JPH0614939Y2 - 溶接ボルト溶接装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この考案は溶接ボルトを高い供給精度で、かつ、速い供
給速度で供給して溶接することができる溶接ボルト溶接
装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、ボルトの頭部に突起部を設けた溶接ボルトを、鋼
板部材に溶接する溶接機として、上下に対向する上部電
極と下部電極とを有する抵抗溶接機（以下溶接機と略称
する）が用いられている。

一般に、この種の溶接機は、作業能率向上のため、電極
部にパーツフイーダから溶接ボルトを自動的に供給し
て、搬入された溶接ワークに溶接を行うように構成され
ている。

このような溶接ボルト溶接装置としては、実開昭５１−
１３０７２１号公報や実公昭５９−５５１０号公報に開
示されたものがあげられる。例えば、実開昭５１−１３
０７２１号公報に示された装置は、昇降可能な上部電極
を備え、ばね力により溶接ボルトを挟持可能なボルトホ
ルダを上部電極に従動するように配設し、そのボルトホ
ルダにボルト供給管が傾斜して接続されている。そし
て、ボルト供給管より送給された溶接ボルトはボルトホ
ルダにより挟持され、上部電極の下降によりボルトホル
ダを開成して、溶接ボルトを溶接ワークの溶接位置へ供
給して溶接が行われるように構成されている。また、実
公昭５９−５５１０号公報には、上記に加えて、ボルト
供給管の開口面に面して開閉自在なボルトガイド板が設
けられており、送給される溶接ボルトの垂直方向への方
向転換を案内するように構成された装置が開示されてい
る。

〈考案が解決しようとする課題〉 一般的にこれらの溶接機は、上下に対向する溶接電極の
下部電極が固定されており、上部電極が上下動して溶接
ワークを挟み、加圧通電して溶接する構造となつてい
る。しかし、軸部の長い溶接ボルトを用いる場合や、凹
凸形状の大きな溶接ワークへの溶接の場合には、溶接ボ
ルトの供給，溶接ワークの搬送移動を容易にするため、
上，下電極が各々上下動して、電極間の間隔を大きくで
きるようにした溶接機が用いられている。

また、溶接ワークへの溶接ボルトの溶接は、 イ．溶接機の電極部へ溶接ワークを搬入し、所定の位置
決めをした後に、溶接ボルトを供給，装入して溶接す
る。

ロ．溶接機の下部電極に溶接ボルトを供給，保持し、そ
の上に溶接ワークを搬入して位置決め溶接する。

の二通りがあり、前者の場合、溶接ボルトは頭部を上
に、軸部を下にして供給をする（これを仮に「下向き供
給」とする）。後者の場合には、溶接ボルトの軸部を上
に、頭部を下にして供給される（これを仮に「上向き供
給」とする）。

一方、近時溶接の自動化の進展とともに溶接用ロボツト
が導入され、その特徴である汎用性を活用して使用分野
が拡大している。例えば、スポツト溶接の際の溶接ワー
クの搬入，搬出や位置決めなどは、従来、溶接機に付随
して設けられた搬送装置や位置決め装置によつて行われ
ていたが、こうした装置は、溶接ワークの形状，サイズ
によつて固有のものとなるため、汎用性がなく設備費の
増大となつている。そのため、溶接用ロボツトの精度向
上，小形化の進展に伴い、溶接ワークの搬入搬出，位置
決め等の工程が、上記のような固有の装置から汎用ロボ
ツトに転換されて、より広範な省力，省人化が図られつ
つある。上述のような、溶接ボルトの溶接にロボツト技
術を応用する場合、溶接ボルトを高い供給精度で、か
つ、速い供給速度で供給して溶接することができる溶接
ボルト溶接装置が求められている。

しかし、従来技術の装置では、以下に述べる問題点があ
り、上記の使用条件に適応できずその解決が大きな課題
となつている。

ボルト供給装置（従来例ではボルト供給管とボルトホ
ルダとからなる）が溶接機の上部電極に設けられてお
り、上部電極部の構造が複雑になる。

上部電極とボルト供給装置とが一体になるため、上，
下電極間の間隔が小さくなり、軸部の長い溶接ボルト
や、多様な溶接ワークの形状に対応することが難しくな
る。

上部電極にボルト供給装置を併設するため、両者間に
電気的絶縁を施して、熔接電流の分流を防止しなければ
ならない。

ボルト供給装置内で溶接ボルトが方向転換する際、ボ
ルト送給のエア圧力や流量の変動によりボルト送給速度
が変化すると、確実な方向転換ができなくなり、溶接ボ
ルトの傾きや倒れが発生してボルト送給姿勢が安定しな
い。

