JP5656151B2

JP5656151B2 - 溶接装置

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Publication number: JP5656151B2
Application number: JP2012289357A
Authority: JP
Inventors: 青山　好高; 好高青山; 青山　省司; 省司青山
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Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2015-01-21
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Also published as: JP2014117748A

Description

この発明は、先端部に電極を有する下アーム部材と先端部に電極を有する上アーム部材を備え、いずれか一方または両方の前記電極が進退する形式の溶接機に、ロボット装置が取り付けられた溶接装置に関している。

特許第３７０００２５号公報に記載されている先行技術はつぎのとおりである。すなわち、溶接機の下アーム部材５ａに挿入駆動手段であるエアシリンダ１６が固定され、その下向きのピストンロッド１７に細長い結合部材２０を介してプロジェクションボルト供給装置１４が取り付けられている。前記結合部材２０は細長い棒状の部材であり、下アーム部材５ａの長手方向に対してほぼ直角に食い違った方向に延びた位置関係で配置されている。

特許第３７０００２５号公報

上記特許文献１に記載されている技術においては、細長い結合部材２０が上記ピストンロッド１７の下端部に結合された構造であるから、供給ロッド１８、保持ヘッド２２、エアシリンダ１９などから成る質量の高いボルト供給装置１４を、このようなピストンロッド１７と結合部材２０の構造を介してユニット化するのには、所定の結合剛性を確保することが行いにくいものとなる。さらに、特許文献１に記載されているプロジェクションボルト供給装置１４は、下アーム部材５ａに対して固定的に結合されているので、同供給装置１４を下アーム部材５ａに対して位置調整をすることが不可能な構造とされている。したがって、供給ロッド１８が延びたときのボルトと電極の位置合わせが困難なものとなる。

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、溶接機の下アーム部材や上アーム部材の構造の特性を活用して、部品供給装置の取り付け剛性を向上させ、同時に、部品供給装置の取り付け位置を簡単に調整できるようにした溶接装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、棒状の高剛性部とこの高剛性部に接合されその先端側に電極が設けられた電極バーから成るとともに水平方向に延びている下アーム部材と、棒状の高剛性部とこの高剛性部に接合されその先端側に電極が設けられた電極バーから成るとともに水平方向に延びている上アーム部材を有し、いずれか一方または両方の前記電極が進退する形式の溶接機が、ロボット装置に取り付けられ、前記高剛性部は先端側の電極バーと根元側の当該電極バーより剛性の高い部分から成る下アーム部材または上アーム部材の該根元部とされているものにおいて、鉛直方向に配置された縦部材と水平方向に配置された横部材を一体化した支持部材が形成され、前記横部材の長さは下アーム部材または上アーム部材の長さ方向で見て該横部材が電極バーと隣り合う値に設定され、前記縦部材が下アーム部材または上アーム部材の前記電極から離隔した箇所の前記高剛性部に取り付けられ、前記横部材にいずれかの前記電極に鋼板部品に溶接されるプロジェクションボルトを供給する部品供給装置が取り付けられ、前記部品供給装置は平面的に見て下アーム部材または上アーム部材の電極バーと隣り合った箇所に配置されていることを特徴とする溶接装置である。

前記部品供給装置は、通常、保持ヘッドを備えた供給ロッド、それを進退させる進退駆動手段、部品を電極に保持させるための挿入駆動手段などの機構がユニット化されていて所定の質量を有している。この部品供給装置を前記溶接機に取り付ける際には、下アーム部材または上アーム部材に対する取り付け強度が十分に確保されなければならない。同時に、部品供給装置にはそれ自体の大きさがあるので、下アーム部材や上アーム部材が長尺である場合には、部品供給装置を電極に近づけて配置する必要がある。さらに、部品供給装置と部品が供給される電極との相対位置を、正確にしかも簡単な作業で調整できることが重要である。さらに、溶接装置の分解整備を行う場合には、電極だけを取り外したり、部品供給装置だけを取り外したりすることのできる構造が、保守整備の簡素化の点で重要である。

前記横部材に、いずれかの前記電極に鋼板部品に溶接されるプロジェクションボルトを供給する部品供給装置が取り付けられているとともに、前記縦部材が、下アーム部材または上アーム部材の前記電極から離隔した箇所の高剛性部に取り付けられている。

ロボット装置の左右上下回転などの種々な動きによって、部品供給装置が下アーム部材または上アーム部材に結合されている箇所には、慣性的な大きな荷重が作用するのであるが、上記のように縦部材がアームの高剛性部に取り付けられているので、慣性的な大きな力は高剛性部に作用してこの結合部における結合強度の不足を招くようなことがなく、信頼性の高い部品供給装置の取り付け剛性が確保できる。

換言すると、縦部材と横部材を有する支持部材を用いることにより、前記電極バーに部品供給装置を取り付けることが回避できて、電極バーの変形ないしは両電極の相対位置のずれ変位を防止することができる。このようなずれ変位が発生すると、プロジェクションボルトが電極軸線からずれるため、プロジェクションボルトへの正常な溶接電流の通電に支障をきたして、溶接不良が発生する。さらに、電極バーに部品供給装置を取り付けた場合には、電極バーが高剛性部に接合されている接合箇所に部品供給装置の慣性的な荷重が作用するので、この接合箇所の接合構造を強化して十分な接合強度を付与する必要があり、構造的に複雑なものとなったり、重量が増大したりして溶接装置としてのコンパクト化が行いにくくなる。上記構成においては、高剛性部に依存する構造であるから、このような問題の心配がない。

部品供給装置を横部材に沿って水平方向に移動させたり、縦部材に沿って鉛直方向に移動させたりすることが簡単に行えるので、部品供給装置を電極に近づけて配置することが行いやすくなる。

さらに、支持部材は縦部材と横部材を有するものであるから、縦部材に沿った位置調整や横部材に沿った位置調整によって簡単に部品供給装置の取り付け位置を調節することができる。

