JP3885831B2

JP3885831B2 - シーム溶接方法及び装置

Info

Publication number: JP3885831B2
Application number: JP51162896A
Authority: JP
Inventors: 浩二津久田; 幸雄三角; 透仲子
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2016-03-13
Also published as: WO1996029174A1

Description

シーム溶接方法及び装置
〔技術分野〕
本発明は、車両用燃料タンク等の自動シーム溶接方法及び装置に関する。
〔技術背景〕
従来の自動シーム溶接装置として、特開平６−１１４５６０号公報に示されるように、電極ローラの回転の駆動源として定出力特性を有するエアーモータ又は電動モータを使用し、ロボットと回転電極による送り速度を同期させるものが提案されている。具体的には、ロボットの送り速度が遅くなると、電極ローラを駆動する補助駆動の回転数も下がり、トルクがアップする。すると電極輪を介してワークを駆動し、ロボットに駆動力をアップさせてロボットの送り量を補って正規速度に復帰させるというものである。
一方、発明協会公開技報９４−２２６２３に示されるように、電極輪（電極ローラ）の駆動モータを排除し、ワークを支えるハンドリング治具（ロボットが把持している）にプレートと、プレートと電極輪の間にローラを追加することにより、ロボットによるワークの送りのみでシーム溶接を行おうとする技術も開示されている。
ところが、特開平６−１１４５６０号公報に開示される従来技術では、垂下特性による同期処理の遅れにより、ロボットのワーク送り速度と電極ローラ速度との間に速度差が生じる恐れがあり、その場合、ワークと電極ローラ間でスリップが発生し溶接品質を低下させるという問題がある。
また、発明協会公開技報９４−２２６２３に開示される従来技術では、プレートとローラを追加することにより、ハンド重量が増加し、コストアップにもなるという問題があるとともに、ローラの追加によってかえってスリップが発生しやすくなり溶接品質を低下させることになる。
〔発明の開示〕
本発明は、溶接品質を低下させることなく、シンプルかつ信頼性の高いシーム溶接方法及び装置を提供することを目的とする。
本発明の第１発明は、ロボットの作業プログラムに基づいてワークを前記ロボットに把持させてその溶接部を一対の加圧された電極ローラ間に前記ロボットの動作によって送り込み、前記電極ローラに、前記ロボットの送り込み動作方向と同一方向の補助トルクを与えシーム溶接機が前記電極ローラに通電制御してシーム溶接するシーム溶接装置において、
前記電極ローラに与える前記補助トルクのトルク指令を、前記ロボットの送り込み動作方向と同一方向であって、「加圧無し、通電無し、一定速度」の条件で予め測定されたトルク値Ｔ’に、実際の溶接速度Ｖと前記トルク値Ｔ’を測定したときの速度Ｖ’との偏差に定数Ｋを乗じたものを加算して演算する電極ローラ制御部を備えることを特徴とするものである。
本発明の第２発明は、ロボットの作業プログラムに基づいてワークを前記ロボットに把持させてその溶接部を一対の加圧された電極ローラ間に前記ロボットの動作によって送り込み、前記電極ローラに、前記ロボットの送り込み動作方向と同一方向の補助トルクを与えシーム溶接機が前記電極ローラに通電制御してシーム溶接するシーム溶接方法において、
前記電極ローラに与える前記補助トルクのトルク指令は、前記ロボットの送り込み動作方向と同一方向であって、「加圧無し、通電無し、一定速度」の条件で予め測定されたトルク値Ｔ’に、実際の溶接速度Ｖと前記トルク値Ｔ’を測定したときの速度Ｖ’との偏差に定数Ｋを乗じたものを加算したものであることを特徴とするものである。
本発明によれば、電極ローラに一定の補助トルクを予め与え、溶接速度はロボット速度のみによって決定させ、自動シーム溶接するので、極めてシンプルかつ信頼性が高い自動シーム溶接が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の実施例を示す側面図である。図２は電極ローラ駆動用モータの速度と駆動トルクの関係図である。図３は本発明の概念ブロック図である。図４はサーボアンプ２１０の内部ブロック図である。図５は本発明のフローチャートである。
〔発明を実施するための最良の形態〕
以下本発明を図に示す実施例について説明する。
図１は本発明の実施例を示す図であり、１はシーム溶接機を示し、シーム溶接機１には上下一対の電極ローラ２ａ，２ｂを有するもので、前記電極ローラ２ａ，２ｂは電極用ローラ駆動用モータ４ａ，４ｂの回転力を減速機３ａ，３ｂを介して伝達し回転駆動する。５はロボットを示し、前記ロボット５には動作端の手首部６にハンド７を備え、前記ハンド７に例えば燃料タンク用のワークＷを把持させているものである。なおロボット５は図１では示していないロボット制御装置の作業プログラムに基づいて制御される。
