JP2009056480A - スポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被溶接ワークに常に一定の加圧力を加えた状態でスポット溶接を行うことができ、溶接品質の安定性を高めることができるスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法を提供する。
【解決手段】一対の電極チップ１４ａ，１４ｂを有するスポット溶接ガン１６の摺動する機構部の経年変化による劣化がない状態で、スポット溶接ガン１６の動作パラメータを教示するときに、被溶接ワーク１１のスポット溶接箇所で、良好な溶接状態が得られたときの一対の電極チップ１４ａ，１４ｂの基準チップ間隔を取得することと、被溶接ワーク１１の所定のスポット溶接箇所を実際に溶接するときに、位置制御により一対の電極チップ１４ａ，１４ｂのチップ間隔を基準チップ間隔と等しくなるようにして、一対の電極チップ１４ａ，１４ｂの間で被溶接ワーク１１のスポット溶接箇所を挟み、被溶接ワーク１１に所定の加圧力を加えて溶接すること、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーボモータによって一対の電極チップの少なくとも一方を他方に向かって移動させ、該一対の電極チップにより所定の加圧力で被溶接ワークを挟みながら溶接するスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法に関するものである。

スポット溶接ガンを用いたスポット溶接では、相対向する一対の可動側電極チップと対向側電極チップとの間で被溶接物に所定の加圧力が加えられた状態で溶接が行われる。一対の電極チップ間の対向間隔は、所定位置に位置決めされている対向側電極チップに対して可動側電極チップを移動させることにより所定の間隔に設定されるようになっている。なお、リンク機構などによって対となる電極チップの両方が可動するガンの場合であっても、サーボモータによってその動作が制御されているのは、いずれか一方の電極チップであり、便宜上サーボモータにて制御されている電極チップを可動側チップと称し、もう他方を対向側電極チップと称する。

可動側電極チップは、サーボモータによって、一対の電極チップ間の対向間隔が閉じる方向又は開く方向に、所定の位置まで所定の移動速度で移動するように制御されている。これにより、被溶接物は、一対の電極チップ間で所定の加圧力で加圧されることになり、安定した溶接品質が維持されるようになっている。

しかしながら、スポット溶接ガンに備わるサーボモータ及び減速機などの駆動機構は、摺動する機構部の摩耗などの経年変化により劣化することが知られている。すなわち、ボールねじや軸受けなどの機械要素は、長期間使用するにしたがって故障や摩耗などにより経年変化を生じる。経年変化を生じると、溶接ガンにおける加圧力が低下することとなる。このような場合、所定のタイミングで加圧力を測定するなどして溶接ロボットの診断を行い、溶接品質が低下しないように、パラメータやキャリブレーションの調整作業が行われる。

他の方法の一例として、実際の加圧力を検出して電極の突き出し量を補正することにより溶接ガンの加圧力を制御する方法が開示されている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、「加圧用電流指令回路で任意の設定加圧力からモータ電流指令値を計算させ、かつ溶接時モータ電流値から実加圧力への変換を行うようにして帰還されたモータ電流信号から実加圧力を計算し、前記任意の設定加圧力と前記計算した実加圧力との差異があるときは、前記一方の電極の突き出し量を補正するようにし、前記一方の電極の突き出し量は、前記溶接ガンのアームのたわみ量係数Ctに前記任意の設定加圧力と前記計算した実加圧力との差異を乗算して算出された」と記載されている。

特開平０６−３１２２７３号公報（第２頁、段落番号[０００６]）

通常、生産を繰り返し行うごとに、スポット溶接ガンの機構部は、潤滑状態の変化やブッシュやガイド部の摩耗が進行し、機構部を駆動する為の摩擦力が増加する。機構部の摩擦が増えると、摩擦の小さいときの加圧力を発生させる為に必要とされるモータ電流値は増加することになる。したがって、モータ電流値に基づいて加圧力を制御する方法では、スポット溶接ガンの機構部の経年変化などによってモータ電流値がどの程度変化するのかを推定する必要がある。また、スポット溶接ガンの機構部には少なからず静摩擦が存在し、一定の加圧力がオーバーシュート方向から安定する場合と、アンダーシュート側から収束する場合とで、モータ電流にはこの静摩擦分だけの誤差が必ず生じてしまうことが知られている。しかしながら、実際の加圧力は、機構部の経年変化に加えて、電極チップの摩耗や被溶接ワーク間のギャップなどによっても変化するため、機構部の経年変化や静摩擦に応じたモータ電流値の変化だけを正確に推定できたとしても、加圧力を一定値に保持することは容易ではない。これは、被溶接ワーク間にギャップなどがある場合に、そのギャップを埋める為の押付け力を余計に必要とするためである。ギャップを埋める為に消費される押付け力を考慮しなければ、加圧力が小さくなり、実際のワーク同士の接合状態は不十分となる心配がある。

