JPH02187274A

JPH02187274A - スタッド溶接装置

Info

Publication number: JPH02187274A
Application number: JP1287247A
Authority: JP
Inventors: Bruno Mergell; ブルーノ　メルゲル
Original assignee: Emhart Industries Inc
Current assignee: Emhart Industries Inc
Priority date: 1988-11-03
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1990-07-23
Also published as: US4942283A; EP0367414B1; ES2037960T3; DE68904873T2; DE68904873D1; EP0367414A1; DE8813771U1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ハウジングと、弾性復元力により溶接スタッ
ドを溶接位置に保持するばね負荷形スタッドホルダと、
スタッドをスタッドホルダ内のほぼ円筒状スペースに送
り込む送りチャンネルと、空気圧ピストンにより溶接ス
タッドに対して可動でありかつ前記スタッドを弾性復元
力に抗してスタッドホルダに押し入れる装填装置と、を
有する溶接スタッドの自動処理用スタッド溶接装置、に
関する。

前述の形式のスタッド溶接装置は先行技術において公知
である。スタッド溶接装置は、例えば、自動車産業で０
、例えば、ブレーキライン用固定部品等を支持するスタ
ッドを自動車ボディに溶接するのに用いられる。そのよ
うな装置には、アークを発生させる仕方について方法が
異なる２つの基本的に異なった電気溶接工程が用いられ
ている。

第１の溶接方法は［アーク点弧Ｊと呼ばれている７この
方法では、スタッド溶接装置を、スタッドホルダ中に押
し込められる溶接スタッドと共に。

自動車ボディに接触させ、短絡回路を形成するよつに溶
接スタッドを通して電流（ある場合には低電流）を流す
０次に、スタッド溶接装置を所定の距Ｍ（大部分の場合
　スタッド溶接装置上の距雛計に表示される）だけ自動
車ボディから磐ず。接触から離れるこの移動により溶接
工程に用いられるアークが発生する。アークの点弧後、
溶接電流を必要な量だけ増大させる。

「アペックス（先端）点弧Ｊと呼ばれる他の方法では、
溶接スタッドが自動車ボディに而する小さい先端を持つ
。溶接スタッドを全溶接電流の下で自動車ボディに接触
さぜる。その結果、先端がその中を流れる高電流により
急速に溶融し、溶接工程に必要なアークが溶接スタッド
と自動車ボディとの間に発生される。この方法では、点
弧前に溶接スタ・ソドを自動車ボディから比較的遠くに
離すことが重要である。

西独公開公報（ＤＩＥ　−ＯＳ　）第３１　０５　９８
７号は、装填装置が空気圧作動式スラストピストンに直
接取付けられたプッシュロッドから成るスタッド溶接装
置を開示している。圧縮空気をスラストピストンが配置
されたシリンダに入れると、直ちにスラストピストンは
溶接スタッドに向かって動かされ、溶接スタッドに当た
り５次にスタッドホルダの弾性復元力に抗して溶接スタ
ッドを溶接位置へ押す。

同様な装置が西独公開公報（ＤＥ−Ｏ９）第２６　０４
　０６５号に開示されている。やはり、空気圧ピストン
に連結されかつ溶接スタッドをスタッドホルダの弾性復
元力に抗して溶接位置へ押す駆動ロッドが設けられてい
る。この装置は、この場合には、圧縮ばねがさらに設け
られている点で前の例とは異なる。圧縮ばねは、空気圧
ピストンのスタッドホルダに向かう移動で圧縮され、ス
タッドがそのホルダ中に押し込められた後、駆動ロッド
及び空気圧ピストンを始動位置に戻すものである。

