JPH0516945B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、スタツドウエルドガンにウエルド用
スタツドを装着して指定位置に溶接するスタツド
溶接装置に係り、特に作業の無人化が容易なスタ
ツド溶接装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来スタツドの溶接は、第１図に示すように導
電性の作業台１上に被加工物２を載置し、ガン電
源コード３ａを介して溶接電源装置３ｂに接続さ
れたスタツドウエルドガン３を作業員が把持して
被加工物２にスタツド４を溶接する方法が採られ
ている。

ところがこの方法では、スタツドウエルドガン
３へのスタツド４の装着およびガン３の溶接位置
決めを人手により行なつているため、作業性およ
びスタツド溶接位置精度が悪いという欠点があ
る。

また、メツキ等の処理が施された被加工物２に
スタツド４を溶接する場合には有害なガスが発生
するおそれがあるため、手作業からの脱却が望ま
れている。

また、溶接品質を向上するためには、アース電
極を溶接位置近傍に取ることが好ましいが、溶接
箇所毎にアース電極をセツトし直すことは多大な
時間を要することから、従来は第１図に示すよう
にアース電極線５を作業台１に取付けている。こ
のため、被加工物２へのアース取りが間接的とな
り、溶接の品質低下を招くという問題もある。

〔発明の目的〕

本発明はかかる現況に鑑みなされたもので、作
業効率およびスタツド溶接位置精度を大幅に向上
させることができるとともに、無人化を図つて作
業員の悪環境からの解放を企図することができる
スタツド溶接装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は前記目的を達成する手段として、相互
に直交する二方向の移動装置により水平方向の任
意位置に移動可能な基台に、鉛直位置から水平位
置まで揺動するスタツドウエルドガンと、そのス
タツドウエルドガンの周囲に配設され、上下動し
て被加工物に接触してアース取りを行う複数のア
ース電極棒と、水平状態のスタツドウエルドガン
に対向し、チユーブ内を圧縮空気で送られてきた
スタツドをスタツドウエルドガン先端のチヤツク
に順次装着する挿入装置をそれぞれ設け、前記基
台を溶接位置まで水平移動させ、チヤツクにスタ
ツドが装着されたスタツドウエルドガンを鉛直位
置まで揺動させるとともに、各アース電極棒を被
加工物の形状に合わせ任意に選択してアース取り
を行なわせ、上記スタツドウエルドガンによつて
溶接を行うようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。

第２図は本発明に係る溶接装置の一例を示す平
面図、第３図は要部を示す同右側面図、第４図は
一部を破断して示す同正面図であり、図において
１１は導電性の作業台、１２は作業台１１上に載
置されスタツドウエルドガン１３によりスタツド
１４が溶接される被加工物である。

前記作業台１１の幅方向両端部には、第２図な
いし第３図に示すように作業台１１の長手方向に
延在するＸ軸ガイド１６がそれぞれ固設されてお
り、このＸ軸ガイド１６上には、移動用レール１
７およびラツク１８がそれぞれ固設されている。
また前記移動用レール１７上には、ベアリング１
７ａを介してＸ軸スライダ１９が載置されてお
り、各Ｘ軸スライダ１９には、第２図および第３
図に示すように駆動軸に止着したピニオン２０ａ
が前記ラツク１８に噛合するＸ軸モータ２０がそ
れぞれ搭載されている。そして両Ｘ軸スライダ１
９は、Ｘ軸モータ２０の駆動により作業台１１の
長手方向に移動可能となつている。

各Ｘ軸スライダ１９上には、第３図および第４
図に示すように所要の立上がり寸法を有する脚２
１が立設されており、両脚２１上には、第２図お
よび第４図に示すように作業台１１、すなわち被
加工物１２の長手方向に所要間隔を有して幅方向
に延在するＹ軸ガイド２２，２３の両端部がそれ
ぞれ固設されている。各Ｙ軸ガイド２２，２３上
には、第２図ないし第４図に示すように移動用レ
ール２４がそれぞれ敷設されており、各移動用レ
ール２４上には、ベアリング２４ａを介してＹ軸
スライダ２５，２６がそれぞれ載置され、両Ｙ軸
スライダ２５，２６は、第２図に示すように連結
板２７を介して相互に一体に連結されている。

前記一方のＹ軸ガイド２２上にはまた、第２図
および第４図に示すようにラツク２８が取付けら
れており、このラツク２８には、Ｙ軸ガイド２２
上に取付けられたＹ軸モータ２９の駆動軸に取付
けたピニオン２９ａが噛合するようになつてい
る。そしてこのＹ軸モータ２９の駆動により両Ｙ
軸スライダ２５，２６は被加工物１２の幅方向に
移動可能となつている。

