JP3111692B2 - 溶接ビードの仕上加工方法 - Google Patents
溶接ビードの仕上加工方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アークブレージング溶
接法によって形成された溶接ビードの仕上加工方法に関
し、さらに詳しくは力制御ロボットに持たせたグライン
ダで溶接ビードに研削加工を施す方法に関する。
接法によって形成された溶接ビードの仕上加工方法に関
し、さらに詳しくは力制御ロボットに持たせたグライン
ダで溶接ビードに研削加工を施す方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】自動車の
車体組立工程においては、図７に示すように車体Ｂのう
ちリアフェンダーパネル（リアピラー部）Ｆとルーフパ
ネルＲとの合わせ目にイナートガスアーク溶接の一つで
あるＭＩＧ溶接法によってブレージング（ろう付けもし
くは硬ろう付け）を施すことが行われ、その後処理とし
てブレージング部Ｗの溶接ビードｂと母材との間の段差
をなくして車体外板面を平滑に仕上げるためにグライン
ダによる研削加工が行われる。
車体組立工程においては、図７に示すように車体Ｂのう
ちリアフェンダーパネル（リアピラー部）Ｆとルーフパ
ネルＲとの合わせ目にイナートガスアーク溶接の一つで
あるＭＩＧ溶接法によってブレージング（ろう付けもし
くは硬ろう付け）を施すことが行われ、その後処理とし
てブレージング部Ｗの溶接ビードｂと母材との間の段差
をなくして車体外板面を平滑に仕上げるためにグライン
ダによる研削加工が行われる。
【０００３】この溶接ビードｂの研削加工は、周知のよ
うに車体外板面を所定の三次元形状に仕上げる難易度の
高い作業であることから、一般に作業者の手作業によっ
て行われている。その一方、作業自体が悪環境下での作
業であること、ならびに最近の熟練技能者の不足傾向か
ら、かかる溶接ビードｂの研削作業を仮想コンプライア
ンス制御方式と称される力制御ロボットを使って行うこ
とが試られている。
うに車体外板面を所定の三次元形状に仕上げる難易度の
高い作業であることから、一般に作業者の手作業によっ
て行われている。その一方、作業自体が悪環境下での作
業であること、ならびに最近の熟練技能者の不足傾向か
ら、かかる溶接ビードｂの研削作業を仮想コンプライア
ンス制御方式と称される力制御ロボットを使って行うこ
とが試られている。
【０００４】この力制御ロボットを使った溶接ビードｂ
の研削加工は、基本的には手作業の場合と同様に、溶接
ビードｂに対し力制御ロボットに持たせたグラインダの
砥石を押し付けるとともに、そのグラインダを溶接ビー
ドｂの長手方向に沿って複数回移動させることになるの
であるが、作業者による力加減を模して短時間のうちに
溶接ビードｂを過不足なく削り取って平滑に仕上げるた
めには、力制御ロボット自体の剛性を決める仮想ばね定
数の設定値と、グラインダが溶接ビードに及ぼす設定押
付力との兼合いが重要な要素となる。
の研削加工は、基本的には手作業の場合と同様に、溶接
ビードｂに対し力制御ロボットに持たせたグラインダの
砥石を押し付けるとともに、そのグラインダを溶接ビー
ドｂの長手方向に沿って複数回移動させることになるの
であるが、作業者による力加減を模して短時間のうちに
溶接ビードｂを過不足なく削り取って平滑に仕上げるた
めには、力制御ロボット自体の剛性を決める仮想ばね定
数の設定値と、グラインダが溶接ビードに及ぼす設定押
付力との兼合いが重要な要素となる。
【０００５】特に、図８に示すように、ＭＩＧ溶接法に
よって形成された溶接ビードｂについては、その特殊性
として溶接開始位置および溶接終了位置に相当する始終
端部（長手方向両端部）ｅでは、それ以外の一般部Ｐと
比べてビード幅および肉盛り高さともに大きくなってい
る。したがって、溶接ビードｂの両端部ｅとそれ以外の
一般部Ｐとでは必然的にその削り取り量が異なり、これ
らの削り取り量の差を含めて溶接ビードｂ全体を効率よ
く、しかも満遍なく削り取るためにはそれなりの研削条
件の設定が不可欠となる。
よって形成された溶接ビードｂについては、その特殊性
として溶接開始位置および溶接終了位置に相当する始終
端部（長手方向両端部）ｅでは、それ以外の一般部Ｐと
