(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータにより閉じ動作及び開き動作する可動側電極と前記可動側電極と対向して配置された固定側電極とを備え、ロボットのハンドで把持したワークを前記双方の電極により挟み加圧して溶接する定置式溶接ガンの前記双方の電極の摩耗を検出する方法において、
溶接前に前記ハンドを前記ロボットにより前記可動側電極の動作方向に移動させ、前記ハンドに取り付けられたビームを投光する投光部と前記ビームを受ける受光部を対向して配置した透過型非接触センサーによって前記双方の電極端の位置を検出して基準位置とし、その後、溶接の途中に前記透過型非接触センサーにより前記双方の電極端位置を検出し、前記基準位置との差分により、前記双方の電極のそれぞれの摩耗量を演算し、前記可動側電極の摩耗量と前記固定側電極の摩耗量とを前記サーボモータのシフト量に変換し、前記可動側電極を前記可動側電極の摩耗量と前記固定側電極の摩耗量の合計量だけ前記閉じ方向に移動させるとともに、前記固定側電極の摩耗量を前記ハンドのシフト量に変換し、前記ワークをロボットにより前記固定側電極の摩耗量だけ前記閉じ動作方向に移動させることからなる定置式溶接ガンの電極摩耗検出方法。
【請求項２】
サーボモータにより閉じ動作及び開き動作する可動側電極と前記可動側電極と対向して配置された固定側電極とを備え、ロボットのハンドで把持したワークを前記双方の電極により挟み加圧して溶接する定置式溶接ガンの前記双方の電極の摩耗を検出する装置において、
前記ロボットはハンドに前記双方の電極端を検出するビームを投光する投光部と前記ビームを受ける受光部を対向して配置した透過型非接触センサーを備え、溶接前に前記ハンドを前記ロボットにより前記可動側電極の動作方向に移動させ、前記透過型非接触センサーによって前記双方の電極端の位置を検出して基準位置とし、その後、溶接の途中に前記透過型非接触センサーにより前記双方の電極端位置を検出し、前記基準位置との差分により、前記双方の電極のそれぞれの摩耗量を演算し、前記可動側電極の摩耗量と前記固定側電極の摩耗量とを前記サーボモータのシフト量に変換し、前記可動側電極を前記可動側電極の摩耗量と前記固定側電極の摩耗量の合計量だけ前記閉じ方向に移動させるとともに、前記固定側電極の摩耗量を前記ハンドのシフト量に変換し、前記ワークをロボットにより前記固定側電極の摩耗量だけ前記閉じ動作方向に移動させることを特徴とする定置式溶接ガンの電極摩耗検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定置式溶接ガンの電極摩耗検出方法及び電極摩耗検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶接ワークをロボットのハンドにて把持し、地上に固定された定置式溶接ガンに対して、エアシリンダ、サーボモータ（ガン用サーボモータ）などの駆動源により移動側電極を移動させ、対となる固定側電極とで溶接対象物を挟み、加圧保持し、大電流を流すことで溶接を行っていた。この溶接時の加圧および溶接熱により、対となる両電極が次第に摩粍する。そのため、従来は、溶接ガンそのものをバネもしくはバランスシリンダーを使って上下に揺動できるイコライジング機構を設けた定置式ガンを使用するか、あるいはイコライジング機構なしでも、ロボットのハンドに同様な機能を有するフローティング装置を具備させ、溶接する時、前者のようなガンがイコライジングする、あるいは後者のようにロボットハンドで吸収するといったチップの摩耗量を検出することなく、むしろこれらの技術方策でチップの摩耗量を無視して溶接できるといったラフな溶接方法で対処していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、イコライズ機構やハンドのフローティング装置は費用がかかるという欠点がある。さらには、サーボモータを使用した電動式の溶接ガンが普及している中、ロボットで摩耗量を把握できれば、摩耗量を加味して定置式溶接ガンにワークを投入することで、ワークに対する電極チップの位置関係が常に保てることができるので、溶接品質の面で安定した溶接が得られる。
【０００４】
そこで、本発明は、ロボットで定置式溶接ガンの電極の摩耗量を正確に検出することができる、定置式溶接ガンの電極摩耗検出方法及び摩耗検出装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の定置式溶接ガンの電極摩耗検出方法は、サーボモータにより閉じ動作及び開き動作する可動側電極と前記可動側電極と対向して配置された固定側電極とを備え、ロボットのハンドで把持したワークを前記双方の電極により挟み加圧して溶接する定置式溶接ガンの前記双方の電極の摩耗を検出する方法において、溶接前に前記ハンドを前記ロボットにより前記可動側電極の動作方向に移動させ、前記ハンドに取り付けられたビームを投光する投光部と前記ビームを受ける受光部を対向して配置した透過型非接触センサーによって前記双方の