JP2007144505A - プロジェクション溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電極に部品を正確に保持させ、その電極を所定の箇所へ正確に移動させることのできるプロジェクション溶接装置を提供する。
【解決手段】 電極回転ユニット１０が、回転軸５５に、移動電極５８を備えた回転基部材５７と回転軸５５を回転する回転駆動手段５６が結合されることにより形成され、回転角度は、部品１，８４が移動電極５８の保持部６０に供給される被供給位置と、この被供給位置から回転して部品１，８４が相手方部材５に対向した溶接位置をとるように設定され、電極回転ユニット１０は、左右方向および前後方向に移動する移動機構８とこの移動機構８に結合されているとともに回転軸５５の向きを変える回転機構９を介して支持されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、プロジェクションボルトやプロジェクションナットなどの部品を自動的に電極へ供給するとともに、電極を自由に移動させてこれらの部品を鋼板部品などの所定位置に溶接するプロジェクション溶接装置に関するものである。

電極を自由に移動させてスポット溶接を行うものとして、特開平１０−３２３７６３号公報に開示された技術がある。この技術は、電極をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿って移動させて、鋼板部品同士の所定箇所を溶着するものである。
特開平１０−３２３７６３号公報 特開平０８−０７１７６７号公報

上記の特許文献１に開示されている技術は、電極をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿って所定の箇所に正確に移動させることはできるが、プロジェクションボルトやプロジェクションナットなどの部品を電極に保持してから、電極を所定箇所へ移動させることは不可能である。換言すると、溶着用突起を備えたボルトやナットをプロジェクション溶接で鋼板部品などに溶接する場合、電極へ部品を供給することと、部品を保持したまま電極を溶接可能な位置に移動させることが必要となる。さらに、溶接装置が鋼板部品などの相手方部材に干渉しないようにして、狭い箇所であっても溶接できることが必要である。

さらに、上記の特許文献２に開示されている技術は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に沿って電極を移動させ、この電極にプロジェクションボルトを保持するものであるが、ここでの電極は常に一定の方向を向いているので、それに適合したプロジェクションボルトの供給機構を設置する必要がある。そのためにこの供給機構が複雑になったり、動作上の信頼性に問題が生じたりする。

本発明は、上記の要請や問題点に応えるために提供されたもので、電極に部品を正確に保持させ、その電極を所定の箇所へ正確に移動させることのできるプロジェクション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

請求項１記載の発明は、電極回転ユニットが、回転軸に、移動電極を備えた回転基部材と前記回転軸を回転する回転駆動手段が結合されることにより形成され、前記回転駆動手段の回転角度は、部品供給通路からの部品が移動電極の保持部に供給される被供給位置と、この被供給位置から回転して部品が相手方部材に対向した溶接位置をとるように設定され、前記電極回転ユニットは、左右方向および前後方向に移動する移動機構とこの移動機構に結合されているとともに前記回転軸の向きを変える回転機構を介して支持されていることを特徴とするプロジェクション溶接装置である。

発明の効果

回転軸に、移動電極を備えた回転基部材と前記回転軸を回転する回転駆動手段が結合されることにより形成された電極回転ユニットが、左右方向，前後方向および回転方向に移動するので、移動電極を所定の位置に正確に到達させることができ、部品を相手方部材の所定の箇所に正しく溶接することができる。そして、回転軸の向きが前記回転機構によって変えられるので、移動電極が進出する方向に回転軸を存在させることなく、移動電極を狭い箇所へ到達させることができる。

回転動作をする回転基部材に移動電極が取り付けられ、この移動電極に、部品が保持部に供給される被供給位置と、部品が相手方部材に対向した溶接位置との２位置を付与したので、被供給位置において部品が移動電極に保持されてから、回転駆動手段によって溶接位置に回動する。このようにして、前記被供給位置を移動電極への部品供給が最も行いやすい位置とすることができ、この部品供給が確実に行える。さらに、前記溶接位置を相手方部材に対して最も溶接しやすい位置に設定することができ、溶接動作が確実なものとなる。

移動電極の溶接位置が回転基部材の回転角度によって設定されるので、溶接動作にとって最適の溶接位置が設定でき、部品の溶接位置が正確で良好な溶接品質が確保できる。

さらに、前記被供給位置は、例えば、溶接位置にある移動電極が相手方部材に向かう進出方向とは逆の側に配置することが望ましい。こうすることにより、溶接位置から離隔した箇所で部品が移動電極に供給されるので、供給に必要な構造物などの配置が行いやすくなる。上述のように、移動電極の被供給位置が回転基部材の回転角度によって設定されるので、上述の利点がえられるような最適の部品供給位置が設定でき、円滑で確実な移動電極への部品供給にとって効果的である。

請求項２記載の発明は、前記移動機構は、ガイドレールを含む左右動ガイド手段とガイドレールを含む前後動ガイド手段とをほぼ直角に食い違って交差させて構成されている請求項１記載のプロジェクション溶接装置である。

前記左右動ガイド手段と前記前後動ガイド手段とをほぼ直角に食い違って交差した状態で組み合わせて、電極回転ユニットがいわゆるＸ方向とＹ方向に移動するものであるから、移動電極を所定の溶接位置に自由に到達させることができる。

