JPH1094882A - 溶接ガンの加圧力検出・制御方法および装置 - Google Patents
溶接ガンの加圧力検出・制御方法および装置Info
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- JPH1094882A JPH1094882A JP8253559A JP25355996A JPH1094882A JP H1094882 A JPH1094882 A JP H1094882A JP 8253559 A JP8253559 A JP 8253559A JP 25355996 A JP25355996 A JP 25355996A JP H1094882 A JPH1094882 A JP H1094882A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/30—Features relating to electrodes
- B23K11/31—Electrode holders and actuating devices therefor
- B23K11/311—Electrode holders and actuating devices therefor the actuating device comprising an electric motor
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 実加圧力を検出でき、設定加圧力を実加圧力
に補正できる溶接ガンの加圧力検出・制御方法、装置の
提供。 【解決手段】 加圧時における電極チップ１０を支持す
るアーム１の弾性たわみをサーボモータ３のエンコーダ
４から検出し、それとアーム１の剛性との積から電極チ
ップ９、１０間の実加圧力Ｆδを求める。また、加圧力
補正システム５において、設定加圧力Ｆｃが実加圧力Ｆ
δとなるように、モータドライバ６の加圧力係数ｋを調
整する。
に補正できる溶接ガンの加圧力検出・制御方法、装置の
提供。 【解決手段】 加圧時における電極チップ１０を支持す
るアーム１の弾性たわみをサーボモータ３のエンコーダ
４から検出し、それとアーム１の剛性との積から電極チ
ップ９、１０間の実加圧力Ｆδを求める。また、加圧力
補正システム５において、設定加圧力Ｆｃが実加圧力Ｆ
δとなるように、モータドライバ６の加圧力係数ｋを調
整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接ガンの加圧力
検出・制御方法とその装置に関する。
検出・制御方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開平６−３１２２７３号公報
は、サーボモーターで駆動される電極チップをもつ溶接
ガンにおいて、電極チップ駆動用モーターの電流値から
電極チップ間実加圧力を演算により求め、演算で求めた
実加圧力と設定加圧力との差異がある時には電極チップ
の突出し量を補正することにより設定加圧力が実加圧力
になるようにし、電極チップの摩耗による加圧点の変位
を補償できるようにした溶接ガン加圧力制御方法、装置
を開示している。
は、サーボモーターで駆動される電極チップをもつ溶接
ガンにおいて、電極チップ駆動用モーターの電流値から
電極チップ間実加圧力を演算により求め、演算で求めた
実加圧力と設定加圧力との差異がある時には電極チップ
の突出し量を補正することにより設定加圧力が実加圧力
になるようにし、電極チップの摩耗による加圧点の変位
を補償できるようにした溶接ガン加圧力制御方法、装置
を開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、モーターの電流値から電極チップ先端にかかる実
加圧力を算出しているため、演算実加圧力が真の実加圧
力から外れ、高精度な加圧力制御を行うことができな
い。さらに詳しくは、モータ出力Ｙは加圧力出力Ｘ 1 と
外乱Ｘ2 との和であり、外乱は変化するため、モーター
の電流値から演算した実加圧力は真の実加圧力とはなら
ない。たとえば、外乱は減速機の摩擦抵抗を含み、摩擦
抵抗は減速機に封入したグリースの粘度の変化により時
間とともに変化するため、外乱は時間とともに変化し、
モーターの電流値から演算した実加圧力は真の実加圧力
とはならない。高精度な加圧力計測、制御を行うには、
電極チップ位置での実加圧力を加圧力計を用いて測定し
なければならない。そのために作業者が加圧力計を用い
て測定しているのが実情である。しかし、加圧力計を用
いての測定は、ラインを停止させて行うか、ライン終了
後に行うので、ラインを停止させる場合は溶接の生産性
が低下し、ライン終了後に行う場合は測定間隔が長くな
り過ぎるという問題を伴なう。本発明の目的は、加圧力
計を用いることなく電極チップ位置での実加圧力を高精
度に計測でき、それに基づいて高精度な電極チップ間加
圧力制御を行うことができる溶接ガン加圧力検出・制御
方法とその装置を提供することにある。
では、モーターの電流値から電極チップ先端にかかる実
加圧力を算出しているため、演算実加圧力が真の実加圧
力から外れ、高精度な加圧力制御を行うことができな
い。さらに詳しくは、モータ出力Ｙは加圧力出力Ｘ 1 と
外乱Ｘ2 との和であり、外乱は変化するため、モーター
の電流値から演算した実加圧力は真の実加圧力とはなら
ない。たとえば、外乱は減速機の摩擦抵抗を含み、摩擦
抵抗は減速機に封入したグリースの粘度の変化により時
間とともに変化するため、外乱は時間とともに変化し、
モーターの電流値から演算した実加圧力は真の実加圧力
とはならない。高精度な加圧力計測、制御を行うには、
電極チップ位置での実加圧力を加圧力計を用いて測定し
なければならない。そのために作業者が加圧力計を用い
て測定しているのが実情である。しかし、加圧力計を用
いての測定は、ラインを停止させて行うか、ライン終了
後に行うので、ラインを停止させる場合は溶接の生産性
が低下し、ライン終了後に行う場合は測定間隔が長くな
り過ぎるという問題を伴なう。本発明の目的は、加圧力
