JP5201706B2 - ウェルドナット供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェルドナットを溶接位置に供給するためのウェルドナット供給装置の改良に関するものである。

従来から、例えば自動車用部品などには基材の所定位置にウェルドナットを溶接したものが多く使用されており、両者を溶接するのに電気抵抗溶接機が一般に用いられている。そして、最近では特許文献１に示されるような孔明き部品の溶接装置を利用して無人で自動溶接することが提案されており、品質の向上と溶接処理の効率アップ及びコストダウン等が図られている

従来、図９に示されるように、ナットフィーダから供給されるウェルドナット６０を供給ヘッド５０に供給し、ウェルドナット６０のねじ穴６０ａに、供給ヘッド５０内を軸方向に伸縮動する供給ロッド５１を串刺して溶接位置に供給していた。パーツフィーダから供給されるウェルドナット６０は、供給ロッド５１で串刺される前に、ナット受け５３でウェルドナット６０を受けて保持するようになっている。なお、供給ヘッド５０の先端には、ウェルドナット６０の脱落を防止するための蝶番５４が取り付けられている。

ウェルドナット６０のナット部分が六角ボルトである場合において、ウェルドナット６０をナット受け５３で受けた状態によっては、図１０に示されるように、最大でａだけウェルドナット６０をナット受け５３で受けた高さが変わってしまう。このため、ウェルドナット６０を溶接位置に供給する際に、ウェルドナット６０のねじ穴６０ａに供給ロッド５１が入らず串刺すことができずに、ウェルドナット６０を落下させてしまうという問題があった。そこで、ナット受け５３で受けるウェルドナット６０高さが違う状態であっても、供給ロッド５１でウェルドナット６０を串刺して溶接位置に供給するために、図９に示されるように、供給ロッド５１の先端をウェルドナット６０のねじ穴６０ａよりも大幅に細くしていた。しかし、供給ロッド５１の先端を細くすることにより、強度が低下し曲がってしまうという問題があった。また、供給ロッド５１の先端は、ウェルドナット６０のねじ穴６０ａよりも大幅に細いので、ウェルドナット６０のねじ穴６０ａを供給ロッド５１で串刺した際に、ウェルドナット６０が回転してしまうことから、溶接位置にウェルドナット６０を供給することができない場合があり、ウェルドナット６０を持ち帰ってしまい、持ち帰り途中でウェルドナット６０を落下させてしまことがあるという問題があった。
特開２００２−３０７１９１号公報

本発明は上記問題を解決し、供給ロッドが曲がらず、確実にウェルドナットを溶接位置に供給することができるウェルドナット供給装置を提供する。

上記課題を解決するためになされた本発明は、ナットフィーダから供給されるウェルドナットをナット受けの受部で受けて、この状態でウェルドナットのねじ穴に、軸方向に伸縮動する供給ロッドを串刺して、ウェルドナットを溶接位置に供給するウェルドナット供給装置において、ナット受けの受部の底部を、曲率半径がウェルドナットのねじ穴の軸中心からねじ部の外縁と殆ど同一もしくは僅かに大きい断面形状が半円形の凹弧面とし、また、供給ロッドは、先端部において先端に向けて除々に外径が小さくなっている導入部が形成され、基部には供給ロッドの外径より大きく、ウェルドナットのねじ穴に挿入する段差部が形成されているとともに、供給ロッドと段差部との間には、ウェルドナットのねじ穴を該段差部に導くテーパー部を有するものとしたことを特徴とする。

