(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スポット溶接ガンに備えられる一対のチップによって挟持されながら、前記一対のチップを整形研磨するチップドレス部と、
前記チップが整形研磨されたときに該チップにより挟持されている前記チップドレス部の位置を検出できるように前記チップドレス部と一体的に構成され、前記チップが整形研磨されたときの前記チップドレス部の位置と、前記チップが未使用のときの前記チップドレス部の位置との変位を、前記一対のチップのうち溶接ガンに対して固定された固定チップの磨耗量として検出する磨耗量検出部と、
を有することを特徴とするスポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置。
【請求項２】
前記磨耗量検出部は、
前記チップが整形研磨されたときに該チップにより挟持されている前記チップドレス部の位置を検出する変位センサと、
前記チップが整形研磨されたときの溶接ガンに対して上下動する可動チップの位置を検出する位置検出器と、
前記チップが未使用であるときに前記チップにより挟持したときの、前記チップドレス部の初期位置および前記可動チップの初期位置を記憶する記憶部と、
前記変位センサの検出結果および前記記憶部に記憶されている前記チップドレス部の初期位置の誤差を演算して前記固定チップの磨耗量を演算し、前記位置検出器の検出結果および前記記憶部に記憶されている前記可動チップの初期位置の誤差から前記固定チップの磨耗量を減算して前記可動チップの磨耗量を演算する磨耗量演算部と、
を有することを特徴とする請求項１記載のスポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置。
【請求項３】
前記可動チップはサーボモータによって上下動し、前記位置検出器は、前記サーボモータの回転量に基づいて前記可動チップの位置を検出することを特徴とする請求項２記載のスポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置。
【請求項４】
ロボットによって駆動されるスポット溶接ガンに備えられる可動チップと固定チップとよりなる一対のチップに挟持されながら、前記可動チップおよび固定チップを整形研磨するチップドレス部と、
前記チップドレス部を浮動状態に支持する一方、前記チップドレス部によって加えられる力に応じて変位するチップドレス部浮動支持部と、
当該チップドレス部浮動支持部の変位を検出するように、前記チップドレス部と一体的に構成されている変位センサと、
前記チップが整形研磨されたときの前記可動チップの位置を検出する位置検出器と、
未使用の前記可動チップおよび前記固定チップにより前記チップドレス部を挟持したときに、前記変位検出部によって検出された前記チップドレス浮動支持部の変位の初期検出値および前記位置検出器によって検出された前記可動チップの初期位置を記憶する記憶部と、
前記変位センサの検出結果および前記記憶部に記憶されている前記初期検出値との誤差を演算して前記固定チップの磨耗量を演算し、前記位置検出器の検出結果および前記記憶部に記憶されている前記可動チップの初期位置の誤差から前記固定チップの磨耗量を減算して前記可動チップの磨耗量を演算する磨耗量演算部と、
を有することを特徴とするスポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スポット溶接用ガンのチップを研磨する一方、その磨耗量を検出することができるスポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの生産には、スポット溶接機が一般的に使用されている。このスポット溶接機は、スポット溶接ガンに備えられた一対のチップで、溶接されるワークを加圧し、チップ間に通電することによってスポット溶接するものである。
【０００３】
スポット溶接の工程では、溶接の信頼性を高めるため、常に一定の溶接条件が保てるようにスポット溶接ガンを管理（例えばチップのドレス、チップ進退量の補正など）をしている。
【０００４】
例えば、チップは、スポット溶接に使用されるうちに磨耗し、その先端部分が荒れる。このためスポット溶接工程では、溶接を所定の回数行なうごとにチップを研磨装置（チップドレッサ）で整形、研磨し、その先端が一定の形状、面積になるようにすると共にその先端を滑らかにするチップドレス作業を行なっている。
【０００５】
