JP4314621B2 - プレスと溶接の連続加工装置 - Google Patents

Description

この発明は、所定の送給間隔で移動している長尺な素材鋼板に、プレス加工と部品の溶接を行う装置に関している。

素材鋼板に対する溶接工程と、プレス工程とが一連の工程として実行されるものとして、特開平５−１６９１６５公報がある。ここに開示されている技術は、プレス工程に向かう素材鋼板の残量長さが残り少なくなると、後続の新たな素材鋼板を供給して先行する素材鋼板に溶接するものである。

また、特公昭６０−５１９５３号公報には、間欠的に回動するインデックステーブルに所定の回動間隔で補助電極を設置し、この補助電極に鋼板部品やプロジェクションナットを載置して、可動電極でこれらの部品を加圧し溶接電流を通電することが開示されている。とくに、同公報には、補助電極上に鋼板部品を載置する工程と、この鋼板部品上にプロジェクションナットを載置する工程および鋼板部品とプロジェクションナットを電気抵抗溶接する工程が順次実行されることが開示されている。
特開平５−１６９１６５公報 特公昭６０−５１９５３号公報 特許第２８３２５２８号公報 特許第３３０６５７９号公報 特許第３３２６４９０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術には、次のような問題がある。

つまり、プレス工程に供される素材鋼板が消費される前に、後続の追加鋼板を溶接するものである。したがって、複数回におよぶプレス工程の中で追加鋼板を補充するときにだけ溶接工程が実行される。したがって、プレス工程と溶接工程とを同期させて生産性を向上するという発想ではなく、帯状の素材鋼板を連続的にプレスしそこに部品を溶接することは開示されていない。そして、この部品溶接をプレス工程との関連で効率的に実行することも一切言及されていない。

さらに、上記特許文献２に開示されている技術には、次のような問題がある。

つまり、部品であるプロジェクションナットは、補助電極が所定の位置に移動してきてからパーツ供給管で供給される形式になっている。すなわち、所定位置に補助電極が停止してからパーツ供給管でプロジェクションナットが供給される形式になっている。したがって、パーツ供給管によるナット供給時間が装置全体の動作時間に加算されることとなり、装置としての動作時間の短縮にとって好ましいものではない。

とくに、プレス工程との関連でプロジェクションナットを素材鋼板に対して効率的に溶接することに関しては、何も開示されていない。

さらに、プロジェクションナットを供給する手段が、斜め上方から補助電極に向かうパーツ供給管の形態で構成され、また、ナット供給は供給管内を移動させて補助電極に載置する方式とされている。したがって、パーツ供給管の先端部の位置が少しでも狂っていると、ナットが目的箇所に対して正確に載置されないという問題が発生し、装置としての作動信頼性が乏しいものとなる。

一方、上記特許文献３〜５に開示されている技術には、次のような問題がある。

すなわち、進退式の供給ロッドの先端部分にプロジェクションナットを保持することは開示されているが、長尺な素材鋼板に対するプレス工程と溶接工程の動作時間を短縮することに関しては何等配慮されていない。

本発明は、上記の問題点を解決するために提供されたもので、長尺な素材鋼板に対するプレス工程と溶接工程を連動させて、しかも動作時間の短縮ができるプレスと溶接の連続加工方法およびその装置を提供することを目的とする。

問題を解決するための手段

本発明は、以上に述べた問題点を解決するために提供されたもので、請求項１記載の発明は、長尺な素材鋼板を所定の送給間隔で連続的に送給する送給装置と、前記素材鋼板にプレス加工をするプレス装置と、前記プレス加工が施された箇所にプロジェクションナットを溶接する溶接装置とを備え、前記プレス装置と溶接装置とが前記所定の送給間隔またはその整数倍の間隔で配置されており、可動電極と固定電極の間で停止する複数個の移動電極が前記所定の送給間隔で素材鋼板の送給方向に沿ってチェーンに結合された状態で配列され、移動電極の中央部には前記プレス装置で形成された素材鋼板の下孔とプロジェクションナットのねじ孔に貫通するガイ ドピンが突出した状態で設けられ、チェーンの駆動によって所定の位置に移動してきた移動電極のプッシュロッドを押し上げてガイドピンを突出させるための駆動手段が静止部材に固定され、前記駆動手段で押し出されたガイドピンの突出位置を維持するための維持手段が設けられていることを特徴とするプレスと溶接の連続加工装置である。

また、長尺な素材鋼板を所定の送給間隔で連続的に送給する送給装置と、前記素材鋼板にプレス加工をするプレス装置と、前記プレス加工が施された箇所に部品を溶接する溶接装置とを備え、前記プレス装置と溶接装置とが前記所定の送給間隔またはその整数倍の間隔で配置されていることを含むプレスと溶接の連続加工装置である。

発明の効果

素材鋼板を所定の送給間隔で連続的に送給、すなわち素材鋼板の送りピッチに合致させて素材鋼板に対するプレス工程と溶接工程とが実行されるので、これら両工程を短時間で実行することができ、生産性の向上に有効である。

前記プレス工程と溶接工程とが同期した状態で実行される。

前記プレス工程と溶接工程とが同期した状態で実行されるから、素材鋼板の送りピッチに合致させて、これら両工程を短時間で実行することができ、生産性の向上に有効である。とくに、両工程が同期していることにより、整然とした工程進行が実現して、信頼性の高い動作が確保できる。

前記プレス工程と溶接工程とが同期した状態で間断なく実行される。

前記プレス工程と溶接工程とが同期した状態で間断なく実行される。すなわち、両工程が同期しているとともに、両工程の動作は停止することなく連続的に実行される。したがって、素材鋼板にはプレス加工や溶接のために送り動作に停止期間が付与されるが、プレス工程と溶接については停止時間を設定しないで間断のない連続動作が行われ、それによって生産性が向上する。

