JP3891510B2 - 電動ガンによる電極加圧力の制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機により駆動される可動ア―ムの先端に電極を備えた電動ガンによる電極加圧力の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機により駆動される可動ア―ムの先端に電極を備えた電動ガンによる電極加圧力の制御方法として、電動機のトルクを制御することによる開ル―プ制御が通常行われている。
【０００３】
例えば特開平６ー３１２２７３号公報に示すような、位置検出器を有するモ―タにより一方の電極を動作目標位置まで動作させ対となる他方の電極とでワ―クを接触位置で挟み加圧保持する電動ガンを使用し、前記モ―タによる一方の電極の所定の加圧力が得られるときに必要なモ―タ電流を複数点測定し、これらの加圧力ーモ―タ電流の組から、変換関数及びその逆関数を作成し、加圧用電流指令回路で任意の設定加圧力からモ―タ電流指令値を計算させ、かつ溶接時モ―タ電流値から実加圧力への変換を行うようにして帰還されたモ―タ電流信号から実加圧力を計算し、前記任意の設定加圧力と前記計算した実加圧力との差異があるときは、一方の電極の突き出し量を補正するようにした電動ガンによる電極加圧力の制御方法、がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の技術では、加圧力のチェックを最終的にはモ―タ電流値によって行うため、モ―タから電極までの間の機械部分の微妙な摩擦抵抗や変換効率の変動等によるノイズから正確な加圧力のチェックができない、という問題がある。
【０００５】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、連続した加圧時の電極位置の平均値に現在値を合わせるようにして、可能な限り安定したばらつきの少ない加圧力を得て安定した溶接が可能な電動ガンによる電極加圧力の制御方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における電動ガンによる電極加圧力の制御方法は、電動機により駆動される可動ア―ムの先端に電極を備えた電動ガンによる電極加圧力の制御方法において、ワ―クに所望の加圧力を与えるべく電動機の制限トルクを予め設定し、該制限トルクで電動機を駆動し、その際付与された電流によって可動ア―ムの先端の電極が到達した位置Ａを現在値とし、該可動ア―ムの先端の電極の到達位置Ａを各打点毎に位置検出器で連続して計測・記憶し、該連続して記憶された到達位置デ―タ群の到達位置の平均値Ｂを求め、前記現在値ＡをＢになるように修正する制御を続行するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１，図２を参照して本発明の実施例について説明する。
図１は本発明に係る制御方法を説明するための電動ガンの概略断面図である。
また、図２は本発明に係る制御方法を説明するためのブロック図である。
そして、図において１は電動モータであり、２は該電動モータ１の上部に配置されたエンコ―ダである。
【０００８】
前記電動モータ１の出力軸には減速機３が接続されており、該減速機３にはリ―ドスクリュ―４が接続され、該リ―ドスクリュ―４には可動ア―ム５に固着されたナット６が螺合されている。また、可動ア―ム５の先端部には電極７が取付けられている。
【０００９】
８は前記電極７と対向する位置に配置された電極であり、該電極８を取付けた固定ア―ム９はロボットの手首１０とエコライザ―１１を介して接続されていると共に、固定ア―ム９の上部には前記減速機３が配置されている。
【００１０】
ロボットにより電動ガンを移動させ、固定ア―ム９側の電極８をワ―ク１２に当接させた状態で前記電動モータ１を駆動させることにより、該電動モータ１の回転は減速機３を介してリ―ドスクリュ―４に伝達され、該リ―ドスクリュ―４のナット６を介して可動ア―ム５はワ―ク１２側に向けて移動し、可動ア―ム５の先端部の電極７がワ―ク１２に当接した後、該電極７によりワ―ク１２を加圧し、電動モータ１は付与された電流（トルク）に対応した位置で電極７の下降を停止させる。この時の電極７の位置はエンコ―ダ２によって計測・記憶されるようになっている。
【００１１】
この電極７の停止した位置が所望の加圧位置とみなされて溶接電流か供給され、ワ―ク１２に対して溶接が行われ、該溶接が終了すると電動モータ１を逆転させて電極７をワ―ク１２から離すように後進させる。