ボルト送給装置のボルトホルダが、ばね等によつて開
閉されるため、ボルト送給圧が変化した場合、ばねの開
閉力が追随できず溶接ボルトの飛出し，傾きが発生し易
い。

上部電極が、ボルトホルダを貫通して溶接ボルトを押
出すとき、溶接ボルトの挟持が傾いていると、そのまま
押出され適正な供給ができない。

上部電極がボルトホルダを貫通する際に、挟持部の爪
などが上部電極に接触するため、上部電極の損傷が早
い。

ボルトホルダが溶接ボルトの形状（直径，長さ等）に
よつて専用となるため、汎用性に欠ける。

以上のような問題は、溶接機にロボツト技術を応用し
て、多様な溶接ワークの形状に対応して高能率で溶接ボ
ルトの溶接行う場合、大きな障害となつていた。

この考案は、従来技術の装置の有するこのような問題点
を解決するためになされたものであり、多様な種類の溶
接ボルトに対応できて、その溶接ボルトを高い供給精度
で、かつ、速い供給速度で供給できるとともに、多様な
溶接ワークの形状に対応して溶接することができる、汎
用性の高い溶接ボルト溶接装置を提供することを目的と
するものである。

〈課題を解決するための手段〉 この考案は上記目的を達成するためになされたものであ
り、 対向する上部電極と下部電極とを有する溶接機と、上記
上部電極と下部電極間の溶接加工部へ溶接ワークを搬入
搬出可能に設けられたロボツトと、溶接ボルトを整列し
て送給するパーツフイーダと、送給された上記溶接ボル
トを上記溶接加工部に供給するボルト供給装置と、を備
え、 上記ボルト供給装置は、上記溶接ボルトを挟持可能なチ
ヤツク部を有し、そのチヤツク部が駆動機構により駆動
されて開閉するとともにその開閉度合を制御可能な開度
制御機構を有する供給ヘツドと、上記供給ヘツドを上記
溶接加工部から離隔した送給位置と溶接加工部との間を
往復移動させる移動機構と、上記パーツフイーダに接続
されたボルト送給管を有し、そのボルト送給管が上記送
給位置と退避位置との間を移動可能に設けられるととも
に上記送給位置において上記溶接ボルトを供給ヘツドへ
送給可能に設けられたボルト送給機構と、を備えた溶接
ボルト溶接装置である。

〈作用〉 この考案は上記のように構成されたものであり、送給位
置において、パーツフイーダよりボルト送給管を介して
溶接ボルトの送給を受けた供給ヘツドは、そのチヤツク
部が開度制御機構に開度制御された駆動機構に駆動され
て、溶接ボルトを挟持する。

溶接ボルトを挟持した供給ヘツドは、移動機構により溶
接加工部へ移動し、ボルト送給管は退避位置へ移動す
る。

供給ヘツドのチヤツク部は、溶接加工部において、開度
制御機構に開度制御された駆動機構に駆動されて溶接ボ
ルトの挟持を解き、溶接ボルトを溶接位置へ供給する。

ボルト供給を終つた供給ヘツドは、移動機構により送給
位置へ復帰移動し、チヤツク部は開度制御機構に開度制
御された駆動機構に駆動されて半開状態となる。その半
開状態のチヤツク部に、送給位置へ移動したボルト送給
機構のボルト送給管より溶接ボルトの受渡しを行う。

一方、ロボツトは、所定のタイミングで溶接ワークを溶
接加工部へ搬入，搬出を行い、溶接機は上，下部電極に
よる溶接ボルト，溶接ワークの加圧，通電により溶接を
行う。

〈実施例〉 以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの考案の溶接ボルト溶接装置の全体構成を示
す斜視図であり、対向する上部電極３と下部電極４とを
有する溶接機１と、上，下部電極３，４間の溶接加工部
５へ溶接ワーク６５を搬入，搬出可能に設けられたロボ
ツト６と、溶接ボルト６０を整列して送給するパーツフ
イーダ８と、送給された溶接ボルト６０を溶接加工部５
に供給するボルト供給装置１０とを主体に構成されてい
る。

溶接機１の上部電極３，下部電極４は、フレーム２に各
々シリンダ（図符号省略）によつて上下動可能に支持さ
れており、上部電極３の加圧力が下部電極４の加圧力よ
り大になるように設定されている。

この上部電極３の下面中央には、溶接ボルト６０の軸部
６０ａが遊挿可能な直径と深さを有するガイド穴３ａが
穿設されている。また、下部電極４の上面中央には、溶
接ボルト６０のボルト頭部６０ｂの厚さよりも浅い凹部
４ａが、頭部ガイド用として設けられている。なお、溶
接ボルト６０の位置決めが、特に精度を要求されない場
合には、凹部４ａを設ける必要はなく、下部電極４の上
面は平面でもよい。

ロボツト６は、溶接ワーク６５を把持可能なロボツトハ
ンド７を有する汎用ロボツトであり、溶接機１の溶接加
工部５へ、溶接ワーク６５を搬入，搬出可能に配設され
ている。

パーツフイーダ８は、多数の溶接ボルト６０を所定の向
きに整列して、１個ずつ順次送給可能に構成された汎用
の整列供給装置であり、送給ホース９を介してボルト供
給装置１０に接続されている。

ボルト供給装置１０は、第２図，第３図に示すように、
供給ヘツド１１と移動機構３０とボルト送給機構５０と
を備えて構成されており、取付部材５９を介して溶接機
１のフレーム２の所定位置に配設されている。

供給ヘツド１１は、第５図に示すように対向したチヤツ
ク部１２ａ，１２ｂと、それを開閉駆動する駆動機構で
あるチヤツクシリンダ１７と、チヤツクシリンダ１７の
開度を制御可能な開度制御機構２０等とから構成されて
いる。

