JP3262961B2 - サーボガンロボット装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットのアーム先端
部にサーボガンが設けられたサーボガンロボット装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のサーボガンロボット装置として
は、例えば特開平６−１５５０４０号にも開示されたも
のが知られている。このサーボガンロボット装置は、ロ
ボットのアーム先端部にサーボガンを装着して構成され
ており、ロボットを制御しつつサーボガンの可動溶接チ
ップを制御することにより、ワークの所定部位をスポッ
ト溶接するものである。前記公報に開示されているサー
ボガンロボット装置にあっては、サーボガンを一体的に
ロボットに装着した構成であるが、今日においては、多
種ワークのスポット溶接に対して、ロボットを共用すべ
くサーボガンを交換可能なサーボガンロボット装置も出
現するに至っている。

【０００３】すなわち、図４はサーボガンを交換可能な
サーボガンロボット装置を示すものであり、ロボット５
０にはアーム５１が設けられ、該アーム５１の先端部に
はロボット側チェンジャー５２が設けられている。一
方、サーボガン５３は、ガンアーム５４を有し、該ガン
アーム５４の基端部には、前記ロボット側チェンジャー
５２と機械的及び電気的に接続可能なガン側チェンジャ
ー５５が設けられている。また、ガンアーム５４には、
固定溶接チップ５６と可動溶接チップ５７とが相対向し
て設けられているとともに、回転に伴って可動溶接チッ
プ５７を軸方向に進退駆動するモータ５８、該モータ５
８の回転数を検出する回転数センサ５９、及び該回転数
センサ５９のバックアップ電源となるバッテリ６０が設
けられている。

【０００４】なお、サーボガン５３は、溶接打点周辺の
ワーク形状に応じた複数種が予め用意されている。

【０００５】そして、ワークを溶接するに際しては、対
応するサーボガン５３を選択して、そのガン側チェンジ
ャー５５をロボット側チェンジャー５２と結合させる。
これにより、両チェンジャー５５，５２が電気的及び機
械的に接続され、サーボガン５３がアーム５１の先端部
に支持されるとともに、モータ５８は電気的にロボット
５０側のコントローラに接続される。したがって、コン
トローラからの指示により、ロボット５０及びモータ５
８が作動するとともに、モータ５８の回転数を検出する
回転数センサ５９からの出力がコントローラに入力され
る。したがって、この回転数センサ５９からの出力に基
づきコントローラが、モータ５８をフィードバック制御
することにより、可動溶接チップ５７の進退量を適正に
維持しつつスポット溶接を行うことができる。

【０００６】このとき、停電が生じた場合には、バッテ
リ６０から電源供給されて、回転数センサ５９が停電に
より停止した時点のモータ回転数を記憶保持する。した
がって、停電が復帰した場合には、コントローラは回転
数センサ５９の記憶から、可動溶接チップ５７の現位置
データを得ることができ、停電復帰後直ちにスポット溶
接を開始することができる。

【０００７】また、必要に応じてサーボガン５３を交換
すべく、両チェンジャー５５，５２を切り離した場合も
同様であって、切り離しと同時にバッテリ６０から電源
供給されて、回転数センサ５９はモータ回転数を記憶保
持する。したがって、再度このサーボガン５３を使用す
べく、両チェンジャー５５，５２を接続した場合には、
コントローラは回転数センサ５９の記憶から、可動溶接
チップ５７の現位置データを得ることができ、接続後直
ちにスポット溶接を開始することが可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のサーボガンロボット装置にあっては、バッテ
リ６０がサーボガン５３側に設けられていることから、
サーボガン５３の先端寸法及び重量が大きくなってしま
う。このため、溶接作業に制約を受けるばかりでなく、
ロボット５０及びアーム５１への負荷が大きくなって、
耐久性を低下させる一因となるとともに、駆動電力を浪
費してしまう。また、複数のサーボガン５３に各々バッ
テリ６０が必要となることから、バッテリ６０の寿命管
理や保全工数が増えて、管理コストが増大する不利も生
ずる。

