【手続補正書】
【提出日】平成21年1月7日(2009.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】スタッド溶接装置
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、スタッド溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるスタッド溶接ガンと称されるスタッド溶接装置の構成は、たとえば、特許文献１に開示されている。このようなスタッド溶接装置は、本体ハウジング内にたとえばフロントシャフトと呼ばれる駆動主軸が内装されており、この駆動主軸の先端側にチャックアダプタを介してチャックが取り付けられる。このチャックは通常、溶接に用いられるスタッドの一端側の太さ等の形態に対応した種々のものが準備され、スタッドの形態に対応させて適当なものに交換される。このスタッド溶接装置は、上記のチャックにスタッドの一端が保持された状態で使用される。
【０００３】
上記駆動主軸は通常、本体ハウジング内に軸方向に所定の行程をもって移動可能に保持されているとともに、ばねによって常時押し出し方向に付勢されている一方、適時、電磁力によって引き上げ駆動されるようになっている。上記チャックアダプタは、その基端側に対して絶縁された先端側の導体部分に給電ケーブルが接続されている。
【０００４】
上記のスタッド溶接装置を用いた溶接は、大略、次のようにして行われる。上記チャックに所定のスタッドがその基端において保持される。本体ハウジングを把持した作業者は、本体ハウジングに付設されているフェルール押しつけガイドによって、スタッドの先端に外嵌させたフェルールを母材に押しつけるようにする。フェルールは、スタッドに対して軸方向相対移動可能に外嵌されているので、このとき、スタッドは、駆動主軸を押し出し方向に付勢するばねの弾力により、先端が母材に押しつけられた格好となる。この状態を保持したまま本体ハウジングの適部に配置された起動スイッチを押すと、駆動主軸ないしスタッドは、電磁力によって所定距離引き上げられ、スタッドの先端と母材との間には所定のすきまができる。次いで、給電ケーブルから溶接電流が給電される。スタッドの先端と母材との間にアーク放電が起こり、この放電エネルギによってスタッド先端が溶融する。上記の電磁力は適時オフされ、上記のばねにより、スタッドには母材に向けた押しつけ力が作用させられる。そして、溶融金属がフェルールの内部空間を満たすとともにやがて固化し、母材に対するスタッド先端の溶接が完了する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０７１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、本体ハウジングに対して駆動主軸は軸方向往復移動可能となっているが、チャックアダプタ、およびチャックを介して保持されるスタッドの保持安定性を確保する等のためには、この駆動主軸は、本体ハウジングに対して軸周りに回転不能とするべきである。この種のスタッド溶接装置においてはまた、電磁力を解除したとたん、駆動主軸ないしスタッドがばねの弾力によって急激に押し出し方向に移動してスタッド先端が母材に衝撃的に当接することを防止するために、本体ハウジングの外側に付設したショックアブソーバによって上記駆動主軸の押し出し方向の動きを緩衝する構成を付加する場合がある。この場合、駆動主軸から延出したストッパアームをショックアブソーバのプッシュロッドに確実に当接させるためにも、上記駆動主軸の軸周り回転を規制する必要がある。
【０００７】
しかしながら、上記したように、駆動主軸と一体的な上記のチャックアダプタには、給電ケーブルが接続されており、かつ、この給電ケーブルは大きな電流容量を確保するため
に比較的重量をもったケーブルであるため、このスタッド溶接装置に採らせる姿勢によってはこの給電ケーブルの重量あるいはこれに作用する引っ張り力により、駆動主軸に大きな回転力が作用することがある。したがって、たとえば、駆動主軸から延出させた回動規制突起、あるいはストッパアームを本体ハウジングに設けたガイドスロットに摺動係合させてこの駆動主軸の回転を規制するだけでは、上記回動規制突起あるいはストッパアームとガイドスロットとの間に作用する摩擦力により、駆動主軸の円滑な軸方向移動が阻害される虞がある。そうすると、スタッド溶接装置による溶接作業が不可能となる。
