JP3532343B2 - 溶接装置 - Google Patents

溶接装置

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JP3532343B2
JP3532343B2 JP09422396A JP9422396A JP3532343B2 JP 3532343 B2 JP3532343 B2 JP 3532343B2 JP 09422396 A JP09422396 A JP 09422396A JP 9422396 A JP9422396 A JP 9422396A JP 3532343 B2 JP3532343 B2 JP 3532343B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,例えば自動車用の
燃料タンク等の溶接対象物をハンドリングロボットによ
り位置決めしつつ,溶接用電極ローラ対により送り出し
ながら溶接を行う溶接装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は,従来の溶接装置の概念を説明す
るための斜視図である。この例では,溶接対象物の一例
である自動車用燃料タンクTのフランジ部Fを破線で示
す溶接線に沿って溶接する。燃料タンクTは,ハンドリ
ングロボットRの手首部Dに取り付けた垂直軸回りに回
転自在の取り付け台Dに取り付けられており,多関節の
上記ロボットRの動きにより水平面内で移動する。Yは
溶接機であり,1対の電極ローラr,rの間に上記タン
クTのフランジFを挟んで回転しつつ,電極ローラr,
r間に溶接電流を流すことにより,フランジを上記破線
で示す溶接線に沿って溶接しつつ送り出す。溶接の一定
性を確保する為に,タンクTの移動に関して,溶接機Y
は,電極ローラr,rを停止することなく,一定回転数
で回転させて,フランジFを一定の速度で送り出さねば
ならない。この時,電極ローラr,rによる溶接点の軌
跡が,フランジ部Fに沿った設計上の溶接線と一致する
ためには,タンクTを水平面内で移動自在に支持するハ
ンドリングロボットRの手首部D上のタンクTが水平面
内で回転可能に支持されていなければならない。その
為,従来の溶接用ハンドリングロボットRは,その手首
部に垂直軸心回りに自由回転できる継ぎ手を具備し,こ
の継ぎ手の自由端側の取付部にタンクを取り付け,電極
ローラr,rによりタンクTのフランジ部Fが送られる
量に合わせて,ハンドリングロボットによってタンクT
の回転中心位置を移動させると共に手首部D上でタンク
Tを従動回転させ,電極ローラr,rによる溶接点の軌
跡が,設計上の溶接線に一致するようにしたものが知ら
れている。しかしながら,上記のような溶接対象物であ
るタンクTが,ロボットの手首部D上で,自在に回転す
るものである場合には,時々刻々のタンクTの位置が安
定しないために,溶接線がずれる問題がある。そのた
め,上記ロボット手首部DにタンクTを積極的に回転駆
動させる駆動部を設けたものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような溶接装置
では,溶接対象物は,実質的に電極ローラr,rにより
積極的に回転されると同時に,ハンドリングロボットR
によっても積極的に位置決めされることになる。しかし
上記のような電極ローラr,rによる位置決めと,ハン
ドリングロボットRによる位置決めとを完全に一致させ
ることは殆ど不可能であり,図7(a)で示すようなフ
ランジ部Fに沿った設計上の溶接線(破線で示す)を得
たい場合でも,実際には図7(b)に破線で示すよう
に,傾いた溶接線となる場合があり,溶接作業の歩留り
を悪化させる不都合がある。従って本発明の目的は, 電
極ローラ対とハンドリングロボットの両方で溶接対象物
を位置決め駆動する溶接装置において,溶接線のずれを
なくすことのできる溶接装置を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は,溶接用電極ローラ対を具備し,溶接中は,
上記電極ローラ対を一定速度で回転させることにより上
記電極ローラ対に挟んだ溶接対象物を一定速度で送り出
しながら,上記電極ローラ対間に通電して,上記電極ロ
ーラ対に挟まれた部分を溶接する溶接機と,溶接対象物
が設けられたロボットの手首部に回転の自由度を具備
し,溶接作業中に上記ロボット手首部が溶接対象物の取
付部に対して所定の方向を維持するするように上記溶接
対象物が設けられたロボット手首を制御することに
より,上記ロボットの手首部に取り付けた上記溶接対象
物を溶接機に対して位置決めするハンドリングロボット
