(57)【要約】【課題】研磨時の電極の振れを抑制でき、溶接機が複数台設置されている場合にも各溶接機の電極の研磨作業に迅速に対応可能となる電極の研磨装置およびその自動システムを提供する。【解決手段】表裏に砥粒面が形成されたヤスリ３と、電極軸方向と直交する方向にヤスリ３を直線往復動させるシリンダ４と、固定電極から受ける反力によりヤスリ３の電極軸方向の移動を許容するフローティング機構５と、可動電極の先端周りが挿通し、研磨時の可動電極の振れを抑制する可動電極ガイド孔６が穿設された可動電極ガイド部材７と、を備えた研磨装置１を、三次元の動作をするロボットアームＲ１に取り付け、ロボットアームＲ１によりヤスリ３を固定電極に圧接するとともに加圧シリンダにより可動電極をヤスリ３に圧接させて両電極を研磨する。【選択図】図３
2011016186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接機の可動電極および固定電極を同時に研磨する装置であって、
該装置は三次元の動作をするロボットアームに取り付けられ、
表裏に砥粒面が形成されたヤスリと、
電極軸方向と直交する方向にヤスリを直線往復動させる駆動源と、
固定電極から受ける反力によりヤスリの電極軸方向の移動を許容するフローティング機構と、
可動電極の先端周りが挿通し、研磨時の可動電極の振れを抑制する可動電極ガイド孔が穿設された可動電極ガイド部材と、
を備え、ロボットアームによりヤスリを固定電極に圧接するとともに加圧シリンダにより可動電極をヤスリに圧接させて両電極を研磨することを特徴とする電極の研磨装置。
【請求項２】
固定電極の先端周りが挿通し、研磨時の固定電極の振れを抑制する固定電極ガイド孔が穿設された固定電極ガイド部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の電極の研磨装置。
【請求項３】
前記可動電極ガイド部材に、可動電極の径仕様に合わせて異径の可動電極ガイド孔を複数穿設したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電極の研磨装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電極の研磨装置を用いたシステムであって、
前記ロボットアームの作動範囲内に、可動電極の径仕様の異なる溶接機が複数台設置され、
各溶接機の可動電極に対し、それぞれの径仕様に合った可動電極ガイド孔が直下に位置するようにロボットアームの制御を行うことを特徴とする電極の研磨装置の自動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接機の電極を研磨する研磨装置およびその自動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクション溶接機の可動電極と固定電極とを同時に研磨する装置の従来例として特許文献１に記載のものが挙げられる。同文献には、一対のヤスリをそれぞれ可動電極、固定電極に圧接させ、シリンダでヤスリを往復動させることにより両電極を同時に研磨する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−６０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電極が小径や長尺に形成されていると研磨時に電極の振れが起きやすくなり、ヤスリから受ける圧接力の程度によっては電極が塑性変形するおそれがある。
【０００５】
また、溶接現場で溶接機が複数台設置されている場合、各機毎に研磨装置を用意することは甚だ不経済であるため通常は１つの研磨装置を使い回す方法が採られている。しかしながら、この方法では作業者が各機に対する研磨装置のセッティングをその都度行うこととなるので、研磨作業に時間がかかるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するために創作されたものであり、研磨時の電極の振れを抑制でき、溶接機が複数台設置されている場合にも各溶接機の電極の研磨作業に迅速に対応可能となる電極の研磨装置およびその自動システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するため、溶接機の可動電極および固定電極を同時に研磨する装置であって、該装置は三