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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】6590107
(24)【登録日】2019年9月27日
(45)【発行日】2019年10月16日
(54)【発明の名称】スポット溶接機
(51)【国際特許分類】
B23K 11/31 20060101AFI20191007BHJP
B23K 11/30 20060101ALI20191007BHJP
B23K 11/11 20060101ALI20191007BHJP
【ＦＩ】
B23K11/31
B23K11/30
B23K11/11 521
【請求項の数】1
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2019-91913(P2019-91913)
(22)【出願日】2019年5月15日
【審査請求日】2019年5月22日
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000143112
【氏名又は名称】株式会社向洋技研
(72)【発明者】
【氏名】甲斐 美利
(72)【発明者】
【氏名】甲斐 孝治
(72)【発明者】
【氏名】橋爪 和裕
(72)【発明者】
【氏名】多田 旭
(72)【発明者】
【氏名】小野田 幸徳
【審査官】
岩見 勤
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００９−５６４９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−５６４９６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２３Ｋ １１／３１
Ｂ２３Ｋ １１／３０
Ｂ２３Ｋ １１／１１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
スポット溶接電源の一方の極に接続され、かつ下端に溶接チップがセットされる電極棒本体を囲んで把持機構を設け、さらに前記把持機構を囲んで前記電極棒本体と軸心を一致させて加圧ピストン・シリンダ機構を設け、前記加圧ピストン・シリンダ機構におけるピストンにはその軸心に沿って前記電極棒本体が貫通する貫通孔が設けられ、前記電極棒本体の外周に前記把持機構の一部を構成する絶縁性を備える可撓性筒状体を嵌め合わせ、さらに、前記可撓性筒状体の外周面の少なくとも一部に高圧空気溜り凹所を形成し、この高圧空気溜り凹所に注入された高圧空気により前記可撓性筒状体を半径方向に膨突させて前記電極棒本体を把持し、次に前記加圧ピストン・シリンダ機構に注入された高圧空気により、前記電極棒本体を降下させて前記溶接チップにより被溶接材を加圧通電して溶接するスポット溶接電極を備えたスポット溶接機において、
前記電極棒本体と前記把持機構との間の滑りを検知する滑り検知部と、
光ファイバを有し、該光ファイバの一部分を前記把持機構側に露出させ、該一部分に油が付着することによる前記光ファイバの受光端側での光量の減少から油を検知する油検知部と、
第１の警報と該第１の警報と異なる内容の第２の警報を出力する警報出力部と、
前記被溶接材が加圧通電されたときに前記滑り検知部にて前記電極棒本体と前記把持機構との間の滑りが検知され、且つ前記油検知部にて油が検知された場合、前記警報出力部から前記第１の警報を出力させ、前記被溶接材が加圧通電されたときに前記滑り検知部にて前記電極棒本体と前記把持機構との間の滑りが検知され、且つ前記油検知部にて油が検知されない場合、前記警報出力部から前記第２の警報を出力させる制御部と、
を備える、
スポット溶接機。
前記電極棒本体と前記把持機構との間の滑りを検知する滑り検知部と、
光ファイバを有し、該光ファイバの一部分を前記把持機構側に露出させ、該一部分に油が付着することによる前記光ファイバの受光端側での光量の減少から油を検知する油検知部と、
第１の警報と該第１の警報と異なる内容の第２の警報を出力する警報出力部と、
前記被溶接材が加圧通電されたときに前記滑り検知部にて前記電極棒本体と前記把持機構との間の滑りが検知され、且つ前記油検知部にて油が検知された場合、前記警報出力部から前記第１の警報を出力させ、前記被溶接材が加圧通電されたときに前記滑り検知部にて前記電極棒本体と前記把持機構との間の滑りが検知され、且つ前記油検知部にて油が検知されない場合、前記警報出力部から前記第２の警報を出力させる制御部と、
を備える、
スポット溶接機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、昇降する電極棒本体を把持する把持機構と、加圧する加圧機構とを一体化し、共通する高圧空気源により作動できるようにしたスポット溶接電極を備えたスポット溶接機に関する。
【背景技術】
【0002】
