(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して溶接を行うためのガンアームを駆動するモータの、電極の前記ワークへの接近時、衝突時および加圧中の動作を制御する装置であって、
前記モータの動作スケジュールを管理するメインコントローラと、
前記動作スケジュールに基づいて、前記モータに供給すべき電流値を求める電流値計算手段と、
前記電流値計算手段からの電流値に基づく電流を前記モータに供給するサーボアンプとを有し、
前記電流値計算手段は、前記モータの設定速度と実際の回転速度との偏差から前記電流値を求める第１演算手段と、
前記設定速度、回転速度および所定の設定電流値から所定の計算式に基づく計算を行って前記電流値を求める第２演算手段と、
前記第１演算手段で求められた電流値と前記第２演算手段で求められた電流値とを切り換えて出力する切換手段とを有して構成され、
前記設定電流値は、前記電極の前記ワークへの接近時における前記モータに供給される電流値の上限および加圧中に前記モータに供給すべき電流値であることを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の溶接用ガンアームの駆動制御装置において、
前記設定速度と前記回転速度とに基づく所定のタイミングに信号を出力するタイミング検出手段を有し、前記切換手段はこのタイミング検出手段からの信号に基づいて切換動作を行うことを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の溶接用ガンアームの駆動制御装置において、
前記第２演算手段における電流値を求めるための計算式は、該電流値が前記モータの回転速度の変化に対して傾斜状に変化するとともに、前記回転速度が前記設定速度と同じときには該電流値が０となり、前記回転速度が０であるときには該電流値が前記設定電流値となるように構成されていることを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の溶接用ガンアームの駆動制御装置において、
前記計算式は、前記電流値をＩ、前記設定速度をＶ０、前記回転速度をＶ、前記設定電流値をＩｃとするとき、
Ｉ＝（１−Ｖ／Ｖ０）×Ｉｃ
であることを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御装置。
【請求項５】
ワークに対して溶接を行うためのガンアームを駆動するモータの動作を制御する方法であって、
前記ガンアームが前記ワークに接近して衝突した後に停止して該ワークを加圧する一連の動作を、前記ガンアームが前記ワークに接近する接近段階と、前記ガンアームが前記ワークに衝突して停止する衝突停止段階とで、前記モータの動作モードを変更して行うことを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御方法。
【請求項６】
請求項５記載の溶接用ガンアームの駆動制御方法において、
前記モータに供給される電流値は、前記接近段階では、前記モータの設定回転速度と実際の回転速度との偏差に基づいて求められ、
前記衝突停止段階では、前記モータの設定回転速度、実際の回転速度および所定の設定電流値とから所定の計算式に基づいて求められることを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御方法。
【請求項７】
請求項６記載の溶接用ガンアームの駆動制御方法において、
前記計算式は、前記モータに供給される電流値が前記モータの実際の回転速度の変化に対して傾斜状に変化するとともに、前記回転速度が設定回転速度と同じときには前記電流値が０となり、前記モータが停止してその実際の回転速度が０となったときには前記電流値が前記設定電流値となるように構成されていることを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御方法。
【請求項８】
請求項７記載の溶接用ガンアームの駆動制御方法において、
前記計算式は、前記モータに供給される電流値をＩ、前記設定電流値をＩｃ、前記モータの設定回転速度をＶ０、前記モータの実際の回転速度をＶとするとき、
Ｉ＝（１−Ｖ／Ｖ０）×Ｉｃ
であることを特徴とする溶接用ガンアームの駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接装置を構成するガンアームの駆動を制御するための溶接用ガンアームの駆動制御装置および駆動制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ワークに対して電圧（電流）を印加して該ワークの溶接を行う抵抗溶接機は、前記ワークの溶接を行う部位を挟み、加圧する一対のガンアームを有して構成されている。このガンアームには駆動装置が設けられ、該駆動装置の付勢作用下に、互いに接近または離間する方向に変位する。従来より、この駆動装置としては、流体圧式のシリンダが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記駆動装置としては、流体圧式のシリンダに代えて、電動モータを用いることが可能である。
【０００４】
本発明は、この電動モータを用いて構成された溶接用ガンアームの駆動制御装置および駆動制御方法に関し、ガンアームがワークに接近する方向に変位して該ワークに衝突した後に停止して該ワークを加圧する動作を好適に制御することが可能な溶接用ガンアームの駆動制御装置および駆動制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る溶接用ガンアームの駆動制御装置においては、溶接用のガンアームを駆動するモータは、第１演算手段でモータの設定速度と実際の回転速度との偏差から求められる電流値または第２演算手段で前記設定速度、回転速度および所定の設定電流値から所定の計算式に基づいて求められる電流値によって制御される。
