(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材に直交する方向に動作可能な軸体と、
前記軸体を介して母材に対するスタッドの押し込み及び引上げを行う押込引上手段と、
を有する溶接ガンを備え、
母材とスタッドとの間にアークを発生させてスタッドの端面と母材表面とを溶融すると共に、前記押込引上手段によりスタッドを母材表面の溶融部に押し込むことによりスタッドを母材に溶接するように構成されたアークスタッド溶接装置において、
溶接ガンを母材に固定する固定手段を設け、
前記固定手段が、母材に固定可能な基台を備え、
前記基台上に溶接ガンが摺動可能に搭載され、
前記溶接ガンの軸体に、軸体と直交する方向にのびるブラケットを設け、
前記ブラケットが基台を貫通して母材に向かってのび、
前記ブラケットが軸体から直交する方向に離れた位置でスタッドを保持するように構成された
ことを特徴とするアークスタッド溶接装置。
【請求項２】
前記基台が、母材及び母材と対向する位置にある障害物に、それぞれ係止可能なクランプ部材を有し
一方のクランプ部材が他方のクランプ部材との間の距離を変動することができるように移動可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアークスタッド溶接装置。
【請求項３】
二つのクランプ部材の間を前記溶接ガンのブラケットが通るように配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載のアークスタッド溶接装置。
【請求項４】
前記溶接ガンが、アークシールド保持手段を備え、
前記アークシールド保持手段が、前記軸体と並行に延びる支持手段を有し、前記支持手段に、それと直交する方向に延びる保持フランジが設けられている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のアークスタッド溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アークスタッド溶接装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、母材とスタッドとの間にアークを発生させてスタッドの端面と母材表面とを溶融すると共に、スタッドを母材表面の溶融部に押し込むことによりスタッドを母材に溶接するアークスタッド溶接は知られている。
このようなアークスタッド溶接は、一瞬でスタッドと母材が溶接されるので、熱影響が非常に少ないという利点を有し、かつ、十分な溶接強度を有するため、様々な分野で利用されている。
アークスタッド溶接を実施する装置については、従来から様々な装置が提案されており、例えば、代表的なアークスタッド溶接装置は、
スタッドを溶接する溶接ガンと、
パイロット電流及び溶接電流を供給する電源装置と、
電流の大きさ及び通電時間や溶接ガンの動作等を制御する制御装置とから成る。
前記溶接ガンには二つのタイプがあり、
第１のタイプは最も一般的なもので、先端にスタッドを装着する軸体と、
前記軸体を介してスタッドを母材に向けて付勢するバネ機構等の付勢手段と、
前記付勢手段の力に抗して軸体と共にスタッドを母材から引き離すスタッド引上げ機構（例えば、電磁ソレノイド）と、
スタッド先端部に陶磁器製のアークシールドを保持するアークシールド保持部材と
から成る。（以下、電磁ソレノイド式溶接ガンという）
上記した電磁ソレノイド式溶接ガンを用いて構成されたアークスタッド溶接装置によれば、アークシールドからスタッドの先端が僅かに突出するように設定され、スタッドの先端を母材に押し当ててアークシールド先端と面一として付勢手段を働かせてスタッドの先端を母材に押し当てた状態でセットし、次いで、スタッド引上げ機構によりスタッドの先端を母材から引き離すようにスタッドを引き上げながら、パイロット電流を流してパイロットアークを発生させ、続けて、母材とスタッドとの間に、溶接電流を予定の通電時間にわたって流すことにより主アークを発生させてスタッド先端及び母材を溶融し、溶接電流の通電の終了時に付勢手段によりスタッドを母材表面の溶融部に押し込むことによりスタッドを母材に溶接する。
最近では第２のタイプとして、先端にスタッドを装着する軸体と、
前記軸体をサーボモータやリニアモータで駆動してスタッドの引き上げや押し込みを行う駆動機構と、
スタッド先端部にアークシールドを保持するアークシールド保持部材と
から成る溶接ガンがある。（以下、モータ駆動式溶接ガンという）。
電磁ソレノイド式溶接ガンとモータ駆動式溶接の大きな特徴の違いは、
