JP3319086B2 - スポット溶接方法およびスポット溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被溶接物が位置ずれし
た状態で位置決めされた場合でも、電極チップの加圧に
よる被溶接物の変形を防止することが可能なスポット溶
接方法およびスポット溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶接ガンを用いた従来のスポット溶接で
は、溶接ガンに固定された下部電極チップと加圧シリン
ダ等によって昇降する上部電極チップとにより被溶接物
を加圧し、被溶接物を加圧した状態で両電極チップ間に
溶接電流を流すことにより、被溶接物同士を接合するよ
うになっている。自動スポット溶接においては、溶接ガ
ンは溶接ロボットの手首に取付けられており、溶接ガン
は溶接ロボットによって予め教示された溶接位置に逐次
位置決めされるようになっている。

【０００３】図１０は、溶接ガンを用いたスポット溶接
の一例を示している。図１０において、１は下部電極チ
ップを示しており、２は上部電極チップを示している。
下部電極チップ１は、溶接ガン３のホルダに直接装着さ
れている。上部電極チップ２は、溶接ガン３に取付けら
れた加圧シリンダ４のホルダに装着されている。下部電
極チップ１と上部電極チップ２との間には、被溶接物５
が位置している。溶接ガン３が被溶接物５に対して所定
の位置に位置決めされた状態では、加圧シリンダの作動
によって上部電極チップ２が下降し、被溶接物５は下部
電極チップ１と上部電極チップ２とにより加圧される。

【０００４】溶接ロボットによる溶接ガンを用いた従来
のスポット溶接においては、溶接ガンの加圧時にはつぎ
の問題が存在する。従来では、被溶接物の位置決めのバ
ラツキや電極チップの消耗等により、加圧位置が所定の
位置から大きく外れた場合は、被溶接物５が外力によっ
て変形してしまう。つまり、図１１に示すように、被溶
接物５が所定の位置に正確に位置決めされた場合は、上
部電極チップ２が下降しても、被溶接物５は下部電極チ
ップ１によって受け止められているので被溶接物４の下
方への変形は生じないが、図１２に示すように、被溶接
物５が位置ずれした状態で位置決めされている場合は、
下部電極チップ１によって被溶接物５を受け止めること
ができず、被溶接物５は上部電極チップ２の押圧によ
り、下方へ変形してしまう。

【０００５】従来では、上記のように被溶接物の加圧時
の変形を防止するために、溶接ロボットの手首部と溶接
ガンとをエコライジング装置を介して連結している。エ
コライジング装置は、溶接ガンを加圧方向に変位可能に
支持するものであり、被溶接物の位置ずれを吸収するよ
うになっている。スポット溶接におけるエコライジング
装置に関する技術として、たとえば特願昭４−９４９１
６号が存在する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エコラ
イジング装置を設けた場合はその分だけ溶接ガンが大型
化し、つぎの問題が生じる。 溶接ガンが大型化すると、溶接ロボットを可搬重量
の大きいタイプのものにしなければならず、溶接ロボッ
トの投資コストが高くなる。 溶接ガンが大型化すると、被溶接物との干渉が問題
となり、被溶接物の狭いスペースの部位での溶接が不可
能となり、溶接作業の適用部位が限定される。 エコライジング装置では、溶接ガンを移動させる途
中では、たとえば圧縮エアによって溶接ロボットに対す
る溶接ガンの動きをロックさせる必要があり、エア配管
が必要となる。したがって、溶接ロボットの溶接ガンま
わりの配管が複雑となり、溶接ロボットの動作時におけ
るホース類の取りまわしに苦労するという問題がある。

