(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部とフランジと軸部とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起からなるプロジェクションボルトを板状のワークに溶接するものにおいて、ロボット装置に所要箇所へ移動させられる溶接フレームが取り付けられ、この溶接フレームには可動電極と固定電極が設置され、両電極のいずれか一方に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、溶接フレームの下側に配置されたアーム部材にプロジェクションボルト供給装置を取り付け、この供給装置は進退式の供給ロッドに取り付けた保持ヘッドと、プロジェクションボルトの軸部を受入孔に挿入するための駆動手段から構成され、この駆動手段に結合した基部材が前記駆動手段の側面に固定されて前記アーム部材の横側を上方へ伸びた状態とされている基部材と、この上方に伸びている基部材の上部に溶接された水平方向の基部材とによって構成され、前記水平方向の基部材に供給ロッドを進退させる進退手段が取り付けられていることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接装置。
【請求項２】
請求項１において、駆動手段はアーム部材の先端部に結合してあることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接装置。
【請求項３】
請求項１において、駆動手段はアーム部材の下側に結合してあることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、駆動手段および進退手段はいずれもエアシリンダで構成されていることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、供給ロッドはアーム部材に対して２方向に傾斜させてあり、これによって保持ヘッドに保持されたプロジェクションボルトの軸部が受入孔と同軸になった位置で停止すると共に、その停止位置から軸部が受入孔に挿入されることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接装置。
【請求項６】
軸部とフランジと軸部とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起からなるプロジェクションボルトを板状のワークに溶接するものにおいて、ロボット装置に所要箇所へ移動させられる溶接フレームが取り付けられ、この溶接フレームには可動電極と固定電極が設置され、両電極のいずれか一方に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、溶接フレームの下側に配置されたアーム部材にプロジェクションボルト供給装置を取り付け、この供給装置は進退式の供給ロッドに取り付けた保持ヘッドと、プロジェクションボルトの軸部を受入孔に挿入するための駆動手段から構成され、この駆動手段に結合した基部材が水平方向の基部材によって構成され、前記駆動手段はエアシリンダで構成され、前記エアシリンダは前記アーム部材の上側に結合され、基部材はエアシリンダのピストンロッドに結合され、この基部材に供給ロッドを進退させる進退手段が取り付けられていることを特徴とするプロジェクションボルトの溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
軸部とフランジと溶着用突起からなるプロジェクションボルトを、板状のワークに溶接することがおこなわれている。本発明は、このような溶接の技術分野に属している。
【０００２】
【従来の技術】
上述のような技術分野における先行技術としては、特許第２５０９１０３号公報があげられる。ここには、プロジェクションボルトの軸部を差し込む受入孔が可動電極に明けられ、可動電極に保持されたプロジェクションボルトは同電極の進出によって鋼板等のワークに溶接されることが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとしている問題点】