請求項３記載の発明は、前記回転機構は、内筒軸に回転自在な状態で外筒軸を組み合わせて構成されている請求項１または請求項２記載のプロジェクション溶接装置である。

この回転機構は、筒状の内筒軸の外側に外筒軸を組み合わせて構成されているので、軸の直径を大きく設定することができる。そのために軸心が狂いにくくて支持安定性や軸剛性の高い軸構造で回転機構が形成されるので、電極回転ユニットの回転軌跡が所定の軌跡となって、移動電極の移動や到達箇所が正確に求められる。さらに、筒状の軸構造であるから、電極回転ユニットに対する各種の導通線や部品供給ホース，冷却水ホースなどを筒内部に配置することができて、これらの損傷を回避し溶接装置をコンパクトにすることが可能となる。

さらに、前記部品供給ホースが接続されている部品供給管や被供給位置にある移動電極の中心軸を、回転機構の回転軸線と同軸にすることにより、部品供給管と移動電極との相対位置を常に合致させることができ、移動電極への部品供給が正確に果たされる。上述のように常に同軸状態にしておくことにより、動作機構中に軸心合わせの構造を特別に設ける必要がなく、構造簡素化の点で効果的である。

請求項４記載の発明は、前記回転機構と前記電極回転ユニットとの間に、溶接位置におかれた移動電極を相手方部材に到達させる進退駆動手段が配置されている請求項１〜請求項３のいずれかに記載のプロジェクション溶接装置である。

前記進退駆動手段によって、左右方向，前後方向および回転方向に移動した移動電極が、そこに保持された部品が相手方部材に対向した状態で、相手方部材の方へ進出するので、所定の箇所に対して確実な部品溶接が実現する。つまり、移動電極が、左右方向であるＸ方向と、前後方向であるＹ方向と、相手方部材に向かうＺ方向との３方向に移動するので、所定の箇所に対して確実な部品溶接が実現する。

請求項５記載の発明は、前記前後動ガイド手段に支持基部材が取り付けられ、この支持基部材に前記回転機構が取り付けられている請求項２〜請求項４のいずれかに記載のプロジェクション溶接装置である。

前記支持基部材は、左右方向および前後方向に移動する状態になっており、この支持基部材に対して内筒軸や外筒軸などからなる回転機構が取り付けられている。換言すると、前後動ガイド手段に支持基部材を介して回転機構が取り付けられているので、前後動ガイド手段に対する回転機構の取付剛性を向上することができる。同時に、回転機構の取り付け構造が簡素化される。また、支持基部材に電動モータなどの回転駆動源を取り付けることにより、回転機構に対する回転力の入力が行いやすくなる。

請求項６記載の発明は、前記外筒軸に前記進退駆動手段を介して電極回転ユニットが取り付けられている請求項３〜請求項５のいずれかに記載のプロジェクション溶接装置である。

このように外筒軸と電極回転ユニットとの間に進退駆動手段が配置してあるので、進退駆動手段の配置が簡単に行える。

請求項７記載の発明は、前記被供給位置にある移動電極と部品供給通路の軸線が、前記回転機構の回転軸線と同軸になっている請求項１〜請求項６のいずれかに記載のプロジェクション溶接装置である。

上述のような同軸の状態になっているので、電極回転ユニットがＸ方向，Ｙ方向および回転方向に移動をしている最中であっても、部品供給通路から移動電極への部品供給が可能となる。したがって、電極回転ユニットを所定の位置に移動させることと移動電極へ部品供給を行うこととが同時に実行できて、溶接時間の短縮にとって効果的である。

請求項８記載の発明は、部品供給通路と保持部との間に、部品を一時的に係止する一時係止手段が配置されている請求項１〜請求項７のいずれかに記載のプロジェクション溶接装置である。

一般に、部品供給通路内を移動してくる部品は圧縮空気で搬送されるので、その搬送速度は高速になる。このような速度で部品が移動電極の保持部に激突すると、保持部の耐久性が低下する恐れがある。本発明では、上述のように、部品を一時的に係止してから保持部へ移行させるものであるから、保持部に対する部品の衝撃が緩和され、保持部の保持機能が長期にわたって維持できる。

請求項９記載の発明は、前記回転基部材および移動電極の回転軸とは反対側に、溶接装置が前記相手方部材に干渉しないようにするための干渉回避空間が設けられている請求項１〜請求項８のいずれかに記載のプロジェクション溶接装置である。

前記干渉回避空間を設けたので、相手方部材に起立した形状部分があっても、移動電極をこの起立した形状部分の直近まで接近させて溶接することができ、部品の溶接可能な領域が拡大する。すなわち、前記回転軸やそれに関連する構造物が干渉回避空間に存在していないので、移動電極を起立形状部分の直近まで接近させることができる。

つぎに、本発明のプロジェクション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５は、第１の実施例である。

図１は、装置の縦断正面図、図２は、図１の装置を右側から見た部分的な側面図である。この溶接装置よって溶接される部品としては、プロジェクションナットやプロジェクションボルト、あるいはそれ以外の溶着用突起を有するものなど色々な部品がある。この実施例では、図３（Ｂ）に示すプロジェクションボルトが溶接の対象部品であり、鋼板部品に溶接される。以下の説明において、プロジェクションボルトを単にボルトと表現することもある。

