JP6522696B2 - ナット溶接装置 - Google Patents

Description

この発明は、スパッタ対策用のエアブロー手段を備えたナット溶接装置に関する。

従来、鋼材からなるワークに電気抵抗溶接によりナットを接合するナット溶接装置が知られている。スポット溶接機やプロジェクション溶接機は、ナット溶接装置の代表例である。この種のナット溶接装置のうち、溶接時に発生するスパッタ（火玉）がワークやナットに付着することによる不良対策のためにエアブロー手段を備えたものがある。

例えば図１０に示すように、従来のナット溶接装置１は、主要構成として下部電極１Ａと上部電極１Ｂとを備える。下部電極１Ａの上端にワークＷとナットＮを位置決めする絶縁性のガイドピンＰを有し、このガイドピンＰにワークＷの貫通孔とナットＮのネジ孔を通すことで両者が下部電極１Ａの台座面１ｓに位置決めされる。
上部電極１Ｂの側方にはエアブロー用のホース４が設けられ、このホース４の吐出口４ａから下方に向けて圧縮空気が吹き出されるようになっている。
図１０において、符号２は、下部電極１Ａの上端部でガイドピンＰを上下移動可能に保持するチップであり、符号５は、ガイドピンＰの下端を支持してピン先端部を下部電極１Ａ（台座面１ｓ）の上方に突出させるスプリングである。

溶接時、予め上部電極１Ｂの側方で吐出口４ａを下向きに開放しておき、この状態で下部電極１Ａの台座面１ｓにワークＷとナットＮを位置決めする。上部電極１Ｂを下降させて下部電極１Ａとの間でワークＷとナットＮを加圧通電すると、これらの接触部（ナットＮの下端突起付近）が電気抵抗溶接によって接合され、同時にスパッタが接合部の周辺に飛散する（図１０（Ａ）参照）。このとき、ワークＷやナットＮの上に飛散したスパッタは、吐出口４ａから吹き出される圧縮空気により下部電極１Ａの周囲に吹き飛ばされるため、ワークＷやナットＮにスパッタが付着するのが抑制される。

なお、スパッタ対策用のエアブロ−手段を備えたナット溶接装置に関する先行技術としては、特許文献１〜４が開示されている。

特開平９−２２０６７７号公報 実開昭５２−３６７２３号公報 実開昭６２−９６９８２号公報 実開平５−９３６７１号公報

しかしながら、このような従来のナット溶接装置では、溶接作業を長時間繰り返していると、少ない頻度ではあるが、スパッタに起因する製品不良の問題を生じていた。
本願発明者が原因を調査したところでは、溶接の際に発生するスパッタは、ナットＮの外側に多く見られるが、ナットＮの内側（ネジ孔）にもスパッタが発生している。上部電極が上昇した直後、ナットＮの外側のスパッタはエアブロー手段（吐出口４ａ）により周辺に飛ばされて除去されるものの、ナットＮの内側のスパッタは、圧縮空気により飛ばされずにその一部が残ることがある（図１０（Ｂ）参照）。
このようなスパッタがガイドピンＰに付着したまま残ると、次回の溶接作業でワークＷに位置ズレが生じて溶接不良の原因になる。また、ナットＮのネジ溝にスパッタが付着すると、溶接後のワークＷがインパクトレンチ等で製品に組み付けられる際にナット外れの原因となる。

一方、前述の先行技術（特許文献１〜４）に開示されるように、上部電極側ではなく下部電極側にエアブロー手段を設けてワークの下方から圧縮空気を吹き付けるナット溶接装置も知られている。
この種の装置では、例えば図１０（Ａ）の符号７で示すように、下部電極１Ａに電極外側からスプリング５の収納室に通じる通気孔が設けられる。この通気孔７を通してスプリング５の収納室に圧縮空気が送られ、ガイドピンＰとそのピン孔との間の隙間を通して下部電極１Ａの上方へ抜ける構成となっている。

しかしながら、このような構成を採用しても、ナットＮの内側には十分な圧縮空気を送り込むことが困難で、上記の問題の解決には至らない。
すなわち、特許文献１〜３に示されるような構成は、ガイドピンＰの大径の下端部Ｐｄが圧縮空気の通路を開閉する弁として機能するが、上部電極１ＢがガイドピンＰから離れているときには、スプリング５の付勢力によりガイドピンＰの下端部（弁）Ｐｄがチップ２下端に当たって上記通路を閉じるため、圧縮空気の流れが遮断される（図１０（Ｂ）参照）。
一方、上部電極１ＢがガイドピンＰを加圧しているときには、圧縮空気が上部電極１Ｂに遮られてナットＮのネジ孔には送られず、ワークＷやナットＮの下方の隙間から下部電極Ａの外側へ抜ける（図１０（Ａ）参照）。このため、ナットＮの内側に入る圧縮空気は僅かで、十分なエアブロー効果を得ることができない。

