JPH0533968U - スポツト溶接ロボツト用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スポット溶接ガンのチップの開閉動作の制御
機構が簡略化されると共にロボットの他の動作機構と同
期制御ができ、それにより溶接時間が著しく短縮するこ
とができるスポット溶接ロボット用制御装置を提供す
る。 【構成】 本考案の制御装置は、ロボットコントローラ
２により直接制御できる電動式サーボモータ１２により
スポット溶接ガンＧのチップＧ１の開閉動作及びワーク
Ｗの押圧動作を行うものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はスポット溶接ロボット用制御装置に関する。さらに詳しくは、油圧制 御装置や空気圧制御装置を介することなく直接スポット溶接ガンのチップの開閉 動作の制御が行えるスポット溶接ロボット用制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、自動車の生産ラインなどではスポット溶接用ロボットが使用されて いる。このスポット溶接用ロボットにおいては、図６に示すような油圧や空気圧 を利用したスポット溶接ガンが用いられている。図において、１０１は空気圧若 しくは油圧式チップ昇降装置、１０２はチップ昇降部材、１０３は空気圧若しく は油圧制御装置、１０４はロボットコントローラを示す。このため、この油圧や 空気圧制御装置（以下、流体系制御装置という）１０３が必要となる。この流体 系制御装置１０３は、主として電気的素子から構成されているロボットコントロ ーラ１０４と構成が根本的に異なるため、ロボットコントローラ１０４と一体的 に構成することが出来ず、別個独立に設置されている。そして、ロボットコント ローラ１０４は流体系制御装置１０３の制御素子を制御することにより、間接的 にスポット溶接ガンＧの制御を行っている。そのため、制御系が複雑になるとと もにコスト上昇の要因ともなっている。

【０００３】 さらに、流体系制御装置１０３には、配管、シリンダ、弁など一定の容積を有 する素子が用いられているので、時間遅れが生じやすい。従って、主として電気 的素子により構成され時間遅れの少ないロボットコントローラと、同期制御を行 うことが困難である。このため、図７に示すようにロボットコントローラにて、 ロボットを所定位置に移動した後、流体系制御装置１０３によりスポット溶接ガ ンＧのチップＧ１を駆動しスポット溶接を行っている。さらに、スポット溶接が 完了した後、再度ロボットコントローラ１０４によりロボットを所定位置に復帰 させている。このため、スポット溶接に時間がかかることになる。これは、生産 ラインの生産能率の更なる向上が望まれている自動車産業にとっては大きな問題 である。

【０００４】 かかる流体系制御装置１０３を用いたスポット溶接ガンＧの欠点を解消すべく 、誘導電動機を用いたスポット溶接ガンが提案されている（特公平３ー５０６３ １号明細書）。

【０００５】 しかしながら、誘導電動機を用いたスポット溶接ガンでは、サーボ機構が従来 のロボットのものと異なるため、ロボットの制御と同期をとるにはスポット溶接 ガンとロボットコントローラの間に別の制御装置が必要となり、コスト上昇の要 因となるとともに依然として制御が複雑になるという問題があり、ロボットコン トローラと容易に同期制御を行うことができず、また、溶接時間の短縮もいま一 歩である。したがって、このスポット溶接ガンをただちにスポット溶接用ロボッ トに適用することには困難がある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案はかかる従来技術の問題点に鑑みなされたもので、スポット溶接ガンの チップの開閉動作の制御機構が簡略化されると共にロボットの他の動作機構と容 易に同期制御ができ、それにより溶接時間を著しく短縮することができるスポッ ト溶接ロボット用制御装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案のスポット溶接ロボット用制御装置は、スポット溶接ガンと、該スポッ ト溶接ガンのチップを駆動する電動式サーボ機構と、該電動式サーボ機構制御部 を有するロボットコントローラとからなり、ロボットの１軸としてスポット溶接 ガンをロボットと同期制御できることを特徴としている。

【０００８】

【作用】

本考案のスポット溶接ロボット用制御装置においては、従来のロボットと同様 な電動式サーボ機構によりスポット溶接ガンの制御を行っているので、ロボット の制御とスポット溶接ガンの同期制御が行え、スポット溶接に要する時間を著し く短縮することができる。

【０００９】

【実施例】

以下、添付図面を参照しながら本考案の一実施例について説明するが、本考案 はかかる実施例のみに限定されるものではない。

【００１０】 図１は本考案の一実施例の機能ブロック図、図２は本考案の一実施例の電気的 構成の概略図、図３は本考案の一実施例の概略図である。図において、１は電動 式サーボ機構、２はロボットコントローラ、３はチップ位置検出器、Ｇはスポッ ト溶接ガン、Ｗはワークである。

