JP2014140867A - Spot welder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被溶接部材を一対の電極で挟み込み加圧してスポット溶接するスポット溶接機に関するものである。 The present invention relates to a spot welder that sandwiches and presses a member to be welded with a pair of electrodes to perform spot welding.
従来、例えば自動車部品の生産等において、少なくとも2枚以上重ね合わされた被溶接部材に溶接ガンの電極を押し付けて加圧し、電流を供給することで被溶接部材間を抵抗発熱させて溶接するスポット溶接が行われている。スポット溶接により形成される接合部の品質は、電流値や電流供給時間、加圧力、電極先端状態を適切に管理することで安定させることができる。 Conventionally, for example, in the production of automobile parts, spot welding is performed by pressing and pressing a welding gun electrode against a member to be welded that is overlapped at least two sheets, and supplying a current to generate resistance heat between the members to be welded. Has been done. The quality of the joint formed by spot welding can be stabilized by appropriately managing the current value, current supply time, applied pressure, and electrode tip state.
上記の溶接ガンとしては、例えば特許文献1にて提案されているものが広く一般的に使用されている。
この特許文献1に係る溶接ガンは、ジョイント部材を支点にサーボモータにより開閉作動される一対のガンアームを備え、これらガンアームの互いに対向する先端部に電極を装着し、重ね合わされた被溶接部材の重合部分を一対の電極で挟み付けて加圧しスポット溶接するように構成されている。
As said welding gun, what was proposed by
The welding gun according to this
ところで、上記の特許文献1に係る溶接ガンのようなサーボモータを駆動源として加圧力を得る構成のものにおいて、サーボモータの電流と加圧力との関係を求めておき、所定加圧力に対応するモータ電流となるように制御して、被溶接部材に作用させる加圧力を制御するようにしたものが例えば特許文献2にて知られている。
By the way, in the thing of the structure which obtains pressurization using a servomotor like the welding gun which concerns on said
しかしながら、上記特許文献2のものでは、被溶接部材に対して所定加圧力を作用させるために、被溶接部材に実際に作用させている実加圧力(モータ電流値)をリアルタイムでフィードバックして加圧力の補正を行わなければならず、所定加圧力を得るまでの時間が長くなり、スポット溶接のサイクルタイムが長くなるという問題点がある。
However, in the above-mentioned
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、被溶接部材に対して所定加圧力を作用させるまでの時間を短縮することができ、これによって溶接サイクルタイムの短縮化を図ることが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。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can shorten the time until a predetermined pressure is applied to a member to be welded, thereby shortening the welding cycle time. An object of the present invention is to provide a spot welder capable of performing the above.
前記目的を達成するために、本発明によるスポット溶接機は、
少なくとも2枚以上重ね合わされた被溶接部材を、第1の電極とその第1の電極に対して相対移動可能な第2の電極とで挟み込み加圧してスポット溶接するスポット溶接機において、
前記被溶接部材におけるスポット溶接を施そうと予定している部位に対して前記第2の電極で押圧する押圧力を発生する押圧力発生機構と、
前記押圧力発生機構と前記第2の電極との間に設けられ、前記押圧力発生機構からの押圧力に応じて弾性変位する弾性体と、
前記押圧力発生機構からの押圧力が前記弾性体を介して前記第2の電極に伝達されることで前記溶接予定部位に対して前記第1の電極と第2の電極とから加えられる加圧力が所定加圧力となるときの前記弾性体の弾性変位量を所定加圧力相当弾性変位量として算出する所定加圧力相当弾性変位量算出手段と、
前記弾性体の弾性変位量が前記所定加圧力相当弾性変位量算出手段によって算出された所定加圧力相当弾性変位量となるように前記押圧力発生機構を制御する押圧力発生機構制御手段と、
を備えることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a spot welder according to the present invention comprises:
In a spot welding machine that sandwiches and pressurizes at least two or more members to be welded between a first electrode and a second electrode that can move relative to the first electrode to perform spot welding,
A pressing force generation mechanism that generates a pressing force to be pressed by the second electrode against a portion of the welded member that is scheduled to be spot welded;
An elastic body provided between the pressing force generation mechanism and the second electrode and elastically displaced according to the pressing force from the pressing force generation mechanism;
The pressing force applied from the first electrode and the second electrode to the planned welding site by transmitting the pressing force from the pressing force generating mechanism to the second electrode through the elastic body. A predetermined applied pressure equivalent elastic displacement amount calculating means for calculating an elastic displacement amount of the elastic body at a predetermined applied force as a predetermined applied force equivalent elastic displacement amount;
A pressing force generation mechanism control means for controlling the pressing force generation mechanism so that an elastic displacement amount of the elastic body becomes a predetermined pressing force equivalent elastic displacement amount calculated by the predetermined pressing force equivalent elastic displacement amount calculation means;
It is characterized by providing.
本発明において、前記押圧力発生機構は、前記第2の電極を水平X軸方向に沿って直線移動させるX軸送り機構と、前記第2の電極を前記水平X軸方向と直交する水平Y軸方向に沿って直線移動させるY軸送り機構と、前記第2の電極を前記水平X軸方向および水平Y軸方向に垂直な垂直Z軸方向に沿って直線移動させるZ軸送り機構とからなり、前記第2の電極を鉛直θ軸回りに回転させるθ軸回転機構と、前記第2の電極を水平α軸回りに回転させるα軸回転機構とが設けられるのが好ましい(第2発明)。 In the present invention, the pressing force generation mechanism includes an X-axis feed mechanism that linearly moves the second electrode along the horizontal X-axis direction, and a horizontal Y-axis that is orthogonal to the horizontal X-axis direction. A Y-axis feed mechanism that linearly moves along the direction, and a Z-axis feed mechanism that linearly moves the second electrode along the vertical Z-axis direction perpendicular to the horizontal X-axis direction and the horizontal Y-axis direction, It is preferable that a θ-axis rotation mechanism that rotates the second electrode around a vertical θ-axis and an α-axis rotation mechanism that rotates the second electrode around a horizontal α-axis are provided (second invention).
