JPH11156587A

JPH11156587A - ナット溶接装置

Info

Publication number: JPH11156587A
Application number: JP32845597A
Authority: JP
Inventors: Yukitaka Nishimoto; 幸貴西本
Original assignee: Press Kogyo Co Ltd
Current assignee: Press Kogyo Co Ltd
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 1999-06-15
Anticipated expiration: 2017-11-28
Also published as: JP4052701B2

Abstract

(57)【要約】【課題】作業性を著しく向上させ、誤ったナットの溶
接を防止し、更に、ワークの位置決め精度及びティーチ
ング精度を比較的にラフに設定することを可能とする。【解決手段】ワークＷに形成された貫通穴Ａ部分にナ
ットＮを搬送してこのナットＮを貫通穴Ａとほぼ同軸状
に溶接するナット溶接装置であって、装置基台側に取り
付けられた固定フレーム２３と、固定フレーム２３に対
して揺動及び水平面内で移動可能に固定フレームに取り
付けられた可動フレーム２４と、可動フレーム２４に取
り付けられたナット把持部材及び溶接トーチと、可動フ
レーム２４に設けられワークＷの貫通穴Ａに対して可動
フレーム２４を位置決めする位置決め部材（円盤部材４
１、ガイドピン４３）とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークに形成され
た貫通穴に同軸状にナットを溶接するナット溶接装置に
係り、特にワークの貫通穴にナットを正確に位置決めす
ることができるナット溶接装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】かかるワークとしてはトラック用シャシ
ーフレームがあり、シャシーフレームに貫通形成された
貫通穴の軸線とナットの軸線とを一致させて配置し、プ
ロジェクション溶接やアーク溶接等によりナットをシャ
シーフレームの溶接するようにしている。ナットをシャ
シーフレームの貫通穴を同軸状に配置するには、ロケー
トピンやフローティングピンを用いるのが一般的であ
る。

【０００３】特に、アーク溶接の場合には、ナットとシ
ャシーフレームとの間に間隙が発生したり、溶接ずれが
発生しやすい。このため、係止部を有する特殊なボルト
を、その係止部をシャシーフレームの裏側から貫通穴を
通してナットの表側に挿入して締め付けて係止部よりナ
ットを固定し溶接を行い、溶接後前記ボルトを取り外す
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ナットの溶接方法では、特殊なボルトを多数ある貫通穴
に手作業で挿入してナットの固定を行うので、作業性が
著しく悪く、仕様と異なったナットを溶接してしまうこ
とがあるといった問題がある。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、作業性を著しく向上させることができ、誤ったナッ
トの溶接を防止することができ、更に、ワークの位置決
め精度及びティーチング精度を比較的にラフに設定する
ことができるナット溶接装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のナット溶接装置
は、ワークに形成された貫通穴部分にナットを搬送して
このナットを前記貫通穴とほぼ同軸状に溶接するナット
溶接装置であって、装置基台側に取り付けられた固定フ
レームと、当該固定フレームに対して揺動及び水平面内
で移動可能に固定フレームに取り付けられた可動フレー
ムと、当該可動フレームに取り付けられたナット把持部
材及び溶接トーチと、前記可動フレームに設けられ前記
ワークの貫通穴に対して可動フレームを位置決めする位
置決め部材とを備えたことを特徴とする。

【０００７】前記位置決め部材が、前記可動フレームに
一体的に設けられ前記ワークの貫通穴付近の面に当接す
る板状部材と、当該板状部材に取り付けられ前記ワーク
の貫通穴内に挿入される突起部材とを備えていることが
好ましい。前記突起部材には前記ワークの貫通穴の縁部
に当接して突起部材を前記貫通穴に調芯するテーパー面
が形成されていることが好ましい。前記突起部材が前記
板状部材の板面に対して進退自在に取り付けられている
ことが好ましい。

