JP2012240121A - 軸状部品の溶接装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】軸状部品の保持部材を単純な動作で正確に揺動させることができる軸状部品の溶接装置を提供する。
【解決手段】所定の位置に待機している軸状部品1に対して受入孔7を有する電極5を進出させて軸状部品1を相対的に受入孔7に挿入し、鋼板部品8に対して電気抵抗溶接を行うものにおいて、軸状部品1の保持部材14が供給ロッド10に対して電極5の進出方向側へ揺動できるように取り付けられ、電極5の進出動作によって、受入孔7に挿入されて電極5と一体的になっている軸状部品1の先端部分が、保持部材14の保持面25を擦りながら保持部材14を揺動させて、軸状部品1が鋼板部品8に到達するように構成した。これによって、確実な部品供給と溶接が可能となる。
【選択図】図1

Description

この発明は、軸状部品を所定の位置に待機させ、受入孔を有する電極を進出させて前記軸状部品を相対的に前記受入孔に挿入し、この挿入された状態で前記軸状部品を鋼板部品に対して電気抵抗溶接を行う軸状部品の溶接装置に関している。
特開平10−043870号公報には、供給ロッドの先端部に揺動可能な状態で保持部材が設けられ、この保持部材に取付けられた短い位置決めピンにプロジェクションナットのねじ孔を合致させ、その後、可動電極を進出させて可動電極のガイドピンを前記ねじ孔に挿入し、さらに可動電極を進出させて保持部材を揺動させながらプロジェクションナットを鋼板部品に溶接することが記載されている。
特許第2761844号公報や特許第3263754号公報には、傾斜したカム面を有する開閉式のチャックでプロジェクションボルトを挟み付けて所定の位置に保持し、そこへ可動電極を進出させて可動電極を前記カム面に押し付けて前記一対のチャックを押し広げながらボルト押し出して鋼板部品に溶接することが記載されている。
特開平10−043870号公報 特許第2761844号公報 特許第3263754号公報
上記特許文献1に記載されている技術は、ナットのねじ孔に進入する電極ガイドピンの長さが短いので、電極進出時に保持部材が揺動するときにナットの片側に保持部材が接触して、ナットが電極端部から弾き飛ばされる虞がある。したがって、動作信頼性に問題がある。また、特許文献1の技術は、孔あき部品の特質を考慮して発案されたものであり、軸状部品の供給と溶接には適用できない。
特許文献2および特許文献3に記載されている技術は、電極の変位がチャックのカム面に伝えられるものなので、カム面の形状や傾斜角度、とくにカム面が左右対称であることが、正確なチャック開閉にとって不可欠である。しかし、このような高精度のチャック機構を製作することは、製作工数が増大したり、構造的に複雑になったりするので、原価面などにおいて得策ではない。
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、軸状部品と可動電極の一体化を確実に図り、軸状部品を保持している保持部材を単純な動作で正確に揺動させることができる軸状部品の溶接装置の提供を目的とする。
請求項1記載の発明は、
軸状部品が進退作動式の供給ロッドに取り付けられている保持部材に保持され、前記供給ロッドを進出させて前記軸状部品を所定の位置に待機させ、受入孔を有する電極を進出させて前記軸状部品を相対的に前記受入孔に挿入し、この挿入された状態で前記軸状部品を鋼板部品に対して電気抵抗溶接を行うものにおいて、
前記保持部材が、前記供給ロッドに対して電極の進出方向側へ揺動できるように取り付けられ、
前記電極の進出動作によって、前記受入孔に挿入されて電極と一体的になっている前記軸状部品の先端部分が、前記保持部材の保持面を擦りながら前記保持部材を揺動させて、前記軸状部品が前記鋼板部品に到達するように構成したことを特徴とする軸状部品の溶接装置である。
前記保持部材に保持されて所定の位置に待機している軸状部品に対して、受入孔が形成された電極が進出してきて軸状部品が相対的に受入孔に進入する。この進入によって軸状部品と電極との一体化が確実に図られる。すなわち、受入孔の内径と軸状部品の外径の差を最小化するとともに、受入孔に対する軸状部品の挿入長さをできるだけ長くすることが可能であるから、電極に対する軸状部品の傾きが最小化されて、電極と軸状部品の一体化がなされる。このため、軸状部品の先端部分が保持部材の保持面の所定箇所に正確に接触し、電極の進出初期における前記接触箇所が常に一定の箇所となり、正確な保持部材の揺動開始がえられる。