図３（Ｂ）において、鉄製のプロジェクションボルト１は、雄ねじが設けられた軸部２と軸部２と一体のフランジ部３と軸部２とは反対側のフランジ面に設けられた溶着用突起４から構成されている。そして、図４に示すように、ボルト１は鋼板部品５に溶接されるもので、黒く塗りつぶした箇所が、溶融部６である。

図１，図２に示す溶接装置全体は、符号７で示されている。溶接装置７は、主としてＸ方向である左右方向とＹ方向である前後方向の移動を行う移動機構８と、この移動機構８に結合されている回転機構９と、この回転機構９に結合されている電極回転ユニット１０から構成されている。

前記移動機構８について説明する。

移動機構８は、Ｘ方向の進退動作をえるための左右動ガイド手段１１とＹ方向の進退動作をえるための前後動ガイド手段１２とが直角に食い違って交差した状態で構成されている。

左右動ガイド手段１１について説明する。図１の左右方向、つまり図２の紙面に対して垂直方向に２本平行に配置されたガイドレール１３が機枠などの静止部材１４に固定され、この各ガイドレール１３の下部にスライドベアリング１５がそれぞれ少なくとも２つ取り付けられている。そして、ガイドレール１３の架橋部材１９に固定した電動モータ１６によってスクリュウシャフト１７が回転するようになっている。スクリュウシャフト１７はガイドレール１３の長手方向に配置され、それを回転自在に支持する軸受部材１８がガイドレール１３の架橋部材２０に溶接などで固定されている。スライドベアリング１５は、ガイドレール１３に沿って進退するとともに、前後動ガイド手段１２のガイドレール２１を吊り下げるようになっている。

上述のガイドレール１３の長手方向およびスクリュウシャフト１７の軸線方向がＸ方向である。

前後動ガイド手段１２について説明する。図１の紙面に対して垂直方向、つまり図２の左右方向に２本平行に配置されたガイドレール２１が前記スライドベアリング１５によって吊り下げられている。この各ガイドレール２１の下部にスライドベアリング２２がそれぞれ少なくとも２つ取り付けられている。そして、ガイドレール２１の架橋部材２３に固定した電動モータ２４によってスクリュウシャフト２５が回転するようになっている。スクリュウシャフト２５はガイドレール２１の長手方向に配置され、それを回転自在に支持する軸受部材２６がガイドレール２１の架橋部材２７に溶接などで固定されている。スライドベアリング２２は、ガイドレール２１に沿って進退するとともに、後述の支持基部材２８を吊り下げるようになっている。

上述のガイドレール２１の長手方向およびスクリュウシャフト２５の軸線方向がＹ方向である。

前記前後動ガイド手段１２側の架橋部材２９に溶接などで固定された伝動部材３０をスクリュウシャフト１７が貫通しており、スクリュウシャフト１７が回転すると、この伝動部材３０を介して前後動ガイド手段１２がＸ方向に進退する。

また、前記支持基部材２８に溶接などで固定された伝動部材３１をスクリュウシャフト２５が貫通しており、スクリュウシャフト２５が回転すると、この伝動部材３１を介して支持基部材２８がＹ方向に進退する。

上述の移動機構８は、Ｘ方向の進退動作をえるための左右動ガイド手段１１と、Ｙ方向の進退動作をえるための前後動ガイド手段１２とが直角に食い違って交差しているもので、一般的に実用化されているものである。

つぎに、回転機構９について説明する。

回転機構９は、断面円形の中空の内筒軸３３が支持基部材２８に固定され、その外側にベアリング３４を介して断面円形の外筒軸３５が回転自在な状態で組み合わされている。内筒軸３３の上部には雄ねじ３６が形成され、支持基部材２８にボルトなどで固定したリング状のナット部材３７に雄ねじ３６がねじ込んである。なお、符号３２はナット部材３７に対するロックナットである。また、前記ベアリング３４に対しても、ロックナット３８が上下２箇所で締め付けてある。

外筒軸３５に対して回転力を付与するために、電動モータ３９を使用している。この電動モータ３９は、支持基部材２８の下側に取付片４０を用いて固定されている。電動モータ３９によって回転するピニオン４１が、外筒軸３５に固定したリングギヤ４２にかみ合っている。電動モータ３９にはステップモータを採用し、パルス入力でピニオン４１に所定回転数の回転をさせてリングギヤ４２に所定角度の回転をさせる。これによって、外筒軸３５も所定角度の回転がなされて、前記電極回転ユニット１０の回転角度が設定される。上記ステップモータに代えて外筒軸３５を回転させることができる。例えば、進退式のラックをリングギヤ４２にかみ合わせることも可能である。

内筒軸３３の内部空間は、支持基部材２８に設けた通孔４３に連通している。

内筒軸３３の下端部に、支持部材４５が固定ボルト４６で固定されている。この支持部材４５に部品供給通路を形成する部品供給管４７が取り付けてある。部品供給管４７は断面円形とされ、その軸線は内筒軸３３の回転軸線Ｏと同軸になっている。部品供給管４７に部品供給ホース４８が接合され、その端部はパーツフィーダ４９に接続してある。この部品供給ホース４８は、ウレタン樹脂や塩化ビニールなどの柔軟性のある合成樹脂で作られている。

