JP2018103200A - 電極を研磨するチップドレッサーを備えるスポット溶接システム - Google Patents

Abstract

【課題】チップドレッサーの構成部品に過大な負荷が加わることを抑制するスポット溶接システムを提供する。
【解決手段】スポット溶接システム１０は、スポット溶接ガン１４と、ロボット１２と、電極の表面を研磨するチップドレッサー４０とを備える。チップドレッサー４０は、電極の表面を切削する刃部と、刃部を回転させる刃部駆動モータ４３とを含む。制御装置１５のドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３のトルクを検出する。ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３のトルクが予め定められたトルク上限値を超える場合に、刃部駆動モータ４３の回転速度を減少させる速度低下制御を実施する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電極を研磨するチップドレッサーを備えるスポット溶接システムに関する。

従来からスポット溶接ガンおよびロボットを備えるスポット溶接システムが知られている。ロボットは、ワークまたはスポット溶接ガンを移動させる。スポット溶接ガンは、一対の電極で金属板等を挟み込む。この後に、電極に電流を流すことによって、予め定められた打点にてスポット溶接を行うことができる。

スポット溶接ガンにて溶接を繰り返すと、電極の表面に不純物が付着する。例えば、電極の表面には、スポット溶接の際に溶けた金属が付着する。従来の技術においては、電極の表面から異物を除去するために、電極の表面を研磨することが知られている。電極の表面を研磨する装置はチップドレッサーと称されている。チップドレッサーは、電極の表面を切削する刃部を含む。刃部が回転している状態において、電極を刃部に押し付けることにより、電極の表面を研磨することができる（たとえば、特開２０１４−１００７２９号公報および特開２００８−２０７１８９号公報を参照）。

また、特開２０１５−３００００号公報には、溶接チップを研磨するドレッサーを備える溶接システムが開示されている。この溶接システムは、研磨を停止すると判定された場合に、溶接チップの研磨の停止を指示する指示部を備える。指示部は、ドレッサーの研磨板を回転させるトルクが所定の上限値以下となる範囲で上昇させるように、溶接チップをドレッサーに押し当てる加圧力を指示する。

特開２０１４−１００７２９号公報 特開２００８−２０７１８９号公報 特開２０１５−３００００号公報

チップドレッサーにて電極を研磨する場合に、電極が刃部に対して押圧される。ところで、研磨を実施している期間中に、電極を押し付ける力が強くなる場合がある。この場合に、刃部の回転速度が低下する。刃部の回転速度を一定に維持する制御を行っている場合には、刃部を回転させるモータはトルクを増大させる。この結果、チップドレッサーの構成部品に過大な負荷が加わる場合がある。例えば、刃部の切削能力が劣化している場合に、所定の回転速度で研磨を行うためには、大きなトルクが必要になる。モータの供給する電流を増加した結果、モータ、減速機、ベアリング、および刃部等に過大な負荷が加わる場合がある。

チップドレッサーの構成部品に過大な負荷が加わると、構成部品が故障したり、構成部品の寿命が短くなったりするという問題があった。例えば、刃部が欠けたり、減速機およびベアリングの寿命が短くなったりするという問題があった。

本開示の一態様のスポット溶接システムは、互いに対向して配置された一対の電極を有するスポット溶接ガンと、スポット溶接ガンの位置および姿勢を変更するロボットとを備える。スポット溶接システムは、電極の表面を研磨するチップドレッサーを備える。スポット溶接システムは、スポット溶接ガンおよびチップドレッサーを制御する制御装置を備える。チップドレッサーは、電極の表面を切削する刃部と、刃部を回転させる刃部駆動モータとを含む。制御装置は、チップドレッサーを制御するドレッサー制御部を含む。ドレッサー制御部は、刃部駆動モータのトルクを検出する。ドレッサー制御部は、刃部駆動モータのトルクが予め定められたトルク上限値を超える場合に、刃部駆動モータの回転速度を減少させる速度低下制御を実施する。

本開示の一態様によれば、チップドレッサーの構成部品に過大な負荷が加わることを抑制するスポット溶接システムを提供することができる。

実施の形態におけるスポット溶接システムの概略図である。 実施の形態におけるスポット溶接ガンの一対の電極とチップドレッサーの本体部との拡大概略図である。 実施の形態におけるスポット溶接システムのブロック図である。 実施の形態における溶接ガン制御部のブロック図である。 実施の形態におけるドレッサー制御部のブロック図である。 第１の比較例の制御のタイムチャートである。 実施の形態におけるスポット溶接システムの第１の制御のタイムチャートである。 実施の形態におけるスポット溶接システムの制御のフローチャートである。 実施の形態におけるチップドレッサーの速度制御のフローチャートである。 第２の比較例の制御のタイムチャートである。 実施の形態におけるスポット溶接システムの第２の制御のタイムチャートである。

図１から図１１を参照して、実施の形態におけるスポット溶接システムについて説明する。本実施の形態のスポット溶接システムは、電極を研磨する研磨装置としてのチップドレッサーを備える。

図１に、本実施の形態におけるスポット溶接システムの概略図を示す。図２に、本実施の形態におけるスポット溶接ガンおよびチップドレッサーの本体部の拡大概略図を示す。図１および図２を参照して、スポット溶接システム１０は、ロボット１２と、スポット溶接ガン１４とを備える。本実施の形態のロボット１２は、複数の関節部を有する多関節ロボットである。

スポット溶接システム１０は、ロボット１２およびスポット溶接ガン１４を制御する制御装置１５を備える。制御装置１５は、バスを介して互いに接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する演算処理装置により構成されている。ロボット１２およびスポット溶接ガン１４は、通信装置を介して制御装置１５に接続されている。

スポット溶接システム１０は、ワークに対するスポット溶接ガン１４の相対的な位置および姿勢を変更可能に形成されている。ロボット１２がスポット溶接ガン１４を移動することにより、ワークに対するスポット溶接ガン１４の位置が変更される。