前記溶接工程の後に素材鋼板を切断する切断工程が設けられている。

このように、部品の溶接後に、部品が溶接された素材鋼板が切断されるので、溶接済みの鋼板部品が高い生産性のもとに完成する。

素材鋼板を所定の送給間隔で連続的に送給、すなわち素材鋼板の送りピッチに合致させて素材鋼板に対するプレス工程と溶接工程とが実行されるので、これら両工程を短時間で実行することができ、生産性の向上に有効である。

そして、前記プレス装置と溶接装置とが前記所定の送給間隔またはその整数倍の間隔で配置されているので、プレス加工と溶接とが前記所定の送給間隔、すなわち前記送りピッチに合致した状態で実行でき、整然とした工程進行が実現して、信頼性の高い動作が確保できる。

前記プレス装置と溶接装置の動作を同期した状態で行う駆動手段が設けられている。

前記プレス装置と溶接装置の動作を同期した状態で行う駆動手段が設けられているので、両装置の動作を同期させてこれら両工程を短時間で実行することができ、生産性の向上に有効である。とくに、両工程が同期していることにより、整然とした工程進行が実現して、信頼性の高い動作が確保できる。

また、前記駆動手段は、タイミングチェーンのような簡単な機械的駆動方式で実現することができ、経済的に有利な構成とすることができる。あるいは、プレス装置と溶接装置との各々に、例えば、電動モータのような駆動手段を配置し、両駆動手段を電気的制御により一層精度の高い同期性のもとに動作させることも可能である。したがって、種々な駆動手段を採用して良好な同期動作を確保することができ、生産性の向上が実現する。

前記溶接装置による溶接の完了後に動作する素材鋼板の切断装置が、溶接装置の後流側に設けられている。

前記溶接装置による溶接の完了後に動作する素材鋼板の切断装置が、溶接装置の後流側に設けられているので、部品の溶接後に、部品が溶接された素材鋼板が切断され、溶接済みの鋼板部品が高い生産性のもとに完成する。

前記送給装置は、前記プレス装置における所要のプレス加工時間と溶接装置における所要の溶接時間を確保するために、前記素材鋼板をプレス装置と溶接装置で一時停止するように間欠的に送給するとともに、プレス装置と溶接装置は間断なく動作するように構成した。

前記素材鋼板をプレス装置と溶接装置で一時停止するように間欠的に送給するとともに、プレス装置と溶接装置は間断なく動作するものであるから、素材鋼板は所定の送りピッチで送られて一時停止がなされ、それに対してプレス装置と溶接装置は同期した状態で間断なく実行される。すなわち、両工程が同期しているとともに、両工程の動作は停止することなく連続的に実行される。したがって、素材鋼板にはプレス加工や溶接のために送り動作に停止期間が付与されるが、プレス工程と溶接については停止時間を設定しないで間断のない連続動作が行われ、それによって生産性が向上する。

前記プレス装置は、雄型または雌型が進退動作を行うとともに、前記溶接装置は、可動電極が進退動作を行うように構成した。

プレス装置および溶接装置は上記のように、進退動作方式であるから、両装置を連動させしかも同期させることが容易に実施できる。このように進退動作方式とすることにより、たとえば、回転運動を進退運動に変換するような機構を採用することにより、所要の動作を簡単に求めることができる。また、両装置における進退運動は同期させることが行いやすいので、動作精度を高めるのに有効である。たとえば、クランク機構や偏心カムをタイミングチェーンのような簡単な機械的駆動方式で駆動することにより、実現することができる。あるいは、プレス装置と溶接装置との各々に、例えば、電動モータのような駆動手段を配置し、両駆動手段を電気的制御により一層精度の高い同期性のもとに動作させることも可能である。

前記プレス装置と溶接装置の間に、前記所定の送給間隔で複数の部品を素材鋼板上に供給する供給手段が配置されている。

このような構成により、プレス加工後の素材鋼板が溶接装置の所定位置に到達する前に、複数の部品が素材鋼板の送りピッチに合致した状態で供給される。したがって、複数の部品があらかじめ素材鋼板上に供給されているので、素材鋼板が溶接装置の所定位置に到達する時点では、直ちに溶接装置が動作して溶接できる状態になっている。そのため、溶接装置の溶接時間が最小化され、単位時間当たりの生産量が大幅に向上する。

前記プレス装置と溶接装置の間に、溶接装置において加圧される移動電極が前記所定の送給間隔で複数個配置され、前記移動電極が溶接装置の所定位置に停止したとき移動電極上に載置された素材鋼板に部品が溶接される。

前記プレス装置と溶接装置の間に、移動電極が所定の送給間隔で複数個配置されているので、これらの移動電極上に素材鋼板やプロジェクションナットのような部品をあらかじめ載置し、素材鋼板の送りピッチに応じて溶接装置に送り込まれる。よって、素材鋼板と部品が載置された移動電極が溶接装置に到達するのと同時に溶接装置が動作し、溶接装置の動作時間が最小化され、生産性の向上に有効である。

つぎに、本発明のプレスと溶接の連続加工装置を実施するための最良の形態を説明する。

この実施例で製作される溶接部品１は図９に示されている。長尺な帯状の素材鋼板２に四角いプロジェクションナット３が所定の間隔で溶接され、それを所定の長さで切断したものである。同図に示すように、完成した溶接部品１は平板状の四角い鋼板にプロジェクションナット３が溶接されたものである。

この実施例では、部品がプロジェクションナット３とされているが、このような部品に限られるものではなく、例えば、穴あきディスタンスピースやワッシャのような部品であってもよい。以下の説明において「プロジェクションナット」なる記載を、単に「ナット」と記載することもある。

