JPH07116864A - スポット溶接の溶着解除方法およびスポット溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーボモータを用いた溶接ガンによるスポッ
ト溶接において、電極チップと被溶接物とが溶着した場
合でも、被溶接物を損傷させることなく溶着を解除す
る。 【構成】 被溶接物１０の溶接による電極チップ２４、
３３と被溶接物１０との溶着を外力によって解除する際
には、ロボット６１の各軸のサーボモータ２６の電源を
オフにするとともに、電極チップ３３を移動させるサー
ボモータ２６の電源をオン状態に維持し、電極チップ３
３を移動させるサーボモータ２６により溶着部に引張力
を付与しつつ溶着部に外力を付与し、被溶接物１０と電
極チップ２４、３３との溶着解除を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーボモータの回転に
より電極チップを移動させて被溶接物を加圧するスポッ
ト溶接において、被溶接物を損傷させることなく電極チ
ップと被溶接物との溶着を解除する方法および装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の生産工場では、車両ボデーの溶
接作業の多くはロボットによって行なわれる。図１８
は、ロボットによるスポット溶接作業の一例を示してい
る。図１８に示すように、ロボット１には、溶接ガン２
が取付けられている。溶接ガン２は、ロボット１によっ
て予め教示された車両ボデー６の溶接位置（打点位置）
に逐次位置決めされるようになっている。

【０００３】溶接ガン２は、電極チップ３と電極チップ
４とを有しており、電極チップ３が空気圧によって作動
する加圧シリンダ５によって昇降される。ロボット１に
よって溶接ガン２が位置決めされた状態では、車両ボデ
ー６の溶接部位は電極チップ３と電極チップ４とによっ
て加圧され、両電極間に溶接電流が流され、スポット溶
接が行なわれる。

【０００４】スポット溶接においては、電極チップの損
耗等に起因する溶接品質の低下を防止するため、溶接電
流は所定値よりも多少高めに設定されている。そのた
め、電極チップの研摩後や電極チップ交換直後などに
は、特に高い溶接電流が電極チップを介して被溶接物に
流れ、電極チップと被溶接物とが溶着することがある。
また、溶着の原因にはこの他に、電極チップによる被溶
接物の加圧力が小さい、被溶接物の表面へのゴミの付
着、被溶接物の接合面の密着が悪い、などがある。

【０００５】図１９に示すように、従来の加圧シリンダ
によるスポット溶接の場合では、電極チップ３、４が被
溶接物である車両ボデー６に溶着した場合は、溶接ガン
２の加圧開放ができなくなり、加圧開放動作以降の動作
に進むことができなくなる。そのため、溶接作業時間が
予め設定されたサイクルタイムをオーバーすることにな
り、ランプ等の点灯によって溶接異常であることが作業
者に知らされる。

【０００６】図１９に示す電極チップ３、４の溶着Ａが
発生すると、サイクルタイムオーバーによって溶接異常
である旨のランプが点灯し、その旨が作業者に知らされ
る。溶接異常が作業者に知らされると、溶接ガン２が加
圧解放動作にもかかわらず閉じているか否かが目視によ
って確認される。ここで、電極チップ３、４と被溶接物
６との溶着によって溶接ガン２が閉じていると作業者に
よって確認された場合は、作業者が溶接ライン内に入
り、電極チップ３、４と被溶接物６との溶着の外しが行
われる。

【０００７】従来の溶接ガンは、加圧シリンダによって
電極チップを昇降させる機構が一般的であったが、サー
ボモータの回転により電極チップを移動させ、被溶接物
を加圧する溶接ガンが提案されている（特願平４−９４
９１６号）。サーボモータを用いた溶接ガンでは、サー
ボモータの電流を制御することにより加圧力を可変する
ことができるが、溶接条件が変化した場合は従来と同様
に溶着が発生するので、溶着を解除する必要がある。ス
ポット溶接における電極チップの溶着に関する先行技術
として、たとえば特開昭５７−５６１７８号公報、特開
平１−２１５４７６号公報が知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、サーボモータ
を用いた溶接ガンによるスポット溶接の場合は、電極チ
ップと被溶接物との溶着の解除にはつぎの問題が生じ
る。

【０００９】従来の加圧シリンダを用いた溶接ガンによ
るスポット溶接において、電極チップと被溶接物との溶
着が発生した場合は、溶着を外すために作業者が安全柵
の扉を開いて溶接ライン内に進入する。安全柵の扉を開
くと、危険防止のため、ロボットの電源がオフとされ
る。溶接ライン内に進入した作業者がハンマー等により
横方向から電極チップに外力を加えると、溶着が外れこ
れと同時に電極チップが加圧シリンダ内の残圧によって
上昇する。したがって、溶着を外す際に電極チップが被
溶接物を加圧した状態で横方向に移動することはなく、
電極チップと被溶接物との摺接に起因する被溶接物の損
傷は生じない。

【００１０】サーボモータを用いた溶接ガンによるスポ
ット溶接において、電極チップと被溶接物との溶着が発
生した場合は、溶着を外すために作業者が安全柵の扉を
開いて溶接ライン内に進入する。安全柵の扉を開くと、
危険防止のため、溶接ロボットの電源および溶接ガンの
サーボモータの電源がオフとされる。ここで、溶接ライ
ン内に進入した作業者がハンマー等により電極チップに
横方向から外力を加えると、溶着は外れるが、溶接ガン
のサーボモータの電源がオフとなっているので、加圧シ
リンダのように電極チップは上昇しない。そのため、外
力による電極チップの横方向の移動により電極チップと
被溶接物とが摺接し、被溶接物が損傷するという問題が
ある。

