焊接用下电极装置的制作方法

专利名称：焊接用下电极装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如在板状工件上焊接螺母、螺栓等时与上电极装置组合使用的简单 且紧凑的结构的焊接用下电极装置。
背景技术：
以往，作为为了在板状工件上焊接螺母等而与上电极装置组合使用的下电极装 置，公知有下述的技术使定位销在电极夹筒内升降自如且配置被向上方施力的杆的上部， 另一方面在下电极上载置穿孔状的板状工件、螺母等，并使定位销穿过各孔而向上方突出， 通过使上电极下降来按压螺母等而使板状工件与螺母等紧贴，通过检测此时的杆的上下行 程位置来检测焊接时的不良情况、焊接状态的不良情况等，此时作为对杆向上方施力的部， 多使用在气缸内驱动活塞的空气气缸单元等(例如参照专利文献1、专利文献2)。另一方面，还公知有仅对定位销向上方施力而检测焊接时的螺母等的异常的技术 (例如参照专利文献3)，在该技术中，在下电极内内置弹簧，用该弹簧仅对定位销向上方施 力。专利文献1 日本特开平7-100660号公报专利文献2 日本特开平9-295162号公报专利文献3 日本特开平9-10956号公报但是，在上述这样的技术中，如果作为用于对杆向上方施力的装置而采用如空气 气缸单元这样的装置，则存在装置大型化的同时装置构成费用贵的问题。另一方面，如通过 弹簧等对杆、定位销施力，则存在下述问题虽然装置结构变得便宜，但杆、定位销每次重复 升降行程时，施加在弹簧上的负担变大弹簧特性会发生变化，在行程位置的检测中产生误 差而不能准确地进行行程判断。

发明内容
因此，本发明目的在于简化装置结构的装置可实现装置整体的紧凑化的同时能准 确地进行杆的行程位置的测定。为了达成上述目的，本发明提供一种焊接用下电极装置，具有杆，配置于电极夹 管内部，并且被行程机构的施力部向上方施力；配置于该杆的上部的定位销；能使该定位 销进出自如地插入的下电极；用于检测杆的行程位置的传感器，其特征在于，作为上述施 力部，由弹簧和加压空气构成，所述弹簧对杆向上方施力，所述加压空气辅助该弹簧的作用 力，通过杆的受压部对杆向上方施力，在上述弹簧的上方设有支承该弹簧的一端侧的弹簧 支座，上述加压空气至少兼具防止异物侵入上述电极夹管内的功能和辅助弹簧的作用力的 功能，并且上述杆通过上述弹簧支座的部分被分为两部分，且上方的杆为仅载置于弹簧支 座上的结构。在这里，所谓行程机构由施力部和上电极构成，所述施力部对杆、定位销向上方施 力，所述上电极以比该施力部的作用力大的力将定位销从上方向下方按压，相对于设在下电极上的工件，上电极下降，将定位销按压而使定位销、杆下降预定行程，在电极之间通电而进行焊接后，上电极上升，随之定位销、杆因弹簧弹力等而复原上升，将这种焊接循环重 复进行，通过该行程机构，杆、定位销重复上升、下降的行程。此时，作为施力部，不仅利用弹簧弹力，还通过将施加在杆的受压部的空气压力作 为辅助而追加，从而可提高弹簧的耐久性。另外，作为杆的受压部，是可对杆向上方施加空 气压力的部位。另外，作为加压空气的功能，至少兼具防止异物侵入电极夹管内的功能和辅助弹 簧的作用力的功能，根据需要还可以具有冷却下电极周边的冷却功能等。由此，如果利用单 一的构造部发挥多功能的话，会有助于装置的简化。另外，能够将上述受压部设在支承上述弹簧的一端侧的弹簧支座的下表面或定位 销的下表面上。此时，在使弹簧支座下表面的直径、定位销下表面的直径比杆的直径大且使定位 销的下表面为受压部的情况下，可通过螺固方式等将定位销和杆预先一体化，直径越大受 压面积能够增加而能够增加辅助弹簧弹力的效果。并且，通过使上述杆为通过上述弹簧支座的部分分成两部分，并且仅将上方的杆 载置于弹簧支座上的结构，从而例如即使在杆上端部的定位销附近损耗了的情况下，也由 于仅将分成两部分的上部杆更换即可，不加工下部侧的杆也可以，因而能轻松地进行更换 作业等。并且，在本发明中，在上述杆与电极夹管的中途，为了防止电流入杆和电极夹管 中，各自配置有绝缘材料。在这里，如不在杆、电极夹管上配置绝缘材料，则焊接时的电自由地在杆与电极夹 管之间流动，金属被磁化而容易吸附灰尘等，成为故障的原因。并且，在本发明中，将上述传感器配置于杆的下方部，将该杆与传感器的检测元件
