JP5083643B2 - 軸状部品をパイプ部材に溶接する溶接装置 - Google Patents

Description

この発明は、ボルト，棒材，パイプ材などの軸状部品をパイプ部材に溶接する溶接装置に関している。

複数の帯状の鋼板をロールフィーダで送り出し、この鋼板を順次溶接で接続し、それからプレス加工を行うものが特開平５−１６９１６５号公報に記載されている。
特開平５−１６９１６５号公報

上述のような技術は平板状の鋼板に対する溶接やプレス加工を行うものである。しかしながら、パイプ部材に軸状部品を溶接する場合には、パイプ部材の円筒面に溶接するものであるから、パイプ部材と溶接装置との相対位置を特殊な状態に設定する必要がある。

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、パイプ部材の製造機または加工機に溶接装置を組み付けて、パイプ部材の円筒面に正確に軸状部品を溶接することのできる溶接装置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、電極軸線上に固定電極と可動電極が同軸状態で配置された溶接装置を、パイプ部材の製造機または加工機に組み付け、前記固定電極または可動電極に前記軸状部品を保持する受入孔が形成され、溶接装置の電極軸線がパイプ部材の軸線にほぼ直交するように溶接装置が配置され、前記溶接装置の構造形式は、前記固定電極と可動電極が設けられたＣ型アームを有するＣガン形式であり、前記電極軸線がパイプ部材の軸線から離隔するようにするための進退移動機構が溶接装置に設けられ、電極軸線がパイプ部材の軸線から離隔している状態のときに前記受入孔に軸状部品を供給する部品供給装置が配置されていることを特徴とする軸状部品をパイプ部材に溶接する溶接装置である。

発明の効果

パイプ部材の製造機または加工機に組み付けられた溶接装置は、その電極軸線がパイプ部材の軸線にほぼ直交するように配置され、これによって前記受入孔に保持された軸状部品はその軸線がパイプ部材の軸線に直交する状態となる。したがって、軸状部品の端部がパイプ部材の円筒面に加圧されても、その加圧力が作用する箇所すなわち軸状部品の軸線が円周方向に片寄ったりずれたりすることがなく、前記加圧力が正確に円筒面に作用し、その状態で溶接電流が通電されて、確実な溶接がなされる。軸状部品は受入孔に挿入された状態で保持されるので、軸状部品と電極との一体性が良好なものとなり、しかも電極と軸状部品との同軸状態が正確に設定することができ、円筒面に対する加圧や通電にとって効果的である。

前記電極軸線がパイプ部材の軸線から離隔するようにするための進退移動機構が溶接装置に設けられ、電極軸線がパイプ部材の軸線から離隔している状態のときに前記受入孔に軸状部品を供給する部品供給装置が配置されている。

このような構成により、電極軸線がパイプ部材の軸線からずれた状態になるので、電極の端部が開放された状態になる。この開放された箇所から前記受入孔に軸状部品を挿入することができる。したがって、パイプ部材に干渉することなく軸状部品の供給ができて、装置の動作が円滑に実行できる。

請求項２記載の発明は、前記溶接装置がパイプ部材の長手方向に沿って移動できるように構成した請求項１記載の軸状部品をパイプ部材に溶接する溶接装置である。

このように溶接装置がパイプ部材の長手方向に移動できるので、パイプ部材の所定位置に軸状部品を溶接することができる。そして、加圧や通電の溶接動作中は電極とパイプ部材との相対位置が変わらないようにしなければならないのであるが、上記のように溶接装置が移動できるので、パイプ部材の送給に同期させて前記相対位置を正確に維持したまま正常な溶着が達成される。

請求項３記載の発明は、前記パイプ部材が所定角度回転するように構成した請求項１または請求項２記載の軸状部品をパイプ部材に溶接する溶接装置である。

このようにパイプ部材が所定角度回転できるので、パイプ部材の円周方向のどの箇所に対しても軸状部品を確実に溶接できる。

請求項４記載の発明は、前記溶接装置が製造機または加工機におけるパイプ部材の送り速度と等速でパイプ部材の長手方向に沿って移動するように構成した請求項１〜請求項３のいずれかに記載の軸状部品をパイプ部材に溶接する溶接装置である。

