JP2011183423A - 微小径溶接ナット用溶接機 - Google Patents

Abstract

【課題】上部電極を上下動させる可動部全体の質量を軽減して、下降時の慣性力を小さくすると共に、構造の簡略化と軽量化を図り、ねじ呼び径がＭ１．２〜１．６の微小径溶接ナットを正確に溶接することができる小型の溶接機を提供する。
【解決手段】基台１に立設した支柱３と、支柱３の下部に取り付けた支持体５に固定された下部電極４と、下部電極４の上端に突設されたガイドピン８と、支柱３の上部に上下動可能に取付け固定されたエアシリンダ１１と、支柱３の中間部に上下動可能に取付け固定されたスライドガイド１６と、スライドガイド１６に設けた支柱３と平行に延びる案内溝２０に上下摺動自在に組み付けられ、エアシリンダ１１のロッド２８に連動連結されたスライダ２１と、スライダ２１に直接取り付けられ、下部電極４に対設して上下動可能とされた上部電極１０と、上部電極１０に直接接続された通電用コード２６と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ねじ呼び径がＭ１．２〜１．６の微小径溶接ナットを金属薄板のワークに溶接する小型の溶接機に関するものである。

携帯電話機、その他各種の小型電子機器の組み立てには、例えば厚みが約０．４ｍｍのステンレス鋼の薄板からなる取付用基板に同じくステンレス鋼製のねじ径の小さい（呼び径Ｍ１．６前後）クリンチナットをかしめ結合し、該クリンチナットを使用して各種部品又は部材が前記取付用基板にねじ止めされている。しかし、クリンチナットでは、かしめ結合するための円筒部が前記取付用基板の裏側に僅かに突出することが避けられない。一方、近年の携帯電話機、その他の小型電子機器の薄形化に伴い、このような僅かな突出部分も許されない要望が高まってきた。このようなクリンチナットの突出円筒部を削減するには溶接ナットの採用が考えられる。

ところで、通常の溶接ナットは、ＪＩＳＢ１１９６により規格化されているように、ねじ呼び径がＭ４．０以上であり、その溶接に使用される標準的なスポット溶接機は、溶接ナットを加圧して通電する上部電極が、太径で長い電極棒の下端部に設けたテーパ穴に嵌合され、該太径の電極棒は水平方向へ出し入れ可能のアームに固定して給電ホルダに取付けられ、該給電ホルダはＣ型フレームの上部に設けたエアシリンダのロッドに連動されたスライド部に固着されている構造である。したがって、上部電極を上下動させる可動部全体の重量は上部電極に比べて相当に大きいものとなっている。

一方、本発明の対象としている微小径の溶接ナットの溶接突起は、高さが０．２ミリ前後の非常に微細である。このような微細な溶接突起を持った微小径の溶接ナットを上述した従来の標準的な構造を有する溶接機を用いて溶接すると、上部電極の下降によって溶接ナットに付与される加圧力は、エアシリンダによる加圧力だけではなく、前記した可動部全体の質量に起因する大きな慣性力が付加されるため、高さが０．２ミリ前後の微細な溶接突起が圧し潰され、溶接不能になる。仮に可動部全体の慣性力を小さくするためエアシリンダのエア圧を調整して上部電極を低速下降させると、通電時の溶接突起の溶融速度に対して追従遅れが生じて、正常な溶接は困難である。特に、電源としてＣＤ（コンデンサ）を使用する場合、溶接突起の溶融は一瞬の間であるため、追従遅れは致命的で、正常に溶接することができない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、下部電極の上端に位置決めされた溶接ナットを加圧して通電する上部電極を上下動させる可動部全体の質量を軽減して、下降時の慣性力を小さくすると共に、構造の簡略化と軽量化を図り、ねじ呼び径がＭ１．２〜１．６の微小径溶接ナットを正確に溶接することができる小型の溶接機を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有している。

