JP4471300B2 - 角度測定用ダミーチップ - Google Patents

Description

本発明は、ワークに対する溶接ガンの角度を確認するときに使用する角度測定用ダミーチップに関する。

自動車の製造に用いる溶接法の中で、車体の組立工程に多用する溶接法の１つにスポット溶接がある。スポット溶接は、溶接時間が短くて済むという特長を持っており、特に車体の高速製造ラインに適した溶接法である。

図６は従来のスポット溶接装置の基本構成を説明する図であり、従来のスポット溶接装置１００は、床に設置する垂直多関節ロボット１０１と、この垂直多関節ロボット１０１のアーム１０２に取付ける溶接ガン１０３と、この溶接ガン１０３の両端に備える電極ホルダ１０４、１０４と、これらの電極ホルダ１０４、１０４に取付ける電極チップ１０５、１０５と、これらの電極チップ１０５、１０５を保持する電極ホルダ１０４、１０４の移動側（図右側）に接続すると共に左右方向に伸縮することでワークに対する加圧力を調節するエアシリンダユニット１０６と、このエアシリンダユニット１０６の動作により電極チップ１０５、１０５で両側から挟んで接合させるワーク１０７、１０７と、これらのワーク１０７、１０７を両側から押さえるワーク押さえ１０８、１０８とからなる。

前記スポット溶接では、溶接前にワークに対する電極チップの面直度を確認することが必要となる。
従来、電極チップの面直度を確認する計測装置として面直度センサが実用に供されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１９５７１公報（図１）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図７は従来の技術の基本構成を説明する図であり、（ａ）において、面直度センサ１１０は、電極チップの代わりに電極ホルダに取付ける基端側ヘッド１１１と、この基端側ヘッド１１１の上部に半球状に形成する凸部１１２と、この凸部１１２をドーナツ状に囲んで載せるシート状感圧センサ１１３と、このシート状感圧センサ１１３の上に載せる弾性シート１１４と、この弾性シート１１４の上に載せると共に下部に半球状の凹部１１５を備える先端側ヘッド１１６とからなり、この先端側ヘッド１１６の下部に設けた凹部１１５の下に凸部１１２を重ねて組み立てることで形成する細隙１１７とからなる。

（ｂ）はシート状感圧センサ１１３の平面図であり、シート状感圧センサ１１３は、等角度ピッチで円周状に置く１２個の感圧素子１２０・・・（・・・は複数個を示す。以下同じ）と、これらの感圧素子１２０・・・を埋め込むと共にドーナツ状に形成する基材シート１２１と、この基材シート１２１の中心に凸部１１２に合致するように形成する開口部１２２とからなる。
感圧素子１２０は、ワークに面直度センサ１１０を当接したとき、面直度センサ１１０に設けた細隙１１７で規定される角度範囲内で弾性シート１１４を圧縮させて、その圧縮度に応じた加圧力を電気抵抗値に変換する特性を有する。

しかし、面直度センサ１１０に電気配線を接続する必要があり、電気配線が邪魔になる。そして、面直度センサ１１０は構造が複雑であるために、取り扱いが難しく使用上の熟練を必要とする。また、価格が高価であるために、スポット溶接ラインに大量に使用することが難しい。
これらの理由から、面直度センサに代わる測定ツールの開発が求められる。

本発明は、電気配線が不要で、簡単な構成で且つ安価な角度測定用ダミーチップを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、溶接ガンのホルダ部から電極チップを外し、前記ホルダ部に角度測定用ダミーチップを取付け、この角度測定用ダミーチップをワークに当接することで、前記ワークに対する前記溶接ガンの角度を確認するときに使用する角度測定用ダミーチップにおいて、この角度測定用ダミーチップは、前記ホルダ部に嵌合する嵌合部を一端に備える軸部材と、この軸部材の先端に揺動可能に取付ける筒部材と、前記ワークに当てるために前記筒部材の先端に備える平坦面と、前記筒部材の自由端に備える揺動側ゲージ部材と、この揺動側ゲージ部材の対向位置にて前記軸部材に備える固定側ゲージ部材と、この固定側ゲージ部材と前記揺動側ゲージ部材との少なくとも一方に備える目盛とからなり、前記目盛は同心円状に描かれ、前記平坦面を前記ワークに当接したときの前記固定側ゲージ部材又は前記揺動側ゲージ部材と前記目盛の相関関係から前記ワークに対する前記角度測定用ダミーチップの角度を測定することができるように構成したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、角度測定用ダミーチップは、純機械部品で構成したので、電気配線が不要である。
また、角度測定用ダミーチップは、主構成要素に軸部材及び筒部材を採用したので、構造が簡単になる。

