JP4011231B2 - Stud welding machine - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、スタッド溶接機に関し、特に、スタッドを母材に圧接した後母材から離してアークを形成し、スタッド先端と母材を溶融した後溶融スタッド部分を溶融母材部分に圧接してスタッドを母材に溶着するスタッド溶接機に関する。
【0002】
【従来の技術】
スタッドを保持するスタッド保持手段とスタッドを母材に圧接したり母材から離したりするように保持手段を移動させる駆動手段とを有する溶接ガンと、スタッドと母材の間に所定の電力を供給するように溶接ガンに接続された電源と、母材から離したスタッドと母材の間にアークを形成するように電源及び前記駆動手段を制御するとともに、前記アークの継続によってスタッド先端部分と母材部分を溶融した後、溶融後のスタッド部分を溶融後の母材部分に圧接するように前記駆動手段を制御するコントローラとをを備えたスタッド溶接機はよく知られている。このスタッド溶接機は車体等にスタッドを溶接するのによく使用され、溶着後のスタッドには、クリップ等が取付けられて、このクリップにより種々の部材が車体等の被取付部材に取付けられる。
【0003】
従来のスタッド溶接機において、スタッドを母材に圧接するためスタッド保持部材を下方に押すばねが溶接ガンに設けられている。そして、このばねの力に打ち勝つ力を有するソレノイド(すなわち電磁石)が溶接ガンに設けられ、そのソレノイドを付勢して、パイロットアーク及びそれに続くメインアークを発生するように、スタッドを所定高さリフトして、スタッドを母材から離す。メインアークの継続によってスタッドの先端部分及び対向する母材部分が溶融された後、ソレノイドが消勢されると、ばねの力によってスタッドが母材に圧接され、溶融されたスタッド及び母材部分が相互に溶着するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来のスタッド溶接機において、溶融後のスタッドを母材に圧接する際には、ばねの力は圧接不足を回避するため大きめにされている。このため、溶融スタッドが溶融母材部分に圧接されると、両者の溶融部分の金属が飛散して溶融金属が少なくなり、溶接不良を生じることがあった。また、圧接時の衝撃でスタッドがバウンドして溶接部が乖離したり、溶接部に巣穴が形成されたりして、溶接不良を生じることもある。更に、強い圧接力が母材の耐力を越えると、母材の変形と母材の強度の低下を招く惧れもあった。
【0005】
従って、本発明の目的は、溶融後のスタッドを母材に圧接させる際に必要以上の強い押圧力によって生じる溶接不良を解消するため、溶融後のスタッドを母材に圧接させるときの圧接力を調整するスタッド溶接機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明によれば、スタッドを保持するスタッド保持手段とスタッドを母材に圧接したり母材から離したりするように保持手段を移動させる駆動手段とを有する溶接ガンと、スタッドと母材の間に所定の電力を供給するように溶接ガンに接続された電源と、母材から離したスタッドと母材の間にアークを形成するように電源及び駆動手段を制御するとともに、アークの継続によってスタッド先端部分と母材部分を溶融した後、溶融後のスタッド部分を溶融後の母材部分に圧接するように駆動手段を制御するコントローラとを備えたスタッド溶接機であって、溶接ガンには、駆動手段とスタッド保持手段との間に、溶融後のスタッド部分を溶融後の母材部分に圧接する際の反動を緩衝する緩衝手段が設けられ、緩衝手段は、エアシリンダ及びピストンと、エアシリンダへ調整した圧力のエアを供給するレギュレータとを包含し、該緩衝手段は、溶融後のスタッド部分が溶融後の母材部分に圧接されるとき、レギュレータからのエアがシリンダへ供給されるように、コントローラによって制御され、緩衝手段は、更に、エアシリンダとレギュレータとの間に設けられたバルブを包含し、該バルブは、アークの形成前にはレギュレータへ入力される加圧エアをそのままエアシリンダに供給し且つスタッドを母材から離してアークを形成した後にはレギュレータから出力される圧力調整後のエアをエアシリンダに供給するように、コントローラによって制御される、ことを特徴するスタッド溶接機が提供される。
その緩衝手段によって、溶融後のスタッドの圧接時において、溶融部分の金属の飛散を防止することができるので、溶融金属の不足に伴う溶接不良を防止でき、溶融スタッドのバウンドが防止できるので、溶接部の乖離や溶接部の巣穴等の溶接不良を防止でき、更に、母材の変形や母材の強度の低下を阻止できる。
