JP2002103088A - ワーク押し付け装置 - Google Patents
ワーク押し付け装置Info
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/035—Aligning the laser beam
- B23K26/037—Aligning the laser beam by pressing on the workpiece, e.g. pressing roller foot
-
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
- B23K26/242—Fillet welding, i.e. involving a weld of substantially triangular cross section joining two parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
- B23K26/244—Overlap seam welding
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ワーク板状部への押し付け力、押し付け位置
が制御できる押し付け装置を得る。 【解決手段】 ブラケット１６には、加工ツールとして
のレーサ溶接ノズル３と押し付け装置１０の直線移動機
構１２及びサーボモータ１１が固着されている。直線移
動機構１２の移動側にはローラ支持フレーム１３が固着
されている。ローラ支持フレーム１３の先端にはローラ
１４が回転自在に軸支されている。ローラ１３はレーザ
溶接ノズル３による溶接点近傍に位置する。サーボモー
タ１１を駆動制御することによって、溶接しようとする
ワーク１ａ、１ｂの板状部の溶接点近傍をローラ１４で
押し付け、溶接部の浮き上がりを抑制し、ワーク１ａ、
１ｂの板状部の隙間を調整し均一な溶接を得るようにす
る。ローラの押し付け位置、速度、押し付け力が容易に
制御でき、多種多様のワークに適用できる。
が制御できる押し付け装置を得る。 【解決手段】 ブラケット１６には、加工ツールとして
のレーサ溶接ノズル３と押し付け装置１０の直線移動機
構１２及びサーボモータ１１が固着されている。直線移
動機構１２の移動側にはローラ支持フレーム１３が固着
されている。ローラ支持フレーム１３の先端にはローラ
１４が回転自在に軸支されている。ローラ１３はレーザ
溶接ノズル３による溶接点近傍に位置する。サーボモー
タ１１を駆動制御することによって、溶接しようとする
ワーク１ａ、１ｂの板状部の溶接点近傍をローラ１４で
押し付け、溶接部の浮き上がりを抑制し、ワーク１ａ、
１ｂの板状部の隙間を調整し均一な溶接を得るようにす
る。ローラの押し付け位置、速度、押し付け力が容易に
制御でき、多種多様のワークに適用できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種溶接装置、レ
ーザ加工装置による加工時におけるワーク板状部の固定
手段及び産業用ロボットに関する。
ーザ加工装置による加工時におけるワーク板状部の固定
手段及び産業用ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】ワークの板状部を溶接する場合、重ね合
わせた２つの板状部の隙間が溶接品質に影響を及ぼす。
そのため、板状部の浮き上がりを矯正し隙間を一定に保
持するために押圧ローラ等で板状部を押圧しながら溶接
加工を行うものが知られている。例えば、特開平８−９
０２６４号公報には、レーザ溶接において、重ね継手の
上側からローラで溶接しようとする板状部を押圧しなが
ら溶接する方法が記載されている。図１４は、このよう
なレーザ溶接方法を図示したもので、ロボットアーム１
００の先端に取り付けられたブラケット６７には、加工
ツールとしてのレーザ溶接ノズル６４と、ワーク１ａ、
１ｂの溶接部である板状部を押圧するための駆動源とし
てエアシリンダ６０が取り付けられている。エアシリン
ダ６０の可動部であるスライダにはローラを支持するロ
ーラ支持フレーム６１が取り付けられ、該ローラ支持フ
レーム６１の先端には、ローラ６２が回転自在に装着さ
れている。このローラ６２は、エアシリンダ６０の伸縮
動作によって、上下方向に変位可能になっている。レー
ザ溶接を行う際には、溶接ノズル６４で溶接しようとす
るワーク１ａ、１ｂの板状部の近傍に、エアシリンダ６
０を作動させてローラ６２を押し付け、ワーク１ａ、１
ｂの板状部の浮き上がりを矯正し隙間を調整しながら溶
接線に沿ってレーザ溶接を行うものである。
わせた２つの板状部の隙間が溶接品質に影響を及ぼす。
そのため、板状部の浮き上がりを矯正し隙間を一定に保
持するために押圧ローラ等で板状部を押圧しながら溶接
加工を行うものが知られている。例えば、特開平８−９
０２６４号公報には、レーザ溶接において、重ね継手の
上側からローラで溶接しようとする板状部を押圧しなが
ら溶接する方法が記載されている。図１４は、このよう
なレーザ溶接方法を図示したもので、ロボットアーム１
００の先端に取り付けられたブラケット６７には、加工
ツールとしてのレーザ溶接ノズル６４と、ワーク１ａ、
１ｂの溶接部である板状部を押圧するための駆動源とし
てエアシリンダ６０が取り付けられている。エアシリン
ダ６０の可動部であるスライダにはローラを支持するロ
ーラ支持フレーム６１が取り付けられ、該ローラ支持フ
レーム６１の先端には、ローラ６２が回転自在に装着さ
れている。このローラ６２は、エアシリンダ６０の伸縮
動作によって、上下方向に変位可能になっている。レー
ザ溶接を行う際には、溶接ノズル６４で溶接しようとす
るワーク１ａ、１ｂの板状部の近傍に、エアシリンダ６
０を作動させてローラ６２を押し付け、ワーク１ａ、１
ｂの板状部の浮き上がりを矯正し隙間を調整しながら溶
接線に沿ってレーザ溶接を行うものである。
【０００３】又、図１５に示すように、エアシリンダ６
０の代わりに、コイルバネ等のダンパ６６を配置し、こ
のダンパ６６によってローラ６２に一定の押し付け力を
付与するようにした構造も公知である（特開平９−３２
７７８１号公報参照）。
０の代わりに、コイルバネ等のダンパ６６を配置し、こ
のダンパ６６によってローラ６２に一定の押し付け力を
付与するようにした構造も公知である（特開平９−３２
７７８１号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ローラの押し付け力を
制御しているものがコイルバネである場合には、押し付
け力は制御できず、１種類の押し付け装置では、ワーク
の形状や板状部厚みの異なる多種多様のワークの板状部
の押さえには対応できない。このような多種多様なワー
クの板状部の押さえに対応するには、バネ定数の異なる
バネに付け替える必要がある。
制御しているものがコイルバネである場合には、押し付
け力は制御できず、１種類の押し付け装置では、ワーク
の形状や板状部厚みの異なる多種多様のワークの板状部
の押さえには対応できない。このような多種多様なワー
クの板状部の押さえに対応するには、バネ定数の異なる
バネに付け替える必要がある。
【０００５】又、前述したように、ローラの押し付け力
