コンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃
【課題】 スタッドに対する加圧力の調整が簡単であり、かつ、容易に加圧調整の記録を残すことができるコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃を提供すること。
【解決手段】 本発明に係るコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃は、ハウジング内に設けられた筒状本体と、前記筒状本体をその先端方向に向けて付勢するばねと、溶接すべきスタッドと母材との間に溶接電流を流すための溶接電源装置の溶接コンデンサからの溶接ケーブルを接続する接続通電部材とを有し、トリガスイッチの作動により前記チャックを介して母材とスタッドとの間に溶接電流を流し、スタッドを母材に押圧して溶接するように構成されたコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃において、前記ばねによる筒状本体のスタッドに対するばね力を調整可能な調整手段と、前記ばね力を予め設定した目標加圧力に合わせるように前記調整手段を制御作動させる制御手段とを備えていることを特徴とする。
【解決手段】 本発明に係るコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃は、ハウジング内に設けられた筒状本体と、前記筒状本体をその先端方向に向けて付勢するばねと、溶接すべきスタッドと母材との間に溶接電流を流すための溶接電源装置の溶接コンデンサからの溶接ケーブルを接続する接続通電部材とを有し、トリガスイッチの作動により前記チャックを介して母材とスタッドとの間に溶接電流を流し、スタッドを母材に押圧して溶接するように構成されたコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃において、前記ばねによる筒状本体のスタッドに対するばね力を調整可能な調整手段と、前記ばね力を予め設定した目標加圧力に合わせるように前記調整手段を制御作動させる制御手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサの放電エネルギを利用して千分の数秒程度でスタッドを母材に溶接するコンデンサ放電型スタッド溶接に用いられる溶接銃の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃において、母材に対するスタッドの加圧力を手動で調整することは行われている。
図１１は、従来の溶接銃の部分断面図である。
図中、符号１００は円筒状ハウジングを示しており、このハウジング１００の後端にはキャップ１０１が取外し可能に装着されている。また、ハウジング１００にはハンドル１０２が設けられており、ハンドル１０２にはトリガボタン１０３が設けられている。ハウジング１００の内部には導電体材料の筒状本体１０４が不図示の軸受けによって軸線方向に摺動可能に支持されている。筒状本体１０４の先端にはスタッドを取り付けるためのチャック１０５が挿入されており、このチャック１０５は、締付ナット１０６によって筒状本体１０４に固定される。
また、図中、符号１０７は、不図示の溶接電源装置からの溶接ケーブルの端子１０８を筒状本体１０４に接続するための接続端子部材である。
さらに、図１１に示すように、筒状本体１０４には、二つのばね座１０９及び１１０が設けられており、これらの二つのばね座１０９及び１１０の間には、筒状本体１０４を先端方向に向かって押圧するばね１１１が設けられている。前記二つのばね座のうちの一方１０９は、ハウジング１００の後端にねじ込まれるばね調整ねじ１１２によって筒状本体１０４に沿って軸線方向に摺動可能であり、これにより、ばね１１１の反発力、即ち、スタッドに対する加圧力を調整できるように構成されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−８２７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来の溶接銃では、ばね調整ねじ１１２を手動で調整した後に、加圧測定器等を用いてスタッドに対する加圧力を測定することを繰り返して最適な加圧力を得なければならないため加圧力の調整に手間がかかるという問題がある。
また、ばね調整ねじ１１２を手動で回さなければならず、しかも、ばね調整ねじ１１２を回すためにはキャップ１０１を外さなければならないので、調整作業が面倒で煩雑であるという問題もある。
そしてなにより、従来の溶接銃は、上記したように、加圧力の調整が面倒で煩雑であり、手間がかかるため、スタッドの材質・サイズ・形状、母材材質、母材表面処理、スパッターの出具合の許容範囲、スパッター付着防止液使用の有無、溶接焼けの程度、溶接ひずみの程度、又は品質管理水準の程度等の溶接条件に応じて、加圧力を臨機応変に調整することができないという重大な問題がある。
本発明は、上記した従来の問題点を解決し、スタッドに対する加圧力の調整が簡単であり、かつ、容易に加圧調整の記録を残すことができるコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した目的を達成するために、本発明に係るコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃は、ハウジング内に軸線方向に沿って摺動可能にのび、先端に溶接すべきスタッドを受けるチャックを備えた筒状本体と、前記筒状本体をその先端方向に向けて付勢するばねと、溶接すべきスタッドと母材との間に溶接電流を流すための溶接電源装置の溶接コンデンサからの溶接ケーブルを接続する接続通電部材とを有し、トリガスイッチの作動により前記チャックを介して母材とスタッドとの間に溶接電流を流し、スタッドを母材に押圧して溶接するように構成されたコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃において、前記ばねによる筒状本体のスタッドに対するばね力を調整可能な調整手段と、前記ばね力を予め設定した目標加圧力に合わせるように前記調整手段を制御作動させる制御手段とを備えていることを特徴とする。
第一の態様では、前記ばね力の調整は、前記ばねによる筒状本体のスタッドに対する加圧力を検出する検出手段と、該検出手段により得られた実際の加圧力と、予め設定した目標加圧力とを比較して、比較結果に基づいて前記実際の加圧力を前記目標加圧力に合わせるように前記調整手段を作動させる制御手段、により行い得る。
第二の態様では、前記ばね力の調整は、予め設定した目標加圧力から前記ばねのばね定数により目標たわみ量を算定し、前記調整手段が前記ばねの実際のたわみ量を前記目標たわみ量に合わせるように前記調整手段を作動させる制御手段、により行い得る。
好ましくは、前記ばねは、筒状本体の後端に設けられた第一ばね座と、前記第一ばね座から軸線方向に離間して設けられた第二ばね座との間に設けられ、この場合、前記第二ばね座はハウジングの内部で軸線方向に摺動可能であり、前記調整手段は、前記第二ばね座の位置を調整可能に構成され得る。
前記調整手段は、例えば、サーボモータ、ステップモータ又はこれらのモータを内蔵したアクチュエータであり得る。
前記検出手段で加圧力の計測は、例えば、前記ばねと前記筒状本体との間に配置された圧力センサ、又は、別体の荷重計測器であり得る。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃は、ばね力を調整可能な調整手段と、前記ばね力を予め設定した目標加圧力に合わせるように前記調整手段を制御作動させる制御手段とを備えているので、溶接銃のスタッドに対する加圧力を自動的に目標加圧力に調整することが可能になり、スタッドの材質・サイズ・形状、母材材質、母材表面処理、スパッターの出具合の許容範囲、スパッター付着防止液使用の有無、溶接焼けの程度、溶接ひずみの程度、又は品質管理水準の程度等の溶接条件に応じて、加圧力を臨機応変に調整することができるようになるという効果を奏する。また、制御手段による制御ログを記録することにより、容易に加圧力の調整記録を残すことができるため、スタッド溶接を行った後に、どのスタッドをどのような加圧力で溶接したかを容易に管理することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る溶接銃の第一実施例の部分断面図である。
【図２】第一実施例の溶接銃の構成部材と制御装置１７との関係を示す概略ブロック図である。
