JP3183048B2 - 抵抗溶接装置および抵抗溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接ガンを空気圧にて
加圧し溶接する抵抗溶接装置および抵抗溶接方法に係わ
り、特に非線形の外乱を補償することにより溶接ガンの
加圧などを精度よく制御することによって溶接を速やか
に行うと共に、溶接の品質を向上させることができる抵
抗溶接装置および抵抗溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、抵抗溶接装置は、溶接速度が早く
ガスの発生がほとんどないなどの理由から自動車の車体
組み立てなどに広く利用されている。この抵抗溶接装置
は、図１８のようにロボットのアーム１に抵抗溶接する
溶接ガン５が設けられており、回転により上下方向に移
動するボールねじ４および溶接ガン５の先端部に設けら
れている電極チップ２により被溶接物３を被溶接物３の
材質などによりあらかじめ決められた必要な圧力にした
がって加圧すると共に、被溶接物３の溶接面の接触抵抗
により溶接するために必要な電流を溶接物に供給する。

【０００３】ボールねじ４を回転させ駆動するサーボモ
ータは７は、溶接および溶接ガンなどを取り付けたロボ
ットなどを制御するための上位制御装置１２からの指令
にしたがってサーボコントローラ１１により精度よく制
御される。サーボコントローラ１１は、サーボモータ７
からの回転信号をエンコーダ、レゾルバおよびパルスジ
ェネレータなどの回転検出器９により検出し、この回転
信号をカウンター部１３で加算し、演算処理部１５によ
って回転信号を基に速度フィードバックおよびサーボモ
ータ７のロータの位置フィードバックを生成し、サーボ
コントローラ１１内の基準指令値と比較する。前述のフ
ィードバック値および基準指令値とに差がある場合に
は、差がなくなるように記憶部１６に記憶された例え
ば、ＰＷＭ制御のスイッチングパターンにしたがってサ
ーボモータ７に入力する電流を制御するための主回路部
１７に主回路部１７内の図示しないスイッチング素子に
ゲート信号が送信され基準指令値との差の分だけ補償さ
れた電流および周波数がサーボモータ７に入力されるこ
とになる。上位制御装置との指令などのデータの送受信
は、サーボコントローラ１１内の外部と通信を行うため
のインターフェース部１８を介して行われる。

【０００４】サーボコントローラ１１は、速度制御、位
置制御およびトルク制御によりボールねじ４を制御して
いる。速度制御は、ロータの回転速度を所望の回転速度
となるようにこの回転速度に応じた周波数の電圧または
電流をサーボモータ７に印加する。そして、位置制御
は、ロータの回転角を所望の回転角となるようにロータ
を回転させ、目標の回転角度に達したらロータが停止す
るように例えば、周波数０の電圧または電流をサーボモ
ータ７に印加する。また、トルク制御は、サーボモータ
７にかかるトルクのみを制御し、所望のトルクとなる電
圧または電流をサーボモータ７に印加する。

【０００５】これらの速度制御、位置制御およびトルク
制御は、従来から線形の制御系に使用されている比例積
分制御（以下、ＰＩ制御と記載する。）もしくは比例積
分微分制御（以下、ＰＩＤ制御と記載する。）などの手
法により制御されていた。このＰＩ制御は、速度制御を
例にとって説明するならば、回転検出器９で検出される
サーボモータ７のフィードバック値である回転信号がカ
ウンタ１３を経て演算処理部１５に入力されると、この
フィードバック値と演算処理部１５内の基準指令値を比
較し、基準指令値との差を比例ゲインで積算し制御にお
ける応答性をオーバーシュートしない範囲内で最大とな
るようにゲイン調整し、さらにこの積算した値に前回の
基準指令値との差の分を加算しフィードバック値と基準
指令値との制御上のオフセット分を解消していた。ま
た、ＰＩＤ制御は、積分制御を行う上で前回の基準指令
値との差の分を加算するので処理時間が一周期遅れてし
まい制御系の応答性が悪くなってしまうのを補償するた
めに前回の積分した値に対して微分ゲインを積算したも
のを微分ゲインで設定した時間だけ出力していた。

【０００６】しかし、このような電動式サーボを使用し
た抵抗溶接装置にあっては、大出力の抵抗溶接装置ほど
ロボットのアームに取り付けるサーボモータを大型にし
なければならず、また電極チップに供給する電圧を昇圧
するためのトランスを内蔵する溶接ガンもあり溶接ガン
の重量が増加していた。したがって、電動式サーボを用
いた抵抗溶接装置は、溶接ガンの重量が増加することに
よりロボットアームのイナーシャが大きくなり溶接する
時に所定の位置に正確に移動させるために低速でロボッ
トアームを移動させねばならず溶接する作業速度が遅く
なる原因であった。また、可般重量の大きなロボットを
必要とし不経済である。

【０００７】このような問題点である溶接ガンの重量増
加は、特許出願公開されている平１−１０７９７８の自
動溶接装置のように空気圧により電極チップを開閉する
ことにより、サーボモータを不用とし溶接ガンの重量を
軽減することができる。

【０００８】この自動溶接装置は、主に、電極チップが
設けられているガンアームを可動させるためのピストン
およびシリンダと、シリンダ内の空気圧を調整し電気信
号で開閉するサーボバルブと、ガンアームの位置を制御
するロボットコントローラと、このロボットコントロー
ラからの打点位置の判別信号にしたがって溶接を行うガ
ンコントローラと、開度センサなどからの信号を処理し
サーボバルブなどを制御するＣＰＵなどからなる。そし
て、自動溶接装置は、ロボットコントローラからの打点
位置の判別信号がガンコントローラに入力され、さらに
ガンコントローラからＣＰＵにあらかじめ記憶されてい
る溶接条件データが入力されると、開度センサなどから
のフィードバック値と基準指令値が等しくなるように制
御行っている。

【０００９】しかしながら、このような空気圧式サーボ
を利用した自動溶接装置にあっては、開度センサなどか
らのフィードバック値およびメモリに記憶された基準指
令値との差を単に比較し、基準指令値との差に対して補
償することまたは前述のＰＩ制御などにより線形の損失
部分を補償しているに過ぎず、特に空気圧にて電極チッ
プを被溶接物に加圧または開放する際に生じる非線形な
損失であるシリンダ内の空気圧縮損失、シリンダの摩擦
による損失および空気圧の変動などによりシリンダ内の
空気の圧力の調整が最適にできないために被溶接物の穴
あけなどが生じ溶接の品質が低下したり、前述の非線形
の損失による電極チップの移動時にハンチングなどが発
生し被溶接物を速やかに加圧力できないために溶接の作
業時間を短縮することができなかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、前述の非線形の損失を補償することにより電極チッ
プによる被溶接物への加圧または開放を最適に速やかに
行うことにより溶接の品質を向上させると共に、溶接に
係る作業時間を短縮することができる抵抗溶接装置およ
び抵抗溶接方法を提供することにある。

