WO2021095363A1

WO2021095363A1 - プロジェクション溶接装置及びその電極清掃方法

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Publication number: WO2021095363A1
Application number: PCT/JP2020/035715
Authority: WO
Inventors: 岩谷泰士; 古野琢也; 寺垣内洋平; 美和浩; 平田裕一
Original assignee: 本田技研工業株式会社
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2021-05-20
Also published as: US20220388089A1; JPWO2021095363A1; CN114728365A

Abstract

溶接電極に形成されるスタッド保持孔を清浄に保つことができるプロジェクション溶接装置及びその電極清掃方法を提供する。第２電極（３８）でスタッド（２４）を保持し、スタッド（２４）をワーク（Ｗ）に接触させ、第２電極（３８）に溶接電流を流して、ワーク（Ｗ）にスタッド（２４）を溶接するプロジェクション溶接装置（１２）であって、第２電極（３８）は、先端に形成されるキャップ開口（６８）から基端側に形成される底部（５８）まで延びるスタッド保持孔（７２）と、側壁（６０）に形成される側壁開口（６０ａ）から底部（５８）まで延びる１以上の横孔（５４）と、を有し、第２電極（３８）のキャップ開口（６８）からスタッド保持孔（７２）にエアを噴射するスタッド供給装置（２２）を備える。

Description

プロジェクション溶接装置及びその電極清掃方法

　本発明は、ワークにスタッドを溶接するプロジェクション溶接装置及びその電極清掃方法に関する。

　ワークにスタッドを溶接するプロジェクション溶接装置は、アームでスタッドガンを動作させるロボットと、スタッドガンに取り付けられる溶接電極にスタッドを供給するスタッド供給装置と、を有する。溶接電極の先端には、スタッド供給装置から供給されるスタッドの軸部を保持する孔がスタッドの軸線に沿って形成される。この孔をスタッド保持孔と称する。

　溶接が繰り返し行われると、スタッド保持孔の内部には塵（ヒューム）が堆積する。堆積した塵は、溶接電極の耐久性を低下させるだけでなく、スタッド保持孔へのスタッドの挿入を妨げる。

　実開昭５４－１２０５３７号公報には、スタッド保持孔に塵が溜まることを防止する溶接電極が開示される。この溶接電極は、スタッド保持孔を外部に連通する透孔を有する。透孔は、溶接時にスタッド保持孔に飛散する塵を外部に逃がす通り道として機能する。

　実開昭５４－１２０５３７号公報で示される溶接電極によれば、一部の塵は飛散時の勢いでスタッド保持孔の外部に出ていくものの、一部の塵はスタッド保持孔に溜まる。このため、溶接が繰り返し実行されると、スタッド保持孔に塵が徐々に溜まる。

　本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、溶接電極に形成されるスタッド保持孔を清浄に保つことができるプロジェクション溶接装置及びその電極清掃方法を提供することを目的とする。

　本発明の第１態様は、
　溶接電極でスタッドを保持し、前記スタッドをワークに接触させ、前記溶接電極に溶接電流を流して、前記ワークに前記スタッドを溶接するプロジェクション溶接装置であって、
　前記溶接電極は、先端に形成される第１開口から基端側に形成される底部まで延びるスタッド保持孔と、側壁に形成される第２開口から前記底部まで延びる１以上の横孔と、を有し、
　前記溶接電極の前記第１開口から前記スタッド保持孔にエアを噴射するエア噴射部を備える。

　本発明の第２態様は、
　溶接電極でスタッドを保持し、前記スタッドをワークに接触させ、前記溶接電極に溶接電流を流して、前記ワークに前記スタッドを溶接するプロジェクション溶接装置の電極清掃方法であって、
　前記溶接電極は、先端に形成される第１開口から基端側に形成される底部まで延びるスタッド保持孔と、側壁に形成される第２開口から前記底部まで延びる１以上の横孔と、を有し、
　前記スタッド保持孔に前記スタッドが挿入されていないときに、エア噴射部を用いて前記溶接電極の前記第１開口から前記スタッド保持孔にエアを噴射する。

　本発明によれば、溶接電極のスタッド保持孔を清浄に保つことができる。

図１はプロジェクション溶接システムを示す図である。図２はスタッドの外観を示す図である。図３は第２電極の外観を示す図である。図４は第２保持部の断面を示す図である。図５は第２保持部に清掃用エアが流入する状態を示す図である。図６はスタッド供給装置の外観を示す図である。図７はスタッド供給装置の側面を示す図である。図８はマガジンの断面を示す図である。図９は切替機構の構造とその周辺を示す図である。図１０Ａ～図１０Ｅはスタッド供給手順を示す図である。図１１はスタッド充填装置の外観を示す図である。図１２はスタッド充填装置の側面を示す図である。図１３Ａはチューブにスタッドが収納された状態を示す図であり、図１３Ｂはチューブからマガジンにスタッドが供給される状態を示す図である。図１４Ａは切替機構のロック状態を示す図であり、図１４Ｂは切替機構のロック解除状態を示す図である。図１５はスタッド送り装置の下にスタッド充填装置が位置合わせされた状態を示す図である。図１６はスタッド送り装置の下からスタッド充填装置が移動された状態を示す図である。図１７はスタッド充填装置にスタッド供給装置が接近する状態を示す図である。図１８はスタッド充填装置にスタッド供給装置が位置合わせされた状態を示す図である。図１９はスタッド充填装置からにスタッド供給装置にスタッドが供給される状態を示す図である。

　以下、本発明に係るプロジェクション溶接装置及びその電極清掃方法について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

［１．プロジェクション溶接システム１０］
　図１に示されるように、プロジェクション溶接システム１０は、プロジェクション溶接装置１２と、スタッド充填装置１４と、スタッド送り装置１６と、を含む。プロジェクション溶接装置１２は、多関節のロボット１８と、ロボット１８によって操作されるスタッドガン２０と、スタッドガン２０の第２電極３８にスタッド２４（図２）を供給するスタッド供給装置２２と、を有する。

