JP2006218538A - 面直ゲージ、該面直ゲージを用いた溶接ガンの被溶接ワークに対する面直設定方法 - Google Patents

面直ゲージ、該面直ゲージを用いた溶接ガンの被溶接ワークに対する面直設定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】スポット溶接機を用いてスポット溶接を行うに際し、溶接ガンの中心軸を、被溶接ワークの面に対し、精度良く正確に面直に設定することできる面直ゲージ、及び該面直ゲージを用いた溶接ガンの被溶接ワークに対する面直設定方法を提供する。
【解決手段】スポット溶接機の溶接ガン50を被溶接ワーク30に対して面直に設定する際に用いられる面直ゲージ1であって、被溶接ワーク30に戴置される底面10tを有する本体部10に、平面鏡20が保持されており、平面鏡20に対する溶接ガン50用の入射軸120が、底面10tの垂直方向に設定されており、入射軸120に対して特定の角度を以った入射軸120に対する反射軸130と交差する本体部10の側面10sに、接眼部11が配設されていることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、スポット溶接機の溶接ガンを被溶接ワークに対して面直に設定する際に用いられる面直ゲージ、該面直ゲージを用いた溶接ガンの被溶接ワークに対する面直設定方法に関する。
従来、スポット溶接機の溶接ガンは、溶接ロボットの動作によって、溶接位置と待機位置とを往復移動され、溶接位置において、被溶接ワークをスポット溶接する。溶接ガンを溶接位置まで導くティーチングに際しては、溶接ガンを手動操作で被溶接ワークの打点位置まで順に移動させ、正規打点位置に合致したところで、溶接ロボットの各位置データをティーチングデータとして記憶させている。
ところで、スポット溶接を行うに際しては、溶接不良を防止するため、スポット溶接機の溶接ガンの中心軸を、被溶接ワークの面に対し面直に設定する、即ち、溶接ガンに装着される溶接チップを、被溶接ワークの正規打点位置の面に対し面直に接触させる必要がある。
しかしながら、従来は、ティーチング作業に際し、被溶接ワークの面に対する溶接ガンの面直設定を、作業者の目視により行っていたため、被溶接ワークの面に対する溶接ガンの面直度を定量的に確認することができなかった。
その結果、溶接不良を招く可能性があるため、スポット溶接毎後、溶接部位の確認作業を行わなくてはならず、作業工数が増大していた。
このような事情に鑑み、例えば特許文献1では、ティーチング作業に際し、溶接ガンの中心軸を、被溶接ワークの正規打点位置の面に対し面直に設定するための面直ゲージ、及び該面直ゲージを用いた溶接ガンの被溶接ワークに対する面直設定方法が提案されている。
具体的には、先ず、面直ゲージを、被溶接ワークの面に戴置される基底プレートと、中央にセンタマークが形成された平面鏡と、溶接ガンの溶接チップが近接される中央に溶接チップの径よりも大きな孔が形成された上面プレートとから構成し、基底プレートと平面鏡と上面プレートとが各々平行となるよう、複数のポールを用いて高さ方向に間隔をおいて構成する。
尚、該面直ゲージは、斜め方向から平面鏡に形成されたセンタマークが観察可能なように構成されている。その後、このように構成された面直ゲージを被溶接ワークの面に戴置する。
次いで、面直ゲージの平面鏡を斜め方向から観察しながら、平面鏡に写像される溶接ガンに装着された溶接チップの像と、センタマークの像との位置関係が均等となるよう溶接ガンを移動させることで、溶接ガンの中心軸を、被溶接ワークの面に対し面直に設定する。最後に、溶接ロボットの各位置データをティーチングデータとして記憶させる。
このように、面直ゲージを用いて溶接ガンの中心軸を、被溶接ワークの面に対し面直に設定することで、面直度の確認を定量的に行うことにより、確認に要する工数の低減を図ることができる。
また、特許文献2には、平面鏡を基底プレートと一体化することにより、小型化した面直ゲージが提案されている。
