JP2005014019A - 電極チップ整形装置及び電極チップの整形不良検出構造並びに電極チップの整形不良検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極チップの整形不良を高い精度で検出することができる電極チップの整形不良検出構造及び電極チップの整形不良検出方法を提供する。
【解決手段】電極チップ整形装置に装着された振動センサ５（振動検出手段）により電極チップ整形時に電極チップ整形装置が発する振動が検出され、該振動センサ５の検出信号に基いて整形良否判定装置６（整形良否判定手段）により電極チップの整形状態の良否が判定されて当該電極チップの整形状態がＮＧであると判定された場合に電極チップの整形不良が検出される。従って、測定原理が簡素であり信頼性が高く且つ安価に構成することができると共に高い精度で電極チップの整形不良を検出することが可能になる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極チップ整形装置及び電極チップの整形不良検出構造並びに電極チップの整形不良検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スポット溶接機においては、電極チップ先端部が通電時に高い圧力の下で高温に晒されて、電極チップ先端部が通電される毎に潰崩して当該電極チップ先端部の平坦部の直径が逓増されることが知られている。そして、スポット溶接（抵抗溶接）においては、溶接電流、加圧力等の溶接条件が固定された状態で電極チップ先端部の平坦部の直径が増大した場合、ワークの被接合部に通電される溶接電流の電流密度が減少して良好なナゲットを形成することができなくなり、その結果、接合強度及び製品品質の信頼性が低下する。そこで、電極チップに通電される毎に溶接電流を逓増させてワークの被接合部に通電させる溶接電流の電流密度を一定に保持することで、良好なナゲットが得られるようにしたステップアップ機能を具備するスポット溶接機がある。
【０００３】
しかしながら、通常、ワークには亜鉛メッキ等の表面処理が施されており、連続してスポット溶接した場合、通電時に溶融した亜鉛等の表面処理材料が電極チップ先端部に付着してワークと電極チップとが溶着し易くなる。そこで、スポット溶接においては、例えば、５０打点の溶接が行われる毎に電極チップの整形（ドレス）を行うことで、ワークと電極チップとの溶着を防いでいる。一般に、溶接ロボットにおいては、所定回数の溶接が行われる毎に溶接ガンが電極チップ整形位置に位置決めされて電極チップ整形装置により電極チップの整形が行われる。電極チップの整形は、電極チップ整形装置に電極チップを挿入し、当該整形装置内に設けられた切削刃により電極チップ先端部を切削して整形する方法が採られている。この方法は、高頻度で行われると電極チップの消耗が大きく、電極チップの寿命が短くなるという問題がある。
【０００４】
そこで、電極チップをダイスに所定の加圧力で挿入し該電極チップ先端部をダイスの凹部で鍛圧して整形する鍛圧方式の電極チップ整形方法が提案されている。特許文献１は、鍛圧方式を採用した電極チップ整形方法の一例である。この電極チップ整形方法では、電極チップ先端部がダイスの凹部になじんで変形して鍛圧加圧力が低下してしまい、連続して整形することが難しいという問題がある。そして、電極チップの整形は、溶接工程のサイクル中に自動で行われるので、整形された電極チップの整形不良を監視する必要がある。このような電極チップの整形不良を検出する手段として、レーザ光を整形後の電極チップ先端部に照射し、その反射光を受光して当該電極チップ先端部の形状（変位）を検出し、さらに該検出結果に基いて電極チップの整形状態の良否を判定するものが知られている。
【０００５】