チヤツク部１２ａ，１２ｂには、第６図Ａに示すように
溶接ボルト６０の軸部６０ａを挟持可能な略Ｖ字溝状の
挟持面１３ａ，１３ｂが形成されている。また、その挟
持面１３ａ，１３ｂの下面側には、各々ボルト頭部６０
ｂを受とめ可能な、半割り円錐形凹状のボルト受部１４
ａ，１４ｂが形成されており、上面側にも上記と同様な
ボルト受部１５ａ，１５ｂが形成されている。このチヤ
ツク部１２ａ，１２ｂは、各々受板１６ａ，１６ｂを介
して、後述するロツドプレート１８ａ，１８ｂに固定さ
れている。

チヤツクシリンダ１７は、左右対象的に進退するロツド
１７ａ，１７ｂを有する平行形流体シリンダであり、そ
の作動によりチヤツク部１２ａ，１２ｂを平行移動させ
て、開度駆動するように形成されている。チヤツクシリ
ンダ１７のロツド１７ａにはロツドプレート１８ａが固
定されており、ロツドプレート１８ａにはシリンダ固定
板２５を介してストツパシリンダ２１が取付けられてい
る。一方のロツド１７ｂにはロツドプレート１８ｂが固
定されており、ロツドプレート１８ｂには開閉規制板２
６が固定されている。

ストツパシリンダ２１は、開度制御機構２０の作動源と
なる流体シリンダであり、その作動軸がチヤツクシリン
ダ１７の作動軸と平行して配設されるとともに、その作
動力はチヤツクシリンダ１７の作動力よりも大きく、作
動ストロークはチヤツクシリンダ１７と同一に設定され
ている。ストツパシリンダ２１のロツド２１ａの先端部
には、縦断面Ｈ字状に形成され、所定長の軸部２２ａを
有するストツパ２２が取付けられている。

開閉規制板２６には、所定径の貫通孔２６ａが穿設され
ており、その貫通孔２６ａにストツパ２２の軸部２２ａ
が嵌通されている。

上記のストツパシリンダ２１，ストツパ２２およびシリ
ンダ固定板２５，開度規制板２６により、チヤツクシリ
ンダ１７の開閉度合を制御する開度制御機構２０が構成
されている。

なお、第７図に示すように、チヤツク部１２ａ，１２ｂ
の近傍には、溶接ボルト６０の送給を検知するための、
透過形光電スイツチからなるボルト送給検知センサ５８
ａ，５８ｂが配設されている。

このように構成された供給ヘツド１１は、ヘツドホルダ
２７を介して移動機構３０に固定されている。

移動機構３０は、供給ヘツド１１を水平方向（第３図の
左右方向）へ移動させるスライドシリンダ３２と、上下
方向に移動させるリフトシリンダ４２とを主体に構成さ
れている。

スライドシリンダ３２は流体シリンダからなり、その軸
線を水平方向にしてヘツド支持板３３に取付けられてお
り、そのロツド３２ａの先端部はヘツドホルダ２７に固
定されている。ヘツド支持板３３には、スライドシリン
ダ３２の軸線と平行した１対の軸受３４が設けられてい
る。また、上記ヘツドホルダ２７には、水平方向に平行
して延びた１対のヘツドガイド２８が固定されており、
ヘツドガイド２８は軸受３４により水平方向へ移動可能
に支持されている。このヘツドガイド２８の先端部に
は、捩れを防ぐためのガイド連結板２９が固定されてお
り、その固定位置を調整することにより、スライドシリ
ンダ３２のストロークの範囲内で、供給ヘツド１１の前
進端位置を可変できるように形成されている。

更に、ヘツド支持板３３には、上下方向の案内用のリフ
トガイド４６が垂下状に固定されている。なお、３５，
３６は、ヘツドガイド２８に嵌装されて供給ヘツド１１
の前，後進端位置の規定調整用のスペーサである。

リフトシリンダ４２は流体シリンダからなり、その軸線
を垂直方向にして基板４３に取付けられており、ロツド
４２ａ先端部はヘツド支持板３３に固定されている。ま
た、基板４３には、リフトシリンダ４２の軸線と平行し
た軸受４８を有するガイドホルダ４７が固定されてお
り、上記リフトガイド４６が軸受４８を貫通して上下移
動可能に支持されている。なお、基板４３は取付部材５
９に固定されている。

そして、スライドシリンダ３２のロツド３２ａが後退端
にあつて、リフトシリンダ４２のロツド４２ａが下降端
にあるとき、供給ヘツド１１は送給位置にあり、その送
給位置でチヤツク部１２ａ，１２ｂは、上昇位置にある
ボルト送給機構５０のボルト送給管５１と上下に対向す
るように形成されている（第３図参照）。また、ロツド
３２ａが前進端にあつてロツド４２ａが上昇端にあると
きは、供給ヘツド１１は第４図に示すように溶接加工部
５に位置し、チヤツク部１２ａ，１２ｂの軸線は、上，
下部電極３，４の軸線と一致するように形成されてい
る。

ボルト送給機構５０は、ボルト送給管５１と、それを上
下移動させる送給管シリンダ５３等とから構成されてい
る。

ボルト送給管５１は、溶接ボルト６０のボルト頭部６０
ｂの外径より稍大きな内径を有する中空管であり、ホー
ス継手５２を介してパーツフイーダ８よりの送給ホース
９に接続されている。また、ボルト送給管５１には取付
板５４を介して送給管シリンダ５３のロツド５３ａ先端
部が固定されている。

