JP2010036232A

JP2010036232A - スポット溶接装置の電極消耗量計測方法及び電極消耗量計測装置

Info

Publication number: JP2010036232A
Application number: JP2008204102A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Murakami; 士嘉村上; Hisanori Takada; 寿則高田
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Mazda Motor Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Mazda Motor Corp
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2028-08-07
Also published as: JP5290661B2

Abstract

【課題】電極研磨加工の品質を確保しながらも、研磨作業と電極消耗量検出を同期処理可能にして溶接ラインの稼働ロスを低減可能にし、ロッド側とアーム側の両電極の消耗量検出を精度よく行える技術を提供する。
【解決手段】ドレッサー４を稼働状態として、両電極１２，１３をドレス刃２１に押圧して整形研磨し、研磨完了時に可動側電極１３のドレス位置情報を取得し、次に、可動側電極１３を固定基準部材２６に当接させ、その可動側電極１３の当接位置情報を取得し、予め取得した基準ドレス位置情報と今回取得したドレス位置情報との差から両電極１２，１３の総消耗量Ｘを算出し、予め取得した基準当接位置情報と今回取得した当接位置情報との差から可動側電極の消耗量Ｙを算出し、総消耗量Ｘから可動側電極の消耗量Ｙを減算して固定側電極１２の消耗量Ｚを算出する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、スポット溶接装置の電極消耗量計測方法及び電極消耗量計測装置に関し、特に研磨加工の品質を確保しながら、ドレッサーによる可動側及び固定側の電極の研磨加工の都度研磨加工と並行的に両電極の消耗量を精度よく計測可能にしたものに関する。

抵抗溶接であるスポット溶接に用いられる電極は、正常な溶接加工を行う為、常に溶接対象であるワーク（鋼板材料）との接触抵抗を一定に保つことが重要である。接触抵抗が変化することは、抵抗発熱により発熱量が変化することにつながり、その発熱量の変化は、溶融結合される溶融部の状態（溶融量）を変化させ、接合強度に影響を与えることになる。依って、安定した接合強度を得る溶接加工を行う為には、常に電極先端形状を一定の状態に維持することが重要となる。

溶接ライン内では、ドレッサー（研磨装置）を用いて電極先端を整形研磨することで電極先端形状の維持を図っているが、研磨加工を行う際には当然溶接ラインの生産を行うことができないため、溶接ラインの複数のスポット溶接装置のうち１台でも研磨作業を行っていると、他のスポット溶接装置は待機状態となり、大きな稼働ロスが発生する。

近年、スポット溶接の溶接ガンは、サーボモータを用いたサーボガンが主流となっているが、このサーボガンでは、エンコーダ（位置検出装置）により高精度の位置制御と、発生させる加圧力に応じてモータ電流を制御する定電流制御（トルク制御）が特徴であり、これらの位置制御と定電流制御の再現精度を維持する為には溶接加工を行う電極先端位置を正確に把握することが重要である。

そのため、電極位置を検出する為の消耗量検出処理を研磨の都度実施し、常に消耗量を加味した電極先端位置の計算が行われている。しかし、こうして再現精度の維持が図られるが、当然この消耗量検出作業も稼働ロスを発生させる要因となる。この稼働ロスを極力小さくする為には上記の研磨作業と電極先端位置検出作業を、最短時間で処理する技術が要請されている。

特許文献１に記載の「スポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置」においては、摩耗量検出（消耗量検出）作業を行う際、アーム側電極の位置を固定し、ロッド側電極（可動側電極）のみ移動させて研磨加工を行なう。研磨加工時のドレッサー本体位置の変化量をセンサーにて検出してアーム側電極の消耗量を算出し、ロッド側電極の押し込み位置をガン軸エンコーダにて検出して、そのエンコーダ値の変化量から上下の電極総消耗量を算出する。この電極総消耗量からアーム側電極の消耗量を減算することでロッド側電極の消耗量を算出する。そのため、このチップ磨耗量検出技術は、研磨作業と並行的に電極消耗量算出を行うことができる技術である。
特許第３７００３９０号公報

前記の特許文献１の技術では、アーム側電極の位置を固定した状態で、センサーによりドレッサー本体の位置を検出することで、アーム側電極の消耗量を検出するため、研磨作業を行う際の加圧動作は、可動側電極のみを移動させてドレッサー本体を下方へ押し込んだ状態で研磨作業を行う必要がある。そのためアーム側電極の消耗量が増大する程ドレッサー本体を押し込む量が増大し、ドレッサー本体を中立位置に保持する為に設けられたスプリングの反力は、それに応じて増大することになる。

このスプリング反力により、可動側電極から付加される加圧力が効率よくアーム側電極に伝達されず、アーム側電極の加圧力の一部がスプリング反力で分担されるため、アーム側電極がドレス刃に押圧される加圧力が、スプリング反力の増大に応じて小さくなる。そのため、研磨加工条件の中でも最も重要となる加圧力が、アーム側電極の消耗量に応じて変化することになる。また、ロッド側電極は、ドレッサー本体をアーム側電極に当接させる押し込み動作中も研磨加工が行われるため、両電極の加工時間が異なり、切削量がズレることになる。これらによって、研磨加工の品質を安定させることが困難である。