比べてビード幅および肉盛り高さともに大きくなってい
る。したがって、溶接ビードｂの両端部ｅとそれ以外の
一般部Ｐとでは必然的にその削り取り量が異なり、これ
らの削り取り量の差を含めて溶接ビードｂ全体を効率よ
く、しかも満遍なく削り取るためにはそれなりの研削条
件の設定が不可欠となる。
【０００６】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、溶接ビードに対し仮想コンプライアンス制
御方式の力制御ロボットに持たせたグラインダで研削加
工を施すにあたり、作業者による力加減を模して効率よ
く、しかも正確に研削加工を行えるようにした方法を提
供しようとするものである。
れたもので、溶接ビードに対し仮想コンプライアンス制
御方式の力制御ロボットに持たせたグラインダで研削加
工を施すにあたり、作業者による力加減を模して効率よ
く、しかも正確に研削加工を行えるようにした方法を提
供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、アークブレー
ジング溶接法によって形成された溶接ビードに仮想コン
プライアンス制御方式の力制御ロボットに持たせたグラ
インダを押し付けながらこのグラインダを前記溶接ビー
ドの長手方向に移動させて、前記溶接ビードに研削加工
を施すようにした溶接ビードの仕上加工方法において、
前記グラインダの先端の位置目標値をＸ 0 、現在位置を
Ｘ N 、設定押付力をＦ 0 、力制御ロボットの設定ばね定数
をＫ、溶接ビードに対するグラインダの実押付力をＦ G
としたとき、Ｆ G ＝（Ｘ 0 −Ｘ N ）・Ｋ＋Ｆ 0 の関係を満た
すように制御する一方、前記グラインダを支持する力制
御ロボットの設定ばね定数Ｋを予め２〜３．５ｋｇｆ／
ｍｍの範囲内に設定しておき、そのばね定数Ｋの範囲内
で研削中に該ばね定数Ｋを変化させるとともに、目標位
置まで削り終わった研削終了時点で前記グラインダが溶
接ビードに及ぼす設定押付力Ｆ 0 を０．３〜０．４ｋｇ
ｆの範囲内に設定したことを特徴としている。
ジング溶接法によって形成された溶接ビードに仮想コン
プライアンス制御方式の力制御ロボットに持たせたグラ
インダを押し付けながらこのグラインダを前記溶接ビー
ドの長手方向に移動させて、前記溶接ビードに研削加工
を施すようにした溶接ビードの仕上加工方法において、
前記グラインダの先端の位置目標値をＸ 0 、現在位置を
Ｘ N 、設定押付力をＦ 0 、力制御ロボットの設定ばね定数
をＫ、溶接ビードに対するグラインダの実押付力をＦ G
としたとき、Ｆ G ＝（Ｘ 0 −Ｘ N ）・Ｋ＋Ｆ 0 の関係を満た
すように制御する一方、前記グラインダを支持する力制
御ロボットの設定ばね定数Ｋを予め２〜３．５ｋｇｆ／
ｍｍの範囲内に設定しておき、そのばね定数Ｋの範囲内
で研削中に該ばね定数Ｋを変化させるとともに、目標位
置まで削り終わった研削終了時点で前記グラインダが溶
接ビードに及ぼす設定押付力Ｆ 0 を０．３〜０．４ｋｇ
ｆの範囲内に設定したことを特徴としている。
【０００８】
【作用】本発明によると、グラインダの設定押付力が一
定であっても、力制御ロボットの設定ばね定数が高いほ
ど力制御ロボット自体の制御剛性が高くなり、それに応
じてグラインダが溶接ビードに及ぼす実際の押付力も高
くなる。
定であっても、力制御ロボットの設定ばね定数が高いほ
ど力制御ロボット自体の制御剛性が高くなり、それに応
じてグラインダが溶接ビードに及ぼす実際の押付力も高
くなる。
【０００９】そこで、図１に示すように、研削後の仕上
がり状態を削り残り量で評価してその削り残り量が０〜
０．３ｍｍ以内を品質上の許容範囲とする一方、力制御
ロボットの設定ばね定数を２〜３．５ｋｇｆ／ｍｍとす
ると、上記の品質上の許容範囲を満たすための研削終了
時点での設定押付力としては、０．３〜０．４ｋｇｆの
範囲が最適押付力となる。
がり状態を削り残り量で評価してその削り残り量が０〜
０．３ｍｍ以内を品質上の許容範囲とする一方、力制御
ロボットの設定ばね定数を２〜３．５ｋｇｆ／ｍｍとす
ると、上記の品質上の許容範囲を満たすための研削終了
時点での設定押付力としては、０．３〜０．４ｋｇｆの
範囲が最適押付力となる。
【００１０】
