JPH079146A

JPH079146A - アークスタッド溶接機

Info

Publication number: JPH079146A
Application number: JP18434693A
Authority: JP
Inventors: Akiyuki Okada; 明之岡田
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1995-01-13

Abstract

(57)【要約】【目的】スタッド溶接銃を小型・軽量化すると共
に、スタッド先端の位置決めを簡単かつ確実に行なうこ
と。【構成】アークスタッド溶接機において、ガン本体
１に、固定子４，５とスタッドＳＴの長軸方向に可動な
可動子８とよりなるリニアモーター３を配設するととも
に、可動子８とスタッドＳＴを保持する保持具１２とを
連結し、リニアモーター３への電力を制御する操作スイ
ッチ２を配設し、かつ可動子の移動量を検出するための
検出器１３と、可動子８の移動量設定器２１と、移動量
設定器２１の設定値に従って保持具１２を位置変位させ
るための駆動機制御回路とを配設し、保持具の駆動機構
をリニアモーターによる直動機構として、駆動機構の構
造を簡単とするとともに、リニアモーターへの電力制御
により、保持具に装着されたスタッドを極めて簡単に被
溶接物に当接させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被溶接物に対してガン
本体の位置決めを行ないつつ、スタッド溶接するための
アークスタッド溶接機に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、アークによる半自動用のスタッ
ド溶接銃として、実公昭４２−１７７０８号公報に記載
のものがある。

【０００３】即ち、図６において、ガン本体１´と、先
端部に保持具１２を取付けた軸５１のフランジ５２との
間に圧縮バネ５３を設け、保持具１２に、例えば長さが
Ｌ₁のスタッドＳＴを取付け、スタッドＳＴの先端が当
接部材１４の先端よりもＺ₂方向に、例えばδ₂だけ突
出する状態となるように、締付具を操作して当接部材１
４の長さを調整する。

【０００４】この後、当接部材１４とスタッドＳＴとの
夫々の先端が被溶接物Ｗと当接するようガン本体１´を
保持する。［図６（イ）］この状態で電磁コイル５５が励磁されて可動鉄心５４が
ストッパ５６に当接するまで、例えばＺ₁方向にδ₁だ
け引上げられる。［図６（ロ）］この後、スタッドＳＴと被溶接物Ｗとの間に本アークが
維持され、所定時間後電磁コイル５５への通電を遮断す
ることにより、圧縮バネ５３によりスタッドＳＴがＺ2
方向に付勢されて溶接が行なわれる。［図６（ハ）］ところで、上記従来の装置は、所定長さのスタッドＳＴ
の押込量がδ₂となるように、ガン本体１に対して当接
部材１４を位置決めし、この当接部材１４とスタッドＳ
Ｔとの夫々の先端が被溶接物Ｗに当接する状態を基準と
してアークスタッド溶接するため、スタッドＳＴの長さ
がバラツクと引上量δ₁および押下量δ₁＋δ₂が変化
し、均一な溶接結果が得られないという問題があった。

【０００５】これに対処するため、本出願人は別途改良
したアークスタッド溶接機を提案した。

【０００６】すなわち、図７に示されるごとく、ガン本
体１´に軸受６１を介して回転部材６２を取付け、減速
機および回転伝達部材を介して回転部材６２とモーター
６３とを連結している。回転部材６２の雌ネジ６２１と
保持軸６４の雄ネジ６４１とを螺合させているが、保持
軸６４の外側の軸方向の溝とガン本体１´に取付けた滑
りキーとにより、保持軸６４は軸方向にのみ移動する。

【０００７】ガン本体１´に位置調整して取付けた当接
部材１４を被溶接物Ｗに当て、適宜に電動機６３を駆動
させてアークスタッド溶接が行なわれる。

【０００８】この場合、スタッドＳＴと被溶接物Ｗとの
接触状態を基準としてスタッド溶接を行なうことができ
るため、スタッドＳＴの長さのバラツキに拘わらず所望
のアークスタッド溶接が行なわれる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図７に示さ
れるスタッド溶接機においては、保持軸６４は回転運動
→直動運動の変換により駆動されるため、エネルギー効
率上好ましくなかった。さらに、保持軸６４の駆動機構
は、回転機構と直動機構とにより構成されるため、駆動
機構が複雑となり、このため、部品の摩耗や回転部品の
ガタ等による駆動機構の故障を誘発するばかりでなく、
駆動機構の軽量化、すなわちアークスタッド溶接銃の軽
量化を充分に図ることができなかった。なお、図７にお
いて、スタッドＳＴの先端の位置決めを入力で行なう場
合、即ち、電動機６３を非駆動状態とし、作業者が手で
保持具１２をＺ方向に移動させようとする場合、減速機
および回転噛合部が設けられているため、保持軸６４を
スムーズに移動させることができなかった。なお、作業
者が人力により無理に保持軸６４を移動させたところ、
回転各部のイナーシャもあり、保持軸６４の位置、即ち
スタッドＳＴ先端の位置を所望の位置に設定することが
困難であった。

