JP2011051003A - スポット溶接ロボットの溶接電極ズレ検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はスポット溶接ロボットの上下電極の芯ズレ検出をスポット溶接ロボット自体が行い、常に溶接電極の芯ズレが所定範囲内でスポット溶接が行われ、製品の安定した品質に貢献出来ると共に、上下電極の許容以上の芯ズレを簡単な方法で且つ確実に検出し、芯ズレが検出された時には、スポット溶接ロボットを停止すると共に警告を発することが可能な溶接電極ズレ検出方法を提供することを目的とする。
【解決手段】上下電極１，２の芯ズレ許容が確認できる許容穴11を有した検出板１と、該検出板１と上電極２間を結線し且つ接触センサー部と接触検出用電源とから少なくとも構成された芯ズレ検出ユニットを備え、許容穴11に下電極３を途中まで挿入させ、次いで上電極２を許容穴11に挿入させた際、上電極２が許容穴11に接触したか否かを導通の有無で判断し、上下電極１，２の芯ズレを検出させる溶接電極ズレ検出方法と成す。
【選択図】図１

Description

本発明はスポット溶接ロボットの溶接ガンの上下電極の芯ズレを検出する方法に関し、特には、スポット溶接ロボットの始動時や電極チップの研磨後に、上下電極の芯ズレを自動的に確認できるスポット溶接ロボットの溶接電極ズレ検出方法に関する。

一般にスポット溶接を多く行うと電極チップの磨耗や、ワークの一部が電極チップに溶着され、それに伴って、ナゲット（溶着）径が不足して剥がれ易くなり、強度不足となると共に、押圧力不足や接触面積不足による溶接不良などが多く生じていた。このため、所定間隔で電極チップを研磨する必要がある。これに伴い、電極チップ磨耗量検出装置，電極位置検出方法，電極チップの交換時期検知方法など磨耗状態をチェックする種々の工夫の提案や、電極チップの研磨が的確に研磨されたか否かを判別する装置などが多く提案されている。例えば、電極チップの研磨確認装置として特開２００４−１６７５５８がある。この構造は、検査治具と、電極チップの研磨完了状態か否かを判断する制御装置とを備えて構成され、前記検査治具が、研磨完了状態の一対の電極チップの先端形状に対応した凹部を両面に備えると共に、両面の前記凹部間を貫通して、研磨完了状態の一対の電極チップの前記凹部内への収納時に、電極チップの先端面相互を接触可能とし、且つ、研磨未完了状態の一対の電極チップの前記凹部内への収納時に、電極チップの先端面相互を離した非接触とする貫通孔を備えて、前記制御装置が、一対の電極チップの前記検査治具の凹部内へ収納させた際、一対の電極チップの先端面相互の接触時に、研磨完了と判断し、一対の電極チップの先端面相互の非接触時に、研磨未完了と判断するものであった。

しかしながら、特開２００４−１６７５５８は、電極チップの研磨完了状態か否かを判断するが、ドレッサー（電極研磨）する時に芯ズレのまま行われる恐れがあり、この時には正規の形状に仕上がらず、製品の品質に悪影響を及ぼしていた。更に電極チップの先端形状に対応した凹部を両面に備えた検査治具の製作は、精度を要すると共に高度の技術が必要であったので、製作に時間が掛り、高価な検査治具となっていた。

又、一般にスポット溶接ロボットの溶接ガンの上下電極の芯ズレが発見される場合は、殆どがスポット溶接後である。つまり、製品検査で溶接箇所を叩いたり、剥がしたりして溶接状態を検査した時に溶接不良と分かり、その原因を追究して溶接電極の芯ズレが発見された際には、それ以降の製品を全数チェックすると共に稼動中のラインを止めて発生する不良品を減少させることに努めていた。このため、多くの不良品の発生と共にラインを正常化するために多くの時間と手間が掛かっているのが現状である。

特開２００４−１６７５５８号公報

本発明はスポット溶接ロボットの上下電極の芯ズレ検出をスポット溶接ロボット自体が行い、常に溶接電極の芯ズレが所定範囲内でスポット溶接が行われ、製品の安定した品質に貢献出来ると共に、上下電極の許容以上の芯ズレを簡単な方法で且つ確実に検出させることが可能な溶接電極ズレ検出方法を提供することを目的とする。

