JP7330444B2 - 電気抵抗溶接用の部品供給方法 - Google Patents

Description

この発明は、供給ロッドで部品を保持して目的箇所へ供給する、電気抵抗溶接用の部品供給方法に関している。

特開２００６－０７５８９９号公報には、供給ロッド用エアシリンダに取り付けたセンサーの信号をトリガーにして、可動電極を作動させることが記載されている。

特開２００６－０７５８９９号公報

上記特許文献１に記載されている発明には、部品供給用の供給ロッドが可動電極の進退に要する空間に進入することは記載されているが、可動電極の進退空間が大きくなったり、小さくなったりした場合の対応については、何も記載されていない。

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、可動電極の進退に要する空間が大きくなったり、小さくなったりしても、その変化に順応させた状態で供給ロッドが必要最小限の後退距離となった時点で、可動電極の進出を行うことを目的とする。

請求項１記載の発明は、
可動電極の進退可能空間領域の変形に対応させて部品を供給する方法で あって、
ピストンを有するエアシリンダによって進退する供給ロッドに部品を保持して、部品を電気抵抗溶接の電極へ供給して部品を鋼板部品に溶接する形式のものであって、
前記エアシリンダの前進端と後退端の間における前記ピストンの位置を検知して可動電極進出のトリガー信号を発信するセンサーが、前記エアシリンダに取り付けられているものにおいて、
前記ピストンのストローク方向で見た前記センサーの取り付け位置が、前記可動電極の進退可能空間領域から、供給ロッド先端部が離れるのと同時に、前記可動電極進出のトリガー信号を発信する位置とされており、
前記エアシリンダに対する前記センサーの取り付けは、供給ロッド先端部が可動電極の前記進退可能空間領域から離れた箇所に応当できるように、エアシリンダのストローク方向に位置調節をする、センサーの位置調節機能を備えた取り付け構造部を介して行われている電気抵抗溶接用の部品供給装置を準備し、
特殊仕様によって付与された可動電極の突起物や前記鋼板部品の屈曲形状に応じて形状変更がなされた可動電極によって形成される特殊形状の前記進退可能空間領域が形成されたとき、前記進退可能空間領域から供給ロッド先端部が離れるのと同時に、前記可動電極進出のトリガー信号を発信させることを特徴とする電気抵抗溶接用の部品供給方法である。

ピストンのストローク方向で見たセンサーの取り付け位置が、可動電極の外形寸法や外形形状などに応じて変化する可動電極の進退可能空間領域から、供給ロッド先端部が離れるのと同時に、可動電極進出のトリガー信号を発信する位置とされている。つまり、ピストンのストローク方向で見たセンサーの取り付け位置が、位置調節機能を備えた取付け構造部によって設定される。そして、エアシリンダの後退動作中におけるセンサーのピストン検知位置は、供給ロッドが可動電極の進出動作に支障のない位置に戻った位置とされている。

このため、部品を電極に移載した後、供給ロッドが後退する行程において、供給ロッドの先端部が可動電極の進退可能空間領域から離れると、直ちに可動電極の進出が開始される。したがって、供給ロッドがエアシリンダの後退端に達するまで可動電極の進出を待つ必要がなくなって、待ち時間、すなわちアイドル時間がなくなった無駄のない供給ロッドと可動電極の連続した動作が確保でき、溶接サイクルの短縮や、生産性向上にとって有効である。

可動電極の外形形状や外形寸法の変化に伴って、可動電極の進出が可能となる供給ロッドの後退長さが変化する。この変化に対応させたセンサーの位置変更構造が付与してあるので、供給ロッドの所定の後退長さの変化に対して、適確に調節対応が可能となり、サイクルタイムの短縮化にとって有効である。

供給ロッドの戻り位置、すなわち後退位置によって、可動電極の進出可能な空間が形成されるのと同時に、可動電極の進出が開始される。このように、供給ロッドの戻り動作によって、可動電極の進出空間が確保されるのと同時に、可動電極の進出が開始される。換言すると、供給ロッドの最小限の後退に引き続いて可動電極の進出が開始されるので、いわゆるアイドル時間をおくことなく、最短化された時間サイクルで供給ロッドの後退と可動電極の進出がなされ、量産化推進にとって好適な動作サイクルがえられる。

