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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5981149
(24)【登録日】2016年8月5日
(45)【発行日】2016年8月31日
(54)【発明の名称】ナット溶接治具
(51)【国際特許分類】
B23K 37/04 20060101AFI20160818BHJP
【ＦＩ】
B23K37/04 H
【請求項の数】5
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2012-7112(P2012-7112)
(22)【出願日】2012年1月17日
(65)【公開番号】特開2013-146744(P2013-146744A)
(43)【公開日】2013年8月1日
【審査請求日】2014年12月26日
(73)【特許権者】
【識別番号】501196459
【氏名又は名称】株式会社協和製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100068021
【弁理士】
【氏名又は名称】絹谷 信雄
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 健二
(72)【発明者】
【氏名】坂本 俊史
【審査官】
青木 正博
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０６−２７７８８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−１８８５５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−２４９３４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開昭５５−１２９５８５（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特開２００５−０４０９２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−０２８８５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００１／００１９１９０（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２３Ｋ ３７／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワーク上にナットを、そのワークに形成された貫通孔と同軸上に位置合わせして溶接する際に、上記ナットをワーク上に保持するためのナット溶接治具において、前記貫通孔に嵌入された状態で支持される筒状の嵌入部と、該嵌入部の上端に設けられると共に、上記ナットのネジ孔に挿入されるよう設けられ、かつ、周方向に複数に分割配置されると共に各分割片が径方向に開閉可能に設けられてナットを内側から把持するナット把持駒と、上記嵌入部に上下移動可能に挿通され、上部に上記ナット把持駒を開閉する把持操作用テーパ部を有し、下方移動位置のとき把持操作用テーパ部でナット把持駒を拡開させ、上方移動位置のときナット把持駒を縮径させる操作軸と、該操作軸を上下の移動位置にして上記ナット把持駒を開閉するアクチュエータとを備え、上記操作軸の上端には、上記ナットのネジ孔内の上部を覆うカバー部が設けられたことを特徴とするナット溶接治具。
【請求項2】
ワーク上にナットを、そのワークに形成された貫通孔と同軸上に位置合わせして溶接する際に、上記ナットをワーク上に保持するためのナット溶接治具において、前記貫通孔に嵌入された状態で支持される筒状の嵌入部と、該嵌入部の上端に設けられると共に、上記ナットのネジ孔に挿入されるよう設けられ、かつ、周方向に複数に分割配置されると共に各分割片が径方向に開閉可能に設けられてナットを内側から把持するナット把持駒と、上記嵌入部に上下移動可能に挿通され、上部に上記ナット把持駒を開閉する把持操作用テーパ部を有し、下方移動位置のとき把持操作用テーパ部でナット把持駒を拡開させ、上方移動位置のときナット把持駒を縮径させる操作軸と、該操作軸を上下の移動位置にして上記ナット把持駒を開閉するアクチュエータと、上記操作軸と上記アクチュエータとの間に介設されアクチュエータから操作軸に伝達される力を一定の力に調整するための調整用スプリングとを備えたことを特徴とするナット溶接治具。
