JPH07144283A - スポット溶接機の制御方法 - Google Patents
スポット溶接機の制御方法Info
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Abstract
いた加圧アクチエータを,ロボットの制御装置からの信
号を利用して制御することを目的とする。 【構成】 スポット溶接機4の電極を駆動するモータを
制御する制御装置18と,ロボットのハンドリングの位
置決めを制御するロボット制御装置15とを備え,ロボ
ット制御装置からの電極ストローク開放信号により加圧
アクチエータ5の制御装置が溶接機の電極開放位置を無
段階に制御する。これにより,従来の6軸のロボット制
御装置を使ってもエア加圧の溶接機をモータ加圧の溶接
機に容易に取り替えられるから生産ラインの停止補償や
再ティチングが要らない。また溶接機の速度,電極位置
等の情報をフィードバック処理する演算回路が簡単にな
り,電極の加圧力と溶接電流との正確な同期制御が迅速
に行われ,ナゲットモニタリング,スパッタレス溶接,
加圧力と電流値を同期バランスさせた省エネルギー溶接
等を実現する。
Description
の駆動源にモータを用いた加圧アクチエータを,ロボッ
トの制御装置からの信号を利用して制御する方法に関す
る。
は,一般的に流体圧シリンダや電動モータによる加圧方
式が採用されていることは周知のとおりである。
エータを溶接ロボットの制御装置からの電極の位置情報
に基づいてスポット溶接機(スポット溶接ガン)の移動
中に電極の開放乃至加圧動作を制御するシステム技術が
開発されている。これに関連した先行技術には,たとえ
ば特開平5−138366号「クランプを含む工具操作
を制御するための装置」及び特開平5−261560号
「スポット溶接方法およびその装置」公報等に記載され
たものが知られている。
プの開閉動作を制御するサーボ制御ユニットを二つ設
け,一方のユニットは溶接中のクランプ開閉動作を制御
するものであり,もう一方のユニットは溶接ガンをロボ
ットが移動する期間中にクランプの開閉動作を制御する
もので,これら二つのユニットはセンサによる制御のも
とで電子スイッチにより切り換えられるものである。
報と溶接ガンの電極の位置情報とに基づき,ロボットに
よる溶接ガンの溶接位置への移動中に,溶接ガンの開放
動作乃至加圧動作を制御するシステムである。
うな従来のスポット溶接機のサーボ制御システムにおい
ては,次のような問題を解消し得なかった。
う一つのサーボ制御ユニットを電子スイッチにより切り
換える仕組みとなっておるため,新型制御装置の開発が
必要であり切り換え構造も余分である。
えようとしても,現在使用している6軸のロボット制御
装置は使えない。新型制御装置の開発に加えて制御装置
の入れ換えに伴う生産ラインの休止補償や再ティチング
等の大幅なコストの発生が見込まれる。このため,モー
タ加圧ガン使用数拡大の大きな障害になっていた。
えにより二つのサーボ制御ユニットで制御することは制
御回路が重複しコスト高になる。
軸,S軸,Y軸,Z軸,R軸,Θ軸の6軸制御を基本と
するものであるが,スポット溶接ガンの加圧アチエータ
に電動モータを使用した場合,前記アクチエータの電動
モータをサーボ制御するために7軸を必要とされてい
た。したがって,従来のロボット制御装置に7軸を追加
する場合には,一般に現在の6軸ロボットの制御装置を
大幅に改造するか,7軸用の,それも加圧力制御機能を
備えた制御装置を新しく作らなければならなくなり,コ
ストアップとなる。
代えようとしても現行のロボット制御装置がそのまま使
えずにモータガンの使用量拡大の障害となっていた。
溶接電流を制御するタイマ装置が独立の別ユニットとな
っており,加圧力と溶接電流とを相互に関連づけて制御
することも行われていない。
今後期待されるナゲットのモニタリング,スパッタレス
溶接,加圧力と電流を同期バランスさせた省エネルギ溶
接等の技術分野の発展において障壁となっている。
