JP6084131B2 - 研磨システムおよびスポット溶接システム - Google Patents

Description

開示の実施形態は、研磨システムおよびスポット溶接システムに関する。

従来、自動車部品の組み立て等に広く利用されているスポット溶接機は、溶接処理を長期間にわたって行うと、ワークを挟持する電極部位である溶接チップが摩耗したり、溶接チップの表面に溶接屑が付着したりして、精度よく溶接できなくなる問題があった。このため、研磨機であるドレッサーを用いて定期的に溶接チップを研磨し、表面を一定の状態に保つことが行われてきた。

また、溶接の品質を一定に保つためには、溶接チップの表面を一定の状態に保つだけでなく、研磨加工に伴い変化する溶接チップの先端位置を把握し、ワークの挟持動作に反映させることが重要である。溶接チップを研磨した後、さらに溶接チップの先端位置の測定を行う研磨システムとしては、たとえば、特許文献１に記載のものがある。

特開２０１０−３６２３２号公報

しかしながら、上記した従来技術では、溶接チップが一回の研磨の実行により削られる量が一定に定まらない問題があった。このため、過剰に研磨された溶接チップの交換時期が必要以上に早められたり、必要な研磨量が得られないまま溶接工程が再開されてワークの溶接不良が引き起こされたりすることがあった。また、溶接チップの先端位置を測定する工程が研磨とは別に行われるので、スポット溶接機の稼働率を低下させることも生産効率の観点から問題であった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、溶接チップの研磨量を適切な値に保つことができる研磨システムおよびスポット溶接システムを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る研磨システムは、溶接ガンと、検出部と、ドレッサーと、判定部と、指示部とを備える。前記溶接ガンは、相対的に近接することでワークを挟持する一対の挟持部の少なくとも一方に溶接チップを有し、前記ワークに対して移動可能である。前記検出部は、他方の挟持部に対する前記溶接チップの相対的な移動量を検出する。前記ドレッサーは、前記溶接チップを研磨する研磨部を有する。前記判定部は、前記溶接チップが前記研磨部に接触したことを判定してから研磨の実行中に前記検出部によって検出された前記移動量が指定値に達した場合に、前記溶接チップの研磨を停止すると判定する。前記指示部は、前記判定部によって研磨を停止すると判定された場合に、前記溶接チップの研磨の停止を指示する。前記研磨システムは、前記移動量が前記指定値に達する前に、前記溶接チップが前記研磨部に接触をしたことを判定してからの時間が所定時間を超えた場合、異常があると判定する。

実施形態の一態様によれば、溶接チップの研磨量を適切な値に保つことができる研磨システムおよびスポット溶接システムを提供することができる。

図１は、実施形態に係る研磨システムが行う研磨手順を示す図である。 図２は、スポット溶接システムの全体構成を示す図である。 図３Ａは、研磨システムの構成を示すブロック図である。 図３Ｂは、研磨システムの変形例の構成を示すブロック図である。 図４Ａは、加圧力が一定の研磨の実行における動作タイムチャートである。 図４Ｂは、加圧力が増加する研磨の実行における動作タイムチャートである。 図５は、研磨の実行中の一対の溶接チップと研磨部材との位置関係を示す図である。 図６は、研磨システムによって実行される研磨の実行手順を示すフローチャートである。 図７は、溶接チップの寿命予測にかかる部位の構成を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する研磨システムおよびスポット溶接システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

まず、実施形態に係る研磨システムについて図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係る研磨システムが行う研磨手順を示す図である。図１に示すように、抵抗溶接の電極である溶接チップは、不図示の他方の電極との間にワークを挟持して溶接する。溶接チップは、チップ駆動部により挟持方向に移動可能な可動シャンクの先端に取り付けられる。

ところで、溶接チップの先端は、溶接実行回数が増えるに伴い加熱されて変形や摩耗したり、溶接屑を付着させたりして、溶接品質の低下がもたらされる。このため、溶接チップは、一定の溶接実行回数ごとに研磨され、形状や表面が一定の状態に維持される必要がある。

ここで、従来は、研磨の実行が完了するたびに、研磨されて変化する溶接チップの先端の位置を測定する手法が一般的であった。しかしながら、このような従来の手法では、溶接チップが過剰に研磨されることによって、溶接チップの交換時期が必要以上に早められたり、研磨が不十分なまま溶接工程が再開されてワークの溶接不良が引き起こされたりするおそれがあった。

そこで、実施形態に係る研磨システムでは、溶接チップの研磨中に溶接チップの研磨量を随時検出し、所定の条件を満たした場合に研磨を完了することとした。これにより、溶接チップの研磨量を適切な値に保つことが可能となる。

以下では、実施形態に係る研磨システムが溶接チップの研磨を実行する手順について説明する。なお、説明をわかりやすくする観点から、図１に示す研磨部材は、挟持方向には移動しないこととする。