次元の動作をするロボットアームに取り付けられ、表裏に砥粒面が形成されたヤスリと、電極軸方向と直交する方向にヤスリを直線往復動させる駆動源と、固定電極から受ける反力によりヤスリの電極軸方向の移動を許容するフローティング機構と、可動電極の先端周りが挿通し、研磨時の可動電極の振れを抑制する可動電極ガイド孔が穿設された可動電極ガイド部材と、を備え、ロボットアームによりヤスリを固定電極に圧接するとともに加圧シリンダにより可動電極をヤスリに圧接させて両電極を研磨することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、研磨時にヤスリから可動電極に横方向の大きな力が加わった場合であっても、可動電極の先端周りの振れが可動電極ガイド孔によって抑制される。したがって、可動電極が小径や長尺に形成されている場合であっても塑性変形を防止できる。
【０００９】
また、本発明は、固定電極の先端周りが挿通し、研磨時の固定電極の振れを抑制する固定電極ガイド孔が穿設された固定電極ガイド部材をさらに備えたことを特徴とする。
【００１０】
板材側に接する固定電極はナット側に接する可動電極に比して大径に形成されていることが多く、振れの度合いも可動電極に比べて小さいものの、固定電極ガイド部材を設けることで固定電極の塑性変形を確実に防止できる。
【００１１】
また、本発明は、前記可動電極ガイド部材に、可動電極の径仕様に合わせて異径の可動電極ガイド孔を複数穿設したことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、異径の可動電極ガイド孔を複数穿設しておくことで、例えば１台の溶接機において可動電極の径仕様を変更した場合にも容易に対応可能な研磨装置となる。
【００１３】
また、本発明は、前記可動電極ガイド部材に、可動電極の径仕様に合わせて異径の可動電極ガイド孔を複数穿設した電極の研磨装置を用いたシステムであって、前記ロボットアームの作動範囲内に、可動電極の径仕様の異なる溶接機が複数台設置され、各溶接機の可動電極に対し、それぞれの径仕様に合った可動電極ガイド孔が直下に位置するようにロボットアームの制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、可動電極の径仕様の異なる溶接機が複数台設置されている場合であっても、１つの研磨装置で各溶接機に迅速に対応可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、研磨時にヤスリから可動電極に横方向の大きな力が加わった場合であっても、可動電極の先端周りの振れが可動電極ガイド孔によって抑制される。したがって、可動電極が小径や長尺に形成されている場合であっても塑性変形を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る電極の研磨装置を備えたロボットと溶接機のレイアウトを示す側面図である。
【図２】本発明に係る電極の研磨装置を備えたロボットと溶接機のレイアウトを示す平面図である。
【図３】本発明に係る電極の研磨装置の外観斜視図である。
【図４】本発明に係る電極の研磨装置の側断面図である。
【図５】本発明に係る電極の研磨装置の正断面図である。
【図６】可動電極の摩耗状態を検出するリミットスイッチの説明図である。
【図７】固定電極の摩耗量測定装置の説明図である。
【図８】研磨装置に替えてロボットアームに板材吸着装置を取り付けた状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示すように、本発明に係る研磨装置１は、三次元の動作をする関節式のロボットアームＲ１の先端に取り付けられており、具体的には回転ユニット２を介してロボットアームＲ１の先端に取り付けられている。回転ユニット２は、図示しない駆動源により互いに相対回転する第１円盤部２Ａおよび第２円盤部２Ｂから構成されており、第１円盤部２ＡがロボットアームＲ１の先端に固定され、第２円盤部２Ｂに研磨装置１が取り付けられている。研磨時におけるロボットアームＲ１の一連の動きは、例えば回転ユニット２について第１円盤部２Ａが上方に位置し、回転軸方向が鉛直となる姿勢を維持するように制御され、後記する研磨装置１の構造説明ではこの回転ユニット２の姿勢に基づいて、つまり図１に示される回転ユニット２の姿勢に基づいて行うものとする。
【００１８】