各Ｙ軸スライダ２５，２６の対向面には、第４
図に示すようにベアリング３０，３１を介してシ
ヤフト３２，３３が上下動自在にそれぞれ取付け
られており、各シヤフト３２，３３の上下端部
は、その内側に位置するガイド３４，３５に一体
に連結され、両ガイド３４，３５は、その間に位
置する上下一対のホルダ３６により一体に連結さ
れている。また一方のガイド３４の上端部には、
第４図に示すようにロツド３７ａ下端が前記Ｙ軸
スライダ２５に固設されたシリンダ３７が取付け
られており、両ガイド３４，３５は、このシリン
ダ３７の作動により一体として上下動するように
なつている。また前記ガイド３４の下端部には、
第４図、第７図ないし第９図に示すように保持金
具３８を介してシリンダ３９の上端部が連結され
ており、このシリンダ３９のロツドに連結されシ
リンダ３９の作動によりガイド板４０にガイドさ
れて上下動するラツク４１には、前記ガイド３４
下端部にシヤフト４２を介して支承されたピニオ
ン４３が噛合している。

このピニオン４３には、第８図および第９図に
示すように半円状のホルダ４５とともに前記スタ
ツドウエルドガン１３を挾持固定するホルダ４４
が一体に連結されており、このスタツドウエルド
ガン１３は、前記ラツク４１の上下動に伴なうピ
ニオン４３の回動により第４図および第７図に実
線で示す鉛直位置から鎖線で示す水平位置までシ
ヤフト４２を軸として90度揺動するようになつて
いる。

水平位置まで揺動したスタツドウエルドガン１
３の対向位置には、第４図に示すようにチユーブ
４６を介して圧縮空気により送られてきたスタツ
ド１４を保持するチヤツク４７が配されており、
このチヤツク４７により保持されたスタツド１４
は、プツシヤ４８により押出されてスタツドウエ
ルドガン１３先端のチヤツクに装填されるように
なつている。そしてこのプツシヤ４８および前記
チヤツク４７を連結保持するブロツク４９は、板
５０を介してスライド５１に連結され、スタツド
ウエルドガン１３の揺動動作に合わせガン１３に
対して遠近方向に水平移動するようになつてい
る。前記スタツド５１は、第４図に示すように両
端が取付金具５２を介してＹ軸スライダ２５下端
に固設されたシヤフト５３にスライド可能に係合
されているとともに、Ｙ軸スライダ２５下端に取
付けたシリンダ５４の作動によりシヤフト５３に
そつてスライドするようになつている。

また、他方のＹ軸スライダ２６の下端部には、
第４図に示すように先端にストツパピン５５ａを
有するシリンダ５５が取付けられており、万一前
記両ガイド３４，３５がこれを上下動させるシリ
ンダ３７への制御用空気圧力が低下した場合で
も、シリンダ５５の作動によつて突出したストツ
パピン５５ａへのガイド３５下端の当接により、
両ガイド３４，３５のそれ以上の落下が有効に防
止されるようになつている。

一方、前記両ガイド３４，３５を連結する上下
一対のホルダ３６の間には、第４図ないし第７図
に示すように鉛直状態にあるスタツドウエルドガ
ン１３と軸線を同一にする位置に軸受５６を介し
てシヤフト５７が回転自在に支持されており、こ
のシヤフト５７の周囲には、第６図および第７図
に示すように周方向に等間隔で４本のシリンダ５
８が軸受５９を介して回転自在に支持されてい
る。

前記シヤフト５７の上方のホルダ３６の下面位
置および下方のホルダ３６の上面位置には、第５
図に示すように歯車６０がそれぞれ固設され、ま
た各シリンダ５８のこれに対応する位置には、第
５図および第６図に示すように前記歯車６０に噛
合する歯車６１がそれぞれ固設されている。また
シヤフト５７の上方のホルダ３６から突出する上
端部には、第５図および第６図に示すようにプー
リ６２が固設されており、このプーリ６２は、金
具６３を介して上方のホルダ３６に取付けたアク
チユエータ６４のプーリ６５にベルト６６を介し
て連結されている。

このアクチユエータ６４は、予め設定された一
定角度だけ回転するようになつており、これによ
り前記シヤフト５７および各シリンダ５８が対応
する量だけ回動するようになつている。

また前記各シリンダ５８を上下に貫通するロツ
ド６７は、シリンダ５８に対して回転を阻止され
た状態で上下にスライド可能となつており、この
ロツド６７の上端部には、第４図に示すように可
撓性を有する導体１５ａを介してアース電極線１
５が接続され、またロツド６７の下端部には、第
５図に示すように径方向に貫通するピン６８が一
定の軸廻り位置に固定されているとともに、螺進
量の調節により高さ調節が可能な金具６９が螺装
されている。