計を用いることなく電極チップ位置での実加圧力を高精
度に計測でき、それに基づいて高精度な電極チップ間加
圧力制御を行うことができる溶接ガン加圧力検出・制御
方法とその装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。 （１） 溶接ガンの加圧を開始し弾性変位可能に支持さ
れた電極チップの弾性変位量を計測する工程と、計測さ
れた電極チップの弾性変位量に基づいて電極チップ間実
加圧力を演算する工程と、からなる溶接ガンの加圧力検
出方法。 （２） 溶接ガンの加圧を開始し弾性変位可能に支持さ
れた電極チップの弾性変位量を計測する工程と、計測さ
れた電極チップの弾性変位量に基づいて電極チップ間実
加圧力を演算する工程と、電極チップ間設定加圧力を前
記電極チップ間実加圧力と等しくなるように補正する工
程と、からなる溶接ガンの加圧力制御方法。 （３） 弾性変位可能に支持された電極チップの弾性変
位量を計測する計測手段と、計測された電極チップの弾
性変位量から電極チップ間実加圧力を演算する実加圧力
演算手段と、からなる溶接ガンの加圧力検出装置。 （４） 弾性変位可能に支持された電極チップの弾性変
位量を計測する計測手段と、計測された電極チップの弾
性変位量から電極チップ間実加圧力を演算する実加圧力
演算手段と、電極チップ間設定加圧力を前記電極チップ
間実加圧力と等しくなるように補正する設定加圧力補正
手段と、からなる溶接ガンの加圧力制御装置。
明はつぎの通りである。 （１） 溶接ガンの加圧を開始し弾性変位可能に支持さ
れた電極チップの弾性変位量を計測する工程と、計測さ
れた電極チップの弾性変位量に基づいて電極チップ間実
加圧力を演算する工程と、からなる溶接ガンの加圧力検
出方法。 （２） 溶接ガンの加圧を開始し弾性変位可能に支持さ
れた電極チップの弾性変位量を計測する工程と、計測さ
れた電極チップの弾性変位量に基づいて電極チップ間実
加圧力を演算する工程と、電極チップ間設定加圧力を前
記電極チップ間実加圧力と等しくなるように補正する工
程と、からなる溶接ガンの加圧力制御方法。 （３） 弾性変位可能に支持された電極チップの弾性変
位量を計測する計測手段と、計測された電極チップの弾
性変位量から電極チップ間実加圧力を演算する実加圧力
演算手段と、からなる溶接ガンの加圧力検出装置。 （４） 弾性変位可能に支持された電極チップの弾性変
位量を計測する計測手段と、計測された電極チップの弾
性変位量から電極チップ間実加圧力を演算する実加圧力
演算手段と、電極チップ間設定加圧力を前記電極チップ
間実加圧力と等しくなるように補正する設定加圧力補正
手段と、からなる溶接ガンの加圧力制御装置。
【０００５】上記（１）、（３）の検出方法、装置で
は、電極チップの弾性変位量と予めわかっている電極チ
ップの支持剛性との積から電極チップ位置での電極チッ
プ間実加圧力を演算できる。この演算された実加圧力
は、減速機など外乱を含まないので、真の電極チップ間
実加圧力であり、精度が高い。上記（２）、（４）の制
御方法、装置では、設定加圧力が装置の経時変化などに
より実加圧力と一致しなくなってきても、常に、設定加
圧力を実加圧力に一致させるように設定加圧力補正手段
による制御がかかり、しかも実加圧力は装置の経時変化
の影響を受けず常に真の実加圧力であり続けるので、設
定加圧力を常に真の実加圧力に維持することができ、高
精度な加圧力制御が可能になる。
は、電極チップの弾性変位量と予めわかっている電極チ
ップの支持剛性との積から電極チップ位置での電極チッ
プ間実加圧力を演算できる。この演算された実加圧力
は、減速機など外乱を含まないので、真の電極チップ間
実加圧力であり、精度が高い。上記（２）、（４）の制
御方法、装置では、設定加圧力が装置の経時変化などに
より実加圧力と一致しなくなってきても、常に、設定加
圧力を実加圧力に一致させるように設定加圧力補正手段
による制御がかかり、しかも実加圧力は装置の経時変化
の影響を受けず常に真の実加圧力であり続けるので、設
定加圧力を常に真の実加圧力に維持することができ、高
精度な加圧力制御が可能になる。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１に示すように、本発明実施例
の溶接ガンの加圧力検出・制御装置は、溶接ガン１１と
それを制御するロボットコントローラ１２からなる。溶
接ガン１１は、一対の電極チップ９、１０を有してい
る。一対の電極チップ９、１０のうち一方の電極チップ
１０は弾性変位可能に支持されており、他方の電極チッ
プ９は電極チップ１０に接近、離反可能に支持されてい
る。
の溶接ガンの加圧力検出・制御装置は、溶接ガン１１と
それを制御するロボットコントローラ１２からなる。溶
接ガン１１は、一対の電極チップ９、１０を有してい
る。一対の電極チップ９、１０のうち一方の電極チップ
１０は弾性変位可能に支持されており、他方の電極チッ
プ９は電極チップ１０に接近、離反可能に支持されてい
る。
【０００７】電極チップ１０の弾性変位は、たとえば、
電極チップ１０をアーム１に固定し、電極チップ９が電
極チップ１０に当って押した時にアーム１に生じる弾性
変形（たわみ）によって電極チップ１０が変位するとき
の弾性変位である。アームは導電性を有する材料、たと
えば銅、からなり、電極チップ９が電極チップ１０に当
って押した時に微量の弾性変形を生じる。電極チップ１
０の弾性変位は、アーム１の弾性変形を利用するものに
限るものではなく、たとえば、電極チップ１０をアーム
にバネを介して支持しておいて、電極チップ９が電極チ
ップ１０に当って押した時にバネに生じる弾性変形（た
わみ）によって電極チップ１０が変位するときの弾性変
位としてもよい。
電極チップ１０をアーム１に固定し、電極チップ９が電
極チップ１０に当って押した時にアーム１に生じる弾性
変形（たわみ）によって電極チップ１０が変位するとき
の弾性変位である。アームは導電性を有する材料、たと
えば銅、からなり、電極チップ９が電極チップ１０に当
って押した時に微量の弾性変形を生じる。電極チップ１
