特許 7046365 溶接装置及び溶接装置の板厚検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-25

(45)【発行日】2022-04-04

(54)【発明の名称】溶接装置及び溶接装置の板厚検査方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/24 20060101AFI20220328BHJP

   B23K 11/11 20060101ALI20220328BHJP

【ＦＩ】

B23K11/24 338

B23K11/24 340

B23K11/11 520

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018144388

(22)【出願日】2018-07-31

(65)【公開番号】P2020019039

(43)【公開日】2020-02-06

【審査請求日】2021-04-20

(73)【特許権者】

【識別番号】590000721

【氏名又は名称】株式会社キーレックス

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】品川 良太郎

(72)【発明者】

【氏名】竹内 忠義

【審査官】山下 浩平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－３５９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１１０５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－５４９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２１２３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平５－１７５０１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ １１／００ － １１／３６

Ｇ０１Ｂ ５／００ ー ５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定電極と可動電極とを有するサーボガンを備え、該固定電極と該可動電極とで被検査物を挟持することで該被検査物の板厚を検査可能な溶接装置であって、
上記サーボガンの作動制御を行うガン制御部と、
上記固定電極に対する上記可動電極の移動量から上記被検査物の厚みを算出して、その算出結果が、所望の板厚に対して、板厚が所定量以上薄いか又は該所定量以上厚いときに異常を検出する検出部と、
上記検出部を利用した上記被検査物の板厚検査が正常に行われているか否かを判定する判定部と、
空間内の治具固定位置に固定され、予め設定された特定板厚に対して上記所定量以上薄い板厚を有する第１板部と、上記特定板厚に対して上記所定量以上厚い板厚を有する第２板部とを有する板状の治具とを備え、
上記ガン制御部は、上記判定部による判定を行うときに、上記サーボガンを作動させて、上記第１板部の板厚の測定と第２板部の板厚の測定とを行うように構成され、
上記判定部は、所望の板厚を上記特定板厚として上記検出部が上記第１及び第２板部の板厚を検査したときに、それぞれの検査において上記検出部が異常を検出したときには、上記板厚検査が正常に行われていると判定する一方、少なくとも一方の検査において上記検出部が異常を検出しないときには、上記板厚検査に不具合があると判定することを特徴とする溶接装置。

【請求項2】

請求項１に記載の溶接装置において、
上記治具は、板厚が上記特定板厚に設定された基準板部を更に有することを特徴とする溶接装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の溶接装置において、
複数のアームを有し、上記サーボガンが取り付けられたロボットと、
上記ロボットを作動制御するロボット制御部とを更に備え、
上記治具は、板厚方向の２つの面のうち一側の面が平坦な面である一方、他側の面に段差が形成されることで、少なくとも上記第１及び第２板部が形成されているとともに、板厚方向が水平方向又は上下方向となるように固定されており、
上記ロボット制御部は、少なくとも生産ラインの非稼働時には、上記サーボガンが所定の待機位置に位置するように上記ロボットを作動させるとともに、上記第１及び第２板部の板厚を測定するときには、上記固定電極が上記板厚方向の上記一側に位置するように、上記サーボガンを上記待機位置から上記治具固定位置に移動させるべく、上記ロボットを作動させるように構成されていることを特徴とする溶接装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１つに記載の溶接装置において、
上記治具は、ロックウェル硬さＨＲＣが６０以上のものであることを特徴とする溶接装置。

【請求項5】

固定電極と可動電極とを有するサーボガンを備える溶接装置において、該固定電極と該可動電極とで被検査物を挟持することで該被検査物の板厚を検査する、溶接装置の板厚検査方法であって、
上記溶接装置は、空間内の治具固定位置に固定されかつ予め設定された特定板厚に対して所定量以上薄い板厚を有する第１板部と上記特定板厚に対して上記所定量以上厚い板厚を有する第２板部とを有する板状の治具を更に備え、
上記溶接装置による板厚検査が正常に行われているか否かの判定工程として、
上記第１板部を上記固定電極と上記可動電極とで挟持して、該第１板部の板厚の測定を行う第１測定工程と、
上記第１測定工程の測定結果に基づいて、板厚の異常を検出する第１検出工程と、
上記第２板部を上記固定電極と上記可動電極とで挟持して、該第２板部の板厚の測定を行う第２測定工程と、
上記第２測定工程の測定結果に基づいて、板厚の異常を検出する第２検出工程と、
を含み、
上記第１及び第２検出工程は、上記特定板厚に対して、板厚が所定量以上薄いか又は該所定量以上厚いときに異常を検出する工程であり、
上記判定工程は、上記第１及び第２検出工程の両検出工程で異常を検出したときには、上記板厚検査が正常に行われていると判定する一方、上記第１及び第２検出工程のうち少なくとも一方の検出工程において異常を検出しないときには、上記板厚検査に不具合があると判定する工程であることを特徴とする溶接装置の板厚検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示された技術は、溶接装置及び溶接装置の板厚検査方法に関する技術分野に属する。

