(57)【要約】【課題】スポット溶接の一元制御・検知に用いられる溶接制御・検査用バーコード及びそれを用いた一元的溶接検査と作業と収納の工程であって、検査作業者の負担と軽減することと、溶接の精度の向上と合格品の適正な収納をおこなうことができる溶接検査用作業システムを提供する。【解決手段】スポット溶接での製品規格を一元的に制御システムで、各種の条件を設定できるバーコードの読込の工程と、エアー圧と標準サンプルの製作の作業工程と、標準体を基準にした連続溶接工程と、位置センサーによる溶接体の検査工程と、この溶接の良否検査ステップと、溶接が不良である場合に再溶接ステップの工程と、無線通信による製造における生産管理の工程と、生産の数量管理検査の工程と、を含むスポット溶接における一元制御・検知システム【選択図】図１
2012020336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スポット溶接において製品規格を一元的に制御するシステムにおいて、生産管理と品質管理を上記の制御データを管理できるために、生産に関わる条件をバーコードでの読込む工程と、標準サンプルの製作を手動作業により設定条件と現物品の品質の合否をする工程と、それを基準にした位置センサーによる溶接体の正常形状を記録する工程と、溶接作業で加工条件の合否と異形物を検知して製品の合否を判定して、溶接が不良である場合に、停止と原因表示と解除後の再起動を行う工程と、数量センサーによる上記溶接工程条件での良品のみの検知と溶接工程サイクルの回数を表示するとともに、異物混入を検知して異常を表示する工程とからなっており、上記のすべての工程をタッチパネルによって操作できるようになっていることを特徴とするスポット溶接における一元制御・検知システム
【請求項２】
各種の条件（作業者、溶接条件設定、被溶接体の種類と個数）を設定できるバーコードの読込む工程は、担当者の氏名、被溶接の種類と形状、溶接回数、溶接条件の電流値、通電時間、加圧値の条件、アラーム条件とを加印されているバーコードを制御システムであるコンピューターに読み込ませることを特徴とする請求項１に記載の一元制御・検知システム
【請求項３】
エアー圧の設定と標準サンプルの製作を手動で作業する工程は、スポット溶接装置のエアー圧を設定して、比較対象にする標準サンプルを手動で作製することにより、初物検査を促し、現物と加工条件値での品質合否を認識できるようにしていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスポット溶接における一元制御・検知システム
【請求項４】
溶接作業で加工条件との合否、並びに異形物を検知して正常製品の合否を判定する工程は、位置センサーによる溶接体の検査において、互いに直交する方向に変位させる２個の変位部材から、前記被検査部材の溶接部に押し当てた状態で、前記レーザー光線の前記被検査部材からの反射に基づいて各溶接部の正確な位置設定の状態で良否を確認することと、標準サンプル製作時において、同時に溶接体と被溶接体の溶接後の形状高の合計値を記録することによって、連続作業時に形状の異常を自動的に判定できるようになっていることを特徴とする請求項１〜３に記載のスポット溶接における一元制御・検知システム
【請求項５】
溶接作業で加工条件の合否と異形物の検知によって製品の合否を判定して、作業停止と、原因表示と、解除後の再起動とを行う工程は、溶接が不良である場合に自動的に停止させて、原因とその不具合を表示することと、加工条件の設定を解除して、規則的に再起動をさせるようにしていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスポット溶接における一元制御・検知システム
【請求項６】
溶接作業を施す実施工程は、電流値と通電時間と加圧値との適正値との合否を判定することを行なって、位置センサーによって溶接位置の適正を検知して、溶接の良否の検査判定を行った後に、設定条件に適合した完成品のみをカウントして、完成収納箱に投入されるように、数量センサーを通過させるようにしていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスポット溶接における一元制御・検知システム
【請求項７】
数量センサーによる溶接工程条件での良品の数量を検知して、溶接工程サイクルの回数を表示するとともに、異物の混入を検知して異常を表示する工程は、通過での数量センサーによる溶接体の数量検知と品質合否を、連続溶接作業の１サイクルにおける完結で判断して、前記溶接部材の完成品箱に投入する時に、正常製品を１個づつ投入されているか否かを判定するために、互いに直交する方向に設置した３対の光電式センサーを縦横交互にして、しかも上下２段に固定して、製品収納箱上に設置されている光電遮断用通過センサーを取り付けていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のスポット溶接における一元制御・検知システム
