JP5101466B2 - チップ角度測定方法及びチップ角度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶接用チップ角度測定方法及びチップ角度測定装置に関し、一層詳細には溶接時に溶接用電極チップに対しワークを所望の位置で且つ所望の角度で当接させるための溶接用チップ角度測定方法及びチップ角度測定装置に関する。

各種の溶接方法の中で、スポット溶接は自動車の製造途上で、特に、車体の組立工程に多用されている。溶接時間が短く、しかも溶接品質に優れるという利点があるからである。

通常、車体の製造に採用されているスポット溶接装置の基本構成は、床に設置される多関節ロボットと、前記多関節ロボットのアームに取り付けられる一組の溶接ガンとからなり、前記一組の溶接ガンの両端に第１の電極ホルダと第２の電極ホルダとが設けられ、それぞれの前記電極ホルダには電極チップが取り付けられている。

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。溶接品質を良好にするためである。このような電極チップの面直度を確認する測定装置としては、例えば、特許文献１、特許文献２に記載されるものが挙げられる。

特許文献１は感圧素子を利用した測定装置を開示している。すなわち、この測定装置では、一方の電極ホルダに一方の電極チップに代えて取り付けられるヘッドに、同一円上に複数個の感圧素子を等角度間隔で配列し、スポット溶接されるワークに向けて前進駆動される他方の電極ホルダに設けられた他方の電極チップがいずれの感圧素子に当接するかを電気的に検出して電極チップのワークに対する面直状態からのずれ角を検知している。

特許文献２は、ダミーチップを利用した測定装置を開示している。この特許文献２には、溶接ガンのホルダ部から電極チップを外し、このホルダ部に角度測定用ダミーチップを取り付け、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、ワークに対する電極チップの角度が面直度に対してどの程度変位しているかを視認するものである。

具体的には、この角度測定用ダミーチップは、電極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り付けられる筒部材と、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指標部とを備える。利用時には、前記平坦面をワークに当接したときの固定側ゲージ部材又は揺動側ゲージ部材と指標の相関関係からワークに対する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。

特開２００３−１９５７１号公報 特開２００７−９８４４８号公報

ところで、スポット溶接装置を取り付ける多関節ロボットは極めて大きく、場合によっては、前記電極チップの面直度を測定する場合、高所での作業を余儀なくされることがある。特許文献１に記載の面直度センサは複数個配設されるために、個々の面直度センサに電気配線を接続する必要があり、配線構造が複雑であり、且つ高価であるとともに特に該電気配線が高所作業時に邪魔になる。

特許文献２に記載のダミーチップを利用した方法は、それなりに技術的効果があるが、測定時に電極ホルダに嵌合された電極チップをダミーチップと交換しなければならないという煩雑さを伴う。

本発明は上記した問題点を解決するためになされたもので、煩雑な電気配線が不要で且つ高所での作業性を改善し、しかも検出角度の視認性が高く、さらに、簡単で且つ安価なチップ角度測定方法及びチップ角度測定装置を提供することを目的とする。

前記の課題を達成するために、本発明に係るチップ角度測定方法は、溶接ガンを構成する電極チップとワークとの接触角度を測定するチップ角度測定方法であって、チップ角度測定装置を構成する第１把持部と第２把持部を、同一の支軸を支点として回動させて前記電極チップの周壁を囲繞する工程と、前記ワークに対し前記電極チップを接触させるとともに、前記第１把持部と第２把持部に設けられた変位部材を前記ワークに接触させる工程と、前記変位部材の変位量を前記電極チップに対するワークの傾斜角度として表示させる工程とを有することを特徴とする。

前記チップ角度測定方法によれば、ワークの変位部材への傾斜角度（接触角度の変位量）を容易に視認することができる。これによってワークの位置又は姿勢を調整し直せば、電極チップに対するワークの鉛直位置が確保され、品質に優れた溶接を行うことが可能となる。

この場合、本発明は、請求項１に記載の前記チップ角度測定方法において、複数個の前記変位部材の変位量同士を対比して前記電極チップに対するワークの傾斜方向を検出することを特徴とする。

この方法によれば、ワークの傾斜方向が確認できるので電極チップに対しワークを容易に面直にして、ワークの位置調整を迅速に行うことができる。

さらに、本発明は、溶接ガンを構成する電極チップに装着され、前記電極チップに対するワークの傾斜角度を測定するためのチップ角度測定装置であって、一端部同士が同一の支軸を介して回動可能に軸支され、前記電極チップの周壁を囲繞する第１把持部及び第２把持部と、前記第１把持部と前記第２把持部とを接近させて位置決め固定する手段と、前記第１把持部と第２把持部とにそれぞれ設けられて前記電極チップとともにワークに接する変位量によって電極チップに対するワークの傾斜角度を測定する複数の変位部材と、を備えることを特徴とする。