部品を保持した供給ロッドが目的箇所へ部品を供給してから、供給ロッドの後退が開始される。この後退の初期段階では、可動電極の進退に要する進退可能空間内を通過し、この進退可能空間を脱出して可動電極の進出が可能になった瞬間に、供給ロッドの戻り動作でえられるトリガー信号によって、可動電極の進出が開始される。このように、供給ロッドがエアシリンダの後退端に到る前に、供給ロッドと干渉しないタイミングで可動電極の進出がなされるので、供給ロッド動作と可動電極動作の間に、いわゆるアイドル時間を介在することなく部品供給が達成でき、これにともなって、電気抵抗溶接の稼働サイクルが短縮される。

固定電極上に屈曲した鋼板部品が載置され、そこにプロジェクションナットやプロジェクションボルトを溶接することが一般的に行われている。このような事例では、可動電極自体がクランク型に屈曲したりした特殊な形状とされ、ナットやボルトを電極に供給した後、供給ロッドを十分に後退させてから可動電極を進出させて、供給ロッドに過早進出をした可動電極が干渉しないようにする必要がある。溶接工程においてこのように鋼板部品が変更された場合には、可動電極の進出時期を迅速に変更する必要があるが、上述のようにセンサーの位置調節機能を備えた取付け構造部が配置してあるので、部品形状変更にともなう可動電極の進出時期変更に対し、即座に対応することができる。

本願発明は、以下に記載する実施例から明らかなように、供給ロッドや可動電極の動作過程および可動電極の特殊形状とされた進退可能空間領域などを特定した方法発明として 存在している。

装置全体の断面図と部分箇所の外観図である。 装置を作動させるための制御系統図である。 供給ロッドや可動電極などの動作系統を示す線図である。

つぎに、本発明の電気抵抗溶接用の部品供給方法を実施するための形態を説明する。

図１～図３は、本発明の実施例１を示す。

最初に、供給される部品について説明する。

供給の対象とされる部品は、プロジェクションナット、環状のディスタンスピース、ボルトなど種々なものがある。この実施例では、プロジェクションナットが供給の対象とされている。

以下、本明細書において、プロジェクションナットを単にナットと表現する場合もある。

プロジェクションナット１は、図１に示すように、四角いナット本体２の中央部にねじ孔３が形成され、ナット本体２の四隅に溶着用突起４が形成されている。

つぎに、部品供給方法に用いる部品供給装置の全体構造を説明する。

部品供給装置全体は、符号１００で示されている。供給ロッド５を摺動可能な状態で収容している外筒６に、供給ロッド５を進退させるエアシリンダ７が接合してある。エアシリンダ７内を進退するピストン１０は、後退端１０ａに位置している。前進端は、符号１０ｂで示してある。エアシリンダ７のピストンロッド７ａに、供給ロッド５が接合してある。供給ロッド５は、外筒６の内面と摺動する摺動部８と、摺動部８よりも小径でねじ孔３に進入するガイドロッド９によって構成されている。

ナット１の形状に適した矩形断面の部品供給管１１が外筒６の下端に溶接され、外筒６と部品供給管１１が交叉した箇所に仮止室１２が形成してある。仮止室１２に入ってきたナット１を受け止めるストッパ部材１３が部品供給管１１の端部に固定してある。ストッパ部材１３には永久磁石１４が埋め込まれ、仮止室１２に入ってきたナット１を吸着して位置決めをする。このとき、供給ロッド５とねじ孔３は同軸になっている。なお、部品供給管１１はパーツフィーダ１５から伸びてきている。

つぎに、電極について説明する。

固定電極１６上に鋼板部品１７が載置され、固定電極１６から突き出たガイドピン１８によって、鋼板部品１７の位置決めがなされている。円形断面の可動電極１９は、固定電極１６と同軸上に配置され、進退駆動手段であるエアシリンダ３５（図２参照）によって進退するようになっている。

可動電極１９と固定電極１６との間の進退可能空間領域２０（後述する）に、ナット１を串刺し状にして保持した供給ロッド５が進入してきて、ナット１をガイドピン１８に移載する。そして、供給ロッド５の後退時には、供給ロッド５の先端部（ガイドロッド９の先端部）が可動電極１９と固定電極１６の間の空間部から脱出すると、可動電極１９の進出が可能となる。つまり、可動電極１９が進出したときに、戻り遅れた供給ロッド５に干渉しないようにすることが必須である。