前記回転軸線Ｏは、Ｘ方向やＹ方向に直交した向きに設定してある。そして、回転軸線Ｏは、Ｘ方向，Ｙ方向に対するＺ方向を形成している。

このパーツフィーダ４９としては、振動式ボウルの移送通路から送出するもの、回転板に取り付けた磁石で所定個数の部品を吸着してそれを送出通路から送出するもの、あるいは、回転円板で搬送通路に部品を移動させこの部品が移送通路から送出されるもの等いろいろなものが採用できる。この実施例では、振動式ボウルの移送通路から送出する形式のものが採用されている。パーツフィーダ４９の部品送出管に、部品供給ホース４８内へ圧縮空気を噴射する空気噴射管４４が接続してある。

部品供給ホース４８や後述の導通線，冷却水ホースなどが内筒軸３３や通孔４３内を通過している。

つぎに、電極回転ユニット１０について説明する。

前記外筒軸３５に、その直径方向に突出させて形成した取付け部材５０が設けられ、ここに進退駆動手段であるエアシリンダ５１がボルトなどで固定してある。エアシリンダ５１は、そのピストンロッド５２の進退方向が前記回転軸線Ｏと平行になるように配置してある。

前記ピストンロッド５２の下端部に、板状の基部材５３が結合されている。この基部材５３に円筒状の軸受５４が固定され、そこに回転軸５５が回転自在な状態で支持してある。この回転軸５５の軸線は前記回転軸線Ｏに直交している。前記基部材５３に回転駆動手段５６が固定され、その出力軸が回転軸５５の端部に結合され、回転軸５５を９０度，１２０度，１８０度のように所定角度回転するようになっている。

回転駆動手段５６としては、パルス入力で所定角度の回転変位をえるステップモータが採用される。このステップモータは一般的なものであるが、これに代えて回転ベーンを備えたエアモータを使用することも可能である。このエアモータは、回転シリンダを貫通する軸にベーンが設けられ、このベーンに空気圧を作用させて回転変位をえるものであり、これも一般的に採用されている回転駆動手段である。

前記回転軸５５の他端部には、厚板状の部材で形成された回転基部材５７が結合され、この回転基部材５７に移動電極５８が取り付けられている。移動電極５８は、９０度間隔で４本取り付けてあり、各移動電極５８の先端部が回転軸５５と同心の仮想円上に位置するように、各移動電極５８の長さが設定してある（図６参照）。このように移動電極５８が９０度間隔で４本設けてあるので、前記回転駆動手段５６は９０度ずつ回転変位をする。

図３（Ｂ）に示すように、符号６０で示された保持部が移動電極５８に形成されている。この保持部６０はボルト１の軸部２を保持するものであればよく、クランプ板ばねで軸部２を挟み付けるものや、軸部２を収容孔内に保持するものなど種々な形態で実現することができる。この実施例では、後者の形式を採用している。

すなわち、移動電極５８の中心部に軸部２の受入孔６１が形成され、その奥部に永久磁石６２が固定されている。この受入孔６１の軸線は、前記回転軸線Ｏと同軸になっている。したがって、前記部品供給管４７と移動電極５８すなわち受入孔６１とが、後述の「被供給位置」において同軸上に配置されていることになる。

図３（Ｂ）に示すように、１つの移動電極５８の保持部６０（受入孔６１）が部品供給通路を構成する部品供給管４７と同軸になっている状態が、「被供給位置」である。このように１つの移動電極５８が被供給位置にあるときには、図１に示すように、他の移動電極５８の保持部６０にボルト１が保持されていて相手方部材である鋼板部品５に対向しており、この状態が「溶接位置」である。なお、移動電極５８を１本にすることも可能であり、さらに、移動電極５８を２本や３本にすることも可能である。このような場合には、回転駆動手段の動作角度が、それぞれ１８０度，１２０度に設定される。

前記被供給位置は、溶接位置にある移動電極５８が鋼板部品５に向かう進出方向とは逆の側に配置してある。こうすることにより、溶接位置から離隔した箇所でボルト１が移動電極５８に供給されるので、供給に必要な構造物などの配置が行いやすくなる。

図１に示すように、移動電極５８に溶接電流の通電を行うために、回転軸５５の円筒面６３に圧接されるコンタクタ６４が配置されている。コンタクタ６４は、円筒面６３に密着する円弧面を有するブロック部材で構成され、溶接変圧器（図示していない）から伸びてきている導通線６５が結線してある。この導通線６５は、前述のように内筒軸３３や通孔４３内をとおってコンタクタ６４に接合されている。

そして、コンタクタ６４は溶接電流を通電するときに円筒面６３に密着するので、そのためにエアシリンダ６６のピストンロッド６７に結合されている。通電時にエアシリンダ６６の進出動作でコンタクタ６４が円筒面６３に圧接される。また、回転軸５５が回転するときには、エアシリンダ６６の後退動作で円筒面６３から離れて通電されなくなる。なお、エアシリンダ６６は、前記エアシリンダ５１に固定されている。

エアシリンダ５１や６６に接合される複数本の空気吸排ホース（図示していない）は、外筒軸３５に取り付けられた空気分配ユニット６８から配管されている。エアシリンダ５１，６６および空気分配ユニット６８などが外筒軸３５に取り付けてあるので、外筒軸３５が回転してもエアシリンダ５１，６６と空気分配ユニット６８との相対位置が変わらないので、上記空気吸排ホースが伸縮することがなく、同ホースの耐久性が向上するという効果がある。

