JP3692233B2 - Drive control device and drive control method for welding gun arm - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接装置を構成するガンアームの駆動を制御するための溶接用ガンアームの駆動制御装置および駆動制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ワークに対して電圧(電流)を印加して該ワークの溶接を行う抵抗溶接機は、前記ワークの溶接を行う部位を挟み、加圧する一対のガンアームを有して構成されている。このガンアームには駆動装置が設けられ、該駆動装置の付勢作用下に、互いに接近または離間する方向に変位する。従来より、この駆動装置としては、流体圧式のシリンダが用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記駆動装置としては、流体圧式のシリンダに代えて、電動モータを用いることが可能である。
【0004】
本発明は、この電動モータを用いて構成された溶接用ガンアームの駆動制御装置および駆動制御方法に関し、ガンアームがワークに接近する方向に変位して該ワークに衝突した後に停止して該ワークを加圧する動作を好適に制御することが可能な溶接用ガンアームの駆動制御装置および駆動制御方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る溶接用ガンアームの駆動制御装置においては、溶接用のガンアームを駆動するモータは、第1演算手段でモータの設定速度と実際の回転速度との偏差から求められる電流値または第2演算手段で前記設定速度、回転速度および所定の設定電流値から所定の計算式に基づいて求められる電流値によって制御される。
【0006】
この場合、モータを異なる動作モードで駆動させることができるため、例えば、ガンアームを高速に移動させる場合には前記第1演算手段からの電流値を前記モータに供給することによって、該モータが設定速度に対して高い応答性を有して回転され、前記ガンアームの移動時間を短縮することができるとともに、前記ガンアームがワークに衝突するときには前記第2演算手段からの電流値を前記モータに供給することによって、この衝突時に発生する衝撃が低減されるようにこの電流値を設定することができる。
【0007】
また、前記第1演算手段からの電流値と前記第2演算手段からの電流値とを切換手段によって切り換える。ここで、前記切換手段における切換動作を、設定速度と回転速度とに基づく所定のタイミングにタイミング検出手段から出力される信号に基づいて行わせるようにしてもよい。この場合、モータの動作モードを該モータの動作スケジュールに対応して容易に切り換えることができる。
【0008】
また、前記第2演算手段における電流値を求めるための計算を、該電流値が前記モータの回転速度の変化に対して傾斜状に変化するとともに、前記回転速度が該モータの設定速度と同じときには該電流値が0となり、前記回転速度が0であるときには該電流値が前記設定電流値となるように構成されている計算式に基づいて行うようにしてもよい。
【0009】
この場合、モータの減速に伴って該モータに発生するトルクが0から傾斜状に増加していくため、例えば、ガンアームがワークに衝突する際にこのモータに瞬間的に大きなトルクが発生して、前記ガンアームまたはワークに大きな衝撃が加わることが回避される。
【0010】
また、前記第2演算手段における電流値の計算を、次の式、
I=(1−V/V0)×Ic
に基づいて行うようにしてもよい。この場合、前記電流値を簡単な計算式によって求めることができ、前記第2演算手段の構成の簡素化並びに計算時間の短縮が実現される。
【0011】
次に、本発明においては、ガンアームがワークに接近して衝突した後に停止して該ワークを加圧する一連の動作を、前記ガンアームが前記ワークに接近する接近段階と、前記ガンアームが前記ワークに衝突して停止する衝突停止段階とで、前記モータの動作モードを変更して行うようにしている。
【0012】
この場合、前記接近段階では、例えば、ガンアームを高速に移動させることが可能な動作モードを選択し、前記衝突停止段階では、例えば、ガンアームがワークに衝突する際に発生する衝撃を低減させるとともに、この衝突から加圧に移行する時間を短縮することが可能な動作モードを選択することによって、溶接時間の短縮を実現することができるとともに、前記衝突によって溶接品質が低下することも回避される。
【0013】
また、モータに供給すべき電流値を、前記接近段階では前記モータの設定回転速度と実際の回転速度との偏差に基づいて求め、前記衝突停止段階では、前記モータの設定回転速度、実際の回転速度および所定の設定電流値とから所定の計算式に基づいて求めるようにしてもよい。
【0014】
この場合、前記接近段階では、モータの回転速度の設定速度に対する高い応答性を得ることができるとともに、前記衝突停止段階では、前記ガンアームのワークへの衝突から該ガンアームによる前記ワークの加圧に際して前記モータに発生させるトルクを前記計算式に基づいて任意に設定することによって、溶接時間の短縮とともに溶接品質の向上が実現される。
【0015】
また、前記衝突停止段階で行う電流値の計算を、モータに供給される電流値が前記モータの回転速度の変化に対して傾斜状に変化するとともに、前記回転速度が設定回転速度と同じときには前記電流値が0となり、前記モータが停止して回転速度が0となったときには前記電流値が前記設定電流値となるように構成されている計算式に基づいて行うようにしてもよい。この場合、モータの減速に伴って該モータに発生するトルクが、例えば0から傾斜状に増加していくように設定することによって、ガンアームがワークに衝突する際にこのモータに瞬間的に大きなトルクが発生し、該ガンアームまたはワークに大きな衝撃が加わることが回避される。
【0016】
また、前記衝突停止段階で行われる電流値の計算を、次の式、
I=(1−V/V0)×Ic
に基づいて行うようにしてもよい。この場合、前記電流値を簡単な計算によって求めることができ、この電流値の計算を行う手段の簡素化並びに計算時間の短縮が実現される。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る溶接用ガンアームの駆動制御装置および駆動制御方法の実施の形態例(以下、単に実施の形態に係る制御装置と記す)を図1〜図3Cを参照しながら説明する。
【0021】
本実施の形態に係る制御装置の説明に入る前に、溶接装置の構成について簡単に説明する。
【0022】
図1に示すように、本実施の形態に係る制御装置が適用される溶接装置10は、ワークW1、W2に対して溶接を行うための一対のガンアームである第1ガンアーム12および第2ガンアーム14を有し、該第1ガンアーム12および第2ガンアーム14の互いに対向する先端部には、溶接チップ16a、16bが設けられている。
【0023】
第1ガンアーム12は、該第1ガンアーム12に設けられた図示しない軸受け部材を介して、中空円筒状の基体18に固定されたモータ(ACサーボモータ)20の回転軸に連結されたボールねじ22に螺合され、前記モータ20の駆動作用下に、前記基体18の軸線方向に沿ってその内部を進退自在に変位する。第2ガンアーム14は、基体18に固定されている。なお、第1ガンアーム12および第2ガンアーム14には、溶接チップ16a、16bの間に溶接用の電圧(電流)を印加するための電源装置(図示せず)が接続されている。
【0024】
モータ20は、ケーブル24a〜24c(区別して説明する必要がない場合はケーブル24と記す)を介して後述するサーボアンプ60に配線接続され、該サーボアンプ60から供給される交流電流によって所定の速度および出力(トルク)で駆動される。なお、モータ20の回転方向は、前記第1ガンアーム12を前進させる場合を正とし、後退させる場合を負とする。
【0025】
次に、本実施の形態に係る制御装置について説明する。
【0026】
