(57)【要約】  締め力を検査するシステムは、レバー５４、基部５２、およびセンサ５６を含む。このレバーは旋回軸５８に結合され、その旋回軸の周りで動く。このレバーは旋回軸の両側で第１端部と第２端部を含む。この基部は、締具の第１チップ４０を受け取り、旋回軸に対して相対的に固定位置を維持する。レバーの第２端部は、締具の第２チップ４２を受け取り、締具の第１チップと第２チップが相互に向かって動くにつれて、基部および旋回軸に対して相対的に移動する。センサは、レバーの第１端部によって掛けられる第１力を測定する。第１力は、締具によってレバーの第２端部に掛けられる第２力に比例する。
2007521969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締め力を検査するシステムであって、
旋回軸に結合された、前記旋回軸の周りで動くように動作可能なレバーであって、前記旋回軸の両側に第１端部と第２端部を備えるレバーと、
締具の第１チップを受け取り、前記旋回軸に対して相対的に固定位置を維持するように動作可能な基部であって、前記レバーの第２端部が、前記締具の第２チップを受け取り、前記締具の第１チップと第２チップが相互に向かって動くにつれて、前記基部および前記旋回軸に対して相対的に移動する基部と、
前記レバーの前記第１端部によって掛けられた第１力を測定するように動作可能なセンサであって、前記第１力が、前記締具によって前記レバーの前記第２端部に掛けられた第２力に比例するセンサとを備えるシステム。
【請求項２】
前記センサが、ロード・セルであり、前記ロード・セルを押圧する前記レバーの前記第１端部によって掛けられた前記第１力を測定するように動作可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記センサが、歪ゲージであり、前記歪ゲージから離れる前記レバーの前記第１端部によって掛けられた前記第１力を測定するように動作可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記旋回軸が、前記レバーの前記第１端部が前記センサに結合される第１接触点と、前記レバーの前記第２端部が前記締具の前記第２チップを受け取る第２接触点との間の実質的に中点にある、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記旋回軸が、前記レバーの前記第２端部が前記締具の前記第２チップを受け取る第２接触点よりも、前記レバーの前記第１端部が前記センサに結合される第１接触点に接近して位置する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記旋回軸が、前記レバーの前記第２端部が前記締具の前記第２チップを受け取る第２接触点よりも、前記レバーの前記第１端部が前記センサに結合される第１接触点から離れて位置する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記センサから前記第１力の測定結果を受け取り、前記締具によって前記レバーの前記第２端部に掛けられる前記第２力を算出するように動作可能なプロセッサをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記センサから前記第１力の測定結果を受け取り、前記測定結果が許容域内にあるか否かを判定するプロセッサをさらに備え、前記プロセッサが、前記測定結果が前記許容域外であるとの判定に応答して、イベントを始動するようにさらに動作可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記イベントが、前記測定結果が前記許容域外にあるとの自動通告を作成することを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記イベントが前記締具の機能を切ることを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
締め力を検査する方法であって、
レバーの旋回軸に対して固定位置を維持するように動作可能な基部で、締具の第１端部を受けるステップであって、前記レバーが前記旋回軸の両側で第１端部と第２端部を備えるステップと、
前記レバーの前記第２端部で締具の第２端部を受け取るステップと、
前記レバーの前記第１端部で力を測定するステップであって、前記レバーの前記第１端部の前記測定力が、前記締具によって前記レバーの前記第２端部に掛けられる締め力に比例するステップとを含む方法。
【請求項１２】
