JP2001259857A

JP2001259857A - プロジェクション溶接機

Info

Publication number: JP2001259857A
Application number: JP2000081548A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Yamada; 孝洋山田; Yasuhiro Abe; 康広安部; Yokichi Samizo; 庸吉佐溝; Hirotake Inukai; 裕岳犬飼; Toshiyuki Horiba; 俊幸堀場; Shinji Toda; 真司戸田; Makoto Todoroki; 誠等々力
Original assignee: YAJIMA GIKEN KK; Yashima Kogyo KK
Current assignee: YAJIMA GIKEN KK; Yashima Kogyo KK
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2001-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】ナットのセット状態を正確に検出し溶接不良を
防止するとともに、ナットの切粉などが電気絶縁物に付
着することによる導通不良を防止すること。【解決手段】上部電極１５は、ナット２の上面２ｄの外
径よりも僅かに大きな外径Ｄ₁ を有する下面１５ｄを備
え、該下面１５ｄに正向きナット２の上面２ｄ全体が当
接される。導電カラー１７は、上部電極１５の下部外周
に環装される。導電カラー１７は、上部電極下面１５ｄ
と略面一の下面１７ａを有し、該下面１７ａに逆向きナ
ット２の複数のナット被溶接部２ｂが当接される。絶縁
材１６、１８は、上部電極１５と導電カラー１７との間
を電気的に絶縁する。異常検出コントローラは、導電カ
ラー１７に通電し、該導電カラー１７からナット２への
通電の有無に基づいてナット２のセット状態を判定す
る。また、上部電極１５の通気孔５０を介してガイドピ
ン逃し孔１５ｃから圧縮空気を吹き出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ナットをワークに
溶接するプロジェクション溶接機において、ナットの逆
向きセット等セット異常を検出し誤溶接を防止するため
のプロジェクション溶接機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ナットをワークに溶接するプロ
ジェクション溶接機は、ガイドピンを有する下部電極と
昇降可能な上部電極とを備える。このプロジェクション
溶接機において、ナットをワークに溶接する際は、まず
ワークの挿通孔をガイドピンに嵌めることによってワー
クの位置決めを行い、次に、手操作又はナットフィーダ
ーによってナットをワーク上に供給しナット孔をガイド
ピンに嵌めることによってナットをワーク上にセット
し、その後、上部電極を下降させ上部電極の加圧力によ
りナットの被溶接部をワーク上面に加圧しながら上部電
極、下部電極間に所定時間通電する一連の工程が行わ
れ、通電によりナットの被溶接部が溶融しその後固化す
ることによってワークにナットが溶接される。

【０００３】この種のプロジェクション溶接機において
は、ナットが正向きでワーク上の正位置にセットされて
いる、すなわち、被溶接部がワーク側に位置しかつナッ
ト孔がガイドピンに嵌った状態にナットがセットされて
いる場合には、正常な溶接が行われる。しかし、なんら
かの理由で、ナットがワーク上の正位置に逆向きでセッ
トされたり、ナットが正向きではあるがワーク上の不正
位置にセットされたような場合、溶接強度不足等の溶接
不良を招くことになる。

【０００４】そこで、従来から、このような溶接不良を
防止するための対策がいろいろ講じられており、関連す
る従来技術として、実公昭５６−１４９４５号公報、実
開昭５９−１７５４９０号公報、実公平３−２４２９９
号公報、実公昭６０−３９１７２号公報、実公平７−４
１５８２号公報、特開平７−２９９５７１号公報などが
知られている。

【０００５】これらの従来技術は、おおむね二つのタイ
プに分類され、その一つのタイプは、上部電極の外周に
絶縁カバーを環装し、その絶縁カバーの突出した下端面
へのナット等の当接の有無により、ナットの正向き、逆
向きなどを検出するよう構成されたものであり、他のタ
イプは、ナットの正規姿勢時と異常姿勢時の高さの違い
を上部電極のストロークの差に置き換えてナットのセッ
ト状態を検出するよう構成されたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
のタイプの従来技術においても、絶縁カバーの下端面を
上部電極の下端面よりも下方へ突出させた構造を採用し
ているため、この種の溶接で定期的あるいは不定期的に
必要とされる電極面の修整作業の際、絶縁カバーを上部
電極に装着したままの状態では電極面を研磨することが
できず、一旦絶縁カバーを取り外した後に電極面を研磨
し、その後再び絶縁カバーを上部電極に取り付ける煩雑
な作業が必要とされる。

【０００７】また、絶縁カバー自体も、異常姿勢にある
ナットへの加圧の際に摩耗するため、絶縁カバーの交換
が必要となる。

【０００８】また、上部電極のストロークの差によりナ
ットのセット状態を検出する方式においては、ストロー
ク差が微小になるに従い検出精度を確保するための機構
が複雑になるとともに、電極交換時あるいは電極修整時
に検出基準位置が変化するため検出基準位置を設定し直
す必要が生じる。

【０００９】さらに、プロジェクション溶接機において
は、通常、ジュール熱による電極の温度上昇を抑制する
ために電極内に冷却水を循環させており、上部電極内の
冷却は、図２０に示すように、上部電極１５の上部中央
の冷却孔１５ｆに注水パイプ８０を挿入し、この注水パ
イプ８０から冷却孔１５ｆに冷却水を注水し、冷却孔１
５ｆを経て冷却水を排出させることによって行われる。
この冷却水の循環中に、上部電極ホルダー１４と上部電
極１５との嵌合部に微小な歪みや形状の違いがあると、
その微小隙間を通って冷却水が上部電極１５の外周面に
出るようになり、この漏水が上部電極１５の外周面を伝
わり、上部電極１５の下面１５ｄと絶縁部材１６と導電
カラー１７の下面１７ａとに跨がる図示二点鎖線で示す
ような水滴４０となる場合が発生する。このような水滴
４０が形成されると、絶縁部材１６が存在しているにも
かかわらず上部電極１５と導電カラー１７との間が導通
状態となり、逆向きナット２の被溶接部２ｂが導電カラ
ー１７に溶着されてしまう不具合が生じる。