図１は、プレスと溶接の連続加工装置全体を示す側面図である。素材鋼板２は、コイル状に巻かれた素材ロール４の状態で供給され、この素材ロール４は供給支持装置５に支持されている。

前記供給支持装置５からの素材鋼板２は、図１の左方に向かって送給される。この送給のために、送給装置６が配置されている。この送給装置６の後流側に順次プレス装置７，溶接装置８および切断装置９が配置されている。そして、プレス装置７と溶接装置８の間に、部品すなわちナット３の供給手段であるナット供給装置１０が配置されている。

前記送給装置６，プレス装置７，溶接装置８，切断装置９およびナット供給装置１０は連動状態になっている。このような連動を得る手段としては、前記送給装置６，プレス装置７，溶接装置８，切断装置９およびナット供給装置１０の各々に電動モータのような駆動手段を保有させ、各電動モータを制御装置で連動状態にする方法がある。他方、１つの駆動手段の出力を前記各装置に伝達する方式もある。この実施例では、後者の方式を採用している。

例えば、装置のフレームで構成された静止部材１１に電動モータ１２が固定され、この電動モータ１２によって回転するスプロケットホイール１３でタイミングチェーンが駆動されて、前記送給装置６，プレス装置７，溶接装置８，切断装置９およびナット供給装置１０などが駆動されるようになっている。

電動モータ１２のスプロケットホイール１３と、送給装置６のスプロケットホイール１５にタイミングチェーン１４が掛け渡されている。また、プレス装置７，溶接装置８，切断装置９およびナット供給装置１０などは、中間スプロケットホイール１６，１７，１８，１９を経て駆動される。プレス装置７，溶接装置８，切断装置９およびナット供給装置１０の各々に駆動スプロケットホイール２０，２１，２２，２３が配置され、各中間スプロケットホイール１６，１７，１８，１９と各駆動スプロケットホイール２０，２１，２２，２３との間に掛け渡されたタイミングチェーン２４，２５，２６，２７によって駆動されるようになっている。

プレス装置７について説明する。

プレス加工は、素材鋼板２に凹部を設ける絞り加工、素材鋼板２を折り曲げる折り曲げ加工、素材鋼板２にナットの下孔をあける孔あけ加工など種々なものがある。この例におけるプレス装置７の加工は、図８や図２（Ｂ）に示すように、ナット３のねじ孔２９と同心となる下孔３０を素材鋼板２にあける工程である。なお、符号３１は、ナット３の４隅に設けられた溶着用突起である。

図２（Ａ）は、プレス装置７の正面図である。前記スプロケットホイール２０はクランク軸３２に固定されている。クランク軸３２の軸部３３は静止部材に固定された軸受３４に回転可能な状態で支持されている。また、軸部３３からオフセットしているピン部３４は、筒部３５を回転可能な状態で貫通している。

前記筒部３４には揺動アーム３６が溶接等で固定してあり、その他端は進退部材３７に枢着されている。前記進退部材３７は断面が円形の柱状の部材であり、進退動作だけを可能とする支持筒３８を貫通している。この支持筒３８は静止部材１１に固定されている。

前記の枢着されている箇所は、揺動アーム３６の端部に固定した二股部材３９内に進退部材３７と一体の頭部４０が挿入され、枢軸４１で二股部材３９に頭部４０が枢着されている。図２（Ｃ）は、プレス装置７の動作を示す動作線図であり、クランク軸３２が回転（軸部３３の自転）すると、ピン部３４が円弧回転（公転）をし、それにともなって揺動アーム３６が枢軸４１を介して進退部材３７を進退させる。

前記進退部材３７には素材鋼板２に下孔３０をあけるポンチ４３が取り付けてある。ポンチ４３は進退部材３７の進退方向に伸びている棒状の部材である。ポンチ４３は進退部材３７と一体的に配置してもよいが、ここでは弾性的な構造を介して配置されている。すなわち、進退部材３７の先端側にシリンダ４４が設けられ、ここにポンチ４３が固定されたピストン４５が挿入され、シリンダ４４の内端面とピストン４５との間に圧縮コイルスプリング４６が介入してあり、その弾力はポンチ４３を押し出す方向に作用している。

前記ポンチ４３と同軸の状態でダイ４７が配置されている。このダイ４７にはポンチ４３が進入するダイ孔４８が形成されている。ダイ４７は基部材４９に取り付けられ、この基部材４９は静止部材１１にしっかりと固定されている。そして、ダイ４７の上に送りピッチＰで送給される素材鋼板２が載置されている。

スプロケットホイール２０の回転により進退部材３７が下降すると、ダイ４７上の素材鋼板２がポンチ４３によって打ち抜かれ、素材鋼板２に下孔３０があけられる。この下降動作の際には、ポンチ４３の先端が素材鋼板２に当たると圧縮コイルスプリング４６が圧縮され、その圧縮反力が所定値に達すると素材鋼板２が打ち抜かれる。したがって、素材鋼板２は、圧縮コイルスプリング４６の弾性反力の領域で打ち抜かれる。

このような弾性反力による打ち抜きの状態が、図３に示されている。同図に示すように、進退部材３７はサインカーブを描きながら進退動作をする。その全ストロークはＳ１である。一方、ポンチ４３の先端が素材鋼板２に突き当たった箇所が仮想線Ｌで示され、この仮想線Ｌの下側の範囲Ｓ２内で前記圧縮コイルスプリング４６の弾性反力によって素材鋼板２が剪断されている。

