(57)【要約】【課題】チャックやスタッドに対するスパッタの溶着を防止することのできるスタッド溶接ガン用チャックを提供すること。【解決手段】一対のチャックツメ４８でスタッド４６を把持し、溶接を行う直前に、チャックツメ４８に設けたパイプ５１よりエアーを噴出させる。パイプ５１から噴出したエアーは、チャックツメ４８とスタッド４６との間の隙間を介してチャック下端方向へ流れ、溶接時に飛散したスパッタがスタッド４６の側方へ吹き飛ばされるので、スパッタがチャック内面やスタッド４６に溶着することが無い。【選択図】        図３
2004276104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタッド溶接ガンに取り付けられ、スタッドを保持する開閉可能なスタッド溶接ガン用チャックであって、
スタッドと母材との溶接により発生したスパッタがチャック内部に侵入しないように溶接個所に向けて気体を噴出させる噴出口を有する、ことを特徴とするスタッド溶接ガン用チャック。
【請求項２】
チャック奥方から溶接個所に向けて気体が流れ、チャック先端とスタッドとの間の隙間から溶接個所に向けて気体が噴出する、ことを特徴とする請求項１に記載のスタッド溶接ガン用チャック。
【請求項３】
少なくとも前記スタッドを保持した際に、チャック側部の隙間を閉塞するカバーを有する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスタッド溶接ガン用チャック。
【請求項４】
スタッドを開閉可能なチャックで保持して母材に溶接するスタッド溶接ガンであって、
スタッドと母材との溶接により発生したスパッタがチャック内部に侵入しないように溶接個所に向けて気体を噴出させる噴出口を前記チャックの近傍に有する、ことを特徴とするスタッド溶接ガン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スタッドを把持し母材に押し付けて溶接するために使用されるスタッド溶接ガン用チャック、及びスタッド溶接ガンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スタッド溶接ガン（非特許文献１，２参照）を用いてスタッドを母材に溶接する際、チャックにスタッドを挿入し、その状態で母材に押し付け溶接を行っている。
【０００３】
【非特許文献１】
ドイツＳＯＹＥＲ社製の自動溶接ヘッドＳＫ−５Ａ（株式会社ユーロテック（相模原市）のカタログに記載）
【非特許文献２】
ポップリベット・ファスナー株式会社製のＳＫＫ２４０溶接ヘッド（カタログ：ＰＯＰ  Ｓｔｕｄ  Ｗｅｌｄｉｎｇ    Ｓｙｓｔｅｍに記載）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、チャックと母材との間は狭いため、溶接した際に発生するスパッタが飛散してチャック内部に入り込みチャックに溶着する、若しくは挿入されたスタッドに溶着する場合がある。
【０００５】
いずれも製品の品質低下、チャック寿命の低下の原因となる。
【０００６】
また、溶着したスタッドを除去する手間もかかる。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、チャック内面やスタッドに対するスパッタの溶着を防止することのできるスタッド溶接ガン用チャック、及びスタッド溶接ガンを提供することが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、スタッド溶接ガンに取り付けられ、スタッドを保持する開閉可能なスタッド溶接ガン用チャックであって、スタッドと母材との溶接により発生したスパッタがチャック内部に侵入しないように溶接個所に向けて気体を噴出させる噴出口を有する、ことを特徴としている。
【０００９】
次に、請求項１に記載のスタッド溶接ガン用チャックの作用を説明する。
【００１０】
スタッド溶接ガンを用いてスタッドと母材とを溶接する際、スパッタが発生して飛散し、飛散したスパッタがチャックの内部やスタッドに溶着する場合がある。
【００１１】
請求項１の発明によるスタッド溶接ガン用チャックを用いて溶接を行う場合、溶接する直前から噴出口より空気等の気体を溶接個所に向けて噴出させ、溶接完了まで気体を噴出させる。