図１に示すように、冷却水ホース８１によって送られた冷却水が、軸受５４から回転軸５５，回転基部材５７の各内部を通って移動電極５８を冷却するようになっている。この冷却水ホース８１は内筒軸３３や通孔４３をとおして軸受５４に接続されている。

つぎに、ボルト１の一時係止手段について説明する。

高速で搬送されてきたボルト１が直接受入孔６１内に進入すると、受入孔６１の開口縁の損傷、例えば、急速に進行する摩耗などのおそれがある。このような現象を回避するために、図３に示すように、ボルト１を一時的に係止する一時係止手段７０が設けられている。一時係止手段７０としては、搬送されてきたボルト１を一旦停止してから、ゆっくりと移動させるものであればよく、停止機能を果たす部材と再び移動させる機能の構造を備えている。

この実施例では、一対の開閉部材に一旦停止機能が付与されている。２つの開閉部材７１Ａ，７１Ｂは、それらが合致している状態で一旦停止機能を果たしている。開閉部材７１Ａ，７１Ｂが閉じている状態で有底のテーパ孔７２が形成され、その底部材７２Ａ，７２Ｂに軸部２の挿入孔７３が形成されている。この挿入孔７３とテーパ孔７２は、前記回転軸線Ｏと同軸になっている。

図３（Ａ）に示すように、両開閉部材７１Ａ，７１Ｂにエアシリンダ７４Ａ，７４Ｂのピストンロッド７５Ａ，７５Ｂが結合してある。両エアシリンダ７４Ａ，７４Ｂは支持板７６上に対向させて固定してある。したがって、エアシリンダ７４Ａ，７４Ｂが進退すると、両開閉部材７１Ａ，７１Ｂは左右対称の状態で開閉する。

前記支持板７６にブラケット７７が固定されている。前記支持部材４５に固定されたエアシリンダ７８のピストンロッド７９がこのブラケット７７に結合されている。前記ピストンロッド７９の進退方向は、回転軸線Ｏと平行になっている。

したがって、搬送されてきたボルト１は、その軸部２が挿入孔７３を通過するのと同時に、フランジ部３がテーパ孔７２の底部材７２Ａ，７２Ｂに受け止められてストッパ機能が果たされる。この状態で軸部２は回転軸線Ｏと同軸になっている。それからエアシリンダ７８の動作で一時係止手段７０全体が回転軸線Ｏに沿って下降すると、軸部２の先端部が受入孔６１内に挿入される。その後、エアシリンダ７４Ａ，７４Ｂの動作で開閉部材７１Ａ，７１Ｂが両側に後退して開くと、フランジ部３がテーパ孔７２の底部を通過し軸部２が受入孔６１内に入りきって永久磁石６２に吸引される。このようにして移動電極５８へのボルト保持がなされる。

上述のように、テーパ孔７２に回転軸線Ｏと同軸状態で一時係止されたボルト１が、エアシリンダ７８の動作で受入孔６１内に挿入されるので、ボルト１は確実に受入孔６１内に挿入され、移動電極５８へのボルト供給が確実に果たされるという効果がある。

上述の動作と逆の動作をして、開閉部材７１Ａ，７１Ｂが次のボルト１の到達に待機する。

つぎに、干渉回避空間について説明する。

図１および図５に示すように、回転基部材５７および移動電極５８の右側で一時係止手段７０の下側の部位に、干渉回避空間８２が設けてある。換言すると、前記回転基部材５７および移動電極５８の回転軸５５とは反対側に、溶接装置すなわち一時係止手段７０の下側の部分が鋼板部品５に干渉しないようにするための干渉回避空間８２が設けられている。

鋼板部品５の形状には種々なものがある。その一例として図５に示すように、隆起部５Ａや起立壁５Ｂを有するものがある。図５に示すように、回転基部材５７や移動電極５８が、起立壁５Ｂの間近まで接近し起立壁５Ｂと隆起部５Ａの間にボルト１の溶接がなされる。したがって、干渉回避空間８２を確保することにより、狭い箇所へのボルト溶接が可能となる。

なお、図１，図４および図５において、符号５９は通電用のバックバーであり、その上に鋼板部品５の支持片６９が固定されている。

上記の各エアシリンダ５１，６６，７４Ａ，７４Ｂ，７８などを、進退出力をする電動モータに置き換えることも可能である。

上述の実施例の動作を説明する。

パーツフィーダ４９から圧縮空気で部品供給ホース４８内を搬送されてきたボルト１が、部品供給管４７を通過して一時係止手段７０のテーパ孔７２に受け止められここで一時係止がなされる。その後、前述のようにして軸部２が受入孔６１内に挿入される。

このようにしてボルト１が移動電極５８に保持されると、今度は、回転駆動手段５６によって回転基部材５７が９０度回転してすでにボルト１が保持されている移動電極５８が溶接位置に停止する。

ついで、左右動ガイド手段１１の電動モータ１６、前後動ガイド手段１２の電動モータ２４、回転機構９の電動モータ３９などの動作により、電極回転ユニット１０の溶接位置にある移動電極５８が、左右方向であるＸ方向、前後方向であるＹ方向および回転機構９の回転軸線Ｏを中心にした回転移動によって、所定の位置に到達する。