送給管シリンダ５３は流体シリンダからなり、その軸線
を垂直方向にして支持板５６を介して基板４３に取付け
られている。また、取付板５４には、ロツド５３ａに平
行してガイド５５が固定されており、ガイド５５は支持
板５６に設けられた軸受５７により、上下移動可能に案
内されている。

そして、送給管シリンダ５３のロツド５３ａが上昇端に
あるとき、ボルト送給管５１は、パーツフイーダ８から
送給される溶接ボルト６０を、供給ヘツド１１のチヤツ
ク部１２ａ，１２ｂへ受渡し可能な送給位置に位置する
ように形成されている。一方、ロツド５３ａが下降端に
あるときは、供給ヘツド１１の前後移動を防げない退避
位置に位置するように形成されている。

上記ボルト供給装置１０のチヤツクシリンダ１７，スト
ツパシリンダ２１，スライドシリンダ３２，リフトシリ
ンダ４２，送給管シリンダ５３は、各々図示しない電磁
切換弁を介して流体圧源に接続されている。

そして、これらの電磁切換弁、およびボルト送給検知セ
ンサ５８ａ，５８ｂ、溶接機１，ロボツト６，パーツフ
イーダ８等は、それぞれ制御装置（図示せず）に接続さ
れて、所定の順序で作動するように構成されている。第
１３図は実施例における各部の制御のタイムチヤートで
ある。

次にこのように構成された溶接ボルト溶接装置の動作に
ついて説明する。

まず、供給ヘツド１１による溶接ボルト６０の挟持動作
について述べる。

チヤツクシリンダ１７は、オン作動により、そのロツド
１７ａ，１７ｂが出側となり左右へ対称的に進出し、オ
フ作動によりロツド１７ａ，１７ｂは入側となり対称的
に後退する。この作動に伴いチヤツク部１２，１２ｂ
は、各々ロツドプレート１８ａ，１８ｂ、受板１６ａ，
１６ｂを介して左右に平行して開閉し、シリンダ固定板
２５，開閉規制板２６も同様に左右に移動する。

いま、チヤツクシリンダ１７をオンにして、ストツパシ
リンダ２１をオンにすると、ストツパシリンダ２１のロ
ツド２１ａも出側となつて進出し、チヤツク部１２ａ，
１２ｂは左右に大きく離隔して、最大ストロークＳ_３に
なり全開状態となる（第６図Ａ参照）。

このときの開閉規制板２６とストツパ２２との関係位置
は、第１０図に示すように規制板間隔Ｔ_０をストツパ間
隔Ｔ_２より小さくなるように設定する。従つて、開閉規
制板２６の外側面２６ｂは、ストツパ端面２２ｂに接す
ることなく、軸部２２ａで自由状態にある。

チヤツク部１２ａ，１２ｂの全開状態から、ストツパシ
リンダ２１をオフに切換えると、ロツド２１ａが入側に
なり後退する。このため、上記ストツパ間隔Ｔ_２は小さ
くなるが、規制板間隔Ｔ_０は変化しないため、ストツパ
端面２２ｂが外側面２６ｂに当接する。このまま、ロツ
ド２１ａを入側にしているとストツパシリンダ２１の作
動力（この場合は引き力）は、チヤツクシリンダ１７の
作動力（この場合は押し力）よりも大きいので、ロツド
１７ａ，１７ｂが引戻される状態となり、その結果、チ
ヤツク部１２ａ，１２ｂ間の間隔が狭くなる。

ストツパシリンダ２１による引戻しが完了すると、スト
ツパ間隔は第９図に示すＴ_１となる。そして、チヤツク
部１２ａ，１２ｂの間隔は、溶接ボルト６０の軸部６０
ａ外径よりも大きく、ボルト頭部６０ｂの径よりも小さ
い寸法Ｓ_２の半開状態となり停止する（第６図Ｂ参
照）。なお、この間隔Ｓ_２は、ストツパ２２とロツド２
１ａとの相対取付位置を変えることにより可変でき、溶
接ボルト６０の種類に合せて変更することができる。

次いで、チヤツクシリンダ１７をオフにすると、ロツド
１７ａ，１７ｂはストツパシリンダ２１の引戻し力から
開放されて後退し、チヤツク部１２ａ，１２ｂは、互に
中央部で当接して全閉状態となる。このとき、ストツパ
間隔Ｔ_１は変化しないから、チヤツク部１２ａ，１２ｂ
の移動量だけ、開閉規制板２６がストツパ２２の軸部２
２ａ上を移動するが、リング部２２ｃに当接することは
ない。

チヤツク部１２ａ，１２ｂで溶接ボルト６０を挟持する
のは、この全閉状態で行われる。この場合、溶接ボルト
６０を挟持した状態では、挟持面１３ａ，１３ｂが軸部
６０ａを挟んで保持し、軸部６０ａの外径に対応した寸
法だけチヤツク部１２ａ，１２ｂが開き、間隔はＳ_１と
なる（第６図Ｃ参照）。

