(57)【要約】【課題】高速動作や大幅なコストダウンや信頼度や操作性の向上等が期待できる、イコライズ機構付サ―ボモ―タ駆動スポット溶接ガンの制御方法を提供する。【解決手段】ガン本体２における加圧動作とイコライズ動作がそれぞれ専用のサ―ボモ―タ４，１１で駆動されるイコライズ機構３を備えたサ―ボモ―タ駆動スポット溶接ガンにおいて、前記各サ―ボモ―タがロボットの各１軸として制御されることによりロボットの他の軸と同期制御を可能とすると共に、イコライズ動作用モ―タ１１の出力トルクがガンの打点姿勢に合わせて前記他の軸の動作中においても無段階的に所望のトルクに制御されるようにしたイコライズ機構付サ―ボモ―タ駆動スポット溶接ガン制御方法。【選択図】　　　　図１
2004090020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガン本体における加圧動作とイコライズ動作がそれぞれ専用のサ―ボモ―タで駆動されるイコライズ機構を備えたサ―ボモ―タ駆動スポット溶接ガンにおいて、前記各サ―ボモ―タがロボットの各１軸として制御されることによりロボットの他の軸と同期制御を可能とすると共に、イコライズ動作用モ―タの出力トルクがガンの打点姿勢に合わせて前記他の軸の動作中においても無段階的に所望のトルクに制御されることを特徴とするイコライズ機構付サ―ボモ―タ駆動スポット溶接ガン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボット腕と溶接ガン本体との間にイコライズ機構を備えたサ―ボモ―タ駆動のスポット溶接ガンの制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガン本体における加圧動作とイコライズ動作がそれぞれ専用のサ―ボモ―タで駆動されるイコライズ機構を備えたサ―ボモ―タ駆動スポット溶接ガンは例えば特開平９ー７０６７１号公報に示されているように公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例の場合に、２軸の動作（ガン本体の加圧動作とイコライズ動作）がロボットによるガン本体の位置決め動作と同期制御されていないため、２軸の動作とロボットによるガン本体の位置決め動作を同時には行えず、例えば図４に示すように、ロボットによりガン本体がワ―ク１８’の近傍まで移動されて（１）の状態から最終的に溶接定位置の（２）のような上下の電極５’，７’がワ―ク１８’の上下位置に決められた状態になるまでとなる。その後、各モ―タに所要加圧トルク或は重量バランス用トルクのための電流が設定された後、両モ―タが駆動されて電極５’はワ―ク１８’に順次接近するが電極７’はゆっくり上昇して（３）の状態となり、電極７’は停止状態となるも電極５’は下降を継続しワ―ク１８’に当接して（４）の状態となり、電極５’側の加圧によってガン本体はイコライズされて電極５’と７’でワ―ク１８’を挟持する（５）の状態となる。このように、ガン本体の加圧動作とイコライズ動作はそれぞれ個々に連続動作となるため、電極開放状態から電極加圧までの動作に時間がかかる。また、下部電極７’をワ―ク１８’に接近動作中，イコライズ動作用モ―タの駆動力は予めガンの溶接打点姿勢に合わせた重量バランス力に設定されてしまっているので、該重量バランス力が小さい場合には加速力も小さくなり、その結果立ち上がりに時間がかかる。以上のことからしてガンの制御に高速化が望めない。
【０００４】
また、前記２軸用の制御装置をロボット用制御装置とは別個に用意しなければならないためコスト高となる。さらにティ―チング作業時には、ロボットによるガン本体の位置決めと、前記２軸用の２つの、ティ―チングペンダントを持たねばならないため、ティ―チングが面倒である。
等の問題がある。
【０００５】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高速動作や大幅なコストダウンや信頼度や操作性の向上等が期待できる、イコライズ機構付サ―ボモ―タ駆動スポット溶接ガンの制御方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明におけるイコライズ機構付サ―ボモ―タ駆動スポット溶接ガンの制御方法は、ガン本体における加圧動作とイコライズ動作がそれぞれ専用のサ―ボモ―タで駆動され、前記各サ―ボモ―タがロボットの各１軸として制御されることによりロボットの他の軸と同期制御を可能とすると共に、イコライズ動作用モ―タの出力トルクがガンの打点姿勢に合わせて前記他の軸の動作中においても無段階的に所望のトルクに制御されることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図を参照してこの発明の実施例について説明をする。
図１において、１はロボット腕であって、該ロボット腕１と、溶接ガン本体２との間にはイコライズ機構３が配置されており、溶接ガン本体２はイコライズ機構３を介してロボット腕１に接続されることになる。
