JP2004358508A - スポット溶接方法、スポット溶接機およびスポット溶接ロボット - Google Patents
スポット溶接方法、スポット溶接機およびスポット溶接ロボット Download PDFInfo
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Abstract
【課題】ワークの欠落や異物のかみ込みなどの欠陥を、溶接施工前に確実に検出できるスポット溶接機を提供する。
【解決手段】重ね合わせたワーク６を固定電極３と可動電極４で挟んで加圧し、前記電極３，４間に通電して溶接するスポット溶接方法において、実際の溶接作業に先立って、電極３，４でワーク６を挟持したときの可動電極４の位置を計測し、その値を基準値ＴＨとして記憶する段階と、実際の溶接作業の実行時に、前電極３，４でワーク６を挟んだときの可動電極４の位置ＴＲを計測する段階と、位置ＴＲを基準値ＴＨと比較して、位置ＴＲが基準値ＴＨに対して一定の範囲にあるときは溶接作業を実行し、位置ＴＲが前記一定の範囲にないときは警報を発して溶接作業を中止する段階を備える
【選択図】 図１
【解決手段】重ね合わせたワーク６を固定電極３と可動電極４で挟んで加圧し、前記電極３，４間に通電して溶接するスポット溶接方法において、実際の溶接作業に先立って、電極３，４でワーク６を挟持したときの可動電極４の位置を計測し、その値を基準値ＴＨとして記憶する段階と、実際の溶接作業の実行時に、前電極３，４でワーク６を挟んだときの可動電極４の位置ＴＲを計測する段階と、位置ＴＲを基準値ＴＨと比較して、位置ＴＲが基準値ＴＨに対して一定の範囲にあるときは溶接作業を実行し、位置ＴＲが前記一定の範囲にないときは警報を発して溶接作業を中止する段階を備える
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は重ね合わせたワークを一対の電極で挟んで加圧し、前記電極間に通電して溶接するスポット溶接方法およびその装置、特にワークの欠落あるいは異物のかみ込みを自動的に検出する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
重ね合わせたワークを一対の電極で挟んで加圧し、前記電極間に通電して溶接するスポット溶接は自動車の車体の組み立て分野等で多用されている。特に近年は空気圧装置に代えて、サーボモータで電極を駆動加圧する電動スポット溶接ガンを産業用ロボットに取り付けてスポット溶接を自動的に施工するスポット溶接装置およびスポット溶接ロボットが広く普及している。
スポット溶接ロボットを使用する自動化ラインでは、上流工程でワークを組み立てて、治具で固定して、スポット溶接工程に搬送して来るのであるが、何らかの原因でワークが正しく固定されなかったり、組み付けるべき部品が欠落したり、あるいは異物をかみ込んだりしていても、無人化ラインであるので、それらの不具合が見過ごされて、そのままスポット溶接が施工されて、下流工程に流れてしまうという問題があった。
この問題を解決するために、スポット溶接用電極でワークを挟んだときの、電極間の抵抗値を求めて、その大小によりワークの欠落の異常を検出するスポット溶接機の発明（例えば、特許文献１、特許文献２）が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２５４７８６号公報
【特許文献２】
特開２００１−１３８０６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電極間の抵抗値を利用する方法は、電極の磨耗により通電面積が変化して、同じ板厚に対する抵抗値が変化するので正確な判定が出来ないという問題があった。また、加圧した後で抵抗値を計測するので、ワークの表面にナゲットができ、その結果抵抗値が変化するので、欠陥を除去して再度溶接を試みてもＮＧ品であると判定されるという問題があった。