一方、前記スタツドウエルドガン１３上端部を
挾持固定する一対のホルダ４４，４５およびスタ
ツドウエルドガン１３の下部に周設固定された円
板状のストツパ７０には、第８図ないし第１０図
に示すように一定の回動位置にあるロツド６７お
よびピン６８が通過可能な孔４４ａ，４５ａ，７
０ａがそれぞれ設けられており、前記ロツド６７
は、第９図ないし第１１図に示すように前記シリ
ンダ５８の作動によりピン６８がストツパ７０の
孔７０ａを通過した位置まで下降した後、前記ア
クチユエータ６４の作動により一定角度回転して
ピン６８の軸廻り位置を孔７０ａの通過可能位置
からずらせるようになつている。

なお第４図、第７図および第９図において１３
ａは、図示しない溶接電源装置に一端が接続され
スタツドウエルドガン１３に給電を行なうガン電
源コードである。

次に図面を参照して作用を説明する。

第４図において、圧縮空気によりチユーブ４６
内を圧送されてきたスタツド１４は、チユーブ４
６先端のチヤツク４７に導びかれて保持される。

これと同時あるいは相前後して、第７図に示す
ようにシリンダ３９が作動してラツク４１が上方
に引上げられる。すると、ピニオン４３と一体の
ホルダ４４，４５に挾持固定されたスタツドウエ
ルドガン１３が第７図に実線で示す鉛直位置から
鎖線で示す水平位置まで90度揺動し、ガン１３先
端のチヤツクが第４図に示すように前記チヤツク
４７と対向する。

この状態から、シリンダ５４を作動させてスラ
イド５１をシヤフト５３にそつてスライドさせ、
これと一体のチヤツク４７をガン１３先端のチヤ
ツクとドツキングさせる。そしてその後、プツシ
ヤ４８を作動させてチヤツク４７に保持されてい
るスタツド１４をガン１３先端のチヤツクに装填
する。

次いで、シリンダ５４を逆動させて第４図に示
すようにチヤツク４７を後退位置まで戻すととも
に、シリンダ３９を逆動させて水平状態のスタツ
ドウエルドガン１３を第７図に実線で示す鉛直位
置まで揺動させる。

次いで、被加工物１２の形状等を考慮し、第１
２図に示すようにスタツド１４の溶接位置の周囲
に周方向に等間隔で位置する４本のロツド６７の
うちのどのロツド６７をアース電極とするか、す
なわち被加工物１２に接触させるかを決定する。
この決定は図示しない制御装置により自動的に行
なわれる。

このアース電極の取り方としては、例えば２本
取りする場合には、第１３図ａないし第１３図ｂ
に示す取り方が考えられる。

このようにしてアース電極の取り方が決定され
ると、その信号はそれに対応するシリンダ５８に
与えられてシリンダ５８が作動する。

ここで、例えばスタツドウエルドガン１３の軸
線位置を介して径方向に対向する２本のシリンダ
５８が作動した場合には、第８図および第９図に
示すようにこれに対応する２本のロツド６７が下
降し始める。そしてロツド６７先端のピン６８が
両ホルダ４４，４５の孔４４ａ，４５ａを通過し
さらにストツパ７０の孔７０ａを通過した位置で
シリンダ５８の作動が停止される。

次いで、アクチユエータ６４を起動してシヤフ
ト５７を一定角度回転させる。すると歯車６０，
６１を介してこのシヤフト５７に連結されたシリ
ンダ５８も回転し、シリンダ５８と軸廻りに一体
化されたロツド６７も一定角度回転して第１０図
および第１１図に示すようにピン６７の軸廻り位
置が孔７０ａを通過可能な軸廻り位置からずれる
ことになる。

この状態で、第４図に示すシリンダ３７を伸長
方向に作動させる。すると、両ガイド３４，３５
がベアリング３０，３１をガイドとして下降し、
これに伴なつてスタツドウエルドガン１３、シリ
ンダ５８およびロツド６７等も同時に下降する。
そしてまず最初に、スタツドウエルドガン１３先
端に装填されたスタツド１４が被加工物１２に当
接し、ガン１３の機構により所要量押込まれる。
この押込み量が溶接時の加圧力となる。その後、
ロツド６７先端の金具６９が被加工物１２に接触
し、ピン６８がストツパ７０の下面に接触した時
点で前記シリンダ３７の伸長作動が停止される。

しかして、ピン６８とストツパ７０との当接に
より、スタツド１４の溶接時の加圧力が一定化さ
れ、また金具６９の被加工物１２への接触により
ロツド６７がアース電極として機能することにな
る。