しかしながら、上記したように投受光式の変位センサを用いて電極チップ先端部の形状を検出する場合、当該変位センサに対して電極チップ先端部を正確に位置決めさせるのが困難である。また、電極チップ先端部が球状であることでレーザ光が乱反射し、測定値がばらついて電極チップ先端部の形状を高い精度で検出（測定）するのは極めて困難である。そこで、ＣＣＤカメラで撮影された整形後の電極チップ先端部の形状の画像データをマイクロコンピュータで処理して電極チップ先端部の形状を高い精度で検出し、規準となる電極チップ先端部の形状のデータと比較することにより電極チップの整形状態の良否を判定するものがあるが、装置が高価なものになる。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６１−１８９８８３号公報（第２頁左上欄３行目〜第２頁左下欄１１行目、第１図及び第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、電極チップの整形において、電極チップの消耗がほとんどなく、しかも電極チップの連続した整形が可能な電極チップ整形装置を提供することにある。また、第２の目的は、電極チップの整形不良を高い精度で検出することができ、且つ安価に構成することが可能な電極チップの整形不良検出構造を提供することにある。さらに、第３の目的は、電極チップの整形不良を高い精度で検出することができる電極チップの整形不良検出方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、スポット溶接機の電極チップ先端部を整形する電極チップ整形装置であって、電極チップ先端部の形状に整合させて形成され該電極チップ先端部を収容する凹部を有する整形工具が装着された整形ホルダと、整形工具を電極チップ先端部回りに回転させる整形ホルダ回転手段と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
上記第２の目的を達成するために、本発明のうち請求項２に記載の発明は、スポット溶接機の電極チップ先端部を電極チップ整形装置の回転する整形工具に圧接させて整形する際の電極チップの整形不良検出構造であって、電極チップ整形装置の所定位置に装着された振動検出手段と、該振動検出手段の検出信号に基いて回転する整形工具に圧接させた電極チップの整形状態の良否を判定する整形良否判定手段と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、振動検出手段が、振動センサであることを特徴とする。
【００１１】
上記第３の目的を達成するために、本発明のうち請求項４に記載の発明は、スポット溶接機の電極チップ先端部を電極チップ整形装置の回転する整形工具に圧接させて整形する際の電極チップの整形不良検出方法であって、電極チップ先端部の整形時に電極チップ整形装置が発する振動に基いて電極チップの整形状態の良否を判定することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、電極チップ整形装置が発する振動を、電極チップ整形装置に装着された振動センサにより検出することを特徴とする。
【００１３】
従って、請求項１に記載の発明では、電極チップ先端部の形状に整合させて形成された整形工具が電極チップ先端部回りに回転されて該整形工具の凹部に収容された電極チップ先端部が整形される。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、振動検出手段により電極チップ整形時に電極チップ整形装置が発する振動が検出され、整形良否判定手段により振動検出手段で検出された振動に基いて電極チップの整形状態の良否が判定される。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、電極チップ整形装置に装着された振動センサにより、電極チップ整形時に電極チップ整形装置が発する振動が検出される。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、電極チップ整形時に電極チップ整形装置が発する振動に基いて電極チップの整形不良が検出される。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、電極チップ整形装置に装着された振動センサにより、電極チップ整形時に電極チップ整形装置が発する振動に基いて電極チップの整形不良が検出される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１〜図５に基いて説明する。本電極チップ３，４の整形不良検出構造は、スポット溶接機（本実施の形態では図１に示す溶接ロボット１）の一対の電極チップ３，４の先端部を電極チップ整形装置２の回転する整形工具１２に圧接させて整形する際の電極チップ３，４の整形不良を検出するものであって、図１及び図２に示すように、電極チップ整形装置２の所定位置に取り付けられた振動センサ５（振動検出手段）により電極チップ整形時の電極チップ整形装置２が発する振動が検出される。そして、本電極チップ３，４の整形不良検出構造は、上記振動センサ５の検出信号に基いてマイクロコンピュータからなる整形良否判定装置６（整形良否判定手段）により電極チップ整形時における各電極チップ３，４の整形状態の良否が判定され、該整形良否判定装置６の判定結果に基いて電極チップ３，４の整形不良が検出される構造になっている。