しかも、アーム側電極の消耗量の検出時にアーム側電極をロボットのアームを介して基準位置に保持する際に、上記のスプリング反力によりアーム側電極を基準位置に位置決めする精度が低下し、電極消耗量検出精度を高めることが難しい。

本発明の目的は、電極研磨加工の品質を確保しながらも、研磨作業と電極消耗量検出を同期処理可能にして溶接ラインの稼働ロスを低減可能にすること、ロッド側とアーム側の両電極の消耗量検出を精度よく行えるようにすること等である。

請求項１のポット溶接装置の電極消耗量計測方法は、溶接ガンの固定側電極と可動側電極とをドレッサーのドレス刃で整形研磨し、各電極の消耗量を計測する方法において、前記ドレッサーを回転駆動手段で所定の稼働状態とする第１工程と、可動側電極を移動駆動手段により駆動して可動側電極と固定側電極とを所定の加圧力でドレス刃に押圧して整形研磨する第２工程と、研磨完了時に位置検出手段で可動側電極のドレス位置情報を取得する第３工程と、次に、溶接ガンを固定基準部材に対応する所定の測定位置に移動させた状態で、移動駆動手段で可動側電極を固定基準部材に当接させ、前記位置検出手段で可動側電極の当接位置情報を取得する第４工程と、予め取得した基準ドレス位置情報と前記ドレス位置情報との差から両電極の総消耗量を算出すると共に、予め取得した基準当接位置情報と前記当接位置情報との差から可動側電極の消耗量を算出し、前記総消耗量から可動側電極の消耗量を減算して固定側電極の消耗量を算出する第５工程とを備えたことを特徴としている。

前記「予め取得した基準ドレス位置情報」は、可動側電極と固定側電極とが新品のときに位置検出手段で検出された可動側電極のドレス位置情報である。前記「予め取得した基準当接位置情報」は、可動側電極が新品のときに、移動駆動手段で可動側電極を固定基準部材に当接させ、前記位置検出手段で検出された可動側電極の当接位置情報である。前記固定基準部材をドレッサー又はその近傍位置に設けることが望ましい。

請求項２のスポット溶接装置の電極消耗量計測装置は、移動駆動手段で移動可能な可動側電極と固定側電極とを備えた溶接ガンと、この溶接ガンの可動側電極の移動位置を検出する位置検出手段と、溶接ガンを移動させる移動手段と、溶接ガンの電極を整形研磨するドレス刃とドレス刃を回転駆動する回転駆動手段とを有するドレッサーと、前記移動駆動手段と移動手段と回転駆動手段を制御する制御手段と備えたスポット溶接装置の為の整形研磨後の各電極の消耗量を計測する装置において、研磨完了後の可動側電極を当接させる為の固定基準部材を設け、前記制御手段に、移動駆動手段により可動側電極と固定側電極とを所定の加圧力でドレス刃に押圧して整形研磨した研磨完了時に、前記位置検出手段により可動側電極のドレス位置情報を取得すると共に、前記移動手段により溶接ガンを固定基準部材に対応する所定の測定位置に移動させ、移動駆動手段により可動側電極を固定基準部材に当接させて位置検出手段により可動側電極の当接位置情報を取得する情報取得手段を設け、前記情報取得手段から受ける予め取得した基準ドレス位置情報と前記ドレス位置情報との差から両電極の総消耗量を算出し、前記情報取得手段から受ける予め取得した基準当接位置情報と前記当接位置情報との差から可動側電極の消耗量を算出し、前記総消耗量から可動側電極の消耗量を減算して固定側電極の消耗量を算出する消耗量演算手段を設けたことを特徴としている。

前記「予め取得した基準ドレス位置情報」、「予め取得した基準当接位置情報」については、請求項１と同様である。

請求項３のスポット溶接装置の電極消耗量計測装置は、請求項２の発明において、前記移動手段はロボットであることを特徴としている。

請求項４のスポット溶接装置の電極消耗量計測装置は、請求項２又は３の発明において、前記ドレッサーの稼働状態及び整形研磨状態の異常を判定する異常判定手段を備えたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、第２工程の整形研磨の完了後に直ちに第３工程のドレス位置情報の取得を実行することができ、第３工程の完了後に僅かの時間で第４工程の当接位置情報の取得を実行することができるから、電極の研磨作業と電極の消耗量検出を並行的に同期処理可能となって、これらの作業の為の作業時間の短縮を図ることができ、溶接ラインの稼働ロスを低減することができる。

しかも、第３工程で取得する可動側電極のドレス位置情報を用いて第５工程において両電極の総消耗量を精度よく検出することができ、第４工程において可動側電極を固定基準部材に当接させた状態で可動側電極の当接位置情報を取得するため、可動側電極の消耗量の大小に関わらず、可動側電極の消耗量を精度よく検出することができるうえ、総消耗量から可動側電極の消耗量を減算することで固定側電極の消耗量も精度よく検出できる。