また、挟持面１３ａ，１３ｂは平行して対向したＶ字溝
であるから、溶接ボルト６０の軸部６０ａを均一に安定
して挟持できる。このチヤツク部１２ａ，１２ｂで挟持
できる溶接ボルト６０の軸部６０ａの径は、挟持面１３
ａ，１３ｂに内接する円の最小から最大までの直径に相
当する範囲で適用でき、その変更もストツパ２２の取付
位置を変えることによつて簡便に行うことができる。

そして、供給ヘツド１１の溶接ボルト６０の送給は、チ
ヤツク部１２ａ，１２ｂの半開状態で行う。この半開状
態は、溶接ボルト６０の送給とチヤツク部１２ａ，１２
ｂの受渡しを確実にするためのもので、各部は次のよう
な作用をする。

1)溶接ボルト６０の送給時、対向する挟持面１３ａ，１
３ｂが軸部６０ａ先端部の案内になり、溶接ボルト６０
の飛出しや倒れを防止する。

2)ボルト送給時、チヤツク部１２ａ，１２ｂ下面のボル
ト受部１４ａ，１４ｂがボルト頭部６０ｂの座面を受け
とめ、溶接ボルト６０の倒れを防止する。

3)供給ヘツド１１の構成部材中に、ばねなどの変動する
不確定要素がなく、チヤツク部１２ａ，１２ｂの間隔Ｓ
_２も、チヤツクシリンダ１７，ストツパシリンダ２１で
ロツクされて安定して保持される。この間隔Ｓ_２はスト
ツパ２２の取付位置の調整でできるから、送給する溶接
ボルト６０に合つた最適な条件を求められる。従つて、
パーツフイーダ８よりのボルト送給圧や送給速度の変動
に関係なく、溶接ボルト６０の送給受渡しが確実にでき
る。

以上のように、この供給ヘツド１１は、チヤツクシリン
ダ１７とストツパシリンダ２１の各々のオン，オフ状態
を組合せることによつて、チヤツク部１２ａ，１２ｂの
開閉動作を行い、溶接ボルト６０の挟持と、ボルト受取
時の案内と、解放供給とを、円滑かつ確実にできるとと
もに、多種類の溶接ボルトに対応できる汎用性の高いチ
ヤツク機能を発揮できる。

次に、装置全体の動作を説明する。

溶接ボルト溶接装置の待機状態においては、溶接機１の
上部電極３は上昇位置Ｕ_０，下部電極４は下降位置Ｄ_０
にあり、ロボツト６はロボツトハンド７により溶接ワー
ク６５を保持して、溶接加工部５の外方に待機してい
る。

また、ボルト供給装置１０は、供給ヘツド１１のチヤツ
ク部１２ａ，１２ｂが全閉状態で、パーツフイーダ８か
ら送給された溶接ボルト６０を挟持している（第７図参
照）。そして、供給ヘツド１１は、スライドシリンダ３
２の後退、およびリフトシリンダ４２の下降によつて送
給位置にあり、ボルト送給機構５０のボルト送給管５１
は、下降して第３図の２点鎖線で示す退避位置にある。

溶接起動信号が入ると、まず、リフトシリンダ４２がオ
ンになり供給ヘツド１１が上昇し、リフトシリンダ４２
はその上昇位置を保持する。また、上記に僅かに遅れて
スライドシリンダ３２がオンになり、供給ヘツド１１は
前進を開始する。

このとき、チヤツク部１２ａ，１２ｂの姿勢はヘツドガ
イド２８によつて案内され、傾いたり移動方向が変るこ
とはない。そして、ロツド３２ａは、ガイド連結板２９
がスペーサ３６に当接したとき前進を停止する。この停
止時に、チヤツク１２ａ，１２ｂに挟持された溶接ボル
ト６０は、溶接機１の溶接加工部５に位置し、その軸線
は上，下電極３，４の軸線と一致している（第４図参
照）。

次いで、溶接機１の下部電極４が上昇し、チヤツク部１
２ａ，１２ｂの下方，溶接ボルト６０のボルト頭部６０
ｂから僅かに離れた位置Ｄ_１で一時停止する（第８図参
照）。

続いて、ロボツト６が溶接ワーク６５を溶接加工部５に
搬入し、その溶接位置である下孔６５ａを、上方へ突出
している溶接ボルト６０の軸部６０ａに外嵌する。溶接
ワーク６５の搬入，外嵌後，上部電極３を下降させる
と、溶接ボルト６０の軸部６０ａの先端部は、上部電極
３のガイド穴３ａに嵌入する。そして、上部電極３は溶
接ワーク６５の上面に接するか、もしくは、その直前の
位置で停止する。

次に、チヤツクシリンダ１７をオンすると、ロツド１７
ａ，１７ｂが左右に進出するが、ストツパ２２の位置は
同じであるため、第８図に示す間隔Ｔ_３が０になつた所
で止まり、チヤツク部１２ａ，１２ｂは半開になる。こ
れにより溶接ボルト６０は、チヤツク部１２ａ，１２ｂ
の挟持力が解かれるので、その自重で降下し、僅か下方
に停止している下部電極４の凹部４ａに接して止まる
（第９図参照）。このとき、ボルト頭部６０ｂは凹部４
ａに嵌つて位置決めされ、降下したときの位置ずれや傾
きが防止される。同時に上部電極３のガイド穴３ａと溶
接ワーク６５の下穴６５ａとの軸心も一致するから、溶
接ボルト６０を上下で支持して、確実な位置決めができ
る。

