JP3593645B2 - プロジェクション溶接機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナットをワークに溶接するプロジェクション溶接機において、ナットの逆向きセット等セット異常を検出し誤溶接を防止するためのプロジェクション溶接機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ナットをワークに溶接するプロジェクション溶接機は、ガイドピンを有する下部電極と昇降可能な上部電極とを備える。このプロジェクション溶接機において、ナットをワークに溶接する際は、まずワークの挿通孔をガイドピンに嵌めることによってワークの位置決めを行い、次に、手操作又はナットフィーダーによってナットをワーク上に供給しナット孔をガイドピンに嵌めることによってナットをワーク上にセットし、その後、上部電極を下降させ上部電極の加圧力によりナットの被溶接部をワーク上面に加圧しながら上部電極、下部電極間に所定時間通電する一連の工程が行われ、通電によりナットの被溶接部が溶融しその後固化することによってワークにナットが溶接される。
【０００３】
この種のプロジェクション溶接機においては、ナットが正向きでワーク上の正位置にセットされている、すなわち、被溶接部がワーク側に位置しかつナット孔がガイドピンに嵌った状態にナットがセットされている場合には、正常な溶接が行われる。しかし、なんらかの理由で、ナットがワーク上の正位置に逆向きでセットされたり、ナットが正向きではあるがワーク上の不正位置にセットされたような場合、溶接強度不足等の溶接不良を招くことになる。
【０００４】
そこで、従来から、このような溶接不良を防止するための対策がいろいろ講じられており、関連する従来技術として、実公昭５６−１４９４５号公報、実開昭５９−１７５４９０号公報、実公平３−２４２９９号公報、実公昭６０−３９１７２号公報、実公平７−４１５８２号公報、特開平７−２９９５７１号公報などが知られている。
【０００５】
これらの従来技術は、おおむね二つのタイプに分類され、その一つのタイプは、上部電極の外周に絶縁カバーを環装し、その絶縁カバーの突出した下端面へのナット等の当接の有無により、ナットの正向き、逆向きなどを検出するよう構成されたものであり、他のタイプは、ナットの正規姿勢時と異常姿勢時の高さの違いを上部電極のストロークの差に置き換えてナットのセット状態を検出する構成されたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれのタイプの従来技術においても、絶縁カバーの下端面を上部電極の下端面よりも下方へ突出させた構造を採用しているため、この種の溶接で定期的あるいは不定期的に必要とされる電極面の修整作業の際、絶縁カバーを上部電極に装着したままの状態では電極面を研磨することができず、一旦絶縁カバーを取り外した後に電極面を研磨し、その後再び絶縁カバーを上部電極に取り付ける煩雑な作業が必要とされる。
【０００７】
また、絶縁カバー自体も、異常姿勢にあるナットへの加圧の際に摩耗するため、絶縁カバーの交換が必要となる。
【０００８】
また、上部電極のストロークの差によりナットのセット状態を検出する方式においては、ストローク差が微小になるに従い検出精度を確保するための機構が複雑になるとともに、電極交換時あるいは電極修整時に検出基準位置が変化するため検出基準位置を設定し直す必要が生じる。
【０００９】
さらに、プロジェクション溶接機においては、通常、ジュール熱による電極の温度上昇を抑制するために電極内に冷却水を循環させており、上部電極内の冷却は、図２０に示すように、上部電極１５の上部中央の冷却孔１５ｆに注水パイプ８０を挿入し、この注水パイプ８０から冷却孔１５ｆに冷却水を注水し、冷却孔１５ｆを経て冷却水を排出させることによって行われる。この冷却水の循環中に、上部電極ホルダー１４と上部電極１５との嵌合部に微小な歪みや形状の違いがあると、その微小隙間を通って冷却水が上部電極１５の外周面に出るようになり、この漏水が上部電極１５の外周面を伝わり、上部電極１５の下面１５ｄと絶縁部材１６と導電カラー１７の下面１７ａとに跨がる図示二点鎖線で示すような水滴４０となる場合が発生する。このような水滴４０が形成されると、絶縁部材１６が存在しているにもかかわらず上部電極１５と導電カラー１７との間が導通状態となり、逆向きナット２の被溶接部２ｂが導電カラー１７に溶着されてしまう不具合が生じる。
【００１０】
このような不具合は、ワーク又はナットの表面に多くの場合付着している加工用等の軽質油などが、プロジェクション溶接の繰り返しにより上部電極の下端面に付着、堆積し、図２０に二点鎖線で示すような付着物４１となり、上部電極１５と導電カラー１７との間が導通状態となる場合にも発生する。
【００１１】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決することを目的とし、主として、簡素な構成によってナットのセット状態を正確に検出し溶接不良を防止することができるプロジェクション溶接機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明のプロジェクション溶接機は、ワーク上面に、ナット本体部の下端外周付近から斜め外方へ延在する複数の被溶接部を溶着させることにより、ナットをワークに溶接するプロジェクション溶接機であって、前記ナットの上面の外径よりも僅かに大きな外径を有する下面を備え、該下面に正向きナットの上面全体が当接される上部電極と、前記上部電極の下部外周に固定して環装される導電カラーであって、前記上部電極下面と面一の下面を有し、該下面に逆向きナットの前記複数の被溶接部が当接される導電カラーと、前記上部電極と前記導電カラーとの間を電気的に絶縁する絶縁材と、前記導電カラーに電圧を印加し、該導電カラーから前記ナット又は前記ワークへの導通の有無に基づいて前記ナットのセット状態を判定する異常検出コントローラと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記導電カラーの外周に着脱可能に導電リングが環装され、該導電リングに前記異常検出コントローラのリード線が接続される。
【００１４】
また、前記異常検出コントローラが異常を検出したとき、前記上部電極は加圧保持されることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００１６】
図１は、一実施形態に係るプロジェクション溶接機の全体構成図を示す。このプロジェクション溶接機１は、図９に示すナット２を板状ワーク３（図２等）に溶接する溶接機である。なお、ナット２は、ナット本体部２ａと、このナット本体部２ａの下端外周付近から斜め外方へ延在する複数の被溶接部２ｂとから構成され、ナット本体部２ａはナット孔２ｃを有する。
【００１７】
図１において、溶接機本体１０は、二点鎖線で示すように側面略Ｃ形状に構成されている。上部電極加圧電磁弁１１は、溶接機本体１０の上面に配設され、空気圧システムの構成要素である。上部電極加圧シリンダ１２は、溶接機本体１０の上側突出部１０ａに配設されており、上部電極加圧電磁弁１１によって制御される。上部電極部１３は、上部電極加圧シリンダ１２によって昇降可能に支持されている。
【００１８】
上部電極部１３は上部電極ホルダー１４を保持している。上部電極１５は、図２等に示すように、上部電極ホルダー１４の下部に離脱可能にテーパ嵌合されている。
【００１９】
上部電極１５は、図２等に示すように、上部に大径部１５ａ、下部に小径部１５ｂをそれぞれ有する。小径部１５ｂの外径Ｄ１ は、図９に示すナット２の上面２ｄの外径Ｄ３ よりも僅かに大きな値に設定されている。小径部１５ｂは、下部中央にガイドピン逃し孔１５ｃを有する。小径部１５ｂの外周面は、耐熱性絶縁薄膜１６によって被覆されている。
【００２０】
導電カラー１７は耐熱性絶縁薄膜１６の外周に圧入されている。導電カラー１７は、上部電極１５よりも硬度の高い金属材により形成されている。導電カラー１７は、筒状体、すり割付き筒状体のいずれの形状を有するものであってもよい。導電カラー１７は、小径部１５ｂの下面１５ｄと略面一の下面１７ａを有する。導電カラー１７の厚さｔは、ナット２の被溶接部２ｂの外径Ｄ２ からナット上面２ｄの外径Ｄ３ を減じた数値の１／２より大きな寸法に設定されている。
【００２１】
絶縁リング１８は、導電カラー１７の上面１７ａと大径部１５ａの下面１５ｅとの間に挿入されている。この絶縁リング１８は、単体からなるもの、導電カラー１７の上端面に被覆された耐熱性絶縁薄膜からなるもののいずれであってもよい。
【００２２】
このように、導電カラー１７は、耐熱性絶縁薄膜１６及び絶縁リング１８からなる絶縁材により上部電極１５に対し電気的に絶縁され、上部電極１５の下部外周に環装されている。
【００２３】
導電リング１９は導電カラー１７の外周に嵌め合わされている。導電リング１９は上部電極１５の上下動の際の振動等によって導電カラー１７から脱落しないよう、ばね弾性によって導電カラー１７の外周面を締め付けている。
【００２４】
下部電極部２０は、溶接機本体１０の下側突出部１０ｂに配設されている。下部電極２１は下部電極部２０によって保持されている。下部電極２１は、図２等に示すように、ワーク３及びナット２の位置決め用ピンとしてのガイドピン２２を内装している。ガイドピン２２は、下部電極２１内部に設けられたスプリング（図示せず）又はエアー圧によって上下動可能である。