請求項１に係る説明は、基台に立設した支柱と、前記支柱の下部に取り付けた支持体に固定された下部電極と、前記下部電極の上端に突設されたガイドピンと、前記支柱の上部に上下動可能に取付け固定されたエアシリンダと、前記支柱の中間部に上下動可能に取付け固定されたスライドガイドと、前記スライドガイドに設けた前記支柱と平行に延びる案内溝に上下摺動自在に組み付けられ、前記エアシリンダのロッドに連動連結されたスライダと、前記スライダに直接取り付けられ、前記下部電極に対設して上下動可能とされた上部電極と、前記上部電極に直接接続された通電用コードと、を有する微小径溶接ナット用溶接機である。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の微小径溶接ナット用溶接機において、前記上部電極が、前記スライダの側面に突設したクランプに上下位置調整可能に取り付けられていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記スライダが、前記エアシリンダのロッドに連結金具を介して連動連結されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、前記上部電極の下端部に外側方へ突出する補助電極が設けられ、該補助電極の加圧通電面が前記上部電極に対して偏心していることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４記載の微小径溶接ナット用溶接機において、前記補助電極を設けた前記上部電極が長く形成されていて、該上部電極に前記補助電極と反対方向の前記支柱側へ突出する規制アームが取付け固定され、該規制アームの端部に設けたローラが、前記上部電極の下降時に、前記支柱に取付け固定されたガイドレールに係合して、前記補助電極が前記下部電極の前記ガイドピンに位置決めされている前記溶接ナットを加圧したときの偏荷重によって前記上部電極が曲がるのを防止する構成とされていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５記載の微小径溶接ナット用溶接機において、前記スライダの連結金具が前記エアシリンダのロッドに上下移動可能に取り付けられていると共に、前記ロッドと前記連結金具との間に介装した押しばねにより前記連結金具が下方へ付勢されていて、前記上部電極が下降し前記補助電極が前記下部電極の前記ガイドピンに位置決めされている前記微小径溶接ナットを加圧したとき、前記押しばねが前記連結金具を介して圧縮され、前記ロッドが下死点に達した状態において、前記押しばねにより前記連結金具を介して前記上部電極がさらに押し下げられ、通電時における前記微小径溶接ナットの溶接突起の溶融速度に対して追従遅れが生じない構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、溶接ナットを加圧して通電する上部電極が、スライドガイドに上下摺動自在に組み付けたスライダに直接取り付けられ、また、前記上部電極に通電コードが直接接続され、さらに、前記スライダがエアシリンダのロッドに連動連結して上下動される構成として、前記上部電極を上下動させる可動部全体の質量を軽減し、下降時の慣性力を小さくしたので、前記エアシリンダのエア圧の調整のみで微小径溶接ナットの微細な溶接突起を圧し潰すことなく正確に溶接することが可能である。

また、１本の支柱に前記スライドガイドと前記エアシリンダが上下動可能に取付け固定されているので、上部電極の長さやワークの形状によって上下位置を変更調節する際、前記支柱に対する平行度、延いては下部電極に対する前記上部電極の平行度、同軸度を確保することができ、上下位置の変更調整作業が容易に行なえる。しかも、構造がシンプルで軽量化できる。

請求項４に係る発明によれば、前記上部電極の下端部に外側方へ突出する補助電極が設けられているので、蓋状形ワークやコ字形ワークの折り曲げ部に微小径溶接ナットを正確に溶接することができる。

さらに、請求項５に係る発明によれば、前記補助電極を設けた前記上部電極が長く形成されているときに、前記上部電極に作用する偏荷重による曲がりを防止することができる。

請求項６に係る発明によれば、前記補助電極を設けた前記上部電極が長く形成され、かつ、偏荷動による曲がりを防止する装置が付設されて前記上部電極を上下動させる可動部全体の重量が増大した場合においても、前記微小径溶接ナットを加圧して通電する際に、前記微小径溶接ナットの溶接突起の溶融速度に対して追従遅れを生じることがなく、前記溶接突起を正常に溶接することができる。

