JP5376901B2 - 接合加工機 - Google Patents

Description

本発明は、被加工材を例えば抵抗溶接やかしめ接合などで接合するのに用いられる接合加工機に関する。

接合加工の代表的な１つとして抵抗溶接がある。抵抗溶接、例えばスポット溶接では、接合対象の被加工材（被溶接材）を重ね合わせて加圧下で通電し、その通電で発生するジュール熱により被加工材を部分的に溶融させて接合させる。この場合、被加工材は複数で１つの加工単位となり、その加工単位ごとに接合加工が施されることになる。

このような抵抗溶接では、加工作業条件が接合加工の仕上がりに大きく影響する。加工作業条件としては、加圧力、印加電流及び通電時間がある。これらの加工作業条件は、接合加工における仕様、つまり加工単位における被加工材の組合せ、被加工材の材質、接合部の厚みなどとして与えられる加工単位ごとの加工仕様に応じて異なる。そのため加工単位ごとにその加工仕様に応じた加工作業条件を設定する必要がある。

これについて従来では、抵抗溶接機（接合加工機）を操作する作業員の経験に頼っていた。すなわち作業員が当該加工単位における被加工材の組合せ、被加工材の材質、接合部の厚みなどを勘案しながら経験的に加工作業条件を設定するようにしていた。しかしこのような経験法による加工作業条件の設定は、加工仕様の種類が増加するのにしたがって実際上困難となる。

そこで加工作業条件の設定を自動化する手法が導入されるようになってきた。その１つは、仮にパターン指定法と呼ぶ手法である。パターン指定法では、加工仕様に応じた加工作業条件をパターン化し、その加工作業条件パターンを必要な数だけ加工作業条件データベースに格納して用意する。そして実行しようとする加工単位における加工仕様に応じた加工作業条件パターンを作業員が例えばパターン番号により指定して呼び出すことで、当該加工単位に対する加工作業条件の設定がなされる。こうしたパターン指定法により、加工仕様に応じた最適な加工作業条件の設定を作業員の経験に頼らず行えるようになり、加工仕様の多種類化への対応が可能となっている。

なお、抵抗溶接などの接合加工については、例えば特許文献１〜特許文献５に開示の技術が知られている。

特開２００３−１４５２８０号公報 特開２００８−６４８５号公報 特開２００６−２４７６６６号公報 特開平５−５７４３６号公報 実公平１−３３２７４号公報

上述のようにパターン指定法は、加工仕様に応じた最適な加工作業条件の設定を作業員の経験に頼らず行えるようにし、加工仕様の多種類化への対応を可能とする。しかしパターン指定法では、パターン番号の指定操作などとして人手の関与を必要とする。このことは、その範囲でヒューマンエラーの可能性を残す。例えば１台の接合加工機で少量多品種生産の製品について接合加工を行う場合、加工作業条件パターンのパターンは６０種類以上にも及ぶ。そのため作業員は、こうした多数のパターンと各加工仕様の対応関係を判断してパターンを指定する必要があり、パターンの指定ミスなどのヒューマンエラーが発生する可能性がある。

本発明は以上のような事情を背景になされたものであり、その課題は、加工単位ごとの加工仕様に応じた加工作業条件の設定を必要とする接合加工機について、ヒューマンエラーの可能性を残すような人手の関与を極力少なくするように、加工作業条件設定の自動化を図れるようにすることにある。

上記課題を解決するために本発明では、複数で１つの加工単位となる被加工材間に接合加工を施すのに用いられ、前記加工単位ごとの加工仕様に応じた加工作業条件により前記加工単位に対し前記接合加工を施す単位加工を必要加工数について順に実行する接合加工機において、前記必要加工数の各単位加工における加工仕様に関するデータである加工仕様データを格納する加工仕様データベース、及び前記加工仕様に応じた加工作業条件を指示するデータである加工作業条件指示データを格納する加工作業条件データベースを備え、そして前記単位加工の実行に際し前記加工仕様データベースから前記加工仕様データを前記加工単位に応じて読み出すとともに、その読み出した加工仕様データに基づいて該当の単位加工に対応する加工作業条件指示データを前記加工作業条件データベースから読み出し、その読み出した加工作業条件指示データに基づいて前記加工単位ごとの加工仕様に応じた加工作業条件を設定するようにされていることを特徴としている。