【図３】第一実施例のスタッドを溶接する毎に加圧力の調整を行う制御方法の例を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る溶接銃の第二実施例を示す図２に相当する概略ブロック図である。
【図５】第二実施例のスタッドを溶接する前に予め加圧力の調整を行う制御方法の例を示すフローチャートである。
【図６】本発明に係る溶接銃の第三実施例を示す図２に相当する概略ブロック図である。
【図７】第三実施例のスタッドを溶接する前に予め加圧力の調整を行う制御方法の例を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、溶接銃とは別体の荷重計測器２５の具体例を示す図である。
【図９】本発明に係る溶接銃の第四実施例を示す図１に対応する部分断面図である。
【図１０】本発明に係る溶接銃の第五実施例を示す図１に対応する部分断面図である。
【図１１】従来の溶接銃の部分断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面に示した一実施例を参照しながら本発明に係るコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃（以下、単に溶接銃と称する。）の幾つかの実施例を説明していく。
【０００９】
図１は、本発明に係る溶接銃の部分断面図である。
この溶接銃は鋼製スタッドや黄銅スタッド等の溶接をする場合に、スタッド先端を母材に圧接した状態で放電させるコンタクト方式の溶接銃である。
符号１は円筒状ハウジングを示しており、このハウジング１の後端にはキャップ２が取外し可能に装着されている。また、ハウジング１にはハンドル３が設けられており、ハンドル３にはトリガボタン４が設けられている。ハウジング１の内部には導電体材料の筒状本体５が不図示の軸受けによって軸線方向に摺動可能に支持されている。筒状本体５の先端にはスタッドＳを取り付けるためのチャック６が挿入されており、このチャック６は、締付ナット７によって筒状本体５に固定される。図中、符号８は円筒状ハウジング１の先端に設けられた脚部を示している。
また、図１中、符号９は、不図示の溶接電源装置からの溶接ケーブルの端子１０を筒状本体５に接続するための接続端子部材である。この接続端子部材は、図のように円筒ハウジング１内に必ず配置される必要はない。溶接電源装置からの溶接ケーブルの端子を前記チャック６の後方に嵌合するようにしてもよい。この様な構成の溶接銃は、本出願人の製品であるＦＧ１２型溶接ガンとして公知である。
さらに、図１に示すように、ハウジング１の内部には二つのばね座１１及び１２が設けられており、これらの二つのばね座１１及び１２の間に、筒状本体５を先端方向に向かって押圧するばね１３が設けられている。前記二つのばね座のうちの一方のばね座（第一ばね座）１１は筒状本体５の上端に固定されており、他方のばね座（第二ばね座）１２は、ハウジング１に軸線方向に摺動可能に設けられている。ハウジング１における前記第二ばね座１２の上方にはモータ１４が設けられている。モータ１４の出力軸１４ａには、ねじ山が形成されており、この出力軸１４ａにはハウジング１にスプライン係合されたナット１５が噛合されている。前記第二ばね座１２は前記ナット１５の底面に固定されている。この構成により、モータ１４を駆動すると、出力軸１４ａに噛合されたナット１５が出力軸１４ａの回転方向に応じてハウジング１内を軸線方向に移動し、これに伴い、第二ばね座１２が軸線方向に移動してばね１３の筒状本体５に対する加圧力を変える。尚、符号１４ｂは、ハンドル３を通して後述する制御装置１７に接続される制御線である。モータ１４の動作は、制御装置１７により後述するステップで制御される。
さらに、前記第一ばね座１１とばね１３との間には圧力センサ１６が設けられている。圧力センサ１６の出力線１６ａはハンドル３を通して制御装置１７に接続される。
上記したように構成された溶接銃は、さらに別体の制御装置１７を備えている。
図２は、溶接銃の構成部材と制御装置１７との関係を示す概略ブロック図である。
この制御装置１７は、図２に示すように、モータ駆動部１７ａ、加圧力比較部１７ｂ及び溶接条件設定部１７ｃを備え、加圧力比較部１７ｂは、圧力センサ１６で検出される実測加圧力データと、溶接条件設定部１７ｃで設定された設定加圧力データとを入力して、これらのデータを比較し、実測加圧力を設定加圧力に合わせるようにモータ駆動部１７ａを介してモータ１４を駆動させる。
【００１０】
図３は、上記したように構成された溶接銃を用いて、スタッドを溶接する毎に加圧力の調整を行う制御方法の例を示すフローチャートである。
図面に示すように、始めに溶接条件設定部１７ｃにおいて加圧力設定プログラムを呼び出し（Ｓ１−１）、
次いで、加圧力設定プログラムを用いて溶接条件を呼び出し（Ｓ１−２）、呼び出した溶接条件に基づいて設定加圧力を呼び出す（Ｓ１−３）。
尚、溶接条件設定部１７ｃには、予め様々な溶接条件に応じた最適な設定加圧力が記憶されている。
設定加圧力の呼び出しが完了した後、スタッドＳを溶接銃のチャック６にセットし、溶接銃を母材に押し付ける（Ｓ１−４）。図１に示すように、スタッドは脚部より前方に飛び出ているため、溶接銃を母材に押し付けると、ばね１３の付勢力に抗して筒状本体５が上方に押し上げられる。
この状態で使用者がハンドル３のトリガボタン４を押すと、溶接トリガがＯＮになり（Ｓ１−５）、加圧力の設定及び溶接処理が開始される。
加圧力の設定及び溶接処理が開始されると、加圧力比較部１７ｂは、圧力センサ１６で検出した加圧力を入力し（Ｓ１−６）、Ｓ１−３において呼び出された設定加圧力とを比較し（Ｓ１−７）、検出した実測加圧力が設定加圧力と異なる場合には、モータ駆動部１７ａを介して実測加圧力が設定加圧力と等しくなるようにモータ１４を駆動する。具体的には、実測加圧力が設定加圧力より低い場合には、第二ばね座１２が下がるようにモータ１４を駆動し、逆に実測加圧力が設定加圧力より高い場合には、第二ばね座１２が上がるようにモータ１４を駆動する（Ｓ１−８）。
上記したＳ１−６〜Ｓ１−８の処理は、実測加圧力が設定加圧力と等しくなるまで繰り返され、実測加圧力が設定加圧力と等しくなったらモータ１４を停止し（Ｓ１−９）、最終的な実測加圧力を、溶接条件（好ましくは、溶接するスタッドの識別情報、例えば、「何本目のスタッド」等の情報を含む）と共に任意の記録手段に記録させる（Ｓ１−１０）。
次いで、溶接信号をＯＮにして（Ｓ１−１１）、溶接電源装置１８から筒状本体５に電流を流して溶接を行う（Ｓ１−１２）。
溶接後、続けて次のスタッドの溶接を行う場合には、Ｓ１−４の処理に戻って、次のスタッドを溶接銃のチャック６にセットし、溶接銃を母材に押し付ける（Ｓ１−１３）。
本実施例では、スタッドＳの溶接毎に加圧力の調整を行うことができるので、同一径サイズのスタッドで長さが異なる場合、すなわち図１の脚部８からのスタッドＳの出代が違う場合にも自動的に同一加圧力に調整できる。また、異なるスタッド径サイズの場合には、各スタッド径サイズに応じた加圧力が自動的に得られる。
なお、以上はスタッドＳを溶接する毎に加圧力の調整を行う制御方法について説明したが、同一サイズのスタッドを連続して溶接するときは、加圧力の調整を最初の１回のみ行うようにプログラムしてもよい。また、モータ１４の駆動スイッチは、例えば、図１に符号１４ｃで示すように、溶接トリガボタン４とは別に設けることも可能である。
【００１１】
次に本発明に係る溶接銃の第二実施例を説明する。
図４は本発明に係る溶接銃の第二実施例を示す図２に相当する概略ブロック図である。
溶接銃の構成は、圧力センサ１６が設けられていない点を除いて、図１に示す実施例と同じであるので、同一又は対応する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
制御装置２０は、モータ１４の動作を制御するモータ駆動部２０ａ、スタッドＳを母材に押し付けた状態でのばねの上端位置（通常、後述する溶接銃を母材に押し付けた状態でのばね１３の自由端位置を基準位置すなわち原点とする）を記憶する基準位置記憶部２０ｂ、モータ駆動部２０ａによるモータ１４の出力軸１４ａの移動量を算出する出力軸移動量算出部２０ｃ、所定の加圧力に対応するばね１３の設定たわみ量を算出する溶接条件設定部２０ｄ、及びたわみ量比較部２０ｅを備えている。
