JP2002224846A - サーボ空気圧式モジュラー溶接ガン - Google Patents
サーボ空気圧式モジュラー溶接ガンInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 他の溶接ガンに交換可能でありかつ自由にプ
ログラム可能である溶接ガンを提供すること。 【解決手段】 本発明は、閉ループ位置・圧力制御方式
を用い完全にプログラム可能なサーボ空気圧式スポット
溶接ガン１０を提供する。本溶接ガンは、概して、溶接
ガンベースモジュール１２と、第１溶接電極３０を備え
た可動ピストンを有する空気圧シリンダ１６と、ベース
モジュール１２に取付けられた第１端部と第２溶接電極
を備えた第２端部とを有するＪ字形アーム１４と、第１
溶接電極３０の位置と圧力とを閉ループ方式で制御する
制御装置８８とを備えている。空気圧シリンダ１６は、
ピストン位置を検出する内部位置検出エンコーダを備え
ている。
ログラム可能である溶接ガンを提供すること。 【解決手段】 本発明は、閉ループ位置・圧力制御方式
を用い完全にプログラム可能なサーボ空気圧式スポット
溶接ガン１０を提供する。本溶接ガンは、概して、溶接
ガンベースモジュール１２と、第１溶接電極３０を備え
た可動ピストンを有する空気圧シリンダ１６と、ベース
モジュール１２に取付けられた第１端部と第２溶接電極
を備えた第２端部とを有するＪ字形アーム１４と、第１
溶接電極３０の位置と圧力とを閉ループ方式で制御する
制御装置８８とを備えている。空気圧シリンダ１６は、
ピストン位置を検出する内部位置検出エンコーダを備え
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概してスポット溶
接ガンに関するものであり、より詳しくは、自由にプロ
グラム可能な閉ループ位置・圧力制御装置を備えたサー
ボ空気圧式溶接ガンシステムに関するものである。本発
明は、特に自動車工業における迅速な溶接組立ラインに
適している。
接ガンに関するものであり、より詳しくは、自由にプロ
グラム可能な閉ループ位置・圧力制御装置を備えたサー
ボ空気圧式溶接ガンシステムに関するものである。本発
明は、特に自動車工業における迅速な溶接組立ラインに
適している。
【０００２】
【従来の技術】抵抗溶接またはスポット溶接は、流れる
電流に対する抵抗によって生じる熱を利用して間に挟ま
れたシート材または構造材を接合するものである。溶接
される金属構造部材同士は、通常、反対面に圧力を付与
するロッド状電極によってクランプされる。電極間を通
る電流は、金属構造部材間を流れる際に抵抗を受けて熱
を発生し、その熱が金属を溶融して部材が溶接される。
電流に対する抵抗によって生じる熱を利用して間に挟ま
れたシート材または構造材を接合するものである。溶接
される金属構造部材同士は、通常、反対面に圧力を付与
するロッド状電極によってクランプされる。電極間を通
る電流は、金属構造部材間を流れる際に抵抗を受けて熱
を発生し、その熱が金属を溶融して部材が溶接される。
【０００３】従来のスポット溶接ガンは、可動電極を伸
長したり格納したりするために一または複数の空気圧シ
リンダを用い、溶接される材料に挟持力を付与する。空
気圧シリンダは、溶接電極先端部を、公知である３つの
位置のうちの一つに移動させる。これら機械的停止位置
には、完全格納位置、完全伸長位置、及び中間位置が含
まれる。溶接先端部が完全格納位置にある状態で溶接が
完了すると、ピストンロッドは、完全格納位置ではな
く、中間位置に戻る。このようにすることによって、溶
接間のサイクル時間が短縮される。このような設計パラ
メータを実現するために、通常、スポット溶接ガンに
は、固定中間位置を有する３位置空気圧シリンダが用い
られる。
長したり格納したりするために一または複数の空気圧シ
リンダを用い、溶接される材料に挟持力を付与する。空
気圧シリンダは、溶接電極先端部を、公知である３つの
位置のうちの一つに移動させる。これら機械的停止位置
には、完全格納位置、完全伸長位置、及び中間位置が含
まれる。溶接先端部が完全格納位置にある状態で溶接が
完了すると、ピストンロッドは、完全格納位置ではな
く、中間位置に戻る。このようにすることによって、溶
接間のサイクル時間が短縮される。このような設計パラ
メータを実現するために、通常、スポット溶接ガンに
は、固定中間位置を有する３位置空気圧シリンダが用い
られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、特定の溶接
要件によって溶接ガンの形態が決定される。換言すれ
ば、溶接ガンは、通常、特定の溶接要件に適合するよう
に注文生産される。溶接ガンを設計する際には、種々の
考慮がなされなければならない。設計パラメータには、
溶接電極先端部のギャップ、可動電極のストローク、溶
接電極の機械的位置、及びサイクル時間が含まれる。こ
うして、注文生産の溶接ガンは、溶接要件に応じて、選
択された３位置空気圧シリンダが設計変更される。従っ
て、アッセンブリライン環境では、同時に種々の形態の
溶接ガンが使用されている。注文生産の溶接ガンにおけ
る明らかな問題点は、標準化及び互換性が欠如している
ことである。
要件によって溶接ガンの形態が決定される。換言すれ
ば、溶接ガンは、通常、特定の溶接要件に適合するよう
に注文生産される。溶接ガンを設計する際には、種々の
考慮がなされなければならない。設計パラメータには、
溶接電極先端部のギャップ、可動電極のストローク、溶
接電極の機械的位置、及びサイクル時間が含まれる。こ
うして、注文生産の溶接ガンは、溶接要件に応じて、選
択された３位置空気圧シリンダが設計変更される。従っ
て、アッセンブリライン環境では、同時に種々の形態の
溶接ガンが使用されている。注文生産の溶接ガンにおけ
る明らかな問題点は、標準化及び互換性が欠如している
ことである。
【０００５】加えて、従来の溶接ガンにおいて溶接パラ
メータが変更されると、通常、溶接ガンは分解され、新
たな溶接パラメータに適合するように再設計される。例
えば、溶接先端部の中間位置を変更したい場合、既存の
シリンダを新たな空気圧シリンダに交換しなければなら
ない。この変更の際に、溶接ガンをアッセンブリライン
から取外さなければならないので、製造停止時間が発生
する。このような欠点を回避する試みには、溶接ガンに
複数の空気圧シリンダを設ける方策が含まれる。しかし
ながら、複数溶接ガン方式の欠点は、重量及び複雑さの
増加である。
メータが変更されると、通常、溶接ガンは分解され、新
たな溶接パラメータに適合するように再設計される。例
えば、溶接先端部の中間位置を変更したい場合、既存の
シリンダを新たな空気圧シリンダに交換しなければなら
ない。この変更の際に、溶接ガンをアッセンブリライン
から取外さなければならないので、製造停止時間が発生
する。このような欠点を回避する試みには、溶接ガンに
複数の空気圧シリンダを設ける方策が含まれる。しかし
ながら、複数溶接ガン方式の欠点は、重量及び複雑さの
増加である。
【０００６】従って、標準設計であるが他の溶接ガンに
交換可能である溶接ガン形態を提供することが望まし
い。さらに、所定の溶接先端部位置及び／または溶接圧
が実現できるように、自由にプログラム可能である溶接
ガンを提供することが望ましい。
交換可能である溶接ガン形態を提供することが望まし
い。さらに、所定の溶接先端部位置及び／または溶接圧
が実現できるように、自由にプログラム可能である溶接
ガンを提供することが望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、閉ループ位置
・圧力制御装置を備え完全にプログラム可能なサーボ空
気圧式スポット溶接ガンと、溶接ガンの溶接電極の位置
制御方法とを提供する。本溶接ガンは、概して、溶接ガ
ンベースモジュールと、第１溶接電極を備えた可動ピス
トンを有する空気圧シリンダと、ベースモジュールに取
