(57)【要約】【課題】溶接部位検出器を使用せずにギャップ長ＧＬを算出する溶接ロボットシステムを提供する。【解決手段】本発明の溶接ロボットシステムは、第１上部電極位置算出回路ＬＣ１が、スポット溶接を行うために上部電極１ａを母材Ｗに接触させたときに第１上部電極位置を算出する。電流指令値生成回路ＩＣが加圧力設定値に基づいてサーボモータＭを駆動し、上部電極１ａが加圧して上部板が下部板に接触したときに、第２上部電極位置算出回路ＬＣ２が、第２上部電極位置を算出する。ギャップ長算出回路ＧＣが、第１上部電極位置と第２上部電極位置とからギャップ長ＧＬを算出し、スポット溶接電源ＳＰＳが電力を供給する。これらを有するスポット溶接ロボットＳＲと、スポット溶接を行った位置のギャップ長ＧＬを入力して、溶接条件を変更してアーク溶接を行うアーク溶接ロボットＡＲとを備える。【選択図】図１
2013031868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部電極を昇降させるサーボモータと、
スポット溶接を行うために下部電極の上に母材を置いて前記上部電極を前記母材に接触させたときの上部電極位置を算出する第１上部電極位置算出回路と、
予め設定された加圧力で前記上部電極が前記母材を加圧するように前記サーボモータを駆動する電流指令値生成回路と、
前記上部電極が前記母材を加圧して前記母材の上部板が下部板に接触したときの前記上部電極位置を算出する第２上部電極位置算出回路と、
前記第１上部電極位置算出回路の出力値と前記第２上部電極位置算出回路の出力値とからスポット溶接を行う位置のギャップ長を算出するギャップ長算出回路と、
前記上部電極が前記母材を加圧したときにスポット溶接を行うための電力を供給するスポット溶接電源と、
を有するスポット溶接ロボットと、
前記スポット溶接を行った位置の前記ギャップ長を入力して、前記ギャップ長をアーク溶接を行う溶接線のギャップ長と判別して前記ギャップ長に対応して溶接条件を変更してアーク溶接を行うアーク溶接ロボットと、
を備えたことを特徴とする溶接ロボットシステム。
【請求項２】
請求項１記載の第２上部電極位置算出回路が、前記サーボモータの加圧力が予め設定した閾値を超えたときの前記上部電極位置を算出することを特徴とする溶接ロボットシステム。
【請求項３】
請求項１記載の第２上部電極位置算出回路が、前記スポット溶接が終了したときの前記上部電極位置を算出することを特徴とする溶接ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポット溶接ロボットで仮付けを行って母材を拘束し、その後アーク溶接ロボットでアーク溶接を行う溶接ロボットシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車製造ラインで重ね継手のアーク溶接を行う場合、母材が拘束されていない状態で溶接を行うと、母材の位置がずれて良好な溶接を行うことができない。そこでまずスポット溶接で母材の仮付けを行って母材を拘束し、その後アーク溶接を行うことが一般的に広く行われている。従来、母材にギャップがあるときに、アーク溶接ロボットに溶接部位検出器を取り付けてギャップ長を検出して、このギャップ長に応じて溶接ワイヤの送給速度や溶接速度等の溶接条件を変更してアーク溶接を行うことが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上述した溶接部位検出器は、溶接トーチに取り付けられた非接触式センサであり、非接触式センサは、溶接継手の溶接方向とほぼ直行する方向に光ビームを走査する光源と溶接継手から反射する光を受けてセンシング信号を出力する光検出部とからなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１０３３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した溶接部位検出器は溶接トーチに取り付けられているために母材と干渉する場合があり、そのとき適切な溶接姿勢を取ることができない。また溶接部位検出器にアーク溶接によって発生するスパッタが付着して位置検出において誤動作する場合がある。さらに溶接部位検出器の設備コストかかる等の問題点があった。