【０００８】前記固定フレームと可動フレームとが相対
移動できないように拘束する拘束機構が設けられ、前記
ワークにナットを位置決めして溶接する際に、前記拘束
機構が解除され前記可動フレームが前記固定フレームに
対して揺動又は水平面内で移動可能となるように構成す
ることが好ましい。前記拘束機構が、前記可動フレーム
に一体的に設けられた外面にテーパー面が形成された第
１のテーパー部材と、前記第１のテーパー部材のテーパ
ー面が係合するテーパー面を有するとともに前記固定フ
レームに一体的に設けられた第２のテーパー部材とから
構成され、前記固定フレーム及び可動フレームを前記ワ
ークに向けて移動させて前記可動フレームに設けられた
位置決め部材を前記ワークに当接させる際に前記第１の
テーパー部材を第２のテーパー部材に対して相対移動さ
せて両者のテーパー面間に間隙を形成させて前記拘束機
構の解除を行うことが好ましい。前記ワークにナットを
位置決めして溶接する際に、前記可動フレームに取り付
けられたナット把持部材及び溶接トーチが前記ワークの
貫通穴に向けて移動させられるように構成することが好
ましい。前記ナット把持部材が把持するナットの大きさ
によって前記ナットの高さ方向に移動させられる構成と
することが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態にか
かるナット溶接装置について添付図面に基づいて説明す
る。

【００１０】本実施の形態のナット溶接装置では、図３
及び図４に示すように、左右のシャシーフレームである
ワークＷを搬送する搬送コンベアー１が設けられ、この
搬送コンベアー１により搬送されたワークＷを側方に設
けられた作業台２上に搬送するトランスファー（図示せ
ず）が設けられている。作業台２の上にはワークＷの側
面が当接してワークＷを幅方向に位置決めするストッパ
３が突出して設けられ、作業台２の前方にはワークＷの
長さ方向に位置決めするストッパ（図示せず）が設けら
れている。作業台２には位置決めされたワークＷをシリ
ンダー４によりクランプするクランプ部材５が設けられ
ている。

【００１１】搬送コンベアー１の上方には溶接すべきナ
ットを供給する２つのナット供給装置（ナットフィー
ダ）６，７がワークＷの前後に対応して配置されてい
る。各ナット供給装置６，７には、寸法の異なる複数の
ナットがそれぞれ独立に排出される複数の排出口（図示
せず）が設けられている。

【００１２】各作業台２の側方にはそれぞれ２台の垂直
多関節ロボット１０が設置されている。各垂直多関節ロ
ボット１０は、図４に示すように、床面に固定された基
台部１１と、基台部１１に設けられた軸部１２を中心と
して揺動する揺動フレーム部１３と、揺動フレーム部１
３に設けられた軸部１４を中心として揺動する水平アー
ム部１５と、水平アーム部１５の先端部に揺動可能に取
り付けられたナット把持及び溶接部１６とを備えて構成
される。水平アーム部１５の先端部１５ａは基端部に対
して軸線を中心として回転可能に取り付けられている。
ナット把持及び溶接部１６は垂直軸を中心として水平面
内で回転できるように接続部１７を介して前記水平アー
ム部１５の先端に取り付けられている。

【００１３】ナット把持及び溶接部１６は、図７に示す
ように、前記接続部１７に接続される垂下フレーム１８
と、この垂下フレーム１８に軸部１９を中心として回転
可能に取り付けられた作業部２０とを備えている。図中
２１は作業部２０を軸部１９を中心として回転駆動させ
るための駆動シリンダーである。

【００１４】作業部２０は、図８に示すように、軸部１
９に連結されたフレーム２２と、このフレーム２２に固
定された固定フレーム２３と、この固定フレーム２３に
取り付けられた可動フレーム２４とを備えて構成され
る。固定フレーム２３はほぼＬ字型をしており、可動フ
レーム２４も固定フレーム２３に沿ったほぼＬ字型をし
ている。

【００１５】図６に示すように、可動フレーム２４の上
端にはシリンダー２６が固定されておりシリンダー２６
の可動部にはヘッド部２５が固定されている。ヘッド部
２５の両側方には溶接トーチ２７が１点に向かうように
取り付けられている。さらに各トーチ２７の先端が臨む
位置にはナット把持部材２８が設けられている。