加圧や通電の溶接動作中は電極とパイプ部材との相対位置が変わらないようにしなければならないのであるが、上記のように溶接装置が製造機または加工機におけるパイプ部材の送り速度と等速で移動するので、パイプ部材の送給に同期させて前記相対位置を正確に維持したまま正常な溶着が達成される。

つぎに、本発明の軸状部品をパイプ部材に溶接する溶接装置を実施するための最良の形態を説明する。

本発明における軸状部品としては、ボルト，棒材，パイプ材などのように種々なものがある。この実施例では、図５に示す鉄製のプロジェクションボルトである。このプロジェクションボルト１は、軸部であるボルト軸２と、このボルト軸２と一体の円形のフランジ部３と、このフランジ部３の中央部に設けられた円形の溶着用突起４から構成されている。なお、このプロジェクションボルトを単にボルトと表現する場合もある。

図１および図２は、実施例１を示す。

図１は、パイプ部材５の製造機６に溶接装置７，８を組み付けたものである。この製造機６は一般的に採用されている形式のものであり、コイル１０から帯状の鋼板９が連続的に引き出され、フォーミングロール１１，１２によって管状に成型され、シーム溶接装置１３によって継ぎ目が溶接されてパイプ部材５とされる。この製造機６の換わりに、パイプ部材５を曲げる曲げ加工機であってもよい。

真っ直ぐに延びているパイプ部材５に沿って基台１４が配置されている。基台１４の端部に定置式の溶接装置７が設置してあり、その隣に移動式の溶接装置８が設置してある。両溶接装置７，８は、プロジェクションボルト１をパイプ部材５の円筒面に電気抵抗溶接をするもので、定置式の溶接装置７はパイプ部材５を停止させて溶接する場合に使用され、また、移動式の溶接装置８はパイプ部材５の移動中に溶接する場合に使用される。

両溶接装置７，８の構造形式は同様なものでよく、また、種々な構造形式を採用することができるが、ここに例示したものは、図２（Ａ）に示すように、Ｃガン形式である。Ｃ型アーム１５に固定電極１６と可動電極１７が設けられ、両電極は電極軸線Ｏ−Ｏ上に配置されている。可動電極１７はＣ型アーム１５の上部に取付けられたエアシリンダ１８によって進退動作をするようになっている。鉛直方向に起立している支持ロッド１９がエアシリンダ１８に沿ってＣ型アーム１５に固定され、この支持ロッド１９が摺動自在な状態で支持ブロック２０を貫通している。また、エアシリンダ１８と支持ロッド１９は上端部において連結部材２１によって結合されている。そして、支持ブロック２０と連結部材２１との間に圧縮コイルスプリング２２が配置されている。

支持ブロック２０は連結部材２３を介して支持ブロック２４に結合されており、この支持ブロック２４を水平方向に配置された支持ロッド２５が摺動自在な状態で貫通している。支持ロッド２５の両端はコ字型の支持ブラケット２６に結合され、この支持ブラケット２６が支持ブロック２７に固定されている。そして、支持ロッド２５の軸線は、後述のパイプ部材５の軸線と直角に食い違った状態で配置されている。

定置式の溶接装置７においては、この支持ブロック２７が基台１４に結合されていて、移動できない構造になっている。

他方、移動式の溶接装置８は、前記支持ブロック２７が移動機構２９を介して基台１４に取り付けられている。この移動機構２９によって、溶接装置８がパイプ部材５の長手方向に沿って移動できるようになっている。このような移動機構２９は、一般的に採用されている種々な機構で実現することができる。

例えば、図１や図２（Ａ）に示すように、基台１４上に設置されたガイドレール３０に、支持ブロック２７に固定されたスライダ３１を組み付けて、支持ブロック２７を進退可能な状態で支持し、基台１４側に取付けたエアシリンダ３２の進退出力をピストンロッド３３を介して支持ブロック２７に伝えるようにする。こうすることにより、エアシリンダの進退動作によって支持ブロック２７が前記ガイドレール３０に沿って移動するのである。あるいは、進退動作をエアシリンダで行う換わりに、ラックピニオン機構を採用することもできる。