上記の縦部材と横部材を有する支持部材は構造的に簡単な形状にすることができるので、支持部材自体の剛性を高く設定することが簡単に行える。したがって、部品供給装置を支持部材を介して間接的に高剛性部に結合するときの結合剛性が十分に確保できる。とくに、ロボット装置の動作で支持部材に変形現象が発生すると、電極にプロジェクションボルトを正確に供給することが不可能となるが、上記高剛性の支持部材によってこのような問題が回避できる。

部品供給装置は縦部材を介して高剛性部に結合されている。一方、電極は高剛性部に接合された電極バーに設けられている。したがって、電極バーや電極を保守整備するときには、部品供給装置を高剛性部側に残したまま電極バーを高剛性部から外して取り扱うことができる。また、部品供給装置の保守整備を行うときには、電極や電極バーを残したまま高剛性部から縦部材を外して部品供給装置だけを整備することができる。このように必要な部分だけをそれぞれ独立させて保守整備ができるので、不要箇所の取り外しを行うことなく、作業性向上にとって有効である。

下アーム部材や上アーム部材は、電極とは反対側に形成されている基部において軸で開閉可能な状態で結合されている場合がある。あるいは、下アーム部材と上アーム部材が基部側で一体に結合され、この結合部付近にロボット装置が結合されている場合がある。いずれの場合においても、前記軸構造部分やロボット装置の結合部分に過大な荷重が作用しないようにすることが重要である。本願発明では、縦部材の結合箇所を前記軸やロボット装置の結合部分に近づけることができるので、上記の過大な荷重を軽減することが可能となり、装置全体としての耐久性向上にとって効果的である。

請求項２記載の発明は、前記縦部材は、前記高剛性部に対して鉛直方向に位置調整ができる状態で取り付けられ、前記横部材には、前記部品供給装置が水平方向に位置調整ができる状態で取り付けられている請求項１記載の溶接装置である。

下アーム部材または上アーム部材に対して縦部材を鉛直方向に移動することにより、鉛直方向において電極に対する部品供給装置全体の位置調整ができる。また、部品供給装置全体を横部材に対して移動することにより、水平方向において電極に対する部品供給装置全体の位置調整ができる。このように鉛直方向と水平方向の２方向における位置調整ができるので、部品供給装置と電極との相対位置を簡単に求めることが可能となる。

請求項３記載の発明は、前記部品供給装置は、前記横部材に固定された横基部材と、この横基部材に結合され鉛直方向に進退出力をする挿入駆動手段と、この挿入駆動手段に取り付けられ鉛直方向に上方へ延びている縦基部材と、この縦基部材の上部に結合された仲介ブラケットと、この仲介ブラケットの下側に取り付けられ送給されてきたプロジェクションボルトを一旦停止させてから送出する停止通過ユニットと、前記仲介ブラケットの上側に取り付けられた進退動作式の供給ロッドを備えたボルト供給ユニットを含んで構成され、平面的に見て前記縦基部材と下アーム部材または上アーム部材の間に、前記挿入駆動手段と、前記仲介ブラケットと、前記ボルト供給ユニットと、前記停止通過ユニットが配置されていることにより、縦基部材と下アーム部材または上アーム部材が部品供給装置の保護部材としての機能を果たすように構成した請求項１または請求項２記載の溶接装置である。

前記部品供給装置は、ロボット装置の動作で上下左右回転など種々な方向に移動するものであるから、ロボット装置に間違った動作軌跡を行わせるようなことが発生すると、近隣の部材に接触するようなことがあり、このために、前記挿入駆動手段、前記仲介ブラケット、前記ボルト供給ユニット、前記停止通過ユニットなどが損傷する虞がある。しかし、上記縦基部材と下アーム部材または上アーム部材が部品供給装置の保護部材としての機能を果たすように構成したものであるから、上記損傷を回避することができる。

装置全体を簡略的に示した側面図である。縦部材結合部の各部の断面図である。図１の３−３断面図である。横部材結合部の立体図と部分断面図である。部品供給装置全体の平面図である。部品供給装置全体の側面図である。主として停止通過ユニットを示す断面図である。ずれ止め構造の図である。ボルトの溶接状態を示す断面図である。他の構造を示す部品供給装置全体の平面図である。図１０の１１−１１断面図である。

つぎに、本発明の溶接装置を実施するための形態を説明する。

図１〜図９は、本発明の実施例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。

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もある。

図９に示すように、鉄製のプロジェクションボルトは符号１で示されている。ボルト１は、雄ねじが形成された軸部２と、軸部２と一体に形成されている円形のフランジ部３と、軸部２とは反対側のフランジ部表面の中央部に形成されている溶着用突起４によって構成されている。なお、溶着用突起４は小さな複数の突起を円周上に配置したものであってもよい。

ボルト１の各部の寸法は次の通りである。軸部２の直径と長さがそれぞれ６ｍｍと２４ｍｍ、フランジ３の直径と厚さがそれぞれ１２ｍｍと１．１ｍｍ、溶着用突起４の直径と隆起高さが６．５ｍｍと１ｍｍである。

つぎに、装置の全体的な構造を説明する。

溶接機５は、下アーム部材６と上アーム部材７を有している。下アーム部材６は、鋳造などで剛性が高められた細長い高剛性部６Ａと、機械加工などが施された細身の電極バー６Ｂが接合部８において一体化されている。高剛性部６Ａは真鍮などの銅合金で作られている。また、電極バー６Ｂもクロム銅などの銅合金で作られている。上アーム部材７は、鋳造などで剛性が高められた細長い高剛性部７Ａと、機械加工などが施された細身の電極バー７Ｂが接合部９において一体化されている。高剛性部７Ａは真鍮などの銅合金で作られている。また、電極バー７Ｂもクロム銅などの銅合金で作られている。