実施形態に係る研磨システムは、溶接チップを研磨する研磨部材を有する。溶接チップは、チップ駆動部により挟持方向に押し出され、先端から研磨されて短くなりながら移動する（ステップＳ１）。

研磨部材としては、回転、揺動または振動等により研磨を実行する砥石、研磨布紙や金属製のカッター等が使用可能である。実施形態に係る研磨システムは移動量検出部を有し、研磨の実行中における溶接チップの移動量である研磨量を検出する（ステップＳ２）。

ここで、実施形態に係る研磨システムは、研磨の実施に先立ってあらかじめ指定された研磨量を指定値として記憶しており、研磨の実行中に検出される研磨量は、かかる指定値と比較される（ステップＳ３）。そして、検出された研磨量が指定値に達した時点で研磨の実行を完了させる（ステップＳ４）。

このように、実施形態に係る研磨システムでは、研磨の実行中に、溶接チップの研磨量が検出される。これにより、従来はバラツキが大きかった研磨の実行ごとの研磨量を、適切な値に制御することが可能となった。たとえば、上記した指定値をワークの溶接品質を維持する最小量の研磨量とすれば、溶接チップを過剰に研磨することなく、経済的に使用することができる。

また、従来は、研磨の不十分な溶接チップでワークの溶接が行われ、溶接不良が起こる問題があった。しかし、実施形態に係る研磨システムでは、研磨量は適切な値に保たれるので、研磨量の不足に起因する問題は起こらない。

さらに、実施形態に係る研磨システムでは、溶接チップの毎回の研磨量を、たとえば、一定の値に保つことが可能となるため、溶接チップの先端の位置を測定する工程を省略することができる。これにより、溶接装置の稼働率を従来以上に向上させることが可能となる。

以上のように、実施形態に係る研磨システムでは、溶接チップの研磨量を適切な値に保つことができる。これにより、従来と比較して、溶接チップのランニングコストの抑制、溶接品質の向上、および、溶接装置の稼働率の向上が同時に実現される。

続いて、実施形態に係る研磨システム２について、図２を用いて説明する。図２は、スポット溶接システムの全体構成を示す図である。なお、説明をわかりやすくする観点から、図２には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標を図示している。したがって、ＸＹ平面に沿った方向は水平方向を指す。

図２に示すように、研磨システム２を備えたスポット溶接システム１は、ロボット１０、ドレッサー２０、および、ロボットコントローラ３０を備える。また、ロボットコントローラ３０はプログラミングペンダント５０を備える。

ロボット１０は、複数のリンク部材１０ａが複数の関節１０ｂにより相対的に可動するように取り付けられた多軸構造の多関節ロボットであり、先端にエンドエフェクタである溶接ガン１１を備える。

ロボットコントローラ３０からロボット１０へ伸びる給電または信号ケーブル１０１の一部は、リンク部材１０ａに沿って取り付けられ、溶接ガン１１の有する溶接トランス１３に接続される。

続いて、溶接ガン１１について説明する。溶接ガン１１は、ロボット１０のアームの先端部のリンク部材１０ａに取り付けられた、ベース部材１２を有する。ベース部材１２には、溶接トランス１３、アーム１４、および、チップガン１６が取り付けられる。

チップガン１６は、溶接チップ１５ａが先端に取り付けられた可動シャンク１６ａ、移動量検出部１８、および、チップ駆動部１７を有する。チップ駆動部１７は、可動シャンク１６ａを軸Ｇに沿って移動させ、溶接チップ１５ａに後述する溶接チップ１５ｂとで挟持動作を行わせる。

アーム１４は、平板状のＵ字型のアームであり、平板上におけるＵ字の開口部を結ぶ線が軸Ｇと一致する。チップガン１６は、Ｕ字の開口部の一方の端点に、溶接チップ１５ａと溶接チップ１５ｂとを向い合せるように取り付けられる。アーム１４の他方の端点には、先端に溶接チップ１５ｂが取り付けられた固定シャンク１４ａが備えられる。

チップ駆動部１７としては、たとえば、サーボモータが使用される。移動量検出部１８は、たとえば、エンコーダが使用され、チップ駆動部１７の動作に基づいて、溶接チップ１５ａが移動した量が検出される。

続いて、ドレッサー２０について説明する。ドレッサー２０は、ボディ２１、床等に固定された支柱２７、および、支柱２７に取り付けられたガイド軸２５ａを有し、ボディ２１の支柱２７側の端部にはベース部材２６が備えられる。

ベース部材２６は、ガイド軸２５ａにＺ軸方向に摺動自在に取り付けられる。また、ガイド軸２５ａは、ベース部材２６をガイド軸２５ａの中立位置に付勢する上下一対のバネ２５ｂおよびバネ２５ｃを有する。