請求項２の発明によれば、スポット溶接装置は、溶接ガンと、可動側電極の移動位置を検出する位置検出手段と、移動手段と、ドレッサーと、制御手段とを備えている。
研磨完了後の可動側電極を当接させる為の固定基準部材を設け、前記制御手段に、電極の研磨完了時に、位置検出手段により可動側電極のドレス位置情報を取得すると共に、移動駆動手段により可動側電極を固定基準部材に当接させて位置検出手段により可動側電極の当接位置情報を取得する情報取得手段を設け、予め取得した基準ドレス位置情報と前記ドレス位置情報との差から両電極の総消耗量を算出し、予め取得した基準当接位置情報と前記当接位置情報との差から可動側電極の消耗量を算出し、前記総消耗量から可動側電極の消耗量を減算して固定側電極の消耗量を算出する消耗量演算手段を備えたため、基本的に、請求項１の発明と同様の効果が得られる。

請求項３の発明によれば、前記溶接ガンを移動させる移動手段がロボットであるので、汎用性に優れた移動手段となる。
請求項４の発明によれば、前記ドレッサーの稼働状態及び整形研磨状態の異常を判定する異常判定手段を備えたため、前記稼働状態及び整形研磨状態の異常を検知して、異常発生がない良好な研磨が行えたことを研磨時に保証する。また、異常発生時には、異常発生を外部に報知することで、不良発生を未然に防止し対策を講ずることができる。

本発明のスポット溶接装置の電極消耗量計測技術では、ドレッサーを稼働状態として、両電極（固定側電極と可動側電極）をドレス刃に押圧して整形研磨し、研磨完了時（加圧保持の状態）に可動側電極のドレス位置情報を取得し、次に、可動側電極を固定基準部材に当接させ、その可動側電極の当接位置情報を取得し、予め取得した基準ドレス位置情報と今回取得したドレス位置情報との差から両電極の総消耗量を算出し、予め取得した基準当接位置情報と今回取得した当接位置情報との差から可動側電極の消耗量を算出し、総消耗量から可動側電極の消耗量を減算して固定側電極の消耗量を算出する。

図１〜図７に示すように、スポット溶接装置１は、移動手段に相当する例えば６軸のロボット２、ロボット２のアーム先端部に装備された溶接ガン３、溶接ガン３の両電極１２，１３（固定側電極１２と可動側電極１３）を整形研磨するドレッサー４、ロボット２と溶接ガン３とドレッサー４を制御する制御手段に相当するコントローラ５を備えている。

図１、図２、図７に示すように、溶接ガン３は、ロボット２のアーム先端部に固定されたベース部材１０、ベース部材１０に固定されたコ字形のアーム１１、アーム１１の先端部に交換可能に取付けられた固定側電極１２（アーム側電極１２）、固定側電極１２と同心上に且つ対向するようにロッド１４の先端部に交換可能に取付けられた可動側電極１３（ロッド側電極１３）、固定側電極１２に対して可動側電極１３を接近離隔方向へロッド１４を介して移動可能な移動駆動手段に相当するサーボモータからなる溶接ガン駆動モータ１５、溶接ガン駆動モータ１５に付設されたエンコーダ１６を備え、溶接ガン駆動モータ１５とエンコーダ１６がコントローラ５に電気的に接続されている。

図１、図３〜図７に示すように、ドレッサー４は、そのドレッサー本体２０に、溶接ガン３の両電極１２，１３を整形研磨するドレス刃２１、ドレス刃２１を回転駆動する回転駆動手段に相当するサーボモータからなるドレッサー駆動モータ２２、ドレッサー駆動モータ２２に付設されたエンコーダ２３を備え、ドレッサー駆動モータ２２とエンコーダ２３がコントローラ５に電気的に接続され、定位置に立設されたフレーム２４の上部にドレッサー本体２０が片持ち状にイコライズ機構２５を介して上下動可能に支持され、また、フレーム２４の上端部に研磨完了後の可動側電極１３を上側から当接させる為の固定基準部材２６が固定的に設けられている。

ドレッサー本体２０は、ベース部材２７を有し、そのベース部材２７に、ドレス刃２１が上下方向の軸心回りに回転自在に支持されるとともに、ドレッサー駆動モータ２２が垂下状に取付けられ、ドレッサー駆動モータ２２の出力がギヤ機構２８を介してドレス刃２１に伝達される。ドレス刃２１は、両電極１２，１３により上下両側から押圧された状態で、両電極１２，１３を同時に研磨可能に、このドレス刃２１として、両電極１２，１３に夫々対応する上下２組のドレス刃２１が設けられている。