付けられた第１端部と第２溶接電極を備えた第２端部と
を有するＪ字形アームと、第１溶接電極の位置と圧力と
を閉ループ方式で制御する制御装置とを備えている。
・圧力制御装置を備え完全にプログラム可能なサーボ空
気圧式スポット溶接ガンと、溶接ガンの溶接電極の位置
制御方法とを提供する。本溶接ガンは、概して、溶接ガ
ンベースモジュールと、第１溶接電極を備えた可動ピス
トンを有する空気圧シリンダと、ベースモジュールに取
付けられた第１端部と第２溶接電極を備えた第２端部と
を有するＪ字形アームと、第１溶接電極の位置と圧力と
を閉ループ方式で制御する制御装置とを備えている。
【０００８】空気圧シリンダは、ピストン位置を検出
し、かつ、制御装置が流れ制御プロポーショナルバルブ
及びプロポーショナル圧力制御器を通じてピストンの移
動を制御するために上記ピストン位置情報を制御装置に
伝達する内部位置検出エンコーダを備えている。好まし
くは、内部位置検出エンコーダは、空気圧シリンダのピ
ストンロッド内に装着されピストンロッドの伸縮を正確
に検出するリニアポテンショメータである。
し、かつ、制御装置が流れ制御プロポーショナルバルブ
及びプロポーショナル圧力制御器を通じてピストンの移
動を制御するために上記ピストン位置情報を制御装置に
伝達する内部位置検出エンコーダを備えている。好まし
くは、内部位置検出エンコーダは、空気圧シリンダのピ
ストンロッド内に装着されピストンロッドの伸縮を正確
に検出するリニアポテンショメータである。
【０００９】閉ループ方式位置制御を用いることによ
り、従来のストローク及びボアを有する空気圧シリンダ
を使用することが可能になる。本溶接ガンでは、空気圧
シリンダ及びガンアームの着脱自在な取付けが可能であ
り、従って、空気圧シリンダ及びガンアームを他の空気
圧シリンダ及びガンアームに交換することができる。加
えて、溶接ガンベースモジュール部材は、軽量化のため
に、高強度アルミニウムを機械加工して形成される。
り、従来のストローク及びボアを有する空気圧シリンダ
を使用することが可能になる。本溶接ガンでは、空気圧
シリンダ及びガンアームの着脱自在な取付けが可能であ
り、従って、空気圧シリンダ及びガンアームを他の空気
圧シリンダ及びガンアームに交換することができる。加
えて、溶接ガンベースモジュール部材は、軽量化のため
に、高強度アルミニウムを機械加工して形成される。
【００１０】スポット溶接ガン溶接先端部の位置を制御
する方法においては、異なる溶接先端部位置に対応する
複数の２進ビット位置シーケンスのうちの１つが制御装
置に入力され、制御装置は、入力されたシーケンスと、
内部位置検出エンコーダによって検出された溶接先端部
の実際の位置とを比較する。この比較結果に基づいて、
制御装置は、空気圧シリンダの制御バルブを作動させ、
溶接先端部を伸張したり、格納したりする。ビットシー
ケンスは、１６の溶接先端部位置を表現する４つの２進
ビットであることが好ましい。
する方法においては、異なる溶接先端部位置に対応する
複数の２進ビット位置シーケンスのうちの１つが制御装
置に入力され、制御装置は、入力されたシーケンスと、
内部位置検出エンコーダによって検出された溶接先端部
の実際の位置とを比較する。この比較結果に基づいて、
制御装置は、空気圧シリンダの制御バルブを作動させ、
溶接先端部を伸張したり、格納したりする。ビットシー
ケンスは、１６の溶接先端部位置を表現する４つの２進
ビットであることが好ましい。
【００１１】制御装置の入力アドレスに応じてビットシ
ーケンスを操作することによって、溶接圧力、イコライ
ザ圧力、先端部減衰など、他の溶接パラメータを制御す
ることができる。例えば、溶接先端部の溶接圧力を制御
する方法は、溶接先端部に加えられる複数の異なる圧力
に対応する２進ビット圧力シーケンスのうちの１つを制
御装置に入力する段階を含む。圧力シーケンスは、圧力
制御器によって検出された実際の溶接先端部の圧力と比
較され、その比較結果に基づいて、制御装置は、溶接先
端部に加えられる圧力を増加減させるために空気圧シリ
ンダの制御バルブを作動させる。同様に、複数の溶接先
端部位置を制御装置内にプログラムして、溶接ガンに先
端部減衰特性を実現してもよい。
ーケンスを操作することによって、溶接圧力、イコライ
ザ圧力、先端部減衰など、他の溶接パラメータを制御す
ることができる。例えば、溶接先端部の溶接圧力を制御
する方法は、溶接先端部に加えられる複数の異なる圧力
に対応する２進ビット圧力シーケンスのうちの１つを制
御装置に入力する段階を含む。圧力シーケンスは、圧力
制御器によって検出された実際の溶接先端部の圧力と比
較され、その比較結果に基づいて、制御装置は、溶接先
端部に加えられる圧力を増加減させるために空気圧シリ
ンダの制御バルブを作動させる。同様に、複数の溶接先
端部位置を制御装置内にプログラムして、溶接ガンに先
端部減衰特性を実現してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明をより深く理解するため
に、以下、添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明
する。
に、以下、添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明
する。
【００１３】図１を参照すると、ここには、本発明によ
るサーボ空気圧式モジュラー溶接ガン１０が示されてい
る。溶接ガン１０は、概して、溶接ガンベースモジュー
ル１２と、Ｊ字形ガンアーム１４と、空気圧シリンダ１
６と、副制御装置８８とを備えている。
るサーボ空気圧式モジュラー溶接ガン１０が示されてい
る。溶接ガン１０は、概して、溶接ガンベースモジュー
ル１２と、Ｊ字形ガンアーム１４と、空気圧シリンダ１
６と、副制御装置８８とを備えている。
【００１４】溶接ガンベースモジュール１２は、複数設
計におけるプラットフォームの役割を果たすように構成
されている。換言すれば、ベースモジュール１２は、使
用される空気圧シリンダまたはガンアームのタイプによ
らず同じである。固定ガンアームを交換することによ
り、溶接ガン構成部材の総数を最小限に維持した状態
で、広範囲の溶接条件を実現することができる。溶接ガ
ン構成部材の数を削減することにより、ユーザーは、予
備の溶接ガン数及び予備部品の保管数を減らすことがで
きるという利点を享受することができる。ベースモジュ
ールが共通であることにより、保守コスト及び訓練も最
小に抑えることができる。
計におけるプラットフォームの役割を果たすように構成
されている。換言すれば、ベースモジュール１２は、使
用される空気圧シリンダまたはガンアームのタイプによ
らず同じである。固定ガンアームを交換することによ
り、溶接ガン構成部材の総数を最小限に維持した状態
で、広範囲の溶接条件を実現することができる。溶接ガ
ン構成部材の数を削減することにより、ユーザーは、予
備の溶接ガン数及び予備部品の保管数を減らすことがで
きるという利点を享受することができる。ベースモジュ
ールが共通であることにより、保守コスト及び訓練も最
小に抑えることができる。
【００１５】ベースモジュール１２は、ベース部１８
と、溶接変圧器１９と、イコライザアッセンブリ２０
と、溶接ガンベースフランジ２１と、取付けブラケット
２２とを備えている。ベース部１８、ベースフランジ２
１、及び取付けブラケット２２は、航空機用品質の高強
度アルミニウムから機械加工で形成され、こうして、必
要な強度を確保しながらベースモジュール１２の総重量
が軽減されている。取付けブラケット２２は、ベース部
１８の両側面と底面とに設けられ、これら３つのブラケ
ットのいずれか１つを用いて、溶接ガン１０をロボット
アームまたはその他組立ラインの溶接機に取付けること
が可能とされている。全ての部材はビレット材から機械
加工で形成され、こうして重量軽減と鋳型の省略とが実
