JP3166448B2 - スポット溶接方法 - Google Patents

スポット溶接方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接時の散りの発生を
抑制することが可能なスポット溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】スポット溶接においては、溶接条件が不
適切であると被溶接物の溶接時に溶融金属が飛散する
「散り」と呼ばれる現象が生じる。散りが多く発生する
スポット溶接作業においては、飛散した溶融金属が固化
して周囲に堆積するので、作業環境が悪くなり定期的な
清掃が必要となる。また、散りの発生時には、周囲の作
業者に向けて溶融金属が飛散するので、安全上好ましく
ない。さらに、散り現象が著しい場合は、被溶接物の接
合強度に悪影響を及ぼすという問題がある。したがっ
て、スポット溶接においては、散りの発生を極力抑える
ことが望まれる。
【0003】溶接電流に起因する散りの発生を抑制する
技術は、たとえば特公昭57−37430号公報に開示
されている。この制御方法においては、電極チップの変
位、電極チップの変位加速度、電極間電圧のいずれかを
測定することにより、被溶接物の肉厚の変化を検出し、
この肉厚の変化に基づき溶接電流を制御するようにして
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、溶接電流を制
御しても散りの発生を完全に抑えることができない場合
がある。溶接電流以外の散り発生要因として、電極チッ
プと被溶接物との接触抵抗が大きすぎることが挙げられ
る。電極チップと被溶接物との接触抵抗が大となるの
は、被溶接物の表面に油や微小なゴミ等が付着している
ためである。したがって、電極チップと被溶接物との接
触抵抗に起因する散りの発生を抑制するためには、被溶
接物の表面を予め清浄にしておかなければならず、その
ための装置や労力が必要となる。
【0005】本発明は、被溶接物の表面をとくに清浄に
することなく、電極チップと被溶接物との接触抵抗に起
因する散りの発生を防止することが可能なスポット溶接
方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係るスポット溶接方法は、一対の電極チップ
により被溶接物を加圧しスポット溶接を行う溶接ガン
を、ロボットにより移動させて被溶接物の自動溶接作業
を行うスポット溶接方法において、前記両電極チップが
被溶接物に接触した後でかつ被溶接物への通電前に、
接ガンの取りついた前記ロボットの各軸のサーボモータ
を制御することにより前記溶接ガンの電極チップを電極
チップ軸心まわりに回転させる方法からなる。
【0007】
【作用】このように構成されたスポット溶接方法におい
ては、溶接ガンの加圧動作により電極チップが被溶接物
側に移動し、両電極チップが被溶接物と接触する。両電
極チップが被溶接物に接触した状態では、ロボットの動
きが制御され、溶接ガンの電極チップは軸心まわりに回
転される。そのため、電極チップと被溶接物とが摺接
し、電極チップと被溶接物とが十分に密着した状態とな
る。したがって、通電開始時における電極チップと被溶
接物との接触抵抗が小さくなり、接触抵抗に起因する散
りの発生が抑制される。
【0008】
【実施例】以下に、本発明に係るスポット溶接方法の望
ましい実施例を、図面を参照して説明する。図1ないし
図7は、本発明の一実施例を示しており、とくに自動車
のボデーのスポット溶接に適用した例を示している。ま
ず、本発明のスポット溶接方法が適用されるスポット溶
接装置について説明する。
【0009】図6は、スポット溶接装置の全体構成を示
している。図6に示すように、スポット溶接装置20
は、溶接ガン21、ロボット61、制御手段71等から
構成されている。溶接ガン21は、ロボット61の手首
部65に取付けられている。溶接ガン21の開放、加圧動
作およびロボット61の動きは、制御手段71によって
制御されるようになっている。
【0010】図6に示すように、溶接ガン21は、つぎ
のように構成されている。溶接ガン21は、C形フレー
ム22を有しており、C形フレーム22の下部にはホル
ダ23を介して電極チップ24が装着されている。C形
フレーム22の上部には、サーボモータ26が取付けら
れている。サーボモータ26の出力軸には、軸継手27
を介してボールネジ28が連結されている。ボールネジ
28は、軸受部29a,29bを介してC形フレーム2
2に回転可能に保持されている。ボールネジ28には、
ナット30が螺合されている。ナット30は、ボールネ
ジ28の回転に伴ってボールネジ28の軸方向に移動す
るようになっている。
【0011】ナット30の外周部には、連結部材31が
取付けられている。連結部材31の一端には、ホルダ3
2を介して電極チップ33が装着されている。電極チッ
プ33は、サーボモータ26の回転によって軸方向に移
動するようになっている。電極チップ33の位置は、サ
ーボモータ26の後部に設けられたエンコーダ34によ
り検出可能となっている。本実施例では、サーボモータ
26の回転量によって間接的に電極チップ33の位置を
検出しているが、電極チップ33の進退距離を直接検出
する構成であってもよい。