ボディ２１は研磨駆動部２２、ドレッサー検出部２３、および、研磨部２４を有する。研磨駆動部２２は、たとえば、サーボモータが使用され、研磨部２４を、たとえば、回転駆動する。ドレッサー検出部２３は、たとえば、電流センサおよびエンコーダが使用され、研磨部２４の回転トルクおよび回転数の情報を検出する。ロボットコントローラ３０からドレッサー２０へ伸びる給電または信号ケーブル２０１は、ドレッサー２０の有する研磨駆動部２２やドレッサー検出部２３と接続される。

プログラミングペンダント５０は、ロボットコントローラ３０のマンマシンインターフェースを担う入出力装置である。たとえば、このプログラミングペンダント５０は、スイッチやボタン、キーといった入力部５１と、ディスプレイなどの表示デバイスである報知部５２を備える。プログラミングペンダント５０は、給電または信号ケーブル５０１を介してロボットコントローラ３０と接続される。

また、研磨システム２は、溶接ガン１１、ドレッサー２０、および、ロボットコントローラ３０を備える。なお、研磨システム２は、ロボットコントローラ３０に内蔵された後述する研磨制御部４０により制御されており、同様の機能を有するものであれば、この形態に限られない。この点については図３Ａを用いて後述する。

ここで、溶接チップ１５ａおよび溶接チップ１５ｂである「一対の溶接チップ１５」は、研磨部２４を挟持した状態で同時に研磨される。さらに、研磨の実行中の研磨部２４は、ガイド軸２５ａのガイド機能により、一対の溶接チップ１５の挟持位置の変化に追従して移動する。この点は図５を用いて後述する。

続いて、実施形態に係る研磨システム２を備えるスポット溶接システム１について図３Ａを用いて説明する。図３Ａは、研磨システムの構成を示すブロック図である。なお、説明をわかりやすくする観点から、研磨量を指定せずに行われる研磨の実行等、一般的な研磨システムが備える機能を省略して説明する。また、溶接チップ１５ａ（図２参照）のみに研磨が実行されるとして説明する。

さらに、研磨部２４（図２参照）は、回転、揺動または振動等の様々な動作により溶接チップ１５ａを研磨することが可能であるが、回転して溶接チップ１５ａを研磨し、図２に示したＺ軸方向には動かないものとする。

以下の記述において、溶接チップ１５ａが研磨部２４へ加圧されて押し付けられる力を「加圧力」、研磨部２４の回転トルクおよび回転数を「回転トルク」および「回転数」とする。

実施形態では、研磨制御部４０および記憶部４１が、スポット溶接システム１の有するロボットコントローラ３０に内蔵されているが、別体でもよく、ロボット１０やドレッサー２０に内蔵されてもよい。

まず、スポット溶接システム１は、ロボット１０と、溶接ガン１１と、ドレッサー２０と、ロボットコントローラ３０とを備える。ロボットコントローラ３０は、制御部３１を備えており、制御部３１は、実行部３１ａと、研磨制御部４０と、記憶部４１とをさらに備える。

ロボット１０は、たとえば、６軸の多軸ロボットであり、終端可動部には、溶接ガン１１が設けられる。すなわち、ロボット１０は、溶接ガン１１などのエンドエフェクタを交換可能な汎用ロボットである。溶接ガン１１およびドレッサー２０については後述する。

制御部３１は、ロボットコントローラ３０の全体制御を行う制御部である。また、実行部３１ａは、ロボット１０や、チップ駆動部１７、研磨駆動部２２に所定の動作を実行させる、スポット溶接システム１の全体の動作を実行させる実行部である。具体的には、実行部３１ａは、ロボット１０に溶接ガン１１を移動させたり、チップ駆動部１７に溶接チップ１５ａを移動させたり、研磨駆動部２２に研磨部２４を回転させたりする。図３Ａの例では、実行部３１ａによってロボット１０、チップ駆動部１７、研磨駆動部２２が同一の制御周期にて制御されるよう構成されている。研磨制御部４０および記憶部４１については後述する。

続いて、研磨システム２について説明する。図３Ａに示すように、研磨システム２は、溶接ガン１１と、ドレッサー２０と、研磨制御部４０と、記憶部４１とを備える。なお、図３Ａにおいて、研磨システム２の備える、研磨制御部４０および記憶部４１を点線の枠で囲んで示す。

溶接ガン１１は、チップ駆動部１７と、移動量検出部１８とを備え、ドレッサー２０は、研磨駆動部２２と、ドレッサー検出部２３とを備える。また、研磨制御部４０は、判定部４０ａと、指示部４０ｂとを備える。記憶部４１は、指定値情報４１ａと、閾値情報４１ｂとを記憶する。