【００２５】
上記のような構成を有するプロジェクション溶接機１の電気系統は、図１及び図１０に示すように構成される。
【００２６】
図１及び図１０において、リード線２３の一端は、図２等に示すように、上部電極１５側の導電リング１９に接合されている。他のリード線２４の一端は、図１に示すように下部電極２１に接合されている。これらのリード線２３、２４の他端は、異常検出コントローラ２５に接続されている。フットスイッチ２６は、信号線２７を介して異常検出コントローラ２５に電気的に接続されている。異常検出コントローラ２５は電源２８に接続される。溶接機タイマー２９は電源２８に接続されるとともに、信号線３０ａ、３０ｂを介して異常検出コントローラ２５に接続される。上部電極加圧電磁弁１１は信号線３１を介して異常検出コントローラ２５に接続されている。異常検出コントローラ２５は、リセットボタン３２、異常ランプ３３、異常ブザー３４、上部電極加圧保持スイッチ３５及び上部電極下降スイッチ３６を備える。
【００２７】
手操作でナット２をワーク３上に供給する場合、電気系統は上記のように構成される。一方、ナットフィーダー（図示せず）によりナット２をワーク３上に自動供給する場合、電気系統は、上記のような構成の他に、図１０に二点鎖線で示すように、ナットフィーダーの制御盤３７に電源２８を接続し、さらに、信号線３８を介して制御盤３７を異常検出コントローラ２５に電気的に接続するとともに、信号線３９を介して制御盤３７を溶接機タイマー２９に電気的に接続して構成される。
【００２８】
以下、ワーク３上にセットされるナット２のセット状態の種類について図２〜図８を参照して説明した上で、プロジェクション溶接機１の動作について説明する。
【００２９】
セット状態は、セット正常状態とセット異常状態に大別される。
【００３０】
▲１▼セット正常状態
セット正常状態とは、図２及び図３に示すように、ナット２が正向きでワーク３上の正位置（ナット孔２ｃがガイドピン２２に嵌っているときのナット位置）にセットされた状態をいう。なお、図２は、上部電極１５が上端位置にある状態に対応し、また、図３は、上部電極１５が図２に示す状態から下降し、ナット２の被溶接部２ｂをワーク上面３ａに加圧する位置まで達した状態に対応する。
【００３１】
▲２▼セット異常状態
セット異常状態には、図４〜図８にそれぞれ示すような各種のセット異常状態がある。
【００３２】
図４に示すセット異常状態は、ナット２が逆向きでガイドピン２２に嵌められたナット２の姿勢状態であり、以下、このセット異常状態をナット逆向き正位置状態という。
【００３３】
図５に示すセット異常状態は、ナット２が正向きではあるがガイドピン２２に嵌っておらず上部電極１５の下降時に上部電極１５と当接するようになるナット２の姿勢状態であり、以下、ナット正向き不正位置状態という。
【００３４】
図６に示すセット異常状態は、ナット２がワーク３上に供給されなかったか、あるいは、ナット２がガイドピン２２から比較的遠く離れた位置にセットされたため、上部電極１５の下降時に上部電極１５とワーク３とが当接するようになる状態であり、以下、ナット不存在状態という。
【００３５】
図７に示すセット異常状態は、ナット２が逆向きでしかもガイドピン２２に嵌っていない状態で上部電極１５と当接するようになるナット２の姿勢状態であり、以下、ナット逆向き不正位置状態という。
【００３６】
図８に示すセット異常状態は、厳密な意味ではナット２のセット異常とはいえないが、上部電極１５の下面１５ｄに水滴４０又は付着物４１が付着した状態で上部電極１５とナット２とが当接するようになる状態であり、以下、電極異常状態という。
【００３７】
次に、プロジェクション溶接機１の動作を、図１２に示すフローチャートを基本に順に説明する。なお、図１２において、ステップＳ１〜Ｓ５は、手操作でナット２をワーク３上に供給するナット手供給時の動作内容を表し、また、ステップＳ６〜Ｓ１０は、ナットフィーダーによりナット２をワーク３上に供給するナット自動供給時の動作内容を表し、また、ステップＳ１１〜Ｓ２５は、ナット手供給時、ナット自動供給時に共通の動作内容を表している。
【００３８】
（１） 動作開始前
図１２に示す動作の開始前においては、上部電極１５は上端位置で待機しており、また、下部電極２１のガイドピン２２は、スプリング又はエアー圧により上方に突出した状態にある。
【００３９】
（２）ａ ナット手供給時の動作
上記の状態において、まずワーク３を下部電極２１のガイドピン２２にセットする（Ｓ１）。
【００４０】
次に、ワーク３がセットされたガイドピン２２に、ナット２を正向きで嵌めるための、手操作によるナットセットを行う（Ｓ２）。このナット手供給により、ナット２のセット状態は、セット正常状態又はセット異常状態のいずれかの状態となる。なお、このナット手供給によりナット２がセット正常状態でセットされたとき、ナット被溶接部２ｂはワーク上面３ａから僅かに浮いた状態となる（図２参照）。
【００４１】
その後、フットスイッチ２６（起動スイッチ）をＯＮする（Ｓ３）。
【００４２】
このフットスイッチ２６のＯＮ信号は、信号線２７、異常検出コントローラ２５及び信号線３０ａを経て溶接機タイマー２９に送信され、溶接機タイマー２９はＯＮする（Ｓ４）。この溶接機タイマー２９は、信号線３０ｂ、異常検出コントローラ２５及び信号線３１を経て上部電極加圧電磁弁１１に上部電極加圧信号を送信し、この上部電極加圧信号により上部電極加圧電磁弁１１のポジションが切り換わり、上部電極加圧シリンダ１２は上部電極部１３を下降させ、上部電極１５は下降を開始する（Ｓ５）。なお、下降を開始した上部電極１５は、初期加圧期間Ｔ１ （図１３参照）内にフットスイッチ２６がＯＦＦした場合には、上昇可能となるが、初期加圧期間Ｔ１ 経過後は、フットスイッチ２６がＯＦＦしても直ちには上昇しないよう制御される。
【００４３】
（２）ｂ ナット自動供給時の動作
一方、ナット自動供給時には、ワークセット（Ｓ６）の後、フットスイッチ２６をＯＮする（Ｓ７）。
【００４４】
このフットスイッチ２６のＯＮ信号は、信号線２７、異常検出コントローラ２５及び信号線３８を経てナットフィーダーの制御盤３７に送信され、制御盤３７はナットフィーダーにナット供給開始信号を送信し、ナットフィーダーはナット２を一個正向き状態でガイドピン２２に嵌めるようワーク上面３ａに向けて供給する（Ｓ８）。このナット自動供給により、ナット２のセット状態は、ナット手供給時と同様、セット正常状態又はセット異常状態のいずれかの状態となる。
【００４５】
その後、制御盤３７から信号線３９を経て溶接機タイマー２９にナット供給完了信号が送信されると、溶接機タイマー２９はＯＮする（Ｓ９）。この溶接機タイマー２９は、ナット手供給時と同様、上部電極加圧電磁弁１１に上部電極加圧信号を送信し、上部電極１５を下降開始させる（Ｓ１０）。
【００４６】
（３） 初期加圧期間Ｔ１ における導通検知（異常検知）
上記のような上部電極１５の下降開始後、異常検出コントローラ２５は、リード線２３、２４間に電圧を継続して印加するとともに、図１１に示すような異常検出コントローラ２５の入力部に設けられた導通検知回路２５ａにより、リード線２３、２４間の導通の有無を検出するようにし、導通検知回路２５ａによりリード線２３、２４間の導通が検知されたとき、導通検知回路２５ａから導通検知信号を出力するようにする（Ｓ１１）。換言すると、上部電極１５の下降開始後、導通検知回路２５ａは、ナット２のセット状態がセット正常状態であるかセット異常状態であるかの判定を行う。なお、この判定結果により、後述するように、上部電極１５、下部電極２１間に溶接電流を流したり、あるいは溶接電流を流さないで異常ブザー３４を鳴らすなどの、後の動作が決定される。
【００４７】
導通検知回路２５ａは、ナット２のセット状態がセット正常状態（図２）のときは、図３に示すように上部電極１５の下降により、上部電極１５が導電カラー１７とは当接せずナット上面２ｄのみと当接するようになり、リード線２３、２４間が遮断状態に保たれるため、導通検知回路２５ａは開状態を保ち、異常検知信号を出力しない。このように、ナット２のセット状態がセット正常状態のとき、導通検知回路２５ａはセット正常状態であると判定する。
【００４８】
また、ナット２のセット状態がナット逆向き正位置状態（図４）のときには、上部電極１５の下降により導電カラー１７がナット被溶接部２ｂと当接するようになり、上部電極１５側のリード線２３から導電リング１９、導電カラー１７、ナット被溶接部２ｂ、ナット上面２ｄ、ワーク３、下部電極２１を経て下部電極２１側のリード線２４に至る閉回路が生成され、導通検知回路２５ａは閉状態となり、導通検知回路２５ａは異常検知信号を出力するようになる。このように、ナット２のセット状態がナット逆向き正位置状態のとき、導通検知回路２５ａはセット異常状態であると判定する。
【００４９】
また、ナット２のセット状態がナット正向き不正位置状態（図５）のときには、上部電極１５の下降により導電カラー１７がナット上面２ｄと当接するようになり、上部電極１５側のリード線２３から導電リング１９、導電カラー１７、ナット上面２ｄ、ナット被溶接部２ｂ、ワーク３、下部電極２１を経て下部電極２１側のリード線２４に至る閉回路が生成される。このため、上記と同様、導通検知回路２５ａは異常検知信号を出力するようになり、セット異常状態であると判定する。
