JP5860281B2 - Spot welding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接装置に関し、特に剛性の異なる板材を重ね合わせた板組の被溶接部材をスポット溶接するスポット溶接装置に関する。 The present invention relates to a spot welding apparatus that spot welds a member to be welded, and more particularly to a spot welding apparatus that spot welds a member to be welded in a plate set in which plate members having different rigidity are overlapped.
一般に、重ね合わされた鋼板等の板材の接合には、一対の溶接電極間で挟み加圧力を与えながら両電極間に大電流を一定時間通電するスポット溶接が広く行われている。 In general, spot welding in which a large current is applied between a pair of welding electrodes and a large amount of current is applied for a certain period of time is widely used for joining plate members such as stacked steel plates.
スポット溶接にあたり、両溶接電極による加圧力及び通電時間が一定の場合には、ナゲット径は電流の増加に従って徐々に増加するが、電流値が過大になると発熱量が多くなり板材間に溶融金属が飛散する散りの発生原因となる。即ち、接合部における板厚の減少と共に強度低下の要因となる。反対に電流が過少の場合にはナゲットが小さくなり十分な接合強度が得られない。また、加圧力が小さいと板材間の接触面積が少なくなり、電流密度が高くなり過熱による散り発生原因となる。一方、加圧力が大き過ぎると接合部の接触面積が大きくなり電流密度が低下して発熱量が減少し、ナゲットが小さくなり溶接強度が低下する。 In spot welding, when the applied pressure and energization time by both welding electrodes are constant, the nugget diameter gradually increases as the current increases, but if the current value is excessive, the amount of heat generation increases and molten metal is present between the plate materials. Causes scattering. That is, it causes a reduction in strength as the plate thickness decreases at the joint. On the other hand, when the current is too small, the nugget becomes small and sufficient bonding strength cannot be obtained. In addition, when the applied pressure is small, the contact area between the plate materials is reduced, the current density is increased, and scattering due to overheating is caused. On the other hand, if the applied pressure is too large, the contact area of the joint is increased, the current density is reduced, the heat generation is reduced, the nugget is reduced, and the welding strength is reduced.
ここで、図6に示すように、剛性の低い薄板101、この薄板101より剛性が高い第1厚板102及び第2厚板103の3枚を重ね合わせた被溶接部材100をスポット溶接する場合には、各板材101、102、103の間に隙間がなく密着した状態では、可動側電極111と固定側電極112により被溶接部材100を加圧して電源113により通電すると、可動側電極111と固定側電極112間の通電経路における電流密度がほぼ均一となり薄板101から第2厚板103に亘って良好なナゲットが形成されて溶接強度を得ることができる。
Here, as shown in FIG. 6, spot welding is performed on a member to be welded 100 in which three sheets of a
しかし、実際には、可動側電極111と固定側電極112によって被溶接部材100を加圧したときに、剛性の低い薄板101と第1厚板102が上方に撓んで、薄板101と第1厚板102の間及び第1厚板102と第2厚板103との間に隙間が生じる。この場合、可動側電極111と薄板101間の接触面積は薄板101の撓みにより大きくなるのに対して、薄板101と第1厚板102間及び第1厚板102と第2厚板103間の接合部の接触面積はより小さくなる。
However, actually, when the member to be welded 100 is pressed by the
このため、可動側電極111と固定側電極112間の電流密度が薄板101側に対して第2厚板103側が高くなり、薄板101と第1厚板102間よりも第1厚板102と第2厚板103間の方が局部的な発熱量が多くなる。その結果、図6(a)に示すように、先ず第1厚板102と第2厚板103との接合部にナゲットNが形成され、次第にナゲットNが大きくなりやがて図6(b)のように薄板101と第1厚板102間が溶着される。しかし、この薄板101と第1厚板102との間の溶け込み量は小さく溶接強度が不安定で、薄板101の剥離が懸念され、かつ溶接品質にバラツキがある。この不具合は、特に第1厚板102及び第2厚板103が厚いほど第1厚板102と薄板101との間にナゲットNが到達しにくく、顕著である。
For this reason, the current density between the
この対策として、例えば特許文献1に開示されたスポット溶接装置がある。このスポット溶接装置は、図7に示すように、溶接ロボット115の手首部116にスポット溶接装置120が搭載され、溶接ロボット115は、クランパ118によって支持された被溶接部材100の各打点位置にスポット溶接ガン120を移動し、被溶接部材100のスポット溶接を行う。
As a countermeasure, for example, there is a spot welding apparatus disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. 7, in this spot welding apparatus, a
スポット溶接装置120は、手首部116に取り付けられたガン支持ブラケット117に固定されたリニアガイド121によって上下動自在に支持されたベース部122を備え、ベース部122に下方に延びる固定アーム123が設けられ、固定アーム123の下端先端に固定側電極124が設けられる。また、ベース部122の上端に加圧アクチュエータ126が搭載され、加圧アクチュエータ126により上下動するロッド127の下端に可動側電極125が取り付けられる。ガン支持ブラケット117の上端にサーボモータ128が搭載され、サーボモータ128の作動によりボールねじ機構を介してベース部122が上下動する。
The
ここで、図示しないコントローラに予め記憶されているティーチングデータに従って、薄板101側に位置する可動側電極125による加圧力FUを固定側電極124による加圧力FLよりも小さくする(FU<FL)。
