JPH10249539A - 溶接ロボットのティーチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガン本体に、ガン本体に対し不動の固定電極
チップ（下チップ）と、加圧源により開閉動作される可
動電極チップ（上チップ）とを設け、ガン本体をガン支
持ブラケットに対し駆動源によってイコライズ動作させ
るようにした溶接ガンを搭載した溶接ロボットのティー
チングに際し、溶接ガンに対するガン開閉方向のワーク
の位置を検出し得るようにする。 【解決手段】 駆動源によるガン本体の移動で下チップ
を所定の設定位置から所定の設定速度で閉じ動作させる
と共に、上チップを加圧源によりガン本体に対し前記設
定速度に等しい相対速度で閉じ方向に移動させる。下チ
ップがワークに接触したところで下チップを停止し、そ
の後、上チップがワークに当接して、加圧源の駆動トル
クがリミッタ値に上昇したとき、その時点での下チップ
の位置をワークの位置を表わすティーチングデータとし
て記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動作端にスポット
溶接ガンを取付けた溶接ロボットのティーチング方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スポット溶接ガンとして、特開平
６−３２８２６７号公報に見られるように、ガン本体
に、ガン本体に対し不動の固定電極チップと、加圧源に
よって開閉動作される可動電極チップとを設け、ガン本
体をガン支持ブラケットに対し前記両電極チップの対向
方向に駆動源によって移動可能としたものは知られてい
る。

【０００３】この種のスポット溶接ガンはガン支持ブラ
ケットにおいて溶接ロボットの動作端に取付けられる。
そして、ティーチングに際しては、スポット溶接ガンを
手動操作でワークの各打点位置に順に移動し、各打点位
置において、加圧源により可動電極チップを閉じ方向に
移動させると共に、駆動源によるガン本体の移動で固定
電極チップを閉じ方向に移動させて、ワークを両電極チ
ップ間に挟み、この挟圧点がワークの正規の打点に合致
したところでロボットの各軸の位置データをその打点の
ティーチングデータとして記憶させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記スポット溶接ガン
は、駆動源によるガン本体の移動でイコライズ機能が得
られるため、ガン開放状態で前記両電極チップ間にワー
クが挿入されていればガン閉時にワークを加圧して溶接
を行うことができる。そのため、従来のティーチングで
は、ワーク加圧方向のスポット溶接ガンの位置は、ガン
開放状態で両電極チップ間にワークが挿入されている限
り良いとして、特に監視していない。

【０００５】ところで、実際の溶接作業に際しては、ガ
ン閉動作に要する時間を短縮して、且つ、チップの打撃
によるワークの変形を防止するため、各電極チップをワ
ークに或る程度近づくまで比較的高速で閉じ、その後低
速で閉じ動作させることが望まれる。

【０００６】然し、上記従来のティーチング方法では、
溶接ロボットの稼働時、開放状態の両電極チップ間にワ
ークが挿入されるとしても、ワークが一方の電極チップ
側に偏倚して、該電極チップが高速移動中にワークに当
接し、ワークの変形を生ずる可能性がある。

【０００７】このような不具合を解消するには、ワーク
の位置に応じてチップの速度切換位置を変更したり、ス
ポット溶接ガンのワークに対する加圧方向の位置を補正
するといった対策が必要になる。

【０００８】本発明は、ワークが両電極チップ間のどの
ような位置に存するかをティーチング時に検出して、こ
れをティーチングデータとして記憶し、上記の対策を講
ぜられるようにしたティーチング方法を提供することを
課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、ガン本体に、ガン本体に対し不動の固
定電極チップと、加圧源によって開閉動作される可動電
極チップとを設け、ガン本体をガン支持ブラケットに対
し前記両電極チップの対向方向に駆動源によって移動可
能としたスポット溶接ガンをガン支持ブラケットにおい
てロボットの動作端に取付けて成る溶接ロボットのティ
ーチング方法において、スポット溶接ガンをワークの各
打点位置に移動させて溶接ロボットのティーチングを行
う際に、各打点位置において、駆動源によるガン本体の
移動で固定電極チップをワークに接近する閉じ方向に所
定の設定速度で移動させると共に、加圧源により可動電
極チップをガン本体に対し前記設定速度に等しい相対速
度で閉じ方向に移動させ、固定電極チップのワークへの
接触時点を検出して、固定電極チップをこの接触時点の
位置に保持したまま可動電極チップをワークに当接させ
てワークを加圧し、ワーク加圧時の下チップの位置をテ
ィーチングデータとして記憶する。