本実施の形態のロボット１２は、垂直多関節型である。ロボット１２は、床面に設置される基台２０と、鉛直方向に延びる軸線の周りに回転可能に形成された旋回台２２とを含む。ロボット１２は、旋回台２２に支持されて回動可能な下部アーム２４と、下部アーム２４に支持されて回動可能な上部アーム２６と、上部アーム２６に回転可能に支持された手首部２８とを含む。ロボット１２は、旋回台２２、下部アーム２４、上部アーム２６および手首部２８を駆動するロボット駆動モータ２９を含む。ロボット駆動モータ２９が駆動することにより、ロボット１２の位置および姿勢が変化する。

なお、ロボットとしては、上記の形態に限られず、スポット溶接ガン１４の位置および姿勢が変更できる任意のロボットを採用することができる。

スポット溶接ガン１４は、可動電極３０と可動電極３０に対向して配置される対向電極３２とから構成される一対の電極を含む。スポット溶接ガン１４は、可動電極３０を移動する電極駆動モータ３４を含む。可動電極３０は、対向電極３２と対向する方向に移動する。電極駆動モータ３４が駆動することにより、可動電極３０が対向電極３２に接近したり、離れたりする。スポット溶接ガン１４は、可動電極３０と対向電極３２との間にワークを挟んだ状態で、可動電極３０と対向電極３２との間に電圧を印加することによりスポット溶接を行う。

本実施の形態のスポット溶接システム１０は、チップドレッサー４０を備える。チップドレッサー４０は、スポット溶接ガン１４の電極３０，３２の先端部を研磨する。チップドレッサー４０は、ロボット１２が駆動することにより、スポット溶接ガン１４の電極３０，３２がチップドレッサー４０に届く範囲内に配置することができる。チップドレッサー４０は、通信装置を介して制御装置１５と通信できるように形成されている。チップドレッサー４０は、制御装置１５により制御されている。

チップドレッサー４０は、刃部４２が配置された本体部４１を備える。チップドレッサー４０は、本体部４１を支持する支持部材４５を備える。支持部材４５には、ブラケット４４が固定されている。本体部４１の上側および下側には、ばね４６が配置されている。ばね４６は、鉛直方向に延びたり縮んだりするように配置されている。本体部４１は、ばね４６を介してブラケット４４に支持されている。本体部４１は、ばね４６の弾性力により、鉛直方向に自由に移動できるように形成されている。

チップドレッサー４０の本体部４１の端部には、刃部４２が配置されている。刃部４２は、電極３０，３２の表面を切削するカッターである。刃部４２は、カッターホルダー４７に支持されている。刃部４２およびカッターホルダー４７は、本体部４１に形成された貫通穴の内部に配置されている。刃部４２は、電極３０，３２の先端部の形状に対応した形状を有する。本実施の形態におけるチップドレッサー４０は、可動電極３０および対向電極３２を同時に研磨する。

刃部４２およびカッターホルダー４７は、回転軸９１の周りに回転する。チップドレッサー４０は、刃部４２を回転させる刃部駆動モータ４３を含む。刃部駆動モータ４３の回転力は、本体部４１の内部に配置された減速機を介してカッターホルダー４７に伝達される。刃部４２は、カッターホルダー４７と一体的に回転する。

スポット溶接システム１０は、通信装置を介して制御装置１５に接続された教示操作盤３７を備える。教示操作盤３７は、ロボット１２、スポット溶接ガン１４、およびチップドレッサー４０に関する情報を入力する入力部３８を含む。作業者は、動作プログラムや判定値などを入力部３８から制御装置１５に入力することができる。入力部３８は、キーボードやダイヤルなどにより構成されている。教示操作盤３７は、ロボット１２、スポット溶接ガン１４およびチップドレッサー４０に関する情報を表示する表示部３９を含む。

チップドレッサー４０にて電極３０，３２を研磨する場合に、刃部駆動モータ４３は、刃部４２を回転させる。ロボット１２を駆動することにより、スポット溶接ガン１４の位置および姿勢が調整される。ロボット１２は、対向電極３２が刃部４２の仮面に接触するようにスポット溶接ガン１４を配置する。チップドレッサー４０の本体部４１は、ばね４６に支持されている。ばね４６の弾性力は、電極３０，３２を研磨するときの押圧力よりも十分に小さい。このため、２つの電極３０，３２のうち、一方の電極が刃部に接触しても研磨が開始されることはない。電極３０，３２の研磨は、刃部４２を一対の電極３０，３２にて挟んだ時に開始される。

次に、電極駆動モータ３４は、可動電極３０を移動する。可動電極３０を刃部４２に接触させる。さらに、電極駆動モータ３４が出力するトルクにより、可動電極３０を刃部４２に押し付ける。可動電極３０に加えられる押圧力により、可動電極３０および対向電極３２は、強い力で刃部４２を挟みこむ。この時に、電極３０，３２の先端部は、刃部４２にて切削される。チップドレッサー４０の本体部４１は、鉛直方向に自由に移動するために、可動電極３０に対する刃部４２からの反力と、対向電極３２に対する刃部４２からの反力とをほぼ同じにすることができる。このように、２つの電極３０，３２は、互いに等しい押圧力にて研磨されることができる。

電極３０，３２の研磨は、予め定められた時間長さにて実施することができる。電極３０，３２の研磨が終了した時には、スポット溶接ガン１４は、可動電極３０を移動して、可動電極３０を刃部４２から離す。この後に、ロボット１２が駆動して、対向電極３２を刃部４２から離す。そして、チップドレッサー４０は、刃部４２の回転を停止することができる。

図３に、本実施の形態のスポット溶接システムのブロック図を示す。図１および図３を参照して、制御装置１５は、ロボット１２の制御、スポット溶接ガン１４の制御、およびチップドレッサー４０の制御に関する情報を記憶する記憶部５１を含む。動作プログラムおよび判定値は、記憶部５１に記憶される。

