(57)【要約】【課題】常に正規の高さ（厚さ）、正規の向きのワークが母材に溶着できるようにした抵抗溶接機を得る。【解決手段】母材（４０）に載置されたワーク（Ｗ）に上部電極（３０）を当接させて該ワーク（Ｗ）の高さを計測する高さ計測部（５３）と、空気供給源から供給された圧縮空気を前記上部電極（３０）の軸心部から前記ワーク（Ｗ）に向けて噴出する空気噴出路（２５）と、該空気噴出路（２５）の圧力を検知する圧力センサ（２９）とを設け、前記高さ計測部（５３）及び圧力センサ（２９）のデータを入力して前記電極への通電の「要・否」を判定する判定部（８４）を設け、判定部（８４）で「要」と判定された際にのみ電極に通電する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材（４０）に載置されたワーク（Ｗ）に上部電極（３０）を当接させて該ワーク（Ｗ）の高さを計測する高さ計測部（５３）と、空気供給源から供給された圧縮空気を前記上部電極（３０）の軸心部から前記ワーク（Ｗ）に向けて噴出する空気噴出路（２５）と、該空気噴出路（２５）の圧力を検知する圧力センサ（２９）とを設け、前記高さ計測部（５３）及び圧力センサ（２９）のデータを入力して前記電極への通電の「要・否」を判定する判定部（８４）を設け、判定部（８４）で「要」と判定された際にのみ電極に通電することを特徴とする抵抗溶接機。
【請求項２】
空気噴出路（２５）への圧縮空気の供給開始は、上部電極（３０）がワーク（Ｗ）に当接する時期としたことを特徴とする請求項１記載の抵抗溶接機。
【請求項３】
上部電極（３０）を棒状のホルダ（１５）の下部に同軸に設けるとともに、該上部電極（３０）の下面中心部に凹部（３４）を設け、前記上部電極（３０）及びホルダ（１５）の軸心部に空気噴出路（２５）を貫通させるとともに、該空気噴出路（２５）の下端を前記凹部（３４）に開口させたことを特徴とする請求項１又は２記載の抵抗溶接機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、母材にナット、ボルト等の小物部品を溶着する抵抗溶接機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下面に溶着用の突起を有するワーク、例えばナットを母材に溶着する際は、該ナットを、その突起が母材に当接するように上下の向きを決めて母材に載置する必要がある。近年では、省力化を図ったり生産性を高くしたりするために、ワークをパーツフィーダで母材に供給するようにしている。該パーツフィーダはワークの向きが正常となるように配慮されているも、何らかの原因で上下の向きが反転されて母材に載置されることがある。
ところで、従来の抵抗溶接機として特許文献１があった。即ち、良品のワーク（ナット）を母材に載置し、上部電極を降下させて前記ワークに当接させ、この当接位置を高さ計測部で計測し、この計測値をワークの基準当接位置として記憶させ、次いで生産用のワークを母材に載置し、上部電極を降下させて前記生産用のワークに当接させ、その当接位置を前記基準当接位置と比較し、基準当接位置に相当する場合は電極に通電し、基準当接位置から外れた場合は電極への通電を行わないようにしたものがあった。
【０００３】
前記従来のものは、高さの異なるワークが混入した際には、これを検知して母材への固着を阻止することができる。しかしながら、例えば下面に溶着用の突起を有するワーク（ナット）が上下反転して母材に載置された際には、高さ計測部による計測値が正常載置されたものと同じになり、反転したワークを正常なものとして母材に固着することになる。
【特許文献１】特開２００７−９０３８８号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、母材に載置されたワークの高さが異なっていたり、反転載置あるいは位置ずれした際に、該ワークの溶着を阻止する新規な抵抗溶接機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前記目的を達成するために、以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に係る発明は、母材に載置されたワークに上部電極を当接させて該ワークの高さを計測する高さ計測部と、空気供給源から供給された圧縮空気を前記上部電極の軸心部から前記ワークに向けて噴出する空気噴出路と、該空気噴出路の圧力を検知する圧力センサとを設け、前記高さ計測部及び圧力センサのデータを入力して前記電極への通電の「要・否」を判定する判定部を設け、判定部で「要」と判定された際にのみ電極に通電する構成にしたものである。
