(57)【要約】一対のワークピース（１２）を効率的に溶接するスポット溶接サーボ制御システム（１０）及び方法。このシステムは、ワークピース（１２）の周りで移動できるロボット（１４）、溶接ガン（２２）、サーボモータ（３０、３２）、変圧器（４６）及びコントローラ（４８）を含む。溶接ガン（２２）は、ロボット（１４）に搭載され、少なくとも２組の電極対（２４）を備えている。各電極対（２４）は、静止電極（２６）と可動電極（２８）とを有する。サーボモータ（３０、３２）は、可動電極（２８）に作用可能に接続される。コントローラ（４８）は、ロボット（１４）を動作させて、ロボット（１４）を任意位置に移動させる。コントローラ（４８）はまた、サーボモータ（３０、３２）を動作させて、ワークピース（１２）をクランプするとともに、変圧器（４６）からの電流を択一的にシーケンス化してワークピース（１２）に複数のスポット溶接部を形成する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のワークピースを互いに効率的に溶接するためのスポット溶接サーボ制御システムであって、
前記ワークピースの周りで移動できるロボットと、
前記ロボットに搭載され、少なくとも２組の電極対を備え、各電極対が静止電極と可動電極とを有してなる溶接ガンと、
一方の前記可動電極に作用可能に接続され、一方の前記電極対の間に前記ワークピースをクランプさせる第１サーボモータと、
他方の前記可動電極に作用可能に接続され、他方の前記電極対の間に前記ワークピースをクランプさせる第２サーボモータと、
前記ワークピースを互いに溶接するための、前記電極対を流れる電流を供給する変圧器と、
前記電極対の間で前記電流をシーケンス化するコントローラと、
を具備するスポット溶接サーボ制御システム。
【請求項２】
前記コントローラが、前記第１及び第２サーボモータに作用可能に接続されて、該第１及び第２サーボモータを作動させるとともに、各々の前記電極対の間で前記電流を択一的に切り換えさせる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラに作用可能に接続されるとともに、前記変圧器と前記電極対との間に配置され、各々の前記電極対の間で前記電流を択一的に切り換えるスイッチをさらに具備する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１サーボモータと前記第２サーボモータとが前記溶接ガンに取り付けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記変圧器が前記溶接ガンに取り付けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ロボットが、ベースと、該ベースに作用可能に接続される複数のアームと、該複数のアームに作用可能に接続される手首とを有し、前記溶接ガンが該手首に取り付けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記コントローラが、ロボットコントローラ及び該ロボットコントローラから独立した溶接コントローラとしてさらに規定され、該ロボットコントローラは、前記ロボットに作用可能に接続されて該ロボットを前記ワークピースの周りで移動させるとともに、前記サーボモータに作用可能に接続されて前記可動溶接チップを進退動作させ、該溶接コントローラは、前記変圧器に電気的に接続されて該変圧器に電流を供給する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも２組の電極対が、第１電極対及び第２電極対としてさらに規定され、該第１電極対は第１可動電極と第１静止電極とを有し、該第２電極対は第２可動電極と第２静止電極とを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１サーボモータは、前記第１可動電極に作用可能に接続されて前記ワークピースを前記第１電極対の間にクランプさせ、前記第２サーボモータは、前記第２可動電極に作用可能に接続されて前記ワークピースを前記第２電極対の間にクランプさせる、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも２組の電極対が、第３可動電極と第３静止電極とを有する第３電極対を備えるものとしてさらに規定される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第３可動電極に作用可能に接続されて前記ワークピースを前記第３電極対の間にクランプさせる第３サーボモータをさらに具備する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コントローラが、前記第１、第２及び第３サーボモータに作用可能に接続されて、該第１、第２及び第３サーボモータを作動させるとともに、各々の前記電極対