さらに、電極の進出にともなう軸状部品と前記保持面との擦れ合う箇所も一定の擦れ軌跡となり、保持部材の揺動が確実にえられる。このような一連の動作によって、電極の進出による保持部材の揺動退避が正確に達成されて、軸状部品の溶接が確実に行われる。
また、軸状部品の先端部分が保持部材の保持面に擦りつけられるので、クロム銅などで作られた電極の先端角部を摩耗させることがなく、電極の耐久性向上にとって効果的である。つまり、電極は通電性や放熱性を考慮してクロム銅のような材料で作られているが、耐摩耗性が低いという問題がある。しかし、上記のように軸状部品の先端部分が擦りつけられるので、このような問題が解消される。
請求項2記載の発明は、軸状部品は、雄ねじが形成された軸部と該軸部と一体に形成されたフランジ部と前記軸部とは反対側のフランジ部の端面に形成された溶着用突起によって形成されたプロジェクションボルトであり、前記軸部が相対的に前記受入孔に挿入され、前記フランジ部の外周角部または溶着用突起が前記保持面を擦りながら前記保持部材を揺動させるように構成した請求項1記載の軸状部品の溶接装置である。
軸状部品が、雄ねじが形成された軸部と該軸部と一体に形成されたフランジ部と前記軸部とは反対側のフランジ部の端面に形成された溶着用突起によって形成されたプロジェクションボルトとされている。したがって、電極が進出すると、フランジ部の外周角部分が前記保持面に擦りつけられたり、溶着用突起が保持面に擦りつけられたりして、前記保持部材を的確に揺動させてプロジェクションボルトの溶接が確実になされる。
装置全体の側面図や部分的な断面図である。 動作過程を示す側面図および部分的な平面図である。 具体的な電極の構造を示す断面図である。 他の事例を示す断面図である。
つぎに、本発明に係る軸状部品の溶接装置を実施するための形態を説明する。
図1〜図3は、本発明の実施例1を示す。
最初に、軸状部品について説明する。
軸状部品としては、回転部材を支持する軸、プロジェクションボルトなど種々なものがあるが、ここでは後者のプロジェクションボルトである。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。
プロジェクションボルト1は、雄ねじが形成された軸部2と、該軸部2と一体に形成された円形のフランジ部3と、前記軸部2とは反対側のフランジ部3の端面に形成された溶着用突起4を有している。この溶着用突起4は円形であり、フランジ部3の中心部に形成されている。各部の寸法は、軸部2の直径と長さがそれぞれ6mmと22mm、フランジ部3の直径と厚さがそれぞれ13mmと1.2mm、溶着用突起4の直径と高さがそれぞれ6.5mmと1mmである。
つぎに、電極の配置について説明する。
進退動作をする可動電極5と静止状態の固定電極6が電極軸線O−O上に配置してある。可動電極5にはその中心部に受入孔7が形成され、可動電極5の端面38に開口している。固定電極6上に載置された鋼板部品8にボルト1が溶接されるようになっている。
つぎに、供給装置について説明する。
軸部2を移動させて電極軸線O−O上に停止させるために供給装置100が設けてある。供給装置100の形式としては、供給ロッドが水平方向に進退する形式のものや、供給ロッドが斜め方向に進退する形式のものなど種々なものがある。ここでは、後者の形式である。
傾斜姿勢で配置したエアシリンダ9のピストンロッドによって供給ロッド10が形成されている。進退駆動手段である前記エアシリンダ9にブラケット11が結合され、その下側が機枠などの静止部材12に固定してある。
供給ロッド10の先端部に、保持部材である保持ヘッド14が結合してある。この保持ヘッド14は、供給ロッド10の先端に固定した支持ブロック15と、この支持ブロック15に揺動可能な状態で結合した揺動ブロック16の2部材によって構成されている。両ブロック15、16は、ステンレス鋼製のほぼ直方体とされた部材に機械加工を施したもので、支持ブロック15に供給ロッド10がねじ込みあるいは溶接で結合され、揺動機構17を介して揺動ブロック16が支持ブロック15に結合してある。
前記揺動機構17の機能は、所定の位置で静止している保持ヘッド14に対して可動電極5が進出したときに、揺動ブロック16を可動電極5の進出側へ揺動させ、可動電極5が復帰したときに揺動ブロック16を元の位置に復帰させるものである。このような揺動機能を果たすための構造としては、種々なものが採用できる。