本発明は上記現状に鑑み成されたものであり、つまり、上下電極の芯ズレ許容が確認できる許容穴を有した導電性の検出板と、該検出板と上電極の間を結線すると共に接触センサー部と接触検出用電源とから少なくとも構成された芯ズレ検出ユニットを備え、少なくとも、前記検出板の許容穴の下方から下電極を途中まで挿入させ、次いで上電極を許容穴の上方から挿入させた際、上電極が許容穴の周縁に接触したか否かを導通の有無で、芯ズレが許容範囲内か否かを判断し、上下電極の芯ズレを検出させる溶接電極ズレ検出方法と成す。また前記検出板を、スポット溶接ロボット本体の近くに設置した支持台に固定させ、且つ、前記芯ズレ検出ユニットが断線していないか否かを判断するために設けた導通チェック用板バネを備え、該導通チェック用板バネに上電極を接触させて断線チェックが、芯ズレ検出の前に行われるものとするのが好ましい。

又、前記スポット溶接ロボットに、上電極を導通チェック用板バネに接触させる動作と、下電極を許容穴の途中まで挿入させる動作と、上電極を許容穴に挿入させる動作とを少なくとも教示し、且つ、前記スポット溶接ロボットの教示プログラムによって、断線か芯ズレを検出した際には、スポット溶接ロボットを停止させるようにすると良い。更に前記スポット溶接ロボットの教示プログラムによって、スポット溶接ロボットの始動時や電極チップの研磨後に、断線チェックと芯ズレ検出をスポット溶接ロボット自体が行うようにすると良い。尚、本発明で言う「許容穴」とは、下電極を許容穴の中心に合せて下方から挿入した時、例えば、芯ズレの許容範囲が±１mmとすれば、許容穴の大きさは、電極の太さに２mmを加えた大きさの穴を指すものとする。又、本発明で言う「芯ズレ検出」とは、上下電極の相対的なズレを指すのではなく、上下電極の芯ズレが許容範囲以上になった状態を指すものとする。

請求項１のように少なくとも、上下電極（２）,(３）の芯ズレ許容が確認できる許容穴（11）を有した導電性の検出板（１）と、該検出板（１）と上電極（２）の間を結線すると共に接触センサー部（41）と接触検出用電源（42）とから少なくとも構成された芯ズレ検出ユニット（４）を備え、少なくとも、前記検出板（１）の許容穴（11）の下方から下電極（３）を途中まで挿入させ、次いで上電極（２）を許容穴（11）の上方から挿入させた際、上電極（２）が許容穴（11）の周縁に接触したか否かを導通の有無で、芯ズレが許容範囲内か否かを判断し、スポット溶接ロボット自体が上下電極（２）,(３）の芯ズレ検出を行い、スポット溶接ロボットの稼動中は、常に上下電極（２）,(３）の芯ズレが所定範囲内でスポット溶接を行い、製品の安定した品質に貢献出来ると共に、上下電極（２）,(３）の芯ズレの検出時には、作業員が対応してスポット溶接ロボットの上下電極（２）,(３）の芯ズレの補正を素早く行え、溶接不良の製品を最小限に減らすことが可能となる。又、芯ズレを検出する際、簡単な装置で且つ検出板（１）の許容穴（11）に挿入するだけの簡単な方法で検出することが可能となる。

請求項２のように検出板（１）を、スポット溶接ロボット本体（７）の近くに設置した支持台（８）に固定させ、且つ、芯ズレ検出ユニット（４）が断線していないか否かを判断するために設けた導通チェック用板バネ（５）を備え、該導通チェック用板バネ（５）に上電極（２）を接触させて断線チェックが、芯ズレ検出の前に行われることにより、芯ズレ検出が確実に行えるものとなるため、製品の品質が向上できるものとなる。また前記導通チェック用板バネ（５）が用いられることにより、上電極（２）の接触圧が必要以上に強くならないと共に導通チェック用板バネ（５）の撓みにより接触が確実なものとなる。