【請求項3】
上記嵌入部は、基台に固定されたガイド部と、該ガイド部に上下に移動可能に設けられたシフト部と、該シフト部と上記ガイド部との間に設けられシフト部を上方に付勢して支持すると共に上記ナットと上記ワークとの隙間をなくすべく上記シフト部が上記操作軸によって下方に押されたとき上記シフト部の下降を許容する支持用スプリングとを備えた請求項１又は２に記載のナット溶接治具。
【請求項4】
上記シフト部は、上記貫通孔の位置ズレを吸収すべく上記ガイド部に水平方向に移動可能に設けられた請求項３記載のナット溶接治具。
【請求項5】
上記嵌入部が貫通孔に保持するように配置されると共にその嵌入部に移動自在に設けられた操作軸の下部が同一の操作軸支持部に支持され、上記アクチュエータが単一で上記操作軸支持部を上下動するように形成された請求項１又は２に記載のナット溶接治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ワークにナットを溶接するときナットを把持するナット溶接治具に関するものである。
【背景技術】
【0002】
図９及び図１０に示すように、シャシフレームのサイドメンバ等のワークＷにナットＮをワークＷの貫通孔４と同軸上に溶接するナット溶接装置５０は、図示しない溶接トーチと、ワークＷを載置する基台５１と、溶接時にナットＮを貫通孔４と同軸上に把持するクランプアーム５２とを備える。
【0003】
クランプアーム５２は、基台５１に設けられた支柱５３に水平軸回り回動自在に設けられている。クランプアーム５２の先端には、ナットＮを上方から押圧して把持するためのナット把持駒５４が設けられると共にナットＮ内に挿入するための位置決め用ピン（図示せず）が設けられている。クランプアーム５２をナットＮに向けて傾倒することにより、ナット把持駒５４とワークＷとの間にナットＮを挟むことができると共にナットＮ内に位置決め用ピンを挿入でき、位置決め用ピンでナットＮの水平方向の位置を決めることができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平６−２７７８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、ナットＮを貫通孔４と同軸上で位置決めするとき位置決め用ピンとナットＮの内周面との間に隙が有るため、芯ズレが生じるという課題があった。また、ナットＮを上から押さえて把持する機構のため、アーク溶接するための溶接トーチの姿勢が制約されるという課題があった。またさらに、ナット溶接時にアーク溶接熱によってナットＮが変形し、リタップ作業が発生するという課題があった。なお、ナット把持駒５４にスパッタが付着するため、スパッタ除去作業（清掃）を毎回行わなければならないという問題もある。
【0006】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、貫通孔とナットを精度良く同軸上で位置決めでき、溶接トーチを姿勢の制約なく扱うことができ、アーク溶接熱によるナットの変形を防ぐことができる、リタップ作業を要しないナット溶接治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために本発明は、ワーク上にナットを、そのワークに形成された貫通孔と同軸上に位置合わせして溶接する際に、上記ナットをワーク上に保持するためのナット溶接治具において、前記貫通孔に嵌入された状態で支持される筒状の嵌入部と、該嵌入部の上端に設けられると共に、上記ナットのネジ孔に挿入されるよう設けられ、かつ、周方向に複数に分割配置されると共に各分割片が径方向に開閉可能に設けられてナットを内側から把持するナット把持駒と、上記嵌入部に上下移動可能に挿通され、上部に上記ナット把持駒を開閉する把持操作用テーパ部を有し、下方移動位置のとき把持操作用テーパ部でナット把持駒を拡開させ、上方移動位置のときナット把持駒を縮径させる操作軸と、該操作軸を上下の移動位置にして上記ナット把持駒を開閉するアクチュエータとを備えたものである。
【0008】
上記嵌入部は、上記基台に固定されたガイド部と、該ガイド部に上下に移動可能に設けられたシフト部と、該シフト部と上記ガイド部との間に設けられシフト部を上方に付勢して支持すると共に上記ナットと上記ワークとの隙間をなくすべく上記シフト部が上記操作軸によって下方に押されたとき上記シフト部の下降を許容する支持用スプリングとを備えるとよい。