ここでは、図1(C)に示すように、支持ブロック15の両側面18を揺動ブロック16に設けた2つの突片19で挟み付け、結合軸20を両突片19と支持ブロック15に貫通させた構造である。支持ブロック15の中央部を切り欠いて凹部22を形成し、ここにリターンスプリング23が格納してある。このリターンスプリング23は、コイルスプリングの中心部を結合軸20が貫通し、コイルスプリングの一端が支持ブロック15に固定され、他端が揺動ブロック16に押し当てられている。こうすることにより、図1(A)において揺動ブロック16に対して、反時計方向の回転力が付与される。可動電極5の進出で揺動ブロック16を揺動させるために、結合軸20は電極軸線O−Oに対して直角に食い違っている。
揺動ブロック16には、保持凹部24が形成してあり、その底面によって構成された保持面25に、図1(B)や図2(D)に示すように、前記フランジ部3が密着した状態で着座するようになっている。この保持面25は平坦な面であり、保持ヘッド14が所定の位置に停止したときに、前記軸部2が電極軸線O−Oと同軸となるようにしてある。そのために、電極軸線O−Oが鉛直方向であれば、保持面25の面姿勢は水平方向に設定してある。このような方向性を確保するために、揺動ブロック16の端面を傾斜面としたストッパ面26とし、この傾斜角度を選定するとともに、結合軸20を水平方向に配置してある。なお、結合軸20から離隔した側の保持凹部24に開放部27が形成してある。
フランジ部3には溶着用突起4が形成してあるので、この突出部分を収容するために、保持面25に収容溝28が形成してある。
静止部材12にパーツフィーダ(図示していない)から延びてきている部品供給管29が固定され、供給ロッド10が最も後退した位置で保持凹部24にボルト1が移載されるようになっている。
前記保持凹部24の保持面25に着座しているボルト1の位置がずれたりしないようにするために、吸引手段である磁石が採用されている。これが第1磁石31であり、この第1磁石31は揺動ブロック16の中心部に挿入孔が開けられ、そこに埋め込んである。第1磁石31は、永久磁石で構成してある。
つぎに、可動電極の具体的な構造を説明する。
可動電極5の具体的な構造は、図3に示されている。可動電極5の受入孔7に挿入されたボルト1を保持するために、第2磁石32が受入孔7の奥部に取り付けてある。第2磁石32の中心線は、電極軸線O−Oと合致している。そして、第2磁石32は、永久磁石で構成してある。
第2磁石32は、受入孔7の内径よりも大きな外径のカップ状の容器33内に収容され、円柱形の断熱片34が第2磁石32に密着した状態で容器33に溶接してある。断熱片34は受入孔7内に突き出ている。受入孔7の内径よりも大きな内径とされた大径孔35内に、容器33が摺動可能な状態で挿入されている。容器33と大径孔35の内端面36の間に、圧縮コイルばね37が挿入されている。溶着用突起4が鋼板部品8に押し付けられると、圧縮コイルばね37が圧縮されてフランジ部3が可動電極5の端面38に密着するようになっている。
上記断熱片34は、第2磁石32に伝達される溶接熱の熱量を少なくするために配置してあり、同時に第2磁石32の一部を構成している。したがって、断熱片34には磁性材料である鉄が使用されている。一方、容器33は非磁性材料であるステンレス鋼で作られている。なお、可動電極5の本体や揺動ブロック16は非磁性材料で作られており、可動電極本体はクロム銅、揺動ブロック16はステンレス鋼で作られている。このようにして、第1磁石31や第2磁石32の磁力を効果的にボルト1へ作用させている。
図3に示すように、受入孔7に挿入されたボルト1は、第2磁石32の磁力で軸部2が断熱片34に密着しおり、この状態ではフランジ部3と可動電極5の端面38との間に隙間Lが付与されている。
つぎに、装置の動作について説明する。
エアシリンダ9の動作で供給ロッド10が最も後退しているときに、部品供給管29と揺動ブロック16の保持凹部24が合致している。この状態で部品供給管29からボルト1が保持凹部24に供給されると、図1(B)や図2(D)に示すように、ボルト1のフランジ部3が前記保持面25に着座し、第1磁石31で吸引されて位置決めがなされる。ついで、供給ロッドが10進出し、軸部2が電極軸線O−Oに合致した箇所、すなわち図1(A)の実線図示の箇所で供給ロッド10の進出が停止する。この状態が軸部2の待機状態である。