【０００６】
本発明は、スポット溶接ロボットで仮付けを行い、その後アーク溶接ロボットでアーク溶接を行う溶接ロボットシステムにおいて、非接触式センサからなる溶接部位検出器を使用せずにギャップ長を算出することができる溶接ロボットシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
上部電極を昇降させるサーボモータと、
スポット溶接を行うために下部電極の上に母材を置いて前記上部電極を前記母材に接触させたときの上部電極位置を算出する第１上部電極位置算出回路と、
予め設定された加圧力で前記上部電極が前記母材を加圧するように前記サーボモータを駆動する電流指令値生成回路と、
前記上部電極が前記母材を加圧して前記母材の上部板が下部板に接触したときの前記上部電極位置を算出する第２上部電極位置算出回路と、
前記第１上部電極位置算出回路の出力値と前記第２上部電極位置算出回路の出力値とからスポット溶接を行う位置のギャップ長を算出するギャップ長算出回路と、
前記上部電極が前記母材を加圧したときにスポット溶接を行うための電力を供給するスポット溶接電源と、
を有するスポット溶接ロボットと、
前記スポット溶接を行った位置の前記ギャップ長を入力して、前記ギャップ長をアーク溶接を行う溶接線のギャップ長と判別して前記ギャップ長に対応して溶接条件を変更してアーク溶接を行うアーク溶接ロボットと、
を備えたことを特徴とする溶接ロボットシステムである。
【０００８】
請求項２の発明は、
請求項１記載の第２上部電極位置算出回路が、前記サーボモータの加圧力が予め設定した閾値を超えたときの前記上部電極位置を算出することを特徴とする溶接ロボットシステムである。
【０００９】
請求項３の発明は、
請求項１記載の第２上部電極位置算出回路が、前記スポット溶接が終了したときの前記上部電極位置を算出することを特徴とする溶接ロボットシステムである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の溶接ロボットシステムは、非接触式センサからなる溶接部位検出器を使用せずにギャップ長を算出することができるので、溶接トーチの動作範囲を広く取ることができ、より適切な溶接姿勢を取ることができる。また、仮付けと同時にギャップ長を算出することができるので、生産効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の溶接ロボットシステムのブロック図である。
【図２】本発明の溶接ロボットシステムによってスポット溶接を行う動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は、本発明の溶接ロボットシステムのブロック図である。同図において、スポット溶接ロボットＳＲは、マニピュレータＳＭＰの先端部にスポット溶接ガンＧが取り付けられて、スポット溶接ロボット制御装置ＳＲＣによってマニピュレータＳＭＰの動作が制御され、スポット溶接電源ＳＰＳから上部電極１ａ及び下部電極１ｂとの間へ電力が供給される。アーク溶接ロボットＡＲは、マニピュレータＡＭＰの先端部に溶接トーチＴが取り付けられて、アーク溶接ロボット制御装置ＡＲＣによってマニピュレータＡＭＰの動作が制御され、アーク溶接電源ＡＰＳから溶接トーチＴと母材Ｗとの間へ電力が供給される。
【００１３】
スポット溶接ガンＧのガン本体２の下部に下部電極１ｂが取り付けられ、ガン本体２の上部にサーボモータＭが取り付けられ、サーボモータＭから電流値信号ｍが出力される。サーボモータＭの先端部（Ｘ１方向）にサーボモータＭの駆動軸と結合した昇降部材３が取り付けられ、この昇降部材３の先端部（Ｘ１方向）に上部電極１ａが取り付けられている。サーボモータＭの基端部（Ｘ２方向）には上部電極１ａの位置を検出するためのエンコーダＥが取り付けられていて、エンコーダＥから検出値信号ｅが出力される。