【0012】C形フレーム22には、薄板鋼板からなる
被溶接物(車両ボデー)90の位置ずれを吸収するため
のイコライザ(位置ずれ補正機構部)41が取付けられ
ている。イコライザ41は、後述するロボット61の手
首に連結されている。C形フレーム22は、イコライザ
41を介して後述する溶接ロボット61の手首部65に
フローティングされた状態で保持されている。
【0013】電極チップ33は、図示されないケーブル
を介してキックレスケーブル55の一方に電気的に接続
されている。電極チップ24は、C形フレーム22を介
してキックレスケーブル55の一方に電気的に接続され
ている。キックレスケーブル55の他方は、ロボット6
1に固定された溶接トランス56に接続されている。溶
接トランス56は、タイマ機能を有するコントローラ5
7を介して溶接電源(図示略)に接続されている。コン
トローラ57は、後述する制御手段71と接続されてい
る。
【0014】ロボット61は、図2に示すように、制御
軸が6軸であり各制御軸M1 〜M6毎に設けられたサー
ボモータ62によって駆動されるようになっている。ロ
ボット61は、周知の技術であるので、これに関する詳
細な説明は省略する。
【0015】ロボット61の動きは、制御手段71によ
って制御されるようになっている。制御手段71には、
複数の溶接位置が教示されており、ロボット61は教示
された溶接位置に溶接ガン21を位置決めするようにな
っている。制御手段71には、ロボット61の各制御軸
の位置情報が入力されており、これに基づいてロボット
61によって移動される溶接ガン21の位置情報が把握
される。また、制御手段71には、電極チップ33の位
置情報がエンコーダ34から入力される。
【0016】図7は、制御手段71の概略構成を示して
いる。制御手段71は、メインCPU72、サーボCP
U73、インタフェース74、サーボアンプ75から構
成されている。メインCPU72の第1の軌道計算部7
2aは、ロボット61自体の軌道計算をする機能を有し
ており、第2の軌道計算部72bは、ロボット61の軌
道を加味した溶接ガン21の電極チップ33の軌道計算
を行う機能を有している。また、メインCPU72の加
圧力設定部72cは、各溶接打点毎に設定される加圧力
に対応する負荷電流を指令する機能を有している。
【0017】サーボCPU73は、第1の軌道計算部7
2aからの計算値とフィードバックされる速度、位置の
値との差を算出し、ロボット61を予め教示された溶接
位置へ所定の速度で移動する指令機能を有している。ロ
ボット61は、各制御軸毎にサーボモータ62の速度を
検出するタコジェネレータ63と、位置検出用のセンサ
64とを有している。
【0018】サーボCPU73は、第2の軌道計算部7
2bからの計算値とフィードバックされる速度、位置の
値との差を算出し、電極チップ33を所定の位置へ所定
の速度で移動する指令機能を有している。溶接ガン21
は、サーボモータ26による電極チップ33の移動速度
を検出するタコジェネレータ35と、位置検出用のエン
コーダ34を有している。また、サーボCPU73は、
メインCPU72における加圧力設定部72cからの指
令情報とフィードバックされた負荷電流値との差によ
り、加圧力に対応した負荷電流を求める機能を有してい
る。
【0019】インタフェース74は、サーボCPU73
からのデジタル信号をアナログ信号に変換する機能を有
している。サーボアンプ75は、ロボット61の各制御
軸のサーボモータ62に流れる電流を検出し、フィード
バックされた電流値と指令値との差に基づいてサーボモ
ータ62の負荷電流を制御するようになっている。同様
に、サーボアンプ75は、溶接ガン21の電極チップ3
3を移動させるサーボモータ26に流れるモータ電流を
検出するモータ電流検知手段として機能しており、フィ
ードバックされた電流値と指令値との差に基づいてサー
ボモータ26のモータ電流を制御するようになってい
る。
【0020】図5に示すように、制御手段71のメイン
CPU72には、接触検出手段76、散り抑制動作指令
手段77が形成されている。接触検出手段76および散
り抑制動作指令手段77は、メインCPU72に格納さ
れるプログラムから構成されている。接触検出手段76
は、サーボモータ26のモータ電流を検出するモータ電
流検出手段としてのサーボアンプ75と接続されてい
る。接触検出手段76は、サーボモータ26のモータ電
流が急激に増加する時点を電極チップ24、33が被溶
接物90に接触したと判断する機能を有している。
【0021】散り抑制動作指令手段77は、接触検出手
段76からの信号に基づき、ロボット61の動きを制御
し、電極チップ24、33を軸心(加圧軸心)まわりに
回転させる機能を有している。散り抑制動作指令手段7
7は、ロボット61の各軸のサーボモータ62を制御す
ることにより、溶接ガン21の電極チップ24、33を
軸心(加圧軸心)まわりに回転させるものであるが、溶
接姿勢により制御対象となるロボットの軸M1 〜M6
変化する。ここで、電極チップの軸心とは、電極チップ
24、33が被溶接物90と接触する部位を通る軸心
(加圧軸心)であり、電極チップの軸心とボールネジの
軸心とが偏心している場合でも適用される。
【0022】つぎに、スポット溶接方法および作用につ