本発明の実施例１に係る微小径溶接ナット用溶接機の正面図である。 図１の２−２線に沿う矢視断面図である。 図１の３−３線に沿う矢視断面図である。 同上溶接機の上部電極を取り付けるスライダの斜視図である。 同上溶接機による溶接ナットの溶接工程を示す説明図である。 本発明の実施例２に係る微小径溶接ナット用溶接機の正面図である。 同上溶接機の上部電極の連結金具とエアシリンダのロッドとの連結部分を示す要部拡大断面図である。 同上溶接機による溶接ナットの溶接工程を示す説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、実施例１に係る微小径溶接ナット用溶接機を示している。該溶接機は、基台１に固定金具２を介して垂直に立設した１本の支柱３に溶接装置の各部が組み付けられている。すなわち、支柱３の下部には下部電極４の取付けアーム５を絶縁部材６を介して固定する取付けブロック７が嵌装して固定されている。下部電極４は上端にガイドピン８が突設されていて、取付けアーム５に貫通した姿勢で支柱３と平行状態に固定され、該下部電極４の下端部に通電用コード９が直接接続されている。ガイドピン８は、図５に良く示されているように、ワーク４５の透孔４６を嵌め合わせて位置決めする径大部８ａと、溶接ナット４０のねじ孔２１を嵌め合わせて位置決めする細軸部８ｂとを有している。なお、該ガイドピン８は、下部電極４に対して上下動可能に取り付けられていて、図示しないばね手段によって上方へ付勢されている。

支柱３の上部には上部電極１０を上下動させ下降時に加圧するエアシリンダ１１の支持ブロック１２が上下動可能に取付け固定されている。該支持ブロック１２は、図２に示すように、支柱３に嵌装する取付孔１３が上下方向に貫通して設けられていると共に、該取付孔１３に連通し側方に開口するスリット１４が設けられていて、該スリット１４を横断して取り付けた締付けボルト１５を弛めることにより、支持ブロック１２は支柱３に沿って上下位置を変更調整できるようになっている。

支柱３の中間部にはスライダガイド１６が上下動可能に取付け固定されている。該スライドガイド１６は、支持ブロック１２と同様、図３に示すように、支柱３に嵌装する取付孔１７が上下方向に貫通して設けられていると共に、取付孔１７に連通し側方に開口するスリット１８が設けられていて、該スリット１８を横断して取り付けた締付けボルト１９によりスリット１８の間隔を狭めるように締め付けて支柱３に固定されている。そして、締付けボルト１９を弛めることにより、スライドガイド１６は支柱３に沿って上下位置を変更調整できるようになっている。また、スライドガイド１６の側面には支柱３と平行に延びる蟻溝形状の案内溝２０が設けられている。該案内溝２０に係合して上下摺動自在に組み付けられるスライダ２１は、図４に示すように、案内溝２０の蟻溝形状に合致する台形状の横断面を有する柱状体に形成され、該スライダ２１の下端部側面に上部電極１０を取付け固定するクランプ２２が一体的に突設されている。該クランプ２２は、上部電極１０の取付孔２３がスライダ２１の軸線と平行に上下方向に貫通して設けられていると共に、取付孔２３に連通し側方に開口しているスリット２４が設けられていて、該スリット２４を横断して取り付けた締付けボルト２５により取付孔２３に挿通した上部電極１０がクランプ２２に固定される。クランプ２２に支持固定された上部電極１０は、下部電極４に対して同軸上に対設され、スライダ２１により上下動される。また、クランプ２２より上方に突出する上部電極１０の上端部に通電用コード２６が直接接続されている。

スライダ２１の上端部はＬ字形の連結金具２７を介してエアシリンダ１１のロッド２８に連動連結されている。図１中の２９は、スライドガイド１６の側壁面に取り付けたリミットスイッチ、３０は連結金具２７に取り付けたストッパピンである。エアシリンダ１１のロッド２８に連動してスライダ２１が下降し、該スライダ２１と一緒に下降する上部電極１０が下部電極４に接近して、後述するように、下部電極４の上端に位置決めされた溶接ナット４０を加圧して通電する溶接位置まで下降したとき、ストッパピン３０がリミットスイッチ２９に当接して作動させ、エアシリンダ１１の作動を停止するようになっている。

図５は、上記構成を有する溶接機によってねじ呼び径がＭ１．２〜１．６の微小径の溶接ナット４０を金属薄板のワーク４５に溶接する作業工程を示している。先ず、図５（ａ）に示すように、ワーク４５に予め加工した透孔４６をガイドピン８の径大部８ａに嵌め合わせたのち、細軸部８６に溶接ナット４０のねじ孔４１を嵌め合わせて位置決めする。続いて、前述のようにスライダ２１と一緒に上部電極１０が下降し、図５（ｂ）に示すように、溶接ナット４０をガイドピン８と一緒に押し下げて、加圧すると共に、上部電極１０と下部電極４との間に通電して、図５（ｃ）に示すように、溶接ナット４０の溶接突起４２をワーク４５に溶着させ、溶接ナット４０がワーク４５に溶接される。このとき、上部電極１０を上下動させるスライダ２１、連結金具２７を含む可動部全体の質量が軽量化されているので、その下降時の慣性力が小さく、エアシリンダ１１のエア圧を調整するだけで、微小径溶接ナット４０の微細な溶接突起４２を圧し潰すことなく正確に溶接することができる。

