JPH0767622B2 - Wrist device in industrial robot and its control method - Google Patents

Wrist device in industrial robot and its control method

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JPH0767622B2
JPH0767622B2 JP60114945A JP11494585A JPH0767622B2 JP H0767622 B2 JPH0767622 B2 JP H0767622B2 JP 60114945 A JP60114945 A JP 60114945A JP 11494585 A JP11494585 A JP 11494585A JP H0767622 B2 JPH0767622 B2 JP H0767622B2
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JP
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wrist
gun
welding
base
welding gun
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薫 浅野
顕和 薗田
晋二 藤田
好隆 坂本
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Toyota Motor Corp
Kawasaki Motors Ltd
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Toyota Motor Corp
Kawasaki Jukogyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は産業用ロボットにおける手首装置およびその制
御方法に係り、詳しくは、溶接部位ごとに加圧力を変え
ることができる産業用ロボットに関するものである。こ
れは、ワークの所定部位にスタッド溶接またはアークス
ポット溶接を順次自動的に施すロボットの分野で利用さ
れる。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wrist device in an industrial robot and a control method thereof, and more particularly to an industrial robot capable of changing a pressing force for each welding site. is there. This is used in the field of robots that automatically and sequentially perform stud welding or arc spot welding on a predetermined portion of a work.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

産業用ロボットにおける手首装置はロボットアームの先
端に取り付けられ、アームの動きとは独立して手首自体
が所望の挙動をするように、スイベル、ベンド、ツイス
トなどの各機構を備えている。溶接ロボットにおいて
は、そのような手首の先端に溶接ガンなどが取り付けら
れ、スタッド溶接やアークスポット溶接を行うことがで
きる。したがって、ロボットアームの動作や手首のアー
ムに対する回動や曲げ等を動作させる空間移動制御に支
配された駆動機構により、溶接ガンの先端をワークの所
望する溶接部位に配置することができるようになってい
る。
A wrist device in an industrial robot is attached to the tip of a robot arm, and is equipped with various mechanisms such as a swivel, a bend, and a twist so that the wrist itself behaves in a desired manner independently of the movement of the arm. In a welding robot, a welding gun or the like is attached to the tip of such a wrist, and stud welding or arc spot welding can be performed. Therefore, it becomes possible to dispose the tip of the welding gun at a desired welding portion of the work by the drive mechanism governed by the spatial movement control that operates the robot arm and the rotation and bending of the wrist arm. ing.

ところで、例えば二枚が重ね置かれた鋼板をアークスポ
ット溶接するような場合、溶接アークを飛ばすためには
一方の板を他方の板に押しつけて近接させる必要があ
り、また、スタッド溶接の場合には大きい加圧力をワー
クに作用させることが要求される。そのために従来から
手首の先端にエアシリンダが装着され、その端部にガン
やトーチが取り付けられている。
By the way, for example, in the case of arc spot welding of two stacked steel plates, it is necessary to press one plate against the other plate in order to fly the welding arc, and in the case of stud welding. Is required to exert a large pressing force on the work. Therefore, conventionally, an air cylinder is attached to the tip of the wrist, and a gun and a torch are attached to the end.

このような構成においては、空間移動制御によって手首
がアームの運動で移動されると共に、上述したスイベル
などの各機構により手首の姿勢が定められ、ガンの先端
が所望の溶接部位に到達すると、エアシリンダにエアが
導入される。手首の位置が維持されたままピストンロッ
ドは溶接部位に向かって進出し、その先端に取り付けら
れたガンやトーチが鋼板を加圧する。所定圧力のエアが
導入され終わると、例えば上下二枚の鋼板が所定圧で加
圧され、ガンやトーチに高電圧を印加してワークが溶接
される。
In such a configuration, the wrist is moved by the movement of the arm by the space movement control, the posture of the wrist is determined by each mechanism such as the swivel described above, and when the tip of the gun reaches the desired welding site, Air is introduced into the cylinder. The piston rod advances toward the welding site while the wrist position is maintained, and the gun or torch attached to the tip of the piston rod pressurizes the steel plate. When the air having a predetermined pressure is introduced, for example, the upper and lower two steel plates are pressed with a predetermined pressure, and a high voltage is applied to the gun and the torch to weld the work.

〔発明が解決しようとする課題〕 このようなエアシリンダを用いた加圧制御によれば、溶
接部位に圧源から得られる一定のエア圧によって常時同
等の加圧力を発生させることができる。しかし、溶接部
位における加圧力は専らエアシリンダなどの外力に頼る
ことになり、頻繁に移動する手首に高圧エアを供給する
配管を付設しなければならず、それが手首の移動時に邪
魔になったり、ときには破損するなどの問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] According to the pressurization control using such an air cylinder, it is possible to constantly generate an equivalent pressurizing force at a welding site by a constant air pressure obtained from a pressure source. However, the welding force at the welding site depends exclusively on the external force of the air cylinder, etc., and it is necessary to attach piping for supplying high-pressure air to the wrist that moves frequently, which becomes an obstacle when the wrist moves. Sometimes, there are problems such as damage.