を制御しているものがエアシリンダである場合には、ま
ず、一般的な電磁弁ではエアのＯＮ／ＯＦＦのみである
から、一定の押し付け力しか与えることができなく、コ
イルバネと同様に多種多様のワーク板状部の押さえには
対応できない。なお、エアシリンダを用いる場合でも、
比例弁を用いて圧力を制御し押し付け力を制御すること
が可能であるが、応答性が悪く、高速溶接及び高速加工
中に微妙に押し付け力を変えたい場合に対応するのが難
しいという問題がある。
を制御しているものがエアシリンダである場合には、ま
ず、一般的な電磁弁ではエアのＯＮ／ＯＦＦのみである
から、一定の押し付け力しか与えることができなく、コ
イルバネと同様に多種多様のワーク板状部の押さえには
対応できない。なお、エアシリンダを用いる場合でも、
比例弁を用いて圧力を制御し押し付け力を制御すること
が可能であるが、応答性が悪く、高速溶接及び高速加工
中に微妙に押し付け力を変えたい場合に対応するのが難
しいという問題がある。
【０００６】又、従来の溶接ヘッド等の加工ツールとワ
ークの板状部間の距離のばらつきに対応できるように、
ダンパが配置されているのみで、溶接ヘッド等の加工ツ
ールのワークの板状部に対する角度が変わったときに、
ローラの押し付け方向も変えられる構造にはなっていな
い。そのため、溶接ヘッド等の加工ツールのワークの板
状部に対する角度が変わると押し付け力も変わってしま
い、良質な溶接等の加工ができないという問題がある。
そこで、本願発明は、このような問題点を解決すること
を課題とするものである。
ークの板状部間の距離のばらつきに対応できるように、
ダンパが配置されているのみで、溶接ヘッド等の加工ツ
ールのワークの板状部に対する角度が変わったときに、
ローラの押し付け方向も変えられる構造にはなっていな
い。そのため、溶接ヘッド等の加工ツールのワークの板
状部に対する角度が変わると押し付け力も変わってしま
い、良質な溶接等の加工ができないという問題がある。
そこで、本願発明は、このような問題点を解決すること
を課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】ワーク板状部の加工線近
傍の表面を回転するローラで厚み方向に押しつけ加工部
の浮き上がりを解消しながら加工線近傍領域を加工線に
沿って移動を行うための押しつけ装置において、本発明
は、上記課題を解決するために、ローラをワーク板状部
の厚み方向に押しつけるために該ローラを移動させる駆
動源をサーボモータとすることによって、ワーク板状部
を押し付ける、ローラの位置、押し付け速度、押し付け
力等を容易に制御できるようにした。
傍の表面を回転するローラで厚み方向に押しつけ加工部
の浮き上がりを解消しながら加工線近傍領域を加工線に
沿って移動を行うための押しつけ装置において、本発明
は、上記課題を解決するために、ローラをワーク板状部
の厚み方向に押しつけるために該ローラを移動させる駆
動源をサーボモータとすることによって、ワーク板状部
を押し付ける、ローラの位置、押し付け速度、押し付け
力等を容易に制御できるようにした。
【０００８】具体的には、加工線近傍領域を押しつける
ためのローラと、該ローラを支持するフレームと、該ロ
ーラ支持フレームを前記加工部に対して接近・離反する
方向に直線移動させる機構と、この直線移動機構を駆動
するサーボモータで構成する。
ためのローラと、該ローラを支持するフレームと、該ロ
ーラ支持フレームを前記加工部に対して接近・離反する
方向に直線移動させる機構と、この直線移動機構を駆動
するサーボモータで構成する。
【０００９】また、直線移動機構に代えて、ローラ支持
フレームを該押しつけ装置の加工進行方向に概ね垂直な
所定の軸回りに回転移動させる機構を設け、該回転移動
機構をサーボモータで駆動するようにする。また、前記
サーボモータをリニアモータとし、該リニアモータで前
記直線移動機構を兼ね、直線移動機構を設けないでよい
ようにする。
フレームを該押しつけ装置の加工進行方向に概ね垂直な
所定の軸回りに回転移動させる機構を設け、該回転移動
機構をサーボモータで駆動するようにする。また、前記
サーボモータをリニアモータとし、該リニアモータで前
記直線移動機構を兼ね、直線移動機構を設けないでよい
ようにする。
【００１０】こうして構成された、サーボモータの電流
を制御することにより、所望の押しつけ力を得る。ま
た、前記ローラの位置、または速度を測定する手段と、
該測定結果によりフィードバック制御する手段とを設
け、フィードバック制御するようにする。又、前記ロー
ラによる押し付け力を推定するオブザーバと、指令押し
付け力と前記オブザーバにより推定した推定押し付け力
に基づき、力のフィードバック制御を行う手段とを設
け、押し付け力のフィードバック制御を行うようにし
た。
を制御することにより、所望の押しつけ力を得る。ま
た、前記ローラの位置、または速度を測定する手段と、
該測定結果によりフィードバック制御する手段とを設
け、フィードバック制御するようにする。又、前記ロー
ラによる押し付け力を推定するオブザーバと、指令押し
付け力と前記オブザーバにより推定した推定押し付け力
に基づき、力のフィードバック制御を行う手段とを設
け、押し付け力のフィードバック制御を行うようにし
た。
【００１１】さらに、加工ツールを装着するための加工
ツール装着部を押し付け装置の移動機構の固定側部位、
又は、移動側部位に設ける。又、前記加工をレーザ加工
とした。
ツール装着部を押し付け装置の移動機構の固定側部位、
又は、移動側部位に設ける。又、前記加工をレーザ加工
とした。
【００１２】さらに、上述した押し付け装置をロボット
アーム先端に取り付け加工用ロボットを構成する。そし
て、押し付け装置のサーボモータをロボット制御装置に
よって制御するようにする。また、押し付け装置の前記
ローラ支持フレームの位置、速度、押し付け力、又は前
記加工ツール装着部に装着した加工ツールと前記板状部
との距離のいずれかを入力できる手段をロボット教示操
作盤に設け、ロボット教示操作盤から、これらの設定入
力及び制御ができるようにする。又は、ロボットプログ
ラム命令で指令するようにする。
アーム先端に取り付け加工用ロボットを構成する。そし
て、押し付け装置のサーボモータをロボット制御装置に
よって制御するようにする。また、押し付け装置の前記
ローラ支持フレームの位置、速度、押し付け力、又は前
記加工ツール装着部に装着した加工ツールと前記板状部
との距離のいずれかを入力できる手段をロボット教示操
作盤に設け、ロボット教示操作盤から、これらの設定入
力及び制御ができるようにする。又は、ロボットプログ
ラム命令で指令するようにする。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
の説明図である。この第１の実施形態は、加工ツールと
して溶接トーチを用いた溶接に適用した押し付け装置の
例である。この第１の実施形態の押し付け装置１０は、
ブラケット１６、サーボモータ１１、該サーボモータ１
１で駆動される直線移動機構１２、この直線移動機構１
２の移動部材に固定されたローラ支持フレーム１３、こ
のローラ支持フレーム１３の先端に回動自在に軸支され
