JP2001314974A - プロジェクションボルトの溶接方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸部、フランジ、溶着用突起を有するプロジ
ェクションボルトをワーク鋼板に溶接するときには、プ
ロジェクションボルトのセット位置やワーク鋼板のロー
ディング位置を溶接位置とは離隔させておくことが必要
になる。これは、溶接位置には多数の溶接機が錯綜して
いるので、そのような箇所とは異なった箇所を選定する
ことが重要となる。 【解決手段】 移動可能なワーク１の支持台６に中間電
極１０を設置し、プロジェクションボルト２の軸部３を
挿入する受入孔１２をこの電極１０に明け、挿入位置
（Ｓ）でプロジェクションボルト２を中間電極１０に保
持させ、かつその位置でワーク１を載置する。それから
支持台６を溶接位置（Ｗ）に移動させて、ワーク１、溶
着用突起５、中間電極１０の３部材を溶接機１９の電極
３４、３５で挟み付けて溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】軸部とフランジと溶着用突起
からなるプロジェクションボルトを、板状のワークに溶
接することがおこなわれている。本発明は、このような
溶接の技術分野に属している。

【０００２】

【従来の技術】上述のような技術分野における先行技術
としては、特許第２５０９１０３号公報があげられる。
ここには、プロジェクションボルトの軸部を差し込む受
入孔が可動電極に明けられ、可動電極に保持されたプロ
ジェクションボルトは同電極の進出によって鋼板等のワ
ークに溶接されることが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとしている問題点】上述のような従
来技術は、自動車ボディの溶接組み立てライン等におい
て、首尾よく活用することができない。すなわち、上記
ラインにおいては、フロアパネルのような大型部品を中
心にして種々な部品が溶接されるので、そのライン自体
が多数の溶接ロボットが錯綜した状態になっている。そ
のような入り組んだラインのところへ上述のような溶接
手法を適用することは、プロジェクションボルトのセッ
トやワークの供給・取り出しにおいて非常に行いにくい
こととなる。

【０００４】

【問題を解決するための手段とその作用】本発明は、上
述のような問題点に注目して発案されたものであり、請
求項１の発明は、軸部とフランジと溶着用突起からなる
プロジェクションボルトを板状のワークに溶接するもの
において、移動可能なワークの支持台に軸部の受入孔を
有する中間電極を設置し、前記受入孔にあらかじめ軸部
を挿入しておき、支持台上のワークと中間電極を溶接機
の両電極で挟み付けて通電することにより、溶着用突起
とワークとの圧着部が溶接されることを特徴としてい
る。

【０００５】したがって、中間電極を備えた支持台にあ
らかじめプロジェクションボルトのセットがなされ、そ
の後からワークが支持台上に載置されて、溶着用突起と
ワークとが圧接できる状態になる。その後、溶接機の両
電極で中間電極とワークとが挟み付けられて通電がなさ
れ、溶着用突起とワークの圧着部が溶接される。中間電
極とワークは支持台上に配置されているので、中間電極
に軸部を挿入してからワークを支持台に載せることによ
って、ボルトとワークとの相対位置が正確に求められ
る。さらに、支持台が移動式であるから、溶接ロボット
等の錯綜した箇所を避けた所でプロジェクションボルト
の挿入やそこへのワーク積載等がおこなえる。よって、
ボルト供給およびワークのローディングやアンローディ
ングの機構が周辺の関連部材に制約されることなく設置
できる。このことは、前記機構が無理なく合理的に編成
できることを意味しており、したがって、設備の作動信
頼性や耐久性を向上させるのに非常に有利である。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１において、溶
着用突起は軸部とは反対側のフランジ面に形成されてお
り、溶着用突起がワークの片面に圧着されて溶接される
ことを特徴としている。溶着用突起が軸部との関係でこ
のような位置にあると、鋼板等には片側から押しつける
状態になり、それによってワーク鋼板は逃げる方向に変
位しやすくなる。しかし、本発明においては中間電極、
溶着用突起、ワークの３部材が溶接機の両電極で強く挟
み付けられるので、溶着用突起が上述のような位置関係
におかれていても、しっかりとした圧着ないし溶着が実
現する。溶着用突起が上記の場合とは逆にフランジから
軸部の方へ突出している場合には、軸部をワークの下孔
に貫通させて電極の受入孔に挿入し、その後、可動電極
で圧着する。したがって、鋼板の裏側にフランジが露出
したりして、外観や近在の部品に干渉するといった問題
がある。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２において、支持台は中間電極の受入孔に軸部が挿入さ
れる挿入位置から溶接機の両電極で溶着用突起とワーク
とが溶着される溶接位置へ移動させられることを特徴と
している。挿入位置と溶接位置を離隔させてその間を移
動させることにより、より有利な環境、すなわち溶接ロ
ボットが錯綜していないような箇所でプロジェクション
ボルト挿入がなされ、設備の簡素化や確実なプロジェク
ションボルト挿入等において有効である。

