(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の収容凹部が形成された保持筒が絶縁材料で構成され、保持筒に収容凹部に連通した通孔が形成され、通孔内に導通材料で構成された電極本体が進退可能な状態で挿入され、通孔に形成した当たり面と電極本体に形成した受け面との間に規制空間が形成され、規制空間の空間寸法を、電極本体の端面と保持筒の端面の間の部品収容深さよりも小さく設定することにより、部品が収容凹部内に不存在の状態で相手方電極が保持筒の方へ進出して規制空間が消滅したとき、部品が溶接される板材または相手方電極と電極本体の端面の間に非導通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溶接用電極。
【請求項２】
前記保持筒に磁石を取り付け、この磁石の磁力線が、前記収容凹部の直径方向となるように配置されている請求項１記載のプロジェクション溶接用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、溶着用突起を備えた部品を、電極に組み合わせた保持筒に支持して、鋼板やステンレス鋼板などの板材に電気抵抗溶接で溶接するプロジェクション溶接用電極に関している。
【背景技術】
【０００２】  特許第３８８５２１３号公報には、導通材料製電極に絶縁材料製の保持筒を組み合わせ、保持筒に部品を保持し、電極を進出させて部品を鋼板部品に電気抵抗溶接で溶接することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８８５２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記特許文献に記載されている技術は、何らかの原因で部品が保持筒に保持されていないことが発生すると、電極が鋼板部品に直接突き当たって溶接電流が通電される、という問題がある。【０００５】  本発明は、上記の問題点を解決するために提供されたもので、部品が電極に保持されていないときに電極が進出しても、一方の電極から他方の電極への通電を行わせないようにするプロジェクション溶接用電極の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  請求項１記載の発明は、部品の収容凹部が形成された保持筒が絶縁材料で構成され、前記保持筒に収容凹部に連通した通孔が形成され、通孔内に導通材料で構成された電極本体が進退可能な状態で挿入され、通孔に形成した当たり面と電極本体に形成した受け面との間に規制空間が形成され、規制空間の空間寸法を、電極本体の端面と保持筒の端面の間の部品収容深さよりも小さく設定することにより、部品が収容凹部内に不存在の状態で相手方電極が保持筒の方へ進出して規制空間が消滅したとき、部品が溶接される板材または相手方電極と電極本体の端面の間に非導通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溶接用電極である。
【発明の効果】
【０００７】  部品が収容凹部に正常な状態で保持されているときには、板材と部品が両電極の間に挟み付けられ、溶接電流の通電がなされて、溶着用突起が板材に溶着する。このときには、電極の進出変位が保持筒に伝達されないので、規制空間の空間寸法は不変のままになっている。【０００８】  作業者の供給忘れ、供給機構の故障など何らかの原因で、部品が収容凹部内に供給されないことが発生する。このようなところへ相手方電極が進出してくると、相手方電極が保持筒の端面を押し付けるので、その進出変位が保持筒に伝えられる。これにより、通孔に形成した当たり面が電極本体に形成した受け面に密着する。すなわち、規制空間の空間が消滅する。このような密着がなされても、規制空間の空間寸法が、電極本体の端面と保持筒の端面の間の部品収容深さよりも小さく設定してあるので、相手方電極と電極本体の端面との間に、非導通空間が形成される。したがって、部品が不存在のときには、導通が必ず不成立となり、異常通電が防止される。