないロボットなどの移動装置に装着され、移動装置によって移動され、第１電極４と第２電極５との間に被溶接部材Ｗの溶接部分が位置するよう、位置決めされるようになっている。Ｃ型アーム２は、溶接ガン本体１に設けられ、溶接ガン本体１に対して相対的に移動できるようになっている。

移動機構３は、溶接ガン本体１に設けられており、Ｃ型アーム２に固定された第２電極５に対して、第１電極４が接近または離間するように往復移動させる。また、移動機構３は、図２に示すように、第１電極４を移動させて第２電極５との間に被溶接部材Ｗを挟み込んで、被溶接部材Ｗに所定の圧力を加えるようになっている。

第１電極４は、図２に示すように、円柱状の本体部４ａと、本体部４ａと一体的に形成され、先端が曲面形状、例えば半球状に形成された先端部４ｂとを有している。第１電極４は、導電性の良好な材料、例えば銅で形成されている。

第２電極５は、第１電極４と同様に円柱状の本体部５ａと、本体部５ａと一体的に形成され、先端が曲面形状、例えば半球状に形成された先端部５ｂとを有している。第２電極５は、第１電極４と同様に導電性の良好な材料、例えば銅で形成されている。

第２電極５は、図１に示すように、第２電極５の軸線が第１電極４の軸線Ｘと同一線上に重なるよう、第１電極４と対向してＣ型アーム２に固定されている。

アタッチメント６は、第１電極(チップ)４の先端に取り付けられており、図１および図２に示すように、第１電極４に固定ボルト１４で着脱可能に装着されるようになっている。アタッチメント６は、図３に示すように、アタッチメント本体１１（当接部）と、第１電極４が挿入される電極挿入リング（挿入部）１２と、絶縁リング１３と、固定ボルト１４とにより構成される。

アタッチメント本体１１は、図４および図５に示すように、第１電極４に当接する電極当接部２１と、電極当接部２１の軸線方向における反対側で被溶接部材Ｗに当接する部材当接部２２と、電極挿入リング１２を保持する保持部２３とを有している。アタッチメント本体１１は、第１電極４と同様に導電性の良好な材料、例えば銅で形成されており、スポット溶接の所定の回数に耐えうる機械的強度を有している。所定の回数として、例えば１００回乃至１５０回程度のものである。

電極当接部２１は、第１電極４に当接するよう凹凸のない滑らかで平坦な面で形成されている。部材当接部２２は、第１電極４が挿入される位置とは反対側の位置に形成され第１電極４の先端よりも大径の先端面（平坦面）２２ａを有している。先端面２２ａは、第１電極４の外径Ｄ１および第２電極の外径Ｄ２よりも大きな外径Ｄ３で形成され、滑らかな平坦面となっている。

図５に示すように、この先端面２２ａで被溶接部材Ｗに当接するようになっている。外径Ｄ３は、スポット打痕を発生させず、かつ溶接部分の周囲に配置された部品や周囲の構造物と干渉が少なくなり、さらに第１電極４に装着できるような所定の寸法で形成される。所定の寸法として、例えば３５ｍｍ程度のものである。

部材当接部２２は、スポット溶接の際に変形しないよう所定の厚みｔ１で形成されている。所定の厚みとして、例えば１５ｍｍ程度のものである。保持部２３は、電極当接部２１の外径Ｄ３よりも小さな外径で、電極当接部２１から突出して形成されている。保持部２３には、電極挿入リング１２を保持するよう、軸線方向に保持穴２３ａが形成されている。

電極挿入リング１２は、円筒状の凸部３１と、凸部３１と一体的に形成され、凸部３１の外径よりも大きな外径で形成された固定部３２とを有している。電極挿入リング１２は、柔軟性および絶縁性を有する合成樹脂で形成される。合成樹脂として、例えば、ＮＣナイロンと呼ばれるナイロン樹脂やＭＣナイロン（登録商標）と呼ばれるナイロン樹脂が挙げられる。

図５に示すように、凸部３１が保持穴２３ａに挿入されると、凸部３１の先端３１ａは、電極当接部２１に突き当たり、保持部２３の先端に対向する固定部３２の対向面３２ａが、保持部２３の先端に突き当たるようになっている。この構成により、凸部３１が保持部２３に強固に保持される。なお、凸部３１の外周面と保持穴２３ａとの間に接着剤などの接合手段により、凸部３１が保持部２３に固着されることで、凸部３１がより強固に保持されるようにしてもよい。

凸部３１には、第１電極４を挿入する挿入孔３１ｂが形成され、固定部３２には、挿入孔３１ｂよりも大きな内径で、絶縁リング１３が挿入される挿入孔３２ｂが形成されており、挿入孔３１ｂと挿入孔３２ｂとの間に段差３２ｃが形成される。さらに、固定部３２の側面３２ｄには、電極挿入リング１２の軸線方向に直交する方向に貫通するねじ穴３２ｅが形成され、ねじ穴３２ｅに固定ボルト１４がねじ込まれるようになっている。