【０００６】
この場合、モータを異なる動作モードで駆動させることができるため、例えば、ガンアームを高速に移動させる場合には前記第１演算手段からの電流値を前記モータに供給することによって、該モータが設定速度に対して高い応答性を有して回転され、前記ガンアームの移動時間を短縮することができるとともに、前記ガンアームがワークに衝突するときには前記第２演算手段からの電流値を前記モータに供給することによって、この衝突時に発生する衝撃が低減されるようにこの電流値を設定することができる。
【０００７】
また、前記第１演算手段からの電流値と前記第２演算手段からの電流値とを切換手段によって切り換える。ここで、前記切換手段における切換動作を、設定速度と回転速度とに基づく所定のタイミングにタイミング検出手段から出力される信号に基づいて行わせるようにしてもよい。この場合、モータの動作モードを該モータの動作スケジュールに対応して容易に切り換えることができる。
【０００８】
また、前記第２演算手段における電流値を求めるための計算を、該電流値が前記モータの回転速度の変化に対して傾斜状に変化するとともに、前記回転速度が該モータの設定速度と同じときには該電流値が０となり、前記回転速度が０であるときには該電流値が前記設定電流値となるように構成されている計算式に基づいて行うようにしてもよい。
【０００９】
この場合、モータの減速に伴って該モータに発生するトルクが０から傾斜状に増加していくため、例えば、ガンアームがワークに衝突する際にこのモータに瞬間的に大きなトルクが発生して、前記ガンアームまたはワークに大きな衝撃が加わることが回避される。
【００１０】
また、前記第２演算手段における電流値の計算を、次の式、
Ｉ＝（１−Ｖ／Ｖ０）×Ｉｃ
に基づいて行うようにしてもよい。この場合、前記電流値を簡単な計算式によって求めることができ、前記第２演算手段の構成の簡素化並びに計算時間の短縮が実現される。
【００１１】
次に、本発明においては、ガンアームがワークに接近して衝突した後に停止して該ワークを加圧する一連の動作を、前記ガンアームが前記ワークに接近する接近段階と、前記ガンアームが前記ワークに衝突して停止する衝突停止段階とで、前記モータの動作モードを変更して行うようにしている。
【００１２】
この場合、前記接近段階では、例えば、ガンアームを高速に移動させることが可能な動作モードを選択し、前記衝突停止段階では、例えば、ガンアームがワークに衝突する際に発生する衝撃を低減させるとともに、この衝突から加圧に移行する時間を短縮することが可能な動作モードを選択することによって、溶接時間の短縮を実現することができるとともに、前記衝突によって溶接品質が低下することも回避される。
【００１３】
また、モータに供給すべき電流値を、前記接近段階では前記モータの設定回転速度と実際の回転速度との偏差に基づいて求め、前記衝突停止段階では、前記モータの設定回転速度、実際の回転速度および所定の設定電流値とから所定の計算式に基づいて求めるようにしてもよい。
【００１４】
この場合、前記接近段階では、モータの回転速度の設定速度に対する高い応答性を得ることができるとともに、前記衝突停止段階では、前記ガンアームのワークへの衝突から該ガンアームによる前記ワークの加圧に際して前記モータに発生させるトルクを前記計算式に基づいて任意に設定することによって、溶接時間の短縮とともに溶接品質の向上が実現される。
【００１５】
また、前記衝突停止段階で行う電流値の計算を、モータに供給される電流値が前記モータの回転速度の変化に対して傾斜状に変化するとともに、前記回転速度が設定回転速度と同じときには前記電流値が０となり、前記モータが停止して回転速度が０となったときには前記電流値が前記設定電流値となるように構成されている計算式に基づいて行うようにしてもよい。この場合、モータの減速に伴って該モータに発生するトルクが、例えば０から傾斜状に増加していくように設定することによって、ガンアームがワークに衝突する際にこのモータに瞬間的に大きなトルクが発生し、該ガンアームまたはワークに大きな衝撃が加わることが回避される。
【００１６】
また、前記衝突停止段階で行われる電流値の計算を、次の式、
Ｉ＝（１−Ｖ／Ｖ０）×Ｉｃ
に基づいて行うようにしてもよい。この場合、前記電流値を簡単な計算によって求めることができ、この電流値の計算を行う手段の簡素化並びに計算時間の短縮が実現される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る溶接用ガンアームの駆動制御装置および駆動制御方法の実施の形態例（以下、単に実施の形態に係る制御装置と記す）を図１〜図３Ｃを参照しながら説明する。
【００２１】
本実施の形態に係る制御装置の説明に入る前に、溶接装置の構成について簡単に説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態に係る制御装置が適用される溶接装置１０は、ワークＷ１、Ｗ２に対して溶接を行うための一対のガンアームである第１ガンアーム１２および第２ガンアーム１４を有し、該第１ガンアーム１２および第２ガンアーム１４の互いに対向する先端部には、溶接チップ１６ａ、１６ｂが設けられている。
【００２３】
第１ガンアーム１２は、該第１ガンアーム１２に設けられた図示しない軸受け部材を介して、中空円筒状の基体１８に固定されたモータ（ＡＣサーボモータ）２０の回転軸に連結されたボールねじ２２に螺合され、前記モータ２０の駆動作用下に、前記基体１８の軸線方向に沿ってその内部を進退自在に変位する。第２ガンアーム１４は、基体１８に固定されている。なお、第１ガンアーム１２および第２ガンアーム１４には、溶接チップ１６ａ、１６ｂの間に溶接用の電圧（電流）を印加するための電源装置（図示せず）が接続されている。
【００２４】
