JP7253466B2 - スタッド溶接機 - Google Patents

Description

本発明は、スタッド溶接機に関する。

スタッド溶接機は、板金にスタッドを溶接する（特許文献１参照）。

特開２０００－３０１３４２号公報

本出願人が製造販売する従来のスタッド溶接機はＮＣ装置を備える。オペレータは、板金のどこにどのようなスタッドを溶接するかを示す紙の図面を見て、ＮＣ装置にスタッド溶接機を動作させるためのデータを入力する。よって、従来のスタッド溶接機においては、データの入力作業が煩雑であり、誤操作が発生しやすい。加えて、従来のスタッド溶接機においては、オペレータが溶接電源を操作してスタッドに電圧を印加する必要があり、作業性がよくない。

本発明は、誤操作が発生しにくく、作業性に優れるスタッド溶接機を提供することを目的とする。

本発明は、板金にスタッドを溶接するための溶接ガンと、前記溶接ガンに保持されたスタッドに電圧を印加する溶接電源と、複数種類のスタッドを収納するフィーダと、スタッドを溶接する対象の板金が載置されるテーブルと、ＮＣ装置とを備え、前記ＮＣ装置には、スタッドを溶接する対象の板金の面内のスタッドが溶接される１または複数の位置に溶接位置であることを示す特殊図形が配置された図形データが入力され、前記ＮＣ装置は、前記図形データが入力されたとき、複数の特殊図形の各特殊図形に、スタッドの材質、種類、及び寸法を対応付けた第１のデータベースを参照して、前記図形データの前記板金の面内に配置されている各特殊図形に対応する材質、種類、及び寸法のスタッドを前記フィーダより取り出して、前記溶接ガンに保持させるよう制御し、複数のスタッドの各スタッドの材質及び寸法に、スタッドに印加すべき電圧を対応付けた第２のデータベースを参照して、前記溶接ガンに保持されているスタッドに印加すべき電圧を読み出し、前記スタッドを前記テーブルに載置されている板金に溶接するよう、前記スタッドに読み出した電圧を印加するよう前記溶接電源を制御するスタッド溶接機を提供する。

本発明のスタッド溶接機は、誤操作が発生しにくく作業性に優れる。

一実施形態のスタッド溶接機を概略的に示す斜視図である。 一実施形態のスタッド溶接機が備える板金の位置決め機構を示す平面図である。 一実施形態のスタッド溶接機のＮＣ装置に供給される図形データの第１の例を示す図である。 一実施形態のスタッド溶接機のＮＣ装置に供給される図形データの第２の例を示す図である。 ＮＣ装置が参照する特型・マクロ定義データベースを示す図である。 図３に示す図形データ及び図５に示す特型・マクロ定義データベースに基づいて作製される製品を示す斜視図である。 ＮＣ装置が参照する溶接条件データベースを示す図である。 ブラシを使用しないスタッドの溶接を示す概念的図である。 ブラシを使用するスタッドの溶接を示す概念的図である。 一実施形態のスタッド溶接機の動作を示すフローチャートである。 テーブルから外れた加工範囲外の領域を示す図である。 溶接ガンのチャックの直径を示す図である。

以下、一実施形態のスタッド溶接機について、添付図面を参照して説明する。図１において、スタッド溶接機１００は、ＮＣ装置１０、フィーダ１１、テーブル１２、溶接ガン１３、Ｘ軸キャリッジ１４、Ｙ軸キャリッジ１５、溶接電源１６を備える。ＮＣ装置１０は、スタッド溶接機１００の動作を制御する。フィーダ１１は、複数種類の複数のスタッドを収納している。テーブル１２には、スタッドが溶接される板金が載置される。溶接ガン１３はＸ軸キャリッジ１４に沿ってＸ軸方向に移動自在である。Ｘ軸キャリッジ１４がＹ軸キャリッジ１５によってＹ軸方向に移動されるので、溶接ガン１３はＹ軸方向にも移動自在である。

