JP3938335B2

JP3938335B2 - Stud welding method and stud welding apparatus

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Publication number: JP3938335B2
Application number: JP2002182854A
Authority: JP
Inventors: 璋米澤; 覚博吉川; 文一郎増田; 正樹板倉
Original assignee: 株式会社タイルメント
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2022-06-24
Also published as: JP2004025217A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、スタッド溶接方法及びスタッド溶接装置に係り、特に、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対して、ピン部材を有利に溶接し得るスタッド溶接方法と、かかる方法に好適に使用可能なスタッド溶接装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、所定のピンやボルト、スタッド等のピン部材を金属製の母材に立設せしめる方法の一つとして、スタッド溶接方法が、知られている。また、公知の如く、このスタッド溶接方法は、一般に、ピン部材を保持する溶接ガンと、該溶接ガンに保持されたピン部材を母材にスタッド溶接するための電荷を供給する電源装置とを有するスタッド溶接装置を用い、かかるスタッド溶接装置の溶接ガンに保持されたピン部材を、その先端部と母材表面との間に僅かな隙間が形成されるように位置せしめて、それらピン部材と母材との間で、電源装置から供給される電荷を放電させることによって、母材に対して迅速に且つ容易に溶接するようにしたものである。
【０００３】
ところが、ピン部材が溶接されるべき母材の表面に、電気絶縁性の塗膜や酸化膜等の被膜が形成されている場合には、上述の如き従来のスタッド溶接方法の実施手順に従って作業を行なっても、母材に対して、ピン部材を直接に溶接することが出来なかったのであり、そのため、スタッド溶接を行なうのに先だって、グラインダ等により電気絶縁性の被膜等を削り取る、面倒で、しかも多大な労力負担が強いられる作業を行なわなければならなかったのである。
【０００４】
かかる状況下、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対してピン部材を有利にスタッド溶接し得る方法が、特開平２−３０８０４６号公報や特開平１−２９０８４７号公報等において、提案されている。
【０００５】
すなわち、特開平２−３０８０４６号公報や特開平１−２９０８４７号公報等には、溶接ガンに保持されたピン部材の先端部を母材表面上の電気絶縁性被膜に押し付けた状態下で、溶接ガンを回転操作して、ピン部材を軸心回りに回転させることにより、或いは溶接ガンをハンマ等で押打して、ピン部材に押打力を加えることにより、ピン部材の先端部を、被膜に、溶接可能な深さまで食い込ませ、その後、ピン部材を、母材との間の放電により、母材に溶接するようにしたスタッド溶接手法が、開示されている。このようなスタッド溶接方法によれば、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対してピン部材をスタッド溶接するに際して、グラインダ等を用いて被膜を削り取る面倒な作業から、有利に解放され得ることとなるのである。
【０００６】
しかしながら、前記公報に開示された、溶接ガンに対する回転操作や押打操作により、溶接ガンに保持されたピン部材を母材表面上の被膜に食い込ませるようにした手法にあっては、あくまでも、作業者の人力にて、ピン部材を被膜に食い込ませなければならないため、そのような作業に大きな労力を費やす必要があるといった労力負担における問題が、未だ内在していたのである。
【０００７】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、上述せる如き事情を背景にして為されたものであって、その第一の解決課題とするところは、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対して、ピン部材を、可及的に小さな労力負担でスタッド溶接することが出来る方法を提供することにある。また、本発明にあっては、そのようなスタッド溶接方法の実施に際して、有利に使用可能なスタッド溶接装置を提供することを、その第二の解決課題とするものである。
【０００８】
【解決手段】
そして、本発明は、上述せる如き第一の課題の解決のために、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対して、ピン部材をスタッド溶接するに際して、前記ピン部材を保持する保持機構と、該保持機構にて保持されたピン部材を、その軸心方向に対して実質的に直角な方向に振動せしめる加振機構とを備えた溶接ガンを用い、該ピン部材を該溶接ガンの前記保持機構に保持させた状態下で、該ピン部材の先端部を前記母材の表面に形成された前記被膜に押し付けつつ、該溶接ガンの前記加振機構にて、前記ピン部材を軸心方向に対して実質的に直角な方向に振動せしめることにより、該ピン部材の先端部を該被膜に食い込ませて、該被膜における該ピン部材の先端部との接触部位を破壊した後、該ピン部材の先端部と前記母材との間で、該ピン部材を該母材にスタッド溶接するための電荷を放電させることにより、該ピン部材を該母材にスタッド溶接するようにしたことを特徴とするスタッド溶接方法を、その要旨とするものである。
【０００９】
要するに、この本発明に従うスタッド溶接方法にあっては、溶接ガンの保持機構に保持されたピン部材を、母材表面上の電気絶縁性被膜に押し付けた状態下において、ピン部材と母材との間での放電を行なう前に、溶接ガンに装備された加振機構にて、ピン部材を、自動的に、軸心方向に対して実質的に直角な方向に振動させることにより、ピン部材の先端部を被膜に食い込ませて、被膜のピン部材との接触部位を破壊するようにしたものであるところから、溶接ガンに対する回転操作や押打操作により、該溶接ガンに保持されたピン部材を母材表面上の被膜に食い込ませた上で、放電による所定の溶接作業を行なうようにした従来手法とは異なって、ピン部材の先端部を被膜に食い込ませ、更には被膜のピン部材との接触部位を破壊するために、作業者の人力に依存した、大きな労力を要する作業を行なう必要が、効果的に解消され得るのである。なお、ここでいう軸心方向に対して実質的に直角な方向とは、軸心方向に対して直角な方向と、それに近似する方向とを含めた方向を言う。以下同じ。
【００１０】
従って、かくの如き本発明に従うスタッド溶接方法によれば、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対するピン部材のスタッド溶接を、可及的に少ない労力負担で、極めて容易に実施することが出来るのである。
【００１１】
なお、このような本発明に従うスタッド溶接方法の好ましい態様の一つによれば、前記ピン部材を軸心方向に対して実質的に直角な方向に振動せしめることにより、該ピン部材の先端部を該被膜に食い込ませた状態下で、該ピン部材の先端部と前記母材との間で、該被膜における該ピン部材の先端部との接触部位を破壊するための電荷と、該ピン部材を該母材にスタッド溶接するための電荷を放電させることにより、該被膜の該ピン部材との接触部位を破壊して、該ピン部材を該母材にスタッド溶接するように構成される。
【００１２】
かかる構成が採用されるスタッド溶接方法においては、ピン部材の先端部を被膜に食い込ませた後におけるピン部材と母材との間での放電により、被膜のピン部材との接触部位が破壊されることとなるため、ピン部材の被膜に対する食込み量も有利に少なく抑えられ得、それによって、ピン部材を被膜に食い込ませるための作業が、より迅速に且つ容易に実施され得るのであり、その結果として、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対して、ピン部材を、より小さな労力で、スタッド溶接することが可能となるのである。
【００１３】
また、かくの如き本発明に従うスタッド溶接方法にあっては、ピン部材を被膜に食い込ませた状態で、被膜のピン部材との接触部位を破壊するための電荷をピン部材と母材との間で放電させるようにしたものであるところから、被膜のピン部材との接触部位を破壊するための電荷の大きさを極めて有利に小さく為し得るのであり、それによって、ピン部材を母材に溶接するための電荷と共に、被膜のピン部材との接触部位を破壊するための電荷が、ピン部材と母材との間に供給されるにも拘わらず、それらの電荷を供給するための電源装置に要される費用や、作業中における感電事故の発生を効果的に少なく抑えることが出来るといった利点が得られるのである。
【００１４】
そして、本発明にあっては、前記第二の技術的課題を解決するために、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対して、ピン部材をスタッド溶接するための装置であって、（ａ）前記ピン部材を前記母材にスタッド溶接するための電荷を供給する電源手段と、（ｂ）前記ピン部材を保持する保持機構と、該保持機構に保持された該ピン部材の先端部が前記母材の表面に形成された前記被膜に押し付けられた状態下において、該ピン部材を軸心方向に対して実質的に直角な方向に振動せしめることにより、該ピン部材の先端部を該被膜に食い込ませて、該被膜における該ピン部材の先端部との接触部位を破壊する加振機構と、該加振機構にて該被膜が破壊された該ピン部材の先端部と該母材との間で、前記電源手段から供給される前記電荷を放電させて、該ピン部材を該母材にスタッド溶接する放電機構を備えた溶接ガンとを有することを特徴とするスタッド溶接装置をも、その要旨とするものである。
【００１５】
すなわち、この本発明に従うスタッド溶接装置にあっては、ピン部材を、溶接ガンの保持機構に保持して、母材表面上の電気絶縁性被膜に押し付けた状態下で、溶接ガンに装備された加振機構を作動させて、自動的に、軸心方向に対して実質的に直角な方向に振動させることにより、該ピン部材の先端部を被膜に食い込ませて、被膜のピン部材との接触部位を破壊することが出来、また、かくしてピン部材と母材との間に位置する被膜の一部を破壊した状態下で、放電機構にて、電源手段から供給される、ピン部材を母材に溶接するための電荷を、ピン部材と母材との間で放電させることにより、ピン部材を母材にスタッド溶接することが可能となるのである。
【００１６】
従って、かかる本発明に従うスタッド溶接装置においては、上述せる如き優れた特徴を発揮するスタッド溶接方法の実施に際して極めて有利に使用され得るのであり、その結果として、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対するピン部材のスタッド溶接が、極めて小さな労力負担で、実施され得ることとなるのである。
【００１７】
また、本発明にあっては、前記第二の課題の解決のために、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対して、ピン部材をスタッド溶接するための装置であって、（ａ）前記ピン部材を前記母材にスタッド溶接するための電荷を供給する第一の電源部と、前記被膜における該ピン部材との接触部位を破壊するための電荷を供給する第二の電源部を備えた電源手段と、（ｂ）前記ピン部材を保持する保持機構と、該保持機構に保持された該ピン部材の先端部が、前記母材の表面に形成された前記被膜に押し付けられた状態下において、該ピン部材を軸心方向に対して実質的に直角な方向に振動せしめて、該ピン部材の先端部を該被膜に食い込ませる加振機構と、該加振機構にて該被膜に食い込まされた該ピン部材の先端部と該母材との間で、前記電源手段における第一の電源部と第二の電源部からそれぞれ供給される前記電荷を放電させて、該被膜における該ピン部材の先端部との接触部位を破壊すると共に、該ピン部材を該母材にスタッド溶接する放電機構を備えた溶接ガンとを有することを特徴とするスタッド溶接装置をも、また、その要旨とするものである。
【００１８】
