JP5870125B2 - 電極検査を管理するスポット溶接システム及びそれに使用されるロボット - Google Patents

Description

本発明は、スポット溶接システム及びスポット溶接システムに使用されるロボットに関する。

スポット溶接を実行すると、溶接ガンの電極が変形したり、摩滅したり、或いは電極表面に酸化皮膜が付着する。そのため、電極表面を研磨する研磨工程（ドレッシング）が定期的に実施される。ドレッシングを行うと、電極の先端位置が変化するので、電極先端の位置を再度検出する必要がある。

特許文献１には、ロボットのスポット溶接ガンにおける電極摩耗量を補正する電極摩耗補正方法が開示されている。この電極摩耗補正方法によれば、電極チップ交換時と、サイクル運転中とにおいて、それぞれ異なる態様で電極摩耗量が算出される。特に、特許文献１によれば、サイクル運転中において、予め試験を通じて得られた所定の比率に従って可動側電極及び固定側電極の摩耗量を配分することによって、摩耗量をより正確に推定することが意図されている。

特開２０００−１７６６４９号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術によれば、電極摩耗量を算出するのに要する時間が短縮されるものの、その効果は単体のロボットに限定される。スポット溶接工程においては、複数のロボットが１つのワークに対して作業を行うことが多い。そのため、各々のロボットの作業時間を管理する必要がある。例えば、複数のロボットが異なる種類の電極検査を実行する場合、所要時間が短い電極検査を実行する一部のロボットは、他のロボットが電極検査を完了するまで次の工程に移行できずに待機する必要がある。そのため、全体として作業効率が低下する原因になりうる。また、特許文献１に開示される技術によれば、サイクル運転中には正確な電極摩耗量の検出が実行されないので、電極の位置決め精度が低下する虞がある。

したがって、複数のロボットに対して実行される電極検査を効率的に管理できるスポット溶接システムが求められている。

本願に係る１番目の態様によれば、スポット溶接ガンをそれぞれ備えた複数のロボットと、各々の前記ロボットにおいて実行される前記スポット溶接ガンの電極を検査する電極検査を管理する検査管理装置と、前記ロボットにおいて実行されるべき電極検査候補を前記検査管理装置に通知する通知部と、を備える、スポット溶接システムであって、各々の前記ロボットは、複数の種類の電極検査のうちのいずれかの電極検査を選択的に実行する検査実行部を備えており、前記検査管理装置は、各々の前記ロボットにおいて実行されるべき電極検査を指示する検査指示部を備えており、前記検査指示部は、各々の前記ロボットの前記通知部から通知される前記電極検査候補に基づいて、各々の前記ロボットにおいて実行されるべき電極検査を指示するように構成される、スポット溶接システムが提供される。
本願に係る２番目の態様によれば、１番目の態様のスポット溶接システムにおいて、各々の前記ロボットは、前記電極検査候補を選択する検査選択部をさらに備える。
本願に係る３番目の態様によれば、２番目の態様のスポット溶接システムにおいて、前記検査選択部は、溶接打点数と、電極研磨回数と、電極位置変化量と、のうちの少なくとも１つに基づいて、前記電極検査候補を選択するように構成される。
本願に係る４番目の態様によれば、１番目の態様のスポット溶接システムにおいて、前記検査管理装置の前記検査指示部は、少なくとも１つの前記ロボットから、所定の電極検査が前記電極検査候補として通知された場合、前記所定の電極検査を前記電極検査候補として通知した前記ロボットを少なくとも含む任意のロボットに対して前記所定の電極検査を実行するよう指示するように構成される。
本願に係る５番目の態様によれば、１番目の態様のスポット溶接システムにおいて、前記検査管理装置の前記検査指示部は、所定の数を超える数の前記ロボットから、又はすべてのロボットの数に対して所定の割合を超える数の前記ロボットから、所定の電極検査が前記電極検査候補として通知された場合、前記所定の電極検査を前記電極検査候補として通知した前記ロボットを少なくとも含む任意のロボットに対して前記所定の電極検査を実行するよう指示するように構成される。
本願に係る６番目の態様によれば、１番目の態様のスポット溶接システムにおいて、前記検査管理装置の前記検査指示部は、前記ロボットから電極検査候補として通知される数が最も多い電極検査を決定し、決定された前記電極検査を前記電極検査候補として通知した前記ロボットを少なくとも含む任意のロボットに対して該電極検査を実行するよう指示するように構成される。
本願に係る７番目の態様によれば、１番目の態様のスポット溶接システムにおいて、前記検査管理装置の前記検査指示部は、前記ロボットのうちの所定のロボットから前記電極検査候補として通知された電極検査を実行するよう、前記所定のロボットを少なくとも含む任意のロボットに対して指示するように構成される。
本願に係る８番目の態様によれば、１番目から７番目のいずれかの態様のスポット溶接システムにおいて、前記スポット溶接ガンは、サーボモータによって駆動される可動電極と、前記可動電極に対向して配置される対向電極と、を備えており、前記可動電極は、前記対向電極に対して接近し、或いは離間するように構成されており、各々の前記ロボットの前記検査実行部は、前記可動電極及び前記対向電極の、基準時の電極位置に対する位置変化量をそれぞれ検出する電極検査を実行可能であるように構成される。
本願に係る９番目の態様によれば、８番目の態様のスポット溶接システムにおいて、各々の前記ロボットの前記検査実行部は、基準時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極と前記対向電極とが互いに接触したときの可動電極の第１の位置を取得する第１の取得部と、検査時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極と前記対向電極とが互いに接触したときの前記可動電極の第２の位置を取得する第２の取得部と、前記可動電極の前記第１の位置と前記第２の位置との間の差分を算出する差分算出部と、所定の割合に従って前記差分を前記可動電極及び前記対向電極に分配し、前記可動電極及び前記対向電極の、基準時の電極位置に対する位置変化量を算出する位置変化量算出部と、を備える。
本願に係る１０番目の態様によれば、８番目又は９番目の態様のスポット溶接システムにおいて、各々の前記ロボットの前記検査実行部は、基準時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極と前記対向電極とが互いに接触したときの前記可動電極の第１の位置を取得する第１の取得部と、検査時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極と前記対向電極とが互いに接触したときの前記可動電極の第２の位置を取得する第２の取得部と、前記可動電極の前記第１の位置と前記第２の位置との間の第１の差分を算出する第１の差分算出部と、基準時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極を、所定の位置に設けられた治具に接触させたときの前記可動電極の第３の位置を取得する第３の取得部と、検査時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極を、所定の位置に設けられた治具に接触させたときの前記可動電極の第４の位置を取得する第４の取得部と、前記可動電極の前記第３の位置と前記第４の位置との間の第２の差分を算出する第２の差分算出部と、前記第１の差分及び前記第２の差分に基づいて、前記可動電極及び前記対向電極の、基準時の電極位置に対する位置変化量を算出する位置変化量算出部と、を備える。
本願に係る１１番目の態様によれば、８番目から１０番目のいずれかの態様のスポット溶接システムにおいて、各々の前記ロボットの前記検査実行部は、基準時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極及び前記対向電極の画像を取得する第１の画像取得部と、前記第１の画像取得部によって取得された前記画像に基づいて、基準時の前記可動電極及び前記対向電極の第１の電極位置をそれぞれ検出する第１の電極位置検出部と、検査時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極及び前記対向電極の画像を取得する第２の画像取得部と、前記第２の画像取得部によって取得された前記画像に基づいて、検査時の前記可動電極及び前記対向電極の第２の電極位置をそれぞれ検出する第２の電極位置検出部と、前記第１の電極位置及び前記第２の電極位置に基づいて、前記可動電極及び前記対向電極の、基準時の電極位置に対する位置変化量を算出する位置変化量算出部と、を備える。
本願に係る１２番目の態様によれば、１１番目の態様のスポット溶接システムにおいて、前記第１の電極位置検出部及び前記第２の電極位置検出部は、前記可動電極及び前記対向電極の先端と基部との間の距離を画像処理によってそれぞれ検出するように構成される。
本願に係る１３番目の態様によれば、１番目から１２番目の態様のいずれかのスポット溶接システムにおいて使用されるロボットが提供される。