【請求項８】
設定した数量まで連続して溶接する実施ステップは、電流値、および通電時間と加圧値を施した後に、形状位置を検知して、この溶接の良否の検査を溶接都度に行って、溶接の良品であっても数量センサーを未通過、１サイクルに複数の投入、また溶接実施中に数量センサーにて異物の投入の場合には、溶接条件における不良品発生として操作した後に、全工程を自動的に停止して、再稼動するようにしていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のスポット溶接における一元制御・検知システム
【請求項９】
溶接条件に適合した製品のみをカウントすることによって、バーコード入力された完成品ロット数に達成していない場合には、一時的に停止を行い、再度適切な条件での溶接作業工程を遂行して、その製品の総生産数（必要箱数）まで稼動するようにしていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のスポット溶接における一元制御・検知システム
【請求項１０】
被溶接体のスポット溶接での操作、表示、監視の一連の作業工程の状態をタッチパネルに表示できるようにしていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のスポット溶接における一元制御・検知システム
【請求項１１】
品質管理と生産計画に役立たせるために、一連の作業制御による工程において、生産数、品番数、不良数、作業者、不適合条件数の総数、および日時別の記録を保存できるようにしているプログラムにしていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のスポット溶接における一元制御・検知システム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、スポット溶接の一元制御・検知に用いられる溶接制御・検査用バーコード及びそれを用いた一元溶接検査システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  自動車等に用いられる部品の接合において、従来、スポット溶接が汎用的に用いられている。このスポット溶接では、スポット溶接が適切に行われているか否かの判定は、例えば上記溶接の状態が適切であるか否かによって行われる。【０００３】ボルト取り付けた部品の検査には、従来、被検査部材の溶接部を破壊して部品の寸法を計測するといった測定試験が用いられていたが、最近では、超音波、レーザーを用いて位置、数量を検査する方法が提案されている（非特許文献１参照）。【０００４】この超音波を用いてナゲットを検査する方法では、専用の検査プローブを被検査部材の溶接部に押し当て、検査プローブから発信された超音波が被検査部材Ｗ等に反射され、その反射された超音波の波形を評価することによってなされる。【０００５】スポット溶接作業後の検査が、作業者による抜き取り検査で行われていたが、撮影機によって予め正式打点指示図の通りにスポット溶接をしたサンプルとなる完全被検査物のスポット溶接打点の全数の位置を撮影し、それらの画像を画像処理ユニット５に記録して、その検査結果を自動的に判定する自動スポット溶接検査システムによる方法が提案されている特許文献１参照）。【０００６】  またスポット溶接の打点の位置を３次元情報として抽出してＣＡＤデータと比較することで、打点の位置検査の工数を低減する、溶接打点位置検査システムを提供する。互いに所定間隔だけ離れて配置した一対のカメラと、互いに一直線上にならないように指示具に取り付けた三つの発光素子から成る識別部と、各カメラからの撮像信号に基づいて、正しい位置にあるか否かを判定する判定部とを備えている方法が提案されている（特許文献２参照）。【０００７】  検査作業者の負担を軽減することのできる溶接検査用プローブを提供する。溶接検査用プローブは、スポット溶接が施された被検査部材の溶接部に超音波を照射し、その反射波を用いて当該溶接部内に形成されたナゲット状態が適切であるか否かを検査するために用いられる溶接検査用プローブである方法を提案されている（特許文献３参照）。【０００８】    生産準備における作業工数を削減しかつ溶接品質を維持し得る溶接位置検査装置および溶接位置検査プログラムにおいて、溶接位置検査装置では、ＣＡＤシステムによりスポット溶接を予定する位置の座標情報としてＣＡＤデータのリスト座標値である正寸データを取得し、３次元位置測定器により実際にスポット溶接された位置の座標情報として位置データのボディ座標値である実寸データを取得し、人為的な誤りの発生を抑制することが可能となり、また鋼尺を用いた測定よりも高精度な測定ができ、生産準備における作業工数を削減しかつ溶接品質を維持することができる方法を提案されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２５６１５号公報
【特許文献２】特開２００７−１５２３７１号公報
