JP3187228U - スポット溶接機の上部電極装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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を提供する。
【解決手段】シリンダにより昇降自在とされた上部電極１と、固定された下部電極２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る。上部電極側に上部電極１の昇降動と同期して昇降動する遮蔽板４を取り付けるとともに、この遮蔽板４を挟んで投光器５ａ及び受光器５ｂからなる一対のセンサ５を配置し、遮蔽板４には上部電極１が下降して被溶接物を正規の状態でセットしたときだけセンサ５の光を通過させる透孔６を設けて、被溶接物を挟持した際にセンサ５の光の通過がない場合は、センサ５に連結した不良検出手段７より不良信号を発して被溶接物のセット不良を検出するようにした。
【選択図】図１

Description

本考案は、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。

従来から、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。

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、サイズ違いのナットが供給されたり、鋼板が無い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。

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を基準とするものであり、この下部電極の中心部を上下動する位置決め用センターピン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。

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、ナットが二重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、本来は不良信号を出力しなければいけないのに、センターピンが正規の位置まで上昇しているため正常の信号を出力するケースがある。
従って、ナットが二重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等に、それらの不良を的確に検出することができる簡易な電極装置の開発が要望されていた。

特開２００６−２１２２６号公報 特開２０１１−１６１５０２号公報 特開２０１３−６１９２号公報

本考案は上記のような問題点を解決して、上部電極に位置変位量の測定器を組み込むという簡易な構造により、従来は検出ができなかった二重ナットの供給や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など被溶接物の不適切なセット状態を的確に検出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。

上記課題を解決するためになされた本考案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、上部電極側に上部電極の昇降動と同期して昇降動する遮蔽板を取り付けるとともに、この遮蔽板を挟んで投光器及び受光器からなる一対のセンサを配置し、前記遮蔽板には上部電極が下降して被溶接物を正規の状態でセットしたときだけ前記センサの光を通過させる透孔を設けて、被溶接物を挟持した際にセンサの光の通過がない場合は、センサに連結した不良検出手段より不良信号を発し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。

前記遮蔽板は、上部電極のストレートホルダの上部に装着したブラケットを介して、ストレートホルダの軸方向に取り付けられているものが好ましく、これを請求項２に係る考案とする。

また、遮蔽板の透孔は水平なスリット溝形状であって、溝幅が被溶接物を正規の状態でセットしたときを基準点として閾値を定めた場合、その閾値の２倍以下であることが好ましく、これを請求項３に係る考案とする。

また、遮蔽板の透孔は孔形状であって、孔径が閾値の２倍以下であることが好ましく、これを請求項４に係る考案とする。

請求項１に係る考案では、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、上部電極側に上部電極の昇降動と同期して昇降動する遮蔽板を取り付けるとともに、この遮蔽板を挟んで投光器及び受光器からなる一対のセンサを配置し、前記遮蔽板には上部電極が下降して被溶接物を正規の状態でセットしたときだけ前記センサの光を通過させる透孔を設けて、被溶接物を挟持した際にセンサの光の通過がない場合は、センサに連結した不良検出手段より不良信号を発し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などのセット不良の検出ができるようになった。

請求項２に係る考案では、遮蔽板は上部電極のストレートホルダの上部に装着したブラケットを介して、ストレートホルダの軸方向に取り付けられているものとしたので、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、しかも上部電極の下降位置の変化量を機械的に正確に測定することができる。

また、請求項３に係る考案では、遮蔽板の透孔は水平なスリット溝形状であって、溝幅が被溶接物を正規の状態でセットしたときを基準点として閾値を定めた場合、その閾値の２倍以下としたので、二重ナットの供給や高さ違いのナットの供給があってもセンサの光の通過がなくセット不良として確実に検出できる。

また、請求項４に係る考案では、遮蔽板の透孔は孔形状であって、孔径が閾値の２倍以下としたので、請求項３と同様に、二重ナットの供給や高さ違いのナットの供給があっても、センサの光の通過がなくセット不良として確実に検出できる。