それからエアシリンダ５１が動作して移動電極５８がＺ方向に移動して、そこに保持されたボルト１の溶着用突起４が鋼板部品５に圧接される。それに引き続いて溶接電流がコンタクタ６４から通電され、溶着用突起４が鋼板部品５に溶着される。この溶着後に移動電極５８がエアシリンダ５１で引き上げられると、ボルト１は鋼板部品５と一体になってそこに残り、溶接が完了する。

なお、上述の動作順序を変更して、移動電極５８を所定の位置に移動させてからボルト１を受入孔６１内に供給し、それからエアシリンダ５１で移動電極５８を進出するようにすることも可能である。

また、上述のような動作を順を追って行うために、一般的に採用されているシーケンス制御装置を用いて、各電動モータ，各エアシリンダへの空気切換制御弁および溶接電流の通電などを個々に動作させるのである。

以上に説明した実施例の作用効果を列記すると、つぎのとおりである。

回転軸５５に、移動電極５８を備えた回転基部材５７と前記回転軸５５を回転する回転駆動手段５６が結合されることにより形成された電極回転ユニット１０が、左右方向，前後方向および回転方向に移動するので、移動電極５８を所定の位置に正確に到達させることができ、ボルト１を鋼板部品５の所定の箇所に正しく溶接することができる。そして、回転軸５５の向きが前記回転機構９によって変えられるので、移動電極５８が進出する方向に回転軸５５を存在させることなく、移動電極５８を狭い箇所へ到達させることができる。

回転動作をする回転基部材５７に移動電極５８が取り付けられ、この移動電極５８に、ボルト１が保持部６０に供給される被供給位置と、ボルト１が鋼板部品５に対向した溶接位置との２位置を付与したので、被供給位置においてボルト１が移動電極５８に保持されてから、回転駆動手段５６によって溶接位置に回動する。このようにして、前記被供給位置を移動電極５８へのボルト供給が最も行いやすい位置とすることができ、このボルト供給が確実に行える。さらに、前記溶接位置を鋼板部品５に対して最も溶接しやすい位置に設定することができ、溶接動作が確実なものとなる。

移動電極５８の溶接位置が回転基部材５７の回転角度によって設定されるので、溶接動作にとって最適の溶接位置が設定でき、ボルト１の溶接位置が正確で良好な溶接品質が確保できる。

さらに、前記被供給位置は、例えば、溶接位置にある移動電極５８が鋼板部品５に向かう進出方向とは逆の側に配置することが望ましい。こうすることにより、溶接位置から離隔した箇所でボルト１が移動電極５８に供給されるので、供給に必要な構造物などの配置が行いやすくなる。上述のように、移動電極５８の被供給位置が回転基部材５７の回転角度によって設定されるので、上述の利点がえられるような最適の部品供給位置が設定でき、円滑で確実な移動電極５８へのボルト供給にとって効果的である。

前記移動機構５８は、ガイドレール１３を含む左右動ガイド手段１１とガイドレール２１を含む前後動ガイド手段１２とをほぼ直角に食い違って交差させて構成されている。

前記左右動ガイド手段１１と前記前後動ガイド手段１２とをほぼ直角に食い違って交差した状態で組み合わせて、電極回転ユニット１０がいわゆるＸ方向とＹ方向に移動するものであるから、移動電極５８を所定の溶接位置に自由に到達させることができる。

前記回転機構９は、内筒軸３３に回転自在な状態で外筒軸３５を組み合わせて構成されている。

この回転機構９は、筒状の内筒軸３３の外側に外筒軸３５を組み合わせて構成されているので、軸の直径を大きく設定することができる。そのために軸心が狂いにくくて支持安定性や軸剛性の高い軸構造で回転機構９が形成されるので、電極回転ユニット１０の回転軌跡が所定の軌跡となって、移動電極５８の移動や到達箇所が正確に求められる。さらに、筒状の軸構造であるから、電極回転ユニット１０に対する各種の導通線６５や部品供給ホース４８，冷却水ホース８１などを筒内部に配置することができて、これらの損傷を回避し溶接装置７をコンパクトにすることが可能となる。

さらに、前記部品供給ホース４８が接続されている部品供給管４７や被供給位置にある移動電極５８の中心軸を、回転機構９の回転軸線Ｏと同軸にすることにより、部品供給管４７と移動電極５８との相対位置を常に合致させることができ、移動電極５８へのボルト供給が正確に果たされる。上述のように常に同軸状態にしておくことにより、動作機構中に軸心合わせの構造を特別に設ける必要がなく、構造簡素化の点で効果的である。

前記回転機構９と前記電極回転ユニット１０との間に、溶接位置におかれた移動電極５８を鋼板部品５に到達させるエアシリンダ５１が配置されている。

前記エアシリンダ５１によって、左右方向，前後方向および回転方向に移動した移動電極５８が、そこに保持されたボルト１が鋼板部品５に対向した状態で、鋼板部品５の方へ進出するので、所定の箇所に対して確実なボルト溶接が実現する。つまり、移動電極５８が、左右方向であるＸ方向と、前後方向であるＹ方向と、鋼板部品５に向かうＺ方向との３方向に移動するので、所定の箇所に対して確実なボルト溶接が実現する。