本発明において、前記溶接予定部位に対して前記第1の電極と第2の電極とから加えられる実際の加圧力を検出する加圧力検出手段と、この加圧力検出手段によって検出される加圧力の値が、所定加圧力に対して予め設定される許容範囲内にあるか否かを判定する加圧力適否判定手段と、この加圧力適否判定手段によって加圧力が不適であると判定されたときに当該スポット溶接機の運転を停止させる運転停止手段とが設けられるのが好ましい(第3発明)。 In the present invention, a pressure detection means for detecting an actual pressure applied from the first electrode and the second electrode to the welding planned site, and a pressure detected by the pressure detection means A pressure appropriateness determining means for determining whether or not the value is within a preset allowable range for the predetermined pressure, and when the pressure is determined to be inappropriate by the pressure appropriateness determining means It is preferable to provide an operation stop means for stopping the operation of the spot welder (third invention).
本発明のスポット溶接機によれば、弾性体の弾性変位量が予め算出された所定加圧力相当弾性変位量となるように押圧力発生機構が制御されることによって所定加圧力が被溶接部材に加えられるので、被溶接部材に実際に作用させている実加圧力(例えばモータ電流値等)をリアルタイムでフィードバックして加圧力の補正を行う必要がなく、その分、被溶接部材に対して所定加圧力を作用させるまでの時間を従来のものよりも短縮することができ、これによって溶接サイクルタイムの短縮化を図ることができる。 According to the spot welding machine of the present invention, the pressing force generating mechanism is controlled so that the elastic displacement amount of the elastic body becomes the elastic displacement amount corresponding to the predetermined pressing force calculated in advance, whereby the predetermined pressing force is applied to the member to be welded. Therefore, there is no need to feed back the actual applied pressure (for example, motor current value) actually applied to the welded member in real time to correct the applied pressure. The time until the pressure is applied can be shortened as compared with the conventional one, whereby the welding cycle time can be shortened.
第2発明のスポット溶接機によれば、押圧力発生機構が、溶接予定部位に対する加圧力を発生させるための加圧用アクチュエータとしての機能と、第2の電極を直交3軸方向に移動させる移動機構としての機能とを兼ね備える構成とされるので、装置の簡素化を図ることができるとともに、電極近傍に加圧用アクチュエータを設けている従来のものよりも電極周りの重量を軽くすることができ、溶接位置決めの高速化を図ることができる。
また、制御軸として水平X軸、水平Y軸、垂直Z軸、鉛直θ軸および水平α軸の合計5軸が設けられるので、被溶接部材の形状等に関わらず溶接予定部位に対して第2の電極が垂直を成して接触するようにその第2の電極を位置決めすることができ、被溶接部材の形状等に関わらず良好なスポット溶接を行うことができる。
According to the spot welding machine of the second aspect of the invention, the pressing force generating mechanism functions as a pressurizing actuator for generating a pressurizing force on the planned welding site, and a moving mechanism for moving the second electrode in three orthogonal axes. As a configuration that also has a function as a device, it is possible to simplify the apparatus and to reduce the weight around the electrode as compared with the conventional one in which a pressurizing actuator is provided in the vicinity of the electrode. Speeding up of positioning can be achieved.
In addition, since a total of five axes including a horizontal X axis, a horizontal Y axis, a vertical Z axis, a vertical θ axis, and a horizontal α axis are provided as control axes, the second to the welding scheduled portion regardless of the shape of the member to be welded. The second electrode can be positioned so that the electrodes are in contact with each other in a vertical direction, and good spot welding can be performed regardless of the shape of the member to be welded.
第3発明のスポット溶接機によれば、溶接予定部位に対して加えられる実際の加圧力の値が、所定加圧力に対して予め設定される許容範囲外の値であるときに、スポット溶接機の運転が停止されるので、不良品の製造を確実に避けることができる。 According to the spot welding machine of the third invention, when the value of the actual pressurizing force applied to the welding scheduled site is a value outside the allowable range set in advance for the predetermined pressurizing force, Therefore, the production of defective products can be surely avoided.
次に、本発明によるスポット溶接機の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Next, specific embodiments of the spot welder according to the present invention will be described with reference to the drawings.
