JP3838565B2 - ナット等溶接装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナットやボルトのプロジェクション溶接における溶接不良等防止のための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ボルト軸挿通用の下穴が形成される鋼板等にナットやボルトをプロジェクション溶接する際、鋼板等を下部電極上にセットし、下部電極の貫通孔を通して位置決めピンを上昇させて鋼板等の下穴から上方に突出させ、鋼板等の上部にセットされるナット等を位置決めした後、上部電極を下降させてナット等を鋼板等に押し付け、この状態で上部電極と下部電極間に通電してナット等を鋼板等に溶接するような技術が知られており、この際、ナットが逆向きであったり、正規でないナットが取り付けられたりする等の不具合を防止するため、例えば特開平７−９１６５号や特開平７−１００６６０号のような技術が知られている。
【０００３】
そして前者の特開平７−９１６５号では、ガイドピン（位置決めピン）を昇降動させる作動杆の下端側に、所定間隔を持って対向する接点ピンを配設し、作動杆と接点ピンとの間に異常検出回路を形成することで、ナットのセット不良等を検出するようにしている。
また、後者の特開平７−１００６６０号では、連結棒の先端に連結され且つシリンダによって昇降動する検出ピン（位置決めピン）の先端位置を位置検出器により検出し、ナットのセット不良等を検出するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記技術のように、下部電極から出没自在な位置決めピンの突出位置を検出してナットのセット不良等を検出する際、検出器の取付けによって装置自体が大型化しやすくなるとともに、位置決めピンに連結される作動杆または連結棒が、昇降作動時に傾いたりすると位置精度に誤差が生じやすくなって精密な検出が困難となり、例えば六角型ナットや丸型ナットや袋型ナットや異型ウエルドナット等のプロジェクションの突起量が少ないナットでは溶接不良を検出することが出来ず、また、比較的検出しやすい四角型ナットの場合でも、不良を完全に検出することは不可能であった。また、位置決めピンが下部電極の貫通孔等とこじれやすくなって損耗しやすくなるという問題もあった。
【０００５】
一方、連結棒等が上下動する際にその傾きを防止するため、例えば連結棒と筒穴径の隙間を小さくすれば、例えばスパッタ侵入防止のため筒穴内にエアを送り込むような場合、エアの流通が円滑に行われず、筒穴等を通して下方のシリンダ内に微細なスパッタが侵入しやすくなって、シリンダ等が損耗しやすくなったり、シリンダロッドのストローク検出に狂いがでたりするという不具合がある。
そこで本発明は、位置決めピンの突出位置を精密に検出することで、ナット等の溶接不良を完全に検出出来るようにし、同時に、溶接時に発生するスパッタがホルダの筒内を通して下方のシリンダ内に入り込むのを防止し、また装置のコンパクト化を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るナット等溶接装置は、筒状の電極ホルダと、この電極ホルダの上端部に結合され且つ中央部に貫通孔を備えた下部電極と、前記電極ホルダの下端部に連結ブロックを介して連結されるエアシリンダと、前記電極ホルダの筒内に内装され且つ前記エアシリンダの作動によって上下動自在な連結棒と、この連結棒の上部に設けられ且つ連結棒の上下動によってその先端部が前記下部電極の貫通孔から出没自在な位置決めピンと、前記電極ホルダの下部側から筒内上部にエアを送り込むためのエアブロー機構を備えたナット等溶接装置において、前記連結ブロックを磁性材料から構成するとともに、電極ホルダとエアシリンダとの間に絶縁処理を施すようにし、また前記エアシリンダのシリンダロッドには、磁性目盛りを形成し、また、前記エアシリンダには、磁気検出素子部と、この磁気検出素子部からの信号を増幅する増幅部を設けることを特徴とするものである。
【０００７】
そして、シリンダロッドのストロークを検出することでナット溶接の異常を検出するようにし、この際、シリンダロッドに形成した磁性目盛りをエアシリンダ側に設けた磁気検出素子部で検出し、この信号を増幅部で増幅して処理するような磁気抵抗センサを適用すれば、精度の高いストローク検出が可能となり、ナット等の異常をほぼ完全に検出することが出来るが、この際、溶接時の電流により生じる磁界等の外部の磁気の作用により、誤作動が生じるおそれがある。
そこで、電極ホルダとエアシリンダを磁性材料の連結ブロックで連結することにより、エアシリンダに対する外部の磁界の悪影響を遮断するようにする。また連結ブロックで直接連結すれば、全体の装置をコンパクト化することが可能となる。また電極ホルダとエアシリンダとの間を電気的に絶縁することで、エアシリンダやシリンダロッド等が電食作用によって腐食するような事態を防止出来る。
【０００８】
ここで、磁気検出素子部としては、磁力により変化する抵抗値を測定する磁気抵抗素子等が好適であり、また、シリンダロッドに形成される磁性目盛りとしては、例えば非磁性材料のシリンダロッドに所定ピッチ間隔で磁性目盛りを形成したり、磁性材料のシリンダロッドに非磁性体の役目を有する溝を等間隔に形成する等によって構成することが出来る。そしてこの磁性目盛りを細かくすることにより、例えば０．０１ｍｍ程度の細かい分解能でストローク検出することが可能となる。
また、磁性材料の連結ブロックの素材としては、空気との比透磁率の高いパーマロイや、方向性ケイ素鋼や、その他の強磁性体材料が好ましい。
【０００９】
また本発明に係る他のナット等溶接装置は、筒状の電極ホルダと、この電極ホルダの上端部に結合され且つ中央部に貫通孔を備えた下部電極と、前記電極ホルダの下端部に連結シャフトを介して連結されるエアシリンダと、前記電極ホルダの筒内に内装され且つ前記エアシリンダの作動によって上下動自在な連結棒と、この連結棒の上部に設けられ且つ連結棒の上下動によってその先端部が前記下部電極の貫通孔から出没自在な位置決めピンと、前記電極ホルダの下部側から筒内上部にエアを送り込むためのエアブロー機構を備えたナット等溶接装置において、前記電極ホルダとエアシリンダとの間に絶縁処理を施すようにし、また前記エアシリンダのシリンダロッドには、磁性目盛りを形成するとともに、前記エアシリンダには、磁性目盛りを検出する磁気検出素子部と、この磁気検出素子部からの信号を増幅する増幅部を設けることを特徴とするものである。
【００１０】
そして、このように連結シャフトで連結することで、電極ホルダとエアシリンダの間の距離を長く確保すれば、外部磁界の悪影響がエアシリンダ側の磁気目盛りや磁気検出素子部や増幅部に及びにくくなる。
この際、連結ブロックを使用することに較べて、装置は若干大型化するが、連結シャフトの長さを調整することにより簡単に外部磁界の悪影響を避けることが出来て簡便である。
【００１１】
また本発明に係る他のナット等溶接装置は、前記磁性目盛りが形成されるシリンダロッド、及び磁気検出素子部、及び増幅部の周囲を、磁性材料で覆って磁気シールドすることを特徴とするものである。
このように、磁性目盛りや、磁気検出素子部や、増幅部の周囲を磁性材料で覆って磁気シールドすることにより、磁気検出素子部や増幅部等が外部の磁界によって誤動作するような不具合を防止出来る。
因みに、この際の磁性材料としては、空気との比透磁率の高いパーマロイや方向性ケイ素鋼やその他の強磁性体材料が好ましい。
【００１２】
また本発明に係る他のナット等溶接装置は、前記磁性材料と連結ブロック、または連結シャフトを、シリンダロッドの磁性目盛り、及び磁気検出素子部、及び増幅部近傍の磁束密度が５００ガウス以下になるように配置することを特徴とするものである。
そして、連結ブロックを用いる場合は、主として連結ブロックと磁性材料の素材や厚み等により、また連結シャフトを用いる場合は、主として連結シャフトの長さによって、磁性目盛りや磁気検出素子部や増幅部近辺の磁束密度を５００ガウス以下に抑えるようにすれば、シリンダロッドのストローク検出がより正確となり、ナット等の異常を精密に検出出来る。
【００１３】