上述のような先行技術であると、溶接装置自体が定置式であるために、自動車のフロアパネルのような大きなワークの場合には、ワークを移動させなければならず、そのための機構が著しく大規模なものとなり、実用的ではない。そこで、溶接装置自体を移動式にすることが考えられるが、その場合にはプロジェクションボルトを電極に供給する手段に特別な配慮が必要となる。すなわち、溶接装置にプロジェクションボルトの供給装置を取り付けるに当たっては、電極への供給にとって有利な方式を適用しなければならない。また、軸部とフランジと溶着用突起からなるプロジェクションボルトは、的確に保持しなければ良好な溶接品質が得られないこととなる。
【０００４】
【問題を解決するための手段とその作用】
本発明は、上述の問題点や要求条件に注目して発案されたもので、請求項１の発明は、軸部とフランジと軸部とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起からなるプロジェクションボルトを板状のワークに溶接するものにおいて、ロボット装置に所要箇所へ移動させられる溶接フレームが取り付けられ、この溶接フレームには可動電極と固定電極が設置され、両電極のいずれか一方に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、溶接フレームの下側に配置されたアーム部材にプロジェクションボルト供給装置を取り付け、この供給装置は進退式の供給ロッドに取り付けた保持ヘッドと、プロジェクションボルトの軸部を受入孔に挿入するための駆動手段から構成され、この駆動手段に結合した基部材が前記駆動手段の側面に固定されて前記アーム部材の横側を上方へ伸びた状態とされている基部材と、この上方に伸びている基部材の上部に溶接された水平方向の基部材とによって構成され、前記水平方向の基部材に供給ロッドを進退させる進退手段が取り付けられていることを特徴としている。
【０００５】
溶接フレームに取り付けたプロジェクションボルト供給装置から電極の受入孔へ前記軸部を挿入し、その状態でロボット機能により溶接フレームがワークの所定の箇所へ移動して、そこで溶着用突起とワークとが圧着されて通電・溶接がなされる。このように溶接フレームとプロジェクションボルト供給装置とがユニット化されているので、電極へのボルト供給をおこないつつ電極をワークの目的箇所へ移動させて溶接を完了させることができ、したがって、大きなワークを移動させるような設備を設置する必要がなくなる。
【０００６】
そして、供給装置は進退式の供給ロッドに取り付けた保持ヘッドとプロジェクションボルトの軸部を受入孔に挿入するための駆動手段から構成され、とくに、この駆動手段に結合した基部材に供給ロッドを進退させる進退手段が取り付けられているものであるから、駆動手段に結合した基部材が構成上の基礎的部材になって、供給装置が形成されている。したがって、軸部を正しく電極の受入孔へ挿入する最も重要な部品挙動が高精度のもとに達成される。
【０００７】
請求項２、請求項３の発明は、駆動手段の結合位置に関するもので、アーム部材の先端部、下側にそれぞれ結合してある。このように結合位置を適宜選定することによって、駆動手段に結合した基部材の位置をも選択できるようにしている。このように駆動手段や基部材の位置を選定することによって、アーム部材とワークとの干渉関係を適正化することができるのである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかにおいて、駆動手段および進退手段はいずれもエアシリンダで構成されていることを特徴としている。エアシリンダを採用することによって、供給装置に必要な進退運動が簡単にかつ確実に得られる。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかにおいて、供給ロッドはアーム部材に対して２方向に傾斜させてあり、これによって保持ヘッドに保持されたプロジェクションボルトの軸部が受入孔と同軸になった位置で停止すると共に、その停止位置から軸部が受入孔に挿入されることを特徴としている。
【００１０】
供給ロッドのための進退手段と軸部を受入孔へ導く駆動手段とが設置されているので、ボルトを両電極間に移動させることと、軸部を受入孔へ挿入させることが確実になされ、この挙動は、とくに、駆動手段に結合した基部材に進退手段が固定されていることによって実現されている。さらに供給ロッドはアーム部材に対して２方向に傾斜させてあるので、電極の後方から両電極間にプロジェクションボルトを移動させることが可能となり、溶接フレームにプロジェクションボルト供給装置をユニット化することがおこないやすくなる。
