JP2022125950A - プロジェクション溶接用電極装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品を相手方部品に到達させる動作構造と、部品の保持筒を相手方部品から離隔する動作構造を、１つの装置の中に存在させ、耐久性が高くて簡素化された装置を確保する。【解決手段】第１駆動手段５によって進退動作をする電極軸１１が、絶縁材料製の保持筒２０を摺動可能な状態で貫通しており、保持筒２０に部品１を受け入れる収容凹部２２が形成され、部品１を相手方部品２６に対して加圧する加圧面１２が、電極軸１１の先端部に形成され、収容凹部２２の深さは、部品１が保持筒２０の端面２３から突き出る寸法に設定され、第１駆動手段５で部品１を相手方部品２６に加圧した後、保持筒２０の端面２３が相手方部品２６から離隔して行くように動作する第２駆動手段２８が、被動部材８に取り付けられている。【選択図】図１

Description

この発明は、溶着用突起を備えた部品を、電極に組み合わせた保持筒に支持して、鋼板などの板材に溶接するプロジェクション溶接用電極装置に関している。

以下、本明細書において、プロジェクションナットを単にナットと表現する場合もある。

特開２０１６－０７４０３１号公報には、電極軸が、部品の収容凹部を備えた保持筒を、摺動可能な状態で貫通しており、保持筒によって溶接電流を絶縁することが記載されている。

特開２０１６－０７４０３１号公報

上記保持筒は、合成樹脂などの絶縁材料で作られているので、溶接時に保持筒が溶融部の近くに存在すると、保持筒が熱損傷を受ける、という問題がある。上記特許文献１に記載されている技術においては、このような問題点の対応策がなされていない。

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、部品が位置ずれなどを起こすことなく相手方部品の所定箇所に到達するための動作構造と、部品を保持する保持筒が相手方部品から離隔して行く動作構造を１つの装置の中に存在させて、確実な電極機能を果たすとともに、耐久性が高くて簡素化された装置を確保することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
第１駆動手段によって進退動作をする被動部材が設けられ、
前記被動部材を構成する部材の１つである電極軸が、絶縁材料製の保持筒を摺動可能な状態で貫通しており、
前記保持筒の先端部に部品を受け入れる収容凹部が形成され、
前記収容凹部内に保持されている部品を相手方部品に対して加圧する加圧面が、前記電極軸の先端部に形成され、
前記電極軸の進退方向で見た前記収容凹部の深さは、収容凹部内に保持された部品が保持筒の端面から突き出る寸法に設定され、
前記第１駆動手段の進出動作で部品を相手方部品に加圧した後、前記保持筒の端面が相手方部品から離隔して行くように動作する進退出力式の第２駆動手段が、前記被動部材に取り付けられていることを特徴とするプロジェクション溶接用電極装置である。

部品は、収容凹部内に受け入れられているので、プロジェクション溶接用電極装置の所定箇所に、位置が狂うことなく保持されている。この状態で第１駆動手段が動作すると、部品は移動中に異常な動きをすることなく、相手方部品の所定箇所に正確に到達する。この到達時には、部品は電極軸の加圧面によって相手方部品に加圧されており、この状態のときに、第２駆動手段が動作して保持筒の端面が相手方部品から離れた位置に移動する。この移動後に溶接電流が通電され、溶接が完了する。

上記のように部品は、保持筒の収容凹部に受け入れられているので、第１駆動手段の出力動作時に位置ずれを起こすことがなく、正確に相手方部品の所定箇所に到達する。溶接時には、予めまたは溶接電流通電時に第２駆動手段が動作して保持筒の端面が相手方部品から離れるので、溶融部によって加熱される保持筒の温度は、保持筒の形成材料にとって実害のない低温状態になり、保持筒の熱損傷を防止することができ、他の金属部材に比して耐熱性が低い保持筒の長期使用が実現する。

第１駆動手段の進退動作と一緒になって進退する部材に、第２駆動手段が取り付けられているので、第２駆動手段を別の静止部材に取り付けるような構造を回避し、簡素化、コンパクト化された構造の装置が実現する。