モータ２０は、ケーブル２４ａ〜２４ｃ（区別して説明する必要がない場合はケーブル２４と記す）を介して後述するサーボアンプ６０に配線接続され、該サーボアンプ６０から供給される交流電流によって所定の速度および出力（トルク）で駆動される。なお、モータ２０の回転方向は、前記第１ガンアーム１２を前進させる場合を正とし、後退させる場合を負とする。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る制御装置について説明する。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態に係る制御装置１００は、溶接装置１０並びに該制御装置１００全体の動作を制御するメインコントローラ４２と、該メインコントローラ４２から供給される速度データＤｖ０およびリミットデータＤｉ並びにモータ２０に設けられた検出器４４で得られた実速度データＤｖおよび同期信号Ｓｄに基づいて、前記モータ２０に供給すべき交流電流の電流値および周波数を求めて電流値指令信号Ｓｉｃ、Ｓｉｄとして出力する速度制御部５０と、該速度制御部５０からの電流値指令信号Ｓｉｃ、Ｓｉｄを、ケーブル２４ａ、２４ｂに設けられた電流センサ５２ａ、５２ｂから供給される検出電流値信号Ｓｉｉ、Ｓｉｊに基づいて制御し、電流値指令信号Ｓｉｅ、Ｓｉｆとして出力する電流制御部５４と、該電流制御部５４からの電流値指令信号Ｓｉｅ、Ｓｉｆに基づいてパルス幅を変調し、パルス列を有する交流電流信号として出力するＰＷＭ回路５６と、該ＰＷＭ回路５６からの交流電流信号に基づく三相交流電流（電流値Ｉ）をモータ２０に供給するサーボアンプ６０と、前記速度データＤｖ０および実速度データＤｖに基づいて所定のタイミングを検出し、このタイミングにタイミング信号Ｓｔを出力するタイミング検出部（タイミング検出手段）８２とを有して構成されている。
【００２７】
特に、速度制御部５０は、前記速度データＤｖ０、リミットデータＤｉおよび実速度データＤｖに基づいてモータ２０に供給すべき交流電流の電流値を求めて電流値指令信号ＳｉａまたはＳｉｈとして出力する電流値計算手段１０２と、該電流値計算手段１０２からの電流値指令信号ＳｉａまたはＳｉｈの上限を前記リミットデータＤｉに基づいて制限して電流値指令信号Ｓｉｂとして出力するリミット手段６４と、該リミット手段６４からの電流値指令信号Ｓｉｂを前記同期信号Ｓｄに基づくタイミングでパルス状の電流値指令信号Ｓｉｃ、Ｓｉｄとして出力する分配手段６６とを有して構成されている。
【００２８】
そして、電流値計算手段１０２は、図２に示すように、前記速度データＤｖ０と実速度データＤｖとに基づいて速度偏差を計算して速度偏差データＤσとして出力する速度偏差計算手段（第１演算手段）６８と、該速度偏差計算手段６８からの速度偏差データＤσに基づいて電流値を計算して電流値指令信号Ｓｉａとして出力する偏差電流値計算手段（第１演算手段）７０と、前記速度データＤｖ０と実速度データＤｖとから所定の計算式に基づく係数を計算し、係数データＤｋとして出力する係数計算手段（第２演算手段）１０４と、該係数計算手段１０４からの係数データＤｋとメインコントローラ４２からのリミットデータＤｉとに基づいて、モータ２０に供給すべき交流電流の電流値を求め、電流値指令信号Ｓｉｈとして出力する係数電流値計算手段（第２演算手段）１０６と、前記タイミング検出部８２からのタイミング信号Ｓｔに基づいて、前記偏差電流値計算手段７０からの電流値指令信号Ｓｉａと前記係数電流値計算手段１０６からの電流値指令信号Ｓｉｈとを切り換えてリミット手段６４に対して出力するセレクタ（切換手段）１０８とを有して構成されている。
【００２９】
図１に示す前記検出器４４は、モータ２０の回転周波数を検出して回転周波数信号として出力する速度センサと、モータ２０の磁極の位置を検出して同期信号Ｓｄとして出力する磁極センサにて構成されている。具体的には、前記速度センサおよび磁極センサを備えたオプティカルエンコーダ、磁気エンコーダ等にて構成されている。そして、前記検出器４４からの回転周波数信号は、Ｆ／Ｖ変換回路７２にて電圧信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換回路７４にてデジタルデータに変換されて実速度データＤｖ（回転速度Ｖ）として出力される。また、前記同期信号Ｓｄによって、サーボアンプ６０からモータ２０に供給される三相交流電流の周波数が決定される。
【００３０】
サーボアンプ６０は、端子５８ａ〜５８ｃ（以下、端子５８と記す）を介して接続される図示しない電源から供給される三相交流電流を一旦直流電流に変換した後、前記ＰＷＭ回路５６からの交流電流信号に基づく三相交流電流に再変換してモータ２０に供給するように構成されている。
【００３１】
速度データＤｖ０は、モータ２０の回転速度Ｖのスケジュール（速度スケジュール）を設定する速度用ルックアップテーブルとしてメインコントローラ４２の図示しない記憶手段に格納されている。そして、この速度データＤｖ０は、前記速度用ルックアップテーブルから所定時間毎に読み出され、モータ２０の各時間における回転速度を設定する設定回転速度としてメインコントローラ４２から出力される。なお、この速度用ルックアップテーブルは、前記メインコントローラ４２の記憶手段に複数のデータ群として格納されており、その中から所望のものが選択される。
【００３２】
また、リミットデータＤｉは、モータ２０に供給すべき交流電流の電流値Ｉの上限を制限するリミット値のスケジュール（リミットスケジュール）を設定するリミット用ルックアップテーブルとして前記メインコントローラ４２の記憶手段に格納されている。そして、このリミットデータＤｉは、前記リミット用ルックアップテーブルから所定時間毎に読み出され、前記電流値Ｉの各時間におけるリミット値を設定する設定リミット値（設定電流値）としてメインコントローラ４２から出力される。なお、このリミット用ルックアップテーブルは、前記速度データＤｖ０と同様に、前記メインコントローラ４２の記憶手段に複数のデータ群として格納されており、その中から所望のものが選択される。
