(57)【要約】【課題】スポット溶接機における鋼板やナット等の被溶接物の不適切なセット状態を的確に検出することができるスポット溶接機の上部電極装置を提供する。【解決手段】シリンダ４により昇降自在とされた上部電極１と、固定された下部電極２の間に被溶接物を挟持し、加圧・通電して溶接を行うスポット溶接機の上部電極装置であって、上部電極側にこの上部電極１の下降位置を測定するポテンショメータ６を設けるとともに、このポテンショメータ６の測定値が、被溶接物を正規の状態でセットしたときの上部電極の下降位置を基準点とした場合に、この基準点から閾値を超えるか否かを判定し、閾値を超えたときに不良信号を発する不良検出手段１０を設けて、被溶接物のセット不良を検出するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダにより昇降自在とされた上部電極と、固定された下部電極の間に被溶接物を挟持し、加圧・通電して溶接を行うスポット溶接機の上部電極装置であって、上部電極側にこの上部電極の下降位置を測定するポテンショメータを設けるとともに、このポテンショメータの測定値が、被溶接物を正規の状態でセットしたときの上部電極の下降位置を基準点とした場合に、この基準点から閾値を超えるか否かを判定し、閾値を超えたときに不良信号を発する不良検出手段を設けて、被溶接物のセット不良を検出するようにしたことを特徴とするスポット溶接機の上部電極装置。
【請求項２】
ポテンショメータをシリンダと平行に設けるとともに、このポテンショメータの検出用シャフトをシリンダのロッドに連結して、検出用シャフトとロッドの移動量が等しくなるように構成し、上部電極の下降位置をポテンショメータで測定できるようにした請求項１に記載のスポット溶接機の上部電極装置。
【請求項３】
下部電極の中心部に昇降自在なセンターピンが内蔵されており、被溶接物が鋼板とナットである請求項１または２に記載のスポット溶接機の上部電極装置。
【請求項４】
上部電極及び下部電極の先端にそれぞれキャップチップが装着されており、被溶接物が鋼板同士である請求項１または２に記載のスポット溶接機の上部電極装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポット溶接機における鋼板やナット等の被溶接物の不適切なセット状態を的確に検出することができるスポット溶接機の上部電極装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、２枚の鋼板を溶接したり、鋼板にナットを溶接したパネル等の自動車部品を製作するのにスポット溶接機が広く用いられている。このスポット溶接機は、被溶接物である２枚の鋼板同士や、鋼板とナットとを上下電極間にセットして加圧・通電することにより、前記被溶接物の抵抗熱を利用して溶融接着するものである。なお、前記鋼板やナットは自動供給され、自動的かつ連続的に溶接処理が行われるのが普通である。
【０００３】
このとき、鋼板とナットの供給が予定通りに行われれば何ら問題なく溶接処理される。しかし、例えばナットが位置ズレを起こした状態で供給されたり、鋼板が無い状態や重なった状態で供給されたりする等、正規以外の様々な状態で供給される場合もある。そのような正規以外の状態のまま溶接処理が実行されると、不良品の自動車部品が提供されることになり、後段の車両組み立て工程で組み立てができなくなる等のトラブルが発生することになる。
【０００４】
そのため本件出願人は、特許文献１〜３に示すように、種々のパターンのナット等のセット不良検出装置を開発し実用に供している。これら特許文献１〜３に記載したセット不良検出装置は、いずれも固定状態の下部電極２を基準とするものであり、この下部電極２の中心部を上下動する位置決め用センターピン３の位置変位量を測定することで不良の検出を行うものである。
即ち、図９に示すように、鋼板（Ｗ１）とナット（Ｗ２）を正規の状態でセットした場合のセンターピン３の位置を基準点とすると、例えば、ナット（Ｗ２）が位置ズレを起こした場合はセンターピン３が正規の位置まで上昇しないのでマイナスの変位量となる（図１０を参照）。また、ナット（Ｗ２）が大きい場合はセンターピン３が正規の位置以上に上昇するのでプラスの変位量となる（図示せず）。このように、センターピン３の位置変位量を測定し、一定の閾値を超えた場合は不良と判断して後工程へ不良品を供給するのをストップするものである。