また、最近ではスポット溶接ガンとしてサーボガンが多用されているが、このサーボガンは、チップの進退位置によって加圧力を調整するようにしてあるので、チップの磨耗量は正確に把握しなければならない。例えば、新品のチップを取り付けた際に、チップの進退方向の原点位置を定め、この原位置からチップをどの程度進めるとワークに接触するのか、また、その接触した位置からどの程度進めると加圧力が規定の圧力になるのかを規定しておくが、チップが磨耗したり、チップドレス作業が行なわれた後には、規定した進退量ではワークを当初予定した圧力まで加圧することができなくなる。このためスポット溶接工程では、定期的にチップ磨耗量を検出し、ワークの加圧力が規定の圧力となるように、磨耗量に応じた進退量の補正を行なっている。
【０００６】
このようなチップ磨耗量の検出と、それに伴う進退量の補正は、通常は前述したチップドレス作業と同時期に行なっている。なお、チップ磨耗量を検出する公知の技術としては、例えば特開平７−２８４９５７号、特願平１０−０００５１３号が掲げられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−２８４９５７号、特願平１０−０００５１３号に記載された発明は、いずれもチップドレス作業とチップ磨耗量検出作業を別々に行なっている。このため、それぞれの工程に専用の場所や設備が必要となる。
【０００８】
また、前述したようにチップ磨耗量の検出とチップドレスとは、所定の回数溶接を行なうごとに行なわれているため、両者にかかる時間の分だけスポット溶接工程のサイクルタイムが延びることになり、ひいてはスポット溶接の生産性に悪影響を与えることになる。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みて行なわれたものであって、チップドレス作業とチップ磨耗量検出作業に必要となるスペースや設備を縮小、減少させることができると共に、チップドレスとチップ磨耗量検出にかかる時間を短縮し、より生産効率の高いスポット溶接を実現できるスポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため本願発明は、以下のように構成される。
すなわち、請求項１記載の発明は、スポット溶接ガンに備えられる一対のチップによって挟持されながら、前記一対のチップを整形研磨するチップドレス部と、前記チップが整形研磨されたときに該チップにより挟持されている前記チップドレス部の位置を検出できるように前記チップドレス部と一体的に構成され、前記チップが整形研磨されたときの前記チップドレス部の位置と、前記チップが未使用のときの前記チップドレス部の位置との変位を、前記一対のチップのうち溶接ガンに対して固定された固定チップの磨耗量として検出する磨耗量検出部と、を有することを特徴とするものである。
【００１１】
このように構成することによって、チップドレス作業が終了すると、チップをこのままの状態にしてその磨耗量を検出することができ、チップドレス作業と磨耗量の検出とを同時に行なうことができる。また、チップドレス部と磨耗量検出部とが一体的に構成されていることによって作業領域において両者の占めるスペースを共通にでき、作業領域を縮小することができる。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、前記磨耗量検出部は、前記チップが整形研磨されたときに該チップにより挟持されている前記チップドレス部の位置を検出する変位センサと、前記チップが整形研磨されたときの溶接ガンに対して上下動する可動チップの位置を検出する位置検出器と、前記チップが未使用であるときに前記チップにより挟持したときの、前記チップドレス部の初期位置および前記可動チップの初期位置を記憶する記憶部と、前記変位センサの検出結果および前記記憶部に記憶されている前記チップドレス部の初期位置の誤差を演算して前記固定チップの磨耗量を演算し、前記位置検出器の検出結果および前記記憶部に記憶されている前記可動チップの初期位置の誤差から前記固定チップの磨耗量を減算して前記可動チップの磨耗量を演算する磨耗量演算部と、を有することを特徴とするものである。
【００１３】
このように構成することによって、チップドレス時のチップの挟持位置からチップの磨耗量が演算でき、チップドレス作業後、チップドレッサからチップを開放し、磨耗量検出のためチップを磨耗量検出装置にセットし直す必要がなくなる。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、前記可動チップはサーボモータによって上下動し、前記位置検出器は、前記サーボモータの回転量に基づいて前記可動チップの位置を検出することを特徴とするものである。
【００１５】
このように構成することによって、可動チップがサーボモータによって上下動するよう構成されたものである場合、可動チップの位置検出部を新たに設ける必要がなくなり、位置検出部の部品点数を少なくすることができる。
【００１６】