【００３３】
そして、前記速度スケジュールおよびリミットスケジュールによって、前記モータ２０の動作スケジュールが決定される。
【００３４】
次に、本実施の形態に係る制御装置１００の処理動作について説明する。
【００３５】
メインコントローラ４２から電流値計算手段１０２を構成する速度偏差計算手段６８および係数計算手段１０４に速度データＤｖ０として設定回転速度が供給されるとともに、前記電流値計算手段１０２の係数電流値計算手段１０６およびリミット手段６４にリミットデータＤｉとして設定リミット値が供給される（図１および図２参照）。また、検出器４４からＦ／Ｖ変換回路７２およびＡ／Ｄ変換回路７４を介し、前記速度偏差計算手段６８および係数計算手段１０４に実速度データＤｖとしてモータ２０の回転速度Ｖが供給される。
【００３６】
タイミング検出部８２は、前記速度データＤｖ０（設定回転速度）および実速度データＤｖに基づいて所定のタイミングを検出し、このタイミングにタイミング信号Ｓｔをメインコントローラ４２およびセレクタ１０８に対して出力する。
【００３７】
速度偏差計算手段６８は、前記速度データＤｖ０と実速度データＤｖとに基づいて速度偏差を計算し、速度偏差データＤσとして出力する。この場合、この速度偏差データＤσの値は、前記実速度データＤｖの値（モータ２０の回転速度Ｖ）が前記設定回転速度を上回るときは負の値となり、前記回転速度Ｖが前記設定回転速度を下回るときは正の値となるものとする。
【００３８】
そして、偏差電流値計算手段７０は、この速度偏差計算手段６８からの速度偏差データＤσに基づいて電流値を計算し、電流値指令信号Ｓｉａとして出力する。この場合、この電流値指令信号Ｓｉａの値の正負は、前記速度偏差データＤσの正負に依存する。
【００３９】
一方、係数計算手段１０４は、前記速度データＤｖ０と実速度データＤｖとから所定の計算式に基づく係数を計算し、係数データＤｋとして出力する。そして、係数電流値計算手段１０６は、前記係数計算手段１０４からの係数データＤｋとメインコントローラ４２からのリミットデータＤｉとに基づいて、モータ２０に供給すべき交流電流の電流値を求め、電流値指令信号Ｓｉｈとして出力する。
【００４０】
セレクタ１０８は、前記タイミング検出部８２からのタイミング信号Ｓｔに基づいて、前記偏差電流値計算手段７０からの電流値指令信号Ｓｉａと前記係数電流値計算手段１０６からの電流値指令信号Ｓｉｈとを切り換えてリミット手段６４に対して出力する。
【００４１】
リミット手段６４は、前記セレクタ１０８からの電流値指令信号ＳｉａまたはＳｉｈの上限を前記リミットデータＤｉに基づいて制限して電流値指令信号Ｓｉｂとして出力する。この場合、前記電流値指令信号ＳｉａまたはＳｉｈの上限は絶対値として制限され、値の正負には依存されないものとする。
【００４２】
分配手段６６は、前記リミット手段６４からの電流値指令信号Ｓｉｂを、検出器４４から供給される同期信号Ｓｄに基づくタイミングでパルス状の電流値指令信号Ｓｉｃ、Ｓｉｄとして出力する。
【００４３】
電流制御部５４は、前記分配手段６６からの電流値指令信号Ｓｉｃ、Ｓｉｄを、電流センサ５２ａ、５２ｂから供給される検出電流値信号Ｓｉｉ、Ｓｉｊに基づいて制御し、電流値指令信号Ｓｉｅ、Ｓｉｆとして出力する。
【００４４】
ＰＷＭ回路５６は、前記電流制御部５４からの電流値指令信号Ｓｉｅ、Ｓｉｆに基づいてパルス幅を変調し、パルス列を有する交流電流信号として出力する。この場合、この交流電流信号の周波数は、前記分配手段６６から出力される電流値指令信号Ｓｉｃ、Ｓｉｄのタイミング（パルスの周期）に依存する。
【００４５】
サーボアンプ６０は、端子５８を介して接続される図示しない電源から供給される三相交流電流を一旦直流電流に変換した後、前記ＰＷＭ回路５６からの交流電流信号に基づく三相交流電流に再変換してモータ２０に供給する。なお、この交流電流は、前記電流値指令信号Ｓｉａの値が正であるときには、前記モータ２０の回転磁界に対して順位相となり、負であるときには逆位相となる。
【００４６】
モータ２０は、前記サーボアンプ６０から供給される交流電流の電流値Ｉに依存したトルクを発生して回転する。この場合、前記交流電流の周期は、前記モータ２０の回転に同期して変調されている。そして、このモータ２０は、前記電流値Ｉを増減させるとともに、位相を正逆転させることによって加速または減速される。
【００４７】
そして、このモータ２０の回転によって、第１ガンアーム１２が基体１８に対して進退する。なお、第１ガンアーム１２の先端に設けられた溶接チップ１６ａがワークＷ１に当接する位置を、該第１ガンアーム１２の溶接位置と記す。
【００４８】
このように、本実施の形態に係る制御装置１００においては、第１ガンアーム１２を駆動するモータ２０の回転速度Ｖを所定の速度スケジュールに基づいて制御することができるため、前記第１ガンアーム１２の進退速度を任意に設定することが可能である。
【００４９】
また、メインコントローラ４２からリミット手段６４に供給すべきリミットデータＤｉ（設定リミット値）を、タイミング検出部８２から速度データＤｖ０（設定回転速度）と実速度データＤｖとに基づく所定のタイミングで出力されるタイミング信号Ｓｔに応じて変更することができるため、この設定リミット値の変更を行うタイミングを速度スケジュールに対応して設定することができる。
【００５０】
また、タイミング検出部８２からセレクタ１０８に供給されるタイミング信号Ｓｔに従って、該セレクタ１０８（即ち、電流値計算手段１０２）から出力される信号を、速度偏差計算手段６８および偏差電流値計算手段７０で求められた電流値指令信号Ｓｉａから係数計算手段１０４および係数電流値計算手段１０６で求められた電流値指令信号Ｓｉｈに変更することができる。従って、一回の溶接作業の間に、モータ２０を異なる動作モードで駆動することが可能となる。これによって、モータ２０の動作モードを、例えば第１ガンアーム１２を溶接位置近傍まで変位させるときと、該第１ガンアーム１２がワークＷ１に衝突する直前とで変更することによって、前記第１ガンアーム１２の変位を短時間で行うとともに、該第１ガンアーム１２がワークＷ１に衝突する際の衝撃を緩衝することが可能となる。
