JP7043058B2

JP7043058B2 - ボルト供給装置

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Publication number: JP7043058B2
Application number: JP2017234687A
Authority: JP
Inventors: 猛志古田; 隆二武富
Original assignee: Keylex Corp
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Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2022-03-29
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Also published as: JP2019098386A

Description

本発明は、ボルト供給装置に関する技術分野に属する。

従来より、例えば、自動車の車体構成部材にプロジェクションボルトを接合するためのプロジェクション溶接では、ワークに形成された孔部にプロジェクションボルトの軸部が挿入された状態で、上部電極と下部電極とでワークとプロジェクションボルトとを挟持して、上部電極と下部電極との間で通電が行われている。このようなプロジェクション溶接では、ワークの孔部の位置にプロジェクションボルトを供給するためのボルト供給装置が用いられる。

例えば、特許文献１には、プロジェクションボルトを保持したチャックを、上部電極部とワークの間で、上部電極、プロジェクションボルト、ワークの孔部（溶接部）及び下部電極の中心線が一直線となる位置に移動し、上部電極の下降によりプロジェクションボルトを加圧してチャックを開き、ワークとプロジェクションボルトとを接合するボルト供給装置が開示されている。

特許文献１のボルト供給装置では、チャックは、一対のチャックレバーと、該チャックレバーに水平支持ピンにより垂直方向に回動可能に枢支されスプリングにて閉じる方向に常に付勢されている爪とを有している。また、特許文献１のボルト供給装置では、爪の先端には、閉じたときに底面にプロジェクションボルトのボルト部が挿通される孔を設けた溝部が形成され、溝部にてプロジェクションボルトの頭部を保持するようになっている。

特開２０１６－１０７３３２号公報

ところで、通常、ワークに接合されるプロジェクションボルトは、目的毎に異なる軸長のものが用いられる。特許文献１に記載のようなボルト供給装置では、プロジェクションボルトの軸長が変われば、チャックの孔からのプロジェクションボルトの突出量が変化する。つまり、チャックの孔の位置に対する該プロジェクションボルトの先端部の高さ位置が変わる。

通常、プロジェクションボルトをワークの孔部の位置（接合位置）に供給する場合、該プロジェクションボルトの先端部を上記孔部の近傍に配置する。このとき、ワークの高さ位置はほとんど変化されないため、チャックの孔の位置に対する該プロジェクションボルトの先端部の高さ位置が変わると、該先端部の高さ位置を考慮してチャックを移動させる必要がある。このため、異なる軸長のプロジェクションボルトを供給する度に、チャックの移動の態様を変更する必要があり面倒である。

予め上部電極とワークとの間の上下方向の間隔を大きくしておけば、チャックの移動の態様を変更する必要はなくなる。しかしながら、比較的短いプロジェクションボルトをワークに接合する際には、ワークとプロジェクションボルトの先端部との間の上下方向の間隔が大きくなる。この結果、プロジェクションボルトをワークの孔部の位置に適切に供給できなくなるおそれがある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プロジェクションボルトの軸長に関わらず、プロジェクションボルトを保持するチャックの移動の態様を変更することなく、プロジェクションボルトをワークの孔部の位置に適切に供給することができるボルト供給装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明では、ワークに形成された孔部にプロジェクションボルトの軸部が挿入された状態で、上部電極と下部電極とでワークとプロジェクションボルトとを挟持して、通電によるプロジェクション溶接によって、上記ワークと上記プロジェクションボルトとを接合するために、上記ワークの孔部の位置に上記プロジェクションボルトを供給するボルト供給装置を対象として、軸長の異なる複数種類の上記プロジェクションボルトが貯留されたボルト供給源と、互いに接離可能な一対のチャックレバーからなるチャックと、上記チャックに設けられ、上記一対のチャックレバーが接触した状態で、上記ボルト供給源から供給される上記プロジェクションボルトを受け取り保持するボルト保持部と、上記ボルト保持部に上記プロジェクションボルトが保持された状態で、該プロジェクションボルトを上記ワークの接合位置に案内するガイド装置と、上記ワークの上記孔部を貫通可能であり、該孔部を貫通した状態で上記プロジェクションボルトの先端部と係合可能なボルト受け部を先端に有するガイドピンと、を備え、上記チャックは、上記ガイド装置によって、上記プロジェクションボルトを上記ワークの上記孔部の位置に案内した後、上記一対のチャックレバーを互いに離間させることで、上記プロジェクションボルトの先端部及び軸部を上記ワークの上記孔部に挿入させるように構成され、上記ボルト保持部は、上記一対のチャックレバーが協働して構成されかつ上下方向に貫通する断面円形の貫通孔を含み、上記ボルト保持部には、上記プロジェクションボルトの軸長に関わらず、該プロジェクションボルトの上記先端部を、上記貫通孔の下端部の位置で受け取り保持可能な先端保持部が設けられており、上記先端保持部が上記プロジェクションボルトの上記先端部を保持し、上記ガイドピンが上記ワークの上記孔部を貫通した状態で、上記チャックを上記ガイドピン上に配置したときに、上記ボルト受け部が上記貫通孔内に進入して、上記プロジェクションボルトの上記先端部と上記ボルト受け部とが係合することを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記ボルト保持部における上記貫通孔を形成する部分は、下側に向かって上記貫通孔が縮径するように傾斜したテーパー部と、該テーパー部の下端から上下方向に均一な径で延びるストレート部と、上記ストレート部の下端に設けられかつ該ストレート部から内側に突出した内側突出部とを有し、上記テーパー部は、内径の最大値が上記プロジェクションボルトの頭部の径よりも大きい一方、内径の最小値が上記プロジェクションボルトの上記頭部の径よりも小さくかつ上記プロジェクションボルトの上記軸部の径よりも大きく、上記ストレート部は、上記プロジェクションボルトの上記軸部を保持し、上記内側突出部は、上記先端保持部を構成することを特徴とする。

第３の発明では、第２の発明において、上記内側突出部における上記貫通孔の径方向の内側の面は、下側に向かって上記径方向の内側に傾斜したテーパー面であることを特徴とする。