また、請求項４記載の発明は、ロボットによって駆動されるスポット溶接ガンに備えられる可動チップと固定チップとよりなる一対のチップに挟持されながら、前記可動チップおよび固定チップを整形研磨するチップドレス部と、前記チップドレス部を浮動状態に支持する一方、前記チップドレス部によって加えられる力に応じて変位するチップドレス部浮動支持部と、当該チップドレス部浮動支持部の変位を検出するように、前記チップドレス部と一体的に構成されている変位センサと、前記チップが整形研磨されたときの前記可動チップの位置を検出する位置検出器と、未使用の前記可動チップおよび前記固定チップにより前記チップドレス部を挟持したときに、前記変位検出部によって検出された前記チップドレス浮動支持部の変位の初期検出値および前記位置検出器によって検出された前記可動チップの初期位置を記憶する記憶部と、前記変位センサの検出結果および前記記憶部に記憶されている前記初期検出値との誤差を演算して前記固定チップの磨耗量を演算し、前記位置検出器の検出結果および前記記憶部に記憶されている前記可動チップの初期位置の誤差から前記固定チップの磨耗量を減算して前記可動チップの磨耗量を演算する磨耗量演算部と、を有することを特徴とするものである。
【００１７】
このように構成することによって、可動チップの磨耗量、固定チップの磨耗量をそれぞれ演算することができる。また、可動チップの駆動量をロボットが溶接ガンを駆動する際に使用するものを流用することが可能となり、可動チップの位置を検出するための構成を新たに設ける必要がなくなり、磨耗量検出装置の部品点数を少なくすることができる。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、チップドレス作業が終了すると、チップをこのままの状態にしてその磨耗量を検出することができ、チップドレス作業と磨耗量の検出とを同時に行なうことができる。また、チップドレス部と磨耗量検出部とが一体的に構成されていることによって作業領域において両者の占めるスペースを共通にでき、作業領域を縮小することができる。
【００２１】
したがって、チップドレス作業とそれに続くチップ研磨にかかる時間を短縮し、ひいてはスポット溶接のサイクルタイムを短くすることができる。また、作業領域を有効に利用することができる。
【００２２】
請求項２記載の発明は、チップドレス時のチップの挟持位置からチップの磨耗量が演算でき、チップドレス作業後、チップドレッサからチップを開放し、磨耗量検出のためチップを磨耗量検出装置にセットし直す必要がなくなる。
【００２３】
したがって、チップドレス作業とそれに続くチップ研磨にかかる時間を短縮し、ひいてはスポット溶接のサイクルタイムを短くすることができる。
【００２４】
請求項３記載の発明は、可動チップがサーボモータによって上下動するよう構成されたものである場合、可動チップの位置検出部を新たに設ける必要がなくなり、位置検出部の部品点数を少なくすることができ、ひいてはスポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置の構成を簡易にすることができる。
【００２５】
請求項４記載の発明は、可動チップの磨耗量、固定チップの磨耗量をそれぞれ演算することができ、チップの磨耗量をより詳細に検出することができる。したがって、このようなデータを用いてスポット溶接時の教示データを補正すれば、より正確にスポット溶接の状態を判断でき、スポット溶接を高精度に行なうことができる。
【００２６】
また、可動チップの駆動量をロボットが溶接ガンを駆動する際に使用するものを流用することが可能となり、可動チップの位置を検出するための構成を新たに設ける必要がなくなり、磨耗量検出装置の部品点数を少なくすることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の一実施の形態を説明する。
図１は、本実施の形態のスポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置（以下、チップドレッサという）の全体構成を説明する図である。また、図２は、図１に示したチップドレッサ４１を説明する斜視図であり、図３は、制御装置４６の構成を説明するブロック図である。
【００２９】
図１に示した装置は、溶接ガン４３を駆動、支持するロボット４２と、溶接ガン４３のチップ２１ａ，２１ｂに対してチップドレス作業および磨耗量検出を行なうチップドレッサ４１と、チップドレッサ４１、溶接ガン４３の両方を制御する制御装置４６とよりなっている。
なお、本実施の形態では、制御装置４６を溶接ガン４３によって行なわれるスポット溶接の制御装置と共用している。
【００３０】