【００５１】
なお、電流値計算手段１０２を複数の係数計算手段１０４並びに係数電流値計算手段１０６で構成することも可能である。この場合、一回の溶接作業の間に、モータ２０を複数の動作モードで駆動することができる。
【００５２】
また、タイミング検出部８２からのタイミング信号Ｓｔを係数計算手段１０４並びに係数電流値計算手段１０６に供給することによって、該係数計算手段１０４並びに係数電流値計算手段１０６に設定されている計算式を変更するように構成することも可能である。この場合も、一回の溶接作業の間に、モータ２０を複数の動作モードで駆動することができる。
【００５３】
次に、本実施の形態に係る制御装置１００の実施例について説明する。
【００５４】
この実施例においては、係数計算手段１０４での係数の計算は、次式に基づいて行われる。
【００５５】
ｋ＝１−Ｖ／Ｖ０            …（１）
ここで、ｋは係数を、Ｖは実速度データＤｖとして供給されるモータ２０の回転速度を、Ｖ０は速度データＤｖ０として供給される該モータ２０の設定回転速度（高速速度Ｖａまたは低速速度Ｖｂ）をそれぞれ表す。
【００５６】
一方、係数電流値計算手段１０６での電流値の計算は、次式に基づいて行われる。
【００５７】
Ｉ＝ｋ×Ｉｃ                …（２）
ここで、Ｉは電流値指令信号Ｓｉｈとして出力される電流値（モータ２０に供給される交流電流の電流値と同値）を、ｋは前記係数を、ＩｃはリミットデータＤｉとして供給される設定リミット値｛設定電流値（高リミット値Ｉａまたは低リミット値Ｉｂ）｝をそれぞれ表す。
【００５８】
また、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、速度スケジュール（図３Ａに点線で示す）は、設定回転速度が時点ａ〜ｃの期間では高速速度Ｖａとなり、時点ｃ以降は低速速度Ｖｂとなるように設定されている。一方、リミットスケジュール（図３Ｂに点線で示す）は、設定リミット値が時点ａ〜ｄの期間では高リミット値Ｉａとなり、時点ｄ以降は低リミット値Ｉｂとなるように設定されている。なお、この設定回転速度並びに設定リミット値は、初期状態（時点ａ以前）では０であるものとする。図３Ｃは第１ガンアーム１２に加わる加圧力の特性を示す。
【００５９】
また、タイミング検出部８２は、設定回転速度が高速速度Ｖａから低速速度Ｖｂに変更された後、モータ２０の回転速度Ｖが低速速度Ｖｂに到達したことを検出したとき、モータ２０が低速速度Ｖｂで駆動中に該モータ２０の回転速度Ｖの低下を検出したとき並びにモータ２０が同じく低速速度Ｖｂで駆動中に該モータ２０の停止を検出したときに、タイミング信号Ｓｔを出力するように設定されている。
【００６０】
また、時点ａ〜ｄの期間においては、セレクタ１０８からは偏差電流値計算手段７０から供給される電流値指令信号Ｓｉａが選択的に出力されているものとする。
【００６１】
先ず、時点ａにおいて、メインコントローラ４２から電流値計算手段１０２を構成する速度偏差計算手段６８に対して、速度データＤｖ０として設定回転速度（高速速度Ｖａ）が供給されるとともに、リミット手段６４に対して、リミットデータＤｉとして設定リミット値（高リミット値Ｉａ）が供給される（図１並びに図２参照）。これに伴って、モータ２０が始動する。
【００６２】
すなわち、この時点ａにおいて、モータ２０の回転速度Ｖは０であるため、速度偏差計算手段６８からは、前記回転速度Ｖと設定回転速度（高速速度Ｖａ）との偏差に基づいた正の値の速度偏差データＤσが出力される。この速度偏差データＤσの供給に伴って、偏差電流値計算手段７０からは、モータ２０を始動させるべく前記速度偏差データＤσに基づいた正の値の電流値指令信号Ｓｉａの出力が開始される。
【００６３】
モータ２０の回転速度Ｖが高速速度Ｖａに到達するまで、速度偏差計算手段６８から出力される速度偏差データＤσの値は、前記モータ２０の回転速度Ｖと高速速度Ｖａとの偏差に基づいた正の値となるため、偏差電流値計算手段７０から出力される電流値指令信号Ｓｉａの値も前記偏差に基づいて正の値となり、該モータ２０が加速し続ける（時点ａ〜ｂの期間、加速領域）。この場合、電流値指令信号Ｓｉａが高リミット値Ｉａを上回ると、リミット手段６４からは、前記電流値指令信号Ｓｉａの上限をこの高リミット値Ｉａで制限した電流値指令信号Ｓｉｂが出力される。
【００６４】
モータ２０の回転速度Ｖが高速速度Ｖａに到達すると、速度偏差計算手段６８で計算される速度偏差が略０となるため、偏差電流値計算手段７０から出力される電流値指令信号Ｓｉａの値は、モータ２０の速度を前記高速速度Ｖａに維持するために必要な値（ほぼ０）まで低下する（時点ｂ）。そして、モータ２０は、時点ｃまで高速速度Ｖａで等速駆動される（時点ｂ〜ｃの期間、高速駆動領域）。
【００６５】
時点ｃにおいて、メインコントローラ４２から速度データＤｖ０として速度偏差計算手段６８に供給される設定回転速度が高速速度Ｖａから低速速度Ｖｂに変更される。このとき、モータ２０の回転速度Ｖがこの低速速度Ｖｂを上回ることとなるため、速度偏差計算手段６８からは、前記回転速度Ｖと低速速度Ｖｂとの偏差に基づいた負の値の速度偏差データＤσが出力される。そして、偏差電流値計算手段７０からは、モータ２０を減速させるべく前記速度偏差データＤσに基づいた負の値の電流値指令信号Ｓｉａが出力される。これに伴って、モータ２０が減速し始める。
【００６６】
モータ２０の回転速度Ｖが低速速度Ｖｂに到達するまで、速度偏差計算手段６８から出力される速度偏差データＤσは、前記回転速度Ｖと低速速度Ｖｂとの偏差に基づいた負の値となるため、偏差電流値計算手段７０から出力される電流値指令信号Ｓｉａも、前記偏差に基づいた負の値となり、該モータ２０が減速し続ける（時点ｃ〜ｄの期間、減速領域）。