【０００７】本発明は、エコライジング装置を用いるこ
となく被溶接物の位置ずれ等に起因する加圧時の被溶接
物の変形を防止することが可能なスポット溶接方法およ
びスポット溶接装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【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およびスポット溶接装
置は、つぎの通りである。 （１） 溶接ロボットの手首部に取り付けられた溶接ガ
ンを備え、該溶接ガンは、上部電極チップおよび該上部
電極チップを駆動するモータを具備する第１のアクチュ
エータと、下部電極および該下部電極チップを駆動する
モータを具備する第２のアクチュエータとを有してお
り、前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエ
ータとは各々が独立して加圧、開放動作を行うことがで
きるようにしてあり、前記第１のアクチュエータと前記
第２のアクチュエータのいずれか一方のアクチュエータ
は前記溶接ロボットの１軸として扱われており、前記第
１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータのいず
れか一方のアクチュエータの軸芯は前記溶接ロボット手
首部の回転軸芯と交わっている、スポット溶接装置を用
いて実行されるスポット溶接方法であって、被溶接物に
対して前記溶接ガンの前記上部電極チップおよび前記下
部電極チップを各々独立させて移動させ、前記上部電極
チップが被溶接物と接触した際には前記第１のアクチュ
エータのモータの駆動を停止して上部電極チップの移動
を停止し、下部電極チップが被溶接物に接触した際には
前記第２のアクチュエータのモータの駆動を停止して下
部電極チップの移動を停止し、両電極チップが被溶接物
に接触した後、前記第１のアクチュエータのモータと前
記第２のアクチュエータのモータの両方を駆動して両電
極チップを均等に加圧方向に移動させ被溶接物を加圧す
ることを特徴とするスポット溶接方法。 （２） 溶接ロボットに取付けられた溶接ガンの上部電
極チップと、前記上部電極チップと対向して配置される
溶接ガンの下部電極チップと、前記溶接ガンに取付けら
れ、前記上部電極チップを移動させるためのモータと前
記上部電極チップの位置を検出する電極位置検出器とを
有する第１のアクチュエータと、前記溶接ガンに取付け
られ、前記下部電極チップを移動させるためのモータと
前記下部電極チップの位置を検出する電極位置検出器と
を有する第２のアクチュエータと、前記第１のアクチュ
エータによって移動される前記上部電極チップが被溶接
物に接触したことを検出する第１の電極チップ接触検出
手段と、前記第２のアクチュエータによって移動される
前記下部電極チップが被溶接物に接触したことを検出す
る第２の電極チップ接触検出手段と、前記第１の電極チ
ップ接触検出手段により前記上部電極チップが被溶接物
に接触したことを検出した際には前記第１のアクチュエ
ータのモータの駆動を停止して前記上部電極チップの移
動を停止し、前記第２の電極チップ接触検出手段により
前記下部電極チップが被溶接物に接触したことを検知し
た際には前記第２のアクチュエータのモータの駆動を停
止して前記下部電極チップの移動を停止し、両電極チッ
プが被溶接物に接触した後に該両電極チップを均等に加
圧方向に移動させ被溶接物を加圧することを指令する加
圧制御手段と、を備え、 前記第１のアクチュエータと前
記第２のアクチュエータとは各々が独立して加圧、開放
動作を行うことができるようにしてあり、前記第１のア
クチュエータと前記第２のアクチュエータのいずれか一
方のアクチュエータは前記溶接ロボットの１軸として扱
われており、前記第１のアクチュエータと前記第２のア
クチュエータのいずれか一方のアクチュエータの軸芯は
前記溶接ロボット手首部の回転軸芯と交わっている、こ
とを特徴とするスポット溶接装置。

【０００９】

【作用】このように構成されたスポット溶接方法および
スポット溶接装置においては、つぎの作用が行われる。
このスポット溶接方法においては、溶接ガンが被溶接物
に対して所定の位置に位置決めされると、上部電極チッ
プおよび下部電極チップがそれぞれ被溶接物に対して独
立して移動を開始する。この状態で上部電極チップが被
溶接物と接触した際には上部電極チップの移動が停止さ
れ、下部電極チップが被溶接物に接触した際には下部電
極チップの移動が停止される。つぎに、両電極チップが
被溶接物に接触したことが確認された後は、両電極チッ
プが加圧方向に均等に移動し、被溶接物の加圧が行われ
る。