なお、ナット受けを脱着可能に構成したことが好ましい。

ナット受けの受部の底部を、断面形状が半円形の凹弧面としたので、ウェルドナットを前記受部で受けた際に、常にウェルドナットの高さが同じになり、確実にウェルドナットを供給ロッドで串刺すことが可能となり、ウェルドナットの供給不良を防止することが可能となる。また、ウェルドナットを前記受部で受けた際に、常にウェルドナットの高さが同じになることから、供給ロッドを細くしなくても、ウェルドナットのねじ穴に供給ロッドを串刺すことが可能となり、供給ロッドの強度が増加し、供給ロッドが変形することを防止することが可能となる。さらに、ウェルドナットを前記受部で受けた際に、常にウェルドナットの高さが同じになることから、供給ロッドの基端に形成された供給ロッドの外径よりも大きい段差部を、ウェルドナットのねじ穴に段差部を挿入することが可能となる。
また、供給ロッドの基端に供給ロッドの外径よりも大きく、ウェルドナットのねじ穴に挿入する段差部を形成したので、この段差部外径はウェルドナットのねじ穴の内径よりも僅かに小さく、ウェルドナットを供給ロッドで串刺した際に、ウェルドナットが供給ロッドを軸にして回転することを抑止することが可能となる。このことにより、ウェルドナットを持ち帰ってしまい、持ち帰り途中でウェルドナットを落下させてしまうことを防止することが可能となる。

なお、ナット受けを脱着可能に構成すると、このナット受けを交換することにより、異なるサイズのウェルドナットであっても、簡単に対応させることが可能となる。

以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１に本発明の実施の形態を示すウェルドナット供給装置の側面図を示し、図２に図１の断面図を示し、図３にウェルドナット供給装置の正面図を示す。１は供給管であり、ナットフィーダ（図示せず）から供給されるウェルドナット２０を後述するナット受け５に供給するため管である。供給管１は、断面形状が長方形状となっていて、この断面の高さ方向の寸法が、ウェルドナットの高さ方向の寸法より大きくなっているが、ウェルドナット２０の幅方向の寸法よりも小さくなっていることにより、供給されるウェルドナット２０が供給管１内で回転することを防止している。

本発明のウェルドナット２０のナット部２０ｂは、六角ナットとなっている。なお、ウェルドナット２０の座面は、円盤形状の鍔２０ｅ（図４に示す）が設けられている。この鍔２０ｅの下面には、プロジェクション２０ａ（図５に示す）が複数個突設されている。このプロジェクション２０ａは、電気抵抗溶接する際に電流を集中させ、溶接時に溶融して被溶接部材３２（図７に示す）の溶融金属と溶け合い被溶接部材３２と一体化して取り付けられるものである。なお、本実施形態では、プロジェクション２０ａは、鍔２０ｅの下面に等角度に３個突設されている。なお、鍔２０ｅが重なることにより、ウェルドナット２０が、供給管１内で詰まることを防止するために、ウェルドナット２０は、パーツフィーダから一個ずつ供給されるようになっている。

２は略円筒形状の供給ヘッドである。供給管１は供給ヘッド２の開口部２ａに臨むように、供給ヘッド２の軸方向と垂直となるように取り付けられている。

３はシリンダーであり、供給ヘッド２の後端に、ジョイント部材１０により供給ヘッド２と同軸に接合されている。シリンダー３の前方部分の内面にはねじ山が螺刻されていて、供給ヘッド２の後端部分の内面にも、ねじ山が螺刻されている。ジョイント部材１０の外周面にねじ山が螺刻されていて、このジョイント部材１０のねじ山と、供給ヘッド２後端及びシリンダー３の前端部分のねじ穴とが螺合することにより、供給ヘッド２とシリンダー１０が接合している。供給ヘット２及びシリンダー３の内部には、伸縮動自在にシリンダーシャフト６が収納されている。

シリンダーシャフト６の後端には、ピストン７が取り付けられている。シリンダー３の底部３ａにエアを吹き込むことにより、ピストン７が押圧されシリンダーシャフト６がシリンダー３の軸方向に伸びる。一方で、シリンダー３の内部３ｂにエアを吹き込むと、ピストン７は押圧され、シリンダーシャフト６が縮む。本実施形態のシリンダー３は、エアで作動するエアシリンダーであるが、油圧で作動する油圧シリンダーであっても差し支えない。