ロボットアームＲ１は、溶接工程時においては、プロジェクション溶接機５１に対して溶接対象の板材を搬送する機能を担っている。第１円盤部２Ａと第２円盤部２Ｂとは着脱自在に構成されており、溶接工程時には、図８に示すように、板材Ｗを真空パッド５５により吸着する板材吸着装置５６がロボットアームＲ１の先端に取り付けられている。
【００１９】
プロジェクション溶接機５１は、その前面上部に加圧シリンダ５２により昇降自在となる可動電極５３が取り付けられ、前面下部に固定電極５４が取り付けられている。本実施形態では図２に示すように、ロボットアームＲ１の作動範囲内にプロジェクション溶接機５１が複数台設置されており、ロボット本体部Ｒの設置場所を中心とする円周方向に沿って、複数のプロジェクション溶接機５１が並設されている。ロボットアームＲ１の作動範囲内であれば複数のプロジェクション溶接機５１を直線状等にレイアウトしてもよく、この場合、ロボット本体部Ｒと各プロジェクション溶接機５１との距離がそれぞれ異なるため、ロボットアームＲ１はそれぞれの距離に合わせて制御される。
【００２０】
図３ないし図５において、研磨装置１は、表裏に砥粒面３Ａが形成されたヤスリ３と、電極軸方向と直交する方向にヤスリ３を直線往復動させる駆動源（シリンダ４）と、固定電極５４から受ける反力によりヤスリ３の電極軸方向の移動を許容するフローティング機構５と、可動電極５３の先端周りが挿通し、研磨時の可動電極５３の振れを抑制する可動電極ガイド孔６が穿設された可動電極ガイド部材７と、固定電極５４の先端周りが挿通し、研磨時の固定電極５４の振れを抑制する固定電極ガイド孔８が穿設された固定電極ガイド部材９と、を主な構成要素とする。
【００２１】
以下、研磨装置１の構造例を説明する。前記第２円盤部２Ｂの下面には矩形状の支持板１０が固定され、この支持板１０の下面には四角状に配置された４本の支柱１１が垂下固定される。各支柱１１は上下方向中央周りが小径に形成されており、この各小径部に嵌る４つの貫通孔を介して水平状のベース板１２が支柱１１に昇降自在に取り付けられる。各小径部には、ベース板１２と支柱１１の上部大径部とによってばね両端が支持される第１圧縮コイルばね１３と、ベース板１２と支柱１１の下部大径部とによってばね両端が支持される第２圧縮コイルばね１４とが外嵌される。つまり、ベース板１２は、第１圧縮コイルばね１３、第２圧縮コイルばね１４により上下から弾発支持される形態で支柱１１に取り付けられる。この第１圧縮コイルばね１３および第２圧縮コイルばね１４が前記フローティング機構５を構成する。
【００２２】
ベース板１２は略長方形を呈しており、その長手方向一端側は支持板１０の直下に位置し、他端側は平面視して支持板１０の一辺部から外方に延設するように位置している。ヤスリ３はこのベース板１２の延設部上に設けられる。ベース板１２には、固定電極５４を通過させるための逃げ孔１５が穿たれ、この逃げ孔１５を跨ぐようにして矩形の平板からなる固定電極ガイド部材９がベース板１２の上面に固設される。なお、逃げ孔１５はシリンダ４側まで一続きに穿たれてシリンダ４の逃げの機能も担っている。
【００２３】
固定電極ガイド部材９にはヤスリ３の往復動方向に沿って複数（本実施形態では５つ）の固定電極ガイド孔８が穿設されている。一方、可動電極ガイド部材７は、ヤスリ３の板厚分以上を空けて固定電極ガイド部材９の上面に対向し、各固定電極ガイド孔８と同軸上の複数（本実施形態では５つ）の可動電極ガイド孔６が穿設された可動電極ガイド部７Ａと、可動電極ガイド部７Ａの両側から垂下してベース板１２にボルト等により固設される一対の脚部７Ｂとを有した形状からなる。
【００２４】
図２に示した複数のプロジェクション溶接機５１の内、任意の複数機はナット等のワークの大きさ、形状に合わせて互いに可動電極５３の径仕様が異なっており、複数の可動電極ガイド孔６はいずれの径仕様にも合うように全て互いに異径に穿設されている。板材Ｗ（図８）の下面に接することとなる固定電極５４側については全て同径の仕様となっているため、複数の固定電極ガイド孔８は全て同径である。可動電極ガイド孔６、固定電極ガイド孔８の各孔径は、それぞれ挿通する電極の径より僅かに大きい程度の寸法である。
【００２５】
