JP2666575B2 - スタッド溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスタッド溶接方法、特に
プレイバック運転の加圧動作を制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスタッド溶接方法は、図６に示す
ように、プレイバック機能を有する産業用ロボット１の
アーム２先端にガンシリンダ３のシリンダチューブ３ａ
を固定し、このガンシリンダ３の作業ロッド３ｂのシリ
ンダチューブ３ａより突出する下端にチップ電極４を取
り付け、シリンダチューブ３ａ内に図外のエアー供給経
路から圧力調整された高圧のエアーを供給したまま、制
御部５がティーチングデータにしたがってサーボアンプ
６に位置決めゲインＧ１なる速度指令を出力し、サーボ
アンプ６が速度指令に応じた速度フィードバックによる
電流をサーボモータ７に供給してアーム２を駆動し、チ
ップ電極４が被溶接材料８の溶接必要位置部分の上面に
直角に当接するか、あるいは当接したのと同様に近接す
る所に位置決めした後、制御部５が位置決めゲインＧ１
を大きくしてサーボモータ７でアーム２を垂直に下降し
つつ加圧動作することにより、チップ電極４が被溶接材
料８に当接した後、ピストン３ｃがシリンダチューブ３
ａ内に供給されたエアーを圧縮しつつ安定加圧距離Ｌを
以て実線示位置から仮想線示位置に移動，停止し、チッ
プ電極４とこれに対向する対電極９とで、被溶接材料８
の溶接必要部分を加圧挟持しつつ、チップ電極４と対電
極９との間に図外の溶接トランスから溶接電流を通電し
て、被溶接材料８の溶接必要部分を電気抵抗法により溶
接する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のスタッド溶接方
法では、サイクルタイム短縮のため、ガンシリンダ３の
シリンダチューブ３ａ内にプレイバック運転時と同様な
高圧のエアーを供給したまま、ティーチング運転してい
るので、プレイバック運転時には、サーボモータ７がア
ーム２の受ける加圧反力を補正しようと過駆動する。し
かも、溶接回数に応じてチップ電極４が摩耗する。この
ようなことから、被溶接材料８に対する加圧力を常に均
一に保持できないという問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで本発明にあって
は、産業用ロボットのティーチング運転時には、ガンシ
リンダに供給されるエアー供給圧を低圧に設定するとと
もに、サーボモータに供給される電流値を検出し、この
検出電流値と加圧動作時刻との関係を設定電流値として
記憶し、次に、上記産業用ロボットのプレイバック運転
時には、ガンシリンダに供給されるエアー供給圧を高圧
に設定し、サーボモータに供給される電流値を検出する
とともに、前記設定電流値を読み出し、この検出電流値
と設定電流値との差を加圧動作時刻を基準に演算し、こ
の演算結果に位置決めゲインとは異なる加圧動作ゲイン
を乗算して、サーボモータの速度指令を補正する。

【０００５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面とともに前述
した従来例と同一部分に同一符号を付して詳述する。

【０００６】図１に示すように、この一実施例に使用さ
れるスタッド溶接装置は、大まかには、産業用ロボット
１の制御手段５により、ティーチング時と溶接運転時と
でガンシリンダ３へのエアー供給圧を切り替えるエアー
供給経路１０と、電流検出手段１６と、差演算手段１７
と、設定電流値テーブル１８とを備えている。

【０００７】そして、先ず、エアー供給経路１０におけ
るエアーポンプ１０ａの駆動によりエアータンク１０ｂ
に高圧なエアーが蓄圧されているとともに、方向制御弁
１０ｃの第１ポート１０ｅが、図示のように、エアー供
給経路１０に位置している状態において、作業者がペン
ダントと呼ばれている図外のティーチング用スイッチボ
ックスを操作して、産業用ロボット１の制御装置５をテ
ィーチングモードに設定してティーチング運転すると、
制御装置５からティーチング運転信号がエアーポンプド
ライブ回路１０ｄに出力され、方向制御弁１０ｃが図示
とは逆に第１ポート１０ｅから第２ポート１０ｆに切り
替わり、エアータンク１０ｂからガンシリンダ３への高
圧なエアーの供給が遮断されるとともに、エアータンク
１０ｂから分岐経路１０ｇ，圧力調整弁１０ｈを通る低
圧なエアーがガンシリンダ３のシリンダチューブ３ａ内
に供給される。このガンシリンダ３に供給される低圧な
エアーの圧力は、圧力調整弁１０ｈの設定圧力値で調整
することにより、チップ電極４が対電極９と対向してい
ない被溶接材料８の部分（被溶接材料８の対電極９で受
け止めていない部分）を押したときに、当該被溶接材料
８に変形を生じることがない低い値になっている。