シリンダーシャフト６の先端には、シリンダーシャフト６の外径より小さい外径の供給ロッド４がシリンダーシャフト６と一体となって形成されている。本実施形態では、シャフトを切削加工して、供給ロッド４及びシャフト６を形成している。このように、供給ロッド４をシリンダーシャフト６と一体して形成したので、従来のように供給ロッド４とシリンダーシャフト６をジョイント構造にして嵌めて接合したり、ねじを螺刻してねじ込んで接合したり、溶接して接合したりする場合と比べて、供給ロッド４とシリンダーシャフト６との接合が緩むという問題が発生しない。

供給管１が取り付けられている側と反対側の供給ヘッド２の先端には、板状のブラケット２ｂが取り付けられ、このブラケット２ｂの先端にはボルト穴２ｄが形成されている。図２に示されるように、ブラケット２ｂと供給ヘッド２の先端との間には、ナット受け取付凹部２ｃが形成され、このナット受け取付凹部２ｃには、ナット受け５が配設されている。言い換えると、ナット受け５は、供給管１の開口端１ａが臨む位置の供給ヘッド２に配設されている。ナット受け５の底面には、取付凹部５ａが凹陥形成され、ブラケット２ｂのボルト穴２ｄに螺入されるボルト８の先端が取付凹部５ａに係合して、ナット受け５を押さえることにより、ナット受け５が供給ヘッド２の先端に固定されている。なお、ボルト８のねじ部にはナット９が取り付けられ、このナット９をブラケット２ｂ側に締め付けて、ボルト８が緩むことを防止している。このように、ナット受け５は、簡単に脱着可能に供給ヘッド２に取り付けられている。

供給ヘッド２の先端部には、ウェルドナット２０の出口を閉塞するように蝶番１１が取り付けられている。この蝶番１１は、トーションスプリング１１ａで、常時閉塞し、ナット受け５で受けたウェルドナット２０が落下することを防止している。

図２に示されるように、供給管１の開口端１ａの延長線上に、ナット受け５が位置するようになっている。このように、構成することにより、ナットフィーダから供給されるウェルドナット２０が、供給管１の内部を流通して、供給管１の開口端１ａから、ナット受け５の受部５ｃで受けるようになっている。なお、ナットフィーダから、供給管１の開口端１ａへの供給方法は、ウェルドナット２０の自重により供給管１内を滑落させる方法であっても、供給管１内にブローエアを吹き込んでウェルドナット２０を供給管１内で流通させる方法であっても差し支えない。

図４にナット受け５の詳細図を示し、図５にナット受け５の断面図を示す。図４に示されるように、ナット受け５は、板状の基部５ｂと、この基部５ａに垂直に立設された受部５ｃとから構成されている。この受部５ｃの底部は、断面形状が半円形の凹弧面となっている。また、受部５ｃの曲率半径ｂは、ウェルドナット２０のねじ穴２０ｃの軸中心からねじ部２０ｂの外縁と殆ど同一もしくは僅かに大きい曲率半径となっている。このため、図４に示されるように、ウェルドナット２０のナット部２０ｂをどのような状態で受部５ｃで受けても、ウェルドナット２０のねじ穴２０ｃの軸中心が、供給ヘッド２内で同じ高さになるので、ウェルドナット２０のねじ穴２０ｃの軸中心と、供給ロッド４の軸中心を一致させることが可能となる。

図６に供給ロッドの詳細図を示す。供給ロッド４の先端は、先端に向けて除々に外径が小さくなっている導入部４ａが形成されている。供給ロッド４の基部には、供給ロッド４の外径より大きい段差部４ｂが形成されている。この段差部４ｂは、ウェルドナット２０のねじ穴２０ｃの内径よりも僅かに小さい外径となっている。例えば、Ｍ８のウェルドナット２０の場合、段差部４ｂはウェルドナット２０の内径より０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ小さい外径となっている。なお、本実施形態では、Ｍ８のウェルドナット２０の場合、段差部４ｂはウェルドナット２０のねじ穴２０ｃの内径より０．３ｍｍ小さい外径となっている。また、供給ロッド４の外径は、段差部４ｂの外径より０．３ｍｍ〜１ｍｍ小さくなっている。本実施形態では、供給ロッド４の外径は、段差部４ｂの外径より０．４ｍｍ小さくなっている。