〔第1の実施形態〕
<スポット溶接機の概略説明>
図1に示されるスポット溶接機1は、一部が互いに重ね合わされた2枚(3枚以上でも可)の被溶接部材2a,2bをスポット溶接対象のワーク2として、これら被溶接部材2a,2bの重合部分における溶接しようとして予め定められた部位に対してスポット溶接を施すものであって、当該スポット溶接機1の機械本体部分の基礎を構成するベッド3を備えている。
[First Embodiment]
<Overview of spot welder>
The
<ベッドの説明>
ベッド3は、水平方向に互いに直交する水平X軸および水平Y軸に沿って広がりを持つ平面視で四角形状を呈し、それらX軸およびY軸に垂直な垂直Z軸に沿って所要の厚みを有している。
<Description of bed>
The
<インデックステーブルの説明>
ベッド3上には、割出しモータ4により、水平方向に回転割出し可能なインデックステーブル5が設置されている。
インデックステーブル5上には、ワーク支持具6が設置され、このワーク支持具6上にワーク2が載せられている。
ワーク支持具6には、ワーク2の溶接予定部位に対応して接触する所要の固定電極7が固定されている。
<Description of index table>
On the
A
A required
<固定電極の電気配線の説明>
固定電極7は、ワーク支持具6から図示されないブスバー(棒状導電体)にてインデックステーブル5、ベッド3および所要のケーブルを介して電源装置(いずれも図示省略)のマイナス極に接続されている。
なお、図示による詳細説明は省略するが、電源装置から固定電極7に至る電流経路において、例えばベッド3とインデックステーブル5のような相対移動する2つの部材間やその他要所には、電流経路を機械的に接続したり切断したりする接断器が設けられている。
<Explanation of fixed electrode electrical wiring>
The
In addition, although detailed description by illustration is abbreviate | omitted, in the current path | route from a power supply device to the
<X軸ビーム部材、X軸スライダの説明>
ベッド3における水平Y軸方向の一側部上には、水平X軸方向の両側部に位置するように一対の支柱部材8が立設・固定され、これら支柱部材8を跨ぐように水平X軸方向に延びるX軸ビーム部材9がそれら支柱部材8に固定されている。
X軸ビーム部材9上には、水平X軸方向に延び水平Y軸方向に所定間隔を存して配される一対のリニアガイド10が設けられ、これらリニアガイド10に直動案内されるX軸スライダ11が水平X軸方向に移動自在に取り付けられている。
<Description of X-axis beam member and X-axis slider>
On one side of the
On the
<Y軸ビーム部材、Y軸スライダの説明>
X軸スライダ11における水平X軸方向の一側の端部には、水平Y軸方向に延びるY軸ビーム部材12が固定されている。
Y軸ビーム部材12における水平X軸方向の他側に臨ませた面には、水平Y軸方向に延び垂直Z軸方向に所定間隔を存して配される一対のリニアガイド13が設けられ、これらリニアガイド13に直動案内されるY軸スライダ14がY軸方向に移動自在に取り付けられている。
<Description of Y-axis beam member and Y-axis slider>
A Y-
On the surface of the Y-
<Z軸ビーム部材、Z軸スライダの説明>
図3(a)および図4に示されるように、Y軸スライダ14における水平X軸方向の他側には、Z軸スライダ15が配され、これらZ軸スライダ15とY軸スライダ14との間には、垂直Z軸方向に延び水平Y軸方向に所定間隔を存して配される一対のリニアガイド16が設けられ、これらリニアガイド16に直動案内されてZ軸スライダ15がY軸スライダ14に対し垂直Z軸方向に移動自在とされている。
<Description of Z-axis beam member and Z-axis slider>
As shown in FIG. 3A and FIG. 4, a Z-
<X軸送り機構の説明>
図2に示されるように、X軸スライダ11を水平X軸方向に移動させるX軸送り機構17は、水平X軸方向に延設されるボール螺子軸18を備えている。このボール螺子軸18は、その軸線回りに回転可能にX軸ビーム部材9に取り付けられている。
ボール螺子軸18には、X軸スライダ11に固定されたボールナット19が螺合され、ボール螺子軸18の一端部には、X軸送りモータ20が回転動力伝達可能に接続されている。
X軸送りモータ20の作動にてボール螺子軸18が回転駆動されると、ボールナット19が水平X軸方向に直線移動され、このボールナット19の直線移動に伴ってX軸スライダ11が水平X軸方向に直線移動されるようになっている。
<Description of X-axis feed mechanism>
As shown in FIG. 2, the
A
When the
<Y軸送り機構の説明>
Y軸スライダ14を水平Y軸方向に移動させるY軸送り機構21は、水平Y軸方向に延設されるボール螺子軸22を備えている。このボール螺子軸22は、その軸線回りに回転可能にY軸ビーム部材12に取り付けられている。
ボール螺子軸22には、Y軸スライダ14に固定されたボールナット23が螺合され、ボール螺子軸22の一端部には、Y軸送りモータ24が回転動力伝達可能に接続されている。
Y軸送りモータ24の作動にてボール螺子軸22が回転駆動されると、ボールナット23が水平Y軸方向に直線移動され、このボールナット23の直線移動に伴ってY軸スライダ14が水平Y軸方向に直線移動されるようになっている。
<Description of Y-axis feed mechanism>
The Y-
A
When the
<Z軸送り機構の説明>
図3(a)(b)に示されるように、Z軸スライダ15を垂直Z軸方向に移動させるZ軸送り機構25は、垂直Z軸方向に延設されるボール螺子軸26を備えている。このボール螺子軸26は、その軸線回りに回転可能にY軸スライダ14に取り付けられている。
ボール螺子軸26には、Z軸スライダ15に固定されたボールナット27が螺合され、ボール螺子軸26の一端部(上端部)には、従動タイミングプーリ28が固定されている。
Y軸スライダ14には、ボール螺子軸26に対し水平X軸方向の一側に所定の軸間距離を存してZ軸送りモータ29が配設され、このZ軸送りモータ29の出力軸には、駆動タイミングプーリ30が固定されている。
<Description of Z-axis feed mechanism>
As shown in FIGS. 3A and 3B, the Z-
A
The Y-
駆動タイミングプーリ30と従動タイミングプーリ28との間には、タイミングベルト31が巻き掛け装着されており、Z軸送りモータ29の作動にてそのZ軸送りモータ29の回転動力が駆動タイミングプーリ30からタイミングベルト31および従動タイミングプーリ28を介してボール螺子軸26に伝達されると、ボールナット27が垂直Z軸方向に直線移動され、このボールナット27の直線移動に伴ってZ軸スライダ15が垂直Z軸方向に直線移動されるようになっている。
A
<溶接ガンの説明>
Z軸スライダ15には、溶接ガン32が取り付けられている。
溶接ガン32は、その本体部分を構成する溶接ガン本体32aに可動電極33が装着されて構成されている。
溶接ガン本体32aには、θ軸回転機構34と、α軸回転機構35とが装備されている。
<Description of welding gun>
A
The
The
<可動電極の説明>
図5に示されるように、可動電極33は、当該可動電極33の本体部分を構成するシャンク33aの先端部に、実質的にスポット溶接の用に供する電極チップ33bが装着されて構成されている。この可動電極33は、ホルダ36を介して可動電極取付具37に取り付けられている。
<Description of movable electrode>
