(57)【要約】      （修正有）【課題】作業者によるばらつきをなくして安定した溶接品質を有する面直度計測方法及び該方法を行うスポット溶接機を提供する。【解決手段】被溶接部材Ｗに対して空気を噴出するとともに、該噴出した空気の背圧Ｐ１、Ｐ２を計測する背圧計測工程（ステップＳ２）と、背圧Ｐ１、Ｐ２−隙間δ１、δ２特性マップに基づいて、前記計測した背圧Ｐ１、Ｐ２に対応した隙間δを求め、該隙間δ１、δ２に基づいて面直度θを算出する面直度算出工程（ステップＳ３〜Ｓ５）とを備えている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接部材を一対の溶接電極で挟持するとともに該一対の溶接電極間で通電させることにより前記被溶接部材を溶接するスポット溶接において、前記被溶接部材に対する前記溶接電極の面直度を計測する方法であって、
前記被溶接部材に対して空気を噴出するとともに、該噴出した空気の背圧を計測する背圧計測工程と、
前記背圧と面直度との関係を予め求めた背圧−面直度特性に基づいて、前記計測した背圧に対応した面直度を算出する面直度算出工程と
を備えたことを特徴とするスポット溶接における面直度計測方法。
【請求項２】
被溶接部材を一対の溶接電極で挟持するとともに該一対の溶接電極間で通電させることにより前記被溶接部材を溶接するスポット溶接機において、
前記溶接電極の前記被溶接部材に対する面直度を計測する面直度計測装置設け、
該面直度計測装置は、
前記被溶接部材に対して空気を噴出する空気噴出部と、
該空気噴出部から噴出した空気の背圧を計測する背圧計測部と、
前記背圧と面直度の関係を予め求めた背圧−面直度特性に基づいて、前記計測した背圧に対応した面直度を算出する面直度算出部と、
前記面直度が所定のしきい値より大のとき前記スポット溶接機の作動を許可する溶接機制御部と
を備えていることを特徴とするスポット溶接機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被溶接部材に対する溶接電極の面直度を計測する方法及び該方法を実施するスポット溶接機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用ドアを構成するパネル等の被溶接部材を複数枚重ねてスポット溶接する場合、溶接電極のパネルに対する面直度を計測することが行われている。これは溶接電極とパネルとの面直状態がナゲットの形成位置等、溶接品質に大きく影響するためである。
【０００３】
そのため、溶接ロボットにより溶接する場合には、例えば特許文献１に開示されている面直ゲージを用いて、溶接前に所望の面直度が得られるようにスポット溶接用ロボットのティーチングが実施されている。前記特許文献１記載の従来の面直ゲージは、基底プレート，平面鏡，上面プレートを間隔を空けて配置した構成のものであり、溶接電極の輪郭全域を平面鏡に写すことにより面直度を確認するようになっている。
【０００４】
一方、作業者が手作業により溶接を施すポータブルタイプのスポット溶接機にあっては、手作業による不具合を防止するために、電極近傍に面直度を確保するための検出子を設け、作業者が溶接毎に面直度を目視により所定範囲に維持管理することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−４３８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記面直ゲージを用いる場合、及び面直度確認用の検出子を設ける場合の何れも、結局のところ作業者の目視によって面直度を確認するようにしており、得られる面直度に人為的なばらつきが生じるおそれがある。また前記検出子を備えた場合、溶接により発生したスパッタがパネルと検出子との間に挟まれ、これにより面直度確認に誤差を生じさせる恐れがあり、またスパッタの除去を要する等メンテナンス性も悪いといった問題もある。
【０００７】
本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、作業者によるばらつきをなくして安定した溶接品質を有する面直度計測方法及び該方法を実施するスポット溶接機を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、被溶接部材を一対の溶接電極で挟持するとともに該一対の溶接電極間で通電させることにより前記被溶接部材を溶接するスポット溶接において、前記被溶接部材に対する前記溶接電極の面直度を計測する方法であって、前記被溶接部材に対して空気を噴出するとともに、該噴出した空気の背圧を計測する背圧計測工程と、前記背圧と面直度との関係を予め求めた背圧−面直度特性に基づいて、前記計測した背圧に対応した面直度を算出する面直度算出工程とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項２の発明は、被溶接部材を一対の溶接電極で挟持するとともに該一対の溶接電極間