とを具備してなる溶接装置において,上記ハンドリング
ロボットの手首部と,上記溶接対象物の取付部との間に
装着され,上記溶接対象物を上記ハンドリングロボット
の手首部に対して回動自在に支持する回動継ぎ手部と,
上記ロボットの手首部に対する溶接対象物の回動角度を
検出する角度検出器とを具備し,ハンドリングロボット
による移動速度を上記電極ローラによる送り速度より速
く設定すると共に,溶接作業中における上記角度検出器
による検出角度が,所定の角度範囲から逸脱しないよう
に上記ハンドリングロボットが,溶接対象物の移動を一
時的に停止させるようにした溶接装置として構成されて
いる。この発明は,例えば自動車用燃料タンクのよう
に,水平面内で回転させながらそのフランジ部を溶接す
るような場合に用いて好適である。また,上記回動継ぎ
手部に,上記溶接対象物の取付部をハンドリングロボッ
トの手首部に対して常時所定の方向に復帰させる弾性部
材を取り付けることにより,溶接作業前の段階で,溶接
対象物を所定の方向に向かせることができるので,作業
の能率が向上する。
【0005】
【作用】この発明では,ハンドリングロボットによる溶
接対象物の移動速度が,電極ローラによる送り速度より
速くなるように設定されているので,溶接作業が進む
と,ハンドリングロボットによる溶接対象物の送り量
が,電極ローラによる送り量を追い越すことになる。こ
の時,溶接対象物はロボット手首部に対して相対的に回
転することになる。この回転は上記角度検出器により検
出される。上記角度検出器により検出されたずれ角度が
所定値を超えると,ハンドリングロボット側が溶接対象
物の移動を停止する。電極ローラ対側は溶接作業中,常
に一定の速度で溶接対象物を送るので,ハンドリングロ
ボットが溶接対象物の移動を停止すると,電極ローラに
よる溶接対象物の送りだけが行われ,前記したずれ角度
が徐々に減少し,やがてずれ角度が所定量以下になる
と,ハンドリングロボットによる溶接対象物の移動が再
開される。上記の工程を繰り返すことにより,電極ロー
ラ対による溶接線が設計上の溶接線から大きくずれるこ
となく溶接作業が継続される。
【0006】
【発明の実施の形態】続いて,添付図面を参照して本発
明を具体化した実施例につき説明し,本発明の理解に供
する。尚,以下に示す実施例は本発明を具体化した一例
であって,本発明の技術的範囲を限定するものではな
い。ここに,図1は,溶接作業中のハンドリングロボッ
トの制御手順を示すフローチャート,図2は,一実施形
態に係る溶接装置の制御系統を示すブロック図,図3
は,同実施形態に用いるハンドリングロボットの手首部
の詳細図,図4は,同手首部に取り付けられる角度検出
器及び回動継ぎ手の分解斜視図,図5は,溶接作業にお
ける溶接線と,溶接対象物の送り方向を示す平面図であ
る。まず,図2により,本実施の形態に用いる溶接装置
の制御系全体の構成を説明する。この制御装置は,CP
Uを中心に構成され,このCPUの入力側には,回転検
出器の一例であるロータリ−エンコーダREが接続さ
れ,出力側には,ハンドリングロボットの駆動系1,電
極ローラr,rの回転速度や溶接電流の制御を行う溶接
機駆動系2及び,CRT等よりなる表示部3が接続され
ている。なお,溶接作業のプログラムはROMに記憶さ
れており,教示作業により得た上記ロボット駆動系1の
目標値等はRAMに記憶されている。この実施形態にお
いては,上記ロボット駆動系1による溶接対象物の移動
速度は,溶接機駆動系2に設定された電極ローラr,r
による溶接対象物の送り速度よりも僅かに速く設定され
ている。また,ハンドリングロボットRの手首部Dに
は,図3及び図4に示す如く,前記ロボット駆動系1に
よって制御されるモータ4,該モータ4によって回転駆
動される回転台5,及び上記回転台5上のロータリ−エ
ンコーダREに取り付けられたタンク取り付け台6が取
り付けられている。また,上記タンク取り付け台6は回
転台5に対して自在に回動すると共に,上記回転台5と
タンク取り付け台6とは,バネ7により弾性的に連結さ
れている。従って,上記タンク取り付け台6は,回転台
5に対して自由に回転するものの,常にバネ7によって
回転台5,即ちロボットの手首部Dに対して所定の初期
位置(ホームポジション)に復帰する方向に弾性的に付
勢されている。
【0007】次に,図1を参照して,溶接作業手順につ
いて説明する。ここにS1,S2,…は作業手順(ステ
ップ)の番号を示す。また,溶接対象物として,自動車
用燃料タンクのフランジ部を溶接する場合について説明
する。溶接作業に先立って,ハンドリングロボットRが
駆動されて,ロボット手首部Dが,溶接作業に適した