　図２に示されるように、本実施形態で使用されるスタッド２４は、軸部２６と軸部２６の基端に形成されるフランジ２８とを有するフランジ付きスタッドである。スタッド２４は、スタッド送り装置１６に収納されており、スタッド送り装置１６からスタッド充填装置１４に送られ、スタッド充填装置１４からスタッド供給装置２２に送られ、スタッド供給装置２２から射出され、第２電極３８に供給される。

［２．スタッドガン２０］
　図１を用いてスタッドガン２０の一例を簡単に説明する。ここで説明の便宜のために各方向を定義する。本実施形態では、スタッドガン２０の長手方向をＸ方向（図１紙面左右方向）とし、Ｘ方向と直交する高さ方向をＹ方向（図１紙面上下方向）とし、Ｘ方向及びＹ方向と直交する幅方向をＺ方向（図１紙面直交方向）とする。また、Ｘ方向の一方を＋Ｘ方向とし、他方を－Ｘ方向とする。Ｙ方向とＺ方向についても同様とする。

　スタッドガン２０は、互いに接近することが可能であり且つ互いに離間することが可能な第１アーム３０と第２アーム３２を有する。第１アーム３０の先端には、溶接電極としての第１電極３４がその先端を第２電極３８に向けて取り付けられる。第２アーム３２の先端には、電極切替装置３６が取り付けられる。また、第２アーム３２には、電極切替装置３６よりも基端側にスタッド供給装置２２が取り付けられる。

　電極切替装置３６は、溶接電極としての２つの第２電極３８を有する。一方の第２電極３８ａは他方の第２電極３８ｂよりも＋Ｚ方向側（紙面手前側）に配置される。２つの第２電極３８は、Ｚ方向に延びる軸を中心にしてＸ－Ｙ平面内で揺動可能であり、また、同時にＺ方向に移動可能である。電極切替装置３６は、図示しない制御装置によって制御される。

　２つの第２電極３８が＋Ｚ方向側（紙面手前側）に配置される場合、一方の第２電極３８ａはその先端を＋Ｘ方向側にあるスタッド供給装置２２に向け、他方の第２電極３８ｂはその先端を＋Ｙ方向側にある第１電極３４に向ける。この状態で、第１電極３４と他方の第２電極３８ｂとがスタッド２４とワークＷを挟んでプロジェクション溶接を行い、また、スタッド供給装置２２が一方の第２電極３８ａにスタッド２４を供給する。

　２つの第２電極３８が－Ｚ方向側（紙面奥側）に配置される場合、一方の第２電極３８ａはその先端を＋Ｙ方向側にある第１電極３４に向け、他方の第２電極３８ｂはその先端を＋Ｘ方向側にあるスタッド供給装置２２に向ける。この状態で、第１電極３４と一方の第２電極３８ａとがスタッド２４とワークＷを挟んでプロジェクション溶接を行い、また、スタッド供給装置２２が他方の第２電極３８ｂにスタッド２４を供給する。

［３．第２電極３８］
［３．１．第２電極３８の構成］
　図３、図４を用いて第２電極３８の構成を説明する。ここでは、第２電極３８を構成する各部材のうち、第２電極３８の先端側の端部を先端とし、先端側に位置する部分を先端部とする。また、第２電極３８を構成する各部材のうち、第２電極３８の基端側の端部を基端とし、基端側に位置する部分を基端部とする。第２電極３８は、第１保持部４０と第２保持部４２を有する。

　第１保持部４０は、第２電極３８の基端側に位置する棒状の部材であり、内部に導電部材（不図示）が挿通される。導電部材は、溶接電流を供給する回路（不図示）に接続される。第１保持部４０の基端部は、電極切替装置３６の揺動アーム（不図示）に取り付けられる。第１保持部４０の先端部は、第２保持部４２を保持する。

　図４に示されるように、第２保持部４２は、電極本体４６と、磁力でスタッド２４を引き付ける磁石部４８と、電極チップとして機能するキャップ５０と、で構成される。

　電極本体４６は、金属等の導電部材であり、磁石収納孔５２と、１以上の横孔５４と、を有する。電極本体４６は、第１保持部４０の先端部に取り付けられ、第１保持部４０の導電部材に接続される。磁石収納孔５２は、電極本体４６の先端面５６に形成される先端開口５６ａから先端開口５６ａよりも基端側に形成される底部５８まで、電極本体４６の軸線に沿って形成される。横孔５４は、電極本体４６の側壁６０に形成される側壁開口６０ａから底部５８まで、電極本体４６の径に沿って形成される。

　磁石部４８は、円筒形の磁石６２と、磁石６２の全面を覆う非磁性体６４と、を有する。非磁性体６４は、中心を貫通する第１スタッド保持孔６６を有する。磁石部４８は、電極本体４６の磁石収納孔５２に嵌合され、横孔５４を塞がない位置で保持される。なお、磁石部４８に冷却媒体を流す流路が設けられてもよい。

　キャップ５０は、金属等の導電部材である。キャップ５０は、先端に形成されるキャップ開口６８と、キャップ開口６８に接続されてキャップ５０の中心を貫通する第２スタッド保持孔７０と、を有する。キャップ５０は、電極本体４６の先端部の側壁６０にねじ込まれ、電極本体４６の先端及び磁石収納孔５２に嵌合された磁石部４８の非磁性体６４の先端に当接する。

　第１スタッド保持孔６６と第２スタッド保持孔７０は、互いの軸線を一致させて並んでスタッド保持孔７２を構成する。スタッド保持孔７２は、底部５８の位置で横孔５４に繋がる。従って、キャップ開口６８（第１開口）と側壁開口６０ａ（第２開口）は、スタッド保持孔７２と横孔５４を介して連通する。スタッド保持孔７２の径は、スタッド２４の軸部２６の径よりも大きい。また、キャップ開口６８の径は、スタッド２４のフランジ２８の径よりも小さい。スタッド２４は、軸部２６がスタッド保持孔７２に挿入され、フランジ２８がキャップ５０の先端に当接した状態で、磁石６２の磁力で引っ張られる。