たローラ１４で構成されている。ロボットアーム１００
の先端に該押し付け装置１０のブラケット１６を取り付
け、この押し付け装置１０をロボットアーム１００に装
着する構成となっている。さらにこのブラケット１６は
加工ツール装着部を有し、該加工ツール装着部に図１に
示す例では、溶接トーチ２が装着されている。なお、符
号１５は、サーボモータ１１へのケーブルである。
の説明図である。この第１の実施形態は、加工ツールと
して溶接トーチを用いた溶接に適用した押し付け装置の
例である。この第１の実施形態の押し付け装置１０は、
ブラケット１６、サーボモータ１１、該サーボモータ１
１で駆動される直線移動機構１２、この直線移動機構１
２の移動部材に固定されたローラ支持フレーム１３、こ
のローラ支持フレーム１３の先端に回動自在に軸支され
たローラ１４で構成されている。ロボットアーム１００
の先端に該押し付け装置１０のブラケット１６を取り付
け、この押し付け装置１０をロボットアーム１００に装
着する構成となっている。さらにこのブラケット１６は
加工ツール装着部を有し、該加工ツール装着部に図１に
示す例では、溶接トーチ２が装着されている。なお、符
号１５は、サーボモータ１１へのケーブルである。
【００１４】サーボモータ１１を駆動すると、直線移動
機構１２、ローラ支持フレーム１３を介してローラ１４
は、ワーク１ａ、１ｂの板状部に対して接近・離反する
方向に直線移動することができる。
機構１２、ローラ支持フレーム１３を介してローラ１４
は、ワーク１ａ、１ｂの板状部に対して接近・離反する
方向に直線移動することができる。
【００１５】溶接トーチ２の溶接点近傍にローラ１４の
先端が位置するように、溶接トーチ２及び押し付け装置
１０がブラケット１６に固定されている。
先端が位置するように、溶接トーチ２及び押し付け装置
１０がブラケット１６に固定されている。
【００１６】溶接を行う際には、押し付け装置１０のロ
ーラ１４が、上側のワーク１ｂの板状部を押し付け浮き
上がりを防止しながら、かつ、同時に溶接トーチ２でワ
ーク１ａ、１ｂを溶接しながら、溶接線に沿って、溶接
トーチ２及びローラ１４を移動させることになる。この
押し付け装置１０では、溶接トーチ２の先端とローラ１
４の位置関係が可変である。すなわち溶接点とローラ１
４の位置関係が可変である。そのため、サーボモータ１
１を駆動して直線移動機構１２を介してローラ１４の位
置を変えることによって、板厚が異なるような多種多様
のワークに対しても、溶接点位置とローラ１４によるワ
ークの板状部の押し付け位置を最適に設定でき、ローラ
１４とワークの板状部が非接触とはならず、常に、押し
付けて溶接加工部の浮き上がりを防止し、ワーク１ａと
１ｂの板状部の隙間を調整することができる。又、溶接
開始点や、溶接終了点等において、ローラ１４で板状部
を押し付けながら、溶接点を変えて溶接する場合にも適
用できる。さらに、サーボモータ１１が出力するトルク
を制御することによって、押し付け力も制御できる。
ーラ１４が、上側のワーク１ｂの板状部を押し付け浮き
上がりを防止しながら、かつ、同時に溶接トーチ２でワ
ーク１ａ、１ｂを溶接しながら、溶接線に沿って、溶接
トーチ２及びローラ１４を移動させることになる。この
押し付け装置１０では、溶接トーチ２の先端とローラ１
４の位置関係が可変である。すなわち溶接点とローラ１
４の位置関係が可変である。そのため、サーボモータ１
１を駆動して直線移動機構１２を介してローラ１４の位
置を変えることによって、板厚が異なるような多種多様
のワークに対しても、溶接点位置とローラ１４によるワ
ークの板状部の押し付け位置を最適に設定でき、ローラ
１４とワークの板状部が非接触とはならず、常に、押し
付けて溶接加工部の浮き上がりを防止し、ワーク１ａと
１ｂの板状部の隙間を調整することができる。又、溶接
開始点や、溶接終了点等において、ローラ１４で板状部
を押し付けながら、溶接点を変えて溶接する場合にも適
用できる。さらに、サーボモータ１１が出力するトルク
を制御することによって、押し付け力も制御できる。
【００１７】図２は、この第１の実施形態を加工ツール
として溶接トーチに代えてレーザ溶接ノズル３を用いた
ときの例である。この加工ツールとしてレーザ溶接ノズ
ル３を用いる場合、溶接部の焦点近傍にローラ１４の押
さえ部分が位置するように、レーザ溶接ノズル３、直線
移動機構１２がブラケット１６に取り付けられている。
この図２に示す例も、溶接を行う場合は、サーボモータ
１１を駆動して重ね合わされているワーク１ａ、１ｂの
板状部の上側のワーク１ｂの板状部を押し付けて、重ね
合わされた２つの板状部の隙間を制御しながら、レーザ
溶接ノズル３によりレーザ溶接を行う。そして、ロボッ
トを移動させて、溶接線に沿って、溶接ノズル３及びロ
ーラ１４を移動させて、レーザ溶接を行う。なお、符号
４は光ファイバである。
として溶接トーチに代えてレーザ溶接ノズル３を用いた
ときの例である。この加工ツールとしてレーザ溶接ノズ
ル３を用いる場合、溶接部の焦点近傍にローラ１４の押
さえ部分が位置するように、レーザ溶接ノズル３、直線
移動機構１２がブラケット１６に取り付けられている。
この図２に示す例も、溶接を行う場合は、サーボモータ
１１を駆動して重ね合わされているワーク１ａ、１ｂの
板状部の上側のワーク１ｂの板状部を押し付けて、重ね
合わされた２つの板状部の隙間を制御しながら、レーザ
溶接ノズル３によりレーザ溶接を行う。そして、ロボッ
トを移動させて、溶接線に沿って、溶接ノズル３及びロ
ーラ１４を移動させて、レーザ溶接を行う。なお、符号
４は光ファイバである。
【００１８】この図２で示す例も、サーボモータ１１の
位置、速度、トルクを制御することによって、ローラ１
４は溶接ヘッド３の先端に対してその位置関係を変える
ことができるとともに、ワークの板状部への押圧力を制
御し、２つの板状部間の隙間の制御が可能となる。その
ため、多種多様の形状や板厚のワークに対する溶接がこ
の押し付け装置で対応できる。
位置、速度、トルクを制御することによって、ローラ１
４は溶接ヘッド３の先端に対してその位置関係を変える
ことができるとともに、ワークの板状部への押圧力を制
御し、２つの板状部間の隙間の制御が可能となる。その
ため、多種多様の形状や板厚のワークに対する溶接がこ
の押し付け装置で対応できる。
【００１９】図３は、本発明の第２の実施形態の押し付
け装置の説明図である。この第２の実施形態の押し付け
装置２０は、ブラケット２６、サーボモータ２１、直線
移動機構２２、取り付け部材２７、ローラ支持フレーム
２３、ローラ２４で構成されている。直線移動機構２２
は、ロボットのアーム１００の先端にブラケット２６取
り付けられたることによってロボットに装着される。該
直線移動機構２２の移動側に取り付け部材２７が固着さ
れ、該取り付け部材２７は、ローラ支持フレーム２３が
固着されている。さらにこの取り付け部材２７に設けら
れた加工ツール装着部にレーサ溶接ノズル３が装着され
ている。ローラ支持フレーム２３の先端には回動自在に
ローラ２４が軸支されている。この第２の実施形態にお
いては、直線移動機構２２の移動側にレーザ溶接ノズル
３及びローラ支持フレーム２３を固定されているから、