上記したように構成された制御装置２０は、たわみ量比較部２０ｅにおいて、出力軸移動量算出部２０ｃで算出されたモータ１４の出力軸１４ａの移動量に基づいてばね１３のたわみ量の実測値を算出すると共に、算出した実測たわみ量を、溶接条件設定部２０ｄで算出された設定たわみ量と比較し、実測たわみ量を設定たわみ量に合わせるようにモータ駆動部２０ａを介してモータ１４を駆動させることで、所定の加圧力を得る。
【００１２】
図５は、上記したように構成された溶接銃を用いて、スタッドを溶接する前に予め加圧力の調整を行う制御方法の例を示すフローチャートである。
図面に示すように、始めに溶接条件設定部２０ｄにおいて加圧力設定プログラムを呼び出す（Ｓ２−１）。
次いで、予めばね試験機で測定した溶接銃で使用しているばね１３のばね定数ｋの入力を行う。なお、一度入力設定すれば、ばね１３を取り替えない限りその後の入力は不要である（Ｓ２−２）。
その後、加圧力設定プログラムを用いて溶接条件を呼び出し（Ｓ２−３）、呼び出した溶接条件に基づいて設定加圧力データＰを呼び出す（Ｓ２−４）。
次いで、Ｓ２−４で呼び出した設定加圧力データＰと、Ｓ２−２で入力したばね定数ｋとに基づいて、次式を用いて所定の加圧力Ｐを得るための設定たわみ量を算出する（Ｓ２−５）。
設定たわみ量＝設定加圧力Ｐ／ばね定数ｋ
設定たわみ量算出後、スタッドＳを溶接銃のチャック６にセットし、溶接銃を母材に押し付ける（Ｓ２−６）。図１に示した溶接銃と同様に、スタッドは脚部より前方に飛び出ているため、溶接銃を母材に押し付けると、ばね１３の付勢力に抗して筒状本体５が上方に押し上げられる。
この状態で使用者がハンドル３のトリガボタン４を押すと、モータ１４のトリガがＯＮになり（Ｓ２−７）、加圧力の設定処理が開始される。
加圧力の設定処理が開始されると、出力軸移動量算出部２０ｃにおいて、基準位置記憶部２０ｂに記憶されたばね１３の基準位置からのモータ駆動部２０ａによるモータ１４の出力軸１４ａの移動量を計測し（Ｓ２−８）、たわみ量比較部２０ｅにおいて、出力軸移動量算出部２０ｃで算出されたモータ１４の出力軸１４ａの移動量に基づいてばね１３のたわみ量の実測値を算出すると共に、算出した実測たわみ量を、溶接条件設定部２０ｄで算出された設定たわみ量と比較し（Ｓ２−９）、計測した実測たわみ量が設定たわみ量と異なる場合には、モータ駆動部１７ａを介して実測たわみ量が設定たわみ量と等しくなるようにモータ１４を駆動する。具体的には、実測たわみ量が設定たわみ量より低い場合には、第二ばね座１２が下がるようにモータ１４を駆動し、逆に実測たわみ量が設定たわみ量より高い場合には、第二ばね座１２が上がるようにモータ１４を駆動する（Ｓ２−１０）。
上記したＳ２−８〜Ｓ２−１０の処理は、実測たわみ量が設定たわみ量と等しくなるまで繰り返され、実測たわみ量が設定たわみ量と等しくなったらモータ１４を停止し（Ｓ２−１１）、最終的な実測たわみ量を、溶接条件と共に任意の記録手段に記録させる（Ｓ２−１２）、加圧力設定プログラムを終了する（Ｓ２−１３）。
本実施例では、加圧力の測定装置を全く必要としないので溶接銃が簡便な構造となる。特に、加圧力をスタッドＳの溶接毎に測定記録が必要のない品質管理水準の場合や溶接するスタッドサイズが数種類に限られている場合の作業現場では有用な溶接銃となる。
前記調整手段は、サーボモータ、ステップモータを内蔵したアクチュエータとすれば軸方向の移動量制御が簡便に行え有利である。
本実施例では、脚部８からのスタッドＳの出代をスタッドの長さに関係なく一定にすることが有利である。そのためにはチャック６のスタッドＳ装着部を段付きや有底とし、この段付き（有底）部分にスタッドＳの後端部分を当接させてストッパとする。この段付き（有底）部分までの深さをスタッドＳの長さに対応させてスタッドの出代を一定にする。また、他の方法としては、チャック６はそのままとし、スタッドＳの長さに応じて脚部８の長さを替えてもよい。
前記基準位置の位置出しは、上記したスタッドＳの出代を一定とした場合、以下の手順で行うことができる。
(1) 第一ばね座１１の初期位置（スタッド側の最前端位置）から第ニばね座１２をモータ１４でスタッドＳと反対側方向へ最も後退させた位置（最後端位置）の距離は溶接銃の設計で決まっている。
(2) 第一ばね座１１の初期位置からスタッドＳを母材に押圧したときの位置に、ばね長を加える。この位置を前記基準位置とする。
(3) これにより第ニばね座１２の最後端位置から基準位置までの距離が決まる。
(4) この距離にたわみ量を加えた値が第ニばね座１２の移動量（移動位置）となる。
第ニばね座１２の最後端位置から基準位置までの距離を制御装置２０に入出力するようにしてもよいし、(1)及び(2)における各位置及びばね長等の固定値は前もって入力しておき、その他の値を制御装置２０で演算処理するように構成することもできる。
前記ばね１３の前記基準位置は、溶接銃の出荷時に調整記憶しておくことで、作業現場ですぐに使用することができる。
本実施例と第一実施例の両者を組み込むことも可能であり、この場合は溶接の品質管理水準が高い場合、低い場合のいずれにも柔軟に対応できる利点がある。
なお、本実施例のみでスタッドＳの長さに関係なく、また使用するチャックに関係なく自由に加圧力を設定可能とすることも可能である。この場合は、ハウジング１の先端側からポテンショメータや変位計等の位置測定装置を第一ばね座１１の前面に接触させて取付け、データを制御装置２０へ送るようにする。すなわち、上記の場合のスタッドＳを母材に押圧したときの位置（上記(2)においてばね長を加える前の位置）を位置測定装置で測定し、これを制御装置２０に送出し演算するようにすればよいことは上記からも理解されるであろう。
【００１３】
次に本発明に係る溶接銃の第三実施例を説明する。
図６は本発明に係る溶接銃の第三実施例を示す図２に相当する概略ブロック図である。
溶接銃の構成は、圧力センサ１６が設けられていない点を除いて、図１に示す実施例と同じであるので、同一又は対応する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
この第三実施例では、溶接銃は、外部に別体の荷重計測器２５を備えている。
制御装置２６は、図６に示すように、モータ駆動部２６ａ、加圧力比較部２６ｂ及び溶接条件設定部２６ｃを備え、加圧力比較部２６ｂは、荷重計測器２５で検出される実測加圧力データと、溶接条件設定部２６ｃで設定された設定加圧力データとを入力して、これらのデータを比較し、実測加圧力を設定加圧力に合わせるようにモータ駆動部２６ａを介してモータ１４を駆動させる。
【００１４】
図７は、上記したように構成された溶接銃を用いて、スタッドを溶接する前に予め加圧力の調整を行う制御方法の例を示すフローチャートである。
図面に示すように、始めに溶接条件設定部２０ｃにおいて加圧力設定プログラムを呼び出し（Ｓ３−１）、
次いで、加圧力設定プログラムを用いて溶接条件を呼び出し（Ｓ３−２）、呼び出した溶接条件に基づいて設定加圧力を呼び出す（Ｓ３−３）。
尚、溶接条件設定部２６ｃには、予め様々な溶接条件に応じた最適な設定加圧力が記憶されている。
設定加圧力の呼び出しが完了した後、スタッドＳを溶接銃のチャック６にセットし、溶接銃を荷重計測器２５の測定面に押し付ける（Ｓ３−４）。図１に示した実施例と同様に、スタッドは脚部より前方に飛び出ているため、溶接銃を荷重計測器２５の測定面に押し付けると、ばね１３の付勢力に抗して筒状本体５が上方に押し上げられる。
この状態で使用者がハンドル３のトリガボタン４を押すと、溶接トリガがＯＮになり（Ｓ３−５）、加圧力の設定が開始される。
加圧力の設定処理が開始されると、加圧力比較部２６ｂは、荷重計測器２５で検出した加圧力を入力し（Ｓ３−６）、Ｓ３−３において呼び出された設定加圧力とを比較し（Ｓ３−７）、検出した実測加圧力が設定加圧力と異なる場合には、モータ駆動部２６ａを介して実測加圧力が設定加圧力と等しくなるようにモータ１４を駆動する。具体的には、実測加圧力が設定加圧力より低い場合には、第二ばね座１２が下がるようにモータ１４を駆動し、逆に実測加圧力が設定加圧力より高い場合には、第二ばね座１２が上がるようにモータ１４を駆動する（Ｓ３−８）。
上記したＳ３−６〜Ｓ３−８の処理は、実測加圧力が設定加圧力と等しくなるまで繰り返され、実測加圧力が設定加圧力と等しくなったらモータ１４を停止し（Ｓ３−９）、最終的な実測加圧力を、溶接条件と共に任意の記録手段に記録させて（Ｓ３−１０）、加圧力設定処理を終了する（Ｓ３−１１）。
【００１５】
図８（ａ）及び（ｂ）は、溶接銃とは別体の荷重計測器２５の具体例を示す図である。荷重計測器２５は、図８（ａ）に示すように、完全に独立したものであってもよく、図８（ｂ）に示すように、溶接電源装置及び／又は制御装置に組み込まれていてもよい。