先に、本発明者らは、特許文献１に記載したスポット溶接電極を開発した。このスポット溶接電極は、スポット溶接電源の一方の極に接続され、かつ下端に溶接チップがセットされる電極棒本体を囲んで把持機構を設け、さらに把持機構を囲んで電極棒本体と軸心を一致させて加圧ピストン・シリンダ機構を設け、加圧ピストン・シリンダ機構におけるピストンにはその軸心に沿って電極棒本体が貫通する貫通孔が設けられ、電極棒本体の外周に把持機構の一部を構成する絶縁性を具える可撓性筒状体を嵌め合わせ、さらに、可撓性筒状体の外周面の少なくとも一部に高圧空気溜り凹部を形成し、この高圧空気溜り凹部に注入された高圧空気により可撓性筒状体を半径方向に膨突させて電極棒本体を把持し、次に加圧ピストン・シリンダ機構に注入された高圧空気により、電極棒本体を降下させて溶接チップにより被溶接材を加圧通電して溶接するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９−０５６４９５号（特許第４７８０５０２号）公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の出願人は、上述したスポット溶接電極を搭載したスポット溶接機を製造販売しているが、ある販売先のユーザから正常に溶接ができないことがあるという指摘を受けた。その原因を探ってみたところ、該ユーザの作業環境の空気中に通常よりも多くの油分が含まれており、その油分がスポット溶接電極内に浸入して、電極棒本体と把持機構との間（正確には、“電極棒本体と把持機構の可撓性筒状体”との間であるが、単に“電極棒本体と把持機構との間”と呼ぶこととする）で滑りを発生させていたことが判明した。加圧時に電極棒本体と把持機構との間で滑りが発生すると、設定した通りの加圧力が被溶接物に加わらなくなるため、溶接不良となる。
【0005】
一方、空気中に含まれる油分が原因となる滑りとは別に、把持機構の可撓性筒状体にクラックが発生することによる空気漏れが原因で滑りが発生することもある。可撓性筒状体にクラックが発生した場合も、設定した通りの加圧力が被溶接物に加わらなくなるため、溶接不良となる。
【0006】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、作業環境の空気中に含まれる油分がスポット溶接電極内に浸入することで生ずる電極棒本体と把持機構との間の滑りと、把持機構の可撓性筒状体がクラックすることで生ずる電極棒本体と把持機構との間の滑りのそれぞれを検知することができるスポット溶接機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明のスポット溶接機は、スポット溶接電源の一方の極に接続され、かつ下端に溶接チップがセットされる電極棒本体を囲んで把持機構を設け、さらに前記把持機構を囲んで前記電極棒本体と軸心を一致させて加圧ピストン・シリンダ機構を設け、前記加圧ピストン・シリンダ機構におけるピストンにはその軸心に沿って前記電極棒本体が貫通する貫通孔が設けられ、前記電極棒本体の外周に前記把持機構の一部を構成する絶縁性を備える可撓性筒状体を嵌め合わせ、さらに、前記可撓性筒状体の外周面の少なくとも一部に高圧空気溜り凹所を形成し、この高圧空気溜り凹所に注入された高圧空気により前記可撓性筒状体を半径方向に膨突させて前記電極棒本体を把持し、次に前記加圧ピストン・シリンダ機構に注入された高圧空気により、前記電極棒本体を降下させて前記溶接チップにより被溶接材を加圧通電して溶接するスポット溶接電極を備えたスポット溶接機において、前記電極棒本体と前記把持機構との間の滑りを検知する滑り検知部と、光ファイバを有し、該光ファイバの一部分を前記把持機構側に露出させ、該一部分に油が付着することによる前記光ファイバの受光端側での光量の減少から油を検知する油検知部と、第１の警報と該第１の警報と異なる内容の第２の警報を出力する警報出力部と、前記被溶接材が加圧通電されたときに前記滑り検知部にて前記電極棒本体と前記把持機構との間の滑りが検知され、且つ前記油検知部にて油が検知された場合、前記警報出力部から前記第１の警報を出力させ、前記被溶接材が加圧通電されたときに前記滑り検知部にて前記電極棒本体と前記把持機構との間の滑りが検知され、且つ前記油検知部にて油が検知されない場合、前記警報出力部から前記第２の警報を出力させる制御部と、を備える。
【0008】
上記構成によれば、電極棒本体と把持機構との間の滑りを検知し、且つ把持機構内において油を検知した場合、第１の警報を出力し、電極棒本体と把持機構との間の滑りを検知し、且つ把持機構内における油を検知しない場合、第２の警報を出力するので、本発明のスポット溶接機を使用するユーザは、把持機構に滑りが発生したことを認識できるとともに、滑りの原因が作業環境の空気中に含まれる油分によるものなのか、把持機構の一部を構成する可撓性筒状体のクラックによるものなのかを認識することができる。
【0009】
また、該ユーザは、第１又は第２の警報によって加圧不良が発生していることを認識できることから、溶接不良品の発生を最小限に抑えることができる。また、該ユーザは、製造メーカ（又は販売店）に対していち早くメンテナンスを依頼することができるので、本発明のスポット溶接機の使用不能期間を最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、作業環境の空気中に含まれる油分がスポット溶接電極内に浸入することで生ずる電極棒本体と把持機構との間の滑りと、把持機構の可撓性筒状体がクラックすることで生ずる電極棒本体と把持機構との間の滑りのそれぞれを検知することができる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るスポット溶接機1を示す側面図である。同図において、本実施形態に係るスポット溶接機１は、冷却装置２と、電源装置（スポット溶接電源）３と、導電ケーブル４と、溶接機フレーム５と、支持アーム６と、スポット溶接電極７と、バランサ８と、板状の下電極（“テーブル電極”とも呼ばれる）９と、操作パネル１０とを備える。
【0013】
冷却装置２は、溶接時にスポット溶接電極７等から発生する熱を冷却するための冷却水を供給する。冷却装置２は、電源が投入されている間は常時動作してスポット溶接電極７との間で冷却水を循環させる。電源装置３は、受電設備（図示略）から供給される三相の交流電力を整流素子（図示略）にて直流に変換し、変換後の直流から高周波交流を生成して出力する。導電ケーブル４は、スポット溶接電極７への電力供給に用いられ、一端が電源装置３を構成する溶接トランス（図示略）の２次側出力端のプラス電極に接続され、他端がスポット溶接電極７の上端に配設される給電装置７５に接続される。