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３に記載のセット不良検出装置では、二重ナットの状態で供給されたり、内外径が同じで高さの異なる規格外のナットが供給されたりした場合は、センターピンが正規の位置まで上昇するので、本当は不良であるのに正常の信号を出力することとなる。また、鋼板同士を溶接する場合は、先端にキャップチップを装着した上下電極を用いており、またセンターピンもないため、位置変位量を測定することができず、本来１枚ずつ供給するところへ２枚の鋼板が密着しているものを供給した場合等に不良と判断することができないという問題があった。
一方、上部電極は加圧・通電するために昇降動するので、位置の変位量を測定するには適切でないという考え方が一般的であり、上部電極を利用したセット不良検出装置の実用化はされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１２２６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６１５０２号公報
【特許文献３】特開２０１３−６１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解決して、従来は不適切と考えられていた上部電極に位置変位量の測定器を組み込むことで、従来は検出ができなかった二重ナットの供給や３枚重ねの鋼板の供給など、スポット溶接機における鋼板やナット等の被溶接物の不適切なセット状態を検出でき、また基準点の設定も押しボタンで簡単に設定できるようにしたスポット溶接機の上部電極装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明のスポット溶接機の上部電極装置は、シリンダにより昇降自在とされた上部電極と、固定された下部電極の間に被溶接物を挟持し、加圧・通電して溶接を行うスポット溶接機の上部電極装置であって、上部電極側にこの上部電極の下降位置を測定するポテンショメータを設けるとともに、このポテンショメータの測定値が、被溶接物を正規の状態でセットしたときの上部電極の下降位置を基準点とした場合に、この基準点から閾値を超えるか否かを判定し、閾値を超えたときに不良信号を発する不良検出手段を設けて、被溶接物のセット不良を検出するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
前記ポテンショメータをシリンダと平行に設けるとともに、このポテンショメータの検出用シャフトをシリンダのロッドに連結して、検出用シャフトとロッドの移動量が等しくなるように構成し、上部電極の下降位置をポテンショメータで測定できるようにしたものが好ましく、これを請求項２に係る発明とする。
【００１０】
また、下部電極の中心部に昇降自在なセンターピンが内蔵されており、被溶接物が鋼板とナットであることが好ましく、これを請求項３に係る発明とする。
【００１１】
また、上部電極及び下部電極の先端にそれぞれキャップチップが装着されており、被溶接物が鋼板同士であることが好ましく、これを請求項４に係る発明とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明では、シリンダにより昇降自在とされた上部電極と、固定された下部電極の間に被溶接物を挟持し、加圧・通電して溶接を行うスポット溶接機の上部電極装置であって、上部電極側にこの上部電極の下降位置を測定するポテンショメータを設けるとともに、このポテンショメータの測定値が、被溶接物を正規の状態でセットしたときの上部電極の下降位置を基準点とした場合に、この基準点から閾値を超えるか否かを判定し、閾値を超えたときに不良信号を発する不良検出手段を設けて、被溶接物のセット不良を検出するようにしたので、従来の下部電極側の測定では検出不可能であった二重ナットの供給や３枚重ねの鋼板の供給などのセット不良の検出ができるようになった。
【００１３】