請求項６の発明は、軸部とフランジと軸部とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起からなるプロジェクションボルトを板状のワークに溶接するものにおいて、ロボット装置に所要箇所へ移動させられる溶接フレームが取り付けられ、この溶接フレームには可動電極と固定電極が設置され、両電極のいずれか一方に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、溶接フレームの下側に配置されたアーム部材にプロジェクションボルト供給装置を取り付け、この供給装置は進退式の供給ロッドに取り付けた保持ヘッドと、プロジェクションボルトの軸部を受入孔に挿入するための駆動手段から構成され、この駆動手段に結合した基部材が水平方向の基部材によって構成され、前記駆動手段はエアシリンダで構成され、前記エアシリンダは前記アーム部材の上側に結合され、基部材はエアシリンダのピストンロッドに結合され、この基部材に供給ロッドを進退させる進退手段が取り付けられていることを特徴としている。
このような構成により、駆動手段を構成するエアシリンダが前記下側のアーム部材の上側に結合され、このような結合位置を選定することによって、アーム部材とワークとの干渉関係を適正化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施形態にしたがって、本発明をくわしく説明する。符号１はロボット装置でありここでは同装置の先端部分に相当するアーム２、関節接手３が図示されている。ロボット装置１は一般的に採用されている６軸タイプのものである。関節接手３にはイコライザー４を介して溶接フレーム５が結合してある。溶接フレーム５の形態にはいろいろなものがあるが、ここではＣタイプである。なお、Ｃタイプに代えてＸタイプであってもよい。溶接フレーム５の先端部には可動電極６と固定電極７が設置されている。可動電極６は溶接フレーム５に結合したエアシリンダ８によって進退する。このエアシリンダに代えて電動モータを採用してもよい。両電極６、７は同軸位置に設置してあり、いずれか一方にプロジェクションボルトの軸部が挿入される受入孔が明けられている。ここでは、固定電極７に受入孔９が明けられている。
【００１２】
鉄製のプロジェクションボルトは符号１０で示してあり、軸部１１、それと一体の円形のフランジ１２、軸部１１とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起１３から構成されている。なお、この溶着用突起は「いぼ」状のものが３個あるいは４個設置されていてもよい。
【００１３】
プロジェクションボルト供給装置は符号１４で示されており、この装置は溶接フレーム５の進出方向、すなわち離隔した箇所に待機しているワークの方向（図１では右方）で見て、電極６、７よりも後方側に配置されている。換言すると、溶接フレーム５が進出するときには、電極６、７が最先端の位置になって進出し、供給装置１４はその後方に位置しているのである。
【００１４】
溶接フレーム５の横方向の部分がアーム部材５ａであり、図１では理解しやすくするために、アーム部材５ａの一部が二点鎖線で図示してある。アーム部材５ａの先端面５ｂにブラケット１５が固定され、それに固定電極７が取り付けてある。符号１６はブラケット１５を固定するボルトである。
【００１５】
ブラケット１５に縦板１７がボルト１８で固定され、その下部に横板１９が溶接してある。この横板１９に駆動手段２０が結合してある。ここでは駆動手段２０をエアシリンダで構成してあり、そのピストンロッド２１が横板１９に結合されている。ピストンロッド２１に固定されたピストン２２がシリンダ２３内に密接にはまり込んでいる。ここではシリンダ２３が進退をするもので、その進退方向は電極６、７の軸線と平行な方向である。このようにして、駆動手段２０がアーム部材５ａの先端部に結合してある。なお、符号２４は、エアシリンダ２０への空気給排ホ−スである。また、エアシリンダ２０の代わりに電動モータを採用してもよい。電動モータを採用するときには、モータの回転を直進運動に変換する機構を介在させる。
【００１６】
エアシリンダ２０の側面に基部材２５がしっかりと固定されている。基部材２５は、分厚い鋼板で作られており、ボルト２６で固定してある。この基部材２５は、図２から明らかなようにアーム部材５ａの横側を上方に伸びており、その上部に水平方向の基部材２７が溶接してある。この基部材２７も厚板鋼板でできている。「基部材」は、後述の供給ロッドを設置する基礎的部材であり、したがって、符号２５や２７で示した部材を包括的に含んだ部材である。
