JP2007075890A - プレス装置に連動する溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プレス装置の進退動作に同期させて、プレス加工後の素材鋼板に部品を電気抵抗溶接で溶接することのできるプレス装置に連動する溶接装置を提供する。
【解決手段】 プレス装置１がプレス金型に進退動作を付与して素材鋼板９にプレス加工を行う形式のものであって、プレス装置９に、プレス金型から送出されたプレス加工後の素材鋼板９に部品２１を供給する部品供給装置４３と、進退動作によって素材鋼板９に部品２１を電気抵抗溶接で溶接する溶接装置１６とが組み合わされている。よって、プレス加工と電気抵抗溶接とが一連の工程として成立し、生産性が向上する。そして、プレス装置の改造を最小限とすることができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、プレス装置から送出されたプレス加工後の素材鋼板に対して連続的に部品を溶接する溶接装置に関している。

先行して行われる素材鋼板に対する溶接工程と、その後の素材鋼板をプレス成形するプレス工程とが一連の工程として実行されるものが、特開平５−１６９１６５号公報に開示されている。ここに開示されている技術は、プレス工程に向かう素材鋼板の残量長さが残り少なくなると、後続の素材鋼板を供給して先行する素材鋼板に溶接するものである。
特開平５−１６９１６５号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術には、次のような問題がある。

つまり、プレス工程に供される素材鋼板が消費される前に、後続の追加鋼板を溶接するものである。したがって、複数回におよぶプレス工程の中で追加鋼板を補充するときにだけ溶接工程が実行される。このような考え方は、プレス工程と溶接工程とを同期させて生産性を向上するというものではない。とくに、帯状の素材鋼板を連続的にプレス加工し、そこに部品を溶接することは開示されていない。そして、この部品溶接をプレス工程との関連で効率的に実行することも一切言及されていない。

さらに、特許文献１における溶接は、先行する素材鋼板の後端部に後続の素材鋼板の先端部を突き合わせて、その突き合わせ部分に溶接トーチでシーム状に溶接するものである。したがって、素材鋼板に別の部品を溶接するという発想ではない。

また、プレス装置における進退動作を利用して電気抵抗溶接の可動電極に進退動作を行わせるに当たっては、プレス装置の進退動作に影響されることなく電気抵抗溶接にとって最適な可動電極の加圧特性が確保されなければならない。換言すると、プレス加工の進退動作はプレス加工にとって最適な動作特性が付与され、他方、電気抵抗溶接の進退動作は電気抵抗溶接にとって最適な動作特性が付与される必要があり、したがって、可動電極には可動電極特有の加圧特性の実現が必須となる。

さらに、重要な課題として、既存のプレス装置に特別な改造を行わないで溶接装置を連動させることである。一般に、プレス装置は汎用性のある既製品が使用されている。したがって、このようなプレス装置には改造を施さないか、または実質的に問題にならない程度の改造だけで溶接装置との連動を行うことが重要である。

本発明は、上記の問題点や課題を解決するために提供されたもので、プレス装置の進退動作に同期させて、プレス加工後の素材鋼板に部品を電気抵抗溶接で溶接することのできるプレス装置に連動する溶接装置を提供することを目的とする。

問題を解決するための手段

本発明は、以上に述べた問題点を解決するために提供されたもので、請求項１記載の発明は、プレス装置がプレス金型に進退動作を付与して素材鋼板にプレス加工を行う形式のものであって、前記プレス装置に、前記プレス金型から送出されたプレス加工後の素材鋼板に部品を供給する部品供給装置と、前記進退動作によって素材鋼板に前記部品を電気抵抗溶接で溶接する溶接装置とが組み合わされていることを特徴とするプレス装置に連動する溶接装置である。

発明の効果

前記構成により、プレス金型から送出されたプレス加工後の素材鋼板に部品を供給し、プレス装置の進退動作によって素材鋼板に部品を電気抵抗溶接で溶接するものであるから、部品供給装置や溶接装置はプレス装置に対して付加的に配置される。このため、プレス装置には特別な改造を施すことなく溶接装置を連動させることができる。

また、プレス装置による素材鋼板のプレス工程と、素材鋼板に対する部品の溶接工程とを同期させて行うことができ、プレス加工と電気抵抗溶接とが連続的に遂行され、生産性の向上にとって有効である。さらに、プレス加工は進退動作によって行われ、また、電気抵抗溶接も可動電極の進退動作を伴うものであるから、プレスと溶接を同期させることにとって最適の動作特性であり、良好な連続加工を確保するのに効果的である。

請求項２記載の発明は、前記溶接装置の可動電極と、プレス装置の一部またはプレス装置と一体になって進退動作をする部材との間に加圧力補正手段が配置され、この加圧力補正手段によってプレス装置の進退動作が、電気抵抗溶接に適した可動電極の加圧特性となるように補正する構成とした請求項１記載のプレス装置に連動する溶接装置である。

プレス装置における進退動作は、プレス金型による素材鋼板の塑性加工にとって最適の動作特性とされている。プレス金型の動作特性は、例えば、金型ストロークの初期の段階では金型の進出速度を速く設定し、金型が下死点近傍に近づいて成型終了の段階では金型の進出速度を遅く設定し、このような速度制御によって素材鋼板の異常な塑性変形や割れの発生などが防止されている。

一方、電気抵抗溶接の可動電極の加圧特性は、溶接電流の適正な通電や、部品と素材鋼板間に生じる適正な溶融などを考慮して得られる加圧力や加圧時間であり、このような溶接特有の加圧特性をプレス金型の動作特性と共通にすると、正常な溶接品質を確保することが困難になる。

そこで、前記加圧力補正手段を、プレス装置の一部またはプレス装置と一体になって進退動作をする部材と可動電極との間に配置し、プレス装置特有の動作特性を可動電極特有の加圧特性に補正するのである。このような補正作用を介在させることにより、プレス装置の進退動作と電極の進退動作を同期させて、適正なプレス加工と電気抵抗溶接とが両立し、生産性の高い動作が得られる。

