JPH05220580A - 溶接ロボットシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接制御装置をできるかぎりコンパクト化
し、信頼性があり、操作上の問題がなく、溶接条件の教
示作業上の問題、及び溶接品質の管理がし易い溶接ロボ
ットシステムを提供。 【構成】 ロボット制御装置６に溶接機タイマ８を内蔵
し、そしてコンタクト５をロボット本体１に設置し、ロ
ボット制御装置６に接続した１つの表示入力装置１１を
用いてロボットと溶接機の双方のプログラミングを行な
うとこを特徴とする溶接ロボットシステム。好ましく
は、溶接作業を行う対象ワーク４１の各溶接個所にあら
かじめ割り振りした固有の溶接点番号を設け、ロボット
制御装置６は前記溶接点番号とあらかじめプログラミン
グした複数の溶接条件の条件番号とを対応させる対応テ
ーブルを持ち、溶接作業時には前記対応テーブルを参照
しながら溶接条件を選択することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットにより、スポ
ット溶接作業を行なうための溶接ロボットシステムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスポット溶接ロボットシステムの
公知技術としては、例えば特開昭６３−２０３２８３号
公報の図９に示すものがある。このものは被溶接物を溶
接する溶接ガンと、被溶接物に溶接ガンを加圧する加圧
シリンダと、溶接ガンと加圧手段との動作を制御するタ
イマコンタクタと、溶接ガンと加圧手段とを支持し、ま
たは被溶接物をつかむ作業端と、作業端を駆動する駆動
手段と、駆動手段を制御すると共に溶接パラメータと溶
接すべき指令とを表わす信号を出力するコントローラ
と、前記溶接すべき指令に応答して、タイマコンタクタ
を作動させるシーケンサとを含みタイマコンタクタは、
コントローラからの溶接パラメータに従ってシーケンサ
による動作手順に従う溶接を行なわせることを特徴とす
る溶接ロボットの制御装置であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのもの
は、第１に、設置スペース上の問題として、タイマコン
タクタを含む別置独立型の溶接制御装置を必要とした。
タイマコンタクタを含む溶接制御装置はかなり大きい設
置スペースを必要とするが、スポット溶接ロボットが何
十台も並んで設置されるような生産ラインにおいてはこ
の設置スペースも大きなものが必要となるためその確保
が困難となった。これは特に従来人手で行なっていた生
産ラインを自動化していく際には大きな問題となった。

【０００４】第２に、信頼性の問題として、タイマコン
タクタを含む別置独立型の溶接制御装置が必要であった
ため、溶接制御装置はマイクロコンピュータを使用した
高性能なものになってきているが、このような電子部品
を用いる場合、耐環境性については充分に考慮する必要
がある。溶接現場は一般的に高温で、ちりやほこりが多
いので、制御ボックスは完全密閉構造とし、熱交換器等
による冷却を行なうようにするのが好ましいが、コスト
的な問題もあるため、一般の溶接制御装置ではそこまで
の対策が行なわれているのは少なかった。

【０００５】第３に、操作上の問題があった。溶接条件
のプリセット作業や溶接結果の表示はコントローラに接
続された表示／入力装置で行なったが、各溶接点毎に溶
接パラメータすなわち溶接時間、溶接電流、溶接ガンに
よる被溶接物の予圧時間、加圧力、保守時間を設定しな
ければならなかったので、例えば同一溶接パラメータで
溶接して良い点が複数点ある場合でも各溶接点毎に全く
同じ溶接パラメータを入れなければならず、労力と時間
の無駄があった。

【０００６】第４に、溶接条件の教示作業上の問題があ
った。教示作業の際にはオペレータがコントローラに接
続された表示／入力装置を用いてロボット本体をリモー
ト動作させ、被溶接物上の溶接すべき個所へ溶接ガンを
位置決めしその位置をコントローラにに記憶させるが、
この時同時にその溶接個所で用いる溶接条件の番号も表
示／入力装置からキーインした。作業者はあらかじめ溶
接個所と溶接条件を書き込んだワークの図面等を参照し
ながら行なっていたが、各溶接点毎に溶接パラメータす
なわち溶接時間、溶接電流、溶接ガンによる被溶接物へ
の予圧時間、加圧力、保持時間を設定する方式であった
ので、図面のミスやキーイン時のミス等により誤まった
溶接条件が教示されてしまうことがあった。