加えて、一対のゲージによって角度を検出する。これらのゲージは機械部品であって、電子部品に比較して格段に安価である。
したがって、請求項１によれば、電気配線が不要で、簡単な構成で且つ安価な角度測定用ダミーチップを提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る角度測定用ダミーチップを備えた溶接ガンの要部側面図であり、溶接ガン１０は、ロボットアーム１１に取付ける基部１２を備えたＣ型フレーム１３と、このＣ型フレーム１３の一方のフィンガー部１４に取付けた固定側ホルダ部１５と、この固定側ホルダ部１５に取り外し可能に取付けた固定側電極チップ１６と、Ｃ型フレーム１３の他方のフィンガー部１７に備えたシリンダユニット１８と、このシリンダユニット１８のピストンロッド１９に取付けた可動側ホルダ部２１と、この可動側ホルダ部２１に取り外し可能に取付けた本発明の角度測定用ダミーチップ３０とからなる。

角度測定用ダミーチップ３０は、可動側電極チップの代わりに可動側ホルダ部２１に取付けたが、固定側電極チップ１６の代わりに固定側ホルダ１５に取付けることでも差し支えない。

そして、ワーク押さえ２２、２２で支えたワーク２３、２３を固定側電極チップ１６と角度測定用ダミーチップ３０とで挟んで、溶接姿勢を再現する。
このときに、角度測定用ダミーチップ３０で、ワーク２３、２３に対する可動側電極チップの角度を測定し、溶接ガン１０の姿勢を確認する。
そのための角度測定用ダミーチップ３０の詳細を以下に述べる。

図２は本発明に係る角度測定用ダミーチップの断面図であり、角度測定用ダミーチップ３０は、可動側ホルダ部２１の穴に嵌合する嵌合部３１と、この嵌合部３１にねじ込む軸部材３２と、この軸部材３２の先端に形成するボール部３３と、このボール部３３に接触させて揺動可能に取付ける筒部材３４と、この筒部材３４の先端にボール部３３のほぼ半分を覆うために取付ける当接部３５と、この当接部３５の先端に備える平坦面３６と、筒部材３４の自由端に軸部材３２の略直交方向に突出するように形成する揺動側ゲージ部材３７と、この揺動側ゲージ部材３７の対向位置にて軸部材３２に取付けると共に軸部材３２の略直交方向に突出するように形成する固定側ゲージ部材３８と、この固定側ゲージ部材３８と揺動側ゲージ部材３７との少なくとも一方に備える目盛３９と、軸部材３２−筒部材３４に介在させた原点保持用スポンジ４１と、軸部材３２に嵌めたＯリング４２と、軸部材３２に固定側ゲージ部材３８を固定する止めねじ４３とからなる。
目盛３９の構成については後述する。

筒部材３４、当接部３５及び揺動側ゲージ部材３７は、想像線で示すようにボール部３３の回転中心Ｐを揺動点として、半径Ｒを保持したまま図上下方向に揺動可能であることを特徴とする。加えて、筒部材３４、当接部３５及び揺動側ゲージ部材３７は、筒部材３４及び当接部３５の内面とボール部３３の外面が球体面で接触するために、図表裏方向にも揺動可能である。

なお、Ｏリング４２は、筒部材３４及び当接部３５が揺動する際に、筒部材３４の内面と軸部材３２の外面が当たることを防止するために取付ける保護材である。

図３は図２の３−３線断面図であり、揺動側ゲージ部材３７に備える目盛３９は、同心円状に描いた第１目盛４４、第２目盛４５、第３目盛４６、第４目盛４７、第５目盛４８及び第６目盛４９からなる。
なお、目盛３９は、固定側ゲージ部材３８に備えてもよい。

以上の構成からなる角度測定用ダミーチップの作用を次の図４及び図５で説明する。
図４は角度修正前の角度測定用ダミーチップの作用説明図である。
（ａ）は待機状態を示し、固定側電極チップ１６と角度測定用ダミーチップの当接部３５との間に、ワーク２３、２３を介在させる。このときに、ワーク２３、２３に直交する線５１に対して、当接部３５の軸線５２が角度θだけ傾斜していたとする。この状態で、固定側電極チップ１６に当接部３５を近づける。

（ｂ）にて、固定側電極チップ１６の先端は、ワーク２３に対して角度θだけ傾いた状態になる。一方、当接部３５は、ボール部３３を中心に回転可能であるため、先端の平坦面３６がワーク２３に倣うように動作する。その結果、筒部材３４及び当接部３５は、ボール部３３の回転中心Ｐを揺動点として、角度θだけ揺動する。