電極バー６Ｂの先端側に、電極１０がほぼ鉛直方向に起立した状態で設けられている。同様に、電極バー７Ｂの先端側にも電極１１が設けられている。後述のように、電極１１が電極１０に対して進退するので、電極１１が可動電極であり、電極１０が固定電極である。これとは逆に電極１０を可動電極に、電極１１を固定電極にすることも可能である。また、両電極１０、１１双方を進退させるようにすることも可能である。

下アーム部材６および上アーム部材７は、ほぼ水平方向に延びた姿勢で配置してある。高剛性部６Ａの電極１０とは反対側の端部が起立状態の基部材６Ｃとされ、高剛性部７Ａの電極１１とは反対側の端部が下方に延びた基部材７Ｃとされている。基部材６Ｃと基部材７Ｃが軸１２で結合され、上アーム部材７が下アーム部材６に対して揺動するようになっており、これによって電極１１が進退するようになっている。

基部材６Ｃに設けた突片６Ｄと基部材７Ｃに設けた突片７Ｄの間に、揺動手段であるエアシリンダ１３が配置してあり、このエアシリンダ１３が出力すると、上アーム部材７が揺動するようになっている。

上記のように軸１２によって上アーム部材７と下アーム部材６が結合されている形式の溶接機５は、一般にＸガンと呼ばれている。一方、図示していないが、上アーム部材７と下アーム部材６の基部材７Ｃと６Ｃが一体的に結合されている形式の溶接機５は、一般にＣガンと呼ばれている。このＣガンタイプの場合には、上アーム部材７にエアシリンダが取り付けられて、このエアシリンダの出力で電極１１が進退するようになっている。

ロボット装置１４は、簡略的に図示してあるが６軸タイプのような一般的なものであり、下アーム部材６に結合してある。このロボット装置１４の動作で溶接機５が上下・左右・回転などの方向に移動する。

つぎに、支持部材について説明する。

支持部材１６は、後述の部品供給装置１００を下アーム部材６または上アーム部材７に取り付ける役割を果たすものであり、縦部材１６Ａと横部材１６Ｂを含む部材である。ここでは断面円形の棒材をＬ字型に成型したものとされている。縦部材１６Ａは、ほぼ鉛直方向に延びた姿勢で配置され、横部材１６Ｂは、ほぼ水平方向に延びた姿勢で配置されている。

ここでは、部品供給装置１００が下アーム部材６に取り付けられている場合が例示されているが、上アーム部材７に取り付けられている場合は、図１を上下逆にして見た状態となる。

つぎに、縦部材結合部について説明する。

縦部材１６Ａは、縦部材結合部１７を介して高剛性部６Ａに結合されている。この縦部材結合部１７は、縦部材１６Ａと高剛性部６Ａを一体化するものであればよく、ここでは図２に示す構造とされている。すなわち、下向きに開放している断面コ字型の本体１８の中に高剛性部６Ａが収容され、押し付けボルト１９が本体１８の両片１８Ａを貫通した状態でねじ込まれ、その先端で押し付け片２０が高剛性部６Ａの両横側面に押し付けられている。これによって、本体１８が高剛性部６Ａに対して図２（Ａ）の左右方向に傾かないようになっている。そして、本体１８の両片１８Ａの下部に貫通した締め付けボルト２１によって、本体１８が高剛性部６Ａに結合されている。

縦部材１６Ａを本体１８に一体化するために、四角いベース板２２が固定ボルト２３を用いて片側の片部材１８Ａに固定され、このベース板２２に２つのクランプ部材２４が溶接してある。２つのクランプ部材２４は上下方向に配置され、挿入孔２５が鉛直方向に形成してある。この挿入孔２５に連通する切り割り２６が形成され、この切り割り２６の隙間を狭くする方向に作用する締め付けボルト２７がねじ込んである。

締め付けボルト２７を緩めておいて挿入孔２５に縦部材１６Ａを挿入し、適当な挿入位置で締め付けボルト２７を締め付けると、縦部材１６Ａが挿入孔２５の内面で強固に締め付けられて、縦部材１６Ａが高剛性部６Ａに取付けられる。したがって、縦部材１６Ａの位置調整を行うことにより、部品供給装置１００全体を鉛直方向に移動・調整できる。

部品供給装置１００が取り付けられている下アーム部材６または上アーム部材７には溶接電流が通電されるので、部品供給装置１００の一部が何らかの原因で近隣の部材に接触した場合には、その部材の方へ通電されて接触箇所から火花が散ったりする、という問題がある。このような問題を回避するために、ベース板２２が本体１８に対して絶縁された構造とされている。本体１８の横板である片部材１８Ａとベース板２２の間にベークライトのような材料で作られた絶縁板２９が介装してあり、固定ボルト２３は同様な材料で作られた絶縁筒３０内を貫通し、固定ボルト２３の頭部とベース板２２の間に同様な材料で作られた絶縁ワッシャ３１が介在している。このような絶縁構造によって、溶接電流が下アーム部材６から縦部材１６Ａに流れることが防止される。

本体１８は、高剛性部６Ａの長手方向に対してもずれ止めがなされている。これは、図８に示されている。本体１８の先端に細長いずれ止め部材３２が溶接してあり、その先端のフック部３２Ａが高剛性部６Ａの先端面にひっかかっている。これによって本体１８が図８の右方へ移動することが禁止されている。また、高剛性部６Ａの横側面に形成されている突起３３にずれ止め部材３２の中央部に形成した係合面３２Ｂが当接しており、これによって本体１８が図８の左方へ移動することが禁止されている。

つぎに、接合部について説明する。

高剛性部６Ａと電極バー６Ｂの接合、あるいは高剛性部７Ａと電極バー７Ｂの接合は、接合部８および９においてなされているが、その具体的な構造は種々なものが採用できる。ここでは、いわゆる差込み型が採用されている。図３および図１に示すように、高剛性部６Ａの先端部に長手方向に挿入孔３４が開けられ、切り割り３５が外側から挿入孔３４に連通する状態で形成されている。この切り割り３５の隙間を狭くする方向に作用する締め付けボルト３６がねじ込んである。

