JP2005125361A

JP2005125361A - チップドレッサ装置

Info

Publication number: JP2005125361A
Application number: JP2003363537A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Asai; 康広浅井; Takeshi Shikai; 竹志鹿井; Shinji Asada; 紳司浅田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】短い切削回転時間に対しても回転異常を確実に検出することができるチップドレッサ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】チップドレッサ装置２１は、電極チップ１５を切削するカッタ２３と、カッタを回転させる三相交流モータ２５と、カッタ及び三相交流モータの間に設けられた回転力伝達機構２７と、カッタ底部に一体回転するよう設けられた被検出部４７と、被検出部の近傍に設けられた検出部４９と、検出部によって検出された実測回転状態と予め決めれた設定回転状態との比較により回転異常か否かを判定する回転異常判定手段３１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、抵抗溶接等に使用される電極チップを切削するチップドレッサ装置に関するものである。

従来、スポット溶接などの抵抗溶接は溶接ロボットなどを利用して行われ、２本のアームの先端に取付けられた一対の電極チップにて、金属製の被溶接部を挟むことで行われる。電極チップは使用する度に徐々に先端形状が扁平になり、打点数が多くなると溶接品質が安定しなくなる。そのため、所定の打点数毎に電極チップの先端部を定期的に切削している。この切削はチップドレッサ装置を使用して行われる（例えば、特許文献１参照）。

図５に基づいて従来のチップドレッサ装置の構成を説明する。チップドレッサ装置１には、三相交流モータ３が設けられている。三相交流モータ３には、モータの過負荷保護手段としてのサーマルリレー５及び正転逆転切替回路７を介して三相交流電源９が接続されている。また、三相交流モータ３の出力は、ベベルギヤ機構１１を介してカッタ１３に伝達されるようになっている。このような装置では、溶接ガンのシャンク先端に取り付けられた上下一対の電極チップ１５を、カッタ１３に対して上下から挟むように押し当て、この状態でカッタ１３が回転することにより一対の電極チップ１５が同時に切削される。また、カッタ１３は正転回転と逆転回転とを交互に行うようになっており、カッタ１３の正転回転により電極チップ５の切削を行い、逆転回転により切削屑の電極チップからの除去を促している。

特開２００１−２８７０４６号公報

しかしながら、チップドレッサ装置においては、目視で確認したところでは正常にカッタ１３が回転しているように見えても、実際に電極チップ１５において予定通りの切削量が得られているか否かを確認することは容易ではない。例えば、チップドレッサ装置１には上記のようにモータの過負荷保護手段としてのサーマルリレー５が設けられているので、このサーマルリレー５を用いてカッタの回転異常を検出する手法が考えられる。具体的には、カッタ１３に対して電極チップ１５やその他の異物が食い込むと、モータに過負荷が作用することとなるので、回路に過電流が流れ、サーマルリレー５が作動することが期待される。しかしながら、一般的には、サーマルリレーは、整定電流の２〜３倍の電流が流れた時に、数秒、例えば２〜３秒で応答するように設定される。このため、上記特許文献１に記載された先行技術のカッタ１３の回転制御のように、０．３〜０．８秒程と極めて短い正転回転と逆転回転を複数回繰り返す態様では、モータに過負荷が作用しても過電流の流れる時間が短いためにサーマルリレー５が応答しないことがあり、回転異常検出としては安定した成果が得られない問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、短い切削回転時間に対しても回転異常を確実に検出することができるチップドレッサ装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明のチップドレッサ装置は、電極チップを切削するカッタと、前記カッタを回転させる駆動手段と、前記カッタ及び駆動手段の間に設けられた回転力伝達機構と、前記カッタ又は回転力伝達機構における回転動作部分に一体回転するよう設けられた被検出部と、前記被検出部の近傍に設けられた検出部と、前記検出部によって検出された実測回転状態と予め決めれた設定回転状態との比較により回転異常か否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
さらに、同目的を達成するための本発明に係る別のチップドレッサ装置は、電極チップを切削するカッタと、前記カッタを回転させる駆動手段と、前記カッタ及び駆動手段の間に設けられた回転力伝達機構と、前記駆動手段の駆動力により、前記カッタと同期して移動する被検出部と、前記被検出部の近傍に設けられた検出部と、前記検出部によって検出された実測回転状態と予め決められた設定回転状態との比較により回転異常か否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
また、好適には、上記チップドレッサ装置において、検出対象となる一切削工程の前記カッタの回転時間は１秒以下に設定されている。

