JP5032776B2

JP5032776B2 - 抵抗スポット溶接機

Info

Publication number: JP5032776B2
Application number: JP2006041674A
Authority: JP
Inventors: 利男村井; 善昭岩本
Original assignee: 株式会社電元社製作所
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2026-02-17
Also published as: US8754347B2; EP1820594A3; EP2452772B1; ES2392587T3; EP1820594A2; EP2452772A1; KR100999985B1; CA2578889C; JP2007216280A; EP1820594B1; US20070199556A1; ES2436520T3; KR20070082901A; CA2578889A1

Description

本発明はロボット溶接ガン，ポータブルスポット溶接ガン又は定置式スポット溶接機等を含む抵抗スポット溶接機に関し，さらに詳しくは，電動モータを用いて一対の電極チップ間に溶接に必要な加圧力を与えためのトルクを発生させる駆動ユニットと前記電極チップの冷却装置などを含む抵抗スポット溶接機に関するものである。

従来，通電と抵抗発熱による溶融を繰り返して行う抵抗スポット溶接機には電極チップの温度上昇を防ぐために冷却装置が配備されている。従来の冷却装置は溶接トランスを含む二次導体又は銅合金，アルミニウム合金などを用いた溶接ガンアームなどの表面に配管用の断面凹形溝を設けてその凹形溝に銅製の循環系冷却チューブ（水冷パイプ，水冷ホースとも言う）を添わせて嵌合固着するかまたはアルミニウム合金に銅製の循環系冷却チューブを鋳込んで電極チップ内に水を循環させるものが知られている。

スポット溶接ガンの冷却装置には次のような公知例がある。たとえば，アルミニウム系の非鉄金属からなるガンアームの表面（側面を含む）に板厚方向に深さをもった断面略凹形溝がガンアームの長手方向に形成され，その凹形溝内に銅製の水冷パイプを添わせて嵌め込み前記凹形溝の内面に合致させたものである（特許文献１）。

しかしながら，この種の従来の冷却装置はアルミニウム製ガンアームの断面凹形溝の中に銅製の水冷パイプを嵌め込む場合，ハンマー等で強制的にたたいて入れるから，水冷パイプが塑性変形に起因する変形や破損の影響を受けやすい。また水冷パイプの曲面と前記凹形溝の内面とを密着させるための高い精度の溝内面加工を必要とする。

また銅材とアルミニウム材との接触面や結合部の電位差による腐食問題の改善や水冷パイプとチップホルダなどの締結構造が簡単でない。また従来の銅製水冷パイプを水冷マニホールドの給排水口に接続する場合の中継絶縁装置が必要となりその分重量も嵩むことになる。

また他の例としてはガンアームとチップベース（チップホルダともいう）との間に冷却水分配部材を設け，この冷却水分配部材の先端側に水冷パイプを結合して電極チップ内で冷却水を循環させ，冷却水分配部材の後端側に一対の接続管を設け，この接続管に冷却水の給水側と排水側の水冷パイプを接続自在とした溶接ガンの冷却装置が知られている（特許文献２）。

しかしながら，この種の従来の冷却装置は冷却水分配材を設けるため，部品点数が増えしかも水冷パイプの取付け取り外しが簡単にいかず設計構造上複雑となる。

電動モータ３とボールねじ４を直結した従来の駆動ユニット２は図１０に示すように，ケーシング７のヘッド側に電動モータ３を搭載し，前記モータの出力軸１５の先端とボールねじ４のロッド頭部とに樹脂材を噛ましたカップリング１２による締結装置を介して締結するものである。その締結装置を収容するカップリングハウジングHがケーシング７のヘッド側にボルトB１により設けられていて，そのカップリングハウジングHの上に電動モータ３がボルトB２によって固定されている。そのカップリングハウジングHと連通するケーシングのヘッド側にはケーシングの内径と同心上に転がり軸受け１９がボルトB３により取付けられている。

この転がり軸受け１９にカップリング１２を介して出力軸１５と直結されたボールねじ４が挿入されている。そして前記ケーシング７のロッド側の内径にはブッシュ（図省略）が固着され，そのブッシュに挿入されたガイドロッド６の内径の上部にはボールナット５がボルト（図省略）で固着され，そのボールナット５に前記ボールねじ４が組み込まれている。

電動モータ３はその出力軸１５から出力される回転運動をハウジングH内のカップリング１２を介してボールねじ４に伝えこれをボールナット５などの減速機構によりガイドロッド６の直線運動に変換させて一方の電極チップ（図省略）に溶接に必要な加圧力のためのトルクを発生させ溶接部を加圧するものである（図１０参照）。

また回り止めとは文字通り前進後退するガイドロッド６の回転方向の角度を阻止するものである。

一般的に知られている回り止め装置とはガイドロッドの先端に固定された他の電極チップを保持するチップホルダにガイドロッドの軸方向の中心線（以下軸中心線という）と平行に偏心させて固着した回り止めロッドを，ケーシング側の前部に設けた貫通孔に挿入するとともにガイドロッドの運動と協働して回り止めロッドが貫通孔内を往復移動する。

それによってガイドロッドの加圧軸と電極加圧位置とが偏心した位置関係で加圧してガイドロッドの軸中心線を中心に回転しようとする力がガイドロッドに掛かっても回り止めロッドが貫通孔に挿入されることによりガイドロッドの回転角度が阻止されるものである（特許文献３）。

図１０の従来タイプの駆動ユニットはサーボモータの出力軸とボールねじとカップリング，ベアリング軸受け等を当該ユニットの長さ方向に直列に結合されるものでケーシングのヘッド側にカップリングなどを収納するカップリングハウジング（又はカップリングボックスともいう）と前述した外付け構造の回り止め装置の存在が当該ユニットのサイズ及び重量をいきおい大きくする一因をなしている。また従来ではスプライン軸とブッシュの内径とに歯形突起の溝を結合して回り止めと共にトルク伝達を行うものも知られているが，この種のものはシリンダとスプライン軸とブッシュとの結合部のシール方法が難しいとされ部品コストがかかるという問題があった。