特開平10−43871号公報 特開平9−271955号公報
しかしながら、上述した特許文献1及び特許文献2に開示された面直ゲージにおいては、上面プレートと平面鏡とが、互いに平行に配設されているため、平面鏡に入射する溶接チップの入射軸の像、即ち溶接ガンの中心軸の反射像は、溶接ガン側に写像されるはずである。
よって、平面鏡に写像される溶接チップの像とセンタマークの像とを、面直ゲージの斜め方向から観察する場合、溶接チップの先端像は、斜め方向から観察することができるが、溶接ガンの中心軸の像に至っては、斜め方向から観察することは不可能である。
したがって、特許文献1及び特許文献2に開示された面直ゲージでは、溶接ガンの中心軸を、被溶接ワークの面に対し、精度良く正確に面直に設定することは熟練を要するといった問題があった。
本発明の目的は、上記問題に鑑みてなされたものであり、スポット溶接機を用いてスポット溶接を行うに際し、溶接ガンの中心軸を、被溶接ワークの面に対し、精度良く正確に面直に設定することできる面直ゲージ、及び該面直ゲージを用いた溶接ガンの被溶接ワークに対する面直設定方法を提供するにある。
上記目的を達成するために本発明による面直ゲージは、スポット溶接機の溶接ガンを被溶接ワークに対して面直に設定する際に用いられる面直ゲージであって、上記被溶接ワークに戴置される基準面を有する本体部に、平面鏡が保持されており、上記平面鏡に対する上記溶接ガン用の入射軸が、上記基準面の垂直方向に設定されており、上記入射軸に対して特定の角度を以った上記入射軸に対する反射軸と交差する上記本体部の面に、観察手段が配設されていることを特徴とする
また、本発明による面直ゲージを用いた溶接ガンの被溶接ワークに対する面直設定方法は、本体部に平面鏡を保持する面直ゲージを用いて、スポット溶接機の溶接ガンを被溶接ワークに対して面直に設定する面直設定方法であって、上記本体部の基準面を、上記被溶接ワークの溶接位置に戴置させる工程と、上記基準面の垂直方向に設定された、上記平面鏡に対する上記溶接ガン用の入射軸上に、上記溶接ガンの軸の中心を位置させる工程と、上記平面鏡に対し上記入射軸に沿って入射され、上記入射軸に対する反射軸方向に反射された上記溶接ガンの像、及び上記本体部の上記入射軸に交差する面と上記反射軸に交差する面とのいずれかに形成されたセンタマークの像を、上記本体部の上記反射軸と交差する面に配設された観察手段から観察させる工程と、上記溶接ガンの像及び上記センタマークの像が観察された状態で、上記溶接ガンの軸の中心が上記入射軸と一致するよう、上記溶接ガンを移動させる工程と、を具備することを特徴とする。
本発明の面直ゲージ、及び該面直ゲージを用いた溶接ガンの溶接チップの被溶接ワークに対する面直設定方法によれば、スポット溶接機を用いてスポット溶接を行うに際し、溶接ガンの中心軸を、被溶接ワークの面に対し、精度良く正確に面直に設定することできる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の一実施の形態を示す面直ゲージの構成を、溶接機の溶接ガンと、被溶接ワークとともに示した部分断面図、図2は、図1の面直ゲージの上面図である。
図1に示すように、面直ゲージ1は、例えばロボットにより構成されたスポット溶接機の溶接ガン50の中心軸51を、被溶接ワーク30の面30fに対し面直に設定するに際し用いられるものであり、例えば本体部10と、該本体部に接続された観察手段である接眼部11とから主要部が構成されている。
尚、溶接ガン50は、周知のように、被溶接ワーク30に対して、多数の溶接位置に移動可能であり、被溶接ワーク30に対する距離及び接触角度による姿勢が制御可能な構成となっている。また、溶接ガンの被溶接ワーク30側には、被溶接ワーク30の面30fへの接触部となる溶接チップ50cが装着されている。
本体部10は、例えば箱状形状を有しており、基準面となる底面10tと、該底面10tと対向する上面10jと、互いに対向して底面10tと上面10jとを連結する2つの側面10sとにより構成されている。本体部10の内部には、例えば2つの側面10sにより各端部が保持された板状の平面鏡20が配置されている。