【背景技術】

【0002】

従来より、固定電極と可動電極とを有するサーボガンを備えた溶接装置が知られている（例えば、特許文献１）。この溶接装置では、電極間の距離が溶接条件等を決定するための１つの要素になる。このため、上記溶接装置では、電極間の距離を測定する機能を有するものが多い。

【0003】

例えば、特許文献１に記載の溶接装置では、サーボモータにより駆動されるガン軸側の第１電極（可動電極）と、ガンアームの先端部に固定された第２電極（固定電極）とを有するスポット溶接用ガンを備えたスポット溶接装置において、サーボモータの回転量を検出するロータリエンコーダの検出信号に応じて第１電極の移動量を検出するとともに、該第１電極の移動量に応じて両電極間の間隔を検出することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００２－３５９５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１に記載のように電極間の距離を測ることができれば、被溶接物の板厚を測定することが可能となる。例えば、固定電極を被溶接物の一面に接触させた状態で、可動電極を被溶接物の他面に接触するまで移動させたときの移動量によって、被溶接物の板厚を測定することができる。このように、被溶接物の板厚を測定することができれば、被溶接物の板厚が正しいか否か、すなわち、所望の部材と異なる板厚の部材を誤って溶接しようとしていないかを検出することができる。

【0006】

しかしながら、電極が磨耗してすり減ったときには、被溶接物に接触するまでの可動電極の移動量が変化するため、上記のような板厚検査が正常に行われないおそれがある。

【0007】

これに対して、例えば、実際に被溶接物の溶接作業を行う前に、被溶接物を模したダミーワークを用いて、板厚検査が正常に行われるか否かを確認することが考えられる。しかし、被溶接物の種類毎にダミーワークを準備する必要があり、コストが高くなる上、保管場所の確保のために作業スペースを拡大させる必要が生じる。また、ダミーワーク毎に検査基準を設定する必要があるとともに、ダミーワークを生産ライン上に投入して検査をしなければならないため、作業効率の悪化を招くおそれがある。

【0008】

ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ワークの板厚を検査可能な溶接装置において、板厚検査が正常に行われるか否かを、作業スペースを抑えつつ、低コストでかつ効率良く確認できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、ここに開示された技術の第１の態様は、固定電極と可動電極とを有するサーボガンを備え、該固定電極と該可動電極とで被検査物を挟持することで該被検査物の板厚を検査可能な溶接装置を対象として、上記サーボガンの作動制御を行うガン制御部と、上記固定電極に対する上記可動電極の移動量から上記被検査物の厚みを算出して、その算出結果が、所望の板厚に対して、板厚が所定量以上薄いか又は該所定量以上厚いときに異常を検出する検出部と、上記検出部を利用した上記被検査物の板厚検査が正常に行われているか否かを判定する判定部と、空間内の治具固定位置に固定され、予め設定された特定板厚に対して上記所定量以上薄い板厚を有する第１板部と、上記特定板厚に対して上記所定量以上厚い板厚を有する第２板部とを有する板状の治具とを備え、上記ガン制御部は、上記判定部による判定を行うときに、上記サーボガンを作動させて、上記第１板部の板厚の測定と第２板部の板厚の測定とを行うように構成され、上記判定部は、所望の板厚を上記特定板厚として上記検出部が上記第１及び第２板部の板厚を検査したときに、それぞれの検査において上記検出部が異常を検出したときには、上記板厚検査が正常に行われていると判定する一方、少なくとも一方の検査において上記検出部が異常を検出しないときには、上記板厚検査に不具合があると判定することを特徴とする。