現され、製作期間が短縮される。
と、溶接変圧器１９と、イコライザアッセンブリ２０
と、溶接ガンベースフランジ２１と、取付けブラケット
２２とを備えている。ベース部１８、ベースフランジ２
１、及び取付けブラケット２２は、航空機用品質の高強
度アルミニウムから機械加工で形成され、こうして、必
要な強度を確保しながらベースモジュール１２の総重量
が軽減されている。取付けブラケット２２は、ベース部
１８の両側面と底面とに設けられ、これら３つのブラケ
ットのいずれか１つを用いて、溶接ガン１０をロボット
アームまたはその他組立ラインの溶接機に取付けること
が可能とされている。全ての部材はビレット材から機械
加工で形成され、こうして重量軽減と鋳型の省略とが実
現され、製作期間が短縮される。
【００１６】変圧器１９、イコライザアッセンブリ２
０、及び取付けブラケット２２は、ボルトによってベー
ス部１８に接続されている。溶接変圧器１９は、外部電
源との接続用に電気コネクタ（図示せず）を備え、溶接
ガンに必要な電流を供給する。ベースモジュール１２の
開放構造によって、米国標準交流タイプ、直流タイプ、
及びＩＳＯ標準タイプを含む種々の溶接変圧器が使用可
能である。
０、及び取付けブラケット２２は、ボルトによってベー
ス部１８に接続されている。溶接変圧器１９は、外部電
源との接続用に電気コネクタ（図示せず）を備え、溶接
ガンに必要な電流を供給する。ベースモジュール１２の
開放構造によって、米国標準交流タイプ、直流タイプ、
及びＩＳＯ標準タイプを含む種々の溶接変圧器が使用可
能である。
【００１７】イコライザアッセンブリ２０は、外方に延
在するピストンロッド２３を有する従来の空気圧シリン
ダである。ピストンロッド２３の端部には溶接ガンベー
スフランジ２１が固定されている。こうして、ベースフ
ランジ２１は、イコライザアッセンブリ２０のピストン
ロッド２３と共に移動する。イコライザアッセンブリ２
０は、空気圧シリンダに供給される空気圧を制御・監視
してイコライザピストンロッド２３を伸縮させるための
プロポーショナル制御バルブ２４と、圧力レギュレータ
２５とを備えている。イコライザアッセンブリ２０の作
用については、以下でさらに詳細に説明する。
在するピストンロッド２３を有する従来の空気圧シリン
ダである。ピストンロッド２３の端部には溶接ガンベー
スフランジ２１が固定されている。こうして、ベースフ
ランジ２１は、イコライザアッセンブリ２０のピストン
ロッド２３と共に移動する。イコライザアッセンブリ２
０は、空気圧シリンダに供給される空気圧を制御・監視
してイコライザピストンロッド２３を伸縮させるための
プロポーショナル制御バルブ２４と、圧力レギュレータ
２５とを備えている。イコライザアッセンブリ２０の作
用については、以下でさらに詳細に説明する。
【００１８】ベースモジュール１２には、溶接変圧器１
９からの電気接続を構成するための変圧器バスバー４
０、可動バスバー４２、電極開口部４４、固定分流器４
６、可動分流器４８が設けられている。可動バスバー４
２及び可動分流器４８は、空気圧シリンダ１６の可動シ
ャンク部分２８にアーム５０によって接続されている。
アーム５０は、ベースフランジ２１に固定されたベアリ
ング５４に軸受けされているガイドシャフト５２を備え
ている。ガイドシャフト５２及びベアリング５４は、シ
リンダピストンの可動シャンク部分２８の移動の際に、
可動シャンク部分のアライメントを適切に保持するよう
に機能する。
９からの電気接続を構成するための変圧器バスバー４
０、可動バスバー４２、電極開口部４４、固定分流器４
６、可動分流器４８が設けられている。可動バスバー４
２及び可動分流器４８は、空気圧シリンダ１６の可動シ
ャンク部分２８にアーム５０によって接続されている。
アーム５０は、ベースフランジ２１に固定されたベアリ
ング５４に軸受けされているガイドシャフト５２を備え
ている。ガイドシャフト５２及びベアリング５４は、シ
リンダピストンの可動シャンク部分２８の移動の際に、
可動シャンク部分のアライメントを適切に保持するよう
に機能する。
【００１９】図示していないが、ベースモジュール１２
には、溶接ガンの構成部材を冷却するために、従来の水
配管及びそれに接続された内部水経路とマニフォールド
とが設けられている。
には、溶接ガンの構成部材を冷却するために、従来の水
配管及びそれに接続された内部水経路とマニフォールド
とが設けられている。
【００２０】ベースフランジ２１は、さらに、ガンアー
ム１４を取付けるためのガンアーム受容キャビティ３２
を備えている。ガンアーム１４もまた、重量を軽減する
ために、航空機用品質の高強度アルミニウムから機械加
工で形成される。ガンアーム１４は、概してＪ字形をな
し、ベースフランジ２１に固定された一端と、反対端に
固定された溶接先端部を有する固定シャンク部３４とを
備えている。ガンアームの固定シャンク部３４がシリン
ダピストンの可動シャンク部２８と軸方向に整列し、両
シャンク部の対向する溶接先端部間にギャップが形成さ
れるように、ガンアーム１４は、ボルト３３によってベ
ースフランジ２１に固定されている。イコライザアッセ
ンブリ２０が作動すると、ガンアーム１４の固定シャン
ク部３４は、シリンダピストンの可動シャンク部２８に
向かって、あるいは、離れるように、イコライザピスト
ンロッド２３と共に移動する。異なるガンアームに交換
することにより、両溶接端部間のギャップを調節するこ
とができる。ガンアーム１４及び空気圧シリンダ１６
は、完全に交換可能であるように、ベースフランジ２１
に対して着脱可能に取付けられている。
ム１４を取付けるためのガンアーム受容キャビティ３２
を備えている。ガンアーム１４もまた、重量を軽減する
ために、航空機用品質の高強度アルミニウムから機械加
工で形成される。ガンアーム１４は、概してＪ字形をな
し、ベースフランジ２１に固定された一端と、反対端に
固定された溶接先端部を有する固定シャンク部３４とを
備えている。ガンアームの固定シャンク部３４がシリン
ダピストンの可動シャンク部２８と軸方向に整列し、両
シャンク部の対向する溶接先端部間にギャップが形成さ
れるように、ガンアーム１４は、ボルト３３によってベ
ースフランジ２１に固定されている。イコライザアッセ
ンブリ２０が作動すると、ガンアーム１４の固定シャン
ク部３４は、シリンダピストンの可動シャンク部２８に
向かって、あるいは、離れるように、イコライザピスト
ンロッド２３と共に移動する。異なるガンアームに交換
することにより、両溶接端部間のギャップを調節するこ
とができる。ガンアーム１４及び空気圧シリンダ１６
は、完全に交換可能であるように、ベースフランジ２１
に対して着脱可能に取付けられている。
【００２１】ベースフランジ２１には、空気圧シリンダ
１６がボルト２６によって取付けられている。ベースフ
ランジ２１は、シリンダピストンロッドを通すためのボ
ア２７を備えて構成されている。シリンダピストンロッ
ドには、外方端部に溶接先端部３０を有する可動シャン
ク部が取付けられている。
１６がボルト２６によって取付けられている。ベースフ
ランジ２１は、シリンダピストンロッドを通すためのボ
ア２７を備えて構成されている。シリンダピストンロッ
ドには、外方端部に溶接先端部３０を有する可動シャン
ク部が取付けられている。
【００２２】本発明が提供する重要な利点は、ＩＳＯ６
４３１で規定される標準マルチポジション空気圧シリン
ダが使用できることである。本発明の溶接ガンと共に使
用するために適した空気圧シリンダとして、ニューヨー
ク州 Hauppaugeに所在のFesto社が製造するDNC-125-200
型シリンダがある。上述したように、従来の溶接ガン
は、通常、３ポジションシリンダを用いて注文生産され
る。新たな用途が要求された場合、溶接ガンを分解し、
新用途のために再組立しなければならない。すなわち、
既存の溶接ガンの間では、事実上、互換性はない。空気
