JPH05151B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は抵抗溶接ガンの監視装置に関し、一層
詳細には、抵抗溶接ガンによる溶接工程の異常若
しくは溶接装置自体の異常の有無を検出するため
の抵抗溶接ガンの監視装置に関する。

一般に、抵抗溶接では銅合金等からなる二つの
電極で重合状態にある２枚の金属板（ワーク）を
挟持し、加圧しながら前記電極間に大電流を通電
する。その際、ワークに流れる大電流の作用下に
ジユール熱が発生し、局部的にワークの接触部が
溶融し、加圧力と相俟つてワークが溶着されるに
至る。これが抵抗溶接の原理である。

そこで、溶接ガンの電極部においては、その部
分の異常な温度上昇を防止するため、電極の内部
に冷却媒体用の流路を設け、これに冷却水を通流
して電極の温度上昇を最小限に抑えるように構成
している。ところが、電極先端部の摩耗等に起因
して電極とワークとの接触が不十分となり、その
接触部分の電気抵抗が所定値以上に増大すること
がある。このような場合、前記接触部分に発生す
るジユール熱によつて電極とワークが溶着してし
まう。

そこで、従来、溶接ガンの開放動作を確認する
ことにより前記のような電極溶着事故の存在の有
無を検知していた。すなわち、溶接ガンの開放動
作に応じて作動するリミツトスイツチを溶接ガン
のアームに設けてワークに対する溶接ガンの開放
状態を検知し、電極とワークとが溶着すれば、溶
接電流を通電した後に溶接ガンを開放しようとし
ても開放出来ないことから、この状態は前記リミ
ツトスイツチによつて検知され、この結果、前記
電極の溶着事故が判明していた。

ところが、このような構成では、キヤツプ状の
電極が溶接ガンに装着されている場合には、ワー
クに溶着した電極が溶接ガンから抜脱してしま
い、一方、リミツトスイツチは溶接ガンのアーム
の開動動作により溶接ガンの開放状態を誤つて検
知してしまう。すなわち、リミツトスイツチの検
知によつてもなお、電極とワークとが溶着してい
る可能性があつた。そして、電極が抜脱したにも
拘らずこれが検知されない場合には、冷却水が電
極の抜脱部分から大量に放出され、溶接作業を続
けて行えば溶接ガンを損傷するという不都合があ
つた。

そこで、電極が抜脱した場合には、冷却水が前
記のように溶接ガンの先端部から放出されてしま
い、電極内部を経た後の冷却水の送出側通路に冷
却水が流れないとの見地から、前記送出側通路に
冷却水の通流検知手段を設けて、冷却水の通流の
有無を判別することにより電極の抜脱を検出する
方法が併用されている。すなわち、以上のように
して溶接ガンの開放および冷却水の通流を検知す
るよう構成し、溶接が正常に行われたか否かを確
認している。

ところで、正常な溶接をするためには、前記の
ように、冷却水の通流状態下に溶接ガンによりワ
ークを所定の圧力で加圧しながら溶接電流を通電
しなければならない。然しながら、従来は溶接ガ
ンの開放動作と電極の抜脱とを検知するだけであ
つて、溶接ガンが所定の圧力をワークに加えてい
なかつた場合、あるいは、電気回路の故障のため
に溶接電流が通電されなかつた場合にはその異常
の検知が不可能であつた。

本発明は前記の不都合を克服するためになされ
たものであつて、冷却水の通流、溶接ガンによる
加圧および溶接電流の通電等の有無を判別する検
知手段を設けることによつて冷却水信号、ガン加
圧信号、溶接電流信号を得て、これらの信号を判
別回路に導入し、冷却水の通流、溶接ガンによる
加圧および溶接電流の通電が正常に行われた場合
に所定の信号を出力するよう構成して溶接工程、
溶接装置自体の異常の有無を検出する抵抗溶接ガ
ンの監視装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は電極を
冷却する冷却水の通路と、前記電極を変位させて
ワークを加圧あるいは開放するために供給される
圧力流体の通路と、前記電極に溶接用電流を供給
する電気回路とを有する抵抗溶接ガンの監視装置
において、冷却水の通流状態に対応した冷却水信
号を出力する冷却水通流検知手段を前記冷却水の
通路に接続し、電極のワークに対する加圧状態に
対応したガン加圧信号を出力する圧力検知手段を
前記圧力流体の通路に接続し、さらに、溶接用電
流の通電状態に対応した溶接電流信号を出力する
通電センサを前記電気回路内に設け、しかも、前
記冷却水通流検知手段、圧力検知手段および通電
センサの出力信号を受けて溶接状態が正常である
か否かを判別する判別回路を備えることを特徴と
する。