ＮＣ装置１０には、ネットワーク２１を介してＣＡＤ（Computer Aided Design）として機能するコンピュータ機器２０が接続されている。ネットワーク２１はＬＡＮ（Local Area Network）であってもよい。ＮＣ装置１０と溶接電源１６とは、通信ケーブル１７で接続されている。

図１では図示が省略されているが、テーブル１２は、テーブル１２上に載置された板金Ｗを位置決めする位置決め機構を備える。図２に示すように、テーブル１２は、位置決め機構として、基準クランプレール１２１、基準クランプ１２２ａ及び１２２ｂ、サイドレール１２３、サイドクランプレール１２４、サイドクランプ１２５ａ及び１２５ｂを備える。テーブル１２には、サイドレール１２３に沿って複数の基準ピン１２６が配置されている。板金Ｗは、基準点Ｗ０をテーブル１２の機械原点１２０に一致させるように配置される。テーブル１２上に板金Ｗが位置決めされた後、板金Ｗは板押さえ１２７によって押さえられる。

基準クランプ１２２ａ及び１２２ｂは基準クランプレール１２１に沿ってＹ軸方向に移動自在であり、互いの間隔を調整自在である。サイドクランプレール１２４はサイドレール１２３に沿ってＸ軸方向に調整自在である。サイドクランプ１２５ａ及び１２５ｂはサイドクランプレール１２４に沿ってＹ軸方向に移動自在であり、互いの間隔を調整自在である。テーブル１２上に載置された板金Ｗは、基準クランプ１２２ａ及び１２２ｂとサイドクランプ１２５ａ及び１２５ｂによって位置決めされる。

図３は、コンピュータ機器２０によって作成されてＮＣ装置１０に供給される図形データの第１の例を示す。図３に示す図形データＤｗ１は、矩形状の板金Ｗを示す矩形画像３１内に、２つの第１の特型図形４１、２つの第２の特型図形４２、２つのマクロ図形４３を配置した画像データである。矩形画像３１内の第１の特型図形４１、第２の特型図形４２、マクロ図形４３を配置する位置は、板金Ｗ内にスタッドを溶接する位置を示す。特型とは、タレットパンチプレス等で使用される標準ではない金型を意味する。マクロとは、複数の同一の形状の集合を意味する。特型図形及びマクロ図形は特殊図形の例である。

板金Ｗの第１の特型図形４１、第２の特型図形４２、マクロ図形４３の位置にスタッドを溶接する加工順は、図形データによって予め規定されている。

コンピュータ機器２０によって作成される図形データは、タレットパンチプレス、レーザ加工機、またはプレスブレーキのスタッド溶接機以外の加工機による板金Ｗの加工においても使用されることがある。第１の特型図形４１、第２の特型図形４２、マクロ図形４３は、タレットパンチプレス、レーザ加工機、またはプレスブレーキを制御するいずれのＮＣ装置によっても認識されない形状の画像である。よって、図３示す図形データがスタッド溶接機以外の加工機を制御するＮＣ装置に供給されたとしても、板金Ｗが加工されることがない。

図４は、コンピュータ機器２０によって作成されてＮＣ装置１０に供給される図形データの第２の例を示す。図４に示す図形データＤｗ２は、矩形状の板金Ｗを示す矩形画像３２内に、プレスブレーキによる折り曲げ線５１、タレットパンチプレスによって抜き加工される２つの矩形画像５２、レーザ加工機によって切断される円形画像５３、４つの第２の特型図形４２を配置した画像データである。図４に示す図形データがスタッド溶接機以外の加工機を制御するＮＣ装置に供給されても４つの第２の特型図形４２の位置が加工されることはなく、スタッド溶接機１００を制御するＮＣ装置１０に供給されれば、４つの第２の特型図形４２の位置にスタッドが溶接されるよう加工される。

