JPH10128549A

JPH10128549A - スポット溶接装置

Info

Publication number: JPH10128549A
Application number: JP8288657A
Authority: JP
Inventors: Teruo Segawa; 輝夫瀬川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 1998-05-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ガンユニットの姿勢に関わらずワークの変型
を防いで正確に溶接を行う。【解決手段】ロボットハンド１とガンユニット２の間
に間に介装されるとともに、可動電極６の変位方向に沿
ってガンユニット２をロボットハンド１に対して相対変
位可能に案内するリニアガイド２０と、ロボットハンド
１とガンユニット２の間に間に介装されてガンユニット
２を駆動する圧電素子アクチュエータ１０と、固定電極
６７に近接したガンユニット２に固設されて、固定電極
７とワークとの距離を検出するパネル位置検知センサ１
１と、この検出距離に基づいて固定電極７がワークに当
接する所定のゼロタッチ位置となるように圧電素子アク
チュエータ１０を駆動するコントローラ１２とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スポット溶接装置
の改良に関し、特に、固定側電極を正確に位置決め可能
なイコライズ機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から板状のワークを狭持、押圧、通
電するスポット溶接装置には、固定電極及び可動電極を
ロボットハンドに対して相対変位可能に支持してワーク
の成型誤差などを吸収するイコライズ機構が従来から知
られており、例えば、図２２、図２３に示すものがあ
る。

【０００３】これは、ロボットハンド１により駆動され
るガンユニット２’を示しており、ほぼ「Ｃ」型のアー
ム４の先端部に固定電極７を固設する一方、このアーム
４の基部３には固定電極７と接離可能な可動電極６を端
部に固設したエアシリンダ５が取り付けられる。

【０００４】そして、ロボットハンド１とアーム基部３
との間には、リニアガイド２０を介してアーム基部３に
沿う方向へ変位可能なロボットハンドブラケット２１が
介装されており、このロボットハンドブラケット２１に
は変位を選択的に規制する図示しないロック手段が収装
される。

【０００５】さらに、ロボットハンドブラケット２１と
アーム基部３の間には、アーム４をロボットハンド１側
（図中右側）へ付勢するバネ９５が配設され、ロック手
段が解除されると、アーム４はロボットハンド１側へ向
けて変位する。

【０００６】上記のようなスポット溶接装置で車体を構
成するパネル９０の溶接を行う場合、図２４のように、
ロック手段を作動させた状態でロボットハンド１を駆動
し、固定電極７をパネル９０に当接させて位置決めを行
ってから、ロック手段を解除するとともに、エアシリン
ダ５を伸長駆動して、バネ９５の付勢力とエアシリンダ
５の加圧力により、パネル９０を固定電極７と可動電極
６により狭持、押圧した後、通電してスポット溶接を行
う。

【０００７】上記位置決め動作は、ロボットハンド１の
ティーチング位置によって行われ、このティーチング位
置は、パネル９０が所定の位置に固定されているとき
に、固定電極７がパネル９０に接触し、かつ、パネル９
０を押圧しない位置に設定され、このような位置を以
下、固定電極７のゼロタッチ位置とする。

【０００８】このゼロタッチ位置でパネル９０が固定電
極７から離れている場合、図２４のように間隙δが生じ
るが、ロック手段の解除後にはバネ９５の付勢力で固定
電極７はアーム４とともに変位してパネル９０に当接す
ることができ、エアシリンダ５の加圧力と、バネ９５の
付勢力によって固定電極７と可動電極６はパネル９０を
狭持、押圧することができる。

【０００９】そして、溶接終了後には、ロック手段を作
動させるとともに、エアシリンダ５を収縮駆動してガン
ユニット２’をパネル９０から抜いて作業を終了する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、ワークの成形誤差や位置決め誤差あるいはロ
ボットハンド１の位置決め誤差等により、ゼロタッチ位
置で固定電極７とパネル９０との間に間隙δが発生した
場合、ロック機構を解除するとバネ９５の付勢力によっ
て固定電極７はパネル９０を押圧するため、パネル９０
が変形して組み立て精度を低下させてしまう場合があ
り、ガンユニット２’を水平方向で使用したとき、上記
間隙δによってパネル９０に加わる力（図中反力）は、
図２６に示すように間隙δ（図中ガンオフセット量）に
伴って増大する。