次に、本発明に係る抵抗溶接ガンの監視装置に
ついて好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照し
ながら以下詳細に説明する。

第１図において、参照符号１０は溶接ガンを示
す。前記溶接ガン１０を構成するガンアーム１
２，１４の一端部近傍は屈曲構成され、一方、前
記ガンアーム１２，１４の他端部にはブラケツト
２０，２２が一体的に形成されている。前記ガン
アーム１２，１４は図示しない保持装置に固着さ
れた支持部材２４によつて中空状に支持され、ま
た、支軸２６を介して開閉するよう構成される。
前記ブラケツト２０の一端部にはシリンダ２８を
装着する。このシリンダ２８にはピストン３０が
内装され、前記ピストン３０にロツド３２ａ，３
２ｂの一端部を固着し、一方、これらの他端部を
ブラケツト２２に接続する。

また、ピストン３０によつて仕切られたシリン
ダ２８内の両室に通じる通路を夫々穿設してお
き、これらの通路に後述する通路を接続するため
の管継手３４，３６を配設する。すなわち、ピス
トン３０によつて仕切られた両室に交互に流体を
供給することによつてピストン３０は往復移動
し、これによつてガンアーム１２，１４が支軸２
６を介して開閉動作を行うことになる。

ガンアーム１２にはその先端部に至る冷却水用
の通路４２，４４を設け、同様に、ガンアーム１
４にはその先端部に至る通路４６，４８を設け
る。その際、各通路４２，４４，４６，４８の一
端部に後述する通路を接続するための管継手５０
ａ乃至５０ｄを配設しておく。

前記ガンアーム１２，１４の先端部には第２図
に示すような管体５４ａ，５４ｂを接続し、前記
管体５４ａ，５４ｂに外嵌するようにキヤツプ状
の電極５６ａ，５６ｂをガンアーム１２，１４の
先端部に嵌着する。この場合、管体５４ａの一部
は図示するように電極５６ａ内に遊嵌された状態
であり、管体５４ａの外周面部と電極５６ａの内
周面部との間に冷却水用の流路５３ａが形成され
る。同様にして、管体５４ｂの外周面部と電極５
６ｂの内周面部との間にも流路５３ｂが形成され
る。そして、ガンアーム１２においては通路４２
の端部に管体５４ａを接続し、流路５３ａに通路
４４を接続するよう構成する。同様に、ガンアー
ム１４においては通路４６の端部に管体５４ｂを
接続し、流路５３ｂには通路４８を連通させる。

次に、前記溶接ガン１０に供給される冷却水の
流路について説明する。

先ず、前記管継手５０ｂに通路５８を接続し、
所定量の冷却水が通流しているかどうかを検知す
るためのフロースイツチ６０を前記通路５８の一
端部に配設する。すなわち、フロースイツチ６０
は冷却水通流検知手段である。従つて、冷却水の
通流を確実に検知出来る装置であれば、フロース
イツチ６０に限らず、例えば、圧力スイツチを用
いて冷却水通流検知手段を構成することも可能で
ある。前記フロースイツチ６０は、所定量の冷却
水が通路５８を通流していれば高電位となり、通
流していなければ低電位となる出力信号を得るよ
う構成されている。なお、本実施例では以下前記
出力信号を冷却水信号と称する。

さらに、前記フロースイツチ６０に通路６２を
接続し、この通路６２の一端部にチエツク弁６４
を配設する。次いで、チエツク弁６４に通路６６
を介してコツク６８を接続し、コツク６８に通路
７０を接続して、この通路７０の一端部をタンク
７２に臨入する。