また、圧源などエアシリンダを作動させるための周辺機
器が必要となり、ロボットの作動において、手首の位置
と速度に関する空間移動制御と、溶接ガンの加圧制御と
を独立した機器や制御系で行わなければならず、ロボッ
トの本体構成や制御システムが複雑となる。しかも、エ
アシリンダは通常一定のエア圧で作動するので、溶接部
位に応じて加圧力を変えることが容易でない。
In addition, peripheral equipment for operating the air cylinder, such as a pressure source, is required.When operating the robot, spatial movement control related to wrist position and speed and welding gun pressurization control are performed by independent equipment and control systems. Therefore, the robot main body configuration and control system become complicated. Moreover, since the air cylinder normally operates at a constant air pressure, it is not easy to change the pressure depending on the welding site.

その結果、ワークに与えられたプレス形状の違いなどに
よる各溶接部位での剛性の相違、重ねられた板材の近接
度のばらつきなどに基因して、各溶接部位において所望
の溶接精度を確保するに適した加圧力を発生させること
ができない欠点がある。その加圧力を溶接部位ごとに変
えるために例えば電磁比例制御弁などを導入すればよい
が、ロボット本体における駆動構成が一段と複雑にな
り、そのための煩雑な制御も要求され、総じてコストア
ップとなる難点がある。
As a result, it is necessary to secure the desired welding accuracy at each welding site due to the difference in rigidity at each welding site due to the difference in the press shape given to the work, the variation in the proximity of the stacked plate materials, etc. There is a drawback that a suitable pressing force cannot be generated. In order to change the applied pressure for each welding part, it is possible to introduce, for example, an electromagnetic proportional control valve, but the drive structure in the robot body becomes more complicated, and complicated control is required for that, and the overall cost increases. There is.

ところで、溶接ガンの背部にスプリングを配置してお
き、溶接ガンに大きい加圧力が作用した場合に溶接ガン
のワーク押圧力を軽減するようにした抵抗溶接装置が、
特開昭59−206177号公報に記載されている。このような
スプリングの変形によって溶接ガンをガン支持体に対し
て実質的に変位させることができるようにしておくと、
溶接ガンの先端がワーク上で横滑りするといった擦走現
象を抑制でき、所望する位置に溶接を施すことができ
る。
By the way, a resistance welding device that arranges a spring on the back of the welding gun and reduces the work pressing force of the welding gun when a large pressing force acts on the welding gun,
It is described in JP-A-59-206177. By allowing the welding gun to be substantially displaced with respect to the gun support by such spring deformation,
A rubbing phenomenon such as the tip of the welding gun sliding sideways on the work can be suppressed, and welding can be performed at a desired position.

しかし、溶接ガンをスライダに支持させ、そのスライダ
の背後にスプリングを設けるといった直列配置としてい
るので、手首が溶接ガンの延びる方向に長くなり、旋回
アームに重くて嵩張った手首を装着することになる。こ
れでは、溶接ガンの空間移動制御における迅速性を低下
させたり、旋回アーム等の駆動に大きな動力が必要とさ
れることになるなどの問題が生じる。この例において
は、加圧反力を検出して、ワークの溶接部位における状
態を配慮した所望する押圧力を作用させるということも
不可能である。
However, since the welding gun is supported by the slider and the spring is provided behind the slider, the wrists are arranged in series, so that the wrist becomes longer in the extending direction of the welding gun, and it is necessary to attach a heavy and bulky wrist to the swivel arm. Become. This causes problems such as a reduction in speed in space movement control of the welding gun and a large amount of power required to drive the turning arm and the like. In this example, it is also impossible to detect the pressure reaction force and apply a desired pressing force in consideration of the state of the welded portion of the work.

一方、溶接ガンをワークに加圧させながら変位緩衝をと
るスプリングの背後に圧力センサを配置した例が、特開
昭59−185581号公報に記載されている。このように溶接
ガンの背後に加圧反力を検出するセンサを設けておけ
ば、上記の問題を解決することができる。しかし、この
例においては、溶接の際に極端に強い電磁界にさらされ
る溶接ガンの温度補償を行うことを主眼にしているの
で、溶接ガンの横方向への保持対策が積極的に施されて
おらず、所望する部位への溶接が確実なものとなりにく
い難点がある。
On the other hand, an example of arranging a pressure sensor behind a spring that absorbs displacement while pressing a welding gun against a work is described in Japanese Patent Laid-Open No. 59-185581. If the sensor for detecting the pressure reaction force is provided behind the welding gun in this way, the above problem can be solved. However, in this example, since the main purpose is to perform temperature compensation of the welding gun that is exposed to an extremely strong electromagnetic field during welding, positive measures are taken to hold the welding gun in the lateral direction. However, there is a drawback that it is difficult to reliably weld the desired part.

しかも、溶接時の加圧力が適正でなければ溶接を停止さ
せるようになっているので、溶接ガンの加圧力をワーク
に応じて制御することができない。もちろん、手首を変
位させるための位置や速度に関する空間移動操作と溶接
ガンの加圧操作とは独立した制御であり、依然として制
御系の複雑化は免れない問題がある。
Moreover, since the welding is stopped if the pressure applied during welding is not appropriate, the pressure applied by the welding gun cannot be controlled according to the workpiece. Of course, the spatial movement operation for displacing the wrist and the operation related to the speed and the pressurizing operation of the welding gun are independent controls, and there is still a problem that the control system is complicated.

