JPH0957457A - スポット溶接方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アースケーブルの使用を最小限にして固定する
ことにより長寿命化を図り、ケーブルサポートポールが
不要で、重量が軽く、コストの安いスポット溶接方法、
装置の提供を図ることにある。 【解決手段】ロボットにより治具を介してワークを把持
しスポット溶接を行うインダイレクト溶接を行うスポッ
ト溶接において、ワークと電気的に接続するブスバーを
治具のロボット動作エリア内に取付け、スポットガンと
共にアース電極を取り付けたコンタクトガンをブスバー
に接離することにより電気回路を構成したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インダイレクト方
式を採用したスポット溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、自動車の製造にはロボットを使用
したスポット溶接が盛んに行われるようになり、特にド
アのヘム部の溶接には、インダイレクト方式のスポット
溶接方法がが多く採用されている。その一例を図８に示
す。図においてスポット溶接装置全体は、マテハンロボ
ット部１００、ホールド部１１０、溶接装置部１２０と
から構成されている。マテハンロボット部１００には、
ロボット本体１０１にコントロール用の電力や冷却用の
水、エアを送るための動力線をサポートするための給電
ポール１０４が備え付けられている。ホールド部１１０
にはアースケーブル１１１をサポートするケーブルサポ
ートポール１１３が備え付けられ、スポット溶接装置部
１２０にはスポット溶接用電力を供給する整流トランス
１２３が接続されている。

【０００３】ロボット本体１０１は、治具であるマテハ
ンユニット１０２を動作させるためのエアが図示しない
エアホースで給電ポール１０４、アーム１０３を通りマ
テハンユニット１０２に供給され、マテハンユニット１
０２の電磁弁でコントロールされている。 ホールド部
１１０のアースケーブル１１１には電気的に接続する導
電性着脱ユニット１１２が取り付けられており、マテハ
ンユニット１０２とアースケーブル１１１を接続してい
る。またアースケーブル１１１はケーブルサポートポー
ル１１３により、バランサー１１４やスプリング１１５
で吊るされて整流トランスのアース端子に接続されてお
り、更にマテハンユニット１０２の動きに追随できるよ
うに余裕を持たせてある。スポット溶接部１２０は溶接
スタンド１２１の前部にアフターヘムガン１２２が取り
付けられており、アフターヘムガン１２２の電極がワー
クとなる自動車用ドアのヘム部（溶接部）に当接して整
流トランス１２３より、空冷ケーブル、または水冷ケー
ブル１２４を経由して電流が流されることによりスポッ
ト溶接が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来例においては、マテハンユニット１０２にアースケー
ブル１１１を常時接続しておくために、このアースケー
ブル１１１を支えるケーブルサポートポール１１３が必
要とされ、また、自在に動けるように、撓みをもたせバ
ランサー１１４等を使用してつり下げる必要があった。
またアースケーブル１１１は大電流を流すため大径の空
冷ケーブルか、水冷ケーブルを使用しなければならず、
その重量も重いため、ケーブルサポートポール１１３も
丈夫なものを使用する必要があった。またバランサー１
１４及び、スプリング１１５のケーブル長さ及び、バラ
ンス調整に時間がかかり、結果的にコストが高くなると
いう問題があった。更にアースケーブル１１１がマテハ
ンユニット１０２と一緒に煩瑣に動くのでアースケーブ
ルの可動部分が消耗し易いと言う問題もあった。本発明
は上述した従来の問題に鑑みなされたもので、アースケ
ーブルの使用を最小限にし、しかも固定することにより
長寿命化し、ケーブルサポートポールが不要で、重量が
軽く、コストの安いスポット溶接装置を提供するもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、ロボットにより治具を介して
ワークを把持しスポット溶接を行なうインダイレクトス
ポット溶接方法において、前記ワークと電気的に接続す
るブスバーを治具のロボット動作エリア内に取り付け、
スポットガンと共にアース電極を取り付けたコンタクト
ガンをブスバーに接離することにより電気回路を構成す
ることを特徴とするものである。また、電極とブスバー
の接離するタイミングは、電極に電流を流す前にブスバ
ーに電極を当接させ、溶接完了後にブスバーから電極を
離脱させることを特徴とするものである。ロボットによ
り治具を介してワークを把持してスポット溶接を行なう
インダイレクトスポット溶接装置において、 前記ワー
クを溶接するスポット電極が取り付けられたスポットガ
ンと、前記ワークと電気的に接続し治具のロボット動作
エリア内に取り付けられたブスバーと、アース電極を取
り付けたコンタクトガンとが備えられ、前記ワークとス
ポット電極の接離する手段と共にブスバーとアース電極
の接離する手段を設けたことを特徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明をする。図１は本発明に係るインダイレ
クト方式のスポット溶接装置の全体を現す外観図で、図
２はワーク把持状態のスポット溶接装置の断面図であ
る。まず、図１において、スポット溶接装置１は大別す
ると、ワークであるドア５０を把持して動かすためのマ
テハンロボツト３とこのマテハンロボット３に電力、エ
ア、水を供給するための動力ケーブル４を支える給電ポ
ール５及び、ドア５０をスポット溶接するための溶接装
置部６と、この溶接装置部６に電力を供給する整流トラ
ンス７とから構成されている。

