JP2011161510A - プロジェクション溶接の電極 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素化された構造で電極の受入孔に軸状部品を正確に挿入することができるプロジェクション溶接の電極の提供を目的とする。
【解決手段】軸部２、円形のフランジ部３、溶着用突起を有する軸状部品の軸部２を、進退動作をする電極本体５の端面６に開口している受入孔７に挿入した後、電極を進出させて相手方部材に軸状部品を電気抵抗溶接で溶接する形式のものにおいて、軸部２を電極本体５の直径方向に移動させて受入孔７内に進入させる通過空間部９が電極本体５に設けられ、受入孔７内に軸部２を吸引する吸引手段８が配置してある。こうすることにより、軸部２が確実に受入孔７内に挿入される。
【選択図】図４

Description

この発明は、電気抵抗溶接のような電極の受入孔にプロジェクションボルトなどの軸部を挿入して溶接するプロジェクション溶接の電極に関している。

特許第２５０９１０３号公報には、プロジェクションボルトの軸部を電気抵抗溶接用電極の受入孔に挿入することが記載されている。ここでの挿入の仕方は、斜め方向に進退する副供給ロッドにプロジェクションボルトを保持し、この副供給ロッドを進出させてボルト軸部が受入孔と同軸になった箇所で停止し、次いで副供給ロッド全体を上昇させてボルト軸部を受入孔に挿入するようになっている。

特許第２５０９１０３号公報

上記特許文献１に記載されている技術においては、ボルト軸部と受入孔が離隔した状態で両者の位置関係を同軸にする必要がある。そのために副供給ロッドや電極の位置関係を高精度に設定しなければならない。そして、副供給ロッドの動作長さが長くなるので、上記の同軸精度を求めることが行いにくいという問題がある。また、副供給ロッドを進退させたり副供給ロッド全体を上昇させたりしなければならないので、可動構造として複雑になる。

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、簡素化された構造で電極の受入孔に軸状部品を正確に挿入することができるプロジェクション溶接の電極の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、軸部とこの軸部と同軸の状態で一体に設けられた円形のフランジ部とこのフランジ部に形成された溶着用突起から構成された軸状部品の軸部を、進退動作をする電極本体の端面に開口している受入孔に挿入した後、電極を進出させて相手方部材に軸状部品を電気抵抗溶接で溶接する形式のものにおいて、前記軸部を電極本体の直径方向に移動させて前記受入孔内に進入させる通過空間部が電極本体に設けられ、受入孔内に軸部を吸引する吸引手段が配置してあることを特徴とするプロジェクション溶接の電極である。

前記軸部を電極本体の直径方向に移動させて前記受入孔内に進入させる通過空間部が電極本体に設けられ、受入孔内に軸部を吸引する吸引手段が配置してある。このため、軸状部品に対して、その軸部が電極本体の直径方向に移動する移動軌跡を付与するだけでよいから、上記の進退式の副供給ロッドのような大型動作部材や、軸部と受入孔の軸心合わせのような軸部移動が回避されるので、軸部は正確に受入孔内に挿入され、しかも構造的に簡素化された電極を実施することができる。

さらに、軸部が通過空間部を通過して受入孔に進入する動作は、軸部を吸引する吸引手段によって吸引補助がなされるので、軸部の受入孔内への移行が確実になされ、信頼性の高い動作がえられる。

請求項２記載の発明は、前記軸部の中心軸線と受入孔の中心軸線が平行になった状態で軸部を前記通過空間部の方へ移行する移行手段が設けられている請求項１記載のプロジェクション溶接の電極である。

あらかじめ前記軸部の中心軸線と受入孔の中心軸線が平行になった状態としておき、その状態で移行手段を動作させて軸部を通過空間部の方へ平行移動させるものであるから、軸部は円滑に通過空間部を通過して受入孔内に送り込まれ、正確な挿入動作が確保できる。