本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、その目的
は、溶接ガンに作用する衝撃荷重を吸収して手首などの
損傷を軽減できること、ワークの溶接部位に応じて設定
された異なる加圧力を溶接ガンに与えることができると
共に、溶接ガンの横ずれを確実に阻止してワークに安定
した溶接を施すようにできること、溶接ガンの加圧作動
に必要な独立したエアシリンダ等の周辺機器ならびにそ
の付帯装置を排除して、ロボットアームや手首を常時円
滑にかつ迅速に動作させることができるようにするこ
と、手首機構を簡素化してその軽量化とロボットの全体
構成の小型・軽量化を実現すること、さらには、ロボッ
トアームや手首の空間移動制御と溶接ガンの加圧制御と
を切り替え可能なひと纏まりの制御系でもって支配さ
せ、ロボット動作に関連する制御系の簡素化を図ること
ができる産業用ロボットにおける手首装置およびその制
御方法を提供することである。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to be able to absorb an impact load acting on a welding gun and reduce damage to a wrist or the like, and to apply different pressurizing forces set according to a welding site of a work. It can be applied to the welding gun, can surely prevent lateral displacement of the welding gun and can perform stable welding on the workpiece, and peripheral equipment such as an independent air cylinder required for pressurizing the welding gun and its accessories. Eliminating the device so that the robot arm and wrist can be operated smoothly and quickly at all times, and the wrist mechanism is simplified to reduce its weight and the overall configuration of the robot is made smaller and lighter. In addition, the robot arm and wrist are controlled by a group of control systems that can switch between spatial movement control of the arm and wrist and pressure control of the welding gun, and are related to robot operation. To provide a wrist device and a control method for an industrial robot can be simplified control system that.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

本発明は、ロボットアームの先端に装着した手首に溶接
ガンが取り付けられ、手首がロボットアームに対して回
動や曲げ等の動作をすることにより、溶接ガンの先端を
ワークの所望する溶接部位に配置することができるよう
になっている産業用ロボットにおける手首装置に適用さ
れる。
According to the present invention, a welding gun is attached to a wrist attached to the tip of a robot arm, and the tip of the welding gun is moved to a desired welding site of a work by causing the wrist to rotate or bend with respect to the robot arm. It is applied to a wrist device in an industrial robot which can be arranged.

その特徴とするところは、第1図および第2図を参照し
て、手首1の先端部位に溶接ガン7を取り付けて固定す
るガン基台9が設けられる。その手首1のロボットアー
ム2の側には基台保持部10が設けられると共に、その基
台保持部10の内部には溶接ガン7の延びる方向のスライ
ド孔12が形成される。このスライド孔12には摺動可能な
スライダ11が嵌挿されかつスライダ11の先端にガン基台
9が固定されることにより、ガン基台9は基台保持部10
に対してガン加圧方向へのみ変位し手首1に対して回動
不能に支持される。その基台保持部10内に、スライド孔
12と同心状にガン基台9の後退変位を吸収するスプリン
グ15,16が介在される。そして、スプリング15,16の弾発
力を伝達して溶接ガン7に及ぼすための当て板18とガン
基台9との間に、ロボットの加圧作動により溶接ガン7
に作用するワーク17からの加圧反力を検出する圧力セン
サ19が設けられていることである。
1 and 2, a gun base 9 for attaching and fixing the welding gun 7 to the tip portion of the wrist 1 is provided. A base holder 10 is provided on the side of the robot arm 2 of the wrist 1, and a slide hole 12 in the extending direction of the welding gun 7 is formed inside the base holder 10. A slidable slider 11 is fitted in the slide hole 12 and the gun base 9 is fixed to the tip of the slider 11, so that the gun base 9 is fixed to the base holding portion 10.
On the other hand, it is displaced only in the direction of pressurizing the gun and is supported so as not to rotate with respect to the wrist 1. Slide hole in the base holder 10
Springs 15 and 16 that are concentric with 12 and that absorb the backward displacement of the gun base 9 are interposed. Then, between the contact plate 18 and the gun base 9 for transmitting the elastic force of the springs 15 and 16 to the welding gun 7, the welding gun 7 is pressed by the robot.
That is, the pressure sensor 19 for detecting the pressure reaction force from the work 17 that acts on the is provided.

第2の発明は、ロボットアームの先端に装着した手首に
溶接ガンが取り付けられ、空間移動制御によってロボッ
トアームの動作や手首のロボットアームに対する回動や
曲げ等を動作させる駆動機構により、溶接ガンの先端を
ワークの所望とする溶接部位に配置することができるよ
うになっている産業用ロボットにおける手首装置の制御
方法に適用される。
According to a second aspect of the present invention, a welding gun is attached to a wrist attached to the tip of a robot arm, and a drive mechanism for operating the robot arm and rotating or bending the wrist with respect to the robot arm by space movement control is used. The present invention is applied to a method for controlling a wrist device in an industrial robot in which the tip can be placed at a desired welding portion of a work.