ヤスリ３は平面視略矩形状を呈した板状部材であり、その一端はシリンダ４のロッド４Ａの先端に対し鉛直方向の連結軸１６回りに回転自在に連結されるが、往復動の際にはヤスリ３の両側が可動電極ガイド部材７の脚部７Ｂによりガイドされるため、往復動時にヤスリ３が連結軸１６回りに振れることはない。砥粒面３Ａは例えばダイヤモンド砥粒から構成されており、図５に示すように、ヤスリ３の表裏面の内、可動電極５３、固定電極５４が接するヤスリ３の幅方向中央部のみに形成されている。シリンダ４は、図４に示すように支持板１０の直下に位置しており、ベース板１２にブラケット１７を介して取り付けられる。シリンダ４は例えばエアシリンダである。
【００２６】
図３において、ロボットアームＲ１の内部には圧縮空気の供給ホース（図示せず）が内蔵されており、その圧縮空気は第２円盤部２Ｂからエアチューブ１８により外部に取り出される。エアチューブ１８内を流れる圧縮空気は、図５にも示すようにその一部は三口管１９により可動電極ガイド部７Ａを貫通してヤスリ３の表面に供給され、ヤスリ３上の研磨粉をブローする。エアチューブ１８の先端周りは可動電極ガイド部７Ａの上面に固定され、先端口２０は可動電極ガイド部７Ａの縁部に臨んでいる。
【００２７】
図３に示すように、一方の脚部７Ｂの外側面にはリミットスイッチ２１が取り付けられている。このリミットスイッチ２１は、図６に示すように可動電極５３の摩耗状態を検出する機能を担う。検出時において、リミットスイッチ２１の先端が可動電極５３の電極面の下方に位置するように、ロボットアームＲ１（図１）は常に所定の絶対位置で停止し、このとき可動電極５３がさほど摩耗していない場合には、図６（ａ）に示すようにリミットスイッチ２１の先端が可動電極５３の電極面に押し付けられることでスイッチＯＮとなる。そして、可動電極５３が図６（ｂ）に示すように極度に摩耗している場合には、電極面とリミットスイッチ２１とが非接触となるので、これにより可動電極５３の摩耗状態が許容範囲を超えていることが検出される。
【００２８】
次に、図３および図７を参照して固定電極５４の摩耗量測定装置２２について説明する。図７の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ摩耗量測定装置２２の正面図、側断面図である。支持板１０の一方の側縁の上面には、取り付け板２３を介して、接触式の変位センサ２４がセンサロッド２５を下方に向けて取り付けられている。支持板１０の下面には下端にフランジ２６Ａを形成した一対のガイド支柱２６が垂下固定されており、このガイド支柱２６に嵌る２つの貫通孔を介して昇降部材２７の基端側がガイド支柱２６に昇降自在に取り付けられている。昇降部材２７は、図７にも示すように断面視クランク形状を呈する板状部材であり、昇降部材２７の先端側は支持板１０の側方から外側に延設されている。ガイド支柱２６には、支持板１０の下面と昇降部材２７の上面とによってばね両端が支持される第３圧縮コイルばね２８が外嵌されており、この第３圧縮コイルばね２８の付勢力により昇降部材２７は常時下方に付勢され、通常時は図７（ｂ）の左図に示すようにフランジ２６Ａに押し付けられた最下点位置にある。昇降部材２７の中程には、変位センサ２４との干渉防止として切り欠き２９が施され、上方に臨む切り欠き縁２９Ａがセンサロッド２５の下端に当接している。
【００２９】
摩耗量測定装置２２は以上の構成からなり、測定時には、昇降部材２７の先端周りを固定電極５４の電極面に押し付けるようにして、ロボットアームＲ１（図１）が常に所定の絶対位置で停止する。そして、図７（ｂ）の右図に示すように、固定電極５４から受ける反力により昇降部材２７が第３圧縮コイルばね２８の付勢力に抗して上昇し、切り欠き縁２９Ａがセンサロッド２５を上方に押圧して変位させることで上昇変位量が変位センサ２４により検出され、その検出データから固定電極５４の摩耗量が割り出される。勿論、固定電極５４の摩耗が大きくなると昇降部材２７の上昇変位量は小さくなる。なお、前記読み取りデータは、支持板１０に取り付けた制御盤３０に送られる。
【００３０】
以下、研磨装置１の作用を説明する。研磨対象のプロジェクション溶接機５１に向けてロボットアームＲ１が伸び、先ず研磨する前段階として、エアチューブ１８の先端口２０を固定電極５４に臨ませ、固定電極５４の電極面上を圧縮空気でブローする。勿論、三口管１９を介してヤスリ３の表面も絶えずブローされている。
【００３１】
固定電極５４のブロー処理終了後、ロボットアームＲ１が作動して、上昇位置にある可動電極５３と固定電極５４との間に研磨装置１が挿入され、複数の可動電極ガイド孔６のうちでこれから研磨する可動電極５３の径仕様に合った可動電極ガイド孔６が可動電極５３の直下に位置したところで先ず研磨装置１の横移動が終了する。