このような接合加工機では、加工仕様データベースに格納の加工仕様データに基づいて必要数の単位加工を順に実行し、しかも各単位加工の実行に際して該当の単位加工に対応する加工作業条件指示データを加工仕様データに基づいて加工作業条件データベースから読み出すことで各加工単位に対する加工作業条件を設定することができる。このため、ヒューマンエラーの可能性を残すような人手の関与を実質的に必要としない程度までに加工作業条件設定を自動化することができる。

また本発明では上記のような接合加工機について、前記単位加工の実行に際し、前記加工単位の被加工材に付帯されている加工単位識別情報を電子的に読み取り、その読み取った加工単位識別情報に基づいて前記加工仕様データベースからの前記加工仕様データの読出しをなすようにすることを好ましい形態としている。

このような形態によれば、人手の関与をさらに減らすことができ、加工作業条件設定の自動化度をより高めることができる。

また本発明では上記のような接合加工機について、実加工作業条件記録データベースを備え、前記単位加工ごとの接合加工作業における実際の加工作業条件についてのデータである実加工作業条件データを取得して前記実加工作業条件記録データベースに記録するようにすることを好ましい形態としている。

このような形態によれば、実加工作業条件（実際の加工作業条件）についての記録を自動的に行うことができる。一般的な接合加工機では、指示した加工作業条件（抵抗溶接の場合であれば、加圧力、印加電流、通電時間）と実加工作業条件の間にある程度の乖離を避け難い。このため、加工不良などが発生した場合のその原因解析などには実加工作業条件についてのデータが不可欠で、それ故に実加工作業条件データの記録を必要とする。このような実加工作業条件データの記録を人手に頼るとすると、やはりヒューマンエラーの可能性を残すことになるが、実加工作業条件データの記録を自動的に行えるようにすることで、ヒューマンエラー問題を効果的に避けることができる。

また本発明では上記のような接合加工機について、前記接合加工が前記被加工材を加圧下の通電により溶融接合させる抵抗溶接であり、そのために上部電極と下部電極を備えている場合、前記下部電極に加わる加圧力が絶縁スペーサを介して伝わるようにして設けた圧力検出器により前記抵抗溶接における加圧力についての前記実加工作業条件データを取得するようにすることを好ましい形態としている。

このような形態によれば、通電状態で加圧力を測定することができ、加工作業の効率を高めることができる。すなわち圧力検出器が下部電極に直接的に接触した状態で下部電極への負荷加圧力を検出する構造であると、通電状態で加圧力を測定することができず、したがって、まず非通電状態で加圧力を測定し、それから通電を行うという作業手順を必要とする。こうした作業手順に比べ、通電状態での加圧力測定が可能となることにより、加工作業の効率を高めることができる。

以上のような本発明によれば、加工単位ごとの加工仕様に応じた加工作業条件の設定を必要とする接合加工機について、加工作業条件設定の高度な自動化を図れ、ヒューマンエラーの可能性を残すような人手の関与を極力少なくすることができる。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に、一実施形態による接合加工機の構成を模式化して示す。本実施形態の接合加工機１は、スポット溶接として接合加工を行うスポット溶接機であり、複数で１つの加工単位となる被加工材間にスポット溶接として接合加工を施す。その接合加工は、加工単位ごとの加工仕様（加工単位における被加工材の組合せ、被加工材の材質、接合部の厚みなど）に応じた加工作業条件でなされ、１つの製品（例えば制御盤用のボックスなど）を仕上げるには、加工単位に対する接合加工である単位加工を必要加工数について順に実行することになる。そのために接合加工機１は、接合加工機本体２、制御装置３、作業指示装置４、電極指示装置５、及び実加工作業条件記録装置６を備えている。

接合加工機本体２は、加圧機１１と接合台１２を備える。加圧機１１は、アーム部１３の先端にヘッド部１４を有する。ヘッド部１４には、図示を省略の加圧機構により下方に向けた加圧を行えるようにされた上部電極１５ｕが設けられている。

接合台１２は、１加工単位の被加工材１６を載置する載置テーブル１７を有するとともに、載置テーブル１７に載置の被加工材１６に下側から当接するように設けられた下部電極１５ｄを有し、さらに被加工材１６の接合加工（スポット溶接加工）に際して下部電極１５ｄに加わる加圧力（これは上部電極１５ｕによる被加工材１６への加圧力）を検出する圧力検出器１８を有する。そして圧力検出器１８は、高い電気的絶縁性が与えられた絶縁スペーサ１９を介して下部電極１５ｄに接するようにされている。つまり圧力検出器１８は、接合加工に際して下部電極１５ｄに加わる加圧力が絶縁スペーサ１９を介して伝わるようにされている。このため圧力検出器１８は、下部電極１５ｄに通電がなされている状態でも加圧力を測定することができる。

