JPH07115205B2 - 抵抗溶接機の電極加圧測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，抵抗溶接機の電極加圧力を測定またはモニタ
リングする電極装置に関する。

（従来の技術） 抵抗溶接は，電極を介して適切な加圧力により被溶接物
を挟持し，その後，溶接電極を通して溶接電流を流し，
溶接部を加熱溶融し圧接する。

抵抗溶接においては，溶接上，圧接力が設定圧力に達っ
した後，溶接電流を通電し，加熱を開始することが望ま
しい。また同様に溶接部が溶接に充分な溶融状態に達し
溶接電流を遮断した場合も，溶接部が適切な温度に下降
した後，圧接力を解除することが望ましい。

そこで，一般に使用される流体圧を利用した加圧装置に
おいては，流体切り替え電磁弁及び流体回路に時間遅れ
要素が存在すると，通常の溶接作業は作業能率を高める
観点から加圧力が設定圧に達する以前に通電停止と同時
に電磁弁の切り替えを行う場合がある。

これらの動作指令は抵抗溶接制御装置により行われる
が，その設定に必要な電極加圧力の測定方法は殆どが，
例えば第１図に示すように，圧力計を電極22,電極23に
挿入し，これを電極で挟んでその圧力計21に生じる静的
圧接力をダイヤルゲージ24で測定するものであった。

また最近では例えば第２図に示すように，歪ゲージ25を
スポット溶接ガン26の電極アーム27に直接貼り付けて電
極加圧力をアームの歪から測定する方法が知られてい
る。

また，第３図に示すように，小さな電圧増幅器28を内蔵
した歪ゲージ式圧力変換器29をスポット溶接ガン26の可
動部に挿入して電極加圧力と溶接電流の両者を電磁オシ
ロやデータレコーダ等で記憶する測定方法も試みられて
いる。

（本発明が解決しようとする問題点） しかかしながら，上記の溶接加圧計は，溶接現場で要求
される動的圧接力，すなわち溶接電流の通流時期と合わ
せて測定することはできないばかりでなく，圧力計を手
で持つため危険である。

また，他のストレンゲージ等は溶接時の衝撃やスパッタ
に弱く長持ちしない。また圧力変換器にあっては，装置
が大掛かりとなるだけでなく，数千アンペア〜数万アン
ペアの大電流回路と接近して測定するため，電磁誘導に
よって生じるノイズの影響を受け，真の加圧力測定が困
難であった。

そこで，本発明は，抵抗溶接の溶接時期において，電極
加圧力を直接真の測定値を得ることができ，最適の溶接
品質を得るための電極加圧力と溶接電流との時間設定の
精度向上に寄与することを目的とする。

（問題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために，本発明では抵抗溶接機の
電極の加圧中心又はその周辺において電極加圧時の加圧
力を受け，この負荷された加圧力を圧電作用を介して出
力電圧に変換して電極の加圧力を測定する装置におい
て，抵抗溶接機の電極内部に，電極加圧時の機械的エネ
ルギーを表面に受けると，これを電気的エネルギーに変
換して加圧力に応じた電気量を発生するセンサを，絶縁
材を介して内蔵した電極装置を提供する。

（作用） そして，本発明装置によれば，センサを電極内部に絶縁
材を介して組み込むだけで，外部からのスパッタ付着防
止はもちろん，内部からの電磁誘導によるノイズの影響
を受けることがなく，真の測定値を得ることができ，加
圧力の設定精度を著しく高めることができる。

（実施例） 以下，本発明にかかる装置の具体的な実施例を第４図〜
第８図の図面に基づいて説明する。

なお，第４図はスポット溶接機の電極装置の断面を示
す。同図において，電極装置１の支持部材下側にホルダ
２が固定され，このホルダのネジ孔３に螺子アタダプタ
４が螺着され，このアダプタの挿入孔５にシャンク６が
嵌着されている。

このシャンク６は電極加圧線イ−イに対し交差する方向
に二分割されていて，一方のシャンク6aと他方のシャン
ク6bには同一加圧線上において相互に対面する側にそれ
ぞれ円形凹部７が形成されている。

シャンク6a,シャンク6bは締めつけボルト８と絶縁パイ
プ９を介して挿入した締めつけ調整ボルト10により固定
されている。電極チップ11はシャンク6bの先端に挿入さ
れている。

上記の円形凹部７の中には，外部にリード線14を引き出
したセンサ12が絶縁材13を介して挿入されている。

このセンサ12は，一般に市販されているものでよく，た
とえば表面に電極加圧時の力を受けると，圧電効果によ
りその機械的出力を電気量に変換し，外部へ出力電圧を
発生する特殊材料を用いた構造になっている。