【００１１】本発明は、サーボモータを用いた溶接ガン
によるスポット溶接において、電極チップと被溶接物と
が溶着した場合でも、被溶接物を損傷させることなく溶
着を外すことが可能な溶着解除方法および装置を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係るスポット溶接の溶着解除方法および装置
は、つぎのように構成されている。 （１）サーボモータの回転により電極チップを移動させ
て被溶接物を加圧するスポット溶接ガンを、ロボットに
より移動させて被溶接物の自動溶接作業を行うスポット
溶接方法であって、前記被溶接物の溶接による前記電極
チップと被溶接物との溶着を外力によって解除する際に
は、前記ロボットの各軸のサーボモータの電源をオフに
するとともに、電極チップを移動させるサーボモータの
電源をオン状態に維持し、該電極チップを移動させるサ
ーボモータにより溶着部に引張力を付与しつつ溶着部に
外力を付与し、被溶接物と電極チップとの溶着解除を行
うことを特徴とするスポット溶接の溶着解除方法。 （２）サーボモータの回転により電極チップを移動させ
て被溶接物を加圧するスポット溶接ガンを、ロボットに
より移動させて被溶接物の自動溶接作業を行うスポット
溶接方法であって、前記溶接ガンの加圧解放動作から電
極チップと被溶接物との溶着の有無を自動検出し、電極
チップと被溶接物との溶着が生じている場合は、前記加
圧開放動作により引張力が付与されている溶着部に、溶
着検出信号に基づき外力を付与し、被溶接物と電極チッ
プとの溶着解除を行うことを特徴とするスポット溶接の
溶着解除方法。 （３）複数の自由度を有し各軸毎にサーボモータを有す
るロボットと、サーボモータの回転により電極チップを
移動させて被溶接物を加圧するスポット溶接ガンと、前
記被溶接物と前記電極チップとの溶着部に外力を付与す
る外力付与手段と、前記溶接ガンの加圧解放動作から電
極チップの被溶接物との溶着の有無を自動検出する溶着
判定手段と、前記溶着判定手段によって溶着が検出され
た場合は、溶接ガンの加圧開放動作により引張力が付与
されている溶着部に前記外力付与手段による溶着部への
外力付与を指令する外力付与指令手段と、を備えたこと
を特徴とするスポット溶接装置。 （４）溶接ガンに取付けられたサーボモータと、先端に
電極チップが取付けられるボールネジと、前記ボールネ
ジと螺合され、前記サーボモータによる回転によりボー
ルネジを軸方向に移動させるナットと、前記ボールネジ
に形成されたスプラインに摺動可能に嵌合され、前記サ
ーボモータの回転によりボールネジを軸心まわりに回転
させるスプラインナットと、を備えたことを特徴とする
スポット溶接装置。

【００１３】

【作用】このように構成されたスポット溶接の溶着解除
方法および装置においては、つぎの作用が行われる。上
記（１）のスポット溶接の溶着解除方法においては、被
溶接物と電極チップとの溶着を外す際には、ロボットの
各軸のサーボモータの電源がオフとされ、電極チップを
移動させるサーボモータの電源がオン状態に維持され
る。ここで、溶接ガン側のサーボモータのみの電源がオ
ン状態に維持されるので、サーボモータの回転駆動によ
り溶着部に引張力を付与することができる。したがっ
て、溶着部に引張力を付与しつつ、溶着部に外力を付与
することができ、電極チップと被溶接物との摺接による
被溶接物の損傷が防止される。また、溶着が発生した場
合は、ロボットの各軸のサーボモータの電源がオフとさ
れることにより、作業者が溶接ライン内に進入しても、
ロボットの動きが確実に阻止され、安全性が確保され
る。上記（２）、（３）のスポット溶接の溶着解除方法
および装置においては、溶接ガンの加圧解放動作から電
極チップと被溶接物との溶着の有無が自動検出される。
ここで、電極チップと被溶接物との溶着が生じている場
合は、加圧開放動作により引張力が付与されている溶着
部に溶着検出信号に基づき外力が自動的に付与される。
したがって、作業者が溶接ラインに入ることなく、被溶
接物と電極チップとの溶着の解除が可能になり、かつ電
極チップと被溶接物との摺接による被溶接物の損傷が防
止される。上記（４）のスポット溶接装置においては、
電極チップが取付けられるボールネジには、ボールネジ
を軸方向に移動させるナットが螺合され、ボールネジを
軸心まわりに回転させるスプラインナットが摺動自在に
嵌合される。ナットとスプラインナットは、溶接ガンに
取付けられたサーボモータによって駆動されるので、被
溶接物と電極チップとの溶着が発生した場合は、溶着部
に引張力を付与することができるとともに、電極チップ
の回転により溶着部に捩り力を与えることができ、溶着
を外すことが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明に係るスポット溶接の溶着解
除方法およびその装置の望ましい実施例を、図面を参照
して説明する。

【００１５】第１実施例 図１ないし図６は、本発明の第１実施例を示しており、
とくに自動車のボデーのスポット溶接に適用した例を示
している。まず、本発明の溶着解除方法が適用されるス
ポット溶接装置について説明する。

【００１６】図３は、スポット溶接装置の全体構成を示
している。図３に示すように、スポット溶接装置２０
は、溶接ガン２１、ロボット６１、制御手段７１等から
構成されている。溶接ガン２１は、ロボット６１の手首
部65に取付けられている。溶接ガン２１の開放、加圧動
作およびロボット６１の動きは、制御手段７１によって
制御されるようになっている。

