JP3600756B2 - スポット溶接電極の先端形状検査方法とその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
スポット溶接電極の先端部が磨耗してくると、所定の電流密度が得られなくなり、正常な溶接に支障を来すことになる。そこで、電極先端部を研磨しているのであるが、電極先端部が正しい形状に研磨されているかどうかを検査しなければならない。本発明は、このような検査の技術分野に属している。
【０００２】
【従来の技術】
上述のような形状検査の装置として、実開平５−２４１７６号公報が挙げられる。ここに開示されている技術は、研磨カッタを電動モータで回転させ、このカッタに押しつけた電極の形状が正常は形に研磨されてくると、電動モータの回転負荷が増大してくるので、この変化をモータ回転子の電流値で把握し、この値が一定値になったとき研磨完了を表示するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような方式であると、研磨カッタと電極との接触抵抗が、接触摺動部の温度条件や何らかの不純物の介在、あるいは研磨カッタの磨耗変形等によって変化するので、モータ回転子の電流値で正常な研磨形状を検知することは困難である。また、目視で研磨状態を検査することが行われているが、これには十分な熟練が必要であり、検査能率の面でも良好ではない。さらに、ロボット装置が錯綜した自動溶接ラインでは、検査挙動がそのような環境に適していて、確実な検査とその結果表示がなされなければならない。
【０００４】
【課題を解決するための手段とその作用】
本発明は、上述のような問題点を解決するために発案されたもので、ガイド部材の底部分に空間を開口させ、正常な形状の電極先端部が空間内に突出すると、この突出部分にゲージを干渉させて電極形状の良否を判定することが基本的な考え方になっている。
【０００５】
請求項１の発明は、ガイド部材に電極の先端形状に合致する樋型の凹部を設け、この凹部の底部分にゲージを挿入する空間が形成され、正常な形状の電極を凹部にはめ込んだとき、電極先端部が空間内に突出することにより電極先端部をゲージに接触させるとともに、当該電極先端部をゲージに接触させた状態で電極を凹部に沿って移動させ、この移動によってゲージがガイド部材から突出させられ、この突出状態を検知して電極先端部が正常な形状であることを確認するようにした方法である。上述の移動によって、ゲージがガイド部材から突き出されるので、この突き出し変位をセンサーで検知して、正常な形状であることを確認する。もし、電極先端部の形状が不良であると、電極先端部とゲージとの接触がなされないので、上記の電極移動時にはゲージは停止したままであり、この状態を検出して研磨不良であることを表示する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の方法を実施するための装置であって、ガイド部材に電極先端部の形状に合致する樋型の凹溝を設け、この凹溝の底部分に棒状のゲージを挿入する空間が凹溝の長手方向に沿って形成され、ガイド部材とゲージはガイドロッドに摺動可能な状態で支持されており、しかも、ガイド部材とゲージは各々独立した状態で摺動できるように構成されている。電極先端部を凹溝にはめ込んだまま凹溝内を摺動させると、電極先端部がゲージに接触しているので、ゲージはガイド部材から突き出でその部分がセンサーで検出され、研磨良好であることが確認される。もし、研磨不良であると、電極先端部はゲージに接触していないので、上記のようなゲージ突出がなされず、したがって、研磨不良であることが確認される。また、ガイド部材とゲージは各々独立した状態で摺動できるものである。よって、最初にガイド部材だけを原点位置に復帰させて相対的にゲージをガイド部材から突出させた後、電極を凹溝内にはめ込んで電極先端部をゲージに接触させ、次いで電極を凹溝に沿って移動させると、ゲージが電極移動と共に移動して、センサーの検出領域に到達させられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