【００１６】ナット把持部材２８は図９に示すように開
閉可能な２本の把持爪からなっており、これらの把持爪
はナットＮのコーナーに対応した溝部が形成されてい
る。ナット把持部材２８の基端部はヘッド部２５に取り
付けられたシリンダー２９の可動部に連結されており、
シリンダー２９の駆動により把持するナットＮの大きさ
（厚さ）に応じてナット把持部材２８がナットＮの高さ
方向に移動させられるようになっている。図中Ａはワー
クＷに形成された貫通穴である。

【００１７】図１に示すように、固定フレーム２３の先
端にはロッド３０が軸線方向に進退自在に取り付けられ
ている。ロッド３０の下端にはロッド３０を進退駆動す
るシリンダー３１が連結されている。ロッド３０の上端
には外面が球面状の軸受３２がボルト３３により固定さ
れている。軸受３２の外周には環状部材３４が軸受３２
の外面に沿って揺動可能にはめ込まれている。一方、可
動フレーム２４の先端には内部に円柱状の室３５ａが形
成された環状のハウジング３５が一体的に形成されてお
り、図２に示すように、前記室３５ａ内には前記環状部
材３４の外面とハウジング３５の室３５ａの内面との間
に５ｍｍ程度の間隙３６をもつように環状部材３４が収
納されている。

【００１８】ハウジング３５の下部には、開口面積が下
方に行くにつれてほぼ大きくなるような円錐部３８ａを
有する筒状のスカート部（本発明の第１のテーパー部材
に相当する。）３８がロッドの外側に位置するように固
定されている。スカート部３８の円錐テーパー部（本発
明のテーパー面に相当する。）３８ａは固定フレーム２
３の先端部に形成された貫通穴部材（本発明の第２のテ
ーパー部材に相当する。）４０内に挿入されるようにな
っている。この貫通穴部材４０の内面は円錐部３８ａの
外面が密着して着座する円錐面（本発明のテーパー面に
相当する。）４０ａが形成されている。なお、スカート
部３８の円錐部３８ａ、貫通穴部材４０の円錐面は本発
明の拘束機構を構成する。

【００１９】ハウジング３５の上部には、ほぼ円盤状の
円盤部材（本発明の板状部材に相当する。）４１が固定
されている。円盤部材４１の上端面には円柱状の凹部４
１ａが形成され、凹部４１ａ内には先端に円錐状のテー
パー面が形成されたガイドピン（本発明の突起部材に相
当する。）４３と、このガイドピン４３を外方に向けて
常時付勢するコイルスプリング４２とが挿入されてい
る。なお、ガイドピン４３、円盤部材４１は本発明の位
置決め部材を構成する。

【００２０】固定フレーム２３の下部には、図５に示す
ように、円板４６がピン４５により回転自在に取り付け
られており、円板４６にはシリンダー４７が固定されて
いる。このシリンダー４７のピストンロッドは球面ブッ
シュ４８を介して可動フレーム２４に連結されている。
固定フレーム２３の側部には門形のブラケット５０が固
定されており、このブラケット５０の端面には一端がピ
ン５２により連結された２本のシリンダー５１が連結さ
れている。各シリンダー５１の他端は球面ブッシュ５３
を介して可動フレーム２４に連結されている。

【００２１】固定フレーム２３の上部にはシリンダー５
６が固定され、このシリンダー５６のピストンロッドに
は先端がテーパー状となったロックピン５７が固定さ
れ、このロックピン５７は可動フレーム２４の対応位置
に設けられた凹部に挿入される。

【００２２】また、図７に示すように固定フレーム２３
の上部には小型の２本のシリンダー５９が可動フレーム
２４を両側から挟むように取り付けられている。シリン
ダー５９のピストンロッドには可動フレーム２４の当接
するパッド６０が固定されている。

【００２３】次に、かかる実施の一形態のナット溶接装
置の作用について説明する。

【００２４】シャシーフレームであるワークＷが搬送コ
ンベアー１により搬送されると、トランスファがワーク
Ｗを作業台２に搬送しストッパ３等により大ざっぱに位
置決めされ、シリンダー４が駆動されてクランプ部材５
により固定される。

