JP4947523B2 - プロジェクションボルト用電極 - Google Patents

Description

この発明は、電気抵抗溶接におけるプロジェクションボルト用電極に関するものである。

特開２００５−１９３２７６号公報には、先端部に磁石が取り付けられたガイドロッドが電極の受入孔から突き出てきて、待機しているプロジェクションボルトを吸引し、その状態でガイドロッドが後退して受入孔内へプロジェクションボルトを導入することが記載されている。また、特許第２８５２４９０号公報には、電極の受入孔から突出したガイドピンと供給ロッドとの間にプロジェクションボルトを挟み付け、この挟み付けた状態でプロジェクションボルトを受入孔内に挿入することが記載されている。
特開２００５−１９３２７６号公報 特許第２８５２４９０号公報

以下の説明において、プロジェクションボルトを単にボルトと表現する場合がある。

上述の特許文献１に開示されている技術においては、ガイドロッドの軸線に対してボルトの軸線がずれていると、ガイドロッドが後退する際に、このずれた部分すなわちボルトの先端角部が受入孔の開口周縁部に突き当たって、ボルトが落下し受入孔内に導入されなくなるという問題がある。また、特許文献２に開示されている技術においては、ボルトが受入孔内に進入するときには、ボルトが供給ロッドとガイドピンの間に挟み付けられた状態となっているので、わずかな位置ずれが発生しても円滑に受入孔内へ挿入されなくなるという問題がある。

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、受入孔内へのプロジェクションボルト挿入を確実に行うことができるプロジェクションボルト用電極の提供を目的とする。

問題を解決するための手段

請求項１記載の発明は、進出加圧手段によって進退する可動電極の受入孔に挿入されたプロジェクションボルトを鋼板部品に電気抵抗溶接をするものにおいて、前記受入孔内に進退式の導入ロッドが挿入され、この導入ロッドの先端部が電極端面から後退した位置に置かれることにより前記受入孔の開口部に初期挿入部が形成され、前記導入ロッドの先端部にプロジェクションボルトを接合状態とする一体化手段が設けられ、プロジェクションボルトが保持吸引手段の吸引力によって進退動作式の供給ロッドの保持ヘッドに保持され、前記一体化手段による前記導入ロッドとプロジェクションボルトの接合力は、前記保持吸引手段の吸引力よりも大きく設定されており、前記導入ロッドを進退させるエアシリンダまたは進退出力型の電動モータまたは電磁ソレノイドが前記可動電極の上部に取り付けられ、前記初期挿入部の深さは当該初期挿入部に挿入されて前記導入ロッドに接合しているプロジェクションボルトが前記受入孔の中心線に対してほぼ傾くことない値に設定されていることを特徴とするプロジェクションボルト用電極である。

発明の効果

上述のように、初期挿入部と一体化手段が設けられているので、ボルトの先端部が初期挿入部に進入してボルトが受入孔から外れない状態とされ、ついで導入ロッドでボルトを接合状態にして、受入孔へ完全に導入するものである。したがって、特許文献１に示すようなボルトの受入孔への入り損ないが防止でき、また、ボルトは導入ロッドによって確実に受入孔の奥の方へ引き込まれ、信頼性の高いボルト導入がえられる。

プロジェクションボルトが保持吸引手段の吸引力によって進退動作式の供給ロッドの保持ヘッドに保持され、前記一体化手段による導入ロッドとプロジェクションボルトの接合力は、前記保持吸引手段の吸引力よりも大きく設定されている。

このような構成により、ボルトが導入ロッドで受入孔内へ引き込まれるときには、前記保持吸引手段による保持ヘッドのボルト保持状態が確実に解除されて、確実にボルトが受入孔内へ導入されてゆくのである。

つぎに、本発明のプロジェクションボルト用電極を実施するための最良の形態を説明する。

図１〜図３は、実施例１を示す。

最初にプロジェクションボルトについて説明する。

図２（Ｄ）に示すように、プロジェクションボルト１０は鉄製であり、軸部１１に円形のフランジ部１２が一体に形成され、軸部１１とは反対側のフランジ面に円形の溶着用突起１３が設けてある。そして、フランジ部１２は軸部１１と同心円の状態とされている。各部の寸法は、軸部１１の直径は５ｍｍ、軸部１１の長さは２３ｍｍ、フランジ部１２の直径は１３ｍｍ、フランジ部１２の厚さは１ｍｍ、溶着用突起１３の直径は９ｍｍ、溶着用突起１３の突出厚さは１．２ｍｍである。

