JP2019195836A - 部品溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品の軸部を受入穴に挿入する際に、軸部が損傷することを抑制しながら確実に軸部を受入穴に挿入する。【解決手段】載置面４５から突出可能に上下移動自在に構成され、貫通孔Ｗａを通って載置面４５から突出するガイドピン４７を受入穴４６に設け、ガイドピン４７は、載置面４５から突出した状態でボルト供給ユニットにより供給されたボルトＸの軸部Ｘｂを吸着し、軸部Ｘｂを吸着した状態で下方に移動して軸部Ｘｂを受入穴４６に挿入させるようにした。【選択図】図９

Description

本発明は、ボルト等の部品をワークに溶接する部品溶接装置に関するものである。

この種の部品溶接装置として、従来、例えば特許文献１には、下部電極に形成された受入穴にボルトの軸部が挿入される部品溶接装置が開示されている。この部品溶接装置は、下向きに開口した保持凹部の天井面にボルトのフランジ部を吸着させる保持ヘッドを備えている。そして、フランジ部が保持ヘッドに吸引保持されたボルトの軸部と受入穴とが同軸になったときに、空気噴射によってボルトを保持ヘッドから押し出すことにより、受入穴にボルトの軸部を挿入している。また、受入穴の奥に永久磁石が嵌め込まれており、ボルトが受入穴から抜け落ちることを抑制している。

特開２０１４−５５０６７号公報

しかし、特許文献１のものでは、軸部と受入穴とが軸ずれしていたとき、ボルトを保持ヘッドから押し出しても軸部が受入穴に挿入されないおそれがある。また、軸部が受入穴に挿入されるときに、下部電極に強く接触すると、軸部が損傷するおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、部品の軸部を受入穴に挿入する際に、軸部と受入穴とが多少軸ずれしていても、軸部が損傷することを抑制しながら確実に軸部を受入穴に挿入することにある。

本発明は、頭部と該頭部から延びる軸部とを有する部品の該軸部をワークの貫通孔に挿通した状態にして、該頭部及び該ワークを上部電極と下部電極とで挟持して通電し、溶接する部品溶接装置であって、上記部品を上記下部電極に供給する部品供給装置と、上記下部電極に設けられ、上記ワークが載せられる載置面と、上記載置面に開口し、上記貫通孔を貫通した上記軸部が挿入される受入穴と、上記受入穴に設けられ、上記載置面から突出可能に上下移動自在に構成され、上記貫通孔を通って該載置面から突出するガイドピンとを備え、上記ガイドピンは、上記載置面から突出した状態で上記部品供給装置により供給された上記部品の上記軸部を吸着し、上記軸部を吸着した状態で下方に移動して該軸部を上記受入穴に挿入させることを特徴とする。

一実施形態では、上記部品供給装置は、上記軸部の先端が下方を向くように上記頭部を上から吸着して上記部品を保持する吸着部を備える。

一実施形態では、上記部品は金属材料からなり、上記ガイドピンは、内部に永久磁石を備え、上記永久磁石によって上記軸部を吸着することを特徴とする。

本発明によれば、部品の軸部は、ガイドピンの吸着によって受入穴に引き込まれる。このため、軸部が、受入穴と多少軸ずれして、受入穴に挿入されるときに受入穴の周辺部に接触しても、軸部は、ガイドピンに近付くように変位する。したがって、確実に軸部を受入穴に挿入することができる。また、ガイドピンは、載置面から上方に突出した状態で軸部を吸着する。このため、部品供給装置から供給される部品がガイドピンに吸着されずに、軸部が受入穴の周辺部と強く接触して損傷することを抑制することができる。

本発明の実施形態に係るボルト溶接装置の概略構成を示す正面図である。 下部電極の構成を示す縦断面図である。 ボルト供給ユニットの全体の概略構成を示す正面図である。 ボルト受取部を上から見た平面図である。 ボルトホルダの内部を示す断面図である。 図５におけるVI-VI線断面図である。 ボルト受取部にボルトが供給された状態を示す図３相当図である。 ボルトホルダによってボルトが吸着された状態を示す図３相当図である。 ボルト供給ユニットによって、ボルトが下部電極に供給された状態を示す図である。 ボルト溶接を行っている様子を示す図９相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