【００１０】本発明の目的は、スタッド溶接銃を小型・
軽量化すると共に、スタッド先端の位置決めを簡単かつ
確実に行なうことのできるアークスタッド溶接機を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本第１の発明は、被溶接
物に対して位置決めされるガン本体と、ガン本体に配設
されて、スタッドを保持する保持具を、被溶接物とスタ
ッドとの当接位置と溶融後の押込位置とに少なくとも位
置変位させる保持具駆動機構とを有するアークスタッド
溶接機に適用される。その特徴とするところは、前記ガ
ン本体に、固定子とスタッドの長軸方向に可動な可動子
とよりなるリニアモーターを配設するとともに、該可動
子と前記保持具とを連結し、リニアモーターへの電力を
制御する操作スイッチを配設し、かつ前記可動子の移動
量を検出するための検出器と、前記可動子の移動量設定
器と、前記移動量設定器の設定値に従って前記保持具を
位置変位させるための駆動機制御回路とを配設したこと
である。

【００１２】本第２の発明は、ガン本体と、ガン本体に
配設されて、スタッドを保持する保持具を、被溶接物と
スタッドとの当接位置と溶融後の押込位置とに少なくと
も位置変位させる保持具駆動機構と、被溶接物に当接さ
れてガン本体の位置決めを行なうための当接部材とを有
し、作業者がガン本体のホルダを把持しつつ溶接するア
ークスタッド溶接機に適用される。その特徴とするとこ
ろは、前記ガン本体に、固定子とスタッドの長軸方向に
可動な可動子とよりなるリニアモーターを配設するとと
もに、該可動子と前記保持具とを連結し、リニアモータ
ーへの電力を制御する操作スイッチを配設し、かつ前記
可動子の移動量を検出するための検出器と、前記可動子
の移動量設定器と、前記移動量設定器の設定値に従って
前記保持具を位置変位させるための駆動機制御回路とを
配設したことである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。例えば、半自動用アークスタッド溶接について
説明すると、本第１の実施例である図１乃至図４におい
て、ガン本体１には、例えば、ホルダ１０１と、溶接作
業用の操作スイッチ２とが設けられている。

【００１４】３はガン本体１に配設されたリニアモータ
ーで、例えば、このリニアモーター３は永久磁石からな
る固定子４，５と、電磁コイル６および樹脂製のコイル
支持具７からなる可動子８とにより構成されている。９
および１１は可動子８，詳細にはコイル支持具７に支持
された第１および第２の軸、１２はスタッドＳＴを保持
する保持具で、適宜の電気的絶縁部材を介して第１の軸
９に支持されている。

【００１５】１３は第１の軸９の移動量を検出するため
の検出器で、例えばガン本体１および可動子８間に相対
的に支持されている。

【００１６】１４は被溶接物Ｗに当接されてガン本体１
の位置決めを行なうための当接部材で、図示の場合、こ
の当接部材１４はガン本体１の長軸方向、即ちＺ方向の
位置が設定自在となるようガン本体１に支持されてい
る。

【００１７】２０はリニアモーター３の制御回路、２１
は可変抵抗器や押ボタンスイッチ、ロータリースイッチ
などによって、保持具１２の移動量を電気信号として設
定する移動量設定器であり、制御回路２０にはこの移動
量設定器２１の設定値と移動量検出器１３の検出値とを
入力とし、両入力が一致するよう制御する、いわゆるフ
ィードバック系のサーボ回路が設けられている。

【００１８】上記１ないし１４により半自動用アークス
タッド溶接銃３０が構成され、移動量設定器２１、移動
量検出器１３、駆動機制御回路２０によって保持具１２
の移動量を制御するサーボ制御回路が構成され、この溶
接銃３０と、サーボ制御回路および図示を省略した溶接
電源によってスタッド溶接機が構成される。