支持ブロック２４を左右に進退させる進退移動機構３５は、図２（Ｃ）に示されている。本機構３５は、一般的に採用されている種々な機構で実現することができる。例えば、支持ロッド２５の長手方向に進退出力をするエアシリンダ３６を支持ブラケット２６に取付け、このエアシリンダ３６のピストンロッド３７を支持ブロック２４に結合する。

溶接装置７，８の鉛直方向に延びる電極軸線Ｏ−Ｏと、水平方向に延びているパイプ部材５の軸線３４とは、直交している。前記軸線３４は、図２の紙面に対して垂直方向になっている。

上記のように、移動機構２９のエアシリンダ３２によって溶接装置８がパイプ部材５の長手方向に移動する。この移動速度はエアシリンダの動作速度を制御することによって行われ、パイプ部材５の送り速度と等速にするためには、製造機６の駆動モータの送り速度とエアシリンダ３２の送り速度とが同期するように、制御装置を用いて制御される。このような制御装置は、一般的なものを採用することによって、容易に実施することができる。

図２（Ａ）に示すように、パイプ部材５の上下に固定電極１６と可動電極１７が接近した状態で存在している場合には、電極にボルト１を供給するスペースを確保するために、両電極１６，１７をずらして電極端部を開放した状態にすることが望ましい。すなわち、電極軸線Ｏ−Ｏをパイプ部材５の軸線３４から離隔させることが望ましい。そのために前記進退移動機構３５の動作により、支持ブロック２４を同図の左方に移動させて、両電極１６，１７の間からパイプ部材５を相対的に退避した状態とする。このようにして固定電極１６の端部が開放される。

図２（Ｂ）に示すように、進退移動機構３５によってＣ型アーム１５全体が左方に移動する。これによって電極軸線Ｏ−Ｏはパイプ部材５の軸線３４から距離Ｌだけ離隔し、固定電極１６の端部の上側と、可動電極１７の端部の下側が開放された状態になる。この実施例では固定電極１６の側にボルト１が保持される。そのために、固定電極１６の電極軸線Ｏ−Ｏと同軸の状態で受入孔３８が設けてある。

前記受入孔３８にボルト１のボルト軸２を挿入する方法すなわち部品供給装置としては、斜め上方から進出してくる供給ロッドにボルト１を保持して、供給ロッドの移動によって挿入したり、水平方向に進退する供給ロッドにスクエアーモーションを行わせて挿入したりする方法が採用できる。ここでは、図２（Ｂ）に示すように、後者の場合が採用されている。

部品供給装置３９は、水平方向に進退出力をするエアシリンダ４０に供給ロッド４１が結合され、その先端部に下向きの保持面４２が形成されている。供給ロッド４１の先端部に永久磁石４３が取付けられ、その吸引力でボルト１が保持されている。ボルト軸２を下降させるために、エアシリンダ４０全体を昇降するエアシリンダ４４が静止部材４５に取り付けられている。このエアシリンダ４４のピストンロッド４６にエアシリンダ４０が結合されている。

部品供給装置３９の動作を説明する。図２（Ｂ）は、ボルト軸２が電極軸線Ｏ−Ｏと同軸になった箇所で供給ロッド４１の進出が停止した状態を示している。この状態からエアシリンダ４４が縮小すると、ボルト軸２が受入孔３８内に挿入される。この挿入された状態で供給ロッド４１が後退すると、ボルト１は受入孔３８内に残留しボルト供給が完了する。

供給ロッド４１が後退しているときにボルト１が保持面４２に供給される。そのための供給管４７が静止部材４５に固定してある。この供給管４７はパーツフィーダ４８から延びてきている。なお、供給管４７が供給ロッド４１に干渉する場合には、エアシリンダ４０に固定したブラケット（図示していない）に供給管４７を固定して、供給管４７と供給ロッド４１とが一体になって昇降するように構成するのが望ましい。

成型されたパイプ部材５に所定個数のボルト１が溶接されると、所定の長さで切断される。符号２８は、そのパイプ切断機である。切断されたパイプ部品３７は傾斜シュータ４９を経て次工程に移送される。

