(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部とフランジと軸部とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起からなるプロジェクションボルトを固定状態とされた板状のワークに溶接するものにおいて、ロボット装置に所要箇所へ移動させられるＣ型の溶接フレームが取り付けられ、この溶接フレームには可動電極と固定電極が設置され、前記固定電極は溶接フレームの横方向に伸びている下側のアーム部材に取り付けられていると共にこの固定電極に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、前記下側のアーム部材に進退式の供給ロッドに取り付けられ前記軸部を下向きに突出した状態でフランジと溶着用突起をその凹部内に収容する保持ヘッドとプロジェクションボルトの軸部を受入孔に挿入するための駆動手段から構成されているプロジェクションボルト供給装置を取り付け、このプロジェクションボルト供給装置は溶接フレームの進出方向で見て電極よりも後方側に配置されており、前記駆動手段は前記下側のアーム部材の側面に固定され、この駆動手段の出力部材に供給ロッドの進退駆動手段が固定されており、供給ロッドは下側のアーム部材の下方から斜め上方に向かって進出できる状態でアーム部材に対して２方向に傾斜させてあり、これによって保持ヘッドに保持されたプロジェクションボルトの軸部が受入孔と同軸になった位置で停止すると共に、その停止位置から軸部が受入孔に挿入されるように構成され、しかも可動電極が進出して前記ワークに突き当たるとその反力で溶接フレームが移動して固定電極の受入孔に挿入されたプロジェクションボルトの溶着用突起をワークの下面に圧着させるためのイコライザーがロボット装置と溶接フレームとの間に配置され、可動電極が後退したとき前記イコライザーの作用で溶接フレームが移動して固定電極とワークとの間に保持ヘッドが進出できる空間が形成されるように構成したことを特徴とするプロジェクションボルトの溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
軸部とフランジと溶着用突起からなるプロジェクションボルトを、板状のワークに溶接することがおこなわれている。本発明は、このような溶接の技術分野に属している。
【０００２】
【従来の技術】
上述のような技術分野における先行技術としては、特許第２５０９１０３号公報があげられる。ここには、プロジェクションボルトの軸部を差し込む受入孔が可動電極に明けられ、可動電極に保持されたプロジェクションボルトは同電極の進出によって鋼板等のワークに溶接されることが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとしている問題点】
上述のような先行技術であると、溶接装置自体が定置式であるために、自動車のフロアパネルのような大きなワークの場合には、ワークを移動させなければならず、そのための機構が著しく大規模なものとなり、実用的ではない。そこで、溶接装置自体を移動式にすることが考えられるが、その場合にはプロジェクションボルトを電極に供給する手段に特別な配慮が必要となる。すなわち、溶接装置にプロジェクションボルトの供給装置を取り付けるに当たっては、電極への供給にとって有利な方式を適用しなければならない。また、軸部とフランジと溶着用突起からなるプロジェクションボルトは、的確に保持しなければ良好な溶接品質が得られないこととなる。
【０００４】
【問題を解決するための手段とその作用】
本発明は、上述の問題点や要求条件に注目して発案されたもので、請求項１の発明は、軸部とフランジと軸部とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起からなるプロジェクションボルトを固定状態とされた板状のワークに溶接するものにおいて、ロボット装置に所要箇所へ移動させられるＣ型の溶接フレームが取り付けられ、この溶接フレームには可動電極と固定電極が設置され、前記固定電極は溶接フレームの横方向に伸びている下側のアーム部材に取り付けられていると共にこの固定電極に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、前記下側のアーム部材に進退式の供給ロッドに取り付けられ前記軸部を下向きに突出した状態でフランジと溶着用突起をその凹部内に収容する保持ヘッドとプロジェクションボルトの軸部を受入孔に挿入するための駆動手段から構成されているプロジェクションボルト供給装置を取り付け、このプロジェクションボルト供給装置は溶接フレームの進出方向で見て電極よりも後方側に配置されており、前記駆動手段は前記下側のアーム部材の側面に固定され、この駆動手段の出力部材に供給ロッドの進退駆動手段が固定されており、供給ロッドは下側のアーム部材の下方から斜め上方に向かって進出できる状態でアーム部材に対して２方向に傾斜させてあり、これによって保持ヘッドに保持されたプロジェクションボルトの軸部が受入孔と同軸になった位置で停止すると共に、その停市位置から軸部が受入孔に挿入されるように構成され、しかも可動電極が進出して前記ワークに突き当たるとその反力で溶接フレームが移動して固定電極の受入孔に挿入されたプロジェクションボルトの溶着用突起をワークの下面に圧着させるためのイコライザーがロボット装置と溶接フレームとの間に配置され、可動電極が後退したとき前記イコライザーの作用で溶接フレームが移動して固定電極とワークとの間に保持ヘッドが進出できる空間が形成されるように構成したことを特徴としている。
【０００５】
溶接フレームに取り付けたプロジェクションボルト供給装置から電極の受入孔へ前記軸部を挿入し、その状態でロボット機能により溶接フレームがワークの所定の箇所へ移動して、そこで溶着用突起とワークとが圧着されて通電・溶接がなされる。このように溶接フレームとプロジェクションボルト供給装置とがユニット化されているので、電極へのボルト供給をおこないつつ電極をワークの目的箇所へ移動させて溶接を完了させることができ、したがって、大きなワークを移動させるような設備を設置する必要がなくなる。
【０００６】
また、溶接フレームがワークの方へ進出してゆくときには、プロジェクションボルトを保持した電極が最前位置になって溶接ポイントへ到達することが重要である。このことは、溶接フレームの進出に対してプロジェクションボルト供給装置が支障をきたしたはならないのである。もし、プロジェクションボルト供給装置が溶接フレームの前方に設置してあると、この供給装置が周辺の部材に干渉したりして、思い通りの箇所へボルト溶接ができないことになる。このように供給装置が干渉問題をおこさないので、良好な溶接挙動が実現する。
【０００７】
進退式の供給ロッドが溶接フレームから突出してきたり、後退したりするので、保持ヘッドに係止されたプロジェクションボルトが両電極の間に首尾よく移行される。とくに、軸部が受入孔と同軸になった位置で供給ロッドの進出を停止させることによって、受入孔への軸部移動が的確になされる。軸部は駆動手段の出力で受入孔に挿入されるので、前記供給ロッドの進出に引き続いて信頼性の高い供給がおこなえる。
【０００８】
供給ロッドのための進退駆動手段と軸部を受入孔へ導く駆動手段とが設置されているので、ボルトを両電極間に移動させることと、軸部を受入孔へ挿入させることが確実になされ、この挙動は、とくに、駆動手段の出力部材に進退駆動手段が固定されていることによって実現されている。さらに供給ロッドはアーム部材に対して２方向に傾斜させてあるので、電極の後方から両電極間にプロジェクションボルトを移動させることが可能となり、溶接フレームにプロジェクションボルト供給装置をユニット化することがおこないやすくなる。
そして、１個のプロジェクションボルトが溶接されて可動電極が後退すると、イコライザーの作用で溶接フレームが移動して、固定電極とワークとの間に空間が形成される。この空間に保持ヘッドを進出させて、再び軸部を受入孔に供給して、二つ目のプロジェクションボルト溶接がなされる。すなわち、ワークが両電極の間に設置された状態で、次々とプロジェクションボルトの溶接が連続してゆくのである。このような連続的な溶接は、溶接フレームの移動軌跡が短縮できて、効率を高めるのに有効となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施形態にしたがって、本発明をくわしく説明する。符号１はロボット装置でありここでは同装置の先端部分に相当するアーム２、関節接手３が図示されている。ロボット装置１は一般的に採用されている６軸タイプのものである。関節接手３にはイコライザー４を介して溶接フレーム５が結合してある。溶接フレーム５の形態にはいろいろなものがあるが、ここではＣタイプである。なお、Ｃタイプに代えてＸタイプであってもよい。溶接フレーム５の先端部には可動電極６と固定電極７が設置されている。可動電極６は溶接フレーム５に結合したエアシリンダ８によって進退する。このエアシリンダに代えて電動モータを採用してもよい。両電極６、７は同軸位置に設置してあり、いずれか一方にプロジェクションボルトの軸部が挿入される受入孔が明けられている。ここでは、固定電極７に受入孔９が明けられている。