　第２電極３８の先端と対向する位置には、第２電極３８のキャップ開口６８（第１開口）からスタッド保持孔７２の内部にエアを噴射するエア噴射部が設けられる。上述したように、第２電極３８は、電極切替装置３６の動作に応じてその先端をスタッド供給装置２２に向ける。［４］で説明するように、スタッド供給装置２２は、スタッド２４をエアの圧力を利用してスタッド保持孔７２に挿入するエア搬送式のスタッド供給部である。本実施形態では、スタッド供給装置２２がエア噴射部として使用される。

［３．２．第２電極３８の清掃方法］
　図５に示されるように、第２電極３８の第２保持部４２がスタッド供給装置２２に向けられると、キャップ開口６８とスタッド供給装置２２のマガジン８０の射出口１０２は、互いに対向する。スタッド保持孔７２にスタッド２４が挿入されていない状態で、スタッド供給装置２２は、射出口１０２からキャップ開口６８に向けて清掃用エア７４を噴射する。清掃用エア７４は、キャップ開口６８からスタッド保持孔７２に流入し、スタッド保持孔７２と横孔５４を通過し、側壁開口６０ａから外部に流出する。このとき、清掃用エア７４は、スタッド保持孔７２と横孔５４に溜まる塵７６を側壁開口６０ａから外部に吹き飛ばす。その結果、スタッド保持孔７２と横孔５４は、塵７６を取り除かれて清浄になる。

［４．スタッド供給装置２２］
［４．１．スタッド供給装置２２の構成］
　図６～図９を用いてスタッド供給装置２２の構成を説明する。本実施形態において、プロジェクション溶接装置１２は、２つのスタッド供給装置２２を有する。一方のスタッド供給装置２２は、第２アーム３２（図７）よりも＋Ｚ方向側に配置され、第２電極３８ａにスタッド２４を供給する。他方のスタッド供給装置２２は、第２アーム３２（図７）よりも－Ｚ方向側に配置され、第２電極３８ｂにスタッド２４を供給する。

　スタッド供給装置２２は、マガジン８０と、複数の切替機構８２（第１切替機構８２ａ～第３切替機構８２ｃ）と、第１シリンダ８４と、第２シリンダ８６と、第３シリンダ８８と、第１エア噴射部９０と、第２エア噴射部９２と、を有する。また、第２アーム３２の内側の面（第１アーム３０側の面）には基台９４が固定される。基台９４には、支持部材９６が固定される。支持部材９６は、第２アーム３２を跨いで＋Ｚ方向側と－Ｚ方向側に張り出し、２つのスタッド供給装置２２を支持する。

　先ず、支持部材９６によって支持されるマガジン８０について説明する。図８に示されるように、マガジン８０は、所定数のスタッド２４を収納する筒である。マガジン８０は、その軸線がＸ方向（スタッド２４の供給方向）と平行して配置されており、支持部材９６によって＋Ｘ方向及び－Ｘ方向に移動可能に支持される。マガジン８０は、＋Ｘ方向側の一端から－Ｘ方向側の他端に貫通するマガジン孔９８と、マガジン孔９８の一端に位置する案内口１００と、マガジン孔９８の他端に位置する射出口１０２と、を有する。マガジン孔９８のうち、射出口１０２に近い部分には、射出直前のスタッド２４を停止させる停止部１０４が設けられる。

　マガジン孔９８のうち、停止部１０４よりも案内口１００側（＋Ｘ方向側）には、スタッド２４を停止部１０４に移動させる前に停止させる第１待機部１０６及び第２待機部１０８が設けられる。

　マガジン孔９８の径は、スタッド２４のフランジ２８の径よりも長く、スタッド２４の全長よりも短い。また、マガジン孔９８の軸線方向の長さは、所定数分のスタッド２４の全長を合算した長さよりも長い。従って、マガジン８０は、所定数のスタッド２４を、マガジン孔９８の内部に、停止部１０４から＋Ｘ方向側に向けて直列（１列）に整列させて収納することが可能である。また、マガジン８０は、スタッド２４を案内口１００から入れて射出口１０２から出すことが可能である。マガジン８０の先端には、停止部１０４に停止するスタッド２４の先端を検出するマガジンセンサ１１０が設けられる。マガジンセンサ１１０は、例えば光電センサである。

　図９に示されるように、マガジン８０は、停止部１０４の位置にマガジン外壁１１２からマガジン内壁１１４にかけて貫通する複数のマガジン貫通孔１１６を有する。複数のマガジン貫通孔１１６は、停止部１０４に複数設けられる。複数のマガジン貫通孔１１６は、停止部１０４の断面（マガジン８０の軸線と直交する断面）の周方向に並べられる。また、マガジン８０は、第１待機部１０６の位置及び第２待機部１０８の位置に停止部１０４と同じ形態のマガジン貫通孔１１６を有する。第１待機部１０６と第２待機部１０８の間隔は、スタッド２４の長さよりも短い。

　停止部１０４には第１切替機構８２ａが設けられる。第１切替機構８２ａは、複数のボール１２２（図８、図９）と、往復部材１２４（図６～図９）と、を有する。第１切替機構８２ａは、停止部１０４でスタッド２４を停止させる状態と通過させる状態とを切り替える。

　ボール１２２は、各マガジン貫通孔１１６の内部に収納され、マガジン貫通孔１１６の内部でマガジン８０の径方向の外側と内側に移動可能である。ボール１２２は、マガジン貫通孔１１６の外壁開口１２０よりも小さく内壁開口１１８よりも大きい。ボール１２２の外側端部が外壁開口１２０の近傍位置にあるとき、ボール１２２の一部は、内壁開口１１８からマガジン孔９８の内部に突出する。