また、特許文献４に示されるような構成は、上部電極１Ｂの先端のみで圧縮空気の通路を開閉するが、上部電極１ＢがガイドピンＰから離れる直前に、圧縮空気がスプリング５の収納室から上方へ抜けてその圧力でワークＷを持ち上げ、ワークＷの下面に沿って下部電極１Ａの外側に抜ける。このため、上記と同様にナットＮの内側に入る圧縮空気は僅かで、十分なエアブロー効果を得ることができない。

本願発明者は、溶接時に生じるスパッタが引き起こす製品不良の原因を調査し、ガイドピンの先端やナットのネジ孔に残るスパッタに着目するに至った。そして、このような特定箇所に生じるスパッタを排除するための独自のエアブロー手段を見出すことで、溶接作業の歩留まりを大幅に向上させるようにしたものである。
本発明は、このような現状に鑑みなされたもので、溶接時に生じるスパッタがガイドピンに付着したり、ナットのネジ孔に残るのを防止することで製品不良を抑制するようにしたナット溶接装置を提供することを目的する。

［第１発明］
前記課題を解決するための本発明のナット溶接装置は、
ワークおよびナットが載置される台座面を有する下部電極と、
この下部電極の台座面に突出して前記ワークおよびナットを重ねた状態で位置決めするガイドピンと、
前記台座面に位置決めされた前記ワークおよびナットを、前記下部電極との間で加圧通電しつつ電気抵抗溶接により接合する上部電極と、
前記ワークおよびナットの加圧通電時に生じるスパッタに圧縮空気を吹き付けるエアブロー手段とを備えたナット溶接装置であって、
前記エアブロー手段は、
前記下部電極の台座面から下方に延びる前記ガイドピンのピン孔と、
前記ピン孔に沿って前記ガイドピンを上下方向に駆動する駆動手段と、
前記下部電極に設けられ、前記ピン孔の孔面に開口するエアブロー孔と、
前記エアブロー孔を通して前記ピン孔に圧縮空気を送り込むコンプレッサとを備えており、
前記下部電極と前記上部電極とにより前記ワークおよびナットが加圧通電されるとき、前記ガイドピンが前記駆動手段により前記台座面に突出した位置に保たれる一方、前記下部電極と前記上部電極とによる加圧通電が終了して前記ワークおよびナットから前記上部電極が離れるとき、前記ガイドピンが前記駆動手段により一時的に引き下げられ、前記ガイドピンの先端部が前記ピン孔における前記エアブロー孔の開口部に対峙する位置に来るように構成され、
さらには、前記ガイドピンの先端部が前記エアブロー孔の開口部に対峙する位置に来るとき、前記コンプレッサから前記エアブロー孔に送り込まれる圧縮空気が前記ガイドピンの先端部に吹き付けられ、前記ピン孔を通して前記ワークおよびナットの上方に抜けるように構成されたことを特徴とする。

このような構成のナット溶接装置によれば、下部電極と上部電極との間でワークおよびナットの加圧通電が終了すると、その直後に上部電極がワークおよびナットから離れるのに伴って、ガイドピンが駆動手段により引き下げられてそのピン先端部がピン孔内のエアブロー孔に対峙する位置に来る。このとき、コンプレッサからエアブロー孔に送られる圧縮空気がガイドピンの先端部に向けて吹き付けられ、ガイドピンの上に開放されたピン孔を通してワークおよびナットの上方へ抜ける。これにより、ナットの内側（ネジ孔）にスパッタが残っていても、圧縮空気により上方に吐き出される。
この結果、溶接時に生じるスパッタがガイドピンやナットのネジ溝に付着して残るのが防止され、スパッタに起因する製品不良を抑制することができる。

［第２発明］
第１発明の構成において、ガイドピンが台座面に突出した位置にある状態では、ガイドピンの側面でエアブロー孔の開口部を閉鎖することがきできる。この状態からガイドピンが台座面の下方の適度な位置まで引き下げられると、エアブロー孔の開口部を開放することができる。
第１発明の構成では、このようにガイドピンがエアブロー孔の開口部を開閉する弁として機能し得るため、コンプレッサからエアブロー孔へ圧縮空気を常時送り込んだままにしてガイドピンを上下方向に駆動することも可能である。
ところが、このように常時コンプレッサによりエアブロー孔に圧縮空気を送り込むと、駆動手段によるガイドピンの上下移動が圧縮空気の空気圧により妨げられるおそれがある。ガイドピンの引き下げ動作が圧縮空気の空気圧により妨げられる場合、スパッタを吹き飛ばすタイミングが遅れる不具合が生じうる。一方、ガイドピンの復帰動作が圧縮空気の空気圧により妨げられる場合には、ガイドピンへのワークおよびナットの位置決めが遅れる不具合が生じうる。

そこで、前記課題を解決するための第２発明のナット溶接装置は、第１発明の構成を備えた装置であって、
前記コンプレッサから前記エアブロー孔へ圧縮空気を送るための配管に設けられるバルブと、
前記ガイドピンのピン先端部が前記エアブロー孔の開口部に対峙する位置にあるか否かを検知可能な位置センサとを備え、
前記ガイドピンのピン先端部が前記エアブロー孔の開口部に対峙する位置にあることが前記位置センサにより検知されると、前記バルブが開いて圧縮空気が前記エアブロー孔に送り込まれる一方、前記ガイドピンのピン先端部が前記エアブロー孔の開口部に対峙する位置にないことが前記位置センサにより検知されると、前記バルブが閉じて前記エアブロー孔への圧縮空気の送り込みが停止される構成とした。

