JP2586899Y2 - 抵抗溶接機用の加圧力測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、抵抗溶接機における加
圧力を測定するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】抵抗溶接において、加圧力は溶接電流、
通電時間とともに溶接品質を左右する３大溶接条件の１
つとされている。従来から、抵抗溶接機の加圧力を測定
する装置として、ロードセル等からなる加圧力センサを
被溶接物の代わりに一対の溶接電極間に挿入し、それら
の溶接電極を介して該加圧力センサに加えられる加圧力
をメータ表示する加圧力計が使われている。

【０００３】図５に示すように、この種の加圧力計１０
０は、ロードセルを内蔵した円盤状の加圧力センサ１０
２を柄１０４の先端に取り付けてなる。センサ１０２の
両面の中心突起部１０２ａは内蔵のロードセルに直結し
ている感圧部である。柄１０４の基端部より出ているケ
ーブル１０６は、ロードセルの出力信号を本体（図示せ
ず）側の測定値演算表示部に送るものである。

【０００４】図６に示すように、この加圧力計１００に
よって抵抗溶接機の加圧力を測定するときは、測定者ま
たは作業員（図示せず）が柄１０４を手で把持してセン
サ１０２を一対の溶接電極１０８，１１０間に挿入し、
溶接回路を止めて溶接電流は流さずに、加圧機構１１２
を溶接時と同じ条件で作動させ、溶接電極１０８，１１
０間でセンサ１０２を挟み込み加圧する。そうすると、
センサ１０２に加えられる加圧力に応じた電気信号がセ
ンサ１０２内のロードセルから出力され、本体１１４の
表示部に加圧力測定値が表示される。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】上記のような加圧力計
１００においては、溶接電極１０８，１１０の先端部が
センサ１０２の感圧部１０２ａからずれて当接したり、
あるいは斜め方向に当接すると、加圧力を正しく測定す
ることができなくなる。したがって、作業員は、センサ
１０２の感圧部１０２ａが正しい角度で溶接電極１０
８，１１０間に挟み込まれるように、上手に加圧力計１
００を扱わなければならない。この点、図６に示す抵抗
溶接機は、加圧時に上部溶接電極１０８が上下運動する
だけで、他の部分は常に静止している定置形であるか
ら、作業員にとって、柄１０４を把持操作してセンサ１
０２を溶接電極１０８，１１０間に正しい位置・角度で
入れるのはさほど難しいことではない。

【０００６】しかし、図７に示すようなＣ形溶接ガン１
２０、あるいは図８に示すようなＸ形溶接ガン１３０等
のように、ロボット１２２，１３２に搭載される可搬形
の抵抗溶接機においては、溶接電極（１２４，１２
６）、（１３４，１３６）の位置・向きが不定であるた
め、センサ１０２を溶接電極（１２４，１２６）、（１
３４，１３６）間に正しい位置・角度で挿入して担持す
ることは、作業員にとっては極めて困難な作業である。
特に、Ｘ形溶接ガン１３０の場合は、両溶接電極１３
４，１３６が動くため、センサ１０２の位置合わせが極
めて難しいばかりか、誤って作業員の手が電極１３４，
１３６に挟み込まれる危険性もあった。このため、可搬
形の抵抗溶接機における加圧力の測定には、上記従来の
加圧力計１００を使用することができなかった。

【０００７】また、上記従来の加圧力計１００では、実
際に溶接されるワーク（被溶接物）に代えてセンサ１０
２を溶接電極間に挿入して挟み込むが、センサ１０２は
変形しないように剛体からなり、その厚みが約２０ｍｍ
もあり、板厚が約１ｍｍ程度の一般のワークとは異なる
被加圧物である。このため、センサ１０２に対する溶接
電極の当たり具合はワークに対するそれとは異なり、し
たがって加圧具合も相違し、その違いが測定値の誤差と
なって現れる不具合があった。

【０００８】さらに、上記従来の加圧力計１００によっ
て加圧力の測定を行う場合には、加圧力計１００に溶接
電流が流れないよう溶接回路を止めなければならず、実
際に通電している状態つまり溶接実行中の加圧力を測定
することは不可能であった。

