特開 2024-147877 プラテン溶接用テスター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024147877

(43)【公開日】2024-10-17

(54)【発明の名称】プラテン溶接用テスター

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/30 20060101AFI20241009BHJP

   B23K 11/24 20060101ALI20241009BHJP

   B23K 11/14 20060101ALI20241009BHJP

   B23P 19/04 20060101ALI20241009BHJP

【ＦＩ】

B23K11/30 311

B23K11/24 338

B23K11/14 310

B23P19/04 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060579

(22)【出願日】2023-04-04

(71)【出願人】

【識別番号】392014760

【氏名又は名称】新光機器株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】508107593

【氏名又は名称】Ｐ＆Ｃ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001977

【氏名又は名称】弁理士法人クスノキ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】蕗澤 武夫

(72)【発明者】

【氏名】池田 良男

【テーマコード（参考）】

3C030

【Ｆターム（参考）】

3C030BD06

(57)【要約】

【課題】プラテン溶接を行う際のセット不良を的確に検出することができるプラテン溶接用テスターを提供する。
【解決手段】本発明のプラテン溶接用テスターは、電気抵抗溶接機の下部プラテン１０の上に固定される下部電極２１と、下部電極の内部に昇降可能に配置され、上端下部電極の上方に突出させたガイドピン２２と、ガイドピンを上向きに弾発するコイルスプリング３１と、下部電極２１の側面に固定されたセンサーケース４０と、センサーケースの内部に収納されたポテンションメータ４１と、ガイドピン２２の動きをポテンションメータ４１に伝える連結アーム４４とを備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

抵抗溶接機の下部プラテンの上面に固定される下部電極と、
前記下部電極の内部に昇降可能に配置され、上端を前記下部電極の上方に突出させたガイドピンと、
前記ガイドピンと同軸に配置され、前記ガイドピンを上向きに弾発するコイルスプリングと、
前記下部電極の側面に固定されたセンサーケースと、
前記センサーケースの内部に収納されたポテンションメータと、
前記ガイドピンの動きを前記ポテンションメータに伝える連結アームと、からなることを特徴とするプラテン溶接用テスター。

【請求項2】

前記ガイドピンの下方に昇降軸が設けられ、その下端に前記連結アームが接続されていることを特徴とする請求項１に記載のプラテン溶接用テスター。

【請求項3】

前記昇降軸の下端には、前記連結アームを上向きに弾発する第２のコイルスプリングが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラテン溶接用テスター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボルトやナットなどの溶接対象物を相手材に抵抗溶接する際に用いられるプラテン溶接用テスターに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ボルトやナットなどの溶接対象物を相手材に抵抗溶接するために、従来から図１に示すような抵抗溶接機が用いられている。この抵抗溶接機は固定された下部プラテン１と、昇降可能な上部プラテン２とを備えており、下部プラテン１の側方にはＢＳホーン３を介して下部電極４が取り付けられ、上部プラテン２の側方にはＢＳホーン５を介して上部電極６が取り付けられている。ボルトやナットなどの溶接対象物と相手材は下部電極４の上端にセットされ、その上方から上部プラテン２とともに上部電極６が下降し、下部電極４との間で溶接対象物と相手材とを加圧し、溶接電流が通電されて抵抗溶接が行われる。

【0003】

下部電極４の中心には図示を略したガイドピンが設けられており、下部電極４の下方にはガイドピンの高さを検出するセンサボックス７が設けられている。ボルトやナットなどの溶接対象物はこのガイドピンの上にセットされ、上部電極６により加圧される。このとき溶接対象物が正しくセットされずに表裏が反転していたような場合などにはガイドピンの降下量が変化するため、センサボックス７内のセンサがセット不良を検出し、制御手段が警告を発するようになっている。ガイドピンの動きについては、後に詳述する。このようなセンサボックスを備えた抵抗溶接機の一例は、特許文献１に記載されている。

【0004】

上記したように、従来の抵抗溶接機は下部プラテン１や上部プラテン２から側方に張り出した位置で溶接が行われる構造が一般的である。しかしこの構造では加圧溶接する際に不可避的に大きい曲げモーメントが発生するため、ＢＳホーン３、５を十分に太くして大きい曲げモーメントに耐える剛性を付与する必要がある。そこで側方への張り出しを行わず、下部プラテン１と上部プラテン２に下部電極４と上部電極６を直接取り付け、下部プラテン１と上部プラテン２との間で加圧溶接を行うプラテン溶接機も開発されている。ところがこの場合には下部電極４の下方にセンサボックス７を設けることができず、プラテン溶接を行う際には溶接対象物のセット不良を検出することが困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１－１６１５０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、プラテン溶接を行う際のセット不良を的確に検出することができるプラテン溶接用テスターを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するためになされた本発明のプラテン溶接用テスターは、抵抗溶接機の下部プラテンの上面に固定される下部電極と、前記下部電極の内部に昇降可能に配置され、上端を前記下部電極の上方に突出させたガイドピンと、前記ガイドピンと同軸に配置され、前記ガイドピンを上向きに弾発するコイルスプリングと、前記下部電極の側面に固定されたセンサーケースと、前記センサーケースの内部に収納されたポテンションメータと、前記ガイドピンの動きを前記ポテンションメータに伝える連結アームと、からなることを特徴とするものである。