【００１１】また、上記のような溶接装置を鉛直方向で
使用する場合、図２５（Ａ）に示すように、ゼロタッチ
位置へ位置決め後、ロック手段９６を解除するとバネ９
５にはアーム４以下の自重が加わってアーム４が下が
り、図２５（Ｂ）のように間隙δを生じ、エアシリンダ
５を伸長させると可動電極６が間隙δに応じてパネル９
０を曲げてしまう場合があり、ガンユニット２’を鉛直
方向で使用したとき、間隙δによってパネル９０に加わ
る力（図中反力）は、図２７に示すように間隙δ（図中
ガンオフセット量）に伴って増大し、この自重下がりを
見込んでティーチング位置を設定すれば、ロック手段９
６を作動させた状態では固定電極７がパネル９０を突き
上げて変型させてしまうという問題があった。

【００１２】そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされ
たもので、ガンユニットの姿勢に関わらずワークの変型
を防いで正確に溶接を行うことが可能なスポット溶接装
置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ロボット
ハンドに取り付けられたガンユニットと、このガンユニ
ットに取り付けられるとともに、ワークへ向けて変位可
能に支持された可動電極と、同じくガンユニットに取り
付けられて前記可動電極と対向する位置に固設された固
定電極と、前記可動電極をワークへ向けて駆動するアク
チュエータとを備えたスポット溶接装置において、前記
ロボットハンドとガンユニットの間に間に介装されると
ともに、前記可動電極の変位方向に沿ってガンユニット
をロボットハンドに対して相対変位可能に案内するガイ
ド手段と、前記ロボットハンドとガンユニットの間に間
に介装されるとともに、前記可動電極の変位方向へガン
ユニットを駆動する圧電素子アクチュエータと、前記固
定電極に近接したガンユニットに固設されるとともに、
固定電極とワークとの距離を検出する距離検出手段と、
この検出距離に基づいて固定電極がワークに当接する所
定のゼロタッチ位置となるように前記圧電素子アクチュ
エータを駆動する制御手段とを備える。

【００１４】また第２の発明は、前記第１の発明におい
て、前記圧電素子アクチュエータは、複数の圧電素子を
直列的に収装するマウントと、このマウントを前記変位
方向へ案内する案内手段と、前記直列的に配設された圧
電素子のうちの一端をロボットハンド側に結合する固定
部材と、同じく圧電素子の他端をガンユニット側へ結合
する出力部材とを備える。

【００１５】また第３の発明は、前記第２の発明におい
て、前記圧電素子アクチュエータは、複数のマウントを
相対変位自在に支持する推力伝達板と、各マウントを直
列的に連結する結合部材を備える。

【００１６】また第４の発明は、前記第１の発明におい
て、前記距離検出手段は、所定の測定位置と退避位置と
の間を変位可能に支持されるとともに、この距離検出手
段を駆動する第２のアクチュエータを設ける。

【００１７】

【発明の効果】したがって、第１の発明は、可動電極の
変位方向に沿ってガンユニットはロボットハンドに対し
て相対変位可能に取り付けられ、圧電素子アクチュエー
タの駆動に応じて固定電極がワークと当接するゼロタッ
チ位置へイコライズすることができ、このイコライズ動
作は、検出距離に応じて圧電素子アクチュエータの駆動
が行われるため、前記従来例のようにガンユニットのイ
コライズ動作時に固定電極がパネルを押圧して変形させ
るのを確実に防止でき、スポット溶接の品質及び精度を
向上させることが可能となり、このイコライズ動作は、
圧電素子アクチュエータによって行われるため、前記従
来例のように、ガンユニットの姿勢によって設定を変更
する必要はなく、任意の姿勢で正確かつ迅速にイコライ
ズ動作を行うことが可能となって、溶接装置の汎用性及
び生産性を向上させることができる。

【００１８】また第２の発明は、複数の圧電素子をマウ
ントに収装して直列的に接続することで、圧電素子アク
チュエータの全長を短縮しながら所望の変位量を確保で
き、また、このマウントを所定の変位方向へ案内する案
内手段を設けることで、所定の変位方向に圧電素子を膨
張させて、効率よく圧電素子アクチュエータの伸縮駆動
を行うことができ、ガンユニットの駆動を小型、軽量の
圧電素子アクチュエータで容易かつ正確に行うことが可
能となるのである。