【００３２】
次いで、ロボットアームＲ１の作動により研磨装置１が所定ストローク下降し、逃げ孔１５および固定電極ガイド孔８を通してヤスリ３の裏面側の砥粒面３Ａが固定電極５４の電極面に圧接される。その際、フローティング機構５が適宜に作動することにより、具体的にはヤスリ３においての固定電極５４から受ける反力により第１圧縮コイルばね１３が圧縮されるとともに第２圧縮コイルばね１４が伸長することにより、ベース板１２が上昇して固定電極５４に対するヤスリ３の過度の加圧が防止される。
【００３３】
次いで、加圧シリンダ５２の作動により可動電極５３が下降し、可動電極ガイド孔６を通してヤスリ３の表面側の砥粒面３Ａに圧接される。勿論、このときの加圧シリンダ５２は弾性を有した受動状態にあり、ヤスリ３に対する可動電極５３の過度の加圧が防止されている。
【００３４】
そして、シリンダ４の作動によりヤスリ３が所定回数（４、５回程度）往復動し、表裏の砥粒面３Ａにより可動電極５３、固定電極５４の各電極面が共に圧接された状態で同時に研磨される。研磨粉はエアチューブ１８からの圧縮空気によりブローされる。この研磨時に、ヤスリ３から可動電極５３、固定電極５４に横方向の大きな力が加わった場合であっても、可動電極５３、固定電極５４の先端周りがそれぞれ可動電極ガイド孔６、固定電極ガイド孔８に嵌り込んでいるため、これらのガイド孔によって可動電極５３、固定電極５４の振れが抑制され、電極の塑性変形を生じるおそれがない。
【００３５】
ヤスリ３の所定回数の往復動が終了すると、加圧シリンダ５２の作動により可動電極５３が上昇し、次いでロボットアームＲ１の作動により研磨装置１も上昇して固定電極５４から外れる。次いで、例えば、ロボットアームＲ１の作動により、エアチューブ１８の先端口２０を固定電極５４に臨ませ、固定電極５４の電極面上を圧縮空気でブローする。
【００３６】
次いで、ロボットアームＲ１および回転ユニット２の作動により昇降部材２７の先端周りを固定電極５４の電極面に押し付け、摩耗量測定装置２２による固定電極５４の摩耗量測定を行う。この固定電極５４の摩耗量の測定値は、制御盤３０を経由して図示しないロボットコントローラに送信され、次回の溶接工程にフィードバック利用される。すなわち、ロボットコントローラはその測定値に基づき、次回の溶接工程において、板材吸着装置５６で吸着している板材Ｗが常に固定電極５４の電極面にあてがわれるようにロボットアームＲ１を制御する。
【００３７】
固定電極５４の摩耗量の測定が終了したら、今度はロボットアームＲ１の作動によりリミットスイッチ２１の先端を可動電極５３の電極面にあてがい、可動電極５３の摩耗状態を検出する。スイッチが入らなかった場合、つまり可動電極５３の摩耗状態が許容範囲を超えている場合には警告音や警告灯などが作動してオペレータに可動電極５３の交換を促す。
【００３８】
可動電極５３の摩耗状態の検出が終了したら、ロボットアームＲ１は次の研磨対象のプロジェクション溶接機５１に向けて作動し、以下、同様の研磨動作および電極の摩耗測定を行う。
【００３９】
以上、本発明に係る研磨装置１の好適な実施形態を説明した。本発明は図面に記載した形態に限られず、趣旨を逸脱しない範囲で様々な設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１      電極の研磨装置
３      ヤスリ
３Ａ    砥粒面
４      シリンダ（駆動源）
５      フローティング機構
６      可動電極ガイド孔
７      可動電極ガイド部材
８      固定電極ガイド孔
９      固定電極ガイド部材
５１      プロジェクション溶接機
５２      加圧シリンダ
５３      可動電極
５４      固定電極
Ｒ      ロボット本体部
Ｒ１    ロボットアーム
【図１】
2011016186.tif 000003
【図２】
2011016186.tif 000004
【図３】
2011016186.tif 000005
【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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