【００１１】 電動式サーボ機構１は、サーボ増幅器１１と電動式サーボモータ１２とこのサ ーボモータ１２に結合されているスポット溶接用チップ駆動部（以下、チップ駆 動部という）１３とからなり、スポット溶接ガンＧの本体に適宜手段により保持 されている。サーボ増幅器１１は、サーボモータを指令値どおりの回転角や回転 速度で回転させるためのパワーを供給できる機能を有するものならいかなるもの も用いることができ、その構成に特に限定はなく、従来よりサーボ機構に用いら れているものを用いることができる。その具体例として、サイリスタ増幅器、ト ランジスタ増幅器等を挙げることができる。電動式サーボモータ１２は、所望の 溶接条件に応じてチップ駆動部１３を駆動できるものならいかなるものも用いる ことができ、その構成に特に限定はなく、従来よりサーボ機構に用いられている ものを用いることができる。その具体例として、溶接条件が複雑で、一定でない ようなときは、ブラシレスＤＣモータ等を用いることができる。チップ駆動部１ ３は、電動式サーボモータ１２の回転軸の先端部に形成された雄ねじに螺合する 雌ねじが一端に形成され、他端にはチップ保持部が形成された昇降部材と、この 昇降部材を昇降自在に保持する保持部材とから構成されている。この保持部材は 適宜手段により電動式サーボモータ１２により保持されている。使用するねじは 、電動式サーボモータ１２の高速回転に対する追従性の良さ、耐久性および精度 の点から、ボールスクリューを用いるのが好ましい。なお、チップ保持部の構成 は従来の空気式や油圧式のものと同様であるので、その構成の詳細な説明は省略 する。

【００１２】 サーボ機構１はこのように構成されているので、ロボットコントローラ２の指 令により、ワークＷを挾み込みむと共に所定の押圧力を確保することができる。

【００１３】 ロボットコントローラ２は、演算処理装置（ＣＰＵ）とＲＡＭとＲＯＭとタイ マーと入出力インターフェースとからなっている。このロボットコントローラ２ は、電動式サーボ機構１および位置検出器３と接続されているほか、入力装置、 ロボット駆動機構、ロボット位置検出器とも接続されている。ロボットコントロ ーラ２は、サーボ機構１の制御に必要なプログラム等が付加されているほかは、 従来のロボットコントローラと同様であるので、その構成の詳細な説明は省略す る。

【００１４】 また、電動式サーボモータ１２の後端部にはチップ位置検出器３が配設されて いる。このチップ位置検出器３は、電動式サーボモータ１２の回転数を検出する 回転数検出器と、検出された回転数をロボットコントローラ２に出力する出力装 置とからなっている。

【００１５】 次に、このように構成されたスポット溶接ロボット用制御装置を用いて、２軸 の駆動軸を有するロボットによりスポット溶接を行う場合のロボットの動作につ いて、図４に示すタイムチャートに基づいて説明する。

【００１６】 ステップ１：ロボットは原点で待機している。 ステップ２：軸１および軸２が起動されロボットが溶接点近くの逃げ点に移動 する。 ステップ３：ロボットが溶接点近くの逃げ点に到達すると、電動式サーボ機構 が起動されチップ間の間隔が狭められる。 ステップ４：ロボットが溶接点に達する時点には、チップは所定の押圧力でワ ークを保持している。 ステップ５：溶接が開始される。 ステップ６：溶接が終了する。 ステップ７：電動式サーボ機構による押圧状態が終了すると共にチップ間の間 隔が広げられ、ロボットが溶接点近くの逃げ点まで後退する。 ステップ８：ロボットが溶接点近くの逃げ点に到達すると共にチップ間隔が初 期値に復帰し、電動式サーボ機構が停止される。 ステップ９：ロボットが原点に復帰し、軸１および軸２が停止される。

【００１７】 このように、ロボットの動作とスポット溶接ガンのチップの開閉動作および押 圧動作を同期させることができるので、溶接に要する時間を短縮することができ る（図４および図７参照）。

【００１８】 図５は他の実施例のタイムチャートである。図５より明らかなように、本考案 の制御装置を用いれば、スポット溶接ガンのチップを必ずしも全開にする必要は なく、ロボットの動作状況に応じて必要開度に制御できるので、溶接点が多数存 在する場合、溶接時のスポット溶接ガンの動作時間を著しく短縮することができ る。したがって、溶接に要する時間も著しく短縮することができる。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案においては電動式サーボ機構を用いてスポット溶 接ガンのチップの開閉動作および押圧動作と、ロボットの移動動作とを同期させ ているので、溶接に要する時間を短縮することができる。この効果は、溶接点数 が多い場合に一層顕著となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の機能ブロック図である。

【図２】本考案の一実施例の電気的構成の概略図であ
る。

【図３】本考案の一実施例の概略図である。

【図４】本考案の制御装置を用いたロボットの動作のタ
イムチャ−トの一例である。

【図５】本考案の制御装置を用いたロボットの動作のタ
イムチャ−トのその他の例である。

【図６】従来のスポット溶接ロボット用制御装置の概略
図である。

【図７】従来の制御装置を用いたロボットの動作のタイ
ムチャ−トの一例である。

【符号の説明】

１ 電動式サーボ機構 ２ ロボットコントローラ ３ チップ位置検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 木下 昭男 明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会 社明石工場内 (72)考案者 荒砂 等 明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会 社明石工場内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 スポット溶接ガンと、該スポット溶接ガ
   ンのチップを駆動する電動式サーボ機構と、該電動式サ
   ーボ機構制御部を有するロボットコントローラとからな
   り、ロボットの１軸としてスポット溶接ガンをロボット
   と同期制御できることを特徴とするスポット溶接ロボッ
   ト用制御装置。