締め付けボルト３６を緩めておいて挿入孔３４に電極バー６Ｂを挿入した後、締め付けボルト３６を締め付けると、電極バー６Ｂが挿入孔３４の内面で強固に締め付けられて、電極バー６Ｂが高剛性部６Ａに接合される。

つぎに、横部材結合部について説明する。

部品供給装置１００は、横部材結合部３８を介して横部材１６Ｂに取り付けられている。したがって、横部材結合部３８はこのような機能を果たす機構であればよい。ここでは、横部材１６Ｂと部品供給装置１００の一部を構成する横基部材３９を結合するジョイント部材の形式である。

図４に示すように、直方体形状のブロック状鉄鋼材料で形成された本体部材４０に、横部材１６Ｂが挿入される挿入孔４１が開けられ、この挿入孔４１に外部から連通する切り割り４２が設けられている。この切り割り４２の間隙を狭くする方向に作用する締め付けボルト（図示していない）がねじ孔４３にねじ込まれるようになっている。

上記締め付けボルトを緩めておいて挿入孔４１に横部材１６Ｂを挿入した後、締め付けボルトを締め付けると、横部材１６Ｂが挿入孔４１の内面で強固に締め付けられて、横部材１６Ｂが本体部材４０に結合される。

一方、挿入孔４１に対して直角に食い違う方向に他の挿入孔４４が開けられ、この挿入孔４４に外部から連通する切り割り４５が設けられている。この切り割り４５の間隙を狭くする方向に作用する締め付けボルト４６が本体部材４０にねじ込まれるようになっている。

上記横基部材３９は、分厚いステンレス鋼製の板材を長方形に成型したもので、その中央部に丸棒材で形成された支持軸４７が溶接してあり、この支持軸４７は鉛直方向に配置してある。

上記締め付けボルト４６を緩めておいて挿入孔４４に支持軸４７を挿入した後、締め付けボルト４６を締め付けると、支持軸４７が挿入孔４４の内面で強固に締め付けられて、支持軸４７が本体部材４０に結合される。したがって、部品供給装置１００の基礎的な部材である横基部材３９が、本体部材４０を介して横部材１６Ｂに結合されることになる。

つぎに、上述の部品供給装置について説明する。

前記横基部材３９に挿入駆動手段であるエアシリンダ４９が取り付けられている。このエアシリンダ４９は下方に突き出ているピストンロッド５０が横基部材３９の中央部に固定され、作動空気がシリンダ５１に給排されると、シリンダボディ５２が電極軸線Ｏ−Ｏ（図１参照）と同方向に進退するようになっている。ピストン５３の上側と下側に交互に動作空気を給排することにより、シリンダボディ５２が上下方向に進退する。なお、符号５４、５５は空気の給排通路である。

前記シリンダボディ５２を滑らかに進退させるために、横基部材３９に２本のガイドロッド５６が固定され、このガイドロッド５６がシリンダボディ５２を貫通して摺動するようになっている。エアシリンダ４９は上記のような構成になっているので、動作空気が給排されると、ピストンロッド５０は停止したままシリンダボディ５２が電極軸線Ｏ−Ｏと同方向に進退する。

図１および図６（Ｂ）に示すように、シリンダボディ５２の横側面に縦基部材５７がボルト付けなどで取り付けられている。この縦基部材５７は分厚いステンレス鋼製の板材で作られており、長方形であり、軽量化のために窓孔５８が上下に２つ設けてある。この縦基部材５７は鉛直方向に上方へ延ばされ、その上端部に仲介ブラケット５９がボルト付けなどで結合してある。

この仲介ブラケット５９は、細長いブロック状の部材を加工して作られている。仲介ブラケット５９は、縦基部材５７に密着する本体部６０と、この本体部６０からその幅方向に突出している突部６１を有しており、後述のボルト供給ユニットの配置空間を確保するための切欠き部６２が形成されている。前記突部６１の下側に後述の停止通過ユニットが取り付けられ、その上側にボルト供給ユニットが取り付けられるようになっている。

つぎに、上記停止通過ユニットについて説明する。

停止通過ユニット全体は、符号６４で示され、パーツフィーダ６５から高速で移送されてきたボルト１を、一旦停止させたり一旦停止後に送出したりする。このような機能によって、後述の保持ヘッドの内端面にボルト１が高速で衝突することが防止され、これによってヘッド凹部の奥部分の異常変形が回避される。

符号６６は、ボルト１を噴射空気で搬送するために配置された空気噴射管であり、図７に示すように、供給ホース６７内に空気噴射をするようになっている。供給ホース６７は、ウレタン樹脂やポリプロピレン樹脂のような柔軟性のある合成樹脂材料で作られ、ロボット装置１４の移動に追従できるようになっている。

停止通過ユニット６４は、図７に示すように、少なくともボルト１を停止させたり通過させたりする進退動作式の開閉部材６８と、この開閉部材６８を進退させる進退ストローク手段６９を有する細長い外観形態とされている。前記進退ストローク手段６９はエアシリンダで構成されている。開閉部材６８は細長いブロック状の部材で構成され、高速で移動してきたボルト１を一旦停止させる中実のストッパ部材７０と通過孔７１が形成されている。開閉部材６８は、細長いケース７２内に進退可能な状態で収容され、ケース７２の端部に固定したエアシリンダ６９によって進退動作をするようになっている。符号７３は、開閉部材６８に進退動作を伝達するピストンロッドである。このような構成によって、上述のように停止通過ユニット６４全体は細長い形状とされている。