【0007】
前記バルブは、ソレノイドバルブであり、レギュレータへ入力される加圧エアをそのままエアシリンダに供給する第1位置と、レギュレータから出力される圧力調整後のエアをエアシリンダに供給する第2位置とをとる2位置バルブであるのが好ましい。前記レギュレータは、入力される加圧エアを調整して1つの固定レベルの圧力のエアを出力するものであってもよく、これとは別に、制御入力信号の変化によって出力のエア圧力を変化させる比例制御弁を包含するものであってもよい。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係るスタッド溶接機1の全体構成図を示している。図1において、本発明に係るスタッド溶接機1は、スタッドと母材との間にアーク放電を行って、スタッドと母材とを部分的に溶融してその部分を溶着するものであり、溶接ガン2と、溶接ガン2を動作させる電源及びコントローラ部3とから成る。溶接ガン2は、内部に種々の構成要素を収容するハウジング5と、ハウジング5から延びて先端にスタッド6を保持するスタッド保持部7とを備えている。ハウジング5の中には、上部に、スタッド保持部7を移動させて、保持したスタッド6を母材9に接触させて圧接させたり母材9から離すようにリフトする駆動部10が設けられている。この駆動部10は、図示の実施例では、固定コイル11と可動アーマチュア13とからなるリニアモータによって構成されている。なお、駆動部10は、スタッド6を母材9に接触させて圧接させたり母材9から離すようにリフトできる限り、図示の構成に限らず、任意の駆動手段でよい。
【0009】
ハウジング5の下部には、スタッド保持部7に、該スタッド保持部7を保持するように連結された、本発明に係る緩衝装置14が配置されている。この緩衝装置14は、ユニットとして形成され、ハウジング5の内側に上下にスライド可能に保持されている。ハウジング5の内側には、緩衝装置14がハウジング5の軸線回りには回転しないが軸線方向には滑らかに移動できるように案内するガイドベアリング15が形成されている。ハウジング5に内側の、上部の駆動部10と下部の緩衝装置14との間には、スタッド保持部7を母材側に常時付勢するコイルばね17が設けられて、駆動部10の非動作時には、緩衝装置14を介して、スタッド保持部7(ひいてはスタッド6)を母材9の方向へ押している。ハウジング5の下部の側面には、母材9の側へ延びる脚部18が固定されている。この脚部18は、スタッド溶接ガン2全体を母材9に近づけるように移動させたとき、その移動を制限する。スタッド6をスタッド保持部7に保持し且つ駆動部10を動作させない状態で、スタッド溶接ガン2の全体を、脚部18の先端を母材9に接面するまで母材9に移動させると、コイルばね17の力によってスタッド6が母材9に適正な力で圧接される。この圧接後、溶接動作が開始される。
【0010】
電源及びコントローラ部3には、スタッド溶接ガン2のスタッド保持部7に保持したスタッド6と母材9との間にアークを形成するための溶接用電力を供給する電源(図示せず)が設けられている。この電源から延びる一方の電線は、ケーブル19の中に収容されて、スタッド6を保持するスタッド保持部7に接続されるように、スタッド溶接ガン2に入力されている。他方の電線21は、母材9に接続されている。電源及びコントローラ部3には、コントローラ(図示せず)が設けられ、このコントローラは、母材9に圧接したスタッド6を駆動部10のコイル11に電流を供給して母材9から離すように引上げて、その引上げの開始時に、スタッドと母材9との間に小電流のパイロットアークを形成し、引上げを続行しつつ大電流のメインアークを形成し、所定の時間に駆動部10の電流の供給を停止して溶融スタッド6を母材9の溶融部分に圧接するように、スタッド溶接ガンを制御する。なお、電源及びコントローラ部3のコントローラからは、駆動部10のコイル11に電流を供給する一対のリード線22がスタッド溶接ガン2の駆動部10に入力されている。更に、緩衝装置14には、ケーブル19を通してコントローラから制御信号が入力されており、後述のように、緩衝装置14の動作を制御している。
【0011】