上記構成を備えたスポット溶接システムによれば、複数のロボットは、検査管理装置からの指示に従って電極検査を実行する。それにより、ロボットにおいて実行される電極検査がライン全体で効率的に管理されるようになる。したがって、複数のロボットが互いに異なる電極検査を実行する場合に発生しうる待機時間による作業効率の低下を防止でき、スポット溶接システム全体の稼働率が改善される。

本発明の一実施形態に係るスポット溶接システムを示す概略図である。 スポット溶接システムにおいて使用されるロボットの例を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係るスポット溶接システムの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係るスポット溶接システムによって実行される電極検査の処理の流れを示すフローチャートである。 第１の電極検査を実行する検査実行部の機能ブロック図である。 第１の電極検査を説明するためにスポット溶接ガンを拡大して示す拡大図である。 第１の電極検査の処理の流れを示すフローチャートである。 第２の電極検査を実行する検査実行部の機能ブロック図である。 第２の電極検査を説明するためにスポット溶接ガンを拡大して示す拡大図である。 第２の電極検査の処理の流れを示すフローチャートである。 第３の電極検査を実行する検査実行部の機能ブロック図である。 第３の電極検査の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の別の実施形態に係るスポット溶接システムを示す概略図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される実施形態の構成要素は、本発明の理解を助けるために縮尺が適宜変更されている。

図１は、本発明の一実施形態に係るスポット溶接システム１０を示す概略図である。スポット溶接システム１０は、スポット溶接を行う複数のロボット２０と、各々のロボット２０を制御する制御装置２２と、スポット溶接システム１０全体を制御するライン制御盤１２と、を備えている。

図２は、スポット溶接システム１０において使用されるロボット２０の例を示す概略図である。ロボット２０は、一般的な多関節ロボットである。例えば、ロボット２０は、床に固定される基台２４と、鉛直方向に延びる軸線Ｘ１回りに回転可能であるように基台２４に取付けられる回転胴２６と、一端において軸線Ｘ２回りに回転可能であるように回転胴２６に取付けられる下部アーム２８と、下部アーム２８の他端において軸線Ｘ３回りに回転可能であるように下部アーム２８に取付けられる上部アーム３０と、軸線Ｘ３に対して垂直な軸線Ｘ４回りに回転可能であるように上部アーム３０に取付けられる手首要素３２と、手首要素３２に取付けられるスポット溶接ガン４０と、を備えている。ロボット２０は、図示されないワークに対してスポット溶接を行えるように制御装置２２によってその位置及び姿勢が制御される。

スポット溶接ガン４０は、手首要素３２に取付けられるガンアーム４２と、サーボモータ４４によって駆動される可動電極４６と、可動電極４６に対向して配置される対向電極４８と、を備えている。可動電極４６は、サーボモータ４４によって対向電極４８に対して接近し、或いは離間するように駆動される。