請求項３記載の発明は、前記加圧力補正手段による補正は、プレス装置の進退動作の下死点到達前に行われる請求項２記載のプレス装置に連動する溶接装置である。

このようにプレス装置の下死点到達前に、加圧力補正手段による可動電極の加圧力補正がなされるので、可動電極の加圧特性がプレス装置の進退動作から影響を受けることなく、最適な加圧特性として設定される。したがって、可動電極特有の加圧特性のもとで、良好な電気抵抗溶接が得られる。

請求項４記載の発明は、前記プレス装置に複数のプレス金型が所定の配列間隔で配置されているとともに素材鋼板は所定の送給間隔で連続的に送給される長尺な形状とされ、プレス金型の配列間隔と素材鋼板の送給間隔とが等しく設定され、プレス加工完了後の素材鋼板を送出するプレス金型と溶接装置との間隔は、前記送給間隔またはその整数倍の間隔に設定されている請求項１〜請求項３のいずれかに記載のプレス装置に連動する溶接装置である。

このような構成により、長尺な素材鋼板が所定の送給間隔で連続的に送給され、各金型におけるそれぞれのプレス加工が順次行われる。そして、プレス加工完了後の素材鋼板を送出するプレス金型、すなわち素材鋼板の送給方向で見た最も後流側のプレス金型と溶接装置との間隔は、前記送給間隔またはその整数倍の間隔に設定されているので、所定の送給間隔で送給された素材鋼板の部品溶接箇所が正確に溶接装置に合致する。したがって、プレス金型によるプレス加工と溶接装置による部品溶接とが同時に実行され、効率の良い生産が得られる。

請求項５記載の発明は、前記部品供給装置に設けられた部品の供給ロッドは、素材鋼板に形成されたプレス加工形状に応じて、その配置位置および進退方向が設定できるように構成した請求項１〜請求項４のいずれかに記載のプレス装置に連動する溶接装置である。

素材鋼板のプレス加工形状に応じて前記供給ロッドの動作軌跡が設定されるのであるが、供給ロッドの配置位置および進行方向が所定の状態に設定できるので、プレス加工形状に左右されることなく的確な部品供給が行える。

請求項６記載の発明は、前記溶接装置が、プレス装置の外側に配置されている請求項１〜請求項５のいずれかに記載のプレス装置に連動する溶接装置である。

このように溶接装置がプレス装置の外側に配置されていることにより、プレス装置に装着されるべきプレス金型が所定どおりに配置され、プレス装置としての機能を損なうことなく溶接装置の配置が可能となる。

請求項７記載の発明は、前記溶接装置が、プレス装置の内側に配置されている請求項１〜請求項５のいずれかに記載のプレス装置に連動する溶接装置である。

このように溶接装置がプレス装置の内側に配置されていることにより、プレス装置内の空いたスペースに溶接装置を配置して、プレス装置と溶接装置との一体化された装置をコンパクトに形成することができる。したがって、制約された工場環境であっても支障なく操業することができる。

請求項８記載の発明は、前記溶接装置による溶接の完了後に動作する素材鋼板の切断装置が、溶接装置の後流側に設けられている請求項１〜請求項７のいずれかに記載のプレス装置に連動する溶接装置である。

このように部品溶接が完了した素材鋼板が順次切断されることにより、送給間隔に同期した切断がなされ、生産性の高い動作が得られる。

つぎに、本発明のプレス装置に連動する溶接装置を実施するための最良の形態を説明する。

図１〜図４は、第１の実施例を示す。

まず、プレス装置について説明する。

図１は、装置全体の正面図と素材鋼板の送給装置の配置を示す正面図、図２は、装置全体の側面図である。プレス装置全体は符号１で示されている。静止部材２は、図１では工場の床であり、ここに据え付けられた基台３に機枠４が起立した状態で結合されている。この機枠４に下部プラテン５と上部プラテン６とが上下方向に対向した状態で配置されている。両プラテン５，６は、ボルトスターとも称されているもので、プレス金型を取り付けるための基部材となっている。

この実施例におけるプレス装置１は、上部プラテン６が進退動作をするようになっており、この進退動作はクランク軸の回転によって求められている。いわゆるクランクプレスである。したがって、上部プラテン６すなわち金型の進退動作は、図４（Ａ）に示すように、サインカーブＳを呈する動きになっている。他方、油圧シリンダによって進退動作を行わせる場合には、素材鋼板に対する塑性加工に適した金型の進退特性が得られるようになっている。

この実施例では、２組のプレス金型が取り付けられており、これらは第１金型７と第２金型８である。長尺な素材鋼板９に両金型７，８によってプレス加工が順次施されるもので、図２に示すように、素材鋼板９の両側に反対向きの屈曲片１０，１１が成形される。第１金型７で上向きの屈曲片１０が形成され、第２金型８で下向きの屈曲片１１が成形される。各金型７，８は、下部プラテン５に結合されている下型１２，１３と、上部プラテン６に結合されている上型１４，１５とが対になっている。また、図１（Ａ）に示すように、素材鋼板９に部品２１の下孔２５（図３参照）をあけるために、上型１５にポンチ２２が設けてある。

上記部品は、この実施例では図３に示すように、鉄製のプロジェクションナット２１であり、ねじ孔２３と溶着用突起２４が設けられている。以下、単にナットと表現することもある。

第１金型７と第２金型８との間隔Ｐと同じ間隔が、前記素材鋼板９の送給間隔Ｐとされている。したがって、素材鋼板９は送給間隔Ｐ、すなわち送給ピッチＰの長さの送給がなされると、停止して両金型７，８によるプレス加工を受けるようになっている。

つぎに、素材鋼板の送給装置について説明する。

素材鋼板９の送給を行う送給装置２６は、図１（Ｂ）に示すように、一般的に採用されている形式のものであり、一対の送給ローラ２７，２８の間に素材鋼板９が圧接した状態で挿入され、送給ローラ２７または２８を駆動して送給ピッチＰだけ素材鋼板９を送ると、今度は送給ローラ２７，２８に制動作用が働いて素材鋼板９が停止する。あるいは、他の形式としてスクエアーモーションをする送給部材によって素材鋼板９を間欠的に送給するものであってもよい。