　往復部材１２４は、円筒形の部材である。往復部材１２４は、マガジン外壁１１２の周囲に設けられ、マガジン外壁１１２に沿って＋Ｘ方向及び－Ｘ方向に摺動可能である。往復部材１２４は、マガジン外壁１１２と対向する内周面１２６に、周回する凹部１２８を有する。凹部１２８は、＋Ｘ方向側に径が大きい大径部１３０を有し、－Ｘ方向側に径が小さい小径部１３２を有する。

　第２切替機構８２ｂは、第１待機部１０６でスタッド２４を停止させる状態と通過させる状態とを切り替える。第３切替機構８２ｃは、第２待機部１０８でスタッド２４を停止させる状態と通過させる状態とを切り替える。第２切替機構８２ｂと第３切替機構８２ｃの構造及び動作は、第１切替機構８２ａの構造及び動作と同じである。

　切替機構８２は次のように動作する。ボール１２２は、往復部材１２４が－Ｘ方向に移動し、往復部材１２４の大径部１３０がマガジン貫通孔１１６の外壁開口１２０と正対する場合に、大径部１３０とマガジン貫通孔１１６との間で移動することが可能となる。このとき、複数のボール１２２は、マガジン孔９８（図８）のサイズをスタッド２４のフランジ２８の径よりも大きくすることが可能となる。すると、スタッド２４は、複数のボール１２２を外側に押して停止部１０４の径を広げるため、停止部１０４を通過することが可能となる。

　ボール１２２は、往復部材１２４が＋Ｘ方向に移動し、往復部材１２４の小径部１３２がマガジン貫通孔１１６の外壁開口１２０と正対する場合に、小径部１３２の周面に当接する。その結果、ボール１２２は、マガジン貫通孔１１６の内壁開口１１８からマガジン孔９８の内部に一部を突出させた状態で、往復部材１２４により移動を規制される。すると、スタッド２４は、複数のボール１２２を外側に押すことができなくなるため、停止部１０４を通過することが不可となる。

　図６、図７に戻り、スタッド供給装置２２の構成の説明を続ける。第１シリンダ８４は、第１ロッド１３４を＋Ｘ方向及び－Ｘ方向に動作させる流体圧シリンダである。第１シリンダ８４は、第１切替機構８２ａ～第３切替機構８２ｃよりも＋Ｘ方向側に配置され、マガジン８０に連結される。第１ロッド１３４は、第１シリンダ８４から－Ｘ方向に延びており、第１切替機構８２ａの往復部材１２４と第３切替機構８２ｃの往復部材１２４に接続される。第１シリンダ８４は、第１切替機構８２ａ及び第３切替機構８２ｃを同時に動作させる。

　第２シリンダ８６は、第２ロッド１３６を＋Ｘ方向及び－Ｘ方向に動作させる流体圧シリンダである。第２シリンダ８６は、第１切替機構８２ａ～第３切替機構８２ｃよりも＋Ｘ方向側に配置され、マガジン８０に固定される。第２ロッド１３６は、第２シリンダ８６から－Ｘ方向に延びており、第２切替機構８２ｂの往復部材１２４に接続される。第２シリンダ８６は、第２切替機構８２ｂを第１切替機構８２ａ及び第３切替機構８２ｃとは別に動作させる。

　第３シリンダ８８は、第３ロッド１３８を＋Ｘ方向及び－Ｘ方向に動作させる流体圧シリンダである。第３シリンダ８８は、支持部材９６の－Ｘ方向側の面に固定される。第３ロッド１３８は、支持部材９６を貫通して＋Ｘ方向に延びており、マガジン８０の基端部に固定される連結プレート１４０の－Ｘ方向側の面に接続される。一方、連結プレート１４０の＋Ｘ方向側の面には第１ガイドシャフト１４２が接続される。

　第１ガイドシャフト１４２は、連結プレート１４０から＋Ｘ方向に延びて、後述する第２エア噴射部９２の台座１５８に接続される。第１ガイドシャフト１４２は、支持部材９６の＋Ｘ方向側の端部に固定されるガイド部材１４４によって＋Ｘ方向及び－Ｘ方向に移動自在に支持される。第３シリンダ８８は、連結プレート１４０に連結される部材、具体的には、マガジン８０とそこに連結される各構成（各切替機構８２、第１シリンダ８４、第２シリンダ８６、第１エア噴射部９０等）と、台座１５８に連結される各構成（第２エア噴射部９２）を、支持部材９６を基準にして、＋Ｘ方向及び－Ｘ方向に動作させる。

　図８に示されるように、第１エア噴射部９０は、マガジン８０の停止部１０４と第１待機部１０６との間に設けられる。第１エア噴射部９０は、マガジン外壁１１２を周回するエア供給路１４６を有する。第１エア噴射部９０は、エアポンプを有するエア供給回路（不図示）に接続される。一方、マガジン８０には、マガジン外壁１１２からマガジン内壁１１４にかけてエア供給孔１４８が形成される。エア供給孔１４８は、複数設けられる。エア供給孔１４８は、エア供給路１４６に連通する。エア供給孔１４８は、下流側の流路が上流側の流路よりも－Ｘ方向側に位置する構造である。このため、第１エア噴射部９０は、エア供給路１４６からエア供給孔１４８に流入するエアを、マガジン孔９８の内部で－Ｘ方向に向けて噴射する。

　第２エア噴射部９２は、マガジン８０の基端よりも＋Ｘ方向側に設けられる。第２エア噴射部９２は、エアポンプを有するエア供給回路（不図示）に接続される。第２エア噴射部９２は、ノズル１５０をマガジン８０の案内口１００に近接させる。このため、第２エア噴射部９２は、エアを、ノズル１５０からマガジン孔９８の内部に向けて噴射する。第２エア噴射部９２は、＋Ｚ方向に延びる噴射部ブラケット１５２を有する。