（実施形態）
−全体構成−
図１は、本発明の実施形態に係る部品溶接装置としてのボルト溶接装置Ａの概略構成を示している。ボルト溶接装置Ａは、上部電極１１及び下部電極４１を備えるボルト溶接機１と、ボルト整列機４から供給されるボルトＸをボルト溶接機１の下部電極４１に供給する部品供給装置としてのボルト供給ユニット２と、ボルト溶接機１及びボルト供給ユニット２を制御するコントローラ３とを備える。図７〜図１０に示すように、本実施形態では、溶接される部品として、鋼材からなり、頭部Ｘａと頭部Ｘａから延びる軸部Ｘｂとを有するボルトＸを例示する。図１０に示すように、このボルト溶接装置Ａは、ボルトＸの軸部ＸｂをワークＷの貫通孔Ｗａに挿通した状態にして、頭部Ｘａ及びワークＷを上部電極１１と下部電極４１とで挟持して通電し、溶接するものである。

〈ボルト溶接機〉
図１に示すように、ボルト溶接機１は、互いに上下方向に対向するように本体部１ａ上に配設された上部電極ユニット１０と下部電極ユニット４０とを備えている。

上部電極ユニット１０は、上部電極シリンダ装置１４と上部ホルダ１２と上部電極１１とを備えている。

上部電極シリンダ装置１４は、ボルト溶接機１の上部に配設されている。上部電極シリンダ装置１４は、エアシリンダである。上部電極シリンダ装置１４は、上部電極１１を上下に移動させる。

上部ホルダ１２は、円筒状に形成されている。上部ホルダ１２は、上部取付部材１ｃを介してボルト溶接機１の本体部１ａに固定されている。

上部電極１１は、上部ホルダ１２の下端部に配設されている。上部電極１１は、上述したように、上部電極シリンダ装置１４によって上下に可動に構成されている。上部電極１１は、円柱状に形成されている。上部電極１１は、溶接時に通電される。

図１及び図２に示すように、下部電極ユニット４０は、下部ホルダ４２と、下部電極４１と、ガイドピン４７と、エアシリンダであるガイドピンシリンダ装置４８とを備えている。

下部ホルダ４２は、円筒状に形成されている。下部ホルダ４２は、下部取付部材１ｄを介してボルト溶接機１の本体部１ａに固定されている。

下部電極４１は、下部ホルダ４２の上端に上部電極１１に対向するように配設されている。図２に示すように、下部電極４１の上面は、ワークＷが載せられる載置面４５となる。ワークＷは、貫通孔Ｗａを備えている。載置面４５には、ボルトＸの軸部Ｘｂが挿入される受入穴４６が開口している。受入穴４６は、下部電極４１と下部ホルダ４２とに亘って形成されている。ワークＷは、貫通孔Ｗａが受入穴４６と重なるように載置される。

ガイドピン４７は、受入穴４６内に配設されている。ガイドピン４７は、ガイドピンシリンダ装置４８によって載置面４５から突出可能に上下に移動自在となっている。ガイドピン４７は、載置面４５から突出した状態ではワークＷの貫通孔Ｗａに嵌入する。ガイドピン４７の上端部には、永久磁石４９が埋設されている。ガイドピン４７は、永久磁石４９によって、ボルトの軸部Ｘｂの先端を吸着可能に構成されている。

〈ボルト供給ユニット〉
図１に示すように、ボルト供給ユニット２は、下部電極４１の側方（図１中右側）に位置している。ボルト供給ユニット２は、下部電極４１に近付くように前後方向に延びている。以下の説明では、ボルト供給ユニット２における、下部電極４１に近い側（図１中左側）を前側とし、下部電極４１に遠い側（図１中右側）を後側として説明する。ボルト供給ユニット２は、フィーダシリンダ装置２２と、吸着部としてのボルトホルダ２１と、ボルト受取部２５とを備えている。ボルト供給ユニット２は、ボルトＸをその前側に位置する下部電極４１に供給する。