第４の発明では、第２又は第３の発明において、上記内側突出部は、上記貫通孔の周方向に沿って連続的に設けられていることを特徴とする。

第５の発明では、第２又は第３の発明において、上記内側突出部は、上記貫通孔の周方向に沿って断続的に複数設けられていることを特徴とする。

第１の発明によると、ボルト保持部に、プロジェクションボルトの軸長に関わらず、該プロジェクションボルトの先端部を受け取り保持可能な先端保持部が設けられていることにより、プロジェクションボルトの軸長に関わらず、該プロジェクションボルトの先端部が先端保持部に保持される。このため、プロジェクションボルトがボルト保持部に保持された状態では、該ボルト保持部内において、プロジェクションボルトの先端部は、内側突出部の高さ位置に位置するようになる。この結果、軸長の異なるプロジェクションボルトの先端部を孔部の位置に配置するために、チャックを移動させるときに、チャックの移動
の態様を変更する必要がない。したがって、プロジェクションボルトを保持するチャックの移動の態様を変更することなく、プロジェクションボルトをワークの孔部の位置に適切に配置することができる。

第２の発明によると、ボルト保持部のストレート部によってプロジェクションボルトの軸部が保持されるため、プロジェクションボルトを安定して保持することができる。

第３の発明によると、内側突出部における貫通孔の径方向の内側の面は、下側に向かって上記径方向の内側に傾斜したテーパー面であるため、プロジェクションボルトをワークの孔部の位置に供給する際の動作を容易にすることができる。すなわち、例えば、プロジェクションボルトをワークの孔部の近傍に配置した後、該プロジェクションボルトをワーク側に向かって加圧する。この加圧によってプロジェクションボルトをワーク側に移動させるときには、プロジェクションボルトの先端部が内側突出部のテーパー面を押圧する。テーパー面を押圧する押圧力は、テーパー面によって、一対のチャックレバーが離れる方向の力に変換される。これにより、一対のチャックレバーを互いに離れるように変位させることができる。一対のチャックレバーを互いに離れるように変位すれば、内側突出部も互いに離れるため、プロジェクションボルトをワークの孔部に向かって移動させることができる。これにより、プロジェクションボルトの先端部及び軸部をワークの孔部に挿通させることができる。このように、プロジェクションボルトをワーク側に向かって加圧するだけで、一対のチャックレバーを互いに離れるように変位させることができるため、プロジェクションボルトをワークの孔部の位置に供給する際の動作を容易にすることができる。また、一対のチャックレバーを互いに離れるように変位させるために特別な装置が必要なくなるため、チャックの大型化を防止することができる。

第４の発明によると、内側突出部でプロジェクションボルトの先端部を適切に受け止め保持することができるようになる。特に、第３の発明のように、内側突出部にテーパー面が形成されていれば、プロジェクションボルトをワーク側に向かって加圧する際の力を、一対のチャックレバーが離れる方向の力に適切に変換することができ、プロジェクションボルトをワークの孔部の位置に供給する際の動作を一層容易にすることができる。

本発明の実施形態に係るボルト供給装置を備えるプロジェクション溶接装置の構成を示す斜視図である。プロジェクション溶接装置の上部電極及び下部電極の側面図である。図２のIII-III線相当の断面図である。ボルト供給装置のチャックの構成を示す斜視図である。チャックのボルト保持部を上側から見た平面図である。図５のVI-VI線相当の断面図である。軸長の異なるプロジェクションボルトをボルト保持部で受けた状態を示す断面図である。プロジェクション溶接装置の制御系を示す概略図である。プロジェクションボルトをワークに接合させる場合であって、ガイドピンがワークの孔部に挿通された状態を示す図である。図９の状態からガイドピンがボルトを受けた状態を示す図である。図１０の状態から上部電極がプロジェクションボルトを下側に押し込む状態を示す図である。図１１の状態からプロジェクションボルトがワークに当接した状態を示す図である。図１２の状態からボルト配送装置が退避して、通電を開始した状態を示す図である。チャックのボルト保持部の変形例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１は、本発明の実施形態に係るボルト供給装置４０を備えるプロジェクション溶接装置１を概略的に示す。このプロジェクション溶接装置１は、ワークＷ（図１０等参照）に対してプロジェクションナット及びプロジェクションボルト９０（図６等参照）を、プロジェクション溶接により接合するためのプロジェクション溶接装置である。

図１に示すように、プロジェクション溶接装置１は、変位可能なアーム１１を有するロボット１０と、溶接装置本体２０と、プロジェクションナットを供給するためのナット供給装置３０と、プロジェクションボルト９０を供給するためのボルト供給装置４０と、ロボット１０、溶接装置本体２０、ナット供給装置３０、及びボルト供給装置４０を作動制御する制御装置１００（図８参照）と、を有している。

ロボット１０は、互いに回動可能に連結された３つのアーム１１と、基台１２とを有する多関節の産業用ロボットである。３つのアーム１１は、基端が基台１２に接続された基台側アーム１１ａと、先端に溶接装置本体２０が保持された本体側アーム１１ｂと、基台側アーム１１ａの先端部と本体側アーム１１ｂの基端側とを連結する中間アーム１１ｃとで構成されている。基台１２は、工場の床面等に設置されており、これによりプロジェクション溶接装置１が工場の床面等に対して固定される。

基台側アーム１１ａは、鉛直方向に延びる軸周りに回動可能に上記基台１２と接続されている。基台側アーム１１ａが上記軸周りに回動したときには、溶接装置本体２０ごと各アーム１１が水平方向に回動するようになっている。

基台側アーム１１ａの先端部と中間アーム１１ｃの長手方向の一端部、及び、本体側アーム１１ｂの基端部と中間アーム１１ｃの上記長手方向の他端部とは、水平方向に延びる軸１３周りに回動可能にそれぞれ連結されている。溶接装置本体２０は、本体側アーム１１ｂ及び中間アーム１１ｃを上記軸１３周りに回動させることにより、鉛直方向の軸及び軸１３の両方に直交する方向に進退させることができる。

尚、以下の説明では、軸１３の延びる方向を左右方向、鉛直方向の軸及び軸１３の両方に直交する方向を前後方向という。また、前後方向については、溶接装置本体２０が基台１２から離れる側を前側、溶接装置本体２０が基台１２に近づく側を後側という。

