JP2006218525A

JP2006218525A - 溶接ロボットシステム

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Publication number: JP2006218525A
Application number: JP2005035568A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Takamaru; 正高丸
Original assignee: TAKAMARU KOGYO KK
Current assignee: TAKAMARU KOGYO KK
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2006-08-24
Also published as: WO2006085396A1

Abstract

【課題】多関節のロボットアームを備えた汎用ロボットを使用しながら、アルミニウムなどの非鉄金属に対する抵抗溶接でも実用レベルで良好に行わせることができる、溶接ロボットシステムを提供する。
【解決手段】Ｃ形ガン９の相対向する一対の加圧電極チップ１１，１３がワークに当接した以降のチップ開閉駆動手段１２による加圧行程において加圧力の増加に伴って移動する部位（出退移動体１２ａ）の移動量を検出する移動量検出手段（パルスエンコーダー１６）を併用し、ワークの溶接箇所を所定の圧力で加圧したときの前記移動量検出手段による検出移動量（パルス計数値１６ａ）を各溶接箇所ごとに学習値として記憶させ、実働時には、各溶接箇所において、前記移動量検出手段による検出移動量と前記学習値との比較に基づいてチップ開閉駆動手段１２を制御し、各溶接箇所を適正加圧力で加圧する。
【選択図】図２

Description

本発明は、多関節のロボットアームを有する汎用ロボットの最終段ロボットアームに抵抗溶接用Ｃ形ガンを取り付けた溶接ロボットシステムに関するものである。

この種の溶接ロボットシステムは特許文献１などにより従来周知のもので、多関節のロボットアームの運動により、Ｃ形ガンに設けられた一対の抵抗溶接用チップの内の固定チップがワークの溶接箇所の片面に隣接するようにＣ形ガンを三次元空間内で移動させ、この状態で前記固定チップに対向する可動チップをチップ開閉駆動手段により固定チップ側へ移動させて、当該一対のチップ間でワークの溶接箇所を挟み付け、その挟み付ける圧力が所定の溶接圧力に達した状態で両チップ間に溶接電圧を印荷して所定の溶接電流を溶接箇所に流し、当該溶接箇所の発熱溶融により溶接を行うものである。
実開平５−３３９６８号公報

抵抗溶接は、加圧状態で溶接箇所に電流を流す事により当該溶接箇所の金属を抵抗熱で溶け落ちぬ程度（液状になる手前のアメ状）に溶解させ、加圧により金属結合させることである。鉄はアメ状になる温度領域が広く、鉄に対する抵抗溶接は溶接電流が１５，０００Ａ程度、加圧力が３００ｋｇ程度で実用化されているのに対し、アルミニウムはアメ状になる温度領域が極端に狭いので、すぐに溶け落ちて穴が開く。従って、現状のアルミニウム抵抗溶接は、ワークの材質や肉厚により条件は異なるが、一般的には３０，０００Ａ程度の高い電流を瞬間的にあたえて発熱部を極小にして解け落ちを防ぎ、１，０００Ｋｇという大きな加圧力で強引に金属結合させている。しかしながら最近では、アルミニウムに与える熱量、すなわち電流と加圧力を微細に制御すれば、鉄と同じ程度の条件でも抵抗溶接が可能であるとの判断に基づき、当業界ではいろいろと試行されているが、現実には、専用の定置式抵抗溶接機の加圧ガンをサーボモーターで駆動するものに改造し、加圧力と電流値とを協調制御することにより実験レベルでアルミニウムの抵抗溶接が実現できているに過ぎない。

本出願人は、アルミニウムの抵抗溶接を伴う自動組立ラインなどにおいて最も多用されると予想される汎用産業用ロボット、即ち、多関節ロボットアームを備えた汎用ロボットに抵抗溶接用Ｃ形ガンを持たせた設備において、抵抗溶接用チップの開閉駆動（ワークに対する加圧）に電動サーボモーターを使用し、このサーボモーターと溶接電流とを協調制御することによりアルミニウムの抵抗溶接を試みたところ、実際に溶接可能ではあったが、その溶接条件の領域があまりにも狭いので、溶接の信頼性を確保することが困難で実用化までには至らなかった。

