JP2009166117A - プロジェクションボルトの溶接方法と溶接装置ならびに保持ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 受入孔への押し込み長さや押し込み力を制御しやすくすること、保持ヘッドの構造を合理化することを解決課題とする。
【解決手段】 供給ロッド１７に保持されたプロジェクションボルト１０を、電極６の受入孔２０に挿入し、鋼板部品３０にボルト１０を電気抵抗溶接で溶接するものにおいて、押出し手段８３によりボルト１０に対する保持吸引手段３５の吸引力が実質的に消滅する位置まで押し出す（押し出し長さＳ５）とともにこの押し出し位置で押し出しを停止し、この押し出された位置以降は挿入吸引手段３８の吸引力によってボルト１０を受入孔２０内へ吸引する。短い押し出し長さＳ５により、Ｓ５の長さや押し出し力を正確に設定する。
【選択図】図３

Description

この発明は、電気抵抗溶接によってプロジェクションボルトを鋼板部品に溶接するものに関している。

進退動作式の供給ロッドの保持ヘッドに保持されたプロジェクションボルトを電気抵抗溶接電極に設けた受入孔に挿入し、その後、前記電極の進出によって待機している鋼板部品にプロジェクションボルトを溶接するものが、特開２００３−２３６６７２号公報に記載されている。そしてそこには、プロジェクションボルトの先端部が受入孔に進入すると、保持ヘッドから圧縮空気が噴射されて一気に受入孔内に入りきり、その後は磁石で吸引されて電極に保持されることが記載されている。また、同様なことが特開２０００−３１７６４４号公報にも記載されている。
特開２００３−２３６６７２号公報 特開２０００−３１７６４４号公報

上述の特許文献に開示されている技術は、プロジェクションボルトの先端部が受入孔に挿入されると、それ以降は圧縮空気の噴射で一気に受入孔の奥まで押し込み、この押し込み位置が受入孔内の磁石で維持されるものである。したがって、この押し込み力を十分に確保しなければ、適正な最終位置まで押し込むことが不可能となり、受入孔からプロジェクションボルトが落下するという問題が発生する。このような現象は、受入孔内の磁石の吸引力がプロジェクションボルトの落下防止を図る値とされていることにも関係している。

本発明は、上記の問題点を解決するために提供されたもので、受入孔への押し込み長さや押し込み力を制御しやすくするとともに、プロジェクションボルトの保持ヘッドの構造を合理的なものとすることができるプロジェクションボルトの溶接方法と溶接装置ならびに保持ヘッドの提供を目的とする。

問題を解決するための手段

請求項１記載の発明は、溶接方法の発明であり、プロジェクションボルトを保持吸引手段の吸引力によって進退動作式の供給ロッドの保持ヘッドに保持し、このプロジェクションボルトの先端部を供給ロッドが前進位置にある状態で挿入駆動手段の進出動作によって電極の受入孔に挿入し、この挿入位置から押出し手段を動作させて受入孔へのプロジェクションボルトの挿入を完了し、この挿入完了の状態を維持するための挿入吸引手段の吸引力をプロジェクションボルトに作用させ、ついで、供給ロッドを後退させ、その後、前記電極の進出によって待機している鋼板部品にプロジェクションボルトを電気抵抗溶接で溶接するものにおいて、前記押出し手段によりプロジェクションボルトに対する前記保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する位置まで押し出すとともにこの押し出し位置で押し出しを停止し、この押し出された位置以降は前記挿入吸引手段の吸引力によってプロジェクションボルトを受入孔内へ吸引す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である。

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場合もある。

発明の効果

上述のように、前記押出し手段によりプロジェクションボルトに対する前記保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する位置まで押し出してこの押し出し位置で押し出しを停止し、この押し出された位置以降は前記挿入吸引手段の吸引力によってプロジェクションボルトを受入孔内へ吸引するものである。つまり、前記保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する位置までボルトを押し出す第１段階と、この第１段階以降は前記挿入吸引手段の吸引力によってボルトを受入孔内へ導入しきる第２段階によって構成されている。換言すると、第１段階と第２段階を区分けして動作させるものである。

このように保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する位置までボルトを押し出すものであるから、ボルトを受入孔に入りきる箇所まで押し出す必要がなく、したがって、この押し出し長さを短く設定することができて、確実な押し出し長さの設定が可能となる。同時に、押し出し長さが短いので押し出し力も小さく設定することができて、押し出し力の不足を来すことがなく、確実な押し出し動作が確保できる。そして、所定長さの押し出しがなされた後は、挿入吸引手段の吸引力が支配的に作用するものであるから、受入孔への最終位置まで確実にボルトの導入がなされ、信頼性の高いボルト挿入がえられる。

