(57)【要約】【課題】ロボット搭載のシーム溶接機の電極を安全に整形可能にするロボットシーム溶接装置と、この装置を用いて電極整形を自動的に行い得る方法とを提供することである。【解決手段】ロボットシーム溶接装置は、溶接電極３ａ，３ｂを備え、産業用ロボット１に搭載したシーム溶接機３と、これらロボットとシーム溶接機を制御するロボット制御ユニット７とを含み、ロボットを動かして、溶接電極３ａ，３ｂでワークを挟み込み、通電してシーム溶接を行なう。電極整形機構４が、ロボット１とは別に設置される。ロボット１の作動により、溶接電極３ａまたは３ｂを電極整形機構の整形バイト５に接触させて、電極面を整形する。溶接電極の摩耗を計測し、電極整形機構４に対する溶接電極の位置を摩耗量に応じて設定することにより、電極面を一定状態で整形する。【選択図】図１
2007007677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の円盤状の溶接電極を備えたシーム溶接機を産業用ロボットに搭載し、ロボット制御装置の制御の下にロボットを動かして、溶接電極でワークの溶接部位を挟み込み、これら溶接電極を回転させ、ワークの溶接軌跡に沿って移動させながら通電してワークにシーム溶接を行なうロボットシーム溶接装置において、
整形バイトと、この整形バイトを溶接電極の溶接面に押圧する押圧手段とを含む電極整形装置をロボットとは別に設置し、ロボットの作動により溶接電極を整形バイトに接触させて整形することを特徴とするロボットシーム溶接装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記整形バイトは電極整形装置から突き出るように可動に取り付けられ、前記押圧手段は整形バイトを押すコイルバネである、ロボットシーム溶接装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置において、前記ロボット制御装置は、溶接作業時と電極整形時とで溶接電極の回転速度を違える２つの速度指令系統を有する動作プログラムを含む、ロボットシーム溶接装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のロボットシーム溶接装置にて溶接電極を整形する方法であって、
整形すべき溶接電極の溶接面の摩耗量を計測し、
計測した摩耗量に基づいて、押圧手段が所定の押圧力を整形バイトに与え得る、電極整形装置に対する溶接電極の位置を算出し、
ロボットを作動させて溶接電極を算出位置へ動かし、整形バイトを所定の押圧力で溶接電極の溶接面に押し当て、
溶接電極を回転させ、整形バイトで溶接面を研削して整形することを特徴とする溶接電極の整形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットを用いたシーム溶接装置に係り、特に、溶接電極を整形する機構を設けたロボットシーム溶接装置と、同装置を用いてシーム溶接電極を整形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シーム溶接は、一対の円盤状の溶接電極で被溶接物（以下、ワーク）を挟んで加圧し、溶接電極をワークに沿って動かしながら回転させ、連続的に通電して溶接を行うものである。シーム溶接は、気密性を要する容器類の接合に適していて、例えば自動車の燃料タンクの製造に用いられる。
【０００３】
近年、シーム溶接は、ロボットと組み合わせて自動化が図られている。
この場合、自動車の車体などの大型ワークに対してシーム溶接を行なうには、ワークの大きさや重量の点から、ロボットがワークを把持することは非常に困難である。そのような状況では、ロボットにシーム溶接機を搭載して、シーム溶接機自体をワークに対して倣い動作させる必要がある。一例として、溶接機をロボットに連結してワイヤシーム溶接を行なう装置が提案されている（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平９−２３４５６６号公報
【０００４】