【0010】

ここに開示された技術の第２の態様は、上記第１の態様において、上記治具は、板厚が上記特定板厚に設定された基準板部を更に有することを特徴とする。

【0011】

ここに開示された技術の第３の態様は、上記第１又は第２の態様において、複数のアームを有し、上記サーボガンが取り付けられたロボットと、上記ロボットを作動制御するロボット制御部とを更に備え、上記治具は、板厚方向の２つの面のうち一側の面が平坦な面である一方、他側の面に段差が形成されることで、少なくとも上記第１及び第２板部が形成されているとともに、板厚方向が水平方向又は上下方向となるように固定されており、上記ロボット制御部は、少なくとも生産ラインの非稼働時には、上記サーボガンが所定の待機位置に位置するように上記ロボットを作動させるとともに、上記第１及び第２板部の板厚を測定するときには、上記固定電極が上記板厚方向の上記一側に位置するように、上記サーボガンを上記待機位置から上記治具固定位置に移動させるべく、上記ロボットを作動させるように構成されていることを特徴とする。

【0012】

ここに開示された技術の第４の態様は、上記治具は、ロックウェル硬さＨＲＣが６０以上のものであることを特徴とする。

【0013】

ここに開示された技術は、溶接装置の板厚検査方法をも対象とする。具体的には、ここに開示された技術の第５の態様は、固定電極と可動電極とを有するサーボガンを備える溶接装置において、該固定電極と該可動電極とで被検査物を挟持することで該被検査物の板厚を検査する、溶接装置の板厚検査方法を対象として、上記溶接装置は、空間内の治具固定位置に固定されかつ予め設定された特定板厚に対して所定量以上薄い板厚を有する第１板部と上記特定板厚に対して上記所定量以上厚い板厚を有する第２板部とを有する板状の治具を更に備え、上記溶接装置による板厚検査が正常に行われているか否かの判定工程として、上記第１板部を上記固定電極と上記可動電極とで挟持して、該第１板部の板厚の測定を行う第１測定工程と、上記第１測定工程の測定結果に基づいて、板厚の異常を検出する第１検出工程と、上記第２板部を上記固定電極と上記可動電極とで挟持して、該第２板部の板厚の測定を行う第２測定工程と、上記第２測定工程の測定結果に基づいて、板厚の異常を検出する第２検出工程と、を含み、上記第１及び第２検出工程は、上記特定板厚に対して、板厚が所定量以上薄いか又は該所定量以上厚いときに異常を検出する工程であり、上記判定工程は、上記第１及び第２検出工程の両検出工程で異常を検出したときには、上記板厚検査が正常に行われていると判定する一方、上記第１及び第２検出工程のうち少なくとも一方の検出工程において異常を検出しないときには、上記板厚検査に不具合があると判定する工程であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

ここに開示された技術の第１及び第５の態様によると、治具固定位置に固定された板状の治具の板厚を検査するだけで、検出部を利用した板厚検査が正常に行われているか否かを確認することができるため、作業効率の悪化を抑制することができる。特に、同じ治具を用いることから、検査基準を変更する必要がないため、作業効率の向上が期待できる。

【0015】

また、特定板厚に対して所定量以上薄い板厚を有する第１板部と、特定板厚に対して所定量以上厚い板厚を有する第２板部との両方を測定して、板厚検査が正常に行われているか否かを判定するため、板厚が薄い場合と厚い場合との両方で板厚検査の確認をすることができる。このため、高い判定精度を得ることができる。

【0016】

さらに、従来のように、多数のダミーワークを容易する必要がなく、板状の治具を１つ用意すればよいため、作業スペースを抑えるとともに、コストを低くすることもできる。

【0017】

ここに開示された技術の第２の態様によると、検出部に不具合があるときには、基準板部の測定結果を利用してキャリブレーションを行うことができる。また、基準板部についても板厚の測定を行うようにすれば、判定部による判定精度をさらに向上させることができる。

【0018】

ここに開示された技術の第３の態様によると、板厚方向が水平方向となるように治具が配置されていれば、サーボガンの両電極が治具を挟持するときに、固定電極の水平方向の座標が一定になる。一方で、板厚方向が上下方向となるように治具が配置されていれば、サーボガンの両電極が治具を挟持するときに、固定電極の上下方向の座標が一定になる。このため、ロボットの動作を単純化することができる。これにより、検査の作業効率を一層向上させることができる。

【0019】

さらに、サーボガンの両電極が治具を挟持するときの、固定電極の座標が一定になっていれば、例えば、ロボットのガタつきによりサーボガンの座標がずれているときには、治具を挟持する際の固定電極の位置を確認することで、その座標ずれを確認することができる。また、治具の位置を基準にワークＷ等の位置にずれが生じているか否かを確認することもできる。

【0020】

ここに開示された技術の第４の態様によると、サーボガンの両電極に複数回に亘って挟持されたとしも治具が変形しにくい。このため、治具の変形に基づく判定の不具合が抑えられ、判定部による判定精度を一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本実施形態に係る溶接装置を概略的に示す図である。