つぎに、溶接装置について説明する。

溶接装置全体は、符号１６で示されている。この実施例では、溶接装置１６がプレス装置１の外側に配置されている。そのために、プレス装置１と一体になって進退動作をする部材、すなわち下部アーム部材１７と上部アーム部材１８がそれぞれ下部プラテン５と上部プラテン６に固定されている。各アーム部材１７，１８はそれぞれ素材鋼板９の送給方向の後流側に伸ばされている。

溶接装置１６は、同軸上に配置された可動電極１９と固定電極２０を有する電気抵抗溶接装置であり、各電極１９，２０はそれぞれ上部アーム部材１８と下部アーム部材１７に取り付けられている。

上述のような構成により、溶接装置１６の可動電極１９は、上部プラテン６の進退動作に同期して進退動作をするよになっている。

素材鋼板９の送給方向（図１の右方へ送給）で見た最も後流側のプレス金型すなわち第２金型８の中心軸線と、溶接装置１６すなわち両電極１９，２０の軸線との間隔は、前記送給間隔Ｐまたはその整数倍の間隔に設定されている。ここでは前記間隔が２Ｐとされている。したがって、所定の送給間隔Ｐで送給された素材鋼板９の部品溶接箇所が、正確に溶接装置１６の電極軸線に合致する。前記のように、整数倍とすることにより、素材鋼板９が送給ピッチＰで送給されると、部品溶接箇所が常に電極軸線に合致し、正確な溶接が実現する。

なお、前記下部アーム部材１７には、溶接トランス２９が取り付けられ、通電ケーブル３０，３１がそれぞれ可動電極１９と固定電極２０に接続してある。

図２および図３に示すように、固定電極２０の上面からガイドピン３７が突出したり後退したりするようになっている。そのために、固定電極１９の中心部をガイドピン３７が進退可能な状態で貫通しており、このガイドピン３７をエアシリンダ３８で進退駆動をする。このエアシリンダ３８は固定電極２０の下部に結合されており、作動空気を吸排する空気ホース３９，４０が接続されている。なお、下部アーム部材１７に支持筒４１が固定され、これの上側に可動電極２０が固定され、また、この支持筒４１の内部に前記エアシリンダ３８が格納されている。

ついで、部品供給装置について説明する。

図２および図３に示すように、プロジェクションナット２１を素材鋼板９の溶接箇所に供給する部品供給装置は、符号４３で示されている。部品供給装置４３としては、部品供給管の先端部を溶接箇所に開口させる形式のものや、進退動作をする供給ロッドの形式など種々なものが採用できる。この実施例は、後者の供給ロッド方式のものである。

供給ロッド４４の先端部にプロジェクションナット２１を保持する凹部４５がその先端側が開放した状態で設けられ、そこに保持されたナット２１の落下を防止するために、永久磁石４６が埋設してある。供給ロッド４４は、支持ブロック４７に取り付けたエアシリンダ４８によって、ほぼ水平方向に進退するようになっている。そして、支持ブロック４７は、ほぼ鉛直方向に配置されたエアシリンダ４９のピストンロッド５０に結合されている。エアシリンダ４８と４９の進退動作が合成されて、符号５１で示すスクエアーモーションがナット２１に付与される。

ついで、素材鋼板の送給動作と溶接動作について説明する。

素材鋼板９は、図１（Ｂ）に示す送給装置２６によって、図２および図３の紙面に対して垂直方向に送給ピッチＰごとに送られる。他方、供給ロッド４４が素材鋼板９の送給方向に直交する方向に進退するように、部品供給装置４３の配置姿勢が設定されている。

素材鋼板９が送給されてくるときには、エアシリンダ３８の動作によりガイドピン３７が固定電極２０の上面から後退している。素材鋼板９の下孔２５がガイドピン３７と同軸位置にきたときに、素材鋼板９は停止され、それに引き続いてガイドピン３７が下孔２５を貫通して図３に示すように、突出位置となる。

図３はエアシリンダ４８の動作で供給ロッド４４が上方位置で伸びきった状態であり、この状態からエアシリンダ４９の動作で供給ロッド４４全体が下降すると、ナット２１のねじ孔２３内にガイドピン３７が相対的に進入する。その後、エアシリンダ４８の動作により永久磁石４６の吸引力に抗してそのままの位置で供給ロッド４４が後退すると、ナット２１はガイドピン３７に係合した状態となって、ナット供給が完了する。

その後、上部プラテン６の下降動作とともに可動電極１９が進出してナット２１を素材鋼板９に加圧し溶接電流が通電されると、溶着用突起２４が素材鋼板９に溶着しナット溶接が完了する。この溶接動作における可動電極１９の加圧特性については後述する。

さらに、切断装置について説明する。

続いて、エアシリンダ３８の動作でガイドピン３７が後退し、プロジェクションナット２１の溶接が完了した素材鋼板９が溶接装置１６の電極軸線から送給ピッチＰだけ送出されると、切断装置３２によって切断され、プロジェクションナット２１が溶接された鋼板部品が完成し、部品の受け箱（図５参照）に落下する。

切断装置３２は、下部アーム部材１７に取り付けられた固定刃３３と、上部アーム部材１８に取り付けられた可動刃３４によって構成されている。可動刃３４は支持部材３５に進退可能な状態で支持され、圧縮コイルスプリング３６で加圧されている。このような構造により、可動刃３４は圧縮コイルスプリング３６の弾性変形領域で素材鋼板９を切断するようになっている。