【０００８】請求項４の発明は、請求項３において、挿
入位置において受入孔に軸部を挿入した後にワークが支
持台上に供給されることを特徴としている。このように
挿入位置とワーク供給位置とが同じ箇所であることによ
って、一か所で必要なローディングをすべて完了させる
ことができて、工程の簡素化や時間短縮に有用なものと
なる。同時に、このような配慮がなされていることによ
って、ワークとプロジェクションボルトとの相対位置が
正確に設定できて、製品精度の向上に有利である。

【０００９】請求項５の発明は、請求項３または請求項
４において、溶接位置から挿入位置に復帰させられたワ
ークが挿入位置において支持台から取り出されることを
特徴としている。すなわち、溶接後のワークの取り出し
が挿入位置であるから、ワークの入る箇所と出る箇所が
移動式支持台によって簡単に実現でき、ワークの移動軌
跡を単純化できて移動時のトラブルを少なくすることが
できる。同時に、溶接ロボット等が錯綜していない箇所
で、ワークの入出がなされるので、大きなワークであっ
ても取扱が容易におこなえる。

【００１０】請求項６の発明は、請求項１から請求項５
のいずれかにおいて、中間電極は支持台に明けた通孔に
よって溶接機の電極が中間電極に圧接できる状態とされ
ていることを特徴としている。支持台は本来ワークの支
持を果たしてワークを所定の箇所に移動させなければな
らないのであるが、他方、支持台には溶接電流の通電を
確実に達成できる機能が付与されていなければならな
い。ここで、支持台に通孔を明けて中間電極が溶接機の
電極に圧接できるようにしてあるから、上述の要件を満
足させることができる。とくに、強度剛性の高い支持台
に中間電極への通電性を可能ならしめる点において有意
義な配慮である。

【００１１】請求項７の発明は、軸部とフランジと溶着
用突起からなるプロジェクションボルトを板状のワーク
に溶接するものにおいて、移動可能なワークの支持台に
軸部の受入孔を有する中間電極を設置し、中間電極は支
持台に明けた通孔によって溶接機の電極が中間電極に圧
接できるように構成されていることを特徴とする装置で
ある。とくに、支持台に明けた通孔によって溶接機の電
極が中間電極に接触できるので、前述の中間電極、溶着
用突起、ワークの３部材を溶接機電極でしっかりと挟み
付けることとなり、移動式支持台においての溶接が可能
となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図示の実施形態にしたがっ
て、本発明をくわしく説明する。ここでのワーク１は鋼
板製のドアインナパネルであり、ドアとしての完成組み
立ての前工事としてプロジェクションボルトが溶接され
る場面であり、ワーク１は理解しやすくするために平た
く単純化して図示してある。そして、プロジェクション
ボルト２は鉄製であり、図４や図５から明らかなように
軸部３とそれと一体のフランジ４とフランジ４から隆起
している溶着用突起５から構成されている。溶着用突起
５は表面に丸みのある大きなものが一つであるが、これ
を「いぼ」状の３個あるいは４個設けてもよい。また、
溶着用突起５は軸部３とは反対側のフランジ４面から隆
起させてある。

【００１３】支持台６は、分厚い鉄板で作られており、
しかも移動可能な態様にしてあり、移動手段としては回
動式や直線的な進退式などいろいろなものが採用でき
る。ここでは、後者の直線進退式を採用している。した
がって、支持台６には車輪７が取り付けられ、それがガ
イドレール８、８上を転動する。支持台６は、ワーク１
を保持する機能を付与しているので、ワーク支持用の支
持治具９、９が支持台６上に固定してある。さらに、支
持台６には中間電極１０が設置されている。

