特許 7306900 溶接ガン及び溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-03

(45)【発行日】2023-07-11

(54)【発明の名称】溶接ガン及び溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/11 20060101AFI20230704BHJP

   B23K 11/30 20060101ALI20230704BHJP

【ＦＩ】

B23K11/11 510

B23K11/30 307

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019129483

(22)【出願日】2019-07-11

(65)【公開番号】P2021013946

(43)【公開日】2021-02-12

【審査請求日】2022-03-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】100147913

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 義敬

(74)【代理人】

【識別番号】100165423

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 雅久

(74)【代理人】

【識別番号】100091605

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 敬

(74)【代理人】

【識別番号】100197284

【弁理士】

【氏名又は名称】下茂 力

(72)【発明者】

【氏名】坂本 登

【審査官】山下 浩平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０５０４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２８４９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－０１１６７７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０９－１５０２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０７１１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８５３４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ １１／００ － １１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上下動可能な一対の可動アームと、前記一対の可動アームに配設される一対の溶接電極と、を有し、前記一対の溶接電極をワークの片面側に当接させて溶接を行う態様及び前記一対の溶接電極にて前記ワークを挟持して溶接を行う態様が可能な溶接ガンであって、
前記一対の溶接電極は、それぞれ前記一対の可動アームに対して軸支されると共に、回転自在なローラー形状であり、
前記一対の可動アームの一方の可動アームに配設される前記一対の溶接電極の一方の溶接電極が、前記一対の可動アームの他方の可動アームに配設される前記一対の溶接電極の他方の溶接電極よりも下方までスライドするように、少なくとも前記一方の可動アームは、スライド機構を有し、
前記スライド機構は、
前記一方の可動アームを下方へとスライドさせるガイド溝を備えると共に、前記一方の可動アームを支持するプレート部と、
前記一方の可動アームを前記ガイド溝の形状に沿って可動させるリンク機構と、を有し、
前記ガイド溝は、前記プレート部の上下方向へと延在する上下溝と、前記上下溝と連続し、前記他方の可動アーム側へと向けて斜め下方へと延在する斜め溝と、を有していることを特徴とする溶接ガン。

【請求項2】

前記一方の溶接電極と前記他方の溶接電極との間に前記ワークを挟持して溶接を行う態様では、
前記ワークは、前記一方の溶接電極のラジアル方向の外周面と前記他方の溶接電極のラジアル方向の外周面との間に挟持されることを特徴とする請求項１に記載の溶接ガン。

【請求項3】

前記一方の溶接電極は、スラスト方向に延在する第１の溶接円柱部と、前記第１の溶接円柱部と同一軸心であると共に、前記第１の溶接円柱部よりも小径の第２の溶接円柱部と、を有し、
前記ワークは、前記一方の溶接電極の前記第２の溶接円柱部のラジアル方向の外周面と前記他方の溶接電極のラジアル方向の外周面との間に挟持されることを特徴とする請求項２に記載の溶接ガン。

【請求項4】

前記一方の溶接電極と前記他方の溶接電極との間に前記ワークを挟持して溶接を行う態様では、
前記ワークは、前記一方の溶接電極のスラスト方向の側面と前記他方の溶接電極のスラスト方向の側面との間に挟持されることを特徴とする請求項１に記載の溶接ガン。

【請求項5】

上下動可能な一対の可動アームと、前記一対の可動アームに配設され、前記一対の可動アームに対して回転自在なローラー形状の一対の溶接電極と、少なくとも前記一対の可動アームの一方の可動アームに配設されるスライド機構と、を有し、
前記スライド機構は、前記一方の可動アームを下方へとスライドさせるガイド溝を備えると共に、前記一方の可動アームを支持するプレート部と、前記一方の可動アームを前記ガイド溝の形状に沿って可動させるリンク機構と、を有し、前記ガイド溝は、前記プレート部の上下方向へと延在する上下溝と、前記上下溝と連続し、前記一対の可動アームの他方の可動アーム側へと向けて斜め下方へと延在する斜め溝と、を有する溶接ガンを用いた溶接方法であって、
前記スライド機構を介して前記一方の可動アームに配設される前記一対の溶接電極の一方の溶接電極を、前記他方の可動アームに配設される前記一対の溶接電極の他方の溶接電極よりも下方までスライド可能とすることで、前記一方の溶接電極及び前記他方の溶接電極をワークの片面側に当接させて溶接を行う態様及び前記一方の溶接電極と前記他方の溶接電極との間に前記ワークを挟持して溶接を行う態様を可能とすることを特徴とする溶接方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車パネル等のワークを溶接する際に、ワーク形状に応じてワークを挟持して溶接する態様やワークの片側から溶接する態様等を容易に実施可能な溶接ガン及び溶接方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の抵抗溶接機１００として、図８に示す構造が知られている。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、従来の抵抗溶接機１００を説明する側面図である。

【0003】

図８（Ａ）に示す如く、抵抗溶接機１００は、主に、一対の溶接電極１０１，１０２と、一対の溶接電極１０１，１０２と連結し、一対の溶接電極１０１，１０２の位置を移動させる移動機構１０３と、を有している。

【0004】

溶接電極１０１，１０２は、それぞれ中間部が支持され、上に向いた電極面１０１ａ，１０２ａと、下に向いた電極面１０１ｂ，１０２ｂと、を備えている。そして、移動機構１０３は、溶接電極１０１を縦方向にスライド移動させる第１縦型スライド機構１０４と、溶接電極１０２を縦方向にスライド移動させる第２縦型スライド機構１０５と、溶接電極１０２を横方向にスライド移動させる横動スライド機構１０６と、を備えている。