【００１９】次に、上記スタッド溶接銃３０を用いた半
自動のアークスタッド溶接作業について説明する。ま
ず、例えばスタッドＳＴの引上量δ₁と押込量δ₂とに
相当する値をプリセット値として移動量設定器２１に設
定し、かつ当接部材１４の位置を適宜に調整した後、当
接部材１４をガン本体１に一体的に支持する。この後、
スタッドＳＴを保持具１２に装着し、図１に示されるご
とく、当接部材１４を被溶接物Ｗに当接させる。当接部
材１４を被溶接物Ｗに当接させると相前後して、例え
ば、リニアモーター３への給電を遮断すると、リニアモ
ーター３の可動子８，第１の軸９，保持軸１２およびス
タッドＳＴはＺ方向に自在に移動する。

【００２０】このように、リニアモーター３への給電が
遮断された状態で、例えば、図１に示されるごとく、当
接部材１４を垂直方向に被溶接物Ｗに当接させると、リ
ニアモーター３の可動子８，第１の軸９，保持軸１２お
よびスタッドＳＴはＺ方向に自重により、あるいは自重
に反して自在に移動するため、スタッドＳＴおよび当接
部材１４の夫々の先端が確実に被溶接物Ｗに当接する。

【００２１】この状態を基準としてアークスタッド溶接
が行なわれる。例えば操作スイッチ２を操作することに
より、スタッドＳＴおよび被溶接物間でアークが発生
し、溶接電流が流れ、これより所望時間後、スタッド
ＳＴがδ₁だけ引上げられ、この後、本アークが所定
時間維持され、この後、スタッドＳＴがＺ₂方向にδ
₁＋δ₂だけ引下げられて、溶接が終了する。

【００２２】上記のごとく、リニアモーター３への給電
が遮断された状態で、当接部材１４を被溶接物Ｗに当接
させることにより、スタッドＳＴおよび当接部材１４の
夫々の先端が被溶接物Ｗに確実に当接する。したがっ
て、人力によるスタッドＳＴ先端の位置決めを極めて容
易に行なうことができる。

【００２３】ところで、当接部材１４を水平方向に被溶
接物Ｗに当接させる場合、リニアモーター３への給電を
遮断すれば、リニアモーター３の可動子８，第１の軸
９，保持軸１２およびスタッドＳＴはＺ方向に移動自在
となるため、作業者が人力で保持軸１２およびスタッド
ＳＴをＺ方向に移動させることにより、スタッドＳＴの
先端を被溶接物Ｗに極めて容易に当接させることができ
る。

【００２４】なお、スタッドＳＴの先端を被溶接物Ｗに
当接させる場合、上記とは異なる状態とすることができ
る。例えば、設定器２１に保持具１２の退避位置に相当
する値δ₀を入力し、このプリセット値δ₀に相当する
よう、保持具１２が位置決めされ、当接部材１４を被溶
接物Ｗに当接させると相前後して、保持軸１２およびス
タッドＳＴがＺ₂方向に移動するようにリニアモーター
３に電力を供給する。この場合、例えば、当接部材１４
と被溶接物Ｗとが当接した場合に、まだスタッドＳＴが
被溶接物Ｗに当接していないときには、然る後に、スタ
ッドＳＴが被溶接物Ｗに当接することとなる。他方、ス
タッドＳＴの先端が当接部材１４の先端よりもＺ₂方向
に突出する状態となるときには、まず、スタッドＳＴの
先端を被溶接物Ｗに当接させ、この後作業者がリニアモ
ーター３の力に抗してガン本体１をＺ₂方向に押しつけ
て、当接部材１４とスタッドＳＴとの各先端を被溶接物
Ｗに当接させる。このように、リニアモーター３に電力
を供給しつつ、スタッドＳＴの当接作業を行なえば、ス
タッドＳＴおよび当接部材１４の夫々の先端が被溶接物
Ｗに自動的に、かつ確実に当接する。

【００２５】上記のごとく、スタッドＳＴおよび当接部
材１４の夫々の先端が被溶接物Ｗに当接した状態を基準
として、例えば、引上量δ₁および押込量δ₂の溶接が
行なわれる。この場合、例えば、スタッドＳＴの先端が
被溶接物Ｗに当接した時の検出器１３の検出値をベース
にするか、あるいはこのこの値を零とみなして、δ₁お
よびδ₂に相当する値を加・減算することは勿論であ
る。