【００１１】

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、 ピストンによりシリンダ内の空間が第１空
気室および第２空気室に区分され、前記ピストンおよび
前記シリンダを貫通させ前記ピストンの移動に伴い移動
するように前記ピストンに固定されるシャフトと、当該
シャフトの一端部に設けられ、被溶接物を加圧し抵抗溶
接するための電極チップとを有する抵抗溶接装置におい
て、前記第１空気室内の圧力を検出する第１空気圧検出
手段と、前記第１空気室の空気を排出する第１空気排出
手段と、前記第１空気室に空気を供給する第１空気供給
手段と、前記第２空気室内の圧力を検出する第２空気圧
検出手段と、前記第２空気室の空気を排出する第２空気
排出手段と、前記第２空気室に空気を供給する第２空気
供給手段と、前記ピストンの位置を検出するピストン位
置検出手段と、前記ピストン位置検出手段から得られる
ピストン位置、前記シャフトを含むピストンのイナーシ
ャ成分、前記ピストンの摩擦係数、前記第１空気圧検出
手段によって検出された前記第１空気室の圧力、および
第２空気圧検出手段によって検出された前記第２空気圧
の圧力から前記ピストンの移動の際に発生する非線形損
失を算出して、当該非線形損失を補償するように、前記
第１空気排出手段、前記第１空気供給手段、前記第２空
気排出手段、および前記第２空気供給手段を制御するこ
とにより前記第１空気室および前記第２空気室の圧力を
制御して前記ピストンを移動させるピストン位置制御手
段と、を有することを特徴とする抵抗溶接装置である。

【００１３】また本発明は、ピストンによりシリンダ内
の空間が第１空気室および第２空気室に区分され、前記
ピストンおよび前記シリンダを貫通させ前記ピストンの
移動に伴い移動するように前記ピストンに固定されるシ
ャフトと、当該シャフトの一端部に設けられる被溶接物
を加圧し抵抗溶接する電極チップと、前記第１空気室の
空気圧を検出する第１空気圧検出手段と、前記第２空気
室の空気圧を検出する第２空気圧検出手段と、前記ピス
トンの位置を検出するピストン位置検出手段と、を有す
る抵抗溶接装置の制御方法であって、前記ピストン位置
検出手段から得られるピストン位置に基づき、前記ピス
トンの移動速度および加速度を算出する段階と、前記加
速度と前記シャフトを含むピストンのイナーシャ成分か
ら慣性損失を算出する段階と、前記移動速度とピストン
の摩擦係数から摩擦損失を算出する段階と、前記第１空
気圧検出手段によって検出された前記第１空気室の圧力
および第２空気圧検出手段によって検出された前記第２
空気圧の圧力から前記ピストンに加えられている印加力
を算出する段階と、前記慣性損失、前記摩擦損失、およ
び前記印加力から、前記ピストンの移動の際に発生する
非線形損失を求める段階と、前記非線形損失を補償し前
記ピストンを所望の位置に移動させる段階と、を有する
ことを特徴とする抵抗溶接方法である。

【００１４】また本発明は、ピストンによりシリンダ内
の空間が第１空気室および第２空気室に区分され、前記
ピストンおよび前記シリンダを貫通させ前記ピストンの
移動に伴い移動するように前記ピストンに固定されるシ
ャフトと、当該シャフトの一端部に設けられる被溶接物
を加圧し抵抗溶接する電極チップと、前記第１空気室の
空気圧を検出する第１空気圧検出手段と、前記第２空気
室の空気圧を検出する第２空気圧検出手段と、前記ピス
トンの位置を検出するピストン位置検出手段と、を有す
る抵抗溶接装置の制御方法であって、前記ピストン位置
検出手段から得られるピストン位置に基づき、前記ピス
トンの移動速度および加速度を算出する段階と、前記加
速度と前記シャフトを含むピストンのイナーシャ成分か
ら慣性損失を算出する段階と、前記移動速度とピストン
の摩擦係数から摩擦損失を算出する段階と、前記第１空
気圧検出手段によって検出された前記第１空気室の圧力
および第２空気圧検出手段によって検出された前記第２
空気圧の圧力から前記ピストンに加えられている印加力
を算出する段階と、前記慣性損失、前記摩擦損失、およ
び前記印加力から、前記ピストンの移動の際に発生する
非線形損失を求める段階と、前記非線形損失を補償し前
記ピストンを所望の速度で移動させる段階と、を有する
ことを特徴とする抵抗溶接方法である。

【００１５】さらに本発明は、ピストンによりシリンダ
内の空間が第１空気室および第２空気室に区分され、前
記ピストンおよび前記シリンダを貫通させ前記ピストン
の移動に伴い移動するように前記ピストンに固定される
シャフトと、当該シャフトの一端部に設けられる被溶接
物を加圧し抵抗溶接する電極チップと、前記第１空気室
の空気圧を検出する第１空気圧検出手段と、前記第２空
気室の空気圧を検出する第２空気圧検出手段と、前記ピ
ストンの位置を検出するピストン位置検出手段と、を有
する抵抗溶接装置の制御方法であって、前記ピストン位
置検出手段から得られるピストン位置に基づき、前記ピ
ストンの移動速度および加速度を算出する段階と、前記
加速度と前記シャフトを含むピストンのイナーシャ成分
から慣性損失を算出する段階と、前記移動速度とピスト
ンの摩擦係数から摩擦損失を算出する段階と、前記第１
空気圧検出手段によって検出された前記第１空気室の圧
力および第２空気圧検出手段によって検出された前記第
２空気圧の圧力から前記ピストンに加えられている印加
力を算出する段階と、前記慣性損失、前記摩擦損失、お
よび前記印加力から、前記ピストンの移動の際に発生す
る非線形損失を求める段階と、前記非線形損失を補償し
前記電極チップにより被溶接物を所望の加圧力で加圧さ
せる段階と、を有することを特徴とする抵抗溶接方法で
ある。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【作用】上述のように構成された本発明の抵抗溶接装置
および抵抗溶接方法は以下のように作用する。

【００１９】

【００２０】本装置は、ピストンにより２つに分割され
る第１空気室の空気圧および第２空気室の空気圧を第１
空気圧検出手段と第２空気圧検出手段によりそれぞれ検
出し、ピストンの位置をピストン位置検出手段で検出し
て、ピストン位置制御手段が、これらによって検出した
空気圧およびピストン位置からピストンが移動するとき
の非線形損失を算出して、この非線形損失を補償するよ
うに、前記第１空気排出手段、前記第１空気供給手段、
前記第２空気排出手段、および前記第２空気供給手段を
制御することにより前記第１空気室および前記第２空気
室の圧力を制御する。

【００２１】本方法は、ピストンの移動の際に生じる非
線形の損失を演算し、この演算した非線形の損失を補償
し、ピストンにかかる空気圧を調整するので端部に電極
チップが設けられたピストンを所望の位置に移動させる
ことができる。したがって、本方法は、電極チップによ
る被溶接物への加圧力または電極チップによる被溶接物
からの開放に必要な力が得られるようにピストンの位置
を正確に速やかに移動させることができる。

【００２２】本方法は、ピストンの移動の際に生じる非
線形の損失を演算し、この演算した非線形の損失を補償
し、ピストンにかかる空気圧を調整するので端部に電極
チップが設けられたピストンを所望の速度で移動させる
ことができる。したがって、本方法は、電極チップを被
溶接物へ移動または電極チップを被溶接物から移動させ
る場合にピストンの移動の速度を正確に所望の速度で移
動させることにより電極チップによる被溶接物への加圧
力または電極チップによる被溶接物からの開放に必要な
力をより精緻に得ることができる。