【実施例】図２および図３は本発明の一実施例を示す図
で、前述した自動車の車体パネルのブレージング部Ｗに
後処理として研削加工を施す場合の例を示している。
で、前述した自動車の車体パネルのブレージング部Ｗに
後処理として研削加工を施す場合の例を示している。
【００１１】図２，３に示すように、自動車の車体Ｂは
前工程のアークブレージング工程でＭＩＧ溶接法により
アークブレージングが施された上で、コンベヤＣにより
研削工程Ｓに搬入される。研削工程Ｓには力制御ロボッ
ト１が設けられており、そのアーム２の先端には図４に
も示すように６軸の力センサ３を介してエア駆動方式の
グラインダ４が装着されている。そして、研削工程Ｓに
車体Ｂが位置決めされると、力制御ロボット１はグライ
ンダ４の砥石ディスク５をブレージング部Ｗの溶接ビー
ド部ｂに順次押し付けて研削加工を施すことになる。な
お、図３に示すように、グラインダ４には図示外の集塵
機に接続された集塵ノズル６を砥石ディスク５に向けて
取り付けてある。
前工程のアークブレージング工程でＭＩＧ溶接法により
アークブレージングが施された上で、コンベヤＣにより
研削工程Ｓに搬入される。研削工程Ｓには力制御ロボッ
ト１が設けられており、そのアーム２の先端には図４に
も示すように６軸の力センサ３を介してエア駆動方式の
グラインダ４が装着されている。そして、研削工程Ｓに
車体Ｂが位置決めされると、力制御ロボット１はグライ
ンダ４の砥石ディスク５をブレージング部Ｗの溶接ビー
ド部ｂに順次押し付けて研削加工を施すことになる。な
お、図３に示すように、グラインダ４には図示外の集塵
機に接続された集塵ノズル６を砥石ディスク５に向けて
取り付けてある。
【００１２】前記力制御ロボット１は仮想コンプライア
ンス制御方式と称されるもので、概略図４に示すように
構成されている。すなわち、力制御ロボット１は、その
力制御コントローラ７内に位置制御系とは別に力制御系
をもち、前記力センサ３の出力を力制御コントローラ７
に取り込んで力フィードバックループを形成する一方、
力制御コントローラ７のばね定数設定部８には予め前記
砥石ディスク５の軌跡の仮想ばね定数Ｋが設定されてい
る。同様に、前記力制御コントローラ７の力目標値設定
部９にはグラインダ４の力目標値として設定押付力が、
また位置目標値設定部１０には前記グラインダ４を動か
すべき軌跡の位置目標値がそれぞれ設定されている。
ンス制御方式と称されるもので、概略図４に示すように
構成されている。すなわち、力制御ロボット１は、その
力制御コントローラ７内に位置制御系とは別に力制御系
をもち、前記力センサ３の出力を力制御コントローラ７
に取り込んで力フィードバックループを形成する一方、
力制御コントローラ７のばね定数設定部８には予め前記
砥石ディスク５の軌跡の仮想ばね定数Ｋが設定されてい
る。同様に、前記力制御コントローラ７の力目標値設定
部９にはグラインダ４の力目標値として設定押付力が、
また位置目標値設定部１０には前記グラインダ４を動か
すべき軌跡の位置目標値がそれぞれ設定されている。
【００１３】そして、前記グラインダ４の砥石ディスク
５の先端の位置目標値をＸO、現在位置をＸN、設定押付
力（力目標値）をＦOとした場合に、グラインダ４の砥
石ディスク５の先端の位置目標値ＸOと現在位置ＸNとの
位置偏差に上記の仮想ばね定数Ｋを乗じた上、これを力
目標値ＦOに加えた結果得られる荷重、すなわち（ＸO−
ＸN）・Ｋ＋ＦO＝ＦGで得られる荷重ＦGでグラインダ４
をワークに押し付けて研削加工を行うことで、力制御ロ
ボット１自体をあたかも仮想ばねの如く機能させてその
力加減を積極的にコントロールできるものである。な
お、この力制御ロボット１そのものについては特開平２
−４５８０６号公報等に開示されている。
５の先端の位置目標値をＸO、現在位置をＸN、設定押付
力（力目標値）をＦOとした場合に、グラインダ４の砥
石ディスク５の先端の位置目標値ＸOと現在位置ＸNとの
位置偏差に上記の仮想ばね定数Ｋを乗じた上、これを力
目標値ＦOに加えた結果得られる荷重、すなわち（ＸO−
ＸN）・Ｋ＋ＦO＝ＦGで得られる荷重ＦGでグラインダ４
をワークに押し付けて研削加工を行うことで、力制御ロ
ボット１自体をあたかも仮想ばねの如く機能させてその