【0005】

図示したように、シリーズスポット溶接を行う場合には、待機位置にある溶接電極１０１，１０２の下にワーク１０７をセットする。そして、第１縦型スライド機構１０４及び第２縦型スライド機構１０５を下方に移動させ、左右一対の溶接電極１０１，１０２を横に並べた状態にてワーク１０７を加圧し、通電することで溶接を行う。

【0006】

図８（Ｂ）に示す如く、ダイレクトスポット溶接を行う場合には、第１縦型スライド機構１０４を稼働させ、溶接電極１０１を下方へ移動させると共に、横動スライド機構１０６を稼働させ、溶接電極１０２を溶接電極１０１側へと横移動させる。そして、溶接電極１０１の上に向いた電極面１０１ａと溶接電極１０２の下に向いた電極面１０２ｂを対向させた後、その間にワーク１０７をセットする。その後、第２縦型スライド機構１０５を稼働させ、溶接電極１０２を下方に移動させ、上記電極面１０１ａ，１０２ｂにてワーク１０７を加圧し、通電することで溶接を行う（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許第４８３６１７１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す如く、抵抗溶接機１００では、移動機構１０３を、適宜、稼働させることで、溶接電極１０１，１０２にてワーク１０７を挟持してダイレクトスポット溶接を行い、あるいは、ワーク１０７の片面に溶接電極１０１，１０２を横に並べてシリーズスポット溶接を行うことができる。

【0009】

しかしながら、溶接電極１０１，１０２では、上に向いた電極面１０１ａ，１０２ａと、下に向いた電極面１０１ｂ，１０２ｂと、を備え、上記電極面１０１ａ，１０２ａ，１０１ｂ，１０２ｂの方向をワーク１０７に応じて変更することができない。そのため、ワーク１０７を左右方向にて挟持して溶接する際には、抵抗溶接機１００自体を９０度回転させなければならないという課題がある。

【0010】

また、抵抗溶接機１００自体を９０度回転させることで溶接対応できる場合は良いが、ワーク１０７周辺に抵抗溶接機１００を回転させるスペースが無い場合には、ワーク１０７に対して溶接を行うことが出来ず、ワーク１０７の形状に応じて、溶接対応に制限を受けてしまうという課題がある。

【0011】

更には、抵抗溶接機１００では、移動機構１０３は、第１縦型スライド機構１０４と、第２縦型スライド機構１０５と、横動スライド機構１０６と、を備え、上記機構１０４，１０５，１０６を、適宜、稼働させることで、溶接電極１０１，１０２の各電極面１０１ａ，１０２ａ，１０１ｂ，１０２ｂの位置を調整している。そのため、溶接電極１０１，１０２の構造が複雑となると共に、移動機構１０３の構造も複雑となるという課題がある。

【0012】

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、自動車パネル等のワークを溶接する際に、ワークの形状に応じて、ワークを挟持して溶接する態様やワークの片側から溶接する態様等を容易に実施可能な溶接ガン及び溶接方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の溶接ガンでは、上下動可能な一対の可動アームと、前記一対の可動アームに配設される一対の溶接電極と、を有し、前記一対の溶接電極をワークの片面側に当接させて溶接を行う態様及び前記一対の溶接電極にて前記ワークを挟持して溶接を行う態様が可能な溶接ガンであって、前記一対の溶接電極は、それぞれ前記一対の可動アームに対して軸支されると共に、回転自在なローラー形状であり、前記一対の可動アームの一方の可動アームに配設される前記一対の溶接電極の一方の溶接電極が、前記一対の可動アームの他方の可動アームに配設される前記一対の溶接電極の他方の溶接電極よりも下方までスライドするように、少なくとも前記一方の可動アームは、スライド機構を有し、前記スライド機構は、前記一方の可動アームを下方へとスライドさせるガイド溝を備えると共に、前記一方の可動アームを支持するプレート部と、前記一方の可動アームを前記ガイド溝の形状に沿って可動させるリンク機構と、を有し、前記ガイド溝は、前記プレート部の上下方向へと延在する上下溝と、前記上下溝と連続し、前記他方の可動アーム側へと向けて斜め下方へと延在する斜め溝と、を有していることを特徴とする。

【0015】

本発明の溶接ガンでは、前記一方の溶接電極と前記他方の溶接電極との間に前記ワークを挟持して溶接を行う態様では、前記ワークは、前記一方の溶接電極のラジアル方向の外周面と前記他方の溶接電極のラジアル方向の外周面との間に挟持されることを特徴とする。

【0016】

また、本発明の溶接ガンでは、前記一方の溶接電極は、スラスト方向に延在する第１の溶接円柱部と、前記第１の溶接円柱部と同一軸心であると共に、前記第１の溶接円柱部よりも小径の第２の溶接円柱部と、を有し、前記ワークは、前記一方の溶接電極の前記第２の溶接円柱部のラジアル方向の外周面と前記他方の溶接電極のラジアル方向の外周面との間に挟持されることを特徴とする。

【0019】

また、本発明の溶接ガンでは、前記一方の溶接電極と前記他方の溶接電極との間に前記ワークを挟持して溶接を行う態様では、前記ワークは、前記一方の溶接電極のスラスト方向の側面と前記他方の溶接電極のスラスト方向の側面との間に挟持されることを特徴とする。

