JPH11347749A - 溶着検出機能付スポット溶接機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スポット溶接機に於ける溶接チップのワーク
への溶着を両極とも検知することを可能とする。 【解決手段】 一方の溶接チップ１１をワークＷ方向に
移動させるチップ近接離隔手段２１。両方の溶接チップ
１１、１２をともにスポット溶接済み位置から移動させ
るスポット溶接機搬送手段２２。チップ近接離隔手段２
１およびスポット溶接機搬送手段２２の作動により発生
するトルクを検知するトルク検知手段３１。トルク検知
手段３１が検知するトルク値が伝送され、トルク値があ
らかじめ演算された必要トルクの所定倍数以上のときに
溶接チップ１１、１２とワークＷとの溶着と判断する演
算手段３２とからなる溶着検出機能付スポット溶接機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 この発明は、溶着検出機能
付スポット溶接機に係る。詳細には、スポット溶接機先
端のチップが被溶接物に溶着したとき溶着を検出する機
能を有する溶接機に係る。更に詳細には、このような機
能付のスポット溶接ロボットに係る。

【０００２】

【従来の技術】 スポット溶接機においては、ワークを
挟んで溶接機の両極チップをそれぞれワークの両面に接
触させ通電させる。通電後両極の溶接チップをワークか
ら離す。このとき溶接に伴い溶接チップがワークに溶着
することがある。溶接チップとワークの溶着のまま作業
を継続するとスポット溶接機やワークが破損することが
ある課題を有した。そのため電極の一方の溶接チップを
ワークに摺動させて近接離隔させ、他方の電極の溶接チ
ップはアームに固定するスポット溶接機が提案された。
このスポット溶接機では、摺動する側の溶接チップの摺
動を近接スイッチで感知し溶接チップを摺動作動開始さ
せたにも拘わらず摺動を感知できない場合は、溶接チッ
プとワークとが溶着していると判断しスポット溶接機の
それ以上の作動を停止させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

【０００４】しかしながら一方のチップを作動させ摺動
作動を開始させたにもかかわらず、溶接チップの摺動を
実際に感知できない場合は溶接チップとワークとの溶着
と判断する従来のスポット溶接機においては、固定され
移動しないアーム側の電極の溶接チップとワークとが溶
着した場合は、移動可能側電極の溶接チップは摺動する
ため溶着を感知できない課題を有した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

【０００６】この発明は、ワークに対して近接離隔作動
されるスポット溶接機の一方の溶接チップと、一方の溶
接チップに対向して設置される他方の溶接チップと、両
方の溶接チップ間に通電させる通電手段と、一方の溶接
チップをワーク方向に移動させるチップ近接離隔手段
と、両方の溶接チップをともにスポット溶接済み位置か
ら移動させるスポット溶接機搬送手段と、チップ近接離
隔手段およびスポット溶接機搬送手段の作動により発生
するトルクを検知するトルク検知手段と、トルク検知手
段が検知するトルク値が伝送され、トルク値があらかじ
め演算された必要トルクの所定数以上のときに溶接チッ
プとワークとの溶着と判断する演算手段とからなること
を特徴とする溶着検出機能付スポット溶接機、を提供す
る。

【０００７】スポット溶接機搬送手段を作動し、スポッ
ト溶接位置へ両方の溶接チップをワークを挟んで位置す
るように移動させる。ついで、チップ近接離隔手段を作
動させ一方の溶接チップをワーク方向に移動させること
で両方の溶接チップをワークの両面にそれぞれ接触さ
せ、両方の溶接チップ間に通電させる。通電後、チップ
近接離隔手段を作動させ、一方の溶接チップをワークと
の接触を解除する。ワークとの接触解除に当たって、チ
ップ近接離隔手段があらかじめ演算された必要トルクの
所定数以上のトルクを発生した旨トルク検知手段から伝
送されると、演算手段はその旨の信号を伝送する。必要
トルクの所定数以上のトルクの発生がない場合は、チッ
プ近接離隔手段の作動後スポット溶接機搬送手段を作動
させ、両方の溶接チップを溶接済み箇所から移動させ
る。溶接済み箇所からの移動に当たって、スポット溶接
機搬送手段があらかじめ演算された必要トルクの所定数
以上のトルクを発生した旨トルク検知手段から伝送され
ると演算手段はその旨の信号を伝送する。