また本発明に係る他のナット等溶接装置は、前記連結棒を、前記エアシリンダのシリンダロッド先端部に絶縁材を介して結合することを特徴とするものである。
このようにエアシリンダとシリンダロッドとの間を電気的に絶縁することにより、例えばシリンダロッド等が電食作用によって腐食するのを防止することが出来、耐久性の向上が図られる。
【００１４】
また、本発明に係る他のナット等溶接装置は、前記磁性目盛りが形成されるシリンダロッド、及び磁気検出素子部、及び増幅部の周囲には、外部から異物や液体等の侵入を阻止する異物等侵入防止手段を施すことを特徴とするものである。
このように異物等侵入防止手段を設けて、磁気目盛りが形成されるシリンダロッドや磁気検出素子部や増幅部の周囲に異物や液体が侵入するのを防止することにより、磁気センサによるストローク検出精度が狂うことがなく、またこれらの侵入によって耐久性が低下するのを防止することが出来る。
ここで、異物等侵入防止手段としては、磁性目盛りや磁気検出素子部や増幅部の周囲からの侵入については、磁気シールド用の磁性材料に兼用させ、シリンダロッドとの隙間からの侵入については、Ｏリング等のシール部材を設けるようにすれば好適である。
【００１５】
また、本発明に係る他のナット等溶接装置は、前記連結ブロックに、連結ブロック内に侵入した異物や液体等をエアブローにより除去するブロック内エアブロー機構を設けることを特徴とするものである。
すなわち、連結ブロック内に異物や液体等が侵入すると、シリンダロッドの摺動部が摩耗しやすくなったり、磁気検出素子が誤作動しやすくなったりするため、ブロック内エアブロー機構のエアブローにより除去する。
【００１６】
また、本発明に係る他のナット等溶接装置は、前記連結棒の上端部に、結合方式の異なる異種の位置決めピンに対応して、結合構造が変更自在なピン結合部を形成することを特徴とするものである。
このように連結棒の上端部に、結合構造が可変のピン結合部を設けることにより、例えば耐久性は良好であるがネジ加工等が困難なセラミックス製の位置決めピンや、ネジ加工等が容易で且つ安価な金属製の位置決めピン等を自由に結合出来るようになり、位置決めピンの選択の自由度等が増す。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るナット等溶接装置１は、位置決めピンの突出位置を精密に検出出来るようにされるとともに、溶接時に発生するスパッタ等がホルダの筒内に入り込むのを防止して耐久性の向上が図れるようにされ、図１に示すように、二重筒構造の電極ホルダ２と、この電極ホルダ２の上部に結合される下部電極３と、前記電極ホルダ２の下部に絶縁材４を介して連結されるエアシリンダ５を備えており、前記エアシリンダ５のシリンダロッド５ａには、絶縁材６を介して連結棒７が連結されるとともに、この連結棒７の上部には、ピン結合部１０が設けられており、この実施例では、ナット座８を介してセラミックス製の位置決めピン９が装着可能にされている。
【００１８】
そして、下部電極３の中央部には貫通孔３ｈが形成されるとともに、この貫通孔３ｈの下端側は、位置決めピン９のテーパ拡径部９ｔに対応してテーパ状開口部とされており、位置決めピン９のテーパ拡径部９ｔの大径部を下向きにしてナット座８に載置した後、下部電極３の雄ネジを電極ホルダ２の雌ネジ部に螺合させることにより、位置決めピン９を抜脱不能に装着するようにしている。
そして、エアシリンダ５が作動してシリンダロッド５ａが上昇すると、連結棒７を介して位置決めピン９が押し上げられて、その先端部が下部電極３の貫通孔３ｈから上方に突出し、シリンダロッド５ａが下降すると、自重により位置決めピン９が下降して貫通孔３ｈ内に没入するようにしている。
【００１９】
前記電極ホルダ２は、図２に示すように、外面に凹溝が形成される内筒１１に対して外筒１２を水密状に嵌合させることにより、両者の嵌合隙間（内筒１１の凹溝）に冷却水路ｒが形成されるようにしており、図１に示すように、この冷却水路ｒに、外筒１２の下端部に嵌合する導水リング１８の水導入口１８ｘと水導出口１８ｙを連通させている。
そして、電極ホルダ２内の冷却水路ｒに冷却水を循環させることにより下部電極３を冷却するようにしている。
【００２０】
また、電極ホルダ２の内筒１１内部には、テフロン製（デュポン社の登録商標）のガイドリング１３が取り付けられており、連結棒７の上下動をガイドして、連結棒７を傾くことなく垂直に上下動させるようにしている。
【００２１】
前記連結棒７は、前記シリンダロッド５ａに対して絶縁材６を介して電気的に絶縁された状態で連結されており、また、図２にも示すように、基本的に断面円形の丸棒の両側面部に、空気流通手段としての平坦状の面取り部ｍが軸方向に沿って形成されている。
そしてこの面取り部ｍにより、後述するエアブロー機構によって筒内にエアを送り込んだ際、エア通路が形成されるようにしている。
【００２２】
また、面取り部ｍが形成されていない箇所の連結棒７の径は、前記ガイドリング１３の内径より僅かに小さく、例えば両者間のクリアランスを１／１００〜５／１０ｍｍ程度の微少なクリアランスにすることで、連結棒７の傾きを極限しつつ、摺動が円滑に行われるようにしている。
尚、図２に示す実施例では、連結棒７の両側に一対の面取り部ｍを形成しているが、図３に示すように、少なくとも一面に形成されていれば良く、このように一面だけに形成することにより、連結棒７の傾きを抑制することが出来る。
【００２３】
また、空気流通手段としては、本実施例のように連結棒７の外面に面取り部ｍを設ける代わりに、外面に溝を形成するようにしても良く、或いは連結棒を中空にして中空内部をエア通路にするようにしても良い。
ところで、連結棒７の上端部のピン結合部１０は、位置決めピン９に対する結合構造が可変とされ、図２に示す実施例では、このピン結合部１０を、連結棒７上端の雄ネジ部７ａと、前記ナット座８によって構成している。
【００２４】
すなわち、この実施例では、位置決めピン９が雌ネジ部を形成出来ないセラミックス製であるため、前述のように連結棒７の雄ネジ部７ａにナット座８を螺合させて、その上に位置決めピン９を載置し、その上から下部電極３を被せて位置決めピン９を抜脱不能に装着するようにしているが、例えば金属製の位置決めピン９等のように雌ネジ部を形成出来る時は、図４に示すように、ナット座８を外して、直接位置決めピン９の雌ネジ部９ａを連結棒７の雄ネジ部７ａに螺合させるようにすることが出来し、また、図５に示すように、連結棒７の雄ネジ部７ａを無くして、連結棒７の上部に直接位置決めピン９を載置するようにしても良い。
【００２５】
そして、図４に示すような位置決めピン９を直接連結する場合は、位置決めピン９の上昇のみならず、下降動作もシリンダロッド５ａの昇降動によって直接行わせることが出来るが、金属製の位置決めピン９の場合、その表面を絶縁塗料等で電気的に絶縁しておくことが好ましい。
【００２６】
前記エアシリンダ５の上部の絶縁材４は、例えばエアシリンダ５側にネジ止め等により固定されて、電極ホルダ２とエアシリンダ５の電気的絶縁を図ることが出来るようにされており、また絶縁材４の中央上部には、シリンダロッド５ａを挿通せしめることの出来るネジ部材１４が固着され、このネジ部材１４に電極ホルダ２下端部の雌ネジ部が螺合している。
そして、このように絶縁材４を介して電極ホルダ２とエアシリンダ５を直接結合することにより、装置のコンパクト化を図っている。
【００２７】
また、この絶縁材４には、エアブロー機構としてのブローエア供給部１５が設けられており、このブローエア供給部１５を通して電極ホルダ２の下端側から筒内にエアを送り込むことが出来るようにしている。
そしてこのエアを電極ホルダ２の筒内の下方から上方に向けて吹き流すことにより、溶接時に発生するスパッタが電極ホルダ２を通してエアシリンダ５内に侵入するのを防止するようにしており、この際、前記連結棒７の面取り部ｍを通してエアを円滑に上方に流通させるようにしている。
【００２８】
尚、このエア回路は、図６に示すように、四方弁１７からエアシリンダ５の伸張側エア供給部ｘとブローエア供給部１５、及び後退側エア供給部ｙに回路を接続し、セラミックス製の位置決めピン９の場合は、シリンダロッド５ａ伸張時にエアブローを行い、シリンダロッド５ａ後退時には、ブローエア供給部１５からのエアブローを停止するようにしている。