制御装置１５は、ロボット１２を制御するロボット制御部１６を含む。ロボット制御部１６は、ロボット駆動モータ２９を制御するロボット動作制御部５３を含む。ロボット動作制御部５３は、動作プログラムに基づく動作指令をロボット駆動回路５４に送出する。ロボット駆動回路５４は、動作指令に基づく電気をロボット駆動モータ２９に供給する。

ロボット１２は、ロボット１２の位置および姿勢を検出するためのロボット位置検出器５６を含む。本実施の形態のロボット位置検出器５６は、それぞれのロボット駆動モータ２９に取り付けられた回転位置検出器を含む。ロボット制御部１６は、ロボット位置検出器５６から出力される回転位置に関する信号を受信する。ロボット制御部１６は、ロボット１２の位置および姿勢に基づいて、スポット溶接ガン１４の位置および姿勢を検出することができる。

図４に、本実施の形態における溶接ガン制御部のブロック図を示す。図１、図３および図４を参照して、制御装置１５は、スポット溶接ガン１４を制御する溶接ガン制御部１７を含む。溶接ガン制御部１７は、電極駆動モータ３４の制御および電極３０，３２に印加する電圧の制御を実施する溶接ガン動作制御部６２を含む。溶接ガン動作制御部６２は、動作プログラムに基づく動作指令を電極駆動回路６３および電圧供給回路６４に送出する。電極駆動回路６３は、動作指令に基づく電気を電極駆動モータ３４に供給する。電圧供給回路６４は、動作指令に基づく電圧を可動電極３０および対向電極３２に供給する。

溶接ガン制御部１７は、可動電極３０の位置を検出する位置検出部６７を含む。スポット溶接ガン１４は、可動電極３０の位置を検出するための電極位置検出器６５を含む。本実施の形態の電極位置検出器６５は、電極駆動モータ３４に取り付けられた回転位置検出器を含む。位置検出部６７は、電極位置検出器６５の出力に基づいて、可動電極３０の位置を検出する。

溶接ガン制御部１７は、電極駆動モータ３４が出力するトルクを検出するトルク検出部６６を含む。トルク検出部６６は、例えば電極駆動モータ３４を制御する動作指令に基づいて、電極駆動モータ３４が出力するトルクを検出することができる。または、電極駆動モータ３４に供給する電流値を検出する電流検出器をスポット溶接ガン１４に配置することができる。トルク検出部６６は、電流検出器が検出する電流値に基づいてトルクを算出しても構わない。

図５に、本実施の形態におけるドレッサー制御部のブロック図を示す。図１、図３および図５を参照して、制御装置１５は、チップドレッサー４０を制御するドレッサー制御部１８を含む。ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３を制御するドレッサー動作制御部７２を含む。ドレッサー動作制御部７２は、動作プログラムに基づく動作指令を刃部駆動回路７３に送出する。刃部駆動回路７３は、動作指令に基づく電気を刃部駆動モータ４３に供給する。

ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３の回転速度を検出する回転速度検出部７５を含む。チップドレッサー４０は、刃部駆動モータ４３の回転位置を検出する回転位置検出器７４を含む。本実施の形態の回転位置検出器７４は、刃部駆動モータ４３に取り付けられている。回転速度検出部７５は、回転位置検出器７４の出力により刃部駆動モータ４３の回転速度を検出する。

ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３が出力するトルクを検出するトルク検出部７７を含む。トルク検出部７７は、例えば刃部駆動モータ４３を制御する動作指令に基づいて、刃部駆動モータ４３が出力するトルクを検出することができる。または、刃部駆動モータ４３に供給する電流値を検出する電流検出器をチップドレッサー４０に配置することができる。トルク検出部７７は、電流検出器が検出する電流値に基づいてトルクを算出しても構わない。

ドレッサー動作制御部７２は、動作プログラムおよび電極を研磨しているときの状態に基づいて、刃部駆動モータ４３の回転速度を制御する。刃部駆動モータ４３の回転速度が制御されることにより、刃部駆動モータ４３が出力するトルクが制御される。モータが出力するトルクは、モータに供給する電流の大きさに依存する。ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３に供給する電流値を調整することにより、刃部駆動モータ４３が出力するトルクを制御する。

図６に、第１の比較例のドレッサーの制御のタイムチャートを示す。縦軸の電極駆動モータ３４のトルクは、電極駆動モータ３４に供給する電流の大きさに対応する。また、電極駆動モータ３４のトルクは、電極３０，３２が刃部４２を押圧する押圧力に対応する。縦軸の刃部駆動モータ４３のトルクは、刃部駆動モータ４３に供給する電流の大きさに対応する。また、刃部駆動モータ４３が出力するトルクは、チップドレッサー４０の構成部品に加わる負荷に対応する。チップドレッサー４０の構成部品には、刃部駆動モータ４３、減速機、刃部４２、軸受けなどが含まれる。縦軸の刃部駆動モータの回転速度は、刃部４２の回転速度に対応する。

時刻ｔ０において、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３の駆動を開始する。時刻ｔ１において、刃部駆動モータ４３の回転速度は、予め定められた基準回転速度Ｓｂに到達している。

時刻ｔ２において、スポット溶接ガン１４の電極駆動モータ３４が駆動することにより、電極３０，３２が刃部４２に接触する。電極駆動モータ３４は、可動電極３０を対向電極３２に向かって移動する。電極３０，３２による押圧力が上昇する。すなわち、電極駆動モータ３４のトルクが上昇する。ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３の回転速度が基準回転速度Ｓｂを維持するように制御を実施する。溶接ガン動作制御部６２は、電極３０，３２の押圧力が一定になるように電極駆動モータ３４が出力するトルクを制御する。実質的な研磨は、電極駆動モータ３４のトルクが予め定められた基準トルクＴｂに到達したときに開始する。研磨時間ＴＬは、予め定められている。

時刻ｔ４において電極３０，３２の研磨が終了している。電極駆動モータ３４は、可動電極３０を対向電極３２から離れる向きに移動する。時刻ｔ５において、可動電極３０が刃部４２から離れている。次に、ロボット１２は、対向電極３２を刃部４２から離す。この後に、ロボット１２は、スポット溶接ガン１４をチップドレッサー４０から離す。時刻ｔ６において、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３を停止する制御を開始する。時刻ｔ７において、刃部駆動モータ４３が完全に停止している。

このような電極３０，３２の研磨において、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３の回転速度が一定になるようにフィードバック制御を実施する。時刻ｔ２以降において、電極３０，３２の押圧力が増大すると、刃部４２の回転速度が減少する力が刃部４２に作用する。刃部駆動モータ４３の回転速度が減少する力が作用するが、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３の回転速度が基準回転速度Ｓｂを維持するように制御する。このために、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３に供給する電流を増大する。刃部駆動モータ４３のトルクが上昇する。

一方で、溶接ガン動作制御部６２は、電極３０，３２の押圧力が一定になるように制御する。溶接ガン動作制御部６２は、電極駆動モータ３４が出力するトルクが基準トルクＴｂになるように制御する。電極３０，３２の押圧力が調整される。

電極３０，３２の押圧力を調整する制御では、例えば、電極駆動モータ３４が出力するトルクが予め定められた基準トルクＴｂになるようにフィードバック制御を実施することができる。溶接ガン制御部１７のトルク検出部６６は、電極駆動モータ３４が出力するトルクを検出する。溶接ガン動作制御部６２は、現在のトルクと基準トルクＴｂとの差を算出する。溶接ガン動作制御部６２は、現在のトルクと基準トルクＴｂとの差に基づいて、電極駆動モータ３４に供給する電流の大きさを制御する。現在のトルクが基準トルクＴｂよりも小さい場合に、溶接ガン動作制御部６２は、電極駆動モータ３４に供給する電流を増大する制御を実施する。一方で、現在のトルクが基準トルクＴｂよりも大きい場合に、溶接ガン動作制御部６２は、電極駆動モータ３４に供給する電流を減少する制御を実施する。

なお、電極３０，３２の押圧力を調整する制御では、トルクの代わりに電極駆動モータ３４に供給する電流値を用いて制御しても構わない。基準トルクに対応する基準電流値を予め定めておくことができる。溶接ガン動作制御部６２は、電極駆動モータ３４に供給する電流値が予め定められた基準電流値になるように制御しても構わない。

または、電極３０，３２の押圧力を調整する制御では、トルクリミット方式を採用することができる。トルクリミット方式では、溶接ガン動作制御部６２は、可動電極３０の位置に基づいて可動電極３０を移動する。溶接ガン動作制御部６２は、可動電極３０が移動している期間中に電極駆動モータ３４が出力するトルクが基準トルクＴｂに到達した場合に、可動電極３０の移動を停止する。または、溶接ガン動作制御部６２は、可動電極３０を対向電極３２から離れる向きに移動させても構わない。電極３０，３２の研磨を行う時の可動電極３０の基準位置は予め定められている。溶接ガン制御部１７の位置検出部６７は、可動電極３０の位置を検出する。溶接ガン動作制御部６２は、現在の位置と基準位置との差に基づいて、可動電極３０を対向電極３２に近づける。この時に、トルク検出部６６は、電極駆動モータ３４が出力するトルクを検出する。溶接ガン動作制御部６２は、電極駆動モータ３４が出力するトルクが基準トルクに到達した時に、電極駆動モータ３４を停止させることができる。

ところで、研磨の開始時には、時刻ｔ２から電極駆動モータ３４のトルクが上昇する。上記のいずれの電極３０，３２の押圧力の制御を採用しても、電極駆動モータ３４のトルクは、予め定められた基準トルクＴｂにて上昇を停止しない場合がある。電極駆動モータ３４のトルクは、基準トルクＴｂを一時的に超える場合がある。すなわち、電極駆動モータ３４のトルクには、オーバーシュートが発生する場合がある。刃部４２には、過大な押圧力が加わる。ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３の回転速度が低下しないように、刃部駆動モータ４３に供給する電流を増大させる。この結果、図６の領域Ａに示されるように、刃部駆動モータ４３の出力するトルクが過大になる。チップドレッサー４０の構成部品に過大な負荷が加わる場合がある。オーバーシュートが生じた後には、電極駆動モータ３４のトルクは、基準トルクＴｂに戻る。また、刃部駆動モータ４３のトルクは、トルクＴｘまで減少する。

本実施の形態のスポット溶接システム１０は、チップドレッサー４０の構成部品に過大な負荷が加わらないように、チップドレッサー４０を制御する。ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３のトルクを検出する。刃部駆動モータ４３のトルクが予め定められたトルク上限値Ｔｔを超える場合に、ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３の回転速度を現在の回転速度から減少させる速度低下制御を実施する。

図７に、本実施の形態における第１の制御のタイムチャートを示す。第１の比較例と同様に、本実施の形態の制御においても、溶接ガン制御部１７は、電極駆動モータ３４のトルクが基準トルクＴｂになるように制御を実施する。また、通常の制御時に、ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３の回転速度が基準回転速度Ｓｂになるように制御を実施する。時刻ｔ２までの制御は、前述の第１の比較例の制御と同様である。

時刻ｔ０において、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３の駆動を開始する。刃部駆動モータ４３が出力するトルクが上昇する。時刻ｔ１において、刃部駆動モータ４３の回転速度は、予め定められた基準回転速度Ｓｂに到達している。この基準回転速度Ｓｂは、動作プログラムに含まれている。

回転速度検出部７５は、刃部駆動モータ４３の回転速度を検出する。刃部駆動モータ４３の回転速度が基準回転速度Ｓｂよりも小さい場合には、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３の回転速度が基準回転速度Ｓｂになるように、刃部駆動モータ４３に供給する電流を増大させる制御を行う。刃部駆動モータ４３の回転速度が基準回転速度Ｓｂよりも大きい場合には、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３に供給する電流を減少させる制御を行う。

