JP3616990B2 - プロジェクションボルトの溶接装置 - 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は、プロジェクションボルトを電極の受入孔に挿入するための機構としては、所要の役割を果たしている。しかし、溶接工程の生産性を高めることについては特別な配慮がなされていない。さらに、既存の設備を最小限に改造して、設備の簡素化や設備費用の低減をはかるという面からすると、満足なものではない。とくに、小物の鋼板製ワークにプロジェクションボルトを溶接するようなときには、このような要請事項は非常に重要となる。さらに、両電極間にワークが進入してくるときに、ワークの挙動に支障をきたさないように配慮がなされていなければならない。一方、ワークが両電極間に配置されたままの状態で、ボルトの軸部を電極の受入孔に挿入することが不可能である。
【０００４】
【問題を解決するための手段とその作用】
本発明は、上述の問題点や要求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、定置式溶接機に設置した複数対の支持アームにそれぞれ可動電極と固定電極が設置され、両電極のいずれか一方に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、定置式溶接機の静止部材にプロジェクションボルト供給装置を取り付け、このプロジェクションボルト供給装置は、定置式溶接機の支柱の側面に固定したブラケットに軸部を受入孔内へ進入させる駆動手段が取り付けられ、この駆動手段の出力部材にプロジェクションボルト供給用の供給ロッドの進退駆動手段が固定されることにより構成され、他方、ワークはロボット装置に保持されて前記の両電極間に移動させられることを特徴としている。
【０００５】
定置式溶接機の静止部材に取り付けたプロジェクションボルト供給装置から電極の各受入孔へ前記軸部を挿入し、その状態でロボット機能により両電極間にワークが進入してきて可動電極が作動すると、溶着用突起とワークとが圧着されて通電・溶接がなされる。両電極やプロジェクションボルト供給装置は複数の対として設置してあるから、一つのワークに対して多点的にボルト溶接が可能となり、生産性を高めるのに有効である。定置式溶接機の溶接ユニット部分を複数化するように改造し、合わせてプロジェクションボルト供給装置を配置すればよいものであるから、既存の設備を活用して、設備費用の低減や設備の簡素化が図れるのである。このように定置式溶接機の静止部材とプロジェクションボルト供給装置とがユニット化されているので、電極へのボルト供給をおこないつつ、進入してくるワークの目的箇所に、プロジェクションボルト溶接を完了させることができる。したがって、既存の定置式溶接機にプロジェクションボルト供給装置を取り付けるだけの簡単な改造で済む。また、ロボット装置は既存のものをそのまま使用するものであるから、この点における経済的な問題は発生しない。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１において、プロジェクションボルト供給装置は支持アームの長手方向で見て電極よりも後方側に配置されていることを特徴としている。こうすることによって、両電極間にワークが進入してくるときに、プロジェクションボルト供給装置が邪魔になったりしない。このことは、支持アームの最先端部分に両電極が配置されているので、ワークはまず最初に両電極間に導かれることとなり、他の部材と干渉することなく円滑に溶接がなされる。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２において、プロジェクションボルト供給装置は進退式の供給ロッドに取り付けた保持ヘッドとプロジェクションボルトの軸部を受入孔に挿入するための駆動手段から構成されていることを特徴としている。進退式の供給ロッドが両電極間に突出してきたり、後退したりするので、保持ヘッドに係止されたプロジェクションボルトが両電極の間に首尾よく移行される。とくに、軸部が受入孔と同軸になった位置で供給ロッドの進出を停止させることによって、受入孔への軸部移動が的確になされる。軸部は駆動手段の出力で受入孔に挿入されるので、前記供給ロッドの進出に引き続いて信頼性の高い供給がおこなえる。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項３において、駆動手段は定置式溶接機の静止部材に固定され、この駆動手段の出力部材に供給ロッドの進退駆動手段が固定されており、供給ロッドは支持アームに対して２方向に傾斜させてあり、これによって保持ヘッドに保持されたプロジェクションボルトの軸部が受入孔と同軸になった位置で停止すると共に、その停止位置から軸部が受入孔に挿入されることを特徴としている。供給ロッドのための進退駆動手段と軸部を受入孔へ導く駆動手段とが設置されているので、ボルトを両電極間に移動させることと、軸部を受入孔へ挿入させることが確実になされる。この挙動は、とくに、駆動手段の出力部材に進退駆動手段が固定されていることによって実現されている。さらに供給ロッドは支持アームに対して２方向に傾斜させてあるので、電極の後方から両電極間にプロジェクションボルトを移動させることが可能となり、定置式溶接機の静止部材にプロジェクションボルト供給装置をユニット化することが行いやすくなる。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかにおいて、複数対の可動電極、固定電極およびプロジェクションボルト供給装置がワークの中心線の両側に振り分けて配置されていることを特徴としている。このように複数対の溶接ユニットがワーク中心線の両側に対応できるので、各溶接ユニットが同時あるいは交互にワークの両側にボルト溶接がなされ、短時間で多数のボルト溶接が可能となる。