本発明は、被溶接ワークに常に一定の加圧力を加えた状態でスポット溶接を行うことができ、溶接品質の安定性を高めることができるスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法は、サーボモータによって一対の電極チップの少なくとも一方を他方に向かって移動させ、該一対の電極チップにより被溶接ワークを挟み、所定の加圧力を加えながら該被溶接ワークを保持し、電流を流すことにより前記被溶接ワークを溶接するスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法において、前記一対の電極チップを有するスポット溶接ガンの動作パラメータを教示するときに、前記被溶接ワークのスポット溶接箇所において良好な溶接状態が得られたときの前記一対の電極チップの基準チップ位置を取得することと、前記被溶接ワークを実際に溶接するときに、前記一対の電極チップにより前記被溶接ワークの前記スポット溶接箇所を挟み、前記一対の電極チップのチップ位置を前記基準チップ位置と等しくなるように位置制御することと、を備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法において、前記位置制御により前記チップ位置を前記基準チップ位置と等しくした後に、圧力制御により前記加圧力を所定期間保持することを、さらに備えたことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法において、前記サーボモータの電流値を一定値に所定期間保持することにより、前記加圧力を一定値に所定期間保持することを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項２に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法において、外乱オブザーバを用いて前記サーボモータの外乱トルクを推定し、該外乱トルクを所定期間一定値に保持することにより、前記加圧力を一定値に所定期間保持することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項４に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法において、前記基準チップ位置の取得時に、前記外乱トルク値又は前記サーボモータに対するトルク指令値を基準トルク値として取得し、前記自動溶接時に前記外乱トルク値と前記基準トルク値とを比較し、前記外乱トルク値と前記基準トルク値との差分が所定のしきい値を超えた場合に警告を通知することを、さらに備えたことを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法において、前記一対の電極チップ間で前記被溶接ワークを挟んだときに、少なくとも一方の電極チップの弾性変形量を、前記基準チップ位置と前記被溶接ワークの板厚とを加算することにより算出し、前記弾性変形量に基づいて前記スポット溶接ガンのスポット溶接打点位置の位置補正を行うことを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項６に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法において、前記被溶接ワークの前記板厚に、個々の前記スポット溶接箇所の設定板厚を使用することを特徴とする。

また、請求項８の発明は、請求項６に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法において、前記被溶接ワークの前記板厚に、前記一対の電極チップで前記被溶接ワークを挟んだときに計測された計測板厚を使用することを特徴とする。

以上の如く、本発明によれば、一対の電極チップにより被溶接ワークのスポット溶接箇所を挟み、被溶接ワークに所定の加圧力を加えているときのチップ位置を、スポット溶接ガンの動作パラメータを教示するときに取得された基準チップ位置と等しくするように位置制御することで、電極チップの摩耗や被溶接ワーク間のギャップなどの影響を受けずに、スポット溶接をすることができる。したがって、被溶接ワークに常に一定の加圧力を加えた状態でスポット溶接を行うことができ、溶接品質の安定性を高めることができる。

また、請求項２記載の発明によれば、位置制御により所定の加圧力を得た後に、圧力制御によりこの加圧力を所定期間保持することで、スパッタの発生を抑えて溶接することができる。したがって、溶接の品質信頼性を高めることができる。

また、請求項３記載の発明によれば、サーボモータの電流値を一定値に保持して圧力制御を行うことで、センサなどの検出手段を新たに追加せずに既存の設備を用いて圧力制御を行うことができる。

また、請求項４記載の発明によれば、外乱オブザーバを用いてサーボモータの外乱トルクを推定し、外乱トルクを一定値に保持することで、高精度に圧力制御を行うことができる。

また、請求項５記載の発明によれば、外乱トルク値と基準トルク値との差分が所定のしきい値を超えた場合に、警告を通知することで、スポット溶接ガンのトラブルなどを発見することができ、生産加工システムの信頼性を高めることができる。

