JPH0691380A - ワ−ク自動送りシ−ム溶接方法及び装置 - 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−ム溶接機の電極輪に誘導する方法で，ロボッ
ト側のワ−ク送り速度を電極輪の回転速度に見合った速
度に制御して溶接する。 【構成】 ロボットにより複数軸方向に移動可能なワ−
ク保持装置にワ−クを保持し，そのワ−クに形成された
フランジ内の溶接軌道をシ−ム溶接機の電極輪で挟持
し，前記ロボットの制御装置に記憶したプログラムに従
ってフランジを前記電極間に誘導しながらシ−ム溶接す
る方法において，そのシ−ム溶接期間中に前記電極輪の
回転速度を検出し，その検出した回転速度とワ−ク側の
送り速度とが同期するように前記ロボット側の複数軸の
送り速度を制御する。したがって，従来のようにロボッ
トの手首軸の歪を検出して電極輪の回転速度を調節する
ものに比べ，電極回転速度を電極駆動経路に設けた速度
計により直接検出できるから，制御動作が早くなるほ
か，速度計を付加するだけで構造簡単，安価に製作でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，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−ム溶接方法
及び装置に関する。

【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ているが，
ワ−ク送りと電極輪の駆動が独立して行われているた
め，電極輪とワ−クとの間にトルク変動が生じた場合，
ワ−クと電極輪との間に正規トルクによる安定した動作
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
の構造が複雑になりコスト低減を図るにはまだ改善すべ
き余地が残されていた。

【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，その具体的な技術的
手段は次のように講じたものである。すなわち，産業用
ロボットにより複数軸方向に移動可能なワ−ク保持装置
にワ−クを保持し，そのワ−クに形成されたフランジ内
の溶接軌道をシ−ム溶接機の電極輪で挟持し，前記ロボ
ットの制御装置に記憶したプログラムに従ってフランジ
を前記電極間に誘導しながらシ−ム溶接する方法におい
て，そのシ−ム溶接期間中に前記電極輪の回転速度を検
出し，その検出した回転速度とワ−ク側の送り速度とが
同期するように前記ロボットの各自由軸の送り速度を制
御することを主要な特徴とする。

【０００６】

【作 用】本発明の主要な方法では，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−ト位置を
電極間で挟持する。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する
と，ワ−ク送りは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】電極輪の回転速度検出は，電極輪又はナ−
ルギャ等の回転駆動経路に速度計を取付けて行われる。
電極輪又はロボット側の速度差が生じた時，ワ−ク，治
具等に歪が発生する前にロボット側の速度制御ができ
る。これによってワ−ク側の送り装置と電極輪とのトル
ク変動を同期させる修正が行われ，ワ−クの正規の溶接
軌道を正確に電極加圧位置に誘導することができるか
ら，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，複雑・高価な設備がいらなくな
り，大幅にコスト低減を図ることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明方法の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てワ−ク
のシ−ム溶接を行う場合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は多関節の手首軸，５は手首軸に連結さ
れたア−ム，６はア−ム先端の手首軸に連結された治具
フレ−ムである。７はワ−ク保持装置であり，治具フレ
−ム６の下端部にモ−タＭ１を介して水平面内を回転駆
動されるように支持されたものである。８はワ−ク保持
装置に搭載したワ−クＷを上からクランプするクランプ
板であって，上下動は上記フレ−ム６の上端に設けられ
たシリンダ９で行われ，さらに回転駆動はシリンダ９の
上部に設けたモ−タＭ２で行われる構造にしたものであ
る。

【０００９】ワ−ク保持装置７は，ワ−クＷのコ−ナ部
ではワ−クＷを強制的に回転させるのでワ−ク受け板１
０に無理な力がかからないようにするため，ワ−クと回
転電極との相関角度を調整する必要がある。そのため，
本発明では，治具フレ−ムの下端部にモ−タＭ１が設け
てあり，この出力軸にワ−ク受け板１０が連結されてい
て、クランプ板８は上記フレ−ムの上端部に設けたシリ
ンダ９のピストンロッド１１の中空部に同心的に挿入さ
れた回転軸１２の先端に連結され，ピストンロッドの上
部に連結されたモ−タＭ２で回転軸１２を駆動しクラン
プ板８を回転し，またシリンダ９のエア操作でクランプ
／開放のための上下運動をクランプ軸心線上で行うよう
に構成されている。

【００１０】シ−ム溶接機は，上下一対のシ−ム溶接用
電極輪１３及びシ−ム溶接用電極輪１４を有するもの
で，これら電極輪１３及び１４はモ−タＭ３及びＭ４の
回転力を出力軸１５及び出力軸１６を介してナ−ルギャ
１７及びナ−ルギャ１８に伝達して回転駆動するもので
ある。電極輪１３，電極輪１４及び／又はナ−ルギャ１
７及び１８には電極輪の周速を計るための，たとえばタ
コジェネレ−タなどの速度計ａ〜ｄが設置されている。