そこで、本発明はワークの欠落や異物のかみ込みなどの欠陥を、溶接施工前に確実に検出できるスポット溶接機を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、重ね合わせたワークを固定電極と可動電極で挟んで加圧し、前記電極間に通電して溶接するスポット溶接方法において、実際の溶接作業に先立って、前記電極で前記ワークを挟持したときの前記可動電極の位置を計測し、その値を基準値として記憶する段階と、実際の溶接作業の実行時に、前記電極前記ワークを挟んだときの前記可動電極の位置を計測する段階と、前記位置を前記基準値と比較して、前記位置が前記基準値に対して一定の範囲にあるときは溶接作業を実行し、前記位置が前記一定の範囲にないときは警報を発して溶接作業を中止する段階を備えるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例を示すスポット溶接ガンの概念図である。図において、１はスポット溶接ガンである。スポット溶接ガン１は図示しないトランスと一体に組立られて、図示しないロボットの先端に取り付けられて、前記ロボットの制御装置においてプログラムされた位置に移動してスポット溶接を施工する。
２はスポット溶接ガン１のフレームであり、その下部に固定電極３が取り付けられ、上部には可動電極４が取り付けられている。可動電極４はサーボモータ５で駆動され、図の上下方向に進退して、固定電極３との間でワーク６を挟持加圧する。サーボモータ５は前記ロボットの制御装置によって、前記ロボットの付加軸として制御され、可動電極４の位置、速度、推力（加圧力）が自在に制御される。
【０００７】
次にスポットガン１によるスポット溶接方法を説明する。本発明のスポット溶接方法は「板厚測定」の段階と、「検査」の段階に分かれる。
（板厚測定）
以下、板厚測定の方法を順に説明する。
（１）基準ワークを治具にセットする。基準ワークは実際の作業対象のワークであって、部品の欠落や異物のかみ込みが無い事が確認されたワークである。
（２）ロボット制御装置を「プレイモード」から「ユーティリティモード」に変更し、「板厚測定」を選択する。
（３）溶接作業ジョブ（プログラム）を実行する。「ユーティリティモード」、「板厚測定」を選択している。現実の溶接は実行されず、各打点ごとに板厚測定を実行する。
（４）板厚測定は、可動電極４がワーク６に当接した位置（ＴＨ）を測定して行なわれる。具体的には、サーボモータ５の回転角度を示す絶対エンコーダのパルス数をカウントし、そのパルス数に所定の係数を乗じてＴＨを求める。ＴＨは全体値エンコーダの零点に相当する可動電極４の位置からワーク６に当接した位置までの移動距離に相当する。このＴＨは「検査」の段階で基準値として使用される。
（５）次に、各打点における前記位置（ＴＨ）の許容範囲（ＴＨＡ）を、ＴＨに対する百分率で設定する。つまりＴＨが±ＴＨＡ％の範囲を超えて変動すると、ワークの欠落あるいは異物のかみ込みがあったと判断するものである。
（６）ＴＨおよびＴＨＡを各打点ごとにロボット制御装置内部に記憶する。
【０００８】
（検査）
検査は、プレイバックモードにおけるジョブの実行時に各打点をごとに実行される。ここで、固定電極３と可動電極４の磨耗量が問題になる。電極が磨耗すれば、可動電極４の移動量が大きくなるからである。そこで、電極の磨耗量を定期的、例えば１００打点毎に計測する。磨耗量の測定はスポットガン１にワーク６を挟まないで空打ちして、固定電極３と可動電極４が当接したときの可動電極の動作量を、磨耗する前の動作量と比較すれば、簡単に求めることができる。以下、この磨耗量をＤＭＦで表す。
【０００９】
さて、検査は次の手順で実行される。
（１）固定電極３をワーク６の裏面に当接させる。
（２）可動電極４を動作させてワーク６の表面に当接させて、このときの可動電極４の位置（ＴＲ）を求める。ＴＲはＴＨと同様に絶対エンコーダのパルス数に所定の係数を乗じて求める。
（３）位置ＴＲを磨耗量で補正した値（ＴＲ−ＤＭＦ）を求めて、これを板厚測定時の位置（基準値）ＴＨと比較する。
（４）ＴＲ−ＤＭＦの値が、ＴＨ＊（１００＋ＴＨＡ）／１００よりも大きい場合は、ワークの欠落があると判断して、スポット溶接を中断して警報を発する。
（５）ＴＲ−ＤＭＦの値が、ＴＨ＊（１００−ＴＨＡ）／１００よりも小さい場合は、異物のかみ込みがあると判断して、スポット溶接作業を中断して警報を発する。
（６）前記警報を受けた作業者がワークの欠落等の欠陥を排除したら、警報を解除して、スポット溶接作業を再開する。
【００１０】
以上の「板厚測定」および「検査」は、ロボットの制御装置内部のソフトウェアで実行されるが、溶接電源の制御装置が実行してもよい。また、「板厚測定」および「検査」における可動電極４の加圧力は、実際の溶接に比べて小さな値を選べばワーク６にナゲットが生じるのを避けることができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、可動電極の移動量を基準にして、ワークの板厚を検出するので、ワークの欠落等の欠陥を確実に検出できると言う効果がある。また、専用のセンサ等、専用のハードウェアが不要なので、簡単かつ安価に欠陥を検出して、スポット溶接ロボットの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に用いるスポット溶接ガンの概念図である。