Here, in accordance with teaching data stored in advance in a controller (not shown), the pressure FU applied by the
このように可動側電極125による加圧力FUを固定側電極124による加圧力FLより小さくするために、先ず、サーボモータ128によりベース部122を上昇させて固定側電極124を被溶接部材100の下面に当接させると共に、加圧アクチュエータ126により可動側電極125を下降させて被溶接部材100の上面に当接させて加圧する。次に、サーボモータ128によりベース部122を押し上げる。このベース部122の押し上げにより、固定側電極124の加圧力FLがベース部122の押し上げ分だけ増加し、可動側電極125による加圧力FUが固定側電極124による加圧力FLより小さくなる。
In order to make the pressure FU applied by the
その結果、可動側電極125と固定側電極124との間に通電したときに、薄板101と第1厚板102の接合部における電流密度が高くなり発熱量が第1厚板102と第2厚板103の接合部における発熱量に対して相対的に増加する。これにより、薄板101から第2厚板103に亘って偏りのない良好なナゲットが生成されて溶接強度を確保できる。
As a result, when the
上記特許文献1によると、固定側電極124の加圧力FLより可動側電極125側の加圧力FUを小さくすることで、相対的に薄板101と第1厚板102間の電流密度が高くなり、薄板101と第1厚板102の接合部における発熱量が確保でき、溶け込み量が増大して溶接強度が増加する。
According to Patent Document 1, the current density between the
しかし、クランパ118によりクランプ保持された被溶接部材100を固定側電極124と可動側電極125によって挟持加圧した状態でベース部122を移動して固定側電極124の加圧力FLより可動側電極125による加圧力FUを小さくするには、被溶接部材100をクランプ保持するクランパ118に大きな負荷が要求される。一方、クランパ118による被溶接部材100のクランプ位置と溶接位置が離間した状態では、被溶接部材100が撓み変形して固定側電極124による加圧力FLと可動側電極125による加圧力FUにバラツキが生じて安定した薄板101と第1厚板102との間の接触抵抗及び第1厚板102と第2厚板103との間の接触抵抗の確保が困難であり、接合部における電流密度にバラツキが生じてスポット溶接の品質低下が懸念される。
However, the member to be welded 100 clamped and held by the
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、剛性の異なる板材を重ね合わせた板組の被溶接部材をスポット溶接するにあたり、優れた溶接品質が得られるスポット溶接装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of such a point is to provide a spot welding apparatus capable of obtaining excellent welding quality when spot-welding a member to be welded in a plate assembly in which plate members having different rigidity are overlapped. is there.
上記目的を達成する請求項1に記載のスポット溶接装置の発明は、第1溶接電極と、被溶接部材に当接して前記第1溶接電極と協働して前記被溶接部材を挟持する第2溶接電極を被溶接部材に当接して加圧力を付与する加圧位置と被溶接部材から離反する退避位置に移動せしめる加圧アクチュエータと、副加圧部を前記被溶接部材に当接して副加圧力を付与する副加圧位置と被溶接部材から離反する退避位置に移動せしめる副加圧アクチュエータとを有し、加圧アクチュエータによって前記第1溶接電極及び第2溶接電極により前記被溶接部材を挟持加圧すると共に副加圧アクチュエータによって副加圧力を付与して前記第1溶接電極及び第2溶接電極に通電して被溶接部材を溶接するスポット溶接装置であって、副加圧部から被溶接部材に付与される実副加圧力を検出する副加圧検出手段を有し、前記副加圧部が前記被溶接部材に当接して副加圧力を付与した作動状態において、前記副加圧検出手段により検知された実副加圧力と予め設定された設定副加圧力によって副加圧力が設定副加圧力になるように副加圧アクチュエータを制御する溶接制御手段を備えたことを特徴とする。 The invention of the spot welding apparatus according to claim 1, which achieves the above object, includes a first welding electrode and a second welding electrode that abuts the member to be welded and clamps the member to be welded in cooperation with the first welding electrode. A pressure actuator for moving the welding electrode to the welded member to apply pressure and a retracting position for moving the welding electrode away from the member to be welded, and a sub-pressurizing unit abutting the welded member to make a secondary application A sub-pressurizing position that applies pressure and a sub-pressurizing actuator that moves to a retracted position away from the member to be welded, and the member to be welded is sandwiched between the first welding electrode and the second welding electrode by the pressure actuator. A spot welding apparatus that pressurizes and applies a sub-pressurizing force by a sub-pressurizing actuator to energize the first welding electrode and the second welding electrode to weld a member to be welded. In Sub-pressurization detecting means for detecting the actual sub-pressurizing force applied, and in the operating state in which the sub-pressurizing portion is in contact with the member to be welded to apply the sub-pressurizing force, Welding control means is provided for controlling the sub-pressurizing actuator so that the sub-pressurizing force becomes the set sub-pressurizing force by the detected actual sub-pressing force and the preset sub-pressing force set in advance.