【００１９】
図１に示す溶接ロボット１は、スポット溶接用Ｃ型ガン７（以下、溶接ガン７と称す）を備え、該溶接ガン７が多関節型のロボットアームにより溶接ロボット制御装置８（図２参照）の制御信号に応じて位置決めされる構造になっている。また、上記溶接ロボット１は、溶接電源９（図２参照）が当該溶接ロボット１の基台に隣接して設置され、該溶接電源９の出力端子と溶接ガン７とがロボットアームに沿わせて配置されたパワーケーブルにより接続されている。そして、溶接ロボット１は、上記ロボットアームを動作させて溶接ガン７を指定位置に位置決めさせ、その位置決め後、溶接ガン７に設けられた加圧シリンダ１０（図２参照）の駆動により電極チップ３が電極チップ４に向けて移動される。これにより、ワークの重ね合わせた被接合部が電極チップ３と電極チップ４とで挟持され、当該被接合部には上記加圧シリンダ１０による加圧力が付与される。
【００２０】
そして、この状態で電極チップ３，４間の被接合部に上記溶接電源９から出力させた溶接電流を通電させることにより、ワークの重ね合わせた被接合部間にナゲットが形成されて当該被接合部が接合される構造になっている。なお、溶接ロボット１の各電極チップ３，４は、溶接ガン７とチラーユニットとを循環する冷却水により冷却されている。また、図１に示すように、上記溶接ガン７の可動範囲内には、ポスト１１で支持された電極チップ整形装置２が設置されている。そして、図１及び図３に示すように、該電極チップ整形装置２は、整形ヘッド１９と整形ヘッド支持部２０とで構成されている。上記整形ヘッド１９は、背面（整形ヘッド支持部２０と対向する側の面）に被案内部２１が設けられ、該被案内部２１が整形ヘッド支持部２０の一対の支持板２２間に配設された一対の案内シャフト２３により上下方向（図１及び図３における紙面視上下方向）へ摺動可能に案内されている。
【００２１】
また、図１及び図３に示すように、上記被案内部２１の上下両側には各案内シャフト２３に外挿された圧縮コイルばね２４が配設されている。そして、電極チップ整形装置２は、被案内部２１を一対の案内シャフト２３により案内しつつ各圧縮コイルばね２４を伸縮させることにより、上記整形ヘッド１９に電極チップ３，４が当接した際の衝撃が吸収される構造になっている。また、図４に示すように、整形ヘッド１９には、減速機構を介して電動モータ１５（整形ホルダ回転手段）で回転駆動される外周部に歯車を形成したホルダ１４が収容されている。該ホルダ１４には、当該ホルダ１４の回転軸の回りに等配された３個の整形工具１２が収容固定されている。各整形工具１２は、上記電動モータ１５により歯車やベルト等の公知の手段で上記ホルダ１４が回転され、このホルダ１４と共に回転されるように構成されている。また、各整形工具１２には、各電極チップ３，４の先端部の形状（規準形状）に整合させた凹形状の整形部１２ａ（凹部）が形成されている。
【００２２】
そして、図５に示すように、電極チップ整形装置２は、各電極チップ３，４の先端部を回転するホルダ１４に収容された各整形工具１２の各整形部１２ａに所定の整形圧力（加圧力）で圧接させることにより、個々の整形工具１２が遊星運動しつつ各電極チップ３，４の先端部を塑性変形させて当該電極チップ３，４の先端部が正規形状に整形される構造になっている。また、図１及び図３に示すように、電極チップ整形装置２の整形ヘッド１９の上面には、振動センサ５（振動検出手段）が固定されている。そして、本電極チップ３，４の整形不良検出構造は、整形時における電極チップ整形装置２の整形ヘッド１９が発する振動が上記振動センサ５により検出され、該振動センサ５の検出信号（検出加速度）に基いて、電極チップ３，４の整形状態の良否が上記整形良否判定装置６（整形良否判定手段）により判定される構造になっている。
【００２３】
