JPS5982176A - ウエルドナツトの溶接加工法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はウェルドナラ１−覆なわち溶着用の突起を有
Ａるナツトをブレス製品等の金属板に溶接１ｉＩＶ着す
るための方法およびその方法を実施するための装置に門
するものである。

プレス品等の金属板に他部品をねじ止め覆る方法どして
、タッピンネジにより固定する方法Ａ５、板厚が薄い場
合には金属板にバーリング加工を施した後タッピネジに
よって固定ゴる方法が従来から知られているが、これら
の方法では大きい荷重に耐えられず、また硬度の高い金
属板には適用困難であるから、加わる荷重が大きい場合
や硬１の高い金す板を対象とする場合には、一般にポル
Ｉ・およびナラ！・によって部品を固定している。しか
しながら、ポル１〜・ナツトにより部品を固定するｊ）
合、ボルトおよびナツトと部品の取付は孔との三者の芯
台ぜを行わなければならないから、金属板や部品の形状
によっては、取付は作業が困難な場合もあり、特にナツ
トを設ける側が袋状（こなってい１１ば、）ジめて困難
な作業を余儀なくされ、あるい（よ実質上作業不能の場
合もある。

このような場合、従来からナラ１へを金帽旧こ予め固定
しておき、部品の取付は詩に１１１１ｃ　／し１〜を１
弔入するのみでよいよう構成する方法が採らｔｌでおり
、その場合のナツトの固定方法として、溶着用の突起を
９１けたナツトすなわちウェルドナツトを電気抵抗溶接
にＪ：り金属板に固定する方法ｌメ知られている。

第１図は従来のウェルドナツト１を示す紺ＩｆＴ面図で
あり、第２図は従来のナツトウェルド５Ａｆｆを示す略
解断面図であって、従来のウェルドナツト１は、全体と
してほぼ直方体をなし、その下面すなわら当り面２の各
］−す部に溶着用の突起すなわちプロジェクション部３
が形成された構成である。そしてこのウェルドナツト１
をプレス１品等の金ｎ板４に固定するには、まず金属板
４の所定個所に取付は孔５を形成しておき、下部電極６
のエアー供給【］７から送り込んだ圧縮空気によって下
部電極６１Ｊ１１ら突き出させたガイドピン８に前記取
付は孔５を嵌め込むことにより、金属板４を位置決めし
て下部電極６の上面にＶ、置し、しかる後ウェルドナツ
ト１をガイドピン８に嵌め込ｌυで金属板４に対して位
置決めするとともに、金属板４七に載置する。ついで下
部電極９を下トマさせて金属板４およびウェルドナツト
１を下部電極６との間に挾みつけて加圧し、同時に各電
極６．９間に電流を流す。すると、前記プロジェクショ
ン部３およびこれに接飛している金属板４の一部がジュ
ール熱によって赤熱・溶解し、その結果ウェルドナラ）
−１が金属ｔｆｉ４に対して溶着される。

しかるに上述した従来の方法・装置では、金属板４に予
め取付は孔５を形成しておき、ウェルド犬ツ［・１をそ
の取付は孔５に対して位置決めして金属板４に溶着する
ものであるから、以下に述べるような不都合があった。

す゛なわち例えば自動車のブレス部品のうちには、取付
は部の位置のみ相ｊｒＬシ、他の構成が車種あるいはグ
レードの異なる車体用部品ど共通の部品があるが、この
ようなブレス部品は通常車体等特定の相手部品に合わせ
て造るから、ウェルドナツト用の取付は孔の位置も特定
の相手部品に合ったものとなり、したがって従来のナラ
！・つ丁ルド法ではその取イ１け孔を利用してウェルド
ナツトを溶着するから、ウェルドナラ１への位置も特定
の相手部に合った位置になる。

その結果、得られるブレス部品は車行あるいはグレード
の異なる車体に転用できないものとなり、」４局は車種
あるいはグレード毎にブレス部品を造らざるを行ず、ブ
レス部品の種類が多くなる問題が生じる。特に倍返では
、車種あるいはグレードの異なる市内を混合生産するよ
うになってきているから、ブレス部品の種類が多ければ
、生産ラインにＶ為１１毎にブレス部品を配列しておく
必要があるために、広いスペースを要（ハ生産ラインで
のスペースク）１窒が悪くなる問題が生じ′る。