の間で前記電流を択一的に切り換えさせる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記コントローラに作用可能に接続されるとともに、前記変圧器と前記電極対との間に配置されて、各々の前記電極対の間で前記電流を択一的に切り換えさせる複数のスイッチをさらに具備する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１、第２及び第３サーボモータが前記溶接ガンに取り付けられる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ロボットコントローラが、前記ロボットと前記第１及び第２サーボモータとの動作を制御するためのプログラム可能なソフトウェアを具備する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ソフトウェアが、前記少なくとも２組の電極対の損耗に基づいて、前記ロボットと前記第１及び第２サーボモータとの動作を自動調整する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
各々の電極対の間のクランプ圧力を感知するための少なくとも２つの圧力センサをさらに具備する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ロボットコントローラが、前記少なくとも２つの圧力センサに作用可能に接続され、前記プログラム可能なソフトウェアが、前記クランプ圧力を調整してスポット溶接を改善する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記電極対を流れる前記電流を感知する少なくとも１つの電流センサをさらに具備する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ロボットコントローラが、前記少なくとも１つの電流センサに作用可能に接続され、前記プログラム可能なソフトウェアが、電流量を調整してスポット溶接を改善する、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
少なくとも１つの追加の変圧器をさらに具備し、前記少なくとも２組の電極対の各々が独立変圧器から電流を受けるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
ロボット、第１サーボモータ、第２サーボモータ、変圧器、コントローラ、及び該ロボットに搭載された溶接ガンを含み、該溶接ガンが第１電極対と第２電極対とを備え、該第１電極対が第１静止電極と第１可動電極とを有し、該第２電極対が第２静止電極と第２可動電極とを有して構成されるスポット溶接サーボ制御システムを用いて、一対のワークピースを互いに溶接する方法であって、
前記ロボットを動作させて、溶接対象の前記ワークピースの周りに前記溶接ガンを配置するステップと、
前記第１及び第２可動電極に前記変圧器から電流を供給するステップと、
前記ワークピースを前記溶接ガンの前記第１電極対の間にクランプし、それにより、前記第１可動電極、該ワークピース及び前記第１静止電極を電流が流れて第１スポット溶接部を生成できるようにするステップと、
前記ワークピースを前記第１電極対のクランプから解放して電流の流れを阻止するステップと、
前記ロボットをさらに動作させることなく、前記ワークピースを前記溶接ガンの前記第２電極対の間にクランプし、それにより、前記第２可動電極、該ワークピース及び前記第２静止電極を電流が流れて第２スポット溶接部を生成できるようにするステップと、
前記ワークピースを前記第２電極対のクランプから解放して電流の流れを阻止するステップと、
を具備する方法。
【請求項２３】
前記ロボットを動作させる前記ステップは、前記第１及び第２静止電極の損耗に対する調整のために前記溶接ガンの姿勢を自動調整するステップとしてさらに規定される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１電極対の間に前記ワークピースをクランプする前記ステップは、前記第１サーボモータを作動させて前記第１可動電極を伸長させるとともに前記ワークピースに圧力を加えるステップとしてさらに規定される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１サーボモータを作動させる前記ステップは、前記第１静止電極の損耗に対する調整のために前記第１可動電極の伸長を自動調整するステップとしてさらに規定される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記スポット溶接サーボ制御システムが、前記コントローラに作用可能に接続される第１圧力センサをさらに備え、前記第１サーボモータを作動させる前記ステップは、該第１圧力センサから得たクランプ圧力の測定値に基づいて前記第１可動電極の前記伸長を自動調整するステップとしてさらに規定される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記第２電極対の間に前記ワークピースをクランプする前記ステップは、前記第２サーボモータを作動させて前記第２可動電極を伸長させるとともに前記ワークピースに圧力を加えるステップとしてさらに規定される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記第２サーボモータを作動させる前記ステップは、前記第２静止電極の損耗に対する調整のためにソフトウェアにより前記第２可動電極の伸長を自動調整するステップとしてさらに規定される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記スポット溶接サーボ制御システムが、前記コントローラに作用可能に接続される第２圧力センサをさらに備え、前記第２サーボモータを作動させる前記ステップは、該第２圧力センサから得たクランプ圧力の測定値に基づいて前記第２可動電極の前記伸長を自動調整するステップとしてさらに規定される、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１電極対のクランプから前記ワークピースを解放する前記ステップは、前記第１サーボモータを作動させて前記第１可動電極を後退させるステップとしてさらに規定される、請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記第２電極対のクランプから前記ワークピースを解放する前記ステップは、前記第２サーボモータを作動させて前記第２可動電極を後退させるステップとしてさらに規定される、請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】
前記スポット溶接サーボ制御システムが電流センサをさらに備え、該電流センサから得た電流の測定値に基づいて溶接時間を自動調整するステップをさらに具備する、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対のワークピースを互いに効率的に溶接するための、ロボット及び複数の電極を有するスポット溶接サーボ制御システムに関する。本発明はまた、これら一対のワークピースを溶接するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な溶接制御システムが知られている。溶接制御システムの一例は、米国特許第５,１１１,０１９号に開示されている。より具体的には、'０１９特許は、抵抗スポット溶接のための溶接制御システムを開示する。一対の変圧器と一対のスポット溶接ガンとが、ロボットの手首に取り付けられる。各溶接ガンは、一対の電極すなわち固定電極と可動電極とを有する。空気シリンダ等の流体作動シリンダを用いて、溶接中の可動電極の動作が操作される。
【０００３】
'０１９特許は、可動電極を作動させるためのサーボモータの使用を開示しない。幾つかの理由により、サーボモータはシリンダよりも望ましい。第１に、ワークピースへの圧力をより正確にコントロールでき、良質の溶接が可能であり、ワークピースの損傷も少ない。さらに、サーボモータは普通、シリンダよりも迅速に動作するので、全体のサイクル時間を短縮できる。さらに別の理由として、サーボモータに関連する排気が皆無であるから、サーボモータは空気シリンダよりも静かであることが挙げられる。'０１９特許はまた、単一の変圧器とコントローラとを用いて電極間の電流をシーケンス化（所定順序化）することを開示しない。単一の変圧器は、ロボットアームに加わる重量を減らし、システム全体のコストを軽減する。
【０００４】
溶接制御システムの別の例が、米国特許第５,３１３,０４０号に開示されている。'０４０特許も、抵抗スポット溶接のための溶接制御システムを開示する。複数の溶接ガンが固定位置に取り付けられる。一度に１つの溶接しか行われない。'０４０特許は、複数の電極を有する溶接ガンを、多くの異なる位置及び姿勢に制御下で操作できるロボットに取り付けることを開示しない。溶接ガンをロボットに取り付けることは、複数の溶接ガンを固定位置に取り付けることよりも、大きなフレキシビリティを与える。
【０００５】