絶縁リング１３は、挿入孔１３ａを有しており、挿入孔１３ａに第１電極４が挿入されて第１電極４に外嵌されるようになっている。また、絶縁リング１３は、固定部３２の挿入孔３２ｂに挿入されるようになっており、挿入されると、絶縁リング１３の先端面１３ｂが段差３２ｃに当接するようになっている。

図５に示すように、固定部３２の挿入孔３２ｂに絶縁リング１３が挿入されるとともに、絶縁リング１３の挿入孔１３ａに第１電極４が挿入された状態、即ち、第１電極４の外周面４ｃと固定部３２の挿入孔３２ｂの内周面３２ｆとの間に絶縁リング１３が介在する状態で、固定ボルト１４がねじ込まれると、固定ボルト１４により、絶縁リング１３が縮径する方向に弾性変形し、第１電極４が絶縁リング１３を介して固定部３２に強固に固定される。

固定ボルト１４は、機械的に高い強度を有する材料、例えば金属材料で形成されており、ねじ込むことで、先端部１４ａが絶縁リング１３を押し付けるように構成されたボルトであれば、特に形状には限定されない。例えば、六角形の頭部を有する六角ボルトで構成される。

以上のように構成された実施形態に係るスポット溶接装置１０の動作について簡単に説明する。

被溶接部材Ｗがセットされると溶接作業が開始され、図示しないロボットなどの移動装置により、図１に示す溶接ガン本体１が移動し、被溶接部材Ｗの溶接部分の一方側に第１電極４に装着したアタッチメント６が位置し、被溶接部材Ｗの溶接部分の他方側に第２電極５が位置するよう、位置決めがされる。

位置決めが完了すると、移動機構３が動作し、Ｃ型アーム２を移動させて、第２電極５を被溶接部材Ｗに近接する方向に移動させ被溶接部材Ｗの溶接部分に接触させる。さらに移動機構３により、第１電極４を移動させ、アタッチメント６と第２電極５とで共働して被溶接部材Ｗの溶接部分に所定の圧力を加える。

この状態で、アタッチメント６と第２電極５との間に電圧が加えられ、アタッチメント６、被溶接部材Ｗの溶接部分および第２電極５との間に溶接電流が流されて、被溶接部材Ｗの溶接部分がスポット溶接される。

スポット溶接が完了すると、移動機構３が動作し、第１電極４を被溶接部材Ｗから離間する方向に移動させる。再びロボットなどの移動装置により、図１に示す溶接ガン本体１が移動し、被溶接部材Ｗの他の溶接部分の一方側に第１電極４に装着したアタッチメント６が位置し、被溶接部材Ｗの溶接部分の他方側に第２電極５が位置するよう、位置決めがされる。

位置決めが完了すると、最初のスポット溶接と同様に、被溶接部材Ｗの他の溶接部分に所定の圧力を加えられ、溶接電流が流されて、被溶接部材Ｗの他の溶接部分がスポット溶接される。このような動作が、被溶接部材Ｗの予め設定された溶接部分においてスポット溶接されていない未溶接部分がなくなるまで、繰り返し行われる。

以上のように構成された実施形態に係るスポット溶接装置１０のアタッチメント６の効果について説明する。

実施形態に係るアタッチメント６によれば、第１電極４に装着するアタッチメント６の部材当接部２２が、第１電極４の外径Ｄ１および第２電極５の外径Ｄ２よりも大きな外径Ｄ３で形成された先端面２２ａを有しているので、スポット溶接の際にスポット打痕が生ずることはない。

アタッチメント６の部材当接部２２が第２電極５の被溶接部材Ｗに当接する接地面よりも広い接地面を有しているので、スポット溶接の際に生ずる溶融池の全体およびその周辺が部材当接部２２で圧力を受け、溶融物が溶接部分の周りに逃げることがなくなり、スポット打痕の発生が妨げられ、良好なスポット溶接が得られる。

その結果、従来生じていたスポット打痕を除去する仕上げ作業をする必要がなくなり、被溶接部材Ｗが効率よくスポット溶接されるという効果が得られる。

電極挿入リング１２が、柔軟性を有するＭＣナイロン（登録商標）などの合成樹脂で形成されている。そのため、図１に示す第１電極４に装着したアタッチメント６と第２電極５の軸線Ｘに対して被溶接部材Ｗが直交する水平位置から斜めにセットされる場合でも、電極挿入リング１２が傾斜に応じて変形する。

その結果、アタッチメント６の部材当接部２２の先端面２２ａが被溶接部材Ｗに斜め当たりせずに密着するので、良好なスポット溶接が得られるという効果がある。

また、アタッチメント６が、固定ボルト１４により、第１電極４に着脱可能に構成されているので、固定ボルト１４を締め付けることで、アタッチメント本体１１を第１電極４に簡単に固定することができる。

一方、固定ボルト１４を緩めることで、アタッチメント本体１１を第１電極４から簡単に取り外すことができる。その結果、種々のスポット溶接装置の溶接ガン本体の電極に簡単に装着することができ、アタッチメント６の汎用性が高まるという効果がある。