最初はスタッド先端をアークシールド内部の位置状態にセットし、次いで母材へ向けて前進させて母材と接触したときをスタッド位置の基点とし、これよりモータ制御により引き上げや押し込み量及びそれらの速度を制御するようにしたものである（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４７９５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したようにアークスタッド溶接装置は、付勢手段及びスタッド引上げ機構、又は駆動機構により上下に動かされる軸体とスタッドとが直線上に配置されるように溶接ガンが構成されているため、スタッドを溶接すべき母材の手前に障害物がある等、溶接ガンが入る隙間がない場合には使用することができないという問題があった。
具体的には、例えば、壁と壁との間が狭い場所において、一方の壁面にスタッドを溶接しなければならない場合がある。この場合、従来のアークスタッド溶接装置では、壁と壁との間の隙間が、溶接ガンの長さより広くなければスタッドを打ち込むことができないという問題があった。
本発明は、上記した従来の問題点を解決し、幅狭空間を構成する一方の壁面にスタッドを溶接することができるアークスタッド溶接装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した目的を達成するために本発明に係るアークスタッド溶接装置は、母材に直交する方向に動作可能な軸体と、前記軸体を介して母材に対するスタッドの押し込み及び引上げを行う押込引上手段とを有する溶接ガンを備え、母材とスタッドとの間にアークを発生させてスタッドの端面と母材表面とを溶融すると共に、前記押込引上手段によりスタッドを母材表面の溶融部に押し込むことによりスタッドを母材に溶接するように構成されたアークスタッド溶接装置において、溶接ガンを母材に固定する固定手段を設け、前記固定手段が、母材に固定可能な基台を備え、前記基台上に溶接ガンが摺動可能に搭載され、前記溶接ガンの軸体に、軸体と直交する方向にのびるブラケットを設け、前記ブラケットが基台を貫通して母材に向かってのび、前記ブラケットが軸体から直交する方向に離れた位置でスタッドを保持するように構成されたことを特徴とする。
好ましくは、前記基台は、母材及び母材と対向する位置にある障害物に、それぞれ係止可能なクランプ部材を有し、一方のクランプ部材が他方のクランプ部材との間の距離を変動することができるように移動可能に構成され得る。
この場合、二つのクランプ部材の間を前記溶接ガンのブラケットが通るように配置され得る。
また好ましくは、前記溶接ガンは、アークシールド保持手段を有し得、その場合、前記アークシールド保持手段は、前記軸体と並行に延びる支持手段を有し、前記支持手段に、それと直交する方向に延びる保持フランジが設けられ得る。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るアークスタッド溶接装置は、母材に直交する方向に動作可能な軸体と、前記軸体を介して母材に対するスタッドの押し込み及び引上げを行う押込引上手段とを有する溶接ガンを備え、母材とスタッドとの間にアークを発生させてスタッドの端面と母材表面とを溶融すると共に、前記押込引上手段によりスタッドを母材表面の溶融部に押し込むことによりスタッドを母材に溶接するように構成されたアークスタッド溶接装置において、溶接ガンを母材に固定する固定手段を設け、前記固定手段が、母材に固定可能な基台を備え、前記基台上に溶接ガンが摺動可能に搭載され、前記溶接ガンの軸体に、軸体と直交する方向にのびるブラケットを設け、前記ブラケットが基台を貫通して母材に向かってのび、前記ブラケットが軸体から直交する方向に離れた位置でスタッドを保持するように構成しているので、実質的に、母材の手前にブラケットを挿入することができる空間があれば母材にスタッドを溶接することが可能になるという効果を奏する。
また、本発明に係るアークスタッド溶接装置によれば基台を母材に固定して、その母材上に溶接ガンを摺動可能に設けているので、母材に対する溶接ガンの位置、即ち、スタッドの位置を正確に決めることが可能になる。
さらに、前記基台に、母材及び母材と対向する位置にある障害物に、それぞれ係止可能なクランプ部材を設け、一方のクランプ部材が他方のクランプ部材との間の距離を変動することができるように移動可能に構成することで、二つのクランプで母材及び母材と対向する位置にある障害物を押えて基台を母材に固定することが可能になるので、基台を簡単に確実に母材に固定することができるという効果を奏する。