このように本実施例では、溶接銃本体に加圧力の計測センサを組み込む必要が無いので簡便な溶接銃構造となる。また、第二実施例と同様に加圧力をスタッドＳの溶接毎に測定記録が必要のない品質管理水準の場合や溶接するスタッドサイズが数種類に限られている場合の作業現場では有用な溶接銃となる。
【００１６】
図９は、本発明に係る溶接銃の第四実施例を示す図１に対応する部分断面図である。この第四実施例に係る溶接銃は、アルミニュウム製スタッドやチタン製スタッド等を溶接する場合に、スタッド先端から母材を離した状態で圧接放電を行うギャップ方式の溶接銃であり、このため円筒状ハウジング１の内部に筒状本体５を引き上げて保持するためのソレノイドコイル３０が設けられている。
この第四実施例に係る溶接銃は、ギャップ方式のための構成以外は、全て図１に示した第一実施例の係る溶接銃と同じ構成であるので、同一又は対応する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。また、この第四実施例に係る溶接銃は、その制御装置についても、図２に示した制御装置と同じ構成であるので、ここでは詳細な説明は省略し、必要に応じて図２に示した制御装置１７と同じ符号を用いて説明を行う。
図９（ａ）は、筒状本体５を引き上げる前の状態を示しており、図９（ｂ）は、ソレノイドコイル３０を励磁して筒状本体５を引き上げ保持した状態を示している。なお、図９（ａ）のスタッドＳの引き上げ前は、第一実施例と同様にチャック６にスタッドＳを装着したとき、脚部８よりスタッドＳが突出した状態となっている。
制御装置１７は、図９（ｂ）に示す状態まで筒状本体５を引き上げた状態で、圧力センサ１６から得られる実測加圧力を設定加圧力に合わせるようにモータ駆動部１７ａを介してモータ１４を駆動させる。
本実施例は、筒状本体５を引き上げて保持した状態でばね１３の加圧力を調整する点が第一実施例と異なるのであり、ここで説明及び図示した第一実施例の応用の他、第二実施例のたわみ量を制御する方式にも適応可能であることは明らかである。
なお、溶接の際は、トリガボタン４を作動させるとソレノイドコイル３０の励磁が解かれてばね１３が開放され母材へスタッドＳを加圧すると共にコンデンサからエネルギを放電する。
【００１７】
図１０は、本発明に係る溶接銃の第五実施例を示す図１に対応する部分断面図である。この第五実施例に係る溶接銃は、第二ばね座１２の駆動機構の構成以外は図１に示した溶接銃と同じ構成であるので、同一又は対応する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
この第五実施例では、モータ３５は、ハウジング１に固定されたケース３６の内部に設けられている。モータ３５の出力軸３５ａには、ギヤ３５ｂが設けられている。
また、ハウジング１の内部には駆動軸３７が回動可能に設けられており、この駆動軸３７には、ハウジング１にスプライン係合されたナット３８が噛合されている。また、駆動軸３７にはギヤ３７ａが一体に形成されており、このギヤ３７ａは、モータ３５の出力軸３５ａに設けられたギヤ３５ｂと噛合する。
第二ばね座１２は前記ナット３８の底面に固定されている。この構成により、モータ３５を駆動すると、ギヤ３５ｂ及びギヤ３７ａを介して駆動軸３７が回動し、ナット３８が駆動軸３７の回転方向に応じてハウジング１内を軸線方向に移動し、これに伴い、第二ばね座１２が軸線方向に移動してばね１３の筒状本体５に対する加圧力を変える。
本実施例では、ケース３６内のモータ３５がハウジング内のばね１３と平行に設置されているので、溶接銃の長さ方向に制限のある溶接個所などでは有用な溶接銃として提供でき得る。
また、本実施例は、ここで説明及び図示した第一実施例の応用の他、第二実施例、第三実施例及び第四実施例の各方式にも適応可能であることは明らかである。
【符号の説明】
【００１８】
Ｓ スタッド
１ 円筒状ハウジング
２ キャップ
３ ハンドル
４ トリガボタン
５ 筒状本体
６ チャック
７ 締付ナット
８ 脚部
９ 接続端子部材
１０ 溶接ケーブルの端子
１１ 第一ばね座
１２ 第二ばね座
１３ ばね
１４ モータ
１４ａ 出力軸
１４ｂ 制御線
１４ｃ 駆動スイッチ（溶接トリガボタン４とは別に設けた例）
１５ ナット
１６ 圧力センサ
１６ａ 出力線
１７ 制御装置
１７ａ モータ駆動部
１７ｂ 加圧力比較部
１７ｃ 溶接条件設定部
１８ 溶接電源装置
２０ 制御装置
２０ａ モータ駆動部
２０ｂ 基準位置記憶部
２０ｃ 出力軸移動量算出部
２０ｄ 溶接条件設定部
２０ｅ たわみ量比較部
２５ 荷重計測器
２６ 制御装置
２６ａ モータ駆動部
２６ｂ 加圧力比較部
２６ｃ 溶接条件設定部
３０ ソレノイドコイル
３５ モータ
３５ａ 出力軸
３５ｂ ギヤ
３６ ケース
３７ 駆動軸
３７ａ ギヤ
３８ ナット
１００ 円筒状ハウジング
１０１ キャップ
１０２ ハンドル
１０３ トリガボタン
１０４ 筒状本体
１０５ チャック
１０６ 締付ナット
１０７ 接続端子部材
１０８ 溶接ケーブルの端子
１０９ ばね座
１１０ ばね座
１１１ ばね
１１２ ばね調整ねじ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサの放電エネルギを利用して千分の数秒程度でスタッドを母材に溶接するコンデンサ放電型スタッド溶接に用いられる溶接銃の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃において、母材に対するスタッドの加圧力を手動で調整することは行われている。
図１１は、従来の溶接銃の部分断面図である。
図中、符号１００は円筒状ハウジングを示しており、このハウジング１００の後端にはキャップ１０１が取外し可能に装着されている。また、ハウジング１００にはハンドル１０２が設けられており、ハンドル１０２にはトリガボタン１０３が設けられている。ハウジング１００の内部には導電体材料の筒状本体１０４が不図示の軸受けによって軸線方向に摺動可能に支持されている。筒状本体１０４の先端にはスタッドを取り付けるためのチャック１０５が挿入されており、このチャック１０５は、締付ナット１０６によって筒状本体１０４に固定される。
また、図中、符号１０７は、不図示の溶接電源装置からの溶接ケーブルの端子１０８を筒状本体１０４に接続するための接続端子部材である。
さらに、図１１に示すように、筒状本体１０４には、二つのばね座１０９及び１１０が設けられており、これらの二つのばね座１０９及び１１０の間には、筒状本体１０４を先端方向に向かって押圧するばね１１１が設けられている。前記二つのばね座のうちの一方１０９は、ハウジング１００の後端にねじ込まれるばね調整ねじ１１２によって筒状本体１０４に沿って軸線方向に摺動可能であり、これにより、ばね１１１の反発力、即ち、スタッドに対する加圧力を調整できるように構成されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−８２７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来の溶接銃では、ばね調整ねじ１１２を手動で調整した後に、加圧測定器等を用いてスタッドに対する加圧力を測定することを繰り返して最適な加圧力を得なければならないため加圧力の調整に手間がかかるという問題がある。
また、ばね調整ねじ１１２を手動で回さなければならず、しかも、ばね調整ねじ１１２を回すためにはキャップ１０１を外さなければならないので、調整作業が面倒で煩雑であるという問題もある。
そしてなにより、従来の溶接銃は、上記したように、加圧力の調整が面倒で煩雑であり、手間がかかるため、スタッドの材質・サイズ・形状、母材材質、母材表面処理、スパッターの出具合の許容範囲、スパッター付着防止液使用の有無、溶接焼けの程度、溶接ひずみの程度、又は品質管理水準の程度等の溶接条件に応じて、加圧力を臨機応変に調整することができないという重大な問題がある。