この状態でスタツドウエルドガン１３に溶接電
流を流す。すると、その先端のチヤツクに保持さ
れているスタツド１４は、第１４図に示すように
被加工物１２に溶接される。この際、アース電極
がスタツド１４の溶接位置近傍にあるため、品質
のよい溶接が可能となるとともに、アース電極棒
をなす４本のロツド６７は任意に選択されて用い
られるので、スタツド１４の溶接位置に左右され
ることなく溶接位置近傍でアース取りを行なうこ
とが可能となる。

所要位置にスタツド１４を溶接した後、シリン
ダ３７を逆動させてスタツドウエルドガン１３、
ロツド６７等を上昇させ、その後アクチユエータ
６４を逆動させるとともに、シリンダ５８を逆動
させて下降していたロツド６７を第４図および第
５図に示す位置まで引上げる。

この一連の戻し操作と同時あるいは相前後し
て、数値制御等によりＸ軸モータ２０およびＹ軸
モータ２９を駆動させ、スタツドウエルドガン１
３周りの装置を次の溶接位置まで水平移動させ
る。そしてその後、前述の操作により順次溶接を
行なう。

なお前記実施例では、溶接装置内に単一のスタ
ツドウエルドガン１３を組込んだものについて説
明したが、例えばＹ軸スライダ２５，２６間にス
タツドウエルドガン１３を複数組込み、種類の異
なるスタツド１４の溶接を連続して行なうように
してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、スタツドのガン
への装填および溶接を機械駆動により行なうよう
にしているので、無人化を図つて悪環境からの作
業者の解放を行なうことができる。しかも本発明
はスタツドウエルドガンの周囲に選択的にアース
取りを行う上下動可能な複数のアース電極棒を設
けたので、アース電極棒でスタツドの溶接位置近
傍になり、品質のよい溶接が可能となるととも
に、スタツドの溶接位置に左右されることなく溶
接位置近傍でアース取りを行うことができる。

また機械駆動であるので、従来の人手による溶
接作業に比較して溶接位置精度の向上および溶接
性状の向上を図ることができるとともに、作業効
率を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスタツド溶接装置の説明図、第
２図は本発明に係るスタツド溶接装置を示す平面
図、第３図は第２図の下端部分を右端側から見た
説明図、第４図は第３図を左端側から見た一部破
断正面図、第５図はアース電極の作動機構を詳細
に示す拡大図、第６図は第５図の概略平面図、第
７図はスタツドウエルドガンの揺動機構を詳細に
示す拡大図、第８図はスタツドウエルドガンの保
持部の構造を示す平面図、第９図は同正面図、第
１０図はロツド先端のピンとスタツドウエルドガ
ン先端のストツパとの関係を示す説明図、第１１
図は第１０図の要部拡大図、第１２図はスタツド
溶接位置とアース電極との位置関係を示す説明
図、第１３図ａないしｆは２本のアース電極棒を
用いるアース取りの方法をそれぞれ示す説明図、
第１４図は被加工物の形状に対するアース電極の
配置例を示す説明図である。 １２…被加工物、１３…スタツドウエルドガ
ン、１４…スタツド、１６…Ｘ軸ガイド、１９…
Ｘ軸スライダ、２０…Ｘ軸モータ、２２，２３…
Ｙ軸ガイド、２５，２６…Ｙ軸スライダ、２９…
Ｙ軸モータ、３４，３５…ガイド、３７，３９，
５４，５８…シリンダ、４０…ラツク、４３…ピ
ニオン、４４，４５…ホルダ、４６…チユーブ、
４７…チヤツク、４８…プツシヤ、４９…ブロツ
ク、５０…板、５１…スライド、５３…シヤフ
ト、６４…アクチユエータ、６７…ロツド、６８
…ピン、６９…金具、７０…ストツパ、７０ａ…
孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 相互に直交する二方向の移動装置により水平
   方向の任意位置に移動可能な基台に、鉛直位置か
   ら水平位置まで揺動するスタツドウエルドガン
   と、そのスタツドウエルドガンの周囲に配設さ
   れ、上下動して被加工物に接触してアース取りを
   行う複数のアース電極棒と、水平状態のスタツド
   ウエルドガンに対向し、チユーブ内を圧縮空気で
   送られてきたスタツドをスタツドウエルドガン先
   端のチヤツクに順次装着する挿入装置をそれぞれ
   設け、前記基台を溶接位置まで水平移動させ、チ
   ヤツクにスタツドが装着されたスタツドウエルド
   ガンを鉛直位置まで揺動させるとともに、各アー
   ス電極棒を被加工物の形状に合わせて任意に選択
   してアース取りを行なわせた、上記スタツドウエ
   ルドガンによつて溶接を行うようにしたことを特
   徴とする、スタツド溶接装置。