JPH04367378A - スポット溶接機用のロボットコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スポット溶接において
被溶接物の抵抗値の変化を検出することにより、溶接品
質を監視することができるスポット溶接機用のロボット
コントローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】産業界においては、ラインに流れるワー
クに対してスポット溶接を行うスポット溶接装置が多く
用いられているが、このスポット溶接装置によって溶接
されたワークの溶接品質を安定させることが要求されて
いる。

【０００３】溶接品質を安定させるために、溶接電流を
フィードバック制御する技術的思想として、特開平２−
２２０７８５号公報における抵抗溶接用制御装置を掲げ
ることができる。前記技術的思想は溶接電流の実効値を
制御するものである。

【０００４】また、制御された溶接電流値を監視するこ
とにより、溶接品質の監視および溶接不良が発生した場
合の原因を究明するための情報とする技術的思想は特公
平２−４４６３０号公報の溶接電流測定装置に開示され
ている。該溶接電流測定装置は溶接電流値を全通電時間
にわたって検出し、任意の通電サイクル区間の通電電流
の平均値および最大値等を表示できるものであり、この
場合も溶接電流の実効値を検出するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術における溶接電流の実効値に基づいた溶接品質
の管理では、溶接打点毎に異なる負荷の状態変化、例え
ば、チップの磨耗、ワークの汚れ、およびチップとワー
クとの接触不良、いわゆる合いの悪さ等による溶接品質
の変化を検出することができないために、スポット溶接
の品質の変化を充分に管理しているとはいえないという
問題がある。

【０００６】本発明はこのような従来の問題を解決する
ためになされたものであって、被溶接物の抵抗値の変化
を溶接トランス一次電流波形によって監視するものであ
り、パルス状の溶接トランス一次電流のパルス幅の値お
よび前記パルス幅の中の予め設定された任意の時点にお
ける電流値を、予め設定された基準となる値と夫々比較
することにより、溶接品質の変化を管理することが可能
なスポット溶接機用のロボットコントローラを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、基準となる溶接トランス一次電流のパ
ルス幅および前記パルス幅の中の予め設定された任意の
時点における電流値を記憶する第１の記憶手段と、溶接
電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段によ
って検出された検出溶接電流値をデジタル値に変換する
アナログ／デジタル変換回路と、前記デジタル値に変換
された検出溶接電流値を記憶する第２の記憶手段と、前
記第２記憶手段に記憶された検出溶接電流値から正およ
び負の最大変化の時点を求める変化量演算手段と、前記
変化量演算手段の演算結果から検出溶接電流のパルス幅
および前記パルス幅の中の予め設定された任意の時点を
演算するパルス幅演算手段と、前記パルス幅演算手段が
求めた検出溶接電流のパルス幅と前記パルス幅の中の予
め設定された任意の時点における溶接電流値とを記憶す
る第３の記憶手段と、前記第１記憶手段に記憶された基
準となるパルス幅と前記第３記憶手段に記憶された検出
溶接電流のパルス幅とを比較し、且つ前記第１記憶手段
に記憶された溶接トランス一次電流のパルス幅の中の予
め設定された任意の時点における基準となる電流値と前
記第３記憶手段に記憶された検出溶接電流のパルス幅の
中の予め設定された任意の時点における検出溶接電流値
とを比較する比較手段と、前記パルス幅演算手段が演算
によって求めた検出溶接電流のパルス幅の中の予め設定
された任意の時点の情報に基づいて、前記第２記憶手段
に記憶された溶接電流値を読み取って前記第３記憶手段
に記憶し、前記変化量演算手段、前記パルス幅演算手段
および前記比較手段等を制御する制御手段と、を備える
ことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明に係るスポット溶接機用のロボットコン
トローラでは、アナログ／デジタル変換回路がデジタル
値に変換した検出溶接電流値を第２記憶手段に記憶する
。変化量演算手段は前記検出溶接電流値から正および負
の最大変化を行う時点を演算し、該演算結果に基づいて
パルス幅演算手段は検出溶接電流のパルス幅および前記
パルス幅の中の予め設定された任意の時点を演算する。 制御手段は前記検出溶接電流のパルス幅を第３記憶手段
に記憶するとともに、第２記憶手段に記憶された溶接電
流のパルス幅の中の予め設定された任意の時点における
溶接電流値を読み取って第３記憶手段に記憶する。

【０００９】制御手段は検出溶接電流のパルス幅情報と
、第１記憶手段に予め記憶された基準となるパルス幅と
を比較手段に比較するとともに、検出溶接電流のパルス
幅の中の予め設定された任意の時点における溶接電流値
と、第１記憶手段に予め設定されたパルス幅の中の予め
設定された任意の時点における基準となる電流値とを比
較する。

