JPH06114560A - ワ−ク自動送りシ−ム溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガソリン燃料タンクの溶接軌道をロボットを
用いてシ−ム溶接する装置であって，，ロボット側と電
極輪側のワ−ク送り速度を同期させてシ−ム溶接する。 【構成】 ワ−クの溶接軌道を一対の電極輪で挟持し，
この電極輪を連続駆動しつつ，これに必要な加圧力と溶
接電流を与えて溶接を行うシ−ム溶接機と，前記ワ−ク
をワ−ク保持装置に搭載し，教示されたプログラムに従
ってワ−クの溶接軌道を前記電極間に誘導する産業用ロ
ボットとからなり，前記電極輪の駆動源として定出力特
性を有するエア−モ−タ又は電動モ−タを使用する。し
たがって，ロボット側のワ−ク送り速度と電極輪速度と
の間に速度差による無理が生じた時に，前記モ−タの出
力回転数が垂下特性により自動的に制御されてロボット
側の送り速度に同調して正規速度に復帰するため，溶接
速度が一定し，安定した溶接品質が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，たとえば自動車のガソ
リン燃料タンクのような容器類（以下 ワ−クという）
に二次元的又は三次元的に形成されたフランジを気密に
シ−ム溶接する場合に，産業用ロボットを使用してワ−
クのフランジを溶接するワ−ク自動送りシ−ム溶接装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットを使用してワ−クをシ−
ム溶接機の電極位置に誘導しながら溶接する装置には，
次のような発明装置が先に提案されている。たとえば，
特開平２−９２４７１号公報「燃料タンクの自動シ−ム
溶接装置」及び特開昭６１−２７６７８２号公報「シ−
ム溶接機におけるワ−ク誘導装置」に記載されたワ−ク
自動送り装置は，いずれも今までのような機械的なカム
倣い制御によって溶接軌道を誘導するのではなく，ロボ
ットシステムを応用し，二次元的又は三次元的な溶接軌
道を有するワ−クを数値的制御等によるロボットを使っ
て誘導するものである。これら従来の装置は，ワ−クの
モデルチエンジが頻繁に行われてもティ−チング或いは
デ−タのインプットを変更するだけであるから，従来装
置のようにカム倣い装置が要らなくなり，多品種のワ−
クを同一ラインで生産することができると言う大きな経
済的メリットを享受する。

【０００３】これらの従来装置にはワ−クの送り動作と
電極輪の回転動作が同期するように設定される必要があ
るが，ワ−ク送りと電極輪の駆動が独立して行われてい
ると，電極輪とワ−クとの間に速度差による無理が生じ
た場合，ワ−クと電極輪との間に安定した動作が得られ
なくなる。このような場合の対策として，従来ではたと
えば特公平３−６８７９１号公報「自動シ−ム溶接装置
における制御方法」に開示されているように，ワ−クを
支持するロボットの手首軸に作用する実際のトルクと，
電極輪によるワ−クの実際の送り量とロボットの動きに
よるワ−クの送り量とが合致しているときに手首軸に作
用する正規のトルクとの偏差を検出し，この偏差に応じ
て電極輪の回転速度を変化させるものが提案されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，この方
法によるトルク偏差を検出するための検出器は，ロボッ
トの手首軸に作用する歪量を検出するものであるから，
実際には手首軸以外の，離れたア−ム部あるいはワ−ク
の保持装置（受け台）等またはシ−ム溶接機のア−ム側
にもひずみが発生し易く，回転電極とワ−クとの非同期
時の真の歪量を検出することは難しく，しかも，トルク
偏差に応じて電極輪の回転速度を制御するための制御器
が必要であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は，前記の問題を
解決するために開発されたものである。具体的には，ワ
−クの溶接軌道を一対の電極輪で挟持し，この電極輪を
連続駆動しつつ，これに溶接に必要な加圧力と溶接電流
を与えて溶接を行うシ−ム溶接機と，前記ワ−クをワ−
ク保持装置に搭載し，教示されたプログラムに従ってワ
−クの溶接軌道を前記電極間に誘導する産業用ロボット
とからなり，前記電極輪の駆動源として定出力特性を有
するエア−モ−タ又は電動モ−タを使用し，上記ロボッ
トと回転電極による送り速度を同期させるという，技術
的手段を講じたものである。