その特徴とするところは、第2図を参照して、ロボット
の空間移動制御によりロボットアーム2および手首1を
変位させ、溶接ガン7がワーク17上の所望する溶接部位
に到達すると、手首1を変位させていた空間移動制御に
溶接ガン7をワーク17に加圧させる加圧制御を付加し
(第3図中の切換えロジック21を参照)、溶接ガン7が
溶接部位を加圧した時点で弾発的に支持した溶接ガン7
の後退を許容させると共にその際に発生した加圧反力を
検出し、その検出された圧力値を加圧制御においてフィ
ードバックさせながら、溶接ガン7の加圧がその溶接部
位における設定値となるまで、空間移動制御によって動
作する駆動機構を用いて加圧制御するようにしたことで
ある。
The feature is that, with reference to FIG. 2, the robot arm 2 and the wrist 1 are displaced by the space movement control of the robot, and when the welding gun 7 reaches a desired welding site on the work 17, the wrist 1 is moved. Pressurization control that presses the welding gun 7 against the work 17 is added to the space movement control that has been displaced (see the switching logic 21 in FIG. 3), and when the welding gun 7 pressurizes the welding site, Welding gun 7 supported spontaneously
Of the welding gun 7 is allowed and the pressure reaction force generated at that time is detected, and the detected pressure value is fed back in the pressure control until the pressure of the welding gun 7 reaches the set value at the welding site. That is, the pressurization is controlled by using a drive mechanism that operates by space movement control.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、ガン基台は基台保持部に対してガン加
圧方向へのみ変位し手首に対して回動不能に支持されて
いるので、溶接ガンの横ずれが確実に阻止され、ワーク
に安定した溶接を施すことができる。また、基台保持部
内にスライド孔と同心状にガン基台の後退変位を吸収す
るスプリングを介在させているから、溶接ガンに作用す
る衝撃荷重を吸収して手首などの損傷が抑制される。し
かも、ガン基台の変位案内機構と変位吸収機構とが同心
状にコンパクトに基台保持部内に形成されることにな
り、手首構造の簡素化・軽量化が図られ、ロボットアー
ムに作用する重量負担等を軽減することができる。
According to the present invention, the gun base is displaced only in the gun pressing direction with respect to the base holding part and is supported so as not to be rotatable with respect to the wrist. It is possible to perform stable welding on. Further, since the spring for absorbing the backward displacement of the gun base is concentric with the slide hole in the base holding portion, the impact load acting on the welding gun is absorbed and damage to the wrist or the like is suppressed. Moreover, the displacement guide mechanism and the displacement absorbing mechanism of the gun base are concentrically and compactly formed inside the base holding part, which simplifies and reduces the weight of the wrist structure and reduces the weight that acts on the robot arm. The burden etc. can be reduced.

スプリングの弾発力を伝達して溶接ガンに及ぼすための
当て板とガン基台との間に、ロボットの加圧作動により
溶接ガンに作用するワークからの加圧反力を検出する圧
力センサを設けているから、検出された圧力値をもとに
フィードバック加圧制御により、各溶接部位ごとに予め
記憶されている好適な加圧力を発生させることができる
ようになる。そして、溶接ガンの加圧作動に必要な独立
したエアシリンダ等の周辺機器ならびにその付帯装置が
必要でなくなり、ロボット本体に大きく負荷のかかるこ
とを防止して、複雑な形状のワークとの干渉も少なく、
ロボットアームや手首を常時円滑にかつ迅速に動作させ
ることができる。
A pressure sensor that detects the pressure reaction force from the work that acts on the welding gun due to the pressure operation of the robot is installed between the backing plate and the gun base to transmit the elastic force of the spring to the welding gun. Since it is provided, it becomes possible to generate a suitable pressing force stored in advance for each welding site by feedback pressurization control based on the detected pressure value. In addition, peripheral equipment such as an air cylinder required for pressurizing the welding gun and its auxiliary equipment are not required, and it is possible to prevent a large load from being applied to the robot body and to interfere with a workpiece having a complicated shape. Less
The robot arm and wrist can always be operated smoothly and quickly.

第2の発明においては、圧力センサによって検出された
溶接ガンの加圧力を所望する値となるまで調整すること
ができる。それのみならず、加圧制御をロボットアーム
や手首を変位させる空間移動制御系に支配されていた駆
動機構に反映させ、エアシリンダ等の加圧装置を手首に
付帯させることなく、加圧制御を空間移動制御に加味さ
せたひと纏まりのロボット制御系によって加圧動作を与
えることができる。
In the second aspect, the welding gun pressure detected by the pressure sensor can be adjusted to a desired value. Not only that, the pressure control is reflected in the drive mechanism that was governed by the space movement control system that displaces the robot arm and wrist, and pressure control is performed without attaching a pressure device such as an air cylinder to the wrist. The pressurizing operation can be given by a group of robot control systems which are added to the space movement control.

〔実 施 例〕 以下に、本発明に係る産業用ロボットにおける手首装置
およびその制御方法を、その実施例を表した図面に基づ
いて詳細に説明する。
[Examples] Hereinafter, a wrist device and a control method thereof in an industrial robot according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing an example thereof.