このような本発明に従うスタッド溶接装置にあっては、ピン部材を、溶接ガンの保持機構に保持して、母材表面上の電気絶縁性被膜に押し付けた状態下で、溶接ガンに装備された加振機構を作動させて、自動的に、軸心方向に対して実質的に直角な方向に振動させることにより、該ピン部材の先端部を被膜に食い込ませることが出来、また、そのようなピン部材の被膜への食い込み状態下で、放電機構にて、電源手段から供給される、被膜のピン部材との接触部位を破壊するための電荷と、ピン部材を母材に溶接するための電荷とを、ピン部材と母材との間で放電させることにより、該被膜のピン部材との接触部位を破壊して、ピン部材を母材にスタッド溶接することが可能となるのである。
【００１９】
従って、かかる本発明に従うスタッド溶接装置においては、上述せる如き優れた特徴を発揮するスタッド溶接方法の実施に際して極めて有利に使用され得るのであり、その結果として、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対するピン部材のスタッド溶接が、労力負担と経済負担の増加を可及的に抑制しつつ、しかも安全に実施され得ることとなるのである。
【００２０】
なお、このような本発明に従うスタッド溶接装置の好ましい態様の一つによれば、前記保持機構が、先端部において前記ピン部材を保持した状態下で、撓み振動することによって、該ピン部材を軸心方向に対して実質的に直角な方向に振動せしめる保持ロッドを有して構成される一方、前記加振機構が、共振作用により、該保持ロッドを撓み振動させ得るように構成される。
【００２１】
かくの如き構成が採用されるスタッド溶接装置にあっては、ピン部材の軸心方向に実質的に直角な方向への振動が、ピン部材を保持する保持ロッドにおける、加振機構の共振作用による撓み振動により実現されるようになっているところから、加振機構による比較的に小さな加振力にて、ピン部材を、大きな振幅で、軸心方向に対して直角な方向に振動せしめることが出来、それによって、そのような大きな振幅で振動せしめられるピン部材の先端部を、母材表面上の電気絶縁性被膜に対して、大きく且つ確実に食い込ませることが可能となり、以て、被膜のピン部材との接触部位を破壊を、より効率的に行なうことが出来るのである。
【００２２】
従って、このような本発明に従うスタッド溶接装置を用いれば、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対するピン部材のスタッド溶接が、更に一層小さな労力負担で、より確実に実施され得ることとなるのである。
【００２３】
また、本発明に従うスタッド溶接装置において、保持機構が上述の如き保持ロッドを有し、且つ加振機構が、かかる保持ロッドを共振作用により撓み振動させる得るように構成される場合、有利には、加振機構が、保持ロッドの固有振動数と同一の振動数にて振動する圧電振動子を含んで構成されることとなる。このような構成を採用すれば、加振機構の構造が可及的に簡略化され得るといった利点が得られるのである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明に係るスタッド溶接方法及びスタッド溶接装置の構成について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００２５】
先ず、図１には、本発明に従う構造を有するスタッド溶接装置の一実施形態が、概略的に示されている。かかる図１から明らかなように、本実施形態のスタッド溶接装置は、電源手段たる電源装置１０と、該電源装置１０に対して電気的に接続された溶接ガン１２とを含んで構成されている。そして、電源装置１０から溶接ガン１２に供給される電荷によって、該溶接ガン１２に保持されるピン部材１４を所定の母材にスタッド溶接し得るようになっているのである。
【００２６】
より具体的には、スタッド溶接装置を構成する溶接ガン１２は、略円筒状の本体１６と、該本体１６の外面における軸方向中間部から側方に向かって一体的に延出して設けられた、使用者によって把持される把持部１８を有して成っている。また、かかる溶接ガン１２の本体１６内の前部（図１中左側部位）には、溶接されるべきピン部材１４を保持するたプラグ２０が、従来のものと同様な構造をもって、配置されている。
【００２７】
つまり、このプラグ２０は、軸方向の一方側が他方側よりも小径とされた略段付の円柱形状を呈するアルミニウム製のジャケット２２を有しており、また、このジャケット２２が、本体１６と同軸上において、小径部を本体１６の前方側に位置せしめた状態で、外周面が何等拘束されることなく、本体１６の軸方向とそれに直角な方向とに移動可能に配されている。そして、かかるジャケット２２にあっては、その小径部に、円板状の永久磁石からなる二つの固定マグネット２４，２４が、外挿固定されていると共に、該小径部の端面の中心部位にワイヤ取付穴２６が設けられ、更に、このワイヤ取付穴２６内には、多数のワイヤ２８が、一部を外方に突出せしめた状態で、挿入、固定されている。また、それら多数のワイヤ２８におけるワイヤ取付穴２６からの突出部分は、略直角に折り曲げられて、小径部の端面上において、放射状に広がるように位置せしめられている。
【００２８】
また、そのようなプラグ２０が前部に設けられた溶接ガン１２の本体１６内には、チタン製の円柱体からなる保持ロッド３０が、前記プラグ２０が配置される本体１６の前部から後部（図１中右側部位）側に向かって、本体１６と同軸的に延出する状態で、軸方向に往復移動可能に配置されている。
【００２９】
すなわち、本体１６内の中間部には、本体１６に対して同軸的に配置された取付ブッシュ３２が、本体１６の内面に、軸方向に離間して、位置固定に設けられた二つの固定部３４，３４に対して、図示しない固定ねじ等により、移動不能に固定されていると共に、保持ロッド３０が、軸方向（延出方向）の中間部において、かかる取付ブッシュ３２に対して同軸的に内挿された状態で、取付ブッシュ３２の内面に一体形成された支持部３６により、該支持部３６対して摺動可能な状態で、支持されており、以て、保持ロッド３０が、本体１６に対して、その軸方向の中間部において、取付ブッシュ３２を介して、軸方向に移動可能に支持されているのである。
【００３０】
また、そのような保持ロッド３０にあっては、リード線３８を介して、電源装置１０に対して電気的に接続されていると共に、本体１６の前部側の先端部において、前記プラグ２０におけるジャケット２２の大径部の端面の中心部位に設けられた取付穴４０内に挿入され、且つかかる挿入部分が、止めねじにて、ジャケット２２に連結されている。これにより、ここでは、ピン部材１４を保持するプラグ２０が、保持ロッド３０の先端部に連結されて、かかる保持ロッド３０と共に、本体１６の軸方向に一体移動せしめられ得るようになっているのである。
【００３１】
一方、この保持ロッド３０が挿通される取付ブッシュ３２内には、圧縮コイルばね４２が、保持ロッド３０に外挿され、且つ保持ロッド３０における取付ブッシュ３２への挿通部位における前記支持部３６よりも後部側の外周面に位置固定に設けられた係合突起４４と、取付ブッシュ３２の後端部に一体形成された係合突起４６とに対して、両端部において、それぞれ係合せしめられた状態で、収容配置されており、これによって、保持ロッド３０が、本体１６の後部側に向かって軸方向に移動せしめられた際に、圧縮コイルばね４２の付勢力により、本体１６の前部側に向かって付勢せしめられるようになっている。
【００３２】
また、かかる保持ロッド３０が配置される本体１６内の中間部には、保持ロッド３０が後部側に移動せしめられた際に、その移動位置が予め定められた規定位置に達したか否かを検出する複数のフォトセンサ４８が設けられており、それら複数のフォトセンサ４８にて、後部側の規定位置への保持ロッド３０の移動が検出されることによって、電源装置１０から供給される電荷が、前記リード線３８通じて、保持ロッド３０に通電せしめられるようになっている。
【００３３】
かくして、本実施形態では、溶接されるべき金属製のピン部材１４が、その一端部に一体形成された座金部１５等において、プラグ２０における多数のワイヤ２８に接触せしめられつつ、固定マグネット２４，２４に対して、その磁力にて吸着された状態で、プラグ２０を介して、保持ロッド３０の先端部に保持されるようになっており、また、そのようなピン部材１４のプラグ２０と保持ロッド３０に対する保持状態下で、ピン部材１４が、その先端部において、母材（図示せず）に押し付けられて、互いに連結されたプラグ２０と保持ロッド３０とが、本体１６内を後部側に向かって、規定位置にまで、軸方向に一体移動せしめられることにより、ピン部材１４を母材にスタッド溶接するための電荷が、電源装置１０から保持ロッド３０に供給されると共に、該保持ロッド３０とプラグ２０とを介して、ピン部材１４に通電せしめられ得るようになっているのである（図２参照）。このことから明らかなように、ここでは、プラグ２０と保持ロッド３０とにて、保持機構が構成されている。
【００３４】
また、かかる本実施形態のスタッド溶接装置においては、溶接ガン１２の本体１６内に、保持ロッド３０が、適度な可撓性を有するチタン材料にて構成されて、軸方向の中間部のみにおいて、取付ブッシュ３２の支持部３６にて支持され、且つかかる保持ロッド３０の先端部において、ピン部材１４を保持せしめるプラグ２０が、外周面が無拘束の状態で、該保持ロッド３０の先端部に連結されていることによって、保持ロッド３０が、外部からの加振力にて、容易に撓み振動せしめられるようになっていると共に、そのような保持ロッド３０の撓み振動に伴って、プラグ２０と、それに保持されるピン部材１４とが、本体１６の軸方向に対して直角な方向に振動せしめられ得るように構成されているのである。
【００３５】
そして、かくの如き構造とされた本実施形態のスタッド溶接装置にあっては、溶接ガン１２の本体１６の後部（図１中、右側部位）に、保持ロッド３０を撓み振動させる加振機構としての圧電振動子５０が、配設されているのである。
【００３６】
すなわち、この圧電振動子５０は、円環板乃至は円筒形状を呈し、電圧の印加により軸方向（厚さ方向乃至は高さ方向）に伸縮する、二つの公知の圧電セラミックス５２，５２が、永久分極の向きを逆にして、互いに重ね合わされて配置された公知の構造を有しており、リード線３８を通じて、電源装置１０から交流電圧が印加されることによって軸方向に高速振動せしめられ得るようになっている。また、ここでは、二つの圧電セラミックス５２，５２の内孔の径が、保持ロッド３０の外径よりも一周り大きくされていると共に、保持ロッド３０の撓み振動における固有振動数と同一の振動数を有して、構成されている。
【００３７】
そして、そのような構造とされた圧電振動子５０が、本体１６の後部において、保持ロッド３０の後端部に外挿された状態で、配置されており、また、かかる配置状態下において、保持ロッド３０の後端部に、所定間隔を開けて外挿固定された、アルミニウム製の二つの取付リング５４，５４にて、軸方向の両側から挟持されることにより、保持ロッド３０の後端部に対して、その外周面に非接触下で、移動不能に外挿固定されているのである。
【００３８】
かくして、ここでは、電源装置１０から、リード線３８を通じて、交流電圧が圧電振動子５０に印加されて、圧電振動子５０が軸方向に高速振動せしめられることによって、保持ロッド３０が、共振作用により、撓み振動せしめられ、そして、それに伴って、保持ロッド３０の先端部に取り付けられたプラグ２０に保持されたピン部材１４が振動せしめられるようになっているのである。なお、圧電振動子５０が軸方向に高速振動せしめられた際には、それに伴って、保持ロッド３０が、共振作用により撓み振動せしめられると共に、軸方向にも僅かに振動せしめられることになるところから、ピン部材１４の振動が、本体１６の軸方向に直角な方向への振動と、該軸方向への振動とが組み合わされた状態となる。そのため、ここでは、圧電振動子５０の高速振動に伴って、ピン部材１４が、正確には、本体１６の軸方向に対して直角な方向に近似した方向、つまり該軸方向に対して実質的に直角な方向に振動せしめられるように、構成されているのである。
【００３９】
そして、かかる本実施形態のスタッド溶接装置にあっては、特に、圧電振動子５０の高速振動に伴うピン部材１４の軸方向に直角な方向への振動が、表面に電気絶縁性の塗膜や酸化膜等の被膜が形成された母材にピン部材１４の先端部を押し付けて、ピン部材１４が溶接ガン１２の本体１６の後部側に所定量だけ移動せしめられた時に限って、行なわれるようになっている。
【００４０】
すなわち、溶接ガン１２の本体１６内には、前述せる如く、保持ロッド３０が本体１６の後部側に向かって規定位置まで移動せしめられた際に、それを検出するフォトセンサ４８が設けられていると共に、プラグ２０に保持されたピン部材１４を介して、ピン部材１４が接触せしめられる母材の電気抵抗を随時検出する公知の検出器（図示せず）と、この検出器による検出値に基づいて、ピン部材１４が接触する母材の表面に電気絶縁性の被膜が形成されているか否かを判断して、その判断結果に応じた指示信号を、電源装置１０に設けられた、圧電振動子５０への通電を制御する圧電振動子用制御回路に出力するコントローラ（図示せず）とが、設けられている。