【図2】溶接装置の制御系を示すブロック図である。

【図3】ワークの板厚を測定する際のサーボガンの動作を示す動作図であり、電極間に治具が位置するようにサーボガンを配置した状態を示す。

【図4】図３の状態から可動電極を変位させて、治具に接触させた状態を示す図である。

【図5】図４の状態から固定電極と可動電極とで治具を挟持した状態を示す図である。

【図6】治具の正面図である。

【図7】治具の側面図である。

【図8】治具の板厚を測定する際に、固定電極と可動電極とで治具を挟持した状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

【0023】

〈全体構成〉
図１は、本発明の実施形態に係る溶接装置１を概略的に示す。この溶接装置１は、生産ライン上に設けられていて、板状部材を複数枚重ねてなるワークＷ（図３等参照）に対してスポット溶接を行い、板状部材同士を接合するためのスポット溶接装置である。

【0024】

図１に示すように、溶接装置１は、変位可能なアーム１１を有するロボット１０と、サーボガン２０と、ロボット１０及びサーボガン２０を作動制御する制御装置１００とを有している。また、詳しくは後述するが、本実施形態の溶接装置１は、所定の治具固定位置に固定された検査治具３０を有している。

【0025】

ロボット１０は、互いに回動可能に連結された３つのアーム１１と、基台１２とを有する多関節の産業用ロボットである。３つのアーム１１は、基端が基台１２に接続された基台側アーム１１ａと、先端にサーボガン２０が保持されたガン側アーム１１ｂと、基台側アーム１１ａの先端部とガン側アーム１１ｂの基端側とを連結する中間アーム１１ｃとで構成されている。基台１２は、工場の床面等に設置されており、これにより溶接装置１が工場の床面等に対して固定される。

【0026】

基台側アーム１１ａは、鉛直方向に延びる軸周りに回動可能に上記基台１２と接続されている。基台側アーム１１ａが上記軸周りに回動したときには、サーボガン２０ごと各アーム１１ａ～１１ｃが水平方向に回動するようになっている。

【0027】

基台１２と基台側アーム１１ａの基端部、基台側アーム１１ａの先端部と中間アーム１１ｃの長手方向の一端部、及び、ガン側アーム１１ｂの基端部と中間アーム１１ｃの上記長手方向の他端部とは、水平方向に延びる軸１３周りに回動可能にそれぞれ連結されている。サーボガン２０は、各アーム１１ａ～１１ｃを上記軸１３周りに回動させることにより、鉛直方向の軸及び軸１３の両方に直交する方向に進退させることができる。

【0028】

また、図示を省略しているが、サーボガン２０は、ガン側アーム１１ｂに沿って延びる軸周りに回転可能に、該ガン側アーム１１ｂの先端部に取り付けられている。

【0029】

尚、以下の説明では、軸１３の延びる方向を左右方向、鉛直方向及び軸１３の軸方向の両方に直交する方向を前後方向という。また、前後方向については、サーボガン２０が基台１２から離れる側を前側、サーボガン２０が基台１２に近づく側を後側という。

【0030】

サーボガン２０は、Ｕ字状のガンアーム２１と、該ガンアーム２１の２つの先端のうち一方の先端に設けられた固定電極２２と、該固定電極２２と対向するようにガンアーム２１の他方の先端に設けられかつサーボモータ２５（図２参照）により固定電極２２に対して接離可能な可動電極２３と、固定電極２２と可動電極２３との間に電圧を印加する電圧印加回路２６（図２参照）とを有している。可動電極２３は、電極ケース２３ａの先端から突出するように設けられている。また、サーボガン２０には、固定電極２２と可動電極２３により上記ワークを挟持したときに、サーボモータ２５にかかる負荷（トルク）を検出するトルクセンサ２４（図２参照）が設けられている。

【0031】

ワークＷ（図４等参照）を接合するときには、固定電極２２と可動電極２３とで、ワークＷを挟持する。その後、両電極２２，２３間に電流を流してワークＷを構成する板状部材同士を接合させる。ワークＷを挟持する際のサーボガン２０の動作は後述する。

【0032】

図２に示すように、制御装置１００は、ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、インターフェース１０３及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサを備えている。