【００１０】このように、両電極チップが被溶接物に接
触した後に、両電極チップによる加圧が開始されるの
で、被溶接物がたとえば位置ずれした状態でも、一方の
電極チップの押圧力を他方の電極チップにて受け止める
ことができ、加圧時における被溶接物の変形が防止され
る。したがって、エコライジング装置を設けることなく
加圧時の被溶接物の変形を防止することができ、エコラ
イジング装置がなくなる分だけ溶接ガンの小型、軽量化
が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明に係るスポット溶接方法およ
びスポット溶接装置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６は、本発明の第１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。

【００１２】図５は、スポット溶接装置の全体構成を示
している。図５に示すように、スポット溶接装置１１
は、溶接ガン２１、溶接ロボット６１、制御手段７１等
から構成されている。溶接ガン２１は、溶接ロボット６
１の手首部６５に取付けられている。溶接ガン２１の開
放、加圧動作および溶接ロボット６１の動きは、制御手
段７１によって制御される。

【００１３】溶接ガン２１は、図１に示すように、ベー
ス２２、連結部材２３、アーム２４、２５、上部電極チ
ップ２６、下部電極チップ２７、第１のアクチュエータ
３０、第２のアクチュエータ４０を有している。ベース
２２は、溶接ロボット６１の手首部６５に固定されてい
る。ベース２２には、第１のアクチュエータ３０と第２
のアクチュエータ４０が取付けられている。第１のアク
チュエータ３０と第２のアクチュエータ４０は、並列に
配置されている。第１のアクチュエータ３０と第２のア
クチュエータ４０は、連結部材２３を介して連結されて
いる。

【００１４】第１のアクチュエータ３０は、ハウジング
３１、ボールネジ３２、ナット３３、サーボモータ３
５、エンコーダ３６を有している。ボールネジ３２は、
図示しない軸受を介してハウジング３１に回転可能に保
持されている。サーボモータ３５は、ハウジング３２に
固定されている。サーボモータ３５の出力軸はボールネ
ジ３２と連結されている。ボールネジ３２には、ナット
３３が螺合されている。ナット３３は、ボールネジ３２
の回転に伴ってボールネジ４２の軸方向に移動するよう
になっている。

【００１５】ナット３３には、アーム２４が連結されて
いる。アーム３４の下端部には、上部電極チップ２６が
装着されている。上部電極チップ２６は、ボールネジ３
２を回転駆動させるサーボモータ３５の回転によって昇
降するようになっている。上部電極チップ２６の位置
は、サーボモータ３５の後部に設けられた電極位置検出
器としてのエンコーダ３６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３５の回転量によって
間接的に上部電極チップ２６の位置を検出しているが、
上部電極チップ２６の昇降距離を直接検出する構成であ
ってもよい。また、サーボモータ３５はリニアモータか
ら構成してもよい。

【００１６】第２のアクチュエータ４０の構成は、第１
のアクチュエータ３０に準じるので、準じる部分に同一
の符号を付すことによりその説明を省略する。ボールネ
ジ４２と螺合されるナット３３には、下部がＬ字状のア
ーム２５が連結されている。アーム２５の先端部には、
下部電極チップ２７が装着されている。上部電極チップ
２６と下部電極チップ２７は、対向して配置されてお
り、上部電極チップ２６と下部電極チップ２７は接触可
能となっている。第１のアクチュエータ３０および上部
電極チップ２６の中心は、溶接ロボット６１の手首の曲
げ方向の回転中心、すなわち５軸の回転中心Ｘを通る直
線Ｙ上に配置されている。これにより、被溶接物９０の
加圧時における加圧反力が最小に抑えられるようになっ
ている。

【００１７】上部電極チップ２６および下部電極チップ
２７は、キックレスケーブル５８を介して溶接トランス
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５７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。溶接ロボット６１は、
制御軸が６軸であり各制御軸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。溶接ロボ
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。

【００１８】溶接ロボット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、溶接ロボット６
１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、溶接ロボット６
１の各制御軸の位置情報が入力されており、これに基づ
いて溶接ロボット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、各
電極チップ２６、２７の位置情報が電極位置検出器とし
ての各エンコーダ３６からそれぞれ入力される。

【００１９】図６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、溶接ロボット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、溶接ロボット
６１の軌道を加味した溶接ガン２１の各電極チップ２
６、２７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。

【００２０】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、溶接ロボット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。図５における溶接ロボット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。