【０００８】

【発明の実施の形態】

【０００９】この発明の実施の形態の概略図をあらわす
図１、同一部拡大斜視図をあらわす図２、同作動状態の
トルク変化をあらわす図３にしたがって説明する。

【００１０】Ｗはワークである。ワークＷはこの実施例
では、自動車ボデーのドアからなる。ｔ１、ｔ２、ｔ３
はそれぞれティーチングポイントであり溶接箇所であ
る。この実施例では、ティーチングポイントｔ１、ｔ
２、ｔ３はそれぞれ自動車ボデーの窓開口部下辺であ
る。１１は、一方の溶接チップ、１２は他方の溶接チッ
プである。両溶接チップはスポット溶接機の先端に設置
される。他方の溶接チップ１２はアーム１３により支持
され一方の溶接チップ１１に対向して設置される。一方
の溶接チップ１１と他方の溶接チップ１２の間は通電手
段（図示せず）により通電されスポット溶接される。

【００１１】２１は、チップ近接離隔手段である。チッ
プ近接離隔手段２１の先端には、ワークＷに対して近接
離隔作動されるスポット溶接機の一方の溶接チップ１１
が取り付けられる。チップ近接離隔手段２１は、複数の
駆動軸を組み合わせることで３次元方向に移動可能とさ
れるスポット溶接機ロボットの最先端軸を構成する。チ
ップ近接離隔手段２１を含め各軸はモータ等のアクチュ
エータ（図示せず）により駆動される。チップ近接離隔
手段２１では、図１、図２図中に図示されるようにモー
タ等のアクチュエータの駆動により溶接チップ１１はワ
ークＷ方向に近接されあるいは離される。

【００１２】２２は、スポット溶接機搬送手段である。
スポット溶接機搬送手段２２は、チップ近接離隔手段２
１である最先端の軸を取り付けられる軸で、チップ近接
離隔手段２１に次ぐ先端位置に設けられる。スポット溶
接機搬送手段２２にはモータが設置されモータの駆動に
よりチップ近接離隔手段２１ごとすなわち両方の溶接チ
ップをともに図１Ａ方向Ｂ方向への往復移動可能で、ス
ポット溶接済み位置等から移動させる。スポット溶接機
搬送手段２２はモータ以外の動力を利用して駆動しても
よい。

【００１３】３１は、トルク検知手段である。この実施
例では、電流の増減、移動量を感知することによりトル
クの変化を検知する。トルク検知手段３１では、チップ
近接離隔手段２１およびスポット溶接機搬送手段２２に
それぞれ設置されるモータに供給される電流量およびエ
ンコーダーからモータの移動量を検知することで発生す
るトルクを検知する。

【００１４】３２は、演算手段である。この実施例では
演算手段３２はトルク検知手段と兼用される。演算手段
３２では、電流制御により、スポット溶接機ロボットの
作動を制御し、溶接チップ１１、１２の位置を溶接箇所
であるティーチングポイントｔ１、ｔ２、ｔ３に順次移
動する量、速度を得、トルク検知手段３１から得られる
移動量を監視し、目標移動量に対し電流補正をおこな
う。更に、演算手段３２には、トルク検知手段３１が検
知するトルク値が伝送され、トルク値があらかじめ演算
された必要トルクの所定倍数以上この実施の形態では１
５０％のときに溶接チップとワークとの溶着と判断する
よう設定する。さらに、演算手段３２では、電流補正量
がモータの定格出力値の３倍を限界としてそれ以内で制
御する。