制御装置３は、接合加工機本体２に対する加工作業条件の設定を行い、そのために加工仕様に応じた加工作業条件を指示するデータである加工作業条件指示データを格納する加工作業条件データベース２１を有している。加工作業条件は、スポット溶接の場合、加圧力、印加電流及び通電時間で与えられる。こうした加工作業条件は、加工単位ごとの加工仕様に応じて決まるもので、加工作業条件データベース２１に格納の加工作業条件指示データを用いて後述のようにして設定される。

作業指示装置４は、例えばパーソナルコンピュータのようなデータ処理装置で構成されており、１つの製品を仕上げるのに必要な作業、あるいは１つの製品を仕上げるのに複数の工程を必要とする場合であれば、その複数の工程ごとに必要な作業に関して制御装置３に指示する機能、つまり１つの製品仕上げるのに順に実行する必要な各単位加工、あるいは１つの製品で必要な複数の工程それぞれで必要な各単位加工に関する指示を制御装置３に対して行う機能を負っている。各単位加工に関する指示は、各単位加工における加工仕様、つまり各単位加工に対する加工単位に関する加工仕様の指示として行われる。そのために作業指示装置４は、加工仕様データベース２２を有している。加工仕様データベース２２には加工仕様データが格納される。加工仕様データは、各単位加工における加工仕様に関するデータであり、例えば１つの製品を仕上げるのに複数の工程を必要とする場合であれば、その複数の工程ごとに区分けして作成される。このような加工仕様データは、好ましくは加工仕様をパターン化して作成する。すなわち加工仕様を加工仕様パターン１、加工仕様パターン２、…加工仕様パターンｎなどとしてパターン化し、これら各加工仕様パターンを記述するデータとして加工仕様データを作成する。

作業指示装置４による制御装置３に対する作業指示（各単位加工に関する指示）は、加工単位の被加工材に付帯されている加工単位識別情報を用いてなされる。具体的には、被加工材は加工単位ごとに例えば台車などに載せて用意されており、その加工単位ごとに例えば作業指導票２３が付されており、この作業指導票２３に、個々の加工単位を例えば作業番号などとして識別する加工単位識別情報２４が記録されている。図の例の加工単位識別情報２４は、バーコード方式で記録されており、バーコードリーダ２５で電子的に読み取られる。バーコードリーダ２５で読み取った加工単位識別情報２４は、作業指示装置４に取り込まれる。加工単位識別情報２４を取り込んだ作業指示装置４は、その加工単位識別情報２４で識別した加工単位に対応する加工仕様に関する加工仕様データを加工仕様データベース２２から読み出し、そしてその読み出した加工仕様データを制御装置３に送信することで、制御装置３に対する作業指示を行う。

これを受けて、制御装置３は、作業指示装置４から送信された加工仕様データに対応する加工作業条件指示データを加工作業条件データベース２１から読み出し、その読み出した加工作業条件指示データに基づいて当該加工単位に対する加工作業条件を設定する。ここで、加工作業条件指示データも加工仕様データと同様に、加工作業条件をパターン化して作成するのが好ましい。すなわち加工作業条件を加工作業条件パターン１、加工作業条件パターン２、…加工作業条件パターンｍなどとしてパターン化し、これら各加工作業条件パターンを記述するデータとして加工仕様データを作成する。

電極指示装置５は、加工仕様に応じて必要となる電極１５（上部電極１５ｕや下部電極１５ｄ）を指示するのに機能する。すなわち電極指示装置５は、接合加工機１で扱う範囲の加工仕様で必要とする複数の電極１５を保持している。そして制御装置３に対し作業指示装置４が送信する加工仕様データと同じ加工仕様データが入力するようにされており、作業指示装置４から送信される加工仕様データで指定される加工仕様に対応する電極１５を指示する。その電極１５の指示は、例えば電極１５ごとにランプ（図示を省略）を設け、そのランプを点灯させることで行う。