図１に示すように、フィーダシリンダ装置２２は、前後方向に水平に延びている。フィーダシリンダ装置２２は、エアシリンダである。図３に示すように、フィーダシリンダ装置２２は、シリンダ本体２３とピストンロッド２４とを備えている。シリンダ本体２３は円筒状に形成されている。シリンダ本体２３は、前端部が大径に形成されている。ピストンロッド２４は、シリンダ本体２３に挿入されており、空気圧によってその軸方向（前後方向）に移動するように構成されている。ピストンロッド２４の前端には、ボルトホルダ２１が連結されている。

図３に示すように、ボルト受取部２５は、ボルト供給ユニット２の前端部に位置している。ボルト受取部２５は、シリンダ本体２３の前端部の下面に取り付けられた第１取付板３３を介してシリンダ本体２３に固定されている。図４に示すように、ボルト受取部２５は、前端縁から後方に向かって凹陥形成された切欠き穴２５ａを備えている。すなわち、切欠き穴２５ａは前端側に開放している。

図３に示すように、ボルト受取部２５の上方には、チューブ２０の先端が接続されたボルト出口部３１が配置されている。ボルト出口部３１は、上下方向に貫通する孔３１ａを備えている。

ボルト出口部３１は、第２取付板３５に固定されている。第２取付板３５は、ピストンロッド２４の移動方向（前後方向）に面する前面部３５ａと上下方向に面する上面部３５ｂとからなる。前面部３５ａは、上面部３５ｂの前端から下方に向かうように設けられている。前面部３５ａの下端部に、ボルト出口部３１が固定されている。上面部３５ｂの後端部は、上下方向に延びるシリンダ装置３７の上端部が接続されている。すなわち、第２取付板３５は、シリンダ装置３７によって上下方向に移動自在に構成されている。シリンダ装置３７は、下端部がシリンダ本体２３の前端部の上面に取り付けられた第３取付板３８に固定されている。このように、ボルト出口部３１は、第２取付板３５、シリンダ装置３７及び第３取付板３８を介してシリンダ本体２３に固定されている。

ボルトホルダ２１は、ピストンロッド２４の移動に伴って前後方向に移動自在に構成されている。図５及び図６に示すように、ボルトホルダ２１は、吸引口３２と圧縮空気流通路３４と連結口３６と接続路３９とを備えている。

図５及び図６に示すように、吸引口３２は、ボルトホルダ２１の前端部の下面に開口しており、上方に延びるように形成されている。吸引口３２の直径は、ボルトＸの頭部Ｘａの外径よりも小さくなるように形成されている。

連結口３６は、ボルトホルダ２１の後端面に形成されている。連結口３６は、吸引口３２及び圧縮空気流通路３４よりも大径に形成されている。連結口３６にピストンロッド２４の前端が挿入されて、ボルトホルダ２１とピストンロッド２４とが連結されている。連結口３６は、ピストンロッド２４によって塞がれている。連結口３６は、前後方向に延びる接続路３９によって吸引口３２と連通している。

圧縮空気流通路３４は、ボルトホルダ２１の前後方向中間部において、ボルトホルダ２１を貫通している。圧縮空気流通路３４は、接続路３９と直交するように水平に延びている。圧縮空気流通路３４は、一端部に形成された流入口３４ａと他端部に形成された流出口３４ｂとを備えている。

図６に示すように、流入口３４ａには、配管ユニット２７が接続されている。配管ユニット２７は、供給管２８と継手２９とを備えている。継手２９は、一端が流入口３４ａに接続されている。継手２９は、他端がエアコンプレッサ５から送られる圧縮空気が通る供給管２８に接続されている。よって、エアコンプレッサ５からの圧縮空気は、供給管２８及び継手２９を通り、流入口３４ａから圧縮空気流通路３４に流入する。そして、圧縮空気流通路３４に流入した圧縮空気は、流出口３４ｂに向かって吹き出されて流出口３４ｂからボルトホルダ２１の外部へ流出する。

