JP6041769B2 - スタッド溶接の位置決め治具 - Google Patents

Description

この発明は、溶接スタッドをスタッド溶接する際にスタッド溶接ガンに取付けて使用する治具で、板金部品にスタッド溶接する際、溶接位置の位置決めを容易に行うための、スタッド溶接の位置決め治具に関するものである。

特許文献１に記載されているスタッドボルト溶接装置は、床面上に立設された支持台とその上端から旋回自在に延出された平行四連リンク機構からなる屈伸アームと、この屈伸アームの自由端に吊り下げられた溶接ガンとを備えており、この溶接ガンの下端には、溶接付けされるスタッドボルトの端部を保持するチャックとスタッドボルトの取付高さを規制する単一本のフートとが設けられている。

スタッド取付面が狭い場合や、平坦でない場合でも、予めフートの高さ調整およびスタッド取付面に対するスタッドボルトの傾き角度の調整を行うことで、スタッドボルトを正しい取付姿勢で溶接することができる。

実開平５−２４１６９号公報（段落００１０）

このようなスタッド溶接位置決め治具では、曲げ加工された板金部品で、スタッド溶接する母材面の幅が狭い場合、また母材面の平坦な面積が小さい場合に、スタッド溶接ガンの支持脚が母材面上に位置しないため、母材面に対して垂直にスタッドを溶接することができないという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、スタッドを任意の位置に容易に位置決めしてかつ母材面に対して垂直にスタッド溶接作業を行うことができ、さらに各スタッドの位置決めと垂直方向姿勢決めの手間を省くことで、溶接作業能率を向上させることを目的としている。

本発明のスタッド溶接の位置決め治具は、スタッド溶接ガンに着脱可能な脚部位置オフセット板と、この脚部位置オフセット板に、スタッド溶接ガンの中心軸と平行で、スタッド溶接ガンのチャックを取り囲むよう取り付けられた少なくとも３本の脚部と、脚部位置オフセット板に、スタッド溶接ガンの中心軸との距離を調節可能に取り付けられ、溶接対象である母材の一側面と接するように設けられた位置決め機構と、を備え、位置決め機構には、前記スタッド溶接ガンの中心軸を指す目印を設けたものである。

また第二の発明によるスタッド溶接の位置決め治具は、スタッド溶接ガンに着脱可能な脚部位置オフセット板と、この脚部位置オフセット板に、スタッド溶接ガンの中心軸と平行で、スタッド溶接ガンのチャックを取り囲むよう取り付けられた少なくとも３本の脚部と、脚部位置オフセット板に、スタッド溶接ガンの中心軸との距離を調節可能に取り付けられた位置決め機構と、位置決め機構が、一方向に伸びたガイド板の当該一方向の所定の位置に固定される固定手段を備えたものである。

これらの発明によれば、各スタッドの位置決めと垂直方向姿勢決めの手間が省け、溶接作業能率が向上するスタッド溶接の位置決め治具を提供することができる。

この発明の実施の形態１によるスタッド溶接の位置決め治具の構成を、スタッド溶接ガン本体と板金部材を含めて示す側面図である。 この発明の実施の形態２によるスタッド溶接の位置決め治具の構成を、スタッド溶接ガン本体と板金部材を含めて示す側面図である。 この発明の実施の形態２によるスタッド溶接の位置決め治具の脚部位置オフセット板のみを示す上面図である。 この発明の実施の形態３によるスタッド溶接の位置決め治具の構成を、スタッド溶接ガン本体と板金部材を含めて示す側面図である。 この発明の実施の形態４によるスタッド溶接の位置決め治具の構成を、スタッド溶接ガン本体と板金部材を含めて示す側面図である。 この発明の実施の形態５によるスタッド溶接の位置決め治具の位置決め機構の構成を示す図である。 この発明の実施の形態６によるスタッド溶接の位置決め治具を示す斜視図である。 この発明の実施の形態６によるスタッド溶接の別の位置決め治具を示す斜視図である。 この発明の実施の形態７によるスタッド溶接の位置決め治具の長手方向の位置決め治具を示す上面図である。 この発明の実施の形態７によるスタッド溶接の位置決め治具の別の長手方向の位置決め治具を示す上面図である。 この発明の実施の形態８によるスタッド溶接の位置決め治具の構成を、多角曲げした板金部材を含めて示す斜視図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１によるスタッド溶接の位置決め治具１００の構成をスタッド溶接ガン本体１と板金部材（母材）１０１を含めて示す側面図である。スタッド溶接ガン本体１に脚部位置オフセット板２を取付け、さらに脚部位置オフセット板２には脚部３と位置決め機構４と母材押え機構５がそれぞれ取付けられている。