即ち、ロボットに持たせたＣ形ガンはその姿勢（向き）が一定ではなく、溶接箇所に応じて姿勢（向き）が多様に変化するものであり、構造（形状）の面では、加圧動作時の弾性撓み変形を避けることができないものである。而して、加圧動作時には、Ｃ形ガンの自重が加圧力に影響を及ぼすことは容易に理解できるところであるが、上記のようにＣ形ガンの姿勢が変化することにより、その自重が加圧力に影響する度合いが変化すると共に加圧動作時の弾性撓み変形量にも微妙な変化を生じさせることから、ロボットに持たせたＣ形ガンでアルミニウムの抵抗溶接を行わせる場合、領域が極めて狭い溶接条件に適合するほどに加圧力を高精度に且つ安定的に制御することができなかったのである。

上記のような問題点を解決するためには、上記の現象から推測して、０．０１秒毎に１０Ｋｇ単位の加圧力の制御と１００Ａ単位の電流の制御とが必要であると予想される。現状の加圧力の制御は、実際の加圧力をロードセルで測定するか、チップ開閉駆動用のサーボモーターに流れる電流値（トルク値）を測定して加圧力に換算し、これを設定加圧力と比較演算するフィードバック制御を行っている。しかし測定と換算及び演算を行って次の電流値指令を出す一連の作業を０．０１秒で行うことは今のところ不可能であり、加圧力の制御に関しては現状のフィードバック制御では追いつかないことが判る。対策手段としてフィードバック制御を行わず、サーボモーターに対する電流値指令を０．０１秒ごとに見込みで出すことも考えられるが、仮にサーボモーターを指令通りの電流値（トルク値）に達したときに精度良く停止させることができたとしても、実際には、Ｃ形ガンの姿勢や各Ｃ形ガン固有の弾性撓みによってガン先端（ワークの溶接箇所を挟むチップ）が微妙に移動し、Ｃ形ガンの弾性撓みの反力と釣り合ったところでワークに対する加圧力が決まるので、この過程での物理的な慣性による加圧力の脈動現象を実質的に無くすように見込み指令を設定し実行することは極めて困難で現実的ではない。

本発明は上記のような従来の問題点を解消するために成されたものである。即ち、Ｃ形ガンの先端チップ間でワークの溶接箇所を挟持加圧したとき、当該溶接箇所に対する加圧力が或る設定圧力Ｐで安定した状態における当該Ｃ形ガンの弾性撓み量δは、Ｃ形ガンが同一、ワーク（材質や厚みが同一）が同一、そしてＣ形ガンの姿勢（向き）が同一である限り一定である。換言すれば、上記の条件のもとでは、Ｃ形ガンの弾性撓み量が前記所定値δと等しくなったとき、溶接箇所に対する加圧力は前記設定圧力Ｐとなっているのである。このことによれば、同一のＣ形ガンで同一のワークに対してＣ形ガンの姿勢が同一になる溶接箇所に対して溶接を行うとき、加圧行程でのＣ形ガンの弾性撓み量の変化を監視し、その弾性撓み量が所定値δになったときに加圧行程を停止させることにより、その停止の瞬間に溶接箇所に対する加圧力は設定圧力Ｐで安定していることになるのである。