【００１０】
鉄製のプロジェクションボルトは符号１０で示してあり、軸部１１、それと一体の円形のフランジ１２、軸部１１とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起１３から構成されている。なお、この溶着用突起は「いぼ」状のものが３個あるいは４個設置されていてもよい。
【００１１】
プロジェクションボルト供給装置は符号１４で示されており、この装置は溶接フレーム５の進出方向、すなわち離隔した箇所に待機しているワークの方向（図１では右方）で見て、電極６、７よりも後方側に配置されている。換言すると、溶接フレーム５が進出するときには、電極６、７が最先端の位置になって進出し、供給装置１４はその後方に位置しているのである。
【００１２】
溶接フレーム５の横方向の部分がアーム部材５ａであり、その側面にブラケット１５が固定され、それに駆動手段であるエアシリンダ１６が取り付けてある。駆動手段の出力部材に相当するピストンロッド１７に供給ロッド１８の進退駆動手段１９が固定されている。この手段１９はエアシリンダで構成され、ピストンロッド１７とエアシリンダ１９は、結合アーム２０とエアシリンダ１９に取り付けた結合筒２１を介して一体化されている。エアシリンダ１６と１９の代わりに電動モータを採用してもよい。電動モータを採用するときには、モータの回転を直進運動に変換する機構を介在させる。
【００１３】
供給ロッド１８は、横方向に伸びているアーム部材５ａに対して２方向に傾斜させてある。この傾斜は、図１の方向で見た傾斜が角度θ１、図２の方向で見た傾斜が角度θ２として設定されている。すなわち、供給ロッド１８は、アーム部材５ａに対して斜めに交差する状態になっている。供給ロッド１８の先端には保持ヘッド２２が結合され、ここに保持されたプロジェクションボルトの軸部１１が、保持ヘッド２２の進出時に受入孔９の軸線と同軸になるように構成されている。
【００１４】
保持ヘッド２２の軸線は、供給ロッド１８の軸線に対して鋭角的に交差している。ヘッド本体２３には下向きに開放された円形の凹部２４が形成され、ここにフランジ１２が収容される。フランジ１２には溶着用突起１３が一体化されているので、それをも収容するために凹部２４にはフランジ１２のための大径部２４ａと溶着用突起１３のための小径部２４ｂが形成されている。凹部２４の奥にはマグネット（永久磁石）２５が埋設され、凹部２４に入ったフランジ１２を吸引してプロジェクションボルト１０を安定した状態で保持している。この時の状態は、図３のようにフランジ１２の外周部が大径部２４ａの底面に密着させられている。
【００１５】
空気通路２６がヘッド本体２３の中央部に明けられ、小径部２４ｂの底面に開口している。空気通路２６からの圧縮空気で、マグネット２５の吸引力に抗してフランジ１２を凹部２４から強制的に脱出させて、軸部１１を完全に受入孔９へ移行させる。圧縮空気が供給されるタイミングは、軸部１１の一部が受入孔９内に入った時である。なお、符号２７は空気通路２６に接続された空気ホース、符号２８は受入孔９の奥に設置されたマグネット（永久磁石）であり、受入孔９内に移行したボルト１０を確実に吸引保持している。もし、図３の上下が逆になった状態のときには、マグネット２８によるボルト保持が必須となる。
【００１６】
供給ロッド１８が後退しているときには、凹部２４にフランジ１２が進入できるようにしておく必要がある。そのためにエアシリンダ１９に固定したブラケット２９に部品供給管３０が結合され、その端部が復帰した保持ヘッド２２（図１の二点鎖線図示）に合致している。部品供給管３０はパーツフィーダ３１に接続され、空気ホース３２からの圧縮空気で保持ヘッド２２まで搬送されてくる。
【００１７】
鋼板製のワーク３３は、クランプユニット３４でしっかりと固定されている。このユニット３４は通常のもので、静止部材３５に固定された基台３６と回動式のクランプアーム３７ａとの間にワーク３３が強くはさまれるタイプである。溶接フレーム５が復帰しているときには、ワーク３３は離れた箇所に位置しているのであるが、図１は溶接フレーム５が進出して両電極６、７の間に位置している状態である。
【００１８】