ＮＣ装置１０には、図形データに用いられる特型図形またはマクロ図形にどのようなスタッドが溶接されるかを示す特型・マクロ定義データベース（第１のデータベース）が記憶されている。一例として、図５に示すように、第１の特型図形４１の特型には、管理名称をＴ０１として、材質がＭＳ（鉄）、種類が雄ネジであるビス、ネジ径が４ｍｍ、外径が４ｍｍ、長さが１０ｍｍと設定されている。特型・マクロ定義データベースには、規格化（商品化）されている任意のスタッドを設定することができる。

マクロ図形４３のマクロには、管理名称をＭ０１として、材質がＳＵＳ（ステンレス）、種類がビス、ネジ径が６ｍｍ、外径が６ｍｍ、長さが１５ｍｍと設定されている。第２の特型図形４２特型には、管理名称をＴ０２として、材質がＭＳ、種類が雌ネジであるボス、ネジ径が５ｍｍ、外径が１０ｍｍ、長さが１０ｍｍと設定されている。理解を容易にするため、図５には、各特型及びマクロの形状を斜視図にて示している。

各特型及びマクロが図５に示すように定義されているので、スタッド溶接機１００が図３に示す図形データを用いて板金Ｗにスタッドを溶接すると、図６に示すような製品が作製される。即ち、第１の特型図形４１の各位置にビス６１が溶接され、第２の特型図形４２の各位置にボス６２が溶接され、マクロ図形４３の各位置にビス６３が溶接される。

ＮＣ装置１０には、スタッドの材料ごとに、各ネジ径のビスまたはスタッドを溶接するときの溶接条件を示す溶接条件データベース（第２のデータベース）が記憶されている。図７に示すように、スタッドの材料としてステンレス、鉄、及びその他の金属に分けて、ネジ径、ブラシの有無、極性に対応させて、スタッドを溶接するときの電圧値が設定されている。ネジ径とはスタッドの外径である。

なお、特型・マクロ定義データベースと溶接条件データベースがＮＣ装置１０に記憶されておらず、外部のサーバに特型・マクロ定義データベース及び溶接条件データベースが記憶されていてよい。この場合、ＮＣ装置１０は外部のサーバにアクセスして、特型・マクロ定義データベース及び溶接条件データベースを参照すればよい。ＮＣ装置１０は、自己の記憶部が記憶しているか、外部の任意の記憶部に記憶されている特型・マクロ定義データベース及び溶接条件データベースを参照できればよい。

図１では図示が省略されているが、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、溶接ガン１３は、溶接の強度（品位）を向上させるために、スタッドの溶接前に板金Ｗのスタッドを溶接する位置を磨くためのブラシ１８を備えている。図８Ａは、図７においてブラシ有無の“無”を示すブラシ１８で板金Ｗを磨かずスタッド６０を溶接する場合の動作を概念的に示している。溶接ガン１３のチャック１３１の先端に保持されているスタッド６０は、ビス６１、ボス６２、ビス６３等の任意のスタッドである。

図８Ａに示すように、ブラシ１８を使用しない場合、ブラシ１８は先端のブラシ部分を除き溶接ガン１３内に収納されており、スタッド溶接機１００は、溶接ガン１３を下降させて板金Ｗにスタッド６０を溶接する。このとき、ＮＣ装置１０は、スタッド６０に、正極性または逆極性の溶接条件データベースで規定されている電圧を印加するよう溶接電源１６を制御する。

図８Ｂは、図７においてブラシ有無の“有”を示すブラシ１８で板金Ｗを磨いた後にスタッド６０を溶接する場合の動作を概念的に示している。図８Ｂに示すように、ブラシ１８を使用する場合、ブラシ１８は溶接ガン１３より下方へと押し出され、ブラシ１８は回転して板金Ｗを磨く。スタッド溶接機１００は、磨かれた板金Ｗの位置の上方にスタッド６０が位置するように溶接ガン１３を移動させて、チャック１３１を下降させて板金Ｗにスタッド６０を溶接する。同様に、ＮＣ装置１０は、スタッド６０に、正極性または逆極性の溶接条件データベースで規定されている電圧を印加するよう溶接電源１６に指示する。