請求項２に係る発明は、前記空気噴出路への圧縮空気の供給開始を、上部電極がワークに当接する時期としたものである。
請求項３に係る発明は、上部電極を棒状のホルダの下部に同軸に設けるとともに、該上部電極の下面中心部に凹部を設け、前記上部電極及びホルダの軸心部に空気噴出路を貫通させるとともに、該空気噴出路の下端を前記凹部に開口させたものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に係る発明は、規定のワークが正規の向きで母材に載置されると、上部電極がワークに当接した際における高さ計測部の計測値が基準値となる。また、上部電極の軸心部から噴出される空気の出口部がワークによって閉塞され、空気噴出路内の圧力が上昇して圧力センサの値が規定の圧力となる。これにより、判定部で電極への通電「要」と判定され、上下電極への通電が開始され、前記ワークは母材に溶着される。
一方、正規品とは高さの異なるワークが母材に載置されると、上部電極がワークに当接した際における高さ計測部の計測値が基準値と異なり、また、母材に載置されたワークが上下反転していたり、載置位置がずれたりしていると、上部電極とワークとの間に間隙が発生し、上部電極の軸心部から噴出される空気が前記間隙から外部に漏洩して圧力センサの値が規定値よりも低くなる。これらの場合は、判定部で電極への通電「否」と判定され、上下電極への通電が阻止されて前記ワークは母材に溶着されなくなる。
請求項２に係る発明は、前記空気噴出路への圧縮空気の供給開始を、上部電極がワークに当接する時期としたので、ワークが上部電極によって加圧保持されていない不安定な時期に、該ワークが空気噴出路から噴出する空気流によって位置ずれしなくなる。このため、ワークを母材に高精度に溶着することができる。
請求項３に係る発明は、空気噴出路をホルダの上端部から空気供給源に接続することができ、配管構造が簡素になるとともに、ホルダを抵抗溶接機のフレームに容易に取り付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図において、図１は本発明の実施例を示す斜視図、図２は図１の要部拡大側面図、図３は上部電極部の拡大断面図、図４はワークが上下反転載置された際の作動状態を示す拡大断面図、図５は異種のワークが載置された際の作動状態を示す拡大断面図、図６は実施例に適用されるワークの種類を示す斜視図、図７は本発明による制御装置のブロック図、図８は制御装置のフローチャートである。
【０００８】
図１〜図３において、１は抵抗溶接機（スポット溶接機）であり、機台２に上部アーム３と下部アーム４とを上下に離間させて正面方向（図２において右方）に突出固定し、下部アーム４の先端部に下部クランプ５を介して棒状の下部電極ホルダ６を挟持固定し、該下部電極ホルダ６の上部に下部電極７を取り付ける。該下部電極７の上部軸心部に、図３に示すように、円錐状のガイド８を出没可能に取り付けるとともに、該ガイド８をバネにより上方に向けて突出付勢する。
【０００９】
前記上部アーム３の先端部にシリンダ１０を下方に向けて取付けるとともに、そのロッド１１を上部アーム３から下方に突出させ、該ロッド１１の下端部に支持具１２を介して上部クランプ１３を固定し、該上部クランプ１３に棒状の上部電極ホルダ１５を上下に向けて固定し、該上部電極ホルダ１５の下端部に上部電極３０を前記下部電極７と対向させて固定する。
【００１０】
前記上部電極ホルダ１５は、図３に示すように、軸心部に上部通し孔１６ａが貫通形成され、上部に配管ナット１７が着脱可能に螺合され、下部に上部電極２５が着脱可能に連結される。前記配管ナット１７の軸心部に、前記上部通し孔１６ａの中心部を貫通する冷却水の流入管１８を垂下固定し、該流入管１８の上端部を前記配管ナット１７の側部に取り付けた冷却水の流入ニップル１９に連通させる。前記配管ナット１７の下部軸心部に前記流入管１８よりも大径、かつホルダ１５の上部通し孔１６ａに連通する戻り水路２１を形成し、該戻り水路２１を前記配管ナット１７の側部に取り付けた冷却水の流出ニップル２０に連通させる。