本発明は上記の点に着目し、多関節のロボットアームを備えた汎用ロボットに抵抗溶接用のＣ形ガンを持たせた溶接ロボットシステムにおいて、アルミニウムなどの非鉄金属に対する抵抗溶接でも実用レベルで良好に行わせることができる溶接ロボットシステムを提供することを目的とするものであって、その手段を後述する実施形態の参照符号を付して示すと、多関節のロボットアームを備えた汎用ロボット１の最終段ロボットアーム８に抵抗溶接用Ｃ形ガン９を取り付けた溶接ロボットシステムにおいて、Ｃ形ガン９の相対向する一対の加圧電極チップ１１，１３がワークに当接した以降のチップ開閉駆動手段１２による加圧行程において加圧力の増加に伴って移動する部位（出退移動体１２ａ）の移動量を検出する移動量検出手段（パルスエンコーダー１６）を併用し、ワークの溶接箇所を所定の圧力で加圧したときの前記移動量検出手段（パルスエンコーダー１６）による検出移動量（パルス計数値１６ａ）を各溶接箇所ごとに学習値として記憶させ、実働時には、各溶接箇所において、前記移動量検出手段（パルスエンコーダー１６）による検出移動量（パルス計数値１６ａ）と前記学習値との比較に基づいてチップ開閉駆動手段１２を制御し、各溶接箇所を適正加圧力で加圧する構成となっている。

上記構成の本発明を実施するについて、加圧力の増加に伴って移動する部位としては、直接的には加圧行程において弾性撓み変形が生じるＣ形ガン９の一端部に対する他端部が相当するが、このＣ形ガン９におけるチップ１１，１３を開閉駆動する手段１２が電動サーボモーター１４と当該モーター１４によって伸縮駆動されるねじ送り機構とから構成された溶接ロボットシステムである場合、当該ねじ送り機構の出退移動体１２ａ（先端に可動チップを備えたピストンロッドに相当するもの）が加圧力の増加に伴って移動する部位として利用することができる。即ち、請求項２に記載のように、移動量検出手段は、前記ねじ送り機構の出退移動体１２ａの移動量を検出するように構成することができる。この場合、ポテンショメーターや各種センサーにより前記ねじ送り機構の出退移動体１２ａの移動量を直接検出することも可能であるが、実用的には請求項３に記載のように、移動量検出手段は、チップ開閉駆動手段１２の前記電動サーボモーター１４と連動するパルスエンコーダー１６の発信パルスの計数値から前記ねじ送り機構の出退移動体１２ａの移動量を検出するように構成するのが望ましい。

上記構成の本発明に係る溶接ロボットシステムによれば、汎用ロボットにおいて通常必要な学習作業に際して、ワークの各溶接箇所に対するＣ形ガンの位置と姿勢を学習させると同時に、各溶接箇所において、各溶接箇所に対応した姿勢にあるＣ形ガンのチップ開閉駆動手段を駆動し、相対向する一対の加圧電極チップが溶接箇所を適正な溶接圧力で加圧挟持したときの移動量検出手段による検出移動量を学習値として記憶させる移動量検出記録作業を追加しておくだけで、実際の溶接作業時には、各溶接箇所においてＣ形ガンのチップ開閉駆動手段が加圧動作に入った後、前記移動量検出手段の検出移動量と前記学習値とを比較し、前記検出移動量と前記学習値とが一致した状態で加圧行程が停止するようにチップ開閉駆動手段を制御するだけで、溶接箇所を正確に適正圧力で加圧した状態で安定させることができる。