第１駆動手段と第２駆動手段が、本装置に組み込まれた状態になっているので、第１駆動手段の動作から第２駆動手段の動作への連係性が正確に遂行され、装置としての動作信頼性が向上する。

作業者が部品を収容凹部にはめ込むのを忘れたり、供給機構に何等かの故障が発生したりすると、電極軸の端面が相手方部品に直接圧接される恐れがある。しかし、本願発明においては、絶縁材料製の保持筒が電極軸と相手方部品の間に介在する形態となるので、溶接電流の通電が不成立となり、予期しない溶接電流の通電や、この通電による保持筒の熱損傷を予防することができる。

本願発明は、上述のような装置発明であるが、以下に記載する実施例から明らかなように、装置各部の動作過程等を特定した方法発明として存在させることができる。

装置全体の側面図や、各部の断面図である。 第１駆動手段が動作した状態を示す側面図である。 他の実施例を示す側面図である。

つぎに、本発明のプロジェクション溶接用電極装置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。

最初に、溶接の対象となる部品について説明する。

プロジェクションナット、環状のワッシャ、短い筒部材など種々な部品が溶接の対象となる。この実施例１における部品は、プロジェクション（溶着用突起）を備えたプロジェクションナットである。プロジェクション溶接用電極装置は、符号１００で示されている。

図１（Ｅ）に示すように、プロジェクションナット１は、四角いナット本体２の中央にねじ孔３が形成され、片面側の四隅にプロジェクションである溶着用突起４が設けてある。

つぎに、第１駆動手段について説明する。

第１駆動手段５は、進退出力をするもので、エアシリンダ、進退出力式電動モータなどが用いられる。この実施例ではエアシリンダであり、これにも同じ符号５が付してある。エアシリンダ５は、電極装置１００の機枠などで構成された静止部材６に固定されている。

エアシリンダ５のピストンロッド７に、被動部材８が結合してある。この被動部材８としては種々な構造形態があるが、第１駆動手段５の進退動作と一緒になって進退する部材である。すなわちここでは、ピストンロッド７に結合してある直方体形状の基部材９と、基部材９に溶接されたアーム部材１０と、アーム部材１０に結合されている断面円形の電極軸１１が、被動部材８に相当している。電極軸１１は、銅合金で構成されている。図１（Ｃ）に示すように、電極軸１１の先端部に、加圧面１２が形成してある。加圧面１２は、中心軸線Ｏ－Ｏに直交する仮想平面上に存在する平坦な面である。

基部材９は、絶縁材１３を介してボルト１４とナット１５でピストンロッド７に結合してある。また、アーム部材１０には、電極軸１１が貫通する通孔１６が開けてあり、切り割り１７を介して外部に連通している。切り割り１７の箇所に固定ボルト１８をねじ込んで、通孔１６の内面が電極軸１１の外周面を締め付けるようになっている。一方、固定ボルト１８を緩めて、電極軸１１の位置調整をする。

ピストンロッド７の進退方向や、電極軸１１の長手方向は鉛直方向とされ、電極軸１１の中心軸線は、Ｏ－Ｏで示されている。中心軸線Ｏ－Ｏ上に電極軸１１と対をなす固定電極２５が配置され、その上に鋼板部品２６が載せられている。また、ピストンロッド７の進退方向や、電極軸１１の長手方向を、傾斜させたり水平にしたりすることも可能である。

つぎに、保持筒について説明する。

フェノール樹脂、ポリアミド樹脂のような耐熱性に優れた合成樹脂材料を用いて、保持筒２０が構成されている。電極軸１１が、摺動可能な状態で保持筒２０を貫通している。そのために、保持筒２０の中心部に貫通孔２１が開けられ、そこに摺動可能な状態で電極軸１１が貫通している。

貫通孔２１の開口端に、円形の収容凹部２２が形成してあり、収容凹部２２のいわゆる天井面の大部分が加圧面１２で構成されている。図１（Ｅ）に示すように、収容凹部２２の内径は、ナット本体２の対角線方向の長さよりもわずかに大きく設定されている。そして、電極軸１１の進退方向で見た収容凹部２２の深さｄは、収容凹部２２内に保持されたナット１の端部が保持筒２０の端面２３から突き出る寸法とされている。図１（Ａ）に示されている場合は、溶着用突起４とナット本体２の一部が、収容凹部２２の端面２３から突き出ている。