【００１４】中間電極１０は銅合金製の円柱型であり、
その上端面１１の中央部に前記軸部３の受入孔１２が明
けられ、その奥に吸引用のマグネット（永久磁石）１３
が挿入してある。図示の場合は、中間電極１０が１個だ
けであるが、実際には溶接するべきプロジェクションボ
ルト２が多数あるので、それに見合った個数の中間電極
１０が支持台６に配置される。中間電極１０は絶縁材１
４を介して固定ブラケット１５に結合され、このブラケ
ット１５がボルト１６で支持台６に結合されている。中
間電極１０が配置される箇所の支持台６には、通孔１７
が明けられている。これは後述の溶接機の電極が中間電
極１０の下端面１８に圧着できるようにするためであ
り、同時に、絶縁性を維持するために図３のように中間
電極１０の下部は通孔１７との間に空間が設置してあ
る。

【００１５】ガイドレール８の右端に支持台６が停止し
ている状態が、受入孔１２に軸部３が挿入される「挿入
位置」であり、それは符号（Ｓ）で示してある。また、
支持台６がガイドレール８の左端に停止して、溶接ロボ
ット１９で溶接される位置が「溶接位置」であり、それ
は符号（Ｗ）で示してある。支持台６を挿入位置と溶接
位置を往復させるために、駆動手段２０が設置してあ
る。ここではそれをエアシリンダ２１で実現している。
エアシリンダ２１は静止部材２２にしっかりと固定さ
れ、そのピストンロッド２３に結合した連結部材２３ａ
が支持台６に固定されている。

【００１６】ここでの溶接ロボット１９は溶接機を含
み、開閉ガンタイプの単純な形式のものであり、基台２
４上に支柱２５が固定され、そこに固定した軸２６に開
閉ガン２７、２８が支持されている。両開閉ガンの間に
はエアシリンダ２９が架設してあり、このエアシリンダ
２９が進退するとガン２７、２８が開閉する。基台２４
にも車輪３０、３０が取り付けられ、これがガイドレー
ル３１上を転動する。そして、基台２４を移動させるた
めに静止部材２２に固定したエアシリンダ３２が設置し
てあり、そのピストンロッド３３が基台２４に結合して
ある。エアシリンダ３２の作動で基台２４が右方へ引き
込まれると、開閉ガン２７、２８の電極３４、３５が図
３のような位置関係となる。すなわち、上から電極３
４、プロジェクションボルト２、中間電極１０（受入孔
１２）、電極３５が同軸上に配列された位置関係とな
る。

【００１７】軸部３を受入孔１２に挿入しマグネット１
３でボルト２が吸引されると、フランジ４の下面が中間
電極１０の上端面１１に密着させられる。その後、ワー
ク１を支持治具９、９に載せると、図３のようにワーク
１の下面は溶着用突起５に接触した状態、あるいは僅か
な隙間ができた状態になる。このような位置関係が得ら
れるように支持治具９、９の高さが設定されている。

【００１８】軸部３を受入孔１２内に挿入する手法とし
ては、作業者が手で入れるやり方、斜め上から供給ロッ
ドで入れるやり方、あるいは水平移動式の供給装置など
いろいろなものが採用できる。ここでは、水平移動式の
供給装置が採用されている。これは、水平方向に配置さ
れた水平エアシリンダ３６のピストンロッド３７に保持
ブロック３８が結合され、静止部材２２に固定された垂
直エアシリンダ３９のピストンロッド４０に水平エアシ
リンダ３６が結合されている。図４、図５に示したよう
に支持ブロック３８には左側を開放させた収容溝４１が
形成され、マグネット（永久磁石）４２が収容溝４１の
上側に埋め込んである。

【００１９】プロジェクションボルト２は、パーツフィ
ーダ（図示していない）から伸びてきている部品供給ホ
ース４３で送られてくる。同ホースからでたボルト２は
フランジが収容溝４１内に入り、マグネット４２で吸引
されて支持ブロック３８に保持される。収容溝４１は、
フランジ５と溶着用突起５の両者を受け入れてプロジェ
クションボルト２がぐらぐら揺れたりしないようにする
ために、フランジ４を受け入れる幅の広い部分と溶着用
突起５を受け入れる幅の狭い部分から構成されている。
いわゆる段付き溝とされている。なお、支持ブロック３
８は非磁性体であるステンレス鋼で作られており、こう
することによってマグネット４２の吸引力がプロジェク
ションボルト２に対して強く作用する。

【００２０】ワーク１のローディング、アンローディン
グは、いろいろな方式があるが、ここではロボット装置
４４を示した。同装置４４は、アーム４５に揺動接手４
６が連結され、そこに固定した吸着部材４７でワーク１
を保持したり解放したりするのである。吸着部材４７
は、バキューム式や電磁石式などが適用される。