請求項２に係る発明では、ポテンショメータをシリンダと平行に設けるとともに、このポテンショメータの検出用シャフトをシリンダのロッドに連結して、検出用シャフトとロッドの移動量が等しくなるように構成し、上部電極の下降位置をポテンショメータで測定できるようにしたので、上部電極の下降位置の変化量を正確に測定することができ、しかも、簡単な構造であり上部電極側に容易に組み込むことができる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明では、下部電極の中心部に昇降自在なセンターピンが内蔵されており、被溶接物が鋼板とナットであるので、従来は検出不可能であった二重ナットの供給や高さ違いのナットの供給などのセット不良が検出できることとなる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明では、上部電極及び下部電極の先端にそれぞれキャップチップが装着されており、被溶接物が鋼板同士であるので、従来は検出不可能であった２枚重ねの鋼板の供給というセット不良が検出できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略図である。
【図２】鋼板とナットを正規の状態でセットした形態を示す電極装置の正面図である。
【図３】鋼板とナットがセット不良の形態を示す電極装置の正面図である。
【図４】鋼板とナットがセット不良の形態を示す電極装置の正面図である。
【図５】鋼板とナットがセット不良の形態を示す電極装置の正面図である。
【図６】鋼板同士を正規の状態でセットした形態を示す電極装置の正面図である。
【図７】鋼板がセット不良の形態を示す電極装置の正面図である。
【図８】鋼板がセット不良の形態を示す電極装置の正面図である。
【図９】従来例の電極で鋼板とナットを正規の状態でセットした形態を示す要部の説明図である。
【図１０】従来例の電極で鋼板とナットがセット不良の形態を示す要部の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１は、鋼板（Ｗ１）とナット（Ｗ２）を正規の状態でセットした形態を示す電極装置の概略説明図で、図中、１は上部電極、２は下部電極である。前記上部電極１は、シリンダ４により昇降自在とされているが、下部電極２は固定された構造となっている。また、５は、シリンダ４の駆動源であり、以上の構成は従来のこの種のスポット溶接機の電極装置と基本的に同じである。
なお、図１〜図５に示すものは、下部電極２の中心部に被溶接物の位置決め用の昇降自在なセンターピン３（図９を参照）が挿通されたタイプであり、図６〜図８に示すものは、電極の先端にキャップチップが装着されたタイプである。
【００１８】
前記上部電極側には、この上部電極１の下降位置を測定するポテンショメータ６が設けられているとともに、このポテンショメータ６の測定値が、被溶接物を正規の状態でセットしたときの上部電極１の下降位置を基準点とした場合に、この基準点から所定の閾値（±のいずれも）を超えるか否かを判定し、閾値を超えたときに不良信号を発する不良検出手段１０が設けられている。
従来から、被溶接物のセット不良の検出手段としては、固定状態にある下部電極２を基準としたものが普通であった。即ち、下部電極２の中心部を上下動する位置決め用センターピン３の位置変位量を測定することでセット不良の検出を行っていた。しかし、この場合は、二重ナットの供給や２枚重ねの鋼板の供給などのセット不良を検出できないという問題があり、本発明では下部電極でなく昇降動する上部電極１を利用することで、従来は検出不可能であった二重ナットの供給などの被溶接物のセット不良の検出を可能としたものである。なお、検出工程については後述する。
【００１９】
前記ポテンショメータ６は、シリンダ４と平行に設けられている。また、このポテンショメータ６の検出用シャフト６ａの先端部は、シリンダ４のロッド４ａの先端部と連結ブラケット７により連結されており、検出用シャフト６ａとロッド４ａの移動量が等しくなるように構成されている。この結果、上部電極１の下降位置はポテンショメータ６で正確に測定できることとなる。
【００２０】