即ち、本発明は、Ｃ形ガンの機械的特徴であって、従来は加圧力制御の困難性を高める要因となっていたＣ形ガンのワーク加圧動作時の弾性撓みに着目し、従来の直接加圧力を制御するフィードバック制御を、Ｃ形ガンのワーク加圧動作時の弾性撓みに連動する移動部位の位置の制御に切り換えたものであり、当該移動部位の時間当たりの移動量（前記移動量検出手段による検出移動量）は、当該移動部位を移動させているチップ開閉駆動手段の作動速度に比例するので、このチップ開閉駆動手段の作動速度から前記移動部位の移動量の変化は正確に予測することができる。従って、前記移動部位の移動量が慣性により学習値を超えて停止することが実質的に無いように、前記チップ開閉駆動手段に対する作動速度制御指令を検出移動量に応じて極短い時間間隔で見込みで与えることにより、前記前記移動部位の移動量（移動量検出手段の検出移動量）が実質的に学習値と一致した瞬間に加圧行程を停止させ、各溶接箇所に対する加圧力を当該溶接箇所ごとの検出移動量（学習値）に対応する適正加圧力に高速で到達させて瞬時に安定させることができるのである。勿論、上記のように前記チップ開閉駆動手段に対する作動速度制御指令を移動部位の移動量に応じて極短い時間間隔で見込みで与える制御が可能であるから、一つの溶接箇所における溶接時間内で更に極短い時間間隔で加圧力を変化させることも、その極短い時間間隔で前記移動量に関する学習値を予め求めて記憶設定しておきさえすれば可能であり、従来の加圧力のフィードバック制御では到底なし得なかった、極短い時間間隔での正確な加圧力の制御がＣ形ガン固有の弾性や溶接箇所ごとのＣ形ガンの姿勢などに影響されることなく行えるので、アルミニウムの抵抗溶接も多関節ロボットアームを備えた汎用ロボット（産業用ロボット）で実現させることができるに至ったのである。

尚、請求項２に記載の構成によれば、Ｃ形ガンのワーク加圧動作時の弾性撓みに連動する移動部位として、一対のチップの開閉駆動手段を構成するネジ式ジャッキの出退移動体を利用するので、移動量検出手段は、当該出退移動体とこれに隣接する固定部材（Ｃ形ガンに固定されたネジ式ジャッキのシリンダー部）との間の相対移動を検出すれば良く、ポテンショメーターや各種センサーを利用して容易に実施することができる。更に請求項３に記載の構成によれば、前記ネジ式ジャッキの出退移動体の移動量を直接検出する場合よりも、当該出退移動体の極僅かな移動量を非常に大きな値のパルス数に変換できるので、高精度の制御が極めて容易に行え、実用的である。

以下に本発明の具体的実施例を添付図に基づいて説明すると、図１において、１は６軸の多関節汎用ロボットであって、基台２に対して垂直軸心２ａの周りに回転可能に搭載された第一回転台３、この第一回転台３に対して水平軸心３ａの周りに扇動自在に支持された第一ロボットアーム４、この第一ロボットアーム４の先端部に前記水平軸心３ａと平行な水平軸心４ａの周りに扇動自在に連結された関節アーム５、この関節アーム５の先端に前記水平軸心４ａに対し直角向きの軸心５ａの周りに自転可能に連結された第二ロボットアーム６、この第二ロボットアーム６の先端に前記軸心５ａに対し直角向きの軸心６ａの周りに扇動自在に連結された第三ロボットアーム７、及び当該第三ロボットアーム７の先端に前記軸心６ａに対し直角向きの軸心７ａの周りに自転可能に連結された最終段ロボットアーム８から構成されている。

前記最終段ロボットアーム８の先端には、抵抗（スポット）溶接用Ｃ形ガン９が取り付けられている。このＣ形ガン９は、図２にも示すように、Ｃ形部材１０の下端内側に取り付けられた固定チップ１１、この固定チップ１１に対向するように前記Ｃ形部材１０の上端側に取り付けられたチップ開閉駆動手段１２、このチップ開閉駆動手段１２に支持されて前記固定チップ１１に対し遠近方向に駆動される可動チップ１３、前記チップ開閉駆動手段１２の駆動源としての電動サーボモーター１４、及び溶接電流供給用トランス１５などから構成されている。前記チップ開閉駆動手段１２としては、ボールスクリューを利用したねじ送り機構を利用することができ、このねじ送り機構の定位置回転ねじを前記電動サーボモーター１４で駆動し、当該定位置回転ねじの回転により出退移動する軸状の出退移動体１２ａの先端に前記可動チップ１３が取り付けられ、当該可動チップ１３を固定チップ１１に対し遠近方向に直線的に移動させることができる。また、電動サーボモーター１４には、可動チップ１３の現在位置検出やＣ形部材１０の弾性撓み量検出のためのパルスエンコーダー１６（図２参照）が連動連結される。