２組のドレス刃２１はギヤ機構２８を介して回転される共通のリング体２１ａに固定され、各ドレス刃２１はリング体２１ａに架着された十字に交差する１対の刃形成部材に、両回転方向に対応するように形成された１対の刃で構成されている。各電極１２，１３は、その先端部が外周テーパ部を有する所定形状に形成され、この所定形状に電極１２，１３を整形研磨可能に１対の刃を含む刃形成部材が形成されている。

イコライズ機構２５は、フレーム２４に上下両端部が支持された１対のガイド軸２５ａ、ベース部材２７に設けられ１対のガイド軸２５ａに摺動自在にガイドされる被ガイド部２５ｂ、各ガイド軸２５ａに外装されドレッサー本体２０を中立位置に付勢する上下１対の圧縮コイルバネ２５ｃ，２５ｄを有する。

図７に示すように、コントローラ５は、図示の各部３０〜３６を備え、ロボット制御部３０はロボット２（図示略の複数のモータ）を制御し、溶接ガン制御部３１は溶接ガン３（溶接ガン駆動モータ１５、図示略の電極駆動部）を制御し、ドレッサー制御部３２はドレッサー４（ドレッサー駆動モータ２２）を制御し、これらの制御によりワークにスポット溶接が行われる。

溶接ガン制御部３１は、溶接ガン駆動モータ１５の動作電流値を検出する電流検出部３１ａ、エンコーダ１６からの信号を受けて可動側電極１３の移動位置を演算する移動位置演算部３１ｂを有し、ドレッサー制御部３２は、ドレッサー駆動モータ２２の動作電流値を検出する電流検出部３２ａ、エンコーダ２３からの信号を受けてドレス刃２１の回転速度を演算する回転速度演算部３２ｂを有する。エンコーダ１６と移動位置演算部３１ｂが、可動側電極１３の移動位置を検出する位置検出手段に相当する。

電極位置情報取得部３４は、情報取得手段に相当し、基準位置を登録する基準電極（新品電極）を用いて本システムを使用する初期時に、ロボット２により溶接ガン３を前記研磨位置に移動させ、溶接ガン駆動モータ１５により新品の可動側電極１３と固定側電極１２とを所定の加圧力でドレス刃２１に押圧した押圧時に、場合によっては、更にドレッサー駆動モータ２２によりドレス刃２１を回転させ、両電極１２，１３を整形研磨した研磨完了時（加圧保持の状態）に、移動位置演算部３１ｂから可動側電極１３の基準ドレス位置情報を取得すると共に、ロボット２により溶接ガン３を前記測定位置に移動させ、溶接ガン駆動モータ１５により可動側電極１３を固定基準部材２６に当接させて移動位置演算部３１ｂから可動側電極１３の基準当接位置情報を取得する。上記基準ドレス位置情報（総消耗量算出基準）と、基準当接位置情報（可動側電極消耗量算出基準）は、本システムを使用する初期時に登録するものであり、溶接ガン３の形状変更及びドレッサー４、固定基準部材２６等の設置位置変更等が行われない限り、データを更新する必要はない。

また、電極位置情報取得部３４は、スポット溶接実施後、電極１２，１３を整形研磨する際、ロボット２により溶接ガン３を前記研磨位置に移動させ、溶接ガン駆動モータ１５により可動側電極１３と固定側電極１２とを所定の加圧力でドレス刃２１に押圧して整形研磨した研磨完了時（加圧保持の状態）に、移動位置演算部３１ｂから可動側電極１３のドレス位置情報を取得すると共に、ロボット２により溶接ガン３を前記測定位置に移動させ、溶接ガン駆動モータ１５により可動側電極１３を固定基準部材２６に当接させて移動位置演算部３１ｂから可動側電極１３の当接位置情報を取得する。

電極消耗量演算部３５は、電極位置情報取得部３４から受ける予め取得した基準ドレス位置情報と今回のドレス位置情報との差から両電極１２，１３の総消耗量Ｘを算出し、電極位置情報取得部３４から受ける予め取得した基準当接位置情報と今回の当接位置情報との差から可動側電極１３の消耗量Ｙを算出し、総消耗量Ｘから可動側電極１３の消耗量Ｙを減算して固定側電極１２の消耗量Ｚを算出する。

電極研磨処理異常判定部３６は、異常判定手段に相当し、ドレッサー４の稼働状態及び整形研磨状態の異常を判定する。ここで、ロボット２、溶接ガン３、ドレッサー４、コントローラ５により、スポット溶接装置１の為の整形研磨後の各電極１２，１３の消耗量を計測する電極消耗量計測装置６が構成されている。

次に、両電極１２，１３の研磨と消耗量計測の為にコントローラ５が実行する処理・制御について詳しく説明する。尚、この処理・制御を実行する為のプログラムがコントローラ５のコンピュータＲＯＭ等に格納され、この処理・制御は両電極１２，１３の研磨開始の指令を受けて開始される。