【００４１】
また、このコントローラは、予め定められた互いに大きさの異なる第一の基準値と第二の基準値が記憶され、それら２種類の基準値のそれぞれと、検出器により検出された値が比較されるようになっている。そして、かかるコントローラにあっては、それら２種類の基準値のうち、大きな値を有する第一の基準値と検出器による検出値とを比較した結果、検出値の方が大きかった場合には、母材表面に電気絶縁性の被膜が形成されていると判断して、圧電振動子５０を高速振動させるための電荷を供給せしめるように指示する指示信号を、電源装置１０の前記圧電振動子用制御回路に出力するように構成されており、また、２種類の基準値のうち、小いさな値である第二の基準値よりも、検出器による検出値が小さかった場合には、母材表面に電気絶縁性の被膜が形成されていないと判断して、電源装置１０の圧電振動子用制御回路に対して、何等の指示信号も出力しないようになっている。
【００４２】
一方、電源装置１０の圧電振動子用制御回路は、フォトセンサ４８からの検出信号が入力されている時に限って、上述如きコントローラからの各種の指示信号に従って、圧電振動子５０への電荷の供給や、その停止を制御し得るように構成されている。
【００４３】
かくして、本実施形態のスタッド溶接装置においては、表面に電気絶縁性の塗膜や酸化膜等の被膜が形成された母材にピン部材１４の先端部を押し付けて、ピン部材１４が溶接ガン１２の本体１６の後部側に規定位置まで移動せしめられた時に限って、圧電振動子５０が高速振動せしめられて、溶接ガン１２の前端部に保持されたピン部材１４が、その軸心方向に対して略直角な方向に振動せしめられ得るように構成されており、また、そのようなピン部材１４の振動によって、ピン部材１４の先端部が、母材表面に形成された電気絶縁性の被膜に食い込み得るようになっている。そして、このようなピン部材１４の被膜への食込みが進行するに従って、被膜におけるピン部材１４との接触部位の厚さが徐々に薄くなり、やがて、ピン部材１４と母材との間に位置する被膜の一部が破壊されて、ピン部材１４の先端部が、母材表面に接触せしめられると、前記検出器による検出値が前記第二の基準値を下回ることとなり、それによって、圧電振動子５０の高速振動が停止せしめられて、ピン部材１４の軸心方向に対して直角な方向への振動が、自動的に停止せしめられるようになっているのである。
【００４４】
そして、かかるスタッド溶接装置では、プラグ２０に保持されたピン部材１４の振動により、ピン部材１４と母材との間に位置する被膜の一部が破壊されて、ピン部材１４の先端部が母材表面に接触せしめられた状態下で、ピン部材１４の振動が停止せしめられた際に、保持ロッド３０に対して、ピン部材１４を母材にスタッド溶接するための電荷が供給されるようになっている。
【００４５】
すなわち、ここでは、図１には明示されてはいないものの、電源装置１０が、ピン部材１４を母材にスタッド溶接するための電荷を蓄えるコンデンサと、このコンデンサに蓄えられた電荷の供給を制御するコンデンサ制御用回路を内蔵しており、そして、このような電源装置１０が、前記リード線３８にて、溶接ガン１２に対して電気的に接続されている。なお、図１中、６０は、母材に接続するためのアース線である。
【００４６】
一方、溶接ガン１２の本体１６内には、前述せる如き構造を有する検出器とコントローラとが設けられており、このコントローラは、検出器にて検出される電気抵抗値が前記第一の基準値よりも大きく、母材表面に電気絶縁性の被膜が形成されていると判断した際には、電源装置１０のコンデンサ用制御回路に対して、何等の指示信号も出力しないようになっており、かかる電気抵抗値が、前述せるピン部材１４の被膜への食込みの進行に伴って減少して、第二の基準値を下回った時点で、電源装置１０内のコンデンサに蓄えられた電荷を保持ロッド３０に対して供給するように指示する所定の指示信号を、電源装置１０のコンデンサ用制御回路に出力するように構成されている。
【００４７】
かくして、本実施形態のスタッド溶接装置においては、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対して、ピン部材１４の先端部が押し付けられて、該ピン部材１４が溶接ガン１２の本体１６の後部側に規定位置まで移動せしめられた際に、ピン部材１４が、その軸方向に略直角な方向への振動により、被膜に食い込まされて、ピン部材１４と母材との間に位置する被膜が破壊された時点で、電源装置１０から供給される電荷が、母材とピン部材１４との間で放電せしめられ、それによって、ピン部材１４が母材にスタッド溶接されるようになっているのである。このことから明らかなように、本実施形態では、放電機構が、保持ロッド３０にて構成されているのである。
【００４８】
而して、かくの如き構造とされたスタッド溶接装置を用いて、例えば、表面に、電気絶縁性の塗料が塗装されてなる被膜が形成された母材に対して、ピン部材をスタッド溶接する際には、有利には、以下のようにして、その作業が進められることとなる。
【００４９】
すなわち、先ず、図１に二点鎖線で示されるように、ピン部材１４を、その座金部１５において、溶接ガン１２のプラグ２０に吸着させて、保持せしめる。
【００５０】
なお、ここでは、先端が尖鋭とされたピン部材が、好適に用いられる。それにより、本工程の後に実施される、後述する工程において、ピン部材１４の先端部を母材表面上の被膜に対して、スムーズに且つ容易に食い込ませるが出来る。なお、尖鋭とされたピン部材１４の先端部形状や、該ピン部材１４に一体形成された座金部１５の形状が、例示のものに、何等限定されるものでないことは、言うまでもないところである。
【００５１】
次いで、図２に示されるように、電源装置１０から延びるアース線６０を母材６２に接続せしめた状態下で、母材６２の表面に形成された電気絶縁性の被膜６４に対して、溶接ガン１２のプラグ２０に保持されたピン部材１４の先端部を押し付けることにより、ピン部材１４が保持されるプラグ２０に連結された保持ロッド３０を、溶接ガン１２の本体１６内に配設されたコイルばね（図示せず）の付勢力に抗して、本体１６の後部側に向かって移動させる。そして、そのような本体１６の後部側への移動により、保持ロッド３０を前記規定位置に位置させることによって、電源装置１０からの電荷を本体１６内の圧電振動子５０に供給し、かかる圧電振動子５０を高速振動せしめて、保持ロッド３０を撓み振動せしめると共に、この保持ロッド３０に対して、プラグ２０を介して連結保持されたピン部材１４を、その軸方向に対して略直角な方向に振動させる。なお、図２及び後述する図３において、ピン部材１４の振動方向を矢印にて示すが、それらの図では、ピン部材１４の振動方向の理解を容易とするために、矢印の方向が、本体１６の軸方向に対して直角な方向となっていることが理解されるべきである。
【００５２】
また、このピン部材１４の振動の開始時には、ピン部材１４と母材６２との間に、被膜６４が、電気絶縁性を十分に発揮し得る厚さをもって介在せしめられて、溶接ガン１２の本体１６に内蔵された検出器にて検出される電気抵抗値が、前記第一の基準値よりも大きくなっているため、電源装置１０からの電荷が、保持ロッド３０を通じてピン部材１４に供給されることはない。
【００５３】
引き続き、母材６２の表面上の被膜６４に対して、ピン部材１４の先端部を押し付けたまま、保持ロッド３０が前記規定位置に位置せしめられた状態を維持せしめて、ピン部材１４の軸方向に略直角な方向への振動を継続せしめることにより、図３に示される如く、ピン部材１４の先端部を被膜６４に食い込ませながら、ピン部材１４の先端部にて、被膜６４におけるピン部材１４の先端部との接触部位を削り取って、かかる被膜６４の接触部位を破壊する。そして、そのようなピン部材１４の先端部による被膜６４の破壊により、ピン部材１４の先端部を母材６２の表面に接触させる。
【００５４】
かくして、本工程では、ピン部材１４先端部の母材６２表面への接触によって、溶接ガン１２の本体１６に内蔵された検出器にて検出される電気抵抗値を、前記第二の基準値よりも下回らせて、電源装置１０から圧電振動子５０への電荷の供給を停止せしめて、圧電振動子５０の高速振動が自動的に停止せしめると共に、ピン部材１４の振動も停止させる。そして、その一方で、電源装置１０のコンデンサから、ピン部材１４を母材６２にスタッド溶接するための電荷を、ピン部材１４に対して、保持ロッド３０を通じて供給せしめて、母材６２とピン部材１４との間で放電せしめるのである。
【００５５】
これにより、図４に示されるように、ピン部材１４の先端部を溶融させて、その溶融部位において、ピン部材１４を、母材６２の、被膜６４が破壊されて表面が露出せしめられた部位にスタッド溶接するのである。
【００５６】
このように、本実施形態においては、溶接ガン１２の本体１６内に配置された保持ロッド３０の先端部に保持せしめたピン部材１４の先端部を、母材６２の表面に形成された電気絶縁性の被膜６４に押し付けつつ、該ピン部材１４を、その軸方向に略直角な方向に自動的に振動させることにより、被膜６４におけるピン部材１４の先端部との接触部位を破壊して、ピン部材１４の先端部を母材６２表面と直接に接触させた状態下で、かかるピン部材１４と母材６２との間で、ピン部材１４を母材６２にスタッド溶接するための電荷を放電させて、ピン部材１４を母材６２にスタッド溶接するようにしたものであるところから、ピン部材１４の先端部を母材６２に押し付ける、労力負担の小さな作業を行なう以外、人力を加える作業を何等行なう必要が効果的に解消され、それによって、ピン部材１４と母材６２との間に位置する被膜６４を破壊するための労力が有利に軽減されつつ、表面に被膜６４が形成された母材６２に対して、ピン部材１４を極めて容易に且つ確実にスタッド溶接することが可能となるのである。
【００５７】
また、本実施形態においては、保持ロッド３０の固有振動数と同一の固有振動数を有する圧電振動子５０の高速振動に伴う共振作用により、保持ロッド３０が撓み振動せしめられて、かかる保持ロッド３０の先端部に、プラグ２０を介して保持されたピン部材１４が、その軸方向に略直角な方向に振動せしめられるようになっているところから、比較的に簡略な構造をもって、圧電振動子５０の高速振動による、比較的に小さな加振力で、ピン部材１４の振動を大振幅で発生せしめることが出来、それによって、ピン部材１４の先端部を、母材６２表面上の被膜６４に対して、大きく且つ確実に食い込ませることが可能となり、以て、表面に電気絶縁性の被膜６４が形成された母材６２に対するピン部材１４のスタッド溶接が、より小さな労力負担で、更に一層効率的に行なわれ得ることとなるのである。
【００５８】
さらに、本実施形態のスタッド溶接装置にあっては、単に、溶接ガン１２の前部に保持されたピン部材１４を母材６２の表面上の被膜６４に押し付ける作業を行なうだけで、ピン部材１４の振動の開始及び停止、更にはピン部材１４と母材６２との間での放電の開始及び停止が、全て自動で行なわれるようになっているところから、ピン部材１４を母材６２にスタッド溶接するための作業を、より容易に且つ迅速に行なうことが出来るのである。
【００５９】
ところで、上述した実施形態では、圧電振動子５０の高速振動によるピン部材１４の振動によって、ピン部材１４の先端部と母材６２との間に位置する被膜６４が破壊され、ピン部材１４の先端部を母材６２表面に直接に接触させた状態下で、それらピン部材１４と母材６２との間で放電が行なわれて、ピン部材１４が母材６２に対してスタッド溶接されるようになっていたが、例えば、ピン部材１４を被膜６４に適当な深さまで食い込ませた状態で、ピン部材１４を母材６２にスタッド溶接するための電荷に加えて、ピン部材１４の先端部と母材６２との間に位置する被膜６４を破壊する電荷を電源装置１０から供給して、かかる被膜６４を破壊する一方で、ピン部材１４を母材６２にスタッド溶接するように構成することも、可能である。
【００６０】
