(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両電極間で鋼板部品に孔明き部品を溶接するものにおいて、一方の電極にテーパ付きガイドピンが進退可能な状態で設置され、このガイドピンは鋼板部品の下孔を貫通するように構成され、他方の電極には保持ガイドピンが進退可能な状態で設置され、このガイドピンは孔明き部品のテーパ孔に貫通して孔明き部品を保持するように構成され、テーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致するように構成し、テーパ付きガイドピンを突出させようとする弾力は保持ガイドピンを突出させようとする弾力よりも強く設定してあることを特徴とする孔明き部品のプロジェクション溶接装置。
【請求項２】
両電極間で鋼板部品に孔明き部品を溶接するものにおいて、一方の電極にテーパ付きガイドピンが進退可能な状態で設置され、このガイドピンは鋼板部品の下孔を貫通するように構成され、他方の電極には保持ガイドピンが進退可能な状態で設置され、このガイドピンは孔明き部品のテーパ孔に貫通して孔明き部品を保持するように構成され、テーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致するように構成し、テーパ付きガイドピンを突出させようとする弾力は保持ガイドピンを突出させようとする弾力よりも強く設定してあり、テーパ付きガイドピンが鋼板部品の下孔を貫通するのに相前後して他方の電極の保持ガイドピンを押し下げ、これとほぼ同時にテーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致し、一方の電極がさらに進出するとテーパ付きガイドピンもその電極内へ相対的に押し込まれて、一方の電極と鋼板部品、鋼板部品と孔明き部品、孔明き部品と他方の電極とが密着させられ、この状態で溶接電流が流されることを特徴とする孔明き部品のプロジェクション溶接方法。
【請求項３】
両電極間で鋼板部品に孔明き部品を溶接するものにおいて、一方の電極にテーパ付きガイドピンが進退可能な状態で設置され、このガイドピンは鋼板部品の下孔を貫通するように構成され、他方の電極には保持ガイドピンが固定された状態で設置され、このガイドピンは孔明き部品のテーパ孔に貫通して孔明き部品を保持するように構成され、テーパ付きガイドピンに形成した受入孔へ保持ガイドピンに形成した挿入部が進入するように構成し、テーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致するように構成したことを特徴とする孔明き部品のプロジェクション溶接装置。
【請求項４】
両電極間で鋼板部品に孔明き部品を溶接するものにおいて、一方の電極にテーパ付きガイドピンが進退可能な状態で設置され、このガイドピンは鋼板部品の下孔を貫通するように構成され、他方の電極には保持ガイドピンが固定された状態で設置され、このガイドピンは孔明き部品のテーパ孔に貫通して孔明き部品を保持するように構成され、テーパ付きガイドピンに形成した受入孔へ保持ガイドピンに形成した挿入部が進入するように構成し、テーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致するように構成され、テーパ付きガイドピンが鋼板部品の下孔を貫通するのに相前後してテーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致し、一方の電極がさらに進出するとテーパ付きガイドピンがその電極内へ相対的に押し込まれて、一方の電極と鋼板部品、鋼板部品と孔明き部品、孔明き部品と他方の電極とが密着させられ、この状態で溶接電流が流されることを特徴とする孔明き部品のプロジェクション溶接方法。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４のいずれにおいても、孔明き部品がプロジェクションナットであることを特徴とする孔明き部品のプロジェクション溶接装置と溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、孔明き部品を鋼板部品に対してプロジェクション溶接を行う分野に属するものであり、特に、プロジェクションナットの場合において有用性の高いものである。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