【００２３】本方法は、ピストンの移動の際に生じる非
線形の損失を演算し、この演算した非線形の損失を補償
し、ピストンにかかる空気圧を調整するので電極チップ
により被溶接物へ所望の加圧力で加圧させることができ
る。したがって、本方法は、電極チップで被溶接物に加
圧する場合に被溶接物にかかる加圧力を自在に可変する
ことで被溶接物に穴あけなどを生じずに溶接の品質を向
上させることができる。

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【実施例】以下添付した図面を参照して、本発明の抵抗
溶接装置および抵抗溶接方法を説明する。

【００２７】本発明の抵抗溶接装置は、電極チップ２を
被溶接物に加圧または開放させるためにサーボバルブな
どにより空気圧を調整する空気圧回路部２１と、この空
気圧回路部２１内のサーボバルブの開閉を演算した制御
量に応じて行う電気回路部６１がある。

【００２８】空気圧回路部２１は、図１のようなピスト
ン２３によりシリンダ２５内の空間が第１空気室２７お
よび第２空気室２８に区分され、ピストン２３およびシ
リンダ２５を貫通させピストン２３の移動に伴い移動す
るようにピストン２３に固定される棒状のシャフト２９
と、このシャフト２９の端部に被溶接物を加圧し抵抗溶
接するための電極チップ２と、シャフト２９のもう一方
にラック５１を形成しピストン２３の移動にともないピ
ニオン５２を回転させピストンの位置を検出するピスト
ン位置検出手段であるピストン位置センサ５３と、第１
空気室２７および第２空気室２８に空気を流通させるた
めにシリンダ２５の両端の側面にそれぞれ設けられる第
１空気流通口３１および第２空気流通口３２と、第１空
気流通口３１と空気管３３により接続され、電極チップ
２が被溶接物３から離れるように第１空気室２７の空気
を外部に排出する第１空気排出手段である第１排出用サ
ーボバルブ３５と、この第１排出用サーボバルブ３５と
空気管３３により接続され、電極チップ２が被溶接物３
を加圧するように第１空気室２７に空気を供給する第１
空気供給手段である第１供給用サーボバルブ３６と、第
１排出用サーボバルブ３５と空気管３３により接続さ
れ、第１空気室２７に空気を供給または排出する第１供
給排出手段である第１電磁バルブ３７と、第２空気流通
口３２と空気管３３により接続され、電極チップ２が被
溶接物３を加圧するように第２空気室２８の空気を外部
に排出する第２空気排出手段である第２排出用サーボバ
ルブ３８と、この第２排出用サーボバルブ３８と空気管
３３により接続され、電極チップ２が被溶接物３から離
れるように第２空気室２８に空気を供給する第２空気供
給手段である第２供給用サーボバルブ３９と、第２排出
用サーボバルブ３８と空気管３３により接続され、第２
空気室２８に空気を供給または排出する第２空気供給排
出手段である第２電磁バルブ４１と、第１空気室２７の
空気圧を検出するための第１空気圧検出手段である第１
圧力センサ４３と、第２空気室２８の空気圧を検出する
ための第２空気圧検出手段である第２圧力センサ４４
と、第１供給用サーボバルブ３６および第２供給用サー
ボバルブ３９などに供給される空気の元圧を検出するた
めの第３圧力センサ４５と、空気を圧縮するためのコン
プレッサ４７と、このコンプレッサ４７を駆動するモー
タ４８と、空気回路部２１にごみなどが侵入しないよう
にろ過するフィルタ４９と、コンプレッサ４７からの空
気圧を一定に保つためのレギュレータ４６がある。

【００２９】なお、ピストンの位置を検出するピストン
位置センサ５３は、必ずしもラックおよびピニオンから
なる機械的な駆動による検出をしなくてもよく、例え
ば、シャフトに反射板などを設けてレーザ光線の反射光
を検出することにより非接触でピストンの位置を検出で
きるため位置検出するための機械損失を低減することが
できる。

【００３０】また、電気回路部６１は、図２のようなピ
ストン位置センサ５３、第２圧力センサ４３、第２圧力
センサ４４および第３圧力センサ４５で検出される信号
をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換部６２
と、このＡ／Ｄ変換部６２により変換されたディジタル
信号にしたがって第１空気室２７および第２空気室２８
の空気圧を可変し電極チップ２によって最適に溶接でき
るようにピストン２３を所望の位置に移動させる制御を
行うピストン位置制御手段である演算処理部６３と、空
気圧を制御する場合のピストンのイナーシャなどのパラ
メータが記憶されている記憶部６５と、上位制御装置１
２とデータ通信もしくは第１電磁バルブ３７などに電磁
バルブを駆動させる信号を送信するインターフェース部
６７と、第１排出用サーブバルブ３５などの開閉を行う
ために演算処理部６３からのディジタル信号をアナログ
信号に変換するＤ／Ａ変換部６９がある。

【００３１】本装置は、以下のように動作する。

【００３２】本装置の演算処理部６３で行われる制御と
しては、シャフト２９の先端部に設けられた電極チップ
２の位置を制御する位置決めモード、電極チップ２が被
溶接物３を加圧および開放する時の電極チップ２の速度
を制御する速度制御モード、電極チップ２が被溶接物３
を加圧する時の加圧力を制御する加圧力制御モード、最
大限に加圧または開放が行うときの全開加圧開放モード
およびこれらの処理の結果である第１空気室２７と第２
空気室２８の圧力差である圧力差指令値を処理し各サー
ボバルブに圧力差指令値になるような信号を分配する圧
力差指令分配制御がある。

【００３３】図３は、演算処理部６３で行われる制御の
フローチャートであり、上位制御装置１２からの運転モ
ード信号が電気回路部６１内のインターフェース部６７
を経て演算処理部６３に入力されることにより（Ｓ１）
位置決めモードの場合には（Ｓ２）、位置決めモードの
サブルーチン処理を行い（Ｓ３）、速度制御モードの場
合には（Ｓ４）、速度制御モードのサブルーチン処理を
行い（Ｓ５）、加圧力制御モードの場合には（Ｓ６）、
加圧力制御モードのサブルーチン処理を行い（Ｓ７）、
全開加圧開放モードの場合には（Ｓ８）、全開加圧開放
モードのサブルーチン処理を行い（Ｓ９）、最後に圧力
差指令分配制御のサブルーチン処理を行う（Ｓ１０）。

【００３４】また、これらの位置決めモード、速度制御
モードおよび加圧力制御モードには、演算処理部６３で
制御のために演算されるパラメータが非線形の損失によ
り変動を補償すべく外乱オブザーバを用いている。例え
ば装置が理想的な状態で最適に溶接を行うときには、ロ
ボットアームの移動から被溶接物への加圧さらには溶接
に至までに演算処理部６３で処理されるパラメータが最
適な値であるノミナル値として存在する。そして、外乱
オブザーバは、通常、抵抗溶接装置が溶接を行うときに
は、必ずノミナル値が存在するものと仮定し、抵抗溶接
装置が可動した場合の実際のパラメータとノミナル値を
比較し、このノミナル値との差を外乱と推定するもので
ある。また、外乱オブザーバを用いてパラメータの変動
を推定するには、外乱の侵入経路を設定する必要があ
る。