前記レバーの前記第１端部で前記力を測定するステップが、ロード・セルを使用して、前記ロード・セルを押圧する前記レバーの前記第１端部によって掛けられる前記力を測定するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記レバーの前記第１端部で前記力を測定するステップが、歪ゲージを使用して、前記歪ゲージから離れる前記レバーの前記第１端部によって掛けられる前記力を測定するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記レバーの前記旋回軸が、前記レバーの前記第１端部がセンサに結合されて、前記レバーの前記第１端部で前記力を測定する第１接触点と、前記レバーの前記第２端部が前記締具の前記第２チップを受け取る第２接触点との間の実質的に中点にある、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記レバーの前記旋回軸が、前記レバーの前記第２端部が前記締具の前記第２チップを受け取る第２接触点よりも、前記レバーの前記第１端部が前記センサに結合されて、前記レバーの前記第１端部で前記力を測定する第１接触点に接近して位置する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記レバーの前記旋回軸が、前記レバーの前記第２端部が前記締具の前記第２チップを受け取る第２接触点よりも、前記レバーの前記第１端部が前記センサに結合されて、前記レバーの前記第１端部で前記力を測定する第１接触点から離れて位置する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記レバーの前記第１端部での前記力の前記測定結果を使用して、前記締具によって前記レバーの前記第２端部に掛けられた前記締め力を算出するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記レバーの前記第１端部の前記力の前記測定結果が許容域内であるか否かを判定するステップと、
前記測定結果が前記許容域外であることの判定に応答してイベントを始動するステップとをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記イベントが、前記測定結果が前記許容域外にあるとの自動通告を作成するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記イベントが、前記締具の機能を切るステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００２年１２月１１日出願で現在係属中の「溶接処理を監視する方法およびシステム」という名称の米国特許出願１０／３１６，９７１に関し、また２００１年７月２０日出願で現在許可されている「溶接処理を監視する方法およびシステム」という名称の米国特許出願０９／９１０，３９４に関し、それらは共にＪｏｈｎ  Ｄ．Ｎａｓｔａｓｉ，Ｊｒ．による出願である。
【０００２】
本発明は、一般に処理監視の分野に関し、より詳しくは締め力を検査するシステムおよび方法（ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｔｅｓｔｉｎｇ  ａ  ｃｌａｍｐｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ）に関する。
【背景技術】
【０００３】
コンピュータが今日の社会で益々重要になるにつれ、様々な産業が、機器をより効率的かつ効果的に制御および監視するために、益々コンピュータ制御システムを使用するようになっている。自動溶接を使用する産業は、益々コンピュータ制御機器を使用するようになっている。
【０００４】
自動溶接に関わる産業は、組立てラインの効率を高めるために、コンピュータ制御機械を利用するようになった。組立てラインの一般的な作業の１つは、複数の構成部品を一緒に溶接することである。この溶接作業は、多くの場合コンピュータ制御溶接装置によって自動的に実行される。多くの場合、溶接装置の適正動作に対する判定は、溶接が実行された後にそれらを手作業で検査することによって実行される。例えば、のぞき見検査を用いて、２つの要素を適正に接合していない溶接不良を判定することができる。