第２発明の構成によれば、ガイドピンの先端部がエアブロー孔の開口部に対峙する位置に達しているタイミングに合わせてエアブロー孔から圧縮空気がピン孔に送り込まれる。つまり、ガイドピンの先端部がエアブロー孔の開口部に対峙していないときには、エアブロー孔からピン孔へ圧縮空気は吹き込まれず、ガイドピンの先端部がエアブロー孔の開口部に対峙したときだけ圧縮空気がピン孔に吹き込まれる。
これにより、圧縮空気の空気圧がガイドピンの上下移動を妨げることがなくなり、ガイドピンの上下位置を迅速に切り替えることができる。スパッタを吹き飛ばすタイミングが遅れたり、ガイドピンへのワークおよびナットの位置決めが遅れるといった不具合の心配もなくなる。

［第３発明］
第３発明のナット溶接装置は、前記ガイドピンの先端部が前記エアブロー孔の開口部に対峙する位置に来るとき、前記ガイドピンの先端位置が前記下部電極の台座面よりも下方になるように設定される構成とした。

このような構成によれば、ガイドピンの先端部がエアブロー孔の開口部に対峙する位置に来るとき、そのピン先端が下部電極の台座面の下方に埋没する。この間、ワークおよびナットの位置決めが解かれた状態になるため、溶接後のワークを台座面に沿って自在に移動させることができる。溶接終了後のワークをスライドさせて台座面から所定の回収箱に落下させるといったことも簡単に行えるようになり、溶接作業の効率をさらに向上させることができる。

［第１〜３発明］
第１〜３発明において、「ガイドピン」は、台座面にワークとナットを位置決め可能な形状を備えたものであればよく、そのピン先端部が先細り形状になっていることが望ましい。先細り形状としては、円錐形、多角錐形、半球形、ひょうたん形、階段形等が挙げられる。このような形状を採用することで、ガイドピンの先端部の周面全体に効果的に圧縮空気を吹き付けることが可能となる。

「エアブロー孔」は、下部電極を通してピン孔の孔面に開口するものであればよく、孔形状や孔径は限定されない。圧縮空気の通路を短くするために下部電極の外側からピン孔に向けて径方向に直線的に連なるエアブロー孔を採用するとよいが、そうでない場合には、エアブロー孔の通路に適宜、傾斜部や屈曲部を設けてもよい。エアブロー孔の開口部へ向かう通路で孔径を次第に小さくすることで、圧縮空気の吐出圧を高めるようにしてもよい。

「開口部に対峙する位置」は、エアブロー孔から吹き出される圧縮空気がガイドピンの先端周辺に残るスパッタを吹き飛ばすことができる位置であればよい。エアブロー孔の開口中心の延長上の位置であることが望ましいが、本発明の目的を達成しうる範囲であればこの位置から上下左右に適度にズレても構わない。

第１〜３発明において、従来例（図１０参照）に示したような上部電極側から下向きに圧縮空気を吹き付けるエアブロー手段を組み合わせてもよい。このような構成によれば、ワークとナットの下方と上方から圧縮空気を送ることで、より広範囲にスパッタを吹き飛ばすことができる。溶接の対象となるワークのサイズが大きいときにはこのような構成が有利になる。
ナットの種類についても特に限定されない。四角ナット、六角パイロットナット、丸ナット、ツバ付き六角ナット、Ｔ型ナット等の各種ナットが本発明の発明の適用対象となりうる。
なお、第１〜３発明は、単独で適用してもよいし、これらの発明を必要に応じて組み合わせて適用することもできる。また、第１〜３発明に本明細書に記載される他の発明を組み合わせてもよい。