スポット溶接を行う際には、可動電極４６と対向電極４８との間に図示されないワークを挟持した状態でそれら電極間に電圧を印加する。なお、図示されるスポット溶接ガン４０においては、対向電極４８はガンアーム４２に固定されているものの、対向電極４８が、追加のサーボモータによって駆動されるように構成されてもよい。

また、本発明において使用可能なロボットは、本明細書において説明される図示された例に限定されない。スポット溶接ガン４０を図示されないワークに対して移動させられる構成であれば、任意のタイプの多関節ロボットが使用される。

また、図示されないものの、例えばワークを把持可能なハンドを先端に備えた多関節ロボットが使用されてもよい。その場合、所定の位置に固定されたスポット溶接ガンに対してワークを移動させ、スポット溶接を実行するようにロボットの位置及び姿勢が制御される。

制御装置２２は、ロボット２０の位置及び姿勢を、ひいてはスポット溶接ガン４０の位置及び姿勢を制御する。図示される制御装置２２は、スポット溶接ガン４０を制御するスポット溶接制御装置を内蔵している。しかしながら、制御装置２２とは別個のスポット溶接制御装置によってスポット溶接ガン４０が制御されてもよい。

スポット溶接制御装置は、通信手段５０，５２，５４を介して、ライン制御盤１２に設けられた検査管理装置６０に接続されている。通信手段は、例えばデバイスネット又はＣＣ−ＬＩＮＫなどのフィールドバスである。或いは、通信手段は、信号ごとに用意された端子を介して互いに接続されるスポット溶接制御装置とライン制御盤１２との間で送受信される信号のＯＮ／ＯＦＦを切替えられる任意の構成を有していてもよい。検査管理装置６０は、各々のロボット２０において実行されるべき電極状態の検査を管理する作用を有する。電極検査の詳細については後述する。

図３は、本発明の一実施形態に係るスポット溶接システム１０の機能ブロック図である。なお、図３においては、簡単のため、１つのロボット２０の制御装置２２の機能ブロックのみが示されている。図示されるように、制御装置２２は、検査選択部６２と、通知部６４と、検査実行部６６と、を備えている。

検査実行部６６は、ロボット２０において複数の種類の電極検査のうちのいずれかの電極検査を選択的に実行する作用を有する。検査実行部６６によって実行されうる電極検査には、例えば電極の摩耗量を検出する工程、電極の取付角度を検出する工程、及び電極先端の直径を測定する工程、並びにそれらの組合せが含まれるものの、それらには限定されない。すなわち、検査実行部６６によって実行される電極検査には、ロボット２０において実行される必要がある任意のタイプの電極検査が含まれてもよい。

検査選択部６２は、ロボット２０において実行されるべき電極検査の候補を自律的に選択する作用を有する。検査選択部６２が、どのようにして電極検査の候補を選択するのかは特に限定されない。例えば、検査選択部６２は、スポット溶接ガン４０によって実行された溶接打点数、ドレッシングの回数、又は電極位置変化量（電極摩耗量）に基づいて、電極検査の候補を選択するように構成される。或いは、検査選択部６２は、それら情報を任意に組合せて電極検査の候補を選択するように構成されてもよい。また、検査選択部６２は、定期的に所定の種類の電極検査を選択するように構成されてもよい。

通知部６４は、ロボット２０において実行されるべき電極検査の候補を検査管理装置６０に通知する作用を有する。本実施形態によれば、通知部６４によって通知される電極検査の候補は、検査選択部６２によって選択される。しかしながら、代替的な実施形態において、通知部６４は、例えばオペレータによって外部から指定される電極検査の候補を検査管理装置６０に通知するように構成されてもよい。例えば、或る電極検査が候補として通知される場合、その電極検査に対応する予め定められた番号の信号がＯＮに切替えられる。

図３に示されるように、検査管理装置６０は、検査指示部６８を備えている。検査指示部６８は、各々のロボット２０において実行されるべき電極検査を指示する作用を有する。例えば、検査指示部６８は、制御装置２２の通知部６４から通知される電極検査の候補に基づいて、各々のロボット２０において実行されるべき電極検査を決定するように構成される。しかしながら、検査指示部６８は、代替的な実施形態において、例えばオペレータによって外部から指定される電極検査を実行するよう、各々のロボット２０に指示するように構成されてもよい。

また、検査指示部６８は、ライン制御盤１２に組込まれたシーケンスに従って電極検査を実行するよう、各々のロボット２０に指示するように構成されてもよい。例えば、ライン制御盤１２には、スポット溶接作業プログラム又は電極検査プログラムなどの各種プログラムの起動回数に応じて電極検査の種類を切替えるように指示するシーケンスが組込まれていてもよい。例えば、或る電極検査が指示される場合、その電極検査に対応する予め定められた番号の信号がＯＮに切替えられる。

検査実行部６６は、検査管理装置６０の検査指示部６８からの指示に従って、該検査実行部６６に関連付けられたロボット２０において電極検査を実行する。

図４は、本発明の一実施形態に係るスポット溶接システム１０によって実行される電極検査の処理の流れを示すフローチャートである。電極検査は、一般的にドレッシングを行った直後、或いは電極を交換した直後に行われる。なお、スポット溶接システム１０のすべてのロボット２０において電極検査が実行されてもよいし、一部のロボット２０のみにおいて電極検査が実行されてもよい。

本実施形態によれば、ロボット２０において電極検査が実行されるとき、先ず、電極検査を実行する対象となる各々のロボット２０において、検査選択部６２が起動され、実行されるべき電極検査の候補が選択される（ステップＳ１１）。