【００１０】このような不具合は、ワーク又はナットの
表面に多くの場合付着している加工用等の軽質油など
が、プロジェクション溶接の繰り返しにより上部電極の
下端面に付着、堆積し、図２０に二点鎖線で示すような
付着物４１となり、上部電極１５と導電カラー１７との
間が導通状態となる場合にも発生する。

【００１１】そこで、本出願人は、上述したような従来
技術の問題点を解決し、簡素な構成によってナットのセ
ット状態を正確に検出し溶接不良を防止することを主目
的として、特願平１０−３５８１２６号の特許出願をし
た。

【００１２】本発明は、上記特許出願に係る発明の改良
発明であり、ナット表面上の切粉などの付着物や溶接時
に飛散するスパッター（溶融鉄粉等）が電気絶縁物に付
着して生じる導通不良を防止することを目的としてなさ
れたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明のプロジェクション溶接機は、ワー
ク上面に、ナット本体部の下端外周付近から斜め外方へ
延在する複数の被溶接部を溶着させることにより、ナッ
トをワークに溶接するプロジェクション溶接機であっ
て、前記ナットの上面の外径よりも僅かに大きな外径を
有する下面を備え、該下面に正向きナットの上面全体が
当接される上部電極と、前記上部電極の下部外周に環装
される導電カラーであって、前記上部電極下面と略面一
の下面を有し、該下面に逆向きナットの前記複数の被溶
接部が当接される導電カラーと、前記上部電極と前記導
電カラーとの間を電気的に絶縁する絶縁材と、前記導電
カラーに微小電圧を印加し、該導電カラーから前記ナッ
トへの導通の有無に基づいて前記ナットのセット状態を
判定する異常検出コントローラと、を備え、かつ、前記
上部電極の外面からガイドピン逃し孔に通じる通気孔を
設け、該通気孔を介して前記ガイドピン逃し孔から圧縮
気体を吹出すよう構成されることを特徴とする。

【００１４】ここで、前記圧縮気体の吹出終了時点は、
前記ナットがナット正常状態でセットされている場合、
最も早いときで溶接電流を流し終えた時点である。

【００１５】また、前記圧縮気体の吹出終了時点は、前
記異常検出コントローラがセット異常状態を判定した場
合、この判定時点である。

【００１６】また、前記導電カラーの外周に着脱可能に
導電リングが環装され、該導電リングに前記異常検出コ
ントローラのリード線が接続される。

【００１７】また、前記異常検出コントローラが異常を
検出したとき、前記上部電極は加圧保持されることが好
ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。

【００１９】図１は、一実施形態に係るプロジェクショ
ン溶接機の全体構成図を示す。このプロジェクション溶
接機１は、図９に示すナット２を板状ワーク３（図２
等）に溶接する溶接機である。なお、ナット２は、ナッ
ト本体部２ａと、このナット本体部２ａの下端外周付近
から斜め外方へ延在する複数の被溶接部２ｂとから構成
され、ナット本体部２ａはナット孔２ｃを有する。

【００２０】図１において、溶接機本体１０は、二点鎖
線で示すように側面略Ｃ形状に構成されている。上部電
極加圧電磁弁１１は、溶接機本体１０の上面に配設さ
れ、空気圧システムの構成要素である。上部電極加圧シ
リンダ１２は、溶接機本体１０の上側突出部１０ａに配
設されており、上部電極加圧電磁弁１１によって制御さ
れる。上部電極部１３は、上部電極加圧シリンダ１２に
よって昇降可能に支持されている。

【００２１】上部電極部１３は上部電極ホルダー１４を
保持している。上部電極１５は、図２等に示すように、
上部電極ホルダー１４の下部に離脱可能にテーパ嵌合さ
れている。

【００２２】上部電極１５は、図２等に示すように、上
部に大径部１５ａ、下部に小径部１５ｂをそれぞれ有す
る。小径部１５ｂの外径Ｄ₁ は、図９に示すナット２の
上面２ｄの外径Ｄ₃ よりも僅かに大きな値に設定されて
いる。小径部１５ｂは、下部中央にガイドピン逃し孔１
５ｃを有する。小径部１５ｂの外周面は、耐熱性絶縁薄
膜１６によって被覆されている。さらに、上部電極１５
には、その外面からガイドピン逃し孔１５ｃに通じる通
気孔５０が設けられている。この通気孔５０には、ホー
ス５１の一端が接続され、ホース５１の他端は図示しな
いエア制御回路に接続される。エア制御回路は、ホース
５１、通気孔５０を経てガイドピン逃し孔１５ｃから吹
き出す圧縮空気（圧縮気体）の圧力、風量などを設定す
るものである。

【００２３】導電カラー１７は耐熱性絶縁薄膜１６の外
周に圧入されている。導電カラー１７は、上部電極１５
よりも硬度の高い金属材により形成されている。導電カ
ラー１７は、筒状体、すり割付き筒状体のいずれの形状
を有するものであってもよい。導電カラー１７は、小径
部１５ｂの下面１５ｄと略面一の下面１７ａを有する。
導電カラー１７の厚さｔは、ナット２の被溶接部２ｂの
外径Ｄ₂ からナット上面２ｄの外径Ｄ₃ を減じた数値の
１／２より大きな寸法に設定されている。

【００２４】絶縁リング１８は、導電カラー１７の上面
１７ａと大径部１５ａの下面１５ｅとの間に挿入されて
いる。この絶縁リング１８は、単体からなるもの、導電
カラー１７の上端面に被覆された耐熱性絶縁薄膜からな
るもののいずれであってもよい。

