JP2005279717A - 溶接ガン、スタッド溶接装置およびそれを用いた板金補修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンデンサ式の溶接機を用いてスチール製の板金に誰でも容易にワッシャを取り付けることができる溶接ガン、スタッド溶接装置およびそれを用いた板金補修方法を提供する。
【解決手段】 一端が開口した筒状のケーシング２と、このケーシング２の下部から下方に向かって延設されたグリップ３と、前記ケーシング２の中空部の一端側に設置された可動体４と、この可動体４の一端側に取り付けられたワッシャアタッチメント５と、この可動体４の他端側とケーシング２の底部２ｂとの間に設置されたスプリング６と、前記ケーシング２の内部であって前記グリップ３の付け根付近に設けられたスイッチ７とから溶接ガン１を構成する。かかる溶接ガン１によれば、スプリング６の弾性力が所定値になったときに、プッシャ７ａによって板バネ７ｂが押し下げられ、コンデンサスタッド溶接機１０からワッシャＷに電流が供給される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、補修対象である板金の凹み部を板金の表面側から補修する溶接ガン、スタッド溶接装置およびそれを用いた板金補修方法に関する。

従来、スチール製の板金に通常の溶接機（例えば、単相交流式もしくは三相整流式の溶接機）を用いてスチール製のワッシャやボルト等を溶接し、これにプーラーを引っ掛けて引っ張ることで、板金の凹み部を表面側へと引き出して補修する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
一方、板金がアルミニウム製の場合は、アルミニウムの電気抵抗がスチール（鋼鉄）よりも小さいことから、通常の溶接機ではうまく溶接することができないため、コンデンサ式の溶接機を用いてプーラーを引っ掛ける部材（ボルト等）を溶接している。
特開２００１−１１３３１５（段落００１６、図３）

ところで、スチール製の板金に通常の溶接機を用いてスチール製のワッシャを溶接する場合、板金の背面（裏面）が高温になり、板金の背面に塗布されていた防錆用の塗装膜が焼けて裏焼けが生じることがある。このような裏焼けが生じると、再塗装する必要があり、手間がかかる。
そこで、本発明者らは、鋭意研究を行い、コンデンサ式の溶接機を用いてスチール製の板金にワッシャを溶接すると、裏焼けが起こらないことを見出した。これは、コンデンサ式の溶接機によって、板金とワッシャとの間に一瞬のうちに大電流を通流させるため、板金の表面のみが高温となり、裏面の温度は裏焼けに至るほどには上昇しないからであると考えられる。

しかし、コンデンサ式の溶接機を用いる場合、スチール製の板金にワッシャを押し付ける力が弱いと、スパーク（爆発）が起こり、板金の表面が損傷してしまうことがある。また、強い力でワッシャを押し付けたとしても、溶接ガンの引き金を引くときに押付力が弱くなり、スパークしてしまうことがある。そのため、コンデンサ式の溶接機でスチール製の板金にワッシャを溶接するには熟練した作業者を必要とするという問題がある。

一方、アルミニウム製の板金にコンデンサ式の溶接機を用いて特殊なボルトを植え付ける場合には、板金に対するボルトの押付力を管理できる溶接ガンが使用されている。即ち、この溶接ガンは、当該溶接ガンの先端にボルトを装着し、このボルトを板金に押し付け、押し付ける力を次第に増加させていくと、所定の力になったところで、コンデンサ式の溶接機のスイッチが入るようになっている。
このような溶接ガンを用いると、常に一定の力でボルトを板金に押し付けながら溶接を行うことが可能となる。しかし、溶接ガンの先端にワッシャを取り付けるためのアタッチメントがないという問題がある。