また、ストッパ部材７０の箇所に通気孔７０Ａが開けられている。こうすることにより、空気噴射管６６からの搬送空気が流動してボルト１が移送される。さらに、ストッパ部材７０に突き当たっている次のボルト１に搬送空気の動圧が作用して、ボルト１が後戻りをしないようにしている。

入口側部品供給管７４と出口側部品供給管７５が、同軸の状態でケース７２に固定してある。入口側部品供給管７４に前記供給ホース６７が接続されている。また、出口側部品供給管７５には管の長手方向の厚さを十分に付与した間座フランジ７６が形成され、該間座フランジ７６の下側は前記仲介ブラケット５９の突部６１を貫通させてあり、間座フランジ７６の上側は後述の傾斜取付け部材を貫通している。

図５に示すように、細長い形状の停止通過ユニット６４は、その長手方向が下アーム部材６と平行になっており、入口側部品供給管７４と供給ホース６７は下アーム部材６に沿って延ばされており、パーツフィーダ６５に達している。このように停止通過ユニット６４、入口側部品供給管７４、供給ホース６７などが下アーム部材６に沿って延ばされていることにより、装置全体のコンパクト化が促進される。そして、供給ホース６７のような長尺な部材を下アーム部材６に沿わせて配置することにより、ロボット装置１４によって溶接機５が種々な方向に変向されても、供給ホース６７が近隣の部材に干渉することが回避できる。

このように供給ホース６７を配置するための構造は図示されていないが、下アーム部材６に沿って延びている供給ホース６７を図１に示す下アーム部材６の右端近くに保持金具などを用いて止めつけることによって実施することができる。供給ホース６７が下アーム部材６に沿って平行に配置されている状態は、図５に示されている。

つぎに、上記ボルト供給ユニットについて説明する。

ボルト供給ユニット全体は、符号７８で示され、進退駆動手段である長尺なエアシリンダ７９と、このエアシリンダ７９で進退する供給ロッド８０と、供給ロッド８０の先端部に設けられた保持ヘッド８１などが主要な部材となって構成されている。ボルト供給ユニット７８は、エアシリンダ７９によって保持ヘッド８１に保持されたボルト１を、前述の停止通過ユニット６４の出口側部品供給管７５から電極１０へ到達させる、細長い外観形態とされている。つまり、ボルト供給ユニット７８は、ボルト１を離隔した遠い箇所まで供給する必要があるので、細長い形状となる。

図７に示すように、保持ヘッド８１には、下向きに開放された円形の凹部８２が形成され、その奥の内端面８３にボルト１のフランジ部３が着座するようになっている。この着座に必要な吸引力は、保持ヘッド８１の内部に埋設した永久磁石８４によって確保されている。内端面８３に着座しているボルト１は、供給ロッド８０が進出したときに、その軸部２が電極軸線Ｏ−Ｏと同軸状態となるので、保持ヘッド８１では軸部２が上下方向、すなわち鉛直方向に保持されている。

凹部８２の奥に空気通路８５が開口しており、軸部２の先端部２Ａがわずかに電極１０の受入孔１０Ａに進入したときに、空気を噴射してボルト１を受入孔１０Ａの奥まで進入させるようになっている。保持ヘッド８１の進退に応じて伸縮できるコイル状の伸縮ホース８７が、空気供給源（図示していない）と空気通路８５を接続している。

前記間座フランジ７６の上側に配置された上記傾斜取付け部材８８は、屈曲された形状の部材が分厚い板状の部材で構成されたもので、水平状態の固定部８９と、傾斜した傾斜部９０がくの字型とされている。エアシリンダ７９は傾斜部９０に取付けられ、傾斜部９０の傾斜角度を選定することによって、供給ロッド８０の傾斜角度が決定される。供給ロッド８０の傾斜角度は、水平線と供給ロッド８０の軸線とのなす角度であり、符号θ３で示され、ここでは４５度である。なお、図７に示されているように、出口側部品供給管７５が貫通している固定部８９、間座フランジ７６、突部６１、ケース７２は、２点鎖線で示す箇所に結合ボルトを貫通させて一体化されている。この結合ボルトは、図５に符号９１で４本図示されている。

上述のようにして、前記部品供給装置１００は、前記横部材１６Ｂに固定された横基部材３９と、この横基部材３９に結合され鉛直方向に進退出力をする挿入駆動手段であるエアシリンダ４９と、この挿入駆動手段４９に取り付けられ鉛直方向に上方へ延びている縦基部材５７と、この縦基部材５７の上部に結合された仲介ブラケット５９と、この仲介ブラケット５９の下側に取り付けられ送給されてきたプロジェクションボルト１を一旦停止させてから送出する停止通過ユニット６４と、前記仲介ブラケット５９の上側に取り付けられた進退動作式の供給ロッド８０を備えたボルト供給ユニット７８を含んで構成されている。

つぎに、ボルトの溶接状態を説明する。

図９は、ボルト１の溶接状態を示している。電極１０に前述の受入孔１０Ａが開けられ、その奥にボルト１を吸引する永久磁石９２が設けられている。この永久磁石９２によってボルト１が吸引されているので、ロボット装置１４の上下左右回転方向など動作でボルト１が容易に脱落しないようになっている。

クランプ機構９３で保持された鋼板部品９４とボルト１が両電極１０、１１によって加圧されており、この状態で溶接電流が通電されると、溶着用突起４が鋼板部品９４に溶着する。

つぎに、部品供給装置の保護構造を説明する。

部品供給装置１００の外側に、部品供給装置１００を構成する各ユニット等を保護する部材が配置されている。保護機能を果たす部材は、図５のように平面的に見て、縦基部材５７と下アーム部材６または上アーム部材７である。一方、保護される部材は、図５のように平面的に見て、縦基部材５７と下アーム部材６または上アーム部材７の間に配置してある部品供給装置１００の主要構成部材である。