【０００７】また、一旦全ての溶接作業の教示を終了
後、テスト運転を行なうが、テスト結果により溶接条件
の変更、追加、削除が必要となることが多かった。この
際、作業プログラム内のどの教示点でどの溶接個所の溶
接を行なっているかをあらかじめ知っている必要があ
り、このため、ワークの図にティーチング軌跡を書いた
ティーチングシート等が使われていたが、例えばティー
チング変更（教示点の追加・削除、溶接順序の変更等）
を行なうと、溶接個所と教示点No. の対応が変わってし
まうため、ティーチング変更の都度ティーチングシート
をアップデートする必要があった。しかし、ティーチン
グシートのアップデートは煩わしい作業であるため、実
際に行なわれる例は少なく、実際にはロボット本体１を
低速で動作させながら確認する方法がとられていた。こ
の場合、変更作業にはかなりの時間を必要とした。

【０００８】第５に、溶接品質の管理上の問題があっ
た。近年溶接時の溶接電流値等溶接条件を実測し、この
データをもとに溶接が正常に行なわれたかどうかをかな
りの水準で推測できるようになってきている。これを各
溶接個所毎に行ない、データとして蓄積しておけば品質
管理面において非常に有効である。これを実施するため
には得られた溶接結果が、ワーク上のどの溶接個所のも
のであるかを知る必要がある。このためには、作業プロ
グラム内のどの教示点でどの溶接個所の溶接を行なって
いるかをあらかじめ知っていなければならず、この目的
のために前述のティーチングシート等が使われたが、前
述第４の問題と同様にティーチングシートのアップデー
トは煩わしい作業であるため、実際に行なわれている例
は少なかった。これではせっかく溶接結果を収集しても
それが生かされなかった。

【０００９】本発明の課題は、溶接制御装置をできるか
ぎりコンパクト化し、信頼性があり、操作上の問題がな
く、溶接条件の教示作業上の問題、及び溶接品質の管理
がし易い溶接ロボットシステムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、特許
請求の範囲記載の溶接ロボットシステムを提供すること
によって上述した従来技術の課題を解決した。

【００１１】（作用）かかる構成により、第１の溶接制
御装置の設置スペース上の問題に対しては、溶接制御装
置をできるかぎりコンパクト化し、従来のシステムにあ
ったタイマコンタクタを含む溶接制御装置から、タイマ
が分離され、代わりにロボット制御装置に溶接機タイマ
を内蔵すること、かつ分離したコンタクトをロボット本
体に設置することにより、第２の信頼性の問題に対して
は、ロボット制御装置に溶接機タイマを内蔵することに
より、第３の操作上の問題に対しては、ロボット制御装
置に接続した１つの表示入力装置でロボット制御装置と
溶接制御装置の両方を操作できるようにすることによ
り、操作の単純化・一元化を図り、それぞれ上述した従
来技術の課題を解決した。

【００１２】そして第４の溶接条件の教示作業上の問
題、及び第５の溶接品質の管理上の問題に対しては、好
ましくは、溶接作業を行う対象ワークの各溶接個所にあ
らかじめ割り振りした固有の溶接点番号を設け、ロボッ
ト制御装置は前記溶接点番号とあらかじめプログラミン
グした複数の溶接条件の条件番号とを対応させる対応テ
ーブルを持ち、溶接作業時にはこの対応テーブルを参照
しながら溶接条件を選択することにより、教示点の追加
・削除、溶接順序の変更等のティーチング変更を行なっ
ても、教示点と溶接個所の対応がわかるようにすること
により上述した従来技術の課題を解決した。

【００１３】

【実施例】図１に本発明の実施例ロボット溶接システム
の構成をブロック図で示す。ロボット本体１の手首先端
部に溶接ガン２を取付ける。溶接ガン２には溶接トラン
ス４を介して溶接電源から電力が供給される。溶接制御
ユニット３はロボット本体１のアーム上に固定され、そ
の内部にはコンタクタ５が内蔵される。コンタクタ５
は、図９に示す従来システムの溶接制御装置に含まれて
いたタイマコンタクタから、タイマを分離して除いた部
分に相当するものである。ロボット制御装置６は、ロボ
ット制御部７と、前記分離した溶接機タイマ８とで、構
成されかつこれらを内蔵する。溶接機タイマ８は、図９
に示す従来システムの溶接制御装置に含まれていたタイ
マコンタクタから、コンタクタを分離して除いた部分に
相当する。ロボット制御装置６は図示しない完全密閉構
造の制御ボックスとすることができ、又熱交換器を内蔵
することもできる。ロボット制御部７はロボット本体１
を駆動するようにされている。