初期位置に誘導される。この時,ロボットの手首部D上
のタンクTには力が作用していないので,バネ7による
初期位置への復帰力により,タンク取り付け台6上のタ
ンクTは回転台5に対して所定の初期位置に位置決めさ
れている。この状態で,ロボットRを駆動してタンクT
のフランジ部Fが電極ローラr,rに把持される位置ま
でタンクTを移動させ,フランジ部Fを電極ローラr,
rで把持した状態で溶接作業を開始する。なお,ハンド
リングロボットRには,溶接作業中に上記ロボットの
首部が溶接対象物に対して所定の方向を維持するように
ロボット手首を制御するための溶接作業ポイントに
対するローラ手首位置座標が,予め教示作業により教示
されており,ハンドリングロボットRはこの教示軌跡を
トレースすることによりタンクTを移動させる。溶接作
業が開始されると,図5に示すように電極ローラr,r
が駆動されてタンクTのフランジ部Fが速度Vで送られ
つつ,電極ローラr,rで把持された部分が溶接され
る。同時に,ハンドリングロボットRが,上記教示され
た座標値に従ってタンクTを移動させる。このような溶
接作業の進行に伴って先ずS1において回転検出器であ
るロータリ−エンコーダREの遅れ角θの絶対値が,予
め定めた微小角度θ0 よりも大きくなっているか否かが
判断される。作業開始時点では,θは0であるから当然
θ0 よりも小さく,処理はS2に進み,溶接線の終点に
来たか否かが判断される。溶接開始時には,勿論終点で
はないから,S3においてハンドリングロボットRによ
るタンクTの移動が継続される。前記したように,ハン
ドリングロボットRの電極ロボットによるタンクTの送
り速度は,電極ローラr,rによる送り速度より僅かに
速く設定されているので,上記S1〜S3の処理が継続
されると,やがて電極ローラr,rによる送り量がハン
ドリングロボットRによる移動量より遅れてくるので,
遅れ角θの絶対値が所定の微小角度θ0 よりも大きくな
る。すると処理はS1からS4に進み,ハンドリングロ
ボットRが一時的に停止される。この状態が暫く継続さ
れると,その間にも電極ローラr,rはタンクTの送り
を継続しているので,遅れ角θの絶対値がやがて0に近
づき, θ0 以下になるので,S3におけるハンドリン
グロボットRによるタンクTの移動が再開される。上記
処理が繰り返されて,電極ローラr,rは設計された溶
接線に倣って溶接作業を継続する。そしてやがて溶接点
が終点に達すると,処理はS2からS5に進みハンドリ
ングロボットR及び溶接機を停止すると共に,表示部3
に終了表示する。
【0008】
【実施例】上の実施の形態では, 溶接対象物として自動
車用燃料タンクを例に挙げたが,本発明においては, こ
れにこだわるものではなく, 灯油ストーブや石油燃焼器
における燃料タンクや, 種々の家庭用電化製品, 自動車
部品等, 広く応用可能である。また上記例では, 溶接作
業前における手首部に対する溶接対象物の角度を規制す
るために, 弾性部材(バネ) を用いているが, 別の手段
として, マグネット等を用いて, 所定の角度位置を維持
するようにすることも可能である。
【0009】
【発明の効果】本発明にかかる溶接装置は, 上述べた
ように,溶接用電極ローラ対を具備し,溶接中は,上記
電極ローラ対を一定速度で回転させることにより上記電
極ローラ対に挟んだ溶接対象物を一定速度で送り出しな
がら,上記電極ローラ対間に通電して,上記電極ローラ
対に挟まれた部分を溶接する溶接機と,溶接対象物が設
けられたロボットの手首部に回転の自由度を具備し,溶
接作業中に上記ロボットの手首部が溶接対象物の取付部
に対して所定の方向を維持するするように上記溶接対象
物が設けられたロボット手首を制御することによ
り,上記ロボットの手首部に取り付けた上記溶接対象物
を溶接機に対して位置決めするハンドリングロボットと
を具備してなる溶接装置において,上記ハンドリングロ
ボットの手首部と,上記溶接対象物の取付部との間に装
着され,上記溶接対象物を上記ハンドリングロボットの
手首部に対して回動自在に支持する回動継ぎ手部と,上
ロボットの手首部に対する溶接対象物の回動角度を検
出する角度検出器とを具備し,ハンドリングロボットに
よる移動速度を上記電極ローラによる送り速度より速く
設定すると共に,溶接作業中における上記角度検出器に
よる検出角度が,所定の角度範囲から逸脱しないように
上記ハンドリングロボットが,溶接対象物の移動を一時
的に停止させるようにした溶接装置として構成されてい
る。このように本発明では, ハンドリングロボットに
よる溶接対象物の移動速度が,電極ローラによる送り速
度より速くなるように設定されているので,溶接作業が