溶接制御システムの最後の例が、米国特許第５,３４０,９６０号に開示されている。'９６０特許も、抵抗スポット溶接のためのサーボ溶接制御システムを開示する。このシステムは、ロボット、溶接ガン、ロボットコントローラ及びサーボモータを含む。溶接ガンは、一対の電極すなわち固定電極と可動電極とを有する。サーボモータが、単一の可動電極を作動させる。'９６０特許は、１つの溶接ガンに複数の電極対を設けることや、複数の電極対への電流をシーケンス化するためのコントローラ及び方法を、開示しない。複数の電極対を設けることは、複数のスポット溶接を実行するためにロボットが必ずしも動く必要がないので、サイクル時間を改善できる。また、１つの溶接ガンに複数の電極対を設けることで、単一の場所に複数の溶接制御システムを設けることへの依存を減らすことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような溶接制御システムにおける幾つかの問題点に対し、サイクル時間がもっと短く、設備コストが安く、フレキシビリティが大きく、溶接の質が高く、ワークピースへの損傷が少ない溶接制御システムを導入する機会が残されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、一対のワークピースを互いに効率的に溶接するためのスポット溶接サーボ制御システム及び方法を提供する。このシステムは、ロボットと溶接ガンとを含む。溶接ガンはワークピースの周りで移動でき、溶接ガンはロボットに取り付けられる。溶接ガンは、少なくとも２組の電極対を備え、各電極対は静止電極と可動電極とを有する。第１サーボモータは、一方の可動電極に作用可能に接続され、第２サーボモータは、他方の可動電極に作用可能に接続される。この構成により、各可動電極の独立した制御が可能になる。第１サーボモータは、ワークピースを一方の電極対の間にクランプし、第２サーボモータは、ワークピースを他方の電極対の間にクランプする。システムはまた、変圧器を備える。変圧器は、ワークピースを互いに溶接するための、電極対を流れる電流を供給する。システムはさらに、電極対の間で電流をシーケンス化（所定順序化）するコントローラを含む。
【０００８】
本発明の方法は、上記スポット溶接サーボ制御システムを用いてワークピースを溶接するものである。この方法は、ロボットを動作させて溶接ガンをワークピースの周りに配置するステップを含む。電流は、変圧器から第１及び第２可動電極に供給される。ワークピースは、溶接ガンの第１電極対の間にクランプされる。これにより、電流は、第１可動電極、ワークピース及び第１静止電極を通って流れて、第１スポット溶接部を生成することができる。ワークピースは、第１電極対によるクランプから解放される。解放により、電流の流れが阻止される。ワークピースは、溶接ガンの第２電極対の間にクランプされる。ワークピースを第２電極対の間でクランプすることは、ロボットをさらに動作させることなく行われる。このクランプにより、電流は、第２可動電極、ワークピース及び第２静止電極を通って流れることができる。その結果、第２スポット溶接部が生成される。そこでワークピースは、第２電極対によるクランプから解放され、それにより電流の流れが阻止される。第１スポット溶接と第２スポット溶接との間で、ロボットが溶接ガンを僅かに動かすことができることは理解されよう。これは例えば、曲がったワークピースを溶接する場合に生じる。
【０００９】
本発明のスポット溶接サーボ制御システム及び方法は、関連技術に比べていくつかの利点を有する。このシステム及び方法は、一対のみの電極を有するロボット搭載型のサーボ溶接ガンに比べて、サイクル時間が速くなる。速いサイクル時間は、個々のスポット溶接の間にロボットがそれ自体新たな位置決めを行なう必要が無いことによって達成される。このシステム及び方法は、また、設備コストを減少させる。当業者であれば、割り当てられたサイクル時間にスポット溶接を行うために、２つのロボットとロボット毎に一対の電極とを備える従来技術の２つの完全な溶接システムがしばしば必要であることは、理解されよう。本発明では、従来技術の２つのシステムの場合と同数のスポット溶接を行うために、１つのスポット溶接サーボ制御システムしか必要とされない。このシステム及び方法はまた、溶接の質を改善し、ワークピースに与える損傷を減らす。サーボモータ駆動式の電極は、極めて正確な制御された圧力をワークピースに与える。その結果、流体作動シリンダによって駆動される電極によって得られるスポット溶接に比べて、良質のスポット溶接が得られる。また、サーボモータ駆動式の電極は、位置と力のフィードバック、ロボットの動作との同期、及び完全な範囲にわたる電極の動作が可能になる。最後に、単一の変圧器によって複数の電極に電流が供給されるから、ロボットのペイロードが減少し、ロボットは、スポット溶接の間をさらに速い加速度で移動できる。速い加速度により、サイクル時間の短縮と生産性の向上が可能になる。
本発明のその他の利点は、添付図面に関連して以下の詳細な説明を参照することで本発明がさらに良く理解されるにつれて、明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図面を参照すると、いくつかの図を通して類似又は対応する部品が同じ数字で示されており、スポット溶接サーボ制御システムは全体として１０で示されている。本発明の溶接制御システム１０は、一対のワークピース１２を互いに効率的に溶接するために用いられる。
【００１１】
