JP3134470B2

JP3134470B2 - アークスタッド溶接機

Info

Publication number: JP3134470B2
Application number: JP04078824A
Authority: JP
Inventors: 明之岡田
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 2001-02-13
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: JPH05245643A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被溶接物に対してガン
本体の位置決めを行ないつつ、スタッド溶接するための
アークスタッド溶接機に関する。更に詳細には、スタッ
ド保持具をスタッドガン本体に位置変位可能に装着し、
スタッドと被溶接物とを当接させた後、スタッドを所定
量引上げてスタッドと被溶接物との間でアークを発生さ
せ、このアークにより双方の部材を溶融させた後、スタ
ッドを被溶接物側に押し込んで溶接する全自動用および
半自動用のアークスタッド溶接機の改良に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】例えば、アークによる半自動用のスタッ
ド溶接銃として、特公昭６０−４５９８９号公報に記載
のものがある。

【０００３】即ち、図１２において、５１はガン本体５
２に設けた円筒部５２０にＺ方向に移動自在に配設され
た軸で、軸５１のＺ₂方向の一端部には電気的絶縁物を
介してスタッドＳＴの保持具９が取付けられている。５
３は軸５１に固設された鍔部５１０とガン本体５２の円
筒部内の略中央部に設けられた中央突出部５２１との間
に配設された圧縮バネ、５４は軸５１の周囲を囲むよう
に設けられた外装鉄心、５５は外装鉄心５４内に配置さ
れた電磁コイル、５６は外装鉄心５４を閉じる蓋鉄心、
５７は外装鉄心５４および電磁コイル５５の孔を貫通す
る可動鉄心で、可動鉄心５７の略軸芯部には軸５１を移
動自在に貫通させるための貫通孔が穿設されている。５
８は円周方向に一定の幅をもつようにして可動鉄心５７
の軸方向の端部に突設されたア−ムで、このア−ム５８
のＺ₂方向の端部には爪５８１が設けられる。軸５１に
は円盤状のリフテイングリング５９が遊嵌され、このリ
フテイングリング５９は可動鉄心５７との間に設けられ
た圧縮バネ６１により、中央突出部５２１に設けた座部
５２２に押圧されている。爪５８１は、ア−ム５８がＺ
₁方向に変位した際にリフテイングリング５９に係接す
るように設けられ、また外装鉄心５４とア−ム５８との
間に設けられた圧縮バネ６２により中央突出部５２１側
に押圧されている。６３はＺ方向の位置調整が自在とな
るように蓋鉄心５６に螺着されたストッパ金具、６４は
ストッパ金具６３の略軸芯部を貫通してＺ方向に移動自
在となるように配設された、軸方向の目盛を有する読取
バ−である。なお、１１は軸５１と略平行となるように
ガン本体５２のＺ₂方向の端部側面に配設された当接部
材で、この当接部材１１は適宜の締付具によりＺ方向に
位置調整自在に締着されている。

【０００４】図１２に示されるスタッド銃において、電
磁コイル５５が非励磁状態にあるときは、可動鉄心５７
およびリフテイングリング５９が夫々圧縮バネ６２，６
１によりＺ₂方向に指向されて、可動鉄心５７のア−ム
５８が中央突出部５８１により係止されると共に、リフ
テイングリング５９が中央突起部の座部５２２により係
止される。この場合、ア−ム５８の爪５８１とリフテイ
ングリング５９との間にはＺ方向に僅かな間隔が保たれ
ている。さらに、電磁コイル５５が非励磁状態にあると
きは、鍔部５１０が圧縮バネ５３によりＺ₂方向に押圧
されて、鍔部５１０とガン本体５２の下部板５２３とが
係接している。この状態で保持具９に、例えば長さがＬ
₁のスタッドＳＴを取付け、スタッドＳＴの先端が当接
部材１１の先端よりもＺ₂方向に、例えばδ₂だけ突出
する状態となるように、締付具を操作して当接部材１１
の長さを調整する。ところで、図１２に示される状態で
電磁コイル５５を励磁すると、可動鉄心５７はストッパ
金具６３に当接するまでＺ₁方向に引上げられる。この
とき、爪５８１は可動鉄心５７と共にＺ₁方向に移動す
るが、爪５８１がＺ₁方向に移動すると、この爪５８１
がリフテイングリング５９の円周部の一部に当接してリ
フテイングリング５９を傾斜させるため、軸５１が貫通
するリフテイングリング５９の丸孔部が軸５１の外周面
に当接して、軸５１とリフテイングリング５９とが結合
される。このため、可動鉄心５７がＺ₁方向に引上げら
れると、直ちに爪５８１、リフテイングリング５９およ
び軸５１が一体となってＺ₁方向に引上げられ、読取バ
−６４も軸５１につれてＺ₁方向に移動する。したがっ
て、電磁コイル５５が非励磁の状態において、ストッパ
金具６３をＺ₂方向に螺進させて、ストッパ金具６３を
可動鉄心５７に当接させ、この後、読取バ−６４の目盛
を確認しつつストッパ金具６３をＺ₁方向に距離δ₁だ
け螺進させてストッパ金具６３の位置決めを行なう。

【０００５】上記調整後、図１２において、電磁コイル
５５を非励磁の状態で、保持具９に保持された長さＬ₁
のスタッドＳＴの先端を被溶接物Ｗに当接しつつ、ガン
本体５２をＺ₂方向に押圧する。スタッドＳＴおよび当
接部材１１の夫々の先端が被溶接物Ｗに当接する状態
（図１３（イ））では、軸５１の鍔部５１０と下部板５
２３とは間隔δ₂だけ離間されている。この状態で電磁
コイル５５に通電すると、可動鉄心５７がＺ₁方向に引
上げられ、可動鉄心５７の位置変位と共に爪５８１、リ
フテイングリング５９および軸５１が一体となってＺ₁
方向に距離δ₁だけ引上げられる。この状態を図１３
（ロ）で示す。適宜にスタッドＳＴと被溶接物Ｗとの間
に発生させたア−クを図１３（ロ）の状態で維持させた
後、電磁コイル５５への通電を遮断すると、軸５１およ
び保持具９は圧縮バネ５３のバネ力によりＺ₂方向に付
勢される。すなわち、図１３（ハ）に示されるごとく、
スタッドＳＴおよび保持具９は図１３（ロ）に示される
状態から距離δ₃（＝δ₁＋δ₂）だけＺ₂方向に引下
げられる。結局、スタッドＳＴは、スタッドＳＴおよび
当接部材１１の夫々の先端が被溶接物Ｗに当接する状態
（図１３（イ））からＺ₂方向に距離δ₂だけ突出し
て、スタッドＳＴの押込量δ₂の溶接が行なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１２に示
される溶接銃を用いたア−クスタッド溶接作業において
は、対象とするスタッドＳＴの長さＬ₁と押込量δ₂と
を選定すれば、被溶接物Ｗに対するガン本体５２の位置
が一義的に決定されるため、以下のごとくの問題があっ
た。

