JP4710154B2

JP4710154B2 - 部品溶接装置

Info

Publication number: JP4710154B2
Application number: JP2001089708A
Authority: JP
Inventors: 浩太郎嶋; 浩之大蔵
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP2002331381A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は部品溶接装置に関するものであり、更に詳しくは、溶接による品質のバラツキを抑制すると共に、量産性を向上させた部品溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２個の部品を溶接してアッセンブルする場合、当然のことながら部品同士を圧接した状態として溶接するが、一方の部品の機械的強度が小さい場合には加圧によって変形することがあり、用途によっては欠陥品となって製品の歩留を低下させる。また溶接対象が量産部品である場合には、溶接装置における部品のタクトタイムを可及的に短縮させたものとすることが望まれる。
【０００３】
例えば、図１は陰極線管用電子銃の一部を構成する部品であり、両側方にはビードガラスＧが取り付けられ上端にリングＲを有するグリッド部材Ａ（以降、部品Ａと称する）を示す図であり、図１のＡはその正面図、図１のＢは側面図である。また、図２は部品Ａの上端部に溶接される第一グリッドＢ（以降、部品Ｂと称する）を示す図であり、図２のＡはその正面図、図２のＢは側面図である。また、図３はそれらが組み合わされた状態を示す正面図であり、部品Ａの２本のビードガラスＧの間に部品Ｂが挿入されて組み合わされている。この時、部品Ｂの下端部が僅かに部品ＡのリングＲ内へ嵌め込まれた状態となるが、この状態で部品Ａと部品Ｂとを圧接し、リングＲの上面の内周側と部品Ｂの下端部との○印で示す接触部分（詳細は後述する）を隅肉溶接することが行われている。
【０００４】
図２４は従来例の部品溶接装置１００のカバー１０９を取り外した平面図であり、図２５はカバー１０９付きの正面図である。溶接装置１００からカバー１０９を取り外した状態で、中央部の溶接治具１０２に部品Ａ、部品Ｂを取り付けて圧接する。続いて、レーザー光の遮断のためにカバー１０９を掛けて、部品Ａ、部品Ｂの圧接部に四方のレーザー照射端１２１からレーザーが照射されて部品Ａと部品Ｂが４点溶接される。そして、図２６は回転台１０１に固定された溶接治具１０２の部分破断正面図であり、図２７は部分破断側面図である。
【０００５】
図２６、図２７を参照して、回転台１０１に溶接治具１０２がボルト１０２ｂで固定されており、溶接治具１０２に設けられたガイドピン１０３に部品Ａの下端部が挿入されている。溶接治具１０２は部品Ａ、部品Ｂをセットする下半部１０４と、押圧ブロック１１１を備え下半部１０４と組み合わせて部品Ａ、部品Ｂを圧接する上半部１１４とからなっている。上半部１１４は下向きの２本のロッド１１６を下半部１０４の左右の支柱１０５にそれぞれに設けられている挿入孔へ挿入して組み合わされるようになっている。そして、押圧ブロック１１１の下面から垂下されている位置決めピン１１２が部品Ｂを貫通し部品Ａに達するまで挿入されて、部品Ａ、部品Ｂが位置決めされる。
【０００６】
そして図２７を参照し、上半部１１４のロッド１１６を下半部１０４の支柱１０５へ挿入する時に、バネ１１０がクランプレバー１１８の上端部によって圧縮されクランプレバー１１８の下端部が支点１１９の回りに回動して、下端のフック１１７が支柱１０５の係止部に係止され、係止された後はバネ１１０がクランプレバー１１８の上端部を開く方向に押圧することにより、上半部１１４が下半部１０４にクランプされて、部品Ａ、部品Ｂが圧接される。すなわち、図２６に示されている上半部１１４の押圧ブロック１１１の４隅部に、スプリング１１３を介して取り付けられている加圧ピン１１５が部品Ｂを加圧することにより、部品Ｂの下端部と部品ＡのリングＲとが圧接される。
【０００７】
すなわち、作業者は溶接治具１０２に部品Ａ、部品Ｂをセットしクランプしてから、溶接装置１００全体にカバー１０９を掛け、四方のレーザー照射端１２１からレ−ザ−を同時に照射させて、部品Ａ、部品Ｂを４点溶接している。そして、８点溶接する場合にはカバー１０９を取り外し、溶接治具１０２を手回しする必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の部品溶接装置１００においては、溶接治具１０２は図２４、図２５に示す位置、すなわち図２６に示す位置から９０度回転させた図２７に示す位置で部品Ａ、部品Ａのセットアップが行われるが、次に述べるような問題がある。