【００１０】従って、検出溶接電流のパルス幅および前
記パルス幅の中の予め設定された任意の時点における溶
接電流値を、基準となる値と夫々比較することにより、
溶接時の抵抗値を監視することができる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明に係るスポット溶接機用のロボ
ットコントローラについて好適な実施例を挙げ、添付の
図面を参照しながら以下詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明のスポット溶接機用のロボッ
トコントローラを実施するスポット溶接ロボットシステ
ムの一実施例を示すブロック図であり、図中、参照符号
２０はスポット溶接ロボットシステムを示す。スポット
溶接ロボットシステム２０は溶接ロボット２２と、溶接
コントローラ２４と、ロボットコントローラ２６と、溶
接電流を検出する電流検出器２８とを備える。

【００１３】ロボットコントローラ２６はＣＰＵ３０と
、記憶手段としてのＲＯＭ３２およびＲＡＭ３４と、入
力手段としてのキーボード３６と、表示手段としてのＬ
ＣＤ３８と、前記溶接ロボット２２とのインタフェース
としてのＩ／Ｏ４０と、前記溶接コントローラ２４との
インタフェースとしてのＩ／Ｏ４２と、前記電流検出器
２８が検出する溶接電流をデジタル値に変換するアナロ
グ／デジタル（以下、Ａ／Ｄという）変換回路４４と、
警報手段であるブザー４６とのインタフェースとしての
Ｉ／Ｏ４８とを備える。

【００１４】図２はロボットコントローラ２６の機能を
示すブロック図である。

【００１５】ロボットコントローラ２６は基準となるパ
ルス幅の上下限許容値、および１／２パルス幅における
溶接電流値の上下限許容値を予め記憶するＲＡＭ３４か
らなる第１記憶手段５０と、Ａ／Ｄ変換回路４４に溶接
電流をデジタル値に変換するための同期信号を出力する
同期信号発生回路５２と、前記Ａ／Ｄ変換回路４４が変
換した溶接電流値を記憶するＲＡＭ３４からなる第２記
憶手段５４と、この溶接電流の値から正および負の最大
変化量を求めるための演算を行う変化量演算手段５６と
、該変化量演算手段５６の演算結果に基づいて溶接電流
のパルス幅、および１／２パルス幅を演算するパルス幅
演算手段５８と、該パルス幅の情報および１／２パルス
幅における溶接電流値を記憶するＲＡＭ３４からなる第
３記憶手段６０とを備える。

【００１６】さらに、ロボットコントローラ２６は第１
記憶手段５０の情報と第３記憶手段６０の情報とを比較
する比較手段６２と、この比較手段６２の出力によって
ブザー４６を鳴動させる警報手段６４と、ロボットコン
トローラ２６を総括的に制御する制御手段６６とを備え
る。

【００１７】以上のように構成されるロボットコントロ
ーラ２６の作用効果について、図１乃至図６を参照しな
がら詳細に説明する。

【００１８】図３はロボットコントローラ２６の動作を
示すメインのフローチャートであり、図４は図３のフロ
ーチャートを説明するための検出された溶接電流の波形
図を示す。図４において、Ｉは基準となるパルス波形を
示し、Ｉ１　は測定された溶接電流のパルス波形を示す
。

【００１９】溶接が開始されると、ＲＡＭ３４に予め設
定された一定時間が経過した後に、同期信号発生回路５
２から出力される同期信号（Ａ−ｎ）乃至（Ｂ＋ｎ）に
同期してＡ／Ｄ変換回路４４は、電流検出器２８の出力
をデジタル値に変換する。この場合、変換された夫々の
溶接電流値Ｉ（Ａ−ｎ）　乃至Ｉ（Ｂ＋ｎ）　は制御手
段６６の制御下にサンプリング時刻（（Ａ−ｎ）乃至（
Ｂ＋ｎ））とともに、第２記憶手段５４に記憶される（
ステップＳ３１）。溶接電流Ｉ１　は周波数が約１キロ
ヘルツであって、パルス状の波形を有するため、サンプ
リング時間は０．５ミリ秒以上あれば１パルス分のサン
プリングを終了することができる（図４、（Ａ−ｎ）時
刻乃至（Ｂ＋ｎ）時刻参照）（ステップＳ３２）。

【００２０】次いで、第２記憶手段５４に記憶された夫
々のサンプル時間における溶接電流値Ｉ（Ａ−ｎ）　乃
至Ｉ（Ｂ＋ｎ）　に係る情報によって、溶接電流Ｉ１　
のパルス幅（図４、Ｔ１　参照）の値と、１／２パルス
幅における溶接電流値ＩＭ１とを求めるための波形の数
値化処理が制御手段６６の制御下に変化量演算手段５６
およびパルス幅演算手段５８等によって行われ（ステッ
プＳ３３）、これらの結果が第３記憶手段６０に記憶さ
れる。