また、請求項６記載の発明によれば、電極チップの弾性変形量に基づいてスポット溶接ガンの位置の補正を行うことで、電極チップの弾性変形の影響により被溶接ワークが変形することを防止することできる。

また、請求項７記載の発明によれば、被溶接ワークの板厚の個体差が少ない場合に、被溶接ワークの板厚を個々のスポット溶接箇所の設定板厚とすることで、電極チップの弾性変形量を容易に得ることができる。

また、請求項８記載の発明によれば、被溶接ワークの板厚の個体差が多い場合に、被溶接ワークの板厚を計測板厚とすることで、電極チップの弾性変形量を容易に得ることができる。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係るスポット溶接ガンを備えたスポット溶接システムの一実施形態を示すものである。このスポット溶接システムは、特に制限されるものではないが、スポット溶接ガン１６を備えた多関節型の溶接ロボット１と、溶接ロボット１を制御するロボット制御装置２とを備えている。被溶接ワーク１１は、床上に立設されたステムの先端側に設けられた保持治具（図示せず）により保持されている。図１では、被溶接ワーク１１がスポット溶接ガン１６により挟まれた状態が示されている。図２には、スポット溶接ガン１６が保持治具１５に保持されているスポット溶接システムの変形例が示されている。図２において、被溶接ワーク１１は溶接ロボット１Ａの先端側に設けられたハンド３４により保持されている。図１と図２で示されているスポット溶接システムの主な違いは、スポット溶接ガン１６が溶接ロボット１に備わっているか、又は保持治具１５に備わっているかの違いであり、スポット溶接ガン１６をロボット制御装置２により制御する方法などは同じである。図２では、図１と共通する構成部分には同一符号を付して、重複する説明を省略することとする。

図１に示すように、スポット溶接ロボット１は、一般的な６軸垂直多関節型ロボットであり、鉛直方向の第１軸まわりで回転可能に床に固定されているベース３と、ベース３に続く上腕４と、上腕４に続く前腕５と、前腕５の前端部に回転自在に連結されている手首要素６と、手首要素６の端部に装着されたスポット溶接ガン１６とを有する。上腕４は、水平方向の第２軸まわりで回転可能にベース３に取り付けられている。上腕４の上端部には、前腕５の基端部が水平方向の第３軸まわりで回転可能に連結されている。前腕５の先端部には、手首要素６が前腕５の軸線に平行な第４軸まわりで回転可能に連結されている。手首要素６の先端部には、図示しない手首要素が前腕５の軸線に垂直な第５軸まわりで回転可能に連結されており、図示しない手首要素にスポット溶接ガン１６が第５軸に垂直な第６軸まわりで回転可能に装着されている。

スポット溶接ガン１６は、手首要素に回転可能に連結される図示しない連結部と、この連結部に一体形成されている逆Ｌの字状のガンアーム７と、挟持用サーボモータ１２とを有している。ガンアーム７は、対向側電極チップ１４ａと、この対向側電極チップ１４ａに対向し、対向側電極チップ１４ａに対して接離自在に移動可能な可動側電極チップ１４ｂとを有している。一対の電極チップ１４ａ，１４ｂは棒状であり、この一対の電極チップ１４ａ，１４ｂの間で挟持される被溶接ワーク１１の板厚方向で同軸に配置されている。

対向側電極チップ１４ａは、溶接ロボット１の各回転軸を駆動するサーボモータによってその位置及び姿勢が制御されるようになっている。すなわち、対向側電極チップ１４ａを被溶接物１１の板厚方向で教示位置（スポット溶接打点位置）に位置決めする場合は、対向側電極チップ１４ａがロボット１の各軸を駆動するサーボモータによって駆動されるようになっている。一方、可動側電極チップ１４ｂは、スポット溶接ガン１６の挟持用サーボモータ１２によって、一対の電極チップ１４ａ，１４ｂの対向する方向に所定の位置まで、所定の移動速度で駆動されるようになっている。

挟持用サーボモータ１２には、図示しないパワーアンプやエンコーダが装着されている。パワーアンプにより電流値が増幅されてサーボモータ１２に提供される。また、フィードバック制御により、サーボモータ１２の速度から外乱オブザーバ４８（図３参照）を介して推定トルクを得ることも可能である。エンコーダは、サーボモータ１２の軸回りの回転角度が検出するために装着されている。フィードバック制御により、検出された回転角度がフィードバックされ、可動側電極チップ１４ｂが所定位置に位置決めされ、一対の電極チップ１４ａ，１４ｂ間で被溶接ワーク１１に所定の加圧力が与えられるようになっている。なお、本実施形態及び変形例のスポット溶接ガン１，１Ａには、実際の加圧力を検出する圧力センサが装着されていないが、圧力センサを備える構成を採用することも可能である。