【符号の説明】
１：スポット溶接ガン ２：フレーム ３：固定電極 ４：可動電極 ５：サーボモータ ６：ワーク
【発明の属する技術分野】
本発明は重ね合わせたワークを一対の電極で挟んで加圧し、前記電極間に通電して溶接するスポット溶接方法およびその装置、特にワークの欠落あるいは異物のかみ込みを自動的に検出する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
重ね合わせたワークを一対の電極で挟んで加圧し、前記電極間に通電して溶接するスポット溶接は自動車の車体の組み立て分野等で多用されている。特に近年は空気圧装置に代えて、サーボモータで電極を駆動加圧する電動スポット溶接ガンを産業用ロボットに取り付けてスポット溶接を自動的に施工するスポット溶接装置およびスポット溶接ロボットが広く普及している。
スポット溶接ロボットを使用する自動化ラインでは、上流工程でワークを組み立てて、治具で固定して、スポット溶接工程に搬送して来るのであるが、何らかの原因でワークが正しく固定されなかったり、組み付けるべき部品が欠落したり、あるいは異物をかみ込んだりしていても、無人化ラインであるので、それらの不具合が見過ごされて、そのままスポット溶接が施工されて、下流工程に流れてしまうという問題があった。
この問題を解決するために、スポット溶接用電極でワークを挟んだときの、電極間の抵抗値を求めて、その大小によりワークの欠落の異常を検出するスポット溶接機の発明（例えば、特許文献１、特許文献２）が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２５４７８６号公報
【特許文献２】
特開２００１−１３８０６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電極間の抵抗値を利用する方法は、電極の磨耗により通電面積が変化して、同じ板厚に対する抵抗値が変化するので正確な判定が出来ないという問題があった。また、加圧した後で抵抗値を計測するので、ワークの表面にナゲットができ、その結果抵抗値が変化するので、欠陥を除去して再度溶接を試みてもＮＧ品であると判定されるという問題があった。
そこで、本発明はワークの欠落や異物のかみ込みなどの欠陥を、溶接施工前に確実に検出できるスポット溶接機を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、重ね合わせたワークを固定電極と可動電極で挟んで加圧し、前記電極間に通電して溶接するスポット溶接方法において、実際の溶接作業に先立って、前記電極で前記ワークを挟持したときの前記可動電極の位置を計測し、その値を基準値として記憶する段階と、実際の溶接作業の実行時に、前記電極前記ワークを挟んだときの前記可動電極の位置を計測する段階と、前記位置を前記基準値と比較して、前記位置が前記基準値に対して一定の範囲にあるときは溶接作業を実行し、前記位置が前記一定の範囲にないときは警報を発して溶接作業を中止する段階を備えるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例を示すスポット溶接ガンの概念図である。図において、１はスポット溶接ガンである。スポット溶接ガン１は図示しないトランスと一体に組立られて、図示しないロボットの先端に取り付けられて、前記ロボットの制御装置においてプログラムされた位置に移動してスポット溶接を施工する。
２はスポット溶接ガン１のフレームであり、その下部に固定電極３が取り付けられ、上部には可動電極４が取り付けられている。可動電極４はサーボモータ５で駆動され、図の上下方向に進退して、固定電極３との間でワーク６を挟持加圧する。サーボモータ５は前記ロボットの制御装置によって、前記ロボットの付加軸として制御され、可動電極４の位置、速度、推力（加圧力）が自在に制御される。
【０００７】
次にスポットガン１によるスポット溶接方法を説明する。本発明のスポット溶接方法は「板厚測定」の段階と、「検査」の段階に分かれる。
（板厚測定）
以下、板厚測定の方法を順に説明する。
（１）基準ワークを治具にセットする。基準ワークは実際の作業対象のワークであって、部品の欠落や異物のかみ込みが無い事が確認されたワークである。