溶接ガン４３は、ガンアーム４３ａに固定されたチップ２１ｂと、サーボモータ４４によって上下動するチップ２１ａとを有している。サーボモータ４４の回転量は、エンコーダ等の位置検出器２３（図４）によって検出されており、サーボモータ４４の回転量を変換して予め設定された位置を基準にしたチップ２１ａの位置を検出している。したがって、位置検出器２３は、磨耗量検出部として機能する。
【００３１】
なお、本実施の形態では、位置検出センサ２３にサーボモータ４４のエンコーダを流用しているが、この位置検出センサは、チップ２１ａの位置を制御装置４６に入力するために独自に設けられたものであっても良い。
【００３２】
本実施の形態のチップドレッサ４１は、チップドレスとチップ磨耗量検出との機能を併せ持ち、チップドレスとチップ磨耗量の検出とを同時に行ない得るものである。このためにチップドレッサ４１は、図２のようにチップドレス部１と、チップドレス部１を固定しておくためのブラケット９と、ブラケット９に設けられたガイド６と、チップドレス部１を浮動状態に支持するスプリング８と、チップドレス部１の上下方向の変位を検出する例えばエンコーダ等の変位センサ１０とを有している。なお、この変位センサ１０は、磨耗量検出部として機能する。
【００３３】
チップドレス部１は、チップ２１ａ，２１ｂを研磨するカッターブレード２と、カッターブレード２を回転させるモータ３と、モータ３の回転をカッターブレード２に伝えるベルト５およびプーリ４とを有している。また、このチップドレス部１は、上下のチップ２１ａ，２１ｂによって挟まれて加圧され、これらを一度にドレッシングできるよう構成されており、このためカッターブレード２は、図４のようにチップドレス部１の上下面に設けられている。
【００３４】
制御装置４６は、図３のように演算部１５と、記憶部１２とを有している。
演算部１５は、ロボット４２のサーボモータ４４に設けられている位置検出センサ２３からチップ２１ａの位置を表す信号ａを、チップドレッサ４１からチップドレス部１の変位を表す信号ｃを入力し、この結果を信号ｂとしてロボット４２にフィードバックしている。また、記憶部１２は、演算部１５の演算に必要なデータが記憶されており、チップ２１ａ、２１ｂが磨耗していない状態での変位センサ１０、位置検出センサ２３の検出値、さらにチップドレスを行なう位置座標やチップドレス作業の研磨条件もここに記憶されている。したがって、演算部１５は、磨耗量演算部として、記憶部１２は、チップ初期位置記憶部または初期検出値記憶部としてそれぞれ機能することになる。
【００３５】
また、前記したように制御装置４６はスポット溶接の制御装置と共用されるものである。このため、記憶装置１２には、スポット溶接の各打点の位置座標や移動順序、あるいはチップによるワークの加圧位置など（以下、総称して教示データと記す）をも記憶されている。
【００３６】
次に、以上述べたチップドレッサ４１を含む構成によって行なわれる動作を具体的に説明する。
【００３７】
チップ２１ａ、２１ｂのチップドレス作業が開始されると、制御装置４６は、ロボット１２のアームを駆動して、記憶部１２に記憶されている座標にチップ２１ａ、２１ｂを移動する。この座標は、例えば、磨耗していないチップ２１ａ、２１ｂの中心がカッターブレード２の中心に位置し（ｘ，ｙ座標）、チップ２１ａ、２１ｂが、カッターブレード２に所定の圧力を加える（ｚ座標）よう設定されている。
【００３８】
したがって、チップ２１ａ，２１ｂが開いたままカッターブレード２の中心まで移動し、次に、チップ２１ａを下ろして所定の加圧力でカッターブレード２を挟持する。
【００３９】
なお、チップ２１ａ、２１ｂ間の加圧力は、例えば、サーボモータ４４からのフィードバック電流がサーボモータの回転トルクと共に大きくなることを利用して検出される。つまり、予め記憶部１２に所定の加圧力ｆに対応するフィードバック電流ｉを記憶しておいて、検出されたフィードバック電流が、予め記憶されている電流ｉに達したとき、チップ２１ａ、２１ｂ間に所定の圧力が加わったものと判断してサーボモータ４４を停止する。
【００４０】
次にモータ３を回転し、チップ２１ａ、２１ｂを所定の条件でチップドレスする。チップドレス作業完了後、制御装置４６は、チップ２１ａ、２１ｂをチップドレス作業終了時の位置に固定しておく。このとき、下側のチップ２１ｂは、研磨後の状態でカッターブレード２に当接し、スプリング８によって支持されているチップドレス部１を所定量（Ｂとする）変位させる位置にある。この位置は、チップが新品の場合にチップドレスを行なわずに変位センサ１０によって検出した変位量Ａよりも小さい値となる。なお、変位量Ａは、記憶部１２に記憶されている。
演算部１５は、変位量Ｂを記憶部１２に記憶されている変位量Ａと比較し、この差（Ａ−Ｂ）をチップ２１ｂの磨耗量として記憶部１２に記憶する。
【００４１】
次に制御装置４６は、位置検出センサ２３でサーボモータ４４の回転量を検出し、チップ２１ａの位置（Ｃとする）を検出する。記憶部１２には、チップ２１ａ、２１ｂが磨耗していない状態（新品時）での位置検出センサ２３の検出値（Ｄとする）が記憶されている。