これによると、第1溶接電極及び第2溶接電極によって加圧力が付与された被溶接部材に副加圧アクチュエータにより副加圧部から副加圧力を付与して第1溶接電極と第2溶接電極による加圧力を制御して被溶接部材をスポット溶接するにあたり、副加圧検出手段により副加圧部から被溶接部材に付与する実際の副加圧力を検出し、副加圧検出手段により検知された実副加圧力と予め設定された設定副加圧力によって副加圧力を設定副加圧力になるように、即ち実副加圧力と設定副加圧力との差が減少するように副加圧アクチュエータを制御することで、副加圧アクチュエータ等の内部機械的損失等による影響が回避されて予め設定した高精度の副加圧力が付与され、剛性の異なる板材を重ねた被溶接部材に対する優れた溶接品質が得られる。 According to this, the first welding electrode and the second welding electrode are obtained by applying the sub-pressurizing force from the sub-pressurizing portion to the member to be welded to which the pressing force is applied by the first welding electrode and the second welding electrode by the sub-pressurizing actuator. In spot welding of the welded member by controlling the applied pressure, the secondary pressure detection means detects the actual secondary pressure applied to the welded member from the secondary pressurization part and is detected by the secondary pressure detection means. The sub-pressurization actuator so that the sub-pressurization force becomes the set sub-pressurization force by the actual sub-pressurization force and the preset set sub-pressurization force, that is, the difference between the actual sub-pressurization force and the set sub-pressurization force is reduced. By controlling the above, the influence of internal mechanical loss etc. of the sub-pressurization actuator etc. is avoided, the preset high-precision sub-pressurizing force is applied, and excellent welding to the member to be welded on which plate materials with different rigidity are stacked Quality is obtained
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のスポット溶接装置において、副加圧力検出手段は、前記副加圧部と副加圧アクチュエータとの間に介在するロードセルであることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the spot welding apparatus according to the first aspect, the auxiliary pressure detection means is a load cell interposed between the auxiliary pressure unit and the auxiliary pressure actuator. To do.
これによると、副加圧力部による副加圧力を検出する副加圧検出手段が、副加圧部と副加圧アクチュエータとの間に介在するロードセルによって構成できると共に副加圧アクチュエータに影響されることなく副加圧部の実副加圧力がロードセルによって検出できる。 According to this, the sub-pressurization detecting means for detecting the sub-pressurizing force by the sub-pressurizing unit can be constituted by a load cell interposed between the sub-pressurizing unit and the sub-pressurizing actuator and is influenced by the sub-pressurizing actuator. Without this, the actual sub-pressurizing force of the sub-pressurizing unit can be detected by the load cell.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のスポット溶接装置において、前記副加圧アクチュエータは、サーボモータを有し、該サーボモータは供給されるモータ電流に対応する副加圧力を副加圧部に付与すると共に、溶接制御手段は、前記副加圧検出手段により検知された実副加圧力と予め設定された設定副加圧力によってサーボモータによる副加圧力が設定副加圧力になるようにモータ電流を制御することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the spot welding apparatus according to the first or second aspect, the sub-pressurizing actuator has a servo motor, and the servo motor corresponds to a sub-pressurizing force corresponding to the supplied motor current. Is applied to the sub-pressurizing section, and the welding control means sets the sub-pressurizing force by the servo motor based on the actual sub-pressing force detected by the sub-pressurizing detecting means and the preset sub-pressing force set in advance. The motor current is controlled so that
これによると、サードモータに供給するモータ電流を、溶接制御手段によって副加圧検出手段により検知された実副加圧力と設定副加圧力に基づいてサーボモータによる副加圧力が設定副加圧力になるように制御することで、予め設定した高精度の副加圧力が被溶接部材に付与され被溶接部材に対する優れた溶接品質が得られる。 According to this, the motor current supplied to the third motor is changed from the sub-pressurizing force by the servo motor to the set sub-pressing force based on the actual sub-pressing force detected by the sub-pressurization detecting unit and the set sub-pressing force by the welding control unit. By controlling so as to be, a preset high-precision sub-pressurizing force is applied to the member to be welded, and excellent welding quality for the member to be welded is obtained.