このように圧縮コイルスプリング４６を介在することにより、クランク軸３２の上死点から下死点に及ぶ全ストロークの範囲内において、弾性的な成形領域を形成し、確実な成形すなわち孔あけ加工を行うことができるという効果がある。換言すると、絞り加工のような場合に、クランク駆動方式であると、成形完了位置と下死点位置とが正確に一致しないことが発生するので、そのような場合に備えて弾性的領域で成形をして、上記不一致を吸収するのである。

つぎに、溶接装置８について説明する。

図２（Ｂ）に示すように、溶接装置８におけるスプロケットホイール２１から進退部材３７までの構造は、プレス装置７のものと同様であり、同じ機能を果たす部材には同じ符号が図中に記載されている。

進退部材３７の先端側にエアシリンダ５１が設けられ、このエアシリンダ５１内を進退するピストン５２のピストンロッド５３に可動電極５４が結合されている。エアシリンダ５１へは加圧力を制御するための圧縮空気が供給され、そのための空気通路５５が進退部材３７内に設けてある。クランク機構で進退部材３７が動作するので、溶接加圧力を所定値に制御することができない。そこで、上述のように圧縮空気によって加圧力の制御がなされている。

可動電極５４に対向する移動電極５６上に素材鋼板２とプロジェクションナット３が載置される。前記移動電極５６の中心部からガイドピン５７が突出しており、このガイドピン５７が素材鋼板２の下孔３０とナット３のねじ孔２９を貫通している。

前記可動電極５４と同軸の位置に固定電極５８が所定の間隔をあけて配置されている。この所定の間隔は、素材鋼板２とナット３が載置された移動電極５６が、両電極５４と５８との間に入ることのできる間隔である。

図２（Ｂ）に示すように、可動電極５４と固定電極５８との間に移動電極５６が入ってきて停止すると、クランク軸３２の動作で可動電極５４が進出し、圧縮空気を介してナット３が素材鋼板２に加圧され、その後、溶接電流が通電され溶接が完了する。溶接完了の時点では、クランク軸３２の運動で可動電極５４がナット３から離れた位置に復帰する。

溶接装置８とプレス装置７との間隔は、前記所定の送給間隔Ｐまたはその整数倍とされている。このような間隔の設定を行うことにより、素材鋼板２が送給されて停止すると、その停止位置がプレス加工位置であり、同時に溶接位置となる。また、所定の送給間隔Ｐの整数倍とすることにより、ナット供給のための各機構の配置がスペース的に行いやすくなるという効果がある。

つぎに、ナット供給装置１０について説明する。

ナット供給装置１０は、可動電極５４と固定電極５８との間にナット供給ロッドを進出させてナット供給を行う方式でもよい。本実施例では、そのような方式ではなく複数の移動電極５６にナット３を供給する方式である。

図１に示すように、ナット供給装置１０は、プレス装置７と溶接装置８との間に配置されている。複数個の移動電極５６が素材鋼板２の送給方向に沿って配列されている。移動電極５６の配列間隔は、素材鋼板２に付与される所定の送給間隔Ｐ、すなわち素材鋼板２の送りピッチＰであり、この間隔は前記送給装置６によって設定される。

前記スプロケットホイール２３に掛け渡されたタイミングチェーン２７によって、図４（Ａ）に示すチェーン６０が駆動される。図４（Ａ）に示した左側のスプロケットホイール２３は略図的に円形の線で図示してある。一方、右側のスプロケットホイール６１は２点鎖線で図示してある。両スプロケットホイール２３と６１にチェーン６０が掛け渡され、移動電極５６がチェーン６０に結合してある。

図４（Ｂ）に示すように、チェーン６０に断面Ｌ型のブラケット６２が取り付けられ、このブラケット６２に固定した接合部材６３に移動電極５６が取り付けられている。

この移動電極５６の内部にはシリンダ６４が設けられ、そこにピストン６５が摺動可能な状態で挿入してある。前述のガイドピン５７がピストンに結合され、移動電極５６の中央部から突出するようになっている。そして、シリンダ６４内に挿入した圧縮コイルスプリング６６の弾力がガイドピン５７を後退させる方向に作用している。

ピストン６５の下側に伸びているプッシュロッド６７を押し上げると、圧縮コイルスプリング６４が圧縮されて、ガイドピン５７が突き出るようになっている。このようにプッシュロッド６７を押し出すための駆動手段６８が静止部材１１に固定されている。

前記駆動手段６８は、エアシリンダや電磁ソレノイドなどで構成することができる。ここではエアシリンダ６９の例であり、移動電極５６が所定の位置に移動してくると、エアシリンダ６９のピストンロッド７０がプッシュロッド６７を押し上げるようになっている。移動電極５６はチェーン６０に所定の送給間隔Ｐで取り付けられているので、エアシリンダ６９はそのピストンロッド７０が、図４（Ｃ）に示すように、プッシュロッド６７と同軸となる箇所に配置されている。

このピストンロッド７０によって押し上げられたプッシュロッド６７をそのままの状態で送給するために、ガイド板７１が素材鋼板２と平行に配置されている。すなわち、プッシュロッド６７が押し上げられてガイドピン５７が突出状態になったまま溶接装置８まで移動する。ガイドピン５７が突出するときには、素材鋼板２の下孔３０が移動電極５６の上面中央部の上側に来ているので、このときにガイドピン５７が下孔３０を貫通して素材鋼板２から突出する。

このように突出しているガイドピン５７にナット３が供給される。ナット３が供給されると、ナット３のねじ孔２９内にガイドピン５７が相対的に進入した状態になり、移動電極５６に対するナット３の位置決めが素材鋼板２とともになされる。

このような状態で素材鋼板２がナット３とともに溶接装置８に移送されて、移動電極５６が可動電極５４と固定電極５８との間に停止すると、可動電極５４が進出してきて移動電極５６が両電極５４と５８の間に挟み付けられる。これによりナット３の溶着用突起３１が素材鋼板２に圧接し、それに引き続いて溶接電流が通電されると、図４（Ｄ）に示すように、溶着用突起３１が素材鋼板２に溶着する。