【０００７】即ち、図１２に示されるごとく、軸５１の
鍔部５１０を圧縮バネ５３によりＺ₂方向に付勢させ
て、鍔部５１０と下部板５２３とが当接する状態におい
て、例えば長さＬ₁のスタッドＳＴを保持具９に装着
し、当接部材１１の先端がスタッドＳＴの先端からＺ₁
方向に、例えば間隔δ₂だけ離間した位置となるよう
に、当接部材１１の位置調整を行なっている。従って、
上記スタッドの長さＬ₁と押込量δ₂との値を選定すれ
ば、被溶接物Ｗに対するガン本体５２の位置、例えば、
被溶接物Ｗとガン本体５２の下端との間隔Ｈ₁₀および被
溶接物Ｗとガン本体５２のホルダとの間隔Ｈ₂₀は、溶接
銃の構成部品を長さの異なるものと交換しない限り一義
的に決定される。このため、溶接位置近傍の、保持具９
の移動を妨げないが、ガン本体５２の端部とは干渉し得
る領域に、例えば被溶接物Ｗ₁が存在する場合、この被
溶接物Ｗ₁の高さがＨ₁₀以上であるときには、ガン本体
５２と被溶接物Ｗ₁とが当接するため、スタッド長さＬ
₁の溶接ができない。すなわち、上記の領域に被溶接物
Ｗ₁が存在する場合、溶接可能なスタッドの長さが特定
寸法以上のものに限定されてしまうという問題があっ
た。さらに、例えば作業者がガン本体５２のホルダを把
持しつつ溶接する、いわゆる半自動のアークスタッド溶
接作業において、上記のごとくスタッドの長さＬ₁と押
込量δ₂とを選定したときに、被溶接物Ｗとホルダとの
間隔Ｈ₂₀が決定されてしまうため、作業能率が悪かっ
た。

【０００８】一方、ア−クスタッド溶接において、スタ
ッドの引上量δ₁およびスタッドの押込量δ₂はスタッ
ドの材質、直径、溶接条件等に応じて適宜に選定する必
要がある。特にスタッドの寸法とスタッドの引上げに伴
なって発生するア−クの長さとは微妙な相関性を有する
ため、スタッドの引上量を所望値となるよう維持する必
要がある。このため、図１２に示される従来のア−クス
タッド溶接銃においては、適宜に構成部品を手動により
機械的に操作しつつ、スタッドＳＴの引上量δ₁および
押込量δ₂を目視により調整していた。勿論、ア−クス
タッド溶接銃に機械的な位置決め機構を設ければ構造が
複雑となって高騰化するばかりでなく、手動による機械
的調整作業が面倒であり、かつ目測ミスに帰因する調整
不良により溶接品質の低下を招くという問題があった。
勿論、溶接作業において、対象とするスタッドの寸法や
溶接条件を変更する毎に、上記引上量δ₁や押込量δ₂
の調整作業を行なわなければならないため、上記問題が
拡大されていた。

【０００９】さらに、ア−クスタッド溶接作業において
は、通常１日に７００本以上のスタッド溶接が行なわれ
ているため、スタッド溶接銃の各部に反復力が頻繁に作
用する。このため、機械的調整部の位置決め状態が不確
実な場合や部品の摩耗時には、引上量δ₁や押込量δ₂
が序々に変化して、溶接品質の低下を招くという問題が
あった。

【００１０】さらにまた、上記従来のア−クスタッド溶
接銃において、数万本を超えるスタッド溶接を行なう
と、溶接時に発生するヒュ−ムが僅かづつガン本体５２
の内部に流入し、軸５１やリフテイングリング５９の表
面に油脂状となって序々に付着し、かつ軸５１の引上時
に当接するリフテイングリング５９の穿設孔のコ−ナ−
部が次第に摩耗する。このため、スタッドＳＴの引上時
に、リフテイングリング５９と軸５１との間で不規則な
滑り状態が生起し、この滑り状態を解消するために適宜
にリフテイングリング５９を新しいものと交換したり、
付着した油脂分の除去作業を行なう必要があった。

【００１１】また、図１２において、長さがＬ₁−△Ｌ
のスタッドＳＴを使用する場合、図１３（イ）に示され
るごとく、スタッドＳＴおよび当接部材１１の夫々の先
端が被溶接物Ｗに当接させた状態において、軸５１の鍔
部５１０と下部板５２３とは、所定の間隔δ₂よりも△
Ｌだけ小さくなる。即ち、スタッドの引上量δ₁は所望
通りとなるが、スタッドの押込量がδ₂−△Ｌとなるた
め、押込量不足となることがあった。

【００１２】本発明は上述の問題に鑑みてなされたもの
で、その目的は、スタッドの長さＬ₁と押込量δ₂とを
所望の値に選定したときでも、被溶接物に対するガン本
体の位置を自在に設定することができ、かつ構成部品の
機械的調整操作を必要とすることなく、純電気的に少な
くともスタッドの引上量の設定を正確に、しかも自在に
行なうことができ、さらにスタッド保持具の移動を電気
的に行うことによって移動速度，特に押込行程の途中に
おいて最適な溶接結果を得ることができるように速度変
化させることができるア−クスタッド溶接機を提供する
ことである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本第１の発明は、被溶接
物に対して位置決めされるガン本体と、ガン本体に配設
されて、スタッドを保持する保持具を、被溶接物とスタ
ッドとの当接位置に対してアークを発生させるための引
上状態と溶融後の押込状態とに少なくとも位置変位させ
る保持具駆動機構とを有するアークスタッド溶接機に適
用される。その特徴とするところは、前記保持具をスタ
ッドの長軸方向に移動させる電動式の駆動機と、前記駆
動機に電気的に接続されて、少なくとも前記スタッドの
引上量がプリセット可能な移動量設定器と、前記移動量
設定器の設定値に従って前記保持具を位置変位させるた
めの駆動機制御回路とを配設したことである。

【００１４】本第２の発明は、ガン本体と、ガン本体に
配設されて、スタッドを保持する保持具を、被溶接物と
スタッドとの当接位置に対してアークを発生させるため
の引上状態と溶融後の押込状態とに少なくとも位置変位
させる保持具駆動機構と、被溶接物に当接されてガン本
体の位置決めを行なうための当接部材とを有し、作業者
がガン本体のホルダを把持しつつ溶接するアークスタッ
ド溶接機に適用される。その特徴とするところは、前記
保持具をスタッドの長軸方向に移動させる電動式の駆動
機と、前記駆動機に電気的に接続されて、少なくとも前
記スタッドの引上量がプリセット可能な移動量設定器
と、前記移動量設定器の設定値に従って前記保持具を位
置変位させるための駆動機制御回路とを配設したことで
ある。

【００１５】本第３の発明は、被溶接物に対して位置決
めされるガン本体と、ガン本体に配設されて、スタッド
を保持する保持具を、被溶接物とスタッドとの当接位置
に対してアークを発生させるための引上状態と溶融後の
押込状態とに少なくとも位置変位させる保持具駆動機構
とを有するアークスタッド溶接機に適用される。その特
徴とするところは、前記保持具をスタッドの長軸方向に
移動させる電動式の駆動機と、前記駆動機により移動さ
れる保持具の移動量を検出する移動量検出器と、少なく
とも前記スタッドの引上量がプリセット可能な移動量設
定器と、前記移動量設定器の設定値および前記移動量検
出器の検出値を入力とし前記保持具が前記移動量設定器
の設定値に達したときに前記保持具の移動を停止させる
サ−ボ制御回路とを配設したことである。

【００１６】本第４の発明は、ガン本体と、ガン本体に
配設されて、スタッドを保持する保持具を、被溶接物と
スタッドとの当接位置に対してアークを発生させるため
の引上状態と溶融後の押込状態とに少なくとも位置変位
させる保持具駆動機構と、被溶接物に当接されてガン本
体の位置決めを行なうための当接部材とを有し、作業者
がガン本体のホルダを把持しつつ溶接するアークスタッ
ド溶接機に適用される。その特徴とするところは、前記
保持具をスタッドの長軸方向に移動させる電動式の駆動
機と、前記駆動機により移動される保持具の移動量を検
出する移動量検出器と、少なくとも前記スタッドの引上
量がプリセット可能な移動量設定器と、前記移動量設定
器の設定値および前記移動量検出器の検出値を入力とし
前記保持具が前記移動量設定器の設定値に達したときに
前記保持具の移動を停止させるサ−ボ制御回路とを配設
したことである。