いて説明する。自動車の組立ラインではコンベアによっ
て車両ボデーが間欠的に移動され、車両ボデーの停止時
にスポット溶接作業が行なわれる。車両ボデーが所定の
位置に位置決めされると、待期状態にあったロボット6
1によって溶接ガン21が溶接位置に向って移動され
る。
【0023】図1のステップ101に示すように、ロボ
ット61が教示点にくると、ステップ102に進んで溶
接ガン21のサーボモータ26の回転による電極チップ
33の移動により被溶接物90の加圧動作が開始され
る。ステップ103においては、加圧動作により両電極
チップ24、33が被溶接物90に接触したか否かが判
断される。電極チップ24、33の双方が被溶接物90
に接触し、被溶接物90が加圧されると、サーボモータ
26のモータ電流が急激に上昇するので、接触検知手段
76はモータ電流検知手段75からの信号により、両電
極チップ24、33が被溶接物90に接触したことを検
知することができる。
【0024】ステップ103において、両電極チップ2
4、33が被溶接物90に接触したと判断された場合
は、ステップ104に進む。ステップ104では、教示
位置(3次元位置X、Y、Zおよび姿勢α、β、γ)を
中心として電極チップ24、33が軸心(加圧軸心)ま
わりに2〜3°だけ回転するようにロボット61の各軸
1 〜M6 のサーボモータ62を制御する。電極チップ
24、33が軸心(加圧軸心)まわりに回転する際に
は、電極チップ24、33と被溶接物90とが摺接し、
電極チップ24、33と被溶接物90とが十分に密着し
た状態となる。
【0025】ロボット61による電極チップ24、33
の回転動作が終了し、かつ所定の加圧力になると、ステ
ップ105に進み、電極チップ24と電極チップ33を
介して被溶接物90に溶接電流が流され、被溶接物90
のスポット溶接が行われる。被溶接物90への通電開始
直前には、図4の特性に示すように、電極チップ24、
33の回転動作により電極チップ24、33と被溶接物
90との接触抵抗は小となっているので、ステップ溶接
時における接触抵抗に起因する散りの発生が抑制され
る。
【0026】本実施例では、サーボモータ26の回転に
より電極チップ33を移動させ被溶接物90を加圧する
溶接ガン21を用いたスポット溶接について説明した
が、従来のように加圧シリンダにより電極チップを移動
させて被溶接物を加圧する溶接ガンついても勿論適用可
能である。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、溶接ガンの電極チップ
が被溶接物に接触した後でかつ被溶接物への通電前に、
ロボットの動きを制御し電極チップを軸心まわりに回転
させるようにしたので、電極チップと被溶接物とを十分
に密着させることができる。したがって、通電開始時に
おける電極チップと被溶接物との接触抵抗を小さくする
ことができ、接触抵抗に起因する散りの発生を抑制する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るスポット溶接方法の手
順を示すフローチャートである。
【図2】図1のスポット溶接方法における電極チップの
回転動作を示す模式図である。
【図3】図1の部分拡大断面図である。
【図4】図2の溶接ガンの加圧動作と電極チップの回転
動作との関係を示す特性図である。
【図5】図1のスポット溶接方法の制御ブロック図であ
る。
【図6】図1のスポット溶接方法が適用されるスポット
溶接装置の全体構成図である。
【図7】図6における制御手段の制御系統図である。
【符号の説明】
20 スポット溶接装置 21 溶接ガン 24 電極チップ 33 電極チップ 61 ロボット 90 被溶接物

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の電極チップにより被溶接物を加圧
    しスポット溶接を行う溶接ガンを、ロボットにより移動
    させて被溶接物の自動溶接作業を行うスポット溶接方法
    において、前記両電極チップが被溶接物に接触した後で
    かつ被溶接物への通電前に、溶接ガンの取りついた前記
    ロボットの各軸のサーボモータを制御することにより
    溶接ガンの電極チップを電極チップ軸心まわりに回転
    させることを特徴とするスポット溶接方法。
JP26888093A 1993-08-25 1993-10-27 スポット溶接方法 Expired - Lifetime JP3166448B2 (ja)

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EP94305882A EP0640428B1 (en) 1993-08-25 1994-08-09 Spot welding control method and apparatus using a servo welding gun
US08/293,455 US5582747A (en) 1993-08-25 1994-08-22 Spot welding control method and apparatus using a servo welding gun
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