本発明によると、第1溶接電極及び第2溶接電極によって加圧力が付与された被溶接部材に副加圧アクチュエータにより副加圧部から副加圧力が付与して第1溶接電極と第2溶接電極による加圧力を制御して被溶接部材をスポット溶接するにあたり、副加圧検出手段により副加圧部から被溶接部材に付与する実際の副加圧力を検出し、副加圧検出手段により検知された実副加圧力と予め設定された設定副加圧力によって副加圧力が設定副加圧力になるように副加圧アクチュエータを制御することで、副加圧アクチュエータ等の内部機械的損失等による影響されることなく予め設定した高精度の副加圧力が付与され、剛性の異なる板材を重ねた被溶接部材に対する優れた溶接品質が得られる。 According to the present invention, the first welding electrode and the second welding are applied to the member to be welded to which the pressurizing force is applied by the first welding electrode and the second welding electrode by the subpressurizing actuator from the subpressurizing portion. In spot welding of the welded member by controlling the pressure applied by the electrode, the secondary pressure detection means detects the actual secondary pressure applied to the welded member from the secondary pressure part, and the secondary pressure detection means detects it. By controlling the sub-pressurization actuator so that the sub-pressurization force becomes the set sub-pressurization force by the actual sub-pressurization force and the preset sub-pressurization force, due to internal mechanical loss etc. of the sub-pressurization actuator etc. A preset high-precision sub-pressurizing force is applied without being affected, and excellent welding quality can be obtained for a member to be welded in which plate materials having different rigidity are stacked.
本発明の一実施の形態について、図1乃至図5を参照して説明する。図1はスポット溶接装置の構成図、図2は図1のA部拡大斜視図、図3はロードセルの配置構造説明図であり、同図(a)は図1のB部拡大図、(b)は(a)のC−C線断面図、図4は模式的に示す作動概要説明図である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a configuration diagram of a spot welding apparatus, FIG. 2 is an enlarged perspective view of part A in FIG. 1, FIG. 3 is an explanatory view of an arrangement structure of a load cell, FIG. 1 (a) is an enlarged view of part B in FIG. ) Is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 4A, and FIG.
スポット溶接装置1の説明に先立って、被溶接部材100について説明する。被溶接部材100は、図2に示すように、重ね合わされた2枚の厚板の一方に薄板を重ね合わせた、下から順に剛性の低い薄板101、薄板101より板厚が大きく剛性が高い第1厚板102及び第2厚板103が重ね合わされた3枚重ねの板組によって構成される。
Prior to the description of the spot welding apparatus 1, the member to be welded 100 will be described. As shown in FIG. 2, the welded
スポット溶接装置1は、図示しない溶接ロボットの手首部にイコライザユニットを介して取り付けられる矩形のベース部3及びベース部3の両側から下方に折曲して対向する一対の側部4を有するコ字状の支持ブラケット2を有し、支持ブラケット2に固定アーム10、加圧アクチュエータ20、副加圧付与手段30及び溶接トランス50が取り付け支持される。
The spot welding apparatus 1 has a rectangular base portion 3 attached to a wrist portion of a welding robot (not shown) via an equalizer unit, and a pair of side portions 4 bent downward from both sides of the base portion 3 and opposed to each other. The fixed
固定アーム10は、支持ブラケット2の両側部4に基端が結合されて下方に延在する固定アーム本体11及び固定アーム本体11の先端にL字状に折曲する電極保持部12が形成され、電極保持部12に第1溶接電極である固定側電極15が、その頂端15aを上方にして装着される。
The fixed
加圧アクチュエータ20は、サーボモータ21及びボールネジ送り機構等によって構成された直動部22を有し、サーボモータ21の作動によって直動部22のロッドが昇降往復動する。直動部22のロッドの下端に電極アーム23が設けられ、電極アーム23の先端に固定アーム10に設けられた固定側電極15と同軸上、即ち中心軸線L上に固定側電極15と対向する第2溶接電極である可動側電極25が設けられる。これにより加圧アクチュエータ20のサーボモータ21の作動により可動側電極25が被溶接部材100を固定側電極15と協働して挟持すると共に加圧力を付与する加圧位置と、固定側電極15から上方に離反する退避位置との間で中心軸線Lに沿って移動する。
The pressurizing actuator 20 has a
この可動側電極25と固定側電極15による加圧力はサーボモータ21の回転トルクによって決定され、サーボモータ21の回転トルクを制御することで要望の加圧力が得られる。即ち、サーボモータ21による可動側電極25の下降動で被溶接部材100が可動側電極25と固定側電極15との間に挟まれると、サーボモータ21の負荷が増大してサーボモータ21に流れるモータ電流が上昇する。そして要望の設定加圧力に合わせて設定した設定電流値にモータ電流が上昇したところで、後述する溶接制御手段となる溶接コントローラ51によりモータ電流のそれ以上の上昇を規制することで被溶接部材100を設定加圧力で加圧することができる。
The applied pressure by the