圧シリンダを標準化すれば、末端ユーザーは、容易に交
換可能ないくつかの同溶接ガンを用意すればよいことに
なる。こうして、溶接要件が変更された場合の停止時間
を大幅に削減することができる。以下に、さらに詳しく
述べるように、標準化は、標準シリンダに内部位置検出
エンコーダ７８を設け、連続的閉ループ位置制御を行う
副制御装置８８を設けることによって実現可能である。
４３１で規定される標準マルチポジション空気圧シリン
ダが使用できることである。本発明の溶接ガンと共に使
用するために適した空気圧シリンダとして、ニューヨー
ク州 Hauppaugeに所在のFesto社が製造するDNC-125-200
型シリンダがある。上述したように、従来の溶接ガン
は、通常、３ポジションシリンダを用いて注文生産され
る。新たな用途が要求された場合、溶接ガンを分解し、
新用途のために再組立しなければならない。すなわち、
既存の溶接ガンの間では、事実上、互換性はない。空気
圧シリンダを標準化すれば、末端ユーザーは、容易に交
換可能ないくつかの同溶接ガンを用意すればよいことに
なる。こうして、溶接要件が変更された場合の停止時間
を大幅に削減することができる。以下に、さらに詳しく
述べるように、標準化は、標準シリンダに内部位置検出
エンコーダ７８を設け、連続的閉ループ位置制御を行う
副制御装置８８を設けることによって実現可能である。
【００２３】連続的閉ループ位置制御とは、溶接先端部
３０の実際の位置を内部位置検出エンコーダ７８によっ
て連続的にモニターし、この情報を副制御装置８８に送
り、ここで所望の先端部位置に対応する入力情報と比較
することを意味する。次いで、溶接先端部３０の位置
は、実際の位置と入力情報との比較結果に基づき、副制
御装置８８によって自動的に調節される。
３０の実際の位置を内部位置検出エンコーダ７８によっ
て連続的にモニターし、この情報を副制御装置８８に送
り、ここで所望の先端部位置に対応する入力情報と比較
することを意味する。次いで、溶接先端部３０の位置
は、実際の位置と入力情報との比較結果に基づき、副制
御装置８８によって自動的に調節される。
【００２４】図２は、図１における２−２線に沿って切
断した空気圧シリンダ１６の断面図である。空気圧シリ
ンダ１４は、概して、円筒状ハウジング５６と、ベアリ
ングキャプ５８，６０と、ピストン６２と、ピストンロ
ッド６４とを備えている。ベアリングキャプ５８，６０
は、円筒状ハウジング５６の端部に固定され、ハウジン
グの内部にピストンチャンバ６６を形成している。ベア
リングキャップ５８，６０は、図１に示すプロポーショ
ナル制御バルブ６８とプロポーショナル圧力制御器６９
とを通じて圧縮空気源に接続するために、それぞれポー
ト６７を備えている。追ってさらに詳しく述べるよう
に、プロポーショナル圧力制御器６９は、空気配管７１
を通じてプロポーショナル制御バルブ６８へ送られる圧
縮空気をモニターして制御する。前側ベアリングキャプ
５８はさらに、ピストンロッド６４を挿通させる中央開
口部７０を備えている。ピストン６２はピストンロッド
６４に固定され、シリンダハウジング５６の内面に対し
て気密シールを構成している。こうして、一方のベアリ
ングキャップのポート６７に圧縮空気が供給されると、
空気供給側から離れる方向にピストンが移動し、これに
よってピストンロッド６４が軸方向に移動する。内部チ
ャンバ６６の標準的ボアは125 mm、ピストンロッド６４
のストロークは185 mmである。
断した空気圧シリンダ１６の断面図である。空気圧シリ
ンダ１４は、概して、円筒状ハウジング５６と、ベアリ
ングキャプ５８，６０と、ピストン６２と、ピストンロ
ッド６４とを備えている。ベアリングキャプ５８，６０
は、円筒状ハウジング５６の端部に固定され、ハウジン
グの内部にピストンチャンバ６６を形成している。ベア
リングキャップ５８，６０は、図１に示すプロポーショ
ナル制御バルブ６８とプロポーショナル圧力制御器６９
とを通じて圧縮空気源に接続するために、それぞれポー
ト６７を備えている。追ってさらに詳しく述べるよう
に、プロポーショナル圧力制御器６９は、空気配管７１
を通じてプロポーショナル制御バルブ６８へ送られる圧
縮空気をモニターして制御する。前側ベアリングキャプ
５８はさらに、ピストンロッド６４を挿通させる中央開
口部７０を備えている。ピストン６２はピストンロッド
６４に固定され、シリンダハウジング５６の内面に対し
て気密シールを構成している。こうして、一方のベアリ
ングキャップのポート６７に圧縮空気が供給されると、
空気供給側から離れる方向にピストンが移動し、これに
よってピストンロッド６４が軸方向に移動する。内部チ
ャンバ６６の標準的ボアは125 mm、ピストンロッド６４
のストロークは185 mmである。
【００２５】前側ベアリングキャップ５８の中央開口部
７０内におけるスナップリング７３とベアリング７４と
の間には、金属製掻取りリング７２が取付けられてい
る。掻取りリング７２の内径は、ピストンロッド６４の
輪郭に対して緊密に接触するように決定される。こうし
て、ピストンロッド６４が移動した場合、掻取りリング
は、ピストンロッド上に付着した溶接スラグを除去し、
このような異物が空気圧シリンダ１４の内部チャンバ６
６内に侵入するのを防止する。
７０内におけるスナップリング７３とベアリング７４と
の間には、金属製掻取りリング７２が取付けられてい
る。掻取りリング７２の内径は、ピストンロッド６４の
輪郭に対して緊密に接触するように決定される。こうし
て、ピストンロッド６４が移動した場合、掻取りリング
は、ピストンロッド上に付着した溶接スラグを除去し、
このような異物が空気圧シリンダ１４の内部チャンバ６
６内に侵入するのを防止する。
【００２６】空気圧シリンダ１４には、中心線に沿って
軸方向ボア７６が穿設された高硬度C45クロムめっきピ
ストンロッド６４が取付けられている。軸方向ボア７６
のサイズは、内部位置エンコーダ７８を収容するように
決定される。ピストンロッド６４は、さらに、外側端部
にロックリング８０を備えている。ロックリング８０
は、可動アーム５０、可動シャンク部２８、及び溶接先
端部３０を取付けるためのものである。
軸方向ボア７６が穿設された高硬度C45クロムめっきピ
ストンロッド６４が取付けられている。軸方向ボア７６
のサイズは、内部位置エンコーダ７８を収容するように
決定される。ピストンロッド６４は、さらに、外側端部
にロックリング８０を備えている。ロックリング８０
は、可動アーム５０、可動シャンク部２８、及び溶接先
端部３０を取付けるためのものである。
【００２７】内部位置エンコーダ７８は、好ましくは、
ステンレス鋼ナイロンロックナット８１によって一端が
後側ベアリングキャップに固定されたリニアポテンショ
メータである。リニアポテンショメータ７８は、さら
に、ピストンロッド６４の外側端部に固定されたプロー
ブ８２を備えている。本発明の溶接ガンと共に適切に用
いることのできるリニアポテンショメータとして、ニュ
ーヨーク州 Hauppaugeに所在のBetatronix社が製造する
04LF8258型がある。図２は、ピストンプローブ８２をピ
ストンロッド６４に取付ける一方法を示している。軸方
向内面ねじ８４を有するねじ８３がピストンロッド６４
の外側端部の端面にねじ込まれる。プローブ８２は、上
記ねじの内面ねじにねじ込まれ、こうして、プローブが
ピストンロッドに固定される。ポテンショメータ７８の
有効ストロークは10インチ（254mm）であるが、使用さ
れるのは7.28インチ（185mm）だけである。ピストンロ
ッド６４が完全に格納された場合、ポテンショメータ
は、完全に伸張された場合と同様に、1.35インチ（34m
m）の無効帯を有する。リニアポテンショメータ７８
は、公知の方式で作用し、これによってプローブ８２の
伸張量を正確に測定することができる。こうして、ピス
トンロッド６４の位置及び変位量を正確にモニターする
ことができる。