　第２ガイドシャフト１５４は、Ｙ方向と平行し、コイルばね１５６及び台座１５８に形成される孔に挿通される。第２ガイドシャフト１５４の＋Ｙ方向側の端部は噴射部ブラケット１５２に固定され、第２ガイドシャフト１５４の－Ｙ方向側の端部は台座１５８よりも－Ｙ方向側で停止部材１６０に固定される。停止部材１６０は、第２ガイドシャフト１５４が挿通される台座１５８の孔よりも大きいため、第２ガイドシャフト１５４が孔から抜けることはない。コイルばね１５６は、噴射部ブラケット１５２の－Ｙ方向側の端面と台座１５８の＋Ｙ方向側の端面に当接する。

　このような構造により、第２エア噴射部９２は、ノズル１５０をマガジン８０の基端に近接させた状態で停止し、マガジン８０のマガジン孔９８にエアを供給する。また、第２エア噴射部９２は、－Ｙ方向に押されることでコイルばね１５６を圧縮させて－Ｙ方向側に移動することが可能である。この状態で、マガジン８０の案内口１００は、第２エア噴射部９２で遮られないため、マガジン８０のマガジン孔９８に対するスタッド２４の充填作業が可能になる。

　マガジン孔９８に対するスタッド２４の充填作業は、スタッド充填装置１４（図１等）によって行われる。スタッド供給装置２２とスタッド充填装置１４の位置ずれを防止するために、スタッド供給装置２２には、第１雄部１６２と第１雌部１６４が設けられる。第１雄部１６２は、基台９４に固定されており、一方のスタッド供給装置２２のマガジン８０と他方のスタッド供給装置２２のマガジン８０との間から＋Ｙ方向側に突出する。第１雌部１６４は、支持部材９６の＋Ｙ方向側の面に固定される。スタッド２４の充填作業については［５．２］で説明する。

［４．２．スタッド供給手順］
　図１０Ａ～図１０Ｅを用いてスタッド供給装置２２から第２電極３８に対してスタッド２４を供給する手順、及び、マガジン孔９８の内部でスタッド２４を先端側に送る手順を説明する。以下の説明では、各切替機構８２（８２ａ～８２ｃ）は、往復部材１２４を動作させて、ボール１２２の移動を規制する状態とボール１２２の移動の規制を解除する状態とを切り替える。以下では、切替機構８２がボール１２２の移動を規制する状態をロック状態と称し、切替機構８２がボール１２２の移動の規制を解除する状態をロック解除状態と称する。なお、ここではマガジン孔９８に３つのスタッド２４が収納される状態を説明する。そして、３つのスタッド２４を先頭から順に、第１スタッド２４ａ、第２スタッド２４ｂ、第３スタッド２４ｃとも称する。

　図１０Ａは、マガジン孔９８に対してスタッド２４が充填される第１工程を示す。第２シリンダ８６（図６等）は、第２切替機構８２ｂの往復部材１２４を＋Ｘ方向側に配置して、第２切替機構８２ｂをロック状態にする。第１シリンダ８４は、第３切替機構８２ｃの往復部材１２４を－Ｘ方向側に配置して、第３切替機構８２ｃをロック解除状態にする。この状態でマガジン孔９８の基端から所定数（複数）のスタッド２４が充填されると、第３切替機構８２ｃのボール１２２は、第１スタッド２４ａに押されて外側に移動する。このため、第１スタッド２４ａは、第２待機部１０８を通過する。また、第２切替機構８２ｂのボール１２２は、第１スタッド２４ａのフランジ２８に当接する。このため、第１スタッド２４ａは、第１待機部１０６で停止する。このとき、第２スタッド２４ｂは、第１スタッド２４ａに当接し、第２待機部１０８よりも＋Ｘ方向側で停止する。その結果、図１０Ａに示される状態になる。

　図１０Ｂは、第１工程の次に行われる第２工程を示す。第１シリンダ８４（図６等）は、第１切替機構８２ａ及び第３切替機構８２ｃの往復部材１２４を＋Ｘ方向側に配置して、第１切替機構８２ａ及び第３切替機構８２ｃをロック状態にする。その結果、図１０Ｂに示される状態になる。このとき、各スタッド２４の停止位置は変わらない。この状態で、第２エア噴射部９２（図６等）からマガジン孔９８の内部にエアが噴射される。各スタッド２４は、エアによって姿勢を矯正され、先端をエアの流れ方向、すなわち－Ｘ方向に向ける。

　図１０Ｃは、第２工程の次に行われる第３工程を示す。第２シリンダ８６は、第２切替機構８２ｂの往復部材１２４を－Ｘ方向側に配置して、第２切替機構８２ｂをロック解除状態にする。第２切替機構８２ｂのボール１２２は、エアによって推進力を与えられた第１スタッド２４ａに押されて外側に移動する。このため、第１スタッド２４ａは、第１待機部１０６を通過し、停止部１０４まで進む。第１切替機構８２ａのボール１２２は、第１スタッド２４ａのフランジ２８に当接する。このため、第１スタッド２４ａは、停止部１０４で停止する。更に、エアによって推進力を与えられた第２スタッド２４ｂは、第２待機部１０８まで進む。第３切替機構８２ｃのボール１２２は、第２スタッド２４ｂのフランジ２８に当接する。このため、第２スタッド２４ｂは、第２待機部１０８で停止する。この状態で、第１エア噴射部９０からマガジン孔９８の内部にエアが噴射される。第１スタッド２４ａは、エアによって姿勢を矯正され、先端をエアの流れ方向、すなわち－Ｘ方向に向ける。その結果、図１０Ｃに示される状態になる。

　図１０Ｄは、第３工程の次に行われる第４工程を示す。第２シリンダ８６は、第２切替機構８２ｂの往復部材１２４を＋Ｘ方向側に配置して、第２切替機構８２ｂをロック状態にする。その結果、図１０Ｄに示される状態になる。このとき、各スタッド２４の停止位置は変わらない。