【００１５】３３は、ティーチング制御手段である。テ
ィーチング制御手段３３では、溶接チップ１１、１２が
溶接作業する溶接箇所であるティーチングポイントｔ
１、ｔ２、ｔ３を、あらかじめティーチングさせ、チッ
プ近接離隔手段２１およびスポット溶接機搬送手段２２
をそれぞれ駆動するモータを駆動させティーチングポイ
ントに移動するのに必要な移動量と速度を得るための電
流を得る。得られた電流に基づき通常トルクが得られ、
通常トルクの１５０％のトルクが発生したレベルである
トルクアラーム設定Ｄを図３に図示するように設定し、
これら情報を演算手段３２に記憶させる。溶着時には、
必要トルクの２００％以上が発生する。なお、破線であ
らわすのは、従来のスポット溶接ロボットの制御に使用
されるＭＡＸトルクＥまで駆動させる従来のトルクカー
ブである。ＭＡＸトルクＥは、モータ定格トルクの３０
０％のトルクが発生したレベルである。

【００１６】次いで、スポット溶接機ロボットの作動を
説明する。スポット溶接機ロボット制御部３３により、
溶接箇所であるティーチングポイントｔ１、ｔ２、ｔ３
に順次位置決めするようあらかじめティーチングする。
そこで、スポット溶接機ロボット制御部３３により、ス
ポット溶接機搬送手段２２を作動し、スポット溶接位置
ｔ１へ両方の溶接チップ１１、１２をワークＷを挟んで
位置するように移動させる。ついで、チップ近接離隔手
段２１を作動させ一方の溶接チップ１１を移動させるこ
とで両方の溶接チップ１１、１２をワークＷの両面にそ
れぞれ接触させ、両方の溶接チップ１１、１２間に通電
させワークＷに溶接作業をおこなう。通電後、演算手段
３２チップ近接離隔手段２１を作動させ、一方の溶接チ
ップ１１をワークＷとの接触を解除する。

【００１７】ワークＷとの接触解除後、スポット溶接機
搬送手段２２が移動を開始しようと作動した時にあらか
じめ演算された必要トルクの所定数以上この実施の形態
においては１５０％以上のトルクを発生した旨トルク検
知手段３１から伝送されると、演算手段３２はその旨の
信号を伝送する。

【００１８】図３は４００ｗモータを使用した場合のト
ルク変化を表わす。トルクは定格では１３ｋｇｆ−ｃ
ｍ、最大トルクは３９ｋｇｆ−ｃｍである。電流は定格
では３．２Ａ、最大トルク発生時は９．６Ａである。最
大トルク発生時トルク量を１００％とすると定格時は３
３％となる。図３中ａは、モータによりチップ近接離隔
手段２１が駆動中の状態を表す。ｂは、溶接チップ１
１、溶接チップ１２による溶接状態を表す。ｃは、モー
タによりチップ近接離隔手段２１を次打点に移動中の状
態を表わす。Ｃは溶着発生点である。図３中ａ状態に図
示されるように、通常動作レベルが定格出力以下である
ロボットの場合、モータの出力トルクは２５％程度であ
る。図３にＰとして表されるトルクカーブは、図示され
るように電流は正常運転時のトルクアラーム設定位置よ
りも低い電流が流れる。トルクアラーム設定位置は通常
トルクの１５０％すなわち、トルク３８％である。図３
中Ｄ点に図示されるようにトルクカーブがトルクアラー
ム設定レベルにまで至ると演算手段３２では異常を感知
し異常信号を発生しスポット溶接機ロボットの作動を停
止する。

【００１９】従来は図３一点鎖線で図示するようにＭＡ
Ｘレベル（過負荷検出レベル）Ｅまでモータを駆動させ
た上でトルクアラームを鳴らすことなくその後一定時間
経過後スポット溶接ロボットを停止させていたため、溶
着時規格値の３倍まで電流を流すことになりモータは過
大な力を発生し、スポット溶接ロボットやワークＷを破
損を生ずる恐れを有した。