【0009】
上記操作軸の上端には、上記ナットのネジ孔内の上部を覆うカバー部が設けられるとよい。
【0010】
上記シフト部は、上記貫通孔の位置ズレを吸収すべく上記ガイド部に水平方向に移動可能に設けられるとよい。
【0011】
上記操作軸と上記アクチュエータとの間に介設されアクチュエータから操作軸に伝達される力を一定の力に調整するための調整用スプリングを備えるとよい。
【0012】
また、上記嵌入部が貫通孔に保持するように配置されると共にその嵌入部に移動自在に設けられた操作軸の下部が同一の操作軸支持部に支持され、上記アクチュエータが単一で上記操作軸支持部を上下動するように形成されてもよい。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、貫通孔とナットを精度良く同軸上で位置決めでき、溶接トーチを姿勢の制約なく扱うことができ、アーク溶接熱によるナットの変形を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】（ａ）は本実施の形態に係るナット溶接治具の正面図であり、（ｂ）はナット溶接治具の平面図である。
【図2】（ａ）はナット溶接治具の正面断面図であり、（ｂ）はナット溶接治具の要部平面断面図である。
【図3】ナット溶接治具の要部正面断面図であり、（ａ）はワーク及びナットを取り付ける前の状態を示し、（ｂ）はワークを取り付けるときの状態を示し、（ｃ）はナットを取り付けるときの状態を示す。
【図4】ナット溶接治具の要部正面断面図であり、（ａ）はナットを取り付けた状態（アンクランプ状態）を示し、（ｂ）はナットを把持した状態（クランプ状態）を示す。
【図5】他の実施の形態を示すナット溶接治具の要部正面断面図である。
【図6】（ａ）は他の実施の形態を示すナット溶接治具の要部正面断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図7】ナット溶接治具を用いたナット溶接装置の正面図である。
【図9】従来のナット溶接治具を用いたナット溶接装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図７及び図８に示すように、ナット溶接装置１は、ワークＷを載置するための基台２と、基台２上にワークＷを保持するためのワーク保持部３と、図示しない溶接トーチとを備え、基台２上に保持されたワークＷ上にナットＮを溶接するようになっている。ワークＷは、例えばシャシフレームのサイドメンバ（チャネル材）等からなり、基台２上にウェブ６が下となり、対向する一対のフランジ７がウェブ６から起立するように載置される。基台２は、略板状に形成されており、所定高さに配置されている。また、ナット溶接装置１には、基台２上に載置されたワークＷ上にナットＮを貫通孔４と同軸上に載置させてナットＮの外周縁部とワークＷとを溶接するとき、ナットＮを内側から把持してワークＷ上に保持するナット溶接治具５が設けられている。
【0016】
図１及び図２（ａ）に示すように、ナット溶接治具５は、基台２に上下に貫通して設けられると共に上方に延出して設けられ基台２上にワークＷを載置したとき貫通孔４に嵌入されて貫通孔４と同軸上に配置される筒状の嵌入部８と、嵌入部８の上端に設けられると共に、ナットＮのネジ孔に挿入されるよう設けられ、かつ、周方向に複数に分割配置されると共に各分割片９ａが径方向に開閉可能に設けられてナットＮを内側から把持するナット把持駒９と、嵌入部８内に上下移動可能に挿通され、上部にナット把持駒９を開閉するテーパ部１０を有し、下方移動位置のときテーパ部１０でナット把持駒９を拡開させ、上方移動位置のときナット把持駒９を縮径させる操作軸１１と、操作軸１１を上下の移動位置にしてナット把持駒９を開閉するためのアクチュエータ１２と、アクチュエータ１２に連結されると共に操作軸１１に連結されアクチュエータ１２から操作軸１１に伝達される力を調整するための調整用スプリング１３とを備える。
【0017】
嵌入部８は、基台２に固定されたガイド部１４と、ガイド部１４に上下に移動可能に設けられたシフト部１５と、シフト部１５とガイド部１４との間に設けられシフト部１５を上方に付勢して支持すると共にナットＮとワークＷとの隙間をなくすべくシフト部１５が操作軸１１によって下方に押されたときシフト部１５の下降を許容する支持用スプリング１６とを備える。