本発明のチップドレッサ装置によれば、短い切削回転時間に対しても回転異常を確実に検出することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に、本実施の形態に係るチップドレッサ装置の構成を概略的に示す。チップドレッサ装置２１は、主に、電極チップの切削のためのカッタ２３と、その駆動手段としての三相交流モータ２５と、三相交流モータ２５及びカッタ２３の間に設けられた回転力伝達機構２７と、カッタ２３の回転状態を検出する回転状態検出手段２９と、更にカッタ２３の回転異常を判定する回転異常判定手段３１とを備えている。

三相交流モータ２５には、サーマルリレー３３及び正転逆転切替回路３５を介して三相交流電源３７（本実施の形態では２００Ｖを使用）が接続されている。サーマルリレー３３は、切削時にカッタ２３に過大な負荷が作用した場合に、三相交流モータ２５への電源供給を遮断して三相交流モータ２５へ損傷が及ぶことを防止している。また、正転逆転切替回路３５は、後述するように切削を行うべくカッタ２３を所定時間正転させ、切削屑の除去を促すべくカッタ２３を所定時間逆転させ、さらにその正転、逆転が交互に行われるように三相交流モータ２５への電流供給を制御する。

カッタ２３は、ホルダ３９及びそれに取り付けられた切削刃４０（図２参照）から構成されている。ホルダ３９は、その上下面に、ドーム状の電極チップ１５先端を受け入れるように対応したすり鉢状凹部４１を備えている。ホルダ３９の上下面に形成されたすり鉢状凹部４１は、扇形の貫通部にて連通されており、上述した切削刃４０は、上下一対の刃部を有し、前記刃部がすり鉢状凹部４１の底部付近に突出する状態で前記貫通部内に取り付けられている。

回転力伝達機構２７は一対のベベルギヤ４３、４５を備えている。一方のベベルギヤ４３は三相交流モータ２５の出力軸に接続されている。また、他方のベベルギヤ４５は、その中央にカッタ２３を収容する穴を備えている。すなわち、カッタ２３は、ベベルギヤ４５に収容されて当該ベベルギヤ４５と一体回転する。

図２は、ホルダ３９及び回転状態検出手段２９などを下方から見た図である。図１及び図２に示されるように、回転状態検出手段２９は、カッタ２３と一体回転するようにカッタ２３の底部に設けられた被検出部４７と、かかる被検出部４７の近傍に設けられた検出部４９とから構成されている。被検出部４７は、複数の弧状壁部５１とスリット部５３とから構成されており、弧状壁部５１及びスリット部５３は、交互に等角度連続するように並んでいる。また、弧状壁部５１及びスリット部５３は、本実施の形態では４つずつ設けられているが、本発明はそれに限定されるものではない。一方、検出部４９は、弧状壁部５１の有無を検出することができる光学的センサより構成されている。かかる光学的センサは、回転異常判定手段３１に接続されている。また、回転異常判定手段３１には、警報手段５５が接続されている。

次に、以上のように構成された本実施の形態のチップドレッサ装置の動作について説明する。三相交流電源３７により提供される電流によって三相交流モータ２５は、１８００ｒｐｍで回転される。ベベルギヤ４３、４５のギヤ比は１／２が選択されており、カッタ２３は、上記の三相交流モータ２５の回転によって９００ｒｐｍで回転駆動される。また、溶接ガンの上下一対のシャンク５７の先端に取り付けられた上下一対の電極チップ１５が、それぞれ対応するすり鉢状凹部４１内に押し付けられる。これによって、一対の電極チップ１５は、回転するカッタ２３の切削刃４０によって切削され、所定の溶接品質を提供できるような先端形状に加工・復活される。また、本実施の形態では、三相交流モータ２５及びカッタ２３などは、図３に示すように、０．５秒正転した後、０．１秒停止し、さらに０．１秒逆転し、０．１秒停止した後に再び正転を行うサイクルで動作する。すなわち、０．５秒の正転時にカッタ２３は電極チップ１５の切削を行い、０．１秒の逆転時に電極チップ１５及びホルダ３９内からの切削屑の除去を促進する。このようにして、正転・逆転を繰り返すようにカッタ２３を回転させることによって、切削屑を除去しながら目的の形状へと電極チップ１５の切削が行われる。なお、本実施の形態では、上述した０．５秒の正転が一切削工程にあたる。