【0014】
溶接機フレーム５は、冷却装置２及び電源装置３の近傍にて垂直方向に立設され、支持アーム６を水平方向に回動可能に支持する。支持アーム６は、溶接機フレーム５に対して水平方向に延びる第１支持アーム６Ａと、第１支持アーム部６Ａの先端部分から水平方向に延び、先端部分でスポット溶接電極７を支持する第２支持アーム部６Ｂと、第１支持アーム部６Ａと第２支持アーム部６Ｂを回動自在に繋ぐ回動軸６Ｃとを備える。
【0015】
スポット溶接電極７は、上述した給電装置７５の他に、電極棒本体７０と、ハンドル７１と、押しボタン式の起動スイッチ７２と、溶接ガン７３と、溶接チップ（“チップ電極”とも呼ばれる）７４と、加圧装置７６とを備える。電極棒本体７０は、長尺棒状を成し、支持アーム６の先端部において、該支持アーム６に対して直角方向に上下動自在に配設される。電極棒本体７０の下端部にはハンドル７１及び溶接ガン７３がそれぞれ配設され、上端部には給電装置７５が配設され、さらに給電装置７５の下方で、支持アーム６の直上部には加圧装置７６が配設される。
【0016】
溶接チップ７４は、溶接ガン７３の先端部分に配設される。なお、前述した各種部品が設けられた電極棒本体７０は、第２アーム６Ｂの先端部分に設けられるバランサ８によって一定の張力で引き上げられた状態で保持される。バランサ８による昇降機構の作用により、溶接ガン７３を上下方向の任意の位置に停止させることができる。なお、バランサ８にはワイヤ８ａが収容されており、ワイヤ８ａの先端がスポット溶接電極７のハンドル７１の根元部分に接続される。
【0017】
給電装置７５は、２枚の導電性金属板（図示略）を内蔵し、高圧空気の供給を受けることで接触状態になる開閉器である。加圧装置７６は、高圧空気の供給を受けることで電極棒本体７０を把持し、さらに電極棒本体７０を下方へ押圧する。加圧装置７６の詳細につては後述する。ハンドル７１は、リング形状を成し、人手による溶接ガン７３の回転を補助する。ハンドル７１には、前述した起動スイッチ７２が配設されており、この起動スイッチ７２を押下することで電源装置３に起動信号Ｓｐが出力される。電源装置３は、起動スイッチ７２からの起動信号Ｓｐを受け取ることで溶接ガン７３に対する加圧と電流供給を行う。即ち、電源装置３は、起動信号Ｓｐを受け取ることで加圧装置７６を作動させて溶接ガン７３を被溶接物に向かう方向に加圧するとともに、給電装置７５を作動させて溶接ガン７３への給電を行う。
【0018】
図２は、加圧装置７６を示す縦断面図である。また、図３は、図２の加圧装置７６のＡ−Ａ線断面図である。図２及び図３において、加圧装置７６は、電極棒本体７０を囲み、それを把持する把持機構７６１と、把持機構７６１を囲んで電極棒本体７０と軸心を一致させた加圧ピストン・シリンダ機構７６２とから構成される。把持機構７６１は、加圧ピストン・シリンダ機構７６２のピストン７６３の一部を利用して、一体に電極棒本体７０を把持する。加圧ピストン・シリンダ機構７６２においては、先に把持機構７６１が作動し、把持機構７６１の作動によってピストン７６３と一体となった電極棒本体７０及び先端部にセットした溶接チップ７４（図１参照）が空気圧により下向きに引き出され、下部電極として働く下電極９上の載置された被溶接材１５（図４参照）を加圧するとともに、通電させてスポット溶接する。
【0019】
電極棒本体７０は、銅又はその合金材から成り、筒状に形成されている。電極棒本体７０そのものは通常棒状に構成するのが好ましいが、本実施形態では、円筒状のパイプで構成し、その軸心に沿った軸孔に水冷ケーブルなどの冷却部を構成している。つまり、筒状の電極棒本体であると、溶接機として必須の水冷ケーブルなどを取り付ける必要がなく、これらは電極棒本体７０の中に収納でき、電極構造として一体化を図ることができる。
【0020】
加圧ピストン・シリンダ機構７６２のピストン７６３には、軸心に沿って電極棒本体７０が貫通するように、貫通孔７６４（図３参照）が設けられている。加圧ピストン・シリンダ機構７６２は、ピストン７６３とシリンダ７６５とから成って、ピストン７６３の先端に金属状のピストンヘッド７６６を備える点は、内燃機関などにおけるピストン・シリンダ機構と同様に構成される。
【0021】
ピストン７６３の軸心を通って貫通孔７６４が形成されており、この貫通孔７６４内には上述した電極棒本体７０が収納される。電極棒本体７０は、導電性金属の銅から成る管状に構成され、その中には水冷ケーブルや導電ケーブル等を挿通可能な構造を有している。要するに、全体として極めてコンパクトな構造であって、外部に装備されていると危険でもある水冷ケーブルや導電ケーブルが外部に露出することなく作業性もよく安全性が高められる。なお、電極棒本体７０は、一般にシャンク、ホルダと言われる。
【0022】
また、加圧ピストン・シリンダ機構７６２におけるシリンダ７６５も筒状のピストン７６３を覆ってその内部にピストンヘッド７６６を挟んで高低下の圧力の異なる空気室が形成されるところも内燃機関などと同様に通常の往復動機構であるが、本発明においては、図２に示すように、往復動機構は２つの機構の一方の機構であり、もう一方の機構はピストン７６３を含めた把持機構７６１である。つまり、電源装置３の溶接トランス（図示略）の一方の電極に接続される電極棒本体７０とピストン７６３とが一体になる把持機構７６１と、加圧ピストン・シリンダ機構７６２との一体化を達成したものである。
