JPH0646627Y2

JPH0646627Y2 - 抵抗スポット溶接装置

Info

Publication number: JPH0646627Y2
Application number: JP1988080631U
Authority: JP
Inventors: 幹治鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-06-20
Filing date: 1988-06-20
Publication date: 1994-11-30
Anticipated expiration: 2003-06-20
Also published as: JPH026177U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、ロボットによりスポット溶接を行なう抵抗ス
ポット溶接装置に関し、とくに溶接トランスと溶接ガン
との間の断線を防止するようにした抵抗スポット溶接装
置の構造に関する。

〔従来の技術〕

従来からロボットを利用した抵抗スポット溶接装置にお
いては、溶接トランスと溶接ガンとの接続は、２次ケー
ブルとしての２線式の水冷ケーブルまたはキックレスケ
ーブルにより行なわれていた。

第４図は、ロボットを用いた従来の抵抗スポット溶接機
の一例を示している。図中、１は関節型のロボットを示
しており、ロボット１の本体２からのびるアーム３の先
端には手首４、５、６が位置している。手首６の先に
は、Ｃ型の溶接ガン７が取付けられている。溶接ガン７
は、たとえばキックレスケーブル８を介して溶接トラン
ス９に接続されており、この溶接トランス９は、天井側
に支持されているレール10にトロリー11を介して移動可
能に吊下げられている。これと同様な先行技術は、たと
えば実開昭60−176886号公報に開示されている。

（考案が解決しようとする課題）しかしながら、ロボットを用いたスポット溶接装置で
は、溶接トランスと溶接ガンとを接続する２次ケーブル
は、つぎのような要因が重複して短期間で断線するとい
う問題を有していた。すなわち、ロボットの動きに伴な
い２次ケーブルに繰返し作用する曲げ荷重による導体の
疲労、冷却はしているものの大電流（10〜20KA）による
導体の発熱、導体間に生じる電磁反発力の三者が影響し
合うため、短期間で断線するという問題があった。２次
ケーブルが断線すると、２次ケーブルを交換するため
に、生産ラインを停止せざるを得ず、生産性が低下する
と共に、保全工数が増加するという問題が生じる。

断線の原因となる２次ケーブルの発熱量を低下させるに
は、導体の断面積を大きくすればよいが、この場合、逆
に２次ケーブルの可撓性が低下し、ロボットの負担荷重
が増大する。したがって、２次ケーブルの断面積を単に
増大させることはできず、もし増大させる場合は、その
負担荷重分だけロボットをさらに大型化する必要があ
る。

なお、ロボットのアームの先端に、溶接トランスを取付
けた装置（特開昭60−158987号公報）が知られている
が、溶接トランスは周知の通り重量物であり、この場合
はロボットの容量（負担荷重）を著しく大としなければ
ならなくなる。したがって、装置が大型化し、コスト的
にも不利となる。

本考案は、ロボットを用いてスポット溶接を行なう抵抗
スポット溶接装置において、ロボットの大型化を招くこ
となく溶接トランスと溶接ガンとの間の断線を防止する
ことのできる抵抗スポット溶接装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的に沿う本考案に係る抵抗スポット溶接装置は、ロボットの手首の固定側の外周に取付けられる固定ケー
スと、該ロボットの手首の回転側の外周に取付けられる
回転ケースとから構成される保護ケースと、前記保護ケース内の前記固定ケース側に取付けられ、ロ
ボットの本体側に取付けられた溶接トランス側と接続さ
れる外リングおよび内リングからなる第１の導電リング
と、前記保護ケース内の前記回転ケース側に前記第１の導電
リングと対向して取付けられ、ロボットの手首の先に取
付けられた溶接ガン側と接続される外リングおよび内リ
ングからなる第２の導電リングと、前記保護ケース内に配置され、前記第１の導電リングの
前記各リングにそれぞれ形成されたテーパ面と第２の導
電リングの前記各リングにそれぞれ形成されたテーパ面
とに接触する傾斜面を有する複数の接触子と、前記接触子を第１の導電リングの各リングのテーパ面お
よび第２の導電リングの各リングのテーパ面に押圧する
付勢手段と、を備えたものからなる。