本発明は、前記課題に鑑みて創案されたものであり、コンデンサ式の溶接機を用いてスチール製の板金に誰でも容易にワッシャを取り付けることができる溶接ガン、スタッド溶接装置およびそれを用いた板金補修方法を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決すべく構成されるものであり、請求項１に記載の発明は、一端側が開口した中空の筒状体からなるケーシングと、前記ケーシング内に軸方向に摺動可能に挿入された可動体と、前記可動体の一端側に設けられ、板金補修時に板金の凹み部を引き出すためのワッシャを把持するワッシャ把持具と、前記ケーシング内に位置して前記可動体と前記ケーシングの他端側との間に伸縮可能に設けられた弾性体と、常時はＯＦＦ状態に保持され、前記ワッシャ把持具に把持されたワッシャを前記弾性体の弾性力に抗して前記板金の凹み部に所定値以上の押付力をもって押し付けたときにＯＮ状態となってコンデンサスタッド溶接機に信号を出力するスイッチ手段とを備えたことを特徴とする溶接ガンである。

請求項１に記載の発明によれば、溶接ガンのワッシャ把持具でワッシャを確実に把持した状態に保つことができる。そして、このワッシャを板金の凹み部の表面に押し付けることにより、ワッシャ把持具と一体となった可動体が弾性体の弾性力に抗してケーシング内を軸方向に摺動する。この結果、凹み部に対するワッシャの押付力が所定値以上となったときにスイッチ手段がＯＦＦ状態からＯＮ状態となり、スイッチ手段からコンデンサスタッド溶接機に信号が出力される。これにより、ワッシャと凹み部との間に電流が流れ、スパークさせること無く、ワッシャを凹み部に強固に溶接することができる。

請求項２に記載の発明は、スイッチ手段は、可動体に一体に設けられたプッシャと、板ばねとからなり、前記プッシャが前記板ばねから後退したときには、板ばねが開いてＯＦＦ状態に保持され、前記プッシャが前記板ばねに向けて前進したときにプッシャが板ばねを押圧して閉じることによりＯＮ状態となることを特徴とする請求項２に記載の溶接ガンである。

請求項２に記載の発明によれば、ワッシャを板金の凹み部に押し付けると、これに伴ってプッシャが板ばねに向けて前進して前記板ばねを閉じることにより、スイッチ手段をＯＮ状態にすることができる。また、ワッシャを板金から離すと、弾性体の弾性復元力により、プッシャが板ばねから後退して、スイッチ手段をＯＦＦ状態に保つことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の溶接ガンと、この溶接ガンから送られる信号に基づいて、当該溶接ガンに電流を供給するコンデンサスタッド溶接機と、からなることを特徴とするスタッド溶接装置である。

かかるスタッド溶接装置によれば、ワッシャの押圧力が所定の値以上になったときに、コンデンサスタッド溶接機に信号が送られ、ワッシャと板金に電流が流されることとなるため、スパークが生じることがない。また、ワッシャを板金に押し付けるという単純な動作で、ワッシャの押付力と通電のタイミングを管理できることから、かかる作業に熟練する必要が無く、誰でも容易にコンデンサスタッド溶接機を用いてワッシャを板金に溶接することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の溶接ガンを用いた板金補修方法であって、補修対象である板金の凹み部のうち前記凹み部の表面側に塗布された塗装膜を除去する塗装膜除去工程と、コンデンサスタッド溶接機に接続された溶接ガンの先端側でワッシャを把持するワッシャ把持工程と、前記溶接ガンを押して前記ワッシャを前記凹み部の表面側に押し付けるワッシャ押付工程と、前記凹み部へのワッシャの押付力が所定値以上となったときに溶接ガンのスイッチが入り、コンデンサスタッド溶接機に信号を出力することにより前記凹み部と前記ワッシャとの間に電流を流して前記ワッシャを前記凹み部に溶接するワッシャ溶接工程と、前記凹み部に溶接されたワッシャに引掛具を引っ掛けて引っ張ることにより凹み部を引き出す凹み部引出工程とからなることを特徴とする板金補修方法である。