鋼板部品にプロジェクションナットのような孔明き部品を溶接するものの一般的な方法は、ガイドピン付き電極に鋼板部品を載置し、このときに鋼板部品の下孔にガイドピンを貫通させ、その上にプロジェクションナットをガイドピンにはめ合わせる。その後、対向する電極を進出させて通電を行っている。このような方式では、前記の対向する電極とプロジェクションナットとの相対位置が確定していないので、溶接精度の向上がなされないのである。上述のガイドピンはナットの位置決め機能は果たしているが、ナットから突き出て相手方電極のガイドピンとの関連において芯出し機能は果たしていない。この相手方の対向する電極は、ガイドピンのないタイプやガイドピンが設置されているタイプのものがある。ガイドピンのあるタイプであっても、他方の電極のガイドピンとの関係において芯出し機能は果たしていない。
【０００３】
【問題を解決するための手段とその作用】
この発明は、上述の問題点を解決するために提供されたもので、一方のガイドピンに形成したテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致することが重要な要件とされている。
請求項１の発明は、両電極間で鋼板部品に孔明き部品を溶接するものにおいて、一方の電極にテーパ付きガイドピンが進退可能な状態で設置され、このガイドピンは鋼板部品の下孔を貫通するように構成され、他方の電極には保持ガイドピンが進退可能な状態で設置され、このガイドピンは孔明き部品のテーパ付き孔に貫通して孔明き部品を保持するように構成され、テーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致するように構成し、テーパ付きガイドピンを突出させようとする弾力は保持ガイドピンを突出させようとする弾力よりも強く設定してあることを特徴としている溶接装置である。したがって、テーパ付きガイドピンが鋼板部品の下孔を貫通するのに相前後して他方の電極の保持ガイドピンを押し下げ、これとほぼ同時にテーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致し、一方の電極がさらに進出するとテーパ付きガイドピンもその電極内へ相対的に押し込まれて、一方の電極と鋼板部品、鋼板部品と孔明き部品、孔明き部品と他方の電極とが密着させられ、この状態で溶接電流が流されるのである。
【０００４】
請求項２の発明は、両電極間で鋼板部品に孔明き部品を溶接するものにおいて、一方の電極にテーパ付きガイドピンが進退可能な状態で設置され、このガイドピンは鋼板部品の下孔を貫通するように構成され、他方の電極には保持ガイドピンが進退可能な状態で設置され、このガイドピンは孔明き部品のテーパ付き孔に貫通して孔明き部品を保持するように構成され、テーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致するように構成し、テーパ付きガイドピンを突出させようとする弾力は保持ガイドピンを突出させようとする弾力よりも強く設定してあり、テーパ付きガイドピンが鋼板部品の下孔を貫通するのに相前後して他方の電極の保持ガイドピンを押し下げ、これとほぼ同時にテーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致し、一方の電極がさらに進出するとテーパ付きガイドピンもその電極内へ相対的に押し込まれて、一方の電極と鋼板部品、鋼板部品と孔明き部品、孔明き部品と他方の電極とが密着させられ、この状態で溶接電流が流されることを特徴としている溶接方法である。この作用は、請求項１のものと同じである。
【０００５】
請求項３の発明は、両電極間で鋼板部品に孔明き部品を溶接するものにおいて、一方の電極にテーパ付きガイドピンが進退可能な状態で設置され、このガイドピンは鋼板部品の下孔を貫通するように構成され、他方の電極には保持ガイドピンが固定された状態で設置され、このガイドピンは孔明き部品のテーパ付き孔に貫通して孔明き部品を保持するように構成され、テーパ付きガイドピンに形成した受入孔へ保持ガイドピンに形成した挿入部が進入するように構成し、テーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致するように構成されていることを特徴としている溶接装置である。したがって、テーパ付きガイドピンが鋼板部品の下孔を貫通するのに相前後してテーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致し、一方の電極がさらに進出するとテーパ付きガイドピンがその電極内へ相対的に押し込まれて、一方の電極と鋼板部品、鋼板部品と孔明き部品、孔明き部品と他方の電極とが密着させられ、この状態で溶接電流が流されるのである。