すなわち、かくの如き構成が実現された、前記実施形態とは別の実施形態を示す図５から明らかなように、ここでは、溶接ガン１２の保持ロッド３０に電荷を供給する電源装置１０が、第一の電源部５６と、その第一の電源部５６よりも高電圧の第二の電源部５８の２種類の電源部を有している。また、図５には明示されてはいないものの、それら二つの電源部５６，５８のうち、第一の電源部５６には、ピン部材１４を母材にスタッド溶接するための電荷を蓄える第一のコンデンサが内蔵されている一方、第二の電源部５８には、母材表面に形成された電気絶縁性の塗膜や酸化膜等の被膜を介して、ピン部材１４を母材に押し付けた際における、被膜のピン部材１４との接触部位を破壊するための電荷を蓄える、第一のコンデンサよりも低容量の第二のコンデンサが内蔵されており、更に、それら第一及び第二のコンデンサにそれぞれ蓄えられた電荷の供給を制御するコンデンサ用制御回路が、設けられている。そして、そのような第一及び第二の電源部５６，５８が、前記リード線３８にて、溶接ガン１２に対して電気的に接続されている。なお、本実施形態においては、電源装置１０以外は、前記実施形態と同様な構造をもって構成されているため、そのような前記実施形態と同様な構造とされた部材や部位については、前記実施形態と同様な符号を付すことにより、その詳細な説明は省略した。
【００６１】
一方、溶接ガン１２の本体１６内には、図示されてはいないものの、前記せる第一の基準値と第二の基準値と共に、それらのうち、第一の基準値よりも小さく且つ第二の基準値よりも大きな値である第三の基準値が記憶された前記コントローラと、ピン部材１４が接触せしめられる母材６２の電気抵抗を随時検出する公知の検出器とが、設けられている。
【００６２】
そして、この溶接ガン１２の本体１６内に設けられたコントローラは、前述せる如き構成を有する他、圧電振動子５０の振動状態下で、検出器にて検出される値が、徐々に減少して、第三の基準値に達した際に、圧電振動子５０への電荷の供給を停止せしめるように指示する指示信号を、電源装置１０の圧電振動子用制御回路に出力するように構成されている。
【００６３】
また、かかるコントローラにあっては、検出器にて検出される電気抵抗値が前記第一の基準値よりも大きく、母材６２表面に電気絶縁性の被膜が形成されていると判断した際には、電源装置１０のコンデンサ用制御回路に対して、何等の指示信号も出力しないようになっており、かかる電気抵抗値が、前述せるピン部材１４の被膜への食込みの進行に伴って徐々に減少して、第三の基準値に達した際に、第一のコンデンサと第二のコンデンサのそれぞれに蓄えられた電荷を保持ロッド３０に対して同時に供給するように指示する所定の指示信号を、電源装置１０のコンデンサ用制御回路に出力するように構成されている。更に、このコントローラは、検出器にて検出される電気抵抗値が前記第二の基準値よりも小さく、母材６２表面に電気絶縁性の被膜が形成されていないと判断した際には、第一のコンデンサに蓄えられた電荷のみを保持ロッド３０に対して供給するように指示する所定の指示信号を、電源装置１０のコンデンサ用制御回路に出力するようになっている。
【００６４】
なお、前述せるように、第二の電源部５８に設けられた、電気絶縁性の被膜６４におけるピン部材１４との接触部位を破壊するための電荷を蓄える第二のコンデンサが、第一の電源部５６に設けられた、ピン部材を母材にスタッド溶接するための電荷を蓄える第一のコンデンサよりも低い容量をもって構成されているため、それら２種類のコンデンサから電荷が同時に供給された際には、その初期段階において、第一のコンデンサと第二のコンデンサからの電荷が加算されて、保持ロッド３０に供給されるものの、その終期段階では、第一のコンデンサからの電荷のみが、保持ロッド３０に供給されるようになっている。
【００６５】
かくして、本実施形態のスタッド溶接装置においては、表面に電気絶縁性の被膜６４が形成された母材６２に対して、ピン部材１４の先端部が押し付けられて、該ピン部材１４が溶接ガン１２の本体１６の後部側に規定位置まで移動せしめられた際に、ピン部材１４が、その軸方向に略直角な方向への振動により、被膜６４に食い込まされ、その食込み深さがある程度の量に到達した時点で、圧電振動子５０の高速振動に伴うピン部材１４の軸方向に略直角方向への振動が、自動的に停止せしめられ、その一方で、電源装置１０の第一の電源部５６と第二の電源部５８からそれぞれ供給される電荷が、母材６２とピン部材１４との間で放電せしめられ、それによって、被膜６４が破壊されて、ピン部材１４が母材にスタッド溶接されるようになっているのである。
【００６６】
このように、本実施形態においては、溶接ガン１２の本体１６内に配置された保持ロッド３０の先端部に保持せしめたピン部材１４の先端部を、母材６２の表面に形成された電気絶縁性の被膜６４に押し付けつつ、該ピン部材１４を、その軸方向に略直角な方向に振動させることにより、被膜６４に適当な深さまで食い込ませて、被膜６４におけるピン部材１４の先端部との接触部位の電気絶縁性を低下させた状態下で、かかるピン部材１４と母材６２との間で、かかる被膜６４の接触部位を破壊するための電荷と、ピン部材１４を母材６２にスタッド溶接するための電荷とを放電させて、被膜６４の接触部位を破壊した後、ピン部材１４を母材６２にスタッド溶接するようにしたものであるところから、ピン部材１４の被膜６４に対する食込み量も有利に少なく抑えられ得、それによって、ピン部材１４を被膜６４に食い込ませるための作業が、より迅速に且つ容易に実施され得るのであり、その結果として、表面に電気絶縁性の被膜６４が形成された母材６２に対して、ピン部材１４を、より小さな労力で、スタッド溶接することが可能となるのである。
【００６７】
また、かかる本実施形態では、ピン部材１４を被膜６４に食い込ませた状態で、被膜６４のピン部材１４との接触部位を破壊するための電荷をピン部材１４と母材６２との間で放電させるようにしたものであるところから、被膜６４のピン部材１４との接触部位を破壊するための電荷の大きさを極めて有利に小さく為し得るのであり、それによって、ピン部材１４を母材６２に溶接するための電荷と共に、被膜６４のピン部材１４との接触部位を破壊するための電荷が、ピン部材１４と母材６２との間に供給されるにも拘わらず、それらの電荷を供給するための電源装置１０に要される費用や、作業中における感電事故の発生を効果的に少なく抑えることが出来るといった利点が得られるのである。
【００６８】
以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、上記の記載によって、何等の制約をも受けるものではない。
【００６９】
例えば、前記実施形態では、圧電振動子５０の軸方向への高速振動に伴って、保持ロッド３０が、共振作用により撓み振動せしめられると共に、軸方向に僅かなに振動せしめられて、その先端部に保持されるピン部材１４が、軸方向に対して直角な方向に近似した方向に振動せしめられるようになっていたが、ピン部材１４に対して、保持ロッド３０の撓み振動のみが伝達され得るように構成したり、或いは圧電振動子５０として、本体１６の軸方向に直角な方向に撓み振動せしめられ得るように構成された圧電振動子５０を用い、この圧電振動子５０に対して、保持ロッド３０を連結せしめて、かかる圧電振動子５０の撓み振動により、保持ロッド３０を撓み振動せしめたりすることによって、保持ロッド３０にて保持されたピン部材１４を、軸方向に直角な方向に振動させるようにしても良い。
【００７０】
また、そのような圧電振動子５０の構造も、前記実施形態に示されるものに、何等限定されるものではなく、例えば、公知のランジュバン型振動子等も、圧電振動子５０として、適宜に用いられ得るのである。
【００７１】
さらに、かかる圧電振動子５０に代えて、例えば高周波発生装置を用い、この高周波発生装置による共振作用により、保持ロッド３０を撓み振動せしめて、ピン部材１４を振動せしめるようにすることも、可能である。つまり、ピン部材１４を振動させる加振機構が、例示のものに特に限定されるものではなく、かかる加振機構として、高周波発生装置やそれ以外の公知の加振機構を採用しても、何等差し支えないのである。
【００７２】
更にまた、前記実施形態では、圧電振動子５０の高速振動による共振作用に対して、優れた応答性が発揮され得るように、保持ロッド３０が、チタン材料を用いて構成されていたが、かかる保持ロッド３０の材質は、特にこれに限定されるものでないことは、勿論である。
【００７３】
また、前記実施形態では、ピン部材１４が母材６２に押し付けられて、保持ロッド３０が、溶接ガン１２の本体１６内を、その後部に向かって規定位置まで移動せしめられた状態下で、該本体１６内の検出器による検出値が、第二の基準値若しくは第三の基準値に達した時点で、即座に、電源装置１０から供給される電荷が、ピン部材１４と母材６２との間で放電せしめられるようになっていたが、例えば、溶接ガン１２の把持部１８に所定のスイッチを設け、このスイッチをＯＮ作動させない限りは、例え、検出器による検出値が第二の基準値や第三の基準値に達しても、電源装置１０から供給される電荷が、ピン部材１４と母材６２との間で放電せしめられることのないように、構成することも可能である。このような構造によれば、ピン部材１４と母材６２との間での放電時に、作業者が、一方の手で、ピン部材１４と母材６２とを同時に接触して、感電事故を起こすようなことが可及的に防止され得、それによって、スタッド溶接作業の安全性が、更に一層有利に高められ得るのである。
【００７４】
さらに、前記実施形態では、母材６２の表面上の電気絶縁性の被膜６４にピン部材１４の先端部を押し付けた状態下で、溶接ガン１２の本体１６内に設けられた検出器にて検出される電気抵抗値に基づいて、ピン部材１４の振動の開始及び停止や、ピン部材１４と母材６２との間での放電の開始等が実施されるようになっていたが、例えば、溶接ガン１２や電源装置１０等に所定のタイマ機構を内蔵せしめたり、或いはそれらに適当なスイッチ等を設けて、それらタイマ機構の時間計測やスイッチのＯＮ／ＯＦＦ操作に基づいて、ピン部材１４の振動の開始及び停止や、ピン部材１４と母材６２との間での放電の開始等を行なわしめるように構成することも、可能である。
【００７５】
また、勿論、ピン部材１４を溶接ガン１２に保持させる保持機構の構造も、前記実施形態に示されるものに、何等限定されるのものでない。
【００７６】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【００７７】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明に従うスタッド溶接方法によれば、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対するピン部材のスタッド溶接を、可及的に少ない労力負担で、極めて容易に実施することが出来るのである。
【００７８】
また、本発明に従うスタッド溶接装置にあっては、上述せる如き優れた特徴を発揮するスタッド溶接方法の実施に際して極めて有利に使用され得るのであり、その結果として、表面に電気絶縁性の被膜が形成された母材に対するピン部材のスタッド溶接が、労力負担を可及的に抑制しつつ、確実に実施され得ることとなるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従うスタッド溶接装置の一例を概略的に示す、一部切欠図を含む概略説明図である。
【図２】本発明手法に従って、ピン部材を母材にスタッド溶接する工程の一例を示す説明図であって、図１に示されたスタッド溶接装置の溶接ガンに保持されたピン部材を母材に押し付けて、軸方向に対して直角な方向に振動させている状態を示している。
【図３】本発明手法に従って、ピン部材を母材にスタッド溶接する工程の別の例を示す説明図であって、ピン部材の先端部を母材に食い込ませた状態を示している。
【図４】本発明手法に従って、ピン部材を母材にスタッド溶接する工程の更に別の例を示す説明図であって、ピン部材の先端部を母材に溶接した状態を示している。
【図５】本発明に従うスタッド溶接装置の別の例を示す図２に対応する図である。
【符号の説明】
１０電源装置１２溶接ガン
１４ピン部材２０プラグ
３０保持ロッド５０圧電振動子
５２圧電セラミックス５６第一の電源部
５８第二の電源部６２母材
６４被膜[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a stud welding method and a stud welding apparatus, and more particularly to a stud welding method capable of advantageously welding a pin member to a base material having an electrically insulating coating formed on the surface, and to such a method. The present invention relates to a stud welding device that can be used for the following.
