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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022162887
(43)【公開日】2022-10-25
(54)【発明の名称】電気抵抗溶接装置
(51)【国際特許分類】
B23K 11/20 20060101AFI20221018BHJP
B23K 11/11 20060101ALI20221018BHJP
【ＦＩ】
B23K11/20
B23K11/11 540
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021067944
(22)【出願日】2021-04-13
(71)【出願人】
【識別番号】000110321
【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】512035918
【氏名又は名称】青山 省司
(71)【出願人】
【識別番号】521158082
【氏名又は名称】有限会社はせ川工業
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】長澤 克浩
(72)【発明者】
【氏名】足立 裕
(72)【発明者】
【氏名】青山 真
(72)【発明者】
【氏名】高橋 康平
(72)【発明者】
【氏名】黒川 翔太郎
(72)【発明者】
【氏名】小倉 修平
(72)【発明者】
【氏名】青山 省司
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 政己
(72)【発明者】
【氏名】稲垣 圭一郎
(72)【発明者】
【氏名】柳橋 大祐
【テーマコード（参考）】
4E165
【Ｆターム（参考）】
4E165AA01
4E165AA12
4E165AB02
4E165AB23
4E165BA11
4E165BB02
4E165BB12
4E165EA14
(57)【要約】
【課題】 溶接作業を円滑に行うことができる電気抵抗溶接装置を提供する。
【解決手段】 電気抵抗溶接装置１０１は、積層体１０の両面１０ａ，１０ｂのいずれか一方の面１０ａにリベットＷを押し付けるためのリベット押圧面２１を有する電極チップ２０と、軸方向Ｘに延びており電極チップ２０を軸端部３０ａに保持する軸部材３０と、軸部材３０を軸方向Ｘにスライド可能に収容する筒状の収容体４０と、軸部材３０を駆動する駆動機構部５０と、を備え、駆動機構部５０は、電極チップ２０のリベット押圧面２１が軸方向Ｘについて収容体４０の先端部４４から突出する下降位置Ｐ１と、電極チップ２０のリベット押圧面２１と収容体４０の先端部４４の内壁面とでリベットＷを収容可能な収容凹部Ｓを形成する上昇位置との間で、軸部材３０を収容体４０に対して軸方向Ｘに駆動可能に構成されている。
【選択図】図１
【解決手段】 電気抵抗溶接装置１０１は、積層体１０の両面１０ａ，１０ｂのいずれか一方の面１０ａにリベットＷを押し付けるためのリベット押圧面２１を有する電極チップ２０と、軸方向Ｘに延びており電極チップ２０を軸端部３０ａに保持する軸部材３０と、軸部材３０を軸方向Ｘにスライド可能に収容する筒状の収容体４０と、軸部材３０を駆動する駆動機構部５０と、を備え、駆動機構部５０は、電極チップ２０のリベット押圧面２１が軸方向Ｘについて収容体４０の先端部４４から突出する下降位置Ｐ１と、電極チップ２０のリベット押圧面２１と収容体４０の先端部４４の内壁面とでリベットＷを収容可能な収容凹部Ｓを形成する上昇位置との間で、軸部材３０を収容体４０に対して軸方向Ｘに駆動可能に構成されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
積層体をなす複数の金属板材を、リベットを使用して接合する電気抵抗溶接装置であって、
上記積層体の両面のいずれか一方の面に上記リベットを押し付けるためのリベット押圧面を有する電極チップと、
軸方向に延びており上記電極チップを軸端部に保持する軸部材と、
上記軸部材を上記軸方向にスライド可能に収容する筒状の収容体と、
上記軸部材を駆動する駆動機構部と、
を備え、
上記駆動機構部は、上記電極チップの上記リベット押圧面が上記軸方向について上記収容体の先端部から突出する下降位置と、上記電極チップの上記リベット押圧面と上記収容体の上記先端部の内壁面とで上記リベットを収容可能な収容凹部を形成する上昇位置との間で、上記軸部材を上記収容体に対して上記軸方向に駆動可能に構成されている、電気抵抗溶接装置。
上記積層体の両面のいずれか一方の面に上記リベットを押し付けるためのリベット押圧面を有する電極チップと、
軸方向に延びており上記電極チップを軸端部に保持する軸部材と、
上記軸部材を上記軸方向にスライド可能に収容する筒状の収容体と、
上記軸部材を駆動する駆動機構部と、
を備え、
上記駆動機構部は、上記電極チップの上記リベット押圧面が上記軸方向について上記収容体の先端部から突出する下降位置と、上記電極チップの上記リベット押圧面と上記収容体の上記先端部の内壁面とで上記リベットを収容可能な収容凹部を形成する上昇位置との間で、上記軸部材を上記収容体に対して上記軸方向に駆動可能に構成されている、電気抵抗溶接装置。
【請求項2】
上記駆動機構部は、上記収容体の一部をシリンダとし、上記軸部材の一部をピストンロッドとして構成されており、上記シリンダの筒内空間に上記軸方向に摺動可能に収容され且つ上記ピストンロッドと一体化されたピストンと、上記シリンダの上記筒内空間が上記ピストンによって区画されてなる複数の作動室のそれぞれに流体供給源からの流体を導入可能に接続された導入部と、を備えている、請求項１に記載の電気抵抗溶接装置。
【請求項3】
上記収容体は、上記ピストン及び上記ピストンロッドを収容する筒状のシリンダ部と、上記シリンダ部の先端部に取り付けられる筒状のカバー部と、を有し、上記軸部材は、上記ピストンロッドとして上記シリンダ部に収容される第１軸部と、上記第１軸部と上記電極チップとの間に介在して上記カバー部に収容される第２軸部と、有し、上記第２軸部は、上記第１軸部と上記電極チップのそれぞれに分離可能に連結されるように構成されている、請求項２に記載の電気抵抗溶接装置。
【請求項4】
上記収容体の上記先端部には、上記収容凹部に開口するエア噴出口と、上記収容凹部に対する上記リベットの供給及び排出が可能な開口と、が設けられており、上記開口を上記軸方向についてみたとき、上記開口は、上記リベットの頭部の形状に対応した円形領域と、上記エア噴出口から噴出したエアの通路として上記円形領域の縁部を径方向外方に部分的に拡張させて形成された拡張領域と、を有する開口形状をなしている、請求項１～３のいずれか一項に記載の電気抵抗溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気抵抗溶接装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、車両の溶接設備では、車体を構成する複数の金属板材をＲＰＷ（レジスタンス・ピアス・ウエルディング）という電気抵抗溶接を利用して接合する溶接装置が使用されている。この溶接装置は、下記特許文献１に開示のように、複数の金属板材を板厚方向に積層してなる積層体を、リベットを介してその一方の表面を押圧する第１電極チップと、その他方の表面を押圧する第２電極チップとで挟み込んで加圧通電するように構成される。例えば、アルミニウム板と鉄板が積層された積層体の場合、加圧通電によって、リベットの軸部がアルミニウム板を貫通して鉄板との間にナゲットを生成し、リベットの頭部と鉄板との間にアルミニウム板を挟むことで、アルミニウム板と鉄板が接合される。
【0003】
この種の溶接装置の一例が下記特許文献２に開示されている。この溶接装置では、一方の電極チップが断面円形の細長い部材によって保持されて円筒状のホルダ内に収容されている。この電極チップは、軸方向の端面である押圧面とホルダの先端部の内壁面との間に、ナットを収容可能な収容凹部を形成するように構成されている。本構成によれば、収容凹部に供給されたナットを収容凹部に保持した状態で、一対の電極チップによって積層体を加圧通電することによって電気抵抗溶接を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－６９４９９号公報
【特許文献2】特開２０１７－６０９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献２に開示の溶接装置の場合、溶接の前後で収容凹部にナットが収容された状態が維持される。このため、ホルダの先端部に溶接時に生じたスパッタの逃げ場がなく、スパッタが先端部に付着して堆積することで収容凹部の開口が部分的に塞がれることがある。この場合、次の溶接時に収容凹部にナットを供給できないという問題が生じ得る。従って、ホルダの先端部に堆積したスパッタを除去するための作業が必要となり、円滑な溶接作業の妨げになる。
【0006】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、溶接作業を円滑に行うことができる電気抵抗溶接装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様は、
積層体をなす複数の金属板材をリベットを使用して接合する電気抵抗溶接装置であって、
上記積層体の両面のいずれか一方の面に上記リベットを押し付けるためのリベット押圧面を有する電極チップと、
軸方向に延びており上記電極チップを軸端部に保持する軸部材と、
上記軸部材を上記軸方向にスライド可能に収容する筒状の収容体と、
上記軸部材を駆動する駆動機構部と、
を備え、
上記駆動機構部は、上記電極チップの上記リベット押圧面が上記軸方向について上記収容体の先端部から突出する下降位置と、上記電極チップの上記リベット押圧面と上記収容体の上記先端部の内壁面とで上記リベットを収容可能な収容凹部を形成する上昇位置との間で、上記軸部材を上記収容体に対して上記軸方向に駆動可能に構成されている、電気抵抗溶接装置、
にある。