図６に示されるように、供給ロッド４と段差部４ｂの間は、供給ロッド４から段差部４ｂに向けて徐々に外径が大きくなるテーパー部４ｃが形成されている。このテーパー部４ｃにより、供給ロッド４で串刺されたウェルドナット２０のねじ穴２０ｃが、段差部４ｂに導かれる。なお、ナット受け５の受部５ｃの底部を、断面形状が半円形の凹弧面としたので、ウェルドナット２０を受部５ｃで受けた際に、常にウェルドナット２０の高さが同じになることから、ウェルドナット２０のねじ穴２０ｃに段差部４ｂを挿入することができる。

なお、シャフト６の外径は、段差部４ｂの外径より大きく、またウェルドナット２０のねじ穴２０ｃの内径よりも大きいので、ウェルドナット２０が、供給ロッド４に串刺されウェルドナット２０のねじ穴２０ｃが、段差部４ｂに導かれた際に、シリンダーシャフト６の先端６ａと当接して、ウェルドナット２０のねじ穴２０ｃが、段差部４ｂに導かれた状態でウェルドナット２０が停止する。このように、供給ロッド４の基端にウェルドナット２０のねじ穴２０ｃの内径よりも僅かに小さい外径の段差部４ｂを形成したので、ウェルドナット２０を供給ロッド４で串刺した際に、ウェルドナット２０が供給ロッド４を軸にして回転することを抑止することが可能となる。

図６に示されるように、段差部４ｂとシリンダーシャフト６の先端６ａの間は、段差部４ｂからシリンダーシャフト６の先端６ａに向けて除々に外径が大きくなる当接部４ｄが形成されている。この当接部４ｄのテーパー角ｃは、ウェルドナット２０のねじ穴２０ｃの先端に形成されテーパー部２０ｄのテーパー角と同一になっている。本実施形態では、テーパー角ｃは１２０°である。このように、段差部４ｂとシリンダーシャフト６の先端６ａの間に、当接部４ｄを形成したので、ウェルドナット２０を供給ロッド４で串刺した際に、ウェルドナット２０のねじ穴２０ｃのテーパー部４ｄと、当接部４ｄとが当接して全面当たりすることにより、ウェルドナット２０が供給ロッド４を軸にして回転することをさらに抑止することが可能となる。

図７に、本発明の使用状態図を示す。この図７に示される３０はナット打ち用電極であり、略円筒形状をしている。ナット打ち用電極３０の軸中心には、センターピン３１が収納され、ナット打ち用電極３０の先端から突出している。シリンダーシャフト６を伸ばす方向にフルストロークさせた場合には、供給ロッド４の先端は、図７に示されるように、センターピン３１の先端の近傍まで移動するようになっている。

次に本発明の作用について説明をする。前述したように、供給管１から供給されたウェルドナット２０を、ナット受け５で受ける。この状態で、シリンダー３を作動させて、供給ロッド４を伸ばし、ウェルドナット２０のねじ穴２０ｃに、供給ロッド４を串刺す。この際に、蝶番１１が開く。前述したように、ウェルドナット２０のねじ穴２０ｃは、段差部４ｂに導かれ、ウェルドナット２０の先端がシャフト６の先端６ａと当接しウェルドナット２０が停止する。シリンダーシャフト６がフルストロークして、シリンダーシャフト６の動きが停止した場合に、ウェルドナット２０は、供給ロッド４で串刺された状態で、供給ロッド４に沿って滑落し、ウェルドナット２０のねじ穴２０ｃが、センターピン３１の先端上に導かれ、ウェルドナット２０のねじ穴２０ｃが、センターピン３１に挿入されて、ウェルドナット２０が溶接位置に配置される。

なお、本発明に使用するウェルドナット２０もナット部２０ｂは、六角ナットに限定されず、五角ナット等の多角形状や、トルクスナット（登録商標）等であっても、本発明を適用可能なことは言うまでもない。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うウェルドナット供給装置もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