【０００９】本考案は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、作業員の特別な労を必要とすることがなく、可
搬形の抵抗溶接機でも安全・容易・高精度に加圧力の測
定が行うことができ、さらには実際の被溶接部に対して
通電中にも加圧力を測定することができる簡易で汎用形
の加圧力測定装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本考案の加圧力測定装置は、抵抗溶接機における
加圧力を測定するための加圧力測定装置であって、溶接
電極の先端部のチップホルダに着脱可能に取り付けられ
電気的に接続される導電性のチップ基端部と、前記チッ
プ基端部の上面に接続して設けられたチップ中間部と、
被加圧物と接触するための頭部と前記チップ中間部およ
び前記チップ基端部を内側に収納する胴部とを有し、か
つ前記チップホルダと電気的に接続される導電性のキャ
ップチップ本体と、前記チップ中間部に取り付けられ、
前記チップ頭部に加えられた加圧力を測定する加圧力セ
ンサと、前記チップ中間部を前記チップ基端部および前
記キャップチップ本体から電気的に絶縁する絶縁材と、
前記加圧力センサより前記キャップチップ本体の外へ前
記キャップチップ本体から電気的に絶縁されて引き出さ
れる導線とを具備する構成とした。

【００１１】本考案の加圧力測定装置において、好まし
くは、前記キャップチップ本体が、前記チップ中間部を
内側に収納する筒状のチップ胴部と、このチップ胴部の
上面を覆い被加圧物と接触するためのチップ頭部とを有
するコップ状導体からなるものであってよい。また、前
記加圧力センサが、チップ長手方向の加圧力を検出する
ための第１の歪みゲージと、チップ長手方向と直交する
方向の加圧力を検出するための第２の歪みゲージとを含
む構成であってよい。

【００１２】

【作用】本考案においては、導通可能なキャップチップ
に加圧力センサが設けられるため、実際の被溶接物にキ
ャップチップを介して加圧力を加えかつ溶接電流を流し
ながらでも、加圧力の測定を行うことができる。したが
って、作業員の特別な手加減操作は不要であり、溶接実
行中の加圧力を測定することができる。また、キャップ
チップをチップホルダに取付するだけで加圧力の測定が
行えるので、ロボットに搭載される可搬形の抵抗溶接機
のように不定の位置・向き・姿勢をとる溶接機において
も、安全・容易・高精度に加圧力を測定することができ
る。

【００１３】

【実施例】以下、図１〜図４を参照して本考案の実施例
を説明する。図１〜図３は本考案による加圧力測定装置
の一実施例を説明するための図であって、図１はこの加
圧力測定装置の内部の構成を示す縦断面図、図２はこの
加圧力測定装置の外観構成を示す斜視図、図３はこの加
圧力測定装置の使用態様例を示す側面図である。

【００１４】図２に示すように、本実施例による加圧力
測定装置１０は、抵抗溶接機のチップホルダ１２に着脱
可能に取付されるキャップチップ形の装置であり、外見
的には普通のキャップチップ形溶接電極と同様に、導電
性の金属たとえば銅で一体に形成された円筒状のチップ
胴部１４と球面状のチップ頭部１６とを有する。ただ
し、センサ出力信号を送出するためのケーブル１８がチ
ップ胴部１４の側面から出ている。

【００１５】図１に示すように、キャップチップ本体は
チップ胴部１４とチップ頭部１６とからなり、逆向きコ
ップ状に作られる。チップ胴部１４の下端開口部１４ａ
には有底筒状のチップ基端部２０が逆さ向きで、つまり
開口２０ａを外側に向けて嵌め込まれており、チップ胴
部１４の内側には密閉された加圧センサ収容室２２が設
けられている。この加圧センサ収容室２２において、チ
ップ頭部１６の裏側に位置する天井面には板状または層
状の絶縁材２４が貼付されるとともに、チップ基端部２
０の開口２０ａの裏側に位置する底面にも板状または層
状の絶縁材２８が貼付され、これら一対の絶縁材２４，
２６の間にチップ中間部２８が配設されている。