本発明に係る緩衝装置14について、図2も参照して説明する。緩衝装置14は、上記のように、駆動部10とスタッド保持部7との間に設けられる。緩衝装置14は、スタッド6と母材9との間のメインアークの継続によって溶融した後のスタッド6の先端部分を、溶融後の母材部分に、コイルばね17によって圧接する際の反動を緩衝する。図2において、緩衝装置14は、エアシリンダ23とこのエアシリンダ23に設けられるピストン25と、エアシリンダ23へ調整した圧力のエアを供給するレギュレータ26とを包含する。なお、図2おいて、ピストンロッド27が、スタッド保持部7のスタッド6に直接当接するように示されているが、図示の便宜上であり、ピストン25が、スタッド6の圧接時の反動を受取る限り、ピストンロッド27は、スタッド6に直接当接してもよいし、スタッド保持部7に連結されてスタッド6に間接的に連結されていてもよい。
【0012】
エアシリンダ23とレギュレータ26との間には、ソレノイドバルブ29が設けられている。このソレノイドバルブ29は、レギュレータ26へ入力される加圧エアをそのままエアシリンダに供給する第1位置と、レギュレータ26から出力される圧力調整後のエアをエアシリンダに供給する第2位置とをとる2位置バルブであり、通常時には、ばね30によって前記の第1位置にあり、ソレノイドへの制御信号によって、前記の第2位置に移動する。ソレノイドバルブ29への制御信号は、電源及びコントローラ部3のコントローラ31から信号線33を通して送られる。本実施例においては、信号線33は、図1のケーブル19を通して送られる。また、本実施例において、コントローラ31は、溶接動作の開始時には、ソレノイドバルブ29が図2に図示の第1位置にあるように、制御信号を送らず、メインアークの形成時又はその継続によってスタッド6が溶融した後には制御信号を送って、前記第2位置に移動させる。
【0013】
レギュレータ26には、入力通路34を通して、例えばエアコンプレッサ等から加圧エアが入力される。この加圧エアは、また、バイパス通路35を経由してソレノイドバルブ29の第1の入力に送られる。レギュレータ26に送られた加圧エアは、内部で、入力加圧エアより低いが一定の固定レベル圧力のエアに調整される。調整後の加圧エアは、出力通路37を経由してソレノイドバルブ29の第2の入力に送られる。ソレノイドバルブ29の出力は、エアシリンダ23に送られる。ソレノイドバルブ29の位置によって、エアシリンダ23の上部チャンバー38には、未調整の加圧エア(第1位置のとき)か、あるいは、調整後の加圧エア(第2位置のとき)を送る。レギュレータ26において調整されるエアの圧力レベルは、スタッド6がコイルばね17によって圧接される際のピストンロッド27及びピストン25に伝達される反動に、エアシリンダ23のエアチャンバー38の加圧エアが対抗できるように選択される。
【0014】
図3は、緩衝装置の代替例を示している。図3の緩衝装置は、図2のレギュレータ26を変更した例を示している。他の部分は、図2の構成と同じであるので説明を省略する。図3のレギュレータ39は、制御入力信号の変化によって出力のエア圧力を変化させる比例制御弁41を包含している。比例制御弁41には、ライン42を通してコントローラ31からエア圧力制御信号が送られ、この信号によって、出力通路37に出力されるエアの圧力が定められる。この出力エア圧力は、コントローラ31から、任意に設定することができ、図2の固定圧力レベルのレギュレータより適用範囲がひろくできる利点がある。
【0015】
かかる構成で成るスタッド溶接機1を用いて、スタッド6を母材9に溶接する操作手順を説明する。先ず、スタッド6をスタッド溶接ガン2のスタッド保持部7に保持させる。次に、スタッド溶接ガン2の全体を、スタッド6の先端が母材9に接するように移動させる。この移動は、ハウジング5の下部から延びる脚部18の先端が母材9に当接するまで続けられ、当接後その状態を保持する。電源及びコントローラ部3のコントローラ31からソレノイドバルブ29には信号が送られていないので、ソレノイドバルブ29は、図2(又は図3)に示す第1位置にあり、エアシリンダ23の上部チャンバー38には、入力の加圧エアがそのまま送られている。このため、脚部18が母材9に当接する状態にあると、スタッド6の先端は母材9に強く圧接している。
【0016】