本発明は、上記した従来の問題点を解決し、スタッドに対する加圧力の調整が簡単であり、かつ、容易に加圧調整の記録を残すことができるコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した目的を達成するために、本発明に係るコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃は、ハウジング内に軸線方向に沿って摺動可能にのび、先端に溶接すべきスタッドを受けるチャックを備えた筒状本体と、前記筒状本体をその先端方向に向けて付勢するばねと、溶接すべきスタッドと母材との間に溶接電流を流すための溶接電源装置の溶接コンデンサからの溶接ケーブルを接続する接続通電部材とを有し、トリガスイッチの作動により前記チャックを介して母材とスタッドとの間に溶接電流を流し、スタッドを母材に押圧して溶接するように構成されたコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃において、前記ばねによる筒状本体のスタッドに対するばね力を調整可能な調整手段と、前記ばね力を予め設定した目標加圧力に合わせるように前記調整手段を制御作動させる制御手段とを備えていることを特徴とする。
第一の態様では、前記ばね力の調整は、前記ばねによる筒状本体のスタッドに対する加圧力を検出する検出手段と、該検出手段により得られた実際の加圧力と、予め設定した目標加圧力とを比較して、比較結果に基づいて前記実際の加圧力を前記目標加圧力に合わせるように前記調整手段を作動させる制御手段、により行い得る。
第二の態様では、前記ばね力の調整は、予め設定した目標加圧力から前記ばねのばね定数により目標たわみ量を算定し、前記調整手段が前記ばねの実際のたわみ量を前記目標たわみ量に合わせるように前記調整手段を作動させる制御手段、により行い得る。
好ましくは、前記ばねは、筒状本体の後端に設けられた第一ばね座と、前記第一ばね座から軸線方向に離間して設けられた第二ばね座との間に設けられ、この場合、前記第二ばね座はハウジングの内部で軸線方向に摺動可能であり、前記調整手段は、前記第二ばね座の位置を調整可能に構成され得る。
前記調整手段は、例えば、サーボモータ、ステップモータ又はこれらのモータを内蔵したアクチュエータであり得る。
前記検出手段で加圧力の計測は、例えば、前記ばねと前記筒状本体との間に配置された圧力センサ、又は、別体の荷重計測器であり得る。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃は、ばね力を調整可能な調整手段と、前記ばね力を予め設定した目標加圧力に合わせるように前記調整手段を制御作動させる制御手段とを備えているので、溶接銃のスタッドに対する加圧力を自動的に目標加圧力に調整することが可能になり、スタッドの材質・サイズ・形状、母材材質、母材表面処理、スパッターの出具合の許容範囲、スパッター付着防止液使用の有無、溶接焼けの程度、溶接ひずみの程度、又は品質管理水準の程度等の溶接条件に応じて、加圧力を臨機応変に調整することができるようになるという効果を奏する。また、制御手段による制御ログを記録することにより、容易に加圧力の調整記録を残すことができるため、スタッド溶接を行った後に、どのスタッドをどのような加圧力で溶接したかを容易に管理することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る溶接銃の第一実施例の部分断面図である。
【図２】第一実施例の溶接銃の構成部材と制御装置１７との関係を示す概略ブロック図である。
【図３】第一実施例のスタッドを溶接する毎に加圧力の調整を行う制御方法の例を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る溶接銃の第二実施例を示す図２に相当する概略ブロック図である。
【図５】第二実施例のスタッドを溶接する前に予め加圧力の調整を行う制御方法の例を示すフローチャートである。
【図６】本発明に係る溶接銃の第三実施例を示す図２に相当する概略ブロック図である。
【図７】第三実施例のスタッドを溶接する前に予め加圧力の調整を行う制御方法の例を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、溶接銃とは別体の荷重計測器２５の具体例を示す図である。
【図９】本発明に係る溶接銃の第四実施例を示す図１に対応する部分断面図である。
【図１０】本発明に係る溶接銃の第五実施例を示す図１に対応する部分断面図である。
【図１１】従来の溶接銃の部分断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面に示した一実施例を参照しながら本発明に係るコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃（以下、単に溶接銃と称する。）の幾つかの実施例を説明していく。
【０００９】
図１は、本発明に係る溶接銃の部分断面図である。
この溶接銃は鋼製スタッドや黄銅スタッド等の溶接をする場合に、スタッド先端を母材に圧接した状態で放電させるコンタクト方式の溶接銃である。
符号１は円筒状ハウジングを示しており、このハウジング１の後端にはキャップ２が取外し可能に装着されている。また、ハウジング１にはハンドル３が設けられており、ハンドル３にはトリガボタン４が設けられている。ハウジング１の内部には導電体材料の筒状本体５が不図示の軸受けによって軸線方向に摺動可能に支持されている。筒状本体５の先端にはスタッドＳを取り付けるためのチャック６が挿入されており、このチャック６は、締付ナット７によって筒状本体５に固定される。図中、符号８は円筒状ハウジング１の先端に設けられた脚部を示している。
また、図１中、符号９は、不図示の溶接電源装置からの溶接ケーブルの端子１０を筒状本体５に接続するための接続端子部材である。この接続端子部材は、図のように円筒ハウジング１内に必ず配置される必要はない。溶接電源装置からの溶接ケーブルの端子を前記チャック６の後方に嵌合するようにしてもよい。この様な構成の溶接銃は、本出願人の製品であるＦＧ１２型溶接ガンとして公知である。
さらに、図１に示すように、ハウジング１の内部には二つのばね座１１及び１２が設けられており、これらの二つのばね座１１及び１２の間に、筒状本体５を先端方向に向かって押圧するばね１３が設けられている。前記二つのばね座のうちの一方のばね座（第一ばね座）１１は筒状本体５の上端に固定されており、他方のばね座（第二ばね座）１２は、ハウジング１に軸線方向に摺動可能に設けられている。ハウジング１における前記第二ばね座１２の上方にはモータ１４が設けられている。モータ１４の出力軸１４ａには、ねじ山が形成されており、この出力軸１４ａにはハウジング１にスプライン係合されたナット１５が噛合されている。前記第二ばね座１２は前記ナット１５の底面に固定されている。この構成により、モータ１４を駆動すると、出力軸１４ａに噛合されたナット１５が出力軸１４ａの回転方向に応じてハウジング１内を軸線方向に移動し、これに伴い、第二ばね座１２が軸線方向に移動してばね１３の筒状本体５に対する加圧力を変える。尚、符号１４ｂは、ハンドル３を通して後述する制御装置１７に接続される制御線である。モータ１４の動作は、制御装置１７により後述するステップで制御される。
さらに、前記第一ばね座１１とばね１３との間には圧力センサ１６が設けられている。圧力センサ１６の出力線１６ａはハンドル３を通して制御装置１７に接続される。
上記したように構成された溶接銃は、さらに別体の制御装置１７を備えている。
図２は、溶接銃の構成部材と制御装置１７との関係を示す概略ブロック図である。
この制御装置１７は、図２に示すように、モータ駆動部１７ａ、加圧力比較部１７ｂ及び溶接条件設定部１７ｃを備え、加圧力比較部１７ｂは、圧力センサ１６で検出される実測加圧力データと、溶接条件設定部１７ｃで設定された設定加圧力データとを入力して、これらのデータを比較し、実測加圧力を設定加圧力に合わせるようにモータ駆動部１７ａを介してモータ１４を駆動させる。
【００１０】
図３は、上記したように構成された溶接銃を用いて、スタッドを溶接する毎に加圧力の調整を行う制御方法の例を示すフローチャートである。
図面に示すように、始めに溶接条件設定部１７ｃにおいて加圧力設定プログラムを呼び出し（Ｓ１−１）、
次いで、加圧力設定プログラムを用いて溶接条件を呼び出し（Ｓ１−２）、呼び出した溶接条件に基づいて設定加圧力を呼び出す（Ｓ１−３）。
尚、溶接条件設定部１７ｃには、予め様々な溶接条件に応じた最適な設定加圧力が記憶されている。
設定加圧力の呼び出しが完了した後、スタッドＳを溶接銃のチャック６にセットし、溶接銃を母材に押し付ける（Ｓ１−４）。図１に示すように、スタッドは脚部より前方に飛び出ているため、溶接銃を母材に押し付けると、ばね１３の付勢力に抗して筒状本体５が上方に押し上げられる。
この状態で使用者がハンドル３のトリガボタン４を押すと、溶接トリガがＯＮになり（Ｓ１−５）、加圧力の設定及び溶接処理が開始される。
