JP5207059B2 - スタッド溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、一端に溶接部を有する棒状のスタッドを被溶接部材に溶接するスタッド溶接装置に関し、特に、スタッドを複数収容してスタッドを溶接部を先頭にして１つずつ出口から送り出す送給装置と、送給装置の出口から延びる送給パイプが連結されて送給装置から送り出されるスタッドを受取ってスタッドを溶接部を先頭にして先端に保持して溶接部を被溶接部材に溶接する溶接ガンとを備える、スタッド溶接装置に関する。

特許文献１には、一端に溶接部を有する棒状のスタッドを複数収容してスタッドを溶接部を先頭にして１つずつ出口から送り出す送給装置と、送給装置の出口から延びる送給パイプが連結されて送給装置から送り出されるスタッドを受取ってスタッドを溶接部を先頭にして先端に保持して溶接部を被溶接部材に溶接する溶接ガンとを備える、スタッド溶接装置の１例が記載されている。このスタッド溶接装置は、送給装置に、２つのエスケープすなわちスタッド整列装置が設けられ、これにより、スタッドの送給を速やかにする。

特開平７−１７１６８３号公報

特許文献１に記載のスタッド溶接装置や、他の従来のスタッド溶接装置においては、スタッドの送給において、スタッドが、送給パイプや溶接ガンのスタッド通路で転倒しない長さ以上であることを必要としている。スタッドが、送給パイプや溶接ガンのスタッド通路の中で転倒するような短い場合には、適正な姿勢でのスタッドの送りが阻害され、送給パイプや溶接ガンのスタッド通路の中でジャム（詰まり）を生じるおそれがある。

従って、本発明の目的は、スタッドが、送給パイプや溶接ガンのスタッド通路の中で転倒するような短い場合であっても、適正な姿勢でスタッドを送ることができ、送給パイプや溶接ガンのスタッド通路の中でのジャムを生じるおそれを無くする、スタッド溶接装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、一端に溶接部を有する棒状のスタッドを複数収容してスタッドを溶接部を先頭にして１つずつ出口から送り出す送給装置と、送給装置の出口から延びる送給パイプが連結されて送給装置から送り出されるスタッドを受取ってスタッドを溶接部を先頭にして先端に保持して溶接部を被溶接部材に溶接する溶接ガンとを備える、スタッド溶接装置であって、送給装置の出口部分に、スタッドの長さを延長するようにスタッドの棒状本体を受入れる中空のシャトルを、スタッドの棒状本体に装着するシャトル装着装置が設けられ、シャトルが装着されたスタッドの全長が、送給パイプ及び溶接ガンのスタッド通路において転倒しない所定の長さにされる、ことを特徴とするスタッド溶接装置が提供される。

上記のように、スタッドが送給パイプや溶接ガンのスタッド通路の中で転倒するような短い場合であっても、シャトルがスタッドとの全長を送給パイプ及び溶接ガンのスタッド通路において転倒しない所定長さに延長するので、送給パイプ及び溶接ガンのスタッド通路において適正な姿勢でスタッドを送ることができ、送給パイプや溶接ガンのスタッド通路の中でのジャムを生じるおそれを無くすることができる。更に、種々の長さ及び形状の違うスタッドであっても、シャトルに装着した場合には、同一外径で同一長さにできるため、溶接設備の共通化が図れる（同じ溶接設備で、種々の長さ及び形状の違うスタッドを取扱うことができる）。そして、装着装置を複数備えて、装着装置毎に形状の違うスタッドであっても、同じ外径及び長さのシャトルに装着すれば、同一の溶接ガンによって、形状の違うスタッドを順次又はランダムに、選択しながら溶接することが可能になる。