[0002]
[Background]
2. Description of the Related Art Conventionally, a stud welding method is known as one of methods for standing a pin member such as a predetermined pin, bolt, or stud on a metal base material. As is well known, this stud welding method generally includes a welding gun for holding a pin member, and a power supply device for supplying a charge for stud welding the pin member held by the welding gun to a base material. Using a stud welding device, the pin member held by the welding gun of the stud welding device is positioned so that a slight gap is formed between its tip and the surface of the base material. By discharging the electric charge supplied from the power supply device to and from the material, the base material is welded quickly and easily.
[0003]
However, when a coating such as an electrically insulating coating or oxide film is formed on the surface of the base material to which the pin member is to be welded, the operation is performed according to the procedure for performing the conventional stud welding method as described above. Even if it was done, the pin member could not be welded directly to the base material, so before performing stud welding, the electrically insulating coating etc. was scraped off with a grinder, etc. Moreover, it was necessary to carry out work that required a great labor burden.
[0004]
Under such circumstances, a method by which the pin member can be advantageously stud welded to the base material having an electrically insulating coating formed on the surface thereof is disclosed in JP-A-2-308046 and JP-A-1-290847. Proposed.
[0005]
That is, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2-308046 and 1-290847, etc., welding is performed in a state where the tip of the pin member held by the welding gun is pressed against the electrically insulating coating on the surface of the base material. The tip of the pin member is coated by rotating the gun and rotating the pin member around the axis, or by hitting the welding gun with a hammer and applying a pressing force to the pin member. A stud welding technique is disclosed in which a pin member is bitten to a weldable depth and then a pin member is welded to the base material by electric discharge between the base member and the base material. According to such a stud welding method, when the pin member is stud welded to the base material having an electrically insulating coating formed on the surface, it is advantageously freed from the troublesome work of scraping the coating using a grinder or the like. It can be done.
[0006]
However, in the method disclosed in the above publication, the pin member held by the welding gun is caused to bite into the coating on the surface of the base material by the rotating operation or the punching operation on the welding gun. There is still a problem in the labor burden that a large amount of labor must be spent on such work because the pin member has to be bitten by the person's human power.
[0007]
[Solution]
Here, the present invention has been made in the background as described above, and the first problem to be solved is for a base material having an electrically insulating film formed on the surface. An object of the present invention is to provide a method capable of stud welding a pin member with as little labor as possible. Moreover, in this invention, it is the 2nd solution subject to provide the stud welding apparatus which can be used advantageously when implementing such a stud welding method.
[0008]
[Solution]
In order to solve the first problem as described above, the present invention holds the pin member when stud-welding the pin member to a base material having an electrically insulating coating formed on the surface. A welding gun having a holding mechanism and a vibration mechanism that vibrates the pin member held by the holding mechanism in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the pin member is used. Under the state where the holding mechanism of the gun is held, the pin member is pressed by the vibration mechanism of the welding gun while pressing the tip of the pin member against the coating formed on the surface of the base material. By causing the tip of the pin member to bite into the coating by causing it to vibrate in a direction substantially perpendicular to the axial direction, and destroying the contact portion of the coating with the tip of the pin member, Between the tip of the pin member and the base material, The gist of the stud welding method is characterized in that the pin member is stud welded to the base material by discharging the charge for stud welding the pin member to the base material. .
[0009]
In short, in the stud welding method according to the present invention, the pin member held by the holding mechanism of the welding gun is pressed against the electrical insulating coating on the surface of the base material, and the pin member and the base material are Before the electric discharge between the pins, the pin member is automatically vibrated in a direction substantially perpendicular to the axial direction by the vibration mechanism provided in the welding gun. Since the tip portion is bitten into the coating and the contact portion of the coating with the pin member is destroyed, the pin member held by the welding gun is removed by rotating or pushing the welding gun. Unlike the conventional method in which a predetermined welding operation by electric discharge is performed after biting into the film on the surface of the base material, the tip of the pin member is bitten into the film, and further, the pin member of the film is To destroy the contact area In, depending on the operator's manual, it is necessary to perform the work of labor intensive and as it can be effectively eliminated. Here, the direction substantially perpendicular to the axial direction means a direction including a direction perpendicular to the axial direction and a direction approximate thereto. same as below.
[0010]
Therefore, according to the stud welding method according to the present invention as described above, the stud welding of the pin member to the base material having the electrically insulating coating formed on the surface is very easily performed with as little labor as possible. It can be done.
[0011]
According to one of the preferred embodiments of the stud welding method according to the present invention, the tip of the pin member is moved by vibrating the pin member in a direction substantially perpendicular to the axial direction. Under the state where the film is bitten into the coating, between the tip of the pin member and the base material, a charge for destroying a contact site between the tip of the pin member in the coating and the pin member By discharging the charge for stud welding to the base material, the contact portion of the coating with the pin member is destroyed, and the pin member is stud welded to the base material.
[0012]
In the stud welding method in which such a configuration is adopted, the contact portion of the coating film with the pin member is destroyed by the discharge between the pin member and the base material after the tip portion of the pin member is bitten into the coating film. As a result, the amount of biting into the coating of the pin member can be advantageously reduced, whereby the operation for causing the pin member to bite into the coating can be performed more quickly and easily, and as a result. The pin member can be stud-welded to the base material having an electrically insulating coating formed on the surface with less effort.
[0013]
Further, in the stud welding method according to the present invention as described above, in the state where the pin member is bitten into the coating, the electric charge for destroying the contact portion of the coating with the pin member is between the pin member and the base material. Since the discharge is caused by the electric charge, the magnitude of the electric charge for destroying the contact portion of the coating with the pin member can be made very advantageously small, thereby welding the pin member to the base material. The power supply device for supplying the electric charge for supplying the electric charge for breaking the contact portion with the pin member of the coating is supplied between the pin member and the base material. Advantages such as the cost required and the occurrence of electric shock accidents during work can be effectively reduced.
[0014]
In order to solve the second technical problem, the present invention is an apparatus for stud welding a pin member to a base material having an electrically insulating coating formed on the surface thereof. (A) power supply means for supplying a charge for stud welding the pin member to the base material, (b) a holding mechanism for holding the pin member, and a pin member held by the holding mechanism. By causing the pin member to vibrate in a direction substantially perpendicular to the axial direction in a state where the tip portion is pressed against the coating formed on the surface of the base material, the tip portion of the pin member A vibration mechanism that breaks the coating portion into contact with the tip of the pin member in the coating, and the tip of the pin member and the mother of which the coating is broken by the vibration mechanism. The electric charge supplied from the power supply means to the material To discharge, also the stud welding apparatus, comprising a welding gun provided with a discharge mechanism for stud welding the pin member into the base material, it is an gist thereof.
[0015]
That is, in the stud welding device according to the present invention, the pin member is held by the holding mechanism of the welding gun and is mounted on the welding gun under a state where the pin member is pressed against the electrically insulating coating on the surface of the base material. The vibration mechanism is activated to automatically vibrate in a direction substantially perpendicular to the axial direction, thereby causing the tip of the pin member to bite into the coating and contact the coating with the pin member. The part can be destroyed, and thus the pin member supplied from the power supply means by the discharge mechanism in a state where a part of the film located between the pin member and the base material is destroyed is used as the base material. By discharging the electric charge for welding between the pin member and the base material, the pin member can be stud welded to the base material.
[0016]
Therefore, in the stud welding apparatus according to the present invention, it can be used extremely advantageously when carrying out the stud welding method that exhibits the excellent characteristics as described above, and as a result, an electrically insulating film is formed on the surface. Therefore, stud welding of the pin member to the base material can be performed with a very small labor load.
[0017]
Further, in the present invention, in order to solve the second problem, an apparatus for stud welding a pin member to a base material on which an electrically insulating coating is formed on the surface, (A) a first power supply for supplying a charge for stud welding the pin member to the base material, and a second power supply for supplying a charge for destroying a contact portion of the coating film with the pin member (B) a holding mechanism for holding the pin member, and a tip portion of the pin member held by the holding mechanism is pressed against the coating formed on the surface of the base material. In this state, the pin member is vibrated in a direction substantially perpendicular to the axial direction so that the tip of the pin member bites into the coating, and the vibration mechanism Between the tip of the pin member and the base material that are bitten into the coating, Discharging the electric charges respectively supplied from the first power supply unit and the second power supply unit in the power supply means to destroy the contact portion of the coating film with the tip of the pin member; and A gist of a stud welding device having a welding gun having a discharge mechanism for stud welding to a base material is also provided.
[0018]
In such a stud welding device according to the present invention, the pin member is held by the holding mechanism of the welding gun and is mounted on the welding gun in a state where the pin member is pressed against the electrically insulating coating on the base material surface. The tip of the pin member can be caused to bite into the coating by operating the vibration mechanism and automatically vibrating in a direction substantially perpendicular to the axial direction. Under the state where the pin member is biting into the coating, the electric charge for destroying the contact portion of the coating with the pin member supplied from the power supply means and the charge for welding the pin member to the base material by the discharge mechanism Is discharged between the pin member and the base material, the contact portion of the coating with the pin member can be destroyed, and the pin member can be stud welded to the base material.
[0019]
Therefore, in the stud welding apparatus according to the present invention, it can be used extremely advantageously when carrying out the stud welding method that exhibits the excellent characteristics as described above, and as a result, an electrically insulating film is formed on the surface. In addition, stud welding of the pin member to the base material can be performed safely while suppressing the increase in labor burden and economic burden as much as possible.
[0020]
According to one of the preferred embodiments of the stud welding device according to the present invention, the holding mechanism is flexibly vibrated in a state where the pin member is held at the distal end portion, whereby the pin member is pivoted. While the holding rod is configured to vibrate in a direction substantially perpendicular to the center direction, the excitation mechanism is configured to bend and vibrate the holding rod by a resonance action.
[0021]
In the stud welding apparatus employing such a configuration, vibration in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the pin member is caused by the resonance action of the excitation mechanism in the holding rod that holds the pin member. Since it is realized by bending vibration, the pin member can be vibrated in a direction perpendicular to the axial direction with a large amplitude with a relatively small excitation force by the excitation mechanism. This makes it possible to make the tip of the pin member vibrated with such a large amplitude dig into the electrically insulating coating on the surface of the base material in a large and reliable manner. The contact portion with the pin member can be broken more efficiently.
[0022]
Therefore, by using such a stud welding device according to the present invention, the stud welding of the pin member to the base material having an electrically insulating coating formed on the surface can be more reliably carried out with an even smaller labor burden. It becomes.