これで、溶接のための溶接ワーク６５と溶接ボルト６０
の位置が決まつたので、供給ヘツド１１を後退動作させ
る。この後退動作に当つて、まず、ストツパシリンダ２
１をオンにし、チヤツク部１２ａ，１２ｂを全開にする
（第１０図参照）。これは、後退中に上，下部電極３，
４その他に、チヤツク部１２ａ，１２ｂが干渉するのを
防止するためのものである。

そして、スライドシリンダ３２がオフになり供給ヘツド
１１を後退させ、リフトシリンダ４２がオフになり供給
ヘツド１１は下降して、供給ヘツド１１が送給位置へ復
帰する。この供給ヘツド１１を下降させるのは、大きな
形状変化のある溶接ワーク６５等の場合に、供給ヘツド
１１との干渉を避けるように空間を確保するためであ
る。

ここから、溶接機１とボルト供給装置１０とは並列動作
を行い、溶接機１側の動作から説明する。

供給ヘツド１１の後退を確認（図示しないセンサによ
る）したら、溶接機１の下部電極４が一時停止位置Ｄ_１
から再度上昇する。そして、ボルト頭部６０ｂ，溶接ワ
ーク６５を上部電極３との間に挟んで加圧し、溶接電流
を通電して溶接を完了する（第１１図参照）。このと
き、上部電極３の加圧力は、下部電極４の加圧力よりも
大きく設定してあるから、下部電極４の加圧力で上部電
極３が押上げられることはない。

溶接電流の通電が終ると、上部電極３，下部電極４を各
々上昇位置Ｕ_０，下降位置Ｄ_０に戻す。

溶接を完了した溶接ワーク６５は、ロボツト６により搬
出する。但し、同一の溶接ワーク６５に多数個溶接する
場合には、次の溶接の溶接ボルト６０を供給するまで、
所定の位置に退避する。

上記溶接と並行してボルト供給装置１０は次の動作をす
る。

リフトシリンダ４２の下降による送給位置への復帰と同
時に、ストツパシリンダ２１をオフにして、チヤツク部
１２ａ，１２ｂを半開にする。

次いで、送給管シリンダ５３をオンにすると、ボルト送
給管５１が上昇し、送給位置であるチヤツク部１２ａ，
１２ｂの下方で停止する（第３図参照）。続いて、溶接
ボルト６０を、ボルト頭部６０ｂを後にした姿勢で、送
給ホース９を通して空気圧で圧送する。圧送された溶接
ボルト６０は、ボルト送給管５１から押出されて、軸部
６０ａは先端部が半開のチヤツク部１２ａ，１２ｂの間
隙を通つて上面に出る（第１２図参照）。このとき、間
隔Ｓ_２はボルト頭部６０ｂの外径よりも小さいから、溶
接ボルト６０がチヤツク部１２ａ，１２ｂ上面に飛出る
ことはない。また、チヤツク部１２ａ，１２ｂの下面
は、円錐状のボルト受部１４ａ，１４ｂでボルト頭部６
０ｂを受止めるので、溶接ボルト６０は略直立状態で停
止する。

このとき、ボルト圧送の空気圧は引続いて出されている
から、溶接ボルト６０は押上げられてその位置を保つ。
軸部６０ａの先端部がチヤツク部１２ａ，１２ｂの上面
に飛出すと、ボルト送給検知センサ５８ａ，５８ｂが溶
接ボルト６０を検知し、チヤツクシリンダ１７をオフに
する。これにより、チヤツク１２ａ，１２ｂは全閉とな
つて溶接ボルト６０を挟持する。

チヤツク１２ａ，１２ｂが溶接ボルト６０を挟持する
と、送給管シリンダ５３がオフになり、ボルト送給管５
１が下降すると同時にボルト圧送の空気圧が止まる（第
７図参照）。

これで、１サイクルの全動作を終了し、再び溶接開始の
起動信号を待つて待機する。

以上は、溶接機１の下部電極４の上昇が２段動作の場合
について述べたが、形状があまり複雑でない平板状等の
溶接ワーク６５に溶接ボルト６０を溶接する場合は、
上，下部電極３，４間の間隔が小さくてよいから、上記
のような電極動作を必要としない。このような溶接法を
第１４図により説明する。

この場合、溶接機１の下部電極４は固定されており、上
下動を行わない。この下部電極４の高さ位置は、チヤツ
ク部１２ａ，１２ｂの下方で、ボルト頭部６０ａにごく
近い位置、例えば上述の位置Ｄ_１に設定する。また、溶
接ボルト６０の供給は、第７図，第８図，第１２図に示
す動作で行われる。

そして、溶接ワーク６５をロボツト６で搬入し、その下
孔６５ａを溶接ボルト６０に外嵌する。

続いて、上部電極３を１段下降させた位置Ｅ_１で止め
て、溶接ボルト６０をガイド穴３ａに嵌入する。次い
で、溶接ボルト６０の挟持を解き供給ヘツド１１を後退
させる。