これにより、図２に示すように電極ローラ自身を回転させるのに必要なトルクＴ₁を補助トルクとして電極ローラ駆動モータに与える。電極ローラの周速はロボットのワーク送り速度のみで決定されるので、ロボットの速度変化などによりロボットと電極ローラ間にはワークを介してトルクＴ₂が発生する。トルクＴ₂はワークと電極ローラの接触面における摩擦力によりワークから電極ローラに伝えられるが、トルクＴ₂が摩擦力により伝えられる最大トルクＴ₃を超えないようトルクＴ₁を設定することにより、スリップを発生せずに溶接することが可能となる。
図３は本発明の制御ブロック図であり、ロボット制御装置２１は、ワーク（を把持するロボットの）軌道（位置と速度を含む）と溶接条件（溶接電流と溶接速度）を記録している作業プログラム２０１、ロボット５を駆動制御するロボット制御部２０２から成る。
溶接機２２は、溶接制御装置２０３、トランス２０４、ブラシ部２０５からなる溶接電流制御部２０６と、一定速度のトルク測定部２０７、トルク指令演算部２０８、レベル調整部２０９、サーボアンプ２１０からなり、溶接速度指令に基づいて電極駆動用モータ４ａ，４ｂを制御する電極ローラ制御部２１１から構成される。サーボアンプ２１０は内部ブロック図（電極ローラ駆動用モータ４ａ，４ｂを含む）を図４に示すように、速度指令と検出速度の偏差にゲインＫ_Sを乗じた値と、トルク指令値とが最小値選択回路４０１に入力され、このうち小さい方が後段に出力されるものである。
次に本発明による自動シーム溶接方法を図５のフローチャートに示し、図３も併せて参照して説明する。
予め、ワークの軌道（位置と速度を含む）と溶接条件を記憶させる作業プログラム２０１を作成する。この作業プログラムを作動させると、ロボット制御部２０２はロボットを待機位置から移動を開始させ、ワーク取出し（３０１）を行わせる。溶接機は、温度により駆動トルクがバラツク時は数分間なじみ運転（３０２）を行った後（バラツキが少ない場合はなじみ運転は不要）、「加圧無し、通電無し、一定速度」の条件で電極ローラ２ａ、２ｂを回転させ、電極ローラ制御部２１１で電極ローラ駆動用モータ４ａ，４ｂの駆動トルク値を測定する（３０３）。このトルク値測定は、電極ローラ駆動用モータに予め与えられるトルク値を演算する時に必要となり、このトルク値を管理することにより溶接機の異常も即座に把握することができる。又この測定は、ロボットがワーク取出しを行っている時間で対応できるため、生産性の減少には影響しない。
電極ローラ駆動用モータ４ａ，４ｂのトルク値測定が完了すると、ロボット５はシーム溶接機１を開放した状態である電極ローラ２ａ，２ｂ間にワークＷの溶接するフランジ部を挿入し（３０４）、必要な溶接条件を溶接機２２と電極ローラ制御部２１１へ与える。この溶接条件のうち加圧力条件は、上側電極ローラを下降させる加圧バルブ部へ与えられ（３０５）、溶接電流条件は、トランス２０４を介して電極ローラのブラシ部２０５へ通電される溶接制御装置２０３に与えられる。又溶接速度は、電極ローラ駆動用モータに一定トルク値を与える電極ローラ制御部２１１に与えられる。この電極制御ローラ制御部２１１に予め与えられるトルク値は、電極ローラ制御部２１１で最初に測定したトルク値をトルク指令演算するもので、スリップが発生しないようにトルク指令演算される（３０６）。この演算により温度による溶接機の駆動トルクのバラツキにも対応できる。
トルク指令演算は例えば式（１）に示すものとする。
Ｔ＝Ｔ’＋（Ｖ−Ｖ’）×Ｋ・・・（１）
ここで、
Ｔ：求めるトルク値
Ｔ’：「加圧無し、通電無し、一定速度」の条件で測定されたトルク値
Ｖ：実際の溶接速度
Ｖ’：Ｔ’を測定したときの速度
Ｋ：定数
である。
次にこのトルク指令がサーボアンプ２１０を介して電極駆動用モータ４ａ，４ｂに与えられ、必要な加圧力が電極ローラ間に加圧され、電極ローラが溶接スタート位置をクランプすると、ロボット５は予め記憶されたプログラム通りに作動し始め（３０７）、同時に通電指令が溶接制御装置に与えられ通電し始める（３０８）。この時、電極ローラはロボット５による移動力が与えられる為、ロボット５と同じ速度でつれ廻りをはじめる。この自動的にトルク値を変更する方法は、スリップが発生する可能性がある時、例えば温度による溶接機の駆動トルクのバラツキや速度差によるトルクの変動が大きいときに有効であり、スリップ限界値内におさまる時は予め与えた一定トルク値のままでよい。以上のようにすることで溶接速度を任意に変更できるので、直線部では高速、コーナー部では低速でワークを移動させ生産性を向上させることもできる。
溶接終了後は、まず通電がＯＦＦされ（３０９）、電極ローラが解放される。電極ローラが解放されると同時に、ロボット５はワークを搬出する（３１０）。この時に電極ローラの成形が必要な場合は、電極ローラ駆動用モータを速度制御し切削を行う。又通常、電極ローラ駆動用モータの速度指令は、異常時に高速で電極ローラが回転しないようにロボット速度より５〜１０％高い値を指令する事により安全を確保する。このようにして電極ローラの周速とワークの送り速度を同じにすることができ、また電極ローラの周速は、ロボットに記憶させるプログラム（ワークの送り速度）のみによって決定させるため、従来のように電極ローラの周速とワークの送り速度との間に速度差が生じる可能性がなくなり、極めてシンプルかつ信頼性の高い自動シーム溶接方法が可能となる。
〔産業上の利用可能性〕
本発明は、車両用燃料タンク等のシーム溶接に利用され、特に産業用ロボットとシーム溶接装置を組み合わせたシステムに有効である。