【００２１】図６における溶接ガン２１は、サーボモー
タ３５による電極チップ２６、２７の移動速度を検出す
るタコジェネレータ３７と、位置検出用のエンコーダ３
６を有している。サーボＣＰＵ７３は、メインＣＰＵ７
２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。

【００２２】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、溶接ロボット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の各電極チ
ップ２６、２７を移動させるサーボモータ３５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３５のモータ電流を制御するよう
になっている。

【００２３】制御手段７１のメインＣＰＵ７２には、第
１の電極チップ接触検出手段７６、第２の電極チップ接
触検出手段７７、加圧制御手段７８が形成されている。
各手段７６、７７、７８は、メインＣＰＵ７２に格納さ
れたプログラムから構成されている。第１の電極チップ
接触検出手段７６には、第１のアクチュエータ３０のサ
ーボモータ３５の電流を検出するサーボアンプ７５から
の信号が入力されている。第１の電極チップ接触検出手
段７６は、第１のアクチュエータ３０によって移動され
る上部電極チップ２６が被溶接物９０に接触したこと
を、図３に示すモータ電流の変化から検出する機能を有
している。

【００２４】第２の電極チップ接触検出手段７７には、
第２のアクチュエータ４０のサーボモータ３５の電流を
検出するサーボアンプ７５からの信号が入力されてい
る。第２の電極チップ接触検出手段７７は、第２のアク
チュエータ４０によって移動される下部電極チップ２７
が被溶接物９０に接触したことを、図３に示すモータ電
流の変化から検出する機能を有している。第１の電極チ
ップ接触検出手段７６および第２の電極チップ接触検出
手段７７からの信号は、加圧制御手段７８に入力されて
いる。

【００２５】加圧制御手段７８は、第１の電極チップ接
触検出手段７６により上部電極チップ２６が被溶接物９
０に接触したことを検出した際には、上部電極チップ２
６の移動を停止し、第２の電極チップ接触検出手段７７
により下部電極チップ２７が被溶接物９０に接触したこ
とを検出した際には、下部電極チップ２７の移動を停止
するようになっている。加圧制御手段７８は、さらに両
方の電極チップ２６、２７が被溶接物９０に接触したこ
とを確認した後は、所定の加圧力になるまで両電極チッ
プ２６、２７を各アクチュエータ３０、４０のサーボモ
ータ３５によって均等に加圧方向に移動させる機能を有
している。

【００２６】つぎに、第１実施例におけるスポット溶接
方法およびその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（被溶接物９０）
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、待期状態にあった溶接ロボット６１によっ
て溶接ガン２１が溶接位置に向って移動される。

【００２７】被溶接物９０の各打点位置における加圧制
御は、図４の処理手順に基づいて行われる。図４のステ
ップ１０１で加圧制御が開始され、ステップ１０２に進
み、第１のアクチュエータ３０と第２のアクチュエータ
４０が同時に作動し、上部電極チップ２６と下部電極チ
ップ２７が加圧方向へ移動する。つぎに、ステップ１０
３の処理とステップ１０５の処理が並行して行われる。
ステップ１０３においては、上部電極チップ２６が被溶
接物９０に接触したか否かが図２の第１の電極チップ接
触検出手段７６によって判断される。

【００２８】ステップ１０３における判断は、図３に示
すように、サーボモータ３５のモータ電流が急激に上昇
するポイントの有無を検知することによって行われる。
ステップ１０３において、上部電極チップ２６が被溶接
物９０に接触していないと判断された場合は、上部電極
チップ２６が被溶接物９０に接触するまでこの処理が繰
返えされる。ステップ１０３において、上部電極チップ
２６が被溶接物９０に接触したと判断された場合は、加
圧制御手段７８によってサーボモータ３５の回転が停止
され、上部電極チップ２６の加圧方向への移動が停止さ
れる。