【0018】
支持用スプリング１６は、上下に延びるコイルスプリングからなる。
【0019】
ガイド部１４は筒状に形成されており、基台２に上下に貫通して設けられている。ガイド部１４の上部内周には、支持用スプリング１６を収容するためのスプリング収容部１７が形成されると共に、支持用スプリング１６の下端を受けるための第１スプリング受部１８が形成されている。また、ガイド部１４の下端には、基台２に取り付けるための取付フランジ１９が形成されている。
【0020】
図２（ａ）及び図４（ａ）に示すように、シフト部１５は、ガイド部１４より小径の筒状に形成されガイド部１４内に上下移動可能に挿入されると共にガイド部１４より上方に延出される内筒部２０と、ガイド部１４より上方の内筒部２０に設けられ支持用スプリング１６の上端を受けるための第２スプリング受部２１と、第２スプリング受部２１より上方の内筒部２０に設けられナット把持駒９を保持するためのホルダー部２２と、ホルダー部２２より下方かつ第２スプリング受部２１より上方の内筒部２０に設けられ第２スプリング受部２１の位置を固定するための第１ロックナット２１ａと、ホルダー部２２より下方かつ第１ロックナット２１ａより上方の内筒部２０に設けられホルダー部２２の位置を固定するための第２ロックナット２２ａとからなる。
【0021】
内筒部２０はガイド部１４内で微少範囲で水平移動可能な程度にガイド部１４の内径より小径の筒状に形成されており、ワークＷの貫通孔４の位置が水平方向において公差内でばらついている場合でも、水平方向にフローティングして貫通孔４と同軸上に位置決めされるようになっている。具体的には、ガイド部１４の内径と内筒部２０の外径との差は１．０mmに設定されており、内筒部２０は、貫通孔４の位置ズレを水平方向で０．５mm程度迄吸収できるようになっている。また、内筒部２０の下端には、ガイド部１４の下端に当接して内筒部２０の上昇を規制するためのストッパ部２３が設けられている。ストッパ部２３は、フランジ状に形成されており、ガイド部１４の底面に面接触することで内筒部２０を鉛直な姿勢に保持するようにもなっている。内筒部２０の上部外周には、後述する第２スプリング受部２１、第１ロックナット２１ａ、ホルダー部２２及び第２ロックナット２２ａに螺合される雄ネジ２４が形成されている。
【0022】
第２スプリング受部２１は、内筒部２０の雄ネジ２４に螺合される筒状に形成され支持用スプリング１６の上端を受ける受部本体２５と、受部本体２５の外周端に下方に延びて設けられガイド部１４の外周を隙間を隔てて覆う外筒部２６とを備える。
【0023】
ホルダー部２２は、内筒部２０の上部外周を覆うと共に内筒部２０より上方に延出する筒状に形成されており、内周に内筒部２０の雄ネジ２４に螺合される雌ネジ２７を有する。また、ホルダー部２２は、ワークＷの貫通孔４に嵌入されて位置決めされるように貫通孔４の孔径と略同径の外径に形成されている。ホルダー部２２の上端部には、ナットＮの下部に嵌入するための縮径部２８が形成されると共に、後述するナット把持駒９を係止するための係止爪部２９が形成されている。縮径部２８は、ナットＮの孔径と略同径の外径に形成されており、ホルダー部２２が回転されることで上下動し、ナットＮの下端から所定高さの位置にセットされるようになっている。
【0024】
第２ロックナット２２ａは、上下方向に位置決めされたホルダー部２２に締め付けられることでホルダー部２２の上下方向の位置を固定するようになっている。
【0025】
ナット把持駒９は、ナットＮの内径と略同径の外径に形成されると共に操作軸１１の外径と略同径の内径に形成された筒体を周方向に２又は３分割して形成されている。また、ナット把持駒９を構成する各分割片９ａの下部にはホルダー部２２内に挿入されると共にホルダー部２２の係止爪部２９に係合される鉤部３０が形成されている。鉤部３０は、係止爪部２９に沿って周方向に延びる溝状に形成されており、ホルダー部２２の係止爪部２９に上下の移動を規制されると共に水平方向への微少移動を許容されるように係合される。ナット把持駒９は、ホルダー部２２と操作軸１１との間に挟まれることでホルダー部２２から外れないようになっている。また、各分割片９ａは、周方向に若干の間隔を隔てて複数配置されており、互いに干渉しないようになっている。ホルダー部２２より上方のナット把持駒９の外周面には、アヤメローレット加工が施されており、ナットＮを強固に把持できるようになっている。また、ナット把持駒９の上部内周面には、把持操作用テーパ部１０を受けるように上方に向かうにつれて径方向外方に拡がる上部傾斜面３１が形成されており、ナット把持駒９の下部内周面には、下方に向かうにつれて径方向外方に拡がる下部傾斜面３２が形成されている。