上記スタッド溶接装置において、溶接ガンは、シャトルを保持した状態でスタッドを被溶接部材に溶接し、スタッドの溶接後、溶接されたスタッドからシャトルを分離するように保持したまま被溶接部材から離れ、溶接ガンに保持されたシャトルは、その後、溶接ガンとシャトル装着装置との間に設けられたリターンパイプを通してシャトル装着装置に戻される。これによって、シャトルを溶接スタッドから取外しでき、使用済みのシャトルを再使用できる。シャトルは、スタッドを受入れて保持する中空の棒状体で成り、且つ、送給パイプ及び溶接ガンのスタッド通路において転倒しない長さに形成されている。そのため、スタッドが送給に好ましくない短いものであっても、溶接ガンへ適正な姿勢で送給できる。そのシャトルは、中空部に受入れたスタッドの大径の溶接部が接面する入口部と、受入れたスタッドの他端を受入れる中空部を塞ぐ端末部とを有し、端末部には、受入れたスタッドの他端に当接できる長さのねじ部材が設けられ、受入れるスタッドの長さに合わせて端末部から延び出し長さを変えることができる。これによって、シャトルに受入れたスタッドをがたつきなく保持することができる。その場合、シャトルは、入口部から端末部に向けて長手方向に延びるスリットが周方向に複数形成されており、シャトルのスタッド受入れ中空部の内径がスタッドの外径に等しいかやや小さく形成されている。このスリットによって、シャトルの入口部から端末部に向かう部分が長手方向に延びる複数の弾性片に形成され、中空部に受入れられたスタッドの棒状本体がその弾性片によって、挿入が容易で且つ受入れたスタッドをがたつきなく保持する。送給装置には、スタッド整列装置すなわちエスケープが設けられ、シャトル装着装置は、スタッド整列装置と出口との間に設けられている。これによって、スタッドへシャトルを装着するとき、スタッドが整列しているので装着が容易であり、更に、使用済みのシャトルを再使用するのが容易になる。

以下、本発明の１実施形態に係るスタッド溶接装置１について、図面を参照して説明する。図１は、スタッド溶接装置１を示しており、スタッド溶接装置１は、一端に溶接部２を有する棒状のスタッド３を複数収容し、スタッド３を溶接部２を先頭にして１つずつ出口から送り出す送給装置５と、送給装置５の出口から延びる送給パイプ６が連結されて送給装置から送り出されるスタッド３を受取ってスタッド３を溶接部２を先頭にして先端に保持して溶接部２を被溶接部材７に溶接する溶接ガン９とを備える。送給装置５の出口には、スタッド３を溶接部２を先頭にして１つずつ出口から送り出すようにスタッド３を整列させるスタッド整列装置（エスケープ）１０が設けられている。更に、溶接ガン９は、送給パイプ６から送られるスタッド３を受入れて先端に送るスタッド通路１１を有する。なお、溶接ガン９は、任意のスタッド溶接ガンであってよいが、図示の実施形態においては、スタッドをアーク溶接するものであって、溶接ガン９の先端に保持したスタッド３の溶接部２と被溶接部材７の溶接位置との間でアークを生成して当該部分を溶融し、その溶融部分を押圧によって当接させて、スタッド３を被溶接部材７に溶接する溶接ガンであるとして説明する。他の溶接ガンであってもよく、例えば、抵抗溶接を行う溶接ガンであってもよい。また、図示しないが、スタッド溶接装置１には、コントローラが設けられており、溶接ガン９を、図１のステージ（Ｉ）〜（ＩＶ）に示す、溶接動作を行うように制御する。先ず、溶接ガン９が、図１のステージ（Ｉ）において初期位置に置かれ、次に、溶接ガン９が、図１のステージ（ＩＩ）で示す溶接作動位置に移されて溶接が行われ、溶接後、溶接ガン９が、図１のステージ（ＩＩＩ）で示す引上げ位置に引上げられ、更に、溶接ガン９は、図１のステージ（ＩＶ）において溶接を完了する。