【００１９】また、第３の発明は、推力伝達板を介して
相対変位可能に支持された複数のマウントは、結合部材
により直列的に連結されるため、圧電素子アクチュエー
タの全長をさらに短縮しながら所望の変位量を容易に確
保でき、圧電素子アクチュエータをさらに小型化する事
ができる。

【００２０】また、第４の発明は、距離検出手段は所定
の測定位置でワークと固定電極の距離を検出し、圧電素
子アクチュエータによってイコライズを行った後、所定
の退避位置へ変位した後に溶接を行うことで、距離検出
手段をスパッタや熱等から保護することができ、装置の
耐久性を確保することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２２】図１〜図１０は、車体の溶接ラインに配設
されるスポット溶接装置へ本発明を適用した一例を示
し、ガンユニット２はロボットハンド１によって３次元
空間内の任意の位置及び方向へ駆動されるもので、この
ガンユニット２によってスポット溶接を施すワークとし
ては、前記従来例と同じく車体を構成するパネル９０同
士を接合するものである。

【００２３】ロボットハンド１により駆動されるガンユ
ニット２は、固定電極７と可動電極６を備えたエアシリ
ンダ５を支持するほぼ「Ｃ」型のアーム４と、このアー
ム４をロボットハンド１に対して相対変位可能に支持す
るガイド手段としてのリニアガイド２０及びロボットハ
ンドブラケット２１と、アーム４を駆動する圧電素子ア
クチュエータ１０から構成される。

【００２４】アーム４は先端部（図１、図２の左側端
部）に固定電極７を固設する一方、このアーム４の基部
３（図１、図２の右側）には、固定電極７と接離可能な
可動電極６を端部に固設したエアシリンダ５が取り付け
られる。

【００２５】そして、ロボットハンド１とアーム基部３
との間には、リニアガイド２０を介してエアシリンダ５
の軸方向へ所定の範囲で相対変位可能なロボットハンド
ブラケット２１が介装され、ロボットハンド１はロボッ
トハンドブラケット２１に結合される一方、リニアガイ
ド２０はアーム基部３に結合される。

【００２６】そして、アーム基部３とロボットハンドブ
ラケット２１の間には、アーム４をリニアガイド２０に
沿って駆動する圧電素子アクチュエータ１０が介装され
る。

【００２７】圧電素子アクチュエータ１０は、図５〜図
１０に示すように、筒状のケーシング３２内に収装され
た４本の圧電素子４０〜４３を主体に構成されており、
ケーシング３２は固定側ブラケット３０、３０を介して
ロボットハンドブラケット２１に結合され、圧電素子４
０〜４３の出力端４５に締結された可動側ブラケット３
１、３１が、アーム基部３の側方に突設されたブラケッ
ト結合部２２、２２に結合され、圧電素子アクチュエー
タ１０によってアーム４は駆動可能となる。

【００２８】圧電素子アクチュエータ１０は、「Ｓ」字
状の上部マウント３６、下部マウント３７に形成された
切り欠き部３８に圧電素子４０〜４３を収装しており、
上部マウント３６と下部マウント３７の間には、図中右
側端部に結合部材３５を備えた推力伝達板３４が介装さ
れ、上部マウント３６と下部マウント３７は相対変位可
能に収装される。

【００２９】ここで、上部マウント３６に収装された圧
電素子４０は、図中左端を固定端４４に、右端を切り欠
き部３８内周にそれぞれ結合され、固定部材としての固
定端４４はボルト４４Ａ（図８参照）を介してケーシン
グ３２の天板３２Ｕに締結される。

【００３０】圧電素子４０と平行して上部マウント３６
に収装された圧電素子４１は、図中左端を切り欠き部３
８内周に、右端を結合部材３５にそれぞれ結合される。

【００３１】一方、下部マウント３７に収装された圧電
素子４２は、図中左端を切り欠き部３８内周に、右端を
結合部材３５にそれぞれ結合され、この圧電素子４２平
行して下部マウント３７に収装された圧電素子４３は、
図中左端を出力端４５に、右端を切り欠き部３８内周に
それぞれ結合され、図６に示すように、出力部材として
の出力端４５はボルト４５Ａ（図６参照）を介して可動
側ブラケット３１、３１の連結部３１Ａに結合される。