直接结合。虽然这种传感器的种类等任意，并且杆与检测元件的直接结合方法等也任意，但 如此将杆与检测元件直接结合时，结构简单，并且通过将传感器配置于杆的下方部，装置不 会向横方向突出，能紧凑地集中，构造变得简单。另外，在以例如通过检测元件沿着磁性体滑动而检测出磁值发生变化的磁传感器 等为例的情况下，通过使该磁传感器的检测元件、其滑动部分等具有刚性，而在将杆直接结 合到检测元件时，杆不会绕着轴旋转，从而可成为更加紧凑的结构，因而优选。并且在本发明中，在上述传感器的检测元件上方的杆部分，设有限制杆的上升位 置的挡块，并在该挡块的上表面部设有用于积存水、油等的槽，在该槽上连结有排出水、油 等的排出部。在这里，设置限制杆的上升位置的挡块的原因如下例如在更换下电极或更换杆 的情况下，打算取下螺固在电极夹筒的下电极而松开螺丝时，因弹簧弹力，杆、下电极可能 向上方弹出。因此，借助挡块限制杆的上升位置从而操作性变得良好。并且，将传感器配置 于杆的下方部时，虽然装置紧凑地集中，但当油、水、异物等顺着杆向下方落下时，会对传感 器的功能产生不良影响。因此，在传感器上方的杆部分上设置挡块，并在该挡块的上表面设 置能积存水、油等的槽，以避免对传感器的不良影响。
通过作为对杆向上方施力的施力部，不仅利用弹簧弹力，还利用用于防止异物等 侵入电极夹管内的加压空气，可提高弹簧的耐久性，实现寿命的延长，并且还能使装置结构 变得紧凑。此时，如果为通过弹簧支座将杆分成两部分，仅将上方的杆载置于弹簧支座上的 结构，就能轻松地进行维护作业。另外，如果作为承受空气压力的受压部而利用弹簧支座的 下表面或定位销的下表面，就能形成更加紧凑且简单的结构。并且，如果在杆与电极夹管的 中途各自设置绝缘材料，就可防止电蚀，并且通过在杆的下方部配置传感器，在传感器的检 测元件上直接结合检测元件，而可形成更加紧凑且简单的结构。另外，如果在传感器上方的 杆部分上设置挡块，并在该挡块的上表面设置能积存水、油等的槽，就可避免对传感器的不 良影响。


图1是本发明的焊接用下电极装置的整体图。图2是表示焊接时的定位销的位置的说明图。附图标记的说明1...焊接用下电极装置、2...下电极、3...电极夹管、4a...第一杆、4b...第二 杆、5...弹簧、7...绝缘适配器、10...磁传感器、12...定位销、14...弹簧支座、15...加 压空气供给管、17...检测元件、20...挡块、20m...槽、22...排出泵。
具体实施例方式根据附图对本发明的实施方式进行说明。本发明的焊接用下电极装置，其特征在于，简化装置结构而实现装置整体的紧凑 化，并且能准确地判断焊接时的不良情况等，作为杆的行程机构的施力部配置弹簧而废除 空气气缸单元等部件，并利用用于防止异物等侵入电极夹管内的空气压力来辅助弹簧弹 力。g卩，如图1所示，本发明的焊接用下电极装置1，包括螺固下电极2的电极夹管3、 在该电极夹管3的内部升降自如的杆4和对该杆4向上方施力的弹簧5，在上述电极夹管3 的下端部配置有供水排水单元6，该供水排水单元6用于向形成于电极夹管3内部的未图示 的冷却水通路供给冷却水，在该供水排水单元6的下方配置有由电绝缘体形成的绝缘适配 器7。并且，在该绝缘适配器7的下方隔着板部件8配置有磁传感器10，该磁传感器10检 测杆4的行程位置。并且，在上述杆4的上端部配置有定位销12，该定位销12穿过形成于下电极2中 的带锥度插入孔2h并可自由地向上方进出。该定位销12在本实施例中仅载置于杆4的上 端部，但也可以通过螺固等方式固定在杆4的上端部。在本实施例的情况下，上述杆4被中间部的由电绝缘材料形成的弹簧支座14的部 分分成上方的第一杆4a和下方的第二杆4b两个部分。并且，在本实施例的情况下，该弹簧 支座14通过任意方式固定在下方的第二杆4b上，上方的第一杆4a仅载置于弹簧支座14 上。当然，也可以通过螺固方式等使第一杆4a和第二杆4b形成一体。另外，在本实施例中，将配置于杆4的中间部的弹簧支座14作为杆4侧的绝缘材 料，将配置于电极夹管3的下端部的绝缘适配器7作为电极管家3侧的绝缘材料。
