JP3266390B2 - 抵抗溶接機におけるワーク厚検出方法 - Google Patents

抵抗溶接機におけるワーク厚検出方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接ガンで挟持された
ワークの厚さを自動的に検出するための抵抗溶接機にお
けるワーク厚検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、ロボットに装着された溶接ガン
を、ワークの複数の打点位置に順次移動させて溶接作業
を自動的に行う自動抵抗溶接機が、広く採用されてい
る。この種の自動抵抗溶接機では、ワークの位置ずれや
セットミス等に起因して、電極チップ同士の突き当たり
や、該電極チップによる所定の打点位置以外の挟持等が
発生するおそれがあるため、前記セットミス等の異常を
正確かつ自動的に検出することが望まれていた。
【0003】そこで、本出願人は、この種の不具合に鑑
み、ワークの溶接前に溶接ガンを空打ちしてその時のガ
ンアームの開度を基準開度として記憶するとともに、各
打点位置毎にワークの厚さに相当する開度設定値を設定
しておき、各打点位置で溶接ガンを閉じた時のガンアー
ムの開度を検出して、この検出開度と前記基準開度との
偏差を求め、この偏差と前記開度設定値とを比較して異
常の有無を判別する制御方法を提案している(特開平1
−192484号公報参照)。
【0004】このように、上記の方法では、偏差と開度
設定値とを比較することにより、電極チップがワークの
打点位置を正確に挟んでいるか否か、前記電極チップが
抜けているか否か等の判別を、自動的かつ確実に行うこ
とができるという利点が得られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ワークの打
点位置の厚さやワークの重畳枚数等が変更されると、該
打点位置における加圧力を切り替える必要がある。この
ため、加圧力の変化に伴ってガンアーム自体の撓み量が
変動してしまい、このガンアームの開度からワークの厚
さを正確に検出することが困難になるという懸念があ
る。
【0006】本発明は、この種の問題点を除去するため
のものであって、ワークの打点位置における加圧力の変
更に影響されることがなく、このワークの厚さを高精度
かつ容易に検出することが可能な抵抗溶接機におけるワ
ーク厚検出方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、ガンアームを閉動させてワークに溶接
作業を行う抵抗溶接機において、前記ガンアームによる
打点位置における前記ワークの厚さを検出するためのワ
ーク厚検出方法であって、前記ワークの最初の打点位置
の溶接を行う前に溶接ガンを空打ちし、その際の前記ガ
ンアームの開度を基準開度として記憶する工程と、前記
ワークの打点位置で前記溶接ガンを閉じた時に前記ガン
アームの開度を検出する工程と、前記溶接ガンを閉じた
時の加圧力による該ガンアームの撓み量の変化に基づい
て開度補正値を得る工程と、前記基準開度と前記ガンア
ームの検出開度と前記開度補正値を介して前記ワークの
厚さを演算する工程と、を有することを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明に係る抵抗溶接機におけるワーク厚検出
方法では、ワークの厚さを演算する際に、空打ち時の基
準開度と前記ワークの打点位置におけるガンアームの実
際の開度の他、加圧力の変更によるガンアームの撓み量
の変化に基づいて得られた開度補正値が考慮されてい
る。このため、溶接部位の変更、例えば、ワーク厚やワ
ークの重畳枚数の変更により加圧力が変更されても、該
ワークの厚さを正確かつ容易に検出することができ、溶
接不良を阻止して溶接品質の向上が可能になる。
【0009】
【実施例】本発明に係る抵抗溶接機におけるワーク厚検
出方法について、これを実施するための抵抗溶接機との
関係で実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳
細に説明する。
【0010】図1は、本発明方法を実施するための抵抗
溶接機10の全体構成を示すブロック図である。この抵
抗溶接機10は、溶接ガン12を備え、この溶接ガン1
2を構成するブラケット14が図示しないロボットのア