図６は、実施例２に係る微小径溶接ナット用溶接機を示している。該溶接機は、基本的には実施例１に示した溶接機と同じ構成であるので、実施例１と同一の構成部分については同一の符号を付して説明は省略する。

この実施例２の溶接機では、縦長の蓋状形のワーク４７の折り曲げ部４８（図８参照）に溶接ナット４０を溶接するため、上部電極１０が長く形成され、その下端部に外側方へ突出する補助電極３１がボルト３２により固着されてＬ字形に屈曲しており、該補助電極３１の加圧通電面３１ａは上部電極１０の軸線に対して偏心している。このように加圧通電面３１ａが偏心し、かつ、上部電極１０が長く形成されていると、補助電極３１により溶接ナット４０を加圧したときに、長い上部電極１０に曲がりが生じて、溶接ナット４０を正常に溶接することができないおそれがある。このような上部電極１０の曲がりを防止する曲がり防止装置３３が付設されている。

該曲がり防止装置３３は、上部電極１０に取付け固定され補助電極３１と反対方向の支柱３側へ突出する規制アーム３４と、該規制アーム３４の端部に取り付けたローラ３５と、支柱３に取付け固定されたガイドレール３６とから構成されていて、上部電極１０の下降時に、規制アーム３４のローラ３５がガイドレール３６に係合して、補助電極３１が溶接ナット４０を加圧したときに生じる偏荷重をガイドレール３６により受け止めて、上部電極１０が曲がるのを防止するようになっている。

上記のように補助電極３１を設けた上部電極１０が長く形成され、かつ、偏荷重による長い上部電極１０の曲がり防止装置３３が付設されていると、上部電極１０を上下動させる可動部全体の重量が増し、溶接ナット４０を加圧して通電する際に、溶接ナット４０の溶接突起４２の溶融速度に対して上部電極１０の追従遅れを生じるおそれがある。このような追従遅れを防止するため、スライダ２１の上端に固定した連結金具２７とエアシリンダ１１のロッド２８との間に補助ばね装置３７が設けられている。

該補助ばね装置３７は、図７に良く示されているように、連結金具２７に挿通した支持ボルト３８のねじ軸部３８ａをロッド２８の下端部にねじ結合し、連結金具２７が支持ボルト３８の頭部３８ｂにより支承されると共に、ねじ軸部３８ａに添って上下移動可能に取り付けられており、かつ、ねじ軸部３８ａに嵌装した押しばね３９により下方へ付勢されている構成である。そして、上部電極１０が下降し補助電極３１が下部電極４のガイドピン８に位置決めされている溶接ナット４０を加圧したとき、図７（ｂ）に示すように、その反力で連結金具２７が押し上げられ、押しばね３９を圧縮してばね圧が生じる。このとき、連結金具２７と支持ボルト３８の頭部３８ｂとの間に間隙ｃが発生する。

図８は、図６に示した実施例２に係る溶接機によって微小径の溶接ナット４０を蓋状形ワーク４７の折り曲げ部４８に溶接する作業工程を示している。先ず、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、ワーク４７の折り曲げ部４８に予め加工した透孔４９をガイドピン８の径大部８ａに嵌め合わせたのち、図８（ｃ）に示すように、ガイドピン８の細軸部８ｂに溶接ナット４０のねじ孔４１を嵌め合わせて位置決めする。続いて上部電極１０が下降し、図８（ｄ）に示すように、補助電極３１で溶接ナット４０をガイドピン８と一緒に押し下げて加圧すると共に、上部電極１０と下部電極４との間に通電して、溶接ナット４０の溶接突起４２をワーク４７の折り曲げ部４８に溶着させ、溶接ナット４０がワーク４７に溶接される。このとき、規制アーム３４のローラ３５がガイドレール３６に係合して、補助電極３１が溶接ナット４０を加圧したときに生じる偏荷重をガイドレール３６により受け止め、上部電極１０の曲がりが防止される。さらに、補助電極３１が溶接ナット４０を加圧したとき、その反力で、図７（ｂ）に示すように、押しばね３９が連結金具２７を介して圧縮され、連結金具２７と頭部３８ｂとの間に間隙ｃが発生する。そして、ロッド２８が下死点に達成した状態において、圧縮した押しばね３９のばね圧により連結金具２７を介して上部電極１０がさらに押し下げられ、通電時における溶接突起４２の溶融速度に対して追従遅れを生じることなく、溶接突起４２が正確に溶接される。