１．上記の溶接治具１０２の９０度回転のほか、部品Ａ、部品Ｂに対してのクランプレバー１１６による加圧と除圧など、レ−ザーによる溶接以外は全て人手による作業であること、更には溶接治具１０２の両支柱１０５の間隔が若干狭いこともあり、上記の溶接工程は煩瑣な作業となっている。
２．押圧ブロック１１１の押圧力の全てが部品ＡのリングＲにかかっており、押圧力を増大させるとリングＲが変形して溶接品質を劣化させ易く、逆に押圧力を下げると部品Ａと部品Ｂとの間に浮きを生じて溶接不良を招く。
３．溶接治具１０２の人手による上記８点溶接のための手回しは回転角度の精度が低く、溶接箇所の再現性が低い。
４．溶接治具１０２が回転テーブル１０１にボルト１０２ｂで固定されているので、溶接治具１０２にメンテナンスを必要とする場合には溶接工程を停止して取り外さねばならない。
【０００９】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、可及的に人手によらず第一部品と第二部品とが高い再現性と高い量産性のもとに溶接されて溶接強度が十分に確保される部品溶接装置を提供することを課題とする。
なお、特開平７−２２０６４９号公報には、陰極線管用電子銃において、熱変形による部品間の寸法変化を抑制するために、部品の溶接箇所を規定した電子銃が開示されているが、部品溶接装置についての言及はない。また特開平７−７８５５６号公報には、第二の微小部品の穴に第一の微小部品のピンを挿入して相対位置を決定する組立て方法が開示されているが、部品溶接装置についての言及はない。また特開平１０−１８８７９９号公報には、電極材を位置決めするジグに摩擦抵抗の低減されたものを使用する電子銃の組み立て方法が開示されているが、同じく部品溶接装置についての説明はない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は請求項１の構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば、次の如くである。
【００１１】
本発明の部品溶接装置は、フランジ状に突出する環状部を有する第一部品の前記環状部の上面の内周縁部と第二部品の下端部とを圧接下に溶接する部品溶接装置において、回転テーブルと、前記回転テーブル上に等角度間隔に設けられ、それぞれ前記第一部品と前記第二部品とが第一スプリングを介してセット可能なセット座板を有する複数基のマガジンであって、一つの前記マガジンが前記第一部品と前記第二部品をセット可能な位置であるセット位置で停止する時に他のマガジンが溶接が行われる位置である溶接位置で停止するように配置された複数基のマガジンと、前記第一スプリングよりバネ定数の大きい第二スプリングを介して取り付けられ、前記溶接位置にある前記マガジン内にセットされた前記第一部品の前記環状部の上面と前記第二部品の前記下端部とを圧接させるように前記第二部品を上から加圧する加圧介装部材と、前記加圧介装部材を前記加圧が可能な位置に押し下げる加圧源と、前記マガジン上に設置され、前記加圧介装部材による加圧によって前記第一スプリングが圧縮されて高さ位置が下がる前記第一部品の前記環状部を受けて支持するための環状部受けとを備える。このような部品溶接装置は、セット位置にあるマガジンへの第一部品と第二部品をセットしている時点で、溶接位置においてマガジンに既にセットされている第一部品と第二部品との溶接が可能であり、溶接工程の生産性を高めることができる。また、加圧時には第一部品、第二部品を支持する第一スプリングが圧縮されて高さ位置の下がる環状部が環状部受けに当接して支持されるようになり、以後は第一スプリングよりバネ定数の大きい第二スプリングによる一定の力で加圧されるので、環状部が過大な力によって変形することや、過小な力の故に溶接不良を発生することがなく、常に良好な溶接を確実に行い得る。また環状部受けの上面を基準として溶接位置が定まるので、部品の高さに変動があっても環状部の高さが同じであれば溶接の高さ位置は変わらず、例えばレーザーで溶接する場合に、レーザーの焦点調節を必要としない。
【００１５】
本発明の部品溶接装置は、加圧介装部材に第二部品から第一部品に至るまで挿入される位置決めピンが設けられたものとしてもよい。このような部品溶接装置は、加圧前に第一部品と第二部品との位置決めを可能ならしめる。
【００１６】
本発明の部品溶接装置は、溶接が開始される前にセット位置と溶接位置との間にレーザー遮断シャッターが挿入され、溶接の完了した時点でレーザー遮断シャッターが引き戻されるように構成されてもよい。このような部品溶接装置は、セット位置側の作業者をレーザー光による障害から守り、第一部品と第二部品のセットアップと溶接とを同時に並行して進めることができる。