【００３５】なお、本装置および本方法において、使用
環境温度が１５〜３５℃程度の範囲内であれば温度変化
による空気の粘度の変化は大きな非線形の外乱損失とな
らないので問題とならないため非線形の外乱として扱わ
ない。

【００３６】以下、外乱の侵入経路を設定し外乱オブザ
ーバを求めると、

【００３７】

【数１】

【００３８】このときのシリンダの内部圧力の関係は、

【００３９】

【数２】

【００４０】また、サーボバルブを通過する空気の流量
Ｇｉは、サーボバルブの実行開口面積をＳｉ、サーボバ
ルブの上流圧をＰｕ、サーボバルブの下流圧をＰｄとす
ると、

【００４１】

【数３】

【００４２】

【数４】

【００４３】となる。この系を線形化する。

【００４４】ΔＰ＝Ｐ1 −Ｐ2 、ΔＳ＝Ｓ1 −Ｓ2 (2) 式−(3) 式に(5) 式を適用した結果は、

【００４５】

【数５】

【００４６】となる。但し、Ｐｓは供給側サーボバルブ
の元圧、Ｐｏは排気後の大気圧である。

【００４７】これより本実施例の抵抗溶接装置の状態方
程式は、(1) 式、(6) 式より、

【００４８】

【数６】

【００４９】

【数７】

【００５０】となり、この式をＭＡＴＲＩＸｘ（マトリ
ックスエックス：米国のＩＳＩ社製輸入代理店 住商エ
レクトロニクス（株））などの制御設計支援ツールに入
力し、空気の圧縮性などを補償した安定な系となるよう
な状態フィードバック係数をＬＱＧもしくはＨ^∞制御法
または極配置法などの手法により求める。また、手計算
にて状態フィードバック係数を求めても可。次に外乱を
推定する外乱オブザーバを求める。

【００５１】外乱を含んだ拡大系は、

【００５２】

【数８】

【００５３】

【数９】

【００５４】

【数１０】

【００５５】となる。これを用いて外乱オブザーバは以
下のようになる。

【００５６】

【数１１】

【００５７】ここで、ｇｄ：オブザーバゲイン

【００５８】

【数１２】

【００５９】以上のように求めた外乱オブザーバ８１
は、図４のブロック線図のようにピストン位置センサ５
３からのディジタル変換後の位置検出信号Ｐ^* を微分器
８３ａで微分することによりピストン２３の速度Ｖ^* を
求め、さらにこのピストン２３の速度Ｖ^* を微分器８３
ｂにて微分することによりピストン２３の加速度ａ^* を
演算し、これにシャフト２９を含めたピストン２３のイ
ナーシャＪを乗算器８５ａで乗算し慣性による損失であ
るピストン慣性損失Ｔ^* を演算する。そして、ピストン
２３の速度Ｖ^* は、乗算器８５ｂにより動摩擦係数ｂで
乗算しピストン２３の摩擦による損失であるピストン摩
擦損失Ｆ^* を演算する。一方、第１空気室２７の空気圧
は、第１圧力センサ４３で検出され、第２圧力センサ４
４で検出される第２空気室の空気圧により減算されて、
第１空気室２７と第２空気室との差圧ＨN ^* として求め
られる。この差圧ＨN ^* は、乗算器８５ｃによりシリン
ダ面積Ｓで乗算され、ピストン２３に空気圧により印加
される力Ｍ^* となる。したがって、外乱オブザーバ８１
は、この力Ｍ^* からピストン慣性損失Ｔ^* およびピスト
ン摩擦損失Ｆ^* をそれぞれ減算したものを非線形な外乱
損失Ｇ^* であると推定する。

【００６０】図５は、外乱オブザーバの制御を説明する
ためのフローチャートである。

【００６１】ピストン２３の位置フィードバックを微分
することによってピストン速度Ｖ^*を演算し（Ｓ１
１）、ピストン速度Ｖ^* をさらに微分することによって
ピストン加速速度ａ^* を演算し（Ｓ１２）、シャフト２
９を含むピストン２３のイナーシャＪを加速速度ａ^* に
乗算しピストン慣性損失Ｔ^* を求めて（Ｓ１３）、ピス
トン２３の動摩擦係数ｂをピストン速度Ｖ^* に乗算しピ
ストン摩擦損失Ｆ^* を求める（Ｓ１４）。そして、第１
空気室２７および第２空気室の差圧ＨN ^* をシリンダ面
積Ｓで乗算しピストンに空気圧より印加される力Ｍ^* を
求めて（Ｓ１５）、この力Ｍ^* からピストン慣性損失Ｔ
^* およびピストン摩擦損失Ｆ^* をそれぞれ減算し非線形
な外乱損失Ｇ^* を演算し（Ｓ１６）、前述の位置制御モ
ード、速度制御モードおよび加圧力制御モード時に外乱
損失Ｇ^* を補償し、最適なパラメータを得ることができ
る。

【００６２】この外乱オブザーバ８１を用いた位置決め
モード９１は、図６のブロック線図のように位置決めモ
ード９１を行うための信号である位置決めモード信号Ｐ
ｓが指令位置選択器９３に入力されると、指令位置選択
器９３が上位制御装置１２からのピストンの位置の指令
位置データＰD ^* が記憶されている演算処理部６３内の
ＲＡＭから指令位置データＰD ^* を読み込み、この指令
位置データＰD ^* から実際のピストンの位置フィードバ
ック値であるＰ^* を減算し、位置偏差ＰＨ^* を演算し付
号記憶器９５によってこの位置偏差ＰＨ^* の付号ｍを記
憶すると共に、位置偏差ＰＨ^* を乗算器９７ａにより位
置ゲインＫｐで乗算することによって位置偏差を速度に
変換し位置偏差速度Ｐａ^* を求める。そして、現在速度
ａｒｅｆ^* は、付号付加器９４ａにより付号付加器を付
加された後に前回の速度指令値が記憶されている速度指
令記憶器９８からの前回の速度指令値と加算することに
よって加速速度Ｖａとなる。絶対値比較器９９は、この
加速速度Ｖａ、ピストンの最高速度Ｖmax ^* に付号付加
器９４ｂで付号を付加したＶmax および前述の位置偏差
速度Ｐａ^* の絶対値を比較し、それぞれの絶対値の中か
ら最小の値のものを速度指令値Ｖｒｅｆ^* とする。この
速度指令値Ｖｒｅｆ^* は、図７(a) のような三角形を途
中で切り取ったような形になり、再び速度指令記憶器９
８で記憶され、位置偏差速度Ｐａ^* と加算されることに
よって減速速度Ｖｄとする。また、速度指令値Ｖｒｅｆ
^* は、乗算器９６ａにより差圧ＨN ^* に圧力差ゲインＫ
ｐｒを乗算しピストン摩擦損失Ｆ^* を速度に変換したピ
ストン摩擦損失速度ＨG ^* 、ピストン速度Ｖ^* に速度ゲ
インＫｖを乗算しピストン慣性損失Ｔ^* を速度に変換し
たピストン慣性損失速度ＶG ^* および外乱損失Ｇ^* に外
乱補償ゲインＫｄを乗算し外乱損失Ｇ^* を速度に変換し
た外乱損失速度Ｇｒ^* で減算されて圧力差指令値Ｈｒｅ
ｆ^* となる。したがって、本装置は、電極チップ２の位
置決めに際して、この圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* になるよ
うに演算処理部６３からの信号をＤ／Ａ変換部６９を介
して第１排出用サーボバルブ３５、第１供給用サーボバ
ルブ３６、第２排出用サーボバルブ３８および第２供給
用サーボバルブ３９に送信し、第１空気室２７および第
２空気室２８の空気圧の調整し電極チップ２をハンチン
グなどを起こさずに位置決めすることができるので溶接
作業にかかる時間を短縮することができる。