時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間において、刃部駆動モータ４３の起動時には回転速度を増大する。このために、一時的に刃部駆動モータ４３のトルクが増大する。この後に、刃部駆動モータ４３のトルクが減少してトルクＴｉになる。トルクＴｉは、刃部４２が予め定められた速度で空転しているときのトルクである。次に、ロボット１２が駆動することにより、対向電極３２が刃部４２に接触する。

時刻ｔ２において、溶接ガン動作制御部６２は可動電極３０を移動する。可動電極３０および対向電極３２が刃部４２に接触する。可動電極３０が移動することにより、電極３０，３２の押圧力が上昇する。溶接ガン制御部１７のトルク検出部６６は、電極駆動モータ３４のトルクを検出する。溶接ガン動作制御部６２は、電極駆動モータ３４のトルクが基準トルクＴｂになるように、電極駆動モータ３４に供給する電流を調整する。基準トルクＴｂは、予め定められている。動作プログラムには、基準トルクＴｂが定められている。電極駆動モータ３４に供給する電流が増大することにより、電極３０，３２の押圧力も増大する。この結果、刃部４２を回転させる刃部駆動モータ４３の負荷が増大する。

本実施の形態のドレッサー制御部１８のトルク検出部７７は、刃部駆動モータ４３が出力するトルクを検出する。刃部駆動モータ４３のトルクは、時刻ｔ２から上昇している。動作プログラムには、刃部駆動モータ４３のトルク上限値Ｔｔが定められている。トルク上限値Ｔｔは、チップドレッサー４０の構成部品に加わる負荷に基づいて予め定められている。トルク上限値Ｔｔは、構成部品が損傷したり寿命が短くなったりしないように設定される。トルク上限値Ｔｔは、通常の研磨時のトルクＴｘよりも大きく設定される。

電極駆動モータ３４のトルクには、基準トルクＴｂよりも大きくなるオーバーシュートが生じている。時刻ｔ１１において、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３が出力するトルクがトルク上限値Ｔｔに到達したことを検出する。本実施の形態のドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３の回転速度を低下させる制御を実施する。

ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３のトルクがトルク上限値Ｔｔを超えないように、刃部駆動モータ４３の回転速度を低下させる。刃部駆動モータ４３のトルクがトルク上限値Ｔｔに維持される。図７に示す例では、刃部駆動モータ４３の回転速度は、回転速度Ｓｘまで減少している。このように、ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３の回転速度を減少させる速度低下制御を実施する。この制御により、刃部駆動モータ４３が出力するトルクが過大になることを抑制できる。この結果、チップドレッサー４０の構成部品に過大な負荷が加わることを抑制できる。構成部品が損傷したり、構成部品の寿命が短くなったりすることを抑制できる。

電極駆動モータ３４のトルクは、オーバーシュートにより一時的に増大にした後に低下する。電極駆動モータ３４のトルクは、基準トルクＴｂまで下降する。時刻ｔ３において、電極駆動モータ３４のトルクは、基準トルクＴｂになる。電極駆動モータ３４のトルクが低下すると、電極３０，３２の押圧力も低下する。刃部駆動モータ４３に加わる負荷が減少する。このために、刃部駆動モータ４３のトルクは減少して、トルク上限値Ｔｔ未満になる。

本実施の形態のドレッサー制御部１８のトルク検出部７７は、速度低下制御を実施した後に刃部駆動モータ４３のトルクを検出する。時刻ｔ１２において、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３のトルクがトルク上限値Ｔｔよりも小さいことを検出する。そして、ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３の回転速度を増加させる速度上昇制御を実施する。電極駆動モータ３４のトルクの低下に伴って、刃部駆動モータ４３の回転速度を基準回転速度Ｓｂまで上昇する。時刻ｔ３において、刃部駆動モータ４３の回転速度は基準回転速度Ｓｂになる。この時の刃部駆動モータ４３が出力するトルクは、トルクＴｘになっている。トルクＴｘは、トルク上限値Ｔｔよりも小さい。

本実施の形態では、研磨を実施する時間である研磨時間ＴＬは、予め定められている。図７に示す例では、電極駆動モータ３４のトルクが基準トルクＴｂに到達した時間を研磨の開始時刻としている。

溶接ガン制御部１７は、研磨の開始時刻から研磨時間ＴＬが経過したことを検出する。時刻ｔ４において、溶接ガン制御部１７は、電極３０，３２の研磨の終了時刻を検出する。溶接ガン動作制御部６２は、電極駆動モータ３４を駆動して可動電極３０を刃部４２から離す。電極３０，３２の押圧力は減少する。可動電極３０が刃部４２から離れた後に電極駆動モータ３４は停止する。時刻ｔ５において、電極駆動モータ３４のトルクが零になる。チップドレッサー４０においては、刃部駆動モータ４３の回転速度は一定に維持されるために、刃部駆動モータ４３のトルクが減少する。時刻ｔ５において、刃部駆動モータ４３のトルクは、空転時のトルクＴｉになる。ロボット動作制御部５３は、ロボット１２を駆動して、対向電極３２を刃部４２から離す。

時刻ｔ６において、ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３を停止する制御を開始する。時刻ｔ６から刃部駆動モータ４３の回転速度が低下する。そして、時刻ｔ７において、刃部駆動モータ４３の回転速度が零になる。すなわち、時刻ｔ７において、刃部駆動モータ４３が完全に停止する。

図８に、本実施の形態におけるスポット溶接システムの制御のフローチャートを示す。ステップ１１１において、ロボット制御部１６は、ロボット１２を駆動して、ロボット１２の位置および姿勢を変更する。ロボット１２は、電極３０，３２を予め定められた開始位置に配置する。