〔作用〕

このように構成された抵抗スポット溶接装置において
は、トランス側と接続される第１の導電リングの各リン
グのテーパ面と溶接ガン側と接続される第２の導電リン
グの各リングのテーパ面には、接触子が付勢手段によっ
て押圧されているので、第１の導電リングの各リングと
第２の導電リングの各リングは接触子を介して電気的に
接続される。

接触子は、各導電リングのテーパ面と接触する傾斜面を
有しているので、接触子が付勢手段によって押圧された
状態では、接触子が第１の導電リングと第２の導電リン
グとの間にくい込むことになる。これにより、接触子は
各導電リングの各テーパ面に密着した状態となり、各接
触子と各導電リングの接触抵抗を小とすることが可能と
なる。

第１の導電リングは固定ケース側に取付けられ、第２の
導電リングは回転ケース側に取付けられているので、第
１の導電リングと第２の導電リングは、回転方向に相対
移動することが可能となる。したがって、手首のひねり
動作に対しても、溶接トランスから溶接ガンへの給電は
確実に行われる。

溶接トランスは、溶接ロボットの本体側に取付けられる
ので、アームの先端に溶接トランスを取付けた従来装置
の場合に比べてその負担荷重は著しく小さくなり、溶接
ロボットの大型化が回避される。

〔実施例〕

以下に、本考案に係る抵抗スポット溶接装置の望ましい
実施例を、図面を参照して説明する。

第１実施例第１図および第２図は、本考案の第１実施例を示してい
る。第１図におけるロボットと溶接ガンは、第４図に示
した従来技術のものに準じるので、準じる部分に第４図
と同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。

第１図において、ロボット１の本体２の頂部には、溶接
トランス21が固定されている。従来装置では溶接トラン
スは吊下げタイプのものが用いられていたが、本考案で
は据付タイプのものが用いられている。溶接トランス21
は、図示されない制御盤（タイマー）に接続されてい
る。溶接トランス21の出力端子には、一対の銅板22a、2
2bと絶縁体23とからなる導体部としてのブスバー24が接
続されている。ブスバー24は、銅板22aと銅板ｂとの間
に絶縁体23が介装されており、断面形状は角形となって
いる。ブスバー24は、溶接トランス21の出力端子の近傍
で一旦折曲され、ロボット１のアーム３に沿って溶接ガ
ン７側へ延びている。

ロボット１のアーム３の先端部には、手首４が位置して
いる。手首４の近傍には、ブスバー24の他方と溶接ガン
７とを手首軸まわりの回転に対して電気的に接続する給
電機構部25が設けられている。本実施例では、手首が３
つあるので、３つの給電機構部25を介してブスバー24と
溶接ガン７とが接続されている。

給電機構部25は、保護ケース26、接触子27、付勢手段と
してのスプリング28、絶縁物29a、29b、29c、第１の導
電リング30、第２の導電リング30′とを有している。給
電機構部25は、手首４の固定側4aと回転側4bにまたがっ
て取付けられている。

保護ケース26は、手首４の外周面に沿って周方向に延び
ている。保護ケース26は、固定側4aに取付けられ一方の
側壁と上下壁とを有する固定ケース26aと、回転側4bに
取付けられ他方の側壁を形成する回転ケース26bとを有
しており、固定ケース26aと回転ケース26bとの間にはベ
アリング26cが介在されている。保護ケース26内には、
第１の導電リング30、第２の導電リング30′が配置され
ている。第１の導電リング30は、外リング30aと内リン
グ30bとから構成されている。第２の導電リング30′
は、外リング30a′と内リング30b′とから構成されてい
る。第１の導電リング30の外リング30aおよび内リング3
0bは、固定ケース26a側に取付けられている。第２の導
電リング30′の外リング30a′および内リング30b′は、
回転ケース26b側に取付けられている。第１の導電リン
グ30の内リング30bは、外リング30aの内側に配置されて
いる。第２の導電リング30′の内リング30b′は、外リ
ング30a′の内側に配置されている。

第１の導電リング30と第２の導電リング30′は対向する
ように配置されている。外リング30aの外リング30a′と
対向する部位は、テーパ面T₁に形成されている。外リン
グ30a′の外リング30aと対向する部位は、テーパ面T₁′
に形成されている。内リング30bの内リング30b′と対向
する部位は、テーパ面T₂に形成されている。内リング30
b′の内リング30bと対向する部位は、テーパ面T₂′に形
成されている。