（こで取付は部の位置のみ異なる共通プレス部品に、各
車硬あるいは各グレードの車体に合うよう多数の取付は
孔を形成し、かって゛の各取付（〕孔にウェルドナツト
を取付番ノてお（）ば、−神類のブレス部品を１１月秤
籠の車種あるいはグし！−ドの車体に取付けることがで
きるようになるたダ）、ブレス部品の種類を少なくリ−
ることがＣき、ひいては部品の管理や生産指示が容易に
なる。その縦面、このようｌｄ一方法では、実際には使
用しない多数の取付は孔を形成し、またウェルドプツト
を取付けることになるから、不必要な加工を行わなけれ
ばならｆ、）ず、さらに；ｊ、使用しない取イ：ＪＧノ
孔；二防曲のためのグロメット孔埋めなどを施さなけれ
ばならないので、この点からも余分な加工作業が必要と
なり、その結果部品や工数あるい（誹設備９が嵩むこと
になるため、Ａ１１ｎ製品のコストアップを１１イ来し
、また重用がＪＰ！″ｇなどの問題が生じる。

この発明は一ヒ記の事情に鑑みでなされたもので、不必
要な加工を省き、またウェルドプツトを取付けた部品の
種類をｔｌことのできるウェルドナラ１−の溶接加工法
およびその方法を実施Ｊるための装置を提ｆ１ｔするこ
とを目的とづるものである。そしてこの発明の方法は、
金属板への孔ありとウェルトプツト ら全名板とウェルドナラ］へどを上下各霜極によって挾
みつけて加Ｌｔ　Ｌ、その状態で上下各型ｔ〜間に通電
ｌノ、かつ下部電９４からポンチを突き上げて取付（ブ
孔をウェルドナラｊ−ど同＠芯上に形成ｊることを特徴
とし、またこの発明の装置は上記の方法を実施ツるため
に、金属板を打ち抜くポンチを下部電極に上下動自在に
設（ブたことを特徴とづるものである。

以下この発明を￥前例に基いて詳細に説明り−る。

まずこの発明で用いるウェルドナツトについて説明する
と、第３図および第４図はこの発明で用いるウェルドナ
ツト１０の一例を示′？１図であって、ウェルドナラ］
・１０は全体どしてほぼ立方体もしくは直方体状をなし
ており、その下面側の四隅にブ［ｌジェクション部１１
が突設され、また下面側の相互に対向する二辺側に溶着
的に金属板に接する比較的幅の狭い当り而１２が形成さ
れており、したがって各当り面１２０間が当り面１２よ
りも窪んでい（、ここに金属板の穿孔面に生じるスクラ
ップを入り込ませるスクラップ用邪げ部１３が形成され
−（いる。なお、第３図および第４図中符号１４はねＬ
；７Ｌｒある。

つぎにこの発明の装置について説明づると、第５図は溶
接加工時にお＃Ｊる要部の略解ｒＦＩ而図面あって、下
部電極１５は円筒状のカラー′１Ｇの上端部に取（＝Ｊ
−　１ノられており、その下部電極１５の中心部に６通
孔１７が上下方向に向（ブて形成され、てのへ通孔′１
７内にボンデ１８が上下動自在に配置されている。なお
下部？ｌＮｌに１５とポンチ１８との間は、前記貨通孔
１７の内周部（こ醗りた絶縁材料からなるガイド１９に
よって絶縁さねでいる。

他方、下部電極１５の上方に上部用４ａ　２　０が上下
動自在に配置されており、その−１部電極２０に（Ｊ前
配下部霜極１５のｎ通孔′１７ど同軸−１に貴通孔２１
が形成さ１ｔ、そのＲＸｉ７Ｌ２１の下側の間口部にウ
ェルドプラ１−１０を嵌め込むための四部２２が形成さ
れている。その凹部２２はつＩルｌｚナッ１−　１　０
を嵌り）込むことにＪ、リウエルドナツ１へ１０を位置
決めするためのものであって、その中心軸線”Ｌ　ｎ’
Ｉ　ｊｊＩ２各ｎ通孔１７、２１の中心軸線と一致し、
かっての形１！：はウェルトプツト１０の外円形状と同
一になっている。また四部２２の内周面側（第５０テｉ
Ｊ、、、ＬＭＦｌ）　１ｍウェルＩ’ｔツＩ−　１　０
ヲ１”ＩＦＡ２２内に保持するための（（１石２３が８
′！けられていう。