しかし、問題が検出される前に多くの溶接不良が作り出される可能性があるので、手作業検査は望ましくない場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明によると、これまでに開発されたシステムおよび方法に関連付けられる欠点または問題を実質的に解消または縮小する、締め力を検査するシステムおよび方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、締め力を検査するシステムは、レバー、基部、およびセンサを含む。レバーは、旋回軸に結合され、旋回軸の周りで動く。レバーは、旋回軸の両側で第１端部と第２端部を含む。基部は締具の第１チップを受け取り、その旋回軸に対して相対的に固定位置を維持する。レバーの第２端部は、締具の第２チップを受け取り、締具の第１チップと第２チップが相互に向かって動くにつれて、基部および旋回軸に対して相対的に移動する。センサは、レバーの第１端部によって掛けられる第１力を測定する。第１力は、締具によってレバーの第２端部に掛けられる第２力に比例する。
【０００７】
本発明は、多数の重要な技術的利点を提供する。本発明は、これまでの技法とは異なり、正確でより融通性のある締め力の測定方法を提供する。それらの測定結果を使用して、製造機器の既存の問題または潜在的問題を検出することができる。こうした問題を早期かつ正確に検出することによって、操作者が、問題を迅速に是正することが可能になり、これによって製造作業の生産性が高まり、製造品の全般的品質が向上する。これらおよび他の容易に明らかな理由から、本発明は、従来技術のシステムおよび方法に対して重要な進歩を示すものである。本発明の様々な実施形態は、こうした利点の全てか一部を提供することができ、あるいはそれらを全く提供しない場合もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、溶接処理監視システム１０を示すブロック図である。システム１０は、組立てライン（ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｌｉｎｅ）１２、溶接ステーション１４、溶接アーム１６、制御システム１８、および監視ステーション２０を含む。
【０００９】
組立てライン１２は、溶接ステーション１４が品目に接近できるように、物理的品目を移動させる。特定の実施形態では、組立てライン１２は、溶接ステーション１４が、それらの品目に対して１つまたは複数の溶接を実行するのに適切な時間を与えられるように、物理的品目を所定位置に移動させることができる。代替的実施形態では、組立てライン１２は、物理的品目が経路に沿って移動するにつれて、溶接ステーション１４が１つまたは複数の溶接を実行することができるように、それらを所定経路に沿って移動させることができる。
【００１０】
溶接ステーション１４は、組立てライン１２で品目に対して自動溶接、手溶接、および／または部分的手動制御溶接を実行する。より詳しくは、溶接ステーション１４は、組立てライン１２で製品を溶接する溶接アーム１６の機械的制御および／または論理制御を提供することができる。
【００１１】
溶接アーム１６は、組立てライン１２で品目を溶接する溶接チップ（ｗｅｌｄ  ｔｉｐ）２２を含む多関節アーム（ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ  ａｒｍ）または非関節アーム（ｎｏｎ−ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ  ａｒｍ）である。溶接アーム１６は、任意の適切な数の溶接チップ２２を含むことができる。溶接アーム１６は、溶接を実行するように、溶接チップ２２を組立てライン１２に移動させる。特定の実施形態では、溶接アーム１６は、接合部で曲がり、軸の周りで回転し、または他の方法による適切な形で溶接チップ２２を的確に位置決めするように適切に動作する。溶接アーム１６は、溶接チップ２２を移動させて、溶接する材料をチップ２２同士の間に位置決めし、チップ２２を相互に向けて動かして、材料をチップ２２同士の間で締める（ｃｌａｍｐ）。溶接アーム１６は、材料をチップ２２同士の間で溶接し、溶接チップを相互から離して、材料をチップ２２同士の間で締めを解除する。特定の実施形態では、溶接チップ２２は全体または一部が銅から作られ、チップ２２は抵抗溶接を実行し、水冷却または空気冷却される。本発明は、どのような特定数の溶接チップ２２にも、どのような特定材料の製作溶接チップ２２にも、またはどのような種類の冷却機構にも限定されない。
【００１２】