前記ポテンショメータ６としては、一般的な直動可変抵抗式のものを用いることができる。これは、検出用シャフト６ａの基端に銅や銅合金などの良導体で構成した接触子が取り付けられていて、この接触子が筐体内に並列に配列された２つの抵抗体を導通させ、そのときの分圧を測定して下降位置を検出するものであり、溶接時に発生する磁界の影響を受けることなく、正確に上下方向の位置を検出することができる。
【００２１】
前記不良検出手段１０は、被溶接物を正規の状態でセットしたときの上部電極１の下降を基準点（ゼロ点）とした場合に、この基準点（ゼロ点）から所定の閾値を超えるか否かを判定し、閾値を超えたときに不良信号を発するよう構成されている。この不良検出手段１０は、制御部１１に収納されている。
前記制御部１１には、その他、鋼板やナット等の被溶接物の供給制御器や、電極を冷却する循環水の給制御器や、被溶接物を挟持し加圧・通電するタイミングを調整する制御器や、前記不良検出手段１０の不良信号を受信して不良品の排出を指示する制御器など各種の制御器が収納されている点は従来と同様である。
【００２２】
以下に、被溶接物のセット不良の検出工程について説明する。
図２〜図５は、下部電極２の中心部に昇降自在なセンターピン（図９を参照）が内蔵されており、被溶接物として鋼板（Ｗ１）とナット（Ｗ２）を溶接処理する場合を示している。
図２は、鋼板とナットを正規の状態でセットした形態を示している。このときの上部電極下端面の下降位置（Ｈ）を基準とし、この場合のポテンショメータ６の検出用シャフト６ａの位置測定値を基準点（ゼロ点）としてセッティングする。上部電極１を下降させ被溶接物を挟持した場合のポテンショメータ６の位置測定値が、ゼロであれば鋼板とナットは正規の状態でセットされていると判断できるので、そのまま溶接処理を行う。一方、ポテンショメータ６の位置測定値が、ゼロでなければ、原則として鋼板とナットは正規の状態でセットされていないと判断できる。しかしながら、鋼板（Ｗ１）のウネリ等を考慮すると、位置測定値が所定の数値範囲内であれば鋼板とナットは正規の状態でセットされていると判断して差し支えない。
従って、絶対値で所定の閾値を設定し、ポテンショメータ６の位置測定値が前記閾値を超えるか否かを判定し、閾値を超えたときに不良信号を発するように構成した。なお、閾値を設定については、以下のパターン等を参考にして、製品に対応し現場で任意に設定することができる。
【００２３】
図３は、ナット（Ｗ２）が２重に供給された状態でセットした形態を示している。この場合は、従来の下部電極２を利用した検出機構の場合は、センターピンが正規の位置まで上昇するので、本当は不良であるのに正常の信号を出力することとなる。
これに対し本発明では、上部電極下端面は正規の下降位置（Ｈ）よりナット（Ｗ２）の高さ（Ｂ）だけ高い位置で停止し、この結果、シリンダ４のロッド４ａに連結したポテンショメータ６の検出用シャフト６ａも基準点より（Ｂ）だけ高い位置となるため、ポテンショメータ６の位置測定値は「Ｂ」となる。従って、閾値を例えば「Ｂ」より小さい値に設定しておけば、鋼板とナットが正規の状態でセットされていないと判別して、即座に不良信号を発することができる。
この他に、例えば、内外径が同じで高さの異なるナットがセットされた場合も、従来の下部電極２を利用した検出機構では検出できないが、本発明によれば閾値をプラスマイナスのいずれかに、あるいは絶対値として適切に設定して、確実に不良信号を発することができる。
【００２４】
図４は、ナット（Ｗ２）が供給されずに鋼板（Ｗ１）のみが供給された状態でセットした形態を示している。この場合は、上部電極下端面は正規の下降位置（Ｈ）よりナット（Ｗ２）の高さ（Ｂ）だけ低い位置で停止し、この結果、ポテンショメータ６の検出用シャフト６ａも基準点より（Ｂ）だけ低い位置となるため、ポテンショメータ６の位置測定値は「マイナスＢ」となる。
【００２５】
また図５は、鋼板（Ｗ１）が供給されずにナット（Ｗ２）のみが供給された状態でセットした形態を示している。この場合は、上部電極下端面は正規の下降位置（Ｈ）より鋼板（Ｗ１）の厚み（Ａ）だけ低い位置で停止し、この結果、ポテンショメータ６の検出用シャフト６ａも基準点より（Ａ）だけ低い位置となるため、ポテンショメータ６の位置測定値は「マイナスＡ」となる。