底面10tは、面直ゲージ1を用いて溶接ガン50の中心軸51の被溶接ワーク30の面30fに対する面直を設定するに際し、被溶接ワーク30の溶接位置に載置される面であり、例えば磁性を有するプレートから形成されている。尚、底面10tは、磁性を有さない樹脂等のプレートにより形成してもよい。
底面10tの中央には、被溶接ワーク30の面30fの溶接位置に付された該位置を示す印(図示せず)を確認するための、例えば円形の窓孔10thが、該窓孔10thの中心が平面鏡20に対する溶接チップ50cの後述する入射軸120と一致するように形成されている。
2つの側面10sは、光透過性を有する透明なプレート部材、例えば透明な樹脂プレートから形成されている。尚、2つの側面10sの内、一方の側面10sは、平面鏡20の後述する反射軸130と交差する面となっている。
上面10jは、溶接ガン50に装着された溶接チップ50cが近接する面であり、光透過性を有する透明なプレート部材、例えば透明な樹脂プレートから形成されている。尚、図1中は、上面10jは、底面10tに対し平行な面となっているが、底面10tと対向するよう配置されておれば、底面10tに対し非平行な面であってもよい。また、上面10jは、平面鏡20の後述する入射軸120と交差する面となっている。
上面10jの中央であって、平面鏡20に対する溶接チップ50cの入射軸120と交差する位置に、図2に示すように、センタマーク40が付されている。センタマーク40は、平面鏡20に対する溶接チップ50cの入射軸120を、互いに90°交差する交差点が通過するクロスマーク40cと、入射軸120を中心とする円形マーク40sとにより構成されている。尚、センタマーク40は、クロスマーク40cと、円形マーク40sとのいずれかで構成しても良い。
平面鏡20は、溶接ガン50の溶接チップ50cが本体部10の上面10jの上方に位置された際、入射、即ち写像された溶接チップ50cの像及び上面10jに付されたセンタマーク40の像を反射する入反射面20fを有している。
平面鏡20は、入反射面20fが底面10tに対して特定の角度θを有するよう、本体部10の2つの側面10sに、各端部が固定されている。即ち、平面鏡20の入反射面20fは、底面10tと非平行となるよう2つの側面10sに各端部が固定されている。
尚、平面鏡20に対する溶接チップ50cの入射軸120は、底面10tの垂直方向となるように設定されている。このことから、平面鏡20の入反射面20fに写像される溶接チップ50c及びセンタマーク40の入射角と、入反射面20fによって反射される溶接チップ50c及びセンタマーク40の反射角とは等しくなる。
本体部10の側面10sであって、平面鏡20に対する入射軸120に沿った入射方向に対する反射方向の反射軸130と交差する位置に、例えば筒状形状を有する接眼部材である接眼部11が、該接眼部11の中心が反射軸130と一致するよう接続されている。
尚、反射軸130は、平面鏡20の入反射面20fが底面10tに対して特定の角度θ傾いて固定されていることにより、入射軸120に対して上記特定の角度θを有している。
接眼部11は、平面鏡20に写像された溶接チップ50cの像及びセンタマーク40の像40’の反射光を、透明部材により構成された側面10sを介して観察者100により観察可能となるよう構成されている。
次に、このように構成された面直ゲージ1の作用について説明する。具体的には、面直ゲージ1の使用方法について先に説明した図1、図2及び図3を用いて説明する。図3は、図1の平面鏡20に写像された溶接チップ及びセンタマーク40を示す平面図である。
溶接ロボットは、予めティーチングされた作動データに基づいて動作される。ティーチングに際しては、先ず、溶接ガン50の中心軸51を被溶接ワーク30の面30fに対して面直に設定するための面直ゲージ1を、被溶接ワーク30の面30fの溶接位置に載置する。