【００１０】
請求項６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、定置式溶接機に設置した支持アームにそれぞれ可動電極と固定電極が設置され、両電極のいずれか一方に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、定置式溶接機の静止部材にプロジェクションボルト供給装置を取り付け、このプロジェクションボルト供給装置は、定置式溶接機の支柱の側面に固定したブラケットに軸部を受入孔内へ進入させる駆動手段が取り付けられ、この駆動手段の出力部材にプロジェクションボルト供給用の供給ロッドの進退駆動手段が固定されることにより構成され、他方、ワークはロボット装置に保持されて前記の両電極間に移動させられるように構成し、しかも、ワークが両電極間に進入した状態のままプロジェクションボルト供給装置によって前記受入孔に軸部が挿入できるようにワークといずれか一方の電極との間隔が設定されていることを特徴としている。
【００１１】
したがって、ワークを受入孔のある電極から遠ざけて位置付けるか、あるいはワークを受入孔のない電極に接触させておくことにより、ワークを両電極間に配置させたままでボルト軸部を受入孔に挿入することが可能となり、大きなワークを一々移動させたりせずに、ボルト供給ができる。このようにして溶接効率の向上が図られる。
【００１２】
【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。鉄製のプロジェクションボルトは符号１で示してあり、軸部２、それと一体の円形のフランジ３、軸部２とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起４から構成されている。なお、この溶着用突起は「いぼ」状のものが３個あるいは４個設置されていてもよい。
【００１３】
符号５は定置式溶接機であり、床６から起立している支柱７に支持アーム８、９が結合されている。各支持アーム８、９にはそれぞれ可動電極１０と固定電極１１が設置してあり、可動電極１０は支持アーム８に取り付けたエアシリンダ１２で駆動される。両電極１０または１１のいずれか一方に受入孔１３が明けられていて、ここに軸部２が挿入される。ここでは図３から明らかなように可動電極１０に受入孔１３が明けられている。なお、エアシリンダ１２を電動モータにおき代えることもできる。この場合には、回転運動を直進運動に変換する機構が併用される。
【００１４】
プロジェクションボルト供給装置は符号１４で示されており、この装置は支持アーム８の長手方向で見て電極よりも後方側に配置されている。すなわち、支持アーム８の先端部に可動電極１０が取り付けられ、それよりも後方、つまり図１の右方に供給装置１４が配置されている。換言すると、ワークが定置式溶接機５に進入してくるときには、まず最初に両電極１０、１１の間にワークが入り、このときには供給装置１４はワークに対して干渉しないのである。
【００１５】
可動電極１０、固定電極１１、プロジェクションボルト供給装置１４の３者が一つの対をなしており、これが複数対の形で定置式溶接機５に設置してある。そのために、支柱７に複数本の支持アーム８、９が設置してあり、それぞれに可動電極１０と固定電極１１が設置され、各電極の受入孔１３に対するプロジェクションボルト供給装置１４も複数にわたって配置されている。この実施形態では、図１から明らかなように２組のものが設置してある。
【００１６】
支柱７の側面にブラケット１５が固定され、それに駆動手段であるエアシリンダ１６が取り付けてある。駆動手段の出力部材に相当するピストンロッド１７に供給ロッド１８の進退駆動手段１９が固定されている。この手段１９はエアシリンダで構成され、ピストンロッド１７とエアシリンダ１９は、エアシリンダ１９に取り付けた結合ブラケット２０を介して一体化されている。エアシリンダ１６と１９の代わりに電動モータを採用してもよい。電動モータを採用するときには、モータの回転を直進運動に変換する機構を介在させる。駆動手段１６は、定置式溶接機の静止部材に取り付けられているもので、ここでは支柱の側面が静止部材とされている。
【００１７】
供給ロッド１８は、横方向に伸びている支持アーム８に対して２方向に傾斜させてある。この傾斜は、図１の方向で見た傾斜が角度θ１、図２の方向で見た傾斜が角度θ２として設定されている。すなわち、供給ロッド１８は、支持アーム８に対して斜めに交差する状態になっている。供給ロッド１８の先端には保持ヘッド２１が結合され、ここに保持されたプロジェクションボルトの軸部２が、保持ヘッド２１の進出時に受入孔１３の軸線と同軸になるように構成されている。