また回り止めにリニアガイドを使用したものも知られている。たとえばケーシングとガイドロッドとの間にその相対向する面にＶ溝レールを設け，その両Ｖ溝レールの間に複数のボール又はローラを組み込みボール又はロールを回転自在に転動させ，これによって移動するガイドロッドを前記ケーシングのＶ溝レールに添わせてガイドロッドの回り止めを行う方式のものである（特許文献４）。

しかしこの種の回り止め装置は高級なクロスガイドレールまたはボールガイドレールが使用されるため，加工精度及び組立精度が高くロール又はボールなどの回転体の予圧量調整などが難しくしかも４本のガイドレールを配置する関係上スペース確保が大形設計構造を助長する一因となりコンパクト化，軽量化，低廉化設計を考慮した場合改善が望まれる。
特開２００５−６６６５１号公報段落００１３−００１６特開平６−２１８５５３号公報段落０００４−０００５実用新案登録第２５６９５５８号公報段落０００５実用新案登録第３０４２２６７号公報段落００１２

本発明が解決しようとする課題は，抵抗スポット溶接機の駆動ユニットにおいてサーボモータの出力軸とボールねじを繋ぐカップリング，ベアリング軸受け等からなる締結装置と外付けの回り止め装置の存在が当該ユニットサイズ及び重量を大きくする構造上の一因をなしている点および抵抗スポット溶接機の冷却装置においてアルミニウム製ガンアームの両側面に形成された断面凹形溝の中に銅製の水冷パイプを嵌め込む際に強制的に行われる塑性変形に起因する前記水冷パイプの破損事故や前記凹溝の内面加工に必要とする高い加工精度や銅材とアルミニウム材との接触面や結合部の電位差による腐食の問題やスパッタ，水，ゴミなどの異物浸入防止対策や水冷パイプの締結手段が簡単でないなどの問題点を解決することを目的とする。

第一の発明は上記の問題を解決するために開発したもので，その要旨とするところは，一方の電極チップ又は先端に前記電極チップを有するガンアームを，電動モータ，ボールねじ，ボールナット又は減速機その他これらに類似する機械式システムにより前進駆動し前記電極チップと相対する他方の電極チップとの間に溶接に必要な加圧力のためのトルクを発生させる駆動ユニットと，前記電動モータの出力軸と前記ボールねじとをカップリングを介して直結するための締結装置と、を有する抵抗スポット溶接機であって、前記カップリングは筒形状をなし、前記カップリングの内周部は前記ボールねじが締結される前方締結部とまたその反対側から前記出力軸が締結される後方締結部とからなり，前記カップリングの外周部は前記前方締結部の小径部と前記後方締結部の大径部とからなる段付き形状をなし，前記前方締結部内に挿入固着されたボールねじは断面筒状のケーシング内に挿入される中空のガイドロッドの内径に固着されたボールナットに組み込まれ，かつ前記カップリングの後方締結部の外周上と前記ケーシングの内径との間には前記大径部を支持する転がり軸受けが前記カップリングと同心線上に嵌入固着され，前記ケーシングの内径寸法と前記カップリングの前方締結部の小径部と後方締結部の大径部との外径寸法が、小径部の外径寸法＜ガイドロッド内径寸法＜大径部の外径寸法の範囲を条件とすることによって、前記ボールねじにそって直線移動するガイドロッドの戻り側で前記カップリングの小径部が前記ガイドロッド内に挿入されるようにしたことを特徴とする。

また第二の発明は前記ケ−シングの側壁にはガイドロッドの軸中心線方向に移動する所定範囲内に開口した部位にカム溝が形成されそのカム溝には前記ガイドロッドの側面に取付けられたローラフォロアが挿入され，しかもそのローラフォロアがカム溝にそって案内される表面は少なくとも２列のガイドレールで形成され，それによって前記ガイドロッドと前記ケーシングとの間に前記一方の電極チップを前進駆動する際のガイドロッドの回り止め手段を構成したことを特徴とする。

第三の発明は前記ガンアームの表面には当該アームの長手方向に沿って前記両電極チップの循環系冷却媒体通路となる略Ｕ形の配管溝が形成され，その配管溝内に耐熱性ゴム材又は耐熱性合成樹脂材からなる被覆カバーを有するスパッタ防止用循環系冷却チューブを前記長手方向にそって嵌合固着すると共に前記冷却チューブの後端は溶接トランスの二次側に接続される正負給電用導体に形成された循環系冷却媒体通路又は冷却マニホールドの給排水口にそれぞれ接続されしかも前記冷却チューブの先端は前記ガンアームの先端に固着された前記他方の電極チップ内に通じる循環系冷却媒体通路と接続されそれによって前記チップベースを含む前記他方の電極チップが直接冷却されることを主要な特徴とする。

第四の発明は前記他方の電極チップを保持する前記ガンアームの先端が断面略U形に開いた電極把持部と，その電極把持部は前記ガンアームの側面に形成された前記Ｕ形の配管溝と連通しており，前記電極把持部には前記他方の電極チップを有するチップベースが挿入され，前記電極把持部の前記U形に開いた上顎と下顎を閉じる方向に機械的な締め付け力を付勢させることによって前記チップベースが前記電極把持部に保持されるようにしたこと。また前記チップベースには前記冷却チューブと対応する循環系冷却媒体通路が形成され，しかも前記ガンアームの配管溝内に嵌合固着された前記冷却チューブ先端のインナーチューブを，前記チップベースを前記電極把持部内に挿入して前記チップベース内の冷却媒体通路に差し込むことで，前記インナーチューブの先端外周面が前記チップベースの冷却媒体通路側に設けた締め付け手段により気密に圧着固定されるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば，前記電動モータの出力軸とボールねじとをカップリングを介して直結する従来の駆動ユニットと対比し，カップリングの外周上にカップリングと同心的に重ね合わせたリング状の転がり軸受けを取付けると共にカップリングの前方締結部がガイドロッド内に挿入されるようにしたことによって締結装置の長さ方向の収納スペースを省略してカップリングハウジングの長さ方向の寸法を短縮し，これによって前記駆動ユニットの小型軽量化を実現する。