【００２１】比較手段６２は制御手段６６の制御下に、
前記第３記憶手段６０に記憶された溶接電流のパルス幅
Ｔ１　と、第１記憶手段５０に予め記憶されている基準
となるパルス幅Ｔの上限許容値Ｔａおよび下限許容値Ｔ
ｂ（図４参照）とを比較し、パルス幅Ｔ１　が基準パル
ス幅Ｔの上下限許容値Ｔａ乃至Ｔｂ内であるか否かの判
定を行うとともに、前記第３記憶手段６０に記憶された
Ｔ１　／２パルス幅における溶接電流値ＩＭ１とＴ／２
パルス幅における溶接電流値ＩＭ　の上限許容値Ｉａと
下限許容値Ｉｂとを比較し（ステップＳ３４）、パルス
幅Ｔ１　およびＴ１　／２パルス幅における溶接電流値
ＩＭ１が夫々基準となる上下限許容値Ｔａ乃至Ｔｂおよ
びＩａ乃至Ｉｂの範囲にあるか否かの判定を行う（ステ
ップＳ３５）。

【００２２】この判定結果がいずれも上下限許容値内で
あればステップＳ３１に戻り、次なる溶接電流Ｉ２　の
サンプリングを開始し、パルス幅Ｔ１　若しくはＴ１　
／２パルス幅における溶接電流値ＩＭ１が上下限許容値
を越えた場合はＩ／Ｏ４８を介して警報手段６４である
ブザー４６を鳴動させる（ステップＳ３６）。

【００２３】この場合、ステップＳ３３の波形の数値化
について、図５のフローチャートを参照しながら詳細に
説明する。

【００２４】第２記憶手段５４には、上記説明した如く
、同期信号発生回路５２が発生する同期信号毎の溶接電
流値情報、例えば、Ａ−ｎ時刻における溶接電流値ＩＡ
−ｎ　、乃至Ｂ＋ｎ時刻における溶接電流値ＩＢ＋ｎ　
等が記憶されており、これらの電流値ＩＡ−ｎ　乃至Ｉ
Ｂ＋ｎ　から正の変化量が最大である時刻、例えば、時
刻Ａから時刻Ａ＋１を求め（ステップＳ５１）、時刻Ａ
をパルスの立ち上がりとする（ステップＳ５２）。この
場合、正の変化量が最大である時刻が複数存在したとき
は、最先の時刻をパルスの立ち上がりとする。

【００２５】次いで、ステップＳ５１と同様に負の変化
量が最大である時刻、例えば、時刻Ｂから時刻Ｂ＋１を
求め（ステップＳ５３）、時刻Ｂをパルス幅Ｔ１　の終
端と擬制する（ステップＳ５４）。この場合、負の変化
量が最大である時刻が複数存在したときは、最後の時刻
をパルスの終端とし、時刻Ｂから時刻Ａの差を求める演
算を、パルス幅演算手段５８によって行うことでパルス
幅Ｔ１　を得ることができ（ステップＳ５５）、パルス
幅Ｔ１　に１／２を乗ずる積によってＴ１　／２パルス
幅の時刻を求め、（ステップＳ５６）、この時刻におけ
る溶接電流値ＩＭ１を第２記憶手段５４から読み取る（
ステップＳ５７）。

【００２６】以上のようにして、予め設定した基準とな
るパルス幅と、読み取った溶接電流のパルス幅とを比較
するとともに、１／２パルス幅における基準となる溶接
電流値と、読み取った溶接電流値とを比較することによ
り、溶接時の抵抗値を監視することができ、チップの磨
耗、ワークの汚れおよび合いの悪さ等が原因で発生する
、溶接電流の実効値だけの監視では発見することのでき
ない溶接品質の不良を監視することが可能となる。

【００２７】さらに、パルス幅および１／２パルス幅に
おける溶接電流値を基準となる値と比較するとき、基準
となる値との差を求めて、この偏差を第３記憶手段に記
憶しておくことにより、例えば、ラインに流れる複数の
自動車等の大型のワークに複数ポイントのスポット溶接
を行うとき、各溶接ポイントの偏差情報を図６に示すよ
うにＬＣＤ３８に表示することができ、これらの情報を
定期的に検討することにより、チップの磨耗、ワークの
汚れおよび合いの悪さ等による溶接品質の変化の傾向を
監視することとなり、スポット溶接の品質の劣化の予防
および保全に活用することができる。

