JPH10109183A - プロジェクションナットの溶接装置と溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロジェクションナットを目的の箇所に到達
させるときに、ナットの姿勢が正確に保たれて、正しい
位置にナット供給がなされて、溶接が完了することが課
題である。 【解決手段】 供給ロッド２０の先端部に凹部２１を設
けて、供給ロッド２０を電極軸線とほぼ直交する向きに
進退させ、供給ロッド２０が停止したときに、電極１１
のガイドピン１３がプロジェクションナット２５のねじ
孔２６内に進入し、次いで、供給ロッド２０が復帰して
ナット２５の位置が決定付けられ、その後、他方の電極
１９が進出してきて溶接が完了するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は供給ロッドに進退
運動をさせて、プロジェクションナットを固定電極のガ
イドピンに合致させてから溶接するものに関している。

【０００２】

【従来の技術】電極の軸線にほぼ直交する方向から供給
ロッドを進入させて、供給ロッドに保持したプロジェク
ションナットを電極のガイドピンに供給する形式のもの
としては、プロジェクションナットがガイドピンの真上
に来てからプロジエクションナットの保持を解除して、
ガイドピンへ落下させるものが知られている。その一例
として、特開昭５１−１０９２４７号公報がある。ここ
に開示されている技術は図１０のとおりであり、中空の
供給ロッド１はほぼ水平方向に進退するように設置さ
れ、その先端部に箱型の部品収容部２が形成されてい
る。部品収容部２の下側は開放されているので、スライ
ド式の開閉板３が設置され、これの開閉スライドは進退
ロッド４によって行われている。電極５上には鋼板部品
６が載置され、電極５のガイドピン７が鋼板部品６を貫
通した状態で上方に突出している。部品は符号８で示し
たプロジェクションナットである。なお、電極５と対を
なす他方の電極は図示を省略してある。

【０００３】図１０は、供給ロッド１が進出してきてプ
ロジェクションナット８が実線図示のように鋼板部品６
上に供給された状態を示しているもので、作動を以下に
説明する。供給ロッド１が電極５にほぼ直交する方向か
ら進出してきて、二点鎖線図示のナット８がガイドピン
７と同軸になったところで供給ロッド１は停止し、次い
で進退ロッド４が後退させられて部品収容部２の下側が
開放されると、ナット８は落下して実線図示のようにね
じ孔にガイドピン７が嵌り込んだ状態となって、ナット
供給が完了する。その後、他方の電極が進出してきてプ
ロジェクション溶接を完了する。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】上述のような従来技
術であると、ガイドピン７に対してプロジェクションナ
ット８を落下させる方式であるために、ナット８は落下
する過渡期に傾いたりすると、ガイドピン７の先端で弾
かれたりして、実線図示のように正しく載置されないこ
とが発生する。このような異常現象は、供給ロッド１が
ガイドピン７との相対位置関係で正しい箇所に停止しな
かったときにも同様に発生する。さらに、プロジェクシ
ョンナットがガイドピン７に対して回転方向にずれたり
して鋼板部品６に均一な方向で溶接されないという問題
がある。