ロボット制御装置２は、図示しないＣＰＵ、各種メモリ、入出力インターフェースなどを備えたデジタルサーボ回路を構成して、スポット溶接ガン１，１Ａに備わる可動側の電極チップ１４ｂを移動させるサーボモータ１２の位置制御、速度制御、トルク（電流）制御などを行なうものである。

記憶手段としてのメモリには、スポット溶接ロボット１，１Ａの動作プログラムや教示データが格納されている。教示データには、被溶接物１１の多数の溶接箇所をスポット溶接するときのスポット溶接ロボット１，１Ａ及びスポット溶接ガン１６の位置および姿勢であるスポット溶接打点データが含まれている。スポット溶接ロボット１，１Ａの位置や姿勢は、特に制限されるものではないが、本実施形態では、スポット溶接ガン１６の一対の電極チップ１４ａ，１４ｂが上下方向に配置されている。

図３は、ロボット制御装置の構成の一部を示すブロック図である。スポット溶接ガン１５に備えられたサーボモータ１２は、パルスエンコーダから帰還する位置情報と動作指令部２２から共有ＲＡＭ４２を経由してから渡された位置指令と位置制御ゲイン４６によって位置制御される。なお、位置フィードバック回路の積分演算を意味する１／ｓのｓはラプラス演算子である。

また、サーボモータ１２は、外乱オブザーバ４８にて推定された推定外乱トルクと、動作指令部２２から共有ＲＡＭ４２を経由してから渡された位置指令値と、共有ＲＡＭ４２から渡されたトルク指令と、トルク制御ゲイン５０によってトルク制御される。推定外乱トルクは、モータ制御電流とモータ実速度から外乱オブサーバ４８を用いて推定されるサーボモータ１２の外乱トルクであり、スポット溶接ガン１６の場合、サーボモータ１２に付加される外乱トルクは電極チップ１４ａ，１４ｂ同士を押付けることによって発生する加圧力や可動側電極チップ１４ｂの動作に伴う摩擦力に相当する。

さらに、ロボット制御装置２には、図１及び図２に示すように、ロボット制御装置２内の情報の閲覧や、ロボット制御装置２の操作および設定を行うことが可能な教示操作盤８や、通信用インターフェイスを介してロボット制御装置２との間で通信を行う周辺機器９が接続されている。

図４〜図６は、スポット溶接ガン１６を用いたスポット溶接方法のフローチャートを示すものである。図４ではスポット打点位置を求めるフローチャートが示されている。図５及び図６では、スポット打点位置を求めた後に、スポット打点位置において一対の電極チップの基準チップ位置を求め、実際の自動溶接時に基準チップ位置に基づいて、可動側電極チップを動かすサーボモータを位置制御し、一対の電極チップの間で被溶接ワークを挟持する方法が示されている。サーボモータ１２を位置制御して可動側電極チップ１４ｂを動かし、電極チップ１４ｂの位置を基準チップ位置に等しくすることで、個々のスポット溶接打点位置において一対の電極チップ１４ａ，１４ｂで挟持される被溶接ワーク１１の加圧力を一定の値に保持することができる。尚、スポット溶接打点を求める工程においては、図４に示す工程の他に、従来の様に作業者が直接溶接ロボットを操作して、所望の位置に位置決めする方法をとっても当然良い。この場合は、その位置決めされた位置において図５及び図６の工程を実施すればよい。

図４で示すスポット溶接打点位置の教示は、例えば、スポット溶接システムの溶接ロボットの立ち上げ時などスポット溶接ガン１６の摺動する機構部の経年変化による劣化がない状態に実施される。対向側電極チップ１４ａの端面が被溶接ワーク１１の下面に接する位置であるスポット溶接打点位置に、対向側電極チップ１４ａを位置決めする方法は、ステップＳ１〜Ｓ５の工程から構成されている。被溶接ワーク１１の板厚などが一定でない場合には、個々のスポット溶接箇所におけるスポット溶接打点位置がこの方法で求められる。スポット溶接打点位置が求まった後は、動作プログラムにしたがって溶接ロボット１がスポット溶接打点位置まで移動するように制御される。