これに対して、ブローエア供給部１５からのエアブローを常時行うようにすることも可能であるが、この場合はシリンダロッド５ａが後退しても位置決めピン９は下がらない。
尚、図４のネジ孔付き位置決めピン９の場合は、シリンダロッド５ａが後退すると位置決めピン９も下がるため、常時エアブローを行っても影響はない。
【００２９】
前記エアシリンダ５の側面には、シリンダロッド５ａの位置（位置決めピン９の位置）を検出するための検出器１６を取り付けており、この検出器１６を不図示のカウンター器に接続するとともに、このカウンター器にセットしたプリセット値によりナットのセット不良や溶接不良等を検出し、溶接を制御するようにしている。
ここで、検出器としては、シリンダロッドの伸長ストロークを検出できれば、その種類等は任意であり、例えば磁気センサによるものでも、光センサによるものでも、その他のセンサ等によるものでも良い。
【００３０】
以上のような下部電極装置１を使用したプロジェクション溶接について図９に基づき説明する。
まず、下部電極３の上部に、ボルト挿通用の下穴が形成される鋼板等の板状ワークＷをセットし、下穴の位置に合わせて板状ワークＷの上部にナットＮを載置した後、エアシリンダ５を伸張作動させて図９（ａ）に示すように、位置決めピン９を最大ストローク上昇させる。
【００３１】
この時の位置決めピン９の先端位置を検出器１６で検出するが、これ以降の位置決めピン９の位置の説明を容易にするため、この時のナットＮの上面と板状ワークＷの上面までの距離をＬ１とする。
【００３２】
次いで、図９（ｂ）に示すように、上部電極１９を下降させてナットＮを板状ワークＷに押し付け、この時の位置決めピン９の先端位置を検出器１６で検出する。このとき、位置決めピン９はナットＮに押されて降下するため、ナットＮの降下量と位置決めピン９の降下量は一致する。従って、この時のナットＮの上面と板状ワークＷの上面までの距離がＬ２であったとすれば、Ｌ１−Ｌ２は位置決めピン９の降下量と同一であり、この値が予めカウンター器にセットしたプリセット値の範囲内である時、ナットＮは正常なものであり、また正常な姿勢であると判断して溶接を続行し、プリセット値の範囲を逸脱すると、不正常であると判断して溶接を中断する。
【００３３】
溶接前の状態が正常と判断した場合、上部電極１９で押圧しながら通電し、溶接を行うと、図９（ｃ）に示すように、ナットＮの突起部が溶融してナットＮ及び位置決めピン９が下降し、この時の位置決めピン９の先端位置を検出器１６で検出する。
この時のナットＮの上面と板状ワークＷの上面までの距離がＬ３であったとすれば、Ｌ１−Ｌ３が予めカウンター器にセットしたプリセット値の範囲内である時、溶接は正常に行われたものと判断し、プリセット値の範囲を逸脱すると、不正常であると判断して製品の流出を停止する。
【００３４】
以上のような要領により、溶接前、及び溶接後の不良等が検出出来るが、カウンター器にセットするプリセット値を精密に設定し、また検出器１６で精密に検出することにより、不良発生を高精度に把握し予防出来る。
また、最初に位置決めピン９が上昇する際、ブローエア供給部１５からエアを送り込み、連結棒７の面取り部ｍを通してガイドリング１３の上方にエアを吹き流す。そして、図９（ｂ）に示すように、上部電極１９を下降させてナットＮを板状ワークＷに押し付ける際、位置決めピン９はナットＮに押し下げられて、位置決めピン９のテーパ拡径部９ｔと下部電極３の貫通孔３ｈとの間に隙間が生じるようになり、この隙間からエアが吹き上げられる。このため、溶接時に発生するスパッタが電極ホルダ２の筒内を通してエアシリンダ５内に入り込むことがなく、例えばエアシリンダ５の損傷等を有効に防止出来る。
【００３５】
また、連結棒７とシリンダロッド５ａの間、及び電極ホルダ２とエアシリンダ５との間がそれぞれ絶縁材６、４により電気的に絶縁されているため、例えばシリンダロッド５ａが電食作用により損耗するような不具合も抑制され、耐久性が向上する。
更に、連結棒７の上端部には、結合方式の異なる位置決めピン９を装着出来るピン結合部１０が設けられているため、位置決めピン９の選択の自由度が高まって便利である。
【００３６】
ところで、以上のような検出器として、例えば磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗センサを使用すると、より精密にストローク検出することが可能であるが、この場合は、溶接電流に起因して発生する磁界の影響が検出素子部等に及ぶと誤作動の恐れがあるため、通電部等から距離が離れた位置にエアシリンダ５を配置するか、または検出素子部等の周囲を磁気シールド部材で覆うような処置を施すことにより、誤作動を防止するようにすれば好適である。
【００３７】
そこで、図７は、検出器として磁気抵抗センサを使用し、エアシリンダ５の位置を、電極ホルダ２から離れた位置に配置するようにした構成例であり、この構成例では、導水リング１８が取り付けられる第１支持板２３と、エアシリンダ５が取り付けられる絶縁性の第２支持板２４との間を複数の連結シャフト２５で結合し、この連結シャフト２５によってある距離を確保することにより、電極ホルダ２に接続される不図示の通電部の磁界の影響が検出器に及ばないようにしている。
【００３８】
尚、第２支持板２４を絶縁材にする代わりに、連結シャフト２５自体を絶縁材から構成しても良く、また、第２支持板２４とエアシリンダ５との間に絶縁材を積層するようにしても良い。
因みに、この場合の検出器は、シリンダロッド５ａに形成される磁性目盛りと、磁気抵抗素子を主体とする磁気検出素子部と、磁気検出素子部が検出した信号を増幅する増幅部２６から構成されており、増幅部２６がエアシリンダ５の外部に取り付けられるとともに、磁性目盛りは、例えばＳＵＳ３０４や非鉄等の非磁性体のシリンダロッドに所定間隔置きに磁性層を形成することで構成され、また磁気検出素子部はシリンダロッド近傍のエアシリンダ５内に内蔵されている。そして、シリンダロッドの移動を磁気検出素子部でｓｉｎ、ｃｏｓの２相信号として得た後、これを増幅し、数分割した結果をパルス信号として出力するようにし、実施例の場合、例えば磁気目盛りや磁気検出素子部や増幅部近傍の磁束密度を５００ガウス以下に抑えることにより、細かい分解能でシリンダロッドのストローク量を検出出来るようにしている。
【００３９】
そして、図７に示す実施例の場合、連結シャフト２５の長さは、磁性目盛りが形成されるシリンダロッド５ａや、磁気検出素子部や、増幅部２６近辺の磁束密度が５００ガウス以下になるようにしており、磁気センサが外部の磁界の悪影響で誤作動するのを防止するようにしている。このときのストローク検出の分解能は、０．０１±０．０２ｍｍ程度である。尚、前記磁束密度を１４５ガウス以下にすると、誤作動を完全に防止出来ることが確認されている。
【００４０】
この際、電極ホルダ２の構造としては、図１に示すような二重筒構造を採用しても良く、または単体の筒構造にしても良い。
また、シリンダロッド５ａを非磁性体にする代わりに磁性体にし、これに非磁性体の役目を果たす溝を等間隔で切り込んで目盛りにするようにしても良い。
ところで、図８は、前記例と同様な磁気抵抗センサを採用し、また導水リング１８とエアシリンダ５の間に、磁性材料で且つ絶縁性を有する連結ブロック２８を介装することにより、磁性目盛りが形成されるシリンダロッド５ａが伸長作動した際でも、その周囲が磁気シールド材料で覆われるようにした構成例である。そして、磁性目盛りが形成されるシリンダロッド５ａや、磁気検出素子部や、増幅部２６の周囲を、強磁性体の磁性材料２７で覆うようにし、外部の磁界を遮断するとともに、この磁性材料２７には、シリンダロッド５ａや、磁気検出素子部や、増幅部２６に異物や液体等が侵入するのを防止する異物等侵入防止手段の一部を兼用させるようにしている。
【００４１】
尚、この実施例でも、磁気検出素子部はエアシリンダ５内のうち、シリンダロッド５ａ近傍に配置され、増幅部２６はエアシリンダ５の外部に設けられている。