次に、電源及びコントローラ部3のコントローラ31から、緩衝装置14のソレノイドバルブ29に信号が送られ、ソレノイドバルブ29が第2位置になり、エアシリンダ23のチャンバー38には、レギュレータ26からの調整後の加圧エアが送られる。コントローラによって、電源からスタッド6と母材9の間に小電流が供給されながら、駆動部10のコイル11に電流が供給され、コイルばね17の押圧力に打ち勝って、スタッド保持部7が緩衝装置14とともに引上げられる、これによって、スタッド6が母材9から徐々に引上げられ、スタッド6と母材9との間に細いアークすなわちパイロットアークが形成される。コントローラは、パイロットアークの形成に続いて電源からの電流を大きくして、パイロットアークをメインアークに成長させ、スタッドの先端部及び母材部分を加熱し溶融する。なお、駆動部10のコイル11への電流は供給され続けているので、スタッド6は一定高さリフトされた状態に保持される。
【0017】
適当な時間経過すると、メインアークによって、スタッド6の先端部分と母材9の部分が溶融する。コントローラは、前記の適当な時間が経過すると、駆動部10のコイル11への電流の供給を停止する。これによって、駆動部10の引上げ力が無くなり、コイルばね17の付勢力によって、緩衝装置14とスタッド保持部7とが急激に下降し、スタッド保持部7に保持されたスタッド6の溶融した先端が、母材9の溶融部分に圧接される。この圧接時に、スタッド6には母材9からの反力が加わり、この反力は、スタッド保持部7を介して緩衝装置14に加わる。緩衝装置14のエアシリンダ38には、レギュレータ26(又は39)からの調整後のエアが供給されている。前記のスタッドへの反力は、ピストンロッド27を介してピストン25に伝達され、エアシリンダ23のチャンバー38の加圧エアによって受けられて、その反力を相殺または減少させることができる。すなわち、緩衝装置14によって、溶融後のスタッド6の先端部分を溶融後の母材9の部分に圧接する際の反動を緩衝することができる。
【0018】
上記のように、緩衝装置14によって、溶融後のスタッド6を溶融した母材9の部分に反動なく圧接することができるので、反動に伴う溶融部分の金属の飛散がなくなり、圧接時のスタッドのバウンドがなくなり、母材へのスタッドの必要以上の強い圧接力が不要になる。従って、溶融金属の飛散やスタッドのバウンドや必要以上の強い圧接力による従来に見られた溶接不良を防止できる。溶融スタッド6を母材9に適当な時間圧接しつつ、電源からの溶接電流を切断し、適当な時間の経過後、スタッド溶接ガン2の全体を母材9から離すように移動させる。このとき、スタッド6は母材9に溶接されて、スタッド保持部7から離れる。コントローラは、緩衝装置14のソレノイドバルブ29への電流も切る。
【0019】
【発明の効果】
本発明によれば、緩衝手段によって、溶融後のスタッド部分が溶融後の母材部分に圧接する際の反動を緩衝するので、溶融後のスタッドの圧接時において、溶融部分の金属の飛散を防止することができ、溶融金属の不足に伴う溶接不良を防止でき、溶融スタッドのバウンドが防止できるので、溶接部の乖離や溶接部の巣穴等の溶接不良を防止でき、更に、必要以上の圧接力が不要になり、母材の変形や母材の強度の低下を阻止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスタッド溶接機の構成図である。
【図2】本発明に係るスタッド溶接機の1実施例に係る緩衝装置の構成図である。
【図3】本発明に係るスタッド溶接機の他の実施例に係る緩衝装置の構成図である。
【符号の説明】
1 スタッド溶接機
2 溶接ガン
3 電源及びコントローラ部
5 ハウジング
6 スタッド
7 スタッド保持部
9 母材
10 駆動部
11 コイル
13 アーマチュア
14 緩衝装置
17 コイルばね
18 脚部
23 エアシリンダ
25 ピストン
26 レギュレータ
27 ピストンロッド
29 ソレノイドバルブ
31 コントローラ
39 レギュレータ
41 比例制御弁[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a stud welding machine, and in particular, after a stud is pressed against a base material, an arc is formed away from the base material, and after melting the stud tip and the base material, the molten stud portion is pressed against the molten base material portion. The present invention relates to a stud welding machine for welding a stud to a base material.