【0023】
空気圧入口７６７，７６８から注入された高圧空気により電極棒本体７０が可撓性筒状体７６９に把持される。そして、電極棒本体７０が可撓性筒状体７６９に把持された状態で、空気圧入口７７０に高圧空気が注入される。これにより、ピストン７６３が下降し、同時に把持され一体となった電極棒本体７０も下降する。
【0024】
このように、電極棒本体７０を空気圧により下降させて被溶接材１５（図４参照）を所定の加圧力で加圧し通電させて抵抗発熱し、スポット溶接を完了させる。所定の加圧力を与えるピストン・シリンダ機構７６２は、その動力源が空気圧であるところから、同じ動力源を用いる機構として把持機構７６１を構成すると、共通の動力源によって把持機構７６１も同時に作動させることができる。電極構造としてみてもピストン・シリンダ機構７６２と把持機構７６１は構造的に単一ユニットとして構成できる。
【0025】
また、一方において、把持機構７６１そのものが空気圧を動力源とする場合には、溶接作業終了時には、動力源は常に大気圧より高い高圧空気であることから、把持機構７６１の空気圧入口７６７，７６８への高圧空気の供給を停止し、それを開放するだけで把持状態が消失し、電極棒本体７０を手動でも又は別の昇降手段でも容易に昇降させることができる。
【0026】
また、このように一体化を図るのには、次の通りに構成できる。即ち、加圧ピストン・シリンダ機構７６２におけるピストン７６３を筒状に構成し、その軸心に沿って電極棒本体７０が貫通する貫通孔７６４を設ける。そして、電極棒本体７０を囲んで絶縁性を具える可撓性筒状体７６９を嵌め合わせる。可撓性筒状体７６９の外周面の少なくとも一部に又は略全表面に近く高圧空気溜り凹所７７１を形成する。この高圧空気溜り凹所７７１は、その長さに応じて図２に示す通り、少なくとも２つ以上に分割して構成することもでき、分割した場合には、各分割凹所７７１に高圧空気の空気注入口７６７，７６８を設ける。
【0027】
可撓性筒状体７６９は、可撓性を有する材料であれば、いずれのものからも構成できるが、好ましいのはウレタン、強化樹脂から構成し、特に、高圧空気溜り凹所７７１に注入された高圧空気によって可撓性筒状体７６９が半径方向に膨突して電極棒本体７０を外周から均一に把持することが必要であり、併せて高圧空気を開放したときには元の状態に復元できることが必要である。高圧空気溜り凹所７７１は、図示のように絶縁性を具える可撓性筒状７６９の表面を覆い、円形断面の環状でかつ筒状の空気溜りで構成する。
【0028】
可撓性筒状体７６９を２個の構成としたときは、図２のように電極棒本体７０との間には仕切り環７７２を介在させることもできる。この仕切り環７７２は、可撓性筒状体７６９の変形を防止し、電極棒本体７０の外周からの把持の均一性を達成するものである。
【0029】
このように、電源装置（スポット溶接電源）３の一方の極に接続され、かつ下端に溶接チップ７４がセットされる電極棒本体７０を囲んで設けられる加圧ピストン・シリンダ機構７６２におけるピストン７６３そのものに軸心に沿って電極棒本体７０が貫通する貫通孔を具える筒状体として構成し、この筒状のピストンそのものを利用して電極棒本体７０の把持機構７６１を構成するため、電極棒本体７０の把持と加圧とを一体化したユニットによって達成できる。
【0030】
電極棒本体７０の把持機構７６１は加圧ピストン・シリンダ機構７６２の貫通孔の軸心に沿って貫通する電極棒本体７０を囲んで絶縁性を具える可撓性筒状体７６９を嵌め合わせ、この可撓性筒状体７６９を半径方向に膨突させて電極棒本体７０を把持して成るよう構成する。このため、電極棒本体７０は高圧空気により周囲から把持できるところから、その把持は均一に行われ、この把持は高圧空気の開放によって解消できるところから、作業性が向上し、その制御も容易となり、溶接作業の自動化、ロボット化も容易に達成できる。
【0031】
上述した加圧装置７６における動作を図で示すと以下のようになる。図４は、スポット溶接電極７を、下電極９上に載置した被溶接材１５まで持ってきた状態を示す図である。また、図５〜図８は、加圧装置７６の動作を示す図である。図４に示す状態は、溶接チップ７４が被溶接材１５に接しているものの、起動スイッチ７２はまだ押下されていない状態である。また、この状態のときの加圧装置７６は、図５に示すように、加圧ピストン・シリンダ機構７６２の空気圧入口７７３に高圧空気が注入されていて、ピストン７６３が上昇状態に保持されている。なお、同図における矢印Ｙ１は高圧空気の注入方向を示しており、矢印Ｙ２はピストン７６３の移動方向を示している。この状態で、起動スイッチ７２が押下されると、図６に示すように、把持機構７６１の高圧空気溜り凹所７７１に空気圧入口７６７，７６８から高圧空気が注入されて、可撓性筒状体７６９が半径方向に膨突し、電極棒本体７０を外周から均一に把持する。なお、同図における矢印Ｙ３，Ｙ４は高圧空気の注入方向を示している、矢印Ｙ５は可撓性筒状体７６９の膨突方向を示している。
【0032】
把持機構７６１が電極棒本体７０を把持した後、高圧空気溜り凹所７７１への高圧空気の注入が継続している状態で、加圧ピストン・シリンダ機構７６２の空気圧入口７７３への高圧空気の注入が停止し、替わって加圧ピストン・シリンダ機構７６２の空気圧入口７７０に高圧空気が注入される。空気圧入口７７０に高圧空気が注入されることで、図７に示すように、ピストン７６３が下降を開始し、同時に把持され一体となった電極棒本体７０も下降を開始して、被溶接材１５（図４参照）を加圧する。また、このとき通電されてスポット溶接が行われる。なお、同図における矢印Ｙ６は高圧空気の注入方向を示しており、矢印Ｙ７はピストン７６３の移動方向を示している。
【0033】