このチップ角度測定装置によれば、複数の変位部材のワークに接する伸長度によって電極チップに対するワークの傾斜度合が変位部材の変位量から視認できる。これによってワーク位置又は姿勢を調整し直して、ワークを電極チップに対して鉛直に当接することが可能となり、溶接品質に優れた溶接を行うことができる。

この場合、本発明は、請求項３記載の前記チップ角度測定装置において、前記位置決め固定手段が、一端部が前記第１把持部又は前記第２把持部の一方に回動自在に連結され且つ他端部には前記第２把持部又は前記第１把持部に形成された舌片間に挿入されるロッドが設けられ、前記ロッドには前記第１把持部と第２把持部によって電極チップの周壁が囲繞された際、該第１把持部と第２把持部とが互いに開成しないように離間阻止する手段が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、第１把持部と第２把持部とがしっかりと位置決めされるのでワークの電極チップに対する鉛直度合を容易に視認できる。

本発明のチップ角度測定方法及びチップ角度測定装置によれば、電極用のアームから離脱させることなくワークの電極チップに対する傾斜角度を視認でき、これによって安価な且つ溶接品質に優れた製品を得ることができ、しかも、特に、電線等を不要とすることで、高所での電極チップに対してワークを面直にするための作業性をさらに高めることが可能となる。

以下、本発明に係るチップ角度測定方法につき、それを実施するためのチップ角度測定装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態で用いられるチップ角度測定装置を組み込む溶接ガン１０の一部省略概略説明図であり、図２はチップ角度測定装置の斜視説明図、図３はチップ角度測定装置の一部断面平面図である。

この溶接ガン１０は、ロボットアーム１２に取り付ける基部１４を備えたフレーム１５と前記フレーム１５に取り付けられた第１アーム１６と第２アーム１８とを有する。前記第１アーム１６の先端に揺動自在に第１電極チップ２０が設けられるとともに、前記第２アーム１８の先端に第２電極チップ２２が設けられる。前記第１電極チップ２０と前記第２電極チップ２２は前記フレーム１５に固着されたアクチュエータ２４の制御下にリンク機構２５を介して接近離間し、ワークＷに対してスポット溶接を施す。

図２に、前記第１アーム１６と第２アーム１８とをアクチュエータ２４の付勢作用下に揺動させてワークＷに第１電極チップ２０と第２電極チップ２２が鉛直に当接しているかを確認するための本実施形態に係るチップ角度測定装置２６を示す。このチップ角度測定装置２６は、第１把持部３０と、第２把持部３２を有する。第１把持部３０は、湾曲する第１アーム３４ａと、前記第１アーム３４ａと第１連結軸３６を介して所定距離離間し且つ平行に延在する湾曲した第２アーム３４ｂを有する。第１アーム３４ａには、第１の膨出部３８ａとこの第１膨出部３８ａから空隙３９を介して所定距離離間する第２の膨出部３８ｂが形成されている。前記空隙３９を利用して前記第１アーム３４ａと第２アーム３４ｂの孔部にボルト９９を螺入して前記第１連結軸３６が緊締される。第２アーム３４ｂには、第３膨出部４０が形成されている。第１アーム３４ａには、軸４２を介して緊締部４４が回動自在に軸着される。緊締部４４の構造については追って詳細に説明する。

第１把持部３０を構成する第１アーム３４ａ及び第２アーム３４ｂの尾端部は、支軸２８によって第２把持部３２と揺動自在に連結される。第２把持部３２は第３アーム５０ａと、第２連結軸５２を介して所定距離離間し且つ平行に延在する湾曲した第４アーム５０ｂを有する。この第３アーム５０ａと第４アーム５０ｂによる離間距離は前記第１把持部３０の第１アーム３４ａと第２アーム３４ｂの離間距離と実質的に同じである。第３アーム５０ａには、第４膨出部５４が設けられ、この第４膨出部５４に対し、空隙５５を介して離間して前記第３アーム５０ａに形成される嵌合部５６が設けられる。嵌合部５６は後述する緊締部４４のロッドを嵌合するための互いに所定距離離間する舌片５７ａ、５７ｂを有する。