【００２５】次に、各垂直多関節ロボット１０を駆動し
てナット供給装置６，７により供給されるナットを自身
のナット把持部材２８により把持する。ナット供給装置
６，７により供給される各種の寸法を有するナットのう
ち本工程で使用するナットを選択して把持するようにワ
ークＷに応じてあらかじめティーチングされている。シ
リンダー２９の駆動により把持するナットＮの大きさ
（厚さ）に応じてナット把持部材２８がナットＮの高さ
方向に移動させられる。ナットを把持する動作をさせる
段階から、シリンダー３１を作動してロッド３０を上方
に押圧付勢して、可動フレーム２４と固定フレーム２３
との相対移動をスカート部３８と貫通穴部材４０とのテ
ーパー面３８ａ，４０ａの係合により拘束しておく。

【００２６】ここで、ナットを溶接する位置に応じてシ
リンダー２１を駆動して固定フレーム２３を軸部１９の
周りに回転させる。ワークＷが本実施の形態のようなチ
ャンネル材である場合にはフランジ部に溶接する場合は
把持したナットがフランジ部に対応するような位置にな
るように回転させ、ウェブ部に溶接する場合には把持し
たナットがウェブ部に対応するような位置となるように
回転させる。

【００２７】次に、シリンダー３１に供給する作動流体
の圧力を低下させる。この後、垂直多関節ロボット１０
を駆動して、固定フレーム２３を上方に移動させる。こ
の際、可動フレーム２４に形成された円盤部材４１に設
けられたガイドピン４３がおおよそワークＷに形成され
た貫通穴Ａの位置になるようにあらかじめティーチング
されている。

【００２８】この上昇運動の初期の段階では、可動フレ
ーム２４は固定フレーム２３と一体となって上昇する
が、図１に示すように作業台２にクランプされたワーク
Ｗの下面に円盤部材４１の上面が当接すると可動フレー
ム２４の上方への移動が規制されるので、固定フレーム
２３のみが上方に移動することになる。この結果、図１
の１点鎖線で示すように、貫通穴部材４０の円錐テーパ
ー面４０ａとスカート部材３８の円錐テーパー面３８ａ
とが相対位動し、これら円錐テーパー面３８ａ，４０ａ
間に間隙が形成され、可動フレーム２４の拘束が解除さ
れる。

【００２９】さらに上昇運動をさせると、ガイドピン４
３がその円錐状のテーパー面がワークＷの貫通穴のエッ
ジ部に接しながら貫通穴内に挿入される。この際、可動
フレーム２４はハウジング３５内に形成された間隙３６
の寸法分だけ水平方向に移動できるので、ガイドピン４
３の挿入に伴って可動フレーム２４自体が水平方向に移
動し、ガイドピン４３と貫通穴とが調芯されて挿入され
る。

【００３０】さらに上昇運動させると、円盤部材４１の
上面とワークＷの下面とが密着し、ワークＷの下面の傾
きに応じて円盤部材４１（可動フレーム２４）が軸受３
２の周りで傾動する。

【００３１】次に、シリンダー２６を駆動して、ヘッド
部２５を円盤部材４１に向けて移動させる。ここで、可
動フレーム２４上でナット把持部材２８及び溶接トーチ
２７は所定位置に位置決めされて取り付けられているの
で、ヘッド部２５を円盤部材４１側に移動した場合に
は、円盤部材４１とガイドピン４３とにより位置決めさ
れたワークＷの貫通穴と所定の位置関係をもって位置す
ることになる。具体的にはナット把持部材２８に把持さ
れたナットが貫通穴に同軸状に配置されて挿入されてワ
ークＷに押圧されるとともに、溶接トーチ２７がナット
に対して所定の間隔で所定の角度をもつように配置され
る。

【００３２】この段階で、溶接トーチ２７によりナット
をワークＷに溶接する。溶接する部分は、図９に示すよ
うにナット把持部材２８で把持されていない２面（図中
Ｙを参照）である。また、溶接するナットの寸法により
溶接トーチ２７との距離が変わるので、溶接電流等の溶
接条件を適宜変更して適正な溶接が行われるようにす
る。