図８に示すように、この処理・制御が開始されると、先ず、ロボット２が制御されて、溶接ガン３が前記研磨位置へ移動し（Ｓ１）、両電極１２，１３がドレス刃２１を挟んで位置し且つ固定側電極１２がドレス刃２１に近接した研磨作業開始位置に到達すると（Ｓ２）、ドレッサー駆動モータ２２が制御されて、ドレス刃２１の旋回動作が開始される（Ｓ３）。このドレッサー駆動モータ２２の制御では、ドレス刃２１の回転数が諸条件に基づいて指定された指定回転数（例えば、４００ｒｐｍ）になるように、微小時間毎に、ドレス刃２１の検出回転数とドレッサー駆動モータ２２の検出電流値から指令電流値が設定され、その指令電流値にドレッサー駆動モータ２２の検出電流値が収束するように電流値制御が行われる。これによりドレス刃２１が定回転数制御される。

次に、ドレス刃２１の回転数が監視され、例えば０．１秒程度経過し、指定回転数に到達すると（Ｓ４；Yes ）、溶接ガン駆動モータ１５及びロボット２が制御されて、可動側電極１３と固定側電極１２が同時にドレス刃２１に当接し、電極１２，１３がドレス刃２１を押圧する加圧動作が開始される（Ｓ５）。両電極１２，１３のドレス刃２１に対する当接動作位置については、電極消耗量演算部３４にて更新された最新情報を用い、常に動作位置が同位置となるような補正制御が行われている。また、加圧動作による溶接ガンアーム１１のたわみについても、上記補正制御に並行して補正処理を実行することで、当接動作位置の再現精度を向上させている。Ｓ３，Ｓ４；Yes が、ドレッサー４をドレッサー駆動モータ２２で所定の稼働状態とする第１工程に相当する。この溶接ガン駆動モータ１５の制御では、溶接ガン駆動モータ１５の検出電流値が、諸条件に基づいて指定された指定加圧力に対応する（設定された加圧力電流値テーブルから決まる）指令電流値に収束するように電流値制御が行われる。これにより研磨時の加圧トルクが定トルク制御される。

次に、電極１２，１３の加圧力が監視され、例えば０．１秒程度経過し、指定加圧力に到達する（Ｓ６；Yes ）、つまり、溶接ガン駆動モータ１５の検出電流値が指令電流値に到達すると、研磨開始とされ、研磨加工時間の計時が開始される（Ｓ７）。その後、研磨加工時間が監視され、諸条件に基づいて指定された指定研磨加工時間（例えば０．５秒）を経過すると（Ｓ８；Yes ）、研磨完了とされる。Ｓ５、Ｓ６；Yes 、Ｓ８；Yes が、可動側電極１３を溶接ガン駆動モータ１５により駆動して可動側電極１３と固定側電極１２とを所定の加圧力でドレス刃２１に押圧して整形研磨する第２工程に相当する。

Ｓ８；Yes になると、その研磨完了時に検出された可動側電極１３のドレス位置情報が取得され（Ｓ９）、このＳ９が第４工程に相当し、次に、予め取得した基準ドレス位置情報と今回のドレス位置情報との差から両電極１２，１３の総消耗量Ｘが算出される（Ｓ１０）。次に、溶接ガン駆動モータ１５及びロボット２が制御されて、電極１２，１３の開放動作が開始され（Ｓ１１）、両電極１２，１３がドレス刃２１から離隔した研磨作業完了位置に到達すると（Ｓ１２）、ドレッサー駆動モータ２２が制御されて、ドレス刃２１の旋回動作が停止される（Ｓ１３）。

ここで、図１０に基づいて説明すると、（ａ）は、新品の両電極１２，１３が中立位置のドレス刃２１に押圧された状態を示し、この位置が、可動側電極１３の基準ドレス位置情報が取得・登録された位置となる。（ｂ）は、実線で研磨前の摩耗した両電極１２，１３が、点線で前回消耗量算出時の両電極１２，１３が、夫々、（ａ）の電極１２，１３の位置と対応する位置にある状態を示し、この（ｂ）において、Ａ，Ｂが前回消耗量算出時の電極１３，１２の新品当初からの消耗量、Ａ１，Ｂ１が電極１３，１２の今回の消耗量、即ち、Ａ＋Ａ１，Ｂ＋Ｂ１が電極１３，１２の新品当初からの消耗量となる。従って、Ａ，Ｂは前回の消耗量算出にて取得された消耗量を示し、Ａ１，Ｂ１は直前の溶接加工にて発生した電極の消耗量を示す。よって、Ａ１，Ｂ２で示される消耗量は、消耗量算出されておらず、極微少量（例えば、０．０１ｍｍ程度）ではあるが、未知の数値となる。

（ｃ）は、距離Ｂ上昇した位置が固定側電極１２の加圧動作位置となるため、この上昇動作により可動側電極１３は、距離Ｂドレス刃２１より離隔する状態を示しており、距離Ａ＋Ｂ動作した位置が、可動側電極１３の加圧動作位置となる。両電極が加圧動作位置へ動作した位置では，消耗量が算出されていない距離Ａ１，Ｂ１だけ両電極１２，１３とドレス刃２１間に各々隙ができる。（ｄ）は、両電極１２，１３をドレス刃２１に当接させるため、可動側電極１３が更にＡ１＋Ｂ１動作し、両電極１２，１３がドレス刃２１に当接した状態を示す。可動側電極１３のみが動作するため、ドレス刃２１は距離Ｂ１固定側電極１２側へ押し込まれた位置へ下降する。（ｃ）及び（ｄ）は、通常同期制御され同時に動作制御を行っており、（ｂ）の前位置となる研磨作業開始位置により、（ｄ）の状態に両電極１２，１３は同時に到達するように制御される。