【００１１】図３は本発明装置のフロチャ−トである。
この場合，ロボットはＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ｒ軸，Θ軸の
５自由軸を移動する。ロボットア−ム５はワ−ク保持装
置７を介してワ−クＷを駆動する。シ−ム溶接機２は電
極輪１３，電極輪１４を介してワ−クを駆動する。ワ−
ク保持装置７とワ−ク間はワ−クの歪みに対しスリップ
トルクが生じるように機械的に連結される。電極輪１３
及び１４はナ−ル駆動で速度計ａ〜ｄを回す。ロボット
制御装置２０は速度計ａ〜ｄからの信号を取り込み，ワ
−ク移動に見合うように各軸の駆動速度を制御する。こ
の場合の速度誤差分は電極輪１３及び１４とワ−ク間及
びワ−ク保持装置７とワ−ク間のスリップで吸収され
る。なお，ロボットの軸先端と電極輪の相対位置関係は
絶対座標系の中で固定されているので，電極回転速度の
み変化し，ロボット及び電極輪の駆動トルクが十分な
ら，ポイント教示した軌跡間の溶接軌跡ズレは累積する
ことはない。

【００１２】次に，本発明装置によるシ−ム溶接動作を
説明する。予め，ロボットにシ−ム溶接機の電極輪の回
転速度とワ−ク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をクランプ開放状態のワ−ク保持装置７のワ−
ク受け板１０にセットし、起動を開始すると，シリンダ
９が作動してクランプ板８をワ−クＷの上に押圧してワ
−クＷが動かないように固定する。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１３及び電極輪１４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。

【００１３】次いで，上下電極輪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１３及び電極輪１４の
回転速度とワ−ク送り速度とが何らかの原因で負荷トル
クが生じたときに，電極輪又はナ−ルギャの速度が変化
し，この変化した速度を速度計ａ〜ｄが検出し，その信
号をロボット制御装置２０に送り，ロボット制御装置２
０からの指令によりワ−ク送りと電極輪１３及び電極輪
１４とのトルク変動を同期させる補正が，ロボット各自
由軸の駆動速度を制御することにより行われる。

【００１４】こうして，ワ−クの正規の溶接軌道を正確
に電極加圧位置に誘導することができる。また，ワ−ク
保持装置７は，モ−タＭ１，モ−タＭ２によりワ−クの
コ−ナ部ではワ−クと電極輪との相関角度を調整するこ
とができるから，ワ−ク受け板１０に無理な力をかけな
いで動作することができる。

【００１５】

【発明の効果】以上で説明したように，本発明方法によ
れば，ロボット側のワ−ク送りと回転電極との間に駆動
トルクの変動が生じても，同期修正を電極駆動経路に設
けた電極輪の回転速度を検出する速度計により直接行う
ことができるから，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，制御動作が複雑でなく制御精度が向上し，し
かも構造的に簡単である。また本発明装置によれば，既
存のシ−ム溶接機の電極駆動系統に速度計を付加するだ
けで，多品種ワ−クのシ−ム溶接作業を同一ラインで実
現できるから設備も簡単でコスト低減を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に実施するためのワ−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速度計を電極輪及びナ−ル
ギャ等に配置した場合の概略図である。

【図３】本発明装置のフロチャ−トである。

【符号の説明】

１ ロボット全体 ９ シリンダ ２ シ−ム溶接機 １０ ワ−ク受
け板 ３ ロボット本体 １１ ピストン
ロッド ４ 手首軸 １２ 回転軸 ５ ア−ム １３ 電極輪 ６ 治具フレ−ム １４ 電極輪 ７ クランプ保持装置 １５ 出力軸 ８ クランプ板 １６ 出力軸 Ｍ１〜Ｍ２ 電動機（電動モ−タ） １７ ナ−ル
ギャ Ｗ ワ−ク １８ ナ−ルギ
ャ ａ〜ｄ 速度計 ２０ ロボット
制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】産業用ロボットにより複数軸方向に移動可
   能なワ−ク保持装置にワ−クを保持し，そのワ−クに形
   成されたフランジ内の溶接軌道をシ−ム溶接機の電極輪
   で挟持し，前記ロボットの制御装置に記憶したプログラ
   ムに従ってフランジを前記電極間に誘導しながらシ−ム
   溶接する方法において，そのシ−ム溶接期間中に前記電
   極輪の回転速度を検出し，その検出した回転速度とワ−
   ク側の送り速度とが同期するように前記ロボット側の送
   り速度を制御するワ−ク自動送りシ−ム溶接方法。
2. 【請求項２】ワ−クの溶接軌道を一対の電極輪で挟持
   し，これに必要な加圧力と溶接電流を与えると共に，電
   極輪を連続駆動して溶接を行うシ−ム溶接機と，前記ワ
   −クをワ−ク保持装置に搭載し，記憶したプログラムに
   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，前記電極輪の回転速度を検出する速度計
   と，この速度計の信号により前記ワ−ク送り速度を電極
   輪の周速と同期すべく前記ロボットの各自由軸の送り速
   度を制御するロボット制御装置とを有するワ−ク自動送
   りシ−ム溶接装置。