[0023]
Further, in the stud welding device according to the present invention, when the holding mechanism has the holding rod as described above and the excitation mechanism is configured to bend and vibrate the holding rod by a resonance action, advantageously, The excitation mechanism includes a piezoelectric vibrator that vibrates at the same frequency as the natural frequency of the holding rod. By adopting such a configuration, there is an advantage that the structure of the vibration mechanism can be simplified as much as possible.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, the configuration of the stud welding method and the stud welding apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0025]
First, FIG. 1 schematically shows an embodiment of a stud welding apparatus having a structure according to the present invention. As is apparent from FIG. 1, the stud welding apparatus according to the present embodiment includes a power supply device 10 that is a power supply means and a welding gun 12 that is electrically connected to the power supply device 10. . The pin member 14 held by the welding gun 12 can be stud-welded to a predetermined base material by the electric charge supplied from the power supply device 10 to the welding gun 12.
[0026]
More specifically, the welding gun 12 constituting the stud welding apparatus is provided so as to integrally extend from the substantially cylindrical main body 16 and the axially intermediate portion on the outer surface of the main body 16 toward the side. The grip portion 18 is gripped by the user. Further, a plug 20 for holding the pin member 14 to be welded is arranged in the front part (the left part in FIG. 1) in the main body 16 of the welding gun 12 with the same structure as the conventional one. Yes.
[0027]
That is, the plug 20 has an aluminum jacket 22 having a substantially stepped columnar shape in which one side in the axial direction has a smaller diameter than the other side, and the jacket 22 is coaxial with the main body 16. In the above, with the small-diameter portion positioned on the front side of the main body 16, the outer peripheral surface is not constrained at all and is arranged to be movable in the axial direction of the main body 16 and the direction perpendicular thereto. In the jacket 22, two fixed magnets 24, 24 made of disk-shaped permanent magnets are extrapolated and fixed to the small diameter portion, and a wire is provided at the central portion of the end surface of the small diameter portion. An attachment hole 26 is provided. Further, a large number of wires 28 are inserted and fixed in the wire attachment hole 26 in a state in which a part thereof protrudes outward. Further, the protruding portions from the wire attachment holes 26 in the numerous wires 28 are bent at substantially right angles and are positioned so as to spread radially on the end surface of the small diameter portion.
[0028]
Further, in the main body 16 of the welding gun 12 provided with such a plug 20 at the front, a holding rod 30 made of a titanium cylinder is provided from the front to the rear of the main body 16 where the plug 20 is disposed. In a state of extending coaxially with the main body 16 toward the (right side portion in FIG. 1) side, it is disposed so as to be capable of reciprocating in the axial direction.
[0029]
That is, in the intermediate part in the main body 16, the mounting bush 32 arranged coaxially with respect to the main body 16 is separated from the inner surface of the main body 16 in the axial direction, and is provided with two fixing parts fixed to the position. 34 and 34 are fixed so as not to move with a fixing screw (not shown), and the holding rod 30 is coaxial with the mounting bush 32 at an intermediate portion in the axial direction (extending direction). The holding rod 30 is supported by the support portion 36 integrally formed on the inner surface of the mounting bush 32 so as to be slidable with respect to the support portion 36. On the other hand, at the intermediate portion in the axial direction, it is supported via the mounting bush 32 so as to be movable in the axial direction.
[0030]
In addition, such a holding rod 30 is electrically connected to the power supply device 10 via the lead wire 38 and is connected to the plug 20 at the front end portion of the main body 16. It is inserted into a mounting hole 40 provided in the central portion of the end surface of the large-diameter portion of the jacket 22, and the inserted portion is connected to the jacket 22 with a set screw. Thereby, here, the plug 20 that holds the pin member 14 is connected to the tip of the holding rod 30 and can be moved together with the holding rod 30 in the axial direction of the main body 16. is there.
[0031]
On the other hand, in the mounting bush 32 through which the holding rod 30 is inserted, a compression coil spring 42 is externally inserted into the holding rod 30 and more than the support portion 36 at the portion where the holding rod 30 is inserted into the mounting bush 32. A state where both ends engage with an engaging protrusion 44 provided in a fixed position on the outer peripheral surface on the rear side and an engaging protrusion 46 formed integrally with the rear end of the mounting bush 32. Thus, when the holding rod 30 is moved in the axial direction toward the rear side of the main body 16, the biasing force of the compression coil spring 42 causes the holding rod 30 to move toward the front side of the main body 16. It is designed to be urged towards.
[0032]
Further, in the intermediate part in the main body 16 where the holding rod 30 is arranged, when the holding rod 30 is moved to the rear side, it is determined whether or not the moving position has reached a predetermined specified position. A plurality of photosensors 48 to be detected are provided. When the plurality of photosensors 48 detect the movement of the holding rod 30 to the specified position on the rear side, the charge supplied from the power supply device 10 is changed. The holding rod 30 can be energized through the lead wire 38.
[0033]
Thus, in the present embodiment, the metal pin member 14 to be welded is brought into contact with the numerous wires 28 in the plug 20 at the washer portion 15 or the like integrally formed at one end thereof, while the fixed magnet 24, 24 is held by the tip of the holding rod 30 via the plug 20 while being attracted by the magnetic force, and is held by the plug 20 of such a pin member 14. Under the holding state with respect to the rod 30, the pin member 14 is pressed against a base material (not shown) at the distal end portion thereof, and the plug 20 and the holding rod 30 connected to each other cause the inside of the main body 16 to move to the rear side. The electric charge for stud welding the pin member 14 to the base material is transferred from the power supply device 10 to the holding rod 30 by being moved integrally in the axial direction to the specified position. Is supplied, via the said holding rod 30 and the plug 20, it has become the leg sweep member can be energized to the pin member 14 (see FIG. 2). As is clear from this, here, the plug 20 and the holding rod 30 constitute a holding mechanism.
[0034]
Further, in the stud welding device of the present embodiment, the holding rod 30 is made of a titanium material having appropriate flexibility in the main body 16 of the welding gun 12, and only in the intermediate portion in the axial direction. The plug 20 supported by the support portion 36 of the mounting bush 32 and holding the pin member 14 at the distal end portion of the holding rod 30 is connected to the distal end portion of the holding rod 30 with the outer peripheral surface being unconstrained. Thus, the holding rod 30 can be easily bent and vibrated by an external excitation force, and the plug 20 and the bending vibration of the holding rod 30 The pin member 14 held by the pin member 14 can be vibrated in a direction perpendicular to the axial direction of the main body 16.
[0035]
In the stud welding device of the present embodiment having such a structure, as a vibration mechanism that flexures and vibrates the holding rod 30 at the rear portion (right side portion in FIG. 1) of the main body 16 of the welding gun 12. The piezoelectric vibrator 50 is provided.
[0036]
That is, the piezoelectric vibrator 50 has an annular plate or a cylindrical shape, and expands and contracts in the axial direction (thickness direction or height direction) by applying a voltage. It has a known structure in which the direction of the permanent polarization is reversed and is superposed on each other, and can be vibrated at high speed in the axial direction by applying an AC voltage from the power supply device 10 through the lead wire 38. It is like that. Further, here, the diameters of the inner holes of the two piezoelectric ceramics 52 and 52 are set to be slightly larger than the outer diameter of the holding rod 30 and the same frequency as the natural frequency in the bending vibration of the holding rod 30. And is configured.
[0037]
The piezoelectric vibrator 50 having such a structure is disposed in the rear portion of the main body 16 in a state of being extrapolated to the rear end portion of the holding rod 30. The rear end portion of the holding rod 30 is clamped from both sides in the axial direction by two mounting rings 54 and 54 made of aluminum, which are extrapolated and fixed to the rear end portion of the rod 30 at a predetermined interval. On the other hand, the outer peripheral surface is fixed so as to be immovable in a non-contact manner.
[0038]
Thus, here, when the AC voltage is applied to the piezoelectric vibrator 50 from the power supply device 10 through the lead wire 38 and the piezoelectric vibrator 50 is vibrated at high speed in the axial direction, the holding rod 30 is caused to resonate. The pin member 14 held by the plug 20 attached to the distal end portion of the holding rod 30 is caused to vibrate. When the piezoelectric vibrator 50 is vibrated at a high speed in the axial direction, the holding rod 30 is flexibly vibrated by a resonance action and slightly vibrated in the axial direction accordingly. Therefore, the vibration of the pin member 14 is in a state where the vibration in the direction perpendicular to the axial direction of the main body 16 and the vibration in the axial direction are combined. Therefore, here, with the high-speed vibration of the piezoelectric vibrator 50, the pin member 14 is accurately substantially in a direction approximate to a direction perpendicular to the axial direction of the main body 16, that is, substantially in the axial direction. It is configured to vibrate in a direction perpendicular to the axis.
[0039]
In the stud welding apparatus according to the present embodiment, in particular, vibration in a direction perpendicular to the axial direction of the pin member 14 due to high-speed vibration of the piezoelectric vibrator 50 causes an electrically insulating coating film or the like on the surface. This is performed only when the tip of the pin member 14 is pressed against the base material on which a coating such as an oxide film is formed and the pin member 14 is moved to the rear side of the main body 16 of the welding gun 12 by a predetermined amount. It has become.
[0040]
That is, as described above, the photosensor 48 is provided in the main body 16 of the welding gun 12 to detect when the holding rod 30 is moved to the specified position toward the rear side of the main body 16. At the same time, a known detector (not shown) that detects the electrical resistance of the base material with which the pin member 14 is brought into contact with each other via the pin member 14 held by the plug 20 and a detection value by the detector. Then, it is determined whether or not an electrically insulating coating is formed on the surface of the base material with which the pin member 14 contacts, and an instruction signal corresponding to the determination result is provided to the piezoelectric vibration provided in the power supply device 10. A controller (not shown) that outputs to a piezoelectric vibrator control circuit that controls energization of the child 50 is provided.
[0041]
In addition, the controller stores a first reference value and a second reference value that are determined in different sizes, and compares each of the two types of reference values with the value detected by the detector. It has become so. And in such a controller, as a result of comparing the first reference value having a large value among the two types of reference values and the detection value by the detector, if the detection value is larger, It is determined that an electrically insulating film is formed on the surface of the base material, and an instruction signal for instructing to supply electric charges for causing the piezoelectric vibrator 50 to vibrate at high speed is sent to the piezoelectric vibrator of the power supply device 10. When the detection value by the detector is smaller than the second reference value, which is a small value of the two types of reference values, the base material is configured to output to the control circuit. It is determined that an electrically insulating coating is not formed on the surface, and no instruction signal is output to the piezoelectric vibrator control circuit of the power supply device 10.
[0042]
On the other hand, the piezoelectric vibrator control circuit of the power supply apparatus 10 supplies charges to the piezoelectric vibrator 50 according to various instruction signals from the controller as described above only when the detection signal from the photosensor 48 is input. In addition, it is configured to control the stoppage.
[0043]
Thus, in the stud welding apparatus of the present embodiment, the tip of the pin member 14 is pressed against a base material having a coating such as an electrically insulating coating film or oxide film formed on the surface, and the pin member 14 is welded to the welding gun 12. The pin member 14 held at the front end of the welding gun 12 is vibrated at a high speed only when the main body 16 is moved to the specified position on the rear side of the main body 16, and the pin member 14 is held in the axial direction. And the tip of the pin member 14 is formed into an electrically insulating film formed on the surface of the base material by such vibration of the pin member 14. You can bite in. As the pin member 14 bites into the coating, the thickness of the contact portion of the coating with the pin member 14 gradually decreases, and eventually, the pin member 14 is positioned between the pin member 14 and the base material. When a part of the coating is destroyed and the tip of the pin member 14 is brought into contact with the surface of the base material, the detection value by the detector becomes lower than the second reference value, thereby the piezoelectric vibrator. 50 high-speed vibrations are stopped, and vibrations in a direction perpendicular to the axial direction of the pin member 14 are automatically stopped.