溶接装置本体２０は、上部電極５０と、該上部電極５０を昇降させる上側シリンダ５１と、下部電極６０とを有している。

〈上部電極〉
上部電極５０は、図１に示すように、上側シリンダ５１ごと支持機構を介して、本体側アーム１１ｂの先端に保持されている。上記支持機構は、上側シリンダ５１を支持する上側支持部２２と、該上側支持部２２から下側に延びた後で前側に向かって延びる、側面視略Ｌ字状の下側支持部２３とを有している。下側支持部２３の先端部には、上記下部電極６０（厳密には後述する下部電極ホルダ６１）を挟持して保持する下側保持部２３ａが設けられている。

上部電極５０は、図１及び図２に示すように、上部電極ホルダ５２の下側端部に保持さ
れている。上部電極ホルダ５２の上端側の部分は、上側シリンダ５１内に臨んでいる。上部電極５０は、この上部電極ホルダ５２が上側シリンダ５１によって昇降されることによって、昇降されるようになっている。

上側シリンダ５１は、流体圧シリンダであって、油圧や空気圧を利用して上部電極５０を昇降させる。図示は省略するが、上側シリンダ５１内には、上部電極５０を上側に向かって付勢するための付勢部材が配設されている。上側シリンダ５１内に流体が供給されていない状態では、上部電極５０は上記付勢部材の付勢力により上側に向かって移動（つまり上昇）された状態となる一方、上側シリンダ５１内に流体が供給されて、該流体による流体圧が上記付勢部材の付勢力に打ち勝つ力を発生させる流体圧になったときに、上部電極５０が下側に向かって移動（つまり下降）されるようになっている。

〈下部電極〉
下部電極６０は、図３に示すように、下部電極ホルダ６１を有している。下部電極ホルダ６１は円筒状をなしており、筒軸方向が上下方向になるように延びている。下部電極ホルダ６１の筒内には後述するガイドピン８０が昇降可能に挿通されている。

下部電極６０は、下部電極ホルダ６１の上側端部に載置された電極ソケット６２と、該電極ソケット６２に上側から覆い被さるように嵌着された電極チップ６３とを有している。電極ソケット６２及び電極チップ６３は共に、上記ガイドピン８０が挿通される貫通孔を有している。該貫通孔の中心は下部電極ホルダ６１の筒軸上に位置している。貫通孔の径は、下部電極ホルダ６１の内径と同等の径に設定されている。

下部電極ホルダ６１は、図３に示すように、その下側端部がホルダベース６４に保持されている。このホルダベース６４の下側の部分には、上記ガイドピン８０を昇降させるための下側シリンダ６５が設けられている。この下側シリンダ６５はエアシリンダで構成されている。下側シリンダ６５には、該下側シリンダ６５内に空気を供給するためのエア供給通路６５ａが設けられている。

また、図２及び図３に示すように、下部電極ホルダ６１の下側寄りでかつホルダベース６４よりも上側の部分には、プロジェクション溶接時に下部電極６０を冷却する冷却水を供給するための冷却水供給部６６と、下部電極６０を冷却した後の冷却水を排出するための冷却水排出部６７とが設けられている。冷却水供給部６６及び排出部６７は、ぞれぞれ、下部電極ホルダ６１の径方向の外側に向かって真っ直ぐ延びた後、該径方向の外側に向かって下側に傾斜して延びている。図示は省略しているが、冷却水供給部６６及び排出部６７には、ウォータポンプ等で構成された冷却水供給装置と接続されるホースが接続される。該冷却水供給装置から冷却水供給部６６を介して供給された冷却水は、下部電極ホルダ６１内を流れて、プロジェクション溶接中の下部電極６０を冷却した後、冷却水排出部６７を通って冷却水供給装置に流入するようになっている。

下部電極ホルダ６１の筒内には、図３に示すように、ワークＷとプロジェクションナット、及び、ワークＷとプロジェクションボルト９０との位置決めをするための昇降可能なガイドピン８０と、該ガイドピン８０をつなぎネジ６８を介して保持するための爪部材６９と、上側端部につなぎネジ６８が締結されかつ下側端部が下側シリンダ６５のシリンダロッド６５ｂと接続された樹脂ロッド７０とが挿通されている。

〈ガイドピン〉
ガイドピン８０は、図３に示すように、下部電極ホルダ６１の筒軸方向に延びるロッド部８１と、該ロッド部８１における該ロッド部８１の軸方向の上側の端部に設けられかつプロジェクションナットを受けるナット受け部８２と、該ナット受け部８２の上側に設け
られかつプロジェクションボルト９０を受けるボルト受け部８３とを有している。

ガイドピン８０のロッド部８１は、図３に示すように、下部電極ホルダ６１の内径よりも僅かに小さい径で上下に延びる大径部８１ａと、大径部８１ａから径方向の内側に窪んだ窪み部８１ｂが形成された中間部８１ｃと、中間部８１ｃにおける最小径よりも大径でかつ大径部８１ａよりも小径でかつ上下方向に延びる小径部８１ｄと、小径部８１ｄの下端から下側に向かって縮径するように延びた縮径部８１ｅとを有している。図３に示すように、中間部８１ｃは大径部８１ａの下側に形成され、小径部８１ｄは中間部８１ｃの下側に形成されている。縮径部８１ｅの下端部は、つなぎネジ６８に載置されている。ロッド部８１の大径部８１ａ、中間部８１ｃ、小径部８１ｄ、及び縮径部８１ｅは同軸に形成されている。

ガイドピン８０のナット受け部８２は、内径の異なる複数種類のプロジェクションナットを受け取り可能なように、ロッド部８１の軸方向の上側から下側に向かって段形状をなしている。具体的には、ナット受け部８２は、ロッド部８１の大径部８１ａよりも径が小さい円柱体で構成された第１ナット受け部８２ａと、該第１ナット受け部８２ａよりも径が小さい円柱体で構成された第２ナット受け部８２ｂとを有し、第２ナット受け部８２ｂが第１ナット受け部８２ａの上側に位置するように配設されて構成されている。さらに詳しくは、ロッド部８１の大径部８１ａの上端から、上記第１ナット受け部８２ａがロッド部８１の軸方向の上側に向かって延びており、該第１ナット受け部８２ａの上端から、上記第２ナット受け部８２ｂが上記軸方向の上側に向かって延びている。