（ｅ）は両電極１２，１３の研磨完了時の状態を示し、（ｄ）から（ｅ）の状態になる過程において、可動側電極１３は両電極１２，１３の総研磨量に相当する距離Ｄ下降し、ドレス刃２１は固定側電極１２の研磨量に相当する距離Ｄ１下降するが、ここで、可動側電極１３のドレス位置が取得され、可動側電極１３の基準ドレス位置とドレス位置から、両電極１２，１３の総消耗量Ｘ（＝Ａ＋Ａ１＋Ｂ＋Ｂ１＋Ｄ）が算出される。ところで、（ｄ）の状態に動作する過程において、前回消耗量算出を行った距離Ａ，Ｂを各々固定側電極１２及び可動側電極１３の加圧動作教示位置（基準電極（新品電極）での加圧動作位置）対して上記補正処理を行うことで、ドレス刃２１の下降移動量Ｂ１を小さくして研磨できるので、可動側電極１３から付加される加圧力が効率よく固定側電極１２に伝達し、両電極１２，１３が略均等の加圧力でドレス刃２１を押圧できるので、研磨加工の品質が安定する。

図８のＳ１３の後、図９に示すように、ロボット２が制御されて、溶接ガン３が前記測定位置へ移動し（Ｓ１４）、可動側電極１３が固定基準部材２６に上側から対面した可動側電極消耗量計測作業開始位置に到達すると（Ｓ１５）、溶接ガン駆動モータ１５が制御されて、可動側電極１３が下方へ駆動され、固定基準部材２６を押圧する加圧動作が開始される（Ｓ１６）。この溶接ガン駆動モータ１５の制御では、溶接ガン駆動モータ１５の検出電流値が、諸条件に基づいて指定された指定加圧力に対応する（設定された加圧力電流値テーブルから決まる）指令電流値に収束するように電流値制御が行われる。

次に、可動側電極１３の加圧力が監視され、例えば０．１秒程度経過し、指定加圧力に到達する（Ｓ１７；Yes ）、つまり、溶接ガン駆動モータ１５の検出電流値が指令電流値に到達すると、可動側電極１３が固定基準部材２６に当接完了とされ、ここで検出された可動側電極１３の当接位置情報が取得される。次に、予め取得した基準当接位置情報と今回の当接位置情報との差から可動側電極１３の消耗量Ｙが算出され（Ｓ１９）、Ｓ１０で算出された両電極１２，１３の総消耗量Ｘから可動側電極１３の消耗量Ｙを減算して固定側電極１２の消耗量Ｚが算出される（Ｓ２０）。Ｓ１６、Ｓ１７；Yes 、Ｓ１８が第４工程に相当し、Ｓ１０、Ｓ１９、Ｓ２０が第５工程に相当する。

ここで、図１１に基づいて説明すると、（ａ）は、新品の可動側電極１３が固定基準部材２６に押圧され当接した状態を示し、この位置が、可動側電極１３の基準当接位置情報が取得・登録された位置となる。（ｂ）は、研磨前の消耗した両電極１２，１３が、（ａ）の電極１２，１３の位置と対応する位置にある状態を示す。（ｃ）は、可動側電極１３が固定基準部材２６に押圧され当接した状態を示し、可動側電極１３の基準当接位置と当接位置から、可動側電極１３の消耗量Ｙが算出される。

図９のＳ２０の後、溶接ガン駆動モータ１５が制御されて、可動側電極１３が上方へ駆動され、電極１２，１３の開放動作が開始され（Ｓ２１）、可動側電極１３が固定基準部材２６から離隔した可動側電極消耗量計測作業完了位置に到達すると（Ｓ２２）、ロボット２が制御され、溶接ガン３が作業元位置の方へ移動し（Ｓ２３）、その作業元位置に到達すると（Ｓ２４）、この処理・制御が終了する。

ところで、上記の処理・制御と並行に、Ｓ３〜Ｓ１３の実行中には旋回チェック処理が実行され、Ｓ６〜Ｓ８の実行中には研磨作業監視処理が実行され、Ｓ５〜Ｓ１１の実行中には加圧チェック処理が実行される。次に、この処理について説明する。尚、この処理を実行する為のプログラムがコントローラ５のコンピュータＲＯＭ等に格納されている。