（２）ロボット制御装置を「プレイモード」から「ユーティリティモード」に変更し、「板厚測定」を選択する。
（３）溶接作業ジョブ（プログラム）を実行する。「ユーティリティモード」、「板厚測定」を選択している。現実の溶接は実行されず、各打点ごとに板厚測定を実行する。
（４）板厚測定は、可動電極４がワーク６に当接した位置（ＴＨ）を測定して行なわれる。具体的には、サーボモータ５の回転角度を示す絶対エンコーダのパルス数をカウントし、そのパルス数に所定の係数を乗じてＴＨを求める。ＴＨは全体値エンコーダの零点に相当する可動電極４の位置からワーク６に当接した位置までの移動距離に相当する。このＴＨは「検査」の段階で基準値として使用される。
（５）次に、各打点における前記位置（ＴＨ）の許容範囲（ＴＨＡ）を、ＴＨに対する百分率で設定する。つまりＴＨが±ＴＨＡ％の範囲を超えて変動すると、ワークの欠落あるいは異物のかみ込みがあったと判断するものである。
（６）ＴＨおよびＴＨＡを各打点ごとにロボット制御装置内部に記憶する。
【０００８】
（検査）
検査は、プレイバックモードにおけるジョブの実行時に各打点をごとに実行される。ここで、固定電極３と可動電極４の磨耗量が問題になる。電極が磨耗すれば、可動電極４の移動量が大きくなるからである。そこで、電極の磨耗量を定期的、例えば１００打点毎に計測する。磨耗量の測定はスポットガン１にワーク６を挟まないで空打ちして、固定電極３と可動電極４が当接したときの可動電極の動作量を、磨耗する前の動作量と比較すれば、簡単に求めることができる。以下、この磨耗量をＤＭＦで表す。
【０００９】
さて、検査は次の手順で実行される。
（１）固定電極３をワーク６の裏面に当接させる。
（２）可動電極４を動作させてワーク６の表面に当接させて、このときの可動電極４の位置（ＴＲ）を求める。ＴＲはＴＨと同様に絶対エンコーダのパルス数に所定の係数を乗じて求める。
（３）位置ＴＲを磨耗量で補正した値（ＴＲ−ＤＭＦ）を求めて、これを板厚測定時の位置（基準値）ＴＨと比較する。
（４）ＴＲ−ＤＭＦの値が、ＴＨ＊（１００＋ＴＨＡ）／１００よりも大きい場合は、ワークの欠落があると判断して、スポット溶接を中断して警報を発する。
（５）ＴＲ−ＤＭＦの値が、ＴＨ＊（１００−ＴＨＡ）／１００よりも小さい場合は、異物のかみ込みがあると判断して、スポット溶接作業を中断して警報を発する。
（６）前記警報を受けた作業者がワークの欠落等の欠陥を排除したら、警報を解除して、スポット溶接作業を再開する。
【００１０】
以上の「板厚測定」および「検査」は、ロボットの制御装置内部のソフトウェアで実行されるが、溶接電源の制御装置が実行してもよい。また、「板厚測定」および「検査」における可動電極４の加圧力は、実際の溶接に比べて小さな値を選べばワーク６にナゲットが生じるのを避けることができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、可動電極の移動量を基準にして、ワークの板厚を検出するので、ワークの欠落等の欠陥を確実に検出できると言う効果がある。また、専用のセンサ等、専用のハードウェアが不要なので、簡単かつ安価に欠陥を検出して、スポット溶接ロボットの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に用いるスポット溶接ガンの概念図である。
【符号の説明】
１：スポット溶接ガン ２：フレーム ３：固定電極 ４：可動電極 ５：サーボモータ ６：ワーク
Claims (3)
- 重ね合わせたワークを固定電極と可動電極で挟んで加圧し、前記電極間に通電して溶接するスポット溶接方法において、
実際の溶接作業に先立って、前記電極で前記ワークを挟持したときの前記可動電極の位置を計測し、その値を基準値として記憶する段階と、
実際の溶接作業の実行時に、前記電極で前記ワークを挟んだときの前記可動電極の位置を計測する段階と、
前記位置を前記基準値と比較して、前記位置が前記基準値に対して一定の範囲にあるときは溶接作業を実行し、前記位置が前記一定の範囲にないときは警報を発して溶接作業を中止する段階を備えることを特徴とするスポット溶接方法。 - 重ね合わせたワークを固定電極と可動電極で挟んで加圧し、前記電極間に通電して溶接するスポット溶接機において、
実際の溶接作業に先立って、前記電極で前記ワークを挟持したときの前記可動電極の位置を計測し、その値を基準値として記憶する手段と、