【０００７】マテハンロボット３は、ドア５０を把持す
る治具であるマテハンユニット１１と、このマテハンユ
ニット１１をアーム１２を通じて動かすためのロボット
本体１３から構成されている。またロボット本体１３は
ロボットベース１４にボルト等で据え付けられて動かな
いように固定される。このロボット本体１３は垂直多関
節型のマニプレータで、アーム１２を上下動したり、旋
回動作をすることができ、更にアーム１２の先端に取り
付けたマテハンユニット１１を傾けたり回したりできる
もので、可搬能力もワークであるドア５０に対して十分
能力を持っている。

【０００８】マテハンユニット１１は図３に示すよう
に、ワークである自動車のドア５０を支えるフレーム１
５がロボット本体１３のアーム１２の先端に取り付けベ
ース１９を介して取り付けられている。このフレーム１
５は取り付けベース１９よりドア５０の形状に沿ってド
ア５０を載置するためのフレーム片１５ｂが取り付けら
れ、このフレーム片１５ｂには載置したドア５０を把持
固定するため４箇所にクランプユニット６０、６０′が
取り付けられている。

【０００９】クランプユニット６０は図４に示すように
支持ブラケット６０の継ぎ手ピン６２を介してクランプ
アーム６３が上下方向に回転可能に取り付けられてお
り、シリンダ６４のシリンダロッド６４ａが動作するこ
とによりドア５０の上面よりドア５０を押圧したり、ド
ア５０のインナパネル５１側のサービスホール５２より
ドア内部に嵌挿したクランプユニット６０′がインナパ
ネル５１を挟着することにより、ドア５０をマテハンユ
ニット１１に把持固定することができる。また、各クラ
ンプユニットとドア５０の接する部分は、ドア５０に流
れる電流がクランプユニットに流れ込まないように当然
のことながら絶縁物を介在させてある。

【００１０】また、フレーム１５の中央部に近いフレー
ム部材１５ａ上には図５に示すようにドア５０より２次
アースをとるためのアースクランプユニット７０が取り
付けられている。このアースクランプユニット７０はフ
レーム部材１５ａに支持ブラケット７１の上部前端に継
ぎ手ピン７２を介して上下方向に回転可能にクランプア
ーム７３を支持しており、このクランプアーム７３の先
端をワークであるドア５０のインナパネル５１側のサー
ビスホール５２よりドア内部に嵌挿し、ワーククランパ
用シリンダ７４のシリンダロッド７４ａの動作に応じて
支持ブラケットの下部の導電部材７５との間にインナパ
ネル５１を挟着することによって図示のようにドア５０
を把持固定するとともに、ドア５０を電気的にアースケ
ーブルに接続する。この電気的な接続は導電部材７５よ
り接続プレート７６を通じてアースプレート７７に接続
され、このアースプレート７７には複数のアースケーブ
ル７８が接続されて、フレーム片１５ｂに取り付けられ
た複数のブスバー１６に接続される。このブスバー１６
は厚さ１０ｍｍの帯状の板で形成され、電気的に良好な
接触を要求されるので、材質はアルミ合金や銅合金が用
いられる。またブスバー１６、導電部材７５、接続プレ
ート７６、アースプレート７７、アースケーブル７８は
電流が流れるので当然のことながらフレーム１５、アー
スクランプユニット７０とは絶縁物を介して取り付けら
れている。このブスバー１６と溶接装置のコンタクトガ
ン４０が接触することにより２次アース回路が完成す
る。