その後、可動電極5が進出すると、待機している軸部2が相対的に受入孔7内に進入し、図2(A)に示すように、断熱片34が軸部2の端部に突き当たる。引き続いて可動電極5が進出すると、圧縮コイルばね37は縮められることなくフランジ部3の外周端、すなわちフランジ部3の先端部分が保持面25を加圧し、前記リターンスプリング23の回転復元力に抗して、前記結合軸20を中心にして揺動ブロック16が時計方向に回動を開始する。
この回動開始時には、図2(D)に示すように、フランジ部3の外周角部がP1で示された箇所に点接触をしながら擦れ移動を行い、揺動が開始される。このP1点は保持面25を擦りながら前記開放部27の方へ移動する。この実施例では溶着用突起4を収容する収容溝28が形成してあるので、P1点が収容溝28の領域に達すると、今度は収容溝28の角部39、39をフランジ部3の外周角部が擦りつけながら、揺動ブロック16を押し開いて行く。このような擦り動作は、保持凹部24の中心線X−X上をP1点が移動することによって行われる。
さらに可動電極5が進出すると、フランジ部3は前記開放部27から抜け出て、図2(C)に示すように、可動電極5の外周面が揺動ブロック16を押し開いた状態となり、溶着用突起4が鋼板部品8に押し付けられる。この押し付けによって、圧縮コイルばね37が圧縮されながら前記端面38がフランジ部3の端面に密着し、隙間Lが消滅する。この状態で溶接電流が通電されて、溶着用突起4が鋼板部品8に溶着する。
上述の動作から明らかなように、圧縮コイルばね37のばね力は、リターンスプリング23の復元ばね力よりも強く設定してある。また、揺動ブロック16が揺動を開始するときには、第1磁石31の吸引力に勝る力でフランジ部3が進出する。
なお、上記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、上記各種の永久磁石を電磁石に置き換えることも可能である。
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。
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。
前記保持部材である揺動ブロック16に保持されて所定の位置に待機しているボルト1に対して、受入孔7が形成された可動電極5が進出してきてボルト1が相対的に受入孔7に進入する。この進入によってボルト1と可動電極5との一体化が確実に図られる。すなわち、受入孔7の内径と軸部2の外径の差を最小化するとともに、受入孔7に対する軸部2の挿入長さをできるだけ長くすることが可能であるから、可動電極5に対するボルト1の傾きが最小化されて、可動電極5とボルト1の一体化がなされる。このため、ボルト1の先端部分が揺動ブロック16の保持面25の所定箇所P1点に正確に接触し、可動電極5の進出初期における前記接触箇所P1点が常に一定の箇所となり、正確な揺動ブロック16の揺動開始がえられる。
さらに、可動電極5の進出にともなうボルト1と保持面25との擦れ合う箇所も一定の擦れ軌跡となり、揺動ブロック16の揺動が確実にえられる。このような一連の動作によって、可動電極5の進出による揺動ブロック16の揺動退避が正確に達成されて、ボルト1の溶接が確実に行われる。
また、ボルト1のフランジ部3の先端角部が揺動ブロック16の保持面25に擦りつけられるので、クロム銅などで作られた可動電極5の先端角部を摩耗させることがなく、電極の耐久性向上にとって効果的である。つまり、電極は通電性や放熱性を考慮してクロム銅のような材料で作られているが、耐摩耗性が低いという問題がある。しかし、上記のようにボルト1の先端部分が擦りつけられるので、このような問題が解消される。
上述のようにボルト1の先端角部が保持面25に擦りつけられるのは、ボルト1が受入孔7に挿入されたときに、軸部2が断熱片34に突き当たり可動電極5の端面38とフランジ部3の間に隙間Lが存在させてあるからである。実際には、大径孔35や受入孔7の内側に絶縁材で作られた絶縁筒が配置され、これによって受入孔7に挿入されたボルト1と可動電極5とは絶縁状態とされている。そして、溶着用突起4が鋼板部品8に加圧されたときに圧縮コイルばね37が圧縮されてフランジ部3が端面38に密着して導通可能な状態となる。この導通によってボルト1が正常に受入孔7に挿入されていることを電気的に検知している。
軸状部品は、雄ねじが形成された軸部2と該軸部2と一体に形成されたフランジ部3と前記軸部2とは反対側のフランジ部3の端面に形成された溶着用突起4によって形成されたプロジェクションボルト1であり、前記軸部2が相対的に前記受入孔7に挿入され、前記フランジ部3の外周角部が前記保持面25を擦りながら揺動ブロック16を揺動させるように構成されている。