次に上部電極３を再下降させ、下部電極４との間に溶接
ワーク６５とボルト頭部６０ｂを押圧して溶接を行う。
この場合、溶接ワーク６５は、ロボツト６による搬入時
にはチヤツク部１２ａ，１２ｂの上面（ほぼＥ_１の位
置）にあり、溶接時にＥ_２の位置まで下降しなければな
らないから、ロボツトハンド７には、スプリングＰなど
のクツシヨンを設けて、上部電極３の動きに追随できる
ようにする。その他は、上述の動作と同一である。

更に、この場合に、下部電極４を上下動させれば、上記
溶接機の電極を上下変換したものになるが、制御回路の
切換え等により、上記と同一動作でボルト供給，ワーク
搬出入，溶接を行うことができる。

また、上，下部電極３，４が各々１段動作の溶接法も可
能である。この場合の下部電極４の下降側位置は第８図
のＤ_１に設定し、第８図〜第１１図の動作に準じて下部
電極４より加圧する。

第１５図はこの考案の他の実施例におけるボルト供給装
置の側面図であり、溶接ボルトの下向き供給に対応でき
る点に特徴を有する。なお、以下の説明では第１実施例
との重複部分については同一符号を付して説明を省略す
る。

この第２実施例では、第１実施例に対して、ボルト供給
装置１０の供給ヘツド１１を、上下逆向きにしてヘツド
ホルダ２７に取付け、また、ボルト送給機構５０は上下
逆向きにして、支持板５６Ａを介して基板４３に固定さ
れている。

この場合の溶接機１は、通常の下部電極４固定形でよ
く、下部電極４には、溶接ボルト６０の軸部６０ａが遊
挿可能なガイド穴４ｂが穿設されている。

この実施例では、第１５図からまずボルト送給管５１が
上昇退避し、供給ヘツド１１が前進する。この供給ヘツ
ド１１が溶接位置へ前進して、溶接ボルト６０をガイド
穴４ｂへ装入するよう加工する。そして下降端でアンク
ランプして上昇後退する。

その他、チヤツク部１２ａ，１２ｂの動作や溶接ワーク
６５の搬出入を含め、溶接ボルト６０の供給精度，供給
速度，汎用性等は第１実施例と同じである。

第１６〜第１８図は、この第２実施例のボルト供給，溶
接動作を示すものであり、第１６図は溶接ボルト６０の
挟持状態、第１７図は溶接ボルト６０の供給状態、第１
８図は溶接状態を示している。

第１９図はこの考案の第３の実施例におけるボルト供給
装置の側面図であり、上述のような下穴６５ａをあける
ことができない溶接ワークへの溶接に適応できる点に特
徴を有する。

溶接ボルト６０は、一般的にはボルト頭部６０ｂの軸部
６０ａ側に溶接突起を設け、溶接ワーク６５の溶接位置
に設けられた下穴６５ａに、軸部６０ａを嵌入して溶接
が行われる。しかし、製品の気密性や防水等のために、
予じめ、溶接ワーク６５に下穴６５ａをあけることがで
きない場合がある。そのために、ボルト頭部６０ｂの外
側の面に溶接突起を設けた溶接ボルト６０Ａが使用され
る。

この第３実施例では、第１実施例に対して、ボルト供給
装置１０の供給ヘツド１１を上下逆向きにしてヘツドホ
ルダ２７に取付けられる。また、ボルト送給機構５０
は、そのボルト送給管５１が、送給位置においてチヤツ
ク部１２ａ，１２ｂのボルト受部１５ａ，１５ｂに対向
するように、支持板５６Ｂによつて基板４３に取付けら
れている。

第１９図は供給ヘツド１１，ボルト送給管５１が、とも
に送給位置にある状態を示し、供給ヘツド１１は、上昇
してから前進して溶接架工部５へ移動し、ボルト送給管
５１は下降して退避する。

この場合は、溶接ボルト６０Ａの供給は上向き供給てあ
り、下向きのチヤツク部１２ａ，１２ｂの下側から溶接
ボルト６０Ａを送給して挟持する（第２０図参照）。

そして、固定された溶接機１の下部電極４に、溶接ワー
ク６５を位置決めし、その溶接位置上に溶接ボルト６０
Ａを移送して直立載置する。

次に、上部電極３を下降させ、ガイド穴３ａに溶接ボル
ト６０Ａを嵌入しながら、チヤツク部１２ａ，１２ｂの
上方側のＵ_１位置に一時停止する（第２１図参照）。こ
こで、チヤツク部１２ａ，１２ｂを全開し後退させて
後、上部電極３の一時停止を解き、ボルト頭部６０ｂ，
溶接ワーク６５を加圧，通電して溶接を完了する（第２
２図参照）。

なお、この考案は上述の説明および図例に制限されるこ
となく、この考案の技術的思想から逸脱しない範囲にお
いて、その実施態様を変更することができる。

〈考案の効果〉 この考案による溶接ボルト溶接装置は、以上のような構
成よりなるものであり、その構成によつて、以下に記載
するような効果を奏する。

供給ヘツドを含むボルト供給装置が、溶接機の電極と
分離できるから、自由な電極の形成を行うことができ
る。

供給ヘツドと電極とが接触しない構成なので、電極の
損傷を防止して電極の耐久性を向上させることができ
る。

ボルト供給装置の溶接機への配置は方向性がなく、溶
接ワークその他の変動に容易に対処でき、最良の作業性
を得ることができる。

溶接ボルトの溶接位置への供給は、直線的に行われ、
その方向転換等の必要がないため、溶接ボルトの倒れな
どの不具合が生じない。従つて、速い供給速度で、安定
してボルト供給をすることができる。