異なった形式のスタッド溶接装置が西独意匠登録（ＤＥ
−ＧＭ）第８５　１１　５４３号に開示されている。こ
の装置はアペックス点弧法を遂行するように設計されて
いる。溶接すべき面から適当な距離離すために、この装
置は、スタッドホルダが溶接面からさらに離れた距離だ
け戻るように、構成されている。前述のスタッド溶接装
置とは異なり、駆動ロッドは存在しないが、キャッチ（
捕獲片）が送りチャンネル内に配置されていて、このキ
ャッチは、スタッドが送りチャンネル中に挿入されると
き揺動し、または揺動され、かつスタッドホルダがこの
キャッチに向かって動かされるときスタッドが突き当た
るものである。このようにして、スタッドはキャッチに
よって止められ、溶接スタッドの圧入に要する力がスタ
ッドホルダの後方移動によって与えられる。

公知のスタッド溶接装置は装填工程の運動力から生じる
欠点を有している。事実上、すべての先行技術では、空
気圧ピストンは、駆動ロッドまたはスタッドホルダが最
終的に溶接スタッドに当たるまで、駆動ロッドまたはス
タッドホルダを最初に加速する。この時点で、ピストン
は、それに連結された駆動ロッド（西独意匠登録第８５
１１５４３号のスタッドホルダ）と共に、最大運動エネ
ルギーを持つ、同時に、弾性復元力に抗してスタッドホ
ルダを開放するために必要とされる力は、この位置では
、−ｉに許容される弾性原理に従って、最低値である。

ピストンは、駆動ロッド（スタッドホルダ）と共に、溶
接スタッドに接触したときに減速され、スタッドホルダ
を復元する同時に増大する弾性力に抗して、減少する力
で溶接スタッドを溶接位置へ押す、かくして、この押す
ために及ぼされる力は、押している間減少し、押すのに
要する力は増大する０、西独公開公報第２６０４　０６
５号では、この欠点となる特性がピストンに作用するば
ねにより強められさえもする。

この特性のため、スタッドは、ときどき、スタッド溶接
装置の予め計算された正しい位置に達することができな
い、特に、アーク点弧を用いるときには、溶接面に対す
る溶接スタッドの位置は再現可能な安定特性を持つ溶接
結合を得るために精密に（１０分の１ミリメートル程度
の精度）固定される必要がある。

さらに、公知のスタッド溶接装置は、多くの場合に先行
技術で言われているように、比較的長い欠点を持つ。ス
タッド溶接装置の長さが長いことにより、例えば、狭い
空間でのこれらの装置の使用が困難となり、さらに、手
動で作動するとき使用が一層困難となる。

従って、本発明の目的は、溶接スタッドのスタッドホル
ダへの精密な挿入を可能にするスタッド溶接装置を提供
することにある。

本発明の他の目的は、はんのわずかなスペースしか占め
ず、狭い空間で使用できるスタッド溶接装置を提供する
ことにある。

本発明によると、溶接スタッドの自動処理用スタッド溶
接装置は、ハウジングと、弾性復元力により溶接スタッ
ドを溶接位置に保持するばね装架スタッドホルダと、ス
タッドをスタッドホルダ内のほぼ円筒状スペースに運ぶ
ための送りチャンネルと、空気圧ピストン（ごより溶接
スタッドに対して可動でありかつスタッドを押して弾性
復元力に抗してスタッドホルダ内に入れる装填装置と、
を有し、装填装置はハウジングに対して固定された軸線
を中心として枢動するように取付けられ、装填装置と空
気圧ピストンとの間には少なくとも１つのレバーが配置
され、装填装置のレバーの枢動点は回転軸線から短い距
離だけ離れており、装填装置を送りチャンネルが開放さ
れた装填位置と装填装置がスタッドを押してスタッドホ
ルダに入れる位置との間で枢動するように、装填装置、
レバー及び空気圧ピストンの運動を調節する、ものであ
る。

本発明のスタッド溶接装置は、先行技術から知られた例
とは全く異なった構造を持つものである。

先行技術では、スタッドホルダと装填装置との間に直線
運動が基本的に存在するが、本発明は、第１に、回動装
填装置を用いている。装填装置のトグルとプッシュロッ
ドの係合点との間のギャップのために、レバー装置が設
けられていて、このレバー装置は、スタッドを押してい
る間の押圧力を、先行技術の状況とは逆に、減少させず
に増大させるように、簡単な方法で構成されている。