上述の実施例の構造において、各種機能を果たすエアシリンダが採用されているが、これらのエアシリンダを進退出力式の電動モータに置き換えることも可能である。

次に、部品供給装置のより好ましい動作タイミングについて説明する。

プレス成形が下死点位置で完了して上部プラテン６が上昇し可動電極１９とともに上死点まで復帰する。その後、つぎのプレス加工のために上部プラテン６が可動電極１９とともに下降を開始する。この下降開始の直後に供給ロッド４４が進出して突出しているガイドピン３７にナット２１を供給し、その後ただちに供給ロッド４４が後退する。この後退途上においも上部プラテン６は可動電極１９とともに下降してゆき、可動電極１９がナット２１の加圧を開始し、それにともなって溶接電流の通電がなされ、上部プラテン６が下死点に達するときにナット２１の溶着が完了する。

上記の動作において、上死点からナット供給が完了するまでの所要時間は１０サイクル（１サイクルは１／６０秒、以下同様）、ナット供給完了から加圧開始までの所要時間は１０サイクル、加圧開始から溶接完了までの所要時間は１０サイクルである。なお、このような所要時間は、溶接条件や部品供給装置４３の供給速度などによって、適宜変更される。

上述のような動作タイミングを採用することにより、上部プラテン６の下降動作を停止することなくナット２１を溶接箇所に供給し、さらに溶接工程をも完了させることができ、ナット供給や溶接のために特別な時間が加算されることなく、効率的な溶接が実行できる。すなわち、可動電極１９とガイドピン３７との間に空間が存在している時期に、供給ロッド４４によってナット供給が果たされるので、プレス装置１の下降動作を停止することなく、プレス装置１の進退動作に同期させて溶接が実行される。

つぎに、前述の可動電極１９の加圧特性について説明する。

実際には、プレス金型の動作特性は、例えば、金型ストロークの初期の段階では金型の進出速度を速く設定し、金型が下死点近傍に近づいて成型終了の段階では金型の進出速度を遅く設定し、このような速度制御によって素材鋼板の異常な塑性変形や割れの発生などが防止されている。前述のサインカーブを呈するプレス金型の動作特性は、ほぼ上述のような速度制御に近似している。また、プレス加工の形状によっては、塑性変形量が大きな成型段階では金型の進出速度を遅くして、素材鋼板の割れなどを防止し、塑性変形量が小さな成型段階では進出速度を速くして、成型時間の短縮を図ることが行われる。

一方、電気抵抗溶接の可動電極の加圧特性は、溶接電流の適正な通電や、部品と素材鋼板間に生じる適正な溶融などを考慮して得られる加圧力や加圧時間であり、このような溶接特有の加圧特性をプレス金型の動作特性と共通にすると、正常な溶接品質を確保することが困難になる。なお、溶接電流の通電時間は、上記加圧特性との相対関係を考慮して設定される。

そこで、プレス装置１と一体になって進退動作をする上部アーム部材１８と可動電極１９との間に、プレス装置１の進退動作を電気抵抗溶接に適した可動電極１９の加圧特性に変換する加圧力補正手段５４が配置されている。なお、上述の上部アーム部材１８と可動電極１９との間というのは、上部プラテン６の下降力の伝達経路で見た「間」である。

前記加圧力補正手段５４は、簡単な構造としての圧縮コイルスプリングを用いたもの、進退出力式の電動モータを用いたもの、さらにはエアシリンダを用いたものなど種々な方式で実現することができる。この実施例では、エアシリンダ方式を採用している。

図１および図２に示すように、上部アーム部材１８の上側に加圧力補正エアシリンダ５５が固定され、その内部に収容されているピストン５６のピストンロッド５７がほぼ鉛直方向に配置され、このピストンロッド５７の下端に可動電極１９が結合されている。

前記ピストン５６の下側のシリンダ空間に開口している空気吸排管５８と、ピストン５６の上側のシリンダ空間に開口している空気吸排管５９が、圧力制御弁６０に接続されている。この圧力制御弁６０には、空気供給ポンプ（図示していない）からの空気供給管６１が接続されている。

前記圧力制御弁６０に動作信号を供給するために、補正制御装置６２が設けられている。この補正制御装置６２には、プレス装置１に装備されているプレス駆動制御装置６３からの信号が入力されて、この信号がトリガーになって圧力制御弁６０への動作信号が出力されるようになっている。

図４（Ａ）は、サインカーブＳを描きながら動作するプレス装置１の進退特性を示す線図である。この図において、上死点から下死点までの全ストロークはＳ１である。そして、可動電極１９がナット２１に突き当たった箇所が仮想線Ｌで示され、この仮想線Ｌの下側の範囲Ｓ２の領域において加圧力補正エアシリンダ５５により、可動電極１９の加圧動作に補正動作が付与される。

この補正動作の状態が図４（Ｂ）に示されている。ここでは補正された加圧特性が挙動線（イ）と挙動線（ロ）の２種類示されている。

前記挙動線（イ）は、可動電極１９が仮想線Ｌの位置でナット２１に突き当たった後、上部プラテン６とともにサインカーブＳ上に沿って加圧力を増大し、下死点前のａ１点に達すると鎖線図示のように、加圧力は一定値をたどりｂ１点に達し、その後は再びサインカーブＳに沿って加圧力が減少してゆく。このａ１点からｂ１点の間に溶接電流の通電と溶着用突起２４の溶融がなされる。そして、ａ１点において最大加圧力となり、この最大加圧力が可動電極１９の適正加圧力として選定されている。

上述のような挙動線（イ）を求めるために、可動電極１９がナット２１に突き当たった時点からａ１点に達するまでは、加圧力補正エアシリンダ５５（上部プラテン６）とピストン５６との相対位置は不変のまま加圧が進行する。このときには、前記相対位置を不変とするために、ピストン５６の上下両空間の空気吸排は、補正制御装置６２からの動作信号を受けた圧力制御弁６０の動作によって停止されている。

