JP2005342769A - 溶接ガンの電極芯ズレ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 チップ電極の軸心合わせの煩わしさを解消し、いかなる溶接工程であってもチップ電極の芯ズレを容易に検出することのできる溶接ガンの電極芯ズレ検出装置を提供する。
【解決手段】 レーザセンサシステム８の光照射部８ａと受光部８ｂとの間に、固定溶接ガン１に保持されたチップ電極３及び可動溶接ガン２に保持されたチップ電極４を介在させ、チップ電極３の正規軸心方向に対してほぼ直交するように光照射部８ａからレーザ光を照射し、その照射したレーザ光を受光部８ｂが受光している間にチップ電極３の軸心回りに可動溶接ガン２を設定角度回動させ、その受光した光量の変化が設定値以上であった場合にチップ電極４の芯ズレと判断する。
【選択図】図１

Description

この発明は、溶接ガンの電極芯ズレ検出装置に関するものであり、さらに詳しくは、オフセットタイプのスポット溶接ガンにおける電極の芯ズレ検出装置に関するものである。

従来、重ね合わせた被溶接部材（例えば、鋼板）を対向する一対のチップ電極で挟み込み、加圧しながらチップ電極間に溶接電流を流した際に発生する抵抗熱を利用して被溶接部材同士を点状に溶接するためのスポット溶接ガンがある。
このようなスポット溶接ガンは、図５，６（ａ），（ｂ）に示されるように、各溶接ガン１，２の先端部にチップ電極３，４をオフセット保持するオフセット用チップホルダ５，６を取り付けることによって、被溶接部材のより内側でのスポット溶接を可能としていた。

しかしながら、上記したオフセットタイプのスポット溶接ガン（以下、オフセット溶接ガンという）には次のような問題がある。すなわち、固定側の溶接ガン１に取り付けられるオフセット用チップホルダ５は、図５，６（ｂ）に示されるように、固定用ボルト７を複数用いて固定されるためチップ電極３の軸心がずれることはない。これに対し、可動側の溶接ガン２に取り付けられるオフセット用チップホルダ５は、図７に示されるように、元来、チップ電極４を嵌め込むために円筒状に成形された溶接ガン２の先端部（嵌合部）２ａに対して、図６（ａ）に示されるように、隙間嵌めによって固定される。従って、可動側の溶接ガン２にオフセット用チップホルダ６を固定するには、チップ電極４に芯ズレが発生しないように作業者の目視によるチップ電極３との軸心合わせが必要であり、そのため、チップ電極４の軸心合わせが煩わしいという問題があった。

そこで、このような問題を解決するために、チップ電極３，４間に芯ズレ確認装置を介在させることによって、チップ電極４の相対的な芯ズレを作業者が容易に目視可能としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、このような方法によると、作業者が溶接作業に従事している溶接工程であれば、その作業者によってチップ電極４の芯ズレが確認されるが、スポット溶接を繰り返すたび、或いは定期的にチップ電極４の芯ズレを確認作業しようとすると工数がかかってしまうという問題がある。
また、このような方法によると、芯ズレを目視する作業者を必要とするため、作業者不在の溶接工程、つまり溶接ロボットが自動的に溶接作業を行う溶接工程には適用することができないという問題もある。そして、そのような溶接工程でチップ電極４の芯ズレが発生したまま溶接作業が行われてしまうと、溶接品質上重大な問題になりかねない。

