JP3320530B2 - 抵抗溶接機における溶接打点位置修正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各電極の溶接打点位置
を、それぞれの損耗に応じて修正するための抵抗溶接機
における溶接打点位置修正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、ロボットに装着された溶接ガン
を、ワークの複数の溶接打点位置に順次移動させて溶接
作業を自動的に行う抵抗溶接機が、広く採用されてい
る。この種の抵抗溶接機では、一対の電極チップでワー
クの各溶接打点位置を挟持して前記ワークに複数の溶接
作業を行うため、前記電極チップに磨耗による損失（損
耗）が発生し易くなる。

【０００３】この場合、一般的に、種々の条件から各電
極チップの損耗量にばらつきが生じることが多く、前記
電極チップ同士の当接位置、すなわち溶接打点位置が偏
差してしまう。このため、一対の電極チップでワークを
加圧する際、このワークに前記電極チップにより偏った
押圧力が作用し、前記ワークに位置ずれが惹起されるお
それがある。そこで、従来より、ワークを固定するため
に専用のワーククランプ装置が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ワ
ーククランプ装置は、ワークの形状に対応して製作され
ているため、ワークの種類毎に専用のワーククランプ装
置を用意しなければならない。これにより、特に多種類
のワークを溶接する際にこれらに応じて多種類のワーク
クランプ装置が必要となり、設備費が相当に高騰すると
いう問題が指摘されている。

【０００５】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、電極チップの損耗による溶接打点位置
の偏差を確実に補正することができ、専用のクランプ装
置を用いることなく種々のワークに対応することが可能
な抵抗溶接機における溶接打点位置修正方法を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、溶接ガンを備えたロボットを、教示座
標データに従ってワークの各溶接打点位置に順次移送す
るとともに、前記溶接打点位置で前記溶接ガンの一対の
電極を閉動させて溶接作業を行う抵抗溶接機において、
前記各電極の損耗に応じて前記溶接打点位置を修正する
ための溶接打点位置修正方法であって、予め実測された
各電極の損耗量とドレッシング回数または溶接打点数と
の関係を記憶する工程と、 溶接作業を所定の回数継続し
前記各電極にドレッシングを行った後、および／または
溶接動作の１サイクルが終了した後、前記記憶された関
係に基づいて前記各電極のそれぞれの損耗量を検出する
工程と、前記検出された各電極の損耗量から該各電極同
士の当接位置偏差量を算出する工程と、前記算出された
当接位置偏差量から溶接打点位置座標の修正量を算出す
る工程と、前記算出された溶接打点位置座標の修正量に
基づいて前記教示座標データを書き替える工程と、を有
することを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明に係る抵抗溶接機における溶接打点位置
修正方法では、各電極の損耗量を検出して該電極同士の
当接位置偏差量が算出されると、この当接位置偏差量に
基づいてロボットの教示座標データが書き替えられる。
このため、各電極の損耗量がそれぞれ異なっていても、
溶接打点位置を確実に補正することができ、専用のクラ
ンプ装置等が不要となるとともに、種々の形状の異なる
ワークの溶接作業に有効に適用することが可能になる。

【０００８】

【実施例】本発明に係る抵抗溶接機における溶接打点位
置修正方法について、これを実施するための抵抗溶接機
との関係において実施例を挙げ、添付の図面を参照しな
がら以下詳細に説明する。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】開度センサ５６で検出されたガンアーム２
０、２２の開度は、Ａ／Ｄコンバータ５８を介して電極
磨耗量算出手段６０に入力される。電極磨耗量算出手段
６０は、例えば、図２に示すように、予め実測された各
電極チップ２４、２６の磨耗量とドレッシング回数（ま
たは溶接打点数）との関係をパラメータ化しておき、そ
のドレッシング回数毎にそれぞれの磨耗量をテーブルと
して記憶している。なお、電極チップ２４、２６とドレ
ッシング回数（または溶接打点数）との関係式を得、こ
の関係式からドレッシング回数毎（または溶接打点数
毎）にそれぞれの磨耗量を算出することも可能である。

【００１３】電極磨耗量算出手段６０で算出された電極
チップ２４、２６のそれぞれの磨耗量（損耗量）は、加
圧コントローラ６３を構成するＣＰＵ６２に入力され、
このＣＰＵ６２は、前記電極チップ２４、２６のそれぞ
れの磨耗量から該電極チップ２４、２６の当接位置偏差
量（溶接打点位置偏差量）を演算する。

【００１４】圧力センサ５４からの信号は、Ａ／Ｄコン
バータ６１を介してＣＰＵ６２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２０、２２の開度や圧力制御、および
当接位置偏差量の演算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、各電極チップ２４、２６のそれぞれの磨耗限界量を
予め設定するための磨耗限界設定手段７２とが設けられ
る。

【００１５】ＣＰＵ６２から通電制御回路７４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７６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】ロボットコントローラ７６は、ＣＰＵ６２
から入力される電極チップ２４、２６の当接位置偏差量
に基づいて溶接打点位置座標の修正量を算出する座標修
正量算出手段７８と、ロボットの教示座標データが記憶
されており、前記算出された溶接打点位置座標の修正量
に基づいてこの教示座標データが書き替え可能なＲＡＭ
８０とを備えている。ロボットコントローラ７６および
加圧コントローラ６３には、溶接コントローラ８２が通
信可能に構成されている。