多関節汎用ロボット１には、従来周知のロボット制御装置１７が併用される。抵抗溶接用Ｃ形ガン９に対しては、前記トランス１５を介して可動チップ１３に溶接電流を供給する溶接電源１８と主制御装置１９とが併用される。

図２に基づいてシステム全体のハード構成を説明すると、多関節汎用ロボット１は、従来周知のように、ロボット各軸駆動手段２０とロボット各軸位置検出器２１を備えている。また、ロボット制御装置１７は、ロボット各軸駆動手段２０を制御するロボット駆動プログラム２２と、ロボット各軸位置検出器２１からの信号に基づいて抵抗溶接用Ｃ形ガン９の現在位置情報（３次元座標値と姿勢データ）を演算出力する溶接ガン現在位置演算部２３とを備えている。ロボット駆動プログラム２２は、起動指令に基づいてホームポジションにあるＣ形ガン９を、この多関節汎用ロボット１に対して定位置にセットされたワーク（溶接対象物）の溶接箇所（以下、溶接点という）に対しその固定チップ１１が所定の姿勢で対応する位置及び姿勢に移動させるべく、溶接ガン現在位置演算部２３から出力されるＣ形ガン９の現在位置情報２３ａに基づいてロボット各軸駆動手段２０を駆動制御する従来周知のプログラムであって、ロボット各軸駆動手段２０の手動運転によって行われる学習作業に基づいて設定される。

主制御装置１９は、溶接プログラム２４、１つのタイマー２５、及びサーボモーター制御部２６を備えている。溶接プログラム２４は、溶接電流制御プログラム２７とチップ駆動プログラム２８とから成り、これら両プログラム２７，２８に前記タイマー２５から共通の時間情報２５ａが与えられる。溶接電流制御プログラム２７は、溶接電源１８が備える溶接電流制御部２９を制御し、以て、Ｃ形ガン９が備える固定チップ１１と可動チップ１３とで加圧挟持したワークの溶接点に流される溶接電流を制御する。チップ駆動プログラム２８は、Ｃ形ガン９が備える前記電動サーボモーター１４をサーボモーター制御部２６を介して制御することにより、可動チップ１３による加圧制御を行う。この可動チップ１３による加圧制御には、Ｃ形ガン９が備える前記パルスエンコーダー１６の出力パルスの計数値、即ち、可動チップ１３を固定チップ１１に接近移動させるサーボモーター１４の正転時には加算計数すると共にする可動チップ１３を固定チップ１１から離間移動させるサーボモーター１４の逆転時には減算計数することによって得られるパルス計数値１６ａが利用される。

先に説明したように、この種のシステムでは、ロボット駆動プログラム２２に前以ってＣ形ガン９の溶接点間移動経路情報や各溶接点でのＣ形ガン９の姿勢情報を書き込むための学習作業が行われるが、この学習時に上記チップ駆動プログラム２８に前以って書き込むべき情報を得るための学習も同時に行われる。即ち、ロボット各軸駆動手段２０の手動運転によってＣ形ガン９をワークの各溶接点に対し所定の姿勢で位置させたとき、当該溶接点におけるワークの一側面に固定チップ１１が隣接する状態において、電動サーボモーター１４を正転駆動して可動チップ１３を先端に備えたねじ送り機構の出退移動体１２ａを原点位置から進出移動させる。このときパルスエンコーダー１６の発信パルスが加算計数されるので、出退移動体１２ａの進出移動により固定チップ１１と可動チップ１３とがワークに当接したときのパルス計数値ＰＮ０を、当該出退移動体１２ａの加圧開始位置情報として記憶させる。尚、この学習時及び後述する実働時において、固定チップ１１と可動チップ１３とがワークに当接した加圧開始位置の検出は、固定チップ１１と可動チップ１３とがワークを介して電気的に導通したことを検出することによって可能である。