積層体をなす複数の金属板材をリベットを使用して接合する電気抵抗溶接装置であって、
上記積層体の両面のいずれか一方の面に上記リベットを押し付けるためのリベット押圧面を有する電極チップと、
軸方向に延びており上記電極チップを軸端部に保持する軸部材と、
上記軸部材を上記軸方向にスライド可能に収容する筒状の収容体と、
上記軸部材を駆動する駆動機構部と、
を備え、
上記駆動機構部は、上記電極チップの上記リベット押圧面が上記軸方向について上記収容体の先端部から突出する下降位置と、上記電極チップの上記リベット押圧面と上記収容体の上記先端部の内壁面とで上記リベットを収容可能な収容凹部を形成する上昇位置との間で、上記軸部材を上記収容体に対して上記軸方向に駆動可能に構成されている、電気抵抗溶接装置、
にある。
【発明の効果】
【0008】
上述の態様の電気抵抗溶接装置において、電極チップは、複数の金属板材からなる積層体の両面のいずれか一方の面にリベットを押し付けるためのリベット押圧面を有し、軸部材の軸端部に保持される。軸部材は、筒状の収容体に収容されており、駆動機構部によって収容体に対して下降位置と上昇位置との間で軸方向に駆動可能とされている。
【0009】
ここで、軸部材が下降位置にあるとき、電極チップのリベット押圧面が軸方向について収容体の先端部から突出する。一方で、軸部材が上昇位置にあるとき、電極チップのリベット押圧面と収容体の先端部の内壁面とでリベットを収容可能な収容凹部が形成される。このため、先ず、駆動機構部によって軸部材を上昇位置に設定することで、電気抵抗溶接に際して収容凹部にリベットを一時的に保持することができる。
【0010】
その後、駆動機構部によって軸部材を上昇位置から下降位置に向けて駆動することで、リベットを電極チップのリベット押圧面で押圧して収容凹部から押し出すことができる。このとき、積層体の一方の面にリベットを介して押し付けられる電極チップと、この電極チップと対をなし積層体の他方の面に押し付けられる別の電極チップとで、積層体を挟圧して加圧通電することができる。これにより、リベットを使用して複数の金属板材の電気抵抗溶接が行われる。
【0011】
電気抵抗溶接が終了した後、駆動機構部によって軸部材を下降位置から上昇位置に向けて駆動することで、収容体の先端部に溶接時に生じたスパッタの逃げ場を作ることができる。このため、スパッタが収容体の先端部に付着して堆積するのを抑制することができ、次の溶接時にスパッタのよる閉塞が原因で収容凹部にリベットを供給できないという問題を解消することが可能になる。
【0012】
以上のごとく、上述の態様によれば、溶接作業を円滑に行うことができる電気抵抗溶接装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施形態１の電気抵抗溶接装置の側面図。
【図3】実施形態１の電気抵抗溶接装置について軸部材が上昇位置にありリベットが収容凹部に収容された状態を示す断面図。
【図4】実施形態１の電気抵抗溶接装置について、リベットが積層体に到達した状態を示す断面図。
【図5】実施形態１の電気抵抗溶接装置について、カバー部が後退した状態を示す断面図。
【図10】積層体をなす２つの金属板材を接合する工程を段階的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0014】
上述の態様の好ましい実施形態について以下に説明する。
【0015】
上述の態様の電気抵抗溶接装置において、上記駆動機構部は、上記収容体の一部をシリンダとし、上記軸部材の一部をピストンロッドとして構成されており、上記シリンダの筒内空間に上記軸方向に摺動可能に収容され且つ上記ピストンロッドと一体化されたピストンと、上記シリンダの上記筒内空間が上記ピストンによって区画されてなる複数の作動室のそれぞれに流体供給源からの流体を導入可能に接続された導入部と、を備えているのが好ましい。
【0016】
この電気抵抗溶接装置によれば、駆動機構部は、シリンダ、ピストンロッド、ピストン及び導入部によって構成される。流体供給源から導入部を通じて複数の作動室のいずれかに流体が選択的に導入されることによって、シリンダである収容体の筒内空間をピストンが軸方向に摺動する。これにより、ピストンロッドを構成する軸部材は、ピストンと一体的に軸方向にスライドして下降位置と上昇位置との間で駆動される。このとき、電極チップを保持する軸部材の一部を駆動機構部のピストンロッドに兼用することによって、軸部材を軸方向に駆動するための荷重を収容体の径方向の中心側に集中させ易くなる。その結果、軸部材の軸方向の動きを安定させて信頼性の向上を図ることが可能になる。
【0017】
上述の態様の電気抵抗溶接装置において、上記収容体は、上記ピストン及び上記ピストンロッドを収容する筒状のシリンダ部と、上記シリンダ部の先端部に取り付けられる筒状のカバー部と、を有し、上記軸部材は、上記ピストンロッドとして上記シリンダ部に収容される第１軸部と、上記第１軸部と上記電極チップとの間に介在して上記カバー部に収容される第２軸部と、有し、上記第２軸部は、上記第１軸部と上記電極チップのそれぞれに分離可能に連結されるように構成されているのが好ましい。
【0018】
この電気抵抗溶接装置によれば、軸部材のうち電極チップとの接続箇所の劣化に伴い部品交換する際、駆動機構部のピストンロッドを構成する第１軸部から第２軸部を分離して、第２軸部のみを交換することができる。このため、交換部品に要するコストを安価に抑えることができる。これに対して、軸部材全体を交換しようとすると、第１軸部がピストンロッドとして組み込まれているシリンダ部ごと交換する必要があり、交換部品に要するコストが高くなる。
【0019】
上述の態様の電気抵抗溶接装置において、上記収容体の上記先端部には、上記収容凹部に開口するエア噴出口と、上記収容凹部に対する上記リベットの供給及び排出が可能な開口と、が設けられており、上記開口を上記軸方向についてみたとき、上記開口は、上記リベットの頭部の形状に対応した円形領域と、上記エア噴出口から噴出したエアの通路として上記円形領域の縁部を径方向外方に部分的に拡張させて形成された拡張領域と、を有する開口形状をなしているのが好ましい。
【0020】
この電気抵抗溶接装置によれば、収容体の先端部の開口において、収容凹部に対するリベットの供給及び排出を可能とする円形領域に加えて拡張領域を設けることで、エア噴出口から噴出したエアの通路を開口の拡張領域によって確保することができる。また、円形領域と拡張領域との境界に仕切りなどの隔壁がないため、拡張領域を通じて噴出するエアの一部を円形領域側にも流すことが可能になる。これにより、収容体の先端部の開口の全体にわたりエアでスパッタを吹き飛ばす効果が高まる。
【0021】
以下、本実施形態の電気抵抗溶接装置の具体的な構造と、この電気抵抗溶接装置を使用した複数の金属板材の接合形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0022】
本実施形態を説明するための図面において、特にことわらない限り、電極チップを保持する軸部材の軸方向を矢印Ｘで示し、軸部材を収容する収容体の径方向を矢印Ｙで示し、収容体の周方向を矢印Ｚで示すものとする。また、軸方向Ｘのうちの一方向である第１方向を矢印Ｘ１で示し、第１方向Ｘ１の逆方向である第２方向を矢印Ｘ２で示すものとする。
【0023】
（実施形態１）
図１及び図２に示されるように、実施形態１の電気抵抗溶接装置（以下、単に「溶接装置」ともいう。）１０１は、積層体１０をなす２つの金属板材１１，１２を、リベットＷを使用して接合するための溶接装置である。このときの接合に使用する溶接技術は、一般的に、「ＲＰＷ（レジスタンス・ピアス・ウエルディング）」と称呼される。
図１及び図２に示されるように、実施形態１の電気抵抗溶接装置（以下、単に「溶接装置」ともいう。）１０１は、積層体１０をなす２つの金属板材１１，１２を、リベットＷを使用して接合するための溶接装置である。このときの接合に使用する溶接技術は、一般的に、「ＲＰＷ（レジスタンス・ピアス・ウエルディング）」と称呼される。
【0024】
溶接装置１０１は、主要な構成要素として、一対の電極チップ２０，２０Ａと、軸部材３０と、副駆動手段を構成する収容体４０と、駆動機構部５０と、主駆動手段６０と、を備えている。
【0025】
リベットＷは、電気抵抗溶接で一般的に使用される金属部材であり、円板形の頭部Ｗａと、頭部Ｗａから延びるテーパー形の軸部Ｗｂと、を有する。なお、このリベットＷの材質は特に限定されるものではなく、電気抵抗溶接にかかる金属板材１１，１２の材質に応じて適宜に選択され得る。
【0026】
ここで、積層体１０は、２つの金属板材１１，１２を板厚方向に積層する、即ち、重ね合わせることによって構成された重ね合わせ体である。この積層体１０の両面１０ａ，１０ｂのうちの一方の面１０ａに電極チップ２０が対応し、この電極チップ２０と対をなす別の電極チップ２０Ａが他方の面１０ｂに対応している。
【0027】
電極チップ２０は、リベットＷを介して積層体１０の一方の面１０ａに押し付けられる電極部材であり、ここでは可動電極として構成されている。このとき、電極チップ２０は、一方の面１０ａにリベットＷを押し付けるためのリベット押圧面２１を有し、このリベット押圧面２１でリベットＷの頭部Ｗａが押圧される。電極チップ２０Ａは、溶接装置１０１の中心軸線Ｌ上に同軸で配置された状態で、積層体１０の他方の面１０ｂに直に押し付けられる電極部材である。ここでは、電極チップ２０Ａは、積層体１０が載置される固定電極として構成されている。この電極チップ２０Ａは支持アーム２２に取り付けてある。なお、図示されているリベット押圧面２１は、平坦面であってもよいし、或いは、これを緩やかな球面にして、面圧や電流密度を調整することも可能である。
【0028】
これにより、積層体１０は、一対の電極チップ２０，２０Ａによって板厚方向の両側から挟圧される。そして、溶接時に溶接トランス（図示省略）から供給された溶接電流が一対の電極チップ２０，２０Ａの間に流れる。一対の電極チップ２０，２０Ａはいずれも、導電性に優れており強靭なベリリウム銅やクロム銅などの銅合金で構成されるのが好ましい。
【0029】
つぎに、軸部材３０について説明する。