[0002]
[Prior art]
A welding gun having a stud holding means for holding the stud, a driving means for moving the holding means so as to press the stud against the base material or move away from the base material, and supplying a predetermined power between the stud and the base material The power source connected to the welding gun and the power source and the driving means are controlled so as to form an arc between the stud separated from the base metal and the base metal, and the stud tip and the base are formed by continuing the arc. 2. Description of the Related Art A stud welding machine is well known that includes a controller that controls the driving means so as to press the melted stud portion against the molten base material portion after melting the material portion. This stud welding machine is often used to weld a stud to a vehicle body or the like. A clip or the like is attached to the stud after welding, and various members are attached to a member to be attached such as a vehicle body by the clip.
[0003]
In a conventional stud welding machine, a spring for pressing the stud holding member downward is provided on the welding gun to press the stud against the base material. A solenoid (i.e., electromagnet) having a force to overcome the spring force is provided on the welding gun, and the solenoid is energized to lift the stud to a predetermined height so as to generate a pilot arc and a subsequent main arc. Then, move the stud away from the base material. If the solenoid is de-energized after the leading end of the stud and the opposing base material are melted by continuing the main arc, the stud is pressed against the base material by the force of the spring, and the melted stud and base material are They are welded together.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional stud welding machine, when the fused stud is pressed against the base material, the spring force is increased in order to avoid insufficient pressure welding. For this reason, when the molten stud is pressed against the molten base material portion, the metal in the molten portion is scattered to reduce the molten metal, resulting in poor welding. In addition, the stud may bounce due to the impact at the time of pressure welding and the welded part may be separated, or a burrow may be formed in the welded part, resulting in poor welding. Furthermore, if the strong pressure contact force exceeds the proof stress of the base material, there is a concern that the base material may be deformed and the strength of the base material may be reduced.
[0005]
Accordingly, the object of the present invention is to eliminate the welding failure caused by the excessive pressing force when the stud after melting is pressed against the base material, so that the pressing force when pressing the stud after melting to the base material is reduced. It is to provide a stud welding machine to be adjusted.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, according to the present invention, a welding gun having a stud holding means for holding a stud and a driving means for moving the holding means so as to press the stud against the base material or separate the stud from the base material, A power source connected to the welding gun so as to supply a predetermined power between the stud and the base metal, and a power source and driving means to form an arc between the stud and the base material separated from the base material And a controller for controlling the driving means so that the stud end portion and the base metal portion are melted by arc continuation, and the melted stud portion is pressed against the base metal portion after melting. Te, the welding gun, between the drive means and the stud holding means, the buffer means is provided to buffer the reaction at the time of press stud portions after melting the base material portion after melting, buffer hand Includes an air cylinder and a piston, and a regulator for supplying air of adjusted pressure to the air cylinder, and the buffer means is provided by the regulator when the molten stud portion is pressed against the molten base material portion. And the buffer means further includes a valve provided between the air cylinder and the regulator, which is connected to the regulator prior to arc formation. It is controlled by the controller so that the input pressurized air is supplied to the air cylinder as it is, and after the stud is separated from the base material and the arc is formed, the pressure-adjusted air output from the regulator is supplied to the air cylinder. that, stud welding machine is provided for, characterized in that.
