JP2506402Y2 - スポット溶接ロボット用制御装置 - Google Patents

スポット溶接ロボット用制御装置

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JP2506402Y2 JP1991091512U JP9151291U JP2506402Y2 JP 2506402 Y2 JP2506402 Y2 JP 2506402Y2 JP 1991091512 U JP1991091512 U JP 1991091512U JP 9151291 U JP9151291 U JP 9151291U JP 2506402 Y2 JP2506402 Y2 JP 2506402Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案はスポット溶接ロボット用
制御装置に関する。さらに詳しくは、油圧制御装置や空
気圧制御装置を介することなく直接スポット溶接ガンの
チップの開閉動作の制御が行えるスポット溶接ロボット
用制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車の生産ラインなどでは
スポット溶接用ロボットが使用されている。このスポッ
ト溶接用ロボットにおいては、図６に示すような油圧や
空気圧を利用したスポット溶接ガンが用いられている。
図において、１０１は空気圧若しくは油圧式チップ昇降
装置、１０２はチップ昇降部材、１０３は空気圧若しく
は油圧制御装置、１０４はロボットコントローラを示
す。このため、この油圧や空気圧制御装置（以下、流体
系制御装置という）１０３が必要となる。この流体系制
御装置１０３は、主として電気的素子から構成されてい
るロボットコントローラ１０４と構成が根本的に異なる
ため、ロボットコントローラ１０４と一体的に構成する
ことが出来ず、別個独立に設置されている。そして、ロ
ボットコントローラ１０４は流体系制御装置１０３の制
御素子を制御することにより、間接的にスポット溶接ガ
ンＧの制御を行っている。そのため、制御系が複雑にな
るとともにコスト上昇の要因ともなっている。
【０００３】さらに、流体系制御装置１０３には、配
管、シリンダ、弁など一定の容積を有する素子が用いら
れているので、時間遅れが生じやすい。従って、主とし
て電気的素子により構成され時間遅れの少ないロボット
コントローラと、同期制御を行うことが困難である。こ
のため、図７に示すようにロボットコントローラにて、
ロボットを所定位置に移動した後、流体系制御装置１０
３によりスポット溶接ガンＧのチップＧ１を駆動しスポ
ット溶接を行っている。さらに、スポット溶接が完了し
た後、再度ロボットコントローラ１０４によりロボット
を所定位置に復帰させている。このため、スポット溶接
に時間がかかることになる。これは、生産ラインの生産
能率の更なる向上が望まれている自動車産業にとっては
大きな問題である。
【０００４】かかる流体系制御装置１０３を用いたスポ
ット溶接ガンＧの欠点を解消すべく、誘導電動機を用い
たスポット溶接ガンが提案されている（特公平３ー５０
６３１号明細書）。
【０００５】しかしながら、誘導電動機を用いたスポッ
ト溶接ガンでは、サーボ機構が従来のロボットのものと
異なるため、ロボットの制御と同期をとるにはスポット
溶接ガンとロボットコントローラの間に別の制御装置が
必要となり、コスト上昇の要因となるとともに依然とし
て制御が複雑になるという問題があり、ロボットコント
ローラと容易に同期制御を行うことができず、また、溶
接時間の短縮もいま一歩である。したがって、このスポ
ット溶接ガンをただちにスポット溶接用ロボットに適用
することには困難がある。
【０００６】
【考案が解決しようとする課題】本考案はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたもので、スポット溶接ガンの
チップの開閉動作の制御機構が簡略化されると共にロボ
ットの他の動作機構と容易に同期制御ができ、それによ
り溶接時間を著しく短縮することができるスポット溶接
ロボット用制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本考案のスポット溶接ロ
ボット用制御装置は、スポット溶接ガンと、該スポット
溶接ガンのチップを駆動する電動式サーボ機構と、該電
動式サーボ機構制御部を有するロボットコントローラと
からなり、ロボットの１軸としてスポット溶接ガンをロ
ボットと同期制御できることを特徴としている。
【０００８】
【作用】本考案のスポット溶接ロボット用制御装置にお
いては、従来のロボットと同様な電動式サーボ機構によ
りスポット溶接ガンの制御を行っているので、ロボット
の制御とスポット溶接ガンの同期制御が行え、スポット
溶接に要する時間を著しく短縮することができる。
【０００９】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本考案の一実
施例について説明するが、本考案はかかる実施例のみに
限定されるものではない。
【００１０】図１は本考案の一実施例の機能ブロック
図、図２は本考案の一実施例の電気的構成の概略図、図
３は本考案の一実施例の概略図である。図において、１
は電動式サーボ機構、２はロボットコントローラ、３は
チップ位置検出器、Ｇはスポット溶接ガン、Ｗはワーク
である。
【００１１】電動式サーボ機構１は、サーボ増幅器１１
と電動式サーボモータ１２とこのサーボモータ１２に結
合されているスポット溶接用チップ駆動部（以下、チッ
プ駆動部という）１３とからなり、スポット溶接ガンＧ
の本体に適宜手段により保持されている。サーボ増幅器
１１は、サーボモータを指令値どおりの回転角や回転速
度で回転させるためのパワーを供給できる機能を有する
ものならいかなるものも用いることができ、その構成に
特に限定はなく、従来よりサーボ機構に用いられている