ステンレス鋼ナイロンロックナット８１によって一端が
後側ベアリングキャップに固定されたリニアポテンショ
メータである。リニアポテンショメータ７８は、さら
に、ピストンロッド６４の外側端部に固定されたプロー
ブ８２を備えている。本発明の溶接ガンと共に適切に用
いることのできるリニアポテンショメータとして、ニュ
ーヨーク州 Hauppaugeに所在のBetatronix社が製造する
04LF8258型がある。図２は、ピストンプローブ８２をピ
ストンロッド６４に取付ける一方法を示している。軸方
向内面ねじ８４を有するねじ８３がピストンロッド６４
の外側端部の端面にねじ込まれる。プローブ８２は、上
記ねじの内面ねじにねじ込まれ、こうして、プローブが
ピストンロッドに固定される。ポテンショメータ７８の
有効ストロークは10インチ（254mm）であるが、使用さ
れるのは7.28インチ（185mm）だけである。ピストンロ
ッド６４が完全に格納された場合、ポテンショメータ
は、完全に伸張された場合と同様に、1.35インチ（34m
m）の無効帯を有する。リニアポテンショメータ７８
は、公知の方式で作用し、これによってプローブ８２の
伸張量を正確に測定することができる。こうして、ピス
トンロッド６４の位置及び変位量を正確にモニターする
ことができる。
【００２８】後側ベアリングキャップ６０には、ポテン
ショメータの配線を収納するための電気収容箱８５が取
付けられている。電気収容箱８５は、リニアポテンショ
メータ７８と副制御装置８８との間の電気接続を容易に
するための電気コネクタ８６を備えている。副制御装置
８８は、溶接ガン１０と主制御装置（図示せず）との間
のインターフェースである。副制御装置８８は、エンコ
ーダ７８、プロポーショナル圧力制御器６９、及びイコ
ライザ圧力制御器２５からの信号を受信し、これらの信
号と主制御装置が受信した信号と比較するマイクロプロ
セッサである。プロポーショナル制御バルブ６８、プロ
ポーショナル圧力制御器６９、及びイコライザ圧力制御
器２５は、全て、配線８９を通じて副制御装置８８に電
気接続されている。
ショメータの配線を収納するための電気収容箱８５が取
付けられている。電気収容箱８５は、リニアポテンショ
メータ７８と副制御装置８８との間の電気接続を容易に
するための電気コネクタ８６を備えている。副制御装置
８８は、溶接ガン１０と主制御装置（図示せず）との間
のインターフェースである。副制御装置８８は、エンコ
ーダ７８、プロポーショナル圧力制御器６９、及びイコ
ライザ圧力制御器２５からの信号を受信し、これらの信
号と主制御装置が受信した信号と比較するマイクロプロ
セッサである。プロポーショナル制御バルブ６８、プロ
ポーショナル圧力制御器６９、及びイコライザ圧力制御
器２５は、全て、配線８９を通じて副制御装置８８に電
気接続されている。
【００２９】溶接ガン１０は、概して、次のように作動
する。溶接先端部３０，３６が全開の状態で、ロボット
アームが、金属ワークピースが両溶接先端部の間に配置
されるように溶接ガンの位置決めを行う。イコライザア
ッセンブリ２０が作動して、イコライザピストンロッド
２３を格納し、ワークピースと接触するまで溶接先端部
３６を移動させる。この接触によって溶接の際にワーク
ピースが保持され、空気圧シリンダ１６への損傷が防止
される。ワークピースが保持されると、空気圧シリンダ
１６が作動して、溶接先端部３０をワークピースに向け
て移動させる。溶接先端部３０がワークピースに接触す
ると、変圧器１９が、溶接先端部３０，３６間に所定の
電流を供給する。電流は金属ワークピースに流れ、金属
を溶融させて溶接を行う。溶接が完了すると空気圧シリ
ンダ１６は溶接先端部３０を中間位置へと格納し、ワー
クピース及び／またはガンは、新たな場所へと移動さ
れ、サイクルが繰返される。
する。溶接先端部３０，３６が全開の状態で、ロボット
アームが、金属ワークピースが両溶接先端部の間に配置
されるように溶接ガンの位置決めを行う。イコライザア
ッセンブリ２０が作動して、イコライザピストンロッド
２３を格納し、ワークピースと接触するまで溶接先端部
３６を移動させる。この接触によって溶接の際にワーク
ピースが保持され、空気圧シリンダ１６への損傷が防止
される。ワークピースが保持されると、空気圧シリンダ
１６が作動して、溶接先端部３０をワークピースに向け
て移動させる。溶接先端部３０がワークピースに接触す
ると、変圧器１９が、溶接先端部３０，３６間に所定の
電流を供給する。電流は金属ワークピースに流れ、金属
を溶融させて溶接を行う。溶接が完了すると空気圧シリ
ンダ１６は溶接先端部３０を中間位置へと格納し、ワー
クピース及び／またはガンは、新たな場所へと移動さ
れ、サイクルが繰返される。
【００３０】前述したように、溶接先端部３０を完全格
納位置ではなく中間位置へと格納することによって、溶
接間のサイクル時間が顕著に削減される。本発明では、
内部位置エンコーダ７８と副制御装置８８とを用いるこ
とにより、主制御装置によっていかなる中間位置をもプ
ログラム可能である。加えて、以下に詳細を説明するよ
うに、溶接先端部摩耗の補償、先端部の減衰、正確なキ
ャリブレーションなども可能である。
納位置ではなく中間位置へと格納することによって、溶
接間のサイクル時間が顕著に削減される。本発明では、
内部位置エンコーダ７８と副制御装置８８とを用いるこ
とにより、主制御装置によっていかなる中間位置をもプ
ログラム可能である。加えて、以下に詳細を説明するよ
うに、溶接先端部摩耗の補償、先端部の減衰、正確なキ
ャリブレーションなども可能である。
【００３１】主制御装置は、その内部プログラムに基づ
いて、及び副制御装置８８からのフィードバックに基づ
いて、全ての変位制御、圧力制御、順序制御を行う。こ
れは、主制御装置と副制御装置８８との間のビット・シ
ーケンスの伝達によって行われる。主制御装置と副制御
装置とは、DeviceNetとして知られる標準通信プロトコ
ルを用いて互いに通信を行う。以下の表は、副制御装置
から主制御装置への入力と主制御装置から副制御装置へ
の出力とを示すビットマップである。
いて、及び副制御装置８８からのフィードバックに基づ
いて、全ての変位制御、圧力制御、順序制御を行う。こ
れは、主制御装置と副制御装置８８との間のビット・シ
ーケンスの伝達によって行われる。主制御装置と副制御
装置とは、DeviceNetとして知られる標準通信プロトコ
ルを用いて互いに通信を行う。以下の表は、副制御装置
から主制御装置への入力と主制御装置から副制御装置へ
の出力とを示すビットマップである。
【００３２】
【表１】
【００３３】主制御装置は、２進ビットを操作すること
により溶接ガンを制御する。ビット１〜４は、主制御装
置の出力アドレスに応じて種々の操作パラメータを決定
するように操作される。ビット５は、実行コマンドを伝
達するストローブ・ビットである。
により溶接ガンを制御する。ビット１〜４は、主制御装
置の出力アドレスに応じて種々の操作パラメータを決定
するように操作される。ビット５は、実行コマンドを伝
達するストローブ・ビットである。
【００３４】主制御装置の出力Nxx:o12から“オン”ビ
ットが届くと溶接ガンシステムはオンになる。主制御装
置の出力Nxx:o04-07は、内部エンコーダ７８からのフィ
ードバックに基づいて空気圧シリンダピストンロッド６
４の中間位置を制御する。位置決めのためのピストンロ
ッド６４の可動ストロークは150mmである。前進／後退
位置アドレスNxx:o04-07は、下記表２に示すビットシー
ケンスに従い、10mm刻みで0mm−150mmを表現する。
ットが届くと溶接ガンシステムはオンになる。主制御装
置の出力Nxx:o04-07は、内部エンコーダ７８からのフィ
ードバックに基づいて空気圧シリンダピストンロッド６
４の中間位置を制御する。位置決めのためのピストンロ
ッド６４の可動ストロークは150mmである。前進／後退