図1に示すように、本実施の形態に係る制御装置100は、溶接装置10並びに該制御装置100全体の動作を制御するメインコントローラ42と、該メインコントローラ42から供給される速度データDv0およびリミットデータDi並びにモータ20に設けられた検出器44で得られた実速度データDvおよび同期信号Sdに基づいて、前記モータ20に供給すべき交流電流の電流値および周波数を求めて電流値指令信号Sic、Sidとして出力する速度制御部50と、該速度制御部50からの電流値指令信号Sic、Sidを、ケーブル24a、24bに設けられた電流センサ52a、52bから供給される検出電流値信号Sii、Sijに基づいて制御し、電流値指令信号Sie、Sifとして出力する電流制御部54と、該電流制御部54からの電流値指令信号Sie、Sifに基づいてパルス幅を変調し、パルス列を有する交流電流信号として出力するPWM回路56と、該PWM回路56からの交流電流信号に基づく三相交流電流(電流値I)をモータ20に供給するサーボアンプ60と、前記速度データDv0および実速度データDvに基づいて所定のタイミングを検出し、このタイミングにタイミング信号Stを出力するタイミング検出部(タイミング検出手段)82とを有して構成されている。
【0027】
特に、速度制御部50は、前記速度データDv0、リミットデータDiおよび実速度データDvに基づいてモータ20に供給すべき交流電流の電流値を求めて電流値指令信号SiaまたはSihとして出力する電流値計算手段102と、該電流値計算手段102からの電流値指令信号SiaまたはSihの上限を前記リミットデータDiに基づいて制限して電流値指令信号Sibとして出力するリミット手段64と、該リミット手段64からの電流値指令信号Sibを前記同期信号Sdに基づくタイミングでパルス状の電流値指令信号Sic、Sidとして出力する分配手段66とを有して構成されている。
【0028】
そして、電流値計算手段102は、図2に示すように、前記速度データDv0と実速度データDvとに基づいて速度偏差を計算して速度偏差データDσとして出力する速度偏差計算手段(第1演算手段)68と、該速度偏差計算手段68からの速度偏差データDσに基づいて電流値を計算して電流値指令信号Siaとして出力する偏差電流値計算手段(第1演算手段)70と、前記速度データDv0と実速度データDvとから所定の計算式に基づく係数を計算し、係数データDkとして出力する係数計算手段(第2演算手段)104と、該係数計算手段104からの係数データDkとメインコントローラ42からのリミットデータDiとに基づいて、モータ20に供給すべき交流電流の電流値を求め、電流値指令信号Sihとして出力する係数電流値計算手段(第2演算手段)106と、前記タイミング検出部82からのタイミング信号Stに基づいて、前記偏差電流値計算手段70からの電流値指令信号Siaと前記係数電流値計算手段106からの電流値指令信号Sihとを切り換えてリミット手段64に対して出力するセレクタ(切換手段)108とを有して構成されている。
【0029】
図1に示す前記検出器44は、モータ20の回転周波数を検出して回転周波数信号として出力する速度センサと、モータ20の磁極の位置を検出して同期信号Sdとして出力する磁極センサにて構成されている。具体的には、前記速度センサおよび磁極センサを備えたオプティカルエンコーダ、磁気エンコーダ等にて構成されている。そして、前記検出器44からの回転周波数信号は、F/V変換回路72にて電圧信号に変換された後、A/D変換回路74にてデジタルデータに変換されて実速度データDv(回転速度V)として出力される。また、前記同期信号Sdによって、サーボアンプ60からモータ20に供給される三相交流電流の周波数が決定される。
【0030】
サーボアンプ60は、端子58a〜58c(以下、端子58と記す)を介して接続される図示しない電源から供給される三相交流電流を一旦直流電流に変換した後、前記PWM回路56からの交流電流信号に基づく三相交流電流に再変換してモータ20に供給するように構成されている。
【0031】
速度データDv0は、モータ20の回転速度Vのスケジュール(速度スケジュール)を設定する速度用ルックアップテーブルとしてメインコントローラ42の図示しない記憶手段に格納されている。そして、この速度データDv0は、前記速度用ルックアップテーブルから所定時間毎に読み出され、モータ20の各時間における回転速度を設定する設定回転速度としてメインコントローラ42から出力される。なお、この速度用ルックアップテーブルは、前記メインコントローラ42の記憶手段に複数のデータ群として格納されており、その中から所望のものが選択される。
【0032】
また、リミットデータDiは、モータ20に供給すべき交流電流の電流値Iの上限を制限するリミット値のスケジュール(リミットスケジュール)を設定するリミット用ルックアップテーブルとして前記メインコントローラ42の記憶手段に格納されている。そして、このリミットデータDiは、前記リミット用ルックアップテーブルから所定時間毎に読み出され、前記電流値Iの各時間におけるリミット値を設定する設定リミット値(設定電流値)としてメインコントローラ42から出力される。なお、このリミット用ルックアップテーブルは、前記速度データDv0と同様に、前記メインコントローラ42の記憶手段に複数のデータ群として格納されており、その中から所望のものが選択される。
【0033】
そして、前記速度スケジュールおよびリミットスケジュールによって、前記モータ20の動作スケジュールが決定される。
【0034】
次に、本実施の形態に係る制御装置100の処理動作について説明する。
【0035】
メインコントローラ42から電流値計算手段102を構成する速度偏差計算手段68および係数計算手段104に速度データDv0として設定回転速度が供給されるとともに、前記電流値計算手段102の係数電流値計算手段106およびリミット手段64にリミットデータDiとして設定リミット値が供給される(図1および図2参照)。また、検出器44からF/V変換回路72およびA/D変換回路74を介し、前記速度偏差計算手段68および係数計算手段104に実速度データDvとしてモータ20の回転速度Vが供給される。
【0036】
タイミング検出部82は、前記速度データDv0(設定回転速度)および実速度データDvに基づいて所定のタイミングを検出し、このタイミングにタイミング信号Stをメインコントローラ42およびセレクタ108に対して出力する。
【0037】
速度偏差計算手段68は、前記速度データDv0と実速度データDvとに基づいて速度偏差を計算し、速度偏差データDσとして出力する。この場合、この速度偏差データDσの値は、前記実速度データDvの値(モータ20の回転速度V)が前記設定回転速度を上回るときは負の値となり、前記回転速度Vが前記設定回転速度を下回るときは正の値となるものとする。
【0038】
そして、偏差電流値計算手段70は、この速度偏差計算手段68からの速度偏差データDσに基づいて電流値を計算し、電流値指令信号Siaとして出力する。この場合、この電流値指令信号Siaの値の正負は、前記速度偏差データDσの正負に依存する。
【0039】
一方、係数計算手段104は、前記速度データDv0と実速度データDvとから所定の計算式に基づく係数を計算し、係数データDkとして出力する。そして、係数電流値計算手段106は、前記係数計算手段104からの係数データDkとメインコントローラ42からのリミットデータDiとに基づいて、モータ20に供給すべき交流電流の電流値を求め、電流値指令信号Sihとして出力する。
【0040】
セレクタ108は、前記タイミング検出部82からのタイミング信号Stに基づいて、前記偏差電流値計算手段70からの電流値指令信号Siaと前記係数電流値計算手段106からの電流値指令信号Sihとを切り換えてリミット手段64に対して出力する。
【0041】
リミット手段64は、前記セレクタ108からの電流値指令信号SiaまたはSihの上限を前記リミットデータDiに基づいて制限して電流値指令信号Sibとして出力する。この場合、前記電流値指令信号SiaまたはSihの上限は絶対値として制限され、値の正負には依存されないものとする。
【0042】
分配手段66は、前記リミット手段64からの電流値指令信号Sibを、検出器44から供給される同期信号Sdに基づくタイミングでパルス状の電流値指令信号Sic、Sidとして出力する。
【0043】
電流制御部54は、前記分配手段66からの電流値指令信号Sic、Sidを、電流センサ52a、52bから供給される検出電流値信号Sii、Sijに基づいて制御し、電流値指令信号Sie、Sifとして出力する。
【0044】
PWM回路56は、前記電流制御部54からの電流値指令信号Sie、Sifに基づいてパルス幅を変調し、パルス列を有する交流電流信号として出力する。この場合、この交流電流信号の周波数は、前記分配手段66から出力される電流値指令信号Sic、Sidのタイミング(パルスの周期)に依存する。