并且，在该弹簧支座14和绝缘适配器7之间以压缩状态配置有上述弹簧5，并且， 弹簧支座14的直径大于杆4的外径，从而向电极夹管3内供给后述的加压空气时，弹簧支 座14的下表面成为承受加压空气的受压部。在上述供水排水单元6的侧面连接有加压空气供给管15，该加压空气供给管15在 电极夹管3内部的弹簧5的中间部附近开口，将从该加压空气供给管15供给的加压空气送 入电极夹管3内，并且可相对于弹簧支座14下表面向上方施加加压空气的压力。并且，在上述绝缘适配器7的与第二杆4b滑动的滑动面部配置有0形密封圈16， 其可防止水、油、喷溅物等异物顺着上方的第一、第二杆4a、4b向下方落下。接着对磁传感器10周围的构造的细节进行说明。该磁传感器10例如是检测元件17沿着滑动槽上下滑动，根据检测元件17的滑动 位置测定出磁值发生变化，以求出滑动位置的方式的磁传感器，通过任意的连接构造将第 二杆4b的下端部直接结合到检测元件17上。此时，在本实施例中，通过采用检测元件17、或在检测元件17滑动的滑动槽附近 具有刚性，并且将检测元件17与第二杆4b结合时第二杆4b绕着轴难以旋转的结合构造， 可防止第二杆4b绕着轴旋转。并且在结合有检测元件7的第二杆4b的上部，设有用于限制第二杆4b的上升位 置的挡块20。这是由于如没有挡块20，则例如在更换下电极2或更换第一杆4a等时，打算 取下螺固在电极夹管3的上端部的下电极2松开螺丝，因弹簧5的力，下电极2、定位销12 等从中途迅速地飞散，从操作性方面不优选。因此，如果预先设置挡块20，弹簧5的复原就 被限制在挡块20与板8的下表面碰撞为止的行程内，从而能弱化斥力。并且，在挡块20的上表面设置可接住顺着第二杆2自上落下的水、油、喷溅物等异 物并进行积存的槽20m，并且连接有排出管22作为可将该槽20m内的水、油等排出的排出 部。通常这种水、油、喷溅物等异物被绝缘适配器7的0形密封圈16等阻止向下方的 落下，但在重复使用的过程中，因磨损等0形密封圈16被磨损，或绝缘适配器7的杆滑动面 被磨损时，上述结构特别有效。并且，如水、异物等侵入磁传感器10的检测元件17所滑动 的部分时，作为传感器来说不能发挥正常的功能，因而必须特别防止这种异物等向磁传感 器10部分的侵入。接着根据图2对以上所述的装置的作用等进行说明。定位销12因弹簧5的斥力、加压空气的助力等而在通常时刻穿过下电极2的插入 孔2h向上方突出，如图2(a)所示，相对于该定位销12，从上方将形成有螺钉插入用的预孔 的钢板等板状工件W以嵌入定位销12的方式载置于下电极2上，然后，从其上将螺母N罩 在定位销12上。此时，螺母N处于正常姿态的情况下，为突出部p (因焊接熔化的部分)位于下方， 在突出部P与板状工件W之间形成有间隙的状态。接着，如图2 (b)所示，上电极21从上方降下来，一面向下方按压螺母N的上表面， 一面将螺母N压在板状工件W上。此时，由于借助弹簧5、空气压力对定位销12向上方施加 的力比上电极21将螺母N向下方按压的按压力弱，因而如图2 (b)所示，螺母N被按压而与 定位销12、杆4 一起向下方下降，螺母N的突出部p与板状工件W抵接。此时，由于定位销
612的伞状部脱离下电极2的带锥度插入孔2h的锥形部，因而成为插入孔2h与定位销12之 间的间隙变少的状态，供给到电极夹管3内的加压空气向上方流动后，从带锥形插入孔2h 的间隙开始向上方喷出，从而进行下电极2周边的冷却。然后，用下方的磁传感器10测定此时的定位销12的位置，将其设定为基准点，并 且在上电极21与下电极2之间通电，如图2 (c)所示，使突出部p熔化而对螺母N与板状工 件W进行熔敷。此时，即使产生喷溅物等，也由于加压空气从下电极2的带锥度插入孔2h 的间隙中喷出，所以抑制异物等侵入电极夹管3内。然后，当熔敷结束后，结束由上电极12进行的加压，使上电极21上升时，第二杆 4b、第一杆4a，因弹簧5的斥力、对受压部(弹簧支座14下表面)的加压空气向上方的作 用力使定位销12上升，定位销12的伞状部堵塞下电极2的带锥度插入孔2h的锥形部，使 定位销12的上端部在下电极2上突出。即，焊接的1个循环结束，在该期间杆4上下移动 1行程。并且，虽然这种焊接循环重复多次，但由于由上电极21、弹簧5等的作用力构成的 行程机构向上方的施力部，不仅包括弹簧5的斥力，还包括加压空气对受压部(弹簧支座14 下表面)的助力，因而可提高弹簧5的耐久性。