ステップＳ１１において各々のロボット２０において選択された電極検査の候補は、通知部６４によって検査管理装置６０に入力される（ステップＳ１２）。

検査管理装置６０は、各々のロボット２０によって選択された電極検査の候補に基づいて、各々のロボット２０において実行されるべき電極検査を決定する。検査管理装置６０の検査指示部６８は、そうして決定された電極検査を実行するよう各々のロボット２０の検査実行部６６に指示する（ステップＳ１３）。

検査実行部６６は、検査管理装置６０からの指示に従って電極検査を関連付けられたロボット２０において実行する（ステップＳ１４）。

このように、本実施形態によれば、各々のロボットにおいて実行される電極検査が検査管理装置によって指示される。それにより、電極検査を行う複数のロボットにおいて同一の電極検査が実行されるのが保証されるので、電極検査の所要時間の差に起因して一部のロボットに待機時間が発生するのを防止できる。したがって、ライン全体としての稼働率が向上する。代替的な実施形態において、ライン制御盤１２に組込まれたシーケンスに従って電極検査を実行するよう各々のロボット２０が指示される場合、ステップＳ１１及びステップＳ１２は省略されてもよい。

また、本実施形態によれば、各々のロボットが自律的に電極検査の候補を選択できるので、各々のロボットの状態に応じた適切な電極検査の候補が選択されるようになる。

また、通知部がロボットに付与されることによって、ロボットによって選択された電極検査の候補を検査管理装置に通知できるようになる。

さらに、検査管理装置が、各々のロボットによって選択された電極検査の候補に基づいて各々のロボットに対して電極検査を指示するので、ロボットの状況に応じた適切な電極検査が実行されるようになる。

図５〜図１２を参照して、ロボット２０において実行される電極検査の例について説明する。以下、電極の摩耗量を検出することを目的として一対の電極（可動電極４６及び対向電極４８）の位置変化量を算出する例について述べるものの、各々のロボット２０において実行されうる電極検査は、以下の具体例に限定されないことに留意されたい。

（１）第１の電極検査
図５は、第１の電極検査を実行する検査実行部６６の機能ブロック図である。検査実行部６６は、第１の取得部７０と、第２の取得部７２と、差分算出部７４と、位置変化量算出部７６と、を備えている。第１の電極検査は、基準時、例えば未使用の可動電極４６及び対向電極４８の先端の位置と、検査時、例えばドレッシングを行った直後、又は電極を交換した直後における可動電極４６及び対向電極４８の先端の位置と、に基づいて、可動電極４６及び対向電極４８の先端の位置変化量をそれぞれ算出するために実行される。

第１の取得部７０は、基準時においてスポット溶接ガン４０の可動電極４６と対向電極４８とが互いに接触したときの可動電極４６の位置（第１の位置）を取得する。図６に示されるように、サーボモータ４４を駆動して可動電極４６を対向電極４８に接触するまで移動させる。そして、図示されないエンコーダなどの位置検出手段を介してそのときのサーボモータ４４の回転位置を検出し、それにより可動電極４６の位置を取得する。

第２の取得部７２は、検査時においてスポット溶接ガン４０の可動電極４６と対向電極４８とが互いに接触したとき（図６参照）の可動電極４６の位置（第２の位置）を第１の取得部７０と同様の方法で取得する。第１の取得部７０及び第２の取得部７２によって取得された可動電極４６の第１の位置及び第２の位置の情報は、差分算出部７４にそれぞれ出力される。

差分算出部７４は、可動電極４６の第１の位置及び第２の位置との間の差分を算出する。基準時の可動電極４６の位置と、検査時の可動電極４６の位置との差分は、基準時から検査時までの間に、可動電極４６及び対向電極４８が摩滅した量の合計に相当する。

位置変化量算出部７６は、差分算出部７４によって算出された差分を所定の割合に従って可動電極４６及び対向電極４８に分配し、各々の電極４６，４８の先端の位置の、基準時の位置に対する位置変化量を算出する。差分を分配する割合は、例えば試験を通じて予め決定される。

図７は、第１の電極検査の処理の流れを示すフローチャートである。前述したように、第１の電極検査においては、基準時において可動電極４６と対向電極４８とが互いに接触したときの可動電極４６の位置が第１の取得部７０によって取得される（ステップＳ２１）。基準時の可動電極４６の位置は、例えば制御装置２２に記憶される。

そして、電極検査を実行する際に、再び可動電極４６を対向電極４８に接触させ、そのときの可動電極４６の位置が第２の取得部７２によって取得される（ステップＳ２２）。

次いで、検査実行部６６の差分算出部７４が、ステップＳ２１及びステップＳ２２において取得された可動電極４６の基準時の位置と、検査時の位置と、に基づいてそれらの差分を算出する（ステップＳ２３）。

位置変化量算出部７６は、ステップＳ２３において算出された可動電極４６の位置の差分を所定の割合に従って分配し、可動電極４６及び対向電極４８それぞれの位置変化量を算出する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４において算出される各々の位置変化量は、可動電極４６及び対向電極４８の先端の摩滅量に相当する。

第１の電極検査においては、検査時に可動電極４６を対向電極４８に接触させるとともにそのときの可動電極４６の位置を検出すれば、後は計算によって可動電極４６及び対向電極４８の摩耗量を求めることができる。したがって、比較的短時間で電極検査を実行できる。