解決するために開発したもので,次のような技術的手段
を講じてある。
にモータを用いた加圧アクチエータを制御する方法にお
いて,前記アクチエータの制御装置と,前記溶接機を予
め記憶させた情報に基づいて軌跡通り再現して駆動する
位置決め用のロボット制御装置とを備え,前記ロボット
制御装置からの電極ストローク開放信号により前記アク
チエータの制御装置が溶接機の電極ストローク量を無段
階に制御することを特徴とする。
始信号で加圧動作を開始し,前記アクチエータの制御装
置からの溶接完了信号でロボット制御装置が次溶接位置
へのロボットの移動を開始するようにしたことを特徴と
する。
期間中に,前記アクチエータの制御装置による電極加圧
力と溶接電源の開閉器を制御するタイマ装置による溶接
電流とを同期させるように双方を制御することを特徴と
する。
ム系統図である。また,図2は本発明の電極の動作系統
図である。
ットはX軸,S軸,Y軸,Z軸,R軸,Θ軸を自由に移
動するものである。2は関節の手首軸,3は手首軸に連
結されたロボットアームである。
ーム先端の手首軸に連結されたCタイプのスポット溶接
用ロボットガンである。ガンの加圧アクチエータ5はサ
ーボモータを使用したものである。ガンアーム6の一方
の先端に取りつけた固定側電極7とガンアームの他方の
端に取付けられた加圧アクチエータ5の電極駆動軸とし
てボールネジ8に取付けられた可動側電極9とを有す
る。
ケット10に取付けられたイコライズ装置11のガイド
ロッド12をガン本体の移動台13が移動するように支
持され,イコライズ装置のガイドロッドに挿入された弾
性部材としてスプリング14によりガン本体を持ち上げ
る方向に押圧力を発生してガン本体の重量バランスを取
っている。
装置にはロボットのハンドリングによる各制御軸の位置
決めデータが入力される。ロボットガンはその位置決め
データの軌道情報に基づいて溶接位置に誘導される。
度検出手段で,たとえばタコジエネレータを加圧アクチ
エータに設けたものである。17は電極位置を検出する
手段で,たとえばエンコーダをタコジエネレータと共に
加圧アクチエータに設けたものである。
手段17の出力を定時間ごとにサンプルすることによっ
て速度を演算して得ることにより,省略することも可能
である。
軸の各制御軸のサーボモータの検出器に流れる信号を,
フィードバックして指令値との差に基づいてサーボモー
タの負荷電流を制御して溶接ガンを予め教示された軌道
経路にそって再現誘導する指令機能を有するものであ
る。
は加圧力設定値と電極位置設定による指令値と,タコジ
エネレータ及びエンコーダからの速度,及び電極位置情
報が逐一フィードバックされ,前記指令値と逐一取り込
んだ速度,電極位置との差を演算処理し電極を所定速度
で所定の位置へ移動する情報指令機能を有する。このサ
ーボ制御装置からは電極開放ストローク位置確認信号を
ロボット制御装置に出力し,ロボット制御装置からは電
極開放ストローク量指示信号を入力する。
接タイマ及びコンタクタを含む溶接制御装置である。ロ
ボット制御装置へは溶接完了信号を出力し,溶接開始信
号はロボット制御装置から入力する。
る溶接ガンの移動と電極のストローク動作を示すもので
ある。
よる溶接ガンの動作軌跡情報を教示して置き,また,サ
ーボ制御装置18には溶接ガンの電極の開放速度及び電
極の開放位置データを設定する。
放ストロークの指示信号をロボット制御装置15から授
受すると,その指令によってサーボ制御装置18が開放
時の電極を位置制御する。この時,ロボット制御装置か
ら次のステップまでの移動量と時間の情報も同時に授受
すれば,直線補間の円弧補間も可能になる。開放ストロ
ーク量の指示信号は溶接ガンの開放動作がロボットの移
動と同時に行われるように,事前に指示されるのは言う
までもない。また,チップの減り代分を加圧アクチエー
タ側で予め補正しておくことも勿論可能である。
(a)及び同図(b)に示すように干渉物を最小ストロ
ークで避けられる適切なストロークで,各打点位置へ移
動する。