次に本発明は前記ケ−シングの側面にはガイドロッドの軸中心線方向に移動する所定範囲内に細長く開口した部位にカム溝が形成され，前記ガイドロッドの側面に取付けられたローラフォロアが前記カム溝にそって案内されるこれによって従来の外付けの回り止めロッドと比較しケーシングの外径をより細くすることができ，しかもカム溝とローラフォロアがケーシング内に封じられることで外観上も良く外部との干渉や異物の浸入から回り止め装置を保護すると共に小型軽量化を促進することができる。

また本発明の回り止め装置によればカム溝を１本のキー材から２列のガイドレールを設けた断面凹形溝をエンドミルで容易に加工することができ，しかも前記プレートカバーに前記カム溝を取付けることで前記開口部位の上からカム溝の中にローラフォロアを挿入するたけで回り止め装置が前記ケーシング内に簡単にセットでき回り止め装置を完全密閉することができる。したがって回り止めの機能維持するための摺動面の異物浸入防止対策にも有効であるほか，プレートカバーの取付け取外しだけでカム溝とローラフォロアを含む回り止め装置のメンテナンスが可能である。

また本発明によれば，耐熱性ゴム材又は耐熱性合成樹脂材の被覆カバーを有するスパッタ防止用循環系冷却チューブを使用することにより前記ガンアームの略Ｕ形の溝に添わせて単に当該冷却チューブを押し込むだけですみ，当該溝の断面形状と合致させることまた冷却チューブの高さを前記ガンアームの表面とほぼ同一平面に一致させることも弾性材の被覆カバーによる収縮性と膨張性等により配管作業が簡単になる。

また塑性変形を強要する銅製水冷パイプの配管作業と比較しじかに水冷パイプをたたく必要がないから水冷パイプの変形や破損事故の恐れがない。しかも従来のように銅製の水冷パイプの外周面を前記ガンアームのＵ形溝の内面と完全に密着させることがないから前記Ｕ形溝の内面加工精度はそれほど高いものである必要はない。

また，耐熱性ゴム材又は耐熱性合成樹脂材の被覆カバーを有するスパッタ防止用循環系冷却チューブを使用することによって電位差による腐食問題も発生しない。また従来の銅製水冷パイプをマニホールドの給排水口に接続する際に必要とした中継絶縁装置も要らなくなる。これらによって銅製水冷パイプと比較し軽量小型化，耐久性向上，製作コスト削減が望める。

前記チップベースは前記冷却チューブの抜け止め機構を持たず前記ガンアームの略Ｕ形の配管溝の嵌合固着による保持力により保持されるため，前記チップベースと前記冷却チューブの接続に先述した従来のコネクタ等の部品を必要とせず，前記ガンアームと前記チップベースの接続部を簡素でコンパクトかつ安価に製作することができる。

本発明は各種抵抗溶接機が対象となる。ここでは溶接ヘッドに有する二つの電極チップのうち，一方の電極チップの位置制御，その接近時の相対的速度および加圧力制御を少なくとも一つのコントローラからのデジタル制御によりロボット装置のもつ複数軸の動作と共に同期させて溶接シーケンス及び溶接パラメータに応じたプログラム設定でコントロールされる駆動ユニットを備えたロボット溶接ガンを例に示す。その実施例を図面に基づいて以下に説明する。

図１は本発明の抵抗スポット溶接機の実施例からＣタイプのロボット溶接ガンの正面全体を示す組立図である。図２は本発明の駆動ユニットの実施例を示す断面図である。図３は本発明の駆動ユニットの外観図である。図４は本発明の駆動ユニットにおいて電動モータの出力軸とボールねじとを締結する他の締結装置の実施例を示す要部断面図である。図５は本発明の駆動ユニットに内蔵されるガイドロッドの回り止め装置の一例を示す拡大断面図である。図６は本発明にかかるロボット溶接ガンの電極把持部と冷却装置のチューブ締結装置の実施例を示す断面図である。図７は前記チューブ結合部を拡大で示す断面図である。図８は図１のＡ−Ａ矢視図で本発明の冷却チューブをガンアームに配管した実施例を示す断面図である。図９は本発明にかかる回り止め装置のいくつかの実施例を示す概略平面図である。図１０は従来の駆動ユニットにおいて電動モータの出力軸とボールねじを締結する締結装置の構造例を示す要部断面図である。

図１，図２又は図３において，ロボット溶接ガン１は電動モータ３の回転運動をボールねじ４，ボールナット５によりガイドロッド６の直線運動に変換される駆動ユニット２と，駆動ユニットを支持するガンブラケット９，ガイドロッド６の回り止め手段１１（以下回り止め装置という）と，電極チップ，ガンアーム，二次導体，溶接トランス等を含む溶接ユニット１０と，冷却装置３９などから構成されている。

ガンアーム８の先端に他方の電極チップＥ２が保持され，そのガンアームの後端はアームベース８ＡとボルトＢ６により取付けられている。前記駆動ユニット２のケーシング７にアームベース８Ａの後端が絶縁板を介してボルトＢ７によって固定される。ガンブラケット９は前記駆動ユニットにボルトB８を介して固定され複数軸のロボットアーム（図省略）に支持される。

溶接ユニット１０（ここでは溶接トランスに符号を付す）は前記他方の電極チップＥ２と相対して接近ないし離反する溶接のための動作を前記駆動ユニットによって行われる一方の電極チップＥ１との間に溶接電流を供給する溶接トランスと可動性を有するシャントＥ３及び／又は剛性を有する二次導体Ｅ４，E５等を含むものである。