また、管継手５０ａから管継手５０ｄに至る通
路７４を配設して通路４２と通路４８とを連通状
態にする。管継手５０ｃには通路７６を接続し、
この通路７６の一端部に流路の開閉を行う切換弁
７８を接続する。次に、切換弁７８に通路８０を
介してコツク８２を接続する。さらに、前記コツ
ク８２に通路８４を接続し、この通路８４の一端
部を冷却水の供給源である圧力源８６に導入す
る。

溶接ガン１０に接続する冷却水の流路は以上の
ように構成され、次にガンアーム１２，１４の開
閉動作を行わせるための流体の通路について説明
する。

先ず、前記管継手３４に通路８８を接続し、こ
の通路８８の一端部を切換弁９０に接続する。前
記通路８８にはその途上から分岐するパイロツト
管路９２を設け、このパイロツト管路９２を圧力
スイツチ９４に接続する。この場合、通路８８を
介して供給される流体によつてピストン３０は第
１図の矢印Ａ方向に移動し、これに伴つてガンア
ーム１２，１４が閉じて電極５６ａ，５６ｂがワ
ークＷに当接することなる。このような当接状態
では、ピストン３０は所定位置に停止しているた
め通路８８の流体圧力が上昇すると共に、ワーク
Ｗは所定の圧力で加圧される。この際の通路８８
の流体圧力に応じて圧力スイツチ９４を作動さ
せ、ワークＷが所定の圧力で加圧されている時に
高電位となり、ワークＷが加圧されていない時に
は低電位となるガン加圧信号を得るよう構成す
る。

切換弁９０には図示するスイツチ位置で通路８
８と連通するように通路９６を接続する。前記通
路９６にはコツク９８を介して通路１００を接続
し、この通路１００の一端部を圧力源１０２に接
続する。一方、管継手３６に通路１０４を接続
し、この通路１０４の一端部を切換弁９０に接続
する。さらに、切換弁９０に通路１０６を介して
サイレンサ１０８を接続する。

以上のようにしてガンアーム１２，１４を開閉
させるための流体の通路は構成され、次に、第３
図において、ワークＷに圧接した状態の電極５６
ａ，５６ｂに溶接電流を通電するための電気回路
の概略を示す。

この場合、一次電源１１０に変圧器１１２を接
続して二次側で低電圧大電流を得る。前記変圧器
１１２の一方の出力端子にはスイツチ１１４およ
び通電センサ１１６を介して電極５６ａが接続さ
れ、変圧器１１２の他方の出力端子には電極５６
ｂが接続される。前記通電センサ１１６は溶接電
流の通電検知手段である。そして、通電センサ１
１６は電流が通電している時に高電位出力を発生
して、溶接電流が流れず、あるいは、溶接電流が
所定値に達しない時には低電位出力を発生するよ
う構成する。なお、本実施例では前記溶接電流に
応じて発生する高電位あるいは低電位の出力を溶
接電流信号と称して以下の説明に用いる。

以上のように、冷却水信号、ガン加圧信号、溶
接電流信号を得て、これらの各信号を判別回路に
導入するよう構成するものであり、次にその判別
回路を説明する。

第４図において、冷却水信号はアンドゲート１
１８の一方の入力端子に導入される。ガン加圧信
号は前記アンドゲート１１８の他方の入力端子に
導入されると共に、フリツプフロツプ１２０の同
期入力端子と単安定マルチバイブレータ１２２の
入力端子に導入する。なお、フリツプフロツプ１
２０はネガテイブエツジトリガ形とする。アンド
ゲート１１８の出力側はフリツプフロツプ１２４
のＤ入力端子に接続される。また、溶接電流信号
は前記フリツプフロツプ１２４の同期入力端子に
導入する。フリツプフロツプ１２４のＱ出力端子
はアンドゲート１２６の一方の入力端子に接続さ
れ、フリツプフロツプ１２０のＱ出力端子はアン
ドゲート１２６の他方の入力端子に接続される。
単安定マルチバイブレータ１２２のＱ出力端子は
フリツプフロツプ１２０のクリア入力端子とフリ
ツプフロツプ１２４のクリア入力端子に接続す
る。