そして、ａ１点に達するとピストン５６がサインカーブＳの挙動変位の推移に対して後退動作をさせられ、ａ１点からｂ１点までの加圧力一定の領域が形成される。

このようなａ１点からｂ１点までの加圧力一定の領域を形成するために、上部プラテン６がａ１点に達したストローク位置で、補正制御装置６２から圧力制御弁６０に対して、空気吸排管５８に圧縮空気を供給し他方の空気吸排管５９から空気をわずかずつ排出するように、制御信号が送られる。このような空気吸排の制御は、挙動線（イ）とサインカーブＳとの間に圧力差Ｓ３が得られるように、ピストン５６の上下空間の空気吸排量が時々刻々変化させられることにより行われる。こうすることにより、上部プラテン６は終始サインカーブＳに沿って挙動するが、可動電極１９は挙動線（イ）に沿って挙動するのである。

なお、前記Ｓ３は、上部プラテン６の進出量と可動電極１９の進出量との差であるから、上部プラテン６すなわちプレス金型の加圧力と可動電極１９の加圧力の差として把握することができる。後述のＳ４，Ｓ５についても同様である。

もうひとつの挙動線（ロ）は、一点鎖線で示すように、ｃ１点−ａ２点−ｂ２点−ｃ２点が直線的に結ばれた挙動であり、サインカーブＳが下死点に至る前にこのような挙動が形成される。ｃ１点は仮想線Ｌの手前に設定され、また、ｃ２点は可動電極１９が仮想線Ｌを過ぎた箇所に設定されている。

挙動線（ロ）がサインカーブＳとは異なった特性線となるようにするために、圧力差Ｓ４やＳ５が設定されている。このような圧力差は、前述の挙動線（イ）が求められるのと同様にして加圧力補正エアシリンダ５５（ピストンロッド５７）の出力変位が制御されて求められる。すなわち、ｃ１点−ａ２点−ｂ２点−ｃ２点を経由するような動作信号が補正制御装置６２から圧力制御弁６０に投入され、それによって加圧力補正エアシリンダ５５（ピストンロッド５７）の出力変位が設定される。

この挙動線（ロ）においては、圧力差Ｓ４が設定され、また、圧力差Ｓ５は挙動線（イ）よりも大きく設定されているので、挙動線（ロ）の可動電極１９の加圧力は挙動線（イ）の加圧力よりも小さくなっている。

以上に説明した実施例１の作用効果を列記すると、次のとおりである。

第２金型８から送出されたプレス加工後の素材鋼板９にプロジェクションナット２１を供給し、プレス装置１の進退動作によって素材鋼板９にナット２１を電気抵抗溶接で溶接するものであるから、部品供給装置４３や溶接装置１６はプレス装置１に対して付加的に配置される。このため、プレス装置１には特別な改造を施すことなく溶接装置１６を連動させることができる。

また、プレス装置１による素材鋼板９のプレス工程と、素材鋼板９に対するナット２１の溶接工程とを同期させて行うことができ、プレス加工と電気抵抗溶接とが連続的に遂行され、生産性の向上にとって有効である。さらに、プレス加工は進退動作によって行われ、また、電気抵抗溶接も可動電極１９の進退動作を伴うものであるから、プレスと溶接を同期させることにとって最適の動作特性であり、良好な連続加工を確保するのに効果的である。

前記溶接装置１６の可動電極と、プレス装置１と一体になって進退動作をする上部アーム部材１８との間に加圧力補正手段５４が配置され、この加圧力補正手段５４によってプレス装置１の進退動作が、電気抵抗溶接に適した可動電極１９の加圧特性となるように補正する構成である。

プレス装置１における進退動作は、第１金型７，第２金型８による素材鋼板９の塑性加工にとって最適の動作特性とされている。両金型７，８の動作特性は、例えば、金型ストロークの初期の段階では金型の進出速度を速く設定し、金型が下死点近傍に近づいて成型終了の段階では金型の進出速度を遅く設定し、このような速度制御によって素材鋼板の異常な塑性変形や割れの発生などが防止されている。

一方、電気抵抗溶接の可動電極１９の加圧特性は、溶接電流の適正な通電や、ナット２１と素材鋼板９間に生じる適正な溶融などを考慮して得られる加圧力や加圧時間であり、このような溶接特有の加圧特性をプレス金型の動作特性と共通にすると、可動電極１９の加圧力が過大になって、正常な溶接品質を確保することが困難になる。

そこで、前記加圧力補正手段５４を、プレス装置１と一体になって進退動作をする上部アーム部材１８と可動電極１９との間に配置し、プレス装置１特有の動作特性を可動電極１９特有の加圧特性に補正するのである。このような補正作用を介在させることにより、プレス装置１の進退動作と可動電極１９の進退動作を同期させて、適正なプレス加工と電気抵抗溶接とが両立し、生産性の高い動作が得られる。

上部プラテン６すなわち第１金型７，第２金型８は、サインカーブＳに沿った挙動をしている。このような挙動とは異なった可動電極１９特有の挙動が挙動線（イ）および（ロ）のように実行されることが、良好な溶接品質にとって必須である。加圧力補正エアシリンダ５５により出力される補正挙動を媒介にして、可動電極１９の挙動線（イ）および（ロ）が実現するので、プレス成形と電気抵抗溶接とがそれぞれ独立して良好に果たされる。

前記加圧力補正手段５４による補正は、プレス装置１の進退動作の下死点到達前に行われる。

このようにプレス装置１の下死点到達前に、加圧力補正エアシリンダ５５による可動電極１９の加圧力補正がなされるので、可動電極１９の加圧特性（挙動線（イ），（ロ））がプレス装置１の進退動作から影響を受けることなく、最適な加圧特性として設定される。したがって、可動電極１９特有の加圧特性のもとで、良好な電気抵抗溶接が得られる。

なお、前記の「下死点到達前」なる表現は、サインカーブＳによって得られる圧力推移よりも減圧された領域において挙動線（イ），（ロ）が形成されることを意味している。

前記プレス装置１に複数のプレス金型７，８が所定の配列間隔で配置されているとともに素材鋼板９は所定の送給間隔Ｐで連続的に送給される長尺な形状とされ、プレス金型７，８の配列間隔Ｐと素材鋼板９の送給間隔Ｐとが等しく設定され、プレス加工完了後の素材鋼板９を送出する第２金型８と溶接装置１６の電極軸線との間隔は、前記送給間隔Ｐまたはその整数倍の間隔に設定されている。