ところで、このようなシーム溶接は、何度も繰り返して行うと、両電極の溶接面が摩耗していって凹凸が発生し、溶接品質が低下する。そのため、定期的に電極の溶接面を研削などで整形する必要がある。整形作業は、従来、手作業で行われてきたが、仕上がりが作業者によってばらつく上に、多大な工数を要する。
そこで、自動的に電極の整形を行うシーム溶接装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これは、整形用の切削バイトや、そのバイトを移動させる手段、溶接電極の外周面に接触して一定周速度で回転させるナール駆動ローラなどを備えたドレッシング機構を、溶接機に付設するものである。
【特許文献２】特開平１１−３０９５８５号公報
【０００５】
前述のようにロボットにシーム溶接機を搭載した場合、作業者が電極を手作業で整形するには、ロボットの動作範囲に入らなければならない。そのため、上記の問題点に加えて、電極の整形作業の際にロボットの動力を遮断するなどの、溶接作業には不要な安全上の対策を行う電気回路が必要となる。
また、上記の自動的に電極整形を行う装置を、シーム溶接機に併設してロボットに組み込もうとすると、装置併設による質量増加に合わせてロボットが大型化し、搭載機器の容積増大により溶接時のロボット動作が制約を受けることになる。さらに、電極整形装置の増設に伴って可動部分に必要な配線が増加し、断線発生の可能性が高くなることや、屈曲性能の高い配線を採用することによるコストアップという問題もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ロボットに搭載したシーム溶接機の電極を、ロボットの大型化や動作制約を伴うことなく安全に整形可能にするロボットシーム溶接装置の提供を目的とする。
本発明の別の目的は、上記ロボットシーム溶接装置を用いて、溶接電極の整形を自動的に行い得る方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのため、本発明は、一対の円盤状の溶接電極を備えたシーム溶接機を産業用ロボットに搭載し、ロボット制御ユニットによる制御の下にロボットを動かして、溶接電極でワークの溶接部位を挟み込み、これら溶接電極を回転させ、ワークの溶接軌跡に沿って移動させながら通電してワークにシーム溶接を行なうロボットシーム溶接装置を対象とし、電極整形機構をロボットとは別に設置する。この電極整形機構は、整形バイトと、この整形バイトを溶接電極の溶接面に押圧する押圧手段とを含む。溶接電極の整形時には、ロボットの作動により電極を整形バイトに接触させて整形する。
【０００８】
整形バイトは電極整形機構から突き出るように可動に取り付け、押圧手段は整形バイトを押すコイルバネであることが好適である。この構成を採ると、電極整形機構に対する溶接電極の位置を一定に保つことにより、常に一定の押圧力が整形バイトに加わり、溶接電極の溶接面を的確に整形することができる。
また、溶接作業時と電極整形時では溶接電極の回転速度を違える必要があり、ロボット制御ユニットは、溶接作業時と電極整形時とで溶接電極の回転速度を違える２つの速度指令系統を有する動作プログラムを含むことが好ましい。
【０００９】
本発明による、溶接電極を整形する方法は、上記したロボットシーム溶接装置を用い、溶接電極の摩耗を加味して、良好な電極整形を自動的に行うものである。
この方法は、整形すべき溶接電極の溶接面の摩耗量を計測することと、計測した摩耗量に基づいて、押圧手段が所定の押圧力を整形バイトに与え得る、電極整形機構に対する溶接電極の位置を算出することと、ロボットを作動させて溶接電極を算出位置へ動かし、整形バイトを所定の押圧力で溶接電極の溶接面に押し当てることと、そして、溶接電極を回転させ、整形バイトで溶接面を研削して整形することを含んでいる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電極整形機構をロボットとは別に設けて、ロボットによりシーム溶接電極を動かし電極整形機構に接触させて、電極整形を行うことができる。