まず、溶接チップ１５ａの移動や移動量の検出を行う部位について説明する。チップ駆動部１７は、溶接チップ１５ａを軸Ｇ（図２参照）に沿って移動させ、研磨部２４に対して加圧しながら研磨を実行する。チップ駆動部１７は、たとえば、サーボモータが使用される。

移動量検出部１８は、チップ駆動部１７から取得したデータに基づいて溶接チップ１５ａが軸Ｇ上を移動した距離を検出する。移動量検出部１８は、たとえば、エンコーダが使用される。

続いて、ドレッサー２０の駆動に関する部位について説明する。研磨駆動部２２は、研磨部２４を回転駆動し、たとえば、サーボモータが使用される。ドレッサー検出部２３は、研磨駆動部２２から取得したデータに基づいて研磨部２４の回転トルクや回転数を検出し、たとえば、電流センサおよびエンコーダが使用される。

続いて、研磨制御部４０について説明する。判定部４０ａは、移動量検出部１８から得られる溶接チップ１５ａの移動量、すなわち研磨量を、研磨の実行中に取得して指定値情報４１ａと比較する。

ここで、指定値情報４１ａは、あらかじめ指定された溶接チップ１５ａの研磨量である。さらに、判定部４０ａは、上記の比較の結果に基づいて、研磨の実行を継続するか否かを判定する処理を行う。

判定部４０ａは、溶接チップ１５ａの移動量が、指定値情報４１ａに満たない場合は、指示部４０ｂに研磨を継続させる信号を渡す。一方で、判定部４０ａは、溶接チップ１５ａの移動量が、指定値情報４１ａに達した時点で、指示部４０ｂに研磨の実行を停止させる信号を渡す。

また、判定部４０ａは、ドレッサー検出部２３から取得した研磨部２４の回転トルクや回転数に基づいて、溶接チップ１５ａの研磨の実行中に加圧力を増加させ、研磨に要する時間を短縮することもできる。この点については図４Ａおよび図４Ｂを用いて後述する。

指示部４０ｂは、判定部４０ａから研磨の実行の停止に関する信号を受け取った場合に、受け取った信号に対応する動作を、実行部３１ａ経由で、ロボット１０や、チップ駆動部１７、研磨駆動部２２へ指示する処理を行う。たとえば、指示部４０ｂは、判定部４０ａから研磨の実行の停止に関する信号を受け取った場合、チップ駆動部１７や研磨駆動部２２の動作の停止を実行部３１ａに指示する。

記憶部４１は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリといった記憶デバイスである。指定値情報４１ａの内容については、既に説明したので、ここでの説明を省略する。閾値情報４１ｂは、研磨の実行の許容時間、研磨速度の最小値や回転トルクの上限値といった、溶接チップ１５ａの移動量以外の閾値に関する情報である。閾値情報４１ｂは、たとえば、図４Ｂを用いて後述する加圧力の増加を伴う研磨の実行に使用される。

ここで、チップ駆動部１７や研磨駆動部２２は、サーボモータ以外にも電気や圧搾空気等により動作可能なモータやアクチュエータを使用することができる。また、移動量検出部１８は、チップ駆動部１７がサーボモータの場合は、エンコーダ以外にも、ホール素子やレゾルバ等を使用することができる。サーボモータの速度やトルクをもとに位置を演算する演算装置を使用することもできる。

ところで、移動量検出部１８によって取得したチップ駆動部１７のエンコーダ値に基づいて溶接チップ１５ａの移動量を検出する旨の説明を行ったが、他の手法によって移動量を取得することとしてもよい。

移動量検出部１８の位置検出を行う機能に対しては、たとえば、渦電流式、光学式、超音波式、接触式や画像式といった非接触式の位置センサを用いることができる。たとえば、ドレッサー２０等に位置センサを設け、かかる位置センサが検出した溶接チップ１５ａの位置データの変化量を、移動量検出部１８が移動量として取得することとしてもよい。

なお、例示した研磨システム２では、研磨を実行しながら検出した移動量（研磨量）を指定値と随時比較しながら研磨を行うフィードバック制御とした。一方で、これ以外の制御方式としてもよい。

たとえば、チップ駆動部１７が、溶接チップ１５ａを位置制御することができるものであれば、判定部４０ａを省略し、指定値情報４１ａに基づく指示部４０ｂの指示により、溶接チップ１５ａを指定値だけ移動させるオープンループ制御としてもよい。

続いて、図３Ａに示した例の変形例について説明する。図３Ｂは、研磨システムの変形例の構成を示すブロック図である。なお、図３Ｂでは、図３Ａに示した構成要素には同一の符号を付している。また、以下では図３Ａと重複する説明については省略することとする。