請求項２記載の発明は、前記挿入吸引手段の吸引力は、前記押出し手段によりプロジェクションボルトに対する前記保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する位置まで押し出された位置以降、前記受入孔内へ吸引することができる値とされている請求項１記載のプロジェクションボルトの溶接方法である。

前記押出し手段によりボルトに対する前記保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する位置まで押し出されると、この押し出し位置で押し出し動作が停止する。前記挿入吸引手段の吸引力は、前記受入孔内へ吸引することができる値とされているので、押し出し動作の停止以降において前記挿入吸引手段の吸引力が主体的になってボルトを受入孔へ導入でき、確実なボルト挿入が実現する。

請求項３記載の発明は、溶接装置の発明であり、プロジェクションボルトを保持吸引手段の吸引力によって進退動作式の供給ロッドの保持ヘッドに保持し、このプロジェクションボルトの先端部を供給ロッドが前進位置にある状態で挿入駆動手段の進出動作によって電極の受入孔に挿入し、この挿入位置から押出し手段を動作させて受入孔へのプロジェクションボルトの挿入を完了し、この挿入完了の状態を維持するための挿入吸引手段の吸引力をプロジェクションボルトに作用させ、ついで、供給ロッドを後退させ、その後、前記電極の進出によって待機している鋼板部品にプロジェクションボルトを電気抵抗溶接で溶接するものにおいて、前記押出し手段による押出し長さがプロジェクションボルトに対する前記保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する値であるとともに、この吸引力が実質的に消滅した以降において前記挿入吸引手段の吸引力によってプロジェクションボルトを受入孔内へ吸引することができる値であ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である。

上述のように、前記押出し手段による押出し長さがプロジェクションボルトに対する前記保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する値であるとともに、この吸引力が実質的に消滅した以降において前記挿入吸引手段の吸引力によってプロジェクションボルトを受入孔内へ吸引することができる値とされているものである。つまり、前記保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する位置までボルトを押し出す第１段階と、この第１段階以降は前記挿入吸引手段の吸引力によってボルトを受入孔内へ導入しきる第２段階によって構成されている。換言すると、第１段階と第２段階を区分けして動作させるものである。

このような構成であるから、前述の溶接方法の発明と同様な作用効果がえられる。

請求項４記載の発明は、前記保持吸引手段および前記挿入吸引手段は、磁石で構成されている請求項３記載のプロジェクションボルトの溶接装置である。

磁石のような簡素な部品で前記保持吸引手段、挿入吸引手段が構成されているので、可動部分のない吸引作用がえられて確実な動作がなされる。

請求項５記載の発明は、前記押出し手段はエアシリンダで構成されている請求項３または請求項４記載のプロジェクションボルトの溶接装置である。

エアシリンダのような簡素なユニットで前記押出し手段が構成されているので、簡単な構造で確実な動作がなされる。

請求項６記載の発明は、前記挿入吸引手段の吸引力は、前記押出し手段によりプロジェクションボルトに対する前記保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する位置まで押し出された位置以降、前記受入孔内へ吸引することができる値とされている請求項３〜請求項５のいずれかに記載のプロジェクションボルトの溶接装置である。

前記押出し手段によりボルトに対する前記保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する位置まで押し出されると、この押し出し位置で押し出し動作が停止する。前記挿入吸引手段の吸引力は、前記受入孔内へ吸引することができる値とされているので、押し出し動作の停止以降において前記挿入吸引手段の吸引力が主体的になってボルトを受入孔へ導入でき、確実なボルト挿入が実現する。

請求項７記載の発明は、保持ヘッドの発明であり、プロジェクションボルトを進退動作式の供給ロッドの保持ヘッドに保持して電極の受入孔に挿入する形式のものにおいて、供給ロッドに結合されたヘッド本体に往復駆動手段が取り付けられ、この往復駆動手段によって進退する押出し部材が前記ヘッド本体を貫通した状態で配置され、ヘッド本体の端面に設けた凹部にプロジェクションボルトを吸引する磁石が埋め込まれ、プロジェクションボルトの保持凹部を有するカップ状の保持部材をヘッド本体の端面に取り付けることにより前記磁石を封鎖し、前記保持凹部の底部から押出し部材が突出するように構成したことを特徴とするプロジェクションボルトの保持ヘッドである。

プロジェクションボルトを進退動作式の供給ロッドの保持ヘッドに保持して電極の受入孔に挿入する形式のものにおいて、往復駆動手段によって進退する押出し部材がヘッド本体を貫通し保持凹部の底部から突出する構造であるため、保持凹部内のボルトを確実に押し出すことができる。また、押出し部材の進出長さが正確に設定できるので、ボルトの押し出し長さが正確に設定でき、受入孔への良好な挿入が可能となる。さらに、ヘッド本体に埋め込まれた磁石が保持部材によって封鎖されるので、磁石の封鎖が簡単な構造で実現する。保持部材が磁石を封鎖しているので、磁力が保持凹部内のボルトに対して確実に作用し、ボルトの保持吸引が確実に果たされる。