ところで、以上のような構成において、第１把持部３０及び第２把持部３２には、それぞれ第１検出部６０ａ、第２検出部６０ｂが設けられる。第１検出部６０ａと第２検出部６０ｂは実質的に同一構造を採用するためにここでは第２検出部６０ｂについて詳細に説明し、第１検出部６０ａの説明を省略する。実際、第１検出部６０ａは、第１アーム３４ａと第２アーム３４ｂの所定距離離間する間に且つ支軸２８と第１連結軸３６の間に設けられる。図６に詳細に示されるように、第２検出部６０ｂは、ロッド６２を有し、このロッド６２は、一方の端部にねじ部６４を有し、他端部に室６６が形成される。ねじ部６４は第２アーム３４ｂに形成された孔部を貫通し、下方へと延在するとともに該ねじ部６４にナット６８が螺合して固定される。室６６の内部に検出体７０が挿入される。検出体７０は、棒状であって、その途上にフランジ部７２を有し、一方の端部に形成された検出子７４は前記ねじ部６４に設けられた貫通孔を介して外部へ露呈している。コイルスプリング７６の一端部はフランジ部７２に着座し、他端部は保持部７８に着座する。この保持部７８は、インジケータ８０を揺動自在に枢支する軸７９を有しており、その途上は軸８１を介して検出体７０に軸着されている。このインジケータ８０は、その先端部に設けられた針部８２が屈曲した状態で前記保持部７８に設けられた目盛部８４に臨むように構成されている。従って、検出子７４はコイルスプリング７６によって常時下方へと押圧された状態にある。

次に緊締部４４について、図３を参照しながら説明する。緊締部４４は、軸４２によって回動自在に枢支されるロッド９０を有する。ロッド９０の一端部は、前記軸４２に枢支され他端部側にねじ部９２が形成される。前記ねじ部９２には、その先端部にいわゆる馬鹿穴が形成された固定部９４が挿入され、この固定部９４の軸方向に尾端部側から延在する孔部９５に内ねじ９６が刻設された締付部９７が挿入される。実際、締付部９７は、内ねじ９６がねじ部９２に螺合されて固定部９４内で進退動作する。その際にドライバー等を締付部９７に設けられた溝９３に嵌合して回転させる。なお、図２、図４、図６中の参照符号９８は、前記保持部７８をロッド６２の外周に固定するためのねじであり、また参照符号９９は、第１連結軸３６や第２連結軸５２を前記第１アーム３４ａ、第２アーム３４ｂ、第３アーム５０ａ、第４アーム５０ｂにそれぞれ固定するための雄ねじを示す。

本発明に係るチップ角度測定装置は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用及び効果について説明する。

まず、支軸２８を中心として第１把持部３０と第２把持部３２を互いに離間する方向へと拡開する。そして、図１に示す円柱状の第２電極チップ２２を囲繞するように前記第１把持部３０と第２把持部３２を図２において矢印に示すように互いに接近するように回動させる。この結果、第２電極チップ２２はその周囲がすっぽりと湾曲する第１把持部３０と第２把持部３２に嵌合した状態になる。このとき、チップ角度測定装置２６を構成する舌片５７ａ、５７ｂ間に緊締部４４を構成するロッド９０が挿入された状態になる。そこで、固定部９４を舌片５７ａ、５７ｂの端部に当接するまで進動作せしめ、前記舌片５７ａ、５７ｂに固定部９４の先端部が当接した状態で溝９３を介して内ねじ９６を螺回せしめ、締付部９７を固定部９４の孔部９５の先端壁部まで螺入させる。これによって第１把持部３０と、第２把持部３２はもはや拡開する方向へと回動させることはできない。そこで、このような状態でロボットアーム１２を変位せしめ、第１電極チップ２０と第２電極チップ２２の間でワークＷを挟持する。これによって第２電極チップ２２の先端は、図６に示すようにワークＷの表面に加圧力を持って接するに至る。このとき、検出子７４も当然にワークＷの表面に当接し、第１検出部６０ａと第２検出部６０ｂをそれぞれ構成するインジケータ８０の針部８２が目盛部８４の所定位置を示すことになる。第１検出部６０ａと第２検出部６０ｂの針部８２が目盛部８４の同じ位置を示せば、ワークＷに当接する検出子７４の位置が同じであることから、ワークＷが第２電極チップ２２に鉛直に接していることが確認できる。一方、図７Ａ、図７Ｂに示すように、第１検出部６０ａと第２検出部６０ｂの目盛部８４が示す位置が異なっていれば、例えば、図７Ａでは、ワークＷの左側が下がった位置を示し、また、図７Ｂではその右側が下がった位置を示すことになる。従って、ワークＷが第２電極チップ２２に対して鉛直に位置決めされていないことからスポット溶接を遂行する際に懸念を生じることになる。従って、ワークＷを再度位置決めし直す必要性を作業者に示すことになる。