第１の導電リング30の外リング30aと内リング30bとの間
には、絶縁物29cが介装されている。第２の導電リング3
0′の外リング30a′と内リング30b′との間には、絶縁
物29cが介装されている。第１の導電リング30の外リン
グ30aおよび内リング30bの外周部の一部には、固定ケー
ス26aとの絶縁をはかるための絶縁物29bが設けられてい
る。第２の導電リング30′の外リング30a′および内リ
ング30b′の外周部の一部には、回転ケース26bとの絶縁
をはかるための絶縁物29bが設けられている。

固定ケース26a側には、溶接トランス21側に接続された
ブスバー24が設けられている。ブスバー24の銅板22a
は、固定ケース26bに対して絶縁された状態で第１の導
電リング30の外リング30aと接続されている。銅板22b
は、固定ケース26bに対して絶縁された状態で第１の導
電リング30の内リング30bと接続されている。

回転ケース26b側には、溶接ガン７側と接続されるブス
バー24′が設けられている。ブスバー24′は、銅板22
a′、22b′と、銅板22a′と銅板22b′との間に介装され
た絶縁体23′とから構成されている。ブスバー24′の銅
板22a′は、回転ケース26bに対して絶縁された状態で第
２の導電リング30′の外リング30a′と接続されてい
る。銅板22b′は、回転ケース26bに対して絶縁された状
態で第２の導電リング30′の内リング30b′と接続され
ている。

保護ケース26内には、第１の導電リング30の外リング30
aと第２の導電リング30′の外リング30a′とに接触する
接触子27が配置されている。接触子27は、周方向に複数
個配置されている。固定ケース26aの外側内面には、絶
縁物29aが固着されており、この絶縁物29aには付勢手段
としてのスプリング28を介して接触子27が取付けられて
いる。接触子27には、第１の導電リング30における外リ
ング30aのテーパ面T₁および第２の導電リング30′にお
ける外リング30a′のテーパ面T₁′と接触する傾斜面27a
が形成されている。接触子27は、スプリング28の付勢力
により、外リング30aと外リング30a′の各テーパ面T₁、
T₁′に密着しており、この接触面における電気抵抗は著
しく小になっている。

保護ケース26内には、第１の導電リング30の内リング30
bと第２の導電リング30′の内リング30b′とに接触する
接触子27が配置されている。接触子27は、周方向に複数
個配置されている。固定ケース26aの内側内面には、絶
縁物29aが固着されており、この絶縁物29aには付勢手段
としてのスプリング28を介して接触子27が取付けられて
いる。接触子27には、第１の導電リング30における内リ
ング30bのテーパ面T₂および第２の導電リング30′にお
ける内リング30b′のテーパ面T₂′と接触する傾斜面27a
が形成されている。接触子27は、スプリング28の付勢力
により、内リング30bと内リング30b′の各テーパ面T₂、
T₂′に密着しており、この接触面における電気抵抗は著
しく小になっている。

ブスバー24′と回転ケース26bとは、手首４のひねり動
作に伴って一体で動くようになっている。この場合、第
２の導電リング30′の外リング30a′と内リング30b′
は、各接触子27と摺接しながら回転するようになってい
る。ブスバー24′は、第１図に示すように、手首５の給
電機構部25に接続されており、この手首５の給電機構部
25は、上述と同様のブスパー24′を介して手首６の給電
機構部25に接続されている。そして、手首６に位置する
給電機構部25のブスバー24′は、溶接ガン７と接続され
ている。

つぎに、第１実施例における作用について説明する。

溶接時における溶接電流の往路は、溶接トランス21、ブ
スバー24、各手首４、５、６の給電機構部25、溶接ガン
７の順序となり、往路はこの逆となる。給電機構部25に
おける溶接電流の流れは、第２図に示すように、往路は
銅板22a、第１の導電リング30の外リング30a、外側の接
触子27、第２の導電リング30′の外リング30a′、銅板2
2a′の順となり、復路は銅板22b′、第２の導電リング3
0′の内リング30b′、内側の接触子27、第１の導電リン
グ30の内リング30b、銅板22bの順となる。