【００１７】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説
明する。

【００１８】ロボットコントローラ７６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同士が直接当接し
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ＣＰ
Ｕ６２に入力され、該開度が基準開度としてＲＡＭ７０
に記憶される。

【００１９】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の溶接打点位置に到着したこと
がロボットコントローラ７６からの信号で確認される
と、この溶接打点位置に対応する溶接条件データがＲＡ
Ｍ７０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。

【００２０】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の開度からこのガンアーム２
０、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。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換え
られることになる。

【００２１】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、この初期加圧が所定の時間だ
け行われる。その際、ＣＰＵ６２から通電制御回路７４
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、２６間に所定の電流値で所定時間通電さ
れ、ワークＷの所定の溶接打点位置で溶接が行われる。

【００２２】ところで、ワークＷに対して上記のように
溶接作業が所定の回数だけ継続された後、電極チップ２
４、２６にドレッシング作業が施されるとともに、本実
施例に係る溶接打点位置修正方法が、図３乃至図５に示
すフローチャートに基づいて行われる。なお、図３のフ
ローチャートは、加圧コントローラ６３の制御を示し、
図４のフローチャートは、ロボットコントローラ７６の
制御を示し、さらに図５のフローチャートは、溶接コン
トローラ８２の制御を示している。

【００２３】まず、電極磨耗量算出手段６０において、
ドレッシング回数および必要に応じて開度センサ５６か
らの開度信号に基づいて各電極チップ２４、２６の磨耗
量が検出されると（図３中、ステップＳ１）、この磨耗
量がＣＰＵ６２に入力されて前記電極チップ２４、２６
同士の当接位置偏差量が算出される（ステップＳ２）。
すなわち、図６に示すように、電極チップ２４の磨耗量
がａであり、電極チップ２６の磨耗量がｂであると判断
されると、この電極チップ２４、２６の新たな当接位置
Ｏ₁ に対する当初の当接位置Ｏからの偏差量αが、α＝
１／２（ａ−ｂ）より算出される。そして、この偏差量
αは、ロボットコントローラ７６に送信される（ステッ
プＳ３）。

【００２４】ロボットコントローラ７６では、偏差量α
が受信されたと判断されると（図４中、ステップＳ１０
１のＹＥＳ）、座標修正量算出手段７８で溶接打点座標
位置の修正量が算出され、この修正量が溶接ガン１２の
開閉方向の各軸の成分に分解される（ステップＳ１０
２）。

【００２５】次いで、各軸の成分に分解された修正量に
より、予めＲＡＭ８０に記憶されていた教示座標データ
の書き替え作業が行われる（ステップＳ１０３）。ＲＡ
Ｍ８０に予め記憶されていた教示座標データが、例え
ば、各溶接打点毎に図７に示す座標データに設定されて
いると、上記ステップＳ１０３によってこの教示座標デ
ータのＸ軸成分およびＹ軸成分の座標データが書き替え
られることになる（図８参照）。ここで、α_X およびα
_Y は、偏差量αを溶接ガン１２の開閉方向に対応してロ
ボットの軸成分の量に変換した補正量である。

【００２６】そこで、ロボットがワークＷの溶接打点位
置に対応して移動された後（ステップＳ１０４およびス
テップＳ１０５）、ロボットコントローラ７６から加圧
コントローラ６３に溶接開始信号が送信される（ステッ
プＳ１０６）。加圧コントローラ６３でこの溶接開始信
号が受信されたと判断されると（ステップＳ４のＹＥ
Ｓ）、ステップＳ５に進んでガンアーム２０、２２の初
期加圧が開始され、この初期加圧が所定の時間だけ行わ
れる（ステップＳ６）。

【００２７】この場合、本実施例では、ロボットの教示
座標データが、各電極チップ２４、２６のそれぞれ異な
る磨耗量ａ、ｂに応じた偏差量αに基づいて修正されて
いる。従って、ガンアーム２０、２２の加圧時には、各
電極チップ２４、２６がそれぞれ偏差量α分だけ位置調
整されるているため（図６中、矢印Ａ方向参照）、この
電極チップ２４、２６の当接位置、すなわち溶接打点位
置が当初の当接位置Ｏに一致する。

【００２８】このため、ワークＷを当接位置Ｏに対応し
て位置決めしておくだけで、互いに同期して閉動作され
るガンアーム２０、２２に装着された各電極チップ２
４、２６により、このワークＷを同時かつ正確に挟持す
ることができる。これによって、ワークＷに電極チップ
２４、２６の偏った押圧力が作用して該ワークＷに位置
ずれ等が発生することを確実に阻止することが可能にな
るという効果が得られる。

【００２９】しかも、ワークＷに位置ずれが惹起されな
いため、このワークＷをクランプするための専用クラン
プ装置が不要になる。特に、形状の異なる多種類のワー
クＷに対応して多種類の専用クランプ装置を用意する必
要がなく、設備費が一挙に削減される。