なお、ウェルドナラ１−１０を四部２２内に保持する手
段どしては、前記ＴＩＮ　′ｌＪ２　３以外に、凹部２
２内に向けて突出さけた引５性突起等を用いることもて
き２）。さらに上部用（へ２０の４通孔２゛１の内部に
、上部７Ｓ　（’７！　２　０に対して上下肋丈るはね
出しピ〕／２４が股１ノら１ｔで４．３つ、そのはね出
しビン２４ど上部前ｔｆｆ１２０とは、ｎ通孔２１の内
周面にｔｌけに灯へ縁材ｒ１からなろガイド２５）こよ
ってｔ＋＝才請されている。

ところで前記ポンチ１８はウェルドナラ］・１０を取付
けろ金属板２６に取付は孔２７を間けるためのものであ
り、ここでそのポンチ１８を動作させ？）ための（晋戊
を第６図を参照して説明すると、下部？Ｉ！極１５を取
付けた前記カラー１６のＦ咽部に油圧シリンダ２８がＦ
向きに取付けられており、そのビスｌ−ン２９の下端部
にボンデホルダー３０がねじ込まれるとともに、ロック
ナツト３１によって１．ｔｌるみｆトめされ、そのポン
ブーホルダー３０にポンチ１８が苧し込まれている。前
記油圧シリンＶ２８は単動型（こ構成され、下部に形成
したボート３２から圧油を供給することにより、ピスト
ン２９が一ト界１〕、またビス］−ン２９とケーシング
３３内の下端部との間に配冒しだ引張スプリング３４に
よってビス１−ン２９を下部さ１ｔろよう（１なっ一Ｃ
い８。

つぎに上記のように構成した特ｑの作用でなゎちこの発
明の方法について説明する。

まず取付は孔をあ【プてい４℃いブ１ノス製品等の金属
板２６を下部電極１５１（二載直寸ろ６，その１η合、
取付は孔２７をあける位置を下部常任１５０貫ｊ円７Ｌ
１７に合わせる必要があるがら、金属板２６は工槃用ｎ
ボッＩ−等の自動−械を用いて下部型ｆモ１５上に載置
し、かつ位置決めすることが望ましい。

（ｊＱ方、金属板２６に取付けるべきつ丁ルドナッ１へ
１０は、上部型ｆｆ！　２０の下端部に形成した四部２
２内に嵌め込み、磁石２３によって保持しておき、その
状態で上部型（モ２０を下降させる。その結果金属板２
６とウェルドナツト１０とは、相互に重ね合わせた状態
で冬用すへ１５．２０によって挾みつけられかつ加圧さ
れるが、ウェルドナラ］・１０はそのプロジェクション
部１１のみによって金属板２６に接触しており、したが
ってその状態で冬用（々１５．２０の間に電流を流せば
、プロジェクション部１１およびこれに接触している金
属板２６の部分がジュール熱によって赤熱・溶解し、そ
の結果ウェルドナツト１０が金属板２６に溶着される。

このようにしてウェルドナツト１０を溶着した状態では
、プロジェクション部１１が溶解したために、つＪルビ
ナツト１０はその当り而１２で金１ｉ’Ｍ板２Ｇに接触
し、したがってウェルドナラｔ・１０にスクラップ用逃
げ部１３を形成しであることにより、ウェルドナツト１
０と金属板２６との門に空隙部が生じていることになる
。

以上のようにしてウェルドナツト１ｏを溶着した後、通
電を止めるとともに、各電極１５．２０による加圧力を
溶着時の加圧力の５〜・１０倍に増大させ、その状態で
前記油圧シリンダ２８に圧油を供給することによりポン
プ１８をピストン２９によって上昇させれば、金属板２
Ｇがボンデ１８によって”Ｆ　ｌｌｉ’ｌから打ら抜が
れ、での結果ウェルドナツト１０のねじ孔１５ど軸芯の
一致１−る取ｆ′Ｊけ孔２７が金属板２６に形成される
。取イ」り孔２７を打ち抜くことにより生じたスクラッ
プ３５は、前）ホしたスクラップ用逃げ部１３に入り込
んだままになるが、そのスクラップ３５はポンプ１８を
油圧シリンダ２８にＪ：って下降させたト１、上部電極
２０に設けたはね出しビン２／ｌを下降させることによ
り下部型ｔζ１５のｎ通孔１７内に落し込む。