この主要構成部材は、横部材１６Ｂに固定された横基部材３９と、この横基部材３９に結合され鉛直方向に進退出力をする挿入駆動手段であるエアシリンダ４９と、この挿入駆動手段４９に取り付けられ鉛直方向に上方へ延びている縦基部材５７と、この縦基部材５７の上部に結合された仲介ブラケット５９と、この仲介ブラケット５９の下側に取り付けられ送給されてきたプロジェクションボルト１を一旦停止させてから送出する停止通過ユニット６４と、前記仲介ブラケット５９の上側に取り付けられた進退動作式の供給ロッド８０を備えたボルト供給ユニット７８である。

図５から明らかなように、縦基部材５７は鉛直方向の姿勢で配置され、縦基部材５７と下アーム部材６の間隔は、電極１０側が狭くなったくさび形の空間を形成している。下アーム部材６と縦基部材５７の成す狭角θ２は３５度である。なお、図５から明らかなように、ボルト供給ユニット７８は縦基部材５７と平行になっているので、ボルト供給ユニット７８と下アーム部材６の成す狭角は同様にθ２である。

ロボット装置１４の動作により溶接機５の電極１０側が鋼板部品９４の方へ進出して行く際にロボット装置１４に誤作動が発生したりすると、部品供給装置１００が近在の部材に接触する虞がある。このようなときに、部品供給装置１００の前記主要構成部材が縦基部材５７と下アーム部材６の間に存在しているので、近在の部材には縦基部材５７と下アーム部材６がプロテクタのようにして接触する。したがって、前記主要構成部材そのものは近在の部材に接触することがなく、装置の損傷を防止することができる。

縦基部材５７には、軽量化のために窓孔５８が開けられているが、この窓孔５８から近在の異物が進入するする虞があるときには、窓孔５８を小さくするか、あるいは窓孔５８を止めることが望ましい。

さらに、縦基部材５７のプロテクト機能を高めるために、図５および図６に２点鎖線で示すように、縦基部材５７の電極１０側を電極１０の方へ延ばした延長部９５を設けたり、屈曲部９６を設けたりすることが望ましい。

つぎに、本装置の取り付け調整について説明する。

本調整によって、供給ロッド８０が最も進出したときに、保持ヘッド８１に保持されたボルト１が電極軸線Ｏ−Ｏと同軸になり、しかもボルト１の先端が電極１０の間近に位置するようにする。そのために、縦部材結合部１７において下アーム部材６に対する縦部材１６Ａの鉛直方向の相対位置をもとめる。同時に、横部材１６Ｂを縦部材１６Ａを中心にして揺動方向に変位させる。さらに、横部材結合部３８を調整して、部品供給装置１００を水平方向に移動させたり、支持軸４７を中心にして横基部材３９を回したりして部品供給装置１００を回転させる。これらの調整作業を繰り返して上記のようにボルト１を電極軸線Ｏ−Ｏに合致させる。

つぎに、本装置の動作について説明する。

パーツフィーダ６５から高速で送給されてきたボルト１は、停止通過ユニット６４のストッパ部材７０に受止められる。その後、エアシリンダ６９の動作で開閉部材６８が移動して通過孔７１が出口側部品供給管７５に合致すると、継続して空気噴射管から噴射されている空気流によって、ボルト１が低速で保持ヘッド８１に保持され、保持ヘッド８１に対する衝撃力が緩和される。このとき軸部２の向きは、図７に示すように、鉛直方向とされている。このように保持ヘッド８１によってボルト１が保持された状態では、エアシリンダ４９のシリンダボディ５２は最も高い位置となっている。

ついで、エアシリンダ７９の動作で供給ロッド８０が進出し、図１に示すように、軸部２が電極軸線Ｏ−Ｏと同軸になった位置で停止する。この状態からエアシリンダ４９のシリンダボディ５２が下降すると、停止通過ユニット６４、ボルト供給ユニット７８が一体になって降下し、ボルト１の先端部２Ａが受入孔１０Ａの入り口付近に入った位置でシリンダボディ５２の降下が停止する。

その後、空気通路８５から空気が噴射されると、この噴射による推力が永久磁石８４の吸引力に打ち勝って、ボルト１は受入孔１０Ａ内に挿入され、今度は、永久磁石８４の吸引力を受けて受入孔１０Ａから抜け落ちないようになり、ボルト１の供給動作が完了する。

上記の供給動作完了に引き続いて、上記の動作とは逆の動作が付与されて、保持ヘッド８１が出口側部品供給管７５の間近に復帰し、つぎのボルト１の到来に待機した状態になる。

このようにしてボルト１が電極１０に供給されると、今度は、ロボット装置１４が動作し、鋼板部品９４の所定箇所に対応した箇所でロボット装置１４が停止し、次いでエアシリンダ１３が動作して鋼板部品９４と溶着用突起４が図９に示すように、両電極１０と１１の間で加圧され、溶接電流が通電されて、溶接が完了する。

なお、上記の各エアシリンダに対する作動空気の吸排管の図示は省略してある。上記各種のエアシリンダに換えて、進退出力をする電動モータを採用することもできる。また、上記各種の永久磁石を電磁石に置き換えることも可能である。

上述の供給ロッドの進退動作や空気噴射などの動作は、一般的に採用されている制御手法で容易に行うことが可能である。制御装置またはシーケンス回路からの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、所定の動作を確保することができる。

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。

前記部品供給装置１００は、通常、保持ヘッド８１を備えた供給ロッド８０、それを進退させる進退駆動手段であるエアシリンダ７９、ボルト１を電極１０の受入孔１０Ａに保持させるための挿入駆動手段であるエアシリンダ４９などの機構がユニット化されていて所定の質量を有している。この部品供給装置１００を前記溶接機５に取り付ける際には、下アーム部材６に対する取り付け強度が十分に確保されなければならない。同時に、部品供給装置１００にはそれ自体の大きさがあるので、下アーム部材６が長尺である場合には部品供給装置１００を電極１０に近づけて配置する必要がある。さらに、部品供給装置１００とボルト１が供給される電極１０との相対位置を、正確にしかも簡単な作業で調整できることが重要である。さらに、溶接装置の分解整備を行う場合には、電極１０だけを取り外したり、部品供給装置１００だけを取り外したりすることのできる構造が、保守整備の簡素化の点で重要である。