　図１０Ｅは、第４工程の次に行われる第５工程を示す。第１シリンダ８４は、第１切替機構８２ａ及び第３切替機構８２ｃの往復部材１２４を－Ｘ方向側に配置して、第１切替機構８２ａ及び第３切替機構８２ｃをロック解除状態にする。第１切替機構８２ａのボール１２２は、エアによって推進力を与えられた第１スタッド２４ａに押されて外側に移動する。このため、第１スタッド２４ａは、停止部１０４を通過し、射出口１０２から射出される。また、第２切替機構８２ｂのボール１２２は、第２スタッド２４ｂのフランジ２８に当接する。このため、第２スタッド２４ｂは、第１待機部１０６で停止する。このとき、第３スタッド２４ｃは、第２スタッド２４ｂに当接し、第２待機部１０８よりも＋Ｘ方向側で停止する。その結果、図１０Ｅに示される状態になる。この状態は図１０Ａに示される第１工程の状態と同じである。従って、その後は、第２工程～第５工程の処理が繰り返し行われる。

［５．スタッド充填装置１４］
［５．１．スタッド充填装置１４の構成］
　図１、図１１～図１６を用いてスタッド充填装置１４の構成を説明する。図１に示されるように、スタッド充填装置１４は、支持台１７０によって支持されており、鉛直方向に延びる軸を中心にして回転し、スタッド送り装置１６からスタッド２４を受け取る位置（図１５）と、スタッド供給装置２２にスタッド２４を充填する位置（図１６）との間で移動することが可能である。

　図１１、図１２に示されるように、スタッド充填装置１４は、支持台１７０によって支持される鉛直プレート１７２に取り付けられる複数の部品及びそれらの部品に取り付けられる複数の部品で構成される。鉛直プレート１７２には、下から順に、第２雌部１７４、第２雄部１７６、２つの第１ブラケット１７８、２つの水平プレート１８０、２つの第２ブラケット１８２が取り付けられる。

　第２雌部１７４、第２雄部１７６は、鉛直プレート１７２から前方向に突出する。２つの第１ブラケット１７８は、鉛直プレート１７２から前方向に延び、個別にセンサ支持部材１８４を支持する。センサ支持部材１８４は、下側チューブセンサ１８６を支持する。下側チューブセンサ１８６は、チューブ１９０の下端よりも下に配置される。２つの水平プレート１８０は、鉛直プレート１７２から前方向に延び、個別にチューブ１９０とローラ支持部１９２を支持する。水平プレート１８０には、下方向に延びるピン１８９がその軸線を中心に回転自在に取り付けられる。ピン１８９の下端には、第４シリンダ１８８が固定される。ピン１８９は、第４シリンダ１８８を回転自在に支持する。ローラ支持部１９２は、ローラ１９４を回転自在に支持する。ローラ１９４は、チューブ１９０よりも前方向に突出する。２つの第２ブラケット１８２は、鉛直プレート１７２から前方向に延び、個別に上側チューブセンサ１９６を支持する。

　チューブ１９０は、鉛直方向に延びており、水平プレート１８０で支持される。チューブ１９０の上端は水平プレート１８０の上に配置され、チューブ１９０の下端は水平プレート１８０の下に配置される。水平プレート１８０の下に配置されるチューブ１９０の下端部には、切替機構１９８が設けられる。一方のチューブ１９０は、２つのスタッド供給装置２２のうちの一方にスタッド２４を充填し、他方のチューブ１９０は、２つのスタッド供給装置２２のうちの他方にスタッド２４を充填する。

　切替機構１９８の外周面には、水平方向に広がるフランジ１９９が形成される。フランジ１９９の一部には、ジョイント２０１の軸部材が挿通される。ジョイント２０１の軸部材は、鉛直方向に延びる。ジョイント２０１の後端は、第４シリンダ１８８から前方向に延びる第４ロッド２００の先端に接続される。この構造により、第４シリンダ１８８が第４ロッド２００を前方向又は後方向に移動させると、切替機構１９８の回転部材２２６（図１４Ａ、図１４Ｂ）が停止部２１６（図１３Ａ、図１３Ｂ）の軸心を中心にして一方向又は逆方向に回転する。この際、第４シリンダ１８８は、ピン１８９を中心にして回転する。

　図１３Ａ、図１３Ｂに示されるように、チューブ１９０は、所定数のスタッド２４を収納する筒である。チューブ１９０は、上側の一端から下側の他端に貫通するチューブ孔２１０と、チューブ孔２１０の一端に位置する案内口２１２と、チューブ孔２１０の他端に位置する排出口２１４と、を有する。チューブ孔２１０のうち、排出口２１４に近い部分には、先頭のスタッド２４を停止させる停止部２１６が設けられる。

　チューブ孔２１０の径は、スタッド２４のフランジ２８の径よりも長く、スタッド２４の全長よりも短い。また、チューブ孔２１０の軸線方向の長さは、所定数分のスタッド２４の全長を合算した長さよりも長い。従って、チューブ１９０は、所定数のスタッド２４をチューブ孔２１０の内部に停止部２１６から下に向けて直列（１列）に整列させて収納することが可能である。また、チューブ１９０は、スタッド２４を案内口２１２から入れて排出口２１４から出すことが可能である。

　チューブ１９０の下端の下には、停止部２１６に停止するスタッド２４の先端を検出する下側チューブセンサ１８６が設けられる。また、チューブ１９０の上端部には、チューブ孔２１０に収納された所定数のスタッド２４のうちの最後尾に位置するスタッド２４を検出する上側チューブセンサ１９６が設けられる。下側チューブセンサ１８６及び上側チューブセンサ１９６は、例えば光電センサである。

　チューブ１９０は、停止部２１６の位置にチューブ外壁２１８からチューブ内壁２２０にかけて貫通する複数のチューブ貫通孔２２２を有する。複数のチューブ貫通孔２２２は、停止部２１６の断面（チューブ１９０の軸線と直交する断面）の周方向に並べられる。

