JPS591072A - 自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車の車体等の溶接組立に用いる自動溶接
装置に関し、特に溶接カンを溶接しようとする部位に位
置決めすべ（移動するときに溶接ガンの開放ギャップを
広狭２段階のいずれかに切換えて溶接作業時間を短縮で
きるようにした自動溶接装置に関する。

従来、溶接ロボットとして知らｆ′Ｌ７Ｉにの種の自＼ 動溶接装置では、例えば第１図（ａ）〜（ｅ）に示すよ
うに、まず溶接ガン１を開放した状態で溶接部材２の溶
接部位に移動（以下「位置決め移動」と云うプし、（第
１図（ａ））、次いで溶接ガン１で溶接部材２を挟圧し
く同図（ｂ）　）　、ガン加圧から一定時間Ｔｌ後に通
電を行なってスポット溶接し、（同図（Ｃ））予め定め
た通電時間Ｔ、後に通電を止めて溶接を完了しく同図（
ｄ）　）　、続いて一定時間Ｔｌ後に溶接ガン１を開放
して次の溶接部位に移動する（口）図（ｅ））という一
連の溶接動作を自動的に行なっている。

ところで、このような従来の自動溶接装置における接接
ガン１を開放したときの開放ギャップｌは、１回の工程
て一連続的に溶接すべき複数の溶接部位に順次溶接ガン
１を移動するときに、溶接部材２の出つ張シ等に妨げら
れずに最短距離を通ることができるようにするため、溶
接ガン１の移動を妨げる最も大きな張シ出し部を上回る
ように開放ギャップ！を決めている。

しかしながら、溶接部位によっては溶接ガン１を設定ギ
ャップｌまで開かなくとも移動できる場合があシ、この
ような溶接部位への移動については従来は必要以上に溶
接ガン１を開放させていたことになる。そして溶接ガン
の開放ギャップが大きいと、溶接ガンを加圧してから通
電を開始するまでの時間及び通電を完了してから開放す
るまでの時間が開放ギャップに応じて長（なり、１つの
溶接部位の溶接に要する時間の増加はわずかでも複数の
溶接部位を連続的に溶接するに要する合計時間が長（な
勺１作業効率が低下するという問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、溶接ガンの開放ギャップを広狭２段階に切換える
開放ギャップ切換機構を備え、開放ギャップの広狭に応
じて異る通電開始タイミング及び移動開始タイミングを
決定すると共に、次の溶接部位への移動について開放ギ
ャップを切換える必要があるときには溶接ガンの加圧中
に開放ギャップ切換機構を切換作動することにより、溶
接ガンの移動に必要最小限の開放ギャップをもたせるこ
とによシ溶接作業時間を大幅に短縮して作業効率を向上
する自動溶接装置を提供することを目的とする。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明による自動溶接装置の外観を示した説明
図である。

まず、構成を説明すると、車体等の溶接組立ラインに沿
った床面に機台４によりロボット本体３が据付けられ、
ロボット本体３よシ取り出されたロボットアーム５の先
端に溶接ガン１が装着されコンベアライン等により搬送
されて来る被溶接部材２を自動溶接するようにしている
。

ロボット本体３は機台４に対し、３次元の自由度をもっ
た首振シ移動を行ない、且つロボット本体３に対し、ロ
ボットアーム５を伸縮移動して溶接部材２の予め定めた
溶接部位に対し、溶接ガン１を位置決め移動できるよう
に構成している。

第３図は、第２図の実施例に於ける溶接カン１を拡大し
て示した説明図であυ、ロボット本体３より取り出され
たロボットアーム５の先端には支軸６を持ってリンクア
ーム７．７′が回動自在に設けられ、リンクアーム７の
先端に対向して一対の電極チップ８を取シ付けている。

リンクアーム７の後端には空圧シリンダ９が装着され、
この空圧シリンダ９のピストンロッド１０をリンク１１
を介してリンクアーム７′の後端に軸着している。

従って、空圧シリンダ９への圧力供給によシピストンロ
ツド１０を引き込むと支軸６を中心にリンクアーム７．
７′が外側に回動され、電極チップ８が両側に開放する
。

又、空圧シリンダ９に対する圧力供給を切換えてピスト
ンロッド１０を押し出すと、支軸６を中心にリンクアー
ム７．７′は内側に回動され１図示のように電極「ケッ
デ８の、間に溶接部材を挟んで加圧するようになる。