前記横部材１６Ｂに、電極１０に鋼板部品９４に溶接されるプロジェクションボルト１を供給する部品供給装置１００が取り付けられているとともに、前記縦部材１６Ａが、下アーム部材６の前記電極１０から離隔した箇所の高剛性部６Ａに取り付けられている。

ロボット装置１４の左右上下回転などの種々な動きによって、部品供給装置１００が下アーム部材６に結合されている箇所には、慣性的な大きな荷重が作用するのであるが、上記のように縦部材１６Ａがアームの高剛性部６Ａに取り付けられているので、慣性的な大きな力は高剛性部６Ａに作用してこの結合部における結合強度の不足を招くようなことがなく、信頼性の高い部品供給装置１００の取り付け剛性が確保できる。

換言すると、縦部材１６Ａと横部材１６Ｂを有する支持部材１６を用いることにより、前記電極バー６Ｂに部品供給装置１００を取り付けることが回避できて、電極バー６Ｂの変形ないしは両電極１０、１１の相対位置のずれ変位を防止することができる。このようなずれ変位が発生すると、プロジェクションボルト１が電極軸線Ｏ−Ｏからずれるため、プロジェクションボルト１への正常な溶接電流の通電に支障をきたして、溶接不良が発生する。さらに、電極バー６Ｂに部品供給装置１００を取り付けた場合には、電極バー６Ｂが高剛性部６Ａに接合されている接合部８に部品供給装置１００の慣性的な荷重が作用するので、この接合部８の接合構造を強化して十分な接合強度を付与する必要があり、構造的に複雑なものとなったり、重量が増大したりして溶接装置としてのコンパクト化が行いにくくなる。上記構成においては、高剛性部６Ａに依存する構造であるから、このような問題の心配がない。

部品供給装置１００を横部材１６Ｂに沿って水平方向に移動させたり、縦部材１６Ａに沿って鉛直方向に移動させたりすることが簡単に行えるので、部品供給装置１００を電極１０に近づけて配置することが行いやすくなる。

さらに、支持部材１６は縦部材１６Ａと横部材１６Ｂを有するものであるから、縦部材１６Ａに沿った位置調整や横部材１６Ｂに沿った位置調整によって簡単に部品供給装置１００の取り付け位置を調節することができる。

上記の縦部材１６Ａと横部材１６Ｂを有する支持部材１６は構造的に簡単な形状にすることができるので、支持部材１６自体の剛性を高く設定することが簡単に行える。したがって、部品供給装置１００を支持部材１６を介して間接的に高剛性部６Ａに結合するときの結合剛性が十分に確保できる。とくに、ロボット装置１４の動作で支持部材１６に変形現象が発生すると、電極１０にプロジェクションボルト１を正確に供給することが不可能となるが、上記高剛性の支持部材１６によってこのような問題が回避できる。

部品供給装置１００は縦部材１６Ａを介して高剛性部６Ａに結合されている。一方、電極１０は高剛性部６Ａに接合された電極バー６Ｂに設けられている。したがって、電極バー６Ｂや電極１０を保守整備するときには、部品供給装置１００を高剛性部６Ａ側に残したまま電極バー６Ｂを高剛性部６Ａから外して取り扱うことができる。また、部品供給装置１００の保守整備を行うときには、電極１０や電極バー６Ｂを残したまま高剛性部６Ａから縦部材１６Ａを外して部品供給装置１００だけを整備することができる。このように必要な部分だけをそれぞれ独立させて保守整備ができるので、不要箇所の取り外しを行うことなく、作業性向上にとって有効である。

下アーム部材６は、電極１０とは反対側に形成されている基部６Ｃにおいて軸１２で開閉可能な状態で結合されている。あるいは、下アーム部材６と上アーム部材７が基部６Ｃ、７Ｃ側で一体に結合され、この結合部付近にロボット装置１４が結合されている場合がある。いずれの場合においても、前記軸構造部分やロボット装置の結合部分に過大な荷重が作用しないようにすることが重要である。本実施例では、縦部材１６Ａの結合箇所を前記軸１２やロボット装置１４の結合部分に近づけることができるので、上記の過大な荷重を軽減することが可能となり、装置全体としての耐久性向上にとって効果的である。

前記縦部材１６Ａは、前記高剛性部６Ａに対して鉛直方向に位置調整ができる状態で取り付けられ、前記横部材１６Ｂには、前記部品供給装置１００が水平方向に位置調整ができる状態で取り付けられている。

下アーム部材６に対して縦部材１６Ａを鉛直方向に移動することにより、鉛直方向において電極１０に対する部品供給装置１００全体の位置調整ができる。また、部品供給装置１００全体を横部材１６Ｂに対して移動することにより、水平方向において電極１０に対する部品供給装置１００全体の位置調整ができる。このように鉛直方向と水平方向の２方向における位置調整ができるので、部品供給装置１００と電極１０との相対位置を簡単に求めることが可能となる。

前記部品供給装置１００は、前記横部材１６Ｂに固定された横基部材３９と、この横基部材３９に結合され鉛直方向に進退出力をする挿入駆動手段であるエアシリンダ４９と、この挿入駆動手段４９に取り付けられ鉛直方向に上方へ延びている縦基部材５７と、この縦基部材５７の上部に結合された仲介ブラケット５９と、この仲介ブラケット５９の下側に取り付けられ送給されてきたプロジェクションボルト１を一旦停止させてから送出する停止通過ユニット６４と、前記仲介ブラケット５９の上側に取り付けられた進退動作式の供給ロッド８０を備えたボルト供給ユニット７８を含んで構成され、平面的に見て前記縦基部材５７と下アーム部材６の間に、前記挿入駆動手段４９と、前記仲介ブラケット５９と、前記ボルト供給ユニット７８と、前記停止通過ユニット６４が配置されていることにより、縦基部材５７と下アーム部材６が部品供給装置１００の保護部材としての機能を果たすように構成されている。