図３Ｂに示すように、研磨システム２に、通信部４３を設けることとしてもよい。かかる通信部４３はＬＡＮボードなどの通信デバイスであり、移動量検出部１８やドレッサー検出部２３から受信したデータを研磨制御部４０に渡す処理を行う。また、この通信部４３は研磨制御部４０から受け取ったデータを、チップ駆動部１７や研磨駆動部２２へ送信する処理を行う。

続いて、加圧力が一定の場合の溶接チップ１５ａ（図２参照）の研磨の実行について図４Ａを用いて説明する。図４Ａは、加圧力が一定の研磨の実行における動作タイムチャートである。

説明をわかりやすくする観点から、研磨部２４（図２参照）は、回転して溶接チップ１５ａを研磨し、図２に示したＺ軸方向には動かないものとする。また、溶接チップ１５ａのみに研磨が実行されるとして説明する。

なお、加圧力や回転トルクの立ち上がりや立ち下り等の変化時に、初期値から目的値に到達するまでの応答時間が存在するが、研磨の実行のタイムスケールからすると微小なものとして無視することができる。また、加圧力はＺ軸負の方向で正と定める。

時間Ｔ０においてドレッサー２０（図２参照）が回転トルクｑ１にて回転を開始する。時間Ｔ１において、回転数がｒ１に到達したら、溶接チップ１５ａがチップ位置Ｚ０から加圧力Ｆ１にてＺ軸負の方向に移動を開始する。時間Ｔ２にて溶接チップ１５ａがチップ位置Ｚ１で研磨部２４に接触し研磨の実行が開始される。なお、溶接チップ１５ａが研磨部２４に接触したことを検出する方法として、例えばドレッサー２０の回転トルクを監視し、回転トルクの上昇率が所定の基準値以上となった時に接触したと判定する、といった手法が挙げられる。

時間Ｔ２より研磨量が指定値となる時間Ｔ３まで加圧力Ｆ２および回転トルクｑ２は略一定で研磨が実行される。時間Ｔ３で研磨量は指定値（Ｚ１−Ｚ２）となり、チップ駆動部１７が研磨の場合と逆方向に動作することで溶接チップ１５ａは研磨部２４から離脱して時間Ｔ４でチップ位置Ｚ０に戻る。時間Ｔ３から時間Ｔ４の期間において、Ｚ軸正の方向に移動する溶接チップ１５ａに対する加圧力が負の値となるのは、加圧力がＺ軸負の方向で正となるように定めたためである。

時間Ｔ５で回転数が零になったら研磨の実行に係る処理が終了する。このように、実施形態の研磨システム２では、加圧力や回転トルクが一定の状態で、あらかじめ指定された研磨量の研磨が実行される。

一方で、実施形態に係る研磨システム２は、研磨の実行中に加圧力を増加させて、研磨速度を大きくすることで、研磨の実行に要する時間を短縮することができる。以下では、図４Ｂを用い、この点について説明する。

なお、研磨駆動部２２（図２参照）としては、たとえば、サーボモータのように、回転数一定の条件において負荷に追従して回転トルクが調整される、すなわち速度制御が可能な駆動部が使用されるとする。図４Ｂは、加圧力が増加する研磨の実行における動作タイムチャートである。なお、図４Ａと重複する部分の説明は省略する。

加圧力が増加する研磨の実施においては、時間Ｔ２から加圧力が加圧力Ｆ２から徐々に増加される。なお、時間Ｔ２の直後に加圧力が増加しない期間があるが、加圧力や回転トルクの検出やチップ駆動部の動作の応答遅れによるものであり、誤差として無視することができる。

研磨駆動部２２は、増加する加圧力に追従するように回転トルクを回転トルクｑ２から調整して増加させて回転数を一定に保つ。ここで、判定部４０ａは、ドレッサー検出部２３で検出された回転トルクを閾値情報４１ｂの回転トルクの上限を定義する閾値と比較する。ここで、この閾値は、たとえば、研磨駆動部２２の能力限界値である。

回転トルクがこの閾値以下の場合、判定部４０ａは、指示部４０ｂに加圧力を上昇させる。一方で、回転トルクがこの閾値に等しい場合は、判定部４０ａは、指示部４０ｂに加圧力を一定に維持させる処理を行う。図４Ｂにおいては、時間Ｔ６において、回転トルクが、閾値である回転トルクｑ３に達し、以後、加圧力の増加は停止され、加圧力Ｆ３に保たれる。なお、図４Ａに示した時間Ｔ４およびＴ５は、時間Ｔ８およびＴ９にそれぞれ対応する。

研磨は、時間Ｔ７で研磨量が指定値（Ｚ１−Ｚ２）になるまで実行される。ここで、加圧力Ｆ３＞Ｆ２および回転トルクｑ３＞ｑ２である。また、研磨時間（Ｔ７−Ｔ２）＜（Ｔ３−Ｔ２）となり、研磨時間は図４Ａに示したように加圧力Ｆ２一定で研磨が実行された場合に比べて短縮される。