【００６３】図８は、位置決めモードのサブルーチンを
説明するためのフローチャートである。

【００６４】演算処理部６３内部のＲＡＭに記憶されて
いる上位制御装置１２からの指令位置データＰD ^* をピ
ストン位置センサ５３にて検出するピストン２３の位置
フィードバック値Ｐ^* で減算し位置偏差ＰＨ^* を求めて
（Ｓ２１）、この位置偏差ＰＨ^* に位置ゲインＫｐを積
算し位置偏差速度Ｐａ^* を演算する（Ｓ２２）。現在の
ピストン２３の速度ａｒｅｆ^* から前回のピストン２３
の速度を減算しピストン２３の加速速度Ｖａを演算し
（Ｓ２３）、位置偏差速度Ｐａ^* 、加速速度Ｖａおよび
最高速度Ｖmax のそれぞれの絶対値を比較し、最小値を
速度指令値Ｖｒｅｆ^* とする（Ｓ２４）。この速度指令
値Ｖｒｅｆ^* に位置偏差速度Ｐａ^* を加算し減速速度Ｖ
ｄを演算する（Ｓ２５）。速度に変換したピストン摩擦
損失速度ＨG ^* 、ピストン慣性損失速度ＶG ^* および外
乱損失速度Ｇｒ^* を速度指令値Ｖｒｅｆ^* から減算した
ものを圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* とする（Ｓ２６）。

【００６５】また、外乱オブザーバ８１を用いた速度制
御モード１０１は、図９のブロック線図のように速度制
御モード１０１を行うための信号である速度制御モード
信号Ｖｓが指令速度選択器１０２に入力されると、指令
速度選択器１０２が上位制御装置１２からのピストン２
３の速度の指令速度データＶD ^* が記憶されている演算
処理部６３内のＲＡＭから指令速度データＶD ^* を読み
込み、この指令速度データＶD ^* から外乱オブザーバ８
１で演算される実際のピストン２３の位置フィードバッ
ク値であるＶ^* を減算し、速度偏差ＶH ^* を演算し付号
記憶器１０３によってこの速度偏差ＶH ^* の付号ｍを記
憶すると共に、速度偏差ＶH ^* を絶対値器１０４より絶
対値化して速度偏差絶対値｜ＶH ^* ｜を求める。絶対値
比較器１０５は、ピストン２３の現在速度ａｒｅｆ^* お
よび速度偏差絶対値｜ＶH ^* ｜の絶対値を比較し、それ
ぞれの絶対値の中から最小の値のものを速度指令値Ｖｃ
^*とし、さらに前述の速度偏差絶対値｜ＶH ^* ｜を加算
することによって速度偏差Ｖｐ^* とする。また、速度指
令値Ｖｃ^* は、付号付加器１０７で付号付加器を付加さ
れて前回の速度指令と加算された後に速度指令記憶器１
０６で記憶されると共に、乗算器１０８ａにより差圧Ｈ
N ^* に圧力差ゲインＫｐｒを乗算しピストン摩擦損失Ｆ
^* を速度に変換したピストン摩擦損失速度ＨG ^* および
外乱損失Ｇ^*に外乱補償ゲインＫｄを乗算し外乱損失Ｇ
^* を速度に変換した外乱損失速度Ｇｒ^* で減算されて圧
力差指令値Ｈｒｅｆ^* となる。したがって、本装置は、
電極チップ２の移動に際して、この圧力差指令値Ｈｒｅ
ｆ^* になるように演算処理部６３からの信号をＤ／Ａ変
換部６９を介して第１排出用サーボバルブ３５、第１供
給用サーボバルブ３６、第２排出用サーボバルブ３８お
よび第２供給用サーボバルブ３９に送信し、第１空気室
２７および第２空気室２８の空気圧の調整するので電極
チップ２の移動を最適速度にて無駄なく行うことがで
き、電極チップ２の移動に伴う時間を短縮できるので溶
接作業にかかる時間を短縮することができる。

【００６６】図１０は、速度制御モードのサブルーチン
を説明するためのフローチャートである。

【００６７】演算処理部６３内部のＲＡＭに記憶されて
いる上位制御装置１２からの指令速度データＶD ^* を外
乱オブザーバ８１にて演算するピストン２３の速度フィ
ードバック値Ｖ^* で減算し、さらに絶対値化して速度偏
差絶対値｜ＶH ^* ｜を求めて（Ｓ３１）、この速度偏差
絶対値｜ＶH ^* ｜と現在速度をａｒｅｆ^* の絶対値を比
較し、最小値を速度指令値Ｖｃ^* とする（Ｓ３２）。こ
の速度指令値Ｖｃ^* に速度偏差絶対値｜ＶH ^* ｜を加算
し速度偏差Ｖｐ^* を演算する（Ｓ３３）。前回の速度指
令値、速度に変換したピストン摩擦損失速度ＨG ^* およ
び外乱損失速度Ｇｒ^* を速度指令値Ｖｃ^* から減算した
ものを圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* とする（Ｓ３４）。

【００６８】そして、外乱オブザーバ８１を用いた加圧
力制御モード１１１は、図１１のブロック線図のように
加圧力制御モード１１１を行うための信号である加圧力
制御モード信号Ｂｓが指令圧力選択器１１２に入力され
ると、指令圧力選択器１１２が上位制御装置１２からの
ピストン２３の加圧力の指令圧力データＢD ^* が記憶さ
れている演算処理部６３内のＲＡＭから指令圧力データ
ＢD ^* を読み込む。比較器１１５は、この指令圧力デー
タＢD ^* とＢmax を比較し、いずれか最小の値のものを
圧力指令値Ｂｃ^* とする。この圧力指令値Ｂｃ^* は、図
７(b) のような電極チップ２による加圧もしくは開放の
ために正負の値を有するグラフになり、さらに前述の指
令圧力データＢD ^* を加算することによって指令圧力Ｂ
ｒｅｆ^*とする。この指令圧力Ｂｒｅｆ^* は、乗算器１
１７により外乱損失Ｇ^* に外乱補償ゲインＫｄを乗算し
外乱損失Ｇ^* を速度に変換した外乱損失速度Ｇｒ^* で減
算されて圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* となる。したがって、
本装置は、電極チップ２の加圧に際して、この圧力差指
令値Ｈｒｅｆ^* になるように演算処理部６３からの信号
をＤ／Ａ変換部６９を介して第１排出用サーボバルブ３
５、第１供給用サーボバルブ３６、第２排出用サーボバ
ルブ３８および第２供給用サーボバルブ３９に送信し、
第１空気室２７および第２空気室２８の空気圧の調整す
るので電極チップ２の加圧力を最適にすることができ、
溶接失敗による被溶接物３の穴あきなどがなくなり溶接
の品質を向上させることができる。

