JP7185382B2 - Cable inspection method for indirect spot welding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、インダイレクトスポット溶接装置に設けられるケーブルを検査するための方法に関する。 The present invention relates to a method for inspecting cables provided in an indirect spot welding apparatus.
スポット溶接としては、一対の電極で複数の金属板を挟持して通電するダイレクトスポット溶接や、一方の電極(溶接電極)と他方の電極(アース電極)とを異なる箇所に当接させて通電するインダイレクトスポット溶接が知られている(例えば、下記の特許文献1参照)。
Spot welding includes direct spot welding in which multiple metal plates are sandwiched between a pair of electrodes and energized, and one electrode (welding electrode) and the other electrode (ground electrode) are brought into contact with different points and energized. Indirect spot welding is known (see
ダイレクトスポット溶接の場合、図8に示すように、ロボットアーム101の先端に、一対の電極102,103及びトランス105を有する溶接ガン104が設けられる。外部の電源から供給された電流が、ロボットアーム101に沿って設けられたケーブル106を介してトランス105に供給され、トランス105で大電流(太い点線参照)に変換されて一対の電極102,103間に通電される。この場合、ロボットアーム101に沿ったケーブル106には、トランス105で変換される前の小さい電流(細い点線参照)が流れる。
For direct spot welding, a
一方、インダイレクトスポット溶接の場合、図9に示すように、ロボットアーム201の先端に溶接電極202が設けられ、ロボットアーム201とは別に設けられた加圧装置(例えば、シリンダ208)にアース電極203が設けられる。この場合、ケーブル210を介して外部の電源から供給された電流が、固定側(例えば床面)に設けられたトランス205で大電流に変換されて、ケーブル207→溶接電極202→ワークW→アース電極203→ケーブル206という経路を流れる。
On the other hand, in the case of indirect spot welding, as shown in FIG. 9, a
上記のようなインダイレクトスポット溶接装置では、溶接時に、ケーブル206,207に、トランス205で変換された大電流(太い点線参照)が流れる。この大電流で発生する磁界によってケーブル206,207自体が振動することにより、ケーブル206,207に断線が生じる恐れがある。特に、トランス205と溶接電極202とを接続するケーブル207は、ロボットアーム201を動かす度に曲げ伸ばしされるため、断線が生じる恐れが高い。ケーブル207が断線すると、ワークに供給される電流値が低下して溶接不良が生じるため、製造ラインを一旦停止してケーブル207の交換を行う必要が生じ、生産性の低下を招く。
In the indirect spot welding apparatus as described above, a large current (see the thick dotted line) converted by the
以上の事情から、本発明が解決すべき課題は、インダイレクトスポット溶接において、ケーブルの断線による製造ラインの停止を回避して生産性の低下を防止することにある。 In view of the above circumstances, the problem to be solved by the present invention is to avoid the stoppage of the production line due to cable breakage in indirect spot welding, thereby preventing a decrease in productivity.
前記課題を解決するために、本発明は、ロボットアームの先端に取り付けられた溶接電極と、前記ロボットアーム以外の場所に設けられたアース電極と、前記溶接電極と前記アース電極との間に通電する電流を発生させるトランスと、前記トランスと前記溶接電極とを電気的に接続する可撓性のケーブルとを備えたインダイレクトスポット溶接装置の前記ケーブルを検査するための方法であって、前記ケーブルを含む通電経路の抵抗値を測定する工程と、前記通電経路の抵抗値に基づいて前記ケーブルの断線の有無を判定する工程とを有するインダイレクトスポット溶接装置のケーブルの検査方法を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a welding electrode attached to the tip of a robot arm, a ground electrode provided at a location other than the robot arm, and an electric current flowing between the welding electrode and the ground electrode. 1. A method for inspecting the cable of an indirect spot welding apparatus comprising a transformer for generating a current that flows through the welding electrode and a flexible cable electrically connecting the transformer and the welding electrode, the cable and determining whether or not the cable is broken based on the resistance value of the energization path.
上記のように、本発明では、溶接電極とトランスとを接続するケーブルを含む通電経路の抵抗値を測定し、この抵抗値が所定値を超えたら、ケーブルに許容以上の断線が生じていると判定する。このように、ケーブルの状態(断線の程度)を監視することで、ケーブルに致命的な断線が生じて溶接不良が生じる前にケーブルの交換を行うことができるため、ケーブルを交換するために製造ラインを突然停止させる事態を回避できる。 As described above, in the present invention, the resistance value of the current path including the cable connecting the welding electrode and the transformer is measured. judge. In this way, by monitoring the state of the cable (degree of disconnection), it is possible to replace the cable before a fatal disconnection occurs in the cable and welding defects occur. It is possible to avoid a situation that suddenly stops the line.