第１ナット受け部８２ａ及び第２ナット受け部８２ｂは、どちらもロッド部８１と同軸に形成されている。つまり、ロッド部８１、第１ナット受け部８２ａ、及び第２ナット受け部８２ｂは同軸になっている。

第１ナット受け部８２ａの径及び第２ナット受け部８２ｂの径は、ワークＷに接合されるプロジェクションナットの内径に応じて設定される。例えば、ワークＷに接合させるプロジェクションナットとして、内径が７ｍｍ程度のナットと５ｍｍ程度のナットとがある場合には、第１ナット受け部８２ａの径は７ｍｍよりも小さい径（例えば６．８ｍｍ）に設定される一方、第２ナット受け部８２ｂの径は５ｍｍよりも小さい径（例えば４．８ｍｍ）に設定される。

第１ナット受け部８２ａの高さ及び第２ナット受け部８２ｂの高さは、ワークＷに接合されるプロジェクションナットの高さに応じて設定されている。

上記ボルト受け部８３は、図３に示すように、ナット受け部８２を構成する複数の円柱体のうち最も上側に位置する円柱体から、下部電極ホルダ６１の筒軸方向の上側に突出した突起により構成されている。より具体的には、ボルト受け部８３は、第２ナット受け部８２ｂの径方向の中心から上記筒軸方向の上側に向かって突出した円錐状又は円錐台状の突起で構成されている。

ボルト受け部８３を構成する円錐又は円錐台の最大径（第２ナット受け部８２ｂとの結合部分の径）は、図３に示すように、第２ナット受け部８２ｂの径よりも小さい。

ボルト受け部８３は、ナット受け部８２と同軸に構成されている。このため、ロッド部８１、ナット受け部８２（第１ナット受け部８２ａ及び第２ナット受け部８２ｂ）、及びボルト受け部８３は同軸になっている。

ガイドピン８０は、図３に示すように、爪部材６９によって軸方向及び径方向に保持さ
れた状態で、つなぎネジ６８の上に設置されている。爪部材６９は、本実施形態では四つ爪で構成されている。爪部材６９は、つなぎネジ６８と係合したネジ側係合部６９ａと、ガイドピン８０の窪み部８１ｂとそれぞれ係合する４つの爪部６９ｂと、ネジ側係合部６９ａと各爪部６９ｂとを連結する連結部６９ｃとを有している。ネジ側係合部６９ａは、つなぎネジ６８の軸方向の一部を周方向に覆うような円筒状をなしている。４つの連結部６９ｃは、ネジ側係合部６９ａの周方向に等間隔に並んでおり、これにより、４つの爪部６９ｂも該周方向に等間隔に並んでいる。

爪部材６９の連結部６９ｃはそれぞれ弾性部材によって構成されており、爪部６９ｂがガイドピン８０の窪み部８１ｂと係合した状態では、各連結部６９ｃは、その弾性力によって、各爪部６９ｂをガイドピン８０の径方向の内側に向かって、窪み部８１ｂに押し付けるようになっている。これにより、ガイドピン８０が軸方向及び径方向に保持される。つまり、ガイドピン８０は、爪部材６９の連結部６９ｃの弾性力によって軸方向及び径方向に保持される。

上述のように、各爪部６９ｂをガイドピン８０の径方向の内側に向かって、窪み部８１ｂに押し付けることで、爪部材６９がガイドピン８０を保持するようになっているため、爪部材６９のガイドピン８０に対する保持力は、軸方向の保持力が径方向の保持力よりも弱くなる。このため、ガイドピン８０を下部電極ホルダ６１に対して上側に引っ張ったときには、ガイドピン８０は下部電極ホルダ６１から抜き出されるようになっている。これにより、ガイドピン８０を交換する必要が生じた場合には、ガイドピン８０を下部電極ホルダ６１から取り外すことができる。また、ガイドピン８０のロッド部８１の下側端部には、縮径部８１ｅが形成されているため、ガイドピン８０を容易に下部電極ホルダ６１に取り付けることもできる。よって、ガイドピン８０の交換を容易に行うことができる。

図３に示すように、爪部材６９は、下部電極ホルダ６１の径方向において、該下部電極ホルダ６１の筒内に収まるようになっている。下側シリンダ６５によってガイドピン８０が昇降したときには、爪部材６９も、下部電極ホルダ６１の筒内や電極ソケット６２の貫通孔を通って昇降する。

上記樹脂ロッド７０は、上述したように、上側端部につなぎネジ６８が締結されている。これにより、樹脂ロッド７０は、つなぎネジ６８及び爪部材６９を介して、ガイドピン８０を保持した状態となっている。

また、上述したように、樹脂ロッド７０の下側端部はシリンダロッド６５ｂと接続されている。下側シリンダ６５に空気が供給されてシリンダロッド６５ｂが上昇したときには、樹脂ロッド７０も該シリンダロッド６５ｂと共に上昇する。そして、樹脂ロッド７０が上昇することで、樹脂ロッド７０に保持されたガイドピン８０が上昇する。一方で、下側シリンダ６５から空気が排出されてシリンダロッド６５ｂが下降したときには、樹脂ロッド７０も下降して、樹脂ロッド７０と共にガイドピン８０が下降する。

樹脂ロッド７０の下側端は、図３に示すように、ガイドピン８０に下向きの力が加えられていない無負荷状態では、ホルダベース６４の底部から浮いた状態になっている。詳しくは、本実施形態では、下側シリンダ６５内には、常に一定量の空気が供給されるようになっており、この一定量の空気に基づく力によって、シリンダロッド６５ｂ及び樹脂ロッド７０が上側に上昇して、該樹脂ロッド７０がホルダベース６４の底部から浮いた状態となる。これにより、ガイドピン８０に下向きの力が加えられていない無負荷状態では、図３に示すように、ガイドピン８０のナット受け部８２及びボルト受け部８３の全体及びロッド部８１の一部は、電極チップ６３を貫通して、該電極チップ６３よりも上側に位置した状態となる。