【0033】

ＣＰＵ１０１は、サーボガン２０の作動制御を行うガン制御部１０１ａを構成する。ＣＰＵ１０１は、ロボット１０の作動制御を行うロボット制御部１０１ｂを構成する。ＣＰＵ１０１は、固定電極２２と可動電極２３とで被検査物を挟持するときに、固定電極２２に対する可動電極２３の移動量から上記被検査物の厚み（板厚）を算出して、該算出結果が、予め設定された設定板厚に対して、板厚が所定量以上薄いか又は該所定量以上厚いときに異常を検出する検出部１０１ｃを構成する。ＣＰＵ１０１は、検出部１０１ｃの板厚異常の検出機能が正常に機能しているか否かを判定する判定部１０１ｄを構成する。

【0034】

ＣＰＵ１０１のガン制御部１０１ａは、サーボモータ２５及び電圧印加回路２６の作動制御をする。ＣＰＵ１０１のロボット制御部１０１ｂは、ロボット１０の各アーム１１の作動制御をする。

【0035】

メモリ１０２には、ワークＷの溶接作業において、サーボガン２０をセットすべき位置や、ワークＷの溶接条件（電極間に印加すべき電圧など）が記憶されている。

【0036】

制御装置１００は、溶接装置１の他に、サーボガン２０により被検査物（ワークＷや後述する検査治具３０）の厚み（板厚）を検査したときの検査結果を示すディスプレイ１０４に接続されている。

【0037】

〈板厚検査〉
本実施形態に係る溶接装置１は、ワークＷ等の板厚を検査する板厚検査機構を有している。ワークＷを構成する板状部材には種々の板厚のものがあり、ワークＷの種類毎に板厚が異なり得る。また、板状部材を何枚重ねるかによっても、ワークＷ全体としての板厚は異なり得る。このため、溶接するワークＷの板厚が所望の板厚を検査することで、所望のワークＷとは異なるワークＷが生産ラインに流れていないか、板状部材自体に不良がないか等を確認することができる。

【0038】

本実施形態に係る溶接装置１の板厚検査機構は、被検査物を固定電極２２と可動電極２３とで挟持するときの可動電極２３の移動量から該被検査物の板厚を測定して、所望の板厚であるか否かを検査する。このときのサーボガン２０の動作及び制御装置１００の制御について、図３～図５を参照して説明する。

【0039】

まず、図３に示すように、ＣＰＵ１０１のロボット制御部１０１ｂにより、サーボガン２０の固定電極２２と可動電極２３との間にワークＷが位置するように、ロボット１０を作動させて、サーボガン２０を移動させる。このときには、固定電極２２及び可動電極２３は共にワークＷには接触していない。

【0040】

次に、図４に示すように、ＣＰＵ１０１のガン制御部１０１ａにより、サーボモータ２５を駆動させて可動電極２３をワークＷに当接するまで移動させる。ワークＷは、通常、位置決め装置等により位置決めされているため、ワークＷに当接した後は、可動電極２３の位置自体は変化しない。

【0041】

図４の状態から、ＣＰＵ１０１のガン制御部１０１ａにより、更に可動電極２３を固定電極２２に近付けようとサーボモータ２５を駆動させると、その反力によって、図５に示すように、電極ケース２３ａが取り付けられたガンアーム２１が移動する。これにより、ワークＷが固定電極２２と可動電極２３とによってワークＷが挟持される。このとき、可動電極２３の位置は変化しないが、可動電極２３の電極ケース２３ａからの突出量は大きくなるので、ガンアーム２１が移動した量も可動電極２３の移動量とみなすことができる。尚、固定電極２２と可動電極２３とによりワークＷが挟持されたか否かは、トルクセンサ２４により検出されるトルクが所定トルクに到達したか否かにより判定される。具体的には、ＣＰＵ１０１は、トルクセンサ２４により検出されるトルクが所定トルクに到達したときには、固定電極２２と可動電極２３とによりワークＷが挟持されたと判定する。

【0042】

そして、ＣＰＵ１０１の検出部１０１ｃにより、可動電極２３の固定電極２２に対する移動量を算出して、ワークＷを挟持したときの固定電極２２と可動電極２３との間の距離を算出することで、ワークＷの板厚を算出する。可動電極２３の固定電極２２に対する移動量については、例えば、ワークＷを挟持するまでに、サーボモータ２５が回転した数を求めることで算出することができる。

【0043】

ワークＷの板厚を算出した後は、ＣＰＵ１０１の検出部１０１ｃにより、算出された板厚に基づいて異常を検出する。すなわち、予め設定された設定板厚に対して、所定量以上薄いか、又は、該所定量以上厚いときには、検出部１０１ｃにより異常を検出する。検出部１０１ｃにより異常が検出されたときには、例えば、溶接作業を停止させて、ディスプレイ１０４に異常が検出されたこと表示する。尚、上記設定板厚や上記所定量は、ワークＷ毎に異なり得るものであり、作業者が任意に設定することができる。