鋼板とナットを正規の状態でセットした形態を示す電極装置の正面図である。 本考案の実施の形態を示す要部の概略斜視図である。 図１の平面図である。 ナットが二重供給であるセット不良の形態を示す電極装置の正面図である。 ナットが未供給であるセット不良の形態を示す電極装置の正面図である。 鋼板が未供給であるセット不良の形態を示す電極装置の正面図である。

以下に、図面を参照しつつ本考案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正面図であり、図中、１は上部電極、２は下部電極、３はストレートホルダである。前記上部電極１は、シリンダ（図示せず）により昇降自在とされており、一方、下部電極２は固定されているが、このような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。

図２は本考案の実施の形態を示す要部の概略斜視図、図３は図１の平面図である。
上部電極側には、上部電極１の昇降動と同期して昇降動する遮蔽板４が取り付けられているとともに、この遮蔽板４を挟んで投光器５ａ、及び受光器５ｂからなる一対のセンサ５が配置されている。また、前記遮蔽板４には上部電極１が下降して被溶接物である鋼板（Ｗ１）とナット（Ｗ２）を正規の状態でセットしたときだけ前記センサ（投光器５ａ）の光を通過させることができる透孔６が設けられている。この透孔６は、図示のものでは水平なスリット溝形状であるが、円弧状や多角形状の孔など、いずれでもよい。

そして、被溶接物を挟持した際にセンサの光の通過を受光器５ｂで確認した場合は、被溶接物が正常にセットされていると判断して溶接処理を続行する。一方、センサの光の通過がない場合は、センサに連結した不良検出手段７より不良信号を発して被溶接物のセット不良を検出するように構成されている。
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が、従来技術では、二重ナットの供給や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などのセット不良を検出できないという問題があり、本考案では下部電極２でなく昇降動する上部電極１を不良検出に利用することで、前記の従来は検出不可能であった被溶接物のセット不良の検出を可能としたものである。

前記不良検出手段７は、被溶接物である鋼板（Ｗ１）とナット（Ｗ２）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。
この閾値は、鋼板のウネリやナットの成形誤差等を考慮して、例えば、０．２〜０．５ｍｍ程度の範囲で設定されるが、ウネリや誤差は基準点（ゼロ点）からプラス側にもマイナス側にも存在するので、前記透孔６の大きさは閾値の２倍以下に設定される。

前記不良検出手段７は、制御部８に収納されている。この制御部８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７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。

図２に示されるように、前記遮蔽板４は、上部電極１のストレートホルダ３の上部に装着したブラケット９を介して、ストレートホルダ３の軸方向に取り付けられている。即ち、ホルダ３には板状のブラケット９が軸方向に直交して取り付けられ、このブラケット９の側部に遮蔽板４が立設されている。なお、１０は配管ブラケットであり、１１は電極用冷却水の供給管・排出管の接続口である。

図示のものでは、前記遮蔽板４の透孔６は水平なスリット溝形状となっている。そして、透孔６の溝幅は、被溶接物を正規の状態でセットしたときを基準点（ゼロ点）として閾値を定めた場合、その閾値の２倍以下とされている。これは、鋼板のウネリやナットの成形誤差等は基準点からプラス側にもマイナス側にも存在するので、基準点を中心にプラス側とマイナス側の閾値分を正常とみなすこととし、前記溝幅を閾値の２倍以下とするのが好ましいからである。
また、スリット溝形状に限らず、円弧状や多角形状の孔形状（図示せず）でもよいが、この場合の孔径も閾値の２倍以下に設定される。

次に、被溶接物のセット不良の検出について説明する。
図１は、鋼板とナットを正規の状態でセットし、かつ上部電極１を下降させた形態を示している。このときの上部電極１の下降位置を基準点（ゼロ点）とし、この場合は、投光器５ａより発した光が透孔６の中心を通過して受光器５ｂで受信できるように遮蔽板４がセッティングされている。受光器５ｂで光を受信した場合は、被溶接物が正常にセットされていると判断して溶接処理が続行されることとなる。
一方、図４〜図６に示すように、センサ５の光の通過がない場合は、センサ５に連結した不良検出手段７が不良信号を発して被溶接物のセット不良を検出したことを認識するように構成されている。