イコライザー４は、エアシリンダ８で可動電極６が進出してワーク３３に突き当たると、その反力で溶接フレーム５全体が上方へ移行して、固定電極７がワーク３３の下面に圧着するものである。そのために、コ字型の枠部材３７が関節接手３に固定され、枠部材３７に架設された作動軸３８が溶接フレーム５に固定したブラケット３９を摺動自在に貫通している。ブラケット３９と枠部材３７の端部との間に圧縮コイルスプリング４０、４０が介在させてある。前述の可動電極６の進出による反力が溶接フレーム５に作用すると、片方の圧縮コイルスプリング４０が押し縮められてイコライズ作用が果たされる。
【００１９】
上述の実施形態の作動を説明する。保持ヘッド２２が図１の二点鎖線図示の位置にあるときに、パーツフィーダ３１からプロジェクションボルト１０が送られてくる。するとボルトのフランジ１２や溶着用突起１３が凹部２４内に収容されて、軸部１１が保持ヘッド２２から下方に突出した状態になる。つぎに、供給ロッド１８が進出させられて、軸部１１が受入孔９と同軸になった位置で供給ロッドの進出は停止する。その後、エアシリンダ１６の作用で供給ロッド１８全体が移動させられると、軸部１１は受入孔９内に進入し、空気通路２６からの圧縮空気で軸部１１、すなわちプロジェクションボルト１０は完全に受入孔９内に入り込む。それから保持ヘッド２２が前述とは逆の軌跡を経て元の位置に復帰する。
【００２０】
ついで、ロボット装置１の作動で溶接フレーム５が前進すると、溶接フレーム５から離れた位置に待機していたワーク３３に両電極６、７が到達する。それから可動電極６が進出すると、イコライザー４が作用して溶着用突起１３がワーク３３の下面に押しつけられて通電がなされ、溶着が完了する。１個のプロジェクションボルト１０が溶接されて可動電極６が後退すると、イコライザー４の作用で溶接フレーム５が移動して、固定電極７とワーク３３との間に空間が形成される。この空間に保持ヘッド２２を進出させて、再び軸部１１を受入孔９に供給して、二つ目のプロジェクションボルト溶接がなされる。すなわち、ワーク３３が両電極６、７の間に設置された状態で、次々とプロジェクションボルトの溶接が連続してゆくのである。
【００２１】
このような連続的な溶接は、溶接フレーム５の移動軌跡が短縮できて、効率を高めるのに有効となる。なお、図１の装置全体が上下関係が逆になっても、同様の作動が得られる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、軸部とフランジと軸部とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起からなるプロジェクションボルトを固定状態とされた板状のワークに溶接するものにおいて、ロボット装置に所要箇所へ移動させられるＣ型の溶接フレームが取り付けられ、この溶接フレームには可動電極と固定電極が設置され、前記固定電極は溶接フレームの横方向に伸びている下側のアーム部材に取り付けられていると共にこの固定電極に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、前記下側のアーム部材に進退式の供給ロッドに取り付けられ前記軸部を下向きに突出した状態でフランジと溶着用突起をその凹部内に収容する保持ヘッドとプロジェクションボルトの軸部を受入孔に挿入するための駆動手段から構成されているプロジェクションボルト供給装置を取り付け、このプロジェクションボルト供給装置は溶接フレームの進出方向で見て電極よりも後方側に配置されており、前記駆動手段は前記下側のアーム部材の側面に固定され、この駆動手段の出力部材に供給ロッドの進退駆動手段が固定されており、供給ロッドは下側のアーム部材の下方から斜め上方に向かって進出できる状態でアーム部材に対して２方向に傾斜させてあり、これによって保持ヘッドに保持されたプロジェクションボルトの軸部が受入孔と同軸になった位置で停止すると共に、その停止位置から軸部が受入孔に挿入されるように構成され、しかも可動電極が進出して前記ワークに突き当たるとその反力で溶接フレームが移動して固定電極の受入孔に挿入されたプロジェクションボルトの溶着用突起をワークの下面に圧着させるためのイコライザーがロボット装置と溶接フレームとの間に配置され、可動電極が後退したとき前記イコライザーの作用で溶接フレームが移動して固定電極とワークとの間に保持ヘッドが進出できる空間が形成されるように構成したことを特徴としている。
【００２３】