制御システム１８はプロセッサ２４および記憶装置２６を含む。プロセッサ２４は、情報を処理する能力のある任意のデバイスまたは複数デバイスの組合せであることができる。プロセッサ２４は溶接ステーション１４および監視ステーション２０の近くに位置することができ、あるいはプロセッサ２４は、溶接ステーション１４および監視ステーション２０から離れて位置することもできる。プロセッサ２４は、ハードウェアとソフトウェアの組合せ、あるいは全体としてハードウェアであることができる。特定の実施形態では、プロセッサ２４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、多目的中央処理装置（ＣＰＵ）、または他の適切なハードウェア・デバイスであることができる。
【００１３】
記憶装置２６は、情報を記憶する能力のある任意のデバイスまたは複数デバイスの組合せであることができる。例えば、特定の実施形態では、記憶装置２６はハード・ドライブ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）、または、物理技術、光学技術、電子技術、または任意の他の技術を使用してテータを記憶する他の任意の適切なデバイスを含むことができる。
【００１４】
制御システム１８は、溶接アーム１６および溶接チップ２２に対する作動および制御において溶接ステーション１４を支援する。制御システム１８はまた、監視ステーション２０および溶接ステーション１４から情報を受け取って、記憶し、分析する。例えば、特定の実施形態では、制御システム１８は、溶接ステーション１４および監視ステーション２０で生成されたエラーまたは他のデータを受け取って、記憶装置２６のログに記憶することができる。本発明の範囲から逸脱せずに、多重制御システム１８を使用して、異なった動作を行うこともできる。例えば、特定の実施形態では、個別の制御システム１８を使用して、溶接ステーション１４を制御し、監視ステーション２０からの情報を受け取り、分析することができる。
【００１５】
監視ステーション２０は、溶接チップ２２の動作を監視する。監視ステーション２０は、検査要素３０およびチップドレッサ３２を含む。検査要素３０は、溶接チップ２２で１つまたは複数の検査を実行する。例えば、検査要素３０は、溶接チップの冷却状態、溶接チップの位置合わせ、溶接チップ２２の締め力、アーム１６に関連付けられる空圧構成要素の状態、溶接ステーション１４に関連付けられる力の設定を判定することができる。検査要素３０は、本発明の範囲から逸脱せずに、これらの検査の１つのみ、または任意の組合せを実行することができる。検査要素３０については、図２〜５に関連してより詳しく説明する。チップドレッサ３２は溶接チップ２２を修復する。より詳しくは、溶接チップ２２を使用して組立てライン１２上の製品を溶接するので、溶接チップ２２は、切れが悪くなる場合がある。チップドレッサ３２は溶接チップ２２を研ぐ。
【００１６】
図１に示す特定の実施形態では、溶接ステーション１４はリンク３４によって制御システム１８に結合され、リンク３６によって監視ステーション２０に結合される。代替的実施形態では、溶接ステーション１４、制御システム１８、および監視ステーション２０は、相互に伝達するワイヤ・ライン・リンク、ワイヤレス・リンク、または他の適切なリンクを使用することができる。特定の実施形態では、制御システム１８は、溶接ステーション１４および監視ステーション２０に伝達するために、ワイヤレス・リンクを使用することができ、溶接ステーション１４と監視ステーションは、相互に情報を伝達することはできない。
【００１７】
動作中、組立てライン１２は、品目を溶接ステーション１４に移動させ、品目がそこで溶接される。溶接ステーション１４は、溶接アーム１６を使用して、組立てライン１２上で品目の複数部分を溶接する。特定の実施形態では、溶接アーム１６は、溶接チップ２２を品目の特定箇所に移動させ、溶接チップ２２同士を一緒に動かして、品目のその箇所を挟み、溶接チップ２２が抵抗溶接を使用して、その箇所で溶接を生成する。
【００１８】
溶接ステーション１４は、検査および／または修復を行うために、適切な時間隔で溶接チップ２２を監視ステーション２０に移動させる。特定の実施形態では、溶接ステーション１４は、所定数の溶接を実行した後、または組立てライン１２で特定数の品目に対して作動した後、または一定時間が経過した後に、溶接チップ２２を監視ステーション２０に移動させる。代替的実施形態では、溶接ステーション１４を手動または制御システム１８で起動して、溶接チップを監視ステーション２０に移動させて検査または修復を行うことができる。
【００１９】
