JP2015027680A - Upper electrode device of spot welder - Google Patents
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Description
本発明は、スポット溶接機における鋼板やナット等の被溶接物の不適切なセット状態を的確に検出することができるスポット溶接機の上部電極装置に関するものである。 The present invention relates to an upper electrode device of a spot welder that can accurately detect an inappropriate set state of an object to be welded such as a steel plate or a nut in a spot welder.
従来から、2枚の鋼板を溶接したり、鋼板にナットを溶接したパネル等の自動車部品を製作するのにスポット溶接機が広く用いられている。このスポット溶接機は、被溶接物である2枚の鋼板同士や、鋼板とナットとを上下電極間にセットして加圧・通電することにより、前記被溶接物の抵抗熱を利用して溶融接着するものである。なお、前記鋼板やナットは自動供給され、自動的かつ連続的に溶接処理が行われるのが普通である。 Conventionally, a spot welder has been widely used to manufacture automobile parts such as a panel in which two steel plates are welded or a nut is welded to a steel plate. This spot welder uses the resistance heat of the workpiece to be melted by setting the steel plate and nut between the upper and lower electrodes between the two steel plates to be welded and applying pressure and energization. Adhere. In general, the steel plate and nut are automatically supplied and the welding process is performed automatically and continuously.
このとき、鋼板とナットの供給が予定通りに行われれば何ら問題なく溶接処理される。しかし、例えばナットが位置ズレを起こした状態で供給されたり、鋼板が無い状態や重なった状態で供給されたりする等、正規以外の様々な状態で供給される場合もある。そのような正規以外の状態のまま溶接処理が実行されると、不良品の自動車部品が提供されることになり、後段の車両組み立て工程で組み立てができなくなる等のトラブルが発生することになる。 At this time, if the steel plate and the nut are supplied as scheduled, the welding process is performed without any problem. However, the nut may be supplied in various states other than the normal state, such as being supplied in a state where the nut is displaced, or in a state where there is no steel plate or in a state where they are overlapped. If the welding process is performed in such a state other than the normal state, defective automobile parts are provided, and troubles such as being unable to be assembled in the subsequent vehicle assembly process occur.
そのため本件出願人は、特許文献1〜3に示すように、種々のパターンのナット等のセット不良検出装置を開発し実用に供している。これら特許文献1〜3に記載したセット不良検出装置は、いずれも固定状態の下部電極2を基準とするものであり、この下部電極2の中心部を上下動する位置決め用センターピン3の位置変位量を測定することで不良の検出を行うものである。
即ち、図9に示すように、鋼板(W1)とナット(W2)を正規の状態でセットした場合のセンターピン3の位置を基準点とすると、例えば、ナット(W2)が位置ズレを起こした場合はセンターピン3が正規の位置まで上昇しないのでマイナスの変位量となる(図10を参照)。また、ナット(W2)が大きい場合はセンターピン3が正規の位置以上に上昇するのでプラスの変位量となる(図示せず)。このように、センターピン3の位置変位量を測定し、一定の閾値を超えた場合は不良と判断して後工程へ不良品を供給するのをストップするものである。
Therefore, as shown in
That is, as shown in FIG. 9, when the position of the
しかしながら、特許文献1〜3に記載のセット不良検出装置では、二重ナットの状態で供給されたり、内外径が同じで高さの異なる規格外のナットが供給されたりした場合は、センターピンが正規の位置まで上昇するので、本当は不良であるのに正常の信号を出力することとなる。また、鋼板同士を溶接する場合は、先端にキャップチップを装着した上下電極を用いており、またセンターピンもないため、位置変位量を測定することができず、本来1枚ずつ供給するところへ2枚の鋼板が密着しているものを供給した場合等に不良と判断することができないという問題があった。
一方、上部電極は加圧・通電するために昇降動するので、位置の変位量を測定するには適切でないという考え方が一般的であり、上部電極を利用したセット不良検出装置の実用化はされていない。
However, in the set defect detection device described in
On the other hand, since the upper electrode moves up and down to pressurize and energize, the general idea is that it is not suitable for measuring the amount of displacement of the position, and a set defect detection device using the upper electrode has been put to practical use. Not.
