JP3500519B2 - 板状部品の溶接装置および溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】大きな鋼板製ワークに小さな
板状部品を溶接するときには、板状部品の保持や板状部
品とワークとの相対位置の設定を正確に実現しなければ
ならない。本発明は、このような技術分野に属してい
る。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】大きな鋼板製のワークに小
さな板状部品を溶接するときには、治具が中心的な存在
になって溶接が進行してゆくのであるが、板状部品の保
持やワークの保持が適正な順序でなされてゆかねばなら
ない。さらに、板状部品をスポット溶接で取付ける先行
技術としては、特許第２８９６４８５号公報に開示され
ているような特殊な電極が使用されている。この電極
は、電極の外側に部品を受け入れる保持ユニットが装備
されたもので、電極がストロークをするときには、保持
ユニットが周囲の部材に干渉するため、狭い箇所での溶
接が困難になるという問題があった。

【０００３】

【問題を解決するための手段とその作用】本発明は、以
上に述べた問題点を解決するために提供されたもので、
請求項１の発明は、ワークを保持する治具の一部にガイ
ドブロックが取付けられ、ガイドブロックには板状部品
を吸着保持するガイド溝が形成され、前記治具に保持さ
れたワークと板状部品との相対位置が設定されるように
ガイドブロックが治具の一部に取付けられており、板状
部品は板材をＬ型に折曲げた形状であり、ガイド溝はガ
イドブロックに板状部品の折曲げ片を収容した状態で板
状部品を吸着する構造とされ、折曲げ片がガイド溝内に
吸着されているとき他方の折曲げ片がガイド溝から突き
出た状態とされ、この突き出た折曲げ片が待機している
溶接装置の可動電極の進出方向位置に保持され、この突
き出た折曲げ片に上記溶接装置の進出してきた可動電極
が当たって折曲げ片がガイド溝の内面と摺動しながらガ
イド溝から引き出されて相手方のワークに押しつけられ
て板状部品がワークにスポット溶接されるように構成し
たことを特徴とする板状部品の溶接装置である。

【０００４】したがって、ガイドブロックのガイド孔に
保持された板状部品と治具に保持されたワークとの相対
位置が適正な関係下で設定され、そこへ電極が進出して
くることによって、板状部品がワークの方へ移動させら
れて、通電されると板状部品のスポット溶接が完了する
のである。このようなＬ型の板状部品であると、一方の
折曲げ片がガイド溝内に収容されて、他方の折曲げ片は
ガイド溝から突き出ているので、ここに電極を当てて折
曲げ片をガイド溝から脱出させながらワークに板状部品
を到達させて、溶接が完了するのである。したがって、
板状部品はガイド溝内に吸着状態で保持されるから、こ
こにおける保持は位置ずれを起こすことがない。よっ
て、板状部品とワークとの正しい相対位置が確保でき
る。また、電極が進出するときには、折曲げ片がガイド
溝で案内されながら引き出されてくるので、板状部品の
移動軌跡が常に均一なものとなって、溶接位置の精度向
上にとって有利なものとなる。

【０００５】請求項２の発明は、請求項１において、溶
接完了時においても折曲げ片の端部がガイド溝の底面に
密着していることを特徴とする板状部品の溶接装置であ
る。このように電極の進出時においては折曲げ片がガイ
ド溝内に密着して案内され、さらに溶着後においても前
記密着が維持されているので、板状部品は異常な方向に
移動することなく正しい姿勢が保たれて正確に目的箇所
に溶接される。

【０００６】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２において、ガイド溝にカバー部材が取付けられ、この
カバー部材の先端部はガイド溝の開放端よりも後退した
位置とされていることを特徴とする板状部品の溶接装置
である。こうすることによって、溶着を完了したとき、
ワークから起立している板状部品の端部はガイド溝内に
入ってはいるが、カバー部材には覆われていない状態に
なっている。このことは、溶着が完了して電極が復帰し
たら、そのままの状態でガイドブロックを一方向に後退
させることを可能としている。したがって、治具のワー
ク保持を解除して治具を退避させるときに、カバー部材
が折曲げ片に何等干渉することなく、円滑にしかも素早
く治具の退避が可能となる。