As shown in FIG. 5, the
<θ軸回転機構の説明>
θ軸回転機構34は、鉛直θ軸回りに可動電極33を回転させるものであって、溶接ガン本体32aの先端部に鉛直θ軸回りに回転可能に取り付けられて可動電極取付具37を支持するθ軸回転ブラケット38を備えている。このθ軸回転ブラケット38には、溶接ガン本体32aに内蔵されたθ軸回転モータ39(図3(a)参照)からの回転動力が伝達されるようになっており、θ軸回転モータ39の作動にてθ軸回転ブラケット38が回転駆動されると、可動電極33が鉛直θ軸回りに回転されるようになっている。
なお、本実施形態では、θ軸回転ブラケット38の鉛直θ軸回りの回転角が、0°〜180°の範囲に制限されている。
<Description of the θ-axis rotation mechanism>
The θ-axis
In the present embodiment, the rotation angle of the θ-
<α軸回転機構の説明>
α軸回転機構35は、水平α軸回りに可動電極33を回転させるものであって、可動電極取付具37の本体部分を構成するα軸回転ハウジング40を備えている。このα軸回転ハウジング40は、θ軸回転ブラケット38に、水平α軸回りに回転可能に取り付けられている。
α軸回転ハウジング40には、α軸回転モータ41からの回転動力が伝達されるようになっており、α軸回転モータ41の作動にてα軸回転ハウジング40が水平α軸回りに回転駆動されると、可動電極33が水平α軸回りに回転されるようになっている。
なお、本実施形態では、α軸回転ハウジング40の水平α軸回りの回転角が、0°〜180°の範囲に制限されている。
<Explanation of α axis rotation mechanism>
The α-
Rotational power from the α-
In the present embodiment, the rotation angle around the horizontal α-axis of the α-
<可動電極取付具の説明>
可動電極取付具37は、前述したα軸回転ハウジング40に可動電極支持杆42が組み込まれて構成されている。
可動電極支持杆42において、その先端部にはホルダ36が螺着され、その基端部には抜け止めナット43が螺着され、その中間部のばね座部から基端側に向かう軸部には圧縮コイルばね44が外嵌されている。
<Description of movable electrode fixture>
The
In the movable
<可動電極取付具の支持構造の説明>
可動電極支持杆42は、圧縮コイルばね44が外嵌された状態でα軸回転ハウジング40に嵌め込まれている。
圧縮コイルばね44の基端側は、ロードセル45に当接されており、このロードセル45の基端側にはリテーナ46が押し当てられている。これらロードセル45およびリテーナ46がボルト91によってα軸回転ハウジング40に締結されることにより、ロードセル45がα軸回転ハウジング40に固定されている。
可動電極支持杆42の基端側は、ロードセル45およびリテーナ46を貫通してそのリテーナ46から突き出した状態とされ、この突き出された部分に抜け止めナット43が螺着されてリテーナ46に掛け止められることで、可動電極支持杆42がα軸回転ハウジング40から抜け出ないようにされている。
<Description of support structure for movable electrode fixture>
The movable
A proximal end side of the
The proximal end side of the movable
<可動電極の電気配線の説明>
可動電極33は、ホルダ36、可動電極取付具37、溶接ガン本体32a、Z軸スライダ15、Y軸スライダ14、Y軸ビーム部材12、X軸スライダ11およびX軸ビーム部材9を経由する図示されないブスバーと、所要のケーブル(図示省略)とを介して電源装置(図示省略)のプラス極に接続されている。
なお、図示による詳細説明は省略するが、電源装置から可動電極33に至る電流経路において、例えばX軸ビーム部材9とX軸スライダ11のような相対移動する2つの部材間やその他要所には、電流経路を機械的に接続したり切断したりする接断器が設けられている。
<Description of electric wiring of movable electrode>
The
In addition, although detailed description by illustration is abbreviate | omitted, in the electric current path from a power supply device to the
次に、本実施形態のスポット溶接機を制御する制御装置について、図6の機能ブロック図を用いて以下に説明する。 Next, a control device for controlling the spot welder of this embodiment will be described below with reference to the functional block diagram of FIG.
図6に示されるように、スポット溶接機1を制御する制御装置50は、メインCPU51と、サーボCPU52とを備えている。
メインCPU51は、当該制御装置50の全体的な演算処理装置として働くものであり、一方、サーボCPU52は、割出しモータ4、X軸送りモータ20、Y軸送りモータ24、Z軸送りモータ29、θ軸回転モータ39およびα軸回転モータ41の各サーボモータに対する演算処理装置として特化して働くものである。
これらCPU51,52は、システムバス53を介して、溶接条件演算部55を包含する溶接電流コントローラ54、記憶装置56および入力装置57と相互に接続されている。
As shown in FIG. 6, the
The
These
メインCPU51は、サーボCPU52に対して、位置指令信号等を与える。
サーボCPU52は、メインCPU51から与えられた位置指令信号等に従ってサーボアンプ58を介して各サーボモータ4,20,24,29,39,41を制御する。
サーボCPU52には、各サーボモータ4,20,24,29,39,41の回転量に対応するエンコーダ59からの信号が入力され、サーボアンプ58には、各サーボモータ4,20,24,29,39,41に流れる電流を検出する電流検出器60からの信号が入力される。
The
The
A signal from an
溶接電流コントローラ54は、溶接用の電源装置61から溶接ガン32の可動電極33に供給される電流を制御する。
溶接条件演算部55は、記憶装置56に記憶されている溶接データに基づいて溶接条件を演算する。
入力装置57は、各種データの入力や、加工モードとティーチングモードとの切り替え等を行うのに用いられる。
The welding
The welding
The
以上に述べたように構成されるスポット溶接機1においては、水平X軸、水平Y軸、垂直Z軸、鉛直θ軸および水平α軸の5軸制御により、図7に示されるように、ワーク2の水平面部や傾斜面部、鉛直面部における溶接予定部位(固定電極7が配置されている所)に対して、ワーク2の形状に関わらず、可動電極33が垂直を成して接触するように位置決めすることができる。また、図8に示されるように、X軸送り機構17によるX軸方向加圧力fxと、Y軸送り機構21によるY軸方向加圧力fyと、Z軸送り機構25によるZ軸方向加圧力fzとの合成により、可動電極33から溶接予定部位に対して垂直に所定加圧力Fを作用させることできる。
このスポット溶接機1では、ティーチング運転および所定加圧力相当弾性変位量算出運転をそれぞれ実施した後に、所定ロットのワーク2に対するスポット溶接加工が行われる。
以下に、ティーチング運転、所定加圧力相当弾性変位量算出運転およびスポット溶接加工運転についてそれぞれ順を追って説明する。
In the
In this
Hereinafter, a teaching operation, a predetermined applied pressure equivalent elastic displacement calculation operation, and a spot welding processing operation will be described in order.