図１を参照すると、溶接制御システム１０はロボット１４を含む。ロボット１４は、ワークピース１２の周りで移動できる。ロボット１４は好ましくは、ベース１６と、ベース１６に作用可能に接続される複数のアーム１８と、アーム１８に作用可能に接続される手首２０とを備える。しかし、これら構成要素を全部は含まない他のロボットも、本発明の溶接制御システム１０と組み合わせて使用できることは理解されよう。
【００１２】
溶接制御システム１０はまた、溶接ガン２２を含む。溶接ガン２２は、ロボット１４に取り付けられる。好ましくは溶接ガン２２は、ロボット１４の手首２０に取り付けられる。しかし、他の実施形態として、溶接ガン２２をロボット１４の別の構成要素に取り付けても良いことは理解されよう。
【００１３】
図２Ａを参照すると、溶接ガン２２は少なくとも２組の電極対２４を備える。各電極対２４は、静止電極２６と可動電極２８とを有する。第１サーボモータ３０は、ワークピース１２（図２Ａには示されない）を一方の電極対２４の間にクランプするために、一方の可動電極２８に作用可能に接続される。第２サーボモータ３２は、ワークピース１２を他方の電極対２４の間にクランプするために、他方の可動電極２８に作用可能に接続される。第１サーボモータ３０と第２サーボモータ３２とは、溶接ガン２２に搭載されていることが好ましい。しかし、他の実施形態として、第１及び第２サーボモータ３０、３２を、ロボット１４上ではない場所も含めた別の場所に設置できることも理解されよう。
【００１４】
溶接ガン２２は、図２Ｂにさらに詳細に示されている。図２Ｂを参照すると、少なくとも２組の電極対２４は、第１電極対３４及び第２電極対３６としてさらに規定されている。第１電極対３４は、第１可動電極３８と第１静止電極４０とを有する。第２電極対３６は、第２可動電極４２と第２静止電極４４とを有する。第１サーボモータ３０は、ワークピース１２を第１電極対３４の間にクランプするために、第１可動電極４０に作用可能に接続される。また、第２サーボモータ３２は、ワークピース１２を第２電極対３６の間にクランプするために、第２可動電極４２に作用可能に接続される。サーボモータ３０、３２は、互いに独立して動作できる。
【００１５】
再び図２Ａを参照すると、電流を両電極対２４に供給するために変圧器４６が用いられる。本発明では、変圧器４６は両方の電極対２４に電気的に接続される。したがって、本発明の溶接ガン２２が複数組の電極対２４を組み込んでいても、１つの変圧器４６しか必要とされない。好ましくは、変圧器４６は降圧型変圧器であって、すなわち変圧器４６は、電圧を下げるとともに、それに供給される電流量を増加させる。この構成は、大量の電流を生ずる。このような電流がスポット溶接には適当である。電流は、両電極対２４を通って流れて、両ワークピース１２を互いに溶接する。変圧器４６は、溶接ガン２２に搭載されることが好ましい。しかし変圧器４６を、溶接ガン２２から離れた別の場所に設置できることも理解されよう。図２Ｄを参照すると、少なくとも１つの追加の変圧器４７を用いて、両電極対２４に電流を供給できることも理解されよう。この場合、各電極対２４にはそれ専用の変圧器４６、４７によって電流が供給される。
【００１６】
再び図１を参照すると、システム１０はさらに、コントローラ４８を含む。コントローラ４８は、複数組の電極対２４の間で電流をシーケンス化（所定順序化すなわち所定の順序を付与）する。その結果、電流は一度に１つの電極対２４にしか流れず、各電極対２４に関して独立して制御できる。
【００１７】
説明のため、電流のシーケンス化を２つの実施形態において例示する。図３Ａを参照すると、電流は全ての可動電極３８、４２に存在する。しかし電流は、一方の可動電極３８、４２がワークピース１２をクランプして完全な回路が形成されるまでは、流れることができない。これを実現するために、第１及び第２サーボモータ３０、３２に作用可能に接続されたコントローラ４８は、第１及び第２サーボモータ３０、３２を択一的に作動させる。これにより、いずれか一方の可動電極３８、４２がクランプされて、電極対２４の各々の間で電流が択一的に切り換えられる。
【００１８】
次に図３Ｂを参照してこのプロセスを説明すると、溶接ガン２２が１つの位置にあるときに２個の溶接が必要な場合には、第１サーボモータ３０が第１可動電極３８を作動させてワークピース１２をクランプすることで、電流を流して溶接を形成することができる。次に、コントローラ４８が第１サーボモータ３０を作動させて、第１可動電極３８を後退させる。これにより、電流の流れが遮断される。そこで、第２サーボモータ３２が第２可動電極４２を作動させてワークピース１２をクランプすることで、電流を流して別の溶接を形成することが可能になる。最後にコントローラ４８が、第２サーボモータ３２を作動させて、第２可動電極４２を後退させる。
【００１９】