このような構成により、長尺な素材鋼板９が所定の送給間隔Ｐで連続的に送給され、各金型７，８におけるそれぞれのプレス加工が順次行われる。そして、プレス加工完了後の素材鋼板９を送出する第２金型８、すなわち素材鋼板９の送給方向で見た最も後流側のプレス金型と溶接装置１６との間隔は、前記送給間隔Ｐまたはその整数倍の間隔に設定されているので、所定の送給間隔Ｐで送給された素材鋼板９の部品溶接箇所が正確に溶接装置１６の電極軸線に合致する。したがって、プレス金型７，８によるプレス加工と溶接装置１６による部品溶接とが同時に実行され、効率の良い生産が得られる。

前記溶接装置１６が、プレス装置１の外側に配置されている。

このように溶接装置１６がプレス装置１の外側に配置されていることにより、プレス装置１に装着されるべき第１金型７，第２金型８が所定どおりに配置され、プレス装置１としての機能を損なうことなく、また、プレス装置１自体に特別な改造を施すことなく、溶接装置１６の配置が可能となる。

前記溶接装置１６による溶接の完了後に動作する素材鋼板９の切断装置３２が、溶接装置１６の後流側に設けられている。

このように部品溶接が完了した素材鋼板９が順次切断されることにより、送給間隔Ｐに同期した切断がなされ、生産性の高い動作が得られる。

図５および図６は第２の実施例を示す。

図５は、装置全体の正面図、図６は装置全体の平面図である。この実施例は、プレス装置１内にスペースがある場合の例である。したがって、溶接装置１６と切断装置３２は、それぞれ上部プラテン６と下部プラテン５に取り付けられている。つまり、プレス装置１自体の一部に溶接装置１６が取り付けられている。なお、ここではプレス金型は一対だけであり、第１金型７または第２金型８が配置されている。

プレス金型の進退動作を正確に行わせるために、ガイドポスト６４が設置されている。同様に可動電極１９の進退動作を正確に行わせるために、溶接装置１６にもガイドポスト６５が設置されている。そして、素材鋼板９の送給が素材鋼板９の幅方向にずれないようにするために、左右にガイドローラ６７が設けられている。

図６に示すように、ここでのプレス加工は下孔２５，位置決め孔６８およびスリット孔６９の形成である。

本実施例では、加圧力補正手段５４がプレス装置１の一部に取り付けられているが、ここでは上部プラテン６に間座部材６４が結合され、この間座部材６４に加圧力補正エアシリンダ５５が取り付けられている。

切断装置３２で切断された鋼板部品は、傾斜シュータ７０から部品の受け箱７１に落下するようになっている。これ以外の構成は先の実施例と同じであり、同じ機能を果たす部材には同様の符号が記載されている。なお、前述の補正制御装置６２や圧力制御弁６０などは図５に図示されていないが、この実施例２においても同様な制御システムが採用されている。また、部品供給装置４３も、図３に示した先の実施例と同様なものが採用されている。

上記実施例２によれば、溶接装置１６がプレス装置１の内側に配置されていることにより、プレス装置１内の空いたスペースに溶接装置１６を配置して、プレス装置１と溶接装置１６との一体化された装置をコンパクトに形成することができる。したがって、制約された工場環境であっても支障なく操業することができる。それ以外の作用効果は先の実施例と同様である。

図７は、第３の実施例を示す。

図７（Ａ）は装置全体の平面図であり、（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）は各部の断面図である。この実施例は、素材鋼板９の中央部に円筒形の内面を有する凹部７３をプレス成形するもので、絞り深さが大きいので段階的に成形するようにした形式である。

そのために、プレス金型が浅絞りの第１金型７４と、やや深い絞りの第２金型７５と、最終の深絞りの第３金型７６が送給間隔Ｐの配置間隔で配列され、これらの金型は図７（Ｂ），（Ｃ）に示すように、上部プラテン６に取り付けてある。各金型７４，７５および７６は雄型であり、それに対する雌型は第３金型７６に対する第３雌型７７だけが図示されている。この第３雌型７７は、下部プラテン５に固定されている。

図７（Ｂ），（Ｃ）に示した状態は、第１金型７４，第２金型７５，第３金型７６が同時に下降して、各金型の成形が完了した段階を示しており、（Ｂ），（Ｃ）では第３金型７６が下死点に達して凹部７３の成形が完了したところが図示されている。このようにして成形された素材鋼板９は、第１金型７４，第２金型７５，第３金型７６が上昇した後でも各金型に対応する雌型に嵌合された状態になっているので、素材鋼板９を持ち上げて各雌型から抜き取る必要がある。

そのために、素材鋼板９の長手方向に伸びるリフト部材７８が素材鋼板９の両側に配置され、このリフト部材７８に取り付けた多数のリフト片７９が素材鋼板９の両側の下側に係合するようになっている。

リフト部材７８のリフト力は油圧や空気圧のシリンダでもよいが、ここでは圧縮コイルスプリング８０がリフトスプリングとして採用されている。リフト部材７８の下側にガイドロッド８１が結合され、それが下部プラテン５を摺動可能な状態で貫通している。このガイドロッド８１がリフトスプリング８０内を貫通している。また、リフト部材７８の最大リフト高さを設定するために、ガイドロッド８１の下端にストッパ片８２が結合してある。

なお、リフト部材７８は図７（Ａ）に示すように、下部プラテン５すなわちプレス装置１の外側（同図の右方）に突出している。

図７（Ｃ）は、第３金型７６が下死点まで下がり切った状態であり、リフトスプリング８０は最も圧縮されている。この状態で第３金型７６が上昇すると、それにともなってリフトスプリング８０の張力で凹部７３を第３雌型７７から抜き取りながらリフト部材７８（リフト片７９）が上昇し、ストッパ片８２が下部プラテン５の下面に受け止められて抜き取り動作が完了する。