【００１２】
ところで、電動モータ１には制限トルク（電流）が予め設定供給されるのであるが、該電動モータ１からの動力は、減速機３，リ―ドスクリュ―その他の機械装置を経て電極７に伝達されてその間に摩擦抵抗や動力変換効率等によるロスや、固定ア―ム９がワ―ク１２の加圧によってたわむこと等から、電極７によるワ―ク１２の加圧力にはばらつきが生じるものである。そして、この加圧力のばらつきは溶接品質の均衡を阻害するものであり、そのため加圧力は可能なかぎり均一にする必要がある。
【００１３】
そこで本発明では図２に示すような加圧力の制御を行う。即ち，固定ア―ム９のたわみは一般に加圧力と一定の比例関係にあるが、まず、ワ―ク１２に所望の加圧力を与えるべく電動モータ１に付与するトルク（電流）を選定し、該制限トルクで電動モータ１を駆動する。その際，付与された電流Ｉによって電極７が到達した位置Ａを現在値としてシフトメモリ２０のマス１に記憶され、その際，例えばシフトメモリ２０が６個のマスを備えているとすると、該マス１に記憶されていたデ―タはマス２に送られ、順次各マス内のデ―タは次のマスに送られて、最後のマス６内にはマス５に記憶されていたデ―タが送られると共にマス６内に記憶されていたデ―タは放出される。
【００１４】
このようにして、シフトメモリ２０の６個のマスの電極７の到達位置Ａのデ―タが更新記憶されるとその平均値Ｂが算出される。この平均値の算出には単純平均，２乗平均或はデ―タ数に応じて適切な確率的手法が用いられ得る。そして、例えば単純平均でＢが得られたならば、溶接直前に現在値ＡをＢになるように電極の位置の修正を行う（例えばパルスによる強制的変更）。
【００１５】
そして、続く次の溶接時の電極位置の現在値Ａがシフトメモリ２０のマス１に記憶され、該マス１に記憶されていたデ―タはマス２に送られ、順次各マス内のデ―タは次のマスに送られて、最後のマス６内にはマス５に記憶されていたデ―タが送られると共にマス６内に記憶されていたデ―タは放出される。それに引続いてシフトメモリ６個の単純平均Ｂを求め、現在値ＡをＢになるように電極の位置の修正を行った後，溶接が実行される。このようにして、毎溶接時に判断と必要に応じた修正を繰り返すことにより、可能な限り安定したばらつきの少ない加圧力を得て安定した溶接が可能な電動ガンとなるのである。。
【００１６】
そして、このようにして現在値Ａの修正を順次行うことにより、電極の消耗による加圧位置の変化にも自動的に順応させ得るものである。
【００１７】
なお、以上のような制御において、溶接直前の電極位置は前記シフトメモリの平均値Ｂに修正されるものであるから、そのシフトメモリには過去のデ―タが満杯になっていないと適正な平均値が算出され得ないことになる。そこで、その対策として例えばこの制御のスタ―ト時だけは得られた現在値Ａをシフトメモリの全マスに入れるようにするとよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係る電極加圧力の制御方法は、電動機により駆動される可動ア―ムの先端に電極を備えた電動ガンによる電極加圧力の制御方法において、ワ―クに所望の加圧力を与えるべく電動機の制限トルクを予め設定し、該制限トルクで電動機を駆動し、その際付与された電流によって可動ア―ムの先端の電極が到達した位置Ａを現在値とし、該可動ア―ムの先端の電極の到達位置Ａを各打点毎に位置検出器で連続して計測・記憶し、該連続して記憶された到達位置デ―タ群の到達位置の平均値Ｂを求め、前記現在値ＡをＢになるように修正する制御を続行するようにしたので、電動機による加圧力を直接に検出することなく、電極の到達位置の適切な制御により、安定したばらつきの少ない加圧力を得て安定した溶接が可能な電動ガンによる電極加圧力の制御方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る制御方法を説明するための電動ガンの概略断面図である
【図２】図２は本発明に係る制御方法を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１ 電動機
２ エンコ―ダ
５ 可動ア―ム
７，８ 電極
２０ 電極位置シフトメモリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機により駆動される可動ア―ムの先端に電極を備えた電動ガンによる電極加圧力の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機により駆動される可動ア―ムの先端に電極を備えた電動ガンによる電極加圧力の制御方法として、電動機のトルクを制御することによる開ル―プ制御が通常行われている。