【００１７】図３に示すように、溶接ガン２１は、つぎ
のように構成されている。溶接ガン２１は、Ｃ形フレー
ム２２を有しており、Ｃ形フレーム２２の下部にはホル
ダ２３を介して電極チップ２４が装着されている。Ｃ形
フレーム２２の上部には、サーボモータ２６が取付けら
れている。サーボモータ２６の出力軸には、軸継手２７
を介してボールネジ２８が連結されている。ボールネジ
２８は、軸受部２９ａ，２９ｂを介してＣ形フレーム２
２に回転可能に保持されている。ボールネジ２８には、
ナット３０が螺合されている。ナット３０は、ボールネ
ジ２８の回転に伴ってボールネジ２８の軸方向に移動す
るようになっている。

【００１８】ナット３０の外周部には、連結部材３１が
取付けられている。連結部材３１の一端には、ホルダ３
２を介して電極チップ３３が装着されている。電極チッ
プ３３は、サーボモータ２６の回転によって軸方向に移
動するようになっている。電極チップ３３の位置は、サ
ーボモータ２６の後部に設けられた電極位置検出手段と
してのエンコーダ３４により検出可能となっている。本
実施例では、サーボモータ２６の回転量によって間接的
に電極チップ３３の位置を検出しているが、電極チップ
３３の進退距離を直接検出する電極位置検出手段であっ
てもよい。

【００１９】Ｃ形フレーム２２には、薄板鋼板からなる
被溶接物（車両ボデー）１０の位置ずれを吸収するため
のイコライザ（位置ずれ補正機構部）４１が取付けられ
ている。イコライザ４１は、後述するロボット６１の手
首に連結されている。Ｃ形フレーム２２は、イコライザ
４１を介して後述する溶接ロボット６１の手首部６５に
フローティングされた状態で保持されている。

【００２０】電極チップ３３は、図示されないケーブル
を介してキックレスケーブル５５の一方に電気的に接続
されている。電極チップ２４は、Ｃ形フレーム２２を介
してキックレスケーブル５５の一方に電気的に接続され
ている。キックレスケーブル５５の他方は、ロボット６
１に固定された溶接トランス５６に接続されている。溶
接トランス５６は、タイマ機能を有するコントローラ５
７を介して溶接電源（図示略）に接続されている。コン
トローラ５７は、後述する制御手段７１と接続されてい
る。

【００２１】ロボット６１は、図５に示すように、制御
軸が６軸であり各制御軸Ｍ₁ 〜Ｍ₆毎に設けられたサー
ボモータ６２によって駆動されるようになっている。ロ
ボット６１は、周知の技術であるので、これに関する詳
細な説明は省略する。

【００２２】ロボット６１の動きは、制御手段７１によ
って制御されるようになっている。制御手段７１には、
複数の溶接位置が教示されており、ロボット６１は教示
された溶接位置に溶接ガン２１を位置決めするようにな
っている。制御手段７１には、溶接ロボット６１の各制
御軸の位置情報が入力されており、これに基づいてロボ
ット６１によって移動される溶接ガン２１の位置情報が
把握される。また、制御手段７１には、電極チップ３３
の位置情報が電極位置検出手段としてのエンコーダ３４
から入力される。

【００２３】図６は、制御手段７１の概略構成を示して
いる。制御手段７１は、メインＣＰＵ７２、サーボＣＰ
Ｕ７３、インタフェース７４、サーボアンプ７５から構
成されている。メインＣＰＵ７２の第１の軌道計算部７
２ａは、ロボット６１自体の軌道計算をする機能を有し
ており、第２の軌道計算部７２ｂは、ロボット６１の軌
道を加味した溶接ガン２１の電極チップ３３の軌道計算
を行う機能を有している。また、メインＣＰＵ７２の加
圧力設定部７２ｃは、各溶接打点毎に設定される加圧力
に対応する負荷電流を指令する機能を有している。

【００２４】サーボＣＰＵ７３は、第１の軌道計算部７
２ａからの計算値とフィードバックされる速度、位置の
値との差を算出し、ロボット６１を予め教示された溶接
位置へ所定の速度で移動する指令機能を有している。図
３におけるロボット６１は、各制御軸毎にサーボモータ
６２の速度を検出するタコジェネレータ６３と、位置検
出用のセンサ６４とを有している。

【００２５】サーボＣＰＵ７３は、第２の軌道計算部７
２ｂからの計算値とフィードバックされる速度、位置の
値との差を算出し、電極３３を所定の位置へ所定の速度
で移動する指令機能を有している。図４における溶接ガ
ン２１は、サーボモータ２６による電極チップ３３の移
動速度を検出するタコジェネレータ３５と、位置検出用
のエンコーダ３４を有している。また、サーボＣＰＵ７
３は、メインＣＰＵ７２における加圧力設定部７２ｃか
らの指令情報とフィードバックされた負荷電流値との差
により、加圧力に対応した負荷電流を求める機能を有し
ている。

【００２６】インタフェース７４は、サーボＣＰＵ７３
からのデジタル信号をアナログ信号に変換する機能を有
している。サーボアンプ７５は、溶接ロボット６１の各
制御軸のサーボモータ６２に流れる電流を検出し、フィ
ードバックされた電流値と指令値との差に基づいてサー
ボモータ６２の負荷電流を制御するようになっている。
同様に、サーボアンプ７５は、溶接ガン２１の電極チッ
プ３３を移動させるサーボモータ２６に流れるモータ電
流を検出するモータ電流検知手段として機能しており、
フィードバックされた電流値と指令値との差に基づいて
サーボモータ２６のモータ電流を制御するようになって
いる。