【００１４】
スポット溶接ロボット制御装置ＳＲＣの加圧力設定器ＰＳはスポット溶接に必要な上部電極１ａの加圧力を設定して加圧力設定信号Ｐｓを出力する。電流指令値生成回路ＩＣは、加圧力設定信号Ｐｓを入力としてサーボモータＭへの電流指令値を生成して電流指令値信号Ｉｃを出力する。
【００１５】
スポット溶接を行うときに下部電極１ｂの上に母材Ｗを置いて上部電極１ａを母材Ｗの上部に接触させる。このときに、第１上部電極位置算出回路ＬＣ１は、サーボモータＭから出力された電流値信号ｍとエンコーダＥから出力された検出値信号ｅとを入力として、上部電極１ａの加圧力が、予め設定した上部電極１ａと母材Ｗの上部板との接触時の加圧力である第１閾値Ｔｈ１を超えたときに、上部電極１ａの位置を算出し、第１上部電極位置信号Ｌｃ１を出力する。
【００１６】
上部電極１ａが母材Ｗを加圧して、母材Ｗの上部板と下部板とが接触する。このときに、第２上部電極位置算出回路ＬＣ２は、サーボモータＭから出力された電流値信号ｍとエンコーダＥから出力された検出値信号ｅとを入力として、上部電極１ａの加圧力が、予め設定した上部板と下部板との接触時加圧力である第２閾値Ｔｈ２を超えたときに上部電極１ａの位置を算出し、第２上部電極位置信号Ｌｃ２を出力する。ギャップ長算出回路ＧＣは、第１上部電極位置信号Ｌｃ１と第２上部電極位置信号Ｌｃ２とを入力として、スポット溶接を行う位置のギャップ長ＧＬを算出してギャップ長算出信号Ｇｃを出力する。
【００１７】
アーク溶接ロボットＡＲのアーク溶接ロボット制御装置ＡＲＣは、ギャップ長算出信号Ｇｃを入力として、ギャップ長ＧＬに対応して溶接条件を最適な溶接条件に変更する。
【００１８】
以下、動作を説明する。図２は、本発明の溶接ロボットシステムによってスポット溶接を行う動作を説明するための図である。同図（Ａ）に示すように、母材Ｗは軟鋼を２枚重ね合わせた重ね継手の板厚が例えば各１ｍｍであってギャップ長ＧＬを有していて、スポット溶接ロボットＳＲは、下部電極１ｂに母材Ｗを置いた状態でサーボモータＭを起動して上部電極１ａを降下させる。
【００１９】
仮付け位置Ｋ１で上部電極１ａが母材Ｗの上部板と接触する。このときに、第１上部電極位置算出回路ＬＣ１は、サーボモータＭから出力された電流値信号ｍとエンコーダＥから出力された検出値信号ｅとを入力として、上部電極１ａの加圧力が、予め設定した上部電極１ａと母材Ｗの上部板との接触時の加圧力である第１閾値Ｔｈ１を超えたときに、上部電極１ａの位置を算出し、第１上部電極位置信号Ｌｃ１を出力する。このときの加圧力は、母材Ｗに変形を与えない弱い加圧力である。サーボモータＭは、第１上部電極位置信号Ｌｃ１を入力したときに停止する。
【００２０】
加圧力設定器ＰＳによってスポット溶接を行うための上部電極１ａの加圧力が例えば３ｋＮと設定され、電流指令値生成回路ＩＣが、この設定された加圧力に基づいてサーボモータＭへの電流指令値Ｉｃを生成する。サーボモータＭは生成された電流指令値Ｉｃによって駆動されて上部電極１ａが母材Ｗを設定された加圧力で加圧する。そして母材Ｗの上部板と下部板との間のギャップが無くなって接触する。このときに、第２上部電極位置算出回路ＬＣ２は、サーボモータＭから出力された電流値信号ｍとエンコーダＥから出力された検出値信号ｅとを入力として、上部電極１ａの加圧力が、予め設定した上部板と下部板との接触時加圧力である第２閾値Ｔｈ２を超えたときに上部電極１ａの位置を算出し、第２上部電極位置信号Ｌｃ２を出力する。
【００２１】
ギャップ長算出回路ＧＣは、第１上部電極位置信号Ｌｃ１と第２上部電極位置信号Ｌｃ２とを入力としてスポット溶接を行う仮付け位置Ｋ１でのギャップ長ＧＬを例えば１ｍｍと算出する。
【００２２】
そして、スポット溶接電源ＳＰＳ内に設けられた図示を省略した二次電流設定器と二次電流通電時間設定器によって、例えば二次電流が１０、０００Ａに設定され、二次電流の通電時間の設定値が０．２ｓｅｃに設定されてスポット溶接が行われる。そしてスポット溶接ロボットＳＲによってスポット溶接ガンＧが次の仮付け位置へ順次移動されて、上記と同様にしてそれぞれの仮付け位置でのギャップ長ＧＬが算出されて仮付けとしてのスポット溶接が行われる。