この場合、好ましくは、二つのクランプ部材の間を前記溶接ガンのブラケットが通るように配置することで、ブラケットと母材との位置関係、即ち、スタッドと母材との位置関係がより一層確かなものになるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）は本発明に係るスタッド溶接装置を母材にセットした状態を示す概略側面図、（ｂ）はブラケットの先端部分の拡大図、（ｃ）はスタッド保持用ブラケット１０とスタッドとの関係を示す図である。
【図２】図１に示したスタッド溶接装置の概略上面図である。
【図３】（ａ）はスタッド保持用ブラケット１０の概略正面図、（ｂ）はスタッド保持用ブラケット１０の概略側面図を示している。
【図４】アークシールド支持用フランジ１６の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して本発明に係るスタッド溶接装置の実施の形態について説明していく。
【０００９】
図１は、本発明に係るスタッド溶接装置を母材にセットした状態を示す概略側面図であり、図２は、図１に示したスタッド溶接装置の概略上面図である。
図中、符号１は母材を示している。この実施例では母材１は、向き合った二つの壁１及び２の一方であり、二つの壁１及び２の間の隙間ｔは、後述する溶接ガンの全長より狭い。
本発明に係るスタッド溶接装置は、このように母材１に対向する位置に障害物（この実施例では対向する壁）があり、母材１の手前に溶接ガンをセットすることができない狭小部位にスタッド溶接をするために用いられるものである。
符号３はスタッド溶接装置全体を示している。スタッド溶接装置３は、不図示の電源装置及び制御装置に加えて、溶接ガン４及び溶接ガン４を母材１に固定する固定手段５を備えている。前記電源装置は溶接ガン４にパイロット電流及び溶接電流を供給する電源であり、前記制御装置は電流の大きさ、通電時間及び溶接ガンの動作等を制御する。
溶接ガン４は、母材に直交する方向に動作可能な軸体６と、該軸体を介して母材１に対するスタッドの引上げ及び押込みを行う押込引上手段７とを有する。前記押込引上手段７は溶接ガン４のハウジング８の中に収容されている。前記押込引上手段７は、溶接ガン４が電磁ソレノイド式溶接ガンの場合には、軸体、即ち、スタッドを母材に向けて付勢するスプリング等の付勢手段及び付勢手段の力に抗してスタッドを母材から引き上げるスタッド引上げ機構であり、溶接ガン４がモータ駆動式溶接ガンの場合には、軸体をサーボモータやリニアモータで駆動してスタッドの引き上げや押し込みを行う駆動機構であり得る。
図１に示すように前記軸体６の先端には、連結部材９を介して、スタッド保持用ブラケット１０が取り付けられている。図３はスタッド保持用ブラケット１０の概略正面図及び概略側面図を示している。このブラケット１０は、軸体６に直交する方向、即ち、母材１に平行に伸びるように、その一端が前記連結部材９に固定されている。ブラケット１０の他端（先端）は、二つの支持片１０ａ及び１０ｂに分岐され、これらの支持片１０ａ及び１０ｂには、スタッドの後部を挿入支持可能な凹部１１が形成されている。また、各支持片１０ａ及び１０ｂには、凹部１１を挟むように板ばね１２及び１３が取り付けられている。使用時に、スタッドＳは、その後部が前記凹部１１に収容され、その胴部が前記板ばね１２及び１３間に挟まれて支持される。
また、前記軸体３の先端には不図示の電源装置に繋がる電力供給線１４が接続されており、所定のタイミングで、スタッドＳの先端と母材１との間にアーク放電が生じるように、ブラケット１０及びスタッドＳを介して電力が供給されるように構成されている。
さらに、ハウジング８には、左右一対のアークシールド用支持手段１５が設けられており、これら支持手段１５の先端には、支持手段１５と直交する方向、即ち、母材に平行に伸びるアークシールド支持用ブラケット１６が設けられている。
図４はアークシールド支持用ブラケット１６の正面図である。このブラケット１６は、その一端に長手方向に延びる一対のスロット１６ａ及び１６ｂが形成されており、このスロット１６ａ及び１６ｂを介して前記支持手段１５に固定される。
また、ブラケット１６の他端（先端）は、二つの支持片１６ｃ及び１６ｄに分岐され、これら支持片１６ｃ及び１６ｄには、アークシールドＡを嵌め挟み可能な切欠き１７が形成されている。