（２）第２の電極検査
図８は、第２の電極検査を実行する検査実行部６６の機能ブロック図である。検査実行部６６は、第１の取得部８０と、第２の取得部８２と、第３の取得部８４と、第４の取得部８６と、第１の差分算出部８８と、第２の差分算出部９０と、位置変化量算出部９２と、を備えている。第２の電極検査は、第１の電極検査と同様に、基準時及び検査時の可動電極４６の位置を取得することによって、可動電極４６及び対向電極４８の位置変化量、すなわち摩滅量を決定する。

第１の取得部８０は、基準時においてスポット溶接ガン４０の可動電極４６と対向電極４８とが互いに接触したときの可動電極の位置（第１の位置）を取得する。第２の取得部８２は、検査時においてスポット溶接ガンの可動電極４６と対向電極４８とが互いに接触したときの可動電極４６の位置（第２の位置）を取得する。第１の差分算出部８８は、基準時及び検査時において取得される可動電極４６の位置の差分（第１の差分）を算出する。このように、第１の取得部８０、第２の取得部８２及び第１の差分算出部８８は、第１の電極検査に関連して説明した第１の取得部７０、第２の取得部７２及び差分算出部７４と同様の作用を有する。

第３の取得部８４は、基準時においてスポット溶接ガン４０の可動電極４６を治具９４に接触させたときの可動電極４６の位置（第３の位置）を取得する。図９は、可動電極４６が治具９４に接触した状態の例を示している。治具９４は、例えば平滑面を有する板材で、所定の位置に固定されている。

ロボット２０がスポット溶接ガン４０をアーム先端に備えている場合は、スポット溶接ガン４０を所定の位置に固定された治具９４の近傍まで移動させてから、可動電極４６を移動させて治具９４に接触させる。他方、スポット溶接ガン４０が所定の位置に固定されている場合は、エアシリンダなどの動力付与手段によって治具９４を可動電極４６と対向電極４８との間に移動させる。そして、可動電極４６を移動させて可動電極４６を治具９４に接触させる。

第４の取得部８６は、検査時においてスポット溶接ガン４０の可動電極４６を治具９４に接触させたときの可動電極４６の位置（第４の位置）を取得する。このとき使用される治具９４は、第３の取得部８４によって可動電極４６の位置を取得したときに使用された治具９４と同一の部材であり、かつ同じ位置に固定されたものである。可動電極４６を治具９４に接触させる手順は、第３の取得部８４に関連して説明した手順と同様である。

第２の差分算出部９０は、第３の取得部８４によって取得された可動電極４６の第３の位置と、第４の取得部８６によって取得された可動電極４６の第４の位置と、に基づいて、それら可動電極４６の位置の差分（第２の差分）を算出する。第２の差分算出部９０によって求められる差分は、検査時における可動電極４６の先端位置の、基準時に対する変化量に相当する。したがって、第２の差分を算出することによって、可動電極４６の摩滅量を決定できる。

位置変化量算出部９２は、第１の差分算出部８８及び第２の差分算出部９０によってそれぞれ算出される第１の差分と、第２の差分と、に基づいて、可動電極４６及び対向電極４８の、基準時に対する先端位置の変化量を算出する。すなわち、前述したように、第１の差分は、可動電極４６及び対向電極４８の摩滅量の合計を表すのに対し、第２の差分は、可動電極４６のみの摩滅量を表す。したがって、第１の差分から第２の差分を減算すれば、対向電極４８の摩滅量（位置変化量）が求められる。

図１０は、第２の電極検査の処理の流れを示すフローチャートである。第２の電極検査においては、基準時において可動電極４６の２つの位置を取得する（ステップＳ３１，Ｓ３２）。すなわち、ステップＳ３１において可動電極４６が対向電極４８に接触しているとき（図６参照）の可動電極４６の位置が、第１の取得部８０によって取得される。また、ステップＳ３２において、可動電極４６が治具９４に接触しているとき（図９参照）の可動電極４６の位置が、第３の取得部８４によって取得される。ステップＳ３１，Ｓ３２において取得された可動電極４６の位置は、例えば制御装置２２に記憶される。

同様に、検査時においても可動電極４６の２つの位置を取得する（ステップＳ３３，Ｓ３４）。すなわち、ステップＳ３３において可動電極４６が対向電極４８に接触しているとき（図６参照）の可動電極４６の位置が、第２の取得部８２によって取得される。また、ステップＳ３４において、可動電極４６が治具９４に接触しているとき（図９参照）の可動電極４６の位置が、第４の取得部８６によって取得される。

続いて、ステップＳ３１，Ｓ３３においてそれぞれ取得された基準時及び検査時における可動電極４６の位置の差分（第１の差分）が第１の差分算出部８８によって算出される（ステップＳ３５）。さらに、ステップＳ３２，Ｓ３４においてそれぞれ取得された基準時及び検査時における可動電極４６の位置の差分（第２の差分）が第２の差分算出部９０によって算出される（ステップＳ３６）。

最後に、ステップＳ３７において、可動電極４６及び対向電極４８の位置変化量が位置変化量算出部９２によって算出される（ステップＳ３７）。

このような第２の電極検査によれば、治具９４に対して可動電極４６を接触させ、そのときの可動電極４６の位置を取得する追加の工程が必要になるので、第１の電極検査に比較すると所要時間が長くなる。他方、可動電極４６及び対向電極４８の位置変化量をそれぞれ正確に測定できる利点がある。

（３）第３の電極検査
図１１は、第３の電極検査を実行する検査実行部６６の機能ブロック図である。検査実行部６６は、第１の画像取得部１００と、第２の画像取得部１０２と、第１の電極位置検出部１０４と、第２の電極位置検出部１０６と、位置変化量算出部１０８と、を備えている。