上述の実施例１の作用効果は、つぎのとおりである。

パイプ部材５の製造機６に組み付けられた溶接装置７，８は、その電極軸線Ｏ−Ｏがパイプ部材５の軸線３４にほぼ直交するように配置され、これによって前記受入孔３８に保持されたボルト１はその軸線がパイプ部材５の軸線に直交する状態となる。したがって、ボルト１の端部がパイプ部材５の円筒面に加圧されても、その加圧力が作用する箇所すなわちボルト軸２の軸線が円周方向に片寄ったりずれたりすることがなく、前記加圧力が正確に円筒面に作用し、その状態で溶接電流が通電されて、確実な溶接がなされる。ボルト１は受入孔３８に挿入された状態で保持されるので、ボルト１と固定電極１６との一体性が良好なものとなり、しかも固定電極１６とボルト１との同軸状態が正確に設定することができ、円筒面に対する加圧や通電にとって効果的である。

前記電極軸線Ｏ−Ｏがパイプ部材５の軸線３４から離隔するようにするための進退移動機構３５が溶接装置７，８に設けられ、電極軸線Ｏ−Ｏがパイプ部材５の軸線３４から離隔している状態のときに前記受入孔３８にボルト１を供給する部品供給装置３９が配置されている。

このような構成により、電極軸線Ｏ−Ｏがパイプ部材５の軸線３４からずれた状態になるので、固定電極１６の端部が開放された状態になる。この開放された箇所から前記受入孔３８にボルト１を挿入することができる。したがって、パイプ部材５に干渉することなくボルト１の供給ができて、装置の動作が円滑に実行できる。

前記溶接装置８がパイプ部材５の長手方向に沿って移動できるように構成した。

このように溶接装置８がパイプ部材５の長手方向に移動できるので、パイプ部材５の所定位置にボルト１を溶接することができる。そして、加圧や通電の溶接動作中は両電極１６，１７とパイプ部材５との相対位置が変わらないようにしなければならないのであるが、上記のように溶接装置８が移動できるので、パイプ部材５の送給に同期させて前記相対位置を正確に維持したまま正常な溶着が達成される。

前記溶接装置８が製造機６におけるパイプ部材５の送り速度と等速でパイプ部材５の長手方向に沿って移動するように構成した。

加圧や通電の溶接動作中は固定電極１６，可動電極１７とパイプ部材５との相対位置が変わらないようにしなければならないのであるが、上記のように溶接装置８が製造機６におけるパイプ部材５の送り速度と等速で移動するので、パイプ部材５の送給に同期させて前記相対位置を正確に維持したまま正常な溶着が達成される。

図３は、実施例２を示す。

この実施例は、２つのパイプ部材５Ａ，５Ｂを溶接で接合する接合機５０に溶接装置８が組み付けられた場合である。溶接装置８の構成は実施例１で説明したものと同じである。左右に配置された支柱５１，５２の上端にパイプ部材５Ａ，５Ｂを回転可能な状態で支持するチャック部５３，５４が設けてある。そして、パイプ部材５Ａ，５Ｂの中央側端部は、支持基台１４Ａ上に配置した回転可能なチャック部５５，５６を貫通させてある。これらのチャック部５５，５６は、支持基台１４Ａに結合した回転駆動部５７，５８に取付けられている。これらの回転駆動部５７，５８は、電動モータなどの駆動手段によって構成され、チャック部５５，５６を回転させる。

パイプ部材５Ａと５Ｂが突き合わされた部分は符号５９で示され、この部分５９が溶接で接合される。溶接方法としては摩擦溶接やレーザー溶接などのいろいろなものが採用できる。ここでは後者のレーザー溶接である。符号６０によってレーザー溶接装置の溶接部が示されている。左側の溶接装置８には可動電極１７にボルト１が保持されるようになっており、右側の溶接装置８には固定電極１６にボルト１が保持されるようになっている。

前記回転駆動部５７，５８によってパイプ部材５Ａ，５Ｂを所定角度回転させて、プロジェクションボルト１を円筒面に溶接する。また、両溶接装置８，８をパイプ部材５Ａ，５Ｂの長手方向に移動させて所定の位置にボルト１を溶接する。それ以外の構成は先の実施例と同じなので、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。