で通電させることにより前記被溶接部材を溶接するスポット溶接機において、前記溶接電極の前記被溶接部材に対する面直度を計測する面直度計測装置を設け、該面直度計測装置は、前記被溶接部材に対して空気を噴出する空気噴出部と、該空気噴出部から噴出した空気の背圧を計測する背圧計測部と、前記背圧と面直度の関係を予め求めた背圧−面直度特性に基づいて、前記計測した背圧に対応した面直度を算出する面直度算出部と、前記面直度が所定のしきい値より大のとき前記スポット溶接機の作動を許可する溶接機制御部とを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、被溶接部材に空気を噴出させ、そのときの背圧に基づいて面直度を求めるようにしているので、従来の目視によって面直度を求める場合のような作業者による面直度のばらつきを回避できる。
【００１１】
また、空気を被溶接部材に噴出させているので、被溶接部材を冷却でき、スパッタの発生自体を抑制でき、またスパッタが生じた場合でも噴出空気によりスパッタが被溶接部材に付着するのを抑制でき、スパッタ除去が不要になる又は軽減される分メンテナンス性を向上できる。
【００１２】
さらにまた、噴出空気により溶接電極が冷却されるので、電極交換頻度が低下し、この点からもメンテナンス性を向上でき、また電極交換コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１による面直度計測方法を実施するスポット溶接機のブロック構成図である。
【図２】前記実施例における面直度計測方法を説明するための模式図である。
【図３】前記実施例における空気噴出部の概略構造図である。
【図４】前記実施例における背圧Ｐ−隙間δ特性マップを示す図である。
【図５】前記実施例における面直度計測方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１〜図５において、１は、本実施例１に係るポータブルタイプのスポット溶接機である。このスポット溶接機１は、溶接機本体２と、該溶接機本体２に、ホース３により接続され、溶接電流を供給するトランス４と、このトランス４及び溶接機本体２の動作を制御するコントローラ１１とを備えている。なお、前記溶接機本体２は懸垂機構２ａによりその重力を打ち消すように吊り下げられており、これにより作業者の労力負担を軽減している。また前記ホース３内には電源コードや圧縮空気供給チューブ等が束ねられた状態で収容されている。
【００１６】
前記溶接機本体２は、大略Ｃ字形状のフレーム５を有し、該フレーム５の下辺部５ａには固定電極６が配設され、上辺部５ｂにはエアシリンダ７が配設されている。このエアシリンダ７のピストンロッド７ａに可動電極８が配設されている。
【００１７】
また前記フレーム５には、作業者が把持する操作ハンドル５ｃが形成され、該操作ハンドル５ｃには作動スイッチ５ｄが配設されている。作業者が、前記操作ハンドル５ｃを把持して、前記固定電極６が２枚重ねのパネルＷの下面に当接し、該固定電極６及び可動電極７の軸心ｂがパネルＷの溶接ポイントに対向するように溶接機本体２を移動させ、前記作動スイッチ５ｄをオンすることにより、可動電極８が下降して固定電極６とでパネルＷを挟持するとともに、両電極６７，８間に溶接電流が流れ、前記パネルＷがスポット溶接される。
【００１８】
そして、本実施例の溶接機１は、前記固定電極６及び可動電極７の軸心ｂの、前記パネルＷの表面に対する角度である面直度θを計測する面直度計測装置９を備えている。
【００１９】
前記面直度計測装置９は、前記フレーム５の下辺部５ａに、前記固定電極６を挟んで対称をなすように、かつ垂直上方に向けて配置された一対のエアパイプ（空気噴出部材）１０，１０を備えている。該各エアパイプ１０の下端部には、圧縮空気供給チューブ１０ａが接続され、上端部には噴出ノズル１０ｂが形成されている。また前記エアパイプ１０の途中には流量調整バルブ１０ｃが配設され、該流量調節バルブ１０ｃから前記噴出ノズル１０ｂの間の部分には内部の圧力を検出する圧力センサ１０ｄが接続されている。なお、１０ｅは前記エアパイプ１０への供給圧力を検出する圧力計である。
【００２０】
ここで前記エアパイプ１０の噴出ノズル１０ｂ側の圧力は、該噴出ノズル１０ｂから噴出される空気ａの状態によって変化する。この内部の圧力を本実施例では噴出する空気ａの背圧Ｐと称している。この背圧Ｐは、例えば、前記噴出ノズル１０ｂの出口端面と前記パネルＷとの隙間δによって変化する。具体的には、図４の背圧Ｐ−隙間δ特性マップに示すように、背圧Ｐは、前記隙間δが小さいときは高くなり、大きいときは低くなる。なお、背圧Ｐ−隙間δ特性マップは、予め実験等によって求められたものであり、前記コントローラ１１の記憶部１１ａに格納されている。
【００２１】