【００６９】図１２は、加圧力制御モードのサブルーチ
ンを説明するためのフローチャートである。

【００７０】演算処理部６３内部のＲＡＭに記憶されて
いる上位制御装置１２からの指令速度データＢD ^* を最
大圧力Ｂmax ^* と比較し、最小値を圧力指令値Ｂｃ^* と
し（Ｓ４１）、この圧力指令値Ｂｃ^* に指令圧力データ
ＢD ^* を加算し指令圧力Ｂｒｅｆ^* を演算する（Ｓ４
２）。速度に変換した外乱損失速度Ｇｒ^* を圧力指令値
Ｂｃ^* から減算したものを圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* とす
る（Ｓ４３）。

【００７１】全開加圧開放モード１２１は、図１３のブ
ロック線図のように全開加圧信号Ｖｋ^* が全開加圧開放
モード設定器１２３に入力すると、演算処理部６３がイ
ンターフェース部６７を通して、第１電磁バルブ３７に
第１電磁バルブ３７のａ接点駆動信号Ｖｋ１ａを入力し
第１電磁バルブ３７からレギュレータ４６で調整する空
気圧を直接、第１空気室２７に加圧すると共に、第２電
磁バルブ４１に第２電磁バルブ４１のｂ接点駆動信号Ｖ
ｋ２ｂを入力し第２空気室２８内の空気を第２電磁バル
ブ４１に介して外部へ排出することにより電極チップ２
を最大速度および最大加圧力で被溶接物３に印加する。
また、全開加圧開放モード１２１は、全開開放信号Ｖｅ
^* が全開加圧開放モード設定器１２３に入力すると、演
算処理部６３がインターフェース部６７を通して、第１
電磁バルブ３７に第１電磁バルブ３７のｂ接点駆動信号
Ｖｅ１ｂを入力し第１空気室２７内の空気を第１電磁バ
ルブ３７に介して外部へ排出すると共に、第２電磁バル
ブ４１に第２電磁バルブ４１のａ接点駆動信号Ｖｅ２ａ
を入力し第２電磁バルブ４１からレギュレータ４６で調
整する空気圧を直接、第２空気室２８に加圧することに
より電極チップ２を最大速度で被溶接物３から開放する
ことができる。

【００７２】なお、全開加圧開放モードには、第１排出
用サーボバルブ３５、第１供給用サーボバルブ３６、第
２排出用サーボバルブ３８および第２供給用サーボバル
ブ３９を全て閉じてもよいし、全開加圧時は、第１排出
用サーボバルブ３５を閉、第１供給用サーボバルブ３６
を開および第２排出用サーボバルブ３８を開、第２供給
用サーボバルブ３９を閉にし、全開開放時は、第１排出
用サーボバルブ３５を閉、第１供給用サーボバルブ３６
を開および第２排出用サーボバルブ３８を開、第２供給
用サーボバルブ３９を閉にすることによってバルブ全体
の開口面積を大きくし通気損失を減らし電極チップ２の
移動速度および加圧力などより効果的にすることができ
る。

【００７３】図１４は、全開加圧開放モードのサブルー
チンを説明するためのサブルーチンである。

【００７４】全開加圧の場合には（Ｓ５１）、全開加圧
信号Ｖｋ^* を第１電磁バルブ３７のａ接点駆動信号Ｖｋ
１ａおよび第２電磁バルブ４１のｂ接点駆動信号Ｖｋ２
ｂとしてそれぞれ第１電磁バルブ３７および第２電磁バ
ルブ４１に送信し（Ｓ５２）、第１空気室２７をレギュ
レータ４６で調整する空気圧で直接に加圧し第２空気室
２８の空気を急速に外部に排出する。そして、全開開放
の場合には（Ｓ５１）、全開開放信号Ｖｅ^* を第１電磁
バルブ３７のｂ接点駆動信号Ｖｅ１ｂおよび第２電磁バ
ルブ４１のａ接点駆動信号Ｖｅ２ａとしてそれぞれ第１
電磁バルブ３７および第２電磁バルブ４１に送信し（Ｓ
５３）、第１空気室２７の空気を急速に外部に排出し第
２空気室２８の空気をレギュレータ４６で調整する空気
圧で直接に加圧する。

【００７５】位置決めモード９１、速度制御モード１０
１および加圧力制御モード１１１により求められた圧力
差指令値Ｈｒｅｆ^* は、図１５のブロック線図のような
圧力差指令分配制御を行う圧力差指令分配部１３１によ
り処理されて第１供給用サーボバルブ３６、第１排出用
サーボバルブ３５、第２供給用サーボバルブ３９および
第２排出用サーボバルブ３８を駆動し第１空気室２７お
よび第２空気室２８の空気圧が圧力差指令値Ｈｒｅｆ^*
になるような信号となる。したがって、圧力差指令値Ｈ
ｒｅｆ^* は、極性比較器１３２ａにより極性が判定さ
れ、正の時つまり電極チップ２により被溶接物３を加圧
する場合には、除算器１３３ａにより圧力差指令値Ｈｒ
ｅｆ^* を第３圧力センサ４５によって検出する元圧Ｈ3
で除算され第１空気室供給信号Ｈｋ１となる。また、圧
力差指令値Ｈｒｅｆ^* は、第１圧力センサ４３で検出さ
れる第１空気室２７の空気圧フィードバック値Ｈ１^* を
減算し極性比較器１３２ｂにより正の場合には第１空気
室２７の空気を排出するための第１空気室排出信号Ｈｅ
１となる。そして、第１空気室供給信号Ｈｋ１および第
１空気室排出信号Ｈｅ１は、演算処理部６３からＤ／Ａ
変換部６９を介してそれぞれ第１供給用サーボバルブ３
６と第１排出用サーボバルブ３５に入力され、第１空気
室２７および第２空気室２８の空気圧差が圧力差指令値
Ｈｒｅｆ^* になるように第１空気室２７の空気圧を調整
する。一方、圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* により第２空気室
２８の空気圧を最適にする指令を生成するためのバルブ
駆動指令発生器１３５ａに入力される圧力差指令値Ｈｒ
ｅｆ^* は、バルブ駆動指令発生器１３５ａにより第２供
給用サーブバルブ３９を閉じるためのバルブ遮断信号Ｈ
close ２および第１空気室２７および第２空気室２８の
空気圧差が圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* になるように第２空
気室２８の空気圧を調整するための第２バルブ調整信号
Ｈopen２となる。そして、バルブ遮断信号Ｈclose ２信
号および第２バルブ調整信号Ｈopen２は、演算処理部６
３からＤ／Ａ変換部６９を介してそれぞれ第２供給用サ
ーボバルブ３９と第２排出用サーボバルブ３８に入力さ
れ、第１空気室２７および第２空気室２８の空気圧差が
圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* になるように第２空気室２８の
空気圧を調整する。