外側の接触子27は、スプリング28によって第１の導電リ
ング30の外リング30aのテーパ面T₁および第２の導電リ
ング30′の外リング30a′のテーパ面T₁′に押圧され、
しかも接触子27にはテーパ面T₁、T₁′にそれぞれ接触す
る傾斜面27aが形成されているので、接触子27がくさび
効果によって第１の導電リング30と第２の導電リング3
0′との間にくい込む状態となり、各外リング30a、30
a′と接触子27との接触面は常に密着状態となる。

内側の接触子27は、スプリング28によって第１の導電リ
ング30の内リング30bのテーパ面T₂および第２の導電リ
ング30′の内リング30b′のテーパ面T₂′に押圧され、
しかも接触子27には各テーパ面T₂、T₂′にそれぞれ接触
する傾斜面27aが形成されているので、接触子27がくさ
び効果により第１の導電リング30と第２の導電リング3
0′との間にくい込む状態となり、各内リング30b、30
b′と接触子27との接触面は常に密着状態となる。

また、接触子27、第１の導電リング30および第２の導電
リング30′は、保護ケース26によって覆われているの
で、スポット溶接時に溶接部から飛散する溶融金属（チ
リ）やその他のゴミ等が各導電リング30、30′と接触子
27との接触面に付着するのを防止することができる。し
たがって、各導電リング30、30′と接触子27との接触面
での電気抵抗は著しく小さくなり、この接触面における
発熱量も小に抑えられる。

手首４のひねり動作によって、ブスバー24′と回転ケー
ス26bと第２の導電リング30′は一体となって手首軸Ａ
まわりを回転するが、この場合は第２の導電リング30′
と各接触子27とが摺接するので、手首４のひねり角がど
のような場合でも、常に両導電リング30は接触子27を介
して確実に電気的に接続される。他の手首５、６におけ
る作用も上述と同様である。

また、溶接トランス21と手首４に設けられた給電機構部
25とは、アーム３に沿って延びるブスバー24によって接
続されているので、ロボット１の動きによってブスバー
24に曲げ荷重が作用することはない。また、ブスバー24
の断面積を大きくしても、ロボット１の負担荷重が著し
く増加することはなく、ブスバー24における発熱量を抑
制することができる。さらに、断面積が増加するブスバ
ー42を使用することにより、二次インピーダンスを小さ
くすることができる。したがって、溶接トランス21の容
量を小さくすることが可能となり、省エネルギーがはか
れる。

このように、溶接トランス21と溶接ガン７とを、導体部
としてのブスバー24と給電機構部25とを介して接続して
いるので、ロボット１があらゆる方向に動いても、ブス
バー24および給電機構部25に無理な変形が生じることは
なくなり、従来装置のように曲げ疲労による断線事故が
防止される。

また、ブスバー24がアーム３に沿って取付けられるの
で、従来装置に比べてロボットまわりの邪魔物がなくな
り、ロボットの移動範囲を拡大することができる。

なお、ブスバー24に替えて水冷ケーブルを用いることも
可能である。これにより、アーム３に沿う導体部の重量
を軽減することができる。この場合も、水冷ケーブルと
アーム３とは一体で動くので、断線のおそれはない。

第２実施例第３図は、本考案の第２実施例を示している。第２実施
例と第１実施例の異なるところは、給電機構部の構成の
みであり、その他の部分は第１の実施例に準じるので、
準じる部分に第１実施例と同一の符号を付すことにより
準じる部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

第３図において、給電機構部25′の保護ケース26内に
は、外リング40aと内リング40bとからなる第１の導電リ
ング40と、外リング40a′と内リング40b′とからなる第
２の導電リング40′が配設されている。第１実施例で
は、付勢手段としてのスプリング28によって各接触子27
が各導電リング30、30′に押圧されるようになっていた
が、本実施例では、スプリング51によって各接触子27が
各導電リング40、40′から離れる方向に付勢されるよう
になっている。外側の接触子27と内側の接触子27との間
には、付勢手段としてのエアシリンダ41が介装されてい
る。

エアシリンダ41は、チューブ42a、一対のロッド42bとか
ら構成されている。チューブ42aには、エア供給口42cと
２つの通気孔42dが形成されている。チューブ42aには、
一対のロッド42bがそれぞれ摺動自在に嵌装されてお
り、各ロッド42bの先端には、接触子27がそれぞれ取付
けられている。一方のロッド42bはエア供給口42cに圧送
されるエアによって外リング30aに向って突出し、他方
のロッド42bは同様にエア供給口42cに圧送されるエアに
よって内リング30bに向って突出するようになってい
る。つまり、各接触子27は、エアシリンダ41によって各
導電リング40、40′に押圧されるようになっている。エ
アシリンダ41は、溶接時のみ各接触子27を各導電リング
40、40′に押圧するようになっており、エアシリンダ41
の制御はタイマと連動する制御部によって行なわれる。