【0045】
サーボアンプ60は、端子58を介して接続される図示しない電源から供給される三相交流電流を一旦直流電流に変換した後、前記PWM回路56からの交流電流信号に基づく三相交流電流に再変換してモータ20に供給する。なお、この交流電流は、前記電流値指令信号Siaの値が正であるときには、前記モータ20の回転磁界に対して順位相となり、負であるときには逆位相となる。
【0046】
モータ20は、前記サーボアンプ60から供給される交流電流の電流値Iに依存したトルクを発生して回転する。この場合、前記交流電流の周期は、前記モータ20の回転に同期して変調されている。そして、このモータ20は、前記電流値Iを増減させるとともに、位相を正逆転させることによって加速または減速される。
【0047】
そして、このモータ20の回転によって、第1ガンアーム12が基体18に対して進退する。なお、第1ガンアーム12の先端に設けられた溶接チップ16aがワークW1に当接する位置を、該第1ガンアーム12の溶接位置と記す。
【0048】
このように、本実施の形態に係る制御装置100においては、第1ガンアーム12を駆動するモータ20の回転速度Vを所定の速度スケジュールに基づいて制御することができるため、前記第1ガンアーム12の進退速度を任意に設定することが可能である。
【0049】
また、メインコントローラ42からリミット手段64に供給すべきリミットデータDi(設定リミット値)を、タイミング検出部82から速度データDv0(設定回転速度)と実速度データDvとに基づく所定のタイミングで出力されるタイミング信号Stに応じて変更することができるため、この設定リミット値の変更を行うタイミングを速度スケジュールに対応して設定することができる。
【0050】
また、タイミング検出部82からセレクタ108に供給されるタイミング信号Stに従って、該セレクタ108(即ち、電流値計算手段102)から出力される信号を、速度偏差計算手段68および偏差電流値計算手段70で求められた電流値指令信号Siaから係数計算手段104および係数電流値計算手段106で求められた電流値指令信号Sihに変更することができる。従って、一回の溶接作業の間に、モータ20を異なる動作モードで駆動することが可能となる。これによって、モータ20の動作モードを、例えば第1ガンアーム12を溶接位置近傍まで変位させるときと、該第1ガンアーム12がワークW1に衝突する直前とで変更することによって、前記第1ガンアーム12の変位を短時間で行うとともに、該第1ガンアーム12がワークW1に衝突する際の衝撃を緩衝することが可能となる。
【0051】
なお、電流値計算手段102を複数の係数計算手段104並びに係数電流値計算手段106で構成することも可能である。この場合、一回の溶接作業の間に、モータ20を複数の動作モードで駆動することができる。
【0052】
また、タイミング検出部82からのタイミング信号Stを係数計算手段104並びに係数電流値計算手段106に供給することによって、該係数計算手段104並びに係数電流値計算手段106に設定されている計算式を変更するように構成することも可能である。この場合も、一回の溶接作業の間に、モータ20を複数の動作モードで駆動することができる。
【0053】
次に、本実施の形態に係る制御装置100の実施例について説明する。
【0054】
この実施例においては、係数計算手段104での係数の計算は、次式に基づいて行われる。
【0055】
k=1−V/V0 …(1)
ここで、kは係数を、Vは実速度データDvとして供給されるモータ20の回転速度を、V0は速度データDv0として供給される該モータ20の設定回転速度(高速速度Vaまたは低速速度Vb)をそれぞれ表す。
【0056】
一方、係数電流値計算手段106での電流値の計算は、次式に基づいて行われる。
【0057】
I=k×Ic …(2)
ここで、Iは電流値指令信号Sihとして出力される電流値(モータ20に供給される交流電流の電流値と同値)を、kは前記係数を、IcはリミットデータDiとして供給される設定リミット値{設定電流値(高リミット値Iaまたは低リミット値Ib)}をそれぞれ表す。
【0058】
また、図3A〜図3Cに示すように、速度スケジュール(図3Aに点線で示す)は、設定回転速度が時点a〜cの期間では高速速度Vaとなり、時点c以降は低速速度Vbとなるように設定されている。一方、リミットスケジュール(図3Bに点線で示す)は、設定リミット値が時点a〜dの期間では高リミット値Iaとなり、時点d以降は低リミット値Ibとなるように設定されている。なお、この設定回転速度並びに設定リミット値は、初期状態(時点a以前)では0であるものとする。図3Cは第1ガンアーム12に加わる加圧力の特性を示す。
【0059】
また、タイミング検出部82は、設定回転速度が高速速度Vaから低速速度Vbに変更された後、モータ20の回転速度Vが低速速度Vbに到達したことを検出したとき、モータ20が低速速度Vbで駆動中に該モータ20の回転速度Vの低下を検出したとき並びにモータ20が同じく低速速度Vbで駆動中に該モータ20の停止を検出したときに、タイミング信号Stを出力するように設定されている。
【0060】
また、時点a〜dの期間においては、セレクタ108からは偏差電流値計算手段70から供給される電流値指令信号Siaが選択的に出力されているものとする。
【0061】
先ず、時点aにおいて、メインコントローラ42から電流値計算手段102を構成する速度偏差計算手段68に対して、速度データDv0として設定回転速度(高速速度Va)が供給されるとともに、リミット手段64に対して、リミットデータDiとして設定リミット値(高リミット値Ia)が供給される(図1並びに図2参照)。これに伴って、モータ20が始動する。
【0062】
すなわち、この時点aにおいて、モータ20の回転速度Vは0であるため、速度偏差計算手段68からは、前記回転速度Vと設定回転速度(高速速度Va)との偏差に基づいた正の値の速度偏差データDσが出力される。この速度偏差データDσの供給に伴って、偏差電流値計算手段70からは、モータ20を始動させるべく前記速度偏差データDσに基づいた正の値の電流値指令信号Siaの出力が開始される。
【0063】
モータ20の回転速度Vが高速速度Vaに到達するまで、速度偏差計算手段68から出力される速度偏差データDσの値は、前記モータ20の回転速度Vと高速速度Vaとの偏差に基づいた正の値となるため、偏差電流値計算手段70から出力される電流値指令信号Siaの値も前記偏差に基づいて正の値となり、該モータ20が加速し続ける(時点a〜bの期間、加速領域)。この場合、電流値指令信号Siaが高リミット値Iaを上回ると、リミット手段64からは、前記電流値指令信号Siaの上限をこの高リミット値Iaで制限した電流値指令信号Sibが出力される。
【0064】
モータ20の回転速度Vが高速速度Vaに到達すると、速度偏差計算手段68で計算される速度偏差が略0となるため、偏差電流値計算手段70から出力される電流値指令信号Siaの値は、モータ20の速度を前記高速速度Vaに維持するために必要な値(ほぼ0)まで低下する(時点b)。そして、モータ20は、時点cまで高速速度Vaで等速駆動される(時点b〜cの期間、高速駆動領域)。
【0065】
時点cにおいて、メインコントローラ42から速度データDv0として速度偏差計算手段68に供給される設定回転速度が高速速度Vaから低速速度Vbに変更される。このとき、モータ20の回転速度Vがこの低速速度Vbを上回ることとなるため、速度偏差計算手段68からは、前記回転速度Vと低速速度Vbとの偏差に基づいた負の値の速度偏差データDσが出力される。そして、偏差電流値計算手段70からは、モータ20を減速させるべく前記速度偏差データDσに基づいた負の値の電流値指令信号Siaが出力される。これに伴って、モータ20が減速し始める。
【0066】
モータ20の回転速度Vが低速速度Vbに到達するまで、速度偏差計算手段68から出力される速度偏差データDσは、前記回転速度Vと低速速度Vbとの偏差に基づいた負の値となるため、偏差電流値計算手段70から出力される電流値指令信号Siaも、前記偏差に基づいた負の値となり、該モータ20が減速し続ける(時点c〜dの期間、減速領域)。
【0067】