実加工作業条件記録装置６は、例えばパーソナルコンピュータのようなデータ処理装置で構成されており、単位加工ごとの接合加工作業における実際の加工作業条件についてのデータである実加工作業条件データを取得して記録するのに機能する。具体的には実加工作業条件記録データベース２６を有しており、取得した実加工作業条件データを実加工作業条件記録データベース２６に記録する。記録すべき実加工作業条件データは、スポット溶接の場合、加圧力データ、印加電流データ、及び通電時間データであり、加圧力データは、圧力検出器１８の検出値として得られ、印加電流データと通電時間データは、ヘッド部１４に設けられている図示を省略の印加電流計測器や通電時間計測器により得られる。

以下では接合加工機１でなされる接合加工作業の流れについて説明する。まずこれから接合加工を行うとする加工単位の被加工材１６を接合台１２にセットするとともに、その加工単位に付されていた作業指導票２３の加工単位識別情報２４をバーコードリーダ２５で読み取る。すると加工単位識別情報２４が作業指示装置４に取り込まれる。これを受けて作業指示装置４は、加工単位識別情報２４に基づいて加工単位を識別し、その識別した加工単位に対応する加工仕様に関する加工仕様データを加工仕様データベース２２から読み出し、それを制御装置３に送信する。作業指示装置４から加工仕様データを送信された制御装置３は、その加工仕様データに対応する加工作業条件指示データを加工作業条件データベース２１から読み出し、その読み出した加工作業条件指示データに基づいて当該加工単位に対する加工作業条件を設定し、その加工作業条件で接合加工機本体２が被加工材１６に対する接合加工を実行する。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これは代表的な例に過ぎず、本発明はその趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。例えば上記実施形態は、接合加工機が抵抗溶接の一種であるスポット溶接を行うスポット溶接機の場合であった。本発明は、これに限られず、例えばかしめ接合など、加工作業条件が接合加工の仕上がりに大きく影響し、そのために加工単位ごとにその加工仕様に応じた加工作業条件を設定する必要のある接合加工に用いられる接合加工機であれば種類を問わずに適用できる。また上記実施形態は、作業指示装置４と実加工作業条件記録装置６をそれぞれ個別に備える場合であったが、これら作業指示装置と実加工作業条件記録装置それぞれの機能を制御装置３に統合することも可能である。また上記実施形態では、加工単位識別情報にバーコード方式を用いていたが、これに代えてＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）方式を用いることも可能である。

一実施形態による接合加工機の構成を模式化して示す図である。

符号の説明

１ 接合加工機
１５ｕ 上部電極
１５ｄ 下部電極
１６ 被加工材
１８ 圧力検出器
１９ 絶縁スペーサ
２１ 加工作業条件データベース
２２ 加工仕様データベース
２４ 加工単位識別情報
２６ 実加工作業条件記録データベース

Claims (4)

1. 複数で１つの加工単位となる被加工材間に接合加工を施すのに用いられ、前記加工単位ごとの加工仕様に応じた加工作業条件により前記加工単位に対し前記接合加工を施す単位加工を必要加工数について順に実行する接合加工機において、
   前記必要加工数の各単位加工における加工仕様に関するデータである加工仕様データを格納する加工仕様データベース、及び前記加工仕様に応じた加工作業条件を指示するデータである加工作業条件指示データを格納する加工作業条件データベースを備え、そして前記単位加工の実行に際し前記加工仕様データベースから前記加工仕様データを前記加工単位に応じて読み出すとともに、その読み出した加工仕様データに基づいて該当の単位加工に対応する加工作業条件指示データを前記加工作業条件データベースから読み出し、その読み出した加工作業条件指示データに基づいて前記加工単位ごとの加工仕様に応じた加工作業条件を設定するようにされていることを特徴とする接合加工機。
2. 前記単位加工の実行に際し、前記加工単位の被加工材に付帯されている加工単位識別情報を電子的に読み取り、その読み取った加工単位識別情報に基づいて前記加工仕様データベースからの前記加工仕様データの読出しをなすようにされていることを特徴とする請求項１に記載の接合加工機。
3. 実加工作業条件記録データベースを備え、前記単位加工ごとの接合加工作業における実際の加工作業条件についてのデータである実加工作業条件データを取得して前記実加工作業条件記録データベースに記録するようにされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の接合加工機。
4. 前記接合加工が前記被加工材を加圧下の通電により溶融接合させる抵抗溶接であり、そのために上部電極と下部電極を備えており、そして前記下部電極に加わる加圧力が絶縁スペーサを介して伝わるようにして設けた圧力検出器により前記抵抗溶接における加圧力についての前記実加工作業条件データを取得するようにされていることを特徴とする請求項３に記載の接合加工機。

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