このようにして、判別回路は構成され、その判
別回路に含まれるアンドゲート１２６の出力側に
表示ランプ１２８を接続する。この表示ランプ１
２８はアンドゲート１２６の二値的出力を識別出
来るようにするための表示手段である。この場
合、表示ランプ１２８はアンドゲート１２６の出
力が高電位の時に点灯し、前記出力が低電位の時
に消灯する。なお、表示手段としてはLED等の
表示用素子を用いることが出来、また、アンドゲ
ート１２６の出力を増幅して電球を点滅させるよ
うに構成することも可能である。

本発明に係る抵抗溶接ガンの監視装置は基本的
には以上のように構成されるものであり、次に当
該装置の作用並びに効果について第５図のタイム
チヤートを用いて説明する。

第５図に示す時間t₁〜t₂において、溶接ガン１
０による溶接工程は正常であり、この場合につい
て説明する。先ず、圧力源８６から供給される冷
却水は通路８４、コツク８２、通路８０、切換弁
７８、通路７６，４６、管体５４ｂを通流して電
極５６ｂの内部に供給される。そして、電極５６
ｂに供給された冷却水は管体５４ｂの外周面部と
電極５６ｂの内周面部との間の流路５３ｂを通過
し、さらに通路４８，７４，４２、管体５４ａと
通流して電極５６ａの内部へと供給される。この
ようにして、電極５６ａに供給された冷却水は流
路５３ａを通流し、次いで、通路４４，５８、フ
ロースイツチ６０、通路６２、チエツク弁６４、
通路６６、コツク６８、通路７０と通流してタン
ク７２に至る。このように冷却水が流れ、しかも
その量が所定値以上であれば、フロースイツチ６
０によつて得られる冷却水信号は高電位となる。
従つて、アンドゲート１１８の一方の入力端子に
高電位の信号が導入される。

次に、圧力源１０２から供給される流体を通路
１００、コツク９８、通路９６、切換弁９０、通
路８８に通流させてシリンダ２８内の一方の室に
導入し、ピストン３０を矢印Ａ方向に移動する。
これによつて、ガンアーム１２，１４が閉じて電
極５６ａ，５６ｂがワークＷを押圧し、ピストン
３０は所定位置で停止する。その際、通路８８内
の流体圧力が所定圧に達すると、圧力スイツチ９
４が作動してガン加圧信号は低電位から高電位へ
と立ち上がる。従つて、アンドゲート１１８の他
方の入力端子には高電位の信号が導入されると共
に、単安定マルチバイブレータ１２２の入力端子
に導入される立ち上がり信号によつて単安定マル
チバイブレータ１２２のＱ出力端子から所定の時
間幅を有するパルスが出力される。このパルスは
フリツプフロツプ１２０および１２４のクリア入
力端子に供給され、フリツプフロツプ１２０，１
２４のＱ出力の初期状態を低電位とする。また、
前記したようにアンドゲート１１８には冷却水信
号とガン加圧信号夫々の高電位信号が入力されて
いるため、アンドゲート１１８の出力側に高電位
が発生し、この高電位信号はフリツプフロツプ１
２４のＤ入力端子に供給される。

このようにして冷却水の通流状態下にワークＷ
は加圧され、次いで、スイツチ１１４を閉じて溶
接電流を通電する。その際、通電センサ１１６に
よつて溶接電流の通電が検知され、溶接電流信号
は高電位となる。従つて、高電位信号が供給され
ているフリツプフロツプ１２４の同期入力端子に
溶接電流信号の立ち上がり信号が入力されてフリ
ツプフロツプ１２４のＱ出力は高電位となり、こ
の高電位の信号はアンドゲート１２６の一方の入
力端子に供給される。

溶接電流の通電が完了した後、切換弁９０の流
路方向を切り換えて圧力源１０２から通路１０
０、コツク９８、通路９６を経て切換弁９０に供
給された流体を通路１０４からシリンダ２８内圧
入し、ピストン３０を矢印Ｂ方向に移動させてガ
ンアーム１２，１４を開放する。その際、通路８
８はサイレンサ１０８が接続された通路１０６と
連通して通路８８内の流体圧力が低下するため、
圧力スイツチ９４によつて得られるガン加圧信号
は高電位から低電位に立ち上がる。すなわち、フ
リツプフロツプ１２０の同期入力端子に供給され
る立ち下がり信号によつてフリツプフロツプ１２
０のＱ出力は高電位となる。従つて、アンドゲー
ト１２６にはフリツプフロツプ１２０および１２
４から高電位信号が入力されることになり、アン
ドゲート１２６は高電位信号を発生する。そこ
で、アンドゲート１２６から供給される高電位信
号によつて表示ランプ１２８が点灯し、これによ
つて溶接が正常に行われたことが示される。