なお、本実施形態では、下電極９を板状のものとして構成した例を中心として説明したが、位置決め、加圧通電を必要とするスポット溶接機一般に適用できることは明らかである。
【0034】
ところで、本実施形態に係るスポット溶接機１が設置された作業環境の空気中に油分が含まれていて、その油分がスポット溶接電極７の把持機構７６１内に浸入した場合、加圧時に電極棒本体７０と把持機構７６１との間で滑りが発生することがある。このような滑りが発生した場合、設定した通りの加圧力が被溶接材１５に加わらなくなり、溶接不良となってしまう。なお、電極棒本体７０と把持機構７６１との間における滑りを抑えるために、電極棒本体７０の把持機構７６１にて把持される部分に、滑り防止用のローレット又は滑り防止用の樹脂コーティング等の滑り防止層を施すようにしているが、油分による滑りを十分に抑制することはできない。
【0035】
電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑りは、可撓性筒状体７６９がクラックした場合でも発生することがある。スポット溶接機１を長期に亘って使用することで把持機構７６１の可撓性筒状体７６９が劣化し、クラックの発生に至ると、把持機構７６１が電極棒本体７０を強固に把持することができなくなり（即ち、設定した通りの加圧力が被溶接物に加わらなくなり）、溶接不良となってしまう。
【0036】
本実施形態に係るスポット溶接機１は、作業環境の空気中に含まれる油分がスポット溶接電極７の把持機構７６１内に浸入した場合に起こり得る電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑りと、把持機構７６１の可撓性筒状体７６９がクラックした場合に起こり得る電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑りのそれぞれを検知して、ユーザに報知することで溶接不良品の発生を最小限に抑えることを可能にしている。
【0037】
図１に戻り、操作パネル１０は、「電流値」、「通電時間」、「加圧力」、「被溶接材の材質」、「被溶接材の板厚」等の溶接条件の設定に用いられる。操作パネル１０は、液晶（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Organic Electro Luminescence）等の表示器を有する表示部（図示略）と、該表示部の表示器に取り付けられたタッチパネル（図示略）とを有し、該タッチパネルで設定された「電流値」、「通電時間」、「加圧力」、「被溶接材の材質」、「被溶接材の板厚」等の溶接条件が電源装置３に取り込まれる。なお、操作パネル１０は、クラウドコンピューティング（以下、“クラウド“と呼ぶ）への接続を可能とする通信機能も有しており、設定された溶接条件や、測定された「電流値」、「通電時間」、「加圧力」等のクラウド上のデータベースサーバ（図示略）への蓄積を可能にしている。勿論、電極棒本体７０と把持機構７６１との間で発生した滑りに関する情報もデータベースサーバに蓄積される。このデータベースサーバにアクセスすることで、スポット溶接機１を製造したメーカのみならず、スポット溶接機１を販売した販売店でもスポット溶接機１の状態を把握することができ、迅速な対処が可能となる。
【0038】
図８は、本実施形態に係るスポット溶接機１の滑り検知・警報装置１６の概略構成を示すブロック図である。同図において、本実施形態に係るスポット溶接機１の滑り検知・警報装置１６は、油検知部１００と、滑り検知部１０５と、警報部１０６と、表示部１０７と、インタフェース部１０８と、制御部１０９とを備える。制御部１０９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１２とを備える。
【0039】
油検知部１００は、光ファイバ１０１と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を有する発光回路１０２と、フォトダイオード等の受光素子を有する受光回路１０３とを備える。光ファイバ１０１は、その全体の一部分である検知エリア１０１ａを有し、該検知エリア１０１ａが電極棒本体７０側に露出するように配置される。図９は、油検知部１００及び滑り検知部１０５それぞれの配置を示す図である。同図に示すように、油検知部１００は、加圧装置７６のピストンカバー７７５の電極棒本体７０と対向する面側に形成された凹部７７５ａ内に配置される。なお、ピストンカバー７７５は、ピストン７６３の上端に取り付けられるものである。
【0040】
図８に戻り、油検知部１００の発光回路１０２は、光ファイバ１０１の一端側に配置され、光ファイバ１０１に光を入射する。受光回路１０３は、光ファイバ１０１の他端側（受光端側）に配置され、発光回路１０２にて入射されて光ファイバ１０１内を通過してきた光を受光し、そのときの光量に応じた信号を出力する。光ファイバ１０１の検知エリア１０１ａに油３００が付着すると、光ファイバ１０１内を通過してきた光が屈折率の違いによって外に漏れるため、受光回路１０３における受光量が減少する。この受光量の減少の有無を判定することで、油３００の付着を検知することができる。なお、油検知部１００は、例えば特開２０１２−０３７４５３号（特許第５７５５８５３号）で開示されている“液体検知器及び液体識別システム”を応用することで実現することができる。
【0041】
