(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板状のワークに溶接するものにおいて、定置式溶接機の支持アームに可動電極と固定電極が設置され、両電極のいずれか一方に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、支持アームにプロジェクションボルト供給装置を取り付け、他方、ワークを保持してこのワークを前記両電極間に移動するロボット装置が設けられ、前記プロジェクションボルト供給装置は支持アームの長手方向で見て電極よりも後方側に配置され、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、前記駆動手段は支持アームに固定され、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、供給ロッドは支持アームに対して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し、ロボット装置に保持されたワークは、両電極の間において受入孔を有する電極から進出してきた供給ロッドの保持ヘッドがワークに接触しない位置まで離隔した位置と、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に接触するかあるいは僅かな隙間を形成する位置のと少なくとも２位置をとるように移動させられる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は、プロジェクションボルトを電極の受入孔に挿入するための機構としては、所要の役割を果たしている。しかし、既存の設備を最小限に改造して、設備の簡素化や設備費用の低減をはかるという面からすると、満足なものではない。とくに、小物の鋼板製ワークにプロジェクションボルトを溶接するようなときには、このような要請事項は非常に重要となる。さらに、両電極間にワークが進入してくるときに、ワークの挙動に支障をきたさないように配慮がなされていなければならない。
【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板状のワークに溶接するものにおいて、定置式溶接機の支持アームに可動電極と固定電極が設置され、両電極のいずれか一方に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、支持アームにプロジェクションボルト供給装置を取り付け、他方、ワークを保持してこのワークを前記両電極間に移動するロボット装置が設けられ、前記プロジェクションボルト供給装置は支持アームの長手方向で見て電極よりも後方側に配置され、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、前記駆動手段は支持アームに固定され、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、供給ロッドは支持アームに対して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し、ロボット装置に保持されたワークは、両電極の間において受入孔を有する電極から進出してきた供給ロッドの保持ヘッドがワークに接触しない位置まで離隔した位置と、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に接触するかあるいは僅かな隙間を形成する位置のと少なくとも２位置をとるように移動させられることを特徴としている。
【０００５】
支持ア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両電極間にワークが進入してきて可動電極が作動すると、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。このように支持ア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進入してくるワークの目的箇所にプロジェクションボルト溶接を完了させることができる。したがって、既存の定置式溶接機にプロジェクションボルト供給装置を取り付けるだけの簡単な改造で済む。また、ロボット装置は既存のものをそのまま使用するものであるから、この点における経済的な問題は発生しない。
【０００６】
プロジェクションボルト供給装置は支持アームの長手方向で見て電極よりも後方側に配置されている。こうすることによって、両電極間にワークが進入してくるときに、プロジェクションボルト供給装置が邪魔になったりしない。このことは、支持アームの最先端部分に両電極が配置されているので、ワークはまず最初に両電極間に導かれることとなり、他の部材と干渉することなく円滑に溶接がなされる。
【０００７】
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。進退式の供給ロッドが支持ア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】
駆動手段は支持アームに固定され、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、供給ロッドは支持アームに対して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。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支持アームに対して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、支持ア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。
【０００９】
ロボット装置に保持されたワークは、両電極の間において受入孔を有する電極から離隔した位置と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に接触するかあるいは僅かな隙間を形成する位置の少なくとも２位置をとるように移動させられる。ワークを受入孔付き電極から離隔させておくことによって、ワークが両電極の間に位置したままプロジェクションボルトを受入孔に供給することが可能となる。したがって、一つ目のプロジェクションボルトが溶接されてから、二つ目のプロジェクションボルト溶接、あるいは三つ目へと連続的に溶接をすることができるので、効率向上にとって大変有利である。
【００１０】
【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。鉄製のプロジェクションボルトは符号１で示してあり、軸部２、それと一体の円形のフランジ３、軸部２とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起４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】
符号５は定置式溶接機であり、床６から起立している支柱７に支持アーム８、９が結合されている。各支持アーム８、９にはそれぞれ可動電極１０と固定電極１１が設置してあり、可動電極１０は支持アーム８に取り付けたエアシリンダ１２で駆動される。両電極１０または１１のいずれか一方に受入孔１３が明けられていて、ここに軸部２が挿入される。なお、エアシリンダ１２を電動モータにおき代えることもできる。この場合には、回転運動を直進運動に変換する機構が併用される。
【００１２】
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、この装置は支持アーム９の長手方向で見て電極よりも後方側に配置されている。すなわち、支持アーム９の先端部に固定電極１１が取り付けられ、それよりも後方、つまり図１の左方に供給装置１４が配置されている。換言すると、ワークが定置式溶接機５に進入してくるときには、まず最初に両電極１０、１１の間にワークが入り、このときには供給装置１４はワークに対して干渉しないのである。
【００１３】
支持アーム９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、エアシリンダ１９に取り付けた結合ブラケット２０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。
【００１４】
供給ロッド１８は、横方向に伸びている支持アーム９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、支持アーム９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２１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２が、保持ヘッド２１の進出時に受入孔１３の軸線と同軸になるように構成されている。
【００１５】