【００１２】
これにより、溶接によりスパッタが飛散した場合であっても、飛散したスパッタは気体で吹き飛ばされ、チャック内部やスタッドにスパッタが溶着することが防止される。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスタッド溶接ガン用チャックにおいて、チャック奥方から溶接個所に向けて気体が流れ、チャック先端とスタッドとの間の隙間から溶接個所に向けて気体が噴出する、ことを特徴としている。
【００１４】
次に、請求項２に記載のスタッド溶接ガン用チャックの作用を説明する。
【００１５】
請求項２に記載のスタッド溶接ガン用チャックでは、チャック奥方から溶接個所に向けて気体が流れ、チャック先端とスタッドとの間の隙間から溶接個所に向けて気体が噴出するので、チャック内方にスパッタが進入することを確実に防止できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のスタッド溶接ガン用チャックにおいて、少なくとも前記スタッドを保持した際に、チャック側部の隙間を閉塞するカバーを有する、ことを特徴としている。
【００１７】
次に、請求項３に記載のスタッド溶接ガン用チャックの作用を説明する。
【００１８】
スタッドを溶接する際には、カバーがチャック側部の隙間を閉塞するので、飛散したスパッタがチャック側部の隙間からチャック内部へ侵入することを阻止することが出来る。
【００１９】
また、カバーが、チャック側方の隙間を閉塞するので、噴出口から噴出した気体がチャック側部の隙間から外に漏れることが防止され、気体を溶接個所に向けて導く役目を果たすこともでき、噴出した気体を効率的に溶接個所に向けて吹き付けることが出来る。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、スタッドをチャックで保持して母材に溶接するスタッド溶接ガンであって、スタッドと母材との溶接により発生したスパッタがチャック内部に侵入しないように溶接個所に向けて気体を噴出させる噴出口を前記チャックの近傍に有する、ことを特徴としている。
【００２１】
次に、請求項４に記載のスタッド溶接ガンの作用を説明する。
【００２２】
スタッド溶接ガンを用いてスタッドと母材とを溶接する際、スパッタが発生して飛散し、飛散したスパッタがチャックの内部やスタッドに溶着する場合がある。
【００２３】
請求項４の発明によるスタッド溶接ガン用を用いて溶接を行う場合、溶接する直前から噴出口より空気等の気体を溶接個所に向けて噴出させ、溶接完了まで気体を噴出させる。
【００２４】
これにより、溶接によりスパッタが飛散した場合であっても、飛散したスパッタは気体で吹き飛ばされ、チャック内部やスタッドにスパッタが溶着することが防止される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）及び（Ｂ）には、本発明の一実施形態に係るＣＤ方式のスタッド溶接ガン１２の全体構成が示されている。また、図２（Ａ）及び（Ｂ）には、ガン本体１４が拡大して示されている。
【００２６】
以下では、図示の便宜上、後述するストッパーピン５０及びスタッド４６の長手方向が上下になるようにしているが、スタッド溶接ガン１２の向きはこれに限定されるものではない。
【００２７】
図１に示すように、スタッド溶接ガン１２は、ガン本体１４と、このガン本体１４がスライド可能に取り付けられる第１シリンダープレート１６と、を有している。
【００２８】
第１シリンダープレート１６の上部には、ガン本体昇降用のエアシリンダー１８が取り付けられている。
【００２９】
エアシリンダー１８は、第２シリンダープレート２０を介してガン本体１４に連結されており、ガン本体１４を第１シリンダープレート１６に対して上下方向（矢印Ａ方向及びその反対方向）に昇降させることができる。
【００３０】
第１シリンダープレート１６には、アブソーバブラケット２２を介して、アブソーバ２４が取り付けられている。
【００３１】
ガン本体１４の下降は、ガン本体１４に取り付けられたストッパブロック２６がアブソーバ２４に当たって一定範囲に制限され、ガン本体１４の下端が位置決めされる。
【００３２】