【００１７】
基部材２７に傾斜ブラケット２８が固定してあり、それに供給ロッド２９の進退手段３０が固定されている。この進退手段はエアシリンダ３０で構成されており、そのピストンロッドが供給ロッド２９になっている。供給ロッド２９は、横方向に伸びているアーム部材５ａに対して２方向に傾斜させてある。この傾斜は、図１の方向で見た傾斜が角度θ１、図２の方向で見た傾斜が角度θ２として設定されている。すなわち、供給ロッド２９は、アーム部材５ａに対して斜めに交差する状態になっている。供給ロッド２９の先端には保持ヘッド３１が結合され、ここに保持されたプロジェクションボルトの軸部１１が、保持ヘッド３１の進出時に受入孔９の軸線と同軸になるように構成されている。
【００１８】
保持ヘッド３１の軸線は、供給ロッド２９の軸線に対して鋭角的に交差している。ヘッド本体３２には下向きに開放された円形の凹部３３が形成され、ここにフランジ１２が収容される。フランジ１２には溶着用突起１３が一体化されているので、それをも収容するために凹部３３にはフランジ１２のための大径部３３ａと溶着用突起１３のための小径部３３ｂが形成されている。凹部３３の奥にはマグネット（永久磁石）３４が埋設され、凹部３３に入ったフランジ１２を吸引してプロジェクションボルト１０を安定した状態で保持している。この時の状態は、図３のようにフランジ１２の外周部が大径部３３ａの底面に密着させられている。
【００１９】
空気通路３５がヘッド本体３２の中央部に明けられ、小径部３３ｂの底面に開口している。空気通路３５からの圧縮空気で、マグネット３４の吸引力に抗してフランジ１２を凹部３３から強制的に脱出させて、軸部１１を完全に受入孔９へ移行させる。圧縮空気が供給されるタイミングは、軸部１１の一部が受入孔９内に入った時である。なお、符号３６は空気通路３５に接続された空気ホ−ス、符号３７は受入孔９の奥に設置されたマグネット（永久磁石）であり、受入孔９内に移行したボルト１０を確実に吸引保持している。もし、図３の上下が逆になった状態のときには、マグネット３７によるボルト保持が必須となる。
【００２０】
供給ロッド２９が後退しているときには、凹部３３にフランジ１２が進入できるようにしておく必要がある。そのために基部材２７に支持部材３８を下側から固定し、それに部品供給管３９が結合され、その端部が復帰した保持ヘッド３１（図２の実線図示）に合致している。部品供給管３９は支持部材３８に明けた部品通路４０と供給ホ−ス４１を経てパ−ツフィ−ダ４２に接続され、空気ホ−ス４３からの圧縮空気でプロジェクションボルトは保持ヘッド３１まで搬送されてくる。供給ホ−ス４１は柔軟な合成樹脂でつくられており、供給装置１４の移動に追従できるようになっている。
【００２１】
鋼板製のワーク４４は、クランプユニット４５でしっかりと固定されている。このユニット４５は通常のもので、静止部材４６に固定された基台４７と進退式のクランプ片４８との間にワーク４４が強くはさまれるタイプである。溶接フレーム５が復帰しているときには、ワーク４４は離れた箇所に位置しているのであるが、図１は溶接フレーム５が進出して両電極６、７の間に位置している状態である。
【００２２】
イコライザー４は、エアシリンダ８で可動電極６が進出してワーク４４に突き当たると、その反力で溶接フレーム５全体が上方へ移行して、固定電極７がワーク４４の下面に圧着するものである。そのために、コ字型の枠部材４９が溶接フレーム５に固定されると共に関節接手３に固定されている。枠部材４９に架設された作動軸５０が溶接フレーム５に固定したブラケット５１を摺動自在に貫通している。ブラケット５１と枠部材４９の端部との間に圧縮コイルスプリング５２、５２が介在させてある。前述の可動電極６の進出による反力が溶接フレーム５に作用すると、片方の圧縮コイルスプリング５２が押し縮められてイコライズ作用が果たされる。
【００２３】
上述の実施形態の作動を説明する。保持ヘッド３１が図１の二点鎖線図示の位置にあるときに、パ−ツフィ−ダ４２からプロジェクションボルト１０が送られてくる。するとボルトのフランジ１２や溶着用突起１３が凹部３３内に収容されて、軸部１１が保持ヘッド３１から下方に突出した状態になる。つぎに、供給ロッド２９が進出させられて、軸部１１が受入孔９と同軸になった位置で供給ロッドの進出は停止する。その後、エアシリンダ２０の作用で供給ロッド２９全体が移動させられると、軸部１１は受入孔９内に進入し、空気通路３５からの圧縮空気で軸部１１、すなわちプロジェクションボルト１０は完全に受入孔９内に入り込む。それから保持ヘッド３１が前述とは逆の軌跡を経て元の位置に復帰する。