【００７６】また、圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* は、極性比
較器１３２ａにより極性が判定され、負の時つまり電極
チップ２を被溶接物３から開放する場合には、圧力差指
令値Ｈｒｅｆ^* の付号が付号反転器１３７により反転さ
れた後に除算器１３３ｂにより第３圧力センサ４５によ
って検出する元圧Ｈ3 で除算され第２空気室供給信号Ｈ
ｋ２となる。また、圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* は、第２圧
力センサ４４で検出される第２空気室２８の空気圧フィ
ードバック値Ｈ２^* を減算し極性比較器１３２ｃにより
正の場合には第２空気室２８の空気を排出するための第
２空気室排出信号Ｈｅ２となる。そして、第２空気室供
給信号Ｈｋ２および第２空気室排出信号Ｈｅ２は、演算
処理部６３からＤ／Ａ変換部６９を介してそれぞれ第２
供給用サーボバルブ３９と第２排出用サーボバルブ３８
に入力され、第１空気室２７および第２空気室２８の空
気圧差が圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* になるように第２空気
室２８の空気圧を調整する。一方、圧力差指令値Ｈｒｅ
ｆ^* により第１空気室２７の空気圧を最適にする指令を
発生するためのバルブ駆動指令発生器１３５ｂに入力さ
れる圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* は、バルブ駆動指令発生器
１３５ｂにより第１供給用サーブバルブ３６を閉じるた
めのバルブ遮断信号Ｈclose １および第１空気室２７お
よび第２空気室２８の空気圧差が圧力差指令値Ｈｒｅｆ
^* になるように第１空気室２７の空気圧を調整するため
の第１バルブ調整信号Ｈopen１となる。そして、バルブ
遮断信号Ｈclose １信号および第１バルブ調整信号Ｈop
en１は、演算処理部６３からＤ／Ａ変換部６９を介して
それぞれ第１供給用サーボバルブ３６と第１排出用サー
ボバルブ３５に入力され、第１空気室２７および第２空
気室２８の空気圧差が圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* になるよ
うに第１空気室２７の空気圧を調整する。

【００７７】図１６は、圧力差指令分配制御の処理のサ
ブルーチンを説明するためのフローチャートである。

【００７８】圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* が入力されると
（Ｓ６１）、圧力差指令値Ｈｒｅｆ^*の極性が正の場合
には（Ｓ６２）、圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* を元圧Ｈ３で
除算し第１空気室供給信号Ｈk １を演算し（Ｓ６３）、
圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* で第１空気室空気圧フィードバ
ック値Ｈ１^* で減算し値が正の時には第１空気室排出信
号Ｈｅ１を演算する（Ｓ６４）。そして、第２供給用サ
ーボバルブ３８を閉じるための遮断信号Ｈclose ２（Ｓ
６５）および第１空気室と第２空気室との圧力差が圧力
差指令値Ｈｒｅｆ^* になるように調整するための第２バ
ルブ調整信号Ｈopen２を生成し（Ｓ６６）、第１空気室
供給信号Ｈk １を第１供給用サーボバルブ３６へ、第１
空気室排出信号Ｈｅ１を第１排出用サーボバルブ３５
へ、遮断信号Ｈclose ２を第２供給用サーボバルブ３９
へ、第２バルブ調整信号Ｈopen２を第２排出用サーボバ
ルブ３８へそれぞれ送信する（Ｓ６７）。また、圧力差
指令値Ｈｒｅｆ^* の極性が負の場合には（Ｓ６２）、圧
力差指令値Ｈｒｅｆ^* の付号を反転した後に（Ｓ６
８）、元圧Ｈ３で除算し第２空気室供給信号Ｈk ２を演
算し（Ｓ６９）、圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* で第２空気室
空気圧フィードバック値Ｈ２^* で減算し値が正の時には
第２空気室排出信号Ｈｅ２を演算する（Ｓ７０）。そし
て、第１供給用サーボバルブ３６を閉じるための遮断信
号Ｈclose １（Ｓ７１）および第１空気室と第２空気室
との圧力差が圧力差指令値Ｈｒｅｆ^* になるように調整
するための第１バルブ調整信号Ｈopen１を生成し（Ｓ７
２）、第２空気室供給信号Ｈk ２を第２供給用サーボバ
ルブ３９へ、第２空気室排出信号Ｈｅ２を第２排出用サ
ーボバルブ３８へ、遮断信号Ｈclose １を第１供給用サ
ーボバルブ３６へ、第１バルブ調整信号Ｈopen１を第１
排出用サーボバルブ３５へそれぞれ送信する（Ｓ７
３）。

【００７９】

【００８０】

【発明の効果】 本発明の抵抗溶接装置は、ピストンの位
置をピストン位置検出手段で検出して、ピストン位置制
御手段が、これらによって検出した空気圧およびピスト
ン位置からピストンが移動するときの非線形損失を算出
して、この非線形損失を補償するように、前記第１空気
排出手段、前記第１空気供給手段、前記第２空気排出手
段、および前記第２空気供給手段を制御することにより
前記第１空気室および前記第２空気室の圧力を制御する
ので、電極チップの加圧力を正確に最適にできるために
被溶接物の穴あきなどがなくなり溶接の品質を向上させ
ることができる。

【００８１】本発明の抵抗溶接方法は、空気圧変動など
の非線形の損失を演算して、これを補償し、ピストンに
かかる空気圧を調整することにより、電極チップによる
被溶接物への加圧力または電極チップによる被溶接物か
らの開放に必要な力が得られるようにピストンの位置を
正確に速やかに移動させることができるので溶接作業時
間が短縮されると共に、電極チップの加圧力を正確に最
適にできるために被溶接物の穴あきなどがなくなり溶接
の品質を向上させることができる。

【００８２】本発明の抵抗溶接方法は、空気圧変動など
の非線形の損失を演算して、これを補償し、ピストンに
かかる空気圧を調整することにより、電極チップを被溶
接物へ移動または電極チップを被溶接物から移動させる
場合にピストンの移動の速度を正確に所望の速度で移動
させることができるので溶接作業時間が短縮される。

【００８３】本発明の抵抗溶接方法は、空気圧変動など
の非線形の損失を演算して、これを補償し、ピストンに
かかる空気圧を調整することにより、電極チップで被溶
接物に加圧する場合に被溶接物にかかる加圧力を自在に
可変することで被溶接物の穴あきなどがなくなり溶接の
品質を向上させることができる。

【００８４】

【００８５】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の抵抗溶装置の空気圧回路部の構成を
説明するための図面である。