【0030】
軸部材３０は、軸方向Ｘに延びる細長い円筒状の軸部材（断面円形の長尺な部材）であり、その軸端部３２ａに電極チップ２０を接合によって保持するように構成されている。この軸部材３０は、一般的に「シャンク」とも称呼される。この軸部材３０は、電極チップ２０に至る通電経路を形成するために導電性を有する材料からなり、電極チップ２０と一体化されることによって電極を形成する。このため、軸部材３０は、電極チップ２０と同種の導電性の良好な銅合金で構成されるのが好ましい。また、通電効率を高めるためには、軸部材３０の断面積を極力大きくするのが好ましい。
【0031】
軸部材３０は、詳細については後述するが、ピストンロッドとしてシリンダ部４１に収容される第１軸部３１と、第１軸部３１と電極チップ２０との間に介在してカバー部としてのカバー部材４３に収容される第２軸部３２と、有する。
【0032】
つぎに、主駆動手段６０について説明する。
【0033】
主駆動手段６０は、軸部材３０を軸方向Ｘに進退させる駆動部材である。それを実現する手段としては、エアシリンダ、油圧シリンダ、進退出力式電動モータなど種々なものを採用できる。ここではエアシリンダ６１が採用されている。エアシリンダ６１は、溶接装置１０１の機枠のような静止部材６２に強固に取り付けてある。このように、主駆動手段６０が静止部材６２に強固に固定されているので、後述のように、軸部材３０だけを直接進退させたり、軸部材３０と収容体４０の相対位置を変化させたり、あるいは不変の状態にしたりすることができる。
【0034】
エアシリンダ６１において、ピストン６５に連結されたピストンロッド６３は、接手構造部６４を介して軸部材３０に結合してある。したがって、エア供給源６１ａからエアが供給されてピストン６５を介してピストンロッド６３が軸方向Ｘに進退すると、軸部材３０も一緒に軸方向Ｘに進退する。ピストンロッド６３の後退位置が、後述の収容凹部Ｓの形成位置であり、ピストンロッド６３の進出位置が積層体１０に対するリベットＷの加圧位置である。
【0035】
つぎに、副駆動手段を構成する収容体４０について説明する。
【0036】
収容体４０は、軸部材３０に対して相対的に進退する部材である。それを実現する手段である駆動機構部５０としては、上記主駆動手段６０と同様にしてエアシリンダなどを採用することができる。ここでは、エアシリンダ方式である。
【0037】
駆動機構部５０は、収容体４０の一部であるシリンダ部４１をピストンシリンダとし、軸部材３０の一部である第１軸部３１をピストンロッドとして構成されており、ピストンシリンダ及びピストンロッドに加えて、ピストン５１と導入部５２を備えている。
【0038】
ピストン５１は、軸部材３０の第１軸部３１（ピストンロッド）とともにシリンダ部４１（シリンダ）の筒内空間４２に収容されている。ピストン５１は、筒内空間４２に軸方向Ｘに摺動可能に収容されており、且つ軸部材３０の第１軸部３１（ピストンロッド）と一体化されている。
【0039】
導入部５２は、シリンダ部４１の軸方向Ｘの２箇所に互いに離間して設けられている。２つの導入部５２は、シリンダ部４１の筒内空間４２がピストン５１によって区画されてなる２つの作動室４２ａ，４２ｂのそれぞれに流体供給源としての作動空気切換弁５３からのエアを導入出可能に接続されている。作動空気切換弁５３は、制御装置５４に電気的に接続されており、制御装置５４から入力される制御信号に応じて制御される。
【0040】
作動空気切換弁５３は、シリンダ部４１側の２つの導入部５２に加えて、カバー部材４３に設けられた２つの導入部４３ａにも接続されている。導入部４３ａは、カバー部材４３の筒壁に軸方向Ｘに延びるように設けられたエア流路４３ｂに連通している。エア流路４３ｂは、収容凹部Ｓに開口するエア噴出口４７に連通している。このため、作動空気切換弁５３から各導入部４３ａに導入されたエアは、カバー部材４３のエア流路４３ｂを通じてエア噴出口４７から収容凹部Ｓに噴出される。これにより、溶接時に生じるスパッタを、収容凹部Ｓに噴出されるエアで吹き飛ばすことができる。
【0041】
エア流路４３ｂがカバー部材４３と一体に形成されているので、エア流通構造部の構成が簡素化される。同時に、エア噴出口４７の開口位置を、スパッタ排出などにとって最適の位置に開口することができる。
【0042】
駆動機構部５０は、軸部材３０を収容体４０に対して、下降位置Ｐ１（図５中の下降位置Ｐ１を参照）と上昇位置Ｐ２（図３中の上昇位置Ｐ２を参照）との間で軸方向Ｘに相対的に駆動可能とするように構成されている。ここで、下降位置Ｐ１は、電極チップ２０のリベット押圧面２１が軸方向Ｘについて収容体４０の先端部４４から突出するように軸部材３０が配置される位置である。これに対して、上昇位置Ｐ２は、電極チップ２０のリベット押圧面２１と収容体４０の先端部４４とで収容凹部Ｓを形成するように軸部材３０が配置される位置である。
【0043】
収容体４０は、軸部材３０を軸方向Ｘ（第１方向Ｘ１及び第２方向Ｘ２）にスライド可能に収容する筒状の収容体を構成している。円筒状のシリンダ部４１の中心部を軸部材３０が貫通し、ピストン５１が軸部材３０に固定してあり、当該ピストン５１がシリンダ部４１内を気密状態で相対的に摺動する。シリンダ部４１には、両端を閉塞する端蓋４１ｃと４１ｅが気密状態で結合してある。軸部材３０は、両端蓋４１ｃ，４１ｅを、気密状態でかつ摺動可能状態で貫通している。
【0044】
収容体４０は、電極チップ２０側を先端側としたとき、先端部４１ａから後端部４１ｂまで延びる筒状のシリンダ部４１と、先端部４４から後端部４５まで延びる筒状のカバー部材４３と、を有する。シリンダ部４１の先端部４１ａにカバー部材４３の後端部４５が接続されることによって、シリンダ部４１及びカバー部材４３が一体化され、シリンダ部４１の筒内空間とカバー部材４３の筒内空間が軸方向Ｘに連通するように構成されている。この場合、カバー部材４３の先端部４４が収容体４０の先端部となる。
【0045】
シリンダ部４１において、ピストン５１の上下に、作動空気が導入される作動室４２ａと４２ｂが形成されている。主駆動手段６０の動作でピストン５１が静止状態のときに、作動室４２ａまたは作動室４２ｂのいずれかに作動空気が供給され、反対側の作動室４２ｂまたは４２ａから作動空気が排出されると、シリンダ部４１だけが相対的に進退する。これは、いずれかの端蓋４１ｃか端蓋４１ｅの内端面に作動空気の圧力が作用するためである。
【0046】
作動室４２ａに作動空気が供給され、他方、作動室４２ｂから作動空気が排出されると、シリンダ部４１は相対的に上昇し、上昇位置におかれる。一方、ピストン５１が静止しているときに、作動室４２ｂに作動空気が供給され、他方、作動室４２ａから作動空気が排出されると、シリンダ部４１は相対的に下降し、下降位置におかれる。上記のようにして、収容体４０の駆動源は、作動室４２ａと４２ｂに給排される作動空気ということになる。
【0047】
したがって、収容体４０は、静止したピストン５１に対して円筒型のシリンダ部４１が進退して駆動機能を果たしている。収容体４０を進退出力式電動モータで構成するときには、電動モータのケース部材がシリンダ部４１に相当し、電動モータのスクリュー軸が軸部材３０に相当することとなる。
【0048】
つぎに、作動空気の給排について説明する。
【0049】
作動空気切換弁５３は、シーケンス回路やコンピュータ装置などの制御装置５４から発信された信号で動作する。圧縮空気供給源からの作動空気は、制御装置５４からの指令信号によって作動空気切換弁５３を切り換えて、シリンダ部４１を進退させたり、エア噴出口４７から空気噴射を行ったりするようになっている。作動空気切換弁５３から出ている空気パイプは、作動室４２ａ、４２ｂおよびエア流路４３ｂに接続されており、後述の動作が所定の順序で遂行されるように、制御装置５４からの指令信号が作動空気切換弁５３に伝えられる。
【0050】
なお、作動空気切換弁５３を、主駆動手段６０のエア供給源６１ａとして兼用し、ピストンロッド６３を進退させるのに利用することもできる。
【0051】
つぎに、収容凹部について説明する。
【0052】
電極チップ２０を収容したり、後述の収容凹部Ｓを形成したりするために、カバー部材４３がシリンダ部４１と一体に設けてある。カバー部材４３は、リベットＷや電極チップ２０を包囲して保護する機能を果たすとともに、後述のエア流路４３ｂを設置したりしており、シリンダ部４１よりも小径の円筒型部材で構成されている。そして、シリンダ部４１とカバー部材４３は中心軸線Ｌ上に配置してある。
【0053】
前述の収容凹部Ｓの構成を理解しやすくするために、図６において拡大して図示してある。
【0054】
リベットＷの収容空間Ｓは、カバー部材４３の端部に配置されている。そして、リベットＷを収容する空間は、少なくとも、リベット押圧面とカバー部材の先端部の内面形状部によって構成されている。それを実現するために、カバー部材４３の円筒端を閉鎖するような端板を設けてその中央部に開口を設けたり、カバー部材４３の端部に別の部材を圧入してそこに収容空間を形成したりするように、種々な構造が採用できる。ここでは、後者の別の部材の事例である。
【0055】
先端部４４の内側に厚板状の円形部材５９を圧入し、当該円形部材５９の中央部に円形の孔を開けて、その内壁面５９ａによって円形領域４８ａを形成して、リベットＷの収容空間Ｓが形成されている。円形領域４８ａの内径は、リベットＷの頭部Ｗａの直径よりもわずかに大きくしてある。円形部材５９は、上記のように圧入されているが、これに換えて円形部材５９をカバー部材４３の端面に溶接してもよい。
【0056】
円形部材５９に開けた円形孔の中心軸線Ｌ方向の奥部に、電極チップ２０のリベット押圧面２１が位置している。換言すると、リベット押圧面２１は、収容凹部Ｓの天井面を構成していることになる。リベット押圧面２１が天井面としての位置にあるときには、主駆動手段６０は上昇位置に位置している。同時に、収容体４０によって進退するカバー部材４３は最進出位置におかれている。つまり、収容凹部Ｓは、リベット押圧面２１と円形領域４８ａの内面によって形成されている。
【0057】