先ず、図１２に示すように、旋回チェック処理では、ドレッサー駆動モータ２２の電流について、指令電流値−検出電流値≦基準値か否か判定され（Ｓ３０）、Ｓ３０；Yes の場合、次に、検出電流値≦上限値か否か判定され（Ｓ３１）、Ｓ３１；Yes の場合、ドレス刃２１の旋回制御の追従が正常と判定され、次に、ドレス刃２１の旋回動作が停止でない場合（Ｓ３２；No）、リターンし、ドレス刃２１の旋回動作が停止の場合（Ｓ３２；Yes ）、終了する。

一方、指令電流値−検出電流値≦基準値でない場合（Ｓ３０；No）、追従異常判定（Ｓ３３）が行われ、また、検出電流値≦上限値でない場合（Ｓ３１；No）、過負荷異常判定（Ｓ３４）が行われ、夫々、Ｓ３５において、その異常に関する異常報知が何らかの報知機器を用いて行われ、終了する。Ｓ３３、Ｓ３４の異常判定が行われた場合には、実行中の図８の処理・制御を中断させることが好ましい。

次に、図１３に示すように、研磨作業監視処理では、ドレッサー駆動モータ２２の電流について、下限値≦検出電流値≦上限値（異常判定電流値）か否か判定され（Ｓ４０）、Ｓ４０；Yes の場合、ドレス刃２１への電極１２，１３の接触が正常と判定され、次に、指定研磨加工時間を経過していない場合（Ｓ４１；No）、リターンし、指定研磨加工時間を経過した場合（Ｓ４１；Yes ）、終了する。下限値≦検出電流値≦上限値（異常判定電流値）でない場合（Ｓ４０；No）、電極接触異常と判定され（Ｓ４２）、その異常に関する異常報知（Ｓ４３）が何らかの報知機器を用いて行われ、終了する。Ｓ４３の異常判定が行われた場合には、実行中の図８の処理・制御を中断させることが好ましい。

次に、図１４に示すように、加圧チェック処理では、溶接ガン駆動モータ１５の電流について、指令電流値−検出電流値≦基準値か否か判定され（Ｓ５０）、Ｓ５０；Yes の場合、次に、検出電流値≦上限値か否か判定され（Ｓ５１）、Ｓ５１；Yes の場合、可動側電極１３の加圧制御の追従が正常と判定され、次に、電極１２，１３の開放動作が完了したか否か判定され（Ｓ５２）、Ｓ５２；Noの場合、リターンし、Ｓ５２；Yes の場合、終了する。

一方、指令電流値−検出電流値≦基準値でない場合（Ｓ５０；No）、追従異常判定（Ｓ５３）が行われ、また、検出電流値≦上限値でない場合（Ｓ５１；No）、過負荷異常判定（Ｓ５４）が行われ、夫々、Ｓ５５において、その異常に関する異常報知が何らかの報知機器を用いて行われ、終了する。Ｓ５３、Ｓ５４の異常判定が行われた場合には、実行中の図８の処理・制御を中断させることが好ましい。

また、加圧チェック処理では、図１４の処理と並行的に図１５の処理が実行され、この処理では、先ず、溶接ガン駆動モータ１５の電流について、指令電流値≦検出電流値か否か判定され（Ｓ６０）、Ｓ６０；Yes の場合は、終了する。Ｓ６０；Noの場合、Ｓ５の電極加圧動作開始時から計時され時間が所定の加圧到達時間を経過したか否か判定され（Ｓ６１）、Ｓ６１；Noの場合、Ｓ６０へリターンし、Ｓ６１；Yes の場合、設定加圧力未到達と判定され（Ｓ６２）、Ｓ６３において、その未到達に関する異常報知が何らかの報知機器を用いて行われ、終了する。Ｓ６２の設定加圧力未到達判定が行われた場合には、実行中の図８の処理・制御を中断させることが好ましい。

以上説明したスポット溶接装置１の電極消耗量計測装置６及び電極消耗量計測方法によれば、両電極１２，１３の整形研磨の完了後に直ちに可動側電極１３のドレス位置情報の取得を実行することができ、その後の僅かの時間で可動側電極１３の当接位置情報の取得を実行することができるから、電極１２，１３の研磨作業と電極１２，１３の消耗量検出を並行的に同期処理可能となって、これらの作業の為の作業時間の短縮を図ることができ、溶接ラインの稼働ロスを低減することができる。

しかも、取得する可動側電極１３のドレス位置情報を用いて両電極１２，１３の総消耗量Ｘを精度よく検出することができ、可動側電極１３を固定基準部材２６に当接させた状態で可動側電極１３の当接位置情報を取得するため、可動側電極１３の消耗量の大小に関わらず、可動側電極１３の消耗量Ｙを精度よく検出することができるうえ、総消耗量Ｘから可動側電極１３の消耗量Ｙを減算することで固定側電極１２の消耗量Ｚも精度よく検出できる。

依って、電極１２，１３の先端位置を正確に把握でき、つまり、スポット溶接時の高精度の位置制御と定電流制御とを実現し、電極１２，１３と溶接対象であるワーク（鋼板材料）との接触抵抗を一定に保って、安定した所望の接合強度を得ることが可能になる。