溶接装置全体について説明する。

図１（Ａ）は、溶接装置全体を示す側面図である。床１にほぼ鉛直方向の支柱２が固定され、その上端と下方に支持アーム３，４がほぼ水平方向に固定されている。支持アーム３に進出加圧手段であるエアシリンダ５がほぼ鉛直方向に取付けられ、このエアシリンダ５のピストンロッドに可動電極６が結合されている。前記進出加圧手段は進退出力をするものであればよく、エアシリンダ５以外に進退出力をする電動モータや、ラックピニオン機構等を採用することができる。

一方、支持アーム４には、可動電極６と対をなす固定電極７が同軸状態で取り付けてある。符号Ｏ−Ｏは、両電極６，７の電極軸線である。さらに、溶接電流を供給する溶接トランス８が支柱２に固定されている。上述のようなエアシリンダ５，可動電極６，固定電極７，溶接トランス８等によって電気抵抗溶接機構１００が構成されている。なお、固定電極７を昇降可動式にすることも可能である。すなわち、図１（Ｂ）に示すように、支持アーム４にエアシリンダ９を固定し、このエアシリンダ９の出力で電極７を昇降させる。こうすることによって、両電極６，７間のスペースを拡大し、鋼板部品の移動を容易にすることができる。

可動電極６にボルト１０を保持させるために、溶接部品供給機構１０１が設けてある。三角形状の基部材１４の傾斜部分にガイド筒１５が固定され、その端部に進退駆動手段であるエアシリンダ１６が結合されている。このエアシリンダ１６のピストンロッドに供給ロッド１７が結合され、その先端に保持ヘッド１８が固定されている。したがって、供給ロッド１７は電極軸線Ｏ−Ｏに対して斜め方向から交差するように配置されている。前記進退駆動手段は進退出力をするものであればよく、エアシリンダ１６以外に進退出力をする電動モータや、ラックピニオン機構等を採用することができる。なお、基部材１４の形状を四角い長方形の形状とすることにより、供給ロッド１７を電極軸線Ｏ−Ｏに対して直交するように配置することができる。

図２（Ａ）に示すように、可動電極６に受入孔２０が電極軸線Ｏ−Ｏと同軸の状態で設けられ、ここに軸部１１を挿入するために、基部材１４，ガイド筒１５，エアシリンダ１６，供給ロッド１７を一体にして昇降するようになっている。この昇降を行うために、挿入駆動手段であるエアシリンダ２１が設けられている。エアシリンダ２１は、鉛直方向に配置されたピストンロッド２２が静止部材である支持アーム３に固定され、シリンダボディー２３が基部材１４に結合されている。したがって、シリンダボディー２３が昇降部材となっている。

ボルト１０は、パーツフィーダ２４の送出通路部材２５から連続的に送出され、送出制御装置２６が動作して１つずつ送り出される。この送出制御装置２６から出た１つのボルト１０は、供給ホース２８を経て基部材１４に固定されたストッパユニット２９に送られる。ボルト１０には空気噴射管２７から空気を噴射して、ストッパユニット２９にとどけられる。このストッパユニット２９においてボルト１０が一旦停止をされることにより、保持ヘッド１８に衝撃的にボルト１０が供給されないようになっている。

プロジェクションボルト１０が溶接される鋼板部品は、符号３０で示されている。鋼板部品３０の形状としては、ほぼ平板状のもの、断面Ｌ字型のもの、凹部と湾曲部と平板部等が組み合わされたもの等種々なものがある。ここでの鋼板部品３０は、平板状の部分に湾曲した部分が連続した比較的単純な形状である。

鋼板部品３０に１つ目のボルト１０が溶接されたら、次の溶接箇所を電極軸線Ｏ−Ｏの位置に移動させて２つ目のボルト１０を溶接する。このような移動を行うために、鋼板部品移動機構１０２が設けられている。この機構１０２は、鋼板部品３０を保持して移動させることのできる機構であればよく、ここでは一般的に使用されているロボット装置３１である。このロボット装置３１は、通常の６軸タイプのものである。なお、符号３２は、鋼板部品３０を掴むチャック機構である。

つぎに、供給ロッドの詳細構造を説明する。

図２（Ａ）に示した構造について説明すると、供給ロッド１７の先端に保持ヘッド１８が取付けられ、この保持ヘッド１８はカップ状の形状であり、ボルト１０を保持する保持凹部３３が形成され、非磁性材料であるステンレス鋼で作られている。また、保持ヘッド１８を平面的に見ると円形である。保持凹部３３の底部には環状の段部３４が形成され、ここにフランジ部１２が着座するようになっている。この着座をより安定させるために、フランジ部１２に対する保持吸引手段が設けられている。この保持吸引手段としては、空気バキュームを利用したものや、磁石を利用したもの等いろいろなものが採用できる。ここでは、後者の磁石方式である。環状の段部３４の下側の箇所に永久磁石３５が埋設してある。