前記前後動ガイド手段１２に支持基部材２８が取り付けられ、この支持基部材２８に前記回転機構９が取り付けられている。

前記支持基部材２８は、左右方向および前後方向に移動する状態になっており、この支持基部材２８に対して内筒軸３３や外筒軸３５などからなる回転機構９が取り付けられている。換言すると、前後動ガイド手段１２に支持基部材２８を介して回転機構９が取り付けられているので、前後動ガイド手段１２に対する回転機構９の取付剛性を向上することができる。同時に、回転機構９の取り付け構造が簡素化される。また、支持基部材２８に電動モータ３９などの回転駆動源を取り付けることにより、回転機構９に対する回転力の入力が行いやすくなる。

前記外筒軸３５に前記エアシリンダ５１を介して電極回転ユニット１０が取り付けられている。

このように外筒軸３５と電極回転ユニット１０との間にエアシリンダ５１が配置してあるので、エアシリンダ５１の配置が簡単に行える。

前記被供給位置にある移動電極５８と部品供給管４７の軸線が、前記回転機構９の回転軸線Ｏと同軸になっている。

上述のような同軸の状態になっているので、電極回転ユニット１０がＸ方向，Ｙ方向および回転方向に移動をしている最中であっても、部品供給管４７から移動電極５８へのボルト供給が可能となる。したがって、電極回転ユニット１０を所定の位置に移動させることと移動電極５８へボルト供給を行うこととが同時に実行できて、溶接時間の短縮にとって効果的である。

部品供給管４７と保持部６０との間に、ボルト１を一時的に係止する一時係止手段７０が配置されている。

一般に、部品供給通路内を移動してくる部品は圧縮空気で搬送されるので、その搬送速度は高速になる。このような速度でボルト１が移動電極５８の保持部６０に激突すると、受入孔６１の耐久性が低下する恐れがある。上述のように、ボルト１をテーパ孔７２で一時的に係止してから受入孔６１へ移行させるものであるから、受入孔６１に対するボルト１の衝撃が緩和され、受入孔６１の保持機能が長期にわたって維持できる。

前記回転基部材５７および移動電極５８の回転軸５５とは反対側に、溶接装置７の一時係止手段７０が前記鋼板部品５に干渉しないようにするための干渉回避空間８２が設けられている。

前記干渉回避空間８２を設けたので、鋼板部品５に起立した形状部分５Ｂがあっても、移動電極５８をこの起立した形状部分５Ｂの直近まで接近させて溶接することができ、ボルト１の溶接可能な領域が拡大する。すなわち、前記回転軸５５やそれに関連する構造物が干渉回避空間８２に存在していないので、移動電極５８を起立形状部分５Ｂの直近まで接近させることができる。

内筒軸３３に固定した支持部材４５に部品供給管４７とエアシリンダ７８が取り付けられ、このエアシリンダ７８のピストンロッド７９に一時係止手段７０が支持されている。したがって、支持部材４５を基部材として部品供給管４７と一時係止手段７０が集約されているので、一時係止手段７０のテーパ孔７２と部品供給管４７との軸心合わせが正確にしかも容易に行える。

支持基部材２８の下側に固定した電動モータ３９で外筒軸３５を回転させる構造であるから、電動モータ３９が支持基部材２８と回転機構９との間に収まり、外筒軸３５の回転駆動構造がコンパクトになる。

図６および図７は、第２の実施例を示す。

この実施例は、前記実施例におけるプロジェクションボルトに代えて、プロジェクションナットを溶接するようにしたものである。したがって、ここでは先の実施例と異なっている点だけを説明する。また、プロジェクションナットを単にナットと表現することもある。

このプロジェクションナット８４は鉄製で、ねじ孔の軸線方向から見た形状が正方形であり、四隅から溶着用突起８３が突出している。

図６に示すように、９０度間隔で設けられた４本の移動電極５８のうち、３本は前述のプロジェクションボルト１を保持し、残りの１本はプロジェクションナット８４を保持する。ボルト１は、前述のように上側から供給されるが、ナット８４は、横から供給される。

ナット８４を保持する移動電極５８には、その先端面中央部に位置決めピン８５が設けられ、その近傍に永久磁石８６が埋設されている。図７は、ナット８４の供給構造を示す図である。同図（Ａ）に示すように、供給ロッド８８はエアシリンダ８７によって進退し、その先端に保持ヘッド８９が結合されている。この保持ヘッド８９にナット８４を受入れる凹部９０が形成され、ナット８４の保持位置を確定するために位置決め面９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃが設けられている。そして、図（Ｃ）に示すように、凹部９０の３方が開放された状態になっている。また、保持ヘッド８９に永久磁石９１が取り付けられ、凹部９０内のナット８４が位置決め面９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃに吸着するようになっている。

この実施例における移動電極５８の保持部６０は、移動電極５８の先端面と、位置決めピン８５と、永久磁石８６によって構成されている。

保持ヘッド８９は、符号９２で示すスクエアーモーションをおこなう。そのためにエアシリンダ８７に別のエアシリンダ９３のピストンロッド９４が結合してある。移動電極５８の軸線（回転軸線Ｏ）に対して保持ヘッド８９の進退方向が直交し、さらにエアシリンダ９３の進退方向が移動電極５８の軸線（回転軸線Ｏ）と平行になっている。