請求項４に記載の発明によれば、ワッシャ把持工程において、溶接ガンの先端側でワッシャを確実に把持した状態に保つことができる。そして、次のワッシャ押付工程において、凹み部へのワッシャの押付力が所定値以上となったときに溶接ガンのスイッチが入る。この結果、コンデンサスタッド溶接機に信号が出力され、凹み部とワッシャとの間に電流が流れてワッシャを凹み部に強固に溶接することができる。そして、かかるワッシャに引掛具を引っ掛けて引っ張ることにより凹み部を引き出して平坦にすることができる。

本発明によれば、溶接ガンの先端側でワッシャを確実に把持することができるため、ワッシャを、板金の凹み部に所定値以上の押付力をもって安定して押し付けることができる。また、ワッシャの押付力が所定値以上となったときに自動的に電流が流れるため、スパークが起こることが無い。従って、板金の表面を傷つけることなく、コンデンサ式の溶接機を用いてワッシャを凹み部の表面に強固に溶接することができ、ワッシャを板金に誰でも容易に取り付けることができる。また、コンデンサ式の溶接機を用いることにより、板金の背面側に塗装された防錆用の塗装膜が焼けるような不具合を解消することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本実施形態に係る溶接ガンの断面図である。図２ないし図６は本実施の形態に係る板金補修方法の各工程を示す断面図である。なお、参照する図面において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。

＜溶接ガン＞
本実施形態に係る溶接ガン１は、図１に示すように、拳銃のような形状をしており、主に、一端が開口した筒状のケーシング２と、このケーシング２の下部から下方に向かって延設されたグリップ３と、前記ケーシング２の中空部の一端側に設置された可動体４と、この可動体４の一端側に取り付けられたワッシャアタッチメント５と、この可動体４の他端側とケーシング２の底部２ｂとの間に設置されたスプリング６と、前記ケーシング２の内部であって前記グリップ３の付け根付近に設けられたスイッチ７とから構成されている。
また、溶接ガン１は、プラス極ケーブルＰおよびスイッチケーブルＳを介してコンデンサスタッド溶接機１０に接続されている。

ケーシング２は、一端側に開口部２ａが形成され、他端側に底部２ｂが形成された筒状部材である。底部２ｂには、弾性体であるスプリング６の弾性力を調節するための調節ねじ２ｃが設けられている。調節ねじ２ｃは、回転させることによって、ケーシング２の底部２ｂに対して進退可能になっている。ケーシング２の中空部は、底部２ｂ側に比べて開口部２ａ側が狭小に形成されており、この狭小部に後記する可動体４が摺動可能に嵌装されている。

グリップ３は、作業者に把持される部分であり、ケーシング２の他端側（底部２ｂ側）の下部から下方に向かって延設されている。グリップ３の底部には、コンデンサスタッド溶接機１０からの各種ケーブルを接続するためのケーブル接続部３ａが設けられている。

可動体４は、導電性材料からなる棒状部材であり、ケーシング２の中空部に摺動可能に保持される電極棒４ａと、この電極棒４ａの一端側に設けられたカップラ４ｂと、電極棒４ａの他端側にプラス極ケーブルＰの圧着端子Ｐａを固定する取付ねじ４ｃとから構成されている。電極棒４ａの一端側にはワッシャアタッチメント５の差込部５ｂを差し込むための差込穴４ｄが形成されており、他端側には取付ねじ４ｃと係合する雌ねじ部４ｅが形成されている。カップラ４ｂは、ワッシャアタッチメント５を電極棒４ａの一端側に着脱自在に固定可能な構造であり、差込穴４ｄと連通する連通孔を備えている。取付ねじ４ｃは、電極棒４ａの他端側に圧着端子Ｐａを圧着しており、これにより電極棒４ａに電流が供給されるようになっている。また、取付ねじ４ｃの頭部端面から溶接ガン１の後方（図１の右側）に向かってプッシャ７ａが突設されている。