【００１６】チップ中間部２８は全体が金属たとえばス
テンレス鋼からなり、絶縁材２４，２６を介してそれぞ
れチップ頭部１６側およびチップ基端部２０側と対向す
る一対の板状加圧力受け部２８ａ，２８ｂと、それら上
部および下部加圧力受け部２８ａ，２８ｂの間で軸方向
に延在する四角柱状のストレン・ゲージ取付部２８ｃと
を有している。ストレン・ゲージ取付部２８ｃの側面に
は、たとえば抵抗線歪みゲージ３０Ａ，３０Ｂ，３０
Ｃ，３０Ｄ（図１ではゲージ３０Ｄは裏に隠れているた
め見えない）が貼付される。各抵抗線歪みゲージ３０Ａ
〜３０Ｄは、紙やプラスチック等の薄い基材上にニッケ
ル合金等の抵抗線（ゲージ線）を所定のパターンで延在
させてホイートストン・プリッジ回路を構成してなり、
加圧力を受けてストレン・ゲージ取付部２８ｃの各側面
（測定面）が歪むと、その歪みに応じて抵抗線の長さ、
直径、比抵抗が変化することによって、加圧力に応じた
電気信号が取り出せるようになっている。各ゲージ３０
Ａ〜３０Ｄの出力線は、チップ胴部１４の外側面に取付
されたセンサ引出部３２に引き込まれ、センサ出力ケー
ブル１８に接続されている。この実施例では、軸方向に
平行な加圧力だけでなく軸方向に垂直な加圧力をも同時
に測定できるように、たとえばゲージ３０Ａ，３０Ｂを
垂直方向の加圧力を検出する向きに貼付し、ゲージ３０
Ｃ，３０Ｄを水平方向の加圧力を検出する向きに貼付し
ている。

【００１７】チップ基端部２０の内周面は内奥に向かう
ほど孔径が小さくなるようなテーパ状に加工されてお
り、このテーパ孔２０ｂがチップホルダ１２のテーパ形
先端部１２ａに嵌合することで、キャップチップ形の本
加圧力測定装置１０がチップホルダ１２に着脱可能に取
付され、かつ取付状態では電気的にもチップホルダ１２
に接続されるようになっている。チップ基端部２０の外
側面はチップ胴部１４の内側面に遊嵌され、チップ基端
部２０に対してチップ胴部１４が軸方向に摺動変位でき
るようになっている。

【００１８】チップホルダ１２は導電度の高い金属たと
えば銅からなる中空管であり、その先端部にはこのキャ
ップチップを水冷するための冷却水供給管３４が同軸状
に入っている。溶接通電時、冷却水供給管３４から噴出
した冷却水はチップ基端部２０の底面に当たってからチ
ップホルダ１２の管内を通って冷却水回収部（図示せ
ず）に回収されるようになっている。

【００１９】図３に示すように、本実施例による加圧力
測定装置１０は、抵抗溶接機において一対のチップホル
ダ１２Ａ，１２Ｂの一方、たとえば下部チップホルダ１
２Ｂにキャップチップとして着脱可能に取付される。他
方の（上部）チップホルダ１２Ａにもキャップチップと
して普通の電極チップ４０が着脱可能に取付される。

【００２０】本実施例によれば、図３に示すように、被
溶接物４２，４４を被加圧物として両キャップチップ１
０，４０間に挿入し、両キャップチップ１０，４０を介
して被溶接物４２，４４に加圧力を加え溶接電流を流し
て通常に抵抗溶接を実行しながら、加圧力の測定を行う
ことができる。

【００２１】以下、抵抗溶接の実行時における本実施例
の加圧力測定装置１０の作用を説明する。抵抗溶接動作
が開始されると、最初に加圧機構（図示せず）が作動し
て、加圧機構の可動部に一体に結合されている上部アー
ム４６が下降し、上部キャップチップ４０が被溶接物４
２，４４を下部キャップチップ１０に対して押圧する。
下部キャップチップ１０は、固定下部アーム４８によっ
て固定支持されているため被溶接物４２，４４を受け止
める。こうして，被溶接物４２，４４には両キャップチ
ップ４０，１０を介して加圧力が加えられる。そして、
所定のタイミングで溶接通電が開始され、溶接電流が上
部アーム４６、上部チップホルダ１２Ａ、上部キャップ
チップ４０、被溶接物４２，４４、下部キャップチップ
（本加圧力測定装置）１０、下部チップホルダ１２Ｂお
よび下部アーム４８を通って流れる。