請求項８記載の発明は、前記往復駆動手段はエアシリンダによって構成され、このエアシリンダに対する作動空気は供給ロッドに設けた空気通路から供給されるものである請求項７記載のプロジェクションボルトの保持ヘッドである。

簡単なユニットであるエアシリンダにより前記往復駆動手段が構成されているので、構造簡素化と動作信頼性の向上が図れる。また、エアシリンダへの空気供給が供給ロッドに設けた空気通路によって構成されているので、この点においても構造簡素化と動作信頼性の向上が図れる。

つぎに、本発明のプロジェクションボルトの溶接方法と溶接装置ならびに保持ヘッドを実施するための最良の形態を説明する。

図１〜図５は、実施例１を示す。

プロジェクションボルトについて説明する。

図２（Ｃ）に示すように、プロジェクションボルト１０は鉄製であり、軸部１１に円形のフランジ部１２が一体に形成され、軸部１１とは反対側のフランジ面に円形の溶着用突起１３が設けてある。そして、フランジ部１２は軸部１１と同心円の状態とされている。各部の寸法は、軸部１１の直径は５ｍｍ、軸部１１の長さは２３ｍｍ、フランジ部１２の直径は１３ｍｍ、フランジ部１２の厚さは１ｍｍ、溶着用突起１３の直径は９ｍｍ、溶着用突起１３の突出厚さは１．２ｍｍである。

溶接装置全体について説明する。

図１（Ａ）は、溶接装置全体を示す側面図である。床１にほぼ鉛直方向の支柱２が固定され、その上端と下方に支持アーム３，４がほぼ水平方向に固定されている。支持アーム３に進出加圧手段であるエアシリンダ５がほぼ鉛直方向に取付けられ、このエアシリンダ５のピストンロッドに可動電極６が結合されている。前記進出加圧手段は進退出力をするものであればよく、エアシリンダ５以外に進退出力をする電動モータや、ラックピニオン機構等を採用することができる。

一方、支持アーム４には、可動電極６と対をなす固定電極７が同軸状態で取り付けてある。符号Ｏ−Ｏは、両電極６，７の電極軸線である。さらに、溶接電流を供給する溶接トランス８が支柱２に固定されている。上述のようなエアシリンダ５，可動電極６，固定電極７，溶接トランス８等によって電気抵抗溶接機構１００が構成されている。なお、固定電極７を昇降可動式にすることも可能である。すなわち、図１（Ｂ）に示すように、支持アーム４にエアシリンダ９を固定し、このエアシリンダ９の出力で電極７を昇降させる。こうすることによって、両電極６，７間のスペースを拡大し、鋼板部品の移動を容易にすることができる。

前述のように、上側の電極６を進退させることに換えて、下側の電極７を進退させるようにすることもできる。あるいは、両電極６，７とも進退できるようにすることも可能である。このようにすることによって、一対の電極のいずれか一方または両方が電極軸線に沿って進出加圧手段によって進退するのである。

可動電極６にボルト１０を保持させるために、溶接部品供給機構１０１が設けてある。三角形状の基部材１４の傾斜部分にガイド筒１５が固定され、その端部に進退駆動手段であるエアシリンダ１６が結合されている。このエアシリンダ１６のピストンロッドに供給ロッド１７が結合され、その先端に保持ヘッド１８が固定されている。したがって、供給ロッド１７は電極軸線Ｏ−Ｏに対して斜め方向から交差するように配置されている。前記進退駆動手段は進退出力をするものであればよく、エアシリンダ１６以外に進退出力をする電動モータや、ラックピニオン機構等を採用することができる。なお、基部材１４の形状を四角い長方形の形状とすることにより、供給ロッド１７を電極軸線Ｏ−Ｏに対して直交するように配置することができる。

図２（Ａ）に示すように、可動電極６に受入孔２０が電極軸線Ｏ−Ｏと同軸の状態で設けられ、ここに軸部１１を挿入するために、基部材１４，ガイド筒１５，エアシリンダ１６，供給ロッド１７を一体にして昇降するようになっている。この昇降を行うために、挿入駆動手段であるエアシリンダ２１が設けられている。エアシリンダ２１は、鉛直方向に配置されたピストンロッド２２が静止部材である支持アーム３に固定され、シリンダボディー２３が基部材１４に結合されている。したがって、シリンダボディー２３が昇降部材となっている。