ここで、連結ブロック２８としては、本実施例の場合、強磁性体の磁性材料の表面に絶縁処理を施したものを使用しており、また、連結ブロック２８と磁性材料２７の磁気遮蔽効果により、磁性目盛りが形成されるシリンダロッド５ａや、磁気検出素子部や、増幅部２６の周囲の磁束密度が５００ガウス以下になるようにしている。また、この場合も、前記磁束密度を１４５ガウス以下にすれば、誤作動を完全に防止することが出来る。
【００４２】
尚、連結ブロック２８の構成としては、強磁性体の磁性材料のブロックと絶縁材を積層することで構成するようにしても良い。
また、電極ホルダ２としては、図１に示すような二重筒構造であっても良く、あるいは単体の筒構造であっても良い。
【００４３】
また、この構成例では、導水リング１８にブローエアー供給部１５を設けており、このブローエアー供給部１５から送り込んだエアを上方に向けて流動させることが出来るようにしている。
そして、連結ブロック２８の内孔２８ｈ内の上部側には、シリンダロッド５ａとの隙間を封止することの出来るシール部材３０が異物等侵入防止手段の他の一部として配設され、シリンダロッド５ａ周辺や磁気検出素子部等に異物や液体等が侵入するのを防止するとともに、前記ブローエアー供給部１５から送り込まれたエアが全て上方に流動するようにされている。
【００４４】
また、連結ブロック２８の内孔２８ｈ内の下部側には、シリンダロッド５ａとの隙間を封止することの出来るシール部材３１が配設されており、エアシリンダ５内に異物や液体等が侵入するのを防止出来るようにされている。
また、連結ブロック２８には、内孔２８ｈ内に侵入した異物や液体等を排除することの出来るブロック内エアブロー機構３２が設けられている。
【００４５】
このブロック内エアブロー機構３２は、前記電極ホルダ２の筒内の異物等を除去するためのエアブロー機構（ブローエア供給部１５）とは別個に独立して設けられ、内孔２８ｈ内にエアを送り込むためのエアブロー供給部３３と、送り込まれたエアを排出するエア排出部３４を備えている。そして、内孔２８ｈ内に侵入したスパッタ等の異物や、冷却水、オイル等の液体をエア排出部３４から排出するようにし、シリンダロッド５ａの磁気目盛りや検出素子部等に悪影響が及ばないようにするとともに、エアシリンダ５の損耗防止等が図られるようにしている。
【００４６】
ところで、以上の実施例では、ナットＮを溶接する場合を例にとって説明したが、例えば図１０に示すように、ボルトＢの溶接においても適用することが出来、この時もナットＮの溶接の場合と同様である。
【００４７】
【発明の効果】
上記の通り、本発明に係るナット等溶接装置は、内部に冷却水路が形成される二重筒構造の電極ホルダ内で上下動自在な連結棒をガイドリングでガイドするようにし、また、連結棒の上部に配置される位置決めピンの位置を検出器で検出して制御するようにしたため、連結棒が上下動する際に傾くような不具合が是正されて位置決めピンの位置精度を精密に検出することが可能となり、冷却効果による下部電極の摩耗防止と、検出器による位置決め精度の向上の相乗効果を得ることが出来る。
【００４８】
また連結棒にエアを流通させるための空気流通手段を形成することにより、スパッタ侵入防止用のエアの流通が円滑に行われるようになって電極ホルダ内にスパッタが侵入するのを有効に防止出来る。
また、電極ホルダとエアシリンダを、磁性材料の連結ブロックで連結し、また電極ホルダとエアシリンダとの間に絶縁処理を施すとともに、エアシリンダ側に磁気抵抗センサを設けるようにすれば、外部磁界の悪影響を避けつつ、精度の良いストローク検出が可能となってナット等の異常をほぼ完全に検出することが出来るとともに、装置のコンパクト化が図られる。しかも、エアシリンダやシリンダロッド等が電食作用によって腐食するような事態も防止出来る。
【００４９】
また、電極ホルダとエアシリンダを、連結シャフトで連結し、エアシリンダ側に磁気抵抗センサを設けるようにすれば、連結シャフトの長さを調整するだけで外部磁界の悪影響を確実に避けることが出来る。
そしてこの場合、磁性目盛りが形成されるシリンダロッドや、磁気検出素子部や、増幅部の周囲を、磁性材料で覆って磁気シールドすれば、外部の磁界の悪影響を一層抑制することができる。
【００５０】
そして、前記磁性材料と連結ブロック、または連結シャフトを、シリンダロッドの磁性目盛りや、磁気検出素子部や、増幅部近傍の磁束密度が５００ガウス以下になるように配置すれば、シリンダロッドのストローク検出がより正確となり、ナット等の異常を精密に検出出来る。
また、連結棒として、エアシリンダのシリンダロッド先端部に絶縁材を介して結合すれば、シリンダロッド等が電食作用によって腐食するのを防止することが出来、耐久性の向上が図られる。
【００５１】
また、磁性目盛りが形成されるシリンダロッドや、磁気検出素子部や、増幅部の周囲に、外部から異物や液体等の侵入を阻止する異物等侵入防止手段を設ければ、磁気検出素子部によるストローク検出精度が異物等の影響で狂うことがなく、またこれらの耐久性向上を図ることが出来る。
更に、連結ブロック内に侵入した異物や液体等をエアブロー機構により除去するようにすれば、摺動部の損耗防止や、磁気検出素子部の誤作動防止等が図られる。
そして、連結棒の上端部に、結合構造が可変のピン結合部を設けることにより、位置決めピンの選択の自由度が増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るナット等溶接装置の第１実施例の縦断面
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】 連結棒の別構成例図
【図４】 連結棒先端のピン結合部に別形態の位置決めピンを結合する例を示す説明図
【図５】 連結棒先端に位置決めピンが載置される別構成例を示す説明図
【図６】 エア供給回路の説明図
【図７】 ナット等溶接装置の第２実施例を示す構成例図
【図８】 ナット等溶接装置の第３実施例の要部図
【図９】 溶接時の位置決めピンの位置検出の一例を説明する説明図
【図１０】 ボルト溶接の一例の説明図
【符号の説明】
１…ナット等溶接装置、２…電極ホルダ、３…下部電極、３ｈ…貫通孔、５…エアシリンダ、７…連結棒、９…位置決めピン、１０…ピン結合部、１５…ブローエア供給部、２５…連結シャフト、２６…増幅部、２８…連結ブロック、３２…ブロック内エアブロー機構。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナットやボルトのプロジェクション溶接における溶接不良等防止のための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ボルト軸挿通用の下穴が形成される鋼板等にナットやボルトをプロジェクション溶接する際、鋼板等を下部電極上にセットし、下部電極の貫通孔を通して位置決めピンを上昇させて鋼板等の下穴から上方に突出させ、鋼板等の上部にセットされるナット等を位置決めした後、上部電極を下降させてナット等を鋼板等に押し付け、この状態で上部電極と下部電極間に通電してナット等を鋼板等に溶接するような技術が知られており、この際、ナットが逆向きであったり、正規でないナットが取り付けられたりする等の不具合を防止するため、例えば特開平７−９１６５号や特開平７−１００６６０号のような技術が知られている。
【０００３】
そして前者の特開平７−９１６５号では、ガイドピン（位置決めピン）を昇降動させる作動杆の下端側に、所定間隔を持って対向する接点ピンを配設し、作動杆と接点ピンとの間に異常検出回路を形成することで、ナットのセット不良等を検出するようにしている。
また、後者の特開平７−１００６６０号では、連結棒の先端に連結され且つシリンダによって昇降動する検出ピン（位置決めピン）の先端位置を位置検出器により検出し、ナットのセット不良等を検出するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記技術のように、下部電極から出没自在な位置決めピンの突出位置を検出してナットのセット不良等を検出する際、検出器の取付けによって装置自体が大型化しやすくなるとともに、位置決めピンに連結される作動杆または連結棒が、昇降作動時に傾いたりすると位置精度に誤差が生じやすくなって精密な検出が困難となり、例えば六角型ナットや丸型ナットや袋型ナットや異型ウエルドナット等のプロジェクションの突起量が少ないナットでは溶接不良を検出することが出来ず、また、比較的検出しやすい四角型ナットの場合でも、不良を完全に検出することは不可能であった。また、位置決めピンが下部電極の貫通孔等とこじれやすくなって損耗しやすくなるという問題もあった。