上述のように、電極チップ２０のリベット押圧面２１と収容体４０の先端部４４の内壁面５９ａとでリベットＷを収容可能な収容凹部Ｓが形成される。先端部４４には、収容凹部Ｓに開口するエア噴出口４７と、収容凹部Ｓに対するリベットＷの供給及び排出が可能な開口４８と、が設けられている。先端部４４の内周には、円環状の永久磁石４６が設けられている。この永久磁石４６は、収容凹部Ｓに供給された金属製のリベットＷを吸引保持する機能を有する。
【0058】
中心軸線Ｌ方向で見たリベットＷの高さ寸法は、リベット押圧面２１にリベットＷが密着したとき、軸部Ｗｂがカバー部材４３の先端面４４ｂ（図６（ｂ）を参照）からわずかに突出するように、円形部材５９の厚さや先端面４４ｂの高さ位置が選定してある。図６（ｂ）には、先端面４４ｂからリベットＷの軸部Ｗｂが突き出ている突出長さが、Ｔ１で示されている。
【0059】
つぎに、エア通路について説明する。
【0060】
カバー部材４３を形成する円筒部材に、中心軸線Ｌ方向のエア流路４３ｂが設けてある。エア流路４３ｂは、カバー部材４３の円周方向で見て９０度間隔で４つ設けてあり、図６（ｂ）に示した環状の下向き面４７ａに開口している。この開口部分がエア噴出口４７である。
【0061】
つぎに、拡張領域について説明する。
【0062】
円形領域４８ａと連通した状態で、拡張領域４８ｂが形成されている。図６（ａ）に示すように、エア噴出口４７は、拡張領域４８ｂのほぼ中央部と対応した位置関係となるように、エア噴出口４７と拡張領域４８ｂの相対位置が設定してある。拡張領域４８ｂは円形であるが、これを四角い角形にしてもよい。また、円形領域４８ａと拡張領域４８ｂは連通している。
【0063】
図６及び図７に示されるように、収容体４０の先端部４４の開口４８を軸方向Ｘ（具体的には、図２中の矢印Ａ方向）についてみたとき、開口４８は、円形領域４８ａと、複数の拡張領域４８ｂと、を有する開口形状をなしている。
【0064】
なお、図７では、説明の便宜上、円形領域４８ａと拡張領域４８ｂのそれぞれの形状を明確にするために、円形領域４８ａと拡張領域４８ｂのそれぞれにハッチング（網掛け）を付与している。
【0065】
円形領域４８ａは、リベットＷの頭部Ｗａ（図３を参照）の形状に対応した同心状の領域である。この円形領域４８ａの内径は、リベットＷの供給のために頭部Ｗａの外径に所定の隙間を加えた寸法となるように設定されている。
【0066】
各拡張領域４８ｂは、エア噴出口４７から噴出したエアの通路として円形領域４８ａの縁部を径方向外方に部分的に拡張させて形成された領域である。このとき、各拡張領域４８ｂは、エア噴出口４７から噴出したエアを収容体４０の先端部４４から噴出させるための専用の領域とされる。
【0067】
複数の拡張領域４８ｂは、周方向Ｚに概ね等間隔で配置されるのが好ましい。これにより、周方向Ｚについてエアをバランス良く噴出させることができ、飛散したスパッタなどを効果的に排除することができる。なお、拡張領域４８ｂの形状や数は、図６及び図７に示すものに限定されるものではなく、エアの噴出量や圧損などの設計条件等に応じて適宜に変更可能である。
【0068】
上記エア流路４３ｂは、カバー部材４３の肉厚部分に孔あけ加工をしたものであるが、これに換えて細い管部材を、カバー部材４３の内面に固定するようにしてもよい。また、作動空気切換弁５３から作動空気がエア流路４３ｂに供給されるようになっている。
【0069】
つぎに、リベットの吸引手段について説明する。
【0070】
リベットＷが収容凹部Ｓに収容されてリベット押圧面２１にリベットＷが密着しているときに、リベットＷが落下したり、位置ずれが生じたりしないようにする必要がある。このために、リベットＷに対する吸引手段が採用されている。吸引手段としては、空気吸引によるもの、磁石吸引力によるものなど、種々なものが採用できる。ここでは、後者の磁石吸引力を利用したものである。
【0071】
すなわち、先端部４４の内周部に円環状の永久磁石４６がはめ込んである。この永久磁石４６の吸引力によってリベットＷは収容凹部Ｓ内に正しい位置で保持される。円環状の永久磁石４６に換えて、直方体形状や円板型形状の永久磁石を複数個、円形部材５９に埋設してもよい。このようにして、永久磁石４６が収容凹部Ｓの近傍に配置されている。
【0072】
リベットＷに作用する磁石吸引力のうち、中心軸線Ｌ方向に作用する力成分によって、リベットＷがリベット押圧面２１に吸着される。また、リベットＷに対する磁石吸引力をより強く作用させるために、円形部材５９やカバー部材４３（先端部４４）をステンレス鋼のような非磁性材料で作るのが好ましい。永久磁石の配置は、上述のような観点から、収容凹部Ｓの近傍に配置するという考え方である。
【0073】
つぎに、収容体の規制部材について説明する。
【0074】
収容体４０と軸部材３０の相対位置を限界づけるために、規制部材が配置してある。規制部材の配置の仕方は色々な構造が採用できるが、ここでは、ピストン５１の外周面に中心軸線Ｌ方向の長孔６６を形成し、そこにシリンダ部４１に結合した規制部材６７を進入させてある。規制部材６７の形状は、例えば、丸棒型とされている。相対変位によって、規制部材６７が長孔６６の内端部に当たった箇所が、限界停止位置である。長孔６６の長さを、シリンダ部４１の上限位置と下限位置間の距離に合致させてある。つまり、収容体４０の軸部材３０に対する最進出位置と最後退位置が決定づけられる。
【0075】
つぎに、軸部材と電極チップの接続構造を説明する。
【0076】
図８に示されるように、軸部材３０は、第２軸部３２が第１軸部３１と電極チップ２０のそれぞれに分離可能に連結される分離構造を有するのが好ましい。この分離構造によれば、軸部材３０を２分割にすることで、第１軸部３１を交換頻度が低い耐久部品とし、第２軸部３２を交換頻度が高い交換部品とすることができる。
【0077】
第２軸部３２の軸方向Ｘの一方の軸端部３２ａと他方の軸端部３２ｂのそれぞれの外周面には、雄ネジが設けられている。電極チップ２０の筒状部２０ａの内周面には、第２軸部３２の軸端部３２ａの雄ネジが螺合可能な雌ネジが設けられている。第１軸部３１の筒状の軸端部３１ａの内周面には、第２軸部３２の軸端部３２ｂの雄ネジが螺合可能な雌ネジが設けられている。
【0078】
このため、電極チップ２０を使用する際には、第１軸部３１と第２軸部３２を螺合によって互いに連結し、且つこの第２軸部３２と電極チップ２０を螺合によって互いに連結する。このとき、第２軸部３２と電極チップ２０の螺合状態を微調整することによって、軸方向Ｘの長さを調整することができる。また、消耗品である電極チップ２０を交換する際には、第２軸部３２と電極チップ２０の螺合を解除する。
【0079】
これに対して、軸部材３０の第２軸部３２が劣化したときなどには、第１軸部３１と第２軸部３２との螺合を解除することによって第１軸部３１との第２軸部３２の連結を解除する。このとき、螺合を解除する簡単な操作によって、第２軸部３２を第１軸部３１から分離して交換することができる。
【0080】
図９に示されるように、軸部材３０の分離構造を図８に示されるものから変更することもできる。この分離構造では、第２軸部３２の軸端部３２ａは、その外周面がテーパー面とされ、電極チップ２０の筒状部２０ａの内周面は、第２軸部３２の軸端部３２ａを圧入可能なテーパー面とされている。このため、電極チップ２０を使用する際には、第２軸部３２の軸端部３２ａを電極チップ２０の筒状部２０ａに圧入してテーパー面同士を合わせることよって、第２軸部３２と電極チップ２０を互いに連結する。
【0081】
図９に示される分離構造によれば、第２軸部３２の軸端部３２ａをテーパー面とすることにより、図８に示される分離構造に比べて第２軸部３２を安価に製作することができる。また、第２軸部３２の軸端部３２ａを電極チップ２０の筒状部２０ａに圧入する構造であるため、第２軸部３２と電極チップ２０との連結及び連結解除の操作を更に簡単に行うことが可能になる。
【0082】
次に、積層体１０をなす２つの金属板材１１，１２を、リベットＷを使用して接合する溶接装置１０１の動作について、主に、図１０にしたがって説明する。
【0083】
なお、２つの金属板材１１，１２及びリベットＷのそれぞれの材質は特に限定されるものではないが、ここでは、金属板材１１にアルミニウム製の板材を使用し、金属板材１２に鉄製の板材を使用し、リベットＷに金属板材１２と同種の磁性材料である鉄製のものを使用する場合について例示している。
【0084】
（収容凹部の形成）
図１０（ａ）は、収容凹部Ｓが形成されて、そこにリベットＷが収容された状態であり、装置全体としては、図３に相当している。制御装置５４からの指令信号で作動空気切換弁５３が切り換えられて、主駆動手段６０のピストン６５が最後退位置におかれている。これにより、軸部材３０は最後退位置である上昇位置Ｐ２に引き上げられて、リベット押圧面２１が上昇位置Ｐ２に停止している。この段階で、ピストン５１は静止状態になっている。
図１０（ａ）は、収容凹部Ｓが形成されて、そこにリベットＷが収容された状態であり、装置全体としては、図３に相当している。制御装置５４からの指令信号で作動空気切換弁５３が切り換えられて、主駆動手段６０のピストン６５が最後退位置におかれている。これにより、軸部材３０は最後退位置である上昇位置Ｐ２に引き上げられて、リベット押圧面２１が上昇位置Ｐ２に停止している。この段階で、ピストン５１は静止状態になっている。
【0085】
これに引き続いて、作動空気切換弁５３からの作動空気が、作動室４２ｂに供給されるのと同時に、作動室４２ａから排出されると、シリンダ部４１の端蓋４１ｃに作用する空気圧でシリンダ部４１は下降して、収容体４０（カバー部材４３の先端部４４）が最進出位置に置かれる。この状態において、規制部材６７が長孔６６の下端に当たっているので、軸部材３０に対する収容体４０の下限位置が決定づけられる。このような動作を経て、カバー部材４３の先端部４４に収容凹部Ｓが形成される。
【0086】
ついで、リベットＷが部品供給装置などを用いて収容凹部Ｓに挿入されると、永久磁石４６の吸引力により、リベット押圧面２１にリベットＷが吸着される。このとき、リベットＷの先端部は、カバー部材４３の先端面４４ｂ（図６（ｂ）を参照）から、突出長さＴ１（図３を参照）でわずかに突き出ている。