【００２９】ステップ１０５においては、下部電極チッ
プ２７が被溶接物９０に接触したか否かが図２の第２の
電極チップ接触検出手段７７によって判断される。ここ
で、下部電極チップ２７が被溶接物９０に接触していな
いと判断された場合は、下部電極チップ２７が被溶接物
９０に接触するまでこの処理が繰返えされる。ステップ
１０５において、下部電極チップ２７が被溶接物９０に
接触したと判断された場合は、加圧制御手段７８によっ
てサーボモータ３５の回転が停止され、下部電極チップ
２７の加圧方向への移動が停止される。

【００３０】ステップ１０４およびステップ１０６の処
理が終了すると、ステップ１０７に進む。ステップ１０
７では、上部電極チップ２６および下部電極チップ２７
の双方が被溶接物９０に接触したことを確認した後、所
定の加圧力になるまで両アクチュエータ３０、４０のサ
ーボモータ２６を回転させて両電極チップ２６、２７を
均等に加圧方向移動させるようになっている。被溶接物
９０の接合部が所定の加圧力で加圧されると、ステップ
１０８に進み、加圧制御処理は完了する。その後、各電
極チップ２６、２７間に溶接電流が流され、被溶接物９
０のスポット溶接が行われる。

【００３１】このように構成された第１実施例において
は、被溶接物９０が位置ずれした状態でセットされた場
合でも、上部電極チップ２６と下部電極チップ２７が被
溶接物９０に接触した後に、加圧制御手段７８からの指
令により被溶接物９０の加圧が開始されるので、一方の
電極チップの押圧力を他方の電極チップで受け止めるこ
とができ、従来のようにイコライジング装置を用いるこ
となく、加圧時における被溶接物９０の変形を防止する
ことが可能となる。また、エコライジング装置がないの
で、その分だけ溶接ガン２１の小型、軽量化が図れる。
したがって、溶接ロボット６１の可搬重量も小さくて済
み、小型の溶接ロボットで対処することができ、溶接ロ
ボット６１の投資コストの低減が図れる。さらに、溶接
ガン２１の小型化により、狭いスペースでの溶接作業が
可能となり、溶接ガン２１による溶接作業の適用範囲を
拡大することができる。

【００３２】溶接打点位置を溶接ロボットに教示するに
は、従来では、溶接ガンの電極チップを打点位置毎に被
溶接物に近づけて行っているが、この場合、加圧方向に
おける被溶接物に対する電極チップの位置決めは作業者
の勘によって行っている。エコライジング装置を用いた
溶接ガンであっても、エコライジング装置による補正可
能な変位量は限られているので、ティーチング作業時に
おける加圧方向の電極チップの位置決めは、慎重となら
ざるを得ず、ティーチングに多くの時間がかかる。本実
施例では、加圧方向における電極チップ２６、２７の最
終位置決めは自動で行われるので、ティーチング作業が
ラフでよく、ティーチング作業を迅速化することが可能
となる。

【００３３】また、ティーチング作業における加圧方向
の電極チップ２６、２７の位置出しがラフでよいため、
実際の被溶接物９０を用いたティーチングでなく、コン
ピュータグラフィックス上でのティーチング（オフライ
ンティーチング）も可能となる。つまり、ティーチング
作業においては、被溶接物に平行な面の位置決め精度は
品質に大きな影響を与えないことから非常に高いものは
要求されておらず、上述した加圧方向の位置決め精度の
みが被溶接物の品質に大きな影響を与える。したがっ
て、本実施例のように加圧方向の位置決めが正確に行う
ことができれば、オフラインティーチングが可能とな
る。さらに、溶接ロボットの作業動作をロボット座標系
で教えるのではなく、対象製品（車両ボデー）の座標系
で教示するようにすれば、コンピュータグラフィクス上
でのティーチング作業をも廃止することも可能となり、
車両ボデーデータベースを利用した直接的な自動スポッ
ト溶接が実現可能となる。

【００３４】第２実施例 図７および図８は、本発明の第２実施例を示している。
第２実施例が第１実施例と異なるところは、各電極チッ
プが被溶接物に接触したことを検出する手段の構成のみ
であり、その他の部分は第１実施例に準じるので、準じ
る部分に第１実施例と同一の符号を付すことにより、準
じる部分の説明を省略し、異なる部分についてのみ説明
する。