【００１７】
本発明の部品溶接装置において、第一部品と第二部品が電子銃のグリッド部を構成する部品であってもよい。このような部品溶接装置は、電子銃の部品の溶接された部品の品質を安定化させると共に量産性を大幅に向上させる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の部品溶接装置は、上述したように、第一部品の端部と第二部品の端部とを圧接下に溶接する部品溶接機において、第一部品と第二部品とをセットし溶接する治具としての複数基のマガジンが、回転テーブル上に等角度間隔に、更には一つのマガジンがセット位置で停止する時に、他のマガジンが溶接位置で停止するように配置され、加えてマガジンが回転テーブルに回動可能に、かつ着脱容易に取り付けられているものである。
【００１９】
回転テーブルには２基以上の複数基のマガジンが等角度間隔に配置されるが、セット位置におけるマガジンへの第一部品と第二部品のセッティング所要時間と溶接位置における溶接所要時間とが略同等である場合にはセット位置と溶接位置をそれぞれ１箇所とし、回転テーブル上に２基のマガジンを設けることで溶接を円滑に進行させることができる。また、回転テ−ブルの回転は時計廻りまたは反時計廻りの３６０度回転としてもよく、マガジンへの配線や空気配管によじれを生ずる場合にはの関係によっては片側１８０度を往復させる回転としてもよい。また要すれば、セット位置、溶接位置をそれぞれ２箇所以上としてもよい。
【００２０】
また、回転テーブルへのマガジンの取り付けは、例えば回転テーブルに設けた上向き挿入ピンに上方からマガジンの挿入穴へ挿入させるような、着脱容易な取り付けとすることが望まれる。勿論、クランプで取り付けるようにしてもよい。着脱を容易化させることによって、マガジンにメンテナンスを要する場合には、既に整備された予備のマガジンと交換することによって、溶接工程を遅滞なく進行させることができる。
【００２１】
回転テーブル上に２基のマガジンがの対称位置に設けられており、一方のマガジンがセット位置にある場合、他方のマガジンは溶接位置にあるような部品溶接装置においては、セット位置でマガジンに第一部品と第二部品がセットされ、加圧スプリング付きの加圧ピンを備えた加圧介装部材を重ね合わせられる。加圧介装部材は加圧ピンのほかに、第二部品の上端部に重ねられた時に、第二部品から第一部品に至るまで挿入される位置決めピンを備えたものとすることが望ましい。そのような加圧介装部材とすることにより、第一部品と第二部品との位置決めを同時に行うことができる。
【００２２】
マガジンに第一部品と第二部品とのセットが完了すると、回転テーブルが回転されてマガジンはセット位置から溶接位置へ移動され、加圧介装部材を介して圧接させて溶接が行われる。加圧源は空気圧シリンダー、または機械的に締め付けるクランプであってもよく、加圧源の種類は限定されない。
【００２３】
第一部品の上端においてフランジ状に側方へ突出する環状部と、環状部の内周縁部分に圧接される第二部品の下端部とを溶接する場合、圧接によって環状部が変形し得られる電子銃の品質を低下させ易いが、このような場合には、第一部品の環状部を下側で支持すると共に、必要で十分な圧力によって圧接することが肝要である。そのためには、マガジン上に第一スプリングを介して設けられたセット座板に第一部品と第二部品をセットし、第二部品の上端部には加圧ピンが第二スプリングを介して取り付けられた加圧介装部材を重ね合わせ、この加圧介装部材を加圧源によって上方から加圧する。第二スプリングのバネ定数は第一スプリングのバネ定数より大きいものを使用する。そして、加圧源による加圧前の加圧介装部材を重ね合わせたた時点では、加圧介装部材の重量によって第一スプリングが殆ど圧縮されず、第一部品の環状部の高さ位置は殆ど低下しないように第一スプリングのバネ定数を設定する。
【００２４】
上記のような状態において、マガジン上に移動可能に設けられた環状部受けを第一部品の環状部の直下方に例えば両側方から挿入する。この時点では、環状部と環状部受けとが接触しないように環状部受けの高さが設定されているので、環状部受けは何らの問題なく挿入される。この後、加圧源によって加圧介装部材を加圧すると、第二スプリングは殆ど圧縮されず第一スプリングが圧縮されることにより、セット座板の高さが低くなり第一部品の環状部も高さ位置が下がり環状部受けと接触し支持される。そして、その後、第一部品の環状部と第二部品の下端部とは第二スプリングのバネ定数によって定まる一定の加圧力によって圧接され、過大な力で加圧されることはないので環状部の変形も発生せず、常に良好な溶接品質が得られる。勿論、第二スプリングのバネ定数は適宜選定し得る。