【０００７】請求項４の発明は、ワークを保持する治具
がロボット装置に取付けられており、ワークを保持する
治具の一部にガイドブロックが取付けられ、ガイドブロ
ックには板状部品を吸着保持するガイド溝が形成され、
前記治具に保持されたワークと板状部品との相対位置が
設定されるようにガイドブロックが治具の一部に取付け
られており、板状部品は板材をＬ型に折曲げた形状であ
り、ガイド溝はガイドブロックに板状部品の折曲げ片を
収容した状態で板状部品を吸着する構造とされ、折曲げ
片がガイド溝内に吸着されているとき他方の折曲げ片が
ガイド溝から突き出た状態とされ、この突き出た折曲げ
片が待機している溶接装置の可動電極の進出方向位置に
保持され、この突き出た折曲げ片に上記溶接装置の進出
してきた可動電極が当たって折曲げ片がガイド溝の内面
と摺動しながらガイド溝から引き出されて相手方のワー
クに押しつけられて板状部品がワークにスポット溶接さ
れるように 構成され、ロボット装置で治具を移動させて
ガイド溝を板状部品の供給装置に合致させてから板状部
品をガイド溝に保持させ、その後さらにロボット装置で
治具を移動させて治具でワークを保持し、ワークと板状
部品との相対位置が設定された状態でロボット装置で治
具を移動させて板状部品を電極に合致させ、この電極の
作動で板状部品の折曲げ片がガイド溝の内面と摺動しな
がらガイド溝から引き出されて相手方のワークに押しつ
けられて板状部品をワークにスポット溶接することを特
徴とする板状部品の溶接方法である。

【０００８】こうすることにより、治具を保持したロボ
ット装置は先ず板状部品を受け取りに行き、その後、ワ
ークの待機箇所へ移動して治具でワークを保持し、その
ときにワークと板状部品との相対位置が設定され、つい
で治具がスポット溶接機のところに移動させられると、
板状部品と電極が合致させられてこのまま電極が進出す
ることによって、板状部品が相手方のワークにスポット
溶接がなされる。ここで注目されるのは、小物部品であ
る板状部品を先に治具に保持し、その後から治具に大き
なワークを保持するものであるから、板状部品の先行的
な保持が円滑になされるのである。そして、その後から
ワーク保持がなされるので、板状部品に対するワークの
位置関係が設定しやすくなる。もし、さきにワークが治
具に保持され、その後から板状部品が保持される場合で
あると、大きなワークが邪魔になって板状部品の保持が
順調になされないという問題が発生する。また、板状部
品は別途に設けた部品供給装置から供給されるものなの
で、この部品供給装置を正常に機能させるためには、ワ
ークが邪魔にならない状態のときに部品供給を完了させ
ることが重要になるのである。そして、ワークと板状部
品との相対位置が設定された状態でロボット装置で治具
を移動させて板状部品を電極に合致させ、この電極の作
動で板状部品の折曲げ片がガイド溝の内面と摺動しなが
らガイド溝から引き出されて相手方のワークに押しつけ
られて板状部品をワークにスポット溶接する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図示の実施形態にしたがっ
て、本発明をくわしく説明する。ワークの形状は種々様
々であるが、ここでは図３に示した鋼板製のパネル部品
であり、符号１が付してある。ワーク１は、平板２、フ
ランジ３、コ字型断面の補強部４から構成されている。
ワーク１を保持するために治具５が設置されおり、図１
の平面図で見ると、四角い枠状であり鋼材で作られてい
る。治具５の両側部材６、７にはエアシリンダ８、９が
取り付けられ、そのピストンロッド１０、１１は同軸上
に配列されている。ピストンロッド１０、１１の先端に
は、ワーク１を保持するパッド１２、１３が取り付けら
れ、エアシリンダの出力でパッド１２、１３が補強部４
の両端を挟むようになっている。なお、図２の符号１４
は、エアシリンダ９を取り付けるための支持板である。