【００２６】勿論、本発明においては、、ガン本体１と
当接部材１４との位置決め状態を変更しても、あるいは
スタッドＳＴの長さがバラツイても、スタッドＳＴおよ
び当接部材１４の夫々の先端が被溶接物Ｗに当接する状
態を基準として溶接が行なわれるため、スタッドの引上
量δ₁および押込量δ₂に全く影響なく溶接することが
できる。なお、検出器１３の移動量はδ₁＋δ₂よりも
大きく、かつガン本体１に対する当接部材１４の設定位
置に対して、保持軸１２およびスタッドＳＴがＺ₁方向
およびＺ₂方向に、少なくとも夫々δ₁およびδ₂移動
できるように選定されることは勿論である。

【００２７】さらに、保持具１２の駆動機構は、リニア
モーター３による直動機構であるため、回動機構と直動
機構とを組合わせた場合に比べて構造が簡単で、故障が
激減するばかりでなく、駆動機構の簡単な構造と相俟っ
て、機械的当接部を設けていないため、機械的強度の小
さいアルミニウム材や樹脂材などの採用により小型・軽
量化を図ることができる。

【００２８】勿論、スタッドＳＴの引上げ状態と引下げ
状態のときに、リニアモーター３への電力を夫々適宜に
調整することにより、スタッドＳＴの移動速度や移動力
を自在に選定することができる。

【００２９】さらに、引上量δ₁および押込量δ₂の設
定値を適宜変更することができる。

【００３０】なお、スタッドＳＴの先端を覆う、いわゆ
るフエルールを用いる場合、当接部材１４でフエルール
を被溶接物Ｗに押圧することにより実施することができ
る。

【００３１】勿論、当接部材１４を被溶接物Ｗに当接さ
せると相前後して、リニアモーター３への給電を制御す
る場合、この制御信号は、専用の操作スイッチをガン本
体１あるいは足踏式の操作箱に設けたり、ガン本体１１
に操作スイッチ２の他に切替スイッチを設けたり、操作
スイッチ２の操作とタイマーとを併用したり、ガン本体
１に操作スイッチ類を設けずに、足踏式やマニアル操作
式の操作箱に複数のスイッチを設けたりすることによ
り、適宜に実施することができる。

【００３２】以上、半自動用のアークスタッド溶接につ
いて説明したが、全自動用のアークスタッド溶接におい
ても同様である。

【００３３】すなわち、全自動のスタッド溶接装置にお
いて、スタッド溶接時に、溶接装置として配設されてい
る、例えばＺ方向の駆動機構を利用して、スタッド溶接
銃を支持する先端支持部材の位置をＺ方向に移動させよ
うとすれば、大形の駆動機構の駆動に伴なう、溶接装置
としての振動がスタッド溶接銃に伝達されたり、大形の
駆動機構のバックラッシュや応答遅れなどにより、スタ
ッドの引上量および押込量を所望の状態とすることがで
きない。

【００３４】このため、全自動のアークスタッド溶接装
置においても、被溶接物に対して位置決めされるガン本
体に対して、スタッドを保持する保持具を、保持具駆動
機構によりスタッドの長軸方向に位置変位させる装置が
用いられる。

【００３５】すなわち、、図５に示されるごとく、Ｚ方
向の駆動機構４１と、適宜の駆動機構、例えば旋回機構
４２とを備えたア−クスタッド溶接装置４０において、
駆動機構４１により駆動される先端支持部材４１１にス
タッド溶接銃３０のガン本体１が一体的に支持され、旋
回機構４２および駆動機構４１を適宜に動作させて、先
端支持部材４１１を溶接位置に位置決めする。この後、
リニアモーター３への給電を適宜に制御して、スタッド
ＳＴの先端を被溶接物Ｗに当接させる。

【００３６】この状態を基準として、例えばプリセット
した引上量δ₁および押込量δ₂の溶接が行なわれる。

【００３７】勿論、上記全自動溶接装置において、スタ
ッドＳＴの先端と被溶接物Ｗとの当接状態は、リニアモ
ーター３への給電を遮断したり、電力を供給したりする
簡単な電気回路を設けることにより実現されるため、装
置が安価となる。

【００３８】この場合、スタッドＳＴの長さがバラツイ
ても、以降の溶接に何ら影響することなく、設定値通り
の引上量δ₁および押込量δ₂の溶接が行なわれる。

【００３９】さらに、全自動アークスタッド溶接装置と
して、スタッドとフエルールとを用いる場合にも適用で
きることは勿論である。

【００４０】なお、上記の各実施例においては、スタッ
ドの引上量と押込量とを共にプリセットして、スタッド
の動きの全行程を制御する例について説明したが、本発
明は引上量のみをプリセットし、押込み時は位置制御を
しないで行なう場合にも適用可能である。