第１の画像取得部１００及び第２の画像取得部１０２は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの公知の撮像素子を利用して可動電極４６及び対向電極４８の画像をそれぞれ取得する。第１の画像取得部１００は、基準時における可動電極４６及び対向電極４８の画像を取得する。また、第２の画像取得部１０２は、検査時における可動電極４６及び対向電極４８の画像を取得する。

例えば、第１の画像取得部１００又は第２の画像取得部１０２によって制御されるカメラなどの画像取得手段は所定の位置に固定されており、スポット溶接ガン４０は、ロボット２０のアーム先端に取付けられる。その場合、撮像工程を実行するために、ロボット２０の位置及び姿勢を制御して、可動電極４６及び対向電極４８を撮像可能な位置までスポット溶接ガン４０を移動させる。

代替的な実施形態において、スポット溶接ガン４０が所定の位置に固定されている場合、画像取得手段は、可動電極４６及び対向電極４８を撮像可能な予め定められた位置に固定される。或いは、画像取得手段がロボット２０のアーム先端に取付けられていて可動電極４６及び対向電極４８を撮像可能な位置まで画像取得手段を移動させられるようになっていてもよい。

第１の電極位置検出部１０４は、第１の画像取得部１００によって取得された画像を処理して、各々の電極の基部及び先端の位置を特定するとともに、基部と先端との間の距離、すなわち各々の電極の長さを検出する。このようにして、第１の電極位置検出部１０４は、基準時の可動電極４６及び対向電極４８の位置（例えば先端の位置）を検出する。第２の電極位置検出部１０６は、第１の電極位置検出部１０４と同様に作用し、検査時の可動電極４６及び対向電極４８の位置を検出する。

図１２は、第３の電極検査の処理の流れを示すフローチャートである。第３の電極検査においては、第１の画像取得部１００によって、基準時の可動電極４６及び対向電極４８の画像が取得される（ステップＳ４１）とともに、第１の電極位置検出部１０４によって、可動電極４６及び対向電極４８の電極位置が検出される（ステップＳ４２）。ステップＳ４２において検出された基準時における可動電極４６及び対向電極４８の位置は、例えば制御装置２２に記憶される。

さらに、検査時において、第２の画像取得部１０２によって、可動電極４６及び対向電極４８の画像が再び取得される（ステップＳ４３）。そして、第２の電極位置検出部１０６によって、検査時の可動電極４６及び対向電極４８の電極位置が検出される（ステップＳ４４）。

位置変化量算出部１０８は、基準時の電極位置と検査時の電極位置とを互いに比較することによって、可動電極４６及び対向電極４８の位置変化量を算出する（ステップＳ４５）。

第３の電極検査によれば、可動電極４６及び対向電極４８の画像に基づいて電極位置の変化量が算出されるので、各々の電極の位置変化量を正確に算出できる利点がある。

第１〜第３の電極検査によって得られた可動電極４６及び対向電極４８の摩滅量（位置変化量）は、スポット溶接を実行する際のロボット２０の位置及び姿勢、或いは可動電極４６の指令位置を補正するのに使用される。また、電極交換が必要であるか否かの判定に利用されてもよい。

図３に関連して前述したように、本発明の一実施形態によれば、ロボット２０は検査選択部６２を備えており、自律的に実行されるべき電極検査の候補を選択する。以下、ロボット２０が電極検査の候補を選択する方法について、前述した第１の電極検査及び第２の電極検査のいずれかを選択する選択方法を例として説明する。

（１）第１の選択方法
前述したように、第１の電極検査は、第２の電極検査に比べて短時間で終了するので、ラインの稼働率を向上させる点を優先すれば、第１の電極検査を実行するのが好ましい。他方、第２の電極検査はより正確に電極の位置変化量を検出できるので、スポット溶接工程の精度を向上させる観点からは、第２の電極検査を定期的に実行するのが好ましい。

そこで、第１の選択方法によれば、直近に実行された第１の電極検査によって検出された電極の位置変化量と、同じく直近に実行された第２の電極検査によって検出された電極の位置変化量と、の差分を求める。そして、それら電極の位置変化量の差分が閾値未満である場合、検査選択部６２は、第１の電極検査を電極検査の候補として選択する。他方、位置変化量の差分が閾値以上である場合は、第２の電極検査が選択される。

電極位置変化量（摩滅量）は、スポット溶接を実行する度に徐々に大きくなるので、第１の電極検査を複数回繰り返し実行すれば、位置変化量の差分が徐々に大きくなる。したがって、この選択方法によれば、第１の電極検査を電極検査の候補として主に選択しながら、定期的に第２の電極検査が選択されるようになる。したがって、正確な位置変化量の検出と、稼働率の向上を両立させられる。

（２）第２の選択方法
第２の選択方法によれば、スポット溶接を行った回数、すなわち溶接打点数に従って電極検査の候補が決定される。例えば打点数を制御装置２２に内蔵されるカウンタに記憶させ、カウンタの値が閾値未満の場合には第１の電極検査を選択する。他方、カウンタの値が閾値以上である場合には、第２の電極検査が選択されるようにする。第２の電極検査が実際に実行された場合、カウンタに記憶された打点数がいったんリセットされる。この選択方法に従って電極検査の候補を選択すれば、主として第１の電極検査が選択されるとともに、第２の電極検査が定期的に選択されるようになる。

（３）第３の選択方法
第３の選択方法によれば、電極研磨（ドレッシング）を行った回数に従って電極検査の候補が決定される。第２の選択方法と同様に、ドレッシングの回数をカウンタに記憶させ、カウンタの値を閾値と比較することによって、第１の電極検査又は第２の電極検査が選択される。このようにすれば、第１の選択方法及び第２の選択方法と同様に、主として第１の電極検査が選択されるとともに、第２の電極検査が定期的に選択されるようになる。