【００１８】
保持ヘッド２１の軸線は、供給ロッド１８の軸線に対して鋭角的に交差している。ヘッド本体２２には上向きに開放された円形の凹部２３が形成され、ここにフランジ３が収容される。フランジ３には溶着用突起４が一体化されているので、それをも収容するために凹部２３にはフランジ３のための大径部２３ａと溶着用突起４のための小径部２３ｂが形成されている。凹部２３の奥にはマグネット（永久磁石）２４が埋設され、凹部２３に入ったフランジ３を吸引してプロジェクションボルト１を安定した状態で保持している。この時の状態は、図３のようにフランジ３の外周部が大径部２３ａの底面に密着させられている。
【００１９】
空気通路２５がヘッド本体２２の中央部に明けられ、小径部２３ｂの底面に開口している。空気通路２５からの圧縮空気で、マグネット２４の吸引力に抗してフランジ３を凹部２３から強制的に脱出させて、軸部２を完全に受入孔１３へ移行させる。圧縮空気が供給されるタイミングは、軸部２の一部が受入孔１３内に入った時である。なお、符号２６は空気通路２５に接続された空気ホース、符号２７は受入孔１３の奥に設置されたマグネット（永久磁石）であり、受入孔１３内に移行したボルト１を確実に吸引保持している。もし、図３の上下が逆になった状態のときでも、マグネット２７による安定したボルト保持がなされる。
【００２０】
供給ロッド１８が後退しているときには、凹部２３にフランジ３が進入できるようにしておく必要がある。そのためにブラケット２０に支持片２８を固定し、それに部品供給管２９が結合され、その端部が復帰した保持ヘッド２１（図２の二点鎖線図示）に合致している。部品供給管２９はパーツフィーダ３０に接続され、空気ホース３１からの圧縮空気で保持ヘッド２１まで搬送されてくる。
【００２１】
ロボット装置３３は通常の汎用ロボットで、６軸タイプである。関節接手３４にエアシリンダ３５が結合され、その先端にチャック機構３６が取り付けられている。鋼板製のワーク３７は、チャック機構３６でしっかりと挟み付けられている。ロボット装置３３に保持されたワーク３７は、図２のように受入孔１３を有する電極１０から離隔した位置、すなわち、ワーク３７が固定電極１１に接触しているか、あるいは同電極１１との間に僅かな隙間ができる程度の位置に進入させられる。このような位置にワーク３７を進入させる理由は、ワーク３７が両電極１０、１１間に進入した状態のままプロジェクションボルト供給装置１４によって前記受入孔１３に軸部２が挿入できるようにするためである。したがって、ワーク３７といずれか一方の電極との間隔が上記軸部２の挿入を可とするように設定されている。
【００２２】
上述の実施形態の作動を説明する。保持ヘッド２１が図２の二点鎖線図示の位置にあるときに、パーツフィーダ３０からプロジェクションボルト１が送られてくる。するとボルトのフランジ３や溶着用突起４が凹部２３内に収容されて、軸部２が保持ヘッド２１から上方に突出した状態になる。つぎに、供給ロッド１８が進出させられて、軸部２が受入孔１３と同軸になった位置で供給ロッド１８の進出は停止する。その後、エアシリンダ１６の作用で供給ロッド１８全体が移動させられると、軸部２は受入孔１３内に進入し、空気通路２５からの圧縮空気で軸部２、すなわちプロジェクションボルト１は完全に受入孔１３内に入り込み、マグネット２７で吸引保持がなされる。それから保持ヘッド２１が前述とは逆の軌跡を経て元の位置に復帰する。
【００２３】
ついで、定置式溶接機５から離れた箇所にあったワーク３７がチャック機構３６でつかまれて、エアシリンダ３５等の機能により両電極１０、１１間に入ってくる。このときには、図２の二点鎖線図示のようにワーク３７は固定電極１１に接触した位置に停止している。その後、可動電極１０が進出してきて溶着用突起４がワーク３７に圧接されてから通電がなされ、ワーク３７にプロジェクションボルト１が溶接される。このような溶接は、複数対のユニットによってワーク３７の中心線Ｏの両側で同時あるいは交互におこなわれる。また、その後から各受入孔１３に次の軸部２が挿入されてロボットが移動すると、ワーク３７の位置がずれて次の溶接箇所が電極に対応し、再びボルト溶接がなされる。このようにして複数本の予定されたボルト溶接が完了後すると、ロボット装置３３の作動でワーク３７が両電極１０、１１の間から後退させられて、そのワークに対するボルト溶接が完了する。その後、ワーク３７全体が次の工程へ移送される。
【００２４】
ワーク３７が図２のように固定電極１１に接触したままであると、ボルト溶接が完了して可動電極１０が上方へ後退することによって、保持ヘッド２１がボルト１を保持したまま再び進入してきて、軸部２を受入孔１３に挿入させて可動電極１０に保持させる。すなわち、このような保持ヘッド２１による軸部挿入ができるように、ワーク３７と可動電極１０との間隔が確保されているのである。
【００２５】