【００５０】
また、ナット２のセット状態がナット不存在状態（図６）のときには、上部電極１５の下降により上部電極１５がワーク上面３ａと当接するようになり、上部電極１５側のリード線２３から導電リング１９、導電カラー１７、ワーク３、下部電極２１を経て下部電極２１側のリード線２４に至る閉回路が生成される。このため、上記と同様、導通検知回路２５ａは異常検知信号を出力するようになり、セット異常状態であると判定する。
【００５１】
また、ナット２のセット状態がナット逆向き不正位置状態（図７）のときには、上部電極１５の下降により上部電極１５が導電カラー１７とは当接せずナット被溶接部２ｂのみと当接するようになり、リード線２３、２４間が遮断状態に保たれるため、導通検知回路２５ａは開状態を保ち、異常検知信号を出力しない。したがって、このようなナット逆向き不正位置状態は本来ならばセット異常状態であるが、導通検知回路２５ａは、セット正常状態であると誤判定するようになる。なお、この誤判定による溶接後の不良品の流出を防止するために、後述するように、溶接後、異常ブザー３４の鳴動等により作業者にセット異常が知らされる。
【００５２】
また、厳密な意味ではナット２のセット状態とはいえないが電極異常状態（図８）のときには、上部電極１５の下降により上部電極１５がナット上面２ｄと当接するようになると上部電極１５側のリード線２３から導電リング１９、導電カラー１７、水滴４０又は付着物４１、ナット２、ワーク３、下部電極２１を経て下部電極２１側のリード線２４に至る閉回路が生成される。このため、上記と同様、導通検知回路２５ａは異常検知信号を出力するようになり、セット異常状態であると判定する。しかし、水滴４０又は付着物４１が溶接品質に支障をきたさない程度の少量である場合（以下、擬似異常状態という。）には、上記のようなセット異常状態との判定はしないでセット正常状態との判定をし、後続の溶接を行う方が好ましい。そこで、図１１に二点鎖線で示すように、導通検知回路２５ａに並列に抵抗Ｒｆを接続し、当該擬似異常状態の時に導通検知回路２５ａにかかる電圧を、異常検知信号の出力の基準となる閾値よりも小さくなるよう構成する。このような構成をとることにより、擬似異常状態の時には、導通検知回路２５ａは異常検知信号を出力せず、セット正常状態と判定することができるようになる。
【００５３】
以上のように、導通検知回路２５ａは、初期加圧期間Ｔ１ において、リード線２３、２４間の導通の有無を検出し、ナット２のセット状態がセット正常状態（異常検知信号が出力されない場合に対応する。）であるか又はセット異常状態（異常検知信号が出力される場合に対応する。）であるかを判定する。以下、セット正常状態と判定された場合と、セット異常状態と判定された場合に大別して以後の動作を説明する。
【００５４】
（４）ａ 初期加圧期間Ｔ１ 内に異常検知信号が出力されずセット正常状態と判定された場合の動作
異常検出コントローラ２５は、上部電極１５、下部電極２１間に溶接電流を流して予め定めた溶接時間、ナット２の溶接を行わせる（Ｓ１２）。
【００５５】
その後、溶接機タイマー２９がタイマーアップするまでの間、リード線２３、２４間の導通の有無を検知する（Ｓ１４）。
【００５６】
図２及び図３に示すようなセット正常状態のため導通検知回路２５ａから異常検知信号が出力されない場合、溶接機タイマー２９は予め定めた上部電極加圧時間Ｔ２ （図１３参照）が経過した時点、すなわち、溶接機タイマー２９がタイマーアップした時点で、上部電極加圧電磁弁１１への上部電極加圧信号の送信を停止し、これにより、上部電極１５は上昇を開始する（Ｓ１５）。なお、図１２においては、溶接機タイマーアップ（Ｓ１３）後に、導通検知（Ｓ１４）を行うように図示したが、これは、便宜上、フローチャートが煩雑になるのを回避するためである。その後、フットスイッチ２６をＯＦＦし、ナット２が溶接されたワーク３をアン・ローディングする（Ｓ２５）。
【００５７】
一方、導通検知（Ｓ１４）において、図７に示すようなナット逆向き不正位置状態の場合、溶接電流によりナット被溶接部２ｂが溶融し、このため、上部電極１５側のリード線２３から、導電リング１９、導電カラー１７、ナット２、ワーク３、下部電極２１を経て下部電極２１側のリード線２４に至る閉回路が生成され、導通検知回路２５ａから異常検知信号が出力されるようになる。このような場合、後述する動作（Ｓ１６）へと移行し、異常ブザー３４が鳴動するなどしてセット異常状態が作業者に知らされる。
【００５８】
（４）ｂ 初期加圧期間Ｔ１ 内に異常検知信号が出力されセット異常状態と判定された場合の動作
導通検知回路２５ａから異常検知信号が出力されると、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＮされているかＯＦＦされているかによって（Ｓ１４）、次のような異なる動作を行う。
【００５９】
▲１▼上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＦＦされている場合
導通検知回路２５ａからの異常検知信号により、溶接機タイマー２９はＯＦＦし、異常ランプ３３及び異常ブザー３４はＯＮする（Ｓ１７）。この溶接機タイマー２９のＯＦＦへのスイッチングにより、溶接機タイマー２９は上部電極加圧信号の送信を停止し、上部電極１５は上昇を開始する（Ｓ１８）。そして、この異常ランプ３３の点灯、異常ブザー３４の鳴動により、作業者はセット異常を知ることができる。
【００６０】
その後、作業者はフットスイッチ２６をＯＦＦするとともに、リセットボタン３２をＯＮする。このリセットボタン３２のＯＮにより、異常ランプ３３及び異常ブザー３４はＯＦＦする（Ｓ１９）。そして、作業者は、セット異常のナット２をアンロードする（Ｓ２５）。
【００６１】
▲２▼上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＮされている場合
異常検出コントローラ２５は、上部電極加圧保持信号をＯＮし、上部電極加圧保持信号を上部電極加圧電磁弁１１に送信する（Ｓ２０）。また、溶接機タイマー２９をＯＦＦするとともに、異常ランプ３３及び異常ブザー３４をＯＮする（Ｓ２１）。したがって、溶接機タイマー２９のＯＦＦへのスイッチングにより、上部電極加圧信号の送信が停止するが、その代わりに、上部電極加圧保持信号が送信されることから、上部電極１５は加圧保持を継続するようになる。その後、作業者はフットスイッチ２６をＯＦＦするとともに、リセットボタン３２をＯＮする。このリセットボタン３２のＯＮにより、異常ブザー３４はＯＦＦする（Ｓ２２）。そして、作業者は再びリセットボタン３２をＯＮする。このリセットボタン３２のＯＮにより、異常ランプ３３はＯＦＦするとともに上部電極加圧保持信号の送信が停止される（Ｓ２３）。この上部電極加圧保持信号の送信停止により、上部電極１５は上昇を開始する（Ｓ２４）。そして、作業者は、セット異常のナット２をアンロードする（Ｓ２５）。
図１３〜図１７は、上述したようなプロジェクション溶接機１の動作を、より具体的に説明するためのタイミングチャートを示す。
【００６２】
図１３は、ナット２のセット状態がセット正常状態にあるとき（図２、図３）のタイミングチャートを示す。このセット正常状態の場合、初期加圧期間Ｔ１ が経過した時点で溶接電流が流れ、ナット２がワーク３に溶接される。そして、上部電極加圧期間Ｔ２ が経過した時点で上部電極１５は上昇開始する。なお、図１３に示すタイミングチャートは、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＦＦしている場合に対応するが、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＮしている場合にも同様な内容となる。
【００６３】
図１４は、ナット２のセット状態が、図４、図５及び図６に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＦＦ状態にあるときのタイミングチャートを示す。この場合、初期加圧期間Ｔ１ 内にリード線２３、２４間の導通が検知されると、上部電極１５は上昇を開始し、また、異常ランプ３３及び異常ブザー３４がＯＮされて作業者はセット異常を知ることができる。
【００６４】
図１５は、ナット２のセット状態が、図４、図５及び図６に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＮ状態にあるときのタイミングチャートを示す。この場合、初期加圧期間Ｔ１ 内にリード線２３、２４間の導通が検知されると、異常ランプ３３及び異常ブザー３４によりセット異常が作業者に知らされる。また、リード線２３、２４間の導通が検知されたとき、上部電極１５は上昇を開始せず加圧保持され、二度目の異常リセットにより上昇を開始するため、作業者は、セット異常状態を実際に目で確認することができる。したがって、上部電極１５を上記のように加圧保持することは、品質管理上有効な手段となる。
【００６５】
図１６は、ナット２のセット状態が、図７に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＦＦ状態にあるときのタイミングチャートを示す。この場合、溶接中にリード線２３、２４間の導通が検知されても、上部電極１５は上昇せず加圧保持され、保持加圧期間Ｔ２ が経過した時点から上昇を開始する。そして、異常ランプ３３及び異常ブザー３４によって作業者はセット異常を知ることができ、溶接不良品の流出を防止することができる。