<ティーチング運転の説明>
ティーチング運転は、例えば作業者がティーチングペンダント62(図6参照)を用いて可動電極33の位置や姿勢、動きを制御装置50に入力するための運転である。
<Description of teaching operation>
The teaching operation is an operation for an operator to input the position, posture, and movement of the
図9(a)において、固定電極7は、ワーク2の溶接予定部位の裏面に接触されている。
ティーチングペンダント62(図6参照)の操作により、固定電極7に対し可動電極33を、ワーク2を挟むように対を成す位置で、かつワーク2の表面との間に所定の隙間dが存する待機位置に動かす。これを全ての溶接予定部位に対し実施することにより、ティーチング運転は完了し、このときの可動電極33の動きに関するデータ等をティーチングデータとして記憶装置56に記憶させる。
In FIG. 9A, the fixed
By the operation of the teaching pendant 62 (see FIG. 6), the
<所定加圧力相当弾性変位量算出運転の説明>
所定加圧力相当弾性変位量算出運転は、ワーク2の溶接予定部位に対して固定電極7と可動電極33とから加えられる加圧力が所定加圧力Fとなるときの圧縮コイルばね44の弾性変位量を所定加圧力相当弾性変位量Sとして算出するための運転である。この所定加圧力相当弾性変位量算出運転について、図9(a)〜(c)を用いて説明する。
<Description of operation for calculating a predetermined applied pressure equivalent elastic displacement amount>
The predetermined displacement equivalent elastic displacement calculation operation is performed when the compression force applied from the fixed
まず、第1段階の動作として、図9(a)に示される状態からティーチングペンダント62(図6参照)の操作により、ワーク2の溶接予定部位に対して可動電極33が垂直を成して接触する同図(b)に示されるような電極接触位置となるように可動電極33を動かす。
次に、第2段階の動作として、図9(b)に示される状態からティーチングペンダント62の操作により、ワーク2の溶接予定部位に対して可動電極33を垂直に押圧するようにX軸送り機構17、Y軸送り機構21およびZ軸送り機構25の送り動作を実施する。この際、ロードセル45からの荷重信号をリアルタイムでフィードバックして、その荷重信号に基づく処理演算によって得られる実加圧力の値が、図9(c)に示されるように、所定加圧力Fに達したとき、X軸送り機構17、Y軸送り機構21およびZ軸送り機構25の送り動作を止める。
この可動電極33の押圧動作に伴い、圧縮コイルばね44が所定量圧縮され、このときの弾性変位量を所定加圧力相当弾性変位量Sとして算出する。これを全ての溶接予定部位に対し実施することにより、所定加圧力相当弾性変位量算出運転は完了し、算出された所定加圧力相当弾性変位量Sを記憶装置56に記憶させる。
なお、この所定加圧力相当弾性変位量算出運転は、ティーチング運転と共に行ってもよいし、ティーチング運転とは別に独立して行ってもよい。
First, as a first-stage operation, the
Next, as a second stage operation, the X-axis feed mechanism is configured so as to press the
Along with the pressing operation of the
The predetermined applied pressure equivalent elastic displacement amount calculation operation may be performed together with the teaching operation or may be performed independently of the teaching operation.
<スポット溶接加工運転の説明>
以上のティーチング運転および所定加圧力相当弾性変位量算出運転をそれぞれ実施した後に、実際のスポット溶接加工運転が行われる。このスポット溶接加工運転について、図6および図9(a)〜(c)を用いて説明する。
<Description of spot welding processing operation>
After performing the above-described teaching operation and the predetermined applied pressure equivalent elastic displacement calculation operation, the actual spot welding operation is performed. This spot welding process operation is demonstrated using FIG. 6 and FIG. 9 (a)-(c).
実際にスポット溶接加工を行うにあたり、メインCPU51は、可動電極33を図9(a)に示される待機位置に位置させる位置指令信号をサーボCPU52へ出力する。
サーボCPU52は、メインCPU51からの位置指令信号とエンコーダ59からの信号とに基づいて位置のフィードバック制御を行い、サーボアンプ58に対して電流指令信号(トルク指令信号)を出力する。サーボアンプ58は、その電流指令信号と電流検出器60からの信号とに基づいて電流のフィードバック制御を行い、サーボモータ20,24,29,39,41に対して駆動電流を供給し、サーボモータ20,24,29,39,41を駆動制御する。
When actually performing spot welding, the
The
次いで、メインCPU51は、図9(b)に示される電極接触位置を経て同図(c)に示されるような所定加圧力相当弾性変位量Sを圧縮コイルばね44に生じさせる位置指令信号をサーボCPU52に与える。これにより、サーボモータ20,24,29が駆動制御され、ワーク2の溶接予定部位に対して固定電極7と可動電極33とから所定加圧力Fが加えられる。
Next, the
なお、本実施形態では、所定加圧力Fを基準にしてその前後に許容範囲±fが設定され、ロードセル45によって検出される加圧力の値が、(F−f)〜(F+f)の範囲外の値であるとメインCPU51において判定されたときには、メインCPU51からサーボCPU52や溶接電流コントローラ54などに向けて運転停止信号が送信され、これによってスポット溶接機1の運転が停止される。
In this embodiment, an allowable range ± f is set before and after the predetermined pressure F as a reference, and the value of the pressure detected by the
<作用効果の説明>
本実施形態のスポット溶接機によれば、圧縮コイルばね44の弾性変位量が予め算出された所定加圧力相当弾性変位量SとなるようにX軸送り機構17、Y軸送り機構21およびZ軸送り機構25がそれぞれ制御されることによって所定加圧力Fがワーク2に加えられるので、ワーク2に実際に作用させている実加圧力(例えばモータ電流値等)をリアルタイムでフィードバックして加圧力の補正を行う必要がなく、その分、ワーク2に対して所定加圧力Fを作用させるまでの時間を従来のものよりも短縮することができ、これによって溶接サイクルタイムの短縮化を図ることができる。
<Description of effects>
According to the spot welder of the present embodiment, the
さらに、本実施形態のスポット溶接機1によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
(1)X軸送り機構17、Y軸送り機構21およびZ軸送り機構25が、溶接予定部位に対する加圧力を発生させるための加圧用アクチュエータとしての機能と、第2の電極を直交3軸方向に移動させる移動機構としての機能とを兼ね備える構成とされるので、装置の簡素化を図ることができるとともに、電極近傍に加圧用アクチュエータを設けている従来のものよりも電極周りの重量を軽くすることができ、溶接位置決めの高速化を図ることができる。
(2)制御軸として水平X軸、水平Y軸、垂直Z軸、鉛直θ軸および水平α軸の合計5軸が設けられるので、ワーク2の形状等に関わらず溶接予定部位に対して可動電極33が垂直を成して接触するようにその可動電極33を位置決めすることができ、ワーク2の形状等に関わらず良好なスポット溶接を行うことができる。
(3)溶接予定部位に対して加えられる実際の加圧力の値が、万一、所定加圧力Fの許容範囲±fから外れたとしても、生産が停止されるので、不良品の製造を確実に避けることができる。
(4)ベッド3上の支柱部材8に支えられたX軸ビーム部材9とこれに直交するY軸ビーム部材12とによって溶接ガン32を支持する支持構造体として高剛性のものが構築可能であるので、各送り機構17,21,25の高速化が可能になるとともに、各送り機構17,21,25による合成加圧力Fを大きくすることができる。したがって、溶接時間の短縮化を図ることができるとともに、ワーク2が比較的肉厚の厚いもの(一般的には、肉厚の厚いものは大きな加圧力を要する。)であっても(例えば、板厚:1.2〜4.5mm)、良好なスポット溶接を行うことができる。
Furthermore, according to the
(1) The
(2) Since a total of five axes including a horizontal X axis, a horizontal Y axis, a vertical Z axis, a vertical θ axis, and a horizontal α axis are provided as control axes, a movable electrode can be applied to a planned welding portion regardless of the shape of the
(3) Production will be stopped even if the value of the actual pressure applied to the planned welding site deviates from the permissible range ± f of the predetermined pressure F, ensuring the manufacture of defective products. Can be avoided.