【００２３】
次にギャップ長算出回路ＧＣによって算出されたそれぞれのスポット溶接を行った位置でのギャップ長が、それぞれの仮付け位置のデータと共にスポット溶接ロボット制御装置ＳＲＣからアーク溶接ロボット制御装置ＡＲＣに伝達され、アーク溶接ロボット制御装置ＡＲＣからアーク溶接電源ＡＰＳに伝達される。スポット溶接を行った仮付け位置とアーク溶接を行う溶接線とは非常に近い位置であるために、スポット溶接を行った位置でのギャップ長を、アーク溶接を行う溶接線のギャップとみなすことができる。
【００２４】
アーク溶接ロボット制御装置ＡＲＣ及びアーク溶接電源ＡＰＳにおいて、このギャップ長に対応する最適な溶接条件として溶着量を増やす溶接条件が選択される。例えば、溶接ワイヤの送給速度や溶接速度や正極性電流によるエネルギー供給量と逆極性電流によるエネルギー供給量との比であるＥＮ比率、溶接トーチの前進角、ウィービング幅等が選択されて、アーク溶接が行われる。
【００２５】
この結果、本発明の溶接ロボットシステムは、非接触式センサからなる溶接部位検出器を使用せずにギャップ長を算出することができるので、溶接トーチＴの動作範囲を広く取ることができ、より適切な溶接姿勢を取ることができる。また、仮付けと同時にギャップ長を算出することができるので、生産効率を大幅に向上させることができる。
【００２６】
本発明の溶接ロボットシステムは、従来技術の溶接部位検出器を使用しないので、溶接部位検出器にアーク溶接によって発生するスパッタが付着して位置検出に誤動作が発生したり、溶接部位検出器の設備コストがかかったりする問題点が無い。
【００２７】
なお、上述した本発明の溶接ロボットシステムは、上部電極１ａが母材Ｗを加圧して母材Ｗの上部板と下部板とが接触してスポット溶接を行う前に、第２上部電極位置算出回路ＬＣ２がエンコーダＥの検出値ｅから上部電極１ａの位置を算出し、この位置を第２上部電極位置としている。この代わりに、スポット溶接が終了したときに第２上部電極位置算出回路ＬＣ２がエンコーダＥの検出値ｅから第２上部電極位置を算出しても良い。
【符号の説明】
【００２８】
１ａ            上部電極
１ｂ            下部電極
２            ガン本体
３            昇降部材
ＡＭＰ            マニピュレータ
ＡＰＳ            アーク溶接電源
ＡＲ            アーク溶接ロボット
ＡＲＣ            アーク溶接ロボット制御装置
Ｅ            エンコーダ
ｅ            検出値（信号）
Ｇ            スポット溶接ガン
ＧＣ            ギャップ長算出回路
Ｇｃ            ギャップ長算出信号
ＧＬ            ギャップ長
Ｉｃ            電流指令値（信号）
ＩＣ            電流指令値生成回路
Ｋ１            仮付け位置
ＬＣ１            第１上部電極位置算出回路
Ｌｃ１            第１上部電極位置信号
ＬＣ２            第２上部電極位置算出回路
Ｌｃ２            第２上部電極位置信号
Ｍ            サーボモータ
ｍ            電流値信号
ＰＳ            加圧力設定器
Ｐｓ            加圧力設定信号
ＳＭＰ            マニピュレータ
ＳＰＳ            スポット溶接電源
ＳＲ            スポット溶接ロボット
ＳＲＣ            スポット溶接ロボット制御装置
Ｔ            溶接トーチ
Ｔｈ１            加圧力閾値
Ｔｈ２            接触時加圧力閾値
Ｗ            母材
【図１】
2013031868.tif 000003
【図２】
2013031868.tif 000004