下側シリンダ６５には、樹脂ロッド７０の位置を検出するための位置センサ１０１（図８参照）が設けられている。

〈ナット供給装置〉
ナット供給装置３０は、図１に示すように、ナットシューター３１とナットガイド装置３２とを備えている。ナットシューター３１は、ナット供給部３３とナット待機部３４とを有している。ナット供給部３３は、図示を省略するナット供給源とチューブなどの接続具によって接続されている。ナットガイド装置３２は、ガイド筒３５と、該ガイド筒３５内に挿入されたナット供給ロッド（図示省略）と、該ナット供給ロッドを進退可能に駆動するエアシリンダ（図示省略）とを有している。

上記ナット供給源からナット供給部３３を介して送られたプロジェクションナットは、ナット待機部３４内で待機する。ナット待機部３４内にプロジェクションナットが待機した状態で、上記エアシリンダが駆動すると、上記ナット供給ロッドがナット待機部３４内に待機しているプロジェクションナットを保持して、上記ガイドピン８０に向かって進んでいく。その後、上記プロジェクションナットは、ガイドピン８０のナット受け部８２で受け止められる。このようにして、プロジェクションナットがナット供給装置３０からガイドピン８０の位置に供給される。

本実施形態では、図１に示すように、ナット供給装置３０が２台設けられている。この２台のナット供給装置３０は、それぞれ異なる内径のプロジェションナットを供給する。ナット供給装置３０自体の構成は、２台とも同じ構成である。上記ナット供給源で、プロジェクションナットを選別して、内径の異なる複数のプロジェクションナットから所望の内径のプロジェクションナットを供給することができるようになっているのであれば、ナット供給装置３０を１台にしてもよい。

〈ボルト供給装置〉
ボルト供給装置４０は、図１に示すように、ボルトシューター４１と、ボルトシューター４１から供給されるプロジェクションボルト９０を受け取り保持するチャック４３と、プロジェクションボルト９０をワークＷの接合位置に案内するボルトガイド装置４２とを備えている。ボルト供給装置４０はまた、図８に示すように、軸長の異なる複数種類のプロジェクションボルト９０が貯留されたボルト供給源４７を備えており、ボルトシューター４１は該ボルト供給源４７とチューブなどの接続具によって接続されている。ボルト供給源４７は、図示しない選択装置を有しており、該選択装置により所望の軸長のプロジェクションボルト９０を供給できるように構成されている。ボルトガイド装置４２は、チャック４３をガイドピン８０の位置まで案内するロッド４４ａが挿入されたガイド筒４４と、該ロッドを進退可能に駆動するエアシリンダ（図示省略）とを有している。

上記チャック４３は、一対のチャックレバー４３ａが、それぞれ水平方向に接離可能に構成されている。図４に示すように、各チャックレバー４３ａは、スプリング４９により互いに近づく方向に付勢されており、各チャックレバー４３ａに負荷がかけられていない無負荷状態では、水平方向に当接した状態になっている。一方で、チャックレバー４３ａに、該チャックレバー４３ａ同士が離れる方向に、スプリング４９の付勢力に打ち勝つような力が加えられたときには、チャックレバー４３ａは互いに離れる方向に移動する。

上記チャック４３の先端側（反ロッド４４ａ側）の部分には、図４～図７に示すように、カップ状のボルト保持部４５が形成されている。ボルト保持部４５は、一対のチャックレバー４３ａが協働して構成されかつ上下方向に貫通する断面円形の貫通孔４６を有している。より具体的には、一対のチャックレバー４３ａには、貫通孔４６の半割がそれぞれ
形成されており、一対のチャックレバー４３ａが互いに接した状態では、１つの貫通孔４６が形成されるようになっている。

ボルト保持部４５における貫通孔４６を構成する部分は、図６に示すように、下側に向かって縮径するように傾斜したテーパー部４５ａと、該テーパー部４５ａの下側端から上下方向に均一な径で延びるストレート部４５ｂと、ストレート部４５ｂの下端に設けられかつ該ストレート部４５ｂから内側に突出した内側突出部４５ｃとを有している。

テーパー部４５ａの内径の最大値Ｄ１（上端の内径）は、図６に示すように、プロジェクションボルト９０の頭部９１の径ＤＨよりも大きい。一方で、テーパー部４５ａの内径の最小値Ｄ２（ストレート部４５ｂとの境界部分の内径）は、プロジェクションボルト９０の頭部９１の径ＤＨよりも小さくかつプロジェクションボルト９０の軸部９２の径ＤＳよりも僅かに大きい。ストレート部４５ｂの内径は、テーパー部４５ａの内径の最小値Ｄ２と同等である。

図６に示すように、内側突出部４５ｃにおける貫通孔４６の径方向の内側の面は、下側に向かって上記径方向の内側に傾斜したテーパー面４６ａになっている。内側突出部４５ｃの内径の最小値Ｄ３は、プロジェクションボルト９０の軸部９２の径ＤＳよりも僅かに小さい。内側突出部４５ｃは、図５に示すように、貫通孔４６の周方向に沿って連続的に設けられている。

ストレート部４５ｂは、図６に示すように、プロジェクションボルト９０の軸部９２を保持する軸部保持部を構成している。内側突出部４５ｃは、プロジェクションボルト９０の先端部９３を保持する先端保持部を構成している。

ボルト保持部４５がプロジェクションボルト９０の先端部９３を受けるように構成されていることにより、プロジェクションボルト９０の軸長が異なっていたとしても、ボルト保持部４５に保持された状態では、プロジェクションボルト９０の先端部９３は、必ず内側突出部４５ｃの高さ位置に位置することになる。つまり、図７（ａ）に示すように、軸長が図６のプロジェクションボルト９０よりも短い場合や、図７（ｂ）に示すように、軸長が図６のプロジェクションボルト９０よりも長い場合でも、プロジェクションボルト９０の先端部９３は、内側突出部４５ｃの高さ位置に位置することになる。このことから、内側突出部４５ｃは、プロジェクションボルト９０の軸長に関わらず、該プロジェクションボルト９０の先端部９３を受け取り保持可能な先端保持部となっている。

ボルト供給装置４０では、ボルトシューター４１から供給されたプロジェクションボルト９０をチャック４３のボルト保持部４５で保持した後、上記エアシリンダが駆動されて、上記ロッドが上記ガイドピン８０に向かって進んでいく。その後、上記プロジェクションボルト９０は、チャック４３に保持されたまま、ガイドピン８０のボルト受け部８３で受け止められる。