【０００８】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、駆動主軸の軸方向動を阻害することなく、この駆動主軸の軸周りの回転を適正に規制し、長期間安定した溶接作業が可能なスタッド溶接装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を採用している。
【００１０】
すなわち、本願発明によって提供されるスタッド溶接装置は、本体ハウジングと、この本体ハウジング内に所定の行程を軸方向移動可能に保持された駆動主軸と、この駆動主軸の先端側に連結固定され、スタッド保持チャックが取り付けられるチャックアダプタと、このチャックアダプタに接続された給電ケーブルと、を備えたスタッド溶接装置であって、上記駆動主軸には、その側方に延出するガイド突起が設けられ、このガイド突起には、所定の回転軸心周りに自由回転する回転体が支持されている一方、上記本体ハウジングには、上記回転体が接触転動するガイドスロットが形成されていることを特徴とする。
【００１１】
好ましい実施の形態では、上記ガイドスロットは、互いに平行に対向する２つのガイド面を有している。
【００１２】
好ましい実施の形態ではまた、上記回転体は、１つ設けられており、上記ガイドスロットの２つのガイド面間距離は、上記１つの回転体が上記２つのガイド面のいずれか一方に接触転動しうるように設定されている。
【００１３】
他の好ましい実施の形態では、上記回転体は、２つ設けられており、一方の回転体が上記ガイドスロットの２つのガイド面の一方に接触転動し、他方の回転体が上記ガイドスロットの２つのガイド面の他方に接触転動するように構成されている。
【００１４】
このような構成によれば、駆動主軸ないしチャックアダプタ、ないしはさらにその先端側にチャックを介して保持されるスタッドが本体ハウジングに対して軸方向に移動するに際し、ガイド突起に支持されて自由回転する回転体がガイドスロットのガイド面を転動する。したがって、上記駆動主軸が軸方向に移動する際に回転方向の外力が作用しても、この駆動主軸の回転は阻止される。また、回転体とガイドスロットのガイド面との間には転がり摩擦が作用するだけであるので、駆動主軸の軸方向移動が阻害されることもない。
【００１５】
したがって、このスタッド溶接装置は、その姿勢により給電ケーブルの重量あるいは張力によってチャックアダプタないし駆動主軸に回転力が作用しても、これによって駆動主軸が不用意に回転することもなければ、軸方向の移動が阻害されることもなく、適正な溶接作業を継続することができる。
【００１６】
好ましい実施の形態ではまた、上記回転体は、上記ガイド突起に内輪が固定されたベアリングの外輪によって構成されている。
【００１７】
このようにすれば、市販のベアリングを採用することができるので、製作コストを低減
することができる。
【００１８】
好ましい実施の形態ではさらに、上記本体ハウジングには、上記駆動主軸の軸線と平行な軸線をもつショックアブソーバが付設されており、上記ガイド突起は、上記ショックアブソーバの作用ロッドに当接しうるように形成されている。
【００１９】
このようにすれば、上記ガイド突起に、ショックアブソーバと協働した駆動主軸の緩衝移動作用を実現するための部材を兼用させることができる。
【００２０】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２２】
図１ないし図４に、本願発明のスタッド溶接装置１００の一実施形態を示す。図１に表れているように、このスタッド溶接装置１００は、円筒状をした本体ハウジング２００と、この本体ハウジング２００内に軸方向移動可能に保持された駆動主軸３００と、この駆動主軸３００の先端側に連結されたチャックアダプタ４００とを備える。このチャックアダプタ４００には、使用されるスタッド５００の基端側の太さ等の形態に対応させてこのスタッド５００の基端側を外嵌保持できるチャック４５０が取り付けられる。本体ハウジング２００には、作業者が把持するグリップ部２１０が一体延出させられている。
【００２３】