ところで、判定部４０ａが、所定時間あたりの移動量である移動速度を算出し、移動速度が閾値情報４１ｂに記憶された所定の閾値を下回る場合にのみ加圧力を上昇させるように判定してもよい。これにより、研磨の実行にかかる時間を許容時間以内に収めながら、過大な研磨速度による研磨部２４（図２参照）等の装置の摩耗を抑えた経済的な運転を行うことが可能となる。

ここで、研磨の許容時間は、閾値情報４１ｂに閾値として記憶される。なお、この許容時間を超えても研磨量が指定値に達さない場合、判定部４０ａは、異常があると判定して指示部４０ｂを介して報知部５２（図２参照）に異常を報知することとしてもよい。

また、移動速度は、速度センサにより検出されてもよい。かかる速度センサとしては、光や音といった放射波の反射波を検出し、検出した反射波と放射派の周波数の違いから速度を検出するドップラー効果利用型センサなどを用いることができる。

このように、実施形態に係る研磨システム２は、研磨の実行中に加圧力を所定の上限値以下となる範囲で上昇させて研磨速度を増加させる。これにより、研磨の実行にかかる時間を短縮することができる。

続いて、一対の溶接チップ１５（図２参照）が同時に研磨される場合の研磨量の算出方法について説明する。図５は、研磨の実行中の一対の溶接チップと研磨部材との位置関係を示す図である。

研磨部２４（図２参照）は、回転軸Ａを中心に回転して一対の溶接チップ１５を研磨する、Ｚ軸の方向に対称な形状の研磨部材２４ｃを有する。図中の研磨部材２４ｃは、回転軸Ａを中心に回転する様子を模式的に示したものである。

また、一対の溶接チップ１５のそれぞれの、未研磨の面を面Ｆ、研磨が完了した面を面Ｌとする。図２に示したように、研磨部２４は、研磨の実行中においても一対の溶接チップ１５の挟持位置の変化に追従して移動する。

これにより、溶接チップ１５ａが研磨部２４を介して溶接チップ１５ｂを加圧する力は、溶接チップ１５ｂが研磨部２４を介して溶接チップ１５ａを押し返す力に等しくなる。よって、一対の溶接チップ１５は、同時に等しく研磨される。これを「イコライジング機能」と呼ぶ。

ロボット１０（図２参照）は、軸Ｇおよび回転軸Ａが一致するように溶接ガン１１（図２参照）を研磨部２４に対して配置する。さらに、ロボット１０は溶接ガン１１をＺ軸正の方向に移動させて溶接チップ１５ｂを回転する研磨部材２４ｃに接触させる（矢印Ａ１）。

これ以降、研磨の実行が完了するまで溶接チップ１５ｂは不動であり、たとえば、溶接チップ１５ｂの底面は平面Ｅ上に固定される。続いて、チップ駆動部１７（図２参照）は、溶接チップ１５ａを研磨部材２４ｃに接触させる（矢印Ｂ１）。

なお、溶接チップ１５ａや溶接チップ１５ｂが、研磨部材２４ｃに接触したことを検出する方法として、たとえば、ドレッサー２０の回転トルクを監視し、回転トルクの上昇率が所定の基準値以上となった時に接触したと判定する、といった手法が挙げられる。

また、イコライジング機能により溶接チップ１５ａと溶接チップ１５ｂとは等しく研磨される。よって、研磨量の累積値を算出すれば、研磨の実行前の一対の溶接チップ１５の先端の位置はあらかじめ把握される。したがって、研磨量の累積値に基づいて、一対の溶接チップ１５と研磨部材２４ｃとの位置関係から溶接チップ１５ａや溶接チップ１５ｂが、研磨部材２４ｃに接触したことを検出することとしてもよい。

一対の溶接チップ１５が研磨部材２４ｃに接触した状態からチップ駆動部１７が溶接チップ１５ａを、距離ｄｗだけＺ軸負の方向に動かした場合を考える（矢印Ｃ１）。溶接チップ１５ａが移動するにつれて、イコライジング機能を有する研磨部材２４ｃは、溶接チップ１５ｂを溶接チップ１５ａと同様に研磨しながらＺ軸負の方向へ距離ｄｙだけ移動する。

溶接チップ１５ａおよび溶接チップ１５ｂの研磨量を合わせると距離ｄｗとなり、また、それぞれの研磨量は等しくｄｘとみなされる。よって、溶接チップ１５ａおよび溶接チップ１５ｂの各々の研磨量ｄｘは、ｄｗ／２とみなされる。なお、研磨部２４の移動した距離ｄｙは、溶接チップ１５ｂの研磨量ｄｘ＝ｄｗ／２に等しい。