【0020】

また、本発明の溶接方法では、上下動可能な一対の可動アームと、前記一対の可動アームに配設され、前記一対の可動アームに対して回転自在なローラー形状の一対の溶接電極と、少なくとも前記一対の可動アームの一方の可動アームに配設されるスライド機構と、を有し、前記スライド機構は、前記一方の可動アームを下方へとスライドさせるガイド溝を備えると共に、前記一方の可動アームを支持するプレート部と、前記一方の可動アームを前記ガイド溝の形状に沿って可動させるリンク機構と、を有し、前記ガイド溝は、前記プレート部の上下方向へと延在する上下溝と、前記上下溝と連続し、前記一対の可動アームの他方の可動アーム側へと向けて斜め下方へと延在する斜め溝と、を有する溶接ガンを用いた溶接方法であって、前記スライド機構を介して前記一方の可動アームに配設される前記一対の溶接電極の一方の溶接電極を、前記他方の可動アームに配設される前記一対の溶接電極の他方の溶接電極よりも下方までスライド可能とすることで、前記一方の溶接電極及び前記他方の溶接電極をワークの片面側に当接させて溶接を行う態様及び前記一方の溶接電極と前記他方の溶接電極との間に前記ワークを挟持して溶接を行う態様を可能とすることを特徴とする。

【発明の効果】

【0022】

本発明の溶接ガンでは、一方の溶接電極は、他方の溶接電極に対して同じ高さ位置から下方側まで移動することが可能となり、１つの溶接ガンにて、一対の溶接電極をワークの片面側に当接させて溶接を行う態様及び一対の溶接電極にてワークを挟持して溶接を行う態様を実現することができる。

【0023】

また、本発明の溶接ガンでは、一方の溶接電極は、スライド機構を介して簡易に他方の溶接電極よりも下方まで移動すると共に、一方の溶接電極のラジアル方向の外周面と他方の溶接電極のラジアル方向の外周面とが対向することができる。

【0024】

本発明の溶接ガンでは、一方の溶接電極のラジアル方向の外周面と他方の溶接電極のラジアル方向の外周面とが対向し、上記２つの外周面間にワークを挟持した溶接態様を実現することができる。

【0025】

また、本発明の溶接ガンでは、一方の溶接電極の第２の溶接円柱部は、ワークの狭い空間内にも挿入可能となる。そして、一方の溶接電極の第２の溶接円柱部のラジアル方向の外周面と他方の溶接電極の外周面との間にワークを挟持した溶接態様を実現することができる。

【0026】

本発明の溶接ガンでは、ワークの形状に応じて、一方の溶接電極または他方の溶接電極のどちらか一方を下方へとスライド移動することで、１つの溶接ガンにて、一対の溶接電極にてワークを挟持して溶接を行う態様を実現することができる。

【0027】

本発明の溶接ガンでは、他方の溶接電極は、スライド機構を介して簡易に一方の溶接電極よりも下方まで移動すると共に、他方の溶接電極のラジアル方向の外周面と一方の溶接電極のラジアル方向の外周面とが対向することができる。

【0028】

また、本発明の溶接ガンでは、一方の溶接電極と他方の溶接電極とは同じ高さ位置にて、それぞれの対向する側面にてワークを挟持し、溶接を行うことができる。

【0029】

本発明の溶接方法では、一方の溶接電極及び他方の溶接電極をワークの片面側に当接させて溶接を行う態様及び一方の溶接電極と他方の溶接電極との間にワークを挟持して溶接を行う態様を１つの溶接ガンにて容易に実現することができる。

【0030】

また、本発明の溶接方法では、一対の溶接電極を移動させながら連続して電流を流すことでシーム溶接を実現すると共に、パルス通電を行うことで、各溶接打点毎に加圧状態を開放することなく、連続スポット溶接を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の一実施形態である溶接ガンを説明する側面図である。

【図2】本発明の一実施形態である溶接方法を説明する（Ａ）側面図、（Ｂ）側面図である。

【図3】本発明の一実施形態である溶接ガンの溶接電極を説明する（Ａ）斜視図、（Ｂ）側面図である。

【図4】本発明の一実施形態である溶接方法を説明する（Ａ）側面図、（Ｂ）側面図である。

【図5】本発明の他の実施形態である溶接ガンを説明する側面図である。

【図6】本発明の他の実施形態である溶接方法を説明する（Ａ）側面図、（Ｂ）側面図である。

【図7】本発明の他の実施形態である溶接方法を説明する（Ａ）側面図、（Ｂ）側面図である。

【図8】従来の抵抗溶接機を説明する（Ａ）側面図、（Ｂ）側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

最初に、本発明の一実施形態に係る溶接ガン１０及び溶接方法について図面に基づき詳細に説明する。尚、本実施形態の説明の際には、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。

【0033】

図１は、本実施形態の溶接ガン１０を説明する側面図である。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、本実施形態の溶接ガン１０を用いた溶接方法を説明する側面図である。図３（Ａ）は、本実施形態の溶接ガン１０の溶接電極４１を説明する斜視図である。図３（Ｂ）は、本実施形態の溶接ガン１０の溶接電極４１を説明する側面図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、本実施形態の溶接ガン１０を用いた溶接方法を説明する側面図である。

【0034】

図１に示す如く、溶接ガン１０は、自動車の組み立てライン等において、溶接ロボット（図示せず）のアーム２０の先端に配設されて使用される。そして、溶接ガン１０は、主に、トランス１１と、上下方向へと伸縮する一対の可動アーム１２，１３と、一対の可動アーム１２，１３の先端側に配設される一対の溶接電極１４，１５と、可動アーム１３内に組み込まれるスライド機構１６と、電流経路となる配線板１７と、一対の可動アーム１２，１３の動きをサポートする一対のシャント１８，１９と、を有している。