加圧力の設定及び溶接処理が開始されると、加圧力比較部１７ｂは、圧力センサ１６で検出した加圧力を入力し（Ｓ１−６）、Ｓ１−３において呼び出された設定加圧力とを比較し（Ｓ１−７）、検出した実測加圧力が設定加圧力と異なる場合には、モータ駆動部１７ａを介して実測加圧力が設定加圧力と等しくなるようにモータ１４を駆動する。具体的には、実測加圧力が設定加圧力より低い場合には、第二ばね座１２が下がるようにモータ１４を駆動し、逆に実測加圧力が設定加圧力より高い場合には、第二ばね座１２が上がるようにモータ１４を駆動する（Ｓ１−８）。
上記したＳ１−６〜Ｓ１−８の処理は、実測加圧力が設定加圧力と等しくなるまで繰り返され、実測加圧力が設定加圧力と等しくなったらモータ１４を停止し（Ｓ１−９）、最終的な実測加圧力を、溶接条件（好ましくは、溶接するスタッドの識別情報、例えば、「何本目のスタッド」等の情報を含む）と共に任意の記録手段に記録させる（Ｓ１−１０）。
次いで、溶接信号をＯＮにして（Ｓ１−１１）、溶接電源装置１８から筒状本体５に電流を流して溶接を行う（Ｓ１−１２）。
溶接後、続けて次のスタッドの溶接を行う場合には、Ｓ１−４の処理に戻って、次のスタッドを溶接銃のチャック６にセットし、溶接銃を母材に押し付ける（Ｓ１−１３）。
本実施例では、スタッドＳの溶接毎に加圧力の調整を行うことができるので、同一径サイズのスタッドで長さが異なる場合、すなわち図１の脚部８からのスタッドＳの出代が違う場合にも自動的に同一加圧力に調整できる。また、異なるスタッド径サイズの場合には、各スタッド径サイズに応じた加圧力が自動的に得られる。
なお、以上はスタッドＳを溶接する毎に加圧力の調整を行う制御方法について説明したが、同一サイズのスタッドを連続して溶接するときは、加圧力の調整を最初の１回のみ行うようにプログラムしてもよい。また、モータ１４の駆動スイッチは、例えば、図１に符号１４ｃで示すように、溶接トリガボタン４とは別に設けることも可能である。
【００１１】
次に本発明に係る溶接銃の第二実施例を説明する。
図４は本発明に係る溶接銃の第二実施例を示す図２に相当する概略ブロック図である。
溶接銃の構成は、圧力センサ１６が設けられていない点を除いて、図１に示す実施例と同じであるので、同一又は対応する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
制御装置２０は、モータ１４の動作を制御するモータ駆動部２０ａ、スタッドＳを母材に押し付けた状態でのばねの上端位置（通常、後述する溶接銃を母材に押し付けた状態でのばね１３の自由端位置を基準位置すなわち原点とする）を記憶する基準位置記憶部２０ｂ、モータ駆動部２０ａによるモータ１４の出力軸１４ａの移動量を算出する出力軸移動量算出部２０ｃ、所定の加圧力に対応するばね１３の設定たわみ量を算出する溶接条件設定部２０ｄ、及びたわみ量比較部２０ｅを備えている。
上記したように構成された制御装置２０は、たわみ量比較部２０ｅにおいて、出力軸移動量算出部２０ｃで算出されたモータ１４の出力軸１４ａの移動量に基づいてばね１３のたわみ量の実測値を算出すると共に、算出した実測たわみ量を、溶接条件設定部２０ｄで算出された設定たわみ量と比較し、実測たわみ量を設定たわみ量に合わせるようにモータ駆動部２０ａを介してモータ１４を駆動させることで、所定の加圧力を得る。
【００１２】
図５は、上記したように構成された溶接銃を用いて、スタッドを溶接する前に予め加圧力の調整を行う制御方法の例を示すフローチャートである。
図面に示すように、始めに溶接条件設定部２０ｄにおいて加圧力設定プログラムを呼び出す（Ｓ２−１）。
次いで、予めばね試験機で測定した溶接銃で使用しているばね１３のばね定数ｋの入力を行う。なお、一度入力設定すれば、ばね１３を取り替えない限りその後の入力は不要である（Ｓ２−２）。
その後、加圧力設定プログラムを用いて溶接条件を呼び出し（Ｓ２−３）、呼び出した溶接条件に基づいて設定加圧力データＰを呼び出す（Ｓ２−４）。
次いで、Ｓ２−４で呼び出した設定加圧力データＰと、Ｓ２−２で入力したばね定数ｋとに基づいて、次式を用いて所定の加圧力Ｐを得るための設定たわみ量を算出する（Ｓ２−５）。
設定たわみ量＝設定加圧力Ｐ／ばね定数ｋ
設定たわみ量算出後、スタッドＳを溶接銃のチャック６にセットし、溶接銃を母材に押し付ける（Ｓ２−６）。図１に示した溶接銃と同様に、スタッドは脚部より前方に飛び出ているため、溶接銃を母材に押し付けると、ばね１３の付勢力に抗して筒状本体５が上方に押し上げられる。
この状態で使用者がハンドル３のトリガボタン４を押すと、モータ１４のトリガがＯＮになり（Ｓ２−７）、加圧力の設定処理が開始される。
加圧力の設定処理が開始されると、出力軸移動量算出部２０ｃにおいて、基準位置記憶部２０ｂに記憶されたばね１３の基準位置からのモータ駆動部２０ａによるモータ１４の出力軸１４ａの移動量を計測し（Ｓ２−８）、たわみ量比較部２０ｅにおいて、出力軸移動量算出部２０ｃで算出されたモータ１４の出力軸１４ａの移動量に基づいてばね１３のたわみ量の実測値を算出すると共に、算出した実測たわみ量を、溶接条件設定部２０ｄで算出された設定たわみ量と比較し（Ｓ２−９）、計測した実測たわみ量が設定たわみ量と異なる場合には、モータ駆動部１７ａを介して実測たわみ量が設定たわみ量と等しくなるようにモータ１４を駆動する。具体的には、実測たわみ量が設定たわみ量より低い場合には、第二ばね座１２が下がるようにモータ１４を駆動し、逆に実測たわみ量が設定たわみ量より高い場合には、第二ばね座１２が上がるようにモータ１４を駆動する（Ｓ２−１０）。
上記したＳ２−８〜Ｓ２−１０の処理は、実測たわみ量が設定たわみ量と等しくなるまで繰り返され、実測たわみ量が設定たわみ量と等しくなったらモータ１４を停止し（Ｓ２−１１）、最終的な実測たわみ量を、溶接条件と共に任意の記録手段に記録させる（Ｓ２−１２）、加圧力設定プログラムを終了する（Ｓ２−１３）。
本実施例では、加圧力の測定装置を全く必要としないので溶接銃が簡便な構造となる。特に、加圧力をスタッドＳの溶接毎に測定記録が必要のない品質管理水準の場合や溶接するスタッドサイズが数種類に限られている場合の作業現場では有用な溶接銃となる。
前記調整手段は、サーボモータ、ステップモータを内蔵したアクチュエータとすれば軸方向の移動量制御が簡便に行え有利である。
本実施例では、脚部８からのスタッドＳの出代をスタッドの長さに関係なく一定にすることが有利である。そのためにはチャック６のスタッドＳ装着部を段付きや有底とし、この段付き（有底）部分にスタッドＳの後端部分を当接させてストッパとする。この段付き（有底）部分までの深さをスタッドＳの長さに対応させてスタッドの出代を一定にする。また、他の方法としては、チャック６はそのままとし、スタッドＳの長さに応じて脚部８の長さを替えてもよい。
前記基準位置の位置出しは、上記したスタッドＳの出代を一定とした場合、以下の手順で行うことができる。
(1) 第一ばね座１１の初期位置（スタッド側の最前端位置）から第ニばね座１２をモータ１４でスタッドＳと反対側方向へ最も後退させた位置（最後端位置）の距離は溶接銃の設計で決まっている。
(2) 第一ばね座１１の初期位置からスタッドＳを母材に押圧したときの位置に、ばね長を加える。この位置を前記基準位置とする。
(3) これにより第ニばね座１２の最後端位置から基準位置までの距離が決まる。
(4) この距離にたわみ量を加えた値が第ニばね座１２の移動量（移動位置）となる。
第ニばね座１２の最後端位置から基準位置までの距離を制御装置２０に入出力するようにしてもよいし、(1)及び(2)における各位置及びばね長等の固定値は前もって入力しておき、その他の値を制御装置２０で演算処理するように構成することもできる。
前記ばね１３の前記基準位置は、溶接銃の出荷時に調整記憶しておくことで、作業現場ですぐに使用することができる。
本実施例と第一実施例の両者を組み込むことも可能であり、この場合は溶接の品質管理水準が高い場合、低い場合のいずれにも柔軟に対応できる利点がある。
なお、本実施例のみでスタッドＳの長さに関係なく、また使用するチャックに関係なく自由に加圧力を設定可能とすることも可能である。この場合は、ハウジング１の先端側からポテンショメータや変位計等の位置測定装置を第一ばね座１１の前面に接触させて取付け、データを制御装置２０へ送るようにする。すなわち、上記の場合のスタッドＳを母材に押圧したときの位置（上記(2)においてばね長を加える前の位置）を位置測定装置で測定し、これを制御装置２０に送出し演算するようにすればよいことは上記からも理解されるであろう。
【００１３】
次に本発明に係る溶接銃の第三実施例を説明する。