実際の溶接作業の実行時に、前記電極で前記ワークを挟んだときの前記可動電極の位置を計測する手段と、
前記位置を前記基準値と比較して、前記位置が前記基準値に対して一定の範囲にあるときは溶接作業を実行し、前記位置が前記一定の範囲にないときは警報を発して溶接作業を中止する手段を備えることを特徴とするスポット溶接機。 - 請求項２に記載のスポット溶接機を、アームを先端に取り付けたことを特徴とするスポット溶接ロボット。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003159271A JP2004358508A (ja) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | スポット溶接方法、スポット溶接機およびスポット溶接ロボット |
| CNA2004800154057A CN1798629A (zh) | 2003-06-04 | 2004-05-21 | 点焊方法、点焊设备以及点焊机器人 |
| DE112004000950T DE112004000950T5 (de) | 2003-06-04 | 2004-05-21 | Punktschweißverfahren, Punktschweißapparat und Punktschweißroboter |
| US10/559,335 US20060124610A1 (en) | 2003-06-04 | 2004-05-21 | Spot welding method, spot welding machine and spot welding robot |
| PCT/JP2004/006945 WO2004108339A1 (ja) | 2003-06-04 | 2004-05-21 | スポット溶接方法、スポット溶接機およびスポット溶接ロボット |
| KR1020057023049A KR20060018236A (ko) | 2003-06-04 | 2004-05-21 | 스폿 용접 방법, 스폿 용접기 및 스폿 용접 로봇 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003159271A JP2004358508A (ja) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | スポット溶接方法、スポット溶接機およびスポット溶接ロボット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004358508A true JP2004358508A (ja) | 2004-12-24 |
Family
ID=33508503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003159271A Pending JP2004358508A (ja) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | スポット溶接方法、スポット溶接機およびスポット溶接ロボット |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20060124610A1 (ja) |
| JP (1) | JP2004358508A (ja) |
| KR (1) | KR20060018236A (ja) |
| CN (1) | CN1798629A (ja) |
| DE (1) | DE112004000950T5 (ja) |
| WO (1) | WO2004108339A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US20110120978A1 (en) * | 2009-11-26 | 2011-05-26 | Fanuc Corporation | Spot welding system |
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-
2003
- 2003-06-04 JP JP2003159271A patent/JP2004358508A/ja active Pending
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2004
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