冷却装置３９（ここではスパッタ防止用循環系冷却チューブ４０および配管溝４１を含む記号で示す）は前記ガンアーム８，前記シャントE３，二次導体Ｅ４，E５，チップホルダ４３，チップベース４８等に冷却チューブを配管し電極チップＥ１，Ｅ２の内部に冷却媒体を循環させてその熱交換作用で抵抗発熱等により加熱する電極チップの温度上昇を阻止するものである。

前記ガイドロッド６の回り止め装置１１（ここではカム溝３０とローラフォロア３１とガイドレール３３，その他関連部品を含めた記号を付す）は溶接動作に支障なくまた打点位置がずれないように一方の可動側の電極チップＥ１を駆動するガイドロッドの回転を阻止するものである。

前記駆動ユニット２は断面筒状のケーシング７内に同心的に挿入される中空のガイドロッドの所定位置に固定されたボールナット５のねじ孔にボールねじ４が組み込まれている。前記ボールねじ４のロッド頭部にはカップリング１２が締結される。前記カップリング１２とボールねじ４との締結はロックナット１３および止めねじで確実に締め付けられる。具体的な締結手段は図２及び図４の断面図から分かるように前記カップリング１２には当該ユニットの軸中心線Ｙ−Ｙと同心上に連結孔の内径１４が形成されている。

前記カップリング１２は小径の前方締結部１６と大径の後方締結部１７とが一体に形成されていて小径の前方締結部１６の内径１４と大径の後方締結部１７の内径は連通され，大径の後方締結部１７の内径には小径の前方締結部１６の内径寸法より大きい寸法の断面凹形溝（図２の内径ａ）が形成され，これによって前方締結部１６の内径と前記凹形溝との間に段差取付け面（図２のｂ）が形成され，この段差取付け面ｂにボールねじのロッド頭部のねじ部がロックナット１３ｍによる締め付け力によって確実に取付けられる。

また大径の後方締結部１７の内径ａには後述する電動モータ３の出力軸１５が挿入されロックナット１３ｎによる締め付け力によって確実に固定される。それによってボールねじ４と前記モータの出力軸１５とが前記カップリング１２による締結装置によって電動モータ３の出力軸１５と前記ボールねじ４とが同一軸中心線Ｙ−Ｙ上で相対する向きに挿入されそれぞれ締結される。

前記カップリング１２の前記出力軸１５が挿入される前記後方締結部１７の外周面にはリング状の転がり軸受け１９が嵌合固着される。この場合，転がり軸受けは当該軸受けの内輪２０とその外輪２１との相互に相対向する面に形成された断面半球状の円周溝に複数のボールＢｒ（鋼球）が回転自在に挿入されたもので，その内輪２０側が内側ベアリングナット２２の締め付けと止めねじで前記カップリング１２の後方締結部１７の外周上に確実に締め付け固着されている。
そして前記転がり軸受けの外輪２１が外側ベアリングナット２３の締め付けと止めねじで前記ケーシング７の内径に形成された断面凹形溝の段差取付け面ｄに固定される。

断面円筒形のケーシング７はアルミニウム合金などの鋳物から形成されたもので，文字通り駆動ユニットのケースカバーを兼ねたものである。このケーシングの軸中心線Y−Y方向に貫通したロッド挿入孔２４には同心上に前記ガイドロッド６が挿入される。そのロッド挿入孔２４のロッド側にはオイルレスメタル軸受け２５が固着され，前記ケーシング７のオイルレスメタル軸受け２５の内側とガイドロッド６の外周面とにグリース等の潤滑媒体が塗付されガイドロッド６の摺動する摩擦面に潤滑が施されている。

前記ケーシング７の先端部位には前記オイルレスメタル軸受け２５との間にスクレーパ２６，コイルスクレーパ２７が取付けられていて，各スクレーパの摩擦面にも前記潤滑媒体を塗付し前記ケーシング７の先端開口部に取付けられたキャップ２８によってケーシング内に確実に取付けられる。

前記ガイドロッド６は断面筒状のケーシング内に挿入され，前記ボールねじ４は前記ガイドロッド６の内径に平行ピン（図省略）によって固定されたボールナット５のねじ孔に組み込まれている。このボールナット５の先端面にはボールねじ４の軸中心線Ｙ−Ｙに対し直角に交わる方向に平坦な面を有するストッパＳ１，たとえばこの場合鉄製の皿ばねなどが取付けられている。同様にボールナット５の後端面にも前記カップリング１２の先端と対面する部位にストッパブロックＳ２が取付けられている。

前記ボールナット５の先端面に取付けられた前記ストッパＳ１はボールねじ４のロッド先端のねじ部にナットＮにより取付けられたストッパＳ３と対応し前進ストローク位置つまり図２の破線で示す下端位置Ｓ１で当接する。前記ボールナット５の後端面に取付けられたストッパＳ３はカップリング１２の先端面と対応してガイドロッドの後退ストローク位置つまり図２の破線で示すガイドロッドの上端位置で当接する。これによってボールナット５がボールねじ４に添って移動するガイドロッド６の移動量が規制されると共に前記ボールナットの当接時の衝撃を各ストッパにより吸収できる。

なお，前記各ストッパＳ１−Ｓ３の材質はナイロン系，ゴム系，合成樹脂系の緩衝素材あるいは鉄製のバネ材などの弾性素材等は用途目的に応じて適宜選定される。

前記カップリング１２はケーシング７のヘッド側に組み付けられるが，この場合ケーシングのヘッド側開口部の内径に段部を設けてカップリングの大径部の外周に固着された転がり軸受け１９を円周状に形成された軸受け溝に嵌め込み外側ベアリングナットにより転がり軸受け１９の外輪２１の一側面から前記受け溝の段部（図２のｄ）に締め付け力を付勢させこれによってカップリング１２が前記ケーシング７側に回転自在に取付けられる。