溶接ノズル３の先端とローラ２４の位置関係は固定とな
る。サーボモータ２１を駆動し、該サーボモータ２１の
回転運動を直線移動機構２２で直動運動に変換し溶接ノ
ズル３及びローラ支持フレーム２３を移動させることに
より、溶接ノズル３の先端及び、ローラ２４をワーク１
ａ、１ｂの板状部に近づけ、さらに、ローラ２４によっ
てワーク１ａ、１ｂの板状部を押し付けながら、レーザ
溶接を行い、かつロボットを駆動して溶接線に沿って、
ローラ２４及び溶接ノズル３を移動させることによっ
て、溶接を行うものである。
け装置の説明図である。この第２の実施形態の押し付け
装置２０は、ブラケット２６、サーボモータ２１、直線
移動機構２２、取り付け部材２７、ローラ支持フレーム
２３、ローラ２４で構成されている。直線移動機構２２
は、ロボットのアーム１００の先端にブラケット２６取
り付けられたることによってロボットに装着される。該
直線移動機構２２の移動側に取り付け部材２７が固着さ
れ、該取り付け部材２７は、ローラ支持フレーム２３が
固着されている。さらにこの取り付け部材２７に設けら
れた加工ツール装着部にレーサ溶接ノズル３が装着され
ている。ローラ支持フレーム２３の先端には回動自在に
ローラ２４が軸支されている。この第２の実施形態にお
いては、直線移動機構２２の移動側にレーザ溶接ノズル
３及びローラ支持フレーム２３を固定されているから、
溶接ノズル３の先端とローラ２４の位置関係は固定とな
る。サーボモータ２１を駆動し、該サーボモータ２１の
回転運動を直線移動機構２２で直動運動に変換し溶接ノ
ズル３及びローラ支持フレーム２３を移動させることに
より、溶接ノズル３の先端及び、ローラ２４をワーク１
ａ、１ｂの板状部に近づけ、さらに、ローラ２４によっ
てワーク１ａ、１ｂの板状部を押し付けながら、レーザ
溶接を行い、かつロボットを駆動して溶接線に沿って、
ローラ２４及び溶接ノズル３を移動させることによっ
て、溶接を行うものである。
【００２０】この第２の実施形態では、ローラ２４とレ
ーザ溶接ノズル３の位置関係が常に一定で、ローラ２４
がワーク１ａ、１ｂの板状部を押し付けながら溶接を行
うものであるら、レーザ溶接ノズル３からのレーザ光の
焦点は、ワーク１ａ、１ｂに対して、ほぼ一定の位置と
なり均一な溶接を行うことができる。
ーザ溶接ノズル３の位置関係が常に一定で、ローラ２４
がワーク１ａ、１ｂの板状部を押し付けながら溶接を行
うものであるら、レーザ溶接ノズル３からのレーザ光の
焦点は、ワーク１ａ、１ｂに対して、ほぼ一定の位置と
なり均一な溶接を行うことができる。
【００２１】上述した直線移動機構の一例を図８に示
す。この図８では、図３に示した第２の実施形態に用い
られた直線移動機構２２の例を示しているが、図１、図
２の第１の実施形態で用いた直線移動機構１２の場合で
も同様なもので構成されるものである。この直線移動機
構２２は、ブラケット２６に固着された機枠２２ｅ内に
は、両端をベアリング２２ｃで支持されたボールネジ２
２ａが配置されており、該ボールネジ２２ａに螺合する
ボールナット２２ｂには、この直線移動機構２２の移動
側であるスライダ２２ｄが固着されている。サーボモー
タ２１でボールネジ２２ａを回転駆動することにより、
ボールナット２２ｂは直線移動し、該ボールナット２２
ｂに固着された取り付け部材２７、該取り付け部材２７
に取り付けられているローラ支持フレーム２３及び溶接
ノズル３を直線移動させるものである。
す。この図８では、図３に示した第２の実施形態に用い
られた直線移動機構２２の例を示しているが、図１、図
２の第１の実施形態で用いた直線移動機構１２の場合で
も同様なもので構成されるものである。この直線移動機
構２２は、ブラケット２６に固着された機枠２２ｅ内に
は、両端をベアリング２２ｃで支持されたボールネジ２
２ａが配置されており、該ボールネジ２２ａに螺合する
ボールナット２２ｂには、この直線移動機構２２の移動
側であるスライダ２２ｄが固着されている。サーボモー
タ２１でボールネジ２２ａを回転駆動することにより、
ボールナット２２ｂは直線移動し、該ボールナット２２
ｂに固着された取り付け部材２７、該取り付け部材２７
に取り付けられているローラ支持フレーム２３及び溶接
ノズル３を直線移動させるものである。
【００２２】なお、この直線ユニットとしては、上述し
たようなボールネジ２２ａとナット２２ｂの組み合わせ
以外にも、ラック＆ビニオン等の回転／直線運動変換機
構を用いることができる。
たようなボールネジ２２ａとナット２２ｂの組み合わせ
以外にも、ラック＆ビニオン等の回転／直線運動変換機
構を用いることができる。
【００２３】又、図１２，図１３に示すように、回転式
のサーボモータと回転／直線運動変換機構の代わりにリ
ニアモータを使用してもよい。図１２は、図３に示す第
２の実施形態における直線移動機構２２の代わりにリニ
アモータを使用したときの説明図で、図１３は、図１２
を矢視Ａの方向からみた断面図である。
のサーボモータと回転／直線運動変換機構の代わりにリ
ニアモータを使用してもよい。図１２は、図３に示す第
２の実施形態における直線移動機構２２の代わりにリニ
アモータを使用したときの説明図で、図１３は、図１２
を矢視Ａの方向からみた断面図である。
【００２４】ブラケット２６には、リニアモータのベー
ス５０が固着され、該ベース５０には、平行に２つのレ
ール５１ａ、５１ｂが取り付けられている。該ベース５
０に対向してスライダ５２が配置され、該スライダ５２
には一対のレール５１ａ、５１ｂとそれぞれ係合するブ
ロック５３ａ、５３ｂが設けられている。又、ベース５
０とスライダ５２の対向面には、リニアモータの電気部
である磁石５４ａが一方に、他方にはコイル５４ｂが配
置されている。なお、符号５５は、リニアモータのカバ
ーである。
ス５０が固着され、該ベース５０には、平行に２つのレ
ール５１ａ、５１ｂが取り付けられている。該ベース５
０に対向してスライダ５２が配置され、該スライダ５２
には一対のレール５１ａ、５１ｂとそれぞれ係合するブ
ロック５３ａ、５３ｂが設けられている。又、ベース５
０とスライダ５２の対向面には、リニアモータの電気部
である磁石５４ａが一方に、他方にはコイル５４ｂが配
置されている。なお、符号５５は、リニアモータのカバ
ーである。
【００２５】このリニアモータを駆動することによっ
て、スライダ５２を直線運動させることにより、この図
１２，図１３で示した例では、前述した第２の実施形態
と同様に、レーザ溶接ノズル３及びローラ支持フレーム
２３、ローラ２４を一体的に直線運動させ、ワーク１
ａ、１ｂの板状部に対して近接・離反させることができ
るものであり、ローラ２４をワーク１ａ、１ｂの板状部
に押し付けて板状部の浮き上がりを防止しながらレーザ
溶接加工を行うものである。
て、スライダ５２を直線運動させることにより、この図
１２，図１３で示した例では、前述した第２の実施形態
と同様に、レーザ溶接ノズル３及びローラ支持フレーム
２３、ローラ２４を一体的に直線運動させ、ワーク１
ａ、１ｂの板状部に対して近接・離反させることができ
るものであり、ローラ２４をワーク１ａ、１ｂの板状部
に押し付けて板状部の浮き上がりを防止しながらレーザ
溶接加工を行うものである。