保持ヘッド２１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２２には下向きに開放された円形の凹部２３が形成され、ここにフランジ３が収容される。フランジ３には溶着用突起４が一体化されているので、それをも収容するために凹部２３にはフランジ３のための大径部２３ａと溶着用突起４のための小径部２３ｂが形成されている。凹部２３の奥にはマグネット（永久磁石）２４が埋設され、凹部２３に入ったフランジ３を吸引してプロジェクションボルト１を安定した状態で保持している。この時の状態は、図４のようにフランジ３の外周部が大径部２３ａの底面に密着させられている。
【００１６】
空気通路２５がヘッド本体２２の中央部に明けられ、小径部２３ｂの底面に開口している。空気通路２５からの圧縮空気で、マグネット２４の吸引力に抗してフランジ３を凹部２３から強制的に脱出させて、軸部２を完全に受入孔１３へ移行させる。圧縮空気が供給されるタイミングは、軸部２の一部が受入孔１３内に入った時である。なお、符号２６は空気通路２５に接続された空気ホ−ス、符号２７は受入孔１３の奥に設置されたマグネット（永久磁石）であり、受入孔１３内に移行したボルト１を確実に吸引保持している。もし、図４の上下が逆になった状態のときには、マグネット２７によるボルト保持が必須となる。
【００１７】
供給ロッド１８が後退しているときには、凹部２３にフランジ３が進入できるようにしておく必要がある。そのために支持アーム９の側面にに固定したブラケット２８に部品供給管２９が結合され、その端部が復帰した保持ヘッド２１（図１の二点鎖線図示）に合致している。部品供給管２９はパ−ツフィ−ダ３０に接続され、空気ホ−ス３１からの圧縮空気で保持ヘッド２１まで搬送されてくる。
【００１８】
ロボット装置３３は通常の汎用ロボットで、６軸タイプである。関節接手３４にアーム３５が結合され、その先端にチャック機構３６が取り付けられている。鋼板製のワーク３７は、チャック機構３６でしっかりと挟み付けられている。ロボット装置３３に保持されたワーク３７は、図１のように軸部２が挿入される電極１１から離隔した位置と、図示していないが、受入孔１３に挿入されたボルトの溶着用突起４に接触するかあるいは溶着用突起４との間に僅かな隙間ができる位置との少なくとも２位置をとるように移動させられる。
【００１９】
上述の実施形態の作動を説明する。保持ヘッド２１が図１の二点鎖線図示の位置にあるときに、パ−ツフィ−ダ３０からプロジェクションボルト１が送られてくる。するとボルトのフランジ３や溶着用突起４が凹部２３内に収容されて、軸部２が保持ヘッド２１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２が受入孔１３と同軸になった位置で供給ロッド１８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２は受入孔１３内に進入し、空気通路２５からの圧縮空気で軸部２、すなわちプロジェクションボルト１は完全に受入孔１３内に入り込む。それから保持ヘッド２１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、定置式溶接機５から離れた箇所にあったワーク３７がチャック機構３６でつかまれて、両電極１０、１１間に入ってくる。このときには、図１の二点鎖線図示のようにワーク３７は固定電極１１から離れた位置に停止している。それからワーク３７が下降させられて、受入孔１３に保持されたボルトの溶着用突起４に接触させられる。そして、可動電極１０が進出してきて通電がなされ、ワーク３７にプロジェクションボルト１が溶接される。溶接完了後は、ロボット装置３３の作動で軸部２が受入孔１３から抜き取られて、ワーク３７全体が次の工程へ移送される。
【００２１】
１個のプロジェクションボルト１が溶接されてワーク３７が上方へ後退すると、供給ロッド１８が再び進出してきて受入孔１３にボルト１を挿入する。この状態のところへワーク３７が水平方向に位置を変えてから下降してき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３７が両電極１０、１１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。
【００２２】
このような連続的な溶接は、連続的な溶接が可能になることによって、ワーク３７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の装置全体の上下関係が逆になっても、同様の作動が得られる。
【００２３】
【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板状のワークに溶接するものにおいて、定置式溶接機の支持アームに可動電極と固定電極が設置され、両電極のいずれか一方に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、支持アームにプロジェクションボルト供給装置を取り付け、他方、ワークはロボット装置に保持されて前記の両電極間に移動させられることを特徴としている。
【００２４】
支持ア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両電極間にワークが進入してきて可動電極が作動すると、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。このように支持ア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進入してくるワークの目的箇所にプロジェクションボルト溶接を完了させることができる。したがって、既存の定置式溶接機にプロジェクションボルト供給装置を取り付けるだけの簡単な改造で済む。また、ロボット装置は既存のものをそのまま使用するものであるから、この点における経済的な問題は発生しない。
【００２５】
プロジェクションボルト供給装置は支持アームの長手方向で見て電極よりも後方側に配置されているから、両電極間にワークが進入してくるときに、プロジェクションボルト供給装置が邪魔になったりしない。このことは、支持アームの最先端部分に両電極が配置されているので、ワークはまず最初に両電極間に導かれることとなり、他の部材と干渉することなく円滑に溶接がなされる。
【００２６】
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支持ア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。
【００２７】
駆動手段は支持アームに固定され、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、供給ロッドは支持アームに対して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。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支持アームに対して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、支持ア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。
【００２８】
ロボット装置に保持されたワークは、両電極の間において受入孔を有する電極から離隔した位置と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に接触するかあるいは僅かな隙間を形成する位置の少なくとも２位置をとるように移動させられる。ワークを受入孔付き電極から離隔させておくことによって、ワークが両電極の間に位置したままプロジェクションボルトを受入孔に供給することが可能となる。したがって、一つ目のプロジェクションボルトが溶接されてから、二つ目のプロジェクションボルト溶接、あるいは三つ目へと連続的に溶接をすることができるので、効率向上にとって大変有利である。
【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】  プロジェクションボルト供給装置の平面図である。
【図３】  プロジェクションボルト供給装置の一部を示す立体図である。
【図４】  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５】  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】
２          軸部
３          フランジ
４          溶着用突起
１          プロジェクションボルト
３７        ワーク
５          定置式溶接機
９          支持アーム
１０        可動電極
１１        固定電極
１３        受入孔
１４        プロジェクションボルト供給装置
３３        ロボット装置
１８        供給ロッド
２１        保持ヘッド
１６        駆動手段
１７        出力部材
１９        進退駆動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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