ボルト１０は、パーツフィーダ２４の送出通路部材２５から連続的に送出され、送出制御装置２６が動作して１つずつ送り出される。この送出制御装置２６から出た１つのボルト１０は、供給ホース２８を経て基部材１４に固定されたストッパユニット２９に送られる。ボルト１０には空気噴射管２７から空気を噴射して、ストッパユニット２９にとどけられる。このストッパユニット２９においてボルト１０が一旦停止をされることにより、保持ヘッド１８に衝撃的にボルト１０が供給されないようになっている。

プロジェクションボルト１０が溶接される鋼板部品は、符号３０で示されている。鋼板部品３０の形状としては、ほぼ平板状のもの、断面Ｌ字型のもの、凹部と湾曲部と平板部等が組み合わされたもの等種々なものがある。ここでの鋼板部品３０は、平板状の部分に湾曲した部分が連続した比較的単純な形状である。

鋼板部品３０に１つ目のボルト１０が溶接されたら、次の溶接箇所を電極軸線Ｏ−Ｏの位置に移動させて２つ目のボルト１０を溶接する。このような移動を行うために、鋼板部品移動機構１０２が設けられている。この機構１０２は、鋼板部品３０を保持して移動させることのできる機構であればよく、ここでは一般的に使用されているロボット装置３１である。このロボット装置３１は、通常の６軸タイプのものである。なお、符号３２は、鋼板部品３０を掴むチャック機構である。

電極の受入孔２０は図２（Ａ）に示すように、可動電極６に設けられているが、これを固定電極７側に設けてもよい。こうするときには、供給ロッド１７を斜め下側から進退させて、上側からボルト１０を差し込むようにする。このようにして、いずれか一方の電極に電極軸線と同軸状態の受入孔が形成されることになる。

つぎに、供給ロッドの詳細構造を説明する。

図２（Ａ）および（Ｂ）に示した構造について説明すると、供給ロッド１７の先端に保持ヘッド１８が取付けられ、この保持ヘッド１８は、保持部材９８とこれに取り付けられた往復駆動手段であるエアシリンダ８３によって構成されている。前記保持部材９８には、ボルト１０を保持する保持凹部３３が設けられている。この保持凹部３３の底部８１から突出して保持凹部３３内に保持されているボルト１０を押し出す押出し部材８２がヘッド本体８０を貫通した状態で配置され、前記押出し部材８２を進退させる往復駆動手段すなわちエアシリンダ８３がヘッド本体８０に取り付けられている。

ヘッド本体８０に保持吸引手段である永久磁石３５が埋設され、これによる吸引力フランジ部１２が底部８１に着座している。また、受入孔２０の奥に永久磁石３８が固定され、これが挿入吸引手段を構成している。

前記エアシリンダ８３はヘッド本体８０に溶接またはボルト付けされている。また、押出し部材８２はエアシリンダ８３のピストンロッドによって構成されている。エアシリンダ８３のピストン８４とエアシリンダ８３の内端面との間に圧縮コイルスプリング８５が挿入されており、押出し部材８２を後退させる方向に付勢している。供給ロッド１７の空気通路３６からピストン８４の下側に圧縮空気を供給するために、空気通路を形成する部材すなわち空気ホース８６が取り付けられている。圧縮コイルスプリング８５を採用することにより、作動空気をピストン８４の下側にだけ作用させて押出し部材８２の進出を行わせ、後退は圧縮コイルスプリング８５のばね力で行わせる。それにより、空気配管を簡素化することができる。

図２（Ｂ）に示すように、押出し部材８２の端面に溶着用突起１３の外形に合致する凹部８７が設けてある。このような溶着用突起１３と凹部８７の合致によって、押出し部材８２の進出時における押出し部材８２とボルト１０との相対位置が正確に維持される。

図４の構造においては、永久磁石３５の設置構造が具体的に示されている。供給ロッド１７に結合されたヘッド本体８０に往復駆動手段であるエアシリンダ８３が取り付けられ、このエアシリンダ８３によって進退するロッド状の押出し部材８２が前記ヘッド本体８０を貫通した状態で配置され、ヘッド本体８０の端面に設けた凹部９９にボルト１０を吸引する永久磁石３５が埋め込まれ、ボルト１０の保持凹部３３を有するカップ状の保持部材９８をヘッド本体８０の端面に溶接等で取り付けることにより前記永久磁石３５を封鎖し、前記保持凹部３３の底部８１から押出し部材８２が突出するように構成したものである。

図４（Ｂ）および（Ｃ）は、保持部材９８や永久磁石３５を外した状態を示す平面図である。（Ｂ）図における凹部９９は円形の凹部であり、その中心部を押出し部材８２が貫通している。したがって、ここに埋め込まれる永久磁石３５は環状の形状であり、その断面が図４（Ａ）に示されている。一方、（Ｃ）図における凹部９９は、小さな円形の窪みを４個配置することによって形成されたものであり、各窪みに永久磁石３５をはめ込んで保持部材９８で封鎖されている。