【００２５】
環状部受けは、加圧前に第一部品の環状部の直下方へ挿入され、加圧時に環状部を支持して第一部品と第二部品との圧接に耐え得るものである限りにおいて、どのような形状のものであってよいが、マガジン上を水平方向に往復可能に設けられた可動柱に固定され、加圧時にはセット座板にセットアップされた第一部品と第二部品を両側方から挟むように移動されてくるものが好適である。すなわち、セット座板への第一部品と第二部品のセット時には、可動柱は待機位置にあるのでセット座板の周囲は障害物がなくセッティング作業を容易化させるというメリットが得られる。そして、このような環状部受けを使用した加圧機構を使用する場合、溶接位置は環状部受けの上面が基準となり、第一部品、第二部品の高さが変動しても、溶接の高さ位置は変わらないので、例えばレ−ザ−で溶接する場合にレ−ザーの焦点位置の調整を必要としないというメリットがある。
【００２６】
溶接位置における第一部品と第二部品との溶接には、アーク溶接、ガス溶接、抵抗溶接等の一般的な溶接方法も採用し得るが、第一部品と第二部品が精密な部品である場合、特に溶接による歪み変形を生じないように溶接する必要がある場合には、圧接部分の周囲の対称的な複数箇所を同時に溶接することが必要であり、そのためには、同一の発振器の光ファイバーから分岐された複数の光ファイバーの照射端から照射されるレーザーによって溶接することが望ましい。通常的にはＹＡＧレーザーやＣＯ２レーザーが使用される。また、第一部品と第二部品との溶接強度を増大させるように、回転テーブルは停止された状態でマガジンを溶接位置において回動させ、溶接箇所を変えて溶接することが望ましい。溶接箇所を変える回動は複数回行ってもよい。
【００２７】
更には、マガジンと共に溶接位置へ移動された第一部品と第二部品に対し溶接が開始される前に、溶接位置とセット位置との間に、レーザー遮断シャッターを挿入し、溶接の完了した時点で取り除き得るようなレーザー光遮断機構を設けることが望ましい。セット位置側の作業者をレーザー光から隔離することにより、第一部品と第二部品のセッティングと溶接とを同時に進行させることができ、溶接工程の生産性を向上させることができるからである。レーザー遮断シャッターの挿入は、スペース的な制約が小さいという点で上方から下降させる方法が好ましいが、側方から水平方向に移動させて挿入するようにしてもよく、挿入および引き戻しの方法は問わない。レーザー遮断シャッターには鉄板等が使用される。
【００２８】
【実施例】
次に、本発明の部品溶接装置を実施例によって図面を参照して具体的に説明する。
【００２９】
（実施例）
図４は実施例の部品溶接装置１の側面図であり、図５はその正面図、図６は図４における［６］−［６］線方向の断面による平面図である。すなわち、部品溶接装置１は駆動機構、制御機構を内蔵した架台２上に溶接室３が設けられており、作業者Ｍ側には作業テーブル４、作業窓５が設けられている。そして、溶接室３内には溶接治具としての２基のマガジン３１を取り付けた回転テーブル１１が設けられており、一方のマガジン３１が作業者Ｍ側のセット位置Ｓにあり、他方のマガジン３１が溶接位置Ｗにある状態を示す。また溶接室３内には、後述するように、溶接用のレーザー照射端６１が溶接位置Ｗを囲んで四方に設けられている。そしてセット位置Ｓにおける部品Ａ、部品Ｂのセットアップと、溶接位置Ｗにおける部品Ａ、部品Ｂの溶接とが同時に並行して行われる。以下、これらについて詳述する。
【００３０】
図７から図９までは溶接室３を拡大して示す図であり、図７は側面図、図８は正面図、図９は天井面からの平面図である。図７、図９に示すように、溶接室３には長方形状の回転テ−ブル１１が設置されており、回転テ−ブル１１の両端部には２基のマガジン３１が取り付けられている。そして図７、図９において、作業者Ｍ側となる左側のマガジン３１の位置が部品Ａ、部品Ｂのセット位置Ｓであり、右側すなわち作業者からは奥側のマガジン３１の位置が溶接位置Ｗである。なお、図９においては、４本のレーザーの照射端６１を示すために、溶接位置Ｗにおけるマガジン３１は図示を省略されている。図１０は図９における［１０］−［１０］線方向の断面図であり、対向するレーザーの照射端６１を含む面におけるレーザー照射の角度を示す。図７、図８においてはレーザー照射の中心線のみを細線Ｌで示している。
【００３１】
更には、図７から図１０までに示すように、溶接室３の天井面からエアシリンダー６が垂下されているが、このエアシリンダー６は溶接位置Ｗへ移動されてきたマガジン３１にセットされている部品Ａ、部品Ｂを加圧介装部材である後述の加圧パッド２１、パッドホルダー２５を介して加圧するための加圧源である。また、溶接室３の天井面の上に設置されたエアシリンダー７によってレ−ザ−遮断シャッター９が昇降可能に設けられており、レーザーによる溶接時にセット位置Ｓと手前側のレーザー照射端６１との間に下降される。