【００３２】そして、圧電素子４０〜４３へ通電してい
ない初期位置は、例えば、図７、図１１に湿すように、
出力端４５と固定端４４の図中左側の端面が同一直線上
となる位置に設定される。

【００３３】圧電素子４０〜４３は、推力伝達板３４の
結合部材３５及び上部マウント３６、下部マウント３７
を介してケーシング３２に固定される固定端４４からア
ーム基部３側に結合される出力端４５まで、直列的に圧
電素子４０〜４３が連結されるため、上部マウント３６
または下部マウント３７の圧電素子４０〜４３の推力を
アーム基部３へ伝達することができる。なお、これら圧
電素子４０〜４３は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコ
ン酸鉛）系セラミック、ＰＭＮ（ニオブ酸マグネシウム
酸鉛）系セラミックなどから構成され、電圧印加による
体積変化は全長の１％程度であるが、複数の圧電素子を
直列的に連結することにより、図１１に示す初期位置か
ら図中右または左方向へ所望の変位量ΔＬを得ることが
でき、この変位量に応じてアーム４をエアシリンダ５の
軸方向へ駆動可能となる。

【００３４】ここで、ケーシング３２は天板３２Ｕ、底
板３２Ｌ及び側板３２Ｓ、３２Ｓから形成された方形断
面の筒状に構成され、側板３２Ｓ、３２Ｓの内周には凹
部からなるリニアガイド３３、３３が固設され、上部マ
ウント３６と下部マウント３７の側面にはリニアガイド
３３の凹部と係合する凸状の摺動部３９が形成され、ケ
ーシング３２内部に収装された上部マウント３６、下部
マウント３７及び推力伝達板３４はリニアガイド３３に
案内されて摺動可能となり、ケーシング３２を筒状とす
ることで、圧電素子の体積膨張をリニアガイド３３に沿
う方向へ導き、出力端４５を伸縮駆動することができる
のである。なお、ケーシング３２をロボットハンドブラ
ケット２１に結合する固定側ブラケット３０、３０は側
板３２Ｓ、３２Ｓに結合される。

【００３５】一方、アーム４の端部に固設された固定電
極７の近傍には、図１、図２のように、固定電極７の先
端からワークまでの距離を検出するパネル位置検知セン
サ１１が配設される。

【００３６】図１５に示すように、ブラケット５２を介
して固定電極７近傍のアーム４に取り付けられたエアシ
リンダ５３の可動端にはフレーム５４が固設されてお
り、パネル位置検知センサ１１はこのフレーム５４に支
持され、エアシリンダ５３の伸縮に応じてパネル位置検
知センサ１１は固定電極７に近接した測定位置と、固定
電極７から所定距離だけ離れた退避位置との間で変位可
能となる。

【００３７】なお、退避位置は、溶接時に発生するスパ
ッタや熱等によりパネル位置検知センサ１１が損傷を受
けないような位置に予め設定される。

【００３８】そして、パネル位置検知センサ１１は、ワ
ークとしてのパネル９０と対向する位置にレーザ発光部
５０とレーザ受光部５１を配設し、パネル９０へ向けて
照射したレーザ光線によって、固定電極７の先端からパ
ネル９０までの距離δを検出する。

【００３９】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００４０】まず、図示しないクランプ等によりワーク
としてのパネル９０を所定の位置へ位置決めした後、ロ
ボットハンド１を所定のティーチング位置まで駆動する
と、相互に対向した固定電極７と可動電極６の間にパネ
ル９０が介装されて、このティーチング位置は、固定電
極７がパネル９０に接触し、かつ、パネル９０を押圧し
ない位置に設定され、このような固定電極７の接触位置
を、以下、ゼロタッチ位置とする。

【００４１】次に、図１６（Ａ）に示すように、エアシ
リンダ５３を収縮駆動してパネル位置検知センサ１１
を、固定電極７に近接した所定の測定位置へ変位させて
から、上記レーザ発光部５０が照射したレーザ光線の反
射光より固定電極７の先端からパネル９０までの距離δ
を測定する。