０の弾性変位は、アーム１の弾性変形を利用するものに
限るものではなく、たとえば、電極チップ１０をアーム
にバネを介して支持しておいて、電極チップ９が電極チ
ップ１０に当って押した時にバネに生じる弾性変形（た
わみ）によって電極チップ１０が変位するときの弾性変
位としてもよい。
【０００８】電極チップ９は、サーボモータ３またはエ
アシリンダ（図示せず）によって駆動される。図１はサ
ーボモータ３駆動の場合を示している。サーボモータ３
の駆動軸の回転はギア２、ギア１の噛合を介してボール
ネジ２の入力軸の回転に変換され、ボールネジ２によっ
てボールネジ出力軸の軸方向往復動に変換される。電極
チップ９はボールネジ２の出力軸側に連結されており、
サーボモータ３の往復回転によって、電極チップ１０に
接近、離反方向に駆動される。電極チップ９が電極チッ
プ１０に当たった後さらに電極チップ１０を押す方向に
駆動され電極チップ１０に押力Ｆがかかると、電極チッ
プ１０に弾性変位が生じる。
アシリンダ（図示せず）によって駆動される。図１はサ
ーボモータ３駆動の場合を示している。サーボモータ３
の駆動軸の回転はギア２、ギア１の噛合を介してボール
ネジ２の入力軸の回転に変換され、ボールネジ２によっ
てボールネジ出力軸の軸方向往復動に変換される。電極
チップ９はボールネジ２の出力軸側に連結されており、
サーボモータ３の往復回転によって、電極チップ１０に
接近、離反方向に駆動される。電極チップ９が電極チッ
プ１０に当たった後さらに電極チップ１０を押す方向に
駆動され電極チップ１０に押力Ｆがかかると、電極チッ
プ１０に弾性変位が生じる。
【０００９】電極チップ９の弾性変位量は、サーボモー
タ３に取り付けられたサーボモータ駆動軸の回転量を検
出するエンコーダ４（弾性変位可能に支持された電極チ
ップの弾性変位量を計測する計測手段）によって検出さ
れる。電極チップ９が電極チップ１０に接近する方向に
駆動されていく時、電極チップ９が電極チップ１０に当
接するとモータ負荷電流が急激に増加するので、当接時
点が検出でき、その時点からのエンコーダ４の回転量に
よって、電極チップ１０の弾性変位量が計測できる。電
極チップ９をエアシリンダで駆動する場合は距離センサ
などにより電極チップ９の位置を計測する。
タ３に取り付けられたサーボモータ駆動軸の回転量を検
出するエンコーダ４（弾性変位可能に支持された電極チ
ップの弾性変位量を計測する計測手段）によって検出さ
れる。電極チップ９が電極チップ１０に接近する方向に
駆動されていく時、電極チップ９が電極チップ１０に当
接するとモータ負荷電流が急激に増加するので、当接時
点が検出でき、その時点からのエンコーダ４の回転量に
よって、電極チップ１０の弾性変位量が計測できる。電
極チップ９をエアシリンダで駆動する場合は距離センサ
などにより電極チップ９の位置を計測する。
【００１０】ロボットコントローラ１２は、コンピュー
タからなる加圧力補正システム５と、モータドライバ６
とを含む。エンコーダ４は電気的に加圧力補正システム
５と接続されており、エンコーダ４の検出値は加圧力補
正システム５に入力される。モータドライバ６は加圧力
補正システム５とサーボモータ３とに電気的に接続され
ている。加圧力補正システム５からの出力（指令）はモ
ータドライバ６に入力され、モータドライバ６で制御さ
れたモータ電流でサーボモータ３が駆動される。
タからなる加圧力補正システム５と、モータドライバ６
とを含む。エンコーダ４は電気的に加圧力補正システム
５と接続されており、エンコーダ４の検出値は加圧力補
正システム５に入力される。モータドライバ６は加圧力
補正システム５とサーボモータ３とに電気的に接続され
ている。加圧力補正システム５からの出力（指令）はモ
ータドライバ６に入力され、モータドライバ６で制御さ
れたモータ電流でサーボモータ３が駆動される。
【００１１】加圧力補正システム５は、計測された電極
チップの弾性変位量δと既知である電極チップ支持剛性
（図示例の場合はアーム１のたわみ剛性Ｇａ）とから電
極チップ間実加圧力Ｆδを演算する実加圧力演算手段５
Ａ（図５のステップ３０５に対応する手段）と、電極チ
ップ間設定加圧力Ｆｃを電極チップ間実加圧力Ｆδと等
しくなるように補正する（図示例の場合は、ＦｃがＦδ
に等しくなるようにモータドライバ６の加圧力係数ｋに
自己補正をかける）設定加圧力補正手段５Ｂ（図５のス
テップ３０６に対応する手段）と、を有する。モータド
ライバ６は、溶接ガン加圧指令時に、電極チップ９、１
０間で設定加圧力Ｆｃが出力されるようにモータ電流ｋ
・Ｉｃ（ただし、Ｉｃは設定加圧力に対応する設定電
流、ｋはそれにかかる加圧力係数）を制御するものであ
る。モータドライバ６は、電極チップ間実加圧力Ｆδに
等しい電極チップ間設定加圧力Ｆｃが出力されるよう
に、Ｆｃ＝ｋ・Ｉｃの関係における、モータ電流Ｉｃに
かかる加圧力係数ｋを調整することができる。
チップの弾性変位量δと既知である電極チップ支持剛性
（図示例の場合はアーム１のたわみ剛性Ｇａ）とから電
極チップ間実加圧力Ｆδを演算する実加圧力演算手段５
Ａ（図５のステップ３０５に対応する手段）と、電極チ
ップ間設定加圧力Ｆｃを電極チップ間実加圧力Ｆδと等
しくなるように補正する（図示例の場合は、ＦｃがＦδ
に等しくなるようにモータドライバ６の加圧力係数ｋに
自己補正をかける）設定加圧力補正手段５Ｂ（図５のス
テップ３０６に対応する手段）と、を有する。モータド
ライバ６は、溶接ガン加圧指令時に、電極チップ９、１
０間で設定加圧力Ｆｃが出力されるようにモータ電流ｋ
・Ｉｃ（ただし、Ｉｃは設定加圧力に対応する設定電
流、ｋはそれにかかる加圧力係数）を制御するものであ
る。モータドライバ６は、電極チップ間実加圧力Ｆδに
等しい電極チップ間設定加圧力Ｆｃが出力されるよう
に、Ｆｃ＝ｋ・Ｉｃの関係における、モータ電流Ｉｃに
かかる加圧力係数ｋを調整することができる。
【００１２】上記装置を用いて実行される本発明実施例
の溶接ガンの加圧力計測方法は、溶接ガンの加圧を開始
し弾性変位可能に支持された電極チップ１０の弾性変位