【００６６】
図１７は、ナット２のセット状態が、図７に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＮ状態にあるときのタイミングチャートを示す。この場合、上部電極１５は、初期加圧期間Ｔ１ が経過した後も上部電極加圧保持信号により加圧保持され、二度目の異常リセットにより上昇を開始する。このため、上述した図１５に示したセット異常の場合と同様、作業者は、セット異常状態を実際に目で確認することができる。
【００６７】
なお、上述した図１３〜図１７は、手操作でナット２の供給を行うナット手供給時の場合の動作を示したが、ナット自動供給時の場合には、起動スイッチ２６がＯＮするとナットフィーダーが起動し、ナットフィーダーがナット１個を供給終了した時点で溶接機タイマー２９がＯＮする。そして、その後の動作はナット手供給時の場合と同様である。
【００６８】
ところで、溶接の繰り返しにより電極面が損耗して平坦度が失われた場合、電極面の修整を行う必要が生じる。
【００６９】
以下、このような電極面の修整を行う際の作業を説明する。
【００７０】
まず、導電カラー１７の外周に嵌められたばね状の導電リング１９を外し、上部電極１５を上部電極ホルダー１４から外す。そして、上部電極１５を旋盤等のチャックに締め付け、上部電極１５の下面１５ｄ及び導通カラー１７の下面１７ａを同時に削り平坦度を回復させる。
【００７１】
なお、このような電極面の研削は、導電リング１９のセット位置近傍まで繰り返し行うことが可能である。
【００７２】
そして、このような電極面の修整の後、上部電極１５を上部電極ホルダー１４に取り付け、さらに、導通カラー１７に導電リング１９を取り付けて、作業を終了する。
【００７３】
その後、異常検出コントローラ２５の動作確認を行う。この動作確認方法は、次のように行われる。
【００７４】
まず、ワーク３をセットした後、ナット２をガイドピン２２に正向きでセットする。そして、上部電極下降スイッチ３６を手動でＯＮする。異常検出コントローラ２５は、上部電極下降スイッチ３６がＯＮすると、上部電極下降信号を上部電極加圧電磁弁１１に送信し、上部電極１５は下降を開始する。そして、この上部電極１５の下降により異常ランプ３３がＯＮしないことを作業者が確認することにより、異常検出コントローラ２５がセット正常状態を正しく判定したと確認する。なお、この確認動作の間、溶接機タイマー２９は切り離されており、溶接電流の供給は行わない。図１８は、このようにナット２をセット正常状態でセットした場合の確認動作の内容を示している。
【００７５】
次に、今度はナット２をガイドピン２２に逆向きでセットする。そして、上述したセット正常状態の判定の確認の場合と同様、上部電極下降スイッチ３６を手動でＯＮし、上部電極１５を下降させる。そして、この上部電極１５の下降により異常ランプ３３がＯＮしたことを作業者が確認することにより、異常検出コントローラ２５がセット異常状態を正しく判定したと確認する。図１９は、このようにナット２をセット異常状態でセットした場合の確認動作の内容を示している。
【００７６】
【発明の効果】
本発明のプロジェクション溶接機は、ナットの上面の外径よりも僅かに大きな外径を有する下面を備え、該下面に正向きナットの上面全体が当接される上部電極と、上部電極の下部外周に環装される導電カラーであって、上部電極下面と略面一の下面を有し、該下面に逆向きナットの複数のナット被溶接部が当接される導電カラーと、上部電極と導電カラーとの間を電気的に絶縁する絶縁材と、導電カラーに通電し、該導電カラーからナットへの通電の有無に基づいてナットのセット状態を判定する異常検出コントローラとを備えることを特徴とする。
【００７７】
本発明によると、ナットがセット正常状態でセットされている場合には、導電カラーがナットと接触することがないため、導電カラーからナットへの通電が無いことを確認することで、ナットのセット正常状態を正しく判定することができる。一方、ナットがセット異常状態でセットされている場合には、導電カラーがナットと接触するため、導電カラーからナットへの通電が有ることを確認することで、ナットのセット異常状態を正しく判定することができるようになる。したがって、本発明によると、きわめて簡素な構成によってナットのセット状態を正確に検出し溶接不良を防止することが可能になる。
【００７８】
また、導電カラーの外周に着脱可能に導電リングが環装され、該導電リングに異常検出コントローラのリード線が接続されるよう構成する。これにより、損耗した電極面の修整作業を行う際、導電リングを取り外すことにより、上部電極及び導電カラーのみを旋盤等にセットして、上部電極の下面と導電カラーの下面とを同時に研削することができるようになる。
【００７９】
また、異常検出コントローラが異常を検出したとき、上部電極は加圧保持されるよう構成する。これにより、作業者はセット異常状態を実際に目で確認することができるようになり、品質管理を行う上で有効な手段となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクション溶接機の全体構成図である。
【図２】図１に示すプロジェクション溶接機において、ナットが正向きでワーク上の正位置にセットされた場合（セット正常時）に、上部電極が上端位置にあるときの要部の部分断面図である。
【図３】上部電極が図２に示す状態から下降し、ナットの被溶接部をワーク上面に加圧する位置まで達したときの要部の部分断面図である。
【図４】ナットが逆向きでワーク上の正位置にセットされた場合（セット異常時又はナット逆向き正位置時）に、上部電極が下降し、ナットの被溶接部と当接する位置まで達したときの要部の部分断面図である。
【図５】ナットが正向きでワーク上の不正位置にセットされた場合（セット異常時又はナット正向き不正位置時）に、上部電極が下降し、ナットの上面と当接する位置まで達したときの要部の部分断面図である。
【図６】ナットがワーク上に存在しない場合（セット異常時又はナット不存在時）に、上部電極が下降し、ワークと当接する位置まで達したときの要部の部分断面図である。
【図７】ナットが逆向きでワーク上の不正位置にセットされた場合（セット異常時又はナット逆向き不正位置時）に、上部電極が下降し、ナットの被溶接部と当接する位置まで達したときの要部の部分断面図である。
【図８】上部電極の下端面に水滴又は付着物が付着している場合（電極異常時）に、上部電極が上端位置にあるときの要部の部分断面図である。
【図９】ナットの平面、縦断面及び底面図である。
【図１０】図１に示すプロジェクション溶接機の電気系統図である。
【図１１】図１０に示す異常検出コントローラの入力部の構成図である。
【図１２】図１に示すプロジェクション溶接機による一連の動作を示すフローチャートである。
【図１３】ナットのセット状態がセット正常状態にあるとき（図２、図３）のタイミングチャートである。
【図１４】ナットのセット状態が、図４、図５及び図６に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチがＯＦＦ状態にあるときのタイミングチャートである。
【図１５】ナットのセット状態が、図４、図５及び図６に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチがＯＮ状態にあるときのタイミングチャートである。
【図１６】ナットのセット状態が、図７に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチがＯＦＦ状態にあるときのタイミングチャートである。
【図１７】ナットのセット状態が、図７に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチがＯＮ状態にあるときのタイミングチャートである。
【図１８】電極面修整後、ナットをセット正常状態でセットした場合の異常検出コントローラの動作確認のための動作内容を示すタイミングチャートである。
【図１９】電極面修整後、ナットをセット異常状態でセットした場合の異常検出コントローラの動作確認のための動作内容を示すタイミングチャートである。
【図２０】従来のプロジェクション溶接機の問題点を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１ プロジェクション溶接機
２ ナット
２ａ ナット本体部
２ｂ 被溶接部
２ｄ 上面
３ ワーク
３ａ 上面
１５ 上部電極
１５ｄ 下面
１６、１８ 絶縁材
１７ 導電カラー
１９ 導電リング
２３ リード線
２５ 異常検出コントローラ
１７ 導電カラー
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナットをワークに溶接するプロジェクション溶接機において、ナットの逆向きセット等セット異常を検出し誤溶接を防止するためのプロジェクション溶接機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ナットをワークに溶接するプロジェクション溶接機は、ガイドピンを有する下部電極と昇降可能な上部電極とを備える。このプロジェクション溶接機において、ナットをワークに溶接する際は、まずワークの挿通孔をガイドピンに嵌めることによってワークの位置決めを行い、次に、手操作又はナットフィーダーによってナットをワーク上に供給しナット孔をガイドピンに嵌めることによってナットをワーク上にセットし、その後、上部電極を下降させ上部電極の加圧力によりナットの被溶接部をワーク上面に加圧しながら上部電極、下部電極間に所定時間通電する一連の工程が行われ、通電によりナットの被溶接部が溶融しその後固化することによってワークにナットが溶接される。