【００２０】必要トルクの所定倍数以上のトルクの発生
がない場合は、演算手段３２はチップ近接離隔手段２１
の作動後スポット溶接機搬送手段２２を作動させ、両方
の溶接チップ１１、１２を共に溶接済み箇所ｔ１から次
の溶接箇所ｔ２へ移動させる。

【００２１】溶接済み箇所ｔ１からの移動に当たって、
スポット溶接機搬送手段２２があらかじめ演算された必
要トルクの所定倍数以上のトルクを発生した旨トルク検
知手段３１から伝送されると演算手段はその旨の信号を
伝送する。すなわち、スポット溶接機搬送手段２２のモ
ータの駆動においても、チップ近接離隔手段２１の駆動
モータと同様、スポット溶接機搬送手段２１があらかじ
め演算された必要トルクの所定倍数以上のトルクを発生
した旨トルク検知手段３１から伝送されると、演算手段
３２はその旨の信号を伝送する。すなわち、図３にＰと
して表されるトルクカーブは、図示されるように電流は
正常運転時のトルクアラーム設定位置よりも低い電流が
流れる。トルクアラーム設定位置は通常トルクの１５０
％である。図３中Ｄ点に図示されるようにトルクカーブ
がトルクアラーム設定位置にまで至ると演算手段３２で
は異常を感知しアラームを発生しその旨スポット溶接機
ロボット制御部３３に伝送しスポット溶接機ロボットの
作動を停止する。すなわち、一方の溶接チップ１１のみ
ならず対向する他方の溶接チップ１２のワークＷへの溶
着まで検知することが可能となる。

【００２２】必要トルクの所定倍数以上のトルクの発生
がない場合は、演算手段３２はスポット溶接機搬送手段
２２の作動後スポット溶接機搬送手段２２を作動させ、
両方の溶接チップ１１、１２を共に溶接済み箇所ｔ１か
ら次の溶接箇所ｔ２へ移動させ、チップ近接離隔手段２
１を作動させ新たな溶接箇所ｔ２にスポット溶接を行わ
せる。

【００２３】チップ近接離隔手段２１、スポット溶接機
搬送手段２２ともにそれぞれを駆動するモータのトルク
によって溶接チップ１１、溶接チップ１２の溶着を検知
する。しかも演算手段３２では、電流制御によりモータ
の駆動制御をしているためもともと常にトルク検知手段
３１、演算手段３２ではトルクを検知している。そのた
め、スポット溶接機の外に別途溶着検知機器は不要であ
る。

【００２４】

【発明の効果】したがってこの発明では、スポット溶接
機に於ける溶接チップのワークへの溶着を両極とも検知
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態の概略図

【図２】 この発明の実施の形態の一部拡大斜視図

【図３】 この発明の実施の形態の作動状態のトルク変
化図

【符号の説明】

Ｗ ワーク １１ 溶接チップ １２ 溶接チップ ２１ チップ近接離隔手段 ２２ スポット溶接機搬送手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークに対して近接離隔作動されるスポ
   ット溶接機の一方の溶接チップと、一方の溶接チップに
   対向して設置される他方の溶接チップと、両方の溶接チ
   ップ間に通電させる通電手段と、一方の溶接チップをワ
   ーク方向に移動させるチップ近接離隔手段と、両方の溶
   接チップをともにスポット溶接済み位置から移動させる
   スポット溶接機搬送手段と、チップ近接離隔手段および
   スポット溶接機搬送手段の作動により発生するトルクを
   検知するトルク検知手段と、トルク検知手段が検知する
   トルク値が伝送され、トルク値があらかじめ演算された
   必要トルクの所定数以上のときに溶接チップとワークと
   の溶着と判断する演算手段とからなることを特徴とする
   溶着検出機能付スポット溶接機。