この場合、判定部４０ａは、移動量検出部１８（図２参照）で検出される溶接チップ１５ａの移動量である距離ｄｗの半分を、指定値情報４１ａの指定値と比較する。ｄｗ／２が指定値に等しくなった時点で研磨が完了したと判定され、一対の溶接チップ１５は、挟持状態から解放される（矢印Ｄ１）。

このように、実施形態の研磨システム２は、一対の溶接チップ１５を同時に同様に研磨する。したがって、一対の溶接チップ１５のそれぞれの溶接チップの研磨量は、研磨の実行中に溶接チップ１５ａが移動した量の半分とみなされる。

これにより、一対の溶接チップ１５を研磨する場合においても、研磨の実行とともに両方の溶接チップの研磨量の把握が同時になされる。また、溶接チップ１５ａのみを研磨する場合と同じ時間で、一対の溶接チップ１５の両方を研磨することができる。

次に、図３Ａに示した研磨システム２によって実行される処理手順について図６を用いて説明する。図６は、研磨システムによって実行される研磨の実行手順を示すフローチャートである。

図６に示すように、作業者は、研磨量の指定値を入力部５１から入力し（ステップＳ１０１）、記憶部４１は、指定値を指定値情報４１ａとして記憶する。つづいて、指示部４０ｂは、実行部３１ａを介して研磨部２４を回転させる（ステップＳ１０２）。

また、実行部３１ａは、溶接ガン１１の軸Ｇが研磨部２４の回転軸Ａに一致するようにロボット１０を動作させる（ステップ１０３）。なお、ステップＳ１０２とステップＳ１０３との順番は、同時でも逆でも構わない。

続いて、チップ駆動部１７により溶接チップ１５ａが移動し、判定部４０ａは、回転トルクの上昇率に基づいて、溶接チップ１５ａが研磨部２４に接触したことを判定する（ステップＳ１０４）。

なお、研磨部２４の回転は、溶接チップ１５ａが接触する前に開始されることが好ましい。溶接チップ１５ａが接触してから回転を開始すると、研磨部材２４ｃの摩耗速度の増加や、研磨面のむしれやチッピング等の問題が生じるためである。

溶接チップ１５ａが研磨部２４に接触したら、チップ駆動部１７は溶接チップ１５ａの加圧を開始する（ステップＳ１０５）。移動量検出部１８は、溶接チップ１５ａが研磨されながら移動した移動量を検出する。判定部４０ａは、移動量すなわち研磨量と指定値情報４１ａに記憶された指定値とを比較する（ステップＳ１０６）。

また、判定部４０ａは、溶接チップ１５ａを加圧した時間と、閾値情報４１ｂに記憶された研磨の実行の許容時間を比較する。研磨量が指定値に満たず（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、比較を行う時点が閾値情報４１ｂに記憶された研磨の許容時間を超えている場合（ステップＳ１０９，Ｎｏ）、指示部４０ｂは異常を報知部５２に報知させ（ステップＳ１１０）、ステップ１０７以降の処理を指示する。

ステップＳ１０９における判断の時点が、研磨の許容時間以内の場合（ステップＳ１０９，Ｙｅｓ）、判定部４０ａは、回転トルクが閾値情報４１ｂに記憶された回転トルクの上限値を超えているか否かを判断する（ステップＳ１１１）。

ステップＳ１１１において、回転トルクが上限値に達していない場合（ステップＳ１１１、Ｎｏ）、判定部４０ａは、指示部４０ｂに、加圧力の増加を指示させる（ステップＳ１１２）。また、判定部４０ａは、ステップＳ１１１において、回転トルクが上限値の場合（ステップＳ１１１、Ｙｅｓ）、条件を維持したまま研磨を実行させ、ステップＳ１０６に戻る。

判定部４０ａにて、研磨量が指定値に到達したと判定されると（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、溶接チップ１５ａは研磨部２４から解放される（ステップＳ１０７）。つづいて、研磨部２４の回転が停止して（ステップＳ１０８）、処理は終了される。

さらに、実施形態の研磨システム２は、溶接チップの使用限界に関する寿命を予測する。図７は、溶接チップの寿命予測にかかる部位の構成を示すブロック図である。なお、図３Ａと重複する説明については省略することとする。

図７に示すように、研磨制御部４０は、累積値算出部４０ｃおよび予測部４０ｄをさらに備え、記憶部４１は累積値情報４１ｃをさらに記憶する。

累積値算出部４０ｃは、一回の研磨の実行あたりの溶接チップ１５ａ（図２参照）の研磨量を移動量検出部１８から取得し、累積値情報４１ｃに加算して、研磨量の最新の累積値を算出する。