力加減を積極的にコントロールできるものである。な
お、この力制御ロボット１そのものについては特開平２
−４５８０６号公報等に開示されている。
【００１４】溶接ビードｂの研削に際しては、図５に示
すように、力制御ロボット１が持つグラインダ４の砥石
ディスク５を溶接ビードｂに押し付けた上、グラインダ
４を引くようにこれを溶接ビードｂの長手方向に沿って
複数回移動させることでその溶接ビードｂの余盛を削り
取り、溶接ビードｂが車体パネルＢと面一状態となって
滑らかに連続するように平滑に仕上げることになるが、
その際の研削条件を次のように設定する。
すように、力制御ロボット１が持つグラインダ４の砥石
ディスク５を溶接ビードｂに押し付けた上、グラインダ
４を引くようにこれを溶接ビードｂの長手方向に沿って
複数回移動させることでその溶接ビードｂの余盛を削り
取り、溶接ビードｂが車体パネルＢと面一状態となって
滑らかに連続するように平滑に仕上げることになるが、
その際の研削条件を次のように設定する。
【００１５】すなわち、グラインダ４の一往復で研削を
終えるために、図５に示すようにグラインダ４の往動時
を荒研削、復動時を仕上研削としてそれぞれ割り当て、
荒研削では溶接ビードｂを比較的大きく削り取ってその
凹凸を少なくして溶接ビードｂ全体を均一な高さになら
すことに主眼をおき、また仕上研削では溶接ビードｂの
表面に砥石ディスク５を忠実に追従させて微小な凹凸を
除去しつつ平滑に仕上げることに主眼をおく。そのため
に、図１の（Ａ）に示すように、荒研削時の力制御ロボ
ット１の仮想設定ばね定数Ｋの値を仕上研削時の仮想ば
ね定数Ｋの値よりも高く設定する一方、グラインダ４の
送り速度については仕上研削時の方を高く設定する。
終えるために、図５に示すようにグラインダ４の往動時
を荒研削、復動時を仕上研削としてそれぞれ割り当て、
荒研削では溶接ビードｂを比較的大きく削り取ってその
凹凸を少なくして溶接ビードｂ全体を均一な高さになら
すことに主眼をおき、また仕上研削では溶接ビードｂの
表面に砥石ディスク５を忠実に追従させて微小な凹凸を
除去しつつ平滑に仕上げることに主眼をおく。そのため
に、図１の（Ａ）に示すように、荒研削時の力制御ロボ
ット１の仮想設定ばね定数Ｋの値を仕上研削時の仮想ば
ね定数Ｋの値よりも高く設定する一方、グラインダ４の
送り速度については仕上研削時の方を高く設定する。
【００１６】また、上記の溶接ビードｂは、図５に示す
ようにその溶接開始位置および溶接終了位置に相当する
長手方向両端部ｅではその一般部Ｐに比べてビード幅ｄ
およびビード高さｈともに大きくなるのが通常である。
したがって、溶接ビードｂに研削加工を施すにあたり、
その溶接ビードｂの全長を通して常にグラインダ４の押
付力が一定となるようにコントロールして研削加工を行
ったのでは、速やかに溶接ビードｂの凹凸をなくして均
一高さにならすことができない。
ようにその溶接開始位置および溶接終了位置に相当する
長手方向両端部ｅではその一般部Ｐに比べてビード幅ｄ
およびビード高さｈともに大きくなるのが通常である。
したがって、溶接ビードｂに研削加工を施すにあたり、
その溶接ビードｂの全長を通して常にグラインダ４の押
付力が一定となるようにコントロールして研削加工を行
ったのでは、速やかに溶接ビードｂの凹凸をなくして均
一高さにならすことができない。
【００１７】そこで、図１の（Ａ）に示すように、荒研
削時および仕上研削時ともに、溶接ビードｂの両端部ｅ
を研削する際の力制御ロボット１の仮想ばね定数Ｋの値
を、一般部Ｐを研削する際の仮想ばね定数Ｋの値よりも
大きく設定する一方、グラインダ４の送り速度について
は一般部Ｐよりも両端部ｅの方の送り速度を低く設定す
る。
削時および仕上研削時ともに、溶接ビードｂの両端部ｅ
を研削する際の力制御ロボット１の仮想ばね定数Ｋの値
を、一般部Ｐを研削する際の仮想ばね定数Ｋの値よりも
大きく設定する一方、グラインダ４の送り速度について
は一般部Ｐよりも両端部ｅの方の送り速度を低く設定す
る。
【００１８】なお、溶接ビードｂに対するグラインダ４
の設定押付力（力目標値）ＦOは、荒研削であるか仕上
研削であるか、さらには溶接ビードｂの両端部ｅである
か一般部Ｐであるかにかかわらず、０．３〜０．４ｋｇ