【００２７】制御手段７１のメインＣＰＵ７２には、図
２に示すサーボモータ運転指令手段７６が形成されてい
る。サーボモータ運転指令手段７６には、溶接ラインの
安全柵８１のゲート開検知スイッチ８３からの信号が入
力されるようになっている。サーボモータ運転指令手段
７６には、ロボット６１の各軸Ｍ₁ 〜Ｍ₆ のサーボモー
タ６２と、溶接ガン２１のサーボモータ２６が接続され
ている。ロボット６１の各軸Ｍ₁ 〜Ｍ₆ のサーボモータ
６２は、サーボモータ動力遮断手段としてのマグネット
スイッチ７７を介してサーボモータ運転指令手段７６と
接続されている。サーボモータ運転指令手段７６は、ロ
ボット６１の各軸Ｍ₁ 〜Ｍ₆ のサーボモータ６２の電源
をオフにするとともに、電極チップ３３を移動させるサ
ーボモータ２６の電源をオン状態に維持し、溶着部１１
に引張力を付与する機能を有している。

【００２８】つぎに、第１実施例におけるスポット溶接
の溶着解除方法および作用について説明する。自動車の
組立ラインではコンベアによって車両ボデーが間欠的に
移動され、車両ボデーの停止時にスポット溶接作業が行
なわれる。車両ボデーが所定の位置に位置決めされる
と、待期状態にあったロボット６１によって溶接ガン２
１が溶接位置に向って移動される。

【００２９】溶接ガン２１が所定の位置に位置決めされ
ると、サーボモータ２６の回転により電極チップ３３が
下降し、被溶接物１０が電極チップ２４、３３により加
圧される。被溶接物１０が所定の加圧力で加圧される
と、両電極チップ２４、３３間に溶接電流が流され、被
溶接物１０のスポット溶接が行われる。被溶接物１０の
スポット溶接において、たとえば溶接電流が高すぎる場
合は、両電極チップ２４、３３と被溶接物１０とが溶着
し、加圧開放動作以降の動作に進むことができなくな
る。

【００３０】図１は、被溶接物１０と両電極チップ２
４、３３とが溶着した場合の溶着解除の手順を示してい
る。電極チップ２４、３３の溶着が発生すると、サイク
ルタイムオーバーによって溶接異常である旨のランプが
点灯し、その旨が作業者に知らされる。溶接異常が作業
者に知らされると、図１のステップ１０１において溶接
ガン２１が加圧解放動作にもかかわらず閉じているか否
かが目視によって確認される。ここで、溶着が発生して
いない場合は、図１のステップ１１０に進み、他の異常
原因を取り除くことにより、溶接作業が続行される。ス
テップ１０１において、電極チップ２４、３３と被溶接
物１０との溶着によって溶接ガン２１が閉じていると作
業者によって確認された場合は、ステップ１０２で作業
者が安全柵８１のゲート８２を開き、ロボット６１が配
置される溶接ライン内に作業者が入る。

【００３１】安全柵８１には、ゲート開検知スイッチ８
３が取付けられているので、ゲート８２が作業者によっ
て開かれると、ステップ１０３に進み、サーボモータ運
転指令手段７６が作動する。サーボモータ運転指令手段
７６の動作により、ステップ１０３においてロボット６
１の各軸Ｍ₁ 〜Ｍ₆ のサーボモータ６２の電源がマグネ
ットスイッチ７７の動作によりオフにされ、ステップ１
０４で溶接ガン２１のサーボモータ２６の電源はオン状
態に維持される。これにより、被溶接物１０と電極２
４、３３との溶着部１１にはサーボモータ２６の回転駆
動力による引張力Ｆが作用する。ステップ１０５では、
溶着部１１に引張力が作用している状態で溶着部１１に
ハンマー等の工具１２により外力が付与される。

【００３２】溶着部１１には、サーボモータ２６による
引張力Ｆによって引張応力が発生しており、かつ外力に
よって溶着部１１には引張方向と直交方向の衝撃荷重が
付与されるので、溶着は容易に解除される。溶着が解除
されると、ステップ１０６に進み電極チップ３３はサー
ボモータ２６の回転により直ちに溶接ガン開放側に戻さ
れる。電極チップ３３が所定の位置に戻ると、作業者は
溶接ラインから退出し、ステップ１０７で安全柵８１の
ゲート８２が閉じられる。つぎに、ステップ１０８に進
んで所定のライン復帰操作が行われ、これが終了すると
ステップ１０９に進んで溶接ガン２１の加圧解放動作後
の溶接作業が続行される。

【００３３】本実施例では、外力の付与により被溶接物
１０と電極チップ２４、３３の溶着が外れると、電極チ
ップ３３は直ちにサーボモータ２６の回転により溶接ガ
ン開放側に戻されるので、溶着を外す際には電極チップ
３３が被溶接物１０の他の部位と摺接することはなくな
り、被溶接物１０の損傷が防止される。

【００３４】第２実施例 図７〜図１０は、本発明の第２実施例を示している。第
２実施例が第１実施例と異なるところは、溶着を自動検
出すること、電極チップへの外力の付与を自動で行うこ
とのみであり、その他の部分は第１実施例に準じるの
で、準じる部分の説明を省略し、異なる部分についての
み説明する。