図４Ａを参照すると、第２実施形態では、スイッチ５０がコントローラ４８に作用可能に接続されている。スイッチ５０は、変圧器４６と複数組の電極対３４、３６との間に配置され、電極対３４、３６の各々の間で電流を択一的に切り換えるように構成される。図４Ｂに示すように、両方の電極対３４、３６が同時にワークピース１２をクランプできる一方で、スイッチ５０が電流を第１電極対３４及び第２電極対３６のいずれかに送る。したがって、第１電極対３４がワークピース１２を溶接する間、第２電極対３６がワークピース１２を保持でき、また、第２電極対３６がワークピース１２を溶接する間、第１電極対３４がワークピース１２を保持できる。
【００２０】
再び図１を参照すると、コントローラ４８は、ロボットコントローラ５２、及びロボットコントローラ５２から独立した溶接コントローラ５４としてさらに規定されることが最も望ましい。ロボットコントローラ５２は、ロボット１４に作用可能に接続され、主としてロボット１４をワークピース１２の周りで動かすように機能する。ロボットコントローラ５２はまた、サーボモータ３０、３２に作用可能に接続され、可動溶接チップ２８を伸縮ないし進退動作させる。図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、ロボットコントローラ５２はさらに、少なくとも２つの圧力センサ６４に作用可能に接続されて、各電極対２４の間のクランプ圧力を感知するように構成することもできる。少なくとも２つの圧力センサ６４は、可動電極２８内に配置されることが好ましいが、これら少なくとも２つの圧力センサ６４を別の場所に配置してもよいことは理解されよう。ロボットコントローラ５２はまた、少なくとも１つの電流センサ６８に作用可能に接続されて、電極対２４を通って流れる電流を感知するように構成することもできる。少なくとも１つの電流センサ６８は、変圧器４６の高電位二次端子に配置されることが好ましい。しかし、少なくとも１つの電流センサ６８を配置する場所として、変圧器４６の一次側を含めた他のいくつかの場所を許容できることは当業者に理解されよう。ロボットコントローラ５２はまた、少なくとも１つの電圧センサに作用可能に接続されて、電極対２４に印加される電圧を感知するように構成することもできる。少なくとも１つの電圧センサは、可動電極２８及び静止電極２６から電圧値を読み取ることが好ましい。しかし、電圧値を他の場所から読み取ることも許容できることは当業者に理解されよう。ロボットコントローラ５２はまた、少なくとも１つの変位センサに作用可能に接続されてもよい。少なくとも１つの変位センサは、溶接の間、ワークピース１２に対する可動電極２８の動作を測定することができる。
【００２１】
溶接コントローラ５４は、変圧器４６に電気的に接続されて、主として変圧器４６に電流を供給する。ロボットコントローラ５２とロボットコントローラ５２から独立した溶接コントローラ５４とを含む２つのコントローラ４８を用意することは最も好ましいが、１つのコントローラ４８を、ロボット１４、サーボモータ３０、３２、少なくとも２つの圧力センサ６４、少なくとも１つの電流センサ６８、少なくとも１つの電圧センサ、少なくとも１つの変位センサ、及び変圧器４６に、電気的に接続することで、必要な機能全てに対処できることは理解されよう。
【００２２】
ロボットコントローラ５２は、ロボット１４と第１及び第２サーボモータ３０、３２との動作を制御するためのプログラム可能なソフトウェアを有する。このソフトウェアは、電極対２４の損耗に基づいて、ロボット１４と第１及び第２サーボモータ３０、３２との動作を自動調整する。溶接ガン２２が図５Ａの姿勢に置かれるときに、左の静止電極２６は正常であり、右の静止電極２６は損耗している。その結果、一方の静止電極２６がワークピース１２に接触しているのに、他方の静止電極２６がワークピース１２に接触しないという、望ましくない状況が生ずる。この姿勢で、右の可動電極２８が作動させられると、可動電極２８がワークピース１２を曲げて損傷する惧れがある。次に図５Ｂを参照すると、ソフトウェアが溶接ガン２２の位置及び姿勢を自動調整している。この調整により、両方の静止電極２６がワークピース１２に接触できるようになる。さらに、ソフトウェアは、可動電極２８の動作を調整して、ワークピース１２への適正な圧力を維持する。
【００２３】
上記ソフトウェアのさらなる様態は、当業者に「均等化（equalization）」として知られている。均等化のプロセスは、溶接チップ対２４によって生じる圧力をワークピース１２の両側で等しくするものである。本発明のソフトウェアは、図５Ｂに示すように溶接ガンが不均一なチップ損耗に対し自動調整を行なったときにも、均等化の手法を提供する。
【００２４】
上記ソフトウェアはさらに、少なくとも２つの圧力センサ６４からのクランプ圧力を表す信号を使用できる。ソフトウェアは、これらの信号に基づいて、各電極対２４の間のクランプ圧力を自動的に調整する。
【００２５】