【0035】

トランス１１は、溶接ガン１０の上端側に配設され、溶接時に溶接ロボットから供給される電流を増幅し、一対の溶接電極１４，１５へと供給する。トランス１１は、溶接ガン１０に搭載可能なサイズへと小型化されると共に、軽量化されている。そして、トランス１１は、溶接の効率化や少電力化を実現している。

【0036】

可動アーム１２は、溶接側アームである。そして、可動アーム１２は、主に、溶接ガン１０の上下方向に伸縮するエアシリンダ１２Ａと、エアシリンダ１２Ａの伸縮用のシャフトの先端側に配設される電極支持ブラケット１２Ｂと、を有している。

【0037】

可動アーム１３は、アース側アームである。そして、可動アーム１３は、主に、溶接ガン１０の上下方向に伸縮するエアシリンダ１３Ａと、エアシリンダ１３Ａの伸縮用のシャフトの先端側に配設される電極支持ブラケット１３Ｂと、を有している。

【0038】

溶接電極１４は、溶接側電極である。溶接電極１４は、例えば、電気伝導率や熱伝導率に優れた銅合金材から形成され、ローラー形状である。詳細は後述するが、溶接電極１４の回転軸１４Ａ（図３（Ａ）参照）は、可動アーム１２の電極支持ブラケット１２Ｂに対して軸受け（図示せず）を介して軸支されている。そして、溶接電極１４は、ワーク３１（図２（Ａ）参照）に接触した状態にて回転移動することができる。

【0039】

溶接電極１５は、アース側電極である。溶接電極１５は、例えば、電気伝導率や熱伝導率に優れた銅合金材から形成され、ローラー形状である。詳細は後述するが、溶接電極１５の回転軸１５Ａ（図３（Ａ）参照）は、可動アーム１３の電極支持ブラケット１３Ｂに対して軸受け（図示せず）を介して軸支されている。そして、溶接電極１５は、ワーク３１に接触した状態にて回転移動することができる。

【0040】

スライド機構１６は、主に、可動アーム１３の電極支持ブラケット１３Ｂを略上下方向へと可動自在に支持する一対のプレート部１６Ａと、可動アーム１３のエアシリンダ１３Ａと電極支持ブラケット１３Ｂとの間に配設されるリンク機構１６Ｂと、を有している。

【0041】

一対のプレート部１６Ａは、例えば、鉄板等の鋼板から形成された略長方形の板状体であり、可動アーム１２，１３を固定するブラケット２１に対して固定されている。プレート部１６Ａには、略くの字を逆にした形状のガイド溝２２，２３が、略平行に形成されている。そして、ガイド溝２２，２３に対しては、一対のプレート部１６Ａを架橋するように、両端にローラー２４が配設された支持ピン（図示せず）が配設されている。図示したように、電極支持ブラケット１３Ｂの後端側は、一対のプレート部１６Ａ間にて、上記２本の支持ピンに対して２箇所固定されている。

【0042】

リンク機構１６Ｂは、主に、エアシリンダ１３Ａのシャフトの先端に固定される第１のアーム部２５と、第１のアーム部２５の下端側に回動自在に連結される第２のアーム部２６と、を有している。そして、第２のアーム部２６の下端側は、電極支持ブラケット１３Ｂの前端側に固定されている。

【0043】

この構造により、エアシリンダ１３Ａのシャフトが伸びる動作に連動して、電極支持ブラケット１３Ｂは、ガイド溝２２，２３の形状に沿って案内される。具体的には、電極支持ブラケット１３Ｂは、エアシリンダ１３Ａの伸び始めは、上下溝２２Ａ，２３Ａに案内され、溶接電極１４，１５間の水平方向の離間幅Ｒ１を維持しながら下方へとスライド移動する。その後、エアシリンダ１３Ａの伸びに対応し、電極支持ブラケット１３Ｂは、斜め溝２２Ｂ，２３Ｂに案内され、溶接電極１５が、溶接電極１４側へと近づく様に斜め下方側へとスライド移動する。

【0044】

配線板１７は、電気伝導率や熱伝導率に優れた銅板から形成され、一対の可動アーム１２，１３の側面等に配設されている。配線板１７の一端側はトランス１１の電極と電気的に接続し、配線板１７の他端側はシャント１８，１９と電気的に接続している。そして、配線板１７は、板状体として形成されることで、溶接時の大電流を流すことができる。

【0045】

シャント１８，１９は、電気伝導率や熱伝導率に優れる銅板から形成されている。シャント１８，１９は、薄板の銅板が積層して形成されることで可撓性に優れ、可動アーム１２，１３の動きに追従して変形することができる。そして、シャント１８，１９の一端側は配線板１７と電気的に接続し、シャント１８，１９の他端側は溶接電極１４，１５と電気的に接続している。シャント１８，１９は、溶接作業時に溶接電極１４から溶接電極１５へと大電流を流すことができる。

【0046】

図２（Ａ）では、袋構造のワーク３１の片面側に対して板状体のワーク３２を溶接する態様、例えば、シリーズスポット溶接やインダイレクトスポット溶接による溶接態様を示している。そして、ワーク３１の形状が袋構造の場合には、ワーク３１，３２の溶接箇所を溶接電極１４，１５にて挟持することが出来ず、ワーク３１の片面側に溶接電極１４，１５を並べて配設して溶接を行う。尚、以下の溶接方法の説明では、適宜、図１を参照する。

【0047】

最初に、図１に示すように、溶接ガン１０では、可動アーム１２，１３のエアシリンダ１２Ａ，１３Ａは、それぞれ最も縮んだ状態であり、溶接電極１４，１５同士が、同じ高さ位置にて対向した状態である。