上記したように構成されたブラケット１０及び１６間の距離は、軸体６及び支持手段１５の長さによって調整され、前述したように電磁ソレノイド式溶接ガンでは母材１にセットした時に、アークシールドＡからスタッドＳの先端が僅かに突出するように設定され、モータ駆動式溶接ガンではスタッドＳの先端がアークシールドＡ内に保持されている。
【００１０】
前記したように構成された溶接ガン４は、固定手段５を介して母材１に固定されている。
固定手段５は、基台２０を有する。基台２０の下面には母材１に係止する固定クランプ金具２１が設けられている。また、基台２０の上面の一側には可動クランプ機構２２が設けられており、基台２０の上面の他側には、溶接ガン固定機構２３が設けられており、基台２０の中心部分には、溶接ガン４のブラケット１０及び１６が通る開口２４が形成されている。
始めに可動クランプ機構２２の構成について説明する。
可動クランプ機構２２は、
基台２０に固定されたガイド部材２５と、ガイド部材２５上に摺動可能に設けられたクランプ板２６と、クランプ板２６の後端に設けられた突き当て板２７と、クランプ板位置調整装置２８とから成る。
前記クランプ板２６は、図２に示すように、その先端が左右一対のアーム２６ａ及び２６ｂに分離されている。これらのアーム２６ａ及び２６ｂは、基台２０の幅方向外側まで広がり、それらの前端には下方に伸びるクランプ金具２９が設けられている。各クランプ金具２９は基台２０の下方までのび、その下端が母材１に対向する壁２に係止可能に構成されている。
前記クランプ板位置調整装置２８は、操作レバー３０によって、軸部材３１が前後に移動するように構成されている。前記軸部材３１は調整ボルト３２を介して可動クランプ機構２２の突き当て板２７に連結されている。
以上説明した可動クランプ機構２２によれば、クランプ板位置調整装置２８でクランプ板２６、即ち、クランプ金具２９を手前に引いた状態で、固定クランプ金具２１を母材１に係止させ、次いで、クランプ板位置調整装置２８でクランプ板２６を前方に移動させることによって、クランプ金具２９が母材１に対向する壁２に係止する。これにより、二つのクランプ金具２１及び２９が、それぞれ母材１及び対向する壁２に係止して、それを押圧するため、固定手段５は母材１に固定される。
【００１１】
次に、溶接ガン固定機構２３について説明する。
溶接ガン固定機構２３は、基台２０における可動クランプ機構２２の反対側に位置する。
溶接ガン固定機構２３は、基台２０に固定されたガイド部材３５と、ガイド部材３５上に摺動可能に設けられた溶接ガン固定台３６と、溶接ガン固定台３６の後端に設けられた突き当て板３７と、溶接ガン位置調整装置３８とから成る。
前記溶接ガン位置調整装置３８は、操作レバー３９によって、軸部材４０が前後に移動するように構成されている。前記軸部材４０は調整ボルト４１を介して突き当て板３７に連結されている。
【００１２】
最後に、上記したように構成されたスタッド溶接装置３の作用について簡単に説明する。
この実施例に係るスタッド溶接装置３は、母材１に対向する位置に障害物（この実施例では対向する壁２）があり、母材１と障害物２との間の距離ｔが溶接ガン４の全長より狭い時に用いられる。
溶接ガン４は、そのスタッド保持用ブラケット１０及びアークシールド支持用ブラケット１６が基台２０に形成された開口２４を通るように基台２０の溶接ガン固定台３６に固定される。
溶接ガン４のスタッド保持用ブラケット１０には、溶接すべきスタッドＳがセットされ、アークシールド支持ブラケット１６にはアークシールドＡがセットされる。この時、ブラケット１０及び１６間の距離は、電磁ソレノイド式溶接ガンではアークシールドＡからスタッドＳの先端が僅かに突出するように設定され、モータ駆動式溶接ガンではアークシールドＡの内部にスタッドＳ先端が位置するように設定されている。
上記したように準備されたスタッド溶接装置３は、ブラケット１０及び１６が母材１及び壁２の間に挿入され、かつ、その固定手段５における基台２０の固定クランプ金具２１が母材１の上端に係止するようにセットされる。この時、可動クランプ機構２２のクランプ板位置調整装置２８は、少なくとも、固定クランプ金具２１とクランプ板２６のクランプ金具２９との間の距離が、母材１と壁２との間の距離ｔより短くなるようにクランプ板２６の位置を調整している。
次いで、可動クランプ機構２２のクランプ板位置調整装置２８により、クランプ板２６、即ち、クランプ金具２９を、それが壁２に係止するまで前方に動かす。これにより、二つのクランプ金具２１及び２９が、それぞれ母材１及び対向する壁２に係止して、それを押圧するため、固定手段５は母材１に固定される。