そのため、電極整形機構をロボットに搭載する必要がなく、ロボット搭載機器はシーム溶接機のみで済み、軽量で小容量である。これにより、電極整形を安全に行うことができると共に、ロボットの必要可搬質量の増大と、搭載機器の大きさによる溶接動作の制約とを抑えて、ロボットシーム溶接装置そのものの良好な性能を確保することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
続いて、本発明を、添付図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態によるロボットシーム溶接装置を示している。この装置は、産業用ロボット１と、シーム溶接機２と、電極整形機構４と、これらロボット、溶接機および電極整形機構の作動を制御するロボット制御ユニット７とを含んでいる。
ロボット１は多関節型のもので、その先端にシーム溶接機２を取り付けている。
【００１２】
シーム溶接機２は、対向して配置した一対の円盤形の溶接電極３ａ，３ｂを備えている。加圧側の溶接電極３ａは可動に取り付けられ、エアシリンダなどから成る加圧機構（図示なし）を設けている。溶接電極３ａは、この加圧機構の働きにより動かされて、受け側の溶接電極３ｂに押し当たる。溶接電極３ａ，３ｂはさらに、それぞれ別個のモータに接続されていて、これらモータの駆動により互いに反対方向に回転する。
【００１３】
電極整形機構４は、ロボット１と共通の基準床面に立設した支持台を含み、この支持台上に、押圧装置６を搭載している。さらに、押圧装置６に可動に取り付けた整形バイト５を有する。押圧装置６はコイルバネを内蔵し、整形バイト５はこのコイルバネの押圧により押圧装置６から突き出ている。
【００１４】
ロボット制御ユニット７は、図１に示すように、ロボットの指令位置やシーム溶接機電極の回転速度などを演算するＣＰＵ、シーム溶接を行う際の溶接電流を制御する溶接機タイマ８とのインターフェースとなるＩ／Ｏ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ、ロボット１を駆動するロボット本体軸サーボドライバ、電極３ａ，３ｂを駆動する電極軸サーボドライバなどにより構成される。
【００１５】
このロボット制御ユニットは、予め記憶した動作プログラムに基づいて、ロボット１、シーム溶接機２および電極整形機構４の作動を次のように制御する。
溶接作業では、先ず、前述の基準床面に設置したワーク把持装置上のワーク（いずれも図示なし）に対して、ロボット１がシーム溶接機２を動かし、ワークの溶接部位を溶接電極３ａ，３ｂの間に位置決めする。次いで、可動側の溶接電極３ａが加圧機構によって動かされ、ワークの溶接部位を溶接電極３ａ，３ｂ間に挟持する。この状態で、ロボット１がシーム溶接機２をワークの溶接軌跡に倣って動かし、これに合わせて溶接電極３ａ，３ｂが回転する。同時に、溶接電極３ａ，３ｂに通電してワークをシーム溶接する。
上述したロボットシーム溶接装置の構成と作動は、本発明による改良部分を除いて、従来のものと同様でよく、本文ではこれ以上の説明を省略する。
【００１６】
次に、電極整形機構４を用いて行う溶接電極の整形作業を説明する。
溶接作業の完了後、シーム溶接機２はワークとの係合から外されている。その状態で、ロボット制御ユニット７の制御の下に、ロボット１を作動させ、図２に示すように電極３（電極３ａまたは３ｂ）を整形バイト５に向かって移動させ、最終的に整形バイト５へ押し当てる。次いで、電極３がモータ駆動により回転され、その溶接面を切削し整形される。
この時、整形バイト５を溶接電極３に押し付ける力は、押圧装置６のコイルバネによって発生する。コイルバネの使用により、溶接電極に対する押圧装置６の位置によって整形バイト５を押し付ける力が決まることになる。そのため、溶接電極の溶接面と押圧装置６の位置を一定に保つことで、常に同じ力で整形を行なうことが可能である。
【００１７】
図３は、溶接電極が新品である状態９と、摩耗した状態１０の電極３の整形位置を示している。ロボット制御ユニットの動作プログラムに記録させる溶接電極３の整形位置は、図３上側の溶接電極が新品である場合の位置である。この記録位置を基準にして、溶接電極が量Ａだけ摩耗した状態１０では、摩擦量Ａに相当する距離Ｂだけ電極３の位置を押圧装置６側に移動させて、溶接電極の整形を行う。