特開２００１−２３２４８０号公報

そこで、この発明は、上記した従来の溶接ガンが有している問題を解決するためになされたものであって、チップ電極の軸心合わせの煩わしさを解消し、いかなる溶接工程であってもチップ電極の芯ズレを容易に検出することのできる溶接ガンの電極芯ズレ検出装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、第１及び第２の溶接ガンによって保持され、重ね合わせた被溶接部材を挟み込み、加圧しながら溶接電流を流して前記被溶接部材同士を溶接する一対のチップ電極の芯ズレを検出する溶接ガンの電極芯ズレ検出装置において、
前記チップ電極間に光を照射することによって前記チップ電極の芯ズレを検出する芯ズレ検出手段を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記芯ズレ検出手段が照射する光は、前記第１及び第２の溶接ガンの加圧方向に対してほぼ直交することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記目的を達成するために、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、前記芯ズレ検出手段は、光を照射する光照射部と前記光照射部が照射した光を受光する受光部とを有し、前記光照射部と受光部との間に前記チップ電極を介在させた状態で前記光照射部から光を照射させ、前記受光部が受光した光量の変化が設定値以上であった場合に前記チップ電極の芯ズレと判断することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明の構成に加えて、前記芯ズレ検出手段は、前記第１及び第２の溶接ガンのうち少なくとも一方を、他方の溶接ガンに保持されたチップ電極の軸心廻りに設定角度だけ回動させる回動手段を有し、前記光照射部が前記チップ電極間に光を照射している間に前記回動手段によって前記第１及び第２の溶接ガンのうち少なくとも一方を回動させ、その一方の溶接ガンを回動させている間に前記受光部が受光した光量の変化に基づいて前記チップ電極の芯ズレを検出することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、上記目的を達成するために、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、前記芯ズレ検出手段は、２組の光を照射する光照射部と前記光照射部が照射した光を受光する受光部とを有し、前記２組の光照射部と受光部とをほぼ直交して配置すると共に、前記２組の光照射部と受光部との間に前記チップ電極を介在させた状態で前記２つの光照射部から光を照射させ、前記２つの受光部が受光した光量のうち少なくとも１つが設定値以上であった場合に前記チップ電極の芯ズレと判断することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、芯ズレ検出手段がチップ電極間に光を照射することによってチップ電極の芯ズレが検出される。これにより、作業者の目視に頼ることなくチップ電極の芯ズレを容易に検出することができるようになり、チップ電極の軸心合わせの煩わしさを解消することができる。また、作業者不在の自動溶接工程であってもチップ電極の芯ズレが容易に検出されるので、芯ズレによる溶接不良品の流出を防止することができるようになると共に、溶接品質の向上及び安定化を図ることができる。しかも、スポット溶接を繰り返すたび、或いは定期的にチップ電極の軸心ズレを確認動作しても工数がかかるようなことはない。

請求項２に記載の発明によれば、第１及び第２の溶接ガンの加圧方向、すなわちチップ電極の軸心方向に対して直交するように芯ズレ検出手段が光を照射する。これにより、請求項１に記載の発明の作用効果に加えて、チップ電極の芯ズレを確実に検出することができるようになる。

請求項３に記載の発明によれば、芯ズレ検出手段は、光照射部と受光部との間にチップ電極を介在させた状態で光照射部から光を照射させ、受光部が受光した光量の変化が設定値以上であった場合にチップ電極の芯ズレと判断する。これにより、請求項１又は２に記載の発明の作用効果に加えて、より高精度にチップ電極の芯ズレを検出することができる。

請求項４に記載の発明によれば、芯ズレ検出手段は、回動手段によって第１及び第２の溶接ガンのうち少なくとも一方を、他方の溶接ガンに保持されたチップ電極の軸心廻りに設定角度だけ回動させている間に受光部が受光した光量の変化に基づいてチップ電極の芯ズレを検出する。これにより、請求項３に記載の発明の作用効果に加えて、チップ電極の芯ズレの検出精度をより高めることができる。

請求項５に記載の発明によれば、芯ズレ検出手段は、直交配置した２組の光照射部と受光部との間にチップ電極を介在させた状態で２つの光照射部から光を照射させ、２つの受光部が受光した光量のうち少なくとも１つが設定値以上であった場合にチップ電極の芯ズレと判断する。これにより、請求項１又は２に記載の発明の作用効果に加えて、回動手段を用いた場合と遜色なく、より高精度にチップ電極の芯ズレを検出することができると共に、回動手段を用いた場合よりも早期にチップ電極の芯ズレを検出することができる。

その結果、チップ電極の軸心合わせの煩わしさを解消し、いかなる溶接工程であってもチップ電極の芯ズレを容易に検出することのできる溶接ガンの電極芯ズレ検出装置を提供することができる。

チップ電極の芯ズレを光を用いて検出することによって、容易且つ確実で、しかも作業者の目視を必要としない芯ズレ検出装置が実現した。

以下、本発明の実施例１について図面を参照して説明する。図１は、本溶接ガンの芯ズレ検出装置を備えたスポット溶接機の概略図である。なお、従来と同様な構成部材については同一の符号を付すものとする。

まず、スポット溶接機について説明する。図１に示されるように、スポット溶接機は、重ね合わせた被溶接部材を対向する一対のチップ電極３，４で挟み込み、加圧しながらチップ電極３，４間に溶接電流を流した際に発生する抵抗熱を利用して被溶接部材同士を点状に溶接するものであって、水平方向にアーム状に延びた状態で固定された第１の溶接ガンとしての固定溶接ガン１と、図示しない昇降手段により上下方向に昇降可能に設けられた第２の溶接ガンとしての可動溶接ガン２とを有している。