なお、本発明は、図示の実施形態の上下関係を逆にしても、成立するものである。また、定置式溶接機の静止部材としては支持アームも含まれるので、同アームの側面にプロジェクションボルト供給装置を取り付けてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、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、定置式溶接機に設置した複数対の支持アームにそれぞれ可動電極と固定電極が設置され、両電極のいずれか一方に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、定置式溶接機の静止部材にプロジェクションボルト供給装置を取り付け、他方、ワークはロボット装置に保持されて前記の両電極間に移動させられることを特徴としている。
【００２７】
定置式溶接機の静止部材に取り付けたプロジェクションボルト供給装置から電極の各受入孔へ前記軸部を挿入し、その状態でロボット機能により両電極間にワークが進入してきて可動電極が作動すると、溶着用突起とワークとが圧着されて通電・溶接がなされる。両電極やプロジェクションボルト供給装置は複数の対として設置してあるから、一つのワークに対して多点的にボルト溶接が可能となり、生産性を高めるのに有効である。とくに、電極やボルト供給装置が複数対の状態で設置されているから、ワークの複数箇所において同時あるいは交互に溶接が進行し、さらに、ロボット装置によるワークの移動距離も複数対設置の関係で短くなり、したがって、短い溶接時間で多数のプロジェクションボルトが溶接できて、生産性を向上させるのに非常に有利である。
【００２８】
定置式溶接機の溶接ユニット部分を複数化するように改造し、合わせてプロジェクションボルト供給装置を配置すればよいものであるから、既存の設備を活用して、設備費用の低減や設備の簡素化が図れるのである。このように定置式溶接機の静止部材とプロジェクションボルト供給装置とがユニット化されているので、電極へのボルト供給をおこないつつ、進入してくるワークの目的箇所に、プロジェクションボルト溶接を完了させることができる。したがって、既存の定置式溶接機にプロジェクションボルト供給装置を取り付けるだけの簡単な改造で済む。また、ロボット装置は既存のものをそのまま使用するものであるから、この点における経済的な問題は発生しない。
【００２９】
プロジェクションボルト供給装置は支持アームの長手方向で見て電極よりも後方側に配置されている。こうすることによって、両電極間にワークが進入してくるときに、プロジェクションボルト供給装置が邪魔になったりしない。このことは、支持アームの最先端部分に両電極が配置されているので、ワークはまず最初に両電極間に導かれることとなり、他の部材と干渉することなく円滑に溶接がなされる。このことは、ワークの形状が複雑に屈曲しているよう場合の干渉問題回避にとって、非常に重要である。
【００３０】
プロジェクションボルト供給装置は進退式の供給ロッドに取り付けた保持ヘッドとプロジェクションボルトの軸部を受入孔に挿入するための駆動手段から構成されている。進退式の供給ロッドが両電極間に突出してきたり、後退したりするので、保持ヘッドに係止されたプロジェクションボルトが両電極の間に首尾よく移行される。とくに、軸部が受入孔と同軸になった位置で供給ロッドの進出を停止させることによって、受入孔への軸部移動が的確になされる。軸部は駆動手段の出力で受入孔に挿入されるので、前記供給ロッドの進出に引き続いて信頼性の高い供給がおこなえる。
【００３１】
駆動手段は定置式溶接機の静止部材に固定され、この駆動手段の出力部材に供給ロッドの進退駆動手段が固定されており、供給ロッドは支持アームに対して２方向に傾斜させてあり、これによって保持ヘッドに保持されたプロジェクションボルトの軸部が受入孔と同軸になった位置で停止すると共に、その停止位置から軸部が受入孔に挿入される。供給ロッドのための進退駆動手段と軸部を受入孔へ導く駆動手段とが設置されているので、ボルトを両電極間に移動させることと、軸部を受入孔へ挿入させることが確実になされる。この挙動は、とくに、駆動手段の出力部材に進退駆動手段が固定されていることによって実現されている。さらに供給ロッドは支持アームに対して２方向に傾斜させてあるので、電極の後方から両電極間にプロジェクションボルトを移動させることが可能となり、定置式溶接機の静止部材にプロジェクションボルト供給装置をユニット化することがおこないやすくなる。
【００３２】
複数対の可動電極、固定電極およびプロジェクションボルト供給装置がワークの中心線の両側に振り分けて配置されている。このように複数対の溶接ユニットがワーク中心線の両側に対応できるので、各溶接ユニットが同時あるいは交互にワークの両側にボルト溶接がなされ、しかも、ロボット装置によるワークの移動距離が短縮されるので、短時間で多数のボルト溶接が可能となる。
【００３３】