【００３５】図８に示すように、制御手段７１のメイン
ＣＰＵ７２には、溶着判定手段８５が形成されている。
溶着判定手段８５には、位置指令手段であるサーボＣＰ
Ｕ７３からの電極チップ３３の指令位置（Ｐ_CMD ）情報
と、電極位置検出手段であるエンコーダ３４からの電極
チップ３３の実際の位置（Ｐ_E ）情報が逐次入力されて
いる。溶着判定手段８５は、溶接ガン２１の加圧解放動
作時に、電極チップ３３の指令位置Ｐ_CMD と実際の電極
チップ３３の位置Ｐ_E との差が規定値（スレッショルド
値）を越えている場合は、電極チップ２４、３３と被溶
接物１０との溶着が生じている旨の判定をする機能を有
している。溶着判定手段８５は、メインＣＰＵ７２に格
納されたプログラムから構成されている。

【００３６】本実施例における電極チップ３３の指令位
置Ｐ_CMD は、電極チップ３３の最終位置を示すものでは
なく、最終位置に到達する過程における指令位置であ
る。したがって、本実施例では数ｍｓｅｃ（８ｍｓｅｃ
程度）毎に、指令位置Ｐ_CMD と電極チップ３３の実際の
位置Ｐ_E が溶着判定手段７６に入力され、入力時点毎に
溶着の有無の判定が行われる。溶着判定手段８５には、
外力付与指令手段８６が接続されている。外力付与指令
手段８６には、外力付与手段としての押圧機構部８７の
電磁弁（図示略）が接続されている。

【００３７】外力付与指令手段８６は、溶着判定手段８
５によって溶着が検知された場合は、押圧機構部８７に
よる溶着部１１への外力付与を指令する機能を有してい
る。本実施例では、押圧機構部８７は溶接ガン２１のエ
コライジング機構のエアシリンダ（図示略）を利用した
ものであり、エアシリンダのロッドには、押圧棒８７ａ
が連結されている。押圧棒８７ａは、電磁弁によって作
動するエアシリンダの推力によって被溶接物１０を押圧
し、溶着部１１に曲げ荷重を付与するようになってい
る。

【００３８】図７は、第２実施例におけるスポット溶接
の溶着解除方法を示している。図２のステップ１２１に
て溶接ガン２１の加圧開放指令後における電極チップ３
３の指令位置Ｐ_CMD と、実際の電極チップ３３の位置情
報Ｐ_E が監視される。つぎに、ステップ１２２に進んで
指令位置Ｐ_CMD と電極３３の実際の位置Ｐ_E との差が規
定値（スレッショルド値）を越えたか否かが溶着判定手
段７６によって判断される。ここで、｜Ｐ_E −Ｐ_CMD ｜
が規定値を越えていると判断された場合は、ステップ１
２３に進んで電極チップ２４、３３が被溶接物１０と溶
着していると判断される。すなわち、電極チップ２４、
３３と被溶接物１０とが溶着している状態では、被溶接
物１０に対して電極チップ２４、３３は動くことができ
ないので、図９の特性に示すように、指令位置Ｐ_CMD に
対して実際の電極チップ３３の位置Ｐ_E との差が大きく
なり、電極チップ２４、３３が被溶接物１０に溶着して
いると判断される。

【００３９】ステップ１２２において、電極チップ３３
の指令位置Ｐ_CMD と電極チップ３３の実際の位置Ｐ_E と
の差が規定値を越えていないと判断された場合は、電極
チップ２４、３３の溶着は生じていないとみなしてステ
ップ１２８に進み、溶接作業が継続される。

【００４０】ステップ１２３において、電極チップ２
４、３３が被溶接物１０と溶着していると判断された場
合は、ステップ１２４に進み、外力付与指令手段８６に
その旨の信号が入力される。外力付与指令手段８６は、
溶着信号により、押圧機構部８７の電磁弁に切替信号を
出力し、エアシリンダ（図示略）のロッドを伸長させ
る。これにより、２本の押圧棒８７ａによって溶着部１
１の左右が押圧され、溶着部１１には曲げ荷重が付与さ
れる。

【００４１】本実施例のように、溶着部１１の外しを自
動で行う場合は、第１実施例のように作業者が安全柵８
１のゲート８２を開いて溶接ライン内に進入する必要も
ないので、溶着が検出されてもロボット６１の各軸Ｍ₁
〜Ｍ₆ のサーボモータ６２の電源をオフとする必要もな
く、かつ溶接ガン２１のサーボモータ２６の電源もオフ
とする必要がなくなる。そのため、溶接ガン２１の加圧
解放動作時には、溶着部１１にサーボモータ２６の回転
駆動力により引張応力が発生している。この状態にて押
圧機構部８７により溶着部１１には曲げ荷重が付与され
るので、溶着は容易に解除される。

【００４２】被溶接物１０と電極チップ２４、３３の溶
着が外されると、電極チップ３３はサーボモータ２６の
回転により直ちに溶接ガン開放側に戻される。電極チッ
プ３３が所定の位置に戻ると、ステップ１２７に進み、
加圧解放動作後の溶接作業が続行される。本実施例で
は、溶着信号に基づいて引張力が付与された溶着部１１
に外力を付与するようにしているので、被溶接物１０を
損傷させることなく、溶着の自動解除が可能となる。

【００４３】第３実施例 図１１および図１２は、本発明の第３実施例を示してい
る。第２実施例では、溶着部への外力付与はエコライジ
ング機構の押圧機構部を利用して行ったが、本実施例で
は溶接ガンのサーボモータの発振を利用して溶着部に外
力を付与している。

