JPH0638986B2 - ナツト溶接機におけるナツト欠品検知方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動ナット溶接機におけるナット欠品の検
知方法に関する。

〔従来の技術〕

第６図は、自動ナット溶接機の正面図、第７図はその側
面図で、１は溶接機本体、２は二次ケーブル３を介して
溶接機本体１に接続されている溶接トランス、４はその
吊り具、５は溶接タイマ、サイリスタ等を含む制御装置
である。溶接機本体１は、固定側電極６と、これに対向
させた可動側電極７を有する。固定側電極６は、台８上
にブラケット９を介して固定され、上部にはインサート
電極６ａが着脱可能に設けられている。（第８図参
照）。一方、可動側電極７は、コラム１０に取り付けら
れた加圧シリンダ１１で上下動自在に支持されており、
そのシリンダ出力ロッド１１ａ端に取り付けた電極アー
ム７ａの先端には、電極チップ７ｂが着脱可能に設けら
れている。１２は被溶接物（ウエルドナットが溶着され
るパネル材。以下「ワーク」という。）Ｗを所定の姿勢
に保って送給するワークガイドレール、１３は供給管１
３ａ内に収納されているウエルドナットＮを自動的に所
定位置に供給するナット供給装置である。なお、固定側
電極６内を挿通して、ナット位置決め用のロケートピン
１４が昇降可能に設けられており、ピン先端１４ａがロ
ーケート用シリンダ１５に駆動されて固定側電極インサ
ート６ａ上面に出没し、ワークＷとナットＮとを位置決
めするようになっている。

第８図に上記自動ナット溶接機に設けられた従来のナッ
ト欠品検知手段１６が示されている。１７は取付ブラケ
ット、１８はこのブラケット１７に揺動可能に軸支され
たアーム、１９はこのアーム１８の一端に対峙させてブ
ラケット１７に取り付けられた近接スイッチ（又はリミ
ットスイッチ）、２０は前記アーム１８の他端と係合可
能に可動側電極アーム７ａに取り付けられたドッグであ
る。

このナット欠品検知手段１６を用いたナット欠品検知方
法は、次のとおりである。すなわち、ナット溶接時は、
まず可動側電極７が、上限（溶接ガンの戻り限）レベル
Ｌｏから溶接レベルＬ_l迄、ストローク長Ｓｐだけ下動
して、ワークＷ上に載置したウエルドナットＮを、イン
サート電極６ａと電極チップ７ｂとの間で押えて加圧す
る（第９図（ａ）参照）。この加圧ストロークＳｐのと
き、ナット検知手段１６のドッグ２０は上限レベル２０
Ｌｏから溶接レベル２０Ｌｏにストロークするから、こ
のドッグ２０に連係するアーム１８の一端１８ａは、戻
り限レベル１８Ｌｏから溶接レベル１８Ｌ_lに移動し
て、近接スイッチ１９に対向する。近接スイッチ１９は
これを検知して制御装置に信号を送り、その信号に基づ
いて「ナット有り」と判断され、接続ガンに通電されて
溶接が行われる。ところが、ウエルドナットＮがワーク
Ｗ上に無い場合には、可動側電極７が上限レベルＬｏか
ら異常レベルＬ₂迄、ストローク長Ｓ_Qだけ下動して、電
極チップ７ｂが直接ワークＷに当接する（第９図（ｂ）
参照）。従って「ナット無し」の異常時は、可動側電極
７の加圧ストロークがナットＮの高さＴｏだけ長くな
り、Ｔｏ＝Ｓ_Q−Ｓｐだけ正常時とは差が生じる。この
ときドッグ２０は、上限レベル２０Ｌｏから異常レベル
２０Ｌ₂迄ストロークする。よってアーム１８の一端１
８ａは戻り限レベル１８Ｌｏから異常レベル１８Ｌ₂ま
で移動してしまい、近接スイッチ１９からはずれるか
ら、溶接ガンへの通電は行われない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来の溶接ナットの欠品検知方法にあって
は、溶接ガンの可動側電極７の加圧ストローク長の差
を、ナット欠品検知手段１６のアーム１８を介して近接
スイッチ（又はリミットスイッチ）等で検知して、ナッ
トの有無を判定するものとなっていた。ところが、固定
側インサート電極６ａや可動側電極チップ７ｂは溶接を
繰り返すごとに摩耗し変形するから、これを修正するべ
く研磨される。したがって正常溶接レベルＬ_lが次第に
下に移動する。そこで、正常時（ナット有り）の加圧ス
トロークＳｐが異常時（ナット無し）の加圧ストローク
Ｓ_Qに接近して判定が難しくなるのを防ぐため、電極研
磨の都度、ナット欠品検知手段１６の近接スイッチ１９
又はドッグ２０のレベルを調整しなければならないとい
う問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点を解決するために
なされたもので、電極摩耗により溶接ガンのストローク
長が変化しても、常にナットの欠品の有無を確実に識別
できるナット欠品の検出方法を提供することを目的とし
ている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するこの発明は、固定側電極上に供給
されるワーク及びウエルドナットを、上下可動の対向電
極で加圧して溶接するサイクルを繰返すナット溶接機に
おいて、前記対向電極の加圧時のストローク長を各溶接
サイクル毎に検出すると共に、前サイクルの検出ストロ
ーク長を基準値として現サイクルにおける検出ストロー
ク長と比較することにより、ナット欠品の有無を判断す
ることを特徴とするナット欠品検知方法である。