【０００６】

【作 用】本発明では，ワ−ク側の送り装置は，シ−ム
溶接機の電極輪の回転速度とワ−クの送り速度が同期す
るように，予めプログラム設定されたワ−クの溶接軌道
情報に従って動作する。ワ−クは多関節ロボットのア−
ム先端に設けた回転自在のワ−ク保持装置にクランプ保
持された後，シ−ム溶接機の電極輪の前面に送られる。
ワ−クが所定位置に送られると，開放した上下電極輪間
にワ−クのフランジが挿入される。次いで，上部電極が
下降し，溶接軌道の溶接スタ−ト位置が電極間で挟持さ
れる。電極輪間に所定の加圧力が与えられて溶接電流が
通電され，電極輪の回転駆動が開始されると，ワ−ク送
りは直線部とコ−ナＲ部とその他Ｒ部が電極輪の回転速
度と同期して駆動される。電極の回転駆動は，上下個々
に設けたモ−タによりナ−ルギャを介して行われる。

【０００７】すなわち，ワ−ク送りはロボット側の主動
で行われ，また電極側の駆動は従動で行われる。つまり
ロボット側は一定速度で動き，これに従って同一速度で
電極輪が従動すべく，補助駆動のモ−タ出力回転数がロ
ボット側の駆動に同調してその速度が決められる。たと
えば，ロボット側の送り速度に電極輪速度が同調しなく
なり，たとえば遅くなったとすると，補助駆動のモ−タ
のトルクがモ−タ特性上から自動的に制御（トルクアッ
プ）されて正規速度に素早く復帰するようになる。これ
により，ロボットのワ−ク送りと，電極輪の回転速度と
が同期して，ワ−クの溶接軌道を正確に電極加圧位置に
誘導することができる。したがって，従来のように，電
極輪とワ−クとの非同期時の真の歪量を検出するような
設備がいらなくなる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明装置の１実施例を概略的に記載
した図面に基づいて説明する。図１は，たとえばワ−ク
側の自動送り装置として多関節ロボットを用いた場合の
シ−ム溶接装置の概略説明図である。符号１はロボット
全体を示す。２はシ−ム溶接機である。３はロボット本
体，４は回転軸に連結されたア−ム，５はア−ムの手首
軸，６はア−ム先端の手首軸に連結されたワ−クＷをワ
−ク保持装置である。このワ−ク保持装置はたとえばマ
グネット吸着式，又はエア−吸着式のほか，ワ−クＷを
機械的に支持するクランプ方式などいろいろな保持手段
が考えられる。このワ−ク保持装置は手首軸５に内蔵の
モ−タ等により水平面内を回転駆動するように支持され
る。

【０００９】シ−ム溶接機２は上下一対のシ−ム溶接用
電極輪７及びシ−ム溶接用電極輪８を有するもので，こ
れら電極輪７及び８はモ−タＭ１及びモ−タＭ２の回転
力を出力軸１０及び出力軸１１を介してナ−ルギャ（図
省略）に伝達して回転駆動するものである。１２は電極
輪７の加圧シリンダである。前記モ−タは定出力特性
（垂下特性）の形式を使用し，モ−タトルクがロボット
側の主動送りに対し自動的に制御されるものである。

【００１０】図２は本発明装置のモ−タトルクＴと回転
数ｎとの定出力特性関係をグラフに表したものである。
ロボットはたとえばＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ｒ軸，Θ軸の５
自由軸を移動する。この場合，ロボットの送り速度が遅
くなり，補助駆動の回転数ａ１がｂ１に遅くなったとす
ると，トルクはａ２からｂ２にアップする。したがっ
て，電極輪７及び電極輪８を介してワ−クを駆動し，ロ
ボットに駆動力をアップさせてロボットの送り量を補っ
て正規速度に復帰せさる。この結果，ロボットと電極輪
の送り速度が同期し，溶接速度を安定させる。