【特許文献３】特開２００６−１５３７１０号公報
【特許文献４】特開２００６−８８１６０号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】石川昌一、「スポット溶接部の超音波検査について」、溶接技術、産報出版、２００２年９月２０日発行、１０月号、ｐ６２−６５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】本願発明は、スポット溶接の一元制御・検知に用いられる溶接制御・検査用バーコード及びそれを用いた一元的溶接検査と作業と員数収納の工程であって、検査作業者の負担と軽減することと、溶接の精度の向上と合格品の適正な収納をおこなうことができる溶接検査用作業システムを提供する。【００１２】  上記した事情のもとで考え出されたものであって、レーザーによる位置センサーを用いたスポット溶接の検査の自動化を可能にする溶接検査用プローブと、数量センサーによる適正な数量の収納にする検査プローブとを提供することを、並びにその溶接検査用プローブを用いた溶接検査システムを提供することを、その課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
スポット溶接において製品規格を一元的に制御するシステムにおいて、生産管理と品質管理、そして上記の制御データを管理できる。【００１４】  生産に関わる条件をバーコードでの読込む工程と、標準サンプルの製作を手動作業により設定条件と現物品の品質の合否をする工程と、それを基準にした位置センサーによる溶接体の正常形状を記録する工程と、溶接作業で加工条件の合否と異形物を検知して製品の合否を判定して、溶接が不良である場合に、停止と原因表示と解除後の再起動を行う工程と、数量センサーによる上記溶接工程条件での良品のみの検知と溶接工程サイクルの回数を表示するとともに、異物混入を検知して異常を表示する工程とからなっており、上記のすべての工程をタッチパネルによって操作できるようになっているスポット溶接における一元制御・検知システムである。【００１５】  各種の条件（作業者、溶接条件設定、被溶接体の種類と員数）を設定できるバーコードの読込む工程は、担当者の氏名、被溶接の種類と形状、溶接回数、溶接条件の電流値、通電時間、加圧値の条件、アラーム条件とを加印されているバーコードを制御システムであるコンピューターに読み込ませる。【００１６】  エアー圧の設定と標準サンプルの製作を手動で作業する工程は、スポット溶接装置のエアー圧を設定して、比較対象にする標準サンプルを手動で作製することにより、初物検査を促し、現物と加工条件値での品質合否を認識できるようにしている。【００１７】  溶接作業で加工条件との合否、並びに異形物を検知して正常製品の合否を判定する工程は、位置センサーによる溶接体の検査において、互いに直交する方向に変位させる２個の変位部材から、前記被検査部材の溶接部に押し当てた状態で、前記レーザー光線の前記被検査部材からの反射に基づいて各溶接部の正確な位置設定の状態で良否を確認することと、標準サンプル製作時において、同時に溶接体と被溶接体の溶接後の形状高の合計値を記録することによって、連続作業時に形状の異常を自動的に判定できるようになっている。【００１８】  溶接作業で加工条件の合否と異形物の検知によって製品の合否を判定して、作業停止と、原因表示と、解除後の再起動とを行う工程は、溶接が不良である場合に自動的に停止させて、原因とその不具合を表示することと、加工条件の設定を解除して、規則的に再起動をさせるようにしている。【００１９】  溶接作業を施す実施工程は、電流値と通電時間と加圧値との適正値との合否を判定することを行なって、位置センサーによって溶接位置の適正を検知して、溶接の良否の検査判定を行った後に、設定条件に適合した完成品のみをカウントして、完成収納箱に投入されるように、数量センサーを通過させるようにしている。【００２０】  数量センサーによる溶接工程条件での良品の数量を検知して、溶接工程サイクルの回数を表示するとともに、異物の混入を検知して異常を表示する工程は、通過での数量センサーによる溶接体の数量検知と品質合否を、連続溶接作業の１サイクルにおける完結で判断して、前記溶接部材の完成品箱に投入する時に、正常製品を１個ずつ投入されているか否かを判定するために、互いに直交する方向に設置した３対の光電式センサーを縦横交互にして、しか���上下２段に固定して、製品収納箱上に設置されている光電遮断用通過センサーを取り付けている。【００２１】  設定した数量まで連続して溶接する実施ステップは、電流値、および通電時間と加圧値を施した後に、形状位置を検知して、この溶接の良否の検査を溶接都度に行って、溶接の良品であっても数量センサーを未通過、１サイクルに複数の投入、また溶接実施中に数量センサーにて異物の投入の場合には、溶接条件における不良品発生として操作した後に、全工程を自動的に停止して、再稼動するようにしているスポット溶接における一元制御・検知システムである。【００２２】  溶接条件に適合した製品のみをカウントすることによって、バーコード入力された完成品ロット数に達成していない場合には、一時的に停止を行い、再度適切な条件での溶接作業工程を遂行して、その製品の総生産数（必要箱数）まで稼動するようにしている。