図４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、ナットが１個余分であるので、上部電極１は基準点に比べてナットの高さ分だけ上方で停止する。従って、遮蔽板４も上方で停止するので、投光器５ａより発した光は透孔６を通過することなく、遮蔽板４に遮られることとなる。この結果、受光器５ｂはセンサ５の光を受信できず、その信号が不良検出手段７に入力されると不良検出手段７からセット不良信号が発せられて溶接処理が中止される。

図５は、ナット（Ｗ２）が未供給の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１は基準点に比べてナットの高さ分だけ下方で停止する。従って、遮蔽板４も下方で停止するので、投光器５ａより発した光は透孔６を通過することなく、遮蔽板４に遮られることとなる。
また図６は、鋼板（Ｗ１）が未供給の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１は基準点に比べて鋼板の厚み分だけ下方で停止する。従って、遮蔽板４も下方で停止するので、投光器５ａより発した光は透孔６を通過することなく、遮蔽板４に遮られることとなる。
図５〜図６の場合、いずれも受光器５ｂはセンサ５の光を受信できず、その信号が不良検出手段７に入力されると不良検出手段７より不良信号が発せられて溶接処理が中止されることとなる。

その他に、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かったが、本考案によれば閾値を適切に設定することで確実に不良として検出することができる。また、鋼板が二重に供給された場合も確実に不良として検出することができる。

なお、以上の説明ではセンサ５が投光器５ａと受光器５ｂからなり、遮蔽板４を挟んで配置したものについて説明したが、投光器と受光器が一体化されて遮蔽板４の反射光を検出するタイプのセンサを用いることもできる。この場合は、センサの光が透孔を通過し反射しなかった場合は、被溶接物が正常にセットされたと判断し、センサの光が遮蔽板で反射して受光器で検出された場合は被溶接物のセット不良と判断して不良信号を発するように構成することができる。

以上の説明からも明らかなように、本考案は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、上部電極側に上部電極の昇降動と同期して昇降動する遮蔽板を取り付けるとともに、この遮蔽板を挟んで投光器及び受光器からなる一対のセンサを配置し、前記遮蔽板には上部電極が下降して被溶接物を正規の状態でセットしたときだけ前記センサの光を通過させる透孔を設けて、被溶接物を挟持した際にセンサの光の通過がない場合は、センサに連結した不良検出手段より不良信号を発して被溶接物のセット不良を検出するようにしたものである。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、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。

１ 上部電極
２ 下部電極
３ ストレートホルダ
４ 遮蔽板
５ センサ
５ａ 透光器
５ｂ 受光器
６ 透孔
７ 不良検出手段
８ 制御部
９ ブラケット
１０ 配管ブラケット
１１ 接続口
Ｗ１ 鋼板
Ｗ２ ナット

Claims (4)

1. 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、上部電極側に上部電極の昇降動と同期して昇降動する遮蔽板を取り付けるとともに、この遮蔽板を挟んで投光器及び受光器からなる一対のセンサを配置し、前記遮蔽板には上部電極が下降して被溶接物を正規の状態でセットしたときだけ前記センサの光を通過させる透孔を設けて、被溶接物を挟持した際にセンサの光の通過がない場合は、センサに連結した不良検出手段より不良信号を発し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スポット溶接機の上部電極装置。
2. 遮蔽板は、上部電極のストレートホルダの上部に装着したブラケットを介して、ストレートホルダの軸方向に取り付けられている請求項１に記載のスポット溶接機の上部電極装置。
3. 遮蔽板の透孔は水平なスリット溝形状であって、溝幅が被溶接物を正規の状態でセットしたときを基準点として閾値を定めた場合、その閾値の２倍以下である請求項１または２に記載のスポット溶接機の上部電極装置。
4. 遮蔽板の透孔は孔形状であって、孔径が閾値の２倍以下である請求項１または２に記載のスポット溶接機の上部電極装置。

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