本発明は上記のような問題点を解決して、従来は不適切と考えられていた上部電極に位置変位量の測定器を組み込むことで、従来は検出ができなかった二重ナットの供給や3枚重ねの鋼板の供給など、スポット溶接機における鋼板やナット等の被溶接物の不適切なセット状態を検出でき、また基準点の設定も押しボタンで簡単に設定できるようにしたスポット溶接機の上部電極装置を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above problems and incorporates a position displacement amount measuring device into the upper electrode, which has been considered inappropriate in the past, to supply a double nut that could not be detected in the past. Spot welder that can detect the inappropriate setting state of workpieces such as steel plates and nuts in spot welders, such as the supply of three-layer steel plates, and can easily set the reference point with a push button It is an object of the present invention to provide an upper electrode device.
上記課題を解決するためになされた本発明のスポット溶接機の上部電極装置は、シリンダにより昇降自在とされた上部電極と、固定された下部電極の間に被溶接物を挟持し、加圧・通電して溶接を行うスポット溶接機の上部電極装置であって、上部電極側にこの上部電極の下降位置を測定するポテンショメータを設けるとともに、このポテンショメータの測定値が、被溶接物を正規の状態でセットしたときの上部電極の下降位置を基準点とした場合に、この基準点から閾値を超えるか否かを判定し、閾値を超えたときに不良信号を発する不良検出手段を設けて、被溶接物のセット不良を検出するようにしたことを特徴とするものである。 The upper electrode device of the spot welding machine of the present invention made to solve the above-mentioned problem is to sandwich an object to be welded between an upper electrode that can be raised and lowered by a cylinder and a fixed lower electrode, This is an upper electrode device of a spot welding machine that conducts welding by energizing, and a potentiometer that measures the descending position of the upper electrode is provided on the upper electrode side, and the measured value of the potentiometer is in a normal state to be welded. When a lowering position of the upper electrode when set is used as a reference point, it is determined whether or not a threshold value is exceeded from this reference point, and a defect detection means for generating a defect signal when the threshold value is exceeded is provided, This is characterized in that a defective set of an object is detected.
前記ポテンショメータをシリンダと平行に設けるとともに、このポテンショメータの検出用シャフトをシリンダのロッドに連結して、検出用シャフトとロッドの移動量が等しくなるように構成し、上部電極の下降位置をポテンショメータで測定できるようにしたものが好ましく、これを請求項2に係る発明とする。
The potentiometer is installed in parallel with the cylinder, and the detection shaft of the potentiometer is connected to the rod of the cylinder so that the amount of movement of the detection shaft and the rod is equal, and the lowering position of the upper electrode is measured with the potentiometer What is made possible is preferable, and this is the invention according to
また、下部電極の中心部に昇降自在なセンターピンが内蔵されており、被溶接物が鋼板とナットであることが好ましく、これを請求項3に係る発明とする。
Moreover, it is preferable that a center pin that can be moved up and down is built in the center of the lower electrode, and the workpieces are preferably a steel plate and a nut, and this is the invention according to