【０００３】
例えば特開平６ー３１２２７３号公報に示すような、位置検出器を有するモ―タにより一方の電極を動作目標位置まで動作させ対となる他方の電極とでワ―クを接触位置で挟み加圧保持する電動ガンを使用し、前記モ―タによる一方の電極の所定の加圧力が得られるときに必要なモ―タ電流を複数点測定し、これらの加圧力ーモ―タ電流の組から、変換関数及びその逆関数を作成し、加圧用電流指令回路で任意の設定加圧力からモ―タ電流指令値を計算させ、かつ溶接時モ―タ電流値から実加圧力への変換を行うようにして帰還されたモ―タ電流信号から実加圧力を計算し、前記任意の設定加圧力と前記計算した実加圧力との差異があるときは、一方の電極の突き出し量を補正するようにした電動ガンによる電極加圧力の制御方法、がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の技術では、加圧力のチェックを最終的にはモ―タ電流値によって行うため、モ―タから電極までの間の機械部分の微妙な摩擦抵抗や変換効率の変動等によるノイズから正確な加圧力のチェックができない、という問題がある。
【０００５】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、連続した加圧時の電極位置の平均値に現在値を合わせるようにして、可能な限り安定したばらつきの少ない加圧力を得て安定した溶接が可能な電動ガンによる電極加圧力の制御方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における電動ガンによる電極加圧力の制御方法は、電動機により駆動される可動ア―ムの先端に電極を備えた電動ガンによる電極加圧力の制御方法において、ワ―クに所望の加圧力を与えるべく電動機の制限トルクを予め設定し、該制限トルクで電動機を駆動し、その際付与された電流によって可動ア―ムの先端の電極が到達した位置Ａを現在値とし、該可動ア―ムの先端の電極の到達位置Ａを各打点毎に位置検出器で連続して計測・記憶し、該連続して記憶された到達位置デ―タ群の到達位置の平均値Ｂを求め、前記現在値ＡをＢになるように修正する制御を続行するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１，図２を参照して本発明の実施例について説明する。
図１は本発明に係る制御方法を説明するための電動ガンの概略断面図である。
また、図２は本発明に係る制御方法を説明するためのブロック図である。
そして、図において１は電動モータであり、２は該電動モータ１の上部に配置されたエンコ―ダである。
【０００８】
前記電動モータ１の出力軸には減速機３が接続されており、該減速機３にはリ―ドスクリュ―４が接続され、該リ―ドスクリュ―４には可動ア―ム５に固着されたナット６が螺合されている。また、可動ア―ム５の先端部には電極７が取付けられている。
【０００９】
８は前記電極７と対向する位置に配置された電極であり、該電極８を取付けた固定ア―ム９はロボットの手首１０とエコライザ―１１を介して接続されていると共に、固定ア―ム９の上部には前記減速機３が配置されている。
【００１０】
ロボットにより電動ガンを移動させ、固定ア―ム９側の電極８をワ―ク１２に当接させた状態で前記電動モータ１を駆動させることにより、該電動モータ１の回転は減速機３を介してリ―ドスクリュ―４に伝達され、該リ―ドスクリュ―４のナット６を介して可動ア―ム５はワ―ク１２側に向けて移動し、可動ア―ム５の先端部の電極７がワ―ク１２に当接した後、該電極７によりワ―ク１２を加圧し、電動モータ１は付与された電流（トルク）に対応した位置で電極７の下降を停止させる。この時の電極７の位置はエンコ―ダ２によって計測・記憶されるようになっている。
【００１１】
この電極７の停止した位置が所望の加圧位置とみなされて溶接電流か供給され、ワ―ク１２に対して溶接が行われ、該溶接が終了すると電動モータ１を逆転させて電極７をワ―ク１２から離すように後進させる。
【００１２】
ところで、電動モータ１には制限トルク（電流）が予め設定供給されるのであるが、該電動モータ１からの動力は、減速機３，リ―ドスクリュ―その他の機械装置を経て電極７に伝達されてその間に摩擦抵抗や動力変換効率等によるロスや、固定ア―ム９がワ―ク１２の加圧によってたわむこと等から、電極７によるワ―ク１２の加圧力にはばらつきが生じるものである。そして、この加圧力のばらつきは溶接品質の均衡を阻害するものであり、そのため加圧力は可能なかぎり均一にする必要がある。