被溶接体のスポット溶接での操作、表示、監視の一連の作業工程の状態をタッチパネルに表示できるようにしている。【００２３】  品質管理と生産計画に役立たせるために、一連の作業制御による工程において、生産数、品番数、不良数、作業者、不適合条件数の総数、および日時別の記録を保存できるようにしているプログラムにしているスポット溶接における一元制御・検知システムである。
溶接を施す溶接実施ステップと、上記溶接が施された後に、この溶接の良否の検査を行う良否検査ステップと、溶接が不良である場合に再度溶接をやり直す再溶接ステップを有する工程は、不良な溶接を見出したら、全工程を停止して、再度リセットするようにしている。本体コンピューターに送信して、生産トレーサビリティを把握できるようにしている。【００２４】  生産の納入数量管理検査の工程は、溶接未了品、欠陥品の投入されるのを防ぐために因数タイマーによってカウントできるようになっているスポット溶接における一元制御・検知システムである。
【発明の効果】
【００２５】  本発明が、溶接制御・検査システムによって、溶接検査用バーコードが被検査部材に形成され、その状態で変位手段により本体が溶接部に対して、溶接の状態判定手段によりレーザーによる位置センサーの当該溶接部からの位置に基づいて当該溶接部の状態が適切であるか否かが判定される。従って、被溶接部に施されたスポット溶接の状態の良否判定とを自動的に行うことができる。【００２６】  数量センサーによる上記溶接工程条件での良品のみの検知と溶接工程サイクルの回数を表示するとともに、異物混入を検知して異常を表示する工程は、位置センサーによる溶接体の検査における合否の判定で、互いに直交する方向に変位させる２個の変位部材から、前記被検査部材の溶接部に押し当てた状態で、前記レーザー光線の前記被検査部材からの反射に基づいて各溶接部の正確な位置設定の状態を判定できる。【００２７】  数量センサーによる溶接工程条件での良品の数量を検知して、溶接工程サイクルの回数表示をするとともに、異物の混入を検知して異常を表示する工程は、通過での数量センサーによる溶接体の数量検知と品質合否を、連続溶接作業の１サイクルにおける完結で判断して、前記溶接部材の完成品箱に投入する時に、正常製品を１個ずつ投入されているか否かを判定される。【００２８】  設定した数量まで連続して溶接する実施する工程は、電流値、および通電時間と加圧値を施した後に、形状位置を検知して、この溶接の良否の検査を溶接都度に行って、溶接の良品であっても数量センサーを未通過、１サイクルに複数の投入、また溶接実施中に数量センサーにて異物の投入の場合には、溶接条件における不良品発生として操作した後に、全工程を自動的に停止して、再稼動するために、スポット溶接で、不良品、数の過不足を生じないようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本願に係る溶接検査システムの構成図。
【図２】生産前（バーコード入力への生産計画の出力）のフローチャート図。
【図３】初物製品、および終わり物製品の検査フローチャート図
【図４】連続生産時の稼働フローチャート図。
【図５】生産−検査の全体図。
【図６】製品の高さ検査の構成図（全体図、詳細図）
【図７】製品の通過検査の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】以下、本願発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【００３１】図１は、本願発明に係る溶接機工程における制御システムの構成図である。この溶接制御・検査システムは生産物の加工データを入力することにより、それらの加工条件と溶接機の加工状態、作業者の動作状態、製品の被加工状態を監視・制御するものである。生産工程を形成する要因のすべてを系列化し制御することにより溶接機における加工が適正な完成品とその管理を施すシステムである。
【実施例１】