【００１７】本第５の発明は、被溶接物に対して位置決
めされるガン本体と、ガン本体に配設されて、スタッド
を保持する保持具を、被溶接物とスタッドとの当接位置
に対してアークを発生させるための引上状態と溶融後の
押込状態とに少なくとも位置変位させる保持具駆動機構
とを有するアークスタッド溶接機に適用される。その特
徴とするところは、上記第３の発明に、スタッドの押込
時の速度を設定する速度設定器を追加し、かつサ−ボ制
御回路として、位置制御と速度制御とをともに行うサ−
ボ制御回路を用いたものである。

【００１８】本第６の発明は、ガン本体と、ガン本体に
配設されて、スタッドを保持する保持具を、被溶接物と
スタッドとの当接位置に対してアークを発生させるため
の引上状態と溶融後の押込状態とに少なくとも位置変位
させる保持具駆動機構と、被溶接物に当接されてガン本
体の位置決めを行なうための当接部材とを有し、作業者
がガン本体のホルダを把持しつつ溶接するアークスタッ
ド溶接機に適用される。その特徴とするところは、上記
第４の発明に、スタッドの押込時の速度を設定する速度
設定器を追加し、かつサ−ボ制御回路として、位置制御
と速度制御とをともに行うサ−ボ制御回路を用いたもの
である。

【００１９】本第７の発明は、上記第５および第６の発
明において、速度設定器の設定信号を２段階としてスタ
ッドの押込時に押込行程のうちの前半部の速度設定値に
比べて後半部の速度設定値を遅い設定値としたことを特
徴とするものである。

【００２０】本第８の発明は、上記第５乃至７の発明に
おいて、速度設定器の設定値を連続的に変化する信号と
し、スタッドの押込行程の前半部よりも後半部の方が次
第に遅くなる設定値としたことを特徴とするものであ
る。

【００２１】本第９の発明は、上記第５乃至８の発明に
おいて、速度設定信号を移動量に関連して定めるように
したことを特徴とするものである。

【００２２】本第１０の発明は、上記第１乃至第９の発
明において、移動量設定器として、スタッドの引上量と
押込量とがともにプリセット可能な設定器を用いたこと
を特徴とするものである。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。例えば、半自動用アークスタッド溶接について
説明すると、本第１の実施例である図１乃至図３におい
て、１は作業者により把持されるホルダ１０１を有する
ガン本体で、このガン本体１には、例えば、溶接作業用
の操作スイッチ２が配設されるとともに、各種ケーブル
類が適宜に支持されている。３は軸受４．４を介してガ
ン本体１に回転自在に支持された回転部材で、この回転
部材３の軸芯部には雌ネジ３０１、最適にはいわゆるボ
ールナットが回転部材３と一体的に配設されている。５
はガン本体１に支持された電動式の駆動機、例えば回転
式電動機で、この電動機５の出力軸と回転部材３とは適
宜に減速機およびベルトや歯車などの回転伝達部材を介
して連結されている。６は電動機５の駆動量を検出する
検出器、例えばロータリエンコーダーである。

【００２４】７は回転部材３の雌ネジ３０１に螺合する
雄ネジ７０１、最適にはボールネジが配設された保持軸
で、この保持軸７の外部には少なくとも１個の軸方向の
溝７０２が配設されている。８はガン本体１に支持され
た係止部材、例えば滑りキーで、この係止部材８が溝７
０２に遊入されて、保持軸７がガン本体１に対して軸方
向、即ちＺ方向にのみ移動自在に支持されている。９は
スタッドＳＴを保持する保持具で、適宜の電気的絶縁部
材を介して保持軸７に支持されている。１１は被溶接物
Ｗに当接されてガン本体１の位置決めを行なうための当
接部材で、図示の場合、この当接部材１１はガン本体１
の長軸方向、即ちＺ方向の位置が設定自在となるようガ
ン本体１に支持されている。２０は、保持具９を変位さ
せるための駆動機５の制御回路であり、２１ａは可変抵
抗器や押ボタンスイッチ、ロータリースイッチなどによ
って保持具９の移動量を電気信号として設定する移動量
設定器であり、制御回路２０はこの移動量設定器２１ａ
の設定値と移動量検出器６の出力とを入力とし、両入力
が一致する位置に保持具９を位置決めする。上記１ない
し１１により半自動用アークスタッド溶接銃３０が構成
され、移動量設定器２１ａ、移動量検出器６、駆動機制
御回路２０によって保持具９の移動量を制御するサーボ
制御回路が構成され、この溶接銃３０と、サーボ制御回
路および図示を省略した溶接電源によってスタッド溶接
機が構成される。

【００２５】次に、上記スタッド溶接銃３０を用いた半
自動のアークスタッド溶接作業について説明する。図１
において、まずガン本体１のホルダ１０１が把持し易い
位置、例えば被溶接物Ｗとホルダ１０１との間隔がＨ₂₁
となるように当接部材１１の位置を調整後、当接部材１
１をガン本体１に一体的に支持する。この後、作業者が
ガン本体１のホルダ１０１を把持しつつ、例えば、操作
スイッチ２を操作することにより、保持軸７がＺ₁方向
の適宜の位置、例えばＺ₁方向の移動端部の位置まで移
動される。すなわち、操作スイッチ２の操作により、電
動機５が逆転駆動され、これにより回転伝達部材を介し
て回転部材３が回転される。ところで、保持軸７は係止
部材８によりガン本体１に対してＺ方向にのみ移動自在
に支持されているため、回転部材３が逆回転すると、回
転部材３の雌ネジ３０１に螺合する保持軸７がＺ₁方向
に移動される。

【００２６】この状態で作業者が所望のスタッドＳＴを
保持具９に装着する。この後、当接部材１１の先端部を
被溶接物Ｗに当接させてガン本体１の位置決めを行ない
つつ、例えば、操作スイッチ２を適宜に操作して、電動
機５を正転させることにより、保持軸７およびスタッド
ＳＴがＺ_２方向に移動される。この場合、例えば、スタ
ッドＳＴと被溶接物Ｗとの間に電圧を印加状態にしてお
き、スタッドＳＴの先端と被溶接物Ｗとが電気的に短絡
したときに、電動機５を停止させる。

【００２７】ところで、スタッドＳＴを所望の材質およ
び寸法のものに特定すれば、スタッドの引上量δ₁およ
びスタッドの押込量δ₂は溶接データとして公知であ
る。一方検出器６の回転量分解能、例えばＰパルス／１
回転が既知であり、電動機５から保持軸７までの減速比
や回転リード角などが既知であるため、検出器６の単位
検出値に対する保持具９の移動量はスタッド溶接銃３０
として既知である。このため、スタッドＳＴの先端と当
接部材１１の先端とが被溶接物Ｗに当接する状態を基準
として、上記引上量δ₁および引下量δ₃（＝引上量δ
₁＋押込量δ₂）に相当する値をプリセット値として設
定する。勿論、上記のごとく検出器６の単位検出値に対
する保持具９の移動量は既知であるため、設定値として
は、別途作成の換算表により引上量δ₁と引下量δ₃ま
たは押込量δ₂とを検出器６の検出パルス相当値Δ１，
Δ３またはΔ２としてプリセットしたり、あるいは引上
量δ₁と引下量δ₃または押込量δ₂とを設定して、設
定器２１内で検出パルス相当値Δ１，Δ３またはΔ２に
変換させることができる。

【００２８】上記のごとく、スタッドＳＴの先端が被溶
接物Ｗに当接した後、自動的に、あるいは適宜にスイッ
チ操作することにより、スタッドＳＴおよび保持具９が
Ｚ₁方向に移動するよう電動機５が逆転される。すなわ
ち、電動機５の駆動量が検出器６により検出され、この
検出信号が引上量δ₁になるまで電動機５が逆転駆動さ
れる。スタッドＳＴの引上量がδ₁になったときに電動
機５が停止される。なお、溶接電源の出力は、従来と同
様に、スタッドＳＴが被溶接物Ｗに当接した後、スタッ
ドＳＴのＺ₁方向への位置変位が開始されると同時に、
あるいは開始される寸前に供給されて、スタッドＳＴが
被溶接物Ｗから引上げられる瞬間にスタッドＳＴと被溶
接物Ｗ間にア−クが発生する。