本発明の実施形態によるナット溶接装置を示す全体構成図である。 同ナット溶接装置の下部電極およびワーク回収手段を示す斜視図である。 同ナット溶接装置の下部電極を示す正面図である。 同ナット溶接装置の下部電極を示す断面図である。 図４に示す下部電極のガイドピン付近の部分拡大図である。 同ナット溶接装置におけるコンプレッサの配管と制御器の配線を説明するための概略構成図である。 図３に示す下部電極の位置センサ付近の部分拡大図であって、（Ａ）は位置センサの端子からセンサバネが離れた状態、（Ｂ）は位置センサの端子にセンサバネが接触した状態を示す図である。 図４に示す下部電極のガイドピン付近の部分拡大図であって、（Ａ）は下部電極にワークとナットが位置決めされた状態、（Ｂ）は下部電極と上部電極との間でワークとナットが加圧通電された状態を示す図である。 図４に示す下部電極のガイドピン付近の部分拡大図であって、（Ｃ）は加圧通電後に上部電極がワークおよびナットから離れた状態、（Ｄ）は溶接後のワークとナットが下部電極上を移動した状態を示す図である。 従来例によるナット溶接装置を示すもので、（Ａ）は下部電極と上部電極との間でワークとナットが加圧通電された状態を示す部分拡大図、（Ｂ）は加圧通電後に上部電極がワークおよびナットから離れた状態を示す部分拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本明細書に記載の実施形態および変形例は、本発明を適用した形態の一例であり、発明の範囲がこれらの実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態によるナット溶接装置１０を図１および図２に示した。この実施形態は、鋼材からなるワークＷにナットＮを接合するためのプロジェクション溶接機に本発明を適用したものである。
ナット溶接装置１０は、下部電極１０Ａと上部電極１０Ｂとを備える。下部電極１０Ａの上端の台座面１０ｓ（図２参照）にワークＷおよびナットＮがセットされる。台座面１０ｓにはワークＷおよびナットＮを位置決めするための絶縁性のガイドピンＰが突出しており、このガイドピンＰにワークＷの貫通孔とナットＮのネジ孔とが通される。
台座面１０ｓに位置決めされたワークＷおよびナットＮが下部電極１０Ａと上部電極１０Ｂとの間で加圧通電されると、これらの接触部（ナットＮの下端突起付近）が電気抵抗溶接により接合される。

ナット溶接装置１０は、溶接作業を補助する装置として、ナット供給手段１２とワーク回収手段１６とを備えている（図１参照）。これらの手段により、溶接前のガイドピンＰへのナットＮの供給作業と、溶接後のワークＷの回収作業とがそれぞれ機械的に補助される。

ナット供給手段１２は、シリンダ１３と、このシリンダ１３からガイドピンＰに向けて延びるピストンロッド１４とを備えるもので、シリンダ１３に供給されたナットＮがピストンロッド１４によって一個ずつガイドピンＰに供給される。作業者がワークＷをガイドピンＰに位置決めした後、フットスイッチＦを踏むと、シュート１５からシリンダ１３に供給されるナットＮがピストンロッド１４によりガイドピンＰに運ばれる。そして、ワークＷの上に重ねて位置決めされる。

ワーク回収手段１６は、ホッパー１７、スライド台１８、ゲート１９ａ，１９ｂ、回収箱Ｋ等を備えている（図２参照）。溶接後のワークＷがホッパー１７に投入されると、スライド台１８を滑り落ちて回収箱Ｋに回収される。ホッパー１７とスライド台１８とにそれぞれ取り付けられたゲート１９ａ，１９ｂには、ワークＷが回収箱Ｋに滑り落ちる前に一旦保持される。これにより、作業者が溶接後のワークＷに不良が生じていないか否かを目視によりチェックできるようになっている。

下部電極１０Ａには、台座面１０ｓの上にガイドピンＰを所定の長さだけ突出させる支持機構が設けられている。図３および図４に示すように、下部電極１０Ａは、筒状の電極本体２１と、その上端に固定された円柱状のチップ２２とを有している。チップ２２の中心軸方向には台座面１０ｓ（チップ２２の上端面）から下方に延びるピン孔２２ａが貫通し、このピン孔２２ａにガイドピンＰが摺動自在に挿入される。
電極本体２１の下方には後述するエアシリンダ２５が取り付けられており、このエアシリンダ２５のピストンロッド２６にガイドピンＰの下端がネジ棒２７を介して連結される。エアシリンダ２５にはピストンロッド２６を図４で上方へ支持するスプリング２８が内蔵され、このスプリング２８の付勢力によりガイドピンＰが台座面１０ｓに突出するように支持される。下部電極１０Ａと上部電極１０Ｂとによる加圧通電の際には、上部電極１０Ｂの下端がスプリング２８の付勢力に反してガイドピンＰを下方に押し込むことになる。

ネジ棒２７の上下の端部にはスリーブナット２７ａ，２７ｂがねじ込まれている。スリーブナット２７ａはネジ棒２７の上端部にガイドピンＰを連結し、スリーブナット２７ｂは、ネジ棒２７の下端部にピストンロッド２６を連結するものである。ガイドピンＰの台座面１０ｓから突出長さは、これらのスリーブナット２７ａ，２７ｂのねじ込み位置を調整することによりワークＷとナットＮの位置決めに最適な長さに設定される。
なお、図４において符号２９は、チップ２２付近の過熱を防ぐための冷却部材である。この冷却部材には所定の配管（図示省略）を通して冷却水が循環するようになっている。

ワークＷとナットＮの溶接時には、加圧通電を繰り返す度に両者の接触部にスパッタが生じる。スパッタが溶接後のガイドピンＰやナットＮに付着したまま残ると、前述したような製品不良の原因となるおそれがある。本実施形態のナット溶接装置１０では、このような製品不良を防止するために、上部電極１０Ｂと下部電極１０Ａの双方にスパッタ対策用のエアブロー手段が設けられている。