【0048】

次に、図２（Ａ）に示すように、ワーク３２をワーク３１上面に配設した後、溶接ロボット（図示せず）のアーム２０（図１参照）を移動させ、溶接電極１４を所望の溶接箇所であるワーク３２の上面に接触させる。そして、可動アーム１２側では、所望の加圧状態となるまでエアシリンダ１２Ａを伸ばし、溶接電極１４の下面側のラジアル方向の外周面にて、ワーク３２の上面を加圧する。

【0049】

一方、可動アーム１３側でも、可動アーム１２側の溶接電極１４とワーク３２とが接触した状態にて、同時にエアシリンダ１３Ａを伸ばし、溶接電極１５の下面側のラジアル方向の外周面にて、ワーク３１の上面を加圧する。そして、ワーク３１の片面側に対して溶接電極１４，１５を並べて配設すると共に、溶接電極１４，１５にてワーク３１，３２を加圧した状態を整える。尚、矢印３５にて示すように、可動アーム１３は、水平方向の離間幅Ｒ１（図１参照）を維持した状態にて、上下溝２２Ａ，２３Ａに案内され、上下方向へとスライド移動する。

【0050】

次に、溶接ロボット内の制御装置（図示せず）では、溶接電極１４，１５による加圧力の測定値が設定条件値に達した時点にて、溶接条件に基づき所望の時間電流を流す。点線の矢印３３にて示すように、溶接側の溶接電極１４からアース側の溶接電極１５へと大電流を流すことで、溶接電極１４の直下のワーク３１，３２の境界面を中心にナゲット３４が形成される。

【0051】

図２（Ｂ）では、袋構造のワーク３１の端部の重畳領域を溶接する態様、例えば、ダイレクトスポット溶接による溶接態様を示している。そして、ワーク３１の端部の重畳領域では、その上下方向へと溶接電極１４，１５を配設するスペースを有し、ワーク３１の溶接箇所を溶接電極１４，１５にて挟持することが出来る。尚、以下の溶接方法の説明では、適宜、図１を参照する。

【0052】

最初に、図１に示すように、溶接ガン１０では、可動アーム１２，１３のエアシリンダ１２Ａ，１３Ａは、それぞれ最も縮んだ状態であり、溶接電極１４，１５同士が、同じ高さ位置にて対向した状態である。

【0053】

次に、図２（Ｂ）に示すように、可動アーム１３側では、エアシリンダ１３Ａを最も伸した状態とすることで、電極支持ブラケット１３Ｂは、ガイド溝２２，２３の形状に沿って案内され、溶接電極１５が、溶接電極１４よりも下方側まで移動すると共に、溶接電極１４の下面側のラジアル方向の外周面と溶接電極１５の上面側のラジアル方向の外周面とが対向した状態とする。尚、矢印３６にて示すように、可動アーム１３は、それぞれ上下溝２２Ａ，２３Ａ及び斜め溝２２Ｂ，２３Ｂに案内され、上下方向へとスライド移動した後、斜め下方向へとスライド移動する。

【0054】

次に、溶接ロボット（図示せず）のアーム２０（図１参照）を移動させ、溶接電極１５の上面側のラジアル方向の外周面を、所望の溶接箇所であるワーク３１の重畳領域の下面に接触させる。そして、可動アーム１２側では、エアシリンダ１２Ａを伸ばすことで、溶接電極１４の下面側のラジアル方向の外周面が、ワーク３１の所望の溶接箇所の上面と接触すると共に、ワーク３１の上面を加圧する。この作業により、ワーク３１の溶接箇所は、溶接電極１４，１５にて挟持された状態となる。

【0055】

次に、溶接ロボット内の制御装置（図示せず）では、溶接電極１４，１５による加圧力の測定値が設定条件値に達した時点にて、溶接条件に基づき所望の時間電流を流す。点線の矢印３７にて示すように、溶接側の溶接電極１４からアース側の溶接電極１５へと大電流を流すことで、溶接電極１４の直下のワーク３１の重畳領域の境界面を中心にナゲット３８が形成される。

【0056】

ここで、図２（Ａ）では、溶接電極１４，１５は、それぞれ下面側のラジアル方向の外周面にてワーク３１，３２の上面を加圧した状態にて、紙面の手前側から奥側あるいは紙面の奥側から手前側へ向けて、回転移動することができる。そして、溶接電極１４，１５が、ワーク３１，３２の上面を加圧しながら回転移動する際に、溶接ロボット側では、連続して大電流を流すことで、ワーク３１，３２に対してシーム溶接を行うことができる。

【0057】

一方、溶接電極１４，１５が、ワーク３１，３２の上面を加圧しながら回転移動する際に、溶接ロボット側では、パルス通電を行うことで、各溶接打点毎に上記加圧状態を開放することなく、連続スポット溶接を行うことができる。

【0058】

尚、図２（Ｂ）においても、同様に、ワーク３１の重畳領域を挟持する溶接電極１４，１５を紙面の手前側から奥側あるいは紙面の奥側から手前側へ向けて、回転移動することで、上記シーム溶接や連続スポット溶接を行うことができる。

【0059】

次に、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を用いて、溶接ガン１０に装着する溶接電極４１について説明する。尚、溶接電極４１は、図１に示す溶接電極１４，１５の変形例であり、少なくとも溶接側電極またはアース側電極のどちらか一方に採用することができる。