【0087】
（リベットの進出と加圧）
図１０（ｂ）は、収容凹部Ｓと先端部４４の相対位置が不変のまま、すなわちシリンダ部４１と軸部材３０の相対位置が不変となった状態で、エアシリンダ６１に作動空気が供給されて、ピストン６５が下降し、リベットＷが収容凹部Ｓに収容されたまま、積層体１０の表面に加圧された状態である。装置全体としては、図４に相当している。
図１０（ｂ）は、収容凹部Ｓと先端部４４の相対位置が不変のまま、すなわちシリンダ部４１と軸部材３０の相対位置が不変となった状態で、エアシリンダ６１に作動空気が供給されて、ピストン６５が下降し、リベットＷが収容凹部Ｓに収容されたまま、積層体１０の表面に加圧された状態である。装置全体としては、図４に相当している。
【0088】
上記加圧は持続した状態になっているので、図４に示されたピストン６５はエアシリンダ６１の内端面との間にわずかな空隙が存在している。この空隙は、符号Ｔ３で示されている。この状態では、カバー部材４３の先端部４４と積層体１０との間の距離は著しく短い状態になって、収容凹部ＳやリベットＷがカバー部材４３の先端部４４で包囲された、保護状態になっている。カバー部材４３の先端部４４と積層体１０との間の短い距離は、図４に符号Ｔ１で示してある。
【0089】
（カバー部の後退離隔）
図１０（ｃ）は、リベットＷが積層体１０に加圧された状態のままで、カバー部材４３だけが引き上げられて、カバー部材４３の先端部４４が積層体１０から遠ざかった状態である。装置全体としては、図５に相当している。主駆動手段６０の進出位置は図４と同じであり、今度は、作動空気切換弁５３を切り換えて作動室４２ａへ作動空気を供給するとともに、作動室４２ｂから排気を行う。これによって、収容体４０が後退動作をすることによってカバー部材４３が後退し、電極チップ２０だけがカバー部材４３の先端部４４から突き出た状態になり、カバー部材４３の先端部４４と積層体１０との間の距離が拡大される。拡大された距離は、図５に符号Ｔ２で示してある。この状態において、規制部材６７が長孔６６の上端に当たっているので、軸部材３０に対する収容体４０の上限位置が決定づけられる。この段階ではリベットＷと金属板材１１との間に溶融現象が発生していないので、リベット押圧面２１は中間位置Ｐ３となっている。
図１０（ｃ）は、リベットＷが積層体１０に加圧された状態のままで、カバー部材４３だけが引き上げられて、カバー部材４３の先端部４４が積層体１０から遠ざかった状態である。装置全体としては、図５に相当している。主駆動手段６０の進出位置は図４と同じであり、今度は、作動空気切換弁５３を切り換えて作動室４２ａへ作動空気を供給するとともに、作動室４２ｂから排気を行う。これによって、収容体４０が後退動作をすることによってカバー部材４３が後退し、電極チップ２０だけがカバー部材４３の先端部４４から突き出た状態になり、カバー部材４３の先端部４４と積層体１０との間の距離が拡大される。拡大された距離は、図５に符号Ｔ２で示してある。この状態において、規制部材６７が長孔６６の上端に当たっているので、軸部材３０に対する収容体４０の上限位置が決定づけられる。この段階ではリベットＷと金属板材１１との間に溶融現象が発生していないので、リベット押圧面２１は中間位置Ｐ３となっている。
【0090】
（溶接電流の通電）
図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）の状態で溶接電流が通電されている状態を示す。この通電によって、リベットＷと積層体１０の接触箇所に通電抵抗熱（ジュール熱）が発生し、継続している加圧力によって金属板材１１が溶融してリベットＷの軸部Ｗｂが金属板材１２に圧接され、この圧接部にナゲットＮが形成される。このときには、ピストン６５の下側の隙間Ｔ３は消滅している。
図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）の状態で溶接電流が通電されている状態を示す。この通電によって、リベットＷと積層体１０の接触箇所に通電抵抗熱（ジュール熱）が発生し、継続している加圧力によって金属板材１１が溶融してリベットＷの軸部Ｗｂが金属板材１２に圧接され、この圧接部にナゲットＮが形成される。このときには、ピストン６５の下側の隙間Ｔ３は消滅している。
【0091】
リベット押圧面２１が収容凹部Ｓの天井面を形成してリベットＷの挿入待ちとなっているときに、リベット押圧面２１は上昇位置Ｐ２である。リベットＷの軸部Ｗｂが金属板材１１に接触した段階が、図１０（ｂ）と図１０（ｃ）に示した中間位置Ｐ３である。ナゲットＮが形成される位置は下降位置Ｐ１である。つまり、金属板材１１の厚さ分だけリベット押圧面２１が下降した位置となる。このときに、主駆動手段６０の空隙Ｔ３は消滅する。
【0092】
（収容凹部の再形成）
図１０（ｅ）は、電極チップ２０と収容凹部Ｓの相対位置が変わることなく、両者が一緒になって後退した状態である。つまり、主駆動手段６０の後退動作で、図１０（ｅ）の状態になる。この段階で溶接が完了した積層体１０を取り出すことができる。ついで、図１０（ｅ）の状態からカバー部材４３だけが進出すると、図１０（ｆ）の状態になって収容凹部Ｓが再形成されて、つぎのリベット供給に備えることになる。カバー部材４３だけの進出は、作動室４２ａ、４２ｂへの空気給排によって行われる。あるいは、電極チップ２０とカバー部材４３を同時に後退させるのではなく、両者を別々に後退させることも可能である。
図１０（ｅ）は、電極チップ２０と収容凹部Ｓの相対位置が変わることなく、両者が一緒になって後退した状態である。つまり、主駆動手段６０の後退動作で、図１０（ｅ）の状態になる。この段階で溶接が完了した積層体１０を取り出すことができる。ついで、図１０（ｅ）の状態からカバー部材４３だけが進出すると、図１０（ｆ）の状態になって収容凹部Ｓが再形成されて、つぎのリベット供給に備えることになる。カバー部材４３だけの進出は、作動室４２ａ、４２ｂへの空気給排によって行われる。あるいは、電極チップ２０とカバー部材４３を同時に後退させるのではなく、両者を別々に後退させることも可能である。
【0093】
このように２層とされた積層体１０が溶融する際にスパッタが飛散する。前述のように拡大された空間寸法（図５中のＴ２を参照）が付与してあるので、スパッタは勢いよく横方向に飛散し、そのうち円形領域４８ａや拡張領域４８ｂに向かおうとするスパッタは、エア噴出口４７からの噴射空気で吹き飛ばされる。
【0094】
上述の実施形態１によれば、以下のような作用効果が得られる。
【0095】
上記構成の溶接装置１０１において、軸部材３０が下降位置Ｐ１にあるとき、電極チップ２０のリベット押圧面２１が軸方向Ｘについて収容体４０の先端部４４から突出する。一方で、軸部材３０が上昇位置Ｐ２にあるとき、電極チップ２０のリベット押圧面２１と収容体４０の先端部４４の内壁面５９ａとでリベットＷを収容可能な収容凹部Ｓが形成される。このため、先ず、駆動機構部５０によって軸部材３０を上昇位置Ｐ２に設定することで、電気抵抗溶接に際して収容凹部ＳにリベットＷを一時的に保持することができる。
【0096】
その後、駆動機構部５０によって軸部材３０を上昇位置Ｐ２から下降位置Ｐ１に向けて駆動することで、リベットＷを電極チップ２０のリベット押圧面２１で押圧して収容凹部Ｓから押し出すことができる。このとき、一対の電極チップ２０，２０Ａで積層体１０を挟圧して加圧通電することで、リベットＷを使用して２つの金属板材１１，１２の電気抵抗溶接が行われる。
【0097】
電気抵抗溶接が終了した後、駆動機構部５０によって軸部材３０を下降位置Ｐ１から上昇位置Ｐ２に向けて駆動することで、収容体４０の先端部４４に溶接時に生じたスパッタの逃げ場を作ることができる。このため、スパッタが収容体４０の先端部４４に付着して堆積するのを抑制することができ、次の溶接時にスパッタのよる閉塞が原因で収容凹部ＳにリベットＷを供給できないという問題を解消することが可能になる。
【0098】
従って、上述の実施形態１によれば、溶接作業を円滑に行うことができる溶接装置１０１を提供することができる。
【0099】
上記構成の溶接装置１０１によれば、駆動機構部５０において、作動空気切換弁５３から導入部５２を通じて２つの作動室４２ａ，４２ｂのいずれかにエアが選択的に導入されることによって、シリンダであるシリンダ部４１の筒内空間４２をピストン５１が軸方向Ｘに摺動する。これにより、ピストンロッドを構成する軸部材３０は、ピストン５１と一体的に軸方向Ｘにスライドして下降位置Ｐ１と上昇位置Ｐ２との間で駆動される。このとき、電極チップ２０を保持する軸部材３０の一部である第１軸部３１を駆動機構部５０のピストンロッドに兼用することによって、軸部材３０を軸方向Ｘに駆動するための荷重をシリンダ部４１の径方向Ｙの中心側に集中させ易くなる。その結果、軸部材３０の軸方向Ｘの動きを安定させて信頼性の向上を図ることが可能になる。
【0100】
上記構成の溶接装置１０１によれば、軸部材３０の第１軸部３１から第２軸部３２を分離して、第２軸部３２のみを交換することができる。このため、交換部品に要するコストを安価に抑えることができる。これに対して、軸部材３０全体を交換しようとすると、第１軸部３１がピストンロッドとして組み込まれているシリンダ部４１ごと交換する必要があり、交換部品に要するコストが高くなる。
【0101】
上記構成の溶接装置１０１によれば、収容体４０の先端部４４の開口４８において、収容凹部Ｓに対するリベットＷの供給及び排出を可能とする円形領域４８ａに加えて拡張領域４８ｂを設けることで、エア噴出口４７から噴出したエアの通路を開口４８の拡張領域４８ｂによって確保することができる。また、円形領域４８ａと拡張領域４８ｂとの境界に仕切りなどの隔壁がないため、拡張領域４８ｂを通じて噴出するエアの一部を円形領域４８ａ側にも流すことが可能になる。これにより、収容体４０の先端部４４の開口４８の全体にわたりエアでスパッタを吹き飛ばす効果が高まる。
【0102】
上述の実施形態１の、より具体的な作用効果はつぎの通りである。
【0103】