図６に示すように、上部エアブロー手段は、上部電極１０Ｂに外付けされて台座面１０ｓの上方から下向きに圧縮空気を送るもので、エアホース３０、コンプレッサＣ、バルブＢ０等により構成される。上部電極１０Ｂの側方にエアホース３０が取り付けられ、その先端に吐出口３０ａが下向きに開口している。エアホース３０の吐出口３０ａと反対側にはコンプレッサＣの配管Ｄ０が接続される。コンプレッサＣを作動させると、エアホース３０を介して吐出口３０ａに圧縮空気が送られるようになっている。

エアホース３０に接続されるコンプレッサＣの配管Ｄ０にはバルブＢ０が設けられる。バルブＢ０には手動式のコックが付いており、このコックを操作することによりバルブＢ０の開閉が切り替えられる。
溶接作業を行う間は基本的にバルブＢ０が開放されてエアホース３０の吐出口３０ａから台座面１０ｓに向けて圧縮空気が常に吹き出した状態に保たれる。溶接作業を中断する場合など下向きのエアブローの必要がないときには、バルブＢ０が閉められて圧縮空気の吹き出しが停止される。

下部エアブロー手段は、下部電極１０Ａに組み込まれて台座面１０ｓの下から上向きの圧縮空気を送るものである。エアブロー機能を実現するための主な構成部材として、チップ２２、エアシリンダ２５、コンプレッサＣ等が用いられる。

図５に示すように、チップ２２には径方向に連なるエアブロー孔２２ｂが設けられる。エアブロー孔２２ｂは、チップ２２の上端（台座面１０ｓ）から若干下がった位置にあり、下部電極１０Ａ（チップ２２）の外側からガイドピンＰのピン孔２２ａまで貫通している。つまり、ピン孔２２ａの上端部の孔面にエアブロー孔２２ｂが開口することになる。エアブロー孔２２ｂの孔径は、ピン孔２２ａよりも十分に小さく、数ｍｍ程度に設定される。

エアブロー孔２２ｂには、配管Ｄ１を通じてコンプレッサＣからの圧縮空気が供給される（図６参照）。配管Ｄ１の途中には圧縮空気の通路を開閉する電磁バルブＢ１が設けられる。
コンプレッサＣは、上部エアブロー手段および下部エアブロー手段に共用されるもので、例えば、往復（レシプロ）式、回転（スクリュー）式、遠心式、軸流式などの各種コンプレッサが採用される。冷却方式や潤滑方式はコンプレッサＣの種類に応じて適宜選択される。コンプレッサＣの圧縮空気は、圧力調整弁Ｃpにより２〜３ｋｇ／ｃｍ² に調整される。

前述したように、チップ２２のピン孔２２ａにはガイドピンＰが挿入されているため、ガイドピンＰが台座面１０ｓに突出した位置にあると、エアブロー孔２２ｂの開口部がガイドピンＰの側面で閉鎖された状態になる。本実施形態では、ワークＷおよびナットＮの加圧通電の直後にガイドピンＰがエアシリンダ２５により一時的に下げられることにより、エアブロー孔２２ｂの開口部が開放されてピン孔２２ａへの圧縮空気の通路が確保される。

エアシリンダ２５（駆動手段）は、複動型のもので、上下端部にそれぞれシリンダ内に通じる空圧ポート２５ａ，２５ｂを有している。これらの空圧ポート２５ａ，２５ｂにコンプレッサＣの専用配管Ｄ２，Ｄ３が接続され、各配管の圧縮空気の通路を開閉する電磁バルブＢ２，Ｂ３が設けられる（図６参照）。
エアシリンダ２５のピストンロッド２６は、前述したように、シリンダ内のスプリング２８の付勢力によって上向きに支持される（図４参照）。上側の空圧ポート２５ａに圧縮空気が送られると、その空気圧によりスプリング２８を押し下げてピストンロッド２６が下降する。下側の空圧ポート２５ｂに圧縮空気が送られると、その空気圧とスプリング２８の付勢力とでピストンロッド２６が上昇する。このようなピストンロッド２６の動きに伴ってネジ棒２７およびガイドピンＰが上下に一体的に移動する。

ピストンロッド２６のストロークについては、ガイドピンＰが下がったときにエアブロー孔２２ｂからの圧縮空気の通路が確保されるように設定される。つまり、ピストンロッド２６が最上位にある状態では、前述したようにガイドピンＰの先端部が台座面１０ｓの上に突出する位置に保たれる。ピストンロッド２６が最下位にある状態では、ガイドピンＰの先端部がエアブロー孔２２ｂの開口部に対峙する位置に来る。
なお、図３および図４に示すように、ガイドピンＰの先端部は先細り形状になっているため、この部分がエアブロー孔２２ｂの開口部に対峙する位置に達すれば、圧縮空気の通気路が開放されることになる。したがって、ピストンロッド２６が最下位にあるときに、ガイドピンＰの先端は、必ずしもエアブロー孔２２ｂの開口部よりも下方にある必要はない。