進むと,ハンドリングロボットによる溶接対象物の送り
量が,電極ローラによる送り量を追い越し, 溶接対象
物はロボット手首部に対して相対的に回転することに
なるが, この回転は上記角度検出器により検出され,
その角度が所定値を超えると,ハンドリングロボット側
が溶接対象物の移動を停止する。電極ローラ対側は溶接
作業中,常に一定の速度で溶接対象物を送るので,ハン
ドリングロボットが溶接対象物の移動を停止すると,電
極ローラによる溶接対象物の送りだけが行われ,前記し
たずれ角度が徐々に減少し,やがてずれ角度が所定量以
下になると,ハンドリングロボットによる溶接対象物の
移動が再開される。上記の工程を繰り返すことにより,
電極ローラ対による溶接線が設計上の溶接線から大きく
ずれることなく溶接作業が継続される。ここで, 上記
回動継ぎ手部に,上記溶接対象物の取付部をハンドリン
グロボットの手首部に対して常時所定の方向に復帰させ
る弾性部材を取り付ければ,溶接作業前後に溶接対象物
の向きが一定するので,電極ローラに溶接対象物を把持
させる時に,その都度溶接対象物の向きを調整する手間
が省け,作業効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 溶接作業中のハンドリングロボットの制御手
順を示すフローチャート。
【図2】 一実施形態に係る溶接装置の制御系統を示す
ブロック図。
【図3】 同実施形態に用いるハンドリングロボットの
手首部の詳細図。
【図4】 同手首部に取り付けられる角度検出器及び回
動継ぎ手の分解斜視図。
【図5】 溶接作業における溶接線と,溶接対象物の送
り方向を示す平面図。
【図6】 従来の燃料タンク用溶接装置の概要を示す斜
視図。
【図7】 燃料タンクに対する溶接線の傾きを示す平面
図。
【符号の説明】
Y…溶接機 T…燃料タンク F…フランジ部 D…手首部 R…ハンドリングロボット r…電極ローラ 1…ローラ駆動系 2…溶接機駆動系 3…表示部 4…モータ 5…回転部 6…取付部 7…バネ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 11/06 101 B23K 11/06 520

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接用電極ローラ対を具備し,溶接中
    は,上記電極ローラ対を一定速度で回転させることによ
    り上記電極ローラ対に挟んだ溶接対象物を一定速度で送
    り出しながら,上記電極ローラ対間に通電して,上記電
    極ローラ対に挟まれた部分を溶接する溶接機と,溶接対象物が設けられたロボットの 手首部に回転の自由
    度を具備し,溶接作業中に上記ロボットの手首部が溶接
    対象物の取付部に対して所定の方向を維持するするよう
    上記溶接対象物が設けられたロボット手首を制御
    することにより,上記ロボットの手首部に取り付けた上
    記溶接対象物を溶接機に対して位置決めするハンドリン
    グロボットとを具備してなる溶接装置において, 上記ハンドリングロボットの手首部と,上記溶接対象物
    の取付部との間に装着され,上記溶接対象物を上記ハン
    ドリングロボットの手首部に対して回動自在に支持する
    回動継ぎ手部と,上記ロボットの手首部に対する溶接対
    象物の回動角度を検出する角度検出器とを具備し, ハンドリングロボットによる移動速度を上記電極ローラ
    による送り速度より速く設定すると共に, 溶接作業中における上記角度検出器による検出角度が,
    所定の角度範囲から逸脱しないように上記ハンドリング
    ロボットが,溶接対象物の移動を一時的に停止させる
    うにした溶接装置。
  2. 【請求項2】 上記溶接対象物が,自動車の燃料タンク
    である請求項1記載のの溶接装置。
  3. 【請求項3】 上記回動継ぎ手部に,上記溶接対象物の
    取付部をハンドリングロボットの手首部に対して常時所
    定の方向に復帰させる弾性部材が取り付けられてなる請
    求項1或いは2記載の溶接装置。
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JP5236507B2 (ja) * 2009-01-07 2013-07-17 本田技研工業株式会社 シーム溶接方法及びシーム溶接装置
JP5528295B2 (ja) * 2009-10-22 2014-06-25 本田技研工業株式会社 シーム溶接方法

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