【０００５】
一方、連結棒等が上下動する際にその傾きを防止するため、例えば連結棒と筒穴径の隙間を小さくすれば、例えばスパッタ侵入防止のため筒穴内にエアを送り込むような場合、エアの流通が円滑に行われず、筒穴等を通して下方のシリンダ内に微細なスパッタが侵入しやすくなって、シリンダ等が損耗しやすくなったり、シリンダロッドのストローク検出に狂いがでたりするという不具合がある。
そこで本発明は、位置決めピンの突出位置を精密に検出することで、ナット等の溶接不良を完全に検出出来るようにし、同時に、溶接時に発生するスパッタがホルダの筒内を通して下方のシリンダ内に入り込むのを防止し、また装置のコンパクト化を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るナット等溶接装置は、筒状の電極ホルダと、この電極ホルダの上端部に結合され且つ中央部に貫通孔を備えた下部電極と、前記電極ホルダの下端部に連結ブロックを介して連結されるエアシリンダと、前記電極ホルダの筒内に内装され且つ前記エアシリンダの作動によって上下動自在な連結棒と、この連結棒の上部に設けられ且つ連結棒の上下動によってその先端部が前記下部電極の貫通孔から出没自在な位置決めピンと、前記電極ホルダの下部側から筒内上部にエアを送り込むためのエアブロー機構を備えたナット等溶接装置において、前記連結ブロックを磁性材料から構成するとともに、電極ホルダとエアシリンダとの間に絶縁処理を施すようにし、また前記エアシリンダのシリンダロッドには、磁性目盛りを形成し、また、前記エアシリンダには、磁気検出素子部と、この磁気検出素子部からの信号を増幅する増幅部を設けることを特徴とするものである。
【０００７】
そして、シリンダロッドのストロークを検出することでナット溶接の異常を検出するようにし、この際、シリンダロッドに形成した磁性目盛りをエアシリンダ側に設けた磁気検出素子部で検出し、この信号を増幅部で増幅して処理するような磁気抵抗センサを適用すれば、精度の高いストローク検出が可能となり、ナット等の異常をほぼ完全に検出することが出来るが、この際、溶接時の電流により生じる磁界等の外部の磁気の作用により、誤作動が生じるおそれがある。
そこで、電極ホルダとエアシリンダを磁性材料の連結ブロックで連結することにより、エアシリンダに対する外部の磁界の悪影響を遮断するようにする。また連結ブロックで直接連結すれば、全体の装置をコンパクト化することが可能となる。また電極ホルダとエアシリンダとの間を電気的に絶縁することで、エアシリンダやシリンダロッド等が電食作用によって腐食するような事態を防止出来る。
【０００８】
ここで、磁気検出素子部としては、磁力により変化する抵抗値を測定する磁気抵抗素子等が好適であり、また、シリンダロッドに形成される磁性目盛りとしては、例えば非磁性材料のシリンダロッドに所定ピッチ間隔で磁性目盛りを形成したり、磁性材料のシリンダロッドに非磁性体の役目を有する溝を等間隔に形成する等によって構成することが出来る。そしてこの磁性目盛りを細かくすることにより、例えば０．０１ｍｍ程度の細かい分解能でストローク検出することが可能となる。
また、磁性材料の連結ブロックの素材としては、空気との比透磁率の高いパーマロイや、方向性ケイ素鋼や、その他の強磁性体材料が好ましい。
【０００９】
また本発明に係る他のナット等溶接装置は、筒状の電極ホルダと、この電極ホルダの上端部に結合され且つ中央部に貫通孔を備えた下部電極と、前記電極ホルダの下端部に連結シャフトを介して連結されるエアシリンダと、前記電極ホルダの筒内に内装され且つ前記エアシリンダの作動によって上下動自在な連結棒と、この連結棒の上部に設けられ且つ連結棒の上下動によってその先端部が前記下部電極の貫通孔から出没自在な位置決めピンと、前記電極ホルダの下部側から筒内上部にエアを送り込むためのエアブロー機構を備えたナット等溶接装置において、前記電極ホルダとエアシリンダとの間に絶縁処理を施すようにし、また前記エアシリンダのシリンダロッドには、磁性目盛りを形成するとともに、前記エアシリンダには、磁性目盛りを検出する磁気検出素子部と、この磁気検出素子部からの信号を増幅する増幅部を設けることを特徴とするものである。
【００１０】
そして、このように連結シャフトで連結することで、電極ホルダとエアシリンダの間の距離を長く確保すれば、外部磁界の悪影響がエアシリンダ側の磁気目盛りや磁気検出素子部や増幅部に及びにくくなる。
この際、連結ブロックを使用することに較べて、装置は若干大型化するが、連結シャフトの長さを調整することにより簡単に外部磁界の悪影響を避けることが出来て簡便である。
【００１１】
また本発明に係る他のナット等溶接装置は、前記磁性目盛りが形成されるシリンダロッド、及び磁気検出素子部、及び増幅部の周囲を、磁性材料で覆って磁気シールドすることを特徴とするものである。
このように、磁性目盛りや、磁気検出素子部や、増幅部の周囲を磁性材料で覆って磁気シールドすることにより、磁気検出素子部や増幅部等が外部の磁界によって誤動作するような不具合を防止出来る。
因みに、この際の磁性材料としては、空気との比透磁率の高いパーマロイや方向性ケイ素鋼やその他の強磁性体材料が好ましい。
【００１２】
また本発明に係る他のナット等溶接装置は、前記磁性材料と連結ブロック、または連結シャフトを、シリンダロッドの磁性目盛り、及び磁気検出素子部、及び増幅部近傍の磁束密度が５００ガウス以下になるように配置することを特徴とするものである。
そして、連結ブロックを用いる場合は、主として連結ブロックと磁性材料の素材や厚み等により、また連結シャフトを用いる場合は、主として連結シャフトの長さによって、磁性目盛りや磁気検出素子部や増幅部近辺の磁束密度を５００ガウス以下に抑えるようにすれば、シリンダロッドのストローク検出がより正確となり、ナット等の異常を精密に検出出来る。
【００１３】
また本発明に係る他のナット等溶接装置は、前記連結棒を、前記エアシリンダのシリンダロッド先端部に絶縁材を介して結合することを特徴とするものである。
このようにエアシリンダとシリンダロッドとの間を電気的に絶縁することにより、例えばシリンダロッド等が電食作用によって腐食するのを防止することが出来、耐久性の向上が図られる。
【００１４】
また、本発明に係る他のナット等溶接装置は、前記磁性目盛りが形成されるシリンダロッド、及び磁気検出素子部、及び増幅部の周囲には、外部から異物や液体等の侵入を阻止する異物等侵入防止手段を施すことを特徴とするものである。
このように異物等侵入防止手段を設けて、磁気目盛りが形成されるシリンダロッドや磁気検出素子部や増幅部の周囲に異物や液体が侵入するのを防止することにより、磁気センサによるストローク検出精度が狂うことがなく、またこれらの侵入によって耐久性が低下するのを防止することが出来る。
ここで、異物等侵入防止手段としては、磁性目盛りや磁気検出素子部や増幅部の周囲からの侵入については、磁気シールド用の磁性材料に兼用させ、シリンダロッドとの隙間からの侵入については、Ｏリング等のシール部材を設けるようにすれば好適である。
【００１５】
また、本発明に係る他のナット等溶接装置は、前記連結ブロックに、連結ブロック内に侵入した異物や液体等をエアブローにより除去するブロック内エアブロー機構を設けることを特徴とするものである。
すなわち、連結ブロック内に異物や液体等が侵入すると、シリンダロッドの摺動部が摩耗しやすくなったり、磁気検出素子が誤作動しやすくなったりするため、ブロック内エアブロー機構のエアブローにより除去する。
【００１６】
また、本発明に係る他のナット等溶接装置は、前記連結棒の上端部に、結合方式の異なる異種の位置決めピンに対応して、結合構造が変更自在なピン結合部を形成することを特徴とするものである。