前記往復駆動手段としてエアシリンダ８３を採用しているが、これに換えて進退出力型の電動モータや電磁ソレノイドを採用することができる。

前記保持吸引手段として永久磁石３５が用いられ、また、挿入吸引手段として永久磁石３８が用いられているが、これらの吸引手段を永久磁石以外のものに置き換えることができる。その例が図５に示されている。すなわち、図５（Ａ）に示したものは、フランジ部１２が着座する箇所に空気吸引口４０を開口させ、空気通路４１と空気ホース４２をへて真空ポンプ（図示していない）に接続したものである。このような構造によって、フランジ部１２には真空バキュームが作用して、底部８１に吸引されるようにしている。

一方、図５（Ｂ）に示したものは、受入孔２０の奥に空気吸引口４０を開口させ、空気通路４１と空気ホース４２をへて真空ポンプ（図示していない）に接続したものである。このような構造によって、受入孔２０内の気圧を低下させて入ってきたボルト１０に真空バキュームを作用させて、受入孔２０内にボルト１０を引き込むものである。

つぎに、押出し部材の動作について説明する。

図３（Ｃ）に示すように、前記押出し部材８２による押出し長さＳ５が、ボルト１０に対する永久磁石３５の吸引力が実質的に消滅する値であるとともに、この吸引力が実質的に消滅した以降において前記永久磁石３８の吸引力によってボルト１０を受入孔２０内へ吸引することができる値とされている。押出し部材８２によりボルト１０に対する永久磁石３５の吸引力が、実質的に消滅する位置すなわち永久磁石３５からフランジ部１２が離隔した位置まで押し出すとともに、この押し出し位置で押し出し動作を停止し、この押し出された位置以降は永久磁石３８の吸引力によってボルト１０を受入孔２０内へ吸引する。

図３（Ａ）の状態は、図２（Ａ）と同じ状態であり、供給ロッド１７が距離Ｓ１（図１（Ａ）参照）の進出をして停止し、この状態で軸部１１と受入孔２０が同軸になっている。この状態では、永久磁石３５とフランジ部１２との間隔がＬ１で示すように小さいので、永久磁石３５の吸引力が強くフランジ部１２に作用して保持凹部３３内にボルト１０をしっかりと保持している。符号Ｓ２は、軸部１１の先端部から可動電極６の下端面までの距離を示している。

つぎに、図３（Ｂ）に示すように、エアシリンダ２１の動作で保持ヘッド１８が上昇して、軸部１１の先端部が距離Ｓ３だけ受入孔２０内に進入した位置で上昇が停止する。この状態では、前記間隔Ｌ１は不変でフランジ部１２は保持凹部３３の底部８１に吸引されている。そして、軸部１１の先端と永久磁石３８との間隔はＬ２のように大きくなっているので、この段階では永久磁石３８の吸引力は軸部１１に作用していない。

ついで、図３（Ｃ）に示すように、エアシリンダ８３の動作で押出し部材８２がＳ５の長さにわたって進出すると、前記間隔Ｌ１が拡大されフランジ部１２に対する永久磁石３５の吸引力が実質的に消滅する。この消滅した状態では、軸部１１が距離Ｓ４にわたって受入孔２０内に進入するので、前記間隔Ｌ２が間隔Ｌ３のように短縮され、永久磁石３８の吸引力の範囲内に入ることとなる。それによって、今度は永久磁石３８の吸引力が主体的になってボルト１０が吸引され、最終的には図３（Ｄ）に示す状態になる。このような動作をえるために、永久磁石３８の吸引力は、押出し部材８２によりボルト１０に対する永久磁石３８の吸引力が実質的に消滅する位置まで押し出された位置以降、受入孔２０内へ吸引することができる値とされている。この（Ｄ）図の状態は、フランジ部１２の端面が可動電極６の下端面に密着した状態であり、これによってボルト１０が受入孔２０内に完全に導入された状態となる。

上記実施例における永久磁石を電磁石に置き換えることも可能である。

以上に説明した実施例１の作用効果は、つぎのとおりである。

図３から明らかなように、押出し部材８２の押し出し長さＳ５は、保持凹部３３から上方に突き出ない値とされている。このような短い押し出し長さＳ５にすることができるので、押し出し長さＳ５を正確に確保することが行いやすくなり、動作信頼性を向上させることにとって効果的である。このような短い長さＳ５とすることができるのは、永久磁石３５の吸引力が実質的に消滅するところまでの押し出し長さとされているためである。同時に、押出し部材８２の押し出し長さＳ５が短いので、押出し部材８２の押し出し力を十分に確保することが可能となり、同様に動作信頼性を向上させることにとって効果的である。