図７（Ｄ）に示す部品供給装置４３は、図３に示したものとほぼ同じ構造である。異なっているのは、凹部７３内にプロジェクションナット２１を供給するので、供給ロッド４４の先端部に屈曲部８３を設け、この下端部にナット２１を保持するようにしてある。この保持のために、永久磁石８４が屈曲部８３内に挿入され、この永久磁石８４はエアシリンダ８５のピストンロッド８６に結合してあり、エアシリンダ８５の動作で永久磁石８４がナット２１から離隔できるようになっている。

したがって、（Ｄ）の状態から永久磁石８４が後退すると、ナット２１に作用していた吸引力が実質的に消滅するので、ナット２１は図示の位置から落下してガイドピン３７の貫通を受けるようになる。その後、エアシリンダ４９と４８の動作で供給ロッド４４は退避し、その後、可動電極１９が進出してナット２１は凹部７３の底部に溶接される。

なお、図示していないが、可動電極１９は図２に示した加圧力補正手段５４によってその加圧特性が先の実施例と同様に制御されるようになっている。

この実施例では、部品供給装置４３がリフト部材７８と一体になって進退動作をする点が特徴になっている。すなわち、図７（Ａ）や（Ｄ）に示すように、リフト部材７８に結合したアーム部材８８に部品供給装置４３が取り付けられている。アーム部材８８は、リフト部材７８がプレス装置１から突出した箇所に結合されている。それ以外の構成は先の各実施例と同様であり、同じ機能を果たす部材には同じ符号が記載されている。

したがって、素材鋼板９の凹部７３と部品供給装置４３との相対位置が常に不変となるので、部品供給装置４３を動作したときにナット２１が凹部７３の底部に確実に供給されるという効果がある。それ以外の作用効果は、先の各実施例と同じである。

図８および図９は、第４の実施例を示す。

この実施例は、プレス装置１で成型された鋼板部品の形状がどのような向きや姿勢であっても、部品供給装置４３の供給ロッド４４で確実にナット供給をするようにしたことが特徴になっている。すなわち、図８（Ｃ）に示すように、例えば、ハット型断面の鋼板部品９０の開放部９１がどのような方向を向いていても、ナット供給を可能としている。

そのために部品供給装置４３の供給ロッド４４が自由に向きを変えられるようになっている。供給ロッド４４は、図８（Ｂ）に示す直線運動のＸ，Ｙ，Ｚと回動運動のθの方向に自由に動作する。

静止部材２に固定した左右方向に伸びるほぼ水平状態のガイドレール９３にスライド部材９４がＸ方向に摺動可能な状態で組み付けてあり、ガイドレール９３と同方向に伸びるスクリュウシャフト９５がスライド部材９４を貫通した状態でねじ込んである。このスクリュウシャフト９５はガイドレール９３の端部に固定した電動モータ９６で回転するようになっており、この回転でスライド部材９４がＸ方向に進退する。

前記スライド部材９４に、（Ｂ）図の紙面に垂直な方向に配置されているガイドレール９７が結合され、このガイドレール９７にスライド部材９８がＹ方向に摺動可能な状態で組み付けてある。符号９９は、ガイドレール９７の端部に固定した電動モータであり、また、符号１００は、電動モータ９９で回転されスライド部材９８にねじ込まれているスクリュウシャフトであり、スクリュウシャフト１００の回転でスライド部材９８がＹ方向に進退する。なお、符号９２はスライド部材９８の進退マークである。

前記スライド部材９８に、ほぼ鉛直方向に伸びているガイドレール１０１が結合され、このガイドレール１０１にスライド部材１０２がＺ方向に摺動可能な状態で組み付けてある。ガイドレール１０１と同方向に伸びるスクリュウシャフト１０３がスライド部材１０２を貫通した状態でねじ込んである。このスクリュウシャフト１０３はガイドレール１０１の端部に固定した電動モータ１０４で回転するようになっており、この回転でスライド部材１０２がＺ方向に進退する。

前記スライド部材１０２にアーム部材１０５が結合され、このアーム部材１０５の先端に回動装置１０６が取り付けてある。この回動装置１０６は、アーム部材１０５の先端に固定した軸受部材１０７に回動軸１０８がほぼ鉛直方向に支持され、この回動軸１０８の下端に供給ロッド４４が固定されている。また、回動軸１０８の上端にはギヤー１０９が固定され、このギヤー１０９にウオーム１１０がかみ合っている。ウオーム１１０は、アーム部材１０５に固定した電動モータ１１１によって回転するようになっている。

図８（Ａ）に示した溶接装置１６は、プレス装置１から独立した状態で設置されている。このような場合においても、プレス装置１の進退動作と、溶接装置１６の可動電極１９の進退動作とは同期している。そして、溶接装置１６には、良好な溶接品質を確保するために、先の各実施例と同様な加圧力補正手段５４が設置してある。それ以外の構成は、先の各実施例と同様であり、同じ機能を果たす部材には同じ符号が記載してある。

上記構造により、供給ロッド４４は、直線的なＸ，Ｙ，Ｚの３方向に自由に移動でき、また、回動装置１０６により回動角θも自由に選択することができる。したがって、第２金型８から送出された鋼板部品９０の開放部９１がどのような方向に開放していても、供給ロッド４４の先端部を開放部９１に挿入することができるのである。それ以外の作用効果は、先の各実施例と同様である。

なお、前述のように供給ロッド４４の動作姿勢を自由に選定するに当たっては、供給ロッド４４の到達箇所に応じて、各電動モータ９６，９９，１０４および１１１の駆動量を制御するのである。

また、図８（Ｄ）の事例は、ガイドピン３７の長さを長くして、ナット２１のねじ孔２３にガイドピン３７が入りやすくしたものである。

図９（Ａ）は、図８の（Ｄ）図に示したような機構を独立した溶接装置１６に採用した事例である。この場合は、溶接装置１６全体がＸ，Ｙ方向に移動して、溶接箇所が自由に選定できるものである。Ｘ，Ｙ方向の移動は図８（Ｂ）に示した機構をそのまま利用することができる。したがって、図９（Ａ）には図８（Ｂ）と同様な符号が記載されている。