また、累積値算出部４０ｃで算出された最新の累積値は、累積値情報４１ｃに記憶される。ここで、累積値情報４１ｃは、寿命の予測対象とする溶接チップの、全く研磨されていない状態からの研磨量の累積値である。

予測部４０ｄは、閾値情報４１ｂおよび累積値情報４１ｃに記憶された最新の累積値に基づいて、溶接チップの寿命を予測する。ここで、閾値情報４１ｂは、寿命の予測対象とする溶接チップを研磨することができる量の最大値である。

指示部４０ｂは寿命の予測値を報知部５２（図２参照）にて報知する。寿命は、指定値に対する研磨の実行回数で表されてもよいし、溶接装置の稼働時間から変換される溶接装置の使用可能な時間等として見積もられてもよい。なお、累積値の算出は、溶接チップごとに行われ、また、溶接チップが新品に交換された時点で累積値を零として計算される。

このように、実施形態の研磨システム２は、累積した研磨量に基づいて溶接チップの使用限界を予測する。研磨の実行ごとの研磨量が把握されているため、確度の高い寿命予測が行われる。

上述してきたように、実施形態の一態様に係る研磨システムは、溶接ガンと、検出部（移動量検出部）と、ドレッサーと、判定部と、指示部とを備える。溶接ガンは、相対的に近接することでワークを挟持する一対の挟持部の少なくとも一方に溶接チップを有し、ワークに対して移動可能である。検出部は、他方の挟持部に対する溶接チップの相対的な移動量を検出する。ドレッサーは、溶接チップを研磨する。判定部は、溶接チップの研磨を停止するか否かを、検出部によって検出された移動量に基づいて研磨の実行中に判定する。指示部は、判定部によって研磨を停止すると判定された場合に、溶接チップの研磨の停止を指示する。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ スポット溶接システム
２ 研磨システム
１０ ロボット
１１ 溶接ガン
１５ 一対の溶接チップ
１６ チップガン
１７ チップ駆動部
１８ 移動量検出部
２０ ドレッサー
２１ ボディ
２２ 研磨駆動部
２３ ドレッサー検出部
２４ 研磨部
２４ｃ 研磨部材
３０ ロボットコントローラ
３１ 制御部
４０ 研磨制御部
５０ プログラミングペンダント

Claims (9)

1. 相対的に接近することでワークを挟持する一対の挟持部の少なくとも一方に溶接チップを有し、前記ワークに対して移動可能な溶接ガンと、
   他方の挟持部に対する前記溶接チップの相対的な移動量を検出する検出部と、
   前記溶接チップを研磨する研磨部を有するドレッサーと、
   前記溶接チップが前記研磨部に接触したことを判定してから研磨の実行中に前記検出部によって検出された前記移動量が指定値に達した場合に、前記溶接チップの研磨を停止すると判定する判定部と、
   前記判定部によって研磨を停止すると判定された場合に、前記溶接チップの研磨の停止を指示する指示部と
   を備え、
   前記移動量が前記指定値に達する前に、前記溶接チップが前記研磨部に接触をしたことを判定してからの時間が所定時間を超えた場合、異常があると判定する
   ことを特徴とする研磨システム。
2. 前記指示部は、
   前記ドレッサーによる前記溶接チップの研磨の実行中に、前記溶接チップを前記ドレッサーへ押し当てる加圧力が一定となるように指示すること
   を特徴とする請求項１に記載の研磨システム。
3. 前記指示部は、
   前記溶接チップを前記ドレッサーへ押し当てる加圧力を、前記ドレッサーの研磨板を回転させるトルクが所定の上限値以下となる範囲で上昇させるように指示すること
   を特徴とする請求項１に記載の研磨システム。
4. 前記指示部は、
   前記溶接チップの研磨の実行中における単位時間あたりの前記移動量が所定の閾値に達しない場合に、前記加圧力を上昇させるように指示すること
   を特徴とする請求項３に記載の研磨システム。
5. 前記溶接チップは、
   前記一対の挟持部のそれぞれに設けられ、
   前記判定部は、
   前記検出部によって検出された前記移動量の半分をそれぞれの前記溶接チップの研磨量とみなして前記溶接チップの研磨を停止するか否かを判定すること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の研磨システム。
6. 前記指示部は、
   予め定められた研磨時間を超えても前記判定部によって研磨を停止すると判定されない場合に、前記ドレッサーの異常に関する報知を指示すること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の研磨システム。
7. 前記指示部は、
   前記溶接チップの研磨開始から停止までの研磨量を累積し、累積した研磨量に基づいて前記溶接チップの使用限界に関する報知を指示すること
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の研磨システム。
8. 前記溶接ガンは、ロボットにおけるアームの先端に取り付けられたこと
   を特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の研磨システム。
9. 請求項１〜８のいずれか一つに記載の研磨システムを備えたスポット溶接システム。

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