このようにパイプ部材５Ａ，５Ｂが所定角度回転できるので、パイプ部材５Ａ，５Ｂの円周方向のどの箇所に対してもボルト１を確実に溶接できる。さらに、溶接装置８，８をパイプ部材５Ａ，５Ｂの軸方向に移動させることにより、ボルト１をパイプ部材５Ａ，５Ｂの軸方向と回転方向の任意の箇所に溶接することができて、溶接位置の精度向上や溶接工程の効率向上にとって効果的である。

図４は、実施例３を示す。

図４（Ａ）は、装置全体の側面図であり、同図（Ｂ）はその正面図である。

この実施例は、パイプ部材５をその軸方向に進退させるとともに、回転させてボルト１を溶接するものである。ガイドレール６２に組み付けたスライダ６３に支持台６４が取付けられ、この支持台６４の両側にパイプ部材５を支持するチャック部６５，６６が配置されている。左側のチャック部６６に回転駆動部６７が設けてある。

この実施例では、パイプ部材５が進退と回転をするので、定置式の溶接装置７が配置されている。それ以外の構成は先の各実施例と同じなので、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。

このような構成により、パイプ部材５に回転と進退動作を付与して所定の箇所にボルト１を溶接する。このように回転と進退動作を複合させているので、ボルト１の溶接箇所が正確に求められるという効果がある。それ以外の作用効果は、先の各実施例と同じである。

上述の実施例においては各種のエアシリンダが採用されているが、これに換えて進退出力をする電動モータを採用してもよい。さらに、上述のような動作を行わせるためには、図示していないが、通常のシーケンサーのような制御装置や、センサーや、制御装置によって動作する空気切換弁などを用いて容易に行うことができる。

上述のように、本発明によれば、パイプ部材の製造機または加工機に溶接装置を組み付けて、パイプ部材の円筒面に正確に軸状部品を溶接することのできるので、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。

本発明装置の平面図と側面図である。 本発明装置の正面図と部品供給装置の正面図である。 他の実施例の側面図である。 さらに他の実施例の側面図と正面図である。 プロジェクションボルトの正面図である。

符号の説明

１ プロジェクションボルト
５ パイプ部材
５Ａ パイプ部材
５Ｂ パイプ部材
６ 製造機
７ 溶接装置
８ 溶接装置
１４ 基台
１４Ａ 基台
１６ 固定電極
１７ 可動電極
２９ 移動機構
Ｏ−Ｏ 電極軸線
３４ パイプ部材の軸線
３５ 進退移動機構
３８ 受入孔
３９ 部品供給装置
５０ 接合機
５７ 回転駆動部
５８ 回転駆動部
６０ 溶接部
６７ 回転駆動部

Claims (4)

1. 電極軸線上に固定電極と可動電極が同軸状態で配置された溶接装置を、パイプ部材の製造機または加工機に組み付け、前記固定電極または可動電極に前記軸状部品を保持する受入孔が形成され、溶接装置の電極軸線がパイプ部材の軸線にほぼ直交するように溶接装置が配置され、前記溶接装置の構造形式は、前記固定電極と可動電極が設けられたＣ型アームを有するＣガン形式であり、前記電極軸線がパイプ部材の軸線から離隔するようにするための進退移動機構が溶接装置に設けられ、電極軸線がパイプ部材の軸線から離隔している状態のときに前記受入孔に軸状部品を供給する部品供給装置が配置されていることを特徴とする軸状部品をパイプ部材に溶接する溶接装置。
2. 前記溶接装置がパイプ部材の長手方向に沿って移動できるように構成した請求項１記載の軸状部品をパイプ部材に溶接する溶接装置。
3. 前記パイプ部材が所定角度回転するように構成した請求項１または請求項２記載の軸状部品をパイプ部材に溶接する溶接装置。
4. 前記溶接装置が製造機または加工機におけるパイプ部材の送り速度と等速でパイプ部材の長手方向に沿って移動するように構成した請求項１〜請求項３のいずれかに記載の軸状部品をパイプ部材に溶接する溶接装置。

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