駆動主軸３００は、図３に表れているように、先端側軸部３１０と、この先端側軸部３１０の基端側に隣接する大径部３２０と、この大径部３２０よりさらに基端側に延出する小径の引き上げロッド部３３０とを備える。本体ハウジング２００内には、上記駆動主軸３００を軸方向移動可能に保持する保持孔２２０が形成されている。この保持孔２２０は、上記駆動主軸３００の先端側軸部３１０を滑り軸受２２１を介して軸方向摺動可能かつ軸転可能に支持する先端側小径部２２２と、この先端側小径部２２２と基端側に連続して上記大径部３２０を収容する大径部２２３とを有する。この保持孔２２０の大径部２２３は、駆動主軸３００の大径部３２０の軸方向長さ寸法よりも大の軸方向長さ寸法を有している。駆動主軸３００の軸方向移動行程は、大径部３２０が上記保持孔２２０の小径部２２２と大径部２２３とを境界する段部２２４に当接することによって、その前端が規定される。こうして移動行程前端が規定される上記駆動主軸３００は、その大径部３２０が上記保持孔２２０の大径部２２３の軸方向長さ寸法が許容する範囲で所定距離引き上げ動可能となる。また、この駆動主軸３００は、上記保持孔２２０の上記大径部２２３内に配置した圧縮コイルばね２３０の前端を上記大径部３２０の基端側の面に弾接させることにより、常時押し出し方向に弾力付勢されている。
【００２４】
上記本体ハウジング２００内の基端側には、ベアリングを介して、前端側に上記引き上げロッド部３３０の基端側の部位を収容しうる有底孔２４１を設けた、磁性体からなる引き上げピース２４０が軸方向移動可能に保持されている。この引き上げピース２４０はまた、比較的弾力の弱いばね２５０により、常時先端方向に付勢されている。上記本体ハウジング２００の基端側にはまた、上記引き上げピース２４０を取り囲むようにして電磁コイル２６０が組み込まれている。この電磁コイル２６０が取り囲む空間の後端部には、上記引き上げピース２４０の移動行程後端を規定するためのストッパ軸２６１が設けられている。
【００２５】
上記引き上げピース２４０の有底孔２４１の入り口部位には、ねじ２５１によってこの引き上げピース２４０に固定された所定厚みのクランプ板２５２が揺動可能に設けられて
いる。このクランプ板２５２には、上記駆動主軸３００の引き上げロッド部３３０が挿通される保持孔２５３が設けられている。
【００２６】
図３に表れているように、駆動主軸３００の大径部３２０には、軸直交方向に延出する軸状のガイド突起３４０が設けられている。このガイド突起３４０にはまた、内輪３６１と、外輪３６２と、これら内輪３６１と外輪３６２との間に介装された複数のボール３６３からなるベアリング、すなわち、転がり玉軸受３６０が、その内輪３６１を外嵌圧入することによって取り付けられている。このベアリング３６０の外輪３６２は、上記ガイド突起３４０に対して、その軸心を中心として回転する回転体として機能する。上記ガイド突起３４０はまた、上記ベアリング３６０よりもさらに延出して、後記するショックアブソーバ２８０の作用ロッド２８１に当接しうるストッパ部３４１を備える。
【００２７】
一方、上記本体ハウジング２００には、図３および図４に表れているすように、上記ベアリング３６０の外輪３６２（回転体）が接触転動しうるガイドスロット２７０が形成されている。このガイドスロット２７０は、互いに平行に対向し、かつ上記駆動主軸３００の軸線と平行な直線状に延びる２つのガイド面２７１，２７２を内面に備えており、これら２つのガイド面２７１，２７２間に上記ベアリング３６０の外輪３６２が位置させられる。これら２つのガイド面２７１，２７２どうしの間隔は、上記ベアリング３６０の外輪３６２の外径寸法に対してわずかに大の寸法とされる。
【００２８】
図３に表れているように、上記本体ハウジング２００には、ショックアブソーバ２８０が付設される。このショックアブソーバ２８０は、シリンダ２８２と、このシリンダ内に組み込まれた作用ロッド２８１とを備え、この作用ロッド２８１に対する軸方向の衝撃力を内部のオイルの粘性によって緩和し、この作用ロッド２８１の滑らかな軸方向動を実現する公知のものである。このショックアブソーバ２８０はまた、その軸線が上記駆動主軸３００の軸線と平行となるようにして、かつ、後方に向けて延びる作用ロッド２８１の端部に上記ストッパ部３４１が当接しうる位置において、上記本体ハウジング２００に対して付設される。
【００２９】
図１に表れているように、上記チャックアダプタ４００は、ねじによって上記駆動主軸３００の先端側に接続固定されており、その後端側の部分に対して絶縁された先端側部分４１０に、給電ケーブル３７０が接続されている。このチャックアダプタ４００の先端側には、スタッド５００の一端に外嵌されてこのスタッド５００を保持するためのチャック４５０が着脱可能に装着される。このチャック４５０は、スタッド５００の基部の形状等に対応し、種々のスタッド５００を保持できる種々のものが準備される。図に示す例では、このチャック４５０の先端側には、スリットを設けたソケット部４５１が形成されており、このソケット部４５１に所定のスタッド５００の基部が嵌合保持されるようになっている。