もしも、相手方電極が電極本体の端面に押し付けられた状態で溶接電流が通電されると、両電極が直接溶着することとなり、溶接設備が毀損することとなる。【０００９】  部品が欠如しているとともに、板材が挿入されていないときには、非導通空間が上記のように、相手方電極が保持筒の端面に密着して、相手方電極と電極本体の端面との間に形成される。また、部品が欠如しているときに、板材が両電極間に挿入されているときには、非導通空間は板材と電極本体の端面との間に形成される。【００１０】  保持筒の収容凹部に部品が受け入れられるので、部品は電極に対して、正しい位置に保持され、溶接精度の向上に有効である。【００１１】  請求項２記載の発明は、前記保持筒に磁石を取り付け、この磁石の磁力線が、前記収容凹部の直径方向となるように配置されている請求項１記載のプロジェクション溶接用電極である。【００１２】  部品がワッシャやプロジェクションナットのように小型軽量なものであるときには、収容凹部に対して僅かな傾きなどがあると、収容凹部内に正しい姿勢で入らないことがある。あるいは、電極が傾斜した姿勢で配置してあるときにも、このような問題が発生する。上記のように、磁力線が前記収容凹部の直径方向となるように磁石が配置してあるので、部品は収容凹部内へ吸引され、正しい姿勢で収容凹部内へ導かれる。とくに、磁力線が収容凹部の直径方向となるように磁石配置がなされているので、部品を収容凹部内へ引き込む吸引力が部品全体に対して均一に作用する。このために、部品が収容凹部に対して傾くような力成分が発生せず、部品が正しい姿勢で収容凹部に入り、電極としての信頼性が向上する。【００１３】  もし、磁力線が電極の中心軸線と同方向となるように磁石の極性が選定されていると、部品全体に作用する磁力に、磁力の強い箇所と弱い箇所が発生し、これによって部品が傾斜し、収容凹部内へ正しい姿勢で入らない、という問題がある。このような問題が、上述のようにして解消されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】部品供給装置全体の平面図である。
【図２】図１の（２）−（２）断面図と斜視図である。
【図３】図１の（３）−（３）断面図である。
【図４】電極の動作状態を示す断面図である。
【図５】プロジェクションナットの斜視図と断面図である。
【図６】他の電極構造を示す断面図である。
【図７】磁石付き電極を示す断面図と平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  つぎに、本発明のプロジェクション溶接用電極を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００１６】  図１〜図５は、本発明の実施例１を示す。【００１７】  最初に、プロジェクション溶接の対象部品について説明する。【００１８】  対象部品としては、頭部付きボルトの頭部に溶着用突起が形成されたもの、円筒型部材の端面に溶着用突起が形成されたものなど、種々なものがある。ここでは、一般的に採用されているプロジェクションナットである。以下の説明において、プロジェクションナットを単にナットと表現する場合もある。【００１９】  図５は、鉄製のプロジェクションナット１の形状を示す。正方形の本体２の中央にねじ孔３が開けられ、本体２の四隅に溶着用突起４が設けてある。ねじ孔３内に塗料や水が入るのを防止するために、合成樹脂製の端蓋５がはめ込んである。【００２０】  つぎに、部品供給装置について説明する。【００２１】  部品供給装置全体は、符号１００で示され、ナット１を電極１０１へ供給する機能を果たしている。細長いステンレス鋼製の角材で形成された進退式の供給部材６にナット１の受入凹部７が形成されている。この受入凹部７は、横側面側に入口開口８を有しているとともに、下側に出口開口９が形成してある。【００２２】  受入凹部７に入ったナット１が落下するのを防止するために、供給部材６の上側に進退動作をする永久磁石１０が配置してある。この永久磁石１０は非磁性材料であるステンレス鋼製の四角い容器１１内に収容され、供給部材６に固定したエアシリンダ１２で進退するようになっている。