軸状部品が、雄ねじが形成された軸部2と該軸部2と一体に形成されたフランジ部3と前記軸部2とは反対側のフランジ部3の端面に形成された溶着用突起4によって形成されたプロジェクションボルト1とされている。したがって、可動電極5が進出すると、フランジ部3の外周角部分が前記保持面25に擦りつけられ、前記揺動ブロック16を的確に揺動させてプロジェクションボルトの溶接が確実になされる。
図4は、本発明の実施例2を示す。
この実施例2は、プロジェクションボルト1の溶着用突起4が小さな突起状の形、すなわち「いぼ状突起」であり、フランジ部3の外周寄りの円周上に120度間隔で3個配置してある。そして、軸部2は全長にわたって受入孔7に挿入され、第2磁石32に吸引されてフランジ部3が端面38に密着している。また、フランジ部3の直径は可動電極5の直径とほぼ同じである。また、保持凹部24の保持面25には、実施例1のような収容溝28は形成されておらず、保持凹部24の底面全体が平坦な保持面25とされている。
3個の溶着用突起4が図2(E)に鎖線で示す位置に配置されている場合には、保持凹部24の中心線X−X上に1つの溶着用突起4が存在している。そのため、ボルト1の先端部分が揺動ブロック16の保持面25に接触している所定箇所は、1つの溶着用突起4と保持面25との接触箇所P2点となる。
3個の溶着用突起4が図2(E)に示す位置から60度回った位置に移動している場合には、前記P2は2個の溶着用突起4の接触箇所において形成される。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。
可動電極5が進出すると、接触箇所P2から擦れ動作が開始されて、実施例1と同様な動作経過を経て溶接が完了する。つまり、ボルト1が、雄ねじが形成された軸部2と該軸部2と一体に形成されたフランジ部3と前記軸部2とは反対側のフランジ部3の端面に形成された3個の溶着用突起4によって形成されたプロジェクションボルト1とされている。したがって、可動電極5が進出すると、1つまたは2つの溶着用突起4がP2点において保持面25に擦りつけられて、前記揺動ブロック16を的確に揺動させてプロジェクションボルトの溶接が確実になされる。それ以外の作用効果は、先の実施例1と同じである。
上述の各実施例から明らかなように、ボルト1の先端部分は、実施例1においてはフランジ部3の外周角部であり、実施例2においてはフランジ部3の外周近傍に配置された溶着用突起4である。
上述のように、本発明の装置によれば、軸状部品と可動電極の一体化を確実に図り、軸状部品を保持している保持部材を単純な動作で正確に揺動させることができる。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 プロジェクションボルト、軸状部品
2 軸部
3 フランジ部
4 溶着用突起
5 可動電極
6 固定電極
7 受入孔
8 鋼板部品
10 供給ロッド
14 保持ヘッド、保持部材
16 揺動ブロック
17 揺動機構
20 結合軸
24 保持凹部
25 保持面
P1 接触箇所
P2 接触箇所
100 供給装置

Claims (2)

  1. 軸状部品が進退作動式の供給ロッドに取り付けられている保持部材に保持され、前記供給ロッドを進出させて前記軸状部品を所定の位置に待機させ、受入孔を有する電極を進出させて前記軸状部品を相対的に前記受入孔に挿入し、この挿入された状態で前記軸状部品を鋼板部品に対して電気抵抗溶接を行うものにおいて、
    前記保持部材が、前記供給ロッドに対して電極の進出方向側へ揺動できるように取り付けられ、
    前記電極の進出動作によって、前記受入孔に挿入されて電極と一体的になっている前記軸状部品の先端部分が、前記保持部材の保持面を擦りながら前記保持部材を揺動させて、前記軸状部品が前記鋼板部品に到達するように構成したことを特徴とする軸状部品の溶接装置。
  2. 軸状部品は、雄ねじが形成された軸部と該軸部と一体に形成されたフランジ部と前記軸部とは反対側のフランジ部の端面に形成された溶着用突起によって形成されたプロジェクションボルトであり、前記軸部が相対的に前記受入孔に挿入され、前記フランジ部の外周角部または溶着用突起が前記保持面を擦りながら前記保持部材を揺動させるように構成した請求項1記載の軸状部品の溶接装置。
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