The shock absorbing means can prevent the molten metal from splashing when the stud is welded after melting, so it can prevent welding failure due to lack of molten metal and prevent the molten stud from bouncing. It is possible to prevent welding defects such as part divergence and burrows in the welded part, and further prevent deformation of the base material and decrease in strength of the base material.
[0007]
The valve is a solenoid valve, and has a first position for supplying pressurized air input to the regulator to the air cylinder as it is, and a second position for supplying pressure-adjusted air output from the regulator to the air cylinder. A two-position valve is preferred. The regulator may adjust the input pressurized air and output one fixed level of pressure air. Alternatively, the regulator changes the output air pressure by changing the control input signal. It may include a proportional control valve.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a
[0009]
A shock absorber 14 according to the present invention, which is connected to the
[0010]
The power source and controller unit 3 is provided with a power source (not shown) that supplies welding power for forming an arc between the
[0011]
The
[0012]
A
[0013]
Pressurized air is input to the
[0014]
FIG. 3 shows an alternative to the shock absorber. The shock absorber in FIG. 3 shows an example in which the
[0015]
An operation procedure for welding the
[0016]
Next, a signal is sent from the
[0017]
When an appropriate time elapses, the tip portion of the
[0018]
As described above, the
[0019]
【The invention's effect】
According to the present invention, the buffering means buffers the reaction when the molten stud portion is pressed against the molten base material portion, so that the molten portion is prevented from being scattered during the pressure welding of the stud after melting. It is possible to prevent welding defects due to lack of molten metal and to prevent bounce of the molten studs, so that welding defects such as dissociation of welded parts and burrows of welded parts can be prevented. No force is required, and deformation of the base material and reduction in strength of the base material can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a stud welding machine according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a shock absorber according to one embodiment of a stud welding machine according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a shock absorber according to another embodiment of the stud welder according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記溶接ガンには、前記駆動手段と前記スタッド保持手段との間に、溶融後のスタッド部分を溶融後の母材部分に圧接する際の反動を緩衝する緩衝手段が設けられ、
前記緩衝手段は、エアシリンダ及びピストンと、前記エアシリンダへ調整した圧力のエアを供給するレギュレータとを包含し、該緩衝手段は、前記溶融後のスタッド部分が溶融後の母材部分に圧接されるとき、前記レギュレータからのエアが前記シリンダへ供給されるように、前記コントローラによって制御され、
前記緩衝手段は、更に、前記エアシリンダと前記レギュレータとの間に設けられたバルブを包含し、該バルブは、前記アークの形成前にはレギュレータへ入力される加圧エアをそのままエアシリンダに供給し且つスタッドを母材から離してアークを形成した後にはレギュレータから出力される圧力調整後のエアをエアシリンダに供給するように、前記コントローラによって制御される、
ことを特徴するスタッド溶接機。A welding gun having a stud holding means for holding the stud, a driving means for moving the holding means so as to press the stud against the base material or move away from the base material, and a predetermined electric power between the stud and the base material. A power source connected to the welding gun to supply, and the power source and the driving means are controlled so as to form an arc between the stud separated from the base metal and the base material, In a stud welding machine comprising a controller for controlling the driving means so as to press the melted stud portion against the molten base material portion after melting the base material portion,
The welding gun is provided between the driving means and the stud holding means with a buffer means for buffering a recoil when the molten stud part is pressed against the molten base material part ,
The buffer means includes an air cylinder and a piston, and a regulator for supplying air of adjusted pressure to the air cylinder. The buffer means is configured such that the stud portion after melting is pressed against the base material portion after melting. Is controlled by the controller so that air from the regulator is supplied to the cylinder,
The buffer means further includes a valve provided between the air cylinder and the regulator, and the valve supplies pressurized air input to the regulator to the air cylinder as it is before the arc is formed. And after the stud is separated from the base material to form an arc, the controller is controlled to supply the pressure-adjusted air output from the regulator to the air cylinder.
A stud welding machine characterized by that.
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