【００１１】次に，本発明装置によるシ−ム溶接動作を
説明する。予め，ロボット１にシ−ム溶接機２の電極輪
７及び８の回転速度とワ−クＷの送り速度とを同期させ
るための必要なデ−タ及びワ−クの二次元的または三次
元的な軌跡誘導を数値制御等の駆動に必要なデ−タを記
憶させ，そのプログラム動作順でワ−クを移動させる準
備を行う。今，ワ−クＷをワ−ク保持装置６にセットす
る。ワ−クが固定されると，ロボっトがプログラムに従
って移動し，シ−ム溶接機２の電極輪７及び電極輪８の
前面にワ−クを搬送し，開放した上下電極輪間にフラン
ジを挿入する。

【００１２】次いで，電極輪７及び電極輪８が溶接軌道
の溶接スタ−ト位置をクランプする。両電極でクランプ
を完了し電極輪間に溶接に必要な加圧力が与えられ溶接
電流を通電しながら電極輪が回転すると，ワ−クＷはロ
ボットによる記憶されたプログラムに従って誘導され
る。この間，溶接軌道が上記電極間を水平面的な空間を
電極輪の回転と同期して案内されるが，電極輪７及び電
極輪８の回転速度とロボット側のワ−ク送り速度とが何
らかの原因で速度差を生じたときに，結果として，補助
駆動のモ−タ出力回転数が変化するが，モ−タの定出力
特性で補助駆動力を加減してロボットに与えることによ
って，ロボットと電極輪の送り速度が同期する。こうし
て，ワ−ク送りを正規速度に復帰しながら溶接軌道部に
無理な力をかけないで正確に電極加圧位置に誘導するこ
とができる。

【００１３】

【発明の効果】以上で説明したように，本発明装置によ
ればたとえば自動車のガソリン燃料タンクのようなワ−
クに二次元的又は三次元的に形成されたフランジを気密
にシ−ム溶接する場合に，ロボットと電極輪のワ−ク送
り速度がモ−タの定出力特性（垂下特性）により素早く
同期するため，二次元的又は三次元的な溶接軌跡の溶接
速度が殆ど一定となり安定した溶接品質が得られる。す
なわち，ワ−クのコ−ナＲ部などでワ−クの回転送り速
度が下がった時に，電極側のトルクがアップしその遅れ
量を補ってロボット側の送り速度と同期するため，溶接
線軌跡が電極加圧位置から外れずに，しかも治具やワ−
クにもムリな力がかからずに歪が少なく，結果として溶
接品質向上が図れる。また，従来のように手首軸の歪を
電気的に検出してその歪に応じて電極輪の回転速度を修
正する方法と比べても，制御動作が複雑でなく構造が簡
単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置のワ−ク自動送りシ−ム溶接装置の
１実施例を示す概略説明図である。

【図２】本発明装置におけるモ−タトルクと回転数の定
出力特性関係を表したグラフである。

【符号の説明】

１ ロボット １０ 駆動軸 ２ シ−ム溶接機 １１ 駆動軸 ３ ロボット本体 １２ 加圧シリ
ンダ ４ ア−ム ５ 手首軸 ６ ワ−ク保持装置 ７ 電極輪 ８ 電極輪 Ｍ１〜Ｍ２ 駆動源（電動モ−タ） Ｗ ワ−ク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワ−クの溶接軌道を一対の電極輪で挟持
   し，この電極輪を連続駆動しつつ，これに必要な加圧力
   と溶接電流を与えて溶接を行うシ−ム溶接機と，前記ワ
   −クをワ−ク保持装置に搭載し，教示されたプログラム
   に従ってワ−クの溶接軌道を前記電極間に誘導する産業
   用ロボットとからなり，前記電極輪の駆動源として定出
   力特性を有するエア−モ−タ又は電動モ−タを使用し，
   上記ロボットと回転電極による送り速度を同期したこと
   を特徴とするワ−ク自動送りシ−ム溶接装置。