第2図は本発明が適用されるロボット手首1の近傍の模
式図で、ロボットアーム2の先端にスイベル3、ベンド
4や必要に応じてツイスト5などの回動または曲げ機構
が設けられている。このような手首を装着したアーム2
は、図示しない駆動機構がモータにより駆動されること
により動作し、屈曲や回転作動すると共にロボット本体
6に対して旋回などして、ロボットに所望の動作をさせ
ることができるようになっている。手首1は上述したス
イベル3などの各回動機構でアーム2の動きとは独立し
て動作できるようになっており、これらの動作はいずれ
もロボットの空間移動制御に基づいてなされる。そし
て、手首1の先端には、スタッド溶接やアークスポット
溶接などの溶接ガン7やトーチなどを装着するガン取付
部8が設けられている。
FIG. 2 is a schematic view of the vicinity of a robot wrist 1 to which the present invention is applied, in which a swivel 3, a bend 4, and a twisting or bending mechanism such as a twist 5 as necessary are provided at the tip of a robot arm 2. . Arm 2 with such a wrist attached
Is operated by being driven by a motor of a drive mechanism (not shown), and is bent and rotated, and at the same time, swiveled with respect to the robot main body 6 to allow the robot to perform a desired operation. The wrist 1 can be operated independently of the movement of the arm 2 by each rotating mechanism such as the swivel 3 described above, and all these movements are performed based on the spatial movement control of the robot. The wrist 1 is provided at the tip thereof with a welding gun 7 for stud welding, arc spot welding, or the like, and a gun mounting portion 8 for mounting a torch or the like.

このガン取付部8は伸縮可能な構造であり、第1図に示
すように溶接ガンを前面に取り付けて固定するガン基台
9と、手首1のアーム2の側に設けられた基台保持部10
とからなっている。ガン基台9の背部には、例えば適数
本(図示は1本)の加圧方向に延びるスライダ11が突設
され、そのスライダ11が基台保持部10の内部周辺部位に
形成されたスライド孔12に嵌め込まれている。
The gun mounting portion 8 has an expandable / contractible structure, and as shown in FIG. 1, a gun base 9 for mounting and fixing a welding gun on the front surface, and a base holding portion provided on the arm 2 side of the wrist 1. Ten
It consists of On the back of the gun base 9, for example, a suitable number (one in the figure) of sliders 11 extending in the pressurizing direction are provided in a protruding manner, and the sliders 11 are formed on the inner peripheral portion of the base holder 10. It is fitted in the hole 12.

このスライド孔12にはスライドベアリング13が介在さ
れ、スライダ11がスライド孔12の軸方向へ摺動可能とな
っている。このようにして、スライダ11はスライド孔12
に拘束されるので、ガン基台9が溶接ガン7の加圧方向
へのみ変位し、手首1に対しては回動不能な状態となっ
ている。したがって、ガン基台9はガン取付部8内にお
いて回動することがなく、溶接ガンの加圧方向14へのみ
変位が許容される。
A slide bearing 13 is interposed in the slide hole 12 so that the slider 11 can slide in the axial direction of the slide hole 12. In this way, the slider 11 is
Therefore, the gun base 9 is displaced only in the pressurizing direction of the welding gun 7 and cannot rotate with respect to the wrist 1. Therefore, the gun base 9 does not rotate in the gun mounting portion 8 and the displacement is allowed only in the pressing direction 14 of the welding gun.

上記のガン基台9と基台保持部10との間には、ガン基台
10が手首1から離れる方向に一定の力で付勢すると共に
ガン加圧方向の変位を吸収する二つのコイル形式などの
二重配置とされたスプリング15,16が介在されている。
これは、基台保持部10におけるスライド孔12の内方の中
心部に配設されて、スライダ11,11とスプリング15,16と
が同心状に配置された恰好となり、基台保持部10が加圧
方向に長くならないように配慮されている。
Between the above-mentioned gun base 9 and base holding part 10, the gun base
The springs 15 and 16 are arranged in a double arrangement such as two coils that urge the 10 away from the wrist 1 with a constant force and absorb the displacement in the gun pressing direction.
This is arranged in the center of the inside of the slide hole 12 in the base holder 10, and the sliders 11 and 11 and the springs 15 and 16 are concentrically arranged. Care is taken not to lengthen in the pressurizing direction.

上記のスプリング15,16は、溶接ガン7がワーク17(第
2図参照)を押さえたとき、ガン基台9がガン取付部8
内で後退変位することができると共に、その変位を吸収
して加圧作動時に手首1や後述する圧力センサ19に急激
な加圧反力が作用しないように抑制する。
When the welding gun 7 presses the work 17 (see FIG. 2), the springs 15 and 16 are mounted on the gun base 9 by the gun base 9.
In addition to being able to move backward, the displacement is absorbed and suppressed so that a sudden pressure reaction force does not act on the wrist 1 or a pressure sensor 19 described later during pressure operation.