図６は本発明に係る溶接銃の第三実施例を示す図２に相当する概略ブロック図である。
溶接銃の構成は、圧力センサ１６が設けられていない点を除いて、図１に示す実施例と同じであるので、同一又は対応する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
この第三実施例では、溶接銃は、外部に別体の荷重計測器２５を備えている。
制御装置２６は、図６に示すように、モータ駆動部２６ａ、加圧力比較部２６ｂ及び溶接条件設定部２６ｃを備え、加圧力比較部２６ｂは、荷重計測器２５で検出される実測加圧力データと、溶接条件設定部２６ｃで設定された設定加圧力データとを入力して、これらのデータを比較し、実測加圧力を設定加圧力に合わせるようにモータ駆動部２６ａを介してモータ１４を駆動させる。
【００１４】
図７は、上記したように構成された溶接銃を用いて、スタッドを溶接する前に予め加圧力の調整を行う制御方法の例を示すフローチャートである。
図面に示すように、始めに溶接条件設定部２０ｃにおいて加圧力設定プログラムを呼び出し（Ｓ３−１）、
次いで、加圧力設定プログラムを用いて溶接条件を呼び出し（Ｓ３−２）、呼び出した溶接条件に基づいて設定加圧力を呼び出す（Ｓ３−３）。
尚、溶接条件設定部２６ｃには、予め様々な溶接条件に応じた最適な設定加圧力が記憶されている。
設定加圧力の呼び出しが完了した後、スタッドＳを溶接銃のチャック６にセットし、溶接銃を荷重計測器２５の測定面に押し付ける（Ｓ３−４）。図１に示した実施例と同様に、スタッドは脚部より前方に飛び出ているため、溶接銃を荷重計測器２５の測定面に押し付けると、ばね１３の付勢力に抗して筒状本体５が上方に押し上げられる。
この状態で使用者がハンドル３のトリガボタン４を押すと、溶接トリガがＯＮになり（Ｓ３−５）、加圧力の設定が開始される。
加圧力の設定処理が開始されると、加圧力比較部２６ｂは、荷重計測器２５で検出した加圧力を入力し（Ｓ３−６）、Ｓ３−３において呼び出された設定加圧力とを比較し（Ｓ３−７）、検出した実測加圧力が設定加圧力と異なる場合には、モータ駆動部２６ａを介して実測加圧力が設定加圧力と等しくなるようにモータ１４を駆動する。具体的には、実測加圧力が設定加圧力より低い場合には、第二ばね座１２が下がるようにモータ１４を駆動し、逆に実測加圧力が設定加圧力より高い場合には、第二ばね座１２が上がるようにモータ１４を駆動する（Ｓ３−８）。
上記したＳ３−６〜Ｓ３−８の処理は、実測加圧力が設定加圧力と等しくなるまで繰り返され、実測加圧力が設定加圧力と等しくなったらモータ１４を停止し（Ｓ３−９）、最終的な実測加圧力を、溶接条件と共に任意の記録手段に記録させて（Ｓ３−１０）、加圧力設定処理を終了する（Ｓ３−１１）。
【００１５】
図８（ａ）及び（ｂ）は、溶接銃とは別体の荷重計測器２５の具体例を示す図である。荷重計測器２５は、図８（ａ）に示すように、完全に独立したものであってもよく、図８（ｂ）に示すように、溶接電源装置及び／又は制御装置に組み込まれていてもよい。
このように本実施例では、溶接銃本体に加圧力の計測センサを組み込む必要が無いので簡便な溶接銃構造となる。また、第二実施例と同様に加圧力をスタッドＳの溶接毎に測定記録が必要のない品質管理水準の場合や溶接するスタッドサイズが数種類に限られている場合の作業現場では有用な溶接銃となる。
【００１６】
図９は、本発明に係る溶接銃の第四実施例を示す図１に対応する部分断面図である。この第四実施例に係る溶接銃は、アルミニュウム製スタッドやチタン製スタッド等を溶接する場合に、スタッド先端から母材を離した状態で圧接放電を行うギャップ方式の溶接銃であり、このため円筒状ハウジング１の内部に筒状本体５を引き上げて保持するためのソレノイドコイル３０が設けられている。
この第四実施例に係る溶接銃は、ギャップ方式のための構成以外は、全て図１に示した第一実施例の係る溶接銃と同じ構成であるので、同一又は対応する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。また、この第四実施例に係る溶接銃は、その制御装置についても、図２に示した制御装置と同じ構成であるので、ここでは詳細な説明は省略し、必要に応じて図２に示した制御装置１７と同じ符号を用いて説明を行う。
図９（ａ）は、筒状本体５を引き上げる前の状態を示しており、図９（ｂ）は、ソレノイドコイル３０を励磁して筒状本体５を引き上げ保持した状態を示している。なお、図９（ａ）のスタッドＳの引き上げ前は、第一実施例と同様にチャック６にスタッドＳを装着したとき、脚部８よりスタッドＳが突出した状態となっている。
制御装置１７は、図９（ｂ）に示す状態まで筒状本体５を引き上げた状態で、圧力センサ１６から得られる実測加圧力を設定加圧力に合わせるようにモータ駆動部１７ａを介してモータ１４を駆動させる。
本実施例は、筒状本体５を引き上げて保持した状態でばね１３の加圧力を調整する点が第一実施例と異なるのであり、ここで説明及び図示した第一実施例の応用の他、第二実施例のたわみ量を制御する方式にも適応可能であることは明らかである。
なお、溶接の際は、トリガボタン４を作動させるとソレノイドコイル３０の励磁が解かれてばね１３が開放され母材へスタッドＳを加圧すると共にコンデンサからエネルギを放電する。
【００１７】
図１０は、本発明に係る溶接銃の第五実施例を示す図１に対応する部分断面図である。この第五実施例に係る溶接銃は、第二ばね座１２の駆動機構の構成以外は図１に示した溶接銃と同じ構成であるので、同一又は対応する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
この第五実施例では、モータ３５は、ハウジング１に固定されたケース３６の内部に設けられている。モータ３５の出力軸３５ａには、ギヤ３５ｂが設けられている。
また、ハウジング１の内部には駆動軸３７が回動可能に設けられており、この駆動軸３７には、ハウジング１にスプライン係合されたナット３８が噛合されている。また、駆動軸３７にはギヤ３７ａが一体に形成されており、このギヤ３７ａは、モータ３５の出力軸３５ａに設けられたギヤ３５ｂと噛合する。
第二ばね座１２は前記ナット３８の底面に固定されている。この構成により、モータ３５を駆動すると、ギヤ３５ｂ及びギヤ３７ａを介して駆動軸３７が回動し、ナット３８が駆動軸３７の回転方向に応じてハウジング１内を軸線方向に移動し、これに伴い、第二ばね座１２が軸線方向に移動してばね１３の筒状本体５に対する加圧力を変える。
本実施例では、ケース３６内のモータ３５がハウジング内のばね１３と平行に設置されているので、溶接銃の長さ方向に制限のある溶接個所などでは有用な溶接銃として提供でき得る。
また、本実施例は、ここで説明及び図示した第一実施例の応用の他、第二実施例、第三実施例及び第四実施例の各方式にも適応可能であることは明らかである。
【符号の説明】
【００１８】
Ｓ スタッド
１ 円筒状ハウジング
２ キャップ
３ ハンドル
４ トリガボタン
５ 筒状本体
６ チャック
７ 締付ナット
８ 脚部
９ 接続端子部材
１０ 溶接ケーブルの端子
１１ 第一ばね座
１２ 第二ばね座
１３ ばね
１４ モータ
１４ａ 出力軸
１４ｂ 制御線
１４ｃ 駆動スイッチ（溶接トリガボタン４とは別に設けた例）
１５ ナット
１６ 圧力センサ
１６ａ 出力線
１７ 制御装置
１７ａ モータ駆動部
１７ｂ 加圧力比較部
１７ｃ 溶接条件設定部
１８ 溶接電源装置
２０ 制御装置
２０ａ モータ駆動部
２０ｂ 基準位置記憶部
２０ｃ 出力軸移動量算出部
２０ｄ 溶接条件設定部
２０ｅ たわみ量比較部
２５ 荷重計測器
２６ 制御装置
２６ａ モータ駆動部
２６ｂ 加圧力比較部
２６ｃ 溶接条件設定部
３０ ソレノイドコイル
３５ モータ
３５ａ 出力軸
３５ｂ ギヤ
３６ ケース
３７ 駆動軸
３７ａ ギヤ
３８ ナット
１００ 円筒状ハウジング
１０１ キャップ
１０２ ハンドル
１０３ トリガボタン
１０４ 筒状本体
１０５ チャック
１０６ 締付ナット
１０７ 接続端子部材
１０８ 溶接ケーブルの端子
１０９ ばね座
１１０ ばね座
１１１ ばね
１１２ ばね調整ねじ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に軸線方向に沿って摺動可能にのび、先端に溶接すべきスタッドを受けるチャックを備えた筒状本体と、
前記筒状本体をその先端方向に向けて付勢するばねと、
溶接すべきスタッドと母材との間に溶接電流を流すための溶接電源装置の溶接コンデンサからの溶接ケーブルを接続する接続通電部材とを有し、