【0026】
操作軸１１は、内筒部２０内に上下移動可能に挿通されている。操作軸１１の下部には、調整用スプリング１３を受けるための第３スプリング受部３３が設けられている。具体的には、調整用スプリング１３は上下に延びるコイルスプリングからなり、第３スプリング受部３３は調整用スプリング１３の下端を受けるようになっている。また、第３スプリング受部３３はナットからなり、操作軸１１の下部に形成された雄ネジ３４に螺合されることで操作軸１１に上下の位置を調節可能に設けられている。第３スプリング受部３３には、第３スプリング受部３３の位置を固定するための固定用ネジ３５が半径方向に延びて設けられている。固定用ネジ３５は、操作軸１１に圧着されることで第３スプリング受部３３を固定するようになっている。把持操作用テーパ部１０は、上方に向かうにつれて径方向外方に拡大するコーン状に形成されており、操作軸１１の上部に位置されている。また、操作軸１１の上端には、ナットＮのネジ孔の上部を覆うためのカバー部３６が設けられている。カバー部３６は、ナットＮの内径とほぼ同径の円盤状に形成されており、操作軸１１を下降させてナットＮを把持したときナットＮのネジ孔内に入り込み、ナットＮのネジ孔内の上部を覆うようになっている。これにより、アーク溶接時に飛散するスパッタと呼ばれる微粒子の粉塵がナットＮのネジ孔内に進入するのを防ぐことができる。カバー部３６の上端外周には、ナットＮのネジ孔内への挿入を容易にするための面取りが全周に亘って施されている。また、ナット把持駒９より下方かつ内筒部２０より上方の操作軸１１には、操作軸１１が上昇したときナット把持駒９の下部傾斜面３２に当接してナット把持駒９の姿勢を鉛直に起立した姿勢にリセットするためのリセット用テーパ部３７が形成されている。
【0027】
アクチュエータ１２は空圧シリンダ、油圧シリンダ等の流体圧シリンダからなり、基台２にブラケット２ａを介して設けられている。ブラケット２ａは、基台２から下方に延びる吊り部２ｂと、吊り部２ｂの下端から水平に延びる棚部２ｃとを有する。アクチュエータ１２は、ブラケット２ａの棚部２ｃ上にシリンダロッド３８を上方に向けて設けられると共に、シリンダロッド３８が操作軸１１と同軸上となるように設けられている。また、シリンダロッド３８の上端には、操作軸１１を支持すると共に調整用スプリング１３の上端を受けるための操作軸支持部３９が設けられている。図１及び図２（ａ）に示すように、操作軸支持部３９は、側面視コ字状に形成されており、上端の水平部４０には操作軸１１が挿通されている。
【0028】
また、操作軸支持部３９より上方かつ内筒部２０より下方の操作軸１１には、操作軸１１の下降を規制するための操作軸ストッパ４１が設けられている。図２（ｂ）に示すように、操作軸ストッパ４１は、略円盤状に形成されている。操作軸ストッパ４１のセンターには、操作軸１１を挿通するためのセンター孔４３が操作軸１１とほぼ同径で設けられている。また、操作軸ストッパ４１には、センター孔４３から径方向外方へ延びるスリット４４が形成されている。スリット４４は、操作軸１１に操作軸ストッパ４１を取り付けるとき操作軸１１を通すためのものである。またさらに、操作軸ストッパ４１には、操作軸ストッパ４１を操作軸１１に位置調節自在に固定するための締付用ネジ４２が設けられている。締付用ネジ４２は、スリット４４両側の操作軸ストッパ４１に螺合されると共にスリット４４と交差して配置されている。すなわち、締付用ネジ４２は、スリット４４に対して垂直方向に延びて配置されており、締め付ける事によってスリット４４及びセンター孔４３を収縮させて操作軸１１にセンター孔４３内面を圧着させ、操作軸１１に操作軸ストッパ４１を固定するようになっている。操作軸ストッパ４１及び第３スプリング受部３３は調整用スプリング１３を常に圧縮した状態に保つように上下方向の位置を決定されている。
【0029】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【0030】
図３（ａ）に示すように、ナット溶接装置にワークＷをセットする場合、操作軸１１が上昇した位置となるようにアクチュエータ１２のシリンダロッド３８を予め上昇させておく。