(4) A highly rigid support structure for supporting the
本実施形態において、固定電極7が本発明の「第1の電極」に、可動電極33が本発明の「第2の電極」にそれぞれ対応する。
X軸送り機構17、Y軸送り機構21およびZ軸送り機構25を含む構成が、本発明の「押圧力発生機構」に対応する。
圧縮コイルばね44が本発明の「弾性体」に対応する。
ロードセル45が本発明の「加圧力検出手段」に対応する。
メインCPU51が、本発明の「所定加圧力相当弾性変位量算出手段」、「加圧力適否判定手段」および「運転停止手段」にそれぞれ対応する。
メインCPU51およびサーボCPU52を含む構成が、本発明の「押圧力発生機構制御手段」に対応する。
In the present embodiment, the fixed
The configuration including the
The
The
The
The configuration including the
〔第2の実施形態〕
図10には、本発明の第2の実施形態に係るスポット溶接機の説明図で、待機位置状態図(a)および(a)のE部拡大図(b)がそれぞれ示されている。
第1の実施形態は、所定位置に固定される固定電極7と、この固定電極7に対し5軸制御で移動自在な可動電極33とでワーク2を挟み込み加圧してスポット溶接するスポット溶接機1に本発明が適用された例であるが、本実施形態は、極座標ロボット70に溶接ガン71を備えた構成のスポット溶接機1Aに本発明が適用された例である。
なお、本実施形態において、先の第1の実施形態と同一または同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては第1の実施形態と異なる点を中心に説明することとする。
[Second Embodiment]
FIG. 10 is an explanatory view of a spot welder according to the second embodiment of the present invention, and shows a standby position state diagram (a) and an enlarged view (b) of the E part of (a).
In the first embodiment, a
In the present embodiment, the same or similar parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals in the drawing, and detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, the first embodiment and the first embodiment will be omitted. The explanation will focus on the differences.
<溶接ガンの説明>
図10(a)に示されるように、溶接ガン71は、極座標ロボット70におけるアーム72の先端部に取付ブラケット73を介して固定される溶接ガン本体フレーム74を備えている。
溶接ガン本体フレーム74は、その基部に電動シリンダ取付部74aと、その先端部にガンアーム取付部74bとを有している。
電動シリンダ取付部74aには、サーボモータ75を駆動源としてロッド76が押し出し・引き込み作動される構成の電動シリンダ77(本発明の「押圧力発生機構」に対応する。)がピボット軸78を介して揺動可能に取り付けられている。また、ガンアーム取付部74bには、第1のガンアーム79が固着されている。
溶接ガン本体フレーム74の中間部には、支持軸80を介してガンアーム支持部材81が回動可能に取り付けられている。このガンアーム支持部材81の先端部には、第2のガンアーム82が固着されている。
<Description of welding gun>
As shown in FIG. 10A, the
The welding
An electric cylinder 77 (corresponding to the “pressing force generation mechanism” of the present invention) in which the
A gun
<第1の電極、第2の電極の説明>
第1のガンアーム79と第2のガンアーム82とは、互いの先端部が向き合うように屈曲した形状とされており、第1のガンアーム79の先端部には第1の電極83が、第2のガンアーム82の先端部には第2の電極84がそれぞれ装着され、第1の電極83と第2の電極84とが対向配置されている。
<Description of first electrode and second electrode>
The
<連結杆の説明>
電動シリンダ77とガンアーム支持部材81との間には、連結杆85が配設されている。
連結杆85は、電動シリンダ77のロッド76に結合されたハウジング86を備え、このハウジング86に押し引きロッド87が組み込まれて構成されている。
押し引きロッド87において、その先端部は連結ピン88を介してガンアーム支持部材81の中間部と連結され、その基端部には抜け止めナット43が螺着され、その中間部のばね座部から基端側に向かう軸部には圧縮コイルばね44が外嵌されている。
<Description of connecting rod>
A connecting
The connecting
In the push-
押し引きロッド87は、圧縮コイルばね44が外嵌された状態でハウジング86に嵌め込まれている。
圧縮コイルばね44の基端側は、ロードセル45に当接されており、このロードセル45の基端側にはリテーナ46が押し当てられている。これらロードセル45およびリテーナ46がボルト91によってハウジング86に締結されることにより、ロードセル45がハウジング86に固定されている。
押し引きロッド87の基端側は、ロードセル45およびリテーナ46を貫通してそのリテーナ46から突き出した状態とされ、この突き出された部分に抜け止めナット43が螺着されてリテーナ46に掛け止められることで、押し引きロッド87がハウジング86から抜け出ないようにされている。
The push-
A proximal end side of the
The proximal end side of the push-
そして、電動シリンダ77の収縮作動により、連結杆85が引き込み作動されると、ガンアーム支持部材81が支持軸80を支点として溶接ガン本体フレーム74の基部側に向かって回動され、これに伴い、第2のガンアーム82が第1のガンアーム79から離れるように移動され、第1の電極83と第2の電極84との相対距離が大きくなる。
これとは逆に、電動シリンダ77の伸長作動により、連結杆85が押し出し作動されると、ガンアーム支持部材81が支持軸80を支点として溶接ガン本体フレーム74の先端部側に向かって回動され、これに伴い、第2のガンアーム82が第1のガンアーム79に近づくように移動され、第1の電極83と第2の電極84との相対距離が小さくなる。
When the connecting
On the contrary, when the connecting
次に、本実施形態のスポット溶接機を制御する制御装置について、図6の機能ブロック図を用いて以下に説明する。 Next, a control device for controlling the spot welder of this embodiment will be described below with reference to the functional block diagram of FIG.