先ず、ステップＳ１では、被溶接ワーク１１の設定板厚より広い間隔になるようにスポット溶接ガン１６の対向側電極チップ１４ｂと可動側電極チップ１４ａとの対向間隔を確保する。次に、スポット溶接ロボット１を被溶接ワーク１１の溶接箇所まで移動して、保持治具に保持されている被溶接ワーク１１の板厚方向の両側に対向側電極チップ１４ａと可動側電極チップ１４ｂとがそれぞれ位置するように、スポット溶接ガン１６（対向側電極チップ１４ｂ）を仮位置決めする。

ステップＳ２では、可動側電極チップ１４ｂを対向側電極チップ１４ａに接近する方向に一定の速度で移動させる。すなわち、一対の電極チップ１４ａ，１４ｂ間の開放空間が閉じる方向に可動側電極チップ１４ｂを移動させる。ステップＳ３では、可動側電極チップ１４ｂを駆動するサーボモータ１２の電流値を監視し、電流値が所定の値を超えたときを判断する。電流値を監視することで、サーボモータ１２に外乱トルクが発生するときを認識することができる。外乱トルクの発生するときは、可動側電極チップ１４ｂが被溶接ワーク１１の上面に接触するときである。具体的には、電流値がステップ状に変化するときが、外乱トルクの発生するときである。外乱トルクの発生しないときは、被溶接ワーク１１が存在しないときと判断される。

ステップＳ４では、外乱トルクが検出されたときを可動側電極チップ１４ｂが被溶接ワーク１１に接触したときとみなし、可動側電極チップ１４ｂの移動を停止して、可動側電極チップ１４ｂの先端と、対向側電極チップ１４ａとの間のチップ開放間隔を計測する。ステップＳ５では、チップ開放間隔から被溶接ワーク１１の予め設定されている設定板厚を減算して得られた差分を対向側電極チップ１４ａの移動量とみなし、対向側電極チップ１４ａを有するスポット溶接ガン１６を移動させる。これにより、対向側電極チップ１４ａが被溶接ワーク１１の下面に接する位置に本位置決めされる。

ステップＳ６では、求めた教示位置を教示データとしてメモリに記憶して終了する。スポット溶接ロボット１は、この教示データに基づいて対向側電極チップ１４ａを求めたスポット溶接打点位置に位置決めすることができる。

次に、一対の電極チップ１４ａ，１４ｂの間で被溶接ワーク１１を所定の加圧力で挟持する方法を説明する。図５は、スポット溶接打点位置を求めるときと同様に、例えば、スポット溶接システムの立ち上げ時にスポット溶接ガン１６の摺動する機構部の経年変化による劣化がない状態で、電極チップ１４ｂの基準チップ位置などを求める方法のフローチャートであり、図６は、自動溶接時において、一対の電極チップ１４ａ，１４ｂの間で被溶接ワーク１１を所定の加圧力で挟持する方法のフローチャートである。

ステップＳ６では、スポット溶接位置にスポット溶接ガン１６を位置決めした後、可動側電極チップ１４ｂを動かし、メモリに設定されている所定の加圧力で被溶接ワーク１１を加圧する。このときの圧力制御は、サーボモータ１２の推定外乱トルクが指令されたトルク指令値に一致するように制御される。

ステップＳ７では、所定の加圧力に到達し、被溶接ワーク１１に通電され、溶接が適切に行われたときの電極チップ１４ｂの位置を基準電極チップ位置ｈ（図８）としてコントローラのメモリに記憶する。基準電極チップ位置ｈは、例えば、図７に示すような電極チップ１４ａ，１４ｂが被溶接ワークを加圧していない状態で互い接触した時の電極チップ１４ｂの位置を基準とし、その基準位置からの電極チップ１４ｂの相対位置となる。この基準位置となる位置は、電極チップ１４ｂが動作可能な範囲上であればどこでもよい。また、このとき、オプションとして、ステップＳ８でサーボモータ１２のトルク値を基準トルク値として記憶することもできる。

ステップＳ９では、被溶接ワーク１１を加圧している状態におけるスポット溶接ガン１６の対向側電極チップ１４ａを有するガンアーム７の撓み量δを算出するか否かを判断する。図７は、ガンアーム７が撓んでいないときの状態を示し、図８は、ガンアーム７が撓んでいるときの状態を示している。撓み量δを算出する場合はステップＳ１０に進み、算出しない場合はステップＳ１４に進む。