量δを計測する工程と、計測された電極チップ１０の弾
性変位量δに基づいて電極チップ９、１０間実加圧力Ｆ
δを演算する工程と、からなる。また、上記装置を用い
て実行される本発明実施例の溶接ガンの加圧力制御方法
は、上記計測方法に加えて、電極チップ間設定加圧力Ｆ
ｃを電極チップ間実加圧力Ｆδと等しくなるように補正
する工程と、からなる。本発明実施例の方法の構成、作
用を図２〜図７を参照して説明する。
の溶接ガンの加圧力計測方法は、溶接ガンの加圧を開始
し弾性変位可能に支持された電極チップ１０の弾性変位
量δを計測する工程と、計測された電極チップ１０の弾
性変位量δに基づいて電極チップ９、１０間実加圧力Ｆ
δを演算する工程と、からなる。また、上記装置を用い
て実行される本発明実施例の溶接ガンの加圧力制御方法
は、上記計測方法に加えて、電極チップ間設定加圧力Ｆ
ｃを電極チップ間実加圧力Ｆδと等しくなるように補正
する工程と、からなる。本発明実施例の方法の構成、作
用を図２〜図７を参照して説明する。
【００１３】図２〜図５は、本発明実施例の溶接ガンの
加圧力計測・制御方法を実行するための、コンピュータ
に格納された加圧力補正システム５の制御ルーチンを示
す。図２はその制御ルーチン全体概略を示し、図３は図
２のステップ１００の詳細を、図４は図２のステップ２
００の詳細を、図５は図２のステップ３００の詳細を、
それぞれ、示している。通常、１つのワークに複数の溶
接打点があり、１つのワークの溶接とつぎのワークの溶
接の間に待ち時間があるが、この待ち時間を利用して図
２〜図５の制御ルーチンが割り込まれ、溶接ガンの加圧
力検出・制御が実行される。加圧力補正システム５の制
御ルーチンでは、図２に示すように、ステップ１００で
初期条件の設定、読込みが行われ、ステップ２００で電
極チップ９の位置の計測、電極チップ１０の弾性変位量
の検出が行われ、ステップ３００で設定加圧力Ｆｃの自
己補正が実行される。
加圧力計測・制御方法を実行するための、コンピュータ
に格納された加圧力補正システム５の制御ルーチンを示
す。図２はその制御ルーチン全体概略を示し、図３は図
２のステップ１００の詳細を、図４は図２のステップ２
００の詳細を、図５は図２のステップ３００の詳細を、
それぞれ、示している。通常、１つのワークに複数の溶
接打点があり、１つのワークの溶接とつぎのワークの溶
接の間に待ち時間があるが、この待ち時間を利用して図
２〜図５の制御ルーチンが割り込まれ、溶接ガンの加圧
力検出・制御が実行される。加圧力補正システム５の制
御ルーチンでは、図２に示すように、ステップ１００で
初期条件の設定、読込みが行われ、ステップ２００で電
極チップ９の位置の計測、電極チップ１０の弾性変位量
の検出が行われ、ステップ３００で設定加圧力Ｆｃの自
己補正が実行される。
【００１４】ステップ１００では、図３に示すように、
ステップ１０１でｎ、Ｎを１に設定し、ステップ１０２
で設定加圧力Ｆｃ（１）を読込む。ここで、ｎは、計測
精度を高めるために一定の設定加圧力Ｆｃ（１）で複数
回繰返し加圧、計測を行う場合の、その繰返し数であ
り、Ｎは、設定加圧力Ｆｃ自体を変化させて複数種類の
加圧、計測を行う場合の、その種類数であり、Ｆｃ
（Ｎ）は第Ｎ種類目の設定加圧力である。ステップ１０
２では、第１回目の種類の設定加圧力を読込む。
ステップ１０１でｎ、Ｎを１に設定し、ステップ１０２
で設定加圧力Ｆｃ（１）を読込む。ここで、ｎは、計測
精度を高めるために一定の設定加圧力Ｆｃ（１）で複数
回繰返し加圧、計測を行う場合の、その繰返し数であ
り、Ｎは、設定加圧力Ｆｃ自体を変化させて複数種類の
加圧、計測を行う場合の、その種類数であり、Ｆｃ
（Ｎ）は第Ｎ種類目の設定加圧力である。ステップ１０
２では、第１回目の種類の設定加圧力を読込む。
【００１５】ステップ２００では、図４に示すように、
ステップ２０１で、溶接ガン加圧ストローク（電極チッ
プ９の加圧ストローク）を開始する。ついで、ステップ
２０２で時々刻々変化するサーボモータ３の負荷電流を
読込む。ついで、ステップ２０３で電極チップ９の先端
が電極チップ１０に接触したか（電極チップ９、１０間
に物を挟む場合はその物を電極チップ９、１０間に挟み
込んで加圧を開始し始めたか否か）を判定する。この判
定は、図６に示すように、モータ電流と時間ｔのグラフ
において、電極チップ９が接触するとモータ電流が急激
に増大するので、モータ電流が増大を開始したか否かに
より行うことができる。増大を開始したと判定される
と、ステップ２０４に進み、その時のエンコーダ出力か
ら電極チップ位置ｄ1 を演算する。
ステップ２０１で、溶接ガン加圧ストローク（電極チッ
プ９の加圧ストローク）を開始する。ついで、ステップ
２０２で時々刻々変化するサーボモータ３の負荷電流を
読込む。ついで、ステップ２０３で電極チップ９の先端
が電極チップ１０に接触したか（電極チップ９、１０間
に物を挟む場合はその物を電極チップ９、１０間に挟み
込んで加圧を開始し始めたか否か）を判定する。この判
定は、図６に示すように、モータ電流と時間ｔのグラフ
において、電極チップ９が接触するとモータ電流が急激
に増大するので、モータ電流が増大を開始したか否かに
より行うことができる。増大を開始したと判定される
と、ステップ２０４に進み、その時のエンコーダ出力か
ら電極チップ位置ｄ1 を演算する。
【００１６】ついで、モータがさらに電極チップ９を駆
動して電極チップ１０を押しアーム１が弾性変形して電
極チップ１０が弾性変位するので、その弾性変位量（電
極チップ９の接触開始点からのさらなる押込み量に同
じ）を計測、演算するために、ステップ２０５に進む。
ステップ２０５で時々刻々変化するモータ電流を読込
み、ついでステップ２０６に進んで、モータ電流が図６
において設定電流Ｉｃ以上になったか否かを判定する。
設定電流Ｉｃ以上になると、アーム１はそれ以上には弾
性変位できないので、電極チップ１０は弾性変位を終了
しているとみなせ、ステップ２０７に進んで、エンコー
ダ出力からその時点の電極チップ位置ｄ2 を演算する。
動して電極チップ１０を押しアーム１が弾性変形して電