なお、エアシリンダー１８には、下降時にエアーを供給する配管１９、及び上昇時にエアーを供給する配管２１が接続されている。
【００３３】
配管１９、及び配管２１は、電磁弁２３に接続されており、電磁弁２３は配管２５を介してエアコンプレッサー２７に接続されている。
【００３４】
なお、配管２５の途中にはレギュレーター２９が設けられている。
【００３５】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ガン本体１４は、平行に配置されたシリンダープレート３０と水平ベース３２、及びこれらをつなぐ垂直ベース３４とによって構成された、略「コ」字状のベース部材２８を有している。
【００３６】
なお、垂直ベース３４にはベース絶縁プレート４０が貼着されており、ベース部材２８が絶縁されている。
【００３７】
水平ベース３２の上面には、一対の水平移動用ガイド３６が取り付けられている。水平移動用ガイド３６はそれぞれ、ガイドレール３８に沿って水平方向（図２（Ｂ）矢印Ｂ方向及びその反対方向）に移動し、互いに接近又は離間する。
【００３８】
水平移動用ガイド３６の間には、スライドブラケット４２を介して、一対の垂直移動用ガイド４４が配置されており、垂直移動用ガイド４４の下部は、水平ベース３２に形成された孔部を通って下方に延出されている。
【００３９】
垂直移動用ガイド４４は、スライドブラケット４２によって、上下方向に移動可能に保持されている。
【００４０】
垂直移動用ガイド４４の間には、スタッド４６（図３参照）を把持する一対のチャックツメ４８が配置され、それぞれ対応する垂直移動用ガイド４４にねじ（図示せず）固定されている。
【００４１】
従って、水平移動用ガイド３６が接近又は離間すると、一対の垂直移動用ガイド４４も互いに接近又は離間し、これに伴って、一対のチャックツメ４８も互いに接近又は離間する。
【００４２】
図３（Ｂ）に示すように、チャックツメ４８の下端付近の内面（スタッド４６を保持する側）には、断面略Ｖ字状の溝４９が上下方向に形成されている。
【００４３】
図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、チャックツメ４８の長手方向中間部には、パイプ５１が取り付けられている。
【００４４】
パイプ５１は、チャックツメ内側が外側よりも下方に位置するように傾斜して取り付けられており、一方の端部がチャックツメ内面に開口している。
【００４５】
パイプ５１の他方の端部には、ホース５３が接続されており、ホース５３はエアコンプレッサー２７に接続されている。
【００４６】
なお、ホース５３の中間部には、電磁弁５５、及びレギュレーター５７が設けられている。
【００４７】
この電磁弁５５、及び前述した電磁弁２３は、制御装置５９によって動作が制御されるようになっている。
【００４８】
図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、チャックツメ４８の片側の側面には、上下方向に長く形成された板状のカバー６１が取り付けられている。
【００４９】
図３（Ａ），（Ｃ）に示すように、一対のチャックツメ４８が互いに接近してスタッド４６を把持したときに、カバー６１は、一対のチャックツメ４８の側面側の隙間（少なくともパイプ５１の端部とチャック先端との間）を塞ぐことができる。
【００５０】
図４に示すように、水平ベース３２にはストッパーピンガイド５２が取り付けられており、ストッパーピン５０の横方向へのブレを防止すると共に、上下方向（すなわち長手方向）に移動可能に保持している。
【００５１】
ストッパーピン５０の上下方向略中間部にはセットカラー５４が取り付けられて実質的にストッパーピン５０が部分的に拡径されており、ストッパーピン５０の下方への移動は、セットカラー５４がストッパーピンガイド５２に当たることで一定範囲に制限される。
【００５２】
ベース部材２８内には、リンク機構５６が配置されている。
【００５３】
図５にも詳細に示すように、リンク機構５６は、鉛直方向に沿って配置され、上下方向に移動可能なクランプ軸５８と、このクランプ軸５８の下端に、ヒンジピン６２によってその上端が連結された一対の拡縮リンク６０と、で構成されている。
【００５４】