ステップＳ１０では、被溶接ワーク１１の板厚を指定板厚とするか、計測した板厚とするかを判断する。被溶接ワーク１１の板厚を指定板厚する場合は、ステップＳ１１に進み、基準電極チップ位置ｈに指定板厚ｔを加えたものを撓み量δとし、ステップＳ１３で撓み量δを記録する。一方、被溶接ワーク１１の板厚を計測板厚とする場合は、ステップＳ１２に進み、基準電極チップ位置ｈに計測板厚を加えたものを撓み量δとし、ステップＳ１３で撓み量δを記録する。図９に示すように、板厚の計測は、一対の電極チップ１４ａ，１４ｂで被溶接ワーク１１をガンアーム７が変形しない程度に挟み込むことで計測可能である。

図１０は、ガンアーム７が撓んだままでスポット溶接が行われている状態を示している。図示するように、一端が固定端である被溶接ワーク１１が、撓んでいる状態で溶接が行われると、ガンワーム７の撓み相当分だけ被溶接ワーク１１を変形させる虞がある。このため、図１１に示すように、撓み量δに相当する分だけ対向側電極チップ１４ａをスポット溶接ガン１６と共に上方に移動させること、すなわち、ステップＳ１〜Ｓ６で求めたスポット溶接打点位置を補正することにより、被溶接ワーク１１を変形させることなく溶接を行うことが可能になる。

ステップＳ１４では、被溶接ワーク１１の溶接箇所に対応する全てのスポット溶接打点位置において基準チップ位置ｈなどの記録が終了したか否かを判断する。記録が終了していない場合は、ステップＳ６に戻りステップＳ６〜Ｓ１３の工程を繰り返し実行する。記録が終了した場合は、ステップＳ１５に進み自動溶接を行う。

図６に示すように、ステップＳ１５〜Ｓ２３は、スポット溶接ガン１６に関する動作パラメータの教示が行われた後に、実際のスポット溶接を行う工程である。この工程では、圧力制御による被溶接ワーク１１の加圧は行われず、位置制御により被溶接ワーク１１の加圧が行われるようになっている。したがって、スポット溶接ガン１６の機構部の経年劣化による摩擦の影響や、被溶接ワーク１１間のギャップなどの影響を受けずに適切な加圧状態（押し込み状態）を再現することができる。

ステップＳ１５では、対象となるスポット溶接打点位置における基準チップ位置ｈをメモリから読み出す。ステップＳ１６では、位置制御によりサーボモータ１２を制御して、電極チップ１４ｂの位置が基準チップ位置ｈになるように制御する。このとき、オプションとして、ステップＳ１７において、サーボモータ１２の推定外乱トルク値とステップＳ８で記録した基準トルク値とを比較し、外乱トルク値と基準トルク値との差分が所定のしきい値を超えた場合に警告を通知することも可能である。警告は、作業者に分かるように、アラーム信号やメッセージを周辺機器や教示操作盤に通知することにより行われる。これにより、ガン機構部の劣化や、被溶接ワーク１１の溶接状態の著しい変化（過大な位置ずれやギャップ）を検出することができる。

ステップＳ１８では、被溶接ワーク１１が一対の電極チップ１４ａ，１４ｂにより所定の加圧力で加圧されている状態を保持するか否かを判断する。加圧状態を保持する場合は、ステップＳ１９に進み、加圧状態を保持しない場合は、ステップＳ２２に進む。ステップＳ１９では、加圧状態を保持する方法を判断し、モータ電流値を保持する場合はステップＳ２０に進み、推定外乱トルクを保持する場合はステップＳ２１に進む。

ステップＳ２２では、選択された方法で加圧力を一定に保持する。加圧力を一定に保持することで、被溶接ワーク１１の溶接箇所が溶融又は収縮しても、スパッタの発生を抑えることができ、良好なナゲット生成を行うことが可能となる。

ステップＳ２３では、全てのスポット溶接打点位置において溶接が終了したか否かを判断する。溶接が終了していない場合は、ステップＳ１５に戻り、ステップＳ１５〜Ｓ２２の工程を繰り返し、溶接が終了した場合は、ステップＳ１５〜Ｓ２２の工程からなる溶接作業を終了する。