図１に図示のように、送給装置５の出口側に設けられたスタッド整列装置１０の出口と送給パイプ６の入口との間に、スタッド３の長さを延長するようにスタッド３の棒状本体を受入れる中空のシャトル１３を、スタッド３の棒状本体に装着する、シャトル装着装置１４が設けられている。シャトル装着装置１４は、整列したスタッド３を第１部分１５で受取ってそのまま保持し、そのスタッド３に向けて、第２部分１７に所定の向きに保持されたシャトル１３を移動させ、スタッド３の棒状本体をシャトル１３の中空部に収容して保持する（図１のシャトル装着装置１４の第１部分１５の図を参照されたい）。シャトル１３が装着されたスタッド３の全長は、送給パイプ６及び溶接ガン９のスタッド通路１１において転倒しない所定の長さに延長される。なお、スタッド３にシャトル１３を装着するやり方は、上記に限らず、他の方法であってもよく、整列して送られてくるスタッド３に、棒状本体を受入れるようにシャトル１３を装着できる限り、任意の構造でよい。

次に、シャトル１３付きのスタッド３は、送給パイプ６を通って溶接ガン９のスタッド通路１１に送られる。この送給のやり方は、従来公知のやり方でよく、例えば、加圧空気による圧送等で行われる。溶接ガン９のスタッド通路１１に送られたシャトル１３付きのスタッド３は、そのまま、溶接ガン９の先端に送られて、溶接部２を先頭にして溶接ガン９の先端に保持される。上記のように、シャトル１３が装着されたスタッド３の全長は、送給パイプ６及び溶接ガン９のスタッド通路１１において転倒しない所定の長さに延長される。シャトル１３によって、短い長さのスタッド３の長さを延長できるので、スタッド３単独では、送給パイプ６や溶接ガン９のスタッド通路１１の中で転倒するような短い場合であっても、送給パイプ６やスタッド通路１１において適正な姿勢でスタッド３が送られ、送給パイプ６やスタッド通路１１の中でのジャム（詰まり）を生じるおそれを無くすることができる。

図１において、シャトル１３付きのスタッド３を先端に保持した溶接ガン９は、ステージ（Ｉ）の初期位置において被溶接部材７の所定の溶接位置に位置決めされる。矢印１８に示すように、溶接ガン９が被溶接部材７に近づくように移されて、ステージ（ＩＩ）の溶接動作位置に移される。溶接動作において、被溶接部材７とスタッド３の溶接部２の間にアークが生成されてその部分が溶融され、ステージ（ＩＩ）の矢印１９で示すように、溶接ガン９の先端に保持されたシャトル１３付きのスタッド３の溶接部２が被溶接部材７に押付けられて、スタッド３が被溶接部材７に溶接される。スタッド３を被溶接部材７に溶接した後、ステージ（ＩＩＩ）に示すように、矢印２１の方向に溶接ガン９が、溶接されたスタッド３から離れるように引上げられる。このとき、溶接ガン９は、溶接されたスタッド３からシャトル１３を分離するように保持したまま被溶接部材７から離れる。従って、シャトル１３は単独で溶接ガン９に保持された状態になる。

溶接ガン９に保持されたシャトル１３は、その後、溶接ガン９のリターン通路２２及びシャトル装着装置１４との間に設けられたリターンパイプ２３を通してシャトル装着装置１４の第２部分１７に戻される。これによって、溶接後のスタッド３から取外したシャトル１３を再使用できる。図示のように、シャトル１３の姿勢は、第２部分１７に収容されたシャトル１３と同じ姿勢で戻されるため、もどされたシャトル１３は、そのまま再使用できる。なお、既述のように、シャトル装着装置１４は、スタッド整列装置１０と送給装置の出口との間に設けられているので、スタッド３へシャトル１３を装着するとき、スタッド３が既に整列した状態にあり、シャトル１３を装着するのが容易であり、更に、使用済みのシャトルを再使用する場合にも取扱いが容易になる。

図２〜図４を参照して、スタッド３及びシャトル１３について説明する。スタッド３は公知のものであり、図２の（Ａ）及び（Ｂ）に図示のように、直径ｄの大径の溶接部２と溶接部２より小径で長さＬの棒状本体２５とから成り、図示の例においては、棒状本体２５には、ねじが形成された、ボルトスタッドに形成されている。他の公知の棒状スタッドであってもよい。