副加圧付与手段30は、支持ブラケット2の両側部4に両端が結合されたコ字状の取付ブラケット5に設けられた基板6に取り付けられるサーボモータ32及びボールネジ送り機構等によって構成された直動部33を備えた副加圧付与アクチュエータ31を有し、サーボモータ32の作動によって直動部33のロッド34が昇降往復動し、ロッド34の先端に副加圧検出手段であるロードセル40を介在して可動軸35が設けられる。
The sub-pressurizing application means 30 is a straight motor constituted by a
可動軸35は先端に対向配置された一対の副可動軸35a、35bを備え、この副可動軸35a、35bの先端に副加圧付与アーム36が設けられる。副加圧付与アーム36は、副可動軸35a、35bの先端に基端部が結合されて略水平方向に延在する基端アーム部37と、基端アーム部37の先端部に基端部が結合されて固定側電極15の軸心方向、即ち中心軸線L方向に沿って下方に延在するアーム部38によって構成され、アーム部38の先端部に副加圧部39が設けられる。
The
副加圧部39は、基端部がアーム部38の下部取付フランジ部38Aにボルトによって結合されて中心軸線L方向に向かって延在する矩形板状であって、先端に中心軸線Lと同軸で固定側電極15の貫通を許容する断面半円弧状、即ち半割り筒状の当接部39aが設けられる。
The
図3にロードセル40の配置構造を示す。図3(a)は図1のB部拡大図、(b)は(a)のC−C線断面図である。
FIG. 3 shows an arrangement structure of the
ロードセル40は上面40a及び下面40bを有する円柱状であって、上面40aの中央部に中心軸線Lと同軸上に突出するねじ軸状、即ちボルト状の上側軸41Aが設けられ、下面40bの中央部に中心軸線Lと同軸上に突出するねじ軸状の下側軸41Bが設けられる。
The
一方、直動部33のロッド34の下端にロードセル40に設けられた上側軸41Aの挿入を許容する円筒状の軸収容部42が形成されると共にロッド34の先端に上側軸41Aが螺合するねじ孔43aが形成された固定用ナット43が設けられる。また可動軸35の上端にロードセル40の下側軸41Bが挿入する軸収容部44が形成されると共に可動軸35の先端に下側軸41Bが螺合するねじ孔45aが形成された固定用ナット45が設けられる。
On the other hand, a cylindrical
このロッド34に設けられた固定用ナット43及び可動軸35に設けられた固定用ナット45にそれぞれロードセル40に設けられた上側軸41Aと下側軸41Bが螺合締結してロッド34と可動軸35との間にロードセル40が配置される。
The
このように構成された副加圧付与アーム36は、サーボモータ32の作動によって固定側電極15と可動側電極25とによって挟持された被溶接部材100に下方から副加圧部39の当接部39aが当接して副加圧力fを付与する副加圧位置と、副加圧部39の当接部39aが固定側電極15の頂端15aより下方となり被溶接部材100から離反する退避位置との間で中心軸線Lに沿って移動する。
The
この副加圧部39による副加圧力はサーボモータ32の回転トルクを制御することで要望の副加圧力が得られる。即ち、サーボモータ32による副加圧部39の上昇動で被溶接部材100に副加圧部39が当接すると、サーボモータ32の負荷が増大してサーボモータ32に流れるモータ電流が上昇する。そして溶接コントローラ51によりロードセル40により検知された実際の加圧力、いわゆる実副加圧力と予め設定された要望の設定副加圧力との差が減少するようにモータ電流をフィードバック制御する。
The sub-pressurizing force by the
即ち、サーボモータ32の作動により副加圧部39を退避位置から当接部39aが被溶接部材100に当接する副加圧位置に移動させ、更にサーボモータ32を作動させて副加圧部39が被溶接部材100に圧接して副加圧力が生じると、実際に副加圧部39により被溶接部材100に付与する副加圧力の反力、いわゆる実副加圧力を可動軸35によってロードセル40に入力する。ここでロードセル40は加圧力の増加量に比例した電荷を発生するものであり、その出力電圧の変化を実副加圧力として測定し、その出力電圧変化を副加圧力検出信号として溶接コントローラ51によってサーボモータ32に供給するモータ電流を制御することで副加圧部39から被溶接部材100に付与する副加圧力が調整できる。具体的にはロードセル40によって検出された実副加圧力が予め設定された設定加圧力より小さいときには溶接コントローラ51によりサーボモータ32に流れるモータ電流を増加してサーボモータ32の回転トルクを増加して副加圧部39による副加圧力fを増加し、実副加圧力が設定副加圧力より大きいときにはサーボモータ32に流れるモータ電流を減少してサーボモータ32の回転トルクを減少して副加圧部39による副加圧力fを減少する。
That is, the operation of the
電源となる溶接トランス50の一方の出力端子がバスバ及び固定アーム10等を介して固定側電極15に通電可能に接続され、他方の出力端子がバスバ及び電極アーム23等を介して可動側電極25に通電可能に接続される。
One output terminal of the
また、溶接コントローラ51を備え、溶接コントローラ51にはスポット溶接装置1の作動プログラム及び作動プログラムに設定された各作動行程に基づいて加圧アクチュエータ20を制御する加圧制御部52と副加圧アクチュエータ31を制御する副加圧制御部53が含まれる。また、溶接コントローラ51はロードセル40からの副加圧力検出信号と予め設定された副加圧力を比較してサーボモータ32を制御する。即ちロードセル40によって検出された副加圧力に従ってサーボモータ32に流れるモータ電流を制御することで副加圧力を予め設定された副加圧力となるように制御できる。
Further, the
また、図示しない溶接ロボットコントローラには、溶接ロボットのティーチングデータが格納され、ティーチングデータには、被溶接部材100の各溶接打点位置を順次スポット溶接するための作動プログラム及び各溶接打点、即ち溶接位置におけるスポット溶接装置1の位置及び姿勢が含まれる。図示しない溶接コントローラには溶接装置1の作動プログラム及び加圧アクチュエータ20、制御加圧付与手段30、溶接トランス50の作動制御が含まれる。
A welding robot controller (not shown) stores teaching data of the welding robot, and the teaching data includes an operation program for sequentially spot welding the welding spot positions of the member to be welded 100 and each welding spot, that is, the welding position. The position and attitude of the spot welding apparatus 1 in FIG. A welding controller (not shown) includes an operation program for the welding apparatus 1 and a pressure actuator 20, a control
次に、スポット溶接装置1の作動を図4の作動概要説明図を参照して説明する。 Next, the operation of the spot welding apparatus 1 will be described with reference to the operation outline explanatory diagram of FIG.