電極端の位置を検出して基準位置とし、その後、溶接の途中に前記透過型非接触センサーにより前記双方の電極端位置を検出し、前記基準位置との差分により、前記双方の電極のそれぞれの摩耗量を演算し、前記可動側電極の摩耗量と前記固定側電極の摩耗量とを前記サーボモータのシフト量に変換し、前記可動側電極を前記可動側電極の摩耗量と前記固定側電極の摩耗量の合計量だけ前記閉じ方向に移動させるとともに、前記固定側電極の摩耗量を前記ハンドのシフト量に変換し、前記ワークをロボットにより前記固定側電極の摩耗量だけ前記閉じ動作方向に移動させることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の定置式溶接ガンの電極摩耗検出装置は、サーボモータにより閉じ動作及び開き動作する可動側電極と前記可動側電極と対向して配置された固定側電極とを備え、ロボットのハンドで把持したワークを前記双方の電極により挟み加圧して溶接する定置式溶接ガンの前記双方の電極の摩耗を検出する装置において、前記ロボットはハンドに前記双方の電極端を検出するビームを投光する投光部と前記ビームを受ける受光部を対向して配置した透過型非接触センサーを備え、溶接前に前記ハンドを前記ロボットにより前記可動側電極の動作方向に移動させ、前記透過型非接触センサーによって前記双方の電極端の位置を検出して基準位置とし、その後、溶接の途中に前記透過型非接触センサーにより前記双方の電極端位置を検出し、前記基準位置との差分により、前記双方の電極のそれぞれの摩耗量を演算し、前記可動側電極の摩耗量と前記固定側電極の摩耗量とを前記サーボモータのシフト量に変換し、前記可動側電極を前記可動側電極の摩耗量と前記固定側電極の摩耗量の合計量だけ前記閉じ方向に移動させるとともに、前記固定側電極の摩耗量を前記ハンドのシフト量に変換し、前記ワークをロボットにより前記固定側電極の摩耗量だけ前記閉じ動作方向に移動させることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
【０００８】
【実施例】
実施例１
図１は本発明の一実施形態の定置式溶接ガンと溶接ロボットの構成図で、定置式溶接ガン１は、可動側電極２と、この可動側電極２と対向して配置されている固定側電極３を備え、可動側電極２は駆動源であるサーボモータ４により閉じ動作及び開き動作する。定置式溶接ガン１の動作は、溶接コントローラ５で制御される。
【０００９】
溶接ロボットＲは、ワークＷを把持するためにハンド６を備え、ハンド６の端末には、電極２，３の摩耗を検出するため、電極端を検知するための電極端検知装置７として非接触センサーが取り付けられている。溶接ロボットＲの動作はロボットコントローラ８で制御される。
【００１０】
図２は電極端検知装置として非接触センサーの例を示す概要図である。非接触センサーは、ビームＢを投光する投光部７ａとそれを受ける受光部７ｂを対向して二股のフレーム７ｃに取り付け、ブラケット７ｄでハンドに結合される。投光部７ａ、受光部７ｂの素子を電気変換するアンプ７ｅを介してセンサーケーブル７ｆによりロボットコントローラ８に接続されている。非接触センサーは、可動側電極２あるいは固定側電極３がビームＢを横切る方向にロボットＲで移動させて電極端を検知する。
【００１１】
図３は非接触センサーによる電極端の検出の説明図である。
【００１２】
まず、溶接する前に可動側電極２と固定側電極３の基準位置とする電極端の位置を検出する。基準位置とする電極端の位置は電極が新品の時が好ましい。まず、図３（ａ）に示すように、ロボットＲが電極端検知装置である非接触センサー７をビームＢが可動側電極２に向かうよう移動させ、ビームＢにより電極端が検出されると、すなわちツール座標のＺ＋方向にロボットＲがサーチ検出し、可動側電極３の基準位置を読みとる。読みとった基準位置はロボットコントローラに一旦格納される。
【００１３】
今度は非接触センサー７をビームＢが固定側電極３に向かうよう移動させ、すなわちＺ−方向にサーチ検出し、固定側電極３の基準位置を読みとる。読みとった基準位置はロボットコントローラに一旦格納される。
【００１４】
その後、双方の電極２，３でワークＷを加圧保持して大電流を流して溶接を繰り返すと、電極２，３が次第に摩耗していく。そのため、ロボットＲの稼動中に可動側電極２と固定側電極３の摩耗量を検出し、可動側電極２及びロボットＲの移動量を補正する必要があるが、溶接後に可動側電極２と固定側電極３に対して基準位置の検出と同様にサーチ検出を実施すると、検出された摩耗した電極端の位置が検出される。検出された摩耗した電極端の位置と基準位置との差分から可動側電極の摩耗量ＬＵ、固定側電極の摩耗量ＬＷが得られる。
【００１５】
次に検出された摩耗量ＬＵ，ＬＷと可動側電極及びロボットの動作との関係について説明する。
【００１６】
図４は摩耗量に基づく補正動作の説明図である。
【００１７】