なお、図示は省略するが、可動体４の電極棒４ａ外周面には突起が形成されており、この外周面と摺接するケーシング２の中空部の内周面にはこの突起と係合する係合溝が軸方向に所定長さで形成されている。この突起と係合溝により、可動体４の回転及び抜け出しが防止されている。

ワッシャアタッチメント５は、ワッシャＷを把持する部材であり、クリップ部５ａと、差込部５ｂとから構成されている。クリップ部５ａは、図示しないばねの付勢力でワッシャＷを両側から挟んで強固に把持するように構成されている。差込部５ｂは、電極棒４ａの差込穴４ｄに差し込まれる部分であり、カップラ４ｂを介して電極棒４ａに連結されるようになっている。

弾性体であるスプリング６は、可動体４に弾性力を付与する部材であり、ケーシング２の中空部内であって可動体４の後端（取付ねじ４ｃの頭部端面）とケーシング２の底部２ｂ（調節ねじ２ｃの一端面）との間に介設されている。すなわち、ワッシャＷを板金に押し付け、可動体４をケーシング２内に没入させると、スプリング６が縮むようになっている。

スイッチ７は、コンデンサスタッド溶接機１０に対して信号を発信するものであり、板バネ７ｂと、この板バネ７ｂを押すプッシャ７ａとから構成されている。板バネ７ｂは、ケーシング２の中空部であって可動体４の後方に設置されている。また、板バネ７ｂには、コンデンサスタッド溶接機１０から延びるスイッチケーブルＳが、ケーブル接続部３ａを介して接続されている。板バネ７ｂが浮き上がっているときは、スイッチケーブルＳに電流は流れず（ＯＦＦ状態）、板バネ７ｂが押し下げられたときにスイッチケーブルＳに電流が流れる（ＯＮ状態）ようになっている。プッシャ７ａは、可動体４の後端に突設されており、可動体４をケーシング２内に所定深さだけ没入させたときに、プッシャ７ａが板バネ７ｂに当接して、板バネ７ｂを押し下げるように構成されている。

ここで、板バネ７ｂが押し下げられるまで可動体４をケーシング２内に没入させたときのスプリング６の弾性力は、ワッシャＷを板金に押し当てて溶接したときにスパークしない程度の押圧力と等しくなるように調節されている。すなわち、溶接ガン１は、可動体４が所定の位置まで没入されて、スプリング６の弾性力が所定値になったときに、プッシャ７ａによって板バネ７ｂが押し下げられ、スイッチケーブルＳに電流が流れ、コンデンサスタッド溶接機１０からワッシャＷに溶接のための電流が供給されるようになっている。このとき、ワッシャＷは、所定の押圧力で板金に押し当てられているため、スパークすることがない。

＜コンデンサスタッド溶接機＞
コンデンサスタッド溶接機１０は、コンデンサの放電エネルギーを利用して、１００００Ａ前後の大電流を約２／１０００秒の間に一度に流すことができる装置である。そのため、溶接時の通電時間が非常に短く抑えられ、板金の裏面側の温度の上昇を低く抑えることができる。コンデンサスタッド溶接機１０は、プラス極ケーブルＰと、マイナス極ケーブルＭと、スイッチケーブルＳを備えており、このうち、プラス極ケーブルＰとスイッチケーブルＳは、溶接ガン１のケーブル接続部３ａに接続され、マイナス極ケーブルＭは、板金に接続されている。

＜板金＞
図２は、本実施形態に係る板金補修方法の補修対象となる板金を示した側断面図である。
板金１０１は、高張力鋼板等の鉄板からなり、例えば自動車のボディやドアに用いられる。なお、この高張力鋼板は、焼き入れが施されているため、６００℃程度の熱を加えると、焼き戻されてしまい、材質の劣化が生じるものである。また、この板金１０１の板厚は、一般に軽自動車で０．５ｍｍ程度、軽自動車以外の乗用車で０．７〜０．８ｍｍ程度に設定されている。