そして前記面直度計測装置９は、前記格納された背圧Ｐ−隙間δ特性マップと、前記圧力センサ１０ｄにより計測された背圧Ｐとに基づいて、前記面直度θを算出する面直度算出部１１ｂを備えている。なお、この面直度算出部１１ｂは、前記コントローラ１１の機能によって実現される。また、コントローラ１１は、溶接機本体２及びトランス４の動作を制御する駆動制御部１１ｃを有し、該駆動制御部１１ｃは、前記面直度θが所定の範囲内にある状態で前記作動スイッチ５ｄがオンすると、前記エアシリンダ７に作動信号Ａを出力し、それに続いて前記トランス４に通電信号Ｂを出力する。
【００２２】
次に、前記スポット溶接における制御動作を図５に示すフローチャートに基づいてさらに詳述する。
【００２３】
スポット溶接動作が開始され、作業者が、溶接機本体２を、ハンドル５ｃを把持して、固定電極６がパネルＷの下面に当接し、かつ固定電極６及び可動電極８の軸心ｂがパネルＷの溶接ポイントに対向するように移動させる（ステップＳ１）と、前記２つのエアパイプ１０，１０の各噴出ノズル１０ｂ，１０ｂから噴出している空気ａがパネルＷに衝突し、各エアパイプ１０，１０内における背圧Ｐ1，Ｐ2がそれぞれの圧力センサ１０ｄ，１０ｄにより計測され、該計測された背圧Ｐ1，Ｐ2が前記コントローラ１１の面直度算出部１１ｂに読み込まれる（ステップＳ３）。そして、前記背圧Ｐ−隙間δ特性マップから、前記読み込まれた背圧Ｐ1，Ｐ2に対応する隙間δ1，δ2がマップ演算される（ステップＳ３）。そしてパネルＷの表面に対する前記電極の軸心ｂの傾きθ′が式tanθ′＝(δ1−δ2)／Ｌから演算され（ステップＳ４）、続いて面直度θ＝（９０°−θ′）が演算される（ステップＳ５）。そして前記面直度θが所定のしきい値θoより大きいか否かが判断され(ステップＳ６)、面直度θがしきい値θo より大の場合、つまり前記傾きθ′が許容範囲内にある場合に、作業者がスタータスイッチ５ｄをオンする（ステップＳ７）と、前記エアシリンダ７に駆動制御部１１ｃから作動信号Ａが出力され、可動電極８が下降し、固定電極６と可動電極８とでパネルＷを挟持するとともに、駆動制御部１１ｃからの通電信号Ｂにより、トランス４から両電極間に溶接電流が供給され、前記パネルＷがスポット溶接される（ステップＳ８）。
【００２４】
このように、本実施例では、パネルＷの表面に対して空気ａを噴出させ、そのときの背圧Ｐに基づいて面直度θを求めるようにしているので、従来の目視によって面直度を求める場合のような作業者毎の面直度のばらつきを回避できる。
【００２５】
また、２つのエアパイプ１０，１０の間隔Ｌと、該両部材からの背圧Ｐ1,Ｐ2に対応した隙間δ1,δ2の差とにより溶接電極の軸心ｂの傾きθ′を求め、該傾きθ′から面直度θを求めるようにしたので、簡単な構成により、作業者毎のばらつきを排除した面直度の計測が可能となる。
【００２６】
また、パネルＷに空気ａを噴出させているので、パネルＷを冷却でき、スパッタの発生自体を抑制できる。またスパッタが生じた場合でも噴出空気ａによりスパッタがパネルＷに付着するのを抑制でき、スパッタ除去が不要になる又は軽減される分メンテナンス性を向上できる。
【００２７】
さらにまた、噴出空気ａにより溶接電極６が冷却されるので、電極交換頻度の低下の分メンテナンス性を向上でき、また電極交換コストを低減できる。
【００２８】
なお、前記実施例では、背圧Ｐ−隙間δ特性マップに基づいて、計測された背圧Ｐ1,Ｐ2に対応した隙間δ1,δ2を求め、この隙間δ1,δ2から、先ず軸心ｂのパネル表面への垂直線に対する傾きθ′を求め、該傾きθ′から面直度θを求めたが、本発明における面直度θの求め方は前記実施例に限定されない。例えば、予め、背圧Ｐと面直度θとの関係を示す背圧Ｐ−面直度θ特性マップを求めておき、該マップに基づいて、計測された背圧Ｐから直接面直度θを求めるようにしても良い。
【００２９】
また、前記実施例では、一対のエアパイプ１０，１０を、電極６を通る例えば横方向の直線上に位置し、かつ電極６に対して対称をなすように配置したが、さらにもう一対のエアパイプを例えば前後方向の直線上にて対称をなすように配置してもよく、このようにした場合は、面直度をより一層精度良く計測できる。
【００３０】
さらにまた、前記実施例では、エアパイプを一対設けたが、逆に１つのみ設けることを可能である。この場合は、１つのエアパイプからの空気の背圧と面直度との関係を示す特性マップを予め実験等で求めておき、この背圧−面直度特性マップに基づいて、計測された１つの背圧に対応した面直度をマップ演算することとなる。
【符号の説明】
【００３１】
１  スポット溶接機
６，８  固定電極，可動電極（一対の溶接電極）
１０，１０  空気噴出部
１０ｄ  圧力センサ（背圧計測部）
１１ｂ  面直度算出部
１１ｃ  溶接機制御部
ａ  空気
Ｐ  背圧
Ｓ２  背圧計測工程
Ｓ３〜Ｓ５  面直度算出工程
Ｗ  パネル（被溶接部材）
θ  面直度
θｏ  しきい値
【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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