上述したように、圧縮空気流通路３４は、接続路３９と直交している。このため、流入口３４ａから流出口３４ｂに向かって圧縮空気が供給されると、接続路３９内の空気が圧縮空気に引き込まれて圧縮空気流通路３４に向かう。このため、吸引口３２に負圧が発生する。ボルトホルダ２１は、吸引口３２に生じる負圧によってボルトＸの頭部Ｘａを吸引口３２に引き寄せて吸着保持する。

〈コントローラ〉
コントローラ３は、ボルト溶接時にボルト溶接装置Ａを制御するためのものである。コントローラ３は、スイッチ（図示省略）からの信号によってボルト溶接装置Ａの各動作を検出し、ボルト溶接機１及びボルト供給ユニット２の動作制御やエアコンプレッサ５のＯＮ／ＯＦＦの制御等を行うように構成されている。

−ボルト溶接時のボルト溶接装置の動作−
ボルトＸをワークＷに溶接する場合のボルト溶接装置Ａの動作を説明する。

まず、ボルトＸは、ボルト整列機４からチューブ２０及び、ボルト出口部３１の孔３１ａを通過してボルト受取部２５に移送される。図７に示すように、ボルトＸは、ボルト受取部２５の図４に示す切欠き穴２５ａに軸部Ｘｂが挿通されるように供給されて、頭部Ｘａがボルト受取部２５の上面に支持される。すなわち、ボルトＸは、軸部Ｘｂの先端が下方を向くようにボルト受取部２５に供給される。

次に、図８に示すように、シリンダ装置３７によってボルト出口部３１が上方へ移動して、ボルトホルダ２１は、ボルト出口部３１とボルト受取部２５との間を通って前方へ移動する。ボルトホルダ２１が前方に移動する間、エアコンプレッサ５から圧縮空気流通路３４に圧縮空気が供給され、吸引口３２に負圧が発生する。ボルトホルダ２１は、この移動の際に、ボルト受取部２５にあるボルトＸの頭部Ｘａの上面を吸引口３２の負圧により吸着する。言い換えると、ボルトホルダ２１は、ボルトＸの軸部Ｘｂの先端が下方を向くように頭部Ｘａを上から吸着する。ボルトホルダ２１に吸着されたボルトＸは、軸部Ｘｂが切欠き穴２５ａを通過してボルト受取部２５の前端から前方へ移動される。

次に、ボルトホルダ２１は、さらにボルト供給ユニット２の前方へ移動して、図９に示すように、ボルトＸを上部電極１１と下部電極４１との間に移送する。具体的に、ボルトＸは、受入穴４６の中心軸上に位置するように移送される。そして、ガイドピン４７は、載置面４５に載せられたワークＷの貫通孔Ｗａを通るようにガイドピンシリンダ装置４８によって上方に移動する。そして、エアコンプレッサ５からの圧縮空気の供給が停止して、ボルトホルダ２１でのボルトＸの吸着が解除される。そして、ボルトＸの軸部Ｘｂは、先端がガイドピン４７に吸着される。このようにして、ボルトＸは、ボルト供給ユニット２によって下部電極４１に供給される。すなわち、ガイドピン４７は、載置面４５から突出した状態でボルト供給ユニット２により供給されたボルトＸの軸部Ｘｂを吸着する。

図１０に示すように、ガイドピン４７は、軸部Ｘｂを吸着した状態で下方に移動して軸部Ｘｂを受入穴４６に引き込み、頭部Ｘａの下面とワークＷの上面とを当接させる。具体的に、軸部Ｘｂは、ワークＷの貫通孔Ｗａを貫通して受入穴４６に挿入される。そして、ボルトホルダ２１が後方に移動して下部電極４１から離れる。次いで上部電極１１が降下して、上部電極１１と下部電極４１とが、頭部Ｘａ及びワークＷを挟持する。そして、上下の電極１１，４１間に高電流を流し、ボルトＸとワークＷとの溶接が行われる。