極チップ１０が弾性変位するので、その弾性変位量（電
極チップ９の接触開始点からのさらなる押込み量に同
じ）を計測、演算するために、ステップ２０５に進む。
ステップ２０５で時々刻々変化するモータ電流を読込
み、ついでステップ２０６に進んで、モータ電流が図６
において設定電流Ｉｃ以上になったか否かを判定する。
設定電流Ｉｃ以上になると、アーム１はそれ以上には弾
性変位できないので、電極チップ１０は弾性変位を終了
しているとみなせ、ステップ２０７に進んで、エンコー
ダ出力からその時点の電極チップ位置ｄ2 を演算する。
【００１７】ついで、ステップ２０８に進み、ｄ2 −ｄ
1 から電極チップ１０の弾性変位量（アーム１のたわみ
量）δを演算する。ついで、ステップ２０９で、電極チ
ップ９を電極チップ１０から離れる側に駆動して、溶接
ガンの加圧を解放する。
1 から電極チップ１０の弾性変位量（アーム１のたわみ
量）δを演算する。ついで、ステップ２０９で、電極チ
ップ９を電極チップ１０から離れる側に駆動して、溶接
ガンの加圧を解放する。
【００１８】ステップ２１０では、加圧・計測回数ｎが
予め設定した回数ｎ0 以上になったか否かを判定し、な
っていないならステップ２１１に進んでｎ＋１を新たに
ｎとおき、ステップ２０１に戻って上記ルーチンを繰り
返す。ここでｎ0 は１以上の値である。加圧・計測を複
数繰り返す場合は、δの値の決定において最小二乗法を
用いることにより、δの値の精度、信頼性が高まる。ス
テップ２０１でｎがｎ 0 以上になったと判定されるとス
テップ２１２に進み、現在実行注の設定加圧力種類Ｎに
おける設定加圧力Ｆｃ（Ｎ）とそのときの電極チップ９
の弾性変位量δ（Ｎ）を登録する（登録の意味はＲＡＭ
であるメモリまたはディスクに格納すること）。つい
で、図５のステップ３０１へと進む。
予め設定した回数ｎ0 以上になったか否かを判定し、な
っていないならステップ２１１に進んでｎ＋１を新たに
ｎとおき、ステップ２０１に戻って上記ルーチンを繰り
返す。ここでｎ0 は１以上の値である。加圧・計測を複
数繰り返す場合は、δの値の決定において最小二乗法を
用いることにより、δの値の精度、信頼性が高まる。ス
テップ２０１でｎがｎ 0 以上になったと判定されるとス
テップ２１２に進み、現在実行注の設定加圧力種類Ｎに
おける設定加圧力Ｆｃ（Ｎ）とそのときの電極チップ９
の弾性変位量δ（Ｎ）を登録する（登録の意味はＲＡＭ
であるメモリまたはディスクに格納すること）。つい
で、図５のステップ３０１へと進む。
【００１９】図２のステップ３００では、図５のルーチ
ンが実行される。図５において、ステップ３０１で、実
行中の設定加圧力種類数Ｎが予め設定された実行すべき
設定加圧力種類数Ｎ0 になったか否かを判定し、なって
いないならステップ３０２に進み、なっているならステ
ップ３０３へと進む。ステップ３０２では、Ｎ＋１を新
たにＮとおき、図４のステップ２０１に戻って上記ルー
チンを繰り返す。ここでＮ0 は１以上の値である。設定
加圧力の種類を複数とする場合は図７の横軸のＦｃ
（Ｎ）のポイントを複数プロットすることができ、Ｎ＝
１の場合に比べてＦδ＝Ｇａ・δの直線（図７の一点鎖
線）をひく時に最小二乗法を適用でき、データの精度、
信頼性が高まる。
ンが実行される。図５において、ステップ３０１で、実
行中の設定加圧力種類数Ｎが予め設定された実行すべき
設定加圧力種類数Ｎ0 になったか否かを判定し、なって
いないならステップ３０２に進み、なっているならステ
ップ３０３へと進む。ステップ３０２では、Ｎ＋１を新
たにＮとおき、図４のステップ２０１に戻って上記ルー
チンを繰り返す。ここでＮ0 は１以上の値である。設定
加圧力の種類を複数とする場合は図７の横軸のＦｃ
（Ｎ）のポイントを複数プロットすることができ、Ｎ＝
１の場合に比べてＦδ＝Ｇａ・δの直線（図７の一点鎖
線）をひく時に最小二乗法を適用でき、データの精度、
信頼性が高まる。
【００２０】ステップ３０３では、電極チップ１０の弾
性支持剛性（アーム１のたわみの剛性）Ｇａを読込む。
Ｇａは既知の値である。ついで、ステップ３０４で、δ
（Ｎ）（ただし、Ｎ＝１、２、・・・）と既知の値Ｇａ
との積として、実加圧力Ｆδ（Ｎ）（ただし、Ｎ＝１、
２、・・・）を演算する。そして、縦軸を実加圧力Ｆδ
（Ｎ）、横軸を設定加圧力Ｆｃ（Ｎ）とするグラフ（図
７のグラフ）上に、Ｆｃ（Ｎ）に対応させてＦδ（Ｎ）
をプロットし、それに対して最小二乗法を適用して直線
をひく（図７の一点鎖線）。溶接ガンに必然的に存在す
る外乱（ギアの摩擦、減速機の摩擦など）により、Ｆδ
（Ｎ）はＦｃ（Ｎ）に一致しない。それにもかかわらず
従来は従来は、Ｆｃ（Ｎ）をＦδ（Ｎ）として用いてい
たので、制御の精度が低いものとなっていた。
性支持剛性（アーム１のたわみの剛性）Ｇａを読込む。
Ｇａは既知の値である。ついで、ステップ３０４で、δ
（Ｎ）（ただし、Ｎ＝１、２、・・・）と既知の値Ｇａ
との積として、実加圧力Ｆδ（Ｎ）（ただし、Ｎ＝１、
２、・・・）を演算する。そして、縦軸を実加圧力Ｆδ
（Ｎ）、横軸を設定加圧力Ｆｃ（Ｎ）とするグラフ（図
７のグラフ）上に、Ｆｃ（Ｎ）に対応させてＦδ（Ｎ）
をプロットし、それに対して最小二乗法を適用して直線
をひく（図７の一点鎖線）。溶接ガンに必然的に存在す
る外乱（ギアの摩擦、減速機の摩擦など）により、Ｆδ
（Ｎ）はＦｃ（Ｎ）に一致しない。それにもかかわらず
従来は従来は、Ｆｃ（Ｎ）をＦδ（Ｎ）として用いてい
たので、制御の精度が低いものとなっていた。
【００２１】ついで、ステップ３０５で、縦軸を実加圧
力Ｆδ（Ｎ）、横軸を設定加圧力Ｆｃ（Ｎ）とするグラ
フ（図７のグラフ）上の、Ｆδ＝Ｋ・Ｆｃ（図７の一点
鎖線の直線）の傾きＫを演算する。Ｆδ（Ｎ）がＦｃ
（Ｎ）に一致しないので、Ｋは１ではない。ついで、ス
テップ３０６で、Ｆδ＝Ｆｃとなるように、すなわち図
７において一点鎖線の直線の傾きＫが１となるよう
に、、Ｆｃ＝ｋ・Ｉｃの加圧力係数ｋを調整する。ただ
し、Ｉｃはサーボモータ３のモータ電流であり、ｋはモ
ータドライバ６の加圧力係数である。