滑り検知部１０５は、図９に示すように、加圧装置７６のピストンカバー７７５の上端面に配置され、電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑り（電極棒本体７０に対する把持機構７６１の滑り）を検知する。滑り検知部１０５には、例えばロータリーエンコーダ（図示略）が用いられ、該ロータリーエンコーダの回転軸に取り付けたゴム付きローラー１０５ａを電極棒本体７０に接触させることで、把持機構７６１の電極棒本体７０に対する滑り応じた信号が出力される。なお、ロータリーエンコーダ以外にリニアエンコーダでも滑りを検知することができ、また光を利用しても滑りを検知することができる。
【0042】
なお、滑り検知・警報装置１６において、油検知部１００と滑り検知部１０５以外の各部は、前述した操作パネル１０に内蔵される。
【0043】
図８に戻り、警報部１０６は、サイレン吹鳴パターンの異なる（少なくとも）２つの警報音を発生し出力する。サイレンは、単なるブザー音でも良いし、音声合成によるアナウンスであっても良い。なお、２つの警報音のうち一方は第１の警報に対応し、他方は第２の警報に対応する。また、用意するサイレン吹鳴パターンは、２つに限定されるものではなく、それ以上であってもよい。
【0044】
表示部１０７は、操作パネル１０の表示部そのものであり、溶接条件等を設定するための各種表示の他、文字や絵等で構成した警報情報の表示を行う。警報情報には、少なくとも警報部１０６が出力する第１の警報に対応する第１の警報情報と、警報部１０６が出力する第２の警報に対応する第２の警報情報とがある。なお、警報部１０６と表示部１０７は、警報出力部１１５を構成する。
【0045】
インタフェース部１０８は、制御部１０９と各部（油検知部１００、滑り検知部１０５、警報部１０６及び表示部１０７）との接続を行う。制御部１０９では、ＣＰＵ１１０がＲＯＭ１１０及びＲＡＭ１１１と協同して各部（油検知部１００、滑り検知部１０５、警報部１０６及び表示部１０７）を制御する。なお、ＲＯＭ１１０には、ＣＰＵ１０９を制御するプログラムが記憶されており、ＲＡＭ１１１は、ＣＰＵ１０９の動作において使用される。
【0046】
制御部１０９は、スポット溶接電極７のハンドル７１に設けられた起動スイッチ７２から出力される起動信号Ｓｐをインタフェース部１０８経由で取り込むことで、以下に示す制御を行う。（１）滑り検知部１０５の出力信号を取り込み、電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑りの有無を判定する。
（２）油検知部１００の発光回路１０２を制御して発光させるとともに、油検知部１００の受光回路１０３からの出力信号を取り込んで、油の浸入の有無を判定する。
（３）電極棒本体７０と把持機構７６１との間で滑りが発生しと判定した場合、その原因が把持機構７６１内への油の浸入か、または把持機構７６１の可撓性筒状体７６９のクラックかを判定し、把持機構７６１内への油の浸入と判定した場合、警報部１０６から第１の警報音を出力させるとともに、表示部１０７に第１の警報情報を表示させる。これに対し、把持機構７６１の可撓性筒状体７６９にクラックが発生したと判定した場合、警報部１０６から第２の警報音を出力させるとともに、表示部１０７に第２の警報情報を表示させる。
【0047】
このように、制御部１０９は、起動スイッチ７２が押下されて被溶接材１５（図４参照）が加圧通電される際に、上記（１）〜（３）の処理を行う。即ち、制御部１０９は、滑り検知部１０５の出力信号を取り込むことで、電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑りの有無を判定し、且つ油検知部１００の出力信号を取り込むことで、把持機構７６１内への油の浸入の有無を判定し、電極棒本体７０と把持機構７６１との間で滑りが発生していて、把持機構７６１内への油の浸入が有る場合、第１の警報音を出力するとともに、第１の警報情報を表示し、把持機構７６１と把持機構７６１との間で滑りが発生しているが、把持機構７６１内への油の浸入が無い場合、第２の警報音を出力するとともに、第２の警報情報を表示する。
【0048】
スポット溶接機１を使用して溶接作業を行っているユーザは、第１の警報音を聞く、及び／又は第１の警報情報の表示を見ることで、電極棒本体７０と把持機構７６１との間で滑りが発生していることを認識でき、さらにその滑りの原因が把持機構７６１内への油の浸入であると認識できる。また、該ユーザは、第２の警報音を聞く、及び／又は第２の警報情報の表示を見ることで、電極棒本体７０と把持機構７６１との間で滑りが発生していることを認識でき、さらにその滑りの原因が把持機構７６１の可撓性筒状体７６９のクラックであると認識できる。
【0049】
なお、本実施形態に係るスポット溶接機１の油検知部１００は、受光量に応じた信号を出力するだけで、油の検知を行っておらず、それを制御部１０９に任せていたが、制御部１０９のその機能（油検知機能）を油検知部１００に持たせるようにしてもよい。
【0050】
また、本実施形態に係るスポット溶接機１の滑り検知部１０５は、把持機構７６１の電極棒本体７０に対する滑りに応じた信号を出力するだけで、電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑りの検知を行っておらず、それを制御部１０９に任せていたが、制御部１０９のその機能（滑り検知機能）を滑り検知部１０５に持たせるようにしてもよい。
【0051】