主駆動手段６０によって進退する軸部材３０に、リベット押圧面２１を有する電極チップ２０が取り付けられ、軸部材３０に対して相対的に進退できる状態で収容体４０が設けられ、収容体４０に電極チップ２０を収容するカバー部材４３が一体化され、リベットＷを収容する収容凹部Ｓが、リベット押圧面２１と例えばカバー部材４３の内面の一部で構成されている。このため、主駆動手段６０と収容体４０の動作位置によって、リベット押圧面２１が後退して収容凹部Ｓが形成される状態と、電極チップ２０とカバー部材４３の先端部４４の相対位置が不変のままで収容凹部Ｓに収容されたリベットＷが進出して積層体１０に押し付けられる状態と、この押し付けられた状態からカバー部材４３だけが積層体１０から遠ざかる離隔状態が形成され、溶接電流が通電されて溶接が完了してから電極チップ２０とカバー部材４３が進退して、収容凹部Ｓが形成される。
【0104】
とくに、本実施形態においては、主駆動手段６０の進退動作位置と収容体４０の進退動作位置を、各々の進退動作位置のものとして区分させて設定すると同時に、両手段の進退動作を有機的に関連させている。このため、収容凹部Ｓの形成、リベットＷの進出、積層体１０へのリベットＷの押し付け、カバー部材４３の後退、通電後における電極チップ２０とカバー部材４３の進退による収容凹部Ｓの形成など、種々な状態に応じた電極チップ２０やカバー部材４３の位置が正確に設定できる。
【0105】
（収容凹部の形成）
リベット押圧面２１が後退して収容凹部Ｓが形成される状態においては、主駆動手段６０の後退動作によってリベット押圧面２１が最後退位置に置かれ、同時に、収容体４０が最進出位置に置かれることによって、カバー部材４３の先端部４４にリベットＷの収容凹部Ｓが形成される。このように、主駆動手段６０と収容体４０の複合動作によって、リベットＷを収容する空間が確実に形成される。そして、収容凹部Ｓに入っているリベットＷに何等かの外力が作用しても、リベットＷは収容凹部Ｓ内において位置ずれを起こすことなく、確実な保持が達成される。
リベット押圧面２１が後退して収容凹部Ｓが形成される状態においては、主駆動手段６０の後退動作によってリベット押圧面２１が最後退位置に置かれ、同時に、収容体４０が最進出位置に置かれることによって、カバー部材４３の先端部４４にリベットＷの収容凹部Ｓが形成される。このように、主駆動手段６０と収容体４０の複合動作によって、リベットＷを収容する空間が確実に形成される。そして、収容凹部Ｓに入っているリベットＷに何等かの外力が作用しても、リベットＷは収容凹部Ｓ内において位置ずれを起こすことなく、確実な保持が達成される。
【0106】
（リベットの進出と加圧）
電極チップ２０とカバー部材４３の先端部４４の相対位置が不変のままで収容凹部Ｓに収容されたリベットＷが進出して積層体１０に押し付けられる状態においては、軸部材３０と収容体４０の相対位置が不変のままで主駆動手段６０が進出動作をする。これによって、リベットＷは収容凹部Ｓ内に入り込んだままで、進出移動時におけるリベットＷとカバー部材４３の相対位置が不変となり、リベットＷは積層体１０の目的箇所に正確に到達する。そして、この状態では、カバー部材４３の先端部４４と積層体１０との間の距離Ｔ１は著しく短い状態になっていて、収容凹部ＳやリベットＷがカバー部材４３の先端部４４で包囲された保護状態になっている。
電極チップ２０とカバー部材４３の先端部４４の相対位置が不変のままで収容凹部Ｓに収容されたリベットＷが進出して積層体１０に押し付けられる状態においては、軸部材３０と収容体４０の相対位置が不変のままで主駆動手段６０が進出動作をする。これによって、リベットＷは収容凹部Ｓ内に入り込んだままで、進出移動時におけるリベットＷとカバー部材４３の相対位置が不変となり、リベットＷは積層体１０の目的箇所に正確に到達する。そして、この状態では、カバー部材４３の先端部４４と積層体１０との間の距離Ｔ１は著しく短い状態になっていて、収容凹部ＳやリベットＷがカバー部材４３の先端部４４で包囲された保護状態になっている。
【0107】
（カバー部の後退離隔）
リベットＷが積層体１０に押し付けられた状態からカバー部材４３だけが積層体１０から遠ざかる離隔状態においては、主駆動手段６０の進出位置は不変であり、収容体４０が後退動作をすることによってカバー部材４３が後退し、電極チップ２０だけがカバー部材４３の先端部４４から突き出た状態になり、カバー部材４３の先端部４４と積層体１０との間の距離が拡大される（図５中のＴ２を参照）。この段階では、リベットＷの軸部Ｗｂが一枚目の金属板材１１を貫通していない位置、すなわちリベット押圧面２１が中間位置におかれている。上記距離の拡大により、溶融時のスパッタ飛散に必要な空間が確保され、スパッタがリベットＷや収容凹部Ｓに付着したり、カバー部材４３の奥の方へ侵入したりすることが防止できる。最初からの動作を全体的に見ると、リベットＷは、収容凹部Ｓに収容された時点から、積層体１０に到達するまでカバー部材４３の先端部で包囲されているとともに、電極チップ２０で加圧された状態に移行するので、リベットＷが収容凹部Ｓから落下したり、位置ずれを起こしたりすることがなく、精度の高いリベット移行が実現する。
リベットＷが積層体１０に押し付けられた状態からカバー部材４３だけが積層体１０から遠ざかる離隔状態においては、主駆動手段６０の進出位置は不変であり、収容体４０が後退動作をすることによってカバー部材４３が後退し、電極チップ２０だけがカバー部材４３の先端部４４から突き出た状態になり、カバー部材４３の先端部４４と積層体１０との間の距離が拡大される（図５中のＴ２を参照）。この段階では、リベットＷの軸部Ｗｂが一枚目の金属板材１１を貫通していない位置、すなわちリベット押圧面２１が中間位置におかれている。上記距離の拡大により、溶融時のスパッタ飛散に必要な空間が確保され、スパッタがリベットＷや収容凹部Ｓに付着したり、カバー部材４３の奥の方へ侵入したりすることが防止できる。最初からの動作を全体的に見ると、リベットＷは、収容凹部Ｓに収容された時点から、積層体１０に到達するまでカバー部材４３の先端部で包囲されているとともに、電極チップ２０で加圧された状態に移行するので、リベットＷが収容凹部Ｓから落下したり、位置ずれを起こしたりすることがなく、精度の高いリベット移行が実現する。
【0108】
（溶接電流の通電）
電極チップ２０のリベット押圧面２１が積層体１０を加圧している状態においては、溶接電流が通電されると、一枚目の金属板材１１を溶融させながらリベットＷの軸部Ｗｂが貫通し、二枚目の金属板材１２に到達する。この到達した状態でさらに溶融が進行してナゲットＮが形成される。このため、通電完了後には、一枚目の金属板材１１は、リベットＷと二枚目の金属板材１２で強く挟み付けられて、積層体１０の一体化が完了する。このような一体化構造によって、金属板材の確実な溶着が確保できる。
電極チップ２０のリベット押圧面２１が積層体１０を加圧している状態においては、溶接電流が通電されると、一枚目の金属板材１１を溶融させながらリベットＷの軸部Ｗｂが貫通し、二枚目の金属板材１２に到達する。この到達した状態でさらに溶融が進行してナゲットＮが形成される。このため、通電完了後には、一枚目の金属板材１１は、リベットＷと二枚目の金属板材１２で強く挟み付けられて、積層体１０の一体化が完了する。このような一体化構造によって、金属板材の確実な溶着が確保できる。
【0109】
（収容凹部の再形成）
上記ナゲット形成後、電極チップ２０とカバー部材４３の相対位置が不変のままで、電極チップ２０とカバー部材４３が後退して、溶接済みの積層体１０が取り出せるようになる。その後、カバー部材４３だけが進出して収容凹部Ｓが再び形成され、つぎの溶接動作が継続されるようになる。上記のように、電極チップ２０とカバー部材４３の相対位置が不変のままで後退する場合には、相手方の電極チップ２０Ａから電極チップ２０とカバー部材４３が同時に離隔するので、動作時間の短縮ができて、生産効率が向上する。また、上記後退後にカバー部材４３だけを進出させることによって、１つのカバー部材４３の動作ストロークだけで収容凹部Ｓが形成でき、動作の簡素化にとって有効である。あるいは、電極チップ２０とカバー部材４３を同時に後退させるのではなく、両者を別々に後退させる場合には、両者の後退完了時点で収容凹部Ｓを完成することができ、収容凹部Ｓの形成にとって効率的になる。このようにして、溶接電流が通電されて溶接が完了してから電極チップ２０とカバー部材４３が進退して、収容凹部Ｓが形成されるのである。
上記ナゲット形成後、電極チップ２０とカバー部材４３の相対位置が不変のままで、電極チップ２０とカバー部材４３が後退して、溶接済みの積層体１０が取り出せるようになる。その後、カバー部材４３だけが進出して収容凹部Ｓが再び形成され、つぎの溶接動作が継続されるようになる。上記のように、電極チップ２０とカバー部材４３の相対位置が不変のままで後退する場合には、相手方の電極チップ２０Ａから電極チップ２０とカバー部材４３が同時に離隔するので、動作時間の短縮ができて、生産効率が向上する。また、上記後退後にカバー部材４３だけを進出させることによって、１つのカバー部材４３の動作ストロークだけで収容凹部Ｓが形成でき、動作の簡素化にとって有効である。あるいは、電極チップ２０とカバー部材４３を同時に後退させるのではなく、両者を別々に後退させる場合には、両者の後退完了時点で収容凹部Ｓを完成することができ、収容凹部Ｓの形成にとって効率的になる。このようにして、溶接電流が通電されて溶接が完了してから電極チップ２０とカバー部材４３が進退して、収容凹部Ｓが形成されるのである。
【0110】
上述のように、主駆動手段６０と収容体４０の動作・機能を有機的に組み合わせることによって、上述の収容凹部形成や良好な保持状態におけるリベットＷの加圧供給など、溶接装置１０１として優れた動作を確保することができる。
【0111】
主駆動手段６０、軸部材３０、収容体４０、カバー部材４３、電極チップ２０、収容凹部Ｓなどの主要構成部材を、装置の中心軸線Ｌ上に配置することによって、溶接装置１０１の全体をスリムな形態とすることができ、スペースに制約があるような箇所での使用が行いやすくなる。
【0112】