【００２２】上記のようにして被溶接物４２，４４に加
圧力が加えられると、下部キャップチップとしての本加
圧力測定装置１０においては、被溶接物４２，４４に対
するのと同じ加圧力がチップ頭部１６に加えられ、チッ
プ頭部１６およびチップ胴部１４がチップ中間部２８お
よびチップ基端部２０に抗して下方へ僅かに変位し、チ
ップ中間部２８はチップ頭部１６とチップ基端部２０と
の間で挟まれるようにして幾らか圧縮変形し、そのスト
レン・ゲージ取付部２８ｃの各側面（測定面）が歪み、
これによって各抵抗線歪みゲージ３０Ａ，３０Ｂ，３０
Ｃ，３０Ｄより軸方向の加圧力または水平方向の加圧力
を表す電気信号が得られる。これらの加圧力検出信号は
ケーブル１８を介して測定装置本体（図示せず）の演算
部に送られ、測定値本体の表示部に加圧力測定値が表示
される。

【００２３】また、上記のようにして溶接通電が行われ
ると、本加圧力測定装置１０において、被溶接物４４側
からの溶接電流はチップ頭部１６、チップ胴部１４、チ
ップ基端部２０を通って下部チップホルダ１２Ｂ側へ流
れる。チップ中間部２８は、上部および下部絶縁材２
４，２６によってチップ頭部１６およびチップ基端部２
０から絶縁されているため、そこには溶接電流が流れな
い。したがって、抵抗線歪みゲージ３０Ａ，３０Ｂ，３
０Ｃ，３０Ｄは大電流である溶接電流から安全に保護さ
れる。

【００２４】このように、本実施例においては、キャッ
プチップ形の加圧力測定装置１０を一方の（たとえば下
部）チップホルダ１２Ｂに装着し、被溶接物４２，４４
に両キャップチップ４０，１０を介して加圧力を加え溶
接電流を流しながら、その加圧力を装置１０に設けた加
圧力センサによって測定する。したがって、加圧力測定
に際して、作業員が加圧力センサを把持する等のマニュ
アル操作を行う必要もなければ、溶接回路を止める必要
もなく、常に正確な角度でストレン・ゲージに通電中の
被測定加圧力を与えることができ、高い精度で溶接実行
時の加圧力を容易に測定することができる。

【００２５】また、本実施例の加圧力測定装置１０で
は、球面状のチップ頭部１６が被溶接物４２，４４と接
触するので、被溶接物４２，４４に加えられる加圧力が
斜め方向であってもそのままベクトル的な加圧力として
感圧することができ、かつ４個の直交形抵抗線歪みゲー
ジ３０Ａ〜３０Ｄによってそのままベクトル的な加圧力
として測定することができる。したがって、より高い精
度の加圧力測定値を得ることができる。さらには、ゲー
ジ３０Ａ〜３０Ｄの周囲が導電性のチップ頭部１６、チ
ップ胴部１４およびチップ基端部２０で電磁的に遮蔽さ
れているため、各ゲージが外部からのノイズの影響を受
けることがなく、ノイズに強い高精度な加圧力測定が行
える。

【００２６】図３では、本実施例によるキャップチップ
形加圧力測定装置１０を定置形の抵抗溶接機で用いる場
合を例示したが、Ｃ形溶接ガンやＸ形溶接ガン等の可搬
形抵抗溶接機においても定置形と同様にチップホルダに
装着するだけでよく、上記と同様の作用効果が得られ
る。

【００２７】以上、好適な一実施例について説明した
が、本考案の技術的思想の範囲内で種々の変形・変更が
可能である。たとえば、チップ中間部２８の形状やスト
レン・ゲージの取付箇所・設置数は上記実施例のものに
限定されるわけではなく、種々の形状・取付箇所・設置
数が可能である。

【００２８】たとえば、図４に示すように、チップ中間
部２８の上部および下部加圧力受け部２８ａ，２８ｂを
垂直方向に延在させ、ゲージ取付部２８ｃを水平方向に
延在させることも可能である。この場合、チップ頭部１
６に受ける上方からの加圧力により上部加圧力受け部２
８ａが下方に沈み、その上部加圧力受け部２８ａの変位
に応じてゲージ取付部２８ｃが歪むことで、各抵抗線歪
みゲージ３０Ａ，３０Ｂ，…より加圧力検出信号が得ら
れる。なお、下部絶縁材２６は下部加圧力受け部２８ｂ
の外周面とチップ筒部１４の内周面との間および下部加
圧力受け部２８ｂの下端面とチップ基端部２０の上面と
の間に挿入される。この構成によれば、センサ収容室２
２を軸方向に狭くできるため、そのぶんキャップチップ
長を短くすることができる。