ステップ１１２において、ドレッサー制御部１８は、刃部４２の回転を開始する。ステップ１１３において、溶接ガン制御部１７は、可動電極３０を移動して研磨を開始する。この時に、溶接ガン動作制御部６２は、電極３０，３２の押圧力が予め定められた基準値になるように、可動電極３０を移動する。溶接ガン動作制御部６２は、電極駆動モータ３４に供給する電流を制御する。

次に、ステップ１１４において、ドレッサー制御部１８は、速度制御を開始する。本実施の形態においては、電極３０，３２がチップドレッサー４０の刃部４２に接触した時に速度制御を開始している。溶接ガン制御部１７は、可動電極３０が刃部４２に接触した時に、速度制御を開始する信号をドレッサー制御部１８に送信する。本実施の形態の速度制御は、速度低下制御および速度上昇制御を含む。なお、速度制御においては、速度上昇制御を実施しなくても構わない。

図９に、本実施の形態の速度制御のフローチャートを示す。ステップ１３１において、ドレッサー制御部１８は、速度制御の開始信号を検出する。始めにドレッサー制御部１８は、速度低下制御を実施する。ステップ１３２において、ドレッサー制御部１８のトルク検出部７７は、刃部駆動モータ４３が出力するトルクを検出する。

次に、ステップ１３３において、ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３のトルクが、トルク上限値Ｔｔよりも大きいか否かを判別する。すなわち、刃部駆動モータ４３が過大なトルクを出力しているか否かを判別する。ステップ１３３において、刃部駆動モータ４３の出力するトルクがトルク上限値Ｔｔよりも大きい場合には、制御はステップ１３４に移行する。

ステップ１３４において、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３の回転速度を低下させる。刃部駆動モータ４３の回転速度を減少させる制御では、任意の方法により回転速度を減少させることができる。たとえば、ドレッサー動作制御部７２は、予め定められた減少量にて回転速度を下げる制御を実施することができる。または、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３の現在のトルクとトルク上限値との差に基づいて、減少量を設定しても構わない。ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３のトルクとトルク上限値との差が大きいほど減少量を大きくする制御を実施することができる。次に、制御はステップ１３２に戻り、刃部駆動モータ４３のトルクが検出される。この速度低下制御は、刃部駆動モータ４３のトルクが、トルク上限値Ｔｔ以下になるまで継続される。

ステップ１３３において、刃部駆動モータ４３のトルクがトルク上限値以下である場合に、制御はステップ１３５に移行する。次に、ドレッサー制御部１８は、速度上昇制御を実施する。ステップ１３５において、ドレッサー制御部１８の回転速度検出部７５は、刃部駆動モータ４３の回転速度を検出する。

ステップ１３６において、ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３のトルクがトルク上限値Ｔｔよりも小さいか否かを判別する。更に、ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３の回転速度が基準回転速度Ｓｂよりも小さいか否かを判別する。刃部駆動モータ４３のトルクがトルク上限値よりも小さく、更に、刃部駆動モータ４３の回転速度が基準回転速度よりも小さい場合に、制御は、ステップ１３７に移行する。なお、刃部駆動モータ４３のトルクがトルク上限値Ｔｔである場合には、制御はステップ１３９に移行する。

ステップ１３７において、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３の回転速度を増加させる制御を実施する。刃部駆動モータ４３の回転速度を増加させる制御では、任意の方法により回転速度を増加させることができる。たとえば、予め定められた増加量にて回転速度を上げる制御を実施することができる。または、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３の現在のトルクとトルク上限値との差に基づいて、増加量を設定しても構わない。

次に、ステップ１３８において、トルク検出部７７は、刃部駆動モータ４３のトルクを検出する。制御は、ステップ１３５に戻る。このような速度上昇制御は、刃部駆動モータ４３の回転速度が基準回転速度に到達するまで継続される。または、速度上昇制御は、刃部駆動モータ４３のトルクがトルク上限値以上になるまで継続される。

ステップ１３６において、刃部駆動モータ４３のトルクがトルク上限値以上の場合、または刃部駆動モータ４３の回転速度が基準回転速度以上の場合に、制御はステップ１３９に移行する。ステップ１３９において、ドレッサー制御部１８は、速度制御の終了信号を受信したか否かを判別する。速度制御の終了信号を受信していない場合には、制御はステップ１３２に戻る。そして、ドレッサー制御部１８は、速度低下制御、速度上昇制御、または、現在の回転速度を維持する制御を実施する。

ステップ１３９において、速度制御の終了信号を受信した場合には、速度制御を終了する。このように、速度制御を実施することができる。速度制御は、任意の時期に開始することができる。また、速度制御は、任意の時期に終了することができる。

図８を参照して、ステップ１１４にて速度制御を開始した後に、ステップ１１５において、溶接ガン制御部１７は、研磨の開始時刻を検出する。本実施の形態においては、溶接ガン制御部１７は、電極駆動モータ３４のトルクが基準トルクＴｂに到達した時間を検出する。そして、溶接ガン制御部１７は、この時間を研磨の開始時刻に設定している。ステップ１１６において、溶接ガン制御部１７は、研磨の終了時刻を設定する。本実施の形態では、研磨の開始時刻から予め定められた研磨時間ＴＬが経過した時刻を研磨の終了時刻に設定している。

なお、研磨の開始時刻および研磨の終了時刻は、電極３０，３２が刃部４２に向かって押圧されている任意の期間内に設定することができる。例えば、可動電極が刃部に接触した時刻を研磨の開始時刻に設定しても構わない。また、可動電極が刃部に接触した時刻から予め定められた時間の経過後の時刻を研磨の終了時刻に設定しても構わない。

次に、ステップ１１７において、溶接ガン制御部１７は、研磨の終了時刻に到達したか否かを判別する。ステップ１１７において、現在の時間が研磨の終了時刻でない場合には、ステップ１１７の制御を繰り返す。すなわち、チップドレッサー４０は、速度制御を実施しながら、電極３０，３２の研磨を継続する。ステップ１１７において、現在の時間が研磨の終了時刻である場合には、制御はステップ１１８に移行する。