その後、図１に示す切断装置９で素材鋼板２が切断されると、図９に示す溶接部品１が完成し、受け箱７２に収容される。この切断装置９と溶接装置８との間隔も、前述のプレス装置７と溶接装置８との間隔と同様に設定されている。すなわち、所定の送給間隔Ｐまたはその整数倍の間隔である。

素材鋼板２から突き出ているガイドピン５７にプロジェクションナット３を供給する手法としては種々なものが採用できる。この例は、ナット３のねじ孔２９にガイドロッドが貫通してナット３を目的箇所に到達させる方式である。

これを図１および図５にしたがって説明する。パーツフィーダ７３から部品供給管７４を通ってナット３が供給ユニット７５に送られる。この供給ユニット７５は、ガイドロッド７６とそれよりも大径の摺動ロッド７７からなる供給ロッド７８と、摺動ロッド７７を摺動可能な状態で支持しているガイド管７９と、ガイド管７９に結合され供給ロッド７８を進退させるエアシリンダ８０と、部品供給管７４とガイド管７９との交差した箇所に設けられた仮止室８１から構成されている。なお、ガイドロッド７６と摺動ロッド７７は断面が円形である。

前記仮止室８１に停止板８２が取り付けられ、ここに永久磁石８３が埋設してある。

パーツフィーダ７３から送られてきたナット３は、仮止室８１に永久磁石８３によって一時係止されている。ここへ供給ロッド７８が進出してくると、ガイドロッド７６がナット３のねじ孔２９を貫通し、ナット３は仮止室８１から押し出される。これによりナット３はガイドロッド７６に沿って斜め下方へ滑動し、図５の２点鎖線図示のようにガイドピン５７に合致する。

前記のような動作を得るために、伸びた供給ロッド７８の先端部が、停止したガイドピン５７の間近で停止するようになっている。そして、ナット３がガイドピン５７側へ移載される。

複数個の移動電極５６が所定の送給間隔Ｐでチェーン６０に取り付けられ、このチェーン６０が左右のスプロケットホイール２３と６１に掛け渡されているので、移動電極５６はエンドレスの状態で巡回する。したがって、左方へ送給される素材鋼板２の動きに対して、移動電極５６が途切れることなく循環的に動作し、移動電極５６の同期的送給が素材鋼板２の送りピッチＰに対して正確に合致する。

さらに、移動電極５６のガイドピン５７が突出した状態で移送されるので、ガイドピン５７は素材鋼板２の下孔３０やナット３のねじ孔２９を貫通し、ナット３と素材鋼板２と移動電極５６との３者の相対位置が正確に設定でき、ナットの溶接位置が高い精度で設定できる。また、このようにガイドピン５７の突出状態は、溶接装置８の手前から形成されるので、溶接装置８に進入する前にナット３の載置が完了している。したがって、ナット供給のためにサイクル時間が長くならず、生産性の向上にとって効果的である。

移動電極５６のガイドピン５７を突出させるために、駆動手段６８が設けられ、この駆動手段６８で押し出されたガイドピン５７の突出位置を維持する維持手段、すなわちガイド板７１が設けられているので、複数のガイドピン５７の突出状態が確実にえられる。

つぎに、送給装置６について説明する。

送給装置６は、素材鋼板２を所定の送給間隔Ｐの送給をした後、所定の時間の停止を行い、この停止時間内にプレス加工，ナット供給，電気抵抗溶接，素材鋼板の切断等の工程を実行する。このように素材鋼板２の送給と停止を繰り返して行う装置であれば、どのような方式であってもよい。例えば、素材鋼板２に密着している送りローラを電動モータで回転し、所定の送給間隔Ｐに相当する回転数の後、電動モータにブレーキをかけて所定時間の停止を行うものであってもよい。

この実施例では、図６に示すように、素材鋼板２を駆動ローラ８５と加圧ローラ８６で挟み付けて送給する形式のものである。駆動ローラ８５を所定角度回動させてから停止状態にするために、回動制御機構８７が設けてある。

この回動制御機構８７は、スプロケットホイール１５によって回転する駆動アーム８８の先端に駆動ピン８９が取り付けられ、この駆動アーム８８の揺動によって駆動される回動部材９０を備えている。この回動部材９０は駆動ローラ８５と一体になっている。回動部材９０には、９０度間隔で受動溝９１が形成され、ここに前記駆動ピン８９が入り込むようになっている。

前記受動溝９１の間に円弧面で形成された制動面９２が配置され、この制動面９２に摺動できる形状の回動板９３が駆動アーム８８と一体化されている。この回動板９３は、図６（Ｃ）に示すように、円弧形状とされている。同図（Ｂ）に示すように、駆動アーム８８の反時計方向の回動にともなって駆動ピン８９が受動溝９１内に進入すると、回動部材９０が強制的に時計方向に回され、２点鎖線図示のように駆動ピン８９が受動溝９１から抜け出すと、今度は、回動板９３が制動面９２と摺動関係となる。

したがって、駆動ピン８９が受動溝９１内を回っているときに駆動ローラ８５が駆動され、その間に素材鋼板２が送給される。そして、回動板９３が制動面９２に摺動すると、回動部材９０は拘束され、そのために駆動ローラ８５は回転不能となる。このような動作をえるために、図６（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、回動板９３は駆動ピン８９の反対側に配置され、回動板９３は１８０度の角度区間にわたって形成されている。