位置アドレスNxx:o04-07は、下記表２に示すビットシー
ケンスに従い、10mm刻みで0mm−150mmを表現する。
【００３５】
【表２】
【００３６】出力Nxx:o03が“オン”になると、出力Nx
x:o04-07のビットシーケンスに従い、かつ、直近のキャ
リブレーション出力Nxx:o02に対して、ピストンロッド
６４の位置決めが行われる。この作用は、主制御装置か
らの出力との比較のために副制御装置８８に信号を送る
内部位置検出エンコーダ７８からの閉ループ正フィード
バックなしでは達成し得ない。
x:o04-07のビットシーケンスに従い、かつ、直近のキャ
リブレーション出力Nxx:o02に対して、ピストンロッド
６４の位置決めが行われる。この作用は、主制御装置か
らの出力との比較のために副制御装置８８に信号を送る
内部位置検出エンコーダ７８からの閉ループ正フィード
バックなしでは達成し得ない。
【００３７】主制御装置の出力Nxx:o08-11もまた、溶接
先端部３０，３６間に所定のギャップを形成するように
溶接ガンを閉鎖するために、４ビットシーケンスを利用
する。このビットシーケンスによって、自動キャリブレ
ーション及び先端部減衰作用が可能となっている。この
ビットシーケンスを操作することによって、“先端部閉
鎖”状態での溶接に先立ち、溶接先端部を、下記表３に
示すビットシーケンスに従って、初期ギャップ状態に位
置決めすることができる。
先端部３０，３６間に所定のギャップを形成するように
溶接ガンを閉鎖するために、４ビットシーケンスを利用
する。このビットシーケンスによって、自動キャリブレ
ーション及び先端部減衰作用が可能となっている。この
ビットシーケンスを操作することによって、“先端部閉
鎖”状態での溶接に先立ち、溶接先端部を、下記表３に
示すビットシーケンスに従って、初期ギャップ状態に位
置決めすることができる。
【００３８】
【表３】
【００３９】表３に示すストローク位置は、“先端部閉
鎖”位置に対しての位置であり、作動の前にキャリブレ
ーションされなければならない。溶接先端部は溶接目的
のために相対ストローク15mmを有し、先端部閉鎖位置ビ
ットNxx:o08-11は、1mm刻みで0mm−15mmを表現する。出
力Nxx:o01が“オン”になると、直近のキャリブレーシ
ョンビットNxx:o02に対して、ビットシーケンスNxx:o08
-11によって決定された位置に、溶接先端部が位置決め
される。
鎖”位置に対しての位置であり、作動の前にキャリブレ
ーションされなければならない。溶接先端部は溶接目的
のために相対ストローク15mmを有し、先端部閉鎖位置ビ
ットNxx:o08-11は、1mm刻みで0mm−15mmを表現する。出
力Nxx:o01が“オン”になると、直近のキャリブレーシ
ョンビットNxx:o02に対して、ビットシーケンスNxx:o08
-11によって決定された位置に、溶接先端部が位置決め
される。
【００４０】出力Nxx:o013-16に対応する第３の４ビッ
トシーケンスは、溶接先端部３０，３６に加えられる溶
接圧力を操作するために使用され、出力Nxx:o019-22に
対応する第４の４ビットシーケンスは、イコライザ圧力
を操作するために使用される。溶接先端部圧力は１ビッ
トにつき6psi刻みで90psiの範囲を有し、出力Nxx:o013-
16に対応して設定される。イコライザアッセンブリ圧力
もまた１ビットにつき6psi刻みで90psiの範囲を有し、
主制御装置の出力Nxx:o013-16に対応して設定される。
表４は、溶接先端部圧力及びイコライザ圧力の双方を設
定するためのビットシーケンスを示している。
トシーケンスは、溶接先端部３０，３６に加えられる溶
接圧力を操作するために使用され、出力Nxx:o019-22に
対応する第４の４ビットシーケンスは、イコライザ圧力
を操作するために使用される。溶接先端部圧力は１ビッ
トにつき6psi刻みで90psiの範囲を有し、出力Nxx:o013-
16に対応して設定される。イコライザアッセンブリ圧力
もまた１ビットにつき6psi刻みで90psiの範囲を有し、
主制御装置の出力Nxx:o013-16に対応して設定される。
表４は、溶接先端部圧力及びイコライザ圧力の双方を設
定するためのビットシーケンスを示している。
【００４１】
【表４】
【００４２】主制御装置の入力Nxx:i05及びNxx:i06の
“オン”は、プロポーショナル圧力制御器６９またはイ
コライザ圧力制御器２５の圧力出力が、ビットシーケン
スNxx:o013-16及びNxx:o019-22によって決定された所定
の圧力に対して±２％の精度に入っていることを示すた
めに使用される。溶接圧力コマンドは、溶接先端部閉鎖
及び溶接位置設定が実行された場合にのみ作用する。主
制御装置は、イコライザ圧力の全てを制御し、ガン位置
に応じて圧力を変更しなければならない。
“オン”は、プロポーショナル圧力制御器６９またはイ
コライザ圧力制御器２５の圧力出力が、ビットシーケン
スNxx:o013-16及びNxx:o019-22によって決定された所定
の圧力に対して±２％の精度に入っていることを示すた
めに使用される。溶接圧力コマンドは、溶接先端部閉鎖
及び溶接位置設定が実行された場合にのみ作用する。主
制御装置は、イコライザ圧力の全てを制御し、ガン位置
に応じて圧力を変更しなければならない。
【００４３】主制御装置の出力Nxx:o17及びNxx:o18は、
溶接ガンを手動で操作するために使用される。出力Nxx:
o17はシリンダを先端部閉鎖位置へと移動させ、出力Nx
x:o18はシリンダを先端部開放位置へと移動させる。こ
のようにして、主制御装置から手動で伸長・格納操作が
可能である。
溶接ガンを手動で操作するために使用される。出力Nxx:
o17はシリンダを先端部閉鎖位置へと移動させ、出力Nx
x:o18はシリンダを先端部開放位置へと移動させる。こ
のようにして、主制御装置から手動で伸長・格納操作が
可能である。
【００４４】主制御装置の入力Nxx:i01-07は、溶接ガン
の種々の作用パラメータを示す信号を副制御装置８８か
ら受信する。入力Nxx:i01の“オン”は、システムがオ
ンの状態にありかつ失陥が存在しないことを主制御装置
に示す。入力Nxx:i02の“オン”は、前進／格納位置が
到達されたことを示す。入力Nxx:i03の“オン”は、被
溶接物が許容範囲内にあることを示し、“オフ”は、被
溶接物が厚過ぎるか、あるいは、何かが先端部変位を妨
げていることを示す。入力Nxx:i04の“オン”は、位置
がオーバートラベル状態にあること、または“pulled c
ap”状態にあることを主制御装置に示す。入力Nxx:i05
の“オン”は、命令された溶接圧力が、出力Nxx:o013-1
6で選択されたように達成されたことを示す。入力Nxx:i
06の“オン”は、命令されたイコライザ圧力が、出力Nx
x:o019-22で選択されたように達成されたことを示す。
最後に、入力Nxx:i07の“オン”は、システムがキャリ
ブレーションモードにあることを示し、一方“オフ”
は、キャリブレーションが完了し通常の作動を再開して
もよいことを示す。
の種々の作用パラメータを示す信号を副制御装置８８か
ら受信する。入力Nxx:i01の“オン”は、システムがオ
ンの状態にありかつ失陥が存在しないことを主制御装置
に示す。入力Nxx:i02の“オン”は、前進／格納位置が
到達されたことを示す。入力Nxx:i03の“オン”は、被
溶接物が許容範囲内にあることを示し、“オフ”は、被
溶接物が厚過ぎるか、あるいは、何かが先端部変位を妨
げていることを示す。入力Nxx:i04の“オン”は、位置
がオーバートラベル状態にあること、または“pulled c
ap”状態にあることを主制御装置に示す。入力Nxx:i05
の“オン”は、命令された溶接圧力が、出力Nxx:o013-1
6で選択されたように達成されたことを示す。入力Nxx:i
06の“オン”は、命令されたイコライザ圧力が、出力Nx