【００３５】第１実施例においては、第１の電極チップ
接触検出手段７６と第２の電極チップ接触検出手段７７
は、サーボモータ３５のモータ電流の変化に基づいて電
極チップが被溶接物に接触したか否かを判断する構成と
したが、本実施例では電極チップの位置の変化に基づい
て電極チップが被溶接物に接触したか否かを判断する構
成としている。

【００３６】制御手段７１のメインＣＰＵ７２には、第
１の電極チップ接触検出手段７９、第２の電極チップ接
触検出手段８０が形成されている。各手段７９、８０
は、メインＣＰＵ７２に格納されたプログラムから構成
されている。第１の電極チップ接触検出手段７９には、
上部電極チップ２６の位置を検出する電極位置検出器と
してのエンコーダ３６からの位置情報が入力されてい
る。第１の電極チップ接触検出手段７９は、第１のアク
チュエータ３０によって移動される上部電極チップ２６
が被溶接物９０に接触したことを、図８に示す上部電極
チップ２６の位置の変化から検出する機能を有してい
る。

【００３７】第２の電極チップ接触検出手段８０には、
下部電極チップ２７の位置を検出する電極位置検出器と
してのエンコーダ３６からの位置情報が入力されてい
る。第２の電極チップ接触検出手段８０は、第２のアク
チュエータ４０によって移動される下部電極チップ２７
が被溶接物９０に接触したことを、図８に示す下部電極
チップ２７の位置の変化から検出する機能を有してい
る。本実施例では、加圧動作開始後における各電極チッ
プ２６、２７の位置が変化しなくなったポイントを各電
極チップ２６、２７が被溶接物９０に接触したとみなし
ている。

【００３８】第１の電極チップ接触検出手段７９および
第２の電極チップ接触検出手段８０からの信号は、第１
実施例と同一の加圧制御手段７８に入力されている。加
圧制御手段７８は、第１の電極チップ接触検出手段７９
により上部電極チップ２６が被溶接物９０に接触したこ
とを検出した際には、上部電極チップ２６の移動を停止
し、第２の電極チップ接触検出手段８０により下部電極
チップ２７が被溶接物９０に接触したことを検出した際
には、下部電極チップ２７の移動を停止するようになっ
ている。加圧制御手段７８は、さらに両方の電極チップ
２６、２７が被溶接物９０に接触したことを確認した後
は、所定の加圧力になるまで両電極チップ２６、２７を
各アクチュエータ３０、４０のサーボモータ３５によっ
て加圧方向に均等に移動させる機能を有している。

【００３９】このように構成された第２実施例において
は、図８に示すように、加圧動作開始後においてエンコ
ーダ３６によって検出される各電極チップ２６、２７の
位置が変化しなくなった場合は、各電極チップ２６、２
７が被溶接物９０との当接によって移動することができ
なくなったと判断し、各電極チップ２６、２７が被溶接
物９０に接触したとみなしている。したがって、第１実
施例と同様に第１の電極チップ接触検出手段７９と第２
の電極チップ接触検出手段８０からの情報に基づき、加
圧制御手段７８によって各電極チップ２６、２７の加圧
方向の移動を一時的に停止させ、その後加圧制御を開始
することが可能となる。

【００４０】第３実施例 図９は、本発明の第３実施例を示している。第１実施例
および第２実施例においては、上部電極チップ２６を第
１のアクチュエータ３０により昇降させ、下部電極チッ
プ２７を第２のアクチュエータ４０により昇降させてい
たが、本実施例では上部電極チップ２６を昇降させる第
１のアクチュエータ３０は設けられておらず、第２のア
クチュエータ４０のみが設けられている。

【００４１】第１のアクチュエータ３０は、溶接ロボッ
ト６１の１〜６軸により兼用されており、溶接ロボット
６１の１〜６軸の動作により被溶接物９０に対する上部
電極チップ２６の昇降動作が行われるようになってい
る。上部電極チップ２６を保持するアーム２４は、溶接
ロボット６１の手首部６５に直接取付けられている。下
部電極チップ２７の加圧動作は、第１実施例と同様に第
２のアクチュエータ４０によって行われている。上部電
極チップ２６および上部電極チップ２７を保持するアー
ム２４の中心は、溶接ロボット６１の５軸の回転中心Ｘ
を通る直線Ｙ上に配置されている。