【００１８】
ロボット制御ユニットの動作プログラムは、溶接電極３の摩耗量Ａを入力すると、電極整形時の電極の位置を距離Ｂだけ自動的に移動させるように設定している。
これに代えて、例えば特開平１１−２８５７８号公報に示されている既知の計測装置を設けて、整形動作を開始する以前に溶接電極の摩耗量を予め検出して入力するようにロボットシーム溶接装置を構成してもよい。このような構成によると、整形作業時に溶接電極３を押圧装置６に対して自動的に位置決めして、整形バイト５の的確な押し付け力を常に得ることができる。
【００１９】
なお、モータによる溶接電極の回転駆動は、溶接作業時と整形作業では速度を違える必要がある。
そのため、本実施形態のロボット制御ユニットは、図４に示すプログラムを組み込んで、溶接時と整形動作時で、溶接電極回転駆動の指令方法を変更している。これは、図４に見られるように、ロボット同期速度と溶接電極整形用の指定速度の２つの指令系統を設けて、溶接動作を行なう場合には、切替え器Ｓ１をロボット同期速度側に振り、溶接電極整形時は指定速度側に振って、溶接電極の回転速度を切り替えるものである。
【００２０】
具体的には、ロボット動作プログラム用の命令として、溶接開始、溶接終了、整形開始、整形終了の４つの命令を用意し、さらに指定速度設定命令を用意する。
動作プロガラムは、溶接動作時には、溶接開始命令を実行することで、切替え器Ｓ１をロボット同期速度側にし、スイッチＳ２を接続状態とする。ロボット制御部のロボット同期速度を指令周速度として使用し、この速度と摩耗量を考慮した現在の溶接電極の径から回転速度計算を行い、その結果を電極制御部へ入力して溶接電極を回転させる。溶接終了時には、溶接終了命令を実行してスイッチＳ２を開放状態とすることで、溶接電極の回転が停止する。
【００２１】
溶接電極の整形時には、整形開始前に指定速度設定命令により、指定速度記憶部に指定速度を記憶させる。続いて、整形開始命令を実行して、切替え器Ｓ１を指定速度側にし、スイッチＳ２を接続状態にする。かくして、指定速度を指令周速度として使用し、溶接時と同様に回転速度計算を行う。整形終了時は、整形終了命令を実行して、スイッチＳ２を開放状態とすることで電極の回転を停止させる。
【００２２】
このように、整形動作時は、指定速度記憶部に記憶した速度を使用するため、ロボットの動作には関係なく溶接電極を一定速度で回転させることができる。同時に、前述の通りに整形バイト５を溶接電極３ａの溶接面に押し当てることで、一定速度で一定圧力での整形動作が実現する。
同様の動作を溶接電極３ｂに対しても行う。以上の作業により、両溶接電極ともに溶接面の整形を完了することができる。
【００２３】
以上、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明したが、本発明はこの特定の形態のみに限定されるものでなく、添付する特許請求の範囲による定義内で、図示の形態を種々に変更することが可能であり、或いは、別の形態を採り得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態によるロボットシーム溶接装置の全体構成を示す図。
【図２】整形作業時における溶接電極の動きを拡大して示す概略図。
【図３】摩耗した溶接電極を整形する際の整形バイトとの位置関係を示す概略図。
【図４】図１の装置において溶接電極の回転速度を切り替えるための指令系統を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２５】
１  ロボット
２  シーム溶接装置
３ａ  加圧側の溶接電極
３ｂ  受け側の溶接電極
４  電極整形機構
５  整形バイト
６  押圧装置
７  ロボット制御ユニット
Ａ  電極摩耗量
Ｂ  （溶接電極の整形位置の）移動距離
【図１】
2007007677.tif 000003
【図２】
2007007677.tif 000004
【図３】
2007007677.tif 000005
【図４】
2007007677.tif 000006