JP3598413B2 - プロジェクションボルトの溶接方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
軸部とフランジと溶着用突起からなるプロジェクションボルトを、板状のワークに溶接することがおこなわれている。本発明は、このような溶接の技術分野に属している。
【０００２】
【従来の技術】
上述のような技術分野における先行技術としては、特許第２５０９１０３号公報があげられる。ここには、プロジェクションボルトの軸部を差し込む受入孔が可動電極に明けられ、可動電極に保持されたプロジェクションボルトは同電極の進出によって鋼板等のワークに溶接されることが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとしている問題点】
上述のような先行技術であると、可動電極は一つの目的箇所にのみ進出してプロジェクションボルトを溶接しているので、ボルトの溶接箇所を自由に選択することができない。すなわち、自動車のフロアパネルやドアインナパネルのような大きな鋼板製ワークであると、定められた位置の複数箇所にプロジェクションボルトを溶接しなければならないのであるが、上記の先行技術であると、このような条件を満足させることができないこととなる。また、複数個のプロジェクションボルトを定められた箇所に溶接するに際して、ワークの取扱が簡単であることが、生産性や溶接品質の向上にとって重要である。さらに、たとえば自動車のフロアパネルであると、機種に応じて座席の配列が異なったりして、プロジェクションボルトの溶接位置が変化する。このような場合、一つの設備で種々な機種の仕様に対応できるようにしておくことが、設備投資の節減や設備の設置スペース縮小等の面から必要になる。
【０００４】
【問題を解決するための手段とその作用】
本発明は、上述のような問題点や必要条件に注目して発案されたもので、請求項１の発明は、軸部とフランジと軸部とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起からなるプロジェクションボルトを板状のワークに溶接するものにおいて、支持基板に前記軸部の受入孔を有する中間電極をワークに対応した所定の箇所に設置し、前記受入孔に軸部を挿入してから前記溶着用突起に接触または溶着用突起との間に僅かな隙間を残した状態でワークを配置し、溶接機はその電極が前記中間電極に順次合致してゆく移動式のものとされ、溶接機の電極でワークを溶着用突起に圧接させて通電することにより、溶着用突起とワークとの圧着部が溶接されることを特徴とした方法である。
【０００５】
上述のような方法で溶接をすることによって、支持基板に設置された中間電極はワークのボルト溶接位置に対応させてあるので、ワークを所定の箇所にセットするだけで、ワークの定められた位置にプロジェクションボルトの溶接ができる。中間電極に保持されたボルトの溶着用突起に対して電極によってワークを圧接させるものであるから、ワークと溶着用突起との圧着と通電が適正に果たされ、良好な品質の溶着状態が得られる。さらに、溶接機はロボット等によってその電極が中間電極に順次移動しながら合致してゆくので、複数個の中間電極の箇所を加圧してゆき、効率的な溶接が実現する。そして、中間電極を全機種に必要とされる位置にあらかじめ配置しておき、ある機種にとって必要な箇所だけにボルト軸部を保持させて、その箇所だけを電極で加圧通電をすることによって、単一の設備で複数機種に対応することができる。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１において、中間電極は支持基板に明けた通孔によって溶接機の電極が中間電極に圧接できる状態とされ、ワークと中間電極を溶接機の両電極で挟み付けて通電することにより、溶着用突起とワークとが溶接されることを特徴とした方法である。溶接時には、ワーク、溶着用突起、中間電極の３部材が両電極の間で挟み付けられるのであるが、前記通孔の設置によってこの挟み付けが可能になり、良好な溶接ができる。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１において、中間電極には通電ケーブルが接続され、溶接機の電極でワークを一方向から加圧して通電することにより、溶着用突起とワークとが溶接されることを特徴とした方法である。このように通電ケーブルを設置することによって、溶接電流は電極からワーク、溶着用突起、中間電極を経て通電ケーブルに流れるから、電極はワークの一方向から加圧して通電して溶接を完了させることができる。この場合には、一つの電極がワークを片側から押さえるだけであるから、溶接機の電極作動機構を簡素化することにとって有利である。
【０００８】
【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。符号１は鉄製のプロジェクションボルトであり、軸部２とそれに一体に形成された円形のフランジ３と軸部２とは反対側のフランジ面に形成した溶着用突起４から構成されている。溶着用突起は「いぼ」状のものが３個あるいは４個設置されたものでもよい。
【０００９】
支持基板５は、ワークの形状にあわせて適当に屈曲させるのが望ましいのであるが、ここでは理解しやすくするために肉厚の平板で製作されている。支持基板５は、床６から起立させた４本の支柱７に固定されて、水平な姿勢で配置されている。支持基板５と各支柱７とは、ボルト付けや溶接で一体化されている。支柱７には架橋材８が結合され、ワーク９はこの架橋材８の上に置かれてクランプ機構１０でしっかりと固定される。