（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線断面図であり、固定側ゲージ部材３８の中心と、揺動側ゲージ部材３７の中心とが、図上下にずれていることを示す。固定側ゲージ部材３８の図上縁が第４目盛４７に、ほぼ一致していることから、作業者（又は測定者）は目視で、ずれの量が４目盛り分であることを認識できる。そこで、作業者は、ずれの量がゼロになるように、ロボットの姿勢を修正する（具体的には（ｂ）における角度θがゼロになるように角度を修正する。）。

図５は角度修正後の角度測定用ダミーチップの作用説明図である。
（ａ）において、角度修正が功を奏して、固定側ゲージ部材３８の図上縁、下縁、左縁、右縁共に第１目盛４４から等間隔になった。これで、固定側ゲージ部材３８の中心と揺動側ゲージ部材３７の中心とが、一致したことになる。

（ｂ）はワークと角度測定用ダミーチップの良好な当接状態を示す。当接部３５に備えた平坦面３６及び固定側電極チップ１６が、ワーク２３、２３に各々面直に当った状態である。これで、ワーク２３、２３に対する電極チップの当接角度が直角であることを確認できた。当接角度の確認後は、角度測定用ダミーチップ３０を可動側ホルダ部２１から外して、代わりに電極チップを取付けてワーク２３、２３の溶接を始めることができる。

したがって、角度測定用ダミーチップは、揺動側ゲージ部材３７に備えた目盛３９に対して、固定側ゲージ部材３８の外縁の重なり数を測定することで、ワーク２３、２３に対する電極チップの当接角度を簡単に確認できることを特徴とする。

そして、以上に述べたとおりに、本発明では、角度測定用ダミーチップは、純機械部品で構成したので、電気配線が不要である。また、角度測定用ダミーチップは、主構成要素に軸部材及び筒部材を採用したので、構造が簡単になる。

加えて、一対のゲージによって角度を検出する。これらのゲージは機械部品であって、電子部品に比較して格段に安価である。
したがって、本発明によれば、電気配線が不要で、簡単な構成で且つ安価な角度測定用ダミーチップを提供することができる。

尚、本発明の角度測定用ダミーチップは、ワークに対する電極チップの当接角度の確認で使用するスポット溶接装置に好適であるが、一般の部品加工における当接角度の確認に適用することでも差し支えない。

また、角度測定用ダミーチップの嵌合部、軸部材、筒部材、ボール部、当接部及び目盛の形状及び材質は任意である。

本発明の角度測定用ダミーチップは、ワークに対する電極チップの当接角度の確認で使用するスポット溶接装置に好適である。

本発明に係る角度測定用ダミーチップを備えた溶接ガンの要部側面図である。 本発明に係る角度測定用ダミーチップの断面図である。 図２の３−３線断面図である。 角度修正前の角度測定用ダミーチップの作用説明図である。 角度修正後の角度測定用ダミーチップの作用説明図である。 従来のスポット溶接装置の基本構成を説明する図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…溶接ガン、１５…固定側ホルダ部、１６…固定側電極チップ、２１…可動側ホルダ部、２３…ワーク、３０…角度測定用ダミーチップ、３１…嵌合部、３２…軸部材、３４…筒部材、３６…平坦面、３７…揺動側ゲージ部材、３８…固定側ゲージ部材、３９…目盛。

Claims (1)

1. 溶接ガンのホルダ部から電極チップを外し、前記ホルダ部に角度測定用ダミーチップを取付け、この角度測定用ダミーチップをワークに当接することで、前記ワークに対する前記溶接ガンの角度を確認するときに使用する角度測定用ダミーチップにおいて、
   この角度測定用ダミーチップは、前記ホルダ部に嵌合する嵌合部を一端に備える軸部材と、この軸部材の先端に揺動可能に取付ける筒部材と、前記ワークに当てるために前記筒部材の先端に備える平坦面と、前記筒部材の自由端に備える揺動側ゲージ部材と、この揺動側ゲージ部材の対向位置にて前記軸部材に備える固定側ゲージ部材と、この固定側ゲージ部材と前記揺動側ゲージ部材との少なくとも一方に備える目盛とからなり、
   前記目盛は同心円状に描かれ、
   前記平坦面を前記ワークに当接したときの前記固定側ゲージ部材又は前記揺動側ゲージ部材と前記目盛の相関関係から前記ワークに対する前記角度測定用ダミーチップの角度を測定することができるように構成したことを特徴とする角度測定用ダミーチップ。

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