【００１０】可動電極チップのワークに対する移動速度
は、可動電極チップのガン本体に対する移動速度からガ
ン本体、即ち、固定電極チップの移動速度を減算した値
になる。従って、本発明によれば、固定電極チップがワ
ークに接触して停止するまで可動電極チップはワークに
対し動かず、固定電極チップが可動電極チップに先行し
てワークに当接する。

【００１１】かくて、可動電極チップからの加圧力によ
るワークの撓みを生じない状態で固定電極チップがワー
クに接触する。また、固定電極チップはワークへの接触
時点の位置に保持されるため、固定電極チップからの加
圧力によるワークの撓みも生じず、この状態で可動電極
チップがワークに当接してワークが加圧される。そし
て、ワークの接合面間に隙間があっても、ワークの加圧
によって隙間が押し潰され、この際、加圧反力によるガ
ン本体の移動で隙間の減少に追従して固定電極チップが
動く。

【００１２】従って、ワーク加圧時の固定電極チップの
位置は、撓みや接合面間の隙間が無い状態でのワークの
位置を正確に表わすことになり、この位置をティーチン
グデータとして記憶することにより、各電極チップの速
度切換位置やスポット溶接ガンの位置を適切に補正し
て、ワークの溶接を良好に行うことができる。

【００１３】尚、固定電極チップのワークへの接触時点
を検出するには、駆動源の駆動力の上限値を、固定電極
チップがワークに軽く接触したところでガン本体の移動
が制止されるような値に設定し、ガン本体の移動速度を
検出して、この移動速度が零になった時点を前記接触時
点として検出し、或いは、駆動源の駆動負荷を検出し、
駆動負荷が増加した時点を前記接触時点として検出すれ
ば良い。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１を参照して、Ｒは溶接ロボッ
トであり、該ロボットＲの動作端の手首部Ｒａにスポッ
ト溶接ガンＧを搭載し、溶接ロボットＲの動作でスポッ
ト溶接ガンＧをワークＷの各打点位置に移動し、ワーク
Ｗのスポット溶接を行う。

【００１５】スポット溶接ガンＧは、図２に明示する如
く、手首部Ｒａに取付けたガン支持ブラケット１に上下
動自在に支持されるガン本体２を備えている。ガン本体
２には、下方にのびるＣ形ヨーク２ａが取付けられてお
り、該ヨーク２ａの下部先端に固定電極チップたる下チ
ップ３が取付けられている。また、ガン本体２の上端に
は、サーボモータから成る加圧源４が搭載されており、
加圧源４によりガン本体２内のボールねじ機構を介して
上下動されるロッド４ａをガン本体２の下方に突出さ
せ、ロッド４ａの下端に、下チップ３に対向させて、可
動電極チップたる上チップ５を取付けている。

【００１６】ガン本体２は、図３に示す如く、ガン支持
ブラケット１に固定した上下方向に長手の１対のガイド
バー１ａ，１ａに摺動自在に支持されている。そして、
ガン支持ブラケット１の上端にサーボモータから成る駆
動源６を搭載し、駆動源６に連結されるボールねじ６ａ
をガン本体２に固定のナット６ｂに螺挿してボールねじ
機構を構成し、駆動源６によりガン本体２を上下動させ
るようにしている。尚、このボールねじ機構はガン本体
２の重量がナット６ｂとボールねじ６ａとを介して駆動
源６に逆転トルクとして作用するように構成されてい
る。

【００１７】加圧源４と駆動源６とはガンコントローラ
７によって制御されるようになっており、スポット溶接
ガンＧがワークＷの打点位置に到達したとき、ロボット
コントローラ８からの加圧指令を受けて加圧源４と駆動
源６とを作動させ、下チップ３と上チップ５とを夫々の
開放位置から閉じ動作させる。

【００１８】ロボットコントローラ８には、スポット溶
接ガンＧをワークＷの各打点位置に移動させるのに必要
なティーチングデータが格納されている。以下、ティー
チングデータを得るためのティーチング作業について説
明する。