監視ステーション２０では、検査要素３０は溶接チップ２２に対１つまたは複数の検査を実行し、チップドレッサ３２は溶接チップ２２を修復する。監視ステーション２０は、溶接チップ２２に関する情報の１つまたは複数の項目について判定することができる。例えば、特定の実施形態では、監視ステーション２０は、溶接チップの冷却状態、溶接チップの位置合わせの状態、溶接チップの締め力の状態、空気圧構成要素の状態、溶接力の設定状態、チップのドレス力の状態、チップドレッサ３２に対する溶接チップの姿勢、チップドレッサ力性能の状態、溶接チップの力の調整に関する二層空気レギュレータの状態、チップドレッサの滞留時間、チップドレッサの刃の状態、溶接アームが曲がっているか否か、監視動作を抜かしているか否かを判定することができる。次いで溶接ステーション１４は、溶接アーム１６および溶接チップ２２を、組立てライン１２での品目溶接へと戻す。
【００２０】
図２Ａ、２Ｂ、３Ａ、および３Ｂは、検査要素３０の２つの異なった実施形態を示す側面図であり、図４は、検査要素３０の実施形態の上面図である。これらの図面を、さらに明確にするために一緒に議論する。検査要素３０は、取付部５０、基部５２、レバー５４、およびセンサ５６を含む。
【００２１】
取付部５０は、検査要素３０が監視ステーション２０にしっかりと取り付けられるように、監視ステーション２０に実質的に安定した取付けをもたらす。取付部５０は、任意の適切な材料から作られ、任意の適切な形状であることができる。特定の実施形態では、取付部５０は、基部５２を部分的に取り囲むハウジングと、レバー５４と、センサ５６とを含むことができる。ハウジングは、基部５２、レバー５４、およびセンサ５６を、それらの動作を妨害する可能性のある（溶接チップ４０および４２からの溶接スラグなどの）破片から保護することができる。
【００２２】
基部５２は溶接チップ４０を受け取り、レバー５４の旋回軸５８に対して相対的に固定位置を維持する。図示する実施形態では、基部５２は旋回軸５８および取付部５０に連結される。代替的実施形態では、基部５２および旋回軸５８を、取付部５０に個別に連結することができ、あるいは基部５２および旋回軸５８を、地面または他の固定点に個別に連結することができる。代替的実施形態では、基部５２および旋回軸５８は、相互に対して相対的に固定位置を維持するが、基部５２および旋回軸５８は、地面またはいくつかの他の固定点に対して一緒に移動することができる。
【００２３】
特定の実施形態では、基部５２の一部分を、溶接チップ４０を特定位置で受け取るように成形することができる。図２Ａおよび２Ｂで示すように、基部５２は、溶接チップ４０を受け取る陥凹部６０を含むことができ、または別法として、図３Ａおよび３Ｂで示すように、基部５２は、溶接チップ４０を受け取る隆起構造物６０を含むことができる。他の実施形態では、基部５２は、基部５２が溶接チップ４０を受け取る特定位置を示す物理的構造を含まなくてよい。
【００２４】
レバー５４は、旋回軸５８に結合され、旋回軸５８の周りで動く。レバー５４の一方の端部６４は、溶接チップ４２と相互作用し、レバー５４の他方端部６６はセンサ５６と相互作用する。レバー５４は、任意の適切な形状または長さであることができる。図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃを参照して以下にさらに詳しく論じるように、旋回軸５８は、端部６４と６６の間のレバー５４の長さに沿った任意の適切な位置に位置することができる。
【００２５】
端部６４は溶接チップ４２と相互作用する。特定の実施形態では、端部６４は、溶接チップ４２を特定位置で受け取るように成形することができる。図２Ａおよび２Ｂで示すように、端部６４は、溶接チップ４２を受け取る陥凹部６８を含むことができ、または別法として、図３Ａおよび３Ｂで示すように、端部６４は、溶接チップ４２を受け取る隆起構造物を含むことができる。他の実施形態では、端部６４は、陥凹部６８と隆起構造物７０の組合せを含むことができ、または別法として、端部６４が溶接チップ４２を受け取る特定位置を示す物理的構造を含まなくてよい。図２Ａ、２Ｂ、３Ａ、および３Ｂで示す特定の実施形態では、端部６４は基部５２から分離される。代替的実施形態では、端部６４と端部５２の間の空間は、端部６４が基部５２に向かって動くにつれて圧縮することのできる材料を含むことができる。
【００２６】
レバー５４の端部６６はセンサ５６と相互作用する。図２Ａおよび２Ｂに示す特定の実施形態では、レバー５４が旋回軸５８の周りで反時計回りの方向に強制的に動かされるにつれて、端部６６がセンサ５６を押圧する。このような実施形態では、端部６６を、センサ５６に直接結合し、あるいは１つまたは複数の中間構造物によってセンサ５６に結合することができる。別法として、端部６６をセンサ５６に結合せずに、端部６６が、直接あるいは１つまたは複数の中間構造物によって、センサ５６を押圧してもよい。