固定チップ１１と可動チップ１３とがワークに当接した以降の出退移動体１２ａの進出移動によりワークの溶接点に対する加圧行程が開始され、図４に示すように当該溶接点に対する加圧力が漸増し、ワークの素材がその加圧力を圧縮変形などにより吸収する限界を過ぎるとＣ形ガン９のＣ形部材１０が開くように弾性撓み変形することになる。溶接点に対する加圧力は、従来周知のようにチップ開閉駆動手段１２を駆動する電動サーボモーター１４に作用する負荷電流値から測定されるトルク値から演算して求めることができるので、学習作業時には、上記のようにして加圧力を検出できる手段を併用し、その演算結果である現在加圧力を監視し、当該現在加圧力が予め理論的に求められるかまたは実験的に求められた適正加圧力Ｐ１において安定するように電動サーボモーター１４を手動運転し、当該適正加圧力Ｐ１で安定した状態でのパルス計数値ＰＮ１を学習値として記憶させる。

１溶接点における抵抗溶接工程中において加圧力を変える場合、例えば第一段階として適正加圧力Ｐ１による加圧を行い、第二段階として適正加圧力Ｐ１より高い適正加圧力Ｐ２による加圧を行うときは、図４に示すように、上記の適正加圧力Ｐ１に対する学習作業が済んだ後、再び電動サーボモーター１４を正転駆動して出退移動体１２ａを進出移動させ、固定チップ１１と可動チップ１３との間でワークを加圧する加圧力が適正加圧力Ｐで安定するように電動サーボモーター１４を手動運転し、当該適正加圧力Ｐ２で安定した状態でのパルス計数値ＰＮ２を学習値として記憶させれば良い。この学習作業によって記憶させた学習パルス計数値ＰＮ１またはＰＮ２は、適正加圧力Ｐ１またはＰＮ２で安定したときのＣ形部材１０の弾性撓み量δ１またはδ２に相当すると共に出退移動体１２ａの進出移動量に相当し、このパルス計数値ＰＮ１またはＰＮ２とパルス計数値ＰＮ０との差分が出退移動体１２ａ（可動チップ１３）の加圧開始後の移動量に相当することは明らかである。

次に、図３に基づいて溶接プログラム２４の構成をより具体的に説明すると、図３Ａは、チップ駆動プログラム２８によって設定された溶接点に対する加圧力の変化を示すグラフであって、横軸を時間、縦軸を圧力値としている。図３Ｂは、溶接電流制御プログラム２７によって設定された抵抗溶接点に対する溶接電流の変化を示すグラフであって、横軸を時間、縦軸を電流値としている。

チップ駆動プログラム２８は、Ｃ形ガン９（固定チップ１１）が設定された溶接点に到達して停止したときにロボット制御装置１７のロボット駆動プログラム２２から出力される溶接点到達信号（溶接開始指令）２２ａを受けた時点から、サーボモーター制御部２６を介して電動サーボモーター１４を次のように制御する。即ち、図４に示すように、電動サーボモーター１４により出退移動体１２ａを進出移動させ、パルス計数値１６ａが適正加圧力Ｐ１に相当する学習パルス計数値ＰＮ１に達した時点で電動サーボモーター１４を停止させる。この学習パルス計数値ＰＮ１を時間Ｘ１ｍｓだけ維持させた後、再び電動サーボモーター１４により出退移動体１２ａを進出移動させ、パルス計数値１６ａが適正加圧力Ｐ２に相当する学習パルス計数値ＰＮ２に達した時点で電動サーボモーター１４を停止させる。そしてこの学習パルス計数値ＰＮ２を時間Ｘ２ｍｓだけ維持させた後、電動サーボモーター１４を逆転駆動し、出退移動体１２ａを後退移動させて可動チップ１３を固定チップ１１から離間移動させ、出退移動体１２ａ（可動チップ１３）を元の原点位置に戻す。このときパルス計数値１６ａがゼロリセットされる。一方、溶接電流制御プログラム２７は、固定チップ１１と可動チップ１３とがワークに当接した加圧開始時点（パルス計数値１６ａがＰＮ０に達したとき）から時間Ｙ１ｍｓだけ遅らせた時点から時間Ｙ２ｍｓだけＡアンペアの溶接電流をチップ１１，１３間に流すように、溶接電流制御部２９を制御する。勿論、溶接電流をチップ１１，１３間に流す時期は、上記のように加圧開始時点からではなく、出退移動体１２ａ（可動チップ１３）を電動サーボモーター１４で原点位置（後退限位置）から進出駆動させるときの駆動開始時点からの経過時間で設定することもできるし、パルス計数値１６ａが適正加圧力Ｐ１に相当する学習パルス計数値ＰＮ１に達した時点からの経過時間で設定することもできる。