【０００６】
請求項４の発明は、両電極間で鋼板部品に孔明き部品を溶接するものにおいて、一方の電極にテーパ付きガイドピンが進退可能な状態で設置され、このガイドピンは鋼板部品の下孔を貫通するように構成され、他方の電極には保持ガイドピンが固定された状態で設置され、このガイドピンは孔明き部品のテーパ付き孔に貫通して孔明き部品を保持するように構成され、テーパ付きガイドピンに形成した受入孔へ保持ガイドピンに形成した挿入部が進入するように構成し、テーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致するように構成され、テーパ付きガイドピンが鋼板部品の下孔を貫通するのに相前後してテーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致し、一方の電極がさらに進出するとテーパ付きガイドピンがその電極内へ相対的に押し込まれて、一方の電極と鋼板部品、鋼板部品と孔明き部品、孔明き部品と他方の電極とが密着させられ、この状態で溶接電流が流されることを特徴とする溶接方法である。この作用は、請求項３のものと同じである。
【０００７】
請求項５の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４のいずれにおいても、孔明き部品がプロジェクションナットであることを特徴とする溶接装置と溶接方法であり、上述の作用によってプロジェクションナットが溶接されるのである。
【０００８】
【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詳しく説明する。本発明で対象となる孔明き部品としては、ディスタンスピースとかプロジェクションナット等いろいろなものがあるが、この実施形態ではプロジェクションナットの場合である。図７は装置全体を概略的に示した側面図であり、静止部材にしっかりと固定された支柱１にアーム２が結合され、その先端にエアシリンダ３が取り付けてある。エアシリンダ３のピストンロッド４に一方の電極５が取り付けられ、その先端にテーパ付きガイドピン６が設置してある。同様にもう一方のアーム７の先端にエアシリンダ８が取り付けられ、そのピストンロッド９に他方の電極１０が取り付けられており、この電極から保持ガイドピン１１が突き出ている。両電極５と１０はそれぞれのガイドピン６と１１とが同軸となるように両者の位置関係が設定してある。プロジェクションナット１２には、図１や図２に示したようにねじ孔１３にテーパ孔１４が連続した状態で形成されており、溶着用の突起１５が設けてある。後述のナット供給装置によって、ナット１２が保持ガイドピン１１に供給されてきて、保持ガイドピン１１がねじ孔１３やテーパ孔１４を相対的に貫通してナット１２を保持している。
【０００９】
鋼板部品１６にはテーパ付きガイドピン６が貫通する下孔１７が明けられ、ロボット装置１８のチャック１９で鋼板部品１６をしっかりとつかんでいる。なお、図７においては電極の駆動手段としてエアシリンダを用いているが、これに代えて電動モータを採用してもよい。
【００１０】
図１および図２にしたがって説明する。一方の電極５は円筒状の形状で二つの部材がねじ部２０で一体化してあり、内部にはシリンダ２１が形成してある。テーパ付きガイドピン６は通孔２２を摺動できるように挿入してある。ピストン２３が摺動可能な状態でシリンダ２１内に挿入してあり、テーパ付きガイドピン６がしっかりとピストン２３に結合されている。この結合のためにボルト２４がテーパ付きガイドピン６と一体に設けられ、これに固定ナット２５を締め付けている。シリンダ２１内に収容したコイルスプリング２６によって、テーパ付きガイドピン６を突出させようとする弾力が付与してある。コイルスプリング２６は絶縁板２７に着座させてある。なお、ピストン２３、絶縁板２７はテフロンのような合成樹脂で作られている。そして、テーパ付きガイドピン６はステンレス鋼で作ってある。
【００１１】
テーパ付きガイドピン６には、先端側の外周側にテーパ部２９が形成されており、このテーパ部２９はナット１２のテーパ孔１４と合致する。
【００１２】