上記ソフトウェアはまた、少なくとも１つの電流センサ６８からの電流を表す信号を使用することもできる。電流センサ６８は、電流トランス、「ＣＴ」、トロイド又はドーナツとしても、当業者に知られている。ソフトウェアは、電極対２４に供給される電流の量を自動的に調整して、スポット溶接を改良する。さらに、上述した電圧センサや変位センサ等の付加的なセンサを、例として電圧や変位を含む他の特性を測定するために用意する必要が生じ得ることは、当業者に理解されよう。これらセンサからの信号は、溶接時間を自動調整できるように、電流センサから受け取る信号と組み合わせて用いられる。
【００２６】
スポット溶接を生成するときの不適切なクランプ圧力や不適切な電流量の結果に注意することが重要である。クランプ圧力が低すぎると、電極対２４は溶融金属を抑制することができない。その結果、溶融金属の「排除（expulsion）」が生じ、スポット溶接の品質が低下する。深刻な場合には、この排除により、ワークピース１２に穴が生ずることもある。排除はまた、スポット溶接で過剰な熱が発生したときにも生じ得る。過剰な熱は大抵の場合、多すぎる電流が電極対２４に供給された結果である。ワークピース１２に過大な圧力が加わる場合、又は供給される電流が少なすぎる場合には、スポット溶接に十分な熱が発生しない。十分な熱が与えられないと、ワークピース１２の間に弱い固着しか生じない。
【００２７】
２組を超える電極対２４を溶接ガン２２に配置できることは理解されよう。図６を参照すると、少なくとも２組の電極対２４は、第３可動電極５８と第３静止電極６０とを有する第３電極対５６を備えるように、さらに規定される。第３サーボモータ６２は、ワークピース１２（図６には示さない）を第３電極対５６の間でクランプするために、第３可動電極５８に作用可能に接続される。コントローラ４８（図６には示さない）は、第１、第２及び第３サーボモータ３０、３２、６２に作用可能に接続されて、第１、第２及び第３サーボモータ３０、３２、６２を作動させる。一実施形態では、コントローラ１２は、一度に１組の電極対２４をワークピース１２の周りにクランプすることによって、電極対３４、３６、５８の各々の間で電流を択一的にシーケンス化する。別の実施形態では、複数のスイッチが、コントローラ１２に作用可能に接続されるとともに、変圧器４６と電極対２４との間に電気的に配置されて、電極対２４の各々の間で電流を択一的に切り換える。第１、第２及び第３サーボモータ３０、３２、６２は、溶接ガン２２に取り付けられることが好ましい。しかし、別の実施形態では、第１、第２及び第３サーボモータ３０、３２、６２を別の場所に取り付けてもよいことは理解されよう。
【００２８】
サーボ制御されるスポット溶接ガンで通常行われているように、上記システムはまた、電極対２４を流れる電流のプロフィールを時間及び／又は圧力の関数として制御するための、センサ及びソフトウェアを有する。この制御により、溶接プロセスを最適化して、強度と信頼性に関して最良の質を有する安定したスポット溶接を、効果的に生成することができる。
【００２９】
上述した教示に照らして、本発明の多くの修正や変形が可能であることは自明であろう。本発明は、添付した特許請求の範囲の記載内で、上述した具体例とは異なるように実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のスポット溶接サーボ制御システムの斜視図である。
【図２Ａ】２組の電極対とそれら電極に電気的に接続された１つの変圧器とを有する溶接ガンの斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの２組の電極対の拡大斜視図である。
【図２Ｃ】２組の電極対と一方の電極対に電流を向けるスイッチとを有する溶接ガンの斜視図である。
【図２Ｄ】２組の電極対と各電極対に電気的に接続された変圧器とを有する溶接ガンの斜視図である。
【図３Ａ】コントローラ、２つのサーボモータ、２組の電極対及び一対のワークピースを示す概略図である。
【図３Ｂ】図３Ａにおいて１組の電極対がワークピースの周りにクランプされている状態の概略図である。
【図４Ａ】コントローラ、２つのサーボモータ、２組の電極対、電流を振り向けるスイッチ及び一対のワークピースを示す概略図である。
【図４Ｂ】図４Ａにおいて２組の電極対がいずれもワークピースの周りにクランプされ、１組の電極対のみに電流が流れている状態の概略図である。
【図５Ａ】１つの固定電極が損耗してワークピースに接触していない状態の溶接ガンの概略図である。
【図５Ｂ】１つの固定電極が損耗を示し、両方の固定電極がワークピースに接触するように溶接ガンの位置を調整した状態の、溶接ガンの概略図である。
【図６】３組の電極対を有する溶接ガンの斜視図である。
【図１】
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【図６】
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【国際調査報告】
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