モータ20の回転速度Vが低速速度Vbに到達すると、速度偏差計算手段68で計算される速度偏差がほぼ0となるため、電流値指令信号Siaの値は、モータ20の速度を前記低速速度Vbに維持するために必要な値(ほぼ0)まで上昇(絶対値として見た場合は低下)する(時点d)。また、このとき、タイミング検出部82は、モータ20の回転速度Vが前記低速速度Vbに到達したことを検出すると、メインコントローラ42およびセレクタ108に対してタイミング信号Stを出力する。
【0068】
メインコントローラ42は、このタイミング信号Stに基づいて、リミット手段64にリミットデータDiとして供給すべき設定リミット値を高リミット値Iaから低リミット値Ibに変更する(図3A並びに図3Bの時点d参照)。
【0069】
一方、セレクタ108は、前記タイミング検出部82からのタイミング信号Stに基づいて、前記偏差電流値計算手段70から供給される電流値指令信号Siaに代えて、係数電流値計算手段106から供給される電流値指令信号Sihを出力する。これによって、モータ20の動作モードが変更される。
【0070】
このとき、係数計算手段104は、前記速度データDv0と実速度データDvとから前記(1)式に基づく計算を行って係数kを求め、係数データDkとして出力する。実際には、前記速度データDv0として前記係数計算手段104に供給される設定回転速度V0は低速速度Vbであり、また、実速度データDvとして前記係数計算手段104に供給されるモータ20の回転速度Vは前記低速速度Vbに到達しているため、V/V0=1となり、この時点dで求められる係数kはほぼ0となる。
【0071】
係数電流値計算手段106は、前記係数計算手段104からの係数データDkとメインコントローラ42からのリミットデータDi(低リミット値Ib)とに基づいて、前記(2)式に基づく計算を行って電流値Iを求め、電流値指令信号Sihとして出力する。実際には、係数データDkとして供給される係数kはほぼ0であるため、ここで求められる電流値Iもほぼ0となる。
【0072】
この結果、モータ20にはトルクが発生せず、低速速度Vbで等速駆動される(時点d〜eの期間、ランディング領域)。ただし、モータ20の回転速度Vに変動が生じた場合は、この変動を打ち消すための電流値Iが(1)式および(2)式に基づいて求められてモータ20に供給される。
【0073】
第1ガンアーム12の先端部がワークW1に衝突すると、該第1ガンアーム12の進路が遮られてその前進速度が低下し、これに伴って、モータ20の回転速度Vも低下する(時点e)。この場合、他方のワークW2には、第2ガンアーム14の先端部の溶接チップ16bが当接しているものとする。そして、このとき、(1)式におけるモータ20の回転速度Vが設定回転速度V0(低速速度Vb)より小さくなるため、V/V0<1となり、係数計算手段104で前記(1)式に基づいて求められる係数kは正の値となる。
【0074】
係数電流値計算手段106で(2)式に基づいて求められる電流値Iは、該係数電流値計算手段106に係数データDkとして供給される係数kが正の値であるため、同じく正の値となる。従って、モータ20には正の電流値の交流電流が供給され、該モータ20にトルクが発生する。
【0075】
モータ20の回転速度Vが低下するに従って、(1)式におけるV/V0の値が減少するため、係数計算手段104で求められる係数kの値が上昇する。これに応じて、係数電流値計算手段106で(2)式に基づいて求められる電流値Iが徐々に上昇し、この電流値Iに基づいてモータ20に発生するトルクも徐々に増加する(時点e〜iの期間、衝突領域)。
【0076】
モータ20が停止すると、(1)式におけるモータ20の回転速度Vがほぼ0となるため、V/V0=0となり、係数計算手段104で該(1)式に基づいて求められる係数kはほぼ1となる。従って、係数電流値計算手段106で(2)式に基づいて求められる電流値Iは、低リミット値Ibとほぼ同値となる。これに伴って、モータ20には、前記低リミット値Ibに基づくトルクが発生する(時点i)。
【0077】
そして、前記モータ20には、該モータ20が停止している限りは前記低リミット値Ibに基づくほぼ一定のトルクが発生する。従って、第1ガンアーム12および第2ガンアーム14は、このトルクに伴って該第1ガンアーム12および第2ガンアーム14の間に生じるほぼ一定の加圧力によってワークW1、W2を加圧する(時点i以降、加圧領域)。
【0078】
なお、前記時点iにタイミング検出部82からセレクタ108にタイミング信号Stを供給し、該セレクタ108から出力する信号を電流値指令信号Sihから電流値指令信号Siaに変更してモータ20の動作モードを再び変更するようにしてもよい。
【0079】
このように、本実施例においては、時点dにタイミング検出部82からセレクタ108に対して出力されるタイミング信号Stに基づいて、電流値計算手段102で行われる処理は、モータ20の回転速度Vと設定回転速度とに基づく速度偏差から電流値指令信号Siaを求める処理から、前記回転速度Vと設定回転速度並びに設定リミット値から前記(1)式および(2)式に基づく電流値指令信号Sihを求める処理に変更される。
【0080】
そして、この(1)式および(2)式は、モータ20の回転速度Vが低下するに従って前記電流値指令信号Sihがこの回転速度Vの低下に反比例して上昇するように設定されているため、第1ガンアーム12がワークW1に衝突して前記モータ20が減速したときに、該モータ20に瞬間的に大きなトルクが発生し、該第1ガンアーム12に振動の原因となるような弾性変形が生じることを回避することができる。
【0081】
従って、このような簡易な計算式に基づいてモータ20に供給すべき電流の電流値を計算することによって、衝突領域(図3A〜図3Cの時点e〜iの期間)が短縮され、溶接時間にロスが生じることが回避される。さらに、係数計算手段104および係数電流値計算手段106の構成を簡素化することができる。
【0082】
比較例
次に、本発明の特徴を明確にするために、本実施の形態(実施例)に対する比較例について説明する。
【0083】
先ず、第1の比較例について、図4〜図7Cを参照しながら説明する。
【0084】
図4に示すように、第1の比較例に係る制御装置40は、図1に示す本実施の形態に係る制御装置100に対して、タイミング検出部82を有しない構成とされている。また、電流値計算手段62には、リミットデータDiは供給されない。
【0085】
さらに、図5に示すように、電流値計算手段62は、図2に示す電流値計算手段102に対して、係数計算手段104、係数電流値計算手段106およびセレクタ108を有しない構成とされている。即ち、リミット手段64には、偏差電流値計算手段70からの電流値指令信号Siaのみが供給される。
【0086】
続いて、前記実施例と同じ速度スケジュールおよびリミットスケジュール(図3Aおよび図3B参照)で、第1の比較例に係る制御装置40による溶接装置10の駆動を行った場合の動作形態について説明する。
【0087】
時点a〜dの期間では、前記実施例の場合(図3A〜図3C参照)とほぼ同じ処理が行われる。
【0088】
時点dにおいて、モータ20の回転速度Vが低速速度Vbに到達すると、電流値計算手段62で計算される速度偏差がほぼ0となるため、電流値指令信号Siaの値は、モータ20の速度を前記低速速度Vbに維持するために必要な値(ほぼ0)まで上昇(絶対値として見た場合は低下)する。また、この後、メインコントローラ42からリミット手段64にリミットデータDiとして供給される設定リミット値が高リミット値Iaから低リミット値Ibに変更される。そして、モータ20は、第1ガンアーム12の先端部(溶接チップ16a)がワークW1に衝突するまでこの低速速度Vbで等速駆動される(時点d〜eの期間、ランディング領域)。
【0089】
第1ガンアーム12の先端部がワークW1に衝突すると、該第1ガンアーム12の進路が遮られてその前進速度が低下し、これに伴って、モータ20の回転速度Vも低下する。このモータ20の回転速度Vの低下によって、該回転速度Vが低速速度Vbを下回ることとなるため、速度偏差計算手段68からは、前記回転速度Vと低速速度Vbとの偏差に基づいて正の値の速度偏差データDσが出力される。そして、偏差電流値計算手段70からは、モータ20を加速させるべく前記速度偏差データDσに基づいた正の値の電流値指令信号Siaが出力される。これに伴って、モータ20には正方向のトルクが発生する(時点e)。
【0090】