【００２５】このように、導電カラー１７は、耐熱性絶
縁薄膜１６及び絶縁リング１８からなる絶縁材により上
部電極１５に対し電気的に絶縁され、上部電極１５の下
部外周に環装されている。

【００２６】導電リング１９は導電カラー１７の外周に
切り込んだズレ防止溝に嵌め合わされている。導電リン
グ１９は上部電極１５の上下動の際の振動等によって導
電カラー１７から脱落しないよう、ばね弾性によって導
電カラー１７の外周面を締め付けている。

【００２７】下部電極部２０は、溶接機本体１０の下側
突出部１０ｂに配設されている。下部電極２１は下部電
極部２０によって保持されている。下部電極２１は、図
２等に示すように、ワーク３及びナット２の位置決め用
ピンとしてのガイドピン２２を内装している。ガイドピ
ン２２は、下部電極２１内部に設けられたスプリング
（図示せず）又はエアー圧によって上下動可能である。

【００２８】上記のような構成を有するプロジェクショ
ン溶接機１の電気系統は、図１及び図１０に示すように
構成される。

【００２９】図１及び図１０において、リード線２３の
一端は、図２等に示すように、上部電極１５側の導電リ
ング１９に接合されている。他のリード線２４の一端
は、図１に示すように下部電極２１に接合されている。
これらのリード線２３、２４の他端は、異常検出コント
ローラ２５に接続されている。フットスイッチ２６は、
信号線２７を介して異常検出コントローラ２５に電気的
に接続されている。異常検出コントローラ２５は電源２
８に接続される。溶接機タイマー２９は電源２８に接続
されるとともに、信号線３０ａ、３０ｂを介して異常検
出コントローラ２５に接続される。上部電極加圧電磁弁
１１は信号線３１を介して異常検出コントローラ２５に
接続されている。異常検出コントローラ２５は、リセッ
トボタン３２、異常ランプ３３、異常ブザー３４、上部
電極加圧保持スイッチ３５及び上部電極下降スイッチ３
６を備える。

【００３０】手操作でナット２をワーク３上に供給する
場合、電気系統は上記のように構成される。一方、ナッ
トフィーダー（図示せず）によりナット２をワーク３上
に自動供給する場合、電気系統は、上記のような構成の
他に、図１０に二点鎖線で示すように、ナットフィーダ
ーの制御盤３７に電源２８を接続し、さらに、信号線３
８を介して制御盤３７を異常検出コントローラ２５に電
気的に接続するとともに、信号線３９を介して制御盤３
７を溶接機タイマー２９に電気的に接続して構成され
る。

【００３１】以下、ワーク３上にセットされるナット２
のセット状態の種類について図２〜図８を参照して説明
した上で、プロジェクション溶接機１の動作について説
明する。

【００３２】セット状態は、セット正常状態とセット異
常状態に大別される。

【００３３】セット正常状態セット正常状態とは、図２及び図３に示すように、ナッ
ト２が正向きでワーク３上の正位置（ナット孔２ｃがガ
イドピン２２に嵌っているときのナット位置）にセット
された状態をいう。なお、図２は、上部電極１５が上端
位置にある状態に対応し、また、図３は、上部電極１５
が図２に示す状態から下降し、ナット２の被溶接部２ｂ
をワーク上面３ａに加圧する位置まで達した状態に対応
する。

【００３４】セット異常状態セット異常状態には、図４〜図８にそれぞれ示すような
各種のセット異常状態がある。

【００３５】図４に示すセット異常状態は、ナット２が
逆向きでガイドピン２２に嵌められたナット２の姿勢状
態であり、以下、このセット異常状態をナット逆向き正
位置状態という。

【００３６】図５に示すセット異常状態は、ナット２が
正向きではあるがガイドピン２２に嵌っておらず上部電
極１５の下降時に上部電極１５と当接するようになるナ
ット２の姿勢状態であり、以下、ナット正向き不正位置
状態という。

【００３７】図６に示すセット異常状態は、ナット２が
ワーク３上に供給されなかったか、あるいは、ナット２
がガイドピン２２から比較的遠く離れた位置にセットさ
れたため、上部電極１５の下降時に上部電極１５とワー
ク３とが当接するようになる状態であり、以下、ナット
不存在状態という。

【００３８】図７に示すセット異常状態は、ナット２が
逆向きでしかもガイドピン２２に嵌っていない状態で上
部電極１５と当接するようになるナット２の姿勢状態で
あり、以下、ナット逆向き不正位置状態という。

【００３９】図８に示すセット異常状態は、厳密な意味
ではナット２のセット異常とはいえないが、上部電極１
５の下面１５ｄに水滴４０又は付着物４１が付着した状
態で上部電極１５とナット２とが当接するようになる状
態であり、以下、電極異常状態という。

【００４０】次に、プロジェクション溶接機１の動作
を、図１２に示すフローチャートを基本に順に説明す
る。なお、図１２において、ステップＳ１〜Ｓ５は、手
操作でナット２をワーク３上に供給するナット手供給時
の動作内容を表し、また、ステップＳ６〜Ｓ１０は、ナ
ットフィーダーによりナット２をワーク３上に供給する
ナット自動供給時の動作内容を表し、また、ステップＳ
１１〜Ｓ２５は、ナット手供給時、ナット自動供給時に
共通の動作内容を表している。

【００４１】(1) 動作開始前図１２に示す動作の開始前においては、上部電極１５は
上端位置で待機しており、また、下部電極２１のガイド
ピン２２は、スプリング又はエアー圧により上方に突出
した状態にある。