溶接フレームに取り付けたプロジェクションボルト供給装置から電極の受入孔へ前記軸部を挿入し、その状態でロボット機能により溶接フレームがワークの所定の箇所へ移動して、そこで溶着用突起とワークとが圧着されて通電・溶接がなされる。このように溶接フレームとプロジェクションボルト供給装置とがユニット化されているので、電極へのボルト供給をおこないつつ電極をワークの目的箇所へ移動させて溶接を完了させることができ、したがって、大きなワークを移動させるような設備を設置する必要がなくなる。
【００２４】
プロジェクションボルト供給装置は溶接フレームの進出方向で見て電極よりも後方側に配置されているから、溶接フレームがワークの方へ進出してゆくときには、プロジェクションボルトを保持した電極が最前位置になって溶接ポイントへ到達する。このことは、溶接フレームの進出に対してプロジェクションボルト供給装置が支障をきたしたはならないのである。もし、プロジェクションボルト供給装置が溶接フレームの前方に設置してあると、この供給装置が周辺の部材に干渉したりして、思い通りの箇所へボルト溶接ができないことになる。このように供給装置が干渉問題をおこさないので、良好な溶接挙動が実現する。
【００２５】
プロジェクションボルト供給装置は進退式の供給ロッドに取り付けた保持ヘッドとプロジェクションボルトの軸部を受入孔に挿入するための駆動手段から構成されているから、進退式の供給ロッドが溶接フレームから突出してきたり、後退したりするので、保持ヘッドに係止されたプロジェクションボルトが両電極の間に首尾よく移行される。とくに、軸部が受入孔と同軸になった位置で供給ロッドの進出を停止させることによって、受入孔への軸部移動が的確になされる。軸部は駆動手段の出力で受入孔に挿入されるので、前記供給ロッドの進出に引き続いて信頼性の高い供給がおこなえる。
【００２６】
駆動手段は溶接フレームのアーム部材に固定され、この駆動手段の出力部材に供給ロッドの進退駆動手段が固定されており、供給ロッドはアーム部材に対して２方向に傾斜させてあり、これによって保持ヘッドに保持されたプロジェクションボルトの軸部が受入孔と同軸になった位置で停止すると共に、その停止位置から軸部が受入孔に挿入されるものであるから、供給ロッドのための進退駆動手段と軸部を受入孔へ導く駆動手段とが設置され、ボルトを両電極間に移動させることと、軸部を受入孔へ挿入させることが確実になされる。この挙動は、とくに、駆動手段の出力部材に進退駆動手段が固定されていることによって実現されている。さらに供給ロッドはアーム部材に対して２方向に傾斜させてあるので、電極の後方から両電極間にプロジェクションボルトを移動させることが可能となり、溶接フレームにプロジェクションボルト供給装置をユニット化することがおこないやすくなる。
そして、１個のプロジェクションボルトが溶接されて可動電極が後退すると、イコライザーの作用で溶接フレームが移動して、固定電極とワークとの間に空間が形成される。この空間に保持ヘッドを進出させて、再び軸部を受入孔に供給して、二つ目のプロジェクションボルト溶接がなされる。すなわち、ワークが両電極の間に設置された状態で、次々とプロジェクションボルトの溶接が連続してゆくのである。このような連続的な溶接は、溶接フレームの移動軌跡が短縮できて、効率を高めるのに有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す全体的な側面図である。
【図２】図１の一部を右側から見た正面図である。
【図３】保持ヘッドと受入孔との関係を示す縦断側面図である。
【図４】プロジェクションボルトの外観を示す側面図である。
【符号の説明】
１１        軸部
１２        フランジ
１３        溶着用突起
１０        プロジェクションボルト
３３        ワーク
１          ロボット装置
５          溶接フレーム
６          可動電極
７          固定電極
９          受入孔
１４        プロジェクションボルト供給装置
１８        供給ロッド
２２        保持ヘッド
１６        駆動手段
５ａ        アーム部材
１７        出力部材
１９        進退駆動手段
【図１】
0003700025.tif 000002
【図２】
0003700025.tif 000003
【図３】
0003700025.tif 000004
【図４】
0003700025.tif 000005