【００２６】図４は本発明の押し付け装置の第３の実施
形態の説明図である。この第３の実施形態の押し付け装
置３０は、ブラケット３６、サーボモータ３１，減速ユ
ニット３２，ローラ支持フレーム３３，ローラ３４で構
成され、ロボットアーム１００にブラケット３６を取り
付けれることによってロボットに装着される。ブラケッ
ト３６に減速ユニット３２及びサーボモータ３１が装着
され、減速ユニット３２の出力軸には、ローラ支持フレ
ーム３３が固着されている。該ローラ支持フレーム３３
の先端にはローラ３４が回転自在に軸支されている。
又、ブラケット３６の加工ツール装着部にはレーザ溶接
ノズル３が取り付けられており、ローラ３４の先端はレ
ーザ溶接ノズルの先端近傍、すなわち溶接部の近傍に位
置できるように配置されている。
形態の説明図である。この第３の実施形態の押し付け装
置３０は、ブラケット３６、サーボモータ３１，減速ユ
ニット３２，ローラ支持フレーム３３，ローラ３４で構
成され、ロボットアーム１００にブラケット３６を取り
付けれることによってロボットに装着される。ブラケッ
ト３６に減速ユニット３２及びサーボモータ３１が装着
され、減速ユニット３２の出力軸には、ローラ支持フレ
ーム３３が固着されている。該ローラ支持フレーム３３
の先端にはローラ３４が回転自在に軸支されている。
又、ブラケット３６の加工ツール装着部にはレーザ溶接
ノズル３が取り付けられており、ローラ３４の先端はレ
ーザ溶接ノズルの先端近傍、すなわち溶接部の近傍に位
置できるように配置されている。
【００２７】サーボモータ３１を駆動し、その回転出力
は回転移動機構を構成する減速ユニット３２で減速され
その出力軸を介してローラ支持フレーム３３を回動させ
る（図４において紙面垂直方向に回動）。このローラ支
持フレーム３３の回動力によって、ローラ３４がワーク
１ａ、１ｂの板状部を押し付け、２つのワーク１ａ、１
ｂの板状部間の隙間を矯正し、レーサ溶接ノズルからの
レーザ光によってレーザ溶接を行う。
は回転移動機構を構成する減速ユニット３２で減速され
その出力軸を介してローラ支持フレーム３３を回動させ
る（図４において紙面垂直方向に回動）。このローラ支
持フレーム３３の回動力によって、ローラ３４がワーク
１ａ、１ｂの板状部を押し付け、２つのワーク１ａ、１
ｂの板状部間の隙間を矯正し、レーサ溶接ノズルからの
レーザ光によってレーザ溶接を行う。
【００２８】図５は、図４の左側面方向からみた図で、
図６は、図５においてレーザ溶接ノズル３のワーク１
ａ、１ｂに対する入射角を変えたときの説明図である。
この図５、図６に示すように、ローラ３４の回転方向と
ほぼ同一方向にローラ支持フレーム３３が減速ユニット
３２の出力軸回りに回転できることから、レーザ溶接ノ
ズル３によるレーザ光のワーク１ａ、１ｂに対する入射
角が変動するような場合でも、又、加工時にワーク１
ａ、１ｂの板状部と押し付け装置の相対角度がばらつい
たときも、ローラ３４がワーク１ａ、１ｂの板状部と非
接触とはならず、所望の押し付けを可能にしたものであ
る。
図６は、図５においてレーザ溶接ノズル３のワーク１
ａ、１ｂに対する入射角を変えたときの説明図である。
この図５、図６に示すように、ローラ３４の回転方向と
ほぼ同一方向にローラ支持フレーム３３が減速ユニット
３２の出力軸回りに回転できることから、レーザ溶接ノ
ズル３によるレーザ光のワーク１ａ、１ｂに対する入射
角が変動するような場合でも、又、加工時にワーク１
ａ、１ｂの板状部と押し付け装置の相対角度がばらつい
たときも、ローラ３４がワーク１ａ、１ｂの板状部と非
接触とはならず、所望の押し付けを可能にしたものであ
る。
【００２９】図７は、本発明の第４の実施形態の押し付
け装置の説明図である。この第４の実施形態と図４に示
した第３の実施形態と相違する点は、レーザ溶接ノズル
もローラ支持フレームと共に回動できるようにした点で
ある。
け装置の説明図である。この第４の実施形態と図４に示
した第３の実施形態と相違する点は、レーザ溶接ノズル
もローラ支持フレームと共に回動できるようにした点で
ある。
【００３０】ロボットアーム１００の先端に取り付けら
れたブラケット４６には、減速ユニット４２及びサーボ
モータ４１が取り付けられている。該減速ユニット４２
の出力軸には、取り付け部材４７固着され、該取り付け
部材４７の加工ツール装着部にはレーザ溶接ノズル３が
装着され、また、該取り付け部材４７にはローラ支持フ
レーム４３が固着されている。又、ローラ支持フレーム
４３の先端にはローラ４４が回動自在に軸支され、この
ローラの先端はレーザ溶接ノズル３の先端位置近傍に位
置している。
れたブラケット４６には、減速ユニット４２及びサーボ
モータ４１が取り付けられている。該減速ユニット４２
の出力軸には、取り付け部材４７固着され、該取り付け
部材４７の加工ツール装着部にはレーザ溶接ノズル３が
装着され、また、該取り付け部材４７にはローラ支持フ
レーム４３が固着されている。又、ローラ支持フレーム
４３の先端にはローラ４４が回動自在に軸支され、この
ローラの先端はレーザ溶接ノズル３の先端位置近傍に位
置している。
【００３１】サーボモータ４１を駆動すると、減速ユニ
ット４２でその回転が減速され、出力軸に取り出され、
取り付け部材４７を回動させる。その結果、該取り付け
部材４７に取り付けられたレーザ溶接ノズル３及びロー
ラ支持フレーム４３も取り付け部材４６と共に回動す
る。ローラ４４とレーザ溶接ノズル３の位置関係は変動
せず、保持したまま回動することになる。そこで、ロー
ラ４４でワーク１ａ、１ｂの板状部を押し付けながら、
レーザ溶接ノズル３から出力されるレーザ光により溶接
を行えば、レーザ光のワーク１ａ、１ｂの板状部に対す
る焦点位置も一定となり、均一な溶接ができる。
ット４２でその回転が減速され、出力軸に取り出され、
取り付け部材４７を回動させる。その結果、該取り付け
部材４７に取り付けられたレーザ溶接ノズル３及びロー
ラ支持フレーム４３も取り付け部材４６と共に回動す
る。ローラ４４とレーザ溶接ノズル３の位置関係は変動
せず、保持したまま回動することになる。そこで、ロー
ラ４４でワーク１ａ、１ｂの板状部を押し付けながら、
レーザ溶接ノズル３から出力されるレーザ光により溶接
を行えば、レーザ光のワーク１ａ、１ｂの板状部に対す
る焦点位置も一定となり、均一な溶接ができる。
【００３２】図９は、上述した押し付け装置が装着され
たロボットの構成図である。押し付け装置１０（２０，
３０，４０）は、ロボット本体（機構部）２００のアー
ム１００先端に取り付けられる。ロボット本体２００は
ロボット制御装置２０１に接続され、該制御装置によっ
て制御される。さらに、押し付け装置１０（２０，３
０，４０）のサーボモータ１１（２１，３１，４１）も
ロボット制御装置２０１にモータケーブル１５（２５，
３５，４５）によって接続されている。
たロボットの構成図である。押し付け装置１０（２０，
３０，４０）は、ロボット本体（機構部）２００のアー
ム１００先端に取り付けられる。ロボット本体２００は
ロボット制御装置２０１に接続され、該制御装置によっ
て制御される。さらに、押し付け装置１０（２０，３
０，４０）のサーボモータ１１（２１，３１，４１）も
ロボット制御装置２０１にモータケーブル１５（２５，