他方の電極１０は円筒状の形状で二つの部材がねじ部３０で一体化してあり、内部にはシリンダ３１が形成してある。保持ガイドピン１１は通孔３２を摺動できるように挿入してある。ピストン３３が摺動可能な状態でシリンダ３１内に挿入してあり、保持ガイドピン１１がしっかりとピストン３３に結合されている。この結合のためにボルト３４が保持ガイドピン１１と一体に設けられ、これに固定ナット３５を締め付けている。シリンダ３１内に収容したコイルスプリング３６によって、保持ガイドピン１１を突出させようとする弾力が付与してある。コイルスプリング３６は絶縁板３７に着座させてある。コイルスプリング３６の弾力は、一方の電極５のコイルスプリング２６の弾力よりも弱く設定してある。コイルスプリング３６の弾力は弱いので、コイルスプリングを止めて二点鎖線図示のように空気ホース４７をシリンダ３１内へ開口させ、弱い空気圧力で弾力をピストン３３に付与するようにしてもよい。なお、ピストン３３、絶縁板３７はテフロンのような合成樹脂で作られている。そして、保持ガイドピン１１はステンレス鋼で作ってある。
【００１３】
保持ガイドピン１１は、直径が小さくされた小径部３８（これは、後述の挿入部と同じである）、通孔３２内を摺動する大径部３９、小径部３８と大径部３９を連続させナット１２を係止するテーパ状の接続部４０から構成されている。そして、小径部３８は、ナット１２を保持した状態では図示のようにナット１２から少しだけ突き出ている。
【００１４】
保持ガイドピン１１にナット１２を係止させる供給手段としてはいろいろな方法があるが、図５および図６に二つの事例を図示してある。図５のものは、供給ロッド４１の先端部に下向きに開放した凹部４２を形成し、ここに受け入れたナット１２を保持するためのマグネット４３が取り付けられている。供給ロッド４１は、四角い矢線４４のようにスクエアーモーションをするようにエアシリンダや電動モータ（図示していない）等の駆動手段が設けられている。図５の状態から供給ロッド４１が下降してナット１２のねじ孔１３を保持ガイドピン１１にはめ合わせ、そのままの箇所から供給ロッド４１が右方に後退するとナット供給が終了する。
【００１５】
図６の場合は、供給ロッド４５が斜め上から進退してくる形式のもので、ナット１２のねじ孔１３を貫通する細いガイドロッド４６が設けられている。供給ロッド４５がナット１２を串刺しにした状態で進出してきて、ガイドロッド４６の先端が保持ガイドピン１１の直前で停止すると、ナット１２は慣性で下降し保持ガイドピン１１にはめ合わされてナット供給が完了する。
【００１６】
この実施形態の作動を説明する。鋼板部品１６はチャック１９によって図１の位置に停止させられている。先ず最初に一方の電極５が下降してくると、テーパ付きガイドピン６がその下端面で保持ガイドピン１１を押し下げながら下孔１７内に進入する。この場合、保持ガイドピン１１の長さ、すなわちナット１２から突き出ている量によっては、テーパ付きガイドピン６が下孔１７を貫通した後から保持ガイドピン１１を押し下げることがある。したがって、保持ガイドピン１１が押し下げられるタイミングは、テーパ付きガイドピン６が下孔１７を貫通するのに相前後したものとなる。その後、テーパ部２９がテーパ孔１４に合致し、さらに電極５が進出すると保持ガイドピン１１がナット１２を介して押し下げられながらナット１２が電極１０の上面に密着させられる。この状態から、さらに電極５が進出すると、今度はテーパ付きガイドピン６が電極５内へ相対的に押し込まれる。両電極のガイドピン６、１１が上述のように順序立てて作動するのは、コイルスプリング２６の弾力がコイルスプリング３６のそれよりも強く設定されているからである。そして、最終的には図２に示すように一方の電極５と鋼板部品１６、鋼板部品１６と孔明き部品１２、孔明き部品１２と他方の電極１０とが密着させられ、この状態で溶接電流が流される。この状態から前述の作動と逆の順序で電極が復帰して、ナット付きの鋼板部品１６がロボット装置１８で次の箇所へ送られるのである。
【００１７】
上述のような作動を得るために、エアシリンダ３を順を追って作動させなければならないのであるが、これは通常の電気作動式の空気制御弁や制御回路を採用することによって、容易に実施することができるので、ここでは詳しい説明は省略している。なお、以上の実施形態においてはエアシリンダ８は静止しているので、電極１０は固定電極ということになる。
【００１８】
ナット１２は図１では接続部４０に保持されて宙に浮いているような状態であるが、これに変えて図６の二点鎖線図示のようにナット１２を他方の電極１０の上端面に密着させて保持することもできる。
【００１９】