上記の方法では、例えば、トランスに接続された導電体に溶接電極を当接させることにより前記ケーブルを含む通電経路を形成することができる。このとき、溶接電極の先端に、溶接時に溶融した材料(金属)が付着していると、導電体との接触抵抗が大きくなるため、ケーブルを含む通電経路の抵抗値が大きくなる。この場合、通電経路の抵抗値が所定値を超えた場合でも、それが溶接電極と導電体との接触抵抗の増大によるものか、ケーブルの抵抗値の増大(すなわちケーブルの断線)によるものかを判別しにくくなる。 In the above-described method, for example, an electric path including the cable can be formed by bringing the welding electrode into contact with the conductor connected to the transformer. At this time, if a material (metal) melted at the time of welding adheres to the tip of the welding electrode, the contact resistance with the conductor increases, so the resistance value of the current-carrying path including the cable increases. In this case, even if the resistance value of the current-carrying path exceeds a predetermined value, whether it is due to an increase in the contact resistance between the welding electrode and the conductor or due to an increase in the resistance value of the cable (i.e., disconnection of the cable) is determined. difficult to distinguish.
そこで、溶接電極を研磨して先端に付着した金属を除去し、その直後に(具体的には、研磨後、次の打点を溶接するまでの間に)溶接電極を導電体に当接させて、ケーブルを含む通電経路を形成することが好ましい。この場合、溶接電極の先端に付着した金属の影響を排除した通電経路の抵抗値が得られるため、この通電経路の抵抗値からケーブルの断線の有無をより正確に判定することができる。 Therefore, the welding electrode is polished to remove the metal adhering to the tip, and immediately after that (specifically, after polishing and before the next welding point is welded), the welding electrode is brought into contact with the conductor. , to form a current-carrying path including a cable. In this case, since the resistance value of the energization path is obtained by eliminating the influence of the metal adhering to the tip of the welding electrode, it is possible to more accurately determine the presence or absence of disconnection of the cable from the resistance value of the energization path.
以上のように、本発明によれば、ケーブルの断線を事前に検知することができるため、ケーブル交換に伴う製造ラインの停止を回避して生産性の低下を防止することができる。 As described above, according to the present invention, disconnection of a cable can be detected in advance, so that stoppage of the production line due to cable replacement can be avoided, and a decrease in productivity can be prevented.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すインダイレクトスポット溶接装置は、ロボットアーム1と、ロボットアーム1の先端に取り付けられた溶接電極2と、ロボットアーム1以外の場所に設けられたアース電極3と、固定側(例えば床面)に設けられたトランス4と、溶接電極2を研磨する研磨装置5とを備える。
The indirect spot welding apparatus shown in FIG. and a
溶接電極2は、ロボットアーム1により、ロボットアーム1の可動範囲内の任意の三次元位置に任意の姿勢で配置される。本実施形態では、ロボットアーム1の先端に加圧装置としてのシリンダ6が設けられ、このシリンダ6のピンに溶接電極2が取り付けられる。シリンダ6のピンを突出あるいは退入させることで、溶接電極2が自身の軸心方向(図1の上下方向)に移動する。
The
アース電極3は、固定側(例えば床面)に設けられた加圧装置としてのシリンダ7のピンに取り付けられる。このシリンダ7のピンを突出あるいは退入させることで、アース電極3が自身の軸心方向(図1の上下方向)に移動する。
The