【００１４】溶接機タイマ８とコンタクタ５を接続する
ケーブルはロボット本体１の旋回軸内を通すようにし
て、内部ケーブルとしている。ロボット制御部７には表
示入力装置１１が接続されており、これを用いてロボッ
ト本体１及び溶接ガン２に接続された図示しない溶接機
の操作を行なう。ロボット制御部７は通信ネットワーク
９を介してホストコンピュータ１０と接続されており、
ロボット制御部７とホストコンピュータ１０の間で各種
データのやりとりを行なうようにされている。図９に示
す従来のシステムと比較すると従来のシステムにあった
タイマコンタクタを含む溶接制御装置から、タイマが分
離され、ロボット制御装置６に内蔵されている。また、
表示入力装置は、従来ロボット用とタイマコンタクタ用
の２種類あったが、本実施例ではロボット用の１種類の
みとしている。

【００１５】ロボット制御部７は図２に示すように構成
されている。ＣＰＵ２１はマイクロコンピュータであ
り、これに接続されるバスライン２６上にはＲＡＭ２
２、ＲＯＭ２３、Ｉ／Ｏ制御部２４、サーボアンプ２５
が接続される。ＲＡＭ２２は作業プログラム、溶接デー
タを記憶し、その他演算のために必要な変数域としても
使われる。ＲＯＭ２３にはＣＰＵ２１を動作させるため
の手順（システムプログラム）が格納されている。Ｉ／
Ｏ制御部２４は外部装置を接続するためのインタフェー
ス部であり、ホストコンピュータ１０、表示入力装置１
１、溶接機タイマ８が接続される。サーボアンプ２５は
ロボット本体１に取り付けられた図示しないモータへ電
流を供給する。

【００１６】作動においてはいま、図４に示すワーク４
１に対して溶接を行なうものとする。ワーク４１の各溶
接個所には図４に示すように溶接個所固有の番号（以下
溶接点番号という）をあらかじめ割り振っておく。溶接
の順序は溶接点番号Ｎｏ．３→５→１→２→４の順序で
行なうものとする。この溶接作業を行なうための作業プ
ログラムを図５に示す。ファンクション部に「ガンＯ
Ｎ」と記述されているステップが溶接ステップである。
溶接ステップには溶接点番号を記録しておく。溶接を行
なう際に使用する溶接条件は図７に示すように溶接電
流、溶接時間、加圧力の各パラメータによって構成さ
れ、各組には条件番号を割り振る。

【００１７】各々の溶接個所で用いる溶接条件は図６に
示す溶接点番号対溶接条件番号対応テーブルによって決
定される。作業プログラム、溶接条件、溶接点番号対溶
接条件番号対応テーブルはＲＡＭ２２上に記憶され、表
示入力装置１１を用いて編集可能であり、またＩ／Ｏ制
御部２４を介してホストコンピュータ１０からも編集可
能である。

【００１８】作業プログラムの各ステップでＣＰＵ２１
が実行する手順をフローチャートで図３に示す。フロー
３１において、そのステップにガンＯＮが記録されてい
るかどうかチェックする。記録されていない場合は処理
を終了する。記録されている場合はフロー３２へ進む。
フロー３２ではそのステップに記録されている溶接点番
号を読み込む。次のフロー３３では溶接点番号に対応す
る溶接条件番号をＲＡＭ２２上に記憶された、図６に示
す溶接点番号対溶接条件番号対応テーブルから読み込
む。次に、フロー３４では溶接条件番号に対応する溶接
条件パラメータをＲＡＭ２２上に記憶された、図７に示
す溶接条件データベースから読み込む。