力Ｆδ（Ｎ）、横軸を設定加圧力Ｆｃ（Ｎ）とするグラ
フ（図７のグラフ）上の、Ｆδ＝Ｋ・Ｆｃ（図７の一点
鎖線の直線）の傾きＫを演算する。Ｆδ（Ｎ）がＦｃ
（Ｎ）に一致しないので、Ｋは１ではない。ついで、ス
テップ３０６で、Ｆδ＝Ｆｃとなるように、すなわち図
７において一点鎖線の直線の傾きＫが１となるよう
に、、Ｆｃ＝ｋ・Ｉｃの加圧力係数ｋを調整する。ただ
し、Ｉｃはサーボモータ３のモータ電流であり、ｋはモ
ータドライバ６の加圧力係数である。
【００２２】これにより、設定加圧力Ｆｃを出すべくモ
ータドライバ６に電流Ｉｃを送ると、モータドライバ６
は調整された加圧力係数ｋをかけることにより実加圧力
Ｆδの電流をサーボモータ３に送り、電極チップ間実加
圧力は自動的にＦδになる。したがって、制御は実加圧
力で実行され、精度、信頼性が上がる。また、アーム１
のたわみをエンコーダで検出することで行うことができ
るので、実加圧力の測定に従来のような加圧力計を用い
る必要がない。さらに、実加圧力計測と、設定加圧力の
実加圧力への制御は、ひとつのワークの溶接とつぎのワ
ークの溶接との間の待ち時間を利用して行うことがで
き、加圧力制御のためにわざわざラインを止めたり、あ
るいは全ワークの溶接終了を待つ必要がない。
ータドライバ６に電流Ｉｃを送ると、モータドライバ６
は調整された加圧力係数ｋをかけることにより実加圧力
Ｆδの電流をサーボモータ３に送り、電極チップ間実加
圧力は自動的にＦδになる。したがって、制御は実加圧
力で実行され、精度、信頼性が上がる。また、アーム１
のたわみをエンコーダで検出することで行うことができ
るので、実加圧力の測定に従来のような加圧力計を用い
る必要がない。さらに、実加圧力計測と、設定加圧力の
実加圧力への制御は、ひとつのワークの溶接とつぎのワ
ークの溶接との間の待ち時間を利用して行うことがで
き、加圧力制御のためにわざわざラインを止めたり、あ
るいは全ワークの溶接終了を待つ必要がない。
【００２３】
【発明の効果】請求項１の方法、請求項３の装置によれ
ば、電極チップの弾性変位量δと予めわかっている電極
チップの支持剛性Ｇａとの積から電極チップ間実加圧力
Ｆδを演算できる。この演算された実加圧力は、減速機
など外乱の影響を含まないので、真の電極チップ間実加
圧力であり、精度が高い。しかも、従来用いていた加圧
力計を用いることなく、実加圧力を計測できる。請求項
２の方法、請求項４の装置によれば、設定加圧力が装置
がもつ摩擦、装置の経時変化などにより実加圧力と一致
しなくなってきても、常に、設定加圧力を実加圧力に一
致させるように設定加圧力補正手段による制御がかか
り、しかも実加圧力は装置の経時変化の影響を受けず常
に真の実加圧力であり続けるので、設定加圧力を常に真
の実加圧力に維持することができ、高精度な加圧力制御
が可能になる。
ば、電極チップの弾性変位量δと予めわかっている電極
チップの支持剛性Ｇａとの積から電極チップ間実加圧力
Ｆδを演算できる。この演算された実加圧力は、減速機
など外乱の影響を含まないので、真の電極チップ間実加
圧力であり、精度が高い。しかも、従来用いていた加圧
力計を用いることなく、実加圧力を計測できる。請求項
２の方法、請求項４の装置によれば、設定加圧力が装置
がもつ摩擦、装置の経時変化などにより実加圧力と一致
しなくなってきても、常に、設定加圧力を実加圧力に一
致させるように設定加圧力補正手段による制御がかか
り、しかも実加圧力は装置の経時変化の影響を受けず常
に真の実加圧力であり続けるので、設定加圧力を常に真
の実加圧力に維持することができ、高精度な加圧力制御
が可能になる。
【図１】本発明実施例の溶接ガンの加圧力検出・制御装
置の概略全体側面図である。
置の概略全体側面図である。
【図２】本発明実施例の溶接ガンの加圧力検出・制御方
法の制御ルーチンの全体フローチャートである。
法の制御ルーチンの全体フローチャートである。
【図３】図２のうち、ステップ１００の詳細制御ルーチ
ンのフローチャートである。
ンのフローチャートである。
【図４】図２のうち、ステップ２００の詳細制御ルーチ
ンのフローチャートである。
ンのフローチャートである。
【図５】図２のうち、ステップ３００の詳細制御ルーチ
ンのフローチャートである。
ンのフローチャートである。
【図６】モータ電流と時間との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図７】実加圧力Ｆδと設定加圧力Ｆｃとの関係を示す
グラフである。
グラフである。
１ アーム ２ ポールネジ ３ サーボモータ ４ エンコーダ ５ 加圧力補正システム ６ モータドライバ ９ 電極チップ（サーボモータで駆動される側） １０ 電極チップ（アームに取り付けられる側） １１ 溶接ガン １２ ロボットコントローラ
Claims (4)
- 【請求項１】 溶接ガンの加圧を開始し弾性変位可能に
支持された電極チップの弾性変位量を計測する工程と、 計測された電極チップの弾性変位量に基づいて電極チッ
プ間実加圧力を演算する工程と、からなる溶接ガンの加
圧力検出方法。 - 【請求項２】 溶接ガンの加圧を開始し弾性変位可能に
支持された電極チップの弾性変位量を計測する工程と、 計測された電極チップの弾性変位量に基づいて電極チッ
プ間実加圧力を演算する工程と、 電極チップ間設定加圧力を前記電極チップ間実加圧力と
等しくなるように補正する工程と、からなる溶接ガンの
加圧力制御方法。 - 【請求項３】 弾性変位可能に支持された電極チップの
弾性変位量を計測する計測手段と、 計測された電極チップの弾性変位量から電極チップ間実
加圧力を演算する実加圧力演算手段と、 からなる溶接ガンの加圧力検出装置。 - 【請求項４】 弾性変位可能に支持された電極チップの
弾性変位量を計測する計測手段と、 計測された電極チップの弾性変位量から電極チップ間実
加圧力を演算する実加圧力演算手段と、 電極チップ間設定加圧力を前記電極チップ間実加圧力と
等しくなるように補正する設定加圧力補正手段と、から