【００２７】
図３Ａおよび３Ｂに示す特定の実施形態では、レバー５４が旋回軸５８の周りで反時計回りの方向に強制的に動かされるにつれて、端部６６がセンサ５６から離れる。このような実施形態では、端部６６は、直接センサ５６に結合することができるか、あるいは１つまたは複数の中間構造物によってセンサ５６に結合することができる。
【００２８】
センサ５６は、レバー５４の端部６６によって掛けられる力を測定する。図２Ａおよび２Ｂに示す特定の実施形態では、センサ５６は、センサ５６を押圧するレバー５４の端部６６の力を測定することのできるロード・セル（ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ）または任意の他の適切なデバイスである。図３Ａおよび３Ｂに示す特定の実施形態では、センサ５６は、センサ５６から離れるレバー５４の端部６６の力を測定できる歪ゲージまたは他の適切なデバイスである。
【００２９】
センサ５６はまた、測定情報を分析用制御システム１８のプロセッサ２４に伝達する。図２Ａおよび２Ｂに示す特定の実施形態では、センサ５６は、ワイヤ・ライン・リンク７２を使用して測定情報を伝達する。図３Ａおよび３Ｂに示す特定の実施形態では、センサ５６は、ワイヤレス・リンク７４を使用して測定情報を伝達する。代替的実施形態では、センサ５６は、ワイヤ・ライン・リンク、ワイヤレス・リンク、または測定情報を伝達する任意の他の適切な技術の任意の適切な組合せを使用してよい。
【００３０】
動作中、チップ４０および４２が基部５２および端部６４と相互作用しない時、図２Ａおよび３Ｂに示すようにレバー５４は初期位置にある。特定の実施形態では、溶接チップ４０および４２が基部５２および端部６４と相互作用しない時、レバー５４を初期位置に戻すばねをレバー５４は含むことができる。例えば、このばねは、旋回軸５８の中、あるいはレバー５４と基部５２など何らかの他の構造物との間に含めることができる。代替的実施形態では、溶接チップ４０および４２が基部５２および端部６４と相互作用しない時、センサ５６は、レバー５４を初期位置に押しやることができる。
【００３１】
溶接チップ４０および４２が相互に向かって動く（または一緒に締まる）につれて、それらは端部６４と基部５２を相互に向けて動かし、それによってレバー６４が、旋回軸５８の周りを（図２Ａ、２Ｂ、３Ａ、および３Ｂのそれぞれから分かるように）反時計回りの方向に動くようになる。レバー５４の端部６６は、溶接チップ４２がレバー５４の端部６４に掛ける力に比例した力を、センサ５６に対して掛ける。センサ５６は、レバー５４の端部６６がセンサ５６に掛ける力の量を測定し、センサ５６は、その測定情報を、ワイヤ・ライン・リンク７２、ワイヤレス・リンク７４、または任意の他の適切な伝達技術を使用してプロセッサ２４に伝達する。
【００３２】
図２Ａおよび２Ｂの特定の実施形態では、センサ５６は、端部６６がセンサ５６を押圧するための力の量を測定するロード・セルまたは他のデバイスである。レバー５４の端部６４が図２Ａに示す初期位置から基部５２に向かって動くにつれて、レバー５４の端部は、図２Ｂに示すようにセンサ５６を圧縮する。センサ５６は、レバー５４の端部６６によって掛けられる力を測定する。
【００３３】
図３Ａおよび３Ｂの特定の実施形態では、センサ５６は、端部６６がセンサ５６から離れるための力の量を測定する歪ゲージまたは他のデバイスである。レバー５４の端部６４が、図３Ａで示す初期位置から基部５２に向かって動くにつれて、レバー５４の端部６６は、図３Ｂで示すようにセンサ５６を延長する。センサ５６は、レバー５４の端部６６によって掛けられる力を測定する。
【００３４】
特定の実施形態では、レバー５４の端部６６がセンサ５６に掛ける力は、溶接チップ４２がレバー５４の端部６４に掛ける力と実質的に等しい。このような実施形態では、センサ５６によってなされた力の測定結果は、溶接チップ４０と４２の間に掛けられた力を表す。
【００３５】