具体的には、面直ゲージ1の本体部10の底面10tに形成された窓孔10thを介して、被溶接ワーク30の面30fの溶接位置に付された該位置を示す印を確認する。
次いで、確認した位置において面直ゲージ1を、底面10tの磁力を用いて被溶接ワーク30の面30fに対して固定する。尚、面直ゲージ1の被溶接ワーク30の面30fに対する固定は、底面10tの磁力に限定されない。
次いで、観察者100は、接眼部11を覗きながら、溶接ガン50を手動操作で被溶接ワーク30の打点位置まで順に移動させ、溶接ガン50の溶接チップ50cを、溶接ガン50の中心軸51が、平面鏡20に対する溶接チップ50cの入射軸120と一致するよう、平面鏡20に写像させる。尚、平面鏡20には、常時センタマーク40の像40’(図3参照)が写像され、反射光が観察者100により観察できるようになっている。
この際、観察者100は、接眼部11から平面鏡20を観察した際、打点位置において、溶接ガン50の中心軸51が、平面鏡20に対する溶接チップ50cの入射軸120と一致していれば、即ち、溶接ガン50の中心軸51と被溶接ワーク30の面30fとが、面直となっていれば、図3に示すように、溶接チップ50cの円形の像50csが、センタマーク40のクロスマーク40cの像40c’と合致するとともに、円形マーク40sの像40s’の外周に同心円となるよう位置するよう見える。
これは、平面鏡20に対する溶接チップ50cの入射軸120を、底面10tの垂直方向に設定し、平面鏡20に写像する溶接チップ50cの像の入射角と反射角とが一致するよう、平面鏡20を本体部10内に、底面10tに対し特定の角度θ傾けて固定したためである。
しかしながら、打点位置において、溶接ガン50の中心軸51と、平面鏡20に対する溶接チップ50cの入射軸120とがずれている場合は、即ち、溶接ガン50の中心軸51と被溶接ワーク30とが、面直となっていなければ、図3に示すように、溶接チップ50cの円形の像50cs’は、センタマーク40のクロスマーク40c及び円形マーク40sの像40c’,40s’からずれて位置するよう見える。
溶接ガン50の中心軸51と、平面鏡20に対する溶接チップ50cの入射軸120とがずれている場合は、観察者100は、接眼部11から平面鏡20を観察しながら、ずれている溶接チップ50cの円形の像50cs’が、センタマーク40のクロスマーク40cの像40c’の交差点と一致するとともに、円形マーク40sの像40s’の外周に同心円となるよう位置するまで、溶接ガン50の溶接チップ50cを手動操作により移動させる。このことにより、溶接ガン50の中心軸51は、被溶接ワーク30に対して面直に設定される。
溶接ガン50の中心軸51と被溶接ワーク30の面30fとの面直が確認された後は、溶接ロボットに各位置データをティーチングデータとして記憶させる。その後、被溶接ワーク30から面直ゲージ1を外す。
このように、本実施の形態を示す面直ゲージにおいては、平面鏡20に対する溶接チップ50cの入射軸120を、底面10tの垂直方向に設定し、平面鏡20を、該平面鏡20に写像する溶接チップ50cの円形の像50csの入射角と反射角とが一致するよう、底面10tに対して特定の角度θ傾けて、本体部10内に固定した。
また、本体部10の側面10sであって、平面鏡20に対する入射軸120に沿った入射方向に対する反射方向の反射軸130と交差する位置に、平面鏡20に写像される溶接チップ50cの円形の像50cs及びセンタマーク40の像40’の反射光を観察可能な接眼部11を、該接眼部11の中心が反射軸130と一致するよう接続した。
このことにより、観察者100は、接眼部11から、溶接ガン50の中心軸51と合致する溶接チップ50cの入射軸120の像、即ち、平面鏡20に写像された溶接チップ50cの像50csを確認することができる。
その結果、溶接チップ50cの像50csを、センタマーク40のクロスマーク40cの像40c’と合致する位置、及び円形マーク40sの像40s’の外周に同心円となる位置に、溶接チップ50cを移動させるだけで、容易に、溶接ガン50の中心軸51を、被溶接ワーク30の面30fに対し、精度良く正確に面直に設定することできる。