このような溶接カン１に於いて、開放ギャップを広狭２
段のいずれかに切換えるために開放ギャップ切換機構が
設けである。すなわちリンクアーム７．７′の後部内側
に一対のストッパピン１２゜１２′が取シ付けらｎ、リ
ンクアーム７．７′の外側への回動によるストッパピン
１２．１２’の破線で示すギャップセット部材１３への
当接で溶接ガンの開放ギャップが決められるようになっ
ている。

第４図は、第３図のＡ−Ａ断面を取）出して示したもの
で、ギャップセット部材１３は両側に設けた空圧シリン
ダ１４．１４’のピストンロッド１５に固定され、ギャ
ップセット部材１３の一側には鍔１６が形成されており
、空圧シリンダ１４への圧力供給でギャップセット部材
１３を図示の位置にセットした場合には、ストッパピン
１２はギャップセット部材１３の小径部に当接して溶接
ガン１の開放ギャップを広（し、（オフセット状態）一
方空圧シリンダ１４′に圧力を供給してピストンロッド
１５を図で左側に移動させギャップセット部材１３の鍔
１６をストッパピン１２に相対する位置に移動した時に
は鍔１６によフストツパビン１２の移動が規制さｎるこ
とから溶接ガン１の開放ギャップは狭められるようにな
る（セット状態ン。

尚、以下の説明に於いて、ギャップセット部材１３の小
径部をストッパピン１２　、１２’に相対する位置に移
動した状態（開放ギヤツブ広）を溶接ガン１に於ける開
放ギャップのオフセット状態と云い、一方ギャップセッ
ト部材１３の鍔１６をストッパピン１２　、１２’に相
対させた場合（開放ギヤツブ狭）を溶接ガン１のセット
状態と云うことにする。

すなわち、オフセット状態で溶接カシ１の開放ギャップ
が広（なり、セット状態で溶接ガン１の開放ギャップが
狭（なるように設定される。

なお、図示は省略したが、−空圧シリンダ１４゜１４′
に空気圧を選択的に供給するための切換弁及びオフセッ
ト状態にあるか、セット状態にあるかの検出手段例えば
リミ”ットスイッチが、後述する溶接制御部（第５図の
符号２２ンと関連して設けである。

第５図は、本発明の自動溶接装置に用いられる制御装置
の一実施例を示したブロック図である。

まず、構成を説明すると、２０はロボット本体３及びロ
ボットアーム５の駆動によシ溶接ガン１を予め定めらｎ
た位置決め制御パターンに従って溶接部オの溶接部位に
位置決め制御するための位置決め制御部、２２は位置決
め制御部２０が特定の溶接部位に対する位置決めを完了
した時に出力される起動信号（加圧命令）に基づいて溶
接ガンの加圧、開放制御及び溶接ガンの加圧中に於ける
開放ギャップ切換機構の作動を制御する溶接制御部であ
って、前記開放ギャップ切換機構による開放ギャップの
広狭に応じ、異なった溶接ガンの通電開始タイミング及
び移動開始タイミングの各々を決定するタイミング制御
手段と、溶接ガン加圧時の開放ギャップと、予め定めた
次の溶接部位の開放ギャップが異なっているときに°、
溶接カンの加圧中に前記開放ギャップ切換機構を作動し
て他の開放ギャップに切換える切換作動手段とを有する
。２４は溶接制御部２２よりの制御出力に基づいて予め
定められた一定時間の間、溶接ガンに対し、通電を行な
う溶接タイマである。

この第５図の実施例に於ける溶接制御部２２及び溶接タ
イマ２４としてはマイクロコンピュータもしくはロジッ
クシーケンスあるいは、リレーシーケンス等により実現
される。

次に、第６．７図の動作フロー図及び第８図のタイムチ
ャートを参照して本発明の詳細な説明する。

まず、第８図のタイムチャートの初期状態に於いて溶接
カン１がギャップの広いオフセット状態にあシ、位置決
め制御部２０による位置決め制御によシ最初の溶接部位
陥１に溶接ガンを位置決め制御した後、位置決め制御部
２０よシ溶接制御部２２に対し、加圧命令が出力される
。

この加圧命令による溶接制御部２２の動作は、第６図の
動作フローに従って行′なゎれる。

すなわち、ブロックａで溶接ガン１の加圧命令が与えら
れると、ブロックｂで溶接ガン１がセット状態にあるか
どうかが判別され、その時第８図に於ける最初の溶接部
位隔１では溶接ガン１がオフセット状態にあることから
、判別ブロックＣに進み、予め定められた次の溶接部位
に於ける開放ギャップの切換えについてセット命令があ
るがどうかを判別する。