つぎに、図３および図４に示した他の実施形態について説明する。上述の実施形態と相違している点は、保持ガイドピン１１が固定され、その先端部がテーパ付きガイドピン６の受入孔内に進入するように変形したことである。したがって、電極５の詳細な断面構造は図１と同様であるので、図３では外形だけを図示してある。
保持ガイドピン１１にはフランジ４８が一体的に形成され、二つの部材がねじ部３０で結合されるときにフランジ４８が両部材間でしっかりと挟みつけられて固定ピンとされている。そして、この実施形態では、前述の小径部３８が挿入部３８とされている。一方、テーパ付きガイドピン６には下向きに開口している受入孔２８が形成され、ここに保持ガイドピン１１の挿入部３８が進入するようになっている。
【００２０】
この実施形態の作動を説明する。基本的には、挿入部３８が受入孔２８内に進入する点を除いては、先のものと同じである。テーパ付きガイドピン６が進出してくると、受入孔２８内に挿入部３８が進入し、引き続いてテーパ付きガイドピン６が下孔１７を貫通するのに相前後してテーパ部２９が孔明き部品のテーパ孔１４に合致する。そして、電極５がさらに進出するとテーパ付きガイドピン６がその電極内へ相対的に押し込まれて、一方の電極と鋼板部品、鋼板部品と孔明き部品、孔明き部品と他方の電極とが密着させられ、この状態で溶接電流が流されるのである。
【００２１】
図示の実施形態では、両電極が上下方向の軸線上に整列している場合を示しているが、この軸線が傾斜していたり水平方向であったり、あるいは実施形態のものを上下逆にすることも可能である。ただし、このような方向性の変更に当たっては、保持ガイドピン１１の中にマグネットを埋設してナット１２が落下したり位置ずれを起こしたりしないよう配慮をする必要がある。このようなマグネットの埋設についても、別の請求項として記載することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、テーパ付きガイドピンが鋼板部品の下孔を貫通して受入れガイドピンと鋼板部品との相対位置が確定されること、テーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致すること等によって、孔明き部品と鋼板部品との相対位置が確定づけられるので、両部品の溶接位置の精度を著しく高めることが可能である。特に、テーパ付きガイドピンのテーパ部が孔明き部品のテーパ孔に合致することによって、テーパ付きガイドピンと孔明き部品と他方の電極との相対位置が確定し、さらにはテーパ付きガイドピンと鋼板部品との相対位置も確定し、したがって、孔明き部品と鋼板部品との溶接位置の精度が著しく向上する。
他方の電極の保持ガイドピンが電極に固定されている場合には、保持ガイドピンの先端側がテーパ付きガイドピンの受入孔に進入するので、ガイドピンのテーパ部と孔明き部品のテーパ孔との合致が確実に得られて、上述と同様な高い溶接精度が実現する。
【００２３】
両ガイドピンに付与している突出方向の弾力には、前述のような強弱が設定してあるので、両ガイドピンが順序立てて電極内へ相対的に押し込まれることとなり、図２のような最終的な密着状態に確実に到達できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の要部を示す縦断側面図である。
【図２】図１のものの局部を拡大した部分的な縦断側面図である。
【図３】他の実施形態の要部を示す縦断側面図である。
【図４】図３のものの局部を拡大した部分的な縦断側面図である。
【図５】孔明き部品の供給方法を示す側面図である。
【図６】他の孔明き部品の供給方法を示す側面図である。
【図７】装置全体の側面図である。
【符号の説明】
５、１０      電極
１６          鋼板部品
１２          孔明き部品（プロジェクションナット）
６            テーパ付きガイドピン
１７          下孔
１１          保持ガイドピン
１４          テーパ孔
２９          テーパ部
２６          コイルスプリング
３６          コイルスプリング
【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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【図６】
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【図７】
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