また、アタッチメント６が、第１電極４に着脱可能に構成されているので、単一のスポット溶接装置で、外観が重視される部分に対しては、アタッチメント６を装着してスポット打痕のない良好なスポット溶接を行うことができる。

他方、図６に示すように、溶接部分の周辺に構造物が近接して設けられている自動車のドア部品などの溶接部分の場合、アタッチメント６が構造物に干渉してしまうことがあるが、このような細かな溶接部分に対してはアタッチメント６を取り外して、直接第１電極４と第２電極５とによりスポット溶接することができる。

また、アタッチメント６の部材当接部２２の外径Ｄ３を３５ｍｍで形成し、厚みｔ１を１５ｍｍで形成しているので、良好なスポット溶接が得られるとともに、部品や構造物との干渉が少なくなるという効果が得られる。その結果、単一のスポット溶接装置で、スポット打痕のない良好なスポット溶接と、細かな部分のスポット溶接とを両立させることができるという効果が得られる。

さらに、絶縁リング１３が、柔軟性のあるナイロン樹脂で形成され、電極挿入リング１２と第１電極４との間に介在しているので、固定ボルト１４が電極挿入リング１２にねじ込まれることで、絶縁リング１３が、縮径する方向に弾性変形して第１電極４に密着し、電極挿入リング１２の固定部３２が第１電極４に確実に固定される。

電極挿入リング１２の凸部３１は固定部３２と一体的に形成され、凸部３１が、アタッチメント本体１１の保持部２３で強固に保持されているので、固定ボルト１４が電極挿入リング１２にねじ込まれることにより、アタッチメント６が第１電極４に強固に装着されるという効果が得られる。即ち、簡易的に着脱可能なアタッチメント６であっても、アタッチメント６が強固に保持された状態でスポット溶接をすることができるという効果が得られる。

また、本実施形態に係るスポット溶接装置１０とは異なる構造、例えば、図７に示すように、絶縁リング１３が設けられておらず、固定ボルト１４でアタッチメント６を直接第１電極４に固定するような構造のスポット溶接装置２０においては、いわゆる矢印ａで示す無効電流や、矢印ｂで示す大気への放電の問題がある。

第１電極４からアタッチメント本体１１の部材当接部２２、被溶接部材Ｗを経て第２電極５に通電する際に、第１電極４から固定ボルト１４を介してアタッチメント本体１１の部材当接部２２に放電することがあり、無効電流は、この放電によって発生してしまう。
また、第１電極４から固定ボルト１４を介して大気へ放電することがある。

しかしながら、本実施形態に係るスポット溶接装置１０は、第１電極４と固定ボルト１４とが絶縁リング１３により電気的に絶縁されているので、第１電極４から固定ボルト１４を介して部材当接部２２に放電することはなく無効電流は発生しない。また、第１電極４から固定ボルト１４を介して大気へ放電することもない。その結果、無効電流や大気への放電の問題が解消されるという効果が得られる。

また、本実施形態に係るスポット溶接装置１０は、アタッチメント６が第１電極４に装着し、第２電極５には装着しないので、溶接電流が第２電極が被溶接部材Ｗに当接する一点で流れることになり、良好な溶接が得られるとともに、溶接電流の効率の低下が抑制される。

尚、上述の実施形態では、アタッチメント６をＣ型の溶接ガンに適用する場合を例に説明したが、Ｘ型であってもよく、また、定置式のスポット溶接機に用いてもよい。

１…溶接ガン本体、２・・・Ｃ型アーム、３…移動機構、４…第１電極、４ａ…本体部、４ｂ…先端部、４ｃ…外周面、５…第２電極、５ａ…本体部、５ｂ…先端部、６…アタッチメント、１０、２０…スポット溶接装置、１１…アタッチメント本体、１２…電極挿入リング、１３…絶縁リング、１３ａ…挿入孔、１３ｂ…先端面、１４…固定ボルト、１４ａ…先端部、２１…電極当接部、２１ａ…平坦面、２２…部材当接部、２２ａ…先端面、２３…保持部、２３ａ…保持穴、３１…凸部、３１ａ…先端、３１ｂ…挿入孔、３２…固定部、３２ａ…対向面、３２ｂ…挿入孔、３２ｃ…段差、３２ｄ…側面、３２ｅ…ねじ穴、３２ｆ…内周面、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３…外径、ｔ１…厚み、Ｘ…軸線、Ｗ…被溶接部材

Claims (1)

1. 抵抗溶接装置のチップの先端に取り付けられるアタッチメントであって、
   前記チップが挿入される挿入部と、
   前記チップが挿入される位置とは反対側の位置に形成され前記チップの先端よりも大径の平坦面を有する当接部と、
   を備え、
   前記挿入部は、前記チップに外嵌される絶縁リングと、該絶縁リングを縮径させる固定ボルトとを有することを特徴とするアタッチメント。

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