ｆで一定とする。また、砥石ディスク５の直径は１００
ｍｍ、荒さ＃４０、最大回転数は１２６００ｒｐｍ程度
である。さらに、研削加工後に許容される溶接ビードｂ
の削り残り量すなわち品質上の許容範囲は０〜０．３ｍ
ｍ程度である。
の設定押付力（力目標値）ＦOは、荒研削であるか仕上
研削であるか、さらには溶接ビードｂの両端部ｅである
か一般部Ｐであるかにかかわらず、０．３〜０．４ｋｇ
ｆで一定とする。また、砥石ディスク５の直径は１００
ｍｍ、荒さ＃４０、最大回転数は１２６００ｒｐｍ程度
である。さらに、研削加工後に許容される溶接ビードｂ
の削り残り量すなわち品質上の許容範囲は０〜０．３ｍ
ｍ程度である。
【００１９】ここで、上記の仮想ばね定数Ｋの値は図４
のばね定数設定部８に予め設定されるとともに、設定押
付力（力目標値）ＦOの値は同じく図４の力目標値設定
部９に予め設定され、これらの仮想ばね定数Ｋ、設定押
付力ＦOおよび送り速度等の研削条件の一例を整理する
と表１のようになる。
のばね定数設定部８に予め設定されるとともに、設定押
付力（力目標値）ＦOの値は同じく図４の力目標値設定
部９に予め設定され、これらの仮想ばね定数Ｋ、設定押
付力ＦOおよび送り速度等の研削条件の一例を整理する
と表１のようになる。
【００２０】
【表１】
【００２１】例えば、図５の（Ｂ）に示す仮想ばね定数
Ｋ1とＫ2とがともに等しく、またグラインダ４の設定押
付力ＦOも一定であると仮定した場合、溶接ビードｂの
高さが小さい一般部Ｐほど仮想のばねが伸びた状態とな
って、実際に溶接ビードｂに及ぼす押付力ＦGは小さく
なる。このことは、削り取るべき溶接ビードｂの高さが
異なる荒研削時と仕上研削時との関係においても同様で
ある。そこで、本実施例では、上記のようなばね状態の
変化による押付力の変化に着目し、仕上研削時よりも削
り取り量の多い荒研削時、ならびに溶接ビードｂの一般
部Ｐよりも削り取り量の多い溶接ビード両端部ｅの研削
時ほど溶接ビードｂに及ぼす実際のグラインダ押付力Ｆ
Gが大きくなるように、力制御ロボット１の設定ばね定
数（仮想ばね定数）Ｋを積極的に可変制御するものであ
る。
Ｋ1とＫ2とがともに等しく、またグラインダ４の設定押
付力ＦOも一定であると仮定した場合、溶接ビードｂの
高さが小さい一般部Ｐほど仮想のばねが伸びた状態とな
って、実際に溶接ビードｂに及ぼす押付力ＦGは小さく
なる。このことは、削り取るべき溶接ビードｂの高さが
異なる荒研削時と仕上研削時との関係においても同様で
ある。そこで、本実施例では、上記のようなばね状態の
変化による押付力の変化に着目し、仕上研削時よりも削
り取り量の多い荒研削時、ならびに溶接ビードｂの一般
部Ｐよりも削り取り量の多い溶接ビード両端部ｅの研削
時ほど溶接ビードｂに及ぼす実際のグラインダ押付力Ｆ
Gが大きくなるように、力制御ロボット１の設定ばね定
数（仮想ばね定数）Ｋを積極的に可変制御するものであ
る。
【００２２】したがって、本実施例によれば、図５の
（Ａ）に示すように、グラインダ４の砥石ディスク５が
溶接ビードｂの長手方向に沿って右方向に移動する荒研
削時（往動時）には、図６に示すように溶接ビードｂの
全高Ｈを目標削り取り量としながらも削り取り量ｈ1が
削り取られ、また図５の（Ａ）に示すように砥石ディス
ク５が左方向に移動する仕上研削時（復動時）には溶接
ビードｂの残りの削り取り量ｈ2が削り取られることに
なる。
（Ａ）に示すように、グラインダ４の砥石ディスク５が
溶接ビードｂの長手方向に沿って右方向に移動する荒研
削時（往動時）には、図６に示すように溶接ビードｂの
全高Ｈを目標削り取り量としながらも削り取り量ｈ1が
削り取られ、また図５の（Ａ）に示すように砥石ディス
ク５が左方向に移動する仕上研削時（復動時）には溶接
ビードｂの残りの削り取り量ｈ2が削り取られることに
なる。
【００２３】そして、全体として仕上研削時よりも荒研
削時の方が力制御ロボット１の仮想ばね定数Ｋの値が高
く、またグラインダ４の送り速度については逆に荒研削
時の方が低いために、グラインダ４の設定押付力ＦOが
一定であっても、仮想ばね定数Ｋの値が高いほど力制御
ロボット１自体の剛性が高くなって、荒研削時の方が仕
上研削時よりも溶接ビードｂに及ぼすグラインダ４の刃
先の実際の押付力ＦGが高くなるとともに、砥石ディス