【００４２】(2)a ナット手供給時の動作上記の状態において、まずワーク３を下部電極２１のガ
イドピン２２にセットする（Ｓ１）。

【００４３】次に、ワーク３がセットされたガイドピン
２２に、ナット２を正向きで嵌めるための、手操作によ
るナットセットを行う（Ｓ２）。このナット手供給によ
り、ナット２のセット状態は、セット正常状態又はセッ
ト異常状態のいずれかの状態となる。なお、このナット
手供給によりナット２がセット正常状態でセットされた
とき、ナット被溶接部２ｂはワーク上面３ａから僅かに
浮いた状態となる（図２参照）。

【００４４】その後、フットスイッチ２６（起動スイッ
チ）をＯＮする（Ｓ３）。

【００４５】このフットスイッチ２６のＯＮ信号は、信
号線２７、異常検出コントローラ２５及び信号線３０ａ
を経て溶接機タイマー２９に送信され、溶接機タイマー
２９はＯＮする（Ｓ４）。この溶接機タイマー２９は、
信号線３０ｂ、異常検出コントローラ２５及び信号線３
１を経て上部電極加圧電磁弁１１に上部電極加圧信号を
送信し、この上部電極加圧信号により上部電極加圧電磁
弁１１のポジションが切り換わり、上部電極加圧シリン
ダ１２は上部電極部１３を下降させ、上部電極１５は下
降を開始する（Ｓ５）。なお、下降を開始した上部電極
１５は、初期加圧期間Ｔ₁ （図１３参照）内にフットス
イッチ２６がＯＦＦした場合には、上昇可能となるが、
初期加圧期間Ｔ₁ 経過後は、フットスイッチ２６がＯＦ
Ｆしても直ちには上昇しないよう制御される。また、上
部電極１５の下降開始と同時に、エア制御回路からホー
ス５１、通気孔５０を経てガイドピン逃し孔１５ｃから
圧縮空気を吹き出すようにする、すなわち、エアブロー
を開始する（Ｓ５０）。なお、エア制御回路は、例え
ば、溶接機タイマー２９からの信号によって起動する。

【００４６】(2)b ナット自動供給時の動作一方、ナット自動供給時には、ワークセット（Ｓ６）の
後、フットスイッチ２６をＯＮする（Ｓ７）。

【００４７】このフットスイッチ２６のＯＮ信号は、信
号線２７、異常検出コントローラ２５及び信号線３８を
経てナットフィーダーの制御盤３７に送信され、制御盤
３７はナットフィーダーにナット供給開始信号を送信
し、ナットフィーダーはナット２を一個正向き状態でガ
イドピン２２に嵌めるようワーク上面３ａに向けて供給
する（Ｓ８）。このナット自動供給により、ナット２の
セット状態は、ナット手供給時と同様、セット正常状態
又はセット異常状態のいずれかの状態となる。

【００４８】その後、制御盤３７から信号線３９を経て
溶接機タイマー２９にナット供給完了信号が送信される
と、溶接機タイマー２９はＯＮする（Ｓ９）。この溶接
機タイマー２９は、ナット手供給時と同様、上部電極加
圧電磁弁１１に上部電極加圧信号を送信し、上部電極１
５を下降開始させる（Ｓ１０）。また、上部電極１５の
下降開始と同時に、エア制御回路からホース５１、通気
孔５０を経てガイドピン逃し孔１５ｃから圧縮空気を吹
き出すようにする、すなわち、エアブローを開始する
（Ｓ６０）。なお、エア制御回路は、例えば、溶接機タ
イマー２９からの信号によって起動する。

【００４９】(3) 初期加圧期間Ｔ₁ における導通検知
（異常検知）上記のような上部電極１５の下降開始後、異常検出コン
トローラ２５は、リード線２３、２４間に電圧を継続し
て印加するとともに、図１１に示すような異常検出コン
トローラ２５の入力部に設けられた導通検知回路２５ａ
により、リード線２３、２４間の導通の有無を検出する
ようにし、導通検知回路２５ａによりリード線２３、２
４間の導通が検知されたとき、導通検知回路２５ａから
導通検知信号を出力するようにする（Ｓ１１）。換言す
ると、上部電極１５の下降開始後、導通検知回路２５ａ
は、ナット２のセット状態がセット正常状態であるかセ
ット異常状態であるかの判定を行う。なお、この判定結
果により、後述するように、上部電極１５、下部電極２
１間に溶接電流を流したり、あるいは溶接電流を流さな
いで異常ブザー３４を鳴らすなどの、後の動作が決定さ
れる。

【００５０】導通検知回路２５ａは、ナット２のセット
状態がセット正常状態（図２）のときは、図３に示すよ
うに上部電極１５の下降により、上部電極１５が導電カ
ラー１７とは当接せずナット上面２ｄのみと当接するよ
うになり、リード線２３、２４間が遮断状態に保たれる
ため、導通検知回路２５ａは開状態を保ち、異常検知信
号を出力しない。このように、ナット２のセット状態が
セット正常状態のとき、導通検知回路２５ａはセット正
常状態であると判定する。

【００５１】また、ナット２のセット状態がナット逆向
き正位置状態（図４）のときには、上部電極１５の下降
により導電カラー１７がナット被溶接部２ｂと当接する
ようになり、上部電極１５側のリード線２３から導電リ
ング１９、導電カラー１７、ナット被溶接部２ｂ、ナッ
ト上面２ｄ、ワーク３、下部電極２１を経て下部電極２
１側のリード線２４に至る閉回路が生成され、導通検知
回路２５ａは閉状態となり、導通検知回路２５ａは異常
検知信号を出力するようになる。このように、ナット２
のセット状態がナット逆向き正位置状態のとき、導通検
知回路２５ａはセット異常状態であると判定する。

【００５２】また、ナット２のセット状態がナット正向
き不正位置状態（図５）のときには、上部電極１５の下
降により導電カラー１７がナット上面２ｄと当接するよ
うになり、上部電極１５側のリード線２３から導電リン
グ１９、導電カラー１７、ナット上面２ｄ、ナット被溶
接部２ｂ、ワーク３、下部電極２１を経て下部電極２１
側のリード線２４に至る閉回路が生成される。このた
め、上記と同様、導通検知回路２５ａは異常検知信号を
出力するようになり、セット異常状態であると判定す
る。