【0008】

なお、前記ガイドピンの下方に昇降軸が設けられ、その下端に前記連結アームが接続された構造とすることが好ましい。また、前記昇降軸の下端には、前記連結アームを上向きに弾発する第２のコイルスプリングが設けられている構造とすることが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明のプラテン溶接用テスターを用いれば、プラテン溶接を行う際のセット不良を的確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】従来の抵抗溶接機を示す側面図である。

【図2】実施形態のプラテン溶接用テスターを備えた抵抗溶接機を示す側面図である。

【図3】実施形態のプラテン溶接用テスターの側面図である。

【図4】実施形態のプラテン溶接用テスターの正面図である。

【図5】実施形態のプラテン溶接用テスターの上面図である。

【図6】プラテン溶接用テスターの作動説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図２は実施形態の抵抗溶接機を示す側面図であり、１０は下部プラテン、１１は上部プラテン、１２は上部プラテン１１の昇降手段である。上部プラテン１１には上部電極１３が直接固定されており、下部プラテン１０の上面には、本発明のプラテン溶接用テスター２０が固定されている。なお、上部プラテン１１は銅バー１４を介して溶接機本体１５に接続され、下部プラテン１０も銅バー１６を介して溶接機本体１５に接続されている。

【0012】

図３に示すように、本発明のプラテン溶接用テスター２０は、下部電極２１の内部にガイドピン２２と昇降軸２３を備えたものである。下部電極２１はベースユニット２４とその上方のホルダー２５とからなり、何れも導電性に優れた銅合金製である。下部電極２１のベースユニット２４は下部プラテン１０の上面に直接固定され、プラテン溶接用テスター２０専用の制御部（コントローラー）に接続されている。

【0013】

図３に示すガイドピン２２は昇降軸２３の上端にセットされている。図示のガイドピン２２は溶接対象物がナットである場合に用いられるものであり、円柱状本体２６の上部にテーパ部２７を介してナットの内部に挿入できる細径部２８と、先端部２９とが形成されている。ガイドピン２２は溶接対象物に応じて交換されるものであるが、この実施形態のガイドピン２２はナット用のものである。

【0014】

昇降軸３３と高さ調整ピン２３はブッシュ３０にガイドされて昇降するものである。昇降軸３３の外周にはコイルスプリング３１が設けられており、昇降軸３３及びガイドピン２２を常に上向きに弾発している。しかしガイドピン２２の下端付近に形成された太径部３２が下部電極２１内のパッキン３４に当るため、ガイドピン２２の最高突出位置は図３に示す通りであり、これ以上に突出することはない。

【0015】

このベースユニット２４とホルダー２５とからなる下部電極２１の側面には、センサーケース４０が固定されている。センサーケース４０は縦長の箱状体であり、その内部にはポテンショメータ４１が取り付けられている。ポテンショメータ４１は可変抵抗器と呼ばれるもので、抵抗体の上でワイパーを移動させることによって抵抗値を可変としたものである。ここでは直線型のポテンショメータ４１が用いられており、検出軸４２の位置を抵抗値として出力することができる。この検出軸４２はガイドピン２２及び昇降軸２３と平行に配置されている。

【0016】

ベースユニット２４の側面には窓穴４３が形成されており、一端を検出軸４２に固定された連結アーム４４がこの窓穴４３を通り、昇降軸３３の下方に延びている。連結アーム４４は剛性を備え、端部を屈曲させた形状である。図３に示すように、昇降軸３３の下方位置には連結アーム４４を上向きに弾発する第２のコイルスプリング４５が設けられている。このコイルスプリング４５によって連結アーム４４は常に昇降軸３３の下面に接している。このため、昇降軸３３が図３の位置から下降すると連結アーム４４も押し下げられるので、昇降軸３３の高さをポテンショメータ４１の出力として取り出すことができる。

【0017】

下部電極２１には溶接電流が通電されるため強い磁界が形成されることが避けられない。このため磁気や電流・電圧を利用した位置センサを用いた場合には、強い磁界の影響を受けて正しい計測が行えない。しかしポテンショメータ４１は抵抗値の変化を利用するものであるから、溶接電流による強い磁界の影響を受けることなく、精度よく昇降軸２３の昇降位置を検出することができる。

【0018】

図３に示すように、下部電極２１の外周には水冷ボックス５０が設けられている。水冷ボックス５０は抵抗溶接時に最も高温となる下部電極２１を包むように形成されており、図５に示すように冷却水流入口５１と冷却水排出口５２とを備えている。冷却水の漏洩を防止するため、水冷ボックス５０の内部にはＯリングなどのシール材５３が設けられている。