トリガスイッチの作動により前記チャックを介して母材とスタッドとの間に溶接電流を流し、スタッドを母材に押圧して溶接するように構成された
コンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃において、
前記ばねによる筒状本体のスタッドに対するばね力を調整可能な調整手段と、
前記ばね力を予め設定した目標加圧力に合わせるように前記調整手段を制御作動させる制御手段と
を備えていることを特徴とするコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項２】
前記ばねによる筒状本体のスタッドに対する加圧力を検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段が、該検出手段により得られた実際の加圧力と、予め設定した前記目標加圧力とを比較して、比較結果に基づいて前記実際の加圧力を前記目標加圧力に合わせるように前記調整手段を作動させることにより、前記ばね力の調整を行うようにした
ことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項３】
前記加圧力の検出手段が、前記ばねと前記筒状本体との間に配置された圧力センサである
ことを特徴とする請求項２に記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項４】
前記加圧力の検出手段が、別体の荷重計測器から成る
ことを特徴とする請求項２に記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項５】
前記制御手段が、
予め設定した目標加圧力から前記ばねのばね定数により目標たわみ量を算定すると共に、
前記調整手段による調整量に基づいて前記ばねの実際のたわみ量を算定し、
前記ばねの実際のたわみ量と前記目標たわみ量とを比較して、比較結果に基づいて、前記ばねの実際のたわみ量を目標たわみ量に合わせるように前記調整手段を作動させることにより、前記ばね力の調整を行うようにした
ことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項６】
前記溶接銃が、スタッド先端を母材に圧接した状態で放電させるコンタクト方式である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項７】
前記溶接銃が、スタッド先端から母材を離した状態で圧接放電を行うギャップ方式である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項８】
前記ばねが、筒状本体の後端に設けられた第一ばね座と、前記第一ばね座から軸線方向に離間して設けられた第二ばね座との間に設けられ、
前記第二ばね座がハウジングの内部で軸線方向に摺動可能であり、
前記調整手段が、前記第二ばね座の位置を調整可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項９】
前記調整手段がサーボモータ、ステップモータ又はこれらのモータを内蔵したアクチュエータである
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項１０】
前記調整手段が、前記ばねの軸線と同一線上に設けられている
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項１１】
前記調整手段が、前記ばねの軸線と平行に設けられている
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項１】
ハウジング内に軸線方向に沿って摺動可能にのび、先端に溶接すべきスタッドを受けるチャックを備えた筒状本体と、
前記筒状本体をその先端方向に向けて付勢するばねと、
溶接すべきスタッドと母材との間に溶接電流を流すための溶接電源装置の溶接コンデンサからの溶接ケーブルを接続する接続通電部材とを有し、
トリガスイッチの作動により前記チャックを介して母材とスタッドとの間に溶接電流を流し、スタッドを母材に押圧して溶接するように構成された
コンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃において、
前記ばねによる筒状本体のスタッドに対するばね力を調整可能な調整手段と、
前記ばね力を予め設定した目標加圧力に合わせるように前記調整手段を制御作動させる制御手段と
を備えていることを特徴とするコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項２】
前記ばねによる筒状本体のスタッドに対する加圧力を検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段が、該検出手段により得られた実際の加圧力と、予め設定した前記目標加圧力とを比較して、比較結果に基づいて前記実際の加圧力を前記目標加圧力に合わせるように前記調整手段を作動させることにより、前記ばね力の調整を行うようにした
ことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項３】
前記加圧力の検出手段が、前記ばねと前記筒状本体との間に配置された圧力センサである
ことを特徴とする請求項２に記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項４】
前記加圧力の検出手段が、別体の荷重計測器から成る
ことを特徴とする請求項２に記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項５】
前記制御手段が、
予め設定した目標加圧力から前記ばねのばね定数により目標たわみ量を算定すると共に、
前記調整手段による調整量に基づいて前記ばねの実際のたわみ量を算定し、
前記ばねの実際のたわみ量と前記目標たわみ量とを比較して、比較結果に基づいて、前記ばねの実際のたわみ量を目標たわみ量に合わせるように前記調整手段を作動させることにより、前記ばね力の調整を行うようにした
ことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項６】
前記溶接銃が、スタッド先端を母材に圧接した状態で放電させるコンタクト方式である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項７】
前記溶接銃が、スタッド先端から母材を離した状態で圧接放電を行うギャップ方式である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項８】
前記ばねが、筒状本体の後端に設けられた第一ばね座と、前記第一ばね座から軸線方向に離間して設けられた第二ばね座との間に設けられ、
前記第二ばね座がハウジングの内部で軸線方向に摺動可能であり、
前記調整手段が、前記第二ばね座の位置を調整可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項９】
前記調整手段がサーボモータ、ステップモータ又はこれらのモータを内蔵したアクチュエータである
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項１０】
前記調整手段が、前記ばねの軸線と同一線上に設けられている
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【請求項１１】
前記調整手段が、前記ばねの軸線と平行に設けられている
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のコンデンサ放電型スタッド溶接用の溶接銃。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１１０５８０（Ｐ２０１１−１１０５８０Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６８９３７（Ｐ２００９−２６８９３７）
【出願日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【出願人】（３９１００２０５２）日本ドライブイット株式会社 (15)
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【出願人】（３９１００２０５２）日本ドライブイット株式会社 (15)
[ Back to top ]