【０００３】
この種のプロジェクション溶接機においては、ナットが正向きでワーク上の正位置にセットされている、すなわち、被溶接部がワーク側に位置しかつナット孔がガイドピンに嵌った状態にナットがセットされている場合には、正常な溶接が行われる。しかし、なんらかの理由で、ナットがワーク上の正位置に逆向きでセットされたり、ナットが正向きではあるがワーク上の不正位置にセットされたような場合、溶接強度不足等の溶接不良を招くことになる。
【０００４】
そこで、従来から、このような溶接不良を防止するための対策がいろいろ講じられており、関連する従来技術として、実公昭５６−１４９４５号公報、実開昭５９−１７５４９０号公報、実公平３−２４２９９号公報、実公昭６０−３９１７２号公報、実公平７−４１５８２号公報、特開平７−２９９５７１号公報などが知られている。
【０００５】
これらの従来技術は、おおむね二つのタイプに分類され、その一つのタイプは、上部電極の外周に絶縁カバーを環装し、その絶縁カバーの突出した下端面へのナット等の当接の有無により、ナットの正向き、逆向きなどを検出するよう構成されたものであり、他のタイプは、ナットの正規姿勢時と異常姿勢時の高さの違いを上部電極のストロークの差に置き換えてナットのセット状態を検出する構成されたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれのタイプの従来技術においても、絶縁カバーの下端面を上部電極の下端面よりも下方へ突出させた構造を採用しているため、この種の溶接で定期的あるいは不定期的に必要とされる電極面の修整作業の際、絶縁カバーを上部電極に装着したままの状態では電極面を研磨することができず、一旦絶縁カバーを取り外した後に電極面を研磨し、その後再び絶縁カバーを上部電極に取り付ける煩雑な作業が必要とされる。
【０００７】
また、絶縁カバー自体も、異常姿勢にあるナットへの加圧の際に摩耗するため、絶縁カバーの交換が必要となる。
【０００８】
また、上部電極のストロークの差によりナットのセット状態を検出する方式においては、ストローク差が微小になるに従い検出精度を確保するための機構が複雑になるとともに、電極交換時あるいは電極修整時に検出基準位置が変化するため検出基準位置を設定し直す必要が生じる。
【０００９】
さらに、プロジェクション溶接機においては、通常、ジュール熱による電極の温度上昇を抑制するために電極内に冷却水を循環させており、上部電極内の冷却は、図２０に示すように、上部電極１５の上部中央の冷却孔１５ｆに注水パイプ８０を挿入し、この注水パイプ８０から冷却孔１５ｆに冷却水を注水し、冷却孔１５ｆを経て冷却水を排出させることによって行われる。この冷却水の循環中に、上部電極ホルダー１４と上部電極１５との嵌合部に微小な歪みや形状の違いがあると、その微小隙間を通って冷却水が上部電極１５の外周面に出るようになり、この漏水が上部電極１５の外周面を伝わり、上部電極１５の下面１５ｄと絶縁部材１６と導電カラー１７の下面１７ａとに跨がる図示二点鎖線で示すような水滴４０となる場合が発生する。このような水滴４０が形成されると、絶縁部材１６が存在しているにもかかわらず上部電極１５と導電カラー１７との間が導通状態となり、逆向きナット２の被溶接部２ｂが導電カラー１７に溶着されてしまう不具合が生じる。
【００１０】
このような不具合は、ワーク又はナットの表面に多くの場合付着している加工用等の軽質油などが、プロジェクション溶接の繰り返しにより上部電極の下端面に付着、堆積し、図２０に二点鎖線で示すような付着物４１となり、上部電極１５と導電カラー１７との間が導通状態となる場合にも発生する。
【００１１】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決することを目的とし、主として、簡素な構成によってナットのセット状態を正確に検出し溶接不良を防止することができるプロジェクション溶接機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明のプロジェクション溶接機は、ワーク上面に、ナット本体部の下端外周付近から斜め外方へ延在する複数の被溶接部を溶着させることにより、ナットをワークに溶接するプロジェクション溶接機であって、前記ナットの上面の外径よりも僅かに大きな外径を有する下面を備え、該下面に正向きナットの上面全体が当接される上部電極と、前記上部電極の下部外周に固定して環装される導電カラーであって、前記上部電極下面と面一の下面を有し、該下面に逆向きナットの前記複数の被溶接部が当接される導電カラーと、前記上部電極と前記導電カラーとの間を電気的に絶縁する絶縁材と、前記導電カラーに電圧を印加し、該導電カラーから前記ナット又は前記ワークへの導通の有無に基づいて前記ナットのセット状態を判定する異常検出コントローラと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記導電カラーの外周に着脱可能に導電リングが環装され、該導電リングに前記異常検出コントローラのリード線が接続される。
【００１４】
また、前記異常検出コントローラが異常を検出したとき、前記上部電極は加圧保持されることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００１６】
図１は、一実施形態に係るプロジェクション溶接機の全体構成図を示す。このプロジェクション溶接機１は、図９に示すナット２を板状ワーク３（図２等）に溶接する溶接機である。なお、ナット２は、ナット本体部２ａと、このナット本体部２ａの下端外周付近から斜め外方へ延在する複数の被溶接部２ｂとから構成され、ナット本体部２ａはナット孔２ｃを有する。
【００１７】
図１において、溶接機本体１０は、二点鎖線で示すように側面略Ｃ形状に構成されている。上部電極加圧電磁弁１１は、溶接機本体１０の上面に配設され、空気圧システムの構成要素である。上部電極加圧シリンダ１２は、溶接機本体１０の上側突出部１０ａに配設されており、上部電極加圧電磁弁１１によって制御される。上部電極部１３は、上部電極加圧シリンダ１２によって昇降可能に支持されている。
【００１８】
上部電極部１３は上部電極ホルダー１４を保持している。上部電極１５は、図２等に示すように、上部電極ホルダー１４の下部に離脱可能にテーパ嵌合されている。
【００１９】
上部電極１５は、図２等に示すように、上部に大径部１５ａ、下部に小径部１５ｂをそれぞれ有する。小径部１５ｂの外径Ｄ１ は、図９に示すナット２の上面２ｄの外径Ｄ３ よりも僅かに大きな値に設定されている。小径部１５ｂは、下部中央にガイドピン逃し孔１５ｃを有する。小径部１５ｂの外周面は、耐熱性絶縁薄膜１６によって被覆されている。
【００２０】
導電カラー１７は耐熱性絶縁薄膜１６の外周に圧入されている。導電カラー１７は、上部電極１５よりも硬度の高い金属材により形成されている。導電カラー１７は、筒状体、すり割付き筒状体のいずれの形状を有するものであってもよい。導電カラー１７は、小径部１５ｂの下面１５ｄと略面一の下面１７ａを有する。導電カラー１７の厚さｔは、ナット２の被溶接部２ｂの外径Ｄ２ からナット上面２ｄの外径Ｄ３ を減じた数値の１／２より大きな寸法に設定されている。
【００２１】
絶縁リング１８は、導電カラー１７の上面１７ａと大径部１５ａの下面１５ｅとの間に挿入されている。この絶縁リング１８は、単体からなるもの、導電カラー１７の上端面に被覆された耐熱性絶縁薄膜からなるもののいずれであってもよい。
【００２２】
このように、導電カラー１７は、耐熱性絶縁薄膜１６及び絶縁リング１８からなる絶縁材により上部電極１５に対し電気的に絶縁され、上部電極１５の下部外周に環装されている。
【００２３】
導電リング１９は導電カラー１７の外周に嵌め合わされている。導電リング１９は上部電極１５の上下動の際の振動等によって導電カラー１７から脱落しないよう、ばね弾性によって導電カラー１７の外周面を締め付けている。
【００２４】
下部電極部２０は、溶接機本体１０の下側突出部１０ｂに配設されている。下部電極２１は下部電極部２０によって保持されている。下部電極２１は、図２等に示すように、ワーク３及びナット２の位置決め用ピンとしてのガイドピン２２を内装している。ガイドピン２２は、下部電極２１内部に設けられたスプリング（図示せず）又はエアー圧によって上下動可能である。
【００２５】
上記のような構成を有するプロジェクション溶接機１の電気系統は、図１及び図１０に示すように構成される。
【００２６】
図１及び図１０において、リード線２３の一端は、図２等に示すように、上部電極１５側の導電リング１９に接合されている。他のリード線２４の一端は、図１に示すように下部電極２１に接合されている。これらのリード線２３、２４の他端は、異常検出コントローラ２５に接続されている。フットスイッチ２６は、信号線２７を介して異常検出コントローラ２５に電気的に接続されている。異常検出コントローラ２５は電源２８に接続される。溶接機タイマー２９は電源２８に接続されるとともに、信号線３０ａ、３０ｂを介して異常検出コントローラ２５に接続される。上部電極加圧電磁弁１１は信号線３１を介して異常検出コントローラ２５に接続されている。異常検出コントローラ２５は、リセットボタン３２、異常ランプ３３、異常ブザー３４、上部電極加圧保持スイッチ３５及び上部電極下降スイッチ３６を備える。