次に、第５図の時間t₂〜t₃において示すように
溶接電流が正常に通電しなかつた場合について説
明する。

この場合、冷却水は正常に通流しており、アン
ドゲート１１８の一方の入力端子に高電位信号が
供給されている。そして、前記と同様にワークを
加圧することによつてガン加圧信号は高電位とな
り、その信号はアンドゲート１１８の他方の入力
端子に供給されてアンドゲート１１８は高電位信
号を出力する。一方、ガン加圧信号は単安定マル
チバイブレータ１２２にも導入されているため、
ガン加圧信号の立ち上がりに伴つて単安定マルチ
バイブレータ１２２はＱ出力端子からパルスを導
出する。前記パルスによつてフリツプフロツプ１
２０および１２４の出力がクリアされ、従つて、
アンドゲート１２６の出力は低電位となり表示ラ
ンプ１２８は消灯する。

次に、溶接電流を通電しようとするが何等かの
故障によつて所定の溶接電流が通電しない場合、
通電センサ１１６を介して得られる溶接電流信号
は立ち上がらず低電位である。このため、フリツ
プフロツプ１２４の同期入力端子には立ち上がり
の信号が供給されず、フリツプフロツプ１２４の
Ｑ出力は低電位を維持する。よつて、アンドゲー
ト１２６の一方の入力端子に低電位信号が入力さ
れるため、アンドゲート１２６の他方の入力端子
に接続されたフリツプフロツプ１２０の出力に関
係なくアンドゲート１２６は低電位信号を導出す
る。従つて、表示ランプ１２８は点灯せず、これ
によつて溶接工程に異常があつたことを検知出来
る。

また、第５図に示す時間t₃〜t₄においては冷却
水が正常に流れなかつた場合を示し、次にこれに
ついて説明する。

電極５６ａ，５６ｂがワークＷに溶着して少な
くとも一方がガンアーム１２または１４から離脱
した場合には該当するガンアームの先端部から冷
却水が放出され、冷却水が通路５８に通流しない
ためにフロースイツチ６０によつて得られる冷却
水信号は低電位となる。すなわち、アンドゲート
１１８の一方の入力端子に低電位信号が供給さ
れ、ガン加圧信号に関係なくアンドゲート１１８
の出力は低電位である。従つて、その低電位の信
号が供給されるフリツプフロツプ１２４の出力は
低電位を維持し、アンドゲート１２６の出力も低
電位となる。このため、表示ランプ１２８は点灯
せず溶接が正常に行われなかつたことが示され
る。

さらに、第５図の時間t₄〜t₅においては冷却水
が通流せず、しかも溶接電流が通電しない場合の
各信号を示す。この場合についても前記説明と同
様に、フリツプフロツプ１２４のＱ出力は低電位
となり、従つて、表示ランプ１２８は点灯しな
い。

ところで、第５図の時間t₆〜t₇においては溶接
が正常に行われており、これに続く時間t₇以後の
溶接工程ではワークＷが加圧されていない。そこ
で、次にこの場合について説明する。

ワークＷを加圧する際、圧力源１０２から供給
される流体によつてピストン３０は押圧されて第
１図の矢印Ａ方向に移動し、この結果、電極５６
ａ，５６ｂがワークＷに当接して加圧が行われ、
ガン加圧信号は第５図の仮想線１３０で示すよう
に変化する。ところが、何等かの故障に起因して
圧力源１０２の流体圧力が低下した場合、電極５
６ａ，５６ｂがワークＷに当接しないためワーク
Ｗを加圧することが出来ない。この場合、通路８
８の流体圧力が所定圧に達しないために、圧力ス
イツチ９４によつて得られるガン加圧信号は低電
位を維持する。一方、時間t₆〜t₇の溶接工程によ
つて点灯状態にある表示ランプ１２８は、通常、
単安定マルチバイブレータ１２２から出力される
パルスに伴つて消灯するように構成されており、
前記パルスはガン加圧信号の立ち上がりによつて
出力される。然しながら、ガン加圧信号は前記の
ように低電位を維持して立ち上がらず、単安定マ
ルチバイブレータ１２２からパルスが出力されな
いために表示ランプ１２８は消灯しない。すなわ
ち、ワークＷが加圧されない場合、表示ランプ１
２８は消灯せず、これによつて操作者はワークＷ
に対する加圧状態の異常を知ることが出来る。