図（Ｂ）に示すように、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９５の先端部が、最も後退した保持ヘッド８９の凹部９０に合致していて、部品供給管９５からのナット８４を凹部９０に供給する。

図７（Ａ）は、エアシリンダ８７および９３が最も後退した位置にあり、このときに部品供給管９５の開口部分が凹部９０に合致し、移送されてきたナット８４が凹部９０に一時係止されている。高速で移送されてきたナット８４は、位置決め面９０Ａで受け止められて衝撃が緩和される。その後、エアシリンダ８７によって保持ヘッド８９が進出し、２点鎖線で示すように、ナット８４のねじ孔が位置決めピン８５と同軸になった箇所で保持ヘッド８９の進出が停止する。それからエアシリンダ９３の作動で保持ヘッド８９が移動電極５８の方へ移動し、位置決めピン８５がねじ孔に相対的に進入する。この状態から保持ヘッド８９が左方へ後退し、ナット８４は永久磁石８６によって移動電極５８の先端部に保持される。このようにして、符号９２で示すスクエアーモーションが行われる。

その後、回転軸５５が９０度回転してナット８４を保持した移動電極５８が溶接位置におかれる。それに引き続きエアシリンダ５１が動作して、ナット８４の溶着用突起８３が鋼板部品５に押し付けられ、溶接電流が通電されてナット溶接が完了する。

上述のように、移動電極５８を複数配置し、各移動電極５８にボルト１を保持させたり、ナット８４を保持させたりすることができる。したがって、１台の溶接装置において複数種類の部品を溶接することができ、装置の機能を多様化できて生産性の向上に効果的である。

上述のように、本発明によれば、電極回転ユニットを、Ｘ方向，Ｙ方向および回転方向に移動させることと、供給を受けた移動電極を被供給位置から溶接位置に移動させることが複合的に動作する。したがって、移動電極への部品供給と溶接動作が確実に実行され、自動車車体の溶接組立工程や家電製品の鋼板溶接工程などにおいて幅広く活用することができる。

装置全体の縦断正面図である。 装置の部分的な側面図である。 一時係止手段の平面図と断面図である。 鋼板部品への溶接状態を示す縦断正面図である。 鋼板部品への溶接状態を示す縦断正面図である。 移動電極の配置状態を示す側面図である。 ナットの供給機構を示す断面図および斜視図である。

符号の説明

１ プロジェクションボルト
２ 軸部
３ フランジ部
５ 鋼板部品
７ 溶接装置
８ 移動機構
９ 回転機構
１０ 電極回転ユニット
１１ 左右動ガイド手段
１２ 前後動ガイド手段
１３ ガイドレール
２１ ガイドレール
３３ 内筒軸
３５ 外筒軸
４７ 部品供給管
４８ 部品供給ホース
Ｏ 回転軸線
５５ 回転軸
５６ 回転駆動手段
５７ 回転基部材
５８ 移動電極
６０ 保持部
７０ 一時係止手段
８２ 干渉回避空間
８４ プロジェクションナット

Claims (9)

1. 電極回転ユニットが、回転軸に、移動電極を備えた回転基部材と前記回転軸を回転する回転駆動手段が結合されることにより形成され、前記回転駆動手段の回転角度は、部品供給通路からの部品が移動電極の保持部に供給される被供給位置と、この被供給位置から回転して部品が相手方部材に対向した溶接位置をとるように設定され、前記電極回転ユニットは、左右方向および前後方向に移動する移動機構とこの移動機構に結合されているとともに前記回転軸の向きを変える回転機構を介して支持されていることを特徴とするプロジェクション溶接装置。
2. 前記前記移動機構は、ガイドレールを含む左右動ガイド手段とガイドレールを含む前後動ガイド手段とをほぼ直角に食い違って交差させて構成されている請求項１記載のプロジェクション溶接装置。
3. 前記回転機構は、内筒軸に回転自在な状態で外筒軸を組み合わせて構成されている請求項１または請求項２記載のプロジェクション溶接装置。
4. 前記回転機構と前記電極回転ユニットとの間に、溶接位置におかれた移動電極を相手方部材に到達させる進退駆動手段が配置されている請求項１〜請求項３のいずれかに記載のプロジェクション溶接装置。
5. 前記前後動ガイド手段に支持基部材が取り付けられ、この支持基部材に前記回転機構が取り付けられている請求項２〜請求項４のいずれかに記載のプロジェクション溶接装置。
6. 前記外筒軸に前記進退駆動手段を介して電極回転ユニットが取り付けられている請求項３〜請求項５のいずれかに記載のプロジェクション溶接装置。
7. 前記被供給位置にある移動電極と部品供給通路の軸線が、前記回転機構の回転軸線と同軸になっている請求項１〜請求項６のいずれかに記載のプロジェクション溶接装置。
8. 部品供給通路と保持部との間に、部品を一時的に係止する一時係止手段が配置されている請求項１〜請求項７のいずれかに記載のプロジェクション溶接装置。
9. 前記回転基部材および移動電極の回転軸とは反対側に、溶接装置が前記相手方部材に干渉しないようにするための干渉回避空間が設けられている請求項１〜請求項８のいずれかに記載のプロジェクション溶接装置。

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