なる溶接ガンの加圧力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25355996A JP3503359B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 溶接ガンの加圧力制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25355996A JP3503359B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 溶接ガンの加圧力制御方法および装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1094882A true JPH1094882A (ja) | 1998-04-14 |
| JP3503359B2 JP3503359B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=17253059
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25355996A Expired - Fee Related JP3503359B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 溶接ガンの加圧力制御方法および装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3503359B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000010767A1 (fr) * | 1998-08-20 | 2000-03-02 | Seiwa Manufacturing Co., Ltd. | Dispositif de soudage a resistance |
| EP1005943A2 (en) * | 1998-12-01 | 2000-06-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Welding gun and methods conducted using the same |
| WO2003008145A1 (de) * | 2001-07-12 | 2003-01-30 | Kuka Schweissanlagen Gmbh | Widerstandsschweisseinrichtung und steuerverfahren |
| EP1508396A1 (de) | 2003-08-20 | 2005-02-23 | KUKA Roboter GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Andruckkraft einer Schweisszange |
| EP1875982A1 (en) * | 2005-04-28 | 2008-01-09 | Nachi-Fujikoshi Corp. | Spot welding method and spot welding system |
| JP2009106986A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Fanuc Ltd | スポット溶接ガン制御装置 |
| JP2014042931A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Yaskawa Electric Corp | スポット溶接装置 |
| CN104070278A (zh) * | 2013-03-28 | 2014-10-01 | 发那科株式会社 | 具有点焊枪的点焊系统 |
| CN106017394A (zh) * | 2015-03-27 | 2016-10-12 | 发那科株式会社 | 测量方法以及测量装置 |
| DE102017117304A1 (de) | 2016-07-29 | 2018-02-01 | Fanuc America Corporation | Sensorlose erfassung von druckänderungen für schweisszange |
| JP2020185588A (ja) * | 2019-05-14 | 2020-11-19 | ファナック株式会社 | 溶接システム |
| EP3854509A1 (de) * | 2020-01-21 | 2021-07-28 | Robert Bosch GmbH | Vorrichtung für eine schweisssteuerung und verfahren zur erzeugung von kraftwerten bei der steuerung eines schweisswerkzeugs |
| DE102021120607A1 (de) | 2021-08-09 | 2023-02-09 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Roboterschweißvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Roboterschweißvorrichtung |
| WO2023013074A1 (ja) * | 2021-08-06 | 2023-02-09 | ファナック株式会社 | 溶接装置及びプログラム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6062908B2 (ja) * | 2014-11-06 | 2017-01-18 | ファナック株式会社 | 被加圧物へ作用する加圧力を一定とすることができるスポット溶接システム、方法、およびコンピュータプログラム |
-
1996