ところで、チップドレッサ装置においては、目視で確認したところでは正常にカッタ２３が回転しているように見えても、実際に電極チップ１５において予定通りの切削量が得られているか否かを確認することは困難であった。特に、上記に例示したようにカッタ２３の回転時間が０．５秒であるなど極めて短時間の回転により切削されるため、一般的なモータの過負荷検出手段などでは応答が間に合わない問題がある。そこで、本実施の形態では、次のようにしてカッタの回転異常の有無を検出している。

端的にいうと、回転異常判定手段３１は、検出部４９によって検出された情報に基づく実測回転状態と、予め分かっている正常回転状態を示す設定回転状態とを比較して回転異常か否かを判定する。まず、切削時、カッタ２３が回転するとそれと一体である被検出部４７もまた同期的に回転する。よって、検出部４９の正面には、弧状壁部５１とスリット部５３とが一定周期で交互にくるようになる。検出部４９は、弧状壁部５１が対面する状態でＯＦＦ状態となり、スリット部５３が正面にくる状態でＯＮ状態となる。かかる検出部４９のＯＮ・ＯＦＦ状態は回転異常判定手段３１に送られる。回転異常判定手段３１は、その情報をもとに所定時間当たりのＯＮ・ＯＦＦの回数をカウントする。また、一度の正転状態は０．５秒継続するため、前述のように９００ｒｐｍで回転するカッタ２３は、モータの加減速の影響を除くと０．５秒間で７．５回転することとなる。実際の切削時には、モータの加減速の影響があるため、０．５秒間の正常回転状態で６回転（二度の正転状態を合計すると２倍の１２回転）する。一方、カッタ２３が無負荷状態であるならば一度の正転状態０．５秒当たり、モータの加減速の影響を考慮した場合、７回転（二度の正転状態を合計すると２倍の１４回転）する。さらに、本実施の形態では、弧状壁部５１及びスリット部５３は全周に亙って４つずつ設けられているので、カッタ２３が一回転する間にＯＮ・ＯＦＦ状態は４回カウントされる。以上をふまえて、本実施の形態では、二度の正転状態のカウント数を合計し、そのカウント数からカッタの回転数を求め、二度の正転状態の合計回転数が１１〜１３回転の間にあれば切削中、カッタ２３は正常な回転状態にあり、電極チップ１５においても予定通りの切削量が得られているものと判定される。回転異常判定手段３１においてカッタ２３の回転状態に異常があると判定された場合には、例えばブザーやランプなどの警報手段５５を介して警報が発せられ、使用者にその旨が報知される。

以上のようにして、切削動作の良否判定をカッタ正転回転の都度、自動的に行うようにして、異常の早期発見とスポット溶接品質不良の流出を防止することができるようになっている。また、判定対象であるカッタと一体的に回転する被検出部４７の動作を直接カウントする手法なので、例え、切削時にカッタ正転回転が０．５秒などと短時間であっても、その回転状態の良否を確実に判定することができる。なお、回転異常のパターンとしては、例えば次のような場合が考えられる。カッタの回転が減少する例としては、カッタやベベルギヤが異物を噛み込んで過負荷となっている場合や、カッタ内の切削刃が電極チップに食い込んで回転数が低下している場合などがあり得る。また、カッタの回転が増大する例としては、カッタ内の切削刃が刃先磨耗により電極チップに対してすべっており、負荷減少により回転数が増加している場合などがある。また、本実施の形態では、電線や制御線の断線などによるカッタ（モータ）が全く回転していない状態の検出も行うことができる。