【００４４】図１１に示すように、制御手段７１のメイ
ンＣＰＵ７２には、外力付与手段としてのゲイン切替部
８８が形成されている。本実施例では、図４のサーボＣ
ＰＵ７３内の位置ループ系のゲイン（Ｋ_p ）、またはサ
ーボＣＰＵ７３内の位置および速度ループ系のゲイン
（Ｋ_p 、Ｋ_vp）を上げることによってサーボモータ２６
を発振（振動）させている。外力付与指令手段８６は、
図１１に示すように、外力付与手段としてのゲイン切替
部８８を介してサーボＣＰＵ７３と接続されている。外
力付与指令手段８６は、溶着判定手段７６によって溶着
が検知された場合は、ゲイン切替部８８によってサーボ
ＣＰＵ７３内の位置ループ系のゲイン（Ｋ _p ）の設定値
を変更し、サーボモータ２６を振動させるようになって
いる。

【００４５】図１２は、第３実施例におけるスポット溶
接の溶着解除方法を示している。図１２は、ステップ１
２５ａのみが第２実施例の図７と異なるので、このステ
ップに関連する事項のみについて説明する。ステップ１
２４において、溶着信号が外力付与指令手段８６に出力
されると、外力付与指令手段８６によりゲイン切替部８
８が作動し、サーボＣＰＵ７３内の位置ループ系のゲイ
ン（Ｋ_p ）の設定値が通常に比べて著しく大きな値に切
替えられる。そのため、サーボ制御系が敏感になりす
ぎ、機械系の追従が遅れることにより、サーボモータ２
６が発振し、溶着部１１にはサーボモータ２６の振動に
より繰返し荷重が付与される。溶着部１１には、サーボ
モータ２６の回転駆動力により引張力Ｆが発生してお
り、かつ溶着部１１にはサーボモータ２６の発振により
繰返し荷重が付与されるので、溶着は容易に解除され
る。

【００４６】本実施例においても、被溶接物１０と電極
チップ２４、３３の溶着が外れると、電極チップ３３は
直ちにサーボモータ２６の回転により溶接ガン開放側に
戻されるので、溶着を外す際には電極チップ３３が被溶
接物１０と摺接することはなくなり、被溶接物１０の損
傷は防止される。

【００４７】第４実施例 図１３ないし図１５は、本発明の第４実施例を示してい
る。本実施例は、ロボットの動きにより溶着部に外力を
付与する構成としている。図１３に示すように、ロボッ
ト６１は制御軸が６軸であり、各制御軸Ｍ₁ 〜Ｍ ₆ 毎に
設けられたサーボモータ６２によって駆動されるように
なっている。ロボット６１の動きは、制御手段７１によ
って制御されるようになっている。制御手段７１には、
複数の溶接位置が教示されており、ロボット６１は教示
された溶接位置に溶接ガン２１の電極チップ２４、３３
の中心を位置決めするようになっている。すなわち、教
示は電極チップ２４、３３の中心を基準として行われ
る。

【００４８】図１３に示すように、制御手段７１のメイ
ンＣＰＵ７２には、外力付与手段としての捩り動作指令
部８９が形成されている。捩り動作指令部８９は、メイ
ンＣＰＵ７２に格納されるプログラムから構成されてい
る。捩り動作指令部８９は、外力付与指令手段８６から
の指令に基づき、ロボット６１の動きを制御し、電極チ
ップ２４、３３を軸心（加圧軸心）まわりに回転させて
溶着部１１に外力を付与する機能を有している。捩り動
作指令部８９は、ロボット６１の各軸のサーボモータ６
２を制御することにより、溶接ガン２１の電極チップ２
４、３３を軸心まわりに回転させるものであるが、溶接
姿勢により制御対象となるロボットの軸Ｍ₁ 〜Ｍ₆ は変
化する。ここで、電極チップの軸心とは、電極チップ２
４、３３が被溶接物１０と接触する部位を通る軸心（加
圧軸心）であり、電極チップの軸心とボールネジの軸心
とが偏心している場合でも適用される。

【００４９】図１６は、第４実施例におけるスポット溶
接の溶着解除方法を示している。図１６は、ステップ１
２５ｃのみが第２実施例および第３実施例と異なるの
で、このステップに関連する事項のみについて説明す
る。溶着判定手段８５によって溶着の発生が確認される
と、外力付与手段８６を介して捩り動作指令部８９が作
動し、ステップ１２５ｃにおいてロボット６１の動きが
制御される。捩り動作指令部８９は、溶着が発生してい
る教示位置（ティーチング位置）情報に基づき、教示位
置（３次元位置Ｘ、Ｙ、Ｚおよび姿勢α、β、γ）を中
心として電極チップ２４、３３が軸心（加圧軸心）まわ
りに１０〜２０°だけ回転するようにロボット６１の各
軸Ｍ₁ 〜Ｍ₆ のサーボモータ６２を制御する。

【００５０】図１５は、ロボット６１により電極チップ
２４、３３が軸心まわりに回転する状態を示している。
この状態では、溶着部１１にはサーボモータ２６の回転
駆動力により引張力Ｆが発生しており、かつ溶着部１１
には電極チップ２４、３３の回転により剪断力が作用し
ているので、溶着は容易に外される。

【００５１】被溶接物１０と電極チップ２４、３３の溶
着が外れると、電極チップ３３は直ちにサーボモータ２
６の回転により溶接ガン開放側に戻されるので、溶着を
外す際には電極チップ２４、３３が被溶接物１０の他の
部位と摺接することはなくなり、被溶接物９０の損傷が
防止される。

【００５２】第５実施例 図１７は、本発明の第５実施例を示している。第１実施
例ないし第４実施例においては、電極チップと被溶接物
との溶着が発生してから、溶着部に外力を付与する構成
としたが、本実施例では溶着が生じているか否かを問わ
ず、溶着を外す動作を溶接毎に行うようにしたものであ
る。