【００２８】この場合、スポット溶接ロボットシステム
２０が新規に導入されたとき、または該システム２０の
整備直後に行われる溶接条件を設定する工程において得
ることができるパルス幅および１／２パルス幅における
電流値を、基準となるパルス幅および１／２パルス幅に
おける電流値とすることもできる。

【００２９】以上説明したように、本実施例によれば、
溶接トランス一次電流のパルス幅と、１／２パルス幅に
おける電流値とを、予め設定された基準となる値と比較
することにより、溶接時の抵抗値の異常を発見すること
ができ、溶接品質の監視が可能となる。

【００３０】また、基準となる値との偏差を記憶してお
くことにより、溶接時の抵抗値の変移情報を得ることが
でき、チップの交換時期、ワークにおけるスポット溶接
部の洗浄度合い、およびチップとワークの接合度合い等
を推測することが可能となり、溶接品質の劣化の予防お
よび保全を遂行することにより、良質な溶接品質を保つ
ことができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係るスポット溶接機用のロボッ
トコントローラでは、検出溶接電流のパルス幅および前
記パルス幅の中の予め設定された任意の時点における溶
接電流値を基準となる値と比較することによって、溶接
時の抵抗値を監視することができるため、溶接品質を監
視することが可能となる。

【００３２】さらに、基準となるパルス幅と、検出溶接
電流のパルス幅との偏差を監視するとともに、パルス幅
の中の予め設定された任意の時点における基準となる溶
接電流値と、検出溶接電流のパルス幅の中の予め設定さ
れた任意の時点における溶接電流値との偏差を監視する
ことにより、溶接時の抵抗値の変移を監視することがで
き、溶接品質の劣化の原因となるチップの磨耗等の状態
を知ることが可能となるとともに、良質な溶接品質を保
つためのチップの交換時期等を容易に判定することがで
き、保守および保全が一層容易になるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスポット溶接機用のロボットコントロ
ーラを実施するスポット溶接ロボットシステムの全体構
成を示すブロック図である。

【図２】図１に示すスポット溶接機用のロボットコント
ローラの機能を示すブロック図である。

【図３】図２に示すスポット溶接機用のロボットコント
ローラの動作を示すフローチャトである。

【図４】図３に示すフローチャートを説明するための検
出された溶接電流の波形図である。

【図５】図３に示すフローチャートの一部を詳細に説明
するためのフローチャートである。

【図６】図１に示すスポット溶接ロボットシステムによ
って複数の溶接ポイントを有する複数のワークの溶接を
行ったときの溶接電流の情報データシートである。

【符号の説明】

２０…スポット溶接ロボットシステム ２２…溶接ロボット ２４…溶接コントローラ ２６…ロボットコントローラ ２８…電流検出器 ３０…ＣＰＵ ３２…ＲＯＭ ３４…ＲＡＭ ３８…ＬＣＤ ４０、４２、４８…Ｉ／Ｏ ４４…Ａ／Ｄ変換回路 ４６…ブザー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基準となる溶接トランス一次電流のパルス
   幅および前記パルス幅の中の予め設定された任意の時点
   における電流値を記憶する第１の記憶手段と、溶接電流
   を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段によって
   検出された検出溶接電流値をデジタル値に変換するアナ
   ログ／デジタル変換回路と、前記デジタル値に変換され
   た検出溶接電流値を記憶する第２の記憶手段と、前記第
   ２記憶手段に記憶された検出溶接電流値から正および負
   の最大変化の時点を求める変化量演算手段と、前記変化
   量演算手段の演算結果から検出溶接電流のパルス幅およ
   び前記パルス幅の中の予め設定された任意の時点を演算
   するパルス幅演算手段と、前記パルス幅演算手段が求め
   た検出溶接電流のパルス幅と前記パルス幅の中の予め設
   定された任意の時点における溶接電流値とを記憶する第
   ３の記憶手段と、前記第１記憶手段に記憶された基準と
   なるパルス幅と前記第３記憶手段に記憶された検出溶接
   電流のパルス幅とを比較し、且つ前記第１記憶手段に記
   憶された溶接トランス一次電流のパルス幅の中の予め設
   定された任意の時点における基準となる電流値と前記第
   ３記憶手段に記憶された検出溶接電流のパルス幅の中の
   予め設定された任意の時点における検出溶接電流値とを
   比較する比較手段と、前記パルス幅演算手段が演算によ
   って求めた検出溶接電流のパルス幅の中の予め設定され
   た任意の時点の情報に基づいて、前記第２記憶手段に記
   憶された溶接電流値を読み取って前記第３記憶手段に記
   憶し、前記変化量演算手段、前記パルス幅演算手段およ
   び前記比較手段等を制御する制御手段と、を備えること
   を特徴とするスポット溶接機用のロボットコントローラ
   。