図９に示すフローチャートを用いて、スタッド溶接機１００の基本的な動作を説明する。スタッド溶接機１００が動作を開始すると、ＮＣ装置１０は、ステップＳ１にて、コンピュータ機器２０より画像データを読み込む。コンピュータ機器２０が作成した図形データがサーバに記憶されており、ＮＣ装置１０がサーバより画像データを読み込んでもよい。

ＮＣ装置１０は、ステップＳ２にて、図形データが特殊図形（特型図形またはマクロ図形）を含むか否かを判定する。図形データが特殊図形を含まなければ（NO）、板金Ｗにスタッドを溶接することが設定されていないので、ＮＣ装置１０は処理を終了させる。図形データが特殊図形を含めば（YES）、ＮＣ装置１０は、ステップＳ３にて、１つの特殊図形を選択する。ＮＣ装置１０はスタッドを溶接する加工順に従って特殊図形を選択すればよい。

ＮＣ装置１０は、ステップＳ４にて、特型・マクロ定義データベースを参照して、選択した特殊図形に対応する材質、種類、及び寸法のスタッドをフィーダ１１より取り出して溶接ガン１３のチャック１３１に保持させる。ＮＣ装置１０は、ステップＳ５にて、溶接条件データベースを参照して、溶接ガン１３に保持されているスタッドの材質及び寸法に対応する電圧を読み出し、スタッドに印加するよう溶接電源１６を制御する。このとき、ブラシ有無に基づいて、ブラシ１８を使用するかまたは使用せず、スタッドを板金Ｗに溶接する。

ＮＣ装置１０は、ステップＳ６にて、他の特殊図形があるか否かを判定する。他の特殊図形があれば（YES）、ＮＣ装置１０は、ステップＳ３～Ｓ６の処理を繰り返す。他の特殊図形がなければ（NO）、ＮＣ装置１０は処理を終了させる。

ところで、図１０に示すように、テーブル１２に載置される板金Ｗがテーブル１２より突出していることがある。この場合、図１０に示す状態のままでは、ハッチングを付したテーブル１２より外れた領域内の位置にスタッドを溶接することはできない。ＮＣ装置１０は、画像データに基づき、板金Ｗの一部がテーブル１２より外れていること、テーブル１２より外れた領域内の位置に特殊図形が配置されていることを判定することができる。

そこで、ＮＣ装置１０は、スタッドを板金Ｗに溶接する前に加工エラーが発生するか否かを判定し、加工エラーが発生しないと判定されたとき、スタッドを板金Ｗに溶接するのがよい。図１０のように板金Ｗの一部がテーブル１２より外れていて加工エラーが発生する場合には、ＮＣ装置１０は、図示していない表示部に加工エラーが発生する旨を表示する。オペレータがテーブル１２に対する板金Ｗの相対位置をずらすことにより、スタッド溶接機１００はハッチングを付した領域内の位置にスタッドを溶接することができる。

また、板金Ｗ上に、図１１に示すチャック１３１の直径Ｄ１３１以内の距離だけ近接した位置に２つのスタッドを溶接することはできない。ＮＣ装置１０は、図形データに設定されている２つの特殊図形が直径Ｄ１３１以内の距離にあるか否かを判定して、加工エラーが発生するか否かを判定することができる。さらに、ＮＣ装置１０は、全く同じ位置に２つの特殊図形を配置する二度打ちと称される加工エラーが発生するか否かを判定することができる。