ク５による溶接ビードｂの削り取り量も上記の押付力Ｆ
Gに比例して大きくなるため、荒研削時の方が仕上研削
に比べていわゆる重研削が可能となる。
削時の方が力制御ロボット１の仮想ばね定数Ｋの値が高
く、またグラインダ４の送り速度については逆に荒研削
時の方が低いために、グラインダ４の設定押付力ＦOが
一定であっても、仮想ばね定数Ｋの値が高いほど力制御
ロボット１自体の剛性が高くなって、荒研削時の方が仕
上研削時よりも溶接ビードｂに及ぼすグラインダ４の刃
先の実際の押付力ＦGが高くなるとともに、砥石ディス
ク５による溶接ビードｂの削り取り量も上記の押付力Ｆ
Gに比例して大きくなるため、荒研削時の方が仕上研削
に比べていわゆる重研削が可能となる。
【００２４】その結果として、研削開始前は、溶接ビー
ドｂの表面は最終仕上形状との高さの差が大きく、しか
も溶接ビードｂの両端部ｅと一般部Ｐとの間に大きな高
さの差があるものの、荒研削が施されることによって上
記の削り取り量ｈ1が削り取られて、その両端部ｅと一
般部Ｐの高さの差が小さくなるように溶接ビード表面が
ならされることになる。
ドｂの表面は最終仕上形状との高さの差が大きく、しか
も溶接ビードｂの両端部ｅと一般部Ｐとの間に大きな高
さの差があるものの、荒研削が施されることによって上
記の削り取り量ｈ1が削り取られて、その両端部ｅと一
般部Ｐの高さの差が小さくなるように溶接ビード表面が
ならされることになる。
【００２５】その上、図１の（Ｂ）に示すように、荒研
削のなかでもその溶接ビードｂの両端部ｅの研削時の方
が一般部Ｐの研削時よりも仮想ばね定数Ｋの値が大きく
設定されている故に、一般部Ｐよりも両端部ｅの研削時
の方がその押付力ＦGに比例して削り取り量が大きくな
る。したがって、荒研削終了時には溶接ビードｂの両端
部ｅと一般部Ｐでの高さの差がなくなって、溶接ビード
ｂの全長をとおしてその高さを均一にならすことができ
る。
削のなかでもその溶接ビードｂの両端部ｅの研削時の方
が一般部Ｐの研削時よりも仮想ばね定数Ｋの値が大きく
設定されている故に、一般部Ｐよりも両端部ｅの研削時
の方がその押付力ＦGに比例して削り取り量が大きくな
る。したがって、荒研削終了時には溶接ビードｂの両端
部ｅと一般部Ｐでの高さの差がなくなって、溶接ビード
ｂの全長をとおしてその高さを均一にならすことができ
る。
【００２６】一方、仕上研削時には、荒研削時に比べて
相対的に力制御ロボット１の仮想ばね定数Ｋの値が低
く、グラインダ４の送り速度が高いために、荒研削時に
比べて実際のグラインダ４の押付力ＦGが低くなって削
り取り代が小さくなる。しかしながら、先に荒研削によ
って溶接ビードｂ全体の高さがほぼ均一にならされてい
るためにグラインダ４の押付力ＦGおよび削り取り量が
小さくなっても問題となることはなく、むしろ軽研削で
送り速度が高いために砥石ディスク５の加工面への追従
性が良くなり、砥石ディスク５が溶接ビード表面に忠実
に追従して残された溶接ビードｂを過不足なく削り取っ
て溶接ビードｂが平滑に仕上げられることになる。
相対的に力制御ロボット１の仮想ばね定数Ｋの値が低
く、グラインダ４の送り速度が高いために、荒研削時に
比べて実際のグラインダ４の押付力ＦGが低くなって削
り取り代が小さくなる。しかしながら、先に荒研削によ
って溶接ビードｂ全体の高さがほぼ均一にならされてい
るためにグラインダ４の押付力ＦGおよび削り取り量が
小さくなっても問題となることはなく、むしろ軽研削で
送り速度が高いために砥石ディスク５の加工面への追従
性が良くなり、砥石ディスク５が溶接ビード表面に忠実
に追従して残された溶接ビードｂを過不足なく削り取っ
て溶接ビードｂが平滑に仕上げられることになる。
【００２７】ここで、前記荒研削時および仕上研削時と
もにグラインダ４の砥石ディスク５が溶接ビードｂに及
ぼす実際の押付力ＦGは、ＦG＝（ＸO−ＸN）・Ｋ＋ＦO
で表されるように、砥石ディスク５の先端の制御上の位
置偏差（ＸO−ＸN）と仮想ばね定数Ｋとによって決定さ
れるものの、目標位置まで削り終わった研削終了時点で
のグラインダ押付力ＦGは、上記の位置偏差（ＸO−
ＸN）が零となるために仮想ばね定数Ｋの値には依存し
なくなってＦG＝ＦO＝０．３〜０．４ｋｇｆとなる。