【０００９】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、バッテリをサーボガン側に配置す
ることなく、該サーボガンを交換可能なサーボガンロボ
ット装置を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明にかかるサーボガンロボット装置あっては、ロ
ボットのアーム先端部にサーボガンを交換可能に装着
し、前記ロボット側に、ガンチェンジスイッチ操作によ
りガンチェンジ指令が入力されると前記アームの先端部
に装着されている現サーボガンを切り離し、前記アーム
の先端部に新サーボガンが装着されると該新サーボガン
の可動溶接チップを所定の原点に復帰させ、該可動溶接
チップが所定の原点に復帰した位置から制御を開始した
場合に該可動溶接チップを適正に制御し得る複数のサー
ボガン毎の制御プログラムがメインプログラムとともに
格納されているＲＯＭを内部に有するコントローラと、
溶接作業中に停電が生じた場合に該コントローラに電源
を供給するバックアップ電源とを配置する一方、前記サ
ーボガン側に、前記可動溶接チップが前記所定の原点に
復帰したことを検出して、前記コントローラに信号を入
力する原点復帰検出手段を設けてある。

【００１１】

【００１２】

【作用】前記構成のサーボガンロボット装置において、
ガンチェンジスイッチ操作によりガンチェンジ指令が入
力されるとアームの先端部に装着されている現サーボガ
ンが切り離され、前記アームの先端部に新サーボガンが
装着されると該新サーボガンの可動溶接チップを所定の
原点に復帰させる。すると、原点復帰検出手段は可動溶
接チップの原点復帰を検出して、信号をコントローラに
入力する。したがって、コントローラがこの原点の位置
を既知として、可動溶接チップを制御することにより、
適正に可動溶接チップの進退を制御しつつ溶接を開始す
ることが可能となる。また、溶接作業中に停電が生じた
場合には、ロボット側に設けられたバックアップ電源か
らコントローラに電源が供給されることから、停電発生
時のデータが保存され、停電が復帰した直後から引き続
き溶接を再開することできる。

【００１３】

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図にしたがって説
明する。図１に示すように、サーボガンロボット装置１
は、ロボット２と該ロボット２に対し着脱自在なサーボ
ガン３とから構成される。ロボット２には、上下動及び
左右動自在なアーム４が設けられており、該アーム４の
先端部にはロボット側チェンジャー５が設けられてい
る。該ロボット側チェンジャー５は、後述するガン側チ
ェンジャー２５と機械的及び電気的に接続可能な構造か
らなり、図２に示すように、複数のジャック６が設けら
れているとともに、ハーネス７が接続されている。

【００１５】また、ロボット２側にはハーネス７を介し
てロボット側チェンジャー５に接続されたコントローラ
８が設けられており、該コントローラ８の内部にはバッ
クアップ電源としてのバッテリ９が設けられている。こ
のコントローラ８は図外の主電源に接続されているとと
もに、内部にＲＯＭを有している。該ＲＯＭには、メイ
ンプログラムとともに、複数のサーボガン３毎の制御プ
ログラムが格納されている。この各サーボガン３毎の制
御プログラムは、後述する可動溶接チップ１６が原点復
帰した位置から制御を開始した場合に、該可動溶接チッ
プ１６を適正に制御し得るように構成されている。

【００１６】一方、サーボガン３は、ガンアーム１０を
有し、該ガンアーム１０の先端部には、略Ｌ字状の固定
アーム部１１が設けられ、中程部には一対の縦フレーム
部１２，１３と該縦フレーム部１２，１３の下端部に一
体的に形成された横フレーム部１４とが設けられてい
る。前記固定アーム部１１には、固定溶接チップ１５が
配置されており、一方の縦フレーム部１２には、この固
定溶接チップ１５と向かい合う可動溶接チップ１６が軸
方向に進退自在に挿通されている。

【００１７】該可動溶接チップ１６は、ボールネジ１７
を有しており、該ボールネジ１７は他方の縦フレーム部
１３に螺合されている。さらに、ボールネジ１７の中程
部には、従動プーリ１８が固着されており、端部にはス
トッパ１９が固着されている。そして、前記横フレーム
部１４の端部には、可動溶接チップ１６が原点に復帰し
た位置で、前記ストッパ１９が当接することによりオン
となる、原点復帰検出手段としてのリミットスイッチ２
０が配置されている。

【００１８】また、前記他方の縦フレーム部１３には、
モータ２１が支持されており、該モータの回転軸には駆
動プーリ２２が固着され、該駆動プーリ２２と前記従動
プーリ１８間には無端状のベルト２３が架装されてい
る。また、モータ２１には当該モータ２１の回転数を検
出する回転数センサ２４が付設されており、これら回転
数センサ２４、モータ２１、及びリミットスイッチ２０
は、ガンアーム１０の端部に設けられたガン側チェンジ
ャー２５に電気的に接続されている。