この結果、スタッドホルダに対してスタッドを極めて正
確に位置決めできる。その理由は押圧行程の終了時に生
じる力をレバー装置を調節することによって精密に予め
決めることができるからである。

この予め決めることができる力により、本発明を先行技
術と区別する他の実質的な利点が得られる。スタッドホ
ルダの弾性復元力が特に高いとき、押圧力も圧ばめ行程
の終了時に高くするように押圧力を予め決めることがで
きる事実により、スタッドホルダは、弾性復元力を先行
技術から既に知られているものより高くするように、構
成できる。

高い弾性復元力の結果、スタッドがスタッドホルダに入
れられたとき、スタッドホルダとスタッドとの間の有効
な接触圧力を高くできる。接触圧力が高いと、スタッド
ホルダとスタッドとの間の弾性（ヘルツ）振動及び（又
は）塑性変形（材料による）が大きくなる。このことに
より、溶接電流が溶接スタッドに流される面積が拡大さ
れ、その結果、複数の利点が生じる。１つには、もしこ
のことが望ましいならば、強い溶接電流をスタッドホル
ダに摩耗や亀裂を増大させることなく用いることができ
、他方、溶接電流が前のレベルに維持されるならば、ス
タッドホルダの摩耗及び亀裂が減少できる。

このことにより、本発明の装置による溶接操作の精度が
高められるばかりでなく、溶接電流の供給の状態も改良
される。

本発明の１つの好ましい実施例によると、回転可能な装
填装置に対する空気圧ピストンの運動は３つのプッシュ
ロッドで伝達される。そして、第１プッシュロッドが装
填装置に直接配置され、ヒンジにより装填装置に連結さ
れている。第２プッシュロッドがヒンジによりこの第１
プッシュロッドに連結され、第２プッシュロッドが同様
にヒンジにより第３プッシュロッドに連結されている。

第３プッシュロッドは空気圧ピストンに連結されていて
、したがって、ピストンと同一方向に移動する。ピスト
ンの対称面に対する変位もできるので、ピストンに関連
するこの運動はピストンの運動と平行な運動であっても
よい。

別の好ましい実施例では、ローラがこれら３つのプッシ
ュロッドのトグルにより支持され、３つのプッシュロッ
ドがガイドレール内に配置されている。この構成により
第１プッシュロッドの精密で簡単な案内が得られる。プ
ッシュロッドの寸法及び特に第１プッシュロッドと第２
プッシュロッドとの間の角度を適当に選ぶことにより、
このプッシュロッド構成の運動伝達の運動力が簡単な方
法で制御できる。

さらに他の好ましい実施例によると、装填装置に連結さ
れた第１プッシュロッドは空気圧ピストンの運動面に垂
直に配置されている。この形式の構成により先行技術か
ら公知のものより実質的に短い、特にコンパクトな設計
のスタッド溶接装置が得られる。このことにより、また
、スタッドは、先行技術から公知のスタッド溶接装置で
は溶接できないような、例えば、自動車の狭い場所でも
溶接できる。

本発明を一層よく理解するために、添付図面を参照して
１つの好ましい実施例を例示的に一層詳細に以下に説明
する。

第１図は、明瞭にするために、スタッド溶接装置の推奨
すべき実施例の正面断面図だけを示す。

このような溶接装置の一層完全な配置は先行技術として
前述した公報内に見い出すことができる。

なお、図面は溶接スタッドが溶接されるべき加工片から
の距離を決めるスペーサを示していない。

全体的に１で指示された第１図に示すスタッド溶接装置
はアーク点弧に特に適している。スタッド溶接装置１は
その前端に概略的に表したスタッドホルダ２を有する。

このスタッドホルダは把持ジョー３を有し、この把持ジ
ョーは、溶接スタッド４が導入されるとき、弾性的に開
き、かくして発生した弾性復元力により溶接スタッドを
把持する。