図３の（Ａ）及び（Ｂ）に図示のように、シャトル１３は、スタッド３を受入れて保持する中空の棒状体で成る。実施形態において、溶接ガン９はアーク溶接を行うので、シャトル１３は導電材料で形成されている。一般的には、導電性金属で成るが、導電性プラスチック製であってもよい。シャトル１３は、また、送給パイプ６及び溶接ガンのスタッド通路１１において転倒しない長さに形成されている。従って、スタッド３が溶接ガン９の先端への送給に好ましくない短いものであっても、溶接ガン９の先端へ適正な姿勢で送給できる。そのシャトル１３は、中空部２６に受入れたスタッド３の大径の溶接部２が接面する入口部２７と、受入れたスタッド３の他端を受入れる中空部２６を塞ぐ端末部２９とを有する。端末部２９には、受入れたスタッド３の他端に当接できる長さのねじ部材３０が設けられ、受入れるスタッド３の長さに合わせて端末部２９から中空部２６に延び出す長さを変えることができる。これによって、シャトル１３の中空部２６に受入れたスタッド３をがたつきなく保持することができる。ねじ部材３０には、端末部２９の外側にロックナット３１が設けられ、ねじ部材３０の端末部２９から中空部２６に延び出す長さを固定できるようにする。更に、シャトル１３には、入口部２７から端末部２９に向けて長手方向に延びるスリット３３が周方向に複数（図示の例では６個）形成されている。また、シャトル３のスタッド受入れ用の中空部２６の内径は、スタッド３の外径に等しいかやや小さく形成されている。スリット３３によって、シャトル１３の入口部２７から端末部２９に向かう部分が長手方向に延びる複数の弾性片に形成され、中空部２６に受入れられたスタッド３の棒状本体２５がその弾性片によって、スタッド３の挿入が容易になり、挿入後は摩擦係合して受入れたスタッド３をがたつきなく保持する。なお、入口部２７は、スタッド３の棒状本体２５を受入れ易いようにラッパ形状に形成されている。

図４において、短い長さのスタッド３に、シャトル１３が装着されて、その全長が長さ３４に延長された状態が示されている。全長３４は、送給パイプ６及び溶接ガンのスタッド通路１１において転倒しない長さに設定されている。スタッド３とシャトル１３とが組合された状態での全長３４が、送給パイプ６及び溶接ガンのスタッド通路１１において転倒しない長さに設定されるが、図５に示すように、スタッド３の溶接部２の直径が、ラッパ形状のシャトル入口部２７の端部に入り込む場合もあるので、シャトル１３の全長を送給パイプ６及び溶接ガンのスタッド通路１１において転倒しない長さに設定してもよい。

図５は、種々のスタッドにシャトル１３を装着した例を示している。図５の（Ａ）では溶接部２Ａが大径で長さが短いスタッド３Ａにシャトル１３が装着された様子が示され、図５の（Ｂ）では、溶接部２Ｂが大径で長さがやや長いスタッド３Ｂにシャトル１３が装着された様子が示されている。スタッド３Ｂは長いので、シャトル１３の中空部にはねじ部材３０は延び出ていない。図５の（Ｃ）では、溶接部２Ｃが小径で長さが短いスタッド３Ｃにシャトル１３が装着された様子が示され、図５の（Ｄ）では、溶接部２Ｄが小径で長さが長いスタッド３Ｄにシャトル１３が装着された様子が示されている。これらの図から明らかなように、シャトル１３が装着されたスタッドの全長は、送給パイプ６及び溶接ガン９のスタッド通路１１において転倒しない所定の長さ３４に延長され、且つ、いずれのシャトル１３付きスタッド３Ａ〜３Ｄも一定の長さ３４にされる。なお、図示の実施形態において、ねじ部材３０がシャトル１３の端末部２９から長く延び出すが、送給において支障はなく、また溶接ガン９においても送給及び保持には支障はない。