次に、本実施形態に係るスポット溶接機１の滑り検知・警報装置１６の動作を説明する。図１０は、滑り検知・警報装置１６の動作を説明するためのフローチャートである。同図において、制御部１０９は、スポット溶接機１の導入後の最初の立ち上げ時に油検知部１００の出力信号（受光量を示す信号）を取り込み、初期値として記憶する（ステップＳ１０）。なお、この初期値はいつでもリセットできるようにしてもよい。制御部１０９は、油検知部１００の最初の出力信号を初期値として記憶した後、起動スイッチ７２からの起動信号Ｓｐが有るかどうか判定する（ステップＳ１１）。制御部１０９は、起動信号Ｓｐが無いと判定した場合（即ち、ステップＳ１１で「ＮＯ」と判定した場合）、起動信号Ｓｐが有ると判定するまで同ステップを繰り返す。これに対し、制御部１０９は、起動信号Ｓｐが有ると判定した場合（即ち、ステップＳ１１で「ＹＥＳ」と判定した場合）、滑り検知部１０５の出力信号を取り込む（ステップＳ１２）。
【0052】
次いで、制御部１０９は、滑り検知部１０５の出力信号に基づき、把持機構７６１の電極棒本体７０に対する滑りが生じているかどうか判定する（ステップＳ１３）。制御部１０９は、把持機構７６１の電極棒本体７０に対する滑りが生じていないと判定した場合（即ち、ステップＳ１３で「ＮＯ」と判定した場合）、ステップＳ１１に戻り、次の起動信号Ｓｐの有無を判定する。これに対し、制御部１０９は、把持機構７６１の電極棒本体７０に対する滑りが生じていると判定した場合（即ち、ステップＳ１３で「ＹＥＳ」と判定した場合）、油検知部１００の出力信号を取り込み、記憶する（ステップＳ１４）。この場合、上述した初期値を上書きするのではなく、初期値とは異なる記憶領域に今回の油検知部１００の出力信号を記憶する。
【0053】
次いで、制御部１０９は、今回の油検知部１００の出力信号を前回値（又は初期値）と比較する（ステップＳ１５）。そして、今回の油検知部１００の出力が前回値（又は初期値）未満かどうか判定する（ステップＳ１６）。制御部１０９は、今回の油検知部１００の出力が前回値（又は初期値）未満であると判定した場合（即ち、ステップＳ１６で「ＹＥＳ」と判定した場合）、警報部１０６を制御して第１の警報音を出力させ（ステップＳ１７）、さらに表示部１０７を制御して第２の警報情報を表示させる（ステップＳ１８）。ここで、今回の油検知部１００の出力信号が前回値（又は初期値）未満である場合とは、油検知部１００の受光回路１０３における受光量が前回より減少した場合である。即ち、油を検知した場合である。制御部１０９は、ステップＳ１８の処理を行った後、ステップＳ１１の処理に戻る。
【0054】
一方、制御部１０９は、今回の油検知部１００の出力信号が前回値（又は初期値）未満でないと判定した場合（即ち、ステップＳ１６で「ＮＯ」と判定した場合）、警報部１０６を制御して第２の警報音を出力させ（ステップＳ１９）、さらに表示部１０７を制御して第２の警報情報を表示させる（ステップＳ２０）。ここで、今回の油検知部１００の出力信号が前回値（又は初期値）未満でない場合とは、油検知部１００の受光回路１０３における受光量が前回と変らない場合である。即ち、油を検知しない場合である。制御部１０９は、ステップＳ２０の処理を行った後、ステップＳ１１の処理に戻る。なお、一度でも油検知部１００の光ファイバ１０１の検知エリア１０１ａに油３００が付着した場合、拭き取らない限り付着したままになるが、メンテナンス時等で拭き取るようにすればよい。また、拭き取ることで、スポット溶接機１の導入後の最初の立ち上げ時と略同じ状態になるので、拭き取った場合はステップＳ１０の処理から始めるとよい。
【0055】
このように、本実施形態に係るスポット溶接機１は、滑り検知部１０５の出力信号より電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑りを検知し、且つ油検知部１００の出力信号より把持機構７６１内への油の浸入を検知した場合、第１の警報音を出力するとともに、第１の警報情報を表示し、滑り検知部１０５の出力信号より電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑りを検知し、且つ油検知部１００の出力信号より把持機構７６１内への油の浸入を検知しない場合、第２の警報音を出力するとともに、第２の警報情報を表示するので、スポット溶接機１を使用して溶接作業を行っているユーザは、電極棒本体７０と把持機構７６１との間で滑りが生じたことを把握することができ、しかもそれが作業環境の空気中に含まれる油分によるものなのか、把持機構７６１の一部を構成する可撓性筒状体７６９のクラックによるものなのかを容易に判別することができる。
【0056】
そして、該ユーザは、警報音を聞いた時点（及び／又は警報情報を見た時点）で溶接作業を止めることで、溶接不良品の発生を最小限に抑えることができる。また、該ユーザは、製造メーカ（又は販売店）に対していち早くメンテナンスを依頼することで、本発明のスポット溶接機の使用不能期間を最小限に抑えることができる。
【0057】
なお、本発明を特定の実施形態を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
【0058】
例えば、上記実施形態に係るスポット溶接機１では、光ファイバの一部分に油が付着することによる受光量の変化から油を検知するようにしたが、２枚の導電板間に油が付着することによる静電容量の変化から油を検知することも可能である。
【0059】
また、上記実施形態に係るスポット溶接機１では、電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑りの検知を加圧装置７６のピストンカバー７７５の上端面に配置した滑り検知部１０５で行うようにしたが、電極棒本体７０の軸心と加圧装置７６の軸心を一致させることで、電極棒本体７０の可撓性筒状体７６９に対する接触を防止しつつ、高圧空気溜り凹所７７１を確保可能にする転がりガイドを使用し、この転がりガイドに滑り検知部を設けて、電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑りを検知するようにしてもよい。図１１は、上述した転がりガイド８００を示す平面図、図１２は、図１１の転がりガイド８００のＢ−Ｂ線断面図である。