【００４２】コントローラ１２は、パネル位置検知セン
サ１１が測定した固定電極７先端からパネル９０までの
距離δが、所定の距離δ₀に等しくない場合には、圧電
素子アクチュエータ１０を駆動して、固定電極７がパネ
ル９０に接触し、かつ、パネル９０を押圧しないゼロタ
ッチ位置となるようアーム４をシフトさせるため、シフ
ト量Δを演算する。

【００４３】図１７（Ａ）のように、距離δ＝δ₀の場
合には、ティーチング位置＝ゼロタッチ位置であるた
め、アーム４のシフトは必要としない。したがって、圧
電素子アクチュエータ１０への通電は行わず、図１１の
ように初期位置を保持した状態で、図１６（Ｂ）のよう
にシリンダ５３を伸長駆動してパネル位置検知センサ１
１を退避位置へ変位させてから、図１６（Ｃ）のように
エアシリンダ５を伸長駆動して、可動電極６と固定電極
７でパネル９０を狭持、押圧、通電して溶接を行う。

【００４４】溶接終了後は、エアシリンダ５を収縮駆動
した後、ロボットハンド１を所定の原点に復帰させて１
サイクルを終了する。

【００４５】一方、図１７（Ｂ）、（Ｃ）のようにロボ
ットハンド１のティーチング位置が、固定電極７のゼロ
タッチ位置と一致しない場合には、コントローラ１２が
演算したシフト量Δに応じて圧電素子アクチュエータ１
０を駆動して、固定電極７をゼロタッチ位置へ補正する
イコライズ動作が行われる。

【００４６】パネル位置検知センサ１１が検出した距離
δとシフト量Δの関係は、 Δ＝δ−δ₀ で表され、図１７（Ｂ）のように、パネル９０が可動電
極６側に位置する場合では、ティーチング位置の固定電
極７とパネル９０との間に間隙が生じ、このとき検出し
た距離をδ₁とすると、シフト量Δは正の値となる。

【００４７】シフト量Δが正の場合、図１１のように初
期位置にある圧電素子アクチュエータ１０の駆動は、図
１２に示すように、上部マウント３６に取り付けられた
圧電素子４０、４１にのみ通電することで、出力端４５
を図中右側へ、すなわち、アーム４を可動電極６側の正
方向（図中＋方向）へ変位させて、固定電極７をゼロタ
ッチ位置へイコライズすることができるのである。

【００４８】また、図１７（Ｃ）のように、パネル９０
が固定電極７側に位置する場合では、ティーチング位置
の固定電極７はパネル９０に係止され、このとき検出し
た距離をδ₂とすると、シフト量Δは負の値となる。

【００４９】シフト量Δが負の場合、図１１のように初
期位置にある圧電素子アクチュエータ１０の駆動は、図
１３に示すように、下部マウント３７に取り付けられた
圧電素子４２、４３にのみ通電することで、出力端４５
を図中左側へ、すなわち、アーム４を固定電極７側の負
方向（図中−方向）へ変位させて、固定電極７をゼロタ
ッチ位置へイコライズすることができるのである。

【００５０】こうして、パネル位置検知センサ１１が検
出したパネル９０までの距離δから演算したシフト量Δ
に応じて、圧電素子アクチュエータ１０を駆動すること
で、固定電極７がパネル９０に接触し、かつ、パネル９
０を押圧しないゼロタッチ位置へ補正することができ
る。

【００５１】ここで、圧電素子アクチュエータ１０の動
作について説明すると、まず、上部マウント３６の圧電
素子４０、４１にのみ通電すると、図１２のように、圧
電素子４０、４１はＳ字状の上部マウント３６の切り欠
き部３８から突出する方向に膨張し、リニアガイド３３
に沿ってそれぞれΔｌ₁、Δｌ₂ずつ伸長し、圧電素子ア
クチュエータ１０の変位量は＋ΔＬ＝Δｌ₁＋Δｌ₂とな
って、固定電極７が可動電極６に近接する正方向にアー
ム４が駆動される。

【００５２】一方、下部マウント３７の圧電素子４２、
４３にのみ通電すると、図１３のように、圧電素子４
２、４３はＳ字状の下部マウント３７の切り欠き部３８
から突出する方向に膨張し、リニアガイド３３に沿って
それぞれΔｌ₁、Δｌ₂ずつ伸長し、圧電素子アクチュエ
ータ１０の変位量は−ΔＬ＝Δｌ₁＋Δｌ₂となって、固
定電極７が可動電極６から遠ざかる負方向にアーム４が
駆動される。なお、本実施形態では、圧電素子の膨張量
はΔｌ₁＝Δｌ₂に設定される。