被溶接部材100のスポット溶接にあたり、予め設定されたプログラムに従い、可動側電極25が固定側電極15から離反した退避位置でかつ副加圧付与手段30の副加圧部39が退避位置に保持された状態で、ロボットコントローラは溶接ロボットを作動して、図4(a)に示すように被溶接部材100の溶接位置となる打点位置に固定側電極15の頂端15aを当接してスポット溶接装置1を位置決めする。
In spot welding of the member to be welded 100, according to a preset program, the
このスポット溶接1が溶接位置に位置決めされた状態では、図4(a)に示すように固定側電極15の頂端15aが被溶接部材100の薄板101に下方から当接する一方、可動側電極25の頂端25aが第2厚板103と隙間を有して対向し、副加圧部39の当接部39aが薄板101と隙間を有して対向する。
In a state where the spot weld 1 is positioned at the welding position, the
次に、図4(b)に示すように、固定側電極15が被溶接部材100の薄板101に当接した状態で、加圧アクチュエータ20のサーボモータ21の作動により可動側電極25を退避位置から固定側電極15に接近する加圧位置方向に移動させて第2厚板103に上方から当接させる。更にサーボモータ21を所定トルクに達するまで作動して可動側電極25を第2厚板103に圧接させる。即ち、サーボモータ21の負荷が増大してサーボモータ21に流れるモータ電流が設定加圧力に合わせて設定した設定電流値に上昇したところで、モータ電流のそれ以上の上昇を規制する。これにより加圧アクチュエータ20の加圧力が可動側電極25と固定アーム10を介して固定側電極15とに作用し、可動側電極25と固定側電極15とで被溶接部材100の溶接部を挟持すると共に加圧する。
Next, as shown in FIG. 4B, the
一方、副加圧付与手段30のサーボモータ32の作動による副加圧部39を退避位置から当接部39aが被溶接部材100の薄板101に固定側電極15に隣接して当接する副加圧位置に移動させる。更に、サーボモータ32を作動させて副加圧部39を薄板101に圧接する副加圧力fを増加付与する。ここで、副加圧部39が被溶接部材100に圧接して副加圧力fが生じると、その副加圧力fの反力により副加圧部39及び副加圧付与アーム36を介して可動軸35から実副加圧力に相当する加圧力がロードセル40に入力される。ロードセル40は加圧力の増加量に比例した電荷を発生するものであり、その出力電圧の変化を実副加圧力として測定し、その出力電圧変化を副加圧力検出信号としてサーボモータ32を制御することで副加圧部39から被溶接部材100に付与する副加圧力fを制御する。即ち、ロードセル40によって検知された実副加圧力が予め設定された設定副加圧力より小さいときには溶接コントローラ51によりサーボモータ32に流れるモータ電流を増加してサーボモータ32の回転トルクを増加して副加圧部39による副加圧力fを増加し、実副加圧力が設定副加圧力より大きいときにはサーボモータ32に流れるモータ電流を減少してサーボモータ32の回転トルクを減少して副加圧部39による副加圧力fを減少する。この副加圧力fは副加圧部39の反力をロードセル40により直接的に検知してサーボモータ32を制御して設定され、サーボモータ32や直動部のボールねじ機構等の機械的抵抗、即ち内部機械的損失等に影響されることなく予め設定した高精度の副加圧力が付与される。
On the other hand, the
このように固定側電極15と可動側電極25によって被溶接部材100を挟持加圧し、副加圧部38により固定側電極15に隣接して薄板101に下方から副加圧力fを付与した状態では、図5(c)に示すように、可動側電極25による加圧力FUが被溶接部材100の第2厚板103に上方から付与され、固定側電極15による加圧力FLと副加圧部39による副加圧力fが隣接して薄板101に付与される。
In this state, the
この場合、加圧アクチュエータ20による加圧力が電極アーム23等を介して可動側電極25に作用し、かつ可動側電極25に対向して固定アーム10を介して固定側電極15に作用する一方、副加圧付与手段30においてサーボモータ32による付勢力が副加圧付与アーム35等を介して副加圧部39に作用し、第2厚板103に上方から作用する可動側電極25による加圧力FUと薄板101に下方から作用する固定側電極15による加圧力FL及び副加圧部39による副加圧力fの総和が等しくなる(FU=FL+f)。
In this case, the pressure applied by the pressure actuator 20 acts on the
これにより、被溶接部材100は、第2厚板103側に上方から作用する可動側電極25の加圧力FUと、薄板101側に下方から作用する固定側電極15の加圧力FL及び副加圧部39の副加圧力fとによって安定した状態で挟持保持される。
As a result, the member to be welded 100 has a pressing force FU of the
一方、被溶接部材100の溶接部には、可動側電極25から第2厚板103に加圧力FUが付与され、薄板101に固定側電極15の加圧力FLが付与されると共に副加圧部39から副加圧力fが付与されることから、固定側電極15から薄板101に作用する加圧力FLは、可動側電極25の加圧力FUから副加圧部39の副加圧力fを減じた加圧力が付与される(FL=FU−f)。
On the other hand, a pressure FU is applied to the second
このように薄板101側に作用する固定側電極15からの加圧力FLを第2厚板103側に作用する可動側電極25の加圧力FUより小さく(FL<FU)することで、薄板101と第1厚板102の接合部における接触圧力が、第1厚板102と第2厚板103間の溶接部における接触圧力より小さくなり、相対的に薄板101と第1厚板102間の接触抵抗が大きくなると共に、第1厚板102と第2厚板103間の接触抵抗が小さくなる。