次に、ロボット２０の通知部６４から通知される電極検査の候補に基づいて、検査指示部６８がロボット２０において実際に実行されるべき電極検査を決定する方法の例について説明する。

（１）第１の決定方法
第１の決定方法によれば、スポット溶接システム１０に含まれる複数のロボット２０のうちの少なくとも１つのロボット２０が第２の電極検査を電極検査の候補として選択した場合（条件１）、電極検査の対象となるすべてのロボット２０に対して第２の電極検査を実行するよう指示する。そして、条件１を満足しない場合には、第１の電極検査を実行するよう各々のロボット２０に対して指示する。この決定方法によれば、所定の電極検査（この場合は第２の電極検査）を優先的に実行できるようになる。

（２）第２の決定方法
第２の決定方法によれば、スポット溶接システム１０に含まれる複数のロボット２０のうちの所定の数のロボットから第２の電極検査が電極検査の候補として通知された場合（条件２）に、電極検査の対象となるすべてのロボット２０に対して第２の電極検査を実行するよう指示する。或いは、全体のロボット２０の数に対して所定の割合を超える数のロボット２０から第２の電極検査が電極検査の候補として通知された場合（条件３）に、各々のロボット２０に対して第２の電極検査を実行するよう指示するようにしてもよい。また、或いは条件２及び条件３の両方を満足する場合（条件４）に、第２の電極検査を実行対象として決定してもよい。そして、条件２〜４のいずれも満足しない場合には、第１の電極検査を実行するよう各々のロボット２０に対して指示する。この決定方法によれば、所定の電極検査（例えば第２の電極検査）を実行する優先度を任意に調整することができる。

（３）第３の決定方法
第３の決定方法によれば、ロボット２０から通知された電極検査の候補のうち、最も通知された数の多い電極検査を実行するよう各々のロボット２０に指示するように、検査指示部６８が構成される。この決定方法によれば、スポット溶接システム１０に含まれる全体のロボット２０の状況に応じた適切な電極検査を実行できるようになる。

（４）第４の決定方法
第４の決定方法によれば、所定のロボット２０をマスタロボットとして予め設定しておき、マスタロボットから通知された電極検査の候補を各々のロボット２０に実行指示するように、検査指示部６８が構成される。この決定方法によれば、所定のロボットの状況に応じた適切な電極検査を実行できるようになる。

図１３は、本発明の別の実施形態に係るスポット溶接システム１０’を示す概略図である。本実施形態によれば、検査管理装置６０が、１つのロボット２０を制御する制御装置２２に設けられている。そして、他のロボット２０は、通信手段１１０，１１２を介して検査管理装置６０に接続されている。通信手段は、例えばデバイスネット又はＣＣ−ＬＩＮＫなどのフィールドバスである。或いは、通信手段は、信号ごとに用意された端子を介して互いに接続されるスポット溶接制御装置とライン制御盤１２との間で送受信される信号のＯＮ／ＯＦＦを切替えられる任意の構成を有していてもよい。このように、スポット溶接システムは、種々の構成を有していてもよい。図１及び図１３には、３つのロボット２０が示されているものの、２つのロボット２０或いは４つ又はそれ以上のロボット２０が使用されてもよいことを当業者は認識するであろう。

また、電極の位置変化量を検出するために、前述した方法の他にも光学式センサを使用してもよい。すなわち、基準時の電極の位置と、検査時の電極の位置とをそれぞれ光学式センサによって検出し、検出結果を比較することによって電極の位置変化量が求められる。ロボットは、前述した第１〜第３の電極検査を含め、任意の組合せの電極検査を選択的に実行できるように構成されうる。

以上、本発明の種々の実施形態及び変形例を説明したものの、他の形態によっても本発明の意図される作用効果を奏することができることは当業者に自明である。特に、本発明の範囲を逸脱することなく前述した実施形態の構成要素を削除ないし置換することが可能であるし、公知の手段をさらに付加することが可能である。また、本明細書において明示的又は暗示的に開示される複数の実施形態の特徴を任意に組合せることによっても本発明を実施できることは当業者に自明である。

１０ スポット溶接システム
１０’ スポット溶接システム
２０ ロボット
２２ 制御装置
４０ スポット溶接ガン
４４ サーボモータ
４６ 可動電極
４８ 対向電極
６０ 検査管理装置
６２ 検査選択部
６４ 通知部
６６ 検査実行部
６８ 検査指示部
７０ 第１の取得部
７２ 第２の取得部
７４ 差分算出部
７６ 位置変化量算出部
８０ 第１の取得部
８２ 第２の取得部
８４ 第３の取得部
８６ 第４の取得部
８８ 第１の差分算出部
９０ 第２の差分算出部
９２ 位置変化量算出部
９４ 治具
１００ 第１の画像取得部
１０２ 第２の画像取得部
１０４ 第１の電極位置検出部
１０６ 第２の電極位置検出部
１０８ 位置変化量算出部

Claims (13)