【００５３】また、ナット２のセット状態がナット不存
在状態（図６）のときには、上部電極１５の下降により
上部電極１５がワーク上面３ａと当接するようになり、
上部電極１５側のリード線２３から導電リング１９、導
電カラー１７、ワーク３、下部電極２１を経て下部電極
２１側のリード線２４に至る閉回路が生成される。この
ため、上記と同様、導通検知回路２５ａは異常検知信号
を出力するようになり、セット異常状態であると判定す
る。

【００５４】また、ナット２のセット状態がナット逆向
き不正位置状態（図７）のときには、上部電極１５の下
降により上部電極１５が導電カラー１７とは当接せずナ
ット被溶接部２ｂのみと当接するようになり、リード線
２３、２４間が遮断状態に保たれるため、導通検知回路
２５ａは開状態を保ち、異常検知信号を出力しない。し
たがって、このようなナット逆向き不正位置状態は本来
ならばセット異常状態であるが、導通検知回路２５ａ
は、セット正常状態であると誤判定するようになる。な
お、この誤判定による溶接後の不良品の流出を防止する
ために、後述するように、溶接後、異常ブザー３４の鳴
動等により作業者にセット異常が知らされる。

【００５５】また、厳密な意味ではナット２のセット状
態とはいえないが電極異常状態（図８）のときには、上
部電極１５の下降により上部電極１５がナット上面２ｄ
と当接するようになると上部電極１５側のリード線２３
から導電リング１９、導電カラー１７、水滴４０又は付
着物４１、ナット２、ワーク３、下部電極２１を経て下
部電極２１側のリード線２４に至る閉回路が生成され
る。このため、上記と同様、導通検知回路２５ａは異常
検知信号を出力するようになり、セット異常状態である
と判定する。しかし、水滴４０又は付着物４１が溶接品
質に支障をきたさない程度の少量である場合（以下、擬
似異常状態という。）には、上記のようなセット異常状
態との判定はしないでセット正常状態との判定をし、後
続の溶接を行う方が好ましい。そこで、図１１に二点鎖
線で示すように、導通検知回路２５ａに並列に抵抗Ｒｆ
を接続し、当該擬似異常状態の時に導通検知回路２５ａ
にかかる電圧を、異常検知信号の出力の基準となる閾値
よりも小さくなるよう構成する。このような構成をとる
ことにより、擬似異常状態の時には、導通検知回路２５
ａは異常検知信号を出力せず、セット正常状態と判定す
ることができるようになる。

【００５６】以上のように、導通検知回路２５ａは、初
期加圧期間Ｔ₁ において、リード線２３、２４間の導通
の有無を検出し、ナット２のセット状態がセット正常状
態（異常検知信号が出力されない場合に対応する。）で
あるか又はセット異常状態（異常検知信号が出力される
場合に対応する。）であるかを判定する。以下、セット
正常状態と判定された場合と、セット異常状態と判定さ
れた場合に大別して以後の動作を説明する。

【００５７】(4)a 初期加圧期間Ｔ₁ 内に異常検知信号
が出力されずセット正常状態と判定された場合の動作異
常検出コントローラ２５は、上部電極１５、下部電極２
１間に溶接電流を流して予め定めた溶接時間、ナット２
の溶接を行わせる（Ｓ１２）。

【００５８】その後、溶接機タイマー２９がタイマーア
ップするまでの間、リード線２３、２４間の導通の有無
を検知する（Ｓ１４）。

【００５９】図２及び図３に示すようなセット正常状態
のため導通検知回路２５ａから異常検知信号が出力され
ない場合、溶接機タイマー２９は予め定めた上部電極加
圧時間Ｔ₂ （図１３参照）が経過した時点、すなわち、
溶接機タイマー２９がタイマーアップした時点で、上部
電極加圧電磁弁１１への上部電極加圧信号の送信を停止
し、これにより、上部電極１５は上昇を開始する（Ｓ１
５）。なお、図１２においては、溶接機タイマーアップ
（Ｓ１３）後に、導通検知（Ｓ１４）を行うように図示
したが、これは、便宜上、フローチャートが煩雑になる
のを回避するためである。その後、フットスイッチ２６
をＯＦＦし、ナット２が溶接されたワーク３をアン・ロ
ーディングする（Ｓ２５）。

【００６０】一方、Ｓ５０又はＳ６０で開始したエアブ
ローは、作業条件に合わせて、溶接電流を流し終った時
点から上部電極１５が上昇開始するまでの期間内の任意
の時点で終了する（Ｓ５１）。ここで、溶接電流を流し
終えた時点をエアブロー終了時点の最も早い時点として
設定した理由は、溶接時に飛散したスパッターが絶縁材
１６に付着して導電カラー１７と上部電極１５とが導通
する導通不良を防止するとともに、ワーク３の材質によ
っては、溶接電流通電後、溶融部を急冷することができ
ない場合があるためである。

【００６１】導通検知（Ｓ１４）において、図７に示す
ようなナット逆向き不正位置状態の場合、溶接電流によ
りナット被溶接部２ｂが溶融し、このため、上部電極１
５側のリード線２３から、導電リング１９、導電カラー
１７、ナット２、ワーク３、下部電極２１を経て下部電
極２１側のリード線２４に至る閉回路が生成され、導通
検知回路２５ａから異常検知信号が出力されるようにな
る。このような場合、後述する動作（Ｓ１６）へと移行
し、異常ブザー３４が鳴動するなどしてセット異常状態
が作業者に知らされる。