前記部品供給装置１００は、ロボット装置１４の動作で上下左右回転など種々な方向に移動するものであるから、ロボット装置１４に間違った動作軌跡を行わせるようなことが発生すると、部品供給装置１００が近隣の部材に接触するようなことがあり、このために、前記挿入駆動手段４９、前記仲介ブラケット５９、前記ボルト供給ユニット７８、前記停止通過ユニット６４などが損傷する虞がある。しかし、上記縦基部材５７と下アーム部材６が部品供給装置１００の保護部材としての機能を果たすように構成したものであるから、上記損傷を回避することができる。

図１０および図１１は、本発明の実施例２を示す。

前述の実施例１は、部品供給装置１００が縦部材１６Ａと横部材１６Ｂを有する支持部材１６を介して高剛性部６Ａに結合されているものであり、部品供給装置１００は縦基部材５７と下アーム部材６によって前述のように保護されている。このような保護機能を主体にして観察すると、前記支持部材１６のような部材は単に部品供給装置１００を下アーム部材６に取り付けるための一手段ということになる。すなわち、部品供給装置１００の下アーム部材６に対する取り付け手段が、棒材を加工した支持部材１６ということとなる。

そこで、本実施例２では、上記保護機能は不変であり、取り付け手段だけが実施例１とは異なったものとされている。すなわち、板状の横基部材３９を水平方向に延ばしてから鉛直方向に起立させて結合部材９７を形成し、この結合部材９７を電極バー６Ｂに結合したものである。電極バー６Ｂは丸棒状の部材なので、回り止めのために間座部材９８を介在させて、固定ボルト９９で締め付けてある。それ以外の構成は、図示されていない部分も含めて先の実施例１と同じであり、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って、部品供給装置１００を保護する機能は実施例１と同様なものとなる。

したがって、実施例１の支持部材１６や実施例２の横基部材３９、結合部材９７、間座部材９８、固定ボルト９９などを「取り付け手段」として包括的に位置づけて、実施例１と実施例２を一体化した独立した発明として存在させることができる。

上述のように、本発明の装置によれば、溶接機のアーム部材に対する部品供給装置の取り付け剛性を向上させ、同時に、部品供給装置の取り付け位置を簡単に調整できるようにし溶接装置である。したがって、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。

１プロジェクションボルト
２軸部
３フランジ部
４溶着用突起
５溶接機
６下アーム部材
６Ａ高剛性部
６Ｂ電極バー
７上アーム部材
７Ａ高剛性部
７Ｂ電極バー
８接合部
９接合部
１０電極
１１電極
１４ロボット装置
１６支持部材
１６Ａ縦部材
１６Ｂ横部材
１７縦部材結合部
３８横部材結合部
３９横基部材
４９挿入駆動手段、エアシリンダ
５２シリンダボディ
５７縦基部材
５９仲介ブラケット
６４停止通過ユニット
７４入口側部品供給管
７５出口側部品供給管
７８ボルト供給ユニット
８０供給ロッド
８１保持ヘッド
９４鋼板部品
１００部品供給装置

Claims

棒状の高剛性部とこの高剛性部に接合されその先端側に電極が設けられた電極バーから成るとともに水平方向に延びている下アーム部材と、棒状の高剛性部とこの高剛性部に接合されその先端側に電極が設けられた電極バーから成るとともに水平方向に延びている上アーム部材を有し、いずれか一方または両方の前記電極が進退する形式の溶接機が、ロボット装置に取り付けられ、前記高剛性部は先端側の電極バーと根元側の当該電極バーより剛性の高い部分から成る下アーム部材または上アーム部材の該根元部とされているものにおいて、鉛直方向に配置された縦部材と水平方向に配置された横部材を一体化した支持部材が形成され、前記横部材の長さは下アーム部材または上アーム部材の長さ方向で見て該横部材が電極バーと隣り合う値に設定され、前記縦部材が下アーム部材または上アーム部材の前記電極から離隔した箇所の前記高剛性部に取り付けられ、前記横部材にいずれかの前記電極に鋼板部品に溶接されるプロジェクションボルトを供給する部品供給装置が取り付けられ、前記部品供給装置は平面的に見て下アーム部材または上アーム部材の電極バーと隣り合った箇所に配置されていることを特徴とする溶接装置。
前記縦部材は、前記高剛性部に対して鉛直方向に位置調整ができる状態で取り付けられ、前記横部材には、前記部品供給装置が水平方向に位置調整ができる状態で取り付けられている請求項１記載の溶接装置。
前記部品供給装置は、前記横部材に固定された横基部材と、この横基部材に結合され鉛直方向に進退出力をする挿入駆動手段と、この挿入駆動手段に取り付けられ鉛直方向に上方へ延びている縦基部材と、この縦基部材の上部に結合された仲介ブラケットと、この仲介ブラケットの下側に取り付けられ送給されてきたプロジェクションボルトを一旦停止させてから送出する停止通過ユニットと、前記仲介ブラケットの上側に取り付けられた進退動作式の供給ロッドを備えたボルト供給ユニットを含んで構成され、平面的に見て前記縦基部材と下アーム部材または上アーム部材の間に、前記挿入駆動手段と、前記仲介ブラケットと、前記ボルト供給ユニットと、前記停止通過ユニットが配置されていることにより、縦基部材と下アーム部材または上アーム部材が部品供給装置の保護部材としての機能を果たすように構成した請求項１または請求項２記載の溶接装置。