【００３０】
図１において符号２９０は、フェルール押し付けガイドを示しており、このフェルール押し付けガイド２９０は、本体ハウジング２００の適部に基端が支持されて前方に所定距離延びるロッド状の支持部材２９１の先端に、スタッド５００を横方向から抱くように形成されたホーク状の押し付け部２９２を形成したものである（図２参照）。フェルール５１０とは、図１に示すように、スタッド５００の先端に嵌合させた所定の軸方向長さをもつ筒状の部材であり、耐熱セラミック等で形成される。このフェルール５１０は、基端側がスタッド５００の外周にスライド可能な程度に嵌合する一方、先端側には、スタッド５００の径より大の内径で先端側に開放する空間が確保されている。
【００３１】
本体ハウジング２００から延びるグリップ部２１０には、起動ボタン２１１が設けられている。また、このグリップ部２１０の内部には、電磁コイル２６０に給電するためのケ
ーブル２１２が内装されている。このケーブル２１２は、起動ボタン２１１に連携するスイッチ回路２１３から延びるケーブル２１４と束ねられて、グリップ部２１０の下端部から延ばされている。
【００３２】
次に、上記構成のスタッド溶接装置１００の動作について説明する。
【００３３】
作業者は、このスタッド溶接装置１００を把持し、スタッド５００の先端に嵌合させたフェルール５１０を母材Ｍに押し付けるような姿勢をとる。フェルール５１０は、上記したようにフェルール押し付けガイド２９０によって押し付けられるので、このとき、フェルール５１０およびフェルール押し付けガイド２９０を介して、母材Ｍに対するスタッド溶接装置１００のスタッド５００の軸線方向の位置が規定される。このとき、スタッド５００は、駆動主軸３００を押圧する圧縮コイルばね２３０によって押し出し方向への弾力を受けているので、その先端が母材Ｍに対して弾性的に突き当てられた格好となる。
【００３４】
起動ボタン２１１を押すと、まず、電磁コイル２６０に通電され、電磁力によって引き上げピース２４０が後方に向けて移動させられる。これに伴い、クランプ板２５２が揺動し、このクランプ板２５２に引き上げロッド部３３０が引っかけ状にクランプされる。以後、引き上げピース２４０の動きに応じて駆動主軸３００が所定距離引き上げられ、これにともなってチャックアダプタ４００、チャック４５０ないしスタッド５００が所定距離引き上げられる。このとき、フェルール５１０が母材Ｍに押し付けられたまま、母材Ｍとスタッド５００の先端との間には、上記の引き上げ量に応じたすきまが生じる。
【００３５】
次いで、給電ケーブル３７０からの給電が行われ、母材Ｍとスタッド５００の先端との間にアーク放電が起こり、そのエネルギによってスタッド５００先端が溶融する。次のタイミングで電磁コイル２６０への通電が遮断され、引き上げピース２４０はばね２５０の弾力によって元に戻り、クランプ板２５２による引き上げロッド部３３０のクランプも解除されて、駆動主軸３００ないしスタッド５００は、圧縮コイルばね２３０によって所定の弾力で母材Ｍに向けて押し付けられる。なお、このときの駆動主軸３００の動きは、ガイド突起３４０の先端に形成したストッパ部３４１がショックアブソーバ２８０の作用ロッド２８１の端部に当接してこの作用ロッド２８１を押し込むようにすることにより、緩やかなものとなる。これにより、フェルール５１０の内部空間はスタッド先端が溶融したことによる溶融金属で満たされ、やがてこの溶融金属がフェルール５１０の内部空間に鋳込まれた格好で固化する。チャック４５０をスタッド５００の基端から離脱させ、フェルール５１０を打ち壊して除去すれば、母材Ｍに対するスタッド５００の溶接が完了する。
【００３６】
上記のように、このスタッド溶接装置１００においては、動作の過程において、駆動主軸３００はいったん引き上げられ、次に圧縮コイルばね２３０の弾力によって押し出されるという、軸方向往復運動を行う。このとき、どの方向にスタッド５００を向けて溶接するかを選択する場合や、スタッド５００の装着時等において、このスタッド溶接装置１００の位置を変更する場合に比較的重量のある給電ケーブル３７０からの力を受けて、駆動主軸３００には軸周り方向の回転力を頻繁に受ける。
【００３７】