【００１９】このガン側チェンジャー２５は、前述した
ようにロボット側チェンジャー５と機械的及び電気的に
結合可能な構成であって、前記ジャック６に嵌合する複
数のピンプラグ２６が突設されている。なお、この複数
のピンプラグ２６のいずれかが、対応するジャック６と
嵌合することにより、コントローラ８がアーム４の先端
部に装着されたサーボガン３の種別を識別できるように
構成されている。

【００２０】次に、以上の構成にかかる本実施例の動作
を図３に示したフローチャートに従って説明する。すな
わち、コントローラ８はこのフローチャートに従って動
作し、所定のガンチェンジスイッチが操作された否かに
より、ガンチェンジ指令の有無を判別する（Ｓ１）。こ
の判別の結果、ガンチェンジがない場合には、後述する
Ｓ５の処理を行って、Ｓ１→Ｓ５→Ｓ１のループを繰り
返す。

【００２１】そして、作業者がガンチェンジを行うべ
く、ガンチェンジスイッチを操作しこれによりガンチェ
ンジ指令が入力されると、前記両チェンジャー５，２５
の機械的結合を解除して、アーム４の先端部に装着され
ている現サーボガン３を切り離す（Ｓ２）。このＳ２の
処理により、アーム４の先端部に装着されていたサーボ
ガン３を切り離し可能な状態となり、作業者は該サーボ
ガン３をアーム４から切り離して、所定の箇所に格納す
る。

【００２２】一方、コントローラ８は新ガンの接続を判
別して（Ｓ３）、新ガンつまり次のサーボガン３が装着
されるまで、待機状態を維持する。そして、作業者が次
のサーボガン３をアーム４の先端部に装着して、両チェ
ンジャー５，２５が機械的及び電気的に結合された後、
所定のスタートスイッチが操作されると、Ｓ３からＳ４
に進み、新ガンを原点復帰させる。

【００２３】すなわち、コントローラ８はモータ２１に
電力を供給して、該モータ２１を所定方向に回転させ
る。すると、モータ２１の回転は、駆動プーリ２２、ベ
ルト２３、従動プーリ１８を介して可動溶接チップ１６
のボールネジ１７に伝達され、該ボールネジ１７が所定
方向に回転する。これにより、他方の縦フレーム部１３
に螺合しているボールネジ１７が後退し始める。

【００２４】そして、ボールネジ１７を有する可動溶接
チップ１６が所定の原点に復帰すると、ストッパ１９が
リミットスイッチ２０に当接する。したがって、該リミ
ットスイッチ２０のオン信号がコントローラ８に入力さ
れ、該コントローラ８はその時点でモータ２１を停止さ
せ、これにより、可動溶接チップ１６の原点復帰が完了
する。このとき、この原点復帰動作は、ワークとは離れ
た任意の位置で行えばよいことから、原点復帰動作時の
可動溶接チップ１６がワークと干渉することはない。

【００２５】そして、このように原点復帰が完了したな
らば、回転数センサ２４の計数値を初期値にセットした
後、Ｓ４からＳ５に進んで当該ガン用のプログラムに従
って制御を実行する。すなわち、前述したよに、コント
ローラ８のＲＯＭには、メインプログラムとともに、複
数のサーボガン３毎の制御プログラムが格納されてい
る。この各サーボガン３毎の制御プログラムは、可動溶
接チップ１６が原点復帰した位置から制御を開始した場
合に、該可動溶接チップ１６を適正に制御し得るように
構成されている。

【００２６】また、コントローラ８は複数のピンプラグ
２６のいずれかが、対応するジャック６と嵌合すること
により、アーム４の先端部に装着されたサーボガン３の
種類を識別している。したがって、この識別したサーボ
ガン３の種類に応じて、当該ガン用のプログラムを読み
出し、該プログラムに従ってモータ２１を制御する。こ
れにより、可動溶接チップ１６は、所定のワークに対し
て適正に作動して、溶接を遂行する。

【００２７】このとき、サーボガン３には、従来のよう
にバッテリが配設されていないことから、溶接作業に制
約を受けることがなく、緻密な溶接作業が可能となる。
また、バッテリが配設されないことにより、サーボガン
３が軽量化することから、ロボット２及びアーム４への
負荷が小さくなって、これらの耐久性を向上させること
ができるとともに、駆動消費電力の低減も図ることがで
きる。