このような回動制御機構８７であるから、回動アーム８８が９０度揺動すると、駆動ローラ８５は９０度回動して、素材鋼板２はそれに相当する長さだけ送給される。つまり、このようにして送りピッチＰの距離が設定される。その後は、回動板９３が回動部材９０の回動を拘束するので、駆動アーム８８は２７０度の区間にわたって駆動部材９０に駆動力の伝達を行わないのである。このようにして、駆動アーム８８と回動板９３とがスプロケットホイール１５とともに回り続けている間に、駆動ローラ８５は９０度回転，２７０度停止を反復する。この２７０度の停止区間にプレス加工や溶接および切断等の工程が実行される。

なお、符号９４は駆動ローラ８５の回転軸９５を支持する軸受である。また、符号９６は加圧ローラ８６の回転軸９７を支持する軸受であり、軸受９６と静止部材１１との間に圧縮コイルスプリング９８が配置され、それによる加圧力で両ローラ８５，８６と素材鋼板２との間のスリップを防止している。

上述の回転制御機構８７による送給と停止の区間を変更することができる。このような変更は、受動溝９１の間隔角度と回動板９３の形成角度を選定することによって、所定の送給と停止が選択できる。

つぎに、切断装置９について説明する。

この切断装置９は、可動刃と静止刃との組み合わせで板材を切断する通常のものが採用されている。他の溶接装置８やプレス装置７と同期的に動作させるために、図２（Ａ）に示した構造をそのまま利用することが最適である。ただし、同図のポンチ４３を可動刃に換え、ダイ４７を静止刃に換えるものである。

上述のように電動モータ１２によって各スプロケットホイール１５，２０，２１，２２，２３が連続的に回転し、プレス装置７，溶接装置８，切断装置９およびナット供給装置１０等が動作するときには、送給装置６は送給停止区間の状態になっており、他方、上記各装置７，８，９，１０等が動作しないときに素材鋼板２の送給が行われる。また、プレス装置７，溶接装置８，切断装置９およびナット供給装置１０等が同期して動作させるために、クランク軸３２の上死点と下死点との間隔や、各スプロケットホイールの歯数が選択されている。

したがって、プレス装置７，溶接装置８，切断装置９は停止することなく進退動作を継続し、他方、送給装置６が素材鋼板２の送給を停止しているときに、プレス，溶接および切断などを行う。このような送給停止とプレス等の加工を適正に同期させるために、送給装置６の送りピッチＰとプレス，溶接および切断などのストロークとが複合されている。

図７は、移動電極５６は採用しないで固定電極５８からガイドピン５７を突出させる形式のものである。同図における可動電極５４やそれを駆動する機構は、図２（Ｂ）に示したものと同じである。

ガイドピン５７は長尺のものとされ、固定電極５８の中心部や静止部材１１を進退可能な状態で貫通している。ガイドピン５７の下端にローラ１００が取り付けられ、これが駆動カム１０１によって進退するようになっている。駆動カム１０１はその回転軸１０２が軸受１０３で支持されている。この回転軸１０２にスプロケットホイール１０４が結合され、このスプロケットホイール１０４にタイミングチェーン１０５が掛け渡されている。このタイミングチェーン１０５は、前述のタイミングチェーン１４，２４，２５，２６，２７等と同様に駆動されている。

ガイドピン５７を所定時間のあいだ固定電極５８から突出させておき、その間にナット３が供給される。このようなナット供給の時間を確保するために、駆動カム１０１のプロフィルが選定されている。すなわち、ガイドピン５７の突出時間を長く設定するために、駆動カム１０１は図７（Ｂ）に示すように、偏心カムとされ、カムリフトの大きな部分に回転角度に対してカムリフトの少ない制御プロフィル部１０６が形成されている。

図７（Ｂ）のＳ１およびＳ２は、図３のものと同じであり、可動電極５４の挙動を示している。ここでのＳ２は、図２（Ｂ）に示すように、圧縮空気によるものである。そして、前記制御プロフィル部１０６によるガイドピン５７の突出区間は、斜線部１２０で示されている。

このようにガイドピン５７が突出している間に、図５に示すような供給ユニット７５を用いてナット供給がなされる。それ以外の動作は、前述の例と同様である。

つぎに、図８は、ナット３の供給形式の変形例である。ほぼ水平方向に進退する供給ロッド１０８の先端にナット３を保持する保持凹部１０９が形成されている。この保持凹部１０９は、供給ロッド１０８の先端側が開放しており、ナット３を保持するために永久磁石１１０が埋設してある。符号１１１はヘッド部材であり、ここに図１や図５に示した部品供給管７４が接続されている。ヘッド部材１１１にエアシリンダ１１２が結合され、これにより供給ロッド１０８が進退動作をする。供給ロッド１０８が最も後退して保持凹部１０９がヘッド部材１１１内に入ると、部品供給管７４からナット３が保持凹部１０９に到達し、永久磁石１１０で保持されるようになっている。

供給ロッド１０８の進退方向とほぼ直交する方向に供給ロッド１０８全体を昇降させるために、エアシリンダ１１３が静止部材１１に固定されている。エアシリンダ１１２の進退動作と１１３の昇降動作が複合することにより、ナット３は図８に符号１０７で示すように、スクエアーモーションをする。それ以外の構成は、先の例と同じであり同じ機能の部材には同様の符号が記載してある。

図８は、実線図示のように供給ロッド１０８が進出した状態を示す。この状態から供給ロッド１０８全体が下降すると、ガイドピン５７が相対的にねじ孔２９内に進入する。その後、供給ロッド１０８が２点鎖線図示のように後退すると、ナット３は２点鎖線図示のように、素材鋼板２上に残留し、ナット供給が完了する。