固定部材５を母材１に固定した状態で、溶接ガン位置調整装置３８により、電磁ソレノイド式溶接ガンではスタッドＳの先端を母材１に押し当てた状態でアークシールドＡの先端とスタッドＳの先端の両者が母材１に接触するように溶接ガン４の位置を調整して固定し、モータ駆動式溶接ガンではアークシールドＡの先端が母材１に接するように溶接ガン４を調整して固定する。
この状態で、不図示の制御装置により溶接ガン４を駆動して軸体６、連結部材９及びブラケット１０を介してスタッドＳを引き上げ、パイロット電流を流してパイロットアークを発生させ、続けて、母材１とスタッドＳとの間に、溶接電流を予定の通電時間にわたって流すことにより主アークを発生させてスタッド先端及び母材を溶融し、溶接電流の通電の終了時に、軸体６、連結部材９及びブラケット１０を介してスタッドＳを母材１の表面の溶融部に押し込むことによりスタッドＳを母材１に溶接する。この時アークシールドＡはスタッドＳの溶融金属により母材１に付着した状態になっている。
溶接後は溶接ガン位置調整装置３８の操作レバー３９により、ブラケット１６、即ち、溶接ガン４を、少なくともアークシールドＡの保持部高さ（図１（ｂ）参照）の分だけ後方（図１（ｂ）における矢印ａの方向）に戻すと伴に、クランプ板位置調整装置の操作レバー３０を戻してクランプ金具２９を開放することによりアークシールドＡ及びスタッドＳが障害となることなくブラケット１０及び１６を母材１と障害物２との隙間より抜き出すことができる。
スタッド溶接装置３を溶接個所より撤去した後に金属棒等によりアークシールドを割り除去する。
溶接できる最小隙間に関しては、電磁ソレノイド式溶接ガンではアークシールドＡからのスタッドＳの突き出しや付勢手段の力に抗するブラケット１６の剛性、スタッドＳ保持用板ばねの保持力や位置保持機構が必要など隙間は大きくなる傾向となるが、モータ駆動式溶接ガンではこれらの必要が無くより小さな隙間でも溶接可能となる。
【００１３】
以上説明した実施例によれば、固定手段５を構成する基台２０を母材１に固定して、基台２０と母材１との位置関係を決定し、溶接ガン４の軸体６に直交する方向に設けたスタッド保持用ブラケット１０を、基台２０を貫通させて基台２０の下方にある母材１と障害物２との間に挿入し、基台２０上で溶接ガン４の位置を調整するように構成しているので、母材１と障害物２との間の隙間が溶接ガン４の全長より狭くても、母体１に対してスタッドＳを溶接することができ、また、上記構成により母材１に対するスタッドＳの位置を固定することが可能になる。
【００１４】
以上説明した実施例では、固定クランプ金具２１を母材１に係止し、クランプ金具２９で母材１と対向する障害物（壁）２を押圧することにより固定手段５を構成する基台２０を母材１に固定しているが、この構成は本実施例に限定されることなく、例えば、固定クランプ金具２１を母材１と対向する障害物に係止し、クランプ金具２９で母材１を押圧することで基台２０を母材１に固定してもよい。
また、固定クランプ金具２１を母材１又は障害物（壁）２に係止し、可動するクランプ金具２９を障害物２又は母材１に係止させた状態で係止力が強まる方向にクランプ金具２９を引っ張ることにより、基台２０を母材１に固定するように可動クランプ機構を構成してもよい。
【符号の説明】
【００１５】
ｔ  母材と対抗する壁との間の距離
Ｓ  スタッド
Ａ  アークシールド
１  母材
２  対向する壁
３  スタッド溶接装置
４  溶接ガン
５  固定手段
６  軸体
７  押込引上手段
８  ハウジング
９  連結部材
１０  スタッド保持用ブラケット
１０ａ及び１０ｂ  支持片
１１  凹部
１２  板ばね
１３  板ばね
１４  電力供給線
１５  アークシールド用支持手段
１６  アークシールド支持用ブラケット
１６ａ  スロット
１６ｂ  スロット
１６ｃ  支持片
１６ｄ  支持片
１７  切欠き
２０  基台
２１  固定クランプ金具
２２  可動クランプ機構
２３  溶接ガン固定機構
２４  開口
２５  ガイド部材
２６  クランプ板
２６ａ  アーム
２６ｂ  アーム
２７  突き当て板
２８  クランプ板位置調整装置
２９  クランプ金具
３０  操作レバー
３１  軸部材
３２  調整ボルト
３５  ガイド部材
３６  溶接ガン固定台
３７  突き当て板
３８  溶接ガン位置調整装置
３９  操作レバー
４０  軸部材
４１  調整ボルト
【図１】
0006417202.tif 000002
【図２】
0006417202.tif 000003
【図３】
0006417202.tif 000004
【図４】
0006417202.tif 000005