電極１２，１３の整形研磨の完了時には、可動側電極１３のドレス位置情報のみを取得すればよく、また、研磨実施時の消耗量にて、電極１２，１３の加圧動作位置を補正することで、固定側電極１２を中立位置のドレス刃２１に近接させた状態から、整形研磨の電極加圧動作を開始させることができる。つまり、ドレス刃２１の下降移動量を小さくして研磨できるので、可動側電極１３から付加される加圧力が効率よく固定側電極１２に伝達し、両電極１２，１３が略均等の加圧力でドレス刃２１を押圧できるので、研磨加工の品質を安定させることができる。

また、溶接ガン３を移動させる移動手段として、ロボット２を採用したので、汎用性に優れたものになり、ドレッサー４の稼働状態及び整形研磨状態の異常を判定するようにしたので、その稼働状態及び整形研磨状態の異常を検知して対策を講ずることができる。尚、本発明については、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を付加して実施可能である。

本発明の電極消耗量計測装置を含むスポット溶接装置の側面図である。溶接ガンの側面図である。ドレッサーの側面図である。ドレッサーの正面図である。ドレッサー本体の平面図である。ドレッサー本体の部分的に切欠いた状態の側面図である。電極消耗量計測装置を含むスポット溶接装置のブロック図である。コントローラが実行するメインの処理・制御のフローチャートの前半である。コントローラが実行するメインの処理・制御のフローチャートの後半である。両電極の研磨及び総消耗量の算出を示す説明図である。可動側電極の消耗量の算出を示す説明図である。コントローラが実行する旋回チェック処理のフローチャートである。コントローラが実行する研磨作業監視処理のフローチャートである。コントローラが実行する加圧チェック処理のフローチャートである。コントローラが実行する別の加圧チェック処理のフローチャートである。

符号の説明

１スポット溶接装置
２ロボット
３溶接ガン
４ドレッサー
５コントローラ
１２固定側電極
１３可動側電極
１５溶接ガン駆動モータ
１６エンコーダ
２１ドレス刃
２２ドレッサー駆動モータ
２６固定基準部材

Claims

溶接ガンの固定側電極と可動側電極とをドレッサーのドレス刃で整形研磨し、各電極の消耗量を計測する方法において、
前記ドレッサーを回転駆動手段で所定の稼働状態とする第１工程と、
可動側電極を移動駆動手段により駆動して可動側電極と固定側電極とを所定の加圧力でドレス刃に押圧して整形研磨する第２工程と、
研磨完了時に位置検出手段で可動側電極のドレス位置情報を取得する第３工程と、
次に、溶接ガンを固定基準部材に対応する所定の測定位置に移動させた状態で、移動駆動手段で可動側電極を固定基準部材に当接させ、前記位置検出手段で可動側電極の当接位置情報を取得する第４工程と、
予め取得した基準ドレス位置情報と前記ドレス位置情報との差から両電極の総消耗量を算出すると共に、予め取得した基準当接位置情報と前記当接位置情報との差から可動側電極の消耗量を算出し、前記総消耗量から可動側電極の消耗量を減算して固定側電極の消耗量を算出する第５工程と、
を備えたことを特徴とするスポット溶接装置の電極消耗量計測方法。
移動駆動手段で移動可能な可動側電極と固定側電極とを備えた溶接ガンと、この溶接ガンの可動側電極の移動位置を検出する位置検出手段と、溶接ガンを移動させる移動手段と、溶接ガンの電極を整形研磨するドレス刃とドレス刃を回転駆動する回転駆動手段とを有するドレッサーと、前記移動駆動手段と移動手段と回転駆動手段を制御する制御手段と備えたスポット溶接装置の為の整形研磨後の各電極の消耗量を計測する装置において、
研磨完了後の可動側電極を当接させる為の固定基準部材を設け、
前記制御手段に、移動駆動手段により可動側電極と固定側電極とを所定の加圧力でドレス刃に押圧して整形研磨した研磨完了時に、前記位置検出手段により可動側電極のドレス位置情報を取得すると共に、前記移動手段により溶接ガンを固定基準部材に対応する所定の測定位置に移動させ、移動駆動手段により可動側電極を固定基準部材に当接させて位置検出手段により可動側電極の当接位置情報を取得する情報取得手段を設け、
前記情報取得手段から受ける予め取得した基準ドレス位置情報と前記ドレス位置情報との差から両電極の総消耗量を算出し、前記情報取得手段から受ける予め取得した基準当接位置情報と前記当接位置情報との差から可動側電極の消耗量を算出し、前記総消耗量から可動側電極の消耗量を減算して固定側電極の消耗量を算出する消耗量演算手段を設けた、ことを特徴とするスポット溶接装置の電極消耗量計測装置。
前記移動手段はロボットであることを特徴とする請求項２に記載のスポット溶接装置の電極消耗量計測装置。
前記ドレッサーの稼働状態及び整形研磨状態の異常を判定する異常判定手段を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載のスポット溶接装置の電極消耗量計測装置。