拡縮リンク６０の下端は互いに離間する方向へ延出されると共にヒンジピン６２によってナックル６４に連結されており、クランプ軸５８の上下動によって、接近又は離間するようになっている。
【００５５】
また、ナックル６４は水平移動用ガイド３６に固定されている。従って、クランプ軸５８が上下動すると、水平移動用ガイド３６も接近又は離間する。
【００５６】
シリンダープレート３０の上面には、把持用シリンダー６６が取り付けられ、ジョイント６８を介してクランプ軸５８に連結されている。
【００５７】
なお、把持用シリンダー６６は、下降時にエアーを供給する配管６７、及び上昇時にエアーを供給する配管６９が接続されている。
【００５８】
配管６７、及び配管６９は、電磁弁７１に接続されており、電磁弁７１は配管７３を介してエアコンプレッサー２７に接続されている。また、配管７３の途中にはレギュレーター７５が設けられている。この電磁弁７５は、制御装置５９によって動作が制御されるようになっている。
【００５９】
従って、把持用シリンダー６６を駆動させることでクランプ軸５８を上下動させ、水平移動用ガイド３６、垂直移動用ガイド４４及びチャックツメ４８を接近又は離間させることができる。
【００６０】
クランプ軸５８は、垂直ベース３４に固定されたリニアブッシュ７０によって保持されており、横方向にぐらつくことなくスムーズに上下動するようになっている。
【００６１】
なお、水平移動用ガイド３６、垂直移動用ガイド４４及びチャックツメ４８をさらに、ベース部材２８内には、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、シリンダープレート３０とスライドブラケット４２の間に加圧ユニット７２が配置されている。
【００６２】
加圧ユニット７２は、ストッパーピン５０の上部を収容する略箱状のバネ受け７４と、このバネ受け７４とシリンダープレート３０との間に配置された加圧バネ７６と、を含んでいる。
【００６３】
加圧バネ７６の加圧力は、バネ受け７４及び加圧ブロック７８を介して、垂直移動用ガイド４４及びチャックツメ４８に作用する。
【００６４】
さらに、図４に示すように、加圧バネ７６の加圧力は、バネ受け７４内に配置された押圧片１０２及び後述するテコ８４を介してストッパーピン５０にも作用する。
【００６５】
シリンダープレート３０の上面には加圧シリンダー８０が取り付けられており、この加圧シリンダー８０のピストン８２が、シリンダープレート３０を貫通して、加圧バネ７６の上端に連結されている。
【００６６】
加圧シリンダー８０の加圧力（ピストン８２の位置）を調整することで、加圧バネ７６の蓄勢力を調整することができる。
【００６７】
なお、加圧シリンダー８０は、下降時にエアーを供給する配管８１、及び上昇時にエアーを供給する配管８３が接続されている。
【００６８】
配管８１、及び配管８３は、電磁弁８５に接続されており、電磁弁８５は配管８７を介してエアコンプレッサー２７に接続されている。また、配管８７の途中にはレギュレーター８９が設けられている。
【００６９】
この電磁弁８５は、制御装置５９によって動作が制御されるようになっている。
【００７０】
溶接時には、加圧バネ７６に蓄勢力により、スタッドに適度な加速度及び押し付け力が作用する。
【００７１】
バネ受け７４内には、テコ８４が配置されている。図４（Ａ）及び（Ｂ）にも詳細に示すように、テコ８４は、一定の長さを有する板状に形成されており、その一端８４Ａ側が、バネ受け７４に形成された案内孔８６から外部に突出している。
【００７２】
テコ８４の他端８４Ｂ側には挿通孔８８が形成されており、この挿通孔８８に、ストッパーピン５０が挿通されている。
【００７３】
挿通孔８８の内径は、ストッパーピン５０の外径よりもわずかに大きくなっており、図４（Ｂ）に示すように、テコ８４がストッパーピン５０と直交している状態（非食い込み位置）では、挿通孔８８の孔縁がストッパーピン５０の外周に接触することはない。
【００７４】
これに対し、図４（Ａ）に示すように、テコ８４が一定角度以上傾斜した状態（食い込み位置）では、挿通孔８８の孔縁がストッパーピン５０の外周に食い込むように接触して、ストッパーピン５０の長手方向への移動を阻止することができる。テコ８４の傾斜範囲（傾斜角度）は、一端８４Ａ側が案内孔８６内を移動することで一定範囲に制限される。