電極チップ２０や収容凹部Ｓは、カバー部材４３に包囲された状態になっているので、リベットＷや電極チップ２０が近隣の部材と干渉することが防止でき、溶接装置１０１の管理が行いやすくなる。
【0113】
【0114】
図１１（ａ）に示される接合形態は、積層体１０をなす３つの金属板材１１，１２，１３を接合する形態である。例えば、金属板材１１，１３にアルミニウム製の板材を使用し、金属板材１２に鉄製の板材を使用し、リベットＷに金属板材１２と同種の鉄製のものを使用する。この接合形態では、２つのリベットＷを使用し、一対の電極チップ２０，２０Ａのいずれもリベット押圧面２１で対応するリベットＷを押圧する。この場合、一対の電極チップ２０，２０Ａのそれぞれに対して、軸部材３０を駆動機構部５０によって駆動する構造が採用される。
【0115】
この接合形態によれば、図１１（ｂ）に示されるように、一対の電極チップ２０，２０Ａによって積層体１０に加圧通電することによって、一方のリベットＷの軸部が金属板材１１を貫通して金属板材１２との間にナゲットＮを生成し、且つ他方のリベットＷの軸部が金属板材１３を貫通して金属板材１２との間にナゲットＮを生成する。そして、一方のリベットＷの頭部と金属板材１２との間に金属板材１１を挟み、且つ一方のリベットＷの頭部と金属板材１２との間に金属板材１３を挟むことで、３つの金属板材１１，１２，１３が接合される。
【0116】
図１２（ａ）に示される接合形態は、積層体１０をなす２つの金属板材１１，１３を接合する形態である。例えば、金属板材１１，１３にアルミニウム製の板材を使用し、リベットＷに鉄製のものを使用する。この接合形態では、２つのリベットＷを使用し、一対の電極チップ２０，２０Ａのいずれもリベット押圧面２１で対応するリベットＷを押圧する。この場合、図１１（ａ）の接合形態と同様に、一対の電極チップ２０，２０Ａのそれぞれに対して、軸部材３０を駆動機構部５０によって駆動する構造が採用される。
【0117】
この接合形態によれば、図１２（ｂ）に示されるように、一対の電極チップ２０，２０Ａによって積層体１０に加圧通電することによって、一方のリベットＷの軸部が金属板材１１を貫通し、他方のリベットＷの軸部が金属板材１３を貫通して、２つのリベットＷの間にナゲットＮを生成する。そして、一方のリベットＷの頭部と他方のリベットＷの頭部との間に２つの金属板材１１，１３を挟むことで、２つの金属板材１１，１３が接合される。この接合形態の場合、アルミニウム製の板材同士を直に溶接する場合に比べて、接合に要するエネルギーが少なくて済む。
【0118】
以下、上記の実施形態１に関連する他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、実施形態１の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明は省略する。
【0119】
（実施形態２）
図１３に示されるように、実施形態２の溶接装置１０２は、収容体４０を駆動する駆動機構部１５０の構造について、実施形態１の駆動機構部５０のものと相違している。
図１３に示されるように、実施形態２の溶接装置１０２は、収容体４０を駆動する駆動機構部１５０の構造について、実施形態１の駆動機構部５０のものと相違している。
【0120】
駆動機構部１５０は、収容体４０とは別体に設けられたシリンダ１５１と、シリンダ１５に軸方向Ｘに摺動可能に収容されたピストン１５２と、ピストン１５２と一体化されたピストンロッド１５３と、シリンダ１５１内の作動室１５１ａに作動空気切換弁５３からのエアを導入するための導入部１５４と、シリンダ１５１を作動室１５１ａの圧縮方向に弾性付勢するバネ部材１５５と、カバー部材４３とピストンロッド１５３とを連結する連結プレート１５６と、を備えている。
【0121】
この駆動機構部１５０によれば、ピストン１５２は、導入部１５４からのエアの導入によって作動室１５１ａの圧力が上昇してこの作動室１５１ａから受ける上向きの荷重がバネ部材１５５の弾性付勢力を上回ることで第２方向Ｘ２にスライドする。このとき、収容体４０は、連結プレート１５６によって引き上げられて上昇するため、軸部材３０は収容体４０に対して相対的に下降する。これにより、例えば上昇位置Ｐ２にある軸部材３０を下降位置Ｐ１まで下降させることができる。
【0122】
一方で、ピストン１５２は、導入部１５４からのエアの導入停止によって作動室１５１ａの圧力が低下しての作動室１５１ａから受ける上向きの荷重がバネ部材１５５の弾性付勢力を下回ることで第１方向Ｘ１にスライドする。このとき、収容体４０は、連結プレート１５６によって引き下げられて下降するため、軸部材３０は収容体４０に対して相対的に上昇する。これにより、例えば下降位置Ｐ１にある軸部材３０を上昇位置Ｐ２まで上昇させることができる。
【0123】
その他の構成は、実施形態１の溶接装置１０１のものと同様である。
【0124】
上述の実施形態２によれば、駆動機構部１５０の構成要素が全て収容体４０の外部に配置されているため、駆動機構部１５０の構成要素の交換作業が簡単であり、メンテナンス性に優れている。
【0125】
なお、この実施形態２に特に関連する変更例では、実施形態１の駆動機構部５０の場合と同様に、バネ部材１５５を省略してエアのみでピストン１５２を駆動する構造を採用してもよい。
【0126】
その他、実施形態１の場合の作用効果と同様の作用効果を奏する。
【0127】
本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、各実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【0128】
上述の実施形態では、ピストン５１，１５２を駆動するための流体にエアを使用する場合について例示したが、ピストン５１，１５２を駆動するための流体の種類はエアに限定されるものではなく、必要に応じてエア以外の流体を使用することもできる。例えば、エアに代えて作動油を使用した油圧駆動方式を採用することができる。
【0129】
上述の実施形態では、収容体４０の先端部４４の開口４８が円形領域４８ａと拡張領域４８ｂを有する場合について例示したが、この開口４８の開口形状はこれに限定されるものではなく、必要に応じて適宜に変更が可能である。
【0130】
上述の実施形態や、各種の変更形態に鑑みた場合、本発明では、以下の態様１を採り得る。
【0131】
（態様１）
複数の金属板材を重ね合わせてなる重ね合わせ体を、リベットを使用して接合する電気抵抗溶接装置であって、
静止部材に取り付けられた進退出力式の主駆動手段と、
前記主駆動手段によって進退する軸部材と、
前記軸部材の先端側に結合され、その先端面がリベット押圧面とされた電極チップと、
前記軸部材に対して相対的に進退する副駆動手段と、
前記副駆動手段と一体化され、前記溶接チップと同方向に延び出た状態で前記電極チップを収容するカバー部材と、
前記カバー部材の先端部に配置され、その内面の１つが少なくとも前記リベット押圧面によって形成されているリベットの収容凹部と、
を備え、
前記主駆動手段と前記副駆動手段の動作位置によって、
前記リベット押圧面が後退して前記収容凹部が形成される状態と、
前記電極チップと前記カバー部材の先端部の相対位置が不変のままでリベットが進出して前記重ね合わせ体に押し付けられる状態と、
前記押し付けられた状態から前記カバー部材だけが前記重ね合わせ体から遠ざかる離隔状態が形成され、
溶接電流が通電されて溶接が完了してから前記電極チップと前記カバー部材が進退して、前記収容凹部が形成されるように構成したことを特徴とする電気抵抗溶接装置。
複数の金属板材を重ね合わせてなる重ね合わせ体を、リベットを使用して接合する電気抵抗溶接装置であって、
静止部材に取り付けられた進退出力式の主駆動手段と、
前記主駆動手段によって進退する軸部材と、
前記軸部材の先端側に結合され、その先端面がリベット押圧面とされた電極チップと、
前記軸部材に対して相対的に進退する副駆動手段と、
前記副駆動手段と一体化され、前記溶接チップと同方向に延び出た状態で前記電極チップを収容するカバー部材と、
前記カバー部材の先端部に配置され、その内面の１つが少なくとも前記リベット押圧面によって形成されているリベットの収容凹部と、
を備え、
前記主駆動手段と前記副駆動手段の動作位置によって、
前記リベット押圧面が後退して前記収容凹部が形成される状態と、
前記電極チップと前記カバー部材の先端部の相対位置が不変のままでリベットが進出して前記重ね合わせ体に押し付けられる状態と、
前記押し付けられた状態から前記カバー部材だけが前記重ね合わせ体から遠ざかる離隔状態が形成され、
溶接電流が通電されて溶接が完了してから前記電極チップと前記カバー部材が進退して、前記収容凹部が形成されるように構成したことを特徴とする電気抵抗溶接装置。
【0132】
この態様１によれば、以下のような作用効果を奏する。
【0133】
主駆動手段によって進退する軸部材に、リベット押圧面を有する電極チップが取り付けられ、軸部材に対して相対的に進退できる状態で副駆動手段が設けられ、副駆動手段に電極チップを収容するカバー部材が一体化され、リベットを収容する収容凹部が、リベット押圧面と例えばカバー部材の内面の一部で構成されている。このため、主駆動手段と副駆動手段の動作位置によって、リベット押圧面が後退して収容凹部が形成される状態と、電極チップとカバー部材の先端部の相対位置が不変のままで収容凹部に収容されたリベットが進出して重ね合わせ体に押し付けられる状態と、この押し付けられた状態からカバー部材だけが重ね合わせ体から遠ざかる離隔状態が形成され、溶接電流が通電されて溶接が完了してから電極チップとカバー部材が進退して、収容凹部が形成される。
【0134】
とくに、本願発明においては、主駆動手段の進退動作位置と副駆動手段の進退動作位置を、各々の進退動作位置のものとして区分させて設定すると同時に、両手段の進退動作を有機的に関連させている。このため、収容凹部の形成、リベットの進出、重ね合わせ体へのリベットの押し付け、カバー部材の後退、通電後における電極チップとカバー部材の進退による収容凹部の形成など、種々な状態に応じた電極チップやカバー部材の位置が正確に設定できる。
【0135】
（収容凹部の形成）