【００２８】また、溶接作業中に停電が生じた場合に
は、ロボット側に設けられたバッテリ９がコントローラ
８に供給されることから、停電発生時のデータが保存さ
れ、停電が復帰した直後から引き続き溶接を再開するこ
とできる。したがって、このバッテリ９が順次交換され
てアーム４の先端部に装着されるサーボガン３により共
用されることとなる。よって、従来のように各サーボガ
ン毎にバッテリを配設した場合のように、バッテリの寿
命管理や保全工数が増えることもなく、管理コストの低
減を図ることも可能となる。

【００２９】なお、実施例においては、原点復帰検出手
段としてリミットスイッチ２０を用いた構成を示した
が、これに限ることなくストッパ１９が所定の障害物に
当接した際のモータ２１の電流値で、可動溶接チップ１
６の原点復帰を検出するようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、前記ロボ
ット側に、前記サーボガンの可動溶接チップが所定の原
点に復帰した位置から制御を開始した場合に該可動溶接
チップを適正に制御し得るコントローラと、該コントロ
ーラのバックアップ電源とを配置する一方、前記サーボ
ガン側に、前記可動溶接チップが前記所定の原点に復帰
したことを検出して、前記コントローラに信号を入力す
る原点復帰検出手段を設けるようにした。よって、サー
ボガン側に、バッテリを配設せずとも、停電時の対応が
可能となり、これにより交換可能なサーボガンの軽量化
を図ることができる。その結果、溶接作業に制約を受け
ることがなく、緻密な溶接作業が可能となるとともに、
ロボット及びアームへの負荷が小さくして、これらの耐
久性を向上させることができるとともに、駆動消費電力
の低減も図ることが可能となる。また、管理すべきバッ
テリの数が大幅に削減されることから、バッテリの寿命
管理や保全工数も大幅に減少し、管理コストの低減を図
ることも可能となる。

【００３１】また、ロボット側に、ガンチェンジスイッ
チ操作によりガンチェンジ指令が入力されると前記アー
ムの先端部に装着されている現サーボガンを切り離し、
前記アームの先端部に新サーボガンが装着されると該新
サーボガンの可動溶接チップを所定の原点に復帰させ、
該可動溶接チップが所定の原点に復帰した位置から制御
を開始した場合に該可動溶接チップを適正に制御し得る
複数のサーボガン毎の制御プログラムがメインプログラ
ムとともに格納されているＲＯＭを内部に有するコント
ローラを配置するようにしたので、可動溶接チップの原
点復帰動作は、ワークとは離れた任意の位置で行えるこ
とから、原点復帰動作時の可動溶接チップがワークと干
渉することがない。また、ロボット側に、溶接作業中に
停電が生じた場合に該コントローラに電源を供給するバ
ックアップ電源を配置するようにしたので、溶接作業中
に停電が生じた場合には、ロボット側に設けられたバッ
クアップ電源をコントローラに供給できることから、停
電発生時のデータを保存することができ、停電が復帰し
た直後から引き続き溶接を再開することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体側面図である。

【図２】同実施例の要部側面模式図である。

【図３】同実施例の制御内容を示すフローチャートであ
る。

【図４】従来のサーボガンロボット装置を示す模式図で
ある。

【符号の説明】

１ サーボガンロボット装置 ２ ロボット ３ サーボガン ４ アーム ８ コントローラ ９ バッテリ（バックアップ電源） １６ 可動溶接チップ ２０ リミットスイッチ（原点復帰検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−30383（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−253189（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−269949（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−210177（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−125073（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭51−43029（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 11/24 B23K 11/11 B23K 11/25

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットのアーム先端部にサーボガンを
   交換可能に装着し、前記ロボット側に、ガンチェンジス
   イッチ操作によりガンチェンジ指令が入力されると前記
   アームの先端部に装着されている現サーボガンを切り離
   し、前記アームの先端部に新サーボガンが装着されると
   該新サーボガンの可動溶接チップを所定の原点に復帰さ
   せ、該可動溶接チップが所定の原点に復帰した位置から
   制御を開始した場合に該可動溶接チップを適正に制御し
   得る複数のサーボガン毎の制御プログラムがメインプロ
   グラムとともに格納されているＲＯＭを内部に有するコ
   ントローラと、溶接作業中に停電が生じた場合に該コン
   トローラに電源を供給するバックアップ電源とを配置す
   る一方、前記サーボガン側に、前記可動溶接チップが前
   記所定の原点に復帰したことを検出して、前記コントロ
   ーラに信号を入力する原点復帰検出手段を設けたことを
   特徴とするサーボガンロボット装置。