【0031】
次に、図３（ｂ）に示すように、ナット溶接治具５の嵌入部８がワークＷの各貫通孔４内に嵌入されるようにワークＷの位置を調整しながら基台２上にワークＷを載置する。このとき、貫通孔４の位置は公差の範囲内でばらついていることもあるが、シフト部１５がガイド部１４内で水平方向に移動することにより位置ズレを吸収できる。また、貫通孔４に嵌入された嵌入部８は貫通孔４と同軸上に位置合わせされる。
【0032】
この後、図３（ｃ）及び図４（ａ）に示すように、ホルダー部２２の縮径部２８がナットＮ内に嵌入されるようにワークＷ上にナットＮをセットする。操作軸１１は上昇されており、ナット把持駒９は操作軸１１のリセット用テーパ部３７に当接して鉛直に起立されているため、ナット把持駒９がナットＮに干渉することはない。また、ナットＮは、嵌入部８と同軸上に位置決めされることでワークＷの貫通孔４と同軸上に位置決めされる。
【0033】
図１、図４（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、シリンダロッド３８を下降させるようにアクチュエータ１２を駆動させる。アクチュエータ１２の駆動力は調整用スプリング１３を介して操作軸１１に伝達され、操作軸１１の把持操作用テーパ部１０がナット把持駒９の上部傾斜面３１を径方向外方に押すと共に下方に押す。これにより、周方向に沿って配置されたそれぞれの分割片９ａがナットＮの内周面に押圧され、ナット把持駒９によってナットＮが把持されると共に、ホルダー部２２及び内筒部２０が支持用スプリング１６を縮退させつつ押し下げられ、ナットＮがワークＷに圧着される。また、アクチュエータ１２からの駆動力は調整用スプリング１３によって所定の力（約２９４Ｎ）に調整されるため、複数のナットＮを同時に把持した場合であってもそれぞれのナットＮを均等な力で把持することができる。また、操作軸１１が下降されることで操作軸１１のカバー部３６がナットＮのネジ孔内に挿入されてネジ孔を塞ぐため、ナット溶接時にスパッタがネジ孔及びネジ孔内のナット把持駒９に付着するのを防ぐことができる。
【0034】
この後、ナットＮの下部外周に溶接トーチを近接させ、ワークＷ上にナットＮを溶接する。ナットＮの上方には溶接トーチの移動を阻むものがないため、溶接トーチを姿勢の制約なく扱うことができ、溶接トーチを最適な姿勢に保持できる。そして、ナットＮは、ワークＷに押圧されるためワークＷに密着され、ナット把持駒９によってネジ孔を径方向外方に押圧されているため溶接熱で変形することはない。このため、リタップというナットＮのネジ孔を浚う作業を廃止でき、安定して高品質の溶接ができる。また、ワークＷ及びナットＮの上方にクランプアーム５２（図９参照）等の治具機構がないことから、他の部品もナット溶接工程と並行してワークＷに取り付けることができ、従来複数工程で行っていた作業を１工程に短縮できる。
【0035】
ナット溶接作業が終了したら、アクチュエータ１２のシリンダロッド３８を上昇させる。その際、操作軸支持部３９の水平部４０が、操作軸１１に固定された操作軸ストッパ４１を押し上げ、操作軸１１が上昇されることでナット把持駒９の上部傾斜面３１から操作軸１１の把持操作用テーパ部１０が離間されてナットＮの把持が解除される。また、操作軸１１のリセット用テーパ部３７がナット把持駒９の下部傾斜面３２に当接し、それぞれの分割片９ａがホルダー部２２の係止爪部２９を中心として上側を径方向内方に移動させるように回動する。これにより、それぞれの分割片９ａが鉛直な姿勢にリセットされる。
【0036】
また、調整用スプリング１３は操作軸１１を下降させようとする力を常に発揮しているが、操作軸ストッパ４１が水平部４０に圧着される事で操作軸１１の過度な下降を規制する事が出来、ナット把持駒９の上部傾斜面３１と操作軸１１の把持操作用テーパ部１０とが離間された状態を保持する事が出来る。
【0037】