代替的実施形態では、レバー５４の端部６６がセンサ５６に掛ける力は、溶接チップ４２がレバー５４の端部６４に掛ける力に比例する。このような実施形態では、センサ５６は、力の測定結果を制御システム１８のプロセッサ２４に伝達することができ、プロセッサ２４は、その測定結果を受け取り、その結果から、溶接チップ４２がレバー５４の端部６４に掛ける力を算出する。例えば、特定の実施形態では、レバー５４の端部６６がセンサ５６に掛ける力は、溶接チップ４２が端部６４に掛ける力よりも既知数倍分大きい場合があり、プロセッサ２４は、センサ５６から受け取った力の測定結果をその数で除して、溶接チップ４２がレバー５４の端部６４に掛ける力を算出することができる。代替的実施形態では、レバー５４の端部６６がセンサ５６に掛ける力は、溶接チップ４２が端部６４に掛ける力より既知数分の１分小さい場合があり、プロセッサ２４は、センサ５６から受け取った力の測定結果をその数で乗じて、溶接チップ４２がレバー５４の端部６４に掛ける力を算出することができる。
【００３６】
測定結果からいくらかの横力を除くために、検査要素３０は溶接チップ４０と４２を直接センサ５６で閉鎖せず、レバー５４を使用する。その結果、レバー５４によって、検査要素３０が、溶接チップ４０と４２の締め力のより正確な測定結果を得ることが可能になる。
【００３７】
図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃは、テスト要素３０の３つの実施形態の側面図を示すが、そこでは、旋回軸５８がレバー５４に沿った様々な位置に配置する。
【００３８】
図５Ａでは、旋回軸５８はレバー５４の実質的に中点に位置する。この特定の実施形態では、レバー５４の端部６６がセンサ５６に掛ける力は、溶接チップ４２がレバー５４の端部６４に掛ける力に実質的に等しい。
【００３９】
図５Ｂでは、旋回軸５８は、レバー５４の端部６６よりも、端部６４に接近して位置する。この特定の実施形態では、レバー５４の端部６６がセンサ５６に掛ける力は、溶接チップ４２がレバー５４の端部６４に掛ける力よりも小さい。このような実施形態では、プロセッサ２４は、センサ５６から受け取った測定結果を適切な数で乗じて、溶接チップ４２がレバー５４の端部６４に掛ける力を算出することができる。
【００４０】
図５Ｃでは、旋回軸５８は、レバー５４の端部６４よりも、端部６６に接近して位置する。この特定の実施形態では、レバー５４の端部６６がセンサ５６に掛ける力は、溶接チップ４２がレバー５４の端部６４に掛ける力よりも大きい。このような実施形態では、プロセッサ２４は、センサ５６から受け取った測定結果を適切な数で乗じて、溶接チップ４２がレバー５４の端部６４に掛ける力を算出することができる。
【００４１】
図６は、締め力を想定する方法の流れ図を示す。この方法は、ステップ１００から始まり、そこで、制御システム１８が、溶接ステーション１４でチップ４０と４２の締め力を測定するか否かを決定する。特定の実施形態で、制御システム１８は、溶接ステーション１４が溶接チップ４０と４２を使用して、所定数の溶接を実行した後、溶接チップ４０と４２の締め力を測定するよう決定することができる。代替的実施形態では、制御システム１８は、特定の期間の後に溶接チップ４０と４２の締め力を測定するよう決定することができる。別法として、使用者が手動で制御システム１８に指示して、溶接チップ４０と４２の締め力を測定するようにもできる。制御システム１８が、ステップ１００で溶接チップ４０と４２の締め力を測定しないよう決定した場合、溶接ステーション１４は、制御システム１８が、ステップ１００で溶接チップ４０と４２の締め力を測定するよう決定するまで、ステップ１０２で組立てライン１２の品目の溶接を続ける。
【００４２】
制御システム１８が、ステップ１００で溶接チップ４０と４２の締め力を測定するよう決定すると、溶接ステーション１４は、ステップ１０４で、溶接チップ４０と４２を監視ステーション２０の点検要素３０に移動させる。特定の実施形態では、溶接ステーション１４は、溶接アーム１６を使用して溶接チップ４０と４２を移動させる。ステップ１０６では、溶接ステーション１４は、検査要素３０のレバー５４の基部５２と端部６４が溶接チップ４０と４２の間に位置するように、溶接端部４０と４２を移動させる。ステップ１０８で、溶接ステーション１４が、溶接チップ４０と４２を相互に向かって動かして、締め付け運動をさせる。ステップ１１０で、検査要素３０の基部５２が溶接チップ４０を受け取り、ステップ１１２で、レバー５４の端部６４がチップ４２を受け取る。ステップ１１４で、溶接チップ４０と４２は、レバー５４の端部６４に力を掛け、ステップ１１６で、レバー５４を旋回軸５８の周りで動かす。ステップ１１８で、レバー５４の端部６６は、対応する力をセンサ５６に掛ける。
【００４３】
センサ５６は、レバー５４の端部６６によって掛けられた力を測定する。特定の実施形態で、センサ５６は、センサ５６を押圧する端部６６の力を測定するロード・セルまたは他のデバイスである。代替的実施形態では、センサ５６は、センサ５６から離れる端部６６の力を測定する歪ゲージまたは他のデバイスである。センサ５６は、力の測定結果を制御システム１８のプロセッサ２４に伝達する。センサ５６は、ワイヤ・ライン・リンク、ワイヤレス・リンク、または他の適切な伝達技術を使用して、測定結果の情報を伝達することができる。