時点eにおいて第1ガンアーム12の先端部がワークW1に衝突した後、モータ20の回転速度Vが急激に低下するため、これに伴って、速度偏差計算手段68から出力される速度偏差データDσの値が急上昇する。そして、この速度偏差データDσに基づいて偏差電流値計算手段70から出力される電流値指令信号Siaの値も、急上昇して瞬時に上限値(低リミット値Ib)に到達する。この結果、リミット手段64からは、低リミット値Ibと略同値の電流値指令信号Sibが継続して出力される(時点e〜fの期間、衝突領域)。
【0091】
そして、モータ20が停止すると、該モータ20には前記電流値指令信号Sibに基づく一定のトルクが発生し、このトルクによって、前記第1ガンアーム12および第2ガンアーム14がワークW1、W2を一定の加圧力で加圧する(時点f以降、加圧領域)。
【0092】
ところで、この第1の比較例においては、第1ガンアーム12がワークW1に衝突した後、電流値指令信号Siaの値が急激に上昇するため、モータ20には、低リミット値Ibと略同値の電流値指令信号Sibに基づくトルクが瞬時に発生する。これによって、第1ガンアーム12および第2ガンアーム14にも加圧力が瞬時に加わることとなり、この加圧力によって前記第1ガンアーム12および第2ガンアーム14に弾性変形が生じ、この弾性変形が復元するときに振動が発生する(図6A〜図6Cの時点e〜fの期間参照)。従って、前記実施例の場合と比べて、第1ガンアーム12および第2ガンアーム14が停止して溶接を行うことができる状態となるまでに多くの時間を要し、このため、溶接時間にロスが生じる(図7A並びに図7B参照)。
【0093】
次に、第2の比較例について、図7A〜図10Cを参照しながら説明する。
【0094】
図8に示すように、第2の比較例に係る制御装置80においては、図1に示す本実施の形態に係る制御装置100に対して、電流値計算手段84にはメインコントローラ42からのリミットデータDiが供給されない構成とされている。
【0095】
そして、図9に示す前記電流値計算手段84は、図5に示す電流値計算手段62に対して、偏差電流値計算手段70からの電流値指令信号Siaの増減率を所定の傾斜状に制限して電流値指令信号Sigとして出力する増減率制限手段86を有して構成されている。そして、この増減率制限手段86は、タイミング検出部82からのタイミング信号Stに基づいて、前記電流値指令信号Siaの増減率を制限する処理を開始または停止する。
【0096】
続いて、前記実施例と同じ速度スケジュールおよびリミットスケジュール(図3Aおよび図3B参照)で、第2の比較例に係る制御装置80による溶接装置10の駆動を行った場合の動作形態について説明する。
【0097】
時点a〜dの期間(時点dを含む)では、前記実施例の場合(図3A〜図3C参照)とほぼ同じ処理が行われる(ただし、セレクタ108等における処理を除く)。
【0098】
時点eにおいて第1ガンアーム12の先端部がワークW1に衝突した後、モータ20の回転速度Vが急激に低下するため、これに伴って、速度偏差計算手段68から出力される速度偏差データDσの値が急激に上昇する。そして、この速度偏差データDσに基づいて偏差電流値計算手段70から出力される電流値指令信号Siaも急上昇する(時点e〜gの期間、第1衝突領域)。
【0099】
タイミング検出部82は、モータ20の設定回転速度が低速速度Vbであるときに該モータ20の回転速度Vが低下したことを検出すると、電流値計算手段84の増減率制限手段86に対してタイミング信号Stを出力する(時点g)。増減率制限手段86は、このタイミング検出部82からのタイミング信号Stに基づいて、偏差電流値計算手段70から供給される電流値指令信号Siaの増減率を所定の傾斜状に制限して電流値指令信号Sigとして出力する処理を開始する。そして、この電流値指令信号Sigが低リミット値Ibに到達すると、リミット手段64からは、低リミット値Ibと略同値の電流値指令信号Sibが継続して出力される(時点g〜hの期間、第2衝突領域)。
【0100】
モータ20が停止すると、該モータ20には、前記電流値指令信号Sib(低リミット値Ibと同値)に基づくほぼ一定のトルクが発生し、このトルクによって、前記第1ガンアーム12および第2ガンアーム14がワークW1、W2を一定の加圧力で加圧する(時点h以降、加圧領域)。なお、タイミング検出部82において、モータ20が停止したことが検出されると、該タイミング検出部82から電流値計算手段84の増減率制限手段86に対してタイミング信号Stが出力される。増減率制限手段86は、このタイミング検出部82からのタイミング信号Stに基づいて、偏差電流値計算手段70から供給される電流値指令信号Siaの増減率を制限する処理を停止する。
【0101】
このように、第2の比較例においては、設定回転速度が低速速度Vbであるときにモータ20の回転速度Vの低下が検出されるとタイミング検出部82から出力されるタイミング信号Stに基づいて、増減率制限手段86における電流値指令信号Siaの増減率を制限する処理が開始されるため、第1ガンアーム12の先端部がワークW1に衝突するときの衝撃を緩衝することができる。
【0102】
しかし、前記第1ガンアーム12とワークW1との衝突後からこの増減率の制限の開始までの間に前記電流値指令信号Siaの急上昇が見られるため、第1の比較例の場合と同様に、前記第1ガンアーム12および第2ガンアーム14に振動が発生した。従って、この第2の比較例においては、前記実施例の場合と比べて、溶接時間のロスを減少させる効果は十分には得られなかった(図7A並びに図7C参照)。
【0103】
以上のように、本実施の形態に係る制御装置100においては、前記第1および第2の比較例に対して優れた振動抑制効果が得られ、このため、溶接時間の短縮が実現される。
【0104】
【発明の効果】
本発明に係る溶接用ガンアームの駆動制御装置および駆動制御方法によれば、ガンアームがワークに接近する方向に変位して該ワークに衝突した後に停止して該ワークを加圧する動作を好適に制御することによって、該ガンアームが前記ワークに衝突する際に振動が発生することが抑制され、溶接時間の短縮が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る制御装置のブロック図である。
【図2】本実施の形態に係る電流値計算手段の構成を示すブロック図である。
【図3】本実施例におけるモータの動作を示すグラフであり、図3Aは、モータの実際の回転速度並びに設定回転速度を示し、図3Bは、モータに供給すべき交流電流の電流値並びにリミット値を示し、図3Cは、ガンアームに生じる加圧力を示す図である。
【図4】第1の比較例に係る制御装置のブロック図である。
【図5】第1の比較例に係る電流値計算手段の構成を示すブロック図である。
【図6】第1の比較例におけるモータの動作を示すグラフであり、図6Aは、モータの実際の回転速度並びに設定回転速度を示し、図6Bは、モータに供給すべき交流電流の電流値並びにリミット値を示し、図6Cは、ガンアームに生じる加圧力を示す図である。
【図7】図7Aは、本実施例においてガンアームに生じる加圧力を示し、図7Bは、第1の比較例においてガンアームに生じる加圧力を示し、図7Cは、第2の比較例においてガンアームに生じる加圧力を示す図である。
【図8】第2の比較例に係る制御装置のブロック図である。
【図9】第2の比較例に係る電流値計算手段の構成を示すブロック図である。
【図10】第2の比較例におけるモータの動作を示すグラフであり、図10Aは、モータの実際の回転速度並びに設定回転速度を示し、図10Bは、モータに供給すべき交流電流の電流値並びにリミット値を示し、図10Cは、ガンアームに生じる加圧力を示す図である。
【符号の説明】
10…溶接装置 12…第1ガンアーム
14…第2ガンアーム 20…モータ
42…メインコントローラ 50…速度制御部
54…電流制御部 60…サーボアンプ
64…リミット手段
68…速度偏差計算手段(第1演算手段)
70…偏差電流値計算手段(第1演算手段)
82…タイミング検出部(タイミング検出手段)
100…制御装置 102…電流値計算手段
104…係数計算手段(第2演算手段)
106…係数電流値計算手段(第2演算手段)
108…セレクタ(切換手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive control device and a drive control method for a welding gun arm for controlling the drive of a gun arm constituting a welding device.