[0044]
In such a stud welding device, the vibration of the pin member 14 held by the plug 20 destroys a part of the coating located between the pin member 14 and the base material, and the tip of the pin member 14 becomes the base. When the vibration of the pin member 14 is stopped under the condition of being in contact with the surface of the material, an electric charge for stud welding the pin member 14 to the base material is supplied to the holding rod 30. It has become.
[0045]
That is, here, although not explicitly shown in FIG. 1, the power supply device 10 controls the capacitor for storing the charge for stud welding the pin member 14 to the base material and the supply of the charge stored in the capacitor. A capacitor control circuit is built in, and such a power supply device 10 is electrically connected to the welding gun 12 through the lead wire 38. In FIG. 1, reference numeral 60 denotes a ground wire for connection to the base material.
[0046]
On the other hand, in the main body 16 of the welding gun 12, a detector and a controller having the structure as described above are provided, and this controller has an electrical resistance value detected by the detector as the first reference value. Larger than that, when it is determined that an electrically insulating coating is formed on the surface of the base material, no instruction signal is output to the capacitor control circuit of the power supply device 10, When the electric resistance value decreases with the progress of the biting into the coating film of the pin member 14 described above and falls below the second reference value, the electric charge stored in the capacitor in the power supply device 10 is retained by the holding rod. A predetermined instruction signal for instructing the power supply 30 to be supplied is output to the capacitor control circuit of the power supply device 10.
[0047]
Thus, in the stud welding apparatus of the present embodiment, the tip end portion of the pin member 14 is pressed against the base material having the electrically insulating coating formed on the surface, and the pin member 14 is the main body of the welding gun 12. When the pin member 14 is moved to the specified position on the rear side of the pin 16, the pin member 14 is bitten into the film by vibration in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the pin member 14, and is positioned between the pin member 14 and the base material. When the coating film to be broken is broken, the electric charge supplied from the power supply device 10 is discharged between the base material and the pin member 14, whereby the pin member 14 is stud-welded to the base material. -ing As is clear from this, in the present embodiment, the discharge mechanism is constituted by the holding rod 30.
[0048]
Thus, by using the stud welding device having such a structure, for example, the pin member is stud-welded to a base material on which a film formed by coating an electrically insulating paint is formed. In that case, the work is advantageously carried out as follows.
[0049]
That is, first, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 1, the pin member 14 is attracted to and held by the plug 20 of the welding gun 12 at the washer portion 15.
[0050]
Here, a pin member having a sharp tip is preferably used. Thereby, in the process described later, which is performed after this process, the tip of the pin member 14 can be smoothly and easily bited into the coating on the surface of the base material. Needless to say, the shape of the tip of the pin member 14 that is sharpened and the shape of the washer 15 integrally formed with the pin member 14 are not limited to those illustrated.
[0051]
Next, as shown in FIG. 2, welding is performed on the electrically insulating coating 64 formed on the surface of the base material 62 in a state where the ground wire 60 extending from the power supply device 10 is connected to the base material 62. A holding rod 30 connected to the plug 20 holding the pin member 14 is disposed in the main body 16 of the welding gun 12 by pressing the tip of the pin member 14 held by the plug 20 of the gun 12. The main body 16 is moved toward the rear side against the urging force of a coil spring (not shown). Then, by moving the holding rod 30 to the prescribed position by such movement toward the rear side of the main body 16, the electric charge from the power supply device 10 is supplied to the piezoelectric vibrator 50 in the main body 16, and the piezoelectric vibration The child 50 is vibrated at high speed, the holding rod 30 is flexed and vibrated, and the pin member 14 connected and held to the holding rod 30 via the plug 20 in a direction substantially perpendicular to the axial direction. Vibrate. In FIG. 2 and FIG. 3 described later, the vibration direction of the pin member 14 is indicated by an arrow. In these drawings, the direction of the arrow is the main body in order to facilitate understanding of the vibration direction of the pin member 14. It should be understood that the direction is perpendicular to the sixteen axial directions.
[0052]
Further, at the start of vibration of the pin member 14, the coating 64 is interposed between the pin member 14 and the base material 62 with a thickness that can sufficiently exhibit electrical insulation, and the main body of the welding gun 12. Since the electric resistance value detected by the detector built in 16 is larger than the first reference value, the electric charge from the power supply device 10 is supplied to the pin member 14 through the holding rod 30. There is nothing.
[0053]
Subsequently, the holding rod 30 is maintained in the state of being positioned at the specified position while the tip end portion of the pin member 14 is pressed against the coating 64 on the surface of the base material 62, so that the axial direction of the pin member 14 is maintained. 3, by continuing the vibration in a direction substantially perpendicular to the pin member 14, the pin member 14 in the coating 64 is at the tip of the pin member 14 while the tip of the pin member 14 is biting into the coating 64 as shown in FIG. 3. The contact portion with the tip portion of the film is scraped to destroy the contact portion of the coating 64. Then, the tip portion of the pin member 14 is brought into contact with the surface of the base material 62 by the destruction of the coating 64 by the tip portion of the pin member 14.
[0054]
Thus, in this step, the electrical resistance value detected by the detector built in the main body 16 of the welding gun 12 by the contact of the tip of the pin member 14 with the surface of the base material 62 is determined from the second reference value. Then, the supply of electric charge from the power supply device 10 to the piezoelectric vibrator 50 is stopped, the high-speed vibration of the piezoelectric vibrator 50 is automatically stopped, and the vibration of the pin member 14 is also stopped. On the other hand, the charge for stud welding the pin member 14 to the base material 62 from the capacitor of the power supply device 10 is supplied to the pin member 14 through the holding rod 30, so that the base material 62 and the pin member are supplied. 14 is discharged.
[0055]
As a result, as shown in FIG. 4, the tip portion of the pin member 14 is melted, and at the melted portion, the pin member 14 is a portion of the base material 62 where the coating 64 is broken and the surface is exposed. It is stud-welded to.
[0056]
As described above, in this embodiment, the distal end portion of the pin member 14 held on the distal end portion of the holding rod 30 disposed in the main body 16 of the welding gun 12 is electrically insulated on the surface of the base material 62. The pin member 14 is automatically vibrated in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the pin member 14 while being pressed against the conductive film 64, thereby destroying the contact portion with the tip of the pin member 14 in the film 64. Under the state where the tip of the member 14 is in direct contact with the surface of the base material 62, the charge for stud welding the pin member 14 to the base material 62 is discharged between the pin member 14 and the base material 62. Thus, since the pin member 14 is stud welded to the base material 62, the work of applying human power other than the operation of pressing the tip of the pin member 14 against the base material 62 and performing a work with a small labor load is performed. Line The need is effectively eliminated, whereby the effort to destroy the coating 64 located between the pin member 14 and the base material 62 is advantageously reduced while the base material 62 having the coating 64 formed on the surface. On the other hand, the pin member 14 can be stud-welded very easily and reliably.
[0057]
In the present embodiment, the holding rod 30 is flexed and vibrated by the resonance action accompanying the high-speed vibration of the piezoelectric vibrator 50 having the same natural frequency as that of the holding rod 30. Since the pin member 14 held via the plug 20 is vibrated in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the pin member 14 at the tip of the piezoelectric vibrator 50 with a relatively simple structure. The vibration of the pin member 14 can be generated with a large amplitude with a relatively small excitation force due to the high-speed vibration of the pin member 14. Therefore, the stud welding of the pin member 14 to the base material 62 having the electrically insulating coating 64 formed on the surface can be performed with less labor. In burden more than the fact that may be more efficiently performed.
[0058]
Furthermore, in the stud welding apparatus of the present embodiment, the pin member 14 is simply performed by pressing the pin member 14 held at the front portion of the welding gun 12 against the coating 64 on the surface of the base material 62. The start and stop of the vibration of the pin member 14 and the start and stop of the discharge between the pin member 14 and the base material 62 are all automatically performed. The work for welding can be performed more easily and quickly.
[0059]
By the way, in the above-described embodiment, the film 64 positioned between the tip portion of the pin member 14 and the base material 62 is broken by the vibration of the pin member 14 due to the high-speed vibration of the piezoelectric vibrator 50, and the tip of the pin member 14. In a state where the portion is in direct contact with the surface of the base material 62, a discharge is performed between the pin member 14 and the base material 62 so that the pin member 14 is stud welded to the base material 62. However, for example, in addition to the charge for stud welding the pin member 14 to the base material 62 in a state where the pin member 14 is bitten into the coating 64 to an appropriate depth, the tip end portion of the pin member 14 and the base It is also possible to supply the electric charge that breaks the coating film 64 located between the material 62 from the power supply device 10 and destroy the coating film 64 while the pin member 14 is stud welded to the base material 62. Is possible
[0060]
That is, as is apparent from FIG. 5 showing an embodiment different from the above embodiment in which such a configuration is realized, here, the power supply device 10 for supplying electric charge to the holding rod 30 of the welding gun 12 includes: There are two types of power supply units: a first power supply unit 56 and a second power supply unit 58 having a higher voltage than the first power supply unit 56. Further, although not clearly shown in FIG. 5, the first power source 56 among the two power sources 56 and 58 stores the charge for stud welding the pin member 14 to the base material. On the other hand, the pin member 14 is pressed against the base material through a coating such as an electrically insulating coating or oxide film formed on the surface of the base material. In this case, a second capacitor having a lower capacity than that of the first capacitor, which stores electric charges for breaking the contact portion of the film with the pin member 14, is built in, and further, the first and second capacitors. A capacitor control circuit is provided for controlling the supply of the charges respectively stored in the capacitor. Such first and second power supply units 56 and 58 are electrically connected to the welding gun 12 through the lead wires 38. In addition, in this embodiment, since it is comprised with the structure similar to the said embodiment except the power supply device 10, about the member and site | part made into the structure similar to the said said embodiment, said embodiment. The detailed description is omitted by attaching the same reference numerals.
[0061]
On the other hand, in the main body 16 of the welding gun 12, although not shown in the drawing, the first reference value and the second reference value to be applied are smaller than the first reference value and the second reference value. The controller in which the third reference value that is larger than the reference value is stored, and a known detector that detects the electrical resistance of the base material 62 with which the pin member 14 is brought into contact are provided.
[0062]
The controller provided in the main body 16 of the welding gun 12 has the configuration as described above, and the value detected by the detector gradually decreases under the vibration state of the piezoelectric vibrator 50. When the third reference value is reached, an instruction signal for instructing to stop the supply of charge to the piezoelectric vibrator 50 is output to the piezoelectric vibrator control circuit of the power supply device 10. Yes.
[0063]
Further, in such a controller, when it is determined that the electrical resistance value detected by the detector is larger than the first reference value and an electrically insulating coating is formed on the surface of the base material 62. Does not output any instruction signal to the capacitor control circuit of the power supply device 10, and the electric resistance value gradually increases as the above-described biting of the pin member 14 into the coating film progresses. When the third reference value is decreased, a predetermined instruction signal for instructing to supply the charge stored in each of the first capacitor and the second capacitor to the holding rod 30 at the same time is provided. , And output to the capacitor control circuit of the power supply device 10. Further, when the controller determines that the electrical resistance value detected by the detector is smaller than the second reference value and no electrically insulating coating is formed on the surface of the base material 62, the controller A predetermined instruction signal for instructing only the electric charge stored in one capacitor to be supplied to the holding rod 30 is output to the capacitor control circuit of the power supply device 10.