このように連結棒の上端部に、結合構造が可変のピン結合部を設けることにより、例えば耐久性は良好であるがネジ加工等が困難なセラミックス製の位置決めピンや、ネジ加工等が容易で且つ安価な金属製の位置決めピン等を自由に結合出来るようになり、位置決めピンの選択の自由度等が増す。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るナット等溶接装置１は、位置決めピンの突出位置を精密に検出出来るようにされるとともに、溶接時に発生するスパッタ等がホルダの筒内に入り込むのを防止して耐久性の向上が図れるようにされ、図１に示すように、二重筒構造の電極ホルダ２と、この電極ホルダ２の上部に結合される下部電極３と、前記電極ホルダ２の下部に絶縁材４を介して連結されるエアシリンダ５を備えており、前記エアシリンダ５のシリンダロッド５ａには、絶縁材６を介して連結棒７が連結されるとともに、この連結棒７の上部には、ピン結合部１０が設けられており、この実施例では、ナット座８を介してセラミックス製の位置決めピン９が装着可能にされている。
【００１８】
そして、下部電極３の中央部には貫通孔３ｈが形成されるとともに、この貫通孔３ｈの下端側は、位置決めピン９のテーパ拡径部９ｔに対応してテーパ状開口部とされており、位置決めピン９のテーパ拡径部９ｔの大径部を下向きにしてナット座８に載置した後、下部電極３の雄ネジを電極ホルダ２の雌ネジ部に螺合させることにより、位置決めピン９を抜脱不能に装着するようにしている。
そして、エアシリンダ５が作動してシリンダロッド５ａが上昇すると、連結棒７を介して位置決めピン９が押し上げられて、その先端部が下部電極３の貫通孔３ｈから上方に突出し、シリンダロッド５ａが下降すると、自重により位置決めピン９が下降して貫通孔３ｈ内に没入するようにしている。
【００１９】
前記電極ホルダ２は、図２に示すように、外面に凹溝が形成される内筒１１に対して外筒１２を水密状に嵌合させることにより、両者の嵌合隙間（内筒１１の凹溝）に冷却水路ｒが形成されるようにしており、図１に示すように、この冷却水路ｒに、外筒１２の下端部に嵌合する導水リング１８の水導入口１８ｘと水導出口１８ｙを連通させている。
そして、電極ホルダ２内の冷却水路ｒに冷却水を循環させることにより下部電極３を冷却するようにしている。
【００２０】
また、電極ホルダ２の内筒１１内部には、テフロン製（デュポン社の登録商標）のガイドリング１３が取り付けられており、連結棒７の上下動をガイドして、連結棒７を傾くことなく垂直に上下動させるようにしている。
【００２１】
前記連結棒７は、前記シリンダロッド５ａに対して絶縁材６を介して電気的に絶縁された状態で連結されており、また、図２にも示すように、基本的に断面円形の丸棒の両側面部に、空気流通手段としての平坦状の面取り部ｍが軸方向に沿って形成されている。
そしてこの面取り部ｍにより、後述するエアブロー機構によって筒内にエアを送り込んだ際、エア通路が形成されるようにしている。
【００２２】
また、面取り部ｍが形成されていない箇所の連結棒７の径は、前記ガイドリング１３の内径より僅かに小さく、例えば両者間のクリアランスを１／１００〜５／１０ｍｍ程度の微少なクリアランスにすることで、連結棒７の傾きを極限しつつ、摺動が円滑に行われるようにしている。
尚、図２に示す実施例では、連結棒７の両側に一対の面取り部ｍを形成しているが、図３に示すように、少なくとも一面に形成されていれば良く、このように一面だけに形成することにより、連結棒７の傾きを抑制することが出来る。
【００２３】
また、空気流通手段としては、本実施例のように連結棒７の外面に面取り部ｍを設ける代わりに、外面に溝を形成するようにしても良く、或いは連結棒を中空にして中空内部をエア通路にするようにしても良い。
ところで、連結棒７の上端部のピン結合部１０は、位置決めピン９に対する結合構造が可変とされ、図２に示す実施例では、このピン結合部１０を、連結棒７上端の雄ネジ部７ａと、前記ナット座８によって構成している。
【００２４】
すなわち、この実施例では、位置決めピン９が雌ネジ部を形成出来ないセラミックス製であるため、前述のように連結棒７の雄ネジ部７ａにナット座８を螺合させて、その上に位置決めピン９を載置し、その上から下部電極３を被せて位置決めピン９を抜脱不能に装着するようにしているが、例えば金属製の位置決めピン９等のように雌ネジ部を形成出来る時は、図４に示すように、ナット座８を外して、直接位置決めピン９の雌ネジ部９ａを連結棒７の雄ネジ部７ａに螺合させるようにすることが出来し、また、図５に示すように、連結棒７の雄ネジ部７ａを無くして、連結棒７の上部に直接位置決めピン９を載置するようにしても良い。
【００２５】
そして、図４に示すような位置決めピン９を直接連結する場合は、位置決めピン９の上昇のみならず、下降動作もシリンダロッド５ａの昇降動によって直接行わせることが出来るが、金属製の位置決めピン９の場合、その表面を絶縁塗料等で電気的に絶縁しておくことが好ましい。
【００２６】
前記エアシリンダ５の上部の絶縁材４は、例えばエアシリンダ５側にネジ止め等により固定されて、電極ホルダ２とエアシリンダ５の電気的絶縁を図ることが出来るようにされており、また絶縁材４の中央上部には、シリンダロッド５ａを挿通せしめることの出来るネジ部材１４が固着され、このネジ部材１４に電極ホルダ２下端部の雌ネジ部が螺合している。
そして、このように絶縁材４を介して電極ホルダ２とエアシリンダ５を直接結合することにより、装置のコンパクト化を図っている。
【００２７】
また、この絶縁材４には、エアブロー機構としてのブローエア供給部１５が設けられており、このブローエア供給部１５を通して電極ホルダ２の下端側から筒内にエアを送り込むことが出来るようにしている。
そしてこのエアを電極ホルダ２の筒内の下方から上方に向けて吹き流すことにより、溶接時に発生するスパッタが電極ホルダ２を通してエアシリンダ５内に侵入するのを防止するようにしており、この際、前記連結棒７の面取り部ｍを通してエアを円滑に上方に流通させるようにしている。
【００２８】
尚、このエア回路は、図６に示すように、四方弁１７からエアシリンダ５の伸張側エア供給部ｘとブローエア供給部１５、及び後退側エア供給部ｙに回路を接続し、セラミックス製の位置決めピン９の場合は、シリンダロッド５ａ伸張時にエアブローを行い、シリンダロッド５ａ後退時には、ブローエア供給部１５からのエアブローを停止するようにしている。
これに対して、ブローエア供給部１５からのエアブローを常時行うようにすることも可能であるが、この場合はシリンダロッド５ａが後退しても位置決めピン９は下がらない。
尚、図４のネジ孔付き位置決めピン９の場合は、シリンダロッド５ａが後退すると位置決めピン９も下がるため、常時エアブローを行っても影響はない。
【００２９】
前記エアシリンダ５の側面には、シリンダロッド５ａの位置（位置決めピン９の位置）を検出するための検出器１６を取り付けており、この検出器１６を不図示のカウンター器に接続するとともに、このカウンター器にセットしたプリセット値によりナットのセット不良や溶接不良等を検出し、溶接を制御するようにしている。
ここで、検出器としては、シリンダロッドの伸長ストロークを検出できれば、その種類等は任意であり、例えば磁気センサによるものでも、光センサによるものでも、その他のセンサ等によるものでも良い。
【００３０】
以上のような下部電極装置１を使用したプロジェクション溶接について図９に基づき説明する。
まず、下部電極３の上部に、ボルト挿通用の下穴が形成される鋼板等の板状ワークＷをセットし、下穴の位置に合わせて板状ワークＷの上部にナットＮを載置した後、エアシリンダ５を伸張作動させて図９（ａ）に示すように、位置決めピン９を最大ストローク上昇させる。
【００３１】
この時の位置決めピン９の先端位置を検出器１６で検出するが、これ以降の位置決めピン９の位置の説明を容易にするため、この時のナットＮの上面と板状ワークＷの上面までの距離をＬ１とする。
【００３２】