斯くしてつ１ルドナツ１〜１０の取付Ｌノ；Ｊｊよび取
付１ノ孔２７の冥孔を終了し！、、：金局仮２６１１５
、上部電極２０を１貸させた１９、次工程へ送り、ざノ
る他の個所にウェルドナツト１ｏを取付りるべく下部電
極１５上での位置を変えれ１′Ｊ、よい。

なお、下部型（４１５のｎ通孔１７内に落し込ｌυだス
クラップ３５は、つぎの溶着作祭を行う以前に取り除く
必要があるが、−でのための方法どしては種々の方法が
可能であり、例えば金属板２Ｇを下部電極１５上から外
した１々、ポンチ１８を油圧シリンダ２８によって１−
貸させることによりスクラップ３５をｎ通孔１７内から
押し出し、かつ押し出したスクラップ３５をエアーによ
って吹き飛ばせばよく、あるいは金属板２Ｇを下部電極
１５、にから外した後、ｎ通孔１７内にその下部からエ
アーを送り込ｌυでスクラップ３５を吹き飛ばせばよい
。

以上の説明から明らかなようにこの発明の方法・装置は
、金属板の任意の位置へのウェルドナラ１〜の取付けど
取付は孔の加工とを同一工程で行うものであるから、そ
の金属板例えばプレス部品が取付は部のみ異なる共通部
品である場合には、相手部品に取付ける工程の直前で上
記の所間ナツトウェルド加工を行うことにより、プレス
部品の種類を大幅に削減することができ、その結果部品
の管理や生産指示が容易になるのみならず、部品のス１
〜ツクスペースを削減できる。加えてこの発明の方法・
装置でＧ裏、必要個所のみにウェルドナツトを取ｆ’Ｊ
　Ｇ）かつ取（−Ｊけ孔を加■するから、１ｑられた部
品には不要”７％　ｆ、７孔がなく、したがって従来か
ら部品の種類数の削減のために行っていた不要な孔加工
やその孔埋め等の作業を行う必要がなくなり、その結果
工数亡部品数あるいは設尚を少なくできるので、最終製
品を低廉化あるいは軽量化づることかできるなどの効果
を１９ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１．′（来のウェルドナラ］・の断面図、第２
図は従来のナツトウェルド加工装閘を示す一８ＭＩＩＪ
ｉ面図、第３図はこの発明で用いるウェルドナツトの下
面側から見た斜視図、第４図はその断面図、第５図はこ
の発明の装置の一実峰例を示を要部の略解断面図、第６
図はそのボンデを上下動さゼるｎ？ｌを示を断面図であ
る。 １０・・・ウェルドナラ１−１１５・・・下部電極、１
７．２１・・・ｎ通孔、　１８・・・ポンチ、　２０・
・・上部電極、　２６・・・金属板、　２７・・・取付
は孔。 出願人　　［・ヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　豊　１）武　久 （ほか１名） 第１図　　　　第２図 ■ −４１５＝ 第５図 ２４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ウェルドナラ１〜を金属板に溶着するにあたり、
   金属板を下部電極上に位置決めするとともに、その金属
   板上の所定個所にウェルドナツトを載置した後、これら
   金属板とウェルドナツトとを下部電極と上部電極とによ
   って挾み付けて加圧し、その状態で各７Ｊｆ　ＩＪの間
   に電流を流してウェルドナラ１−を金属板に溶着させか
   つ下部電極からポンチを突き上げて前記金属板にウェル
   ドナツトと同軸芯上に穿孔することを特徴とするウェル
   ドナツトの溶接加工法。
2. （２）上部電極をこれと対向する下部電極に対して上下
   動自在に配回し、これら各電極によって金属板とウェル
   ドナツトとを相互に重ね合せて挾み付けるとともに加圧
   しつつ通電することにより、ウェルドナツトを金属板に
   溶着するナツトウェルド装置において、前記金属板を打
   ち抜くポンチが、前記各電極により挟み付けたウェルド
   ナラｊ・の中心＠線に沿って上下動するよう下部電仲に
   設りられていることを特徴どするウェルドナラ［・の溶
   接加工装置。