【００１９】ティーチング時は、溶接ロボットＲをティ
ーチングボックス（図示せず）による手動操作で動作さ
せてスポット溶接ガンＧをワークＷの各打点位置に移動
し、各打点位置において、スポット溶接ガンＧの両チッ
プ３，５を閉じてワークＷを挟圧し、この挟圧点がワー
クＷの所要の打点に合致したところで、溶接ロボットＲ
の各軸の位置データをこの打点に対応するティーチング
データとして記憶する。

【００２０】ティーチング時のスポット溶接ガンＧの閉
じ動作は、ガンコントローラ７により図４に示す手順で
行われるもので、以下その詳細を説明する。

【００２１】先ず、駆動源６によりガン本体２を介して
下チップ３を所定の設定位置に移動して静止させておき
（Ｓ１）、ティーチングボックスの加圧ボタンが操作さ
れたとき（Ｓ２）、駆動源６によるガン本体２の上動で
下チップ３を設定位置から所定の設定速度ＶＳで上昇さ
せると共に、加圧源４により上チップ５をガン本体２に
対し前記設定速度ＶＳに等しい相対速度で下降させる
（Ｓ３）。そして、下チップ３がワークＷに接触したと
き（Ｓ４）、ガン本体２、即ち、下チップ３を停止し、
下チップ３をワークＷへの接触時点の位置に保持する
（Ｓ５）。尚、上記設定位置を下チップ３の開放位置と
しても良いが、これでは下チップ３がワークＷに接触す
るまでに時間がかかるため、開放位置よりもワークＷに
接近した位置を設定位置にすることが望ましい。

【００２２】下チップ３のワークＷへの接触時点の検出
は以下の如くして行うことができる。例えば、駆動源６
の駆動力（トルク）の上限値を、固定電極チップ３がワ
ークＷに軽く接触（例えば接触圧１ｋｇｆ）したところ
でガン本体２の上動が制止されるような値、即ち、ガン
本体２の重量を支えるのに必要充分な値に若干のトルク
を加えた値に設定し、ガン本体の上昇速度を検出して、
これが零になった時点を下チップ３のワークＷへの接触
時点として検出することができる。

【００２３】駆動源６の駆動トルクの上限値を上記の如
く設定しなくても、駆動源６の駆動負荷（モータ電流）
を検出することにより、ワークＷへの下チップ３の接触
時点を検出することができる。即ち、下チップ３がワー
クＷに接触すると駆動負荷が増加し、この増加時点を接
触時点として検出することができる。この場合、接触検
出後に駆動トルクを上記保持トルクに減少し、ワークＷ
に対する接触圧を実質的に零にした状態で下チップ３を
停止する。尚、駆動源６の駆動トルクの上限値を上記の
如く設定する場合にも、接触検出後に駆動トルクを保持
トルクに減少することが望ましい。

【００２４】ところで、下チップ３がワークＷに接触す
るまでは、上チップ５のガン本体２に対する下降速度と
ガン本体２の上昇速度とが等しいため、上チップ５は開
放位置に停止しており、下チップ３がワークＷに接触し
たところで上チップ５が設定速度ＶＳで下降してワーク
Ｗに当接し、ワークＷが両チップ３，５間で加圧され
る。この際、ワークＷの接合面間に隙間があると、上チ
ップ３のワークＷへの当接反力により駆動源６が逆駆動
されてガン本体２が上動し、接合面間の隙間が無くなる
まで下チップ３が上昇する。

【００２５】上記の如くワークＷが加圧されると、加圧
源４の駆動トルクが駆動負荷の増加で増加し、駆動トル
クが所定のリミット値に上昇したとき（Ｓ６）、下チッ
プ３の現在位置をワークＷの上下方向位置を表わすティ
ーチングデータとして記憶する（Ｓ７）。尚、下チップ
３の位置は、上記設定位置からの下チップ３の移動距離
（駆動源６の回転量）で検出することができる。

【００２６】上記動作手順による各チップ３，５の速度
変化や各チップ３，５の位置変化は図５（Ａ），（Ｂ）
に示す通りになる。尚、図５（Ａ）の上チップ５の移動
速度はガン本体２に対する相対速度である。