【００１０】治具５とワーク１との相対位置を正しく設
定するためには、種々な位置決め片を採用するのである
が、ここではパッド１２、１３による両側からの挟みつ
けと、ストッパ片１５による位置決めで行われている。
なお、ストッパ片１５は治具５の後部材１６に固定され
ている。

【００１１】板状部品１７は、短冊状の鋼板を直角に折
り曲げた形状であり、一方の折曲げ片１８と他方の折曲
げ片１９からなっている。この板状部品１７を保持する
ためにガイドブロック２０が設置されており、これは治
具５の一部に取り付けられている。すなわち、治具５の
前部材２１にアーム２２を溶接し、さらにその先端にブ
ラケット２３を溶接して、このブラケット２３にガイド
ブロック２０が固定されている。

【００１２】ガイドブロック２０の詳細な構造を図５と
図６にしたがって説明する。ガイドブロック２０は、ス
テンレス鋼製の直方体の部材にガイド溝２４を形成し、
開放端２５によって一方に開口している。ガイド溝２４
は板状のカバー部材２６で覆われていて、同部材２６の
先端部は開放端２５よりも後退した位置とされている。
ガイド溝２４の深さは折曲げ片１８の板厚よりも僅かに
大きく設定してあり、また、この溝２４の幅は折曲げ片
１８の幅よりも僅かに大きくしてある。ガイド溝２４の
内面は、左右の内側面２７、２８と底面２９から構成さ
れている。

【００１３】ガイド溝２４内には板状部品１７の折曲げ
片１８がほぼぴったりと挿入されるもので、挿入された
ときには板状部品１７を吸着した状態で保持するように
なっている。この保持手段にはいろいろな方法がある
が、ここではマグネット３０がガイドブロック２０に埋
め込まれた場合が示されている。すなわち、底面２９の
近くまで挿入孔を明け、そこにマグネット３０をはめ込
んで、蓋板３１で覆っている。なお、カバー部材２６は
ガイドブロックに溶接してある。

【００１４】図７にしたがって板状部品１７の供給装置
３２を説明すると、水平方向に進退する供給ロッド３３
がエアシリンダ３４に取り付けられ、この供給ロッド３
３の先端部に凹部３３ａが形成され、マグネット３５が
凹部３３ａの近くに埋設してある。凹部３３ａは、板状
部品１７を保持するもので、その真上には供給管３６が
静止部材３７に固定されている。そして、供給管３６は
パーツフィーダＰＦに接続されている。エアシリンダ３
４全体は、上下方向に進退するエアシリンダ３８によっ
て支持されており、このエアシリンダ３８は静止部材３
７に固定してある。エアシリンダ３８のピストンロッド
３９、３９がエアシリンダ３４に結合されている。

【００１５】供給ロッド３３の凹部３３ａに板状部品１
７がマグネット３５で吸着されて一時係止がなされる。
それから、供給ロッド３３がエアシリンダ３４で進出さ
せられて、折曲げ片１８がガイドブロック２０のガイド
溝２４の真下にくると、そこで供給ロッドの進出が停止
される。ついで、エアシリンダ３８でエアシリンダ３４
が上方に引き上げられると、供給ロッド３３も同様に上
昇し、折曲げ片１８はガイド溝２４内に挿入される。こ
のときにマグネット３０の吸引力で板状部品１７がガイ
ド溝２４の内面に吸着保持がなされる。

【００１６】図８は、溶接装置４０の電極との関係を示
しているもので、図示の状態はワークの平板２が固定電
極４１上に載置され、ガイドブロック２０に保持された
板状部品１７が固定電極４１の真上、すなわちワーク１
に対して正しい位置に保持されているところである。こ
の状態では、他方の折曲げ片１９はガイド溝２４から突
き出た形になっていて、その真上に可動電極４２が待機
している。ここで、可動電極４２が進出すると、電極に
よって折曲げ片１９が押し下げられるので、折曲げ片１
８はガイド溝２４の内面を摺動しながら引き出されて、
図８の二点鎖線図示のように板状部品１７が平板２に押
しつけられ、その後、通電されてスポット溶接が完了す
る。