1. スポット溶接ガンをそれぞれ備えた複数のロボットと、各々の前記ロボットにおいて実行される前記スポット溶接ガンの電極を検査する電極検査を管理する検査管理装置と、前記ロボットにおいて実行されるべき電極検査候補を前記検査管理装置に通知する通知部と、を備える、スポット溶接システムであって、
   各々の前記ロボットは、複数の種類の電極検査のうちのいずれかの電極検査を選択的に実行する検査実行部を備えており、
   前記検査管理装置は、各々の前記ロボットにおいて実行されるべき電極検査を指示する検査指示部を備えており、
   前記検査指示部は、各々の前記ロボットの前記通知部から通知される前記電極検査候補に基づいて、各々の前記ロボットにおいて実行されるべき電極検査を指示するように構成される、スポット溶接システム。
2. 各々の前記ロボットは、前記電極検査候補を選択する検査選択部をさらに備える、請求項１に記載のスポット溶接システム。
3. 前記検査選択部は、溶接打点数と、電極研磨回数と、電極位置変化量と、のうちの少なくとも１つに基づいて、前記電極検査候補を選択するように構成される、請求項２に記載のスポット溶接システム。
4. 前記検査管理装置の前記検査指示部は、少なくとも１つの前記ロボットから、所定の電極検査が前記電極検査候補として通知された場合、前記所定の電極検査を前記電極検査候補として通知した前記ロボットを少なくとも含む任意のロボットに対して前記所定の電極検査を実行するよう指示するように構成される、請求項１に記載のスポット溶接システム。
5. 前記検査管理装置の前記検査指示部は、所定の数を超える数の前記ロボットから、又はすべてのロボットの数に対して所定の割合を超える数の前記ロボットから、所定の電極検査が前記電極検査候補として通知された場合、前記所定の電極検査を前記電極検査候補として通知した前記ロボットを少なくとも含む任意のロボットに対して前記所定の電極検査を実行するよう指示するように構成される、請求項１に記載のスポット溶接システム。
6. 前記検査管理装置の前記検査指示部は、前記ロボットから電極検査候補として通知される数が最も多い電極検査を決定し、決定された前記電極検査を前記電極検査候補として通知した前記ロボットを少なくとも含む任意のロボットに対して該電極検査を実行するよう指示するように構成される、請求項１に記載のスポット溶接システム。
7. 前記検査管理装置の前記検査指示部は、前記ロボットのうちの所定のロボットから前記電極検査候補として通知された電極検査を実行するよう、前記所定のロボットを少なくとも含む任意のロボットに対して指示するように構成される、請求項１に記載のスポット溶接システム。
8. 前記スポット溶接ガンは、サーボモータによって駆動される可動電極と、前記可動電極に対向して配置される対向電極と、を備えており、前記可動電極は、前記対向電極に対して接近し、或いは離間するように構成されており、
   各々の前記ロボットの前記検査実行部は、前記可動電極及び前記対向電極の、基準時の電極位置に対する位置変化量をそれぞれ検出する電極検査を実行可能であるように構成される、請求項１から７のいずれか１項に記載のスポット溶接システム。
9. 各々の前記ロボットの前記検査実行部は、
   基準時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極と前記対向電極とが互いに接触したときの可動電極の第１の位置を取得する第１の取得部と、
   検査時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極と前記対向電極とが互いに接触したときの前記可動電極の第２の位置を取得する第２の取得部と、
   前記可動電極の前記第１の位置と前記第２の位置との間の差分を算出する差分算出部と、
   所定の割合に従って前記差分を前記可動電極及び前記対向電極に分配し、前記可動電極及び前記対向電極の、基準時の電極位置に対する位置変化量を算出する位置変化量算出部と、
   を備える、請求項８に記載のスポット溶接システム。
10. 各々の前記ロボットの前記検査実行部は、
    基準時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極と前記対向電極とが互いに接触したときの前記可動電極の第１の位置を取得する第１の取得部と、
    検査時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極と前記対向電極とが互いに接触したときの前記可動電極の第２の位置を取得する第２の取得部と、
    前記可動電極の前記第１の位置と前記第２の位置との間の第１の差分を算出する第１の差分算出部と、
    基準時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極を、所定の位置に設けられた治具に接触させたときの前記可動電極の第３の位置を取得する第３の取得部と、
    検査時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極を、所定の位置に設けられた治具に接触させたときの前記可動電極の第４の位置を取得する第４の取得部と、
    前記可動電極の前記第３の位置と前記第４の位置との間の第２の差分を算出する第２の差分算出部と、
    前記第１の差分及び前記第２の差分に基づいて、前記可動電極及び前記対向電極の、基準時の電極位置に対する位置変化量を算出する位置変化量算出部と、
    を備える、請求項８又は９に記載のスポット溶接システム。
11. 各々の前記ロボットの前記検査実行部は、
    基準時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極及び前記対向電極の画像を取得する第１の画像取得部と、
    前記第１の画像取得部によって取得された前記画像に基づいて、基準時の前記可動電極及び前記対向電極の第１の電極位置をそれぞれ検出する第１の電極位置検出部と、
    検査時において前記スポット溶接ガンの前記可動電極及び前記対向電極の画像を取得する第２の画像取得部と、
    前記第２の画像取得部によって取得された前記画像に基づいて、検査時の前記可動電極及び前記対向電極の第２の電極位置をそれぞれ検出する第２の電極位置検出部と、
    前記第１の電極位置及び前記第２の電極位置に基づいて、前記可動電極及び前記対向電極の、基準時の電極位置に対する位置変化量を算出する位置変化量算出部と、
    を備える、請求項８から１０のいずれか１項に記載のスポット溶接システム。
12. 前記第１の電極位置検出部及び前記第２の電極位置検出部は、前記可動電極及び前記対向電極の先端と基部との間の距離を画像処理によってそれぞれ検出するように構成される、請求項１１に記載のスポット溶接システム。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載のスポット溶接システムにおいて使用されるロボット。

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