【００２４】
ついで、ロボット装置１の作動で溶接フレーム５が前進すると、溶接フレーム５から離れた位置に待機していたワーク４４に両電極６、７が到達する。それから可動電極６が進出すると、イコライザー４が作用して溶着用突起１３がワーク４４の下面に押しつけられて通電がなされ、溶着が完了する。１個のプロジェクションボルト１０が溶接されて可動電極６が後退すると、イコライザー４の作用で溶接フレーム５が移動して、固定電極７とワーク４４との間に空間が形成される。この空間に保持ヘッド３１を進出させて、再び軸部１１を受入孔９に供給して、二つ目のプロジェクションボルト溶接がなされる。すなわち、ワーク４４が両電極６、７の間に設置された状態で、次々とプロジェクションボルトの溶接が連続してゆくのである。
【００２５】
上述の作動において、駆動手段すなわちエアシリンダ２０の出力は、基部材２５、２７を経由してエアシリンダ３０や供給ロッド２９に伝えられている。換言すると、プロジェクションボルト供給装置１４の構成部材の中に基礎的部材である基部材２５、２７が中核的に存在させてある。
【００２６】
図５は、エアシリンダ２０がアーム部材５ａの先端部ではなく、同アームの下側に配置されている例である。この場合には、プロジェクションボルト供給装置１４を図１よりも左方に設置するときに好都合である。図５のものの横板１９と当て板５３とが結合ボルト５４、５４でアーム部材５ａを強力に挟み付けていることによって、横板１９の固定が図られている。他のピストンロッド２１やエアシリンダ２０、基部材２５、２７等は図１、図２の実施形態と同じである。したがって、図５においては、エアシリンダ３０や供給ロッド２９等の図示は省略してある。
【００２７】
図６の場合は、エアシリンダ２０がアーム部材５ａの下側ではなく、同アームの上側に配置されている例である。この場合には、エアシリンダ２０がアーム部材５ａから下方に突出しないようにして、ワークとの干渉を避けるのに好都合である。アーム部材５ａの側面に分厚い座板５５を溶接し、これにＬ字型のブラケット５６をボルト５７で固定する。そして、エアシリンダ２０はアーム部材５ａの上側においてブラケット５６に固定されている。ここではエアシリンダ２０のシリンダ２３が固定され、ピストンロッド２１が可動部材とされている。基部材２７は、ピストンロッド２１に固定され、それにディスタンスピース５８を介して傾斜ブラケット２８が結合されている。同ブラケット２８へのエアシリンダ３０の取り付けは、先のものと同じである。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、軸部とフランジと軸部とは反対側のフランジ面に形成された溶着用突起からなるプロジェクションボルトを板状のワークに溶接するものにおいて、ロボット装置に所要箇所へ移動させられる溶接フレームが取り付けられ、この溶接フレームには可動電極と固定電極が設置され、両電極のいずれか一方に前記軸部が挿入される受入孔が形成され、溶接フレームにプロジェクションボルト供給装置を取り付け、この供給装置は進退式の供給ロッドに取り付けた保持ヘッドとプロジェクションボルトの軸部を受入孔に挿入するための駆動手段から構成され、この駆動手段に結合した基部材に供給ロッドを進退させる進退手段が取り付けられている。
【００２９】
溶接フレームに取り付けたプロジェクションボルト供給装置から電極の受入孔へ前記軸部を挿入し、その状態でロボット機能により溶接フレームがワークの所定の箇所へ移動して、そこで溶着用突起とワークとが圧着されて通電・溶接がなされる。このように溶接フレームとプロジェクションボルト供給装置とがユニット化されているので、電極へのボルト供給をおこないつつ電極をワークの目的箇所へ移動させて溶接を完了させることができ、したがって、大きなワークを移動させるような設備を設置する必要がなくなる。
【００３０】