【００３２】図１のＢはスポット溶接工程のすべての加工条件（作業者、溶接条件設定、被溶接体の種類とロット個数、出荷数、アラーム条件）などをバーコード入力により確実にかつ容易にスポット溶接機の一元制御装置Ａに設定せしめる機能とその情報と設定する関係Ｂ−１を示したものである。【００３３】図１のＣは第一工程である初物生産品においての良品形状の設定を記憶する検知であり、Ｆ−１は電流値、通電時間の検知である、Ｄはエアー圧による加圧検知である。これらの検知において否であるべきにスポット溶接機Ｆを安全に停止させる制御Ａ−１の関係を示している。【００３４】図１のＥ−１は検知信号Ｆ−１、Ｃ−１、Ｄ−１において正常であったものが完成加工品箱に入ったことにより、加工部材の一連の加工が正常に完結したことをＡと制御を行う関係である。【００３５】図１のＥ−１はＢ−１により設定されてある員数とその合計箱数まで連続する稼動のつどにも加工条件の合否が行われた正常加工品の数を制御Ａに関係させる。また人的な異常作業による加工工程を通らないもの及び検知信号Ｆ−１、Ｃ−１、Ｄ−１の加工条件を満たさないものが完成品箱に投入されたことも検知信号Ｅ−１と制御Ａ−１において安全に停止することを示した。【００３６】図１のＡにおいてはすべての生産品番、生産数、不良数、不良内容、生産者などを記録するシステムと簡単にその情報を生産計画へフィードバックする機能Ａ−２の関係を示した。【００３７】図１の一連のシステムにおいて加工状態、条件が表示することはタッチパネルＧで行え、かつ異常措置、復帰操作ができる機能Ａ−３を示した。この手法を使用して、不良品の発生流出防止と良品数量を完全に収容箱に納める事ができた。
【実施例２】
【００３８】次に上記実施例１を具現化するために、製品の生産工程と管理制御、及び検査システムを図２〜図７に示した。詳細については以下に説明する。
図２は生産に取り掛かるフローチャートであり、生産完成品にあるカンバンを読み取り、生産管理システムに入力することにより、出荷予定数と在庫数を自動計算し、生産すべきロット・員数をバーコードに示した作業カンバンを発行する流れである。【００３９】図２は作業終了後に行う作業データの出力によって生産数と在庫のデータを記録し、出荷後のデータと合算することにより適正な生産計画へと反映させる。
また、生産作業時の不良数や異常の種類のデータもトレーサビリティができる【００４０】図３は初動生産の流れで、初物検査により現物品による検査の設定と高さ検知による製品の条件設定を説明し、終り物検査での連続生産品の最終物の現物検査工程を説明している。
通常作業工程が良品の生産であることを確かめる事前と事後作業の段階を設け、不良品の生産と流出を防ぐ設定を説明している。【００４１】図４は生産時の作業者と工程の制御を示したものであり、手順の順列による監視制御のポイントを表した。同時に通過センサーによる員数検知が全体の生産の流れに関与しているのか図に表した。【００４２】図５はＡとＦ、Ｃ、Ｄ、Ｅで構成される全体の図である。作業者による一連の生産活動と製品の加工が右から左へと行われるように設計される。加工前製品ＨをＦにおいて加工するためにＡへの設定をＢで行い、Ｃ・Ｄ・Ｆでの異常がない場合にＥに投入することによって正常生産と認知された。【００４３】図６はＣの構成図とその稼動を表す図である。Ｆにおける１での上下稼動範囲は１と連動させた２でその移動距離は測れる。３において被加工製品の正常形状を加工するときに１の４から５への移動距離が測られる。この４から５への移動距離を２の進入域を正確に６によって計測・記録し、初物生産時と照合することが正常加工の施された結果としてわかる。そのために７側に一対に置かれた６を２が溶接により下部へ稼動し、被加工品の形状（高さ）に接地するまでに遮断する距離を常に計測し、Ａに記録している初物検査時の数値と照合される仕組みである。【００４４】図７はＥの構成図である６対の８を３対ずつ２段に交互になるように設置できる９を作成し完成品箱の上部に８によってできる１０を設定した。この９の下に完成品箱が置かれ、投入されるように設置した。Ｆ−１、Ｃ、Ｄにおいて合格品となったものが１０を通過することによって完成品箱へ投入への信号と員数をカウントし、その信号と員数をＡへと送る装置である。６対の８が上下２段にあることからそれによる１０は投入方向の軌道に係らず、またすべての形状品を検知することが出来るようになっている。
【符号の説明】
【００４５】Ａ：一元的制御装置
Ｂ：バーコード
Ｃ：高さ検知機
Ｄ：エアー圧検知機
Ｅ：通過センサー
Ｆ：スポット溶接機
Ｇ：タッチパネルモニター
Ｈ：加工前製品置き場
Ａ−１：スポット溶接機への制御
Ａ−２：ＳＤカードによる出力
Ａ−３：タッチパネルでの一元的制御装置の入力と状態表示
Ｂ−１：バーコード情報化された製品情報
Ｃ−１：高さ検知器による計測値
Ｄ−１：エアー圧の数値
Ｅ−１：通過センサーを通過した情報
１  スポット溶接機上部電極
２  上部電極と連動する計測棒
３  溶接加工時の上部電極と下部電極の接点
４  上部電極の最上稼動点
５  上部電極の加工点（最下移動点）
６  投光遮断式センサー
７  スポット溶接機下部電極
８  レーザー遮光式検知機
９  レーザー遮光式検知機を立体形状化させる冶具
１０  レーザー遮光の立体形状領域
【図１】
2012020336.tif 000003
【図２】
2012020336.tif 000004
【図３】
2012020336.tif 000005
【図４】
2012020336.tif 000006
【図５】
2012020336.tif 000007
【図６】
2012020336.tif 000008
【図７】
2012020336.tif 000009