エアシリンダ１２のピストンロッド１３は、供給部材６の進退方向と同方向に進退するようにしてあり、このピストンロッド１３に容器１１が溶接などで固定してある。【００２３】  分厚いステンレス鋼製の板材で作られた基部材１５にエアシリンダ１６が固定され、そのピストンロッド１７が供給部材６の端部に結合してある。ピストンロッド１７が水平方向に進退するように、エアシリンダ１６が配置してある。エアシリンダ１６の進退出力により、供給部材６は基部材１５上を滑動するようになっている。基部材１５を鉛直方向に昇降させるエアシリンダ１８が機枠などの静止部材１９に固定され、そのピストンロッド２０の上端が基部材１５の下面に結合してある。【００２４】  断面が矩形とされた供給管２１内をナット１が通過するようになっており、その出口端部２２が入口開口８に合致している。供給管２１は、静止部材１９に固定してあり、パーツフィーダ２３から伸びてきている。パーツフィーダ２３には、ナット１を高速で搬送するための空気噴射管２４が接合してある。【００２５】  供給部材６の進出方向で見て、収容凹部７よりも先方の箇所に、ナット１の有無を検知するセンサー２５が取り付けてある。ここでは、供給部材６の先端部にセンサー２５が取り付けてある。このセンサー２５としては、種々な形式のものが採用できるが、一般的に用いられている磁性体検知式の近接スイッチが適当である。センサー２５において検知されたナット１の不存在・存在の検知信号は、制御装置（図示していない）に伝えられて、制御装置からの出力信号で相手方電極１０２を進出させたり進出を禁止したりする。【００２６】  つぎに、電極について説明する。【００２７】  通常、電気抵抗溶接の電極は、静止側の固定電極と進退動作をする可動電極が一対になっている。この実施例では、固定電極側の電極が符号１０１で示した本願発明にかかる電極であり、それに対する可動電極が相手方電極１０２とされている。相手方電極１０２は、図示していないが、エアシリンダや進退出力式の電動モータなどの進退駆動手段で、鉛直方向に進退するようになっている。【００２８】  銅合金のような導通材料製とされた電極本体２７が、静止部材である支持部材２８に結合されて、鉛直方向に起立している。電極本体２７は、断面円形の棒状の部材とされ、大径部２９と小径部３０が形成されている。小径部３０と大径部２９の境界部に平坦な受け面３１が形成され、この受け面３１は、電極本体２７の中心軸線Ｏ−Ｏが垂直な位置関係で貫通している仮想平面上に配置してある。なお、大径部２９よりもさらに大径とされたフランジ３２が設けられ、後述のコイルばねを受け止める役目を果たしている。【００２９】  ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミドのような耐熱性に優れた合成樹脂材料や、セラミック材料などの絶縁材料を用いて保持筒３３が形成されている。保持筒３３には、プロジェクションナット１の本体を受け入れる円形の収容凹部３４が形成され、この収容凹部３４に連通させて通孔３５が設けてある。通孔３５は、大径孔３６と小径孔３７によって構成され、大径孔３６と小径孔３７の境界部に当たり面３８が形成してある。この当たり面３８は、電極本体２７の中心軸線Ｏ−Ｏが垂直な位置関係で貫通している仮想平面上に配置してある。当たり面３８と受け面３１との間に、規制空間４０が設けられ、その空間寸法はＬ１で示してある。【００３０】  保持筒３３の大径孔３６に、電極本体２７の大径部２９が摺動可能な状態ではめ込まれている。また、小径孔３７に、小径部３０が摺動可能な状態ではめ込まれている。保持筒３３に、中心軸線Ｏ−Ｏ方向の長孔４１が開けられ、電極本体２７に固定した位置決めピン４２が長孔４１を貫通している。保持筒３３とフランジ３２の間にコイルばね４３が挿入され、その張力によって長孔４１の下部が位置決めピン４２に押し付けられている。なお、コイルばね４３の下側は絶縁リング４４で受け止められているので、コイルばね４３には通電されることがない。【００３１】  上記のように、長孔４１の下部が位置決めピン４２に押し付けられていることにより、規制空間４０の空間寸法Ｌ１が決定される。