つぎに、進退可能空間領域について説明する。

可動電極１９が進出するときには、可動電極１９の進出に要する空間内に供給ロッド５の先端部が残留していると、干渉現象が発生して、供給ロッド５または可動電極１９が損傷する恐れがある。つまり、可動電極１９の進退可能空間領域から供給ロッド５の先端部が離れた時期に、可動電極１９を進出させる。上記進退可能空間領域とは、図１（Ｃ）に示すように、可動電極１９を固定電極１６側に伸ばした仮想円筒型の空間２０を意味している。

特殊な電極仕様のため、可動電極１９に突起物が設けてあるような場合には、上記空間２０が大きくなるので、供給ロッド５を十分に後退させてから可動電極１９を進出させる必要がある。

つぎに、部品の切り出しユニットについて説明する。

切り出しユニット全体は、符号２１で示してある。切り出しユニット２１は、ナット１を１個ずつ切り出して送給する機構である。第１ストッパ部材２２が部品供給管１１内に進入して、最先のナット１を停止する。第１ストッパ部材２２は、部品供給管１１に固定した第１エアシリンダ２３によって進退する。第２ストッパ部材２４が部品供給管１１内に進入して、２番目のナット１を停止する。第２ストッパ部材２４は、部品供給管１１に固定した第２エアシリンダ２５によって進退する。

図１（Ａ）は、第１ストッパ部材２２と第２ストッパ部材２４がともに部品供給管１１内に進出して、最先のナット１と２番目のナット１を停止させている状態である。ここで第１ストッパ部材２２が後退すると、最先のナット１が部品供給管１１内を滑降して、永久磁石１４に引かれながら仮止室１２に入り、ストッパ部材１３で受け止められ、所定の位置に位置決めされる。

第１ストッパ部材２２は、後退して最先のナット１が通過すると、直ちに進出する。その後、第２ストッパ部材２４が後退して２番目のナット１が滑降して第１ストッパ部材２２で受け止められる。第２ストッパ部材２４は、２番目のナット１が通過すると直ちに進出して、後続のナット１を停止させる。

つぎに、センサーについて説明する。

センサー２７は、エアシリンダ７の前進端１０ｂと後退端１０ａの間におけるピストン１０の位置を検知して、可動電極１９の進出トリガー信号を発信する。センサー２７の形式としては、磁界内の磁性体検出型やリードスイッチ型など種々なものが採用できる。ここでは、前者のタイプである。センサー２７は、エアシリンダ７の外筒面に取り付けられ、後述のように、エアシリンダ７のストローク方向に位置調節ができるようになっている。

可動電極１９の進退可能空間領域２０から、供給ロッド５の先端部が離れるのと同時に、可動電極進出のトリガー信号を発信する。したがって、ピストン１０のストローク方向で見たセンサー２７の取り付け位置は、可動電極１９の外形寸法や外形形状などに応じて変化する可動電極１９の進退可能空間領域２０から、供給ロッド先端部が離れるのと同時に、可動電極進出のトリガー信号を発信する位置とされている。

つぎに、センサーの取付け構造部について説明する。

エアシリンダ７に対するセンサー２７の取り付けは、供給ロッド先端部が可動電極１９の進退可能空間領域２０から離れた箇所に応当できるように、エアシリンダ７のストローク方向に位置調節をする、センサー２７の位置調節機能を備えた取り付け構造部２８を介して行われている。取り付け構造部２８は、センサー２７に形成した円弧面２７ａをエアシリンダ７の外筒面にぴったりと密着させて、締め付けバンド２９で固定している。

締め付けバンド２９の両端に、結合板３０が設けられ、そこに結合ボルト３１を通してバンド締め付けがなされている。結合ボルト３１を緩めてセンサー２７をエアシリンダ７のストローク方向へスライドさせて、センサー２７の取付け位置が設定される。こうすることによって、供給ロッド５の先端部が進退可能空間領域２０を離れるのと同時に、センサー２７から可動電極１９を進出させる信号が発信される。