【００５３】また、すべての圧電素子４０〜４３に通電
した場合では、上部マウント３６側と下部マウント３７
側の変位量は等しく、かつ、方向が相互に逆となるた
め、出力端４５は初期位置を保持してアーム４は変位し
ない。

【００５４】このように、Ｓ字状の上部マウント３６、
下部マウント３７に形成した複数の切り欠き部３８へ圧
電素子４０〜４３を収装するとともに、推力伝達板３４
を介して２組に分割した圧電素子の両端を直列的に連結
することで、圧電素子アクチュエータ１０の全長を短縮
しながら所望の変位量を得ることができ、また、上部マ
ウント３６及び下部マウント３７を筒状のケーシング３
２へ摺動自在に収装することで、図１４に示すように、
ケーシング３２の幅方向｛図１４（Ｂ）、（Ｃ）｝への
圧電素子の体積膨張を規制して、ケーシング３２の開口
方向へのみに伸縮させることができ、効率よく圧電素子
アクチュエータ１０の駆動を行うことができ、アーム４
の駆動を小型、軽量のアクチュエータで容易かつ正確に
行うことが可能となるのである。

【００５５】そして、圧電素子アクチュエータ１０は、
エアシリンダなどのアクチュエータに比して小型、軽量
に構成できるとともに、印加電圧に応じて変位量の制御
を迅速かつ容易に行うことができ、パネル９０の位置を
検出するパネル位置検知センサ１１の検出距離δに応じ
て固定電極７の位置を補正し、スポット溶接ガンユニッ
ト２のイコライズ動作時に固定電極７がパネル９０を押
圧して変形させるのを確実に防止でき、前記従来例に比
してスポット溶接の品質及び精度を向上させることが可
能となるのである。

【００５６】また、固定電極７のイコライズ動作は、圧
電素子アクチュエータ１０によって行われるため、前記
従来例のように、ガンユニット２の姿勢によって設定を
変更する必要はなく、任意の姿勢で正確かつ迅速にイコ
ライズ動作を行うことができ、生産性及び汎用性を向上
させることができるのである。

【００５７】さらに、上記圧電素子アクチュエータ１０
は、小型軽量であるため、図２１に示すように、前記従
来例のガンユニット２’のバネ９５に代わって置き換え
ることも可能であり、バネ９５に代わって圧電素子アク
チュエータ１０を配設するとともに、パネル位置検知セ
ンサ１１を固定電極７近傍のアーム４に固設すればよ
く、既存設備を流用することが可能となって設備投資の
増大を抑制しながら、生産性を向上させることができ
る。

【００５８】図１８〜図２０は第２の実施形態を示し、
前記第１実施形態のパネル位置検知センサ１１を渦電流
式に置き換えたもので、その他の構成は前記第１実施形
態と同様である。

【００５９】アーム４の端部に固設された固定電極７の
近傍に固設されたパネル位置検知センサ１１’は、ブラ
ケット６３を介して固定電極７近傍のアーム４に取り付
けられたエアシリンダ６１の可動端にはフレーム６２が
固設されており、パネル位置検知センサ１１’はこのフ
レーム６２に支持され、エアシリンダ６１の伸縮に応じ
てパネル位置検知センサ１１’は固定電極７に近接した
測定位置と、固定電極７から所定距離だけ離れた退避位
置との間で変位可能となる。なお、退避位置は、上記と
同様に、溶接時に発生するスパッタや熱等によりパネル
位置検知センサ１１’が損傷を受けないような位置に予
め設定される。

【００６０】パネル位置検知センサ１１は、ワークとし
てのパネル９０と接離可能な位置に軸方向へ変位可能な
コイル６４と連結したプッシュロッド６０が配設されて
おり、このコイル６４の内周には、図１８（Ｄ）のよう
にフレーム６２側に固定された鉄心６５が挿入され、コ
イル６４の磁界内に鉄心６５が入る量に応じて発生する
誘導電流の変化からプッシュロッド６０の変位量δを検
出するものである。なお、プッシュロッド６０は図示し
ないバネなどによって突出方向、すなわちパネルへ向け
て付勢され、コイル６４の通電によって収縮する。