【0044】

このように、溶接装置１に板厚検査機構を設けることにより、誤った板厚の板状部材が重ね合わされていたときや、板状部材自体の不良によって板厚が薄く若しくは厚くなっていたときなどには、作業者がそれを確認することができる。これにより、不良品が製造されてしまうのを事前に防止することができる。

【0045】

しかしながら、サーボガン２０の両電極２２，２３は磨耗するため、磨耗により可動電極２３の移動量が正確に算出することができなくなる。このため、例えば、ワークＷの板厚が、上記設定板厚よりも上記所定量以上厚いときでも検出部１０１ｃが異常を検出しないようになり、検出部１０１ｃを利用した板厚検査が正常に行われなくなってしまう。また、両電極２２，２３によりワークＷを挟持したときに、ガンアーム２１に撓みが生じたときにも、可動電極２３の移動量が正確に算出することができなくなって、上記板厚検査が正常に行われなくなってしまうおそれがある。

【0046】

両電極２２，２３の磨耗量を計測して、補正することも可能であるが、このときの補正値が正確でない場合には、やはり上記板厚検査が正常に行われなくなる。

【0047】

そこで、本実施形態に係る溶接装置１では、ワークＷを生産ライン上に投入する前に、検査治具３０を用いて、ＣＰＵ１０１の判定部１０１ｄにより、検出部１０１ｃを利用した板厚検査が正常に行われているか否かを判定するようにしている。

【0048】

検査治具３０は、図６及び図７に示すように、長方形状の１枚の金属板を、その板厚が異なる部分が形成されるように加工したものである。検査治具３０を構成する金属板は、両電極２２，２３により挟持されたとしても変位及び変形をしないような材質及び厚みに設定されている。本実施形態では、検査治具３０は、ロックウェル硬さＨＲＣが６０以上の金属板である。具体的には、例えば、ＪＩＳ規格の高速度工具鋼鋼材（ＳＫＨ）を焼入れして、焼入れ後のロックウェル硬さがＨＲＣ６０～６６になるように構成されたものとすることができる。尚、検査治具３０の材料としては、炭素工具鋼鋼材（ＳＫ）や機械構造用炭素鋼鋼材（ＳＸＸＣ）を用いてもよい。

【0049】

検査治具３０は、図６に示すように、短辺方向の一側の約半部分に検査部３１が形成され、該短辺方向の他側の半部分に治具固定位置に固定される固定部３２が形成されている。検査部３１及び固定部３２はそれぞれ短辺方向の幅を変えることなく、長辺方向に延びている。

【0050】

上記検査部３１は、予め設定された特定板厚の板厚を有する基準板部３３と、上記特定板厚に対して上記所定量以上薄い板厚を有する第１板部３４と、上記特定板厚に対して上記所定量以上厚い板厚を有する第２板部３５とを有する。基準板部３３は、長辺方向の中央に形成され、第１板部３４は基準板部３３に対して長辺方向の一側に形成され、第２板部３５は基準板部３３に対して長辺方向の他側に形成されている。これにより、検査部３１は、図７に示すように、長辺方向の上記一側から上記他側に向かって板厚が段々厚くなるような形状となっている。検査部３１は、図７に示すように、板厚方向の２つの面のうち一側の面（以下、平坦面３１ａという）が平坦な面である一方、他側の面（以下、段差面３１ｂという）に段差が形成されることで、基準板部３３、第１板部３４及び第２板部３５がそれぞれ形成されている。

【0051】

基準板部３３の、長辺方向の上記一側でかつ短辺方向の上記他側の部分は、短辺方向の上記他側に向かって長辺方向の上記一側に湾曲傾斜した湾曲部３３ａとなっている。また、第２板部３５も上記基準板部３３と同様に、長辺方向の上記一側でかつ短辺方向の上記他側の部分が、短辺方向の上記他側に向かって長辺方向の上記一側に湾曲傾斜した湾曲部３５ａとなっている。この湾曲部３３ａ，３５ａは、必ずしも設ける必要はない。

【0052】

固定部３２には、ボルトが挿入されるボルト孔３２ａが２つ設けられている。詳細な図示は省略するが、溶接装置１の作業空間内の治具固定位置に設けられた支持部に、固定部３２がボルト等の締結具により締結固定されることで、検査治具３０が治具固定位置に固定される。本実施形態では、図１及び図８に示すように、検査治具３０は、板厚方向が前後方向（水平方向）となり、長辺方向が上下方向となるように治具固定位置に固定されている。