リベット押圧面が後退して収容凹部が形成される状態について説明すると、主駆動手段の後退動作によってリベット押圧面が最後退位置に置かれ、同時に、副駆動手段が最進出位置に置かれることによって、カバー部材の先端部にリベットの収容凹部が形成される。このように、主駆動手段と副駆動手段の複合動作によって、リベットを収容する空間が確実に形成される。そして、収容凹部に入っているリベットに何等かの外力が作用しても、リベットは収容凹部内において位置ずれを起こすことなく、確実な保持が達成される。
リベット押圧面が後退して収容凹部が形成される状態について説明すると、主駆動手段の後退動作によってリベット押圧面が最後退位置に置かれ、同時に、副駆動手段が最進出位置に置かれることによって、カバー部材の先端部にリベットの収容凹部が形成される。このように、主駆動手段と副駆動手段の複合動作によって、リベットを収容する空間が確実に形成される。そして、収容凹部に入っているリベットに何等かの外力が作用しても、リベットは収容凹部内において位置ずれを起こすことなく、確実な保持が達成される。
【0136】
（リベットの進出と加圧）
電極チップとカバー部材の先端部の相対位置が不変のままで収容凹部に収容されたリベットが進出して重ね合わせ体に押し付けられる状態について説明すると、軸部材と副駆動手段の相対位置が不変のままで主駆動手段が進出動作をする。これによって、リベットは収容凹部内に入り込んだままで、進出移動時におけるリベットとカバー部材の相対位置が不変となり、リベットは重ね合わせ体の目的箇所に正確に到達する。そして、この状態では、カバー部材の先端部と重ね合わせ体間の距離は著しく短い状態になっていて、収容凹部やリベットがカバー部材の先端部で包囲された保護状態になっている。
電極チップとカバー部材の先端部の相対位置が不変のままで収容凹部に収容されたリベットが進出して重ね合わせ体に押し付けられる状態について説明すると、軸部材と副駆動手段の相対位置が不変のままで主駆動手段が進出動作をする。これによって、リベットは収容凹部内に入り込んだままで、進出移動時におけるリベットとカバー部材の相対位置が不変となり、リベットは重ね合わせ体の目的箇所に正確に到達する。そして、この状態では、カバー部材の先端部と重ね合わせ体間の距離は著しく短い状態になっていて、収容凹部やリベットがカバー部材の先端部で包囲された保護状態になっている。
【0137】
（カバー部材の後退離隔）
リベットが重ね合わせ体に押し付けられた状態からカバー部材だけが重ね合わせ体から遠ざかる離隔状態について説明すると、主駆動手段の進出位置は不変であり、副駆動手段が後退動作をすることによってカバー部材が後退し、電極チップだけがカバー部材の先端部から突き出た状態になり、カバー部材の先端部と重ね合わせ体間の距離が拡大される。この段階では、リベットの軸部が一枚目の金属板材を貫通していない位置、すなわちリベット押圧面が中間位置におかれている。上記距離の拡大により、溶融時のスパッタ飛散に必要な空間が確保され、スパッタがリベットや収容凹部に付着したり、カバー部材の奥の方へ侵入したりすることが防止できる。最初からの動作を全体的に見ると、リベットは、収容凹部に収容された時点から、重ね合わせ体に到達するまでカバー部材の先端部で包囲されているとともに、電極チップで加圧された状態に移行するので、リベットが収容凹部から落下したり、位置ずれを起こしたりすることがなく、精度の高いリベット移行が実現する。
リベットが重ね合わせ体に押し付けられた状態からカバー部材だけが重ね合わせ体から遠ざかる離隔状態について説明すると、主駆動手段の進出位置は不変であり、副駆動手段が後退動作をすることによってカバー部材が後退し、電極チップだけがカバー部材の先端部から突き出た状態になり、カバー部材の先端部と重ね合わせ体間の距離が拡大される。この段階では、リベットの軸部が一枚目の金属板材を貫通していない位置、すなわちリベット押圧面が中間位置におかれている。上記距離の拡大により、溶融時のスパッタ飛散に必要な空間が確保され、スパッタがリベットや収容凹部に付着したり、カバー部材の奥の方へ侵入したりすることが防止できる。最初からの動作を全体的に見ると、リベットは、収容凹部に収容された時点から、重ね合わせ体に到達するまでカバー部材の先端部で包囲されているとともに、電極チップで加圧された状態に移行するので、リベットが収容凹部から落下したり、位置ずれを起こしたりすることがなく、精度の高いリベット移行が実現する。
【0138】
（溶接電流の通電）
電極チップのリベット押圧面が重ね合わせ体を加圧している状態のときに溶接電流が通電されると、一枚目の金属板材を溶融させながらリベットの軸部が貫通し、二枚目の金属板材に到達する。この到達した状態でさらに溶融が進行してナゲットが形成される。このため、通電完了後には、一枚目の金属板材は、リベットと二枚目の金属板材で強く挟み付けられて、重ね合わせ体の一体化が完了する。このような一体化構造によって、重ね合わせ体の確実な溶着が確保できる。
電極チップのリベット押圧面が重ね合わせ体を加圧している状態のときに溶接電流が通電されると、一枚目の金属板材を溶融させながらリベットの軸部が貫通し、二枚目の金属板材に到達する。この到達した状態でさらに溶融が進行してナゲットが形成される。このため、通電完了後には、一枚目の金属板材は、リベットと二枚目の金属板材で強く挟み付けられて、重ね合わせ体の一体化が完了する。このような一体化構造によって、重ね合わせ体の確実な溶着が確保できる。
【0139】
（収容凹部の再形成）
上記ナゲット形成後、電極チップとカバー部材の相対位置が不変のままで、電極チップとカバー部材が後退して、溶接済みの重ね合わせ体が取り出せるようになる。その後、カバー部材だけが進出して収容凹部が再び形成され、つぎの溶接動作が継続されるようになる。上記のように、電極チップとカバー部材の相対位置が不変のままで後退する場合には、相手方の電極から電極チップとカバー部材が同時に離隔するので、動作時間の短縮ができて、生産効率が向上する。また、上記後退後にカバー部材だけを進出させることによって、１つのカバー部材の動作ストロークだけで収容凹部が形成でき、動作の簡素化にとって有効である。あるいは、電極チップとカバー部材を同時に後退させるのではなく、両者を別々に後退させる場合には、両者の後退完了時点で収容凹部を完成することができ、収容凹部形成にとって効率的になる。このようにして、上記態様１に記載のように、溶接電流が通電されて溶接が完了してから電極チップとカバー部材が進退して、収容凹部が形成されるのである。
上記ナゲット形成後、電極チップとカバー部材の相対位置が不変のままで、電極チップとカバー部材が後退して、溶接済みの重ね合わせ体が取り出せるようになる。その後、カバー部材だけが進出して収容凹部が再び形成され、つぎの溶接動作が継続されるようになる。上記のように、電極チップとカバー部材の相対位置が不変のままで後退する場合には、相手方の電極から電極チップとカバー部材が同時に離隔するので、動作時間の短縮ができて、生産効率が向上する。また、上記後退後にカバー部材だけを進出させることによって、１つのカバー部材の動作ストロークだけで収容凹部が形成でき、動作の簡素化にとって有効である。あるいは、電極チップとカバー部材を同時に後退させるのではなく、両者を別々に後退させる場合には、両者の後退完了時点で収容凹部を完成することができ、収容凹部形成にとって効率的になる。このようにして、上記態様１に記載のように、溶接電流が通電されて溶接が完了してから電極チップとカバー部材が進退して、収容凹部が形成されるのである。
【0140】
上述のように、主駆動手段と副駆動手段の動作・機能を有機的に組み合わせることによって、上述の収容凹部形成や良好な保持状態におけるリベットの加圧供給など、電気抵抗溶接装置として優れた動作を確保することができる。
【0141】
主駆動手段、軸部材、副駆動手段、カバー部材、電極チップ、収容凹部などの主要構成部材を、溶接装置の中心軸線上に配置することによって、溶接装置全体をスリムな形態とすることができ、スペースに制約があるような箇所での使用が行いやすくなる。
【0142】
電極チップや収容凹部は、カバー部材に包囲された状態になっているので、リベットや電極チップが近隣の部材と干渉することが防止でき、溶接装置の管理が行いやすくなる。
【産業上の利用可能性】
【0143】
上述のように、本発明の溶接装置によれば、リベットを確実に目的箇所へ到達させるとともに、溶接時の溶融熱にともなうスパッタ飛散などの弊害を解消する。したがって、自動車の車体溶接工程や、家庭電化製品の板金溶接工程などの広い産業分野で利用できる。
【符号の説明】
【0144】
１０ 積層体
１０ａ，１０ｂ 両面
２０，２０Ａ 電極チップ
２１ リベット押圧面
３０ 軸部材
３１ 第１軸部
３２ 第２軸部
３２ａ 軸端部
４０ 収容体（副駆動手段）
４１ シリンダ部
４１ａ 先端部
４２ 筒内空間
４２ａ，４２ｂ 作動室
４３ カバー部材（カバー部）
４４ 先端部
４７ エア噴出口
４８ 開口
４８ａ 円形領域
４８ｂ 拡張領域
５０，１５０ 駆動機構部
５１ ピストン
５２ 導入部
５３ 作動空気切換弁（流体供給源）
５９ａ 内壁面
１１，１２，１３ 金属板材
１０１，１０２ 電気抵抗溶接装置（溶接装置）
Ｗ リベット
Ｗａ 頭部
Ｐ１ 下降位置
Ｐ２ 上昇位置
Ｓ 収容凹部
Ｘ 軸方向
１０ａ，１０ｂ 両面
２０，２０Ａ 電極チップ
２１ リベット押圧面
３０ 軸部材
３１ 第１軸部
３２ 第２軸部
３２ａ 軸端部
４０ 収容体（副駆動手段）
４１ シリンダ部
４１ａ 先端部
４２ 筒内空間
４２ａ，４２ｂ 作動室
４３ カバー部材（カバー部）
４４ 先端部
４７ エア噴出口
４８ 開口
４８ａ 円形領域
４８ｂ 拡張領域
５０，１５０ 駆動機構部
５１ ピストン
５２ 導入部
５３ 作動空気切換弁（流体供給源）
５９ａ 内壁面
１１，１２，１３ 金属板材
１０１，１０２ 電気抵抗溶接装置（溶接装置）
Ｗ リベット
Ｗａ 頭部
Ｐ１ 下降位置
Ｐ２ 上昇位置
Ｓ 収容凹部
Ｘ 軸方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】