【００１７】図８の溶接完了の状態において、折曲げ片
１８の端部がガイド溝の底面２９に密着している。この
密着長さは符号Ｌで示されている。このように折曲げ片
１８がガイド溝２４で案内されながら引き出されてき
て、さらに長さＬの密着が成されていることによって、
板状部品１７はワーク１に対して正しい位置に確実に溶
接されるのである。

【００１８】また、カバー部材２６の先端部が密着長さ
Ｌよりも長い寸法にわたって後退させてあるので、板状
部品１７の溶接が完了したら、ガイドブロック２０をそ
のまま図８の右方に退避させることができるのである。

【００１９】図９は、板状部品１７をガイド溝２４に吸
着する方法の変形例である。ここでは空気のバキューム
を利用したもので、底面２９に吸引孔４３が明けられ、
ここに通孔４４を経てバキューム管４５が接続されてい
る。ガイド溝２４に折曲げ片１８が挿入されると、バキ
ュームで底面２９に吸着されるのである。

【００２０】以上に述べた板状部品の溶接装置を、ロボ
ット装置に装備して溶接を行うことによって、高い有用
性を確保することができる。この点に関して図１および
図４にしたがって説明する。なお、図４はロボットのア
ームが４か所のステーションへ順次回ってゆくのである
が、紙面の都合で４か所全てを図示してある。ロボット
装置４６のアーム４７が制御ヘッド４８を介して治具５
に結合されている。ロボット装置４６は通常のタイプの
もので、６軸式である。

【００２１】第１ステーションは、板状部品１７の供給
装置３２であり、治具５と一体のガイドブロック２０が
供給装置３２の真上に停止し、図７のようにして板状部
品１７がガイドブロック２０に保持される。このときに
は、ワーク１は治具５にまだ保持されていない。

【００２２】第２ステーションは、ワーク１の載置台４
９であり、ここへは搬入コンベア５０でワーク１が供給
される。アーム４７が回動して、載置台４９上の待機ワ
ーク１に治具５が回ってくると、図１や図２のようにし
てワーク１が治具５に保持される。このときには、ワー
ク１の溶接目的箇所と板状部品１７との相対位置が確定
している。

【００２３】第３ステーションは、溶接装置４０のとこ
ろである。このステーションでは、図８のように電極４
１、４２と板状部品１７とワーク１の溶接目的箇所との
相対位置が定まっており、可動電極４２の作動で板状部
品１７の溶接が完了する。

【００２４】第４ステーションは、載置台５１であり、
ここで治具５から開放された溶接済みのワーク１が載置
台５１上に置かれる。その後、搬出コンベア５２から次
の工程へ送り出されて行くのである。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、ワークを保持する治具
の一部にガイドブロックが取付けられ、ガイドブロック
には板状部品を吸着保持するガイド溝が形成され、前記
治具に保持されたワークと板状部品との相対位置が設定
されるようにガイドブロックが治具の一部に取付けられ
ており、電極の作動で板状部品をガイド溝に沿って移動
させてワークにスポット溶接をする装置であるから、ガ
イドブロックのガイド孔に保持された板状部品と治具に
保持されたワークとの相対位置が適正な関係下で設定さ
れ、そこへ電極が進出してくることによって、板状部品
がワークの方へ移動させられて、通電されると板状部品
のスポット溶接が完了するのである。上述のように板状
部品はガイドブロックに保持されて目的箇所に仕向けら
れるものであるから、従来技術のように電極に部品保持
の構造を付与したりすることを回避できる。このような
構造を設置すると、電極が狭い箇所に差し入れることが
不可能になるからである。