本発明の１実施形態に係るスタッド溶接装置の構成図を示しており、また、溶接ガンの動作の初期ステージ（Ｉ）、溶接ステージ（ＩＩ）、引上げステージ（ＩＩＩ）及びシャトルリターンステージ（ＩＶ）を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、スタッドの正面図及び右側面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、シャトルの入口部側から見た図及び縦断面図である。 図２のスタッドに図３のシャトルを装着したシャトルの縦断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、種々のスタッドに図３のシャトルを装着したシャトルの縦断面図である。

符号の説明

１ スタッド溶接装置
２ スタッドの溶接部
３ スタッド
５ 送給装置
６ 送給パイプ
７ 被溶接部材
９ 溶接ガン
１０ スタッド整列装置
１１ 溶接ガンのスタッド通路
１３ シャトル
１４ シャトル装着装置
１５ シャトル装着装置の第１部分
１７ シャトル装着装置の第２部分
２２ 溶接ガンのリターン通路
２３ リターンパイプ
２５ スタッドの棒状本体
２６ シャトルの中空部
２７ シャトルの入口部
２９ シャトルの端末部
３０ ねじ部材
３１ ロックナット
３３ スリット

Claims (6)

1. 一端に溶接部を有する棒状のスタッドを複数収容してスタッドを前記溶接部を先頭にして１つずつ出口から送り出す送給装置と、前記送給装置の出口から延びる送給パイプが連結されて前記送給装置から送り出されるスタッドを受取って該スタッドを前記溶接部を先頭にして先端に保持して前記溶接部を被溶接部材に溶接する溶接ガンとを備える、スタッド溶接装置であって、
   前記送給装置の出口部分に、前記スタッドの長さを延長するようにスタッドの棒状本体を受入れる中空のシャトルを、該スタッドの棒状本体に装着するシャトル装着装置が設けられ、前記シャトルが装着されたスタッドの全長が、前記送給パイプ及び前記溶接ガンのスタッド通路において転倒しない所定の長さにされる、
   ことを特徴とするスタッド溶接装置。
2. 請求項１に記載のスタッド溶接装置において、前記溶接ガンは、前記シャトルを保持した状態でスタッドを被溶接部材に溶接し、該スタッドの溶接後、該溶接されたスタッドから前記シャトルを分離するように保持したまま前記被溶接部材から離れ、該溶接ガンに保持された前記シャトルは、その後、前記溶接ガンと前記シャトル装着装置との間に設けられたリターンパイプを通して前記シャトル装着装置に戻される、ことを特徴とするスタッド溶接装置。
3. 請求項１又は２に記載のスタッド溶接装置において、前記シャトルは、前記スタッドを受入れて保持する中空の棒状体で成り、且つ、前記送給パイプ及び前記溶接ガンのスタッド通路において転倒しない長さに形成されている、ことを特徴とするスタッド溶接装置。
4. 請求項３に記載のスタッド溶接装置において、前記シャトルは、受入れたスタッドの大径の溶接部が接面する入口部と、受入れたスタッドの他端を受入れる中空部を塞ぐ端末部とを有し、前記端末部には、前記受入れたスタッドの他端に当接できる長さのねじ部材が設けられ、受入れるスタッドの長さに合わせて前記端末部から延び出し長さを変えることができる、ことを特徴とするスタッド溶接装置。
5. 請求項４に記載のスタッド溶接装置において、前記シャトルは、前記入口部から前記端末部に向けて長手方向に延びるスリットが周方向に複数形成されており、該シャトルのスタッド受入れ中空部の内径が前記スタッドの外径に等しいかやや小さく形成されている、ことを特徴とするスタッド溶接装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のスタッド溶接装置において、前記送給装置には、スタッド整列装置が設けられ、前記シャトル装着装置は、前記スタッド整列装置と前記出口との間に設けられている、ことを特徴とするスタッド溶接装置。

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