さらに、押出し部材８２が保持凹部３３から突き出ていない状態で供給ロッド１７を後退させることができるので、近隣の部材に干渉することを回避することが行いやすくなるという、利点がえられる。また、押出し部材８２の進出長さＳ５を短くすることによって、エアシリンダ８３の長さを短くすることができる。それによって、可動電極６と鋼板部品３０との間隔が狭い場合であっても、支障なく保持ヘッド１８を進出させることが可能となる。

また、軸部１１が受入孔２０内に長さＳ４の進入をした段階で、ボルト１０に対する吸引力が永久磁石３８に切り替わるものであるから、押出し部材８２の進出に連続させて永久磁石３８でボルト１０の吸引を図ることができて、円滑なボルト導入が実現する。

上述の動作は、一般的に採用されている制御手法で容易に行わせることが可能であり、制御装置またはシーケンス回路からの動作信号で動作する空気切換弁や、エアシリンダの所定位置で信号を発して前記制御装置に送信するセンサー等を組み合わせることによって確保することができる。実施例１では、図１（Ａ）に示すように、供給ロッド１７が最先位置に進出したときに先進位置センサー６２によって信号を発信し、この信号でエアシリンダ２１を上昇させるのである。あるいは、供給ロッド１７が戻りきった位置を後退位置センサー６３で検知し、これによって発信された信号によってストッパユニット２９を通過状態に切り換えるのである。

また、エアシリンダ１６の中間付近に取付けた中間位置センサー６４によって供給ロッド１７の戻り途上で突出した押出し部材８２を後退させるのである。このように押出し部材８２の後退時期を遅らせることによって、何等かの原因でボルト１０が保持ヘッド１８に残留しても、突出状態の押出し部材８２によってボルト１０が保持凹部３３内にとどまることを阻止して落下させることができ、ストッパユニット２９の出口管５７に干渉して保持凹部３３内の形状に損傷をきたすことが防止できるのである。さらに、保持ヘッド１８が可動電極６から十分に離れてから可動電極６を進出させることができるので、可動電極６が保持ヘッド１８に干渉することがない。

上述のように、溶接方法および溶接装置のいずれにおいても、前記押出し部材８２によりボルト１０に対する前記保持吸引手段である永久磁石３５の吸引力が実質的に消滅する位置まで押し出してこの押し出し位置で押し出しを停止し、この押し出された位置以降は前記挿入吸引手段である永久磁石３８の吸引力によってボルト１０を受入孔２０内へ吸引するものである。つまり、永久磁石３５の吸引力が実質的に消滅する位置までボルト１０を押し出す第１段階と、この第１段階以降は永久磁石３８の吸引力によってボルト１０を受入孔２０内へ導入しきる第２段階によって構成されている。換言すると、第１段階と第２段階を区分けして動作させるものである。

このように永久磁石３５の吸引力が実質的に消滅する位置までボルト１０を押し出すものであるから、ボルト１０を受入孔２０に入りきる箇所まで押し出す必要がなく、したがって、この押し出し長さＳ５を短く設定することができて、確実な押し出し長さＳ５の設定が可能となる。同時に、押し出し長さＳ５が短いので押し出し力も小さく設定することができて、押し出し力の不足を来すことがなく、確実な押し出し動作が確保できる。そして、所定長さＳ５の押し出しがなされた後は、永久磁石３８の吸引力が支配的に作用するものであるから、受入孔２０への最終位置まで確実にボルト１０の導入がなされ、信頼性の高いボルト挿入がえられる。

前記永久磁石３８の吸引力は、押出し部材８２によりボルト１０に対する永久磁石３５の吸引力が実質的に消滅する位置まで押し出された位置以降、受入孔２０内へ吸引することができる値とされている。

前記押出し部材８２によりボルト１０に対する永久磁石３５の吸引力が実質的に消滅する位置まで押し出されると、この押し出し力の作用が停止する。永久磁石３８の吸引力は、受入孔２０内へ吸引することができる値とされているので、押し出し動作の停止以降において永久磁石３８の吸引力が主体的になってボルト１０を受入孔２０へ導入でき、確実なボルト挿入が実現する。