もにグラインダ４の砥石ディスク５が溶接ビードｂに及
ぼす実際の押付力ＦGは、ＦG＝（ＸO−ＸN）・Ｋ＋ＦO
で表されるように、砥石ディスク５の先端の制御上の位
置偏差（ＸO−ＸN）と仮想ばね定数Ｋとによって決定さ
れるものの、目標位置まで削り終わった研削終了時点で
のグラインダ押付力ＦGは、上記の位置偏差（ＸO−
ＸN）が零となるために仮想ばね定数Ｋの値には依存し
なくなってＦG＝ＦO＝０．３〜０．４ｋｇｆとなる。
【００２８】このように本実施例によれば、仕上研削時
よりも荒研削時の方が仮想ばね定数Ｋの値が高く、なお
かつ荒研削および仕上研削時のいずれの場合にも溶接ビ
ードｂの両端部を研削する際の仮想ばね定数Ｋの値が一
般部Ｐの研削時の仮想ばね定数Ｋよりも大きく設定され
ているため、グラインダ４の一往復で溶接ビードｂを満
遍なく削り取って母材である車体パネルＢを平滑に仕上
げることができる。
よりも荒研削時の方が仮想ばね定数Ｋの値が高く、なお
かつ荒研削および仕上研削時のいずれの場合にも溶接ビ
ードｂの両端部を研削する際の仮想ばね定数Ｋの値が一
般部Ｐの研削時の仮想ばね定数Ｋよりも大きく設定され
ているため、グラインダ４の一往復で溶接ビードｂを満
遍なく削り取って母材である車体パネルＢを平滑に仕上
げることができる。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、アークブレージング溶接法によって形成された
溶接ビードに対して仮想コンプライアンス制御方式の力
制御ロボットに持たせたグラインダを押し付けながらこ
のグラインダを前記溶接ビードの長手方向に移動させて
前記溶接ビードに研削加工を施すにあたり、前記グライ
ンダの先端の制御上の位置偏差に力制御ロボットの設定
ばね定数を乗じた上これに設定押付力を加えたものが前
記溶接ビードに対するグラインダの実押付力となるよう
に制御する一方、前記グラインダの設定ばね定数を予め
２〜３．５ｋｇｆ／ｍｍの範囲内に設定しておき、その
ばね定数の範囲内で研削中に該ばね定数を変化させると
ともに、研削終了時点で前記グラインダが溶接ビードに
及ぼす設定押付力を０．３〜０．４ｋｇｆの範囲内に設
定したことにより、溶接ビードの研削仕上げ作業を力制
御ロボットで行う場合の研削条件の最適化が図れるよう
になり、溶接ビードを正確に、かつ効率的に削り取るこ
とができるとともに、手作業に依存していた場合と比べ
て個人差による品質上のばらつきがなくなって研削後の
品質の均一化と安定化が図れるほか、短時間のうちに、
しかも最小限のグラインダの移動回数で溶接ビードの研
削を行える効果がある。
よれば、アークブレージング溶接法によって形成された
溶接ビードに対して仮想コンプライアンス制御方式の力
制御ロボットに持たせたグラインダを押し付けながらこ
のグラインダを前記溶接ビードの長手方向に移動させて
前記溶接ビードに研削加工を施すにあたり、前記グライ
ンダの先端の制御上の位置偏差に力制御ロボットの設定
ばね定数を乗じた上これに設定押付力を加えたものが前
記溶接ビードに対するグラインダの実押付力となるよう
に制御する一方、前記グラインダの設定ばね定数を予め
２〜３．５ｋｇｆ／ｍｍの範囲内に設定しておき、その
ばね定数の範囲内で研削中に該ばね定数を変化させると
ともに、研削終了時点で前記グラインダが溶接ビードに
及ぼす設定押付力を０．３〜０．４ｋｇｆの範囲内に設
定したことにより、溶接ビードの研削仕上げ作業を力制
御ロボットで行う場合の研削条件の最適化が図れるよう
になり、溶接ビードを正確に、かつ効率的に削り取るこ
とができるとともに、手作業に依存していた場合と比べ
て個人差による品質上のばらつきがなくなって研削後の
品質の均一化と安定化が図れるほか、短時間のうちに、
しかも最小限のグラインダの移動回数で溶接ビードの研
削を行える効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す図で、（Ａ）は溶接ビ
ード研削時のばね定数の変化を示す説明図、（Ｂ）は同
じく品質上の許容範囲とグラインダの設定押付力との関
係を示す説明図。
ード研削時のばね定数の変化を示す説明図、（Ｂ）は同
じく品質上の許容範囲とグラインダの設定押付力との関
係を示す説明図。