請求項３記載の発明は、前記受入孔の中心軸線に対して傾斜した方向から進入してきた軸状部品を停止させる進退式のストッパ部材が設けられ、このストッパ部材の待機位置は、ストッパ部材に受け止められた軸状部品の軸部が揺動しながら前記通過空間部を通過して受入孔に進入できる電極本体の進出空間である請求項１記載のプロジェクション溶接の電極である。

軸状部品は、電極本体の進出空間に待機しているストッパ部材に受け止められた後、その軸部が吸引手段によって受入孔内へ引き込まれるから、ストッパ部材に接触している溶着用突起付近を中心にして軸部が揺動する。これによって、一旦ストッパ部材に受け止められた軸状部品が確実に揺動動作をするので、軸部は正確に通過空間部を通過して受入孔内に挿入される。換言すると、ストッパ部材に受け止められた軸状部品の軸部は、通過空間部の横側に位置している。このような位置に軸部が一時的に停止するので、軸部は円滑に通過空間部内に揺動しながら進入してゆくのである。

請求項４記載の発明は、前記電極本体を進退可能な状態で収容している案内管が設けられ、この案内管に前記通過空間部に連通する入口開口が形成されている請求項１〜請求項３のいずれかに記載のプロジェクション溶接の電極である。

電極を前記案内管に収容することによって、正確に進退する電極がえられる。そして、前記入口開口と通過空間部が連通した相対位置関係とされているので、入口開口を通過した軸状部品は確実に通過空間部を経由して受入孔内に挿入される。

本願発明の電極が組み込まれた装置の縦断側面図である。 装置の各部を示す断面図や斜視図である。 本願発明の電極が組み込まれた他の装置の縦断側面図である。 装置の各部を示す断面図である。 プロジェクションボルトの側面図である。

つぎに、本発明のプロジェクション溶接の電極を実施するための形態を説明する。

図１および図２は、本発明の実施例１を示す。

まず、軸状部品について説明する。

軸状部品としては、頭部付きのボルト、頭部なしのボルト、真っ直ぐなパイプ部材など種々なものがある。この実施例では頭部付きのボルトである。これを図５にしたがって説明する。この軸状部品は鉄製のプロジェクションボルト１であり、雄ねじが切られた軸部２と、この軸部２と同軸の状態で一体に設けられた円形のフランジ部３と、このフランジ部３に形成された溶着用突起４から構成されている。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。

ボルト１の各部の寸法は、軸部２の長さと直径がそれぞれ２３ｍｍと５ｍｍ、フランジ部３の直径が１３ｍｍである。

つぎに、電極について説明する。

電極５は、電気抵抗溶接に使用されるものであり、断面円形である。図２に示すように、電極本体５の端面６の中央部に電極本体５と同軸状態で設けられた受入孔７が開口している。この受入孔７の奥に図１に示すように、吸引手段である永久磁石８が固定してある。受入孔７に軸部２が挿入される。受入孔７に挿入された軸部２は、永久磁石８に吸引されてフランジ部３の裏面が電極本体５の端面６に密着するようになっている。このような密着がなされるようにするため、受入孔７に進入した軸部２の端部と永久磁石８との間にわずかな隙間が形成されるように、端面６から永久磁石８までの寸法が選定されている。

前記軸部２を電極本体５の直径方向に移動させて受入孔７内に進入させる通過空間部９が電極本体５に設けられている。つまり、軸部２は受入孔７の開口部から電極本体５の軸線方向に挿入されるものではなく、前記通過空間部９を電極本体５の直径方向に進入させる。通過空間部９は、その幅が受入孔７の内径と同じ寸法とされている。あるいは、通過空間部９が電極本体５の外周側に向かうのにしたがってその幅が次第に大きくなるようにしてもよい。そして、電極本体５の長さ方向における通過空間部９の長さは、端面６から永久磁石８までの長さと同じとされている。