【００２９】上記の後にスタッドＳＴの引上量がδ_１と
なる寸前に、あるいはそれ以降スタッドＳＴと被溶接物
Ｗとの溶融状態を考慮した適宜の後に、例えば、スタッ
ドが被溶接物の溶融部に突入した後に、溶接電流の供給
が遮断される。この後、スタッドＳＴおよび保持具９が
Ｚ_２方向に移動するよう電動機５が正転駆動されるとと
もに、検出器６と制御回路とによりスタッドＳＴが設定
量δ_３だけＺ_２方向に移動されて、アークスタッド溶接
が完了する。勿論、この場合、スタッドＳＴの被溶接物
Ｗへの押込量はδ_２（＝δ_３−δ_１）である。溶接後、
自動的に、あるいは操作スイッチ２の操作により、保持
具９を適宜にＺ_１方向に移動させて一サイクルの溶接作
業が終了する。なお、保持具９のＺ_１方向の移動は溶接
後であればよく、次のスタッド装着の前または後に行な
うことができる。

【００３０】次に引上量δ₁および押込量δ₂を自動的
に調整するための制御回路の例について説明する。図３
は引上量δ₁および押込量δ2 をプリセットすることに
より、自動的にこれらの設定値になるように電動機５が
作動するようにした装置の例を示す接続図である。同図
において、制御回路２０は、移動量設定器２１ａ，比較
器２２ａ、Ｄ／Ａ変換器２３ａ，２３ｂ、アップダウン
カウンタ２４、演算処理回路２６、スタッドＳＴと被溶
接物Ｗとの接触検出器２７および補助電源２８から構成
される。またＥは交流電源Ａから電力が供給される溶接
電源であり、保持具９および被溶接物Ｗにケ−ブルにて
出力端子が接続される。同図のその他の部分は、図１に
示した例と同機能のものに同符号を付して詳細は省略す
る。

【００３１】図３の装置において、移動量設定器２１ａ
はスタッドＳＴの先端が被溶接物Ｗに接触している状態
から、引きあげるときの引上量δ_１，押込量δ_２または
引下量δ_３（＝δ_１＋δ_２）をプリセットし、演算処理
回路２６からの要求に応じて各データを出力する。接触
検出器２７は、保持具９に取りつけられたスタッドＳＴ
の先端が被溶接物Ｗに接触して、補助電源２８から短絡
電流が流れたときにこれを検知して、アップダウンカウ
ンタ２４をリセットするとともに、接触検知信号を演算
処理回路２６に送って電動機５の回転を停止させる。演
算処理回路２６は設定器２１ａからの設定信号δ_１，δ
_２またはδ_３を一時記憶し、また起動指令用のスイッチ
２および接触検出器２７からの信号に応じて、電動機５
に対する正、逆転指令信号を順次出力するシーケンス制
御を行なうものであり、例えばマイクロコンピュータを
利用した回路が用いられる。

【００３２】図３の装置の動作を図４のフロ−チャ−ト
を参照して説明する。作業に先立って引上量δ₁および
押込量δ₂（または引下量δ₃）を、溶接するスタッド
ＳＴの直径、材質および要求される溶接品質等に応じて
設定する。また保持具９はあらかじめ図のＺ₁方向の適
宜の位置に移動されているものとする。この状態で起動
指令が操作スイッチ２により与えられると、演算処理部
２６はこれによって電動機５に正転信号を出力し、この
信号によって電動機５は正転して保持具９を図の下方、
即ちＺ₂方向に移動させる。電動機５の正転によってス
タッドＳＴの先端が被溶接物Ｗに接触すると、補助電源
２８からこの接触部に短絡電流が流れて、接触検出器２
７はこれを検知して演算処理回路２６に接触検知信号ｓ
₁を出力する。演算処理回路２６はこれによって引上量
信号δ₁を読み出してＤ／Ａ変換器２５を介して比較器
２２ａに出力する。

【００３３】一方、接触検知信号ｓ₁は、またカウンタ
２４にも供給されてカウンタ２４の計数内容をリセット
する。この結果カウンタ２４の出力は零となり、比較器
２２ａの他方の入力は零となる。この状態でサ−ボアン
プは電動機５を逆転させて、保持具９を図の上方（Ｚ₁
方向）に移動させる。保持具９の上昇によりスタッドＳ
Ｔと被溶接物Ｗとの短絡が解消されると接触検知信号ｓ
₁が消滅し、カウンタ２４はリセット状態が解除されて
検出器６の出力パルスの計数を開始する。

【００３４】他方、接触検知信号ｓ₁の発生と同時に、
または保持具９の引上げ開始と同時に、演算処理回路２
６は溶接電源Ｅに対して出力開始指令信号ｓ₂を出力す
る。これによってスタッドＳＴと被溶接物Ｗとの間に溶
接電源Ｅの出力が供給され、両者が短絡しているために
短絡電流が流れ、電動機５の逆転によって保持具９が引
上げられて、両者が離れるときにア−クを発生する。電
動機５が、設定された引上量δ₁だけ保持具９を上昇さ
せると、比較器２２ａの両入力は平衡し、その位置で停
止する。この間、ア−クは演算処理回路２６によって設
定された通電タイマの設定時間の間中、継続する。通電
タイマが終了すると信号ｓ₂が消滅し、溶接電源Ｅは出
力を遮断するのでア−クは消滅する。これと同時に演算
処理回路２６は押込量δ₂のデ−タを読み出して、比較
器２２ａに信号δ₂に対応したアナログ信号（符号は先
の信号δ₁と逆）を供給し、これによって比較器２２ａ
は入力信号が不平衡となって、電動機５を正転させて保
持具９を下方に移動させる。この移動量は検出器６によ
って検出されて、その出力信号によりアップダウンカウ
ンタ２４は先とは逆にダウンカウントし、計数値が先の
δ₁から順次減少し、零を通りこして−δ₂になったと
きに比較器２２ａの両入力信号が平衡して停止する。
（押込み動作の終了）

【００３５】このときスタッドＳＴは、先に被溶接物Ｗ
にその先端が接触したときよりもδ₂だけ下方（Ｚ₂方
向）に押込まれた位置となり、この押込量δ₂がスタッ
ドＳＴの溶込み量となる。押込みが完了して電動機５が
停止した後に保持タイマの設定時間だけそのまま保持さ
れ、その後に電動機５は再び逆転して保持具９をＺ₁方
向に駆動し、適宜の位置で停止して次の溶接に備える。
なお、スタッドＳＴを装着後、保持具９がＺ₁方向の適
宜の位置に停止しているときに、カウンタ２４をリセッ
トして計数内容を零にすることができる。。この場合、
スタッドＳＴがスタート位置からＺ₂方向に移動して被
溶接物Ｗに接触するまでの移動量δ₀を検出器６により
得て、この移動量データδ₀と設定済みのデータδ₁，
δ₂とを用いて適宜にスタッドＳＴの引上げおよび押込
が行なわれる。

【００３６】勿論、スタッドの引上量δ₁および押込量
δ₂の設定値を変更する必要があるときには、移動量設
定器２１ａへの入力設定値を適宜に選定すればよいた
め、すなわち、可変抵抗器や押ボタンスイッチあるいは
ロータリースイッチなどによって純電気的に設定するこ
とができるため、従来のごとく構成部品の機械的調整作
業を行なう場合に比べて、迅速にかつ極めて容易に調整
作業を行なうことができ、かつ機械的当接による従来の
位置決め機構を採用していないため、ア−クスタッド溶
接銃の構造が簡単となって安価に製作することができる
とともに、従来のごとく、当接部材の摩耗や位置決め機
構の緩みなどによる溶接品質の低下を招くことがなく、
各スタッド溶接毎に、移動量設定器２１ａに入力した設
定値通りの正確な溶接が行なわれる。