前記ガイドロッド６のヘッド側の内径寸法と前記カップリングの前方締結部と後方締結部との外径寸法を，たとえば前記ガイドロッド６の内径が５２ｍｍ，前記カップリングの前方締結部の外径寸法が約４０ｍｍ，前記後方締結部の外径寸法が約６２ｍｍとすると，前記ガイドロッドが全ストローク後退した位置では前記カップリングの前方締結部の全部又は一部がその後退位置で前記ガイドロッド内に挿入される。こうすることによって前記ボールねじと前記出力軸との長さ方向の締結部位の寸法が短縮できる。

なお，前記カップリングの形状は相手方の電動モータの出力軸との機械的な締結条件によって前記後方締結部の外径寸法を前記前方締結部の外径寸法より小さくすることもできる。

前記ケーシング７の外側にはフィルタ付エア抜き装置４９が設けられている。このフィルタ付エア抜き装置４９は前記ケーシング内に連通されたポートに連結されていて，ガイドロッド６によるピストン運動によりケーシング７内にて外気の吸い込み吐き出しが行われると，外気中のゴミ，スパッタ等の異物がシリンダのケーシング内に吸い込まれて摺動部のガジリや焼きつきなどに起因する問題を回避するためのものである。

前記ガイドロッド６の回り止め装置１１は図２および図５に示すように前記ケ−シング７の側壁に予めガイドロッド６の軸中心線Ｙ−Ｙ方向に移動する所定範囲内に細長く切欠きした開口部位にカム溝３０が形成されている。そしてその開口したカム溝３０には前記ガイドロッド６の側面にローラピン３２のネジ部がネジロックされて取付けられたローラフォロア３１が挿入される。

この場合，ローラフォロア３１はカム溝３０のガイド表面に線接触し転がり接触による力によって案内されるもので，前記カム溝３０には平行した２列のガイドレール３３のレール間距離ｅで案内溝が形成され，ローラフォロア３１とガイドレール３３とにグリース等の潤滑媒体が塗付してある。前記一方の電極チップＥ１を前進後退する際に前記回り止め装置１１によってガイドロッド６の回転方向の運動が阻止される。

前記回り止め装置１１は前記ケーシング７の両側面に前記ケーシング７を挟み込むように取付けられるアームベース８Ａまたはガンブラケット９の間に配置することもできるが，ここでは組み付けメンテナンス等の作業性を考慮しガンブラケット９の取付け位置とは反対側の位置に配置されている。

前記回り止め装置１１は前記ガイドロッド６の側面に配置されていてローラフォロア３１のガイドローラ軸の軸方向の中心線Ｘ−Ｘがガイドロッド側面の円弧状の曲面に対し法線方向（軸中心線Ｙ−Ｙに対し直角に交わる方向の線）であって，前記ローラフォロア３１をガイドするカム溝３０はローラフォロア３１の案内溝を加工するのに寸法精度を出しやすく一本のキー材から直接エンドミルにより断面略凹形に切削加工される。そのカム溝３０の有底板３８の両側から平行した２列のガイドレール３３が直角に立ち上がりそのレール間距離ｅによってカム溝３０が構成される。

前記２列のガイドレール３３とローラフォロア３１との隙間はたとえば０．０２ミリメートル〜０．０３ミリメートル以内の寸法精度をもって構成され前記ローラフォロア３１が２列のガイドレール３３に沿って転がり線接触する力で円滑に案内される。

この場合，前記カム溝３０の断面凹形の有底板３８が前記プレートカバー３６に溶着されるかまたはビス止めB４で機械的に固着される。プレートカバー３６に固着された前記カム溝３０はローラフォロア３１の上から被せるような形で挿入される。前記プレートカバー３６は前記ケーシング７の開口縁周部２９にボルトB５によって取付けられている。このプレートカバー３６によって前記開口部を塞ぐことで回り止め装置１１が密閉され，外気からスパッタなどの異物がケーシング内に入り込まない。

この実施例の回り止め装置１１は図９ａに示すように１個のローラフォロア３１を２列のガイドレール３３によりガイドする場合であって他の実施例として例えば図９ｂのように２個のローラフォロア３１を２列に配置し各ローラフォロア３１の片側面にそれぞれ対応する２列のガイドレール３３を設けることによっても同様の効果を得る。

また図９ｃのように２列のローラフォロア３１の回転中心軸を前後にずらすることによりガイドレール３３のレール間距離ｅを図９ｂよりさらに狭くすることもできる。また図９ｄのごとく２列のローラフォロア３１の間で１列のガイドレール３３を挟みつけた形態でレールの両側面から２列のローラフォロア３１がガイドされるようにすれば図９ｂ−ｃに示すレール間距離ｅをさらに狭くすることができる。

この実施例では前記カップリング１２に前記ボールねじ４と電動モータ３の出力軸１５とを取付ける場合に例えば図４に示すごとく前記電動モータ３の出力軸１５の外周面が直線形（図４のｆ）のストレート軸の場合又は図２に示すごとく前記出力軸１５の外周面が先端に向かって低く傾斜した円すい形（図２のｃ）のテーパ軸の場合にも対応できるように，前記出力軸１５の外周面に嵌め込んで取付けられるアダプタ３４と前記モータ二種に応じたモータ取付けブラケット３５が用意される。

モータ取付けブラケット３５はモータの種類に合わせてケーシング７のヘッド側開口部に締め付けて固定される。
前記カップリング１２は前記アダプタ３４の外周面のキー溝にキーを噛まして組み付けられ，二種共用形の部品として構成されている。

図２の出力軸１５（テーパ軸）の場合は前記アダプタ３４の内周面に前記アダプタと同心上に前記出力軸１５が組み込まれて，前記アダプタ３４の連結孔から突き出た前記出力軸のネジ部にロックナット１３ｎを締め付け，それによって前記アダプタ３４と出力軸１５とが確実に固定される。