従って、図４〜図５の場合において、閾値を「Ａ」あるいは「Ｂ」より小さい値に設定しておけば、鋼板またはナットが正規の状態でセットされていないと判別して、即座に不良信号を発することができる。また、より小さい方の閾値を設定すれば両方とも検出できることは勿論である。なお、図４〜図５のパターンは下部電極２を利用した従来の検出機構でも検出することができる。
【００２６】
次に、図６〜図８は、上部電極１及び下部電極２の先端にそれぞれキャップチップ３ａ、３ａが装着されており、被溶接物が鋼板（Ｗ１）同士である場合を示している。
図６は、２枚の鋼板を正規の状態でセットした形態を示している。このときの上部電極下端面の下降位置（Ｈ）を基準とし、この場合のポテンショメータ６の検出用シャフト６ａの位置測定値を基準点（ゼロ点）としてセティングする点は前記のものと同様である。そして、上部電極１を下降させ被溶接物を挟持した場合のポテンショメータ６の位置測定値が、ゼロであれば２枚の鋼板は正規の状態でセットされていると判断できるので、そのまま溶接処理を行う。
【００２７】
図７は、油で密着状態にある鋼板が供給されて合計３枚の鋼板がセットされた形態を示している。この場合は、上部電極下端面は正規の下降位置（Ｈ）より鋼板（Ｗ１）の高さ（Ａ）だけ高い位置で停止し、この結果、ロッド４ａに連結したポテンショメータ６の検出用シャフト６ａも基準点より（Ａ）だけ高い位置となるため、ポテンショメータ６の位置測定値は「Ａ」となる。従って、閾値を例えば「Ａ」より小さい値に設定しておけば、鋼板が正規の状態でセットされていないと判別して、即座に不良信号を発することができる。また、４枚以上の鋼板が供給された場合も検出できることは勿論である。
【００２８】
図８は、鋼板が１枚だけ供給された形態を示している。この場合は、上部電極下端面は正規の下降位置（Ｈ）より鋼板（Ｗ１）の厚み（Ａ）だけ低い位置で停止し、この結果、ポテンショメータ６の検出用シャフト６ａも基準点より（Ａ）だけ低い位置となるため、ポテンショメータ６の位置測定値は「マイナスＡ」となる。
従って、図７〜図８の場合において、閾値を「Ａ」より小さい値に設定しておけば、鋼板が正規の状態でセットされていないと判別して、即座に不良信号を発することができる。また、鋼板（Ｗ１）にはウネリ等があるので、ウネリに対しては不良信号を発しないように、例えば閾値を「プラスマイナスＡ／２」程度に設定するのが好ましい。また、鋼板が供給されていない場合も検出できることは勿論である。
なお、図７〜図８のパターンは、鋼板にセンターピン挿通用の孔が存在しないので、下部電極２を利用した従来の検出機構では検出することができないものである。
【００２９】
以上の説明からも明らかなように、本発明は従来、昇降動するので変位量を測定するには適切でないと考えられていた上部電極を利用した被溶接物のセット不良検出する装置であり、上部電極側にこの上部電極の下降位置を測定するポテンショメータを設けるとともに、このポテンショメータの測定値が所定の閾値を超えるか否かを判定し、閾値を超えたときに不良信号を発する不良検出手段を設けて、被溶接物のセット不良を検出するように構成したものである。そして、このような構成により、従来の下部電極側の測定では検出不可能であった二重ナットの供給や、２枚重ねの鋼板の供給や鋼板の供給不足などのセット不良の検出を可能にするという顕著な効果を奏することができるものである。
【符号の説明】
【００３０】
１  上部電極
２  下部電極
３  センターピン
３ａ  キャップチップ
４  シリンダ
４ａ  ロッド
５  駆動源
６  ポテンショメータ
６ａ  検出用シャフト
７  連結ブラケット
１０  不良検出手段
１１  制御部
Ａ  鋼板の厚み
Ｂ  ナットの高さ
Ｈ  正規の状態における上部電極下端面の下降位置
Ｗ１  鋼板
Ｗ２  ナット
【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】
2015027680.tif 000009
【図８】
2015027680.tif 000010
【図９】
2015027680.tif 000011
【図１０】
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