【０００８】そして、この低圧なエアーがガンシリンダ
３に供給されている状態において、作業者がティーチン
グ用スイッチボックスの操作により、産業用ロボット１
のアーム２を駆動してチップ電極４を被溶接材料８の予
め定められた溶接必要部分に向けて移動するように、産
業用ロボット１をティーチング運転すると、制御装置５
が利得補正手段１５のスイッチ１５ａをオフ動作したま
ま、サーボアンプ６に位置決めゲインＧ１なる図２に示
すような速度指令Ｖｓを出力し、この速度指令Ｖｓに応
じた速度で駆動するサーボアンプ６がアーム２を駆動す
ることにより、チップ電極４が被溶接材料８の溶接必要
部分に当接した後、ピストン３ｃをシリンダチューブ３
ａ内に供給された低圧なエアーを圧縮しつつ安定加圧距
離Ｌをもって実線示位置から仮想線示位置へと移動し、
この安定加圧距離Ｌ移動したところで、作業者がティー
チング用スイッチボックスの操作により、産業用ロボッ
ト１のアーム２の駆動を停止するとともに、アーム２の
停止位置データが産業用ロボット１の制御装置５のメモ
リにティーチングによる溶接位置として記憶する。これ
により、１回のティーチング動作が終了する。

【０００９】このティーチング運転において、電流検出
手段１６がサーボアンプ６からサーボモータ７に供給さ
れる電流値Ｉを検出して設定電流値テーブル１７に出力
する一方、制御装置５が設定電流値テーブル１７に加圧
動作時刻ｔを出力し、この設定電流値テーブル１７が上
記検出電流値Ｉと加圧動作時刻ｔとの関係を設定電流値
Ｉとして記憶する。この設定電流値Ｉは、制御装置５か
らの速度指令Ｖｓによりチップ電極４が被溶接材料８の
溶接必要部分に当接してから加圧安定距離Ｌ移動した時
刻ｔ１を目標時刻とし、この目標時刻ｔ１から前の予め
設定された時刻ｔｎまでの単位時間間隔毎の加圧動作時
刻ｔ（ｔｎ，ｔｎ−１，ｔｎ−２，………，ｔ１）と、
この各加圧動作時間ｔでの検出電流値ｉとの関係を規定
するものである。つまり、時刻ｔｎからｔ１までの各加
圧動作時刻ｔにおいて、設定電流値Ｉは図３に示すよう
に、Ｉｎ，Ｉｎ−１，Ｉｎ−２，………，Ｉ１になる。

【００１０】次に、上記のようにして、被溶接材料８に
予め定められた溶接必要部分の全部に関する産業用ロボ
ット１のティーチング運転が終了した後、作業者が産業
用ロボット１の制御装置５のティーチングモードを解除
するとともに、産業用ロボット１の図外の溶接運転用ス
タートスイッチを操作すると、制御装置５が溶接運転信
号をエアー供給経路１０のドライブ回路１０ｄに出力
し、方向制御弁１０ｃが図示のように第２ポート１０ｆ
から第１ポート１０ｅに切り替わり、圧力調整弁１０ｈ
を含む分岐経路１０ｇが閉鎖されるとともに、エアー供
給経路１０が開放され、もってエアータンク１０ａから
高圧なエアーが分岐経路１０ｇを避けてガンシリンダ３
に供給される。そして、制御装置５が前述のティーチン
グ運転で記憶された位置データたるティーチングデータ
にしたがってアーム２をプレイバックしながら産業用ロ
ボット１を溶接運転し、チップ電極４とこれに対向する
対電極９とで複数の被溶接材料８の溶接必要部分を加圧
挟持しつつ電気抵抗法により溶接を自動的に行う。