１ 基台
３ 支柱
４ 下部電極
５ 取付けアーム
７ 取付けブロック
８ ガイドピン
９ 通電用コード
１０ 上部電極
１１ エアシリンダ
１２ 支持ブロック
１３ 取付孔
１４ スリット
１５ 締付けボルト
１６ スライドガイド
１７ 取付孔
１８ スリット
１９ 締付けボルト
２０ 案内溝
２１ スライダ
２２ クランプ
２３ 取付孔
２４ スリット
２５ 締付けボルト
２６ 通電用コード
２７ 連結金具
２８ ロッド
２９ リミットスイッチ
３０ ストッパピン
３１ 補助電極
３１ａ 加圧通電面
３３ 曲がり防止装置
３４ 規制アーム
３５ ローラ
３６ ガイドレール
３７ 補助ばね装置
３８ 支持ボルト
３８ａ ねじ軸部
３８ｂ 頭部
３９ 押しばね
４０ 溶接ナット
４１ ねじ孔
４２ 溶接突起
４５ ワーク
４６ 透孔
４７ 蓋状形ワーク
４８ 折り曲げ部
４９ 透孔

実開平２−９７９７７号公報

Claims (6)

1. 基台に立設した支柱と、
   前記支柱の下部に取り付けた支持体に固定された下部電極と、
   前記下部電極の上端に突設されたガイドピンと、
   前記支柱の上部に上下動可能に取付け固定されたエアシリンダと、
   前記支柱の中間部に上下動可能に取付け固定されたスライドガイドと、
   前記スライドガイドに設けた前記支柱と平行に延びる案内溝に上下摺動自在に組み付けられ、前記エアシリンダのロッドに連動連結されたスライダと、
   前記スライダに直接取り付けられ、前記下部電極に対設して上下動可能とされた上部電極と、
   前記上部電極に直接接続された通電用コードと、
   を有する微小径溶接ナット用溶接機。
2. 前記上部電極が、前記スライダの側面に突設したクランプに上下位置調整可能に取り付けられている請求項１記載の微小径溶接ナット用溶接機。
3. 前記スライダが、前記エアシリンダのロッドに連結金具を介して連動連結されている請求項１又は２記載の微小径溶接ナット用溶接機。
4. 前記上部電極の下端部に外側方へ突出する補助電極が設けられ、該補助電極の加圧通電面が前記上部電極に対して偏心している請求項１ないし３のいずれかに記載の微小径溶接ナット用溶接機。
5. 前記補助電極を設けた前記上部電極が長く形成されていて、該上部電極に前記補助電極と反対方向の前記支柱側へ突出する規制アームが取付け固定され、該規制アームの端部に設けたローラが、前記上部電極の下降時に、前記支柱に取付け固定されたガイドレールに係合して、前記補助電極が前記下部電極の前記ガイドピンに位置決めされている前記溶接ナットを加圧したときの偏荷重によって前記上部電極が曲がるのを防止する構成とされている請求項４記載の微小径溶接ナット用溶接機。
6. 請求項５記載の微小径溶接ナット用溶接機において、前記スライダの連結金具が前記エアシリンダのロッドに上下移動可能に取り付けられていると共に、前記ロッドと前記連結金具との間に介装した押しばねにより前記連結金具が下方へ付勢されていて、前記上部電極が下降し前記補助電極が前記下部電極の前記ガイドピンに位置決めされている前記微小径溶接ナットを加圧したとき、前記押しばねが前記連結金具を介して圧縮され、前記ロッドが下死点に達した状態において、前記押しばねにより前記連結金具を介して前記上部電極がさらに押し下げられ、通電時における前記微小径溶接ナットの溶接突起の溶融速度に対して追従遅れが生じない構成とされている微小径溶接ナット用溶接機。

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