【０００８】
そして、前記溶接ガン本体２には、加圧用サ―ボモ―タ４によって駆動され先端に電極５を有する可動ア―ム６と、先端に電極７を有する略Ｃ字状の固定ア―ム８が形成され、全体としてＣ型スポット溶接ガンを構成している。
【０００９】
また、前記イコライズ機構３は、前記ロボット腕１に固定されたブラケット９と前記溶接ガン本体２が摺動可能な溝１０と前記ブラケット９に固着されたイコライズ用サ―ボモ―タ１１と前記溶接ガン本体２に固着されたナット１２に螺合するリ―ドスクリュ―１３とから構成されている。
【００１０】
なお、１４は前記可動ア―ム６に固着されたナットであり、前記サ―ボモ―タ４からのリ―ドスクリュ―１５が螺合している。また、１６，１７は電極５と７を経由してワ―ク１８に溶接電流を供給するための接続端子であって、溶接用トランス１９の出力端子に接続されるものである。
【００１１】
そして、前記サ―ボモ―タ４，１１の付設されたエンコ―ダからはそれぞれ加圧軸の位置に応じたエンコ―ダ入力信号２０とイコライズ軸の位置に応じたエンコ―ダ入力信号２１がロボットコントロ―ラ２２に入力され、該ロボットコントロ―ラ２２からは各サ―ボモ―タ４，１１に対して所望の加圧制御用モ―タ出力信号２３とイコライズ制御用モ―タ出力信号２４が送信されて両サ―ボモ―タ４，１１の電流制御が行われるようになっている。
【００１２】
また、前記ロボットコントロ―ラ２２にはロボット腕１からのロボット腕１の位置に応じたエンコ―ダ入力信号２５が入力され、該ロボットコントロ―ラ２２からはロボット腕１に対して所望の位置をとるようにロボット腕位置制御信号２６が送信されてロボット腕１を制御（通常の６軸制御）するようになっている。
【００１３】
さらに、２７は溶接タイマであり、該溶接タイマ２７はロボットコントロ―ラ２２からの制御信号２８によって動作し、該溶接タイマ２７からの溶接電流制御信号２９によって前記溶接用トランス１９の一次側電流が制御されるようになっている。
【００１４】
上記のようなＣ型スポット溶接ガンにおいて、ロボット腕１による溶接ガン本体２の移動時には、溶接ガン本体２自身をロボット腕１に対し固定する必要があるため、サ―ボモ―タ１１によりサ―ボ的にロックする制御が行われているものであり、該ロボット腕１により溶接ガン本体２を溶接定位置に移動させる図２において（１）〜（２）間でガンが加圧直前の状態になると、サ―ボモ―タ１１はあらかじめティ―チング時に設定されている電流値になる。ティ―チング時、先ずサ―ボモ―タ１１における電流が測定され、この電流の大きさと極性から溶接ガン本体２の姿勢とその重力バランスの状態が判別できる。すなわち、そのときの電流値は溶接ガン本体２に加わる重力とバランスしているトルクを示すものであり、その極性は水平面に対する電極５の加圧方向の向きによって定まるものである。ここでいう重力とは、図１におけるロボット腕１，ブラケット９及びサ―ボモ―タ１１以外のサ―ボモ―タ１１の負荷にかかわる部分に働く重力のことである。なお、ここで述べているティ―チングとは、実際にロボットとガンを移動させて行うティ―チング作業の他に、コンピュ―タ画面上で行うシュミレ―ションによるティ―チングも含むものである。
【００１５】
そこで、このデ―タをもとに、ワ―ク１８に対し許容される押圧力（０ないし２０Ｋｇ程度）を計算し、その値になるようにサ―ボモ―タ１１の電流を設定する。その際，設定電流とその方向は、前記電極５の加圧方向が水平面に対し上向きの場合は「測定電流−ワ―ク許容電流（ワ―クに対し許容される押圧力に相当する電流）を反ワ―ク方向に」であり、加圧方向が水平面に対し下向きの場合は「測定電流＋ワ―ク許容電流をワ―ク方向に」となる。
【００１６】
以上のようにロボット腕１による溶接ガン本体２の移動を継続しながら両サ―ボモ―タ４，１１を駆動し、サ―ボモ―タ４によって可動ア―ム６及び電極５はワ―ク１８に近付き、サ―ボモ―タ１１とロボット本体の他の軸動作によって電極７は急速にワ―ク１８に近付き（２）の状態となる。そして、電極５がワ―ク１８に当接した時点から以後はサ―ボモ―タ４による加圧力の反力によって電極７もワ―ク１８に押圧力を加えるようになることから、両電極５，７のワ―ク１８への当接時間が著しく短縮されるガンの制御動作が高速動作となる。そして、サ―ボモ―タ１１によって溶接ガン本体２の重量はバランスされているので、加圧動作時におけるワ―ク１８の変形はほぼ完全に防止され得るのである。
【００１７】
図３は本発明を実施するのに適したＸ型スポット溶接ガンの概略構成図である。この実施例では、４１はロボット腕であって、該ロボット腕４１と、溶接ガン本体４２との間は溶接用トランス４３を具有する支持ブラケット４４で接続されている。
【００１８】
前記溶接ガン本体４２は、先端に電極４５を備えた上ア―ム４６と先端に電極４７を備えた下ア―ム４８とが主軸４９に枢軸されてＸ型スポット溶接ガンを構成している。
【００１９】