【図２】 本発明の抵抗溶接装置の電気回路部の構成を
説明するための図面である。

【図３】 本発明の抵抗溶接装置の制御を説明するため
のフローチャートである。

【図４】 本発明の抵抗溶接装置の外乱オブザーバを説
明するためのブロック線図である。

【図５】 本発明の抵抗溶接装置の外乱オブザーバの制
御を説明するためのフローチャートである。

【図６】 本発明の抵抗溶接装置の位置決めモードを説
明するためのブロック線図である。

【図７】 本発明の抵抗溶接装置内部で処理される速度
基準値および圧力指令値の変化を現すグラフである。

【図８】 本発明の抵抗溶接装置の位置決めモード処理
のサブルーチンを説明するためのフローチャートであ
る。

【図９】 本発明の抵抗溶接装置の速度制御モードを説
明するためのブロック線図である。

【図１０】 本発明の抵抗溶接装置の速度制御モード処
理のサブルーチンを説明するためのフローチャートであ
る。

【図１１】 本発明の抵抗溶接装置の位置決めモードを
説明するためのブロック線図である。

【図１２】 本発明の抵抗溶接装置の位置決めモード処
理のサブルーチンを説明するためのフローチャートであ
る。

【図１３】 本発明の抵抗溶接装置の全開加圧開放モー
ドを説明するためのブロック線図である。

【図１４】 本発明の抵抗溶接装置の全開加圧開放モー
ド処理のサブルーチンを説明するためのフローチャート
である。

【図１５】 本発明の抵抗溶接装置の圧力差指令分配部
を説明するためのブロック線図である。

【図１６】 本発明の抵抗溶接装置の圧力差指令分配制
御の処理のサブルーチンを説明するためのフローチャー
トである。

【図１７】 本発明の抵抗溶接装置の圧力差指令分配制
御の処理のサブルーチンを説明するためのフローチャー
トである。

【図１８】 従来の抵抗溶接装置の構成を説明するため
の図面である。

【符号の説明】

２…電極チップ、３…被溶接物、２１…空気回路部、２
３…ピストン、２５…シリンダ、２７…第１空気室、２
８…第２空気室、２９…シャフト、３５…第１排出用サ
ーボバルブ、３６…第１供給用サーボバルブ、３７…第
１電磁バルブ、３８…第２排出用サーボバルブ、３９…
第２供給用サーボバルブ、４１…第２電磁バルブ、５３
…ピストン位置検出センサ、６３…演算処理部、８１…
外乱オブザーバ、９１…位置決めモード、１０１…速度
制御モード、１１１…加圧力制御モード、１２１…全開
加圧開放モード、１３１…圧力差指令分配部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 11/11 520 B23K 11/24 340

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンによりシリンダ内の空間が第１
   空気室および第２空気室に区分され、前記ピストンおよ
   び前記シリンダを貫通させ前記ピストンの移動に伴い移
   動するように前記ピストンに固定されるシャフトと、当
   該シャフトの一端部に設けられ、被溶接物を加圧し抵抗
   溶接するための電極チップとを有する抵抗溶接装置にお
   いて、前 記第１空気室内の圧力を検出する第１空気圧検出手段
   と、前記 第１空気室の空気を排出する第１空気排出手段と、前 記第１空気室に空気を供給する第１空気供給手段と、前 記第２空気室内の圧力を検出する第２空気圧検出手段
   と、前記 第２空気室の空気を排出する第２空気排出手段と、前 記第２空気室に空気を供給する第２空気供給手段と、 前記ピストンの位置を検出するピストン位置検出手段
   と、前記ピストン位置検出手段から得られるピストン位置、
   前記シャフトを含むピストンのイナーシャ成分、前記ピ
   ストンの摩擦係数、前記第１空気圧検出手段によって検
   出された前記第１空気室の圧力、および第２空気圧検出
   手段によって検出された前記第２空気圧の圧力から前記
   ピストンの移動の際に発生する非線形損失を算出して、
   当該非線形損失を補償するように、前記第１空気排出手
   段、前記第１空気供給手段、前記第２空気排出手段、お
   よび前記第２空気供給手段を制御することにより前記第
   １空気室および前記第２空気室の圧力を制御して前記ピ
   ストンを移動させる ピストン位置制御手段と、を有する
   ことを特徴とする抵抗溶接装置。
2. 【請求項２】 ピストンによりシリンダ内の空間が第１
   空気室および第２空気室に区分され、前記ピストンおよ
   び前記シリンダを貫通させ前記ピストンの移動に伴い移
   動するように前記ピストンに固定されるシャフトと、当
   該シャフトの一端部に設けられる被溶接物を加圧し抵抗
   溶接する電極チップと、前記第１空気室の空気圧を検出
   する第１空気圧検出手段と、前記第２空気室の空気圧を
   検出する第２空気圧検出手段と、前記ピストンの位置を
   検出するピストン位置検出手段と、を有する抵抗溶接装
   置の制御方法であって、 前記ピストン位置検出手段から得られるピストン位置に
   基づき、前記ピストンの移動速度および加速度を算出す
   る段階と、 前記加速度と前記シャフトを含むピストンのイナーシャ
   成分から慣性損失を算出する段階と、 前記移動速度とピストンの摩擦係数から摩擦損失を算出
   する段階と、 前記第１空気圧検出手段によって検出された前記第１空
   気室の圧力および第２空気圧検出手段によって検出され
   た前記第２空気圧の圧力から前記ピストンに加えられて
   いる印加力を算出する段階と、 前記慣性損失、前記摩擦損失、および前記印加力から、
   前記ピストンの移動の際に発生する非線形損失を求める
   段階と、 前記非線形損失を補償し前記ピストンを所望の位置に移
   動させる段階と、を有することを特徴とする抵抗溶接方
   法。
3. 【請求項３】 ピストンによりシリンダ内の空間が第１
   空気室および第２空気室に区分され、前記ピストンおよ
   び前記シリンダを貫通させ前記ピストンの移動に伴い移
   動するように前記ピストンに固定されるシャフトと、当
   該シャフトの一端部に設けられる被溶接物を加圧し抵抗
   溶接する電極チップと、前記第１空気室の空気圧を検出
   する第１空気圧検出手段と、前記第２空気室の空気圧を
   検出する第２空気圧検出手段と、前記ピストンの位置を
   検出するピストン位置検出手段と、を有する抵抗溶接装
   置の制御方法であって、 前記ピストン位置検出手段から得られるピストン位置に
   基づき、前記ピストンの移動速度および加速度を算出す
   る段階と、 前記加速度と前記シャフトを含むピストンのイナーシャ
   成分から慣性損失を算出する段階と、 前記移動速度とピストンの摩擦係数から摩擦損失を算出
   する段階と、 前記第１空気圧検出手段によって検出された前記第１空
   気室の圧力および第２空気圧検出手段によって検出され
   た前記第２空気圧の圧力から前記ピストンに加えられて
   いる印加力を算出する段階と、 前記慣性損失、前記摩擦損失、および前記印加力から、
   前記ピストンの移動の際に発生する非線形損失を求める
   段階と、 前記非線形損失を補償し前記ピストンを所望の速度で移
   動させる段階と、 を有する ことを特徴とする抵抗溶接方法。
4. 【請求項４】 ピストンによりシリンダ内の空間が第１
   空気室および第２空気室に区分され、前記ピストンおよ
   び前記シリンダを貫通させ前記ピストンの移動に伴い移
   動するように前記ピストンに固定されるシャフトと、当
   該シャフトの一端部に設けられる被溶接物を加圧し抵抗
   溶接する電極チップと、前記第１空気室の空気圧を検出
   する第１空気圧検出手段と、前記第２空気室の空気圧を
   検出する第２空気圧検出手段と、前記ピストンの位置を
   検出するピストン位置検出手段と、を有する抵抗溶接装
   置の制御方法であって、 前記ピストン位置検出手段から得られるピストン位置に
   基づき、前記ピストンの移動速度および加速度を算出す
   る段階と、 前記加速度と前記シャフトを含むピストンのイナーシャ
   成分から慣性損失を算出する段階と、 前記移動速度とピストンの摩擦係数から摩擦損失を算出
   する段階とｍ、 前記第１空気圧検出手段によって検出された前記第１空
   気室の圧力および第２空気圧検出手段によって検出され
   た前記第２空気圧の圧力から前記ピストンに加えられて
   いる印加力を算出する段階と、 前記慣性損失、前記摩擦損失、および前記印加力から、
   前記ピストンの移動の際に発生する非線形損失を求める
   段階と、 前記非線形損失を補償し前記電極チップにより被溶接物
   を所望の加圧力で加圧させる段階と、 を有する ことを特徴とする抵抗溶接方法。