【００２９】また、ストレン・ゲージとしては、抵抗線
歪みゲージ以外にも半導体歪みゲージ等の他の型のゲー
ジを用いることも可能であり、さらにはストレン・ゲー
ジ以外の加圧力センサをキャップチップに設けることも
可能である。また、センサ収容室２２内の上部および下
部絶縁材２４，２６のうちの一方を省略することも可能
であり、チップ中間部２８に電流を流さないようにする
ために任意の絶縁構造が可能である。また、チップ基端
部２０をチップホルダにネジ止めによって取付する構造
とすることもできる。

【００３０】また、上記実施例では、通電をかけながら
加圧力の測定を行う場合について説明したが、通電を止
めて加圧力を測定することももちろん可能であり、被溶
接物以外の物を被加圧物とすることも可能である。

【００３１】

【考案の効果】以上説明したように、本考案の抵抗溶接
機用加圧力測定装置によれば、キャップチップに加圧力
センサを設け、被溶接物にキャップチップを介して加圧
力を加え、溶接電流を流しながらでも、加圧力の測定が
行えるようにしたので、定置形の抵抗溶接機はもちろん
のこと可搬形の抵抗溶接機においても、作業員の労を煩
わすことなく、安全・容易・高精度に加圧力を測定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例による加圧力測定装置の内部
構成を示す縦断面図である。

【図２】実施例における加圧力測定装置の外観構成を示
す斜視図である。

【図３】実施例における加圧力測定装置の使用態様例を
示す側面図である。

【図４】実施例における加圧力測定装置の変形例を示す
縦断面図である。

【図５】従来の加圧力測定装置としての加圧力計の外観
構成を示す斜視図である。

【図６】定置形の抵抗溶接機における従来の加圧力計の
使用態様を示す斜視図である。

【図７】ロボットに搭載されるＣ形溶接ガンにおける従
来の加圧力計の使用態様を示す斜視図である。

【図８】ロボットに搭載されるＸ形溶接ガンにおける従
来の加圧力計の使用態様を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ キャップチップ形加圧力測定装置 １２ チップホルダ １４ チップ胴部 １６ チップ頭部 １８ ケーブル ２０ チップ基端部 ２２ センサ収容室 ２４，２６ 絶縁材 ２８ チップ中間部 ３０Ａ〜３０Ｄ 抵抗線歪みゲージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 11/24

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗溶接機における加圧力を測定するた
   めの加圧力測定装置であって、 溶接電極の先端部のチップホルダに着脱可能に取り付け
   られ電気的に接続される導電性のチップ基端部と、 前記チップ基端部の上面に接続して設けられたチップ中
   間部と、 被加圧物と接触するための頭部と前記チップ中間部およ
   び前記チップ基端部を内側に収納する胴部とを有し、か
   つ前記チップホルダと電気的に接続される導電性のキャ
   ップチップ本体と、 前記チップ中間部に取り付けられ、前記チップ頭部に加
   えられた加圧力を測定する加圧力センサと、 前記チップ中間部を前記チップ基端部および前記キャッ
   プチップ本体から電気的に絶縁する絶縁材と、 前記加圧力センサより前記キャップチップ本体の外へ前
   記キャップチップ本体から電気的に絶縁されて引き出さ
   れる導線とを具備することを特徴とする加圧力測定装
   置。
2. 【請求項２】 前記キャップチップ本体が、前記チップ
   中間部を内側に収納する筒状のチップ胴部と、このチッ
   プ胴部の上面を覆い被加圧物と接触するためのチップ頭
   部とを有するコップ状導体からなることを特徴とする請
   求項１記載の加圧力測定装置。
3. 【請求項３】 前記加圧力センサが、チップ長手方向の
   加圧力を検出するための第１の歪みゲージと、チップ長
   手方向と直交する方向の加圧力を検出するための第２の
   歪みゲージとを含むことを特徴とする請求項１記載の加
   圧力測定装置。