【００４１】すなわち、引上量δ₁が所望のプリセット
値に維持される場合、溶接電力およびアーク維持時間が
所望値であれば、スタッドおよび被溶接物の溶融状態が
略定常状態となるため、押込量δ₂の設定を割愛するこ
とができる。この場合、押込時にリニアモーター３への
電力を調整して、スタッドＳＴの移動速度や移動力を適
宜に選定することにより、安定した溶接結果を得ること
ができる。

【００４２】さらに、リニアーモーターにより移動され
る保持具の移動量検出器としては、エンコーダ、ポテン
ショメータ、差動変圧器など適宜の検出器を自在に選定
することができる。さらにまた、リニアーモーターとし
て、種々の機構のものを採用することができる。

【００４３】勿論、リニアーモーターの取付け状態とし
ては、電磁コイルを固定子とし、永久磁石を可動子とす
ることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本第１お
よび第２の発明に係るアークスタッド溶接機は、ガン本
体に、固定子とスタッドの長軸方向に可動な可動子とよ
りなるリニアモーターを配設するとともに、この可動子
と保持具とを連結し、リニアモーターへの電力を制御す
る操作スイッチを配設し、かつ前記可動子の移動量を検
出するための検出器と、前記可動子の移動量設定器と、
可動子の移動量設定器と、移動量設定器の設定値に従っ
て保持具を位置変位させるための駆動機制御回路とを配
設し、保持具の駆動機構は、リニアモーターによる直動
機構であるため、回動機構と直動機構とを組合わせた場
合に比べて構造が簡単で、故障が激減するばかりでな
く、駆動機構の簡単な構造と相俟って、機械的当接部を
設けていないため、機械的強度の小さいアルミニウム材
や樹脂材などの採用により小型・軽量化を図ることがで
きる。

【００４５】さらに、リニアモーターへの給電を遮断し
たり、あるいは、微弱な電力となるようリニアモーター
への電力を制御することにより、アーク発生前にスタッ
ドを被溶接物に当接させる作業を、簡単かつ確実に行な
うことができ、しかもスタッドの長さがバラツイても、
スタッドの先端が当接する被溶接物を基準として、移動
量設定値に従った溶接を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す正面断面展開図

【図２】図１の平面図

【図３】図１ににおける III−III 線断面矢視図

【図４】図１におけるIV−IV線断面矢視図

【図５】本発明の第２の実施例を示す正面図

【図６】第１の従来例を示す正面断面図

【図７】第２の従来例を示す正面断面図

【符号の説明】

１ガン本体２操作スイッチ３リニアモーター４，５リニアモーターの固定子８リニアモーターの可動子１２スタッドの保持具１３検出器１４当接部材２０制御回路２１移動量設定器３０スタッド溶接銃ＳＴスタッドＷ被溶接物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被溶接物に対して位置決めされるガン本
体と、ガン本体に配設されて、スタッドを保持する保持
具を、被溶接物とスタッドとの当接位置と溶融後の押込
位置とに少なくとも位置変位させる保持具駆動機構とを
有するアークスタッド溶接機において、前記ガン本体
に、固定子とスタッドの長軸方向に可動な可動子とより
なるリニアモーターを配設するとともに、該可動子と前
記保持具とを連結し、リニアモーターへの電力を制御す
る操作スイッチを配設し、かつ前記可動子の移動量を検
出するための検出器と、前記可動子の移動量設定器と、
前記移動量設定器の設定値に従って前記保持具を位置変
位させるための駆動機制御回路とを配設したことを特徴
とするアークスタッド溶接機。
【請求項２】ガン本体と、ガン本体に配設されて、ス
タッドを保持する保持具を、被溶接物とスタッドとの当
接位置と溶融後の押込位置とに少なくとも位置変位させ
る保持具駆動機構と、被溶接物に当接されてガン本体の
位置決めを行なうための当接部材とを有し、作業者がガ
ン本体のホルダを把持しつつ溶接するアークスタッド溶
接機において、前記ガン本体に、固定子とスタッドの長
軸方向に可動な可動子とよりなるリニアモーターを配設
するとともに、該可動子と前記保持具とを連結し、リニ
アモーターへの電力を制御する操作スイッチを配設し、
かつ前記可動子の移動量を検出するための検出器と、前
記可動子の移動量設定器と、前記移動量設定器の設定値
に従って前記保持具を位置変位させるための駆動機制御
回路とを配設したことを特徴とするアークスタッド溶接
機。