請求項３に示すようにスポット溶接ロボットに、上電極（２）を導通チェック用板バネ（５）に接触させる動作と、下電極（３）を許容穴（11）の途中まで挿入させる動作と、上電極（２）を許容穴（11）に挿入させる動作とを少なくとも教示し、且つ、スポット溶接ロボットの教示プログラムによって、断線か芯ズレを検出した際には、スポット溶接ロボットを停止させると共に警告を発することが出来るため、スポット溶接ロボットの稼動中は、人手を掛けずにスポット溶接ロボット自体が上下電極（２）,(３）の芯ズレの検出が確実に行えると共に不良品の発生を最小限に押え、生産性の向上と共に製品の品質が向上可能となる。

請求項４に示すようにスポット溶接ロボットの教示プログラムによって、スポット溶接ロボットの始動時や電極チップの研磨後に、断線チェックと芯ズレ検出をスポット溶接ロボット自体が行うことにより、常に上下電極（２）,(３）の芯ズレが所定範囲内でスポット溶接が行われ、製品の品質が向上できるものとなるため、不良品の発生をより少なく押えることが可能となり、生産性がより向上出来るものとなる。

本発明方法の実施形態の芯ズレ検出が行われる要部を示す説明図である。 本実施形態の芯ズレ検出ユニットを示す説明図である。 本実施形態の芯ズレ検出が行われる工程を示す説明図である。 本実施形態の概要を示す説明図である。

スポット溶接ロボットの上下電極の芯ズレを自動的に検出するという目的を、芯ズレ許容が確認できる許容穴を有した検出板と、該検出板と上電極の間を結線すると共に接触センサー部と接触検出用電源とから少なくとも構成された芯ズレ検出ユニットを備え、少なくとも、前記検出板の許容穴の下方から下電極を途中まで挿入させ、次いで上電極を許容穴の上方から挿入させて、芯ズレが許容範囲内か否かを判断して、上下電極の芯ズレを検出させる検出方法とすることにより、実現した。

図１、図２、図４は本発明方法の１実施例を示す図であり、この図中の番号について説明する。（１）は後述する上下電極（２）,(３）の芯ズレ許容範囲内であることが確認できる許容穴（11）を有した導電性の検出板であり、該検出板（１）には銅板を用いるのが好ましい。また前記許容穴（11）としては、前記上下電極（２）,(３）の太さが直径１３mmのものを用いる際には直径１５mmの貫通穴を穿設すれば良い。尚、前記許容穴（11）の大きさは、前記上下電極（２）,(３）の太さと許容範囲によって決まる。

（２）は許容穴（11）の上方から挿入させるスポット溶接ロボットの後述する溶接ガン（６）の上電極であり、（３）は許容穴（11）の下方から挿入させる前記溶接ガン（６）の下電極である。（４）は上下電極（２）,(３）の芯ズレを検出する芯ズレ検出ユニットであり、該芯ズレ検出ユニット（４）は、検出板（１）と上電極（２）の間を結線すると共に接触センサー部（41）と接触検出用電源（42）及びリレー（43）,(44）とから少なくとも構成されている。前記接触センサー部（41）は検出板（１）に上電極（２）が接触した時にスポット溶接ロボットを停止させる信号を出力する機能があれば良く、例えば、ロボットのプログラム入力回路などを用いると良い。また前記接触検出用電源（42）は直流の２４ボルトを使用すると良い。

（５）は芯ズレ検出ユニット（４）が断線していないか否かを判断するために備えた導通チェック用板バネであり、該導通チェック用板バネ（５）は検出板（１）の後部に配置するのが好ましいが、この位置に限定されるものではない。（６）はスポット溶接ロボットに装着された標準的な溶接ガンであり、（７）は標準的なスポット溶接ロボット本体である。（８）は検出板（１）を所定高さに設置固定するための支持台であり、該支持台（８）はスポット溶接ロボット本体（７）の近くに設置し、スポット溶接ロボットの上下電極（２）,(３）の芯ズレ検出が行い易く、且つ作業員がその芯ズレの補正作業の行い易い位置になるように設置されている。