プロジェクションボルト９０には、その先端部９３に頭部９１側に向かって凹んだ係合凹部９４が形成されており、図１０～図１２に示すように、ガイドピン８０のボルト受け部８３は、プロジェクションボルト９０の係合凹部９４と係合することで、該プロジェクションボルト９０を受け止める。また、プロジェクションボルト９０の頭部９１の軸部９２側には、図１０～図１２に示すように、ワークＷに対して溶接される溶接部９５が予め形成されている。

〈制御系〉
制御装置１００は、図８に示すように、ロボット１０に作動信号を出力して、溶接装置
本体２０をワークＷの溶接箇所に移動させる。

制御装置１００は、ナット供給装置３０に作動信号を出力して、ナットガイド装置３２のエアシリンダを駆動させて、プロジェクションナットをガイドピン８０の位置に供給する。

制御装置１００は、ボルト供給装置４０に作動信号を出力して、ボルト供給源４７からプロジェクションボルト９０をボルトシューター４１に供給して、ボルトシューター４１からチャック４３のボルト保持部４５にプロジェクションボルト９０を供給する。制御装置１００は、ボルト供給装置４０に作動信号を出力して、ボルト保持部４５にプロジェクションボルト９０が保持された状態で、ボルトガイド装置４２のエアシリンダを駆動させて、プロジェクションボルト９０をガイドピン８０の位置に供給する。

制御装置１００は、上側シリンダ５１に作動信号を出力して、上部電極５０を昇降させる。また、制御装置１００は、上部電極５０及び下部電極６０に作動信号を出力して、上部電極５０と下部電極６０との間で通電させる。

制御装置１００は、位置センサ１０１の検出結果から樹脂ロッド７０の昇降量を算出する。制御装置１００は、位置センサ１０１から算出した樹脂ロッド７０の昇降量に基づいて、現在供給されているプロジェクションナット又はプロジェクションボルト９０が、所望の規格のものであるか否かを判定する。

〈プロジェクションボルトの接合〉
次に、プロジェクション溶接装置１によって、ワークＷにプロジェクションボルト９０を接合する際の動作について説明する。尚、以下の説明では、プロジェクションボルト９０の軸部９２の径が、ガイドピン８０の第１ナット受け部８２ａよりも小さくかつ第２ナット受け部８２ｂの径よりも大きい場合、つまり、ワークＷの孔部Ｈの径が、ガイドピン８０の第１ナット受け部８２ａよりも小さくかつ第２ナット受け部８２ｂの径よりも大きい場合について説明する。ワークＷは、例えば鋼板で構成されており、図示を省略するワーク搬送装置によって搬送される。

先ず、ワークＷが搬送されて、ワークＷをガイドピン８０の上側に配置して、ワークＷの孔部Ｈとガイドピン８０との大まかな位置合わせを行う。この位置合わせは、ロボット１０によって行うことができる。

次に、ワークＷを下部電極６０に向かって移動させて、孔部Ｈにガイドピン８０を挿通させる。このとき、ワークＷに形成されている孔部Ｈの径が、ガイドピン８０の第１ナット受け部８２ａよりも小さくかつ第２ナット受け部８２ｂの径よりも大きいため、図９に示すように、ガイドピン８０の第１ナット受け部８２ａは、上記孔部Ｈを貫通せずに、ガイドピン８０の第２ナット受け部８２ｂ及びボルト受け部８３のみが上記孔部Ｈを貫通した状態となる。ワークＷにおける孔部Ｈの周囲の部分は、第１ナット受け部８２ａの上側端に載置する。ワークＷにおける孔部Ｈの周囲の部分が、第１ナット受け部８２ａの上側端に載置した状態となるため、図９に示すように、ガイドピン８０のボルト受け部８３がワークＷの孔部Ｈを貫通した段階では、下部電極６０の電極チップ６３とワークＷの下側の面との間には隙間が形成される。

次いで、ボルト供給装置４０が作動される。ボルト供給源４７からボルトシューター４１を介して、チャック４３のボルト保持部４５にプロジェクションボルト９０が供給される。供給されたプロジェクションボルト９０は、図６、図７、図９及び図１０に示すように、先端部９３が内側突出部４５ｃによって受け止め保持され、軸部９２の先端寄りの部
分がストレート部４５ｂで保持される。

続いて、プロジェクションボルト９０をボルト保持部４５で保持した後、上記エアシリンダが駆動されて、上記ロッドが上記ガイドピン８０に向かって進んでいき、ガイドピン８０の位置にプロジェクションボルト９０が供給される。プロジェクションボルト９０は、図１０に示すように、チャック４３のボルト保持部４５に保持された状態で供給される。ガイドピン８０のボルト受け部８３は、プロジェクションボルト９０の係合凹部９４と係合して、当該プロジェクションボルト９０を受け止める。これにより、プロジェクションボルト９０が、ワークＷの孔部Ｈの近傍（詳しくは直上）に配置される。

ガイドピン８０の位置にプロジェクションボルト９０が供給された後、上側シリンダ５１が駆動されて、上部電極５０が下側に移動される（下降される）。上部電極５０は、図１１に示すように、供給されたプロジェクションボルト９０の頭部９１と当接した後も更に下側に移動される。これにより、ワークＷ及びプロジェクションボルト９０ごと、ガイドピン８０が下部電極ホルダ６１の筒軸方向の下側に押し下げられる。

詳しくは、上側シリンダ５１により、上部電極５０が下部電極６０に向かって移動されると、プロジェクションボルト９０の先端部９３が内側突出部４５ｃのテーパー面４６ａを押圧する。テーパー面４６ａを押圧する押圧力は、該テーパー面４６ａによって水平方向の力に変換され、この変換された水平方向の力によって、チャック４３の一対のチャックレバー４３ａが僅かに離れる。これにより、プロジェクションボルト９０の先端部９３及び軸部９２が、下側に向かって移動される。ワークＷは、ガイドピン８０が下部電極ホルダ６１の筒軸方向の下側に押し下げられることによって、ガイドピン８０と共に下側に移動する。