このように、ナット溶接治具５が、貫通孔４に嵌入された状態で支持される筒状の嵌入部８と、嵌入部８の上端に設けられると共に、ナットＮのネジ孔に挿入されるよう設けられ、かつ、周方向に複数に分割配置されると共に各分割片９ａが径方向に開閉可能に設けられてナットＮを内側から把持するナット把持駒９と、嵌入部８に上下移動可能に挿通され、上部にナット把持駒９を開閉する把持操作用テーパ部１０を有し、下方移動位置のとき把持操作用テーパ部１０でナット把持駒９を拡開させ、上方移動位置のときナット把持駒９を縮径させる操作軸１１と、操作軸１１を上下の移動位置にしてナット把持駒９を開閉するアクチュエータ１２とを備えるものとしたため、貫通孔４とナットＮを精度良く同軸上で位置決めでき、溶接トーチを姿勢の制約なく扱うことができる。従来であれば、図９に示すようにナットＮを把持するためのクランプアーム５２がワークＷ上方にあり、溶接トーチがクランプアーム５２とワークＷとの隙間に入らず溶接する事が困難であったが、ナットＮ上に干渉物をなくした事から溶接トーチを自由に移動させる事ができ、安定した溶接が出来る。そして、基台２上にウェブ６を下にして載置されるワークＷのフランジ７の高さが高く、フランジ７間のウェブ６の寸法が小さい場合であっても安定してナットＮを把持することができる。また、ワークＷの貫通孔４とナットＮをナットＮの大きさの中で同軸上に位置決めでき、ナットＮ以外の他の部品を同じ工程で取り付けられるようになり、工程短縮が出来る。そして、ナットＮのネジ孔をナット把持駒９にて拘束固定するため、アーク溶接時の熱影響によるナットＮの変形を防止することができ、リタップを廃止できる。
【0038】
また、嵌入部８は、基台２に固定されたガイド部１４と、ガイド部１４に上下に移動可能に設けられたシフト部１５と、シフト部１５とガイド部１４との間に設けられシフト部１５を上方に付勢して支持すると共に上記ナットと上記ワークとの隙間をなくすべくシフト部１５が操作軸１１によって下方に押されたときシフト部１５の下降を許容する支持用スプリング１６とを備えるものとしたため、ナット把持駒９でナットＮを把持すべく操作軸１１を下降させたときシフト部１５と共にナットＮを下降させることができ、ワークＷにナットＮを押し付けることができ、安定して溶接できる。
【0039】
操作軸１１の上端には、ナットＮのネジ孔の上部を覆うカバー部３６が設けられるものとしたため、ナットＮのネジ孔及びナット把持駒９へのスパッタの付着を防ぐことができると共に、リタップを廃止でき、作業性を著しく向上させる事ができる。
【0040】
シフト部１５は、貫通孔４の位置ズレを吸収すべくガイド部１４に水平方向に移動可能に設けられるものとしたため、貫通孔４の位置がズレている場合でも、シフト部１５を貫通孔４と同軸上に位置決めでき、ワークＷにナットＮを確実に溶接できる。
【0041】
操作軸１１とアクチュエータ１２との間に介設されアクチュエータ１２から操作軸１１に伝達される力を一定の力に調整するための調整用スプリング１３を備えるものとしたため、ナットＮを常に同じ力で把持でき、安定して溶接できる。
【0042】
なお、ナット把持駒９より下方かつ内筒部２０より上方の操作軸１１にリセット用テーパ部３７を形成するものとしたが、当該操作軸１１にリセット用テーパ部３７を形成せず、図５に示すように、上下にストレートに延びるストレート部４５を形成するものとしてもよい。ナット溶接治具５を組み立てるとき、具体的には、ホルダー部２２の係止爪部２９に沿ってナット把持駒９を複数環状に配置した後、ナット把持駒９の環の中に操作軸１１を上方から挿入するとき、リセット用テーパ部３７がナット把持駒９に干渉して組立作業が困難になるのを防ぐことができる。また、組立作業時の干渉を防ぐ目的でリセット用テーパ部３７及びナット把持駒９を高精度に形成する必要がなくなり、ナット溶接治具５を安価に製作できる。
【0043】
また、ナット溶接治具は、単一のナットＮを把持するものについて説明したが、これに限るものではない。例えば、溶接すべきナットＮが複数近接しており、これらナットＮの下方に複数のアクチュエータ１２たる流体圧シリンダを配置できない場合、単一のアクチュエータで複数の操作軸１１を操作できるナット溶接治具としてもよい。この場合、アクチュエータのシリンダロッド３８は操作軸１１と同軸上である必要はない。またさらに、嵌入部８、ナット把持駒９及び操作軸１１を昇降自在として溶接後にワークＷから退避できるようにしてもよい。具体例を図６を用いて説明する。なお、上述と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。