次いで、図９（ｂ）に示すように、上部電極１９を下降させてナットＮを板状ワークＷに押し付け、この時の位置決めピン９の先端位置を検出器１６で検出する。このとき、位置決めピン９はナットＮに押されて降下するため、ナットＮの降下量と位置決めピン９の降下量は一致する。従って、この時のナットＮの上面と板状ワークＷの上面までの距離がＬ２であったとすれば、Ｌ１−Ｌ２は位置決めピン９の降下量と同一であり、この値が予めカウンター器にセットしたプリセット値の範囲内である時、ナットＮは正常なものであり、また正常な姿勢であると判断して溶接を続行し、プリセット値の範囲を逸脱すると、不正常であると判断して溶接を中断する。
【００３３】
溶接前の状態が正常と判断した場合、上部電極１９で押圧しながら通電し、溶接を行うと、図９（ｃ）に示すように、ナットＮの突起部が溶融してナットＮ及び位置決めピン９が下降し、この時の位置決めピン９の先端位置を検出器１６で検出する。
この時のナットＮの上面と板状ワークＷの上面までの距離がＬ３であったとすれば、Ｌ１−Ｌ３が予めカウンター器にセットしたプリセット値の範囲内である時、溶接は正常に行われたものと判断し、プリセット値の範囲を逸脱すると、不正常であると判断して製品の流出を停止する。
【００３４】
以上のような要領により、溶接前、及び溶接後の不良等が検出出来るが、カウンター器にセットするプリセット値を精密に設定し、また検出器１６で精密に検出することにより、不良発生を高精度に把握し予防出来る。
また、最初に位置決めピン９が上昇する際、ブローエア供給部１５からエアを送り込み、連結棒７の面取り部ｍを通してガイドリング１３の上方にエアを吹き流す。そして、図９（ｂ）に示すように、上部電極１９を下降させてナットＮを板状ワークＷに押し付ける際、位置決めピン９はナットＮに押し下げられて、位置決めピン９のテーパ拡径部９ｔと下部電極３の貫通孔３ｈとの間に隙間が生じるようになり、この隙間からエアが吹き上げられる。このため、溶接時に発生するスパッタが電極ホルダ２の筒内を通してエアシリンダ５内に入り込むことがなく、例えばエアシリンダ５の損傷等を有効に防止出来る。
【００３５】
また、連結棒７とシリンダロッド５ａの間、及び電極ホルダ２とエアシリンダ５との間がそれぞれ絶縁材６、４により電気的に絶縁されているため、例えばシリンダロッド５ａが電食作用により損耗するような不具合も抑制され、耐久性が向上する。
更に、連結棒７の上端部には、結合方式の異なる位置決めピン９を装着出来るピン結合部１０が設けられているため、位置決めピン９の選択の自由度が高まって便利である。
【００３６】
ところで、以上のような検出器として、例えば磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗センサを使用すると、より精密にストローク検出することが可能であるが、この場合は、溶接電流に起因して発生する磁界の影響が検出素子部等に及ぶと誤作動の恐れがあるため、通電部等から距離が離れた位置にエアシリンダ５を配置するか、または検出素子部等の周囲を磁気シールド部材で覆うような処置を施すことにより、誤作動を防止するようにすれば好適である。
【００３７】
そこで、図７は、検出器として磁気抵抗センサを使用し、エアシリンダ５の位置を、電極ホルダ２から離れた位置に配置するようにした構成例であり、この構成例では、導水リング１８が取り付けられる第１支持板２３と、エアシリンダ５が取り付けられる絶縁性の第２支持板２４との間を複数の連結シャフト２５で結合し、この連結シャフト２５によってある距離を確保することにより、電極ホルダ２に接続される不図示の通電部の磁界の影響が検出器に及ばないようにしている。
【００３８】
尚、第２支持板２４を絶縁材にする代わりに、連結シャフト２５自体を絶縁材から構成しても良く、また、第２支持板２４とエアシリンダ５との間に絶縁材を積層するようにしても良い。
因みに、この場合の検出器は、シリンダロッド５ａに形成される磁性目盛りと、磁気抵抗素子を主体とする磁気検出素子部と、磁気検出素子部が検出した信号を増幅する増幅部２６から構成されており、増幅部２６がエアシリンダ５の外部に取り付けられるとともに、磁性目盛りは、例えばＳＵＳ３０４や非鉄等の非磁性体のシリンダロッドに所定間隔置きに磁性層を形成することで構成され、また磁気検出素子部はシリンダロッド近傍のエアシリンダ５内に内蔵されている。そして、シリンダロッドの移動を磁気検出素子部でｓｉｎ、ｃｏｓの２相信号として得た後、これを増幅し、数分割した結果をパルス信号として出力するようにし、実施例の場合、例えば磁気目盛りや磁気検出素子部や増幅部近傍の磁束密度を５００ガウス以下に抑えることにより、細かい分解能でシリンダロッドのストローク量を検出出来るようにしている。
【００３９】
そして、図７に示す実施例の場合、連結シャフト２５の長さは、磁性目盛りが形成されるシリンダロッド５ａや、磁気検出素子部や、増幅部２６近辺の磁束密度が５００ガウス以下になるようにしており、磁気センサが外部の磁界の悪影響で誤作動するのを防止するようにしている。このときのストローク検出の分解能は、０．０１±０．０２ｍｍ程度である。尚、前記磁束密度を１４５ガウス以下にすると、誤作動を完全に防止出来ることが確認されている。
【００４０】
この際、電極ホルダ２の構造としては、図１に示すような二重筒構造を採用しても良く、または単体の筒構造にしても良い。
また、シリンダロッド５ａを非磁性体にする代わりに磁性体にし、これに非磁性体の役目を果たす溝を等間隔で切り込んで目盛りにするようにしても良い。
ところで、図８は、前記例と同様な磁気抵抗センサを採用し、また導水リング１８とエアシリンダ５の間に、磁性材料で且つ絶縁性を有する連結ブロック２８を介装することにより、磁性目盛りが形成されるシリンダロッド５ａが伸長作動した際でも、その周囲が磁気シールド材料で覆われるようにした構成例である。そして、磁性目盛りが形成されるシリンダロッド５ａや、磁気検出素子部や、増幅部２６の周囲を、強磁性体の磁性材料２７で覆うようにし、外部の磁界を遮断するとともに、この磁性材料２７には、シリンダロッド５ａや、磁気検出素子部や、増幅部２６に異物や液体等が侵入するのを防止する異物等侵入防止手段の一部を兼用させるようにしている。
【００４１】
尚、この実施例でも、磁気検出素子部はエアシリンダ５内のうち、シリンダロッド５ａ近傍に配置され、増幅部２６はエアシリンダ５の外部に設けられている。
ここで、連結ブロック２８としては、本実施例の場合、強磁性体の磁性材料の表面に絶縁処理を施したものを使用しており、また、連結ブロック２８と磁性材料２７の磁気遮蔽効果により、磁性目盛りが形成されるシリンダロッド５ａや、磁気検出素子部や、増幅部２６の周囲の磁束密度が５００ガウス以下になるようにしている。また、この場合も、前記磁束密度を１４５ガウス以下にすれば、誤作動を完全に防止することが出来る。
【００４２】
尚、連結ブロック２８の構成としては、強磁性体の磁性材料のブロックと絶縁材を積層することで構成するようにしても良い。
また、電極ホルダ２としては、図１に示すような二重筒構造であっても良く、あるいは単体の筒構造であっても良い。
【００４３】
また、この構成例では、導水リング１８にブローエアー供給部１５を設けており、このブローエアー供給部１５から送り込んだエアを上方に向けて流動させることが出来るようにしている。
そして、連結ブロック２８の内孔２８ｈ内の上部側には、シリンダロッド５ａとの隙間を封止することの出来るシール部材３０が異物等侵入防止手段の他の一部として配設され、シリンダロッド５ａ周辺や磁気検出素子部等に異物や液体等が侵入するのを防止するとともに、前記ブローエアー供給部１５から送り込まれたエアが全て上方に流動するようにされている。
【００４４】
また、連結ブロック２８の内孔２８ｈ内の下部側には、シリンダロッド５ａとの隙間を封止することの出来るシール部材３１が配設されており、エアシリンダ５内に異物や液体等が侵入するのを防止出来るようにされている。
また、連結ブロック２８には、内孔２８ｈ内に侵入した異物や液体等を排除することの出来るブロック内エアブロー機構３２が設けられている。
【００４５】