溶接ボルトを供給する供給ヘツドのチヤツク部は、開
度制御機構により開度制御されて溶接ボルトの挟持，供
給，ボルト受取時の案内が行われ、その構成部材中にば
ね等の不確定要素がないから、ボルト送給圧の変動等に
よる溶接ボルトの飛出しや傾きを回避して、高い供給精
度でボルト供給を行うことができる。

チヤツク部による溶接ボルトの挟持は、対向するＶ字
溝状の挟持面によつて挟持が行われるため、ボルト軸部
の直径が一定の範囲内であれば、それらの溶接ボルトを
的確に挟持できる汎用性を備えている。また、チヤツク
部の開閉間隔は、溶接ボルトの種類に合せて可変でき、
多種類の溶接ボルトのチヤツク部として共用化すること
が可能である。

供給ヘツドが電極と分離されているので、各種センサ
を設けることが容易となり、溶接ボルトの供給状況を検
知して、高速での適確なボルト供給を行うことができ
る。

溶接機の電極近傍に空間が確保できるので、複雑な形
状の溶接ワークの搬出入等を容易にして、多様な溶接ワ
ークの形状に対応することができる。また、電極の補
修，交換等を容易にして、作業性の向上を図ることがで
きる。

供給ヘツドの取付方向や、溶接ボルトの供給方向を上
下に転換することによつて、溶接ボルトの供給方向（上
向き，下向き）を簡便に変更でき、溶接ボルトの種類，
溶接方法の広範な用途に対応することができる。

以上のように、この溶接ボルト溶接装置によれば、多様
な種類の溶接ボルトに対応できて、その溶接ボルトを高
い供給精度で、かつ、速い供給速度で供給することがで
きるとともに、多様な溶接ワークの形状に対応して溶接
することができ、高い汎用性を発揮することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例の溶接ボルト溶接装置の全体
構成を示す斜視図、 第２図は同じくボルト供給装置の斜視図、 第３図は供給ヘツドが送給位置にある状態を示すボルト
供給装置の部分断面側面図、 第４図は供給ヘツドが溶接加工部にある状態を示すボル
ト供給装置の側面図、 第５図は供給ヘツドの部分断面正面図、 第６図Ａ−Ｃはチヤツク部の開閉状態を示す説明図、 第７図ないし第１０図および第１２図は供給ヘツドの動
作状態を示す説明図、 第１１図は同じく溶接状態を示す説明図、 第１３図は実施例の装置の制御を示すタイムチヤート
図、 第１４図はこの装置での溶接応用例を示す説明図、 第１５図は第２実施例におけるボルト供給装置の側面
図、 第１６図および第１７図は第２実施例の供給ヘツドの動
作状態を示す説明図、 第１８図は同じく溶接状態を示す説明図、 第１９図は第３実施例におけるボルト供給装置の側面
図、 第２０図および第２１図は第３実施例の供給ヘツドの動
作状態を示す説明図、 第２２図は同じく溶接状態を示す説明図である。 １……溶接機、 ３……上部電極、 ４……下部電極、 ５……溶接加工部、 ６……ロボツト、 ８……パーツフイーダ、 １０……ボルト供給装置、 １１……供給ヘツド、 １２ａ，１２ｂ……チヤツク部、 １７……チヤツクシリンダ（駆動機構）、 ２０……開度制御機構、 ２１……ストツパシリンダ、 ２２……ストツパ、 ２６……開閉規制板、 ３０……移動機構、 ５０……ボルト送給機構、 ５１……ボルト送給管、 ６０……溶接ボルト、 ６５……溶接ワーク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 田中 哲則 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 相良 静雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 山田 孝洋 愛知県名古屋市中区金山５丁目２番22号 矢島技研株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】対向する上部電極と下部電極とを有する溶
   接機と、 前記上部電極と下部電極間の溶接加工部へ溶接ワークを
   搬入搬出可能に設けられたロボツトと、 溶接ボルトを整列して送給するパーツフイーダと、 送給された前記溶接ボルトを前記溶接加工部に供給する
   ボルト供給装置と、を備え、 前記ボルト供給装置は、 前記溶接ボルトを挟持可能なチヤツク部を有し、そのチ
   ヤツク部が駆動機構により駆動されて開閉するとともに
   その開閉度合を制御可能な開度制御機構を有する供給ヘ
   ツドと、 前記供給ヘツドを前記溶接加工部から離隔した送給位置
   と溶接加工部との間を往復移動させる移動機構と、 前記パーツフイーダに接続されたボルト送給管を有し、
   そのボルト送給管が前記送給位置と退避位置との間を移
   動可能に設けられるとともに前記送給位置において前記
   溶接ボルトを供給ヘツドへ送給可能に設けられたボルト
   送給機構と、 を備えたことを特徴とする溶接ボルト溶接装置。