【００１１】溶接装置部６は図１に示すように、複合ガ
ンスタンド２１に設置されたアフターヘムガン３０とコ
ンタクトガン４０から構成されており、この２種類のガ
ンに電力を供給する整流トランス７が備えられ、整流ト
ランス７と２種類のガンとの間は空冷ケーブル２２で接
続されている。一方は、整流トランス７のプラス側より
空冷ケーブル２２ａを経由してアフターヘムガン３０へ
接続され、他方は整流トランス７のアース側より空冷ケ
ーブル２２ｂを経由してコンタクトガン４０に接続され
ている。

【００１２】複合ガンスタンド２１に固定されたアフタ
ーヘムガン３０は図６で示すように、ワークである自動
車のドア５０の溶接面であるヘム部５３に対向して電極
アーム３１の先端側下面に取り付けられたスポット電極
３２と、ヘム部５３を裏面より受けるバックバー３３と
が備えられている。このスポット電極３２はスポット溶
接時に２本のエアシリンダ３５ａ、３５ｂにより電極ア
ーム３１が下げられることによりヘム部５３を加圧する
ように構成されている。またスポット電極３２への電流
の供給は、空冷ケーブル２２ａが固定ターミナル３６に
接続され、この固定ターミナル３６より可撓性のある導
電プレート３７を通じて、電極アーム３１へ流れること
により供給される。

【００１３】コンタクトガン４０は図７に示すように２
次側アースをとるために使用されるもので、エアシリン
ダ４１の先端にブスバー１６に接離するアース電極４２
が取り付けられている。このアース電極４２には整流ト
ランス７からのアース側の空冷ケーブル２２ｂが固定タ
ーミナル４３に接続され、この固定ターミナル４３とア
ース電極４２が取り付けられた可動ターミナル４４の間
を可撓性のある導電プレート４５で接続することにより
電流を流すことができる。またエアシリンダ４１と電極
４２の間には連続使用で加熱される電極４２を冷却する
ための冷却ターミナル４６を取り付けてある。

【００１４】このように構成されたスポット溶接装置に
よる溶接方法を以下に示す。まず、図示しない搬送ロボ
ットによりワークであるドア５０を置場より搬送し、マ
テハンユニット１１のフレーム１５の基準ピンユニット
１７ａ，１７ｂに合わせて載せる。するとクランプユニ
ット６０、６０′とアースクランプユニット７０のシリ
ンダが動いてそれぞれのクランプアームがドア５０を把
持固定する。次に図２に示すようにアフターヘムガン３
０の溶接ポイントであるスポット電極３２の位置にマテ
ハンユニット１１が動いてドア５０のヘム部５３を合わ
せる。この時アース用のコンタクトガン４０のアース電
極４２はマテハンユニット１１に取り付けられたブスバ
ー１６に接触していない。次にコンタクトガン４０のシ
リンダ４１が動作してアース電極４２をブスバー１６に
突き当てる。その後に、アフターヘムガン３０のスポッ
ト電極のシリンダ３５、３６が動作してドア５０のヘム
部５３を加圧する。