つぎに、可動電極の詳細構造を説明する。

図２（Ａ）に示すように、前記受入孔２０内に進退式の導入ロッド３７が挿入され、この導入ロッド３７の先端部が電極端面３８から後退した位置に置かれている。このような位置づけにより受入孔２０の開口部に初期挿入部３９が形成されている。この初期挿入部３９の深さはＳ３で示されている。導入ロッド３７の先端部にボルト１０を接合状態とする一体化手段４０が設けられている。ここでの一体化手段４０は、導入ロッド３７の先端部に埋め込んだ永久磁石４１によって構成されている。この永久磁石４１の吸引磁力を効果的に軸部１１に作用させるために、導入ロッド３７は非磁性材料であるステンレス鋼で作られている。

導入ロッド３７の端面はその軸線に対して直交する平面で構成されている。また、軸部１１の端面も同様にその軸線に対して直交する平面で構成されている。

前記深さＳ３の長さは、そこに挿入された軸部１１が受入孔２０の中心線に対してほぼ傾くことのない程度に設定されている。このようにして軸部１１が初期挿入部３９において大幅に傾かないようにし、軸部１１の端面と導入ロッド３７の端面がほぼ密着した状態となる。そのため、永久磁石４１への吸着が確実に果たされ、導入ロッド３７に対する軸部１１の一体化接合が確実に達成される。

前記永久磁石４１による導入ロッド３７と軸部１１の接合力は、前記保持吸引手段である永久磁石３５の吸引力よりも大きく設定されている。このような力関係とすることにより、導入ロッド３７が後退するときにフランジ部１２を段部３４から強制的に引き離すのである。

前記導入ロッド３７を進退させるために、可動電極６の上部にエアシリンダ４２が取り付けてある。このエアシリンダ４２のピストンロッドによって導入ロッド３７が構成されている。このエアシリンダ４２に換えて、進退出力型の電動モータや電磁ソレノイドを用いることも可能である。

可動電極６は図１（Ａ）に示すように、エアシリンダ５によって進退する。そのために、図２（Ａ）の構造においては、結合部材３６を介して可動電極６がエアシリンダ５のピストンロッドに結合されている。なお、図２（Ａ）において、符号Ｓ２は、軸部１１の端部から電極端面３８までの距離を示している。

図２（Ｂ）は、前記一体化手段４０の変形例を示す。これは、空気バキュームによって軸部１１を吸引するもので、真空ポンプ（図示していない）に接続されている吸引通路４４から吸引するようになっている。導入ロッド３７の下端面に当たった軸部１１が吸着されて一体化がなされる。

また、図２（Ｃ）は、導入ロッド３７の先端に結合したコレットチャック４５を用いたものである。円筒型のコレット４６の上部が導入ロッド３７に結合され、その下部がスカート状の弾性部分４７とされている。この弾性部分４７内に進入した軸部１１の先端部が弾性的に掴まれ、導入ロッド３７とボルト１０との一体化が図られる。

つぎに、ボルトが受入孔内へ導入される動作を説明する。

図３（Ａ）の状態は、図２（Ａ）と同じ状態であり、供給ロッド１７が距離Ｓ１（図１（Ａ）参照）の進出をして停止し、この状態で軸部１１と受入孔２０が同軸になっている。この状態では、深さＳ３の初期挿入部３９が形成されている。つぎに、図３（Ｂ）に示すように、エアシリンダ２１の動作で保持ヘッド１８が上昇して、軸部１１の先端部が距離Ｓ３だけ受入孔２０内に進入した位置で上昇が停止する。この状態では、軸部１１の先端が導入ロッド３７の端部に密着し、永久磁石４１によって導入ロッド３７とボルト１０の一体化が成立している。

図３（Ｃ）の状態は、エアシリンダ４２の動作で導入ロッド３７が後退している途上を示している。ボルト１０は保持ヘッド１８から強制的に引き離されて導入ロッド３７と一体になって受入孔２０内へ引き込まれて行く。そして、図３（Ｄ）の状態になると、フランジ部１２が電極端面３８に密着した箇所で導入ロッド３７の後退が停止し、ボルト１０の挿入が完了する。このとき、導入ロッド３７と軸部１１との間に空隙ができても、永久磁石４１の吸引力によってボルト１０が抜け落ちることがない。

上述の動作は、一般的に採用されている制御手法で容易に行わせることが可能であり、制御装置またはシーケンス回路からの動作信号で動作する空気切換弁や、エアシリンダの所定位置で信号を発して前記制御装置に送信するセンサー等を組み合わせることによって確保することができる。実施例１では、図１（Ａ）に示すように、供給ロッド１７が最先位置に進出したときに先進位置センサー６２によって信号を発信し、この信号でエアシリンダ２１を上昇させるのである。あるいは、供給ロッド１７が戻りきった位置を後退位置センサー６３で検知し、これによって発信された信号によってストッパユニット２９を通過状態に切り換えるのである。