３５，４５）によって接続されている。
【００３３】ロボット制御装置２０１には教示操作盤２
０２が接続されており、ロボット本体２００及び押し付
け装置１０（２０，３０，４０）は、このロボット制御
装置によって制御され、プログラム若しくは教示操作盤
からの指令によって駆動制御される。この図９に示す実
施形態では、押し付け装置１０（２０，３０，４０）
は、ロボット制御装置２０１が有する、いわゆる付加軸
に接続され、押し付け装置１０（２０，３０，４０）の
サーボモータは、ロボット制御装置の付加軸として制御
される。
０２が接続されており、ロボット本体２００及び押し付
け装置１０（２０，３０，４０）は、このロボット制御
装置によって制御され、プログラム若しくは教示操作盤
からの指令によって駆動制御される。この図９に示す実
施形態では、押し付け装置１０（２０，３０，４０）
は、ロボット制御装置２０１が有する、いわゆる付加軸
に接続され、押し付け装置１０（２０，３０，４０）の
サーボモータは、ロボット制御装置の付加軸として制御
される。
【００３４】教示操作盤２０２には、従来のロボット制
御装置における教示操作盤と同じように、ロボットの各
軸を手動で移動させるための押しボタン、直交座標系に
おける各軸方向にツールセンタポイントを手動で移動さ
せるための押しボタン、教示点を教示する教示ボタン等
の各種指令手段とＬＥＤ等の表示手段を備えると共に、
本発明に関係して、押し付け装置の前記ローラ支持フレ
ームの位置、速度、押し付け力、又は前記加工ツール装
着部に装着した加工ツールと前記板状部との距離の等を
入力する手段をも備えている。
御装置における教示操作盤と同じように、ロボットの各
軸を手動で移動させるための押しボタン、直交座標系に
おける各軸方向にツールセンタポイントを手動で移動さ
せるための押しボタン、教示点を教示する教示ボタン等
の各種指令手段とＬＥＤ等の表示手段を備えると共に、
本発明に関係して、押し付け装置の前記ローラ支持フレ
ームの位置、速度、押し付け力、又は前記加工ツール装
着部に装着した加工ツールと前記板状部との距離の等を
入力する手段をも備えている。
【００３５】ロボット制御装置２０１と押し付け装置１
０（２０，３０，４０）のサーボモータ１１（２１，３
１，４１）を接続するモータケーブルの配線は、ロボッ
ト本体２００内部を通しても又、外部を這わせてもかま
わない。ロボットに押し付け装置１０（２０，３０，４
０）を装着し、この押し付け装置１０（２０，３０，４
０）をロボット制御装置２０１で制御するようにしたこ
とから、汎用性が広がり、ロボットの教示を変えるだけ
で、各種加工に適用できる。ロボットとワーク押し付け
装置は共通のロボット制御装置で制御されているので、
ロボット本体の動作と協調して押し付け装置の動作をさ
せることができる。また、ロボットの動作によって、３
次元形状の複雑なワークに対してその板状部に加工（溶
接等）を行う際にも、この板状部を押し付けながらこの
加工部の浮き上がりを防止して加工を行うことができ、
ロボットの適用範囲を広げることができる。
０（２０，３０，４０）のサーボモータ１１（２１，３
１，４１）を接続するモータケーブルの配線は、ロボッ
ト本体２００内部を通しても又、外部を這わせてもかま
わない。ロボットに押し付け装置１０（２０，３０，４
０）を装着し、この押し付け装置１０（２０，３０，４
０）をロボット制御装置２０１で制御するようにしたこ
とから、汎用性が広がり、ロボットの教示を変えるだけ
で、各種加工に適用できる。ロボットとワーク押し付け
装置は共通のロボット制御装置で制御されているので、
ロボット本体の動作と協調して押し付け装置の動作をさ
せることができる。また、ロボットの動作によって、３
次元形状の複雑なワークに対してその板状部に加工（溶
接等）を行う際にも、この板状部を押し付けながらこの
加工部の浮き上がりを防止して加工を行うことができ、
ロボットの適用範囲を広げることができる。
【００３６】図１０は、押し付け装置１０（２０，３
０，４０）のローラ支持フレーム１３（２３，３３，４
３）を駆動するサーボモータ１１（２１，３１，４１）
を制御する位置・速度制御ループのブロック図である。
従来から公知の位置・速度制御ループと変わりはない。
要素３０１のＫｐは位置制御ループ（比例制御）の位置
ループゲインを示し、要素３０２のＫｖは速度制御ルー
プ（比例積分制御等）の速度ループゲインを示す。又、
要素３０３は、サーボモータの伝達関数を示す要素で、
Ｋｔはトルク定数、Ｊイナーシャを示す。要素３０４
は、モータ速度ｖから位置ｙを求める伝達関数の要素で
ある。なお、ｓは、ラプラス演算子である。
０，４０）のローラ支持フレーム１３（２３，３３，４
３）を駆動するサーボモータ１１（２１，３１，４１）
を制御する位置・速度制御ループのブロック図である。
従来から公知の位置・速度制御ループと変わりはない。
要素３０１のＫｐは位置制御ループ（比例制御）の位置
ループゲインを示し、要素３０２のＫｖは速度制御ルー
プ（比例積分制御等）の速度ループゲインを示す。又、
要素３０３は、サーボモータの伝達関数を示す要素で、
Ｋｔはトルク定数、Ｊイナーシャを示す。要素３０４
は、モータ速度ｖから位置ｙを求める伝達関数の要素で
ある。なお、ｓは、ラプラス演算子である。
【００３７】ワーク１ａ、１ｂの板状部に対するローラ
支持フレーム１３（２３，３３，４３）の移動指令ｒか
らサーボモータ等に取り付けられている位置・速度検出
器から出力される情報に基づく位置のフィードバック値
を減算し、その差に位置ループゲインＫｐを乗じて速度
指令ｖｃを求め、該速度指令ｖｃから位置・速度検出器
から出力される情報に基づく速度フィードバック値を減
じて速度ループ処理を行いトルク指令（電流指令）ｔを
求めて、押し付け装置のサーボモータを駆動する。
支持フレーム１３（２３，３３，４３）の移動指令ｒか
らサーボモータ等に取り付けられている位置・速度検出
器から出力される情報に基づく位置のフィードバック値
を減算し、その差に位置ループゲインＫｐを乗じて速度
指令ｖｃを求め、該速度指令ｖｃから位置・速度検出器
から出力される情報に基づく速度フィードバック値を減
じて速度ループ処理を行いトルク指令（電流指令）ｔを
求めて、押し付け装置のサーボモータを駆動する。
【００３８】押し付け装置のローラ支持フレーム１３
（２３，３３，４３）を駆動するサーボモータの位置、
速度が制御されることから、ワーク１ａ、１ｂの板状部
に対するローラ支持フレームの先端に軸支されたローラ
の接近、押圧、離反の位置、速度が制御されることにな
る。
（２３，３３，４３）を駆動するサーボモータの位置、
速度が制御されることから、ワーク１ａ、１ｂの板状部
に対するローラ支持フレームの先端に軸支されたローラ
の接近、押圧、離反の位置、速度が制御されることにな
る。
【００３９】図１，図２、図４に示した第１，第３の実
施形態においては、このローラ支持フレームの位置を制
御することにより、加工ツール（溶接トーチ２，溶接ノ
ズル３等）と押し付け装置のローラ（１４，３４）の相
対位置を任意の位置に制御することができ、多種多様の
ワークに対して最適の加工が実施できる。また、図３，