脚部位置オフセット板２は、脚部３、位置決め機構４、母材押え機構５を取付けるため、任意のピッチで複数のねじ穴を設けており、母材１０１の形状に合わせて、脚部３の位置、位置決め機構４、母材押え機構５の位置を任意に設定できる。脚部３は３箇所の同じ長さの脚の脚先端部を床面に接触させ、３点で支持することにより、母材面に対して垂直にスタッド溶接を行うことができる。

位置決め機構４はスタッド６を把持するチャック７の中心軸（スタッド溶接ガンの中心軸とも称する）２０の位置と位置決め機構４の母材１０１側の端面４０の距離Ｌを任意に設定できる機構である。位置決め機構４の母材１０１側の端面４０を母材１０１の端面に当てることで、スタッド６を把持するチャック７の中心軸２０の位置と母材１０１の端面間の距離Ｌを正確に位置合せすることができる。また、位置決め機構４にはチャック７の軸中心位置を指し示す指針８が取付けられている。さらに、長手方向（図面に垂直な方向）に伸び、長手方向に目盛りが記されている鋼尺１０を使用し、指針８を鋼尺１０の目盛りに合わせることで、長手方向の位置決めも容易に行うことができる。指針８の代わりにスタッド溶接ガンの中心軸２０の位置を通る位置決め線を位置決め機構４に設けても良い
。要は、位置決め機構４にスタッド溶接ガンの中心軸２０を指す目印を設ければ良い。

母材押え機構５は、ばね５１によって母材押え機構５の先端部を母材方向に押すことで、母材１０１を固定する機能を持ち、溶接作業中に位置決め機構４にて位置決めしたスタッド６の溶接位置のずれを防止できる。

上記、脚部位置オフセット板２、脚部３、位置決め機構４、母材押え機構５を組み合わせることで、スタッド溶接する母材面に合わせてスタッド溶接ガン１の脚部位置をオフセットできる。特に、母材１０１が曲げ加工された板金部品で、スタッド溶接する母材面の幅が狭い場合や母材面の平坦な面積が小さい場合でも、スタッド６を任意の位置に容易に位置決めしてかつ母材面に対して垂直にスタッド溶接作業を行うことができる。

実施の形態２．
図２は実施の形態２によるスタッド溶接の位置決め治具１００の構成を示す、一部を断面とした側面図、図３は実施の形態２によるスタッド溶接の位置決め治具１００の脚部位置オフセット板２のみを示す上面図である。実施の形態１では、脚部位置オフセット板２には、脚部３、位置決め機構４、母材押え機構５を取付けるため、任意のピッチで複数のねじ穴を設けたが、図３に示すように、ねじ穴でなくＵ字に切り欠いた脚部取付部３１を設けて脚部３を任意の位置に合わせてナットにより固定しても良い。同様に位置決め機構を取り付けるための位置決め機構固定用ボルト挿入部４１や母材抑え機構を取り付けるための母材抑え機構固定用ボルト挿入部５１を長穴またはＵ字状の切欠きとして、位置決め機構４や母材押え機構５を任意の位置に合わせてボルト・ナットにより固定しても良い。脚部位置オフセット板２は図では単一部品で図示しているが、脚部３、位置決め機構４、母材押え機構５を取付けるための取付け具をそれぞれ独立して設け、それらを組合せて構成しても良い。