【００３３】次に別の部分に別のナットを溶接する場合
には上述の手順と同様な手順で垂直多関節ロボット１０
を駆動して溶接を行う。この際、前述したように可動フ
レーム２４は揺動及び水平方向に移動して、ナット把持
部材２８の位置があらかじめティーチングされた位置か
らずれているので、可動フレーム２４を原点に復帰させ
なければならない。原点復帰は、固定フレーム２３の先
端に取り付けられたシリンダー３１に高圧を作用させる
ことにより行う。すなわち、シリンダー３１によりロッ
ド３０を伸長させ、ロッド３０の先端に連結されている
可動フレーム２４を上方に移動させ、可動フレーム２４
に固定されたスカート部３８と貫通穴部材４０とを密着
させる。これにより、スカート部３８が貫通穴部材４０
に対して所定位置に位置させられることにより、スカー
ト部３８と一体である可動フレーム２４を原点に復帰さ
せ、ナット把持部材２８を原点に復帰させることができ
る。

【００３４】以上のように、垂直多関節ロボット１０の
移動時等にはシリンダー３１により固定フレーム２３と
可動フレーム２４とが相対移動できないように拘束して
おき、ワークＷにナットＮを位置決めして溶接する際
に、シリンダー３１による拘束を解除し可動フレーム２
４が固定フレーム２３に対して揺動及び水平面内で移動
可能となるようにしたので、移動時に位置ずれが起こる
ことが防止されるとともに、溶接時にワークＷに対応し
てナット及び溶接トーチ２７を正確に位置決めすること
ができ溶接の品質を確実なものとすることができる。

【００３５】ワークＷにナットＮを位置決めして溶接す
る際に、可動フレーム２４に取り付けられたナット把持
部材２８及び溶接トーチ２７がワークＷの貫通穴Ａに向
けて移動させるようにしたので、クランプされたワーク
Ｗの貫通穴Ａに対して可動フレーム２４を位置決めする
際（固定フレーム２３をワークＷに向けて移動させる
際）にはナット把持部材２８及び溶接トーチ２７をワー
クＷから遠い位置に退避させておくことができ、位置決
め操作の際にこれらが邪魔になることがない。

【００３６】また、ナット把持及び溶接部１６が軸部１
９を中心として回転させられて可動フレーム２４がその
ハウジング３５が下方に垂下される状態となった場合に
おいて、可動フレーム２４を支持する２本のシリンダー
５１により、吊下げ荷重とバランスさせることができ
る。

【００３７】固定フレーム２３に設けられたシリンダー
５６を作動させてロックピン５７を可動フレーム２４に
形成された凹部に挿入することにより、可動フレーム２
４を固定フレーム２３に対して拘束することができる。
上述したようにシリンダー３１により両者の拘束を行う
ことができるが、本ロックピン５７による拘束はより確
実に両者を拘束することができる。

【００３８】可動フレーム２４は固定フレーム２３に設
けられた２本のシリンダー５９により挟持されるように
なっているので、可動フレーム２４がワークＷに対応し
て揺動する場合に両シリンダー５９が平衡状態を保ち、
しかも傾動力が可動フレーム２４に補助的に作用するの
で、急激に傾くことがなく円滑に傾動させることができ
る。さらに、両シリンダー５９に高圧を供給して可動フ
レーム２４を強く挟むようにすることにより可動フレー
ム２４を固定フレーム２３に対して拘束することができ
る。

【００３９】可動フレーム２４をワークＷに対して位置
決めするようにしているので、ワークの位置決め精度及
びティーチング精度を比較的にラフに設定することがで
きる。これにより、治工具やストッパの加工精度を高く
する必要がなくこれらの製作費用や設置工数を低減する
ことができる。

【００４０】以上のように、ナット溶接作業を自動化で
き、仕様ミスがなくなり、安定した品質を確保すること
ができるとともに省人化が可能である。溶接の品質も、
人のスキルによるばらつきがなくなり管理がしやすくな
る。さらに、設計変更等によるパターンの追加や部分変
更も容易になる。

【００４１】なお、製品のナット溶接位置等についてテ
ィーチングを行ってデータベースを構築しておき、この
データベースの中から特定の製品に使用するデータを選
択して溶接作業を行うようにすれば、製品ごとにティー
チングを行う必要がなくなる。