【００３７】さらに、溶接に先だって当接部材１１の位
置調整により、ガン本体１のＺ方向の位置が設定自在で
あるため、作業者に合った姿勢とすることにより能率よ
くア−クスタッド溶接を行なうことができる。

【００３８】さらにまた、溶接位置近傍にＺ₁方向に突
出する被溶接物Ｗ₁が存在しても、ガン本体１が被溶接
物Ｗ₁よりもＺ₁方向に位置するように当接部材１１を
調整することにより、所望のア−クスタッド溶接を行な
うことができる。

【００３９】また、当接部材１１およびスタッドＳＴが
被溶接物Ｗに当接した状態を基準として、スタッドの引
上量δ₁および押込量δ₂が設定されているため、スタ
ッド長さにバラツキがあっても、スタッドの引上量δ₁
と押込量δ₂とには全く影響することがない。従って所
望通りの均一な品質の溶接が行なわれる。

【００４０】なお、スタッドＳＴを引上げ後、スタッド
ＳＴをＺ₂方向に移動させる時に、すなわちスタッドＳ
Ｔの押込時に、スタッドＳＴが被溶接物側の溶融部分に
接触した後の移動速度が速いと、溶融金属を飛散させて
良好な溶接結果が得られない。このため、押込時に、ス
タッドの押込初期の速度に対して、スタッドが実質的に
引上前の被溶接物とスタッドとの当接位置近傍に押込ま
れた後の速度が小となるよう制御すれば、押込時のタク
トタイムが短縮すると共に、溶融金属を飛散させない高
品質の溶接を行なうことができる。

【００４１】図５は引上量δ₁および押込量δ₂をプリ
セットするとともにスタッドＳＴの移動速度を各行程に
おいて異なる速度に設定することにより、自動的に位置
と速度とが設定値になるように電動機５が作動するよう
にした装置の例を示す接続図である。同図において、制
御回路２０は、第３図に示した制御回路に、移動速度設
定器２１ｂ、検出器６の出力パルスをパルス周波数に応
じた電圧に変換して速度検出信号とする周波数／電圧変
換回路（Ｆ／Ｖ変換回路）２９，速度指令信号をアナロ
グ信号に変換するＤ／Ａ変換器２３ｃ，比較器２２ｂお
よび比較器２２ａと比較器２２ｂとの両出力を加算して
電動式の駆動機５に供給する加算器２５を追加したもの
である。同図のその他の部分は、図１及び図３に示した
例と同機能のものに同符号を付して詳細は省略する。

【００４２】図５の装置において、移動量設定器２１ａ
はスタッドＳＴの先端が被溶接物Ｗに接触している状態
から、引きあげるときの引上量δ₁，押込量δ₂または
引下量δ₃（＝δ₁＋δ₂）、押込時に速度を変更する
までの移動量δ₂₁（δ₂₁＜δ₃）をプリセットし、速度
設定器２１ｂは引上時の移動速度ｓ₁₁，ｓ₁₂、引下時お
よび押込時の移動速度ｓ₂₁，ｓ₂₂，ｓ₂₃（ｓ₂₂＞ｓ₂₃）
をプリセットし、演算処理回路２６からの要求に応じて
各デ−タを出力する。接触検出器２７は、保持具９に取
りつけられたスタッドＳＴの先端が被溶接物Ｗに接触し
て、補助電源２８から短絡電流が流れたときにこれを検
知して、カウンタ２４をリセットするとともに、接触検
知信号ｓ₁を演算処理回路２６に送って電動機５の回転
を停止させる。演算処理回路２６は設定器２１ａおよび
２１ｂからの移動量設定信号δ₁，δ₂またはδ₃およ
び移動速度設定信号ｓ₁₁，ｓ₁₂、ｓ₂₁，ｓ₂₂，ｓ₂₃を一
次記憶し、また起動指令用のスイッチ２および接触検出
器２７からの信号に応じて、電動機５に対する正、逆転
指令信号を順次出力するシ−ケンス制御を行なうもので
あり、例えば図３の実施例と同様にマイクロコンピュ−
タを利用した回路が用いられる。

【００４３】図５の装置の動作を図６のフロ−チャ−ト
を参照して説明する。作業に先立って引上量δ₁および
押込量δ₂（または引下量δ₃）、押込時に速度を変更
するまでの移動量（押込行程の前半の移動量）δ₂₁，ス
タッドＳＴが被溶接物Ｗに接触するまでの引下げるとき
の移動速度（第１の下降速度）ｓ₂₁，接触状態から引上
げるときの第１の引上速度ｓ₁₁，押込行程の始めから移
動量がδ₂₁に達するまでに相当する前半の速度（第２の
下降速度）ｓ₂₂，押込行程の後半の速度（第３の下降速
度）ｓ₂₃および溶接終了後に保持具９を退避位置まで引
上げるときの速度（第２の上昇速度）ｓ₁₂を、溶接する
スタッドＳＴの直径、材質および要求される溶接品質等
に応じて設定する。また保持具９はあらかじめ図のＺ₁
方向の適宜の位置に移動されているものとする。

【００４４】この状態で起動指令が操作スイッチ２によ
り与えられると、演算処理部２６はこれによって電動機
５に速度ｓ₂₁の正転信号を出力し、この信号によって電
動機５は設定速度ｓ₂₁によって正転して保持具９を図の
下方、即ちＺ₂方向に移動させる。電動機５の正転によ
ってスタッドＳＴの先端が被溶接物Ｗに接触すると、補
助電源２８からこの接触部に短絡電流が流れて、接触検
出器２７はこれを検知して演算処理回路２６に接触検知
信号ｓ₁を出力する。演算処理回路２６はこれによって
引上量信号δ₁と第１引上げ速度信号ｓ₁₁とを読み出し
てＤ／Ａ変換器２３ａ，２３ｂを介して比較器２２ａ，
２２ｂに出力する。

【００４５】一方、接触検知信号ｓ₁は、またカウンタ
２４にも供給されてカウンタ２４の計数内容をリセット
する。この結果カウンタ２４の出力は零となり、比較器
２２ａ，２２ｂの他方の入力は零となる。このため比較
器２２ａの出力は−δ₁となり、また比較器２２ｂの出
力は−ｓ₁₁となって、これによって電動機５は逆転し
て、保持具９を設定速度ｓ₁₁にて図の上方（Ｚ₁方向）
に移動させる。保持具９の上昇によりスタッドＳＴと被
溶接物Ｗとの短絡が解消されると接触検知信号ｓ₁が消
滅し、カウンタ２４はリセット状態が解除されて検出器
６の出力パルスの計数を開始する。

【００４６】他方、接触検知信号ｓ₁の発生と同時に、
または保持具９の引上げ開始と同時に、演算処理回路２
６は溶接電源Ｅに対して出力開始指令信号ｓ₂を出力す
る。これによってスタッドＳＴと被溶接物Ｗとの間に溶
接電源Ｅの出力が供給され、両者が短絡しているために
短絡電流が流れ、電動機５の逆転によって保持具９が引
上げられて、両者が離れるときにア−クを発生する。電
動機５が、設定された引上量δ₁だけ保持具９を上昇さ
せると、比較器２２ａの両入力は平衡し、その位置で停
止する。この間、ア−クは演算処理回路２６によって設
定された通電タイマの設定時間の間中、継続する。通電
タイマが終了すると信号ｓ₂が消滅し、溶接電源Ｅは出
力を遮断するのでア−クは消滅する。これと同時に演算
処理回路２６は押込量δ₂、速度変更までの移動量
δ₂₁，前半の速度ｓ₂₂及び後半の速度ｓ₂₃の各デ−タを
読み出して、比較器２２ａ，２２ｂに各信号に対応した
アナログ信号を供給し、これによって比較器２２ａ，２
２ｂは入力信号が不平衡となって、電動機５を正転させ
て保持具９を設定速度で下方に移動させる。この移動量
は検出器６によって検出されて、その出力信号によりカ
ウンタ２４は先とは逆にダウンカウントし、計数値が先
のδ₁から順次減少し、移動量がδ₂₁になったときに第
３の下降速度ｓ₂₃に速度設定信号が変更されて、押込み
行程の前半よりも遅い速度でさらに下降を続け、カウン
ター２４の計数値が零を通りこして−δ₂になったとき
に比較器２２ａの両入力信号が平衡して停止する。（押
込み動作の終了）