前記上ア―ム４６の後部上部には、加圧用サ―ボモ―タ５０によって駆動され先端に加圧軸５１を備えた加圧駆動ユニット５２の前記加圧軸５１の先端が連結ピン５３で枢軸されている。また、下ア―ム４８は前記主軸４９に枢軸された箇所から更に後方上方に一体に延びてイコライズ用の揺動ア―ム５４を構成し、該揺動ア―ム５４の後端は前記加圧駆動ユニット５２の側部に連結ピン５５で枢軸されている。
【００２０】
前記揺動ア―ム５４の中間部には、イコライズ用サ―ボモ―タ５６によって駆動され先端に駆動軸５７を備えたイコライズ駆動ユニット５８の前記駆動軸５７の先端が連結ピン５９で枢軸されている。また、前記ロボット腕４１の取付部材６０にはイコライズ駆動ユニット支持ブラケット６１が配置され、該イコライズ駆動ユニット支持ブラケット６１の先端は前記イコライズ駆動ユニット５８の側部に連結ピン６２で接続され、該イコライズ駆動ユニット支持ブラケット６１によりイコライズ駆動ユニット５８はロボット腕４１に支持されるようになっている。
【００２１】
そして、前記サ―ボモ―タ５０，５６は前述したＣ型スポット溶接ガンにおけるサ―ボモ―タ４，１１と同様に制御されるものであり、その詳細な制御回路は実質的にＣ型スポット溶接ガンの場合と同一であるので省略する。
【００２２】
また、このＸ型スポット溶接ガンにおいても、ロボット腕４１による溶接ガン本体４２の移動時には、溶接ガン本体４２自身はロボット腕４１に対し固定する必要があるため、サ―ボモ―タ５６によりサ―ボ的にロックする制御が行われているものであり、該ロボット腕４１により溶接ガン本体４２を溶接定位置に移動させる図２において（１）〜（２）間でガンが加圧直前の状態になると、サ―ボモ―タ５６はあらかじめティ―チング時に設定されている電流値になる。ティ―チング時、先ずサ―ボモ―タ５６における電流が測定され、このデ―タをもとに、該サ―ボモ―タ５６への電流値を設定する。なお、ここで述べているティ―チングとは、実際にロボットとガンを移動させて行うティ―チング作業の他に、コンピュ―タ画面上で行うシュミレ―ションによるティ―チングも含むものである。
【００２３】
このようにロボット腕４１による溶接ガン本体４２の移動を継続しながら両サ―ボモ―タ５０，５６を駆動し、サ―ボモ―タ５０によって上ア―ム４６及び電極４５はワ―ク１８に近付き、サ―ボモ―タ５６とロボット本体の他の軸動作による揺動ア―ム５４の揺動によって電極４７も急速にワ―ク１８に近付き（２）の状態となる。そして、電極４５がワ―ク１８に当接した時点から以後はサ―ボモ―タ５０による加圧力の反力によって電極４７もワ―ク１８に押圧力を加えるようになることから、両電極４５，４７のワ―ク１８への当接時間が著しく短縮されるガンの制御動作が高速動作となる。そしてサ―ボモ―タ５６によって溶接ガン本体４２の重量はバランスされているので、加圧動作時におけるワ―ク１８の変形はほぼ完全に防止される。即ち、溶接ガン本体４２、電極４５，４７はＣ型スポット溶接ガンにおける溶接ガン本体２、電極５，７と実質的に同様な制御が行われるのである。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、各サ―ボモ―タがロボットの各１軸として制御されることによりロボットの他の軸と同期制御を可能とすると共に、イコライズ動作用モ―タの出力トルクがガンの打点姿勢に合わせて前記他の軸の動作中においても無段階的に所望のトルクに制御されることから、ガンの制御の高速動作が可能となり、各サ―ボモ―タの制御装置をロボット用制御装置とは別個に用意する必要がなくコストが削減され、各サ―ボモ―タへのティ―チングはロボットによるガン本体の位置決めに合わせて行われるのでそのティ―チングが容易であり、本発明は高速動作や大幅なコストダウンや信頼度や操作性の向上等が期待できるイコライズ機構付サ―ボモ―タ駆動スポット溶接ガンの制御方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係るイコライズ機構付サ―ボモ―タ駆動Ｃ型スポット溶接ガンの制御方法の説明図である。
【図２】図２は本発明における制御方法での両電極の移動説明図である。
【図３】図３は本発明に係るイコライズ機構付サ―ボモ―タ駆動スポット溶接ガンの制御方法を適用するのに適したＸ型スポット溶接ガンの概略側面図である。
【図４】図４は従来例における両電極の移動説明図である。
【符号の説明】
１，４１　　　　　　　ロボット腕
２，４２　　　　　　　溶接ガン本体
３，５２　　　　　　　イコライズ機構
４，５０　　　　　　　加圧動作用サ―ボモ―タ
５，７，４５，４７　　電極
１１，５６　　　　　　イコライズ動作用サ―ボモ―タ
２２　　　　　　　　　ロボットコントロ―ラ
【図１】
2004090020.tif 000003
【図２】
2004090020.tif 000004
【図３】
2004090020.tif 000005
【図４】
2004090020.tif 000006