【０００５】

【問題を解決するための手段とその作用】本発明は、以
上にのべた問題点を解決するために提供されたもので、
請求項１の発明は、供給ロッドの進退方向が電極の軸線
に対してほぼ直交する向きに設定され、供給ロッドの先
端部には先端側に開放させたプロジェクションナット保
持用の凹部が形成され、この凹部にプロジェクションナ
ットの保持手段が設置されており、電極とほぼ同軸の位
置に停止させられたプロジェクションナットのねじ孔内
に進入するガイドピンが電極に進退可能な状態で設置さ
れていることを特徴とするもので、プロジェクションナ
ットがガイドピンとほぼ同軸の位置で停止させられる
と、ガイドピンが進出してきてナットのねじ孔内に進入
し、次いで、供給ロッドが後退すると、ナットは前記の
保持手段から解除されてガイドピン上に残留し、その
後、他方の電極が作動してプロジェクション溶接を完了
するのである。請求項２の発明は、請求項１において、
凹部の底板にはガイドピン通過用の切欠き溝が供給ロッ
ドの先端側に開放させて形成されていることを特徴とす
るものであり、ガイドピンが進出すると切欠き溝を通っ
てナットのねじ孔内に進入し、次ぎにこの状態のままで
供給ロッドが後退するとガイドピンは切欠き溝を通って
ナットを保持した状態で他方の電極の進出を待つことと
なり、その後は、上述と同様にしてプロジェクション溶
接を完了する。請求項３の発明は、請求項２において、
ガイドピンが大径部と小径部から構成され、これら両径
部の境界に傾斜部が設けられ、小径部がプロジェクショ
ンナットのねじ孔を貫通し、傾斜部が前記ねじ孔の端部
に係合するように構成したことを特徴とするもので、傾
斜部の係合作用によってプロジェクションナットの心出
しがなされる。請求項４の発明は、請求項３において、
小径部を受け入れる受入孔が他方の電極に明けられてい
ることを特徴とするもので、両電極が接近してゆくとき
に、小径部が他方の電極に干渉しないようになされてい
る。請求項５の発明は、供給ロッドの進退方向が電極の
軸線に対してほぼ直交する向きに設定され、供給ロッド
の先端部には先端側に開放させたプロジェクションナッ
ト保持用の凹部が形成され、この凹部にプロジェクショ
ンナットの保持手段が設置されており、電極とほぼ同軸
の位置にプロジェクションナットを停止させてから電極
のガイドピンが進出して来てプロジェクションナットの
ねじ孔内に進入し、この進入した状態で供給ロッドが後
退してプロジェクションナットがガイドピンに係合した
まま残留させられ、その後、電極が進出して溶接が完了
することを特徴とする溶接方法であり、供給ロッドは進
退ストローク運動を行い、ガイドピンは同様に進退運動
を行い、両運動の組み合わせによって、ナットの定位置
供給と確実な溶接がなされる。請求項６の発明は、請求
項１において、ガイドピンにプロジェクションナットの
位置ずれを防止する吸引手段が設けられていることを特
徴とするもので、プロジェクションナットがガイドピン
に係合するときには、プロジェクションナットがガイド
ピンに吸引されているので、溶接装置の振動などの何等
かの原因でプロジェクションナットがガイドピンに対し
て回転方向にずれようとしても、容易に位置が狂ったり
しない。

【０００６】

【発明の実施の形態】次ぎに、発明の実施の形態を図示
の実施例にしたがって説明する。まず、図１から図３ま
での実施例について説明すると、静止部材９の上に円筒
状の基台１０が固定され、その上に固定電極１１がしっ
かりと結合されている。固定電極１１の中央部にはガイ
ド孔１２が貫通した状態で明けられ、その中にガイドピ
ン１３が摺動自在な状態で挿入してある。ガイドピン１
３は、大径部１４と小径部１５から構成され、両径部１
４，１５の境界に傾斜部１６が設けられている。固定電
極１１上には鋼板部品１７が載置され、鋼板部品１７を
図示していない位置決め手段で固定することにより、鋼
板部品１７に明けた位置決め孔１８とガイド孔１２が図
示のように合致させられている。

【０００７】固定電極１１と対をなして可動電極１９が
進退可能な状態で設置されている。可動電極１９の進退
は通常のエアシリンダで行われるので、ここでは説明を
省略している。電極の軸線に対してはぼ直交する向きに
進退するように供給ロッド２０が設置され、その先端部
には先端側に開放させた部品保持用の凹部２１が形成さ
れ、先端側を開放をさせるために開放部２２が設けてあ
る。図示の場合は凹部２１が上方に開放されたもので、
凹部２１の底板２３には先端側に開放した切欠き溝２４
が形成してある。部品は鉄製のプロジェクションナット
２５であり、符号２６はねじ孔を符号２７は溶着用の突
起を示している。プロジェクションナット２５は四角い
形状で、寸法は縦・横が１０ｍｍ、厚さが５ｍｍであ
る。部品がこのような形状なので凹部２１もそれに合致
した箱型の形態である。凹部２１内に入ったナット２５
が振動や供給ロッド２０の停止で凹部から落下したり、
凹部２１内で位置ずれを起こしてはならないので、凹部
２１内に保持手段を設置してある。この保持手段として
は、板ばねでナットの側面あるいは上面を軽く押さえる
とか、空気のバキュウムでナットを吸着する等色々な方
法が適用できるが、ここではマグネット（永久磁石）の
例を示してある。すなわち、マグネット２８を凹部２１
の内面に埋め込んだ状態にしたものである。

【０００８】ガイドピン１３はガイド孔１２内を進退す
るもので、そのためにエアシリンダ３０が基台１０内に
配置され、そのピストンロッド３１がガイドピン１３に
結合してある。そして、可動電極１９には、小径部１５
を受け入れる受入孔３２が明けられており、小径部１５
が図１の二点鎖線図示のようにねじ孔２６を貫通したと
ころへ可動電極１９が進出してきても、小径部１５が可
動電極１９に干渉しないようになっている。