【００６１】このような接触式のパネル位置検知センサ
１１’によるパネル位置の検出は、ロボットハンド１を
所定のティーチング位置まで駆動して、図１９（Ａ）に
示すように、エアシリンダ６１を収縮駆動してパネル位
置検知センサ１１を、固定電極７に近接した所定の測定
位置へ変位させてから、コイル６４への通電を遮断して
プッシュロッド６０を伸長させてパネル９０に当接させ
る。そして、上記鉄心６５に流れる誘導電流に基づいて
固定電極７の先端からパネル９０までの距離δを測定す
る。

【００６２】コントローラ１２は、パネル位置検知セン
サ１１’が測定した固定電極７先端からパネル９０まで
の距離δが、所定の距離δ₀に等しくない場合には、演
算したシフト量Δより圧電素子アクチュエータ１０を駆
動して、固定電極７がゼロタッチ位置となるようアーム
４を変位させてイコライズ動作を行った後、図１９
（Ｂ）のようにシリンダ６１を伸長駆動してパネル位置
検知センサ１１’を退避位置へ変位させるとともに、コ
イル６４へ通電してパネル９０から離れた所定の位置へ
プッシュロッド６０を収縮させる。

【００６３】そして、図１９（Ｃ）のようにエアシリン
ダ５を伸長駆動して、可動電極６と固定電極７でパネル
９０を狭持、押圧、通電して溶接を行う。

【００６４】溶接終了後は、エアシリンダ５を収縮駆動
した後、ロボットハンド１を所定の原点に復帰させて１
サイクルを終了する。

【００６５】なお、シフト量Δの演算は、図２０に示す
ように、前記第１実施例と同様に行われ、パネル９０の
位置に応じた正または負のシフト量Δを得ることができ
る。

【００６６】このような接触式のパネル位置検知センサ
１１’を用いることで、装置の製造コストを低減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すスポット溶接装置の
概略構成図。

【図２】同じく正面図である。

【図３】同じく図２のＡ矢視図である。

【図４】アーム及びロボットハンドと圧電素子アクチュ
エータの関係を示す斜視図である。

【図５】同じくアーム及びロボットハンドと圧電素子ア
クチュエータの関係を示す分解斜視図である。

【図６】圧電素子アクチュエータの分解斜視図である。

【図７】同じく圧電素子アクチュエータの要部を示す斜
視図である。

【図８】同じく図５のＢ−Ｂ矢示断面図である。

【図９】同じく図５のＣ−Ｃ矢示断面図である。

【図１０】圧電素子アクチュエータの内部を示す分解斜
視図である。

【図１１】同じく圧電素子アクチュエータの初期位置を
示す説明図で、（Ａ）は概略断面図、（Ｂ）は概略平面
図である。

【図１２】同じく上段の圧電素子を伸長駆動した場合の
説明図で、（Ａ）は概略断面図、（Ｂ）は概略平面図あ
る。

【図１３】同じく下段の圧電素子を伸長駆動した場合の
説明図で、（Ａ）は概略断面図、（Ｂ）は概略底面図で
ある。

【図１４】同じく圧電素子アクチュエータの要部平面図
で、（Ａ）は圧電素子の軸方向の体積膨張を、（Ｂ）は
圧電素子の横方向の体積膨張を、（Ｃ）は同じく圧電素
子の横方向の体積膨張の様子を示す。

【図１５】非接触式のパネル位置検知センサの側面図で
ある。

【図１６】パネル位置検知センサの動作を示し、（Ａ）
は計測状態、（Ｂ）は待避、イコライズ状態、（Ｃ）は
溶接状態である。

【図１７】パネル位置検知センサの検出値と圧電素子ア
クチュエータによる補正量Δの関係を示す説明図で、
（Ａ）はゼロタッチ位置状態、（Ｂ）はパネルが可動電
極側にずれた状態、（Ｃ）はパネルが固定電極側にずれ
た状態である。

【図１８】第２の実施形態を示す接触式パネル位置検知
センサで、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は
平面図、（Ｄ）は鉄心及びコイルの関係を示す図であ
る。