具体的な実施形態に入る前に、本発明の原理的な事項を図１から図５にしたがって説明する。ガイド部材１には電極２、３の先端形状に合致する凹部４、５が設けてある。ガイド部材１は、静止部材６に支持されており、凹部４、５の底部分に空間７が形成されている。電極２、３は同軸上を進退するので、凹部４、５も上下対称の状態で形成されており、空間７は両凹部４、５の底部分を連通するような状態になっている。この空間７内にゲージ８が挿入され、それは細長い棒状の部材であり、静止部材６に進退自在に支持されている。
【００１０】
図３は局部を拡大した縦断正面図であり、同図の電極２、３は実線図示の形状が正しく研磨されたもので、このような電極を凹部４、５に合致させると電極先端部９、１０が寸法Ｌ１分だけ空間７内に突出し、この状態で電極先端部９、１０とゲージ８とが接触するようにしてある。このようにするために、空間７の左右方向の幅寸法や電極先端部９、１０の曲面形状およびゲージ寸法Ｌ２を選定するのである。したがって、正常に研磨された電極２、３を凹部４、５に合致させると、電極先端部９、１０がゲージ８に接触するのである。また、このような接触がなされているときには、電極２、３と凹部４、５との間に僅かな隙間ができるように、上述の各部の寸法設定がなされている。符号１１、１２は、電極先端部の研磨量が不十分な場合の形状を示しており、磨耗した範囲が広く残ったままである。したがって、１１、１２の箇所は空間７内に突出することがなく、ゲージ８への接触も得られない。
【００１１】
図３のように電極先端部９、１０がゲージ８に接触したまま電極２、３を図１の右方に移動させると、ゲージ８は両電極２、３に挟み付けられた状態で右方に移動させられ、センサー１３で検出される。この検出は、図３のような接触状態が成立しているので、研磨が正常であることを意味している。もしも、図３の形状１１、１２の状態であれば、ゲージ８は挟み付けられないので、電極２、３を右方に移動させてもゲージ８は右方に突き出ることもなく、上記のようなセンサー１３での検出はなされない。なお、図３において電極先端部９、１０がゲージ８を挟み付けているときには、前述のごとく、電極２、３と凹部４、５との間に、図示していないが、わずかな隙間が形成されている。
【００１２】
図１から図３はゲージ８を両電極先端部９、１０で挟み付けている状態であるが、図４は、挟み付けではなく１本の電極２が片側から押しつけられている状態である。ゲージ８を図４の紙面に対して垂直に移動させるために、ゲージ８には移動ローラ１４が装備され、その軸受け部１５にゲージ８が固定してある。
【００１３】
図５は、ゲージ８が外部から両電極先端部９、１０の間を狙って挿入される場合である。同図実線図示のように電極先端部９、１０が正常に研磨されているときには、ゲージ８の先端が電極先端部９、１０に突き当たってそれ以上の進出が制限される。もし、符号１１、１２のように不完全な研磨であると、ゲージ８は二点鎖線図示のように通過してしまうので、その状態を検知して研磨不良であることを確認する。ゲージ８を進退させるためにエアシリンダ１６が設置され、それに取り付けたセンサー１７、１８でピストン位置を検出して、研磨正常、研磨異常の信号が取り出される。なお、センサー１３、１７および１８としてはいろいろなものが採用できるが、ここでは近接スイッチを使っている。
【００１４】
つぎに、具体的な実施形態を図６から図８にしたがって説明する。なお、先に説明した部材と同じ機能を果たす部材には、各図に同じ符号を記載して詳細な説明は省略してある。検査装置全体は、符号１９で示されている。基板２０は鋼板製の長方形をしたもので、その両端に支持板２１、２２が向かい合った状態で固定してある。両支持板２１、２２間には２本のガイドロッド２３、２４が平行に架設してある。摺動板２５、２６は、ガイドロッド２３、２４に沿って移動できるもので、そのために摺動軸受け２７、２８、２９および３０に各ガイドロッド２３、２４が貫通しており、摺動板２５には摺動軸受け２７、２８が固定され、もう一つの摺動板２６には摺動軸受け２９、３０が固定されている。
【００１５】
摺動板２５、２６は基板２０から突き出ており、この部分にガイド部材１が架設された形で両摺動板２５、２６に固定されている。したがって、摺動板２５、２６はガイド部材１によって一体的な組立部材になっていて、ガイドロッド２３、２４に沿って移動できるように構成されている。ゲージ８は、図８のような状態で摺動板２５、２６およびガイド部材１を貫通していると共にガイドロッド２３、２４と平行に配置され、その左端はゲージ摺動板３１に結合してある。ゲージ摺動板３１もガイドロッド２３、２４に沿って移動できるもので、そのために摺動軸受け３４、３５をガイドロッド２３、２４が貫通しており、両軸受け３４、３５はゲージ摺動板３１に固定されている。