なお、上記整形良否判定装置６は、電極チップ整形時に、制御部（ＣＰＵ）に入力された検出加速度と記憶部（ＲＡＭ）に記憶された設定加速度とを比較し、（検出加速度）≧（設定加速度）となった場合に、電極チップ３，４の整形状態がＮＧであると判定されて電極チップ３，４の整形不良が検出される構造になっている。そして、整形良否判定装置６は、電極チップ３，４の整形不良が検出されると、溶接ロボット制御装置８に整形不良検出信号を出力させる。そして、溶接ロボット制御装置８は、上記整形不良検出信号により電極チップ３，４が整形不良であることを認知すると、サイクルストップさせてコンソールに設置されたモニタ１７に電極チップ３，４の整形状態がＮＧであることを表示させると共にパトライト１８を点灯させてサイクルストップしたことをオペレータへ報知する構造になっている。
【００２４】
なお、本電極チップ３，４の整形不良検出構造は、整形良否判定装置６により（検出加速度）＜（設定加速度）、即ち電極チップ３，４の整形状態が良好であることが判定された場合には、溶接ロボット１のサイクルが持続されるように構成されている。
【００２５】
次に、本実施の形態の作用を説明する。溶接ロボット１は、電極チップ３，４が前回に整形（ドレス）されてからのスポット溶接の打点数が所定打点数（例えば５０打点）に到達すると、溶接ガン７を電極チップ整形位置に位置決めさせると共に電極チップ整形装置２の電動モータ１５を作動させてホルダ１４を回転させ、これと一体の各整形工具１２を回転させる。次に、溶接ロボット１は、加圧シリンダ１０を作動させて、図５に示すように、当該加圧シリンダ１０の加圧力により一対の電極チップ３，４の先端部を回転する各整形工具１２のローラ面である各整形部１２ａに圧接させる。これにより、電極チップ３，４は、当該電極チップ３，４の先端部と各整形工具１２のローラ面である整形部１２ａとの間に発生する摩擦抵抗による塑性変形、及び電極チップ３，４の先端部を各整形工具１２のローラ面である整形部１２ａに圧接させることによる鍛圧加工により、先端部が正規形状に整形される。この際、本電極チップ３，４の整形不良検出構造は、電極チップ整形時に電極チップ整形装置２が発する振動が振動センサ５（振動検出手段）により検出される。
【００２６】
そして、整形良否判定装置６（整形良否判定手段）は、設定加速度と振動センサ５で検出された検出加速度とを比較して、電極チップ３，４の整形状態の良否を判定する。ここで、整形良否判定装置６により（検出加速度）≧（設定加速度）、即ち電極チップ３，４の整形状態がＮＧであると判定されると、当該整形良否判定装置６から溶接ロボット制御装置８へ整形不良検出信号が出力される。そして、溶接ロボット制御装置８は、整形不良検出信号に基いて電極チップ３，４の整形状態がＮＧであることを認知すると、溶接ロボット１をサイクルストップさせてコンソールに設置されたモニタ１７に電極チップ３，４の整形状態がＮＧであることを表示させると共にパトライト１８を点灯させてサイクルストップしたことをオペレータへ報知する。
【００２７】
なお、整形良否判定装置６により（検出加速度）＜（設定加速度）、即ち電極チップ３，４の整形状態が良好であることが判定された場合には、溶接ロボット１のサイクルが持続される。
【００２８】
この実施の形態では以下の効果を奏する。
本電極チップ整形装置２は、各整形工具１２の整形部１２ａを電極チップ３，４の先端部の形状に近似整合させて形成し、該整形工具１２の整形部１２ａに電極チップ３，４の先端部を圧接させた状態で、各整形工具１２をホルダ１４の回転により回転させるため、電極チップ３，４と各整形工具１２との摩擦抵抗による塑性変形と電極チップ３，４を各整形工具１２に圧接させることによる鍛圧加工とにより、電極チップ３，４の先端が各整形工具１２の整形部１２ａの形状に整形される。従って、本電極チップ整形装置２は、電極チップ３，４の整形時における電極チップ３，４の消耗がほとんど生じない。
本電極チップ３，４の整形不良検出構造は、電極チップ整形装置２に装着された振動センサ５（振動検出手段）により電極チップ整形時に電極チップ整形装置２が発する振動が検出される。そして、該振動センサ５の検出信号に基いて整形良否判定装置６（整形良否判定手段）により電極チップ３，４の整形状態の良否が判定され、当該電極チップ３，４の整形状態がＮＧであると判定された場合に電極チップ３，４の整形不良が検出される。従って、本電極チップ３，４の整形不良検出構造は、測定原理が簡素であるので安価に構成することができる。また、本電極チップ３，４の整形不良検出構造は、整形不良時に生じる異常振動を検知して電極チップ３，４の整形不良が検出されるので装置の信頼性及び検出精度が高く、さらに整形時に整形不良が検出されるため生産性が犠牲になるようなことがない。