尚、以下、変形例を示す。
本実施の形態においては、2つの側面10sは、光透過性を有する透明なプレート部材、例えば透明な樹脂プレートから形成されていると示した。これに限らず、側面10sにおいて接眼部11が接続される、平面鏡20の反射軸130と交差する位置のみを、光透過性を有する透明なプレート部材により形成すれば、他の側面10s上の位置は、光透過性を有さない部材、例えば底面10tと同じ部材により形成してもよい。
また、平面鏡20を底面10tに対して特定の角度θを有するよう保持できる部材であって、さらに、観察者100から、平面鏡20に写像した溶接チップ50cの円形の像50cs及びセンタマーク40の像40’の反射光が観察できる構成であれば、上面10j及び底面10tを連結する部材は、側面10sに限定されず、例えば柱状部材等であってもよい。したがって、面直ゲージ1の本体部10は、箱状形状に限定されない。
さらに、本実施の形態においては、センタマーク40は、本体部10の入射軸120と交差する上面10jに中心が記されていると示した。これに限らず、センタマーク40は、入射軸120と、反射軸130とのいずれかと交差する面であれば、上面10jに限らず、本体部10のどの面に付しても良い。さらには、接眼部11の反射軸130と交差する面に設けても良い。
さらに、センタマーク40は、クロスマーク40c及び円形マーク40s、またはクロスマーク40cと、円形マーク40sとのいずれかで構成されていると示したが、これに限らず、溶接ガン50の中心軸51の被溶接ワーク30の面30fに対する面直度を、溶接チップ50cの円形の像50csのセンタマーク40の像40’に対する位置関係で確認できるマークであれば、どのような形状のマークであっても良いということは勿論である。
以下、さらに別の変形例を示す。
図4は、図1の面直ゲージの構成の変形例を、溶接機の溶接ガンと、被溶接ワークとともに示した部分断面図、図5は、図4の面直ゲージをVの方向から見た側面図である。
本実施の形態においては、平面鏡20に写像された溶接チップ50cの円形の像50csのセンタマーク40の像に対する位置関係を確認するため、本体部10の側面10sであって、平面鏡20の反射軸130と交差する位置に、平面鏡20に写像される溶接チップ50cの円形の像50cs及びセンタマーク40の像40’の反射光を観察可能な接眼部11を、該接眼部11の中心が反射軸130と一致するよう接続した。
これに限らず、図4、図5に示すように、光透過性を有する透明な部材から形成された側面10sの反射軸130と交差する位置に、例えば反射軸130を中心とした観察手段である楕円形のマーク240を付すことにより、側面10sに、接眼部11を設けることが不要となる。
尚、この楕円形のマーク240は、センタマーク40と重なるよう反射軸130の方向から見ると、平面鏡20に写像された溶接チップ50cの円形の像50csと同心円であって、円形の像50csよりも大径な円に見えるようになっている。
具体的には、観察者100は、楕円形のマーク240とセンタマーク40とが重なる方向である側面10sの反射軸130上から、上述した図3に示すように、平面鏡20に写像された溶接チップ50cの円形の像50csを観察したまま、円形のマーク240に同心円となるよう位置するまで、溶接チップ50cを手動操作により、移動させる。
このことで、上述した本実施の形態同様、溶接ガン50の中心軸51と被溶接ワーク30の面30fとを、容易かつ精度良く面直に設定することができる。
尚、この際、楕円形のマーク240とセンタマーク40とが重なる方向である反射軸130の方向から見るマーク240の円の大きさが、溶接チップ50cの円形の像50csと同径の同心円となるよう、マーク240の楕円の大きさを設定すれば、観察者100は、側面10sの反射軸130上から、上述した図3に示すように、平面鏡20に写像された溶接チップ50cの円形の像50csを観察したまま、マーク240と重畳するまで、溶接チップ50cを移動させることで、溶接ガン50の中心軸51と被溶接ワーク30の面30fとを、容易かつ精度良く面直に設定することができる。