【００１６】
凹部４、５は細長く伸びた樋型で凹溝３２、３３とされている。この凹溝３２、３３の底部分に空間７が凹溝３２、３３の長手方向に沿って形成されており、ゲージ８は空間７を通過している。ゲージ８をこのように配置するために、摺動板２５、２６に図示のような通孔が明けてある。基板２０に固定したブラケット３６に近接スイッチ１３が取り付けられ、ゲージ８の進出を検知するようになっている。また、別のブラケット３７が基板２０に固定され、これに近接スイッチ３８が取り付けてある。これは、ガイド部材を図６の位置から左方に移動させてスタート位置を設定するものであるが、この位置を検知するためのものである。
【００１７】
ばねガイドロッド３９が両支持板２１、２２の間に架設され、それは両ガイドロッド２３、２４の間に配置されている。摺動軸受け２９にばね受け片４０が固定され、このばね受け片４０と支持板２２との間に第１コイルスプリング４１が介挿されている。また、ばね受け片４０とゲージ摺動板３１との間に第２コイルスプリング４２が介挿されている。これらの両コイルスプリング４１、４２によって、摺動板２５、２６すなわちガイド部材１の待機位置やゲージ摺動板３１すなわちゲージ８の待機位置が設定されている。両コイルスプリング４１、４２によってこのような待機位置を得るために、摺動板２５と２６には両コイルスプリングの通過孔４３、４４が明けてある。なお、両ガイドロッド２３、２４の支持板２１側には、ストッパゴム４５、４６が取り付けてある。
【００１８】
電極２、３が凹溝３２、３３に進入させられたときに、ガイド部材１が電極２、３の偏りに追従できるようにしておく必要がある。この追従機構について説明すると、基板２０の両側に補助板４７、４８が結合され、これに固定した摺動軸受け４９、５０に支持ロッド５１、５２がやや広い隙間を空けて貫通させてある。支持ロッド５１、５２は静止部材６から起立させてあり、支持コイルスプリング５３、５４で弾性的に支持してある。なお、符号５５、５６は、支持ロッド５１、５２の上端に固定したストッパ片である。
【００１９】
図８から明らかなように摺動板２５の上下に固定した受け板５７、５８は、電極でガイド部材１を移動させるときに押される部材である。なお、図示していないが、両電極２、３は、たとえば６軸式ロボットで操作されるＣガンまたはＸガンに装備されたもので、両電極の研磨が終了してから電極がガイド部材１の近くに移動してくるのである。
【００２０】
以上の実施形態の作動を説明する。両電極が凹溝３２、３３内にはまり込む前に電極が受け板５７、５８に当てられて左方に移動すると、ガイド部材１と摺動板２５、２６は一体になって左側へ移動し、摺動軸受け２８が近接スイッチ３８で検出される。この検出信号によって、左方への移動は停止し、ガイド部材１の初期位置が設定される。このときには、第２コイルスプリング４２でゲージ摺動板３１を左方に押すので、ゲージ８の初期位置も設定される。このようにガイド部材１とゲージ８との初期位置が設定されたときには、ゲージ８がガイド部材１から僅かに突出（この場合は図示していない）しているか、ある程度突出させて（図示してある）近接スイッチ１３で検知しやすくしている。
【００２１】
ついで、電極２、３が凹溝３２、３３内にはめ込まれると、図３のような状態になって、電極先端部９、１０がゲージ８を挟み付けるが、凹溝３２、３３と電極との間には僅かな隙間が存在している。この挟み付けた状態で、今度は右方に電極を移動させると、ゲージ８は近接スイッチ１３の所まで移動して検知され、研磨形状が良好であることが確認される。この移動時には第２コイルスプリング４２の張力で受け板５７、５８が電極に接触したままであるから、ゲージ８とガイド部材１との相対位置は電極を介して不変であり、したがって、ゲージ８がガイド部材１から突出している長さも変わらない。なお、この右方への移動時に第１コイルスプリング４１が圧縮されて、原位置への復元力となる。
【００２２】