本実施形態の構成において、ピストンロッド２６が最下位にあるとき、ガイドピンＰの先端位置は、下部電極の台座面１０ｓよりも下方に来るように設定される（図９参照）。すなわち、ガイドピンＰの先端部がエアブロー孔２２ｂの開口部に対峙する位置にあるときには、ガイドピンＰがチップ２２内のピン孔２２ａに完全に埋没し、ワークＷおよびナットＮの位置決めが解かれた状態になる。これにより、溶接終了後のワークＷおよびナットＮが台座面１０ｓの上をスライド移動しやすくなる。

エアシリンダ２５によりガイドピンＰを下げるタイミングは、下部電極１０Ａと上部電極１０Ｂによる加圧通電の終了時間に合わせて設定される。本実施形態では、上部電極１０Ｂが下降して加圧通電が終了した直後に保持加圧の終了信号がエアシリンダ２５の電磁バルブＢ２，Ｂ３に送られる。この信号に基づいてエアシリンダ２５が駆動し、ピストンロッド２６とともにガイドピンＰが下がる。
あらかじめタイマＴ２（図６参照）により設定された時間（１〜２秒程度）が経過すると、エアシリンダ２５の駆動用の電磁バルブＢ２，Ｂ３の開閉が切り替わって、ピストンロッド２６とともにガイドピンＰが元の位置に復帰する。

本実施形態において、コンプレッサＣからエアブロー孔２２ｂに圧縮空気を送り込むタイミングは、ガイドピンＰの下がるタイミングに同期するようになっている。下部電極１０Ａの中間付近に位置センサ３１が取り付けられ（図３参照）、この位置センサ３１によりガイドピンＰの先端部がエアブロー孔２２ｂの開口部に対峙した位置にあるか否かが検知される。ガイドピンＰの先端部が同位置にあることが位置センサ３１により検知されたときのみエアブロー孔２２ｂからピン孔２２ａに圧縮空気が送り出される。

図７に示すように、位置センサ３１は、基板３２の上に接続端子３３，３４が設けられる。一方の端子３３にコイル状のセンサバネ３５の一端が固定され、他方の端子３４にはセンサバネ３５の他端がその弾性力で接触している。
基板３２の中央部には上下方向に連なる長孔３２ａが形成される。この長孔３２ａにはネジ棒２７のほぼ直交する方向に固定された可動バー３６が通されている。可動バー３６はガイドピンＰと一体的に上下に移動するため、ガイドピンＰの上下位置を検知するための基準となる。
図７（Ａ）に示すように、ガイドピンＰが下がる前の待機状態にあるときには、可動バー３６がセンサバネ３５に係止された状態になり、センサバネ３５の他端が他方の端子３４から離れるように支持される。
ガイドピンＰが下がると、可動バー３６と一緒にセンサバネ３５の他端が下がる。ガイドピンＰの先端部がエアブロー孔２２ｂの開口部に対峙する位置に来たとき、センサバネ３５の他端が他方の端子３４に接触し、端子３３と３４とが電気的に接続される。この検知信号に基づいて配管Ｄ１の電磁バルブＢ１が開き、圧縮空気がエアブロー孔２２ｂに送られる。

逆に、ガイドピンＰが上昇すると、これに伴って可動バー３６が上方へ移動する。ガイドピンＰの先端部がエアブロー孔２２ｂの開口部に対峙する位置よりも上側に来ると、センサバネ３５の他端が可動バー３６によって持ち上げられ、他方の端子３４からセンサバネ３５の他端が離される。これにより、端子３３と３４との電気的な接続が断たれるため、配管Ｄ１の電磁バルブＢ１が閉じて圧縮空気のエアブロー孔２２ｂへの供給が停止される。
このようにガイドピンＰの先端部がエアブロー孔２２ｂの開口部に対峙した位置にあるか否かを位置センサ３１により検知することにより、コンプレッサＣからの圧縮空気がガイドピンＰの下がったときのみエアブロー孔２２ｂに送られる。

制御器４１の構成を図６に示した。前述したように、本実施形態のナット溶接装置１０では、エアシリンダ２５の起動タイミングや、エアブロー孔２２ｂへの圧縮空気の供給タイミングは制御器４１により制御される。

制御器４１は、主な構成として、中継端子４２、リレーＲ１〜Ｒ４、およびタイマＴ１，Ｔ２を備えている。中継端子４２にはフットスイッチＦと上部電極１０Ｂの配線が接続される他、下部エアブロー手段の電磁バルブＢ１とエアシリンダ２５の電磁バルブＢ２，Ｂ３の各配線、位置センサ３１の端子３３，３４の各配線が接続される。
リレーＲ１は、フットスイッチＦの起動信号に基づいて上部電極１０Ｂの通電をＯＮ・ＯＦＦする。リレーＲ２，３は、上部電極１０Ｂの保持加圧の終了信号に基づいて電磁バルブＢ２，Ｂ３の開閉を切り替える。リレーＲ４は、位置センサ３１の検知信号に基づいて上部エアブロー手段の電磁バルブＢ１の開閉を切り替える。
タイマＴ１，２は、それぞれフットスイッチＦおよびエアシリンダ２５の起動タイミングを制御するものである。