その後、プロジェクションボルト９０の頭部９１が、ボルト保持部４５のテーパー部４５ａと当接すると、該頭部９１がテーパー部４５ａを押圧する。テーパー部４５ａを押圧する押圧力は、該テーパー部４５ａによって水平方向の力に変換され、この変換された水平方向の力によって、チャック４３の一対のチャックレバー４３ａが互いに離れるように変位する。これにより、図１２に示すように、上部電極５０が更に下側に移動できるようになる。そして、ワークＷの孔部Ｈにプロジェクションボルト９０の先端部９３及び軸部９２が挿通されて、プロジェクションボルト９０（特に、プロジェクションボルト９０の溶接部９５）が、ワークＷの上側の面と当接する。

このように、一対のチャックレバー４３ａは、ボルト保持部４５にプロジェクションボルト９０が保持された状態で、該プロジェクションボルト９０が上部電極５０の下側への移動により加圧されることで、互いに離れるように変位する。

プロジェクションボルト９０とワークＷの上側の面とが当接した後は、図１３に示すように、チャック４３が退避する。このとき、チャック４３は無負荷状態となるため、上記スプリング４９の付勢力により、一対のチャックレバー４３ａが互いに当接した状態になる。

上側シリンダ５１は、プロジェクションボルト９０が、ワークＷの上側の面と当接して、チャック４３が退避した後も、更に上部電極５０を下側に移動させようとする。この上部電極５０の下側への進出動作により、プロジェクションボルト９０がワークＷ側に加圧される。下部電極６０の電極チップ６３は、下部電極ホルダ６１上に載置され、該下部電極ホルダ６１は、溶接装置本体２０の支持部２１に支持されているため、ワークＷを下側に移動しないように支持して、上部電極５０からの加圧力を受ける。下部電極６０は、上部電極５０からの加圧力に対する反力でもってワークＷをプロジェクションボルト９０側
に加圧する。これにより、ワークＷ及びプロジェクションボルト９０が、上部電極５０と下部電極６０との間に加圧挟持される。

そして、上部電極５０と下部電極６０との間に、ワークＷとプロジェクションボルト９０とを挟んだ状態（加圧挟持した状態）で、上部電極５０と下部電極６０との間で通電が実行されて、上部電極５０と下部電極６０との間に、プロジェクション溶接のための接合電流が流される。接合電流が流れている間も、上部電極５０によるプロジェクションボルト９０の加圧は継続される。この接合電流及び上記加圧によって、ワークＷの上側の面とプロジェクションボルト９０の溶接部９５との接触部分が軟化して、該溶接部９５が加圧方向（つまり、下側）に潰れていく。このとき、ワークＷの上側の面とプロジェクションボルト９０の溶接部９５とに塑性流動が発生して、急速な拡散接合がなされる。これにより、プロジェクションボルト９０がワークＷに接合される。

以上のようにして、ワークＷとプロジェクションボルト９０とがプロジェクション溶接によって接合される。

以上のように、本実施形態では、ボルト保持部４５に、プロジェクションボルト９０の先端部９３を受け取り保持する内側突出部４５ｃ（先端保持部）が設けられていることにより、プロジェクションボルト９０の軸長に関わらず、該プロジェクションボルト９０の先端部９３は内側突出部４５ｃに保持される。このため、ボルト保持部４５に保持された状態では、該ボルト保持部４５内において、プロジェクションボルト９０の先端部９３は、該プロジェクションボルト９０の軸長に関わらず、内側突出部４５ｃの高さ位置に位置する。この結果、軸長の異なるプロジェクションボルト９０の先端部９３をワークＷの孔部Ｈの近傍に配置するために、チャック４３を移動させるときに、チャック４３を移動させる角度等、チャック４３の移動の態様を変更する必要がない。したがって、プロジェクションボルト９０を保持するチャック４３の移動の態様を変更することなく、プロジェクションボルト９０をワークＷの孔部Ｈの位置に適切に供給することができる。

また、本実施形態では、ボルト保持部４５にストレート部４５ｂが設けられているため、該ストレート部４５ｂによってプロジェクションボルト９０の軸部９２が保持されるため、プロジェクションボルト９０を安定して保持することができる。

さらに本実施形態では、内側突出部４５ｃにおける貫通孔４６の径方向の内側の面は、下側に向かって上記径方向の内側に傾斜したテーパー面４６ａであるため、プロジェクションボルト９０を、上部電極５０の下側への移動によって、ワークＷ側（下側）に向かって加圧するだけで、一対のチャックレバー４３ａを互いに離れるように変位させることができるため、プロジェクションボルト９０をワークＷの孔部Ｈの位置に供給する際の動作を容易にすることができる。また、一対のチャックレバー４３ａを互いに離れるように変位させるために特別な装置が必要なくなるため、チャック４３の大型化を防止することができる。

また、本実施形態では、内側突出部４５ｃは、貫通孔４６の周方向に沿って連続的に設けられているため、内側突出部４５ｃでプロジェクションボルト９０の先端部９３を適切に受け止め保持することができるようになる。また、プロジェクションボルト９０をワークＷ側に向かって加圧する際の力を、一対のチャックレバー４３ａが離れる方向の力に適切に変換することができ、プロジェクションボルト９０をワークＷの孔部Ｈの位置に供給する際の動作を一層容易にすることができる。

〈変形例〉
図１４は、本実施形態の変形例を示し、この変形例では、上述の実施形態に対して内側
突出部４５ｃの構成を変えたものである。

この変形例では、内側突出部４５ｃは、貫通孔４６の周方向に沿って断続的に複数（図１４では６個）設けられている。各内側突出部４５ｃにおける貫通孔４６の径方向の内側の面は、下側に向かって上記径方向の内側に傾斜したテーパー面４６ａとなっている。内側突出部４５ｃがこの変形例のような構成であったとしても、内側突出部４５ｃは、プロジェクションボルト９０の先端部９３を受け取り保持する先端保持部として機能できる。このため、この変形例でも、プロジェクションボルト９０を保持するチャック４３の移動の態様を変更することなく、プロジェクションボルト９０をワークＷの孔部Ｈの位置に適切に供給することができる。