【００１１】この溶接運転においては、被溶接材料８の
各溶接必要部分毎の溶接ステップの時刻ｔｎになると、
制御装置５が利得補正手段１５のスイッチ１５ａをオン
動作するとともに、差電流演算手段１８のデータ取り出
し部１８ａに各加圧動作時刻ｔｎ，ｔｎ−１，ｔｎ−２
………，ｔ１を出力する。すると、データ取り出し部１
８ａが設定電流値テーブル１７から各時刻ｔｎ，ｔｎ−
１，ｔｎ−２，………，ｔ１如の各設定電流値Ｉｎ，Ｉ
ｎ−１，Ｉｎ−２，………，Ｉ１をリアルタイムで取り
出し、この取り出した各設定電流値Ｉｎ，Ｉｎ−１，Ｉ
ｎ−２，………，Ｉ１と、この溶接運転時に電流検出手
段１６で検出した図５に示すような検出電流値ｉたるｉ
ｎ，ｉｎ−１，ｉｎ−２，………，ｉ１をリアルタイム
で取り込み、これら設定電流値Ｉｎ，Ｉｎ−１，Ｉｎ−
２，………，Ｉ１と検出電流値ｉｎ，ｉｎ−１，ｉｎ−
２，………，ｉ１との差電流値ΔｉたるΔｉｎ，Δｉｎ
−１，Δｉｎ−２，………，Δｉ１をリアルタイムで演
算し、この演算結果を利得補正手段１５にリアルタイム
で出力し、利得補正手段１５が差演算手段１８からの差
電流値Δｉｎ，Δｉｎ−１，Δｉｎ−２，………，Δｉ
１に加圧動作ゲインＧ２をリアルタイムで乗算し、この
積偏差ゲインと制御装置５からの位置決めゲインＧ１と
の和をとった図４に示すような速度指令Ｖとしてサーボ
アンプ６に出力する。

【００１２】これにより、図５に示すように、実線で示
す検出電流値ｉと点線で示す設定電流値Ｉとの差電流Δ
ｉが速度フィードバックされ、サーボモータ７がチップ
電極４，ガンシリンダ３，アーム２を通して受ける加圧
反力に応じた差電流Δｉを受け取り、チップ電極４が被
溶接材料８に当接してから加圧安定距離Ｌ移動して停止
している間、被溶接材料８を一定の加圧力で挟持する。

【００１３】なお、制御部５は、位置決め予定時刻ｔ１
以降は、データ取り出し部１８ａに対して時刻ｔ１を出
力するようにしてある。

【００１４】本発明は前記実施例中の対電極９を定置式
に構成しても、可動式に構成しても、適用できる。ま
た、低圧なエアーとしては大気を利用することも可能で
ある。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、サーボモ
ータが加圧反力を受けない場合の電流値と受けた場合の
電流値との差分をサーボアンプにフィードバックするの
で、サーボモータを常に加圧反力に応じてサーボ制御し
て、チップ電極と対電極とで被溶接材料を一定の加圧力
で挟持し、安定した溶接を行うことができる。また、チ
ップ電極が受ける加圧反力の時間を基準としているの
で、チップ電極が溶接作業の進行に伴って摩耗しても、
溶接材料に対する加圧力を常に同一の力として、溶接条
件の安定を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図。

【図２】同実施例のティーチィング運転時の速度指令を
示す特性図。

【図３】同実施例のティーチィング運転時の設定電流値
を示す特性図。

【図４】同実施例溶接運転時の速度指令を示す特性図。

【図５】同実施例の溶接運転時の検出電流値を示す特性
図。

【図６】従来のスタッド溶接装置を示す構成図。

【符号の説明】

１…アーム ２…ガンシリンダ ３…チップ電極 ４…エアー供給経路 ８…溶接材料 ９…対電極 １５…電流検出手段 １６…利得補正手段 １７…設定電流値テーブル １８…差電流演算手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレイバック機能を有する産業用ロボッ
   トのサーボモータで駆動されるアーム先端にガンシリン
   ダを固定し、このガンシリンダの作動ロッド端にチップ
   電極を取り付け、このチップ電極とこれに対向する対電
   極とで被溶接材料を加圧挟持しつつ電気抵抗法により溶
   接を行うスタッド溶接方法において、上記産業用ロボッ
   トのティーチング運転時には、ガンシリンダに供給され
   るエアー供給圧を低圧に設定するとともに、サーボモー
   タに供給される電流値を検出し、この検出電流値と加圧
   動作時刻との関係を設定電流値として記憶し、次に、上
   記産業用ロボットのプレイバック運転時には、ガンシリ
   ンダに供給されるエアー供給圧を高圧に設定し、サーボ
   モータに供給される電流値を検出するとともに、前記設
   定電流値を読み出し、この検出電流値と設定電流値との
   差を加圧動作時刻を基準に演算し、この演算結果に位置
   決めゲインとは異なる加圧動作ゲインを乗算して、サー
   ボモータの速度指令を補正する、ことを特徴とするスタ
   ッド溶接方法。