　図１４Ａ、図１４Ｂに示されるように、切替機構１９８は、複数のボール２２４と、回転部材２２６と、を有する。切替機構１９８は、停止部２１６でスタッド２４を停止させる状態と通過させる状態とを切り替える。

　ボール２２４は、各チューブ貫通孔２２２の内部に収納され、チューブ貫通孔２２２の内部でチューブ１９０の径方向の外側と内側に移動可能である。ボール２２４は、チューブ貫通孔２２２の外壁開口２２８よりも小さく内壁開口２３０よりも大きい。ボール２２４の外側端部が外壁開口２２８の近傍位置にあるとき、ボール２２４の一部は、内壁開口２３０からチューブ孔２１０の内部に突出する。

　回転部材２２６は、円筒形の部材である。回転部材２２６は、チューブ外壁２１８の周囲に設けられ、チューブ外壁２１８に沿ってチューブ１９０の周方向に摺動可能である。回転部材２２６は、チューブ外壁２１８と対向する内周面２３２に、凹部２３４を有する。凹部２３４は、停止部２１６の断面（チューブ１９０の軸線と直交する断面）の周方向に並べられる。

　切替機構１９８は次のように動作する。ボール２２４は、回転部材２２６が回転し、回転部材２２６の凹部２３４がチューブ貫通孔２２２の外壁開口２２８と正対する場合に、凹部２３４とチューブ貫通孔２２２との間で移動することが可能となる。このとき、複数のボール２２４は、停止部２１６のサイズをスタッド２４のフランジ２８の径よりも大きくすることが可能となる。すると、スタッド２４は、複数のボール２２４を自重で外側に押して停止部２１６を広げるため、停止部２１６を通過することが可能となる。

　ボール２２４は、回転部材２２６が回転し、回転部材２２６の凹部２３４がチューブ貫通孔２２２の外壁開口２２８と正対しない場合に、内周面２３２に当接する。その結果、ボール２２４は、チューブ貫通孔２２２の内壁開口２３０からチューブ孔２１０の内部に一部を突出させた状態で、回転部材２２６により移動を規制される。すると、スタッド２４は、複数のボール２２４を外側に押すことができなくなるため、停止部２１６を通過することが不可となる。

［５．２．スタッド充填手順］
　図１５～図１９を用いてスタッド送り装置１６からスタッド充填装置１４に対してスタッド２４を送り、次いでスタッド充填装置１４からスタッド供給装置２２にスタッド２４を供給する手順を説明する。以下の説明では、切替機構１９８は、回転部材２２６を動作させて、ボール２２４の移動を規制する状態とボール２２４の移動の規制を解除する状態とを切り替える。以下では、切替機構１９８がボール２２４の移動を規制する状態をロック状態と称し、切替機構１９８がボール１２２の移動の規制を解除する状態をロック解除状態と称する。なお、以下の説明では、制御装置（不図示）が各装置の動作を統括して制御する。

　先ず、第１位置合わせ工程が行われる。支持台１７０は、図１５に示されるように、スタッド送り装置１６のスタッド送り部１７１の下にスタッド充填装置１４を配置する。支持台１７０に設けられるアーム２４０は、２位置の間で回転することができる。アーム２４０が一方に旋回すると、スタッド充填装置１４は、スタッド送り装置１６のスタッド送り部１７１の下に配置され、スタッド送り装置１６からスタッド２４を受け取ることができる。

　次に、部品収納工程が行われる。第４シリンダ１８８は、図１４Ａに示されるように、切替機構１９８の回転部材２２６を回転させて、切替機構１９８をロック状態にする。すると、ボール２２４は、停止部２１６の内部に向かって移動して停止部２１６のサイズをスタッド２４のフランジ２８よりも小さくする。この状態で、スタッド送り装置１６は、所定数のスタッド２４をチューブ孔２１０に向けて落下させる。スタッド２４は、先端を下に向けてチューブ孔２１０に挿入される。図１３Ａで示されるように、チューブ孔２１０に所定数のスタッド２４が収納されると、上側チューブセンサ１９６は充填完了状態を検知する。すると、スタッド送り装置１６は、スタッド２４の供給を停止する。

　次に、第２位置合わせ工程が行われる。支持台１７０は、図１６に示されるように、スタッド送り装置１６の下からスタッド充填装置１４を移動させる。アーム２４０が他方に旋回すると、スタッド充填装置１４は、スタッド送り装置１６の下から移動する。

　ロボット１８は、図１７に示されるように、スタッドガン２０の先端側（－Ｘ方向側）を下に向けて、スタッド供給装置２２をスタッド充填装置１４に近づける。このとき、ロボット１８は、スタッド供給装置２２のＸ方向及びＺ方向の位置を調整し、スタッド供給装置２２をスタッド充填装置１４の前に移動させる。すると、ロボット１８は、噴射部ブラケット１５２をローラ１９４の正面に配置し、第１雌部１６４を第２雄部１７６の正面に配置し、第１雄部１６２を第２雌部１７４の正面に配置する。

　この状態で、ロボット１８は、スタッドガン２０を徐々に後方向（＋Ｙ方向）に移動させて、スタッド供給装置２２をスタッド充填装置１４に接近させる。すると、噴射部ブラケット１５２とローラ１９４が当接する。更に、ロボット１８は、スタッドガン２０を後方向（＋Ｙ方向）に移動させる。すると、図１８に示されるように、第２エア噴射部９２は、噴射部ブラケット１５２及び第２ガイドシャフト１５４と共に前方向（－Ｙ方向）に移動する。このとき、コイルばね１５６は圧縮される。第１雌部１６４と第２雄部１７６が当接し、第１雄部１６２と第２雌部１７４が当接すると、ロボット１８は、スタッドガン２０の移動を停止させる。このとき、チューブ１９０の軸線とマガジン８０の軸線は一致する。