以上、説明したように本発明の抵抗溶接ガンの
監視装置によれば、溶接工程において冷却水の通
流、溶接ガンによる加圧、および、溶接電流の通
電の全てが正常であつた場合には溶接工程終了後
に表示ランプが点灯し、冷却水の通流と溶接電流
の通電の少なくともいずれか一方に異常があれば
表示ランプは点灯しない。また、溶接ガンによる
加圧が行われなかつた場合には、それ以前の正常
な溶接工程によつて点灯状態にある表示ランプは
消灯しない。従つて、このように所定の時間間隔
で点滅する表示ランプを視認することによつて溶
接工程の異常の有無を容易に検知することが出来
る。このため、異常を検知した時には溶接作業お
よび冷却水の供給を速やかに停止することによつ
て電極の離脱に伴う冷却水の飛散を最小限にする
等の適切な措置を施すことが可能である。

さらに、溶接ガンを開閉させる流体を供給する
装置の故障、あるいは、溶接電流を供給する電気
回路の故障を早期に発見することが出来、この結
果、生産効率が高められ、且つ安全性を十分に確
保出来るという効果が得られる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説
明したが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、表示手段としての表示ランプ
に代替して信号音発生装置を用いることも出来る
等、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の改良並びに設計の変更が可能なことは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る抵抗溶接ガンの監視装置
の説明図、第２図は第１図に示す溶接ガンの電極
部分の拡大縦断面図、第３図は第１図および第２
図に示す電極に電流を通電するための電気回路の
概略説明図、第４図は本発明に係る抵抗溶接ガン
の監視装置の判別回路と表示手段の説明図、第５
図は本発明に係る抵抗溶接ガンの監視装置の説明
に供するタイムチヤートである。 １０…溶接ガン、１２，１４…ガンアーム、２
８…シリンダ、３０…ピストン、５４ａ，５４ｂ
…管体、５６ａ，５６ｂ…電極、６０…フロース
イツチ、６４…チエツク弁、７８…切換弁、８６
…圧力源、９０…切換弁、１０２…圧力源、１０
８…サイレンサ、１１２…変圧器、１１６…通電
センサ、１１８…アンドゲート、１２０…フリツ
プフロツプ、１２２…単安定マルチバイブレー
タ、１２４…フリツプフロツプ、１２６…アンド
ゲート、１２８…表示ランプ、Ｗ…ワーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電極を冷却する冷却水の通路と、前記電極を
   変位させてワークを加圧あるいは開放するために
   供給される圧力流体の通路と、前記電極に溶接用
   電流を供給する電気回路とを有する抵抗溶接ガン
   の監視装置において、冷却水の通流状態に対応し
   た冷却水信号を出力する冷却水通流検知手段を前
   記冷却水の通路に接続し、電極のワークに対する
   加圧状態に対応したガン加圧信号を出力する圧力
   検知手段を前記圧力流体の通路に接続し、さら
   に、溶接用電流の通電状態に対応した溶接電流信
   号を出力する通電センサを前記電気回路内に設
   け、しかも、前記冷却水通流検知手段、圧力検知
   手段および通電センサの出力信号を受けて溶接状
   態が正常であるか否かを判別する判別回路を備え
   ることを特徴とする抵抗溶接ガンの監視装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   判別回路の出力側に表示手段を接続することから
   なる抵抗溶接ガンの監視装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   判別回路はガン加圧信号が入力される単安定マル
   チバイブレータを含み、この単安定マルチバイブ
   レータの出力パルスに応じて判別回路を初期設定
   することからなる抵抗溶接ガンの監視装置。