このブロック内エアブロー機構３２は、前記電極ホルダ２の筒内の異物等を除去するためのエアブロー機構（ブローエア供給部１５）とは別個に独立して設けられ、内孔２８ｈ内にエアを送り込むためのエアブロー供給部３３と、送り込まれたエアを排出するエア排出部３４を備えている。そして、内孔２８ｈ内に侵入したスパッタ等の異物や、冷却水、オイル等の液体をエア排出部３４から排出するようにし、シリンダロッド５ａの磁気目盛りや検出素子部等に悪影響が及ばないようにするとともに、エアシリンダ５の損耗防止等が図られるようにしている。
【００４６】
ところで、以上の実施例では、ナットＮを溶接する場合を例にとって説明したが、例えば図１０に示すように、ボルトＢの溶接においても適用することが出来、この時もナットＮの溶接の場合と同様である。
【００４７】
【発明の効果】
上記の通り、本発明に係るナット等溶接装置は、内部に冷却水路が形成される二重筒構造の電極ホルダ内で上下動自在な連結棒をガイドリングでガイドするようにし、また、連結棒の上部に配置される位置決めピンの位置を検出器で検出して制御するようにしたため、連結棒が上下動する際に傾くような不具合が是正されて位置決めピンの位置精度を精密に検出することが可能となり、冷却効果による下部電極の摩耗防止と、検出器による位置決め精度の向上の相乗効果を得ることが出来る。
【００４８】
また連結棒にエアを流通させるための空気流通手段を形成することにより、スパッタ侵入防止用のエアの流通が円滑に行われるようになって電極ホルダ内にスパッタが侵入するのを有効に防止出来る。
また、電極ホルダとエアシリンダを、磁性材料の連結ブロックで連結し、また電極ホルダとエアシリンダとの間に絶縁処理を施すとともに、エアシリンダ側に磁気抵抗センサを設けるようにすれば、外部磁界の悪影響を避けつつ、精度の良いストローク検出が可能となってナット等の異常をほぼ完全に検出することが出来るとともに、装置のコンパクト化が図られる。しかも、エアシリンダやシリンダロッド等が電食作用によって腐食するような事態も防止出来る。
【００４９】
また、電極ホルダとエアシリンダを、連結シャフトで連結し、エアシリンダ側に磁気抵抗センサを設けるようにすれば、連結シャフトの長さを調整するだけで外部磁界の悪影響を確実に避けることが出来る。
そしてこの場合、磁性目盛りが形成されるシリンダロッドや、磁気検出素子部や、増幅部の周囲を、磁性材料で覆って磁気シールドすれば、外部の磁界の悪影響を一層抑制することができる。
【００５０】
そして、前記磁性材料と連結ブロック、または連結シャフトを、シリンダロッドの磁性目盛りや、磁気検出素子部や、増幅部近傍の磁束密度が５００ガウス以下になるように配置すれば、シリンダロッドのストローク検出がより正確となり、ナット等の異常を精密に検出出来る。
また、連結棒として、エアシリンダのシリンダロッド先端部に絶縁材を介して結合すれば、シリンダロッド等が電食作用によって腐食するのを防止することが出来、耐久性の向上が図られる。
【００５１】
また、磁性目盛りが形成されるシリンダロッドや、磁気検出素子部や、増幅部の周囲に、外部から異物や液体等の侵入を阻止する異物等侵入防止手段を設ければ、磁気検出素子部によるストローク検出精度が異物等の影響で狂うことがなく、またこれらの耐久性向上を図ることが出来る。
更に、連結ブロック内に侵入した異物や液体等をエアブロー機構により除去するようにすれば、摺動部の損耗防止や、磁気検出素子部の誤作動防止等が図られる。
そして、連結棒の上端部に、結合構造が可変のピン結合部を設けることにより、位置決めピンの選択の自由度が増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るナット等溶接装置の第１実施例の縦断面
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】 連結棒の別構成例図
【図４】 連結棒先端のピン結合部に別形態の位置決めピンを結合する例を示す説明図
【図５】 連結棒先端に位置決めピンが載置される別構成例を示す説明図
【図６】 エア供給回路の説明図
【図７】 ナット等溶接装置の第２実施例を示す構成例図
【図８】 ナット等溶接装置の第３実施例の要部図
【図９】 溶接時の位置決めピンの位置検出の一例を説明する説明図
【図１０】 ボルト溶接の一例の説明図
【符号の説明】
１…ナット等溶接装置、２…電極ホルダ、３…下部電極、３ｈ…貫通孔、５…エアシリンダ、７…連結棒、９…位置決めピン、１０…ピン結合部、１５…ブローエア供給部、２５…連結シャフト、２６…増幅部、２８…連結ブロック、３２…ブロック内エアブロー機構。
Claims (8)
- 筒状の電極ホルダと、この電極ホルダの上端部に結合され且つ中央部に貫通孔を備えた下部電極と、前記電極ホルダの下端部に連結ブロックを介して連結されるエアシリンダと、前記電極ホルダの筒内に内装され且つ前記エアシリンダの作動によって上下動自在な連結棒と、この連結棒の上部に設けられ且つ連結棒の上下動によってその先端部が前記下部電極の貫通孔から出没自在な位置決めピンと、前記電極ホルダの下部側から筒内上部にエアを送り込むためのエアブロー機構を備えたナット等溶接装置であって、前記連結ブロックは磁性材料から構成されるとともに、電極ホルダとエアシリンダとの間には絶縁処理が施されており、また前記エアシリンダのシリンダロッドには、磁性目盛りが形成され、また、前記エアシリンダには、前記磁性目盛りを検出する磁気検出素子部と、この磁気検出素子部からの信号を増幅する増幅部が設けられることを特徴とするナット等溶接装置。
- 筒状の電極ホルダと、この電極ホルダの上端部に結合され且つ中央部に貫通孔を備えた下部電極と、前記電極ホルダの下端部に連結シャフトを介して連結されるエアシリンダと、前記電極ホルダの筒内に内装され且つ前記エアシリンダの作動によって上下動自在な連結棒と、この連結棒の上部に設けられ且つ連結棒の上下動によってその先端部が前記下部電極の貫通孔から出没自在な位置決めピンと、前記電極ホルダの下部側から筒内上部にエアを送り込むためのエアブロー機構を備えたナット等溶接装置であって、前記電極ホルダとエアシリンダとの間には絶縁処理が施され、また前記エアシリンダのシリンダロッドには、磁性目盛りが形成されるとともに、前記エアシリンダには、前記磁性目盛りを検出する磁気検出素子部と、この磁気検出素子部からの信号を増幅する増幅部が設けられることを特徴とするナット等溶接装置。
- 請求項１又は請求項２に記載のナット等溶接装置において、前記磁性目盛りが形成されるシリンダロッド、及び磁気検出素子部、及び増幅部の周囲は、磁性材料で覆われて磁気シールドされていることを特徴とするナット等溶接装置。
- 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のナット等溶接装置において、前記連結ブロック、または連結シャフトは、シリンダロッドの磁性目盛り、及び磁気検出素子部、及び増幅部近傍の磁束密度が５００ガウス以下になるように配置されることを特徴とするナット等溶接装置。
- 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のナット等溶接装置において、前記連結棒は、前記エアシリンダのシリンダロッド先端部に絶縁材を介して結合されることを特徴とするナット等溶接装置。
- 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のナット等溶接装置において、前記磁性目盛りが形成されるシリンダロッド、及び磁気検出素子部、及び増幅部の周囲には、外部から異物や液体等の侵入を阻止する異物等侵入防止手段が施されることを特徴とするナット等溶接装置。
- 請求項１に記載のナット等溶接装置において、前記連結ブロックには、連結ブロックの内部のうちシリンダロッドが挿通する内孔に侵入した異物や液体等をエアブローにより除去するブロック内エアブロー機構が設けられることを特徴とするナット等溶接装置。
- 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のナット等溶接装置において、前記連結棒の上端部には、結合方式の異なる異種の位置決めピンに対応して、結合構造が変更自在なピン結合部が形成されることを特徴とするナット等溶接装置。
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