【００１１】
前記配管ナット１７の上部に、軸心部に空気の流通路２４が形成された連結ナット２３を着脱可能に螺合させ、該連結ナット２３の下部軸心部に、前記流入管１８の中心部を貫通する空気の噴出管２５を垂下固定する。前記連結ナット２３の上部に空気供給管２６を接続する。該空気供給管２６は、エアコンプレッサーに接続される一次供給管２６ａに減圧式の電磁弁２７を介して二次供給管２６ｂを接続し、該二次供給管２６ｂを前記連結ナット２３に接続する。前記電磁弁２７は、一次供給管２６ａ側の圧力を０．１２〜０．１３Ｐａに減圧して二次供給管２６ｂに供給されるようになっており、一次供給管２６ａには、圧力センサ２９が取り付けられている。
【００１２】
前述した上部電極３０は、図３に示すように、上部電極ホルダ１５の下部にソケット３１を着脱可能にテーパー嵌合させ、該ソケット３１の下部に中継ホルダ３２を着脱可能にテーパー嵌合させ、該中継ホルダ３２の下部に電極チップ３３を着脱可能に螺合させてなる。電極チップ３３の下部は円筒状にして下面中心部に凹部３４を有する。該凹部３４は下部電極７に設けた円錐状のガイド８の頂部が嵌合するようになっている。
【００１３】
前記ソケット３１の軸心部に、前記配管ナット１７の上部通し孔１６ａと連通する下部通し孔１６ｂを形成し、中継ホルダ３２の上部軸心部に前記下部通し孔１６ｂの下端が開口する密閉された反転空間部３５を形成する。また、前記中継ホルダ３２の下部外周に筒状の検知筒３６を下方に向けて突出固定する。該検知筒３５は、前記電極チップ３３の外周を所定の間隙を保持して包囲し、その下端は電極チップ３３よりも若干下方に突出させる。
【００１４】
前述した流入管１８は、前記上下部の通し孔１６ａ，１６ｂを通過し、その下端を前記反転空間部３５に対面させる。これにより、流入ニップル１９から流入した冷却水が空気噴出管２５と導入管１８との間を流通し、反転空間部３５で上方に反転されて流入管１８の外側の通し孔１６ａ，１６ｂを流通し、流出ニップル２０から外部の冷却水タンクに向かって流れ、上部電極３０を冷却することになる。
【００１５】
前記空気噴出管２５は、前記導入管１８の中心部、及び電極チップ３３の中心部を通過し、その下端を電極チップ３３の凹部３４に開口させる。これにより、二次供給管２６ｂから供給される圧縮空気を前記凹部３４内に噴出させる。図３において、７１は母材４０を受けるワーク受け、Ｗは母材４０に溶着されるワークであり、本例ではナットとする。
【００１６】
前記ナットは、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、溶着用の突起Ｌ１が主体の各角部の下面から下方に向かって突出するナットＷ１、溶着用の突起Ｌ２が主体の各角部の下部から外側方かつ下方に向かって突出するナットＷ２があり、また、該ナットＷ１、Ｗ２の
じ孔の種類は、Ｍ５，Ｍ６，Ｍ８，Ｍ１０，Ｍ１２等があり、高さもねじ孔の種類によって異なっている。
【００１７】
前記機台２に抵抗溶接機１の本体制御盤４５を取付け、また、上部アーム３に通電制御装置５０を取付ける。前記本体制御盤４５はシリンダ１０の駆動、上下部電極３０，７への通電等を行う主制御部、及び所定の操作ボタン等を有する。この本体制御盤４５には床部に配置されるフットスイッチ４６（図２）が接続され、該フットスイッチ４６を踏むことによって前記抵抗溶接機１を作動させ、各電極３０，７間に配置した母材４０とワーク（被固着物）Ｗとの溶着作業が簡便に行えるようになっている。なお、抵抗溶接機１を自動運転する場合は前記フットスイッチ４６は省略する。
【００１８】
前記通電制御装置５０は、図２に示すように、箱形のケース５１内に制御基板５２、ワークの高さを計測するエンコーダ（高さ計測部）５３を設ける。エンコーダ５３は、制御基板５２に接続されてその回転軸を水平に配置し、該回転軸に固定したピニオンギア５４を上下方向に延びるラックギア５５に噛み合わせ、該ラックギア５５の下部をケース５１から下方に突出させ、ブラケット５６を介して前述した支持具１２にボルト締め固定する。これにより、上部電極３０がシリンダ１０によって上下動されると、これと同期して前記ラックギア５５が上下動してエンコーダ５３が回転され、該エンコーダ５３の回転量が制御基板５２に出力されるようになっている。
【００１９】