【００２７】上記の如く閉じ動作させると、下チップ３
が上チップ５に先行してワークＷに接触して、その接触
時点の位置に保持されるため、上チップ５からの加圧力
や下チップ３からの加圧力でワークＷが撓むことはな
く、また、ワークＷの接合面間に隙間があっても、ワー
ク加圧時に隙間が無くなるまで下チップ３が動くから、
ワーク加圧時の下チップ３の位置は、撓みや接合面間の
隙間が無い状態でのワークＷの位置に合致する。従っ
て、下チップ３の位置からワークＷの上下方向位置を正
確に検出することができる。

【００２８】下チップ３の位置データをティーチングデ
ータとして記憶すると、この位置データをワークの基準
位置として、ワークから所定距離離間した各チップ３，
５についてのランディング開始位置を設定し、ロボット
稼働時に各チップ３，５を夫々の開放位置からランディ
ング開始位置までは比較的高速で移動して、閉じ動作に
要する時間を短縮し、ランディング開始位置からは比較
的低速で移動して、チップの打撃によるワークの打撃を
防止する。尚、ワークのセット誤差やロボットの位置決
め誤差によりスポット溶接ガンＧに対するワークの位置
が上下にずれても、両チップ３，５のランディング開始
位置をその間にワークが収まるように設定すれば、チッ
プの打撃によるワークの変形を防止できる。

【００２９】また、両チップ３，５のランディング開始
位置を両チップ３，５の開閉中心を基準にして設定し、
下チップ３の位置データに基づいて開閉中心がワークの
位置に合致するようにスポット溶接ガンＧの上下方向位
置を補正しても良い。

【００３０】尚、上記実施形態では、加圧源４及び駆動
源６をサーボモータで構成したが、これらをサーボシリ
ンダで構成する場合にも同様に本発明を適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用する溶接ロボットの一例の側面
図

【図２】 図１のロボットに取付けたスポット溶接ガン
の拡大側面図

【図３】 図２のIII−III線截断面図

【図４】 ティーチング時のスポット溶接ガンの閉じ動
作の手順を示すフロー図

【図５】 （Ａ）各チップの速度変化を示すグラフ、
（Ｂ）各チップの位置変化を示すグラフ

【符号の説明】

Ｒ 溶接ロボット Ｇ スポット溶
接ガン １ ガン支持ブラケット ２ ガン本体 ３ 下チップ（固定電極チップ） ４ 加圧源 ５ 上チップ（可動電極チップ） ６ 駆動源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 貢 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 分藤 勲 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガン本体に、ガン本体に対し不動の固定
   電極チップと、加圧源によって開閉動作される可動電極
   チップとを設け、ガン本体をガン支持ブラケットに対し
   前記両電極チップの対向方向に駆動源によって移動可能
   としたスポット溶接ガンをガン支持ブラケットにおいて
   ロボットの動作端に取付けて成る溶接ロボットのティー
   チング方法において、 スポット溶接ガンをワークの各打点位置に移動させて溶
   接ロボットのティーチングを行う際に、各打点位置にお
   いて、駆動源によるガン本体の移動で固定電極チップを
   ワークに接近する閉じ方向に所定の設定速度で移動させ
   ると共に、加圧源により可動電極チップをガン本体に対
   し前記設定速度に等しい相対速度で閉じ方向に移動さ
   せ、 固定電極チップのワークへの接触時点を検出して、固定
   電極チップをこの接触時点の位置に保持したまま可動電
   極チップをワークに当接させてワークを加圧し、 ワーク加圧時の下チップの位置をティーチングデータと
   して記憶する、 ことを特徴とする溶接ロボットのティーチング方法。
2. 【請求項２】 固定電極チップを閉じ方向に移動させる
   際、駆動源の駆動力の上限値を、固定電極チップがワー
   クに軽く接触したところでガン本体の移動が制止される
   ような値に設定し、ガン本体の移動速度を検出して、こ
   の移動速度が零になった時点を前記接触時点として検出
   することを特徴とする請求項１に記載の溶接ロボットの
   ティーチング方法。
3. 【請求項３】 固定電極チップを閉じ方向に移動させる
   際、駆動源の駆動負荷を検出し、駆動負荷が増加した時
   点を前記接触時点として検出することを特徴とする請求
   項１に記載の溶接ロボットのティーチング方法。