センサー２７の位置調節機能は、外筒６の外筒面に対するセンサー２７の円弧面２７ａのスライド機能によって果たされている。

つぎに、制御系統について説明する。

図２は、供給ロッド５や可動電極１９などの制御系統図である。細線の矢線は信号線を示し、それ以外の実線は、作動空気の給排管を示している。図中、符号３５は、可動電極１９の進退用エアシリンダを示し、符号３２は、簡単なコンピュータ装置やシーケンス回路などで構成された制御装置である。符号３３は、制御装置３２からの信号で動作する空気切換弁である。また、符号３４は、切り出しユニット２１に接続される４本の給排管をまとめて示している。

図３からも明らかなように、供給ロッド５が進出する途上でセンサー２７をピストン１０が通過するので、進出信号Ｓ１が発信され、この信号によって供給ロッドの正常な進出が確認される。供給ロッドが前進端１０ｂに達すると、ナット１はガイドピン１８へ移載される。この段階では可動電極１９は、最後退位置に待機している。供給ロッド５が後退するとき、供給ロッド先端部が進退可能空間領域２０から離れるのと同時に、ピストン１０がセンサー２７を通過して、可動電極１９の後退信号Ｓ２が発信され、制御装置３２を経て電極進出信号（電極進出指令信号）Ｓ３が空気切換弁３３へ伝えられ、エアシリンダ３５が動作して可動電極１９の進出がなされる。

このようにして、供給ロッド先端部が進退可能空間領域２０から離れるのに連続して、可動電極１９の進出が開始される。したがって、供給ロッド５の前進端１０ｂから時間Ｔ１経過後に、可動電極１９の進出がなされる。ピストン１０が後退端１０ａに達してから可動電極１９が進出する場合であると、供給ロッド５の前進端１０ｂから時間Ｔ２経過後に、可動電極１９の進出がなされ、（Ｔ２－Ｔ１）のアイドル時間がかかってしまうことになる。

なお、図１（Ａ）に記載したＴ１およびＴ２は、図３に記載した時間Ｔ１、Ｔ２に相当している。

上記実施例では、供給ロッドがナットのねじ孔を串刺し状にして電極に供給する形式のものであるが、ドームナットや蓋付きナットの場合には串刺し動作をすることができないので、そのような場合には、供給ロッドの先端部に、ドームナットや蓋付きナットを保持する保持窪みを設けることが望ましい。

なお、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。

以上に説明した実施例の作用効果は、つぎのとおりである。

ピストン１０のストローク方向で見たセンサー２７の取り付け位置が、可動電極１９の外形寸法や外形形状などに応じて変化する可動電極１９の進退可能空間領域２０から、供給ロッド先端部が離れるのと同時に、可動電極進出のトリガー信号を発信する位置とされている。つまり、ピストン１０のストローク方向で見たセンサー２７の取り付け位置が、位置調節機能を備えた取付け構造部２８によって設定される。そして、エアシリンダ７の後退動作中におけるセンサー２７のピストン検知位置は、供給ロッド５が可動電極１９の進出動作に支障のない位置に戻った位置とされている。

このため、ナット１を固定電極１６に移載した後、供給ロッド５が後退する行程において、供給ロッド５の先端部が可動電極１９の進退可能空間領域２０から離れると、直ちに可動電極１９の進出が開始される。したがって、供給ロッド５がエアシリンダ７の後退端１０ａに達するまで可動電極５の進出を待つ必要がなくなって、待ち時間、すなわちアイドル時間（Ｔ２－Ｔ１）がなくなった無駄のない供給ロッド５と可動電極１９の連続した動作が確保でき、溶接サイクルの短縮や、生産性向上にとって有効である。

可動電極１９の外形形状や外形寸法の変化に伴って、可動電極１９の進出が可能となる供給ロッド５の後退長さが変化する。この変化に対応させたセンサー２７の位置変更構造（円弧部２７ａのスライド構造など）が付与してあるので、供給ロッド５の所定の後退長さの変化に対して、適確に調節対応が可能となり、サイクルタイムの短縮化にとって有効である。

供給ロッド５の戻り位置、すなわち後退位置によって、可動電極１９の進出可能な空間２０が形成されるのと同時に、可動電極１９の進出が開始される。このように、供給ロッド１９の戻り動作によって、可動電極１９の進出空間２０が確保されるのと同時に、可動電極１９の進出が開始される。換言すると、供給ロッド５の最小限の後退に引き続いて可動電極１の進出が開始されるので、いわゆるアイドル時間（Ｔ２－Ｔ１）をおくことなく、最短化された時間サイクルで供給ロッド５の後退と可動電極１９の進出がなされ、量産化推進にとって好適な動作サイクルがえられる。