【0053】

次に、検査治具３０を用いて判定部１０１ｄにより判定を行う際の溶接装置１の動作について説明する。尚、検査治具３０を用いて判定部１０１ｄにより判定を行う際には、検出部１０１ｃの検出基準となる上記設定板厚は上記特定板厚に予め設定されている。また、検査治具３０を用いた判定部１０１ｄによる判定は、少なくとも、生産ラインが稼働された直後であって、ワークＷが生産ライン上に投入される前に、自動的に実行されるようになっている。

【0054】

まず、生産ラインが稼働される直前の非稼働時には、図１に示すように、ロボット制御部１０１ｂにより、サーボガン２０が所定の待機位置に位置するようにロボット１０が作動されている。この状態から、生産ラインが稼働されると、検査治具３０の板厚を測定すべく、ロボット制御部１０１ｂにより、サーボガン２０を待機位置から治具固定位置に移動させるように、ロボット１０が作動される。このとき、ロボット制御部１０１ｂは、図８に示すように、サーボガン２０の固定電極２２が、検査治具３０の平坦面３１ａ側に位置する一方、サーボガン２０の可動電極２３が、検査治具３０の段差面３１ｂ側に位置するようにロボット１０を作動させる。

【0055】

次に、ガン制御部１０１ａにより、サーボガン２０を作動させて、検査治具３０の板厚を検査する。本実施形態では、判定部１０１ｄによる判定において、少なくとも第１板部３４及び第２板部３５の板厚をそれぞれ検査する。ガン制御部１０１ａは、ワークＷを挟持するときと同様にサーボガン２０を作動させて、図８に示すように、第１板部３４及び第２板部３５を順次挟持させる。検出部１０１ｃは、第１板部３４及び第２板部３５の板厚をそれぞれ算出する。

【0056】

上述したように、判定部１０１ｄによる判定では、上記設定板厚は上記特定板厚に設定されている。このため、検出部１０１ｃが正常に機能すれば、検出部１０１ｃは、上記特定板厚よりも上記所定量以上薄い第１板部３４の検査、及び、上記特定板厚よりも上記所定量以上厚い第２板部３５の検査の両方で異常を検出する。よって、判定部１０１ｄは、第１板部３４及び第２板部３５の板厚を検査したときに、それぞれの検査において検出部１０１ｃが異常を検出したときには、検出部１０１ｃを利用した板厚検査が正常に行われていると判定する。一方で、判定部１０１ｄは、少なくとも一方の測定において検出部１０１ｃが異常を検出しないときには、上記板厚検査に不具合があると判定する。これにより、検査治具３０を用いた判定部１０１ｄによる判定が完了する。

【0057】

ＣＰＵ１０１は、判定部１０１ｄにより上記板厚検査に不具合があると判定したときには、アラームやディスプレイ１０４への表示などにより、作業者に上記板厚検査に不具合があることを伝達する。当該不具合の伝達後は、上記作業者が、上記板厚検査の不具合が、両電極２２，２３の磨耗で発生したのか、ガンアーム２１の異常な撓みにより発生したのか、又は、磨耗補正を行っている場合には該磨耗補正の補正値が誤っていたのか等の原因を探り、上記板厚検査の不具合が解消される操作（キャリブレーション）を行えばよい。このときには、作業者は、例えば、ロボット１０及びサーボガン２０により、基準板部３３の板厚を測定させて、該測定結果からキャリブレーションを行うことができる。

【0058】

したがって、本実施形態によると、固定電極２２に対する可動電極２３の移動量から被検査物の厚みを算出して、該算出結果が、所望の板厚に対して、板厚が所定量以上薄いか又は該所定量以上厚いときに異常を検出するＣＰＵ１０１の検出部１０１ｃと、検出部１０１ｃを利用した板厚検査が正常に行われているか否かを判定するＣＰＵ１０１の判定部１０１ｄと、空間内の治具固定位置に固定され、予め設定された特定板厚に対して上記所定量以上薄い板厚を有する第１板部３４と、上記特定板厚に対して上記所定量以上厚い板厚を有する第２板部３５とを有する板状の検査治具３０とを備え、判定部１０１ｄは、所望の板厚を上記特定板厚として検出部１０１ｃが第１及び第２板部３４，３５の板厚を検査したときに、それぞれの検査において検出部１０１ｃが異常を検出したときには、上記板厚検査が正常に行われていると判定する一方、少なくとも一方の検査において検出部１０１ｃが異常を検出しないときには、上記板厚検査に不具合があると判定する。これにより、治具固定位置に固定された検査治具３０の板厚を検査するだけで、上記板厚検査が正常に行われているか否かを確認することができるため、作業効率の悪化を抑制することができる。特に、従来のように、ダミーワーク毎に検査基準を変更する必要がないため、作業効率の向上が期待できる。