【００３２】
マガジン３１の詳細は、セットアップされた部品Ａ、部品Ｂと共に、図１１の正面図、図１２の平面図、図１３の側面図に示されている。なお、図１３には部品Ａ、部品Ｂは示されていない。また図１４は図１１における［１４］−［１４］線方向の部分断面図である。図１１を参照して、回転テーブル１１に軸受１２を介し取り付けられた回動台１３にマガジン３１が交換容易に固定されている。すなわち、回動台１３に設けられた２本の上向きの台座ピン１３ｐが、図１２の平面図にも示すように、マガジン３１のベースプレート３２に挿入されてマガジン３１が位置決めされ、着脱容易に固定されている。従って、マガジンのメンテナンスが必要な場合には予め整備された予備のものと交換するだけで済む。また電子銃の機種によってサイズの異なる部品に対してもマガジン３１の簡単な変更だけで対応することが可能である。
そして、ベースプレート３２上には、２本の可動柱３３が前進用と後退用の空気配管３５、３５’を備えたエアシリンダー３６によって実線で示す位置と一点鎖線で示す位置との間で開閉されるようになっており、可動柱３３の上端部には部品Ａ、部品Ｂの圧接時に部品ＡのリングＲを受けて支持するリング受け３４が取り付けられている。なお、図中のＬレンチ３９は可動柱３３の前進端位置を決めるストッパー位置の調整に使用される。
【００３３】
図１５は図１１に示す可動柱３３がリング受け３４と共に開いた状態を示す。この状態において作業者Ｍにより部品Ａ、部品Ｂがセットされる。両リング受け３４の間隔は略１７０ｍｍとなっており、両可動柱３３の間隔は作業者Ｍが部品Ａ、部品Ｂをセットするには十分な間隔である。部品Ａ、部品Ｂのセッティングは次のようにして行われる。図１４も参照して、ベースプレート３２の中央部には台座４５がボルト３７および位置決めピン３８によって固定されており、台座４５上には上向きの挿入ピン４６が植設されている。更に、この挿入ピン４６には台座４５との間に台座スプリング４７を介してセット座板４８が上下自在に挿入されており、この挿入ピン４６を部品Ａの下側の穴へ挿入して部品Ａ、部品Ｂがセットされ、その上へ、図１５に示したように、加圧パッド２１がパッドホルダー２５と共に重ねられてセットアップが完了する。
【００３４】
上記における加圧パッド２１とパッドホルダー２５とを詳しく説明するに、図１３、図１４、図１５を参照して、台座４５上には作業者Ｍの手前側と奥側とに２本の固定柱５３が下端部を挿入して固定されており、固定柱５３にそれぞれ設けられた挿入孔５６へ、加圧パッド２１が固定されたパッドホルダー２５の下向きの挿入ロッド２６が挿入され、加圧パッド２１が部品Ｂの上端部に重ねられる。パッドホルダー２５の２本の挿入ロッド２６の長さおよび太さが異なったものとなっているのは、作業者Ｍによる挿入ミスを防ぐためである。なお、挿入ロッド２６に対応する固定柱５３の挿入穴５６には挿入を円滑化させるボールブッシュ５７が取り付けられている。
この挿入時、加圧パッド２１の下面から垂下されている位置決めピン２２が部品Ｂを貫通し部品Ａに達するまで挿入されて部品Ａと部品Ｂが位置決めされ、詳しくは後述するが、同じく加圧パッド２１に加圧スプリング２３を介して取り付けられ下向きに突出している加圧ピン２４が部品Ｂの上端部に当接する。その後、作業者Ｍがスイッチオンすることにより、エアシリンダー３６が駆動されて可動柱３３が両側から閉じられる。以降のステップは全て自動的に行われる。
【００３５】
図１６は可動柱３３が閉じられる前の状態の部品Ａ、部品Ｂと、可動柱３３に取り付けられているリング受け３４と、加圧パッド２１、パッドホルダー２５との関係を拡大して示す図である。台座４５の上向きの挿入ピン４６には台座スプリング４７を介してセット座板４８が上下自在に挿入されており、この挿入ピン４６を部品Ａの下側の穴へ挿入してセット座板４８上に部品Ａ、部品Ｂが載置されてセットされる。なお加圧パッド２１側の加圧スプリング２３のバネ定数Ｋ₂₃と台座４５側の台座スプリング４７のバネ定数Ｋ₄₇とは次に示す関係にあるように選定されている。
バネ定数Ｋ₂₃＞バネ定数Ｋ₄₇
そして、上述したように、部品Ｂ上に加圧パッド２１がパッドホルダー２５と共に重ねられるが、この時点では台座スプリング４７は加圧パッド２１とパッドホルダー２５との重量によっては殆ど圧縮されずセット座板４８の高さが変わらないので、部品Ａの上端のリングＲの高さ位置は殆ど変化しない。従って、リングＲから約２ｍｍ下方に設けられている可動柱３３のリング受け３４は可動柱３３が閉じられることによって何の障害もなく、一点鎖線で示すように、リングＲの直下方まで挿入される。