ナット１を保持した供給ロッド５が電極１６へナット１を供給してから、供給ロッド５の後退が開始される。この後退の初期段階では、可動電極１９の進退に要する進退可能空間２０内を通過し、この進退可能空間２０を脱出して可動電極１９の進出が可能になった瞬間に、供給ロッド５の戻り動作でえられるトリガー信号によって、可動電極１９の進出が開始される。このように、供給ロッド５がエアシリンダ７の後退端１０ａに到る前に、供給ロッド５と干渉しないタイミングで可動電極１９の進出がなされるので、供給ロッド動作と可動電極動作の間に、いわゆるアイドル時間（Ｔ２－Ｔ１）を介在することなくナット供給が達成でき、これにともなって、電気抵抗溶接の稼働サイクルが短縮される。

固定電極１６上に屈曲した鋼板部品１７が載置され、そこにプロジェクションナット１やプロジェクションボルトを溶接することが一般的に行われている。このような事例では、可動電極１９自体がクランク型に屈曲したりした特殊な形状とされ、ナット１やボルトを電極１６に供給した後、供給ロッド５を十分に後退させてから可動電極１９を進出させて、供給ロッド５に過早進出をした可動電極１９が干渉しないようにする必要がある。溶接工程においてこのように鋼板部品１７が変更された場合には、可動電極１９の進出時期を迅速に変更する必要があるが、上述のようにセンサー２７の位置調節機能を備えた取付け構造部２８が配置してあるので、部品形状変更にともなう可動電極１９の進出時期変更に対し、即座に対応することができる。

上述のように、本発明の方法は、可動電極の進退に要する空間が大きくなったり、小さくなったりしても、その変化に順応させた状態で供給ロッドが必要最小限の後退距離となった時点で、可動電極の進出を行う。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 プロジェクションナット
２ ナット本体
３ ねじ孔
４ 溶着用突起
５ 供給ロッド
６ 外筒
７ エアシリンダ
７ａ ピストンロッド
１０ ピストン
１０ａ 後退端
１０ｂ 前進端
１１ 部品供給管
１２ 仮止室
１６ 固定電極
１８ ガイドピン
１９ 可動電極
２０ 進退可能空間、進退可能空間領域
２７ センサー
２７ａ 円弧面
２８ 取付け構造部
Ｓ１ 進出信号
Ｓ２ 後退信号
Ｓ３ 電極進出信号
１００ 部品供給装置
Ｓ１ 進出信号
Ｓ２ 後退信号
Ｓ３ 電極進出信号

Claims (1)

1. 可動電極の進退可能空間領域の変形に対応させて部品を供給する方法であって、
   ピストンを有するエアシリンダによって進退する供給ロッドに部品を保持して、部品を電気抵抗溶接の電極へ供給して部品を鋼板部品に溶接する形式のものであって、
   前記エアシリンダの前進端と後退端の間における前記ピストンの位置を検知して可動電極進出のトリガー信号を発信するセンサーが、前記エアシリンダに取り付けられているものにおいて、
   前記ピストンのストローク方向で見た前記センサーの取り付け位置が、前記可動電極の進退可能空間領域から、供給ロッド先端部が離れるのと同時に、前記可動電極進出のトリガー信号を発信する位置とされており、
   前記エアシリンダに対する前記センサーの取り付けは、供給ロッド先端部が可動電極の前記進退可能空間領域から離れた箇所に応当できるように、エアシリンダのストローク方向に位置調節をする、センサーの位置調節機能を備えた取り付け構造部を介して行われている電気抵抗溶接用の部品供給装置を準備し、
   特殊仕様によって付与された可動電極の突起物や前記鋼板部品の屈曲形状に応じて形状変更がなされた可動電極によって形成される特殊形状の前記進退可能空間領域が形成されたとき、前記進退可能空間領域から供給ロッド先端部が離れるのと同時に、前記可動電極進出のトリガー信号を発信させることを特徴とする電気抵抗溶接用の部品供給方法。

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