本発明の一実施の形態を示す面直ゲージの構成を、溶接機の溶接ガンと、被溶接ワークとともに示した部分断面図。 図1の面直ゲージの上面図。 図1の平面鏡に写像された溶接チップ及びセンタマークを示す平面図。 図1の面直ゲージの構成の変形例を、溶接機の溶接ガンと、被溶接ワークとともに示した部分断面図。 図4の面直ゲージをVの方向から見た側面図。
符号の説明
1…面直ゲージ
10…本体部
10s…側面
10t…底面
11…接眼部
20…平面鏡
30…被溶接ワーク
40…センタマーク
40’…センタマークの像
40c…クロスマーク
40c’…クロスマークの像
40s…円形マーク
40s’…円形マークの像
50…溶接ガン
50cs…溶接チップの像
51…溶接ガンの中心軸
120…入射軸
130…反射軸
240…楕円形のマーク
代理人 弁理士 伊藤 進

Claims (6)

  1. スポット溶接機の溶接ガンを被溶接ワークに対して面直に設定する際に用いられる面直ゲージであって、
    上記被溶接ワークに戴置される基準面を有する本体部に、平面鏡が保持されており、
    上記平面鏡に対する上記溶接ガン用の入射軸が、上記基準面の垂直方向に設定されており、
    上記入射軸に対して特定の角度を以った上記入射軸に対する反射軸と交差する上記本体部の面に、観察手段が配設されていることを特徴とする面直ゲージ。
  2. 上記観察手段は、上記本体部に設けられた接眼部材であることを特徴とする請求項1に記載の面直ゲージ。
  3. 上記本体部の少なくとも上記反射軸に交差する面が透明部材により形成されており、上記観察手段は、上記反射軸と交差する上記透明部材の面に配設されたマークであることを特徴とする請求項1または2に記載の面直ゲージ。
  4. 上記本体部の上記入射軸に交差する面と上記反射軸に交差する面とのいずれかに、上記入射軸と上記反射軸とのいずれかを中心としたセンタマークが設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の面直ゲージ。
  5. 上記センタマークは、交差点が上記入射軸と上記反射軸とのいずれかを通過するクロスマークと、中心が上記入射軸と上記反射軸とのいずれかとなる円形マークとの少なくとも一方であることを特徴とする請求項4に記載の面直ゲージ。
  6. 本体部に平面鏡を保持する面直ゲージを用いて、スポット溶接機の溶接ガンを被溶接ワークに対して面直に設定する面直設定方法であって、
    上記本体部の基準面を、上記被溶接ワークの溶接位置に戴置させる工程と、
    上記基準面の垂直方向に設定された、上記平面鏡に対する上記溶接ガン用の入射軸上に、上記溶接ガンの軸の中心を位置させる工程と、
    上記平面鏡に対し上記入射軸に沿って入射され、上記入射軸に対する反射軸方向に反射された上記溶接ガンの像、及び上記本体部の上記入射軸に交差する面と上記反射軸に交差する面とのいずれかに形成されたセンタマークの像を、上記本体部の上記反射軸と交差する面に配設された観察手段から観察させる工程と、
    上記溶接ガンの像及び上記センタマークの像が観察された状態で、上記溶接ガンの軸の中心が上記入射軸と一致するよう、上記溶接ガンを移動させる工程と、
    を具備することを特徴とする面直ゲージを用いた溶接ガンの被溶接ワークに対する面直設定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017033455A1 (ja) * 2015-08-27 2017-03-02 Jfeスチール株式会社 抵抗スポット溶接方法および溶接部材の製造方法

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