電極の研磨形状が図３の符号１１や１２のように不良であるときには、電極先端部はゲージ８には接触しないで、凹溝３２、３３にだけ密着する。この状態で電極が右方に移動させられると、ゲージ８は第２コイルスプリングの張力で初期位置に停止したままであり、ガイド部材１だけが右方に移動する。したがって、ゲージ８は近接スイッチ１３の検知領域に到達しないので、ここからの信号は発せられない。このようにガイド部材１だけが右方に移動させられた状態を検出して、研磨不良であることを確認するのである。このための検出手段は図示していないが、ガイド部材１の移動を検知するセンサー（近接スイッチ）を近接スイッチ１３と同様な構造で基板２０に取付け、このセンサーからの信号と近接スイッチ１３から信号が出ていないことを複合させて、研磨不良を検出するのである。
【００２３】
上述のような作用によって、研磨形状が正しいときにはゲージ８が確実に移動させられて、正常であることを確認できる。これは、図３のような電極先端部９、１０の突出状態を根拠にしてゲージ移動を行っているので、従来技術のような電気的数値の変化に依存させるような不安定な検出を回避することができる。そして、目視のような熟練も不要となる。正しい形状の電極先端部９、１０でゲージ８を挟み付けているときに、電極２、３とガイド部材１の凹溝３２、３３との間に空隙を存在させておくことによって、ゲージ８だけを移動させることができて、ゲージ移動を確実に検知して、正常研磨であることを正確に検査することができる。
【００２４】
ゲージ８とガイド部材１とは、各々独立した状態で摺動できるようにガイドロッド２３、２４に支持されているから、ゲージ８とガイド部材１とを初期位置に停止させたとき、ゲージ８がガイド部材１から突出している長さＬ３が確保でき、したがって、このＬ３の部分をセンサー１３で検知することが行い易くなる。
【００２５】
ロボット装置に装備された電極を検査装置１９に接近させてチェックするときには、多少の位置ずれがあっても電極がガイド部材１に合致できるものでなければならない。そのために支持ロッド５１、５２や支持コイルスプリング５３、５４等からなる追従機構が保有させてあるので、完全に自動化された生産ラインにおいても正確に作動させることができる。
【００２６】
ガイドロッド２３、２４、ガイド部材１やゲージ８のための摺動板等が基板２０の上に配列してあるので、検査装置１９としてのまとまりが非常にコンパクトである。
【００２７】
上述の実施形態において、ゲージ８がガイド部材１から必要長さにわたって突出していれば、電極が凹溝とゲージの両方に接触して、ゲージ８とガイド部材１とを同時に移動させてもよい。
【００２８】
図９に示した他の実施形態について説明する。このものは、図５の原理を逆にした場合である。先の実施形態における部材と同じ部材には、図中に同じ符号を記載してある。基板５９上にシリンダ６０が固定され、同シリンダの第１シリンダ６１内にピストン６２が挿入してあり、これにリターンスプリング６３の張力が作用させてある。ピストン６２のピストンロッドに相当する部材にガイド部材１が形成され、そこに設けた空間７にゲージ８が挿入してある。ゲージ８は第２シリンダ６４を貫通してシリンダ６０の外側に少しだけ突出している。ゲージ８にはフランジ６５が固定され、これにリターンスプリング６６の張力が作用させてある。静止部材６に起立させた支柱６７と基板５９との間に緩衝ゴム６８が介入させてある。この緩衝ゴム６８は、前述の追従機能を得るために設置してある。なお、符号６９はストッパ片である。
【００２９】
二点鎖線図示のように凹溝３２、３３に挿入された電極２、３を同図の右方に移動させると、電極が正常な研磨状態であれば、電極とゲージ８とは図５のような関係となる。すると、ゲージ８は右方に押されて二点鎖線図示の位置まで突き出てきて、近接スイッチ１３で検出されて正常研磨であることが確認される。ゲージ８が右方に移動させられるときにリターンスプリング６６が圧縮されて、復元力が蓄積される。また、電極がピストン６２に当たるとリターンスプリング６３を圧縮させて復元力が蓄えられる。
【００３０】
この実施形態は、検査装置が支柱６７から片持ちのような状態になっているから、電極が凹溝３２、３３に接近し易いという利点がある。さらに、シリンダ６０の内部にピストン６２やゲージ８などが収容された構造であるから、検査装置が非常に簡素化されてスリムなものとなり、しかも、設備費用の面で非常に有利である。
【００３１】