なお、フットスイッチＦは、所定の設定時間だけペダルが踏み込まれる場合に上部電極をＯＮ状態にし、リレーＲ１に起動信号を送る。ペダルの踏み込みが設定時間に満たない場合には、上部電極をＯＦＦ状態のまま保持し、リレーＲ１に入力信号を送るのを停止する。これにより、フットスイッチＦによる誤操作が未然に防止されることになる。

次に、本実施形態のナット溶接装置１０の作用・効果について説明する。
ナット溶接装置１０を使用する場合、あらかじめ上部エアブロー手段のバルブＢ０を開き、エアホース３０の吐出口３０ａから圧縮空気を下向きに吹き出させておく。
この状態でガイドピンＰに未加工のワークＷの貫通孔を嵌め合わせてセットし、フットスイッチＦのペダルを踏むと、ナット供給手段１２よりガイドピンＰにナットＮが供給され、ワークＷに重ねて位置決めされる（図８（Ａ）参照）。
続いて上部電極１０Ｂが下降して下部電極１０Ａとの間でワークＷとナットＮが加圧通電され、これらの接触部（ナットＮの突起部付近）が電気抵抗溶接により接合される。このとき、ワークＷとナットＮの接触部の周辺にスパッタが飛散する（図８（Ｂ）参照）。

ワークＷとナットＮの加圧通電が終了して上部電極１０Ｂが上昇すると、ガイドピンＰが下がり、ピン孔２２ａに埋没する状態になってピン先端部がエアブロー孔２２ｂの開口部に対峙する位置に来る（図９（Ｃ）参照）。このとき、コンプレッサＣからの圧縮空気がエアブロー孔２２ｂに供給され、ガイドピンＰの先端部に吹き付けられる。そして、この圧縮空気がピン孔２２ａを通ってナットＮのネジ孔から上方に抜ける。圧縮空気の一部は、ガイドピンＰの下方にも若干入るが、ガイドピンＰの外周とピン孔２２ａとの間の隙間が小さいために大部分の空気はガイドピンＰの上方に抜ける。

本実施形態のナット溶接装置１０によれば、ワークＷとナットＮの加圧通電時に両者の接触部の周辺にスパッタが飛散しても、上部エアブロー手段（エアホース３０）による圧縮空気によりスパッタの大部分は周辺に吹き飛ばされて取り除かれる。
スパッタの一部がナットＮの内側（ネジ孔）に残った場合でも、下部エアブロー手段（エアブロー孔２２ｂ）による圧縮空気によって上方へ吹き出され、さらに上部エアブロー手段（エアホース３０）による圧縮空気に周辺に吹き飛ばされて取り除かれる。この結果、ガイドピンＰやナットＮのネジ溝にスパッタが付着したまま残ることがなくなり、スパッタに起因する製品不良を抑制して歩留まりを大幅に向上させることができる。

さらに、本実施形態のナット溶接装置１０では、ガイドピンＰの先端部がエアブロー孔２２ｂの開口部に対峙する位置に達するタイミングに合わせて下部エアブロー手段（エアブロー孔２２ｂ）の圧縮空気がピン孔２２ａに送り込まれるため、ガイドピンＰの上下移動が圧縮空気の空気圧により妨げられない。これにより、ナットＮの内側（ネジ孔）に残ったスパッタを吹き飛ばすタイミングが遅れたり、次回の作業時にガイドピンＰへのワークＷおよびナットＮの位置決めが遅れるといった不具合を事前に回避することができる。

さらに、本実施形態のナット溶接装置１０では、ピン孔２２ａにガイドピンＰを完全に埋没させた状態で、ガイドピンＰの先端部に下部エアブロー手段（エアブロー孔２２ｂ）の圧縮空気を吹き付けるため、このタイミングで溶接後のワークＷを台座面１０ｓに沿って自在にスライド移動させることができる（図９（Ｄ）参照）。作業者が溶接終了後のワークＷを台座面１０ｓからワーク回収手段１６のホッパー１７側にズラして落下させたり、台座面１０ｓの上でワークＷを機械的にスライドさせる回収機構を加えるといったことも容易になり、溶接作業の効率を向上させることができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は上記の構成に限定されることなく、種々の変形を伴ってもよい。
前記実施形態では、ガイドピンＰの駆動手段としてエアシリンダ２５を採用しているが、エアシリンダ２５に代えてソレノイド等を使用してもよい。
上部エアブロー手段については、ワークＷやナットＮの加工条件に応じて省略しても構わない。ナット供給手段やワーク回収手段についても、必ずしも本発明の必須の構成ではない。
上部エアブロー手段として、上部電極１０Ｂ側にエアブロー孔４０を設けてもよい（図９（Ｃ）二点鎖線参照）。このエアブロー孔４０はピン孔２２ａ（ガイドピンＰ）の中心軸上に配置されており、その吐出口からガイドピンＰの先端に向けて下向きの圧縮空気が吹き出される。エアブロー孔４０には、例えばエアホース３０と同様に配管Ｄ０から圧縮空気が供給される。
このように上部電極１０Ｂにエアブロー孔４０を設けることで、上下のエアブロー手段による圧縮空気の連携作用（上下方向からの圧縮空気がぶつかり合って外側に流れる作用）がより効果的に発揮されるようになり、ナットＮの内側（ネジ孔）から吹き上げられたスパッタを瞬時にナットＮの外側へ飛散させることができる。