信号で加圧動作がスタートし,溶接完了時は溶接制御装
置からの溶接完了信号でロボットが次溶接位置に移動す
る。加圧信号から開放信号までの間はガン側のサーボ制
御装置が加圧力,電極位置を制御し,タイマ装置との溶
接電流と同期させる。つまりナゲット生成中に適正な加
圧力と溶接電流値を制御し,スパッタ発生を抑制し確実
に必要な大きさのナゲットが得られる。
定できるので電極とワークとの距離が最短が距離に保た
れスクイズタイムを最短にセットできる。若しくは加圧
をして加圧力が設定値まで立ち上がると同時もしくは見
込んでタイマ側に通電信号を出すので,通電までの遅れ
はほとんどない。
ムを定置式スポット溶接機に応用した場合の実施態様で
ある。この場合,位置固定されたスポット溶接機4の電
極位置に対し,被溶接物Wがロボットにより予め教示さ
れた軌道経路にそって移動するように支持される。構
成,機能及び作用動作は前述した実施例と基本的に同様
であるため,同一の構成部品には同一符号を記載し詳細
は省略する。
ステムによれば,ロボットガン及び定置式を含めたスポ
ット溶接機のモータを使用した加圧アクチエータを制御
する場合に,加圧アクチエータの制御装置と前記溶接機
または被溶接物を駆動するロボットの位置決め用制御装
置とを備え,前記ロボットの制御装置からの電極ストロ
ーク開放信号により前記アクチエータの制御装置が溶接
機の電極ストローク量を無段階に制御するようにしたか
ら,従来のロボット制御装置に比べ,加圧アクチエータ
のサーボ制御機能とロボットの制御機能が分離されてい
るにもかかわらず,電子スイッチ等の切り換え手段を不
要とし,従来のロボット制御装置を基本的にそのままで
使用することができるので,大幅なコストダウンが実現
できる。
等の情報とタイマ装置からの溶接電流値を相互に勘案制
御することにより,電極の加圧力と溶接電流との正確な
同期制御が得られ,溶接品質を向上する。すなわち,従
来の6軸ロボット制御装置に上記サーボ制御機能(7軸
目)を追加する必要がなく,コストアップが免れるほ
か,加圧力と電流値を同期バランスさせた適正な同期制
御によりナゲットモニタリングおよび溶接時のスパッタ
発生を抑制し省エネルギー溶接を実現する。
ステム系統図である。
作図で,(a)ロボット移動中の電極開放位置を示し,
(b)は電極加圧と電極開放位置を示す。
ット溶接機の概略図である。
グ 2 手首軸 15 ロボット
制御装置 3 ロボットアーム 16 速度検出
手段 4 スポット溶接機(ロボットガン) 17 電極位置
検出手段 5 加圧アクチエータ 18 加圧アク
チエータの制御装置 6 ガンアーム (サーボ
制御装置) 7 固定側電極 19 溶接制御
装置 8 ボールネジ W 被溶接物 9 可動側電極 10 ロボット支持ブラケット 11 イコライズ装置 12 ガイドロッド 13 移動台
Claims (3)
- 【請求項1】 スポット溶接機の電極の駆動源にモータ
を用いた加圧アクチエータを制御する方法において,前
記アクチエータの制御装置と,前記溶接機または被溶接
物を予め記憶させた情報に基づいて軌跡通り再現して駆
動する位置決め用のロボット制御装置とを備え,前記ロ
ボット制御装置からの電極ストローク開放信号により前
記アクチエータの制御装置がスポット溶接機の電極スト
ローク量を無段階に制御する方法。 - 【請求項2】 前記ロボット制御装置からの溶接開始信
号で加圧動作を開始し,前記アクチエータの制御装置か
らの溶接完了信号でロボット制御装置が次溶接位置への
ロボットの移動を開始するようにした請求項1のスポッ
ト溶接機の制御方法。 - 【請求項3】 スポット溶接機の電極加圧から電極開放
までの溶接期間中に,前記アクチエータの制御装置によ
る電極加圧力と溶接電源の開閉器を制御するタイマ装置
による溶接電流とを同期させるように双方を制御する請
求項1又は2のスポット溶接機の制御方法。
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