また、例えば、複数の内側突出部４５ｃを、各チャックレバー４３ａに形成された貫通孔４６の半割における周方向の中央に集中して、それぞれ位置させるようにすれば、上部電極５０の下側への移動によって、プロジェクションボルト９０の先端部９３が内側突出部４５ｃのテーパー面４６ａを押圧するときの押圧力が、水平方向の力に効率良く変換される。これにより、一対のチャックレバー４３ａが離れる方向の力を効率良く発生させることができ、プロジェクションボルト９０をワークＷの孔部Ｈの位置に供給する際の動作をより一層容易にすることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、上述の実施形態では、上部電極５０を下側に移動させて、プロジェクションボルト９０を下側（ワークＷ側）に加圧する力を利用して、一対のチャックレバー４３ａを互いに離れる方向に変位させていたが、これに限らず、上部電極５０によるプロジェクションボルト９０の加圧を利用せずに、一対のチャックレバー４３ａを互いに離れる方向に変位させるような装置を設けるようにしてもよい。この場合、ボルト保持部４５にテーパー部４５ａを設けたり、内側突出部４５ｃにおける貫通孔４６の径方向の内側の面をテーパー面４６ａにしたりする必要はない。ただし、チャック４３が大型化したり、コストが高くなったりするおそれがあるため、上述の実施形態のように、ボルト保持部４５にテーパー部４５ａを設けるとともに、内側突出部４５ｃにおける上記径方向の内側の面をテーパー面４６ａにすることで、上部電極５０によるプロジェクションボルト９０の加圧を利用して、一対のチャックレバー４３ａを互いに離れる方向に変位させるようにすることが好ましい。

上述の実施形態では、１台のプロジェクション溶接装置１で、ワークＷに形成された孔部Ｈの１つに、プロジェクションナット又はプロジェクションボルト９０を接合していたが、プロジェクション溶接装置１は複数台あってもよい。このとき、ワークＷに孔部Ｈが複数形成されている場合には、複数台のプロジェクション溶接装置１によって、複数荷所の孔部Ｈに同時にプロジェクション溶接を行うようにすることができる。

また、上述の実施形態では、溶接装置本体２０は、ロボット１０に保持されていたが、ロボット１０に保持されず、工場の床面等に固定されていてもよい。つまり、プロジェクション溶接装置１は定置型の溶接装置でもよい。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、例えば、自動車の車体構成部材にプロジェクションボルトを接合するためのプロジェクション溶接装置において、プロジェクションボルトの溶接位置に該プロジェクションボルトを供給するボルト供給装置として適している。

４０ボルト供給装置
４２ボルトガイド装置
４３チャック
４３ａチャックレバー
４５ボルト保持部
４５ａテーパー部
４５ｂストレート部
４５ｃ内側突出部（先端保持部）
４６貫通孔
４６ａテーパー面
４７ボルト供給源
５０上部電極
６０下部電極
９０プロジェクションボルト
９１プロジェクションボルトの頭部
９２プロジェクションボルトの軸部
９３プロジェクションボルトの先端部
Ｗワーク
Ｈ孔部
Ｄ１テーパー部の内径の最大値
Ｄ２テーパー部の内径の最小値
ＤＨプロジェクションボルトの頭部の径

Claims

ワークに形成された孔部にプロジェクションボルトの軸部が挿入された状態で、上部電極と下部電極とでワークとプロジェクションボルトとを挟持して、通電によるプロジェクション溶接によって、上記ワークと上記プロジェクションボルトとを接合するために、上記ワークの孔部の位置に上記プロジェクションボルトを供給するボルト供給装置であって、
軸長の異なる複数種類の上記プロジェクションボルトが貯留されたボルト供給源と、
互いに接離可能な一対のチャックレバーからなるチャックと、
上記チャックに設けられ、上記一対のチャックレバーが接触した状態で、上記ボルト供給源から供給される上記プロジェクションボルトを受け取り保持するボルト保持部と、
上記ボルト保持部に上記プロジェクションボルトが保持された状態で、該プロジェクションボルトを上記ワークの接合位置に案内するガイド装置と、
上記ワークの上記孔部を貫通可能であり、該孔部を貫通した状態で上記プロジェクションボルトの先端部と係合可能なボルト受け部を先端に有するガイドピンと、を備え、
上記チャックは、上記ガイド装置によって、上記プロジェクションボルトを上記ワークの上記孔部の位置に案内した後、上記一対のチャックレバーを互いに離間させることで、上記プロジェクションボルトの先端部及び軸部を上記ワークの上記孔部に挿入させるように構成され、
上記ボルト保持部は、上記一対のチャックレバーが協働して構成されかつ上下方向に貫通する断面円形の貫通孔を含み、
上記ボルト保持部には、上記プロジェクションボルトの軸長に関わらず、該プロジェクションボルトの上記先端部を、上記貫通孔の下端部の位置で受け取り保持可能な先端保持部が設けられており、
上記先端保持部が上記プロジェクションボルトの上記先端部を保持し、上記ガイドピンが上記ワークの上記孔部を貫通した状態で、上記チャックを上記ガイドピン上に配置したときに、上記ボルト受け部が上記貫通孔内に進入して、上記プロジェクションボルトの上記先端部と上記ボルト受け部とが係合することを特徴とするボルト供給装置。
請求項１に記載のボルト供給装置において、
上記ボルト保持部における上記貫通孔を形成する部分は、下側に向かって上記貫通孔が縮径するように傾斜したテーパー部と、該テーパー部の下端から上下方向に均一な径で延びるストレート部と、上記ストレート部の下端に設けられかつ該ストレート部から内側に突出した内側突出部とを有し、
上記テーパー部は、内径の最大値が上記プロジェクションボルトの頭部の径よりも大きい一方、内径の最小値が上記プロジェクションボルトの上記頭部の径よりも小さくかつ上記プロジェクションボルトの上記軸部の径よりも大きく、
上記ストレート部は、上記プロジェクションボルトの上記軸部を保持し、
上記内側突出部は、上記先端保持部を構成することを特徴とするボルト供給装置。
請求項２に記載のボルト供給装置において、
上記内側突出部における上記貫通孔の径方向の内側の面は、下側に向かって上記径方向の内側に傾斜したテーパー面であることを特徴とするボルト供給装置。
請求項２又は３に記載のボルト供給装置において、
上記内側突出部は、上記貫通孔の周方向に沿って連続的に設けられていることを特徴とするボルト供給装置。
請求項２又は３に記載のボルト供給装置において、
上記内側突出部は、上記貫通孔の周方向に沿って断続的に複数設けられていることを特徴とするボルト供給装置。