【００６７】
モータ２０の回転速度Ｖが低速速度Ｖｂに到達すると、速度偏差計算手段６８で計算される速度偏差がほぼ０となるため、電流値指令信号Ｓｉａの値は、モータ２０の速度を前記低速速度Ｖｂに維持するために必要な値（ほぼ０）まで上昇（絶対値として見た場合は低下）する（時点ｄ）。また、このとき、タイミング検出部８２は、モータ２０の回転速度Ｖが前記低速速度Ｖｂに到達したことを検出すると、メインコントローラ４２およびセレクタ１０８に対してタイミング信号Ｓｔを出力する。
【００６８】
メインコントローラ４２は、このタイミング信号Ｓｔに基づいて、リミット手段６４にリミットデータＤｉとして供給すべき設定リミット値を高リミット値Ｉａから低リミット値Ｉｂに変更する（図３Ａ並びに図３Ｂの時点ｄ参照）。
【００６９】
一方、セレクタ１０８は、前記タイミング検出部８２からのタイミング信号Ｓｔに基づいて、前記偏差電流値計算手段７０から供給される電流値指令信号Ｓｉａに代えて、係数電流値計算手段１０６から供給される電流値指令信号Ｓｉｈを出力する。これによって、モータ２０の動作モードが変更される。
【００７０】
このとき、係数計算手段１０４は、前記速度データＤｖ０と実速度データＤｖとから前記（１）式に基づく計算を行って係数ｋを求め、係数データＤｋとして出力する。実際には、前記速度データＤｖ０として前記係数計算手段１０４に供給される設定回転速度Ｖ０は低速速度Ｖｂであり、また、実速度データＤｖとして前記係数計算手段１０４に供給されるモータ２０の回転速度Ｖは前記低速速度Ｖｂに到達しているため、Ｖ／Ｖ０＝１となり、この時点ｄで求められる係数ｋはほぼ０となる。
【００７１】
係数電流値計算手段１０６は、前記係数計算手段１０４からの係数データＤｋとメインコントローラ４２からのリミットデータＤｉ（低リミット値Ｉｂ）とに基づいて、前記（２）式に基づく計算を行って電流値Ｉを求め、電流値指令信号Ｓｉｈとして出力する。実際には、係数データＤｋとして供給される係数ｋはほぼ０であるため、ここで求められる電流値Ｉもほぼ０となる。
【００７２】
この結果、モータ２０にはトルクが発生せず、低速速度Ｖｂで等速駆動される（時点ｄ〜ｅの期間、ランディング領域）。ただし、モータ２０の回転速度Ｖに変動が生じた場合は、この変動を打ち消すための電流値Ｉが（１）式および（２）式に基づいて求められてモータ２０に供給される。
【００７３】
第１ガンアーム１２の先端部がワークＷ１に衝突すると、該第１ガンアーム１２の進路が遮られてその前進速度が低下し、これに伴って、モータ２０の回転速度Ｖも低下する（時点ｅ）。この場合、他方のワークＷ２には、第２ガンアーム１４の先端部の溶接チップ１６ｂが当接しているものとする。そして、このとき、（１）式におけるモータ２０の回転速度Ｖが設定回転速度Ｖ０（低速速度Ｖｂ）より小さくなるため、Ｖ／Ｖ０＜１となり、係数計算手段１０４で前記（１）式に基づいて求められる係数ｋは正の値となる。
【００７４】
係数電流値計算手段１０６で（２）式に基づいて求められる電流値Ｉは、該係数電流値計算手段１０６に係数データＤｋとして供給される係数ｋが正の値であるため、同じく正の値となる。従って、モータ２０には正の電流値の交流電流が供給され、該モータ２０にトルクが発生する。
【００７５】
モータ２０の回転速度Ｖが低下するに従って、（１）式におけるＶ／Ｖ０の値が減少するため、係数計算手段１０４で求められる係数ｋの値が上昇する。これに応じて、係数電流値計算手段１０６で（２）式に基づいて求められる電流値Ｉが徐々に上昇し、この電流値Ｉに基づいてモータ２０に発生するトルクも徐々に増加する（時点ｅ〜ｉの期間、衝突領域）。
【００７６】
モータ２０が停止すると、（１）式におけるモータ２０の回転速度Ｖがほぼ０となるため、Ｖ／Ｖ０＝０となり、係数計算手段１０４で該（１）式に基づいて求められる係数ｋはほぼ１となる。従って、係数電流値計算手段１０６で（２）式に基づいて求められる電流値Ｉは、低リミット値Ｉｂとほぼ同値となる。これに伴って、モータ２０には、前記低リミット値Ｉｂに基づくトルクが発生する（時点ｉ）。
【００７７】
そして、前記モータ２０には、該モータ２０が停止している限りは前記低リミット値Ｉｂに基づくほぼ一定のトルクが発生する。従って、第１ガンアーム１２および第２ガンアーム１４は、このトルクに伴って該第１ガンアーム１２および第２ガンアーム１４の間に生じるほぼ一定の加圧力によってワークＷ１、Ｗ２を加圧する（時点ｉ以降、加圧領域）。
【００７８】
なお、前記時点ｉにタイミング検出部８２からセレクタ１０８にタイミング信号Ｓｔを供給し、該セレクタ１０８から出力する信号を電流値指令信号Ｓｉｈから電流値指令信号Ｓｉａに変更してモータ２０の動作モードを再び変更するようにしてもよい。
【００７９】
このように、本実施例においては、時点ｄにタイミング検出部８２からセレクタ１０８に対して出力されるタイミング信号Ｓｔに基づいて、電流値計算手段１０２で行われる処理は、モータ２０の回転速度Ｖと設定回転速度とに基づく速度偏差から電流値指令信号Ｓｉａを求める処理から、前記回転速度Ｖと設定回転速度並びに設定リミット値から前記（１）式および（２）式に基づく電流値指令信号Ｓｉｈを求める処理に変更される。
【００８０】
そして、この（１）式および（２）式は、モータ２０の回転速度Ｖが低下するに従って前記電流値指令信号Ｓｉｈがこの回転速度Ｖの低下に反比例して上昇するように設定されているため、第１ガンアーム１２がワークＷ１に衝突して前記モータ２０が減速したときに、該モータ２０に瞬間的に大きなトルクが発生し、該第１ガンアーム１２に振動の原因となるような弾性変形が生じることを回避することができる。
【００８１】