図１、図２に基づき最良な本発明方法について説明する。予め上下電極（２）,(３）の芯ズレ検出と断線チェックを行うために、スポット溶接ロボットに必要な動作を教示しておく。つまり、先ず始めに作業員が目視或いは治具を用いて芯合せを行う。そして、芯ズレ検出を行うために、先ずスポット溶接ロボットの溶接ガン（６）をロボットで移動させ、導通チェック用板バネ（５）の近くに溶接ガン（６）が移動されると、接触検出用電源（42）がＯＮするように教示する。また下電極（３）をロボットで移動し検出板（１）の許容穴（11）の中心に挿入させるように教示する。更に上電極（２）を溶接ガン（６）の加圧ストロークを下げて検出板（１）の許容穴（11）の中心に挿入させるように教示する。その後、上記ロボットプログラムを作成し、スポット溶接ロボットの始動時や電極チップの研磨後毎に、上記教示プログラムを再生させる。又、上電極（２）が許容穴（11）に接触した場合、接触センサー部（41）がＯＮとなり、この信号で自動的にスポット溶接ロボットを止めると共に警告を発するようにしておく良い。尚、芯ズレ検出時に、芯ズレ検出ユニット（４）が断線した場合は、芯ズレ検出自体が行えなくなる恐れがあるため、接触センサー部（41）が正常に動作するか検査しておくのが好ましい。

次に断線チェックを行うために、先ず導通チェック用板バネ（５）の近くに溶接ガン（６）を移動すると、接触検出用電源（42）がＯＮするように教示させる。その後、上電極（２）を下げて導通チェック用板バネ（５）に接触するように教示する。またスポット溶接ロボットの溶接ガン（６）をロボットで移動させ、芯ズレ検出を行う前に、上記プログラムを実行し、芯ズレ検出ユニット（４）の接触検出用電源（42）がＯＮになった場合、正常と判断し、芯ズレ検出に進むようにロボットプログラムを作成しておく。

スポット溶接ロボットの始動時や電極チップの研磨後毎に上記教示プログラムを再生して、断線チェックと芯ズレ検出をスポット溶接ロボット自体が行う。この時のスポット溶接ロボットの動作を、図１と図３に基づいて詳細に説明する。先ずスポット溶接ロボットの溶接ガン（６）をロボットで導通チェック用板バネ（５）の近くに移動させると、先ず接触検出用電源（42）がＯＮされる。次に上電極（２）を下げて、図１（ａ）に示すように、導通チェック用板バネ（５）に上電極（２）を接触させて断線チェックを行う。

接触検出用電源（42）がＯＮになった場合は、正常と判断し、芯ズレ検出に進む。そして芯ズレ検出が行われる。この時、先ず下電極（３）をロボットで移動し検出板（１）の許容穴（11）の中心に挿入させる。この時、下電極（３）は許容穴（11）の途中（略半分の深さ位置）まで図１（ｂ）に示すように挿入させる。そして上電極（２）を許容穴（11）の上方から挿入させると共に図１（ｃ）のように下電極（３）と接触させる。この上電極（２）が許容穴（11）に挿入した際に、前記上電極（２）が許容穴（11）の周縁に接触したか否かを、接触センサー部（41）の検知、つまり、導通が有ったか否かで、芯ズレが許容範囲内か否かを判断し、導通が有った時或いは図１（ｆ）のような状態の時には、芯ズレが許容範囲以上であると判断する。この時は、接触センサー部（41）から自動的にスポット溶接ロボットを直ちに停止させる信号を発し、且つ、作業員に異常を知らせるための警告を発する信号が出力される。異常を作業員に知らせる手段としては、例えば、パトライト（回転灯）やメロディーフォーン（音）などを設けて作動させると良い。尚、断線のチェックを行った際に導通がない時は、芯ズレの場合と同様にスポット溶接ロボットを直ちに停止させる信号を発し、且つ、作業員に異常を知らせるための警告を発する信号が出力されて、作業員の対応を待つ。作業員の対応後、断線のチェックを再度行い、芯ズレ検出に進む。

その音や光によって芯ズレ異常を知った作業員は、停止したスポット溶接ロボットの場所まで直ちに行く。すると、スポット溶接ロボットは検出板（１）の許容穴（11）から上下電極（２）,(３）を外し、検出板（１）の横で停止した状態で芯ズレの補正を待つ。作業員は下電極（３）の固定を弛めて、目視或いは治具が用いられて上下電極（２）,(３）の芯合せを行う。その後、下電極（３）をしっかりと固定させることにより、上下電極（２）,(３）の芯ズレの補正作業が完了する。その後、芯ズレ検出解除操作し、スポット溶接ロボットを始動させて、スポット溶接作業が開始するのである