このように構成された第２実施例においては、溶接時の
み第１の導電リング40と第２の導電リング40′が接触子
27を介して電気的に接続され、溶接が行なわれない時に
は、スプリング51の付勢力によって各接触子27は各導電
リング40、40′から離される。つまり、各手首４、５、
６のひねり動作時は、接触子27を一時的に逃がすことに
より、各手首４、５、６への負担が軽減され、円滑な動
作が行なわれる。また、接触子27の押圧をエアシリンダ
41によって行なっているので、接触子27と導電リング4
0、40′の密着性が向上し、接触面における電気抵抗を
さらに小さくすることが可能となる。その他の作用は、
第１実施例に準じる。

〔考案の効果〕

本考案の抵抗スポット溶接装置によれば、つぎの効果が
得られる。

（１）ロボットの本体側に取付けられた溶接トランス側
と接続される第１の導電リングの各リングのテーパ面
と、ロボットの手首の先に取付けられた溶接ガン側と接
続される第２の導電リングの各リングのテーパ面に、こ
の各テーパ面と接触する傾斜面を有する接触子を付勢手
段によって押圧するようにしたので、各導電リングと接
触子とを十分に密着させることができ、接触面における
電気抵抗を小とすることができる。したがって、確実な
給電を行うことが可能となり、溶接品質の低下を防止す
ることができる。

（２）第１の導電リング、第２の導電リング、接触子
は、保護カバー内に配置されるので、各導電リングと接
触子との接触面に、スポット溶接時に生じるチリやゴミ
等の異物が付着するのを防止することができる。したが
って、長期間にわたり各導電リングと接触子の接触面に
おける電気抵抗を小に維持することができる。

（３）ロボットの手首のひねり動作時には、接触子と第
２の導電リングとが摺接するので、手首のひねり角がど
のような場合でも、常に第１の導電リングと第２の導電
リングとを接触子を介して電気的に接続することがで
き、２次ケーブルのような曲げ疲労による断線を防止す
ることができる。したがって、２次側の断線による生産
ラインの停止をほぼ解消することができ、二次ケーブル
の予備品が不要となると共に、修理のための工数を著し
く低減することができる。

（４）溶接トランスは、ロボット本体側に取付けられる
ので、溶接トランスをロボットのアームの先端に取付け
る構造に比べてロボットの可搬重量を小とすることがで
き、ロボットの大型化を招くこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例に係る抵抗スポット溶接装
置の斜視図、第２図は第１図の給電機構部近傍の拡大断面図、第３図は本考案の第２実施例に係る抵抗スポット溶接装
置における給電機構部近傍の拡大断面図、第４図は従来の抵抗スポット溶接機の一例を示す斜視
図、である。１……ロボット２……本体３……アーム４、５、６……手首７……溶接ガン 21……溶接トランス 25、25′……給電機構部 27……接触子 30、40……第１の導電リング 30′、40′……第２の導電リング 28、41……付勢手段

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ロボットの手首の固定側の外周に取付けら
れる固定ケースと、該ロボットの手首の回転側の外周に
取付けられる回転ケースとから構成される保護ケース
と、前記保護ケース内の前記固定ケース側に取付けられ、ロ
ボットの本体側に取付けられた溶接トランス側と接続さ
れる外リングおよび内リングからなる第１の導電リング
と、前記保護ケース内の前記回転ケース側に前記第１の導電
リングと対向して取付けられ、ロボットの手首の先に取
付けられた溶接ガン側と接続される外リングおよび内リ
ングからなる第２の導電リングと、前記保護ケース内に配置され、前記第１の導電リングの
前記各リングにそれぞれ形成されたテーパ面と第２の導
電リングの前記各リングにそれぞれ形成されたテーパ面
とに接触する傾斜面を有する複数の接触子と、前記接触子を第１の導電リングの各リングのテーパ面お
よび第２の導電リングの各リングのテーパ面に押圧する
付勢手段と、を備えた抵抗スポット溶接装置。