溶接電極2とトランス4とは、可撓性のケーブル8を介して電気的に接続される。図示例では、ケーブル8がロボットアーム1に沿って設けられ、ロボットアーム1に追従して変形可能とされる。具体的には、図2に示すように、ケーブル8が、多数の導線(銅線)8a1を撚って形成された導線束8aと、導線束8aの外周を覆う可撓性のチューブ8bと、導線束8aとチューブ8bとの間を流通する冷却媒体8c(例えば冷却水)とを備える。
アース電極3とトランス4とは、導電体を介して電気的に接続される。本実施形態では、アース電極3とトランス4が金属(例えば銅)等の導電性の剛体からなるブスバー9を介して接続される(図1参照)。シリンダ7によりアース電極3を昇降させたときでも、ブスバー9とアース電極3とは通電可能な状態で維持される。トランス4は、外部の電源(図示省略)とケーブル10を介して接続される。
The
上記のインダイレクトスポット溶接装置による溶接は、以下の手順で行われる。まず、図示しないセット台に金属板W1,W2を含むワークをセットする。この状態で、シリンダ7を駆動してアース電極3を上昇させて、アース電極3を金属板W2に下方から当接させる。その後、ロボットアーム1を駆動して金属板W1,W2の重合部の上方に溶接電極2を配し、シリンダ6を駆動して溶接電極2を降下させ、溶接電極2で金属板W1,W2の重合部を上方から加圧する。この状態で、ケーブル10を介して供給された電流を、トランス4で大電流に変換して溶接電極2とアース電極3との間に通電することにより、溶接電極2の直下における金属板W1,W2の接触部が抵抗発熱により溶融して接合される。
Welding by the above indirect spot welding apparatus is performed in the following procedure. First, a work including the metal plates W1 and W2 is set on a set table (not shown). In this state, the
以上のようなインダイレクトスポット溶接によれば、金属板W1,W2の重合部を挟持できない場合でも、当該重合部を溶接することができる。また、アース電極3を金属板W2に当接させた状態を維持したまま、ロボットアーム1で溶接電極2を他の場所に移動させて複数点を溶接することができる。
According to the indirect spot welding as described above, even when the overlapped portions of the metal plates W1 and W2 cannot be sandwiched, the overlapped portions can be welded. In addition, while maintaining the
溶接を繰り返すうちに、溶接電極2の先端には、溶融した金属板W1の材料が付着する。このように、溶接電極2の先端に金属が付着すると、溶接品質を低下させる恐れがあるため、図3に示すように溶接電極2の先端を定期的(例えば、所定の打点数ごと)に研磨装置5で研磨し、先端に付着した金属を除去して溶接電極2の母材(銅)を露出させる。
As the welding is repeated, the molten material of the metal plate W1 adheres to the tip of the
上記のようなインダイレクトスポット溶接を行う際、トランス4で変換された大電流は、ケーブル8、溶接電極2、金属板W1,W2、アース電極3、ブスバー9を介した溶接用通電経路M1を流れる(図1参照)。このとき、ブスバー9は剛体で形成されるため、大電流が流れても損傷することはほとんどない。一方、ケーブル8は、可撓性を有するため、トランス4で変換された大電流が流れると、このときに発生する磁場によりケーブル8自身が振動する。また、ケーブル8は、ロボットアーム1に追従して変形するため、ロボットアーム1を駆動するために曲げ伸ばしされる。以上のように、ケーブル8に振動や曲げ伸ばしが生じることで、ケーブル8の導線束8aの一部が断線する恐れがある。
When performing indirect spot welding as described above, the large current converted by the
上記のインダイレクトスポット溶接装置は、上記のようなケーブル8の断線の有無を検査する検査機構を有する。検査機構は、例えば図4に示すように、トランス4にブスバー14を介して接続された導電体(例えば金属板、特に銅板)からなる検査用アース電極11と、電流測定部12と、演算部13とを備える。検査用アース電極11は、例えば研磨装置5に絶縁状態で取り付けられる。演算部13は、算出部13a、判定部13b、及び警報部13cを有する。
The indirect spot welding apparatus described above has an inspection mechanism for inspecting the presence or absence of disconnection of the
電流測定部12は、例えば、ブスバー14の外周に設けられた非接触式の測定プローブ12aと、測定プローブ12aからの信号によりブスバー14に流れる電流値を測定する測定器12bとを有する。測定プローブ12aとしては、例えばトロイダルコイルを使用できる。トロイダルコイルは、後述する検査用通電経路M2の外周に配され、図示例ではブスバー14の外周に配される。この場合、ブスバー14に電流が流れることで発生する磁界によりトロイダルコイルに電流が流れ、このトロイダルコイルの電流値を測定器12bで検出することで、ブスバー14に流れる電流値が測定される。尚、トロイダルコイルは、検査用通電経路M2及び溶接用通電経路M1の双方の電流値を測定できる箇所に設けることが好ましい。図示例では、ブスバー14のうち、アース電極3に接続するブスバー9との合流部よりもトランス4側に、トロイダルコイル(測定プローブ12a)が設けられる。この他、例えばケーブル8の外周にトロイダルコイルを設けてもよい。
The