プロジェクションボルト１が電極本体５の直径方向に移送されて軸部２が通過空間部９に進入すると、永久磁石８の吸引力でボルト１は受入孔７内に引き込まれ、軸部２の外周面が受入孔７の内面に密着し、フランジ部３が端面６に密着する。軸部２の外周面を受入孔７の内面に確実に密着させるために、必要があれば、通過空間部９とは反対側の電極本体５に吸引手段を配置してもよい。この吸引手段は、永久磁石８で形成されている吸引手段と同様である。

上記吸引手段としては、色々なものが採用できる。上記のように、永久磁石８を使用することが構造的に簡素化されるのであるが、それ以外の手段としては図示していないが、受入孔７の奥部に空気吸引用の吸引孔をあけて、バキューム作用でボルト１を受入孔７内に引き込んで保持することも可能である。

つぎに、ボルトを受入孔へ移行する移行装置について説明する。

図１は、移行装置全体を示す断面図であり、図１（Ａ）の（２Ａ）−（２Ａ）断面は図２（Ａ）に示されている。移行装置は符号１０で示され、機枠などの静止部材１１に固定された案内管１２内に進退可能な状態で電極本体５が収容されている。案内管１２の端部に固定したエアシリンダ１３のピストンロッド１４が電極本体５に結合され、このエアシリンダ１３の出力で電極本体５が進退する。

前記案内管１２の中央部付近に入口開口１５があけられ、図２に示すように、この入口開口１５と通過空間部９とが連通した位置関係とされている。案内管１２に溶接などでガイド管１７が結合され、ガイド管１７の内部空間と前記入口開口１５が連通している。そして、ガイド管１７の長手方向は、電極本体５の中心軸線Ｏ１−Ｏ１、すなわち受入孔７の中心軸線Ｏ１−Ｏ１に直交している。

ガイド管１７内を進退する移行部材１８が配置され、ガイド管１７の端部に固定したエアシリンダ１９のピストンロッド２０が移行部材１８に結合されている。図２（Ｂ）に示すように、移送部材１８の前面部２１に、軸部２が収容される凹溝２２が形成され、この凹溝２２の長手方向が前記中心軸線Ｏ１−Ｏ１と平行になっている。移行部材１８の前部上面に半円形の段部２３が形成されている。この段部２３によって形成された空間にフランジ部３が収容される。

ボルト１を送り出すパーツフィーダ（図示していない）から供給管２４が延びてきている。この供給管２４がガイド管１７の下側に結合されてガイド管１７内に開口している。供給管２４からガイド管１７内に入ってきたボルト１を一時係止するための永久磁石２５が、ガイド管１７に埋設してある。ボルト１は、噴射空気などでガイド管１７の所まで送られてくる。供給管２４の開口位置は、前記移行部材１８が右方に最も後退した位置にあるときに、ボルト１が移行部材１８の前面部２１の少し前側に進入できるように設定してある。進入してきたボルト１が永久磁石２５で一時係止されているとき、軸部２の中心軸線Ｏ２−Ｏ２が電極本体５、すなわち受入孔７の中心軸線Ｏ１−Ｏ１と平行になっている。また、フランジ部３が永久磁石２５に吸引されているときに、溶着用突起４を収容する溝２７がガイド管１７の天井面に形成してあり、この溝２７はガイド管１７の長手方向に延び、入口開口１５に達している。

つぎに、移行装置の動作を説明する。

図１（Ａ）は、移行部材１８が右方へ最も後退し、供給管２４からガイド管１７内に入ってきたボルト１が永久磁石２５に吸着して一時係止されている状態であるとともに、電極本体５は最も下降位置に停止して通過空間部９が入口開口１５に連通している状態である。ここで移行部材１８が左方へ前進すると、軸部２が凹溝２２内に収容され、同時にフランジ部３も段部２３上に載せられる。さらに、移行部材１８が前進すると、軸部２は通過空間部９の開放部近傍に進入する。この開放部近傍は、図２に符号１６で示してある。