- 1996-09-25 JP JP25355996A patent/JP3503359B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000010767A1 (fr) * | 1998-08-20 | 2000-03-02 | Seiwa Manufacturing Co., Ltd. | Dispositif de soudage a resistance |
| EP1005943A2 (en) * | 1998-12-01 | 2000-06-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Welding gun and methods conducted using the same |
| US6313427B1 (en) | 1998-12-01 | 2001-11-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Welding gun and methods conducted using the same |
| EP1005943A3 (en) * | 1998-12-01 | 2002-06-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Welding gun and methods conducted using the same |
| US6531674B2 (en) | 1998-12-01 | 2003-03-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Welding gun and methods conducted using the same |
| WO2003008145A1 (de) * | 2001-07-12 | 2003-01-30 | Kuka Schweissanlagen Gmbh | Widerstandsschweisseinrichtung und steuerverfahren |
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| US7301117B2 (en) | 2003-08-20 | 2007-11-27 | Kuka Roboter Gmbh | Process and device for controlling the pressing force of an electrode holder |
| EP1875982A1 (en) * | 2005-04-28 | 2008-01-09 | Nachi-Fujikoshi Corp. | Spot welding method and spot welding system |
| EP1875982A4 (en) * | 2005-04-28 | 2009-12-23 | Nachi Fujikoshi Corp | SPOT WELDING PROCESS AND SPOT WELDING SYSTEM |
| JP2009106986A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Fanuc Ltd | スポット溶接ガン制御装置 |
| JP2014042931A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Yaskawa Electric Corp | スポット溶接装置 |
| CN104070278A (zh) * | 2013-03-28 | 2014-10-01 | 发那科株式会社 | 具有点焊枪的点焊系统 |
| US20140291300A1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-02 | Fanuc Corporation | Spot welding system including spot welding gun |
| CN104070278B (zh) * | 2013-03-28 | 2015-11-18 | 发那科株式会社 | 具有点焊枪的点焊系统 |
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| CN106017394B (zh) * | 2015-03-27 | 2018-01-19 | 发那科株式会社 | 测量方法以及测量装置 |
| JP2016185564A (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-27 | ファナック株式会社 | サーボモータの回転角度を計測する計測方法および計測装置 |
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| JP2018020376A (ja) * | 2016-07-29 | 2018-02-08 | ファナック アメリカ コーポレイション | サーボガンのためのセンサレス圧力変化検出 |
| US10639739B2 (en) | 2016-07-29 | 2020-05-05 | Fanuc America Corporation | Sensorless pressure change detection for servo gun |
| JP2020185588A (ja) * | 2019-05-14 | 2020-11-19 | ファナック株式会社 | 溶接システム |
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| DE102021120607A1 (de) | 2021-08-09 | 2023-02-09 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Roboterschweißvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Roboterschweißvorrichtung |
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