また、上部電極及び下部電極の先端にそれぞれキャップチップが装着されており、被溶接物が鋼板同士であることが好ましく、これを請求項4に係る発明とする。
Moreover, it is preferable that the cap chip | tip is each attached to the front-end | tip of an upper electrode and a lower electrode, and it is preferable that a to-be-welded object is steel plates, and let this be the invention which concerns on
請求項1に係る発明では、シリンダにより昇降自在とされた上部電極と、固定された下部電極の間に被溶接物を挟持し、加圧・通電して溶接を行うスポット溶接機の上部電極装置であって、上部電極側にこの上部電極の下降位置を測定するポテンショメータを設けるとともに、このポテンショメータの測定値が、被溶接物を正規の状態でセットしたときの上部電極の下降位置を基準点とした場合に、この基準点から閾値を超えるか否かを判定し、閾値を超えたときに不良信号を発する不良検出手段を設けて、被溶接物のセット不良を検出するようにしたので、従来の下部電極側の測定では検出不可能であった二重ナットの供給や3枚重ねの鋼板の供給などのセット不良の検出ができるようになった。
In the invention according to
請求項2に係る発明では、ポテンショメータをシリンダと平行に設けるとともに、このポテンショメータの検出用シャフトをシリンダのロッドに連結して、検出用シャフトとロッドの移動量が等しくなるように構成し、上部電極の下降位置をポテンショメータで測定できるようにしたので、上部電極の下降位置の変化量を正確に測定することができ、しかも、簡単な構造であり上部電極側に容易に組み込むことができる。
In the invention according to
また、請求項3に係る発明では、下部電極の中心部に昇降自在なセンターピンが内蔵されており、被溶接物が鋼板とナットであるので、従来は検出不可能であった二重ナットの供給や高さ違いのナットの供給などのセット不良が検出できることとなる。
Moreover, in the invention which concerns on
また、請求項4に係る発明では、上部電極及び下部電極の先端にそれぞれキャップチップが装着されており、被溶接物が鋼板同士であるので、従来は検出不可能であった2枚重ねの鋼板の供給というセット不良が検出できることとなる。
Moreover, in the invention which concerns on
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図1は、鋼板(W1)とナット(W2)を正規の状態でセットした形態を示す電極装置の概略説明図で、図中、1は上部電極、2は下部電極である。前記上部電極1は、シリンダ4により昇降自在とされているが、下部電極2は固定された構造となっている。また、5は、シリンダ4の駆動源であり、以上の構成は従来のこの種のスポット溶接機の電極装置と基本的に同じである。
なお、図1〜図5に示すものは、下部電極2の中心部に被溶接物の位置決め用の昇降自在なセンターピン3(図9を参照)が挿通されたタイプであり、図6〜図8に示すものは、電極の先端にキャップチップが装着されたタイプである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic explanatory view of an electrode device showing a form in which a steel plate (W1) and a nut (W2) are set in a regular state, in which 1 is an upper electrode and 2 is a lower electrode. The
1 to 5 is a type in which a center pin 3 (see FIG. 9) that can be moved up and down for positioning the work piece is inserted in the center of the
前記上部電極側には、この上部電極1の下降位置を測定するポテンショメータ6が設けられているとともに、このポテンショメータ6の測定値が、被溶接物を正規の状態でセットしたときの上部電極1の下降位置を基準点とした場合に、この基準点から所定の閾値(±のいずれも)を超えるか否かを判定し、閾値を超えたときに不良信号を発する不良検出手段10が設けられている。
従来から、被溶接物のセット不良の検出手段としては、固定状態にある下部電極2を基準としたものが普通であった。即ち、下部電極2の中心部を上下動する位置決め用センターピン3の位置変位量を測定することでセット不良の検出を行っていた。しかし、この場合は、二重ナットの供給や2枚重ねの鋼板の供給などのセット不良を検出できないという問題があり、本発明では下部電極でなく昇降動する上部電極1を利用することで、従来は検出不可能であった二重ナットの供給などの被溶接物のセット不良の検出を可能としたものである。なお、検出工程については後述する。
A
Conventionally, as a means for detecting the set failure of the work piece, one based on the
前記ポテンショメータ6は、シリンダ4と平行に設けられている。また、このポテンショメータ6の検出用シャフト6aの先端部は、シリンダ4のロッド4aの先端部と連結ブラケット7により連結されており、検出用シャフト6aとロッド4aの移動量が等しくなるように構成されている。この結果、上部電極1の下降位置はポテンショメータ6で正確に測定できることとなる。
The