実施の形態３．
図４は実施の形態３によるスタッド溶接の位置決め治具１００の構成を示す側面図である。母材１０１の形状により、脚部３が母材面上に乗る場合、脚部３の高さを調整できるように、脚部高さ調整機構１１を脚部位置オフセット板２に取付ける。図４では、脚部高さ調整機構１１は断面で示している。図４に示すように、脚部高さ調整機構１１には脚部３の取付け部にタップ加工を施し、脚部３を回転させることで任意の高さに調整することができ、スタッド６を母材面に対して垂直に溶接することができる。また、図では脚部３の長さは等長で図示しているが、床面（接触面）の表面状態や高さに合わせて、脚先端部形状の変更や脚部長さの変更をしても良い。例えば、母材１０１の板厚分短い脚部を取付けて高さ調整するなどである。

実施の形態４．
図５は実施の形態４によるスタッド溶接の位置決め治具１００の構成を示す側面図である。位置決め機構４は位置調整板１２と母材当て板１３と支持部１４で構成される。位置調整板１２は脚部位置オフセット板２に固定され、支持部１４と母材当て板１３を固定する。位置調整板１２はスタッド６を把持するチャック７の中心軸２０の位置と母材当て板１３の一端面の距離を任意に設定できるように、長穴を有し、この長穴にボルトを通して脚部位置オフセット板２と固定されている。

脚部位置オフセット板２には位置決めピンが設けられている。一方、母材当て板１３の一端面と母材１０１の当たり面が平行に当たるように、位置決めピンを挿入する長穴を設け、位置決め機構４と母材１０１の当たり面が平行になるように、位置決め機構４の姿勢を規制している。また、位置決めピンを位置決め機構４に設け、脚部位置オフセット板２に位置決めピン用の長穴を設けても良い。

実施の形態５．
図６は実施の形態５によるスタッド溶接の位置決め治具１００の位置決め機構４の構成を示す図である。図６は位置決め機構４を示す、上面から見た断面図である。位置決め機構４は、位置調整部４２と母材当て部４３で構成される。位置調整部４２が脚部位置オフセット板２に図示しない脚部位置オフセット板取付け部を介して固定される。

位置調整部４２は母材当て部４３と連結され、２本のボルト４４で母材当て部４３を位置調整部４２側へ引き、もう1本のボルト４５で母材当て部４３を押すことで、母材当て
部４３の位置を任意の位置に調整でき、母材１０１の端面からスタッド６までの距離Ｌを調整できる。母材当て部４３を母材１０１の端面に当てることで、スタッド６の位置決めを容易に行うことができる。位置調整部４２を脚部位置オフセット板２に固定するための脚部位置オフセット板取付け部は位置調整部４２と一体構造としても良い。

実施の形態６．
図７は実施の形態６によるスタッド溶接の位置決め治具１００の長手方向の位置決め治具１０２を示す斜視図である。長手方向の位置決め治具１０２は位置決め板４６とガイド板１５で構成される。位置決め板４６は任意の２箇所の位置に、スタッド溶接ガンの中心軸２０と平行になるように突き出した位置決めピン１６などの突起を有し、脚部位置オフセット板２に取付けて使用する。

ガイド板１５には、任意の位置に複数のピン穴１７が開いており、位置決め板４６のピン１６をガイド板１５のピン穴１７に挿入することで位置決めを行うことができる。位置決め板４６のピン１６は少なくとも２本設けることが望ましく、ガイド板１５に設けるピン穴１７は、位置決め板４６に設けたピン１６の数と同じ数のピン穴１７を一組としたピン穴群を複数設ける。このように、ピン穴１７とピン１６により位置決め機構の、長手方向位置固定手段となっている。

