JP4710154B2 - 部品溶接装置 - Google Patents
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Description
【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 (4)
- 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。
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