【００３０】さらに、ロボットの教示座標データを書き
替えるだけで、同一の抵抗溶接機１０により種々の形状
の異なるワークＷに対応することができ、汎用性に優れ
るというという利点がある。また、例えば、ワークＷを
定盤上に載置する際に、溶接ガン１２自体がこのワーク
Ｗの位置決め装置としての機能をも有することになり、
該ワークＷ用位置決め装置を不要にすることも可能にな
る。

【００３１】なお、電極チップ２４、２６のワークＷの
初期加圧が行われた後（ステップＳ６のＹＥＳ）、通電
開始信号が溶接コントローラ８２に出力される（ステッ
プＳ７および図５中、ステップＳ２０１）。そして、所
定時間だけ通電が行われ（ステップＳ２０２およびステ
ップＳ２０３）、加圧コントローラ６３に溶接終了信号
が送信される（ステップＳ２０４および図３中、ステッ
プＳ８）。

【００３２】次に、鍛造動作として加圧ホールドが行わ
れた後（ステップＳ９）、ガンアーム２０、２２が開動
作され（ステップＳ１０）、その開動作終了信号がロボ
ットコントローラ７６に送信される（ステップＳ１１お
よび図４中、ステップＳ１０７）。このロボットコント
ローラ７６では、溶接打点が最終打点であるか否かが判
断され（ステップＳ１０８）、最終打点であると判断さ
れると（ステップＳ１０８のＹＥＳ）、ロボットが原位
置に移動されてワークＷの溶接作業か完了する（ステッ
プＳ１０９）。

【００３３】ところで、電極チップ２４、２６は、特に
ドレッシング毎に大きく磨耗し、いずれかの磨耗量が磨
耗限界設定手段７２に予め記憶された限界磨耗量になっ
た際、新たな電極チップ２４または電極チップ２６と交
換される。

【００３４】なお、本実施例では、電極チップ２４、２
６の磨耗量をドレッシング時に検出しているが、溶接動
作の１サイクル終了時に原位置で溶接ガン１２を閉動作
させる際に前記磨耗量を時系列的に検出することが可能
である。また、電極チップ２４、２６の磨耗量を電極磨
耗量算出手段６０での演算処理により算出しているが、
各電極チップ２４、２６の磨耗量をそれぞれ測長器（図
示せず）で実測により検出してもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る抵抗溶接機における溶接打
点位置修正方法では、各電極の損耗量を検出して該電極
同士の当接位置偏差量が算出されると、この当接位置偏
差量を介してロボットの教示座標データが書き替えられ
る。このため、各電極の損耗量がそれぞれ異なっていて
も、溶接打点位置を所望の位置に確実に補正することが
でき、ワークを常時正確に挟持することが可能になる。
従って、ワークに電極の偏った押圧力が作用して該ワー
クに位置ずれ等が発生することを確実に阻止することが
でき、専用のクランプ装置等が不要となるとともに、種
々の異なるワークの溶接作業に有効に適用することが可
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】電極チップの磨耗量とドレッシング回数（溶接
打点数）との関係図である。

【図３】本発明方法を説明するための加圧コントローラ
におけるフローチャートである。

【図４】本発明方法を説明するためのロボットコントロ
ーラにおけるフローチャートである。

【図５】本発明方法を説明するための溶接コントローラ
におけるフローチャートである。

【図６】各電極チップの磨耗状態の説明図である。

【図７】当初のロボットの教示座標データの説明図であ
る。

【図８】修正後のロボットの教示座標データの説明図で
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 ５４…圧力センサ ５６…開度セン
サ ６０…電極磨耗量算出手段 ６２…ＣＰＵ ６３…加圧コントローラ ７２…磨耗限界
設定手段 ７６…ロボットコントローラ ７８…座標修正
量算出手段 ８０…ＲＡＭ ８２…溶接コン
トローラ

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 友彦 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダ エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−31460（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 11/24 G05B 19/4155

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接ガンを備えたロボットを、教示座標デ
   ータに従ってワークの各溶接打点位置に順次移送すると
   ともに、前記溶接打点位置で前記溶接ガンの一対の電極
   を閉動させて溶接作業を行う抵抗溶接機において、前記
   各電極の損耗に応じて前記溶接打点位置を修正するため
   の溶接打点位置修正方法であって、予め実測された各電極の損耗量とドレッシング回数また
   は溶接打点数との関係を記憶する工程と、 溶接作業を所定の回数継続し前記各電極にドレッシング
   を行った後、および／または溶接動作の１サイクルが終
   了した後、前記記憶された関係に基づいて 前記各電極の
   それぞれの損耗量を検出する工程と、 前記検出された各電極の損耗量から該各電極同士の当接
   位置偏差量を算出する工程と、 前記算出された当接位置偏差量から溶接打点位置座標の
   修正量を算出する工程と、 前記算出された溶接打点位置座標の修正量に基づいて前
   記教示座標データを書き替える工程と、 を有することを特徴とする抵抗溶接機における溶接打点
   位置修正方法。