前記通電制御装置５０に中継ボックス６１を接続し、該中継ボックス６１に前述した電磁弁２７の駆動回路、及び圧力センサ２９の信号回路を接続し、該中継ボックス６１にキーボードを有する入力装置（パソコン）６２を接続する。該入力装置６２は、キーボードを操作することによって、母材４０に固着するワークＷの種類、固着順番、電磁弁２７の動作、圧力センサ２９の圧力値等を設定し、中継ボックス６１を介して通電制御装置５０（制御基板５２）に記憶させたり、後述するロボット６５の動作を設定したりする。
【００２０】
前記母材４０のワーク固着位置への移動は、ロボット６５によって行われる。該ロボット６５は、図１に示すように、ベース６６に起立固定した支柱６７に水平軸を中心として上下に回動する二つの第１、第２アーム６８，６９を連結し、第２アーム６９の先端部に上下軸心を中心として回動する第３アーム７０を連結し、該第３アーム７０に母材４０を受けるワーク受け７１を取付け、支持台６６側に取付けたロボット制御部７２からの指令で前記各第１〜第３アーム６８〜７０を駆動制御し、ワーク受け７１に支持された母材４０を順次各ワークＷの固着位置（電極位置）に移動させるようになっている。なお、前記ワークＷの固着位置には、所定のワークＷがパーツフィーダのシューター７３によって供給され、母材４０上で上部電極３０と対面するようになっている。
【００２１】
図７は前記通電制御装置５０のブロック図を示す。図７において、８０は設定部であり、エンコーダ５３の初期置や計測精度を設定したり、入力装置（パソコン）６２を操作して母材４０に固着する各ワークＷの順番及び高さ、電磁弁２７の開閉時期、圧力センサ２９による作動値等を設定し、該設定されたデータは記憶部８１で記憶される。
【００２２】
高さ計測部８２は、シリンダ１０によって上部電極３０およびラックギア５５が下動し、上部電極３０が母材４０に載置されたワークＷに当接してシリンダ１０の負荷が所定値になった際に、ラックギア５５によるエンコーダ５３の回転量から、前記ワークＷの高さを計測する。圧力検出部８３は圧力センサ２９によって空気噴出管２５内の圧力を検出する。８４は判定部であり、高さ計測部８２及び圧力検出部８３のデータと記憶部８１のデータとを比較し、正常の場合は通電「要」の判定をして通電部８５で上下部電極３０，７に通電し、異常の場合は通電「否」の判定をして通電禁止部８６で前記上下部電極３０，７への通電を禁止し、報知部８７で異常の表示あるいは警報機を作動させる。
【００２３】
図８は通電制御装置５０の動作を示すフローチャートである。図８において、Ｓ１〜Ｓ１５は各ステップを示す。スタートのスイッチが押される（Ｓ１）と、ロボット６５が作動して母材４０のワーク固着部を下部電極７上に位置決めし、シューター７３から所定のワークＷ１を前記母材４０のワーク固着部に供給（Ｓ２）する。
【００２４】
次いで、本体スイッチがオン（Ｓ３）されてシリンダ１０が伸長作動し、上部電極３０が降下（Ｓ４）し、これに伴ってブラケット５６を介してラックギア５５が降下し、ピニオンギア５４を介してエンコーダ１８が回転（Ｓ５）される。前記上部電極３０がワークＷ１に当接（Ｓ６）すると、電磁弁２７が開作動され（Ｓ７）、二次供給管２６ｂから空気噴出管２５に圧縮空気が供給され、上部電極３０の軸心部から前記ワークＷ（Ｗ１）に向けて噴出する。
【００２５】
前記上部電極３０がワークＷに当接すると、高さ計測部８２でエンコーダ１８の回転量から、前記ワークＷの高さ（厚さ）が計測され、判定部８４でワークＷの高さが正常か否かを判定（Ｓ８）する。また、圧力検出部８３で圧力センサ２９の信号を入力し、判定部８４で空気噴出管２５内の空気圧力が正常か否かを判定（Ｓ９）する。
【００２６】
この場合、前記空気噴出管２５内の空気圧力は、図３に示すように、ワークＷが正規の向きで母材４０に載置されると、上部電極３０の電極チップ３３がワークＷに当接した際には、高さ計測部８２の計測値が基準値（正常）になるとともに、前記電極チップ３３の軸心部から噴出される空気の出口部がワークＷと下部電極７のガイド８とによって閉塞され、空気噴出管２５内の圧力が上昇して圧力センサ２９の値が規定の圧力（正常）となる。これにより、判定部８４で電極への通電「要」と判定される。
【００２７】