特許請求の範囲には記載していないが、電極先端部がゲージに接触しているときには、電極と凹部あるいは凹溝との間に空隙を存在させておくことによって、正常電極のときにはゲージだけを確実に移動させて検知することができ、他方、異常電極のときにはゲージは残したままガイド部材だけを移動させることができるから、この移動を検知して研磨異常を確認することができる。ここでは、正常なときはゲージで確認し、異常なときはガイド部材で確認するもので、異なった部材から確認情報を得ることは検査方法として、精度面において好都合である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、ガイド部材に電極の先端形状に合致する樋型の凹部を設け、この凹部の底部分にゲージを挿入する空間が形成され、正常な形状の電極を凹部にはめ込んだとき、電極先端部が空間内に突出することにより電極先端部をゲージに接触させるとともに、当該電極先端部をゲージに接触させた状態で電極を凹部に沿って移動させ、この移動によってゲージがガイド部材から突出させられ、この突出状態を検知して電極先端部が正常な形状であることを確認するようにした方法である。したがって、電極を移動させるときには、電極が凹部に沿って案内されるので、電極移動が正確になされる。このことは、電極移動とゲージ移動とが対になっていることが必須であるので、精密性を重要視する検査工程から見て非常に有利なことである。さらに、重要な効果として、複雑なロボット装置が多数装備されている自動溶接化ラインでは、ロボットの動きに適した検査方法が要求される。本発明では、電極が凹溝にはまり込んでから凹溝に沿って移動するものであるから、凹溝の長さを適宜選定しておくことによって、ゲージに大きな変位を発生させることができ、ゲージの移動量を検知することが非常に行いやすくなり、自動溶接ラインにおいて無人検査が可能となる。
【００３５】
装置の発明として、ガイド部材に電極先端部の形状に合致する樋型の凹溝を設け、この凹溝の底部分に棒状のゲージを挿入する空間が凹溝の長手方向に沿って形成され、ガイド部材とゲージはガイドロッドに摺動可能な状態で支持されており、しかも、ガイド部材とゲージは各々独立した状態で摺動できるように構成されているものである。したがって、電極を凹溝に合致させて移動させると、研磨正常であればゲージが移動させられて、正常であることが確実に検知できる。そして、ガイド部材とゲージとは各々独立した状態でガイドロッドに摺動支持がなされているので、ガイド部材とゲージとの初期位置を個々に求めて、ゲージとガイド部材との相対位置を検査に適したものとすることができる。また、研磨不良であるときには、電極先端部とゲージとの接触が生じないので、ゲージ移動がなく、それを検出して研磨不良であることが明確に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を原理的に示した簡略的な側面図である。
【図２】図１の（２）−（２）断面図である。
【図３】要部を拡大した縦断正面図である。
【図４】他の形式を示す縦断正面図である。
【図５】さらに他の形式を示す簡略的な側面図である。
【図６】本発明の方法を実施する装置の平面図である。
【図７】図６のものの側面図である。
【図８】図６の（８）−（８）断面図である。
【図９】他の実施形態を示す側面図である。
【符号の説明】
１ ガイド部材
２、３ 電極
４、５ 凹部
８ ゲージ
７ 空間
９、１０ 電極先端部
３２、３３ 凹溝
２３、２４ ガイドロッド
１９ 検査装置

Claims (2)

1. ガイド部材に電極の先端形状に合致する樋型の凹部を設け、この凹部の底部分にゲージを挿入する空間が形成され、正常な形状の電極を凹部にはめ込んだとき、電極先端部が空間内に突出することにより電極先端部をゲージに接触させるとともに、当該電極先端部をゲージに接触させた状態で電極を凹部に沿って移動させ、この移動によってゲージがガイド部材から突出させられ、この突出状態を検知して電極先端部が正常な形状であることを確認するようにしたことを特徴とするスポット溶接電極の先端形状検査方法。
2. 請求項１の方法を実施するための装置であって、ガイド部材に電極先端部の形状に合致する樋型の凹溝を設け、この凹溝の底部分に棒状のゲージを挿入する空間が凹溝の長手方向に沿って形成され、ガイド部材とゲージはガイドロッドに摺動可能な状態で支持されており、しかも、ガイド部材とゲージは各々独立した状態で摺動できるように構成されていることを特徴とするスポット溶接電極の先端形状検査装置。

Images