【００２１】上述の実施形態の作動を説明する。支持台
６は、挿入位置（Ｓ）に戻されており、この位置で水平
エアシリンダ３６の作動で軸部３が受入孔１２と同軸の
状態とされる。ついで、垂直エアシリンダ３９の作動で
軸部３が受入孔１２内に挿入される。その後、水平エア
シリンダ３６が支持ブロック３８を右方へ後退させる
と、ボルト２は受入孔１２内に残ったままとなる。それ
から、ロボット装置４４の作動でワーク１が支持治具
９、９に載置され、図３の実線図示の状態になる。

【００２２】それからエアシリンダ２１の作動で支持台
６が溶接位置（Ｗ）に移送され、溶接ロボット１９もエ
アシリンダ３２によって右方へ進入してくる。このよう
にして溶接機の両電極３４、３５が図３の位置関係とさ
れる。その後、両電極３４、３５がそれぞれワーク１の
上面と中間電極１０の下端面１８に圧着されて通電がな
される。この通電によって、ワーク１と溶着用突起５と
が溶着される。

【００２３】溶接が完了すると、溶接ロボット１９は後
退し、ついで支持台６は挿入位置（Ｓ）にもどされ、そ
こでロボット装置４４でワーク１が支持台６から取り出
される。

【００２４】図６は、中間電極１０の設置の仕方を変え
たもので、通孔１７の内側にリング状の絶縁体４８をは
め込んである。この絶縁体４８には中心側に突出したフ
ランジ４９に中間電極１０が係止されている。図６の場
合も通孔１７を利用して電極３５が中間電極１０に圧接
できるようになっている。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、軸部とフランジと溶着
用突起からなるプロジェクションボルトを板状のワーク
に溶接するものにおいて、移動可能なワークの支持台に
軸部の受入孔を有する中間電極を設置し、前記受入孔に
あらかじめ軸部を挿入しておき、支持台上のワークと中
間電極を溶接機の両電極で挟み付けて通電することによ
り、溶着用突起とワークとの圧着部が溶接されることを
特徴としている。

【００２６】したがって、中間電極を備えた支持台にあ
らかじめプロジェクションボルトのセットがなされ、そ
の後からワークが支持台上に載置されて、溶着用突起と
ワークとが圧接できる状態になる。その後、溶接機の両
電極で中間電極とワークとが挟み付けられて通電がなさ
れ、溶着用突起とワークの圧着部が溶接される。中間電
極とワークは支持台上に配置されているので、中間電極
に軸部を挿入してからワークを支持台に載せることによ
って、ボルトとワークとの相対位置が正確に求められ
る。さらに、支持台が移動式であるから、溶接ロボット
等の錯綜した箇所を避けた所でプロジェクションボルト
の挿入やそこへのワーク積載等がおこなえる。よって、
ボルト供給およびワークのローディングやアンローディ
ングの機構が周辺の関連部材に制約されることなく設置
できる。このことは、前記機構が無理なく合理的に編成
できることを意味しており、したがって、設備の作動信
頼性や耐久性を向上させるのに非常に有利である。

【００２７】溶着用突起は軸部とは反対側のフランジ面
に形成されており、溶着用突起がワークの片面に圧着さ
れて溶接されることを特徴としている。溶着用突起が軸
部との関係でこのような位置にあると、鋼板等には片側
から押しつける状態になり、それによってワーク鋼板は
逃げる方向に変位しやすくなる。しかし、本発明におい
ては中間電極、溶着用突起、ワークの３部材が溶接機の
両電極で強く挟み付けられるので、溶着用突起が上述の
ような位置関係におかれていても、しっかりとした圧着
ないし溶着が実現する。溶着用突起が上記の場合とは逆
にフランジから軸部の方へ突出している場合には、軸部
をワークの下孔に貫通させて電極の受入孔に挿入し、そ
の後、可動電極で圧着する。したがって、鋼板の裏側に
フランジが露出したりして、外観や近在の部品に干渉す
るといった問題がある。

【００２８】支持台は中間電極の受入孔に軸部が挿入さ
れる挿入位置から溶接機の両電極で溶着用突起とワーク
とが溶着される溶接位置へ移動させられる。挿入位置と
溶接位置を離隔させてその間を移動させることにより、
より有利な環境、すなわち溶接ロボットが錯綜していな
いような箇所でプロジェクションボルト挿入がなされ、
設備の簡素化や確実なプロジェクションボルト挿入等に
おいて有効である。