【００４２】
演算部１５は、検出した位置Ｃと記憶部１２に記憶されている位置Ｄとを比較する。このとき、チップ２１ａ、２１ｂが磨耗していれば、位置Ｃは、位置Ｄよりも下方に位置することになる。また、位置Ｃと位置Ｄの差（Ｃ−Ｄ）は、チップ２１ａ、チップ２１ｂの磨耗量を両方含んでいることになる。したがって、Ｃ−Ｄから先に検出したチップ２１ｂだけの磨耗量Ａ−Ｂを差し引いた値Ｃ−Ｄ−Ａ＋Ｂをチップ２１ａの磨耗量として記憶部１２に記憶する。
【００４３】
ところで、記憶部１２に記憶されている教示データは、チップ２１ａ，２１ｂの長さを磨耗していない状態であるとして設定されている。このため、チップ２１ａ，２１ｂが磨耗している場合には、その教示データにしたがってチップ２１ａを進退させたとしても、チップが新品時のものよりも、また、前回チップドレスをした時のものよりも短くなっているのであるからワークを予定の加圧力で加圧することができなくなる。つまり加圧力が磨耗量分だけ小さくなってしまう。
【００４４】
これでは溶接品質に重大な影響を与えることになるので、制御装置４６では、記憶部１２に記憶してあるチップ２１ａ，２１ｂの磨耗量からスポット溶接の教示データを補正している。
【００４５】
図５は、以上述べたチップ磨耗量検出の一連の処理を説明するフローチャートである。
チップドレス作業が開始されると、先ず、ロボット４２が、動作を開始する原位置につく（Ｓ１）。そして、記憶部１２に記憶されているチップドレス作業を行なう位置座標に溶接ガン４３をアプローチし、チップドレス部１を挟持して加圧し（Ｓ２）、同じく記憶部１２に記憶されている研磨条件（研磨時間など）でチップドレス作業を開始する（Ｓ３）。
【００４６】
チップドレス作業が完了すると（Ｓ４）、演算部１５は、溶接ガン４３を記憶部１２に記憶されているチップドレス作業を行なった位置座標に固定した状態のまま、変位センサ１０が検出した変位量と、位置検出センサ２３が検出したチップ２１ａの位置を入力する（Ｓ５）。
【００４７】
そして、入力した値のうち変位センサ１０が検出した変位量を記憶部１２に記憶されているチップ２１ｂが磨耗していない状態の変位量と比較して、チップ２１ｂのみの磨耗量を算出する。次に、位置検出センサ２３が検出したチップ２１ａの位置を記憶部１２に記憶されている両チップ２１ａ，２１ｂが磨耗していない状態の変位量と比較し、両チップ２１ａ，２１ｂの磨耗量の和を算出し、この値から先に算出されたチップ２１ｂのみの磨耗量を差し引いてチップ２１ａの磨耗量を算出（Ｓ６）し、再びロボット４２を原位置に戻す（Ｓ７）。
以上の処理終了後、算出された両チップ２１ａ，２１ｂに基づいて教示データを補正し（Ｓ８）、チップドレス作業を終了する。
【００４８】
以上述べた本実施の形態は、従来、チップドレス作業の工程終了後に磨耗量を検出する工程を行なっていたのに対し、チップドレス作業と磨耗量の検出とを同時に行なうことができる。このため、チップドレス作業がスポット溶接のサイクルタイム内に占めていた時間を実質的に０とすることができ、スポット溶接の生産性を高めることができる。
【００４９】
また、チップの磨耗量検出装置としても、従来はチップドレッサと磨耗量の検出装置とを別個に設ける必要があり、２台分の装置が占めるスペースが必要であった。これに対し、本実施の形態の構成ではチップドレッサと磨耗量の検出装置とが一体化しており、装置の設置スペースが縮小できる。
【００５０】
さらに検出された磨耗量に基づいてスポット溶接の教示データを補正することにより、実際のチップの状態に即した教示データを用いてスポット溶接を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態のチップドレッサを適用した全体構成を説明する図である。
【図２】  図１に示したチップドレッサを説明する斜視図である。
【図３】  図１に示した制御装置を説明するブロック図である。
【図４】  図２のチップドレッサによってチップドレスされるチップの状態を説明する図である。
【図５】  本発明の一実施の形態の処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…チップドレス部、
１０…変位センサ、
１２…記憶部、
１５…演算部、
２１ａ，２１ｂ…チップ
４１…チップドレッサ、
４３…溶接ガン、
４４…サーボモータ、
４６…制御装置。
【図１】
0003700390.tif 000002
【図２】
0003700390.tif 000003
【図３】
0003700390.tif 000004
【図４】
0003700390.tif 000005
【図５】
0003700390.tif 000006