[0064]
As described above, the second capacitor provided in the second power supply unit 58 for storing charges for destroying the contact portion with the pin member 14 in the electrically insulating coating 64 is the first power supply. Since it is configured with a lower capacity than the first capacitor provided in the portion 56 for storing the charge for stud welding the pin member to the base material, when charges are simultaneously supplied from these two types of capacitors In the initial stage, the charges from the first capacitor and the second capacitor are added and supplied to the holding rod 30, but in the final stage, only the charge from the first capacitor is held in the holding rod. 30.
[0065]
Thus, in the stud welding apparatus of this embodiment, the tip of the pin member 14 is pressed against the base material 62 having the electrically insulating coating 64 formed on the surface, and the pin member 14 is connected to the welding gun 12. When the pin member 14 is moved to the specified position on the rear side of the main body 16, the pin member 14 is bitten into the coating 64 by vibration in a direction substantially perpendicular to the axial direction, and the biting depth is set to a certain amount. When reaching, the vibration in the direction substantially perpendicular to the axial direction of the pin member 14 accompanying the high-speed vibration of the piezoelectric vibrator 50 is automatically stopped, while the first power supply unit 56 of the power supply device 10 is stopped. And the electric power supplied from the second power supply unit 58 are discharged between the base material 62 and the pin member 14, whereby the coating 64 is broken and the pin member 14 is stud-welded to the base material. As Than it is Tsu.
[0066]
As described above, in this embodiment, the distal end portion of the pin member 14 held on the distal end portion of the holding rod 30 disposed in the main body 16 of the welding gun 12 is electrically insulated on the surface of the base material 62. The pin member 14 is vibrated in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the pin member 14 while being pressed against the coating layer 64, so that the coating layer 64 bites into the coating layer 64 to a suitable depth, The electric charge for destroying the contact portion of the coating 64 between the pin member 14 and the base material 62 under the state in which the electrical insulation of the contact portion is lowered, and the pin member 14 to the base material 62 are studded. Since the electric charge for welding is discharged to destroy the contact portion of the coating 64, the pin member 14 is stud welded to the base material 62. The amount of the sheet can be advantageously reduced, so that the operation for causing the pin member 14 to bite into the coating 64 can be performed more quickly and easily. As a result, the surface of the electrically insulating coating can be obtained. The pin member 14 can be stud-welded to the base material 62 on which 64 is formed with less effort.
[0067]
In this embodiment, the electric charge for destroying the contact portion of the film 64 with the pin member 14 is discharged between the pin member 14 and the base material 62 in a state where the pin member 14 is bitten into the film 64. Therefore, the magnitude of the electric charge for destroying the contact portion of the coating 64 with the pin member 14 can be made very advantageously small, whereby the pin member 14 is made to be the base material 62. In addition to the charge for welding to the pin member 14, the charge for breaking the contact portion of the coating 64 with the pin member 14 is supplied between the pin member 14 and the base material 62. The cost required for the power supply apparatus 10 to perform and the advantage that the occurrence of an electric shock accident during work can be effectively suppressed can be obtained.
[0068]
The specific configuration of the present invention has been described in detail above. However, this is merely an example, and the present invention is not limited by the above description.
[0069]
For example, in the above-described embodiment, the holding rod 30 is flexed and vibrated by the resonance action along with the high-speed vibration of the piezoelectric vibrator 50 in the axial direction, and is slightly vibrated in the axial direction. The pin member 14 held by the shaft is vibrated in a direction approximate to a direction perpendicular to the axial direction, but only the bending vibration of the holding rod 30 can be transmitted to the pin member 14. Or a piezoelectric vibrator 50 configured to be able to bend and vibrate in a direction perpendicular to the axial direction of the main body 16 as the piezoelectric vibrator 50. The pin member 14 held by the holding rod 30 is obtained by connecting the rod 30 and causing the holding rod 30 to bend and vibrate by the bending vibration of the piezoelectric vibrator 50. It may be vibrated in the axial direction in a direction perpendicular.
[0070]
Further, the structure of the piezoelectric vibrator 50 is not limited to that shown in the above embodiment, and for example, a known Langevin vibrator or the like is appropriately used as the piezoelectric vibrator 50. It can be done.
[0071]
Further, instead of the piezoelectric vibrator 50, for example, a high frequency generator may be used, and the holding rod 30 may be flexed and vibrated by the resonance effect of the high frequency generator to vibrate the pin member 14. is there. That is, the vibration mechanism that vibrates the pin member 14 is not particularly limited to the illustrated one. Even if a high-frequency generator or any other known vibration mechanism is adopted as the vibration mechanism, anything is possible. There is no problem.
[0072]
Furthermore, in the above-described embodiment, the holding rod 30 is made of a titanium material so that excellent responsiveness can be exhibited with respect to the resonance action caused by the high-speed vibration of the piezoelectric vibrator 50. Of course, the material of the holding rod 30 is not particularly limited thereto.
[0073]
In the above-described embodiment, the pin member 14 is pressed against the base material 62, and the holding rod 30 is moved in the main body 16 of the welding gun 12 to the specified position toward the rear portion thereof. As soon as the detection value by the detector in the main body 16 reaches the second reference value or the third reference value, the electric charge supplied from the power supply device 10 is changed between the pin member 14 and the base material 62. For example, unless a predetermined switch is provided in the grip 18 of the welding gun 12 and this switch is turned on, the detected value by the detector is the second reference value. Even when the third reference value is reached, the electric charge supplied from the power supply device 10 can be configured not to be discharged between the pin member 14 and the base material 62. According to such a structure, at the time of discharge between the pin member 14 and the base material 62, the operator simultaneously contacts the pin member 14 and the base material 62 with one hand, causing an electric shock accident. This can be prevented as much as possible, whereby the safety of the stud welding operation can be increased even more advantageously.
[0074]
Furthermore, in the above-described embodiment, the detection is performed by the detector provided in the main body 16 of the welding gun 12 in a state where the tip portion of the pin member 14 is pressed against the electrically insulating coating 64 on the surface of the base material 62. The start and stop of vibration of the pin member 14 and the start of discharge between the pin member 14 and the base material 62 are performed based on the electric resistance value to be performed. A predetermined timer mechanism is built in the gun 12 or the power supply device 10 or an appropriate switch is provided for them, and the vibration of the pin member 14 is measured based on time measurement of the timer mechanism or ON / OFF operation of the switch. It is also possible to configure so as to start and stop the discharge, start the discharge between the pin member 14 and the base material 62, and the like.
[0075]
Of course, the structure of the holding mechanism for holding the pin member 14 on the welding gun 12 is not limited to that shown in the embodiment.
[0076]
In addition, although not enumerated one by one, the present invention can be carried out in a mode to which various changes, modifications, improvements and the like are added based on the knowledge of those skilled in the art. It goes without saying that all are included in the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention.
[0077]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the stud welding method according to the present invention, the stud welding of the pin member to the base material on which the electrically insulating coating is formed on the surface, with as little labor as possible. It can be implemented very easily.
[0078]
Moreover, in the stud welding apparatus according to the present invention, it can be used very advantageously when carrying out the stud welding method that exhibits the excellent characteristics as described above, and as a result, an electrically insulating coating is formed on the surface. The stud welding of the pin member to the preformed base material can be surely performed while suppressing the labor burden as much as possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view including a partially cutaway view schematically showing an example of a stud welding apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing an example of a step of stud welding a pin member to a base material according to the method of the present invention, wherein the pin member held by the welding gun of the stud welding apparatus shown in FIG. It shows a state of being pressed and oscillated in a direction perpendicular to the axial direction.
FIG. 3 is an explanatory view showing another example of a step of stud welding a pin member to a base material in accordance with the method of the present invention, and shows a state in which a tip portion of the pin member is bitten into the base material.
FIG. 4 is an explanatory view showing still another example of a step of stud welding a pin member to a base material according to the method of the present invention, and showing a state in which a tip portion of the pin member is welded to the base material.
FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 2 showing another example of the stud welding apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Power supply device 12 Welding gun
14 Pin member 20 Plug
30 Holding rod 50 Piezoelectric vibrator
52 Piezoelectric Ceramics 56 First Power Supply Unit
58 Second power source 62 Base material
64 coating

Claims

When stud welding a pin member to a base material with an electrically insulating coating formed on the surface,
Using a welding gun comprising a holding mechanism that holds the pin member, and a vibration mechanism that vibrates the pin member held by the holding mechanism in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the pin member, Under the state where the pin member is held by the holding mechanism of the welding gun, the tip of the pin member is pressed against the coating formed on the surface of the base material, and the vibration mechanism of the welding gun is The pin member is caused to vibrate in a direction substantially perpendicular to the axial direction, so that the tip end portion of the pin member bites into the coating, and the tip contacts with the tip end of the pin member in the coating After the portion is destroyed, the electric charge for stud welding the pin member to the base material is discharged between the tip portion of the pin member and the base material, so that the pin member is studded to the base material. Stud characterized by welding Contact method.

By causing the pin member to vibrate in a direction substantially perpendicular to the axial direction, the tip of the pin member and the base material And discharging the electric charge for breaking the contact portion of the coating with the tip of the pin member and the electric charge for stud welding the pin member to the base material. The stud welding method according to claim 1, wherein the contact portion with the member is destroyed and the pin member is stud welded to the base material.

An apparatus for stud welding a pin member to a base material having an electrically insulating coating formed on the surface,
Power supply means for supplying a charge for stud welding the pin member to the base material;
A holding mechanism for holding the pin member, and the pin member in the axial direction in a state in which a tip portion of the pin member held by the holding mechanism is pressed against the coating formed on the surface of the base material An excitation mechanism that causes the tip portion of the pin member to bite into the film by causing the tip member to vibrate in a direction substantially perpendicular to the coating member, and breaks the contact portion of the coating member with the tip portion of the pin member; The electric charge supplied from the power supply means is discharged between the tip portion of the pin member whose coating film is broken by the vibration mechanism and the base material, and the pin member is studded to the base material. A welding gun equipped with a discharge mechanism for welding,
A stud welding apparatus comprising:

An apparatus for stud welding a pin member to a base material having an electrically insulating coating formed on the surface,
A first power supply for supplying a charge for stud welding the pin member to the base material; and a second power supply for supplying a charge for destroying a contact portion of the coating with the pin member. Power supply means,
A holding mechanism for holding the pin member, and a pin centered on the pin member in a state where a tip portion of the pin member held by the holding mechanism is pressed against the coating formed on the surface of the base material A vibration mechanism that vibrates in a direction substantially perpendicular to the direction and bites the tip of the pin member into the coating; and a tip of the pin member that bites into the coating by the vibration mechanism And the base material to discharge the electric charges respectively supplied from the first power supply unit and the second power supply unit in the power supply means, and to make a contact site with the tip of the pin member in the coating A welding gun having a discharge mechanism for destroying and stud welding the pin member to the base material;
A stud welding apparatus comprising:

The holding mechanism includes a holding rod that vibrates the pin member in a direction substantially perpendicular to the axial direction by bending and oscillating under the state where the pin member is held at the tip. On the other hand, the stud welding device according to claim 3 or 4, wherein the excitation mechanism is configured to bend and vibrate the holding rod by a resonance action.

The stud welding apparatus according to claim 5, wherein the excitation mechanism includes a piezoelectric vibrator that vibrates at the same frequency as the natural frequency of the holding rod.