これら固定溶接ガン１及び可動溶接ガン２の先端部には、一対のチップ電極３，４を上下方向に対向配置し、且つ水平方向にオフセット保持することによって被溶接部材のより内側でのスポット溶接を可能とするオフセット用チップホルダ５，６が取り付けられている。

固定溶接ガン１のオフセット用チップホルダ５は、複数の固定用ボルト７によって固定溶接ガン１の先端部に締結固定されている。これにより、固定溶接ガン１側のチップ電極３の芯ズレは防止されている。一方、可動溶接ガン２の先端部２ａは予め円筒状に形成されているため、可動溶接ガン２側のオフセット用チップホルダ６は隙間嵌めによって可動溶接ガン２に固定されている。これにより、可動溶接ガン２側のチップ電極４に芯ズレが発生する虞がある。

そこで、このスポット溶接機には、チップ電極４の芯ズレを検出する芯ズレ検出手段としてのレーザセンサシステム８が備えられている。
このレーザセンサシステム８は、図１中にあっては、一点鎖線で示されるように、チップ電極３，４間に光を照射することによってチップ電極４の芯ズレを検出するものであって、例えば、赤外線レーザダイオードを発振源とするレーザ光を縦長の矩形状（図２（ａ）参照）に照射する光照射部（いわゆる、レーザセンサ）８ａと、この光照射部８ａに対向配置されて光照射部８ａが照射した光を受光する受光部８ｂと、固定溶接ガン１及び可動溶接ガン２のうち少なくとも一方の溶接ガン（ここでは、可動溶接ガン２のこと）を他方の溶接ガン（固定溶接ガン１）に保持された芯ズレのないチップ電極３の軸心（以下、チップ電極の正規軸心という）廻りに予め設定された設定角度だけ回動させる回動部８ｃと、これら光照射部８ａ、受光部８ｂ及び回動部８ｃを制御すると共に受光部８ｃが受光した光量に基づいてチップ電極４の芯ズレを検出するように受光部８ｂに内蔵された制御部８ｄとを備えて構成されている。なお、制御部８ｄは、この実施形態にあっては受光部８ｂに内蔵される構成としたが、それに限定されるものではない。

そして、これら光照射部８ａと受光部８ｂとの間にチップ電極３，４を介在させた状態で、固定溶接ガン１及び可動溶接ガン２の加圧方向、つまりチップ電極３の正規軸心方向に対してほぼ直交するように光照射部８ａからレーザ光を照射させ、その照射させたレーザ光の一部を両チップ電極３，４により遮らせて受光部８ｂに受光させた際の光量の変化が設定値以上であった場合に、制御部８ｄはチップ電極４の芯ズレと判断するように構成されている。

すなわち、このレーザセンサシステム８は、上記態様において光照射部８ａがチップ電極間３，４に光を照射している間に、固定側溶接ガン１のチップ電極３の軸心を回転中心軸として可動溶接ガン２を設定角度（好ましくは９０度）右回り、或いは左回りに回動させ、その可動溶接ガン２を回動させている間に受光部８ｂが受光した光量に、可動側溶接ガン２のチップ電極４の芯ズレに起因する影の増減変化（図２（ｂ）にあっては、斜線部分のこと）が設定値以上検出されたならばチップ電極４の芯ズレと判断する。
そして、チップ電極４の芯ズレと判断すると、スポット溶接機による溶接作業を直ちに中止させる。さらに、図示しない告知手段を用いて最寄りの作業管理者に告知するように構成するのが好ましい。

次に、このレーザセンサシステム８によるチップ電極の芯ズレ検出手順について図３を用いて説明する。図３は、レーザセンサシステム８が行う芯ズレ検出のフローチャートである。

このレーザセンサシステム８によるチップ電極４の芯ズレ検出は、スポット溶接機が予め設定された所定の溶接作業を終了して可動溶接ガン２を待機位置に戻すごとに毎回行われるように予め設定されている。
そして、チップ電極４の芯ズレ検出が開始されると、ステップ１０では、ゼロフラグか否かが判断される。ここで、フラグが１、つまりフラグが既にたてられていると判断するとチップ電極４の芯ズレ検出は終了する。また、フラグが０、つまりフラグがまだたてられていないと判断すると次のステップ１２に移行する。