【0044】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、アクチュエータ１２のシリンダロッド３８の上端部には、複数の操作軸１１の下部を支持するための操作軸支持部４８が設けられている。操作軸支持部４８は、水平方向に延びる板状の水平部４９を有し、水平部４９には、それぞれの操作軸１１が挿通されている。水平部４９より下方の第３スプリング受部３３と水平部４９との間には、調整用スプリング１３が設けられており、操作軸支持部４８は、調整用スプリング１３を受けることで操作軸１１の下部を支持するようになっている。また、アクチュエータ１２のシリンダ部６０には、複数の嵌入部８を貫通孔４に挿入される配置で保持するための取付プレート６１が支持脚６２を介して設けられている。各嵌入部８は、取付プレート６１に上下に貫通して設けられている。
【0045】
また、アクチュエータ１２は、基台２にブラケット６３ａ及び退避用アクチュエータ４７を介して設けられている。ブラケット６３ａは、基台２から下方に延びる吊り部６３ｂと、吊り部６３ｂの下端から水平に延びる棚部２ｃとを有する。退避用アクチュエータ４７は、上下に伸縮する流体圧シリンダからなり、ブラケット６３ａの棚部２ｃ上に設けられると共に、アクチュエータ１２たる流体圧シリンダと直列に連結されている。退避用アクチュエータ４７は、伸縮することで複数の嵌入部８、ナット把持駒９及び操作軸１１をアクチュエータ１２ごと昇降させるようになっている。
【0046】
このように、嵌入部８が貫通孔４に保持するように配置されると共にその嵌入部８に移動自在に設けられた操作軸１１の下部が同一の操作軸支持部４８に支持され、アクチュエータ１２が単一で操作軸支持部４８を上下動するように形成されるものにすると、複数の操作軸１１を共通のアクチュエータ１２で操作でき、溶接すべきナットＮが密集している場合であっても簡易な構造でナットＮを把持できる。
【0047】
また、退避用アクチュエータ４７で複数の嵌入部８、ナット把持駒９及び操作軸１１をアクチュエータ１２ごと昇降させるものにすると、ナットＮの溶接が終わった後、退避用アクチュエータ４７たる流体圧シリンダを縮退させることで複数の嵌入部８、ナット把持駒９及び操作軸１１を一括して下降させてナットＮのネジ孔内から抜き出すことができ、ワークＷから嵌入部８、ナット把持駒９及び操作軸１１を容易に退避させることができる。
【0048】
アクチュエータ１２は、流体圧シリンダからなるものとしたが、操作軸１１を上下に移動できるものであれば他のものであってもよい。
【0049】
またさらに、ナットＮのサイズがＭ８，Ｍ１０，Ｍ１２，Ｍ１４以上であっても、ナットサイズに応じてナット把持駒９、ホルダー部２２等の一部の部品の寸法を変更することで基本的構造を変更することなく対応することができる。また同様に、取り扱うワークＷの厚さに応じてホルダー部２２等の一部の部品の寸法を変更することで基本的構造を変更することなく対応することができる。
【0050】
また、ワークＷのウェブ６にナットＮを溶接する場合について説明したが、これに限るものではない。基台２上にワークＷをフランジ７を下にして載置し、或いは基台２の側方に上述のナット溶接治具５を９０°倒して設けることにより、フランジ７にナットＮを溶接することもでき、あらゆる方向で全てのサイズのナットＮをワークＷに取り付けることができる。ワークＷもチャネル材に限るものではない。例えば、ワークＷは平板状のものであってもよい。
【符号の説明】
【0051】
Ｗ ワークＮ ナット
１ ナット溶接装置
２ 基台
２ａ ブラケット
２ｂ 吊り部
２ｃ 棚部
３ ワーク保持部
４ 貫通孔
５ ナット溶接治具
６ ウェブ
７ フランジ
８ 嵌入部
９ ナット把持駒
１０ 把持操作用テーパ部
１１ 操作軸
１２ アクチュエータ
１３ 調整用スプリング
１４ ガイド部
１５ シフト部
１６ 支持用スプリング
１７ スプリング収容部
１８ 第１スプリング受部
１９ 取付フランジ
２０ 内筒部
２１ 第２スプリング受部
２１ａ 第１ロックナット
２２ ホルダー部
２２ａ 第２ロックナット
２３ ストッパ部
２４ 雄ネジ
２５ 受部本体
２６ 外筒部
２７ 雌ネジ
２８ 縮径部
２９ 係止爪部
３０ 鉤部
３１ 上部傾斜面
３２ 下部傾斜面
３３ 第３スプリング受部
３４ 雄ネジ
３５ 固定用ネジ
３６ カバー部
３７ リセット用テーパ部
３８ シリンダロッド
３９ 操作軸支持部
４０ 水平部
４１ 操作軸ストッパ
４２ 締付用ネジ
４３ センター孔
４４ スリット
４５ ストレート部
４７ 退避用アクチュエータ
４８ 操作軸支持部
４９ 水平部
６０ シリンダ部
６１ 取付プレート
６２ 支持脚
６３ａ ブラケット
６３ｂ 吊り部