【００２６】また、ロボット装置における方法として
は、ワークを保持する治具がロボット装置に取付けられ
ており、この治具の一部にガイドブロックが取付けら
れ、ガイドブロックには板状部品を吸着保持するガイド
溝が形成され、前記治具に保持されたワークと板状部品
との相対位置が設定されるようにガイドブロックが治具
の一部に取付けられており、ロボット装置で治具を移動
させてガイド溝を板状部品の供給装置に合致させてから
板状部品をガイド溝に保持させ、その後さらにロボット
装置で治具を移動させて治具でワークを保持し、ワーク
と板状部品との相対位置が設定された状態でロボット装
置で治具を移動させて板状部品を電極に合致させ、この
電極の作動で板状部品をガイド溝に沿って移動させてワ
ークにスポット溶接をするのである。

【００２７】こうすることにより、治具を保持したロボ
ット装置は先ず板状部品を受け取りに行き、その後、ワ
ークの待機箇所へ移動して治具でワークを保持し、その
ときにワークと板状部品との相対位置が設定され、つい
で治具がスポット溶接機のところに移動させられると、
板状部品と電極が合致させられてこのまま電極が進出す
ることによって、板状部品が相手方のワークにスポット
溶接がなされる。ここで注目されるのは、小物部品であ
る板状部品を先に治具に保持し、その後から治具に大き
なワークを保持するものであるから、板状部品の先行的
な保持が円滑になされるのである。そして、その後から
ワーク保持がなされるので、板状部品に対するワークの
位置関係が設定しやすくなる。もし、さきにワークが治
具に保持され、その後から板状部品が保持される場合で
あると、大きなワークが邪魔になって板状部品の保持が
順調になされないという問題が発生する。また、板状部
品は別途に設けた部品供給装置から供給されるものなの
で、この部品供給装置を正常に機能させるためには、ワ
ークが邪魔にならない状態のときに部品供給を完了させ
ることが重要になるのである。

【００２８】板状部品の形状の特質に注目したものとし
て、ワークを保持する治具の一部にガイドブロックが取
付けられ、板状部品は板材をＬ型に折曲げた形状であ
り、ガイドブロックに板状部品の折曲げ片を収容した状
態で吸着するガイド溝が形成され、折曲げ片がガイド溝
内に吸着されているとき他方の折曲げ片がガイド溝から
突き出た状態とされ、この突き出た折曲げ片に進出して
きた電極が当たって折曲げ片がガイド溝の内面と摺動し
ながら相手方のワークに押しつけられて溶接される装置
である。

【００２９】このようなＬ型の板状部品であると、一方
の折曲げ片がガイド溝内に収容されて、他方の折曲げ片
はガイド溝から突き出ているので、ここに電極を当てて
折曲げ片をガイド溝から脱出させながらワークに板状部
品を到達させて、溶接が完了するのである。したがっ
て、板状部品はガイド溝内に吸着状態で保持されるか
ら、ここにおける保持は位置ずれを起こすことがない。
よって、板状部品とワークとの正しい相対位置が確保で
きる。また、電極が進出するときには、折曲げ片がガイ
ド溝で案内されながら引き出されてくるので、板状部品
の移動軌跡が常に均一なものとなって、溶接位置の精度
向上にとって有利なものとなる。同時に、電極には特別
な部品保持の構造が付与されていないので、狭い箇所に
電極を挿入することが可能となる。

【００３０】折曲げ片とガイド溝との関連からすると、
溶接完了時においても折曲げ片の端部がガイド溝の底面
に密着しているものであるから、電極の進出時において
は折曲げ片がガイド溝内に密着して案内され、さらに溶
着後においても前記密着が維持されているので、板状部
品は異常な方向に移動することなく正しい姿勢が保たれ
て正確に目的箇所に溶接される。

【００３１】溶接完了後にガイドブロックを要領よく退
避させるという面に注目したものとして、ガイド溝にカ
バー部材が取付けられ、このカバー部材の先端部はガイ
ド溝の開放端よりも後退した位置とされているのであ
る。こうすることによって、溶着を完了したとき、ワー
クから起立している板状部品の端部はガイド溝内に入っ
てはいるが、カバー部材には覆われていない状態になっ
ている。このことは、溶着が完了して電極が復帰した
ら、そのままの状態でガイドブロックを一方向に後退さ
せることを可能としている。したがって、治具のワーク
保持を解除して治具を退避させるときに、カバー部材が
折曲げ片に何等干渉することなく、円滑にしかも素早く
治具の退避が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す平面図である。