【００２７】
手操作でナット２をワーク３上に供給する場合、電気系統は上記のように構成される。一方、ナットフィーダー（図示せず）によりナット２をワーク３上に自動供給する場合、電気系統は、上記のような構成の他に、図１０に二点鎖線で示すように、ナットフィーダーの制御盤３７に電源２８を接続し、さらに、信号線３８を介して制御盤３７を異常検出コントローラ２５に電気的に接続するとともに、信号線３９を介して制御盤３７を溶接機タイマー２９に電気的に接続して構成される。
【００２８】
以下、ワーク３上にセットされるナット２のセット状態の種類について図２〜図８を参照して説明した上で、プロジェクション溶接機１の動作について説明する。
【００２９】
セット状態は、セット正常状態とセット異常状態に大別される。
【００３０】
▲１▼セット正常状態
セット正常状態とは、図２及び図３に示すように、ナット２が正向きでワーク３上の正位置（ナット孔２ｃがガイドピン２２に嵌っているときのナット位置）にセットされた状態をいう。なお、図２は、上部電極１５が上端位置にある状態に対応し、また、図３は、上部電極１５が図２に示す状態から下降し、ナット２の被溶接部２ｂをワーク上面３ａに加圧する位置まで達した状態に対応する。
【００３１】
▲２▼セット異常状態
セット異常状態には、図４〜図８にそれぞれ示すような各種のセット異常状態がある。
【００３２】
図４に示すセット異常状態は、ナット２が逆向きでガイドピン２２に嵌められたナット２の姿勢状態であり、以下、このセット異常状態をナット逆向き正位置状態という。
【００３３】
図５に示すセット異常状態は、ナット２が正向きではあるがガイドピン２２に嵌っておらず上部電極１５の下降時に上部電極１５と当接するようになるナット２の姿勢状態であり、以下、ナット正向き不正位置状態という。
【００３４】
図６に示すセット異常状態は、ナット２がワーク３上に供給されなかったか、あるいは、ナット２がガイドピン２２から比較的遠く離れた位置にセットされたため、上部電極１５の下降時に上部電極１５とワーク３とが当接するようになる状態であり、以下、ナット不存在状態という。
【００３５】
図７に示すセット異常状態は、ナット２が逆向きでしかもガイドピン２２に嵌っていない状態で上部電極１５と当接するようになるナット２の姿勢状態であり、以下、ナット逆向き不正位置状態という。
【００３６】
図８に示すセット異常状態は、厳密な意味ではナット２のセット異常とはいえないが、上部電極１５の下面１５ｄに水滴４０又は付着物４１が付着した状態で上部電極１５とナット２とが当接するようになる状態であり、以下、電極異常状態という。
【００３７】
次に、プロジェクション溶接機１の動作を、図１２に示すフローチャートを基本に順に説明する。なお、図１２において、ステップＳ１〜Ｓ５は、手操作でナット２をワーク３上に供給するナット手供給時の動作内容を表し、また、ステップＳ６〜Ｓ１０は、ナットフィーダーによりナット２をワーク３上に供給するナット自動供給時の動作内容を表し、また、ステップＳ１１〜Ｓ２５は、ナット手供給時、ナット自動供給時に共通の動作内容を表している。
【００３８】
（１） 動作開始前
図１２に示す動作の開始前においては、上部電極１５は上端位置で待機しており、また、下部電極２１のガイドピン２２は、スプリング又はエアー圧により上方に突出した状態にある。
【００３９】
（２）ａ ナット手供給時の動作
上記の状態において、まずワーク３を下部電極２１のガイドピン２２にセットする（Ｓ１）。
【００４０】
次に、ワーク３がセットされたガイドピン２２に、ナット２を正向きで嵌めるための、手操作によるナットセットを行う（Ｓ２）。このナット手供給により、ナット２のセット状態は、セット正常状態又はセット異常状態のいずれかの状態となる。なお、このナット手供給によりナット２がセット正常状態でセットされたとき、ナット被溶接部２ｂはワーク上面３ａから僅かに浮いた状態となる（図２参照）。
【００４１】
その後、フットスイッチ２６（起動スイッチ）をＯＮする（Ｓ３）。
【００４２】
このフットスイッチ２６のＯＮ信号は、信号線２７、異常検出コントローラ２５及び信号線３０ａを経て溶接機タイマー２９に送信され、溶接機タイマー２９はＯＮする（Ｓ４）。この溶接機タイマー２９は、信号線３０ｂ、異常検出コントローラ２５及び信号線３１を経て上部電極加圧電磁弁１１に上部電極加圧信号を送信し、この上部電極加圧信号により上部電極加圧電磁弁１１のポジションが切り換わり、上部電極加圧シリンダ１２は上部電極部１３を下降させ、上部電極１５は下降を開始する（Ｓ５）。なお、下降を開始した上部電極１５は、初期加圧期間Ｔ１ （図１３参照）内にフットスイッチ２６がＯＦＦした場合には、上昇可能となるが、初期加圧期間Ｔ１ 経過後は、フットスイッチ２６がＯＦＦしても直ちには上昇しないよう制御される。
【００４３】
（２）ｂ ナット自動供給時の動作
一方、ナット自動供給時には、ワークセット（Ｓ６）の後、フットスイッチ２６をＯＮする（Ｓ７）。
【００４４】
このフットスイッチ２６のＯＮ信号は、信号線２７、異常検出コントローラ２５及び信号線３８を経てナットフィーダーの制御盤３７に送信され、制御盤３７はナットフィーダーにナット供給開始信号を送信し、ナットフィーダーはナット２を一個正向き状態でガイドピン２２に嵌めるようワーク上面３ａに向けて供給する（Ｓ８）。このナット自動供給により、ナット２のセット状態は、ナット手供給時と同様、セット正常状態又はセット異常状態のいずれかの状態となる。
【００４５】
その後、制御盤３７から信号線３９を経て溶接機タイマー２９にナット供給完了信号が送信されると、溶接機タイマー２９はＯＮする（Ｓ９）。この溶接機タイマー２９は、ナット手供給時と同様、上部電極加圧電磁弁１１に上部電極加圧信号を送信し、上部電極１５を下降開始させる（Ｓ１０）。
【００４６】
（３） 初期加圧期間Ｔ１ における導通検知（異常検知）
上記のような上部電極１５の下降開始後、異常検出コントローラ２５は、リード線２３、２４間に電圧を継続して印加するとともに、図１１に示すような異常検出コントローラ２５の入力部に設けられた導通検知回路２５ａにより、リード線２３、２４間の導通の有無を検出するようにし、導通検知回路２５ａによりリード線２３、２４間の導通が検知されたとき、導通検知回路２５ａから導通検知信号を出力するようにする（Ｓ１１）。換言すると、上部電極１５の下降開始後、導通検知回路２５ａは、ナット２のセット状態がセット正常状態であるかセット異常状態であるかの判定を行う。なお、この判定結果により、後述するように、上部電極１５、下部電極２１間に溶接電流を流したり、あるいは溶接電流を流さないで異常ブザー３４を鳴らすなどの、後の動作が決定される。
【００４７】
導通検知回路２５ａは、ナット２のセット状態がセット正常状態（図２）のときは、図３に示すように上部電極１５の下降により、上部電極１５が導電カラー１７とは当接せずナット上面２ｄのみと当接するようになり、リード線２３、２４間が遮断状態に保たれるため、導通検知回路２５ａは開状態を保ち、異常検知信号を出力しない。このように、ナット２のセット状態がセット正常状態のとき、導通検知回路２５ａはセット正常状態であると判定する。
【００４８】
また、ナット２のセット状態がナット逆向き正位置状態（図４）のときには、上部電極１５の下降により導電カラー１７がナット被溶接部２ｂと当接するようになり、上部電極１５側のリード線２３から導電リング１９、導電カラー１７、ナット被溶接部２ｂ、ナット上面２ｄ、ワーク３、下部電極２１を経て下部電極２１側のリード線２４に至る閉回路が生成され、導通検知回路２５ａは閉状態となり、導通検知回路２５ａは異常検知信号を出力するようになる。このように、ナット２のセット状態がナット逆向き正位置状態のとき、導通検知回路２５ａはセット異常状態であると判定する。
【００４９】
また、ナット２のセット状態がナット正向き不正位置状態（図５）のときには、上部電極１５の下降により導電カラー１７がナット上面２ｄと当接するようになり、上部電極１５側のリード線２３から導電リング１９、導電カラー１７、ナット上面２ｄ、ナット被溶接部２ｂ、ワーク３、下部電極２１を経て下部電極２１側のリード線２４に至る閉回路が生成される。このため、上記と同様、導通検知回路２５ａは異常検知信号を出力するようになり、セット異常状態であると判定する。
【００５０】
また、ナット２のセット状態がナット不存在状態（図６）のときには、上部電極１５の下降により上部電極１５がワーク上面３ａと当接するようになり、上部電極１５側のリード線２３から導電リング１９、導電カラー１７、ワーク３、下部電極２１を経て下部電極２１側のリード線２４に至る閉回路が生成される。このため、上記と同様、導通検知回路２５ａは異常検知信号を出力するようになり、セット異常状態であると判定する。
【００５１】