【００４２】このように構成された第３実施例において
は、被溶接物９０に対して溶接ガン２１が所定の位置に
位置決めされると、上部電極チップ２６と下部電極チッ
プ２７とが独立して移動される。ここで、下部電極チッ
プ２７は第２のアクチュエータ４０によって移動し、上
部電極チップ２６は溶接ロボット６１の１〜６軸の動作
により移動する。下部電極チップ２７の移動中に、第２
のアクチュエータ４０のサーボモータ３５のモータ電流
が急激に変化した場合は、下部電極チップ２７が被溶接
物９０に接触したと判断される。また、上部電極チップ
２６が被溶接物９０に接触した際には、溶接ロボット６
１の各軸におけるサーボモータ６２のモータ電流が上昇
するので、上部電極チップ２６の被溶接物９０への接触
も判断可能となる。

【００４３】したがって、本実施例の場合も図２と同様
に、各電極チップ２６、２７が被溶接物９０に接触した
旨の信号に基づき、加圧制御手段７８を作動させること
が可能となり、各電極チップ２６、２７の動きを一時停
止させることができ、その後、両電極チップ２６、２７
によって被溶接物９０を加圧することができる。本実施
例では、第１のアクチュエータ３０が不要であるので、
その分、溶接ガン２１をさらに小型、軽量化することが
でき、かつ溶接ガン２１の簡素化が図れる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、つぎの効果が得られ
る。 （１）被溶接物に対して溶接ガンの上部電極チップおよ
び下部電極チップを独立させて移動させ、上部電極チッ
プが被溶接物と接触した際には上部電極チップの移動を
停止し、下部電極チップが被溶接物に接触した際には下
部電極チップの移動を停止し、両電極チップが被溶接物
に接触した後、両電極チップを均等に加圧方向移動させ
被溶接物を加圧するようにしたので、エコライジング装
置を用いることなく被溶接物の位置ずれ等に起因する被
溶接物の変形を防止することが可能となり、不良製品の
発生を防止することができる。 （２）エコライジング装置が不要となるので、その分だ
け溶接ガンの小型、軽量化が図れ、溶接ロボットの可搬
重量を低下させることができる。これにより、小型の溶
接ロボットを採用することができ、溶接ロボットの投資
コストを低減することができる。また、溶接ガンが小型
化することにより、狭い場所でのスポット溶接作業が可
能となり、スポット溶接作業の適用範囲を拡大すること
ができる。 （３）各電極チップが被溶接物に接触した際に、各電極
チップの加圧方向の移動を一時停止させているので、加
圧開始前の加圧方向における各電極チップの最終位置決
めを自動化することができる。したがって、加圧方向の
ティーチング作業がラフであっても、加圧時における被
溶接物の変形を防止することができ、ティーチング作業
を迅速化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るスポット溶接方法が
適用されるスポット溶接装置の要部正面図である。