このように軸部２が通過空間部９の開放部近傍１６に差し掛かると、永久磁石８の吸引力によって軸部２は受入孔７に引き込まれて、軸部２の外周面が受入孔７の内周面に受止められ、図１（Ｂ）に示すように、軸部２の中心軸線Ｏ２−Ｏ２と受入孔７の中心軸線Ｏ１−Ｏ１が合致する。

その後、図１（Ｃ）に示すように、エアシリンダ１３の動作で電極本体５が案内管１２から突き出る位置まで上昇する。それから相手方部材である鋼板部品２６がボルト１（溶着用突起４）の上に載せられ、可動電極（図示していない）が進出してきて、溶接電流が通電されて電気抵抗溶接が完了する。

本願発明においては、軸部２は通過空間部９内を電極本体５の直径方向に移動するものであるが、この「通過空間部９における直径方向の移動」には、後述の軸部２が揺動しながら受入孔７に挿入される挙動も包含されている。

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。

前記軸部２を電極本体５の直径方向に移動させて前記受入孔７内に進入させる通過空間部９が電極本体５に設けられ、受入孔７内に軸部２を吸引する吸引手段、すなわち永久磁石８が配置してある。このため、ボルト１に対して、その軸部２が電極本体５の直径方向に移動する移動軌跡を付与するだけでよいから、上記の進退式の副供給ロッドのような大型動作部材や、軸部と受入孔の軸心合わせのような軸部移動が回避されるので、軸部２は正確に受入孔７内に挿入され、しかも構造的に簡素化された電極を実施することができる。

さらに、軸部２が通過空間部９を通過して受入孔７に進入する動作は、軸部２を吸引する永久磁石８によって吸引補助がなされるので、軸部２の受入孔７内への移行が確実になされ、信頼性の高い動作がえられる。

前記軸部２の中心軸線Ｏ２−Ｏ２と受入孔７の中心軸線Ｏ１−Ｏ１が平行になった状態で軸部２を前記通過空間部９の方へ移行する移行手段、すなわち移行部材１８やエアシリンダ１９が設けられている。

あらかじめ前記軸部２の中心軸線Ｏ２−Ｏ２と受入孔７の中心軸線Ｏ１−Ｏ１が平行になった状態としておき、その状態で移行部材１８を動作させて軸部２を通過空間部９の方へ平行移動させるものであるから、軸部２は円滑に通過空間部９を通過して受入孔７内に送り込まれ、正確な挿入動作が確保できる。

前記電極本体５を進退可能な状態で収容している案内管１２が設けられ、この案内管１２に前記通過空間部９に連通する入口開口１５が形成されている。

電極２を前記案内管１２に収容することによって、正確に進退する電極本体５がえられる。そして、前記入口開口１５と通過空間部９が連通した相対位置関係とされているので、入口開口１５を通過したボルト１は確実に通過空間部９を経由して受入孔７内に挿入される。

図３および図４は、本発明の実施例２を示す。

前述の実施例１は、受入孔７の中心軸線Ｏ１−Ｏ１と軸部２の中心軸線Ｏ２−Ｏ２が平行になっている。一方、この実施例２では、受入孔の中心軸線Ｏ１−Ｏ１に対して傾斜した方向から進入してきたボルト１を停止させる進退式のストッパ部材２９が設けられ、このストッパ部材２９の待機位置は、ストッパ部材２９に受け止められたボルト１の軸部２が揺動しながら前記通過空間部９を通過して受入孔７に進入できる電極本体５の進出空間の箇所とされている。

このような軸部２の揺動による通過空間部９の通過が、前述した「通過空間部９における直径方向の移動」に匹敵している。

供給管２４は、受入孔７の中心軸線Ｏ１−Ｏ１に対して、傾斜した姿勢で案内管１２に結合してあり、入口開口１５を経て案内管１５の内部空間に連通している。受入孔７の中心軸線Ｏ１−Ｏ１と供給管２４の軸線は鋭角に交わっている。