以上のように、スタッド溶接機１００においては、ＮＣ装置１０に、スタッドを溶接する対象の板金Ｗの面内のスタッドが溶接される１または複数の位置に溶接位置であることを示す特殊図形が配置された図形データが入力される。ＮＣ装置１０は、図形データが入力されると、複数の特殊図形の各特殊図形に、スタッドの材質、種類、及び寸法を対応付けた特型・マクロ定義データベースを参照する。ＮＣ装置１０は、特型・マクロ定義データベースを参照した結果に基づき、図形データの板金Ｗの面内に配置されている各特殊図形に対応する材質、種類、及び寸法のスタッドをフィーダ１１より取り出して、溶接ガン１３に保持させるよう制御する。

ＮＣ装置１０は、複数のスタッドの各スタッドの材質及び寸法に、スタッドに印加すべき電圧を対応付けた溶接条件データベースを参照して、溶接ガン１３に保持されているスタッドに印加すべき電圧を読み出す。ＮＣ装置１０は、スタッドをテーブル１２に載置されている板金Ｗに溶接するよう、スタッドに読み出した電圧を印加するよう溶接電源１６を制御する。

以上の構成によって、スタッド溶接機１００によれば、オペレータが板金のどこにどのようなスタッドを溶接するかを示す紙の図面を見て、ＮＣ装置１０にデータを入力する必要はない。また、スタッド溶接機１００によれば、ＮＣ装置１０が溶接電源１６による電圧の印加を制御するので、オペレータが溶接電源１６を操作する必要もない。よって、スタッド溶接機１００は、誤操作が発生しにくく作業性に優れる。

本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

１０ ＮＣ装置
１１ フィーダ
１２ テーブル
１３ 溶接ガン
１４ Ｘ軸キャリッジ
１５ Ｙ軸キャリッジ
１６ 溶接電源
１７ 通信ケーブル
１８ ブラシ
２０ コンピュータ機器
２１ ネットワーク
４１，４２ 特型図形（特殊図形）
４３ マクロ図形（特殊図形）
６０ スタッド
６１，６３ ビス
６２ ボス
１３１ チャック
Ｄｗ１，Ｄｗ２ 図形データ
Ｗ 板金

Claims (4)

1. 板金にスタッドを溶接するための溶接ガンと、
   前記溶接ガンに保持されたスタッドに電圧を印加する溶接電源と、
   複数種類のスタッドを収納するフィーダと、
   スタッドを溶接する対象の板金が載置されるテーブルと、
   ＮＣ装置と、
   を備え、
   前記ＮＣ装置には、スタッドを溶接する対象の板金の面内のスタッドが溶接される１または複数の位置に溶接位置であることを示す特殊図形が配置された図形データが入力され、
   前記ＮＣ装置は、
   前記図形データが入力されたとき、複数の特殊図形の各特殊図形に、スタッドの材質、種類、及び寸法を対応付けた第１のデータベースを参照して、前記図形データの前記板金の面内に配置されている各特殊図形に対応する材質、種類、及び寸法のスタッドを前記フィーダより取り出して、前記溶接ガンに保持させるよう制御し、
   複数のスタッドの各スタッドの材質及び寸法に、スタッドに印加すべき電圧を対応付けた第２のデータベースを参照して、前記溶接ガンに保持されているスタッドに印加すべき電圧を読み出し、前記スタッドを前記テーブルに載置されている板金に溶接するよう、前記スタッドに読み出した電圧を印加するよう前記溶接電源を制御する
   スタッド溶接機。
2. 前記ＮＣ装置は、前記第１及び第２のデータベースを記憶している請求項１に記載のスタッド溶接機。
3. 前記特殊図形は、前記スタッド溶接機以外の加工機を制御するＮＣ装置が前記図形データを読み取ったときに認識できない画像である請求項１または２に記載のスタッド溶接機。
4. 前記ＮＣ装置は、スタッドを前記板金に溶接する前に加工エラーが発生するか否かを判定し、加工エラーが発生しないと判定されたとき、スタッドを前記板金に溶接する請求項１～３のいずれか１項に記載のスタッド溶接機。

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