【００６２】(4)b 初期加圧期間Ｔ₁ 内に異常検知信号
が出力されセット異常状態と判定された場合の動作導通検知回路２５ａから異常検知信号が出力されると、
上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＮされているかＯＦ
Ｆされているかによって（Ｓ１６）、次のような異なる
動作を行う。

【００６３】上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＦＦ
されている場合導通検知回路２５ａからの異常検知信号により、溶接機
タイマー２９はＯＦＦし、異常ランプ３３及び異常ブザ
ー３４はＯＮする（Ｓ１７）。この溶接機タイマー２９
のＯＦＦへのスイッチングにより、溶接機タイマー２９
は上部電極加圧信号の送信を停止し、上部電極１５は上
昇を開始する（Ｓ１８）。そして、この異常ランプ３３
の点灯、異常ブザー３４の鳴動により、作業者はセット
異常を知ることができる。一方、エアブローは、異常ラ
ンプ３３等をＯＮさせると同時に終了させる（Ｓ６
１）。

【００６４】その後、作業者はフットスイッチ２６をＯ
ＦＦするとともに、リセットボタン３２をＯＮする。こ
のリセットボタン３２のＯＮにより、異常ランプ３３及
び異常ブザー３４はＯＦＦする（Ｓ１９）。そして、作
業者は、セット異常のナット２をアンロードする（Ｓ２
５）。

【００６５】上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＮさ
れている場合異常検出コントローラ２５は、上部電極加圧保持信号を
ＯＮし、上部電極加圧保持信号を上部電極加圧電磁弁１
１に送信する（Ｓ２０）。また、溶接機タイマー２９を
ＯＦＦするとともに、異常ランプ３３及び異常ブザー３
４をＯＮする（Ｓ２１）。したがって、溶接機タイマー
２９のＯＦＦへのスイッチングにより、上部電極加圧信
号の送信が停止するが、その代わりに、上部電極加圧保
持信号が送信されることから、上部電極１５は加圧保持
を継続するようになる。その後、作業者はフットスイッ
チ２６をＯＦＦするとともに、リセットボタン３２をＯ
Ｎする。このリセットボタン３２のＯＮにより、異常ブ
ザー３４はＯＦＦする（Ｓ２２）。そして、作業者は再
びリセットボタン３２をＯＮする。このリセットボタン
３２のＯＮにより、異常ランプ３３はＯＦＦするととも
に上部電極加圧保持信号の送信が停止される（Ｓ２
３）。この上部電極加圧保持信号の送信停止により、上
部電極１５は上昇を開始する（Ｓ２４）。そして、作業
者は、セット異常のナット２をアンロードする（Ｓ２
５）。

【００６６】一方、エアブローは、異常ランプ３３等を
ＯＮさせると同時に終了させる（Ｓ６２）。図１３〜図
１７は、上述したようなプロジェクション溶接機１の動
作を、より具体的に説明するためのタイミングチャート
を示す。

【００６７】図１３は、ナット２のセット状態がセット
正常状態にあるとき（図２、図３）のタイミングチャー
トを示す。このセット正常状態の場合、初期加圧期間Ｔ
₁ が経過した時点で溶接電流が流れ、ナット２がワーク
３に溶接される。また、上部電極１５の下降開始時点か
ら、早くて溶接電流が流れ終わる時点、遅くて上部電極
１５が上昇開始する時点までの期間Ｔ₃ 、エアブローが
行われる。そして、上部電極加圧期間Ｔ₂ が経過した時
点で上部電極１５は上昇開始する。なお、図１３に示す
タイミングチャートは、上部電極加圧保持スイッチ３５
がＯＦＦしている場合に対応するが、上部電極加圧保持
スイッチ３５がＯＮしている場合にも同様な内容とな
る。

【００６８】図１４は、ナット２のセット状態が、図
４、図５及び図６に示すようなセット異常状態であり、
かつ、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＦＦ状態にあ
るときのタイミングチャートを示す。この場合、初期加
圧期間Ｔ₁ 内にリード線２３、２４間の導通が検知され
ると、上部電極１５は上昇を開始し、また、異常ランプ
３３及び異常ブザー３４がＯＮされて作業者はセット異
常を知ることができる。また、エアブローは、導通検知
時点で終了する。

【００６９】図１５は、ナット２のセット状態が、図
４、図５及び図６に示すようなセット異常状態であり、
かつ、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＮ状態にある
ときのタイミングチャートを示す。この場合、初期加圧
期間Ｔ₁ 内にリード線２３、２４間の導通が検知される
と、異常ランプ３３及び異常ブザー３４によりセット異
常が作業者に知らされる。また、リード線２３、２４間
の導通が検知されたとき、上部電極１５は上昇を開始せ
ず加圧保持され、二度目の異常リセットにより上昇を開
始するため、作業者は、セット異常状態を実際に目で確
認することができる。したがって、上部電極１５を上記
のように加圧保持することは、品質管理上有効な手段と
なる。また、エアブローは、導通検知時点で終了する。

【００７０】図１６は、ナット２のセット状態が、図７
に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加
圧保持スイッチ３５がＯＦＦ状態にあるときのタイミン
グチャートを示す。この場合、溶接中にリード線２３、
２４間の導通が検知されても、上部電極１５は上昇せず
加圧保持され、保持加圧期間Ｔ₂ が経過した時点から上
昇を開始する。そして、異常ランプ３３及び異常ブザー
３４によって作業者はセット異常を知ることができ、溶
接不良品の流出を防止することができる。また、エアブ
ローは、導通検知時点で終了する。

【００７１】図１７は、ナット２のセット状態が、図７
に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加
圧保持スイッチ３５がＯＮ状態にあるときのタイミング
チャートを示す。この場合、上部電極１５は、初期加圧
期間Ｔ₁ が経過した後も上部電極加圧保持信号により加
圧保持され、二度目の異常リセットにより上昇を開始す
る。このため、上述した図１５に示したセット異常の場
合と同様、作業者は、セット異常状態を実際に目で確認
することができる。また、エアブローは、導通検知時点
で終了する。