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、定置式溶接機に設置した支持アームにそれぞれ可動電極と固定電極が設置され、両電極のいずれか一方に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、定置式溶接機の静止部材にプロジェクションボルト供給装置を取り付け、他方、ワークはロボット装置に保持されて前記の両電極間に移動させられるように構成し、しかも、ワークが両電極間に進入した状態のままプロジェクションボルト供給装置によって前記受入孔に軸部が挿入できるようにワークといずれか一方の電極との間隔が設定されている。
【００３４】
したがって、ワークを受入孔のある電極から遠ざけて位置付けるか、あるいはワークを受入孔のない電極に接触させておくことにより、ワークを両電極間に配置させたままでボルト軸部を受入孔に挿入することが可能となり、大きなワークを一々移動させたりせずに、ボルト供給ができる。このようにして溶接効率の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す全体的な平面図である。
【図２】図１のものの側面図である。
【図３】保持ヘッドと受入孔との関係を示す縦断側面図である。
【図４】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
３７ ワーク
５ 定置式溶接機
８、９ 支持アーム
１０ 可動電極
１１ 固定電極
１３ 受入孔
１４ プロジェクションボルト供給装置
３３ ロボット装置
１８ 供給ロッド
２１ 保持ヘッド
１６ 駆動手段
１７ 出力部材
１９ 進退駆動手段

Claims (6)

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、定置式溶接機に設置した複数対の支持アームにそれぞれ可動電極と固定電極が設置され、両電極のいずれか一方に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、定置式溶接機の静止部材にプロジェクションボルト供給装置を取り付け、このプロジェクションボルト供給装置は、定置式溶接機の支柱の側面に固定したブラケットに軸部を受入孔内へ進入させる駆動手段が取り付けられ、この駆動手段の出力部材にプロジェクションボルト供給用の供給ロッドの進退駆動手段が固定されることにより構成され、他方、ワークはロボット装置に保持されて前記の両電極間に移動させられることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接装置。
2. 請求項１において、プロジェクションボルト供給装置は支持アームの長手方向で見て電極よりも後方側に配置されていることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接装置。
3. 請求項１または請求項２において、プロジェクションボルト供給装置は進退式の供給ロッドに取り付けた保持ヘッドとプロジェクションボルトの軸部を受入孔に挿入するための駆動手段から構成されていることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接装置。
4. 請求項３において、駆動手段は定置式溶接機の静止部材に固定され、この駆動手段の出力部材に供給ロッドの進退駆動手段が固定されており、供給ロッドは支持アームに対して２方向に傾斜させてあり、これによって保持ヘッドに保持されたプロジェクションボルトの軸部が受入孔と同軸になった位置で停止すると共に、その停止位置から軸部が受入孔に挿入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装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかにおいて、複数対の可動電極、固定電極およびプロジェクションボルト供給装置がワークの中心線の両側に振り分けて配置されていることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接装置。
6. 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、定置式溶接機に設置した支持アームにそれぞれ可動電極と固定電極が設置され、両電極のいずれか一方に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、定置式溶接機の静止部材にプロジェクションボルト供給装置を取り付け、このプロジェクションボルト供給装置は、定置式溶接機の支柱の側面に固定したブラケットに軸部を受入孔内へ進入させる駆動手段が取り付けられ、この駆動手段の出力部材にプロジェクションボルト供給用の供給ロッドの進退駆動手段が固定されることにより構成され、他方、ワークはロボット装置に保持されて前記の両電極間に移動させられるように構成し、しかも、ワークが両電極間に進入した状態のままプロジェクションボルト供給装置によって前記受入孔に軸部が挿入できるようにワークといずれか一方の電極との間隔が設定されていることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接装置。

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