図6に示されるように、スポット溶接機1Aを制御する制御装置50Aにおいて、メインCPU51は、当該制御装置50Aの全体的な演算処理装置として働くものであり、一方、サーボCPU52は、電動シリンダ77を駆動するサーボモータ75や極座標ロボット70の駆動系のサーボモータ89に対する演算処理装置として特化して働くものである。
メインCPU51は、サーボCPU52に対して、位置指令信号を与え、サーボCPU52は、メインCPU51から与えられた位置指令信号に従ってサーボアンプ58を介してサーボモータ75,89を制御する。
サーボCPU52には、サーボモータ75,89の回転量に対応するエンコーダ90からの信号が入力され、サーボアンプ58には、サーボモータ75,89に流れる電流に対応する電流検出器60からの信号が入力される。
As shown in FIG. 6, in the
The
A signal from the
以上に述べたように構成されるスポット溶接機1Aにおいても、ティーチング運転および所定加圧力相当弾性変位量算出運転をそれぞれ実施した後に、所定ロットのワーク2に対するスポット溶接加工が行われる。
以下に、ティーチング運転、所定加圧力相当弾性変位量算出運転およびスポット溶接加工運転についてそれぞれ順を追って説明する。
In the
Hereinafter, a teaching operation, a predetermined applied pressure equivalent elastic displacement calculation operation, and a spot welding processing operation will be described in order.
<ティーチング運転の説明>
図10(a)に示されるように、溶接ガン71の第1の電極83と第2の電極84との相対距離をワーク2の板厚よりも大きくした状態で、ティーチングペンダント62(図6参照)の操作により、ワーク2の溶接予定部位の裏面に第1の電極83が接触される待機位置に動かす。これを全ての溶接予定部位に対し実施することにより、ティーチング運転は完了し、この時の溶接ガン71の動きに関するデータ等をティーチングデータとして記憶装置56に記憶させる。
<Description of teaching operation>
As shown in FIG. 10A, the teaching pendant 62 (see FIG. 6) in a state where the relative distance between the
<所定加圧力相当弾性変位量算出運転の説明>
まず、第1段階の動作として、図10(a)に示される状態からティーチングペンダント62(図6参照)の操作により、第2の電極84がワーク2の溶接予定部位の表面に接触する図11(a)に示されるような電極接触位置となるように電動シリンダ77を伸長作動させる。
次に、第2段階の動作として、図11(a)に示される状態からティーチングペンダント62の操作により、ワーク2の溶接予定部位に対して第2の電極84を押圧するように電動シリンダ77を伸長作動させる。この際、ロードセル45からの荷重信号をリアルタイムでフィードバックして、その荷重信号に基づく処理演算によって得られる実加圧力の値が、図12(a)に示されるように、所定加圧力Fに達したとき、電動シリンダ77の伸長作動を止める。
この第2の電極84の押圧動作に伴い、圧縮コイルばね44が所定量圧縮され、このときの弾性変位量を所定加圧力相当弾性変位量S(図12(b)参照)として算出する。これを全ての溶接予定部位に対し実施することにより、所定加圧力相当弾性変位量算出運転は完了し、算出された所定加圧力相当弾性変位量Sを記憶装置56に記憶させる。
なお、この所定加圧力相当弾性変位量算出運転は、ティーチング運転と共に行ってもよいし、ティーチング運転とは別に独立して行ってもよい。
<Description of operation for calculating a predetermined applied pressure equivalent elastic displacement amount>
First, as a first-stage operation, the
Next, as an operation of the second stage, the
Along with the pressing operation of the
The predetermined applied pressure equivalent elastic displacement amount calculation operation may be performed together with the teaching operation or may be performed independently of the teaching operation.
<スポット溶接加工運転の説明>
以上のティーチング運転および所定加圧力相当弾性変位量算出運転をそれぞれ実施した後に、実際のスポット溶接加工運転が行われる。
このスポット溶接加工運転について図6および図10〜図12を用いて説明する。
実際にスポット溶接加工を行うにあたり、メインCPU51は、溶接ガン71を図10(a)に示される待機位置に位置させる位置指令信号をサーボCPU52へ出力する。
サーボCPU52は、メインCPU51からの位置指令信号とエンコーダ90からの信号とに基づいて位置のフィードバック制御を行い、サーボアンプ58に対して電流指令信号(トルク指令信号)を出力する。サーボアンプ58は、その電流指令信号と電流検出器60からの信号とに基づいて電流のフィードバック制御を行い、サーボモータ75,89に対して駆動電流を供給し、サーボモータ75,89を駆動制御する。
<Description of spot welding processing operation>
After performing the above-described teaching operation and the predetermined applied pressure equivalent elastic displacement calculation operation, the actual spot welding operation is performed.
This spot welding processing operation will be described with reference to FIGS. 6 and 10 to 12.