前記ポテンショメータ6としては、一般的な直動可変抵抗式のものを用いることができる。これは、検出用シャフト6aの基端に銅や銅合金などの良導体で構成した接触子が取り付けられていて、この接触子が筐体内に並列に配列された2つの抵抗体を導通させ、そのときの分圧を測定して下降位置を検出するものであり、溶接時に発生する磁界の影響を受けることなく、正確に上下方向の位置を検出することができる。
As the
前記不良検出手段10は、被溶接物を正規の状態でセットしたときの上部電極1の下降を基準点(ゼロ点)とした場合に、この基準点(ゼロ点)から所定の閾値を超えるか否かを判定し、閾値を超えたときに不良信号を発するよう構成されている。この不良検出手段10は、制御部11に収納されている。
前記制御部11には、その他、鋼板やナット等の被溶接物の供給制御器や、電極を冷却する循環水の給制御器や、被溶接物を挟持し加圧・通電するタイミングを調整する制御器や、前記不良検出手段10の不良信号を受信して不良品の排出を指示する制御器など各種の制御器が収納されている点は従来と同様である。
Whether the defect detection means 10 exceeds a predetermined threshold from the reference point (zero point) when the lowering of the
In addition, the
以下に、被溶接物のセット不良の検出工程について説明する。
図2〜図5は、下部電極2の中心部に昇降自在なセンターピン(図9を参照)が内蔵されており、被溶接物として鋼板(W1)とナット(W2)を溶接処理する場合を示している。
図2は、鋼板とナットを正規の状態でセットした形態を示している。このときの上部電極下端面の下降位置(H)を基準とし、この場合のポテンショメータ6の検出用シャフト6aの位置測定値を基準点(ゼロ点)としてセッティングする。上部電極1を下降させ被溶接物を挟持した場合のポテンショメータ6の位置測定値が、ゼロであれば鋼板とナットは正規の状態でセットされていると判断できるので、そのまま溶接処理を行う。一方、ポテンショメータ6の位置測定値が、ゼロでなければ、原則として鋼板とナットは正規の状態でセットされていないと判断できる。しかしながら、鋼板(W1)のウネリ等を考慮すると、位置測定値が所定の数値範囲内であれば鋼板とナットは正規の状態でセットされていると判断して差し支えない。
従って、絶対値で所定の閾値を設定し、ポテンショメータ6の位置測定値が前記閾値を超えるか否かを判定し、閾値を超えたときに不良信号を発するように構成した。なお、閾値を設定については、以下のパターン等を参考にして、製品に対応し現場で任意に設定することができる。
Below, the detection process of the set defect of a to-be-welded object is demonstrated.
2 to 5 show a case where a center pin (see FIG. 9) that can be raised and lowered is built in the center of the
FIG. 2 shows a form in which a steel plate and a nut are set in a normal state. The lower position (H) of the lower end surface of the upper electrode at this time is used as a reference, and the position measurement value of the detection shaft 6a of the
Accordingly, a predetermined threshold value is set as an absolute value, it is determined whether or not the position measurement value of the
図3は、ナット(W2)が2重に供給された状態でセットした形態を示している。この場合は、従来の下部電極2を利用した検出機構の場合は、センターピンが正規の位置まで上昇するので、本当は不良であるのに正常の信号を出力することとなる。
これに対し本発明では、上部電極下端面は正規の下降位置(H)よりナット(W2)の高さ(B)だけ高い位置で停止し、この結果、シリンダ4のロッド4aに連結したポテンショメータ6の検出用シャフト6aも基準点より(B)だけ高い位置となるため、ポテンショメータ6の位置測定値は「B」となる。従って、閾値を例えば「B」より小さい値に設定しておけば、鋼板とナットが正規の状態でセットされていないと判別して、即座に不良信号を発することができる。
この他に、例えば、内外径が同じで高さの異なるナットがセットされた場合も、従来の下部電極2を利用した検出機構では検出できないが、本発明によれば閾値をプラスマイナスのいずれかに、あるいは絶対値として適切に設定して、確実に不良信号を発することができる。
FIG. 3 shows a form in which the nut (W2) is set in a state of being supplied twice. In this case, in the case of the detection mechanism using the conventional
On the other hand, in the present invention, the lower end surface of the upper electrode stops at a position higher than the normal lowered position (H) by the height (B) of the nut (W2), and as a result, the
In addition to this, for example, even when nuts having the same inner and outer diameters and different heights are set, the detection mechanism using the conventional