ステップ１２では、光照射部８ａと可動溶接ガン２との位置合わせが行われる。すなわち、固定溶接ガン１のチップ電極３の位置を基準として可動溶接ガン２を下降させてチップ電極４をチップ電極３にほぼ接合させる。そして、これらチップ電極３，４間には、図２（ａ）に示されるようにレーザ光を照射する光照射部８ａ及び受光部８ｂが配置されている。

このようにして光照射部８ａと可動溶接ガン２との位置合わせが終了すると、ステップ１４に移行して、光照射部８ａからチップ電極３，４間目掛けてレーザ光の照射を開始するとともに、固定溶接ガン１側のチップ電極３を軸心として可動溶接ガン１を９０度右回り、或いは左回りに回動させる。

次のステップ１６では、可動溶接ガン２が左右何れか１つの方向に回動している間に、受光部８ｂが受光し続けた光量の変化が設定値以上であるか否か判断される。そして、光量の変化が設定値未満であれば、ステップ１８に移行して、芯ズレは溶接品質に影響を与えることがない許容範囲内、つまり芯ズレなしと判断して以後の溶接作業を継続可能とする。そして、次のステップ２０に移行して、レーザ光の照射を停止し、可動溶接ガン２が待機状態に復帰するように回動させてチップ電極４の芯ズレ検出を終了する。

これに対し、ステップ１６において、光量の変化が設定値以上であれば溶接品質に影響を及ぼしかねないので、次のステップ２２に移行して、チップ電極４の芯ズレと判断して直ちに溶接作業を中止する。その後、ステップ２４に移行して、フラグを１とする。そして、次のステップ２０に移行すると、レーザ光の照射を停止し、可動溶接ガン２を待機状態に復帰するように回動させてチップ電極４の芯ズレ検出を終了する。そして、このスポット溶接機の主電源を一旦落とした状態で、可動溶接ガン２の先端部２ａとオフセット用チップホルダ６との隙間嵌合を作業管理者が調節してチップ電極４の芯ズレを解消する。そして、スポット溶接機を再起動するとゼロフラグになる。

上述したように、本発明によれば、レーザセンサシステム８がチップ電極３，４間にレーザ光を照射することによってチップ電極４の芯ズレが検出される。これにより、作業者の目視に頼ることなくチップ電極４の芯ズレを容易に検出することができるようになり、チップ電極４の軸心合わせの煩わしさを解消することができる。また、作業者不在の自動溶接工程であってもチップ電極４の芯ズレが容易に検出されるので、芯ズレによる溶接不良品の流出を防止することができるようになると共に、溶接品質の向上及び安定化を図ることができる。しかも、スポット溶接を繰り返すたび、或いは定期的にチップ電極４の軸心ズレを確認動作しても工数がかかるようなことはない。
また、本発明によれば、固定溶接ガン１及び可動溶接ガン２の加圧方向、すなわちチップ電極３の軸心方向に対して直交するようにレーザセンサシステム８がレーザ光を照射する。これにより、チップ電極４の芯ズレを確実に検出することができるようになる。

さらにまた、本発明によれば、レーザセンサシステム８は、光照射部８ａと受光部８ｂとの間にチップ電極３，４を介在させた状態で光照射部８ａから光を照射させ、受光部８ｂが受光した光量の変化が設定値以上であった場合にチップ電極４の芯ズレと判断する。これにより、より高精度にチップ電極４の芯ズレを検出することができる。
さらにまた、本発明によれば、レーザセンサシステム８は、回動部８ｃによって可動溶接ガン２を固定溶接ガン１に保持されたチップ電極３の軸心廻りに設定角度だけ回動させている間に受光部８ｂが受光した光量の変化に基づいてチップ電極４の芯ズレを検出する。これにより、チップ電極４の芯ズレの検出精度をより高めることができる。

次に、本発明の実施例２について図４を参照して説明する。図４は、本溶接ガンの芯ズレ検出装置を備えたスポット溶接機の概略図である。なお、実施例１と同様な構成部材については同一の符号を付すものとし、ここでの説明は省略するものとする。