図４の出力軸１５（ストレート軸）の場合は中央にすり割を有するアダプタ３４の内周面に前記カップリングと同心上に前記出力軸１５が挿入され，前記アダプタ３４の相対するすり割面に形成されたネジ部に２本のボルトＢ１０を介して前記出力軸に締め付け力を付勢させ，それによって前記アダプタ３４と出力軸１５とが確実に固定される。

本発明の冷却装置３９は図１，図６−８に示す。ガンアーム８の表面に当該アームの長手方向に沿って前記電極チップＥ２の循環系冷却媒体通路となる略Ｕ形の配管溝４１が形成され，その配管溝４１の内面に耐熱性ゴム材又は耐熱性合成樹脂材（ポリウレタン系樹脂，ポリオレフィン系樹脂）ナイロン系素材からなるスパッタ防止用被覆カバー４２を有する循環系冷却チューブ４０を前記長手方向にそって嵌合固着したものである。

配管溝４１は前記冷却チューブ４０の外径がガンアーム８の表面と同一平面かまたはその位置より少し中に引っ込む程度の深さをもった断面略U形または断面略凹形の溝であってしかも開口寸法は前記チューブ４０の外径より０．２〜０．４ミリメートル程度小さいエンドミルによって機械加工される。それによって配管溝４１にそって挿入された前記冷却チューブ４０は被覆カバー４２の弾力，膨張力によって前記配管溝の内面と確実に密着し固着される。したがって配管溝４１の加工精度はかならずしも銅製水冷パイプの寸法精度よりも高い精度は必要としない。

前記冷却チューブ４０の後端は溶接トランス１０の二次側に接続される正負給電用導体Ｅ５の循環系冷却媒体通路に接続されるか又は水冷マニホールド４４の給排水口にそれぞれ接続される。この場合前記冷却チューブ４０の先端は前記ガンアーム８の先端に固着された前記他方の電極チップＥ２内に通じる循環系冷却媒体通路（後述するチップベースの４６）と接続される。これによって前記他方の電極チップＥ２を直接冷却するものである。

前記スパッタ防止用の循環系冷却チューブ４０は耐熱性合成樹脂材からなるインナーチューブ４７の上に耐熱性ゴム材又は耐熱性合成樹脂材からなる被覆カバー４２が設けられたものである。

前記ガンアーム８は断面略矩形体をなしアルミニウム系の非鉄素材の板材又は押し出し材からなるものである。前記他方の電極チップＥ２を保持する前記ガンアーム８の先端部位には先端面と一方の側面から反対側の側面が開いた断面略U形の電極把持部４５が形成され，前記把持部の上顎８ａと下顎８ｂとをボルトB９などで機械的に閉じる方向に締め付け力を付勢することによって前記他方の電極チップＥ２を有するチップベース４８が把持される。

前記Ｕ形の電極把持部４５には上顎８ａと下顎８ｂの対面する面が平面に形成されていて，前記ガンアーム先端の上顎８ａと下顎８ｂの部位には両顎の間隔を閉じる方向に締め付け力を付勢するためのボルト孔Ｐ１が上下に形成されている。

前記チップベース４８は断面略四角形をなし銅または銅合金などの導電部材から形成されたもので，前記電極把持部４５に前記チップベース４８を挿入することで前記電極把持部４５の両顎の平面と前記チップベース４８の二面とが対面接触した状態で挿入される。前記チップベース４８には前記ボルト孔に対応した位置に二面幅を貫通したボルト孔Ｐ２が設けられている。

前記電極把持部４５の上顎８ａと下顎８ｂを閉じる方向に純粋な機械的手段例えばボルト孔にボルトＢ９を通し機械的に締め付け力を付勢させることによって前記電極把持部４５の平面が前記チップベース４８の二面を咥えた形で電極把持部４５を閉じれば機械的及び電気的に確実に両者が密着固定される。前記電極把持部４５には前記配管溝４１の冷却チューブが前記チップベース４８の内部に形成された冷却媒体通路４６と連通される。

たとえば図６，図７に示すように前記ガンアーム８の配管溝４１内に嵌合固着された前記冷却チューブ先端の前記被覆カバー４２を切除して露出したインナーチューブ４７の先端部を前記チップベース４８の前記冷却媒体通路の凹形挿入口Ｑに嵌め込む構造になっていて前記インナーチューブ４７の先端外周面が前記冷却媒体通路側の前記挿入口Ｑに挿入されたＯリング５０（又はパッキン）と前記挿入口Ｑの開口面にビスＢ６によりビス止めされたOリング抑え板５１などの締め付け手段により気密に圧着固定される。

以下，本発明の動作を説明する。図１のロボット溶接ガン１は駆動ユニット２による一方の電極チップＥ１の位置制御パターン，他方の電極チップＥ２との接近時の相対的な速度制御パターンおよび加圧力制御パターン，ロボット動作，ワーク情報に基づく溶接シーケンス，溶接パラメータなどの情報が予めコントローラにテイーチングされそのコントローラの制御部からのデジタル制御によって溶接動作が再現される。

溶接開始信号が起動すると，前記制御部から指令でモータアンプを介してロボット溶接ガン１の電動モータ３が作動し待機位置から打点位置に向けてロボットによる姿勢制御と同時に電極チップ間の相対的な動きをしながら打点位置に電極チップが挿入され一方の電極チップＥ１が駆動ユニット２により他方の電極チップＥ２に向けて駆動される。

この間の駆動ユニット２は電動モータ３が作動すると出力軸を回転しカップリング１２で直結したボールねじ４を回転する。その回転力をガイドロッド６に固着されたボールナット５に伝えることによってガイドロッド６がケーシング７のオイルレスメタル軸受け２５を直線移動して一方の電極チップＥ１がガンアーム８の先端に固着された他方の電極チップＥ２に向けて下降し両電極間で溶接部を挟み付けて加圧する。