[0002]
[Prior art]
Generally, a resistance welding machine that applies a voltage (current) to a workpiece and welds the workpiece has a pair of gun arms that sandwich and pressurize a portion where the workpiece is welded. The gun arm is provided with a driving device, and is displaced in a direction approaching or separating from each other under the biasing action of the driving device. Conventionally, a fluid pressure type cylinder has been used as the driving device.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as the drive device, an electric motor can be used instead of the fluid pressure type cylinder.
[0004]
The present invention relates to a drive control device and a drive control method for a welding gun arm configured using this electric motor, and after the gun arm is displaced in the direction approaching the work and collides with the work, the work is stopped and the work is added. It is an object of the present invention to provide a drive control device and a drive control method for a welding gun arm capable of suitably controlling the pressing operation.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the welding gun arm drive control apparatus according to the present invention, the motor for driving the welding gun arm is the current value or the second calculation obtained by the first calculation means from the deviation between the set speed of the motor and the actual rotation speed. The control unit controls the current value obtained from the set speed, the rotation speed, and the predetermined set current value based on a predetermined calculation formula.
[0006]
In this case, since the motor can be driven in different operation modes, for example, when the gun arm is moved at a high speed, the motor is supplied with the current value from the first calculation means, so that the motor is set at a set speed. The gun arm can be rotated to reduce the movement time of the gun arm, and when the gun arm collides with a workpiece, the current value from the second calculation means is supplied to the motor. Thus, the current value can be set so that the impact generated at the time of the collision is reduced.
[0007]
Further, the current value from the first calculation means and the current value from the second calculation means are switched by the switching means.The WhereThe switching operation in the switching means may be performed based on a signal output from the timing detection means at a predetermined timing based on the set speed and the rotation speed.Yes.In this case, the operation mode of the motor can be easily switched corresponding to the operation schedule of the motor.
[0008]
Further, the calculation for obtaining the current value in the second calculating means is performed when the current value changes in an inclined manner with respect to the change in the rotation speed of the motor and the rotation speed is the same as the set speed of the motor. When the current value is 0 and the rotation speed is 0, the current value may be set based on a calculation formula configured to be the set current value.Yes.
[0009]
In this case, since the torque generated in the motor increases from 0 as the motor decelerates, for example, when the gun arm collides with the workpiece, a large torque is instantaneously generated in the motor. It is avoided that a large impact is applied to the gun arm or the workpiece.
[0010]
Further, the calculation of the current value in the second calculation means is expressed by the following equation:
I = (1−V / V0) × Ic
You can do it based onYes.In this case, the current value can be obtained by a simple calculation formula, and the configuration of the second calculation means can be simplified and the calculation time can be shortened.
[0011]
next,BookIn the present invention, a series of operations of stopping and pressurizing the workpiece after the gun arm approaches and collides with the workpiece, an approach stage in which the gun arm approaches the workpiece, and the gun arm collides with the workpiece and stops. The operation mode of the motor is changed at the collision stop stage.
[0012]
In this case, in the approaching stage, for example, an operation mode capable of moving the gun arm at high speed is selected, and in the collision stopping stage, for example, the impact generated when the gun arm collides with the workpiece is reduced, and By selecting an operation mode capable of reducing the time for shifting from the collision to pressurization, it is possible to reduce the welding time and to prevent the welding quality from being deteriorated by the collision.
[0013]
Further, a current value to be supplied to the motor is obtained based on a deviation between the set rotational speed of the motor and the actual rotational speed in the approaching stage, and the set rotational speed of the motor and the actual rotational speed in the collision stopping stage. It may be determined from a speed and a predetermined set current value based on a predetermined calculation formula.Yes.
[0014]
In this case, in the approaching stage, high responsiveness to the set speed of the motor rotation speed can be obtained, and in the collision stopping stage, the gun arm pressurizes the work from the collision with the work. By arbitrarily setting the torque to be generated in the motor based on the calculation formula, the welding time can be shortened and the welding quality can be improved.
[0015]
Further, the calculation of the current value performed in the collision stop stage is performed when the current value supplied to the motor changes in an inclined manner with respect to the change in the rotation speed of the motor, and the rotation speed is the same as the set rotation speed. When the current value becomes 0 and the motor stops and the rotation speed becomes 0, the current value may be set based on a calculation formula configured to be the set current value.Yes.In this case, by setting the torque generated in the motor as the motor decelerates to increase, for example, from 0, the motor momentarily increases when the gun arm collides with the workpiece. And it is avoided that a large impact is applied to the gun arm or the workpiece.
[0016]
In addition, the calculation of the current value performed in the collision stop stage, the following formula,
I = (1−V / V0) × Ic
You can do it based onYes.In this case, the current value can be obtained by simple calculation, and the means for calculating the current value can be simplified and the calculation time can be shortened.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a welding gun arm drive control device and drive control method according to the present invention (hereinafter simply referred to as a control device according to embodiments) will be described below with reference to FIGS.
[0021]
Before describing the control device according to the present embodiment, the configuration of the welding device will be briefly described.
[0022]
As shown in FIG. 1, a
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
Next, the control device according to the present embodiment will be described.