【００３６】
上記のように可動柱３３が閉じられリング受け３４がリングＲの直下方に挿入されると、回転テーブル１１が時計方向に１８０度回転されて、セット位置Ｓにあったマガジン３１が溶接位置Ｗへ移動される。この回転には繰り返し精度±５秒のアブソリュート式ダイレクトドライブのモーターが使用されており、セット位置Ｓと溶接位置Ｗに対する回転テーブル１１の回転は、極めて高い位置精度が得られる。
【００３７】
そして、図１７は、溶接位置Ｗへ移動されたマガジン３１上の部品Ａ、部品Ｂに重ねられている加圧パッド２１、パッドホルダー２５に対し、図７に示した溶接室３のエアシリンダー６のロッドが下降されて、パッドホルダー２５と共に加圧パッド２１を押し下げ、加圧スプリング２３を介して設けられている加圧ピン２４によって部品Ｂが加圧されている状態を示す図である。すなわち、加圧スプリング２３は殆ど圧縮されず、台座スプリング４７が圧縮されることによって、部品ＡのリングＲの高さが低くなり、可動柱３３のリング受け３４に当接して支持されるようになる。その後、部品Ａ、部品Ｂは加圧スプリング２３のバネ定数Ｋ₂₃に基づく一定の力で圧接状態に保持されて溶接される。従って、加圧力が大に過ぎてリングＲの変形を招いたり、加圧力が小に過ぎて溶接不良を招くことはない。なお、図１８は図１７の加圧時におけるリングＲとリング受け３４との位置関係を示す平面図である。
【００３８】
上記のような圧接状態が得られると、図７に示したレーザ−遮断シャッター９が下降され、溶接位置Ｗにおいては、図９に示した四方のレーザー照射端６１からレーザーが部品Ａと部品Ｂとの溶接点に照射される。図１９は部品ＡのリングＲと部品Ｂとを部分省略して示す拡大平面図であるが、先ずは一点鎖線で示すリングＲの内周縁と部品Ｂの下端部の外周面との４ヶ所の溶接点Ｐに対して同時に９．０ミリ秒のレーザーの照射が行われて、部品Ａ、部品Ｂが溶接される。なお、図１９の符号Ｔで示した４箇所の＊印は加圧ピン２４による加圧点である。
【００３９】
上記の溶接後、回転テーブル１１上でマガジン３１を僅かの角度だけ回動させ、溶接点をずらせて再度の溶接が行われる。図２０は回転テーブル１１上で溶接位置Ｗにあるマガジン３１の回動を示す平面図である。静止している回転テーブル１１上で、溶接位置にあるマガジン３１を固定した回動台１３が、実線で示す位置から一点鎖線で示す位置へ所定の角度だけ回動され、再度レーザーが照射されて、図１９に示す４ヶ所の溶接点Ｑが同時に溶接される。すなわち、部品Ａと部品Ｂとは計８点の溶接が行われる。
【００４０】
図２０に示したマガジン３１の回動は図２１、図２２に示す回動機構によって行われる。図２１は回転テーブル１１、軸受１２、マガジン３１の回動台１３、および回動の駆動源であるエアシリンダー８を示す側面図であるが、回転テーブル１１に固定された軸受１２に回動台１３が回動可能に支持されている。そして対応する裏面図である図２２に示すように、裏面側においては回動台１３の軸に回動レバー１４の中心部が固定されており、回動レバー１４の一端側にはエアシリンダー８によって押される回動カム１５が取り付けられ、他端側には回転テーブル１１の裏面側の係止部１６との間に復帰バネ１７が引張り方向に付勢されて装着されている。また回転レバー１４の中央部に取り付けられたサイドレバー１８の先端部を挟持するように調整ネジ１９ｓ付きの２個のストッパー１９が回転テーブル１１の裏面側に取り付けられており、調整ネジ１９ｓ間の間隔によって通常的には角度範囲６〜７度の回動が行われる。
【００４１】
すなわち、１回目の溶接が終わるとエアシリンダー８のロッドが伸長されて回動カム１５を所要時間だけ押すことにより回動レバー１４がストッパー１９によって回動角度を規制されて回動する。図２０に示したように、マガジン３１が回動されて溶接点をずらせて図１９に示す４ヶ所の溶接点Ｑにおける溶接が行われ、溶接強度の増大、最低強度の底上げが行われる。溶接点Ｑの溶接が完了するとエアシリンダー８のロッドが引き戻されるので、復帰バネ１７が働いて回動台１３およびマガジン３１は元の位置へ戻り、続いてレ−ザ−遮断シャッター９が上昇され、回転テーブル１１が反時計方向に１８０度回転されて２基のマガジン３１が位置を換える。
そして、セット位置Ｓにおいて可動柱３３が開いた後、作業者Ｍによって溶接の完了した部品Ａ、部品Ｂから加圧パッド２１、パッドホルダー２５が取り外されて、部品Ａ、部品Ｂがセット位置Ｓから取り出され、続いて未溶接の部品Ａ、部品Ｂがセットされる。他方、溶接位置Ｗにおいてはセット位置Ｓから回転されてきたマガジン３１上の部品Ａ、部品Ｂに対し上述したようにして溶接が行われる。
【００４２】