また、ガイド板１５の先端部に母材を当てるための母材当て突起１８を設けることで、突起端面１８０を基準に母材の長手方向の基準位置を決めることができる。さらに、図８に示すように、位置決め板４６にピン１６０とねじ穴を、脚部位置オフセット板２に長穴を設け、さらに位置決め板４６の側面にケガキ線を設け、脚部位置オフセット板２に鋼尺８２を取付ける構成にすれば、位置決め板４６の短辺方向の位置を任意に設定できる。また、ガイド板１５に母材１０１を固定するためのクランプなどの固定具を取付けると位置決め作業がより容易になる。

位置決め板４６にピン穴、ガイド板１５にピンを設けても良い。また、母材１０１の長手寸法が長い場合、長手方向の位置決め治具１０２は重量が重くなり、治具の搬送作業の負荷が高くなるので、治具を分割しても良い。ただし、分割部では位置決めピンなどを用いて、治具寸法が再現できるようにする。

実施の形態７．
図９は実施の形態７によるスタッド溶接の位置決め治具１００の長手方向の位置決め治具１０２を示す上面図である。長手方向の位置決め治具１０２は任意の２箇所の位置にピンなどの突起を有する脚部位置オフセット板２と位置決め板４６とガイド板１５で構成される。

位置決め板４６は断面がコの字状で、上面の任意の位置にピン穴４９が設けられ、一側面には、ねじ穴とプランジャ４７を有している。脚部位置オフセット板２のピンを位置決め板４６上面のピン穴４９に挿入することで、脚部位置オフセット板２と位置決め板４６
の位置決めを行うことができる。

ガイド板１５は一側面に任意の位置で切り欠きを有し、位置決め板４６をガイド板１５の上に置き、位置決め板４６をスライドさせる。位置決め板４６に取付けたプランジャ４７の位置がガイド板１５の位置決め用切り欠き１９の位置に移動した際、プランジャ４７の先端部がガイド板１５の方向に出て位置決め板４６を仮位置決めし、その後、位置決め板４６のねじ穴に取付けたねじ４８を締めて、位置決め板４６を固定し、位置決めする。さらに、図１０に示すように、ガイド板１５に目盛８１を付けて、位置決め板４６の端部をガイド板１５の目盛８１に合わせて位置決めしても良い。

以上のように、実施の形態７によるスタッド溶接の位置決め治具では、長手方向位置固定手段として、ピン穴４９を設けた位置決め板４６を、ガイド板の所定の位置に固定する手段を備え、ピン穴４９にスタッド溶接ガン取付け板のピンを挿入する構成とした。このような構成にすれば、スタッド溶接ガン１を任意の位置に位置決めすることができ、スタッド６を任意の位置に溶接することができる。また、位置決め板４６のピン穴位置を短手方向に任意に調整できるようにし、さらに、ガイド板１５に母材１０１を固定するためのクランプなどの固定具を取付け、ガイド板１５の長辺と母材１０１の端面を平行に突合せることにより、短手方向の位置決めも同時に行うことができる構成としても良い。

母材１０１の長手寸法が長い場合、長手方向の位置決め治具１０２は重量が重くなり、治具の搬送作業の負荷が高くなるので、治具を分割しても良い。ただし、分割部では位置決めピンなどを用いて、治具寸法が再現できる構成にする。

実施の形態８．
図１１は実施の形態８によるスタッド溶接の位置決め治具１００と多角曲げした板金部材（母材）１０１を示す図である。図示しないスタッド溶接ガン本体１に脚部位置オフセット板２を取付けて使用する。脚部位置オフセット板２には脚部３と位置決め機構４がそれぞれ取付けられている。

脚部位置オフセット板２は脚部３、位置決め機構４を取付けるため、任意のピッチで複数のねじ穴を設けており、母材１０１の形状に合わせて、脚部３の位置、位置決め機構４の位置を任意に設定できる。

脚部３は母材面に対して垂直になるように３箇所の脚の長さをそれぞれ変えて、３点で支持することにより、母材面に対して垂直にスタッド溶接を行うことができる。位置決め機構４はスタッド６を把持するチャック７の中心軸位置と位置決め機構４の端面４０の距離を任意に設定できる機構である。位置決め機構４の端面４０を母材１０１の端面に当てることで、スタッド６を把持するチャック７の中心軸位置と母材１０１の端面間の距離を正確に位置合せすることができる。