しかしながら、前記正規品とは高さの異なるワークＷが母材４０に載置されると、高さ計測部８２の計測値が基準値と異なり、判定部８４で電極への通電「否」と判定される。また、図４に示すように、正規品のワークＷが上下反転して母材４０に載置された際には、ワークＷの突起Ｌ１が電極チップ３３に当接して電極チップ３３とワークＷとの間に間隙（ア）が発生する。また、図５に示すように、正規品よりも大径のワークＷ３が母材４０に載置されたり、あるいは正規品のワークＷの載置位置が側方にずれた際には、検知体３６がワークＷ３、Ｗ１の外周部に衝突し、高さ計測部８２の計測値が規定値とは異なるとともに、ワークＷ３、Ｗ１と下部電極７のガイド８との間に間隙（イ）が発生して上部電極３０の電極チップ３３の軸心部から噴出する空気が前記間隙（ア、イ）から外部に漏洩して圧力センサ２９の値が規定値よりも低くなり、判定部８４で電極への通電「否」と判定される。
【００２８】
前記Ｓ８，Ｓ９で正常と判定された場合は、Ｓ１０に進行し、通電部８５で上下部電極３０，７に所定の電流を流し（Ｓ１０）、前記ワークＷを母材４０に溶着し、前記Ｓ８，Ｓ９で異常と判定された場合は、Ｓ１４に進行し、通電禁止部８６で前記上下部電極３０，７への通電が禁止され、報知部８７で異常の表示あるいは警報機が作動する（Ｓ１５）。
【００２９】
Ｓ１０でワークＷの溶着が完了すると、上部電極３０を上昇（Ｓ１１）させ、Ｓ１２に進行して作業完了の有無を判断し、作業未完の場合はＳ２に進行し、作業完了の場合はＳ１３に進行して制御プログラムを終了する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例を示す斜視図である。
【図２】図１の要部拡大側面図である。
【図３】上部電極部の拡大断面図である。
【図４】ワークが上下反転載置された際の作動状態を示す拡大断面図である。
【図５】異種のワークが載置された際の作動状態を示す拡大断面図である。
【図６】実施例に適用されるワークの種類を示す斜視図である。
【図７】本発明による制御装置のブロック図である。
【図８】制御装置のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１    抵抗溶接機（スポット溶接機）
２    機台
３    上部アーム
４    下部アーム
５    下部クランプ
６    下部電極ホルダ
７    下部電極
８    ガイド
１０    シリンダ
１１    ロッド
１２    支持具
１３    上部クランプ
１５    上部電極ホルダ
１６ａ  上部通し孔
１６ｂ  下部通し孔
１７    配管ナット
１８    流入管
１９    流入ニップル
２０    流出ニップル
２１    戻り水路
２３    連結ナット
２４    流通路
２５    空気噴出管
２６    空気供給管
２６ａ  一次供給管
２６ｂ  二次供給管
２７    電磁弁
２９    圧力センサ
３０    上部電極
３１    ソケット
３２    中継ホルダ
３３    電極チップ
３４    凹部
３５    反転空間部
３６    検知体
４０    母材
４５    本体制御盤
４６    フットスイッチ
５０    通電制御装置
５１    ケース
５２    制御基板
５３    エンコーダ（高さ計測部）
５４    ピニオンギア
５５    ラックギア
５６    ブラケット
５７    電源スイッチ
５８    電源ランプ
５９    設定ボタン
６０    調節つまみ
６１    中継ボックス
６２    入力装置
６５    ロボット
６６    ベース
６７    支柱
６８    第１アーム
６９    第２アーム
７０    第３アーム
７１    ワーク受け
７２    ロボット制御部
７３    シューター
８０    設定部
８１    記憶部
８２    高さ計測部
８３    圧力検出部
８４    判定部
８５    通電部
８６    通電禁止部
８７    報知部
Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）  ワーク（ナット）
Ｌ１，Ｌ２    突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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