このスプリング15,16の弾発力を伝達して溶接ガン7に
付勢力を及ぼすことができるように当て板18が設けられ
ているが、その当て板18と弾発力が伝達されるガン基台
9との間に圧力センサ19が設けられる。この圧力センサ
19はロードセルなどであり、加圧制御において加圧力に
比例した上述のスプリング15,16の縮みによって発生す
るワーク17からの加圧反力を検出するものである。な
お、検出された圧力信号はコード20を介して電気信号と
して図示しないストレインアンプなどに入力されるよう
になっている。ちなみに、ガン基台9は基台保持部10か
ら抜け出ない構造であり、溶接ガン7が加圧状態にない
とき圧力センサ19にはスプリング15,16の初期弾発力の
みが作用する。
A pad plate 18 is provided so that the elastic force of the springs 15 and 16 can be transmitted to exert an urging force on the welding gun 7. The pad plate 18 and the gun base to which the elastic force is transmitted are provided. A pressure sensor 19 is provided between the table 9 and the table 9. This pressure sensor
Reference numeral 19 denotes a load cell or the like, which detects the pressure reaction force from the work 17 generated by the contraction of the springs 15 and 16 described above, which is proportional to the pressure force in the pressure control. The detected pressure signal is input as an electric signal via a cord 20 to a strain amplifier (not shown) or the like. Incidentally, the gun base 9 has a structure that does not come out of the base holding portion 10, and only the initial elastic force of the springs 15 and 16 acts on the pressure sensor 19 when the welding gun 7 is not in a pressurized state.

ところで、ロボットの制御系には従来から採用されてい
る位置フィードバックループや速度フィードバックルー
プが形成されているが、それらの空間移動制御系に加え
て、加圧制御系および両制御系の切換えロジックが組み
込まれている。本例においては空間移動制御系において
のみならず、加圧装置としてエアシリンダを採用してい
る場合には適用することのできないフィードバックルー
プが加圧制御系に採り入れられている。
By the way, the position feedback loop and the velocity feedback loop that have been conventionally adopted are formed in the control system of the robot.In addition to those space movement control systems, a switching logic for the pressurization control system and both control systems is provided. It has been incorporated. In this example, not only in the space movement control system, but also in the pressure control system, a feedback loop that cannot be applied when the air cylinder is used as the pressure device is adopted.

このような構成の手首装置においては、以下のようにし
て溶接ガン7を基台保持部10から押圧するようにしてワ
ーク17を加圧溶接することができる。
In the wrist device having such a configuration, the work 17 can be pressure-welded by pressing the welding gun 7 from the base holding portion 10 as described below.

まず、手首1をワーク17の所定溶接部位に移動させると
き、第3図に示す切換えロジック21がオフにされ、加圧
制御系における加圧設定値22の指令信号が遮断された状
態で、空間移動制御によって各駆動機構が動作される。
空間移動制御系における位置指令23を受けてアーム2が
適宜作動され、かつ、手首1はスイベル3などによる回
動や曲げ挙動する。その曲、手首1が予め教示されてい
る位置に到達するように、エンコーダ24からの信号をも
とに破線で示すフィードバック制御がかけられる。その
とき、手首1などの移動速度についても、それを駆動し
ているモータ25に付設したタコジェネレータ26で検出さ
れる速度と対比され、指定された速度となるように一点
鎖線で示したようなフィードバック制御が行われる。
First, when the wrist 1 is moved to a predetermined welding site of the work 17, the switching logic 21 shown in FIG. 3 is turned off, and the command signal of the pressurization set value 22 in the pressurization control system is cut off, and the space is released. Each drive mechanism is operated by movement control.
In response to the position command 23 in the space movement control system, the arm 2 is appropriately operated, and the wrist 1 turns and bends by the swivel 3 or the like. Feedback control indicated by a broken line is applied based on a signal from the encoder 24 so that the music piece and the wrist 1 reach a position taught in advance. At that time, the movement speed of the wrist 1 or the like is also compared with the speed detected by the tacho generator 26 attached to the motor 25 that drives the wrist 1, and the movement speed is as indicated by the one-dot chain line so as to reach the specified speed. Feedback control is performed.

手首1が移動して空間移動制御により溶接ガン7の先端
がワーク17の所望の溶接部位に到達すると、切換えロジ
ック21が自動的にオンされ、上述したロボットの空間移
動制御に、溶接ガン7がワーク17を押圧する加圧制御機
能が追加される。溶接ガン7は空間移動制御に基づいて
その溶接部位で拘束状態にあるので、アーム2や手首1
の各作動機構を駆動するモータ25に流れる電流の増分に
よって、ワーク17が加圧される。
When the wrist 1 moves and the tip of the welding gun 7 reaches a desired welding site of the work 17 by the space movement control, the switching logic 21 is automatically turned on, and the welding gun 7 is controlled by the space movement control of the robot described above. A pressure control function for pressing the work 17 is added. Since the welding gun 7 is restrained at its welding site based on the space movement control, the arm 2 and the wrist 1
The work 17 is pressurized by the increment of the current flowing through the motor 25 that drives each of the operating mechanisms.

加圧が進むとガン取付部8内に介在されたスプリング1
5,16に押圧されているガン基台9が、スプリング15,16
を圧縮しながら基台保持部10の方向へ後退する。これに
よって、溶接ガン7がワーク17に急激に当接しても、そ
の溶接ガン7に作用する衝撃力が緩和され、急激な加圧
反力の発生を抑制して手首1への衝撃の伝達が和らげら
れる。
The spring 1 interposed in the gun mounting part 8 when the pressure is increased.
The gun base 9, which is pressed against 5,16, has springs 15,16
While retracting, is retracted in the direction of the base holding unit 10. As a result, even if the welding gun 7 suddenly abuts on the work 17, the impact force acting on the welding gun 7 is mitigated, the generation of a sudden pressure reaction force is suppressed, and the impact is transmitted to the wrist 1. Be relieved.