また、ナット２のセット状態がナット逆向き不正位置状態（図７）のときには、上部電極１５の下降により上部電極１５が導電カラー１７とは当接せずナット被溶接部２ｂのみと当接するようになり、リード線２３、２４間が遮断状態に保たれるため、導通検知回路２５ａは開状態を保ち、異常検知信号を出力しない。したがって、このようなナット逆向き不正位置状態は本来ならばセット異常状態であるが、導通検知回路２５ａは、セット正常状態であると誤判定するようになる。なお、この誤判定による溶接後の不良品の流出を防止するために、後述するように、溶接後、異常ブザー３４の鳴動等により作業者にセット異常が知らされる。
【００５２】
また、厳密な意味ではナット２のセット状態とはいえないが電極異常状態（図８）のときには、上部電極１５の下降により上部電極１５がナット上面２ｄと当接するようになると上部電極１５側のリード線２３から導電リング１９、導電カラー１７、水滴４０又は付着物４１、ナット２、ワーク３、下部電極２１を経て下部電極２１側のリード線２４に至る閉回路が生成される。このため、上記と同様、導通検知回路２５ａは異常検知信号を出力するようになり、セット異常状態であると判定する。しかし、水滴４０又は付着物４１が溶接品質に支障をきたさない程度の少量である場合（以下、擬似異常状態という。）には、上記のようなセット異常状態との判定はしないでセット正常状態との判定をし、後続の溶接を行う方が好ましい。そこで、図１１に二点鎖線で示すように、導通検知回路２５ａに並列に抵抗Ｒｆを接続し、当該擬似異常状態の時に導通検知回路２５ａにかかる電圧を、異常検知信号の出力の基準となる閾値よりも小さくなるよう構成する。このような構成をとることにより、擬似異常状態の時には、導通検知回路２５ａは異常検知信号を出力せず、セット正常状態と判定することができるようになる。
【００５３】
以上のように、導通検知回路２５ａは、初期加圧期間Ｔ１ において、リード線２３、２４間の導通の有無を検出し、ナット２のセット状態がセット正常状態（異常検知信号が出力されない場合に対応する。）であるか又はセット異常状態（異常検知信号が出力される場合に対応する。）であるかを判定する。以下、セット正常状態と判定された場合と、セット異常状態と判定された場合に大別して以後の動作を説明する。
【００５４】
（４）ａ 初期加圧期間Ｔ１ 内に異常検知信号が出力されずセット正常状態と判定された場合の動作
異常検出コントローラ２５は、上部電極１５、下部電極２１間に溶接電流を流して予め定めた溶接時間、ナット２の溶接を行わせる（Ｓ１２）。
【００５５】
その後、溶接機タイマー２９がタイマーアップするまでの間、リード線２３、２４間の導通の有無を検知する（Ｓ１４）。
【００５６】
図２及び図３に示すようなセット正常状態のため導通検知回路２５ａから異常検知信号が出力されない場合、溶接機タイマー２９は予め定めた上部電極加圧時間Ｔ２ （図１３参照）が経過した時点、すなわち、溶接機タイマー２９がタイマーアップした時点で、上部電極加圧電磁弁１１への上部電極加圧信号の送信を停止し、これにより、上部電極１５は上昇を開始する（Ｓ１５）。なお、図１２においては、溶接機タイマーアップ（Ｓ１３）後に、導通検知（Ｓ１４）を行うように図示したが、これは、便宜上、フローチャートが煩雑になるのを回避するためである。その後、フットスイッチ２６をＯＦＦし、ナット２が溶接されたワーク３をアン・ローディングする（Ｓ２５）。
【００５７】
一方、導通検知（Ｓ１４）において、図７に示すようなナット逆向き不正位置状態の場合、溶接電流によりナット被溶接部２ｂが溶融し、このため、上部電極１５側のリード線２３から、導電リング１９、導電カラー１７、ナット２、ワーク３、下部電極２１を経て下部電極２１側のリード線２４に至る閉回路が生成され、導通検知回路２５ａから異常検知信号が出力されるようになる。このような場合、後述する動作（Ｓ１６）へと移行し、異常ブザー３４が鳴動するなどしてセット異常状態が作業者に知らされる。
【００５８】
（４）ｂ 初期加圧期間Ｔ１ 内に異常検知信号が出力されセット異常状態と判定された場合の動作
導通検知回路２５ａから異常検知信号が出力されると、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＮされているかＯＦＦされているかによって（Ｓ１４）、次のような異なる動作を行う。
【００５９】
▲１▼上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＦＦされている場合
導通検知回路２５ａからの異常検知信号により、溶接機タイマー２９はＯＦＦし、異常ランプ３３及び異常ブザー３４はＯＮする（Ｓ１７）。この溶接機タイマー２９のＯＦＦへのスイッチングにより、溶接機タイマー２９は上部電極加圧信号の送信を停止し、上部電極１５は上昇を開始する（Ｓ１８）。そして、この異常ランプ３３の点灯、異常ブザー３４の鳴動により、作業者はセット異常を知ることができる。
【００６０】
その後、作業者はフットスイッチ２６をＯＦＦするとともに、リセットボタン３２をＯＮする。このリセットボタン３２のＯＮにより、異常ランプ３３及び異常ブザー３４はＯＦＦする（Ｓ１９）。そして、作業者は、セット異常のナット２をアンロードする（Ｓ２５）。
【００６１】
▲２▼上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＮされている場合
異常検出コントローラ２５は、上部電極加圧保持信号をＯＮし、上部電極加圧保持信号を上部電極加圧電磁弁１１に送信する（Ｓ２０）。また、溶接機タイマー２９をＯＦＦするとともに、異常ランプ３３及び異常ブザー３４をＯＮする（Ｓ２１）。したがって、溶接機タイマー２９のＯＦＦへのスイッチングにより、上部電極加圧信号の送信が停止するが、その代わりに、上部電極加圧保持信号が送信されることから、上部電極１５は加圧保持を継続するようになる。その後、作業者はフットスイッチ２６をＯＦＦするとともに、リセットボタン３２をＯＮする。このリセットボタン３２のＯＮにより、異常ブザー３４はＯＦＦする（Ｓ２２）。そして、作業者は再びリセットボタン３２をＯＮする。このリセットボタン３２のＯＮにより、異常ランプ３３はＯＦＦするとともに上部電極加圧保持信号の送信が停止される（Ｓ２３）。この上部電極加圧保持信号の送信停止により、上部電極１５は上昇を開始する（Ｓ２４）。そして、作業者は、セット異常のナット２をアンロードする（Ｓ２５）。
図１３〜図１７は、上述したようなプロジェクション溶接機１の動作を、より具体的に説明するためのタイミングチャートを示す。
【００６２】
図１３は、ナット２のセット状態がセット正常状態にあるとき（図２、図３）のタイミングチャートを示す。このセット正常状態の場合、初期加圧期間Ｔ１ が経過した時点で溶接電流が流れ、ナット２がワーク３に溶接される。そして、上部電極加圧期間Ｔ２ が経過した時点で上部電極１５は上昇開始する。なお、図１３に示すタイミングチャートは、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＦＦしている場合に対応するが、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＮしている場合にも同様な内容となる。
【００６３】
図１４は、ナット２のセット状態が、図４、図５及び図６に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＦＦ状態にあるときのタイミングチャートを示す。この場合、初期加圧期間Ｔ１ 内にリード線２３、２４間の導通が検知されると、上部電極１５は上昇を開始し、また、異常ランプ３３及び異常ブザー３４がＯＮされて作業者はセット異常を知ることができる。
【００６４】
図１５は、ナット２のセット状態が、図４、図５及び図６に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＮ状態にあるときのタイミングチャートを示す。この場合、初期加圧期間Ｔ１ 内にリード線２３、２４間の導通が検知されると、異常ランプ３３及び異常ブザー３４によりセット異常が作業者に知らされる。また、リード線２３、２４間の導通が検知されたとき、上部電極１５は上昇を開始せず加圧保持され、二度目の異常リセットにより上昇を開始するため、作業者は、セット異常状態を実際に目で確認することができる。したがって、上部電極１５を上記のように加圧保持することは、品質管理上有効な手段となる。
【００６５】
図１６は、ナット２のセット状態が、図７に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＦＦ状態にあるときのタイミングチャートを示す。この場合、溶接中にリード線２３、２４間の導通が検知されても、上部電極１５は上昇せず加圧保持され、保持加圧期間Ｔ２ が経過した時点から上昇を開始する。そして、異常ランプ３３及び異常ブザー３４によって作業者はセット異常を知ることができ、溶接不良品の流出を防止することができる。
【００６６】
図１７は、ナット２のセット状態が、図７に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチ３５がＯＮ状態にあるときのタイミングチャートを示す。この場合、上部電極１５は、初期加圧期間Ｔ１ が経過した後も上部電極加圧保持信号により加圧保持され、二度目の異常リセットにより上昇を開始する。このため、上述した図１５に示したセット異常の場合と同様、作業者は、セット異常状態を実際に目で確認することができる。