【0060】
図１１及び図１２において、転がりガイド８００は、略円筒状に形成されており、内部には９０度間隔で４個のガイドローラー８０１が配設されている。各ガイドローラー８０１は、軸８０２にて回動可能に支持されている。これらのガイドローラー８０１のうちの１つに対して滑り検知部１１５を設ける。滑り検知部１１５には、前述した滑り検知部１０５と同様に、例えばロータリーエンコーダ（図示略）が用いられ、該ロータリーエンコーダの回転軸に取り付けたゴム付きローラー１１５ａをガイドローラー８０１に接触させることで、電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑りを検知する。なお、滑り検知部１１５においても、ロータリーエンコーダ以外にリニアエンコーダを用いることができる。また、ロータリーエンコーダやリニアエンコーダのように機械的に滑りを検知するもの以外に、カメラを用いて滑りを検知するものなどが考えられる。因みに、カメラを用いて滑りを検知する場合、加圧装置７６側にカメラ（図示略）を配置し、電極棒本体７０側に目盛りを刻印（又は塗布）し、該目盛りをカメラで撮影することで、電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑りを検知する。
【0061】
また、上記実施形態に係るスポット溶接機１は、加圧力を直接検知する手段（以下、“加圧力検知部”と呼ぶ）を有していないが、該加圧力検知部を設けることも可能である。但し、この加圧力検知部だけでは、電極棒本体７０と把持機構７６１との間に滑りが生じた場合、その原因が油によるものか、把持機構７６９の可撓性筒状体７６９のクラックによるものなのかを判別することはできないが、加圧力が正常に加わっているかどうかを認識することができる。
【0062】
図１３は、加圧装置７６の下部の縦断面と加圧力検知部９００とを示す図である。同図において、加圧力検知部９００は、加圧装置７６の下端側のピストンカバー７７６とハウジングプレート７７７との間に配設される。加圧力検知部９００は、スプリング（ばね）９０１と、スプリング９０１の外径と同型で円板状の圧電素子９０２を有する。圧電素子９０２は、ハウジングプレート７７７に形成された凹部に内挿され、スプリング９０１は、その一端がピストンカバー７７６に固定され、他端が自由になっている。スプリング９０１の他端には、圧電素子９０２と略同径の円板状部材（図示略）が取り付けられ、この円板状部材が圧電素子９０２に接触するようになっている。
【0063】
起動スイッチ７２が押下されて、ピストン７６３が下降を開始し、同時に把持され一体となった電極棒本体７０も下降を開始することで、スプリング９０１を介して圧電素子９０２に圧力が加わり、その大きさに応じた電圧が圧電素子９０２から発生する。加圧力検知部９００を制御部１０９に接続することで、制御部１０９が検知する。なお、スプリング９０１には、ピストン７６３の降下に影響を与えない程度の弾性力を有するものを用いることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0064】
本発明は、被溶接材に対する加圧を加圧装置によって行うスポット溶接機に好適である。
【符号の説明】
【0065】
１ スポット溶接機２ 冷却装置
３ 電源装置
４ 導電ケーブル
５ 溶接機フレーム
６ 支持アーム
６Ａ 第１支持アーム
６Ｂ 第２支持アーム部
６Ｃ 回動軸
７ スポット溶接電極
８ バランサ
９ 下電極
１０ 操作パネル
１５ 被溶接材
１６ 滑り検知・警報装置
７０ 電極棒本体
７１ ハンドル
７２ 起動スイッチ
７３ 溶接ガン
７４ 溶接チップ
７５ 給電装置
７６ 加圧装置
１００ 油検知部
１０１ 光ファイバ
１０１ａ 検知エリア
１０２ 発光回路
１０３ 受光回路
１０５ 滑り検知部
１０６ 警報部
１０７ 表示部
１０８ インタフェース部
１０９ 制御部
１１０ ＣＰＵ
１１１ ＲＯＭ
１１２ ＲＡＭ
１１５ 警報出力部
３００ 油
７６１ 把持機構
７６２ 加圧ピストン・シリンダ機構
７６３ ピストン
７６４ 貫通孔
７６５ シリンダ
７６６ ピストンヘッド
７６７，７６８ 空気圧入口
７６９ 可撓性筒状体
７７０ 空気圧入口
７７１ 高圧空気溜り凹所
７７２ 仕切り環
７７５ ピストンカバー
７７５ａ 凹部
７７６ ピストンカバー
７７７ ハウジングプレート
８００ 転がりガイド
８０１ ガイドローラー
８０２ 軸
９００ 加圧力検知部
９０１ スプリング
９０２ 圧電素子
【要約】
【課題】作業環境の空気中に含まれる油分がスポット溶接電極内に浸入することで生ずる電極棒本体と把持機構との間の滑りと、把持機構の可撓性筒状体がクラックすることで生ずる電極棒本体と把持機構との間の滑りのそれぞれを検知することができるスポット溶接機を提供する。【解決手段】制御部１０９は、滑り検知部１０５の出力信号より電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑りを検知し、且つ油検知部１００の出力信号より把持機構７６１内への油の浸入を検知した場合は、第１の警報音を出力するとともに、第１の警報情報を表示し、滑り検知部１０５の出力信号より電極棒本体７０と把持機構７６１との間の滑りを検知し、且つ油検知部１００の出力信号より把持機構７６１内への油の浸入を検知しない場合は、第２の警報音を出力するとともに、第２の警報情報を表示する。
【選択図】 図８