収容凹部２２にはめ込まれたナット１が落下するのを防止するために、永久磁石２４が保持筒２０内に埋設してある。

なお、図１（Ｅ）は、図１（Ａ）のＥ－Ｅ断面図であるが、ナット本体２のハッチング図示は、見やすくするために、行っていない。

つぎに、第２駆動手段について説明する。

保持筒２０の端面２３が、相手方部品である鋼板部品２６から離隔して行くようにするために、第２駆動手段２８が設けてある。第２駆動手段２８は、進退出力をするもので、エアシリンダ、進退出力式電動モータなどが用いられる。この実施例ではエアシリンダであり、これにも同じ符号２８が付してある。エアシリンダ２８は、被動部材８を構成する基部材９、アーム部材１０、電極軸１１のいずれかに取り付けてある。この実施例では、電極軸１１に差し込んで溶接した支持板２９に、エアシリンダ２８が取り付けてある。エアシリンダ２８は、そのピストンロッド３０が鉛直方向に進退する姿勢で取り付けられている。具体的には、支持板２９の下面にエアシリンダ２８が結合してある。

図２に示すように、エアシリンダ５のピストンロッド７が伸び出て、電極軸１１の加圧面１２がナット１を加圧すると、ナット１と鋼板部品２６は、電極軸１１と固定電極２５によって挟み付けられる。この挟み付けの状態のままでエアシリンダ２８が縮小動作をすると、保持筒２０は電極軸１１の外周面を擦りながら、その端面２３が鋼板部品２６から遠ざかる。すなわち、保持筒２０が鋼板部品２６から離隔して行くように引き上げられる。その後、導通線３１から溶接電流が通電されて、溶着が完了する。

図２では、ナット加圧時における端面２３と、鋼板部品２６の間隔空間距離が小さいが、この距離がもう少し大きければ、溶接電流の通電開始と同時に保持筒２０の引き上げを行うことも可能である。上記間隔空間距離が大きくなっていると、端面２３の受熱時期が遅れるので、このような通電開始時期が選択できる。

エアシリンダ２８は、支持板２９を介して電極軸１１に固定されているが、支持板２９を屈曲した形状などにしてアーム部材１０または基部材９にエアシリンダ２８を取り付けることも可能である。

なお、図１（Ｃ）に示すように、加圧面１２は平坦面であるが、ナット１の位置ずれを防止するために、図１（Ｄ）に示すように、加圧面１２の中央部に、ねじ孔３に進入する位置決めピン３２を設けてもよい。

なお、収容凹部２２にナット１を差し込むのは、作業差が手で行うか、進退式供給ロッドのような装置を用いるなど、種々な方法が選択できる。

つぎに、装置の動作について説明する。

図１は、エアシリンダ５の最後退によって、保持筒２０が鋼板部品２６から大幅に離隔した状態である。ナット１は収容凹部２２にはめ込まれており、永久磁石２４の吸引力で落下しないようになっている。

この状態で最初にエアシリンダ５が進出動作をすると、基部材９、アーム部材１０、電極軸１１などからなる被動部材８全体が下降し、ナット１が鋼板部品２６に押し付けられて、ナット１と鋼板部品２６が電極軸１１と固定電極２６の間で強く挟み付けられる。この状他は、図２に示されている。

上記挟み付け後に、エアシリンダ２８が後退動作をすると、保持筒２０だけが引き上げられ、端面２３が鋼板部品２６から十分に離れて、溶接熱の悪影響を受けない状態となる。ついで、溶接電流が通電されてナット溶着が完了する。溶着完了後は、先の作動と逆の動作で初期の待機状態になる。

上述の各エアシリンダの進退動作などの動作は、一般的に採用されている制御手法で容易に行うことが可能である。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。