スタッドホルダ２は長い円筒状スペース５を囲んでいる
。

送りチャンネル６はこの円筒状スペース５で終わってい
て、その端部は公知の方法で自動送り装置に連結できる
。溶接スタッドは空気圧により送りチャンネル６に沿っ
て円筒状スペース５に運ばれる。送りチャンネル６と自
動送り装置（図示せず）との連結は送りチャンネル６に
連結されたチューブ７によって行われる。チューブ７の
長さの一部分だけが第１図に概略的に示されている。

円筒状スロット１０がスタッドホルダに設けられていて
、この円筒状スロット内に２装填レバー１１として後述
する装填装置を入れることができる。

装填レバー１１は軸線１２を中心に枢動自在に取付けら
れていて、第１図に示す両極端の位置の間で移動できる
。装填レバー１１が第１図で時計方向に動かされると、
装填レバーはスタ・ンドホルダ３の円筒状スペース５か
ら引き出され、このため溶接スタッドが円筒状スペース
に導入できる。

装填レバーは他の軸線１３を有し、その軸線にプッシュ
ロッド（押し棒）１４がヒンジ止めされている。後方に
折り曲げられた状態では、軸線１３は１３′で示す位置
をとる。

装填レバーの軸線１２はレール装置２０に取り付けられ
、このレール装置はその端部がスタッド溶接装置１に固
着されている。レール装置は第２プッシュロッド１５及
び第３プッシュロッド１６を案内するガイドレールを構
成している。第１プッシュロッド１４と第２プッシュロ
ッド１５との間には、トグル２１が設け、られ、このた
め、これら２つのプッシュロッドは互い４二回動できる
。トグルの軸線にはさらにローラ２２が配置され、この
ローラはガイドレール２０内でプッシュロッドの下端を
案内する。第２プッシュロッド１５にはさらにその下端
にトグル２３が設けられていて、このトグルを介して、
第２プッシュロッドは第３プッシュロッド１６に連結さ
れる。また、トグル２３にはローラ２４が配置されてい
て、このローラにより第３プッシュロッドがガイドレー
ル２０内で案内される＝プッシュロッド１６は、ねじ山
３１及びねじ３２を持つ設定機構３０を介してピストン
ロッド３３に連結されている。このピストンロッド３３
はガスケット３４によりスタッド溶接装置に対して密閉
され、空気圧シリンダ３６内で変位できるように案内さ
れる空気圧ピストン３５を支持している。ガイドレール
装置は、プッシュロッド及び装填レバーと共に、構造部
材４０上に配置され、この構造部材はスリーブナツト４
１によってスタッド溶接装置の他の部品に連結されてい
る。

スタッド溶接装置は次のように作動する。

溶接作業を始める前に、空気圧ピストンをその後方位置
、即ちその下死点に向かって（上死点は第１図に示す位
置である）空気圧により後退させるにのことにより、装
填レバー１１を下方に揺動させ、溶接スタッドを送りチ
ャンネル６を通してスタッドホルダ内の円筒状スペース
５に導入する。次に、空気圧ピストンを前方に伸ばし、
それにより、プッシュロッド１６をトグル２３（第１図
参照）と共に左方に移動させる。ガイドレール内のプッ
シュロッドの配列により、この移動によって、第１プッ
シュロッド１４（第１図）は上方に移動し、それにより
、装填レバーがその開放位置から閉鎖位置に移動する。

装填レバーの前端１１ａは溶接スタッド４と接触し、溶
接スタッドを弾性力に抗して第１図及び第２図に示す位
置に押す。

第１図及び第２図に示す位置に溶接スタッドを押す運動
力はこの推奨すべき実施例では２つのファクタにより主
に影響を受ける。第１には、第３プッシュロッド１６及
び第１プッシュロッド１４に対する第２プッシュロッド
１５の長さ及び角度位置が重要である。第２には、第１
プッシュロッド１４がヒンジ止めされた点が重要である
。