ーム先端に取り付けられる。ブラケット14には、トラ
ンス16が装着されるとともに、このブラケット14の
先端に支軸18を介して上下一対のガンアーム20、2
2が揺動自在に支持される。
【0011】ガンアーム20、22の先端に電極チップ
24、26が離脱可能に取着され、このガンアーム2
0、22には、トランス16の一対の出力端子がオンス
銅板(図示せず)を介して接続される。ガンアーム20
の後端側に加圧シリンダ28が固着され、この加圧シリ
ンダ28から下方に延びるロッド30に連結片32の一
端が係合し、この連結片32の他端がピン34を介して
ガンアーム22の後端および第1リンク片36に係合す
る。第1リンク片36は、ピン38を介して第2リンク
片40に係合するとともに、このピン38がガイド溝4
2に案内される。第2リンク片40は、ガンアーム20
の後端に係合している。
【0012】加圧シリンダ28は、空圧サーボ回路44
によって作動制御されるものであり、この空圧サーボ回
路44は、サーボアンプ46により制御されるサーボ弁
48と、ドライバアンプ50により制御されるレギュレ
ータ52とを備える。加圧シリンダ28には、その一方
の室の圧力から溶接ガン12の加圧力を検出するための
圧力センサ54と、ロッド30の変位からガンアーム2
0、22の開度(電極チップ24、26間の距離)を検
出するための開度センサ56とが設けられる。この開度
センサ56は、例えば、ロッド30に付した磁気目盛と
ピックアップコイルとからなる磁気式のポテンショメー
タで構成される。
【0013】圧力センサ54からの信号は、補正量算出
手段58に入力されるとともに、この補正量算出手段5
8は、補正量テーブル59を有している。補正量テーブ
ル59は、実際に使用される溶接ガン12の加圧力とそ
の撓み量との関係を事前に測定し、該撓み量の平均値曲
線を補正曲線としてパラメータ化しておき、例えば、加
圧力10kgf毎にそれぞれの撓み補正量をテーブルと
して記憶している。すなわち、加圧力とガンアーム2
0、22の撓み量とは、一般的に図2に示すような関係
曲線を有しているが、このガンアーム20、22の長さ
や剛性等が異なるとこの関係曲線も異なるため、実際に
使用される溶接ガン12を用いて撓み補正量を設定して
いる。この撓み補正量が補正量算出手段58から補正開
度算出手段60に入力されて補正開度(開度補正値)θ
H が得られ、この補正開度θH がCPU62に入力され
る。
【0014】開度センサ56で検出されたガンアーム2
0、22の開度θは、A/Dコンバータ61を介してC
PU62に入力されるとともに、このCPU62は、D
/Aコンバータ64、66を介してサーボアンプ46お
よびドライバアンプ50に加圧指令信号および加圧力の
設定信号を供給する。CPU62には、ガンアーム2
0、22の開度や圧力制御等を行うためのプログラムが
記憶されている読み出し専用メモリ(以下、ROMとい
う)68と、各打点位置毎にこれに対応する溶接条件デ
ータ、すなわち溶接電流と通電時間、加圧力、打点位置
のワークWの厚さに相当する開度設定値および溶接後の
ガンアーム20、22の開度等のデータを一時的に記憶
する読み書き可能なメモリ(以下、RAMという)70
とが設けられる。
【0015】CPU62から通電制御回路72を介して
トランス16に溶接電流および通電時間の設定信号が送
信され、電極チップ24、26間に所定の電流値で所定
時間通電される。このCPU62には、ロボットコント
ローラ74から打点位置の判別信号が入力され、RAM
70から溶接ガン12が到着した打点位置に対応する溶
接条件データが読み出される。
【0016】以上のように構成される抵抗溶接機10に
おいて、ガンアーム20、22を閉動させ、電極チップ
24、26でワークWに溶接作業を行う動作について、
本実施例に係るワーク厚検出方法との関連で、図3のフ
ローチャートを参照して説明する。
【0017】ロボットコントローラ74からの信号によ
り溶接ガン12の待機位置への到着が確認されると、C
PU62からD/Aコンバータ64を介してサーボアン
プ46に加圧指令信号が入力される。このため、加圧シ
リンダ28にエアが供給されてガンアーム20、22が
支軸18を支点にして互いに近接する方向に同期して揺
動(閉動)し、電極チップ24、26が直接当接して空