x:o019-22で選択されたように達成されたことを示す。
最後に、入力Nxx:i07の“オン”は、システムがキャリ
ブレーションモードにあることを示し、一方“オフ”
は、キャリブレーションが完了し通常の作動を再開して
もよいことを示す。
【００４５】初期化及びキャリブレーションが完了した
後の、本発明による溶接ガンシステムは以下のステップ
に従って作用する。 １．ビットNxx:o04-Nxx:o07を所定位置に設定する。 ２．位置伸長のためにビットNxx:o03をハイに保持す
る。 ３．所定圧力のためにビットNxx:o13-Nxx:o16を設定す
る。 ４．所定金属厚さのためにビットNxx:o08-Nxx:o11を設
定する。 ５．溶接実行のためにビットNxx:o01をハイに保持す
る。 ６．“位置決めされた溶接”のためにビットNxx:i03を
テストする。 ７．溶接圧力の到達確認のためにビットNxx:i03をテス
トする。 ８．プルキャップ状態にないか確認のためにビットNxx:
i04をテストする。 ９．制御溶接を実行する。 １０．ビットNxx:o04-Nxx:o07によって指定されNxx:o03
によって設定された位置へと復帰させるためにビットNx
x:o01を無効にする。 １１．ビットNxx:o03を無効にする。 １２．ステップ１，２に新たな復帰位置を入力する。 １３．ステップ３に新たな溶接圧力を設定する。 １４．ステップ４に新たな厚さを設定する。 １５．ステップ５〜９で溶接を実行する。 １６．ステップ１０，１２で復帰を実行する。
後の、本発明による溶接ガンシステムは以下のステップ
に従って作用する。 １．ビットNxx:o04-Nxx:o07を所定位置に設定する。 ２．位置伸長のためにビットNxx:o03をハイに保持す
る。 ３．所定圧力のためにビットNxx:o13-Nxx:o16を設定す
る。 ４．所定金属厚さのためにビットNxx:o08-Nxx:o11を設
定する。 ５．溶接実行のためにビットNxx:o01をハイに保持す
る。 ６．“位置決めされた溶接”のためにビットNxx:i03を
テストする。 ７．溶接圧力の到達確認のためにビットNxx:i03をテス
トする。 ８．プルキャップ状態にないか確認のためにビットNxx:
i04をテストする。 ９．制御溶接を実行する。 １０．ビットNxx:o04-Nxx:o07によって指定されNxx:o03
によって設定された位置へと復帰させるためにビットNx
x:o01を無効にする。 １１．ビットNxx:o03を無効にする。 １２．ステップ１，２に新たな復帰位置を入力する。 １３．ステップ３に新たな溶接圧力を設定する。 １４．ステップ４に新たな厚さを設定する。 １５．ステップ５〜９で溶接を実行する。 １６．ステップ１０，１２で復帰を実行する。
【００４６】上記表は、単に説明のために示したもので
あることは当業者には明らかである。当然、設計パラメ
ータに応じ、必要に見合うように制御プログラムを変更
することができる。
あることは当業者には明らかである。当然、設計パラメ
ータに応じ、必要に見合うように制御プログラムを変更
することができる。
【００４７】このように、空気圧シリンダ１４は、ベア
リングキャップの５８，６０のポート６８の一方または
双方に接続されたプロポーショナル流れ制御バルブにコ
マンドを送り、ピストンロッド６４の閉ループ位置決め
制御を実現する位置制御装置を備えている。このシステ
ムは、内部位置検出エンコーダ７８及び副制御装置８８
を利用することにより自由にプログラム可能な閉ループ
式位置・圧力制御を実現している。加えて、本位置決め
システムは、使用過程におけるシリンダの摩耗を検出し
て補償し、先端部減衰機能を実現する。
リングキャップの５８，６０のポート６８の一方または
双方に接続されたプロポーショナル流れ制御バルブにコ
マンドを送り、ピストンロッド６４の閉ループ位置決め
制御を実現する位置制御装置を備えている。このシステ
ムは、内部位置検出エンコーダ７８及び副制御装置８８
を利用することにより自由にプログラム可能な閉ループ
式位置・圧力制御を実現している。加えて、本位置決め
システムは、使用過程におけるシリンダの摩耗を検出し
て補償し、先端部減衰機能を実現する。
【００４８】以上、本発明に関して好ましいと思われる
実施形態を説明してきたが、本発明の思想を逸脱するこ
となく本発明に種々の変更及び改良を加えることが可能
であり、そのような変更及び改良が本発明の特許請求の
範囲に含まれることは当業者であれば理解できる。
実施形態を説明してきたが、本発明の思想を逸脱するこ
となく本発明に種々の変更及び改良を加えることが可能
であり、そのような変更及び改良が本発明の特許請求の
範囲に含まれることは当業者であれば理解できる。
【図１】 本発明によるサーボ空気圧式溶接ガンの上方
斜視図である。
斜視図である。
【図２】 空気圧シリンダの図１における２−２線視断
面図である。
面図である。
１０ サーボ空気圧式モジュラー溶接ガン １２ 溶接ガンベースモジュール １４ Ｊ字形ガンアーム １６ 空気圧シリンダ ２０ イコライザアッセンブリ ２３ ピストンロッド（可動ピストン） ２４ プロポーショナル制御バルブ ２５ 圧力レギュレータ ２８ 可動シャンク部 ３０ 溶接先端部（第１溶接電極） ３４ 固定シャンク部（第１端部） ３６ 溶接先端部（第２溶接電極） ７２ 金属製掻取りリング ７８ 内部位置検出エンコーダ ８８ 副制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 タレク・エル−サワフ アメリカ合衆国・ニューヨーク・11363・ ダグラストン・マナー・ロード・363 (72)発明者 マイケル・ゾナ アメリカ合衆国・ニューヨーク・11747・ メルヴィル・アペックス・ロード・４ (72)発明者 ルイス・アリオスト アメリカ合衆国・ニューヨーク・11414・ ハワード・ビーチ・ワンハンドレッドアン ドファースト・ストリート・159−32 Ｆターム(参考） 4E065 AA07 BA03 BB01 EA05
Claims (20)
- 【請求項１】 溶接ガンベースモジュールと；前記ベー
スモジュールに接続され、かつ、第１溶接電極を備えた
可動ピストンを有する空気圧シリンダと；前記溶接ガン
ベースモジュールに取付けられた第１端部と、第２溶接
電極を備えた第２端部と、を有するアームと；前記空気
圧シリンダに機能接続されたプログラム可能制御装置
と；を備えたサーボ空気圧式スポット溶接ガンであっ
て、前記空気圧シリンダの第１溶接電極は、該空気圧シ
リンダの外側端部に接続されて該空気圧シリンダの第１
端部から往復運動を行い、 前記アームの第２溶接電極は、前記第１溶接電極と軸方
向に整列配置されて該第１溶接電極に対面し、両電極間
には所定のギャップが形成され、 前記制御装置は、前記第１溶接電極の位置を、前記空気
圧シリンダのストローク距離内においてプログラム可能
な複数の離散刻み位置に制御することを特徴とするサー
ボ空気圧式スポット溶接ガン。 - 【請求項２】 前記ピストンを移動させるために前記空
気圧シリンダに接続された流れ制御プロポーショナルバ
ルブをさらに備え、該流れ制御プロポーショナルバルブ
は、前記プログラム可能制御装置によって操作されるこ
とを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接ガン。 - 【請求項３】 前記空気圧シリンダは、ピストン位置を
検出しかつ前記ピストンの移動を制御するために前記ピ
ストン位置情報を前記プログラム可能制御装置に伝達す
る内部位置検出エンコーダを備えていることを特徴とす
る請求項１に記載のスポット溶接ガン。 - 【請求項４】 前記内部位置検出エンコーダは、リニア
ポテンショメータであることを特徴とする請求項３に記
載のスポット溶接ガン。 - 【請求項５】 前記溶接ガンベースモジュールは、前記