[0026]
As shown in FIG. 1, the
[0027]
In particular, the
[0028]
As shown in FIG. 2, the current value calculation means 102 calculates a speed deviation based on the speed data Dv0 and the actual speed data Dv, and outputs it as speed deviation data Dσ (first calculation). Means) 68, deviation current value calculation means (first calculation means) 70 for calculating a current value based on the speed deviation data Dσ from the speed deviation calculation means 68 and outputting it as a current value command signal Sia, and the speed A coefficient calculation means (second calculation means) 104 for calculating a coefficient based on a predetermined calculation formula from the data Dv0 and the actual speed data Dv and outputting it as coefficient data Dk, the coefficient data Dk from the coefficient calculation means 104 and the main A coefficient for obtaining the current value of the alternating current to be supplied to the
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The speed data Dv0 is stored in a storage means (not shown) of the
[0032]
The limit data Di is stored in the storage means of the
[0033]
The operation schedule of the
[0034]
Next, the processing operation of the
[0035]
A set rotational speed is supplied as speed data Dv0 from the
[0036]
The
[0037]
The speed deviation calculating means 68 calculates a speed deviation based on the speed data Dv0 and the actual speed data Dv, and outputs it as speed deviation data Dσ. In this case, the value of the speed deviation data Dσ becomes a negative value when the value of the actual speed data Dv (the rotational speed V of the motor 20) exceeds the set rotational speed, and the rotational speed V becomes the set rotational speed. When the value is below, it becomes a positive value.
[0038]
The deviation current value calculation means 70 calculates a current value based on the speed deviation data Dσ from the speed deviation calculation means 68 and outputs it as a current value command signal Sia. In this case, the sign of the current value command signal Sia depends on the sign of the speed deviation data Dσ.
[0039]
On the other hand, the coefficient calculation means 104 calculates a coefficient based on a predetermined calculation formula from the speed data Dv0 and the actual speed data Dv, and outputs it as coefficient data Dk. Then, the coefficient current value calculating means 106 obtains the current value of the alternating current to be supplied to the
[0040]
The
[0041]
The limit means 64 limits the upper limit of the current value command signal Sia or Sih from the
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
The
[0047]
The
[0048]
Thus, in the
[0049]
Further, limit data Di (set limit value) to be supplied from the
[0050]
In addition, according to the timing signal St supplied from the
[0051]
Note that the current value calculation means 102 may be constituted by a plurality of coefficient calculation means 104 and coefficient current value calculation means 106. In this case, the
[0052]
Further, by supplying the timing signal St from the
[0053]
Next, an example of the
[0054]
In this embodiment, the coefficient calculation by the coefficient calculation means 104 is performed based on the following equation.
[0055]
k = 1-V / V0 (1)
Here, k is a coefficient, V is the rotation speed of the
[0056]
On the other hand, the calculation of the current value in the coefficient current value calculation means 106 is performed based on the following equation.
[0057]
I = k × Ic (2)
Here, I is a current value output as the current value command signal Sih (the same value as the current value of the alternating current supplied to the motor 20), k is the coefficient, and Ic is a set limit supplied as limit data Di. Each of the values {set current value (high limit value Ia or low limit value Ib)}.
[0058]
Further, as shown in FIGS. 3A to 3C, the speed schedule (shown by a dotted line in FIG. 3A) is such that the set rotational speed becomes the high speed Va during the period from the time point a to c, and becomes the low speed Vb after the time point c. Is set to On the other hand, the limit schedule (indicated by a dotted line in FIG. 3B) is set such that the set limit value becomes the high limit value Ia during the period from the time point a to d and becomes the low limit value Ib after the time point d. The set rotational speed and the set limit value are assumed to be 0 in the initial state (before time point a). FIG. 3C shows the characteristics of the pressure applied to the
[0059]
Further, when the
[0060]
Further, it is assumed that the current value command signal Sia supplied from the deviation current value calculation means 70 is selectively output from the
[0061]
First, at a time point a, a set rotational speed (high speed Va) is supplied as speed data Dv0 from the
[0062]
That is, since the rotational speed V of the
[0063]
Until the rotation speed V of the
[0064]
When the rotational speed V of the
[0065]
At the time point c, the set rotational speed supplied from the
[0066]
Until the rotational speed V of the
[0067]
When the rotational speed V of the
[0068]
Based on this timing signal St, the
[0069]
On the other hand, the
[0070]
At this time, the coefficient calculation means 104 performs a calculation based on the equation (1) from the speed data Dv0 and the actual speed data Dv, obtains the coefficient k, and outputs it as the coefficient data Dk. Actually, the set rotational speed V0 supplied to the coefficient calculating means 104 as the speed data Dv0 is the low speed Vb, and the rotational speed of the
[0071]
The coefficient current value calculation means 106 performs a calculation based on the equation (2) on the basis of the coefficient data Dk from the coefficient calculation means 104 and the limit data Di (low limit value Ib) from the
[0072]
As a result, no torque is generated in the
[0073]
When the tip of the
[0074]
The current value I obtained by the coefficient current value calculation means 106 based on the equation (2) is also a positive value because the coefficient k supplied to the coefficient current value calculation means 106 as the coefficient data Dk is a positive value. It becomes. Therefore, an alternating current having a positive current value is supplied to the
[0075]
As the rotational speed V of the
[0076]
When the
[0077]
As long as the
[0078]
The timing signal St is supplied from the
[0079]
Thus, in the present embodiment, the process performed by the current
[0080]
The equations (1) and (2) are set so that the current value command signal Sih increases in inverse proportion to the decrease in the rotation speed V as the rotation speed V of the
[0081]
Therefore, by calculating the current value of the current to be supplied to the
[0082]
Comparative example
Next, in order to clarify the characteristics of the present invention, a comparative example for the present embodiment (example) will be described.
[0083]
First, a first comparative example will be described with reference to FIGS. 4 to 7C.
[0084]
As illustrated in FIG. 4, the
[0085]
Further, as shown in FIG. 5, the current value calculating means 62 is configured not to include the coefficient calculating means 104, the coefficient current value calculating means 106, and the
[0086]
Subsequently, an operation mode in the case where the
[0087]
In the period from the time point a to d, substantially the same processing is performed as in the case of the above-described embodiment (see FIGS. 3A to 3C).
[0088]
When the rotational speed V of the
[0089]
When the tip of the
[0090]
After the tip of the
[0091]
When the
[0092]
By the way, in the first comparative example, after the
[0093]
Next, a second comparative example will be described with reference to FIGS. 7A to 10C.
[0094]
As shown in FIG. 8, in the
[0095]
The current value calculation means 84 shown in FIG. 9 limits the increase / decrease rate of the current value command signal Sia from the deviation current value calculation means 70 to a predetermined slope with respect to the current value calculation means 62 shown in FIG. Thus, it is configured to include an increase / decrease rate limiting means 86 that outputs the current value command signal Sig. The increase / decrease rate limiting means 86 starts or stops the process of limiting the increase / decrease rate of the current value command signal Sia based on the timing signal St from the
[0096]
Next, an operation mode when the
[0097]
In the period of time points a to d (including time point d), almost the same processing as in the above-described embodiment (see FIGS. 3A to 3C) is performed (except for processing in the
[0098]
After the tip of the
[0099]
When the
[0100]
When the
[0101]
As described above, in the second comparative example, when a decrease in the rotational speed V of the
[0102]
However, since the current value command signal Sia rises rapidly after the collision between the
[0103]
As described above, in the
[0104]
【The invention's effect】
According to the drive control device and the drive control method for a welding gun arm according to the present invention, the operation of stopping and pressurizing the workpiece after the gun arm is displaced in the direction approaching the workpiece and collides with the workpiece is suitably controlled. As a result, the occurrence of vibration when the gun arm collides with the workpiece is suppressed, and the welding time can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a control device according to the present embodiment.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of current value calculation means according to the present embodiment.