In this way, the pressing force FL from the fixed
次に、可動側電極25と固定側電極15及び副加圧部39とで被溶接部材100を挟持加圧して薄板101側に位置する固定側電極15の加圧力FLを第2厚板103側に位置する可動側電極25の加圧力FUより小さくした状態で、溶接トランス50から可動側電極25と固定側電極15とに所定時間通電して溶接する。
Next, the
この可動側電極25と固定側電極15に通電したときに、相対的に薄板101と第1厚板102間の接合部における接触抵抗が大きく電流密度が高くなると共に、第1厚板102と第2厚板103間の接触抵抗が小さく保持される。これにより、薄板101と第1厚板102の接合部における発熱量が第1厚板102と第2厚板103の接合部における発熱量に対して相対的に増加して、薄板101から第2厚板103に亘って電流密度の偏りのない良好なナゲットが形成され、薄板101の溶接強度が確保できる。
When the
しかる後、可動側電極25と固定側電極15への通電を終了し、加圧アクチュエータ20のサーボモータ21の作動により可動側電極25を加圧位置から退避位置に移動させて固定側電極15と可動側電極25とによる被溶接部材100の挟持を開放し、かつ副加圧アクチュエータ31のサーボモータ32の作動により副加圧部39を副加圧位置から退避位置に退避させる。次に、作動プログラムに従い溶接ロボットを作動して、スポット溶接装置1を被溶接部材100の打点位置から退避させ、次の被溶接部材100の打点位置に移動する。
Thereafter, the energization of the
このように構成された本実施の形態によると、固定側電極15及び可動側電極25によって加圧力が付与された被溶接部材100に副加圧アクチュエータ31により副加圧部39から副加圧力fを付与して固定側電極15と固定側電極25による加圧力FL、FUを制御して被溶接部材100をスポット溶接するにあたり、副加圧アクチュエータ31と副加圧部39との間に配置されたロードセル40により副加圧部39から被溶接部材100に付与する実際の副加圧力を検出し、ロードセル40により検知された実副加圧力と予め設定された設定副加圧力を比較して副加圧アクチュエータ31による副加圧力を設定副加圧力になるように制御することで、副加圧アクチュエータ31等の内部機械的損失等による影響がなく、予め設定した高精度の副加圧力fが付与され、剛性の異なる板材を重ねた被溶接部材に対する優れた溶接品質が得られる。
According to the present embodiment configured as described above, the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態における直動部33のロッド34と可動軸35との間に配置されるロードセル40の取付構造の他の例を図5を参照して説明する。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of invention. For example, another example of the mounting structure of the
図5(a)は概要を示す斜視図であり、(b)は(a)のD−D線断面図である。円柱状のロードセル40の上面40a及び下面40bに板状で複数の取付孔46Aaが穿孔された上側フランジ46A及び複数の取付孔46Baが穿孔された下側フランジ46Bが設けられる。
Fig.5 (a) is a perspective view which shows an outline | summary, (b) is the DD sectional view taken on the line of (a). An
一方、直動部33のロッド34の下端に板状で複数の取付孔47aが形成された上側取付フランジ47が設けられ、可動軸36の上端に板状で複数の取付孔48aが形成された下側取付フランジ48が設けられる。
On the other hand, an upper mounting
このロッド34に設けられた上側取付フランジ47にロードセル40に設けられた上側フランジ46Aを重合して互いの取付孔47a、46Aaに挿入するボルト49a及びナット49bにより締結する。同様に可動軸36に設けられた下側取付フランジ48にロードセル40に設けた下側フランジ46Bを重合して互いの取付孔48a、46Baに挿入するボルト49a及びナット49bにより締結する。このようにしてロッド34と可動軸36との間に配置されたロードセル40は、副加圧部39からの反力、即ち実副加圧力は可動軸36に設けられた下側取付フランジ48及び下側フランジ46Bを介してロードセル40に入力される。
The
また、例えば上記実施の形態では直動部33のロッド34と可動軸35との間にロードセル40を配置したが、副加圧部39による実副加圧力を検知可能な他の位置、例えば副加圧部39と副加圧付与アーム36との間に配置することができる。また、ロードセル40に代えて他の荷重計等の副加圧検出手段を用いることもできる。
Further, for example, in the above embodiment, the
1 スポット溶接装置
10 固定アーム
15 固定側電極(第1溶接電極)
20 加圧アクチュエータ
21 サーボモータ
22 直動部
23 電極アーム
25 可動側電極(第2溶接電極)
30 副加圧付与手段
31 副加圧付与アクチュエータ
32 サーボモータ
33 直動部
34 ロッド
35 可動軸
36 副加圧付与アーム
39 副加圧部
40 ロードセル(副加圧検出手段)
51 溶接コントローラ(溶接制御手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
20
30 Sub-pressure applying means 31
51 Welding controller (welding control means)
Claims (3)