図４に示す電動式の場合、ロボットＲのハンド６が把持するワークＷを定置式ガンの溶接姿勢時の摩耗補正方向に合わせるため、可動側電極の摩耗量ＬＵと固定側摩耗量ＬＷとを定置式溶接ガンのモータのシフト量に変換し、手動操作または自動運転時に可動側電極がＬＷとＬＵの合計量だけワークＷを加圧する方向すなわち閉じ方向にシフトさせて移動させる。
【００１８】
また、固定側摩耗量ＬＷをロボットのハンドのツール座標のシフト量に変換し、ハンド６に把持されたワークＷがロボットＲによりツール座標Ｚ−方向にＬＷだけロボットＲを移動させる。
【００１９】
ここで検出動作にて得られた双方の電極２，３の位置データおよび位置データ差は、全てロボットＲの位置データであるが、可動側電極の移動量の成分に送るときは、可動側電極の分解能すなわちモータの回転数に対して可動側電極の進む距離が定義されているためにロボット位置データから可動側電極位置データとして換算する必要がある。
【００２０】
参考例
図５は定置式溶接ガンと溶接ロボットの構成図で、定置式溶接ガン１は、駆動源であるサーボモータ４により閉じ動作及び開き動作する可動側電極２と、この可動側電極２と対向して配置されている固定側電極３からなる。
【００２１】
溶接ロボットＲは、ワークＷを把持するためにハンド６を備え、ハンド６の端末には、電極端を検出するための電極端検知装置である接触子９が取り付けられている。
【００２２】
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、接触子９が電極端に接触すると、接触子９と電極２又は３が電気的に導通すると、ロボットコントローラにおいて、その位置でのロボットの位置座標が記憶される。
【００２３】
摩耗量の算出は、可動側電極２と固定側電極３の基準位置、接触子がそれぞれの電極端に接触した時のロボットの基準位置座標と、溶接後に接触子が電極チップの先端に接触した時のロボットの位置座標との差から、可動側電極２の摩耗量ＬＵと固定側電極３の摩耗量ＬＷが求められる。
【００２４】
図６（ｃ）に示すように、演算された摩耗量ＬＵ，ＬＷにより可動側電極２をＬＵ＋ＬＷだけシフトし、ハンドを固定側電極３側へＬＷだけシフトさせる。
【００２５】
以上が駆動源としてサーボモータ４を使った定置式ガンへの適用であるが、図７により従来式のエアーシリンダーや油圧を使用した定置式ガンである場合の検出について簡単に説明する。
【００２６】
検出動作は、実施例１と同様に可動側電極、固定側電極をハンドに取り付けた電極端検出装置で検出する。そして図７に示すように補正動作する時は、電動式と異なり単にワークＷを固定側摩耗量ＬＷだけロボットＲをツール座標Ｚ−方向に補正させるだけよい。
【００２７】
定置式ガンの電極摩耗量を以上述べた方式により検出し、摩耗量分だけ溶接加圧時にシフトすなわち補正させることにより溶接品質が一段と安定する。
【００２８】
また、双方の電極摩耗量は、コントローラにより監視しているため摩耗の限界値に達したら、現場に電極交換を促すことも可能である。さらに検出時にチップの摩耗量が急激に過大であった場合チップ抜けを検出することも技術的には勿論可能である。
【００２９】
さらに、この電極端検出装置もロボットの複雑なハンドへの取り付けに際してもそれほどの苦労もなく施工でき、保全性にも支障がない。コスト面でもガンにイコライジング機能を持たせるあるいは、ハンドにフローティング装置を持たせるなどの費用が大幅に削減できるメリットがある。
【００３０】
【発明の効果】
サーボモータを使用した電動式の溶接ガンが普及している中、ロボットに簡単に取り付けられた検出装置付のロボットのハンドで電極の固定側電極、可動側電極の摩耗量を把握し、摩耗量を加味して定置式溶接ガンにワークを投入し補正をかけることで、ワークに対する電極チップの位置関係が常に保てる状態で加圧することが出来るので、溶接品質の面で安定した溶接が得られる。またエアー式、油圧式定置ガンでも固定側電極だけの補正であるが、従来の無補正加圧に比べ溶接品質が向上する。
【００３１】
また本発明ではイコライズ機構、フローティング装置などの高価な手段は必要なく、ロボットで簡単に教示して検出できるメリットがあり電極管理が容易に出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】        本発明の一実施形態の定置溶接ガンと溶接ロボットの構成図である。
【図２】        電極端検知装置として非接触センサーの例を示す概要図である。
【図３】        非接触センサーによる電極端の検出の説明図である。
【図４】        摩耗量に基づく補正動作の説明図である。
【図５】        参考例の定置式溶接ガンと溶接ロボットの構成図である。
【図６】        接触子による電極端の検出、及び摩耗量に基づく補正動作の説明図である。
【図７】        エアー式における摩耗量に基づく補正動作の説明図である。
【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】
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