また、エアシリンダ１６の中間付近に取付けた中間位置センサー６４によって供給ロッド１７の戻り途上で可動電極６の進出を行わせるのである。このような時期に可動電極６を進出させることにより、保持ヘッド１８が可動電極６から十分に離れてから可動電極６を進出させることができ、可動電極６が保持ヘッド１８に干渉することがない。

以上に説明した実施例１の作用効果は、つぎのとおりである。

上述のように、初期挿入部３９と、一体化手段である永久磁石４１、吸引通路４４、コレットチャック４５等が設けられているので、ボルト１０の先端部が初期挿入部３９に進入してボルト１０が受入孔２０から外れない状態とされ、ついで導入ロッド３７でボルト１０を接合状態にして、受入孔２０へ完全に導入するものである。したがって、特許文献１に示すようなボルト１０の受入孔２０への入り損ないが防止でき、また、ボルト１０は導入ロッド３７によって確実に受入孔２０の奥の方へ引き込まれ、信頼性の高いボルト導入がえられる。

前記深さＳ３の長さは、そこに挿入された軸部１１が受入孔２０の中心線に対してほぼ傾くことのない程度の長さに設定されている。このようにして軸部１１が初期挿入部３９において大幅に傾かないことにより、軸部１１の端面と導入ロッド３７の端面がほぼ密着した状態になる。そのため、永久磁石４１への吸着が確実に果たされ、導入ロッド３７に対する軸部１１の一体化接合が確実に達成される。このような両端面の密着が成立するのは、導入ロッド３７の端面はその軸線に対して直交する平面で構成され、また、軸部１１の端面も同様にその軸線に対して直交する平面で構成されているからである。換言すると、受入孔２０内である初期挿入部３９において、導入ロッド３７に対して軸部１１が衝合するために、前記密着が確実にえられるのである。

プロジェクションボルト１０が永久磁石３５の吸引力によって保持ヘッド１８に保持され、永久磁石４１による導入ロッド３７とボルト１０の接合力は永久磁石３５の吸引力よりも大きく設定されている。

このような構成により、ボルト１０が導入ロッド３７で受入孔２０内へ引き込まれるときには、永久磁石３５による保持ヘッド１８のボルト保持状態が確実に解除されて、確実にボルト１０が受入孔２０内へ導入されてゆくのである。

上述のように、本発明によれば、受入孔内へのプロジェクションボルト挿入を確実に行うことができるプロジェクションボルト用電極であるから、自動車の車体溶接工程や、家庭電化製品の板金溶接工程などの広い産業分野で利用できる。

装置全体を示す側面図である。 供給ロッドと可動電極等を示す断面図である。 ボルトの挿入過程を示す断面図である。

符号の説明

５ 進出加圧手段，エアシリンダ
６ 可動電極
７ 固定電極
１０ プロジェクションボルト
１６ 進退駆動手段，エアシリンダ
１７ 供給ロッド
１８ 保持ヘッド
２０ 受入孔
２１ 挿入駆動手段，エアシリンダ
３０ 鋼板部品
３３ 保持凹部
３７ 導入ロッド
３９ 初期挿入部
４０ 一体化手段
４１ 永久磁石
４４ 吸引通路
４５ コレットチャック
６２ 前進位置センサー
６３ 後退位置センサー
６４ 中間位置センサー
１００ 電気抵抗溶接機構
１０１ 溶接部品供給機構
１０２ 鋼板部品移動機構
Ｓ３ 初期挿入部の深さ

Claims (1)

1. 進出加圧手段によって進退する可動電極の受入孔に挿入されたプロジェクションボルトを鋼板部品に電気抵抗溶接をするものにおいて、前記受入孔内に進退式の導入ロッドが挿入され、この導入ロッドの先端部が電極端面から後退した位置に置かれることにより前記受入孔の開口部に初期挿入部が形成され、前記導入ロッドの先端部にプロジェクションボルトを接合状態とする一体化手段が設けられ、プロジェクションボルトが保持吸引手段の吸引力によって進退動作式の供給ロッドの保持ヘッドに保持され、前記一体化手段による前記導入ロッドとプロジェクションボルトの接合力は、前記保持吸引手段の吸引力よりも大きく設定されており、前記導入ロッドを進退させるエアシリンダまたは進退出力型の電動モータまたは電磁ソレノイドが前記可動電極の上部に取り付けられ、前記初期挿入部の深さは当該初期挿入部に挿入されて前記導入ロッドに接合しているプロジェクシ ョンボルトが前記受入孔の中心線に対してほぼ傾くことない値に設定されていることを特徴とするプロジェクションボルト用電極。

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