上述したレーザセンサシステム８がチップ電極４の芯ズレを検出するにあっては、光照射部８ａがチップ電極間３，４に光を照射している間に、固定側溶接ガン１のチップ電極３の軸心を回転中心軸として可動溶接ガン２を設定角度回動させる必要がある。このため、チップ電極４の芯ズレを検出するのに時間がかかってしまう。
そこで、図４に示されるように、レーザセンサシステム８から回動部８ｃを省いた構成とすると共に、その回動部８ｃを省いたレーザセンサシステム８とほぼ同様の形態に構成されたレーザシステムセンサ９を、レーザセンサシステム８とほぼ直交するように配置する。そして、直交配置したこれらレーザシステム８，９からなる２組の光照射部８ａ，９ａと受光部８ｂ，９ｂとの間にチップ電極３，４を介在させた状態で２つの光照射部８ａ，９ａからレーザ光を照射させ、２つの受光部８ｂ，９ｂが受光した光量のうち少なくとも一方が設定値以上であった場合にチップ電極４の芯ズレと判断する。かかる構成によれば、回動部８ｃを用いた場合と遜色なく、且つ回動部８ｃを用いた場合よりも早期にチップ電極４の芯ズレを検出することができる。

なお、本発明は、オフセット用チップホルダを備えた溶接ガンにのみに適用されるものではなく、オフセット用チップホルダ非装着の溶接ガンにも適用することができる。

本溶接ガンの芯ズレ検出装置を備えたスポット溶接機の概略図である（実施例１） （ａ）は、芯ズレのないチップ電極間に光を照射した場合の状態図、（ｂ）は、芯ズレのあるチップ電極間に光を照射した場合の状態図である。 芯ズレ検出手段が行う芯ズレ検出のフローチャートである。 本溶接ガンの芯ズレ検出装置を備えたスポット溶接機の概略図である（実施例２）。 オフセット用チップホルダを備えた従来のスポット溶接機の概略図である。 （ａ）は、図５中のＡ矢視図、（ｂ）は、図５中のＢ矢視図である。 通常の溶接ガンとチップ電極との固定方法を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 固定溶接ガン（第１の溶接ガン）
２ 可動溶接ガン（第２の溶接ガン）
３ チップ電極（固定溶接ガン側）
４ チップ電極（可動溶接ガン側）
８ レーザセンサシステム（芯ズレ検出手段）
８ａ 光照射部
８ｂ 受光部
８ｃ 回動部（回動手段）
８ｄ 制御部
９ レーザセンサシステム（芯ズレ検出手段）
９ａ 光照射部
９ｂ 受光部

Claims (5)

1. 第１及び第２の溶接ガンによって保持され、重ね合わせた被溶接部材を挟み込み、加圧しながら溶接電流を流して前記被溶接部材同士を溶接する一対のチップ電極の芯ズレを検出する溶接ガンの電極芯ズレ検出装置において、
   前記チップ電極間に光を照射することによって前記チップ電極の芯ズレを検出する芯ズレ検出手段を備えることを特徴とする溶接ガンの電極芯ズレ検出装置。
2. 前記芯ズレ検出手段が照射する光は、前記第１及び第２の溶接ガンの加圧方向に対して直交することを特徴とする請求項１に記載の溶接ガンの電極芯ズレ検出装置。
3. 前記芯ズレ検出手段は、光を照射する光照射部と前記光照射部が照射した光を受光する受光部とを有し、前記光照射部と受光部との間に前記チップ電極を介在させた状態で前記光照射部から光を照射させ、前記受光部が受光した光量の変化が設定値以上であった場合に前記チップ電極の芯ズレと判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接ガンの電極芯ズレ検出装置。
4. 前記芯ズレ検出手段は、前記第１及び第２の溶接ガンのうち少なくとも一方を、他方の溶接ガンに保持されたチップ電極の軸心廻りに設定角度だけ回動させる回動手段を有し、前記光照射部が前記チップ電極間に光を照射している間に前記回動手段によって前記第１及び第２の溶接ガンのうち少なくとも一方を回動させ、その一方の溶接ガンを回動させている間に前記受光部が受光した光量の変化に基づいて前記チップ電極の芯ズレを検出することを特徴とする請求項３に記載の溶接ガンの電極芯ズレ検出装置。
5. 前記芯ズレ検出手段は、２組の光を照射する光照射部と前記光照射部が照射した光を受光する受光部とを有し、前記２組の光照射部と受光部とをほぼ直交して配置すると共に、前記２組の光照射部と受光部との間に前記チップ電極を介在させた状態で前記２つの光照射部から光を照射させ、前記２つの受光部が受光した光量のうち少なくとも一方が設定値以上であった場合に前記チップ電極の芯ズレと判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接ガンの電極芯ズレ検出装置。

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