第８図のタイムチャートでは２番目の溶接部位隆２に於
ける開放ギャップはセット命令となっていることからブ
ロックｄに進み、加圧がらＴ１時間後に溶接制御部２２
が開放ギャップ切換機構に対しセット出力を生じ、溶接
ガン１の加圧中に於いて第４図に於ける空圧シリンダ１
４′側への圧力供給によシ、ギャップセット部材１３の
鍔１６をストッパピン１２．１２’に相対する位置に移
動させ、開放ギャップ切換機構をセット状態に作動する
。

次いで、ブロックｅに進み加圧からＴ　ｔ　＋　Ｔ　ａ
時間後に溶接タイマ２４が予め足めた通電時間Ｔｗの間
、溶接ガン１に通電を行ない、最初の溶接部位Ｎ１１ｌ
をスポット溶接する。

溶接タイマ２４による通電が終了すると、溶接制御部２
２に対し、溶接ガンの開放命令が与えらｎ、この溶接カ
ンの開放命令による作動は第７図の動作フローに従って
行なわれる。

すなわち、ブロックＡで溶接カン１の開放命令が与えら
れると、判別ブロックＢに於いてその時の開放ギャップ
切換機構がセット状態にあるかどうかが判別さｎ、この
時、開放ギャップ切換機構は、セット状態に切換わって
いるのでブロックＣに進んで溶接ガン１の開放命令から
１２時間後に通電完了信号をリセットし、ロボット本体
に対し、次の溶接部位隻２への移動を指令する。

次に第８図のタイムチャートに於呵る２番目の溶接部位
−２に溶接ガン１が位置決め制御されて、溶接ガンの加
圧命令が第６図のブロックａに示すように出力されると
１判別ブロックｂに於いてセット状態が判別され、この
場合には判別ブロックｆに進んで次の溶接部位Ｎ１３の
開放ギャップがオフセット命令であるかどうかが判別さ
ｎ、第８図のタイムチャートでは３番目の溶接部位１１
ｉａ３は同じセット命令であることからブロックｇに進
み、Ｔ１時間後に溶接ガン１に通電を行なう。この通電
完了後に溶接カン１の開放命令が第７図ブロックＡに示
すように出力されると、判別ブロックＢに於いて第１番
目の溶接部位！’ｌｈｌと同様にセット状態にあること
が判別され、ブロックＣに進んでＴ！待時間後通電完了
をリセットし、第３番目の溶接部位−３に対する移動を
ロボット本体３に命令する。

次に溶接ガン１が第３番目の溶接部位Ｎ３に位置決め制
御されると、第６図ブロックａに示すように再び溶接ガ
ン１の加圧命令が出力され、この時、セット状態にある
ことから判別ブロックｂから判別ブロックｆに進み、次
の溶接部位翫４に於ける開放ギャップはオフセット命令
となっていることから、プ゛ｐツクｈに進み、加圧命令
からＴ１時間後にセット状態に切換わっている開放ギャ
ップ切換機構のセット部材１３に形成した鍔１６をスト
ッパビン１２　、１２’に相対する位置に切換移動し、
合わせて溶接カン１に対し通電を行なう。

この通電後に第７図ブロックＡに示す溶接ガンの開放命
令が出力されると、判別ブロックＢに於いてセット状態
かどうかが判別さｎるが、この第３番目の溶接部位隘３
に於ける加圧中に開放ギャップ切換機構はオフセット状
態に切換えらｎているので、ブロックＤに進み、溶接ガ
ンの開放命令から’ｒｚ　＋’ｒｓ後に通電完了をリセ
ットし、第４番目となる次の溶接部位−４への移動を命
令する。

続いて溶接ガン１が第４番目の溶接部位Ｎａ４に位置決
め制御さｎると、第６図ブロックａに示す溶接ガンの加
圧命令が出力さｒＬ、この時溶接ガン１の開放ギャップ
切換機構はオフセット状態にあることから判別ブロック
ｂから判別ブロックＣに進入、第８図のタイムチャート
に於いては第４番目の溶接部位−４の溶接で一工程分の
溶接作業を終了するものとすると、次の溶接部位に対す
るセット命令は々いことからブロックｉに進み、加圧命
令から’ｒ、＋’ｒ、時間後に溶接ガン１に通電を行な
う。この通電が終了すると第７図ブロックＡに示すよう
に溶接ガン１の開放命令が出力され、開放ギャップ切換
機構はオフセット状態にあることから判別ブロックＢよ
ジブロックＤに進み開放命令から’ｒ、　＋’ｒｓ時間
後に通電完了をリセットしてロボット本体３によシ溶接
ガン１を初期位置に戻すようになる。