【００２９】
なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
振動検出手段は、被対象物（本実施の形態では電極チップ整形装置２）の振動の加速度を検出する振動センサ５に限らず、例えば、被対象物の振動の周波数を検出する振動センサ５であってもよい。この場合、例えば、検出された振動周波数が設定された周波数域から外れた場合に整形良否判定装置６（整形良否判定手段）により電極チップ３，４の整形状態がＮＧであると判定し、該判定に基いて電極チップ３，４の整形不良を検出するように電極チップ３，４の整形不良検出構造を構成する。
振動センサ５（振動検出手段）の取付け位置は、必要に応じて設定すればよく、例えば、振動センサ５を整形ヘッドの下面や側面、或いは電動モータ１５に装着してもよい。
スポット溶接機は溶接ロボット１でなくてもよく、汎用型のスポット溶接機であってもよい。この場合、電極チップ整形装置２を移動させて電極チップ３，４に対して位置決めさせるように構成する。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、電極チップの消耗がほとんどなく、しかも電極チップの連続した整形が可能な電極チップ整形装置を提供することができる。また、電極チップの整形不良を高い精度で検出することができ、且つ安価に構成することが可能な電極チップの整形不良検出構造を提供することができる。さらに、電極チップの整形不良を高い精度で検出することができる電極チップの整形不良検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本電極チップの整形不良検出構造の説明図で、溶接ロボットと電極チップ整形装置とを示す図である。
【図２】本電極チップの整形不良検出構造の概略構成を示すブロック図である。
【図３】電極チップ整形装置の斜視図である。
【図４】本電極チップ整形装置の説明図で、歯車部材に３つの整形工具が収容された状態を示す平面図である。
【図５】整形工具の整形部に各電極チップが圧接された状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 溶接ロボット（スポット溶接機）
２ 電極チップ整形装置
３，４ 電極チップ
５ 振動センサ（振動検出手段）
６ 整形良否判定装置（整形良否判定手段）
１２ 整形工具
１２ａ 整形部（凹部）
１４ ホルダ（整形ホルダ）
１５ 電動モータ（整形ホルダ回転手段）

Claims (5)

1. スポット溶接機の電極チップ先端部を整形する電極チップ整形装置であって、前記電極チップ先端部の形状に整合させて形成され該電極チップ先端部を収容する凹部を有する整形工具が装着された整形ホルダと、前記整形工具を前記電極チップ先端部回りに回転させる整形ホルダ回転手段と、を具備することを特徴とする電極チップ整形装置。
2. スポット溶接機の電極チップ先端部を電極チップ整形装置の回転する整形工具に圧接させて整形する際の電極チップの整形不良検出構造であって、前記電極チップ整形装置の所定位置に装着された振動検出手段と、該振動検出手段の検出信号に基いて回転する前記整形工具に圧接させた電極チップの整形状態の良否を判定する整形良否判定手段と、を具備することを特徴とする電極チップの整形不良検出構造。
3. 前記振動検出手段が、振動センサであることを特徴とする請求項２に記載の電極チップの整形不良検出構造。
4. スポット溶接機の電極チップ先端部を電極チップ整形装置の回転する整形工具に圧接させて整形する際の電極チップの整形不良検出方法であって、前記電極チップ先端部の整形時に前記電極チップ整形装置が発する振動に基いて前記電極チップの整形状態の良否を判定することを特徴とする電極チップの整形不良検出方法。
5. 前記電極チップ整形装置が発する振動を、前記電極チップ整形装置に装着された振動センサにより検出することを特徴とする請求項４に記載の電極チップの整形不良検出方法。

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