前記保持吸引手段および前記挿入吸引手段は、それぞれ永久磁石３５および永久磁石３８で構成されている。

磁石のような簡素な部品で前記保持吸引手段、挿入吸引手段が構成されているので、可動部分のない吸引作用がえられて確実な動作がなされる。

前記押出し手段はエアシリンダで構成されている。

エアシリンダのような簡素なユニットで前記押出し手段が構成されているので、簡単な構造で確実な動作がなされる。

保持ヘッド１８の構成は、図４に示したとおりである。すなわち、ボルト１０を進退動作式の供給ロッド１７の保持ヘッド１８に保持して可動電極６の受入孔２０に挿入する形式のものにおいて、供給ロッド１７に結合されたヘッド本体８０に往復駆動手段であるエアシリンダ８３が取り付けられ、このエアシリンダ８３によって進退する押出し部材８２が前記ヘッド本体８０を貫通した状態で配置され、ヘッド本体８０の端面に設けた凹部９９にボルト１０を吸引する永久磁石３５が埋め込まれ、ボルト１０の保持凹部３３を有するカップ状の保持部材９８をヘッド本体８０の端面に取り付けることにより前記永久磁石３５を封鎖し、前記保持凹部３３の底部８１から押出し部材８２が突出するように構成したことを特徴としている。

プロジェクションボルト１０を進退動作式の供給ロッド１７の保持ヘッド１８に保持して固定電極６の受入孔２０に挿入する形式のものにおいて、エアシリンダ８３によって進退する押出し部材８２がヘッド本体８０を貫通し保持凹部３３の底部８１から突出する構造であるため、保持凹部３３内のボルト１０を確実に押し出すことができる。また、エアシリンダ８３のようなユニットによって押出し部材８２の進出長さが正確に設定できるので、ボルト１０の押し出し長さＳ５が正確に設定でき、受入孔２０への良好な挿入が可能となる。さらに、ヘッド本体８０に埋め込まれた永久磁石３５が保持部材９８によって封鎖されるので、永久磁石３５の封鎖が簡単な構造で実現する。保持部材９８が永久磁石３５を封鎖しているので、磁力が保持凹部３３内のボルト１０に対して確実に作用し、ボルト１０の保持吸引が確実に果たされる。

前記往復駆動手段はエアシリンダ８３によって構成され、このエアシリンダ８３に対する作動空気は供給ロッド１７に設けた空気通路３６から供給されるものである。

簡単なユニットであるエアシリンダ８３により前記往復駆動手段が構成されているので、構造簡素化と動作信頼性の向上が図れる。また、エアシリンダ８３への空気供給が供給ロッド１７に設けた空気通路３６によって構成されているので、この点においても構造簡素化と動作信頼性の向上が図れる。

図６および図７は、実施例２を示す。

前述の実施例１は、押出し部材８２によってプロジェクションボルト１０を所定の押し出し長さＳ５だけ押し出すものである。それに対してこの実施例２は、空気噴射によって長さＳ５の押し出しを行うものである。図６に示すように、供給ロッド１７の先端に結合されている保持ヘッド１８は、非磁性材料であるステンレス鋼で作られたブロック材を加工したもので、上方に開放した円形の保持凹部３３内にフランジ部１２が収容される。保持凹部３３には環状の段部３４が形成され、ここにフランジ部１２の表面が着座する。保持ヘッド１８に埋設した永久磁石３５の吸引力がフランジ部１２に作用して、前記着座が確実に行われる。この永久磁石３５が保持吸引手段である。なお、この環状の段部３４は、実施例１で説明した底部８１と同じものである。

保持凹部３３の底部に開口する空気通路３６が設けられ、この空気通路３６は供給ロッド１７の内部を通って空気ホース３７に連通している。空気ホース３７は、供給ロッド１７にジョイント管（図示していない）を介して結合され、供給ロッド１７の進退時に伸縮できるようにコイル状に形成され、空気切換弁（図示していない）に接続されている。なお、受入孔２０の奥部に永久磁石３８が固定され、受入孔２０に入ってきた軸部１１を吸引してボルト１０が落下しないようにしている。この永久磁石３８が挿入吸引手段である。それ以外の構成は、図示されていない部分も含めて先の実施例と同じであり、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。

図７は、先の図３と同じ要領で示した挿入過程を示す断面図である。ここに示されている動作は実施例１における動作と同じである。この実施例２では空気噴射によってボルト１０を押し出すものであるから、その押し出し長さＳ５を確保するために、空気噴射はごく短時間の噴射であり、いわゆる圧縮空気のパルス流のような噴射制御がなされている。

実施例２の作用効果は、実施例１のそれらと同じである。

上述のように、本発明によれば、受入孔への押し込み長さや押し込み力を制御しやすくするとともに、プロジェクションボルトの保持ヘッドの構造を合理的なものとすることができるプロジェクションボルトの溶接方法と溶接装置ならびに保持ヘッドであるから、自動車の車体溶接工程や、家庭電化製品の板金溶接工程などの広い産業分野で利用できる。

装置全体を示す側面図である。 供給ロッドと可動電極等を示す断面図である。 ボルトの挿入過程を示す断面図である。 保持ヘッドの詳細構造を示す断面図および部分平面図である。 吸引手段の変形例を示す断面図である。 他の供給ロッドと可動電極を示す断面図である。 他のボルトの挿入過程を示す断面図である。