【０００９】供給ロッド２０を進退させる手段は、通常
のエアシリンダを使用すれば容易に進退をさせることが
可能である。したがって、図１のように右側に二点鎖線
でエアシリンダ３３が静止部材９に固定され、そのピス
トンロッド３４が供給ロッド２０に結合されている。

【００１０】凹部２１へナット２５を供給する方法とし
ては、ナットをチャックで保持して供給するとか、別の
供給ロッドにナットを保持して供給する等の方法がある
が、ここでは傾斜シュータの方式を図示した。すなわ
ち、図示していない供給ホースがパーツフィーダから伸
びてきており、これに金属製の傾斜シュータ３５が接続
されている。傾斜シュータの端部にはストッパ壁３６が
設けられ、ここで停止させられたナット２５が落下する
ように開口３７が明けてある。この開口３７がちょうど
凹部２１の真上に位置しており、傾斜シュータ３５を下
ってきたナット２５が二点鎖線図示のように凹部２１内
へ落下し、同時にマグネット２８にナット２５が吸着さ
れて凹部２１内で保持される。

【００１１】以上に説明した実施例構造の作動を説明す
ると、図１は、供給ロッド２０が進出してきて停止し、
ナットのねじ孔２６が位置決め孔１８，ガイド孔１２と
ほぼ同軸になっている状態を示している。ここで、エア
シリンダ３０の作動でガイドピン１３が上昇すると、小
径部１５は切欠き溝２４を通過してナットのねじ孔２６
内を貫通して、二点鎖線図示のような状態となる。次ぎ
に、供給ロッド２０が後退させられると、ねじ孔２６に
ガイドピン１３が貫通しているので、マグネット２８は
強制的にナット２５の横側面から引き離される。する
と、ねじ孔２６の端部が図６のように傾斜部１６に引っ
掛かって、ナットの心出しがなされる。その後、可動電
極１９が進出してくると、小径部１５が受入孔３２内に
入り込み、可動電極の端面がナット２５の上面に密着し
てさらに下降すると、ガイドピン１３は強制的に押し下
げられ（この時には、エアシリンダの空気を排出する
と、円滑なガイドピンの押し下げが得られる）、ナット
２５が鋼板部品１７に押し付けられて、通電、溶着の順
序を経てプロジェクション溶接が完了する。なお、ねじ
孔２６の内径は図６から理解できるように、大径部１４
よりも小径で小径部１５よりも大径である。

【００１２】以上に説明した作動順序や後述の実施例の
作動順序は、一般的に使用されている電気制御式の空気
切替弁や電気制御回路を採用することによって、容易に
実施することができるので、ここでは具体的な例の開示
は省略してある。また、全実施例において、エアシリン
ダに接続するべき空気ホースの図示は省略してある。

【００１３】次ぎに、図４の実施例について説明する。
先の実施例は凹部２１が図２のように上方に向けて開放
させてあるが、図４ではこれが逆の下向きの場合であ
る。図４は開放方向だけが異なっていて、他はまったく
同じなので、先の実施例と同じ符号を記載して、詳細な
説明は省略してある。ただし、凹部２１が下向きに開放
しているので、凹部２１への部品供給の方法の一例とし
て、図５のものを例示した。すなわち、静止部材９に支
持部材３８がしっかりと固定されており、その上に供給
シュータ３９が固定されている。このシュータは、断面
がコ字型で上向きに開放させてあり、図５の紙面に対し
て直交する向きに伸びてきている。支持部材３８の下側
にはエアシリンダ４０が固定され、支持部材３８に明け
た貫通孔４１をエアシリンダのピストンロッド４２が貫
通している。貫通孔４１に連続するようにして供給シュ
ータ３９の底板にも通孔４３が明けられている。供給ロ
ッド２０の凹部２１はちょうどナット２５の真上に位置
させてある。なお、図４においては、電磁コイル４８に
よって凹部２１近辺の磁化を行い、マグネット２８を止
めることも可能である。

【００１４】図５の状態からエアシリンダ４０の作動で
ピストンロッド４２が上昇すると、ナット２５が持ち上
げられて凹部２１内に供給され、マグネット２８で吸着
される。

【００１５】図７の実施例は、先の実施例とは固定電極
が上下逆になっているところだけが相違していて、他は
全て同じ構成である。したがって、同じ符号を記入して
詳細な説明は省略してある。なお、供給ロッド２０が後
退すると、ナット２５は可動電極１９の上面に落下する
ような状態になるので、ナット２５が転落しないように
する必要がある。そのために、小径部１５を二点鎖線図
示のように受入孔３２内へあらかじめ進入させておく
か、小径部１５の先端を電極上面の直近まで到達させ
て、ナット２５が落下するときのガイド機能を小径部１
５に果たさせる。この実施例は、コ字型断面のような形
状の部品の内側にナット溶接をする場合に適している。
図７では、鋼板１７の奥側に示した板材と、図示されて
いないが鋼板１７の手前側にある板材と、鋼板１７自体
との３部材でコ字型が形成されているのである。