【００７５】
バネ受け７４の底部にはバネケース９０が配置され、その内部にテコ付勢バネ９２が収容されている。テコ付勢バネ９２の上端はテコ８４の略中間部分に下方から接触しており、非食い込み位置から食い込み位置へとテコ８４が付勢されている。
【００７６】
図２、図４にも示すように、バネケース９０とセットカラー５４の間には、圧縮バネ９４が配置されている。
【００７７】
圧縮バネ９４は、テコ付勢バネ９２よりも小さなバネ力を有するように形成されており、バネ受け７４に対してセットカラー５４及びストッパーピン５０を下方に付勢している。
【００７８】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１シリンダープレート１６には、ドグ９６が固定されている。
【００７９】
ドグ９６は、ガン本体１４が降下している状態では、図４（Ａ）に示すようにテコ８４が接触することはないが、ガン本体１４が上昇すると、図４（Ｂ）に示すように、テコ８４の一端８４Ａがドグ９６に接触して相対的に下方に押されるように、所定の位置で固定されている。
【００８０】
従って、テコ８４は、ガン本体１４が上昇しているときには、テコ付勢バネ９２の付勢力に抗してドグ９６に押し下げられ、非食い込み位置となっているので、ストッパーピン５０は上下に移動可能となる。
【００８１】
これに対し、ガン本体１４が降下してドグ９６がテコ８４の一端から離間すると、テコ８４はテコ付勢バネ９２の付勢力で傾斜して食い込み位置となるので、ストッパーピン５０の上下動が阻止される。
【００８２】
ガン本体１４には電源ケーブル９８が接続されており、溶接時に通電することで所定の電力を供給し、スタッド４６と母材１０４との間にアークを発生させることができる。
【００８３】
図１（Ａ）に示すように、電源ケーブル９８の中間部分は、ストッパブロック２６に取り付けられたホルダー１００に保持されている。
（作用）
次に、本実施形態のスタッド溶接ガン１２の作用を説明する。
【００８４】
このスタッド溶接ガン１２の初期状態では、ガン本体１４が上昇している。
【００８５】
この状態では、図４（Ｂ）に示すように、テコ８４の一端がドグ９６に押されてテコ８４は非食い込み位置となっているので、ストッパーピン５０は上下に移動することができる。
【００８６】
そして、使用するスタッド４６の外径を考慮し、少なくともこの外径よりも大きな間隔がチャックツメ４８の間に構成されるように、把持用シリンダー６６を駆動して、チャックツメ４８を十分に離間させる。
【００８７】
チャックツメ４８の間にスタッド４６を下方から挿入し、圧縮バネ９４の付勢力に抗して、スタッド４６の上端でストッパーピン５０を押し上げていく。
【００８８】
スタッド４６を所定位置まで挿入すると、把持用シリンダー６６を駆動し、スタッド４６を把持する。
【００８９】
次に、制御装置５９は電磁弁５５、及び電磁弁２３を制御し、エアシリンダー１８を駆動させてガン本体１４を降下させると共に、パイプ５１の端部（本発明の噴出口）よりエアーを噴出させる。
【００９０】
ガン本体１４が降下すると、図４（Ａ）に示すように、テコ８４の一端８４Ａがドグ９６から離れるので、テコ８４はテコ付勢バネ９２の付勢力を受けて食い込み位置となる。
【００９１】
テコ８４の挿通孔８８の孔縁がストッパーピン５０の外周に食い込むので、ストッパーピン５０は固定され、その上下方向への移動が阻止される。
【００９２】
以上により、ガン本体１４へのスタッド４６の装着が完了するので、母材１０４にスタッド４６を適度な力で押し付ける。
【００９３】
このときの押し付け力は、加圧バネ７６から作用するが、加圧バネ７６の蓄勢力は、加圧シリンダー８０によって調整することができる。
【００９４】
従って、スタッド４６の径や母材１０４の種類、及び母材１０４とスタッド４６との関係等に応じて、適度な加速度及び押し付け力で押し付けることができる。
【００９５】
パイプ５１から噴出したエアーは、図３（Ｄ）の矢印Ｃで示す如くチャックツメ４８とスタッド４６との間の隙間を介してチャック下端方向へ流れる。このとき、カバー６１が、チャック側方の隙間を閉塞するので、噴出したエアーがチャック側方の隙間から外に漏れることが防止され、エアーを効率的に溶接個所に向けて吹き付けることが出来る。