以下、本発明に使用される、蝶番１１の改良について説明をする。従来では、図１１に示されるように、薄板をプレス曲げによって加工した蝶番７０を使用していた。このため、蝶番７０のプレス曲げにより曲げた部分が、約１月で破断してしまうという問題があった。また、従来では、蝶番７０のヒンジ部分は、軸の両端を溶接して固定していたため、前記曲げ部分や、トーションスプリング７０ａが破損した場合であっても、蝶番７０全体を交換するしかなく、ランニングコストが高くなるという問題があった。また、蝶番７０のヒンジ部分の軸を、ボルトとナットで構成すると、使用中にナットが緩んで外れてしまう。
そこで、図８に示されるように、蝶番１１を切削加工により形成し、蝶番１１のヒンジ部分の軸１１ｂをスナップリング１１ｃにより固定することとした。
このように、切削加工により蝶番１１を形成したので、蝶番１１を肉厚にすることができ、また、曲げ加工により曲げ部分が弱くなることもなく、曲げ加工をする必要がないので硬く強度のある材質（例えば高炭素鋼）を選択することが可能となり、蝶番１１が破損することがない。また、蝶番１１のヒンジ部分の軸１１ｂをスナップリング１１ｃにより固定することとしたので、トーションスプリング１１ａが破損した場合であっても、スナプリング１１ｃを取り外すだけで、簡単にトーションスプリング１１ａを交換することができ、また、ボルトとナットで構成した場合と違い、使用中にスナップリング１１ｃが外れることがない。

本発明の実施の形態を示すウェルドナット供給装置の側面図である。 図１の断面図である。 本発明の実施の形態を示すウェルドナット供給装置の正面図である。 ナット受けの詳細図である。 ナット受けの断面図である。 供給ロッドの詳細図である。 本発明の使用状態図である。 蝶番の説明図である。 従来のウェルドナット供給装置の断面図である。 従来のナット受けの詳細図である。 従来の蝶番の説明図である。

符号の説明

１ 供給管
１ａ 開口端
２ 供給ヘッド
２ａ 開口部
２ｂ ブラケット
２ｃ ナット受け取付凹部
３ シリンダー
３ａ 底部
３ｂ 内部
４ 供給ロッド
４ａ 導入部
４ｂ 段差部
４ｃ テーパー部
４ｄ 当接部
５ ナット受け
５ａ 取付凹部
５ｂ 基部
５ｃ 受部
６ シリンダーシャフト
６ａ 先端
７ ピストン
８ ボルト
９ ナット
１０ ジョイント部材
１１ 蝶番
１１ａ トーションスプリング
１１ｂ 軸
１１ｃ スナップリング
２０ ウェルドナット
２０ａ プロジェクション
２０ｂ ナット部
２０ｃ ねじ穴
２０ｄ テーパー部
２０ｅ 鍔
３０ ナット打ち用電極
３１ センターピン
３２ 被溶接部材
５０ 供給ヘッド
５１ 供給ロッド
５３ ナット受け
５４ 蝶番
６０ ウェルドナット
６０ａ ねじ穴
７０ 蝶番
７０ａ トーションスプリング
ａ ナット受けで受けた状態のウェルドナットの高さの違い
ｂ 受部の曲率半径
ｃ テーパー角

Claims (2)

1. ナットフィーダから供給されるウェルドナットをナット受けの受部で受けて、この状態でウェルドナットのねじ穴に、軸方向に伸縮動する供給ロッドを串刺して、ウェルドナットを溶接位置に供給するウェルドナット供給装置において、
   ナット受けの受部の底部を、曲率半径がウェルドナットのねじ穴の軸中心からねじ部の外縁と殆ど同一もしくは僅かに大きい断面形状が半円形の凹弧面とし、
   また、供給ロッドは、先端部において先端に向けて除々に外径が小さくなっている導入部が形成され、基部には供給ロッドの外径より大きく、ウェルドナットのねじ穴に挿入する段差部が形成されているとともに、供給ロッドと段差部との間には、ウェルドナットのねじ穴を該段差部に導くテーパー部を有するものとしたことを特徴とするウェルドナット供給装置。
2. ナット受けを脱着可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載のウェルドナット供給装置。

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