図７に示す第２，第４の実施形態の場合では、加工ツー
ル（溶接トーチ２，溶接ノズル３等）と押し付け装置の
ローラ（１４，３４）の相対位置関係は変更できない
が、ワーク１ａ、１ｂの板状部と加工ツール（溶接トー
チ２，溶接ノズル３等）の位置を指令通りに制御するこ
とができる。特に、ワークの板状部を固定するための治
具等が加工経路途中にあるような場合、この治具で保持
された部分に来ると、押し付け装置のローラをワークの
板状部から離してローラとジグとの干渉を避け、治具と
の干渉が存在しなくなった位置まで移動した後に再びワ
ークの板状部への押しつけを再開する等の位置制御を容
易に行うことができる。
施形態においては、このローラ支持フレームの位置を制
御することにより、加工ツール（溶接トーチ２，溶接ノ
ズル３等）と押し付け装置のローラ（１４，３４）の相
対位置を任意の位置に制御することができ、多種多様の
ワークに対して最適の加工が実施できる。また、図３，
図７に示す第２，第４の実施形態の場合では、加工ツー
ル（溶接トーチ２，溶接ノズル３等）と押し付け装置の
ローラ（１４，３４）の相対位置関係は変更できない
が、ワーク１ａ、１ｂの板状部と加工ツール（溶接トー
チ２，溶接ノズル３等）の位置を指令通りに制御するこ
とができる。特に、ワークの板状部を固定するための治
具等が加工経路途中にあるような場合、この治具で保持
された部分に来ると、押し付け装置のローラをワークの
板状部から離してローラとジグとの干渉を避け、治具と
の干渉が存在しなくなった位置まで移動した後に再びワ
ークの板状部への押しつけを再開する等の位置制御を容
易に行うことができる。
【００４０】さらに、速度制御ループゲインを調整する
ことによって、ワーク１ａ、１ｂに対するローラ１４
（２４，３４，４４）による押し付け力に振動が発生し
ないように制御できる。
ことによって、ワーク１ａ、１ｂに対するローラ１４
（２４，３４，４４）による押し付け力に振動が発生し
ないように制御できる。
【００４１】また、図１０に示す押し付け装置のサーボ
モータの制御系において、電流指令であるトルク指令を
制限するトルクリミッタを設け、サーボモータから出力
されるトルクをトルクリミッタに設定した設定値に制限
することによって、押し付け装置のローラによるワーク
１ａ、１ｂに対する押し付け力を制御するようにしても
よい。
モータの制御系において、電流指令であるトルク指令を
制限するトルクリミッタを設け、サーボモータから出力
されるトルクをトルクリミッタに設定した設定値に制限
することによって、押し付け装置のローラによるワーク
１ａ、１ｂに対する押し付け力を制御するようにしても
よい。
【００４２】さらには、この押し付け力をフィードバッ
ク制御するようにしてもよい。図１１は、この押し付け
力のフィードバック制御を行うときのサーボモータの制
御系に組み込まれた力制御ループのブロック図である。
要素４０１のＡは、押し付け力のフィードバック制御を
行うための力制御ループのゲイン（比例ゲイン）、要素
４０２は、モータの伝達関数でＫｔはトルク定数、Ｊは
イナーシャである。また要素４０３のＫｖは速度制御ル
ープの速度ループゲインである。また、この実施形態で
は、押し付け装置によるワークの板状部への押し付け力
をサーボモータの制御系に組み込んだサーボモータに加
わる外乱を推定するオブザーバによって推定し、この推
定押し付け力をフィードバックして押し付け力を制御す
るようにした。なお、オブザーバに付いては、すでに公
知であり、この公知のオブザーバを用いるものとして、
オブザーバの説明は省略する。
ク制御するようにしてもよい。図１１は、この押し付け
力のフィードバック制御を行うときのサーボモータの制
御系に組み込まれた力制御ループのブロック図である。
要素４０１のＡは、押し付け力のフィードバック制御を
行うための力制御ループのゲイン（比例ゲイン）、要素
４０２は、モータの伝達関数でＫｔはトルク定数、Ｊは
イナーシャである。また要素４０３のＫｖは速度制御ル
ープの速度ループゲインである。また、この実施形態で
は、押し付け装置によるワークの板状部への押し付け力
をサーボモータの制御系に組み込んだサーボモータに加
わる外乱を推定するオブザーバによって推定し、この推
定押し付け力をフィードバックして押し付け力を制御す
るようにした。なお、オブザーバに付いては、すでに公
知であり、この公知のオブザーバを用いるものとして、
オブザーバの説明は省略する。
【００４３】ワーク１ａ、１ｂの板状部に対する押し付
け力の目標値として指令押し付け力Ｆｃから、オブザー
バで推定された推定押し付け力Ｔｄを減算し、その差に
ゲインＡを乗じ速度指令ｖｃを求め、この速度指令ｖｃ
から、速度検出器で検出されフィードバックされる速度
フィードバック値に速度ループゲインＫｖを乗じた値を
減じて電流指令（トルク指令）ｔを求めてサーボモータ
を駆動する。
け力の目標値として指令押し付け力Ｆｃから、オブザー
バで推定された推定押し付け力Ｔｄを減算し、その差に
ゲインＡを乗じ速度指令ｖｃを求め、この速度指令ｖｃ
から、速度検出器で検出されフィードバックされる速度
フィードバック値に速度ループゲインＫｖを乗じた値を
減じて電流指令（トルク指令）ｔを求めてサーボモータ
を駆動する。
【００４４】このように、オブザーバで押し付け力を推
定し、この推定押し付け力が目標値として設定された押
し付け力に一致するようにフィードバック制御されるこ
とになる。この力のフィードバック制御を用いる場合で
も、この実施形態では力のフィードバック制御のマイナ
ーループとして速度制御ループが組み込まれているか
ら、この速度制御ループの速度ループゲインＫｖを調整
することによって、押し付け力の振動発生を防止するこ
とができる。
定し、この推定押し付け力が目標値として設定された押
し付け力に一致するようにフィードバック制御されるこ
とになる。この力のフィードバック制御を用いる場合で
も、この実施形態では力のフィードバック制御のマイナ
ーループとして速度制御ループが組み込まれているか
ら、この速度制御ループの速度ループゲインＫｖを調整
することによって、押し付け力の振動発生を防止するこ
とができる。
【００４５】
【発明の効果】本発明では、押し付け装置のローラによ
る押し付け動作がサーボモータによって制御されるか
ら、ローラの位置、速度、押し付け力が容易に制御で
き、多種多様なワークに対しても、ワーク板状部へ最適
な押し付け力を与えることができる。
る押し付け動作がサーボモータによって制御されるか
ら、ローラの位置、速度、押し付け力が容易に制御で
き、多種多様なワークに対しても、ワーク板状部へ最適
な押し付け力を与えることができる。
【図１】本発明の第１の実施形態の押し付け装置を加工
ツールが溶接トーチの場合に適用した例を示す図であ
る。
ツールが溶接トーチの場合に適用した例を示す図であ
る。
【図２】同第１の実施形態の押し付け装置を加工ツール
がレーザ溶接ノズルの場合に適用した例を示す図であ
る。
がレーザ溶接ノズルの場合に適用した例を示す図であ
る。
【図３】本発明の第２の実施形態の押し付け装置を加工
ツールがレーザ溶接ノズルの場合に適用した例を示す図
である。
ツールがレーザ溶接ノズルの場合に適用した例を示す図