【００１３】
そこで本発明では図２に示すような加圧力の制御を行う。即ち，固定ア―ム９のたわみは一般に加圧力と一定の比例関係にあるが、まず、ワ―ク１２に所望の加圧力を与えるべく電動モータ１に付与するトルク（電流）を選定し、該制限トルクで電動モータ１を駆動する。その際，付与された電流Ｉによって電極７が到達した位置Ａを現在値としてシフトメモリ２０のマス１に記憶され、その際，例えばシフトメモリ２０が６個のマスを備えているとすると、該マス１に記憶されていたデ―タはマス２に送られ、順次各マス内のデ―タは次のマスに送られて、最後のマス６内にはマス５に記憶されていたデ―タが送られると共にマス６内に記憶されていたデ―タは放出される。
【００１４】
このようにして、シフトメモリ２０の６個のマスの電極７の到達位置Ａのデ―タが更新記憶されるとその平均値Ｂが算出される。この平均値の算出には単純平均，２乗平均或はデ―タ数に応じて適切な確率的手法が用いられ得る。そして、例えば単純平均でＢが得られたならば、溶接直前に現在値ＡをＢになるように電極の位置の修正を行う（例えばパルスによる強制的変更）。
【００１５】
そして、続く次の溶接時の電極位置の現在値Ａがシフトメモリ２０のマス１に記憶され、該マス１に記憶されていたデ―タはマス２に送られ、順次各マス内のデ―タは次のマスに送られて、最後のマス６内にはマス５に記憶されていたデ―タが送られると共にマス６内に記憶されていたデ―タは放出される。それに引続いてシフトメモリ６個の単純平均Ｂを求め、現在値ＡをＢになるように電極の位置の修正を行った後，溶接が実行される。このようにして、毎溶接時に判断と必要に応じた修正を繰り返すことにより、可能な限り安定したばらつきの少ない加圧力を得て安定した溶接が可能な電動ガンとなるのである。。
【００１６】
そして、このようにして現在値Ａの修正を順次行うことにより、電極の消耗による加圧位置の変化にも自動的に順応させ得るものである。
【００１７】
なお、以上のような制御において、溶接直前の電極位置は前記シフトメモリの平均値Ｂに修正されるものであるから、そのシフトメモリには過去のデ―タが満杯になっていないと適正な平均値が算出され得ないことになる。そこで、その対策として例えばこの制御のスタ―ト時だけは得られた現在値Ａをシフトメモリの全マスに入れるようにするとよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係る電極加圧力の制御方法は、電動機により駆動される可動ア―ムの先端に電極を備えた電動ガンによる電極加圧力の制御方法において、ワ―クに所望の加圧力を与えるべく電動機の制限トルクを予め設定し、該制限トルクで電動機を駆動し、その際付与された電流によって可動ア―ムの先端の電極が到達した位置Ａを現在値とし、該可動ア―ムの先端の電極の到達位置Ａを各打点毎に位置検出器で連続して計測・記憶し、該連続して記憶された到達位置デ―タ群の到達位置の平均値Ｂを求め、前記現在値ＡをＢになるように修正する制御を続行するようにしたので、電動機による加圧力を直接に検出することなく、電極の到達位置の適切な制御により、安定したばらつきの少ない加圧力を得て安定した溶接が可能な電動ガンによる電極加圧力の制御方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る制御方法を説明するための電動ガンの概略断面図である
【図２】図２は本発明に係る制御方法を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１ 電動機
２ エンコ―ダ
５ 可動ア―ム
７，８ 電極
２０ 電極位置シフトメモリ
Claims (1)
- 電動機により駆動される可動ア―ムの先端に電極を備えた電動ガンによる電極加圧力の制御方法において、ワ―クに所望の加圧力を与えるべく電動機の制限トルクを予め設定し、該制限トルクで電動機を駆動し、その際付与された電流によって可動ア―ムの先端の電極が到達した位置Ａを現在値とし、該可動ア―ムの先端の電極の到達位置Ａを各打点毎に位置検出器で連続して計測・記憶し、該連続して記憶された到達位置デ―タ群の到達位置の平均値Ｂを求め、前記現在値ＡをＢになるように修正する制御を続行するようにした電動ガンによる電極加圧力を制御する方法。
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