尚、図１（ｃ）〜図１（ｅ）に示すような状態の時は、上下電極（２）,(３）の芯ズレが許容範囲内であり、接触センサー部（４）がＯＮしない。従って、スポット溶接ロボットは検出板（１）の許容穴（11）から上下電極（２）,(３）を外し、ワークのスポット溶接作業を開始するのである。ワークが所定数量完了すると、スポット溶接ロボットは作業を止める。この時の目安としては、板厚や材質などによって異なるが、例えば、約５００打点前後毎に電極チップの研磨、この電極チップの研磨は、ワークの溶融付着物を電極チップの表面から掻き落として除去させる作業である。前記電極チップの研磨後、検出板（１）側に上下電極（２）,(３）を移動させ、上電極（２）を導通チェック用板バネ（５）に接触させて断線チェックを行う。導通があれば、次に下電極（３）を検出板（１）の許容穴（11）の途中まで挿入させる。そして上電極（２）を許容穴（11）の上方から挿入させると共に下電極（３）と接触させる。この時、上下電極（２）,(３）の芯ズレ検出が行われ、異常がなければ、上下電極（２）,(３）はワーク側に移動して、ワークのスポット溶接作業を開始するのである。

このように本発明方法は、スポット溶接ロボットの始動時と電極チップの研磨後に、断線チェックと上下電極（２）,(３）の芯ズレ検出を行うことにより、製品になって検査が行われる前に、芯ズレによる溶接不良、特にはナゲット径不足を製造ライン上で発見でき、溶接不良品を激減させると共に電極チップが磨耗した後に行われる本格的な研磨を行う際、所定形状に形成させることが可能なものとなる。

１ 検出板
11 許容穴
２ 上電極
３ 下電極
４ 芯ズレ検出ユニット
41 接触センサー部
42 接触検出用電源
５ 導通チェック用板バネ
６ 溶接ガン
７ スポット溶接ロボット本体
８ 支持台

Claims (4)

1. スポット溶接ロボットの溶接ガン（６）の上下電極（２）,(３）の芯ズレを自動的に検出する検出方法であって、前記上下電極（２）,(３）の芯ズレ許容が確認できる許容穴（11）を有した導電性の検出板（１）と、該検出板（１）と前記上電極（２）の間を結線すると共に接触センサー部（41）と接触検出用電源（42）とから少なくとも構成された芯ズレ検出ユニット（４）を備え、少なくとも、前記検出板（１）の許容穴（11）の下方から前記下電極（３）を途中まで挿入させ、次いで前記上電極（２）を前記許容穴（11）の上方から挿入させた際、前記上電極（２）が前記許容穴（11）の周縁に接触したか否かを導通の有無で、芯ズレが許容範囲内か否かを判断し、前記上下電極（２）,(３）の芯ズレを検出させることを特徴とするスポット溶接ロボットの溶接電極ズレ検出方法。
2. 前記検出板（１）を、スポット溶接ロボット本体（７）の近くに設置した支持台（８）に固定させ、且つ、前記芯ズレ検出ユニット（４）が断線していないか否かを判断するために設けた導通チェック用板バネ（５）を備え、該導通チェック用板バネ（５）に前記上電極（２）を接触させて断線チェックを、前記芯ズレ検出の前に行う請求項１記載のスポット溶接ロボットの溶接電極ズレ検出方法。
3. 前記スポット溶接ロボットに、前記上電極（２）を前記導通チェック用板バネ（５）に接触させる動作と、前記下電極（３）を前記許容穴（11）の途中まで挿入させる動作と、前記上電極（２）を前記許容穴（11）に挿入させる動作とを少なくとも教示し、且つ、前記スポット溶接ロボットの教示プログラムによって、断線か芯ズレを検出した際には、前記スポット溶接ロボットを停止させると共に警告を発する請求項１記載のスポット溶接ロボットの溶接電極ズレ検出方法。
4. 前記スポット溶接ロボットの教示プログラムによって、スポット溶接ロボットの始動時や電極チップの研磨後に、断線チェックと芯ズレ検出を前記スポット溶接ロボット自体が行う請求項１、２又は３記載のスポット溶接ロボットの溶接電極ズレ検出方法。