空気圧シリンダ及び前記アームを着脱可能に取付けられ
るように構成され、前記空気圧シリンダ及び前記アーム
は、他の空気圧シリンダ及びアームに交換可能であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接ガン。 - 【請求項６】 前記溶接ガンベースモジュールは、高強
度アルミニウムを機械加工して形成されていることを特
徴とする請求項１に記載のスポット溶接ガン。 - 【請求項７】 前記流れ制御プロポーショナルバルブ
は、前記両溶接電極間に250ポンド〜1610ポンドの圧力
を供給するように調整可能とされていることを特徴とす
る請求項２に記載のスポット溶接ガン。 - 【請求項８】 前記空気圧シリンダは、約185mmのスト
ローク距離を有し、約125mmの内部ボアを有しているこ
とを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接ガン。 - 【請求項９】 前記空気圧シリンダは、該シリンダの第
１端部に固定された掻取りリングをさらに備え、該掻取
りリングは、前記シリンダピストンの輪郭に接触して、
前記ピストンが往復運動する際に前記ピストンから異物
を掻取ることを特徴とする請求項１に記載のスポット溶
接ガン。 - 【請求項１０】 前記プログラム可能制御装置は、さら
に、前記第１溶接電極と前記第２溶接電極との間に加え
られる圧力を制御することを特徴とする請求項１に記載
のスポット溶接ガン。 - 【請求項１１】 溶接ガンの溶接先端の位置を制御する
方法であって、 溶接先端部の位置を制御装置に入力する段階と；位置検
出エンコーダを用いて前記溶接先端部の位置を検出し、
前記位置検出エンコーダから受けた溶接先端部の位置信
号を前記制御装置に送信する段階と；前記入力された位
置情報と前記制御装置内の位置信号とを比較する段階
と；前記制御装置からの制御出力信号により、前記制御
装置内で行われた比較結果に基づいて空気圧シリンダを
伸縮させるように制御バルブを作動させる段階と；を含
むことを特徴とする方法。 - 【請求項１２】 前記入力された位置情報は、離散した
異なる溶接先端部位置に対応する複数の２進ビット位置
シーケンスのうちの１つであることを特徴とする請求項
１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記ビット位置シーケンスは、１６の
溶接先端部位置を表現する４つの２進ビットであること
を特徴とする請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 溶接先端部に加えられる複数の異なる
圧力に対応する２進ビット圧力シーケンスのうちの１つ
を制御装置に入力する段階と；圧力制御器を用いて溶接
先端部の圧力を検出し、前記圧力制御器から受けた溶接
先端部の圧力信号を前記制御装置に送信する段階と；前
記入力された２進ビット圧力シーケンスと前記制御装置
内の溶接先端部圧力信号とを比較する段階と；前記制御
装置からの制御出力信号により、前記制御装置内で行わ
れた前記圧力信号と前記圧力シーケンスとの比較結果に
基づいて、溶接先端部に加えられる圧力を空気圧シリン
ダが増減するように制御バルブを作動させる段階と；を
さらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１５】 先端部完全伸張位置に対して異なる溶
接先端部減衰位置に対応する複数の２進ビット減衰シー
ケンスのうちの１つを制御装置に入力する段階と；前記
先端部完全伸張位置に対する溶接先端部位置を位置検出
エンコーダによって検出し、前記位置検出エンコーダか
ら溶接先端部減衰信号を前記制御装置に送信する段階
と；前記入力された２進ビット減衰シーケンスと前記制
御装置内の前記減衰信号とを比較する段階と；前記制御
装置からの制御出力信号により、前記制御装置内で行わ
れた前記減衰信号と前記減衰シーケンスとの比較結果に
基づいて空気圧シリンダを伸張させて前記溶接先端部を
第１の減衰位置に配置するように制御バルブを作動させ
る段階と；前記溶接先端部を前記減衰位置から前記完全
伸張位置へとさらに伸張させるために、前記空気圧シリ
ンダの前記制御バルブをさらに作動させる段階と；をさ
らに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１６】 プログラム可能溶接システムであっ
て、該システムは、 溶接電極を有するピストンロッドを含み前記溶接電極を
伸張または格納するための空気圧シリンダ、を有する溶
接ガンを備え、前記空気圧シリンダは、さらに、前記溶
接電極の位置を検出して位置信号を発生する内部位置検
出エンコーダを備えており、該システムは、さらに、 前記溶接ガンの選択された電極位置に対応する入力信号
を受信するために前記溶接ガンに電気接続されたプログ
ラム可能制御装置を備え、 前記制御装置は、前記位置検出エンコーダが発生する前
記位置信号を受信し、前記入力信号と実際の位置信号と
を比較し、比較結果に基づいて出力信号を発生し、前記
出力信号に応じて前記溶接ガンの前記空気圧シリンダを
作動させ、前記溶接電極を伸張または格納することを特
徴とするプログラム可能溶接システム。 - 【請求項１７】 前記入力信号は、複数の２進ビットシ
ーケンスのうちの１つであり、各２進ビットシーケンス
は、前記溶接ガンの異なる位置に対応することを特徴と
する請求項１６に記載のシステム。 - 【請求項１８】 前記空気圧シリンダは、さらに、前記
制御装置からの前記出力信号に応じて前記溶接電極を伸
張または格納するために前記制御装置に電気接続された
流れ制御プロポーショナルバルブを備えていることを特
徴とする請求項１６に記載のシステム。 - 【請求項１９】 前記空気圧シリンダは、さらに、該空
気圧シリンダ内の空気圧を制御するために前記制御装置
に電気接続されたプロポーショナル圧力制御器を備えて
いることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。 - 【請求項２０】 前記内部位置検出エンコーダは、リニ
アポテンショメータを備えていることを特徴とする請求
項１６に記載のシステム。
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|---|---|---|---|
| US09/754,481 US6455800B1 (en) | 2001-01-04 | 2001-01-04 | Servo-pneumatic modular weld gun |
| US09/754,481 | 2001-01-04 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002224846A true JP2002224846A (ja) | 2002-08-13 |
Family
ID=25034980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001392643A Withdrawn JP2002224846A (ja) | 2001-01-04 | 2001-12-25 | サーボ空気圧式モジュラー溶接ガン |
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| FR2903034B1 (fr) * | 2006-07-03 | 2009-04-10 | Aro Soc Par Actions Simplifiee | Pince a enserrer des toles, utilisee en association avec un bras manipulateur, et a module d'equilibrage electromecanique |
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