　この状態で、第３シリンダ８８は、図１９に示されるように、マガジン８０を上方向（＋Ｘ方向）に移動させる。噴射部ブラケット１５２は、ローラ１９４が回転することにより上方向（＋Ｘ方向）に滑らかに移動する。一方、基台９４に固定される第１雄部１６２と、支持部材９６に固定される第１雌部１６４は、移動しない。

　マガジン８０が上方向（＋Ｘ方向）に移動すると、図１３Ａに示されるように、マガジン８０の案内口１００は、チューブ１９０の排出口２１４に接近する。このとき、マガジン８０の案内口１００の周辺に形成される光通過孔２４２の位置と下側チューブセンサ１８６の位置が合わせられ、下側チューブセンサ１８６がマガジン８０に所定数のスタッド２４が収納されたことを検知できるようになる。

　次に、部品充填工程が行われる。第４シリンダ１８８は、図１３Ｂ及び図１４Ｂに示されるように、切替機構１９８の回転部材２２６を回転させて、切替機構１９８をロック解除状態にする。ボール２２４は、スタッド２４の自重により、停止部２１６の外部に向かう方向に押される。このため、ボール２２４は、停止部２１６の外部に向かって移動して停止部２１６のサイズをスタッド２４のフランジ２８よりも大きくする。すると、スタッド２４は、先端を下に向けて落下し、マガジン孔９８に挿入される。チューブ孔２１０に収納されていた所定数のスタッド２４は、マガジン孔９８に供給されると、マガジン８０の充填は終了する。

［６．変形例］
　上述したスタッド供給装置２２及びスタッド充填装置１４の構成は、他の部品供給装置、部品充填装置に使用可能である。例えば、スタッド供給装置２２の構成は、ロボット１８のアーム先端にボルトを供給するボルト供給装置に使用することができる。また、スタッド充填装置１４の構成は、ボルト供給装置にボルトを充填するボルト充填装置等に使用することができる。

［７．実施形態から得られる技術的思想］
　上記実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。

　本発明の第１態様は、
　溶接電極（第２電極３８）でスタッド２４を保持し、前記スタッド２４をワークＷに接触させ、前記溶接電極に溶接電流を流して、前記ワークＷに前記スタッド２４を溶接するプロジェクション溶接装置１２であって、
　前記溶接電極は、先端に形成される第１開口（キャップ開口６８）から基端側に形成される底部５８まで延びるスタッド保持孔７２と、側壁６０に形成される第２開口（側壁開口６０ａ）から前記底部５８まで延びる１以上の横孔５４と、を有し、
　前記溶接電極の前記第１開口から前記スタッド保持孔７２にエアを噴射するエア噴射部（スタッド供給装置２２）を備える。

　上記構成によれば、エア噴射部（スタッド供給装置２２）が、溶接電極（第２電極３８）の第１開口（キャップ開口６８）からスタッド保持孔７２の内部にエアを噴射するため、仮にスタッド保持孔７２に塵７６が溜まっていたとしても、その塵７６をエアと共に横孔５４から排出することができる。従って、上記構成によれば、溶接電極（第２電極３８）のスタッド保持孔７２を清浄に保つことができる。

　第１態様において、
　前記エア噴射部は、前記スタッド２４をエアの圧力を利用して前記スタッド保持孔７２に挿入するエア搬送式のスタッド供給部（スタッド供給装置２２）であってもよい。

　上記構成によれば、スタッド供給部（スタッド供給装置２２）がエア噴射部としても使用されるため、装置構成を簡素にすることができる。

　本発明の第２態様は、
　溶接電極（第２電極３８）でスタッド２４を保持し、前記スタッド２４をワークＷに接触させ、前記溶接電極に溶接電流を流して、前記ワークＷに前記スタッド２４を溶接するプロジェクション溶接装置１２の電極清掃方法であって、
　前記溶接電極は、先端に形成される第１開口（キャップ開口６８）から基端側に形成される底部５８まで延びるスタッド保持孔７２と、側壁６０に形成される第２開口（側壁開口６０ａ）から前記底部５８まで延びる１以上の横孔５４と、を有し、
　前記スタッド保持孔７２に前記スタッド２４が挿入されていないときに、エア噴射部（スタッド供給装置２２）を用いて前記溶接電極の前記第１開口から前記スタッド保持孔７２にエアを噴射する。

　なお、本発明に係るプロジェクション溶接装置及びその電極清掃方法は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims

　溶接電極（３８）でスタッド（２４）を保持し、前記スタッドをワークに接触させ、前記溶接電極に溶接電流を流して、前記ワークに前記スタッドを溶接するプロジェクション溶接装置（１２）であって、
　前記溶接電極は、先端に形成される第１開口（６８）から基端側に形成される底部（５８）まで延びるスタッド保持孔（７２）と、側壁（６０）に形成される第２開口（６０ａ）から前記底部まで延びる１以上の横孔（５４）と、を有し、
　前記溶接電極の前記第１開口から前記スタッド保持孔にエアを噴射するエア噴射部（２２）を備える、プロジェクション溶接装置。
　請求項１に記載のプロジェクション溶接装置であって、
　前記エア噴射部は、前記スタッドをエアの圧力を利用して前記スタッド保持孔に挿入するエア搬送式のスタッド供給部（２２）である、プロジェクション溶接装置。
　溶接電極（３８）でスタッド（２４）を保持し、前記スタッドをワークに接触させ、前記溶接電極に溶接電流を流して、前記ワークに前記スタッドを溶接するプロジェクション溶接装置（１２）の電極清掃方法であって、
　前記溶接電極は、先端に形成される第１開口（６８）から基端側に形成される底部（５８）まで延びるスタッド保持孔（７２）と、側壁（６０）に形成される第２開口（６０ａ）から前記底部まで延びる１以上の横孔（５４）と、を有し、
　前記スタッド保持孔に前記スタッドが挿入されていないときに、エア噴射部（２２）を用いて前記溶接電極の前記第１開口から前記スタッド保持孔にエアを噴射する、プロジェクション溶接装置の電極清掃方法。