【００１９】フロー３５では溶接条件パラメータをＩ／
Ｏ制御部２４を介して溶接機タイマ８へ送信する。フロ
ー３６は溶接機タイマ８側の処理であり、溶接機タイマ
８が溶接を実行することを意味している。溶接終了後、
フロー３７で溶接機タイマ８から送られてくる溶接結果
（電源電圧、溶接電流、溶接時間の実測値とステータ
ス）を受信し、ＲＡＭ２２上に記憶される、図８に示す
溶接結果モニタ・データテーブルに記憶する。溶接結果
モニタデータは表示入力装置１１によって表示させて見
ることができ、また、Ｉ／Ｏ制御部２４を介してホスト
コンピュータ１０から参照することも可能である。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、従来のシステムにあっ
たタイマコンタクタを含む溶接制御装置が不要となった
ので、その分の設置スペースを省略することができる。
これにより、狭い工場においても溶接ロボットの導入が
可能となる。また、ロボット制御装置と溶接タイマとの
一体化により、調整・点検の一元化がはかれるため、保
守性が向上し、ロボット制御装置と溶接制御装置との間
を接続する外部ケーブルが不要になり、設備コストダウ
ンが図れ、さらにロボット制御装置に接続された１つの
表示入力装置によって、ロボットの操作と溶接機の操作
の両方を可能としたので、オペレータは１つの表示入力
装置の操作にのみ習熟すれば良くなった。また、各ワー
クの溶接個所に固有の溶接点番号を設け、ロボット制御
装置は前記溶接点番号に対応する溶接条件番号を記憶す
るテーブルを持ち、溶接作業時にはこの対応テーブルを
参照しながら溶接条件を選択することもできるので、ど
の教示点でどこの溶接個所の溶接を行なっているかが一
目でわかり、いちいち教示点番号と溶接個所の対応を考
える必要がなくなっり、これにより溶接条件の教示作業
が簡単になった。また得られた溶接結果がどの溶接個所
のものであるかも一目でわかるので、溶接品質管理も容
易となり、溶接品質が向上するものとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例ロボット溶接システムの構成を
ブロック図で示す。

【図２】図１のロボット制御部７の構成をブロック図で
示す。

【図３】作業プログラムの各ステップで図２のＣＰＵ２
１が実行する手順をフローチャートで示す。

【図４】溶接を行なうワーク４１の各溶接個所を示す斜
視図で、溶接の順序は溶接点番号Ｎｏ．３→５→１→２
→４の順序で行なうものとする。

【図５】図４のワーク４１に対し、溶接作業を行なうた
めの作業プログラムで、図２の、ＲＡＭ２２上に記憶さ
れ、表示入力装置１１を用いて編集可能であり、かつＩ
／Ｏ制御部２４を介してホストコンピュータ１０からも
編集可能にされている。

【図６】図４のワーク４１に対し、溶接作業を行なうた
めの、図２の、ＲＡＭ２２上に記憶された、溶接点番号
対溶接条件番号対応テーブル。

【図７】図４のワークに対し、溶接作業を行なうため
の、図２のＲＡＭ２２上に記憶された、溶接条件番号に
対応する溶接条件パラメータである溶接条件データベー
ス。

【図８】溶接終了後、フロー３７で溶接機タイマ８から
送られてくる溶接結果を受信し、図２のＲＡＭ２２上に
記憶される、溶接結果モニタ・データテーブル。

【図９】従来のロボット溶接システムの構成をブロック
図で示す。

【符号の説明】

１．．ロボット本体 ２．．溶接ガン ４．．溶接トランス ５．．コンタクタ ６．．ロボット制御装置 ７．．ロボット制御部 ８．．溶接機タイマ １０．．ホストコンピュータ １１．．表示入力装置 １２．．電源 ４１．．ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボット制御装置に溶接機タイマを内蔵
   し、そしてコンタクタをロボット本体に設置し、前記ロ
   ボット制御装置に接続した１つの表示入力装置を用いて
   ロボットと溶接機の双方のプログラミングを行なうこと
   を特徴とする溶接ロボットシステム。
2. 【請求項２】 溶接作業を行う対象ワークの各溶接個所
   にあらかじめ割り振りした固有の溶接点番号を設け、前
   記ロボット制御装置は、前記溶接点番号とあらかじめプ
   ログラミングした複数の溶接条件の条件番号とを対応さ
   せる対応テーブルを持ち、溶接作業時には前記対応テー
   ブルを参照しながら溶接条件を選択することを特徴とす
   る請求項１記載の溶接ロボットシステム。