下部エアブロー手段のエアブロー孔２２ｂは、ピン孔２２ａの孔面に圧縮空気を吹き出すことができれば、孔の形状、長さ、数などを変更してもよい。例えばガイドピンＰの先端部に放射線状に圧縮空気が吹き付けられる構成を採用することもできる。
ガイドピンＰの位置を検知するセンサとしては、近接センサ、光電センサ等を採用することもできる。
前記実施形態のコンプレッサＣは、上部エアブロー手段および下部エアブロー手段で共用しているが、それぞれ専用のコンプレッサを用いてもよい。

１０・・ナット溶接装置、１２・・ナット供給手段、１６・・ワーク回収手段、
１０Ａ・・下部電極、１０Ｂ・・上部電極、２１・・電極本体、２２・・チップ、
２２ａ・・ピン孔、２２ｂ・・エアブロー孔、２５・・エアシリンダ（駆動手段）、
２５ａ，２５ｂ・・空圧ポート、２６・・ピストンロッド（駆動手段）、
２７・・ネジ棒（駆動手段）、２７ａ，２７ｂ・・スリーブナット、２９・・冷却部材、３０・・エアホース、３０ａ・・吐出口、３１・・位置センサ、３２・・基板、
３２ａ・・長孔、３３，３４・・端子、３５・・センサバネ、３６・・可動バー、
Ｂ０・・バルブ、Ｂ１〜Ｂ３・・電磁バルブ、Ｃ・・コンプレッサ、Ｄ０〜Ｄ３・・配管
Ｆ・・フットスイッチ、Ｎ・・ナット、Ｐ・・ガイドピン、Ｒ１〜Ｒ４・・リレー、
Ｔ１，Ｔ２・・タイマ、Ｗ・・ワーク

Claims (3)

1. ワークおよびナットが載置される台座面を有する下部電極と、
   この下部電極の台座面に突出して前記ワークおよびナットを重ねた状態で位置決めするガイドピンと、
   前記台座面に位置決めされた前記ワークおよびナットを、前記下部電極との間で加圧通電しつつ電気抵抗溶接により接合する上部電極と、
   前記ワークおよびナットの加圧通電時に生じるスパッタに圧縮空気を吹き付けるエアブロー手段とを備えたナット溶接装置であって、
   前記エアブロー手段は、
   前記下部電極の台座面から下方に延びる前記ガイドピンのピン孔と、
   前記ピン孔に沿って前記ガイドピンを上下方向に駆動する駆動手段と、
   前記下部電極に設けられ、前記ピン孔の孔面に開口するエアブロー孔と、
   前記エアブロー孔を通して前記ピン孔に圧縮空気を送り込むコンプレッサとを備えており、
   前記下部電極と前記上部電極とにより前記ワークおよびナットが加圧通電されるとき、前記ガイドピンが前記駆動手段により前記台座面に突出した位置に保たれる一方、前記下部電極と前記上部電極とによる加圧通電が終了して前記ワークおよびナットから前記上部電極が離れるとき、前記ガイドピンが前記駆動手段により一時的に引き下げられ、前記ガイドピンの先端部が前記ピン孔における前記エアブロー孔の開口部に対峙する位置に来るように構成され、
   さらには、前記ガイドピンの先端部が前記エアブロー孔の開口部に対峙する位置に来るとき、前記コンプレッサから前記エアブロー孔に送り込まれる圧縮空気が前記ガイドピンの先端部に吹き付けられ、前記ピン孔を通して前記ワークおよびナットの上方に抜けるように構成されたことを特徴とするナット溶接装置。
2. 請求項１記載のナット溶接装置であって、
   前記コンプレッサから前記エアブロー孔へ圧縮空気を送るための配管に設けられるバルブと、
   前記ガイドピンのピン先端部が前記エアブロー孔の開口部に対峙する位置にあるか否かを検知可能な位置センサとを備え、
   前記ガイドピンのピン先端部が前記エアブロー孔の開口部に対峙する位置にあることが前記位置センサにより検知されると、前記バルブが開いて圧縮空気が前記エアブロー孔に送り込まれる一方、前記ガイドピンのピン先端部が前記エアブロー孔の開口部に対峙する位置にないことが前記位置センサにより検知されると、前記バルブが閉じて前記エアブロー孔への圧縮空気の送り込みが停止される、ナット溶接装置。
3. 請求項１または２記載のナット溶接装置であって、
   前記ガイドピンの先端部が前記エアブロー孔の開口部に対峙する位置に来るとき、前記ガイドピンの先端位置が前記下部電極の台座面よりも下方になるように設定される、ナット溶接装置。

Images