【図２】図１の装置の加圧制御ブロック図である。

【図３】図１の各アクチュエータにおけるサーボモータ
のモータ電流の変化を示す特性図である。

【図４】図１の装置における加圧制御の手順を示すフロ
ーチャートである。

【図５】図１の溶接ガンを用いたスポット溶接装置全体
の概略構成図である。

【図６】図５における制御手段の制御系統図である。

【図７】本発明の第２実施例に係るスポット溶接方法の
加圧制御ブロック図である。

【図８】図７における各電極チップの加圧動作開始後に
おける電極チップの位置の変化を示す特性図である。

【図９】本発明の第３実施例に係るスポット溶接方法が
適用されるスポット溶接装置の要部正面図である。

【図１０】従来のスポット溶接作業の一例を示す部分正
面図である。

【図１１】図１０のスポット溶接において被溶接物が正
確に位置決めされた場合の正面図である。

【図１２】図１０のスポット溶接において被溶接物が位
置ずれした状態で位置決めされた場合の正面図である。

【符号の説明】

２１ 溶接ガン ２６ 上部電極チップ ２７ 下部電極チップ ３０ 第１のアクチュエータ ３５ モータ（サーボモータ） ３６ 電極位置検出器 ４０ 第２のアクチュエータ ７６ 第１の電極チップ接触検出手段（モータ電流検出
タイプ） ７７ 第２の電極チップ接触検出手段（モータ電流検出
タイプ） ７８ 加圧制御手段 ７９ 第１の電極チップ接触検出手段（電極位置検出タ
イプ） ８０ 第２の電極チップ接触検出手段（電極位置検出タ
イプ） ９０ 被溶接物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−97375（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−218554（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−9159（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−128978（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 11/11 B23K 11/24

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接ロボットの手首部に取り付けられた
   溶接ガンを備え、該溶接ガンは、上部電極チップおよび
   該上部電極チップを駆動するモータを具備する第１のア
   クチュエータと、下部電極および該下部電極チップを駆
   動するモータを具備する第２のアクチュエータとを有し
   ており、前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチ
   ュエータとは各々が独立して加圧、開放動作を行うこと
   ができるようにしてあり、前記第１のアクチュエータと
   前記第２のアクチュエータのいずれか一方のアクチュエ
   ータは前記溶接ロボットの１軸として扱われており、前
   記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータの
   いずれか一方のアクチュエータの軸芯は前記溶接ロボッ
   ト手首部の回転軸芯と交わっている、スポット溶接装置
   を用いて実行されるスポット溶接方法であって、 被溶接物に対して前記溶接ガンの前記上部電極チップお
   よび前記下部電極チップを各々独立させて移動させ、前
   記上部電極チップが被溶接物と接触した際には前記第１
   のアクチュエータのモータの駆動を停止して上部電極チ
   ップの移動を停止し、下部電極チップが被溶接物に接触
   した際には前記第２のアクチュエータのモータの駆動を
   停止して下部電極チップの移動を停止し、両電極チップ
   が被溶接物に接触した後、前記第１のアクチュエータの
   モータと前記第２のアクチュエータのモータの両方を駆
   動して両電極チップを均等に加圧方向に移動させ被溶接
   物を加圧することを特徴とするスポット溶接方法。
2. 【請求項２】 溶接ロボットに取付けられた溶接ガンの
   上部電極チップと、 前記上部電極チップと対向して配置される溶接ガンの下
   部電極チップと、 前記溶接ガンに取付けられ、前記上部電極チップを移動
   させるためのモータと前記上部電極チップの位置を検出
   する電極位置検出器とを有する第１のアクチュエータ
   と、 前記溶接ガンに取付けられ、前記下部電極チップを移動
   させるためのモータと前記下部電極チップの位置を検出
   する電極位置検出器とを有する第２のアクチュエータ
   と、 前記第１のアクチュエータによって移動される前記上部
   電極チップが被溶接物に接触したことを検出する第１の
   電極チップ接触検出手段と、 前記第２のアクチュエータによって移動される前記下部
   電極チップが被溶接物に接触したことを検出する第２の
   電極チップ接触検出手段と、 前記第１の電極チップ接触検出手段により前記上部電極
   チップが被溶接物に接触したことを検出した際には前記
   第１のアクチュエータのモータの駆動を停止して前記上
   部電極チップの移動を停止し、前記第２の電極チップ接
   触検出手段により前記下部電極チップが被溶接物に接触
   したことを検知した際には前記第２のアクチュエータの
   モータの駆動を停止して前記下部電極チップの移動を停
   止し、両電極チップが被溶接物に接触した後に該両電極
   チップを均等に加圧方向に移動させ被溶接物を加圧する
   ことを指令する加圧制御手段と、 を備え、前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータ
   とは各々が独立して加圧、開放動作を行うことができる
   ようにしてあり、前記第１のアクチュエータと前記第２
   のアクチュエータのいずれか一方のアクチュエータは前
   記溶接ロボットの１軸として扱われており、前記第１の
   アクチュエータと前記第２のアクチュエータのいずれか
   一方のアクチュエータの軸芯は前記溶接ロボット手首部
   の回転軸芯と交わっている、 ことを特徴とするスポット溶接装置。