而して、この実際の溶接作業時には加圧力を測定してＣ形ガン９を制御していないにもかかわらず、パルス計数値１６ａが学習パルス計数値ＰＮ１と一致する状態に維持される時間Ｘ１ｍｓの間は、固定チップ１１と可動チップ１３とで挟持されたワークの溶接点が正確に適正加圧力Ｐ１で加圧された状態にあり、パルス計数値１６ａが学習パルス計数値ＰＮ２と一致する状態に維持される時間Ｘ２ｍｓの間は、前記溶接点が正確に適正加圧力Ｐ２で加圧された状態にある。そして、この適正加圧力Ｐ１を受けている状態から適正加圧力Ｐ２を受けている状態に跨がって溶接点にＡアンペアの溶接電流が流される結果、当該溶接点が良好に抵抗溶接されることになる。尚、パルス計数値１６ａが加圧開始位置に相当するＰＮ０に達するまでは電動サーボモーター１４を高速駆動して出退移動体１２ａ（可動チップ１３）の移動速度を高速にし、パルス計数値１６ａが加圧開始位置に相当するＰＮ０に達した後は電動サーボモーター１４を低速駆動に切り換え、パルス計数値１６ａが学習パルス計数値ＰＮ１またはＰＮ２に近づくに従って電動サーボモーター１４の速度を漸減させて、パルス計数値１６ａが学習パルス計数値ＰＮ１またはＰＮ２に達したときに加速度ゼロの状態で出退移動体１２ａ（可動チップ１３）が停止するように、電動サーボモーター１４を速度制御することにより、サイクルタイムを短縮しながら正確に適正加圧力Ｐ１またはＰ２で安定させることができる。

而して、上記溶接電流制御プログラム２７とチップ駆動プログラム２８の２つのプログラムは、１つのタイマー２５から与えられる共通の時間情報２５ａに基づいて動作するので、結果的に、図３Ｃに示すように、溶接電流制御プログラム２７による溶接電流制御部２９の制御（溶接電流制御）とチップ駆動プログラム２８による電動サーボモーター１４の制御（加圧力制御）とが共通の時間軸上で実行されることになり、加圧力の変化と溶接電流の変化との間の時間的な相対関係が崩れることがない。

電動サーボモーター１４により可動チップ１３を開放させた時点で１溶接サイクルが完了するが、このとき溶接プログラム２４（チップ駆動プログラム２８）から溶接終了信号２８ａがロボット制御装置１７のロボット駆動プログラム２２に対して出力される。而して、次の溶接点が設定されているときは、前記溶接終了信号２８ａに基づいて再びロボット駆動プログラム２２が動作し、次の溶接点に向けてＣ形ガン９を移動させるべく、多関節汎用ロボット１のロボット各軸駆動手段２０が制御されるが、次の溶接点におけるワークの構造などに応じて、１溶接サイクル完了時における可動チップ１３の後退位置を、構造上の後退限位置よりも手前の固定チップ１１に近い中間位置とするように電動サーボモーター１４を制御し、次の溶接点における溶接サイクルタイムの短縮を図ることができる。勿論、設定された全ての溶接点に対する抵抗溶接が完了したときは、その最終の溶接終了信号２８ａの出力に基づいて、可動チップ１３を後退限位置まで戻すように電動サーボモーター１４が制御されると共に、Ｃ形ガン９をホームポジションに戻すようにロボット各軸駆動手段２０が制御される。