【００３２】  収容凹部３４の底面は、電極本体２７の端面４５、すなわち小径部３０の端面４５によって形成されている。また、保持筒３３の端面４６は、電極本体２７の中心軸線Ｏ−Ｏが垂直な位置関係で貫通している仮想平面上に配置してある。電極本体２７の端面４５と保持筒３３の端面４６の間の間隔が、部品収容深さＬ２である。【００３３】  規制空間４０の空間寸法Ｌ１を、電極本体２７の端面４５と保持筒３３の端面４６の間の部品収容深さＬ２よりも小さく設定することにより、ナット１が収容凹部３４内に不存在の状態で相手方電極１０２が保持筒３３の方へ進出して規制空間４０が消滅したとき、ボルト１が溶接される板材４７または相手方電極１０２と電極本体２７の端面４５の間に非導通空間４８（図４（Ｂ）参照）が形成される。この空間距離は、符号Ｌ３で示されている。【００３４】  作業者のナット供給忘れや、ナット供給装置の故障などが原因になって、収容凹部３４にナット１が欠如した場合に相手方電極１０２が進出してくると、相手方電極１０２が直接保持筒３３の端面４６に突き当たり、コイルばね４３を縮めながら保持筒３３が下降し、当たり面３８が受け面３１に密着して、保持筒３３と電極本体２７の相対位置が不変となる。この不変状態において、非導通空間４８が形成される。【００３５】  つぎに、正常な動作状態を説明する。【００３６】  この実施例では、ナット１は、溶着用突起４が上向きになった裏出し状態となっている。ナット１がパーツフィーダ２３から勢いよく送られてくると、その勢いで受入凹部７に入る。そのときには、図１および図２に示すように、永久磁石１０が受入凹部７の中央部に待機しているので、ナット１は永久磁石１０に吸引されて、溶着用突起４が受入凹部７の天井面に吸引され、その場所で停止している。【００３７】  ついで、エアシリンダ１６の動作で供給部材６が進出し、この進出途上において収容凹部３４にナット１が不存在であることをセンサー２５が検知する。このナット不存在の検知信号は、制御装置（図示していない）に送られる。センサー２５が収容凹部３４上を通過して、ナット１が収容凹部３４の真上に来てナット１のねじ孔３が中心軸線Ｏ−Ｏと同軸状態になると、その箇所で供給部材６の進出が停止する。この停止後に、エアシリンダ１８の下降動作によって、受入凹部７の出口開口９が収容凹部３４の間近まで接近する。【００３８】  その後、エアシリンダ１２の動作で永久磁石１０が収容凹部３４から外れた位置に移動すると、ナット１は自重で落下し、収容凹部３４内にはまり込む。このはまり込んだ状態が図２（Ａ）に２点鎖線で示してある。収容凹部３４内へのナット挿入が完了すると、エアシリンダ１８とエアシリンダ１６の動作で供給部材６は元の位置に復帰する。この復帰途上においてナット１が収容凹部３４に正しく挿入されていることをセンサー２５が検知する。このナット存在の検知信号は制御装置に送られる。【００３９】  その後、鋼板部品のような板材４７をナット１の上側に載置する。それから相手方電極１０２が進出してくると、板材４７とナット１は、相手方電極１０２と電極本体２７の端面４５の間で挟み付けられ、それに引き続いて溶接電流が通電されて、図４（Ａ）に示すように、溶着用突起４が板材４７に溶着する。この溶着部は、符号３９で示されている。なお、供給部材６の復帰途上でナット１の存在がセンサー２５で検知されると、この検知信号がトリガー信号になって、相手方電極１０２の進出が行われる。【００４０】  図４（Ａ）に示す正常な状態では、板材４７の下面と保持筒３３の端面４６との間に空隙が存在しているので、保持筒３３は押し下げられることがなく、したがって、規制空間４０の空間寸法Ｌ１は縮小しない。【００４１】  つぎに、異常な作動状態について説明する。【００４２】  部品供給装置１００やセンサー２５の動作に何らかの故障が生じたりして、ナット１が収容凹部３４に供給されない場合が発生すると、板材４７とナット１が不存在のところへ相手方電極１０２が進出することがある。