【0060】

図３（Ａ）に示す如く、溶接電極４１は、例えば、電気伝導率や熱伝導率に優れた銅合金材から形成され、ローラー形状である。そして、溶接電極４１は、主に、電極支持ブラケット１２Ｂ，１３Ｂ（図３（Ｂ）参照）に回転自在に支持される回転軸４１Ａと、ワーク５１（図４（Ａ）参照）に当接する第１の溶接円柱部４１Ｂ及び第２の溶接円柱部４１Ｃと、を有している。

【0061】

一方、溶接電極１４，１５は、主に、それぞれ電極支持ブラケット１２Ｂ，１３Ｂ（図１参照）に回転自在に支持される回転軸１４Ａ，１５Ａと、ワーク３１，３２（図２（Ａ）参照）に当接する溶接円柱部１４Ｂ，１５Ｂと、を有している。

【0062】

図示したように、溶接電極４１では、第１の溶接円柱部４１Ｂのスラスト方向の先端側に第２の溶接円柱部４１Ｃが連続して形成されている。そして、一点鎖線４２にて示すように、回転軸４１Ａ、第１の溶接円柱部４１Ｂ及び第２の溶接円柱部４１Ｃは、同一軸心上に配列されている。

【0063】

図３（Ｂ）に示す如く、第２の溶接円柱部４１Ｃのラジアル方向の径Ｌ２は、第１の溶接円柱部４１Ｂのラジアル方向の径Ｌ１よりも小さくなる。そして、第２の溶接円柱部４１Ｃのスラスト方向の幅Ｗ２は、第１の溶接円柱部４１Ｂのスラスト方向の幅Ｗ１よりも広くなる。

【0064】

図４（Ａ）に示す如く、溶接電極１４は、可動アーム１２の電極支持ブラケット１２Ｂに軸支され、溶接側電極として用いられる。一方、溶接電極４１は、可動アーム１３の電極支持ブラケット１３Ｂに軸支され、アース側電極として用いられる。そして、図２（Ａ）を用いて上述したように、ワーク５１，５２の片面側に溶接電極１４，４１を並べて配設して溶接を行う場合には、溶接電極４１では、第１の溶接円柱部４１Ｂの下面側のラジアル方向の外周面が、所望の溶接箇所のワーク５２の上面と接触して配置される。

【0065】

図４（Ｂ）に示す如く、溶接電極４１を用いた場合でも、溶接電極１４，４１間にワーク５４，５５を挟持して溶接を行うことができる。そして、図２（Ｂ）を用いて上述したように、所望の溶接箇所において、溶接側の溶接電極１４では、その下面側のラジアル方向の外周面が、ワーク５４の上面と接触して配置され、アース側の溶接電極４１では、その上面側のラジアル方向の外周面が、ワーク５５の下面と接触して配置される。

【0066】

このとき、溶接時の電流経路は、溶接電極１４，４１の対向領域となるが、第２の溶接円柱部４１Ｃの幅Ｗ２（図３（Ｂ）参照）は、第１の溶接円柱部４１Ｂの幅Ｗ１（図３（Ｂ）参照）より広くなると共に、第２の溶接円柱部４１Ｃの径Ｌ２（図３（Ｂ）参照）は、第１の溶接円柱部４１Ｂの径Ｌ１（図３（Ｂ）参照）よりも小さくなることで、様々なワーク５５の形状に対しても溶接を行うことができる。

【0067】

具体的には、ワーク５５の形状が、図４（Ｂ）に示すように、断面略コの字形状の場合には、図２（Ａ）や図２（Ｂ）を用いて上述した溶接態様が難しいが、溶接電極４１を用いることで、ワーク５４，５５の溶接が可能となる。

【0068】

即ち、図示したように、ワーク５５の中空部５５Ａ内には、その径Ｌ１の大きさから第１の溶接円柱部４１Ｂを挿入することは出来ないが、第２の溶接円柱部４１Ｃを挿入することはできる。図２（Ｂ）を用いて上述したように、溶接電極１４と溶接電極４１の第２の溶接円柱部４１Ｃとの間にワーク５４，５５の所望の溶接箇所を挟持することで、ナゲット５６を形成することができる。

【0069】

尚、溶接電極１４，４１が、ワーク５４，５５に対して紙面の手前側から奥側あるいは紙面の奥側から手前側へ向けて、スライド移動することで、上記シーム溶接や連続スポット溶接を行うことができる。

【0070】

次に、本発明の他の実施形態に係る溶接ガン６０及び溶接方法について図面に基づき詳細に説明する。尚、本実施形態の説明の際には、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。また、溶接ガン６０は、主に、図１に示す溶接ガン１０とは、その可動アーム６１，６２の構造が異なるため、その他の構造に関しては、同一の符番を用いて上記説明を参照し、繰り返しの説明は省略する。

【0071】

図５は、本実施形態の溶接ガン６０を説明する側面図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、本実施形態の溶接ガン６０を用いた溶接方法を説明する側面図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、本実施形態の溶接ガン６０を用いた溶接方法を説明する側面図である。

【0072】

図５に示す如く、溶接ガン６０は、自動車の組み立てライン等において、溶接ロボット（図示せず）のアーム２０（図１参照）の先端に配設されて使用される。そして、溶接ガン６０は、主に、トランス１１と、上下方向へと伸縮する一対の可動アーム６１，６２と、一対の可動アーム６１，６２の先端側に配設される一対の溶接電極１４，１５と、可動アーム６１，６２内に組み込まれるスライド機構６３，６４と、電流経路となる配線板１７と、一対の可動アーム６１，６２の動きをサポートする一対のシャント１８，１９と、を有している。