【００６７】
なお、上述した図１３〜図１７は、手操作でナット２の供給を行うナット手供給時の場合の動作を示したが、ナット自動供給時の場合には、起動スイッチ２６がＯＮするとナットフィーダーが起動し、ナットフィーダーがナット１個を供給終了した時点で溶接機タイマー２９がＯＮする。そして、その後の動作はナット手供給時の場合と同様である。
【００６８】
ところで、溶接の繰り返しにより電極面が損耗して平坦度が失われた場合、電極面の修整を行う必要が生じる。
【００６９】
以下、このような電極面の修整を行う際の作業を説明する。
【００７０】
まず、導電カラー１７の外周に嵌められたばね状の導電リング１９を外し、上部電極１５を上部電極ホルダー１４から外す。そして、上部電極１５を旋盤等のチャックに締め付け、上部電極１５の下面１５ｄ及び導通カラー１７の下面１７ａを同時に削り平坦度を回復させる。
【００７１】
なお、このような電極面の研削は、導電リング１９のセット位置近傍まで繰り返し行うことが可能である。
【００７２】
そして、このような電極面の修整の後、上部電極１５を上部電極ホルダー１４に取り付け、さらに、導通カラー１７に導電リング１９を取り付けて、作業を終了する。
【００７３】
その後、異常検出コントローラ２５の動作確認を行う。この動作確認方法は、次のように行われる。
【００７４】
まず、ワーク３をセットした後、ナット２をガイドピン２２に正向きでセットする。そして、上部電極下降スイッチ３６を手動でＯＮする。異常検出コントローラ２５は、上部電極下降スイッチ３６がＯＮすると、上部電極下降信号を上部電極加圧電磁弁１１に送信し、上部電極１５は下降を開始する。そして、この上部電極１５の下降により異常ランプ３３がＯＮしないことを作業者が確認することにより、異常検出コントローラ２５がセット正常状態を正しく判定したと確認する。なお、この確認動作の間、溶接機タイマー２９は切り離されており、溶接電流の供給は行わない。図１８は、このようにナット２をセット正常状態でセットした場合の確認動作の内容を示している。
【００７５】
次に、今度はナット２をガイドピン２２に逆向きでセットする。そして、上述したセット正常状態の判定の確認の場合と同様、上部電極下降スイッチ３６を手動でＯＮし、上部電極１５を下降させる。そして、この上部電極１５の下降により異常ランプ３３がＯＮしたことを作業者が確認することにより、異常検出コントローラ２５がセット異常状態を正しく判定したと確認する。図１９は、このようにナット２をセット異常状態でセットした場合の確認動作の内容を示している。
【００７６】
【発明の効果】
本発明のプロジェクション溶接機は、ナットの上面の外径よりも僅かに大きな外径を有する下面を備え、該下面に正向きナットの上面全体が当接される上部電極と、上部電極の下部外周に環装される導電カラーであって、上部電極下面と略面一の下面を有し、該下面に逆向きナットの複数のナット被溶接部が当接される導電カラーと、上部電極と導電カラーとの間を電気的に絶縁する絶縁材と、導電カラーに通電し、該導電カラーからナットへの通電の有無に基づいてナットのセット状態を判定する異常検出コントローラとを備えることを特徴とする。
【００７７】
本発明によると、ナットがセット正常状態でセットされている場合には、導電カラーがナットと接触することがないため、導電カラーからナットへの通電が無いことを確認することで、ナットのセット正常状態を正しく判定することができる。一方、ナットがセット異常状態でセットされている場合には、導電カラーがナットと接触するため、導電カラーからナットへの通電が有ることを確認することで、ナットのセット異常状態を正しく判定することができるようになる。したがって、本発明によると、きわめて簡素な構成によってナットのセット状態を正確に検出し溶接不良を防止することが可能になる。
【００７８】
また、導電カラーの外周に着脱可能に導電リングが環装され、該導電リングに異常検出コントローラのリード線が接続されるよう構成する。これにより、損耗した電極面の修整作業を行う際、導電リングを取り外すことにより、上部電極及び導電カラーのみを旋盤等にセットして、上部電極の下面と導電カラーの下面とを同時に研削することができるようになる。
【００７９】
また、異常検出コントローラが異常を検出したとき、上部電極は加圧保持されるよう構成する。これにより、作業者はセット異常状態を実際に目で確認することができるようになり、品質管理を行う上で有効な手段となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクション溶接機の全体構成図である。
【図２】図１に示すプロジェクション溶接機において、ナットが正向きでワーク上の正位置にセットされた場合（セット正常時）に、上部電極が上端位置にあるときの要部の部分断面図である。
【図３】上部電極が図２に示す状態から下降し、ナットの被溶接部をワーク上面に加圧する位置まで達したときの要部の部分断面図である。
【図４】ナットが逆向きでワーク上の正位置にセットされた場合（セット異常時又はナット逆向き正位置時）に、上部電極が下降し、ナットの被溶接部と当接する位置まで達したときの要部の部分断面図である。
【図５】ナットが正向きでワーク上の不正位置にセットされた場合（セット異常時又はナット正向き不正位置時）に、上部電極が下降し、ナットの上面と当接する位置まで達したときの要部の部分断面図である。
【図６】ナットがワーク上に存在しない場合（セット異常時又はナット不存在時）に、上部電極が下降し、ワークと当接する位置まで達したときの要部の部分断面図である。
【図７】ナットが逆向きでワーク上の不正位置にセットされた場合（セット異常時又はナット逆向き不正位置時）に、上部電極が下降し、ナットの被溶接部と当接する位置まで達したときの要部の部分断面図である。
【図８】上部電極の下端面に水滴又は付着物が付着している場合（電極異常時）に、上部電極が上端位置にあるときの要部の部分断面図である。
【図９】ナットの平面、縦断面及び底面図である。
【図１０】図１に示すプロジェクション溶接機の電気系統図である。
【図１１】図１０に示す異常検出コントローラの入力部の構成図である。
【図１２】図１に示すプロジェクション溶接機による一連の動作を示すフローチャートである。
【図１３】ナットのセット状態がセット正常状態にあるとき（図２、図３）のタイミングチャートである。
【図１４】ナットのセット状態が、図４、図５及び図６に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチがＯＦＦ状態にあるときのタイミングチャートである。
【図１５】ナットのセット状態が、図４、図５及び図６に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチがＯＮ状態にあるときのタイミングチャートである。
【図１６】ナットのセット状態が、図７に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチがＯＦＦ状態にあるときのタイミングチャートである。
【図１７】ナットのセット状態が、図７に示すようなセット異常状態であり、かつ、上部電極加圧保持スイッチがＯＮ状態にあるときのタイミングチャートである。
【図１８】電極面修整後、ナットをセット正常状態でセットした場合の異常検出コントローラの動作確認のための動作内容を示すタイミングチャートである。
【図１９】電極面修整後、ナットをセット異常状態でセットした場合の異常検出コントローラの動作確認のための動作内容を示すタイミングチャートである。
【図２０】従来のプロジェクション溶接機の問題点を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１ プロジェクション溶接機
２ ナット
２ａ ナット本体部
２ｂ 被溶接部
２ｄ 上面
３ ワーク
３ａ 上面
１５ 上部電極
１５ｄ 下面
１６、１８ 絶縁材
１７ 導電カラー
１９ 導電リング
２３ リード線
２５ 異常検出コントローラ
１７ 導電カラー
Claims (3)
- ワーク上面に、ナット本体部の下端外周付近から斜め外方へ延在する複数の被溶接部を溶着させることにより、ナットをワークに溶接するプロジェクション溶接機であって、
前記ナットの上面の外径よりも僅かに大きな外径を有する下面を備え、該下面に正向きナットの上面全体が当接される上部電極と、
前記上部電極の下部外周に固定して環装される導電カラーであって、前記上部電極下面と面一の下面を有し、該下面に逆向きナットの前記複数の被溶接部が当接される導電カラーと、
前記上部電極と前記導電カラーとの間を電気的に絶縁する絶縁材と、
前記導電カラーに電圧を印加し、該導電カラーから前記ナット又は前記ワークへの導通の有無に基づいて前記ナットのセット状態を判定する異常検出コントローラと、
を備えることを特徴とするプロジェクション溶接機。 - 請求項１において、前記導電カラーの外周に着脱可能に導電リングが環装され、該導電リングに前記異常検出コントローラのリード線が接続されることを特徴とするプロジェクション溶接機。
- 請求項１又は２において、前記異常検出コントローラが異常を検出したとき、前記上部電極は加圧保持されることを特徴とするプロジェクション溶接機。
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