【００４２】前記実施例では垂直多関節ロボットを用い
たが、ロボット以外の汎用機のツールヘッドとして使用
することによっても前記と同様な機能を発揮することが
できる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のナット溶
接装置では、作業性を著しく向上させることができ、誤
ったナットの溶接を防止することができ、更に、ワーク
の位置決め精度及びティーチング精度を比較的にラフに
設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態のナット溶接装置の要部
を示す図である。

【図２】図１のイ−イ断面図である。

【図３】図１のナット溶接装置の全体構成を示す平面図
である。

【図４】図１のナット溶接装置の全体構成を示す正面図
である。

【図５】図４のナット溶接装置の要部を示す側面図であ
る。

【図６】図４のナット溶接装置の要部を示す側面図であ
る。

【図７】図４のナット溶接装置の要部を示す正面図であ
る。

【図８】図４のナット溶接装置の要部を示す平面図であ
る。

【図９】図４のナット溶接装置のナット把持部材の構成
を示す図である。

【符号の説明】

ＷワークＡ貫通穴Ｎナット２３固定フレーム２４可動フレーム２６シリンダー２７溶接トーチ２８ナット把持部材２９シリンダー３１シリンダー３２軸受３４環状部材３５ハウジング３８スカート部（第１のテーパー部材）３８ａテーパー面４０貫通穴部材（第２のテーパー部材）４０ａテーパー面４１円盤部材４２コイルスプリング４３ガイドピン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークに形成された貫通穴部分にナット
を搬送してこのナットを前記貫通穴とほぼ同軸状に溶接
するナット溶接装置であって、装置基台側に取り付けら
れた固定フレームと、当該固定フレームに対して揺動及
び水平面内で移動可能に固定フレームに取り付けられた
可動フレームと、当該可動フレームに取り付けられたナ
ット把持部材及び溶接トーチと、前記可動フレームに設
けられ前記ワークの貫通穴に対して可動フレームを位置
決めする位置決め部材とを備えたことを特徴とするナッ
ト溶接装置。
【請求項２】前記位置決め部材が、前記可動フレーム
に一体的に設けられ前記ワークの貫通穴付近の面に当接
する板状部材と、当該板状部材に取り付けられ前記ワー
クの貫通穴内に挿入される突起部材とを備えている請求
項１記載のナット溶接装置。
【請求項３】前記突起部材には前記ワークの貫通穴の
縁部に当接して突起部材を前記貫通穴に調芯するテーパ
ー面が形成されている請求項２記載のナット溶接装置。
【請求項４】前記突起部材が前記板状部材の板面に対
して進退自在に取り付けられている請求項２又は３に記
載のナット溶接装置。
【請求項５】前記固定フレームと可動フレームとが相
対移動できないように拘束する拘束機構が設けられ、前
記ワークにナットを位置決めして溶接する際に、前記拘
束機構が解除され前記可動フレームが前記固定フレーム
に対して揺動又は水平面内で移動可能となるように構成
した請求項１〜４のいずれかに記載のナット溶接装置。
【請求項６】前記拘束機構が、前記可動フレームに一
体的に設けられた外面にテーパー面が形成された第１の
テーパー部材と、前記第１のテーパー部材のテーパー面
が係合するテーパー面を有するとともに前記固定フレー
ムに一体的に設けられた第２のテーパー部材とから構成
され、前記固定フレーム及び可動フレームを前記ワーク
に向けて移動させて前記可動フレームに設けられた位置
決め部材を前記ワークに当接させる際に前記第１のテー
パー部材を第２のテーパー部材に対して相対移動させて
両者のテーパー面間に間隙を形成させて前記拘束機構の
解除を行う請求項５に記載のナット溶接装置。
【請求項７】前記ワークにナットを位置決めして溶接
する際に、前記可動フレームに取り付けられた構成とし
たナット把持部材及び溶接トーチが前記ワークの貫通穴
に向けて移動させられる請求項１〜６のいずれかに記載
のナット溶接装置。
【請求項８】前記ナット把持部材が把持するナットの
大きさによって前記ナットの高さ方向に移動させられる
構成とした請求項１〜７のいずれかに記載のナット溶接
装置。