尚、電動サーボモーター１４に連動するパルスエンコーダー１６の発信パルスの計数値１６ａは、学習時及び実際の溶接作業時においても、固定チップ１１と可動チップ１３とがワークに当接した加圧開始位置でゼロリセットし、この加圧開始位置まで出退移動体１２ａが進出移動した後の当該出退移動体１２ａの移動量に相当するパルス計数値１６ａが得られるように構成しても良い。この場合は、学習作業後、実際の溶接作業によって生じる固定チップ１１及び可動チップ１３の経時的な変形摩損の影響を全く受けないで済み、固定チップ１１と可動チップ１３とがワークに当接した加圧開始位置でゼロリセットされたパルス計数値１６ａが学習パルス計数値ＰＮ１またはＰＮ２に達したときに電動サーボモーター１４を停止させるように位置の制御を行うだけで、確実にワークの溶接点を適正加圧力Ｐ１またはＰ２で加圧することができる。勿論この場合も、出退移動体１２ａの進出駆動時にはパルス計数値１６ａがゼロリセットされるまでは高速駆動し、出退移動体１２ａの後退駆動時にはパルス計数値１６ａがゼロリセットされた以降は高速駆動するように制御できる。

溶接Ｃ形ガンが取り付けられた多関節汎用ロボットの側面図と、併用される外部装置を説明するブロック線図である。本発明ロボットシステム全体の構成を説明するブロック線図である。チップ駆動プログラム（加圧制御プログラム）と溶接電流制御プログラムの内容を説明するグラフである。加圧行程時における加圧力、Ｃ形ガンの弾性撓み量（出退移動体の移動量）及びパルス計数値の関係を示すグラフである。

符号の説明

１多関節汎用ロボット
８最終段ロボットアーム
９抵抗溶接用Ｃ形ガン
１１固定チップ
１２チップ開閉駆動手段
１２ａ出退移動体
１３可動チップ
１４電動サーボモーター
１６パルスエンコーダー
１６ａパルス計数値
１７ロボット制御装置
１８溶接電源
１９主制御装置
２０ロボット各軸駆動手段
２１ロボット各軸位置検出器
２２ロボット駆動プログラム
２４溶接プログラム
２５タイマー
２６サーボモーター制御部
２７溶接電流制御プログラム（溶接プログラム）
２８チップ駆動プログラム（溶接プログラム）
２９溶接電流制御部

Claims

多関節のロボットアームを備えた汎用ロボットの最終段ロボットアームに抵抗溶接用Ｃ形ガンを取り付けた溶接ロボットシステムにおいて、Ｃ形ガンの相対向する一対の加圧電極チップがワークに当接した以降のチップ開閉駆動手段による加圧行程において加圧力の増加に伴って移動する部位の移動量を検出する移動量検出手段を併用し、ワークの溶接箇所を所定の圧力で加圧したときの前記移動量検出手段による検出移動量を各溶接箇所ごとに学習値として記憶させ、実働時には、各溶接箇所において、前記移動量検出手段による検出移動量と前記学習値との比較に基づいてチップ開閉駆動手段を制御し、各溶接箇所を適正加圧力で加圧するようにした、溶接ロボットシステム。
チップ開閉駆動手段が電動サーボモーターと当該モーターによって伸縮駆動されるねじ送り機構とから構成された溶接ロボットシステムであって、移動量検出手段は、前記ねじ送り機構の先端にチップを備えた出退移動体の移動量を検出する、請求項１に記載の溶接ロボットシステム。
移動量検出手段は、チップ開閉駆動手段の前記電動サーボモーターと連動するパルスエンコーダーの発信パルスの計数値から前記ねじ送り機構の出退移動体の移動量を検出する、請求項２に記載の溶接ロボットシステム。