【0073】

可動アーム６１は、溶接側アームである。そして、可動アーム６１は、主に、溶接ガン６０の上下方向に伸縮するエアシリンダ６１Ａと、エアシリンダ６１Ａの伸縮用のシャフトの先端側に配設される電極支持ブラケット６１Ｂと、を有している。

【0074】

可動アーム６２は、アース側アームである。そして、可動アーム６２は、主に、溶接ガン６０の上下方向に伸縮するエアシリンダ６２Ａと、エアシリンダ６２Ａの伸縮用のシャフトの先端側に配設される電極支持ブラケット６２Ｂと、を有している。

【0075】

スライド機構６３は、主に、可動アーム６１の電極支持ブラケット６１Ｂを略上下方向へと可動自在に支持する一対のプレート部６３Ａと、可動アーム６１のエアシリンダ６１Ａと電極支持ブラケット６１Ｂとの間に配設されるリンク機構６３Ｂと、を有している。

【0076】

スライド機構６４は、主に、可動アーム６２の電極支持ブラケット６２Ｂを略上下方向へと可動自在に支持する一対のプレート部６４Ａと、可動アーム６２のエアシリンダ６２Ａと電極支持ブラケット６２Ｂとの間に配設されるリンク機構６４Ｂと、を有している。

【0077】

尚、一対のプレート部６３Ａ，６４Ａの構造は、一対のプレート部１６Ａの構造と実質同一であり、リンク機構６３Ｂ，６４Ｂの構造は、リンク機構１６Ｂの構造と実質同一である。図示したように、一対のプレート部６３Ａ，６４Ａは、それぞれガイド溝２２，２３が形成され、ガイド溝２２，２３には、両端にローラー２４が配設された支持ピン（図示せず）が配設されている。そして、電極支持ブラケット６１Ｂ，６２Ｂの後端側は、それぞれ一対のプレート部６３Ａ，６４Ａ間にて、上記２本の支持ピンに対して２箇所固定されている。

【0078】

また、リンク機構６３Ｂ，６４Ｂは、それぞれ第１のアーム部２５と、第１のアーム部２５の下端側に回動自在に連結される第２のアーム部２６と、を有し、第２のアーム部２６の下端側は、それぞれ電極支持ブラケット６１Ｂ，６２Ｂの前端側に固定されている。

【0079】

図６（Ａ）では、ワーク７１の端部の重畳領域を溶接する態様、例えば、ダイレクトスポット溶接による溶接態様を示している。そして、ワーク７１の端部の重畳領域では、溶接ガン６０の前後方向にて、所望の溶接箇所を溶接電極１４，１５にて挟持して溶接を行う。尚、以下の溶接方法の説明では、適宜、図１を参照する。

【0080】

最初に、図５に示すように、溶接ガン６０では、可動アーム６１，６２のエアシリンダ６１Ａ，６２Ａは、それぞれ最も縮んだ状態から同じストローク量だけ伸ばした状態とし、溶接電極１４，１５のスラスト方向の側面１４Ｃ，１５Ｃ同士が、同じ高さ位置にて対向した状態である。

【0081】

具体的には、図６（Ａ）に示すように、可動アーム６１，６２では、エアシリンダ６１Ａ，６２Ａを一定量伸ばすことで、電極支持ブラケット６１Ｂ，６２Ｂは、ガイド溝２２，２３の形状に沿って下方へと案内される。

【0082】

本実施形態では、支持ピン（図示せず）両端のローラー２４が、上下溝２２Ａ，２３Ａを通過し、斜め溝２２Ｂ，２３Ｂまで到達することで、溶接電極１４，１５が、それぞれ溶接ガン６０の中央側へとスライド移動する。そして、溶接電極１４，１５の側面１４Ｃ，１５Ｃが対向した状態を維持しながら、側面１４Ｃ，１５Ｃの下端側にて、ワーク７１の所望の溶接箇所を挟持する。尚、矢印７２，７３にて示すように、可動アーム６１，６２は、それぞれ上下溝２２Ａ，２３Ａ及び斜め溝２２Ｂ，２３Ｂに案内され、上下方向へとスライド移動した後、斜め下方方向へとスライド移動する。

【0083】

次に、図６（Ｂ）に示すように、可動アーム６１，６２（図６（Ａ）参照）では、エアシリンダ６１Ａ，６２Ａ（図６（Ａ）参照）を伸ばし、ワーク７１の所望の溶接箇所を加圧し、溶接ロボット内の制御装置（図示せず）では、溶接電極１４，１５による加圧力の測定値が設定条件値に達した時点にて、溶接条件に基づき所望の時間電流を流す。点線の矢印７４にて示すように、溶接側の溶接電極１４からアース側の溶接電極１５へと大電流を流すことで、溶接電極１４，１５のワーク７１の重畳領域の境界面を中心にナゲット７５が形成される。

【0084】

ここで、図６（Ａ）に示すように、プレート部６３Ａ，６４Ａのガイド溝２２，２３において、上下溝２２Ａと斜め溝２２Ｂとの成す角度θ１は、上下溝２３Ａと斜め溝２３Ｂとの成す角度θ２よりも大きくなる。例えば、角度θ１は４６度であり、角度θ２は４５度である。尚、角度θ１，θ２の大きさは、角度θ１＞角度θ２を満たすと共に、ワーク７１の挟持し易さや加圧条件等を考慮して、任意の設計変更が可能である。

【0085】

この構造により、溶接電極１４，１５の側面１４Ｃ，１５Ｃの離間距離は、上端側から下端側に向けて狭くなるため、ワーク７１は、溶接電極１４，１５の側面１４Ｃ，１５Ｃの下端側にてしっかりと挟持されると共に、加圧される。