【００４７】このときスタッドＳＴは、先に被溶接物Ｗ
にその先端が接触したときよりもδ ₂だけ下方（Ｚ₂方
向）に押込まれた位置となり、この押込量δ₂がスタッ
ドＳＴの溶込み量となる。押込みが完了して電動機５が
停止した後に保持タイマの設定時間だけそのまま保持さ
れ、その後に電動機５は再び速度ｓ₁₂で逆転して保持具
９をＺ₁方向に駆動し、上限に達したときに停止して次
の溶接に備える。なお、図３の実施例と同様にスタッド
ＳＴを装着後、保持具９がＺ₁方向の適宜の位置に停止
しているときに、カウンタ２４をリセットして計数内容
を零にすることができる。。この場合、スタッドＳＴが
スタート位置からＺ₂方向に移動して被溶接物Ｗに接触
するまでの移動量δ₀を検出器６により得て、この移動
量データδ₀と設定済みのデータδ₁，δ₂，δ₂₁とを
用いて適宜にスタッドＳＴの引上げおよび押込が行なわ
れる。

【００４８】勿論、図３に示した実施例と同様にスタッ
ドの引上量δ₁，押込量δ₂およびδ₂₁の設定値を変更
する必要があるときには、設定器２１への入力設定値を
可変抵抗器や押ボタンスイッチあるいはロ−タリ−スイ
ッチなどによって適宜に選定すればよい。また、図５に
おいては移動速度を検出する手段として、移動量検出器
６の出力パルスの周波数を電圧に変換するＦ／Ｖ変換回
路を用いたが、これらのかわりに駆動機５の回転軸にタ
コジエネレータを結合させて、これによって移動速度に
比例した電圧を直接得るようにしてもよい。この場合は
速度検出信号がアナログ信号として得られるので図５の
装置において速度検出回路に用いたＦ／Ｖ変換器は不要
となり、タコジエネレータの出力をそのまま、または適
宜の増幅器または減衰器を経て比較器２２ｂに入力すれ
ばよい。

【００４９】ここで、移動速度の設定値ｓ₁₁，ｓ₁₂，ｓ
₂₁ないしｓ₂₃について説明する。第１の下降速度設定値
ｓ₂₁は、最初に保持具９にセットしたスタッドＳＴを下
降させてその先端が被溶接物Ｗに接触するまでの移動速
度を定めるものであるので、接触時の衝撃を少なくする
ために比較的遅く設定する必要がある。またこのときは
駆動機が発生する力を小さくして接触時の損傷を防止す
ることも必要である。このためには駆動機を電動機で構
成するとこにはこれの発生するトルク（または推力）を
制限するように供給電流を制限すればよい。

【００５０】また第１の上昇速度設定値ｓ₁₁は、接触時
に溶接電源Ｅから供給される短絡電流によって上昇開始
時に発生するアークが十分に成長し、かつアーク切れが
発生しない範囲で速い速度とし、引上げ完了後の引下げ
時の速度は、スタッドＳＴの先端がアークによって溶融
した被溶接物の溶融金属池に接触するまでは速くてもよ
く、その後は比較的遅くして溶融池およびスタッド先端
に生成された溶融金属部が衝撃によって飛散するのを防
止する。このために押込時の前半の行程（先の引上げ位
置からδ₂₁だけ下降した所まで）の速度を決定する第２
の下降速度設定値ｓ₂₂は速くし、後半の行程の速度を決
定する第３の下降速度設定値ｓ₂₃は遅く設定する。さら
に溶接完了後の引上げ時には溶接品質に全く影響しない
ので第２の上昇速度ｓ₁₂は駆動機系統の耐久性に影響し
ない範囲で高速に設定することによってタクトタイムの
削減がはかれる。各設定速度の関係を例示すると、ｓ₁₁
＜ｓ₁₂，ｓ₂₂＞ｓ₂₃＞＞ｓ₂₁となる。また上昇速度ｓ₁₁
とｓ₁₂は略同値でもよく、ｓ₂₂とｓ₁₁とは符号のみ反対
で同値としても大略溶接が行なえるので、この場合には
設定値としては信号ｓ₁₁，ｓ₂₁，ｓ₂₃の３種類でよいこ
とになる。（ｓ₁₁＝ｓ₁₂＝−ｓ₂₂）

【００５１】さらに押込み時の速度設定は上述のように
信号ｓ₂₂とｓ₂₃のように２段階とする他に数段階の折れ
線状に変化する信号としてもよく、あるいは押込み開始
から押込み完了までの間を高速から略零まで連続的に変
化するように設定信号を定めてもよい。これらの場合に
は、速度設定信号ｓ_2nは押込み時の保持具９の移動量δ
_2nに対応して、移動量の関数ｓ_2n＝ｆ（δ_2n）として定
めればよい。さらにこれらの速度設定信号はあらかじめ
プログラムされた異なる変化をする数種類の信号を用意
しておき、溶接するスタッドの材質，直径，要求される
溶接品質などにより選択するようにしてもよい。

【００５２】図３及び図５においては、スタッド装着
後、スタッドＳＴを移動させて、スタッドＳＴの先端と
被溶接物Ｗとの当接状態を電気的に検知するように構成
したので、スタッド装着前の保持具９の位置や、ガン本
体１に対する当接部材１１の設定位置の如何に拘わら
ず、スタッドＳＴの先端と被溶接物Ｗとの接触以降のス
タッドＳＴの引上げおよび引下げを所望の設定状態とな
るよう自動的に実施することができる。

【００５３】さらに、スタッドＳＴの先端と被溶接物Ｗ
との当接を下記のごとく人力により実施することができ
る。すなわち、スタッドＳＴを装着したガン本体１が、
被溶接物Ｗに接触する当接部材１１を介して図１に示さ
れるごとく配置された場合、スタッドＳＴの先端がＺ₁
方向側に位置するときには、電動機５自体を回転に対し
てフリーにしたり、あるいは、駆動系に適宜にクラッチ
を設けたりして、回転部材３を回転自在とした状態で、
作業者が人力で保持具９およびスタッドＳＴをＺ₂方向
に移動させて、スタッドＳＴと当接部材１１との夫々の
先端部を被溶接物Ｗに当接させることができる。

【００５４】一方、スタッドＳＴを装着したときに、ス
タッドＳＴの先端が当接部材１１の先端よりもＺ₂方向
側に位置するときには、上記と同様に回転部材３を回転
自在とした状態で、作業者がガン本体１のホルダ１０１
を把持して、スタッドＳＴの先端を被溶接物Ｗに当接さ
せつつ、ガン本体１をＺ₂方向に押圧して、スタッドＳ
Ｔの先端と当接部材１１の先端とを被溶接物Ｗに当接さ
せることができる。上記のごとく、人力によりスタッド
ＳＴと当接部材１１との夫々の先端部を被溶接物Ｗに当
接させる場合、この当接状態において、検出器６の出力
用のカウンター２４の内容を零にリセットすれば、設定
器２１ａ，２１ｂにプリセットした設定値に基いてスタ
ッドＳＴの引上げおよび引下げを行なうことができる。