【００１０】
支持基板５には複数個の中間電極１１が設置してある。中間電極１１は銅合金でできた円柱状の部材であり、その上端面１２の中央部に受入孔１３が開口させてある。中間電極１１が配置される箇所は、ワーク９に対するプロジェクションボルト１の溶着位置に対応させてある。ワーク９は平板状の鋼板であり、架橋材８の上に置かれると図５のようにワーク下面が溶着用突起４にちょうど接触している。あるいは、接触せずに僅かな隙間ができる程度としてもよい。
【００１１】
支持基板５には円形の通孔１４が明けてあり、その内側にリング状の絶縁体１５がはめ込んである。この絶縁体１５には中心側に突出したフランジ１６が形成され、中間電極１１の下部がフランジ１６に係止されている。このような通孔の設置によって、中間電極１１の下端面１７に電極が密着できるのである。図５のようにワーク９、溶着用突起４、中間電極１１の３部材が一体になったところへ後述の電極１８、１９が圧接して通電がなされてワーク９と溶着用突起４が溶着される。
【００１２】
軸部２を受入孔１３に挿入する方法としては、作業者が手で入れるやり方、斜め上から供給ロッドで入れるやり方、あるいは水平移動式の供給装置等いろいろな手法が採用できる。ここでは図３に示した水平移動式の供給装置が採用されている。水平方向に配置された水平エアシリンダ２０のピストンロッド２１に支持ブロック２２が結合され、静止部材２３に固定された垂直エアシリンダ２４のピストンロッド２５が水平エアシリンダ２０に固定されている。支持ブロック２２には左側を開放させた収容溝２６が形成され、マグネット（永久磁石）２７が収容溝２６の上側に埋め込んである。なお、受入孔１３の奥にマグネット（永久磁石）２８が設置してある。
【００１３】
水平エアシリンダ２０と垂直エアシリンダ２４との合成された進退作動で、矢線２９、３０ａ、３１、３０ｂのようなスクエアーモーションがなされるのであり、そのときにはボルト１はマグネット２７の吸引力で支持ブロック２２に保持されている。矢線３０の移行時に軸部２が受入孔１３内に挿入され、その状態で矢線３１の方へ復帰する。すると、今度はマグネット２８の吸引力でボルト１が引き込まれフランジ３の下面が中間電極１１の上端面１２に密着する。
【００１４】
溶接機３２は、ロボット装置３３によって、所定の中間電極１１の箇所に移行される。溶接機３２には前述の電極１８と１９が装備されている。それは、溶接フレーム３４に設置され、一方は固定電極１８、他方は可動電極１９であり、その駆動手段としてエアシリンダ３５が採用されている。溶接フレーム３４は右側が開放されたコ字型であり、上方に伸びているアーム３６に前述のエアシリンダ３５が固定されている。また、アーム３６はイコライザー３７を介してロボット装置３３に結合されている。エアシリンダ３５を電動モータに置き換えることも可能である。このときには、回転運動を直進運動に変換する機構が併用される。
【００１５】
ロボット装置３３は通常の６軸タイプであり、揺動アーム３８の下部に揺動装置が設置され、同アーム３８の上部には関節ヘッド３９が設置されている。このヘッド３９にエアシリンダ４０が固定され、そのピストンロッド４１が関節接手４２に結合されている。前述のイコライザー３７は関節接手４２に取り付けてある。溶接機３２とロボット装置３３がユニット化されたものは、電極１８、１９が支持基板５に近い箇所に待機できるように設置箇所が選定してある。
【００１６】
ワーク９は、位置決めピン（図示していない）のような方法で、常に一定の箇所に配置され、こうすることによって、ワーク９と中間電極１１との相対位置が所定の関係に設定され、ひいては溶着用突起４がワーク９の所定箇所に正しく溶接されることになる。ワーク９の位置がずれないようにするために、クランプ機構１０が採用されている。この機構もいろいろなものが採用できるが、ここではエアシリンダ４３で揺動する開閉アーム４４が設置れされ、ワーク９は架橋材８に強く押しつけられて固定される。
【００１７】
以上に述べた実施形態の作動を説明する。所定の箇所に配置されている中間電極１１の受入孔１３に軸部２が挿入される。その後、ワーク９が溶着用突起４の上側に置かれてクランプ機構１０で固定される。つぎに、ロボット装置３３が駆動されて溶接機３２がワーク９の方へ移動させられ、電極１８、１９が順次中間電極１１に合致して図５のように加圧通電がなされる。１か所の溶接が完了すると、電極１８、１９は隣の中間電極１１に移行して、再び図５のような加圧通電がなされる。ワーク９と溶着用突起４との間に僅かな隙間があるときには、電極の加圧力によってワーク９が撓むので、ワーク９と溶着用突起４との圧着がなされる。
【００１８】
ロボット装置３３を上述のように移動させるためには、制御装置（図示していない）にティーチングをしておくことによって、電極１８、１９が各中間電極１１を所定の順序で加圧通電をしてゆくのである。このようなロボット装置３３のティーチングは、きわめて一般的な手法で実施することができる。
【００１９】