また、ここに採用されている部品供給装置４３は、図９（Ｂ）に示すように、ナット２１のねじ孔２３に供給ロッド４４を串刺しにして可動電極２１のガイドピン３７に供給する形式である。すなわち、供給ロッド４４はガイド筒１１３内に収容されている。供給ロッド４４は、ナット２１のねじ孔２３を貫通するガイドロッド１１４と、それと一体の摺動ロッド１１５と、ガイドロッド１１４と摺動ロッド１１５の境界部に設けた押出面１１６から構成され、前記摺動ロッド１１５はガイド筒１１３内を摺動するようになっている。

ガイド筒１１３の端部に部品供給管１１７が溶接され、これによって仮止室１１８が構成されている。仮止室１１８の内壁を形成するガイド板１１９に永久磁石１２０が固定してある。部品供給管１１７は、パーツフィーダ（図示していない）から伸びてきている。

部品供給管１１７からのナット２１は仮止室１１８に入ってガイド板１１９に受け止められ、永久磁石１２０の吸引力で一時係止される。ここで供給ロッド４４が進出すると、ガイドロッド１１４がねじ孔２３を貫通し、ついで押出面１１６がナット２１の上面に当たって、ナット２１の押出がなされる。その後、ガイドロッド１１４の先端がガイドピン３７の直前で停止すると、ナット２１がガイドピン３７に移載される。

図９（Ｃ）に示した事例は、ロボット装置１２２に部品供給装置４３を取り付けた事例であり、ひとつの事例は、前記ガイドロッド１１４を備えたタイプの部品供給装置４３を、種々な方向から固定電極２０に接近させるものである。また、もうひとつの事例は、図３に示したようなタイプの供給ロッド４４を備えたタイプの部品供給装置４３を、種々な方向から固定電極２０に接近させるものである。

上述のように、電極１９，２０の位置をＸ，Ｙ方向に自由に選定するとともに、ナット供給箇所も自由に変更できるので、鋼板部品の形状に応じてナット溶接箇所が適正に選択できる。例えば、自動車部品において、長方形の鋼板部品の左側にナット溶接を行って左用部品とし、また、長方形の鋼板部品の右側にナット溶接を行って右用部品とすることが簡単にできる。

上述の各実施例においては、部品がプロジェクションナットであるが、これをねじ軸とフランジとフランジに設けた溶着用突起とからなるプロジェクションボルトに置き換えることも可能である。プロジェクションボルトの場合には、素材鋼板９の下孔２５と可動電極２０にあけた受入孔にねじ軸を貫通させてから、可動電極１９でフランジを加圧して溶接電流を通電する。

本発明のように、既存のプレス装置を特別に改造することなく溶接装置を連動させることができるので、設備投資を最小限にして高い生産性がえられ、広い製品分野で利用することができる。

装置全体を示す正面図である。 装置全体を示す側面図である。 部品供給装置の側面図である。 プレス装置と溶接装置の挙動を示す線図である。 他の実施例を示す装置全体の正面図である。 他の実施例を示す装置全体の側面図である。 他の実施例を示す装置全体の平面図と各部の断面図である。 他の実施例を示す装置全体の正面図、側面図などである。 溶接装置の移動機構の斜視図、断面図である。

符号の説明

１ プレス装置
５ 下部プラテン
６ 上部プラテン
７ 第１金型
８ 第２金型
９ 素材鋼板
１６ 溶接装置
１７ 下部アーム部材
１８ 上部アーム部材
１９ 可動電極
２０ 固定電極
２１ プロジェクションナット
２３ ねじ孔
２５ 下孔
２６ 送給装置
３２ 切断装置
３７ ガイドピン
４３ 部品供給装置
４４ 供給ロッド
５４ 加圧力補正手段

Claims (8)

1. プレス装置がプレス金型に進退動作を付与して素材鋼板にプレス加工を行う形式のものであって、前記プレス装置に、前記プレス金型から送出されたプレス加工後の素材鋼板に部品を供給する部品供給装置と、前記進退動作によって素材鋼板に前記部品を電気抵抗溶接で溶接する溶接装置とが組み合わされていることを特徴とするプレス装置に連動する溶接装置。
2. 前記溶接装置の可動電極と、プレス装置の一部またはプレス装置と一体になって進退動作をする部材との間に加圧力補正手段が配置され、この加圧力補正手段によってプレス装置の進退動作が、電気抵抗溶接に適した可動電極の加圧特性となるように補正する構成とした請求項１記載のプレス装置に連動する溶接装置。
3. 前記加圧力補正手段による補正は、プレス装置の進退動作の下死点到達前に行われる請求項２記載のプレス装置に連動する溶接装置。
4. 前記プレス装置に複数のプレス金型が所定の配列間隔で配置されているとともに素材鋼板は所定の送給間隔で連続的に送給される長尺な形状とされ、プレス金型の配列間隔と素材鋼板の送給間隔とが等しく設定され、プレス加工完了後の素材鋼板を送出するプレス金型と溶接装置との間隔は、前記送給間隔またはその整数倍の間隔に設定されている請求項１〜請求項３のいずれかに記載のプレス装置に連動する溶接装置。
5. 前記部品供給装置に設けられた部品の供給ロッドは、素材鋼板に形成されたプレス加工形状に応じて、その配置位置および進退方向が設定できるように構成した請求項１〜請求項４のいずれかに記載のプレス装置に連動する溶接装置。
6. 前記溶接装置が、プレス装置の外側に配置されている請求項１〜請求項５のいずれかに記載のプレス装置に連動する溶接装置。
7. 前記溶接装置が、プレス装置の内側に配置されている請求項１〜請求項５のいずれかに記載のプレス装置に連動する溶接装置。
8. 前記溶接装置による溶接の完了後に動作する素材鋼板の切断装置が、溶接装置の後流側に設けられている請求項１〜請求項７のいずれかに記載のプレス装置に連動する溶接装置。

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