另外，例如要更换上电极21的情况下，如拆 下上电极21，则上电极21侧的冷却水自上方滴下，并穿过下电极2的插入孔2h而要侵入到 电极夹管3内，但由于将定位销12可靠地向上方按压而密封带锥度插入孔2h，因而防止水 侵入的效果提高。并且，由于装置整体紧凑集中，因而难以受到设置场所等的制约。并且，作为辅助弹簧5的加压空气的受压部，通过利用弹簧支座14，可兼用弹簧支 承功能和受压功能，对装置的简化有效。此外，虽然第一杆4a的上端部附近的与定位销12接触的接触部分尤其容易产生 损耗等，但即使在损耗了的情况下，也仅将容易更换的第一杆4a更换即可，因而方便。并且，由于杆4的中间部被作为绝缘材料的弹簧支座14绝缘，并且电极夹管3的 下端部被作为绝缘材料的绝缘适配器7绝缘，因而从杆4至电极夹管3或电极夹管3至杆 4的电流被截断，难以被磁化。并且，将第二杆4b的下端部连接到磁传感器10上时，利用具有将其直接结合到检 测元件17的同时绕着轴难以旋转的结合构造，可实现更加简化装置。另外，在以上实施方式中，仅将弹簧支座14的下表面作为了受压部，但例如在通 过螺固方式等将定位销12固定在第一杆4a上的情况下，也可以通过使定位销12下表面的 直径大于第一杆4a的直径，将定位销12下表面作为受压部。此时，定位销12的下表面和 弹簧支座14下表面都发挥作为受压部的功能。另外，本发明不限于如上所述的实施方式。具有与在本发明的权利要求记载的技 术方案实质上相同的结构，起到相同的作用效果的技术方案都属于本发明的技术范围内。例如，作为检测行程的传感器，无论模拟方式还是数字方式均可，另外不仅可以是 磁传感器，也可以是光传感器、激光传感器、电阻传感器、脉冲传感器、等离子体传感器、光 电传感器、线圈传感器等任意传感器。本发明的装置由于是简单且紧凑的结构，并且能准确地测定杆的行程位置，因而 在今后的带螺母、螺栓焊接机等中可期待广泛普及。
权利要求
一种焊接用下电极装置，具有杆，配置于电极夹管内部，并且被行程机构的施力部向上方施力；配置于该杆的上部的定位销；能使该定位销进出自如地插入的下电极；用于检测杆的行程位置的传感器，其特征在于，上述施力部由弹簧和加压空气构成，所述弹簧对杆向上方施力，所述加压空气辅助该弹簧的作用力，通过杆的受压部对杆向上方施力，在上述弹簧的上方设有支承该弹簧的一端侧的弹簧支座，上述加压空气至少兼具防止异物侵入上述电极夹管内的功能和辅助弹簧的作用力的功能，并且上述杆通过上述弹簧支座的部分被分为两部分，且上方的杆为仅载置于弹簧支座上的结构。
2.如权利要求1所述的焊接用下电极装置，其特征在于，上述受压部设在上述弹簧支 座的下表面或定位销的下表面上。
3.如权利要求1或2所述的焊接用下电极装置，其特征在于，在上述杆与电极夹管的中 途各自配置有对电流入杆与电极夹管进行断流的绝缘材料。
4.如权利要求1至3中任一项所述的焊接用下电极装置，其特征在于，上述传感器配置 于杆的下方部，该杆与传感器的检测元件直接结合。
5.如权利要求4所述的焊接用下电极装置，其特征在于，在上述传感器的检测元件上 方的杆部分，设有限制杆的上升位置的挡块，在该挡块的上表面部设有用于积存水、油等的 槽，在该槽上连结有排出水、油等的排出部。
全文摘要
本发明的焊接用下电极装置要在简化装置结构实现装置整体的紧凑化的同时准确地进行杆的行程位置的测定。在电极夹管(3)的上部安装下电极(2)，将在电极夹管(3)内部升降自如的杆(4)分成第一杆(4a)和第二杆(4b)两部分。并且，用介于固定于第二杆(4a)的上端面上的弹簧支座(14)与绝缘适配器(7)之间设置的压缩弹簧(5)对杆(4)向上方施力，作为该施力的辅助，将从加压空气供给管(15)供给的加压空气用弹簧支座(14)下表面的受压部承受，作为对杆(4)向上方施力的辅助。另外，在第二杆(4b)的下方配置磁传感器(10)，在磁传感器(10)的检测元件(17)上直接结合第二杆(4b)的下端部。
文档编号B23K35/04GK101862920SQ20101015225
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月19日 优先权日2009年4月17日
发明者日高胜人 申请人:Smk株式会社