【００９６】
この状態で通電し、母材１０４とスタッド４６との間にアークを発生させ、適当にスタッド４６が溶融した状態でスタッド４６を母材１０４に押し付けて溶着させる。
【００９７】
溶着の際、スパッタが発生して飛散する場合があるが、飛散したスパッタはスタッド４６の側方へ吹き飛ばされるので、スパッタがチャック内面やスタッド４６に溶着することが無い。
【００９８】
また、カバー６１がチャック側部の隙間を閉塞するので、飛散して跳ね返ってきたスパッタがチャック側方の隙間からチャック内部へ侵入することも阻止できる。
【００９９】
溶接が終了すると、把持用シリンダー６６を駆動してチャックツメ４８を離間させる。
【０１００】
そしてさらに、エアシリンダー１８を駆動して、ガン本体１４を上昇させ、これと同時にパイプ５１からのエアーの噴出を停止する。
【０１０１】
このように、本実施形態では、チャック内面へのスパッタの溶着、及びスタッド４６へのスパッタの溶着を防止できるので、チャックツメ４８の寿命を低下させることが無く、また製品の品質を低下させることも無い。
［その他の実施形態］
上記実施形態では、パイプ５１からエアーを噴出させたが、パイプ５１から噴出させる気体はエアーに限らず、アルゴンガス、炭酸ガス等の不活性ガスを噴出させても良い。これにより、溶接部分の酸化を防止することができ、またスパッタの発生を抑えることもできる。
【０１０２】
なお、スパッタ防止剤（液体等）を霧状にしてエアーに混ぜ、これを噴出させても良い。
【０１０３】
また、上記実施形態では、チャックツメ４８にエアーを噴出させるパイプ５１を取り付けたが、スパッタを吹き飛ばせることができるのであれば、パイプ５１はチャックツメ４８以外の場所に取り付けても良い。
【０１０４】
例えば、図３（Ｄ）に１点鎖線で示すように一対の垂直移動用ガイド４４の間、図３（Ｄ）に２点鎖線で示すようにチャックツメ４８の先端付近外側にパイプ５１を配置しても良い。
【０１０５】
また、上記実施形態では、ＣＤ方式のスタッド溶接ガンに本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、ショートサイクル方式等、他の方式によるスタッド溶接ガンにも適用可能である。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明のスタッド溶接ガン用チャックは上記構成としたので、チャックの内部やスタッドにスパッタが溶着することを防止することができ、チャックの寿命低下、及び製品の品質低下を防止することができる。
【０１０７】
また、本発明のスタッド溶接ガンは上記構成としたので、チャックの内部やスタッドにスパッタが溶着することを防止することができ、チャックの寿命低下、及び製品の品質低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のスタッド溶接ガンを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の一実施形態のスタッド溶接ガンのガン本体を拡大して示す側面図、（Ｂ）はガン本体を拡大して示す正面図である。
【図３】（Ａ）はチャックの側面図、（Ｂ）は開いたチャックの先端側から見た底面、図（Ｃ）は閉じたチャックの先端側から見た底面図、（Ｄ）はチャックの縦断面図である。
【図４】本発明の一実施形態のスタッド溶接ガンのストッパーピンの作用を示す説明図であり、（Ａ）はストッパーピンが固定された状態、（Ｂ）はストッパーピンが移動可能な状態をそれぞれ示す。
【図５】本発明の一実施形態のスタッド溶接ガンのガン本体を構成するリンク機構及びその近傍を示す説明図である。
【符号の説明】
１２    スタッド溶接ガン
１４    ガン本体
４６    スタッド
４８    チャックツメ（把持部材）
５１    パイプ（噴出口）
６１    カバー
【図１】
2004276104.tif 000003
【図２】
2004276104.tif 000004
【図３】
2004276104.tif 000005
【図４】
2004276104.tif 000006
【図５】
2004276104.tif 000007