【００１５】次に整流トランス７の図示しないスイッチ
がオンされて、整流トランス７より空冷ケーブル２２を
経由してスポット溶接の電流が流される。この電流は整
流トランス７のプラス側より空冷ケーブル２２ａを経由
してアフターヘムガン３０に流れ、更にドア５０のヘム
部５３よりドア内部を通り、アースクランプユニット７
０よりコンタクトガン４０のアース電極４２を抜けて空
冷ケーブル２２ｂを経由して整流トランス７のアース側
へ戻る。この間にヘム部５３のスポット溶接が行われ
る。スポット溶接終了後はアフターヘムガン３０のシリ
ンダが動作してスポット電極３２がドア５０のヘム部５
３より離脱し整流トランス７のスイッチがオフされる。
次にコンタクトガン４０のシリンダ４１が動作して電極
４２がブスバー１６より離脱する。するとマテハンユニ
ット１１が動作して次のスポット溶接箇所をアフターヘ
ムガン３０にセットする。以下同じ動作を繰り返し、必
要な溶接箇所を順次スポット溶接を行い全ての溶接を完
了する。するとマテハンユニット１１のクランプユニッ
ト６０とアースクランプユニット７０のシリンダが動作
して、ドア５０の把持固定状態から解除する。最後に図
示しない搬送ロボットによりドア５０を次の工程に搬送
し、新しいドア５０をマテハンユニット１１に載置す
る。これで一連の作業が終了する。なお、本発明は上述
した実施例に限定されるものではなく、その他、本発明
の請求の範囲内で種々の変更を加うることは勿論であ
る。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、コンタクトガンをマテ
ハンユニットに取り付けたブスバーから離接することに
より、マテハンユニットがどの位置にあっても簡単にア
ースがとれるので、アースケーブルをマテハンユニット
迄引き回して取り付ける必要がなくなる。またアースケ
ーブルの長さも整流トランスからコンタクトガンの固定
ターミナル迄の必要最低限で済むようになる。この結
果、重くて長いケーブルが削減され、またケーブルを可
動する必要もなくなるので、ケーブルサポートポールも
不要となる。これにより設備コストを低減することがで
きるとともにアースラインの長寿命化をはかることがで
きる。また、スポット溶接装置周囲のスペースファクタ
をも改善するとともにスポット溶接装置の重量も軽減で
き、ロボット動作エリアもケーブルの引回しが無いので
自由性があり、コンパクトなスポット溶接装置を提供で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスポット溶接装置の全体を示す概
観図である。

【図２】図１におけるスポット溶接装置の断面図であ
る。

【図３】本発明に係るスポット溶接装置のマテハンユニ
ットの要部平面図である。

【図４】本発明に係るスポット溶接装置のクランプユニ
ットの断面図である。

【図５】本発明に係るスポット溶接装置のアースクラン
プユニットの断面図である。

【図６】本発明に係るスポット溶接装置のアフターヘム
ガンの要部断面図である。

【図７】本発明に係るスポット溶接装置のコンタクトガ
ンの要部断面図である。

【図８】従来におけるスポット溶接装置の概観図であ
る。

【符号の説明】

１ スポット溶接装置 ３ マテハンロボット ６ 溶接装置部 ７ 整流トランス １１ マテハンユニット １３ ロボット本体 １５ フレーム １６ ブスバー ３０ アフターヘムガン ３２ スポット電極 ４０ コンタクトガン ４２ アース電極 ５０ ドア ５３ ヘム部 ６０ クランプユニット ７０ アースクランプユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットにより治具を介してワークを把
   持しスポット溶接を行なうインダイレクトスポット溶接
   方法において、 前記ワークと電気的に接続するブスバーを治具のロボッ
   ト動作エリア内に取り付け、スポットガンと共にアース
   電極を取り付けたコンタクトガンをブスバーに接離する
   ことにより電気回路を構成することを特徴とするスポッ
   ト溶接方法。
2. 【請求項２】 電極とブスバーの接離するタイミング
   は、電極に電流を流す前にブスバーに電極を当接させ、
   溶接完了後にブスバーから電極を離脱させることを特徴
   とする請求項１記載のスポット溶接方法。
3. 【請求項３】 ロボットにより治具を介してワークを把
   持してスポット溶接を行なうインダイレクトスポット溶
   接装置において、 前記ワークを溶接するスポット電極が取り付けられたス
   ポットガンと、前記ワークと電気的に接続し治具のロボ
   ット動作エリア内に取り付けられたブスバーと、アース
   電極を取り付けたコンタクトガンとが備えられ、前記ワ
   ークとスポット電極の接離する手段と共にブスバーとア
   ース電極の接離する手段を設けたことを特徴とするスポ
   ット溶接装置。