以上の構成により、位置制御でサーボモータ１２を制御して、被溶接ワーク１１を加圧することで、スポット溶接ガン１６の機構部の劣化がない状態で行われた溶接を再現することができ、ガン機構部の劣化状態や被溶接ワーク１１の状態に左右されない均一で高品質の溶接を実施することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、本実施例では、スポット溶接ガン１６の様に一つの可動電極チップと一つの対向電極チップを有するスポット溶接ガンにて説明を行ったが、リンク機構等を有して一対となる電極チップの両方が可動するスポット溶接ガンにおいても、本発明の実施形態は基本的に適用可能である。

本発明に係るスポット溶接ガンを用いたスポット溶接を実施するためのスポット溶接システムの一実施形態を示す正面図である。 スポット溶接システムの変形例を示す正面図である。 図１及び図２に示すロボット制御装置の構成の一部を示すブロック図である。 スポット溶接打点位置を求める方法を説明するためのフローチャートである。 溶接ロボットの教示時に基準電極チップ位置などを記録する方法を説明するためのフローチャートである。 溶接ロボットによる自動溶接時に位置制御により被溶接ワークを加圧する方法を説明するためのフローチャートである。 一対の電極チップの間で被溶接ワークを加圧していない状態を示す説明図である。 一対の電極チップの間で被溶接ワークを加圧し、対向側電極チップを有するガンアームが撓んでいる状態を示す説明図である。 被溶接ワークの板厚を計測している状態を説明する説明図である。 被溶接ワークが変形して溶接が行われている状態を示す説明図である。 スポット溶接打点位置を補正した後に溶接が行われている状態を示す説明図である。

符号の説明

１，１Ａ 溶接ロボット
２ 制御装置
３ ベース
４ 前腕
５ 上腕
６ 手首要素
７ ガンアーム
１１ 被溶接ワーク
１２ サーボモータ
１４ａ 可動側電極チップ
１４ｂ 対向側電極チップ
１６ スポット溶接ガン

Claims (8)

1. サーボモータによって一対の電極チップの少なくとも一方を他方に向かって移動させ、該一対の電極チップにより被溶接ワークを挟み、所定の加圧力を加えながら該被溶接ワークを保持し、電流を流すことにより前記被溶接ワークを溶接するスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法において、
   前記一対の電極チップを有するスポット溶接ガンの動作パラメータを教示するときに、前記被溶接ワークのスポット溶接箇所において良好な溶接状態が得られたときの前記一対の電極チップの基準チップ位置を取得することと、
   前記被溶接ワークを実際に溶接するときに、前記一対の電極チップにより前記被溶接ワークの前記スポット溶接箇所を挟み、前記一対の電極チップのチップ位置を前記基準チップ位置と等しくなるように位置制御することと、
   を備えるスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法。
2. 前記位置制御により前記チップ位置を前記基準チップ位置と等しくした後に、圧力制御により前記加圧力を所定期間保持することを、さらに備えた請求項１に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法。
3. 前記サーボモータの電流値を一定値に所定期間保持することにより、前記圧力制御を行う請求項２に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法。
4. 外乱オブザーバを用いて前記サーボモータの外乱トルクを推定し、該外乱トルクを所定期間一定値に保持することにより、前記圧力制御を行う請求項２に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法。
5. 前記基準チップ位置の取得時に、前記外乱トルク値又は前記サーボモータに対するトルク指令値を基準トルク値として取得し、前記自動溶接時に前記外乱トルク値と前記基準トルク値とを比較し、前記外乱トルク値と前記基準トルク値との差分が所定のしきい値を超えた場合に警告を通知することを、さらに備えた請求項４に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法。
6. 前記一対の電極チップ間で前記被溶接ワークを挟んだときに、少なくとも一方の電極チップの弾性変形量を、前記基準チップ位置と前記被溶接ワークの板厚とを加算することにより算出し、前記弾性変形量に基づいて前記スポット溶接ガンのスポット溶接打点位置の位置補正を行う請求項１〜５の何れか１項に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法。
7. 前記被溶接ワークの前記板厚に、個々の前記スポット溶接箇所の設定板厚を使用する請求項６に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法。
8. 前記被溶接ワークの前記板厚に、前記一対の電極チップで前記被溶接ワークを挟んだときに計測された計測板厚を使用する請求項６に記載のスポット溶接ガンを用いたスポット溶接方法。

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