【００５５】なお、図３及び図５に示した実施例におい
ては、設定器２１ａ，２１ｂの出力と電動機５の検出器
６の出力との両出力が制御回路２０により比較制御され
る、いわゆるフィ−ドバック系制御であるため、高性能
な設定値通りのアークスタッド溶接を行なうことができ
る。勿論、本発明は上記に限定されるものではなく、電
動機５に電気的に接続された設定器２１ａ，２１ｂの各
設定値に基いた、いわゆるオ−プンル−プ系の制御によ
りアークスタッド溶接を行なうこともできる。

【００５６】次に、スタッドＳＴの先端部を覆う、いわ
ゆるフェルールＦを用いる場合について説明する。本第
２の実施例である図７乃至図１０において、１１，１１
はＺ₂方向の端部で橋絡部材１１１を介して橋絡され
て、被溶接物Ｗに１ヶ所以上の位置で当接される当接部
材で、図示の場合、被溶接物Ｗと２点で当接する部材１
１３，１１４が配設されている。なお、橋絡部材１１１
にはフェルールの肩部を押圧するための切欠部１１２が
配設されている。また、当接部材１１，１１のＺ₁方向
の端部は、ガン本体１に支持されている。好ましくは、
当接部材１１，１１のＺ₁方向の端部位置がガン本体１
に対してＺ方向に位置設定自在となるよう支持されてい
る。１２は軸受１３，１３を介してガン本体１に回転自
在に支持された回転軸で、雄ネジ１２１ａ、最適にはボ
ールネジが配設されている。この回転軸１２のＺ₁方向
の端部は適宜に減速機を介して回転用の電動機５に連結
されている。この電動機５には、電動機５の駆動量を検
出する検出器６が連結されている。１４は当接部材１
１，１１により位置決めされつつ、Ｚ方向に移動自在な
枠体で、回転軸１２の雄ネジ１２１ａに螺合する雌ネジ
１４１、最適にはボールナットと、当接部材１１，１１
に沿って摺動する案内部１４２，１４２とが配設されて
いる。枠体１４には、スタッドＳＴを保持するための保
持具９が配設されている。

【００５７】本第２の実施例においては、当接部材１１
の先端部を被溶接物Ｗに当接させる場合に、図７，図９
および図１０に示されるごとく、当接部材１１の切欠部
１１２近傍でフェルールＦを押しつける。なお、スタッ
ドＳＴの引上量、引下量または移動速度をプリセットす
る設定器を設けて、図３または図５と同様の制御回路２
０が構成されることは本第１の実施例と同様である。上
記フェルールに関する事項を除いて、アークスタッド溶
接作業については、本第１の実施例と全く同一であるた
め、動作説明および変形例については割愛する。なお、
本第１および第２の実施例において、スタッド溶接開始
の信号は、専用の操作スイッチをガン本体１あるいは足
踏式の操作箱に設けたり、ガン本体１１に操作スイッチ
２の他に切替スイッチを設けたり、操作スイッチ２の操
作とタイマーとを併用したり、ガン本体１に操作スイッ
チ類を設けずに、足踏式やマニアル操作式の操作箱に複
数のスイッチを設けたりすることにより、適宜に実施す
ることができる。勿論、本第２の実施例において、フェ
ルールの使用の有無により、当接部材１１の先端部に切
欠部１１２を設けたり、あるいは省略したりすることが
できる。

【００５８】以上、第１および第２の実施例において、
半自動用のアークスタッド溶接について説明したが、全
自動用のアークスタッド溶接においても同様である。す
なわち、全自動のスタッド溶接装置において、スタッド
溶接時に、溶接装置として配設されている、例えばＺ方
向の駆動機構を利用して、スタッド溶接銃を支持する先
端支持部材の位置をＺ方向に移動させようとすれば、大
形の駆動機構の駆動に伴なう、溶接装置としての振動が
スタッド溶接銃に伝達されたり、大形の駆動機構のバッ
クラッシュや応答遅れなどにより、スタッドの引上量お
よび押込量を所望の状態とすることができない。

【００５９】このため、全自動のアークスタッド溶接装
置においても、被溶接物に対して位置決めされるガン本
体と、ガン本体に配設されて、スタッドを保持する保持
具をスタッドの長軸方向に位置変位させる保持具駆動機
構とを有するスタッド溶接機であって、保持具をスタッ
ドの長軸方向に移動させる電動式の駆動機と、この駆動
機に電気的に接続されて、前記保持具の変位量および速
度がプリセット可能な制御回路とを配設したアークスタ
ッド溶接機が用いられる。

【００６０】この場合、例えば、図１１に示されるごと
く、Ｚ方向の駆動機構４１と、適宜の駆動機構、例えば
旋回機構４２とを備えたア−クスタッド溶接装置４０に
おいて、駆動機構４１により駆動される先端支持部材４
１１にスタッド溶接銃３０のガン本体１が一体的に支持
される。このスタッド溶接銃３０は、フェル−ルＦを用
いる場合には、図１や図７に示されるスタッド溶接銃３
０が用いられる。勿論、スタッドＳＴの引上量δ₁、引
下量δ₂，δ₂₁，δ₃及び移動速度ｓ₁₁，ｓ₁₂，ｓ₂₁な
いしｓ₂₃などの設定状況は、先の実施例と同様である。
他方、フェル−ルＦを用いない場合には、スタッド溶接
銃３０としては、図１において、当接部材１１を削除し
たもの、あるいは図７において、被溶接物Ｗに当接する
部材１１３，１１４を削除したものが用いられる。

【００６１】このように、スタッド溶接銃３０として、
被溶接物Ｗに当接する部材が配設されない場合について
説明すると、図１１において、溶接装置４０の駆動機構
４１により、先端支持部材４１１が溶接位置に位置決め
された際に、スタッドＳＴの先端と被溶接物Ｗとが当接
する状態を基準として、スタッド溶接銃３０における保
持具９の駆動によるスタッドの引上量δ_１および引下量
δ_２，δ_２１，δ_３に相当するプリセット値を設定する
ことができる。この場合、スタッドＳＴと被溶接物Ｗと
の間に電圧を印加しておき、駆動機構４１の駆動により
先端支持部材４１１およびスタッド溶接銃３０をＺ_２方
向に駆動させて、スタッドＳＴと被溶接物Ｗとが電気的
に短絡したときに駆動機構４１が停止される。

【００６２】なお、スタッドＳＴの位置決めを微細に行
なうために、駆動機構４１により先端支持部材４１１を
適宜の位置に固定した後、スタッド溶接銃３０に備えら
れた駆動機構によりスタッド保持具９をＺ₂方向に駆動
して、スタッドＳＴと被溶接物Ｗとの接触を電気的な短
絡にて検出した方が好ましい。上記スタッドＳＴの先端
と被溶接物Ｗとの当接が自動的に行なわれ、かつ図３ま
たは図６に示されるごとく、当接後の設定値どおりのア
ークスタッド溶接が自動的に行なわれる。

【００６３】なお、上記の各実施例においては、スタッ
ドの引上量と押込量とを共にプリセットして、スタッド
の動きの全行程を制御する例について説明したが、本発
明は引上量のみをプリセットし、押込み時は位置制御を
しないで行なう場合にも適用可能である。この場合、押
込み時には、所定の押込み力で押込むことにより、スタ
ッドは、溶着部分からの反力と押込み力とがバランスし
た位置で停止することになる。この場合、溶接に最も影
響を与える引上量は正確に制御されるので溶接部に供給
される熱量は正確に制御され、スタッドおよび被溶接物
の溶融量は正確である。したがってこの溶融部に対して
所定の押込み力でスタッドを押込むと、その停止位置は
ほとんど一定位置が確保できる。勿論、押込時に、スタ
ッドの移動速度を押込行程の途中で段階的にあるいは連
続的に変化させて押込初期の速度に対して、スタッドが
実質的に引上前の被溶接物とスタッドとの当接位置近傍
に押込まれた後の速度が小となるよう制御すれば、押込
時のタクトタイムが短縮すると共に、溶融金属を飛散さ
せない高品質の溶接を行なうことができる。