上述の供給ロッド１０８による供給ユニット７５を、図１のナット供給装置１０に取り付けるのである。他方、前述のようなチェーン６０を用いた形式ではなく、供給ロッド１０８に保持されたナット３が可動電極５４と固定電極５８との間に進出して待機し、ガイドピン５７が素材鋼板２とともに送給されてくるのを待機するようにしてもよい。

図８に示した移動電極５６のガイドピン５７は、強制的に進退する形式とされている。そのために、進退駆動手段が設けられている。この進退駆動手段としては、電磁ソレノイドを使用したものや、エアシリンダを使用したものなどが採用できる。図示の例は、エアシリンダ式である。

移動電極５６内にシリンダ１１４が設けられ、ここに挿入されたピストン１１５にガイドピン５７が固定されている。ピストン１１５の上側と下側に空気室１１６と１１７が設けられ、両室１１６，１１７の各々に圧縮空気の吸排管１１８，１１９が接続されている。それ以外の構成は、先に説明した例と同じであり同じ機能を果たす部材には同様の符号が記載してある。

最初は、空気室１１６に圧縮空気が導入されているので、ピストン１１５は最下位に位置しており、これによってガイドピン５７の先端は、移動電極５６の上端面から突出することなく後退している。

２点鎖線図示の高さ位置で供給ロッド１０８を進出させて、ナット３を可動電極５４と固定電極５８との間で待機させる。この待機位置は、すでに供給ロッド１０８が進出してそこに保持されているナット３のねじ孔２９が、移動してきた移動電極５６の中心と同心状態になり得る位置で待機している。このような待機状態のところへ素材鋼板２が送給されてくると、素材鋼板２はナット３の下側で停止する。

この状態で今度は圧縮空気が下側の空気室１１７に導入されると、ガイドピン５７は強制的に突出して図８に示すように、ナット３のねじ孔２９内に進入する。それに引き続いて供給ロッド１０８が後退すると、ナット３は供給ロッド１０８の保持凹部１０９から相対的に抜け出し、ナット供給が完了する。

上述のように、ガイドピン５７が強制的に進退するので、供給ロッド１０８には昇降動作のない進退動作だけを行わせて、図８に示したような昇降用のエアシリンダ１１３の採用を止めて、構造を簡素化でき、また、動作信頼性向上の効果がえられる。それ以外の作用効果は、先の例と同じである。

以上に説明した実施例の作用効果を列記すると、つぎのとおりである。

プレスと溶接の連続加工においては、素材鋼板２を所定の送給間隔Ｐで連続的に送給、すなわち素材鋼板２の送りピッチＰに合致させて素材鋼板２に対する下孔３０の孔あけ工程とプロジェクションナット３の溶接工程とが実行されるので、これら両工程を短時間で実行することができ、生産性の向上に有効である。

前記孔あけ工程とナット溶接工程とが同期した状態で実行されるものである。

前記孔あけ工程とナット溶接工程とが同期した状態で実行されるから、素材鋼板２の送りピッチＰに合致させて、これら両工程を短時間で実行することができ、生産性の向上に有効である。とくに、両工程が同期していることにより、整然とした工程進行が実現して、信頼性の高い動作が確保できる。

前記孔あけ工程とナット溶接工程とが同期した状態で間断なく実行されるものである。

前記孔あけ工程とナット溶接工程とが同期した状態で間断なく実行される。すなわち、両工程が同期しているとともに、両工程の動作は停止することなく連続的に実行される。したがって、素材鋼板２には、孔あけ加工やナット溶接のために送り動作に停止期間が付与されるが、孔あけ工程とナット溶接工程については、プレス装置７や溶接装置８の進退動作に停止時間を設定しないで間断のない連続動作が行われ、それによって生産性が向上する。

前記ナット溶接工程の後に、素材鋼板２を切断する切断工程が設けられているものである。

このように、ナット３の溶接後に、ナット３が溶接された素材鋼板２が切断されるので、ナット溶接済みの鋼板部品が高い生産性のもとに完成する。

プレスと溶接の連続加工装置においては、素材鋼板２を所定の送給間隔Ｐで連続的に送給、すなわち素材鋼板２の送りピッチＰに合致させて素材鋼板２に対する孔あけ工程とナット溶接工程とが実行されるので、これら両工程を短時間で実行することができ、生産性の向上に有効である。

そして、前記プレス装置７と溶接装置８とが前記所定の送給間隔Ｐまたはその整数倍の間隔で配置されているので、孔あけ加工とナット溶接とが前記所定の送給間隔Ｐ、すなわち前記送りピッチＰに合致した状態で実行でき、整然とした工程進行が実現して、信頼性の高い動作が確保できる。

前記プレス装置７と溶接装置８の動作を同期した状態で行う駆動手段、すなわち各スプロケットホイールおよび各タイミングチェーンが設けられている装置である。

前記プレス装置７による孔あけ加工と、溶接装置８によるナット溶接を同期した状態で行う各スプロケットホイールおよび各タイミングチェーンが設けられているので、両装置７，８の動作を同期させてこれら両工程を短時間で実行することができ、生産性の向上に有効である。とくに、両工程が同期していることにより、整然とした工程進行が実現して、信頼性の高い動作が確保できる。

また、前記駆動手段は、タイミングチェーンを用いた簡単な機械的駆動方式で実現することができ、経済的に有利な構成とすることができる。あるいは、孔あけ装置と溶接装置との各々に、例えば、電動モータのような駆動手段を配置し、両駆動手段を電気的制御により一層精度の高い同期性のもとに動作させることも可能である。したがって、種々な駆動手段を採用して良好な同期動作を確保することができ、生産性の向上が実現する。