図６、図７は、中間電極１１に通電ケーブル４５を接続したもので、こうすることによって一方の電極、ここでは固定電極１８の使用を止めるのである。図６の場合は、下端面１７に通電ケーブルの端子金具４６をボルト４７で固定したものである。また、図７の場合は、中間電極１１の外周面に図６のものと同様にしてケーブル接続をしたもので、通電ケーブル４５は支持基板５の通過孔４８を通って支持基板５を貫通している。なお、符号４９は通過孔４８に取り付けた絶縁筒である。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、軸部とフランジと軸部とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起からなるプロジェクションボルトを板状のワークに溶接するものにおいて、支持基板に前記軸部の受入孔を有する中間電極をワークに対応した所定の箇所に設置し、前記受入孔に軸部を挿入してから前記溶着用突起に接触または溶着用突起との間に僅かな隙間を残した状態でワークを配置し、溶接機はその電極が前記中間電極に順次合致してゆく移動式のものとされ、溶接機の電極でワークを溶着用突起に圧接させて通電することにより、溶着用突起とワークとの圧着部が溶接されることを特徴とした方法である。
【００２１】
上述のような方法で溶接をすることによって、支持基板に設置された中間電極はワークのボルト溶接位置に対応させてあるので、ワークを所定の箇所にセットするだけで、ワークの定められた位置にプロジェクションボルトの溶接ができる。中間電極に保持されたボルトの溶着用突起に対して電極によってワークを圧接させるものであるから、ワークと溶着用突起との圧着と通電が適正に果たされ、良好な品質の溶着状態が得られる。
【００２２】
さらに、溶接機はロボット等によってその電極が中間電極に順次移動しながら合致してゆくので、複数個の中間電極の箇所を加圧してゆき、効率的な溶接が実現する。そして、中間電極を製品の全機種に必要とされる位置にあらかじめ配置しておき、ある機種にとって必要な箇所だけにボルト軸部を保持させて、その箇所だけを電極で加圧通電をすることによって、単一の設備で複数機種に対応することができる。手順としては、中間電極への軸部挿入、ワークの設置、電極の加圧通電といった簡単なものなので、溶接時間が短縮でき、さらにはボルトの位置ずれのようなトラブルも、受入孔への軸部挿入等によって、発生を防止できる。
【００２３】
中間電極は支持基板に明けた通孔によって溶接機の電極が中間電極に圧接できる状態とされ、ワークと中間電極を溶接機の両電極で挟み付けて通電することにより、溶着用突起とワークとが溶接される方法であるから、溶接時には、ワーク、溶着用突起、中間電極の３部材が両電極の間でしっかりと挟み付けられる。このような挟み付けは、前記通孔の設置によって可能になり、良好な溶接ができるのである。
【００２４】
中間電極には通電ケーブルが接続され、溶接機の電極でワークを一方向から加圧して通電することにより、溶着用突起とワークとが溶接される。このように通電ケーブルを設置することによって、溶接電流は電極からワーク、溶着用突起、中間電極を経て通電ケーブルに流れるから、電極はワークの一方向から加圧して通電して溶接を完了させることができる。この場合には、一つの電極がワークを片側から押さえるだけであるから、溶接機の電極作動機構を簡素化することにとって有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を全体的に示す側面図である。
【図２】図１のものの平面図である。
【図３】中間電極にボルト軸部を挿入する装置を示した縦断側面図である。
【図４】支持基板の設置状態を示す立体図である。
【図５】中間電極に電極が圧接している状態を示す縦断側面図である。
【図６】通電ケーブルの接続を示す側面図である。
【図７】他の通電ケーブルの接続を示す側面図である。
【図８】プロジェクションボルトの外観を示す側面図である。
【符号の説明】
２ 軸部
３ フランジ
４ 溶着用突起
１ プロジェクションボルト
９ ワーク
５ 支持基板
１３ 受入孔
１１ 中間電極
３２ 溶接機
１８、１９ 電極
１４ 通孔
４５ 通電ケーブル

Claims (3)

1. 軸部とフランジと軸部とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起からなるプロジェクションボルトを板状のワークに溶接するものにおいて、支持基板に前記軸部の受入孔を有する中間電極をワークに対応した所定の箇所に設置し、前記受入孔に軸部を挿入してから前記溶着用突起に接触または溶着用突起との間に僅かな隙間を残した状態でワークを配置し、溶接機はその電極が前記中間電極に順次合致してゆく移動式のものとされ、溶接機の電極でワークを溶着用突起に圧接させて通電することにより、溶着用突起とワークとの圧着部が溶接されることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接方法。
2. 請求項１において、中間電極は支持基板に明けた通孔によって溶接機の電極が中間電極に圧接できる状態とされ、ワークと中間電極を溶接機の両電極で挟み付けて通電することにより、溶着用突起とワークとが溶接されることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接方法。
3. 請求項１において、中間電極には通電ケーブルが接続され、溶接機の電極でワークを一方向から加圧して通電することにより、溶着用突起とワークとが溶接されることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接方法。

Images