【００４４】
ステップ１２４で、プロセッサ２４が、溶接チップ４０と４２によって掛けられた力を算出する。特定の実施形態では、旋回軸５８は、レバー５４の端部６４よりも端部５４に接近して位置し、その結果、センサ５６によって測定される力は、溶接チップ４２が端部６４に掛ける力よりも既知数倍分大きい。そのような実施形態では、プロセッサ２４は、測定力を既知数で除する。代替的実施形態では、旋回軸５８は、レバー５４の端部６６よりも端部６４に接近し、その結果、端部６６でセンサ５６によって測定される力は、端部４２によって端部６４に掛けられる力よりも既知数分の１分小さい。このような実施形態では、プロセッサ３４は、測定力を既知数で乗じて、溶接チップ４２によって掛けられた力を算出する。代替的実施形態では、端部６６によってセンサ５６に掛けられた力は、溶接チップ４２によって端部６４に掛けられた力と実質的に等しく、その結果、プロセッサ２４が計算を実行する必要なく、測定力は、溶接チップ４２が端部６４に掛ける力と実質的に等しい。
【００４５】
ステップ１２６では、プロセッサ２４が、溶接チップ４２によって掛けられた力が許容域内にあるか否かを判定する。特定の実施形態では、使用者は、制御システム１８に、溶接チップ４０と４２の締め力の許容域を入力することができる。例えば、締め力は、抵抗スポット溶接のプロセスで主要パラメータである。力が大き過ぎると冷間溶接、小域溶接、または歪み溶接が生じ、力が小さ過ぎると金属に焼穴ができ、溶接チップ４０と４２がすぐに平坦化してしまう。ステップ１２６で、プロセッサ２４が、力が許容域内にあると判定する場合、制御システム１８は、ステップ１０２で、溶接ステーション１４に対し、組立てライン１２で溶接品目の溶接を続けるよう指示する。
【００４６】
ステップ１２６で、プロセッサ２４が、力が許容域にないと判定した場合、プロセッサ２４は次いで、ステップ１２８で溶接ステーション１４の機能を切るか否かを判定する。プロセッサ２４が溶接ステーション１４の機能を切ると決定した場合、ステップ１３０で、制御システム１８が溶接ステーション１４の機能を切る。プロセッサ２４が溶接ステーション１４の機能を切らないと決定した場合、プロセッサ２４は、ステップ１３２で、溶接チップ４０と４２の締め力が許容域外にあるという通告を作成することができ、この方法は、次いでステップ１０２に戻り、そこで制御システム１８が、溶接ステーション１４に、組立てライン１２で品目の溶接を続けるよう指示する。特定の実施形態では、測定締め力は、溶接ステーション１４の機能を切ることを保証せねばならないほど大幅に許容域外にあることはない。このような状況では、締め力は、溶接ステーション１４がメンテナンスを必要とすることを単に示すだけである。制御システム１８は、溶接ステーション１４に対してメンテナンスまたは他の是正処置の予定を組むようｅ−メールまたは他の通告を作成すると共に、溶接ステーション１４が動作を続けるようにする。
【００４７】
本発明の実施形態およびその利点を詳しく述べたが、当業者は、添付の請求項によって規定する本発明の精神および範囲から、様々な変更、追加、および省略を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による溶接処理監視システムを示すブロック図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による検査要素の側面図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による検査要素の側面図である。
【図３Ａ】本発明の他の実施形態による検査要素の側面図である。
【図３Ｂ】本発明の他の実施形態による検査要素の側面図である。
【図４】本発明の一実施形態による検査要素の上面図である。
【図５Ａ】本発明の様々な実施形態を示す検査要素の側面図である。
【図５Ｂ】本発明の様々な実施形態を示す検査要素の側面図である。
【図５Ｃ】本発明の様々な実施形態を示す検査要素の側面図である。
【図６】本発明の一実施形態による締め力を測定する例示的方法の流れ図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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