このように、溶接ガン7はスプリング15,16の弾発力に
抗して変位するが、基台保持部10に対して回動したり横
ずれすることはなく、したがって、加圧動作中溶接ガン
7の姿勢は確実に所望する溶接部位に保持される。な
お、ガン基台9はスプリング15,16に支持されているか
ら、当て板18とガン基台9との間に設置された圧力セン
サ19にも急激な加圧反力が作用しなく、検出信号が衝撃
に伴って不安定となることもない。
As described above, the welding gun 7 is displaced against the elastic force of the springs 15 and 16, but is not rotated or laterally displaced with respect to the base holding portion 10, and therefore, the welding gun 7 is not pressed during the pressing operation. The posture of No. 7 is reliably held at the desired welding site. Since the gun base 9 is supported by the springs 15 and 16, the pressure sensor 19 installed between the backing plate 18 and the gun base 9 does not receive a sudden pressure reaction force and is detected. The signal does not become unstable with shock.

加圧によりガン取付部8に作用した力は圧力センサ19で
検出され、それがストレインアンプなどを介して制御部
に入力される。この入力値がその溶接部位における所定
の加圧値になっていなければ、空間移動制御によって動
作する各駆動機構を加圧制御によって作動させ、第3図
の二点鎖線で示すフィードバック制御をかけながら、加
圧設定値22からの信号に一致するまで加圧操作が続けら
れる。
The force exerted on the gun mounting portion 8 by pressurization is detected by the pressure sensor 19 and is input to the control portion via a strain amplifier or the like. If this input value does not reach the predetermined pressurization value at the welded part, each drive mechanism operated by the space movement control is operated by the pressurization control, and the feedback control shown by the chain double-dashed line in FIG. 3 is performed. The pressurizing operation is continued until the signal from the pressurizing set value 22 matches.

設定値に到達するとその加圧力が保持され、溶接電圧を
印加して溶接される。その部位での溶接が完了すると切
換えロジック21が自動的にオフし、加圧制御のためのフ
ィードバックループは断たれ、教示されている次の溶接
部位に手首が空間移動制御によって変位され、同様の手
順による制御によって順次そのワークに対する作業が続
けられる。このようにして、ロボットアームや手首の空
間移動制御と溶接ガンの加圧制御とが、切り替え可能な
ひと纏まりの制御系でもって実行され、ロボット動作に
関連する制御系の簡素化が図られる。
When the set value is reached, the applied pressure is maintained, and welding voltage is applied to perform welding. When the welding at the site is completed, the switching logic 21 is automatically turned off, the feedback loop for pressurization control is broken, the wrist is displaced by the spatial movement control to the next welding site taught, and The work on the work is continued successively by the control by the procedure. In this way, the spatial movement control of the robot arm or wrist and the pressurization control of the welding gun are executed by a group of control systems that can be switched, and the control system related to the robot operation can be simplified.