しかしながら、上記構成のスタッド溶接装置１００においては、駆動主軸３００は、そのガイド突起３４０に設けた回転体（外輪３６２）が本体ハウジング２００のガイドスロット２７０のガイド面２７１，２７２に当接することにより、軸周りに回転することはない。また、この駆動主軸３００が軸方向に移動する際にも、上記回転体がガイドスロット２７０のガイド面２７１，２７２に接触転動する。したがって、駆動主軸３００の軸方向移動を阻害する抵抗が発生することは、ほとんどない。
【００３８】
これにより、上記構成のスタッド溶接装置１００によれば、長期間安定した溶接作業を
継続して行うことが可能となる。
【００３９】
なお、上記した実施形態では、回転体を取り付けるべきガイド突起３４０の一部を、ショックアブソーバ２８０の作用ロッド２８１を押し込むためのストッパ部３４１として用いるようにしているので、溶接動作において、いったん引き上げたスタッド５００を、アーク放電後に母材Ｍに押し付ける動作をショックアブソーバ２８０によって緩和するように構成する場合、部品点数を削減し、スタッド溶接装置１００としての全体的な構成を簡略化することができる。
【００４０】
もちろん、この発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に含まれる。
【００４１】
実施形態では、本体ハウジング２００に形成したガイドスロット２７０内に入り込んで駆動主軸３００の回転を防止する回転体として、市販のベアリング（転がり玉軸受）３６０を利用したが、回転体の具体的構成は、これに限られない。
【００４２】
また、実施形態では、上記回転体としてのベアリング３６０を、ガイド突起３４０に対して１つ設けたが、回転体の数はこれに限定されない。たとえば、図５に示すように、２つのベアリング３６０を用い、その一方をガイドスロット２７０の一方の内面２７１に接触転動し、他方を上記ガイドスロット２７０の他方の内面２７２に接触転動させる場合も、もちろん本願発明の範囲に含まれる。
【００４３】
さらに、駆動主軸３００を引き上げるための構成、また、引き上げ力を解除して母材Ｍ方向に押し付けるための構成等もまた、実施形態において具体的に説明したものに限られるものではない。
【００４４】
さらに、実施形態は、本体ハウジング２００にグリップ部２１０を設けて作業者がグリップ部２１０を把持して作業をする、いわゆるスタッド溶接ガンとしての構成を採用しているが、本願発明はかかる構成に限定されるものでもなく、本体ハウジングをたとえば溶接ロボットに支持させる場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本願発明に係るスタッド溶接装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のII-II線に沿う断面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】図３のIV-IV線矢視図である。
【図５】他の実施形態の説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００      スタッド溶接装置
２００      本体ハウジング
２１０      グリップ部
２１１      起動ボタン
２２０      保持孔
２３０      圧縮コイルばね
２４０      引き上げピース
２６０      電磁コイル
２７０      ガイドスロット
２８０      ショックアブソーバ
２８１      作用ロッド
２９０      フェルール押し付けガイド
３００      駆動主軸
３１０      先端側軸部
３２０      大径部
３３０      引き上げロッド部
３４０      ガイド突起
３４１      ストッパ部
３６０      転がり玉軸受（ベアリング）
３６１      内輪
３６２      外輪（回転体）
３７０      給電ケーブル
４００      チャックアダプタ
４５０      チャック
５００      スタッド
５１０      フェルール
Ｍ          母材
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2007209990.tif 000001
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2007209990.tif 000002