ステップ１１８において、溶接ガン動作制御部６２は、可動電極３０を刃部４２から離して研磨を終了する。ロボット動作制御部５３は、対向電極３２が刃部４２から離れるように、ロボット１２の位置および姿勢を制御する。

次に、ステップ１１９において、ドレッサー制御部１８は、速度制御を終了する。ロボット制御部１６は、ロボット１２の退避が完了した後に、ロボット１２の退避が完了した信号をドレッサー制御部１８に送信する。ドレッサー制御部１８は、ロボット１２の退避が完了した信号を受信して、速度制御を終了する。

次に、ステップ１２０において、ドレッサー動作制御部７２は、刃部４２の回転を停止する。ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３への電気の供給を停止する。

このように、本実施の形態のスポット溶接システムは、刃部に加わるトルクの制限を設けることにより、チップドレッサーの構成部品に過大な負荷が加わることを抑制できる。本実施の形態のスポット溶接システムは、チップドレッサーの構成部品を保護することができる。

次に、刃部駆動モータが出力するトルクが過大になる他の実施例について説明する。他の実施例では、チップドレッサーの刃部が劣化している。

図１０に、第２の比較例の制御のタイムチャートを示す。第２の比較例の制御において、時刻ｔ２までは、第１の比較例の制御と同様である。時刻ｔ２において、電極３０，３２にて刃部４２を挟む。第２の比較例では、電極駆動モータ３４のトルクにオーバーシュートは生じていない。時刻ｔ８において、電極駆動モータ３４のトルクが基準トルクＴｂに到達している。電極３０，３２の研磨は、時刻ｔ４まで実施する。

チップドレッサー４０の刃部４２が長期間の使用等により劣化していると、刃部４２の切削能力が低くなる。劣化している刃部４２を使用した場合には、正常の刃部４２を使用した場合よりも刃部４２に対して大きな負荷が加わる。時刻ｔ２から時刻ｔ８までの期間では、刃部駆動モータ４３のトルクが上昇している。刃部駆動モータ４３の回転速度を基準回転速度Ｓｂに維持するためには、領域Ｃに示す様に、大きな刃部駆動モータ４３のトルクが必要になる。刃部駆動モータ４３の回転速度を基準回転速度Ｓｂに維持するために、刃部駆動モータ４３に供給される電流は大きくなる。領域ＣのトルクＴｘは、トルク上限値Ｔｔよりも大きくなる。このために、領域Ｃの期間では、チップドレッサー４０の構成部品に過大な負荷が加わる。

図１１に、本実施の形態の第２の制御のタイムチャートを示す。第２の制御においては、第１の制御と同様の速度制御を実施する。時刻ｔ２において、ドレッサー制御部１８は、速度制御を開始している。時刻ｔ１５において、刃部駆動モータ４３のトルクがトルク上限値Ｔｔに到達している。このために、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３の回転速度を低下させる速度低下制御を実施している。時刻ｔ１６において、刃部駆動モータ４３のトルクがほぼ一定に維持できる回転速度Ｓｘに到達している。

時刻ｔ４において、電極３０，３２の研磨が終了している。溶接ガン動作制御部６２は、可動電極３０を刃部４２から離す向きに移動する。電極３０，３２の押圧力が低下すると共に、刃部４２の負荷も低下する。刃部駆動モータ４３が出力するトルクは、トルク上限値Ｔｔ未満になる。このために、ドレッサー動作制御部７２は、刃部駆動モータ４３の回転速度を増加させる速度上昇制御を実施している。時刻ｔ５において、電極駆動モータ３４のトルクが零になる。また、時刻ｔ５において、刃部駆動モータ４３の回転速度は、基準回転速度Ｓｂに到達している。

このように、刃部の切削能力が低下した場合にも、本実施の形態における速度制御を適用して、チップドレッサーの構成部品に過大な負荷が加わることを抑制できる。

図７および図１１を参照して、本実施の形態において、ドレッサー制御部１８は、スポット溶接ガン１４の電極３０，３２が刃部４２の押圧を開始すると共に速度低下制御を開始している。この制御により、電極３０，３２の研磨が開始されるまでの期間において、速度低下制御が実施されることを回避することができる。特に、刃部駆動モータ４３の起動時において、回転速度が上昇している期間中に、速度低下制御が実施されることを回避することができる。刃部駆動モータ４３の回転速度が基準回転速度まで上昇する時間が長くなることを回避できる。

また、本実施の形態の速度制御では、速度低下制御に加えて速度上昇制御を実施している。この制御を実施することにより、刃部４２の回転速度の低下により、電極３０，３２の研磨量が少なくなることを抑制することができる。特に、本実施の形態の第１の制御では、電極駆動モータ３４のオーバーシュートが生じる期間のみ刃部４２の回転速度を低下させる制御を実施することができる。

本実施の形態の速度低下制御では、刃部駆動モータ４３のトルクがトルク上限値Ｔｔを超えないように刃部４２の回転速度を減少している。この場合に、刃部４２の回転速度の減少量が大きい場合がある。例えば、電極３０，３２と刃部４２との間に異物が挟まる場合に、刃部４２の回転速度の減少量が大きくなる。刃部４２の回転速度が低すぎると正常に研磨できない虞がある。そこで、ドレッサー制御部１８の回転速度検出部７５は、刃部駆動モータ４３の回転速度を検出することができる。ドレッサー制御部１８は、検出した回転速度が予め定められた速度下限値よりも小さい場合に、他の装置に警告の信号を発信することができる。速度下限値は、基準回転速度Ｓｂよりも小さい値であり、動作プログラムに定めておくことができる。この制御により、正常な研磨が実施されない状態にて、研磨を継続することを回避できる。

例えば、ドレッサー制御部１８は、教示操作盤３７に警告の信号を送信することができる。教示操作盤３７は、表示部３９に刃部駆動モータ４３の回転速度が低くなったことを表示することができる。作業者は、表示部３９に表示された警告を見ることにより、チップドレッサー４０の点検等を行うことができる。警告の信号を送信する他の装置としては、教示操作盤に限られず、任意の装置に発信することができる。