【００７２】なお、上述した図１３〜図１７は、手操作
でナット２の供給を行うナット手供給時の場合の動作を
示したが、ナット自動供給時の場合には、起動スイッチ
２６がＯＮするとナットフィーダーが起動し、ナットフ
ィーダーがナット１個を供給終了した時点で溶接機タイ
マー２９がＯＮする。そして、その後の動作はナット手
供給時の場合と同様である。

【００７３】ところで、溶接の繰り返しにより電極面が
損耗して平坦度が失われた場合、電極面の修整を行う必
要が生じる。

【００７４】以下、このような電極面の修整を行う際の
作業を説明する。

【００７５】まず、導電カラー１７の外周に嵌められた
ばね状の導電リング１９を外し、上部電極１５を上部電
極ホルダー１４から外す。そして、上部電極１５を旋盤
等のチャックに締め付け、上部電極１５の下面１５ｄ及
び導通カラー１７の下面１７ａを同時に削り平坦度を回
復させる。

【００７６】なお、このような電極面の研削は、導電リ
ング１９のセット位置近傍まで繰り返し行うことが可能
である。

【００７７】そして、このような電極面の修整の後、上
部電極１５を上部電極ホルダー１４に取り付け、さら
に、導通カラー１７に導電リング１９を取り付けて、作
業を終了する。

【００７８】その後、異常検出コントローラ２５の動作
確認を行う。この動作確認方法は、次のように行われ
る。

【００７９】まず、ワーク３をセットした後、ナット２
をガイドピン２２に正向きでセットする。そして、上部
電極下降スイッチ３６を手動でＯＮする。異常検出コン
トローラ２５は、上部電極下降スイッチ３６がＯＮする
と、上部電極下降信号を上部電極加圧電磁弁１１に送信
し、上部電極１５は下降を開始する。そして、この上部
電極１５の下降により異常ランプ３３がＯＮしないこと
を作業者が確認することにより、異常検出コントローラ
２５がセット正常状態を正しく判定したと確認する。な
お、この確認動作の間、溶接機タイマー２９は切り離さ
れており、溶接電流の供給は行わない。図１８は、この
ようにナット２をセット正常状態でセットした場合の確
認動作の内容を示している。

【００８０】次に、今度はナット２をガイドピン２２に
逆向きでセットする。そして、上述したセット正常状態
の判定の確認の場合と同様、上部電極下降スイッチ３６
を手動でＯＮし、上部電極１５を下降させる。そして、
この上部電極１５の下降により異常ランプ３３がＯＮし
たことを作業者が確認することにより、異常検出コント
ローラ２５がセット異常状態を正しく判定したと確認す
る。図１９は、このようにナット２をセット異常状態で
セットした場合の確認動作の内容を示している。

【００８１】

【発明の効果】本発明のプロジェクション溶接機は、ナ
ットの上面の外径よりも僅かに大きな外径を有する下面
を備え、該下面に正向きナットの上面全体が当接される
上部電極と、上部電極の下部外周に環装される導電カラ
ーであって、上部電極下面と略面一の下面を有し、該下
面に逆向きナットの複数のナット被溶接部が当接される
導電カラーと、上部電極と導電カラーとの間を電気的に
絶縁する絶縁材と、導電カラーに通電し、該導電カラー
からナットへの通電の有無に基づいてナットのセット状
態を判定する異常検出コントローラとを備え、かつ、前
記上部電極の外面からガイドピン逃し孔に通じる通気孔
を設け、該通気孔を介して前記ガイドピン逃し孔から圧
縮気体を吹出すよう構成されることを特徴とする。

【００８２】本発明によると、ナットがセット正常状態
でセットされている場合には、導電カラーがナットと接
触することがないため、導電カラーからナットへの通電
が無いことを確認することで、ナットのセット正常状態
を正しく判定することができる。一方、ナットがセット
異常状態でセットされている場合には、導電カラーがナ
ットと接触するため、導電カラーからナットへの通電が
有ることを確認することで、ナットのセット異常状態を
正しく判定することができるようになる。したがって、
本発明によると、きわめて簡素な構成によってナットの
セット状態を正確に検出し溶接不良を防止することが可
能になる。さらに、本発明によると、上部電極のガイド
ピン逃し孔からナットに向けて圧縮気体が吹き出される
ことから、ナット上面上の切粉などの付着物や、溶接時
に飛散するスパッターを吹き飛ばし、これらの付着物や
スパッターを介して、絶縁材を挟んだ導電体間が導通し
てしまう導通不良を防止することができる。

【００８３】また、圧縮気体の吹出終了時点は、ナット
がナット正常状態でセットされている場合、最も早いと
きで溶接電流を流し終えた時点に設定すると、溶接電流
通電後、溶融部を急冷できないワークに対しても良好な
溶接を行うことができる。

【００８４】また、圧縮気体の吹出終了時点は、異常検
出コントローラがセット異常状態を判定した場合、この
判定時点に設定すると、以後の無駄な圧縮空気吹出を行
わなくて済む。

【００８５】また、導電カラーの外周に着脱可能に導電
リングが環装され、該導電リングに異常検出コントロー
ラのリード線が接続されるよう構成する。これにより、
損耗した電極面の修整作業を行う際、導電リングを取り
外すことにより、上部電極及び導電カラーのみを旋盤等
にセットして、上部電極の下面と導電カラーの下面とを
同時に研削することができるようになる。

【００８６】また、異常検出コントローラが異常を検出
したとき、上部電極は加圧保持されるよう構成する。こ
れにより、作業者はセット異常状態を実際に目で確認す
ることができるようになり、品質管理を行う上で有効な
手段となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクション溶
接機の全体構成図である。