この場合には、コイルばね４３が圧縮されながら、相手方電極１０２が保持筒３３の端面４６を押し下げるので、当たり面３８が受け面３１に密着して、図４（Ｂ）に示すように、空間寸法Ｌ１が消滅する。空間寸法Ｌ１は部品収容深さＬ２よりも小さく設定してあるので、空間寸法Ｌ１がゼロになると、収容凹部３４内に非導通空間４８（Ｌ３）が形成される。非導通空間Ｌ３は（Ｌ２−Ｌ１）となる。【００４３】  このように非導通空間４８（Ｌ３）が存置されることにより、相手方電極１０２と電極本体２７間の導通性が遮断され、万一、溶接電流が通電されても両電極間に通電がなされず、電極同士の異常溶着などの発生が防止される。【００４４】  なお、図４（Ｂ）では、板材４７が挿入されているところへ相手方電極１０２が進出してきて、保持筒３３は板材４７を介して押し下げられる状態が図示されているが、板材４７が挿入されていない場合であっても、非導通空間４８（Ｌ３）が上述のように存置される。【００４５】  なお、上記各種のエアシリンダに換えて、進退出力をする電動モータを採用することもできる。また、上記の各エアシリンダには、作動空気の供給管の図示が省略してある。同様に、センサーに接続される信号電線の図示も省略してある。さらに、上記各種の永久磁石を電磁石に置き換えることも可能である。【００４６】  上述の供給部材、永久磁石、相手方電極などの進退動作や、空気噴射などの動作は、一般的に採用されている制御手法で容易に行うことが可能である。簡単なコンピュータ装置で構成される制御装置またはシーケンス回路などからの信号で動作する空気切換弁や、エアシリンダの所定位置で信号を発して前記制御装置に送信するセンサー等を組み合わせることによって、所定の動作を確保することができる。【００４７】  以上に説明した実施例１の作用効果は、つぎのとおりである。【００４８】  ナット１が収容凹部３４に正常な状態で保持されているときには、板材４７とナット１が両電極１０２、２７の間に挟み付けられ、溶接電流の通電がなされて、溶着用突起４が板材４７に溶着する。このときには、電極の１０２進出変位が保持筒３３に伝達されないので、規制空間４０の空間寸法Ｌ１は不変のままになっている。【００４９】  作業者の供給忘れ、部品供給装置１００の故障など何らかの原因で、ナット１が収容凹部３４内に供給されないことが発生する。このようなところへ相手方電極１０２が進出してくると、相手方電極１０２が保持筒３３の端面４６を押し付けるので、その進出変位が保持筒３３に伝えられる。これにより、通孔３５に形成した当たり面３８が電極本体２７に形成した受け面３１に密着する。すなわち、規制空間４０の空間が消滅する。このような密着がなされても、規制空間４０の空間寸法Ｌ１が、電極本体２７の端面４５と保持筒３３の端面４６の間の部品収容深さＬ２よりも小さく設定してあるので、相手方電極１０２と電極本体２７の端面４５との間に、非導通空間４８（Ｌ３）が形成される。したがって、ナット１が不存在のときには、導通が必ず不成立となり、異常通電が防止される。もしも、相手方電極１０２が電極本体２７の端面４５に押し付けられた状態で溶接電流が通電されると、両電極１���２、２７が直接溶着することとなり、溶接設備が毀損することとなる。【００５０】  ナット１が欠如しているとともに、板材４７が挿入されていないときには、非導通空間４８が上記のように、相手方電極１０２が保持筒３３の端面４６に密着して、相手方電極１０２と電極本体２７の端面４５との間に形成される。また、ナット１が欠如しているときに、板材４７が両電極１０２、２７間に挿入されているときには、非導通空間４８は板材４７と電極本体２７の端面４５との間に形成される。【００５１】  保持筒３３の収容凹部３４にナット１が受け入れられるので、ナット１は電極本体２７に対して、正しい位置に保持され、溶接精度の向上に有効である。
【実施例２】
【００５２】  図６は、本発明の実施例２を示す。【００５３】  この実施例２は、実施例１のように、電極本体２７に小径部３０や大径部２９が形成されることなく、大径部２９がフランジ４９に置き換えられ、フランジ４９の上面が受け面３１になったものである。それ以外の構成は、図示されていない部分も含めて先の実施例１と同じであり、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。【００５４】  本実施例２の作用効果は、先の実施例１と同じである。