従って、このような簡易な計算式に基づいてモータ２０に供給すべき電流の電流値を計算することによって、衝突領域（図３Ａ〜図３Ｃの時点ｅ〜ｉの期間）が短縮され、溶接時間にロスが生じることが回避される。さらに、係数計算手段１０４および係数電流値計算手段１０６の構成を簡素化することができる。
【００８２】
比較例
次に、本発明の特徴を明確にするために、本実施の形態（実施例）に対する比較例について説明する。
【００８３】
先ず、第１の比較例について、図４〜図７Ｃを参照しながら説明する。
【００８４】
図４に示すように、第１の比較例に係る制御装置４０は、図１に示す本実施の形態に係る制御装置１００に対して、タイミング検出部８２を有しない構成とされている。また、電流値計算手段６２には、リミットデータＤｉは供給されない。
【００８５】
さらに、図５に示すように、電流値計算手段６２は、図２に示す電流値計算手段１０２に対して、係数計算手段１０４、係数電流値計算手段１０６およびセレクタ１０８を有しない構成とされている。即ち、リミット手段６４には、偏差電流値計算手段７０からの電流値指令信号Ｓｉａのみが供給される。
【００８６】
続いて、前記実施例と同じ速度スケジュールおよびリミットスケジュール（図３Ａおよび図３Ｂ参照）で、第１の比較例に係る制御装置４０による溶接装置１０の駆動を行った場合の動作形態について説明する。
【００８７】
時点ａ〜ｄの期間では、前記実施例の場合（図３Ａ〜図３Ｃ参照）とほぼ同じ処理が行われる。
【００８８】
時点ｄにおいて、モータ２０の回転速度Ｖが低速速度Ｖｂに到達すると、電流値計算手段６２で計算される速度偏差がほぼ０となるため、電流値指令信号Ｓｉａの値は、モータ２０の速度を前記低速速度Ｖｂに維持するために必要な値（ほぼ０）まで上昇（絶対値として見た場合は低下）する。また、この後、メインコントローラ４２からリミット手段６４にリミットデータＤｉとして供給される設定リミット値が高リミット値Ｉａから低リミット値Ｉｂに変更される。そして、モータ２０は、第１ガンアーム１２の先端部（溶接チップ１６ａ）がワークＷ１に衝突するまでこの低速速度Ｖｂで等速駆動される（時点ｄ〜ｅの期間、ランディング領域）。
【００８９】
第１ガンアーム１２の先端部がワークＷ１に衝突すると、該第１ガンアーム１２の進路が遮られてその前進速度が低下し、これに伴って、モータ２０の回転速度Ｖも低下する。このモータ２０の回転速度Ｖの低下によって、該回転速度Ｖが低速速度Ｖｂを下回ることとなるため、速度偏差計算手段６８からは、前記回転速度Ｖと低速速度Ｖｂとの偏差に基づいて正の値の速度偏差データＤσが出力される。そして、偏差電流値計算手段７０からは、モータ２０を加速させるべく前記速度偏差データＤσに基づいた正の値の電流値指令信号Ｓｉａが出力される。これに伴って、モータ２０には正方向のトルクが発生する（時点ｅ）。
【００９０】
時点ｅにおいて第１ガンアーム１２の先端部がワークＷ１に衝突した後、モータ２０の回転速度Ｖが急激に低下するため、これに伴って、速度偏差計算手段６８から出力される速度偏差データＤσの値が急上昇する。そして、この速度偏差データＤσに基づいて偏差電流値計算手段７０から出力される電流値指令信号Ｓｉａの値も、急上昇して瞬時に上限値（低リミット値Ｉｂ）に到達する。この結果、リミット手段６４からは、低リミット値Ｉｂと略同値の電流値指令信号Ｓｉｂが継続して出力される（時点ｅ〜ｆの期間、衝突領域）。
【００９１】
そして、モータ２０が停止すると、該モータ２０には前記電流値指令信号Ｓｉｂに基づく一定のトルクが発生し、このトルクによって、前記第１ガンアーム１２および第２ガンアーム１４がワークＷ１、Ｗ２を一定の加圧力で加圧する（時点ｆ以降、加圧領域）。
【００９２】
ところで、この第１の比較例においては、第１ガンアーム１２がワークＷ１に衝突した後、電流値指令信号Ｓｉａの値が急激に上昇するため、モータ２０には、低リミット値Ｉｂと略同値の電流値指令信号Ｓｉｂに基づくトルクが瞬時に発生する。これによって、第１ガンアーム１２および第２ガンアーム１４にも加圧力が瞬時に加わることとなり、この加圧力によって前記第１ガンアーム１２および第２ガンアーム１４に弾性変形が生じ、この弾性変形が復元するときに振動が発生する（図６Ａ〜図６Ｃの時点ｅ〜ｆの期間参照）。従って、前記実施例の場合と比べて、第１ガンアーム１２および第２ガンアーム１４が停止して溶接を行うことができる状態となるまでに多くの時間を要し、このため、溶接時間にロスが生じる（図７Ａ並びに図７Ｂ参照）。
【００９３】
次に、第２の比較例について、図７Ａ〜図１０Ｃを参照しながら説明する。
【００９４】
図８に示すように、第２の比較例に係る制御装置８０においては、図１に示す本実施の形態に係る制御装置１００に対して、電流値計算手段８４にはメインコントローラ４２からのリミットデータＤｉが供給されない構成とされている。
【００９５】
そして、図９に示す前記電流値計算手段８４は、図５に示す電流値計算手段６２に対して、偏差電流値計算手段７０からの電流値指令信号Ｓｉａの増減率を所定の傾斜状に制限して電流値指令信号Ｓｉｇとして出力する増減率制限手段８６を有して構成されている。そして、この増減率制限手段８６は、タイミング検出部８２からのタイミング信号Ｓｔに基づいて、前記電流値指令信号Ｓｉａの増減率を制限する処理を開始または停止する。
【００９６】
続いて、前記実施例と同じ速度スケジュールおよびリミットスケジュール（図３Ａおよび図３Ｂ参照）で、第２の比較例に係る制御装置８０による溶接装置１０の駆動を行った場合の動作形態について説明する。
【００９７】
時点ａ〜ｄの期間（時点ｄを含む）では、前記実施例の場合（図３Ａ〜図３Ｃ参照）とほぼ同じ処理が行われる（ただし、セレクタ１０８等における処理を除く）。
【００９８】
時点ｅにおいて第１ガンアーム１２の先端部がワークＷ１に衝突した後、モータ２０の回転速度Ｖが急激に低下するため、これに伴って、速度偏差計算手段６８から出力される速度偏差データＤσの値が急激に上昇する。そして、この速度偏差データＤσに基づいて偏差電流値計算手段７０から出力される電流値指令信号Ｓｉａも急上昇する（時点ｅ〜ｇの期間、第１衝突領域）。