そして、供給装置は進退式の供給ロッドに取り付けた保持ヘッドとプロジェクションボルトの軸部を受入孔に挿入するための駆動手段から構成され、とくに、この駆動手段に結合した基部材に供給ロッドを進退させる進退手段が取り付けられているものであるから、駆動手段に結合した基部材が構成上の基礎的部材になって、供給装置が形成されている。したがって、軸部を正しく電極の受入孔へ挿入する最も重要な部品挙動が高精度のもとに達成される。すなわち、駆動手段には構造的に剛性が高い基部材が結合され、この基部材に供給ロッドの進退手段が設置されているから、保持された軸部は電極受入孔に対して正確な相対位置が維持できるのである。
【００３１】
駆動手段の結合位置は、アーム部材の先端部、同アームの下側あるいは上側に選定できる。先端部の場合には、プロジェクションボルト供給装置が溶接フレームの最も先端側に設置されるので、ワークが溶接フレームの奥まで入り込むことができて、大型ワークの場合に好都合となる。すなわち、溶接フレームの懐が大きくできるのである。
【００３２】
また、同アームの下側に駆動手段を配置するときには、駆動手段を同アームの先端から離れた箇所に配置し、したがって、プロジェクションボルト供給装置も同アームの先端から遠ざかった箇所に配置されることになる。こうすることによって、プロジェクションボルト供給装置がワークに干渉しにくい状態にすることができる。さらに、駆動手段を同アームの上側に配置するときには、アーム部材から下方に駆動手段が突出しないので、同手段が近隣の部材に干渉することが防止できる。このように結合位置を適宜選定することによって、駆動手段に結合して基部材の位置をも選択できるようにしている。かくして駆動手段や基部材の位置を選定することによって、溶接アームとワークとの干渉関係を適正化することができるのである。
【００３３】
駆動手段および進退手段はいずれもエアシリンダで構成されている。エアシリンダを採用することによって、供給装置に必要な進退運動が簡単にかつ確実に得られる。
【００３４】
供給ロッドはアーム部材に対して２方向に傾斜させてあり、これによって保持ヘッドに保持されたプロジェクションボルトの軸部が受入孔と同軸になった位置で停止すると共に、その停止位置から軸部が受入孔に挿入される。
【００３５】
供給ロッドのための進退手段と軸部を受入孔へ導く駆動手段とが設置されているので、ボルトを両電極間に移動させることと、軸部を受入孔へ挿入させることが確実になされ、この挙動は、とくに、駆動手段に結合した基部材に進退手段が固定されていることによって実現されている。さらに供給ロッドはアーム部材に対して２方向に傾斜させてあるので、電極の後方から両電極間にプロジェクションボルトを移動させることが可能となり、溶接フレームにプロジェクションボルト供給装置をユニット化することがおこないやすくなる。
【００３６】
駆動手段がアーム部材の先端部や上下の箇所、すなわち、アーム部材の横側に駆動手段が突出しない状態のもとで、前記２方向傾斜がなされることによって、プロジェクションボルト供給装置がアーム部材に極力近い箇所でコンパクトにまとまる。したがって、ワークとの干渉を避けることが行ないやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態を示す全体的な側面図である。
【図２】  図１のものを右側から見た正面図である。
【図３】  保持ヘッドと受入孔との関係を示す縦断側面図である。
【図４】  プロジェクションボルトの外観を示す側面図である。
【図５】  他の実施形態を示す部分的な正面図である。
【図６】  さらに他の実施形態を示す部分的な正面図である。
【符号の説明】
１１        軸部
１２        フランジ
１３        溶着用突起
１０        プロジェクションボルト
４４        ワーク
１          ロボット装置
５          溶接フレーム
６          可動電極
７          固定電極
９          受入孔
１４        プロジェクションボルト供給装置
２９        供給ロッド
３１        保持ヘッド
２０        駆動手段
２５、２７  基部材
３０        進退手段
５ａ        アーム部材
【図１】
0003790887.tif 000002
【図４】
0003790887.tif 000003
【図２】
0003790887.tif 000004
【図３】
0003790887.tif 000005
【図５】
0003790887.tif 000006
【図６】
0003790887.tif 000007