〔作用〕

対向電極の加圧ストローク長を溶接サイクルの度に毎回
検出し、常に直前サイクルの加圧ストローク長を基準値
として現サイクルの加圧ストローク長の長短を求める。

従って、基準とする加圧ストローク長が絶えず更新され
ることとなり、溶接電極の摩耗による影響は完全に消去
される。

〔実施例〕

第１図ないし第３図は、この発明の一実施例を示す図で
あり、第１図はこの発明の方法に用いるナット欠品検知
手段を取り付けたナット溶接機の要部側面図、第２図は
ナット欠品検知手段の構造断面図である。なお、従来と
同一または相当部分には同一符号を付してある。

図中、２１はこの発明のナット欠品検知に用いる公知の
ストローク検出手段であり、可動側電極７の電極アーム
７ａにブラケット２２を介して一体的に連動可能に取り
付けたロッド２３と、このロッド２３が挿通され、ブラ
ケット２４を介してコラム１０に固定された検出ヘッド
部２５を備えている。

第２図は、可変磁気抵抗の差動変化を利用して変位量を
検出する上記ストローク検出手段２１の具体的構造の一
例を示すものであり、ロッド２３の中には、同芯状の磁
性体部２６が非磁性体部２７と交互に等ピッチＰで組み
込まれている。一方、検出ヘッド部２５には、一次励磁
用コイル２８および二次誘起コイル２９が磁気シールド
コア３０中の定まった位置に配置されている。いま、一
次励磁用コイル２８を１Sinωｔおよび１Cosωｔで交流
励磁（入力）すると、ロッド２３の中の磁性体部２６、
非磁性体部２７との組合せにより、ロッド２３の移動
（すなわち可動側電極７の変位）につれて磁気抵抗が１
ピッチＰごとに変化を繰返えす。この磁気抵抗の変化
は、二次誘起コイル２９への誘起電圧変化となってあら
われ（出力）、その二次コイル誘起電圧出力値Ｅは 〔但しＸはロッド２３の移動量，〕となる。いまこの位
相に着目すると、一次励磁入力１Sinωｔに比しロッド
２３の移動量Ｘだけ移送されている。したがって、上記
入力と出力とを比較し、その位相差を変換器を介してデ
ジタル的に取出せば、ロッド２３の直線変位量Ｘ（ひい
ては、可動側電極７のストローク長）に比例した出力
が、１ピッチ範囲内でアブソリュートで得られる。さら
に１ピッチを越えても、磁性体部２６が引続き配設され
ているから、ピッチをカウントすることにより移動量Ｘ
をアブソリュートで検出できる。