プロジェクションナット１は、収容凹部２２内に受け入れられているので、プロジェクション溶接用電極装置１００の所定箇所に、位置が狂うことなく保持されている。この状態で第１駆動手段（エアシリンダ５）が動作すると、ナット１は移動中に異常な動きをすることなく、鋼板部品２６の所定箇所に正確に到達する。この到達時には、ナット１は電極軸１１の加圧面１２によって鋼板部品２６に加圧されており、この状態のときに、第２駆動手段（エアシリンダ２８）が動作して保持筒２０の端面２３が鋼板部品２６から離れた位置に移動する。この移動後に溶接電流が通電され、溶接が完了する。

上記のようにナット１は、保持筒２０の収容凹部２２に受け入れられているので、第１駆動手段５の出力動作時に位置ずれを起こすことがなく、正確に鋼板部品２６の所定箇所に到達する。溶接時には、予めまたは溶接電流通電時に第２駆動手段２８が動作して保持筒２０の端面２３が鋼板部品２６から離れるので、溶融部によって加熱される保持筒２０の温度は、保持筒２０の形成材料にとって実害のない低温状態になり、保持筒２０の熱損傷を防止することができ、他の金属部材に比して耐熱性が低い保持筒２０の長期使用が実現する。

第１駆動手段５の進退動作と一緒になって進退する部材、すなわち被動部材８に、第２駆動手段２８が取り付けられているので、第２駆動手段２８を別の静止部材に取り付けるような構造を回避し、簡素化、コンパクト化された構造の装置１００が実現する。

第１駆動手段５と第２駆動手段２８が、本装置１００に組み込まれた状態になっているので、第１駆動手段５の動作から第２駆動手段２８の動作への連係性が正確に遂行され、装置としての動作信頼性が向上する。

作業者がナット１を収容凹部２２にはめ込むのを忘れたり、供給機構に何等かの故障が発生したりすると、電極軸１１の端面１２が鋼板部品２６に直接圧接される恐れがある。しかし、本実施例においては、絶縁材料製の保持筒２０が電極軸１１と鋼板部品２６の間に介在する形態となるので、溶接電流の通電が不成立となり、予期しない溶接電流の通電や、この通電による保持筒２０の熱損傷を予防することができる。

図３は、本発明の実施例２を示す。

実施例２は、被動部材８の構造を変更したものである。ここでの被動部材８は、中実の円柱部材３４である。この円柱部材３４に電極軸１１が接合してある。換言すると、実施例１における基部材９、アーム部材１０がなくなって、代わりに円柱部材３４が採用されている。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。

また、実施例２の作用効果も、実施例１の作用効果と同じである。

上述のように、本発明の装置によれば、部品が位置ずれなどを起こすことなく相手方部品の所定箇所に到達するための動作構造と、部品を保持する保持筒が相手方部品から離隔して行く動作構造を１つの装置の中に存在させて、確実な電極機能を果たすとともに、耐久性が高くて簡素化された装置を確保する。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 プロジェクションナット
２ ナット本体
３ ねじ孔
４ 溶着用突起
５ 第１駆動手段、エアシリンダ
８ 被動部材
１１ 電極軸
１２ 加圧面
２０ 保持筒
２２ 収容凹部
２３ 端面
２５ 固定電極
２６ 鋼板部品
２８ 第２駆動手段、エアシリンダ
３４ 円柱部材
１００ プロジェクション溶接用電極装置
ｄ 収容凹部の深さ
Ｏ－Ｏ 中心軸線

Claims (1)

1. 第１駆動手段によって進退動作をする被動部材が設けられ、
   前記被動部材を構成する部材の１つである電極軸が、絶縁材料製の保持筒を摺動可能な状態で貫通しており、
   前記保持筒の先端部に部品を受け入れる収容凹部が形成され、
   前記収容凹部内に保持されている部品を相手方部品に対して加圧する加圧面が、前記電極軸の先端部に形成され、
   前記電極軸の進退方向で見た前記収容凹部の深さは、収容凹部内に保持された部品が保持筒の端面から突き出る寸法に設定され、
   前記第１駆動手段の進出動作で部品を相手方部品に加圧した後、前記保持筒の端面が相手方部品から離隔して行くように動作する進退出力式の第２駆動手段が、前記被動部材に取り付けられていることを特徴とするプロジェクション溶接用電極装置。

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