一方の電極チップＥ１の移動量は電動モータ３からのエンコーダパルスを受けて検出されワークの溶接打点位置を加圧し所定の加圧力に入ったことをモータトルク電流で確認すると，コントローラの制御部からの指令で溶接電源を制御するタイマー（溶接制御装置）からの通電開始信号を受けコンタクタの開閉器を動作し溶接トランス１０から電極チップＥ１，Ｅ２間に溶接電流が供給され，溶接部が加熱溶融され接合される。

この溶接動作時の電極チップＥ１の回り止め装置１１はガイドロッド６がケーシング７内を移動すると同時にローラフォロア３１が移動中カム溝３０をガイドレール３３の表面にそって転がり接触する力によってスムースに案内されると共に電極加圧時にはローラフォロア３１の位置がカム溝３０の最終端近傍まで移動しガイドロッド６の回転を阻止する。

この溶接時の冷却装置３９は他方の電極チップＥ２は冷却マニホールド４４の供給口からガンアーム８の配管溝４１にそって配管された冷却チューブ４０に供給すると，冷却チューブ４０の先端に接続されたチップベース４８の循環系冷却媒体通路４６を通り他方の電極チューブＥ２の内部を循環し戻り側の冷却媒体通路を経てガンアーム８の反対側の側面に前記同様に配管された冷却チューブ４０から前記冷却マニホールド４４の排水口に戻る。この場合ガンアーム８は空冷され前記チップベース４８を含む電極チップＥ２は集中的に冷却水が供給・循環され効率的に冷却される。

一方の電極チップＥ１の冷却はガイドロッド６のチップホルダ４３から冷却チューブ４０を通して供給され電極チップＥ１の内部を循環してチップホルダ４３から戻りシャントE３の側面を通り二次導体Ｅ４の循環系冷却媒体通路を通して前記冷却マニホールド４４の排水口に戻る。

溶接完了後はコントローラの制御部からの指令で前記電動モータが逆回転し電極チップＥ１が原位置，つまり前記ガイドロッドがボールねじ，ボールナットによる後退方向に移動しガイドロッド内に前記カップリングの前方締結部が挿入される位置まで全ストローク開放しスポット溶接の一サイクルを完了する。

本発明にかかる駆動ユニット，回り止め装置，冷却装置を含む抵抗スポット溶接機は本実施例ではＣタイプのロボット溶接ガンについて言及したが発明の本質はこれに限定されるものではなくＸタイプのロボット溶接ガン及びポータブル溶接ガンその他これらに類似する機械にも転用される。

本発明の抵抗スポット溶接機の実施例からロボット溶接ガンの正面全体を示す組立図である。（Ａ）は本発明の駆動ユニットの実施例を示す断面図である。（Ｂ）は本発明にかかる駆動ユニットにおけるケーシングの先端開口部の一部を示す破砕断面図である。本発明の駆動ユニットの外観図である。（Ａ）は本発明の駆動ユニットにおいて電動モータの出力軸とボールねじとを結合する他の締結装置の実施例を示す断面図である。（Ｂ）は締結装置の平面図である。ガイドロッドの回り止め機構の一例を示す断面図である。本発明にかかる冷却装置の冷却チューブ結合機構の実施例を示す断面図である。前記チューブ結合機構の他の実施例を示す断面図である。図１のＡ−Ａ矢視図で本発明の冷却チューブをガンアームに配管した冷却装置の実施例を示す断面図である。本発明にかかる回り止め装置のいくつかの他の実施例を示す概略平面図である。従来の駆動ユニットの締結装置を含む一例を示す要部断面図である。

符号の説明

１抵抗スポット溶接機（ロボット溶接ガン）
２駆動ユニット
３電動モータ
４ボールねじ
５ボールナット
６ガイドロッド
７ケーシング
８ガンアーム
９ガンブラケット
１０溶接ユニット
１１回り止め装置（手段）
１２カップリング
１３ロックナット
１４貫通孔
１５出力軸
１６小径の前方締結部
１７大径の後部締結部
１８円すい形部
１９転がり軸受け
２０内輪
２１外輪
２２内側ベアリングナット
２３外側ベアリングナット
２４ロッド挿入孔
２５メタル軸受け
２６スクレーパ
２７コイルスクレーパ
２８キャップ
２９開口縁周部
３０カム溝
３１ローラフォロア
３２ローラピン
３３ガイドレール
３４アダプタ
３５モータ取付けプレート
３６プレートカバー
３７ナット
３８有底板
３９冷却装置
４０冷却チューブ
４１配管溝
４２スパッタ防止用被覆カバー
４３チップホルダ
４４水冷マニホールド
４５電極把持部
４６循環系冷却媒体通路
４７インナーチューブ
４８チップベース
４９フィルタ付エア抜き装置
Ｅ１電極チップ
Ｅ２電極チップ