以下、上記のストローク検出手段２１を利用した、ナッ
ト欠品検知方法を第３図の工程フローチャートに基づい
て説明する。

まず自動ナット溶接装置の電源を投入する（ステップ
）。次にステップで加圧ストロークＳｐの初期値Ｓ
ｐｏを第１回目の基準値として設定する。これは、ワー
クＷとウエルドナットＮとをインサート電極６ａ上に、
ロケートピン１４を介し位置決めしてセットした状態
で、可動側電極７の電極チップ７ｂが上限レベルＬｏか
ら下降してウエルドナットＮに当接する迄の基準ストロ
ーク長であり、インサート電極６ａや、電極チップ７ｂ
を新品と交換したときの初回サイクル時にのみ、制御装
置に対して設定される。ステップで、ワークＷをワー
クガイドレール１２を介し、固定側電極６のインサート
電極６ａ上の所定位置に供給する。ステップでサイク
ル開始釦が押される。これにより、第１回目の溶接サイ
クルが始まり、ステップにおいて、ナット自動供給装
置１３から、ウエルドナットＮが、先にインサート電極
６ａ上に位置決めしてセットされたワークＷの上に供給
される。

このナットＮ及びワークＷは、ナット位置決め用ロケー
トシリンダ１５で上下操作されるロケートピン１４によ
り、正しく位置決めされる。続いてステップで加圧シ
リンダ１１が作動して、可動側電極７が上限レベルＬｏ
から下降を始め、電極チップ７ｂの端面がナットＮ上面
に当接して加圧が行われる。ステップで、可動側電極
７のストローク長（加圧ストローク長Ｓpn；ｎ＝１，）
が、先に述べたストローク検出手段２１により、二次コ
イル誘起電圧変化として出力され、制御装置により移動
量Ｘが検出される。その値は第１回目の加圧ストローク
実測値Ｓｐ_lとして制御装置内のメモリに記憶される。
ステップでは、この加圧ストローク実測値Ｓｐ_lをス
テップで設定された基準値である加圧ストローク初期
値Ｓｐｏと比較することにより、加圧ストロークが正常
であるか否かが判断される。第１回路の加圧ストローク
実測値Ｓｐ_lと、加圧ストローク初期値Ｓｐｏとがほぼ
等しければ（Ｓｐ_l≒Ｓｐｏ）、加圧ストローク正常と
判定されて次のステップへ移行する。ステップで
は、第１回目の加圧ストローク実測値Ｓｐ_lを第２回目
用の加圧ストローク基準値として設定する。すなわち、
実測データＳｐ_lをメモリの加圧ストローク基準値格納
番地に移し、前の基準値Ｓｐｏを更新する。ステップ
では、トランス２から二次ケーブル３を介して、固定側
電極６と可動側電極７間に大電流を流して、ナットＮを
ワークＷ上に溶接する。この溶接で、ナットＮの溶融部
Ｎｍ（第４図参照）が溶融するから、ナットＮの高さ
（厚さ）は溶接の前後でＴｏからＴ_lに変化する。この
厚さの変化Ｔｏ−Ｔ_lは、ナット加圧中の可動電極７を
下降せしめるから、ステップでストローク検出手段２
１により検出される。ステップでは、このナットＮの
厚さの変化が正常か否かを判断する。

その厚さ減少量がウエルドナットＮの溶融部Ｎｍの高さ
に相当していれば正常と判定され、ステップに移る。
ステップで加圧シリンダ１１を反対方向に作動させ
て、可動側電極７を上昇させることにより溶接ガン加圧
を開放し、ステップでワークガイドレール１２を介し
て、ナット溶接が終了したワークＷを固定側電極６上か
ら搬出し、ステップで図外のカウンタを＋１だけイン
クリメントした後、ステップに戻って、ワーク供給か
ら始まる第２回目のサイクルに移る。第２回目以降のサ
イクルにおいては、加圧ストロークの基準値はその直前
のサイクルにおいてストローク検出手段２１を介して計
測された加圧ストローク長が用いられる。かくして、加
圧ストローク基準値は毎サイクル自動的に更新されるか
ら、溶接時の電極の摩耗や、その修正のための研磨によ
る加圧ストローク長の変化は完全に補正される。よって
ステップにおける加圧ストロークの正常・異常判定に
あたり、ストローク検出手段２１のレベルをいちいち調
整したりする必要は全くない。ステップで、加圧スト
ローク基準値と実測値とがほぼ等しくなければ加圧スト
ローク異常と判定されて、ステップに移行し、サイク
ルの進行を停止する。以降、作業者が図外の手動操作手
段を操作して、加圧シリンダ１１を上昇作動させ（ステ
ップ）、可動側電極７を退避させてからステップ
で、ナットＮがワークＷ上に投入されているか否かを目
視で確認する。ナットＮが投入されていないことが確認
された場合は、ステップで１回目のサイクルであるか
否かを確認する（例えばサイクル番号表示盤の表示を確
認する）。