また、板金１０１の表面側には塗装膜１０２が全面に亘って塗布されると共に、板金１０１の裏面側には、防錆用塗装膜１０３が全面に亘って塗布されている。なお、自動車の防錆塗装に使用されている一般的な塗料は、例えば、ウレタン系アクリル樹脂、ウレタン系ポリエステル樹脂、熱硬化型ポリエステル樹脂等からなり、その溶融温度は１２０℃程度である。

そして、図１に示すように、この板金１０１には、外部からの衝撃力が加えられることにより、補修対象である断面コ字状の凹み部１０４が形成されている。この凹み部１０４は、前記衝撃時に板金１０１が塑性変形して延びることにより形成され、側壁１０４Ａと底部１０４Ｂとを有している。

＜板金補修方法＞
次に、本実施形態に係る板金補修方法について図３ないし図６を参照して説明する。
まず、図３に示すように、補修対象である板金１０１の凹み部１０４のうち、側壁１０４Ａの表面側および底部１０４Ｂの表面側に塗布された塗装膜１０２（図２参照）を除去する（塗装膜除去工程）

次に、溶接ガン１のワッシャアタッチメント５にワッシャＷを把持させる（ワッシャ把持工程）。

次に、図４に示すように、凹み部１０４の底部１０４Ｂに、ワッシャＷを当接させて、溶接ガン１を板金１０１に押し付け、可動体４をケーシング２の内部に所定の深さまで没入させる（ワッシャ押付工程）。

可動体４がケーシング２内に没入されると、可動体４の後端とケーシング２の底部２ｂとの間隔が狭まり、その間に介設されているスプリング６が縮む。スプリング６が縮むと、可動体４に作用するスプリング６の弾性力はその分だけ大きくなる。そのため、作業者は、可動体４をケーシング２内に没入させるにつれて徐々に大きくなるスプリング６の弾性力に対抗して、ワッシャＷを底部１０４Ｂに押し付ける力を大きくしていくことになる。

そして、可動体４がケーシング２の内部に所定量だけ没入されたとき、すなわち、ワッシャＷの押付力が所定値以上となったときに、プッシャ７ａによって板バネ７ｂが押し下げられ、スイッチケーブルＳを介してコンデンサスタッド溶接機１０に信号が伝えられる。これにより、コンデンサスタッド溶接機１０から大電流が短時間に流され、ワッシャＷが凹み部１０４の底部１０４Ｂに強固に溶接される（ワッシャ溶接工程）。このとき、ワッシャＷの押付力は、所定値以上となっているため、板金１０１の表面がスパークして損傷することがない。また、コンデンサスタッド溶接機１０の通電時間は非常に短いため、板金１０１の表面しか高温にならず、防錆用塗装膜１０３が裏焼けすることがない。

次に、図５に示すように、凹み部１０４の底部１０４Ｂに溶接された２つのワッシャＷに、プーラーと呼ばれる板金引き出し用の専用工具を引っ掛けて、当該凹み部１０４を矢印Ａ方向に引っ張ることにより、凹み部１０４を引き出して平らに加工し、図６に示す平坦部１０５を形成する（凹み部引出工程）。

次に、トーチ等を用いて平坦部１０５を熱したのち、水にぬらした布で平坦部１０５の表面を急冷する所謂「急冷絞り工程」を行う。これにより、延びた板金１０１の強度を回復させることができる。
なお、トーチの熱源としてはプロパンガス又はブタンガスを用い、平坦部１０５の表面の最高温度が２５０℃〜３５０℃、より好ましくは３００℃程度となるように熱する。これにより、絞り効果を十分に発揮させながら、板金１０１の裏面に塗装された防錆用塗装膜１０３が溶融したり焼け焦げたりして損傷することを防止することができる。

次に、平坦部１０５の表面に塗装膜１０２を塗装する（仕上げ工程）。これにより、板金補修が完了する。

このような板金補修方法によれば、溶接ガン１を板金１０１に押し付けるだけの操作で、スパークさせることなく、誰でも容易に所定の圧力でワッシャＷを溶接することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、「弾性体」としてスプリング６を用いたが、可動体４に所定値以上の弾性力を付与できるものであれば、どのようなものでもよい。