【００１６】図８の実施例は、ガイドピンの形状が先の
ものと異なっている。すなわち、大径部、小径部の構成
ではなく、ガイドピン１３の先端部に短いテーパ部４４
を設置したもので、この部分がねじ孔２６内に進入して
おり、前述のように小径部がねじ孔を貫通し切るような
ものではない。図８のものは、凹部２１が上方に開放さ
せられているが、これを下方に開放した場合には、ガイ
ドピンがねじ孔を貫通していないので、切欠き溝２４が
不要となる。したがって、請求項１には、切欠き溝を要
件として記載していないのである。

【００１７】図１１から図１３の実施例は、ガイドピン
に吸引手段を設けたもので、これによってナット２５と
ガイドピン１３との回転方向の相対位置が変わらないよ
うにしている。吸引手段には種々な方法が考えられる
が、ここではマグネットを利用した場合と空気バキュー
ムで吸引する場合のものを例示している。まず、図１１
のマグネットのものから説明すると、マグネット４９が
傾斜部１６の付近に埋設されているもので、ナット２５
が傾斜部１６上に残留したときにナット２５が傾斜部１
６に対して押し付けられたような状態となり、したがっ
て、回転方向に位置ずれを起こしたりしないのである。
マグネット１６を図示のように埋設させる方法は、大径
部１４の上部でガイドピン１３を切断し、その切断端面
に窪みを設けてそこにマグネット４９をはめ込んでか
ら、再びガイドピン１３を溶接して外表面を滑らかに仕
上げるとよい。

【００１８】図１２、図１３のバキュームを利用した場
合を説明すると、ここでは前述のような傾斜部１６がな
くて、図示のようなガイドピン１３の軸線に直交する平
面で形成された端面５０を設け、ここに複数個の空気通
路５１を開口させ、これらの通路が図示していない真空
ポンプに接続されている。すなわち、ガイドピン１３に
空気通路５１に連通する接手管５２を固定し、それに柔
軟性のある空気ホース５３を接続したものである。そし
て、接手管５２が固定電極１１に対して自由に進退でき
るようにするために、固定電極１１に進退方向の長孔５
４を形成してある。ナット２５の下面が端面５０に密着
してバキュームが作用すると、ナット２５は端面に吸引
されて容易に回転方向にずれたりしなくなる。

【００１９】以上に説明した実施例においては、固定電
極は完全に静止していることを前提にしているが、この
固定電極に相当する電極が可動電極と共に進出すること
もあり、あるいはこの固定電極に相当する電極だけが進
出するようにすることも可能である。前者の場合を図９
に示してある。これは、基台１０をさらに下側から駆動
手段４５で支持したもので、この手段としてエアシリン
ダ４６を採用した。エアシリンダ４６は静止部材９上に
しっかりと固定され、そのピストンロッド４７が基台１
０に結合されている。したがって、可動電極１９が進出
してくるときに固定電極１１も進出して、作動時間を短
縮させるのに有効なものとなっているのである。

【００２０】このように両方の電極が進出したり、ある
いはいずれか一方の電極だけが進出するので、本発明の
要件としては固定電極とか可動電極といった区別は行わ
ないで、各請求項の記述がなされているのである。