である。
【図４】本発明の第３の実施形態の押し付け装置を加工
ツールがレーザ溶接ノズルの場合に適用した例を示す図
である。
ツールがレーザ溶接ノズルの場合に適用した例を示す図
である。
【図５】同第３の実施形態におけるレーザ溶接ノズルと
押し付け装置の位置関係を示す図である。
押し付け装置の位置関係を示す図である。
【図６】同第３の実施形態においてレーザ溶接ノズルか
らのレーザ光のワークへの入射角度を変えたときの押し
付け装置の位置関係を示す図である。
らのレーザ光のワークへの入射角度を変えたときの押し
付け装置の位置関係を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態の押し付け装置を加工
ツールがレーザ溶接ノズルの場合に適用した例を示す図
である。
ツールがレーザ溶接ノズルの場合に適用した例を示す図
である。
【図８】本発明の第１、第２実施形態において使用され
る直線移動機構の一例を示す図である。
る直線移動機構の一例を示す図である。
【図９】本発明の押し付け装置をロボットに装着したと
きのロボットシステムの概要図である。
きのロボットシステムの概要図である。
【図１０】本発明の実施形態で使用するサーボモータの
位置、速度フィードバック制御系のブロック図である。
位置、速度フィードバック制御系のブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態で用いる力のフィードバッ
ク制御系のブロック図である。
ク制御系のブロック図である。
【図１２】本発明の第１、第２実施形態において使用さ
れる直線移動機構をリニアモータで構成したときの例を
示す図である。
れる直線移動機構をリニアモータで構成したときの例を
示す図である。
【図１３】図１２における矢視Ａからみたときの図であ
る。
る。
【図１４】従来のエアシリンダで駆動される押し付け装
置の説明図である。
置の説明図である。
【図１５】エアシリンダに変えてコイルスプリングで構
成されるダンパにより押し付け力を発生させるようにし
た従来の押し付け装置の説明図である。
成されるダンパにより押し付け力を発生させるようにし
た従来の押し付け装置の説明図である。
１ａ、１ｂ ワーク ２ 溶接トーチ ３ レーザ溶接ノズル １０、２０、３０、４０ 押し付け装置 １１、２１、３１、４１、 サーボモータ １２、２２ 直線移動機構 １３、２３、３３、４３ ローラ支持フレーム １４、２４、３４、４４ ローラ ３２、４２ 減速ユニット ５０ リニアモータのベース ５１ａ、５１ｂ レール ５２ スライダ ５４ａ 磁石 ５４ｂ コイル １００ ロボットアーム １０１ ブラケット ２００ ロボット本体（機構部） ２０１ ロボット制御装置 ２０２ 教示操作盤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森岡 昌広 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 BF00 CB01 CC06 CE02 CE09 4E081 AA01 CA07 CA19 DA06 EA45
Claims (15)
- 【請求項１】 ワークの板状部に対する加工の際に、加
工ツールと共に用いられ、前記板状部の加工線近傍の表
面を回転するローラで厚み方向に押しつけ加工部の浮き
上がりを解消しながら前記加工線近傍領域を加工線に沿
って移動を行うための押しつけ装置において、前記ロー
ラを前記板状部の厚み方向に押しつけるために該ローラ
を移動させる駆動源をサーボモータとしたことを特徴と
するワーク押し付け装置。 - 【請求項２】 ワークの板状部に対する加工の際に、加
工ツールと共に用いられ、前記板状部の加工線近傍の表
面を厚み方向に押しつけ加工部の浮き上がりを解消しな
がら前記加工線近傍領域を加工線に沿って移動を行うた
めの押しつけ装置において、前記加工線近傍領域を押し
つけるためのローラと、該ローラを支持するフレーム
と、該ローラ支持フレームを前記加工部に対して接近・
離反する方向に直線移動させる機構と、前記直線移動機
構を駆動するサーボモータとを備えたことを特徴とする
ワーク押し付け装置。 - 【請求項３】 ワークの板状部に対する加工の際に、加
工ツールと共に用いられ、前記板状部の加工線近傍の表
面を厚み方向に押しつけ加工部の浮き上がりを解消しな
がら前記加工線近傍領域を加工線に沿って移動を行うた
めの押しつけ装置において、前記加工線近傍領域を押し
つけるためのローラと、該ローラを支持するフレーム
と、該ローラ支持フレームを該押しつけ装置の加工進行
方向に概ね垂直な所定の軸回りに回転移動させる機構
と、前記回転移動機構を駆動するサーボモータとを備え
たことを特徴とするワーク押し付け装置。 - 【請求項４】 前記サーボモータをリニアモータとし、
該リニアモータで前記直線移動機構を兼ねるようにした
請求項１又は請求項２記載の押し付け装置。 - 【請求項５】 前記サーボモータの電流を制御すること
により、所望の押しつけ力を得る請求項１乃至請求項４
の内いずれか１項に記載の押し付け装置。 - 【請求項６】 前記ローラの位置、または速度を測定す
る手段と、該測定結果によりフィードバック制御する手
段とを備えた請求項１乃至請求項５の内いずれか１項記
載の押し付け装置。 - 【請求項７】 加工ツールを装着するための加工ツール
装着部を備えた請求項１乃至請求項６の内いずれか１項
記載の押し付け装置。 - 【請求項８】 前記加工ツール装着部を押し付け装置の
移動機構の固定側部位に設けたことを特徴とする請求項
７記載の押し付け装置。 - 【請求項９】 前記加工ツール装着部を押し付け装置の
移動機構の移動側部位に設けたことを特徴とする請求項
７記載の押し付け装置。 - 【請求項１０】 前記ローラによる押し付け力を推定す
るオブザーバと、指令押し付け力と前記オブザーバによ
り推定した推定押し付け力に基づき、力のフィードバッ
ク制御を行う手段とを備えた請求項６乃至請求項９の
内、いずれか１項に記載の押し付け装置。 - 【請求項１１】 前記加工がレーザ加工である請求項１
乃至請求項１０の内いずれか１項に記載の押し付け装
置。 - 【請求項１２】 ロボットアーム先端に、請求項１乃至
請求項１１の内１項に記載の押し付け装置を取り付けた
ことを特徴とする加工用ロボット。 - 【請求項１３】 押し付け装置のサーボモータはロボッ
ト制御装置によって制御される請求項１２記載の加工用
ロボット。 - 【請求項１４】 前記押し付け装置の前記ローラ支持フ
レームの位置、速度、押し付け力、又は前記加工ツール
装着部に装着した加工ツールと前記板状部との距離のい
ずれかを入力できる手段をロボット教示操作盤に備える
請求項１２又は請求項１３記載の加工用ロボット。 - 【請求項１５】 前記加工用ロボットにおいて、前記押
し付け装置のローラ支持フレームの位置、速度、押し付
け力、又は前記加工ツール装着部に装着された加工ツー
ルと前記板状部との距離のいずれかをロボットプログラ
ム命令で指令するようにした請求項１２又は請求項１３
記載の加工用ロボット。
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