【実施例３】
【００５５】  図７は、本発明の実施例３を示す。【００５６】  この実施例３は、保持筒３３に磁石５２を取り付けたものである。磁石５２は、永久磁石であり、２つの磁石５２を収容凹部３４の直径方向に向かい合わせて配置してある。つまり、２つの磁石５２が一直線上に配置してある。保持筒３３に孔を開け、ここに磁石５２を挿入して、蓋材５３で封じてある。収容凹部３４の直径方向で見て、磁石５２のＮ極とＳ極も同方向に対向させてあり、これによって、磁力線５４が収容凹部３４の直径方向となるように配置されている。それ以外の構成は、図示されていない部分も含めて先の各実施例と同じであり、同様な機能の部材には同一の符号が記載してある。【００５７】  部品がワッシャやプロジェクションナットのように小型軽量なものであるときには、収容凹部３４に対して僅かな傾きなどがあると、収容凹部３４内に正しい姿勢で入らないことがある。あるいは、電極１０１が傾斜した姿勢で配置してあるときにも、このような問題が発生する。上記のように、磁石５２が配置してあるので、ナット１は収容凹部３４内へ吸引され、正しい姿勢で収容凹部３４内へ導かれる。【００５８】  とくに、磁力線５４が収容凹部３４の直径方向となるように磁石配置がなされているので、ナット１を収容凹部３４内へ引き込む吸引力がナット１全体に対して均一に作用する。このために、ナット１が収容凹部３４に対して傾くような力成分が発生せず、ナット１が正しい姿勢で収容凹部３４に入り、電極１０１としての信頼性が向上する。【００５９】  もし、磁力線５４が中心軸線Ｏ−Ｏと同方向となるように磁石５２の極性が選定されていると、ナット１全体に作用する磁力に、磁力の強い箇所と弱い箇所が発生し、これによってナット１が傾斜し、収容凹部３４内へ正しい姿勢で入らない、という問題がある。このような問題が、上述のようにして解消されている。それ以外の作用効果は、先の各実施例と同じである。【００６０】  図７（Ａ）に示すように、永久磁石１０のＮ極とＳ極を収容凹部３４の直径方向と同方向に対向させて設定し、永久磁石１０の磁力線５５と磁石５２の磁力線５４を同方向に設定する。こうすることにより、両磁力線が干渉することなくナット１に作用するので、受入凹部７への吸引と収容凹部３４への吸引が個々に独立した状態でなされて、上記干渉にともなう誤作動などの発生が防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】  上述のように、本発明の電極によれば、部品が電極に保持されていないときに電極が進出しても、一方の電極から他方の電極への通電を行わせないようにする。したがって、自動車の車体溶接工程や、家庭電化製品の板金溶接工程などの広い産業分野で利用できる。
【符号の説明】
【００６２】  １    プロジェクションナット、部品
２    本体
３    ねじ孔
４    溶着用突起
６    供給部材
７    受入凹部
２７    電極本体
３１    受け面
３３    保持筒
３４    収容凹部
３５    通孔
３８    当たり面
４０    規制空間
４５    端面
４６    端面
４７    板材
４８    非導通空間
５２    磁石
５４    磁力線
１００  部品供給装置
１０１  電極
１０２  相手方電極
Ｌ１    規制空間
Ｌ２    部品収容深さ
Ｌ３    非導通空間の空間距離
Ｏ−Ｏ  中心軸線
【図１】
0006260786.tif 000002
【図２】
0006260786.tif 000003
【図３】
0006260786.tif 000004
【図４】
0006260786.tif 000005
【図５】
0006260786.tif 000006
【図６】
0006260786.tif 000007
【図７】
0006260786.tif 000008