【００２１】

【効果】本発明によれば、供給ロッドの凹部内に保持手
段で保持されたプロジェクションナットを、進出してき
た電極のガイドピンがプロジェクションナットのねじ孔
内に進入してから供給ロッドが後退するものであるか
ら、プロジェクションナットは凹部内およびガイドピン
の両方で異常な方向への移動が禁止されているので、従
来技術の落下によるナットの位置ずれのような問題が確
実に解決できる。このことは、電極の軸線が上下方向で
あっても、水平方向であってもどのような方向でも装置
や方法として、溶接を可とするものである。凹部の底板
には、切欠き溝を供給ロッドの先端側に開放させて設置
してあるから、ガイドピンがナットのねじ孔を貫通する
場合でも、供給ロッドの後退作動を許容するのである。
このようにして、ガイドピンがナットを串刺しのように
貫通することが可能であるから、ナットの保持状態が一
層安定するのである。ガイドピンが大径部、小径部、傾
斜部を有しているので、小径部はナットを確実に貫通
し、これによって保持安定性をより高め、さらに、傾斜
部とねじ孔端部の関連によって、ナットの芯出しがなさ
れてナットの溶接位置が高精度のもとに得られる。他方
の電極には、小径部の受入孔が明けられているので、両
電極が接近して溶接がなされるときには、小径部が他方
の電極と干渉したりせず、確実な作動が得られる。小径
部が受入孔内に進入してから供給ロッドが復帰すること
により、ナットの異常移動が拘束されるので、ナットの
位置決めが保証される。供給ロッドは単純な往復作動で
あり、これにほぼ直交する向きにガイドピンが進退する
ので、供給ロッドによるナット供給とガイドピンによる
ナットの拘束が極めて単純な動作のもとに実現され、溶
接方法として信頼性の高い作動が得られる。ガイドピン
にはナットに対する吸引手段が形成されているので、ナ
ットだけがガイドピン上に残留するときには、ナットは
ガイドピンに対して引き付けられており、したがって、
何等かの外力がナットに作用しても容易にナットが回転
方向に移動したりすることがない。このようにしてナッ
トは相手方の部品に対して常に均一な向きで溶接される
のである。実施例の構造から述べることのできる効果と
しては、四角いナットに合致した図２のような凹部を形
成することにより、ナットの収容保持が確実になされ、
供給ロッドの移動中におけるナット保持にとって大変有
利である。そして、この供給ロッドの凹部はナットの回
転方向の位置決めをも果たしているので、ガイドピンに
対するナットの相対位置も確実に均一化され、したがっ
て、吸引手段での位置ずれ防止および溶接位置の正しい
設定が確実になされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す縦断側面図である。

【図２】供給ロッド先端部の凹部を示す立体図である。

【図３】図１の（３）−（３）断面図である。

【図４】他の実施例を示す縦断側面図である。

【図５】凹部への部品供給を示す縦断側面図である。

【図６】ガイドピンとねじ孔との関係を示す側面図であ
る。

【図７】他の実施例を示す縦断側面図である。

【図８】他の実施例を示す縦断側面図である。

【図９】両電極が進出する場合の外観側面図である。

【図１０】従来技術の縦断側面図である。

【図１１】他の実施例でガイドピンにマグネットを埋設
した縦断側面図である。

【図１２】他の実施例でバキュームを採用した縦断側面
図である。

【図１３】図１２の部分的な拡大縦断側面図である。

【符号の説明】

２０ 供給ロッド １１，１９ 電極 ２５ プロジェクションナット ２１ 凹部 ２８ 保持手段 ２６ ねじ孔 １３ ガイドピン ２３ 底板 ２４ 切欠き溝 １４ 大径部 １５ 小径部 １６ 傾斜部 ３２ 受入孔 ４９、５１ 吸引手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給ロッドの進退方向が電極の軸線に対
   してほぼ直交する向きに設定され、供給ロッドの先端部
   には先端側に開放させたプロジェクションナット保持用
   の凹部が形成され、この凹部にプロジェクションナット
   の保持手段が設置されており、電極とほぼ同軸の位置に
   停止させられたプロジェクションナットのねじ孔内に進
   入するガイドピンが電極に進退可能な状態で設置されて
   いることを特徴とするプロジェクションナットの溶接装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１において、凹部の底板にはガイ
   ドピン通過用の切欠き溝が供給ロッドの先端側に開放さ
   せて形成されていることを特徴とするプロジェクション
   ナットの溶接装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、ガイドピンが大径部
   と小径部から構成され、これら両径部の境界に傾斜部が
   設けられ、小径部がブロジェクションナットのねじ孔を
   貫通し、傾斜部が前記ねじ孔の端部に係合するように構
   成したことを特徴とするプロジェクションナットの溶接
   装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、小径部を受け入れる
   受入孔が他方の電極に明けられていることを特徴とする
   プロジェクションナットの溶接装置。
5. 【請求項５】 供給ロッドの進退方向が電極の軸線に対
   してほぼ直交する向きに設定され、供給ロッドの先端部
   には先端側に開放させたプロジェクションナット保持用
   の凹部が形成され、この凹部にプロジェクションナット
   の保持手段が設置されており、電極とほぼ同軸の位置に
   プロジェクションナットを停止させてから電極のガイド
   ピンが進出して来てプロジェクションナットのねじ孔内
   に進入し、この進入した状態で供給ロッドが後退してプ
   ロジェクションナットがガイドピンに係合したまま残留
   させられ、その後、電極が進出して溶接が完了すること
   を特徴とするプロジェクションナットの溶接方法。
6. 【請求項６】 請求項１において、ガイドピンにプロジ
   ェクションナットの位置ずれを防止する吸引手段が設け
   られていることを特徴とするプロジェクションナットの
   溶接装置。