【００５３】第１実施例の溶接ガンにおいては、ボール
ネジに螺合されたナットがボールネジの回転によって軸
方向に移動するようになっていたが、本実施例では、ボ
ールネジが軸方向に移動する構成となっている。図１７
に示すように、ボールネジ９０の外周には、溶接ガン２
１に固定された筒状のハウジング９１が配置されてい
る。ハウジング９１の一方には、ナット９２がハウジン
グ９１に対して回転自在に取付けられている。ハウジン
グ９１の他方には、スプラインナット９３がハウジング
９１に対して回転自在に取付けられている。

【００５４】ナット９２は、ボールネジ９０に形成され
た雄ねじ９０ａに螺合されている。スプラインナット９
３は、ボールネジ９０に形成されたスプライン９０ｂに
摺動自在に嵌合されている。ナット９２には、タイミン
グプーリ（歯付きプーリ）９４が連結されている。スプ
ラインナット９３には、別のタイミングプーリ９５が連
結されている。溶接ガン２１側のサーボモータ２６の出
力軸には、シャフト９６が連結されている。シャフト９
６には、２つのタイミングプーリ９６ａ、９６ｂが形成
されている。ナット９２側のタイミングプーリ９４は、
タイミングベルト（歯付きベルト）９７を介してシャフ
ト９６のタイミングプーリ９６ａと連結されている。ス
プラインナット９３側のタイミングプーリ９５は、タイ
ミングベルト９８を介してシャフト９６のタイミングプ
ーリ９５と連結されている。

【００５５】このように構成された第５実施例において
は、サーボモータ２１が回転すると、その回転力は各タ
イミンベルト９７、９８を介してナット９２およびスプ
ラインナット９３に伝達される。ナット９２は、ボール
ネジ９０の雄ねじ９０ａと螺合しているので、ナット９
２の回転によってボールネジ９０は軸方向に移動し、電
極チップ３３の下降により、被溶接物１０が加圧され
る。また、スプラインナット９３は、ボールネジ９０の
スプライン９０ｂに摺動自在に嵌合されているので、ス
プラインナット９３の回転により、ボールネジ９０は軸
心まわりに回転する。

【００５６】電極チップ２４、３３の加圧および通電に
より被溶接物１０のスポット溶接が完了すると、サーボ
モータ２６が逆転し、電極チップ３３が上昇する。ここ
で、被溶接物１０と電極チップ２４、３３とが溶着して
いる場合は、電極チップ３３は上昇することができず、
溶着部１１にはサーボモータ２６の回転駆動力による引
張力Ｆが作用する。同時に、ボールネジ９０の先端に取
付けられた電極チップ３３は、軸心（加圧軸心）まわり
に回転しようとするので、溶着部１１には捩りによる剪
断力が作用する。そのため、溶着は容易に外される。

【００５７】本実施例の場合も、被溶接物１０と電極チ
ップ２４、３３の溶着が外れると、電極チップ３３は直
ちにサーボモータ２６の回転により溶接ガン開放側に戻
されるので、溶着を外す際には電極チップ３３が被溶接
物１０の他の部位と摺接することはなくなり、被溶接物
１０の損傷が防止される。

【００５８】第２実施例ないし第５実施例は、被溶接物
１０と電極チップ２４、３３の溶着を自動で外すように
したが、溶着状態が著しく自動での溶着解除が一定時間
内で行われない場合は、サイクルタイムオーバの異常警
報が出力される。この場合は、第１実施例に示したよう
に、作業者が安全柵８１のゲート８２から溶接ライン内
に進入し、作業者による溶着解除が行われる。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、つぎの効果が得られ
る。 （１）請求項１の溶着解除方法においては、被溶接物と
電極チップとの溶着を外力によって解除する際には、ロ
ボットの各軸のサーボモータの電源がオフとされるの
で、ロボットの動きを阻止することができ、作業者が溶
接ライン内に進入して溶着を外す場合でも安全を確保す
ることができる。電極チップを移動させるサーボモータ
の電源をオン状態に維持し、このサーボモータにより溶
着部に引張力を付与しつつ溶着部に外力を付与するよう
にしたので、溶着を外す際には電極チップが被溶接物の
他の部位と摺接することがなくなり、被溶接物の損傷を
防止することができる。 （２）請求項２の溶着解除方法および請求項５の装置に
おいては、溶接ガンの加圧解放動作から電極チップと被
溶接物との溶着の有無を自動検出し、電極チップと被溶
接物との溶着が生じている場合は、加圧開放動作により
引張力が付与されている溶着部に、溶着検出信号に基づ
き外力を付与するようにしたので、被溶接物を損傷させ
ることなく溶着を自動的に解除することができる。した
がって、電極チップの溶着に起因する溶接ラインの停止
時間を減少させることができ、生産性を高めることがで
きる。 （３）請求項４の溶着解除方法においては、ロボットの
動きのみにより溶接ガンの電極チップを軸心まわりに回
転させ、溶着部に外力を付与するようにしたので、アク
チュエータや工具等を用いることなく電極チップと被溶
接物との溶着を外すことができ、装置の構成を簡素化す
ることができる。 （４）請求項７の溶着解除装置においては、サーボモー
タによるナットとスプラインナットとの回転により、電
極チップが取付けられたボールネジを軸心まわりに回転
させることができる。したがって、溶接ガン加圧解放動
作時には、溶着部に引張力を付与することができるとと
もに、捩り方向の剪断力を付与することができ、被溶接
物を損傷させることなく溶着を自動で外すことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るスポット溶接の溶着
解除方法の手順を示すフローチャートである。