以上の溶接作業において溶接部位での加圧力が同一であ
る場合もあるが、予め溶接部位ごとに異なる加圧力が教
示されたり別途入力されていると、ワークの各溶接部位
ごとに加圧力を変えることができる。その結果、ワーク
の剛性の大小などに応じた加圧が実現され、溶接精度の
確保や溶接作業の円滑化が図られる。このことから分か
るように、溶接ガンを加圧動作させるため手首にエアシ
リンダなどの独立した駆動装置を装着する必要がなく、
そのための周辺機器を省くことができる。その結果、ロ
ボットアームや手首を動作させる際に周囲の障害物を避
ける配慮が可及的に少なくなり、また、ロボット本体や
手首の小型化・軽量化が促進される。ロボット本体に大
きい負荷をかけることも防止され、複雑な形状のワーク
との干渉も回避することができる。
In the above welding work, the welding force may be the same at the welding site, but if different welding forces are taught or input separately in advance for each welding site, the welding force will be changed for each welding site of the workpiece. be able to. As a result, the pressurization according to the rigidity of the work is realized, and the welding accuracy is secured and the welding work is facilitated. As can be seen from this, it is not necessary to attach an independent drive device such as an air cylinder to the wrist to pressurize the welding gun,
Therefore, peripheral devices can be omitted. As a result, consideration for avoiding obstacles around the robot arm and wrist when operating is reduced as much as possible, and size reduction and weight reduction of the robot body and wrist are promoted. It is also possible to prevent a large load from being applied to the robot body, and it is possible to avoid interference with a work having a complicated shape.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の産業用ロボットにおける手首装置にお
ける溶接ガン取付部の断面構成図、第2図は本発明が適
用される産業用ロボットの手首部近傍の概略模式図、第
3図はロボットの制御系ブロック図である。 1……手首、2……ロボットアーム、7……溶接ガン、
9……ガン基台、10……基台保持部、11……スライダ、
12……スライド孔、15,16……スプリング、17……ワー
ク、18……当て板、19……圧力センサ、21……切換えロ
ジック。
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a welding gun mounting portion in a wrist device of an industrial robot of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of the vicinity of a wrist portion of an industrial robot to which the present invention is applied, and FIG. 3 is a robot. 3 is a control system block diagram of FIG. 1 ... wrist, 2 ... robot arm, 7 ... welding gun,
9 ... Gun base, 10 ... Base holder, 11 ... Slider,
12 …… Slide hole, 15,16 …… Spring, 17 …… Workpiece, 18 …… Patch plate, 19 …… Pressure sensor, 21 …… Switching logic.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 晋二 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 坂本 好隆 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−206177(JP,A) 特開 昭59−185581(JP,A) 実開 昭58−125677(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Shinji Fujita 1-1 Kawasaki-cho, Akashi-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries Ltd. Akashi factory (72) Inventor Yoshitaka Sakamoto 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Automobile Within the corporation (56) References JP 59-206177 (JP, A) JP 59-185581 (JP, A) Actual development Sho 58-125677 (JP, U)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ロボットアームの先端に装着した手首に溶
接ガンが取り付けられ、該手首が前記アームに対して回
動や曲げ等の動作をすることにより、前記溶接ガンの先
端をワークの所望する溶接部位に配置することができる
ようになっている産業用ロボットにおける手首装置にお
いて、 前記手首の先端部位には、前記溶接ガンを取り付けて固
定するガン基台が設けられ、 前記手首のロボットアーム側には基台保持部が設けられ
ると共に、該基台保持部の内部には前記溶接ガンの延び
る方向のスライド孔が形成され、 該スライド孔には摺動可能なスライダが嵌挿されると共
に該スライダの先端に前記ガン基台が固定されることに
より、該ガン基台は前記基台保持部に対してガン加圧方
向へのみ変位し手首に対して回動不能に支持され、 前記基台保持部内に、前記スライド孔と同心状に前記ガ
ン基台の後退変位を吸収するスプリングが介在され、 該スプリングの弾発力を伝達して前記溶接ガンに及ぼす
ための当て板と前記ガン基台との間に、ロボットの加圧
作動により前記溶接ガンに作用するワークからの加圧反
力を検出する圧力センサが設けられていることを特徴と
する産業用ロボットにおける手首装置。
1. A welding gun is attached to a wrist attached to the end of a robot arm, and the wrist makes a desired operation on the work by rotating, bending, or the like with respect to the arm. In a wrist device for an industrial robot that can be arranged at a welding site, a gun base for mounting and fixing the welding gun is provided at a tip part of the wrist, and a robot arm side of the wrist. Is provided with a base holding portion, and a slide hole in the extending direction of the welding gun is formed inside the base holding portion, and a slidable slider is fitted in the slide hole and the slider is inserted. By fixing the gun base to the tip of the base, the gun base is displaced only in the gun pressurizing direction with respect to the base holding part and is non-rotatably supported with respect to the wrist. A spring that absorbs the backward displacement of the gun base is concentric with the slide hole in the base holding part, and a pad plate and a gun base for transmitting the elastic force of the spring to the welding gun. A wrist device in an industrial robot, characterized in that a pressure sensor for detecting a pressure reaction force from a work acting on the welding gun by a pressure operation of the robot is provided between the base and the base.
【請求項2】ロボットアームの先端に装着した手首に溶
接ガンが取り付けられ、空間移動制御によって前記ロボ
ットアームの動作や前記手首の該アームに対する回動や
曲げ等を動作させる駆動機構により、前記溶接ガンの先
端をワークの所望する溶接部位に配置することができる
ようになっている産業用ロボットにおける手首装置の制
御方法において、 ロボットの空間移動制御により前記ロボットアームおよ
び前記手首を変位させ、前記溶接ガンがワーク上の所望
する溶接部位に到達すると、前記手首を変位させていた
空間移動制御に前記溶接ガンをワークに加圧させる加圧
制御を付加し、前記溶接ガンが溶接部位を加圧した時点
で弾発的に支持した該溶接ガンの後退を許容させると共
にその際に発生した加圧反力を検出し、その検出された
圧力値を加圧制御においてフィードバックさせながら、
前記溶接ガンの加圧力がその溶接部位における設定値と
なるまで、空間移動制御によって動作する駆動機構を用
いて加圧制御することを特徴とする産業用ロボットにお
ける手首装置の制御方法。
2. A welding gun is attached to a wrist attached to the tip of a robot arm, and the welding is performed by a drive mechanism for operating the robot arm and rotating and bending the wrist with respect to the arm by spatial movement control. A method for controlling a wrist device in an industrial robot, which is capable of arranging a tip of a gun at a desired welding portion of a work, wherein the robot arm and the wrist are displaced by spatial movement control of the robot, and the welding is performed. When the gun reaches a desired welding site on the work, pressure control for pressurizing the welding gun to the work is added to the space movement control that displaces the wrist, and the welding gun pressurizes the welding site. At this point, the retracting of the welding gun supported elastically was allowed, and the pressure reaction force generated at that time was detected. While feeding back the pressure value in pressurization control,
A method for controlling a wrist device in an industrial robot, wherein pressurization control is performed using a drive mechanism that operates by spatial movement control until the pressure applied by the welding gun reaches a set value at the welding site.
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