【００２９】挿入位置において受入孔に軸部を挿入した
後にワークが支持台上に供給されるから、挿入位置とワ
ーク供給位置とが同じ箇所であることによって、一か所
で必要なローディングをすべて完了させることができ
て、工程の簡素化や時間短縮に有用なものとなる。同時
に、このような配慮がなされていることによって、ワー
クとプロジェクションボルトとの相対位置が正確に設定
できて、製品精度の向上に有利である。

【００３０】溶接位置から挿入位置に復帰させられたワ
ークが挿入位置において支持台から取り出される。すな
わち、溶接後のワークの取り出しが挿入位置であるか
ら、ワークの入る箇所と出る箇所が移動式支持台によっ
て簡単に実現でき、ワークの移動軌跡を単純化できて移
動時のトラブルを少なくすることができる。同時に、溶
接ロボット等が錯綜していない箇所で、ワークの入出が
なされるので、大きなワークであっても取扱が容易にお
こなえる。

【００３１】中間電極は支持台に明けた通孔によって溶
接機の電極が中間電極に圧接できる状態とされている
る。支持台は本来ワークの支持を果たしてワークを所定
の箇所に移動させなければならないのであるが、他方、
支持台には溶接電流の通電を確実に達成できる機能が付
与されていなければならない。ここで、支持台に通孔を
明けて中間電極が溶接機の電極に圧接できるようにして
あるから、上述の要件を満足させることができる。とく
に、強度剛性の高い支持台に中間電極への通電性を可能
ならしめる点において有意義な配慮である。

【００３２】軸部とフランジと溶着用突起からなるプロ
ジェクションボルトを板状のワークに溶接するものにお
いて、移動可能なワークの支持台に軸部の受入孔を有す
る中間電極を設置し、中間電極は支持台に明けた通孔に
よって溶接機の電極が中間電極に圧接できるように構成
された装置である。とくに、支持台に明けた通孔によっ
て溶接機の電極が中間電極に接触できるので、前述の中
間電極、溶着用突起、ワークの３部材を溶接機電極でし
っかりと挟み付けることとなり、移動式支持台において
の溶接が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す全体的な側面図であ
る。

【図２】支持台の平面図である。

【図３】中間電極の部分を示す縦断側面図である。

【図４】支持ブロックの縦断側面図である。

【図５】図４の（５）−（５）断面図である。

【図６】他の中間電極の形態を示す縦断側面図である。

【符号の説明】

３ 軸部 ４ フランジ ５ 溶着用突起 ２ プロジェクションボルト １ ワーク ６ 支持台 １２ 受入孔 １０ 中間電極 １９ 溶接機 ３４、３５ 電極 （Ｓ） 挿入位置 （Ｗ） 溶接位置 １７ 通孔

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸部とフランジと溶着用突起からなるプ
   ロジェクションボルトを板状のワークに溶接するものに
   おいて、移動可能なワークの支持台に軸部の受入孔を有
   する中間電極を設置し、前記受入孔にあらかじめ軸部を
   挿入しておき、支持台上のワークと中間電極を溶接機の
   両電極で挟み付けて通電することにより、溶着用突起と
   ワークとの圧着部が溶接されることを特徴とするプロジ
   ェクションボルトの溶接方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、溶着用突起は軸部と
   は反対側のフランジ面に形成されており、溶着用突起が
   ワークの片面に圧着されて溶接されることを特徴とする
   プロジェクションボルトの溶接方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、支持
   台は中間電極の受入孔に軸部が挿入される挿入位置から
   溶接機の両電極で溶着用突起とワークとが溶着される溶
   接位置へ移動させられることを特徴とするプロジェクシ
   ョンボルトの溶接方法。
4. 【請求項４】 請求項３において、挿入位置において受
   入孔に軸部を挿入した後にワークが支持台上に供給され
   ることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接方
   法。
5. 【請求項５】 請求項３または請求項４において、溶接
   位置から挿入位置に復帰させられたワークが挿入位置に
   おいて支持台から取り出されることを特徴とするプロジ
   ェクションボルトの溶接方法。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項５のいずれかにおい
   て、中間電極は支持台に明けた通孔によって溶接機の電
   極が中間電極に圧接できる状態とされていることを特徴
   とするプロジェクションボルトの溶接方法。
7. 【請求項７】 軸部とフランジと溶着用突起からなるプ
   ロジェクションボルトを板状のワークに溶接するものに
   おいて、移動可能なワークの支持台に軸部の受入孔を有
   する中間電極を設置し、中間電極は支持台に明けた通孔
   によって溶接機の電極が中間電極に圧接できるように構
   成されていることを特徴とするプロジェクションボルト
   の溶接装置。