図4は、ナット(W2)が供給されずに鋼板(W1)のみが供給された状態でセットした形態を示している。この場合は、上部電極下端面は正規の下降位置(H)よりナット(W2)の高さ(B)だけ低い位置で停止し、この結果、ポテンショメータ6の検出用シャフト6aも基準点より(B)だけ低い位置となるため、ポテンショメータ6の位置測定値は「マイナスB」となる。
FIG. 4 shows a configuration in which the nut (W2) is not supplied and only the steel plate (W1) is supplied. In this case, the lower end surface of the upper electrode stops at a position lower than the normal lowered position (H) by the height (B) of the nut (W2), and as a result, the detection shaft 6a of the
また図5は、鋼板(W1)が供給されずにナット(W2)のみが供給された状態でセットした形態を示している。この場合は、上部電極下端面は正規の下降位置(H)より鋼板(W1)の厚み(A)だけ低い位置で停止し、この結果、ポテンショメータ6の検出用シャフト6aも基準点より(A)だけ低い位置となるため、ポテンショメータ6の位置測定値は「マイナスA」となる。
従って、図4〜図5の場合において、閾値を「A」あるいは「B」より小さい値に設定しておけば、鋼板またはナットが正規の状態でセットされていないと判別して、即座に不良信号を発することができる。また、より小さい方の閾値を設定すれば両方とも検出できることは勿論である。なお、図4〜図5のパターンは下部電極2を利用した従来の検出機構でも検出することができる。
Moreover, FIG. 5 has shown the form set in the state in which only the nut (W2) was supplied, without supplying a steel plate (W1). In this case, the lower end surface of the upper electrode stops at a position lower than the normal descending position (H) by the thickness (A) of the steel plate (W1). As a result, the detection shaft 6a of the
Therefore, in the case of FIGS. 4 to 5, if the threshold value is set to a value smaller than “A” or “B”, it is determined that the steel plate or the nut is not set in a normal state, and the defect is immediately detected. A signal can be emitted. Of course, both can be detected by setting a smaller threshold. 4 to 5 can also be detected by a conventional detection mechanism using the
次に、図6〜図8は、上部電極1及び下部電極2の先端にそれぞれキャップチップ3a、3aが装着されており、被溶接物が鋼板(W1)同士である場合を示している。
図6は、2枚の鋼板を正規の状態でセットした形態を示している。このときの上部電極下端面の下降位置(H)を基準とし、この場合のポテンショメータ6の検出用シャフト6aの位置測定値を基準点(ゼロ点)としてセティングする点は前記のものと同様である。そして、上部電極1を下降させ被溶接物を挟持した場合のポテンショメータ6の位置測定値が、ゼロであれば2枚の鋼板は正規の状態でセットされていると判断できるので、そのまま溶接処理を行う。
Next, FIGS. 6 to 8 show cases where
FIG. 6 shows a form in which two steel plates are set in a normal state. In this case, the lowering position (H) of the lower end surface of the upper electrode is used as a reference, and the position measurement value of the detection shaft 6a of the
図7は、油で密着状態にある鋼板が供給されて合計3枚の鋼板がセットされた形態を示している。この場合は、上部電極下端面は正規の下降位置(H)より鋼板(W1)の高さ(A)だけ高い位置で停止し、この結果、ロッド4aに連結したポテンショメータ6の検出用シャフト6aも基準点より(A)だけ高い位置となるため、ポテンショメータ6の位置測定値は「A」となる。従って、閾値を例えば「A」より小さい値に設定しておけば、鋼板が正規の状態でセットされていないと判別して、即座に不良信号を発することができる。また、4枚以上の鋼板が供給された場合も検出できることは勿論である。
FIG. 7 shows a form in which a total of three steel plates are set by supplying steel plates in close contact with oil. In this case, the lower end surface of the upper electrode stops at a position higher than the normal lowered position (H) by the height (A) of the steel plate (W1). As a result, the detection shaft 6a of the