案内管１２の外側から案内管１２内に進入するストッパ部材２９が設けられている。前記ストッパ部材２９のストッパ面３９は平面であり、供給管２４の中心線はストッパ面３９に対して垂直となっている。このストッパ部材２９は、エアシリンダ３０のピストンロッド３１に結合され、中心軸線Ｏ１−Ｏ１に直交する方向に進退する。案内管１２にストッパ部材２９が進退する通過孔２８が設けてある（図３（Ｃ）参照）。そして、ストッパ部材２９が進出したときの待機位置は、ストッパ部材２９に受け止められたボルト１の軸部２が揺動しながら前記通過空間部９を通過して受入孔７に進入できる電極本体５の進出空間とされている。なお、エアシリンダ３０は、支持アーム３２を介して案内管１２に固定してある。

上記ストッパ面３９の向きを変えて中心軸線Ｏ１−Ｏ１がストッパ面３９に対して垂直になるようにするか、あるいは垂直に近い向きにしてもよい。こうすることにより、供給管２４から進入してきたボルト１は、そのフランジ部３の外周部の一箇所がストッパ面３９に当たることにより、永久磁石８の吸引力に助成されながら直ちに揺動運動を開始でき、軸部２が確実に通過空間部９を通過するという効果がある。

実施例２における電極本体の内部構造を説明する。

電極本体５は、電気抵抗溶接に使用されるものであり、断面円形である。図４に示すように、電極本体５の端面６の中央部に電極本体５と同軸状態で設けられた受入孔７が開口している。この受入孔７に軸部２が挿入される。受入孔７に挿入された軸部２はその先端部がストッパ部材３３に受止められる。このストッパ部材３３は鉄のような磁性材料で作られ、永久磁石８を収容する容器３４と一体に形成された軸状の部材であり、受入孔７内に奥の方から進入している。

電極本体５内に、受入孔７よりも大径の収容孔３５が受入孔７に連続した状態で設けられ、ここに摺動可能な状態で容器３４が収容されている。そして、容器３４と収容孔３５の内端面３６の間に圧縮コイルスばね３７が挿入してある。この圧縮コイルスばね３７の張力によって、容器３４の一部が受入孔７と収容孔３５との境界部に設けた段部３８に押し付けられている。

この押し付けられた状態では軸部２の下端部に永久磁石８の吸引力が作用しているので、フランジ部３付近を中心にして軸部２が揺動し、ボルト１は通過空間部９を経て電極本体５の直径方向に移行される。このようにして軸部２の下端部が永久磁石８によって受入孔７内に引き込まれ、軸部２の端部がストッパ部材３３に受け止められる。この受け止められた状態では、端面６とフランジ部３の間に隙間Ｌが形成されるように、ストッパ部材３３の位置が設定されている。

永久磁石８の磁力はストッパ部材３３にも及んでいるので、受入孔７に挿入された軸部２は上述のように、ストッパ部材３３に吸引されて電極が下向きになっても、落下したりしないようになっている。この永久磁石８は、軸部２を受入孔７の奥の方へ吸引する機能を果たしているものであり、吸引手段である。このような機能を果たす吸引手段としては、永久磁石８以外に種々なものが採用できる。例えば図示していないが、ストッパ部材３３に空気吸引用の吸引孔をあけてバキューム作用で軸状部品１の落下を防止することも可能である。

上記以外の構成は、図示されていない部分も含めて先の実施例１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。

つぎに、実施例２における移行装置の動作を説明する。

図３（Ａ）は、前記箇所に待機しているストッパ部材２９のストッパ面３９にボルト１が受け止められた状態を示している。この受け止め状態においては永久磁石８の吸引力が軸部２の下端部に作用しているので、受け止められるのに連続してボルト１はフランジ部３付近を中心にして時計方向に揺動する。この揺動により軸部２が通過空間部９を電極本体５の直径方向に通過して、前述のようにストッパ部材３３に吸引された状態で受け止められる。このときには、軸部２の外周面が受入孔７の内周面に受け止められ、軸部２の中心軸線と受入孔７の中心軸線は同軸となっている。