【図１９】パネル位置検知センサの動作を示し、（Ａ）
は計測状態、（Ｂ）は退避、イコライズ状態、（Ｃ）は
溶接状態である。

【図２０】パネル位置検知センサの検出値と圧電素子ア
クチュエータによる補正量Δの関係を示す説明図で、
（Ａ）はゼロタッチ位置状態、（Ｂ）はパネルが可動電
極側にずれた状態、（Ｃ）はパネルが固定電極側にずれ
た状態である。

【図２１】従来のスポット溶接装置へ圧電素子アクチュ
エータ及びパネル位置検知センサを付加する場合の概略
斜視図である。

【図２２】従来例を示し、イコライズ機構を備えたスポ
ット溶接装置の概略斜視図である。

【図２３】同じく、イコライズ機構の概略図である。

【図２４】同じく、イコライズ機構のオフセット量δを
示す概略図である。

【図２５】同じく、イコライズ機構の動作を示し、
（Ａ）はイコライズ機構のロック状態、（Ｂ）はロック
機構の解除状態をそれぞれ示す。

【図２６】溶接装置を水平方向で使用した場合に、オフ
セット量とガンに加わる反力の関係を示すグラフで、図
中「ＳＯＦＴ」は加圧エアを絞った場合を、「ＮＯＲＭ
ＡＬ」は絞らなかった場合を示す。

【図２７】溶接装置を垂直方向で使用した場合に、オフ
セット量とガンに加わる反力の関係を示すグラフで、図
中「ＳＯＦＴ」は加圧エアを絞った場合を、「ＮＯＲＭ
ＡＬ」は絞らなかった場合を示す。

【符号の説明】

１ロボットハンド２ガンユニット３アーム基部４アーム５エアシリンダ６可動電極７固定電極１０圧電素子アクチュエータ１１パネル位置検知センサ１２コントローラ２０リニアガイド２１ロボットハンドブラケット２２ブラケット結合部３０固定側ブラケット３１可動側ブラケット３１Ａ結合部材３２ケーシング３２Ｕ天板３２Ｌ底板３２Ｓ側壁３３リニアガイド３４推力伝達板３５結合部材３６上部マウント３７下部マウント３８切り欠き部３９摺動部４０〜４３圧電素子４４固定端４５出力端５０レーザ発光部５１レーザ受光部５２ブラケット５３エアシリンダ５４フレーム６０プッシュロッド６４コイル６５鉄心６１エアシリンダ６２フレーム６３ブラケット９０パネル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボットハンドに取り付けられたガンユ
ニットと、このガンユニットに取り付けられるととも
に、ワークへ向けて変位可能に支持された可動電極と、
同じくガンユニットに取り付けられて前記可動電極と対
向する位置に固設された固定電極と、前記可動電極をワ
ークへ向けて駆動するアクチュエータとを備えたスポッ
ト溶接装置において、前記ロボットハンドとガンユニットの間に間に介装され
るとともに、前記可動電極の変位方向に沿ってガンユニ
ットをロボットハンドに対して相対変位可能に案内する
ガイド手段と、前記ロボットハンドとガンユニットの間に間に介装され
るとともに、前記可動電極の変位方向へガンユニットを
駆動する圧電素子アクチュエータと、前記固定電極に近接したガンユニットに固設されるとと
もに、固定電極とワークとの距離を検出する距離検出手
段と、この検出距離に基づいて固定電極がワークに当接する所
定のゼロタッチ位置となるように前記圧電素子アクチュ
エータを駆動する制御手段とを備えたことを特徴とする
スポット溶接装置。
【請求項２】前記圧電素子アクチュエータは、複数の
圧電素子を直列的に収装するマウントと、このマウント
を前記変位方向へ案内する案内手段と、前記直列的に配
設された圧電素子のうちの一端をロボットハンド側に結
合する固定部材と、同じく圧電素子の他端をガンユニッ
ト側へ結合する出力部材とを備えたことを特徴とする請
求項１に記載のスポット溶接装置。
【請求項３】前記圧電素子アクチュエータは、複数の
マウントを相対変位自在に支持する推力伝達板と、各マ
ウントを直列的に連結する結合部材を備えたことを特徴
とする請求項２に記載のスポット溶接装置。
【請求項４】前記距離検出手段は、所定の測定位置と
退避位置との間を変位可能に支持されるとともに、この
距離検出手段を駆動する第２のアクチュエータを設けた
ことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接装置。