このセンサ12から出力された電気量を検出してこれをデ
ジタル表示器（図省略）に表示してチエックしたり，ま
たはこれをコンピュータ機器等に取り入れ，予め内部設
定した値と比較して，大小判定するモニタリングも可能
になる。

なお，ホルダ２及びシャンク６の内部には電極の温度上
昇を防ぐための冷却水循環路15,冷却水循環路16が形成
されている。

次に第５図は電極加圧線上イ−イの周囲にセンサ12を設
けた場合の一例を示す。

この場合，センサ12は加圧シリンダロッド17に嵌入した
中間ホルダ18の外周に設置され、この中間ホルダ内に嵌
入したポイントホルダ19との間に絶縁材13を介して挿入
されている。

次に第６図はセンサ12をポイントホルダ19と加圧シリン
ダロッド17の中間ホルダ18との同一中心線上イ−イに挿
入した場合の一例を示す。この場合，ポイントホルダ19
に設けた凹部20の内部に絶縁材13を挿入し，その絶縁材
の中にセンサ12を設置し，センサの上からポイントホル
ダ19の凹部に中間ホルダ18を介して加圧シリンダロッド
17が挿入された構成になっている。

次に第７図は他の構造例を示し，ポイントホルダ19の凹
部20に絶縁材13を介してセンサ12を組み込み，そのセン
サの上からシリンダロッド17を挿入したものである。

この場合，センサ12は加圧力を加圧中心線上イ−イで直
接シリンダロッド17から受ける構造になっている。

以上の構成において，スポット溶接機の起動ボタンを押
すと，電磁弁が切り替わり，溶接ヘッドが下降し，上電
極が被溶接物に当接し，徐々に圧力が上昇すると共に，
センサの表面に加圧力が加わると，センサの圧電効果に
より負荷された圧力に応じた電荷が生じ，外部へ電圧を
出力する。この電気出力を他の機器を介して処理するこ
とで測定またはモニタリングすることができる。

一方，所定の加圧力に達っすると電磁弁が切り替わって
から，予め制御装置に内部設定されたスクイズ時間が経
過すると，主電源のサイリスタがONして通電が開始され
通電時間に入る。

通電時間が完了すると，主サイリスタがOFFし，電極間
の電圧は消失する。これと共に保持時間に入り溶接部を
設定された一定時間保持する。この保持時間が完了する
と，電磁弁が切り替わり徐々に圧接力は減少し，ついに
は電極は開放し，センサの出力は加圧以前の状態に復帰
する。

なお，電極に大電流が流れてもセンサは絶縁されている
ため電気的な影響は受けずに，機械的な負荷のみ受ける
ことになる。

（発明の効果） 以上で説明したように，本発明の装置によれば，溶接時
の電極加圧力を溶接中でも何ら支障なく真の加圧力を測
定またはモニタリングすることができる。また圧電効果
を利用したセンサを電極加圧線上またはその周辺に絶縁
した状態で組み込ませるだけで，センサを外部からのス
パッタや内部からの電磁誘導による電気的障害等から回
避することができ，真の測定値を得ることができる。

したがって，本発明によれば，最適の溶接品質が得られ
るための充分な加圧力の設定精度の向上を図ることがで
きるから，シーケンス制御におけるスクイズ時間等の時
間設定が容易になるという幾多の作用効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第1A図は従来の加圧力測定方法で使用されているダイヤ
ルゲージ式の電極加圧計を示す平面図。第1B図はその側
面図。第２図は従来使用されている貼り付け式歪ゲージ
をスポット溶接ガンに使用した場合の概略図。第３図は
従来の歪ゲージ式圧力変換器をスポット溶接ガンに使用
した場合の概略図。第４図は本発明装置のスポット溶接
機の電極装置を示す断面図。第５図〜第７図は本発明の
他の実施例を示す電極装置の断面図。 １……電極装置、12……センサ 13……絶縁材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】抵抗溶接機の電極の加圧中心又はその周辺
   で電極加圧時の加圧力を受け，この負荷された加圧力を
   圧電作用を介して電気出力に変換し電極の加圧力を測定
   する装置であって，電極加圧時の機械的エネルギーをそ
   の表面に受けると，これを電気的エネルギーに変換して
   加圧力に応じた電気量を発生するセンサを，抵抗溶接機
   の電極内部に絶縁材を介して内蔵した抵抗溶接機の電極
   加圧測定装置。