【0019】

以下に図６を参照しつつ、本発明のプラテン溶接用テスターの作動を説明する。
図６の（Ａ)は下部電極２１のガイドピン２２上に相手材Ｐと溶接対象物であるナット６０が正しくセットされ、上部電極１３が下降した状態を示している。ナット６０は座面に溶接用突起６１を備えたウエルドナットである。ナット６０のねじ孔の下部はテーパ状に面取りされており、この面取りされた部分６２にガイドピン２２のテーパ部２７が嵌まっている。このため上部電極１３がナット６０の溶接用突起６１を相手材Ｐに押し付けたときのガイドピン２２の位置は図６の（Ａ)の通りとなり、下部電極２１の上面からガイドピン２２の上端までの高さは、Ｈ１となる。

【0020】

図６の（Ａ)の状態で上部電極１３と下部電極２１との間に溶接電流が流されると、ナット６０の溶接用突起６１の部分に溶接電流が集中して高温となり、溶接が行われる。このときのガイドピン２２の位置をポテンショメータ４１により検出し、Ｈ１に相当する高さであれば溶接が正常に行われたと判定する。

【0021】

図６の（Ｂ)は、下部電極２１の上に相手材Ｐは正しくセットされているが、溶接対象物であるナット６０が誤って裏向きにセットされ、上部電極１３が下降した状態を示している。ナット６０が反転していても、相手材Ｐから上部電極１５の下面までの高さｈは変わらない。しかしナット６０のねじ孔のテーパ状に面取りされた部分６２が上側に来るため、ガイドピン２２は図６の（Ｂ)の位置よりも上昇することができない。このときには下部電極２１の上面からガイドピン２２の上端までの高さはＨ２となり、正常な場合のＨ１よりも低くなる。このときのガイドピン２２の位置をポテンショメータ４１により検出し、Ｈ２に相当する高さであればナット６０が反転した状態でセットされたと判断して、制御手段がブザーやライトにより警告を発する。

【0022】

図６の（Ｃ)は、下部電極２１の上に相手材Ｐは正しくセットされたが、溶接対象物であるナット６０がセットされていない状態を示している。上部電極１３の中心孔の内径はガイドピン２２の外径よりも大きい。上部電極１３が下降してきてもナット６０が存在しないので、ガイドピン２２はナット６０による規制を受けることなく上部電極１３の中心孔の内部に突出する。この場合には下部電極２１の上面からガイドピン２２の上端までの高さは最も高いＨ３となる。このときのガイドピン２２の位置をポテンショメータ４１により検出し、Ｈ３に相当する高さであればナット６０がセットされていないと判断して、制御手段がブザーやライトにより警告を発する。

【0023】

図６の（Ｄ)は、下部電極２１の上に相手材Ｐがセットされず、溶接対象物であるナット６０のみがセットされた状態を示している。この場合には（Ａ)の正常な状態よりも相手材Ｐの板厚分だけガイドピン２２の位置は低くなり、Ｈ４となる。このときにも制御手段がブザーやライトにより警告を発する。

【0024】

上記したほか、ナット６０のサイズ違いや、相手材Ｐが二重にセットされた場合などにも、上部電極１３が下降したときのガイドピン２２の位置が異なることとなるため、警告を発することができる。

【0025】

また、溶接対象物がボルトである場合にも、ガイドピン２２をボルト用に交換すれば、上記と同様の原理でセット不良を検出することができる。

【0026】

以上に説明した通り本発明のプラテン溶接用テスターは、下部プラテン１０の上に固定される下部電極２１の側面に固定されたセンサーケース４０にポテンションメータ４１を収納し、ガイドピン２２の昇降位置を連結アーム４４によりポテンションメータ４１に伝えて検出する構造としたので、プラテン溶接を行う際のセット不良を的確に検出することができる利点がある。またコイルスプリング３１を、ガイドピン２２、昇降軸３３及び高さ調整ピン２３と同軸に配置したので、全体の高さを低くすることができ、下部プラテン１０と上部プラテン１１との間に設置してプラテン溶接のセット不良を検出するに適したものである。

【符号の説明】

【0027】

１ 下部プラテン
２ 上部プラテン
３ ＢＳホーン
４ 下部電極
５ ＢＳホーン
６ 上部電極
７ センサボックス
１０ 下部プラテン
１１ 上部プラテン
１２ 昇降手段
１３ 上部電極
１４ 銅バー
１５ 溶接機本体
１６ 銅バー
２０ プラテン溶接用テスター
２１ 下部電極
２２ ガイドピン
２３ 高さ調整ピン
２４ ベースユニット
２５ ホルダー
２６ 円柱状本体
２７ テーパ部
２８ 細径部
２９ 先端部
３０ ブッシュ
３１ コイルスプリング
３２ 太径部
３３ 昇降軸
３４ パッキン
４０ センサーケース
４１ ポテンショメータ
４２ 検出軸
４３ 窓穴
４４ 連結アーム
４５ 第２のコイルスプリング
５０ 水冷ボックス
５１ 冷却水流入口
５２ 冷却水排出口
５３ シール材
６０ ナット
６１ 溶接用突起
６２ 面取りされた部分
Ｈ１ ナットが正しくセットされたときのガイドピンの上端高さ
Ｈ２ ナットが反転してセットされたときのガイドピンの上端高さ
Ｈ３ ナットがセットされなかったときのガイドピンの上端高さ
Ｈ４ 相手材がセットされなかったときのガイドピンの上端高さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】