【図２】本発明の加工方法を適用した自動車の車体の研
削工程の概略説明図。
削工程の概略説明図。
【図３】図２のＥ部拡大図。
【図４】図２に示す力制御ロボットの制御系のブロック
回路図。
回路図。
【図５】本発明の一実施例を示す図で、（Ａ）は溶接ビ
ードと砥石デイスクとの関係を示す平面説明図、（Ｂ）
は同じく溶接ビードと砥石デイスクとの関係を示す正面
説明図。
ードと砥石デイスクとの関係を示す平面説明図、（Ｂ）
は同じく溶接ビードと砥石デイスクとの関係を示す正面
説明図。
【図６】図５に示す溶接ビードの断面説明図。
【図７】アークブレージングが施された自動車の車体の
要部拡大図。
要部拡大図。
【図８】（Ａ）は図７に示す車体のブレージング部の溶
接ビードの拡大平面説明図、（Ｂ）は同じくその拡大正
面説明図。
接ビードの拡大平面説明図、（Ｂ）は同じくその拡大正
面説明図。
１…力制御ロボット ２…アーム ３…力センサ ４…グラインダ ５…砥石ディスク Ｂ…車体 ｂ…溶接ビード ｅ…溶接ビードの両端部 Ｐ…溶接ビードの一般部
Claims (1)
- 【請求項１】 アークブレージング溶接法によって形成
された溶接ビードに仮想コンプライアンス制御方式の力
制御ロボットに持たせたグラインダを押し付けながらこ
のグラインダを前記溶接ビードの長手方向に移動させ
て、前記溶接ビードに研削加工を施すようにした溶接ビ
ードの仕上加工方法において、前記グラインダの先端の位置目標値をＸ 0 、現在位置を
Ｘ N 、設定押付力をＦ 0 、力制御ロボットの設定ばね定数
をＫ、溶接ビードに対するグラインダの実押付力をＦ G
としたとき、Ｆ G ＝（Ｘ 0 −Ｘ N ）・Ｋ＋Ｆ 0 の関係を満た
すように 制御する一方、 前記グラインダを支持する力制御ロボットの設定ばね定
数Ｋを予め２〜３．５ｋｇｆ／ｍｍの範囲内に設定して
おき、そのばね定数Ｋの範囲内で研削中に該ばね定数Ｋ
を変化させるとともに、目標位置まで削り終わった研削
終了時点で前記グラインダが溶接ビードに及ぼす設定押
付力Ｆ 0 を０．３〜０．４ｋｇｆの範囲内に設定したこ
とを特徴とする溶接ビードの仕上加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27213592A JP3111692B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 溶接ビードの仕上加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27213592A JP3111692B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 溶接ビードの仕上加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06114707A JPH06114707A (ja) | 1994-04-26 |
| JP3111692B2 true JP3111692B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=17509585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27213592A Expired - Fee Related JP3111692B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 溶接ビードの仕上加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3111692B2 (ja) |
-
1992
- 1992-10-12 JP JP27213592A patent/JP3111692B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06114707A (ja) | 1994-04-26 |
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Legal Events
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