【図２】図１の溶着解除方法の制御ブロック図である。

【図３】図１の溶着解除方法が適用されるスポット溶接
装置の全体構成図である。

【図４】図３における制御手段の制御系統図である。

【図５】図３に示す溶接ロボットの模式図である。

【図６】図３の電極チップと被溶接物との溶着部に外力
を付与する状態を示す断面図である。

【図７】本発明の第２実施例に係るスポット溶接の溶着
解除方法の手順を示すフローチャートである。

【図８】図７の溶着解除方法の制御ブロック図である。

【図９】図７の溶着解除方法における電極チップの指令
位置と実際の電極チップの位置との関係を示す特性図で
ある。

【図１０】図８の外力付与手段の概略構成図である。

【図１１】本発明の第３実施例に係るスポット溶接の溶
着解除方法の制御ブロック図である。

【図１２】図１１の外力付与手段を用いた溶着解除方法
の手順を示すフローチャートである。

【図１３】本発明の第４実施例に係るスポット溶接の溶
着解除方法の制御ブロック図である。

【図１４】図１３のロボットによる溶着解除の状態を示
す模式図である。

【図１５】図１４の部分拡大断面図である。

【図１６】図１４のロボットによる溶着解除方法の手順
を示すフローチャートである。

【図１７】本発明の第５実施例に係るスポット溶接装置
の要部断面図である。

【図１８】従来のスポット溶接作業の一例を示す斜視図
である。

【図１９】図１８のスポット溶接作業における電極チッ
プと被溶接物との溶着状態を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１０ 被溶接物 １１ 溶着部 ２０ スポット溶接装置 ２１ 溶接ガン ２４ 電極チップ ２６ 溶接ガン側のサーボモータ ３３ 電極チップ ６１ ロボット ６２ ロボットの各軸のサーボモータ ７０ 制御手段 ７６ サーボモータ運転指令手段 ７７ サーボモータ動力遮断手段 ８１ 安全柵 ８５ 溶着判定手段 ８６ 外力付与指令手段 ８７ 外力付与手段（押圧機構部） ８８ 外力付与手段（ゲイン切替部） ８９ 外力付与手段（捩り動作指令部） ９０ ボールネジ ９０ｂ スプライン ９３ スプラインナット

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボモータの回転により電極チップを
   移動させて被溶接物を加圧するスポット溶接ガンを、ロ
   ボットにより移動させて被溶接物の自動溶接作業を行う
   スポット溶接方法であって、前記被溶接物の溶接による
   前記電極チップと被溶接物との溶着を外力によって解除
   する際には、前記ロボットの各軸のサーボモータの電源
   をオフにするとともに、電極チップを移動させるサーボ
   モータの電源をオン状態に維持し、該電極チップを移動
   させるサーボモータにより溶着部に引張力を付与しつつ
   溶着部に外力を付与し、被溶接物と電極チップとの溶着
   解除を行うことを特徴とするスポット溶接の溶着解除方
   法。
2. 【請求項２】 サーボモータの回転により電極チップを
   移動させて被溶接物を加圧するスポット溶接ガンを、ロ
   ボットにより移動させて被溶接物の自動溶接作業を行う
   スポット溶接方法であって、前記溶接ガンの加圧解放動
   作から電極チップと被溶接物との溶着の有無を自動検出
   し、電極チップと被溶接物との溶着が生じている場合
   は、前記加圧開放動作により引張力が付与されている溶
   着部に、溶着検出信号に基づき外力を付与し、被溶接物
   と電極チップとの溶着解除を行うことを特徴とするスポ
   ット溶接の溶着解除方法。
3. 【請求項３】 溶着検出信号に基づき電極チップを移動
   させるサーボモータを発振させ、該サーボモータの発振
   により溶着部に外力を付与する請求項２記載のスポット
   溶接の溶着解除方法。
4. 【請求項４】 溶着検出信号に基づきロボットの動きを
   制御し、溶接ガンの電極チップを軸心まわりに回転させ
   て溶着部に外力を付与する請求項２記載のスポット溶接
   の溶着解除方法。
5. 【請求項５】 複数の自由度を有し各軸毎にサーボモー
   タを有するロボットと、 サーボモータの回転により電極チップを移動させて被溶
   接物を加圧するスポット溶接ガンと、 前記被溶接物と前記電極チップとの溶着部に外力を付与
   する外力付与手段と、 前記溶接ガンの加圧解放動作から電極チップの被溶接物
   との溶着の有無を自動検出する溶着判定手段と、 前記溶着判定手段によって溶着が検出された場合は、溶
   接ガンの加圧開放動作により引張力が付与されている溶
   着部に前記外力付与手段による溶着部への外力付与を指
   令する外力付与指令手段と、を備えたことを特徴とする
   スポット溶接装置。
6. 【請求項６】 外力付与手段が溶接ガンのサーボモータ
   を発振させるゲイン切替部である請求項５記載のスポッ
   ト溶接の溶着解除装置。
7. 【請求項７】 溶接ガンに取付けられたサーボモータ
   と、 先端に電極チップが取付けられるボールネジと、 前記ボールネジと螺合され、前記サーボモータによる回
   転によりボールネジを軸方向に移動させるナットと、 前記ボールネジに形成されたスプラインに摺動可能に嵌
   合され、前記サーボモータの回転によりボールネジを軸
   心まわりに回転させるスプラインナットと、を備えたこ
   とを特徴とするスポット溶接装置。