Claims

ロボットの作業プログラムに基づいてワークを前記ロボットに把持させてその溶接部を一対の加圧された電極ローラ間に前記ロボットの動作によって送り込み、前記電極ローラに、前記ロボットの送り込み動作方向と同一方向の補助トルクを与えシーム溶接機が前記電極ローラに通電制御してシーム溶接するシーム溶接装置において、
前記電極ローラに与える前記補助トルクのトルク指令を、前記ロボットの送り込み動作方向と同一方向であって、「加圧無し、通電無し、一定速度」の条件で予め測定されたトルク値Ｔ’に、実際の溶接速度Ｖと前記トルク値Ｔ’を測定したときの速度Ｖ’との偏差に定数Ｋを乗じたものを加算して演算する電極ローラ制御部を備えることを特徴とするシーム溶接装置。
ロボットの作業プログラムに基づいてワークを前記ロボットに把持させてその溶接部を一対の加圧された電極ローラ間に前記ロボットの動作によって送り込み、前記電極ローラに、前記ロボットの送り込み動作方向と同一方向の補助トルクを与えシーム溶接機が前記電極ローラに通電制御してシーム溶接するシーム溶接方法において、
前記電極ローラに与える前記補助トルクのトルク指令は、前記ロボットの送り込み動作方向と同一方向であって、「加圧無し、通電無し、一定速度」の条件で予め測定されたトルク値Ｔ’に、実際の溶接速度Ｖと前記トルク値Ｔ’を測定したときの速度Ｖ’との偏差に定数Ｋを乗じたものを加算したものであることを特徴とするシーム溶接方法。