Claims

一方の電極チップ又は先端に前記電極チップを有するガンアームを，電動モータ，ボールねじ，ボールナット又は減速機その他これらに類似する機械式システムにより前進駆動し前記電極チップと相対する他方の電極チップとの間に溶接に必要な加圧力のためのトルクを発生させる駆動ユニットと，前記電動モータの出力軸と前記ボールねじとをカップリングを介して直結するための締結装置と、を有する抵抗スポット溶接機であって、
前記カップリングは筒形状をなし、
前記カップリングの内周部は前記ボールねじが締結される前方締結部とまたその反対側から前記出力軸が締結される後方締結部とからなり，
前記カップリングの外周部は前記前方締結部の小径部と前記後方締結部の大径部とからなる段付き形状をなし，
前記前方締結部内に挿入固着されたボールねじは断面筒状のケーシング内に挿入される中空のガイドロッドの内径に固着されたボールナットに組み込まれ，
かつ前記カップリングの後方締結部の外周上と前記ケーシングの内径との間には前記大径部を支持する転がり軸受けが前記カップリングと同心線上に嵌入固着され，
前記ケーシングの内径寸法と前記カップリングの前方締結部の小径部と後方締結部の大径部との外径寸法が、
小径部の外径寸法＜ガイドロッド内径寸法＜大径部の外径寸法
の範囲を条件とすることによって、
前記ボールねじにそって直線移動するガイドロッドの戻り側で前記カップリングの小径部が前記ガイドロッド内に挿入されるようにしたことを特徴とする抵抗スポット溶接機。
前記カップリングの前方締結部を貫く前記ボールねじのロッド後部は前記前方締結部の内周部に設けた断面凹形溝の段差取付け面に固定され，前記転がり軸受けは前記軸受けの内輪が前記カップリング側にまた前記軸受けの外輪は前記ケーシング側にそれぞれ固定され，前記後方締結部の内周部に挿入された前記モータの出力軸は前記カップリングの後方締結部の内周部に固着されるようにしたことを特徴とする請求項１の抵抗スポット溶接機。
前記カップリングの後方締結部の上から前記ケーシング側にモータブラケットが固着され前記モータブラケットの上から前記電動モータの出力軸が前記カップリングの後方締結部に嵌入固着されるようにしたことを特徴とする請求項１又は２の抵抗スポット溶接機。
前記カップリングは、前記電動モータの出力軸に嵌め合わせて取付けられるアダプタを備え，前記アダプタと同心上に固定される前記出力軸とボールねじとを直結して構成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかの抵抗スポット溶接機。
前記ケ−シングの側壁にはガイドロッドの軸中心線Ｙ方向に移動する所定範囲内に細長く開口した部位にカム溝が形成され，そのカム溝には前記ガイドロッドの側面に取付けられたローラフォロアが挿入され，しかもそのローラフォロアがカム溝にそって案内される表面は少なくとも２列のガイドレールで形成され，それによって前記一方の電極チップを直進駆動する際の前記ガイドロッドの回り止め手段が前記ガイドロッドと前記ケーシングとの間に構成されるようにしたことを特徴とする請求項１から４のいずれかの抵抗スポット溶接機。
前記回り止め手段は前記ガイドロッドの側面に少なくとも一つのガイドローラが配置されていて前記ローラフォロアの回転中心軸Ｘはガイドロッド側面の曲面に対し垂直の法線方向であって，前記ローラフォロアをガイドするカム溝は断面略凹形の有底板の両側から直角に立ち上がる平行した２列のガイドレールによって形成されていて前記平行した２列のガイドレール間距離に挿入されるローラフォロアが前記カム溝のレール表面を転がり線接触する力で案内され，それによって前記ガイドロッドの軸中心線Ｙを中心とする回転方向に働く力に抗して回転運動が阻止されるようにしたことを特徴とする請求項５の抵抗スポット溶接機。
前記ケーシングの開口した側面に前記ローラフォロアとカム溝を封じるためのプレートカバーが配置されるようにしたことを特徴とする請求項５又は６の抵抗スポット溶接機。
前記カム溝は前記断面略凹形の有底板が逆向きに前記プレートカバーに溶着または機械的締め付け力で固定され，前記プレートカバーは前記ケーシングの開口した側面に覆い被せて取付けられ，それによって前記カム溝とローラフォロアとを含む回り止め装置が前記ケーシング内に封じられるようにしたことを特徴とする請求項５から７のいずれか一つの抵抗スポット溶接機。
前記ケーシングのロッド側開口部の内径にはオイルレスブッシュが取付けられこのオイルレスブッシュの先端部にはスクレーパが配置されその外側からキャップが装着されるようにしたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一つの抵抗スポット溶接機。
前記ガンアームの表面には当該アームの長手方向に沿って前記両電極チップの循環系冷却媒体通路となる略Ｕ形の配管溝が形成され，その配管溝に耐熱性ゴム材又は耐熱性合成樹脂材からなる被覆カバーを有するスパッタ防止用循環系冷却チューブを前記配管溝の長手方向にそって嵌合固着すると共に，前記冷却チューブの後端は溶接トランスの二次側に接続される正負給電用導体に形成された循環系冷却媒体通路に又は水冷マニホールドの給排水口にそれぞれ接続され，しかも前記冷却チューブの先端は前記ガンアームの先端に固着された前記他方の電極チップ内に通じる循環系冷却媒体通路と接続され，それによって前記チップベースを含む前記他方の電極チップが直接冷却されるようにしたことを特徴とする請求項１から９のいずれか一つの抵抗スポット溶接機。
前記スパッタ防止用循環系冷却チューブは耐熱性合成樹脂材からなるインナーチューブの上に耐熱性ゴム材又は耐熱性合成樹脂材からなる被覆カバーを有することを特徴とする請求項１０の抵抗スポット溶接機。
前記ガンアームはアルミニウム系の非鉄素材からなる断面略矩形体をなし，しかも前記他方の電極チップを保持する前記ガンアームの先端が断面略Ｕ形に開いた電極把持部と，その電極把持部は前記ガンアームの側面に形成された前記Ｕ形の配管溝と連通しており，前記電極把持部には前記他方の電極チップを有するチップベースが挿入され，前記電極把持部の前記Ｕ形に開いた上顎と下顎を閉じる方向に機械的な締め付け力を付勢させることによって前記チップベースが前記電極把持部に保持されるようにしたことを特徴とする請求項１０又は１１の抵抗スポット溶接機。
前記チップベースには前記冷却チューブと対応する循環系冷却媒体通路が形成され，しかも前記ガンアームの配管溝内に嵌合固着された前記冷却チューブ先端のインナーチューブを，前記チップベースを前記電極把持部内に挿入して前記チップベース内の冷却媒体通路に差し込むことで，前記インナーチューブの先端外周面が前記チップベースの冷却媒体通路側に設けた締め付け手段により気密に圧着固定されるようにしたことを特徴とする請求項１０，１１又は１２の抵抗スポット溶接機。