本実施の形態によれば、以上のように、第２電極チップ２２を取り外すことなく、当該第２電極チップ２２がワークＷに対して正確に鉛直方向から接しているか否かを容易に確認することができる。従って、ワークＷの位置決め確認が短時間でしかも高度な負担もなく、さらには、複雑な構造を採用することなく、容易に確認できるという効果を得られる。従って、第２電極チップ２２が高所にあって、ワークＷの第２電極チップ２２への鉛直度の確認に何ら支障はない。なお、第１電極チップ２０に対するワークＷの位置決めが正確に行なわれているか否かもチップ角度測定装置２６を用いて容易に確認できることは言うまでもない。

しかも、本実施の形態によれば、第２電極チップ２２や第１電極チップ２０の周囲に前記チップ角度測定装置２６を回転させれば、第２電極チップ２２、第１電極チップ２０を中心としてあらゆる角度でワークＷの傾斜程度を確認できる。このため、ワークＷの位置決め精度が向上する。

以上、本発明について実施の形態を挙げて説明したが、本発明は、本実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の構成上の変更ができることは言うまでもない。

例えば、本実施の形態においては、チップ角度測定装置２６の回動を阻止するために、第１アーム３４ａと第２アーム３４ｂの孔部にボルト９９を螺入して第１連結軸３６を緊締するようにしているが、これに代替し、作業者が第１アーム３４ａと第２アーム３４ｂの双方を手で把持し、この状態で上記の測定を行うようにしてもよい。

図１は、溶接ガンの一部省略概略説明図である。 図２は、本発明の実施の形態に係るチップ角度測定装置の第１把持部と第２把持部が開成した状態の斜視説明図である。 図３は、図２のチップ角度測定装置において、緊締部の詳細を示す一部断面平面図である。 図４は、本発明に係るチップ角度測定装置の第１把持部と第２把持部が互いに接近する方向へと閉成して固定された状態の斜視説明図である。 図５は、図４に示すチップ角度測定装置の平面図である。 図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線縦断面図である。 図７Ａ、図７Ｂは、本実施の形態に係るチップ角度測定装置の第１検出部、第２検出部がワークに当接し、且つワークが傾いている状態を示す概略説明図である。

符号の説明

１０…溶接ガン ２０…第１電極チップ
２２…第２電極チップ ２６…チップ角度測定装置
２８…支軸 ３０…第１把持部
３２…第２把持部 ３４ａ…第１アーム
３４ｂ…第２アーム ３６…第１連結軸
４４…緊締部 ５０ａ…第３アーム
５０ｂ…第４アーム ５２…第２連結軸
５７ａ、５７ｂ…舌片 ６０ａ…第１検出部
６０ｂ…第２検出部 ６２、９０…ロッド
７０…検出体 ７４…検出子
８０…インジケータ ８２…針部
８４…目盛部 ９４…固定部
９７…締付部

Claims (4)

1. 溶接ガンを構成する電極チップとワークとの接触角度を測定するチップ角度測定方法であって、
   チップ角度測定装置を構成する第１把持部と第２把持部を、同一の支軸を支点として回動させて前記電極チップの周壁を囲繞する工程と、
   前記ワークに対し前記電極チップを接触させるとともに、前記第１把持部と第２把持部に設けられた変位部材を前記ワークに接触させる工程と、
   前記変位部材の変位量を前記電極チップに対するワークの傾斜角度として表示させる工程と、
   を有することを特徴とするチップ角度測定方法。
2. 請求項１に記載の測定方法において、複数個の前記変位部材の変位量同士を対比して前記電極チップに対するワークの傾斜方向を検出することを特徴とするチップ角度測定方法。
3. 溶接ガンを構成する電極チップに装着され、前記電極チップに対するワークの傾斜角度を測定するためのチップ角度測定装置であって、
   一端部同士が同一の支軸を介して回動可能に軸支され、前記電極チップの周壁を囲繞する第１把持部及び第２把持部と、
   前記第１把持部と前記第２把持部とを位置決め固定する手段と、
   前記第１把持部と第２把持部とにそれぞれ設けられて前記電極チップとともにワークに接する変位量によって電極チップに対するワークの傾斜角度を測定する複数の変位部材と、
   を備えることを特徴とするチップ角度測定装置。
4. 請求項３記載のチップ角度測定装置において、前記位置決め固定手段は、一端部が前記第１把持部又は前記第２把持部の一方に回動自在に連結され且つ他端部には前記第２把持部又は前記第１把持部に形成された舌片間に挿入されるロッドが設けられ、前記ロッドには前記第１把持部と第２把持部によって電極チップの周壁が囲繞された際、該第１把持部と第２把持部とが互いに開成しないように離間阻止する手段が設けられていることを特徴とするチップ角度測定装置。

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