When actually performing spot welding, the
The
次いで、メインCPU51は、図11(a)に示される電極接触位置を経て図12図(a)(b)に示されるような所定加圧力相当弾性変位量Sを圧縮コイルばね44に生じさせる位置指令信号をサーボCPU52に与える。
これにより、サーボモータ75が駆動制御され、ワーク2の溶接予定部位に対して第1の電極83と第2の電極84とから所定加圧力Fが加えられる。
Next, the
Accordingly, the
なお、本実施形態においても、所定加圧力Fを基準にしてその前後に許容範囲±fが設定され、ロードセル45によって検出される加圧力の値が、(F−f)〜(F+f)の範囲外の値であるとメインCPU51において判定されたときには、メインCPU51からサーボCPU52や溶接電流コントローラ54などに向けて運転停止信号が送信され、これによってスポット溶接機1Aの運転が停止される。
Also in the present embodiment, the allowable range ± f is set before and after the predetermined pressure F as a reference, and the value of the pressure detected by the
<作用効果の説明>
本実施形態のスポット溶接機によれば、圧縮コイルばね44の弾性変位量が予め算出された所定加圧力相当弾性変位量Sとなるようにサーボモータ75が制御されることによって所定加圧力Fがワーク2に加えられるので、第1の実施形態と同様に、ワーク2に実際に作用させている実加圧力(例えばモータ電流値等)をリアルタイムでフィードバックして加圧力の補正を行う必要がなく、その分、ワーク2に対して所定加圧力Fを作用させるまでの時間を従来のものよりも短縮することができ、これによって溶接サイクルタイムの短縮化を図ることができる。
<Description of effects>
According to the spot welding machine of the present embodiment, the
以上、本発明のスポット溶接機について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。 As mentioned above, although the spot welder of the present invention has been described based on a plurality of embodiments, the present invention is not limited to the configuration described in the above embodiments, and the configuration is appropriately set within the scope not departing from the gist thereof. It can be changed.
本発明のスポット溶接機は、被溶接部材に対して所定加圧力を作用させるまでの時間を短縮することができるという特性を有していることから、スポット溶接のサイクルタイムの短縮化の用途に好適に用いることができる。 Since the spot welder of the present invention has a characteristic that it can shorten the time until a predetermined pressure is applied to the member to be welded, it can be used for shortening the cycle time of spot welding. It can be used suitably.
1,1A スポット溶接機
2 ワーク
2a,2b 被溶接部材
7 固定電極(第1の電極)
17 X軸送り機構(押圧力発生機構)
21 Y軸送り機構(押圧力発生機構)
25 Z軸送り機構(押圧力発生機構)
33 可動電極(第2の電極)
34 θ軸回転機構
35 α軸回転機構
44, 圧縮コイルばね(弾性体)
45, ロードセル(加圧力検出手段)
50,50A 制御装置
51, メインCPU(所定加圧力相当弾性変位量算出手段、押圧力発生機構制御手段)
52, サーボCPU(押圧力発生機構制御手段)
77 電動シリンダ(押圧力発生機構)
83 第1の電極
84 第2の電極
DESCRIPTION OF
17 X-axis feed mechanism (pressing force generation mechanism)
21 Y-axis feed mechanism (pressing force generation mechanism)
25 Z-axis feed mechanism (pressing force generation mechanism)
33 Movable electrode (second electrode)
34 θ-
45, load cell (pressure detection means)
50,
52, Servo CPU (Pressure generation mechanism control means)
77 Electric cylinder (pressing force generation mechanism)
83
Claims (3)
前記被溶接部材におけるスポット溶接を施そうと予定している部位に対して前記第2の電極で押圧する押圧力を発生する押圧力発生機構と、
前記押圧力発生機構と前記第2の電極との間に設けられ、前記押圧力発生機構からの押圧力に応じて弾性変位する弾性体と、
前記押圧力発生機構からの押圧力が前記弾性体を介して前記第2の電極に伝達されることで前記溶接予定部位に対して前記第1の電極と第2の電極とから加えられる加圧力が所定加圧力となるときの前記弾性体の弾性変位量を所定加圧力相当弾性変位量として算出する所定加圧力相当弾性変位量算出手段と、
前記弾性体の弾性変位量が前記所定加圧力相当弾性変位量算出手段によって算出された所定加圧力相当弾性変位量となるように前記押圧力発生機構を制御する押圧力発生機構制御手段と、
を備えることを特徴とするスポット溶接機。 In a spot welding machine that sandwiches and pressurizes at least two or more members to be welded between a first electrode and a second electrode that can move relative to the first electrode to perform spot welding,
A pressing force generation mechanism that generates a pressing force to be pressed by the second electrode against a portion of the welded member that is scheduled to be spot welded;
An elastic body provided between the pressing force generation mechanism and the second electrode and elastically displaced according to the pressing force from the pressing force generation mechanism;
The pressing force applied from the first electrode and the second electrode to the planned welding site by transmitting the pressing force from the pressing force generating mechanism to the second electrode through the elastic body. A predetermined applied pressure equivalent elastic displacement amount calculating means for calculating an elastic displacement amount of the elastic body at a predetermined applied force as a predetermined applied force equivalent elastic displacement amount;
A pressing force generation mechanism control means for controlling the pressing force generation mechanism so that an elastic displacement amount of the elastic body becomes a predetermined pressing force equivalent elastic displacement amount calculated by the predetermined pressing force equivalent elastic displacement amount calculation means;
A spot welder comprising:
前記第2の電極を鉛直θ軸回りに回転させるθ軸回転機構と、前記第2の電極を水平α軸回りに回転させるα軸回転機構とが設けられる請求項1に記載のスポット溶接機。 The pressing force generation mechanism includes an X-axis feed mechanism that linearly moves the second electrode along the horizontal X-axis direction, and a horizontal Y-axis direction that is orthogonal to the horizontal X-axis direction. A Y-axis feed mechanism that linearly moves, and a Z-axis feed mechanism that linearly moves the second electrode along the vertical Z-axis direction perpendicular to the horizontal X-axis direction and the horizontal Y-axis direction,
2. The spot welder according to claim 1, wherein a θ-axis rotation mechanism that rotates the second electrode around a vertical θ-axis and an α-axis rotation mechanism that rotates the second electrode around a horizontal α-axis are provided.
A pressure detection means for detecting an actual pressure applied from the first electrode and the second electrode to the welding planned site, and a value of the pressure detected by the pressure detection means is a predetermined value. A pressure appropriateness determining unit that determines whether or not the pressure is within a preset allowable range, and the spot welder when the pressure is determined to be inappropriate by the pressure appropriateness determining unit. The spot welding machine according to claim 1, further comprising operation stop means for stopping the operation of the spot welder.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140812 |