【図２】図１のものの側面図である。

【図３】板状部品とワークを示す立体図である。

【図４】ロボット装置の移動状態を示す平面図である。

【図５】ガイドブロックの設置構造を示す縦断正面図で
ある。

【図６】ガイドブロックの立体図である。

【図７】部品供給装置の簡略的な側面図である。

【図８】板状部品が移動させられて行く状態を示す縦断
正面図である。

【図９】ガイド溝における他の吸着方法を示す縦断正面
図である。

【符号の説明】

１ ワーク ５ 治具 ２０ ガイドブロック １７ 板状部品 ２４ ガイド溝 ４２ 電極 ４６ ロボット装置 ３２ 板状部品の供給装置 １８、１９ 折曲げ片 ２７、２８、２９ ガイド溝の内面 Ｌ 密着部分 ２６ カバー部材 ２５ 開放端

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを保持する治具の一部にガイドブ
   ロックが取付けられ、ガイドブロックには板状部品を吸
   着保持するガイド溝が形成され、前記治具に保持された
   ワークと板状部品との相対位置が設定されるようにガイ
   ドブロックが治具の一部に取付けられており、板状部品
   は板材をＬ型に折曲げた形状であり、ガイド溝はガイド
   ブロックに板状部品の折曲げ片を収容した状態で板状部
   品を吸着する構造とされ、折曲げ片がガイド溝内に吸着
   されているとき他方の折曲げ片がガイド溝から突き出た
   状態とされ、この突き出た折曲げ片が待機している溶接
   装置の可動電極の進出方向位置に保持され、この突き出
   た折曲げ片に上記溶接装置の進出してきた可動電極が当
   たって折曲げ片がガイド溝の内面と摺動しながらガイド
   溝から引き出されて相手方のワークに押しつけられて板
   状部品がワークにスポット溶接されるように構成したこ
   とを特徴とする板状部品の溶接装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、溶接完了時において
   も折曲げ片の端部がガイド溝の底面に密着していること
   を特徴とする板状部品の溶接装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、ガイ
   ド溝にカバー部材が取付けられ、このカバー部材の先端
   部はガイド溝の開放端よりも後退した位置とされている
   ことを特徴とする板状部品の溶接装置。
4. 【請求項４】 ワークを保持する治具がロボット装置に
   取付けられており、ワークを保持する治具の一部にガイ
   ドブロックが取付けられ、ガイドブロックには板状部品
   を吸着保持するガイド溝が形成され、前記治具に保持さ
   れたワークと板状部品との相対位置が設定されるように
   ガイドブロックが治具の一部に取付けられており、板状
   部品は板材をＬ型に折曲げた形状であり、ガイド溝はガ
   イドブロックに板状部品の折曲げ片を収容した状態で板
   状部品を吸着する構造とされ、折曲げ片がガイド溝内に
   吸着されているとき他方の折曲げ片がガイド溝から突き
   出た状態とされ、この突き出た折曲げ片が待機している
   溶接装置の可動電極の進出方向位置に保持され、この突
   き出た折曲げ片に上記溶接装置の進出してきた可動電極
   が当たって折曲げ片がガイド溝の内面と摺動しながらガ
   イド溝から引き出されて相手方のワークに押しつけられ
   て板状部品がワークにスポット溶接されるように構成さ
   れ、ロボット装置で治具を移動させてガイド溝を板状部
   品の供給装置に合致させてから板状部品をガイド溝に保
   持させ、その後さらにロボット装置で治具を移動させて
   治具でワークを保持し、ワークと板状部品との相対位置
   が設定された状態でロボット装置で治具を移動させて板
   状部品を電極に合致させ、この電極の作動で板状部品の
   折曲げ片がガイド溝の内面と摺動しながらガイド溝から
   引き出されて相手方のワークに押しつけられて板状部品
   をワークにスポット溶接することを特徴とする板状部品
   の溶接方法。