前記溶接装置によるナット溶接の完了後に動作する素材鋼板２の切断装置９が、溶接装置８の後流側に設けられている装置である。

前記溶接装置８によるナット溶接の完了後に動作する素材鋼板２の切断装置９が、溶接装置８の後流側に設けられているので、ナット３の溶接後に、ナット３が溶接された素材鋼板２が切断され、溶接済みの溶接部品１が高い生産性のもとに完成する。

前記送給装置６は、前記プレス装置７における所要のプレス加工時間と溶接装置８における所要の溶接時間を確保するために、前記素材鋼板２をプレス装置７と溶接装置８で一時停止するように間欠的に送給するとともに、プレス装置７と溶接装置８は間断なく動作するように構成した装置である。

前記素材鋼板２をプレス装置７と溶接装置８で一時停止するように間欠的に送給するとともに、プレス装置７と溶接装置８は間断なく動作するものであるから、素材鋼板２は所定の送りピッチＰで送られて一時停止がなされ、それに対してプレス装置７による孔あけ加工と、溶接装置８によるナット溶接とが同期した状態で間断なく実行される。すなわち、両工程が同期しているとともに、両工程の動作は停止することなく連続的に実行される。したがって、素材鋼板２には孔あけ加工やナット溶接のために送り動作に停止期間が付与されるが、孔あけ工程と溶接工程については停止時間を設定しないで間断のない連続動作が行われ、それによって生産性が向上する。

前記プレス装置７は、雄型であるポンチ４３または雌型であるダイ４７が進退動作を行うとともに、前記溶接装置８は、可動電極５４が進退動作を行うように構成した装置である。

プレス装置７および溶接装置８は上記のように、進退動作方式であるから、両装置を連動させしかも同期させることが容易に実施できる。このように進退動作方式とすることにより、たとえば、回転運動を進退運動に変換するようなクランク機構を採用することにより、所要の動作を簡単に求めることができる。また、両装置７，８における進退運動は同期させることが行いやすいので、動作精度を高めるのに有効である。たとえば、クランク機構や偏心カムをタイミングチェーンのような簡単な機械的駆動方式で駆動することにより、実現することができる。あるいは、プレス装置７と溶接装置８との各々に、例えば、電動モータのような駆動手段を配置し、両駆動手段を電気的制御により一層精度の高い同期性のもとに動作させることも可能である。

前記プレス装置７と溶接装置８の間に、前記所定の送給間隔Ｐで複数のナット３を素材鋼板２上に供給する供給ユニット７５が配置されている装置である。

このような構成により、プレス加工後の素材鋼板２が溶接装置８の所定位置に到達する前に、複数のプロジェクションナット３が素材鋼板２の送りピッチＰに合致した状態で供給される。したがって、複数のナット３があらかじめ素材鋼板２上に供給されているので、素材鋼板２が溶接装置８の所定位置に到達する時点では、直ちに溶接装置８が動作してナット溶接できる状態になっている。そのため、溶接装置８の溶接時間が最小化され、単位時間当たりの生産量が大幅に向上する。

前記プレス装置７と溶接装置８の間に、溶接装置８の箇所において加圧される移動電極５６が前記所定の送給間隔Ｐで複数個配置され、前記移動電極５６が溶接装置８の所定位置に停止したとき、移動電極５６上に載置された素材鋼板２にナット３が溶接される装置である。

前記プレス装置７と溶接装置８の間に、移動電極５６が所定の送給間隔Ｐで複数個配置されているので、これらの移動電極５６上に素材鋼板２やプロジェクションナット３をあらかじめ載置し、素材鋼板２の送りピッチＰにともなって溶接装置８に送り込まれる。よって、素材鋼板２とナット３が載置された移動電極５６が溶接装置８に到達するのと同時に溶接装置８が動作し、溶接装置８の動作時間が最小化され、生産性の向上に有効である。

本発明は、上述のようプレスと溶接の連続加工方法およびその装置であるから、自動車の車体や家庭電化製品の溶接組立などの広い産業分野での利用が期待できる。

本発明の実施例を全体的に示す側面図である。 プレス装置と溶接装置を示す断面図と動作説明図である。 プレス装置の動作ストロークを示す線図である。 ナット供給装置の側面図と断面図である。 供給ユニットの側面図である。 送給装置の正面図，部分的な側面図，斜視図である。 他のガイドピン駆動方式を示す断面図である。 他のナット供給方式を示す正面図である。 溶接部品の斜視図である。

符号の説明

１ 溶接部品
２ 素材鋼板
３ プロジェクションナット
６ 送給装置
７ プレス装置
８ 溶接装置
９ 切断装置
１０ ナット供給装置
２９ ねじ孔
３０ 下孔
５４ 可動電極
５６ 移動電極
５７ ガイドピン
５８ 固定電極
６０ チェーン
６８ 駆動手段
７１ ガイド板
７５ 供給ユニット
８７ 回動制御機構

Claims (1)

1. 長尺な素材鋼板を所定の送給間隔で連続的に送給する送給装置と、前記素材鋼板にプレス加工をするプレス装置と、前記プレス加工が施された箇所にプロジェクションナットを溶接する溶接装置とを備え、前記プレス装置と溶接装置とが前記所定の送給間隔またはその整数倍の間隔で配置されており、可動電極と固定電極の間で停止する複数個の移動電極が前記所定の送給間隔で素材鋼板の送給方向に沿ってチェーンに結合された状態で配列され、移動電極の中央部には前記プレス装置で形成された素材鋼板の下孔とプロジェクションナットのねじ孔に貫通するガイドピンが突出した状態で設けられ、チェーンの駆動によって所定の位置に移動してきた移動電極のプッシュロッドを押し上げてガイドピンを突出させるための駆動手段が静止部材に固定され、前記駆動手段で押し出されたガイドピンの突出位置を維持するための維持手段が設けられていることを特徴とするプレスと 溶接の連続加工装置。

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