【0059】

また、上記特定板厚に対して所定量以上薄い板厚を有する第１板部３４と、上記特定板厚に対して所定量以上厚い板厚を有する第２板部３５との両方を測定して、上記板厚検査が正常に行われているか否かを判定するため、板厚が薄い場合と厚い場合との両方で上記板厚検査の確認をすることができる。このため、高い判定精度を得ることができる。

【0060】

さらに、従来のように、多数のダミーワークを容易する必要がなく、検査治具３０を１つ用意すればよいため、作業スペースを抑えるとともに、コストを低くすることもできる。

【0061】

また、本実施形態では、検査治具３０は、板厚方向が前後方向（水平方向）となり、長辺方向が上下方向となるように上記治具固定位置に固定されており、ＣＰＵ１０１のロボット制御部１０１ｂは、固定電極２２が平坦面３１ａ側に位置するように、サーボガン２０を上記待機位置から上記治具固定位置に移動させる。これにより、サーボガン２０の両電極２２，２３が検査治具３０を挟持するときに、固定電極２２の水平方向の座標が一定になる。このため、ロボット１０の動作を単純化することができる。これにより、上記板厚検査が正常に行われているか否かの判定を、より効率良く行うことができる。

【0062】

さらに、サーボガン２０の両電極２２，２３が検査治具３０を挟持するときの、固定電極２２の水平方向の座標が一定になっていれば、例えば、ロボット１０のガタつきによりサーボガン２０の座標がずれているときには、検査治具３０を挟持する際の固定電極２２の位置を確認することで、その座標ずれを確認することができる。また、検査治具３０の位置を基準にワークＷ等の位置にずれが生じているか否かを確認することもできる。

【0063】

また、本実施形態では、検査治具３０は、ロックウェル硬さＨＲＣが６０以上のものである。このため、サーボガン２０の両電極２２，２３に複数回に亘って挟持されたとしも検査治具３０が変形しにくい。このため、検査治具３０の変形に基づく判定の不具合が抑えられ、上記板厚検査が正常に行われているか否かの判定の精度を一層向上させることができる。

【0064】

ここに開示された技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

【0065】

例えば、上記実施形態では、検査治具３０を用いた判定部１０１ｄによる判定の際には、第１板部３４及び第２板部３５を検査対象としていたが、これに限らず、基準板部３３も検査対象としてもよい。基準板部３３の板厚を検査するときには、判定部１０１ｄは、検出部１０１ｃが異常を検出しなかったときには、該検出部１０１ｃを利用した板厚検査が正常に行われていると判定する一方、検出部１０１ｃが異常を検出したときには、上記板厚検査に不具合が生じていると判定する。

【0066】

また、上記実施形態では、検査治具３０は、板厚方向が前後方向となり、長辺方向が上下方向となるように上記治具固定位置に固定されていたが、これに限らず、検査治具３０を、板厚方向が上下方向となり、長辺方向が前後方向となるように配置してもよい。

【0067】

さらに、上記実施形態では、検査治具３０を用いた判定部１０１ｄによる判定は、生産ラインが稼働された直後に実行されるものとしていたが、これに加えて、作業者が任意のタイミングで実行できるようにしてもよい。

【0068】

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0069】

ここに開示された技術は、固定電極と可動電極とを有するサーボガンを備え、固定電極と可動電極とで被検査物を挟持することで被検査物の板厚を検査可能な溶接装置において、板厚検査が正常に行われているか否かを確認する際に有用である。

【符号の説明】

【0070】

１ 溶接装置
１０ ロボット
２０ サーボガン
２２ 固定電極
２３ 可動電極
３０ 検査治具（被検査物、治具）
３１ａ 平坦面（治具の板厚方向の２つの面のうち一側の面）
３１ｂ 段差面（治具の板厚方向の２つの面のうち他側の面）
３３ 基準板部
３４ 第１板部
３５ 第２板部
１０１ａ ガン制御部
１０１ｂ ロボット制御部
１０１ｃ 検出部
１０１ｄ 判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】