本実施の形態では図示していないが、位置決め機構４にはチャック７の軸中心位置を示す指針を取付けても良く、別途鋼尺１０を使用することで、長手方向の位置決めも容易に行うことができる。また、指針８の代わりに長手方向のチャック軸中心位置を通る位置決め線を位置決め機構４に設けても良い。

上記、脚部位置オフセット板２、脚部３、位置決め機構４を組み合わせることで、スタッド溶接する母材面に合わせてスタッド溶接ガン１の脚部位置をオフセットでき、母材１０１が曲げ加工された板金部品で、スタッド溶接する母材面の幅が狭い場合や母材面の平坦な面積が小さい場合でも、スタッド６を任意の位置に容易に位置決めしてかつ母材面に対して垂直にスタッド溶接作業を行うことができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ スタッド溶接ガン、２ 脚部位置オフセット板、３ 脚部、４ 位置決め機構、５ 母材押え機構、６ スタッド、７ チャック、８ 指針、１０ 鋼尺、１１ 脚部高さ調整機構、１２ 位置調整板、１３ 母材当て板、１４ 支持部、１５ ガイド板、１６ 位置決めピン、１７ ピン穴、１８ 母材当て突起、１９ 位置決め用切り欠き、４２ 位置調整部、４３ 母材当て部、４６ 位置決め板、４７ プランジャ、４９ ピン穴、１０１ 母材

Claims (7)

1. スタッド溶接ガンに着脱可能な脚部位置オフセット板と、
   この脚部位置オフセット板に、前記スタッド溶接ガンの中心軸と平行で、前記スタッド溶接ガンのチャックを取り囲むよう取り付けられた少なくとも３本の脚部と、
   前記脚部位置オフセット板に、前記スタッド溶接ガンの中心軸との距離を調節可能に取り付けられ、溶接対象である母材の一側面と接するように設けられた位置決め機構と、を備え、
   前記位置決め機構には、前記スタッド溶接ガンの中心軸を指す目印を設けたことを特徴とするスタッド溶接の位置決め治具。
2. スタッド溶接ガンに着脱可能な脚部位置オフセット板と、
   この脚部位置オフセット板に、前記スタッド溶接ガンの中心軸と平行で、前記スタッド溶接ガンのチャックを取り囲むよう取り付けられた少なくとも３本の脚部と、
   前記脚部位置オフセット板に、前記スタッド溶接ガンの中心軸との距離を調節可能に取り付けられた位置決め機構と、
   前記位置決め機構が、溶接対象である母材の長手方向に伸びたガイド板の当該長手方向の所定の位置に固定される長手方向位置固定手段を備えたことを特徴とするスタッド溶接の位置決め治具。
3. 前記位置決め機構には前記スタッド溶接ガンの中心軸と平行になるように突き出した複数のピンが設けられ、前記ガイド板には前記複数のピンと嵌合する複数のピン穴を一組とするピン穴群が複数設けられたことを特徴とする請求項２に記載のスタッド溶接の位置決め治具。
4. 前記位置決め機構には前記スタッド溶接ガンの中心軸と平行になるように突き出した複数のピンが設けられ、前記複数のピンと嵌合する複数のピン穴が設けられた位置決め板を前記ガイド板の所定の位置に固定する手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のスタッド溶接の位置決め治具。
5. 前記ガイド板の伸びた方向の一端には、前記母材の長手方向の位置を規制する突起を有することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のスタッド溶接の位置決め治具。
6. 前記少なくとも３本の脚部は、それぞれ前記脚部位置オフセット板から先端までの距離が調節可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のスタッド溶接の位置決め治具。
7. 前記脚部位置オフセット板に、Ｕ字状の切欠きまたは長穴である位置決め機構固定用ボルト挿入部を設け、前記位置決め機構を前記位置決め機構固定用ボルト挿入部を用いて位置調節可能に取り付けることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のスタッド溶接の位置決め治具。

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