打ちが行われる。この空打ち時に、開度センサ56がロ
ッド30の変位からガンアーム20、22の開度を検出
し、この開度がA/Dコンバータ61を介してCPU6
2に入力され、該開度が基準開度θ0 としてRAM70
に記憶される。
【0018】次いで、溶接ガン12が、ロボット(図示
せず)を介してワークWの打点位置に到着したことがロ
ボットコントローラ74からの信号で確認されると、こ
の打点位置に対応する溶接条件データがRAM70から
読み出される。そして、CPU62からD/Aコンバー
タ64を介してサーボアンプ46に加圧指令信号が入力
されるとともに、D/Aコンバータ66を介してドライ
バアンプ50に加圧力の設定信号が入力され、サーボ弁
48とレギュレータ52を介して加圧シリンダ28にエ
アが供給される。これにより、ガンアーム20、22が
所定の第1速度で閉動作を開始する(ステップS1)。
【0019】そこで、開度センサ56によって検出され
たガンアーム20、22の開度θから、このガンアーム
20、22が予めRAM70に記憶されている速度切替
位置に達したと判定されると、CPU62からサーボア
ンプ46を介してサーボ弁48に減圧信号が出力され
て、ガンアーム20、22の閉動速度が第1速度よりも
低速な第2速度に減速される(ステップS2)。すなわ
ち、ガンアーム20、22の閉動作は、所謂、ソフトラ
ンディングに切り替えられることになる。
【0020】ガンアーム20、22の電極チップ24、
26がワークWを挟持すると、CPU62から出力され
た信号に基づいてこのワークWを挟持する圧力が高めら
れ、初期加圧が開始され(ステップS3)、この初期加
圧作業が所定の時間だけ行われる(ステップS4)。
【0021】次に、圧力センサ54から補正量算出手段
58に測定加圧力が入力されると、この加圧力に対応し
た撓み補正量が補正量テーブル59から読み出される。
この撓み補正量は、補正量算出手段58から補正開度算
出手段60に入力され、この補正開度算出手段60で前
記撓み補正量に対応した補正開度θH が得られる(ステ
ップS5)。この補正開度θH は、CPU62に入力さ
れる。
【0022】一方、開度センサ56で検出されたガンア
ーム20、22の開度θは、A/Dコンバータ61を介
してCPU62に入力される。そして、RAM70に記
憶された基準開度θ0 と、開度サンセ56で検出された
開度θと、補正開度算出手段60で得られた補正開度θ
H とから、ワークWの実際の厚さに対応する板厚検出開
度Tが演算される(ステップS6)。すなわち、T=θ
0 −θ±θH から求めることができる。なお、板厚検出
開度Tに所定の演算処理を施すことにより、ワークWの
実際の厚さが検出されることになる。
【0023】さらに、板厚検出開度Tが、予め設定され
たワークWの許容板厚下限開度θUNおよび許容板厚上限
開度θOV 比較される(ステップS7およびステップS
8)。その結果、板厚検出開度Tが、許容板厚下限開度
θUNと許容板厚上限開度θOVとの間にあると判断される
と(ステップS7中、NO、かつステップS8中、N
O)、CPU62から通電制御回路72に溶接電流およ
び通電時間の設定信号が送信されて電極チップ24、2
6間に所定の電流値で所定時間通電され、ワークWの所
定の打点位置で溶接が行われる(ステップ9)。
【0024】ところで、ステップS7において、板厚検
出開度Tが、許容板厚下限開度θUNよりも低いと判断さ
れると(ステップS7中、YES)、ステップS10に
進んで板厚アンダーエラーが出力される。そして、異常
処理、例えば、セットミスアラームが出力され(ステッ
プS11)、さらにステップS12に進んで溶接を中止
するか否かが判断されてその後の処理に移行される。一
方、ステップS8において、板厚検出開度Tが、許容板
厚上限開度θ0Vよりも高いと判断されると(ステップS
8中、YES)、ステップS13に進んで板厚オーバー
エラーが出力され、異常処理が施された後(ステップS
14)、溶接を中止するか否かが判断される(ステップ
S15)。
【0025】この場合、本実施例では、空打ち時の基準
開度θ0 とワークWの打点位置におけるガンアーム2
0、22の実際の開度θの他に、前記ガンアーム20、
22の加圧力による撓み量の変化に基づいて得られた補