ものを用いることができる。その具体例として、サイリ
スタ増幅器、トランジスタ増幅器等を挙げることができ
る。電動式サーボモータ１２は、所望の溶接条件に応じ
てチップ駆動部１３を駆動できるものならいかなるもの
も用いることができ、その構成に特に限定はなく、従来
よりサーボ機構に用いられているものを用いることがで
きる。その具体例として、溶接条件が複雑で、一定でな
いようなときは、ブラシレスＤＣモータ等を用いること
ができる。チップ駆動部１３は、電動式サーボモータ１
２の回転軸の先端部に形成された雄ねじに螺合する雌ね
じが一端に形成され、他端にはチップ保持部が形成され
た昇降部材と、この昇降部材を昇降自在に保持する保持
部材とから構成されている。この保持部材は適宜手段に
より電動式サーボモータ１２により保持されている。使
用するねじは、電動式サーボモータ１２の高速回転に対
する追従性の良さ、耐久性および精度の点から、ボール
スクリューを用いるのが好ましい。なお、チップ保持部
の構成は従来の空気式や油圧式のものと同様であるの
で、その構成の詳細な説明は省略する。
【００１２】サーボ機構１はこのように構成されている
ので、ロボットコントローラ２の指令により、ワークＷ
を挾み込みむと共に所定の押圧力を確保することができ
る。
【００１３】ロボットコントローラ２は、演算処理装置
（ＣＰＵ）とＲＡＭとＲＯＭとタイマーと入出力インタ
ーフェースとからなっている。このロボットコントロー
ラ２は、電動式サーボ機構１および位置検出器３と接続
されているほか、入力装置、ロボット駆動機構、ロボッ
ト位置検出器とも接続されている。ロボットコントロー
ラ２は、サーボ機構１の制御に必要なプログラム等が付
加されているほかは、従来のロボットコントローラと同
様であるので、その構成の詳細な説明は省略する。
【００１４】また、電動式サーボモータ１２の後端部に
はチップ位置検出器３が配設されている。このチップ位
置検出器３は、電動式サーボモータ１２の回転数を検出
する回転数検出器と、検出された回転数をロボットコン
トローラ２に出力する出力装置とからなっている。
【００１５】次に、このように構成されたスポット溶接
ロボット用制御装置を用いて、２軸の駆動軸を有するロ
ボットによりスポット溶接を行う場合のロボットの動作
について、図４に示すタイムチャートに基づいて説明す
る。
【００１６】 ステップ１：ロボットは原点で待機している。 ステップ２：軸１および軸２が起動されロボットが溶接
点近くの逃げ点に移動する。 ステップ３：ロボットが溶接点近くの逃げ点に到達する
と、電動式サーボ機構が起動されチップ間の間隔が狭め
られる。 ステップ４：ロボットが溶接点に達する時点には、チッ
プは所定の押圧力でワークを保持している。 ステップ５：溶接が開始される。 ステップ６：溶接が終了する。 ステップ７：電動式サーボ機構による押圧状態が終了す
ると共にチップ間の間隔が広げられ、ロボットが溶接点
近くの逃げ点まで後退する。 ステップ８：ロボットが溶接点近くの逃げ点に到達する
と共にチップ間隔が初期値に復帰し、電動式サーボ機構
が停止される。 ステップ９：ロボットが原点に復帰し、軸１および軸２
が停止される。
【００１７】このように、ロボットの動作とスポット溶
接ガンのチップの開閉動作および押圧動作を同期させる
ことができるので、溶接に要する時間を短縮することが
できる（図４および図７参照）。
【００１８】図５は他の実施例のタイムチャートであ
る。図５より明らかなように、本考案の制御装置を用い
れば、スポット溶接ガンのチップを必ずしも全開にする
必要はなく、ロボットの動作状況に応じて必要開度に制
御できるので、溶接点が多数存在する場合、溶接時のス
ポット溶接ガンの動作時間を著しく短縮することができ
る。したがって、溶接に要する時間も著しく短縮するこ
とができる。
【００１９】
【考案の効果】以上説明したように、本考案においては
電動式サーボ機構を用いてスポット溶接ガンのチップの
開閉動作および押圧動作と、ロボットの移動動作とを同
期させているので、溶接に要する時間を短縮することが
できる。この効果は、溶接点数が多い場合に一層顕著と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の一実施例の機能ブロック図である。
【図２】本考案の一実施例の電気的構成の概略図であ
る。
【図３】本考案の一実施例の概略図である。
【図４】本考案の制御装置を用いたロボットの動作のタ
イムチャ−トの一例である。
【図５】本考案の制御装置を用いたロボットの動作のタ
イムチャ−トのその他の例である。
【図６】従来のスポット溶接ロボット用制御装置の概略
図である。
【図７】従来の制御装置を用いたロボットの動作のタイ
ムチャ−トの一例である。
【符号の説明】
１ 電動式サーボ機構 ２ ロボットコントローラ ３ チップ位置検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 荒砂 等 明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式 会社 明石工場内

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スポット溶接ガンと、該スポット溶接ガ
    ンのチップを駆動する電動式サーボ機構と、該電動式サ
    ーボ機構制御部を有するロボットコントローラとからな
    り、該ロボットコントローラにより前記電動式サーボ機
    構がロボットの１軸として制御されることにより、スポ
    ット溶接ガンが、ロボットの他の軸と同期制御可能とさ
    れるとともに、ロボットの他の軸の動作中においても無
    段階的に所望開度に制御されること、および押圧動作す
    るよう制御されることを特徴とするスポット溶接ロボッ
    ト用制御装置。
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