ところで、ドレッサー制御部１８が速度低下制御を実施すると、刃部４２の回転速度が小さくなるために、電極３０，３２を十分に研磨できなくなる虞がある。初期の研磨時間ＴＬは、予め定められている。本実施の形態のドレッサー制御部１８は、速度低下制御を実施した後に、研磨時間ＴＬを長くする制御を実施することができる。

図１１を参照して、第２の制御の例では、速度低下制御を実施した場合に、刃部４２の回転速度が低下する。刃部４２に加わるトルクは一定であるが、刃部４２の回転速度が低下する。そこで、ドレッサー制御部１８は、研磨時間ＴＬを長くする制御を実施することができる。例えば、ドレッサー制御部１８は、予め定められた延長時間を現在の研磨時間ＴＬに加算して、新たな研磨時間を設定することができる。または、ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３の回転速度の低下量に基づいて、研磨時間ＴＬの延長時間を設定することができる。ドレッサー制御部１８は、刃部駆動モータ４３の回転速度の低下量が大きいほど、延長時間を長く設定することができる。ドレッサー制御部１８は、初期の研磨時間に延長時間を加算して、新たな研磨時間を設定することができる。

なお、研磨時間ＴＬを長くする制御においては、刃部駆動モータ４３の回転速度の判定値を設定しても構わない。刃部駆動モータ４３の回転速度が判定値未満になった場合に、研磨時間ＴＬを長くする制御を実施しても構わない。この判定値は、刃部駆動モータ４３の基準回転速度Ｓｂよりも小さく設定されることができる。また、この判定値は、上記の速度下限値よりも大きな値に設定されることができる。

本実施の形態のスポット溶接ガンにおいては、研磨を実施する時に、一方の電極が移動して他方の電極は位置が固定されている。本実施の形態のスポット溶接ガンは、いわゆるＣ型のスポット溶接ガンであるが、この形態に限られない。スポット溶接ガンは、両方の電極が移動するように形成されていても構わない。例えば、スポット溶接ガンは、加圧シリンダの両側にガンアームが取り付けられたＸ型のスポット溶接ガンであっても構わない。両方の電極が移動する場合には、一方の電極を刃部に接触させた後に、他方の電極を刃部に接触させることができる。または、２つの電極を同時に刃部に接触させていても構わない。

また、本実施の形態におけるチップドレッサーは、２つの電極を同時に研磨するように形成されているが、この形態に限られない。チップドレッサーは、１つの電極ごとに研磨を実施するように形成されていても構わない。すなわち、チップドレッサーは、一方の電極を研磨した後に他方の電極を研磨するように形成されていても構わない。この場合には、チップドレッサーの本体部は支持部材に固定されており、予め定められた方向から電極を刃部に接触させることができる。

本実施の形態においては、ロボット１２、スポット溶接ガン１４、およびチップドレッサー４０を１つの制御装置１５にて制御しているが、この形態に限られない。制御装置は、ロボット制御部の機能を有するロボット制御装置、溶接ガン制御部の機能を有する溶接ガン制御装置、およびドレッサー制御部の機能を有するドレッサー制御装置を含むことができる。ロボット制御装置、溶接ガン制御装置、およびドレッサー制御装置は、通信装置にて互いに通信するように形成することができる。または、スポット溶接ガンの電極駆動モータの制御は、ロボットに付随する制御軸として制御されても構わない。

上述のそれぞれの制御においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

１０ スポット溶接システム
１２ ロボット
１４ スポット溶接ガン
１５ 制御装置
１７ 溶接ガン制御部
１８ ドレッサー制御部
３０，３２ 電極
３４ 電極駆動モータ
３７ 教示操作盤
３９ 表示部
４０ チップドレッサー
４２ 刃部
４３ 刃部駆動モータ
６２ 溶接ガン動作制御部
６６ トルク検出部
６７ 位置検出部
７２ ドレッサー動作制御部
７５ 回転速度検出部
７７ トルク検出部

Claims (5)

1. 互いに対向して配置された一対の電極を有するスポット溶接ガンと、
   前記スポット溶接ガンの位置および姿勢を変更するロボットと、
   電極の表面を研磨するチップドレッサーと、
   前記スポット溶接ガンおよび前記チップドレッサーを制御する制御装置とを備え、
   前記チップドレッサーは、電極の表面を切削する刃部と、前記刃部を回転させる刃部駆動モータとを含み、
   前記制御装置は、前記チップドレッサーを制御するドレッサー制御部を含み、
   前記ドレッサー制御部は、前記刃部駆動モータのトルクを検出し、前記刃部駆動モータのトルクが予め定められたトルク上限値を超える場合に、前記刃部駆動モータの回転速度を減少させる速度低下制御を実施する、スポット溶接システム。
2. 前記ドレッサー制御部は、前記スポット溶接ガンの電極が前記刃部の押圧を開始すると共に、前記速度低下制御を開始する、請求項１に記載のスポット溶接システム。
3. 前記ドレッサー制御部は、前記刃部駆動モータの回転速度を検出し、前記回転速度が予め定められた速度下限値よりも小さい場合に、他の装置に警告の信号を発信する、請求項１または２に記載のスポット溶接システム。
4. 電極を研磨する研磨時間が予め定められており、
   前記ドレッサー制御部は、前記速度低下制御を実施した場合に、前記研磨時間を長くする制御を実施する、請求項１から３のいずれか一項に記載のスポット溶接システム。
5. 前記ドレッサー制御部は、前記速度低下制御を実施した後に前記刃部駆動モータのトルクを検出し、前記刃部駆動モータのトルクが前記トルク上限値よりも小さい場合に、前記刃部駆動モータの回転速度を増加させる速度上昇制御を実施する、請求項１から４のいずれか一項に記載のスポット溶接システム。

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