スタッドホルダの弾性復元力ばかりでなくピストンの変
位経路及び変位力に関するこの幾何学的データを適当に
調整することにより、所望の運動力に対する要件を簡単
に計算できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のスタッド溶接装置の推奨すべき実施
例の正面断面図である。第２図は、第１図に示す装填装置の拡大図である。１・・・スタッド溶接装置、２・・・スタッドホルダ、３・・・グリッピングジョー４・・・溶接スタッド、５・・・円筒状スペース、６・・・送りチャンネル、７・・・チューブ、１１・・・装填装置、３５・・・空気圧ピストン、１４・・・装填レバー

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶接スタッドの自動処理用スタッド溶接装置であ
つて、ハウジングと、弾性復元力により溶接スタッドを
溶接位置に保持するばね負荷形スタッドホルダと、スタ
ッドをスタッドホルダ内のほぼ円筒状スペースに送り込
むための送りチャンネルと、空気圧ピストンにより溶接
スタッドに対して可動でありかつスタッドを弾性復元力
に抗してスタッドホルダ内に押し入れる装填装置と、を
有するスタッド溶接装置において、装填装置（１１）は
ハウジングに対して固定された軸線（１２）を中心に枢
動自在に取付けられ、装填装置（１１）と空気圧ピスト
ン（３５）との間には少なくとも１つのレバー（１４）
が配置され、装填装置の前記レバー（１４）の枢動点（
１３）は回転軸線（１２）から短い距離だけ離され、装
填装置（１１）を送りチャンネルが開放された装填位置
と装填装置がスタッド（４）をスタッドホルダ（３）に
押し入れる位置との間で枢動するように、装填装置（１
１）、レバー（１４）及び空気圧ピストン（３５）の運
動を調整する、ことを特徴とするスタッド溶接装置。
（２）請求項１記載のスタッド溶接装置において、装填
装置（１１）と空気圧ピストン（３５）との間には少な
くとも２つのレバー（１４、１５）が配置され、前記レ
バーが互いにヒンジ止めされている、ことを特徴とする
スタッド溶接装置。
（３）請求項１または２記載のスタッド溶接装置におい
て、装填装置（１１）と空気圧ピストン（３５）との間
の連結はプッシュロッドとして設計された協働する第１
レバー（１４）、第２レバー（１５）、第３レバー（１
６）によつて行われ、第１プッシュロッド（１４）は第
２プッシュロッド（１５）に、第２プッシュロッド（１
５）は第３プッシュロッド（１６）にそれぞれトグル（
２１、２３）により連結され、第３プッシュロッド（１
６）が空気圧ピストン（３５）と平行に動かされる、こ
とを特徴とするスタッド溶接装置。
（４）請求項３記載のスタッド溶接装置において、プッ
シュロッドのトグル（２１、２３）はローラ（２２、２
４）を支持し、該ローラはハウジングに対して固定され
たガイドレール（２０）内に配置されている、ことを特
徴とするスタッド溶接装置。
（５）請求項１乃至４の少なくとも１つに記載のスタッ
ド溶接装置において、装填装置に連結された第１プッシ
ュロッド（１４）は空気圧ピストン（３５）の移動方向
とほぼ垂直に動かされる、ことを特徴とするスタッド溶
接装置。
（６）請求項１乃至５の少なくとも１つに記載のスタッ
ド溶接装置において、装填装置が板状レバー（１１）か
ら成り、該レバーはレバーの移動方向に配置したスタッ
ドホルダ（３）のスロット（１０）を通してスタッドホ
ルダ内の円筒状スペース（５）に入る、ことを特徴とす
るスタッド溶接装置。
（７）請求項６記載のスタッド溶接装置において、レバ
ー（１１）はほぼ半円形状である、ことを特徴とするス
タッド溶接装置。
（８）請求項１乃至７のいずれか１つに記載のスタッド
溶接装置において、装填装置（１１）と第１プッシュロ
ッド（１４）との枢動点（１３）が前記装填装置に可動
に取付けられている、ことを特徴とするスタッド溶接装
置。
（９）請求項８記載のスタッド溶接装置において、プッ
シュロッド（１４）が装填装置のスロット中で案内され
る、ことを特徴とするスタッド溶接装置。