なお、以上に説明してきた本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な改変を施して実施することができる。例えば、上記実施の形態においては、カッタの二度の正転状態に亙るカウント数を監視し、それによって回転異常を判定していたがこれに限定されるものではなく、次のような判定態様であってもよい。図４に、被検出部のカウント数とカッタ正転時間との関係を示す。すなわち、設定回転状態として、カウント数と正転時間とで関係付けられた回転正常範囲を有する比較基準テーブルを、回転異常判定手段３１に予め用意・記憶させておき、カウント数或いは正転時間を基準として、正常範囲から離脱した時点をもって回転異常と判定するように連続的な異常判定態様でもよい。電極チップの先端形状の扁平は、溶接品質を悪化させるが、問題視される変形度合いについては対象・用途などにより異なる。扁平度合いがより進んだ電極チップについては、正転状態、つまり切削工程の回数を増やすことによって対応することができる。比較基準テーブルを使用する異常判定態様では、例えば、正転状態の回数を変更しても、判定手段の設定などを変更することなく、回転異常を判定するうことができる。

また、被検出部の取り付け位置もカッタの底部に限定されるものではなく、カッタあるいは回転力伝達機構における回転動作を行う部分であればいずれの位置に取り付けてもよく、例えば、ベベルギヤ４３、４５における噛み合いを阻害しない部分に被検出部を取り付けても良いし、ベベルギヤの歯自体を被検出部とすることも可能である。なお、上記の実施の形態では、モータとカッタとの間の回転力伝達機構がギヤのみで構成されているが、回転力伝達機構としては、例えば歯付きベルトなど、ギヤ以外の構成を用いることができる。この場合、例えば、歯付きベルトの歯など、駆動手段及びカッタと同期して駆動される他の部分を被検出部とすることができる。
検出部としての光学センサに対応する光源の有無や、光学センサの設定も適宜変更可能である。上記の実施の形態では、特に光源を設けずにスリット部にて光学センサがＯＮ状態となる構成を挙げたが、光学センサと並べて光源を配置し、弧状壁部にて反射した光を光学センサが感知し、ＯＮ状態となる構成を採用してもよい。
また、検出部としては、光学的センサに限定されるものではなく、被検出部の特定の箇所の通過回数をカウントしあるいは通過速度を検知できる手段であればよく、例えば磁気的なセンサを用いることもできる。

また、上記の実施の形態では、一度の正転状態の時間、すなわち一切削工程の時間を０．５秒間としていたが、本発明はこれに限定されるものではない。一切削工程の時間がサーマルリレー等の通常の過負荷検出手段による検出が困難な程度に短い場合、例えば１秒以内であれば、本発明の利用により、回転異常の検出精度を向上させることができる。

なお、上記の実施の形態では、駆動手段として三相交流モータを使用しているが、駆動手段は特に限定されるものではない。従って、例えば単相モータやエアモータを使用することも可能であり、さらに他の手段でもよい。

本発明の実施の形態に係るチップドレッサ装置の構成を示す図である。チップドレッサ装置のホルダ及び回転状態検出手段などを下方から見た図である。チップドレッサ装置におけるカッタ回転の正逆状態を示すグラフである。チップドレッサ装置において、異常を連続的に判定するために用いられる正常範囲を示すグラフである。従来のチップドレッサ装置の構成を示す図である。

符号の説明

１５電極チップ、２１チップドレッサ装置、２３カッタ、２５三相交流モータ（駆動手段）、２７回転力伝達機構、３１回転異常判定手段、４３，４５ベベルギヤ（回転力伝達機構）、４７被検出部、４９検出部。

Claims

電極チップを切削するカッタと、
前記カッタを回転させる駆動手段と、
前記カッタ及び駆動手段の間に設けられた回転力伝達機構と、
前記カッタ又は回転力伝達機構における回転動作部分に一体回転するよう設けられた被検出部と、
前記被検出部の近傍に設けられた検出部と、
前記検出部によって検出された実測回転状態と予め決められた設定回転状態との比較により回転異常か否かを判定する判定手段と
を備えたことを特徴とするチップドレッサ装置。
電極チップを切削するカッタと、
前記カッタを回転させる駆動手段と、
前記カッタ及び駆動手段の間に設けられた回転力伝達機構と、
前記駆動手段の駆動力により、前記カッタと同期して移動する被検出部と、
前記被検出部の近傍に設けられた検出部と、
前記検出部によって検出された実測回転状態と予め決められた設定回転状態との比較により回転異常か否かを判定する判定手段と
を備えたことを特徴とするチップドレッサ装置。
検出対象となる一切削工程の前記カッタの回転時間は１秒以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のチップドレッサ装置。