−実施形態の効果−
本実施形態によれば、ボルトＸの軸部Ｘｂは、ガイドピン４７の吸着によって受入穴４６に引き込まれる。このため、軸部Ｘｂが、受入穴４６と多少軸ずれして、受入穴４６に挿入されるときに受入穴４６の周辺部に接触しても、軸部Ｘｂは、ガイドピン４７に近付くように変位する。したがって、確実に軸部Ｘｂを受入穴４６に挿入することができる。また、ガイドピン４７は、載置面４５から上方に突出した状態で軸部Ｘｂを吸着する。このため、ボルト供給ユニット２から供給されるボルトＸがガイドピン４７に吸着されずに、軸部Ｘｂが受入穴４６の周辺部と強く接触して損傷することを抑制することができる。

また、ボルトホルダ２１は、ボルトＸを上方から吸着するので、ボルトＸを下から支持せずにボルトＸを保持することができる。このため、ガイドピン４７は、ボルトがボルトホルダ２１に吸着されている状態で、ボルトＸの先端に近付くことができる。したがって、ガイドピン４７は、ボルトＸの軸部Ｘｂを吸着しやすくなり、軸部Ｘｂを確実に受入穴４６に挿入することができる。また、ワークＷが凹凸を有するものであっても、ボルトホルダ２１の動きがワークＷの凸部に阻害されることを抑制することができる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、ガイドピン４７の内部に永久磁石４９を設けて、ボルトＸの軸部Ｘｂを吸着可能に構成していたが、これに限定されない。例えば、ガイドピンの先端部に開口を設けて、その開口に負圧を発生させて、ボルトを吸着するようにしてもよい。ボルトを吸着するためのガイドピンの構成は、特に限定されない。

上記実施形態では、吸着部としてのボルトホルダ２１は、圧縮空気流通路３４に圧縮空気が供給されることによりボルトＸを吸着していたが、これに限定されない。例えば、ボルトホルダ内に永久磁石を設けてボルトを吸着するようにしてもよい。ボルトを吸着するためのボルトホルダの構成は、特に限定されない。

上記実施形態では、ボルトホルダ２１は、ボルトＸの軸部Ｘｂの先端が下方を向くように頭部Ｘａを上から吸着していたが、ボルトホルダがボルトを吸着して保持する向きは、特に限定されない。

本発明では、部品をワークに溶接する部品溶接装置に有用である。

２ ボルト供給ユニット（部品供給装置）
１１ 上部電極
２１ ボルトホルダ（吸着部）
４１ 下部電極
４５ 載置面
４６ 受入穴
４７ ガイドピン
４９ 永久磁石
Ａ ボルト溶接装置（部品溶接装置）
Ｗ ワーク
Ｗａ 貫通孔
Ｘ ボルト（部品）
Ｘａ 頭部
Ｘｂ 軸部

Claims (3)

1. 頭部と該頭部から延びる軸部とを有する部品の該軸部をワークの貫通孔に挿通した状態にして、該頭部及び該ワークを上部電極と下部電極とで挟持して通電し、溶接する部品溶接装置であって、
   上記部品を上記下部電極に供給する部品供給装置と、
   上記下部電極に設けられ、上記ワークが載せられる載置面と、
   上記載置面に開口し、上記貫通孔を貫通した上記軸部が挿入される受入穴と、
   上記受入穴に設けられ、上記載置面から突出可能に上下移動自在に構成され、上記貫通孔を通って該載置面から突出するガイドピンとを備え、
   上記ガイドピンは、上記載置面から突出した状態で上記部品供給装置により供給された上記部品の上記軸部を吸着し、上記軸部を吸着した状態で下方に移動して該軸部を上記受入穴に挿入させることを特徴とする部品溶接装置。
2. 請求項１に記載の部品溶接装置において、
   上記部品供給装置は、上記軸部の先端が下方を向くように上記頭部を上から吸着して上記部品を保持する吸着部を備えることを特徴とする部品溶接装置。
3. 請求項１又は２に記載の部品溶接装置において、
   上記部品は鋼材からなり、
   上記ガイドピンは、内部に永久磁石を備え、
   上記永久磁石によって上記軸部を吸着することを特徴とする部品溶接装置。

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