この第８図のタイムチャートから明らかなように、溶接
ガン１の開放ギャップが大きいオフセット状態での加圧
については、加圧から通電開始までの時間がＴ　、　＋
Ｔ、時間となって開放ギャップの狭いセット状態に於け
る加圧から通電開始までの時間Ｔ１よシ長い時間を設定
しておｐ、一方、通電終了後に溶接ガン１を開放させる
場合にも開放ギャップの広いオフセット状態にある時の
開放命令から移動開始までの時間Ｔｘ＋Ｔｓを開放ギャ
ップの狭い時（セット状態）の開放命令から移動開始ま
での時間Ｔ、よシ長くし、開放ギャップの広狭に応じた
通電開始タイミング及び移動開始タイミンクを設定して
いる。

従って、溶接カンを順次位置決め移動する複数の溶接部
位の移動に必要な開放ギャップを、溶接カンの開放ギャ
ップ切換機構に対するセット及びオフセット命令として
予め定めておくことにより溶接カンの移動に必要な最小
限の開放ギャップを持って浴接カンの位置決め移動がで
き、溶接カンの開放ギャップを不必要に太き（′する必
要がないため、開放ギャップを一義的に定めていた従来
の自動溶接装置に較べ複数の溶接部位を順次連続溶接す
る場合の溶接作業時間を大幅に短縮することができる。

以上説明してきたように、本発明によれば、溶接カンの
開放ギャップを広狭２段階に切換える開放ギャップ切換
機構を備え、開放ギャップの広狭に応じて異なる通電開
始タイミング及び移動開始タイミングを決定するととも
に１次の一接部位への移動について開放ギャップを切換
える必要がある時には、溶接カンの加圧中に開放ギャッ
プ切換機構を切換作動するようにしたため、１回の溶接
工程で複数の溶接部位を位置決め制御により連続的に溶
接していく場合に、溶接ガンの移動に必要な最小限の開
放ギャップを持たせることができ、そのため溶接ガンの
開放ギャップを必要以上に大きくすることがないので、
開放ギャップの大きさにほぼ比例して定められる溶接所
要時間を大幅に短縮でき、自動搬送ラインによ）順次送
らｎてくる車体等を連続的に自動溶接する溶接作業の効
率の向上によシ生産性を高めることができるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置による溶接工程を示した説明図、第２
図は本発明−の一実施例を示した説明図、第３図は第２
図の実施例における溶接ガンの拡大説明図、第４図は第
３図のＡ−Ａ断面図、第５図は本発明による制御装置の
一例を示したブロック図、第６，７図は本発明による溶
接制御の動作フロー図、第８図は本発明による溶接制御
の一例を示したタイムチャート図である＝ １・・・溶接ガン　　　　２・・・溶接部材３・・・ロ
ボット本体　　　４・・・機台５・・・ロボットアーム
　　６へ・・支軸７．７′・・・リンクアーム　　８・
・・電極チップ９．１４．１４’・・・空圧シリンダ１
０．１５・・・ピストンロッド１１・・・リンク　　　
　　　１２．１２’・・・ストッパピン１３・・・ギャ
ップセット部材　１６・・・鍔２０・・・位置決め制御
部　　　２２・・・溶接制御部２４・・・溶接タイマ 特許出願人　　日産自動車株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 予め定めた移動制御パターンに従って複数の溶接部位に
   溶接カンを順次位置決め移動し、該溶接ガンを位置決め
   する毎に溶接ガンの加圧１通電及び開放を繰シ返して複
   数の溶接部位を順次自動溶接する。自動溶接装置に於い
   て、 前記溶接ガンを位置決め移動するときの溶接ガンの開放
   ギャップを広狭２段のいずれかに切換える開放ギャップ
   切換機構と、該開放ギャップ切換機構による開放ギャッ
   プの広狭に応じ、異った溶接カンの通電開始タイミング
   及び移動開始タイミングの各々を決定するタイミング制
   御手段と、溶接ガン加圧時の開放ギャップと予め定めた
   次の溶接部位の開放ギャップが異なっているときに、溶
   接ガンの加圧中に前記開放ギャップ切換機構を作動して
   他の開放ギャップに切換える切換作動手段とを有するこ
   とを特徴とする自動溶接装置。