FIG. 3 is a graph showing the operation of the motor in this embodiment, FIG. 3A shows the actual rotational speed and set rotational speed of the motor, and FIG. 3B shows the current value and limit of the alternating current to be supplied to the motor. FIG. 3C is a diagram showing the pressure applied to the gun arm.
FIG. 4 is a block diagram of a control device according to a first comparative example.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of current value calculation means according to a first comparative example.
6 is a graph showing the operation of the motor in the first comparative example, FIG. 6A shows the actual rotational speed and the set rotational speed of the motor, and FIG. 6B shows the current value of the alternating current to be supplied to the motor. FIG. 6C is a diagram showing the applied pressure generated in the gun arm.
FIG. 7A shows the applied pressure generated in the gun arm in this embodiment, FIG. 7B shows the applied pressure generated in the gun arm in the first comparative example, and FIG. 7C shows the applied pressure in the gun arm in the second comparative example. It is a figure which shows the applied pressure which arises.
FIG. 8 is a block diagram of a control device according to a second comparative example.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of current value calculation means according to a second comparative example.
10 is a graph showing the operation of the motor in the second comparative example, FIG. 10A shows the actual rotational speed and the set rotational speed of the motor, and FIG. 10B shows the current value of the alternating current to be supplied to the motor. FIG. 10C is a diagram showing the applied pressure generated in the gun arm.
[Explanation of symbols]
10 ... welding
14 ...
42 ...
54 ...
64 ... Limit means
68. Speed deviation calculating means (first calculating means)
70: Deviation current value calculation means (first calculation means)
82 ... Timing detection unit (timing detection means)
DESCRIPTION OF
104: Coefficient calculation means (second calculation means)
106: Coefficient current value calculation means (second calculation means)
108 ... selector (switching means)
Claims (8)
前記モータの動作スケジュールを管理するメインコントローラと、
前記動作スケジュールに基づいて、前記モータに供給すべき電流値を求める電流値計算手段と、
前記電流値計算手段からの電流値に基づく電流を前記モータに供給するサーボアンプとを有し、
前記電流値計算手段は、前記モータの設定速度と実際の回転速度との偏差から前記電流値を求める第1演算手段と、
前記設定速度、回転速度および所定の設定電流値から所定の計算式に基づく計算を行って前記電流値を求める第2演算手段と、
前記第1演算手段で求められた電流値と前記第2演算手段で求められた電流値とを切り換えて出力する切換手段とを有して構成され、
前記設定電流値は、前記電極の前記ワークへの接近時における前記モータに供給される電流値の上限および加圧中に前記モータに供給すべき電流値であることを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御装置。A device for controlling the operation of a motor for driving a gun arm for welding to a workpiece when an electrode approaches the workpiece, during a collision and during pressurization,
A main controller for managing the operation schedule of the motor;
Current value calculation means for obtaining a current value to be supplied to the motor based on the operation schedule;
A servo amplifier that supplies a current based on a current value from the current value calculation means to the motor;
The current value calculation means includes first calculation means for obtaining the current value from a deviation between a set speed of the motor and an actual rotation speed;
Second computing means for obtaining the current value by performing a calculation based on a predetermined calculation formula from the set speed, the rotational speed and a predetermined set current value ;
Switching means for switching and outputting the current value obtained by the first computing means and the current value obtained by the second computing means ,
The set current value is an upper limit of a current value supplied to the motor when the electrode approaches the workpiece and a current value to be supplied to the motor during pressurization. Drive control device.
前記設定速度と前記回転速度とに基づく所定のタイミングに信号を出力するタイミング検出手段を有し、前記切換手段はこのタイミング検出手段からの信号に基づいて切換動作を行うことを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御装置。In the drive control apparatus of the gun arm for welding of Claim 1 ,
There is provided timing detection means for outputting a signal at a predetermined timing based on the set speed and the rotation speed, and the switching means performs a switching operation based on a signal from the timing detection means. Gun arm drive control device.
前記第2演算手段における電流値を求めるための計算式は、該電流値が前記モータの回転速度の変化に対して傾斜状に変化するとともに、前記回転速度が前記設定速度と同じときには該電流値が0となり、前記回転速度が0であるときには該電流値が前記設定電流値となるように構成されていることを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御装置。In the drive control apparatus of the gun arm for welding of Claim 1 or 2 ,
The calculation formula for obtaining the current value in the second calculating means is such that the current value changes in an inclined manner with respect to the change in the rotation speed of the motor, and the current value when the rotation speed is the same as the set speed. The welding gun arm drive control device is configured such that when the rotation speed is 0, the current value becomes the set current value.
前記計算式は、前記電流値をI、前記設定速度をV0、前記回転速度をV、前記設定電流値をIcとするとき、
I=(1−V/V0)×Ic
であることを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御装置。In the drive control apparatus of the gun arm for welding of Claim 3 ,
When the current value is I, the set speed is V0, the rotation speed is V, and the set current value is Ic,
I = (1−V / V0) × Ic
A drive control device for a welding gun arm.
前記ガンアームが前記ワークに接近して衝突した後に停止して該ワークを加圧する一連の動作を、前記ガンアームが前記ワークに接近する接近段階と、前記ガンアームが前記ワークに衝突して停止する衝突停止段階とで、前記モータの動作モードを変更して行うことを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御方法。A method for controlling the operation of a motor that drives a gun arm for performing welding on a workpiece,
A series of operations for stopping and pressurizing the workpiece after the gun arm approaches and collides with the workpiece, an approach stage in which the gun arm approaches the workpiece, and a collision stop in which the gun arm collides with the workpiece and stops. And a step for controlling the operation of the motor in a step.
前記モータに供給される電流値は、前記接近段階では、前記モータの設定回転速度と実際の回転速度との偏差に基づいて求められ、
前記衝突停止段階では、前記モータの設定回転速度、実際の回転速度および所定の設定電流値とから所定の計算式に基づいて求められることを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御方法。In the drive control method of the gun arm for welding according to claim 5 ,
The current value supplied to the motor is determined based on a deviation between the set rotational speed of the motor and the actual rotational speed in the approaching stage,
The welding gun arm drive control method characterized in that, in the collision stop stage, the welding gun arm is obtained from a predetermined rotational speed, an actual rotational speed and a predetermined set current value based on a predetermined calculation formula.
前記計算式は、前記モータに供給される電流値が前記モータの実際の回転速度の変化に対して傾斜状に変化するとともに、前記回転速度が設定回転速度と同じときには前記電流値が0となり、前記モータが停止してその実際の回転速度が0となったときには前記電流値が前記設定電流値となるように構成されていることを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御方法。The drive control method for a welding gun arm according to claim 6 ,
In the calculation formula, the current value supplied to the motor changes in an inclined manner with respect to a change in the actual rotational speed of the motor, and when the rotational speed is the same as the set rotational speed, the current value becomes 0, The welding gun arm drive control method, wherein the current value becomes the set current value when the motor stops and the actual rotation speed becomes zero.
前記計算式は、前記モータに供給される電流値をI、前記設定電流値をIc、前記モータの設定回転速度をV0、前記モータの実際の回転速度をVとするとき、
I=(1−V/V0)×Ic
であることを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御方法。In the drive control method of the gun arm for welding according to claim 7 ,
When the current value supplied to the motor is I, the set current value is Ic, the set rotational speed of the motor is V0, and the actual rotational speed of the motor is V,
I = (1−V / V0) × Ic
A drive control method for a welding gun arm.
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