符号の説明

５ 進出加圧手段，エアシリンダ
６ 可動電極
７ 固定電極
１０ プロジェクションボルト
１６ 進退駆動手段，エアシリンダ
１７ 供給ロッド
１８ 保持ヘッド
２０ 受入孔
２１ 挿入駆動手段，エアシリンダ
２４ パーツフィーダ
２６ 送出制御装置
２７ 空気噴射管
２９ ストッパユニット
３０ 鋼板部品
３１ ロボット装置
３３ 保持凹部
３６ 空気通路
６２ 前進位置センサー
６３ 後退位置センサー
６４ 中間位置センサー
８０ ヘッド本体
８２ 押出し部材
８３ 往復駆動手段、エアシリンダ
９８ 保持部材
９９ 凹部
１００ 電気抵抗溶接機構
１０１ 溶接部品供給機構
１０２ 鋼板部品移動機構
Ｌ１ 吸引間隔
Ｓ３ 挿入長さ
Ｓ４ 挿入長さ
Ｓ５ 押し出し長さ

Claims (8)

1. プロジェクションボルトを保持吸引手段の吸引力によって進退動作式の供給ロッドの保持ヘッドに保持し、このプロジェクションボルトの先端部を供給ロッドが前進位置にある状態で挿入駆動手段の進出動作によって電極の受入孔に挿入し、この挿入位置から押出し手段を動作させて受入孔へのプロジェクションボルトの挿入を完了し、この挿入完了の状態を維持するための挿入吸引手段の吸引力をプロジェクションボルトに作用させ、ついで、供給ロッドを後退させ、その後、前記電極の進出によって待機している鋼板部品にプロジェクションボルトを電気抵抗溶接で溶接するものにおいて、前記押出し手段によりプロジェクションボルトに対する前記保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する位置まで押し出すとともにこの押し出し位置で押し出しを停止し、この押し出された位置以降は前記挿入吸引手段の吸引力によってプロジェクションボルトを受入孔内へ吸引す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. 前記挿入吸引手段の吸引力は、前記押出し手段によりプロジェクションボルトに対する前記保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する位置まで押し出された位置以降、前記受入孔内へ吸引することができる値とされている請求項１記載のプロジェクションボルトの溶接方法。
3. プロジェクションボルトを保持吸引手段の吸引力によって進退動作式の供給ロッドの保持ヘッドに保持し、このプロジェクションボルトの先端部を供給ロッドが前進位置にある状態で挿入駆動手段の進出動作によって電極の受入孔に挿入し、この挿入位置から押出し手段を動作させて受入孔へのプロジェクションボルトの挿入を完了し、この挿入完了の状態を維持するための挿入吸引手段の吸引力をプロジェクションボルトに作用させ、ついで、供給ロッドを後退させ、その後、前記電極の進出によって待機している鋼板部品にプロジェクションボルトを電気抵抗溶接で溶接するものにおいて、前記押出し手段による押出し長さがプロジェクションボルトに対する前記保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する値であるとともに、この吸引力が実質的に消滅した以降において前記挿入吸引手段の吸引力によってプロジェクションボルトを受入孔内へ吸引することができる値であ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。
4. 前記保持吸引手段および前記挿入吸引手段は、磁石で構成されている請求項３記載のプロジェクションボルトの溶接装置。
5. 前記押出し手段はエアシリンダで構成されている請求項３または請求項４記載のプロジェクションボルトの溶接装置。
6. 前記挿入吸引手段の吸引力は、前記押出し手段によりプロジェクションボルトに対する前記保持吸引手段の吸引力が実質的に消滅する位置まで押し出された位置以降、前記受入孔内へ吸引することができる値とされている請求項３〜請求項５のいずれかに記載のプロジェクションボルトの溶接装置。
7. プロジェクションボルトを進退動作式の供給ロッドの保持ヘッドに保持して電極の受入孔に挿入する形式のものにおいて、供給ロッドに結合されたヘッド本体に往復駆動手段が取り付けられ、この往復駆動手段によって進退する押出し部材が前記ヘッド本体を貫通した状態で配置され、ヘッド本体の端面に設けた凹部にプロジェクションボルトを吸引する磁石が埋め込まれ、プロジェクションボルトの保持凹部を有するカップ状の保持部材をヘッド本体の端面に取り付けることにより前記磁石を封鎖し、前記保持凹部の底部から押出し部材が突出するように構成したことを特徴とするプロジェクションボルトの保持ヘッド。
8. 前記往復駆動手段はエアシリンダによって構成され、このエアシリンダに対する作動空気は供給ロッドに設けた空気通路から供給されるものである請求項７記載のプロジェクションボルトの保持ヘッド。

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