被溶接部材に当接して前記第1溶接電極と協働して前記被溶接部材を挟持する第2溶接電極を被溶接部材に当接して加圧力を付与する加圧位置と被溶接部材から離反する退避位置に移動せしめる加圧アクチュエータと、
副加圧部を前記被溶接部材に当接して副加圧力を付与する副加圧位置と被溶接部材から離反する退避位置に移動せしめる副加圧アクチュエータとを有し、
加圧アクチュエータによって前記第1溶接電極及び第2溶接電極により前記被溶接部材を挟持加圧すると共に副加圧アクチュエータによって副加圧力を付与して前記第1溶接電極及び第2溶接電極に通電して被溶接部材を溶接するスポット溶接装置であって、
副加圧部から被溶接部材に付与される実副加圧力を検出する副加圧検出手段を有し、
前記副加圧部が前記被溶接部材に当接して副加圧力を付与した作動状態において、前記副加圧検出手段により検知された実副加圧力と予め設定された設定副加圧力によって副加圧力が設定副加圧力になるように副加圧アクチュエータを制御する溶接制御手段を備えたことを特徴とするスポット溶接装置。 A first welding electrode;
A pressurizing position where the second welding electrode which contacts the member to be welded and cooperates with the first welding electrode to clamp the member to be welded contacts the member to be welded to apply pressure is separated from the member to be welded. A pressure actuator that is moved to a retracted position,
A sub-pressurizing portion that abuts the sub-pressurizing portion on the member to be welded to apply a sub-pressurizing force, and a sub-pressurizing actuator that moves the sub-pressurizing portion to a retracted position away from the member to be welded.
The member to be welded is clamped and pressed by the first welding electrode and the second welding electrode by the pressurizing actuator, and the first welding electrode and the second welding electrode are energized by applying the sub-pressurizing force by the sub-pressurizing actuator. A spot welding apparatus for welding a member to be welded,
Having a sub-pressurization detecting means for detecting an actual sub-pressurizing force applied to the member to be welded from the sub-pressurizing portion;
In an operating state in which the sub-pressurizing unit is in contact with the member to be welded and a sub-pressurizing force is applied, a sub-pressurizing force is detected by an actual sub-pressing force detected by the sub-pressurizing detecting means and a preset sub-pressurizing force. A spot welding apparatus comprising welding control means for controlling a sub-pressurizing actuator so that the pressure becomes a set sub-pressurizing force.
溶接制御手段は、前記副加圧検出手段により検知された実副加圧力と予め設定された設定副加圧力によってサーボモータによる副加圧力が設定副加圧力になるようにモータ電流を制御することを特徴とする請求項1または2に記載のスポット溶接装置。 The sub-pressurizing actuator has a servo motor, and the servo motor applies a sub-pressurizing force corresponding to the supplied motor current to the sub-pressurizing unit,
The welding control means controls the motor current so that the sub pressure applied by the servo motor becomes the set sub pressure by the actual sub pressure detected by the sub pressure detection means and a preset set sub pressure. The spot welding apparatus according to claim 1 or 2, wherein
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