【図２】図１に示すプロジェクション溶接機において、
ナットが正向きでワーク上の正位置にセットされた場合
（セット正常時）に、上部電極が上端位置にあるときの
要部の部分断面図である。

【図３】上部電極が図２に示す状態から下降し、ナット
の被溶接部をワーク上面に加圧する位置まで達したとき
の要部の部分断面図である。

【図４】ナットが逆向きでワーク上の正位置にセットさ
れた場合（セット異常時又はナット逆向き正位置時）
に、上部電極が下降し、ナットの被溶接部と当接する位
置まで達したときの要部の部分断面図である。

【図５】ナットが正向きでワーク上の不正位置にセット
された場合（セット異常時又はナット正向き不正位置
時）に、上部電極が下降し、ナットの上面と当接する位
置まで達したときの要部の部分断面図である。

【図６】ナットがワーク上に存在しない場合（セット異
常時又はナット不存在時）に、上部電極が下降し、ワー
クと当接する位置まで達したときの要部の部分断面図で
ある。

【図７】ナットが逆向きでワーク上の不正位置にセット
された場合（セット異常時又はナット逆向き不正位置
時）に、上部電極が下降し、ナットの被溶接部と当接す
る位置まで達したときの要部の部分断面図である。

【図８】上部電極の下端面に水滴又は付着物が付着して
いる場合（電極異常時）に、上部電極が上端位置にある
ときの要部の部分断面図である。

【図９】ナットの平面、縦断面及び底面図である。

【図１０】図１に示すプロジェクション溶接機の電気系
統図である。

【図１１】図１０に示す異常検出コントローラの入力部
の構成図である。

【図１２】図１に示すプロジェクション溶接機による一
連の動作を示すフローチャートである。

【図１３】ナットのセット状態がセット正常状態にある
とき（図２、図３）のタイミングチャートである。

【図１４】ナットのセット状態が、図４、図５及び図６
に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加
圧保持スイッチがＯＦＦ状態にあるときのタイミングチ
ャートである。

【図１５】ナットのセット状態が、図４、図５及び図６
に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加
圧保持スイッチがＯＮ状態にあるときのタイミングチャ
ートである。

【図１６】ナットのセット状態が、図７に示すようなセ
ット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチ
がＯＦＦ状態にあるときのタイミングチャートである。

【図１７】ナットのセット状態が、図７に示すようなセ
ット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチ
がＯＮ状態にあるときのタイミングチャートである。

【図１８】電極面修整後、ナットをセット正常状態でセ
ットした場合の異常検出コントローラの動作確認のため
の動作内容を示すタイミングチャートである。

【図１９】電極面修整後、ナットをセット異常状態でセ
ットした場合の異常検出コントローラの動作確認のため
の動作内容を示すタイミングチャートである。

【図２０】従来のプロジェクション溶接機の問題点を説
明するための断面図である。

【符号の説明】

１プロジェクション溶接機２ナット２ａナット本体部２ｂ被溶接部２ｄ上面３ワーク３ａ上面１５上部電極１５ｃガイドピン逃し孔１５ｄ下面１６、１８絶縁材１７導電カラー１９導電リング２３リード線２５異常検出コントローラ５０通気孔

フロントページの続き (72)発明者安部康広愛知県名古屋市中区金山５丁目２番22号矢嶋工業株式会社内 (72)発明者佐溝庸吉愛知県名古屋市中区金山５丁目２番22号矢島技研株式会社内 (72)発明者犬飼裕岳愛知県名古屋市中区金山５丁目２番22号矢島技研株式会社内 (72)発明者堀場俊幸愛知県名古屋市中区金山５丁目２番22号矢島技研株式会社内 (72)発明者戸田真司愛知県名古屋市中区金山５丁目２番22号矢島技研株式会社内 (72)発明者等々力誠愛知県名古屋市中区金山５丁目２番22号矢島技研株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワーク上面に、ナット本体部の下端外周
付近から斜め外方へ延在する複数の被溶接部を溶着させ
ることにより、ナットをワークに溶接するプロジェクシ
ョン溶接機であって、前記ナットの上面の外径よりも僅かに大きな外径を有す
る下面を備え、該下面に正向きナットの上面全体が当接
される上部電極と、前記上部電極の下部外周に環装される導電カラーであっ
て、前記上部電極下面と略面一の下面を有し、該下面に
逆向きナットの前記複数の被溶接部が当接される導電カ
ラーと、前記上部電極と前記導電カラーとの間を電気的に絶縁す
る絶縁材と、前記導電カラーに微小電圧を印加し、該導電カラーから
前記ナットへの導通の有無に基づいて前記ナットのセッ
ト状態を判定する異常検出コントローラと、を備え、かつ、前記上部電極の外面からガイドピン逃し孔に通じる通気
孔を設け、該通気孔を介して前記ガイドピン逃し孔から
圧縮気体を吹出すよう構成されることを特徴とするプロ
ジェクション溶接機。
【請求項２】請求項１において、前記圧縮気体の吹出
終了時点は、前記ナットがナット正常状態でセットされ
ている場合、最も早いときで溶接電流を流し終えた時点
であることを特徴とするプロジェクション溶接機。
【請求項３】請求項１又は２において、前記圧縮気体
の吹出終了時点は、前記異常検出コントローラがセット
異常状態を判定した場合、この判定時点であることを特
徴とするプロジェクション溶接機。
【請求項４】請求項１、２又は３において、前記導電
カラーの外周に着脱可能に導電リングが環装され、該導
電リングに前記異常検出コントローラのリード線が接続
されることを特徴とするプロジェクション溶接機。
【請求項５】請求項１、２、３又は４において、前記
異常検出コントローラが異常を検出したとき、前記上部
電極は加圧保持されることを特徴とするプロジェクショ
ン溶接機。