上記したように、実施例の部品溶接装置１は従来例の部品溶接装置１００と比較して構成が大幅に合理化され、各ステップが可及的に自動化されているので、部品Ａ、部品Ｂの溶接に要する時間は大幅に短縮されて量産が可能となっており、かつ得られる溶接品質も格段に向上されたものとなっている。図２３は部品溶接装置１による動作フローの時間解析を示す図表であるが、図２３に示すように、セット位置Ｓでマガジン３１に部品Ａ、部品Ｂのセットを開始してから、その、ガジン３１が溶接位置Ｗへ回転されて溶接が行われて、再びマガジン３１がセット位置Ｓへ戻されて溶接の完了した部品Ａ、部品Ｂを溶接室３から取り出すまでの１サイクルの所要時間は１５〜１７秒となっており、従来の部品溶接装置１００による略１分間の所要時間と比較して大幅に短縮されたものとなっている。上記の図表は１組の部品Ａ、部品Ｂの溶接に要する１サイクルの時間を示すが、部品Ａ、部品Ｂの溶接は連続的に行われ、作業者が次の部品Ａ、部品Ｂの準備に要している時間内に溶接が自動的に行われるので、実質的なタクトタイムは作業者による部品の準備と溶接の完了した部品の取り出しに要している約９〜１１秒である。
【００４３】
以上、本発明の部品溶接装置を実施例によって具体的に説明したが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００４４】
例えば本実施例においては、部品Ａ、部品Ｂを上下方向にセットして溶接する部品溶接装置を例示したが、部品の種類、形状によっては、本発明の部品溶接装置はこれらを横方向に並べてセットし溶接する装置としてもよい。
【００４５】
また本実施例においては、溶接点を同一水平面内でずらせて、４個の溶接点Ｐの溶接と、４個の溶接点Ｑの溶接との２回の溶接を行う部品溶接装置を例示したが、部品の種類、形状によっては、本発明の部品溶接装置は溶接点をずらせることなく１回だけ溶接する装置であってもよく、また溶接点をずらせて３回以上の溶接を行う装置であってもよい。また逆に１点だけ溶接する装置であってもよい。また溶接点を上下方向にずらせて溶接する装置としてもよい。更には、シーム溶接する装置であってもよい。
【００４６】
また本実施例においては、回転テーブルに２基のマガジンを取り付けた部品溶接装置を例示したが、１基のマガジンがセット位置にある時には他の１基は溶接位置にあるものである限り、本発明の部品溶接装置の回転テーブルに取り付けるマガジンは３基以上であってもよい。
【００４７】
また本実施例においては、部品Ａ、部品Ｂのセット位置と溶接位置がそれぞれ１箇所に設けられている部品溶接装置を例示したが、部品の種類、形状によっては、本発明の部品溶接装置は１箇所のセット位置に対し、それぞれ異なる部分を溶接する２箇所以上の溶接位置を設けた装置としてもよい。また、部品の種類、形状によっては、２箇所以上のセット位置を設けた装置としてもよい。
【００４８】
また本実施例においては、回転テーブル１１を片側１８０度を往復する回転としたが、これはマガジン３１用のエアシリンダ３６の空気配管３５のもつれを避けるためであり、そのような怖れが無い場合には１８０度毎の３６０度の回転としてもよい。
【００４９】
また本実施例においては、陰極線管用電子銃の構成部品を溶接する場合を例示したが、本発明の部品溶接装置は電子銃の部品以外にも広い分野の部品の溶接に適用され、高い量産性のもとに安定した溶接品質を提供するものであることは言うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の部品溶接装置は以上に説明したような形態で実施され、次に述べるような効果を奏する。
【００５１】
本発明の部品溶接装置によれば、一つマガジンがセット位置にある時には他のマガジンは溶接位置にあり、第一部品と第二部品のセットアップと溶接とを同時に並行して行い得ることで、溶接工程の生産性を大幅に向上させることができる。
【００５３】
また、本発明の部品溶接装置によれば、加圧時には第一部品、第二部品を支持する第一スプリングが圧縮されて高さ位置の下がる環状部が環状部受けに当接して支持されるようになり、以後は第一スプリングよりバネ定数の大きい加圧パッドの第二スプリングによる一定の力で加圧されるので、環状部が過大な力によって変形することや、過小な力の故に溶接不良を発生することがなく、常に良好な溶接を確実に行い得る。また環状部受けの上面を基準として溶接位置が定まるので、部品の高さに変動があっても環状部の高さが同じであれば溶接の高さ位置は変わらず、例えばレーザーで溶接する場合に、レーザーの焦点調節を必要としない。
【００５４】
本発明の部品溶接装置によれば、加圧パッドに設けられた位置決めピンが第二部品から第一部品まで貫通して挿入されるので、加圧前に第一部品と第二部品とを簡易に位置決めすることができる。