【００９９】
タイミング検出部８２は、モータ２０の設定回転速度が低速速度Ｖｂであるときに該モータ２０の回転速度Ｖが低下したことを検出すると、電流値計算手段８４の増減率制限手段８６に対してタイミング信号Ｓｔを出力する（時点ｇ）。増減率制限手段８６は、このタイミング検出部８２からのタイミング信号Ｓｔに基づいて、偏差電流値計算手段７０から供給される電流値指令信号Ｓｉａの増減率を所定の傾斜状に制限して電流値指令信号Ｓｉｇとして出力する処理を開始する。そして、この電流値指令信号Ｓｉｇが低リミット値Ｉｂに到達すると、リミット手段６４からは、低リミット値Ｉｂと略同値の電流値指令信号Ｓｉｂが継続して出力される（時点ｇ〜ｈの期間、第２衝突領域）。
【０１００】
モータ２０が停止すると、該モータ２０には、前記電流値指令信号Ｓｉｂ（低リミット値Ｉｂと同値）に基づくほぼ一定のトルクが発生し、このトルクによって、前記第１ガンアーム１２および第２ガンアーム１４がワークＷ１、Ｗ２を一定の加圧力で加圧する（時点ｈ以降、加圧領域）。なお、タイミング検出部８２において、モータ２０が停止したことが検出されると、該タイミング検出部８２から電流値計算手段８４の増減率制限手段８６に対してタイミング信号Ｓｔが出力される。増減率制限手段８６は、このタイミング検出部８２からのタイミング信号Ｓｔに基づいて、偏差電流値計算手段７０から供給される電流値指令信号Ｓｉａの増減率を制限する処理を停止する。
【０１０１】
このように、第２の比較例においては、設定回転速度が低速速度Ｖｂであるときにモータ２０の回転速度Ｖの低下が検出されるとタイミング検出部８２から出力されるタイミング信号Ｓｔに基づいて、増減率制限手段８６における電流値指令信号Ｓｉａの増減率を制限する処理が開始されるため、第１ガンアーム１２の先端部がワークＷ１に衝突するときの衝撃を緩衝することができる。
【０１０２】
しかし、前記第１ガンアーム１２とワークＷ１との衝突後からこの増減率の制限の開始までの間に前記電流値指令信号Ｓｉａの急上昇が見られるため、第１の比較例の場合と同様に、前記第１ガンアーム１２および第２ガンアーム１４に振動が発生した。従って、この第２の比較例においては、前記実施例の場合と比べて、溶接時間のロスを減少させる効果は十分には得られなかった（図７Ａ並びに図７Ｃ参照）。
【０１０３】
以上のように、本実施の形態に係る制御装置１００においては、前記第１および第２の比較例に対して優れた振動抑制効果が得られ、このため、溶接時間の短縮が実現される。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明に係る溶接用ガンアームの駆動制御装置および駆動制御方法によれば、ガンアームがワークに接近する方向に変位して該ワークに衝突した後に停止して該ワークを加圧する動作を好適に制御することによって、該ガンアームが前記ワークに衝突する際に振動が発生することが抑制され、溶接時間の短縮が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る制御装置のブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る電流値計算手段の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施例におけるモータの動作を示すグラフであり、図３Ａは、モータの実際の回転速度並びに設定回転速度を示し、図３Ｂは、モータに供給すべき交流電流の電流値並びにリミット値を示し、図３Ｃは、ガンアームに生じる加圧力を示す図である。
【図４】第１の比較例に係る制御装置のブロック図である。
【図５】第１の比較例に係る電流値計算手段の構成を示すブロック図である。
【図６】第１の比較例におけるモータの動作を示すグラフであり、図６Ａは、モータの実際の回転速度並びに設定回転速度を示し、図６Ｂは、モータに供給すべき交流電流の電流値並びにリミット値を示し、図６Ｃは、ガンアームに生じる加圧力を示す図である。
【図７】図７Ａは、本実施例においてガンアームに生じる加圧力を示し、図７Ｂは、第１の比較例においてガンアームに生じる加圧力を示し、図７Ｃは、第２の比較例においてガンアームに生じる加圧力を示す図である。
【図８】第２の比較例に係る制御装置のブロック図である。
【図９】第２の比較例に係る電流値計算手段の構成を示すブロック図である。
【図１０】第２の比較例におけるモータの動作を示すグラフであり、図１０Ａは、モータの実際の回転速度並びに設定回転速度を示し、図１０Ｂは、モータに供給すべき交流電流の電流値並びにリミット値を示し、図１０Ｃは、ガンアームに生じる加圧力を示す図である。
【符号の説明】
１０…溶接装置                  １２…第１ガンアーム
１４…第２ガンアーム            ２０…モータ
４２…メインコントローラ        ５０…速度制御部
５４…電流制御部                ６０…サーボアンプ
６４…リミット手段
６８…速度偏差計算手段（第１演算手段）
７０…偏差電流値計算手段（第１演算手段）
８２…タイミング検出部（タイミング検出手段）
１００…制御装置                １０２…電流値計算手段
１０４…係数計算手段（第２演算手段）
１０６…係数電流値計算手段（第２演算手段）
１０８…セレクタ（切換手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003692233.tif 000008
【図８】
0003692233.tif 000009
【図９】
0003692233.tif 000010
【図１０】
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