この受け止められた状態が、図３（Ｂ）および図４（Ａ）に示されている。その後、図３（Ｃ）に示すように、ストッパ部材２９が後退し、それに引き続いてエアシリンダ１３の動作で電極本体５が案内管１２から突き出る位置まで上昇する。それから相手方部材である鋼板部品２６がボルト１（溶着用突起４）の上に載せられ、可動電極（図示していない）が進出してきて、溶接電流が通電されて電気抵抗溶接が完了する。

以上に説明した実施例２の作用効果は、つぎのとおりである。

前記受入孔７の中心軸線Ｏ１−Ｏ１に対して傾斜した方向から進入してきたボルト１を停止させる進退式のストッパ部材２９が設けられ、このストッパ部材２９の待機位置は、ストッパ部材２９に受け止められたボルト１の軸部２が揺動しながら前記通過空間部９を通過して受入孔７に進入できる電極本体５の進出空間とされている。

換言すると、ストッパ面３９に受け止められたボルト１の軸部２は、図３（Ａ）に示すように、通過空間部９の開放部近傍１６の横側に位置している。このような位置に軸部２が一時的に停止するので、軸部２は円滑に通過空間部９内に揺動しながら進入してゆくのである。

このような構成により、ボルト１は、電極本体５の進出空間に待機しているストッパ部材２９に受け止められた後、その軸部２が永久磁石８によって受入孔７内へ引き込まれるから、ストッパ部材２９に接触している溶着用突起４付近を中心にして軸部２が揺動する。これによって、一旦ストッパ部材２９に受け止められたボルト１が確実に揺動動作をするので、軸部２は正確に通過空間部９を通過して受入孔７内に挿入される。

それ以外の作用効果は、先の実施例１と同じである。

上述の各実施例における動作は、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る。制御装置またはシーケンス回路からの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、所定の動作を確保することができる。

なお、上述の各実施例における各種のエアシリンダに換えて、進退出力をする電動モータを採用することもできる。また、上記永久磁石を電磁石に置き換えることも可能である。

また、上述の各実施例では、電極本体５が上下方向に進退するものであるが、これを水平方向や傾斜方向に進退させるように、配置形態を変えることも可能である。

上述のように、本発明の装置は、簡素化された構造で電極の受入孔に軸状部品を正確に挿入することができる。したがって、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。

１ 軸状部品、プロジェクションボルト
２ 軸部
３ フランジ部
４ 溶着用突起
５ 電極本体
７ 受入孔
８ 永久磁石
９ 通過空間部
１０ 移行装置
１２ 案内管
１５ 入口開口
２４ 供給管
２９ ストッパ部材

Claims (4)

1. 軸部とこの軸部と同軸の状態で一体に設けられた円形のフランジ部とこのフランジ部に形成された溶着用突起から構成された軸状部品の軸部を、進退動作をする電極本体の端面に開口している受入孔に挿入した後、電極を進出させて相手方部材に軸状部品を電気抵抗溶接で溶接する形式のものにおいて、前記軸部を電極本体の直径方向に移動させて前記受入孔内に進入させる通過空間部が電極本体に設けられ、受入孔内に軸部を吸引する吸引手段が配置してあることを特徴とするプロジェクション溶接の電極。
2. 前記軸部の中心軸線と受入孔の中心軸線が平行になった状態で軸部を前記通過空間部の方へ移行する移行手段が設けられている請求項１記載のプロジェクション溶接の電極。
3. 前記受入孔の中心軸線に対して傾斜した方向から進入してきた軸状部品を停止させる進退式のストッパ部材が設けられ、このストッパ部材の待機位置は、ストッパ部材に受け止められた軸状部品の軸部が揺動しながら前記通過空間部を通過して受入孔に進入できる電極本体の進出空間である請求項１記載のプロジェクション溶接の電極。
4. 前記電極本体を進退可能な状態で収容している案内管が設けられ、この案内管に前記通過空間部に連通する入口開口が形成されている請求項１〜請求項３のいずれかに記載のプロジェクション溶接の電極。

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