【００５５】
本発明の部品溶接装置によれば、溶接中はセット位置と溶接位置との間にレーザー遮断シャッターが下降されるので、セット位置での作業者によるセットアップと溶接位置での溶接とを並行して進めることが可能であり、溶接工程のスループットを大幅に向上させる。
【００５６】
本発明の部品溶接装置によれば、第一部品と第二部品が電子銃のグリッド部を構成する部品である場合に、電子銃の生産性を格段に向上させ製造コストを飛躍的に低下させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】部品Ａを示す図であり、Ａは正面図、Ｂは側面図である。
【図２】部品Ｂを示す図であり、Ａは正面図、Ｂは側面図である。
【図３】部品Ａと部品Ｂとが組み合わされた状態を示す正面図である。
【図４】実施例の部品溶接装置の側面図である。
【図５】同正面図である。
【図６】図４における［６］−［６］線方向の断面図である。
【図７】溶接室の側面図である。
【図８】同正面図である。
【図９】図７における［９］−［９］線方向の断面図である。
【図１０】図９における［１０］−［１０］線方向の断面図である。
【図１１】マガジンの正面図である。
【図１２】同平面図である。
【図１３】同側面図である。
【図１４】図１１における［１４］−［１４］線方向の断面図である。
【図１５】図１１における可動柱が開いた状態を示す。
【図１６】可動柱が閉じた状態での、可動柱と部品Ａ、部品Ｂを示す側面図であり、リング受けとリングとの高さの差が示されている。
【図１７】図１６に続いて、部品Ｂが加圧された時の側面図であり、リングがリング受けに支持されている状態を示す。
【図１８】リング受けとリングとの位置関係を示す平面図である。
【図１９】部品Ａのリングの内周縁と部品Ｂの外周面との溶接点を示す平面図である。
【図２０】回転テーブル上でのマガジンの回動を示す平面図である。
【図２１】マガジンの回動機構を示す側面図である。
【図２２】同裏面図である。
【図２３】実施例の部品溶接装置における動作のフローを示す図である。
【図２４】従来例の部品溶接装置の平面図である。
【図２５】同正面図であり、部品Ａ、部品Ｂが従来例の部品溶接装置の溶接治具に取り付けられ、レ−ザーによって溶接される状態を示す図である。
【図２６】溶接治具に取り付られた部品Ａ、部品Ｂを拡大して示す正面図である。
【図２７】同側面図である。
【符号の説明】
１……部品溶接装置、６、７、８……エアシリンダー、９……レ−ザー遮断シャッター、１１……回転テーブル、１７……復帰バネ、２１……加圧パッド、２３……加圧スプリング、２４……加圧ピン、２５……パッドホルダー、３１……マガジン、３３……可動柱、３４……リング受け、４５……台座、４６……挿入ピン、４７……台座スプリング、４８……セット座板、５３……固定柱、６１……レ−ザー照射端、Ａ……部品、Ｂ……部品、Ｌ……レ−ザ−照射の中心線、Ｒ……リング、Ｓ……セット位置、Ｗ……溶接位置。

Claims

フランジ状に突出する環状部を有する第一部品の前記環状部の上面の内周縁部と第二部品の下端部とを圧接下に溶接する部品溶接装置において、
回転テーブルと、
前記回転テーブル上に等角度間隔に設けられ、それぞれ前記第一部品と前記第二部品とが第一スプリングを介してセット可能なセット座板を有する複数基のマガジンであって、一つの前記マガジンが前記第一部品と前記第二部品をセット可能な位置であるセット位置で停止する時に他のマガジンが溶接が行われる位置である溶接位置で停止するように配置された複数基のマガジンと、
前記第一スプリングよりバネ定数の大きい第二スプリングを介して取り付けられ、前記溶接位置にある前記マガジン内にセットされた前記第一部品の前記環状部の上面と前記第二部品の前記下端部とを圧接させるように前記第二部品を上から加圧する加圧介装部材と、
前記加圧介装部材を前記加圧が可能な位置に押し下げる加圧源と、
前記マガジン上に設置され、前記加圧介装部材による加圧によって前記第一スプリングが圧縮されて高さ位置が下がる前記第一部品の前記環状部を受けて支持するための環状部受けと
を備えることを特徴とする部品溶接装置。
前記加圧介装部材に前記第二部品から前記第一部品に至るまで挿入される位置決めピンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の部品溶接装置。
溶接が開始される前に前記セット位置と前記溶接位置との間にレーザー遮断シャッターが挿入され、溶接の完了した時点で前記レーザー遮断シャッターが引き戻されることを特徴とする請求項２に記載の部品溶接装置。
前記第一部品と前記第二部品が電子銃のグリッド部を構成する部品であることを特徴とする請求項３に記載の部品溶接装置。