正開度θH を考慮して前記ワークWの厚さを演算してい
る。このため、例えば、ワークWの厚さやワークWの重
畳枚数の変更により加圧力が変更されることによって、
ガンアーム20、22自体の撓み量が変動しても、該ワ
ークWの厚さを正確かつ容易に検出することができる。
【0026】すなわち、実際に測定された溶接ガン12
の加圧力とその撓み量との関係から撓み補正量を設定し
て補正量テーブル59に記憶しているため、加圧力の変
更によりガンアーム20、22の撓み量が変動しても、
電極チップ24、26間に挟持されているワークWの厚
さを、加圧シリンダ28のロッド30の変位から高精度
かつ容易に検出することが可能になるという効果が得ら
れる。これにより、ワークWの組み合わせ誤りやこのワ
ークWの重畳枚数の過不足等による溶接不良を確実に阻
止し、溶接品質の向上が容易に可能になるという利点が
ある。
【0027】なお、基準開度θ0 は、電極チップ24、
26の長さに応じて変化するため、この基準開度θ0
対する許容範囲を設定しておき、前記電極チップ24、
26が使用限界まで磨耗して許容下限値以下となった時
や、該電極チップ24、26が長すぎたり取り付け不良
が生じて許容上限値以上となった時に、前記電極チップ
24、26の交換作業を行うようにしてもよい。
【0028】
【発明の効果】本発明に係る抵抗溶接機におけるワーク
厚検出方法では、ワークの厚さを演算する際に、空打ち
時の基準開度と前記ワークの打点位置におけるガンアー
ムの実際の開度の他、ガンアームの加圧力による撓み量
の変化に基づいて得られた開度補正値が考慮されてい
る。このため、溶接部位の変更、例えば、ワークの厚さ
やこのワークの重畳枚数の変更により加圧力が変更され
てガンアームの撓み量が変動しても、該ワークの厚さを
正確かつ容易に検出することができる。これにより、ワ
ークの組み合わせ誤りやこのワークの重畳枚数の過不足
等による溶接不良を確実に阻止し、溶接品質の向上が容
易に可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施する抵抗溶接機の全体構成を
示すブロック図である。
【図2】加圧力とガンアームの撓み量の関係図である。
【図3】本発明方法を説明するためのフローチャートで
ある。
【符号の説明】
10…抵抗溶接機 12…溶接ガン 20、22…ガンアーム 24、26…電
極チップ 28…加圧シリンダ 44…空圧サー
ボ回路 48…サーボ弁 52…レギュレ
ータ 54…圧力センサ 56…開度セン
サ 58…補正量算出手段 59…補正量テ
ーブル 60…補正開度算出手段 62…CPU 68…ROM 70…RAM 74…ロボットコントローラ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−356374(JP,A) 特開 昭62−68685(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 11/24

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガンアームを閉動させてワークに溶接作業
    を行う抵抗溶接機において、前記ガンアームによる打点
    位置における前記ワークの厚さを検出するためのワーク
    厚検出方法であって、 前記ワークの最初の打点位置の溶接を行う前に溶接ガン
    を空打ちし、その際の前記ガンアームの開度を基準開度
    として記憶する工程と、 前記ワークの打点位置で前記溶接ガンを閉じた時に前記
    ガンアームの開度を検出する工程と、 前記溶接ガンを閉じた時の加圧力による該ガンアームの
    撓み量の変化に基づいて開度補正値を得る工程と、 前記基準開度と前記ガンアームの検出開度と前記開度補
    正値を介して前記ワークの厚さを演算する工程と、 を有することを特徴とする抵抗溶接機におけるワーク厚
    検出方法。
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CN104002178B (zh) * 2014-05-27 2017-08-25 广州大正新材料科技有限公司 一种机械手取料检测装置

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