１回目のサイクルであれば、ナット供給装置１３におけ
るナットの引掛りなどに基づく供給不良等のことも考え
られるから、そのままもう一度サイクルを繰返してみる
ため、ステップへ移り、サイクル釦を押してナット自
動供給から始める。一方、ステップで、ナットＮがワ
ークＷ上に投入されていることが確認された場合、又
は、ステップで２回目以降であることが確認された場
合は、ナット溶接装置のどこかに異常ありと考えられる
から、電源を切り（ステップ）、装置全体の点検を実
施する（ステップ）。そして異常箇所が判明し、それ
が修理された後、改めてステップから始められること
となる。また、ステップで、ナットＮの溶融加圧によ
る厚さ変化が異常であると判定された場合は、ステップ
に移行してサイクルを停止せしめ、その後ステップ
に至る一連の作業者手動操作によるチェック工程が実施
される。

なお、上記実施例はストローク検出手段２１のロット２
３を電極アーム７に取付けたものを示したが、第５図に
示すように、加圧シリンダ１１のロッド１１ａに磁石を
埋め込み、そのロッド１１ａに検出ヘッド２５を組み込
んでもよい。この発明に用いるストローク検出手段２１
は、第１〜２図に示したものに限定されず、その他種々
の公知の非接触型直線変位量測定器を利用することがで
きる。

この実施例によれば、溶接電極の摩耗量の大小に関わら
ず、ナット供給の有無が確実に判定できるし、更にナッ
トの溶接前後の厚さの差を測定することにより、ナット
溶着状態の良否の判定も可能である。また、予め電極チ
ップの摩耗限度値を設定しておくことにより、摩耗に基
づくチップ使用限界或いはチップ交換時期を判定して、
自動的に表示することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、ナット溶
接機において、溶接ガンの可動側電極のストローク長を
毎サイクルごとに測定すると共に、常に直前のサイクル
のストローク長を基準値として現サイクルのストローク
長の正常・異常を判定するものとしたため、電極摩耗の
大小に関わらず、無調整でウエルドナットの欠品の有無
を確実に検知できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のナット欠品検知方法に用い得るスト
ローク検出手段の一使用態様図、第２図はそのストロー
ク検出手段の断面構造図、第３図はこの発明のナット欠
品検知方法の一例を示す流れ図、第４図はウエルドナッ
トの側面図、第５図はストローク検出手段の他の使用態
様図、第６図はナット溶接機の正面図、第７図はその側
面図、第８図はナット溶接機における従来のナット欠品
検知手段の使用態様図、第９図はナット溶接機の作動図
で、同図（ａ）はナット有りの場合、同図（ｂ）はナッ
ト無しの場合を示す。 ６……固定側電極 ７……対向電極（可動側電極） Ｎ……ウエルドナット Ｗ……ワーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定側電極上に供給されるワーク及びウエ
   ルドナットを、上下可動の対向電極で加圧して溶接する
   サイクルを繰返すナット溶接機において、前記対向電極
   の加圧時のストローク長を各溶接サイクル毎に検出する
   と共に、前サイクルの検出ストローク長を基準値として
   現サイクルにおける検出ストローク長と比較することに
   より、ナット欠品の有無を判断することを特徴とするナ
   ット欠品検知方法。