図8は、鋼板が1枚だけ供給された形態を示している。この場合は、上部電極下端面は正規の下降位置(H)より鋼板(W1)の厚み(A)だけ低い位置で停止し、この結果、ポテンショメータ6の検出用シャフト6aも基準点より(A)だけ低い位置となるため、ポテンショメータ6の位置測定値は「マイナスA」となる。
従って、図7〜図8の場合において、閾値を「A」より小さい値に設定しておけば、鋼板が正規の状態でセットされていないと判別して、即座に不良信号を発することができる。また、鋼板(W1)にはウネリ等があるので、ウネリに対しては不良信号を発しないように、例えば閾値を「プラスマイナスA/2」程度に設定するのが好ましい。また、鋼板が供給されていない場合も検出できることは勿論である。
なお、図7〜図8のパターンは、鋼板にセンターピン挿通用の孔が存在しないので、下部電極2を利用した従来の検出機構では検出することができないものである。
FIG. 8 shows a form in which only one steel plate is supplied. In this case, the lower end surface of the upper electrode stops at a position lower than the normal descending position (H) by the thickness (A) of the steel plate (W1). As a result, the detection shaft 6a of the
Therefore, in the case of FIGS. 7 to 8, if the threshold value is set to a value smaller than “A”, it is determined that the steel plate is not set in a normal state, and a defect signal can be immediately issued. . Further, since the steel plate (W1) has undulations, it is preferable to set the threshold value to, for example, about “plus or minus A / 2” so as not to generate a failure signal for the undulations. Of course, it is possible to detect the case where the steel plate is not supplied.
7 to 8 cannot be detected by a conventional detection mechanism using the
以上の説明からも明らかなように、本発明は従来、昇降動するので変位量を測定するには適切でないと考えられていた上部電極を利用した被溶接物のセット不良検出する装置であり、上部電極側にこの上部電極の下降位置を測定するポテンショメータを設けるとともに、このポテンショメータの測定値が所定の閾値を超えるか否かを判定し、閾値を超えたときに不良信号を発する不良検出手段を設けて、被溶接物のセット不良を検出するように構成したものである。そして、このような構成により、従来の下部電極側の測定では検出不可能であった二重ナットの供給や、2枚重ねの鋼板の供給や鋼板の供給不足などのセット不良の検出を可能にするという顕著な効果を奏することができるものである。 As is clear from the above description, the present invention is a device for detecting a set defect of an object to be welded using an upper electrode that has been conventionally considered to be not suitable for measuring the amount of displacement because it moves up and down, A potentiometer for measuring the lowering position of the upper electrode is provided on the upper electrode side, and a defect detection means for determining whether or not the measured value of the potentiometer exceeds a predetermined threshold and generating a defect signal when the threshold is exceeded is provided. It is provided and configured to detect a set failure of the workpiece. And with such a configuration, it is possible to detect set failures such as supply of double nuts, supply of two-layer steel sheets, and insufficient supply of steel sheets, which could not be detected by conventional measurement on the lower electrode side It is possible to achieve a remarkable effect of doing.
1 上部電極
2 下部電極
3 センターピン
3a キャップチップ
4 シリンダ
4a ロッド
5 駆動源
6 ポテンショメータ
6a 検出用シャフト
7 連結ブラケット
10 不良検出手段
11 制御部
A 鋼板の厚み
B ナットの高さ
H 正規の状態における上部電極下端面の下降位置
W1 鋼板
W2 ナット
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