検査機構によるケーブル8の検査は、以下の手順で行われる。まず、検査用アース電極11に溶接電極2を当接させることにより、ケーブル8を含む検査用通電経路M2が形成される。本実施形態では、ケーブル8、溶接電極2、検査用アース電極11、及びブスバー14を介した検査用通電経路M2が形成される。このように、溶接電極2を検査用アース電極11に当接させるだけで、回路のスイッチング等の操作を要することなく、検査用通電経路M2を容易に形成することができる。このとき、シリンダ7によりアース電極3を降下させて金属板W2から離反させることで、アース電極3側に検査用の電流が流れる事態を確実に防止できる。
The inspection of the
この状態で、検査用通電経路M2に微小な電流を流し、このときにブスバー14に流れる電流値、すなわち検査用通電経路M2に流れる電流値を、電流測定部12で測定する。こうして電流測定部12で測定した検査用通電経路M2の電流値と、トランス4の電圧値(二次電圧値)とが演算部13に伝達される。そして、演算部13の算出部13aが、検査用通電経路M2の電流値とトランス4の電圧値とから、検査用通電経路M2の抵抗値を算出する。そして、判定部13bが、算出部13aで算出した検査用通電経路M2の抵抗値が所定の域値(上限値)を超えているか否かを判定し、超えている場合は、その信号が警報部13cに伝達されて警報が発せられる。
In this state, a minute current is passed through the inspection energization path M2, and the
図4で示す検査用通電経路M2を形成する部材のうち、溶接電極2、検査用アース電極11、及びブスバー14は剛体で形成され、且つ、十分な通電経路を有しているため、これらの部材の抵抗値は非常に低い。従って、検査用通電経路M2の抵抗値は、ケーブル8の抵抗値と、溶接電極2と検査用アース電極11との接触部の抵抗値とが支配的要因となる。
Of the members forming the inspection energization path M2 shown in FIG. The resistance of the member is very low. Therefore, the resistance value of the inspection conducting path M2 is mainly determined by the resistance value of the
本実施形態では、研磨装置5で溶接電極2を研磨した直後(具体的には、研磨後、次の打点を溶接する前)に、溶接電極2を検査用アース電極11に当接させて検査用通電経路M2を形成し、その抵抗値を測定する。この場合、溶接電極2に付着した金属(亜鉛等)が除去されて、溶接電極2の母材(銅)が良好に露出した状態で、溶接電極2が検査用アース電極11に当接されるため、溶接電極2と検査用アース電極11との接触部の通電状態を安定させ、この接触部における抵抗値を安定させることができる。これにより、検査用通電経路M2の抵抗値の変化が、主にケーブル8の抵抗値の変化に起因すると考えることができるため、上記のように、検査用通電経路M2の抵抗値が所定値を超えているか否かを検査することで、ケーブル8の抵抗値が所定値を超えているか否か、すなわち、ケーブル8に所定以上の断線が生じているか否かを判定することができる。
In this embodiment, immediately after the
以上のように、検査用通電経路M2の抵抗値を定期的(例えば、溶接電極2を研磨する度)に測定することで、ケーブル8の断線の状態を監視することができる。これにより、ケーブル8に致命的な断線が生じる前にケーブル8を交換することができるため、ケーブル8の断線による溶接不良が生じて製造ラインが突然停止する事態を回避できる。
As described above, by periodically measuring the resistance value of the current conducting path M2 for inspection (for example, each time the
図5に、検査回数と検査用通電経路M2の抵抗値との関係を示す。このように、検査回数が多くなるにつれて、ケーブル8の断線が増えるため、検査用通電経路M2の抵抗値が上昇する。そして、検査用通電経路M2の抵抗値が所定の閾値R1を超えたら(図中矢印で示す点)、警報部13cが警報を発する。このとき、検査用通電経路M2の抵抗値の閾値R1が、溶接不良が生じる抵抗値R2に近い値に設定されていると、警報が発せられたら即座に製造ラインを停止させてケーブル8を交換する必要が生じる。従って、検査用通電経路M2の抵抗値の閾値R1は、溶接不良が生じる抵抗値R2よりもある程度低い値(例えば、抵抗値R2の80%以下)に設定することが望ましい。この場合、検査用通電経路M2の抵抗値が閾値R1を超えて警報が発せられた場合でも、そのまましばらく生産を続けて、製造ラインの定期的な停止時(例えば、その日の生産終了後や、生産ラインのメンテナンス時等)にケーブル8の交換作業を行うことができる。
FIG. 5 shows the relationship between the number of times of inspection and the resistance value of the inspection energization path M2. In this way, as the number of inspections increases, the disconnection of the
本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態では、トランス4で変換された後の二次側の通電経路(検査用通電経路M2)の電流値を測定した場合を示したが、これに限らず、トランス4で変換する前の一次側の通電経路の電流値を測定し、これにトランス4の変換率を掛けて、検査用通電経路M2の電流値を取得してもよい。
The invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above-described embodiment, the current value of the secondary-side energization path (inspection energization path M2) after being converted by the
また、上記の実施形態では、トランス4の二次電圧から算出した抵抗値を用いて、ケーブル8の断線の有無を判定している。この場合、検査用通電経路M2のうち、ケーブル8だけでなく、溶接電極2と検査用アース電極11との接触部を含む区間の抵抗値を用いてケーブル8の断線の有無を判定することになる。従って、例えば溶接電極2の先端に金属が付着して、溶接電極2と検査用アース電極11との接触部の抵抗値が上昇すると、上記区間の抵抗値も上昇するため、ケーブル8の断線が生じたものと誤判定する恐れがある。
Further, in the above embodiment, the resistance value calculated from the secondary voltage of the
従って、検査用通電経路M2のうち、ケーブル8を含み、溶接電極2と検査用アース電極11との接触部を含まない区間の電圧を測定し、この電圧から算出した抵抗値を用いることが好ましい。例えば、図6に示すように、電圧測定器15により、ケーブル8の両端付近における電圧(具体的には、ケーブル8のトランス4側端部付近と、溶接電極2との間の電圧)を測定することができる。あるいは、図7に示すように、電圧測定器15により、溶接電極2と検査用アース電極11との間の電圧を測定し、この電圧とトランス4の二次電圧との差を用いることができる。これらの電圧から算出した抵抗値を用いることで、溶接電極2と検査用アース電極11との接触部の状態(抵抗値)の影響を受けることなく、ケーブル8の断線の有無を正確に判定することができる。
Therefore, it is preferable to measure the voltage in a section of the inspection energization path M2 that includes the
また、上記の実施形態では、検査用通電経路M2の抵抗値に基づいてケーブル8の断線の有無を判定した場合を示したが、これに限らず、例えば、溶接を行う際の溶接用通電経路M1の抵抗値に基づいてケーブル8の断線の有無を判定してもよい。この場合、検査用通電経路M2を形成するための機構(検査用アース電極11やブスバー14)が不要となる。ただし、溶接用通電経路M1の抵抗値は、板組みや溶接条件等によって変化するため、この抵抗値からはケーブル8の断線の有無を判定できない場合もある。このような場合は、上記の実施形態のように、溶接を行わない(すなわちワークを介さない)検査用通電経路M2を形成し、この検査用通電経路M2の抵抗値に基づいてケーブル8の断線の有無を判定することが好ましい。
In addition, in the above-described embodiment, the presence or absence of disconnection of the
1 ロボットアーム
2 溶接電極
3 アース電極
4 トランス
5 研磨装置
6 シリンダ
7 シリンダ
8 ケーブル
9 ブスバー
10 ケーブル
11 検査用アース電極
12 電流測定部
13 演算部
13a 算出部
13b 判定部
13c 警報部
14 ブスバー
M1 溶接用通電経路
M2 検査用通電経路
W1,W2 金属板
1
Claims (1)
前記ケーブルを含む通電経路の抵抗値を測定する工程と、前記通電経路の抵抗値に基づいて前記ケーブルの断線の有無を判定する工程とを有し、
前記溶接電極を研磨した後、次の打点を溶接するまでの間に、前記トランスに接続された導電体に前記溶接電極を当接させることにより、前記ケーブルを含む通電経路を形成するインダイレクトスポット溶接装置のケーブルの検査方法。 a welding electrode attached to the tip of a robot arm; a ground electrode provided at a location other than the robot arm; a transformer for generating a current to flow between the welding electrode and the ground electrode; A method for inspecting a cable of an indirect spot welding device comprising a flexible cable electrically connecting a welding electrode, the method comprising:
a step of measuring a resistance value of an energization path including the cable; and a step of determining whether or not the cable is broken based on the resistance value of the energization path ,
After polishing the welding electrode and before welding the next welding point, the welding electrode is brought into contact with a conductor connected to the transformer to form an energization path including the cable. A cable inspection method for welding equipment.
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