【0086】

その結果、溶接電極１４，１５の側面１４Ｃ，１５Ｃとワーク７１との接触面積も狭くなり、加圧力が分散し難くなり、所望の加圧力が得られ易くなる。

【0087】

また、溶接ガン６０においても、溶接電極１４，１５が、ワーク７１に対して紙面の手前側から奥側あるいは紙面の奥側から手前側へ向けて、回転移動することで、上記シーム溶接や連続スポット溶接を行うことができる。そして、溶接電極１４，１５の側面１４Ｃ，１５Ｃとワーク７１との接触面積も狭くなることで、接触抵抗が小さくなり、溶接電極１４，１５も回転し易くなる。

【0088】

図７（Ａ）では、図２（Ａ）を用いて上述したように、袋構造のワーク８１の片面に対して板状体のワーク８２を溶接する態様を示している。そして、ワーク８１の片面側に溶接電極１４，１５を並べて配設して溶接を行う。尚、以下の溶接方法の説明では、適宜、図５を参照する。

【0089】

図７（Ａ）に示すように、ワーク８２をワーク８１上面に配設した後、溶接ロボット（図示せず）のアーム２０（図１参照）を移動させ、溶接電極１４を所望の溶接箇所であるワーク８２の上面に接触させる。そして、可動アーム６１，６２では、エアシリンダ６１Ａ，６２Ａを伸ばし、ワーク８１の片面側に対して溶接電極１４，１５を並べて配設すると共に、溶接電極１４，１５にてワーク８１，８２を加圧した状態を整える。

【0090】

次に、溶接ロボット内の制御装置（図示せず）では、溶接電極１４，１５による加圧力の測定値が設定条件値に達した時点にて、溶接条件に基づき所望の時間電流を流す。点線の矢印８３にて示すように、溶接側の溶接電極１４からアース側の溶接電極１５へと大電流を流すことで、溶接電極１４の直下のワーク８１，８２の境界面を中心にナゲット８４が形成される。

【0091】

図７（Ｂ）では、図２（Ｂ）を用いて上述したように、袋構造のワーク８１の端部の重畳領域を溶接する態様を示している。そして、ワーク８１の端部の重畳領域では、所望の溶接箇所を溶接電極１４，１５にて挟持している。尚、以下の溶接方法の説明では、適宜、図５を参照する。

【0092】

図７（Ｂ）に示すように、可動アーム側６２では、エアシリンダ６２Ａを最も伸びた状態とすることで、溶接電極１５が、溶接電極１４よりも下方側まで移動すると共に、溶接電極１４の下面側のラジアル方向の外周面と溶接電極１５の上面側のラジアル方向の外周面とが対向した状態となる。

【0093】

次に、溶接ロボット（図示せず）のアーム２０（図１参照）を移動させ、溶接電極１５の上面側のラジアル方向の外周面を、所望の溶接箇所であるワーク８１の重畳領域の下面に接触させる。そして、可動アーム６１側では、エアシリンダ６１Ａを伸ばすことで、溶接電極１４の下面側のラジアル方向の外周面が、ワーク８１の所望の溶接箇所の上面と接触すると共に、ワーク８１の上面を加圧する。この作業により、ワーク８１の溶接箇所は、溶接電極１４，１５にて挟持された状態となる。

【0094】

次に、溶接ロボット内の制御装置（図示せず）では、溶接電極１４，１５による加圧力の測定値が設定条件値に達した時点にて、溶接条件に基づき所望の時間電流を流す。点線の矢印８５にて示すように、溶接側の溶接電極１４からアース側の溶接電極１５へと大電流を流すことで、溶接電極１４の直下のワーク８１の重畳領域の境界面を中心にナゲット８６が形成される。

【0095】

上述したように、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す溶接態様においても、溶接ガン６０では、溶接電極１４，１５を紙面の手前側から奥側あるいは紙面の奥側から手前側へ向けて、回転移動することで、上記シーム溶接や連続スポット溶接を行うことができる。また、図３及び図４を用いて上述したように、溶接電極４１を少なくとも溶接側電極またはアース側電極のどちらか一方に採用することで、上述した効果と同様な効果を得ることができる。

【0096】

尚、本実施形態では、溶接ガン１０，６０が、自動車の組み立てライン等において、溶接ロボット（図示せず）のアーム２０（図１参照）の先端に配設されて使用される場合について説明したが、この場合に限定されるものではない。例えば、溶接ガン１０，６０が、溶接装置自体に組み込まれた状態にて使用される場合でも良い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲にて種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0097】

１０，６０ 溶接ガン
１１ トランス
１２，１３，６１，６２ 可動アーム
１２Ａ，１３Ａ，６１Ａ，６２Ａ エアシリンダ
１２Ｂ，１３Ｂ，６１Ｂ，６２Ｂ 電極支持ブラケット
１４，１５，４１ 溶接電極
１４Ａ，１５Ａ，４１Ａ 回転軸
１４Ｂ，１５Ｂ 溶接円柱部
１４Ｃ，１５Ｃ 側面
１６，６３，６４ スライド機構
１６Ａ，６３Ａ，６４Ａ プレート部
１６Ｂ，６３Ｂ，６４Ｂ リンク機構
２２，２３ ガイド溝
２２Ａ，２３Ａ 上下溝
２２Ｂ，２３Ｂ 斜め溝
３１，３２，５１，５２，５４，５５，７１，８１，８２ ワーク
３４，３８，５３，５６，７５，８４，８６ ナゲット
４１Ｂ 第１の溶接円柱部
４１Ｃ 第２の溶接円柱部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】