また、本実施形態においては、「スイッチ手段」として、プッシャ７ａと板バネ７ｂとを用いたが、これに限られるものではなく、弾性体の弾性力が所定値以上となったときにコンデンサスタッド溶接機１０に信号を送るような構成であればどのようなものでもよい。

さらに、本実施形態においては、凹み部引出工程において、ワッシャＷに引掛具Ｈを直接引っ掛けて引き出す方法を採用しているが、本発明はこれに限られることなく、直接、間接を問わず、例えば各ワッシャＷに棒状の部材等を通してこれに引掛具Ｈを引っ掛けて引き出すようにしてもよい。

本実施形態に係る溶接ガンの断面図である。 本実施形態に係る板金補修方法の補修対象となる板金の断面図である。 本実施形態に係る板金補修方法の塗装膜除去工程を示す断面図である。 本実施形態に係る板金補修方法のワッシャ溶接工程を示す断面図である。 本実施形態に係る板金補修方法の凹み部引出工程を示す断面図である。 本実施形態に係る板金補修方法の凹み部引出工程を行った後の板金の状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 溶接ガン
２ ケーシング
３ グリップ
４ 可動体
５ ワッシャアタッチメント
６ スプリング
７ スイッチ
１０ コンデンサスタッド溶接機
１０１ 板金
１０２ 塗装膜
１０３ 防錆用塗装膜
１０４ 凹み部
１０５ 平坦部
Ｗ ワッシャ

Claims (4)

1. 一端側が開口した中空の筒状体からなるケーシングと、
   前記ケーシング内に軸方向に摺動可能に挿入された可動体と、
   前記可動体の一端側に設けられ、板金補修時に板金の凹み部を引き出すためのワッシャを把持するワッシャ把持具と、
   前記ケーシング内に位置して前記可動体と前記ケーシングの他端側との間に伸縮可能に設けられた弾性体と、
   常時はＯＦＦ状態に保持され、前記ワッシャ把持具に把持されたワッシャを前記弾性体の弾性力に抗して前記板金の凹み部に所定値以上の押付力をもって押し付けたときにＯＮ状態となってコンデンサスタッド溶接機に信号を出力するスイッチ手段と、を備えたことを特徴とする溶接ガン。
2. 前記スイッチ手段は、前記可動体に一体に設けられたプッシャと、板ばねとからなり、前記プッシャが前記板ばねから後退したときには、板ばねが開いてＯＦＦ状態に保持され、前記プッシャが前記板ばねに向けて前進したときにプッシャが板ばねを押圧して閉じることによりＯＮ状態となることを特徴とする請求項２に記載の溶接ガン。
3. 請求項１又は請求項２に記載の溶接ガンと、
   この溶接ガンから送られる信号に基づいて、当該溶接ガンに電流を供給するコンデンサスタッド溶接機と、からなることを特徴とするスタッド溶接装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の溶接ガンを用いた板金補修方法であって、
   補修対象である板金の凹み部のうち前記凹み部の表面側に塗布された塗装膜を除去する塗装膜除去工程と、
   コンデンサスタッド溶接機に接続された前記溶接ガンの先端側でワッシャを把持するワッシャ把持工程と、
   前記溶接ガンを押して前記ワッシャを前記凹み部の表面側に押し付けるワッシャ押付工程と、
   前記凹み部へのワッシャの押付力が所定値以上となったときに溶接ガンのスイッチが入り、コンデンサスタッド溶接機に信号を出力することにより前記凹み部と前記ワッシャとの間に電流を流して前記ワッシャを前記凹み部に溶接するワッシャ溶接工程と、
   前記凹み部に溶接されたワッシャに引掛具を引っ掛けて引っ張ることにより凹み部を引き出す凹み部引出工程とからなることを特徴とする板金補修方法。

Images