【００６４】また、本発明においては保持具駆動機構を
電動式の駆動機により駆動制御しているため、微細な位
置制御や駆動力の可変制御を安価でかつ容易に実施する
ことができる。勿論、ア−クスタッド溶接においては、
スタッドの引上量や押込量が種々変更されるものであっ
て、しかも引上量や押込量を微細に調整する必要がある
ため、油圧あるいは圧縮空気などの、いわゆる圧力流体
式の駆動機では、種々変更される引上量や押込量に対応
させて、かつ微細に調整可能とすることは、構造が極め
て複雑となるばかりでなく、高騰化するため実用的でな
い。

【００６５】また、移動量や移動速度以外に溶融部分へ
の押込完了寸前における駆動力が、他の部分における駆
動力よりも小さくなるように、あるいはまた大きくなる
ように制御することができる。この制御により自在な既
溶接部を選定することができる。

【００６６】さらに、駆動機により移動される保持具の
移動量検出器としては、ロータリエンコーダ、ポテンシ
ョメータ、差動変圧器など適宜の検出器を自在に選定す
ることができる。

【００６７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本第１お
よび第２の発明に係るアークスタッド溶接機は、特に、
スタッドの保持具をスタッドの長軸方向に移動させる電
動式の駆動機と、駆動機に電気的に接続されて、少なく
ともスタッドの引上量がプリセット可能な移動量設定器
と、この移動量設定器の設定値に従って保持具を位置変
位させるための駆動機制御回路とを配設したため、従来
のごとくの機械的な位置決め機構が不用となり、ア−ク
スタッド溶接機の構造が簡単となって安価に製作するこ
とができると共に、従来のごとく、当接部材の摩耗や位
置決め機構の緩みなどによる溶接品質の低下を招くこと
がなく、各スタッド溶接毎に、純電気的制御により所望
のアークスタッド溶接を確実に行なうことができ、しか
も溶接前の、少なくともスタッドの引上量の調整作業
は、設定器への入力設定値を選定すればよいため、従来
のごとくスタッド溶接銃の構成部品を機械的に調整する
場合に比べて、迅速にかつ極めて容易に調整作業を行な
うことができる。

【００６８】さらに、溶接に先だって当接部材１１の位
置調整により、ガン本体１のＺ方向の位置が設定自在で
あるため、作業者に合った姿勢とすることにより能率よ
くア−クスタッド溶接を行なうことができる。勿論、溶
接位置近傍にＺ₁方向に突出する被溶接物Ｗ₁が存在し
ても、ガン本体１が被溶接物Ｗ₁よりもＺ₁方向に位置
するように当接部材１１を調整することにより、所望の
ア−クスタッド溶接を行なうことができる。

【００６９】さらに、本第３および第４の発明に係るア
−クスタッド溶接機は、スタッドの保持具をスタッドの
長軸方向に移動させる電動式の駆動機と、駆動機により
移動される保持具の移動量を検出する移動量検出器と、
少なくともスタッドの引上量がプリセット可能な移動量
設定器と、この移動量設定器の設定値および移動量検出
器の検出値を入力とし保持具が移動量設定器の設定値に
達したときに保持具の移動を停止させるサ−ボ制御回路
とを配設したため、第１および第２の発明の効果に加え
て、フィ−ドバック系の電気的制御により高性能な設定
値通りのア−クスタッド溶接を行なうことができる。

【００７０】さらに、本第５および第６の発明に係るア
−クスタッド溶接機は、スタッドの保持具をスタッドの
長軸方向に移動させる電動式の駆動機と、駆動機により
移動される保持具の移動量を検出する移動量検出器と、
少なくとも前記スタッドの引上量がプリセット可能な移
動量設定器と、前記設定器の設定値および前記検出器の
検出値を入力とし前記保持具が前記設定器の設定値に達
したときに前記保持具の移動を停止させ、かつ押込時
に、スタッドの押込初期の速度に対して、スタッドが実
質的に引上前の被溶接物とスタッドのと当接位置近傍に
押込まれた後の速度が小となるよう制御されるサ−ボ制
御回路とを配設したため、第３および第４の発明の効果
に加えて、スタッド長さのバラツキに拘らず所望のアー
クスタッド溶接を行なうことができ、かつ押込時のタク
トタイムが短縮すると共に、溶融金属を飛散させない高
品質の溶接を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す正面断面展開図

【図２】図１におけるII−II線断面図

【図３】図１に用いる制御回路の例を示す接続図

【図４】図３の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャート

【図５】図１に用いる制御回路の別の例を示す接続図

【図６】図５の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャート

【図７】本発明の第２の実施例を示す正面断面図

【図８】図７におけるVIII−VIII線断面矢視図

【図９】図７におけるIX−IX線断面矢視図

【図１０】図７におけるＸ−Ｘ線断面矢視図

【図１１】本発明の第３の実施例を示す正面図

【図１２】従来例を示す正面断面図

【図１３】一般的なアークスタッド溶接の状態説明図で
ある。

【符号の説明】

１ガン本体２操作スイッチ５電動式の駆動機６検出器９スタッドの保持具１１当接部材２０制御回路２１ａ移動量設定器２１ｂ速度設定器２２ａ，２２ｂ比較器２３ａ，２３ｂ，２３ｃＤ／Ａ変換器２６演算処理回路２７接触検出器２８補助電源２９Ｆ／Ｖ変換器３０スタッド溶接銃Ｅ溶接電源ＳＴスタッドＦフェルール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被溶接物に対して位置決めされるガン本
体と、ガン本体に配設されて、スタッドを保持する保持
具を、被溶接物とスタッドとの当接位置に対してアーク
を発生させるための引上状態と溶融後の押込状態とに少
なくとも位置変位させる保持具駆動機構とを有するアー
クスタッド溶接機において、被溶接物に当接されてガン
本体の位置決めを行なうための当接部材と、溶接位置近
傍にスタッドの長軸方向に突出する被溶接物が存在して
も、ガン本体と被溶接物とが干渉しない距離に設定する
当接部材位置調整機構と、前記保持具をスタッドの長軸
方向に移動させる電動式の駆動機と、前記駆動機により
移動される保持具の移動量を検出する移動量検出器と、
少なくとも前記スタッドの引上量がプリセット可能な移
動量設定器と、少なくとも前記スタッドの押込時の移動
速度がプリセット可能な速度設定器と、少なくとも前記
移動量設定器の設定値、前記移動量検出器の検出値およ
び前記速度設定器の設定値を入力とし前記保持具の移動
時に保持具の移動量と移動速度とを設定値に一致するよ
うに制御するサーボ制御回路とを備えたアークスタッド
溶接機。
【請求項２】前記速度設定器は、少なくとも前記スタ
ッドの押込行程のうち前半部分よりも後半部分の速度を
遅くする２段階の設定値を出力する設定器である請求項
１に記載のアークスタッド溶接機。
【請求項３】前記速度設定器は、少なくとも前記スタ
ッドの押込行程のうち後半部分において連続的に速度が
低下する信号を出力する設定器である請求項２に記載の
アークスタッド溶接機。
【請求項４】前記速度設定器は、前記保持具の変位量
に対応して変化する信号を出力する設定器であり、前記
サーボ制御回路は前記移動量設定器の設定値，前記速度
設定器の設定値および前記移動量検出器の検出値を入力
として移動量と速度とを制御するサーボ制御回路である
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアークスタッ
ド溶接機。
【請求項５】前記移動量設定器は、スタッドの引上量
および押込量がともにプリセット可能である請求項１乃
至請求項４のいずれかに記載のアークスタッド溶接機。